CH673980A5

CH673980A5 -

Info

Publication number: CH673980A5
Application number: CH186/87A
Authority: CH
Inventors: Lothar Gutjahr
Original assignee: Kloeckner Ferromatik Desma
Priority date: 1986-02-05
Filing date: 1987-01-20
Publication date: 1990-04-30
Also published as: DE3603500C2; FR2593740A1; IT8719202A0; ATA16887A; IT1215345B; FR2593740B1; GB8701690D0; GB2185932A; GB2185932B; DE3603500A1; AT394824B; US4770623A; NL8700190A

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft einen Plastifizierzylinder für Spritzgiessmaschinen mit einem Aussenzylinder und einem Innenzylinder, die eine Ringkammer für ein strömendes Medium begrenzen, und mit mindestens einem Temperaturfühler.

Bei hohen Qualitätsanforderungen an die Spritzgussartikel, insbesondere an die Einhaltung bestimmter Eigenschaften sowie ihrer Masshaltigkeit, sind an die Steuerungen von Spritzgiessmaschinen erhebliche Forderungen gestellt.

Ein wesentliches, bisher noch nicht gelöstes Problem besteht darin, dass Spritzgiessmaschinen nach einer Anlaufphase des Betriebes nicht in dem Sinne stationär arbeiten, dass praktisch nur noch vernachlässigbare Temperaturschwankungen in der Plastifizier- und Spritzeinheit, d. h. in dem plastifizierten Material auftreten. Temperaturschwankungen des plastifizierten Materials fuhren insbesondere zu Änderungen der Viskosität. Diese Viskositätsschwankungen konnten bisher nur in etwa berücksichtigt werden, führen jedoch bei der Herstellung von Präzisionsteilen zu erheblichen Schwierigkeiten, die noch nicht in ausreichendem Masse gelöst werden konnten.

Die Temperaturschwankungen, die insbesondere durch die Friktion in dem zu plastifizierenden Material verursacht werden, können dazu führen, dass die fertiggestellten Spritzgiessartikel

Erschwerend tritt noch hinzu, dass die Temperatur des plastifizierten Kunststoffmaterials ebenfalls Temperaturschwankungen unterliegt. Während des Plastifizierens steigt die Temperatur durch die Friktion an und fällt anschliessend während des Injizierens des plastifizierten Kunststoffmaterials wieder etwas ab.

Insoweit ist es verständlich, dass erhebliche zeitliche Verzögerungen zwischen momentanen Temperaturen in dem plastifi-30 zierten Material und den von den Thermofühlern auf der Aussenwandung der Plastifizierzylinder registrierten Temperaturen auftreten, so dass bisher aufgrund der grossen Zeitkonstanten komplizierte Algorhythmen bei der Temperaturregelung zum Einsatz kommen mussten, um derartige Regelungen in etwa in 35 den Griff zu bekommen.

Probleme treten insbesondere dann auf, wenn neue, von der Temperaturführung her kritische Materialien zur Verarbeitung kommen:

So ist es zum Beispiel bei der Herstellung von CD-Platten aus Polycarbonaten erforderlich, das Plastifizieren und das Homogenisieren des Materials in möglichst kurzer Zeit in der Nähe der oberen Grenze der Verarbeitungstemperatur durchzuführen.

Aufgrund der bisher auftretenden Regelabweichungen war es ,. bisher erforderlich, einen hohen Sicherheitsabstand zur Zerset-

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zungstemperatur vorzusehen und eventuelle qualitative Nachteile in Kauf zu nehmen.

Plastifizierzylinder der eingangs erwähnten Art sind bekannt ' (FR-PS 2242224, US-PS 2309943).

so Sie weisen einen Innenzylinder und einen Aussenzylinder auf. Die Ausbildung des Innenzylinders ist so durchgeführt, dass zwischen beiden Zylindern nach Art eines Schneckenganges eine Ringkammer ausgebildet ist, der über eine Bohrung an der einen Stirnseite ein Medium zur Regelung der Temperatur in der 55 plastifizierten Masse zugeführt wird. Diese Spritzzylinder sind insbesondere aufgrund ihrer hohen Wärmekapazität nicht geeignet, um Polycarbonate und dgl. dicht unterhalb ihrer Zersetzungstemperatur zu plastifizieren und z.B. CD-Platten zu spritzen.

