DE19925578C2

DE19925578C2 - Rückstromsperre

Info

Publication number: DE19925578C2
Application number: DE1999125578
Authority: DE
Inventors: Harald Bleier; Martin Ganz
Original assignee: Battenfeld GmbH
Current assignee: Battenfeld GmbH
Priority date: 1999-06-04
Filing date: 1999-06-04
Publication date: 2003-04-17
Anticipated expiration: 2019-06-05
Also published as: DE19925578A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Rückstromsperre für eine Spritzgießvorrich tung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Rückstromsperren für das Spritzgießen von Kunststoff-Formteilen sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt. Weit verbreitet sind dabei Ausbildungen von Rückstromsperren, bei denen ein auf der Schnecke axial verschiebliches Dichtelement angeordnet ist, das Schmelze zwar in Richtung des Schmelzespeicherraums passieren läßt, hingegen ein Rück strömen von Schmelze in den Plastifizierbereich der Schnecke verhin dert. Ebenfalls bekannt sind Kugel-Rückschlagventile zum genannten Zweck.

Die vorbekannten Rückstromsperren bestehen meist aus mindestens drei Teilen. Im Zusammenhang mit der Fertigung sehr kleiner Kunststoff- Formteile wirft dies Probleme auf.

In jüngerer Zeit ist der Bedarf aufgetreten, Spritzgießformteile mit be sonders kleinen Abmessungen und Gewichten herzustellen. Hier sind beispielsweise mikro-mechanische Bauteile (z. B. Mikrozahnräder für Kleinstpumpen), medizintechnische Kleinteile und optoelektronische Elemente (z. B. Teile für Lichtleiter) zu nennen, bei denen die Herstel lung mit klassischen Spritzgießmaschinen unter Verwendung bekannter Rückstromsperren Probleme bereitet.

Aus dem Stand der Technik, namentlich aus der DE 19 17 975 A1, ist eine Rückstromsperre für eine Spritzgiessvorrichtung bekannt, die eine Plastifizierschnecke mit einer Schneckenspitze aufweist und mittels ei ner kegeligen Spitze am Schneckenkopf in den Spritzkopf eintaucht und den Einspritzkanal über einen entsprechenden Sitz absperrt.

Eines dieser Probleme ist dadurch gegeben, daß die Abmessungen der Einzelteile der Rückstromsperre für die Verarbeitung kleiner Schmelze mengen sehr klein werden, was deren Herstellung kompliziert macht. D. h. weil beim Mikro-Spritzgießen sehr kleine Schneckendurchmesser notwendig sind, ist die fertigungstechnische Umsetzung klassischer Rückstromsperren sehr schwierig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, beim Einsatz sehr kleiner Schneckendurchmesser eine Rückstromsperre mit einer konstruktiv einfachen Ausgestaltung zu schaffen. Dabei sollen nur möglichst wenige Einzelteile erforderlich sein, die darüber hinaus auch leicht herzustellen sein sollen. Die Betriebssicherheit der Rückstrom sperre soll trotzdem voll gewahrt bleiben.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch, dass das Mittel zur Erzeu gung einer Abdichtkraft eine Feder ist.

Gemäß einer ersten Fortbildung ist vorgesehen, daß die Dichtflächen (5, 7) als Paßsitz ausgeführt sind. Dabei kann die Schneckenspitze (3) kegelförmige oder kugelförmige Gestalt haben.

Das Mittel (8) zur Erzeugung einer Abdichtkraft (F) kann vorteilhafter weise eine Feder, insbesondere eine Druckfeder, sein. Alternativ kann das Mittel (8) ein hydraulisches oder pneumatisches Kraftelement sein; in letztem Falle kommt dann also ein Gas- oder ein Öldruckpolster für das Zusammenpressen der Dichtflächen zum Einsatz.

Vorteilhafterweise wird die erfindungsgemäße Rückstromsperre in einer Spritzgießvorrichtung für die Herstellung von Klein- und Kleinst- Spritzgießteilen, insbesondere von Mikro-Spritzgießteilen, angeordnet.

