DE3939189C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Spritzpressen von thermoplastischen Kunststoffabfällen. Derartige Vorrichtungen sind in der jüngsten Vergangenheit aus ökologischen Gründen zunehmend von Interesse.

Beim Aufbereiten von thermoplastischem Kunststoffgut aus Kunststoffabfall zur Herstellung eines wiederverwendbaren Werkstoffs hieraus wird in einem Behälter das eingebrachte Kunststoffgut zerkleinert, durchmischt und erwärmt. Das gemischte und erwärmte Kunststoffgut gelangt aus dem Behälter in einen Schneckenextruder, in dem es plastifiziert wird und als Schmelzstrang austritt. Eine derartige Anordnung ist beispielsweise aus der DE-OS 35 25 554 bekannt. Der derart gewonnene Schmelzstrang wird dann in an sich bekannter Weise weiterverarbeitet, und zwar in einer beispielsweise aus der DE-OS 31 15 306 bekannten Anlage, bei welcher der Schmelzstrang aufeinanderfolgend einer Druckpresse und dann einer mit dieser über eine Verbindungseinrichtung verbundenen Spritzpresse zugeführt wird. Problematisch an dieser bekannten Druck-Spritzpressenanordnung ist es, daß an der Verbindungseinrichtung Schäden auftreten, wenn Teile der Anordnung Erschütterungen ausgesetzt sind, wie sie beispielsweise von einer der Anlage vorgeschalteten Aufbereitungsanlage für Kunststoffabfälle herrühren.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Spritzpressen von thermoplastischem Kunststoffabfällen zu schaffen, bei der von der Aufbereitungsanlage herrührende Erschütterungen keine Beschädigung der Verbindungseinrichtung zwischen der Spritzpresse und der Druckpresse hervorzurufen vermögen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Aufgrund der erfindungsgemäß vorgesehenen elastischen Kugelgelenkverbindung zwischen Einzelrohren der als geschlossene Rohrverbindung ausgebildeten Verbindungseinrichtung zwischen der Spritzpresse und der Druckpresse wird vermieden, daß sich Erschütterungen, die von der Aufbereitungsanlage herrühren, schädlich auf die Verbindungseinrichtung auswirken.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den Spritzpreßteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Spritzpressen von Kunststoffteilen aus Kunststoffabfällen in Vorderansicht, teilweise geschnitten;

Fig. 2 und 3 Abschnitte einer Verbindungsleitung der Vorrichtung von Fig. 1 in vergrößerter Darstellung.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zum Spritzpressen von Kunststoffteilen ist als Zusatzeinrichtung direkt an die Austrittsöffnung eines nicht dargestellten, an sich bekannten Schneckenextruders einer Vorrichtung zum Aufbereiten von thermoplastischem Kunststoffgut angeschlossen und besteht im wesentlichen aus einer Spritzpresse 1 und einer Druckpresse 2.

Beim Spritzpressen wird bekanntlich die Schmelze in die ge­ schlossene Spritzform ohne Gegendruck eingespritzt. Nach Füllung der Form wird durch den Pressendruck die Formgebung bewirkt. Ein derartiges Spritzpressen erfordert einfache, kostengünstig herstellbare Formen.

