DE1903540A1 - Duese fuer Spritzmaschinen zum Formen von insbesondere geschaeumten Kunststoff-Gegenstaenden - Google Patents

Description

• Düse für Spritzmaschinen zum Formen von insbesondere geschäumten Kunst stoff-Gegenständen Die erfindung betrifft eine Düse für Spritzmaschinen zum normen von insbesondere geschäumten Kunststoff-Gegenständen mit rohrförmigem Strömungsweg.
• Derartige Düsen werden am Ausgang des Weges des thermoplastischen hunststoffes in Spritzmaschinen verwendet; üblicherweise wird der gekörnte, granulierte oder pulverförmige Kunstsoff in beheizten Schneckenaggregaten plastifiziert und einem Zylinder zugeführt, der als Akkumulator sowie zum Dosieren benutzt t wird, und aus dem zum Schuß der plasttfizierte Eunststoti unter hohem Druck spontan ausgestoßen wird. Diesem Zylinder schließt sich die Düse an, welche der Überleitung vom Zylinder zum Formwerkzeug dient.
• Bei den bekannten Spritzmaschinen erfüllt die DWse im wesentlichen nur diese Funktion des Überleitens und des dichten Anschließens beim neraslbringen an das Werkzeug. Insbesondere bei der Verarbeitung schäumfähiger Kunststoffe macht es sich störend bemerkbar, daß das Aufsohäumen und in Verbindung mit diesem ein Zusammenschluß induzierter Gasbläschen und damit eine teilweise Entmisohung bereits im Dosierzylinder beginnen und auf. dem Weg zur Form durch die Düse fortgesetzt werden. Nacon einem älteren Vorschlag wird eine vorzeitige Entmischung im Dosierzylinder vermieden, indem die Reaktionsbedingungen der das Aufschäumen bewirkenden womponente erst in der Düse selbst herbeigeführt werden.
• Auch hier zeigt es sich, daß die gewttnschte Gleichförmigkeit bspw. der Temperaturerhöhung nicht immer erreicht wird. Bei den bekannten Düsen hat es sich auch als wänschenswert erwiesen, zur Einhaltung optimaler bedingungen beim Schuß den beim Einströmen in die Form auftretenden Strömungswiderstand einzubeziehen; eine allgemeine Lösung zur Erfassung bzw. Steuerung dieses Widerstandes ist noch nicht bekannt.
• Die Erfindung geht daher von der Aufgabe aus, eine Düse zu schaffen, welche auch unter erschwerten Bedingungen, insbesondere bei der Verarbeitung schäumbaren Kunststoffesa in der Lage ist, ein homogenes Extrudat an die Form abzugeben, und die es weiterhin gestattet, den Vorgang der Dberttihrung des schäumbaren kunststoffes in die Form so zu steuern, daß ein zu frühes Aufschäuw.en sicher vermieden und andererseits nach Eintritt in die Form eine optimale Ausnutzung der dem kunststoff beigefügten, das Aufschäumen bewirkenden komponente gesichert werden.
• Erreicht wird dies gemäß der Erfindung, indem der Strömungsweg von einem rotierenden Element begrenzt ist, das mit in den Strömungsweg eingreifenden Angriffsflächen ausgestattet ist. Als wesentlich wurde gefunden, die Angrt£Istlächen gegen die Rotationsachse des rotierenden Elementes geneigt, vorzugsweise schraubenförmig, verlaufen zu lassen.
• Bewährt hat es sich, einen den Strömungsweg umfassenden Mantelabschnitt drehbar zu lagern und anzutreiben. Andererseits hat es sich auch als vorteilhaft erwiesen, das rotierende Element als Schnecke vorzugsweise großer Steigung auszubilden. Insbesondere in letzterem Falle hat es sich als nachahmenswert erwiesen, die Antriebswelle axial herauszuführen und den bzw. die Zufühflrngswege von der Seite her schräg in die Bahn der Schnecke zu führen. Die sich bietenden Möglichkeiten werden erheblich erweitert, indem zwei getre-nte Zuführungswege für zu vermischende Somponenten des schäumfähigen Kunststoffes vorgesehen werden. Zur Jeschleunigung des.
• Schusses bzw zur Absenkung der für den etrieb des Dosierzylinders erforderlichen Leistung hat es sich als zwecsmäBig erwiesen, das rotierende Element in einem Drehsilme schnell rotieren zu lassen, welcher die Uberführungsbewegung des Kunststoffes unterstützt bzw. beschleunigt. Zur Steuerung der Schußgeschwindigkeit und insbesondere zur Unterstützung des Aufschäumens durch Erhöhung der Temperatur hat es sich aber auch als zweckmäßig erwiesen, das rotierende Element derart anzutreiben, daß die Angriffsflächen eine die Überführung verzögernde axiale Bewegungskomponente bewirken.