Damit wird das erfindungsgemäße Ziel erreicht, nämlich eine sehr ein fach aufgebaute Rückstromsperre geschaffen, deren Funktionstüchtigkeit jedoch - verglichen mit bekannten Ausführungsformen - nicht beein trächtigt ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 zeigt schematisch die Rückstromsperre in ihrem unmittel baren Umfeld an Schnecke und Schneckengehäuse, in

Fig. 2 sind schematisch die Flächenverhältnisse im Bereich der Schneckenspitze zu sehen, wobei die Figur im wesentli chen einen Schnitt senkrecht zur Schneckendrehachse dar stellt,

Fig. 3 stellt schematisch die anderen Baugruppen einer Spritz gießvorrichtung dar.

In Fig. 1 ist die Plastifizierschnecke 2 zu sehen. Diese befindet sich in bekannter Weise in ihrem Schneckengehäuse 6. Die Schnecke plastifi ziert durch ihre Drehbewegung aufgrund der Schneckengänge 4 und durch die Aufbringung von Wärme das Kunststoffmaterial und fördert es durch einen Austrittskanal 9 zu einer Einspritzeinheit (nach "links").

Zur Vermeidung der Rückströmung von plastifiziertem Kunststoff ist eine Rückstromsperre 1 vorgesehen. Diese besteht im dargestellten Falle aus einer mit Paßsitz 5 ausgestatteten Schneckenspitze 3, die mit einem Dichtsitz 7 am Schneckengehäuse 6 zusammenwirkt. Des weiteren ge hört die Feder 8 funktional zur Rückstromsperre.

Die Wirkungsweise der Rückstromsperre ist wie folgt:
Im Ruhezustand drückt die Feder 8 die Schnecke 2 aufgrund der von der Feder erzeugten Abdichtkraft F an den Dichtsitz 7 im Schneckengehäu se 6, so daß die Dichtflächen 5 und 7 aufeinander liegen und eine Ab dichtung schaffen.

Die durch die Drehung der Schnecke 2 in Richtung Kanal 9 geförderte Schmelze hebt die Schnecke 2 bzw. die Schneckenspitze 3 von der Dichtfläche S. 7 ab, so daß die Schmelze in den Kanal 9 gelangen kann. Hierzu ist es erforderlich, daß ein Druck gegen die Kraft F der Feder 8 aufgebracht wird, um eine axiale Verschiebung der Schnecke 2 (nach "rechts") zu erreichen.

Die Kraftverhältnisse ergeben sich aus Fig. 2, wo die jeweiligen proji zierten, also wirksamen, Flächen dargestellt sind.

Die Schneckenspitze liegt über den Dichtsitz 5 und 7 am Gehäuse 6 an. Diese Anlagefläche, die ansonsten für die Kräftebetrachtung ohne Be deutung ist, ist in Fig. 2 mit A₃ gekennzeichnet.

Der Druck, mit dem die Schmelze im Kanal 9 anliegt, wirkt über die Fläche A₁ an und bewirkt eine Kraft "nach rechts", also entgegen der Federkraft F.

Der im Schneckenvorraum, also im Bereich der Schneckenspitze 3 an liegende Druck wirkt auf die projizierte Fläche A₂ und bewirkt insofern ebenfalls ein Öffnen des Dichtsitzes 5, 7 entgegen der Richtung der Kraft F.

Die Kraft der Feder 8 wird mithin in fachmännischer Weise auf die ge wünschten Bedürfnisse abgestimmt, so daß die Rückstromsperre 1 bei den gewünschten Drücken im Kanal 9 bzw. im Schneckenvorraum öff net: Die Federkraft F muß größer sein als die Kraft, die der im Kanal 9 anliegende Schmelzedruck über die Fläche A₁ bewirkt. Andererseits muß diese Kraft zusammen mit dem beim Dosiervorgang auf die Fläche A₂ wirkenden Maximaldruck größer sein als die Federkraft F.

