DE1207073B - Spritzgussmaschine zur Verarbeitung thermoplastischer Kunststoffe - Google Patents

Description

• Spritzgußmaschine zur Verarbeitung thermoplastischer Kunststoffe Die Erfindung bezieht sich auf den torpedo artigen Verteiler im Plastifizierungszylinder von Spritzgußmaschinen zur Verarbeitung thermoplastischer Kunststoffe.
• Verteiler dieser Art dienen dem Zweck, die Schichtdicke der Masse im Plastifizierungszylinder zu vermindern, das Verhältnis der Oberfläche der Masse zu seinem Volumen zu vergrößern und auf diese Weise den Wirkungsgrad der Wärmeübertragung zu verbessern.
• Außer den früher verwendeten ortsfesten Verteilern sind auch bereits im Plastifiziernngszylinder rotierende Verteiler verwendet worden. Durch Anordnung von Nuten im Verteiler (und allenfalls auch von Gegennuten im Gehäuse) ist eine verbesserte Durchmischung der Masse erzielt worden.
• Aber auch diese Anordnung konnte nicht verhindern, daß an der Gehäusewand (und in den Nuten) ein Kunststoffilm anhaftet, der der Gefahr der Uberhitzung ausgesetzt ist.
• Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Verteilers, der die Kunststoffmasse dauernd von der heißen Wandung des Zylinders ablöst und damit eine Überhitzung des Materials vermeidet und gleichzeitig eine bessere Durchmischung des Gutes gewährleistet.
• Gegenstand der Erfindung ist nun eine Spritzgußmaschine zur Verarbeitung thermoplastischer Kunststoffe mit einem im vorderen Teil des beheizbaren Plastifizierungszylinders axial angeordneten, drehbaren, torpedoartigen Verteiler, die sich besonders dadurch auszeichnet, daß der Verteiler auf seiner Oberfläche Längsrippen aufweist.
• Diese Längsrippen und gegebenenfalls zusätzliche Nuten können in einer Anzahl von Abschnitten längs des Verteilers angeordnet sein und einen im wesentlichen schraubenlinienförmigen Verlauf haben, wobei der Winkel der Rippen bzw. ihre Steigung sich beispielsweise von Abschnitt zu Abschnitt ändert.
• In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Spritzgußmaschine schematisch dargestellt. Es zeigt F i g. 1 im Schnitt eine Spritzgußmaschine, die mit einem Verteiler gemäß der Erfindung ausgestattet ist, Fig.2 zum Vergleich einen ortsfesten Verteiler des Standes der Technik und Fig.3 und 4 Verteiler, die sich zum Einsatz in Spritzgußmaschine gemäß der Erfindung eignen.
• Die Hauptrichtung, in der die Masse den Plastifizierungszylinder durchfließt, ist nachfolgend als Spritzrichtung bezeichnet.
