NL8400082A

NL8400082A - Werkwijze en inrichting voor het spuitgieten van pvc-produkten.

Info

Publication number: NL8400082A
Application number: NL8400082A
Authority: NL
Original assignee: Wavin Bv
Priority date: 1984-01-10
Filing date: 1984-01-10
Publication date: 1985-08-01
Also published as: DE3578053D1; EP0169231A1; EP0169231B1; WO1985003027A1; US4792424A; JPS61500902A

Description

83.5148/Ke/ki \ *

Karte aanduiding: Werkwijze en inrichting voor het spuitgieten van PVC-produkten.

Door Aanvraagster wordt als uitvinder genoemd: H.G.M. Loman te Bergentheim.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het spuitgieten van PVC-produkten uit poedervormige grondstof, onder gebruikmaking van een spuitgietmachine met een plastificeereenheid met heen- en weergaande schroef.

Het spuitgieten van PVC-produkten uit poedervormige grondstof is 5 bekend. Deze fabrikage-techniek wordt in het bijzonder toegepast voor de produktie van buisfittingen.

Het PVC-poeder wordt daarbij vanuit een vultrechter toegevoerd aan de vulopening van de plastificeereenheid van een spuitgietmachine. De draaiende schroef neemt het poeder op en transporteert het naar voren in 10 de richting· i van de spuitneus. Onder invloed van wrijvingskrachten veroorzaakt door de draaiende schroef en warmte die van buiten af wordt toegevoerd, wordt het poeder geplastificeerd en gehomogeniseerd tot een smelt met een bepaalde temperatuur. Tijdens het draaien beweegt de schroef naar achteren totdat de voor het spuiten van het produkt benodigde hoeveelheid 15 gesmolten materiaal is verkregen in de ruimte tussen de schroef en de spuitneus. Vervolgens wordt de draaibeweging van de schroef gestopt en zodra de spuitgietvorm daarvoor gereed is, wordt het gesmolten materiaal in de matrijs gespoten door axiale beweging van de schrof in de richting van de spuitneus.

20 De beschreven werkwijze heeft een aantal nadelen, welke grotendeels samenhangen met het feit dat PVC-poeder veel lucht bevat en ontgassing van het materiaal in de schroef zeer moeilijk is. Door onvoldoende ontgassing ontstaan tijdens het plastificeren gas- en luchtinsluitsels in het gesmolten materiaal en dientengevolge ook in het spuitgegoten produkt. Bovendien 25 wordt door de luchtinsluitsels het geplastificeerde materiaal minder goed gehomogeniseerd waardoor plaatselijk de temperatuur in de smelt te hoog oploopt en ontleding van de PVC plaatsvindt als gevolg van de geringe stabiliteit van PVC bij hoge temperatuur.

Het gevolg van deze, hier slechts zeer summier geschetste, problemen 30 j.s dat de kwaliteit van uit PVC poeder spuitgegoten produkten vaak te wensen overlaat, zowel wat betreft de mechanische eigenschappen als het uiterlijk.

De uitvinding beoogt dan ook een kwaliteitsverbetering voor de techniek van het spuitgieten van PVC-produkten uit poeder te bereiken.

8400082 O' -2-

Daartoe is de werkwijze volgens de uitvinding gekenmerkt doordat de -poedervormige grondstof aan een voorgeleerbehandeling wordt onderworpen, waarin het in relatief korte tijd wordt opgewarmd en tot agglomereren wordt gebracht en daarna in deze vorm aan de plastificeereenhéid wordt 5 toegevoerd.

Op deze wijze behoeft'-niet meer de volledige verwarming en homogeni-satie plaats te vinden in de plastificeerschroef, maar wordt er een trap voorgeschakeld, waarin het materiaal op microschaal reeds wordt verdicht, terwijl op macroschaal een grove structuur van het materiaal wordt ver-20 kregen.

De ontgassing van het materiaal in de schroef wordt hierdoor verbeterd zodat luchtinsluitsels in de smelt en in hét spuitgegoten eindprodukt worden gereduceerd en dientengevolge een verbetering van de kwaliteit van het eindprodukt wordt bereikt.

15 Een verdere verbetering wordt bereikt door.het agglomeraat aan va cuum te onderwerpen.

In het algemeen is de verwijdering van de lucht uit de grondstoffen van grote invloed op de homogeniteit en de kwaliteit van zowel smelt als eindprodukt.

20 Wanneer het vacuum wordt gezogen op de plaats tussen het einde van de voorgeleerbehandeling en de vulopening van de plastificeerschroef, wordt een absolute druk toegepast van minder dan 50 kPa, bij voorkeur echter een absolute druk van minder dan 20 kPa.

Op deze wijze wordt niet alleen een verwijdering van vocht uit de 25 grondstof bereikt, maar tevens een verwijdering van de helft tot meer dan 80?ó van aanwezige hoeveelheid lucht in de geagglomereerde massa.

