DE1035893B

DE1035893B - Process for the production of heating cylinders and heating cylinders for injection molding machines produced according to this method.

Info

Publication number: DE1035893B
Application number: DEST11769A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Robert Hoerth
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1956-10-06
Filing date: 1956-10-06
Publication date: 1958-08-07

Description

Verfahren zur Herstellung von Heizzylindern und nach diesem Verfahren hergestellter Heizzylinder für Spritzgußmaschinen od. dgl. Process for the manufacture of heating cylinders and according to this process Manufactured heating cylinder for injection molding machines or the like.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Heizzylinders mit einem unregelmäßigen und über die Länge des Heizzylinders sich verändernden lichten Querschnitt für Spritzgußmaschinen od. dgl., insbesondere zur Verarbeitung von thermoplastischen Kunststoffen. The invention relates to a method of making a Heating cylinder with an irregular and extending over the length of the heating cylinder changing clear cross-section for injection molding machines od. Like., In particular for Processing of thermoplastics.

Bekanntlich besitzen Spritzgußmaschinen einen Zylinder, in dem ein Spritzkolben hin und her bewegt wird, der das dem Zylinder zugeführte, gewöhnlich pulverförmige oder feinkörnige Spritzmaterial periodisch in den Heizzylinder drückt. Der Heizzylinder mündet in eine Spritzdüse, durch die das Spritzmaterial in eine Spritzform gepreßt wird. As is known, injection molding machines have a cylinder in which a Injection piston is moved back and forth, which is fed to the cylinder, usually periodically pushes powdery or fine-grain spray material into the heating cylinder. The heating cylinder opens into a spray nozzle through which the spray material enters a Injection mold is pressed.

In dem Heizzylinder wird das Spritzmaterial durch von außen zugeführte Wärme und unter der Druckeinwirkung zu einer plastischen Masse erweicht. Die innere Oberfläche des Heizzylinders muß bekanntlich so gestaltet sein, daß einerseits innerhalb der Zeit. während der das Spritzmaterial sich im Heizzylinder befindet, die Wärme gleichmäßig dem gewöhnlich schlecht wärmeleitenden Spritzmaterial zugeführt wird, damit das Spritzmaterial durch und durch gleichmäßig und vollkommen erweicht wird und eine homogene Masse aus der Spritzdüse austritt. Da ein Pulver bekanntlich nicht das Fließvermögen besitzt wie eine plastische Masse, muß die innere Oberfläche des Heizzylinders andererseits so gestaltet sein, daß der Fluß des Spritzmaterials nur eine minimale Drosselung erfährt und das noch nicht erweichte Spritzmaterial ohne Anwendung übermäßig hoher Drücke von dem Spritzkolben durch den Heizzylinder gedrückt werden kann. Die Heizzylinder besitzen daher gewöhnlich ein zylindrisches oder konisches Eintrittsende mit einem kreisförmigen Querschnitt, in welchem zunächst die äußeren Schichten des Spritzgutpfropfens erweicht werden. In ihrem anschließenden Teil sind die Heizzylinder mit radialen, stetig größer werdenden Rippen versehen, welche durch die erweichten äußeren Schichten hindurch immer tiefer in den Kern des Spritzgutpfropfens eindringen und diesem Wärme zuführen. In the heating cylinder, the spray material is fed in from the outside Heat and softened under the action of pressure to form a plastic mass. The inner one As is known, the surface of the heating cylinder must be designed so that, on the one hand, within currently. while the spray material is in the heating cylinder, the heat is fed evenly to the spray material, which is usually poorly thermally conductive, so that the spray material is softened evenly and completely through and through and a homogeneous mass emerges from the spray nozzle. As is well known, not a powder The fluidity possesses like a plastic mass, the inner surface of the Heating cylinder on the other hand be designed so that the flow of the spray material only experiences a minimal throttling and the not yet softened spray material without Applying excessively high pressures from the injection plunger pushed through the heating cylinder can be. The heating cylinders are therefore usually cylindrical or conical Entry end with a circular cross-section, in which first the outer Layers of the spray material plug are softened. In their subsequent part are the heating cylinder is provided with radial, steadily increasing ribs, which through the softened outer layers go deeper and deeper into the core of the spray material plug penetrate and supply heat to it.

