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Vorrichtung zum Plastifizieren von thermoplastischen
Kunststoffen od. ähnl. Massen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Plastifizieren von thermoplastischen Kunststoffen od. ähnl.
Massen anspritzgussmaschinen oder Strangpressen, welche eine in einem Massezylinder mit Aufgabetrichter gelagerte Schneckenwelle sowie zwischen Schneckenwelle und Zylinderwandung lose drehbar angeordnete, mittels Verzahnung einerseits in die Schneckenwelle und anderseits in die Zylinderinnenwand eingreifende Wälzkörper besitzt.
Vorrichtungen zum Plastifizieren von thermoplastischen Kunststoffen od. ähnl. Massen zum Zwecke des Strangpressens oder Spritzgiessens sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Eine bekannte Ausführungsform, der die Massen pulverförmigode. hörnig aufgegebenwerden können, besteht im wesentlichen aus einem Massezylinder mit Aufgabetrichter, Kolben oder einer Förderschnecke, wobei die letztere gegebenenfalls auch in ihrer axialen Richtung verschiebbar und dadurch zusätzlich als Kolben wirksam ist.
Um
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undwirkung, d. h. die sogenannte Mastizierwirkung zu verbessern, ist vorgeschlagen worden, im Innern des Massezylinders an dessen dem Aufgabetrichter abgewendeten Ende eine drehende Welle anzuordnen, die bei Verwendung eines Kolbens diesen durchdringt bzw. in der Verwendung einer Schnecke in der Schnekkenwelle selbst besteht und zwischen dem Wellenstumpf (der in der Förderrichtung des Spritzgutes gesehen) und unmittelbar vor der Spritzdüse endet und der Zylinderwandung lose drehbar angeordnete mittels Verzahnung einerseits in die Schneckenwelle und anderseits in die Zylinderinnenwand eingreifenden Wälzkörper zum Mastizieren anzuordnen und dadurch jeweils einen die Mastizierwirkung bedingenden Spalt bilden.
Durch eine derartige Anordnung wird zwar die Misch- und Knetwirkung, desgleichen die Mastizierwirkung verbessert, doch tragen diese Wälzkörper zum Transporteffekt nichts bei.
Besonders schwierig ist im übrigen bei den bekannten Vorrichtungen zum Strangpressen oder Spritzgiessen von thermoplastischen Kunststoffen u. ähnl. Massen des beschriebenen Aufbaues das Einziehen des zu plastifizierenden Pulvers in die Schnecke. So kann eine Einfachschnecke im allgemeinen nur besonders präpariertes und aufbereitetes, zumeist vorgetrocknetes oder entgastes bzw. besonders gekörntes Pulver verarbeiten.
Bei nicht aufbereitetem, z. B. backendem Pulver muss mit Doppelschnecken gearbeitet werden. Die Anwendung von Doppelschnecken bei Vorrichtungen zum Strangpressen oder Spritzgiessen von thermoplastischen Kunststoffen u. ähnl. Massen ist ohne Zweifel aufwendig.
Endlich bereitet bei allen bekannten Vorrichtungen zum Strangpressen oder Spritzgiessen von thermoplastischen Kunststoffen u. ähnl. Massen die Entgasung des aufgegebenen Pulvers bzw. des plastifizierten Gutes besondere Schwierigkeiten. Die eingangs beschriebenen Massnahmen der Anordnung von Wälzkörpern im Massezylinder vor der Spritzdüse tragen zur Lösung der Entgasungsprobleme nicht bei. Nachteilige Gaseinschlüsse in den hergestellten Gegenständen sind die Folge.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die beschriebenen Nachteile zu vermeiden. Sie will insbesondere eine Vorrichtung zum Plastifizieren von thermoplastischen Kunststoffen od. ähnl. Massen an Spriizgussmaschinen oder Strangpressen schaffen, der nicht aufbereitetes Pulver, insbesondere auch bak-
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kendes Pulver, ohne Schwierigkeiten zugeführt werden kann und bei der EntuasungsschwierigkeiLen nicht mehr auftreten.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die Verzahnung der Wälzkörper und der zugeordneten Teile der Schneckenwelle sowie der Zylinderinnenwand wenigstens teilweise als Schrägverzahnung ausgebildet und die Wälzkörper zumindest auf ihrer Einzugsseite im Aufgabebereich, d. h. im Bereich des Aufgabetrichters angeordnet sind.