• Im Falle der Verwendung eines rotierenden hlantelabschnittes hat es sich bewährt, den Strömungsweg nach innen durch einen mindestens ausgangsseitig kegelförmig auslaufenden Strömungskörper zu berenzen. Äls nchahmenswert hat es sich gezeigt, den rotierenden Mantelabschnitt mit einem Zahnkranz auszustatten, in den von außen ein mit einer Antriebsvorrichtung verbundenes Zohnrad eingreift.
• Ila einzelnen ist die Erfindung anhand der Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele in Verbindung mit diese darstellenden Zeicuen erläutert. Es zeigen hierbei: Fig. 1 eine Düse mit rotierendem Lantelahschnitt und Fig. 2 eine mit zwei Zuführungswegen ausgestattete, eine Schnecke auiweisende Düse.
• In Fig. 1 ist eine Düse dargestellt 3 deren Schaft 1 einen zentral augeordneten Zuführungsweg 2 aufweist, der sich zum Düsen@anal 3 erweitert und zur süsenspitze 4 führt, die ueim eranftihren an das Werkzeug sich in eine entsprechend konkav ausgebildete Werkzeugdüse abdichtend legt und den zu verarbeitenden Kunststoff in die Form überfährt. Im Düsenkanal ist ein Strömungskörper 5 angeordnet, der im wesentlichen als Doppelkegel ausgebilffiet ist, dessen Basen einander zugewandt sind. Der Strömungskörper wird durch einen mit Durenbrechungen ausgestatteten Flansch6 im Schaft 1 gehalten Im freien Ence des Schaftes 1 ist versittelst von Wälzlagern 7 ein den Strömungsweg 8 des Kunststoffes begrenzender hantelabschnitt 9 drehbar gelagert. Der Mantelabschnitt 9 ist mit einem Zahnkrabz 10 ausgestattet, der unter einer Ausnehmung 11 angeordnet ist. lurch diese Ausnehmung greift ein Zahnrad 12 in den Zahnkranz 10 ein, das seinerseits vom Ritzel eines Motors i3 angetrieben wird. Die den Strömungsweg 8nach außen begrenzende Innenfläche des Mantelabschnittes 9 ist mit Kuten 14 ausgestattet, die schräg verlaufen und annähernd schrjubenlinienförmig angeordnet sind, Bei im wesentlichen zylindriscner Ausbildung der Innenfläche eines rotierenden kantelabschnittes können die nuten wie Gewindegänge einer mutter verlaufen, so daß ihre Steigung respektive Meigung gegen die Rotasionsachse konstant bleibt. Im Ausführun sbeispiel ist die den Strömungsweg 8 begrenzende Innenfläche des Mantelabschnittes 9 konisch ausgebildet. bm scliwierig hezustellende Nutengänge variabler Steigung zu vemeiden, hat es sich bewährt, die nuten im Prinzip mit konstanter Steigung auszubilden, jeweils dann, weng die zwischen den Muten verbleibenden Stege zu schmal werden, aber Nuten auslaufen zu lassen, SG -a£ am rechts dargestellten Ende des Mantelabschnittes 9 im Bereiche gröhten Durchmessers auch die größte Anzanl von nuten entsprechend einem mehrgängigen ewinde vorgesehen ist, von denen, von rechts nach links fortschreitend, in unterschiedlichen @@reichen bereits Nuten enden and nur einige das linke Ende erreichen.
• Die in bezug auf die notations und Düsenachse schräg verlaufenden Seitenflanken der Nute 14 bieten den Strömungsweg durchfließendem kunststoff Angriffsflacnen und vermögen diesen sowohl zu durchwirbeln und zu durchmischen als auch seine Axialkomponente der Geschwindigkeit zu beeinflussen.
• Soll die Ström ngsgesc.hwindigkeit des kunststoffes erhöht werden, so wird zweckmäßig bei steil verlaufenden @uten 14 der Mantelabschnitt 9 schnell mit einer Drehrichtung betrieben, welche den Kunststoff in Richtung auf die Düsenspitze und nnit die dieser nachgeordnete Form antreibt. Im allgemeinen aber wird unter Verwendung verhâltnismäßig flach verlaufender Nuten 14 der Antrieb in Gegenrichtung erfolgen. Die sich relativ in Umfangsrichtung zueinander bewegenden, den Strömuungspfad 8 begrenzenden Flächen des Mantelabschnittes 9 und des Strömungskörpers 5 bewirken eine starke Durchmischung und damit Momogenisierung des Kunststoffes. Unterstätzw werden die Durchmischung und Durchwirbelung durch die im Mantelabschnitt 9 vorgesehenen Nuten ; bei einem abgewandelten Ausführungsbeispiel kann auch der Strömungskörper mit Angriffsflächen, bspw. in Form von Seitenflächen von Nuten, versehen sein. Durch Wahl der Äntriebsgeschwindigzeit läßt sich die Durchmischung steuern. Als wesentlieher aber hat es sich erwiesen, das durch Wahl der Antriebsgeschwindigkeit die Schußgeschwindigkeit beeinflußt werden kann. insbesondere bei Spritzmaschinen mit Nacherwärmung schähiger Kunststoffe hat es sich bewährt, den Autrieb mit einen hohen Drehza@l zu bewirken, um durch Verwirbelung des Kunststoffes dessen Temperatur zu erhöhen. Auch bei bcheiztem Düsenschaft hat sich die Durchmischung als vorteilhat erwiesen ; es erfolgt nicht nur durch die nomogenisierung ein Ausgleich der Temperaturen wandnah und wandfern strömender Kunststoffmengen ; auch vorzeitig gebildete Gasbläschen werden zerteilt und untergemischt.
