DE2029353A1

DE2029353A1 - Spritzgußvorrichtung zur Herstellung von Gegenständen aus plastischem Material

Info

Publication number: DE2029353A1
Application number: DE19702029353
Authority: DE
Inventors: Mahito Nagoya Aichi Kunogi (Japan)
Original assignee: Kabushiki Kaisha Meiki Seisakusho, Nagoya, Aichi (Japan); Vtv. Gört?., H., Dvpl.-IVig., Pat·-Anw., 6000 Frankfurt
Priority date: 1969-06-13
Filing date: 1970-06-13
Publication date: 1970-12-17
Also published as: DE2029353B2; US3655313A; DE2029353C3; GB1318566A; CH542045A; CA964822A; FR2052504A5

Description

DIPL-ING.

HELMUT GÖRTZ _1P _ . _1Q

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6 Frankfurt am Main 70 n._n/p_o /ττ_ο

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Kabushiki Kaisha Meiki Seisakusho

Spritzgußvorrichtung zur Herstellung von Gegenständen aus plastischem Material

Die vorliegende Erfindung "betrifft eine Spritzgußvorrichtung, insbesondere eine Spritzgußvorrichtung zum₄ Kneten eines geschmolzenen plastischen Materials bei einem gewünschten Kompressionsverhältnis, wobei der Rückfluß des Materials nicht wie üblich durch ein Absperrventil verhindert wird.

Die bisher üblichen Spritzgußvorrichtungen vom Schrauben-Spindelbzw. Förderschneckentyp haben den Vorteil, daß das plastische Material mit Hilfe einer einzigen Spindel eingegeben, geknetet, abgemessen und ausgespritzt werden kann. Bisher wurden Spritzgußvorrichtungen entwickelt, die verhinderten, daß das Rohmaterial während des Spritzvorgangs zurückfloß bzw. daß eine Leistungsverminderung des Spritzvorgangs aufgrund des Rückflusses des Rohmaterials eintrat. Die meisten von ihnen stellten sich jedoch als unwirksam heraus. Zur Zeit werden ringförmige Ventile benutzt, um den Rückfluß des Rohmaterials zu verhindern. Diese ringförmigen Ventile können jedoch häufig nicht schnell genug geschlossen werden, um den Rückfluß des Rohmaterials aufzuhalten. Auf diese Weise wird eine gewisse Menge des ausgespritzten Rohmaterials inhomogen und man erhält mangelhafte Produkte (auf diese Weise werden Gegenstände mit sog. "short shot" erzeugt). Darüber hinaus wird oft dort, wo das ringförmige Ventil mit der sich drehenden Schraubenspindel in Berührung kommt, ein hoher

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Druck erzeugt. Auf diese Weise wird das Ventil an dieser Stelle abgenutzt und die Spritzleistung wird herabgesetzt. Außerdem bleibt ein Teil des geschmolzenen Rohmaterials im Ventil hängen, zersetzt sich dort möglicherweise, wodurch gefärbte Produkte entstehen. Diese sind im Falle der Herstellung durchsichtiger Gegenstände von größtem Nachteil.

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Da eine bestimmte Schraubenspindel einen vorgegebenen Wert für das Kompressionsverhältnis besitzt, muß sie für den Fall, daß ein anderes Kompressionsverhältnis für ein bestimmtes Rohmaterial während des Spritzgußverfahrens erwünscht ist, ausgetauscht werden. Dies erfordert ein beträchtliches Haß an Zeit und Arbeit für den Ein- und Ausbau der Spindel. Die vorliegende Erfindung soll dazu dienen, die oben erwähnten Nachteile der Spritzgußvorrichtungen, wie sie bisher üblich waren, zu vermeiden.

Das primäre Ziel der vorliegenden Erfindung besteht also darin, einen Spritzgußapparat vorzuschlagen, bei dem das Rohmaterial während des Knetvorganges einem veränderlichen Druckverhältnis ausgesetzt werden kann, ohne daß die Schraubenspindel ausgetauscht werden muß. Dies wird erreicht, indem eine Schraubenspindel benutzt wird, die so konstruiert ist, daß sie den Rückfluß des Rohmaterials verhindert. Gleichzeitig wird so eine hohe Spritzleistung erreicht, ohne ein Sperrventil zu benutzen, das naturgemäß dazu führt, daß ein Teil des geschmolzenen Materials hängen bleibt.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Spritzgußvorrichtung mit einem veränderlichen KompresaionsverMltnis vorzuschlagen, die einfach zu bauen und zu bedienen ist, bei der das Ringventil entfällt und die eine neuartige Schraubenspindel sowie eine Einfüllvorrichtung für das Rohmaterial enthält.