Die Spritzpresse 1 ist vertikal angeordnet und ruht auf dem freien oberen Stirnende eines auf dem Boden verankerten vertika­ len Stahlgestelles 3. Sie besteht aus einem frontal auf dem Stahlgestell 3 befestigten Betätigungszylinder 4, in dem ein zylindrischer Druckkolben 5 auf- und abgleitend geführt sitzt. Eine Distanzstange 6 ist über einen Flansch 7 mit dem Druckkol­ ben 5 koaxial, z. B. mit Schrauben, verbunden und ragt aus dem Betätigungszylinder 4 nach oben heraus. Oben auf dem Betäti­ gungszylinder 4 sitzt aufgeschraubt eine Traverse 8, die z. B. an einem nicht dargestellten Maschinenrahmen befestigt ist. Das obere freie Ende der Distanzstange 6 steht mit dem in einem Hydraulikzylinder 9 geführten Kolben (nicht dargestellt) oder der Kolbenstange (nicht dargestellt) in Verbindung, so daß deren Bewegungen auf die Distanzstange 6, und damit auf den Druckkol­ ben 5 der Spritzpresse 1, übertragen werden. Der Hydraulikzylin­ der 9 ist einseitig von oben mit einem Druckmittel beaufschlag­ bar (nicht dargestellt), das den Kolben im Hydraulikzylinder nach unten drückt; der Kolben wird von der Distanzstange 6 nach beendeter Beaufschlagung wieder nach oben gedrückt. Das untere Ende des Hydraulikzylinders 9 ist an einen Flansch 10 ge­ schraubt, der z. B. am nicht dargestellten Maschinengestell befestigt ist.

Kurz oberhalb des Bodens 11 oder im Bereich des Bodens 11 des Betätigungszylinders 4 ist in der Zylindermantelwandung ein Loch vorgesehen, an das eine schräg nach unten gerichtete Einlauf­ rohrleitung 12 angesetzt ist, die im freien Endbereich eine Einlauföffnung 13 aufweist, die an die Auslauföffnung eines nicht dargestellten Schneckenextruders angesetzt werden kann.

Vorzugsweise weist der Betätigungszylinder 4 eine Heizvorrich­ tung (nicht dargestellt) auf, die für eine bestimmte Temperie­ rung der zu spritzenden Kunststoffmasse im Betätigungszylinder 4 sorgen kann.

Im Boden 11 des Betätigungszylinders 4 ist zentral eine nach unten gerichtete Spritzdüse (nicht dargestellt) angeordnet, durch die die Kunststoffmasse vom Druckkolben 5 aus dem Betäti­ gungszylinder 4 gedrückt wird.

Unmittelbar neben der Spritzpresse 1 steht die Druckpresse 2, die ein auf dem Boden lagerndes, etwa rechteckiges Spritztisch­ fundament 14 aufweist. In den Ecken des Spritztischfundaments 14 steckt, senkrecht stehend, je eine Führungssäule 15. Die oberen Enden der Säulen 15 lagern in einem Querhaupt 16, auf dem zentral eine Kolbenzylinderanordnung 17 vertikal ausgerichtet angeordnet ist. Die Kolbenstange 18 der Kolbenzylinderanordnung 17 durchgreift ein Loch (nicht dargestellt) im Querhaupt 16 und ist fest mit einem Preßstempel 19 verbunden, der mit entspre­ chenden Gleitführungen (nicht dargestellt) an den Säulen 15 geführt ist. Mit der Kolbenzylinderanordnung 17 kann der Preßstempel 19 in an sich bekannter Weise auf und nieder gefahren werden.

Auf der Oberfläche des Spritztischfundaments 14 lagert eine Fundamentplatte 20, in der mehrere Distanzstäbe oder Rohre 21 stecken, auf denen eine Spritztischplatte 22 lagert, so daß sich zwischen der Fundamentplatte 20 und der Spritztischplatte 22 ein Freiraum bzw. Zwischenraum 24 ergibt. In der Spritztischplatte 22 ist ein Schlitz 23 eingebracht, dessen Aufgabe weiter unten erläutert wird. Die Spritztischplatte 22 ist zweckmäßigerweise im Niveau etwas tieferliegend angeordnet als der Boden des Betätigungszylinders 4. Die bekannten Vorrichtungen zum Aufbereiten von thermoplasti­ schem Kunststoffgut aus Kunststoffabfällen, die in der Regel aus einem Aufnahmebehälter mit Zerkleinerungswerkzeugen und einem Schneckenextruder bestehen, arbeiten nicht erschütterungsfrei, so daß die Erschütterungen auf die Spritzpreßvorrichtung übertragen werden. Diese Erschütterungen stören insbesondere die Verbindungseinrichtungen für den Fließweg der Kunststoffmasse zwischen Spritzpresse 1 und Presse 2, so daß bisher ein direk­ tes, unmittelbar sich anschließendes Spritzpressen der aus dem Extruder tretenden Kunststoffmasse nicht möglich war. Nachfolgend ist ein Weg aufgezeigt, wie das direkte Spritz­ pressen möglich ist, ohne daß die Erschütterungen schädlich wirken können.

