AT526268A1

AT526268A1 - Plastifiziereinheit und/oder Einspritzeinheit für eine Formgebungsmaschine

Info

Publication number: AT526268A1
Application number: ATA50464/2022A
Authority: AT
Inventors: Klammer Dipl -Ing Günther; Fellner Dipl -Ing Dr Klaus; Gugler Dipl -Ing Lukas
Original assignee: Engel Austria Gmbh
Priority date: 2022-06-27
Filing date: 2022-06-27
Publication date: 2024-01-15
Also published as: CN117301451A; US20230415391A1; DE102023110700A1

Abstract

Plastifiziereinheit und/oder Einspritzeinheit für eine Formgebungsmaschine (3) mit einem Massezylinder (4) für plastifiziertes Material, wenigstens einer Entgasungsöffnung (5) und einer mit der wenigstens einen Entgasungsöffnung (5) strömungsverbundenen Entgasungsvorrichtung (6) zum Freisetzen und Abführen von unerwünschten Gasen aus dem plastifizierten Material, wobei - die Entgasungsvorrichtung (6) ein mit der wenigstens einen Entgasungsöffnung (5) strömungsverbundenes Strömungselement (7) aufweist, welches dazu ausgebildet ist, mittels des Venturi-Effekts an der Entgasungsöffnung (5) einen Unterdruck zu erzeugen, und/oder - die Entgasungsvorrichtung (6) zum Filtern freiwerdender Gase eine mit der wenigstens einen Entgasungsöffnung (5) strömungsverbundene Filtervorrichtung (8) aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Plastifiziereinheit und/oder eine Einspritzeinheit für eine Formgebungsmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, sowie eine Formgebungsmaschine mit einer solchen Plastifiziereinheit

und/oder Einspritzeinheit.

Unter Formgebungsmaschinen können Spritzgießmaschinen, Spritzpressen, Pressen und dergleichen verstanden werden. Auch Formgebungsmaschinen, bei welchen die plastifizierte Masse einem offenen Formwerkzeug zugeführt wird, sind durchaus

denkbar.

Im Folgenden soll der Stand der Technik anhand einer Spritzgießmaschine umrissen werden. Analoges gilt allgemein

für Formgebungsmaschinen.

Gattungsgemäße Plastifiziereinheiten und/oder Einspritzeinheiten für eine Formgebungsmaschine umfassen einen Massezylinder für plastifiziertes Material, wenigstens eine Entgasungsöffnung und eine mit der wenigstens einen Entgasungsöffnung strömungsverbundenen Entgasungsvorrichtung zum Freisetzen und Abführen von unerwünschten Gasen aus dem

plastifizierten Material.

Solche Vorrichtungen werden zumeist bei Compound- oder Recyclinganwendungen eingesetzt. Bei entsprechenden Anwendungen wird zunächst ein zu recycelnder oder zu verwertender Kunststoff (im Folgenden allgemein als „ein zu plastifizierendes Material“ bezeichnet) über eine

Plastifiziereinheit plastifiziert.

Entsprechende Plastifiziereinheiten werden bei Spritzgießmaschinen dafür verwendet, ein zu plastifizierendes

Material durch eine Rotationsbewegung einer

Plastifizierschnecke zu plastifizieren, wobei durch die Scherenergie, Scherwärme und gegebenenfalls extern zugeführte Wärmeenergie das zu plastifizierende Material plastifiziert

wird.

Entsprechende Plastifiziereinheiten sind zumeist als Ein- oder Mehrschneckenextruder (auch bezeichnet als „Ein- oder

Mehrwellenextruder“) ausgeführt.

Nach der Plastifizierung wird diese plastifizierte Masse entweder einer separaten Einspritzeinheit einer Spritzgießmaschine zugeführt, um die plastifizierte

(recycelte) Masse in eine neue Form zu bringen und somit einem neuen Verwendungszweck zuzuführen, beispielsweise mittels eines Einspritzkolbens. Oder die Plastifizierschnecke ist selbst axial verschiebbar ausgebildet und kann selbst zum Einspritzen des plastifizierten Materials verwendet werden

(kombinierte Plastifizier- und Einspritzeinheit).

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, als zu plastifizierendes Material verunreinigte Kunststoffe zu verarbeiten. Bei diesen Kunststoffen kann es sich zum Beispiel um Recyclate, Mahlgüter und/oder Agglomerate handeln, welche beispielsweise in einer Recycling- oder Compound-Anwendung

ihren Einsatz finden.

Diese Thematik gewinnt immer mehr an Bedeutung, wobei durch das Recyceln von zu plastifizierenden Materialien (beispielsweise thermoplastischen Kunststoffen) diese einer neuen Verwendung oder einem neuen Einsatzgebiet zugeführt werden können und somit ein markanter Vorteil bezüglich der

Umweltfreundlichkeit geschaffen wird.

Natürlich sind auch andere Möglichkeiten der

Weiterverarbeitung möglich. So kann das plastifizierte

Material beispielsweise einem Strangguss, einer Spritzpresse, einer Presse, einer Halbzeugproduktion oder ähnlichem

zugeführt und mithilfe dieser weiterverarbeitet werden.