Die Herstellung derartiger Heizzylinder mit einem unregelmäßigen und über die Länge des Heizzylinders sich verändernden lichten Querschnitt erfolgt durch spanabhebende Formgebung. Es sind Heizzylinder bekannt, die aus einem massiven Körper herausgearbeitet sind, wobei die Erweichungskammer des Heizzylinders mit ihren Rippen, Schlitzen und Kanälen z.R. durch Ausbohren, Ausfräsen und Ausdrehen des massiven Körpers hergestellt wurde. The manufacture of such heating cylinders with an irregular and the inside cross-section changes over the length of the heating cylinder by machining shaping. There are heating cylinders known, which consist of a massive Bodies are carved out, with the softening chamber of the heating cylinder their ribs, slits and channels z.R. by boring, milling and boring of the massive body was made.

Dieses Herstellungsverfahren erfordert langwierige, schwierige und kostspielige Spanungsarbeiten, für die komplizierte und teure Werkzeuge benötigt werden. Ebenso langwierig, schwierig und kostspielig ist das Polieren des gesamten Innenraumes des Heizzylinders, das zur Beseitigung der Riefen erforderlich ist, die von den Spanungswerkzeugen auf den bearbeiteten Flächen hinterlassen werden. In die feinen Riefen und Rillen können leicht Teilchen des Spritzmaterials eindringen, die erst nach einer unbestimmten Zeit wieder verdrängt werden und mit dem Spritzmaterialstrom weiterfließen. Während der Zeit, in der die Teilchen in den Rillen unmittelbar an der beheizten heißen Heizzylinderwand verweilen, können sie überhitzt werden und verbrennen. Die durch derartige Verbrennungen auftretenden Verfärbungen von Teilen des Spritzmaterials bilden Schlieren in dem fertigen Spritzteil und führen zu einer Minderung des Wertes der Erzeugnisse. Bei der Verwendung von Spritzmaterial, das eine Erhitzung auf die Erweichungstemperatur von nur kurzer Dauer verträgt, kann das Verweilen von Spritzmaterialteilchen in den Rillen eine Zerstörung dieser Materialteilchen bewirken, die dann Mängel des fertigen Spritzteiles verursachen.This manufacturing process requires lengthy, difficult and costly machining work that requires complicated and expensive tools will. It is equally lengthy, difficult and costly polishing the whole Interior of the heating cylinder, which is required to remove the grooves, left by the cutting tools on the machined surfaces. Particles of the spray material can easily penetrate into the fine grooves and grooves. which are only displaced again after an indefinite period of time and with the flow of spray material flow on. During the time in which the particles in the grooves immediately hit lingering on the heated hot heating cylinder wall, they can be overheated and burn. The discoloration of parts caused by such burns of the spray material form streaks in the finished molded part and lead to a Decrease in the value of the products. When using spray material that can tolerate heating to the softening temperature for only a short period of time the lingering of spray material particles in the grooves destroys these material particles cause which then cause defects in the finished molded part.

Es sind ferner Heizzylinder bekannt, deren Herstellung etwas leichter als die der vorgenannten Heizzylinder ist. Diese Heizzylinder bestehen aus einem Mantelrohr mit einem zylindrischen oder konischen Innenraum, in den ein Einsatz eingeführt wird, der die Rippen, Schlitze und Kanäle enthält. Bei der Herstellung der Schlitze, Rippen und Kanäle kann die Bearbeitung des Einsatzes also teilweise auch von außen erfolgen. Die Heizzylinder besitzen jedoch den Nachteil, daß die Einsätze bei ihrem Einbau in den Heizzylinder leicht Kanten bilden, an denen sich der Materialfluß staut, die Wirbel verursachen und an denen Spritzmaterial hängenbleiben kann. Auch ist es schwierig, den Einsatz so fest in das Mantelrohr eiwzuführen, daß zwischen den Berührungsflächen des Einsatzes und des Mantelrohres keine Spalte entstehen, in die Teilchen des Spritzmaterials eindringen können. Auch bei diesen Heizzylindern können durch die Kanten und Spalte wie bei den vorerwähnten Heizzylindern Verfärbungen des Spritzmaterials als Folge von durch zu hohe oder zu lange Erhitzung verursachten Verbrennungen und Zerstörungen des Spritzmaterials eintreten. There are also known heating cylinders whose manufacture is somewhat easier than that of the aforementioned heating cylinders. These heating cylinders consist of one Jacketed pipe with a cylindrical or conical interior into which an insert which contains the ribs, slits and channels. In the preparation of the slots, ribs and channels can thus partially process the insert can also be done from the outside. However, the heating cylinder have the disadvantage that the Inserts easily form edges when installed in the heating cylinder, on which the flow of material jams, which causes eddies and on which spray material gets stuck can. It is also difficult to guide the insert so firmly into the jacket pipe that that there are no gaps between the contact surfaces of the insert and the jacket pipe, can penetrate into the particles of the spray material. Even with these heating cylinders can cause discoloration due to the edges and gaps, as in the case of the heating cylinders mentioned above of the spray material as a result of heating up too high or too long Burns and destruction of the spray material occur.