Im einzelnen lässt sich die Erfindung auf verschiedene Weise verwirklichen. So geht ein Vorschlag der Erfindung dahin, dass die Wälzkörper aneinanderliegend um die Schneckenwelle angeordnet sind. Die Länge der Wälzkörper ist an sich beliebig. Je nach der angestrebten Einzugswirkung bzw. der zusätzlich
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Erfindung,düse oder bis zu einer Austragsöffnung des Massezylinders verlaufen. Auch die Schrägverzahnung lässt sich weitgehend beliebig wählen, was zum Teil weiter unten ausführlicher erläutert wird.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem darin zu erblicken, dass beider erfindungsgemässen Vorrichtung die zusätzlichen, an besonderer Stelle, nämlich auf der Einzugsseite im Aufgabebereich angeordneteilwälzkörper neben dein bekannten Knet-, Misch-und Plastifiziereffekt einen Transporteffekt erzeugen, der überraschenderweise den gleichmässigen Einzug auch eines nicht aufbereiteten Pulvers bewirkt, insbesondere besteht daher die Möglichkeit, auch backendes oder feuchtes Pulver zu behandeln. Die Mastizier-und Plastifizierwirkung wird in keiner Weise beeinträchtigt. Ferner ergibt sich der Vorteil, dass bei der erfindungsgemässen Vorrichtung das aufgegebene Pulver schon beim Einziehen
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eine besonders zugeordnete Öffnung abziehen.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert ; es zeigen : Fig. 1 schematisch einen Längsschnitt durch eine Ausführungsvariante der erfindungsgemässen Vorrichtung, Fig. 2 den Schnitt A-B durch die Vorrichtung nach Fig. l, u. zw. die planetenartige Anordnung der Wälzkörper um die Schneckenwelle und ihre Verzahnung mit Schneckenwelle und Zylinderwandung, die Fig. 3a, 3b, 3c schematisch Verzahnungsbeispiele für die Wälzkörper, Fig. 4 eine perspektivische Darstellung der Wälzkörper mit Schneckenwelle und Zylinder auf der Einzugsseite im Aufgabebereich, Fig. 5 einen der Fig. 1 entsprechenden Schnitt durch eine auf einer Kolbenspritzgussmaschine angeordnete Vorrichtung nach der Erfindung und Fig.
6 eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung nach Fig. 5.
Die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtungen bestehen in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus einem Massezylinder 1 mit Heizwicklung la mit Aufgabetrichter 2 und einer Schneckenwelle 3. Diese fördert entweder unmittelbar zu einer Spritzdüse 4 (Fig. l) oder in den Zylinder 6 einer Kolbenspritzgussmaschine 5, von welchem der Kunststoff durch die Spritzdüse 4 ausgepresst wird. Zwischen Schneckenwelle 3 und Zylinderwandung befinden sich auf der Einzugsseite im Bereich des Aufgabetrichters 2 Wälzkörper 7, wobei diese Wälzkörper und die mit ihnen in Berührung stehende Zy- linderinnenwandung und die Schneckenwelle schräg verzahnt sind.
Diese Verzahnung, die in den Fig. 1 und 2 sowie 5 und 6 durch Schrägstriche 8 angedeutet und in Fig. 4 in den Einzelheiten erkennbar ist, ist jedenfalls derart gewählt, dass im Einzugsbereich, d. h. im Bereich des Aufgabetrichters 2, ein Transporteffekt zustandekommt, wenn die Schrägverzahnungen 8 der Elemente Schneckenwelle 3, Zylinderwandung 1 und Wälzkörper 7 sich ineinander abwälzen. Die Wälzkörper 7 umgeben dabei planetenartig die Schneckenwelle 3.
Im einzelnen kann sowohl bei der Ausführungsform nach den Fig. l und 4 als auch bei der Ausfah- mngsform nach den Fig. 5 und 6 der Aufgabetrichter 2 mit seiner Achse senkrecht oder schräg zur Achse der Schneckenwelle 3, als auch koaxial zur Schneckenwelle angeordnet sein. Die Fig. 1, 5 und 6 zeigen im übrigen, dass die Wälzkörper 7 sich bis zur Spritzdüse 4 oder bis zu einer Austrittsöffnung 11 des Mas- sezylinders l erstrecken können. Im übrigen kann sich an dem den Wälzkörpern zugeordneten Teil der Schneckenwelle 3 ein übliches Schneckengewinde 9 anschliessen.
- Die Fig. 3a-3c zeigen Einzelheiten der möglichen Verzahnungsformen 8 zwischen Schneckenwelle 3, Zylinderinnenwandung 1 und Wälzkörpern 7 an einem Wälzkörper. Dabei handelt es sich jedoch nur um Ausführungsbeispiele. Nach Fig. 3a beträgt z. B. die Steigung der Verzahnung 8 der Wälzkörper 7 und damit der zugeordneten Teilstücke von Zylinderinnenwand 1 und Schneckenwelle 3 durchlaufend etwa 450.
