DE3006434C2 - - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Entgasungsvorrichtung an der Schnecken-Plastifizier- und Fördereinrichtung einer Kunst­ stoff-Spritzgießmaschine, wobei in einer in Förderrichtung an eine Scherzone anschließenden Entgasungszone der Plastifi­ zier- und Fördereinrichtung ein Entgasungszapfen in den Plasti­ fizierzylinder eingesetzt ist, der eine gegenüber der Zylin­ derbohrung erweiterte Einzugstasche aufweist, die über einen Zapfendurchlaß nach außen hin offen ist.

Die beidseits die­ ser Entgasungszone liegenden Zylinderabschnitte sind in übli­ cher Weise mit Heizmänteln versehen, die einerseits in den der Entgasungszone vorangehenden Zonen für das einwandfreie Plastifizieren des zugeführten Kunststoffgranulats sorgen und andererseits anschließend an die Entgasungszone den plastifi­ zierten Kunststoff auf der für den Spritzvorgang erforderli­ chen Temperatur hält. Die sogenannte Scherzone bildet im Plastifizierzylinder eine Stelle relativ kleinen Durchlaßvo­ lumens, während die anschließende Entgasungszone eine erheb­ liche Volumenvergrößerung darstellt. Das die Scherzone mit relativ hohem Druck passierende plastifizierte Material kann sich in der Entgasungszone über die Einzugstasche und die Zap­ fenbohrung auf einen niedrigen, z. B. den Umgebungsdruck ent­ spannen.

Beim Plastifizieren hygroskopischer Kunststoffe, wie z. B. Acrylnitril-Butadien-Styrol, Polycarbonat oder insbeson­ dere Polyamide (z. B. PA 6 und PA 6.6) werden je nach Feuchtig­ keitsgehalt und durch die Heizmäntel erzeugten Zylindertempe­ raturen Feuchtigkeit und andere flüchtige Stoffe infolge des großen Druckgefälles zwischen Scherzone und Entgasungszone zur Oberfläche der Schmelze diffundieren, von wo sie durch die Zapfenbohrung entweichen können. Dabei zeigt sich aller­ dings, daß die Einzugstasche, die durch Volumenvergrößerung den einwandfreien Gasaustritt ermöglichen soll, leicht verklebt, da das in sie eindringende Material durch starke Wärmeabgabe an den in einer unbeheizten Zone liegenden Entgasungszapfen wenigstens teilweise erstarren kann; dadurch vermindert sich das Aufnahmevolumen der Tasche und es kann besonders bei stark hygroskopischem Material, infolge zu starker Quellung zu einem Materialaustritt durch die Zapfenbohrung kommen. Zu starkes Quellen könnte natürlich durch Herabsetzen der Temperatur in der der Entgasungszone vorangehenden Zone erreicht werden; damit wird aber das vollständige Ausdiffundieren von Dampf und Gasen verhindert, was natürlich unerwünscht ist. Insbesondere aber bei Umrüstung der Maschine auf ein anderes Spritzmaterial ist ein vorübergehendes Erstarren von Material in der Tasche unvermeidlich, wobei bei erneuter Inbetriebnahme der Maschine keine Gewähr für Wiederaufschmelzen des in der Tasche erstarr­ ten Materials gegeben ist.

Die vorliegende Erfindung bezweckt demgegenüber die Schaffung einer Entgasungsvorrichtung der genannten Art, die das Verkle­ ben und damit das Unwirksamwerden der Einzugstasche zu vermei­ den gestattet, und zwar unabhängig von Art und Schmelztempe­ ratur des Spritzmaterials.

Zu diesem Zweck ist die erfindungs­ gemäße Entgasungsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß der Entgasungszapfen von den Heizmänteln der benachbarten Zylinderabschnitte unabhängige und unabhängig von diesen re­ gulierbare Heizelemente aufweist.

