AT526285A1

AT526285A1 - Plastifiziereinheit für eine Formgebungsmaschine

Info

Publication number: AT526285A1
Application number: ATA50510/2022A
Authority: AT
Inventors: Fellner Dipl -Ing Dr Klaus; Johannes Rathner Dipl -Ing Dr Raffael; Köpplmayr Dipl -Ing Dr Thomas; Klammer Dipl -Ing Günther
Original assignee: Engel Austria Gmbh
Priority date: 2022-07-11
Filing date: 2022-07-11
Publication date: 2024-01-15
Also published as: CN117382125A; US20240083088A1; DE102023116941A1

Abstract

Plastifiziereinheit für eine Formgebungsmaschine (2) mit einem Massezylinder (3) und einer im Massezylinder (3) angeordneten, axial beweglichen Plastifizierschnecke (4), wobei eine Filtervorrichtung (6) zum Filtern von plastifizierter Masse, insbesondere plastifiziertem Kunststoff, vorgesehen ist, welche axial beweglich im Massezylinder (3) angeordnet oder anordenbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Plastifiziereinheit für eine Formgebungsmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und eine Formgebungsmaschine mit einer solchen Plastifiziereinheit und ein Verfahren zum Betreiben einer

Plastifiziereinheit.

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 für Spritzgießmaschinen umfassen einen Massezylinder und eine im Massezylinder angeordneten, axial beweglichen Plastifizierschnecke, sowie eine mit der Plastifizierschnecke bewegungsschlüssig verbundene

Rückstromsperre.

Entsprechende Plastifiziereinheiten werden bei Spritzgießmaschinen dafür verwendet, ein plastifizierbares Material durch eine Rotationsbewegung der Plastifizierschnecke zu plastifizieren, wobei durch die Scherbewegung, Scherwärme und gegebenenfalls extern zugeführte Wärmeenergie das plastifizierte Material plastifiziert wird. Dies geschieht in der Regel in der

Plastifizierzone der Plastifiziereinheit.

Nach Plastifizierung des zu plastifizierenden Materials wird das plastifizierte Material in einem Schneckenvorraum an der Plastifizierschneckenspitze gesammelt, wobei durch eine axiale Bewegung der Plastifizierschnecke das plastifizierte Material

aus der Plastifiziereinheit ausgeschoben und in eine Formkavität

eines Formwerkzeugs eingespritzt werden kann, worin das plastifizierte Material wiederum aushärten kann (und somit beispielsweise zu einem fertigen Produkt, Formteil oder Halbzeug

erstarren kann).

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 Rezyklate, Mahlgüter oder Agglomerate handeln, welche beispielsweise in einer Recycling- oder einer Compound-Anwendung

ihren Einsatz finden.

Diese Thematik gewinnt immer mehr an Bedeutung, wobei durch das Recyceln von zu plastifizierenden Materialien (beispielsweise

thermoplastische Kunststoffe) diese einer neuen Verwendung oder einem neuen Einsatzgebiet zugeführt werden können und somit ein markanter Vorteil bezüglich der Umweltfreundlichkeit geschaffen

wird.

Um jedoch solche recycelten Materialien in einem Spritzgießprozess verwenden zu können, ist es erforderlich, diese zu reinigen, wobei die Verunreinigungen aus der zu

plastifizierten Masse zu entfernen sind.

Für diese Reinigung oder Vorreinigung der zu plastifizierenden Materialien ist es bekannt, dass in einem ersten Schritt durch ein kontinuierlich arbeitendes Plastifizieraggregat das verunreinigte Material plastifiziert wird und anschließend durch

Entgasungsprozesse und Filteranlangen gereinigt wird.

Nach Filtration und Entgasung wird das plastifizierte Material wiederum abgekühlt und erstarrt, wobei das gereinigte Material zumeist direkt in eine leicht weiterzuverarbeitende Form, wie

beispielsweise Granulat, gebracht wird.

Das erzeugte Granulat aus gereinigtem und entgastem Recyclingmaterial kann anschließend nachfolgend durch einen Spritzgießprozess in einer Spritzgießmaschine seinen Einsatz

finden.

Nachteilig daran hat sich Jedoch herausgestellt, dass ein relativ hoher Energieaufwand und Arbeitsaufwand zur Reinigung dieses Materials und zur Bereitstellung des Materials für einen

Spritzgießprozess erforderlich ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Plastifiziereinheit und/oder ein Verfahren zum Plastifizieren bereitzustellen, bei welchem die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise verbessert werden und/oder ein energieeffizienteres Recyceln von plastifizierbarem Material umgesetzt werden kann und/oder ein energieeffizienteres Reinigen von zu plastifizierendem Material möglich ist und/oder eine direkte Verarbeitung von zu reinigendem, zu plastifizierendem Material ermöglicht wird und/oder eine kontinuierlichere, raschere oder energiesparendere Möglichkeit zur Plastifizierung

von zu plastifizierendem Material dargestellt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Plastifiziereinheit für eine Formgebungsmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einer Formgebungsmaschine mit einer solchen Plastifiziereinheit gelöst, sowie einem Verfahren zum Betreiben einer Plastifiziereinheit mit den Merkmalen des

Anspruchs 13.

Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass eine Plastifiziereinheit für eine Formgebungsmaschine einen Massezylinder aufweist, wobei im Massezylinder eine axial bewegliche Plastifizierschnecke angeordnet ist, wobei eine Filtervorrichtung zum Filtern von

plastifizierter Masse, insbesondere plastifiziertem Kunststoff,

vorgesehen ist, welche axial beweglich im Massezylinder

angeordnet oder anordenbar ist.

Durch das Vorsehen einer Filtervorrichtung zum Filtern von plastifizierter Masse im Massezylinder kann es ermöglicht werden, auch verunreinigte Materialien bei einem Prozess in einer Formgebungsmaschine, insbesondere einer Spritzgießmaschine, einzusetzen, wobei über die Plastifizierschnecke der Formgebungsmaschine das verunreinigte Material plastifiziert wird und über die im Massezylinder angeordnete Filtervorrichtung filtriert wird, um die verunreinigte plastifizierte Masse von Verunreinigungen zu

säubern.

Dieses Vorgehen hat den wesentlichen Vorteil gegenüber dem Stand der Technik, dass ein Recyclingmaterial lediglich einmal plastifiziert werden muss und nicht separat gereinigt werden muss, was eine wesentlich höhere Energieeffizienz bei der

Verarbeitung darstellt.

Ein weiterer Vorteil ist dahingehend geschaffen, dass aus dem Stand der Technik bekannte Plastifiziereinheiten mit Plastifizierschnecken genutzt werden können, wodurch auch bei Verarbeitung verunreinigter Materialien eine sehr kompakte Bauweise der Plastifiziereinheit umgesetzt werden kann, d.h. es muss je nach vorhandener Ausführung beispielsweise nur die Plastifizierschnecke modifiziert werden, um eine Filtrierung

realisieren zu können.

Ein Grundaspekt der Erfindung besteht darin, dass die Plastifizierschnecke durch die axiale Beweglichkeit der Filtervorrichtung als Aktuator für die Filtrierung eingesetzt werden kann, beispielsweise um die Filtrierung bei gewissen Druck- oder Volumenstromverhältnissen durchzuführen oder um ein

Rückspülen realisieren zu können.

Durch das Filtrieren der plastifizierten Masse direkt im Formgebungsprozess können die eingangs beschriebenen Schritte (wie beispielsweise die Granulatherstellung) eingespart werden, was offensichtlich eine signifikante Verbesserung hinsichtlich

der Komplexität und Wirtschaftlichkeit darstellt.

Somit kann auch eine entsprechende Anwendung einer Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung eine Recyclingoder Compound-Anwendung für einen Anwender erheblich attraktiver gestalten, wobei die Produktionskosten und der Produktionsaufwand minimiert wird, wodurch die Umweltfreundlichkeit (durch vermehrte Anwendung) erhöht werden

kann.

Eine erfindungsgemäße Plastifiziereinheit kann genau eine Plastifizierschnecke aufweisen oder auch als DoppelschneckenAusführung oder Mehrschnecken-Ausführung 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.

Selbstverständlich werden bei Ausführungsformen mit mehreren Plastifizierschnecken mehrere Schneckenachsen vorliegen, bezüglich derer die Plastifizierschnecke jeweils axial und

rotierend bewegbar ist.

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

werden.

offenen Formwerkzeug zugeführt wird, sind durchaus denkbar.

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 also auch Abscheideverfahren

beinhalten.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind anhand der abhängigen

Ansprüche definiert.

ES kann vorgesehen sein, dass die Plastifiziereinheit eine im Massezylinder angeordnete Rückstromsperre aufweist, welche

vorzugsweise mit der Plastifizierschnecke verbundenen ist.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Filtervorrichtung axial und/oder rotatorisch bewegungsschlüssig mit der Plastifizierschnecke und/oder der Rückstromsperre gekoppelt oder

koppelbar ist.

Somit kann es vorgesehen sein, dass durch die Plastifizierschnecke und einer Rotationsbewegung der Plastifizierschnecke im Massezylinder ein zu plastifizierendes Material durch auftretende Scherung und Scherwärme zunächst plastifiziert wird und in Richtung einer Ausbringöffnung des Plastifizierzylinders gefördert wird. Die plastifizierte Masse tritt dabei über die Rückstromsperre in den Massezylinder, wobei sich die plastifizierte Masse im Massezylinder (im

Schneckenvorraum) ansammelt und somit einen Massepolster bildet.

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Durch den wachsenden Massepolster wird die Plastifizierschnecke

axial nach hinten gedrückt, sodass der Schneckenvorraum wächst.

