DE2838516C3 - Mischvorrichtung, insbesondere für Kunststoffverarbeitungsmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung, insbesondere für Kunststoff-Verarbc.ungsinaschincn, wie z. B. für .Spritzgießmaschinen oder Extruder, die mit einer lösbaren Maschinendüse an der Maierialaustriitsseite am vorderen Ende des Maschinenkopfes und mit einem Mischdorn ausgestattet sind, dessen Mantelfläche mehrere gegeneinander verlaufende, sich mehrmals überschneidende und an den Schnittpunkten Umlcnkkeilc bildende stcilgängigc Schraubcnnuten aufweist, die entweder mit Druckkolben oder mit Förderschnekken den plastifizicrtcn Kunststoff — ggf. über eine Rückstoßsperre und einen Schneckenkopf — in den Stauraum des Maschinenzylinder;» und von diesem über die Maschinendüsc einer .Spritzgießform oder in eine Profildüse eines Extruderkopfes pressen.

Eine derartige Mischvorrichtung ist bekannt.

Insbesondere bei der Verarbeitung von aus mehreren, ggf. unterschiedlichen Komponenten bestehenden Materialien, wie /. B. von nachträglich eingcfärblem Kunsisioffgranulat. ist es erforderlich, das in der Regel außerhalb der Verarbeiiungsmaschine vorgemischte bzw. gefärbte Material während der Verarbeitung bzw. unmittelbar vor dem Eintritt in das Formwerkzeug nochmals zu vermischen, um insbesondere Farbschlieren oder unterschiedliche Farbnuanccn am fertigen Kunststcffteil zu vermeiden.

Zu diesem Zweck ist es bereits bekannt, am Sperring einer eventuell vorhandenen Rückstoßsperre im Bereich seines größeren Durchmessers die MaterialdurchlaßnuiL-n gegeneinander schräg gerichtet auszubilden.

Aufgrund der konstruklionsbedingten relativ geringen Breite und der damit nur kurzen Kanalausfühning ist jedoch mit derartigen »Mischkanälen« keine ausreichend!.· zusätzliche Vermischung des bereits vollständig plaslifizierten Kunststoffmatcrials zu erreichen.

Bei einer weiteren bekannten Ausführungsform ist anstelle des Sperringes der .Schneckenkopf mit schräg verlaufenden Durchlaßkanälen versehen, die jedoch wiederum, zum einen aufgrund ihrer relativ geringen Länge und andererseits infolge des einseitigen Richtungsverlaufes, ebenfalls keine zusätzliche innige Vermischung des verflüssigten Materials ermöglichen.

Aus den US-Patentichrifien 32 39 197 und 39 89 434 sind darüber hinaus Mischeinsätze oder -dorne bekannt.

die innerhalb der Maschinenzylinder bzw. zwischen dem Druckkörper (dem Druckkolben oder der Extruderspindel) und der Maschinendüse angeordnet sind und die auf ihrer Oberfläche gegeneinander gerichtete und sich kreuzende Nuten aufweisen.

Durch den relativ großen Abstand zur Material-Austrittsöffnung der Maschine ergibt sich mit diesen bekannten Mischvorrichtungen keine optimale innige Vermischung des Materials, da die Masse nach dem Verlassen der Mischvorrichtung noch eine größere Strecke innerhalb der Maschine unvcrmischt durchläuft. Hierbei können sich bereits einzelne Malcrialkomponenten wieder sedimentieren oder ordnen.

Außerdem erfordern diese Mischanlagen eine größere bzw. längere Bauanordnung des Maschinenzylinders.

wodurch die Maschincnleisiung nachteilig beeinflußt werden kann oder wodurch höhere Arbeitstempcraiuren und/oder höhere Arbeitsdrücke erforderlich werden.

Nach DE-OS 22 63 660 ist eine Maschinendüse bekannt, in der ein Siebeinsatz angeordnet ist zur Verhinderung des Verstopfens der Düsenöffnung durch im Material enthaltene feste Fremdkörper. Dieser Siebeinsatz, weist ein zentral angeordnetes Rohr auf. das auch dann noch Matcrialdurchfluß sicherstellen soll, wenn das Sieb insgesamt durch Fremdkörper belegt ist. Infolge der axiaien Siebbohrungen ist hierdurch keine Vermischung der Masse gegeben. Außerdem kann dieser Maschinendüse ein Mi.schein »tz, wie er beispielsweise aus der genannten US-PS 39 89 434 bekannt ist, nur maschineiiseilig vorgeschaltet werden. Eine Integration beider Teile ist schon aufgrund des zentralen Rohres nicht möglich. Somit läßt sich auch mit dieser Anordnung keine optimale Materialvermischung erzielen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Mischvorrichtung für Kunststoff-Verarbeitungsmaschiiien. besonders für Spritzgießmaschine und für Extruder, zu schaffen, mit deren Hilfe eine verstärkte innige Vermischung des verflüssigten Kunststoffes im Bereich des Maschinenkopfes sicher erfolgt und die ungleichmäßige Farbsehiehien bzw. farbstoffbedingte Schlierenbildung am fertigen Artikel verhindert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer Mischvorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs der Mischdorn innerhalb der Maschinendüse angeordnet ist.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß mit !Hilfe eines derartigen Mischdornes innerhalb der Maschinendüse der bereits die endgültige Schmelztemperatur aufweisende, vollständig verflüssigte Kunststoff beim Passieren der schraubenförmigen Nuten nochmals mehrfach innig vermischt wird und somit homogener bzw. mit gleichmäßigerer Farbverteilung aus der Maschinendüse austritt.

