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DE102008037103B4 - Plastifizierungs- und Einspritzvorrichtung für eine Spritzgießmaschine - Google Patents

Plastifizierungs- und Einspritzvorrichtung für eine Spritzgießmaschine Download PDF

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DE102008037103B4 DE200810037103 DE102008037103A DE102008037103B4 DE 102008037103 B4 DE102008037103 B4 DE 102008037103B4 DE 200810037103 DE200810037103 DE 200810037103 DE 102008037103 A DE102008037103 A DE 102008037103A DE 102008037103 B4 DE102008037103 B4 DE 102008037103B4
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Abstract

Plastifizierungs- und Einspritzvorrichtung für eine Spritzgießmaschine umfassend
– eine Zuführeinheit (12) für das unplastifizierte Spritzgießmaterial,
– eine sich daran anschließende Plastifiziereinheit (15) zum Aufschmelzen und Homogenisieren des Spritzgießmaterials,
– einen Massepolsterraum (22) nach der Plastifiziereinheit (15) zur Zwischenspeicherung des plastifizierten Spritzgießmaterials, und
– eine Einspritzeinheit 18 zum Einspritzen des Spritzgießmaterials in ein Spritzgussformwerkzeug, wobei die Plastifiziereinheit (15) als Ultraschall-Plastifiziereinheit (15) mit einer Ultraschall-Sonotrode (19) ausgebildet ist, der ein Einspritzkolben (28) als Einspritzvorrichtung zugeordnet ist und die einen Plastifizier- und Förderspalt (21) für das Spritzgießmaterial begrenzt,
dadurch gekennzeichnet, dass
– die Ultraschall-Sonotrode (19) als sich in Richtung zum Massepolsterraum (22) verjüngende Trichtersonotrode (19) ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Plastifizierungs- und Einspritzvorrichtung für eine Spritzgießmaschine mit den im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen.
  • Diese Merkmale geben die Grundkomponenten einer solchen Plastifizierungs- und Einspritzvorrichtung einer Spritzgießmaschine an, wie sie seit langem üblich sind. So ist eine Zuführeinheit für das noch unplastifizierte thermoplastische Spritzgießmaterial vorgesehen, bei dem es sich in aller Regel um einen Trichter mit Dosierschleuse für ein thermoplastisches Granulatmaterial handelt. Ferner schließt sich an diese Zuführeinheit eine Plastifiziereinheit zum Aufschmelzen des Spritzgießmaterials an. Dabei handelt es sich im Stand der Technik in der Regel um eine Plastifizierungsschnecke, die von einem Massepolsterraum vor der Einspritzdüse der Spritzgießmaschine gefolgt wird. Darin wird das plastifizierte Spritzgießmaterial gestaut und ein Schmelzevolumen für den Einspritzvorgang angelegt. Das so zwischengespeicherte plastifizierte Spritzgießmaterial wird mittels einer Einspritzeinheit in ein Spritzgieß-Formwerkzeug eingespritzt. Herkömmlicherweise wird die Einspritzeinheit durch die Schnecke selbst gebildet, die in längsaxialer Richtung linear antreibbar im Schneckenzylinder gelagert ist. Durch ein axiales Verschieben der Schnecke in Richtung Einspritzdüse wirkt diese als Einspritzkolben, wodurch das plastifizierte Spritzgießmaterial in das Werkzeug eingespritzt werden kann.
  • Wie in einschlägiger Fachliteratur, wie beispielsweise G. Menges „Einführung in die Kunststoffverarbeitung”, Hanser-Verlag 1979, Seiten 56 bis 65 dargestellt ist, ist das Plastifizieren im Zylinder einer Schneckenmaschine mit verschiedenen Problemkreisen behaftet, die auf den spezifischen Plastifizierungsvorgängen in solchen Schneckenmaschinen beruhen. So wird darin das aufzuschmelzende Material in einer Umwandlungszone der Schnecke durch deren Gangverflachung kompaktiert und gleichzeitig durch die Rotationsbewegung der Schneckengänge gegenüber dem Schneckengehäuse geschert. Je nach den Wandhaftungseigenschaften des zu plastifizierenden Materials können sich verschiedene Probleme ergeben, wie Leckströmungen entgegen der Förderrichtung der Schnecke oder eine mangelnde Homogenisierung des Materials auf Grund unzureichend geschmolzener Kernzonen innerhalb der Materialbereiche in den Schneckengängen. Insoweit ist für den Betrieb der Schneckenmaschinen nach entsprechenden Kennlinien vorzugehen, die durch die Schneckengeometrie, Schneckendrehzahl und den angestrebten Ausstoß gegenüber dem sogenannten Werkzeugwiderstand, den der Einspritzdruck überwinden muss, bestimmt sind.