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Schließlich «oll durch die vorliegende Erfindung «in Spritzgußapparat beschrieben werden, der eine Schraubenspindel Bit einer sehr kleinen Windungetiefe und einer hinreichenden Länge, um den Rüekflui tee geschmolzenen plastischen Materials zu verhindern, hat. Der Apparat soll außerden eine bessere Vemengung zweier plastischer Materialien oder eines plastischen Materials nit eines Pigment ermöglichen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Spritzgußapparat für plastisches Material vorgeschlagen, der eine rotierbare Schraubenspindel, die in einen Heizzylinder eingebaut ist, ein Gewinde mit einer sehr kleinen Windungstiefe und eine entsprechende Länge, um den Rückfluß des geschmolzenen plastischen Materials zu verhindern, sowie Vorrichtungen für regulierbares Einfüllen des Rohmaterials in die Schraubenspindel besitzt. Bevorzugte Ausführungen der Spritzgußvorrichtung für plastisches Materials gemäß der vorliegenden Erfindung werden im folgenden anhand von Beispielen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise als Schnitt dargestellte Seitenansicht einer Ausführung der Spritzgußvorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 die Vergrößerung eines Längsschnittes eines wesentlichen Teile des Spritzgußapparats, wie er in Fig. 1 gezeigt ist,

Fig. 3 eine Seitenansicht einer Ausführung der Einfüllvorrichtung für das Rohmaterial gemäß Fig. 1,

Fig. 4 entspricht Fig. 1 und stellt die Spritzgußvorrichtung versehen mit einer Kühlung dar, die auf dem Heizzylinder angebracht ist,

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Fig. 5 eine Seitenansicht, die eine weitere Ausführung der Füllvorrichtung gemäß Fig. 1 darstellt,

Fig. 6 eine Seitenansicht, die eine zusätzliche Ausführung der Füllvorrichtung gemäß Fig. 1 darstellt,

Fig. 7 eine vergrößerte Seitenansicht der Antriebsvorrichtungen für die Schraubenspindel, durch die das Rohmaterial eingefüllt wird, gemäß Fig. 6,

Fig. θ einen Grundriß der Antriebsvorrichtungen gemäß Fig. 7, und

Fig. 9 und 1o graphische Darstellungen der Ergebnisse von Experimenten, die mit der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden«,

Ia einzelnen zeigt Fig. 1 die Spritzgußvorrichtung 1o mit dem Heizzylinder 1 und der Schraubenspindel 2, öle'drehbar im Zylinder eingebaut ist*

Wie sich aus Fig. 1 ergibt., uirö die SciiraiaTseaapiHfiel 2 in eine" Meß zone M, ein© Druckzone Q uad oia© Sinfiillsoa© .3? ©!»geteilt«.

Die Schraubenspiaiel beaitst WiÄctaiigös sit ■ioa«Y«rhMltaie_t se.B» gyißer als 4sto Mose© hfiltnis ist grSfitr als ias t@m tJTbliefeöH SöMyßiialQaspiaielao Die Schraubenspindel ist ffraer mit eines³ !Cospr©ü©ls&s©a© für Rohmaterial β vereehentirato WiMnngstiQf© IJgD₀ #©2?

zwischen dea Dareliseeaera für die VliiäungBh'öh® ma« tal einen sehr kleinen Wert im Torgleieh zu ioa üblichen Schrau·= benapindeln haben» Bei @la©r Ausführung ist die f/indungstiefe in der Größenordnung von h = 1 am { siehe Fig» 2). Je kleiner der Wert für h ist, desto besser kann der Rückfluß des plastischen

