Spritzvorrichtung für Kunststoffe
Die Erfindung bezieht sich auf eine Spritzvorrichtung zum Verarbeiten von thermoplastischen Kunststoffen unter Verwendung einer Schneckenpresse.
Schneckenpressen zum kontinuierlichen Aus sprit zen von plastifizierten Massen mit einer oder mehreren nebeneinanderliegenden und miteinander in Eingriff stehenden Schnecken sind bekannt. Es ist ferner eine Anordnung bekanntgeworden, bei welcher zwei oder mehr Schnecken koaxial ineinanderlaufen, wobei die einzelnen Schneckenkörper sowohl an der Innen-als auch an der Aussenseite mit Gewindegängen versehen sind. Bei all diesen Schneckenkonstruktionen wird aber das durch einen Aufgabetrichter ein- gebrachte und in den Schneckengängen plastifizierte Gut kontinuierlich weiter gefördert und an einer düsenförmigen Öffnung des die Schnecke umhüllen- den Zylinders ausgespritzt.
Dadurch ist die Menge des zur Verfügung stehenden Spritzgutes begrenzt, so dass es längere Zeit erfordert, um etwa eine Spritzform zu füllen. Bei zu langsamer Füllung der Spritzform mit Kunststoffen können aber frühzeitig Erstarrungen der Masse und damit Inhomogenitäten bei dem gespritzten Körper auftreten. Anderseits hat man auch schon vorgeschlagen, plastifizierte Spritzgutmassen in einem zylindrischen Vorratsraum zu sammeln und plötzlich durch einen Kolben durch das Spritzgussmundstück, an welchem die Form befestigt ist, nach vorn zu stossen. Hierbei wird zwar die Form jeweils genügend schnell gefüilt, jedoch müssen die Massen in plastifiziertem Zustand dem Spritzgusszylinder zugeführt und die ganze Vorrichtung sowohl wie der Kolben ständig auf einer Temperatur gehalten werden, deren Bereich je nach Art des Kunststoffes sehr gering ist.
Die Nachteile der bekannten Anordnungen werden bei der vorliegenden Erfindung durch die Vereinigung einer Schneckenpresse mit einer Kolbenstrangpresse behoben. Erfindungsgemäss sind eine als Hohlzylinder ausgebildete Schneckenspindel und ein in dem Hohlraum der Spindel gleitender Kolben relativ zueinander verschiebbar angeordnet, so dass durch die Bewegung dieser Elemente das von der Schnecke in einen Samlmel ; raum vor der Spritzdüse kontinuierlich geförderte Material durch die Düse hindurch in eine angeschlossene Spritzform ausgestossen wird. Die Grösse des zwischen Spritzdüse und Schneckenspindel- kopf vorgesehenen Sammelraumes ist hierbei zweckmässig so bemessen, dass die jeweils am Düsenmundstück anzubringenden Formen für irgendwelche Spritzgussteile voll ausgefüllt werden.
Durch die Vereinigung der kontinuierlich arbeitenden Schneckenpresse mit einer diskontinuierlich arbeitenden Kolbenstrangpresse wird nicht nur der Ausstoss an Material beschleunigt, sondern dieses wird auch hinsichtlich der Erhitzung und Verweilzeit wesentlich geschont, so dass Zersetzungen nicht eintreten können und ein sehr homogenes Gemisch für das Ausspritzen der Formen zur Verfügung steht.
Bei einer bevorzugten Ausbildung trägt die Schnecken spindel zusätzlich an der dem Kolben zugewandten Innenseite des Hohlzylinders Gewindegänge. Diese Gewindegänge haben die Aufgabe, den Kolben stets frei von der Masse zu halten, die etwa beim Kopfende unter dem beim Ausstossen der Masse und durch die Materialförderung der Schnecke auftretenden Druck eindringen könnte.
