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Verfahren und Einrichtung zum Spritzgiessen von Formstücken aus Kunststoff
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spritzgiessen von Formstücken aus Kunststoff und eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Es ist bekannt, dass sich Kunststoffe, die gar keinen oder nur geringe Mengen eines Weichmachers enthalten, z. B. hartes Polyvinylchlorid, nicht durch einfaches Erwärmen in einen homogenen, plastischen Zustand bringen lassen, weshalb sie mit üblichen Strangspritzgussmaschinen nicht direkt zu Formstücken gespritzt werden können.
Dagegen ist ein Verfahren zum Spritzgiessen von Formstücken aus solchen Kunststoffen bekannt geworden, bei welchem das zu spritzende Rohmaterial zuerst mittels einer Strangspritz. gussvorrichtung kontinuierlich zu einem plastisch verformbaren Strang geformt wird, von welchem Strang dann ein volumendosiertes Stück in. noch plastisch verformbarem Zustand dem Presszylinder einer Spritzgussvorrichtung derart unter Druck zugeführt wird, dass durch Zuführdruck ein gleiches Volumen plastifizierten Materials aus dem Presszylinder in den Hohlraum einer Spritzgussform eingespritzt wird. Dabei müssen in einem ersten Maschinenteil volumendosierte Strangstücke erzeugt werden, die dann in einen zweiten Maschinenteil eingesetzt und dort in den Presszylinder eingepresst werden.
Dieses Verfahren lässt nur ein relativ langsames Arbeiten zu und bedingt eine relativ komplizierte Maschine. Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Vermeidung der genannten Nachteile. Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das zu spritzende Rohmaterial kontinuierlich plastifiziert und abwechselnd einem ersten und einem zweiten Dosierraum zugeführt wird, wobei während dem Füllen des einen Dosierraumes das im ändern Dosierraum enthaltene Material in den Hohlraum einer Spritzgussform gespritzt wird.
Die ebenfalls Erfindungsgegenstand bildende Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens besitzt eine mit Heizmitteln und mit Material- knet-und Fördermitteln versehene Plastifiziervorrichtung, zwei gleichzeitig als Dosierzylinder dienende Presszylinder, mit welchen je ein Presskolben zusammenwirkt, und eine Umsteuervorrichtung, mit welcher abwechselnd die Plastifiziervorrichtung mit dem einen und mit dem andern Presszylinder in Verbindung gebracht werden kann, während gleichzeitig der andere bzw. der eine Presszylinder mit einer der Form vorgeordneten Spritzdüse in Verbindung steht.
Dadurch wird erreicht, dass die Arbeit der Plastifiziervorrichtung während des Spritzgussvorganges nicht unterbrochen werden muss und dass zufolge der abwechselnd als Dosierund als Auspressvorrichtung arbeitenden Presszylinder trotz des schussweise erfolgenden Spritzgiessens ein praktisch kontinuierlicher Betrieb der Einrichtung möglich ist.
In der Zeichnung ist schematisch im Axialschnitt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Einrichtung dargestellt ; an Hand dieser Zeichnung soll im folgenden auch das ebenfalls Erfindungsgegenstand bildende Verfahren beispielsweise näher erläutert werden.
Die Plastifiziervorrichtung, ein sogenannter Extruder, besitzt in an sich bekannter Weise einen hydraulischen Motor 1, der über ein Zahnradgetriebe 2 eine axial feststehende Knet- oder Förderschnecke 3 antreibt. Das Getriebe 2 kann stufenweise oder stufenlos regulierbar sein, während die Schnecke eine Einfach-oder Mehrfachschnecke sein kann.
Die Knet- und Förderschnecke 3 arbeitet in einer Verflüssigungskammer 4, die von einem Heizmantel 5 umschlossen ist. Auf die Kammer 4 ist ein Einfülltrichter 6 aufgesetzt, dessen Auslass in den Einlassabschnitt der Kammer 4 mündet. Die an ihrem Auslassende konisch verjüngte Kammer 4 mündet in eine Zuführbohrung 7 in einem quer zur Kammerachse liegenden Zylinderblock 8. Die Zuführbohrung 7 führt zu einer Ventilbohrung 9, in welcher ein doppeltwirkender Drehschieber 10 angeordnet ist. Seitlich der Ventilbohrung liegen zwei Zylinderbohrungen lla,
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llb, deren Achse die Achse der Zuführbohrung 7 auf der Achse der Ventilbohrung 9 schneidet.
Die Zylinderbohrungen 11a, 11b sind an ihren einander zugekehrten Enden je durch zwei Kanäle 12a, 12b im Zylinderblock 8 mit der Ventilbohrung 9 verbunden. In der axialen Verlängerung der Zuführbohrung 7 führt ein Spritzkanal 13 von der Ventilbohrung 9 zu einem, am entsprechenden Teil des Zylinderblockes 8 befestigten Spritzkopf 14 mit konischer Stirnfläche und zentraler Düsenbohrung 15. Der Zylinderblock 8 ist im Bereich der Zylinderbohrungen l1a, 11b und des Spritzkanals 13 je mit einem Heizmantel 16 versehen. Der Spritzkopf 14 ragt in eine Ausnehmung einer Tragplatte 17a hinein, welche die eine Hälfte 18a einer Spritzgussform trägt, deren zweite Hälfte 18b von einer zweiten Tragplatte) 7b getragen wird.
