DE4430345C2 - Trennvorrichtung für insbesondere faserverstärkte Kunststoffmassestränge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine mit einem strangbildenden, einen Mündungskanal aufweisenden Plastifikator verbindbare Trenn­ vorrichtung für insbesondere faserverstärkte Kunststoffmas­ sestränge, mit einer mit dem Mündungsbereich des Plastifika­ tors fest verbindbaren Lageranordnung für einen quer zur För­ derrichtung der Plastifikatormündung zwischen einer Öffnungs- und einer Schließstellung beweglichen, antreibbaren Schieber.

Um Füllprobleme bei Spritzgießformen für großflächige Teile zu umgehen, ist die Verwendung sog. Heißläuferwerkzeuge be­ kannt, die jedoch für die Verarbeitung faserverstärkter Ther­ moplaste nicht geeignet sind, weil die Düsen durch Fasern verstopft werden können. Es ist deshalb auch ein Verfahren unter Anwendung sog. GMT-Matten bekannt. Dabei werden glas­ faserverstärkte Thermoplaste in die Preßform eingelegt. Die Matten müssen vor dem Einlegen zugeschnitten und dann mittels eines Wärmeofens aufgeheizt werden, bevor sie in die Form eingelegt werden können. Diese Verfahrensweise ist kosten­ intensiv. Man ist deshalb dazu übergegangen, anstelle der GMT-Matten einen mit Glasfasern versetzten, plastifizierten Kunststoff in eine Zwischenkammer auszutreiben und nach Fül­ lung dieser Zwischenkammer deren Inhalt durch einen quer zur Ausmündung des Plastifikators wirkenden Schieber auszustoßen, wobei der Schieber während seiner Bewegung den Kunststoffzu­ fluß zur Kammer unterbricht und dadurch den Inhalt der Kammer abtrennt. Dieser abgetrennte und ausgestoßene Kunststoff wird in die Preßform überführt. Bei dieser Vorrichtung erge­ ben sich Schwierigkeiten, weil die Schieberführung für einen kontinuierlichen Betrieb ungeeignet ist, weil in der Schie­ berführung eingeklemmte Fasern den Schieber blockieren können und eine häufige Reinigung erfordern.

Es ist auch schon bekannt, daß die Mündung des Plastifikators über die Preßform hinwegbewegt wird, und zwar derart, daß der aus dem Plastifikator austretende Kunststoff in die Form ein­ gelegt wird, wobei nach Vollendung des Füllvorgangs vor der Rückführung des Plastifikators in die Ausgangsposition der Kunststoffstrang abgetrennt wird.

Dieses Verfahren wird jedoch bisher für faserverstärkte Kunststoffe nicht angewandt, weil eine geeignete Trennvor­ richtung für derartige Kunststoffe nicht zur Verfügung steht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Trennvorrich­ tung für einen plastifizierten Kunststoffstrang, insbesondere einen Strang eines mit Fasern versetzten Kunststoffs, zu schaffen, die für einen kontinuierlichen, möglichst störungs­ freien Betrieb geeignet ist. Es muß dabei sichergestellt werden, daß sich im Schnittbereich der Trennvorrichtung keine Fasern festsetzen können, weil diese Fasern in der Schnitt­ fläche des abgetrennten Kunststoffstücks Ausfransungen erzeu­ gen würden, die die Oberflächenqualität des herzustellenden Preß­ körpers durch vorzeitiges Erkalten beeinträchtigen könnten. Schließlich soll die Trennvorrichtung so beschaffen sein, daß eine möglichst lange Standzeit der Schneiden erreicht werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß ,an der Lageran­ ordnung eine relativ zur Lageranordnung in Förderrichtung bewegliche, zum Eingriff in den Mündungskanal geeignete Strangdüse angebracht ist, daß der Schieber eine in Öffnungs­ stellung zumindest den gesamten Öffnungsquerschnitt der Strangdüse freigebende Durchbrechung aufweist, daß die Strangdüse und der Schieber einander zugewandte, in der Bewe­ gungsrichtung des Schiebers verlaufende Anlageflächen aufwei­ sen und daß der Strangdüse eine Vorspanneinrichtung zugeord­ net ist, die geeignet ist, die Strangdüse gegen die Anlage­ fläche des Schiebers zu spannen.

