PL181441B1 - Sposób i urzadzenie do formowania wtryskowego PL PL PL - Google Patents

Abstract

1. Sposób formowania wtryskowego, w którym materii z tworzywa sztucznego plastyfikuje sie za pomoca slimaka i wtryskuje za pomoca tloka, przy czym uplastycz- niony material z tworzywa sztucznego doprowadza sie za posrednictwem zaworu jednokierunkowego do tlokowego cylindra wtryskowego podczas powrotnego ruchu tloka wtryskujacego, zas slimak plastyfikujacy obraca sie ruchem ciaglym w stalej pozycji osiowej w cylindrze plastyfikuja- cym, znamienny tym, ze plastyfikowany material z two- rzywa sztucznego magazynuje sie tymczasowo w cisnie- niowej przestrzeni cylindra (26) podczas roboczego skoku tloka wtryskujacego (19), po czym podaje sie go za posred- nictwem zaworu jednokierunkowego (17) do cylindra wtry- skowego (18) razem z uplastycznionym materialem z two- rzywa sztucznego doprowadzanym bezposrednio ze slimaka plastyfikujacego (12) do cylindra wtryskowego (18) po przez ten zawór jednokierunkowy. 3. Urzadzenie do formowania wtryskowego zawie- rajace slimakowy cylinder plastyfikujacy oraz tlokowy cylinder wtryskowy polaczony z wylotem slimakowego cylindra plastyfikujacego za posrednictwem zaworu jed- nokierunkowego, znamienne tym, ze posiada cisnieniowa przestrzen cylindra (26) polaczona bezposrednio z wylo- tem (15) cylindra plastyfikujacego (10) oraz za posred- nictwem zaworu jednokierunkowego (17) z tlokowym cylindrem wtryskowym (18). PL PL PL

Description

Przedmiot wynalazku dotyczy sposobu i urządzenia do formowania wtryskowego, w szczególności tworzywa sztucznego, które jest plastyfikowane za pomocą ślimaka i wtryskiwane za pomocą tłoka.

Znane są sposoby formowania wtryskowego, w których podczas wtryskiwania materiału z tworzywa sztucznego do formy a także w okresie potrzebnym materiałowi z tworzywa sztucznego na stwardnienie w formie, ślimak uplastyczniający musi albo spoczywać albo stale się obracać z równoczesnym osiowym przemieszczaniem do tyłu w cylindrze plastyfikującym. W obu przypadkach występuje pulsujący przepływ materiału oraz zmieniająca się siła wytłaczająca działająca na materiał, co powoduje zmiany lepkości materiału z tworzywa sztucznego z towarzyszącymi temu wahaniami jakości formowanego wtryskowo wyrobu. Zastosowanie ślimaka plastyfikującego przemieszczającego się osiowo w cylindrze plastyfikującym wymaga złożonej konstrukcji urządzenia w odniesieniu do mechanizmu napędowego ślimaka plastyfikującego. Jeżeli w cylindrze plastyfikującym znajduje się otwór odgazowujący, to przepływ przez ten otwór będzie dodatkowo zakłócany przez ślimak plastyfikujący poruszający się osiowo w cylindrze plastyfikującym, ponieważ strefa dekompresji ślimaka będzie przesunięta względem otworu odgazowującego podczas osiowego ruchu ślimaka.

Znane jest urządzenie do formowania wtryskowego z opisu patentowego nr WO 95/11122, w którym ujawniono wtryskarkę z dwoma cylindrami wyposażonymi w tłoki wtryskujące, które

181 441 działająna przemian tak, że kiedy jeden z tłoków wtryskujących wtryskuje uplastyczniony materiał do formy, to jednocześnie uplastyczniony materiał z tworzywa sztucznego jest podawany z cylindra uplastyczniającego do drugiego cylindra wtryskowego, w którym tłok wtryskujący przemieszcza się do tyłu i uplastyczniony materiał z tworzywa sztucznego jest gromadzony we wspomnianym drugim cylindrze wtryskowym do następnej operacji, którą wykonuje ten wspomniany drugi cylinder z tłokiem wtryskującym. Przy zastosowaniu tego rodzaju urządzenia nie ma zatem potrzeby osiowego przemieszczania się ślimaka w cylindrze plastyfikującym. Ślimak może obracać się ruchem ciągłym. Jednakże konstrukcja tego typu wymaga bardzo dokładnego sterowania zaworami przełączającymi pomiędzy dwoma tłokowymi cylindrami wtryskowymi, ponieważ każdy z tych cylindrów musi być połączony z cylindrem plastyfikującym dokładnie przez czas potrzebny na doprowadzenie do tłokowego cylindra wtryskowego porcji materiału, jaka ma być wtryśnięta do formy podczas operacji wtryskiwania tak, żeby uniknąć sytuacji wtryskiwania za dużej lub za małej ilości materiału do formy.

