DE69110269T2

DE69110269T2 - Vorrichtung zum spritzgiessen mit filtration und mischen der schmelze.

Info

Publication number: DE69110269T2
Application number: DE69110269T
Authority: DE
Inventors: Shigeru Tsutsumi
Original assignee: Seiki Corp
Current assignee: Seiki Corp
Priority date: 1990-10-06
Filing date: 1991-01-28
Publication date: 1996-02-15
Anticipated expiration: 2011-01-29
Also published as: CN1097373A; CA2070425A1; EP0504406B1; HK31696A; US5246660A; AU6714390A; WO1992005939A1; EP0504406A1; CN1060621A; DE69110269D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spritzmaschine zum Durchführen der Plastifizierungs-, Dosier- und Spritzvorgänge für den Spritzguß mit einem dieser zugeführten Kunststoffmaterial, welche einen eine zylindrische Trommel und einen Auslaßdurchgang bildenden Maschinenkörper aufweist, wobei die Trommel mit einer Heizvorrichtung versehen ist und eine Schubschnecke in Stabform mit einem wendelförmigen Gewinde darum aufnimmt für Dreh- und hin- und hergehende axiale Bewegungen, wobei die Schubschnecke einen Spitzkopfbereich und einen Hauptschraubbereich mit einem Absperrventil zwischen diesen aufweist, wobei das Absperrventil ein Ventilkörperglied und ein vorderes Ventilwiderlagerglied und ein hinteres Ventilsitzglied aufweist, zwischen denen das Ventilkörperglied gleitbar angeordnet ist, und so angeordnet ist, daß es während eines Plastifizierungs- und Dosierschrittes, in welchem die Schubschnecke sich rückwärts gegen einen Gegendruck bewegen kann, wobei dosiertes Material in einer axial veränderbaren Kammer stromabwärts des Spitzkopfbereichs angesammelt wird, zu öffnen ist, um plastifiziertes Material in Vorwärtsrichtung hindurchfließen zu lassen, und zu schließen ist, um der Schubschnecke zu ermöglichen, die gesamte Menge des angesammelten Materials in Vorwärtsrichtung durch den Auslaßdurchgang für den Spritzvorgang zu stoßen.
Das Dokument FR-A-2 324 443 offenbart eine Maschine des vorgenannten Typs, deren Schubschnecke mit einem Filter zum Filtern des plastifizierten Materials versehen ist.
Es ist wünschenswert, heißen fließenden Kunststoff zu filtern, um Verunreinigungen oder Fremdmaterialien, Stücke von ungeschmolzenem Kunststoff und dergleichen während eines Spritzvorganges zu entfernen, wenn das heiße Kunststoffmaterial gezwungen wird, zu einem Formhohlraum zu fließen. Anderenfalls besteht die Wahrscheinlichkeit des Verstopfens eines zu einem Formhohlraum führenden Schmelzendurchgangs mit dem Ergebnis, daß ein Großreihenvorgang beim Spritzgießen unterbrochen wird. Diese Unterbrechung kann einen Ersatz einer Heiß- oder Kaltangußform und/oder eines Verteilers, der einen Abschnitt des Schmelzendurchgangs bildet, erfordern, und ein derartiger Ersatz führt zu erhöhten Ausrüstungs- oder Maschinenkosten und führt auch zu einer Herabsetzung der Gußproduktivität, da der kontinuierlich wiederholte Spritzgußvorgang unterbrochen ist.
Gemäß dem Stand der Technik müssen die stromaufwärts, jedoch in der Nähe des Filters angesammelten Verunreinigungen erforderlichenfalls entfernt werden, und dieser Reinigungsvorgang bedingt die Entnahme der die angesammelten Verunreinigungen enthaltenden Schmelze über einen Ausgang des Auslaßdurchganges ohne Passieren der Perforationen. Dies erfordert die Abnahme des Auslaßdurchganges und der Trommel von einer Formenanordnung, die den Formhohlraum bildet, und erfordert somit eine relativ lange Zeitspanne, um die Spritzgußmaschine wieder für einen normalen Spritzgußvorgang herzurichten.
In der Zwischenzeit ist festzustellen, daß der herkömmliche Filter ein inhärentes Problem dadurch hat, daß er einem hohen Druckverlust unterworfen ist oder einen hohen Druckwiderstand gegenüber einem heißen plastifizierten Material, der sogenannten "Schmelze", bei dem Spritzvorgang darstellt. Ein derartiger hoher Druckverlust aufgrund der Filtrierung wird erhöht, wenn das Filtriervermögen erhöht wird, und auch wenn eine Spritzgeschwindigkeit erhöht wird. Das Filtriervermögen beruht auf einer Größe der Perforationen.
Eine Spritzgußmaschine ohne ein Schmelzenfilter muß einem hohen Fluiddruckverlust unterworfen werden und einen hohen Spritzdruck ausüben, zum Beispiel 100 kg/cm², um eine gewünschte Spritzgeschwindigkeit zu erzielen. In diesem Zusammenhang muß dieselbe Spritzgußmaschine mit einem Schmelzenfilter einen höheren Spritzdruck von 115 oder mehr kg/cm² ausüben, um dieselbe Spritzgeschwindigkeit zu erzielen. Die Zunahme des Spritzdrucks ist bedingt durch den Strömungswiderstand des Schmelzenfilters und bei einer höheren Spritzgeschwindigkeit ist demgemäß eine erhöhte Spritzleistung erforderlich. Die höhere Spritzleistung erfordert natürlich eine höhere von der Spritzmaschine ausgeübte Antriebskraft. Dies führt dazu, daß in einigen Fällen ein stärkerer hydraulischer Antriebsapparat in die Spritzmaschine eingesetzt werden muß, um eine in der Trommel angeordnete Schubschnecke für eine Dreh- und axiale hin- und hergehende Bewegung anzutreiben, wodurch sich erhöhte Maschinenkosten ergeben.
Anderenfalls oder in dem Fall einer weniger leistungsstarken Maschine arbeitet eine Maschine ohne ein Schmelzenfilter wahrscheinlich mit einer Spritzgeschwindigkeit, die niedriger ist (zum Beispiel 60 bis 65 g/s) als der (zum Beispiel 70 g/s) bei derselben Maschine mit einem Schmelzenfilter. Eine derartige herabgesetzte Spritzgeschwindigkeit in dem nicht- filternden Apparat beeinträchtigt die Erzeugung eines Formartikels hoher Qualität, insbesondere eines dünnen Produkt mit einem komplizierten Umriß.
Abgesehen von dem Obigen besteht ein Problem darin, daß es nicht einfach ist, ein geformtes Produkt vorzusehen, das eine hohe Qualität aufgrund einer gleichförmigen Verteilung von unterschiedlichen Kunststoffmaterialien und/oder färbenden Pigmenten oder dergleichen darin. Um dieses Problem zu lösen, wurden verschiedene Anstrengungen unternommen, um eine Schubschnecke zu entwerfen und Anfangsmaterialien vorzusehen, welche aus mehreren vorher gut miteinander vermischten Materialien bestehen, um den Verteilungsgrad der Materialien in einem geformten Produkt zu erhöhen.
Es ist eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spritzgußmaschine mit verbesserter Schmelzenfiltrierung zum Entfernen möglicher in dem plastifizierten Material enthaltener Verunreinigungen vorzusehen, wobei die Schmelzenfiltrierung mit keiner wesentlichen Erhöhung der Antriebsleistung für den Spritzvorgang in bezug auf einen Fall, bei welchem keine Schmelzenfiltrierung bewirkt wird, verbunden ist.
Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Spritzgußmaschine mit einem verbesserten Schmelzenfilter zu schaffen, welcher das Entfernen von angesammelten Verunreinigungen aus dem Maschinensystem erleichtert sowie auch die Entfernung von den Filter verstopfenden Verunreinigungen von diesem, wodurch sich eine erhöhte Großserienproduktivität ergibt aufgrund einer verringerten Zeitspanne, während der ein vorübergehendes Anhalten des Betriebsablaufs für das Reinigen und/oder das Entfernen und dann für die Wiedereinstellung des Apparates für den normalen Spritzgußvorgang bewirkt wird. Sowohl die Reinigungs- als auch die Entfernungsvorgänge können durchgeführt werden, ohne daß im wesentlichen irgendein Teil von dem Apparat abgenommen werden muß.
Eine dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Mittel zum Vermischen verschiedener Materialien vorzusehen, das in eine Spritzmaschine mit einer Schubschnecke eingesetzt ist, vor dem Spritzen des Materials zu einem Formhohlraum hin, um ein geformtes Produkt mit einer Verteilung der Materialien darin, bei der diese gut miteinander vermischt sind, zu erhalten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Spritzgußmaschine des vorgenannten Typs vorgesehen, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Filter zum Bewirken einer Schmelzenfiltration, während das plastifizierte Material der Dosierung unterzogen wird, auf der Schubschnecke vorgesehen ist, so daß der Filter während des Dosierens durch Rückwärtsbewegung der Schubschnecke durch die Schmelze getragen wird, und daß der Filter ein perforiertes Teil, welches in Umfangsrichtung angeordnete Perforationen für die Filtration hat und auf der Schubschnecke befestigt ist zum Gleiten auf einer inneren Oberfläche der Trommel, und einen Umgehungsdurchgang aufweist, der in der Trommel ausgebildet ist derart, daß er in der Nähe einer Rückfläche des perforierten Teils in einer vorbestimmten axialen Position des Filters und damit der Schubschnecke ist, und durch welchen plastifiziertes Material mit nichtgefiltertem oder zurückgebliebenem Fremdmaterial oder Verunreinigungen, die sich auf der Rückfläche des perforierten Teils angesammelt haben, durch die Drehung der Schubschnecke in der vorbestimmten axialen Position aus dem Maschinenkörper herausgebracht werden kann.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Umgehungsdurchgang ein sich radial erstreckendes Reinigungsloch auf, das in einer zylindrischen Wand der Trommel ausgebildet ist, und Mittel zum Öffnen und Schließen des Reinigungsloches hat, wobei sich das Reinigungsloch derart in einer axialen Position befindet, daß es in eine lokale Zone des Innenraums der Trommel in der Nähe der Rückfläche des perforierten Teils öffnet, wenn sich die Schubschnecke in ihrer vordersten axialen Position befindet, damit das Material oder die Verunreinigungen, die sich auf der Rückfläche in der lokalen Zone angesammelt haben, durch das Reinigungsloch herausgebracht werden können, intermittierend während eines Massenfertigungs- Formvorganges, durch die Drehung der Schubschnecke in ihrer vordersten Position.
