DE1281143B

DE1281143B - Plastifizier- oder Foerderzylinder zur Verarbeitung von Kunststoffen oder aehnlichenMaterialien

Info

Publication number: DE1281143B
Application number: DEA50211A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Gerwalt
Original assignee: ANKERWERK NUERNBERG GmbH
Current assignee: ANKERWERK NUERNBERG GmbH
Priority date: 1965-09-10
Filing date: 1965-09-10
Publication date: 1968-10-24
Also published as: CH441716A; GB1155417A

Description

Plastifizier- oder Förderzylinder zur Verarbeitung von Kunststoffen oder ähnlichen Materialien Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Plastifizier- oder Förderzylinder zur Verarbeitung von Kunststoffen oder ähnlichen Materialien, in dessen axialer Bohrung mindestens eine dreh- und axial verschiebbare Schnecke oder mindestens ein axial verschiebbarer Kolben angeordnet sein kann, der über seine gesamte Länge heiz- und/oder kühlbar ist, an dessen Vorderseite ein Auslaßende oder eine Düse vorgesehen ist und der zum Einbringen des zu verarbeitenden Materials in die axiale Bohrung in seinem Mantel eine Einfüllöffnung aufweist.
Mit Plastifizier- oder Förderzylindern, die der eingangs beschriebenen Art entsprechen, werden bekanntlich Kunststoffe oder ähnliche Materialien zu Endprodukten verarbeitet oder zu einer Weiterverformung vorbereitet. Beispielsweise bei der Verarbeitung von Kunststoffen (Thermoplaste, Duroplaste usw.) auf Schnecken-Spritzgießmaschinen und Schnecken-Strangpressen (Extrudern) hat sich während mehrerer Versuchsreihen und auch während des ständigen Einsatzes derartiger Maschinen bei Kunststoff-Verarbeitern herausgestellt, daß die im Plastifizierzylinder befindliche Material-Einfüllöffnung nicht für jede zur Verarbeitung gelangende Materialtype einen gleich guten Einzug gewährleistet.
So waren bei manchen Materialtypen in der Einfüllöffnung Brückenbildungen zu beobachten, bei anderen Materialtypen erfolgte kein gleichmäßiger, sondern ein sich auf die Plastifizierung und Homogenisierung unvorteilhaft auswirkender stoßartiger Einzug, und schließlich ergaben sich auch bei der Verarbeitung von vernetzenden Stoffen (z. B. von Gummi) Schwierigkeiten hinsichtlich eines optimalen Einzuges.
In der Praxis hat man bereits versucht, die genannten Schwierigkeiten z. B. bei der Verarbeitung von vernetzenden Stoffen dadurch zu verringern, daß man speziell für dieses Material einen anderen Plastifizier- bzw. Förderzylinder mit geänderter Einfüllöffnung verwendete. Aber selbst die hierbei erreichbaren guten Einzugsbedingungen und -ergebnisse können nicht darüber hinwegtäuschen, daß es sich bei dieser Maßnahme um keine vorteilhafte Lösung handelt. Abgesehen von den Tatsachen, daß die Lagerhaltung mehrerer Plastifizierzylinder für jede einzelne Verarbeitungsmaschine einen mehr oder weniger großen Lagerraum erforderlich macht und daß die diesbezüglichen Anschaffungskosten ebenfalls einen wesentlichen Faktor darstellen, muß das jeweilige Auswechseln einzelner Plastifizierzylinder als unwirtschaftlich bezeichnet werden. Be- sonders die hierzu notwendige Arbeit wird dabei unvertretbar lange hinausgezögert, weil zusätzliche Abkühl- und Aufheizzeiten des Plastifizierzylinders in Kauf zu nehmen sind.