Die beiden Tragplatten 17a, 17b sind in Richtung der Achse der Düsenbohrung 15 gegeneinander und voneinander weg bewegbar. Die erste Formhälfte 18a ist mit einer Einlaufbohrung 18c versehen, die mit der Düsenbohrung 15 des Spritzkopfes 14 in Flucht ist. In den beiden Zylinderbohrungen 11a, 11b arbeitet je ein Presskolben 19a bzw. 19b.
Die Presskolben 19a bzw. 19b sind auswechselbar je an einem Servokolben 20a bzw.
20b befestigt, die in je einem Servozylinder 21a bzw. 21b arbeiten. Die Servozylinder 21a.
21b sind durch eine Leitung 22a bzw. 22b über je einen Zweiweghahn 23a bzw. 23b einerseits an eine Druckleitung 24a bzw. 24b und anderseits an eine gemeinsame Rücklaufleitung 25 angeschlossen. In der Rücklaufleitung 25 ist ein einstellbares Überdruckventil 26 angeordnet. Die Betätigung der Servokolben 20a, 20b kann hydraulisch oder pneumatisch erfolgen.
Mit der beschriebenen Einrichtung wird das Spritzgussverfahren wie folgt durchgeführt : Die Platten 17a, 17b seien zwecks Schliessung der Form 18a, 18b gegeneinander bewegt und ausserdem werde die Mündung der Einlaufbohrung 18c gegen die Düsenmündung des Spritzkopfes 14 gepresst. Das zu spritzende Material wird durch den Trichter 6 in granulierter oder pulveriger Form der Kammer 4 zugeführt. Durch den Heizmantel 5 wird das der Kammer 4 zugeführte Material erwärmt und mittels der Schnecke 3 in bekannter Weise zu einer plastischen Masse geknetet. Es sei angenommen, der Drehschieber 10 und die Zweiweghähne 23a und 23b nehmen die in der Zeichnung gezeigte Stellung ein. Die Schnecke 3 fördert die plastische Masse aus der Kammer 4 durch die Zuführbohrung 7 über den Verbindungskanal 12a in die Zylinderbohrung lla.
Der Kolben 19a und mit ihm der Servokolben 20a werden durch die m die Bohrung lla eindringende Masse in Richtung des Pfeiles a nach aussen bewegt, dabei wird Druckfluidum aus dem Servozylinder 21a über den Hahn 23a und unter überwindung der Belastung des Unterdruckventils 26 in die Rücklaufleitung 25 verdrängt. Die Belastung des Überdruckventils 26 ist dem Förderdruck der Schnecke 3 angepasst. Gleichzeitig wird dem Servozylinder 21b aus der Druckleitung 24b über den Zweiweghahn 23b durch den Verbindungskanal 22b Druckfluidum zugeführt. Dadurch wird der Servokolben 20b und mit ihm der Kolben 19b in Richtung des Pfeiles b einwärts bewegt.
In der Zylinderbohrung 11b befindliche, auf die richtige Menge dosierte, plastische Masse wird durch den Kolben 19b aus der Zylinderbohrung 11b herausgepresst und gelangt durch den Verbindungskanal 12b in den Spritzkanal 13, von wo sie durch die Düsenbohrung 15 und die Einlaufbohrung 18c in den Formhohlraum gespritzt wird.
Die Anordnung ist so getroffen, dass gleichzeitig mit der Beendigung des Spritzgussvorganges auch die Bereitstellung der im nächsten Arbeitsgang zu spritzenden Masse in der Zylinderbohrung 11a -beendet ist. Nun werden durch nicht gezeichnete, zweckmässig automatisch arbeitende Mittel der Drehschieber 10 und die Zweiweghähne 23a und 23b in ihre zweite Einstellage gebracht ; der Drehschieber 10 stellt dabei die Verbindung her zwischen der Kammer 4 und der Zylinderbohrung 11b einerseits und zwischen dem Spritzkanal 13 und der Zylinderbohrung lla anderseits, während der Zweiweghahn 23a die Druckleitung 24a mit dem Servozylinder 21a und der Zweiweghahn 23b den Servozylinder 21b mit der Rücklaufleitung 25 verbinden.
Die Schnecke 3 fördert nun plastische Masse in die Zylinderbohrung 11b während gleichzeitig aus der Zylinderbohrung l l a die dort in richtiger Dosierung befindliche plastische Masse in die während des Umsteuerns vom Formstück geleerte und wieder geschlossene Form gespritzt wird.
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der Schnecke 3 mittels des Getriebes 2 so eingestellt, dass sie mindestens gleich der Zeit eines vollen Arbeitsganges der Formhälften (Schliessen, Spritzzeit, öffnen) ist ;
die Schnecke kann dann trotz des schussweisen Spritzvorganges kontinuierlich arbeiten. Da ausser während kurzen Zwischenzeiten zum öffnen und Schliessen der Form dauernd gespritzt wird und keine Stillstandzeiten für das Dosieren der Spritzmasse vorhanden sind, kann die Durchsatzkapazität der Plastifiziervorrichtung praktisch voll ausgenützt werden.
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