Wenn nun die Filtervorrichtung mit der Plastifizierschnecke und/oder der Rückstromsperre gekoppelt ist, kann die durch die Plastifizierschnecke plastifizierte Masse über die Filtervorrichtung gefördert werden, bevor sie sich im Schneckenvorraum ansammelt, wodurch die plastifizierte Masse von

Verunreinigungen gereinigt werden kann.

Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Filtervorrichtung

freistehend und/oder mit dem Massezylinder verbunden ist.

Es kann dabei vorgesehen sein, dass die Filtervorrichtung zwischen Plastifizierschnecke und Rückstromsperre oder an einer von der Plastifizierschnecke abgewandten Seite der

Rückstromsperre angeordnet oder anordenbar ist.

Wenn sich ein ausreichend großer Massepolster im Schneckenvorraum bildet, wird über eine Linearbewegung der Plastifizierschnecke in Richtung des Massepolsters die plastifizierte Masse aus dem Massezylinder über eine Austrittsöffnung gefördert, sodass die plastifizierte Masse den Massezylinder verlässt und beispielsweise einem Formwerkzeug der

Formgebungsmaschine zugeführt wird.

Wenn nun diese Ausbringbewegung der Plastifizierschnecke durchgeführt wird, schließt die Rückstromsperre, sodass die plastifizierte Masse aus dem Schneckenvorraum nicht zurück zur

Plastifizierschnecke fließen kann. Wenn nun die Filtervorrichtung zwischen Plastifizierschnecke und

Rückstromsperre angeordnet ist, kann die Filtervorrichtung vor

den herrschenden Einspritzdrücken, welche bei der

Ausbringbewegung der Plastifizierschnecke auf den Massepolster

ausgeübt werden, geschützt werden.

Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Filtervorrichtung wenigstens ein Filterelement aufweist, vorzugsweise einen Filterring, welches die Plastifizierschnecke und/oder eine

Rückstromsperre zumindest teilweise umgibt.

ES kann vorgesehen sein, dass die Filtervorrichtung dermaßen ausgebildet ist, dass die plastifizierte Masse die Filtervorrichtung zum Filtern in einer radialen und/oder axialen Richtung (bezüglich einer Längsachse des Massezylinders, der

Rückstromsperre und/oder der Plastifizierschnecke) durchdringt.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Filtervorrichtung im Massezylinder zwischen der Plastifizierschnecke und einer Rückstromsperre oder an einer von der Plastifizierschnecke abgewandten Seite der Rückstromsperre

angeordnet oder anordenbar ist.

ES kann auch vorgesehen sein, dass wenigstens eine Rückstromsperre im Massezylinder zwischen der

Plastifizierschnecke und der Filtervorrichtung angeordnet ist.

Es kann vorgesehen sein, dass die Filtervorrichtung einen Trägerkörper aufweist, welcher wenigstens ein Filterelement der Filtervorrichtung trägt und dazu ausgebildet ist, die plastifizierte Masse durch das wenigstens eine Filterelement zu

leiten. Es kann vorgesehen sein, dass der Trägerkörper mit einer

Rückstromsperre verbunden und/oder als Teil der Rückstromsperre

ausgebildet ist.

Durch die Kombination des Trägerkörpers mit der Rückstromsperre kann eine einfache und kompakte Umsetzung der Filtervorrichtung ausgebildet werden, wobei es im Vergleich zum Stand der Technik zu keinen nennenswerten Vergrößerungen einer Plastifiziereinheit

trotz Vorsehen einer Filtervorrichtung kommt.

ES kann vorgesehen sein, dass der Trägerkörper zumindest einen ersten Kanal und zumindest einen zweiten Kanal aufweist, wobei der zumindest eine zweite Kanal im Vergleich zum zumindest einen ersten Kanal im Trägerkörper radial innen liegt und der zumindest eine erste Kanal über das Filterelement mit dem

zumindest einen zweiten Kanal verbunden ist

Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass der Massezylinder in einem Einsatzbereich der Filtervorrichtung wenigstens eine Auslassöffnung aufweist, vorzugsweise welche Auslassöffnung gegenüber einer Umgebung des Massezylinders mittels eines

Absperrventils verbunden oder verbindbar ist.

ES kann wenigstens ein Aktuator zur Rückspülung der wenigstens einen Filtervorrichtung vorgesehen sein, wobei plastifizierte Masse entgegen der Förderrichtung der Plastifizierschnecke

während der Plastifizierung gefördert werden kann.

Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine

Aktuator durch die Plastifizierschnecke selbst ausgebildet ist.

Somit kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass durch den wenigstens einen Aktuator plastifizierte Masse entgegen der normalen Förderrichtung gefördert wird, sodass Verunreinigen, Verlegungen oder Belegungen der Filtervorrichtung und/oder des wenigstens einen Filterelements durch die rückfließende plastifizierte Masse aus der Filtervorrichtung entfernt werden können (ein solcher Vorgang wird auch oft als Rückspülung

bezeichnet).

