DE10031087A1

DE10031087A1 - Spritzgießmaschine mit kontinuierlich arbeitender Plastifiziereinheit

Info

Publication number: DE10031087A1
Application number: DE2000131087
Authority: DE
Inventors: Rainer Zimmet
Original assignee: Krauss Maffei Kunststofftechnik GmbH
Current assignee: Krauss Maffei Kunststofftechnik GmbH
Priority date: 2000-06-30
Filing date: 2000-06-30
Publication date: 2002-01-10
Also published as: WO2002002293A1

Abstract

Bei einer Spritzgießmaschine zur Herstellung von Spritzgießteilen aus Kunststoff oder metallischen Materialien, mit einer starr mit dem Maschinenrahmen verbundenen festen Formaufspannplatte, mit einer zur festen Formaufspannplatte führbaren beweglichen Formaufspannplatte und mit einer mit der festen Formaufspannplatte über eine oder mehrere Einspritzdüsen koppelbaren Plastifiziereinheit, die mindestens eine Schneckenplastifiziervorrichtung und mindestens eine von der Schneckenplastifiziervorrichtung gespeiste Kolbeneinspritzvorrichtung aufweist, sollen die vom zyklusweisen Spritzbetrieb herrührenden Störeinflüsse ausgeschlossen werden. Hierzu wird vorgeschlagen, dass die Schneckenplastifiziervorrichtung aus einem Schneckenzylinder besteht, in dem eine oder zwei Plastifizierschnecken gelagert sind und der als Kolben ausgebildet ist, der in einem einen Schmelzesammelraum einschließenden Gehäuse reversierbar geführt ist, wobei der Schmelzesammelraum über eine Schmelzeleitung mit dem Zylinderraum der aus Einspritzzylinder und Einspritzkolben bestehenden Kolbeneinspritzvorrichtung in Verbindung steht und wobei in der Schmelzeleitung und in der vom Zylinderraum zur Einspritzdüse führenden Einspritzdüse jeweils ein Ventil V¶1¶ und V¶2¶ angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spritzgießmaschine gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 195 05 984 A1 ist eine Spritzgießmaschine dieser Art bekannt, bei der einer aus zwei gleichlaufenden Plastifizierschnecken bestehenden Schneckenplastifizierein heit zwei Kolbeneinspritzeinrichtungen nachgeordnet sind, die, gesteuert über Um steuerventile, wechselweise mit Schmelze befüllbar sind. Im Vergleich zu einer her kömmlichen Spritzgießmaschine, bei der die Plastifizierung und die Spritzdruckerzeu gung des Kunststoffgranulats oder des metallischen Materials durch eine mit einer Rückstromsperre ausgerüsteten Schubschnecke bewerkstelligt wird, hat die Funkti onsaufteilung auf eine Schneckenplastifiziereinheit einerseits und eine Kolbeneinspritz einrichtung andererseits den Vorteil, dass eine Schneckenplastifiziereinheit mit opti malen Plastifizierleistungen zum Einsatz gebracht werden kann. Eine derartige Schneckenplastifiziereinheit kann auch bei Anordnung von zwei gleichsinnig drehenden Plastifizierschnecken in besonders geeigneter Weise zum Einmischen vielfältiger Kom ponenten als Compounder genutzt werden, wobei das damit erhaltene Schmelze mischprodukt in einem nachgeordneten Spritzgießvorgang zyklusweise weiterverarbei tet werden kann.