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Rohmaterials verhindert werden. Jedoch kann man den Wert wegen des ansteigenden Widerstandes und damit wegen der Erwärmung des Rohmaterials "beim Durchgang durch die Windungen nicht übermäßig klein gestalten. Auf der lose eingebauten Schraubenspindel ist kein Ringventil montiert. Um die Spritzgußleiatung zu verbessern, muß der Rückfluß des Rohmaterials während des Spritzens verhindert werden, indem die Windungstiefe h der Schraubenspindel im Bereich der Meßzone erniedrigt wird. Die Spritzleistung K kann jedoch mit dem Durchmesser D und der Länge L der Schraubenspindel, über die sich die gewünschte Windungstiefe erstreckt, variieren, und zwar zusätzlich zur Abhängigkeit von der Windungstiefe h. Aus diesem Grund kann für h auf empirischem Weg ein qptimaler Wert als Funktion von D und 1 ermittelt werden, um damit eine Spritzleistung K innerhalb eines gewissen Bereichs gemäß der vorliegenden Erfindung zu erreichen. Allgemein wird die Beziehung zwischen h, D, L und Y (Y=I-K) im Fall einer Newton'sehen Fließbewegung durch das Hagen-Poian.lle'eohe Gesetz und im Fall einer nicht Newton'sehen Fließbewegung durch das Power-Gesetz beschrieben, wenn K die Einspritzleistung darstellt. Bei nicht Newton¹-schen Fließbewegungen variiert der Index η des Power-Gesetzes mit den jeweiligen Bedingungen. Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde die Formel h = o( flfcj T) η£ aus den beiden oben genannten Gesetzen hergeleitet, indem die Randbedingungen etwa mit η = 1 charakterisiert wurden. Experimentelle Befunde haben gezeigt, daß die Beziehung zwischen h, L, D und φ verifiziert ist, wenn«( den Wert o,2 einnimmt. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Wert von h für die Schraubenspindel 2 ind Abhängigkeit vom Durchmesser D und der Länge L durch die folgende Formel ausgedrückt

und o,o1

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Dabei wurde eine zufriedenstellend® Spritssleletung erzielt, ohne daß ein Sperrventil auf der Schraubenspindel angebracht wurde. Gewöhnlich liegen die ^-Werte im Bereich von o,o1 <ri,(o,1 und die L-Werte im Bereich D<L<3D.

Wie aus Fig, 1 ersichtlich, befindet sieh ein Einfüllzylinder 3 für das Rohmaterial, der mit einer Schraubenspindel 4 versehen ist, auf dem Heizzylinder 1. Die Schraubenspindel 4 hat einen Bereich 4B, dessen SohraubenfOhrung Aerjenigeii des Einftillteils für das Rohmaterial entgegengeriehttt ist, wie man ebenfall in Pig. 1 ersehen kann. Der Bereich 4A dieser Schraubenspindel dient zur Einführung des Rohmaterials. Der Bereich 4B mit der entgegengesetzten Schraubenführung dient dazu, sämtlich« über die Schraubenspindel eingeführte Rohmaterial in den Spritzzylinder 1 zu befördern.

Die Öffnungen 1a und 3a im Spritzzylinder tozw, im Füllzylinder bilden die Einfüllöffnung 16. Mit Hilfe der gesoiwindigkeitsverändernden Vorrichtung 5 kann die Drehzahl der Schraubenspindel 4 kontinuierlich bzw. nicht stufenweise verändert werden« Me dem Füllvorgang dienende Schraubenspindel 4.wird zusammen mit der Schraubenspindel 2 im Heizzylinder angetrieben, obwohl diese Verbindung in der Zeichnung nicht angedeutet ist. Beide Spindeln 2 und 4 können aber auch unabhängig voneinander bewegt «erden,. In diesem Fall wird die Menge an Rohmaterial, die in den Zylinder 1 eingeführt wird, durch die Veränderung der Förderleistung der Spindel 4 beeinflußt, was man durch entsprechende Vorrichtungen bestimmen und nachweisen kann. Das Rohmaterial wird über einen Trichter 6 in den Füllzylinder 3 eingebracht.

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Die graphischen DarstellungenderPig· 9 und 1o zeigen die Erge»- niase der Experimente, die nit einer erfindungsgemäßen Förderspindel 2, die einen äußeren Durchmesser von 4o mm und ein !Compressions verhältnis Ton 4,4:1 sowie eine Windungstiefe im Bereich der Meßzone am Ende der Schraubenspindel von h=1 mm besaß, durchgeführt wurden·

Die Flg. 9 zeigt die Abhängigkeit der Spritzkapazität (in kg/ . Stunde) τοη der Umdrehungszahl (r.p.m.) der Schraubenspindel 2 für den Fall* daß das Rohmaterial aufgrund seines eigenen Gewichts über einen gewöhnlichen Trichter direkt in den Zylinder 1 gelangt.

