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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum
Herstellen und Ausbringen eines schäumbaren Kunststoffes mit einem
physikalischen Treibmittel.
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Bei
derartigen Verfahren wird ein physikalisches Treibmittel einer Kunststoffschmelze
zugegeben und mit dieser vermischt. Auf diese Weise entsteht ein
schäumbarer
Kunststoff der in ein Werkzeug eingebracht, beispielsweise mittels
Spritzen, und anschließend
aufgeschäumt
werden kann. Das Herstellen des schäumbaren Kunststoffes wird bei
einem bekannten Verfahren in einem Schneckenzylinder ausgeführt, in
welchem mit Hilfe einer Schnecke, die auch als Plastifizierschnecke
bezeichnet wird, eine Kunststoffschmelze mit dem physikalischen Treibmittel
vermischt wird. Es sind Verfahren bekannt, bei denen das physikalische
Treibmittel über eine
oder mehrere Öffnungen
in dem Schneckenzylinder oder eine axiale Bohrung in der Schnecke
zugeführt
werden.
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Bei
der Zuführung
von Treibmittel über
eine oder mehrere Gasdüse(n),
die in den Schneckenzylinder eingelassen ist (sind), ergibt sich
der Nachteil, daß für solche
Verfahren keine Standard-Schneckenzylinder und keine Standard-Schnecken
verwendet werden können.
In den meisten Fällen
ist eine längere
Ausführung
(größeres Länge/Durchmesser-Verhältnis) der
Spritzeinheit aus Schneckenzylinder und Schnecke notwendig, um das
physikalische Treibmittel mit der Kunststoffschmelze zu vermischen
beziehungsweise in Lösung
zu bringen. Dies liegt vor allem daran, daß das physikalische Treibmittel
mit Hilfe von einer oder mehreren Gasdüsen im Schneckenzylinder stationär zugegeben
wird, wobei die Schnecke dann, bezogen auf die Fließrichtung
beim Fördervorgang
der Schmelze, eine Mindestlänge
hinter dem Ort der Treibmittelzufuhr besitzen muß, damit für den Mischvorgang von Treibmittel
und Schmelze genügend
Zeit vorhanden ist.
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Es
sind aus dem Stand der Technik auch Systeme bekannt, die mit den
handelsüblichen Schneckenlängen auskommen.
Trotzdem handelt es sich hierbei immer noch um Sonderanfertigungen,
da die Schnecke nach Einspeisung des Treibmittels in den Schneckenzylinder
spezielle Mischelemente aufweisen muß, um das Treibmittel in kurzer
Zeit in der Kunststoffschmelze zu lösen. Außerdem muß der Schneckenzylinder immer
noch mindestens eine Öffnung
zur Zugabe des physikalischen Treibmittels aufweisen. Als Beispiel
hierfür
sei die deutsche Patentschrift
DE 69 71 7465 T2 genannt.
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Physikalische
Schäumprozesse,
bei denen das Treibmittel über
eine axiale Bohrung in der Schnecke zugegeben wird, werden ebenfalls
im Stand der Technik beschrieben. Hierbei ist die Schnecke üblicherweise
nicht komplett durchbohrt, sondern nur von der Antriebsseite, nämlich der
Seite der Materialzuführung,
bis kurz vor das gegenüberliegende
Ende. Durch eine oder mehrere zu der zentralen Bohrung verlaufende
Querbohrungen kann das Treibmittel in den Schneckenzylinder gelangen. Eine
solche Ausführung
ist in dem Dokument US 2003/0044480 A1 beschrieben.
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Des
weiteren sind Vorrichtungen mit Querbohrungen bekannt, bei denen
in die Querbohrungen ein oder mehrere Sintermetalleinsätze eingelassen sind.
Bei einer weiteren Lösung
wird anstelle von ein oder mehreren Sintermetalleinsätzen ein
umlaufender Sintermetalleinsatz verwendet, der von der axialen Bohrung
in der Schnecke die Treibmittelzufuhr in den Schneckenzylinder gewährleistet.
Die Sintermetalleinsätze
vermeiden das Eindringen von Kunststoffschmelze in die Treibmittelzufuhr.
Bei dieser Lösung
ist wiederum eine mehrteilige Ausführung der Schnecke notwendig,
um den umlaufenden Sintermetalleinsatz einsetzen zu können. Eine
solche Ausführungsform
ist der deutschen Patentschrift
DE 199 34 693 C2 zu entnehmen.
