-
Spritzgußmaschine zur Verarbeitung thermoplastischer Kunststoffe Die
Erfindung bezieht sich auf eine Spritzgußmaschine zur Verarbeitung thermoplastischer
Kunststoffe mit einem im beheizbaren Plastifizierungszylinder axial verschiebbaren
Ringkolben, der auf einem als Verlängerung des im Plastifizierungszylindervorderteil
angeordneten Torpedos ausgebildeten Kernstück gleitend gelagert ist.
-
Die Plastifizierung von thermoplastischen Kunststoffen erfolgt im
allgemeinen entweder in Schneckenpressen oder in Plastifizierungszylindern, die
meistens mit einem Torpedo ausgerüstet sind. Bei der Plastifizierung in Schneckenpressen
wird das Granulat oder Pulver in den Schneckengängen durch den Plastifizierungszylinder
hindurchgefördert. Die Gangtiefe einer solchen Schnecke ist dabei vorwiegend abnehmend.
-
Dadurch entsteht eine erhöhte Reibung einerseits und die erforderliche
Durchknetung des Kunststoffs bei gleichzeitiger Plastifizierung durch den beheizten
Zylindermantel andererseits.
-
Außerdem sind Spritzgußmaschinen bekannt, bei denen der plastifizierte
Kunststoff durch Verändern des Zylindervolumens, d. h. durch Verschieben der Schnecke
gegenüber dem Zylindermantel, in die Spritzgußform gepreßt wird. Bei dieser Art
der Plastifizierung ist jedoch zur Überwindung der verhältnismäßig hohen Reibung
ein großer Energiebedarf erforderlich, was starke und somit teuere Antriebsaggregate
erfordert.
-
Ferner ist es bekannt, den von einer Schnecke plastifizierten Kunststoff
in einen Vorratszylinder zu fördern und dann mittels eines Kolbens in die Spritzgußform
zu pressen. Bei dieser Ausführungsform einer Spritzgußeinrichtung macht das Abdichten
des Kolbens gegenüber dem Zylindermantel erheblicheSchwierigkeiten, da der Vorratszylinder
immer auf Plastifizierungstemperatur gehalten werden muß. Demzufolge muß die Toleranz
zwischen Kolben und Zylinder möglichst gering gehalten werden, wodurch bei ungleichmäßiger
Wärmeausdehnung leicht Verklemmungen eintreten können.
-
Bei dem normalen, allgemein üblichen Plastifizierungszylinder mit
sogenanntem Torpedo drückt der Preßkolben an noch nicht plastifizierten Kunststoff
in den beheizten Plastifizierungszylinder. Durch den Torpedo, der auf die verschiedenste
Art im Plastifizierungsraum - zum Teil in einem Ringkolben - gehalten ist, wird
der zu plastifizierende Kunststoff durch den Ringspalt zwischen Torpedo und Zylinderinnenwand
gepreßt und dabei gleichzeitig plastifiziert.
-
Bei diesem Verfahren treten zwar weniger Abdichtungsschwierigkeiten
zwischen Kolben und Kolbenbüchse auf, da der nicht plastifizierte Kunststoff durch
den allmählichen Übergang in den plastifizierten Zustand die erforderliche Abdichtung
nach hinten be-
wirkt. Demgegenüber hat aber dieses Verfahren den Nachteil, daß besonders
empfindliche thermoplastische Kunststoffe durch zu lange Verweilzeit an der beheizten
Zylitader- bzw. Torpedowand thermischen Schaden erleiden.
-
Um nun diesen bekannten Mängeln wirkungsvoll entgegenzutreten, hat
sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, eine Spritzgußmaschine zur
Verarbeitung thermoplastischer Kunststoffe zu entwickeln, die allen angestrebten
Anforderungen gewachsen ist.
-
Die Erfindung geht aus von einer Spritzgußmaschine mit einem im beheizbaren
Plastifizierungszylinder axial verschiebbaren Ringkolben, der auf einem als Verlängerung
des im Plastifizierungszylindervorderteil angeordneten Torpedos ausgebildeten Kernstück
gleitend gelagert ist. Bei bekannten Maschinen dieser Gattung ist der Torpedo an
der Innenwandung des Plastifizierungszylinders abgestützt, wobei zum Massedurchtritt
Längsbohrungen vorgesehen sind.
