DEP0050600DA - Verfahren und Vorrichtung zum Plastifizieren, Kneten, Homogenisieren und Spritzen von plastischen, pastenförmigen oder breiigen Kunststoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Plastifizieren, Kneten, Homogenisieren und Spritzen von plastischen, pastenförmigen sowie breiigen Kunststoffen und Mischungen aller Art daraus durch Presspritzen mittels gegebenenfalls heizbaren Schneckenpressen in fortlaufender Arbeitsweise unter Verwendung von einer oder mehr Spritzformen.

Zum kontinuierlichen Plastifizieren und Pressen von plastischen Massen wurde schon eine Anordnung vorgeschlagen, bestehend aus einem mit seitlichen Öffnungen für die Einfüllöffnung des Stoffes und den Austrag des fertigen Presslings versehenen Formrohres mit besonderen, gegebenenfalls heizbaren Formen sowie aus je einem von jeder Seite in die Form hineinragenden Formstempel, von welchem der eine jeweils die durch die Einfüllöffnung in das Formrohr eingebrachten Einfüllmenge aus deren Bereich nach dem Formraum verschiebt, wo sie zwischen beiden Stempeln verdichtet und anschliessend zur Auftragsöffnung verschoben wird. Die formbare Masse wird hierbei in dem seitlich des Formrohres angeordneten Fülltrichter mit Förderschnecke plastifiziert.

Es ist ferner ein Verfahren zum Spritzen, von Kunstharzen, insbesondere von Thermoplasten, bekannt geworden, welches darin besteht, dass die in einer Knetmaschine mit ineinander greifenden Schnecken innig gemischten oder gelatinierten Rohstoffe in einen oder mehrere rohrförmige, unmittelbar mit dem Austritt der Knetmaschine verbundene und teleskopartig ineinander schiebbare zylindrische Räume mit der Einspritztemperatur eingefüllt werden. Zum Einspritzen bringt man die Pressform mit der Einspritzöffnung vor die Zylinderdüse und drückt sie vorwärts, so dass der Zylinder zurückgeschoben und der Stoff gezwungen wird in die Pressform überzutreten. Bei allen die- sen Anordnungen bilden die Vorrichtungen zum Kneten oder Plastifizieren und zum Spritzen getrennte Teile, wodurch insbesondere die Einhaltung der erforderlichen Temperaturen und der Betrieb der Anlage erschwert wird. Ferner ist der Abschluß der Düse in der Zeit zwischen zwei aufeinander folgenden Spritzvorgängen nicht leicht zu verwirklichen. Man hat zwar schon versucht, bei Schneckenpressen diesen Übelstand durch Anordnung eines Rücklaufkanals und von Kugelventilen im Spritzkopf zu beheben doch zeigte sich hierbei die unerwünschte Erscheinung, dass die Masse bei geschlossenem Kugelventil in die Schneckengänge zurückgedrängt wird und Störungen im Betrieb verursacht.

Bei der erfindungsgemässen Arbeitsweise wird gleichfalls von der kontinuierlich arbeitenden Schneckenspritzpresse Gebrauch gemacht, jedoch wird das Zurückdrängen der Masse durch geeignete Massnahmen wirksam vermieden und nur soviel Spritzgut in den Raum im Spritzkopf eingebracht, wie jeweils für eine Spritzung erforderlich ist. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei der Erfindung in der Weise, dass durch zusätzliche Relativbewegungen zwischen einem Schneckenzylinder und einer Schnecke in axialer Richtung eine dem zu spritzenden Formteil entsprechende, in der Schnecke plastifizierte oder homogenisierte Menge Spritzgut in dem Hohlraum des den Schneckenzylinder abschliessenden Spritzkopfes periodisch angesammelt und durch die Schnecke in die Spritzform ausgespritzt wird. Hierbei werden bei Massen von nicht zu geringer Viskosität die axialen Verschiebungen des Schneckenzylinders durch die zwischen dessen Wandungen einerseits und der zu verarbeitenden Masse andererseits entstehenden Reibungskräfte bewirkt. Ein besonderer Antrieb für die axialen Bewegungen des Schneckenzylinders wird daher in der überwiegenden Zahl der Fälle entbehrlich sein.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht gemäss der Erfindung aus einer in axialer Richtung durch hydraulischen oder mechanischen Antrieb zusätzlich beweglichen, als Presskolben wirkenden Einfach- oder Mehrfachschnecke und einem unabhängig davon in axialer Richtung beweglich aufgehangenen, gleichzeitig auch als Pressraum dienenden Schneckenzylinder mit angesetztem Spritzkopf, der in seiner Längsbewegung einerseits durch Anschläge an der Schnecke und andererseits durch die feststehende Spritzform begrenzt ist. Durch diese Anschläge kann die Längsbewegung des Schneckenzylinders und damit die Grösse des für die Aufnahme der jeweils vorgesehenen Menge Spritzgut benötigten Hohlraumes im Spritzkopf in den er- forderlichen Grenzen geregelt werden. Im gleichen Sinne wird die Drehzahl bzw. Förderleistung der Schnecke den betrieblichen Erfordernissen hinsichtlich Fördermenge und Zahl der Spritzvorgänge in der Zeiteinheit angepasst.