  • Die Nachteile von Schneckenplastifiziereinheiten sind demnach schlaglichtartig wie folgt zu umreißen:
    • – Die Plastifizierleistung ist an die Einspritzkraft gekoppelt.
    • – Die Mischqualität und der Homogenisierungsgrad für das zu plastifizierende Material hängen stark von der Baulänge ab. Das Längen-Durchmesser-Verhältnis der Schnecke sollte > 20 sein. Je größer dieses Verhältnis ist, desto langer baut naturgemäß die Plastifiziereinheit.
    • – Die maximale Plastifizier-Umfangsgeschwindigkeit der Schnecke ist begrenzt, sie liegt bei etwa 1,4 m/s. Größere Reibgeschwindigkeiten führen zu Materialzerstörung durch partielle Verbrennung.
    • – Im Schnelllaufbetrieb führen die beiden vorgenannten Problempunkte zu noch größeren Schneckenlängen oder komplizierten Mischschnecken mit entsprechend höheren Kosten.
    • – Je größer die Plastifizierdrehzahl, desto größer ist der Anteil der Friktionswärme. Diese Verlustenergie senkt die Effizienz der Schnecken-Plastifiziereinheit und führt durch Scherung des Materials zu dessen Schädigung und verstärktem Verschleiß der gesamten Plastifiziereinheit.
    • – Die Schnecken-Plastifiziereinheit benötigt eine Rückstromsperre, um die Aufschmelz- und Dosierfunktion von der Einspritzfunktion zu entkoppeln.
  • Aus der EP 0 930 144 A2 ist eine Spritzgießmaschine mit einer ultraschallunterstützten Plastifiziereinheit bekannt. Dabei werden allerdings nach wie vor zylinderförmige, langgestreckte Gehäuse der Plastifiziereinheit verwendet, in denen schnecken- oder kolbenförmige Förderelemente für den Transport des plastifizierten Thermoplastmaterials in den Massepolsterraum sorgen. Insoweit ist der Raumbedarf solcher Plastifiziereinheiten immer noch verbesserbar.
  • Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Plastifizierungs- und Einspritzvorrichtung für eine Spritzgießmaschine so auszugestalten, dass bei kompakter Bauart eine effektive, materialschonende Aufbereitung des thermoplastischen Spritzgießmaterials erzielt wird.
  • Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Ultraschall-Sonotrode als sich in Richtung zum Massepolsterraum verjüngende Trichtersonotrode ausgebildet ist.
  • Durch diese Maßnahme ist grundsätzlich die Plastifizierung des thermoplastischen Spritzgießmaterials vom Einspritzvorgang entkoppelt. Das in der Regel granulatförmige Spritzgießmaterial wird durch ultraschallgestütztes Aufschmelzen aufbereitet und homogenisiert, wonach das Einspritzen mit dem maschinentechnisch davon getrennten Kolben erfolgt.
  • Durch den Verzicht auf Schnecken zur Aufbereitung des Spritzgießmaterials lässt sich eine wesentliche Reduzierung des Bauvolumens und damit des Raumbedarfs für Spritzgießmaschinen eine Fertigungsstätte erzielen. Durch den kompakten Aufbau können Spritzgießmaschinen mit einer erfindungsgemäßen Plastifizierungs- und Einspritzvorrichtung einfach in Mehrfachmaschinen oder Fertigungslinien integriert werden. Durch die Kombination eines hocheffektiven Aufschmelzen des Spritzgießmaterials mit dem davon getrennten Einspritzkolben kann die Gewichtskonstanz des Massepolsters für jeden Einspritzvorgang wesentlich verbessert werden, so dass der Erfindungsgegenstand besonders für den Präzisionsspritzguss geeignet ist.
  • Bevorzugte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben, die in der Beschreibung des Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es sollen lediglich einige besonders prägnante Maßnahmen im Folgenden herausgegriffen werden. So ist in bevorzugten Ausführungsformen vorgesehen, das Gehäuse der Plastizifierungsvorrichtung und/oder die Sonotrode der Ultraschall-Plastifizierungsvorrichtung beheizbar, insbesondere induktiv beheizbar auszulegen. Dadurch wird eine große beheizte Oberfläche zu dem Granulat hin geschaffen, die eine effektive Unterstützung des Aufschmelzvorganges und der Homogenisierung mit sich bringt.