Celem wynalazku jest eliminacja tych wad oraz zapewnienie sposobu, w którym ślimak plastyfikujący może obracać się ruchem ciągłym w stałym położeniu osiowym w cylindrze plastyfikującym bez konieczności stosowania dwóch tłokowych cylindrów wtryskowych ani konieczności precyzyjnego sterowania przełączaniem zaworów pomiędzy tłokowym cylindrem wtryskowym a cylindrem plastyfikującym.

Sposób formowania wtryskowego, w którym materiał z tworzywa sztucznego plastyfikuje się za pomocą ślimaka i wtryskuje za pomocą tłoka, przy czym uplastyczniony materiał z tworzywa sztucznego doprowadza się za pośrednictwem zaworu jednokierunkowego do tłokowego cylindra wtryskowego podczas powrotnego ruchu tłoka wtryskującego, zaś ślimak plastyfikujący obraca się ruchem ciągłym w stałej pozycji osiowej w cylindrze plastyfikującym, według wynalazku charakteryzuje się tym, że plastyfkowany materiał z tworzywa sztucznego magazynuje się tymczasowo w ciśnieniowej przestrzeni cylindra podczas roboczego skoku tłoka wtryskującego, po czym podaje się go za pośrednictwem zaworu jednokierunkowego do cylindra wtryskowego razem z uplastycznionym materiałem z tworzywa sztucznego doprowadzanym bezpośrednio ze ślimaka plastyfkującego do cylindra wtryskowego poprzez ten zawór jednokierunkowy.

Korzystnie, ślimak plastyfikujący obraca się z mniejszą prędkością obrotową podczas roboczego skoku tłoka wtryskującego.

Urządzenie do formowania wtryskowego zawierające ślimakowy cylinder plastyfikujący oraz tłokowy cylinder wtryskowy połączony z wylotem ślimakowego cylindra plastyfkującego za pośrednictwem zaworu jednokierunkowego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że posiada ciśnieniową przestrzeń cylindra połączoną bezpośrednio z wylotem cylindra plastyfkującego oraz za pośrednictwem zaworu jednokierunkowego z tłokowym cylindrem wtryskowym.

Korzystnie, w ciśnieniowej przestrzeni cylindra znajduje się cylinder z tłokiem, na który działa ciśnienie.

Korzystnie, tłok jest wyposażony w elementy uruchamiane za pomocą ciśnienia, które są połączone bezpośrednio ze zbiornikiem ciśnieniowym.

Korzystnie, zawór jednokierunkowy jest zaworem kulowym.

Zaleta rozwiązania według wynalazku polega w szczególności na eliminacji wspomnianych powyżej niedostatków wtryskarek ze ślimakami plastyfikującymi pracującymi ruchem posuwisto-zwrotnym, albo dających się przemieszczać osiowo tak, żeby cofały się podczas etapu wtrysku. Wynalazek zapewnia również istotne korzyści z innych względów. Umożliwia on obniżenie temperatury uplastyczniania ponieważ plastyfikacja trwa ciągle, oraz umożliwia używanie mniejszych ślimaków w stosunku do objętości masy plastycznej, ponieważ ślimak ma więcej czasu na ujednorodnienie porcji materiału z tworzywa sztucznego potrzebnej do wtrysku. Nie ma zatem potrzeby dobierania wymiarów ślimaka plastyfkującego w zależności od objętości wtrysku. Mniejszy ślimak zapewnia skuteczniejsze ujednorodnienie materiału z tworzywa sztucznego. Po rozpoczęciu wtrysku masa plastyczna jest pod pewnym ciśnieniem, co umożliwia szybsze napełnianie formy. Zwiększenie prędkości wtrysku uzyskuje się również dzięki temu, że nie ma konwencjonalnych zaworów pierścieniowych w cylindrze plastyfikującym. W rezultacie eliminuje się w ten sposób wady występujące w przypadku dużych objętości wskutek niestabilności pierścieni zaworowych. Podczas pracy z wysokimi prędkościami, to jest kiedy stosuje się minimalny czas chłodzenia, lub w przypadku wtryskowego formowania wyrobów z grubymi ściankami, kiedy główna część cyklu wtryskiwania jest powiązana z końcowym napełnieniem wtryskiwaną masą plastyczną, główna część materiału uplastycznionego do następnego wtrysku jest już uplastyczniona kiedy forma jest otwarta. Ponieważ ślimak plastyfikujący nie wykonuje żadnych ruchów osiowych, istnieją nieograniczone możliwości konstruowania ślimaka z przeznaczeniem do ujednoradniania substancji o różnorodnych składach materiałowych.