ES kann dabei vorgesehen sein, dass während dieser Rückspülung die wenigstens eine Auslassöffnung geöffnet wird, sodass die

rückgespülte, plastifizierte Masse mit den Verunreinigungen der Filtervorrichtung über die Auslassöffnung aus dem Massezylinder

abgelassen werden kann.

Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Aktuator durch die Plastifizierschnecke selbst ausgebildet

ist.

So kann beispielsweise die Plastifizierschnecke auf einem gebildeten Massepolster im Schneckenvorraum einen Druck ausüben, wobei beispielsweise eine Einspritzdüse des Massezylinders geschlossen bleibt, sodass die plastifizierte Masse des Massepolsters zurück in Richtung der Plastifizierschnecke fließt

und somit die Filtervorrichtung rückspült.

Jedoch sind auch Ausgestaltungen durchaus denkbar, bei welchen eine zusätzliche Kolben-Zylinder-Einheit als Aktuator zur

Rückspülung der Filtervorrichtung vorgesehen sind.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass wenigstens ein Dichtelement vorgesehen ist, welches die Filtervorrichtung gegenüber dem Massezylinder abdichtet, sodass plastifizierter Kunststoff durch

die Filtervorrichtung tritt und diese nicht umgeht.

Dicht kann im Sinne des vorliegenden Dokuments als dicht für einen plastifizierten Kunststoff verstanden werden, wobei eine für den Prozess relative Menge an plastifiziertem Kunststoff gegen einen Austritt abgedichtet wird. Ein durch Toleranzen, Verschleiß und Betriebsbedingungen auftretende Leckage kann

trotzdem vorliegen.

ES kann vorgesehen sein, dass die Filtervorrichtung wenigstens ein Filterelement aufweist, welches Filterelement wenigstens eine Bohrung und/oder Filterstruktur zur Filtration der

plastifizierten Masse aufweist.

Die wenigstens eine Bohrung und/oder Filterstruktur des wenigstens einen Filterelements ist vorzugsweise entsprechend groß ausgebildet, dass ein Durchfließen der wenigstens einen Bohrung und/oder Filterstruktur für die plastifizierte Masse ermöglicht wird, jedoch in der plastifizierten Masse vorliegende Verunreinigungen nicht durchtreten können, sodass sich diese Verunreinigungen an der wenigstens einen Bohrung und/oder der

Filterstruktur ablegen.

Bei der Rückstromsperren (oder den Rückstromsperren) kann es sich um Kugelrückstromsperren und/oder Ringrückstromsperren

handeln.

Weiters wird Schutz begehrt für ein Verfahren zum Betreiben einer Plastifiziereinheit, wobei in einem Massezylinder Material zu einem plastifizierten Material plastifiziert wird und durch eine im Massezylinder axial beweglich angeordnete

Filtervorrichtung gefiltert wird.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus

den Figuren sowie der dazugehörigen Figurenbeschreibung. Dabei

zeigt:

Fig. 1 +2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Plastifiziereinheit,

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Plastifiziereinheit,

Fig. 4 ein Verbindungselement zwischen Plastifizierschnecke und Rückstromsperre,

Fig. 5 + 6 ein drittes Ausführungsbeispiel einer

erfindungsgemäßen Plastifiziereinheit,

Fig. 7 - 9 einen Rückspülzyklus einer Plastifiziereinheit gemäß Fig. 5 und 6,

Fig. 10 ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Plastifiziereinheit, und

Fig. 11 eine Formgebungsmaschine mit einer

Plastifiziereinheit.

Die Figuren 1 und 2 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Plastifiziereinheit 1, welche einen

Massezylinder 3 aufweist.

Im Massezylinder 3 ist eine axial bewegliche Plastifizierschnecke (aus Gründen der Übersichtlichkeit in den Figuren 1 und 2 nicht dargestellt) und eine mit der

Plastifizierschnecke 4 verbundene Rückstromsperre 5 vorgesehen.

Die Rückstromsperre 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel über das Verbindungselement 18 mit der Plastifizierschnecke 4

bewegungsschlüssig verschraubt.

Fig. 1 zeigt einen aufdosierten Zustand der Plastifiziereinheit 1, bei welchem die Rückstromsperre 5 mit der damit verbundenen Plastifizierschnecke in einem zurückgezogenen Zustand positioniert ist, wobei ein Massepolster aus plastifizierter Masse im Massezylinder 3 zwischen Rückstromsperre 5 und

Einspritzdüse des Massezylinders 3 vorliegt.

Fig. 2 zeigt einen eingespritzten Zustand der Plastifiziereinheit 1, bei welchem die Plastifizierschnecke 4 mit der Rückstromsperre 5 nach vorne bewegt wurden, um den Massepolster über die Einspritzdüse des Massezylinders 3

auszuschieben.

Die Rückstromsperre 5 dieses Ausführungsbeispiels ist hierbei über den Dichtkörper 14 (eine Kugel) ausgebildet und auch im

Stand der Technik als Kugelrückstromsperre 5 bekannt.