Die Steigung kann aber auch in Abschnitten oder kontinuierlich unterschiedlich ausgeführt sein. Fig. 3b zeigt eine Ausführungsform, bei welcher die Verzahnung 8 im Bereich des Aufgabetrichters 2 einen Ab-
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schnitt a mit einer Steigung von etwa 450 besitzt, an welchen sich in Förderrichtung ein Abschnitt b mit flacher Steigung und ein Abschnitt c mit Geradverzahnung 10 anschliesst. Das erste Teilstück a mit etwa 450 Steigung dient dabei dem Einzug des Gutes, das Teilstück b mit der kleineren Steigung der Erhöhung der Verweilzeit, die mit der Steigung dem eingesetzten Gut anpassbar ist, und das letzte Teilstück c mit der Geradverzahnung 10 dient zur Führung der Wälzkörper 7. Ähnlich ist die Ausführung nach Fig. 3c aufgebaut.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Plastifizieren von thermoplastischen Kunststoffen od. ähnl. Massen an Spritzguss- maschinenoder Strangpressen, welche einein einem Massezylinder mit Aufgabetrichter gelagerte Schnekkenwelle sowie zwischen Schneckenwelle und Zylinderwandung lose drehbar angeordnete, mittels Verzahnung einerseits in die Schneckenwelle und anderseits in die Zylinderinnenwand eingreifende Wälzkörper besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung der Wälzkörper (7) und der zugeordneten Teile der Schneckenwelle (3) sowie der Zylinderinnenwand (1) wenigstens teilweise als Schrägverzahnung (8) ausgebildet und die Wälzkörper (7) zumindest auf ihrer Einzugfseite im Aufgabebereich, d. h. im Bereich des Aufgabetrichters (2) angeordnet sind.
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Device for plasticizing thermoplastics
Plastics or similar Crowds
The invention relates to a device for plasticizing thermoplastics od. Similar.
Mass injection molding machines or extrusion presses, which have a screw shaft mounted in a mass cylinder with a feed hopper and loosely rotatably arranged between the screw shaft and the cylinder wall and engaging the screw shaft on the one hand and the inner wall of the cylinder on the other hand.
Devices for plasticizing thermoplastics od. Similar. Various embodiments are known for the purpose of extrusion or injection molding. A known embodiment, the powder formode the masses. can be given horny, consists essentially of a mass cylinder with feed hopper, piston or a screw conveyor, the latter optionally also being displaceable in its axial direction and thus also effective as a piston.
Around
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and effect, d. H. To improve the so-called masticating effect, it has been proposed to arrange a rotating shaft inside the mass cylinder at its end facing away from the feed hopper, which when a piston is used penetrates this or consists in the use of a worm in the worm shaft itself and between the stub shaft (the seen in the conveying direction of the spray material) and ends immediately in front of the spray nozzle and the cylinder wall is loosely rotatably arranged by means of toothing on the one hand in the screw shaft and on the other hand in the cylinder inner wall engaging rolling elements for mastication and thereby each form a gap causing the mastication effect.
Such an arrangement does indeed improve the mixing and kneading effect, as well as the masticating effect, but these rolling elements do not contribute to the transport effect.
In addition, it is particularly difficult with the known devices for extrusion or injection molding of thermoplastics and the like. similar Masses of the structure described draw the powder to be plasticized into the screw. A single screw can generally only process specially prepared and processed, mostly predried or degassed or particularly granular powder.
When not processed, z. B. baking powder must be worked with twin screws. The use of twin screws in devices for extrusion or injection molding of thermoplastics u. similar Mass is undoubtedly consuming.
Finally, with all known devices for extrusion or injection molding of thermoplastics u. similar Masses the degassing of the powder or the plasticized material particular difficulties. The measures described at the beginning of the arrangement of rolling elements in the mass cylinder in front of the spray nozzle do not contribute to solving the degassing problems. The result is disadvantageous gas inclusions in the manufactured objects.
The invention has the task of avoiding the disadvantages described. In particular, she wants a device for plasticizing thermoplastics or similar. Create masses of injection molding machines or extrusion presses, the unprocessed powder, in particular also bak-
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powder, can be fed in without difficulty and no longer cause any difficulties in venting.
According to the invention, this is achieved in that the toothing of the rolling elements and the associated parts of the worm shaft and the inner wall of the cylinder are at least partially designed as helical teeth and the rolling elements at least on their intake side in the feed area, i.e. H. are arranged in the area of the feed hopper.
