DE2230851A1

DE2230851A1 - Vorplastifizierungs- und spritzvorrichtung, z.b. fuer kunststoffe

Info

Publication number: DE2230851A1
Application number: DE19722230851
Authority: DE
Inventors: James Collier Ward
Original assignee: Foster Yates and Thom Ltd
Current assignee: Foster Yates and Thom Ltd
Priority date: 1971-06-24
Filing date: 1972-06-23
Publication date: 1973-01-11
Also published as: IT959931B; AU4384772A; FR2143409A1; CH542709A

Description

Vorplastifizierunffs- und Spritzvorrichtung, z.B. für Kunststoffe

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorplastifizierungs- und Spritzvorrichtung zum Spritzen von Normteilen aus Thermoplasten, Duroplasten und Elastomerwerkstoffen.

Gegenwärtig befinden sich vier Hauptbauarten solcher Vorrichtungen in Gebrauch.

Zu den Vorrichtungen der ersten Bauart gehören die mit direkter Einspritzung arbeitenden Vorrichtungen, deren Wirkungsweise auf dem durch eine Förderschnecke erzeugten Spritzdruck beruht. Der Hauptnachteil der Vorrichtungen dieser Bauart besteht darin, daß bei ihnen nur mit niedrigen Drücken gearbeitet werden kann.

Bei den Vorrichtungen der zweiten Bauart handelt es sich um Vorrichtungen, bei denen die Förderschnecke gleichzeitig als Stößel zur Wirkung kommt. Die Festigkeit der Förderschnecke richtet sich nach ihrem kleinsten Kerndurchmesser, der gewöhnlich erheblich kleiner ist als der Durchmesser der Zylinderbohrung, in der die als Stößel wirkende

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Förderschnecke arbeitet. Dalier ist auch bei diesen Vorrich-r tungen der Spritzdruck begrenzt, und zwar im allgemeinen auf einen Höchstwert von etwa 1750 kg/cm .

Bei den Vorrichtungen der dritten Bauart ist eine gesonderte, mit einer Förderschnecke arbeitende Vorpiastifizierungseinrichtung vorhanden, die mit dem vorderen Ende einer ' mit einem Stößel versehenen Spritzeinrichtung verbunden ist. Bei dieser Anordnung ist es möglich, mit außerordentlich hohen Spritzdrücken zu arbeiten. Jedoch besteht bei Vorrichtungen dieser Bauart ein .Nachteil darin, daß sich der zu spritzende Werkstoff in der Spritzkammer nicht so bewegt, daß eine als erste zugeführte Werkstoffmenge die Spritzkammer auch zuerst verläßt; daher verbleibt regelmäßig eine bestimmte Werkstoffmenge ständig in der Spritzkammer, so daß eine Vorhärtung oder eine Verschlechterung der Eigenschaften des zu verarbeitenden Werkstoffs eintritt.

Als Beispiel für Vorrichtungen der vierten Bauart sei die in der britischen Patentschrift 1 lbb ObI beschriebene genannt, die ebenfalls einen mit einer Förderschnecke ausgerüsteten Zylinder zum Vorplastifizieren des Werkstoffs aufweist, mittels dessen der zu spritzende Werkstoff einer mit einem Stößel versehenen Spritzeinrichtung zugeführt wird. Bei Vorrichtungen dieser Bauart ist es oft erforderlich, im Verhältnis zum gesamten Fassungsvermögen der Spritzkammer nur relativ kleine Werkstoffmengen einzuspritzen, und der tatsächlich eingespritzte Werkstoff strömt längs der Kammer nicht mit einer üfcer ihren ganzen Querschnitt konstanten Geechwindigkeit. Die Strömungsgeschwindigkeit des Werkstoffs ist nahe den Wänden der Spritzkammer niedriger als in der Mitte, was zur Folge hat, daß in Tsestimmten Zonen nahe der Austrittsdüse der Spritzeinrichtung eine vorzeitige Härtung oder eine Verschlechterung der Eigenschaften des Werkstoffs eintreten kann.

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Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine Vorplastifizierungs- und Spritzvorrichtung zu schaffen, "bei der die vorstehend genannten Nachteile weitgehend oder vollständig vermieden werden.

