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Geheizter Massezylinder für Spritzgussmaschinen
Die Plastifizierung der thermoplastischen Kunststoffe erfolgt bei Spritzgussmaschinen in beheizten Zylindern verschiedenster Bauweise. Diese Plastifizierungszylinder werden mit Aussen- bzw. Aussen- und Innenheizung versehen. Der zu plastifizierende, thermoplastische Kunststoff,"Spritzmasse"genannt, wird mit Hilfe des Spritzkolbens durch den Heizzylinder gepresst. Um eine genügend rasche Plastifizierung zu erreichen, werden allgemein sogenannte Torpedos in die Zylinder eingesetzt (Torpedozylinder) oder es wird der Zylinder als Block mit einer Vielzahl von Bohrungen ausgebildet, um die beheizte Oberfläche im Verhältnis zum Inhalt zu vergrössern (Bohrungszylinder). Bei den Torpedozylindern werden die Torpedos entweder von der Kolbenseite her oder aber von der Düsenseite her eingesetzt.
Das Einsetzen des Torpedos von der Düsenseite her hat den Nachteil, dass der Zylinder, bedingt durch die Höhe des Spritzdrucks, schwer dicht zu halten ist. Das Verschliessen erfolgt durch Überwurfmuttern oder Schrauben. Bei längeren Torpedos besteht noch die Gefahr, dass der Torpedo durch die eingepresste, noch nicht plastifizierte Spritzmasse aus der zentrischen Lage verdrängt wird. Man hilft sich in der Form, dass der Torpedo durch drei oder mehr Stege gegen die Zylinderwand abgestützt wird. Dies hat den grossen Nachteil, dass infolge des hohen Spritzdruckes naturgemäss der Zylindermantel federt und daher Spritzmasse zwischen die Stege des Torpedos und dem Zylindermantel gelangen kann. Diese Spritzmasse verbrennt und verursacht fehlerhafte Spritzgussteile. Ausserdem ist dadurch, ebenso wie beim Bohrungszylinder ein Reinigen des Zylinders im kalten Zustand unmöglich.
Der Zylinder muss entweder ausgebrannt oder durch ein Lösungsmittel gereinigt und nachträglich poliert werden, wodurch die Passung verloren geht, wobei ein Nachpassen der Stege zum Zylinder unmöglich ist. Es sind auch Zylinder bekannt, bei denen mit Nuten versehene Halbschalen in den Zylinder eingepresst sind. Man erzielt dadurch wohl eine grosse Oberfläche ; eine Reinigung im kal- ten Zustand ist jedoch bei diesen Zylindern ebenfalls unmöglich. Ausserdem Ist die Passung der in axialer Richtung geteilten Halbschalen durch die naturgemässe Federung mangelhaft.
Die Erfindung betrifft einen geheizten Massezylinder für Spritzgussmaschinen, mit einem Kolben und mit einem in den Zylinder eingesetzten Torpedo, der mit einem sich gegen eine Anlagefläche des Zylinders abstützenden Haltering versehen ist, der dadurch gekennzeichnet ist, dass der Torpedo, in Richtung des Materialflusses gesehen, etwa in der Mitte des Halteringes beginnt und sich von dessen Anlagefläche aus frei tragend, d. h. unter Wahrung eines ringsum laufenden Spaltes, in den das zu schmelzende Material aufnehmenden Raum gegen die Austrittsdüse zu erstreckt, wobei die Anlagefläche des Halteringes vor der Schmelzzone für das Material angeordnet ist. Der Zylindermantel ist aus einem Stück gefertigt. Nur die Düse, die eine kleine Dichtfläche besitzt, wird von vorne eingeschraubt.
Der Zylindermasseraum ist konisch von der Düsenseite zum Kolben erweitert. Dadurch ist es möglich, den Torpedo mit der Spritzmasse in kaltem Zustand herauszupressen und die Spritzmasse vom Torpedo in kaltem Zustand zu entfernen bzw. Wechseltorpedos zu verwenden. Die naturgemässe Federung des Zylindermantels verschlechtert nicht die Abdichtung zwischen dem Torpedohaltering und dem Zylindermantel. Im Gegenteil, durch die Art der Aufhängung des Torpedos wird durch den vom Spritzkolben hervorgerufenen Massedruck der Torpedo fester an die Dichtfläche im Zylinder angepresst. Der Torpedo ist mit zwei Stegen mit dem Haltering, der in dem Zylindermantel gelagert ist und eingeschliffen werden kann, verbunden.
Durch geringe Konizität ist die Wärmeübertragung vom Aussenmantel zum Torpedo ge- währleistet. Ausserdem besteht die Möglichkeit. den Torpedo direkt zu beheizen. Durch die Art der Aufhängung des Torpedos wird es ermöglicht, dass der Querschnitt im Masseraum zunächst
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zunimmt und mit genügender Plastifizierung der Spritzmasse sich zur Düsenseite hin verjüngt. Dadurch wird der Reibungswiderstand stark vermindert und eine absolut gleichmässige Durchplastifizierung der
Spritzmasse gewährleistet.