So wird - wenn durch die Plastifizierschnecke 4 plastifiziertes Material in Richtung der Rückstromsperre 5 gefördert wird - das plastifizierte Material über die Einlaufkanäle 13 der Rückstromsperre 5 in Richtung des Dichtkörpers 14 gefördert. Der Dichtkörper 14 wird in eine vordere Position durch die plastifizierte Masse gedrückt und gibt einen Weg in Richtung Schneckenvorraum 17 frei, wobei die plastifizierte Masse weiter

über die Auslaufkanäle 15 der Rückstromsperre 5 fließt.

In einer Strömungsrichtung der plastifizierten Masse nachgeschaltet ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Filtervorrichtung 6 vorgesehen. Diese Filtervorrichtung 6 ist in diesem Ausführungsbeispiel bewegungsschlüssig mit der

Rückstromsperre 5 verbunden.

Im Genauen ist der Trägerkörper 8 der Filtervorrichtung 6 in diesem Ausführungsbeispiel über eine Presspassung mit der

Rückstromsperre 5 verbunden.

Alternativ oder zusätzlich kann es auch vorgesehen sein, dass die Filtervorrichtung 6 mit ihrem Trägerkörper 8 mit der Rückstromsperre 5 stoffschlüssig oder mittels eines Gewindes

verbunden ist.

So wird in diesem Ausführungsbeispiel die über die Auslaufkanäle 15 der Rückstromsperre 5 geförderte, plastifizierte Material den Einlaufkanälen 19 der Filtervorrichtung 6 zugeführt, wobei der Trägerkörper 8 dermaßen ausgebildet ist, dass die plastifizierte Masse radial gegenüber einer Längsachse 12 des Massezylinders 3

über Filterelemente 7 geführt wird.

Diese Filterelemente 7 sind in diesem Ausführungsbeispiel durch Bohrungen umgesetzt, welche eine Größe aufweisen, sodass die plastifizierte Masse durch die Bohrungen der Filterelemente 7 hindurchtreten kann, jedoch Verunreinigungen an den Bohrungen

gesammelt werden.

Nach der Filtrierung der plastifizierten Masse durch die Filterelemente 7 wird die plastifizierte Masse über die Auslaufkanäle 16 der Filtervorrichtung 6 dem Schneckenvorraum 17

zugeführt.

Im Schneckenvorraum 17 sammelt sich die gefilterte, plastifizierte Masse an und drückt die Filtervorrichtung 6 gemeinsam mit der Rückstromsperre 5 und der Plastifizierschnecke

4 zurück in eine von der Einspritzdüse abgewandten Seite.

Dieser Prozess (die Aufdosierung) wird fortgesetzt, bis eine gewünschte Masse an plastifizierter Masse im Schneckenvorraum 17 erreicht ist. Wenn diese gewünschte Masse an plastifizierter Masse im Schneckenvorraum 17 erreicht ist, wird die Plastifizierung über die Plastifizierschnecke 4 beendet, indem

eine Rotationsbewegung der Plastifizierschnecke 4 gestoppt wird.

Anschließend wird über die Plastifizierschnecke 4 eine Einspritzbewegung vorgenommen, um die gesammelte, gefilterte, plastifizierte Masse im Schneckenvorraum 17 über die

Einspritzdüse des Massezylinders 3 auszuschieben.

Hierfür wird die Plastifizierschnecke mittels eines Linearantriebs entlang der Längsachse 12 in Richtung der Einspritzdüse bewegt, wodurch sich durch Rückströmen der plastifizierten Masse der Dichtkörper 14 der Rückstromsperre 5 in einen Sperrzustand bewegt und ein Rückfließen der plastifizieren Masse aus dem Schneckenvorraum 17 verhindert,

wodurch ein Druck auf die im Schneckenvorraum 17 vorliegende

plastifizierte Masse ausgeübt werden kann und somit diese plastifizierte Masse aus dem Schneckenvorraum 17 über die

Einspritzdüse ausgeschoben werden kann.

Nach mehreren Plastifizier- und Einspritzzyklen der Plastifiziereinheit 1 kann es zu einer höheren Filterverlegung oder Filterbelegung der Filtervorrichtung 6 kommen, wodurch eine Filtration der plastifizierten Masse durch die Filterelemente 7

nur noch bedingt möglich ist.

Um die Filtervorrichtung 6 reinigen zu können, ist der Massezylinder 3 mit einer Auslassöffnung 9 und einem in der

Auslassöffnung 9 vorgesehenen Absperrventil 10 ausgestattet.

So kann zur Reinigung der Filtervorrichtung 6 zunächst über die Plastifizierschnecke 4 die Rückstromsperre 5 und die Filtervorrichtung 6 plastifizierte Masse in den Schneckenvorraum

17 gefördert werden.

Beispielsweise eine Einspritzdüse des Massezylinders 3 wird geschlossen oder geschlossen gehalten. Alternativ oder zusätzlich könnten dafür auch ein erstarrter Anguss und/oder Sperrventile in einem Heißkanalsystem oder einem separat dafür

vorgesehenen Flansch / Kanalsystem verwendet werden.

