AT523954A1

AT523954A1 - Einspritzeinheit für eine Formgebungsmaschine und Verfahren zum Einspritzen

Info

Publication number: AT523954A1
Application number: ATA50539/2020A
Authority: AT
Inventors: Jetzinger Ing Msc Walter; Hof Klaus-Dieter; Zeidlhofer Dipl -Ing Herbert
Original assignee: Engel Austria Gmbh
Priority date: 2020-06-25
Filing date: 2020-06-25
Publication date: 2022-01-15
Also published as: CN113843959A; AT523954B1; DE102021115687A1; US20210402658A1

Abstract

Einspritzeinheit für eine Formgebungsmaschine, wobei die Einspritzeinheit (1) einen Einspritzzylinder (2) aufweist und ein Einspritzkolben (3) im Einspritzzylinder (2) vorgesehen ist, welcher dazu ausgebildet ist, im Rahmen eines Einspritzvorgangs eine plastifizierte Masse – insbesondere eines plastifizierter Kunststoff – aus dem Einspritzzylinder (2) auszuschieben und über eine Einspritzdüse (4) einem Formwerkzeug (6) zuzuführen, wobei wenigstens zwei Plastifiziereinheiten (7, 8) und zwei Versorgungskanäle (9, 10) vorgesehen sind, wobei die wenigstens zwei Plastifiziereinheiten (7, 8) durch die Versorgungskanäle (9, 10) mit der Einspritzdüse (4) fluidtechnisch verbindbar sind und die wenigstens zwei Plastifiziereinheiten (7, 8) dazu ausgebildet sind, den Einspritzzylinder (2) über die Versorgungskanäle (9, 10) und die Einspritzdüse (4) vor dem Einspritzvorgang mit der plastifizierten Masse zu versorgen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einspritzeinheit für eine Formgebungsmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, eine Formgebungsmaschine mit einer solchen Einspritzeinheit und ein Verfahren zum Einspritzen einer plastifizierten Masse, insbesondere eines plastifizierten Kunststoffes, in ein Formwerkzeug einer Formgebungsmaschine mit den Merkmalen

des Oberbegriffes des Anspruchs 11.

Gattungsgemäße Einspritzeinheiten für eine Formgebungsmaschine weisen einen Einspritzzylinder auf und einen Einspritzkolben, welcher im Einspritzzylinder vorgesehen ist. Der Einspritzzylinder ist dazu ausgebildet, im Rahmen eines Einspritzvorganges eine plastifizierte Masse aus dem Einspritzzylinder

auszuschieben und über eine Einspritzdüse einem Formwerkzeug zuzuführen.

Unter Formgebungsmaschinen können dabei SpritzgieRßmaschinen, Spritzpressen, Pressen und dergleichen verstanden werden. Auch Formgebungsmaschinen, bei welchen die plastifizierte Masse einem offenen Formwerkzeug zugeführt wird, sind durchaus denkbar. Im Folgenden soll der Stand der Technik kurz anhand einer SpritzgieRßmaschine umrissen werden. Analoges gilt natürlich allgemein für

Formgebungsmaschinen.

Das Zwei-Komponenten-SpritzgieRverfahren ist eine aus dem Stand der Technik bekannte Möglichkeit, zumindest zwei unterschiedliche Kunststoffe für ein zu produzierendes Bauteil anzuwenden, wobei das Kunststoff-MonosandwichSpritzgieRverfahren einen Spezialfall dieser Zwei-KomponentenSpritzgieRtechnologie darstellt. Ein solches Verfahren ist beispielsweise durch die EP 1340607 B1 oder die AT 521056 B1 bekannt.

Ein Monosandwich-Verfahren stellt einen Spezialfall eines Zwei-KomponentenSpritzgieRverfahrens dar, bei welchem ein erster plastifizierter Kunststoff im fertigen Formteil eine Kernkomponente bildet und ein zweiter plastifizierter Kunststoff im

fertigen Formteil eine Hautkomponente bildet, welche die Kernkomponente umgibt.

In der Regel wird hierfür einer primären Plastifiziereinheit ein aus einer sekundären Plastifiziereinheit plastifizierter Kunststoff zugeführt und aus der primären Plastifiziereinheit anschließend beide Komponenten in einen Formhohlraum eines Formwerkzeuges eingespritzt. Diese Plastifiziereinheiten werden in der Regel durch in Plastifizierzylindern angeordnete Plastifizierschnecken gebildet, welche einerseits durch eine Rotationsbewegung einen Kunststoff plastifizieren und durch eine Axialbewegung den plastifizierten Kunststoff aus dem Plastifizierzylinder ausschieben können. Beim Ausschieben des plastifizierten Kunststoffes wird dieser über eine Einspritzdüse einem Formhohlraum oder einer anderen

Plastifizierschnecke zugeführt.