Het is gebleken dat met de werkwijze volgens de uitvinding niet alleen een kwaliteitsverbetering van de smelt wordt bereikt, maar ook dat de plastificeercapaciteit van de spuitgietmachine aanzienlijk kan worden ver-30 groot.

Dit is temeer belangrijk nu het de laatste tijd mogelijk is gebleken om, door verschillende maatregelen, de koeltijd in de matrijs van spuitgegoten produkten in het algemeen, doch in het bijzonder de koeltijd voor uit PVCi-poeder gespoten buisfittingen, te verkleinen, waardoor ook de cyclus-35 tijd wordt verkleind. Om het voordeel, hiervan volledig te kunnen benutten, dient de plastificeercapaciteit van de spuitgietmachine evenredig te worden vergroot, omdat immers in een kortere tijd dezelfde hoeveelheid materiaal voor elk "schot" moet worden geplastificeerd.

Voor vergroten van de capaciteit van de plastificeereenheid kan in 40 het algemeen aan verschillende oplossingen worden gedacht.

3490082 \' * \ -3-

Een mogelijkheid is verhoging van het toerental van de schroef. Dit heeft vooral bij PVC het nadeel dat de kans op verbranding van het materiaal vergroot wordt. In de praktijk is de omtrekssnelheid van de schroef aan een bepaalde maximale waarde gebonden. Boven deze waarde wordt de wrij-5 ving tussen de schroef en het materiaal te groot en treedt plaatselijk verbranding op.

ten andere mogelijkheid is het toevoeren van meer materiaal aan de schroef door verdieping van de gangen.

Beide mogelijkheden betekenen dat er meer energie per tijdseenheid 10 in het materiaal gebracht moet worden. Deze energie moet via de schroef geleverd worden, hetgeen in de praktijk vaak op problemen stuit, doordat het vermogen van de aandrijving gelimiteerd is. Het gevolg is dat in zo'n geval het materiaal onvoldoende gegeleerd wordt en er inhomogeniteiten ontstaan. Door de werkwijze volgens de uitvinding worden al deze pro-15 blemen grotendeels ondervangen.

Het resultaat is dat de plastificeercapaciteit kan worden verhoogd met een factor 2 tot zelfs Z\, terwijl dan de produktkwaliteit beter is dan zonder de maatregelen volgens de uitvinding en met de langere cyclustijden van de spuitgiet-machine.

20 De uitvinding betreft uiteraard ook een inrichting voor het spuit- gieten van PVC-produkten ter uitvoering van de bovengenoemde werkwijze, omvattend een plastificeereenheid in de vorm van een cilindrisch huis, voorzien van verwarmingsmiddelen, en waarin zich een in axiale richting heen- en weer beweegbare schroef bevindt en met een vulopening aan de 25 achterzijde.

Volgens de uitvinding is die inrichting gekenmerkt doordat een voorgeleereenheid aanwezig is, in de vorm van een schroefvoeder, voorzien van verwarmingsmiddelen, waarbij middelen aanwezig zijn om het uit de schroefvoeder komende materiaal te geleiden naar de vulopening van de plas-30 tificeereenheid.

De verbinding tussen de schroefvoeder en de plastificeerschroef kan in het algemeen een eenvoudige vorm hebben. Om echter volgens de werkwijze als bovengenoemd met vacuum te kunnen werken, wordt de inrichting bij voorkeur zo uitgevoerd dat tussen de uitgang van de schroefvoeder en 35 de vulopening van de plastificeereenheid een verbindingsruimte aanwezig is die afgesloten is ten opzichte van het uitwendige, en die voorzien is van een vacuumaansluiting.

Wanneer aan de inrichting op deze wijze vacuum wordt toegevoerd, is het van voordeel wanneer wordt voorkomen dat dit vacuum te snel verdwijnt 8400082

Cs *· -4- m in de richting van de vultrechter van de schroefvoeder. Daarom is volgens de uitvinding de schroefvoeder bij voorkeur een dubbelschroefvoeder. Dit is op zichzelf een bekende inrichting, waarbij twee schroeven aanwezig zijn in een huis dat een dwarsdoorsnede heeft in de vorm van een acht, waarbij 5 de gangen van de twee schroeven in elkaar grijpen. Materiaal dat zich in

' 'I

een dergelijke dubbele schroef bevindt kan een veel groter drukverschil tussen de in- en uitgangszijde opvangen.

De uitvinding zal hierna worden toegelicht aan de hand van de bijgaande tekening van een uitvoeringsvoorbeeld van de inrichting.

10 De enkele figuur geeft in geschematiseerde vorm een langsdoorsnede door een plastificeereenheid die voorzien is van een voorgeleereenheid volgéns de uitvinding.

