DE4331572A1 - Entlüftungs-Spritzgießgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Entlüftungs-Spritzgießgerät, das mit einer Entlüftungsöffnung zum Auslassen einer Gaskomponente, die von einem in einem Heizzylinder geschmolzenen Harz erzeugt wird, versehen ist.

Bei einem Spritzgießgerät wird üblicherweise festes Gießmaterial von einem Trichter aus dem Inneren eines Heizzylinders zugeführt, der in einem hinteren Bereich des Heizzylinders vorgesehen ist, und wobei das zugeführte Gießmaterial vorwärts gefördert wird, während es durch Erhitzen und Drehen einer Schraube erweicht und geschmolzen wird.

Wenn feste Gießmaterialien längere Zeit Luft ausgesetzt sind, findet allerdings Zerfall und Alterung statt. Aus diesem Grunde wurden in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 3 (1991)-216321 und dem japanischen Gebrauchsmuster mit der Offenlegungsnr. 4 (1992)-2611 Gießgeräte vorgeschlagen, bei denen ein Schutzgas verwendet wird, um das feste Gießmaterial nicht direkt mit Luft in Kontakt zu bringen.

In dem Beispiel des erstgenannten Spritzgießgerätes ist auf einem Heizzylinder in der Nähe eines Trichters eine Öffnung vorgesehen, wobei ein Schutzgaskonzentrationsmeßgerät in der Öffnung vorgesehen ist, eine Gaseinlaßröhre, die mit einer Schutzgasbombe verbunden ist, in den Trichter eingeführt ist, und mittels Durchströmen durch eine Vielzahl kleiner Öffnungen, die in der Gaseinlaßröhre vorgesehen sind, das Innere des Trichters mit Schutzgas gefüllt wird, wodurch das feste Gießmaterial vor dem Kontakt mit Luft geschützt ist, und wobei mittels Schutzgaskonzentrationsmessung mit dem Schutzgaskonzentrationsmeßgerät stets eine vorbestimmte Schutzgasmenge erhalten bleibt.

In dem Fall des letztgenannten Spritzgießgerätes ist das feste Gießmaterial in der gleichen Weise wie in dem erstgenannten Spritzgießgerät durch Einfüllen des Schutzgases in das Innere des Trichters vor dem Kontakt mit Luft geschützt.

Andererseits ist ein Entlüftungs-Spritzgießgerät bekannt, bei dem eine Entlüftungs- bzw. Auslaßöffnung zum Auslassen von Gaskomponenten an einem Zwischenbereich eines eine Schraube aufweisenden Heizzylinders vorgesehen ist.

In dem Fall des Entlüftungs-Spritzgießgerätes wird das feste Gießmaterial dem Inneren des Heizzylinders von einem Trichter, der an einem hinteren Bereich des Heizzylinders vorgesehen ist, zugeführt, wobei das zugeführte Gießmaterial während des Erweichens und Schmelzens durch Erwärmen und Drehen der Schraube vorwärts gefördert wird, was dasselbe ist wie beim üblichen Spritzgießgerät, wobei jedoch die Funktion vorgesehen ist, daß die von dem geschmolzenen Harz, während dieses in dem Heizzylinder gefördert wird, erzeugte Gasdampf enthaltende Gaskomponente von einer Entlüftungsöffnung nach außen ausgelassen wird.

Solch ein Entlüftungs-Spritzgießgerät hat jedoch den Aufbau, daß das Innere des Heizzylinders durch die Entlüftungsöffnung mit der Außenseite kommuniziert, wodurch im Prinzip das geschmolzene Harz in dem Heizzylinder leicht in Kontakt mit der Atmosphärenluft kommen kann, so daß abhängig von der Art des Polyamid-Harzes, ABS-Harzes oder dergleichen, das geschmolzene Harz in dem Heizzylinder während des Durchtritts durch die Entlüftungsöffnung mit der Atmosphärenluft in Berührung gerät, wodurch die Oberfläche des geschmolzenen Harzes oxidiert oder carbonisiert, wodurch sich das ursprünglich weiße Harz zu bleichem Gelb oder bleichem Braun oder dergleichen verfärbt, wodurch im Ergebnis die Gießqualität erheblich vermindert ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Entlüftungs-Spritzgießgerät vorzusehen, bei dem eine Verfärbung und Verschlechterung des geschmolzenen Harzes in dem Heizzylinder aufgrund von Oxidation oder Carbonisation sicher verhindert ist, und mit dem die Gießqualität beachtlich verbesserbar ist.