Der Spitzkopfbereich der Schubschnecke kann das vordere Ventilwiderlager bilden, an welchem das Ventilkörperglied in einer geöffneten Position des Absperrventils anliegt, während das hintere Ventilsitzglied in einer geschlossenen Position des Absperrventils an dem Ventilkörperglied anliegt. Alternativ kann das vordere Ventilwiderlager als ein von dem Spitzkopfbereich getrenntes Teil vorgesehen sein, welches sich in der Nähe von und stromaufwärts des Spitzkopfbereichs befindet.
Alternativ kann das Absperrventil vom Rückströmungs- Sperrtyp mit einem ringförmigen Ventilkörperglied oder von einem Kugeltyp mit einem Ventilkörperglied in der Form einer Kugel sein.
Das den Filter bildende perforierte Teil kann in dem Absperrventil enthalten sein, derart, daß es das hintere Ventilsitzglied, das Ventilkörperglied oder das vordere Ventilwiderlagerglied bildet.
Alternativ kann das perforierte Teil ein von dem Absperrventil getrenntes und stromaufwärts von diesem befindliches Teil aufweisen, vorzugsweise benachbart von diesem an einem vorderen Ende des Schubschneckenabschnitts des Kolbens mit am Umfang angeordneten Perforationen für die Filtrierung, so daß das gefilterte Material zu einem Einlaß (Einlässen) des Absperrventils fließen kann.
Die Perforation des perforierten Teils kann entweder im Querschnitt rund oder im Querschnitt von länglicher Form sein.
Die Schubschnecke zum Plastifizieren und Dosieren des Kunststoffmaterials kann auch dazu dienen, das Kunststoffmaterial in die Form zu injizieren. Alternativ kann sie dazu dienen, das Material und die gefilterte Charge aus Kunststoffmaterial in eine zweite Trommel zu führen, die gegenüber der Trommel der plastifizierenden und dosierenden Schubschnecke geneigt ist, aus welcher zweiten Trommel es durch einen Kolben oder eine Schubschnecke in eine Form injiziert wird. Ein derartiges System kann oder kann nicht ein Druckhaltesystem sein. Bei den vorerwähnten Arten von Druckhaltesystemen ist der darin enthaltene Schmelzenfilter nach der vorliegenden Erfindung verdienstvoller, als wenn er in dem universellen Nichtdruckhaltesystem enthalten ist, dadurch, daß, wie nachfolgend im einzelnen beschrieben wird, der vorhergehende Fall die Verwendung der Ventilmittel zum Unterbrechen des Düsendurchganges ermöglicht, so daß der mit Verunreinigungen verstopfte Filter von der Verunreinigung befreit wird, das heißt, die Verunreinigungen werden gespült oder von den Filtermitteln entfernt durch Bewirken eines quasi-Injektionsvorganges, während die Unterbrechung des Düsendurchgangs absichtlich bewirkt wird, wohingegen in dem späteren Fall ein derartiger Befreiungsvorgang wie zuvor nicht durchgeführt werden kann, da keine entsprechende Unterbrechung des Düsendurchganges jemals bewirkt wird.
Vorzugsweise kann ein solcher quasi-Injektionsvorgang unverzüglich erfolgen und kann auch wiederholt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der obige Filter natürlich auf der Schubschnecke in einer Position stromaufwärts oder stromabwärts des Absperrventils befestigt werden, das heißt, er kann in der Schubschnecke enthalten sein, jedoch nicht in dem Absperrventil. In einem bevorzugten Fall, in dem der Filter an dem Schubschneckenkopf stromabwärts des Absperrventils vorgesehen ist, kann es bevorzugt sein, angesammelte Verunreinigungen hinter dem Filter durch die Düse herauszubringen, wenn die Düse mit dem Maschinenkörper von der Formenanordnung getrennt ist. In diesem Fall weist anstelle des Reinigungsloches in der Trommel der Umgehungsdurchgang einen ringförmigen Einschnitt auf, der an dem Vorwärtsbereich der Trommel ausgebildet ist und welcher der Schmelze mit den angesammelten Verunreinigungen ermöglicht, über dem Filter durch einen ringförmigen Spalt zwischen dem Filter und einer ringförmigen Bodenfläche des Einschnitts zu passieren und dann von der von der Trommel erstreckten Düse abgeführt zu werden. Die Entfernung der Verunreinigungen wird bewirkt durch Drehen der Schubschnecke, wenn die Düse absichtlich von der Formenanordnung getrennt ist und auch der Filter an dem Einschnitt positioniert ist. Vorzugsweise sind der Einschnitt und der Filter in derselben axialen Position, wenn sich die Schubschnecke in der vordersten Position befindet.
In Verbindung mit dem Obigen wurde gefunden, daß die Schmelzenfiltermittel nach der vorliegenden Erfindung auch als Mittel zum wirksamen Mischen verschiedener Materialien arbeiten, die in den Maschinenkörper durch einen Trichter geliefert werden, vor der Injektion der Materialien.
Eine im Volumen veränderbare Dosierkammer, die durch die Trommel und die Schubschnecke in dem Maschinenkörper bestimmt wird, empfängt eine Schmelze durch die Perforationen des Filters, welche Schmelze eine Mischung der der Plastifizierung unterworfenen Materialien ist. Die Schmelze tritt kontinuierlich in die Dosierkammer in der Form mehrerer Schmelzenströme, die sich axial bewegen und sich um die Achse des Körpers drehen, ein, und bewirkt, daß ein angesammelter Teil der Schmelze in der Kammer gerührt oder bewegt wird in verschiedenen Richtungen einschließlich der radialen und der axialen Richtung. Das heißt, aufgrund des Filters nach der vorliegenden Erfindung werden die verschiedenen Materialien in der dosierten Schmelze wirksam in einem solchen Ausmaß gemischt, daß sie gleichförmig in der Dosierkammer verteilt sind. Im Vergleich mit der vorliegenden Erfindung wirkt der Filter nach dem Stand der Technik, der in der Düse angeordnet ist, um die Schmelzenfiltrierung während der Injektion der Schmelze zu bewirken, auch zum Bewegen der Schmelze, jedoch bewirkt er nicht, daß die Schmelze im wesentlichen in der axialen Richtung gerührt wird. Dies folgt daraus, daß die Filtrierung während des Injektionsvorgangs bewirkt wird, und somit wird einem lokalen führenden Teil der gefilterten Schmelze nicht ermöglicht, mit einem folgenden lokalen Teil der gefilterten Schmelze in der axialen Richtung gemischt zu werden, obgleich zur selben Zeit gefilterte lokale Schmelzteile in der radialen Richtung aufgrund des Filters miteinander gemischt werden können. In diesem Zusammenhang gewährleistet der Düsenfilter nach dem Stand der Technik nicht ein geformtes Produkt, das in der Praxis mit gleichförmig verteilten Materialien versehen ist.
Die Mischwirkung des Filters gemäß der vorliegenden Erfindung kann vergrößert werden, wenn die Schmelzenströme durch die Perforation des Filters gezwungen werden, entlang eines kegelspitzförmigen Kopfes der Schubschnecke zu fließen. In dieser Beziehung ist es bevorzugt, daß der Filter in einer Position benachbart und stromaufwärts des kegelspitzförmigen Kopfes an der Schubschnecke befestigt ist, wobei die Perforationen axial orientiert, jedoch entlang der Schrägfläche des kegelspitzförmigen Kopfes geneigt sind.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Querschnittsdarstellung, die einen Spritzguß-Apparat eines Innendruck-Haltekammersystems zeigt, daß Schmelzenfiltermittel gemäß der vorliegenden Erfindung enthält;
Fig. 2 ist eine Draufsicht einer perforierten Scheibe, die die Schmelzenfiltermittel bildet, gesehen in der Richtung A in Fig. 1;
Fig. 3 ist eine Querschnittsdarstellung entsprechend Fig. 1, die einen anderen Spritzguß-Apparat eines Innendruck- Haltekammersystems und eines Wiederdosiersystems in Kombination mit Schmelzenfiltermitteln gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht eines Abschnitts eines Spritzguß-Apparates gemäß solchen, die in den Fign. 1 und 3 gezeigt sind, welche eine verkörperte Kombination eines Absperrventils vom Rückström-Ringtyp und Schmelzenfiltermittel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fign. 5 und 6 sind Querschnittsansichten, jede von einem Abschnitt eines Spritzguß-Apparates entsprechend Fig. 4, die eine andere verkörperte Kombination eines Absperrventils vom Rückströmungs-Ringtyp und Schmelzenfiltermittel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
Fign. 7 und 8 sind Querschnittsansichten, jede von einem Abschnitt eines Spritzguß-Apparates entsprechend der Fig. 4 oder der Fig. 5, die eine andere verkörperte Kombination eines Absperrventils vom Kugeltyp und Schmelzenfiltermittel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 9 ist eine Querschnittsdarstellung eines anderen Spritzguß-Apparates mit einem Dosier- und Filtersystem und einem Innendruck-Maltekammersystem gemäß dem in Fig. 1, der auch ein unabhängiges Injektionssystem aufweist;
Fign. 10A, 10B und 10C sind Querschnittsansichten eines Spritzguß-Apparates gemäß der vorliegenden Erfindung, die andere verkörperte Schmelzenfiltermittel zeigen, welche mit einer Schubschnecke und einer Trommel verkörpert sind, wobei Fig. 10A die Plastifizierungs-, Filter- und Dosiervorgänge, Fig. 10B einen Injektionsvorgang und Fig. 10C einen Verunreinigungsabführvorgang zeigen;
Fig. 11 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht von Teilen, die den Filter wie in den Fign. 10A bis 10C gezeigt bilden; und
Fig. 12 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel einer Spritzguß-Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Filter, das gegenüber dem in Fig. 11A modifiziert ist, um die Rührfähigkeit des Schmelzenfilters zu vergrößern.