Damit ist es möglich, die mit dem plastifizierten Material in Berührung kommenden Partien und insbesondere die Wandung der Einzugstasche des Entgasungszapfens, auf einer Temperatur zu halten, die, dem verwendeten Spritzmaterial entsprechend, ein Festkleben bzw. Erstarren dieses Materials im Entgasungszap­ fen vermeiden läßt, ohne daß die Temperatur in den benach­ barten Zonen zwecks entsprechender Beeinflussung der Tempe­ ratur in der Entgasungszone erhöht werden müßte. Von beson­ derem Vorteil ist dies nach einer Betriebsunterbrechung der Spritz­ gießmaschine bzw. nach einem Materialwechsel; in solchen Fäl­ len ist ein Erstarren von Material im Entgasungszapfen unver­ meidlich. Die unabhängig regulierbare Heizung des Entgasungs­ zapfens gestattet es aber, bei Wiederinbetriebnahme sofort das erstarrte Material aufzuschmelzen, so daß die einwandfreie Entgasung sofort wieder gewährleistet ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt; es zeigt

Fig. 1 im Axialschnitt die Plastifizier- und Spritzeinrich­ tung einer Spritzgießmaschine mit Entgasungsvor­ richtung,

Fig. 2 in größerem Maßstab einen Querschnitt nach der Linie A-A in Fig. 1 durch den Entgasungszapfen,

Fig. 3 Einen Querschnitt nach der Linie B-B in Fig. 2, und

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie C-C in Fig. 3.

Die in Fig. 1 gezeigte Schnecken-Plastifiziereinrichtung einer Spritzgießmaschine zur Verarbeitung thermoplastischer Kunst­ stoffe besitzt in üblicher Weise eine im Zylinder 1 angeordnete Schnecke 2; durch entsprechende, an sich bekannte Ausbildung der Schnecke bzw. Wahl des Kerndurchmessers sind in einem er­ sten Zylinderabschnitt eine dem Materialeinlaß 1 a zugeordnete Einzugszone sowie anschließend eine Kompressionszone, eine Meteringzone und (mit 3 angedeutet) eine Scherzone gebildet. Anschließend an diese Scherzone 3 folgt eine Entgasungszone, in welcher der im folgenden näher beschriebene Entgasungszap­ fen 4 in eine Radialbohrung des Zylinders 1 eingesetzt ist. Sowohl die in Durchsatzrichtung des Materials (Pfeil a) der Ent­ gasungszone vorangehenden, als auch die anschließenden Zylin­ derzonen sind mittels der üblichen Heizmäntel 5 mit zugeordne­ ter, nicht dargestellter Temperaturregulierung heizbar, was das Plastifizieren bzw. Plastischhalten des bei 1 a zugeführten und durch die rotierende Schnecke 2 zur Spritzdüse 6 förderbaren Kunststoffs gewährleistet.

Wie die Fig. 2 und 4 zeigen, besitzt der Entgasungszapfen 4 einen zylindrischen Hauptkörper 7 mit äußerem Abstützflansch 7 a, auf dem eine Deckplatte 8 festgeschraubt ist. Der Entgasungszapfen 4 ist mit einer achsparallelen im Bereich des Zapfenhauptkörpers man­ telseitig offenen Rinne 9 a versehen, die sich nach oben erwei­ ternde, etwa einen Rechteckquerschnitt aufweisende Öffnung 9 b durch den Abstützflansch 7 a und die darüber liegende Deckplatte 8 hindurch erstreckt. Die untere Zapfenpartie ist rechtwinklig zur Zapfen­ achse x und seitlich zu dieser versetzt mit einem der Bohrung des Zylinders 1 entsprechenden Querbohrungsabschnitt 10 verse­ hen; dadurch ist die untere Zapfenpartie 7 b, wie besonders aus Fig. 2 hervorgeht, auf ein die Schneckenachse y untergreifendes Mantelstück reduziert, während der Querbohrungsabschnitt 10 durch die entsprechende Innenwand des Zylinders 1 im Bereich des Zapfens zur vollen Zylinderbohrung ergänzt wird.

Die Heizvorrichtung des Entgasungszapfens 4 besteht beim ge­ zeichneten Beispiel aus zwei in achsparallele Bohrungen des Zapfens eingesetzte Heizelemente 12 a, 12 b, die über Anschlüsse 13, die durch die Deckplatte 8 nach außen geführt sind, mit einer Temperaturreguliervorrichtung (nicht gezeichnet) verbunden sind. Dieser Reguliervorrichtung ist ein ebenfalls in einer achsparal­ lelen Bohrung des Zapfens untergebrachter Temperaturmeßfühler 14 zugeordnet. Wie in Fig. 2 und 3 ersichtlich, ist das Heiz­ element 12 a so angeordnet, daß es in den Bereich der unteren Zapfen­ partie 7 b ragt und somit besonders wirksam die den Zapfendurch­ laß (Rinne 9 a, Öffnung 9 b) und die Einzugstasche 11 aufweisende Zapfenpartie zu erhitzen vermag, während das andere Heizelement 12 b dem erstgenannten diametral gegenüberliegt und so die Temperatur der restlichen, die Zylinderbohrung nach oben begrenzenden Zapfenpartie zu erhitzen gestattet.