  • Durch die bewegliche Lagerung der Sonotrode in Schwingungsrichtung kann diese zum Verschluss des Förder- und Plastifizierungsspalts und somit als Rückstromsperre dienen. Eine eigene Rückstromsperre wird damit überflüssig. Es lässt sich damit eine wesentlich höhere Konstanz des Massepolsters erreichen, was wichtig für den Mikrospritzguss ist.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Sonotrode in ihrer Schließstellung als Rückstromsperre gleichzeitig mit dem Einspritzantrieb aktivierbar. Dadurch wird das bereits aufgeschmolzene, sich im Einspritzvorgang befindliche Material zusätzlich mit Ultraschall- und folglich mit thermischer Energie beaufschlagt, was den Einspritzwiderstand deutlich absenkt. Damit ist der Antrieb des Einspritzkolbens mechanisch kleiner zu dimensionieren.
  • Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung entnehmbar, in der ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes an Hand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert wird. Es zeigen:
  • 1 eine Seitenansicht einer Spritzgießmaschine mit einer Plastifizierungs- und Einspritzvorrichtung,
  • 2 eine perspektivische Gesamtansicht einer Plastifizierungs- und Einspritzvorrichtung gemäß 1,
  • 3 einen schematischen Vertikalschnitt in der Spritzachse der Plastifizierungs- und Einspritzvorrichtung gemäß 1 mit Detail-Perspektive der Sonotrode mit Ultraschall-Aktoren von hinten in 3A,
  • 4 einen schematischen Vertikalschnitt der Plastifizierungs- und Einspritzvorrichtung analog 3,
  • 5 eine Schemadarstellung zur Erläuterung des Hubübersetzungsverhältnisses in einer Sonotrode, und
  • 6 ein Funktionsschaubild der Plastifizierungs- und Einspritzvorrichtung mit ihrem Steuerungsumfeld.
  • Die 1 zeigt eine Spritzgießmaschine in ihrer Gesamtheit, an deren Maschinenbett in üblicher Weise die Schließeinheit 2 mit ihrer Festplatte 3 angeordnet ist. Die verbleibenden Komponenten der Schließeinheit 2 sind von üblichem Aufbau und im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung nicht relevant.
  • An die Festplatte 3 ist die als Ganzes mit 4 bezeichnete Spritzeinheit angebunden, indem eine parallel zur Spritzrichtung S verlaufende Lagertraverse 5 an der Festplatte 3 befestigt ist. Die Lagertraverse 5 weist eine in ihrer Längsrichtung verlaufende Linearführung 6 auf, auf der die als Ganzes mit 7 bezeichnete Plastifizierungs- und Einspritzvorrichtung verschiebbar geführt ist. Für diesen Verschiebeantrieb ist ein Spindeltrieb 8 mit entsprechendem Elektromotor 9 vorgesehen.
  • Aus den 2 und 3 ist der grundsätzliche Aufbau der Plastifizierungs- und Einspritzvorrichtung 7 zu verdeutlichen. Rückgrat dieser Baugruppe bildet eine als aufrecht stehende Platte ausgebildete Lagereinheit 10, die auf einem Schlitten 11 der Linearführung 6 ruht. An dieser Lagereinheit 10 ist zuoberst eine als Materialtrichter 12 mit Dosierschleuse 13 ausgebildete Zuführeinheit mit ihrem Auslaufstutzen 14 des Materialtrichters 12 für das zu plastifizierende Spritzgießmaterial befestigt. Der Auslaufstutzen 14 führt in die Beschickungsseite der Plastifiziereinheit 15, die – wie aus 2 deutlich wird – ein trichterförmiges, sich in Spritzrichtung S trompetenförmig verjüngendes Gehäuse 16 aufweist. An dessen schmalem, in Spritzrichtung S weisenden Ende ist die Einspritzdüse 17 für das in der Plastifiziereinheit 15 aufgeschmolzene und homogenisierte Spritzgießmaterial ausgebildet, das mit Hilfe der noch näher zu erläuternden, in die Plastifiziereinheit 15 integrierten Einspritzeinheit 18 in das Spritzgießwerkzeug einspritzbar ist.