Anschließend wird die Auslassöffnung 9 über das Absperrventil 10 geöffnet und über die Plastifizierschnecke 4 und die Rückstromsperre 5 ein Druck auf das im Schneckenvorraum 17

vorliegende, plastifizierte Masse ausgeübt.

Folglich ergibt sich eine Rückströmung der plastifizierten Masse aus dem Schneckenvorraum 17 durch die Filterelemente 7 an die Rückstromsperre 5, welche jedoch aufgrund des Dichtkörpers 14 schließt. Um dennoch den Druck abbauen zu können, strömt die

plastifizierte Masse über die Auslassöffnung 9 aus dem

Massezylinder 3 heraus, wodurch die Verunreinigungen am Filterelement 7 gelöst werden und getragen durch die plastifizierte Masse aus dem Massezylinder 3 entfernt werden

können.

Fig. 3 zeigt weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Plastifiziereinheit 1, welche im Unterschied zur Ausführungsvariante der Figuren 1 und 2 zusätzlich ein

Dichtelement 11 aufweist.

Dieses Dichtelement 11 ist durch einen Dichtring vorgesehen, welcher sich an den Trägerkörper 8 der Filtervorrichtung 6 im Umfang anlegt und eine Position zwischen dem Umfang der Filtervorrichtung 6 und der Innenwandung des Massezylinders 3

einnimmt.

Durch eine Ausgestaltung des Filterelementes 7 gegenüber der

Filtervorrichtung 6 und dem Massezylinder 3 mit einer Abmessung, dass lediglich ein sehr geringer Spalt zwischen Massezylinder 3 und Dichtelement 11 sowie Dichtelement 11 und Filtervorrichtung 6 verbleibt, durch welchen Spalt die plastifizierte Masse nicht hindurchtreten kann, wird die Filtervorrichtung 6 gegenüber dem

Massezylinder 3 abgedichtet.

Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Verbindungselementes 18, welches dazu ausgebildet ist, die Rückstromsperre 5 mit der Plastifizierschnecke 4 zu verbinden, wobei über eine formschlüssige Ausgestaltung die Rückstromsperre 5 gegenüber der Plastifizierschnecke 4 dermaßen gelagert wird, dass die Rückstromsperre 5 linear bewegungsschlüssig entlang der Längsachse 12 des Massezylinders 3 verbunden ist, jedoch eine rotatorische Bewegung der Plastifizierschnecke 4 nicht auf die

Rückstromsperre 5 übertragen wird.

Die Figuren 5 und 6 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Plastifiziereinheit 1. In diesem Ausführungsbeispiel ist wiederum in einem Massezylinder 3 eine Plastifizierschnecke 4 axial entlang einer Längserstreckung des

Massezylinders 3 gelagert, sowie rotatorisch antreibbar.

Über die Plastifizierschnecke 4 kann im hinteren Bereich ein zu plastifizierendes Material unter Nutzung von Scherung, Scherwärme und gegebenenfalls extern eingebrachter Wärme plastifiziert werden, wobei anschließend die plastifizierte Masse über den Einlaufkanal 13 der Rückstromsperre 5 und den

Dichtkörper 14 der Filtervorrichtung 6 zugeführt wird.

Die Filtervorrichtung 6 dieses Ausführungsbeispiels wird durch einen Schneckenfortsatz der Plastifizierschnecke 4 getragen, wobei wiederum ein Trägerkörper 8 der Filtervorrichtung 6 das

Filterelement 7 trägt und die plastifizierte Masse dermaßen

lenkt, dass das Filterelement 7 - genau genommen: ein Filterring 7 - in radialer Richtung zur Längserstreckung 12 durchlaufen wird.

Nach Durchlaufen des Filterelements 7 der Filtervorrichtung 6 wird die plastifizierte Masse entlang der Längserstreckung 12

über die Schneckenspitze 20 dem Schneckenvorraum 17 zugeführt.

Der Trägerkörper 8 weist in einem Bereich der Auslassöffnung 9 des Massezylinders 3 in radialer Richtung Nuten auf, um den Auslasskanal 15 der Rückstromsperre 5 mit einer Innenwandung des

Massezylinders 3 zu verbinden.

In Fig. 6 ist ein leicht gedrehter Schnitt um die Längsachse 12 des Ausführungsbeispiels der Fig. 5 dargestellt, wobei ein Schnitt durch die Nuten gewählt wird, wodurch diese Verbindung zwischen Einlaufkanal 15 der Rückstromsperre 5 und der

Innenwandung des Massezylinder 3 sichtbar wird.

In den folgenden Figuren 7 bis 9 wird ein Vorgang zur Reinigung der Filtervorrichtung 6 näher dargestellt, wobei zunächst (siehe Fig. 7) plastifizierte Masse über die Rückstromsperre 5 und die

Filtervorrichtung 6 dem Schneckenvorraum 17 zugeführt wird.