Wynalazek w przykładach wykonania przedstawiono na rysunku, który przedstawia wtryskarkę przeznaczoną do realizacji sposobu według wynalazku, schematycznie.

Sposób według wynalazku polega na tym, że granulowane tworzywo sztuczne jest doprowadzane do cylindra plastyfikującego 10 z kosza zasypowego 11. Ślimak plastyfikujący 12 obraca się w położeniu osiowym z wyższą prędkością obrotową, natomiast granulowany materiał z tworzywa sztucznego jest transportowany w stanie uplastycznionym podczas kolejnego podawania przez cylinder plastyfikujący 10 za pomocą ślimaka plastyfikującego 12. Cylinder plastyfikujący jest wyposażony typowo w elementy grzejne ułatwiające plastyfikację materiału. Znajdujące się w materiale z tworzywa sztucznego gazy i powietrze mogą wydostawać się przez otwór odgazowujący W. Wypełniacz, smar itp. można podawać przez otwór odgazowujący w taki sam sposób jak w wytłaczarce, ponieważ ślimak plastyfikujący nie wykonuje ruchów osiowych. Uplastyczniony materiał z tworzywa sztucznego, plastyczna masa, jest wytłaczany wylotem 15 do przewodu wylotowego 16 i przez niego za pośrednictwem jednokierunkowego zaworu 17 do cylindra wtryskowego 18, przy czym zawór dyszowy 24 jest zamknięty tak, że tłok 19 pod ciśnieniem doprowadzanej masy tworzywa sztucznego przemieszcza się z powrotem w cylindrze wtryskowym 18 w prawo (jak widać na rysunku) unosząc ze sobą tłok roboczy 21. Oczywiście, ilość wtłaczanej do cylindra masy zależy od tego ile jej potrzeba do wypełnienia formy na każdy tak zwany wtrysk, tj. podczas roboczego skoku tłoka wtryskującego 19 w lewo, jak widać na rysunku. Ilość tę można dokładnie kontrolować za pomocą regulowanego osiowo progu oporowego 32 dla tłoka roboczego 21.

Wynalazek dotyczy również urządzenia stanowiącego zespół wtryskarki zawierającego ślimakowy cylinder plastyfikujący oraz tłokowy cylinder wtryskowy połączony z wylotem ze ślimakowego cylindra plastyfikującego za pomocą zaworu jednokierunkowego.

W skład pokazanej schematycznie na rysunku wtryskarki wchodzi cylinder plastyfikujący 10 z koszem zasypowym 11 materiału, doprowadzającym granulowane tworzywo sztuczne, przy czym w cylindrze znajduje się osadzony obrotowo ślimak plastyfikujący 12. Ślimak ten jest osadzony obrotowo w ustalonym położeniu osiowym; zatem nie może on przemieszczać się w kierunku osiowym w cylindrze plastyfikującym 10 jak w niektórych wtryskarkach o konstrukcji konwencjonalnej. Nie pokazany tu w szczegółach mechanizm napędowy jest połączony z wrzecionem napędowym 13 ślimaka plastyfikującego. Korzystnie, mechanizm napędowy jest elektrycznym mechanizmem napędowym umożliwiającym bezstopniową regulację prędkości obrotowej ślimaka plastyfikującego oraz przełączanie, skokowe lub ciągłe, pomiędzy dwiema prędkościami obrotowymi w odpowiednim czasie, na przykład w celu zmiany prędkości obrotowej z wyższej na niższą, np. z 90 obrotów na minutę (rpm) na 70 obrotów na minutę (rpm). Elektryczny mechanizm napędowy jest znacznie sprawniejszy i znacznie mniejszy i tańszy niż hydrauliczne mechanizmy napędowe znajdujące się w konwencjonalnych wtryskarkach.