BESTE ART, UM DIE ERFINDUNG AUSZUFÜHREN

Die Fign. 1 und 3 zeigen ein erstes und ein zweites Ausführungsbeispiel von Apparaten gemäß der vorliegenden Erfindung. Gemäß den Fign. 1 und 3 hat jeder Apparat zum Spritzgießen von Kunststoffmaterial eine herkömmliche Injektionsmaschine 1 vom Eintrommeltyp und eine damit verbundene Formenanordnung 10. Die Maschine 1 ist axial bewegbar für einen Rücksaugvorgang und für Injektions-, Plastifizierungs- und Dosiervorgänge, und sie weist einen Körper, der eine zylindrische Trommel 2 mit einer Schubschnecke 3 darin bildet, einen hydraulischen Kolben-Zylinder (nicht gezeigt) mit einem mit der Schubschnecke 3 verbundenen Kolben und eine zylindrische hohle Verlängerung 20, die sich von der Trommel 2 vorwärts erstreckt, auf. Der Apparat weist ferner ein Heißkanal-Werkzeug 13 mit einem Verteiler auf. Das Heißkanal-Werkzeug 13 ist in der Formenanordnung 10 in einer thermisch isolierenden Weise enthalten, welche einen Luft-Abstandshalter 13a und einen festen Abstandshalter 13c einbezieht.
Die zylindrische Verlängerung 20 ist an ihrem vorderen Ende in direktem Kontakt mit dem Heißkanal-Werkzeug 13, ist jedoch mit der Formenanordnung 10 an ihrem vorderen Ende über einen festen thermischen Isolator 13c verbunden.
Die Formenanordnung 10 weist eine stationäre Formenhälfte 11 und eine bewegbare Formenhälfte 12 auf. Die stationäre Formenhälfte 11 ist mit dem Heißkanal- Werkzeug 13 verbunden. Beide Formenhälften haben Kühlmittel 14 und 15 und bilden wenigstens einen Hohlraum 10a für einen geformten Gegenstand, welcher Hohlraum wenigstens ein Tor 10b hat. Das Tor 10b hat ein spitzes wärmeerzeugendes Modul 16 wie einen sogenannten "Speer", das darin aufgenommen ist, damit das Modul einen kalten Teil des Materials an dem Tor vorübergehend und augenblicklich erwärmt mit der Wirkung, daß das Tor zum Hohlraum für einen nächsten Schuß geöffnet ist, nachdem der Rücksaugschritt beendet ist.
Das Heißkanal-Werkzeug 13 und das damit verbundene Modul 16 ergeben einen angußlosen geformten Gegenstand.
Die zylindrische hohle Verlängerung 20, welche einen Auslaßdurchgang liefert, ist in drei Teile geteilt, das heißt einen mit dem Heißkanal-Werkzeug 13 verbundenen Vorwärtsteil 21, einen mittleren Kolbenteil 22, der axial in dem Vorwärtsteil angeordnet ist, und einen Rückteil 23.
Der Rückteil 23 bildet einen Kopfabschnitt der Trommel 2 und der mittlere Kolbenteil 22 bildet eine sogenannte "Düse", die abnehmbar mit dem Kopftrommelabschnitt 23 verbunden ist. Die zylindrische Verlängerung 20 ist so ausgebildet, daß ihr Hohlraum einen Abschnitt 20a mit vergrößertem Durchmesser hat, und sie ist mit Bandheizern 25 an ihrem Umfang versehen.
Das Heißkanal-Werkzeug 13 und die zylindrische Verlängerung 20 der Maschine 1 bilden zusammen eine hohle Verlängerung, welche einen Düsendurchgang Y bestimmt, welcher das Innere der Trommel 2 mit dem Hohlraum-Tor 10b verbindet.
Der Rückteil 23 der zylindrischen Verlängerung enthält Ventilmittel 40. Der Düsendurchgang Y bildet eine Innendruck-Haltekammer X zwischen den Ventilmitteln 40 und dem Hohlraum-Tor 10b.
Der mittlere Kolbenteil 22 der zylindrischen Verlängerung 20 als die "Düse" besteht aus einem zylindrischen Körper und einem Umfangsflansch 22a, der als ein Anschlag gegen den Vorwärtsteil 21 an einer dagegen stoßenden Endfläche hiervon vorgesehen ist, und auch als ein Abdichtmittel zum Verhindern des Entweichens des heißen Materials, wenn dieses injiziert wird. Eine axiale Position der Düse 22 relativ zu dem Vorwärtsteil 21 ist fixiert, wenn der Flansch 22a gegen die gegenüberliegende Endfläche des Vorwärtsteils 21 stößt. Die Maschine 1 mit der Düse 22 wird um einen vorbestimmten Hub von der obigen Position zurückgesaugt.
Bezugnehmend auf die Fign. 1 und 3 umfaßt das Ventilmittel 40 eine Antriebsvorrichtung, zum Beispiel einen Impulsmotor (nicht gezeigt), der auf dem zylindrischen Rückteil 23 befestigt ist, und eine kreisförmige Ventilstange 42, die sich vertikal zum Motor erstreckt. Der Rückteil 23 hat ein vertikales kreisförmiges Loch 30, das die Düsendurchgang Y schneidet. Die Ventilstange 42 ist drehbar in dem vertikalen Loch 30 angeordnet und hat ein horizontales Durchgangsloch 42a. Das Ventilloch 42a bildet einen Abschnitt des Düsendurchgangs Y, wenn das Ventilmittel 40 oder die Ventilstange 42 in einer geöffneten Position sind. Die Ventilstange 42 bewirkt eine Unterbrechung des Düsendurchgangs oder ein Verschließen der Kammer gegen eine Verbindung der Trommel 2 mit dem Hohlraum 20a, wenn sie in einer geschlossenen Position ist.
Unmittelbar nachdem ein plastifiziertes und dosiertes Material (Schmelze) unter Verwendung der Schubschnecke 3 von der Trommel zu dem Formenhohlraum 10a durch den Düsendurchgang Y injiziert ist, wird das Ventilmittel 40 in eine geschlossene Position durch den Impulsmotor gezwungen, um die Unterbrechung des Düsendurchgangs zu bewirken und dadurch einen geschlossenen Raum Z mit einem festen Volumen zu haben, der aus dem Formenhohlraum 10a und der Kammer X besteht. Als ein Ergebnis wird das meiste des injizierten Materials in dem geschlossenen und festen Raum Z verdichtet, um hierdurch einen inneren Druck gegen die in dem Formenhohlraum 10a eingefüllte Schmelze auszuüben, welcher Druck als ein "Innenhaltedruck" bezeichnet wird.
In deutlichem Unterschied weist ein herkömmliches Druckhalte-Kammersystem, wie es beispielsweise in USP 4 632 652 gezeigt ist, eine Kolben-Zylinder-Anordnung in Verbindung mit einer entsprechenden Kammer X' auf. Aufgrund einer entsprechenden Unterbrechung des Düsendurchgangs übt der Kolben-Zylinder einen externen Druck auf die Schmelze in einem entsprechenden Raum Z' aus, welcher in seinem Volumen nicht fest, sondern veränderlich ist. In dieser Hinsicht kann das herkömmliche Druckhalte-Kammersystem als ein "Außendruck-Haltekammersystem", bezeichnet werden in Beziehung zu dem "Innendruck-Haltekammersystem", wie in den Fign. 1 und 3 gezeigt ist.
Beide Arten der in den Spritzguß-Apparaten enthaltenen Druckhalte-Kammersysteme haben einen gemeinsamen Vorteil in Beziehung zu einem universellen Nichtdruck-Haltekammersystem, bei dem ein Haltedruck durch eine Injektionsmaschine an sich mit einer Schubschnecke ausgeübt wird. Der gemeinsame Vorteil besteht darin, daß eine Periode eines Schußzyklus beträchtlich verkürzt wird, was zu einer erhöhten Produktivität führt. Dies ergibt sich daraus, daß, während ein Außen- oder Innendruck-Halteschritt durchgeführt wird, die Injektionsmaschine in der Lage ist, einen Plastifizierungs- und Dosierschritt für einen nächsten Schuß durchzuführen. Daher ist es bevorzugt, solchen Plastifizierungs- und Dosierschritt auf die Unterbrechung des Düsengangs hin durchzuführen, welche unmittelbar nach einem Injektionsschritt zu bewirken ist, um eine Periode eines Schußzyklus in einer fortlaufenden zyklischen Spritzguß-Fertigungsperiode zu minimieren.
Das universelle Nichtdruck-Haltekammersystem, bei welchem das Halten eines Außendrucks durch eine Injektionsmaschine an sich durchgeführt wird unter Verwendung einer Schubschnecke für den Gebrauch bei der Plastifizierung und der Dosierung und der Injektion, ist im wesentlichen äquivalent dem Außendruck-Haltekammersystem dahingehend, daß das Halten des Druckes auf einer äußeren hydraulischen Antriebsquelle wie der Injektionsmaschine (in dem Nichtdruck-Haltekammersystem) oder der zusätzlichen Kolben-Zylinder-Anordnung (in dem Außendruck-Haltesystem) beruht, und somit ist es wahrscheinlich, daß die externe Antriebsquelle Veränderungen des Gewichts eines geformten Produkts bewirkt aufgrund einer unvermeidbaren Druckveränderung in dem externen Haltedruck.
In deutlichem Gegensatz ist das Innendruck-Haltekammersystem vorteilhaft in Beziehung zu den beiden obigen Systemen derart, daß eine solche Druckveränderung wie oben während des Innendruck-Haltevorgangs nicht auftritt, und somit werden Veränderungen in dem Gewicht eines geformten Produkts beträchtlich herabgesetzt. In dieser Beziehung kann das Innendruck-Haltekammersystem wirksam verwendet werden bei der Produktion von geformten Präzisionsprodukten mit hoher Produktivität. In diesem Fall ist es, allgemein gesprochen, bevorzugt, ein Verhältnis eines räumlichen Volumens der Kammer X zu dem des gesamten Formhohlraums (der gesamten Formhohlräume) zu haben, das etwa 1 oder größer ist.
Das erste Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 hat keine anderen Ventilmittel als das Ventilmittel 40 in Verbindung mit der Innendruck-Haltekammer X. Das in Fig. 3 gezeigte zweite Ausführungsbeispiel hat ein zusätzliches oder zweites Ventilmittel, das in der Kammer X zum Wiederdosieren der Schmelze vorgesehen ist. Das heißt, wie in Fig. 3 gezeigt ist, daß der Kopftrommelabschnitt 23 mit einem Wiederdosiermittel versehen ist, das mit dem zuerst erwähnten Ventilmittel 40 verbunden ist. Das Wiederdosiermittel umfaßt ein druckempfindliches Absperrventil 50 von einem Ventilsitztyp in Verbindung mit dem ersten Ventilmittel 40. Die Ventilstange 42 des ersten Ventilmittels 40 hat eine Nut 42b, die an ihrem Oberflächenabschnitt ausgebildet ist. Der Kopftrommelabschnitt oder Rückteil 23 hat ein Auslaßloch 30a, das sich horizontal hiervon erstreckt, um das vertikale Loch 30 in einer derartigen Position zu öffnen, daß die Nut 42b sowohl mit der Kammer X als auch dem Absperrventil 50 verbunden ist, wenn sich das erste Ventilmittel 40 in der geschlossenen Position befindet, und wenn sich das erste Ventilmittel 40 in der geöffneten Position befindet, ist das horizontale Auslaßloch 30a durch die Ventilstange 42 geschlossen. Das Absperrventil 50 umfaßt eine zylindrische Ventilkammer 51 mit einer vertikalen oder radialen Öffnung (nicht gezeigt) zum Herausführen der Schmelze aus dem System, einen Kolben-Ventilkörper 52 eines Sitztyps und Mittel 53 zum Drücken oder Vorspannen des Ventilkörpers gegen die Schmelze in der Kammer X mit einem vorbestimmten Druck. Die Vorspannmittel 53 umfassen eine innere Stange 53a, die gegen den Ventilkörper 52 stößt, eine äußere Stange 53b, eine Schraubenfeder 53c, die die beiden Stangen umgibt und zwischen diesen angeordnet ist, einen inneren und einen äußeren jeweils mit einem Gewinde versehenen Gehäusezylinder 53d und 53e, die miteinander verschraubt sind, um ein Gehäuse für die Feder und die Stangen zu bilden, und eine Lastzelle oder einen Drucksensor 53f, der mit einem freien Ende des äußeren Gehäusezylinders 53e verbunden ist und sich nach innen erstreckt, um gegen die äußeren Stange 53b an einem hinteren Ende hiervon zu stoßen. Eine Kraft der Feder 53c wird eingestellt durch Schrauben des äußeren Gehäusezylinders 53e relativ zu dem inneren Gehäusezylinder 53d. In diesem Zusammenhang ist die Lastzelle 53f vorgesehen, um die Federkraft oder den vorbestimmten Druck für die Wiederdosierung zu erfassen.