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Lösungen,
die auf der Zufuhr von physikalischen Treibmitteln mittels einer
zentralen Bohrung in der Schnecke beruhen, besitzen im Gegensatz
zu Vorrichtungen mit einer Treibmittelzufuhr über Gasdüsen, die in den Schneckenzylinder
eingelassen sind, den Vorteil, daß der technische und finanzielle Aufwand
zur Herstellung einer solchen Verfahrenseinheit deutlich geringer
ist. Weiterhin sind in den meisten Fällen keine übermäßigen Sonderlängen des
Spritzaggregates notwendig, da die Treibmittelzufuhr nicht stationär erfolgt.
Die erforderliche Zeit zum Einmischen des Treibmittels in die Kunststoffschmelze
ist hierbei deutlich geringer, da Polymerschmelze und Treibmittel
durch die Rotation und/oder die Förderwirkung der Schnecke in
Bewegung sind.
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Damit
das durch die Bohrung in der Schnecke eingebrachte und noch ungelöste Treibmittel
im Falle eines Schneckenstillstandes nicht in Richtung der Materialzuführung der
Spritzeinheit entweichen kann, zum Beispiel wenn die Dosierzeit
der Schnecke kürzer
ist als die Summe der Kühlzeit
des nach diesem Verfahren hergestellten Bauteils und der Öffnungs-
und Schließvorgänge der
Werkzeughälften, wird
in dem Dokument
US 6,652,254 B2 vorgeschlagen,
die zentrale Bohrung für
die Treibmittelzufuhr mit einem Rückschlagventil zu versehen,
wobei sich dieses möglichst
nahe der Austrittsöffnung
des Kanals für
die Zufuhr des physikalische Treibmittels in den schmelzegefüllten Schneckenzylinder
befinden sollte. Aus dem Dokument
US 6,652,254 B2 ergibt sich, daß das Rückschlagventil
im Bereich der axialen Bohrung angeordnet ist.
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Aus
der
DE 20 53 646 A ist
eine Vorrichtung bekannt, bei der entweder die Zuleitung des Treibmittels
durch die Schnecke erfolgt und dabei das Rückschlagventil sich innerhalb
der Schnecke, oder die Zufuhr des Treibmittels über ein Rückschlagventil sich außerhalb
und im Nachgang der Schnecke befindet.
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Bei
Vorrichtungen ohne Verwendung eines Rückschlagventils in der zentralen
Bohrung der Schnecke ergibt sich somit die Forderung, daß der Druck,
mit dem das physikalische Treibmittel in die Kunststoffschmelze
gegeben wird, stets höher
sein muß,
als der im Schneckenzylinder herrschende Schmelzedruck, um ein Eindringen
von Schmelze in den Kanal für
die Zufuhr des Treibmittels zu vermeiden. Sollte es dazu dennoch
kommen, ist es problematisch, diese aus dem Treibmittelkanal mittels nachgeführtem Treibmittel
wieder herauszudrücken, insbesondere
bei einem Materialwechsel von einem Material mit höherer Schmelzetemperatur
zu einem mit niedrigerer Schmelzetemperatur.
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Um
einen Rückstrom
der Schmelze beim Einspritzvorgang in Richtung Materialzufuhr zu
vermeiden, wird mit Rückstromsperren
gearbeitet, um zu vermeiden, daß die
Kunststoffschmelze bei einem Schneckenstillstand in Richtung der
Zufuhr des Kunststoffes zurücktreiben
kann. Es sind auch Anwendungen bekannt, insbesondere in Verbindung
mit Schäumprozessen,
bei denen mehr als eine Rückstromsperre
verwendet wird.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes
Verfahren zum Herstellen und Ausbringen eines schäumbaren Kunststoffes
mit einem physikalischen Treibmittel anzugeben, bei denen mit Hilfe
möglichst
geringer konstruktiver Änderungen,
vorzugsweise unter Verwendung von Standardkomponenten, eine Möglichkeit zum
Regeln der Zugabe des physikalischen Treibmittels zu der Kunststoffschmelze
gebildet ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Vorrichtung nach dem unabhängigen
Anspruch 1 sowie ein Verfahren nach dem unabhängigen Anspruch 14 gelöst.
