DE2426703C3 - Einspritzeinheit einer Kunststoff-Spritzgießmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einspritzeinheit einer Kunststoff-Spritzgießmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei einer bekannten Einspritzeinheit der gatlungsgemäßen Art (»Plastverarbeiter« 1962, Heft 10, Seite 534, Abbildung 22D) ist es zwar in einer zweiten Einspritzphase über den im Durchmesser kleineren Kolbenabschnitt möglich, ein exakt definier!es Einspritzvolumen einzuspritzen, sobald dieser Kolbenabschnitt in seinen entsprechenden Bohrungsabschnitt eintritt, doch ist bei dieser Ausgestaltung ein Einspritzen nur eines einigermaßen definierten Einspritzvolumens in der Phase, in der bei nichtrotierender Schnecke mit dem größeren, dem Schneckenaußendurchmesser entsprechenden Kolbenabschnitt gearbeitet wird, unmöglich, weil ein überwiegender, kaum sinnvoll vorauszuberechnender Teil des plastifizierten Materials durch die Schneckengänge zurückfließt. Es lassen sich somit nur insgesamt geringe Einspritzvolumen, und diss auch nicht exakt, einspritzen. Das plastifizierte Material ist im vorderen Bereich flüssig und bietet bei dem relativ großen Fördergangquerschnitt wenig Widerstund und wird nach hinten, bis zum Einfülltrichter hin, körnig. Das körnig liegende Schüttgut liegt mit einem Hohlraumanteil von etwa 40 bis 60 Volumenprozent vor, in das das rückströmende Material ohne großen Widerstand eindringen kann. Bei großen Schneckenwegen kann das sich so bildende Gemenge aus Körnern und flüssigem Material sogar in Richtung auf die Einfüllöffnung zurückgeschoben werden.

Andererseits ist es bei Einspritzeinheiten von Kunststoff-Spritzgießmaschinen, die nur einen wirksamen, dem Schneckenaußendurchmesser entsprechenden Kolbenabschnitt aufweisen, bekannt, eine Rückfluß-

!0 sperre in Form eines Rückfluß-Sperringes vorzusehen (»Plastverarbeiter«, 1962, Heft 10, Seite 533, Abbildung 21). Bei dieser Ausgestaltung läßt sich zwar ein entsprechend der jeweiligen Auslegung fest vorgegebenes Einspritzvolumen ausbringen, dies jedoch immer nur mit dem der Auslegung entsprechenden vorgegebenen Einspritzdruck, so daß es nicht möglich ist, in der Endphase des Einspritzen sowie in der Nachdruckphase einen besonders hohen spezifischen Spritzdruck zu erzeugen, wie er zur exakten Formausfüllung sehr zweckdienlich wäre.

Gegen die Verwendung einer derartigen bekannten Rückflußsperre bei einer Einspritzeinheit der gattungsgemäßen Art hat ein Vorurteil bestanden, da bei Verwendung einer derartigen Rückflußsperre bei Eintritt des kleineren Kolbenabschnittes in den entsprechenden kleineren Bohrungsabschnitt und bei dann vorhandenem dichten Anliegen des Rückfluß-Sperringes das Material, das sich in dem Raum vor dem Rückfluß-Sperring befindet, nicht mehr entweichen kann, so daß eine weitere Axialverschiebung der Schnecke praktisch nicht mehr möglich wäre.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einspritzeinheit der gattungsgemäßen Art zu schaffen, mit der ein großes Einspritzvolumen exakt in den

j5 Formhohlraum einer Spritzgießform eingespritzt werden kann und mit der in der Endphase des Einspritzens sowie in der Nachdruckphase ein höherer spezifischer Spritzdruck erzeugt werden kann, als er beim Ausbringen des großen Einspritzvolumens durch den Schneckenaußendurchmesser erzeugbar ist.

Eine erste und eine zweite erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergeben sich aus den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche 1 und 3.

