DE2328355C3 - Plastifizier- und Einspritzvorrichtung für plastifizierbare Kunststoffe mit einem drehbaren und axial in einem Spritzzylinder verschiebbaren Plastifizierkopf - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Plastifizier- und Einspritzvorrichtung für plastifizierbare Kunststoffe, mit einem drehbaren und axial in einem Spritzzylinder verschiebbaren Plastifizierkopf, entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (DT-OS 2 028 636) sind der Plastifizierkopf und der Stopf- kolben in ein und demselben Spritzzylinder mit durchgehend gleichem Innendurchmesser verschiebbar gelagert. Dementsprechend weist der Plastifizierkopf den gleichen Durchmesser auf wie der von der Welle axial durchsetzte Stopfkolben. Zur Steigerung der Leistungsfähigkeit hat es sich bei dieser Maschinenausführung als notwendig herausgestellt, die Baulänge des Spritzzylinders zu erhöhen und dementsprechend die übrigen funktionswesentlichen Maschinenteile, insbesondere den Plastifizierkopf nebst Kolbenstange sowie den Stopfkolbn zu vergrößern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorbekannte Plastifizier- und Einspritzvorrichtung der eingangs genannten Art unter Beseitigung der aufgeführten Nachteile so weiter auszugestalten, daß sich eine Leistungssteigerung ohne entsprechende Vergrößerung der Baulänge der Maschine ergibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs enthaltenen Merkmale gelöst.

Weitere besonders zweckmäßige Einzelheiten der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 gekennzeichnet. ,

An dieser Stelle ist zu erwähnen, daß bereits eine Vorrichtung abweichender Gattung der Schneckenbäuart bekannt ist (DT-AS 1088704), bei der die Förderung und Plastifizierung des Kunststoffes durch die Schnecke erfolgt, wogegen bei der Vorrichtung der eingangs genannten Art der Stopfkolben eine reine Förderfunktion ausübt und das Plastifizieren ausschließlich im Bereich, des Plastifizierkopfes stattfindet. Die als Förder- und Plastifizierorgan dienende Schnecke der vorbekannten Vorrichtung benötigt stets eine verhältnismäßig große Baulänge, so daß bei Verwendung einer derartigen Schnecke eine kurze kompakte Bauweise nicht realisierbar ist. Bei der vorbekannten Vorrichtung sind somit das Plastifizierorgan und das Förderorgan zusammen ein Drehelement, wogegen bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung diese beiden Organe getrennt, d. h. unabhängig voneinander antreibbar sind, so daß die Plastifizierleistung durch Drehzahländerung des Plastifizierkopfes unabhängig von der Förderleistung des Stopfkolbens beliebig veränderbar ist. Auf diese Weise ist der Plastizitätsgrad genau bestimmbar, und es kann auch der Verschiedenartigkeit der zu verarbeitenden Kunststoffe Rechnung getragen werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes in einem vertikalen Axialschnitt dargestellt, wobei nur die erfindungswesentlichen Organe der Plastifizier- und Einspritzvorrichtung gezeigt sind.

Die Kunststoffmasse wird meistens in Granulatform aus einem nicht gezeichneten Vorratsbehälter durch eine Einfüllöffnung 1 einem Stopfzylinder 2 zugeführt. In dem Stopfzylinder 2 ist ein an seiner Stirnseite mit einem Innenkonus 3 versehener Stopfkolben 4 verschiebbar geführt, der durch nicht gezeichnete, vorzugsweise ölhydraulischt Antriebsmittel antreibbar ist. Durch den Stopfkolben 4 erstreckt sich eine drehend antreibbare Welle 5, welche mittels eines Gewindes 6 mit einem Plastifizierkopf 7 lösbar verbunden ist, welcher der Welle 5 zugekehrt einen Außenkonus 8, daran anschließend einen zylindrischen Abschnitt 9 und frontseitig einen Kegel 10 aufweist. Der Plastifizierkopf 7 umschließt die Welle 5 mittels einer durch eine eingedrehte Nute 11 gebildeten Dichtlippe 12.

