CH521221A

CH521221A - Verfahren zur Herstellung von Spritzlingen aus Kunststoff und Spritzeinheit zur Ausübung des Verfahrens

Info

Publication number: CH521221A
Application number: CH1881870A
Authority: CH
Inventors: Hehl Karl
Original assignee: Hehl Karl
Priority date: 1970-02-17
Filing date: 1970-12-18
Publication date: 1972-04-15
Also published as: CH528361A

Description

HAUPTPATENT Verfahren zur Herstellung von Spritzlingen aus Kunststoff und Spritzeinheit zur Ausübung des
Verfahrens
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Spritzlingen aus Kunststoff, wie Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere, der in einem Plastifizierungszylinder vor einer rotierenden Förderschnecke unter Relativbewegung zwischen Plastifizierungszylinder und Förderschnecke angesammelt und vorplastifiziert wird, wobei die genannte Relativbewegung durch den Staudruck des plastischen Kunststoffes hervorgerufen wird, danach der Kunststoff durch einen Axialhub der Förderschnecke in eine Giessform eingespritzt wird, nachdem zuvor der im vorherigen Spritzzyklus erzeugte Spritzling ausgeworfen worden ist.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Spritzeinheit zur Ausübung des Verfahrens mit einem von der Giessform absetzbaren Spritzzylinder und einer mittels hydraulischer Antriebsvorrichtung verschiebbaren Förderschnecke, die nach Einspritzung des Kunststoffes in die Giessform ein vorbestimmbares Quantum an Kunststoff für den nachfolgenden Spritzzyklus vorplastifiziert und dabei unter der Wirkung des Staudruckes dieses vorplastifizierten Kunststoffes axial zurückweicht.

Bei einem an sich bekannten Verfahren bzw. einer an sich bekannten Spritzeinheit dieser Art mit verschliessbarer Düse wird der Spritzzylinder nach Beendigung des Einspritzvorganges von der Giessform abgehoben und dabei die Düse automatisch verschlossen. Sodann wird das erforderliche Quantum an Kunststoff für den nächsten Spritzzyklus im Spritzzylinder vorplastifiziert (z.B. deutsche Patente 1 168 061, 1 172 420).

Die Erfahrung hat gezeigt, dass sich eine solche Spritzeinheit vielfach nicht zur Verarbeitung von Kunststoffen mit Zusätzen, wie Keramik, Metallpulver, Asbest u. dgl. eignet, die zur Erzielung bestimmter mechanischer, thermischer, elektrischer oder magnetischer Eigenschaften des Fertigproduktes eingemischt worden sind. Diese Zusätze können den normalen Spritzablauf wesentlich stören oder gar unmöglich machen. In vielen Fällen lässt sich die zu verarbeitende Mischung nicht mehr oder in nicht ausreichender Geschwindigkeit durch den Durchlass der verschliessbaren Düse pressen. Dies insbesondere dann, wenn es sich um einen strukturierten Zusatz, wie z.B. Asbest, Glasfaser, Textilfaser handelt. Diese Zusätze können im Extrem die Düse verstopfen. Ähnliche Schwierigkeiten ergeben sich bei der Verarbeitung von bestimmten Duroplasten.

Der pastenförmige Duroplast erfährt eine übermässige Stauung im Durchlass der verschliessbaren Düse. Es hat sich gezeigt, dass bestimmte Duroplaste im pastenförmigen Zustand durch eine relativ kleine Düsenöffnung nicht mehr hindurchtreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Spritzeinheit der eingangs genannten Gattungen zu schaffen, mit dem bzw. mit der Kunststoffe mit extrem unterschiedlichen Eigenschaften verarbeitet werden können, und zwar auch dann, wenn diesen Kunststoffen Zusätze, wie Asbest, Textilfasern, Glasfasern, Keramik, Metallpulver u. dgl., einverleibt sind. Dies gilt auch für Zusätze, welche die Fliessfähigkeit des zu verarbeitenden Kunststoffes stark herabsetzen.

Verfahrensgemäss wird diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Kunststoff bei offener, auf der mit Kunststoff gefüllten Giessform aufliegenden Düse vorplastifiziert wird, danach ebenfalls bei offener Düse der Staudruck im vorplastifizierten Kunststoff durch eine begrenzte Relativbewegung zwischen Förderschnecke und Plastifizierungszylinder beseitigt und vor der Einspritzung der Plastifizierungszylinder ebenfalls bei offener Düse von der Giessform abgesetzt wird.

Die Spritzeinheit der eingangs genannten Gattung zeichnet sich erfindungsgemäss dadurch aus, dass der Spritzzylinder eine über den gesamten Spritzzyklus offene Düse sowie eine Einrichtung aufweist, die geeignet ist, den Staudruck im vorplastifizierten Kunststoff durch eine begrenzte Relativbewegung zwischen Plastifizierungszylinder und Förderschnecke vor- oder unmittelbar nach dem Absetzen des Plastifizierungszylinders von der Giessform zu beseitigen.

Zweckmässigerweise weist die Spritzeinheit eine verschlussfreie Düse auf.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung an einigen Ausführungsbeispielen erläutert.