Der Kolben-Ventilkörper 52 hat eine abgeschrägte Umfangskante ab seinem freien Ende, welche Kante durch die Feder 53c so vorgespannt ist, daß sie gegen eine Gegenstück-Umfangsauslaßkante des horizontalen Loches 30a stößt. Wenn das erste Ventilmittel 40 in der geschlossenen Position ist, aber ein Druck der Schmelze in dem geschlossenen Raum Z nicht größer als der vorbestimmte Druck ist, wird verhindert, daß die Schmelze von dem Entladungsauslaß des zweiten Ventilmittels 50 durch die Nut 42, das Auslaßloch 30a und das Innere der Ventilkammer 51 herausgelassen wird, das heißt das zweite Ventilmittel 50 wird geschlossen gehalten. Wenn das erste Ventilmittel 40 in der geöffneten Position ist, wird natürlich das zweite Ventilmittel 50 geschlossen gehalten unabhängig von dem Schmelzendruck. Wenn das erste Ventilmittel 40 in der geschlossenen Position ist und wenn der Schmelzendruck über dem vorbestimmten Druck ist, wird das zweite Ventilmittel 50 durch den Schmelzendruck gezwungen, gegen die Kraft der Schraubenfeder 53c in der offenen Position zu sein, so daß es möglich ist, daß ein überschüssiger Teil der Schmelze in dem Raum Z aus dem Maschinensystem heraus durch den vorerwähnten Durchgangsweg geführt wird, bis der verbleibende Teil der Schmelze in dem Raum Z ausgeglichen ist mit oder herabgesetzt auf den von der Schraubenfeder 53c ausgeübten vorbestimmten Druck ist. Als eine Folge wird die in dem Raum Z auf die durch das erste Ventilmittel 40 unmittelbar nach der Injektion bewirkte Düsendurchgangsunterbrechung hin verdichtete Schmelze auf einen vorbestimmten Druck reguliert oder auf eine vorbestimmte Menge (Masse) dosiert, wobei ein möglicher überschüssiger der Schmelze aus dem System herausgeführt wird.
Die obige verdichtete Schmelze wird einmal in der Trommel 2 in Zusammenarbeit mit der Schubschnecke 3 dosiert und dann durch den Düsendurchgang Y zu dem Formenhohlraum 10a hin injiziert. In dieser Beziehung kann das zweite Ventilmittel als das "Wiederdosiermittel" bezeichnet werden. Die wiederdosierte Schmelze in dem festen und geschlossenen Raum Z bestehend aus dem Formenhohlraum 10a und der Kammer X übt einen inneren Haltedruck gegen den Formenhohlraum 10a aus.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel übt eine nicht- wiederdosierte, in einem entsprechenden Raum Z verdichtete Schmelze einen entsprechenden inneren Haltedruck aus, wie vorher festgestellt wurde.
Das Wiederdosier- und Innendruck-Haltekammersystem nach Fig. 3 ist gegenüber dem in Fig. 1 gezeigten Nicht-Wiederdosier-Innendruck-Haltesystem dadurch vorteilhaft, daß eine Menge der injizierten und in dem Raum Z verdichteten Schmelze, welche Menge sich wahrscheinlich verändert aufgrund einer betriebsmäßigen Veränderung bei der Dosierung in jedem Schußzyklus, auf einen vorbestimmten Pegel wiederdosiert oder reguliert wird, so daß die resultierende oder wiederdosierte Schmelze, die in dem Raum Z verbleibt, eine herabgesetzte Größe der Veränderung hat. Als eine Folge wird mit dem Wiederdosiersystem das Gewicht der Veränderung bei einem geformten Produkt weiter herabgesetzt als bei dem Nicht-Wiederdosiersystem, und somit ist das Wiederdosiersystem stärker bevorzugt bei der Herstellung eines geformten Präzisionsgegenstandes.
Gemäß der vorliegenden Erfindung hat jeder der in Fign. 1 und 3 gezeigten Apparate nach dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel ein in dem Maschinenkörper vorgesehenes Schmelzenfiltermittel 60, das nicht mit der Düse verbunden ist, zum Filtern eines plastifizierten Materials während der Dosierung in der Trommel 2 (die erste Dosierung relativ zu der zweiten Dosierung oder Wiederdosierung bei dem zweiten Ausführungsbeispiel).
Die Schubschnecke 3 ist von einer herkömmlichen Stangenform mit einer wendelförmigen Schraube darum, und sie hat einen Spitzkopfbereich 3a, einen Hauptschraubbereich 3b und einen Zwischenbereich 3c zwischen diesen. Der Spitzkopfbereich 3a hat einen lokalen Abschnitt vergrößerten Durchmessers, der zwischen sich und der Trommel 2 einen ringförmigen Spalt bildet. Dieser Spalt ermöglicht der Schmelze, über den Spitzkopfbereich 3a in einen Vorwärtsraumabschnitt 2a zu fließen. Der Zwischenkolbenbereich 3c bildet in Kombination mit dem Spitzkopfbereich 3a von einer in einer axialen Vorwärtsrichtung konvergierenden Kegelform ein Absperrventil 70 von einem Rückström-Ringtyp, welches verhindert, daß dosierte Schmelze in dem Injektionsschritt rückwärts fließt.
Das Absperrventil 70 umfaßt eine durch die Trommel 2 bestimmte Ventilkammer, den Spitzkopfbereich 3a, einen Stangenabschnitt des Zwischenkolbenbereichs 3c und ein Ventilsitzglied 31 mit einer Scheibenform, das mit der Kolbenstange 3b, verbunden ist, und ein Ventilkörperglied 71, das ringförmig und in der Ventilkammer axial gleitbar ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung umfaßt das Schmelzenfiltermittel 60 das Ventilsitzglied 61, welches am Umfang angeordnete Perforationen P mit rundem Querschnitt hat, und das gleitbar an die innere Oberfläche der Trommel 2 angepaßt ist, so daß der Schmelze ermöglicht ist, vorwärts nur die Perforation P zu fließen. Das ringförmige Ventilkörperglied 71 ist ebenfalls gleitbar an die innere Oberfläche der Trommel angepaßt mit einem ringförmigen Spalt zwischen dem Ventilkörperglied 71 und dem Kolbenstangenabschnitt, welcher Spalt einen Ventildurchgang bildet. Der Ventildurchgang ist geschlossen, wenn das Ventilkörperglied 71 die filternden Perforationen P des Ventilsitzglieds 61 schließt, wobei das Ventilkörperglied 71 an dem Ventilsitzglied 61 anliegt. Der Spitzkopfbereich 3a hat einen Anschlag zum Anhalten einer Vorwärtsbewegung des Ventilkörperglieds 71, und in Kombination mit dem Ventilkörperglied bildet er mehrere mit dem Ventildurchgang in Verbindung stehende Auslaßöffnungen. In Zusammenhang hiermit können die Perforationen P des Ventilsitzglieds 61 als "Ventileinlaßöffnungen" bezeichnet werden, welche nur dann in Verbindung mit em Ventildurchgang sind, wenn sich das Absperrventil 70 in einer geöffneten Position befindet.
Das Absperrventil 70 ist für eine Öffnung vorgesehen, um einem plastifizierten Material oder einer Schmelze zu ermöglichen, durch dieses vorwärts zu fließen, während ein Plastifizierungs- und Dosierungsschritt mit der Schubschnecke 3 durchgeführt wird, welche gezwungen ist, sich zu drehen und rückwärts zu bewegen gegen einen Rückdruck durch einen zunehmenden Teil der Schmelze, die durch das Absperrventil 70 hindurchgegangen ist und sich in dem Vorwärtsraumabschnitt 2a gesammelt hat, einer sogenannten "Dosierkammer". Die Dosierkammer 2a ist in ihrem Volumen veränderlich und wird gebildet durch den Spitzkopfbereich 3a, das Absperrventil 70, die Ventilstange 42 des ersten Ventilmittels 40 innerhalb sowohl des Düsendurchgangs als auch des Inneren der Trommel 2. Das heißt, das Volumen der Dosierkammer 2a nimmt zu während der sogenannten "Dosierung", welche über einen vorbestimmten rückwärtigen Hub der sich drehenden und axial zurückziehenden Schubschnecke durchgeführt wird.
Das Absperrventil 70 befindet sich in einer geschlossenen Position, während die Schubschnecke 3 in einem Injektionsbetrieb ist. In der geschlossenen Position ist das Ventilkörperglied 71 gezwungen, an ihrem hinteren Ende durch den Schmelzendruck an dem Scheibenglied oder Ventilsitzglied 61 anzuliegen, wobei der Schmelzendruck äquivalent einem Injektionsdruck ist, um hierdurch die Perforationen P des Scheibenglieds 61 zu schließen.
Der herkömmliche Hauptschraubbereich 3b des Kolbens 3 ist eine sich axial erstreckende Kolbenstange 3'b mit einem Schraubvorsprung, der sich radial von einem Umfang der Kolbenstange 3'b erstreckt und sich wendelförmig um die Kolbenstange 3'b über ihre gesamte Länge erstreckt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist das Schmelzenfiltermittel 60 weiterhin ein Verunreinigungsentfernungsmittel auf. Das Entfernungsmittel umfaßt ein Durchgangsloch 63, das in einer zylindrischen Wand der Trommel 2 ausgebildet ist, um sich horizontal wie in den Fign. 1 und 3 gezeigt zu erstrecken, und zur Atmosphäre hin offen ist, und einen Schraubstöpsel 64, der herausnehmbar in das Reinigungsloch 63 einschraubbar ist. Das Reinigungsloch 63 befindet sich in einer solchen axialen Position, daß es zu einer lokalen Zone eines Plastifizierungsraumes in der Nähe einer hinteren Fläche der perforierten Scheibenglieds 61 geöffnet ist, wenn sich die Schubschnecke mit dem daran befestigten Scheibenglied in der vordersten Position befindet, wie in Fig. 1 gezeigt ist. In der vordersten Position ist die Schubschnecke gezwungen, sich zu drehen, während sie axial feststeht, damit die nicht gefilterten oder verbleibenden Verunreinigungen oder Fremdmaterialien, die sich an der hinteren Fläche des Scheibenglieds angesammelt haben, durch das Reinigungsloch 63 aus dem Maschinensystem herausgeführt werden. Dieser Reinigungsvorgang wird erforderlichenfalls intermittierend während einer Großreihenfertigung durchgeführt.