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Die
Erfindung umfaßt
den Gedanken, eine Vorrichtung zum Herstellen und Ausbringen eines schäumbaren
Kunststoffes, insbesondere zum Einspritzen eines schäumbaren
Kunststoffes, welcher ein physikalisches Treibmittel enthält, mit
einem Gehäuse,
einem in dem Gehäuse
gebildeten Innenraum und einer in dem Innenraum angeordneten Schnecke zum
Fördern
eines Stroms einer Kunststoffschmelze durch zumindest einen Teilabschnitt
des Innenraums entlang einer Förderstrecke
zu einer verschließbaren Öffnung des
Gehäuses
vorzusehen, wobei in der Schnecke ein Kanal mit einer Kanalaustrittsöffnung zum
Zuführen
des physikalischen Treibmittels in einen Bereich der Förderstrecke
gebildet ist, so daß das
physikalische Treibmittel der Kunststoffschmelze zugegeben werden
kann, und wobei der Kanalaustrittsöffnung außerhalb des Kanals eine an
der Schnecke angeordnete Regeleinrichtung zum Regeln des Austritts
des physikalischen Treibmittels aus dem Kanal vorgelagert ist. Im
Vergleich zu bekannten Vorrichtungen ist die Regeleinrichtung nicht
innerhalb des Kanals für
die Zuführung
des physikalischen Treibmittels angeordnet, sondern außerhalb
dieses Kanals. So kann der Kanal in unverändert in optimierter Art und
Weise, beispielsweise hinsichtlich günstiger Druck- und/oder Strömungsverhältnisse
für das Treibmittel,
konstruiert werden. Trotzdem ist mit Hilfe der Regeleinrichtung
die Möglichkeit
zur Regelung des Austritts des physikalischen Treibmittels aus dem
Kanal geschaffen. Die Regeleinrichtung wird außerhalb des Kanals an der Schnecke
angeordnet und wirkt so nicht störend
für eine
optimierte konstruktive Ausgestaltung des Kanals. Der Konstruktionsaufwand
und die damit verbundenen Kosten sind deutlich geringer.
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Die
Anordnung der Regeleinrichtung außerhalb des Kanals hat weiterhin
den Vorteil, daß die Wartung
und der Austausch der Regeleinrichtung im Vergleich zu einer Anordnung
in dem Kanal mit weniger Aufwand ausführbar sind. Darüber hinaus
ist eine miniaturisierte Ausführung
der Regeleinrichtung nicht notwendig, was eine übliche Forderung bei der Implementierung
der Regeleinrichtung in den Kanal ist, insbesondere bei kleinen
Schneckendurchmessern.
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Eine
bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß ein Abschnitt
der Förderstrecke der
Kunststoffschmelze durch die Regeleinrichtung hindurch geführt wird.
Hierdurch muß die
Kunststoffschmelze nicht an der Regeleinrichtung vorbeigeführt werden.
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Die
Regeleinrichtung ist bevorzugt als eine Stromregeleinrichtung zum
Regeln des Stroms der Kunststoffschmelze entlang der Förderstrecke
ausgeführt.
Auf dieser Weise erfüllt
die Regeleinrichtung sowohl die Funktion einer Regelung des Austritts
des physikalischen Treibmittels durch die Kanalaustrittsöffnung als
auch einer Regelung des Stroms der Kunststoffschmelze beim Fördern mit
Hilfe der Schnecke bei der Plastifizierung des Kunststoffs.
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Bei
einer zweckmäßigen Ausführungsform der
Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Stromregeleinrichtung
eine Kugelrückstromsperre
mit einem Kugelbauteil ist, welches in einer Kammer bewegbar angeordnet
ist, um den Austritt des physikalischen Treibmittels aus dem Kanal
und dem Strom der Kunststoffschmelze zu regeln. Hierdurch ist mit Hilfe
einer als solchen bekannten Kugelrückstomsperre eine Regelung
sowohl des Austritts des physikalischen Treibmittels als auch des
Stroms der Kunststoffschmelze ermöglicht.
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In
der Kugelrückstromsperre
sind bevorzugt Begrenzungsmittel zum Begrenzen der Bewegung des
Kugelbauteils in der Kammer vorgesehen, um ein Versperren eines
Austrittsabschnitts für
die Kunststoffschmelze durch das Kugelbauteil zu verhindern. Auf
diese Weise wird vermieden, daß das Kugelbauteil
der Rückstromsperre
die Förderung
der Kunststoffschmelze zu der verschließbaren Öffnung des Gehäuses hin
behindert.