Zur Lösung der Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß ein Entlüftungs-Spritzgießgerät mit einer Entlüftungsöffnung zum Auslassen einer Gaskomponente, die von einem geschmolzenen Harz in einem Heizzylinder erzeugt wird, eine Gashaltekammer, die durch Abdecken des oberen Bereiches der Entlüftungsöffnung in deren Inneren ausgebildet ist, und eine Entlüftungsöffnungsabdeckung vorgesehen ist, die einen Gasauslaß an ihrem oberen Bereich aufweist, und daß eine Schutzgaszuführvorrichtung zum Zuführen eines Schutzgases in das Innere der Entlüftungsöffnungsabdeckung vorgesehen ist.

In diesem Fall kann der Gasauslaß ein Spontanauslaß sein, der direkt mit der Atmosphärenluft kommuniziert, oder sie kann mit einer Zwangsabzugseinheit verbunden sein, die einen Zwangsauslaß durch Absaugen mittels einer Vakuumpumpe durchführt. Im Falle des Spontanauslasses ist es erwünscht, zum Abdecken des Gasauslasses eine sich frei öffnende und schließende Klappe vorzusehen, die Ventilfunktion aufweist. Wenn die Zwangsabzugseinrichtung angeschlossen ist, ist zusätzlich erwünscht, einen Rückgewinnungstank vorzusehen, der einen Kühlpfad zum Wiedergewinnen der Gaskomponente aufweist, die durch den Gasauslaß abgesaugt wurde. Weiterhin kann die Schutzgaszuführeinheit durch Vorsehen eines Zuführsteuerabschnittes, der das Schutzgas zuführt, wenn die erzeugte Menge der Gaskomponente nicht mehr als eine bestimmte Menge ist, gebildet sein.

Aufgrund dieses Aufbaus wird das Schutzgas von der Schutzgaszuführeinheit dem Inneren der Entlüftungsöffnungsabdeckung zugeführt. Das Schutzgas bleibt in der Gashaltekammer, und eine abschirmende Gasschicht zum Abschirmen der Entlüftungsöffnung gegen Atmosphärenluft ist in der Gashaltekammer ausgebildet. Somit ist das geschmolzene Harz in dem Heizzylinder von der Atmosphärenluft durch die abschirmende Gasschicht abgeschirmt, wodurch Oxidation (Carbonisation) des geschmolzenen Harzes verhindert ist.

In diesem Fall steigt die von dem geschmolzenen Harz erzeugte Gaskomponente durch die Entlüftungsöffnung und die Gashaltekammer auf und wird durch den Gasauslaß in die Atmosphärenluft ausgelassen, der im oberen Bereich der Entlüftungsöffnungsabdeckung vorgesehen ist. Wenn der Gasauslaß durch einen Spontanauslaß gebildet ist, wird die hohe Temperatur aufweisende Gaskomponente von dem Spontanauslaß mittels natürlicher Konvektion ausgelassen, während dann, wenn die Zwangsabzugseinheit mit dem Gasauslaß verbunden ist, die Gaskomponente mittels der Vakuumpumpe abgesaugt und zwangsausgelassen wird.

