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Verschlußdüse am Spritzzylinder von thermoplastische Kunststoffe verarbeitenden
Spritzgießmaschinen Die Erfindung betrifft eine Verschlußdüse am Spritzzylinder
von thermoplastische Kunststoffe verarbeitenden Spritzgießmaschinen mit einem die
Düsenmündung enthaltenden, axial in der Düse gegen eine Speicherkraft bewegbaren
Verschlußbolzen, der derart seitlich angeordnete Zuführungskanäle für den plastifizierten
Kunststoff enthält, daß bei Anlage des Verschlußbolzens an der Einspritzöffnung
der Spritzgießform die Kanäle eine Verbindung zwischen Plastifizierungskammer und
Düsenmündung herstellen, die Kanäle durch Verschieben des Verschlußbolzens in Einspritzrichtung
aber verschlossen werden, wenn sich Spritzzylinder und Spritzgießform voneinander
entfernen.
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Bei der Spritzformung von sehr flüssigen Polymeren im schmelzflüssigen
Zustand, z. B. von Polyamiden, ist es erforderlich, an der Düse der Einspritzpresse
eine Verschlußeinrichtung anzubringen, die ein ungewolltes Ausfließen des Materials
während der Öffnungsperiode der Spritzgußformen verhindem soll. Durch dieses Ausfließen
werden Materialverluste verursacht, die Gleichmäßigkeit der Füllung der Form wird
beeinträchtigt, und der Zeitablauf der Arbeitsgänge der Formgebung wird gestört
(schwierige Einspritzung, Reinigung der Düsennase u. dgl.).
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Es wurden schon verschiedene Lösungen für einen solchen Düsenverschluß
vorgeschlagen. So hat man z. B. Verschlüsse mit einer Düsennadel vorgeschlagen,
bei denen durch diese Nadel die Austrittsöffnung der Düse verschlossen wird. Dabei
ist diese Nadel mit einem Kolben verbunden, der während des Einspritzvorganges durch
den Druck des Materials selbst bewegt wird. Es wurden auch schon Kegelhähne vorgeschlagen,
die von Hand oder automatisch bedient werden. Ein anderer Typ eines häufig verwendeten
Verschlusses enthält einen Verschlußbolzen, der dadurch geöffnet wird, daß sich
das Einspritzgefäß auf der Form abstützt, wie es z. B. bei bekannten Verschlußeinrichtungen
der Fall ist, bei denen eine Axialfeder den Verschlußbolzen in die Verriegelungsstellung
der Düse zurücktreibt.
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Alle diese bekannten Vorrichtungen haben jedoch einen gemeinsamen
Nachteil, daß nämlich nach dem Verschließen, d. h. nach der Einspritzung, das Endstück
des Düsenkanals nach dem Verschluß oder bei einem Klappenverschluß der axiale Kanal
des Verschlusses selbst noch schmelzflüssiges Material enthält. Es besteht Gefahr,
daß dieses Material ausfließt, sei es an der Vorderfläche der Düse, oder daß es
in die Form in dem Augenblick einströmt, wo diese für den folgenden Einspritzvorgang
wieder in ihre Arbeitsstellung gebracht wird.
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Das auf diese Weise ausfließende Material kann sich zur unrichtigen
Zeit verfestigen und eine Ablagerung auf der Düsennase oder eine Verstopfung des
Einspritzkanals der Form selbst verursachen. Es kann aber auch durch Verfestigung
in der Form vor der eigentlichen Einspritzung die Homogenität des Formstückes beeinträchtigen.
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Der oben erwähnte Nachteil tritt insbesondere dann in Erscheinung,
wenn ohne Anguß gespritzt wird. In diesem Fall erfolgt das verfrühte Einströmen
der schmelzflüssigen Masse direkt in die Form selbst, und dieser Teil des Kunststoffs
bildet daher zwangläufig einen Bestandteil des fertigen Stückes.
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Die Entwicklung geht nun mehr und mehr in Richtung einer Formgebung
ohne Anguß, da hierdurch weniger Materialverluste entstehen. Die Beseitigung des
Nachteils, der durch die Anwesenheit des schmelzflüssigen Kunststoffes in dem Endstück
des Düsenkanals oder in dem Kanal des Verschlußbolzens verursacht wird, ist daher
in allen Fällen wichtig und wird besonders bedeutungsvoll in dem speziellen Fall
der Formgebung ohne Formkern.
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Mit Hilfe einer nach der Erfindung ausgebildeten Verschlußdüse wird
es möglich gemacht, daß zwischen zwei Einspritzvorgängen die Anwesenheit von schmelzflüssigem
Kunststoff im Vorderteil des Düsenkanals automatisch verhindert wird.
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Um dies zu erreichen, ist die Verschlußdüse erfindungsgemäß derart
ausgebildet, daß seitliche Kanäle
in dem vorderen Ende einer axialen
Bohrung des Verschlußbolzens einmünden, in der ein fest mit dem Spritzzylinder verbundener
Kolben geführt ist. Dieser Kolben kann, wenn die Kanäle des Verschlußbolzens während
der Relativbewegung dieses Bolzens gegen die Düsen verschlossen sind, einen Unterdruck
in der Bohrung, d. h. im Verschlußbolzenkanal, erzeugen.
