AT10625U1 - Spritzgiessmaschine mit einer plastifiziereinheit - Google Patents

Description

2 AT 010 625 U1

Die Erfindung betrifft eine Spritzgießmaschine mit einer Plastifiziereinheit und einer Schließeinheit mit einem Formwerkzeug, wobei zumindest ein Teil der Form, insbesondere einer Formhälfte, zumindest annähernd rechtwinklig zur Maschinenlängsachse bewegbar ist und ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Spritzgießmaschine.

Derartige Spritzgießmaschinen finden bereits vielseitig Anwendung und dienen dem Herstellen von unterschiedlichsten Formteilen aus spritzgegossenem Plastik.

Besondere Spritzgießmaschinen werden seit kurzer Zeit von der Firma Engel hergestellt und sind in der prioritätsbegründenden, nicht veröffentlichten österreichischen Patentanmeldung A 1719/2007 gezeigt.

Die Aufgabe der Erfindung liegt nun darin, für eine Spritzgießmaschine, die prozesstechnisch niedrige Formzuhaltekräfte und hohe Plastifizierleistungen benötigt, eine daran angepasste Plastifiziereinheit bzw. Einspritzeinheit zur Verfügung zu stellen. Niedrige Formzuhaltekraft bedeutet in diesem Zusammenhang, dass, wenn für das Füllen einer Kavität mit einer bestimmten Breite und einer bestimmten Länge im Formwerkzeug einer herkömmlichen Spritzgießmaschine mit Einspritzaggregat eine bestimmte Formzuhaltekraft (beispielsweise 100 t) bei einem bestimmten Einspritzdruck (beispielsweise 2000 bar) benötigt wird, für die gleich ausgebildete Kavität aufgrund prozesstechnischer Gegebenheiten eine um mindestens die Hälfte niedrige Formzuhaltekraft (> 50 t) benötigt wird. Hohe Plastifizierleistung bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Schneckenumfanggeschwindigkeit der Schnecke der Plastifiziereinheit auch über der bei einem herkömmlichen Spritzgussaggregat üblichen Maximal-Geschwindigkeit von ca. 1 m/s liegt. Es kann hierbei eine Schneckenumfanggeschwindigkeit von bis zu 5 m/s erreicht werden.

Die Aufgabe der Erfindung liegt nun darin, die Plastifiziereinheit bzw. Einspritzeinheit der Spritzgießmaschine an die Erfordernisse der niedrigen Formzuhaltekräfte und hohen Plastifizierleistungen anzupassen. Vor allem soll gewährleistet sein, dass die Schmelze mit dem erforderlichen Druck, Geschwindigkeit, Volumen und Dichte in das Formwerkzeug gelangt.

Dies wird dadurch gelöst, dass die Plastifiziereinheit ein Extrusionsaggregat mit einer in einem Zylinder axial feststehenden und rotierbaren Plastifizierschnecke aufweist und wobei Einspritzdüse eine Schmelzepumpe aufweist. Durch das Rotieren der Plastifizierschnecke wird die Schmelzepumpe ständig mit Schmelze versorgt, wobei die Schmelze über die Schmelzepumpe mit gleichmäßigem Druck, gleichmäßiger Dichte und gleichmäßiger Geschwindigkeit in die Kavität des Formwerkzeuges gepresst bzw. gefördert wird. Hierbei ist weder ein, wie bei einem Einspritzaggregat üblicher, Einspritzvorgang durch die Plastifizierschnecke vorgesehen noch möglich, da die Plastifizierschnecke axial feststehend ausgeführt ist. Diese Schmelzepumpe kann den Druck, der im Extrusionsaggregat entsteht, über die Einspritzdüse in Richtung des entstehenden Formteils weiterleiten und erhöhen. Vor allem dient diese Schmelzepumpe der Regelung und Steuerung des Einspritzstromdruckes und des Einspritzstromvolumens.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass die Schließeinheit ein Formwerkzeug mit einer entlang einer ersten Richtung verfahrbaren Formaufspannplatte und einer weiteren Formaufspannplatte aufweist, wobei zwischen den Formaufspannplatten Formhälften aufgespannt sind. Bevorzugt kann dabei vorgesehen sein, dass zumindest ein Teil des Formwerkzeuges entlang einer zumindest annähernd rechtwinklig zur ersten Richtung verlaufenden zweiten Richtung verfahrbar ist. Bei einer solchen Ausführung der Schließseite sind niedrige Formzuhaltekräfte und hohe Plastifizierleistungen erforderlich.