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, die vorerwähnten Nachteile auszuschalten und einen Plastifizierzylinder zu schaffen, der hinsichtlich seiner Einfüllöffnung für alle zur Verarbeitung gelangenden Materialien verwendbar ist. Dies wird dadurch erreicht, daß zur Anpassung der Gestalt der Einfüllöffnung an das jeweils zu verarbeitende Material die jeweils notwendige Einfüllöffnung in einem gegen beliebig andere unbewegliche oder bewegliche Einsätze austauschbaren Einsatz des Plastifizierzylinders vorgesehen ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist noch eine dem Einsatz des Plastifizierzylinders unabhängig von den übrigen Arbeitsvorgängen eine pulsierende Bewegung (Vibration) aufzwingende Antriebsvorrichtung vorgesehen, die so einstellbar ist, daß Frequenz und Amplitude der pulsierenden Bewegung den jeweiligen Gegebenheiten jedes Verfahrensablaufes anpaßbar sind. Ein zusätzliches Merkmal der Erfindung besteht noch in der Bereitstellung einer den Einsatz des Plastifizierzylinders unabhängig von den übrigen Arbeitsvorgängen in Rotation versetzenden Antriebsvorrichtung, deren Umdrehungszahl den jeweiligen Erfordernissen anpaßbar ist.
Um die Erfindung anschaulicher machen zu können, werden nachfolgend einzelne erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 die Gesamtansicht einer Schnecken-Spritzgießmaschine, welche mit einem erfindungsgemäßen Plastifizier- oder Förderzylinder ausgerüstet ist, F i g. 2 im Schnitt und in vergrößerter Darstellung einen Teil des in Fig. 1 gezeigten Plastifizier- oder Förderzylinders, F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2, F i g. 4 einen der F 1 g. 3 entsprechenden Schnitt, jedoch nach einer anderen Ausführungsform, F i g. 5 ebenfalls einen der F i g. 3 entsprechenden Schnitt, jedoch nach einer weiteren Ausführungsfonn, und F i g. 6 den erfindungsgemäßen Einsatz des Plastifizier- oder Förderzylinders in mehrteiliger Ausführung.
Die in Fig. 1 gezeigte Schnecken-Spritzgießmaschine soll demonstrieren, in welcher Weise der Plastifizier- oder Förderzylinder nach der Erfindung unter anderem verwendet werden kann. Die Schnecken-Spritzgießmaschine besteht im wesentlichen aus dem Maschinenbett 1, der Formschließeinheit 2 und der Einspritzeinheit 3. Die Formschließeinheit2 weist hier z. B. eine fest am Maschinenbett 1 angeordnete Formaufspannplatte 4 und eine auf Holmen 5 bewegliche Formaufspannplatte 6 auf. Auf den Formaufspannplatten 4 und 6 werden in bekannter Weise die Formhälften7 und 8 einer Spritzgießform befestigt, die durch entsprechendes Hin- und Herbewegen-der Formaufspannplatte 6 geöffnet oder geschlossen werden kann. Der Plastifizier-oder Förderzylinder 9 ist mit seinem Fülltrichter 10 ebenso am Getriebegehäuse 11 der Einspritzeinheit 3 angebracht wie auf der gegenüberliegenden Seite der Elektromotor 12 und der Hydraulikzylinder 13.
Zu Beginn eines Arbeitsablaufes der in F 1 g. 1 gezeigten Schnecken-Spritzgießmaschine werden die Formhälften 7 und 8 der Spritzgießform geschlossen und der Plastifizierzylinder 9 mit seiner am vorderen Ende befindlichen Düse an die geschlossene Form herangefahren. Der vom Fülltrichter 10 aus stets nachfallende und im Plastifizier- oder Förderzylinder 9 infolge Wärmeeinwirkung und zusätzlicher Scherarbeit der Schnecke 14 für die Weiterverarbeitung vorbereitete Kunststoff wird nun durch axiale Beaufschlagung der Schnecke 14 aus dem Sammelraum des Plastifizierzylinders 9 über die Düsenbohrung in die Spritzgießform 7, 8 gepreßt.
Nach entsprechender Abkühl- oder Aushärtezeit wird die Spritzgleßform wieder geöffnet und das fertige Spritzteil den Formhälften 7 und 8 entnommen. Jeder sich daran anschließende Arbeit zyklus erfolgt in gleicher Weise.
Um nun die Gestalt der Einfüllöffnung erfindungsgemäß ohne Austausch des Plastifizierzylinders an das jeweils zu verarbeitende Material anpassen zu können, ist die Einfüllöffnung 15 in einem gegen beliebig andere Einsätze austauschbaren Einsatz 16 des Plastifizierzylinders 9 vorgesehen (siehe F 1 g. 2 und 3). Wie aus den Zeichnungen ersichtlich ist, trägt der zylinderförmige Einsatz 16 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel an seinem dem Fülltrichter 10 zugewandten Ende einen senkrecht abstehenden Halteflansch 17, der sich auf dem den Plastifizierzylinder 9 umgebenden Befestigungsflansch 18 abstützt. Die in den F i g. 2 und 3 gezeigte Gestalt der Einfüllöffnung 15 ist unter anderem besonders bei der Verarbeitung von Polyäthylen vorteilhaft.