<>s Aufgrund der sehr sleilgiingigen Schraubcnnulcn ist der bei der Vermischung entstehende Druckvcrlust vernachlässigbar gering.
Prinzipiell ist eine derartige zusätzliche Mischvorrich-

lung in gleicher Weise für Kunststoff-Spritzgießmasehinen und für Extruder, aber auch für alle sonstigen Verarbcitungsmaschinen geeignet, mit denen mittels Druckkolben oder Förderschnecke plastifiziertes, aus verschiedenen Komponenten bestehendes, insbesondere nachträglich mit Pulver eingefärbtes oder mit sonstigen Zusätzen versehenes Material jeglicher Art verarbeitet wird, wenn hierbei eine besonders gleichmäßige und innige Vermischung des Materials vor der endgültigen Verarbeitung, beispielsweise vor dem Einspritzen in eine Form oder vor dem Durchpressen einer Extruderdüse. erforderlich ist.

Hei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Auüenumfang des Mischdorns in jeder Drallrichtung zwei bis vier Schraubennuien auf, die sich zwei- bis fünfmal gegenläufig überschneiden.

Die Maichinendu.se als Materialaustritlselement des Maschinenkopfes kann entweder einen an die Werkzeugdüse einer Spritzgießform oder eines Extruderkopfes angepaßten Radius oder eine flache, ,nit Radialkanälen versehene Stirnseite aufweisen oder anderweitig beliebig gestaltet sein.

Um jedoch zur Erzielung mehrerer Umleiik.keile einen möglichst langen Mischdorn einsetzen zu können, kann die Maschinendüse im Bereich ihres in die Werkzeugdüse ragenden Außenmantels als relativ langgestreckter Kegelstumpf und im Durchmesser kleiner als die die gleiche Konizität aufweisende Bohrung der Werkzcugdüse ausgebildet sein und an ihrer an der Werkzcugdüse anliegenden Stirnseite mehrere Radialkanäle aufweisen. Dadurch bildet und erhält sich um die Maschinendüse selbst beim fortlaufenden Sprit/.vorgang ein Matcrialspali bzw. eine Zone flüssigen Kunststoffs, der die Maschinendüse bzw. das Material um den Mischdorn nicht vorzeitig abkühlen läßt. Damit diese Kunststoffschicht sicher an der Maschinendüse haften bleibt, kann diese auf der Mantelfläche zusätzlich mit umlaufenden Nuten oder Querkerben versehen sein.

Da die erfindungsgemäße Mischvorrichtung prinzipiell für die zusätzliche Homogenisierung jeglicher relativ flüssiger bis zäher Massen, die mit Kolben- oder Schneckenpressen verarbeitet werden, geeignet ist bzw. ggf. entsprechend modifiziert werden kann, beschränkt sich die Erfindung nicht ausschließlich iuf die Vcrarbeilung thermoplastischer Kunststoffe.

Ebenso ist deren Einsatz z. B. bei der Extrusion oder beim Pressen von Radiermassen, von Schreibstiftminen, Kreiden u. ä., in gleicher Weise vorteilhaft, wenn hierbei die einzelnen Komponenten während der Verarbeitung bzw. unmittelbar vor der formgebenden Fertigung nochmals innig vermischt werden sollen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispicle näher beschrieben:

Der in F i g. 1 dargestellte Schnitt zeigt die Tcilansicht einer Kunslstoffsprilzgicßmaschine mit Schneckenförderung. Hierbei befindet sich in dem Zylinder 1, der üblicherweise mit mehreren Heizbändern versehen ist und in dem der Kunststoff mit unterschiedlicher Tempcratuifolge zur Masehincndüse 7 hin unsteigend verlüssigt wird, die Förderschnecke 2.

Am vorderen Ende dieser Förderschnecke ist in der Rii-'cl cine aus einem an der Förderschnecke starr belästigten Spcrrinjr 3 unJ einem iixial beweglichen Venturing 4 bestehende Uückstoßsperrc sowie ein Schneckciikopf 5 angeoidfiM.

In dem Sperring 3 befinden sich ebenso wie in dem 5 Matcriaklurchlaßkanäle 3 bzw. 5'.

durch die das plasiiii/.ierte Material in den Siaurmim Γ des Zylinders 1 gelangt.