Wenn man aber bei einer anderen Ausführungsform eine Verbindung zwischen den von den äusseren und inneren Gewindegängen der Schnecke begrenzten Räumen mittels einer nahe der Einfüllseite vorgesehenen Durchbrechung der Hohlzylinderwand herstellt, dann tritt auch Material in die inneren Schnekkengänge zwischen Innen schnecke und Kolben, so dass die Schnecke sowohl aussen als auch innen Mate rial plastifiziert und weiterfördert. Hierdurch wird eine erhebliche Beschleunigung in der Plastifizierung und Fortbewegung erreicht, so dass der Vorratsraum nach jedem Ausstossen der Masse schnell wieder gefüllt wird.
Anstatt die Schneckengänge beiderseits des zylindrischen Spindelkörpers bzw. an der Innen- und Aussenseite der Schnecken spindel anzubringen, kann man vorteilhaft auch so vorgehen, dass die Schnekkenspindel, wie üblich, Aussengewinde trägt, wogegen der innere Hohlzylinder glatt ist, wobei jedoch der Kolben selbst Schneckengänge aufweist. Hier wird der gleiche Erfolg erzielt, wie bei der beiderseitigen Gewindeanordnung auf der Schnecken spindel, indem nämlich der Kolben ebenfalls Material nach dem Vorratsraum hin fördert. Bei hierzu geeigneten Kunststoffen kann, wenn man den mit Schneckengängen versehenen Kolben auch noch eine der Drehung der Schnecke entgegengesetzte Drehung machen lässt, die Gesamtförderleistung noch wesentlich erhöht werden.
Zu diesem Zweck ist hierbei der innere Hohlraum wiederum über eine Durchbrechung mit dem Raum zwischen den äusseren Gewindegängen der Spindel und dem äusseren Schneckenpressenmantel verbunden. Ferner ergibt sich bei dieser Anordnung noch der Vorteil, dass durch die axiale Hin- und Herbewegung des Ausstosskolbens die Massen von den Zylinderwänden gelöst und nach der Düse zu weitergefördert werden. Man kann natürlich in Umkehrung der Bewegungsvorgänge den Kolben in der Schnecke ortsfest und den Schneckenpressenmantel axial verschiebbar anordnen.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Vorrichtung gemäss der Erfindung veranschaulicht, und zwar zeigen:
Fig. 1 einen senkrechten Längsschnitt durch einen Teil eines Schneckenpressenzylinders, bei welchem die Schneckengänge an der Aussenseite der Spindel liegen,
Fig. 2 einen vergrösserten Querschnitt durch den Pressenschneckenkopf gemäss Fig. 1,
Fig. 3 einen senkrechten Längsschnitt durch einen Teil eines Schneckenpressenzylinders, bei welchem die Spindel auf der Aussenseite und auf der Innenseite Gewinde aufweist,
Fig. 4 einen senkrechten Längsschnitt durch einen Schneckenpressenzylinder gemäss Fig. 3, bei welchem die äusseren und inneren Kneträume zwischen den Gewindegängen über eine Durchbrechung des Spin- delkörpers miteinander in Verbindung stehen,
Fig. 5 eine vergrösserte Darstellung des Schnekkenspritzkopfes gemäss Fig. 4,
Fig.
6 einen senkrechten Längs schnitt durch einen Teil eines Schneckenpressenzylinders, bei welchem der Kolben ebenfalls Gewinde trägt,
Fig. 7 eine vergrösserte Darstellung des Spritzkop fes eines Schneckenpressenzylinders gemäss Fig. 6.
Bei der Vorrichtung gemäss Fig. 1 ist in dem Schneckenpressenmantel 1 eine normale Schneckenspindel 2 gelagert, deren Kern jedoch in axialer Richtung durchbohrt ist und einen Kolben 3 aufnimmt.