Zur Lösung der genannten Aufgabe ist gemäß der Erfindung eine Vorplastifizierungs- und Spritzvorrichtung geschaffen worden, zu der eine Vorplastifizierungseinrichtung gehört, ferner eine Spritzeinrichtung mit einem Zylinder, der eine Austrittsdüse für den eingespritzten Werkstoff aufweist, sowie einen in diesem Zylinder arbeitenden Kolben mit einem durchgehenden Kanal zum Überführen von Werkstoff aus der Vorplastifizierungseinrichtung zu dem Zylinder der Spritzeinrichtung, weiterhin eine Einrichtung zum Vorschieben des Kolbens in Richtung auf die Austrittsdüse und zum Durchführen eines Spritzvorgangs, wobei der Kolben gegenüber der Austrittsdüse durch den Druck zurückziehbar ist, der sich in dem Zylinder aufbaut, wenn ihm über den Kanal Werkstoff zugeführt wird, sowie eine Ventileinrichtung, die verhindert, daß Werkstoff während eines Schmelzhubes des Kolbens durch den genannten Kanal zu der Vorplastifizierungseinrichtung strömt.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigti

Fig. 1 eine Ausführungsform einer Vorplastifizierungs- und Spritzvorrichtung in einer teilweise als Längsschnitt gezeichneten Seitenansicht;

Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt längs der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 einen vergrößerten Teilschnitt längs der Linie ■ IH-III in Fig. 1; "

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Fig. 4 einen vergrößerten Teilschnitt längs der Linie IV-IV in Fig. Ij und

Fig. 5 einen vergrößerten Teilscnnitt des der Austrittsdüse "benachbarten Endes der Vorrichtung nach Fig. 1.

Gemäß den Zeichnungen weist die Vorrichtung ein Bett 1 mit Stirnwänden 2 auf, zwischen denen sich zwei Führungsstangen 3 für eine insgesamt mit 4 bezeichnete Vorplastifizierungseinrichtung erstrecken.

Zu der Vorplastifizierungseinrichtung 4 gehört ein als Gußstück ausgebildeter Klotz 5 mit nach unten ragenden Augen 6, durch die die Führungsstangen 3 hindurchragen. In dem Klotz 5 sind zwei Zylinder 7 ausgebildet, deren Längsachsen parallel verlaufen und durch gleichgroße waagerechte Abstände von der Längsachse der Vorrichtung getrennt sind. Die Zylinder 7 sind nahe ihren hinteren Enden durch einen Abschnitt 8 des Klotzes 5 verbunden, und dieser Abschnitt weist eine zentrale Bohrung auf, in der eine Lageranordnung 9 für eine Welle 10 untergebracht ist, deren hinteres Ende in Antriebsverbindung mit der Antriebswelle eines auf dem hinteren Ende des Klotzes 5 angeordneten hydraulischen Motors 11 steht.

Das vordere Ende des Klotzabschnitts 8 ist durch eine Platte 12 mit einem Vorplastifizierungszylinder 13 verbunden, der von Heizeinrichtungen 14 umgeben ist und eine mit dem vorderen Ende der Welle 10 drehfest verbundene Förderschnecke 15 enthält. Der Vorplastifizierungszylinder 13 weist an seinem hinteren Ende einen nicht dargestellten Einlaß for einen Elastomerwerkstoff bzw. einen Kunststoff auf und ist an seinem vorderen Ende mit einem Kolben 16 verbunden, der einen gleichachsig mit der Förderschnecke 15 angeordneten axialen Kanal 17 aufweist. Das hintere.Ende des Kanals 17 weist eine Erweiterung auf, von der das konische vordere Ende

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der Förderschnecke 15 aufgenommen ist, während in das vordere Ende des Kanals 17 ein Rückschlagventil 18 eingebaut ist, das auf eine noch zu erläuternde Weise das Zurückströmen von mit Hilfe des Kolbens 16 ausgespritztem Werkstoff verhindert.

Der Kolben 16 ragt in einen Spritzzylinder 19 hinein, der eine Spritzkammer 20 abgrenzt, welche von Heizeinrichtungen 21 umgeben ist. Am vorderen Ende des Spritzzylinders 19 ist eine Spritzdüse 22 befestigt, über deren äußeren Umfang ebenfalls Heizeinrichtungen 23 verteilt sind. Die Öffnung 24 der Spritzdüse 22 ist an ihrem inneren Ende gegen die Längsachse der Vorrichtung so geneigt, daß der geneigte Abschnitt gemäß Fig. 5 in Fluchtung mit einem Verschlußelement in Form einer Stange 25 steht, die in einer geneigten Bohrung der Düse 22 gleitend geführt ist, und durch eine Einrichtung 26 mit einem Zylinder und einem Kolben über einen auf das freie Ende der Stange wirkenden Hebel 27 betätigbar ist, wie es aus Fig. 5 hervorgeht.