  • Die Plastifiziereinheit 15 ist als Ultraschall-Plastifiziereinheit ausgebildet, d. h. die Energie zum Aufschmelzen und Homogenisieren des über die Zuführeinheit 12 eingefüllten Spritzgießmaterials wird über Ultraschall eingebracht. Dazu weist die Plastifiziereinheit 15 eine im Gehäuse 16 angeordnete, sich ebenfalls in Spritzrichtung S verjüngende Trichtersonotrode 19 auf, die – wie insbesondere aus den 3 und 4 deutlich wird – zusammen mit der Innenfläche 20 des Gehäuse 16 einen sich in Spritzrichtung S verjüngenden, ringförmigen Plastifizier- und Förderspalt 21 bildet. Dieser mündet im Bereich des schmalen Endes der Trichtersonotrode 19 in den vor der Einspritzdüse 17 gelegenen Massepolsterraum 22, in dem das von der Plastifiziereinheit 15 aufgeschmolzene und homogenisierte Spritzgießmaterial für den Einspritzvorgang zwischengespeichert wird.
  • Die Trichtersonotrode 19 ist mit ihrer rechtwinklig zur Spritzrichtung S verlaufenden, kreisförmigen Basis 23 über regelmäßig über die Basisfläche verteilte Ultraschallaktoren 24 (siehe auch 3A) an die Lagereinheit 10 der Plastifizierungs- und Einspritzvorrichtung 7 angebunden. Diese Ultraschallaktoren sind als piezo- oder ferromagnetische Aktoren ausgelegt und führen bei einer Erregung durch Hochfrequenz-Wechselspannung Längsschwingungen aus. Die Schwingungsenergie wird auf die Trichtersonotrode 19 übertragen und – bedingt durch die geometrische Form der Sonotrode 19 – transformiert. Es erfolgt eine Kraft-Amplituden-Umwandlung, aus wenigen Mikrometern Schwingungsamplitude im Bereich der Basis 23 der Sonotrode 19 werden Bruchteile eines Millimeters am spritzdüsenseitigen Ende 25 der Trichtersonotrode 19 (siehe 5).
  • An Hand der 4 und 5 ist die Plastifizierung und Förderung des Spritzgießmaterials im Plastifizierung- und Förderspalt 21 zu erörtern. So ist grundsätzlich die Innenfläche 20 des Gehäuses 16 und die Außenfläche 26 der Trichtersonotrode 19 mit parallelen Konturen versehen. Da sich bei der trompetenförmigen Verjüngung der Trichterkontur sich die Steigung in Spritzrichtung S abflacht, verengt sich in dieser Richtung der Plastifizier- und Förderspalt 21 zunehmend. Damit kann das über die Zuführeinheit 12 in die Plastifiziereinheit 15 eingebrachte, noch nicht geschmolzene Granulat nur bis zu einer bestimmten Position gelangen, in der der Abstand der Außenfläche 26 der Trichtersonotrode 19 von der Innenfläche 20 des Gehäuses 16 der Granulatgröße entspricht. Bei der in 5 schematisch angedeuteten Umsetzung des Hubes der Ultraschallaktoren 24 von einem kleinen Hub a im Bereich der Basis 23 in einen großen Hub b im Bereich des Endes 25 der Trichtersonotrode 19 verkleinert sich beim Aktivieren der Ultraschall-Trichtersonotrode 19 der Abstand zwischen Gehäuse 16 und Sonotrode 19 periodisch mit der Ultraschallfrequenz. Die Granulatkörner des in den Plastifizier- und Förderspalt 21 eingeführten Spritzgießmaterials werden mit dieser Frequenz gequetscht und durch die Friktionswärme aufgeschmolzen. Je weiter der Aufschmelzvorgang voranschreitet, desto kleiner wird der Granulatdurchmesser. Gleichzeitig fließt die damit gebildete Schmelze am Ende der Trichtersonotrode 19 in den Massepolsterraum 22.
  • Der Plastifiziervorgang wird dabei durch die in das Gehäuse 16 integrierte induktive Heizung 27 unterstützt. Wie in den Zeichnungen nicht eigens dargestellt ist, kann eine entsprechende induktive Heizung auch bei der Sonotrode 19 vorgesehen sein. Die Ermittlung der Temperatur kann dabei sensorlos erfolgen, indem sie aus den Werten der Induktionsspannung und des Heizstromes berechnet wird. Technologisch bedingte Temperaturprofile können dabei mit Hilfe von Reglern abgefahren werden. Auf Grund der geringen Eindringtiefe des Wechselspannungsfeldes in der Größenordnung von wenigen Mikrometern sind die Regelzeitkonstanten dabei nur sehr gering und liegen im Bereich von Millisekunden.