Es zeigen in einem ersten Ausführungsbeispiel:
Fig. 1 die an der Giessform anliegende Spritzeinheit nach gerade beendigter Einspritzung in Draufsicht,
Fig. 2 eine Einzelheit aus der Spritzeinheit gemäss Fig. 1 in grösserem Massstab,
Fig. 3 einen Ausschnitt aus der Einzelheit gemäss Fig. 2 mit weiteren angrenzenden Teilen in grösserem Massstab,
Fig. 4 die von der Giessform abgesetzte Spritzeinheit gemäss Fig. 1 nach Beendigung der Vorplastifizierung,
Fig. 5 eine Einzelheit aus der Spritzeinheit gemäss Fig. 4 in grösserem Massstab,
Fig. 6 einen Ausschnitt aus der Einzelheit gemäss Fig. 5 mit weiteren angrenzenden Bauteilen in grösserem Massstab, in einem zweiten Ausführungsbeispiel:

:
Fig. 7 eine an der Giessform (nicht gezeichnet) anliegende Spritzeinheit nach beendigter Vorplastifizierung in Draufsicht,
Fig. 8 die Spritzeinheit gemäss Fig. 7 nach beendigtem Einspritzvorgang in Seitenansicht,
Fig. 9 die Düse der Spritzeinheit in Vorderansicht,
Fig. 10 die längsgeschnittene Düse gemäss Fig. 9 bei extrem vorderer Einstellung ihres Schiebers,
Fig. 11 die Düse gemäss Fig. 10 bei extrem hinterer Einstellung ihres Schiebers,
Fig. 12 einen Querschnitt durch die Friktionskörper der Spritzeinheit mit den zugehörigen Trägerholmen und der zugehörigen Spanneinrichtung,
Fig. 13 einen Schnitt nach Linie IX-IX von Fig. 12, in einem dritten Ausführungsbeispiel:
Fig. 14 eine Spritzeinheit in Seitenansicht, teilweise im Längsschnitt und
Fig. 15 die längsgeschnittene Spritzeinheit gemäss Fig. 14 in Draufsicht.

In den beiden Ausführungsbeispielen gemäss Fig. 1-6 und Fig. 7-13 ist die Spritzeinheit auf Holmen 1, 2 gelagert.

Der mittels Heizmanschetten 4 beheizbare Spritzzylinder 3 ist mit Hilfe der Trägerbrücke 5 auf den Holmen axial ver schiebbar. Die rotierbare Förderschnecke 6 ist von der An triebsbrücke 7 aufgenommen, die ihrerseits auf den Holmen zu gleiten vermag. Auf dem rückwärtigen Ende der Holme sitzt der mit Flansch 8' versehene Hydraulikzylinder 8. Er umschliesst einen beidseitig beaufschlagbaren Kolben, der über die Kolbenstange 9 und die Antriebsbrücke 7 mit der
Förderschnecke 6 verbunden ist. Als Rotationsantrieb für die Förderschnecke dient der von der Antriebsbrücke 7 getra gene Ölmotor 10. Die Düse 11 des Spritzzylinders mit Heiz manschette 12 ist verschlussreif, d.h. ständig offen. Sie weist einen relativ weiten Durchlass auf.

Mit wenigstens einem der
Holme ist ein als Friktionskörper 19 gestalteter stationärer
Anschlag mittels Spannschraube 40 verklemmt, der bei ein stellbarer Reibung auf dem zugehörigen Holm axial ver schiebbar ist. Der geschlitzte Friktionskörper ist innen mit einer geschlitzten Kunststoffhülse 20 versehen (Fig. 3, 6;
12, 13).

Im Ausführungsbeispiel gemäss den Fig. 1-6 weist so wohl die Trägerbrücke 5 als auch die Antriebsbrücke 7 einen als Öse ausgebildeten Ansatz 21 bzw. 22 auf. Im Ansatz 22 der Antriebsbrücke ist eine Mitnahmestange 23 mittels
Flügelschraube 24 axial einstellbar befestigt. Die Mitnahme stange durchgreift den koaxialen Ansatz 21 der Träger brücke 5 und trägt auf seinem freien Ende einen Anschlag 25.

An einer den ölmotor überdeckenden Haube 7' der An triebsbrücke 7 sitzen zwei ösenartige Ansätze 29, 30, in denen je eine Schaltstange 31 bzw. 32 axial einstellbar auf genommen ist. Die Schaltstange 32 arbeitet mit einem Mikro schalter 33 zusammen, der auf dem stationären Hydraulik zylinder 8 sitzt und dient zur Steuerung einer zweiten Druck stufe beim Einspritzen. Die Schaltstange 31 arbeitet mit einem Mikroschalter 34 zusammen, der ebenfalls am statio nären Hydraulikzylinder befestigt ist und dient der Begren zung des Rückhubes der Förderschnecke 6.

Mit Hilfe einer Drossel 36 lässt sich die Geschwindigkeit des Vorwärtshubes und damit die Einspritzgeschwindigkeit regeln. Die Druckeinstellpatronen 37, 38 dienen der Einstellung der 1. und 2. Druckstufe beim Einspritzen. Am Manometer 39 lässt sich der jeweilige Einspritzdruck während der ersten und zweiten Druckstufe sowie der jeweilige Staudruck bei der Vorplastifizierung ablesen.

