DE2028636C3

DE2028636C3 -

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Publication number: DE2028636C3
Application number: DE2028636A
Authority: DE
Original assignee: Bucher Guyer AG
Current assignee: Bucher Guyer AG
Priority date: 1969-06-18
Filing date: 1970-06-10
Publication date: 1975-02-13
Also published as: GB1307764A; DE2028636B2; CH509145A; DE2028636A1; FR2046845B1; JPS4911265B1; FR2046845A1; US3695575A

Description

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nachp!astifiziert wird. Da dieses Endstück mit der der Abstände Spritzdüse-Plastifizierkolben sowie

Schnecke verbunden ist und somit ein mit dem End- Spritzdüse-Spritzkolben bei gleichzeitiger Plastifizier-

stück zusammenwirkender Kolben fehlt, kann dieses kolben-Rotation ein vollständiges Ausspritzen der

Endstück im Bereich des Strömungsspaltes auf die plastifizierten Kunststoffmasse aus dem Spritzzylin-

hindurchtretende Masse nur einen unbedeutend klei- 5 der sichergestellt. Die vorstehend im Zusammenhang

nen Scher- und Plastifiziereffekt ausüben. Die durch mil den vorbekannten Spritzzylindern aufgeführten

diese Zuordnung des Endstückes bedingte weitere Nachteile sind auf diese Weise wirksam ausgeschal-

Vergrößerung der Baulänge von Schneckenspritz- tet.

gießmaschinen bringt deshalb letztlich nicht die an- Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind

gestrebte wesentliche Funktionsverbesserung. Ein be- iu in den Unteransprüchen enthalten. Ausführungsbei-

sonders be?rhtlicher weiterer Mangel dieses Schnek- spiele der Erfindung sind in der Zeichnung darge-

ken-Einspritzzylinders ist darin zu sehen, daß das stellt und nachstehend näher erläutert. Es zeigt

Endstück auf Grund seiner allein angestrebten F i g. 1 einen Längsschnitt durch den Spritzzylin-

Eigenschaft als Plastifizierorgan auf die Dosierung der einer Spritzgießmaschine und

keinen Einfluß ausübt, da die Dosierung allein durch 15 Fig. 2 in größerem Maßstab eine abgewandelte

den rotierenden Rückhub der Schnecke zustande Ausführungsmöglichkeit des Plastifizierkolbens.

kommt. Eine g^.aue Dosierung ist auf diese Weise Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist auf einem Plastifi-

nirht möglich, jedenfalls nicht, wenn man das für die zier- und Einspritzzylinder 1 ein Vorrats- und Zu-

Endproduktqualität maßgebende, beim Spritzvor- fuhrbehälter 2 für den zu verarbeitenden Kunststoff

gang tatsächlich ausgespritzte Volumen berücksich- 20 vorgesehen, der in einen Materialeinlaß 3 mündet,

tigt. Beim Spritzvorgang, d.h. bei axial in Richtung Der Spritzzylinder 1 verjüngt sich vorne zu einem

Spritzdüse bewegter Schnecke, ist nämlich eine Zu- Trichter 4 und mündet von diesem aus in eine Spritz-

rückverdrängung von plastifizierter Masse in die düse 5.

Schneckengänge unter der Wirkung des Spritzdruk- Im kreiszylindrischen Hohlraum des Spritzzylin-

kes nicht zu vermeiden. Dieser Rückfluß ist im übri- 25 ders 1 ist ein Spritzkolben 6 axial verschiebbar gela-

gen um so größer, je größer der Spritzdruck ist. Weil gert, der eine koaxiale Bohrung 7 und an der vorde-

aber der Spritzdruck der Art der zu verspritzenden ren Stirnseite eine Vertiefung 8 aufweist. In der Boh-

Masse und darüber hinaus der Fonngestalt angepaßt rung 7 des Spritzkolbens 6 "ist die Kolbenstange 10

werden muß, ist eine Konstanthaltung des Spritzvo- eines Plastifizierkolbens 9 dreh- und axialverschieb-

lumens nicht erreichbar, weil dieses nicht dem Do- 30 bar gelagert. Dieser Plastifizierkolben 9 weist an sei-

siervolumen entspricht. nej Mantelfläche einen zylindrischen Abschnitt 11

Daraus resultiert bei Verarbeitung von unter auf, an den sich nach vorne eine kegelförmige Spitze