Bekannt sind solche Schließseiten von Spritzgießmaschinen seit kurzen durch die Firma Engel, welche in der prioritätsbegründenden, nicht veröffentlichten österreichischen Patentanmeldung A 1719/2007 eine solche Schließeinheit gemäß der vorhergehenden Ausführungsbeispiele zeigt. Diese Spritzgießmaschinen zur Durchführung einer sogenannten „Exjection®“ verbinden 3 AT 010 625 U1 die Vorteile des Spritzgießens von Plastikteilen mit dem Extrudieren von Plastikteilen. Bei dieser „Exjection®“ ist auf der Schließseite der Spritzgießmaschine die Kavität der Formhälften während des Einspritzens vergrößerbar. Das heißt, es können langgezogene Formteile hergestellt werden, die nicht nur einen durchgehenden und gleichbleibenden Profilschnitt aufweisen, sondern auch zusätzliche Elemente (wie beispielsweise Versteifungsrippen) aufweisen können.

Bei einer Plastifiziereinheit mit Schmelzepumpe kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Schmelzepumpe am Extruderkopf und an der Einspritzdüse angeflanscht ist.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass zwischen Extruderkopf und Schmelzepumpe mindestens ein Schmelzepuffer angeordnet ist. Dieser Schmelzepuffer sammelt Schmelze vom Extruder und presst die Schmelze je nach Bedarf über die Schmelzepumpe in die Form. Während des Auswerfens des Formteiles kann somit kurzfristig nicht eingespritzt werden. Die Schmelze, die vom Extrusionsaggregat kontinuierlich erzeugt wird, wird im Schmelzepuffer zurückgehalten und am Beginn des nächsten Einspritzvorganges in größerer Menge in die Form eingebracht.

Damit beim Einspritzen der Schmelze in Richtung der Einspritzdüse kein Rückstoß der Schmelze in Richtung des Extruders auftritt, kann zwischen Schmelzepuffer und Extruderkopf ein Rückstoßventil angeordnet sein. Auch ist es gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel möglich, zwei Schmelzepuffer, die alternierend vom Extruder mit Schmelze gefüllt werden, vorzusehen. Somit kann ebenfalls der Extruder kontinuierlich plastifizieren und über die Schmelzpuffer wird abwechselnd die Form gefüllt.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass der Extruder als Mehrschneckenextruder ausgeführt ist. Je nach erforderlicher Menge an Schmelze kann somit der Extruder auch als Zwei- oder Mehrschneckenextruder ausgeführt sein.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass die Spritzgießmaschine zumindest im Bereich zwischen den Formaufspannplatten frei von Holmen ist. Vorzugsweise kann die gesamte Spritzgießmaschine holmlos ausgeführt sein.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betrieb einer Spritzgießmaschine nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele geschützt, wobei die Plastifi-zierschnecke während des Betriebes kontinuierlich rotiert und einen kontinuierlichen Schmelzestrom erzeugt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dieses Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Schmelzepumpe das Volumen und/oder den Druck des Schmelzestromes steuert. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Schmelzepumpe das Volumen und/oder den Druck des Schmelzestromes regelt. Durch zumindest eine dieser beiden Ausführungen kann zuerst das Schmelzestromvolumen an das zu erzeugende Formteil angepasst werden. Das heißt, dass die Pumpe das Volumen der Kavität mit Schmelze füllt. Wenn dann das vorbestimmte Volumen für die Füllung der Kavität erreicht wurde, wird durch die Schmelzepumpe zusätzlicher Druck auf den Schmelzestrom ausgeübt, da sich die Schmelze beim Abkühlen zusammenzieht (Volumenverringerung), wodurch unerwünschte Ausbuchtungen im Formteil entstehen könnten. Durch die zusätzliche Drucksteuerung bzw. Druckregelung des Schmelzestromes durch die Schmelzepumpe wird der Druck dermaßen erhöht, dass die Volumenverminderung beim Zusammenziehen während der Abkühlung der Schmelze durch den zusätzlichen Druck durch die Schmelzepumpe auf den Schmelzestrom ausgeglichen wird. Somit bleibt trotz des Zusammenziehens und des Abkühlens der Schmelze das gesamte Volumen der Kavität gefüllt und es findet keine Volumensverminderung statt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann dabei vorgesehen sein, dass mit dem zumindest einen verfahrbaren Teil der Form, vorzugsweise längserstreckte, Profilteile hergestellt 4 AT010 625U1 werden. Die Länge der Profilteile ist abhängig von der Öffnungsweite des verfahrbaren Teiles der Form. Je nach Art der Ausführung liegt die Länge der Profilteile dabei in etwa zwischen 1 und 6 Metern.