Anschließend wird eine Einspritzdüse des Massezylinders 3 geschlossen und eine Auslassöffnung 9 des Massezylinders 3 über ein Absperrventil 10 (aus Gründen der Übersichtlichkeit hier

nicht dargestellt) geöffnet.

Im nächsten Schritt wird die Plastifizierschnecke in Richtung der Einspritzdüse des Massezylinders 3 in Richtung der Längsachse 12 des Massezylinders 3 bewegt, um einen Druck auf die plastifizierte Masse, welche im Schneckenvorraum 17

vorliegt, auszuüben.

In Reaktion auf den ausgeübten Druck fließt die plastifizierte Masse aus dem Schneckenvorraum 17 zurück über das Filterelement 7, wodurch das Filterelement 7 rückgespült und von

Verunreinigungen gesäubert wird.

Nachdem die plastifizierte Masse in den Einlaufkanal 19 der Filtervorrichtung 6 oder den Auslaufkanal 15 der Rückstromsperre 5 rückgeströmt ist und die Rückstromsperre 5 schließt, wird die plastifizierte Masse gemeinsam mit den rückgespülten Verunreinigungen über die Auslassöffnung 9 aus dem Massezylinder

3 abgeführt (siehe hierzu die Figuren 8 und 9).

Fig. 10 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel einer Plastifiziereinheit 1 gemäß der Erfindung, wobei im Unterschied zu den Ausführungsvarianten der Figuren 5 bis 9 im Ausführungsbeispiel der Fig. 10 die Filterelemente 7 der Filtervorrichtung 6 die Plastifizierschnecke 4 nicht radial

umschließen, sondern dermaßen ausgebildet sind, dass die

plastifizierte Masse die Filterelemente 7 in Richtung der

Längsachse 12 durchläuft.

Die verbleibenden Aspekte der Ausführungsvariante der Fig. 10 entsprechen im Wesentlichen jenen der Ausführungsvariante der

Figuren 5 bis 9.

Die in Fig. 11 beispielhaft dargestellte Formgebungsmaschine 2 ist eine Spritzgießmaschine und weist eine Plastifiziereinheit 1 und eine Schließeinheit 30 auf, welche gemeinsam auf einem Maschinenrahmen 31 angeordnet sind. Der Maschinenrahmen 31

könnte alternativ auch mehrteilig ausgebildet sein.

Die Schließeinheit 30 weist eine feststehende Formaufspannplatte 23, eine bewegbare Formaufspannplatte 22 und eine Stirnplatte 21

auf.

Die bewegbare Formaufspannplatte 22 ist über einen symbolisch dargestellten Kniehebelmechanismus 29 relativ zum

Maschinenrahmen 23 bewegbar.

An der festen Formaufspannplatte 23 und der beweglichen Formaufspannplatte 22 können Formhälften eines Formwerkzeugs 24

aufgespannt oder montiert werden (gestrichelt dargestellt).

Die feste Formaufspannplatte 23, die bewegliche Formaufspannplatte 22 und die Stirnplatte 21 sind zueinander

durch die Holme 25 gelagert und geführt.

Das in Fig. 11 geschlossen dargestellte Formwerkzeug 24 weist wenigstens eine Kavität auf. Zur Kavität führt ein Einspritzkanal, über welchen eine plastifizierte Masse der

Plastifiziereinheit 1 zugeführt werden kann.

Fig. 11 zeigt eine Formgebungsmaschine 2 mit einer Plastifiziereinheit 1, wobei die in diesem Ausführungsbeispiel gezeigte Plastifiziereinheit 1 eine als Einspritzschnecke ausgebildete Plastifizierschnecke 4 aufweist, welche auch zur Einspritzung eines zu plastifizierenden Materials in das

Formwerkzeug 24 genutzt wird.

Die Plastifiziereinheit 1 dieses Ausführungsbeispiels weist einen Massezylinder 3 und eine im Massezylinder 3 angeordnete Plastifizierschnecke 4 auf. Diese Plastifizierschnecke 4 ist um eine Rotationsachse drehbar sowie entlang der Rotationsachse

axial in Förderrichtung bewegbar.

Diese Bewegungen werden über eine schematisch dargestellte Antriebseinheit 26 angetrieben. Bevorzugt umfasst diese Antriebseinheit 26 einen Drehantrieb für die Drehbewegung und

einen linearen Antrieb für die axiale Einspritzbewegung.

Die Plastifiziereinheit 1 (und somit die Einspritzeinheit) steht mit einer Steuer- oder Regeleinheit 27 in signaltechnischer Verbindung. Von der Steuer- oder Regeleinheit 27 werden Steuerbefehle beispielweise an die Plastifiziereinheit 1

und/oder die Antriebseinheit 27 ausgegeben.

Die Steuer- oder Regeleinheit 27 kann mit einer Bedieneinheit und/oder einer Anzeigevorrichtung 28 verbunden sein oder integraler Bestandteil einer solchen Bedieneinheit und/oder

einer Anzeigevorrichtung 28 sein.

