DE6934088U - Vorrichtung zum verformen von pressmassen - Google Patents

Description

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DR. MANITZ ·* DR. DEUFEL.'" β MÖNCHEN 22, HCaEBT-KOCH-STR. 1 TELEFON 226110

2 8. Okt. 1963

Lo/Gr - B 1014

BRITISH INDUSTRIAL PLASTICS LIMITED Asbestos House, 77/79 Fountain. Street, Manchester 2 , Großbritannien

Vorrichtung zum Verformen von Preßmassen

Priorität: Großbritannien v. 30. Aug. 1968

Kr. 41 525/68

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die bei dem Pressen von Kunststoffmaterialien verwendet wird, und insbesondere Schneckenspritzgußmaschinen.

Die Schneckenspritζgußmaschine ist zum Spritzen sowohl von hitzehärtenden als auch von thermoplastischen Materialien wohl bekannt. Sie besteht hauptsächlich aus einem zylindrischen Körper, der für gewöhnlich mit Einrichtungen zum Erhitzen oder Abkühlen der Inhalte des Zylinders versehen ist und einer Zagspindel, die rotiert werden kann und innerhalb des Zy3inders axial verschiebbar ist. Die axiale Bewegung der Schnecke in Richtung einer/eines hiermit zusammenarbeitenden Preßform oder Werkzeuges wird durch hydraulischen Druck auf einen Kolben, der sich in

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einem hydraulischem Zylinder hin und her bewegt und über eine Kolbenstange mit der Schnecke verbunden ist, zustandegebracht. Die Rotation erfolgt normalerweise durch die Wirkung eines geeigneten Motors, der mit einem Zahnkranz auf der Schnecke im Eingriff steht. Das konventionelle Preßverfahren unter Verwendung einer Schnekkenspritzgußmaschine erfolgt grundsätzlich wie folgt: Nach dem Abschluß eines Spritzgußhubes, d.&« nach dem Pressen einer Gharge von Kunststoffmaterial in die Form oder das Werkzeug befindet sich die Schnecke in ihrer am weitesten vorgeschobenen Lage in dem Zylinder. Der Druck auf dem Kolben wird dann entfer-nt, (in der Praxis wird oft etwas Druck aufrechterhalten, um die sehr lose Packung des zum Vorderende der Schnecke gelieferten Materials zu vermeiden) und die Schnecke beginnt zu rotieren. Das Rotieren der Schnecke befördert das Preßmaterial, welches in dem Zylinder aus einem Einfülltrichter eintritt, nach vorne bis es das Vorderende der Schnecke erreicht und als Preßmaterial sich vor der Schnecke ansammelt und nicht aus der Austrittsöffnung an dem Vorderende des Zylinders austreten kann, wobei die Schnecke selbst , noch rotierend , nach hinten gepreßt wird, bis sie ihre vollständig eingezogene SteMung erreicht hat , wenn die gewünschte Charge von Preßmaterial zu dem Vorderende der Schnecke geliefert worden ist. Wenn die vollständig eingezogene Stellung erreicht ist, wird die Rotation der Schnecke beendet. Es folgt die Spritzgußstufe, obwohl manchmal vor dem Spritzgießen eine Verzögerung gegebnen wird, um die Vervollständigung der Härtung und Entfernung des Preßlings aus der Form zu ermöglichen. In der

stufe wird Druck auf den Kolben angelegt, der, ohne Rotation, die Schnecke nach vorwärts treibt und das Preßmaterial, das sich vor der Schnecke befindet, durch die Austrittsöffnung oder Zufuhrdüse in die jetzt leere Form preßt, wo das Formen und Härten des Materials erfolgt.

Bei einigen Spritzgußmajjchinen ist Vorsorge getroffen, damit die rückwärtige Rotationsbewegung der Schnecke während ihres Hubes angehalten wird, und sie dann eine kleine Wegstrecke ohne Rotation zurückgezogen wird. Solch eine Arbeitsweise ist als "Schmelz-Kompressionsverminderung" bekannt und sie erfolgt zum Zwecke des Zurückziehens von allem Preßmaterial in den Zylinder , welches aus der Entleerungsdüse ausgetreten ist und an der Fläche hiervon zurückbleibt.

Es wurde schon erwähnt, daß während der Rückwärtsbewegung der rotierenden Schnecke , d. h. der Wegbewegung von der Form, während sie Material zu dem vorderen Ende des Zylinders liefert, es üblich ist, etwas Druck auf den Kolben auszuüben, dieser Druck wird im folgenden als "Rückdruck¹¹ bezeichnet, um eine zu leichte Rückwärtsbewegung der Schnecke zu verhindern und das Preßmaterial zu einer kompakteren Masse zu verdichten, als sich auf andere Weise ergeben würde. Jedoch hat die Anwendung dieses Druckes den Nachteil, daß die Scherung des Materials erhöht wird, mit dem Ergebnis, daß die durch Reibung erzeugte Wärme zu groß werden kann und infolgedessen ein Härten von hitzehärtbarea Material in dem Zylinder bis zu einem unerwünschten Ausmaß vonstatten gehen kann, bevor dieses eingespritzt werden kann.