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Vorzugsweise kann der Kolben mit einem Kopfstück in einer mit der
Düse koaxialen Bohrung eines in der Plastifizierungskammer angeordneten Verteilers
gehaltert sein, in der auch der Verschlußbolzen geführt ist. Eine bevorzugte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Verschlußdüse wird im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben,
in der F i g. 1 eine Düse in Einspritzstellung, F i g. 2 die gleiche Düse, jedoch
in der Stellung am Ende des Einspritzvorganges, während der die Düse von der Form
getrennt ist und der Verschlußbolzen noch mit der Form in Berührung steht und Fig.
3 schließlich die gleiche Düse in einer Stellung, in der der Verschlußbolzen von
der Form getrennt ist, zeigt.
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Die in bezug auf das Beispiel gegebene Beschreibung betrifft eine
Spritzgießmaschine, bei der der Spritzzylinder relativ zur Form beweglich ist. Die
erfindungsgemäße Verschlußdüse ist jedoch in gleicher Weise bei Spritzgießmaschinen
anwendbar, bei denen die Form relativ zum Spritzzylinder bewegt wird.
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Das Spritzaggregat weist einen Spritzzylinder 1, eine Düse 2, die
fest mit diesem Zylinder verbunden ist, und einen Verteiler 3 auf, der in der Plastifizierungskammer
6 angeordnet ist. Die eigentliche Verschlußeinrichtung enthält einen Verschlußbolzen
4, der axial verschiebbar in der Düse gelagert ist und die Kanäle 5 für den Einlaß
des einzuspritzenden Materials enthält, das im Raum zwischen dem Verteiler 3 einerseits
und dem Spritzzylinder 1 und der Düse 2 andererseits strömt.
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Der Verschlußbolzen wird durch zwei koaxiale zylindrische Körper
verschiedenen Durchmessers gebildet, die durch einen Kegelstumpfteil 4 a miteinander
verbunden sind, der einen Anschlag an der Innenwand der Düse bildet. Er stützt sich
elastisch über einen Stapel Tellerfedern 8 an einem Kopfstück 9 a eines zylindrischen
Kolbens 9 ab. Dieses Kopfstück 9 a liegt an dem Ende einer im Verteiler 3 vorgesehenen
Bohrung an, während der Kolben 9 in einer als Ansaugkammer wirkenden axialen Bohrung
10 des Verschlußbolzens 4 gelagert ist.
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Das Öffnen der Verschlußeinrichtung erfolgt folgendermaßew : In dem
Augenblick, in dem sich die Düse 2 des Spritzzylinders 1 auf der Form 7 abstützt,
wird die Vorrichtung dadurch geöffnet, daß die Kanäle 5 des Verschlußbolzens 4 frei
werden und ein Fließen des plastifizierten Materials in den Axialkanal des Verschlußbolzens
4 und in die Form 7 ermöglichen.
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Im folgenden werden die verschiedenen Bewegungen in zeitlicher Reihenfolge
angegeben: Der in der Zeichnung nicht dargestellte Einspritzkolben beginnt mit seiner
Rückwärtsbewegung, wodurch der Druck erniedrigt wird. Der Spritzzylinder 1 wird
dann unter der Einwirkung der in der Zeichnung nicht dargestellten Federn in seine
rückwärtige Stelung gedrückt (oder nach oben, wenn die Presse
in vertikaler Lage
arbeitet). Zu Beginn dieser Bewegung bleibt nur der Verschlußbolzen 4 vorübergehend
in Berührung mit der Form 7.
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Während der Relativbewegung des Verschlußbolzens 4 bezüglich der
Düse 2 erfolgt ein Verschluß der Kanäle 4 des Verschlußbolzens. Wenn diese Kanäle
durch die Düse 2 verschlossen sind, dann führt der Spritzzylinder 1 seine Rücklaufbewegung
weiter durch, und der Verschlußbolzen 4 bleibt unter der Wirkung der Feder 8 weiter
in Berührung mit der Form 7, wodurch durch den Kolben 9 ein Unterdruck in der Axialbohrung
10 des Verschlußbolzens erzeugt wird.
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Die Rücklaufbewegung des Spritzzylinders geht weiter, und es wird
dann der Verschlußbolzen 4 mitgezogen, wodurch die Berührung zwischen dem Verschlußbolzen
und der Form endgütig aufhört und so das schmelzflüssige Material, das noch in dem
Axialkanal des Verschlußbolzens 4 vorhanden ist, durch den Unterdruck in der Bohrung
10 in diese zurückgesaugt wird. Der schmelzflüssige Kunststoff, der sich im vorderen
Düsenkanal befindet, wird also zwischen zwei Einspritzvorgängen automatisch zurückgesaugt,
und es besteht daher keine Gefahr, daß Kunststoff aus der Düse austreten kann.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich insbesondere für die
Einspritzformung von im plastifizierten Zustand besonders dünnflüssigen thermoplastischen
Kunststoffen, insbesondere Polyamiden.