-
Diese Maschinen haben den Nachteil, daß der Massefluß durch die Verengung
und Wiedererweiterung des Durchtrittsquerschnittes vor und hinter den Bohrungen
erheblich behindert ist.
-
Von den bekannten Spritzgußmaschinen dieser Gattung unterscheidet
sich der Erfindungsgegenstand in vorteilhafter Weise im wesentlichen dadurch, daß
der am Kernstück befestigte Torpedo freitragend in den Raum des Plastifizierungszylinders
hineinragt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind der Torpedo
und das Kernstück im Ringkolben drehbar gelagert.
-
Außerdem empfiehlt es sich, gegenläufige Schneckennuten an den Torpedoenden
und axial verlaufende Knetnuten im Torpedomittelbereich vorzusehen. Diese Nuten
am Torpedo können Axial- und/oder Spiralnuten auf der Innenwandung des Plastifizierungszylinders
entsprechen, die entgegengesetzt zu den Spiralnuten des Torpedos verlaufen.
-
Mit dieser neuen Spritzgußmaschine zur Veraroeitung thermoplastischer
Kunststoffe ist es gelungen, die Vorteile bekannter Plastifizierungssysteme in einer
Vorrichtung zu vereinigen. Und zwar erfolgt bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
die Abdichtung des Kolbens wie bei normalen Kolbenplastifizierungszylindern, dagegen
erfolgt die Plastifizierung und Durchknetung des thermoplastischen Kunststoffes
mit den Vorteilen einer Schneckenpresse, wodurch eine dauernde Durchknetung und
Bewegung des thermoplastischen Kunststoffs bewirkt wird. Außerdem wird durch einen
sich drehenden Torpedo, der rund, unrund und/oder mit steilen Rechts- und Linksspiralnuten
derart ausgeführt ist, daß - bedingt durch die Gewindebewegung - der Kunststoff
in der Mitte des Plastifizierungszylinders zusammengepreßt und unter Druck gehalten
wird, bewirkt, daß ein Verbrennen, d. h. ein thermischer Schaden der empfindlichen
Kunststoffe vermieden wird. Die Durchknetung des Kunststoffs erfolgt hierbei ähnlich
wie bei Schneckenpressen, ohne daß jedoch eine Förderwirkung in Richtung auf die
Düse einerseits und den Rohstoff-Einfallschacht andererseits bewirkt wird, was durch
das Zusammenwirken der Spiral- und Axialnuten des Torpedos und der Zylinderinnenwandung
wirkungsvoll unterstützt wird. Der eigentliche Spritzvorgang kann sowohl bei sich
drehendem Torpedo als auch bei dessen Stillstand erfolgen. Statt eines mechanischen
Antriebs und eines hydraulischen Druckkissens könnte selbstverständlich auch eine
rein hydraulische Kolbenbetätigung verwendet werden.
-
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel
dargestellt, und zwar zeigt sie einen Querschnitt durch eine derartige Vorrichtung
mit drehbarem Torpedo.
-
In die Einfüllöffnung bzw. den EinfallschachtlO wird das zu spritzende
Kunststoff-Rohmaterial eingeführt. Der Ringkolben 11 ist in einer Kolbenbüchse 12
geführt und in axialer Richtung verschiebbar. Er lagert mit seinem Bund 13 starr
in einer Kolbentraverse 14. Mittels zweier Bedienungshebel 15, 15', die durch ein
(nicht gezeichnetes) Kurbelrad in bekannter Weise angetrieben werden können, ist
auch die Kolbentraverse axial verschiebbar.
-
Ein Torpedo 16, der über ein Antriebsrad 17 angetrieben ist, lagert
drehbar im Ringkolben 11 einerseits und in einer Maschinenplatte 18 andererseits.
Auf dem nach hinten durchgehenden Kernstück 19 ist etwa in dessen Mittelbereich
innerhalb des Ringkolbens 11 und der Kolbentraversel4 eine Rückförderschnecke 20
vorgesehen, die etwaige Kunststoffrückstände, wie sie z. B. bei staubfeinem Rohmaterial
auftreten, nach hinten ins Freie fördert. Ein in der Kolbentraverse 14 vorgesehenes
hydraulisches Druckkissen21 sorgt für den nötigen Nachdruck nach beendetem Einspritzvorgang.