Problematisch ist jedoch bei der Compound- oder RecyclingAnwendung, dass die plastifizierte Masse nach dem Plastifizieren noch unerwünschte Gase und Einschlüsse in Gasform trägt, welche bei der weiteren Verarbeitung zu einer geringeren Bauteilqualität führt. Solche unerwünschten Gase können Fremdstoffe, wie Rückstände von Waschlösungen oder

Additiven sein.

Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, eine Entgasung des plastifizierten Materials durchzuführen, um die Schmelze zu homogenisieren und/oder um Porenbildungen in der weiteren

Verarbeitung zu verhindern.

So ist es beispielsweise bekannt, das plastifizierte Material durch Lochbleche zu führen, welche den Strang des plastifizierten Materials aufteilen und somit Einschlüsse (Gaseinschlüsse) im Strang der plastifizierten Masse entgegen der Umgebung £freisetzen, wodurch die Gase abgeführt werden

können.

Auch das „Aufschneiden“ eines Stranges an plastifiziertem Material durch Vorsprünge ist durch den Stand der Technik bekannt, wodurch wiederum Einschlüsse im Strang des plastifizierten Materials extrahiert und somit aus dem plastifizierten Material abgeführt werden können (wie

beispielsweise durch die GB 442968 A gezeigt). Nachteilig an solchen Verfahren ist jedoch, dass die Entgasung

gegenüber atmosphärischen Drücken umgesetzt wird, wobei

vorliegende Partikel im plastifizierten Material, welche einen

Gasdruck kleiner dem atmosphärischen Druck aufweisen, in der

Schmelze verbleiben.

Weiters sind auch Verfahren bekannt, bei welchen zur Entgasung ein Vakuumsystem installiert ist, sodass über ein erzeugtes Vakuum Partikel und Gase aus dem plastifizierten Material

gelöst werden können.

Nachteilig daran ist jedoch, dass zur Erzeugung eines Vakuums ein recht hoher Aufwand zu betreiben ist, wobei im Bereich der Entgasung eine entsprechende Druckkammer zum Aufbau eines Unterdrucks abgedichtet werden muss und zumeist sehr kostspielige Gerätschaften zur Erzeugung eines Vakuums

eingeplant werden müssen.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass Vakuumsysteme einen recht hohen Energiebedarf aufweisen, wodurch sich die Compound- oder Recycling-Anwendung von Kunststoffen und zu plastifizierenden Materialien für einen Anwender aus Kosten-

und Energiegründen wiederum unattraktiv gestaltet.

Ebenfalls nachteilig an bekannten Ausführungsvarianten des Standes der Technik hat sich herausgestellt, dass die Gase, welche bei der Entgasung aus der plastifizierten Masse gelöst werden, oft gesundheitsschädliche oder giftige Substanzen enthalten, wodurch vor allem bei der Entgasung gegenüber Atmosphärendruck ein Anwender und/oder umgebende Personen

einem erhöhten Gesundheitsrisiko ausgesetzt ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Plastifiziereinheit und/oder Einspritzeinheit für eine Formgebungsmaschine bereitzustellen, bei welcher die zuvor angeführten Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise verbessert werden und/oder eine bessere und/oder

effizientere Entgasung eines plastifizierten Materials

sichergestellt werden kann und/oder ein energieeffizienteres Verfahren zur Entgasung ermöglicht wird und/oder ein energieeffizienteres Recyceln umgesetzt werden kann und/oder eine umweltfreundlichere Entgasung sichergestellt werden kann und/oder die Entgasung ein geringeres Gesundheitsrisiko für

Anwender und umgebende Personen darstellt.

Diese Aufgabe wird durch eine Plastifiziereinheit und/oder Einspritzeinheit für eine Formgebungsmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1, sowie einer Formgebungsmaschine mit einer solchen Plastifiziereinheit und/oder Einspritzeinheit

gelöst.

Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Plastifiziereinheit und/oder Einspritzeinheit für eine Formgebungsmaschine einen Massezylinder für plastifiziertes Material, wenigstens eine Entgasungsöffnung und eine mit der wenigstens einen Entgasungsöffnung strömungsverbundene Entgasungsvorrichtung zum Freisetzen und Abführen von unerwünschten Gasen aus dem plastifizierten Material aufweist, wobei - die Entgasungsvorrichtung ein mit der wenigstens einen Entgasungsöffnung strömungsverbundenes Strömungselement aufweist, welches dazu ausgebildet ist, mittels des VenturiEffekts an der Entgasungsöffnung einen Unterdruck zu erzeugen, und/oder - die Entgasungsvorrichtung eine mit der wenigstens einen Entgasungsöffnung strömungsverbundene Filtervorrichtung

aufweist zum Filtrieren freiwerdender Gase.

