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Plastizierschnecke, insbesondere für eine Spritzgiessmaschine
Die Erfindung betrifft eine Plastizierschnecke, insbesondere für eine Spritzgiessmaschine, zum Verarbeiten wärmehärtbarer Massen, die entsprechend der Förderlänge ein Gewinde und düsenseitig eine kegelige Spitze aufweist.
Die Verarbeitung wärmehärtbarer Massen, wie z. B. Duroplaste, durch Spritzgiessen verlangt besondere Massnahmen, um einen störungsfreien Arbeitsablauf im Dauerbetrieb einer Plastizier- und Spritzeinrichtung zu ermöglichen. Es ist erforderlich, die für eine Werkzeugfüllung dosierte, plastizierte Masse so aus dem Plastizierzylinderhohlraum zu verdrängen, dass keine Massereste an der Schneckenspitze bzw. an der Düseninnenkegelfläche oder in der Düsenöffnung zurückbleiben. Wird die plastizierte Masse nicht vollständig aus dem Plastizierzylinder verdrängt, so entsteht an der Düseninnenkegelfläche eine Masseschicht, welche von Spritzzyklus zu Spritzzyklus anwächst und mit der Zeit aushärtet.
Diese Masseschicht bewirkt eine allmähliche Verkleinerung und schliesslich eine Verstopfung der Düsenöffnung und ist die Ursache für Arbeitsunterbrechungen. Bekannt ist eine Plastizierschnecke mit einer düsenseitig angeordneten kegeligen Spitze, die in ihrer Länge so bemessen ist, dass nach dem Ausspritzen der plastizierten Masse aus dem Plastizierzylinderhohlraum die Kegelmantelfläche der Schneckenspitze an der Fläche des mit gleichgrossem Kegelwinkel ausgeführten Düseninnenkegels anliegt.
Der Nachteil dieser Ausführung ist, dass in der Endphase des Werkzeugfüllvorganges, in der der maximale Spritzdruck zum Verdichten der Masse im Werkzeug benötigt wird, ein erheblicher Anteil der Spritzkraft zum Verdrängen der zwischen Schneckenspitze und Düseninnenkegel befindlichen plastizierten Masse aufgewendet werden muss. Das vollständige Abfliessen der zwischen Schneckenspitze und Düseninnenkegel befindlichen plastizierten Masse in der Endphase des Einspritzens wird durch den vorhandenen erheblichen Fliesswiderstand erschwert, so dass Reste der plastizierten Masse an der Innenkegelfläche der Düse haften bleiben und aushärten.
Die verstärkende und aushärtende Masseschicht verringert den Dosierraum und damit die erforderliche Dosiermenge, was sich besonders bei geringen Dosiermengen nachteilig auf das vollständige Ausfüllen des Werkzeughohlraumes auswirkt bzw. eine ständige Vergrösserung der Dosiermenge erfordert. Ein weiterer Nachteil ist, dass die aushärtende Masseschicht durch die als Werkstoffeigenschaft gekennzeichnete schlechte Wärmeleitfähigkeit den erforderlichen Wärmeübergang stört. Um die nachteiligen Merkmale auszuschliessen wurde bereits eine Plastizierschnecke vorgeschlagen, auf deren kegeligen Spitze Schneckengänge mit abnehmender Steigerung angeordnet sind, wobei der Schneckengangverlauf zum zylindrischen Teil der Plastizierschnecke zur Kegelspitze ohne
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Unterbrechung erfolgt.
Der Nachteil dieser Ausführung besteht darin, dass die zu verdrängende Masse in den spiralförmig-angeordneten Schneckengängen einen langen Fliessweg und damit verbunden einen hohen
Fliesswiderstand überwinden muss. Ein weiterer Nachteil dieser Ausführung wirkt sich in der mit hohem
Kostenaufwand verbundenen, sehr komplizierten Herstellung der profilierten Schneckenspitze aus.
Weiterhin wurde eine Plastizierschnecke vorgeschlagen, auf deren kegeligen Spitze längs der
Kegelmantellinien zwei sich gegenüberliegende Messer befinden, deren Aufgabe es ist, die an der
Düseninnenkegelfläche angepresste Masseschicht zu Beginn der Drehbewegung der Plastizierschnecke abzuschaben.
Als Nachteil dieser Ausführung hat sich gezeigt, dass zu Beginn der Drehbewegung der
Plastizierschnecke auch gleichzeitig ein Entfernen der Messerkanten von der Düseninnenkegelfläche stattfindet, so dass bei einer halben Schneckenumdrehung die Messerkanten bereits einen Abstand von der Schabefläche einnehmen und dadurch geringe Massereste an der Düseninnenkegelfläche haften bleiben. Diese Massereste härten aus und führen ebenfalls über längere Zeiträume zur Verstopfung der
Düsenbohrung und damit zur Unterbrechung des Spritzvorganges. Als Nachteil hat sich auch die mit grossem Aufwand verbundene Einstellung der Messer erwiesen, um ein funktionssicheres Anliegen dieser an der Düseninnenkegelfläche zu gewährleisten.