Die Fig. 1o zeigt den Zusammenhang zwischen der Drehzahl der Schraube 2 und dem Öldruck (in kg/cm ) eines hydraulischen Motors, der eine den Bedingungen der Fig. 9 entsprechende Schraubenspindel 2 antreibt. Die Kurve A zeigt die Abhängigkeit für den Fall, daß das Rohmaterial Über einen üblichen Trichter aufgrund seines Gewichts in den Zylinder 1 gelangt. Die Kurre B zeigt die Verhältnisse, wenn das Rohmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung erst über eine Füllvorrichtung in den Zylinder eingeführt wird. Im Fall der Kurve B wurde die Drehzahl der Spindel 2 auf den &eichen Wert eingestellt, der sich auch für die Einfüllung aufgrund des Eigengewichte einstellte. Dies konnte durch «ine Angleichung der Drehzahl der Spindel 4 auf den Wert erfolgen, der die gleich· Spritskapazität wie beim Einfüllen ohne besondere Vorrichtung ergab. Für diese Bedingungen konnte dann der Öldruck des Antriebsmotors der Schraubenspindel 2 gemessen werden.

Wie aus Fig. 1o zu entnehmen ist, ist der Öldruckwert für den Antrieb der Spindel 2 für einen Punkt (Abszissenwert) der Kurve B

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wesentlich geringer als für einen korrespondierenden Punkt der Kurve A, für den die gleiche Drehzahl des Antriebsmotors gilt. Dabei wird jeweils korrespondierenden Punkten der Kurven A und B, d.h. bei gleichen Drehzahlen, die gleiche Menge Rohmaterial extrudiert. So beträgt z.B. der Öldruck bei der Drehzahl von 3oo

r.p.m. 65 kg/cm (Kurve B),während sich der Wert für die gleiche

Drehzahl unter den Bedingungen der Kurve A auf 80 kg/cm beläuft. Daraus kann man erkennen, daß man 2o fo der Belastung für den Antrieb der Spindel 2 während des Extrusionsvorgangs aussparen kann. Diese Versuche zeigen eindeutig, daß bei bisher üblichen Spritzgußvorrichtungen des Schraubenspindeltyps mit dem auf dem Eigengewicht beruhenden Füllverfahren eine größere Menge an Rohmaterial als tatsächlich notwendig in die Spindel eingeführt wird. Auf diese Weise wird zusätzlich Antriebskraft für die Förder- und Spritzspindel verschwendet. Nach der vorliegenden Erfindung kann die Antriebskraft für die Spindel dadurch verringert, d.h. ein Teil eingespart werden, daß man die Menge an Rohmaterial, das in die Spindel eingeführt wird, im Verhältnis zur Drehzahl der Spindel auf einen optimalen Wert während des Spritzvorgangs einstellt. Gleichzeitig wird eine notwendige minimale Menge an Rohmaterial in den Heizzylinder eingespeist, indem die Drehzahl der Füllspindel 4 entsprechend angepaßt wird. Auf diese Weise wird die ther-· mische Hysteresiserscheinung des Materials schließlich auf ein Minimum reduziert. Bei der erfindungsgemäßen Spritzgußvorrichtung ist eine größere Drehkraft zum Antrieb der Schraubenspindel notwendig, da der Widerstand des Rohmaterials während des Plastizierungs- und Extrusionsvorgangs aufgrund der Verringerung der Größe, h, d.h. der Verringerung der Tiefe der Windungen im Bereich der Meßzone, was wiederum zur Verhinderung des Rückflusses des geschmolzenen plastischen Materials vorgenommen wurde, zunimmt. Tatsächlich wird dieser Anstieg der erforderlichen Drehkraft für die Spindel nicht erfolgen, da das Rohmaterial nun mit Hilfe der.