Zu diesem Zweck ist an die Auslaßöffnung bzw. an die nicht dargestellte Spritzdüse des Betätigungszylinders 4 ein sich senkrecht nach unten erstreckendes Auslaßrohr 25 angesetzt, das sich bis auf das Niveau des Zwischenraums 24 erstreckt. Das Auslaßrohr 25 weist an seinen beiden, vorzugsweise jeweils mit einem Kegelstumpf 31 auslaufenden Enden eine Kugel 26, 27 auf, deren Durchmesser etwas kleiner ist als der Durchmesser des Auslaßrohrs 25. Die obere Kugel 26 ist mit einem mit dem nicht dargestellten Kanal des Auslaßrohrs 25 fluchtenden Durchgangs­ loch (nicht dargestellt) versehen, das an der Kugeloberfläche mündet. Die Kugel 26 sitzt in einer entsprechenden Kugelkalotte (nicht dargestellt) im Boden 11 des Betätigungszylinders 4 derart, daß die Auslaßöffnung bzw. die Spritzdüse zum Durch­ gangsloch der Kugel 26 hin ausgerichtet ist.

Das Auslaßrohr 25 ist am Boden des Betätigungszylinders 4 befestigt. Hierzu dient eine Traverse 28, die ein Loch aufweist und die von unten gegen die Kugel 26 gesetzt ist, wobei der Durchmesser des Loches der Traverse 28 kleiner ist als der Durchmesser der Kugel 26. Mit Kopfschrauben 29, die Löcher in der Traverse 28 durchgreifen und in den Boden des Betätigungszy­ linders 4 geschraubt sind, ist die Traverse 28 und damit das Auslaßrohr 25 am Betätigungszylinder 4 befestigt. Tellerfedern 30 zwischen den Köpfen der Kopfschrauben 29 und der Traversenun­ terfläche gewährleisten eine bestimmte Anpreßkraft und ermögli­ chen eine kugelgelenkartige Bewegung der Kugel 26 in der Kalotte im Boden 11 des Betätigungszylinders 4 und damit eine seitliche Kippbewegung des Auslaßrohres 25.

Die untere Kugel 27 weist ein zunächst mit dem Kanal (nicht dargestellt) des Auslaßrohres 25 fluchtendes, bis zur Kugelmitte gehendes Anschlußloch (nicht dargestellt) auf, das in ein rechtwinklig abgehendes, an der Kugeloberfläche mündendes Ausgangsloch (nicht dargestellt) übergeht, so daß eine Art Krümmer in der Kugel 27 gebildet wird. An der dem Ausgangsloch gegenüberliegenden Oberfläche der Kugel 27 ist eine Federplatte 32 angeordnet, die Löcher (nicht dargestellt) für das Durchgrei­ fen von Kopfschrauben 33 aufweist. Gegen die Kugel 27 ist im Bereich des Ausgangslochs ein horizontal angeordnetes Verbin­ dungsrohr 34 mit einer in einem Kegelstumpf 35 frontal angeord­ neten Kalotte (nicht dargestellt) gesetzt, wobei in einem Flanschring 36, der hinter dem Kegelstumpf 35 auf dem Verbin­ dungsrohr 34 sitzt, die Kopfschrauben 33 eingeschraubt sind und zwischen den Schraubenköpfen und der Federplatte 32 ebenfalls Tellerfedern 37 angeordnet sind, so daß das Verbindungsrohr 34 kippbar bzw. verwinkelbar am Auslaßrohr 25 sitzt.