Durch diese Konstruktion werden durch Verschleiß, insbesonde­ re aber auch durch unterschiedliche Wärmedehnung während des Betriebs entstehende, spaltbildende Abstandsänderungen zwi­ schen den Anlageflächen von Strangdüse und Schieber aufgrund der auf die verschiebbar gelagerte Strangdüse einwirkenden Vorspannung sofort ausgeglichen, so daß stets eine spaltfreie Anlage der Anlageflächen sichergestellt ist, so daß keine Fasern eingeklemmt werden können.

Vorzugsweise umfaßt die Lageranordnung einen mit dem Mün­ dungsbereich des Plastifikators verbindbaren Stutzen, in dem in Förderrichtung beweglich die Strangdüse gelagert ist, und nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eine Führung, die Führung eine mit dem Stutzen verbundene Basis mit einer von der Strangdüse durchquerten Durchbrechung aufweist, wobei die Strangdüse auf der vom Stutzen abgewand­ ten Seite der Durchbrechung mit einem Widerlager versehen ist und die Vorspanneinrichtung einerseits an diesem Widerlager und andererseits an der Basis der Lageranordnung abgestützt ist.

Nach einer besonders einfachen und zweckmäßigen Ausgestaltung umfaßt die Vorspanneinrichtung zwischen Strangdüse und Lager­ anordnung angeordnete Druckfedern und vorzugsweise ist die Vorspannung der Vorspanneinrichtung einstellbar. Hierzu kön­ nen an der Basis verstellbare Spannschrauben als Widerlager für die Druckfedern angebracht sein.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist auf das Mündungsende der Strangdüse eine erste Scherplatte auf­ gesetzt, die eine deckungsgleich zum Mündungungsquerschnitt der Strangdüse angeordnete Durchbrechung aufweist, so daß bei Verschleiß im Scherbereich nur die Scherplatte ausgewechselt werden muß. Dementsprechend kann der Schieber mit einer zweiten Scherplatte versehen sein, die eine in Öffnungsstel­ lung den Öffnungsquerschnitt der Strangdüse freigebende Durchbrechung aufweist.

Noch eine weitere, sehr vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß die zweite Scherplatte derart am Schieber befe­ stigt ist, daß sie in Öffnungsstellung des Schiebers um das Zentrum des Mündungsquerschnitts der Strangdüse zwischen min­ destens zwei Arbeitspositionen verstellbar ist, und daß in jeder Arbeitsposition die Durchbrechung der zweiten Scher­ platte den Öffnungsquerschnitt der Strangdüse vollständig freigibt. Dadurch wird es möglich, bei Verschleiß des schneidenden Randabschnitts der Durchbrechung die zweite Scherplatte soweit gegenüber dem Schieber zu drehen, daß ein noch nicht verschlissener Randabschnitt in die Position des verschlissenen Randabschnitts gelangt.

Vorzugsweise werden die Durchbrechungen der Scherplatten je­ weils von einer Hartmetallschneide begrenzt.

Nach einer weiteren, sehr vorteilhaften Ausführungsform ist der den Mündungsquerschnitt der Strangdüse in Schließstellung abdeckende Bereich des Schiebers beheizbar, so daß das Ende des in der Strangdüse anstehenden Kunststoffstrangs bis zur Rückführung des Schiebers in die Öffnungsstellung nicht ab­ kühlen kann.

Anhand der nun folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung wird diese näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Mündungsbereich eines Plastifikators mit der angebauten, erfindungsgemä­ ßen Trennvorrichtung,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II durch den linken Abschnitt der in Fig. 1 gezeigten Konstruktion und

Fig. 3 eine Ansicht der in Fig. 1 gezeigten Konstruktion von links in etwas verkleinertem Maßstab.