Wenn ferner die Schutzgaszuführeinheit mit einem Zuführsteuerbereich versehen ist, kann zusätzlich das Schutzgas nur dann zugeführt werden, wenn die erzeugte Menge der Gaskomponente nicht größer als eine gewisse Menge ist. Wenn nämlich die erzeugte Menge der Gaskomponente groß ist, besteht keine Gefahr, daß das geschmolzene Harz mit der Atmosphärenluft in Kontakt gerät, so daß durch Unterbrechen der Zufuhr des Schutzgases das Auslassen der Gaskomponente erleichtert wird und die Menge an verwendetem Schutzgas vermindert werden kann.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm mit wichtigen Teilen des Entlüftungs-Spritzgießgerätes,

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in Fig. 1 und

Fig. 3 ein Blockdiagramm mit wichtigen Teilen eines Entlüftungs-Spritzgießgerätes eines veränderten Ausführungsbeispiels.

Zunächst wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 und Fig. 2 der Aufbau eines Entlüftungs- Spritzgießgerätes 1 gemäß der Erfindung beschrieben.

Mit dem Bezugszeichen 30 ist eine Spritzvorrichtung eines Spritzgießgerätes 1 bezeichnet, die einen Heizzylinder 2 aufweist. Der Heizzylinder 2 enthält eine Schraube 31 und ist an seinem hinteren Ende mit einem vorderen Endabschnitt eines Spritzzylinders 32 verbunden. Zusätzlich weist der Heizzylinder 2 an seinem vorderen Ende eine Spritzdüse 33 und an seinem hinteren Bereich entsprechend einen Trichter 34 zum Zuführen eines Harzes (Kunststoffmaterial) auf.

Andererseits ist eine Entlüftungsöffnung 3 in einem Zwischenbereich des Heizzylinders 2 vorgesehen, die nach oben öffnet, wobei die Entlüftungsöffnung 3 mit einer Entlüftungsöffnungsabdeckung 5 versehen ist. Die Entlüftungsöffnungsabdeckung 5 ist zylinderförmig ausgebildet und an ihrem unteren Ende mit dem oberen Ende des Heizzylinders 2 verbunden, an dem die Entlüftungsöffnung 3 lokalisiert ist. Somit ist der obere Bereich der Entlüftungsöffnung 3 von der Entlüftungsöffnungsabdeckung 5 abgedeckt, und das Innere der Entlüftungsöffnungsabdeckung 5 kommuniziert mit der Entlüftungsöffnung 3. Zusätzlich ist das obere Ende der Entlüftungsöffnungsabdeckung 5 offen, an der eine Klappe 11 vorgesehen ist, die zum freien Öffnen und Schließen geeignet ist und Ventilfunktion aufweist, so daß das Einströmen von Staub oder dergleichen in den Innenraum verhindert ist. Übrigens muß die Klappe 11 nicht notwendigerweise vorgesehen sein. Durch diese Anordnung ist innerhalb der Entlüftungsöffnungsabdeckung 5 eine Gashaltekammer C ausgebildet, wobei die Öffnung am oberen Ende als Gasauslaß 4 dient.

Andererseits ist eine Inertgas- oder Schutzgaszuführeinheit 6 mit einem unteren Bereich der Entlüftungsöffnungsabdeckung 5 verbunden. Die Schutzgaszuführeinheit 6 ist nämlich mit einem Gastank 12 versehen, der ein Schutzgas Gc beinhaltet, wobei der Gastank 12 über eine Gasleitung 13 mit dem unteren Bereich der Entlüftungsöffnungsabdeckung 5 versehen ist, und wobei ein veränderbares Drosselventil 14 in einem Zwischenbereich der Gasleitung angeschlossen ist. Eigentlich ist gewünscht, daß als Schutzgas Gc ein Schutzgas verwendet wird, das schwerer als Luft und verhältnismäßig preisgünstig ist und geringe Umwelteinflüsse aufweist, wie CO₂ oder dergleichen. Zusätzlich kann auch N₂ (Stickstoff) und dergleichen durch Verschließen der oberen Öffnung verwendet werden, wie in einem geänderten Ausführungsbeispiel, das später beschrieben wird. Andererseits ist die Entlüftungsöffnungsabdeckung 5 mit einem Drucksensor 15 versehen, um den Innendruck der Gashaltekammer C zu erfassen, wobei der Drucksensor 15 mit einem Steuerabschnitt 16 verbunden ist, wobei der Steuerabschnitt 16 mit einem Steuereingang des veränderbaren Drosselventils 14 verbunden ist.