• Die Standardteile der Maschine nach F i g. 1 sind der Zuführtrichter 4, der das Gut durch die Öffnung 5 in den Innenteil 6 des Massezylinders 7 fallen läßt. Ein Kolben 8 treibt das Gut unter der Wirkung des Druckes, der von einem mit ihm verbundenen und im Zylinder 10 befindlichen hydraulischen Kolben 9 ausgeübt wird, nach vorn. Am vorderen Ende des Zylinders 7 ist eine Düse 12 angesetzt, die das Innere der Zylinderkammer mit dem Hohlraum 13 der Form 14 verbindet. Gemäß der Erfindung ist der vordere innere Teil 6 des Massezylinders 7 mit einem Verteiler oder Torpedo 15 versehen, der axial angeordnet und radial drehbar in dem Zylinder 7 vorgesehen ist. Der Verteiler kann 1/4 bis 7/8 der Zylinderlänge einnehmen, nimmt aber vorzugsweise ein Drittel bis zur Hälfte der Zylinder gesamtlänge ein, gemessen längs einer axialen Geraden, die vom Mittelpunkt der Öffnung5 ausgeht und sich zum Beginn der Verjüngung des Zylinders zur Düse 12 hin erstreckt. Die Welle 16 erstreckt sich durch den ZylinderlO und steht hinten mit einem Mittel 17 in Verbindung, das die Welle mit vorbestimmter Drehzahl anzutreiben vermag. Die optimale Drehzahl läßt sich leicht ermitteln und hängt von der speziellen Arbeitsweise ab. In der Regel wird die Welle mit einer Drehzahl zwischen 20 und 70 U/min. betrieben, wenngleich auch einige Spritzgießverfahren Drehzahlen von 10 bis 120U/ min. erfordern können. Im allgemeinen soll der Durchmesser der Welle genügend klein sein, um die Verwendung eines Kolbens mit maximaler Querschnittsfiäche und ein entsprechend hohes Durchsatzvolumen je Hub zu erlauben; die Welle muß aber genügend stark sein, um dem Verteiler die notwendige Stabilität zu erteilen, um dem Axialschub zu widerstehen und um auf den Verteiler die notwendige Drehbewegung zu übertragen. An den Zylinder 10 ist eine Drucklager- und Abdichtevorrichtung 21 angesetzt, die eine Längsbewegung der Welle unterbindet, wodurch diese eine höhere Stabilität erhält, und den Leckaustritt des hydraulischen Druckmittels aus dem Zylinder 10 verhindert. Ein Leckaustritt von hydraulischer Flüssigkeit in den Formzylinder wird weiter durch eine Dichtung 24 verhindert, die gewöhnlich ähnlich der bei 21 gezeigten Dichtung ausgebildet ist.
• Die Form der Gänge und Nuten 25 auf der Außenfläche des Verteilers 15 ist für die Erfindung nicht entscheidend, wenngleich auch vorzugsweise die gesamte Innenfläche des Zylinders, die sich beim Verteiler befindet, während einer Umdrehung des Verteilers zumindestens von einem der Gänge bestrichen werden soll und die Gänge längs des Verteilers unterbrochen sein sollen.
• F i g. 3 zeigt eine Reihe abwechselnder Längsgänge 26 und schraubenlinienförmiger Gänge 27, die so angeordnet sind, daß die Innenfläche des Zylinders beim Verteiler während einer Umdrehung desselben von mindestens einem der Gänge bestrichen wird.
• F i g. 4 zeigt einen Verteiler mit einer Reihe schraubenlinienförmiger Gänge, wobei die Richtung der vorderen Reihe 28 derjenigen der hinteren Reihe 29 entgegengesetzt ist. Die gegensinnige Richtung der vorderen Reihe ermöglicht es, daß der Verteiler während der Rotation einen leichten Rückdruck erzeugt. Wenn in der Maschine Plaste mit geringer Schmelzviskosität verwendet werden, verringert der von einem Verteiler dieser Bauart erzeugte leichte Rückdruck das Abtropfen des Plastes aus der Düse beim Abtrennen der Form, wie es zwischen den Spritzgießkreisläufen geschieht.
• Es hat sich gezeigt, daß über die in der Zeichnung gezeigten Ausbildungen hinaus auch der Außenaufbau anderer Mischvorrichtungen auf den rotierenden Verteiler gemäß der Erfindung Anwendung finden kann. Wenn die Stege auf der Außenfläche des Verteilers schraubenlinienförmig angeordnet sind, kann die Richtung der Stege auf dem hinteren Verteilerende umgekehrt werden, um ein ähnliches Resultat zu erreichen, wie es mit dem Verteiler nach F i g. 4 erzielt wird.
• Wie vorstehend erläutert, führt die Verwendung eines von außen in Umlauf gesetzten Verteilers in einer geeigneten Spritzgußmaschine zu Verbesserungen des Wirkungsgrades der Maschine Bei der herkömmlichen Formvorrichtung wird in die Form auf Grund eines Temperaturgradienten in dem Plastmaterial eine Schmelze ungleichmäßiger Temperatur eingespritzt. Wenn die nach bisherigen Techniken geformten Körper abgekühlt sind, führt die ursprüngliche Temperaturschwankung in der Schmelze zu Innenspannungen in dem Formkörper.