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neuen Vorrichtungen eingefüllt wird, wobei die oben anhand der Experimente beschriebenen Vorteile zum Tragen kommen. Gleichzeitig kann das sonst übliche Ringventil weggelassen werden und man erhält eine hohe Spritzleistung und eine große Plastizierungskapazität, wenn man eine Spritzgußvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet*

Bei den lisher üblichen Ausführungen der Spritzgußapparate wurden die verschiedenen Faktoren wie der Spritzdruck, die Spritzgesdadn- Λ digkeit, die Drehzahl der Spindel, die Schmelzflußtemperatür, der äußere Druck auf die Gußform, die Temperatur der Gußform und die Dauer des Druckes durch Druckknopfsysteme oder Hebel variiert, um die Bedingungen während des Gußvorganges zu bestimmen. Bei der Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung kann nun als zusatz- *- · licher Bestimmungsfaktor für den Gußvorgang das Kompressionsverhältnis, bei dem geschmolzene Material geknetet und bearbeitet wird, variiert werden* Die Veränderung dieses Kompressionsverhältnisses kann bei der Apparatur der vorliegenden Erfindung einfach durch eine Veränderung der Drehzahl der Einfüllspindel 4 für das Rohmaterial bewirkt werden.' Demgegenüber mußte bei den bisher üblichen Vorrichtungen für den gleichen Zweck die den _m Spritzvorgang bewirkende Schraubenspindel ausgetauscht werden. ™

Im folgenden sollen die Vorrichtungen näher beschrieben werden, mit deren Hilfe man das Kompressionsverhältnis verändern kann.

Nimmt man an, daß die Spindel 2 ein gegebenes Kompressionsverhältnis von 4,4:1 besitzt und daß die Einfüllspindel 4 eine Windungstiefe und eine WindungsSteigung hat, die derjenigen der Spritzspindel 2 im Bereich der Einfüllzone bzw. der Förderzone des Rohmaterials gleicht und daß die Drehzahl der Einfüllspindel4

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die Hälfte des Wertes der Drehzahl der Spritzspindel 2 ausmacht, so wird die Hälfte der Aufnahmekapazität der Spindel 2 in diese und damit in den Heizungszylinder eingeführt und in die Kompressionszone geführt. Wird das Rohmaterial gemäß der vollen Aufnahmekapazität der Spindel 2 eingeführt, so wird es gemäß den Volumenverhältnis sen in der Kompressionszone zusammengepreßt, d.h. auf 1/4,4 seines ursprünglichen Volumens. Der Grad der Kompression wird aber verringert, wenn weniger Material eingeführt wird, d.h. das Rohmaterial wird auf den 1/2,2-ten Teil seines ursprünglichen Volumens komprimiert, wenn es nur mit der Hälfte der Aufnahmekapazität der Spindel 2 eingeführt wird. In dem Spritzgußapparat der vorliegenden Erfindung kann also der Grad der Kompression durch die Spindel 2 beliebig variiert werden, ohne daß die Spindel ausgetauscht werden muß und zwar einfach dadurch, daß man die Drehzahl der Einfüllspindel im Verhältnis zur Drehzahl der Förder- und Spritzspindel 2 verändert. Die Drehzahl der Einfüllspindel 4 kann mit Hilfe einer kontinuierlich arbeitenden Geschwindigkeitsänderungsvorrichtung 5 (entsprechend Fig. 1) automatisch reguliert werden.

Wie in Fig. 3 gezeigt wird, kann das Rohmaterial auch dadurch kontinuierlich in den Heizzylinder 1 eingeführt werden, indem man sich einer Vorrichtung des Sehütteltyps bedient. Diese.Einfüllvorrichtung besteht aus einem Trichter 6 und einer in Schwingung versetzten Schüttelrinne 11, die so angebracht ist, daß sie um eine Drehachse 13 schwingt, sobald eine exzentrisch angebrachte Nockenwelle 12 in Bewegung gerät.

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Die Vorteile, die sich aus der vorliegenden Erfindung, wie sie oben beschrieben ist, ergeben, sind wie folgt:

■1. Die Drehkraft, die notwendig ist, um die Knetspindel anzutreiben, wird dadurch verringert, daß man die-Zufuhr des Rohmaterials anpaßt, gleichzeitig den Rückfluß des geschmol-ZPTKm plastischen Materials verhindert sowie eine hohe Spritzleistung aufrecht erhält, indem man eine Schraubenspindel, deren Gewinde eine sehr kleine Windungstiefe h im Bereich der Meßzone besitzt, verwendet. Dabei wird kein Ringventil auf der Schraubenspindel benutzt und das Kompressionsverhältnis des Rohmaterials, das durch die Knettivindel zusammengepreßt wird, wird variabel gestaltet, so daß man gepreßte Produkte mit ausgezeichneten Eigenschaften erhält.