Insoweit die durch die Bewegung der Masse und die umlaufende Schnecke entstehenden Reibungskräfte nicht ausreichen, um die Verschiebung des Schneckenzylinders von der Schnecke fort in Richtung der Spritzform zu bewirken, ist zweckmässig in einem festen Punkt ausserhalb der Schneckenpresse ein verstellbarer Anschlag vorgesehen, der den Schneckenzylinder beim Zurückfahren der Schneckenpresse in der für die Dosierung des Spritzgutes im Hohlraum des Spritzkopfes gewünschten Lage festhält.

Bei der vorstehend beschriebenen Einrichtung wird die Schneckenpresse beim Spritzvorgang mit dem Spritzkopf gegen die feststehende Spritzform gefahren und der Spritzkopf durch den Druck der als Presskolben wirkenden Schnecke zur Entleerung gebracht. Diese gleiche Wirkung kann in einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens auch erzielt werden durch Anordnung einer als Presskolben wirkenden, in axialer Richtung festliegenden Ein- oder Mehrfachschnecke und eines unabhängig davon in axialer Richtung beweglichen, gleichzeitig auch als Pressraum dienenden Schneckenzylinders mit angesetztem Spritzkopf, dessen Längsbewegungen durch die in axialer Richtung verschiebbare Spritzform bewirkt werden, derart, dass beim Spritzvorgang die auf den Spritzkopf drückende Spritzform den Schneckenzylinder solange gegen die Schnecke zurückdrückt, bis der Inhalt des Vorratsraumes in die Spritzform entleert ist und nach beendetem Spritzvorgang der Schneckenzylinder durch eine am Spritzkopf befestigte Schleppstange mit einstellbarem Anschlag so weit zurückgedrängt wird, bis der für die Dosierung des Spritzgutes erforderliche Raum im Spritzkopf freigegeben ist.

In der Zeichnung sind die Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens in schematischer Darstellung veranschaulicht, und zwar zeigen:

Abb. 1 eine Vorrichtung mit verschiebbarer Schneckenpresse in der Ausgangsstellung,

Abb. 2 die gleiche Vorrichtung in einer Zwischenstellung und

Abb. 3 die Vorrichtung in der Spritzstellung,

Abb. 4 eine Vorrichtung mit verschiebbarer Schneckenpresse und unabhängig von der Presse angeordnetem Anschlag für den Schneckenzylinder,

Abb. 5 eine Vorrichtung mit feststehender Schneckenpresse und verschiebbarer Spritzform in der Ausgangsstellung,

Abb. 6 die Vorrichtung zu Beginn des Spritzens und

Abb. 7 die Vorrichtung bei Beendigung des Spritzens.

Hierbei bedeuten 1 die Schneckenpresse mit dem nicht besonders dargestellten Antrieb, 2 die Schnecke und 3 den Schneckenzylinder mit dem Fülltrichter 4 und dem Spritzkopf 5. Dieser Schneckenzylinder, der gleichzeitig als Presszylinder dient, ist mittels Gleitstückes 6 an der Stange 7 längsverschiebbar aufgehangen und besitzt an der dem Antrieb zugewandten Seite einen Bügel 8, der hinter einen am Getriebekasten 9 angebrachten Anschlag 10 greift. Dieser Anschlag ist verstellbar, sodass damit die axiale Bewegung des Schneckenzylinders je nach der verlangten Dosierung des Spritzgutes im Vorratsraum des Spritzkopfes geregelt werden kann. Die ganze Schneckenpresse kann durch die aus Kolben 11 und Zylinder 12 bestehende hydraulische Antriebsvorrichtung in Richtung auf die Spritzform 13 zu verschoben werden.

Der Spritzvorgang spielt sich bei dieser Vorrichtung in folgender Weise ab:

Nach einer Spritzung ist die Schneckenpresse in die Ausgangslage zurückgekehrt (Abb. 1). Der Kolben 11 und die damit fest verbundene Presse 1 stehen ganz auf der der Spritzform abgewandten Seite. Auch der Schneckenzylinder 3 befindet sich in dem grössten Abstand vom Spritzkopf und der Bügel 8 in der grössten Entfernung vom Anschlag 10. Die sich ununterbrochen weiter drehende Schnecke fördert nun plastifiziertes Material in den Vorratsraum des Spritzkopfes 5, wobei der Schneckenzylinder 3 infolge der Materialreibung nach der inzwischen neu eingelegten Spritzform 13 zu geschoben wird (Abb. 2), und zwar so lange, bis der Bügel 8 am Anschlag 10 anliegt. Jetzt wird die ganze Schneckenpresse nach der Spritzform zu bewegt, bis der Spritzkopf auf der Eintrittsöffnung der Spritzform aufsitzt und die als Presskolben wirkende Schnecke den Inhalt des Spritzkopfes in die Spritzform drückt. Hierbei tritt der Schneckenzylinder soweit zurück, bis er gegen den Getriebekasten stösst (Abb. 3). Damit ist ein Arbeitsgang beendet und das Spiel beginnt von neuem, während gleichzeitig eine neue Spritzform in die Arbeits- lage gebracht wird.