Op bekende wijze omvat de in zijn geheel door 1 aangeduide plastificeereenheid een cilindrisch huis 2 waarin zich een plastificeerschroef 3 15 bevindt. Om het huis zijn verwarmingselementen* 4 aangebracht. Het voorste einde van het huis 2 is voorzien van een spuitneus 5. Deze is voorzien van een in hoofdzaak kegelvormige holte 6 die een overgang vormt tussen de grotere diameter van de inwendige ruimte 7 van het huis 2 en de kleine diameter van de opening 8 waarmee de spuitneus aangesloten is op de vorm. De 20 punt 9 van de schroef 3 is eveneens in hoofdzaak kegelvormig, aansluitend op de vorm van de holtfe 6.

De plastificeerschroef 3 is door middel van een niet weergegeven gecombineerde aandrijving zowel draaibaar, aangeduid door de pijl PI, als in lengterichting verplaatsbaar, aangeduid P2.

25 Nabij het achtereinde is het huis 2 voorzien van een vulopening 10, waardoor grondstoffen worden toegevoerd aan de ruimte tussen de schroefgangen. Deze grondstoffen worden onder invloed van wrijvingskrachten veroorzaakt door de draaiende schroef 3 en verwarming door de elementen 4 verwarmd, en daardoor geplastificeerd, en vervolgens samengeperst en naar 30 voren gedreven door de draaiing van de schroef. Tot zover is de techniek bekend.

In plaats van een vultrechter op het huis ter plaatse van de vulopening 10 is nu een kamer 11 aanwezig, waarvan de inwendige ruimte aansluit op de vulopening. Aan die vulkamer 11 wordt grondstof toegevoerd vanuit 35 een voorgeleereenheid 12. Deze omvat een op zichzelf bekende schroefvoeder 13, waarvan de schroef 14 door een niet weergegeven aandrijving in draaiing wordt gebracht volgens de pijl P3. De schroefvoeder 13 heeft een vulopening 15 waarop een vultrechter 16 staat waarin zich het te verwerken PVC-poeder bevindt.

40 Om de schroefvoeder 13 is een verwarmingsinrichting 17 aangebracht.

8400082 V' . . .

\ -5-

De schroefvoeder 13 is aan de kamer 11 bevestigd onder tussenplaatsing van een stuwplaat 18, die een vernauwde doorgang bevat ten opzichte van de vrije doorlaat van de schroefvoeder. Aan de zijde van de stuwplaat 18 die binnen de kamer 11 gelegen is, is een reeks roterende messen 19 aan-3 gebracht, die langs de openingen in de stuwplaat 18 beweegt. Oe kamer 11 is bovenaan voorzien van een vacuumaansluiting 20 en op een geschikte hoogte tussen de uitgang van de schroefvoeder 13 ter plaatse van de openingen in de stuwplaat en de vulopening 10 van de plastificeereenheid is een niveauvoeler 21 aangebracht.

10 Door toepassing van de voorgeleereenheid alleen wordt reeds een aan merkelijke kwaliteitsverbetering van de smelt, en dus van het produkt, verkregen, ook zonder toepassing van vacuum. Wanneer echter, zoals bij de beschreven uitvoeringsvorm, ook vacuum wordt toegepast, is het van voordeel wanneer de schroefvoeder 13 genomen wordt van het dubbelschroefstype. Dit 15 is op zichzelf een bekende inrichting, waarbij twee schroeven aanwezig zijn in een huis dat een dwarsdoorsnede heeft in de vorm van een acht, waarbij de gangen van de twee schroeven in elkaar grijpen. Materiaal dat zich in een dergelijke dubbele schroef bevindt kan een veel groter drukverschil tussen de in- en uitgangszijde opvangen. De inrichting werkt als volgt.

20 In de schroefvoeder 13 wordt het poedervormige PVC uit de vultrechter door voortdurende draaiing van de schroef 14 naar voren getransporteerd. Daarbij wordt het betrekkelijk snel opgewarmd. Het geheel wordt zo gedimensioneerd dat er een zekere agglomeratie van het poeder plaatsvindt, maar dat het materiaal niet zoveel smelt dat er gesloten poriëen ontstaan.

25 Een geschikte hoogste temperatuur van het PVC in de schroefvoeder is omstreeks 140°C.

De geagglomereerde grondstof aan de uitgangszijde van de schroefvoeder wordt door de roterende messen 19 versneden tot korrels, en deze verzamelen zich onderin de kamer 11 bij de opening 10 van de plastificeer-30 eenheid. Door het vacuum in de kamer 11 wordt een aanzienlijk deel van de in de korrels aanwezige lucht verwijderd. Via de vulopening 10 bereiken de korrels op op zichzelf bekende wijze de inwendige ruimte tussen de gangen van de plastificeerschroef 3 om dan onder invloed van wrijvingskrachten veroorzaakt door de draaiende schroef en verwarming door de draaiing van 35 de schroef naar voren te worden getransporteerd. Het zich aldus in de plastificeerschroef bevindende materiaal staat uiteraard nog steeds onder invloed van het vacuum in de kamer 11, zodat de eenmaal verwijderde lucht in elk geval niet weer door andere lucht kan worden vervangen, terwijl in de praktijk het proces van verwijdering van aanwezige lucht waarschijnlijk zelfs 40 nog iets doorgaat.