W cylindrze plastyfikującym 10 znajduje się otwór odgazowujący 14, a wylotowy koniec 15 tego cylindra jest bezpośrednio połączony z przewodem wylotowym 16. W tym przypadku nie ma typowego pierścienia zaworowego istniejącego we wtryskarkach na wylotowym końcu 15. Zamiast niego, w wylotowym przewodzie 16 znajduje się jednokierunkowy zawór 17, w którym element zaworowy stanowi, korzystnie, kula uszczelniająca gniazdo. Tego typu zawór jednokierunkowy 17 zapewnia znacznie lepsze otwieranie i zamykanie niż konwencjonalne zawory pierścieniowe, a ponadto nie zużywa się równie intensywnie jak zawór pierścieniowy. Zawór jednokierunkowy 17 otwiera się na przepływ w przewodzie wylotowym 16,

181 441 który jest skierowany od wylotowego końca 15 cylindra plastyfikującego 10, i zamyka się na przepływ w kierunku przeciwnym.

Przewód wylotowy 16 jest połączony za pośrednictwem zaworu jednokierunkowego 17 z cylindrem wtryskowym 18 z tłokiem wtryskującym 19. Tłok wtryskujący 19 jest połączony za pomocą tłoczyska 20 z tłokiem roboczym 21 w cylindrze roboczym 22. Cylinder wtryskowy 18 jest połączony za pomocą przewodu wylotowego 23 ze sterowanym hydraulicznie zaworem dyszowym 24 z dyszą wtryskową 25, którą można połączyć z formą (nie pokazaną).

Również cylinder załadowczy 26 z tłokiem 27 jest połączony bezpośrednio z wylotem 15 cylindra plastyfikującego 10, przy czym tłok 27 jest połączony za pomocą tłoczyska 28 z tłokiem 29 w cylindrze 30. Cylinder ten jest połączony ze zbiornikiem ciśnieniowym 31, który jest poddawany działaniu ciśnienia za pomocą cieczy dostarczanej pod ciśnieniem z instalacji hydraulicznej wtryskarki do uzyskania ciśnienia o odpowiedniej wartości, co oznacza, że ciśnienie to działa na tłok 29. Cylinder 26 jest połączony bezpośrednio nie tylko z wylotem 15 cylindra plastyfikującego 10, ale również z przewodem wylotowym 16.

Działanie urządzenia według wynalazku polega na tym, że po wprowadzeniu do cylindra wtryskowego 18 potrzebnej ilości masy plastycznej, zawór dyszowy 24 otwiera się i tłok roboczy 21 wchodzi pod ciśnieniem cieczy do cylindra 22 po to, żeby tłok wtryskujący 19 wykonał skok roboczy podczas przemieszczania się w lewo tak, że plastyczna masa jest wtryskiwana do formy za pośrednictwem przewodu 23, zaworu dyszowego 24 i dyszy wtryskowej 25. Zawór jednokierunkowy 17, utrzymujący połączenie pomiędzy, odpowiednio, cylindrem wtryskowym 18 a cylindrem plastyfikującym 10 i cylindrem załadowczym 26, za pośrednictwem przewodu wylotowego 16 w tym położeniu jest zamknięty. Kiedy do cylindra wtryskowego 18 doprowadzono odpowiednią ilość uplastycznionej masy, tłok opiera się o próg 32, i podczas późniejszego etapu wtryskiwania połączonego z etapem chłodzenia, ślimak plastyfikujący 12 pracuje, ale nie może się obracać z niższą prędkością obrotową. Ponieważ ślimak plastyfikujący zajmuje stałe położenie osiowe, wiec nie może się cofnąć do cylindra plastyfikującego, natomiast transportuje w tej sytuacji masę plastyczną z wylotu 15 do cylindra 26 załadowczego, a ta naciska na znajdujący się w tym cylindrze tłok 27 w kierunku przeciwnym do ciśnienia działającego na tłok 29 w cylindrze 30, wynikającego ze skierowanego przeciwnie ciśnienia w zbiorniku ciśnieniowym 31. Zatem ślimak plastyfikujący 12 obraca się ruchem ciągłym podczas cyklu roboczego wtryskarki, przeciwdziałając ciśnieniu skierowanemu przeciwnie.