Die Spritzeinheit gemäss dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1-6 arbeitet wie folgt:
Bei der Arbeitsposition gemäss Fig. 1 ist der Einspritzvorgang gerade beendet. Die Düse 11 hat Kontakt mit der nichtgezeichneten Giessform, die bereits gefüllt und in Ab kühlung begriffen ist. In Abhängigkeit von der abgelaufenen
Einspritzzeit wird der Ölmotor 10 in Betrieb gesetzt. Die Förderschnecke rotiert. Vor ihrem vorderen Ende wird das geförderte, plastifizierte Material angesammelt. Vom Staudruck des sich ansammelnden Kunststoffmaterials wird die Förderschnecke 6 immer weiter nach rückwärts bewegt, wobei der Spritzzylinder 3 sich an der Giessform abstützt. Der Widerstand, welcher der Förderschnecke bei ihrer Rück wärtsbewegung entgegengesetzt wird, wird mittels der Drosselpatrone 35 vorbestimmt, die den Abfluss des Öls aus der rückwärtigen Zylinderkammer des Zylinders 8 bremst.

Bei der Rückwärtsbewegung der Förderschnecke verringert sich der Abstand zwischen dem Anschlag 25 der Mitnahmestange 23 und dem Ansatz 21 der Trägerbrücke 5 zunehmend. Sobald die an dem Ansatz 26 der Antriebsbrücke 7 axial einstellbar befestigte Schaltstange 27 die Schaltrolle des an der Trägerbrücke 5 befestigten Mikroschalters 28 freigibt, wird die Vorplastifizierungsphase beendet. In diesem Augenblick befindet sich der Anschlag 25 der Mitnahmestange 23 in einem geringfügigen Abstand von dem Ansatz 21 der Trägerbrücke. Dieser Abstand entspricht dem Abstand des Friktionskörpers 19 von der Trägerbrücke 5. Der gleiche Schaltimpuls, der den Ölmotor für den Rotationsantrieb der Förderschnecke stoppt, leitet auch den Rückhub des Kolbens des Hydraulikzylinders 8 ein.

Der Kolben beginnt die nicht rotierende Förderschnecke mit ihrer Antriebsbrücke 7 in rückwärtiger Richtung zu ziehen, während der Spritzzylinder stillsteht. Durch die Relativbewegung zwischen Förderschnecke und Spritzzylinder wird das noch dem Staudruck unterworfene plastifizierte Material vor der Förderschnecke entspannt oder gar einem geringfügigen Unterdruck unterworfen. Im Zuge der erwähnten Relativbewegung zwischen Förderschnecke und Spritzzylinder läuft der Anschlag 25 schliesslich auf den Ansatz 21 der Trägerbrücke 5 auf, um die Trägerbrücke samt dem Spritzzylinder mitzunehmen. Im ersten Moment der Mitnahme hebt sich die offene, verschlussfreie Düse 11 von der Giessform ab, ohne dass das vorplastifizierte Material aus der Düse auszutreten vermag, weil es entspannt bzw. einem geringfügigen Unterdruck unterworfen ist.

In den Fig. 46 ist die Spritzeinheit in einem Augenblick des Arbeitsablaufes dargestellt, bei dem nach beendeter Vorplastifizierung der Zylinder von der Giessform abgesetzt ist.

Der beschriebene Arbeitsablauf setzt voraus, dass ein Kunststoffmaterial verarbeitet wird, das bei Rückhub der Förderschnecke eine Relativbewegung zwischen dieser Förderschnecke und dem Plastifizierungszylinder 3 zulässt, d.h.

dass bei der Rückwärtsbewegung der Förderschnecke der Plastifizierungszylinder zumindest für einen Augenblick stillzustehen vermag. Diese Voraussetzung ist jedoch nur in relativ seltenen Fällen gegeben. Meist reicht jedoch das Gewicht des Plastifizierungszylinders bzw. die Trägheit seiner Masse einschliesslich der einer Axialbewegung entgegenwirkenden Reibungskräfte seiner Führungslager nicht aus, um eine durch das Kunststoffgranulat bzw. das plastifizierte Kunststoffmaterial bedingte Verkeilung bzw. Verklebung des Spritzzylinders mit der Förderschnecke zu überwinden. Diese Verkeilung bzw. Verklebung wirkt wie eine Kupplung zwischen Förderschnecke und Plastifizierungszylinder. Unter dieser Voraussetzung einer Verklebung bzw.

Verkeilung im obigen Sinne wird der Zylinder beim Rückwärtshub der Förderschnecke unmittelbar mitgenommen, d.h. der Plastifizierungszylinder wird im ersten Augenblick der Rückwärtsbewegung der Förderschnecke von der Giessform abgehoben, so dass in erwünschter Weise der thermische Kontakt zwischen Spritzzylinder und Giessform unterbrochen wird. Fast im gleichen Augenblick, d.h. im Bruchteil einer Sekunde später, läuft aber dei Trägerbrücke 5 des Plastifizierungszylinders 3 auf den stationären Friktionskörper 19 auf, der axial so eingestellt ist, dass er sich nur in geringfügigem Abstand (etwa 1¯2mm) von der Rückseite der Trägerbrücke 5 des sich in Anlage an der Giessform befindlichen Plastifizierungszylinders befindet. Mit dem Auflaufen der Trägerbrücke 5 auf den Friktionskörper 19 ist die rückwärtige Bewegung des Plastifizierungszylinders abgestoppt.