Vorzugsweise ist das Verbindungsrohr 34 und zweckmäßigerweise auch das Auslaßrohr 25 mit einer Heizvorrichtung (nicht darge­ stellt) zur Temperierung der die Rohre durchfließenden Kunst­ stoffmasse ausgerüstet.

Das Verbindungsrohr 34 erstreckt sich in den Zwischenraum 24 des Preßtischfundaments 14 bis unter den Schlitz 23 und endet mit einem Kegelstumpf 38 (Fig. 3), in den frontal eine Kalotte (nicht darge­ stellt) eingearbeitet ist. Hinter dem Kegelstumpf 38 ist ein Befestigungsflansch 39 angeordnet.

In der Kalotte des Kegelstumpfes 38 sitzt eine Kugel 40, die ein rechtwinkliges Krümmerloch (nicht dargestellt) aufweist, das mit dem Durchgangskanal (nicht dargestellt) des Verbindungsrohres 34 fluchtet und das in der Kugelmitte rechtwinklig nach oben weiterläuft und an der Kugeloberfläche mündet, an die in diesem Mündungsbereich ein vertikal nach oben abgehendes Einlaufrohr 41 einstückig angesetzt ist.

Die Befestigung des Verbindungsrohres 34 an der Kugel 40 erfolgt ebenfalls über eine auf der Kugel - der Krümmerlochmündung gegenüberliegend - angeordnete Federplatte 42, die Löcher (nicht dargestellt) aufweist, die von Kopfschrauben 43 durchgriffen werden, die in den Flansch 39 geschraubt sind, wobei auch in diesem Falle Tellerfedern 44 zwischen der Federplatte 42 und den Köpfen der Schrauben 43 sitzen, wodurch das Verbindungsrohr 34 abwinkelbar an der Kugel 40 sitzt.

Das Einlaufrohr 41 ist im Schlitz 23 befestigt, wozu zwei im Schlitz 23 vorgesehene Längsstege 45 dienen, die von dem auf dem Einlaufrohr 41 auf Abstand sitzenden Klemmflansch 46 einspannend umgriffen werden.

Auf dem freien Ende des Einlaufrohres 41 ist ein an sich bekann­ ter Einspritzkegel 48 angeordnet, durch den die Kunststoffmasse in die nicht dargestellte Spritzform gedrückt werden kann.

Vorzugsweise ist am Auslaufrohr 25 ein an sich bekanntes Ventil 49 mit einem an sich bekannten Ventilschieber 50 angeordnet. Mit diesen bekannten Einrichtungen kann das Auslaufrohr 25 ver­ schlossen werden.

Es ist zur Bildung einer flächigen Anlage der Federplatten 32, 42 an den Kugeln 27, 40 vorteilhaft, an der jeweiligen Anlagestelle auf der der Kugel 27, 40 zugewandten Seite der Federplatte 32, 42 eine Kalotte vorzusehen, in der die Kugel 27, 40 sitzt. Aus dem gleichen Grund ist es auch vorteilhaft, die Wandung des Lochs in der Traverse 28 an die Fläche der Kugel 26 anzupassen, vorzugs­ weise in Form einer sphärischen Ringfläche.