Durch die Anwendung eines Strömungselementes, welches mit dem Venturi-Effekt arbeitet, kann auf einfache Art und Weise ein Unterdruck an der Entgasungsöffnung erzeugt werden, wobei bereits bestehende Systeme an einer Formgebungsmaschine einer

Plastifiziereinheit und/oder einer Einspritzeinheit, wie

beispielsweise ein Druckluftsystem, genutzt werden können, wodurch effektiv Gase aus dem plastifizierten Material abgeführt werden können, ohne große, aufwendige bzw. teure

Vorrichtungen vorzusehen zu müssen.

Durch das Vorsehen einer Filtervorrichtung können die entstehenden Gase bei der Entgasung des plastifizierten Materials aufgefangen werden, bevor sie an die Umgebung freigesetzt werden, sodass die Umweltbelastung, sowie die Gesundheitsbelastung eines Anwenders oder umgebender Personen

signifikant reduziert werden können.

Durch die Erfindung ist es des Weiteren möglich, eine effektivere und bessere Entgasung eines plastifizierten Materials mit weit energie-effizienteren Möglichkeiten umzusetzen, wodurch die Erfordernis des Aufbaus eines

Unterdrucks mittels Vakuumvorrichtungen entfällt.

Durch die weit energiesparendere und effektivere, sowie umweltfreundlichere Möglichkeit zur Entgasung einer plastifizierten Masse wird die Compound- und/oder RecyclingAnwendung von plastifizierten Materialien für den Anwender attraktiver, wodurch durch eine weitere Verbreitung der Compound- und/oder Recycling-Anwendung zusätzlich der

Umweltaspekt gesteigert werden kann.

Eine erfindungsgemäße Plastifizier- und/oder Einspritzeinheit kann genau eine Plastifizier- und/oder Einspritzschnecke aufweisen oder auch als Doppelschneckenausführung oder Mehrschneckenausführung ausgebildet sein. In der nachfolgenden Beschreibung wird mitunter zur Plastifizierschnecke (Singular) ausgeführt. Dies ist aber so zu verstehen, dass analoge Ausführungsformen mit mehreren Plastifizierschnecken ebenso

gelten.

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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann durch ihren Einsatz in bereits bekannten Ausführungsvarianten des Standes der Technik, wie beispielsweise in der Beschreibungseinleitung beschrieben, ihren Einsatz finden und nachträglich installiert

werden.

denkbar.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind anhand der abhängigen

Ansprüche definiert.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Massezylinder eine Einspritzdüsenöffnung aufweist, durch welche das plastifizierte Material aus dem Massezylinder ausbringbar ist und beispielsweise einem Formwerkzeug zugeführt werden kann, wobei die Einspritzdüsenöffnung separat von der wenigstens

einen Entgasungsöffnung ausgebildet ist.

Es kann vorgesehen sein, dass das Strömungselement und/oder die Filtervorrichtung als Teil eines geschlossenen

Strömungskreises ausgebildet ist.

Durch die Ausbildung eines geschlossenen Strömungskreises des Strömungselementes und/oder der Filtervorrichtung kann zusätzlich die Umgebung von austretenden Gasen geschützt

werden, welche im geschlossenen Strömungskreis verbleiben.

Zusätzlich wird der Vorteil geschaffen, dass die erzeugte Strömung des Strömungselementes durch den geschlossenen Kreislauf zumindest teilweise erhalten bleibt, wodurch die

Energieeffizienz zusätzlich gesteigert werden kann.

Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass das Strömungselement und/oder die Filtervorrichtung mit wenigstens einer Fördervorrichtung - vorzugsweise einem Ventilator, Kompressor

oder Verdichter - strömungsverbunden ist.

Auch der Einsatz einer Vakuumvorrichtung, welche die entgasten Gase des plastifizierten Materials der Filtervorrichtung

zuführt, ist durchaus denkbar.

ES kann vorgesehen sein, dass das Strömungselement mit der

Filtervorrichtung strömungsverbunden ist.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Filtervorrichtung in einer Strömungsrichtung des entstehenden und/oder abgeführten Gases vom plastifizierten Material dem Strömungselement

nachgeschaltet ist.

ES kann vorgesehen sein, dass das Strömungselement dazu ausgebildet ist, zum Erzeugen des Venturi-Effekts von einem Trägermedium durchströmt zu werden, vorzugsweise mit einem vorherbestimmten Druck und/oder einer vorherbestimmten Strömungsgeschwindigkeit, sodass die durch die wenigstens eine Entgasungsöffnung abgeführten Gase im Trägermedium aufgenommen

und/oder von diesem getragen werden.

ES kann vorgesehen sein, dass durch Einstellung des Drucks und/oder der Strömungsgeschwindigkeit des Trägermedium, welches das Strömungselement durchläuft, ein an der Entgasungsöffnung angelegter Unterdruck gesteuert werden kann, wodurch selektiv auf ein Einsatzgebiet eingegangen werden kann. Durch eine Einstellung des Drucks und/oder der Strömungsgeschwindigkeit des Trägermedium kann somit gezielt auf ein plastifiziertes Material und gelöste Gase im

plastifizierten Material eingegangen werden.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass eine Zuführvorrichtung für ein Trägermedium vorgesehen ist, welche dazu ausgebildet ist, die durch die Entgasungsöffnung abgeführten Gase mit dem Trägermedium in Kontakt zu bringen, sodass die abgeführten Gase im Trägermedium aufgenommen und/oder von diesem getragen

werden.