Diese bekannten Verfahren sind jedoch für große Schussgewichte (die Zufuhr von höheren Massen und Gewichten an plastifiziertem Materials in einen Formhohlraum) ungeeignet, da sich durch die erhöhten plastifizierten Kunststoffmassen, welche durch höhere Schussgewichte anfallen, auch die Dimensionierungen der Plastifizierschnecken massiv erhöhen. Diese erhöhten Dimensionierungen von Plastifizierschnecken spiegelt sich jedoch in ebenso massiv erhöhten Fertigungskosten und massiv erhöhten Bauräumen wieder, da solche Ausgestaltungen prinzipiell nicht für große zu fertigenden Bauteile und hohe

Schussgewichte ausgebildet sind.

Ein weiterer Nachteil an solchen Vorrichtungen ist es, dass durch die Primärschnecke sowohl Kunststoff plastifiziert wird als auch eingespritzt, was sich nachteilig auf die Zykluszeit auswirkt. So stellt der Plastifizier- und Einspritzzyklus eine Aneinanderreihung von Plastifizieren mit der Primärplastifizierschnecke, anschließendem Befüllen der Plastifizierschnecke durch eine Sekundärplastifizierschnecke, das nachfolgende Einspritzen in einen Formhohlraum aus der Primärplastifizierschnecke/Primärplastifiziereinheit dar. Jegliche Verkürzung dieser Aneinanderreihung von Ereignissen oder eine simultane Ausführung dieser würde zu einer wesentlichen Erhöhung der Produktivität führen, da die Zykluszeiten

verringert werden würden.

Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, Einspritzeinheiten mit einem Einspritzzylinder und einem Einspritzkolben zu verwenden, welche durch Plastifiziereinheiten geladen werden und durch welche anschließend ein Formhohlraum einer Spritzgussmaschine befüllt wird. Solche Ausgestaltungen sind beispielsweise aus der DE 19902990 C2, der DE 19747473 A1 und der

DE 3932416 A1 bekannt.

Nachteilig an solchen Ausgestaltungen ist es jedoch, dass sich die separat plastifizierten Kunststoffe im Einspritzzylinder vermengen, wodurch ein Monosandwich-Spritzgussverfahren nicht zur Anwendung kommen kann, da sich nicht eine Haut und ein Kern aus den separaten Kunststoffen bilden lässt. Die verschiedenen Werkstoffe vermengen sich im Einspritzzylinder und es kommt zu keiner Trennung der Kunststoffe im Sinne eines Kernes und einer Haut im

Formhohlraum.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Einspritzeinheit, eine Formgebungsmaschine mit einer solchen Einspritzeinheit und ein Verfahren zum Einspritzen anzugeben, mit Hilfe welcher größere Massen oder Gewichte eingespritzt werden können und/oder die Produktivität der Einspritzeinheit erhöht werden kann und/oder die Zykluszeiten verringert werden können und/oder die Fertigungskosten reduziert werden können und/oder die Herstellzeiten oder der Herstellaufwand der

Einspritzeinheit verringert wird.

Diese Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung durch eine Einspritzeinheit für eine Formgebungsmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, einer Formgebungsmaschine mit einer solchen Einspritzeinheit und einem Verfahren mit

den Merkmalen des Anspruchs 11.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zur Versorgung eines Einspritzzylinders mit einer plastifizierten Masse wenigstens zwei Plastifiziereinheiten verwendet werden, welche den Einspritzzylinder vor dem Einspritzvorgang von der Einspritzdüse her mit

der plastifizierten Masse versorgen.

Durch eine Ausgestaltung gemäß der Erfindung wird eine vorteilhafte sequenzielle Einspritzung der durch die wenigstens zwei Plastifiziereinheiten gelieferte plastifizierte Masse in ein Formwerkzeug — vorzugsweise in einen Formhohlraum

eines Formwerkzeuges — möglich.

So kann beispielsweise der Einspritzzylinder zuerst durch die erste Plastifiziereinheit befüllt werden und anschließend durch die zweite Plastifiziereinheit befüllt werden. Beim anschließenden Einspritzvorgang wird naturgemäß wiederum in umgekehrter Reihenfolge die plastifizierte Masse der zweiten Plastifiziereinheit zuerst dem Formwerkzeug zugeführt, welcher sich an die Randschichten bzw. die Wände des Formwerkzeuges ablegt. Die nachfolgend eingespritzte plastifizierte Masse aus der ersten Plastifiziereinheit kann nicht mehr an die Wände des Formhohlwerkzeuges gelangen, da diese bereits durch die plastifizierte Masse der zweiten Plastifiziereinheit abgedeckt sind, wodurch die nachfolgende plastifizierte Masse aus der ersten Plastifiziereinheit ein Kernmaterial im Inneren (und somit des gebildeten

Formteiles) bildet.