Bezugszeichenliste:

1 Plastifiziereinheit 2 Formgebungsmaschine 3 Massezylinder

4 Plastifizierschnecke 5 Rückstromsperre

6 Filtervorrichtung

7 Filterelement

8 Trägerkörper

9 Auslassöffnung

10 Absperrventil

11 Dichtelement

12 Längsachse

13 Einlaufkanal der Rückstromsperre 14 Dichtkörper

15 Auslaufkanal der Rückstromsperre 16 Auslaufkanal der Filtervorrichtung 17 Schneckenvorraum

18 Verbindungselement

19 Einlaufkanal der Filtervorrichtung 20 Schneckenspitze

21 Stirnplatte

22 Bewegliche Formaufspannplatte

23 Feste Formaufspannplatte

24 Formwerkzeug

25 Holm

26 Antriebseinheit

27 Steuer- oder Regeleinheit

28 Anzeigevorrichtung

29 Kniehebelmechanismus

30 Schließeinheit

31 Maschinenrahmen

Innsbruck, am 12. Juli 2022

Claims

Patentansprüche

Plastifiziereinheit für eine Formgebungsmaschine (2) mit einem Massezylinder (3) und einer im Massezylinder (3) angeordneten, axial beweglichen Plastifizierschnecke (4), dadurch gekennzeichnet, dass eine Filtervorrichtung (6) zum Filtern von plastifizierter Masse, insbesondere plastifiziertem Kunststoff, vorgesehen ist, welche axial beweglich im Massezylinder (3) angeordnet oder anordenbar

ist.

Plastifiziereinheit nach Anspruch 1, wobei die Filtervorrichtung (6) axial und/oder rotatorisch bewegungsschlüssig mit der Plastifizierschnecke (4) und/oder

einer Rückstromsperre (5) gekoppelt oder koppelbar ist.

Plastifiziereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Filtervorrichtung (6) wenigstens ein Filterelement (7) aufweist, vorzugsweise einen Filterring, welches die Plastifizierschnecke (4) und/oder eine Rückstromsperre (5)

zumindest teilweise umgibt.

Plastifiziereinheit nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Filtervorrichtung (6) dermaßen ausgebildet ist, dass die plastifizierte Masse die Filtervorrichtung (6) zum Filtern in einer radialen und/oder axialen Richtung der Plastifizierschnecke (4) und/oder des

Massezylinders (3) durchdringt.

Plastifiziereinheit nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Filtervorrichtung (6) im Massezylinder (3) zwischen der Plastifizierschnecke (4) und einer Rückstromsperre (5) oder an einer von der Plastifizierschnecke (4) abgewandten Seite der

Rückstromsperre (5) angeordnet oder anordenbar ist.

11.

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Plastifiziereinheit nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Filtervorrichtung (6) einen Trägerkörper (8) aufweist, welcher wenigstens ein Filterelement (7) der Filtervorrichtung (6) trägt und dazu ausgebildet ist, die plastifizierte Masse durch das wenigstens eine Filterelement

(7) zu leiten.

Plastifiziereinheit nach Anspruch 6, wobei der Trägerköper (8) mit einer Rückstromsperre (5) verbunden und/oder als Teil

der Rückstromsperre (5) ausgebildet ist.

Plastifiziereinheit nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Trägerkörper (8) zumindest einen ersten Kanal und zumindest einen zweiten Kanal aufweist, wobei der zumindest eine zweite Kanal im Vergleich zum zumindest einen ersten Kanal im Trägerkörper (8) radial innen liegt und der zumindest eine erste Kanal über das Filterelement (7) mit dem zumindest

einen zweiten Kanal verbunden ist.

Plastifiziereinheit nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Massezylinder (3) in einem Einsatzbereich der Filtervorrichtung (6) wenigstens eine Auslassöffnung (9) aufweist, vorzugsweise welche Auslassöffnung (9) gegenüber einer Umgebung des Massezylinders (3) mittels eines Absperrventils (10)

verbunden und/oder verbindbar ist.

Plastifiziereinheit nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein Dichtelement (11) vorgesehen ist, welches die Filtervorrichtung (6) gegenüber dem

Massezylinder (3) abdichtet.

Plastifiziereinheit nach wenigstens einem der vorhergehenden

Ansprüche, wobei die Filtervorrichtung (6) wenigstens ein

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Filterelement (7) aufweist, welches Filterelement (7) wenigstens eine Bohrung und/oder Filterstruktur zur

Filtration der plastifizierten Masse aufweist.

12. Formgebungsmaschine, vorzugsweise Spritzgießmaschine, mit einer Plastifiziereinheit (1) nach wenigstens einem der

vorhergehenden Ansprüche.

13. Verfahren zum Betreiben einer Plastifiziereinheit, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei in einem Massezylinder (3) Material zu einem plastifizierten Material plastifiziert wird und durch eine im Massezylinder (3) axial beweglich angeordnete Filtervorrichtung (6)

gefiltert wird.

Innsbruck, am 12. Juli 2022