ES kann vorgesehen sein, dass das Trägermedium dazu dient, die abgeführten Gase aufzunehmen und/oder zu binden, wobei beispielsweise die abgeführten Gase vom Trägermedium in der Filtervorrichtung wiederum gelöst werden können und das Trägermedium zurück zur erneuten Aufnahme der abgeführten Gase geführt werden kann, wohingegen die austretenden Gase beispielsweise als Gefahrenstoffe aus dem System entnommen

werden können.

Als Trägermedien eignen sich verschiedenste Träger, wie

beispielsweise:

- Wasserdampf,

- Aerosole,

- Wässrige Lösungen,

- flüssige Medien mit geringem Druck,

- Druckluft mit Einzug von festem Pulver,

- Luft, vorzugsweise Druckluft, besonders bevorzugt mit gelösten Flüssigkeitstropfen, wie beispielsweise Öl oder

Wasser.

Es kann vorgesehen sein, dass das Strömungselement und/oder die Filtervorrichtung mit wenigstens einer Kühlvorrichtung strömungsverbunden ist, welche Kühlvorrichtung dazu ausgebildet ist, die durch die wenigstens eine Entgasungsöffnung abgeführten Gase, und vorzugsweise das

Trägermedium, zu kühlen.

Durch das Vorsehen einer Kühlvorrichtung kann es vorgesehen sein, dass die aus dem plastifizierten Material abgeführten Gase, welche eine erhöhte Temperatur aufweisen, abgekühlt werden, wodurch es zu einem Aussondern dieser Materialien oder Bestandteile dieser aus dem Trägermedium und/oder der Luft kommen kann, wodurch auf effektive Art und Weise unter geringer, aufzuwendender Energie eine Absonderung der abgeführten Gase oder Bestandteile dieser vorgenommen werden

kann.

Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass im Massezylinder eine rotierbar gelagerte, und vorzugsweise linear verschiebbare,

Plastifizierschnecke angeordnet ist.

Eine Plastifiziereinheit kann eine im Massezylinder angeordnete Plastifizierschnecke aufweisen, welche dazu ausgebildet ist, ein zu plastifizierendes Material durch Scherung, Scherwärme und gegebenenfalls extern eingebrachter

Wärme zu plastifizieren.

Wenn die Plastifizierschnecke zusätzlich zur rotierbaren Anordnung auch linear verschiebbar ist, wird die Möglichkeit geschaffen, eine Plastifizier- und Einspritzeinheit zu schaffen, wobei zunächst ein zu plastifizierendes Material über die Plastifizierschnecke plastifiziert und in einen vorderen Bereich (den Schneckenvorraum) gefördert wird, wobei anschließend durch eine lineare Bewegung der Plastifizierschnecke in Richtung des Schneckenvorraums das gesammelte, plastifizierte Material aus dem Massezylinder über eine Einspritzdüsenöffnung ausgebracht und gegebenenfalls

einem Formwerkzeug zugeführt werden kann.

Eine Einspritzeinheit kann vorzugsweise einen Einspritzkolben aufweisen, welcher linear verschiebbar im Massezylinder

angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, ein plastifiziertes

Material, welches dem Massezylinder zuführbar ist, aus dem Massezylinder, vorzugsweise über eine Einspritzdüsenöffnung,

auszuschieben.

Es kann auch vorgesehen sein, dass eine erfindungsgemäße Vorrichtung ihren Einsatz in einem zweistufigen Plastifizierprozess findet, wobei zunächst ein zu plastifizierendes Material in einer ersten Plastifiziereinheit plastifiziert wird und anschließend über eine Schmelzeleitung einer zweiten Plastifiziereinheit zugeführt wird, wobei in der zweiten Plastifiziereinheit eine weitere Plastifizierung und eine Einspritzung, vorzugsweise in ein Formwerkzeug,

vorgenommen werden kann.

ES kann vorgesehen sein, dass ein Abstand des Strömungselementes zur wenigstens einen Entgasungsöffnung kleiner als 5 mal, vorzugsweise 3 mal, einer Bezugsgröße ist, wobei die Bezugsgröße ein Schneckendurchmesser und/oder eine charakteristische Größe der Entgasungsöffnung ist, wobei das Strömungselement besonders bevorzugt unmittelbar an der

wenigstens einen Entgasungsöffnung angeordnet ist.

ES kann vorgesehen sein, dass die charakteristische Größe durch einen Durchmesser eins flächenäquivalenten Kreise der wenigstens einen Entgasungsöffnung gebildet wird. So kann es beispielweise vorgesehen sein, dass bei einer von einem Kreis abweichenden Geometrie der wenigstens einen Entgasungsöffnung eine Fläche der wenigstens einen Entgasungsöffnung dazu genutzt wird einen theoretischen Durchmesser (also einen Durchmesser eins flächenäquivalenten Kreise) zu bilden und als Bezugsgröße zur Berechnung eines Abstandes des Strömungselementes zur wenigstens einen Entgasungsöffnung

heranzuziehen.