Bei der Lösung nach Patentanspruch 1 ist eine Druckentlastungseinrichtung direkt an dem Rückfluß-Sperring vorgesehen. Durch eine derartige Druckentlastungseinricluung ist es möglich, mit zwei wirksamen, unterschiedlichen Kolbenabschnitten zu arbeiten und dabei trotzdem an der Schneckenspitze im Bereich des

so größeren Kolbenabschnittes den Rückfluß-Sperring vorzusehen, so daß jetzt auch vor Eintritt des kleineren Kolbenabschnittes in die abgesetzte Bohrung bereits ein exakt definiertes, und zwar großes Einspritzvolumen in die Spritzgießform eingespritzt werden kann, während dann andererseits bei Eintritt des kleineren Kolbenabschnittes in die abgesetzte Bohrung ein außerordentlich hoher spezifischer Spritzdruck erzeugt werden kann, wobei die Schnecke als solche ohne weiteres vorgeschoben werden kann, weil das vor dem Rückfluß-Sperring befindliche Material durch die Druekentlastungseinrich= tung nach hinten entweichen kann.

Dieser sehr hohe spezifische Spritzdruck in der Endphase des Einspritzens und in der Nachdruckphase führt zu einer hervorragenden Ausfüllung der Spritzgießform unter Überwindung der vorhandenen Kaltflußprobleme. Der in dieser zweiten Einspritzphase auftretende Volumenverlust ist erstens sehr klein, da hier nur ein kurzer Schneckenweg erforderlich ist, und

er wirkt sich auch praktisch nicht aus, da zuvor ja nunmehr bereits eine exakte Einspritzvolumenausbringung möglich gewesen ist.

Mit einer derartigen Einspritzeinheit können im Spritzgießverfahren Kunststoffteile z. B. mit dünnen Stegen oder auch extrem dickwandige Teile hergestellt werden, die bislang aufgrund des Fehlens hoher spezifischer Spritzdrücke in der Endphase des Einspritzens nicht hergestellt werden konnten; zumindest nicht in Verbindung mit einem derartig großen Einspritzvolu- ι ο men. Bislang mußte man die Schnecken nach dem benötigten Enddruck auswählen, wobei bei hohem Enddruck das Einspritzvolumeri entsprechend begrenzt war.

Eine zweckmäßige, da baulich besonders einfache Ausgestaltung der im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Lösung ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 2 angegeben.

Eine weitere Möglichkeit der Druckentlastung für die Einspritzphase, bei der der im Durchmesser kleinere Kolbenabschnitt in den entsprechenden Rohrungsabschnitt eintritt, ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 3. Die Druckentlastung geschieht hier durch die Schaffung eines Druckraumes zwischen gesonderten hydraulischen Antriebskolben für die gegeneinander verschiebbaren Kolbenabschnitte. In weiterer Ausgestaltung ist dabei dem druckentlastbaren Druckraum ein einstellbares Ausströmventil zugeordnet. Bei dieser Ausgestaltung lassen sich die gewünschten Spritzdrücke in der Endphase des Einspritzens sehr jo exakt einstellen.

Zwei Ausführungsbeispiele von Einspritzeinheiten gemäß der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt j5

F i g. 1 eine erste Einspritzeinheit im Längsschnitt,

F i g. 2 eine zweite Einspritzeinheit in vereinfachtem Längsschnitt.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Einspritzeinheit einer Kunststoff-Spritzgußmaschine ist eine Plastifizier- und Einspritzschnecke 1 vorgesehen, die in einstückiger Ausbildung einen dem Schneckenaußendurchmesser entsprechenden größeren Kolbenabschnitt la mit der Kolbenfläche F sowie einen im Durchmesser kleineren, ?n der Schneckenspitze angeordneten Kolbenabschnitt lömitder Kolbenfläche /aufweist. Der Schneckenzylinder 2 hat düsenseitig einen dem kleineren Kolbenabschnitt Xb entsprechenden Bohrungsabschnitt 2b, während der Bohrungsabschnitt 2a des Schneckenzylinders 2 den größeren Kolbenabschnitt la aufnimmt. Der Bohrungsabschnitt 2b mündet in die Spritzdüse 3 ein.

An der Schneckenspitze ist im Bereich des größeren Kolbenabschnittes la ein Rückfluß-Sperring 5 vorgesehen, dem eine Druckentlastungseinrichtung zugeordnet ist. Diese besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel darin, daß der Rückfluß-Sperring 5 uuf seiner Rückseite mit axial verlaufenden Rillen 6 zur Druckentlastung versehen ist, die bezüglich ihres Querschnittes auf Selbstdichtung für die Einspritzphase bis zum Eintritt des kleineren Kolbenabschnittes In in den Bohrungsabschnitt 2bausgelegt sind.

