DE19744665C1

DE19744665C1 - Vorrichtung zur Verarbeitung von zwei Werkstoffkomponenten in Plastifiziereinrichtungen von Kunststoffverarbeitungsmaschinen

Info

Publication number: DE19744665C1
Application number: DE19744665A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Brunner; Franziska Seidel
Original assignee: CKT KUNSTSTOFFVERARBEITUNGSTEC
Current assignee: CKT KUNSTSTOFFVERARBEITUNGSTEC
Priority date: 1997-10-09
Filing date: 1997-10-09
Publication date: 1998-12-10
Anticipated expiration: 2017-10-10

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verarbeitung von zwei Werkstoffkomponenten in Plastifiziereinrichtungen von Kunststoffver arbeitungsmaschinen, die einen Plastifizierzylinder mit zwei inein anderliegenden Plastifizierschnecken aufweisen, die auch als Schnec kenkolben betrieben werden können, wobei die erste Plastifizier schnecke als Hohlzylinder ausgestaltet ist, in deren Innenraum die zweite Plastifizierschnecke für die zweite Werkstoffkomponente ange ordnet ist.

In der Kunststoffverarbeitungstechnik, beispielsweise beim Spritz gießen oder Extrudieren, ist es für verschiedenartige Anwendungen notwendig, auf einer Maschine Erzeugnisse herzustellen, die aus zwei Werkstoffkomponenten bestehen. Diese Komponenten können beispiels weise verschiedene Kunststoffsorten, verschiedene Farben oder auch Materialien verschiedener Verarbeitungs- und Aufbereitungsstufen sein. Der Einsatz solcher Werkstoffkombinationen kann sowohl aus farbgestalterischen Überlegungen (z. B. Schaffung von marmorierten Oberflächen) als auch aus Kosten- bzw. ökologischen Überlegungen (z. B. Verwendung von Recyclatwerkstoffen als Zuschlagstoff zum ei gentlichen Neuwerkstoff) zweckmäßig sein.

Die Verarbeitung der beiden Kunststoffkomponenten erfolgt überwie gend auf Kunststoffverarbeitungsmaschinen, die für jede Komponente einen separaten Plastifizierzylinder mit jeweils eigener Plastifi zierschnecke aufweisen, wobei die beiden Schnecken in einen gemein samen Sammelraum fördern bzw. in eine gemeinsame Form einspritzen. Diese Plastifizierschnecken können als reine Plastifizierschnecken betrieben werden oder auch als Schneckenkolben, d. h., die Schnecke ist dann radial drehbar und axial verschiebbar. Der wesentliche Nachteil solcher Maschinentypen besteht im hohen Aufwand bezüglich Gerätetechnik und Bauraum.

Eine vorteilhafte Verminderung des notwendigen Bauraums wird durch DE 44 34 546 C1 erreicht, die lediglich einen Plastifizierzylinder benötigt. Bei dieser technischen Lösung zum Herstellen von aus zwei unterschiedlichen Werkstoffkomponenten gebildeten Werkstücken im Spritzgießverfahren sind zwei ineinanderliegende Schneckenkolben vorgesehen. Der erste (äußere) Schneckenkolben ist im Plastifizier zylinder radial drehbar sowie axial verschiebbar gelagert und wird zur Förderung und Plastifizierung der ersten Werkstoffkomponente be nutzt. Dieser erste Schneckenkolben ist als Hohlzylinder ausgestal tet und weist in seinem Hohlraum einen zweiten (inneren) Schnecken kolben auf. Der zweite Schneckenkolben ist ebenfalls radial drehbar und axial verschiebbar und wird zur Förderung und Plastifizierung der zweiten Werkstoffkomponente verwendet. Das Beschicken der beiden Schneckenkolben erfolgt über getrennte Materialeintrittsöffnungen, so daß zwei verschiedene Materialkomponenten getrennt plastifiziert und in die Form eingespritzt werden können. Die Beschickung des Feststoff- und Einzugsbereiches des innenliegenden Schneckenkolbens erfolgt durch eine Zylinderbohrung auf eine Ringnut, gebildet durch den Innendurchmesser des Plastifizierzylinders und des Schneckenker nes des äußeren Schneckenkolbens. Über radial angeordnete Bohrungen wird der Materialfluß von der Ringnut in den Feststoff- bzw. Ein zugsbereich des inneren Schneckenkolbens geführt. Zur Verhinderung schwerkraftbedingter Toträume im unteren und seitlichen Teil der Ringnut ist ein sogenannter Blocker erforderlich. An dieser Lösung ist allerdings nachteilig, daß die durch die Schwerkraft und die Schüttgutbeschaffenheit gebildete Geschwindigkeitskomponente in Richtung der Radialbohrungen durch die drehzahlabhängige Umfangsge schwindigkeit verringert wird. Bei größeren Schneckendrehzahlen und geringer Rieselfähigkeit (z. B. bei Mahlgütern) ergibt diese techni sche Lösung insbesondere bei kleineren Schneckendurchmessern Ein zugsprobleme. Weiterhin unterliegt der Blocker, der ohnehin aus hochwertigem Material gefertigt sein muß, erheblichem Verschleiß und muß deshalb zur Gewährleistung der Funktionssicherheit regelmäßig gegen ein neues Bauteil ausgetauscht werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kunststoffverarbeitungsmaschine zur Verarbeitung von zwei Werkstoffkomponenten zu schaffen, die ei nen Plastifizierzylinder mit zwei ineinanderliegenden Plastifizier schnecken aufweist, bei der die zugeführten Materialmengen proporti onal zur Schneckendrehzahl sind. Dies soll erreicht werden, indem die äußere Plastifizierschnecke, die in an sich bekannter Weise zur Plastifizierung der ersten Werkstoffkomponente vorgesehen ist, gleichzeitig die Beschickung der innenliegenden Plastifizierschnecke mit der zweiten Werkstoffkomponente realisiert.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, daß die erste Plastifizierschnec ke einen unprofilierten Abschnitt aufweist, der in seiner axialen Erstreckung in beiden Richtungen in jeweils mit Gangprofil ausge staltete Abschnitte übergeht, wobei die Schneckenstege der Abschnit te mit zueinander gegenläufiger Gangsteigung ausgestaltet sind. Hierbei führt das Gangprofil des Abschnittes, der dem einspritzsei tigen Abschnitt entgegengesetzt angeordnet ist, bis zu mindestens einer Durchgangsöffnung, durch die das vom zugeordneten Abschnitt der ersten Plastifizierschnecke geförderte Material zur innenliegen den zweiten Plastifizierschnecke gelangt. Sofern die erste (äußere) Plastifizierschnecke als Schneckenkolben betrieben wird, also auch axial verlagert wird, ist es notwendig, daß die axiale Länge des un profilierten Abschnittes dem maximalen Hub der ersten Plastifizier schnecke entspricht. Weiterhin ist vorgesehen, daß die jeweils am entferntesten vom unprofilierten Abschnitt angeordnete Durchgangs öffnung unmittelbar vom Schneckenschaft begrenzt wird.