In detail, the invention can be implemented in various ways. Thus, one proposal of the invention is that the rolling elements are arranged around the worm shaft in abutment. The length of the rolling elements is arbitrary. Depending on the desired pull-in effect or the additional
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Invention, nozzle or run up to a discharge opening of the mass cylinder. The helical toothing can also be selected largely as desired, which is partly explained in more detail below.
The advantages achieved by the invention are primarily to be seen in the fact that in both devices according to the invention the additional rolling elements arranged at a special point, namely on the feed side in the feed area, in addition to the known kneading, mixing and plasticizing effect, produce a transport effect that surprisingly results in even feed also causes an unprocessed powder, in particular there is therefore the possibility of treating baking or moist powder. The masticating and plasticizing effect is not impaired in any way. Furthermore, there is the advantage that with the device according to the invention the powder applied is already drawn in
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deduct a specially assigned opening.
In the following the invention is explained with reference to the embodiments shown in the drawings; 1 shows a schematic longitudinal section through a variant embodiment of the device according to the invention, FIG. 2 shows section A-B through the device according to FIG. between the planet-like arrangement of the rolling elements around the worm shaft and their toothing with the worm shaft and cylinder wall, FIGS. 3a, 3b, 3c schematically show toothing examples for the rolling elements, FIG. 4 is a perspective view of the rolling elements with worm shaft and cylinder on the intake side in the feed area, 5 shows a section corresponding to FIG. 1 through a device according to the invention arranged on a piston injection molding machine, and FIG.
6 shows a further embodiment of the device according to FIG. 5.
The embodiments of the devices according to the invention shown in the figures consist in their basic structure of a mass cylinder 1 with heating winding la with feed hopper 2 and a worm shaft 3. This either conveys directly to an injection nozzle 4 (FIG. 1) or into the cylinder 6 of a piston injection molding machine 5 , from which the plastic is pressed out through the spray nozzle 4. Between the screw shaft 3 and the cylinder wall, on the intake side in the area of the feed hopper 2, there are rolling elements 7, these rolling elements and the inner cylinder wall in contact with them and the screw shaft being toothed at an angle.
This toothing, which is indicated in FIGS. 1 and 2 as well as 5 and 6 by slashes 8 and can be seen in detail in FIG. 4, is in any case chosen such that in the catchment area, i. H. in the area of the feed hopper 2, a transport effect occurs when the helical gears 8 of the elements worm shaft 3, cylinder wall 1 and rolling elements 7 roll into one another. The rolling elements 7 surround the worm shaft 3 like a planet.
Specifically, both in the embodiment according to FIGS. 1 and 4 and in the embodiment according to FIGS. 5 and 6, the feed hopper 2 can be arranged with its axis perpendicular or oblique to the axis of the screw shaft 3 and also coaxially to the screw shaft . FIGS. 1, 5 and 6 also show that the rolling elements 7 can extend up to the spray nozzle 4 or up to an outlet opening 11 of the mass cylinder 1. In addition, a conventional worm thread 9 can connect to the part of the worm shaft 3 assigned to the rolling elements.
3a-3c show details of the possible toothing forms 8 between the worm shaft 3, the inner cylinder wall 1 and the rolling elements 7 on a rolling element. However, these are only exemplary embodiments. According to Fig. 3a z. B. the pitch of the toothing 8 of the rolling elements 7 and thus the associated sections of the cylinder inner wall 1 and screw shaft 3 continuously about 450.
The slope can also be made different in sections or continuously. Fig. 3b shows an embodiment in which the toothing 8 in the area of the feed hopper 2 has a discharge
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Section a has a pitch of about 450, to which a section b with a flat pitch and a section c with straight teeth 10 adjoin in the conveying direction. The first section a with about 450 pitch is used to pull in the goods, the section b with the smaller pitch to increase the dwell time, which can be adapted to the slope of the goods used, and the last section c with the straight teeth 10 is used to guide the Rolling bodies 7. The embodiment according to FIG. 3c is constructed similarly.
PATENT CLAIMS:
1. Device for plasticizing thermoplastics od. Similar. Masses on injection molding machines or extrusion presses, which have a screw shaft mounted in a mass cylinder with a feed hopper and loosely rotatably arranged between the screw shaft and the cylinder wall and engaging the screw shaft on the one hand and the inner wall of the cylinder on the other hand, characterized in that the toothing of the rolling elements (7) and the associated parts of the worm shaft (3) and the inner wall of the cylinder (1) are at least partially designed as helical teeth (8) and the rolling elements (7) at least on their intake side in the feed area, d. H. are arranged in the area of the feed hopper (2).