  • Im Folgenden wird nun der Einspritzvorgang mit Hilfe der gezeigten Plastifizierungs- und Einspritzvorrichtung 7 näher beleuchtet. So ist als Einspritzeinheit 18 ein koaxial in der Trichtersonotrode 19 in Spritzrichtung S angeordneter Einspritzkolben 28 vorgesehen, dessen Kolbenstange 29 entgegen der Spritzrichtung S aus der Sonotrode 19 über die Lagereinheit 10 hinweg herausgeführt ist und in einem Spindeltrieb 30 endet. Der Einspritzkolben 28 mit Kolbenstange 29 ist rotationsfest angeordnet, so dass die mit dem Spindeltrieb 30 gekoppelte Mutter 31 bei Rotation zu einer Einspritzbewegung des Einspritzkolbens 28 in Spritzrichtung S führt. Die Mutter 31 ist dabei vom Einspritzmotor 32 gesteuert angetrieben.
  • Während der Befüllung des Massepolsterraums 22 kann der Einspritzkolben 28 durch den Staudruck P (4) entgegen der Spritzrichtung S gedrückt werden, wobei durch eine entsprechende Steuerung des Einspritzmotors 32 ein Grenz-Staudruck einstellbar ist, bis zu dem der Einspritzkolben 28 zurückgeschoben wird. Sobald im Massepolsterraum 22 genügend Spritzgießmaterial mit entsprechendem Staudruck vorgehalten und die Plastifizierung des Materials damit abgeschlossen ist, wird die Trichtersonotrode 19 in Spritzrichtung S zur Einspritzdüse 17 hin verschoben, womit der Plastifizier- und Förderspalt 21 in Rückrichtung geschlossen ist. Diese Schließbewegung der Trichtersonotrode 19 stellt die Rückstromsperre für den Einspritzvorgang dar. Vorteilhaft bei diesem Vorgehen ist die Abtrennung von Dosier- und Plastifizierraum und Spritzvolumen durch eine definierte Bewegung und Kraft. Dies garantiert eine hohe Konstanz des Massepolsters im Raum 22. Bei dem nachfolgenden Einspritzvorgang durch eine Bewegung des Einspritzkolbens 28 in Spritzrichtung S kann die Schmelze nur den Weg durch die Einspritzdüse 17 in das Werkzeug nehmen.
  • Die parallele Gestaltung der Gehäuse- und Sonotrodenform sowie die enge Toleranz der Außenfläche 26 der Sonotrode 19 und der Innenfläche 20 des Gehäuses 16 erlauben es, während des Einspritzvorganges die Schmelze im Massepolsterraum 22 durch Aktivierung der Ultraschallaktoren 24 unter Ultraschalleinfluss zu setzen und damit zusätzliche Energie in das Spritzgießmaterial einzukoppeln. Dies führt zu einer Reduzierung der Schmelzeviskosität, was turbulente Strömungen herabsetzt. Diese Reduzierung ermöglicht kleinere mechanische Antriebsleistungen, entsprechend niedriger dimensioniert kann der Einspritzmotor 32 ausgelegt werden.
  • An Hand von 6 ist die Plastifiziereinheit 15 und Einspritzeinheit 18 eingebunden in ihr Steuerungsumfeld gezeigt. So ist grundsätzlich eine Spannungsversorgung 33 vorgesehen, die über einen Zwischenkreis 34 den Frequenzumrichter 35 für den Gleichspannungs-Einspritzmotor 32 und den Hochfrequenz-Generator 36 für die Ultraschallaktoren 24 mit elektrischer Energie versorgt. Zur Steuerung von Frequenzumrichter 35 und Hochfrequenz-Generator 36 ist eine SPS-Steuereinheit 37 vorgesehen, die über eine Busverbindung 38 mit diesen Anlagenkomponenten signaltechnisch verbunden ist. Der Hochfrequenz-Generator 36 stellt auch die Wechselspannung für die Induktionsheizung 27 zur Verfügung.