Jc nach eingestellter Dosierinenge wird dieser Stauraum !'durch Veränderung der axialen Position der Förderschnecke 2 vergrößert oder verkleinert. Den vorderen Abschluß des Siauraumes bildet der Zylinderkopf 6, in den die Maschinendüse 7 eingeschraubt ist. In diese Maschinendüse 7 ist der Mischdorn 8 eingesetzt, der als zylindrischer oder kegelstumpfförmiger Einsatz ίο ausgebildet sein kann und auf dessen Mantelfläche die Schraubennuten 8' und die sich durch die jeweiligen Überschneidungen dieser gegenläufigen Schraubenniiten 8 an den Schnittpunkten bildenden Umlenkkeile 8" angeordnet sind, die die zusätzliche Vermischung des Materials bewirken.

Je steilgängiger diese Schraubennuten 8' ausgeführt sind, desto geringer ist derDruckverlust.

Die Wirksamkeit der Mischvorrichtung ist insbesondere von der Anzahl der Umlenkkeile 8" und somit von der Länge des Mischdornes 8 sowie vo-t der Anzahl der Schraubennuien 8' abhängig.

Die Größe (Durchmesser und Länge) des Mischdornes 8 richtet sich insbesondere nach den vorhandenen Variationsmöglichkeilen der Maschinendüse 7.
Die Sci.raubennuten sollten vorteilhafterweise querschniitsmäßig so bemessen sein, daß sie insgesamt annähernd dem kleinsten Querschnitt der Fördernui 2' auf der Förderschnecke 2 entsprechen, damit der Materialrückstau innerhalb des Siauraumes Γ und der dadurch bedingte zusätzliche Druckverlust möglichst gering gehalten wird.

Fig.2 zeigt die Mischvorrichtung in Verbindung mit einer anderen Ausführungsform der in eine Düsenplaite 11 einer Spritzgießform eingesetzten Werkzeugdüse 10. Hierbei ist die Maschinendüse 7 im Bereich ihres in die Bohrung der Werkzeugdüse ragenden Außenmanteis T relativ langgestreckt kegelstumpfi'örmig gestaltet.

Aufgrund des vorzugsweise um 0,5 bis b mm

geringeren Außendurchmessers der Maschinendüse 7 wird lin Matcrialspalt 10' gebildet, der über mehrere Radialkanäle 7", die in der Stirnseite der Maschinendüse 7 angeordnet sind, mit der Düsenbohrung T" verbunden ist und durch die an den Druckradius 10" der Werkzeugdüse 10 angepaßte Stirnseite des Zylinderkopfes 6 dicht verschlossen wird.

Der Maierialspali 10' bleibt — insbesondere beim Heißkammerspritzgießverfahren — stehts mit flüssigem Kunststoff gefüllt und wirkt somit zusätzlich dem vorzeitigen Abkühlen des zu verarbeitenden Materials innerhalb der Mischvorrichtung entgegen. Mit einer derartigen Kombination von Werkzeugdüse 10 und Maschinendüse 7 läßt sien eine Mischvorrichtung mit besonders langem Mischdorn 8 und demzufolge mit sehr steilgängigen, widerstandsarmen Schraubpnnuten 8' bzw. mit relativ, vielen Umlenkkeilen 8" ausbilden, die eine optimale Vermischung des zu verarbeitenden Materials bewirkt.

Bezugsziffern-Zusammensiellung

1 — Zylinder
Γ — Stauraum

2 — Förderschnecke
2' — Fördernut

3 — Sperring

3' — Materialdurchlaßkanäle
(am Sperring)

4 — Ventilring

Rijckstoßsperre

	5	— Schneckenkopf	28 38 516
5	— Materialdurchlaßkanäle
5'	(am Schneckenkopf)
	— Zylinderkopf
6	— Maschinendüse
7	— Außenmantel
T	— Radialkanäle
7"	— Düsenbohrung
T"	— Mischdorn
8	— Schraubennuten
8'	— Umlenkkeile	III
8"	— Werkzeugdüse
10	— Materialspalt
10'	— Druckradius
10"	— Düsenplatte
11	Hierzu 2 Blatt Zeichnungen	15

2(1

.Kl

40

60

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Mischvorrichtung, insbesondere für Kunslsloffverarbeitungsmaschinen. wie z. B. Spritzgießmaschinen und Extruder, die mit einer lösbaren Maschinendüse an der Materialaustrittsseite am vorderen Ende des Maschinenkopfes und mit einem Mischdorn ausgestattet sind, dessen Mantelfläche mehrere gegeneinander verlaufende, sich mehrmals überschneidende und an den Schnittpunkten Umlenkkeile bildende, steilgängige Schraubennuten aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischdorn (8) innerhalb der Maschinendüse (7) angeordnet ist

2. Mischvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenumfang des Mischdorns (8) in jeder Drallrichtung 2 bis 4 Schraubennuten aufweist, die sich zwei bis fünfmal gegenläufig überschneiden.

3. Mischvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschinendüse (7) im Bereich ihres in die Werkzeugdüse (10) ragenden Außenmantels (7') als relativ langgestreckter Kegelstumpf und im Durchmesser kleiner als die gleiche Konizität aufweisende Bohrung der Werkzeugdüsc (10) ausgebildet ist und an ihrer an dec Werkzeugdüse anliegenden Stirnseite mehrere Radialkanäle (7") aufweist.