?.. En wird verhindert, daß das gepreßte Produkt ungleichmäßig gefärbt wird, da das geschmolzene plastische Material beim Durchgang durch die schmale Lücke im Bereich der Meßzone der Spindel hinreichend durchmischt und geknetet wird.

3· Da? Rohmaterial wird durch die sich mit hoher Geschwindigkeit drehende Spindel 2 und durch das Einführen des Rohmaterials in angemessenen Mengen schnell geschmolzen. Das Rohmaterial wird einheitlich und ausreichend plastisch, indem es während des Durchgangs durch die schmale Öffnung am Spitzenende der Spindel aufgrund der Reibungskräfte im Innern des Materials erhitzt wird. Hierdurch wird eine ungleichmäßige Plastizität des Rohmaterials verhindert. Demgegenüber werden die Eigenschaften der Gegenstände aus plastischem Material

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in Ermanglung einer hinreichenden Länge zwischen der Einfüllöffnung für das Rohmaterial und der äußeren Spitze der Spindel bei den bisher verwandten Spritzgußapparaten in Frage gestellt.

Ein indirekter Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß man Energie spart, die man für die Überführung des Materials in eine plastische Form benötigt. Außerdem wird die thermische Hysteresiserscheinung des Rohmaterials auf ein Minimum beschränkt, da nur die tatsächlich notwendige Menge des Materials in den Heizzylinder eingeführt wird.

Figur 4 zeigt eine andere Besonderheit der vorliegenden Erfindung, bei der Kühlvorrichtungen zum Abführen der durch die Schraubenspindel 2 erzeugten Hitze vorgesehen sind. Da, wie oben beschrieben, im Heizzylinder 1 eine Schraubenspindel 2 mit einer sehr kleinen Windungstiefe h benutzt wird, steigt der Widerstand in dem geschmolzenen plastischen Material erheblich an. Dies hat zur Folge, daß dort eine aufgrund der inneren Reibungserscheinungen beträchtliche Hitze entsteht. Die Entwicklung von hohen Temperaturen kann nicht ausgeschlossen werden, wenn man die Vorrichtung nicht mit Hilfe von geeigneten Kühlanlagen, z.B. einer Luftkühlung, erheblich abkühlt. Solche Temperaturen werden besonders dann auftreten, wenn man die Extrusion kontinuierlich vornimmt oder wenn man das Rohmaterial mit einem hohen Kompressionsverhältnis zusammendrückt. Wie aus Figur 10 zu ersehen ist, wird eine Reihe von kleinen Ventilatoren H auf einer geeigneten Unterlage 15 so angebracht, daß der von ihnen erzeugte Luftstrom direkt auf den Zylinder 1 trifft.

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Dieser Zylinder ist außerdem mit einer Reihe von Heizvorrichtungen 1H auf der Oberfläche ausgerüstet. Der Zylinder 1 kann auch durch einen -* hier nicht gezeigten - Kühlmantel, durch den Wasser zirkuliert, gekühlt werden. Schließlich kann die Schraubenspindel selbst durch ein im Innern der Spule verlaufendes Rohr mit Kühlwasser versehen sein. Das Kühlsystem der Ausführung, die in Figur 4 gezeigt ist, ist mit geeigneten automatischen Schaltern ausgerüstet, die die oben erwähnten Kühlventilatoren in Betrieb setzen, sobald die Temperatur der Apparatur einen vorher bestimmten Wert erreicht bzw. sie ausschalten, wenn die Temperatur zu weit absinkt.