An einem nur mit seinem Mündungsbereich dargestellten Plasti­ fikator 10 ist eine insgesamt mit 12 bezeichnete Trennvor­ richtung befestigt.

Vom Plastifikator 10 ist ein Teil eines Plastifizierzylinders 14 zu sehen, in dem in an sich bekannter Weise eine Hub­ schnecke 16 angeordnet ist. Der Mündungsbereich des Plasti­ fikators 10 setzt sich in einem Stutzen 18 fort, der mittels Schrauben 20 am Plastifizierzylinder 14 befestigt ist. Um ein vorzeitiges Erstarren des Plastifikats zu verhindern, sind am Plastifizierzylinder 14 und am Stutzen 18 Heizbänder 22 bzw. 24 angebracht. Zur Überwachung der Temperatur dienen Thermofühler, von denen ein Thermofühler 25 am Stutzen 18 dargestellt ist.

Der Zylinderkopf oder Stutzen 18 enthält eine Bohrung 26, deren dem Pla­ stifizierzylinder 14 benachbarter Abschnitt 26a den gleichen Durchmesser aufweist, wie die Schneckenbohrung des Plastifi­ zierzylinders 14. Der sich in der durch den Pfeil C gekenn­ zeichneten Förderrichtung des Plastifikats anschließende Ab­ schnitt 26b der Bohrung 26 ist im Durchmesser gegenüber dem Abschnitt 26a erweitert.

Auf das vom Plastifizierzylinder 14 abgewandte Ende des Stut­ zens 18 ist ein kurz als Führung 30 bezeichnetes Bauelement aufgesetzt und mittels Schrauben 32 befestigt. Diese Führung 30 weist - wie aus Fig. 2 zu ersehen ist - einen im wesentli­ chen U-förmigen Querschnitt mit einer am Stutzen 18 befestig­ ten Basis 34 und zwei seitlichen Schenkeln 36 auf, an denen jeweils eine Führungsbahn 38 für einen Schieber 40 ausgebil­ det ist. Die Führungsbahnen 38 werden auf der dem Stutzen 18 zugewandten Seite durch eine an der Führung 30 ausgebildete Schulter 42 und auf der anderen Seite durch jeweils eine mit Schrauben 44 an der Führung 30 befestigte Führungsleiste 46 begrenzt.

Die Basis 34 ist mit einer Durchbrechung 48 versehen, deren Querschnitt dem Querschnitt des Abschnitts 26b der Bohrung 26 entspricht. Zwischen der dem Schieber 40 zugewandten Ausmün­ dung der Durchbrechung 48 und den Führungsbahnen 38 besteht ein Abstand, der so ausreichend ist, daß er die nachfolgend beschriebene Konstruktion aufnehmen kann, die dazu dient, das Festsetzen von Fasern im Bereich der Trennvorrichtung 12 zu verhindern.

Mit Abstand von der Durchbrechung 48 sind neben dieser in der Basis 34 Bohrungen 50 angebracht, die an ihrem in Richtung auf den Stutzen 18 ausmündenden Abschnitt 50a jeweils mit einem Gewinde versehen sind, während der in Richtung auf den Schieber 40 ausmündende Abschnitt 50b einen etwas geringeren Durchmesser aufweist und als Führung für jeweils eine Druck­ feder 52 dient. In die Abschnitte 50a sind Federspannschrau­ ben 54 eingeschraubt.