Wärme aushärtenden Duroplasten die Gefahr, daß 12 und nach hinten eine konisch zur Kolbenstange

die im Bereich des vorderen Endes der Schnecke in 10 konvergierende Fläche 13 anschließen. Zwischen

die Schneckengänge zurückverdrängte Restmasse 35 dem zylindrischen Abschnitt 11 und der Innenwand

aushärtet. Da ein vollständiges Ausspritzen der des Spritzzylinders 1 befindet sich ein Ringspalt 14.

Kunststoffmasse mit diesem bekannten Schnecken- Der Arbeitsablauf des Füll-, Dosier-, Plasüfizier-

Einspritzzylinder nicht möglich ist, können Duropla- und Spritzvorganges vollzieht sich bei dem vorste-

ste mit ihm nicht verarbeitet werden. hend beschriebenen Plastifizier- und Einspritzzylin-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den 40 der etwa wie folgt:

Fiastiiizier- und Einspritzzylinder der eingangs ge- Durch nicht gezeichnete Antriebsmittel wird der

nannten Art so weiter auszugestalten, daß sich bei Spritzkolben 6 axial pulsierend über eine Strecke A-B

kürzerer Baulänge eine vollkommene Plastifizierung angetrieben, wobei zwischen der Stirnseite des Spritz-

der Kunststoffmasse sowie deren genaue Dosierung kolbens 6 im vorderen Totpunkt A und dem benach-

beim Einspritzvorgang erreichen läßt und somit so- 45 harten Materialcinlaß 3 vorzugsweise ein schmaler

wohl Thermoplaste als auch Duroplaste verarbeitet offener Spalt verbleibt. Während des Füllprozesses

werden können. ist der Plastifizierkolben 9 in der gezeichneten Stel-

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- lung und bestimmt somit den Rauminhalt des als Do-

löst, daß die Querschnittsverengung durch einen sierraum 15 bezeichneten Raumes an seiner Rück-

Ringspalt zwischen dem Innendurchmesser des 50 seite.

Spritzzylinders und dem gegenüber dem Innendurch- Das unplastifizierte, rieselfähigc Material gelangt messer des Spritzzylinders geringfügig kleineren durch die zwangsweise Förderung auf Grund der Außendurchmesser des als Plastifizierkolben ausge- pulsierenden Bewegung des Spritzkolbens 6 in den bildeten Plastifizierkopfs gebildet ist und daß der Dosierraum 15 und wird in diesem auf einen eingeaxiale Abstand zwischen dem Plastifizierkolben und 55 stellten Druck vorverdichtet. Wenn dieser Druck erder Spritzdüse unabhängig von dem Abstand zwi- reicht ist, wird die pulsierende Bewegung des Spritzschen dem Spritzkolben und der Spritzdüse veränder- kolbens 6 unterbrochen, sobald dieser wieder den bar ist. vorderen Totpunkt A erreicht. Der Spritzkolben 6 Die Veränderbarkeit der Abstände zwischen und der Plastifizierkolben 9 werden nun mit gleichem Spritzkolben und Spritzdüse einerseits sowie Plastifi- 60 Hub gemeinsam relativ zum Spritzzylinder 1 so weit zierkolben und Spritzdüse andererseits ermöglicht nach vorn verschoben, bis der Plastifizierkolben 9 eine völlig einwandfreie exakte Dosierung des zu ver- mit seiner kegelförmigen Spitze 12 am Trichter 4 des spritzenden Kunststoffmaterials. Bei Verringerung Zylinders 1 zur Anlage gelangt. Das Volumen des des Abstandes des Spritzkolbens von der Spritzdüse Dosierraumes 15 bleibt während dieser Vorschubbeunter Beibehaltung des Abstandes des Plastifizierkol- 65 wegung unverändert. Aus dieser Stellung wird der bens von der Spritzdüse wird dann zunächst die Pia- Plastifizierkolben 9 anschließend über seine Kolbenstifizierung der wohldosierten Kunststoffmasse stange 10 in Rotation versetzt und gleichzeitig so durchgeführt und durch gemeinsame Verringerung weit nach rückwärts gezogen, bis seine Fläche 13 an