Dies ergibt den wesentlichen Vorteil, dass beispielsweise optisch nicht ansprechende Werkstoffe, wie sie beispielsweise aus der Recyclinganwendung entstehen, für den Kern eines Formteiles verwendet werden können, wobei für das äußere optische Erscheinungsbild des Formteiles ein neuer, beispielsweise eingefärbter, Werkstoff verwendet werden kann, welcher den nicht ganz so ansehnlichen Werkstoff

vollständig bedeckt.

Die recht einfache Ausgestaltung eines Einspritzzylinders mit einem Einspritzkolben ist mit einer einfachen Fertigung verbunden, wodurch auch bei sehr großer Ausgestaltung des Einspritzzylinders keine (im Vergleich zu einer

Plastifizierschnecke) wesentlich höheren Produktionskosten entstehen.

Weiters zeigt der Einspritzkolben im Gegensatz zu einer Plastifizierschnecke große Vorteile diesbezüglich, dass er in seiner Dimension — genauer gesagt: im Durchmesser — sehr einfach vergrößert werden kann was bei Plastifizierschnecken

aufgrund der geometrischen Ausgestaltung nicht trivial möglich ist.

höhere Massen und/oder Gewichte in gleicher oder kürzerer Zeit einspritzbar.

NaturgemäRß gehen separate Einspritzkolben und Einspritzzylinder (werden auch als „shooting pots“ oder „shot pots“ bezeichnet) mit einer gewissen Verringerung der Effizienz einher, weil die plastifizierte Masse im Einspritzzylinder unter Druck und Temperatur gehalten werden muss. Der Erfindung liegt die erstaunliche Erkenntnis zugrunde, dass zumindest für sehr große Schussgewichte die Verwendung eines separaten Einspritzzylinders die damit einhergehenden Nachteile durch die Vorteile im Hinblick auf die Zykluszeit und die Größenanforderungen an die

Plastifizierschnecke aufwiegen.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, dass mit Hilfe eines Einspritzzylinders gemäß der vorliegenden Erfindung mehrere Werkstoffe in einer Bewegung - in einer kontinuierlichen Bewegung — einem Formwerkzeug zugeführt werden können, wodurch es nicht zu ungewollten Unterbrechungen während des Einspritzzyklus kommt, wobei beispielsweise Bereiche bereits erstarrten Werkstoffs auftreten können, bevor eine anschließende plastifizierte Masse nachgeliefert wird. Solche stockende Einspritzungen, bei welchen schon plastifiziertes Material im Formwerkzeug aushärtet, bevor der ganze Formwerkzeug befüllt ist, können zu Schwachstellen, Rissen und/oder Lunkern über den Querschnitt des fertigen

Formteiles führen.

Es ist weiters möglich, dass die wenigstens zwei Plastifiziereinheiten bereits während der Einspritzung des Einspritzzylinders für einen nachfolgenden Einspritzvorgang plastifizierte Masse bereitstellen. Somit wird die Zeit zwischen zwei

Einspritzvorgängen des Einspritzzylinders auf ein Minimum reduziert.

Wie erwähnt erfolgt die Versorgung des Einspritzzylinders gemäß der Erfindung über die Versorgungskanäle und die Einspritzdüse. Dabei ist aber zur erwähnen, dass die Einspritzdüse mehrteilig ausgebildet sein kann, wobei die Versorgungskanäle

zwischen zwei oder mehr Teilen der Einspritzdüse einmünden. Anders formuliert,

muss die Versorgung des Einspritzkolbens nicht von der führenden Spitze der Einspritzdüse her erfolgen. Nocheinmal anders formuliert, hat die Versorgung

erfindungsgemäß über zumindest einen Teil der Einspritzdüse zu erfolgen.

Unter Formgebungsmaschinen können SpritzgieRmaschinen, Spritzpressen,

Pressen und dergleichen verstanden werden.

Im Zuge des vorliegenden Dokumentes ist — wenn von einer Platte die Rede ist — nicht zwangsweise von einer ebenen, planen Platte auszugehen. Diese kann auch über Vertiefungen und Erhöhungen verfügen. Auch Ausführungen mit Rippen zur Stabilisierung oder zur Erzeugung einer gewissen Formstabilität sind durchaus denkbar.

Im Zuge des vorliegenden Dokumentes wird in der Terminologie zwischen

Einspritzkolben und Plastifiziereinheiten unterschieden.

Plastifiziereinheiten weisen eine Plastifizier- oder Extruderschnecke auf. Extruderschnecken sind zum Plastifizieren rotatorisch angetrieben. Nach der vorliegenden verwendeten Terminologie weisen Plastifizierschnecken zusätzlich einen Antrieb zum Schneckenvorschub auf, mittels welchem plastifizierte Masse aus

einem Plastifizierzylinder ausgeschoben werden kann.

Formwerkzeuge können einen Formhohlraum oder mehrere Formhohlräume

aufweisen, in welche die plastifizierte Masse eingebracht wird.

Auch Formgebungsmaschinen, bei welchen die plastifizierte Masse einem offenen

Formwerkzeug zugeführt wird, sind durchaus denkbar.