Im weiteren Verlauf des Rückhubes der Förderschnecke bewegt sich die Förderschnecke relativ zum Spritzzylinder, wobei sie die durch das plastische Kunststoffgranulat bzw. durch Kunststoff bedingte Verkeilung bzw. Verklebung mit dem Plastifizierungszylinder überwindet. Bei dieser Relativbewegung (Entspannungshub) wird der vor der Förderschnecke befindliche, vorplastifizierte und für die nachfolgende Einspritzung bestimmte Kunststoff vom Staudruck befreit und/oder sogar einem geringen Unterdruck unterworfen. Da diese Entspannung des plastifizierten Materials bzw. der Unterdruck fast gleichzeitig bzw. unmittelbar nach Abheben des Spritzzylinders von der Giessform erzeugt wird, vermag die vorplastifizierte Masse infolge ihrer Trägheit vor ihrer Entspannung nicht mehr aus der offenen Düse des Spritzzylinders auszutreten.

Die Grösse des in der Regel nur wenige Millimeter betragenden Entspannungshubes ist von der Menge des vorplastifizierten Materials abhängig. Der Entspannungshub ist beendet, sobald der Anschlag 25 auf dem Ansatz 21 aufläuft. Mit dem Auflaufen des Anschlages wird in der Regel auch der Rückhub der Förderschnecke wegabhängig, d.h.

durch die Schaltanordnung 31, 34 beendet. In manchen Fällen kann jedoch ein weiterer Rückwärtshub zweckmässig sein, um den Spritzzylinder noch weiter von der Giessform abzuheben. In diesem Falle wird der Friktionskörper 19 auf dem zugehörigen Holm durch den Schub der Trägerbrücke 5 unter Überwindung der eingestellten Friktionskräfte axial verschoben.

Nun wird der Einspritzvorgang, z.B. in Abhängigkeit vom Auswerfen des zuvor fertiggestellten Spritzlings, eingeleitet.

Zu diesem Zweck wird der Kolben des Zylinders 8 rückseitig beaufschlagt. Er bewegt die Schnecke axial in Richtung der Giessform. Infolge Verkeilung bzw. Verklebung der Förderschnecke mit dem Plastifizierungszylinder wird letzterer mitgenommen und auf die Giessform aufgesetzt. Nun wird im Zuge der weiteren Vorwärtsbewegung der Förderschnecke die genannte Verkeilung bzw. Verklebung überwunden, und der Einspritzvorgang beginnt in einer ersten Druckstufe. Sobald die Schaltstange 32 das Schaltelement des Mikroschalters 33 verlässt, wird die zweite Druckstufe eingeleitet. Dies geschieht in der Regel erst dann, wenn die Form nahezu oder ganz gefüllt ist. Sofern der Friktionskörper 19 beim Rückwärtshub der Förderschnecke verschoben worden ist, wird er nunmehr beim Vorwärtshub der Schnecke wieder in seine Ausgangsposition (Fig. 1) überführt.

Bei Beendigung des Einspritzvorganges liegt die in den Fig. 1-3 dargestellte Arbeitsposition vor, d.h. der Anschlag 25 befindet sich wieder in maximalem Abstand von dem Ansatz 21 der Trägerbrücke 5. In dieser Arbeitsposition befindet sich noch eine kleine Restmenge von vorplastifiziertem Material als Kunststoffpolster im Plastifizierungszylinder, um sicherzustellen, dass die Förderschnecke auf das in der Form befindliche Kunststoffmaterial über das Kunststoffpolster einen Druck ausüben kann. Entsprechend der Grösse des Kunststoffpolsters befindet sich der Friktionskörper 19 in geringfügigem Abstand von der Trägerbrücke 5.

Eine ständige Anlage der Düse des Plastifizierungszylinders an der Giessform ist nicht möglich, weil durch den thermischen Kontakt ein Wärmeausgleich zwischen Spritzzylinder und Giessform stattfinden würde, so dass die Abkühlungszeit der Giessform verlängert wird und anderseits eine unerwünschte Abkühlung der Düse bzw. des Plastifizierungszylinders eintritt.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 7-13 besteht die Düse 11 aus einem hülsenförmigen Düsenkörper 45 und einem im Gewindeeingriff mit diesem Düsenkörper stehenden Anschlagkörper 47. Dieser begrenzt mittels einer Ringschulter die Axialbewegung des Schiebers 46. Der Schieber durchgreift den Anschlagkörper 47 und überragt diesen. Die vom Kunststoff beaufschlagte Fläche des Schiebers 46 ist kleiner als die Fläche des den wirksamen Einspritzdruck erzeugenden Querschnitts der Förderschnecke 6.

Die beiden Friktionskörper 19 mit Kunststoffhülsen 20 sind gemeinsam mit ihren Holmen verspannbar. Hierzu dient eine Verspanneinrichtung, die aus einer Spannschraube 40 und einer Spannhülse 41 besteht (Fig. 12, 13). Beim Anziehen der Schraube 40 werden beide Friktionskörper 19 gleichmässig mit den Trägerholmen 1, 2 verspannt.

In den Ansätzen 22 der Trägerbrücke 5 sind Mitnahme stangen 23 mittels Kontermuttern 24 axial einstellbar be festigt. Die Mitnahmestangen durchgreifen die koaxialen Ansätze 21 des Antriebskörpers 7 und tragen auf ihrem freien Ende je einen Anschlag 25. Die aus den Bauteilen
21-25 bestehende Mitnahmekupplung ist symmetrisch beid seits des Plastifizierungszylinders 3 angeordnet.