Beim Dosiervorgang wird durch den entstehenden Staudruck die Plasti fizierschnecke 2 um ca. 0,5 bis 1 mm (nach "rechts") verschoben. Die Schmelze kann somit über den Kanal 9 in die Einspritzeinheit 10 gelan gen. Nach Erreichen eines vordefinierten Dosiervolumens wird durch Drehen der Schnecke 2 gegen die Förderrichtung der Staudruck in der Einspritzeinheit 10 und dem Kanal 9 abgebaut und gleichzeitig das Schließen der Rückstromsperre 1 über die Dichtflächen (5, 7) mittels der Federkraft F aktiv herbeigeführt.

Beim sich anschließenden Einspritzvorgang (s. unten) wird ein Zurück fließen der Schmelze verhindert, da die Zuhaltekraft F der Feder 8 grö ßer ausgelegt ist, als die über die Fläche A₁ im Kanal 9 aufgebracht Kraft werden kann.

In Fig. 3 ist zu sehen, wie der weitere Weg der durch die Schnecke 2 plastifizierten Schmelze bis ins Werkzeug 11 ist. Durch den Kanal 9 wird die Schmelze in eine Einspritzeinheit 10 transportiert, die, bei spielsweise durch ein Kolben-Zylinder-System, die Schmelze ins Werk zeug 11 einspritzt.

Die dargestellte Rückstromsperre ist fertigungstechnisch sehr leicht her zustellen: Es wird lediglich die Schneckenspitze mit einem Dichtungsbe reich versehen, dessen Flächen so ausgelegt sind, daß beim Plastifizieren einerseits eine ausreichende Verschiebekraft zum Öffnen der Rück stromsperre aufgebracht werden kann, daß aber andererseits die über die Feder 8 erzeugte Abdichtkraft nicht durch die im Kanal 9 wirkende Ge genkraft erreicht wird. Daher eignet sich die vorgeschlagene Rückstrom sperre gerade für sehr kleine Schnecken, wie sie beim Mikro- Spritzgießen eingesetzt werden.

Bezugszeichenliste

1

Rückstromsperre

2

Plastifizierschnecke

3

Schneckenspitze

4

Schneckengänge der Schnecke

2

5

Dichtfläche an der Schneckenspitze

3

6

Schneckengehäuse

7

Dichtfläche am Schneckengehäuse

6

8

Mittel zur Erzeugung der Abdichtkraft F

9

Austrittskanal für Kunststoffschmelze

10

Einspritzeinheit

11

Spritzgießwerkzeug
F Abdichtkraft
A₁

Querschnittsfläche des Kanals

9

A₂

;projizierte Wirkfläche zum Öffnen der Rückstromsperre
A₃

;projizierte Fläche des Dichtsitzes

3

,

4

Claims

1. Rückstromsperre (1) für eine Spritzgießvorrichtung, bestehend aus
einer Plastifizierschnecke (2), die eine Schneckenspitze (3) mit einer Dichtfläche (5) aufweist, und
einem Schneckengehäuse (6), das im Bereich eines Aus trittskanals (9) für Schmelze eine Dichtfläche (7) aufweist, die mit der Dichtfläche (5) der Schneckenspitze (3) zusam menwirken kann,
wobei Mittel (8) zur Erzeugung einer Abdichtkraft (F) an der Plastifizierschnecke (2) angeordnet sind, die die Dichtflä chen (5, 7) aneinander drücken,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Mittel (8) zur Erzeugung einer Abdichtkraft (F) eine Feder ist.

2. Rückstromsperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtflächen (5, 7) als Paßsitz ausgeführt sind.

3. Rückstromsperre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Schneckenspitze (3) kegelförmige Gestalt hat.

4. Rückstromsperre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Schneckenspitze (3) kugelförmige Gestalt hat.

5. Rückstromsperre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß die Feder eine Druckfeder ist.

6. Rückstromsperre nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß sie in einer Spritzgießvorrichtung für die Her stellung von Klein- und Kleinst-Spritzgießteilen, insbesondere von Mikro-Spritzgießteilen, angeordnet ist.