Um eine gleichmäßige Strömungsgeschwindigkeit aller Spritzmaterialteilchen durch den Heizzylinder zu erzielen und um dem Spritzmaterialstrom einen möglichst geringen Widerstand entgegenzusetzen, ist anzustreben, daß die Querschnittsfläche des Heizzylinderinnenraumes vom Eintrittsende zur Spritzdüse hin stetig abnimmt, d. h., es soll keine plötzliche, sprunghafte Querschnittsverengung eintreten. Die Herstellung eines solchen Heizzylinders aus einem vollen Körper ist mit großen Schwierigkeiten verbunden, und die Herstellung eines solchen Heizzylinders mit einem Einsatz ist nur mit einem großen Aufwand an Zeit und Kosten möglich. A uniform flow velocity of all spray material particles to achieve through the heating cylinder and to the spray material flow as possible To oppose low resistance, it is desirable that the cross-sectional area the interior of the heating cylinder decreases steadily from the inlet end to the spray nozzle, d. That is, there should be no sudden, abrupt cross-sectional narrowing. the Manufacturing such a heating cylinder from a full body is very difficult connected, and the manufacture of such a heating cylinder with an insert only possible with a great deal of time and money.

Eine Anzahl von thermoplastischen Werkstoffen, die als Spritzmaterial Verwendung finden, spaltet bei der Verarbeitung, insbesondere bei großer Erhitzung, Säuren ab, z. B. Salzsäure, Schwefelsäure und Essigsäure. Zur Erzielung einer hohen Lebensdauer der Heizzylinder ist es daher erforderlich, die Heizzylinder aus einem säurebeständigen Stahl herzustellen. Derartige korrosionsbeständige Stähle sind sehr teuer, so daß die Herstellung der bekanntenHeiz zylinder aus derartigen Stählen äußerst kostspielig ist. A number of thermoplastic materials used as injection molding material Find use, splits during processing, especially when heated to a great extent, Acids from e.g. B. hydrochloric acid, sulfuric acid and acetic acid. To achieve a high Life of the heating cylinder, it is therefore necessary to make the heating cylinder from one to manufacture acid-resistant steel. Such corrosion-resistant steels are very expensive, so that the production of the known heating cylinder from such steels is extremely costly.

Ferner sind diese Stähle schwer zu bearbeiten. Die Herstellung eines Heizzylinders mit einem Einsatz wird dadurch weiterhin verteuert und zeitraubender, und die Herstellung eines Heizzylinders aus einem vollen Körper scheitert meistens an geeigneten Werkzeugen.Furthermore, these steels are difficult to work with. Making a Heating cylinder with one insert is therefore still more expensive and time-consuming, and the manufacture of a heating cylinder from a full body mostly fails of suitable tools.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile die Herstellung von Heizzylindern zu vereinfachen und billiger zu gestalten. Gemäß der Erfindung wird dies in der Weise erreicht, daß ein rohrförmiger, dünnwandiger Hohlkörper zu einem Innenrohr für den Heizzylinder mit den lichten Abmessungen des Heizzylinders z. 13. durch Pressen, Ziehen oder Stauchen geformt wird, daß das Innenrohr in einen rohrförmigen, druckfesten Heizzylindermantel eingesetzt wird und daß der Raum zwischen dem Innenrohr und dem Mantel mit dem Werkstoff des Mantels oder einem anderen Füllwerkstoff ausgegossen wird. The invention is based on the object while avoiding the aforementioned Disadvantages to simplify the production of heating cylinders and make them cheaper. According to the invention this is achieved in such a way that a tubular, thin-walled Hollow body to an inner tube for the heating cylinder with the clear dimensions of the Heating cylinder z. 13. is formed by pressing, pulling or upsetting that the inner tube is used in a tubular, pressure-resistant heating cylinder jacket and that the Space between the inner tube and the jacket with the material of the jacket or a other filler material is poured out.