Der Spritzzylinder 19 wird von einem Querträger 27 getragen, der an jedem Ende eine ortsfeste Kolbenstange 28 unterstützt; diese Kolbenstangen erstrecken sich in der Längsrichtung zum hinteren Ende der Vorrichtung. Auf dem hinteren Ende dieser Kolbenstange 28 ist ein Kolben 29 montiert, der in dem zugehörigen Zylinder 7 arbeitet und gegenüber der Zylinderwand abgedichtet ist»

Ferner gehört zu der Vorrichtung ein Kreuzkopf 30, der am vorderen Ende des Vorpiastifizierungszylxnders 13 befestigt ist und an beiden Enden lager 31 aufweist, durch welche die Kolbenstangen 28 hindurchragen.

Beim Betrieb wird die Vorrichtung zuerst in eine Stellung gebracht, bei der die Spritzdüse 22 mit der Eintrittsöffnung einer nicht dargestellten Spritzform zusammenarbeitet.

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Dann wird der Zylinderraum am vorderen Ende jedes Zylinders 7 unter Druck gesetzt, um den Klotz 5 zusammen mit den damit verbundenen Bauteilen vorzuschieben, so daß der Kolben 16 vollständig in die Spritzkammer 20 eingeführt wird. Hierauf wird der zu spritzende Werkstoff dem Vorplastifizierungszylinder 13 über seinen Einlaß zugeführt. Der Werkstoff wird durch die Heizeinrichtungen 14 plastifiziert, während er durch die umlaufende Förderschnecke 15 längs der Achse des Zylinders 13 bewegt wird. Dann wird der plastifizierte Werkstoff durch den Kanal 17 des Kolbens 16 über das Rückschlagventil 18 in die Spritzkammer 20 gedrückt. Der Druck, der in der Spritzkammer 20 durch den plastifizierten Werkstoff aufgebaut wird, bewirkt, daß der Kolben 16 zusammen mit den mit ihm verbundenen Bauteilen nach hinten geschoben wird, bis die genannten Teile ihre in Fig. 3 und 4 gezeigte zurückgezogene Stellung einnehmen, wobei vorher die Räume an den vorderen Enden der Zylinder 7 von dem aufgebrachten Druck entlastet worden sind, um diese Rückführungsbewegung zu ermöglichen.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß es möglich ist, die Vorrichtung zu benutzen, um eine Menge des plastifizierten Werkstoffs zuzuführen, die eier tatsächlich in die Form zu spritzenden Menge entspricht, und daß daher der Kolben 16 nur in einem solchen,Ausmaß zurückgezogen wird, daß der wirksame Rauminhalt der Spritzkammer 20 gleich dem Volumen des in die Form zu spritzenden Werkstoffs ist. Sobald die Spritzkammer 20 die richtige Menge des in die Form zu spritzenden Werkstoffs enthält, wird gemäß Fig. 5 die Stange 25 durch Betätigen des Stößels 26 in ihre öffnungsstellung gebracht, und die Zylinder 7 werden erneut mit einem Druck beaufschlagt, um den Kolben 16 gegen die Spritzdüse 22 vorzuschieben und so einen Spritzvorgang durchzuführen, bei dem der gesamte Inhalt der Spritzkammer 20 über die Düsenöffnung 24 ausgespritzt wird. Hler-

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bei verhindert das Rückschlagventil 18, daß während des Spritzvorgangs Werkstoff längs des Kanals 17 nach hinten in den Zylinder 13 gedrückt wird.

Es ist ersichtlich, daß der plastifizierte Werkstoff, der zuerst'in die Spritzkammer 20 gelangt, auch die Werkstoffmenge "bildet, die die Spritzkammer zuerst verläßt, so daß die Gefahr einer vorzeitigen Härtung oder einer Beeinträchtigung der Werkstoffeigenschaften auf ein Minimum verringert ist.

Die Erfindung läßt sich nicht nur "beim Spritzen von Formteilen aus synthetischen Polymerisaten anwenden, sondern auch beim Spritzen von Formteilen aus Kautschuk oder anderen Elastomerwerkstoffen, die in Form von Streifen oder Granulaten zur Verfügung stehen. Soll mit Hilfe der Vorrichtung ein in Form von Streifen angelieferter Elastomerwerkstoff verarbeitet werden, ist es zweckmäßig, eine Zuführungsvorriehtung zu benutzen, wie sie in der britischen Patentanmeldung 29 666/71 beschrieben ist.

Es kann dafür gesorgt werden, daß die IXisenö'ffnung dann geöffnet wird, wenn das Ende der Spritzdüse 22 gegen die Form gedrückt wird, in die der Werkstoff eingespritzt werden soll, und daß die Dilsenöffnung beim Zurückziehen der Düse 22 wieder geschlossen wird.