Das über den Aufgabetrichter 4 in den Schneckenpressenzylinder eingebrachte Kunststoffmaterial wird in den Schneckengängen 5 plastifiziert und langsam in Richtung der Ausstossöffnung weiter bewegt, wo es in einen Hohlraum 6 gelangt, der über einen Düsenkanal 7 mit der Form 8 in Verbindung steht. Nach vollständiger Füllung des Hohlraumes wird der Kolben 3 in Richtung der Spritzdüse bewegt und presst hierbei das in dem Hohlraum 6 angesammelte Material in die Spritzform 8. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 besitzt die Schnecken spindel 9 sowohl an der Aussenseite Gewindegänge 10, als auch an der Innenseite Gewindegänge 11. Die von diesen beiden Gewindegängen eingeschlossenen Räume stehen bei der Ausführungsform nach Fig. 4 durch einen Kanal 12 bzw. eine Durchbrechung des Schneckenspindelkörpers miteinander in Verbindung.
Während bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen der Kolben 3 als glatter zylindrischer Körper ausgeführt ist, trägt der Kolben 13 bei der Anordnung gemäss Fig. 6 und 7 ebenfalls Gewindegänge. Jedoch ist bei dieser Ausführungsform der innere Zylinderraum der Schnecken spindel glatt. Auch bei dieser Ausführungsform ist im Spindelkörper eine Durchbrechung 14 vorgesehen, über welche das durch den Aufgabetrichter 15 aufgegebene Material zum Teil zwischen die äusseren Schneckengänge 16 der Spindel und zum Teil zwischen die äusseren Schnekkengänge 17 des Kolbens gelangt und hier plastifiziert wird.
Der Spritzkopf dieser Vorrichtung ist in gleicher Weise ausgebildet, wie bei der Vorrichtung gemäss Fig. 1 bis 6, indem zwischen dem Spindelkopf bzw. dem Kolben 13 und der Spritzdüse 7 ein Hohlraum 18 vorgesehen ist, der als Sammelraum für das Material dient und in welchen die Schneckengänge kontinuierlich fördern, während der Kolben 13 die Masse periodisch in die Spritzform 8 drückt.
Injection device for plastics
The invention relates to an injection molding device for processing thermoplastics using a screw press.
Screw presses for continuous injection from plasticized masses with one or more adjacent and mutually engaged screws are known. Furthermore, an arrangement has become known in which two or more screws run into one another coaxially, the individual screw bodies being provided with threads on both the inside and the outside. With all these screw constructions, however, the material brought in through a feed hopper and plasticized in the screw flights is continuously conveyed and sprayed out at a nozzle-shaped opening of the cylinder surrounding the screw.
As a result, the amount of available spray material is limited, so that it takes a longer time to fill an injection mold, for example. If the injection mold is filled with plastics too slowly, however, solidification of the mass and thus inhomogeneities in the injection-molded body can occur prematurely. On the other hand, it has also already been proposed to collect plasticized injection-molded material in a cylindrical storage space and suddenly push it forward with a piston through the injection-molded mouthpiece to which the mold is attached. In this case, the mold is filled sufficiently quickly, but the materials must be fed to the injection molding cylinder in a plasticized state and the entire device and the piston must be kept at a temperature whose range is very small depending on the type of plastic.
The disadvantages of the known arrangements are eliminated in the present invention by combining a screw press with a piston extruder. According to the invention, a screw spindle designed as a hollow cylinder and a piston sliding in the cavity of the spindle are arranged so that they can be displaced relative to one another, so that the movement of these elements causes the screw into a collector; In the space in front of the spray nozzle, material continuously conveyed is ejected through the nozzle into a connected spray mold. The size of the collecting space provided between the spray nozzle and the screw spindle head is expediently dimensioned so that the molds to be attached to the nozzle mouthpiece are completely filled for any injection molded parts.
By combining the continuously working screw press with a discontinuously working piston extruder, not only is the output of material accelerated, but it is also significantly spared in terms of heating and dwell time, so that decomposition cannot occur and a very homogeneous mixture for the injection of the molds Available.