Claims (10)

  1. Plastifizierungs- und Einspritzvorrichtung für eine Spritzgießmaschine umfassend – eine Zuführeinheit (12) für das unplastifizierte Spritzgießmaterial, – eine sich daran anschließende Plastifiziereinheit (15) zum Aufschmelzen und Homogenisieren des Spritzgießmaterials, – einen Massepolsterraum (22) nach der Plastifiziereinheit (15) zur Zwischenspeicherung des plastifizierten Spritzgießmaterials, und – eine Einspritzeinheit 18 zum Einspritzen des Spritzgießmaterials in ein Spritzgussformwerkzeug, wobei die Plastifiziereinheit (15) als Ultraschall-Plastifiziereinheit (15) mit einer Ultraschall-Sonotrode (19) ausgebildet ist, der ein Einspritzkolben (28) als Einspritzvorrichtung zugeordnet ist und die einen Plastifizier- und Förderspalt (21) für das Spritzgießmaterial begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass – die Ultraschall-Sonotrode (19) als sich in Richtung zum Massepolsterraum (22) verjüngende Trichtersonotrode (19) ausgebildet ist.
  2. Plastifizierungs- und Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschall-Sonotrode (19) mit einem sie umgebenden Gehäuse (16) einen sich in Richtung zum Massepolsterraum (22) verjüngenden, ringförmigen Plastifizier- und Förderspalt (21) für das Spritzgießmaterial bildet.
  3. Plastifizierungs- und Einspritzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Ruhezustand der Ultraschall-Sonotrode (19) deren Außenfläche (26) parallel zur Innenfläche (20) des umgebenden Gehäuses (19) konturiert ist.
  4. Plastifizierungs- und Einspritzvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschall-Sonotrode (19) mit einer rechtwinklig zur Schwingungsrichtung verlaufenden Basis (23) über mindestens einen Ultraschallaktor (24) an einer Lagereinheit (10) der Plastifizierungs- und Einspritzvorrichtung (7) angekoppelt ist.
  5. Plastifizierungs- und Einspritzvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einspritzkolben koaxial in der Ultraschall-Sonotrode (19) in Spritzrichtung (S) verschiebbar geführt und durch einen Einspritzantrieb (30, 31, 32) aktivierbar ist.
  6. Plastifizierungs- und Einspritzvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Einspritzantrieb durch einen elektromotorisch (32) betriebenen Spindeltrieb (30, 31) gebildet ist.
  7. Plastifizierungs- und Einspritzvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschall-Sonotrode (19) in Spritzrichtung (S) zum Verschluss des Plastifizierungs- und Förderspalts (21) während des Einspritzvorgangs beweglich gelagert ist.
  8. Plastifizierungs- und Einspritzvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallerregung der Sonotrode (19) in ihrer Schließstellung gleichzeitig mit dem Einspritzantrieb (30, 31, 32) des Einspritzkolbens (28) aktivierbar ist.
  9. Plastifizierungs- und Einspritzvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch eine induktive Heizung (27) für das Gehäuse (16).
  10. Plastifizierungs- und Einspritzvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschall-Sonotrode (19) beheizbar, insbesondere induktiv beheizbar ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2471644A1 (de) 2010-12-31 2012-07-04 Fundació Privada Ascamm System und Verfahren zum Formen von Mikro- und Minikunststoffteilen
US10500773B2 (en) 2016-09-26 2019-12-10 Colgate-Palmolive Company Oral care implement or head plate therefor and method of forming the same
CN110103430B (zh) * 2019-05-29 2024-01-26 中南大学 微注射成型用超声塑化系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3528815A1 (de) * 1985-08-10 1987-02-12 Berg Jacob Gmbh Co Kg Geschweisster kunststoffverschluss fuer kunststoffbehaelter, verfahren zur herstellung desselben und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
EP0930144A2 (de) * 1998-01-20 1999-07-21 MANNESMANN Aktiengesellschaft Spritzgiessmachine und Verfahren zum Betreiben einer solchen

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3528815A1 (de) * 1985-08-10 1987-02-12 Berg Jacob Gmbh Co Kg Geschweisster kunststoffverschluss fuer kunststoffbehaelter, verfahren zur herstellung desselben und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
EP0930144A2 (de) * 1998-01-20 1999-07-21 MANNESMANN Aktiengesellschaft Spritzgiessmachine und Verfahren zum Betreiben einer solchen

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Menges, G., Einführung in die Kunststoffverarbeitung, Hanser Verlag, 1979, Seiten 56-65 *

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DE102008037103A1 (de) 2010-02-11

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