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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.