In a preferred embodiment, the worm spindle also carries threads on the inside of the hollow cylinder facing the piston. These threads have the task of always keeping the piston free of the mass that could penetrate at the head end under the pressure that occurs when the mass is ejected and the material is conveyed by the screw.
If, however, in another embodiment, a connection is made between the spaces delimited by the outer and inner threads of the screw by means of an opening in the hollow cylinder wall provided near the filling side, then material also enters the inner screw threads between the inner screw and piston, so that the screw Both the outside and the inside of the material are plasticized and conveyed further. This significantly accelerates the plasticization and movement so that the storage space is quickly filled again after each discharge of the mass.
Instead of attaching the worm threads on both sides of the cylindrical spindle body or on the inside and outside of the worm spindle, it is advantageous to proceed so that the worm spindle, as usual, has external threads, whereas the inner hollow cylinder is smooth, but the piston itself worm threads having. The same success is achieved here as with the two-sided thread arrangement on the worm spindle, namely in that the piston also promotes material to the storage space. In the case of plastics suitable for this purpose, if the piston provided with screw flights is also allowed to rotate in the opposite direction to the rotation of the screw, the overall delivery rate can be significantly increased.
For this purpose, the inner cavity is in turn connected to the space between the outer threads of the spindle and the outer screw press jacket via an opening. In addition, this arrangement has the advantage that the axial back and forth movement of the ejector piston detaches the masses from the cylinder walls and transports them further to the nozzle. The piston can of course be arranged in a fixed position in the screw and the screw press jacket can be arranged axially displaceably in reverse of the movement processes.
In the drawing, exemplary embodiments of the device according to the invention are illustrated, namely show:
1 shows a vertical longitudinal section through part of a screw press cylinder in which the screw flights are on the outside of the spindle,
FIG. 2 shows an enlarged cross-section through the press screw head according to FIG. 1,
3 shows a vertical longitudinal section through part of a screw press cylinder in which the spindle has threads on the outside and on the inside,
4 shows a vertical longitudinal section through a screw press cylinder according to FIG. 3, in which the outer and inner kneading spaces between the threads are connected to one another via an opening in the spindle body,
FIG. 5 shows an enlarged representation of the screw injection head according to FIG. 4,
Fig.
6 a vertical longitudinal section through part of a screw press cylinder, in which the piston is also threaded,
FIG. 7 shows an enlarged illustration of the spray head of a screw press cylinder according to FIG. 6.
In the device according to FIG. 1, a normal screw spindle 2 is mounted in the screw press jacket 1, the core of which, however, is pierced in the axial direction and receives a piston 3.
The plastic material introduced into the screw press cylinder via the feed hopper 4 is plasticized in the screw flights 5 and slowly moved further in the direction of the discharge opening, where it enters a cavity 6 which is connected to the mold 8 via a nozzle channel 7. After the cavity has been completely filled, the piston 3 is moved in the direction of the spray nozzle and presses the material collected in the cavity 6 into the injection mold 8. In the embodiment according to FIG. 3, the screw spindle 9 has threads 10 on the outside as well on the inside of the thread turns 11. The spaces enclosed by these two thread turns are connected to one another in the embodiment according to FIG. 4 through a channel 12 or an opening in the screw spindle body.
While in the embodiments described so far the piston 3 is designed as a smooth cylindrical body, the piston 13 in the arrangement according to FIGS. 6 and 7 also has threads. However, in this embodiment, the inner cylinder space of the screw spindle is smooth. In this embodiment, too, an opening 14 is provided in the spindle body, through which the material fed through the feed hopper 15 gets partly between the outer worm threads 16 of the spindle and partly between the outer worm threads 17 of the piston and is plasticized here.
The spray head of this device is designed in the same way as in the device according to FIGS convey the screw flights continuously while the piston 13 periodically pushes the mass into the injection mold 8.