Die vorstehend beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt:
Aus dem nicht dargestellten Schneckenextruder einer Vorrichtung zum Aufbereiten von thermoplastischem Kunststoffgut aus Kunst­ stoffabfällen wird kontinuierlich Kunststoffschmelzmasse über die Einlaufrohrleitung 12 in den Betätigungszylinder 4 gepreßt, wodurch der Kolben 5 nach oben gedrückt wird. Hat der Kolben 5 die vorgegebene Stellung erreicht, wird der Ventilschieber 50 geöffnet und der Kolben wird durch die Kolbenzylinderanordnung 9 nach unten gefahren, wobei er die im Betätigungszylinder 4 befindliche Kunststoffschmelzmasse über die Rohrleitungen 25, 34 und 41 in die nicht dargestellte Spritzform drückt. Die Förde­ rung des Schneckenextruders wird dabei lediglich durch den Gegendruck im Betätigungszylinder 4 verringert, während die Schnecke des Schneckenextruders weiterläuft. Die Erschütterungen der Aufbereitungsvorrichtung werden durch die Kugelgelenke aufgefangen, so daß eine Störung des Materialflusses und eine Zerstörung der Spritzpreßvorrichtung nicht zu befürchten ist. Da die aus dem Schneckenextruder kommende Kunststoffschmelzmasse unmittelbar und direkt spritzgepreßt wird, erfolgt weder eine vollständige Abkühlung und Erhärtung noch eine partielle Abküh­ lung der Kunststoffschmelzmasse, so daß auch die damit verbunde­ nen Nachteile, wie Schlierenbildung oder dergleichen schädliche Inhomogenitäten vermieden werden. Beachtlich ist auch, daß keine Wiedererwärmung bzw. kein erneutes Schmelzen des Kunststoffs für die erneute Formgebung erforderlich ist, die in der Regel ebenfalls unerwünschte Veränderungen der Kunststoffmasse hervor­ rufen. Hinzu kommt, daß das Spritzpressen erfolgt, ohne daß vorher die Kunststoffmasse mit Luft in Kontakt kommt; denn Luftzutritt, z. B. beim Abkühlen, bewirkt Reaktionen in der Kunststoffmasse, die unter anderem eine unerwünschte Schwärzung ergeben.

Im einzelnen ist für die Vorrichtung zum Spritzpressen folgender Funktions- bzw. Steuerungsablauf vorgesehen, wobei von einer Ausgangsstellung ausgegangen wird, in der sich die Vorrichtung nach der Beendigung eines Spritzvorgangs befindet.

In dieser Ausgangsstellung befindet sich die Druckpresse 2 in Einspritzstellung, d. h. das Spritzwerkzeug steht in einem vorbestimmten Abstand, der in der Regel einige Millimeter beträgt, vor seinem Endanschlag. Der Druckkolben 5 befindet sich in seiner vorderen bzw. unteren Position, wobei das Ventil 49 geschlossen ist.

Für einen erneuten Spritzvorgang fördert der Extruder die Kunststoffschmelzmasse in den Zylinderraum des Betätigungszylin­ ders 4, wobei der Druckkolben 5 zurückgeschoben wird und zwar bis ein vorgegebener Sollwert am vorhandenen Weg-Meßsystem des Druckkolbens 5 oder Hydraulikzylinders 9 erreicht ist. Dieser Sollwert des Weges des Druckkolbens 5 wird aus dem Volumen des zu spritzenden Werkstücks und der Größe der Innenquerschnitts­ fläche des Zylinderraums errechnet. Dann wird das Ventil 49 geöffnet und der Hydraulikzylinder 9 betätigt, wodurch der Druckkolben 5 heruntergeschoben wird und die Schmelzmasse in das Preßwerkzeug preßt, bis der Druckkolben 5 seine Endstellung erreicht hat. Dann schließt die Druckpresse 2, d. h. der vorhan­ dene Hydraulikspeicher der Druckpresse 2 wird entladen und es wird nachgepumpt, bis der eingestellte Preßdruck erreicht ist. Gleichzeitig mit dem Schließen der Druckpresse 2 wird das Ventil 49 geschlossen. Nach dem Schließen der Druckpresse 2 beginnt die Preßzeit, während der Schmelzmasse vom Extruder erneut in den Zylinderraum des Betätigungszylinders 4 gefördert wird, wobei der Druckkolben 5 um die vorbestimmte Wegstrecke zurückgeschoben wird, die - wie schon erwähnt - durch das Meßsystem des Hydrau­ likzylinders 9 eingestellt wird. Nach Ablauf der Preßzeit öffnet die Druckpresse 2 in ihre vorbeschriebene Mittelstellung.