Unter dem Wortlaut „Einspritzkolben“ sind Kolben zu verstehen, welche in einem Einspritzzylinder angeordnet sind und durch eine Axialbewegung ein Fluid aus diesem verdrängt. Ein Einspritzkolben weist eine geschlossene projizierende Fläche zur Längsachse der Einspritzeinheit, welche an die Innenseite des Einspritzzylinders

anschließt, auf und kann axial im Einspritzzylinder bewegbar gelagert sein.

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Plastifizierschnecken, welche ohne geschlossene, projizierende Fläche (sondern beispielsweise nur mit einer Schraubenfläche) ausgestattet sind, sind nicht als Einspritzkolben zu verstehen. Vereinfacht ausgedrückt weißt eine projizierende Fläche einer Schnecke immer eine Öffnung zwischen Schnecke und

Plastifizierzylinder in Längsrichtung auf.

Ein Einspritzkolben ist zur Einspritzung vorgesehen und führt keine Plastifizierung durch.

Unter dem Begriff „Fluid“ ist im Zuge des vorliegenden Dokumentes auch eine

plastifizierte Masse zu verstehen.

Den Plastifiziereinheiten zugeführte Werkstoffe können beispielsweise Kunststoffe, Faserwerkstoffe, Zusatzstoffe, Füllstoffe, Treibmittel für geschäumte Kunststoffe, „Holz“-Compound oder ähnliche beinhalten, wobei aus diesen Werkstoffen die

plastifizierte Masse gebildet wird.

Für die Versorgung des Einspritzzylinders können verschiedene Elemente, wie Schieber, Weichen, Ventile und dergleichen verwendet werden, um die erwünschten

Masseströme zu steuern oder vorübergehend zu unterbrechen.

Es können auch mehrere Plastifiziereinheiten vorgesehen sein, wobei sich beliebig viele Schichten im Einspritzzylinder bilden lassen, welche sich als Schichten im

fertigen Formteil wiederfinden.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen

definiert.

Es kann vorgesehen sein, dass eine Steuer- oder Regelvorrichtung vorgesehen ist, welche vorzugsweise dazu ausgebildet ist, die wenigstens zwei Plastifiziereinheiten zum sequenziellen Versorgen des Einspritzzylinders anzusteuern oder zu regeln. Es kann vorgesehen sein, dass der Einspritzzylinder sequentiell vor einem jeden

Einspritzvorgang durch die wenigstens zwei Plastifiziereinheiten versorgt wird oder

die Versorgung alternierend nach einem jeden Einspritzvorgang durch eine andere Plastifiziereinheit erfolgt. So könnte es beispielsweise auch vorgesehen sein, dass eine Plastifiziereinheit den Einspritzzylinder versorgt, dieser Einspritzzylinder die plastifizierte Masse einspritzt und anschließend die andere Plastifiziereinheit den

Plastifizierzylinder befüllt.

Es kann vorgesehen sein, dass der Einspritzzylinder durch eine

Bewegungsvorrichtung — vorzugsweise entlang einer Längsachse der

Einspritzeinheit — zwischen zwei Stellungen bewegbar ist, wobei

- In einer ersten Stellung der Einspritzzylinder mit einem Formwerkzeug — vorzugsweise einem Formhohlraum eines Formwerkzeuges -— fluidtechnisch verbunden ist, vorzugsweise die Einspritzdüse an einem Formwerkzeug oder einer festen Formaufspannplatte mittelbar oder unmittelbar angepresst ist und/oder

- In einer zweiten Stellung der Einspritzzylinder mit wenigstens einer der wenigstens

zwei Plastifiziereinheiten fluidtechnisch verbunden ist.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Bewegungsvorrichtung einen

Linearantrieb, vorzugsweise eine Kolben-Zylinder-Einheit aufweist.

Alternativ oder zusätzlich kann es auch vorgesehen sein, dass ein Spindelantrieb

vorgesehen ist.

Es kann vorgesehen sein, dass die wenigstens zwei Plastifiziereinheiten wenigstens einen Antrieb aufweisen, welcher wenigstens eine Antrieb dazu ausgebildet ist, durch eine Bewegung der Plastifiziereinheit — vorzugsweise quer zur Längsachse des Einspritzzylinder — die Plastifiziereinheit mit der Einspritzdüse fluidtechnisch zu

verbinden.

Es kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine — vorzugsweise alle — der

wenigstens zwei Plastifiziereinheiten eine Plastifizierschnecke aufweist.

Es kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, dass wenigstens eine — vorzugsweise alle — der wenigstens zwei Plastifiziereinheiten einen Extruder

aufweisen.

Es kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine der wenigstens zwei

Plastifiziereinheiten eine Recycliervorrichtung aufweist.