Die vorgeschlagene Gestaltung der ersten (äußeren) Plastifizier schnecke bewirkt, daß die zugeführten Werkstoffkomponenten einer seits in Einspritzrichtung zum Plastifizierbereich und andererseits zunächst entgegen der Einspritzrichtung als reine Feststofförderung zur zweiten (inneren) Plastifizierschnecke gelangen, die das Materi al nachfolgend ebenfalls in Einspritzrichtung zu ihrem Plastifizier bereich fördert. Somit sind die zugeführten Materialmengen proporti onal zur Schneckendrehzahl, so daß für jeden Betriebszustand eine optimale Materialzuführung gewährleistet ist. Weiterhin ist vorteil haft, daß im gesamten Materialstrom keine Toträume entstehen können, weil die Drehbewegung der äußeren Plastifizierschnecke einen konti nuierlichen Materialstrom bewirkt.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung ergibt sich, sofern am Plastifizier zylinder ein Einfüllbehälter mit zwei separaten Werkstoffbehältern für die Komponenten "A" und "B" angeordnet ist, wobei jeder Werk stoffbehälter jeweils einem profilierten Abschnitt der ersten Pla stifizierschnecke zuordenbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge stellt und wird nachfolgend beschrieben.

Im beheizten Plastifizierzylinder 1 ist eine erste Plastifizier schnecke 2 angeordnet. Diese erste Schnecke 2 ist als Hohlzylinder ausgestaltet, in deren Innenraum eine zweite Plastifizierschnecke 3 angeordnet ist. In der gezeigten Darstellung führt die Schnecke 2 nur Rotationsbewegungen aus, während die Schnecke 3 Rotations- und Translationsbewegungen ausführt und somit nicht als bloße Plastifi zierschnecke, sondern als Schneckenkolben betrieben wird, z. B. an einer Spritzgießmaschine. Diese Schnecke 3 wird also auch zum Einspritzen der Schmelze in ein Werkzeug genutzt.

Die erste Schnecke 2 weist einen unprofilierten Abschnitt 21 auf, der im gezeigten Ausführungsbeispiel lediglich als relativ schmaler Trennsteg gestaltet ist und die Plastifizierschnecke 2 in zwei Funk tionsbereiche gliedert. Der Trennsteg 21 geht in seiner axialen Er streckung in beiden Richtungen jeweils in Abschnitte 22 bzw. 23 mit Gangprofil über. Die Schneckenstege 221 bzw. 231 der Abschnitte 22 und 23 sind mit zueinander gegenläufiger Gangsteigung ausgestaltet. Außerdem führt das Gangprofil 231 des Abschnittes 23, der dem ein spritzseitigen Abschnitt 22 entgegengesetzt angeordnet ist, bis zu mindestens einer Durchgangsöffnung 24.