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Eine
zweckmäßige Weiterbildung
der Erfindung kann vorsehen, daß die
Kanalaustrittsöffnung auf
einer Stirnseite der Schnecke gebildet ist. Im Bereich der Stirnseite
der Schnecke steht ausreichend Platz zur Verfügung, um die Regeleinrichtung
anzuordnen. Darüber
hinaus wird mit Hilfe dieser Anordnung der Kanalaustrittsöffnung ein
möglichst
zentrales Einbringen des physikalischen Treibmittels in der Kunststoffschmelze
unterstützt.
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Zur
Verbesserung der Mischung der Kunststoffschmelze mit dem physikalischen
Treibmittel sieht eine Ausgestaltung der Erfindung ein der Regeleinrichtung
in Förderrichtung
der Kunststoffschmelze in dem Innenraum nachgelagertes Mischelement zum
Mischen von Kunststoffschmelze und physikalischem Treibmittel vor.
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Zur
Vermeidung von Störungen
bei der Plastifizierung des Kunststoffs ist bei einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung eine Schutzeinrichtung an der Kanalaustrittsöffnung zum
Sperren eines Eintritts der Kunststoffschmelze durch die Kanalaustrittsöffnung in
den Kanal vorgesehen. Hierdurch wird verhindert, daß Kunststoffschmelze
in den Kanal eindringen kann, so daß dieser verstopft wird, was
dann die Zuführung
des physikalischen Treibmittels behindert.
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Bei
einer zweckmäßigen Fortbildung
der Erfindung ist mit Hilfe der Schutzeinrichtung eine Abdeckung
für die
Kanalaustrittsöffnung
aus einem Material mit Poren gebildet, die für das physikalische Treibmittel
durchlässig
sind, den Eintritt der Kunststoffschmelze durch die Kanalaustrittsöffnung in
den Kanal aber sperrt. Als Material kann beispielsweise ein Sintermetall
verwendet werden, bei dem Werkstoffe mit verschiedenen Porengrößen ausgewählt werden
können.
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Ergänzend oder
alternativ zu der Abdeckung kann die Schutzeinrichtung bei einer
zweckmäßigen Ausführungsform
der Erfindung ein federgesteuertes Ventil umfassen, welches durch
einen von dem physikalischen Treibmittel in dem Kanal aufgebauten Druck
zum Abgeben des physikalischen Treibmittels durch die Kanalaustrittsöffnung gegen
eine Federkraft geöffnet
werden kann. Auf diese Weise ist ein selbsttätiges Öffnen/Schließen der
Kanalaustrittsöffnung
ermöglicht.
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Die
Fortbildungen der Erfindung in den abhängigen Verfahrensansprüchen weisen
die im Zusammenhang mit den zugehörigen Vorrichtungsansprüchen genannten
Vorteile entsprechend auf.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf eine Zeichnung näher
erläutert.
Hierbei zeigen:
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1 eine
Vorrichtung zum Plastifizieren eines Kunststoffes mit einem physikalischen
Treibmittel vor einem Einspritzvorgang;
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2 die
Vorrichtung zum Plastifizieren eines Kunststoffes mit einem physikalischen
Treibmittel gemäß 1 während eines
Einspritzvorgangs;
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3 eine
weitere Vorrichtung zum Plastifizieren eines Kunststoffes mit einem
physikalischen Treibmittel, wobei ein Mischelement vorgesehen ist;
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4 eine
andere Vorrichtung zum Plastifizieren eines Kunststoffes mit einem
physikalischen Treibmittel, die ähnlich
zu der Vorrichtung in 1 ist, wobei im Bereich einer
Austrittsöffnung
ein Sintermetall angeordnet ist;
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5 eine
schematische Darstellung eines Abschnitts eines Kanals zum Zuführen eines
physikalischen Treibmittels mit einem federgesteuerten Ventil und
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6 eine
schematische Darstellung des Abschnitts des Kanals nach 5 mit
einem abgewandelten federgesteuerten Ventil.