-
Im Plastifizierungsraum 22 des beheizten Plastifizierungszylinders23
ist der Torpedol6 frei tragend angeordnet. Er besitzt auf seiner dem Einfallschacht
10 zugekehrten, kegeligen Oberfläche zunächst rechtsgängige Spiralnuten 24, die
das Zurückwandern des zu plastifizierenden Kunststoffs nach rückwärts verhindern.
Um auch gleichzeitig ein ungewolltes Austreten des plastifizierten Kunststoffs aus
der Düse zu verhindern, sind an der Torpedospitze gleichfalls Spiralnuten 25 vorgesehen,
die jedoch gegenüber den Nuten 24 am hinteren Torpedoende starke Linkssteigung aufweisen.
Diese Steigung der Nuten 24 und 25 beziehen sich auf einen linksläufigen Torpedo.
Auf dem annähernd zylindrischen Mittelteil des Torpedos
16 sind in axialer Richtung
Knetnuten 26 vorgesehen, die ein gutes Durchkneten des Kunststoffs bewirken, ohne
selbst zu fördern.
-
Damit die Wirkung der Spiralnuten 24 und 25 und der Axialnuten 26
am Torpedo noch zusätzlich verstärkt wird, können im Plastifizierungszylinder 23
gleichfalls Gegennuten 27, 28 mit entgegengesetzter Rechts- oder Linkssteigung vorgesehen
werden. Auch könnten noch zusätzlich gerade Nuten 29 im Mittelbereich der Zylinderinnenwand
angeordnet werden.
-
Die Wirkungsweise dieser neuen Spritzgußmaschine zum Plastifizieren
und Spritzen von thermoplastischen Kunststoffen ist folgende: Es sei angenommen,
der Maschinenantrieb liefe, der Plastifizierungsraum 22 wäre bereits mit zu plastifizierendem
Kunststoff gefüllt, und der Ringkolben 11 stände in seiner Ruhe-oder Anfangsstellung,
also in der zurückgeführten Stellung. Bei der Drehung des Torpedos 16 wird der Kunststoff
in der beheizten Plastifizierungskammer 22 geknetet und plastifiziert. Über die
beiden Bedienungshebel 15, 15' wird die Kolbentraverse 14 samt dem Ringkolben 11
in Richtung auf den Plastifizierungszylinder 23 vorgeschoben. Der den Ringspalt30
zwischen Ringkolbenbüchse 12 und Kernstück 19 ausfüllende, noch nicht plastifizierte
Kunststoff wird dabei nach vorn gedrückt. Ein Teil des bereits plastifizierten Kunststoffs
aus dem Plastifizierungsraum 22 wird bei diesem Vorschub des Ringkolbens 11 durch
die Düse 31 in die Spritzgußform 32 gefördert. Für den erforderlichen Nachdruck
nach beendetem Vorschub des Ringkolbens 11 sorgt das hadraulische Druckkissen 21
in der Kolbentraverse 14. Nach vollendetem Einspritzvorgang wird der Ringkolben
11 wieder in seine Ausgangsstellung bewegt und neuer Kunststoff, der durch den Einfallschacht
10 zugeführt wird, aufgenommen.
-
Wie bereits erwähnt, ist die dargestellte und beschriebene Ausführungsform
nur ein Beispiel für die Verwirklichung der Erfindung und diese nicht darauf beschränkt,
vielmehr sind im Rahmen der Erfindung noch mancherlei andere Ausführungen und Anwendungen
möglich, insbesondere in bezug auf die Ausführung und Gestaltung der erfindungsgemäß
nur einseitigen Torpedolagerung. So könnte man auch bei weniger empfindlichen thermoplastischen
Kunststoffen die Plastifizierung ohne drehende Bewegung des Torpedos durchführen.
Dabei bleibt trotzdem der entscheidende Vorteil erhalten, daß der Torpedo im Plastifizierungszylinder
frei tragend im gleichen Abstande zu der Zylinderinnenwand gehalten wird.
-
PATENTSPRCH: 1. Spritzgußmaschine zur Verarbeitung thermoplastischer
Kunststoffe mit einem im beheizbaren Plastifizierungszylinder axial verschiebbaren
Ringkolben, der auf einem als Verlängerung des im Plastifizierungszylindervorderteil
angeordneten Torpedos ausgebildeten Kernstück gleitend gelagert ist, dadurch gekennzeidmet,
daß der am Kernstück (19) befestigte Torpedo (16) freitragend in den Raum (22) des
Plastifizierungszylinders (23) hineinragt.