der Fläche der Vertiefung 8 des Spritzkolbens 6 zur Anlage gelangt. Mit dieser Rückhubbewegung des Plastifizierkolbens 9 wird die im Dosierraum 15 vorkomprimierte Masse über den Ringspalt 14 in eine vor dem Plastifizierkolben 9 liegende Spritzkammer 16 verdrängt und unter Druck- und Reibungswirkung an der Fläche 13 und im Ringspalt 14 plastifiziert und homogenisiert. Sobald der Plastifizierkolben 9 diese hintere Einstellung erreicht hat, werden der Plastifizierkolben 9 und der Spritzkolben 6 gemeinsam nach vorn gedrückt und dabei die in der Spritzkammer 16 befindliche Masse durch die Spritzdüse 5 in eine nicht eingezeichnete Form eingespritzt.

Vorzugsweise wird beim Füllvorgang die Amplitude A -B der Pulsationsbewegung des Spritzkolbens 6 gegen das Ende des Füllvorganges hin reduziert, um dadurch eine etwas genauere Dosierung des Schußvolumens zu erreichen. Durch Beibehaltung einer kleinen freien Ringöffnung, als freie Verbindung zwischen dem Materialeinlaß 3 und dem Dosierraum 15 während des Stopfens, ist dem überschüssigen Material eine Entweichmöglichkeit aus dem Dosierraum 15 gegeben. Die Genauigkeit des Dosierens wird dadurch ebenfalls günstig beeinflußt.

Mit der beschriebenen Spritzgießmaschine sind die Arbeitsabläufe variierbar. So kann beispielsweise während des Füllvorgarges der Plastifizierkolben 9 mit seiner kegelförmigen Spitze 12 am Trichter 4 des Spritzzylinders 1 in seiner vordersten Stellung zur Anlage gelangen, wodurch der Dosierraum 15 sein größtmögliches Volumen erhält. Das Dosieren erfolgt nun gleichzeitig mit dem Plastifizieren, indem die Spritzmenge durch das Maß des bei der Rückzugbewegung des Plastifizierkolbens 9 zurückgelegten Weges bestimmt ist. Bei Erreichen einer vorbestimmten Stellung wird die Rotationsbewegung und die Rückhubbewegung des Plastifizierkolbens 9 unterbrochen, und anschließend wird die plastifizierte Masse in der Spritzkammer 16 unter gleichzeitiger und gemeinsamer Vorwärtsbewegung des Spritzkolbens 6 mit dem Plastifizierkolben 9 durch die Spritzdüse 5 gespritzt.

Das Plastifizieren und Einspritzen kann jedoch auch gleichzeitig in einem Vorgang erfolgen. Dazu wird der Plastifizierkolben 9 in eine Stellung gebracht, in der zwischen der kegelförmigen Spitze 12

ίο und dem Trichter 4 des Spritzzylinders 1 ein kleiner Spalt offen bleibt. Nach dem Füllen des Dosierraumes 15 erfolgt nun das gleichzeitige Plastifizieren und Einspritzen durch Vorwärtshub des Sprilzkolbens 6 bei gleichzeitiger Rotation des Plastifizierkolbens9, wobei die Dosis durch das Maß des Arbeitshubes des Sprilzkolbens 6 bestimmt ist.

Für eine zusätzliche Verbesserung des Vorkomprimierens kann es sich als zweckmäßig erweisen, der axialen pulsierenden Bewegung des Spritzkolbens 6 eine Vibration bzw. eine Schwingung im Frequenzbereich bis zu 10⁶ Hertz zu überlagern. Auch eine Vibration des Plastifizierkolbens 9 im hohen Frequenzbereich kann sich dahingehend günstig auswirken, daß eine Reibungsverminderung erreicht und eine Homogenisierung des Materials begünstigt wird.