Die Herstellung des Innenrohres aus einem rohrförmigen, dünnwandigen Hohlkörper z.B. durch Pressen, Ziehen oder Stauchen kann mechanisch oder hydraulisch erfolgen. Derartige Formungsverfahren sind an sich bekannt. Beispielsweise kann in den rohrförmigen, dünnwandigen Hohlkörper ein Kern eingeschohen werden, dessen Oberflächenform der gewünschten Form des Heizzylinderinnenraumes entspricht. Mittels geeigneter Werkzeuge oder mittels einer Flüssigkeit wird sodann der Hohlkörper gegen den Kern gedrückt und dabei in die gewünschte Form gebracht. The manufacture of the inner tube from a tubular, thin-walled one Hollow bodies e.g. by pressing, pulling or upsetting can be done mechanically or hydraulically take place. Such molding processes are known per se. For example, can a core are inserted into the tubular, thin-walled hollow body, its Surface shape corresponds to the desired shape of the heating cylinder interior. Means The hollow body is then counteracted by suitable tools or by means of a liquid pressed the core and brought it into the desired shape.

In der Zeichnung ist in Fig. 1 ein derartiger Kern dargestellt. Der Kern besteht aus den zwei Teilen 1 und 2, deren gegeneinanderstoßende Enden 3 und 4 entsprechend dem Heizzylinderinnenraum geformt sind. Die Formung des Hohlkörpers zu dem Heizzylinderinnenrohr kann erforderlichenfalls in bekannter Weise in mehreren Arbeitsgängen unter Ver- wendung mehrerer Kerne erfolgen. Dabei können erforderlichenfalls zwischen den einzelnen Formungsvorgängen in bekannter Weise Zwischenglühungen vorgenommen werden. In the drawing, such a core is shown in FIG. Of the The core consists of the two parts 1 and 2, the ends 3 and 3 of which are in contact with one another 4 are shaped according to the heating cylinder interior. The shaping of the hollow body to the heating cylinder inner tube can if necessary in a known manner in several Operations under use of multiple cores. In doing so, if necessary intermediate anneals are carried out in a known manner between the individual shaping processes will.

Vorteilhafterweise wird der Kern auf Hochglanz poliert und auch der rohrförmige, dünnwandige Hohlkörper, der sich auf Grund seiner gleichmäßigen Oberfläche noch leicht polieren läßt, vor der Formung auf seiner Innenseite auf Hochglanz poliert, so daß das fertige Innenrohr eine völlig glatte innere Oberfläche erhält und sich ein Polieren seiner unregelmäßigen Oberfläche erübrigt. The core is advantageously polished to a high gloss, and so is the tubular, thin-walled hollow body, which is due to its uniform surface can still be easily polished, polished to a high gloss on the inside before shaping, so that the finished inner tube receives a completely smooth inner surface and there is no need to polish its irregular surface.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird das Innen rohr aus einem korrosionsbeständigen und verschleißfesten Werkstoff hergestellt und mit einem Material mit großer Wärmeleitfähigkeit umgossen. Es wird dadurch der Vorteil erzielt, daß für das dünnwandige Innenrohr nur geringe Mengen an korrosionsbeständigem Stahl benötigt werden und daß bei der Herstellung des Heizzylinders keine Werkstoffabfälle entstehen. Während eine spanabhebende Bearbeitung dieser Stähle infolge ihrer großen Härte äußerst schwierig ist, ist eine Formung dünnwandiger Hohlkörper aus diesen Stählen verhältnismäßig leicht und einfach. Da korrosionsbeständige Stähle eine verhältnismäßig schlechte Wärmeleitfähigkeit besitzen, ist es von Vorteil, daß nur das dünnwandige Innenrohr aus einem solchen Stahl besteht. Als Füllwerkstoff mit großer Wärmeleitfähigkeit können beispielsweise Grauguß, Aluminium und Kupfer verwendet werden. In a further embodiment of the invention, the inner tube is made of one corrosion-resistant and wear-resistant material made and with one material encapsulated with great thermal conductivity. It has the advantage that only small amounts of corrosion-resistant steel for the thin-walled inner tube are required and that no material waste is used in the manufacture of the heating cylinder develop. While machining these steels due to their large Hardness is extremely difficult, is a molding of thin-walled hollow bodies from them Steels relatively light and simple. Since corrosion-resistant steels are a have relatively poor thermal conductivity, it is advantageous that only the thin-walled inner tube consists of such a steel. As a filler material with high thermal conductivity, for example, gray cast iron, aluminum and copper can be used will.