Unter einer Recycliervorrichtung sind Plastifiziereinheiten zu verstehen, welche dazu ausgebildet sind, recycelten Kunststoff zu verarbeiten. Besser gesagt ist darunter zu verstehen, dass Kunststoff durch diese Plastifiziereinheiten recyclt wird. Hierbei werden vorzugsweise Kunststoffe, welche bereits im Einsatz waren, plastifiziert und

erneut einer Anwendung als Rohstoff für ein Formteil zugeführt.

Eine Recycliervorrichtung kann Vorrichtungen zum Zerkleinern und Entgasen von zu

rezyclierenden Kunststoffen beinhalten.

Es kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine — vorzugsweise alle — der

wenigstens zwei Plastifiziereinheiten einen Schmelzespeicher aufweist.

Als Schmelzespeicher sind Volumina zu verstehen, welche zwischen Plastifiziereinheit und Einspritzdüse (des Einspritzzylinders) angeordnet sein können

und dazu ausgebildet sind, eine plastifizierte Masse zwischenzuspeichern.

Somit kann es vorgesehen sein, dass während des Einspritzvorganges beispielsweise wenigstens eine Plastifiziereinheit weiter plastifiziert und diese plastifizierte Masse im Schmelzespeicher zwischenspeichert, bis der Einspritzzylinder verbunden wird und die gespeicherte plastifizierte Masse aus dem Schmelzespeicher in den Einspritzzylinder übergeführt werden kann. Dies hat besonders bei der Anwendung von Extruder aufweisenden Plastifiziereinheiten den Vorteil, dass der Extruder ohne Unterbrechung, kontinuierlich plastifizieren kann. Die plastifizierte Masse wird während dem Einspritzvorgang (und/oder einem Nachdruckvorgang) im Schmelzespeicher zwischengespeichert und im

Nachfolgenden Versorgungsvorgang an den Einspritzzylinder weitergeleitet.

Der zumindest eine erste Versorgungskanal und/oder der zumindest eine zweite Versorgungskanal kann durch Ventile und/oder Anfahrweichen oder dergleichen jeweils einen Schmelzespeicher bilden. Dies können besonders bevorzugte Ausführungsformen sein, weil durch Zwischenspeichern von plastifizierter Masse in den so geschaffenen Zwischenspeichern während des Einspritzvorgangs sehr schnell nach Ende des Einspritzvorgangs wieder die Versorgung des Einspritzzylinders gestartet werden kann. Der erfindungsgemäße Vorteil (bessere Skalierung der Produktivität zu höheren Schussgewichten hin), kann auf diese Weise

noch verstärkt werden.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass wenigstens eine — vorzugsweise alle — der wenigstens zwei Plastifiziereinheiten im Wesentlichen parallel zum Einspritzzylinder angeordnet sind. Unter einer im Wesentlichen parallelen Anordnung sind leichte Schrägneigungen bis zu 10°, vorzugsweiser 5°, besonders bevorzugt 2°, oder Neigungen, welche lediglich aufgrund von Fertigungstoleranzen entstehen, als inbegriffen zu verstehen. Jedoch sind durchaus auch Ausführungen denkbar, bei welchen wenigstens eine — vorzugsweise alle — der wenigstens zwei Plastifiziereinheiten in einem beliebigen Winkel zum Einspritzzylinder angeordnet

sind.

Es kann vorgesehen sein, dass wenigstens zwei unterschiedliche Werkstoffe plastifiziert werden und dem Einspritzzylinder zugeführt werden. Das heißt die plastifizierte Masse kann aus mehreren — vorzugsweise räumlich separierten —

Werkstoffen bestehen.

Die plastifizierte Masse gemäß der Erfindung kann dann auch als mehrere

plastifizierte Massen aufgefasst werden. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass der Einspritzzylinder vor dem

Einspritzvorgang durch die wenigstens zwei Plastifiziereinheiten sequentiell versorgt

wird.

Weitere Einzelheiten und Ausführungsformen der Erfindung sind anhand der Figuren

sowie der dazugehörigen Figurenbeschreibung ersichtlich. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Detailansicht aus Fig. 1,

Fig. 3 eine weitere Detailansicht aus Fig. 1,

Fig. 4 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Formgebungsmaschine gemäß der Erfindung,

Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Formgebungsmaschine gemäß der Erfindung,

Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung und

Fig. 7-9 einen Einspritzvorgang einer Einspritzeinheit gemäß der Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Einspritzeinheit 1 gemäß der Erfindung. Die Einspritzeinheit 1 dieses Ausführungsbeispiels weist einen Einspritzzylinder 2 auf, in welchem ein Einspritzkolben 3 entlang der Längsachse 11

der Einspritzeinheit 1 bewegbar gelagert ist.

Über eine Einspritzdüse 4 kann mittels des Einspritzkolbens 3 eine plastifizierte Masse aus dem Einspritzzylinder 2 in einen Formhohlraum 5 des Formwerkzeugs 6

eingespritzt werden.

Das Formwerkzeug 6 ist in diesem Ausführungsbeispiel an einer festen

Formaufspannplatte 12 angeordnet.