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1 zeigt
eine Vorrichtung zum Plastifizieren eines Kunststoffes mit einem
physikalischen Treibmittel. Eine Plastifiziereinheit 1 umfaßt einen Plastifizierabschnitt,
dargestellt als Abschnitt A, eine Schnecke 5, die eine
zentrale Schneckenbohrung 4 aufweist, und eine Zylinderwand 11,
welche einen Innenraum 11a umgibt, in dem die Schnecke 5 drehbar angeordnet
ist. Um die Darstellung zu vereinfachen, sind eine Materialzufuhr
für die
Plastifiziereinheit 1 und eine Antriebseinheit zum drehenden
Antrieb der Schnecke 5 in 1 nicht
gezeigt. Mit Hilfe der Drehung der Schnecke 5 wird eine
Kunststoffschmelze in dem Innenraum 11a entlang einer Förderstrecke,
die in 1 schematisch mittels Pfeilen 15 gezeigt
ist, in Richtung eines Bereichs 13 gefördert und hierbei mit einem
physikalischen Treibmittel vermischt. Das Mischen von Kunststoffschmelze
und Treibmittel ist im Bereich 13 abgeschlossen. Durch
das Öffnen
einer verschließbaren Öffnung 14,
die als Verschlußdüse gebildet
ist, kann das Gemisch dann ausgebracht werden.
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Eine
Kugelrückstromsperre 20 mit
einem Schmelzeeintrittskanal 6, einem Schmelzeaustrittskanal 12,
einer Verschlußkugel 3 in
einer Kammer 3a zum Öffnen/Verschließen des
Schmelzeeintrittskanals 6 innerhalb der Kugelrückstromsperre 20 und
einem Bolzen 2 zum Vermeiden, daß die Kugel 3 den Schmelzeaustrittskanal 12 verschließt, ist
in einem Abschnitt B vor einer Austrittsöffnung 21 einer Schneckenbohrung 4 angeordnet,
die zumindest einen Teil eines Kanals für die Zuführung des physikalischen Treibmittels
bildet.
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1 zeigt
eine Situation vor Beginn eines Einspritzvorganges, in der mittels
Rotation der Schnecke 5 aufgeschmolzenes und homogenisiertes Kunststoffmaterial
vom Abschnitt A in Richtung des Abschnitts B gefördert wird. Erreicht diese
Schmelze das Ende der Schnecke 5 tritt sie durch den Schmelzeeintrittskanal 6.
Die Schmelze kann hierbei nicht einen Spalt 16 zwischen
der Kugelrückstromsperre 20 und
der Zylinderwand 11 durchströmen, da der Umfang der Kugelrückstromsperre 20 im
Bereich zwischen dem Schmelzeeintrittskanal 6 und dem Schmelzeaustrittskanal 12 eng
genug ausgeführt
ist.
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Durch
die Förderwirkung
der Schnecke 5 beim Aufdosieren der Schmelze in den Bereich 13 gleitet
die Kugel 3 in der Kammer 3a gegen den Bolzen 2,
wodurch eine Öffnung
(vgl. 1 und 2) zwischen dem Schmelzeeintrittskanal 6 und
dem Schmelzeaustrittskanal 12 geschaffen wird. Durch die
Bewegung der Kugel 3 wird gleichzeitig die zentrale Schneckenbohrung 4 freigegeben
und das darin enthaltene physikalische Treibmittel kann durch die Austrittsöffnung 21 in
die Schmelze strömen.
Die Kugelrückstromsperre 20 ist
an der Schnecke 5 angeschraubt, so daß eine Schraubverbindung 22 gebildet
ist. Es kann auch vorgesehen sein, die Kugelrückstromsperre 20 einteilig
mit der Schnecke 5 auszubilden. Mit Hilfe der Kugelrückstromsperre 20 wird das
Austreten des physikalischen Treibmittels aus der Austrittsöffnung 21 in
die Kunststoffschmelze geregelt. Die Treibmittelzufuhr durch die
zentrale Schneckenbohrung 4 in die Schmelze kommt allerdings
nur dann zustande, wenn der Druck des Treibmittels höher ist,
als der in der Plastifiziereinheit 1 vorherrschende Schmelzedruck.
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An
der Antriebsseite der Vorrichtung nach 1 muß zwischen
der Schnecke 5 und dem Schneckenzylinder 11 ein
Dichtungsgehäuse
für die Zufuhr
des physikalischen Treibmittels aus einer Treibmittelquelle (nicht
dargestellt) vorhanden sein. Das Dichtungsgehäuse (nicht dargestellt) dreht
sich hierbei simultan mit der Axialbewegung der Schnecke 5.