Bei dem perforierten Scheibenglied 61 ist es vorteilhaft, einen Umfangsbereich 61a zu haben, der sich radial von einem Umfangspegel der Kolbenstange 3'b erstreckt, wobei der Umfangsbereich 61a eine konische Fläche als hintere Fläche hat, die in Rückwärtsrichtung konvergiert, wie in Fig. 1 gezeigt ist, und gegenüber dem Plastifizierungsraum freiliegt, wobei eine wendelförmige Nut 62 darauf gebildet ist, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Die Perforationen P sind in der wendelförmigen Nut 62 entlang dieser angeordnet und das Reinigungsloch 63 befindet sich in der Nähe eines Umfangs der konischen hinteren Fläche, wenn sich die Schubschnecke 3 mit dem Scheibenglied 61 in der vordersten Position befindet, wie in Fig. 1 gezeigt ist, in der durch einen in der Maschine vorgesehenen Anschlag verhindert wird, daß sich die Schubschnecke noch weiter vorwärts bewegt.
Die Perforationen P können so klein ausgebildet sein, daß sie eine Größe von 0,7mm oder weniger haben, und eine so geringe Anzahl wie 36 oder weniger aufweisen.
Das Filtermittel 60 zur Verwendung in Verbindung mit der im Maschinenkörper durchgeführten Dosierung oder die Trommel 2, wie in den Fign. 1 und 3 gezeigt ist, sind vorteilhaft dadurch, daß sie die Durchführung des Reinigungsvorgangs ermöglichen, während ein Spritzguß-Apparat als eine Einheit zusammengehalten ist, ohne daß er an der Düse 22 in zwei Teile getrennt ist, im Gegensatz zu dem Fall des Standes der Technik, und somit wird die Unterbrechung der Spritzgußoperation für die Entfernung der angesammelten Verunreinigungen beträchtlich verkürzt im Vergleich zum Fall nach dem Stand der Technik. In dieser Hinsicht ist bei dem Filtermittel gemäß der vorliegenden Erfindung das Innendruck-Haltesystem dadurch vorteilhaft, daß es einen Spritzgußvorgang mit hoher Produktivität nicht nur in einer kurzen Zykluszeit, sondern auch in einer Großreihenfertigung durchführen kann, in der die Beseitigung der Verunreinigungen intermittierend bewirkt wird, im Vergleich mit dem universellen Nichtkammersystem, das die herkömmliche Filtervorrichtung enthält.
Das an der Schubschnecke befestigte Filtermittel nach der vorliegenden Erfindung ist vorteilhaft hinsichtlich der folgenden Aspekte.
Gemäß einem ersten Aspekt ist die elektrische Energie, die erforderlich ist zum Betrieb des Spritzguß- Apparates, im wesentlichen dieselbe, die erforderlich ist zum Betrieb eines herkömmlichen Apparates mit einem Filtermittel, das nicht an der Schubschnecke befestigt ist, sondern an einer Düse, die sich stromabwärts der Dosierkammer befindet.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Bremsvermögen der Schubschnecke gegen eine Trägheitsbewegung von dieser, die dargestellt wird aufgrund des Fließwiderstandes der Schmelze mit einer hohen Viskosität, wenn der Antrieb für die Drehung der Schubschnecke angehalten wird oder am Ende des rückwärtigen Meßhubes abgeschaltet wird, erhöht mit der Wirkung, daß ein rückwärtiger Bremshub der Schubschnecke verringert wird mit beträchtlich geringerer Hubvariation, verglichen mit einem Apparat mit keinem derartigen mit der Schubschnecke verbundenen Filtermittel. Diese verringerte Bremshubvariation führt zu einer genaueren Dosierung der zu injizierenden Schmelze in jedem Schußzyklus, wodurch sich eine verringerte Gewichtsvariation eines geformten Produkts ergibt, was für die Formung eines Präzisionsprodukts wünschenswert ist.
Gemäß einem dritten Aspekt ist, da der Injektionsschritt nicht irgendeiner Schmelzenfiltrierung unterworfen ist, eine Injektionsleistung, die erforderlich ist, um dieselbe hohe Injektionsgeschwindigkeit (zum Beispiel 70 g/s) zu erzielen, äquivalent zu der, die in einem nichtfilternden Apparat erforderlich ist, wohingegen ein filternder Apparat, bei welchem eine Düse mit einer Filtervorrichtung versehen ist, eine größere Injektionsleistung erfordert, um dieselbe hohe Injektionsgeschwindigkeit zu erzielen.
Unter den Umständen in der Kunststoff-Formindustrie, wo unter Berücksichtigung der Produktionswirtschaftlichkeit ein Spritzguß-Apparat wahrscheinlich mit einer so großen wie möglichen Antriebsleistung betrieben wird, um bei jedem Schuß so viele geformte Gegenstände wie möglich unter Verwendung einer Mehrfachhohlraum-Formenanordnung zu erzeugen, ist es wahrscheinlich, daß eine derartige erhöhte Injektionsleistung eine leistungsstärkere Injektionsmaschine erfordert, wodurch sich erhöhte Maschinenkosten ergeben. In dieser Hinsicht ist die Filterung nach der vorliegenden Erfindung vorteilhaft, da sie nicht eine derartige erhöhte Injektionsleistung wie in dem obigen Fall benötigt, um eine gewünschte hohe Injektionsgeschwindigkeit zu erhalten.
Das heißt, bei der vorliegenden Erfindung befindet sich jeglicher Widerstand für die Flüssigkeitsströmung aufgrund der Filterung in dem Rückwärtshub, wo eine geringere Leistung erforderlich ist, so daß die Spitzenleistung für die Injektion nicht erhöht wird.
Gemäß einem vierten Aspekt können das perforierte Scheibenglied 61 verstopfende Verunreinigungen leicht zurückgespült oder von dem perforierten Filterglied in der Druckhaltekammer entfernt werden, indem der folgende Prozeß durchgeführt wird, ohne daß der Apparat auseinandergenommen werden muß. Bei dem in den Fign. 1 und 3 gezeigten ersten und zweiten Ausführungsbeispielen nach der vorliegenden Erfindung kann der Freisetzungsvorgang wie folgt durchgeführt werden. Das Ventilmittel 40 wird absichtlich geschlossen, so daß die Unterbrechung des Düsendurchgangs bewirkt wird, und während der absichtlichen Unterbrechung des Düsendurchgangs wird ein quasi-Dosiervorgang in einem gewissen Ausmaß durchgeführt und wird dann absichtlich in einen quasi-Injektionsvorgang geändert mit der Wirkung, daß eine dosierte Schmelze in der Dosierkammer, die durch das Ventilmittel 40 auf einer Seite hiervon begrenzt ist, unverzüglich einen hohen Druck auf die die Perforationen P des Scheibenglieds 61 verstopfenden Verunreinigungen ausübt, um die Verunreinigungen rückwärts aus den Perforationen zu entfernen. Der obige Verunreinigungs-Entfernungsprozeß kann erforderlichenfalls wiederholt werden, um eine vollständige Entfernung der Verunreinigungen zu erreichen. Bei jedem Freisetzungsvorgang werden die das Scheibenglied 61 verstopfenden Verunreinigungen dem obigen Rückwärtsdruck unterworfen, der hoch ist, jedoch geringer als ein normaler Injektionsdruck, während einer sehr kurzen Zeitspanne, zumindest bis das Absperrventil 70 durch das Ventilkörperglied 71 geschlossen ist, das an dem perforierten Ventilsitz-Scheibenglied 61 an dessen vorderer Fläche anliegt.
Glücklicherweise ist ein Druck der durch die Perforationen P des filternden Scheibenglieds 61 hindurchgehenden Schmelze während eines Dosiervorgangs beträchtlich geringer als ein normaler Injektionsdruck der dosierten Schmelze. In diesem Zusammenhang ermöglicht selbst der vorerwähnte niedrigere Druck, dem die Verunreinigungen in den Perforationen P in einer Rückwärtsrichtung ausgesetzt sind, daß der Verunreinigungen aus den Perforationen P in derselben Rückwärtsrichtung entfernt werden.
Bei diesem Freisetzungsvorgang ist es bevorzugt, die Schubschnecke 3 zu zwingen, sich unter Druck in die vorderste Position axial zu bewegen. Dies ergibt sich daraus, daß der unten erwähnte Reinigungsvorgang unmittelbar nach dem Freisetzungsvorgang durchgeführt werden kann, indem die Schubschnecke 3 an ihrer vordersten Position gedreht wird, wobei der Stöpsel 34 aus dem Reinigungsloch 63 entfernt ist.
Es ist anerkannt, daß der obige Verunreinigungs-Freisetzungsvorgang dank der möglichen Düsendurchgangs- Unterbrechung durchgeführt werden kann, welche in dem Druckhalte-Kammersystem auftreten kann.
Gemäß einem fünften Aspekt können die Verunreinigungen, die sich in einer der Rückfläche des perforierten Scheibenglieds 61 zugewandten lokalen Zone angesammelt haben, mit einem Teil der Schmelze in dem Plastifizierungsraum in der Trommel 2 durch das Reinigungsloch 63 abgeführt werden, wie es erforderlich ist. Diese Reinigung wird bewirkt durch Drehen der Schubschnecke 3 an ihrer vordersten axialen Position, während das Reinigungsloch 63 geöffnet ist. Es ist bevorzugt, den vorerwähnten Verunreinigungs-Entfernungsvorgang und den Reinigungsvorgang in dieser Reihenfolge auszuführen. Der Reinigungsvorgang kann in einer beträchtlich kurzen Zeitspanne durchgeführt werden, ohne daß irgendein Teil von dem Apparat abgenommen werden muß mit Ausnahme des Stöpsels 64, der aus dem Reinigungsloch 63 entfernt wird. In diesem Zusammenhang wird eine Herabsetzung des Arbeitsverhältnisses oder der Produktivität in einer Großreihenfertigung aufgrund des Reinigungsvorgangs, der erforderlichenfalls wiederholt wird, unterdrückt oder beträchtlich verbessert im Vergleich mit der in dem Fall der herkömmlichen Schmelzenfiltrierung, die an der Düse während des Injektionsschrittes auftritt.