Figur 5 zeigt eine weitere Variation einer Ausführung der Spritzgußvorrichtung, die in Figur 1 gezeigt wird. Da die Schraubenspindel 2 mit sehr kleiner Windungstiefe h ausgestattet ist, steigt der Widerstand des geschmolzenen plastischen Materials und die Antriebskraft für die Bewegung der Spindel erhöht sich. Dieser Anstieg der für die Drehung notwendigen Antriebskraft wird dadurch begrenzt, daß man nicht mehr Rohmaterial als notwendig ist in die Spindel der erfindungsgemäßen Ausführung des Apparates einfüllt. Zwei verschiedene Arten von Rohmaterial werden durch die beiden Einfülltrichter in die Spindel 2 so eingebracht, daß sie durch die koaxial gelagerten Spindeln und ihre Drehbewegungen gemischt werden.

In Figur 5 sind die beiden Trichter 6A und 6B auf dem Füllzylinder 3 angebracht. Eine Einfüllspindel 4 ist drehbar in dem Füllzylinder 3 montiert. Die Füllspindel 4 besitzt im Bereich unterhalb des Einfülltrichters 6A ein Gewinde 4A,

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mit dessen Hilfe das Rohmaterial weiterbewegt wird. Unter dem anderen Einfülltrichter 6B besitzt die Spindel ein Gewinde 4B, das zum Gewinde 4A entgegengesetzt gerichtet ist. Die Einfüllspindel 4 steht in Wirkung zur Schraubenspindel 2 und wird von dieser über ein Paar Getrieberäder 23, 24, einen Schaft 30, ein Paar Riemenscheiben 21, 20, einen Schaft 50 und ein Paar Getrieberäder 17, 18 angetrieben. Das Getrieberad 23 ist fest auf dem Schaft der Spindel 2 montiert und das Getrieberad 17 an einem Ende des Schafts der Spindel 4 befestigt. Die Wände des Heizzylinders 1 und des Einfüllzylinders 3 haben je eine Öffnung und bilden zusammen die Durchgangsöffnung 16.

Figur 6 zeigt eine weitere Variation einer Ausführung der Spritzgußvorrichtung, die in Figur 1 gezeigt ist. Bei dieser Variation besteht der Schaft 4 aus zwei konzentrisch angeordneten Einzelschäften 100 und 101. Der Schaft 100 ist hohl und stellt so eine Hülle über den querschnittsverringerten Schaftteil 101 dar, wie in Figur 6 gezeigt. Der Schaft 100 steht in Wirkung mit der Schraubenspindel 2 und wird von dieser aus auf die gleiche Weise betrieben wie der Schaft 4 in Figur 5. Der andere Schaft 101 steht ebenfalls in Wirkung mit der Schraubenspindel 2 und wird von dieser über ein Paar von Getrieberädern 22, 23, einen Schaft 30» ein Paar von Riemenscheiben 29» -27, einen Schaft 51» ein Paar Riemenscheiben 26, 31, einen Schaft 50 und ein Paar Getrieberädern 32, 25 angetrieben (Figur 7 und 8). Das Getrieberad 23 ist fest auf der Schraubenspule 2 und das Getrieberad 25 an dem einen Ende des Schafts 101 montiert. Die Gewindebereiche der beiden Schäfte 101 und 100 sind jeweils unter den Einfüll-

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trichtern 6A und GB angebracht und werden unabhängig voneinander mit einer jeweils gewünschten Drehzahl angetrieben. Die oben erwähnten Riemenscheiben 26 und 27 sind von variablem Durchmesser und auf einem geeignet beweglichen Stützteil 60 befestigt und können mit verschiedener gewünschter Geschwindigkeit angetrieben werden, indem der Stützteil 60, wie in Figur 7 und 8 gezeigt wird, horizontal bewegt wird. Die Riemenscheibe 20 in Figur 5 gehört zum selben Typ. Auf diese Weise können die beiden Schäfte 100 und 101 wahlweise und mit zunehnend unterschiedlicher Geschwindigkeit je nach Wunsch angetrieben werden. Desgleichen können beide Schäfte 100 und 101 unabhängig votieinander an zwei verschiedene Kraftquellen angeschlossen werden.

Während des Betriebs werden zwei verschiedene Arten von Rohmaterial in die Schraubenspindel 2,und zwar deren Kapazität zur überführung in plastisches'Material, entsprechend eingefüllt. Das Rohmaterial wird entlang den Windungskanälen <? -"iden Einfüllspindeln zur öffnung 16 hinbewegt und fällt dann in den Zylinder 1. Die beiden gemischten Rohmaterialien werden dann in der Meßzone 7a am vorderen Teil der Spindel hinreichend geknetet und dann in dem vorderen Teil des Heizzylinders gesammelt. Sobald eine bestimmte Menge Rohmaterial angesammelt ist, wird es in den Hohlraum zwischen den metallischen Stempeln aufgrund der Spindelbewegung extrudiert.