Eine weitere bekannte Ausführung ist eine Plastizierschnecke, die auf dem Kegelmantel der
Schneckenspitze zwei gegenüberliegende Messer aufweist, denen düsenseitig den Abmessungen der
Düsenöffnung entsprechend axialgerichtet verlaufende Verlängerungen zugeordnet sind. Die
Verlängerung des Messerpaares ragt in der Endspritzlage der Plastizierschnecke in die Düsenöffnung hinein, wobei der auf dem Kegelmantel angeordnete Teil des Messerpaares an der Düseninnenkegelfläche andrückt. Mittels der axialgerichteten Messerpaarverlängerung, die als Förderer bekannt ist, wird erreicht, dass die in der Düsenöffnung anhaftende Masseschicht zu Beginn der Drehbewegung der
Plastizierschnecke entfernt wird und gleichzeitig das auf dem Kegelmantel der Plastizierschnecke angeordnete Messerpaar die Massereste von der Düseninnenkegelfläche abschabt.
Diese Ausführung hat zum Nachteil, dass das Erreichen der Fertigungs- und Einstellgenauigkeit der Messer, insbesondere der erforderlichen Rundlaufgenauigkeit des Förderers, sehr kostenaufwendig ist und bei erforderlich dünn ausgeführtem Förderer Störungen im Spritzprozess durch Abbrechen des Förderers auftreten.
Zweck der Erfindung ist es, eine Plastizierschnecke zum Verarbeiten wärmehärtbarer Massen zu schaffen, die bei einem verminderten Fertigungsaufwandsbedarf besondere komplizierte Einstellarbeiten an der Schneckenspitze sowie Störungen im Dauerbetrieb des Spritzgiessens ausschliesst.
Der Erfindung liegt weiters die Aufgabe zugrunde, bei einer Plastizierschnecke, insbesondere für eine Spritzgiessmaschine zum Verarbeiten wärmehärtbarer Massen im Dauerbetrieb, die entsprechend der Förderlänge ein Gewinde und düsenseitig eine kegelige Spitze aufweist, den plastizierten, wärmehärtbaren Massen beim Abfliessen über die Schneckenspitze nur einen geringen Fliesswiderstand entgegenzusetzen und ein Anhaften der aushärtenden Masseschicht an der Düseninnenkegelfläche zu vermeiden.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass auf dem Kegelmantel der Schneckenspitze in Richtung der Kegelmante1Iinien eine Vielzahl Nuten angeordnet sind. Die Nuten sind in ihrer Grösse dem Kegelmantel der Schneckenspitze angepasst und bilden in der Kegelspitze ein sternförmiges Nutenzentrum. Die erfindungsgemässe Plastizierschnecke ist in der Länge so bemessen, dass die mit einer Vielzahl Nuten versehene Schneckenspitze, die mit dem zylindrischen Teil der Plastizierschnecke lösbar oder unlösbar verbunden sein kann, nach dem Ausspritzen der plastizierten Masse an der Düseninnenkegelfläche andrückt und das Nutenzentrum in die Düsenöffnung hineinragt.
Die technischen und technisch-ökonomischen Auswirkungen der Erfindung sind das Vermeiden von haftenbleibenden, plastizierten Massen an der Düseninnenkegelfläche und in der Düsenöffnung, wodurch Verstopfungen der Düsenöffnung ausgeschlossen sind und ein störungsfreier Dauerbetrieb des Spritzgiessens gewährleistet ist.
Weitere vorteilhafte Auswirkungsmerkmale der Erfindung sind, dass durch die Vielzahl der erfindungsgemäss angeordneten Nuten die zu verdrängende, plastizierte Masse über kürzeste Fliesswege in das Werkzeug und teils als Rückstrom fliesst sowie der abfliessenden Masse nur noch geringe Fliesswiderstände entgegenwirken. Die Nuten bewirken ausserdem eine Verkleinerung der zur Anlage kommenden Flächen der Schneckenspitze und damit eine Erhöhung der Flächenpressung zwischen Schneckenspitze und Düseninnenkegel.
Eine weitere vorteilhafte Auswirkung ist darin gegeben, dass die Herstellung der Schneckenspitze
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mit geringem Kostenaufwand durchführbar ist.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den Zeichnungen zeigen : Fig. 1 einen Plastizierzylinder mit einer Düse und einer Plastizierschnecke in Spritzstellung, Fig. 2 einen Plastizierzylinder mit einer Düse und einer Plastizierschnecke nach abgeschlossenem Spritzvorgang, Fig. 3 eine Seitenansicht der Plastizierschnecke und Fig. 4 den Schnitt A-A nach Fig. 3.
Die Plastizierschnecke --1-- weist eine erfindungsgemäss ausgebildete Schneckenspitze-2--
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--3-- versehenDie Länge der Plastizierschnecke-l-ist so festgelegt, dass in der Endphase des Spritzvorganges die mit den Nuten --3-- versehene Schneckenspitze --2-- an der Innenkegelfläche der Düse-5-andrückt und das sternförmige Nutenzentrum --4-- in die kegelige Düsenöffnung - -6-- hineinragt.
Die in der Endphase des Spritzvorganges zwischen den Pressflächen befindliche plastizierte Masse wird vollständig in die Nuten-3-verdrängt und kann unter geringem Fliesswiderstand abfliessen.
Mit Beginn der Schneckenrotation werden die in den Nuten-3-- befindlichen Reste plastischer Masse mitbewegt, die während der Rücklaufbewegung der Plastizierschnecke-l-mit der neuplastizierten Masse vermengt werden.