Fig. 4 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel eines Spritzguß-Apparates, der sich von den in den Fign. 1 und 3 gezeigten Apparaten nur hinsichtlich der folgenden Merkmale unterscheidet. Die in Fig. 4 gezeigte Apparat hat ein Absperrventil 70', welches aufweist: ein in Umfangsrichtung durchgehendes oder nichtperforiertes Scheibenglied 61', das einen Ventilsitz bildet, ein perforiertes bewegbares ringförmiges Glied 71', das einen Ventilkörper bildet, und einen Abschnitt einer Schubschnecke 3. Der Ventilkörper 71' ist in Gleitkontakt mit der oder an die innere Umfangsfläche einer Trommel 2 und eine Stangenumfangsfläche des Schubschneckenabschnitts angepaßt, so daß er gegenüber dem Schubschneckenabschnitt axial bewegbar ist. Das Scheibenglied 61' ist an der Schubschnecke befestigt und bestimmt einen ringförmigen Spalt zwischen der Trommel und seinem Umfang. Der Ventilkörper 71' hat eine ringförmige Nut 72, die sich axial in einer Rückwärtsrichtung von einer vorderen Oberfläche des Ventilkörpers axial erstreckt, und viele axiale Perforationen P für die Schmelzenfiltrierung öffnen sich sowohl zu der ringförmigen Nut 72 als auch zu einer hinteren Oberfläche des Ventilkörpers, die eine Anlagefläche für den Ventilsitz bildet. Das Scheibenglied 61' hat einen sich vorwärts erstreckenden Umfangsvorsprung 61'A, welcher den Ventilsitz in einer Umfangsform darstellt und einen ringförmigen Einschnitt um die Schubschnecke bildet. Der Ventilsitz oder Umfangsvorsprung 61'A ist so positioniert, daß er an einem Umfangs- oder Außenabschnitt der hinteren Ventilkörperfläche anliegen kann, und der ringförmige Einschnitt kann alle Perforationen 61' mit einer lokalen Raumzone 74 abdecken, wenn sich das Absperrventil 70' in einer geschlossenen Position befindet, wodurch die Perforationen 61' des Ventilkörpers unterbrochen sind für die Verbindung mit einem Plastifizierungsraum, der zwischen der Trommel 2 und einem Hauptschraubbereich der Schubschnecke gebildet ist. Bei dieser Ausbildung des ringförmigen Ventilsitzvorsprungs 61'A relativ zu den Ventilkörperperforationen P ist beabsichtigt, daß die filternden Perforationen P nicht direkt durch den ringförmigen Vorsprung 61'A geschlossen werden. Anderenfalls kann ein unerwünschtes Auftreten von Verunreinigungen in einem relativen großen Ausmaß in der Schmelze, die in die Perforationen geschoben wird, wenn das Absperrventil geschlossen ist, gegeben sein. Ein Spitzkopfbereich 3a der Schubschnecke 3 bildet einen Anschlag zum Anhalten einer axialen Vorwärtsbewegung des Ventilkörpers 71'. Dieser Anschlag und in einer Umfangsfläche des Ventilkörpers an einem vorderen Ende von diesem eingekerbte Nuten bilden mehrere Auslaßöffnungen 73' des Absperrventils 70'. In einer geöffneten Position ermöglicht das Absperrventil 70' der Schmelze, von dem Plastifizierungsraum vorwärts durch die Perforationen P und die Auslaßöffnungen 73' zu einer Dosierkammer zu fließen.
Kurz festgestellt, der Unterschied zwischen den Apparaten, die in Fig. 4 und Fig. 1 oder 3 gezeigt sind, besteht darin, daß der erstgenannte Apparat das Absperrventil 70' enthält, welches so ausgebildet ist, daß das perforierte Ventilkörperglied 71' eine Schmelzenfilterungsfunktion ausübt, während der zuletzt genannte Apparat so ausgebildet ist, daß das perforierte Ventilsitzglied 61 dieselbe Schmelzenfilterungsfunktion ausübt.
Der Apparat mit dem filternden Absperrventil 70' gemäß Fig. 4 hat dieselben Vorteile wie diejenigen nach den Fign. 1 und 3, aber er ist vorteilhafter im Vergleich mit einem Apparat gemäß Fign. 1 oder 3 sowie mit einem herkömmlichen Spritzguß-Apparat, der nicht mit einem filternden Absperrventil versehen ist, dadurch, daß der perforierte filternde Ventilkörper 71' nach Fig. 4 bewirkt, daß das Absperrventil 70' schnell geschlossen wird, wenn die Schubschnecke 3 eine axiale Vorwärtsbewegung für die Injektion beginnt. Mit anderen Worten, mit dem Absperrventil 70' wird eine Operationszeit von der offenen Position zu der geschlossenen Position vermindert oder verkürzt. Dieser von dem perforierten Ventilkörper 71' vorgenommene schnelle Schließvorgang verbessert eine Injektionsoperation der Schubschnecke, so daß eine Gewichtsvariation eines geformten Produkts beträchtlich herabgesetzt wird. In dieser Hinsicht ist das Absperrventil 70' mit dem perforierten filternden Ventilkörper 71' stärker bevorzugt für die Verwendung bei der Herstellung eines geformten Präzisionsartikels in einer Massenherstellung mit hoher Produktivität. Dieser Vorzug wird vergrößert, wenn das in Fig. 1 oder 3 gezeigte Innendruck-Haltekammersystem mit dem Absperrventil 70' wie in Fig. 4 gezeigt verbunden wird.
Der Apparat mit dem darin enthaltenen Absperrventil 70' gemäß Fig. 4 hat ein Reinigungsloch 63 und einen Stöpsel 64 entsprechend denen des in Fign. 1 oder 3 gezeigten Apparates. Jedoch ist das entsprechende Reinigungsloch 63 axial positioniert, so daß es zu der lokalen Raumzone 73 in der Nähe der hinteren Oberfläche des perforierten Ventilkörpers 71' zwischen dem Ventilkörper und dem nichtperforierten Ventilsitzglied 61' öffnet, wenn sich die Schubschnecke in ihrer vordersten Position befindet und das Absperrventil in der geöffneten Position ist. In diesem Zusammenhang kann die Schmelze mit auf der hinteren perforierten Oberfläche des Ventilkörpers 71' angesammelten Verunreinigungen durch das Reinigungsloch 63 aus dem Maschinensystem herausgeführt werden, indem die Schubschnecke in ihrer vordersten Position gedreht wird.
Aus dem Vorhergehenden wird anerkannt, daß es verschiedene andere Ausführungsbeispiele der Schmelzenfiltermittel innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung geben kann. Einige der anderen Ausführungsbeispiele sind jeweils in den Fign. 5 bis 8 gezeigt. In den Fign. 5 bis 8 sind dieselben oder äquivalente Elemente oder Teile wie solche in Fig. 4 mit jeweils denselben Zahlen bezeichnet.
Gemäß Fig. 5 weisen die Schmelzenfilterungsmittel ein perforiertes Teil 80 und ein in der Trommel 2 ausgebildetes Reinigungsloch 63 für die Abführung der gesammelten Verunreinigungen mit der Schmelze auf. Ein Absperrventil 70' von einem Rückfluß-Ringtyp umfaßt vordere Ventilanlageglieder 80 und ein hinteres Ventilsitzglied 61' von ringförmiger Gestalt und ein Ventilkörperglied 71' von ringförmiger Gestalt, das dazwischen angeordnet und gleitend an eine innere Oberfläche der Trommel 2 angepaßt ist. Das vordere Ventilanlageglied 80 ist an einem Stangenabschnitt der Schubschnecke 3 befestigt und stromaufwärts von und benachbart zu einem Spitzkopfbereich 3a der Schubschnecke 3 angeordnet, und es bildet das vorerwähnte perforierte Teil, welches am Umfang angeordnete Perforationen P zum Filtrieren und Dosieren hat.
Gemäß Fig. 6 ist ein Absperrventil 70' von einem Rückfluß-Ringtyp dasselbe wie das in Fig. 4 dahingehend, daß ein Spitzkopfbereich 3a der Schubschnecke 3 ein vorderes Ventilsitzglied bildet, aber es ist unterschiedlich gegenüber dem in Fig. 4 dadurch, daß ein Ventilkörperglied 71' Durchgangslöcher P hat, die keine Perforationen für die Filtrierung, sondern Einlässe des Absperrventils bilden. Die Schmelzenfilterungsmittel umfassen ein perforiertes Teil 81 und ein in der Trommel 2 ausgebildetes Reinigungsloch 63 zum Abführen der angesammelten Verunreinigungen mit der Schmelze. Das perforierte Teil 81 hat eine ringförmige Gestalt und ist an einem vorderen Ende des Schubschnecken-Hauptabschnitts befestigt und befindet sich benachbart zu und stromaufwärts von einem hinteren Ventilsitzglied 61'. Das perforierte Teil 81 ist gleitbar an eine innere Oberfläche der Trommel 2 angepaßt und hat am Umfang angeordnete Perforationen P für die Filtrierung. Die gefilterte Schmelze fließt in das Absperrventil für die Dosierung.
Gemäß Fig. 7 ist ein Absperrventil 70' vom Kugelventiltyp und umfaßt ein vorderes Ventilanlageglied, ein hinteres Ventilsitzglied 61" und ein eine Kugel 71" bildendes Ventilkörperglied. Das vordere Ventilanlageglied stellt einen Spitzkopfbereich 3a der Schubschnecke 3 dar. Das vordere Ventilanlageglied und das hintere Ventilsitzglied bilden zusammen eine Ventilkammer 84 mit Einlaß- und Auslaßdurchgängen 85, 86, welche damit verbunden sind.
Die Kugel 71" ist so ausgebildet, daß sie einen Durchmesser hat, welcher kleiner ist als der der Ventilkammer 84, so daß ein wesentlicher radialer Spalt zwischen der Kugel und der Ventilkammer besteht. Die Kugel 71" ist in der Ventilkammer 84 angeordnet und es ist ihr möglich, sich zu drehen und gleitend bewegbar zu sein mit dem radialen Spalt zwischen sowohl den Einlaß- als auch den Auslaßdurchgängen, so daß sie die Einlaßdurchgänge 86 in einer geschlossenen Position des Absperrventils schließt, wohingegen sie sowohl die Einlaß- als auch die Auslaßdurchgänge in einer geöffneten Position des Absperrventils öffnet.
Die Schmelzfiltrierungsmittel umfassen ein perforiertes Teil 81 entsprechend dem nach Fig. 6 und ein in der Trommel 2 ausgebildetes Reinigungsloch 63 zum Abführen der angesammelten Verunreinigungen mit der Schmelze. Die gefilterte Schmelze wird gezwungen, zu dem Absperrventil für die Dosierung zu fließen.
Gemäß Fig. 8 ist ein Absperrventil vom Kugelventiltyp im wesentlichen dasselbe wie das nach Fig. 7, mit der Ausnahme eines vorderen Ventilwiderlagers, das einen Spitzkopfbereich 3a der Schubschnecke bildet. In diesem Fall umfassen die Schmelzenfilterungsmittel ein perforiertes Teil, das den Spitzkopfbereich 3a oder den vorderen Ventilsitz bildet, und ein Reinigungsloch 63 zum Abführen der angesammelten Verunreinigungen mit der Schmelze. Das perforierte Teil hat am Umfang angeordnete Perforationen P für die Filtrierung während der Dosierung. Die Reinigungslöcher 63 der Schmelzenfilterungsmittel nach den Fign. 5 bis 8 sind alle so ausgebildet, daß sie derart in einer axialen Position sind, daß in jedem Fall sich das Reinigungsloch zu einer lokalen Zone LZ eines Plastifizierungsraumes in der Nähe einer hinteren Fläche des perforierten Teils öffnet, wenn sich die Schubschnecke 3 in der vordersten Position in der Trommel 2 befindet. In der vordersten Position ist die Schubschnecke 3 gezwungen sich zu drehen, während sie axial festgelegt ist, damit hierdurch die nichtgefilterten oder verbleibenden Verunreinigungen oder Fremdmaterialien, die sich auf der hinteren Fläche des perforierten Teils angesammelt haben, aus dem Maschinensystem durch das Reinigungsloch 63 herausgeführt werden.
Gemäß Fig. 9 sind die bezogenen Teile 1 bis 73 in bezug auf Fig. 1 beschrieben. Die zylindrische Trommel 2 ist durch einen mit einem Ventil 88 versehenen Auslaßdurchgang 87 mit einer zweiten zylindrischen Trommel 89 verbunden. Die Trommel 89 ist durch einen Durchgang 90 mit dem Ventilmittel 40 verbunden. Wenn das Ventil 88 geschlossen ist, wird Kunststoffmaterial in der Trommel 2 plastifiziert, dosiert und gefiltert, wie mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben ist. Das Ventil 88 wird dann geöffnet und das plastifizierte Material wird durch den Durchgang 87 in die Trommel 89 befördert. Das Ventil 88 wird dann geschlossen und das Kunststoffmaterial wird durch eine Vorwärtsbewegung des Kolbens 91 durch das offene Ventil 40 in die Formenanordnung 10 injiziert. Eine Rückspülung und Reinigung der Filtermittel 60 wird, wenn erforderlich, wie mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben durchgeführt, mit der Ausnahme, daß bei diesem Ausführungsbeispiel das Ventil 88 geschlossen werden kann, wenn den Filter verstopfende Verunreinigungen entfernt werden.