Für die Verarbeitung von vernetzenden Stoffen, wie z. B. Gummi in Band- oder Strangform, ist es von besonderem Vorteil, wenn im Bereich der Einfüllöffnung eine Aufnahmeaussparung 19 vorgesehen ist, weil diese vor allem das Einführen und den Einzug von bandförmigen Rohstoffen wesentlich erleichtert. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, paßt sich der Einsatz 16' mit seiner Einfüllöffnung 15' diesen Forderungen genau an. Während bei diesem Einsatz gegenüber dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 und 3 die Gestalt der Einfüllöffnung 15' nur geringfügig geändert zu werden braucht, kann der Halteflansch 17'unverändert übernommen werden.
Um nach der vorliegenden Erfindung auch einen Einsatz des Plastifizierzylinders unabhängig von den übrigen Arbeitsvorgängen derart in eine pulsierende Bewegung (Vibration) zu bringen, daß Frequenz und Amplitude der pulsierenden Bewegung den jeweiligen Gegebenheiten jedes einzelnen Verfahrensablaufes anpaßbar sind, ist der in Fig. S gezeigte Einsatz 20 mit seiner Einfüllöffnung 21 im Abstand von der Wand des ihn aufnehmenden Schachtes 22 angeordnet. Zwischen dem Einsatz 20 bzw. zwischen dem Halteflansch 23 und den gegenüberliegenden Ab stützflächen sind vorzugsweise mehrere Gummipuffer 24 oder ähnliche Elemente angebracht, damit weitgehend eine reibungslose Vibration des Einsatzes 20 ermöglicht werden kann. Die Vibration selbst, die vorzugsweise zwischen 1 bis 200Hz liegt, wird beispielsweise durch einen Hydraulikzylinder 25 bewirkt, dessen Kolben 26 über ein Gestänge27 mit dem Halteflansch 23 des Einsatzes 20 verbunden ist.
Die Hin- und Herbewegungen des Gestänges 27 entstehen durch wechselweise Beaufschlagung des Kolbens 26 über die Rohrleitungen 28 und 29.
Das in F i g. 6 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt schließlich noch, in welcher Weise der erfindungsgemäße Einsatz in Rotation versetzt werden kann. Zu diesem Zweck besteht zunächst einmal der Einsatz aus den Teilen 30 und 31. Während der obere Teil30 des Einsatzes im Abstand von der Wand des ihn aufnehmenden Schachtes 22 angeordnet ist, kann die Umfangs- und die Bodenfläche des unteren Teils 31 des Einsatzes mit der Schachtwand zur Anlage gebracht werden. Wie die Zeichnung weiter veranschaulicht, ist vorteilhaft zwischen dem Halteflansch32 des Einsatzes und der gegen überliegenden Ab stützfläche des Befestigungsflansches 18 ein Kugellagerkranz 33 vorgesehen, damit während der vorgesehenen Umdrehung keine größeren Reibungsverluste auftreten. Der Einsatz 30 wird nun dadurch in Rotation gebracht, daß z. B. ein nicht näher dargestellter Elektromotor mit veränderlicher Drehzahl über ein Kegelradpaar 34 eine Schneckenspindel 35 antreibt, die ihrerseits in einen Zahnkranz36 eingreift, der sich auf der Umfangsfläche des Halteflansches 32 befindet. Natürlich kann bei diesem-Vorschlag nach der Erfindung das Einfügen des unteren Teils 31 des Einsatzes in den Schacht 22 wahlweise unterbleiben, wenn dadurch der Materialeinzug nicht beeinträchtigt wird. Weiterhin liegt es im Sinne der Erfindung, in der Einfüllöffnung 37 des Einsatzes 30 einen oder mehrere Gewindegänge 38 anzuordnen, um während det Rotation durch einen zusätzlichen Zwangstransport Brückenbildungen vermeiden und einen gleich. mäßigen Materialeinzug gewährleisten zu können.