Ein Abstand zwischen dem Strömungselement zur wenigstens einen Entgasungsöffnung ist dabei entlang des Strömungspfads zu

MESSEN.

Dass das Strömungselement besonders bevorzugt „unmittelbar“ an der wenigstens einen Entgasungsöffnung angeordnet ist, ist dermaßen zu verstehen, dass das Bauteil des Strömungselements den Massezylinder im Bereich der Entgasungsöffnung

kontaktiert.

Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass das Strömungselement

eine Venturi-Düse aufweist.

ES kann vorgesehen sein, dass die Filtervorrichtung eine Abscheidevorrichtung, bevorzugt einen Zyklonabscheider,

aufweist.

Im Sinne des vorliegenden Dokumentes kann unter einer Filtration und/oder einem Filtern einer plastifizierten Masse verstanden werden, dass in der plastifizierten Masse vorliegende Fremdstoffe, vorzugsweise mechanisch, zumindest teilweise aus der plastifizierten Masse gelöst, entfernt, abgeführt und/oder abgeschieden werden. Dies kann auch also

auch Abscheideverfahren beinhalten.

Ein Zykonabscheider wird oft auch als Fliehkraftabscheider, Zyklonfilter, Wirbler oder Zyklonentstauber bezeichnet, wobei diese Massenkraftabscheider zur Abscheidung von Gasen, die ein vom Trägermedium unterschiedliches Molekulargewicht aufweisen, oder von festen oder flüssigen Partikeln, in denen Gasen gelöst oder enthalten sind, verwendet werden. Als Trennverfahren werden Zentrifugalkräfte verwendet, die durch

Erzeugung einer Wirbelströmung entstehen.

In bevorzugten Ausführungsformen kann eine Kühlvorrichtung für die Filtervorrichtung, bevorzugt den Zyklonabscheider,

vorgesehen sein.

Weitere Beispiele, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Figuren und der nachstehenden Figurenbeschreibung

dargestellt. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Plastifizierund Einspritzeinheit,

Fig. 2 eine Detailansicht der Fig. 1, und

Fig. 3 eine Formgebungsmaschine mit einer

Plastifiziereinheit und einer Einspritzeinheit.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Plastifiziereinheit 1 und einer Einspritzeinheit 2, wobei die gezeigte Plastifiziereinheit 1 und Einspritzeinheit 2

zweistufig ausgebildet sind.

Eine solche Plastifiziereinheit 1 und Einspritzeinheit 2 wird zumeist bei Compound- oder Recycling-Anwendungen verwendet, wobei zunächst ein zu plastifizierendes, verunreinigtes Material über die Zuführvorrichtung 16 einem zweiten

Massezylinder 20 einer Plastifiziereinheit 1 zugeführt wird.

Nach Zufuhr des zu plastifizierenden Materials über die Zuführvorrichtung 16 wird im zweiten Massezylinder 20 über die rotatorisch gelagerte zweite Plastifizierschnecke 19 das zu

plastifizierende Material plastifiziert.

Zur Plastifizierung führt die durch die Plastifizierschnecke

19 erzeugte Scherung, Scherwärme sowie die über die Heizbänder

18 zugeführte externe Wärme, wodurch das zu plastifizierende

Material plastifiziert wird.

Nach der Plastifizierung durch die zweite Plastifizierschnecke 19 wird das plastifizierte Material über die Schmelzeleitung

17 dem Massezylinder 4 zugeführt.

Der Massezylinder 4 verfügt über eine rotatorisch sowie linear bewegbare Plastifizierschnecke 13 (oft auch als Einspritzschnecke bezeichnet), welche im Massezylinder 4

gelagert ist.

Durch diese Plastifizierschnecke 13 wird das über die Zuführöffnung 21 eintretende plastifizierte Material aus der Schmelzeleitung 17 weiter plastifiziert und in Richtung der

Spitze der Plastifizierschnecke 13 gefördert.

An der Spitze der Plastifizierschnecke 13 sammelt sich das plastifizierte Material im Schneckenvorraum 22 an, wobei das plastifizierte Material über die Rückstromsperre 33 gefördert

wird.

Dieser Plastifiziervorgang wird vorgenommen, bis sich eine gewünschte Menge an plastifiziertem Material im

Schneckenvorraum 22 angesammelt hat.

Sobald sich die gewünschte Menge an plastifiziertem Material im Schneckenvorraum 22 angesammelt hat, wird die Plastifizierschnecke 13 linear in Richtung des Schneckenvorraums 22 bewegt, wodurch sich die Rückstromsperre 33 schließt und ein Druck auf das plastifizierte Material im

Schneckenvorraum 22 ausgeübt wird.

Eine Einspritzdüsenöffnung 23 wird geöffnet (aktiv oder

passiv), sodass über den ausgeübten Druck auf das

plastifizierte Material im Schneckenvorraum 22 und durch die Linearbewegung der Plastifizierschnecke 13 das plastifizierte Material über die Einspritzdüsenöffnung 23 dem Formwerkzeug 24

(hier strichliert dargestellt) zugeführt werden kann.