Ausgehend von einem Antriebsdruck PI des Antriebsaggregates wird in der Einspritzphase ausgehend von der in Fig. 1 dargestellten Stellung zunächst in exakter Form der überwiegende Teil des Einspritzvolumens VX von dem Kolbenabschnitt la in die Spritzgieß-Form 4 mit relativ niedrigem Druck eingespritzt. In einer zweiten Einspritzphase und zum Nachdrücken wird dann nur noch wenig Material entsprechend dem Einspritzvolumen V2 bei hohem spezifischen Preßdruck von dem Kolbenabschnitt Xb nachgespritzt. Der spezifische Spritzdiuck P 2 beträgt dabei

Pl =

F- Pi

Befindet sich der kleinere Kolbenabschnitt Xb unmi'.;elbar vor seinem Eintritt in die abgesetzte Bohrung 2b, sollen also die hohen spezifischen Spritzdrücke angewendet werden, wird der Ringraum, der sich in dieser Arbeitsphase vor dem größeren Kolbenabschnitt Xb gebildet hat und der von einem Teil des Bohrungsabschnittes 2a des Schneckenzylinders 2, dem Schulterabschnitt zwischen den Bohrungsabschnitten 2a und 2b und der Ringfläche aus größerem Kolbenabschnitt Xa und der Mantelfläche des kleineren Kolbenabschnittes 1£> gebildet wird, dadurch druckentlastet, daß das in diesem Raum befindliche Material unter Aufhebung der zuvor vorhandenen Selbstdichtung durch die Rillen 6 nach hinten ausweichen kann.

Bei dem in Fig.2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der abgesetzte Schnecken-Kolben 7 zweiteilig ausgebildet. Dem dem Schneckenaußendurchmesser entsprechenden größeren Kolbenabschnitt Xa' ist wieder der Rückfluß-Sperring 5' zugeordnet. In dem Kolbenabschnitt la' ist der im Durchmesser kleinere Kolbenabschnitt Xb' relativ zu diesem verschieblich gelagert, wobei zwischen den hydraulischen Antriebskolben8und 11 der beiden Kolbenabschnitte la'und Xb' ein Druckraum 9 ausgebildet ist, der hinsichtlich seines Druckes entlastbar ist, so daß hierdurch die erforderliche Druckentlastung bei Eintritt des kleineren Kolbenabschnittes Xb'in den Bohrungsabschnitt 2b möglich ist. Dem Druckraum 9 ist dabei ein einstellbares Ausströmventil 10 zugeordnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist an Jen Rückfluß-Sperring5' eine Druckentlastungseinrichtung nicht erforderlich. Über die Einstellung des Ausströmventils iO kann der Druck P2 exakt eingestellt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Einspritzeinheit einer Kunststoff-Spritzgießmaschine mit einer Plastifizier- und Einspritzschnecke, die einen dem Schneckenaußendurchmesser entsprechenden größeren Kolbenabschnitt und einen im Durchmesser kleineren an der Schneckenspitze angeordneten Kolbenabschnitt aufweist, und mit einem Schneckenzylinder, der düsenseitig einen dem kleineren Kolbenabschnitt entsprechenden Bohrungsabschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß an der Schneckenspitze im Bereich des größeren Kolbenabschnittes (Xa) ein an sich bekannter Rückfluß-Sperring (5) vorgesehen ist, an dem eine Druckentlastungseinrichtung angeordnet ist.

2. Einspritzeinheit nach Patentanspruch 1,. dadurch gekennzeichnet, daß der Rückfluß-Sperring (5) auf seiner Rückseite mit axial verlaufenden Rillen (6) zur Druckentlastung versehen ist, die bezüglich ihres Querschnittes auf Selbstdichtung für die Einspritzphase bis zum Eintritt des kleineren Kclbenabschnittes (\b)\n den Bohrungsabschnitt (2b)ausgelegt sind.

3. Einspritzeinheit entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, dbdurch gekennzeichnet, daß an der Schneckenspitze im Bereich des größeren Kolbenabschnittes (Xa') ein an sich bekannter Rückfluß-Sperring (5) vorgesehen ist und daß zur Druckentlastung der kleinere Kolbenabschnitt (Xb )m dem größeren Kolbenabschnitt (Xa') verschiebbar gelagert ist unt daß zwischen hydraulischen Antriebskolben (8 und 11) der beiden Kolbenabschnitte (Ia', Xb') ein Druckraum (9) ausgebildet ist, der hinsichtlich seines Druckes entlastbar ist.

4. Einspritzeinheit nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Druckraum (9) ein einstellbares Ausströmventil (10) zugeordnet ist.