Die Welle 5 weist eine Längsbohrung 13 auf, welche in eine Sackbohrung 14 des Plastifizierkopfes 7 ausläuft. Eine durch die Längsbohrung 13 verlaufende, in der Sackbohrung 14 verankerte Kühlmittelleitung 15 hat im Bereich der Sackbohrung 14 eine Austrittsöffnung 16. An der Welle 5 und an dem Außenkonus 8 des Plastifizierkopfes 7 sind schraubenlinienförmige Fördernuten 17 eingedreht.

Ein an seiner trichterförmigen Stirnwand 18 mit einer Spritzdüse 19 versehener Spritzzylinder 20 ist mit seinem Mantel 21 teleskopartig am Stopfzylinder 2 verschiebbar geführt und dabei durch nicht näher gezeichnete Antriebsmittel mechanisch oder ölhydrau-

lisch in Richtung auf den Plastifizierkopf 7 antreibbar.

Das rieselfällige, unplastifizierte Material wird durch eine pulsierende Bewegung des Stopfkolbens 4 in eine zwischen demselben und dem Plastifizierkopf 7 liegende Stopfkammer 22 gefördert, indem der Stopfkolben 4 bei jedem Rückhub ate Einfüllöffnung 1 freigibt und bei dem folgenden Vorwärtshub das nachrieselnde Material nachschiebt. Dieser Vorgang dauert an, bis die für einen Schuß vorgesehene Menge in die Stopfkammer 22 eingebracht und dort mit einem vorbestimmten Druck vorverdichtet worden ist.

Der Außenkonus 8 des Plastifizierkopfes 7 und ein am Stopfzylinder 2 stirnseitig vorgesehener Innenkonus 24 bilden einen Scherspalt 23, der dem zwischen der Innenwand des Spritzzylinders 20 und dem Plastifizierkopf 7 befindlichen Plastifizierspalt 26 vorgeschaltet ist. Durch diese Spaltverlängerung wird nach Beendigung des Stopf- und Dosiervorganges bei rotierend angetriebenem Plastifizierkopf 7 das in die Stopfkammer 22 eingebrachte Material unter Druck in Bewegung gesetzt und dabei plastifiziert. Anschließend gelangt die plastifizierte und homogenisierte Masse in den vor dem Plastifizierkopf 7 liegenden Verdrängungsraum 25 des Spritzzylinders 20, wobei entsprechend dem wachsenden Volumen der einfließenden Masse der unter einem vorbestimmten Gegendruck stehende Spritzzylinder 20 (gemäß Zeichnung) nach links verschoben wird. Der Plastifizierprozeß ist beendet, wenn der Innenkonus 3 des Stopfkolbens 4 den Außenkonus 8 des Plastifizierkopfes 7 erreicht und dabei die ganze dosierte Masse rückstandlos aus der Stopfkammer 22 ausgestoßen hat. Dies ist insbesondere bei der Verarbeitung von Duroplasten von Bedeutung, weil damit ein längeres Verweilen und demzufolge ein Aushärten einer Restmasse in der Maschine vermieden wird. Die Stopfkammer 22 ist so groß bemessen, daß das maximale Spritzvolumen in einem einzigen Arbeitshub des Stopfkolbens 4 plastifiziert werden kann. Dadurch wird das Plastifizieren impulsfrei und kontinuierlich, woraus eine sehr kurze Plastifizierzeit resultiert.