Eine Strangdüse 56 besteht im wesentlichen aus einem Düsen­ körper 58, in dem eine sich in Förderrichtung c trichterför­ mig verjüngende und in den Querschnitt eines Mündungsschlit­ zes 60 übergehende Düsenbohrung 62 vorgesehen ist und an des­ sen die Ausmündung des Schlitzes 60 aufweisenden Ende ein Flansch oder Widerlager 64 angeformt ist. Am anderen Ende des Düsenkörpers 58 ist eine Dichtlippenbüchse 66 angesetzt und mit den Düsen­ körper 58 in ganzer Länge durchquerenden Schrauben 68 befe­ stigt. Anschließend an den Flansch 64 weisen der Düsenkörper 58 und der an ihn anschließende Abschnitt der Dichtlippen­ büchse 66 den gleichen, dem Bohrungsabschnitt 26b angepaßten Durchmesser auf. Das vom Düsenkörper 58 abgewandte Ende der Dichtlippenbüchse 66 hat einen geringeren Durchmesser, der dem Bohrungsabschnitt 26a angepaßt ist. Das freie Ende der Dichtlippenbüchse 66 läuft in eine Dichtlippe 72 aus, die an der Begrenzungsfläche des Bohrungsabschnitts 26a elastisch anliegt und bei einer Axialbewegung der Strangdüse 56 an die­ ser Begrenzungsfläche entlanggleitet.

Auf der der Basis 34 zugewandten Seite des Flansches 64 ist auf den Düsenkörper 58 eine Scheibe 74 aufgeschoben und mittels Schrauben 70 befestigt, die den Ausmündungen der Bohrungsab­ schnitte 50b gegenüberliegende und etwa den gleichen Durch­ messer wie diese aufweisende napfartige Vertiefungen auf­ weist. Die Scheibe 74 dient als Widerlager für die in den Bohrungen 50 angeordneten Druckfedern 52.

Auf der anderen Seite des Flansches 64 ist auf das Ende des Düsenkörpers 58 eine erste Scherplatte 76 aufgesetzt und mit Schrauben 78 befestigt. Die Scherplatte 76 ist mit einer deckungsgleich zum Mündungsschlitz 60 angeordneten Durchbre­ chung 80 versehen, die auf der von der Strangdüse 56 abge­ wandten Seite eine Ansenkung aufweist, in die ein aus Hartme­ tall bestehender Schneideinsatz 84 mittels Hochtemperaturlö­ tung eingesetzt ist.

Aufgrund dieser Anordnung kann die Strangdüse 56 mit der Scherplatte 76 durch die Federn 52 in ständigem Kontakt mit dem Schieber 40 gehalten werden, so daß auch durch unter­ schiedliche Wärmedehnungen oder Verschleiß kein Spalt zwi­ schen den aneinander anliegenden Oberflächen 83 und 85 der zum Abtrennen des Massestrangs gegeneinander beweglichen Ele­ mente entstehen kann, in welchem sich Fasern festsetzen könn­ ten.

Der Schieber 40 ist mit einer abgestuften Durchbrechung 86 versehen, in die eine entsprechend abgestufte zweite Scher­ platte 88 eingesetzt und mittels Schrauben 90 festgelegt ist. Auch die Scherplatte 88 ist mit einer Durchbrechung 92 verse­ hen, die sich in Förderrichtung c trichterartig erweitert und an ihrem der ersten Scherplatte 76 zugewandten Ende mit einer durch Hochtemperaturlötung befestigten, umlaufenden Hartme­ tallschneide 94 versehen ist. Ein Abdeckring 96 überdeckt die Köpfe der Schrauben 90 und ergänzt die Trichterform der Durchbrechung 92.

Nach dem Lösen der Schrauben 90 kann die zweite Scherplatte 88 im Winkel versetzt werden, so daß im Schnittbereich be­ findliche, verschlissene Abschnitte der Schneide 94 durch noch nicht abgenutzte Abschnitte ersetzt werden können.

An den Schenkeln 36 der Führung 30 ist mittels Schrauben 98 ein bügelförmiger Rahmen 100 befestigt, der zur Lagerung ei­ nes doppeltwirkenden Stellzylinders 102 dient, der über ein Auge 104 mit einem am Schieber 40 gelagerten Bolzen 106 in Eingriff steht und geeignet ist, den Schieber 40 zum Abtren­ nen eines Abschnitts des Massestrangs so weit zu verschieben, daß die Ausmündung der Durchbrechung 80 in der ersten Scher­ platte 76 vollständig vom Bereich 108 des Schiebers abge­ deckt wird. Um ein Abkühlen des Endes des in der Durchbre­ chung 80 anstehenden Massestrangs zu verhindern, ist der Schieber 40 im Bereich 108 mit Heizpatronen 110 versehen.