Zum Plastifizieren des Werkstoffes sind eine erste Plastifiziereinheit 7 und eine zweite Plastifiziereinheit 8 vorgesehen. Die erste Plastifiziereinheit 7 und die zweite Plastifiziereinheit 8 sind in diesem Ausführungsbeispiel parallel zum Einspritzzylinder

2 angeordnet.

Die erste Plastifiziereinheit 7 und die zweite Plastifiziereinheit 8 verfügen jeweils über

eine in einem Zylinder angeordnete Plastifizierschnecke 13, welche über die

Zuführvorrichtungen 15 zugeführtes Material — beispielsweise Kunststoffgranulat — plastifiziert und über den ersten Versorgungskanal 9 und den zweiten

Versorgungskanal 10 dem Einspritzzylinder 2 zuführen kann.

Der in Fig. 2 dargestellte, vergrößerte Drehschieber 16 der Fig. 1 kann dazu genützt werden, durch Verdrehen des Drehschiebers 16 den ersten Versorgungskanal 9 vor

dem dargestellten Verbindungsflansch 18 abzusperren.

Dieser Drehschieber 16 kann dazu verwendet werden, dass — wenn die Einspritzdüse 4 von der Plastifiziereinheit 7, 8 vom Verbindungsflansch 18 abgehoben ist und nicht in fluidtechnischer Verbindung steht — der Versorgungskanal

9, 10 abgesperrt werden kann, sodass nicht unkontrolliert plastifizierte Masse austritt.

Somit kann auch vorgesehen sein, dass die Plastifiziereinheiten 7, 8 während der Einspritzung des Einspritzzylinders 2 weiterarbeiten und bereits während der

Einspritzung plastifizierter Masse für den nächsten Arbeitszyklus vorbereitet wird.

Weiters kann es vorgesehen sein, dass durch die in Fig. 3 vergrößert dargestellte Anfahrweiche 17 (der Fig. 1) die Versorgungskanäle 9, 10 vor den Plastifiziereinheiten 7, 8 abgesperrt werden können bzw. ein Teil des durch die

Plastifiziereinheiten 7, 8 plastifizierten Materials umgeleitet wird.

Diese Anfahrweiche 17 kann den Materialfluss ins Freie lenken bevor dieser in den

Einspritzzylinder 2 gelangen kann.

Der Vorteil dieser Anfahrweiche besteht darin, dass bei der Verwendung von compoundiertem Material oder von recykliertem Material beim Anfahren des Formgebungsprozesses die Materialqualität bestmöglich eingestellt werden kann und erst wenn dies gewährleistet ist (durch Materialprüfung am Austritt der Anfahrweiche

17) in den tatsächlichen Produktionsbetrieb gewechselt werden kann.

Weiters kann bei (kurzer) Produktionsunterbrechung (Störfall) durch Öffnen der

Anfahrweiche 17 plastifiziertes Material austreten, sodass kein unzulässiger Druck

aufgebaut wird bzw. keine sonstigen Störungen auftreten. Es kann dann sehr schnell wieder in den Produktionsablauf gewechselt werden, ohne die Plastifiziereinheiten

7,8 während der Störung in einen Stillstand versetzen zu müssen.

Die Ausführungsvarianten gemäß der Erfindung können für unterschiedliche

Formgebungsmaschinen 20 verwendet werden.

So ist beispielsweise die Ausführungsvariante der Fig. 1 in Fig. 4 für eine

Formgebungsmaschine 20 mit einer horizontale Schließeinheit 21 dargestellt.

In Fig. 5 ist die Ausführungsvariante der Fig. 1 bei einer Formgebungsmaschine 20

mit einer vertikalen Schließeinheit 21 kombiniert.

Fig. 6 zeigt ein ähnliches Ausführungsbeispiel wie bereits Fig. 1, wobei entlang der Versorgungskanäle 9, 10 jeweils ein Schmelzespeicher 14 vorgesehen ist, welcher in Richtung der Einspritzdüse 4 durch Drehschieber 16 (detaillierter in Fig. 2 dargestellt) und in Richtung der Plastifiziereinheit 7, 8 mit Hilfe von einer Anfahrweiche 17

(detaillierter in Fig. 3 dargestellt) abgesperrt werden kann.

Diese Schmelzespeicher 14 sind Volumina, welche zwischen den Plastifiziereinheit 7, 8 und Einspritzdüse 4 (des Einspritzzylinders 2) angeordnet sind und dazu

ausgebildet sind, eine plastifizierte Masse zwischenzuspeichern.