Die zyklusweise Beschickung einer oder mehrerer Kolbeneinspritzvorrichtungen mit dem von der Schneckenplastifiziervorrichtung kontinuierlich erzeugten Schmelzevolu men kann im unmittelbaren Austragsbereich der Schneckenplastifiziervorrichtung unre gelmäßige Druckzustände verursachen, die sich auf die Plastifizierqualität in der Schneckenplastifiziervorrichtung negativ auswirken kann. Dies ist insbesondere der Fall, wenn in der Schneckenplastifiziervorrichtung mehrere Komponenten in einem ge nau einzuhaltenden prozentualen Verhältnis zu plastifizieren sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Spritzgießmaschine der ge nannten Art vom zyklusweisen Spritzbetrieb herrührende Störeinflüsse für die Schmel zeerzeugung mit einfachen baulichen Maßnahmen auszuschließen und eine gleichför mige Qualität der aus einer oder mehreren Komponenten bestehenden Schmelze si cherzustellen.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebene Spritzgießmaschine gelöst. Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf weitere vorteilhafte Merkmale der Erfin dung.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 das Grundschema einer aus einer Schneckenplastifiziervorrichtung und einer nachgeordneten Kolbeneinspritzvorrichtung bestehenden Plastifizie reinheit in einer Betriebsposition am Ende des Einspritzvorgangs und

Fig. 2 die Plastifiziereinheit nach Fig. 1 nach Abschluss des Umfüllens von Schmelze vom Schmelzesammelraum der Schneckenplastifiziervorrich tung in den Zylinderraum der Kolbenspritzeinheit.

Die Fig. 1 zeigt eine Plastifiziereinheit 1 einer nicht näher dargestellten Spritzgießma schine. Die Plastifiziereinheit 1 ist auf dem Maschinenrahmen 2 der Spritzgießmaschine abgestützt und auf diesem mittels einer Hydraulikeinrichtung 3 verfahrbar.

Die Plastifiziereinheit 1 besteht aus einer Schneckenplastifiziervorrichtung 4 und einer Kolbeneinspritzvorrichtung 5.

Die Schneckenplastifiziervorrichtung 4 setzt sich zusammen aus einem Schneckenzy linder 6, in dem eine Plastifizierschnecke 7 gelagert ist. Es können auch zwei Plastifi zierschnecken nebeneinander angeordnet sein, von denen die zweite Plastifi zierschnecke von der in der Zeichnung sichtbaren Plastifizierschnecke 7 verdeckt ist.

Die eine oder beide Plastifizierschnecken sind mit einem Drehantrieb (nicht dargestellt) gekoppelt. Der Schneckenzylinder 6 ist mit seinen Außenkonturen als Kolben ausgebil det und ist mittels einer hydraulischen Stellvorrichtung 8 in einem Gehäuse 9 ver schiebbar gelagert. Das Gehäuse 9 umschließt einen Schmelzesammelraum 10.

In den Schneckenzylinder 6 mündet ein Einfülltrichter 11, der über eine gravimetrische Dosiervorrichtung 12 mit Produkt befüllbar ist. Über einen zweiten Einfülltrichter 13 kann über eine zweite gravimetrische Dosiervorrichtung (nicht dargestellt) eine zweite Produktkomponente in den Schneckengang eingegeben und eincompoundiert werden. Grundsätzlich können mehrere Komponenten (Verstärkungsfasern, Fest- und Füllstoffe u. dergl.) an den jeweils geeigneten Plastifizierzonen in den Schneckenzylinder einge geben werden, wobei die exakte prozentuale Zusammensetzung über mehrere rege lungstechnisch verknüpfte gravimetrische Dosiereinrichtungen erfolgen kann.

Die Kolbeneinspritzvorrichtung 5 besteht aus einem einen Zylinderraum 14 einschlie ßenden Einspritzzylinder 15, in dem ein Einspritzkolben 16 geführt ist. Aus dem Zylin derraum 14 führt eine Einspritzleitung 17 zu der Einspritzdüse 18, mit der die Plastifizier einheit 1 an der festen Formaufspannplatte der Spritzgießmaschine (nicht dargestellt) zur Anlage gebracht wird. Die Verfahrbewegung der Plastifiziereinheit 1 wird dabei von der am Maschinenrahmen 2 abgestützten Hydraulikeinrichtung 3 bewerkstelligt.

Der Schmelzesammelraum 10 und der Zylinderraum 14 sind über eine Schmelzeleitung 19 miteinander verbunden.