In einem weiteren ösen artigen Ansatz 126 der Trägerbrücke 5 ist eine axial verstellbare Schaltstange 127 befestigt, die mit einem Mikroschalter zusammenarbeitet, welcher auf der Schutzhaube 7' der Antriebsbrücke 7 sitzt. Diese Schaltanordnung sorgt für die Beendigung der Vorplastifizierung.

Mit ihrer Hilfe wird das für die Einspritzung erforderliche Quantum an Kunststoff vorbestimmt. An dem Flansch 8' des Hydraulikzylinders 8 ist ein ösenartiger Ansatz 129 mit axial einstellbaren Schaltstangen 131, 132. Die Schaltstange 132 arbeitet mit einem Mikroschalter 133 zusammen, der auf der Haube 7' der Antriebsbrücke 7 sitzt. Die Schaltanordnung 132, 133 dient der Steuerung einer zweiten Druckstufe beim Einspritzen. Die Schaltstange 131 arbeitet mit einem Mikroschalter 134 zusammen, der ebenfalls auf der Haube 7' der Antriebsbrücke 7 befestigt ist. Die Schaltanordnung 131, 134 dient der Begrenzung des in seiner Länge vorbestimmbaren Rückhubes der Förderschnecke 6. Sämtliche Mikroschalter für eine wegabhängige Steuerung der Vorplastifizierung, der Nachdruckstufe beim Einspritzvorgang und des Rückhubes der Förderschnecke sind in einem gemeinsamen Gehäuse 57 untergebracht.

Die Staudruckpatrone 35, die Drossel 36, die Druckeinstellpatronen 37, 38 und das Druckmanometer 39 haben dieselben Funktionen bzw. dieselbe Bedeutung wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 1-6.

Auf den Holmen 1, 2 festspannbare Anschläge 42, 43 begrenzen die Vorwärtsbewegung des Plastifizierungszylinders.

Sie bestehen aus einer inneren Spannhülse 42 mit Aussengewinde und einer Anschlaghülse 43 mit einem Innengewinde, das mit dem Aussengewinde der Spannhülse in Eingriff steht.

Die Anschlaghülsen werden mittels Kontermuttern 44 arretiert.

Die Arbeitsweise der mit zwei symmetrisch zur Spritz achse angeordneten Mitnahmekupplungen und mit zwei Friktionskörpern ausgerüsteten Spritzeinheit gemäss Fig. 7-13 entspricht grundsätzlich der bereits beschriebenen Arbeitsweise der mit nur einer Mitnahmekupplung und mit nur einem Friktionskörper ausgerüsteten Spritzeinheit gemäss den Fig. la. Unterschiede bestehen im wesentlichen im Aufbau und in der Arbeitsweise der Düse 11.

Bei der Arbeitsposition gemäss Fig. -1 liegt die Trägerbrücke 5 des Plastifizierungszylinders 3 unter der Wirkung des über die Förderschnecke wirkenden Hydraulikzylinders 8 an den auf den Holmen 1, 2 festgespannten Anschlägen 42#4 an. Diese Anschläge sind axial so auf den Holmen eingestellt, dass ausschliesslich der den Anschlagkörper 47 der Düse überragende Schieber 46 Kontakt mit der Giessform hat, wobei dieser Schieber bei einer mittleren Arbeitstemperatur des Spritzzylinders eine Mittelstellung zwischen seinen möglichen extremen, axialen Endstellungen einnimmt (Mittelstellung zwischen den Stellungen gemäss Fig. 4 und 5).

Der wesentliche Teil der Last, den der Hydraulikzylinder 8 im Zuge des Einspritzhubes der Förderschnecke über diese auf den Spritzzylinder axial ausübt, wird daher von den Anschlägen 42-44 aufgefangen, ohne dass die Giessform oder die Düse über Gebühr beansprucht wird. Der Druck, mit welchem der Schieber 46 auf der Giessform aufliegt, bemisst sich nach ihrer vom Kunststoff beaufschlagten rückwärtigen Fläche. Diese Fläche ist kleiner als die Fläche des den wirksamen Einspritzdruck erzeugenden Querschnitts der Förderschnecke 6. Der Anlagedruck des Schiebers reicht aus, um einen Rückstau des noch plastischen Materials aus der
Giessform zu verhindern und ist anderseits ausreichend gering, um jede übermässige Beanspruchung der Giessform im Bereich des Angusses zu vermeiden.

Mit Hilfe der Anschläge 42#4 lässt sich auch bei Anwendung einer starken Düse ohne Schieber gemäss dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1-6 bei sorgfältiger axialer Einstellung der Anschläge auf den Holmen 1, 2 eine unerwünscht starke Beanspruchung der Giessform insbesondere im Bereich des Angusses vermeiden. Eine solche axiale Ein stellung der Anschläge erreicht man dadurch, dass man den
Spritzzylinder mit der Düse mit einem Druck auf die Giess form auffahren lässt, der noch in den Grenzen tragbarer Be anspruchung der Giessform liegt. Sodann werden die An schläge in Anlage an die Trägerbrücke 5 gebracht und fest gespannt.