Die Erfindung ist in ihrer Anwendung nicht auf Heizzylinder für Spritzgußmaschinen beschränkt, sondern ist auch bei der Herstellung von Hohlzylindern für andere Zwecke anwendbar, wenn bei der Herstellung dieser Hohlzylinder die gleichen fertigungstechnischen Probleme zu lösen sind, die durch die vorliegende Erfindung gelöst werden. Beispielsweise ist die Erfindung auch auf Heizzylinder für Extruder anwendbar, die zum Strangpressen verwendet werden und bei denen das zu verarbeitende Material von einer Schnecke kontinuierlich durch den Heizzylinder und eine anschließende Düse gepreßt wird. The invention is not applicable in its application to heating cylinders for injection molding machines limited, but is also used in the manufacture of hollow cylinders for other purposes applicable if the same manufacturing technology is used in the manufacture of these hollow cylinders There are problems to be solved which are solved by the present invention. For example the invention is also applicable to heating cylinders for extruders used for extrusion are used and where the material to be processed is from a screw is pressed continuously through the heating cylinder and a subsequent nozzle.

In der Zeichnung ist in Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines nach der Erfindung hergestellten Heizzylinders einer Spritzgußmaschine im Längsschnitt dargestellt. In the drawing, in Fig. 2, an embodiment of one according to of the invention produced heating cylinder of an injection molding machine in longitudinal section shown.

Der Heizzylinder besteht aus einem rohrförmigen, dickwandigen und druckfesten Mantel 5 und einem dünnwandigen Innen rohr 6, das auf seiner Innenseite mit Längsrippen 7 versehen ist. Der Innenraum des Rohres 6 bildet den Erweichungsraum des Heizzylinders. Der Zwischenraum 8 zwischen dem MantelS und dem Innenrohr 6 ist mit einem Füllwerkstoff ausgegossen. Der Mantel 5 wird von einem elektrisch beheizten Heizband 9 umgeben. The heating cylinder consists of a tubular, thick-walled and pressure-resistant jacket 5 and a thin-walled inner tube 6 on its inside is provided with longitudinal ribs 7. The interior of the tube 6 forms the softening space of the heating cylinder. The space 8 between the jacket S and the inner tube 6 is filled with a filler material. The jacket 5 is heated by an electrically Surrounding heating band 9.

An die Eintrittsseite des Heizzylinders schließt sich ein Füllzylinder 10 mit einer Kolbenführungshuchse 11 an, in der ein Spritzkolben 12 geführt wird. Das Spritzmaterial wird dem Füllzylinder 10 durch eine Öffnung 13 zugeführt. Die Verbindung des Heizzylinders mit dem Füllzylinder erfolgt mittels eines Klemmringes 14 derart, daß die einander zugewandten Stirnseiten des Heizzylinderinnenrohres 6 und der Kolbenführungsbuchse 11 fest und dicht gegeneinander gepreßt werden. A filling cylinder is attached to the inlet side of the heating cylinder 10 with a piston guide sleeve 11 in which an injection piston 12 is guided. The spray material is fed to the filling cylinder 10 through an opening 13. the The heating cylinder is connected to the filling cylinder by means of a clamping ring 14 such that the facing end faces of the heating cylinder inner tube 6 and the piston guide bushing 11 are pressed firmly and tightly against one another.