Das gesamte System ist somit als Rotationsdichtung ausgebildet.
Ein oder mehrere radiale Bohrungen (nicht dargestellt) verbinden
die Treibmittelquelle mit der zentralen Schneckenbohrung 4.
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Durch
die Rotationsbewegung der Schnecke 5 und der sich daran
anschließenden
Kugelrückstromsperre 20 erfolgt
in Verbindung mit der strömenden
Schmelze eine Vermischung zwischen Schmelze und Treibmittel. Die
dann treibmittelhaltige Schmelze verläßt die Kugelrückstromsperre 20 und sammelt
sich einem Bereich 13. Die als Verschlußdüse ausgeführte verschließbare Öffnung 14 am
Ende der Plastifiziereinheit 1 sorgt dafür, daß die treibmittelhaltige
Schmelze während
des Dosiervorgangs der Schnecke 5 nicht vorzeitig austreten
kann.
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2 zeigt
die Plastifiziereinheit 1 nach 1 während des
Einspritzvorganges. Für
den Einspritzvorgang wird die Verschlußdüse 14 geöffnet, wodurch
die treibmittelhaltige Schmelze des Kunststoffes, die im Bereich 13 aufdosiert
wurde, durch eine Vorwärtsbewegung
der Schnecke 5 in ein Spritzgießwerkzeug (nicht dargestellt)
eingespritzt wird.
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Aufgrund
der Vorwärtsbewegung
der Schnecke 5 beim Ausbringen der Kunststoffschmelze durch die
verschließbare Öffnung 14 wird
die Kugel 3 nach hinten und hierdurch gegen den Schmelzeeintrittskanal 6 und
in Richtung der Austrittsöffnung 21 der
axialen Schneckenbohrung 4 der Schnecke 5 gedrückt. Treibmittelhaltige
Schmelze des Kunststoffes aus dem Bereich 13 strömt somit
ausschließlich
durch die als Verschlußdüse gebildete
verschließbare Öffnung 14 aus
dem Innenraum 11a heraus und nicht durch den Schmelzeeintrittskanal 6 zurück. Auf
diese Weise regelt die Rückstromsperre 20 neben
dem Austritt des physikalischen Treibmittels aus der Austrittsöffnung 21 auch
den Strom des Kunststoffschmelze in dem Innenraum 11a.
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Wie
aus 2 ersichtlich, könnte durch die Bewegung der
Kugel 3 in Richtung der Austrittsöffnung 21 der axialen
Schneckenbohrung 4 Schmelze, die sich innerhalb der Kugelrückstromsperre 20 befindet,
in die zentrale Schneckenbohrung 4 der Schnecke 5 eintreten.
Diese Schmelzemenge kann jedoch durch eine geeignete Wahl des Durchmessers
der zentralen Schneckenbohrung 4 der Schnecke 5 reduziert
beziehungsweise vermieden werden. Der Zeitraum, für den Schmelze
durch die Austrittsöffnung
der axialen Schneckenbohrung 4 beim Einspritzvorgang gelangen
kann, wird hierbei im wesentlichen durch den Abstand der Kugel 3,
die kurz vor dem Einspritzvorgang noch am Metallbolzen 2 anliegt,
und der Austrittsöffnung
der zentralen Schneckenbohrung 4 bestimmt. Nach dem Einspritzvorgang
muß der
Druck, mit dem das Treibmittel in die Schmelze gegeben wird, kleiner
als der Schmelzdruck sein, damit das Treibmittel nicht in Richtung Materialzufuhr
strömen
kann.
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3 zeigt
eine weitere Vorrichtung zum Plastifizieren eines Kunststoffes mit
einem physikalischen Treibmittel, wobei die treibmittelhaltige Schmelze
beim Aufdosieren von Polymermaterial nach dem Durchströmen der
Schmelzeaustrittsöffnung 12 über ein
zusätzliches
Mischelement 7, welches mit der Kugelrückstromsperre 20 verbunden
ist, geführt
wird. Durch das zusätzliche
Mischelement 7, welches zum Beispiel eine glatte Welle
oder ein sogenanntes „Twente"-Mischelement sein
kann, wird die Mischung des Treibmittels mit der Schmelze intensiviert.