Auf diese Weise ist sichergestellt, dass auch bei wesentlich höheren Einspritzdrücken derjenige Teil des axialen Druckes des Plastifizierungszylinders, der eine über mässige Beanspruchung der Giessform zur Folge haben würde, von den Anschlägen 42-44 abgefangen wird.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 14 und 15 besteht die Einrichtung zur Beseitigung des Staudruckes aus einem einzigen, am Plastifizierungszylinder abgestützten hydraulischen Antriebszylinder 215, 216. Wie aus Fig. 15 ersichtlich, sind die beiden Trägerholme 1, 2 der Spritzeinheit in Anschlussmuffen 221' der feststehenden Aufspannplatte 221 einer Spritzgiessmaschine aufgenommen. Der Axialverschiebung des Plastifizierungszylinders 3 mit Trägerbrücke 5 dienen zwei symmetrisch zur Spritzachse angeordnete Hydraulikzylinder 218, 219. Diese bestehen je aus einem fest auf dem zugehörigen Trägerholm aufsitzenden Kolben 218, einem den Kolben umschliessenden hülsenförmigen Teil 219 der Trägerbrücke 5 und einem Fiihrungsdeckel 220 für die Holme der Spritzeinheit.

Die vor und hinter dem Kolben liegenden Zylinderkammern sind mit Druckmedium beschickbar.

Der Ölmotor 10 für die Rotation der Förderschnecke ist von einer Trägerbrücke 224 aufgenommen, die ebenfalls axial verschiebbar auf den Holmen gelagert ist. Der Spritz zylinder 3 weist eine mittels Heizband 12 beheizbar offene
Düse 11 auf.

Die Trägerbrücke 5 für den Plastifizierungszylinder 3 ist an der Rückseite zu einem Hydraulikzylinder 216 ausgeformt. In dem Hydraulikzylinder ist ein Kolben 215 gelagert.

Der koaxial zur Spritzachse gelegene hydraulische Antriebszylinder 215, 216 dient ausschliesslich der Beseitigung des Überdruckes in dem vor der Schnecke angereicherten vorplastifizierten Material, damit dieses Material nach Absetzen der Düse 11 von der Giessform nicht aus der offenen Düse austritt. Unter gewissen Bedingungen kann es zweckmässig sein, sogar einen geringfügigen Unterdruck im Spritzzylinder zu erzeugen. Die Kolbenstange 214' des Kolbens 215 des Hydraulikzylinders 215, 216 ist mittelbar über eine lösbare Axialkupplung 213 mit der Förderschnecke 6 verbunden. Der Kolben 215 und seine hohle Kolbenstange 214' sind von einer Antriebsspindel 207 durchgriffen, die den Ölmotor 10 mit der Förderschnecke verbindet. Die Antriebsspindel 207 ist im Radiallager 209 gelagert.

Darüber hinaus ist der Kolben 215 des Hydraulikzylinders 215, 216 mit dem Kolben 214 eines weiteren in der Trägerbrücke 5 des Plastifizierungszylinders angeordneten Hydraulikzylinders 214, 217 starr verbunden. Dieser Hydraulikzylinder dient ausschliesslich der Einspritzung des plastischen Materials in die Giessform und wird daher im folgenden als Einspritzzylinder bezeichnet. Das topfartig gestaltete freie Ende der hohlen Kolbenstange 214' des Kolbens 215 bildet den Kolben des Einspritzzylinders 214, 217. Der Kolben 214 des Einspritzzylinders ist über ein Drucklager 208 über die mit einem radialen Abstützflansch 207' versehene Antriebshohlspindel 207 mit der Förderschnecke verbunden. Die hohle Kolbenstange 214' umschliesst die rotierbare Antriebsspindel 207 mit Spiel.

Der eigentliche Zylinder 217 des hydraulischen Einspritzzylinders ist Bestandteil der Trägerbrücke 5. In der hydrauli schen Zuleitung zum Einspritzzylinder 214, 217 ist ein den Staudruck in der Phase der Vorplastifizierung bestimmendes
Drosselventil eingebaut.

Das Schaltventil 243 (Regeleinrichtung für den Einspritz druck), das Einstellorgan 244 für den Einspritzdruck, das
Einstellorgan 245 für den Nachdruck nach Vollzug der Ein spritzung und das Einstellorgan 246 für die Einspritzge schwindigkeit sowie das Druckmanometer 247 und das Ein stellorgan 248 für den Staudruck sind unten an der Träger brücke 5 befestigt.

Eine am Rahmen 227 befestigte Nockenleiste 228 ist mit axial einstellbaren Nocken 229, 230 versehen. Diese arbeiten mit dem Schaltorgan eines Mikroschalters 231 zusammen, der an der Trägerbrücke für den Antriebsmotor 10 befestigt ist. Durch die beschriebene Schaltanordnung ist es möglich, die Vorplastifizierungsphase fristgerecht zu beenden. Dabei läuft das Schaltorgan des Mikroschalters 231 auf den Nocken
229 auf. Der Einspritzhub wird dadurch beendet, dass das
Schaltorgan des Mikroschalters 231 auf den Nocken 230 auf läuft.