Die Austrittsöffnung des Heizzylinders wird von einem Abschlußdeckel 15 verschlossen, der mittels Schrauben 16 derart an denHeizzylinder angeschraubt ist, daß die einander zugewandten Stirnseiten des Heizzylinderinnenrohres 6 und des Abschluß deckels 15 fest und dicht aufeinanderliegen, so daß kein Spritzmaterial zwischen die Berührungsflächen treten kann. Der Abschlußdeckel 15 ragt mit einem birnenförmigen oder torpedoförmigen Verteiler, der jedoch die Wandungen des Heizzylinderrohres 6 nicht berührt, in den Erweichungsraum des Heizzylinders hinein, so daß das Spritzmaterial in einer dünnen Schicht zwischen dem Verteiler 17 und dem Heizzylinderinnenrohr 6 fließt. Rings um den Verteiler 17 beginnen in der dem Heizzylinder zugewandten Stirnseite des Abschluß deckels 15 Kanäle8, welche nur durch schmale, den Verteiler 17 tragende Rippen voneinander getrennt sind. Die Kanäle 18 münden in eine konisch sich verjüngende Kammer 19 einer Düse 20, welche in den Abschlußdeckel 15 eingeschraubt ist. The outlet opening of the heating cylinder is covered by a cover 15, which is screwed to the heating cylinder in this way by means of screws 16 is that the facing ends of the Heating cylinder inner tube 6 and the end cover 15 lie firmly and tightly on top of one another, so that no spray material can step between the contact surfaces. The cover 15 protrudes with a Pear-shaped or torpedo-shaped distributor, which, however, has the walls of the heating cylinder tube 6 not touched, into the softening space of the heating cylinder, so that the spray material in a thin layer between the manifold 17 and the heating cylinder inner tube 6 flows. Around the distributor 17 begin in the one facing the heating cylinder Front side of the end cover 15 channels8, which only narrow through the manifold 17 supporting ribs are separated from each other. The channels 18 open into a conical tapering chamber 19 of a nozzle 20 which is screwed into the end cover 15 is.

Durch ein zweites Heizband 21, das den vorderenTeil des Abschluß deckels 15 umgibt, wird die Düse 20 erwärmt.By a second heating tape 21, which covers the front part of the end cover 15 surrounds, the nozzle 20 is heated.

PATFNTANs Pil PLnE: 1. Verfahren zur Herstellung von Heizzylindern mit einem unregelmäßigen und über die Länge des Heizzylinders sich verändernden lichten Querschnitt für Spritzgußmaschinen od. dgl., insbeson dere zur Verarbeitung thermoplastischer Kunststoffe, dadurch gekennzeichnet, daß ein rohrförmiger, dünnwandiger Hohlkörper zu einem Innenrohr(6) für den Heizzylinder mit den lichten Abmessungen des Heizzylinders z. B. durch Pressen, Ziehen oder Stauchen geformt wird, daß das Innenrohr (6) in einen rohrförmigen, druckfesten Heizzylindermantel (5) eingesetzt wird und daß der Raum (8) zwischen dem Innenrohr (6) und dem Mantel (5) mit dem Werkstoff des Mantels (5) oder einem anderen Füllwerkstoff ausgegossen wird. PATFNTANs Pil PLnE: 1. Method of manufacturing heating cylinders with an irregular and changing over the length of the heating cylinder clear cross-section for injection molding machines od. Like., In particular more for processing thermoplastic plastics, characterized in that a tubular, thin-walled Hollow body to an inner tube (6) for the heating cylinder with the clear dimensions of the heating cylinder z. B. is formed by pressing, pulling or upsetting that the Inner tube (6) inserted into a tubular, pressure-resistant heating cylinder jacket (5) is and that the space (8) between the inner tube (6) and the jacket (5) with the Material of the jacket (5) or another filler material is poured out.

Claims

2. The method according to claim 1, characterized in that the tubular, thin-walled hollow body is polished on its inside before molding and that a polished core (1 to 4) is inserted into the hollow body during the subsequent molding against which the hollow body is pressed.

3. Heating cylinder produced by the method according to claim 1 or 2, characterized in that the inner tube (6) consists of a corrosion-resistant and There is wear-resistant material and a material with high thermal conductivity is encased.