• Die Mischwirkung des rotierenden Verteilers beseitigt nun praktisch diese Schmelztemperaturschwankung. Der rotierende Verteiler entfernt durch die Abstreichwirkung der Stege den der Massezylinder-Wand benachbarten heißen stagnierenden Film, verbessert dadurch die Wärmeübertragung der Maschine und erIaubt, mit einer niedrigeren Zylindertemperatur eine äquivalente Schmelzentemperatur zu erreichen.
• Die kontinuierliche Entfernung dieses Films setzt auch den Abbau wärmeempfindlicher Stoffe herab.
• Durch die mechanische Arbeit der Rotation kann zusätzliche Wärme zugeführt und in Verbindung mit dem verbesserten Wärmeübergang kann in den meisten Fällen das Plastifizierungsvermögen einer gegebenen Maschine verdoppelt werden. Man erhält mit dem rotierenden Verteiler eine deutliche Verringerung des Druckabfalls am Zylinder (in einigen Fällen einen derart hohen Abfall wie 80°/o). Diese Verringerung des Druckabfalls erlaubt ein rascheres Füllen der Form bei normalen Preßkolbendrukken und führt, in Verbindung mit den obengenannten Vorteilen, zu einem wirksameren Betrieb der Maschine.
• Ein anderes bemerkenswertes Merkmal der Erfindung besteht in der Herabsetzung der Plastmenge, die zur Reinigung der Maschine während des Wechsels von einer Harzart zur anderen benötigt wird. Die Einsparungen, die hier erzielt werden, sind leicht erkennbar. Ein weiteres Merkmal ist die verbesserte Vermischung der Zusatzstoffe mit dem Grundharz, was es ermöglicht, natürliche Harze trocken mit dem Zusatzstoff durch Trommelmischung zusammenzubringen und danach direkt in der erfindungsgemäßen Weise dem Spritzgießen zu unterwerfen. Die Innenspannungen in Formkörpern werden verringert, und die physikalische Beschaffenheit derselben wird durch die Mischwirkung des rotierenden Verteilers stark verbessert. Diese Verbesserung der Mischwirkung wird ohne Erhöhung des Druckabfalls im Zylinder erhalten, was einen Gegensatz zu bisher bekannten Vorrichtungen bildet, bei welchen eine Verbesserung der Mischwirkung notwendigerweise von einer Erhöhung des Druckabfalls im Zylinder begleitet war.
• Der in F i g. 1 gezeigte Antrieb für den Verteiler läßt sich in verschiedener Richtung abändern, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Der Antrieb kann auch auf anderem Wege als der in den Zeichnungen gezeigten Art, z. B. durch eine Welle, die sich durch das Düsenende der Maschine erstreckt, oder eine Getriebeanordnung erfolgen, welche am Verteiler durch die Zylinderwand hindurch angreift.

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Spritzgußmaschine zur Verarbeitung thermoplastischer Kunststoffe mit einem im vorderen Teil des beheizbaren Plastifizierungszylinders axial angeordneten, drehbaren, torpedo artigen Verteiler, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler(15) auf seiner Oberfläche Längsrippen (25 bis 29) aufweist.
2. 2. Spritzgußmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einige der Längsrippen (27 bis 29) schraubenlinienförmig ausgebildet sind.
3. 3. Spritzgußmaschine nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Längsrippen (25 bis 29) in einer Anzahl von Abschnitten verschiedenartig angeordnet sind.
4. 4. Spritzgußmaschine nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung der schraubenlinienförmigen Längsrippen (28) des dem Austrittsende des Plastifizierungszylinders (7) benachbarten Abschnittes derjenigen der schraubenlinienförmigen Längsrippen (29) des nächsten Abschnittes entgegengesetzt ist.
5. 5. Spritzgußmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Längsrippen (25 bis 29) gegen die gesamte Innenfläche des Zylinders streicht In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2764781.

   In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1 515.