Die Spritzeinheit (Fig. 14, 15) arbeitet wie folgt:
Bei der Arbeitsposition gemäss Fig. 1 ist die Phase der Vorplastifizierung gerade beendet. Ein für den nächsten Spritzling ausreichendes Quantum an plastischem Material ist unter Staudruck vor der Förderschnecke angereichert. Das Schaltorgan des Mikroschalters 231 ist auf dem Schaltnocken 229 aufgelaufen, wodurch der Antriebsmotor für die Rota tion der Förderschnecke stillgesetzt worden ist. Nunmehr wird die Zylinderkammer 241 des Hydraulikzylinders 215, 216 mit Druckmedium beschickt, so dass der Kolben 215 be aufschlagt wird. Dieser Kolben vollzieht in der Regel einen Hub von geringfügiger Länge von etwa 1-15 mm (Ent spannungshub), wodurch die Förderschnecke in rückwärtiger Richtung gezogen wird.

Da der Plastifizierungszylinder axial feststeht, ergibt sich durch den Rückwärtshub des Kolbens
215 eine Relativbewegung zwischen Förderschnecke 6 und Plastifizierungszylinder, die bewirkt, dass das vorplastifizierte Material entspannt oder sogar einem geringfügigen Unterdruck unterworfen wird. Danach werden die rückwärtigen Kammern der Hydraulikzylinder 218, 219, 220 mit Druckmedium beschickt und die Spritzeinheit von der Giessform abgesetzt, ohne dass das plastische Material aus der offenen Düse 11, 12 austritt. Vor Beginn des Einspritzhubes wird der Plastifizierungszylinder mit Hilfe der Hydraulikzylinder 218-220 erneut auf die Giessform aufgesetzt. Der Einspritzhub wird dadurch eingeleitet, dass die Druckkammer 240 des Hydraulikzylinders 214, 217 mit Druckmedium beschickt wird.

Der Einspritzhub wird dadurch beendet, dass das Schaltorgan des Mikroschalters 231 auf den Nocken 230 der Schaltleiste 228 aufläuft.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

I. Verfahren zur Herstellung von Spritzlingen aus Kunststoff, der in einem Plastifizierungszylinder vor einer rotierenden Förderschnecke unter Relativbewegung zwischen Plastifizierungszylinder und Förderschnecke angesammelt und vorplastifiziert wird, wobei die genannte Relativbewegung durch den Staudruck des plastischen Kunststoffes hervorgerufen wird, danach der Kunststoff durch einen Axialhub der Förderschnecke in eine Giessform eingespritzt wird, nachdem zuvor der im vorherigen Spritzzyklus erzeugte Spritzling ausgeworfen worden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff bei offener, auf der mit Kunststoff gefüllten Giessform aufliegenden Düse (11) vorplastifiziert wird,

danach ebenfalls bei offener Düse der Staudruck im vorplastifizierten Kunststoff durch eine begrenzte Relativbewegung zwischen Förderschnecke (6) und Plastifizierungszylinder (3) beseitigt und vor der Einspritzung der Plastifizierungszylinder ebenfalls bei offener Düse von der Giessform abgesetzt wird.

II. Spritzeinheit zur Ausübung des Verfahrens nach Patentanspruch I, mit einem von der Giessform absetzbaren Spritzzylinder und einer mittels hydraulischer Antriebsvorrichtung verschiebbaren Förderschnecke, die nach Einspritzung des Kunststoffes in die Giessform ein vorbestimmbares Quantum an Kunststoff für den nachfolgenden Spritzzyklus vorplastifiziert und dabei unter der Wirkung des Staudruckes dieses Kunststoffes axial zurückweicht, dadurch gekennzeichnet, dass der Spritzzylinder (3) eine über den gesamten Spritzzyklus offene Düse (11) sowie eine Einrichtung (8, 19-25 in Fig. 1, 4, 7, 8 bzw. 215, 216 in Fig.

14 und 15) aufweist, die geeignet ist, den Staudruck im vorplastifizierten Kunststoff durch eine begrenzte Relativbewegung zwischen Plastifizierungszylinder (3) und Förderschnecke (6) vor oder unmittelbar nach dem Absetzen des Plastifizierungszylinders von der Giessform zu beseitigen.

UNTERANSPRÜCHE 1. Spritzeinheit nach Patentanspruch II, gekennzeichnet durch eine verschlussfreie Düse (11).

2. Spritzeinheit nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (8, 19-25 in Fig. 1, 4, 7, 8 bzw. 215, 216 in Fig. 14, 15) zur Beseitigung des Staudruckes wenigstens einen hydraulischen Antriebszylinder (8 in Fig. 1, 4, 7, 8 bzw. 215, 216 in Fig. 14, 15) umfasst, dessen Kolbenstange (9 in Fig. 1, 4, 7, 8 bzw. 214' inFig. 14, 15) unmittelbar mit der Förderschnecke (6) in Verbindung steht.

3. Spritzeinheit nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet dass der koaxiale, hydraulische Antriebszylinder (215, 216) mittelbar am Plastifizierungszylinder (3) abgestützt ist (Fig. 14, 15).

4. Spritzeinheit nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (8, 19-25) zur Beseitigung des Staudruckes einen an dem als Holm (1, 2) ausgebildeten Träger der Spritzeinheit abgestützten stationärren hydraulischen Antriebszylinder (8) sowie eine Mitnahmekupplung (z.B. 21-25) zwischen der Förderschnecke (6) und dem Plastifizierungszylinder (3) aufweist, die eine begrenzte Relativbewegung zwischen Förderschnecke und Plastifizie rungszylinder zulässt (Fig. 1-6; 8 8-13).