• Eine weitergebildete Düse, Dei der auch unterschiedliche Kompenenten eines schäumfähigeren Stoffes erst in der Düse zusammengfüh@@@ und vermischt werden Können, so daß ein ver@@ biges @@@ @umen auf Jeden Fall unterbunden ist, Wird anhand der Fig. 2 erläutert. Der Düsenschaft e5 weist einen sich verjüngenden, bis zur Düsenspitze 16 erstrekkenden Düsenkanal 17 auf, in de eine steile Gewinde gänge aufweisende Schnecke 18 vorgesehen ist.
• Au den Däsenschaft 15 schließt sich eine Gasis 19 an, welche vom Schaft der Schnecke durchstoßen wird und die den in bezug auf den Düsenkanal 17 zentrisch angeordneten, über eine Kupalung mit der Schnecke 18 verbundenen Motor 20 trägt. Der Austritt von Kunststoff aus der Düsenspitze 16 kann durch ein steuerbares ventil 21 unterbunden werden. Die Basis 19 weist zwei in den Jüsenkanal 17 mündende Zufährungswege 2. und 23 auf, von denen der Zuführungsweg 22 zur Einführung plastifizierten Kunststoffes vorgesehen und mit großem burchmesser ausgeführt ist, während der Zufülirungsweg 23 der Beimischung eines Treibmittels dient und mit geringerem Durchmesser ausgefdur Im Setriebe werden nach öffnen des Ventils 21 dem Zuführengsweg 22 plastifizierter @@@@tstoff und dem Zuführungsweg 23 ein Treibmittel zugeführt.
• Durch raschen antrieb der Schnecke 18 wird im Züsenkanal eine derartige Durchmischang von Kunststoff und Treibmittel erwirkt, daß heim Austritt aus der Düsenspitze 16 ein homogener, schäumfähiger Kunststoff zur Verfügung stek Bie dargestellte Düse weist den großen Vorteil auf, daß praktisch Treibmittel beliebiger Art verwendbar sind. So können dem Kunststoff sowohl unter druck stehende Gase, bspw. preßluft oder Stickstoff, oder aber auch Flüssigkeiten zugeführt werden. Darüber hinaus können granulierte oder pulverförmige bzw. pastöse Stoffe, die sich bei den herrschenden Temperaturen und/oder Drücken im Volumen entsprechend zu vergrößern vermögen, verwendet werden. Es ist sowohl möglich, die Treibmittel unter bestimmtem bzw.
• vorgegebener Fördergeschwindigkeit zuzugeben als auch insbesondere bei flüssigen bzw. pastösen Treibmitteln Dosierzylinder vorzusehen, wie sie für den plastifizierten Kunststoff verwendet- werden.
• Andererseits besteht selbstverständlich die Isöglichkeit, einen oder, bei Anwendung mehrerer zuführungswege, diese parallel mit einem Gemisch zu beschicken, das bereits schaumbildende Bestandteile enthält.
• Auch hier besteht die Köglichkeit, durch schnellen Rechtslauf die Schußgeschwindigkeit zu beschlennigen bzw. durch (bei der dargestellten Steigung) Linkslauf die Schußgeschwindigkeit zu verlangsamen. Durch Wahl der Antriebsleistung ist es möglich, nicht nur zu spritzende knststoffe weitgehend zu homogenisieren, es ist darüber hinaus auch möglich, durch verwirbelung auf mechanischem Wege dem lLunststoff thermische energie zuzuführen und ihn damit zu erwärmen. Unterstützt werden kann eine solche Erwärmung erforderlichenfalls dadurch, daß der Düsenschaft 15 von einer Keizmanschette 24 umfallen wird.
• Die Erfindung bietet nicht nur die Möglichkeit, plastifizierte Kunststoffe weitgehend zu noffgenisieren und im Falle eines Treibmittelzusatzes einer vorzeitigen Entmischung vorzubeugen, es wird auch die A.öglichkeit geboten, die Schußgeschwindigkeit zu beeinflussen. Als wesentlich kann es sich erweisen, durchströmenden Kunststoffen zusätzlich Wärme zuzuführen, um erst kurz vor Eintreten des plastifizierten liunststoffes in die Form die Reaktionstemperatur von Schaumbildnern zu erreichen oder aber diese erst jetzt derart zu überschreiten, daß eine beschleunigte reaktion erhalten wird. eiterhin ist die Möglichkeit gegeben, erst in der Düse selbst plastifiziertem Kunstoff 3chaumbililer zuzusetzen, die noch in der Düse derart untermischt werden, daß eine optimale Wirkung des Treibmittels erreicht wird.