Bei der in Abbildung 4 dargestellten Vorrichtung wird der Schneckenzylinder 3 mit dem Gleitstück 6 beim Rückwärtsgang der Schneckenpresse durch den auf der Stange 7 angebrachten verstellbaren Anschlag 14 in der gewünschten Stellung zurückgehalten. Die Vorrichtung gemäss den Abb. 5-7 arbeitet insofern anders, als hier die Schneckenpresse 25 nicht axial verschiebbar ist, dafür aber die Spritzform 15 bei jedem Spritzvorgang gegen den Spritzkopf 16 des Schneckenzylinders 17 gefahren wird und letzteren soweit zurückdrängt, bis der Vorratsraum im Spritzkopf in die Form entleert ist. Der Schneckenzylinder ist mittels der an den Stangen 18 geführten Gleitstücke 19 in Längsrichtung verschiebbar. Seine Hubbegrenzung erfolgt durch die an der Spritzform befestigte Stange 20 mit Anschlag 21, die beim Zurückfahren der Spritzform nach erfolgter Spritzung den Schneckenzylinder um ein dem Presshub entsprechendes Stück mitnimmt. Die Begrenzung der Bewegung des Schneckenzylinders nach der anderen Seite erfolgt durch den Getriebekasten 22. Die Spritzform wird durch den aus Zylinder 23 und Kolben 24 bestehenden hydraulischen Antrieb vor- und rückwärts bewegt. Im übrigen ist der Arbeitsgang wie zu den Abb. 1-3 beschrieben. Das Verfahren und die Vorrichtungen dazu gemäss der Erfindung eignen sich besonders zur Verarbeitung von thermoplastischen Kunststoffen auf Vinylbasis oder härtbaren Kondensationsprodukten der Phenole, Amine und Amide mit Formaldehyd, sowie Polykondensationsprodukten. Auch Pasten organischer oder anorganischer Herkunft und breiige Massen beliebiger Zusammensetzung können vorteilhaft mit der beschriebenen Schneckenpresse verarbeitet und gespritzt werden.

Claims (4)

1.) Verfahren zum Plastifizieren, Kneten, Homogenisieren und Spritzen von plastischen, pastenförmigen oder breiigen Kunststoffen und Mischungen aller Art daraus durch Presspritzen unter Verwendung von Schneckenpressen in fortlaufender Arbeitsweise mit einer oder mehreren Spritzformen, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine zusätzliche axiale Relativbewegung zwischen einem Schneckenzylinder (3, 17) und einer Schnecke (2) eine dem zu spritzenden Formteil entsprechende, in der Schneckenpresse verarbeitete Menge Spritzgut in dem Hohlraum des den Schneckenzylinder abschliessenden Spritzkopfes (5, 16) periodisch angesammelt und durch die Schnecke in die Spritzform (13, 15) ausgespritzt wird.

2.) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anordnung einer in axialer Richtung durch hydraulischen oder mechanischen Antrieb zusätzlich beweglichen, als Presskolben wirkenden Einfach- oder Mehrfachschnecke (2) und eines unabhängig davon in axialer Richtung beweglich aufgehangenen, gleichzeitig auch als Pressraum dienenden Schneckenzylinders (3, 17) mit angesetztem Spritzkopf (5, 16), der in seiner Längsbewegung einerseits durch Anschläge (10) an der Schnecke und andererseits durch die feststehende Spritzform (13) begrenzt ist.

3.) Vorrichtung nach Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, dass an seinem festen Punkt ausserhalb der axial verschiebbaren Schneckenpresse ein verstellbarer Bügel (8) vorgesehen ist, der den Schneckenzylinder bei Zurückfahren der Schneckenpresse in der für die Dosierung des Spritzgutes im Hohlraum des Spritzkopfes gewünschten Lage festhält.

4.) Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Anordnung einer als Presskolben wirkenden, in axialer Richtung festliegenden Ein- oder Mehrfachschnecke und eines unabhängig davon in axialer Richtung beweglichen gleichzeitig auch als Pressraum dienenden Schneckenzylinders mit angesetztem Spritzkopf, dessen Längsbewegung durch die in axialer Richtung verschiebbare Spritzform bewirkt werden, derart, dass beim Spritzvorgang die auf den Spritzkopf drückende Spritzform den Schneckenzylinder solange gegen die Schnecke zurückdrückt, bis der Inhalt des Vorratsraumes in die Spritzform entleert ist, und nach beendetem Spritzvorgang der Schneckenzylinder durch eine am Spritzkopf befestigte Schleppstange mit einstellbarem Anschlag soweit zurückgezogen wird, bis der für die Dosierung des Spritzgutes erforderliche Raum im Spritzkopf freigegeben ist.