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Spritzgießen, welche einen Zylinder, der zur Aufnahme von Kunststoffmaterial geeignet ist, eine Entleerungsöffnung am vorderen Ende das Zylinders, ein rotierba*- res und axial bewegbares Schneckenteil innerhalb des Zylinders j Einrichtungen zum Rotieren des Schneckenteiles, um eine Rückwärtsbewegung hiervon zu bewirken, Einrichtungen zvjü axialen Vorwärtsbewegen des Schneckenteiles in dem Zylinder unabhängig von dessen Rotation, um Kunststoffmaterial durch die Entleerungsöffnung durchzupressen, und Einrichtungen zum axialen Bewegen des Schneckenteiles in dem Zylinder während oder nach der Vervollständigung der Rückwärtsbewegung des Schneckenteiles, während Kunststoffmaterial darin gehindert wird, durch die Entleerungsöffnung durchzutreten, umfaßtφ

Die Erfindung wird im folgenden mehr ins einzelne gehend mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben, die Schematisch wiedergebende Figur zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung in verschiedenen Stadien des Betriebes·

In Figur a ist die Schnecke 2 vorne in dem Zylinder 1 gezeigt, wie sie nach Abschluß des Einspritzens einer Charge 7 in die Form 8 vorliegt, wobei die Schnecke durch den Druck des Kolbens 3 in dem hydraulischen Zylinder 4· nach vorwärts bewegt wurde. Der Druck auf den Kolben 3 wird dann entfernt, ( in der Praxis wird etwas Druck oft aufrechterhalten, um die sehr lose Packung des zu dem vorderen Ende der Schnecke angelieferten Materials zu vermeiden) und die Schnecke beginnt zu rotieren (siehe Figur b )·

Die Rotation der Schnecke befördert Preßmaterial (5) von dem Zuführungstrichter (6) nach vorne, bis es das vordere Ende der Schnecke (Position 9 ) erreicht· Wenn sich Preßmaterial vor der Schnecke ansammelt und nicht aus der Zuführungsdüse (12) des Zylinders austreten kann, wird die Schnecke selbst nach rückwärts gepreßt, wobei sie noch rotiert, bis sie ihre vollständig eingezogene Stelle (Figur c) erreicht, wenn die Charge zu dem vorderen Ende der Schnecke angeliefert worden ist. Wenn die vollständig eingezogene Position erreicht ist, wird die Rotation der Schnecke beendet. Es folgt die Injektionsstufe, obwohl manchmal eine Verzögerung vorliegt, um den Abschluß der Härtung und die Entfernung des Preßlings (7) aus der Form (8) zu ermöglichen. Bei der Injektionsstufe (Figur f) wird Druck auf den Kolben (3) angelegt, wobei die Schnecke ohne Rotation nach vorne gepreßt wird, und das Preßmaterial, das sich vor der Schnecke befindet, wird j.urch die Zuf ührungsdüse (12) durch das geöffnete Ventil (13) In die jetzt leere Form I gepreßt, wo die I ärtung des Materials abläuft. (Die Schnek— ke wird manchmal als "Kolben" bezeichnet, das sie Sei dem Injektionshub nor das Preßmaterial aus dem Zylinder ausdrückt)·

Gemäß der Erfindung wird folgend auf die Zufuhr des Preßmaterials zu dem Vorderende der Schnecke (Figur c) Druck auf den Kolben (3) angelegt, um die Schnecke ^2) wieder nach vorne zu treiben (Figur d), während die Zufuhrdüse (12) mittels des Ventils (13) des Zylinder» geschlossen ist, so daß das Material (9) vor der Scimsdks zu einem kleineren Volumen zusammengepreßt wird· >

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Die Rotation der Sonnecke wird dann wieder gestartet und es wird mehr Preßmaterial zu dem Vorderende der Schnecke geliefert (Fig. e). Am Ende dieser zweiten Rückwärtsbewegung der Schnecke kann die normale Injektionsoperation (Fig. f) folgen, oder falls das Preßmaterial vorteilhafterweise noch weiter komprimiert werden kann (z.B. wenn kein Rückdruck während der Rückwärtsbewegung der Schnecke angelegt wird, so daß das Material bei 9 sehr lose gepackt ist) können die Stufen d und e wiederholt werden, bevor das Spritzen erfolgt.

Ein Vorteil des Kompressionszustandes ist natürlich., daß die Materialcharge, welche angewandt werden kann, größer sein kann, als die Charge, welche verwendet werden könnte, falls die Kompression nicht stattfinden würde, da weiteres Material zu dem Vorderende der Schnecke, wie in Fig. e gezeigt wird, angeliefert wird. Er ermöglicht ebenfalls, daß eine stärkere Kompression der Charge bei einem vorgegebenen Rückdruck erhalten werden kann.