Kiedy cylinder wtryskowy 18 ma być ponownie napełniony masą plastyczną, spada ciśnienie działające na tłok 21 i prędkość obrotowa ślimaka plastyfikującego 12 rośnie do wartości większej, masa plastyczna płynie do cylindra wtryskowego 18 z cylindra załadowczego 26, tłok 27 poruszający się ku wylotowi, odpowiednio, pod ciśnieniem w cylindrze 30 i skierowanym przeciwnie ciśnieniem w zbiorniku ciśnieniowym 31, w miarę jak masa plastyczna jest wytłaczana z cylindra 26, a także bezpośrednio z cylindra plastyfikującego 10. Zawór jednokierunkowy 17 pozwala masie plastycznej wpłynąć do cylindra wtryskowego 18 cofając tłok 19 do położenia, w którym w cylindrze 18 znajdzie się potrzebna ilość surowca, wynikająca z ustawienia progu 32. Ilość masy plastycznej na każdy wtrysk można dokładnie wyregulować na drodze mechanicznej, więc nie ma możliwości wtryśnięcia do formy za dużej ilości tworzywa. Następnie opisany powyżej cykl wtryskowy rozpoczyna się ponownie dzięki powtarzalnemu magazynowaniu masy plastycznej w cylindrze 26 za pomocą stale obracającego się ślimaka plastyfikującego 12.

Ciśnienie działające na masę plastyczną w cylindrze załadowczym 26 powinno być nieco mniejsze niż ciśnienie utrzymywane w wylocie 15 przez ślimak plastyfikujący 12 podczas wtrysku, kiedy zawór jednokierunkowy jest zamknięty, przy czym te dwa ciśnienia są oczywiście znacznie mniejsze niż ciśnienie wtrysku w cylindrze wtryskowym 18.

Przewody 16 i 23 mogą być całkowicie lub częściowo wykonane w postaci kanałów w bloku formy, który również stanowi obudowę zaworu jednokierunkowego 17 i zaworu dyszowego 24. Cylinder załadowczy 26 z tłokiem 27 można zastąpić obszarem odbierającym masę plastyczną i wyposażonym w ciśnieniową membranę.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób formowania wtryskowego, w którym materiał z tworzywa sztucznego plastyfikuje się za pomocą ślimaka i wtryskuje za pomocą tłoka, przy czym uplastyczniony materiał z tworzywa sztucznego doprowadza się za pośrednictwem zaworu jednokierunkowego do tłokowego cylindra wtryskowego podczas powrotnego ruchu tłoka wtryskującego, zaś ślimak plastyfikujący obraca się ruchem ciągłym w stałej pozycji osiowej w cylindrze plastyfikującym, znamienny tym, że plastyfikowany materiał z tworzywa sztucznego magazynuje się tymczasowo w ciśnieniowej przestrzeni cylindra (26) podczas roboczego skoku tłoka wtryskującego (19), po czym podaje się go za pośrednictwem zaworu jednokierunkowego (17) do cylindra wtryskowego (18) razem z uplastycznionym materiałem z tworzywa sztucznego doprowadzanym bezpośrednio ze ślimaka plastyfikującego (12) do cylindra wtryskowego (18) poprzez ten zawór jednokierunkowy.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ślimak plastyfikujący (12) obraca się z mniejszą, prędkością obrotową podczas roboczego skoku tłoka wtryskującego (19).
3. 3. Urządzenie do formowania wtryskowego zawierające ślimakowy cylinder plastyfikujący oraz tłokowy cylinder wtryskowy połączony z wylotem ślimakowego cylindra plastyfikującego za pośrednictwem zaworu jednokierunkowego, znamienne tym, że posiada ciśnieniową przestrzeń cylindra (26) połączoną bezpośrednio z wylotem (15) cylindra plastyfikującego (10) oraz za pośrednictwem zaworu jednokierunkowego (17) z tłokowym cylindrem wtryskowym (18).
4. 4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że w ciśnieniowej przestrzeni cylindra (26) znajduje się cylinder z tłokiem (27), na który działa ciśnienie.
5. 5. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że tłok (27) jest wyposażony w elementy (28, 29) uruchamiane za pomocą ciśnienia, które są połączone bezpośrednio ze zbiornikiem ciśnieniowym (31).
6. 6. Urządzenie według zastrz. 3 albo 4, albo 5, znamienne tym, że zawór jednokierunkowy (17) jest zaworem kulowym.