Wie dargestellt, kann das Kompressionsverhältnis der Spindel .wesentlich verändert werden. Auf diese Weise kann die Maschine unter denen vom zu pressenden Material vorbestimmten optimalen Bedingungen arbeiten, indem die Drehgeschwindigkeit der Spindel,

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über die das Rohmaterial eingeführt wird, verändert wird.

Der Spritsgußapparat gemäß der vorliegenden Erfindung hat viele Vorteile, wie z.B. Arbeits- und .Platzersparnis besonders beim Mischen von zwei verschiedenen Gorten von Rohmaterial während des Plastizierungsvorgangs. Weiterhin hat sie den Vorteil, daß das Kompressionsverhältnis der Spindel im Preßzy] ir.der wesentlich verändert werden kann, indem man die Mender, vor: Rohmaterial, die man in diese Spindel einführt, entsprechend anpaßt.

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Claims

Patentansprüche

Spritzgußvorrichtung zur Herstellung von Gegenständen aus plastischem Material, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Schraubenspindel, die drehbar in einen Heizzylinder montiert ist, die ein Gewinde mit einer sehr kleinen Gewindetiefe und einer hierzu entsprechenden Länge einer Meßzone zur Vermeidung des Rückflusses des geschmolzenen, plastischen Materials hat, und eine Vorrichtung zum veränderlichen Einfüllen von Rohmaterial in die Schraubenspindel enthält, wodurch die Einfüllgeschwindigkeit gesteuert wird.

2. Spritzgußvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindetiefe der besagten Schraubenspindel durch die empirische JFormel

h = 0,2/ LD

gegeben ist,

wobei D der äußere Durchmesser der Schraubenspindel und L die Länge des Gewindes dieser Schraubenspindel ist und für 7£ die Beziehung 0,01<^< 0,1 gilt.

Spritzgußvorrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Vorrichtung zum Einfüllen eine Spindel enthält, die mit veränderlicher Geschwindigkeit angetrieben wird, um damit die Einf^!geschwindigkeit des plastischen Rohmaterials, das in die Schraubenspindel, die sich im Heizzylinder befindet, gelangt, zu steuern.

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4. Spritzgußvorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Spindel der Einfüllvorrichtung einen ersten Gewindeteil, der sich unterhalb einer Trichtervorrichtung befindet und das plastische Rohmaterial in eine Öffnung des Heizzylinders befördert, und einen zweiten Gewindeteil besitzt, dessen Gewinderichtung derjenigen des ersten Gewindeteils entgegengesetzt ist.

5. Spritzgußvorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der besagte Heizzylinder mit Kühlvorrichtungen versehen ist, welche verhindern, daß die Schraubenspindel zu hoch erhitzt wird.

6. Spritzgußvorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie oberhalb des Heizzylinders eine" Mehrzahl von Trichtern zum Einfüllen des Rohmaterials in die Schraubenspindel enthält.

7. Spritzgußvorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einfüllvorrichtung mit der Schraubenspindel über eine Riemenscheibe mit veränderlichem Durchmesser in Wirkung steht.

8. Spritzgußvorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,-daß die besagte Einfüllvorrichtung einen ersten Spindelteil, der unterhalb eines der Einfülltrichter angeordnet ist und mit der besagten Schraubenspindel in Wirkung steht, und einen zweiten Spindelteil, der unterhalb eines anderen Einfülltrichters angeordnet ist, enthält, wobei der zweite Spindelteil eine Bohrung besitzt und über

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dio querschnitt«verringerte Achse des ersten Spindelteils (te³steckt ist und seinerseits ebenfalls mit der besagten .Schraubenspindel in Wirkung steht.

⁽). i'ipritzgußvorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daii die Einfüllvorrichtung einen Trichter und eine I3chütte] rinne unter diesem Trichter enthält, wobei die ^Schüttelrinne so angebracht ist, daß sie mit Hilfe einer Nockenwelle um eine Drehachse schwingt und auf diese Welno das Rohmaterial über die !Schüttelrinne befördert.

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