Nachdem das in das Formwerkzeug 24 zugeführte, plastifizierte Material aus dem Massezylinder 4 durch die Plastifizierschnecke 13 ausgeschoben wurde, kühlt dieses plastifizierte Material im Formwerkzeug 24 ab und erstarrt zu einem Formbauteil, welches anschließend aus dem Formwerkzeug

24 entnommen werden kann.

Nach der Einspritzung des plastifizierten Materials aus dem Schneckenvorraum 22 wird die Einspritzdüsenöffnung 23 wiederum geschlossen und die Plastifizierschnecke 13 beginnt wiederum mit einer rotatorischen Bewegung zur Plastifizierung und Förderung des plastifizierten Materials von der Zuführöffnung

21 über die Rückstromsperre 33 in den Schneckenvorraum 22.

Die Plastifiziereinheit 1 und Einspritzeinheit 2 dieses Ausführungsbeispiels verfügt über eine Entgasungsvorrichtung

6.

Diese Entgasungsvorrichtung 6 ist im näheren Detail vergrößert

in Fig. 2 dargestellt.

Die Entgasungsvorrichtung 6 zweigt von einer Entgasungsöffnung 5 vom Massezylinder 4 ab, welche Entgasungsöffnung 5 an einer von der Einspritzdüsenöffnung 23 abgewandten Seite der Zuführöffnung 21 an der Mantelfläche des Massezylinders 4

angeordnet ist.

Diese Entgasungsöffnung 5 verbindet das Innere des Massezylinders 4 mit dem Strömungselement 7, wobei das

Strömungselement 7 dazu ausgebildet ist, mittels des Venturi-

Effekts an der Entgasungsöffnung 5 einen Unterdruck zu

erzeugen.

Das Strömungselement 7 dieses Ausführungsbeispiels ist als Venturi-Düse 14 ausgebildet, wie im näheren Detail in Fig. 2

ersichtlich ist.

Diese Venturi-Düse 14 wird durch ein Trägermedium durchströmt,

welches im Strömungskreis 9 gefördert wird.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Trägermedium

Wasserdampf.

In Folge der Strömung des Trägermediums durch die Venturi-Düse 14 wird ein Unterdruck an der Entgasungsöffnung 5 erzeugt, welcher dazu führt, dass die Entgasungsvorrichtung 6 unerwünschte Gase aus dem plastifizierten Material im

Massezylinder 4 freisetzt und abführt.

Die abgeführten, unerwünschten Gase aus dem plastifizierten Material werden in der Venturi-Düse 14 mit dem Trägermedium vermischt und über den Strömungskreis 9 einer

Filtervorrichtung 8 zugeführt.

Diese Filtervorrichtung 8 ist durch einen Zyklonabscheider 15 ausgebildet, wodurch sich wiederum die unerwünschten Gase aus dem plastifizierten Material vom Trägermedium trennen lassen und in der Filtervorrichtung 8 zurückbleiben, während das Trägermedium über die Fördervorrichtung 10 dem Strömungselement 7 (der Venturi-Düse 14) rückgeführt wird, dieses Strömungselement 7 wiederum durchläuft, ungewünschte

Gase aufnimmt und wieder der Filtervorrichtung 8 zuführt.

Die Entgasungsvorrichtung 6 weist des Weiteren eine

Kühlvorrichtung 12 auf, welche in diesem Ausführungsbeispiel

dem Zyklonabscheider 15 in Strömungsrichtung vorgeschalten ist und dazu ausgebildet ist, das Trägermedium gemeinsam mit dem abgeführten unerwünschten Gas vor Erreichen des

Zyklonabscheiders 15 zu kühlen.

Durch die Kühlung des Trägermediums gemeinsam mit dem abgeführten unerwünschten Gas durch die Kühlvorrichtung 12 wird das nachfolgend dem Zyklonabscheider 15 zugeführte, unerwünschte Gas gemeinsam mit dem Trägermedium abgekühlt, wodurch sich gewisse Bestandteile - vorzugsweise das gesamte unerwünschte Gas - durch seine Materialeigenschaften ungleich dem Trägermedium verhält, gegebenenfalls kondensiert, und somit durch den Zyklonabscheider 15 effektiver vom

Trägermedium abgeschieden werden kann.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Zyklonabscheider 15 ist

lediglich als rein schematische Darstellung zu verstehen.

Anschließend kann das vom unerwünschten Gas gereinigte Trägermedium wieder dem Strömungskreis 9 zugeführt werden, wohingegen das, vorzugsweise kondensierte unerwünschte Gas

oder dessen Bestandteile, im Zyklonabscheider 15 verbleiben.

ES kann vorgesehen sein, dass der Zyklonabscheider 15 eine Abführvorrichtung aufweist, welche dazu ausgebildet ist, die vom Trägermedium abgeschiedenen Substanzen aus dem

Zyklonabscheider 15 abzuführen.

Die Fördervorrichtung 10 dieses Ausführungsbeispiels weist einen Verdichter 11 auf, welcher das Trägermedium gemäß den einzeichneten Pfeilen durch den Strömungskreis 9 bewegt und

der Venturi-Düse 14 zuführt.