60 Entsprechend sind weitere Spritzzylinder bekannt (DE-OS 3 311199), denen ebenfalls ein flüssiges Medium zur Tempera-turregelung zugeführt wird.

Es sind weiterhin Angussbuchsen (DE-OS 2 948 561)

bekannt, die einen Innenzylinder und einen Aussenzylinder 65 aufweisen, wobei in dem Aussenzylinder eine Heizwendel angeordnet ist. Mit diesen Angussbuchsen wird ein Erstarren des plastifizierten Materials nach dem Spritzen von Spritzgussartikeln unterbunden. Zu diesem Zweck tauchen sie in die Anguss-

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bohrung der feststehenden Formhälfte der Spritzgiessformen ein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Plastifizierzylinder der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der das Verarbeiten von Kunststoffmaterial möglichst nahe der oberen Verarbeitungstemperatur sicherstellt und der ein hinreichend genaues Temperaturverhalten aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst.

Durch diese Massnahmen wird erreicht, dass der Innenzylinder und der Aussenzylinder nur in dem Bereich miteinander fest verbunden ist, in dem hohe Drücke auftreten, während aufgrund der erfindungsgemäss ausgebildeten Spielpassung im Bereich des vom Schneckenvorraum entlegenen Endabschnittes des erfin-dungsgemässen Plastifizierzylinders der Innenzylinder ohne weiteres Längendehnungen aufgrund von Temperaturschwankungen folgen kann, denen der Aussenzylinder aufgrund seiner erheblich grösseren Wärmekapazität in diesem Masse nicht ausgesetzt ist.

Falls ausserhalb des Bereiches des Schneckenvorraumes zwischen dem Innenzylinder und dem Aussenzylinder die Ringkammer ausgebildet ist, wird der Wärmeübergang zwischen dem Innenzylinder und dem Aussenzylinder erheblich verringert, so dass der Innenzylinder den momentanen Temperaturänderungen des plastifizierten bzw. des zu plastifizierenden Materials ohne weiteres folgen kann.

Die Ringkammer weist Anschlüsse für die Zufuhr eines strömenden Mediums auf. Dieses Medium kann einerseits ein Kühlmedium sein, beispielsweise Wasser, es ist auch möglich, ein Heizmedium einzusetzen, das vor der Inbetriebnahme der Spritzgiessmaschine den Plastifizierzylinder auf die Betriebstemperatur aufheizt.

Um einen innigen Kontakt der Heizelemente und Temperaturfühler mit dem Innenzylinder zu erzielen, sind die auf der Aussenwandung des Innenzylinders angeordneten Heizelemente und Temperaturfühler in einer auf den Innenzylinder aufgespritzten Metallschicht eingebettet.

In einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Aussenzylinder auf den Innenzylinder im Bereich des Schnek-kenvorraumes unter einer Vorspannung stehend aufgeschrumpft, die etwa dem maximalen, von dem plastifizierten Material aufgebauten Massedruck entspricht, so dass im Bereich des Schneckenvorraumes ein inniger Kontakt zwischen beiden Zylindern besteht und die unterschiedlichen Längenänderungen der beiden Zylinder gegeneinander im Bereich der Spielpassung liegen.

Durch diese Massnahmen werden weiterhin im Bereich des Schneckenvorraumes die Heizelemente und Temperaturfühler keinen unzulässig hohen Drücken während des Betriebs der Spritzgiessmaschine ausgesetzt.

In einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung hat der Innenzylinder in axialer Richtung verlaufende Nuten für die Anschlussleitungen der Heizelemente und/oder Temperaturfühler, so dass die Anschlussleitungen für die einzelnen Zonen zum Teil unter den Heizelementen und Temperaturfühlern der anderen Zonen hindurchgeführt sind.

In einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung münden in dem vom Bereich des Schneckenvorraumes entlegenen Endabschnittes des Innenzylinders die Nuten in einen Anschlussbereich für eine Steckverbindung, so dass die Heizelemente und Temperaturfühler bequem angeschlossen werden können.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Anschlussleitungen der Heizelemente und Temperaturfühler im Bereich des Schneckenvorraumes durch in axialer Richtung verlaufende Nuten unter den Heizelementen und Temperaturfühlern der anderen Zonen hindurchgeführt, eine Massnahme, die nur dadurch möglich ist, dass heutzutage Heizelemente und Temperaturfühler extrem langer Lebensdauer auch unter 5 schwierigen Einsatzbedingungen verfügbar sind.

In einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist im Bereich der Spielpassung zwischen dem Aussenzylinder und dem Innenzylinder eine Dichtung angeordnet, so dass das Austreten des strömenden Mediums verhindert wird.

io Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 den Plastifizierzylinder im Längsschnitt;

Fig. 2 den Innenzylinder im Längsschnitt;

15 Fig. 3 einen Schnitt gemäss a-b in Fig. 2;

Fig. 4 einen Schnitt gemäss c-d in Fig. 2;

Fig. 5 einen Schnitt gemäss e-f in Fig. 2.

Fig. 1 zeigt den Plastifizierzylinder, der mit 1 bezeichnet ist im Längsschnitt. Er besteht aus dem Aussenzylinder 2 und dem 20 Innenzylinder 3.

Der Innenzylinder und der Aussenzylinder sind im Bereich des Schneckenvorraumes 4 fest durch Schrumpfen miteinander verbunden, während der vom Schneckenvorraum entlegene Endabschnitt 5 als Spielpassung zwischen dem Innenzylinder und 25 dem Aussenzylinder ausgebildet ist. Dieser vom Schneckenvorraum entlegene Endabschnitt 5 des Innenzylinders ist gleitend von dem Aussenzylinder geführt und weist eine Ringnut 7 auf, in der ein Schnurring 8' als Dichtung eingesetzt ist.

Der Bereich zwischen dem Schneckenvorraum und der Spiel-30 passung zwischen dem Aussenzylinder und dem Innenzylinder ist als Ringkammer 8 ausgebildet, was, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, in einfachster Weise dadurch erreicht wird, dass der Innendurchmesser des Aussenzylinders in diesem Bereich grösser ist als im Bereich des Schneckenvorraumes. Der Aussenzylinder weist 35 Anschlussstutzen 9 und 10 für die Zufuhr bzw. Abfuhr eines Mediums auf.

DerinFig. 1 vereinfacht dargestellte Innenzylinder ist in Fig. 2 mit seinen Einzelheiten dargestellt.

Seine Wandung 4" ist in vier Zonen 1', 2', 3' und 4' unterteilt, 40 in denen die Heizelemente, die generell mit 12 bezeichnet sind, sowie die Thermoelemente 13 angeordnet sind.

Die Heizelemente 12 sind an sich bekannte wendeiförmige Heizbänder, deren Anschlussleitungen in axialer Richtung verlaufen. Zu diesem Zwecke sind in der Wandung des Innenzylin-45 ders in axialer Richtung verlaufende Nuten 15,16,17 und 18 angeordnet, die diese Anschlussleitungen der Heizelemente sowie weiterhin auch die Anschlussleitungen der Temperaturfühler aufnehmen, wobei die Anschlussleitungen der Heizelemente und der Temperaturfühler in den Nuten unter den Heizzo-50 nen 3 ', 2 ' und 1 ' hindurchgeführt sind und zu einem Steckerteil, das schematisch mit 19 (vgl. Fig. 1) bezeichnet ist, zusammengeführt sind.

Die Heizelemente und Thermofühler sind in einer auf sie aufgespritzten Metallschicht, im vorliegenden Falle einer aufge-55 spritzten Nickelschicht 20 eingebettet, die nach dem Aufbringen durch Schleifen fein bearbeitet wird.