Claims (12)

Patentansprüche

1. Düse für Spritzmaschinen mit rohrförmigem Strömungsweg zum Formen von insbesondere geschäumten Kunstst off-egenständen, d a d u r G ii g e k e m n z e i c h n e t daß der Strömungsweg (8) von einem rotierenden Element (mantelabschnitt 9, Schnecke 18) begrenzt ist, das mit in den Strömungsweg eingreifenden Angriffsflächen aisgestattet ist.

2. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das die Angriffsflächen (Nut 14, Gange der chne"-ke 18) gegen die Rotationsachse geneigt verlaufen.

3. Düse nach Anspruch 2, d a d u r c il g e . e ii n z e i c ÄL n daß die Angriffsflächen schraubenlinienformig ausgebildet sind.

4. Düse nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Strömungsweg (8) amfassender Mantelabschnitt (9) drehbar gelagert und augetrieben ist

5, Düse nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß sie eine rotierende Schnecke (18) vorzugsweise großer Steigung aufweist.

6. Düse nach Ansprächen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnzeichnet daß der bzw. die Zrfühungswege (22, 3) seitlich in die Bann der Schnecke (18) führen.

7. Düse nach Ansrr'cilen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß sie zwei getrennte zuführungswege t2S, 23) für zu vermischende Komponenten eines schäumfäumfähigen kunststoffes aufweist.

8. Düse nach Ansprücilen 1 bis X, dadurch gekennzeichnet daß das rotierende Element in einem Sinne augetrieben wird, bei dem die Angriffsflächen eine axiale Sewegungskomponente des Kunststofles in dessen Förderrichtung bewicken.

9. Düse nscli Ansurüchen 1 1is 7, dadurch gekennzeichnet, daß das rotierende Element in einem Biaae angetrieben wird, bei dem die Ansriffsflächen eine sewegungskomponente des kunststoffe induzieren, welche der Förderrichtung des Kunst. toffes entgegengerichtet ist.

10. Düse nach Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsweg (8) nach innen durch einen mindestens ausgangsseitig kegelförmig auslaufenden Strömungskörper (5) begrenzt ist.

11. Düse nach Ansprächen 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daL der rotierende Mantelabschnitt (9) mit einem Zahnkra@z (1G) ausgestattet ist, in uen vo i außen ein mit einer Antriebsvorrichtung (Motor 13) verbundenes Zahnrad eingreift.

12. Düse nach Ansprüchen 1 bis 11, gekenzeichnet durch einen den Däsenschaft (1, 15) umgrifende Meizmanschette (24).