Claims (11)

1. Mit einem strangbildenden, einen Mündungskanal aufweisenden Plastifikator (10) verbindbare Trennvorrichtung (12) für insbesondere faserverstärkte Kunststoffmassestränge, mit einer mit dem Mündungsbereich des Plastifikators (10) fest verbindbaren Lageranordnung (18, 30) für einen quer zur Förderrichtung (C) der Plastifikatormündung zwischen einer Öffnungs- und einer Schließstellung beweglichen, antreibbaren Schieber (40), dadurch gekennzeichnet, daß an der Lageranord­ nung (18, 30) eine relativ zur Lageranordnung (18, 30) in Förderrichtung (C) bewegliche, zum Eingriff in den Mündungs­ kanal (26) geeignete Strangdüse (56) angebracht ist, daß der Schieber (40) eine in Öffnungsstellung zumindest den gesamten Öffnungsquerschnitt der Strangdüse (56) freigebende Durchbre­ chung (92) aufweist, daß die Strangdüse (56) und der Schieber (40) einander zugewandte, in der Bewegungsrichtung des Schie­ bers (40) verlaufende Anlageflächen (83, 85) aufweisen und daß der Strangdüse (56) eine Vorspanneinrichtung (52, 54) zugeordnet ist, die geeignet ist, die Strangdüse (56) gegen die Anlagefläche (85) des Schiebers (40) zu spannen.

2. Trennvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Lageranordnung (18, 30) einen mit dem Mündungsbereich des Plastifikators (10) verbindbaren Stutzen (18) umfaßt, in dem in Förderrichtung (C) beweglich die Strangdüse (56) gelagert ist.

3. Trennvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspanneinrichtung zwi­ schen Strangdüse (56) und Lageranordnung (18, 30) angeordnete Druckfedern (52) umfaßt.

4. Trennvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der Vorspann­ einrichtung (52, 54) einstellbar ist.

5. Trennvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Lageranordnung (18, 30) eine Führung (30) umfaßt, daß die Führung (30) eine mit dem Stutzen (18) verbundene Basis (34) mit einer von der Strangdüse (56) durchquerten Durchbrechung (48) aufweist, daß die Strangdüse (56) auf der vom Stutzen (18) abgewandten Seite der Durchbre­ chung (48) mit einem Widerlager (64) versehen ist und daß die Vorspanneinrichtung (52) einerseits an diesem Widerlager (64) und andererseits an der Basis (34) der Lageranordnung (18, 30) abgestützt ist.

6. Trennvorrichtung nach den Ansprüchen 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Basis (34) verstellbar Spannschrauben (54) als Widerlager für die Druckfedern ange­ bracht sind.

7. Trennvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Mündungsende der Strangdüse (56) eine erste Scherplatte (76) aufgesetzt ist, die eine deckungsgleich zum Mündungungsquerschnitt der Strangdüse (56) angeordnete Durchbrechung aufweist.

8. Trennvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (40) mit einer zweiten Scherplatte (88) versehen ist, die eine in Öffnungsstellung den Öffnungsquerschnitt der Strangdüse (56) freigebende Durchbrechung (92) aufweist.

9. Trennvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die zweite Scherplatte (88) derart am Schieber (40) befestigt ist, daß sie in Öffnungsstellung des Schiebers um das Zentrum des Mündungsquerschnitts der Strang­ düse (56) zwischen mindestens zwei Arbeitspositionen ver­ stellbar ist, und daß in jeder Arbeitsposition die Durchbre­ chung (92) der zweiten Scherplatte (88) den Öffnungsquer­ schnitt der Strangdüse (56) vollständig freigibt.

10. Trennvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechung der Scher­ platte (76; 88) von einer Hartmetallschneide (84, 94) be­ grenzt ist.

11. Trennvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der den Mündungsquer­ schnitt der Strangdüse (56) in Schließstellung abdeckende Bereich (108) des Schiebers (40) beheizbar ist.