Anschliessend wird der Heizzylinder mit seinen eingebetteten Heizelementen und Temperaturfühlern mit dem Aussenzylinder durch Schrumpfen im Bereich des Schneckenvorraumes ver-60 bunden.

Hierbei wird so vorgegangen, dass der Aussenzylinder unter einer derartigen Vorspannung stehend aufgeschrumpft wird, die etwa dem maximalen, von dem plastifizierten Material aufgebauten Gegendruck entspricht.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Plastifizierzylinder für Spritzgiessmaschinen mit einem Aussenzylinder und einem Innenzylinder, die eine Ringkammer für ein strömendes Medium begrenzen, und mit mindestens einem Temperaturfühler, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringkammer (8) ausserhalb des Bereiches des Schneckenvorraumes (4) ausgebildet ist, der Innenzylinder (3) in Zonen unterteilt ist, in den Zonen auf der Aussenwandung des Innenzylinders (3) Heizelemente (12) und Temperaturfühler (13) angeordnet sind, die in einer auf dem Innenzylinder aufgespritzten Metallschicht (20) eingebettet sind, dass der vom Schneckenvorraum (4) entlegene Endabschnitt (5) des Aussenzylinders (2) eine Spielpassung für den Innenzylinder (3) aufweist, und dass der Aussenzylinder (2) auf dem Innenzylinder (3) im Bereich des Schnek-kenvorraumes (4) aufgeschrumpft ist.
2. Plastifizierzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussenzylinder (2) auf den Innenzylinder (3) unter einer Vorspannung stehend aufgeschrumpft ist, die etwa dem maximalen, von dem plastifizierten Material aufgebauten Massedruck entspricht.
3. Plastifizierzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenzylinder (3) in axialer Richtung verlaufende Nuten (15,16,17,18) für die Anschlussleitungen der Heizelemente (12) und/oder Temperaturfühler (13) hat.
4. Plastifizierzylinder nach einem der Ansprüche 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussleitungen der Heizelemente (12) und Temperaturfühler (13) im Bereich des Schneckenvorraumes (4) durch in axialer Richtung verlaufende Nuten (15,16,17,18) unter den Heizelementen und Temperaturfühlern der anderen Zonen hindurchgeführt sind.
5. Plastifizierzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (15,16,17,18) in dem vomBereich des Schneckenvorraumes (4) entlegenen Endabschnitt (5) des Aussenzylinders in einen Anschlussbereich für eine Steckverbindung (19) münden.
6. Plastifizierzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Spielpassung zwischen dem Aussenzylinder (2) und dem Innenzylinder (3) eine Dichtung (8') angeordnet ist.

unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Auch diese Probleme konnten bisher noch nicht befriedigend gelöst werden.

Die Gründe liegen vor allem in der bisher bekannten Konstruktion der Plastifizier- und Einspritzzylinder. Aufgrund der 5 beim Injizieren auftretenden hohen Drücke, die bis zu 2500 bar betragen können, ist es erforderlich, die Wandstärke dieser Plastifizier- und Einspritzzylinder entsprechend zu dimensionieren.

Die Plastifizier- und Einspritzzylinder sind im allgemeinen in io drei Zonen unterteilt und weisen auf dem Aussenmantel Heizbänder sowie Thermofühler auf.

Die volle Heizleistung ist nur während der Anlaufphase , erforderlich.

Diese bekannten Plastifizier- und Einspritzzylinder weisen 15 jedoch eine hohe Wärmekapazität auf, so dass die von den Wärmefühlern auf der Aussenwand gemeldeten Temperaturen auch nicht in erster Näherung mit den Temperaturen des plastifizierten Materials übereinstimmen. Hinzu tritt noch die zeitliche Verzögerung zwischen den in dem plastifizierten Material tat-20 sächlich auftretenden Temperaturveränderungen und der

Anzeige dieser Temperaturänderungen.

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