Obgleich alle Fign. 1 bis 9 Schraubstöpsel 64 als Mittel zum Schließen und Öffnen der Reinigungslöcher 63 zeigen, können diese Stöpsel selbstverständlich durch herkömmliche Absperrventile oder dergleichen ersetzt werden.
Die Fign. 10A bis 10C zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel der Injektionsmaschine, die eine Schmelzenfiltrierung während der Dosierung eines plastifizierten Materials oder einer Schmelze bewirkt.
Diese dargestellte Maschine ist dieselbe wie die nach Fig. 1 mit Ausnahme der folgenden Merkmale. Ein Filter 100 bei diesem Ausführungsbeispiel ist an einer Schubschnecke 3 in einer Position zwischen einem Kegelspitzkopf 3a einer Schubschnecke 3 und einem Absperrventil 70 befestigt, das heißt, der Filter 100 ist nicht mit dem Absperrventil 70 vereinigt. Die Maschine ist weiterhin insoweit gegenüber der nach Fig. 1 unterschiedlich, daß kein Abführungsloch in einer Wand einer Trommel 2 ausgebildet ist, sondern ein ringförmiger Abschnitt oder eine Nut 110 ist an der inneren Oberfläche der Trommel 2 ausgebildet. Eine axiale Position des Einschnitts 110 ist so bestimmt, daß der Einschnitt den Filter 100 mit einem Umgehungsdurchgang oder Spalt zwischen einem Umfang des Filters und einer ringförmigen Bodenfläche des Einschnitts abdeckt, wenn sich die Schubschnecke 3 in der vordersten Position befindet.
In einem Reinigungsvorgang zum Entfernen der angesammelten Verunreinigungen hinter oder stromaufwärts des Filtes 100 wird eine Düse absichtlich von einem anderen Teil 21 einer hohlen Verlängerung, die einen Düsendurchgang mit einem Ventil 40 bildet, abgenommen, und es wird auch das Ventil 40 geöffnet, wie in Fig. 10C gezeigt ist, während die Schubschnecke 3 absichtlich in die vorderste Position geschoben ist. In diesem Zustand wird die Schubschnecke 3 absichtlich gedreht mit dem Ergebnis, daß die Schmelze mit den angesammelten Verunreinigungen von der Düse 22 durch den an dem Einschnitt 120 vorgesehenen Umgehungsdurchgang abgeführt wird. Die Reinigungsmittel nach diesem Ausführungsbeispiel sind nachteilig im Vergleich mit den nach Fig. 1 in der Hinsicht, daß der Reinigungsvorgang eine Abnahme der Düse 22 von dem Gegenstück 21 erfordert, aber sie sind vorteilhaft in der folgenden Beziehung.
Das Reinigungsloch 60 nach Fig. 1 hat einen Schwachpunkt dadurch, daß eine Beschädigung an seiner inneren Kante wahrscheinlich ist aufgrund der Drehung der Schubschnecke. Daher ist es erforderlich, das Loch an seiner inneren Kante durch eine besondere Behandlung zu verstärken, zum Beispiel eines Behandlung zur Titaniumbeschichtung, wohingegen ein solcher Schaden wie oben in dem Fall von Fig. 11A nicht auftritt.
Die Abnahme der Düse 22 jedoch ist dadurch nachteilig, daß ein intermittierendes Anhalten einer kontinuierlichen Großreihenfertigung eine längere Zeit in Anspruch nimmt als in dem Fall nach Fig. 1, bei dem das Reinigungsloch 63 verwendet wird, da die Abnahme der Düse eine Wiedereinstellzeit für die Fortsetzung der Großreihenfertigung erfordert.
Die während der Dosierung des plastifizierten Materials oder der Schmelze bewirkte Schmelzenfiltrierung unter Verwendung des an der Schubschnecke befestigten Filters bewirkt, daß die gefilterte Schmelze wirksam in einer Dosierkammer gerührt wird, deren Volumen veränderlich ist und die zwischen dem Ventil 40 und dem sich rückwärts gegen einen Gegendruck bewegende Schubschnecke 3 gebildet ist. Das Rühren der dosierten Schmelze erfolgt in verschiedenen Richtungen einschließlich der radialen und axialen Richtung aufgrund mehrerer in die Dosierkammer fließender Schmelzenströme mit der folgenden Beziehung zwischen einer linearen Geschwindigkeit jedes Schmelzenstrom und der der sich nach hinten ausdehnenden Dosierkammer.
Unter der Annahme, daß es S&sub1; die gesamte Querschnittsfläche der Filterperforationen, S&sub2; die Querschnittsfläche der Dosierkammer und V die Geschwindigkeit der Dosierung (Volumen der Schmelze pro Sekunde) sind, wird eine lineare Geschwindigkeit der Schmelzenströme (v&sub1;) wie folgt dargestellt:
&sub1; = V/S&sub2; (v&sub2;)
Eine lineare Geschwindigkeit der Dosierkammer (v&sub2;) wird wie folgt dargestellt:
&sub2; = -V/S&sub2;.
Eine Rührfähigkeit A kann wie folgt dargestellt werden:
In dem Fall einer herkömmlichen Schmelzenfiltrierung, die während der Injektion der dosierten Schmelze unter Verwendung eines mit einer Düse vereinigten Filters bewirkt wird, kann eine entsprechende Rührfähigkeit A' wie folgt dargestellt werden:
worin: v' ist eine Injektionsgeschwindigkeit der Schmelze (Volumen/Sekunde); v&sub1;' ist eine lineare Geschwindigkeit von Schmelzströmen, die aus Perforationen des konventionellen Filters mit einer gesamten Querschnittsfläche S&sub1;' herausfließen; v&sub2;' ist eine lineare Geschwindigkeit der Schmelze an einem Auslaß der Düse mit einer Querschnittsfläche S&sub2;'; und
&sub1;'= v&sub1;/S&sub1;' und ' = v'/S&sub2;'.
Die wie oben definierte Rührfähigkeit kann analog als Rührstangen, die axial in die angesammelte statische Schmelze eingeführt werden, betrachtet werden.
Im Vergleich der beiden Rührfähigkeiten ist augenscheinlich, daß
A = S&sub2;/S&sub1; + 1 > > A' = S&sub2;'/S&sub1;' - 1
da S&sub2; viel größer als S&sub2;' ist, selbst wenn angenommen wird, daß S&sub1; gleich S&sub1;' ist.
Wenn kein Filter vorgesehen ist, sind S&sub2; = S&sub1; und S&sub2;' = S&sub1;', somit A = 2 und A' = 0. Dies bedeutet, daß die Dosierkammer (ohne Filter) in einem gewissen Ausmaß eine inhärente Rührwirkung zeigt, während die Düse (ohne Filter) niemals dieselbe inhärente Wirkung zeigt.
Die Rührfähigkeit wird natürlich vergrößert aufgrund einer Zunahme der Filterperforationen in dem Glied.
Weiterhin wird die Rührfähigkeit bei der dosierenden Filtrierung vergrößert aufgrund des Auftreffens der gefilterten Schmelzenströme auf das für die Druckhaltung vorgesehene Ventil 40, wohingegen ein derartiges Auftreffen wie oben bei der Injektionsfiltrierung unter Verwendung des Düsenfilters, wobei kein Ventil stromabwärts der Düse vorgesehen ist, nicht auftritt.
Weiterhin wird die Rührfähigkeit bei der Dosierfiltrierung vergrößert aufgrund der Drehung der gefilterten Schmelzenströme um die Schubschnecke 3, wohingegen eine derartige Drehung wie oben bei der Injektionsfiltrierung nicht auftritt.
Weiterhin wird die Rührfähigkeit bei der Dosierfiltrierung erhöht, wenn der Filter 100 nach Fign. 11A bis 11C wie in Fig. 12 gezeigt modifiziert ist. Gemäß Fig. 12 ist eine Schubschnecke 3 mit einem Filter 100' versehen, der einen hinteren Abschnitt eines Spitzkopfes 3a mit einer Kegelform stromabwärts eines Absperrventils 70 mit Perforationen P', die so ausgebildet sind, daß sie entlang der Neigung des Kegelspitzkopfes 3a entstehen, bildet. Gemäß dem modifizierten Filter 100' werden die gefilterten Schmelzenströme, wie durch F angezeigt ist, gezwungen, so zu fließen, daß sie die Achse der Trommel 2 oder der Dosierkammer schneiden mit der Wirkung, daß eine turbulente Strömung der angesammelten Schmelze in der Kammer an einem inneren Teil der Schmelze auftritt. Bei diesem modifizierten Ausführungsbeispiel ist ein Einschnitt 110' entsprechend dem Einschnitt 110 nach Fig. 11A zum Reinigen der angesammelten Verunreinigungen an einem Vorwärtsabschnitt des Inneren der Trommel ausgebildet, der denselben Innendurchmesser über die Länge hat, so daß der Filter durch den Einschnitt 110' an der vordersten Position der Schubschnecke 3 abgedeckt sein kann.
Gemäß Fig. 10A und Fig. 11 kann der Filter nach der vorliegenden Erfindung zwei Teile umfassen. Eines der Teile ist eine innere Scheibe 120 mit einer Bohrung 120A. Das andere Teil ist ein äußerer Ring 130 mit einem Innendurchmesser' der klein genug ist, um in engem Kontakt mit der Scheibe 120 an einem Umfang hiervon zu sein, und mit einem Außendurchmesser, der groß genug ist, um gleitbar an eine innere Oberfläche eines Abschnitts mit gleichförmigem Durchmesser der Trommel 2 stromaufwärts des Einschnitts 110 angepaßt zu sein. Die Scheibe 120 hat mehrere Nuten 120B, die an ihrem Umfang ausgebildet sind und sich axial erstrecken, um Öffnungen zwischen ihren entgegengesetzten Oberflächen zu ergeben. Die Nuten 120B haben dieselbe Größe mit einem grundsätzlich rechteckigen Querschnitt, welcher eine Breite in Umfangsrichtung und eine radiale Tiefe hat. Vorzugsweise ist die radiale Tiefe größer als die Breite. Die Nuten 120B haben einen gleichen Abstand entlang des Umfangs der Scheibe 120.
Die Scheibe 120 ist mit dem äußeren Ring 130 kombiniert zur Bildung des Filters 100, wobei die Nuten 120B und der Ring 130 zusammen die Perforationen P für die Filtrierung bilden. Der Ring 130 kann an der Scheibe 120 durch eine Wärmebehandlung befestigt sein. Der Filter 100 ist derart an der Schubschnecke 3 befestigt, daß er zwischen einem Vorwärtsabschnitt der Schubschnecke 3 mit einer mit Gewinde versehenen Bolzenverlängerung 140 und einem hinteren Abschnitt der Schubschnecke, der einen mit Gewinde versehenen Mutterabschnitt 150 bildet, aufgenommen ist, wobei die Bolzenverlängerung 140 durch die Bohrung 120A des Filters hindurchgeht und in den Mutterabschnitt 150 eingeschraubt ist.
Wie aus dem Vorhergehenden offensichtlich ist, kann der Filter nach vorliegenden Erfindung nicht nur als ein Mittel zur Schmelzenfiltrierung, sondern auch als ein Schmelzenmischer verwendet werden. In dieser Hinsicht deckt der beanspruchte Umfang der vorliegenden Erfindung nicht nur einen Spritzguß-Apparat mit dem für eine Schmelzenfiltrierung beabsichtigten Filter ab, sondern auch einen solchen für die Schmelzenrührung oder -mischung beabsichtigten, obgleich die Ansprüche nur eine "Schmelzenfiltrierung" zitieren.