Als nächstes werden die Betriebsweisen wichtiger Teile des Entlüftungs-Spritzgießgerätes 1 gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 1 und Fig. 2 erläutert.

Beim Gießen wird zunächst das veränderbare Drosselventil 14 auf einen vorbestimmten Öffnungswert gesteuert, und das Schutzgas Gc wird von dem Gastank 12 in das Innere der Entlüftungsöffnungsabdeckung 5 geleitet. Dadurch verbleibt das verhältnismäßig schwere Schutzgas Gc in der Gashaltekammer C, wie in Fig. 2 durch die Vollinienpfeile dargestellt ist, wobei innerhalb der Gashaltekammer C eine abschirmende Gasschicht zum Abschirmen der Entlüftungsöffnung 3 von der Atmosphärenluft ausgebildet wird. Somit wird das geschmolzene Harz E in der Entlüftungsöffnung 3 durch die abschirmende Gasschicht gegen die Atmosphärenluft abgeschirmt. Nebenbei wird während des Zuführens des Schutzgases Gc ein geringer Druck benötigt, wobei es ausreichend ist, wenn das Schutzgas Gc in die Gashaltekammer C strömt.

Andererseits steigt die von dem geschmolzenen Harz E erzeugte Gaskomponente Gr durch die Entlüftungsöffnung 3 und die Gashaltekammer C aufgrund natürlicher Konvektion durch seine hohe Temperatur auf, wie mittels der Strichlinienpfeile in Fig. 2 dargestellt ist, und entweicht durch den Gasauslaß 4 am oberen Ende der Entlüftungsöffnungsabdeckung 5 in die Atmosphärenluft. Zusätzlich wird der Innendruck der Gashaltekammer C durch den Drucksensor 15 erfaßt und dem Steuerabschnitt 16 zugeführt. Der Steuerabschnitt 16 führt nur Schutzgas Gc zu, wenn der Innendruck nicht größer als ein gewisser Wert ist, nämlich wenn die erzeugte Menge der Gaskomponente Gr nicht größer als ein gewisser Wert ist, während er das Zuführen des Schutzgases Gc beendet, wenn der Innendruck einen gewissen Wert überschreitet, nämlich wenn die erzeugte Menge der Gaskomponente Gr groß ist. In diesem Fall kann der Innendruck optional unter Verwendung des Gewichtes der Klappe 11 oder dergleichen erzeugt werden.

Im übrigen muß der Drucksensor 5 und der Steuerabschnitt 16 nicht notwendigerweise vorgesehen sein. Das Schutzgas kann daher Gc stets zugeführt werden.

Als nächstes wird ein geändertes Ausführungsbeispiel des Spritzgießgerätes 1 unter Bezugnahme auf Fig. 3 erläutert.

Gemäß dem geänderten Ausführungsbeispiel ist in einem Spritzgießgerät 1 das obere Öffnungsende der Entlüftungsöffnungsabdeckung 5 verschlossen, wobei ein Gasauslaß 4 in einem unteren Bereich der Seitenfläche dieser Abdeckung 5 vorgesehen ist, und wobei eine Zwangsabsaugeinheit 9 mit dem Gasauslaß 4 verbunden ist. Die Zwangsabsaugeinheit 9 ist mit einer Vakuumpumpe 8 versehen, die mittels eines Antriebsmotors 21 betrieben ist, wobei die Vakuumpumpe 8 mit dem Gasauslaß 4 über einen Rückgewinnungstank 22 verbunden ist. Der Rückgewinnungstank 22 weist in seinem Inneren einen zick-zack-förmigen Kühlpfad 23 auf, der zum Kühlen der den Kühlpfad 23 passierenden Gaskomponente Gr eine Wassermantelkühlung 24 aufweist, wobei in der Wassermantelkühlung 24 ein Kühlwasserstrom vorgesehen ist. Somit wird beim Betreiben der Vakuumpumpe 8 die an der Entlüftungsöffnung 3 erzeugte Gaskomponente Gr zwangsweise durch den Gasauslaß 4 abgesaugt, wobei ein Teil in dem Rückgewinnungstank 22 rückgewonnen und der Rest zur Seite der Vakuumpumpe 8 abgesaugt wird.