Fig. 3 zeigt eine Formgebungsmaschine 3 mit einer

Plastifiziereinheit 1 und einer Einspritzeinheit 2.

In Fig. 3 ist schematisch eine Formgebungsmaschine 3 dargestellt. Diese Formgebungsmaschine 3 weist eine Plastifiziereinheit 1 und eine Schließeinheit 28 auf, welche

gemeinsam auf einem Maschinenrahmen 28 angeordnet sind.

Die Schließeinheit 28 weist eine feststehende Formaufspannplatte 27, eine bewegbare Formaufspannplatte 26

und eine Stirnplatte 25 auf.

Im Gegensatz zur dargestellten horizontalen Drei-PlattenMaschine könnte die Schließeinheit 28 auch als Zwei-Platten-

Maschine oder als Vertikalmaschine ausgebildet sein.

Die bewegbare Formaufspannplatte 26 ist über eine Antriebsvorrichtung 30 relativ zum Maschinenrahmen 29 bewegbar. Eine solche Antriebsvorrichtung 30 kann

beispielsweise einen Kniehebelmechanismus aufweisen.

An der festen Formaufspannplatte 27 und der beweglichen Formaufspannplatte 26 können Formhälften eines Formgebungswerkzeugs 24 aufgespannt oder montiert werden

(gestrichelt dargestellt).

Das in Fig. 3 geschlossen dargestellte Formgebungswerkzeug 24 weist wenigstens eine Kavität auf. Zur Kavität führt ein Einspritzkanal, über welchen ein plastifiziertes Material der

Plastifiziereinheit 1 zugeführt werden kann.

Die Plastifiziereinheit 1 verfügt über eine kontinuierliche Plastifiziereinheit 34, welche als Einschneckenextruder ausgebildet ist und über welche ein Recyclingwerkstoff

zugeführt werden kann.

Diese kontinuierliche Plastifiziereinheit 34 plastifiziert die zu plastifizierende Masse und leitet die plastifizierte Masse über die Schmelzeleitung weiter in den Massezylinder 4 der

Plastifiziereinheit 1 und Einspritzeinheit 2.

Dieser Massezylinder kann beispielsweise wie die durch Fig. 1

dargestellte Ausführungsvariante umgesetzt sein.

Die plastifizierte Masse wird der Plastifiziereinheit 1 und der Einspritzeinheit 2 zugeführt, wobei die plastifizierte Masse durch eine Öffnung eines Massezylinders 4 an die als Einspritzschnecke ausgebildete Plastifizierschnecke 13

herangeführt wird.

Die Einspritzeinheit 2 dieses Ausführungsbeispiels weist einen Massezylinder 4 und eine im Massezylinder 4 angeordnete Plastifizierschnecke 13 auf. Diese Plastifizierschnecke 13 ist um ihre Längsachse drehbar sowie entlang der Längsachse axial

in Einspritzrichtung bewegbar.

Diese Bewegungen werden über eine schematisch dargestellte Antriebeinheit 31 initiiert. Bevorzugt umfasst diese Antriebeinheit 31 einen Drehantrieb für die Drehbewegung und

einen Linearantrieb für die axiale Einspritzbewegung.

Die Formgebungsmaschine 3 steht mit einer Steuer- oder Regeleinheit 32 in signaltechnischer Verbindung. Von der Steuer- oder Regeleinheit 32 werden Steuerbefehle an die

Plastifiziereinheit 1 und die Einspritzeinheit 2 ausgegeben. Die Steuer- oder Regeleinheit 32 kann mit einer Bedieneinheit

verbunden sein oder integraler Bestandteil einer solchen

Bedieneinheit sein.

Eine am Massezylinder 4 angeordnete Entgasungsvorrichtung (welche gemäß des Ausführungsbeispiels der Figuren 1 und 2 ausgeführt sein kann) erlaubt es, eine mit unerwünschten Gasen beladene plastifizierte Masse (beispielsweise ein recycelter Werkstoff) so zu entgasen, dass sie beispielsweise in einem an sich bekannten Spritzgießprozess zur Herstellung von Formteilen verwendet werden kann, sodass die unerwünschten Gase keinen oder zumindest einen signifikant verminderten

Einfluss auf die Formteile haben.