Dank der beschriebenen Ausbildung der Entgasungsvorrichtung läßt sich durch differenzierte Temperierung des Entgasungs­ zapfens bezüglich der angrenzenden Temperaturzonen des Schnec­ kenzylinders die Viskosität des plastifizierten Spritzmaterials so beeinflussen, daß anfallende Materialpfropfen im Durchlaß des Entgasungszapfens (Rinne 9 a, Öffnung 9 b), wie sie bei Betriebsunterbrechungen auftreten können, wieder zum Abschmelzen gebracht werden, ohne daß man die Temperatur in den benachbarten Zylinderzonen erhö­ hen muß. Dadurch wird der Entgasungsprozeß besser beherrsch­ bar. Das Verkleben der Einzugstasche 11 und des Entgasungsdurch­ lasses während des Betriebs kann vermieden werden. Insbesondere bei der Verarbeitung stark hygroskopischer Werkstoffe, wie z. B. Polyamid 6.6, entstehen je nach Feuchtigkeitsgehalt des Werk­ stoffs und den eingestellten Zylindertemperaturen Dampfdrücke von bis zu 88 bar. Dies verursacht ein Aufquellen der Schmelze im Plastifizierzylinder, deren Mehrvolumen nur zum Teil vom zwi­ schen Schnecke und Zylinder verbleibenden Hohlraum aufgenommen werden kann. Die Folge davon ist, daß die Entgasungsöffnung durch die aufquellende Polyamid-Schmelze verklebt und den frei­ en Gasaustritt verhindert. Ein Absenken der der Entgasungsöff­ nung benachbarten Zylindertemperaturen unter den Schmelzbereich von ca. 255°C für Polyamid 6.6 würde zwar die Viskosität der Schmelze erhöhen und somit die Aufquelltendenz mindern, doch ist dann eine einwandfreie Entgasung wegen ungenügend aufge­ schmolzenem Granulat nicht mehr gewährleistet. Bei dem kristalli­ nen Werkstoff Polyamid ist ein Verkleben gleichbedeutend mit dem Erstarren der Schmelze, da der Werkstoff einen ausgeprägten Schmelzpunkt aufweist.

Dank dem beheizten Entgasungszapfen ist es möglich, diesen par­ tiell zum Beispiel auf 280°C zu beheizen und die von den mit Schmelze verklebten Stellen in der Einzugstasche und im Entga­ sungsdurchlaß wieder zum Abschmelzen zu bringen, ohne daß die benachbarten Heizzonen mitbeeinflußt werden. Analoges gilt für die Verarbeitung anderer hygroskopischer Werkstoffe, wie z. B. Acrylnitril-Butadien-Styrol, Styrol-Acryl-nitril, Polymethyl­ methacrylat, Polycarbonat oder andere.

Claims (3)

1. Entgasungsvorrichtung an Schnecken-Plastifizier- und Förder­ einrichtung einer Kunststoff-Spritzgießmaschine, wobei in einer in Förderrichtung an eine Scherzone anschließenden Entgasungszone der Plastifizier- und Fördereinrichtung ein Entgasungszapfen in den Plastifizierzylinder eingesetzt ist, der eine gegenüber der Zylinderbohrung erweiterte Einzugsta­ sche aufweist, die über einen Zapfendurchlaß nach außen hin offen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Entgasungs­ zapfen (4) von den Heizmänteln (5) der benachbarten Zy­ linderabschnitte unabhängige und unabhängig von diesen regu­ lierbare Heizelemente (12 a, 12 b) aufweist.

2. Entgasungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein achsparallel in den Be­ reich der Einzugstasche (11) des Entgasungszapfens (4) in diesen hinein­ ragendes Heizelement (12 a, 12 b) vorhanden ist, wobei ein ebenfalls achsparallel in den Zapfen hineingeführter Temperaturmeßfühler (14) an eine einstellbare Temperaturreguliervorrichtung für das Heiz­ element (12 a, 12 b) angeschlossen ist.

3. Entgasungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Entgasungs­ zapfen (4) mit seiner die Einzugstasche (11) aufweisenden unteren Zapfenpartie (7 b) die Schnecke (2) über deren Achse (y) hinaus umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Heizelement (12 a) in den Bereich der Einzugstasche (11) ragt und ein weiteres Heizelement ( 12 b) dem erstgenannten bezüglich der Zapfenachse (x) etwa diametral gegenüberliegend angeordnet ist.