Zusätzlich ist der Gastank 12 auf die selbe Art und Weise wie in dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel über ein Druckminderventil 25, zur Druckminderung, ein Drosselventil 26, zum Steuern der zuzuführenden Menge an Schutzgas Gr und einem Öffnungs/Schließ-Schaltventil 27 mit dem unteren Bereich der Entlüftungsöffnungsabdeckung 5 verbunden.

Für den Fall des geänderten Ausführungsbeispiels kann somit beispielsweise beim Wiegeschritt (während des Drehens der Schraube), bei dem die Menge der erzeugten Gaskomponente Gr groß wird, mittels verhältnismäßig hohem negativem Druck ein Zwangsauslaß durchgeführt werden, während bei den Schritten, mit Ausnahme des Wiegeschrittes (während die Schraube sich nicht dreht), bei denen die Menge der erzeugten Gaskomponente Gr gering ist, mittels Stoppen oder verhältnismäßig geringem negativem Druck ein Zwangsauslaß durchgeführt werden. In diesem Fall kann das Schutzgas Gc stets oder nur während der Schritte mit Ausnahme des Wiegeschrittes (während die Schraube sich nicht dreht) zugeführt werden.

Claims (7)

1. Entlüftungs-Spritzgießgerät mit einer Entlüftungsöffnung (3) zum Auslassen einer Gaskomponente (Gr), die von einem geschmolzenen Harz (E) in einem Heizzylinder (2) erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Gashaltekammer (C) durch Abdecken des oberen Bereiches der Entlüftungsöffnung (3) im Inneren ausgebildet ist,
daß eine Entlüftungsöffnungsabdeckung (5) vorgesehen ist, die an ihrem oberen Bereich einen Gasauslaß (4) aufweist, und
daß eine Schutzgaszuführeinheit (6) zum Zuführen eines Schutzgases (Gc) zum Inneren der Entlüftungsöffnungsabdeckung (5) vorgesehen ist.

2. Entlüftungs-Spritzgießgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasauslaß (4) ein Spontanauslaß (4a) ist, der direkt mit der Atmosphärenluft kommuniziert.

3. Entlüftungs-Spritzgießgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abdecken des Gasauslasses (4) eine sich frei öffnende und schließende Ventilfunktion aufweisende Klappe am oberen Bereich der Entlüftungsöffnungsabdeckung (5) vorgesehen ist.

4. Entlüftungs-Spritzgießgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schutzgas, das schwerer als Luft ist, als Schutzgas (Gc) verwendet wird.

5. Entlüftungs-Spritzgießgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasauslaß (4) mit einer Zwangsabsaugeinheit (9) verbunden ist, die ein zwangsweises Absaugen durch Absaugen mittels einer Vakuumpumpe (8) durchführt.

6. Entlüftungs-Spritzgießgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwangsabsaugeinheit mit einem Rückgewinnungstank (22) versehen ist, der einen Kühlpfad (24) aufweist, um die durch den Gasauslaß (4) eingedrungene Gaskomponente (Gr) rückzugewinnen.

7. Entlüftungs-Spritzgießgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzgaszuführeinheit (6) mit einer Zuführsteuereinheit (15, 16) versehen ist, die das Schutzgas (Gc) zuführt, wenn die Menge der erzeugten Gaskomponente (Gr) nicht größer als eine bestimmte Menge ist.