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4 zeigt
eine andere Vorrichtung zum Plastifizieren eines Kunststoffes mit
einem physikalischen Treibmittel, die ähnlich zu der Vorrichtung in 1 ist.
Um das Eindringen von Schmelze in die zentrale Schneckenbohrung 4 zu
verhindern, ist ein Sintermetall 8 angeordnet, dessen Poren
so gewählt sind,
daß das
physikalische Treibmittel aus der axialen Schneckenbohrung 4 über das
Sintermetall 8 austreten, aber Schmelze nicht eintreten
kann.
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Anstelle
eines Sintermetalls kann gemäß 5 auch
ein federgesteuertes Ventil 50 vorgesehen sein, das durch
den Versorgungsdruck des physikalischen Treibmittels geöffnet wird.
Das Ventil 50 wird zum Abgeben des physikalischen Treibmittels geöffnet, indem
ein Endteil 51 mit einem von dem Treibmittel aufgebauten
Druck beaufschlagt wird, so daß ein über ein
Kopplungsbauteil 54 an das Endteil 51 gekoppelter
Ventilstößel 53 gegen
die Kraft einer Feder 52 in Richtung des Sintermetalls 8 bewegt wird.
Hierdurch wird die Kanalaustrittsöffnung 21 teilweise
freigegeben, und Treibmittel kann durch das Sintermetall 8 austreten.
Neben der in 5 gezeigten Kombination von
Sintermetall 8 und federgesteuertem Ventil 50 kann
letzteres auch ohne das Sintermetall 8 angewendet werden.
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6 zeigt
eine schematische Darstellung des Abschnitts des Kanals zum Zuführen eines
Treibmittels nach 5 beim Einspritzvorgang, wobei
das federgesteuerte Ventil 50 gegenüber der Ausführungsform
in 5 abgewandelt ist. Der Ventilstößel 53 ist
an dem Kopplungsbauteil 54 festsitzend gebildet, oder sogar
einstückig
mit diesem ausgeführt. Das
Kopplungsbauteil 54 seinerseits ist bis zur Kugel 3 verlängert. Ein
das Kopplungsbauteil 54 umgreifendes und mit diesem fest
verbundenes Bauteil 56 ist aus einem porösen Material
oder so konstruiert, das Treibmittel an dessen Umfang vorbeiströmen kann. Mit
Hilfe des Bauteils 56 wird die Feder 52 gespannt/entspannt,
die auf der gegenüberliegenden Seite
an einem weiteren Bauteil 55 anliegt, welches aus einem
für das
Treibmittel durchlässigen
Material ist, beispielsweise einem porösen Material, und eine Bohrung
aufweist, in der sich das Kopplungsbauteil 54 beim Verlagern
der Kugel 3 verschiebt. Im gespannten Zustand der Feder
schließt
der Ventilstößel 53 die
Treibmittelzufuhr.
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Beim
Dosiervorgang (nicht dargestellt) wandert die Kugel 3 in 6 nach
links, in Richtung des Bolzens 2 (in 6 nicht
dargestellt, vgl. aber 1-4), so daß sich die
Feder 52 entspannt, wobei aufgrund der hiermit verbundenen
Bewegung des Kopplungsbauteils 54 auch der Ventilstößel 53 nach
links bewegt wird, wodurch dann die Zufuhr des physikalischen Treibmittels
freigegeben wird.
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- 1
- Plastifiziereinheit
- 2
- Bolzen
- 3
- Verschlußkugel
- 3a
- Kammer
- 4
- Schneckenbohrung
- 5
- Schnecke
- 6
- Schmelzeeintrittskanal
- 7
- Mischelement
- 8
- Sintermetall
- 11
- Zylinderwand
- 11a
- Innenraum
- 12
- Schmelzeaustrittskanal
- 13
- Bereich
im Innenraum 11a
- 14
- Verschlußdüse
- 15
- Pfeile
- 16
- Spalt
- 20
- Rückstromsperre
- 21
- Austrittsöffnung
- 22
- Schraubverbindung
- 50
- federgesteuertes
Ventil
- 51
- Endteil
- 52
- Feder
- 53
- Ventilstößel
- 54
- Kopplungsbauteil
- 55
- Bauteil
- 56
- Bauteil