Gegebenenfalls kann man in der aus der britischen Patentschrift 1 166 061 ersichtlichen Weise eine Einrichtung mit einem Zylinder und einem Kolben vorsehen, mittels welcher sich die Förderschnecke 15 axial bewegen läßt.

Ferner ist ersichtlich, daß es die beschriebene Vorrichtung mit einem Kolben, der einen Kanal aufweist, und mit dem vorderen Ende einer Vorplastifizierungseinrichtung verbunden ist, und mit einer Einrichtung, die den Kolben dadurch in dem Zylinder vorschiebt, daß die gesamte Baugruppe

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mit dem Kolben und der Vorplastifizierungseinriehtung bewegt wird, ermöglicht, die Vorteile einer gleichzeitig als Stößel wirkenden Förderschnecke zu erzielen, jedoch bei Drücken, die bei weitem die gegenwärtig gebräuchlichen Drükke überschreiten, so daß sich das Spritzverfahren auf Gebieten anwenden läßt, auf denen es bis jetzt für nicht anwendbar gehalten wurde.

Alle in den Unterlagen offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die räumliche Ausgestaltung, werden, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind, als erfindungswesentlich beansprucht.

Ansprüche;

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Claims

ANSPRÜCHE

IJ Vorplastifizierungs- und Spritzvorrichtung, g e kennzei chnet durch, eine Vorpias ti fizierungseinrichtung (4), eine Spritzeinrichtung mit einem Zylinder (19), der einen Auslaß (24) für den in eine Form zu spritzenden Werkstoff aufweist, sowie mit einem in dem Zylinder arbeitenden Kolben (16), der einen durchgehenden Kanal (17) "besitzt, welcher dazu dient, Werkstoff aus der Vorplasti-»· fiZierungseinrichtung in den Zylinder der Spritzeinrichtung zu überführen, eine Einrichtung zum Vorschieben des Kolbens in Richtung auf den Auslaß des Zylinders derart, daß ein Spritzvorgang durchgeführt wird, wobei sich der Kolben gegenüber dem Auslaß durch einen Druck zurückziehen läßt, der sich in dem Zylinder beim Zuführen von Werkstoff ü"bQ3? den Kanal aufbaut, sowie durch eine Ventileinrichtung (l8), die während eines Spritzhubes des Kolbens verhindert, daß Werkstoff durch den Kanal des Kolbens zu der Vorplastifizierungseinrichtung zurückströmt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorplastifizierungseinrichtung (4) den Kolben (16) der Spritzeinrichtung trägt und zusammen mit ihm auf den Auslaß (24) des SpritζZylinders (19) zu und von ihm weg bewegbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurnch gekennzeichnet, daß zu der Vorplastifizierungseinrichtung (4) eine Förderschnecke (15) gehört, die in einem mit Heizeinrichtungen (14) versehenen Zylinder (13) drehbar ist, daß dieser Zylinder nahe einem Ende einen Einsatz zum Zuführen von Kunststoff aufweist, und daß der Zylinder an seinem anderen Ende einen Auslaß besitzt, der mit dem Eingang des sich durch den Kolben (16) der Spritzeinrich-

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tung erstreckenden Kanals (17) verbunden ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 "bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Vorplastifizierungseinrichtung (4) eine Korben- und Zylinder-Antriebseinrichtung (29, 7) zugeordnet ist, die dazu dient, die Vorplast ifizierungseinrichtung gegenüb-er der Spritzeinrichtung zu bewegen, und daß der bzw. jeder Zylinder der Antriebseinrichtung zusammen mit der Vorplastifizierungseinrichtung bewegbar ist, während der bzw. jeder Kolben der Antriebseinrichtung gegenüber der Spritzeinrichtung ortsfest angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. jeder Kolben (29) der Antriebseinrichtung auf einem Ende einer Kolbenstange (28) montiert ist, deren anderes Ende nahe dem der Spritzform benachbarten Ende der Vorrichtung ortsfest angeordnet ist, und daß die Vorplastifizierungseinrichtung (4) einen Kreuzkopf (30) aufweist, der auf der bzw. jeder Kolbenstange verschiebbar gelagert ist, um die Vorplastifizierungseinrichtung gegenüber der Spritzeinrichtung zu führen.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Auslaß (24) des Spritzzylindars (19) ein Kanal ist, der an seinem inneren Ende einen gegen die Aub.se des Spritzzylinders geneigten Abschnitt aufweist, welcher ein Verschlußelement (25) in Form einer Stange enthält, die in diesem geneigten, sich durch die Wand des Spritzzylinders erstreckenden Abschnitt des Kanals verschiebbar ist.

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