Bei diesem Verfahren kann vorgesehen sein, dass über das Extrusionsaggregat und die Schmelzepumpe ein Einspritzdruck von bis zu 400 bar erzeugt wird. Bei einem herkömmlichen Einspritzaggregat wird ein Einspritzdruck von ca. 1500 bis 2500 bar erreicht. Je nach Art des zu spritzenden Formteiles kann beim hier dargelegten Ausführungsbeispiel das Extrusionsaggregat einen Druck von 300 bar erreichen, der über die Schmelzepumpe auf ca. 400 bar erhöht wird.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der Figurenbeschreibung, unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele, im Folgenden Näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht der Spritzgießmaschine,

Fig. 2 einen Querschnitt der Spritzgießmaschine und

Fig. 3 bis 5 symbolische Darstellungen der Plastifiziereinheit mit einer Querschnittsdarstellung der Schließeinheit.

Fig. 1 zeigt im linken Bereich die Schließseite 1 der Spritzgießmaschine, wobei diese Seite zur Schließkrafterzeugung für die bewegliche Formaufspannplatte 9a dient. Im rechten Bereich ist die gesamte Plastifiziereinheit 2 dargestellt, wobei die Einzelheiten der Plastifizierseite 2 nicht dargestellt sind. Ebenfalls sind hierbei die Formen, die zwischen den Formaufspannplatten 9 angeordnet wären, nicht dargestellt.

Fig. 2 zeigt die Spritzgießmaschine aus Fig. 1 von oben, wobei zusätzlich die Form 8, bestehend aus zwei Formhälften 8a und 8b, in geöffnetem Zustand dargestellt sind. Diese Formhälften 8a und 8b sind auf der bewegbaren Formaufspannplatte 9a und der feststehenden Formaufspannplatte 9b angebracht. Hierbei ist nicht nur eine Bewegung der Formhälften 8a und 8b zueinander bzw. voneinander weg möglich, sondern auch eine Bewegung der Formhälfte 8a quer zur Maschinenlängsachse 13. In diesem Fall bewegt sich die gesamte Formhälfte 8a quer zur Maschinenlängsachse 13, wobei auch nur ein Teil (z. B. ein Schiebeschlitten) der Formhälfte 8a die Kavität zwischen den Formhälften vergrößern könnte. Die Formhälfte 8a wird an den Auslegern 12 bewegt, die über Gleitschuhe an den Führungen 11 beweglich befestigt sind. Die Formteile und die sich vergrößernde Kavität sind in diesem Fall nicht dargestellt.

In den Fig. 3 bis 5 ist auf der linken Seite jeweils ein schematischer Querschnitt der Schließeinheit 1 dargestellt, wobei die Formaufspannplatten 9a und 9b mit den dazwischen befindlichen Formhälften 8a und 8b in offener Stellung dargestellt sind. Die rechte Formhälfte 8b weist dabei das verfahrbare Teil auf, welches durch eine Art Schiebeschlitten die Kavität während des Einspritzvorganges vergrößert.

Fig. 3 zeigt im rechten Bereich die Plastifiziereinheit 2, wobei die Plastifizierschnecke 3a, deren Zylinder 3b und der Extruderkopf 3c mit dem Einfülltrichter 6 das Extrusionsaggregat 3 bilden. Am Extruderkopf 3c ist hierbei die Schmelzepumpe 5 und anschließend eine Einspritzdüse 7 angeflanscht. Dieser Bereich der Einspritzdüse 7 ist im Bereich der Formaufspannplatte 9b angeordnet. In der Schmelzepumpe 5 wird der gewünschte, möglichst auf das zu spritzende Formteil abgestimmte, Druck der Schmelze erzeugt und geregelt.