Hiermit ist die Ausgangsstellung wieder erreicht, und es kann ein neuer Spritz- bzw. Preßvorgang beginnen.

Vorstehend ist also ein geschlossenes System zum Spritzpressen von Kunststofformteilen aus Kunststoff­ abfallgut beschrieben, das sich durch eine definierte Verweilzeit der Kunststoffmasse im System auszeichnet. Das Spritzpressen erfolgt unmittelbar nach der Aufbereitung des Kunststoffabfallgutes zu einer homoge­ nen Schmelze. Es resultiert daraus eine wesentlich hellere Kunststoffmasse, die sogar eingefärbt werden kann. Durch das Kugelgelenksystem mit vorgespannten Tellerfedern gelingt es, die Erschütterungen der direkt vorgeschalteten Extruder- und Zer­ kleinerungsvorrichtungen und auch die Bewegungen, die zwangsläu­ fig in der Presse stattfinden, abzufangen.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Spritzpressen von thermoplastischen Kunststoffabfällen mit einer Aufbereitungsanlage, die einen Zerkleinerungsbehälter für die Kunststoffabfälle, einen daran angesetzten Plastifizierextruder, eine mit der plastifizierten Schmelzmasse aus dem Extruder beaufschlagbare Spritzpresse (1) und eine dieser nachgeordnete Druckpresse (2) umfaßt, und mit einer Verbindungseinrichtung zwischen der Spritzpresse (1) und der Druckpresse (2), die als geschlossene Rohrverbindung ausgebildet ist und aus mehreren Einzelrohren (25, 34, 41) besteht, die zumindest untereinander über Kugelgelenke verbunden und durch die Anpreßkraft von Federn (37, 44) an den Gelenken elastisch gehalten sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelgelenke jeweils durch eine an einem Einzelrohr (25, 41) angeordnete Kugel (27, 40) und am zugehörigen Einzelrohr (34) angeordnete Kalotte gebildet sind, wobei Kugel und Kalotte etwa mittig vom freien Leitungsquerschnitt durchsetzt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrverbindung U-förmig angeordnete Einzelrohre (25, 34, 41) umfaßt, von denen die beiden außenliegenden Einzelrohre (25, 41) an die Spritz- bzw. die Druckpresse bodenseitig angeschlossen sind, daß die Kugeln (24, 40) bzw. die zugehörigen Kalotten an kegelstumpfförmig auslaufenden Enden der Einzelrohre (25, 34, 41) ausgebildet sind, und daß die federelastische Verbindung der Einzelrohre über die Kugelgelenke jeweils einen hinter dem mit der Kalotte versehenen Einzelrohr-Kegelstumpfende (35, 38) sitzenden Flanschring (36, 39) und eine an der zugehörigen Kugel (27, 40) anliegende, dem Flanschring (36, 39) gegenüberliegende Federplatte (32, 42) umfaßt, die eine außenliegende Tellerfeder (37, 44) trägt, die von Kopfschrauben (33, 43) durchsetzt ist, welche in den Flanschring (36, 39) eingeschraubt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federplatte (32, 42) auf der der Kugel (24, 40) zugewandten Seite kalottenförmig ausgenommen ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das spritzpressenseitige Ende des Einzelrohrs (25) kegelförmig ausläuft und eine Kugel (26) trägt, die in eine Kalotte am Spritzpressenboden (1) eingreift, und daß die Kugel (26) mittels einer Blattfeder (30) gegen die Kalotte gedrängt ist, die auf der Rückseite einer die Kugel (26) fassenden Traverse (28) sitzt und über Kopfschrauben (29) mit dem Spritzpressenboden (11) verbunden ist.