84 0 0 0 8 2 -6- 5*

Op een goede verwijdering van de lucht uit de grondstof te bereiken,-dient een zodanig vacuum te worden toegepast, dat de absolute druk zeker tot minder dan de helft van atmosferische druk daalt, dus tot beneden 50kPa. Volgens de uitvinding wordt echter bij voorkeur een absolute druk 5 ter plaatse van de vacuumaansluiting 20 van de kamer 11 toegepast die omstreeks 20 kPa bedraagt o,f minder.

De verwarming van het materiaal in de plastificeereenheid 1, tot een voor het spuitgieten geschikte consistentie, wordt door de mengwerking, de voorverwarming en de agglomeratie in de voorgeleereenheid 12, tot stand 10 gebracht met een zodaqige graad van uniformiteit dat, zelfs wanneer de slagfrequentie van de plastificeerschroef, dus de cyclustijd van het spuitgieten, wordt verdubbeld, ook de algehele temperatuur van de smelt ter plaatse van de spuitneus iets kan worden verhoogd. Als gevolg van de niet ideale uniformiteit tot nu toe, hield men als temperatuur een waarde aan 15 van 210 + 20°C..Met toepassing van de uitvindingsgedachte kan men een waarde aanhouden van 220' * 10°C.

De inrichting kan zo worden bestuurd dat de verwerkingssnelheid van de voorgeleereenheid 12 wat hoger wordt afgesteld dan overeenkomst met de capaciteit van de plastificeereenheid 1. Wanneer dan de voeler 21 vaststelt 20 dat er een voldoende voorraad voorgegeleerde grondstof bij de vulopening 10 aanwezig is, kan daaruit een besturingssignaal worden afgeleid waardoor de verwerkingssnelheid van de voorgeleereenheid 12 wordt verlaagd. Hij blijft dus wel doordraaien. Zo wordt een mogelijke oorzaak van mindere kwaliteit ondervangen.

25 8400082

Claims

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat het agglomeraat aan vacuum wordt onderworpen.
3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk dat het voorgeleren gepaard gaat met een menging en homogenisatie van de poedervormige grondstof respectievelijk de agglomererende poederdeeltjes.
4. Werkwijze volgens een der conclusies 1-3, met het kenmerk dat aan het einde van de voorgeleerbehandeling een stuwing tot 15 stand gebracht wordt en vervolgens het agglomeraat wordt versneden.
5. Werkwijze volgens een der conclusies 1-4, met het ken merk dat het materiaal tijdens het voorgeleren wordt verwarmd tot omstreeks 140°C.
6. Werkwijze volgens een der conclusies 2-5, met het ken- 20 merk dat vacuum wordt gezogen op de plaats tussen het einde van het voorgeleren en de vulopening van de plastificeerschroef tot een absolute druk van minder dan 50 kPa.
7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk dat een absolute druk wordt toegepast van minder dan 20 kPa.
8. Inrichting voor het spuitgieten van PVC-produkten voor het uitvoeren van de werkwijze volgens een der conclusies 1-7, omvattend een plastificeereenheid in de vorm van een cilindrisch huis, voorzien van verwarmingsmiddelen, en waarin zich een in axiale richting heen- en weer beweegbare schroef bevindt en met een vulopening aan de achterzijde, met het 30 kenmerk dat een voorgeleereenheid aanwezig is, in de vorm van een schroefvoeder, voorzien van verwarmingsmiddelen, waarbij middelen aanwezig zijn om het uit de schroefvoeder komende materiaal te geleiden naar de vulopening van de plastificeereenheid. 8400082 -8- V- «v
9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk dat tussen de uitgang van de schroefvoeder en de vulopening van de plastifi-ceereenheid een verbindingsruimte aanwezig is die afgesloten is ten opzichte van het uitwendige, en die voorzien is van een vacuumaansluiting.
10. Inrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk dat de schroefvoeder een dubbelschroefsvoeder is.
11. Inrichting volgens een der conclusies 8-10 met het ken merk dat aan het einde van de schroefvoeder een stuwplaat aanwezig is waarachter tenminste één mes is aangebracht.
12. Inrichting volgens conclusie 112, met het kenmerk dat een reeks roterende messen aanwezig is. 8400082