Der in F i g. 2 dargestellte abgewandelte Plastifizierkolben 9 α weist einen sich konisch verjüngenden Abschnitt 17 auf, der mit der Innenwand des Spritzzylinders la einen sich nach vorn erweiternden Ringspalt 14 α bildet. In der beim Spritzvorgang erreichten vordersten Endstellung kommt dieser Abschnitt 17 an einer entsprechenden Schrägfläche 18 des Spritzzylinders 1 α zur Anlage. Mit dieser Formgebung des Plastifizierkolbens 9 a und des Spritzzylinders 1 α ist somit vermieden, daß bei Beendigung des Einspritzens Restmaterial im Ringspalt 14 ο zurückbleibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: ausmündenden Spritzzylinder, mit einem im Spritzzylinder axial verschiebbar angeordneten Spritzkoiben, dessen Abstand relativ zur Spritzdüse veränderbar ist, mit einem zwischen dem Spritzkolben und der 5 Spritzdüse im Spritzzylinder angeordneten, rotierenden Plastifizierkopf, der auf einer den Spritzkolben axial durchsetzenden Welle gelagert ist, und mit einer zwischen dem Plastifizierkopf und dem Spritzzylinder ausgebildeten Querschnittsverengung. Bei einem bekannten Plastifizier- und Einspritzzylinder dieser Art (deutsche Patentschrift 1 003 948) ist die durch den Spritzkolben hindurchgefühne Welle an ihrem äußeren Ende in Form eines Zahnrades ausgebildet, das mit zwei ritzeiförmigen Walzen-

1. Plastifizier- und Einspritzzylinder zum Verarbeiten von plastifizierbaren Kunststoffen, mit einem in einer Spritzdüse ausmündenden Spritzzylinder, mit einem im Spritzzylinder axial verschiebbar angeordneten Spritzkolben, dessen Abstand relativ zur Spritzdüse veränderbar ist, mit einem zwischen dem Spritzkolben und der Spritz- io düse im Spritzzylinder angeordneten, iotierenden Plastifizierkopf, der auf einer den Spritzkolben axial durchsetzenden Welle gelagert ist, und mit einer zwischen dem Plastifizierkopf und dem

Spritzzylinder ausgebildeten Querschnittsveren- 15 körpern" im Eingriff steht, die sich ihrerseits in der gung, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend verzahnten Zylinderwand bei Rotation die Querschnittsverengung durch einen Ringspalt der Welle abwälzen. Dieser durch die Walzenkörper (14, 14 a) zwischen dem Innendurchmesser des und das Wellenzahnrad gebildete Plastifizierkopf Spritzzylinders (1, 1 a) und dem gegenüber dem weist einen unveränderbaren Abstand von der Sprii?- Innendurchmesser des Spritzzylinders (1, 1 a) ge- 20 düse auf. Diese vorbekannte Ausführung ist mit dem ringfügig kleineren Außendurchmesser des als Nachteil verbunden, daß das Plastifizieren der Plastifizierkolben (9, 9 a) ausgebildeten Plastifi- Kunststoffmasse lediglich durch Verwalzung im zierkopfs gebildet ist und daß der axiale Abstand Wälzgetriebe des sehr aufwendig gestalteten Plastifizwischen dem Plastifizierkolben (9, 9 a) und der zierkopfes stattfindet und daß auf Grund des kon-Spritzdüse (5) unabhängig von dem Abstand zwi- 25 stanten Abstands des Plastifizierkopfcs von der sehen dem Spritzkolben (6) und der Spritzdüse Spritzdüse ersterer nicht zu einer einwandfreien Do-(5) veränderbar ist. sierung beitragen kann. Die Möglichkeit der Arbeits-