Claims

Patentansprüche: 1. Plastifizier- oder Förderzylinder zur Verarbeitung von Kunststoffen oder ähnlichen Materialien, in dessen axialer Bohrung mindestens eine dreh- und axial verschiebbare Schnecke oder mindestens ein axial verschiebbarer Kolben angeordnet sein kann, der über seine gesamte Länge heiz- und/oder kühlbar ist, an dessen Vorderseite ein Auslaßende oder eine Düse vorgesehen ist und der zum Einbringen des zu verarbeitenden Materials in die axiale Bohrung in seinem Mantel eine Einfüllöffnung aufweist, d a -durch gekennzeichnet, daß zur Anpassung der Gestalt der Einfüllöffnung an das jeweils zu verarbeitende Material die hierzu notwendige Einfüllöffnung in einem gegen beliebig andere unbewegliche oder bewegliche Einsätze austauschbaren Einsatz des Plastifizierzylinders vorgesehen ist.
2. Plastifizier- oder Förderzylinder nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine dem Einsatz (20) des Plastifizierzylinders (9, 18) unabhängig von den übrigen Arbeitsvorgängen eine pulsierende Bewegung (Vibration) aufzwingende Antriebsvorrichtung (25, 26, 27, 28, 29), die so einstellbar ist, daß Frequenz und Amplitude der pulsierenden Bewegung den jeweiligen Gegebenheiten jedes Verfahrensablaufes anpaßbar sind.
3. Plastifizier- oder Förderzylinder nach einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung (25, 26, 27, 28, 29) für die pulsierende Bewegung des Einsatzes (20) diesem stoßartige, in jede gewünschte Richtung lenkbare Beschleunigungen aufzwingt, deren Größe in Anpassung an die jeweiligen Gegebenheiten eines Verfahrensablaufes einstellbar ist.
4. Plastifizier- oder Förderzylinder nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine den Einsatz (30) des Plastifizierzylinders (9, 18) unabhängig von den übrigen Arbeitsvorgängen in Rotation versetzende Antriebsvorrichtung (34, 35, 36), deren Umdrehungszahl den jeweiligen Erfordernissen anpaßbar ist.
5. Plastifizier- oder Förderzylinder nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung (34, 35, 36) für die Rotation des Einsatzes (30) diesem stoßartige Links- und/oder Rechtsumdrehungen aufzwingt, deren Größen den jeweiligen Erfordernissen anpaßbar sind.
6. Plastifizier- oder Förderzylinder nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der die Einfüllöffnung (15, 15', 21, 37) aufweisende Einsatz (16, 16', 20, 30, 31) ein- oder mehrstückig ausgebildet ist.
7. Plastifizier- oder Förderzylinder nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (16, 16', 20, 30, 31) ganz oder teilweise an der Wand des ihn aufnehmenden Schachtes (22) anliegt.
8. Plastifizier- oder Förderzylinder nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (20, 30, 31) ganz oder teilweise im Abstand von der Wand des ihn aufnehmenden Schachtes (22) angeordnet ist.
9. Plastifizier- oder Förderzylinder nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3 und 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der die Einfüllöffnung (21) aufweisende Einsatz (20) oder Teile desselben in dem ihn aufnehmenden Schacht (22) schwingend gelagert sind.
10. Plastifizier- oder Förderzylinder nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Einsatz (20) und dem ihn aufnehmenden Schacht (22) Gummipuffer (24) angeordnet sind.
11. Plastifizier- oder Förderzylinder nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 und 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der die Einfüllöffnung (37) aufweisende Einsatz (30, 31) oder Teile desselben in dem ihn aufnehmenden Schacht (22) rotierbar gelagert sind.
12. Plastifizier- oder Förderzylinder nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Einsatz (30, 31) und dem ihn aufnehmenden Schacht (22) mindestens ein Kugellager-Kranz (33) angeordnet ist.
13. Plastifizier- oder Förderzylinder nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einfüllöffnung (37) des Einsatzes (30, 31) einen oder mehrere Gewindegänge (38) aufweist.
14. Plastifizier- oder Förderzylinder nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der die Einfüllöffnung (37) aufweisende Einsatz (30, 31) oder ein rotierbar gelagerter Teil (30) des Einsatzes an seiner äußeren Umfangsfläche einen Zahnkranz (36) besitzt.