Claims

1. Spritzmaschine (1) zum Durchführen der Plastifizierungs-, Dosier- und Spritzvorgänge für den Spritzguß mit einem dieser zugeführten Kunststoffmaterial, welche einen eine zylindrische Trommel (2) und einen Auslaßdurchgang (20) bildenden Maschinenkörper aufweist, wobei die Trommel (2) mit einer Heizvorrichtung (25) versehen ist und eine Schubschnecke (3) in Stabform mit einem wendelförmigen Gewinde darum aufnimmt für Dreh- und hin- und hergehende axiale Bewegungen, wobei die Schubschnecke (3) einen Spitzkopfbereich (3a) und einen Hauptschraubbereich (3b) mit einem Absperrventil (70) zwischen diesen aufweist, wobei das Absperrventil (70) ein Ventilkörperglied (71) und ein vorderes Ventilwiderlagerglied (3a;60) und ein hinteres Ventilsitzglied (61) aufweist, zwischen denen das Ventilkörperglied (71) gleitbar angeordnet ist, und so angeordnet ist, daß es während eines Plastifizierungs- und Dosierschrittes, in welchem die Schubschnecke (3) sich rückwärts gegen einen Gegendruck bewegen kann, wobei dosiertes Material in einer axial veränderbaren Kammer (2a) stromabwärts des Spitzkopfbereichs (3a) angesammelt wird, zu öffnen ist, um plastifiziertes Material in Vorwärtsrichtung hindurchfließen zu lassen, und zu schließen ist, um der Schubschnecke (3) zu ermöglichen, die gesamte Menge des angesammelten Materials in Vorwärtsrichtung durch den Auslaßdurchgang (20) für den Spritzvorgang zu stoßen,

dadurch gekennzeichnet,

daß ein Filter (60) zum Bewirken einer Schmelz filtration, während das plastifizierte Material der Dosierung unterzogen wird, auf der Schubschnecke (3) vorgesehen ist, so daß das Filter (60) während des Dosierens durch Rückwärtsbewegung der Schubschnecke (3) durch die Schmelze getragen wird, und daß das Filter (60) ein perforiertes Teil (61;71',60,81;3a;100), welches in Umfangsrichtung angeordnete Perforationen (P) für die Filtration hat und auf der Schubschnecke (3) befestigt ist zum Gleiten auf einer inneren Oberfläche der Trommel (2), und einen Umgehungsdurchgang (63;110) aufweist, der in der Trommel (2) ausgebildet ist derart, daß er in der Nähe einer Rückfläche des perforierten Teils (61;71';60;81;3a;100) in einer vorbestimmten axialen Position des Filters (60) und damit der Schubschnecke (3) ist, und durch welchen plastifiziertes Material mit nicht gefiltertem oder zurückgebliebenem Fremdmaterial oder Verunreinigungen, die sich auf der Rückfläche des perforierten Teils (61;71';60;81;3a;110) angesammelt haben, durch die Drehung der Schubschnecke (3) in der vorbestimmten axialen Position aus dem Maschinenkörper herausgebracht werden kann.

2. Spritzmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umgehungsdurchgang ein sich radial erstreckendes Reinigungsloch (63) aufweist, das in einer zylindrischen Wand der Trommel (2) ausgebildet ist, und Mittel (64) zum öffnen und Schließen des Reinigungsloches (63) hat, wobei sich das Reinigungsloch (63) derart in einer axialen Position befindet, daß es in eine lokale Zone (LZ) des Innenraums der Trommel (2) in der Nähe der Rückfläche des perforierten Teils (61;71';60;81;3a) öffnet, wenn sich die Schubschnecke (3) in ihrer vordersten axialen Position befindet, damit das Material oder die Verunreinigungen, die sich auf der Rückfläche in der lokalen Zone (LZ) angesammelt haben, durch das Reinigungsloch (63) herausgebracht werden können, intermittierend während eines Massenfertigungs-Formvorganges, durch die Drehung der Schubschnecke (3) in ihrer vordersten Position.

3. Spritzmaschine nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das perforierte Teil durch das Ventilkörperglied (71') gebildet ist.

4. Spritzmaschine nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das perforierte Teil durch das hintere Ventilsitzglied (61) gebildet ist.

5. Spritzmaschine nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das perforierte Teil durch das vordere Ventilwiderlagerglied (3a;60;100) gebildet ist.

6. Spritzmaschine nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das perforierte Teil durch ein vom Absperrventil (70) getrenntes und stromaufwärts von diesem befindliches Teil (60) gebildet ist.

7. Spritzmaschine nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrventil (70) vom Rückstrom-Typ ist mit einem ringförmigen Ventilkörperglied (71) und das vordere Ventilwiderlagerglied durch den Spitzkopfbereich (3a) der Schubschnecke (3) gebildet ist, und daß das perforierte Teil des Filters (60) das hintere Ventilsitzglied (61) aufweist, wobei das Sitzglied (61) auf der Schubschnecke (3) zwischen dem Ventilkörperglied (70) und dem Hauptschraubbereich (3b) befestigt ist, um einen Ventilsitz für das Ventilkörperglied (71) zu bilden, und die Perforationen (P) in dem Glied (61) so angeordnet sind, daß sie sowohl mit einem ringförmigen Ventildurchgang, der zwischen der Schubschnecke (3) und dem ringförmigen Ventilkörperglied (71) gebildet ist, als auch einem plastifizierenden Raum, der zwischen dem Hauptschraubbereich (3b) und der Trommel (2) gebildet ist und in welchem das Kunststoffmaterial durch die Drehung der Schubschnecke (3) plastifiziert wird, kommuniziert.

8. Spritzmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptschraubbereich (3b) der Schubschnecke (3) einen sich axial erstreckenden Stab (3b') mit einem Schraubvorsprung, der sich radial von seiner Peripherie und wendelförmig darum erstreckt, aufweist, und das hintere Ventilsitzglied (61) einen peripheren Bereich (61a) hat, der sich radial von der Peripherie des Stabes (3b') erstreckt und eine konische Rückfläche hat, die nach hinten konvergiert und dem Plastifizierungsraum frei zugewandt ist, wobei eine wendelförmige Nut (62) in der konischen Fläche gebildet ist und die Perforationen (P) sich in der wendelförmigen Nut (62) entlang der letzteren öffnen, und wobei das radiale Reinigungsloch (63) in der Nähe der Peripherie der konischen Fläche angeordnet ist, wenn die Schubschnecke (3) in ihrer vordersten Position ist.

9. Spritzmaschine nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrventil (70') vom Rückstrom-Typ ist mit einem ringförmigen Ventilkörperglied (71') und das vordere Ventilwiderlagerglied durch den Spitzkopfbereich (3a) der Schubschnecke (3) gebildet ist, und daß der hintere Ventilsitz durch ein kompaktes Umfangsglied (61') gebildet ist, das an der Schubschnecke (3) befestigt und gleitbar auf der Innenfläche der Trommel (2) ist, und daß das perforierte Teil des Filters (60) das Ventilkörperglied (71') aufweist, das gleitbar sowohl auf der Innenfläche der Trommel (2) als auch einer peripheren Oberfläche des Stabes (3c) der Schubschnecke (3) ist, wodurch die Perforationen (P) ermöglichen, daß das plastifizierte Material durch das Absperrventil (70') in dessen geöffneter Position hindurchgeht.

10. Spritzmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das hintere Ventilsitzglied (61') einen sich in Vorwärtsrichtung erstreckenden, axialen Umfangsvorsprung (61'A) hat, der den Ventilsitz bildet und einen ringförmigen Einschnitt um die Schubschnecke (3) bildet, wobei der Vorsprung (61'A) radial so angeordnet ist, daß alle Perforationen (P) im Ventilkörperglied (71') durch den ringförmigen Einschnitt bedeckt sind und sich in eine hierdurch gebildete lokale Raumzone (74) erstrecken, wenn sich das Absperrventil (70') in seiner geschlossenen Position befindet mit dem gegen das Ventilsitzglied (61') stoßenden Ventilkörperglied (71').

11. Spritzmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umgehungsdurchgang einen ringförmigen Reinigungseinschnitt (110) aufweist, der eine ringförmige Bodenfläche hat und in der Innenfläche der Trommel (2) ausgebildet ist in einer axialen Position derart, daß ein ringförmiger Spalt zwischen der Peripherie des Filters (100) und der Bodenfläche des Einschnitts (110) gebildet ist, wenn sich die Schubschnecke (3) in ihrer vordersten axialen Position befindet, wobei der ringförmige Spalt ermöglicht, daß die auf der Rückfläche des Filters (100) angesammelten Materialien oder Verunreinigungen sich um das Filter (100) herum zu einer Düse (22) des Auslaßdurchgangs (20) bewegen, wenn die Hubschnecke (3) gedreht wird, um die angesammelten Materialien oder Verunreinigungen durch die Düse (22) abzuführen.