Somit ist es möglich, dass während des Einspritzvorganges beispielsweise wenigstens eine Plastifiziereinheit 7, 8 weiter plastifiziert und diese plastifizierte Masse im Schmelzespeicher 14 zwischenspeichert, bis der Einspritzzylinder 2 verbunden wird und die gespeicherte plastifizierte Masse aus dem Schmelzespeicher

14 in den Einspritzzylinder 2 übergeführt werden kann. Dies hat besonders bei der Anwendung von Extruder aufweisenden

Plastifiziereinheiten 7, 8 den Vorteil, dass der Extruder ohne Unterbrechung,

kontinuierlich plastifizieren kann. Die plastifizierte Masse wird während dem

Einspritzvorgang im Schmelzespeicher 14 zwischengespeichert und im

nachfolgenden Versorgungsvorgang an den Einspritzzylinder 2 weitergeleitet.

Figuren 7 bis 9 zeigen einen Einspritzvorgang einer erfindungsgemäßen

Ausführungsvariante einer Einspritzeinheit 1 (die Ausführungsvariante der Fig. 1).

In einem ersten Schritt (durch Fig. 67 gezeigt) wird der Einspritzzylinder 2 vom Formwerkzeug 6 entlang der Längsachse 11 der Einspritzeinheit 1 wegbewegt und die erste Plastifiziereinheit 7 wird quer dazu verschoben, sodass die Einspritzdüse 4 an einem zuvor beschriebenen Verbindungsflansch 18 der ersten Plastifiziereinheit 7

anliegt (oder angepresst wird).

Durch die somit fluidtechnisch hergestellte Verbindung zwischen der ersten Plastifiziereinheit 7 und dem Einspritzzylinder 2 kann nun plastifizierte Masse aus der Plastifiziereinheit 7 in den Einspritzzylinder 2 übergeführt werden, indem durch die Plastifizierschnecke 13 der ersten Plastifiziereinheit 7 plastifizierte Masse ausgeschoben wird und simultan der Einspritzkolben 3 zurück bewegt wird, sodass

sich allmählich der Einspritzzylinder 2 befüllt.

Wenn nun eine definierte Menge an plastifizierter Masse der ersten Plastifiziereinheit 7 dem Einspritzzylinder 2 zugeführt wurde, kann sich die erste Plastifiziereinheit 7 quer zur Längsachse 11 vom Einspritzzylinder 2 distanzieren und die zweite Plastifiziereinheit 8 quer zur Längsachse 11 an den Einspritzzylinder 2 herangeführt

werden.

Wie durch Fig. 8 gezeigt, kann nun aus der zweiten Plastifiziereinheit 8 plastifizierte Masse in gleicher Weise dem Einspritzzylinder 2 zugeführt werden, wodurch sich im Einspritzzylinder 2 ein zweiter Bereich mit einem plastifizierten Masse der zweiten Plastifiziereinheit 8 bildet.

Wenn auch aus der zweiten Plastifiziereinheit 8 nun eine definierte Menge an

plastifizierte Masse zugebracht wurde, kann sich wiederum die zweite

Plastifiziereinheit 8 quer zur Längsachse 11 vom Einspritzzylinder 2 entfernen und

der Einspritzzylinder 2 kann an das Formwerkzeug 6 herangeführt werden oder

genauer gesagt die Einspritzdüse 4 an das Formwerkzeug 6 angepresst werden.

Durch eine Bewegung entlang der Längsachse 11 der Einspritzeinheit 1 des Einspritzkolbens 3 können nun die plastifizierten Massen aus dem Einspritzzylinder 2 ausgeschoben werden und über die Einspritzdüse 4 einem Formhohlraum 5 des

Formwerkzeugs 6 zugeführt werden (wie durch Fig. 8 gezeigt).

Bei einem entsprechenden Ausführungsbeispiel, wie durch die Figuren gezeigt, wird durch das erste Plastifizieraggregat 7 ein Kernmaterial erzeugt und dem Einspritzzylinder 2 zugeführt, wohingegen durch die zweite Plastifiziereinheit 8 ein

Hautmaterial erzeugt wird und dem Einspritzzylinder 2 zugeführt wird.

Es sind jedoch auch durchaus Ausgestaltungen denkbar, bei welchen über die Einspritzdüse 4 noch weitere plastifizierte Massen aus weiteren Plastifiziereinheiten zugeführt werden, wodurch mehrere Schichten (beispielsweise ein Lagenaufbau)

eines fertigen Formwerkzeugteiles erzeugt werden kann.

Bezugszeichenliste:

1 Einspritzeinheit 2 Einspritzzylinder 3 Einspritzkolben

4 Einspritzdüse

5 Formhohlraum

6 Formwerkzeug

7 erste Plastifiziereinheit 8 zweite Plastifiziereinheit 9 erster Versorgungskanal

10 zweiter Versorgungskanal 11 Längsachse der Einspritzeinheit 12 feste Formaufspannplatte 13 Plastifizierschnecke

14 Schmelzespeicher

15 Zuführvorrichtung

16 Drehschieber

17 Anfahrweiche

18 Verbindungsflansch

19 Weiche

20 Formgebungsmaschine 21 Schließeinheit

Innsbruck, am 24. Juni 2020

Claims

Patentansprüche:

Einspritzeinheit für eine Formgebungsmaschine, wobei die Einspritzeinheit (1) einen Einspritzzylinder (2) aufweist und ein Einspritzkolben (3) im Einspritzzylinder (2) vorgesehen ist, welcher dazu ausgebildet ist, im Rahmen eines Einspritzvorgangs eine plastifizierte Masse — insbesondere eines plastifizierter Kunststoff — aus dem Einspritzzylinder (2) auszuschieben und über eine Einspritzdüse (4) einem Formwerkzeug (6) zuzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Plastifiziereinheiten (7, 8) und zwei Versorgungskanäle (9, 10) vorgesehen sind, wobei die wenigstens zwei Plastifiziereinheiten (7, 8) durch die Versorgungskanäle (9, 10) mit der Einspritzdüse (4) fluidtechnisch verbindbar sind und die wenigstens zwei Plastifiziereinheiten (7, 8) dazu ausgebildet sind, den Einspritzzylinder (2) über die Versorgungskanäle (9, 10) und die Einspritzdüse (4) vor dem

Einspritzvorgang mit der plastifizierten Masse zu versorgen.

Einspritzeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steueroder Regelvorrichtung vorgesehen ist, welche vorzugsweise dazu ausgebildet ist, die wenigstens zwei Plastifiziereinheiten (7, 8) zum sequenziellen Versorgen

des Einspritzzylinders (2) anzusteuern oder zu regeln.

Einspritzeinheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass der Einspritzzylinder (2) durch eine

Bewegungsvorrichtung, vorzugsweise entlang einer Längsachse (11) der

Einspritzeinheit (1), zwischen zwei Stellungen bewegbar ist, wobei

- In einer ersten Stellung der Einspritzzylinder (2) mit einem Formwerkzeuges (6) fluidtechnisch verbunden ist, vorzugsweise die Einspritzdüse (4) an einem Formwerkzeug (6) und/oder einer festen Formaufspannplatte (12) mittelbar oder unmittelbar angepresst ist, und/oder

- In einer zweiten Stellung der Einspritzzylinder (2) mit wenigstens einer der

wenigstens zwei Plastifiziereinheiten (7, 8) fluidtechnisch verbunden ist.

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Einspritzeinheit nach dem vorangegangenen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsvorrichtung einen Linearantrieb,

vorzugsweise eine Kolben-Zylinder-Einheit aufweist.

Einspritzeinheit nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Plastifiziereinheiten (7, 8) wenigstens einen Antrieb aufweisen, welcher wenigstens eine Antrieb dazu ausgebildet ist, durch eine Bewegung der Plastifiziereinheiten (7, 8) — vorzugsweise quer zur Längsachse (11) des Einspritzzylinders (2) — die

Plastifiziereinheiten (7, 8) mit der Einspritzdüse (4) fluidtechnisch zu verbinden.

Einspritzeinheit nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine —- vorzugsweise alle — der wenigstens zwei Plastifiziereinheiten (7, 8) eine Plastifizierschnecke (13)

aufweist.

Einspritzeinheit nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der wenigstens zwei

Plastifiziereinheiten (7, 8) eine Rezykliervorrichtung aufweist.

Einspritzeinheit nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine —- vorzugsweise alle — der wenigstens zwei Plastifiziereinheiten (7, 8) einen Schmelzespeicher (14)

aufweist.

Einspritzeinheit nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine —- vorzugsweise alle — der wenigstens zwei Plastifiziereinheiten (7, 8) im Wesentlichen parallel zum

Einspritzzylinder (2) angeordnet sind.

Formgebungsmaschine, vorzugsweise Spritzgießmaschine, mit wenigstens einer

Einspritzeinheit (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche.

11. Verfahren zum Einspritzen einer plastifizierten Masse — insbesondere eines plastifizierten Kunststoffes —- in ein Formwerkzeug (6) einer Formgebungsmaschine, wobei im Rahmen eines Einspritzvorgangs eine plastifizierte Masse durch einen Einspritzkolben (3) aus einem Einspritzzylinder (2) ausgeschoben wird und über eine Einspritzdüse (4) einem Formwerkzeug (6) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Versorgung des Einspritzzylinders (2) mit der plastifizierten Masse wenigstens zwei Plastifiziereinheiten (7, 8) verwendet werden, welche den Einspritzzylinder (2) vor dem Einspritzvorgang von der Einspritzdüse (4) her mit der plastifizierten

Masse versorgen.

12. Verfahren nach dem vorangegangenen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass durch die wenigstens zwei Plastifiziereinheiten (7, 8) wenigstens zwei unterschiedliche Werkstoffe plastifiziert und dem Einspritzzylinder (2) als

plastifizierte Masse zugeführt werden.

13. Verfahren nach einem der beiden vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einspritzzylinder (2) vor dem Einspritzvorgang durch

die wenigstens zwei Plastifiziereinheiten (7, 8) sequenziell versorgt wird.

Innsbruck, am 24. Juni 2020