Die beschriebene Anordnung ergibt eine erhebliche Spaltverlängerung, ohne daß dadurch die Länge der Vorrichtung entsprechend zunehmen würde und demzufolge eine große Plastifizierleistung pro Zeiteinheit, so daß größere Schußvolumen in verhältnis-

mäßig kurzer Zykluszeit durchsetzbar sind. Eine große Plastifizierleistung ist vor allem auch dann zu erreichen, wenn die der verhältnismäbig geringen Masse des Plastifizierkopfes 7 zugeführte Wärme durch ein über die Kühlmittelleitung 15 gefördertes

ίο Kühlmittel abgeführt werden kann. Für eine große Plastifizierleistung sind ferner die Fördernuten 17 zweckdienlich, indem sie beim Plastifizieren ein örtliches Verharren bzw. ein Überhitzen von Material an der Welle 5 und an dem Außenkonus 8 des Plastifizierkopf es 7 verhindern und zu einem kontinuierlichen Förderfluß beitragen. Vorteilhaft für den Förderfluß ist auch, wenn der halbe öffnungswinkel X des Außenkonus 8 nicht zu groß, d. h. vorzugsweise nicht über 60° gewählt wird.

Vor dem Ausspritzen der im Verdrängungsraum 25 deponierten, plastifizierten Masse wird vorerst die Welle 5 bei unterbrochener Drehbewegung (gemäß Zeichnung) nach rechts verschoben, bis der Außenkonus 8 an dem Innenkonus 24 des Stopfzylinders 2 anliegt und dadurch den Raum 25 gegenüber der Kammer 22 dichtend abschließt. Alsdann erfolgt der Spritzhub des Spritzzylinders 20, bis die trichterförmige Stirnwand 18 den Kegel 10 des Plastifizierkopfes 7 erreicht. Dabei wird die plastifizierte Masse aus dem Raum 25 und durch die Spritzdüse 19 restlos in eine Spritzgießform verdrängt.

Abweichend von dem vorstehend Beschriebenen kann man auch im Intrusionsverfahren arbeiten. Dazu wird der Spritzzylinder 20 in eine etwa der Zeichnung

entsprechende stationäre Stellung gebracht, bei welcher zwischen seiner trichterförmigen Stirnwand 18 und dem Kegel 10 des Plastifizierkopfes 7 nur noch ein Ringspalt offen bleibt. In dieser Stellung des Zylinders 20 wird bei rotierendem Plastifizierkopf 7 die in die Stopfkammer 22 eingebrachte dosierte Masse durch den Scherspalt 23 getrieben und unmittelbar anschließend ausgespritzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   1,Plastifizier- und Einspritzvorrichtung für plastif izierbare Kunststoffe, mit einem drehbaren und axial in einem Spritzzylinder verschiebbaren PIastifizierkopf, mit einem durch eine zylindrische Außenfläche des Plastiflzierkopfes und der zylindrischen Außenfläche des Spritzzylinders begrenzten Plastifizierspalt und mit einem zwischen einer Einfüllöffnung für den Kunststoff bis an den Plastifizierkopf axial verschiebbaren, ringförmigen Stopfkolben_s der von einer mit dem Plastifizierkopf verbundenen und diesen antreibenden Welle durchsetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Piastifizierkopf (7) einen größeren Durchmesser ais der Stopfkolben (4) aufweist und daß zwischen der dem Plastifizierkopf (7) zugewandten Stirnfläche eines den Stopfkolben (4) aufnehmenden Stopfzylinders (2) und der diesem zugekehrten Seite des Plastifizierkopfes (7) ein dem Plastifizierspalt (26) vorgeschalteter Scherspalt (23) ausgebildet ist, dessen Spaltbreite durch die Axialverschiebung des Plastifizierkopfes (7) oder des Stopfkolbens (4) veränderbar ist.
2. 2. Plastifizier- und Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spritzzylinder (20) gegenüber dem in ihn kolbenartig eingieifenden Stopfzylinder (2) verschiebbar ist.
3. 3. Plastifizier- und Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Scherspalt (23) zwischen einem Außenkonus (8) des Plastifizierkopfes (7) und einem Innenkonus (24) des Stopf Zylinders (2) ausgebildet ist.
4. 4. Plastifizier- und Einspritzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der halbe öffnungswinkel des Innen- (24) bzw. Außenkonus (8) höchstens 60° beträgt.
5. 5. Plastifizier- und Einspritzvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenkonus (24) und der Außenkonus (8) den gleichen öffnungswinkel aufweisen.