Fig. 4 zeigt die Plastifiziereinheit 2, mit einem zwischen dem Estrusionsaggregat 3 und der Einspritzdüse 7 angeordneten Schmelzepuffer 4. Dieser Schmelzepuffer 4 kann, während über die Einspritzdüse 7 nicht eingespritzt wird, Schmelze vom Estrusionsaggregat 3 aufnehmen und bei Bedarf wieder an die Einspritzdüse 7 weiterleiten. Hierbei könnte im Bereich zwischen Einspritzkopf 3c und Schmelzepuffer 4 ein Rückstoßventil angeordnet sein. Auch könnte hierbei

Claims (12)

1. 5 AT 010 625 U1 das Extrusionsaggregat 3 zwei Schmelzepuffer 4 abwechselnd versorgen. Fig. 5 zeigt eine Plastifiziereinheit 2, bei welcher ein Schmelzepuffer 4 und eine Schmelzepumpe 5 nacheinander angeordnet sind. Generell ist hiermit eine Spritzgießmaschine zur Verarbeitung von Bauteilen, die prozesstechnisch niedrige Formzuhaltekräfte und hohe Plastifizierleistungen benötigen, dargelegt. Dies wird durch eine vorzugsweise holmlose Schließeinheit erreicht, wobei die Plastifiziereinheit ein Extrusionsaggregat, wobei zur Einspritzdruckregulierung eine nach dem Extruderkopf angeordnete Schmelzepumpe und/oder ein Schmelzepuffer vorgesehen sein kann. Ansprüche: 1. Spritzgießmaschine mit einer Plastifiziereinheit und einer Schließeinheit mit einem Formwerkzeug, wobei zumindest ein Teil des Formwerkzeugs, insbesondere einer Formhälfte (8a), zumindest annähernd rechtwinklig zur Maschinenlängsachse (13) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Plastifiziereinheit (2) ein Extrusionsaggregat (3) mit einer in einem Zylinder (3b) axial feststehenden und rotierbaren Plastifizierschnecke (3a) aufweist und dass die Plastifiziereinheit (2) zwischen einem Extruderkopf (3c) des Extrusionsaggregates (3) und einer Einspritzdüse (7) eine Schmelzepumpe (5) aufweist.
2. 2. Spritzgießmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließeinheit (1) ein Formwerkzeug mit einer entlang einer ersten Richtung - welche im Wesentlichen der Maschinenlängsachse (13) entspricht - verfahrbaren Formaufspannplatte (9a) und einer weiteren Formaufspannplatte (9b) aufweist, wobei zwischen den Formaufspannplatten (9a, 9b) Formhälften (8a, 8b) aufgespannt sind.
3. 3. Spritzgießmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des Formwerkzeuges entlang einer zumindest annähernd rechtwinklig zur ersten Richtung verlaufenden zweiten Richtung verfahrbar ist.
4. 4. Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzepumpe (5) am Extruderkopf (3c) und an der Einspritzdüse (7) angeflanscht ist.
5. 5. Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Extruderkopf (3c) und Schmelzepumpe (5) ein Schmelzepuffer (4) angeordnet ist.
6. 6. Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Extrusionaggregat (3) als Mehrschneckenextruder ausgeführt ist.
7. 7. Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzgießmaschine, zumindest im Bereich zwischen den Formaufspannplatten (9a, 9b), holmlos ausgeführt ist.
8. 8. Verfahren zum Betrieb einer Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Plastifizierschnecke (3a) während des Betriebes kontinuierlich rotiert und einen kontinuierlichen Schmelzestrom erzeugt und mittels der Schmelzepumpe (5) diskontinuierlich Formteile erzeugt werden.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzepumpe (5) das Volumen und/oder den Druck des Schmelzestromes steuert.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzepumpe (5) 6 AT010 625U1 das Volumen und/oder den Druck des Schmelzestromes regelt.
11. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem zumindest einen verfahrbaren Teil der Form (8), vorzugsweise längs erstreckte, Formteile hergestellt werden.
12. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass über den Extruder (3) und vorzugsweise die Schmelzepumpe (5) in der Einspritzdüse ein Einspritzdruck von bis zu 400 bar erzeugt wird. Hiezu 4 Blatt Zeichnungen