Das Ausmaß der möglichen Kompression hängt natürlich von der Kompaktheit des angelieferten Preßmaterials am Ende der normalen Zuführungsstufe (Fig. c) ab, wobei eine größere Kompaktheit erhalten wird, und infolge dessen eine geringere nachfolgende Kompression möglich ist, wenn ein relativ hoher Rückdruck angewandt wird, ist eine größere nachfolgende Kompression möglich. Der in der Kompressionsstufe verwendete Druck kann variiert werden, jedoch wird für gewöhnlich geeigneterweise der gleiche Druck angewandt, der gegebenenfalls bei der Injektion verwendet wird. Es wurde gefunden, daß bei einem mäßigen Rückdruck während der Zuführungsstufe eine Kompression von 10 - 15 %■> die zusätzliche 10 - 15 % an Charge darstellen, erzielt werden kann. Solch ein Kompressionsausmaß unter Verwendung der konven-

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tionellen Arbeitsweise mit Rückdruck könnte durch. Erzeugung von übermäßiger Hitze infolge Reibung leicht zu unerwünschter, vorzeitiger Härtung des Preßmaterials führen.

Es sind verschiedene Methoden zum Regeln der Kompression möglich, beispielsweise durch die Kompressionszeit, das Kompressionsausmaß, wie es durch den von der Schnecke bei dem Kompressionshub zurückgelegten Weg gemessen wird, und durch Messung des Druckaufbaues, wie er durch den Druck in dem hydraulischen Zylinder bestimmt wird.

Der Vorteil der einfachen Zeitsteuerung der Dauer des Kompressionshubes ist der, daß keine mechanische Änderung an der Schneckenspritzgußvorrichtung über den Einbau einer geeigneten Steuerschaltung hinaus notwendig ist. Palis der Bewegungsweg der Schnecke zur Regelung der Kompression verwendet werden soll, müssen offensichtlich einige zusätzliche Einrichtungen vorgesehen werden, um die Stellung der Schnecke, wenn sie das Ende des Kompressionshubes erreicht, zu bestimmen, und es müssen Einrichtungen vorgesehen werden, um diesen Kontakt während des längeren Injektionshubes zu überfahren. Die Messung des Druckaufbaues erfordert ebenfalls eine mechanische Änderung der Spritzgußvorrichtung, z.B. durch Einbau eines druckempfindlichen Detektors in dem hydraulischen Zylinder, was wiederum ein Überfahren während des Injektionshubes erforderlich macht.

Da es wünschenswert ist, die Härtung des Preßmaterials zu regeln, während sich dieses in der Spritzgußvorrichtung vor dem Spritzen in die Form befindet, so daß ein unerwünschtes Ausmaß an Härtung nicht auftritt, kann eine Temperaturregelung des Materials mit Hilfe von Erhitzungsoder Kühlungseinrichtungen auf den Zylinder und/oder in

der Schnecke verwendet werden. Der Zylinder (1) kann mittels elektrischer Heizbänder aufgeheizt und mittels Kaltwasser, welches durch auf dem Zylinder aufgebrachte und aus diesem ausgebohrte Durchtritte fließt, gekühlt werden. Alternativ kann ein einziges Echitzungs-Kühlungssystem, welches öl oder Wasser unter Druck verwendet, und dessen Temperatur thermostatisch eingeregelt wird, angewandt werden. Vorzugsweise ist die Schnecke (2) über ihre Länge zur Wasserkühlung ausgebohrt.

Bei einem Preßablauf unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung konnte eine Erhöhung der Charge von iO % ermöglicht werden, wobei eine Dauer des Eompressionshubes von 5 see angewandt wurde und der Kompressionsdruck der gleiche wie der Injektionsdruck war.

- Schutzanspräche -

Claims (3)

: ■ ι··-:·-· if ■ ·■» wv *»· β· te #λ Schutzansprüche

1. Spritzgußvorrichtung mit einem eine drehbare und axial verschiebbare Schnecke enthaltenden Zylinder, einer Materialzuführung am hinteren Ende des Zylinders im Bereich der Schnecke, einer Entleerungsöffnung am vorderen Ende des Zylinders, an welche die Form angeschlossen lot und einer am hinteren Ende der Schnecke angreifenden Antriebsvorrichtung für die Schnecke zum Einfüllen der Preßmasse in den Zylinder und zum Einspritzen in die Form, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung einen Drehantrieb (10, 11) sowie einen Axialantrieb (3, 4) umfaßt, welche durch abwechselnde Betätigung bei verschlossener Entleerungsöffnung (12) die Preßmasse (9) nach dem Einfüllen zunächst verdichten, und daß die Entleerungsöffnung (12) am vorderen Ende des Zylinders (1) während des Verdichtens der Preßmasse (9) bis zum Einspritzen der Preßmasse (9) in die Form (8) durch ein Ventil (13) verschließbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (1) heizbar und/oder kühlbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (2) kühlbar ist,

4-. Vorrichtung nach einem der Ansprüche, dadurch g e k e η η ζ eichnet, daß die Schnecke (2) beim Verdichten und Einspritzen unter dem gleichen Druck steht.

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