2. Plastifizier- und Einspritzzylinder nach An- folge: Dosierung — Plastifizieren — Einspritzen ist sprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Plasti- somit nicht gegeben. Dieser vorbekannte Plastifizicrfizierkolben (9, 9 a) den Hohlraum des Spritzzy- 30 und Einspritzzylinder ermöglicht vielmehr allein das linders (1, la) in einen mit einem Materäaleinlaß sogenannte Intrusionsspritzen, bei dem das Piastiii-(3) vcibindbaren Dosierraum (15) und in eine zieren der Kunststoffmasse während des Einspritzmit der Spritzdüse (5) verbundene Spritzkammer Vorgangs erfolgt. Bei der Hubbewegung treibt der (16) unterteilt, die unabhängig von der Stellung Spritzkolben die Masse durch das Zahnradgetriebe, des Plastifizierkolbens (9, 9«) durch den Ring- 35 wobei sie plastifiziert wird, und spritzt sie gleichzcispalt (14,14 a) miteinander verbunden sind. tig bei diesem Hub aus. Diese Gleichzeitigkeit des

3. Plastifizier- und Einspritzzylinder nach An- Plastifizieren* und Einspritzens ist nur durchführbar, spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenn mit einem sogenannten Massepolster gespritzt der Ringspalt (14) durch einen zylindrischen Ab- wird, d. h. wenn beim Spritzen zwischen dem Spritzschnitt (11) des Plastifizierkolbens (9) und die zy- 40 kolben und dem Zahnradgetriebe eine Restmasse zulindrische Innenwand des Spritzzylinders (1) be- rückbleibt. Bei einem derartigen Plastifizier-Spritzgrenzt ist. verfahren können die unter Wärme aushärtenden

4. Plastifizier- und Einspritzzylinder nach An- Duroplaste nicht verarbeitet werden. Mit anderen spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Worten, da die Verarbeitung von Duroplasten immer Ringspalt (14 a) durch einen sich in Richtung auf 45 eine Dosierung der Masse erfordert, die rückstandsdie Spritzdüse (5) zu konisch verjüngenden Ab- los ausgespritzt werden muß, bleibt dieses Verfahren schnitt (17) des Plastifizierkolbens (9 α) und die auf die Verarbeitung von Thermoplasten beschränkt. zylindrische Innenwand des Spritzzylinders (1 a) Weiterhin ist ein Plastifizier- und Einspritzzylinder begrenzt ist und daß der konisch verjüngte Ab- abweichender Bauart bekannt (schweizerische Paschnitt in der vorderen Endstellung des Plastifi- 50 tentschrift 401 462), bei dem an Stelle eines Spritzzierkolbens (9 a) an einer komplementär geform- kolbens eine rotierende Schnecke vorgesehen ist. ten Schrägfläche (18) im Bereich der Stirnseite Schnecken-Einspritzzylinder sind einmal mit dem des Spritzzylinders (1 α) anliegt. Nachteil verbunden, daß sie eine größere Baulänge

5. Plastifizier- und Einspritzzylinder nach An- als Zylinder der eingangs genannten Art aufweisen, spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Plasti- 55 Zum anderen eignen sie sich nicht universell zur fizierkolben (9, 9 a) ar. der der Spritzdüse (5) zu- Verarbeitung aller Kunststoffmassen; so sind beispielsweise pulverförmige Massen zu wenig reibungsintensitiv, als daß sie durch die Schnecke ohne vorangehende Vorplastifizierung aufgeschmolzen wer-

60 den könnten. Schließlich ist auch die Plastifizierleistung nur in gewissen Grenzen variierbar, da die Schneckendrehzahl nicht beliebig erhöht werden kann. Um dem zuletzt genannten Nachteil zu begegnen, hat man sich bemüht, bei diesem Schnecken-

65 Einspritzzylinder durch Vorschaltung eines Endstükkes vor die Schnecke eine Drosselzone zu schaffen,

gewandten Seite eine kegelförmige Spitze (12) und an der dem Spritzkolben (6) zugewandten Seite eine konisch zu dessen Kolbenstange (10) konvergierende Fläche (13) aufweist.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Plastifizier- und Einspritzzylinder zum Verarbeiten von plastifizierbaren Kunststoffen, mit einem in einer Spritzdüse

in der die von der Schnecke nur unvollkommen aufgeschmolzene Masse durch zusätzliche Scherwirkung