5. Spritzeinheit nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnahmekupplung (21-25) wenigstens ein die begrenzte Relativbewegung zwischen Plastifizierungszylinder (3) und Förderschnecke (6) erzwingender Friktionskörper (19) zugeordnet ist, der die Mitnahmebewegung des durch Kunststoff mit der Förderschnecke (6) verkeilten oder verklebten Plastifizierungszylinder (3) ab stoppt.

6. Spritzeinheit nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnahmekupplung (21-25) einen Ansatz (21) am Plastifizierungszylinder (3) und einen diesen Ansatz hintergreifenden Anschlag (25) der Förderschnecke (6) umfasst, der über eine Mitnahmestange (23) und über die Antriebsbrücke (7) mit der Förderschnecke verbunden ist (Fig. 1-6; 8-13).

7. Spritzeinheit nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der einen Anschlag bildende Friktionskörper (19) mit wenigstens einem der Trägerholme (1, 2) der Spritzeinheit unter vorbestimmbarer Friktion verspannbar ist (Fig. 1#; 8-13).

8. Spritzeinheit nach Unteranspruch 6, gekennzeichnet durch eine solche axiale Einstellung der Mitnahmestange (23), dass der Anschlag (25) sich bei Beendigung der Vorplastifizierungsphase noch in geringfügigem Abstand von dem Ansatz (21) des Plastifizierungszylinders (3) befindet (Fig. 1-6; 8-13).

9. Spritzeinheit nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei miteinander identische Mitnahmekupplungen (20-25) und zwei Friktionskörper (19) in symmetrischer Anordnung zur Spritzachse vorgesehen sind (Fig. 7-13).

10. Spritzeinheit nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Friktionskörper (19) durch eine, die Friktion beider Anschläge gleichmässig bestimmende Spanneinrichtung (40, 41) gemeinsam festspannbar sind (Fig. 12).

11. Spritzeinheit nach dem Unteranspruch 4, gekennzeichnet durch axial einstellbare, auf den Trägerholmen festsitzende Anschläge (42, 43, 44) zur Begrenzung der Axialbewegung des Plastifizierungszylinders (3) (Fig. 7, 8).

12. Spritzeinheit nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die verschlussfreie offene Düse (11 in Fig. 7, 8 bzw. 45-47 in Fig. 9-11) einen zentralen, axial bewegbaren, nicht verdrehbaren Schieber (46) aufweist, der bei normalem Spritzbetrieb und bei Anlage an der Giessform den Düsenkörper (45, 47) vorderseitig überragt.

13. Spritzeinheit nach Unteranspruch 12, dadurch ge kennzeichnet, dass die vom Kunststoff beaufschlagte Fläche des Schiebers (46) kleiner ist als die Fläche des den wirksamen Einspritzdruck erzeugenden Querschnitts der Förderschnecke (6).

14. Spritzeinheit nach Unteranspruch 11, gekennzeichnet durch eine solche axiale Einstellung der Anschläge (42, 43, 44), dass bei aufgefahrenem Plastifizierungszylinder (3) ausschliesslich der den Anschlagkörper (47) überragende Schieber (46) der Düse (45M7) Kontakt mit der Giessform hat, wobei dieser Schieber (46) bei einer mittleren Arbeitstemperatur des Plastifizierungszylinders, eine Mittelstellung zwischen seinen möglichen extremen axialen Endstellungen einnimmt.

15. Spritzeinheit nach den Unteransprüchen 2 und 4, da durch gekennzeichnet, dass der Hydraulikzylinder (215, 216) Bestandteil einer auf den Trägerholmen (1, 2) ge lagerten Trägerbrücke (5) für den Plastifizierungszylinder (3) ist (Fig. 14, 15).

16. Spritzeinheit nach Unteranspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (215) des Hydraulikzylinders (215, 216) und seine hohle Kolbenstange (214) von einer Antriebsspindel (207) durchgriffen sind, die den von einer Trägerbrücke (224) aufgenommenen Antriebsmotor (10) mit der Förderschnecke (6) verbindet.

17. Spritzeinheit nach Unteranspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (215) des Hydraulikzylinders (215, 216) mit dem Kolben (214) eines weiteren, in der Trägerbrücke (5) des Plastifizierungszylinders (3) angeordneten Hydraulik-Einspritzzylinders (214, 217) starr verbunden ist, der die Einspritzung des plastischen Materials in die Giessform vollzieht.

18. Spritzeinheit nach Unteranspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das topfartig gestaltete freie Ende der hohlen Kolbenstange (214') des Kolbens (215) des Hydraulikzylinders (215, 216) den Kolben (214) für den Einspritzzylinder (214, 217) bildet.

19. Spritzeinheit nach Unteranspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Einspritzzylinder (214, 217) Bestandteil der Trägerbrücke (5) des Plastifizierungszylinders (3) ist.

20. Spritzeinheit nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf beiden Trägerholmen (1, 2) der Spritzeinheit Kolben (218) fest aufsitzen, die mit zylindrischen Teilen der Trägerbrücke (5) hydraulische Antriebszylinder (218, 219) zur axialen Verschiebung der Spritzeinheit bilden.