Um die beheizte Oberfläche gegenüber dem Zylinderinhalt bei gleicher Bau- grösse zu erhöhen, besteht die Möglichkeit, den Zylindermantel, wie den Torpedo, mit Rippen zu ver- sehen, u. zw. vorteilhaft in der Gestalt, dass die Torpedorippen in die Rippennuten des Zylinders unter
Wahrung eines Spalts hineinragen. Auch bei einem derartig verrippten Zylinder ist das Herauspressen des
Torpedos und damit das Reinigen des Zylinders in kaltem Zustand möglich.
Dieser Zylinder braucht daher nicht nachgearbeitet und neu poliert zu werden, wodurch seine Lebensdauer im Vergleich zur Lebens- dauer bisher bekannter Zylinder wesentlich vergrössert wird, da speziell durch das bei Bohrungszylindern unbedingt erforderliche Ausbrennen (d. h. die Zylinder-werden auf Glühtemperatur gebracht, damit die Russrückstände der verbrannten Spritzmasse verbrennen) der Zylinder ausgeglüht wird und erhebliche Nacharbeiten durch Polieren erforderlich sind.
In den Zeichnungen ist die Erfindung in den Fig. l und 4 an zwei Beispielen in Axialschnitten durch den Massezylinder dargestellt. Die Fig. 2 und 3 zeigen Querschnitte nach der Linie A-A bzw. B-B in Fig. 1 und die Fig. 5 und 6 Querschnitte nach Linie A-A bzw. B-B durch Fig. 4.
Fig. 1 zeigt einen Massezylinder mit von der Kolbenseite her eingesetztem Torpedo. Die Spritzmasse wird in Pfeilrichtung mit dem Spritzkolben 1 durch die Kolbenbüchse 2 in den Massezylinder 3 mit dem Torpedo 4 gepresst. Der Torpedo 4 ist mit Stegen 5 und einem Haltering 6 aus einem Stück gefertigt. Der Haltering 6 ist in den Zylindermantel 3 mit einer geringen Konizität eingepasst. Der axiale, in Pfeilrichtung wirkende Spritzdruck wird durch die Auflagefläche 7 aufgenommen und der Torpedo 4 gegen den Zylindermantel abgedichtet. Die Auflagefläche 7 kann durch Einschleifen gut eingepasst werden. Mit einem Flanschring 8 wird der Zylindermantel 3 gegen den Haltering. 6 und dieser gegen die Kolbenbüchse 2 an die Heizzylindertraverse 9 angeschraubt ; dadurch wird ein einwandfreies Abdichten an den Anlageflächen 7 und 10 erreicht.
Der axiale Pressdruck der nicht plastifizierten Masse auf die Stege 5 erhöht ausserdem das Anpressen des Halteringes 6 an die Abdichtfläche 7. Die Düse 11 ist durch ein Gewinde in den Heizzylindermantel 3 eingeschraubt und an der Fläche 12 abgedichtet. Durch die Konizität des Halteringes 6in der Durchlassöffnung wird trotz des Steges 5 (Fig. 3 und 6) der Querschnitt des Masseraumes 16 in Pfeilrichtung vergrössert und dadurch der Reibungswiderstand wesentlich herabgesetzt. Mit zunehmender Plastifizierung wird der Querschnitt wieder verringert (Fig. 2 und 5) und dadurch eine absolut gleichmässige Durchplastifizierung erreicht.
Fig. 4 zeigt einen Zylinder gleichen Prinzips, der jedoch zur Vergrösserung der Oberfläche im Verhältnis zum Zylinderquerschnitt zusätzlich mit Rippen 17 und 18 am Torpedo bzw. am Mantel versehen ist. Die Rippen 17 des Torpedos ragen mit in die Zylindernuten hinein (Fig. 5). Der Torpedo ist ausserdem mit einer Heizpatrone 13 versehen. Die Stromzufuhr erfolgt durch die beiden Bohrungen 14 (Fig. 6). Die Einführungsöffnung für die Heizpatrone wird durch den Gewindestopfen 15 verschlossen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Geheizter Massezylinder für Spritzgussmaschinen, mit einem Kolben und mit einem in den Zylinder eingesetzten Torpedo, der mit einem sich gegen eine Anlagefläche des Zylinders abstützenden Haltering versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Torpedo in Richtung des Materialflusses gesehen, etwa in der Mitte des Halteringes (6) beginnt und sich von dessen Anlagefläche (7) aus frei tragend, d. h. unter Wahrung eines ringsum laufenden Spaltes, in den das zu schmelzendeMaterial aufnehmendenRaum gegen die Austrittsdüse (11) zu erstreckt, wobei die Anlagefläche (7) des Halteringes (6) vor der Schmelzzone für das Material angeordnet ist.