Bezugszeichenliste:

1 Plastifiziereinheit

2 Einspritzeinheit

3 Formgebungsmaschine

4 Massezylinder

5 Entgasungsöffnung

6 Entgasungsvorrichtung 7 Strömungselement

8 Filtervorrichtung

9 Strömungskreis

10 Fördervorrichtung

11 Verdichter

12 Kühlvorrichtung

13 Plastifizierschnecke

14 Venturi-Düse

15 Zyklonabscheider

16 Zuführvorrichtung

17 Schmelzeleitung

18 Heizbänder

19 zweite Plastifizierschnecke 20 zweiter Massezylinder

21 Zuführöffnung

22 Schneckenvorraum

23 Einspritzdüsenöffnung

24 Formwerkzeug

25 Stirnplatte

26 bewegliche Formaufspannplatte 27 feste Formaufspannplatte

28 Schließeinheit

29 Maschinenrahmen

30 Antriebsvorrichtung

31 Antriebseinheit

32 Steuer- oder Regeleinheit 33 Rückstromsperre

34 kontinuierliche Plastifiziereinheit

Innsbruck, am 27. Juni 2022

Claims

Patentansprüche:

Plastifiziereinheit und/oder Einspritzeinheit für eine Formgebungsmaschine (3) mit einem Massezylinder (4) für plastifiziertes Material, wenigstens einer Entgasungsöffnung (5) und einer mit der wenigstens einen Entgasungsöffnung (5) strömungsverbundenen Entgasungsvorrichtung (6) zum Freisetzen und Abführen von unerwünschten Gasen aus dem plastifizierten Material, dadurch gekennzeichnet, dass - die Entgasungsvorrichtung (6) ein mit der wenigstens einen Entgasungsöffnung (5) strömungsverbundenes Strömungselement (7) aufweist, welches dazu ausgebildet ist, mittels des Venturi-Effekts an der Entgasungsöffnung (5) einen Unterdruck zu erzeugen, und/oder - die Entgasungsvorrichtung (6) zum Filtern freiwerdender Gase eine mit der wenigstens einen Entgasungsöffnung (5)

strömungsverbundene Filtervorrichtung (8) aufweist.

Plastifiziereinheit und/oder Einspritzeinheit nach Anspruch 1, wobei das Strömungselement (7) und/oder die Filtervorrichtung (8) als Teil eines geschlossenen

Strömungskreises (9) ausgebildet ist.

Plastifiziereinheit und/oder Einspritzeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Strömungselement (7) und/oder die Filtervorrichtung (8) mit wenigstens einer Fördervorrichtung (10) - vorzugsweise einem Ventilator,

Kompressor oder Verdichter (11) - strömungsverbunden ist.

Plastifiziereinheit und/oder Einspritzeinheit nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Strömungselement (7) mit der Filtervorrichtung (8)

strömungsverbunden ist.

Plastifiziereinheit und/oder Einspritzeinheit nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Strömungselement (7) dazu ausgebildet ist, zum Erzeugen des Venturi-Effekts von einem Trägermedium durchströmt zu werden, vorzugsweise mit einem vorherbestimmten Druck und/oder einer vorherbestimmten Strömungsgeschwindigkeit, sodass die durch die wenigstens eine Entgasungsöffnung (5) abgeführten Gase im Trägermedium aufgenommen und/oder von

diesem getragen werden.

Plastifiziereinheit und/oder Einspritzeinheit nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine Zuführvorrichtung für ein Trägermedium vorgesehen ist, welche dazu ausgebildet ist, die durch die Entgasungsöffnung (5) abgeführten Gase mit dem Trägermedium in Kontakt zu bringen, sodass die abgeführten Gase im Trägermedium aufgenommen und/oder von diesem getragen

werden.

Plastifiziereinheit und/oder Einspritzeinheit nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, vorzugsweise nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Strömungselement (7) und/oder die Filtervorrichtung (8) mit wenigstens einer Kühlvorrichtung (12) strömungsverbunden ist, welche Kühlvorrichtung (12) dazu ausgebildet ist, die durch die wenigstens eine Entgasungsöffnung (5) austretenden Gase,

und vorzugsweise das Trägermedium, zu kühlen.

Plastifiziereinheit und/oder Einspritzeinheit nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Massezylinder (4) eine rotierbar gelagerte, und vorzugsweise linear verschiebbare, Plastifizierschnecke

(13) angeordnet ist.

9. Plastifiziereinheit und/oder Einspritzeinheit nach Anspruch 8, wobei die wenigstens eine Entgasungsöffnung (5) in einem Bereich der Plastifizierschnecke (13), vorzugsweise in einem Bereich der Plastifizierzone der Plastifizierschnecke

(13), angeordnet ist.

10. Plastifiziereinheit und/oder Einspritzeinheit nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Abstand des Strömungselementes (7) zur wenigstens einen Entgasungsöffnung (5) kleiner als 5 mal, vorzugsweise 3 mal, einer Bezugsgröße ist, wobei die Bezugsgröße ein Schneckendurchmesser und/oder eine charakteristische Größe der Entgasungsöffnung ist, wobei das Strömungselement (7) besonders bevorzugt unmittelbar an der wenigstens einen

Entgasungsöffnung (5) angeordnet ist.

11. Plastifiziereinheit und/oder Einspritzeinheit nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das

Strömungselement (7) eine Venturi-Düse (14) aufweist.

12. Plastifiziereinheit und/oder Einspritzeinheit nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Filtervorrichtung (8) eine Abscheidevorrichtung, bevorzugt

einen Zyklonabscheider (15), aufweist.

13. Formgebungsmaschine mit einer Plastifiziereinheit (1) und/oder Einspritzeinheit (2) nach wenigstens einem der

vorhergehenden Ansprüche.

Innsbruck, am 27. Juni 2022