Die Durchgangsöffnungen 24 werden auf der dem Abschnitt 23 mit Gang profil entgegengesetzten Seite durch den Schneckenschaft 25 be grenzt. Diese Durchgangsöffnungen 24 stehen in Verbindung mit der Einzugszone des Schneckenkolbens 3. Über die Öffnungen 24 kann das Material "B", das vom zugeordneten Abschnitt 23 der Plastifizier schnecke 2 gefördert wird, folglich zum innenliegenden Schnecken kolben 3 gelangen. Die Kombination von Gangprofil 231, welches als Fördergewinde wirksam wird, und Durchlaßöffnungen 24 ergibt somit eine Beschickungseinrichtung für den Schneckenkolben 3.

Auf dem Plastifizierzylinder 1 ist ein Einfüllbehälter 4 angeordnet. Im Einfüllbehälter 4 ist oberhalb des Trennsteges 21 eine Trennwand 41 vorgesehen, so daß zwei separate Behälter für die beiden Werk stoffkomponenten "A" und "B" entstehen. Die Werkstoffkomponente "A" gelangt über den zugeordneten Bereich des Einfüllbehälters 4 in den Innenraum des Plastifizierzylinders 1 und wird nachfolgend im Ab schnitt 22 über die rotierende Plastifizierschnecke 2 plastifiziert und in den Stauraum 5 gefördert. Die Werkstoffkomponente "B" gelangt über den ihr zugeordneten Bereich des Einfüllbehälters 4 zunächst in den Innenraum des Plastifizierzylinders 1 und wird dann über den Ab schnitt 23 und die Durchgangsöffnungen 24 in die Einzugszone des Schneckenkolbens 3 gefördert. Infolge der Rotation der äußeren Pla stifizierschnecke 2 und/oder durch eigenen Antrieb des inneren Schneckenkolbens 3 wird die Werkstoffkomponente "B" plastifiziert und ebenfalls in den Stauraum 5 gefördert.

Durch die Plastifizierung der beiden Werkstoffkomponenten "A" und "B" wird der innere Schneckenkolben 3 entsprechend dem eingestellten Dosierhub axial verschoben. Nach beendetem Plastifiziervorgang lie gen beide Materialkomponenten "A" und "B" im Stauraum 5 und können eingespritzt werden.

Bezugszeichenliste

1

Plastifizierzylinder

2

erste (äußere) Plastifizierschnecke

21

Abschnitt ohne Profil / Trennsteg

22

erster Abschnitt mit Gangprofil

221

Schneckenstege am Abschnitt

22

23

zweiter Abschnitt mit Gangprofil

231

Schneckenstege am Abschnitt

23

24

Durchgangsöffnung

25

Schneckenschaft

3

zweite (innere) Plastifizierschnecke

4

Einfüllbehälter

41

Trennwand

5

Stauraum
Aerste Werkstoffkomponente
Bzweite Werkstoffkomponente

Claims

1. Vorrichtung zur Verarbeitung von zwei Werkstoffkomponenten in Plastifiziereinrichtungen von Kunststoffverarbeitungsmaschinen, die einen Plastifizierzylinder mit zwei ineinanderliegenden Pla stifizierschnecken aufweisen, die auch als Schneckenkolben be trieben werden können, wobei die erste Plastifizierschnecke als Hohlzylinder ausgestaltet ist, in deren Innenraum die zweite Pla stifizierschnecke für die zweite Werkstoffkomponente angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Plastifizierschnecke (2) einen unprofilierten Ab schnitt (21) aufweist, der in seiner axialen Erstreckung in bei den Richtungen in jeweils mit Gangprofil ausgestaltete Abschnitte (22; 23) übergeht, wobei die Schneckenstege (221; 231) dieser Ab schnitte (22; 23) mit zueinander gegenläufiger Gangsteigung aus gestaltet sind und wobei das Gangprofil des Abschnittes (23), der dem einspritzseitigen Abschnitt (22) entgegengesetzt angeordnet ist, bis zu mindestens einer Durchgangsöffnung (24) führt, durch die das vom zugeordneten Abschnitt (23) der ersten Plastifizier schnecke (2) geförderte Material zur innenliegenden zweiten Pla stifizierschnecke (3) förderbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge des unprofilierten Abschnittes (21) dem ma ximalen Hub der ersten Plastifizierschnecke (2) entspricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils am entferntesten vom unprofilierten Abschnitt (21) angeordnete Durchgangsöffnung (24) unmittelbar vom Schnec kenschaft (25) begrenzt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Plastifizierzylinder (1) ein Einfüllbehälter (4) mit zwei separaten Werkstoffbehältern für die Komponenten "A" und "B" an geordnet ist, wobei jeder Werkstoffbehälter jeweils einem profi lierten Abschnitt (22; 23) der ersten Plastifizierschnecke (2) zuordenbar ist.