In der Schmelzeleitung 19 ist ein Ventil V1 und in der Einspritzleitung 17 ist ein Ventil V₂ angeordnet.

Die Plastifiziereinheit 1 nach Fig. 1 befindet sich in einer Betriebsstellung am Ende des Einspritzvorgangs und die Plastifiziereinheit 1 nach Fig. 2 befindet sich in der Betriebs stellung zu Beginn des Einspritzvorgangs mit vollständig befülltem Einspritzzylinder 15.

Im Betrieb wird gemäß Fig. 1 bei abgesperrtem Ventil V₁ der Schmelzesammelraum 10 mit Schmelze befüllt, die von einer oder zwei kontinuierlich laufenden Plastifizierschnecken 7 erzeugt wird. Die Beschickung des Schneckenzylinders 6 erfolgt je nach Anzahl der Produktkomponenten über eine oder mehrere gravimetrische Do siervorrichtungen in der erforderlichen prozentualen Zusammensetzung. Maßgeblich ist hierbei, dass der Staudruck Pst der Schmelze im Schmelzesammelraum 10 stets konstant und oberhalb eines Wertes gehalten wird, der dem in der Schmelzeleitung 19 eintretenden Druckverlust Δ p entspricht. Die Konstanthaltung des Drucks P_st im Schmelzesammelraum 10 wird durch Regelung der Drehzahl der Plastifizierschnecken 7 und/oder durch Verfahren des Schmelzezylinders 6 mit der hydraulischen Stellvorrichtung 8 bewirkt. Im Verlauf des Befüllens des Schmelzesammelraumes 10 wird der Schneckenzylinder von der Position P1 in die Position P2 gebracht. Nach Ansammlung einer für einen Spritzzyklus erforderlichen Schmelzemenge im Schmelzesammelraum 10 wird diese in den Zylinderraum 14 des der Kolbeneinspritz vorrichtung 5 umgefüllt. Hierzu wird, wie in Fig. 2 dargestellt, das Ventil V₁ geöffnet und das Ventil V₂ geschlossen. Der Einspritzkolben 16 wird dabei von seiner Position P_a (gemäß Fig. 1) in die Position P_b gefahren. Gleichzeitig bewegt sich der Schneckenzy linder 6 von der Position P₂ (gemäß Fig. 1) in die Position P₁. Auch in dieser Betriebs phase wird der Schneckenzylinder 6 so verfahren und/oder die Drehzahl der Plastifi zierschnecken 7 wird so eingestellt, dass im Schmelzesammelraum 10 stets ein konstanter Staudruck P_st erhalten bleibt. Durch den vor den Plastifizierschnecken 7 stets konstant gehaltenen Staudruck P_st wird in allen Betriebsphasen die Produktion von Schmelze in gleichbleibender Qualität gewährleistet.

Nach Erreichen der Position P_b wird das Ventil V₁ geschlossen und die Schmelze aus dem Zylinderraum 14 wird über die Schmelzeleitung 19 und das geöffnete Ventil V₂ mit Einspritzdruck P_E in die von den Formwerkzeugen gebildete Kavität (nicht dargestellt) eingespritzt. Der Einspritzkolben 16 nimmt dabei die Position P_a (gemäß Fig. 1) ein.

Während des Einspritzens und während der erforderlichen Nachdruckphase läuft bei geschlossenem Ventil V₁ die Schmelzeproduktion durch die Schneckenplastifiziervor richtung 4 kontinuierlich und bei gleichbleibendem Staudruck P_st weiter. Der Schneckenzylinder 6 wird dabei mittels der hydraulischen Stellvorrichtung 8 zurückgefahren bis nach Erreichen der Position P₂ der vorbeschriebene Umfüllvorgang wieder in Gang gesetzt werden kann.

Das Zurückfahren des Schneckenzylinders 6 findet während des Einspritzvorganges und während der Nachdruckphase statt, wohingegen die Vorwärtsbewegung des Schneckenzylinders 6 nach Beendigung der Nachdruckphase zum Umfüllen der Schmelze vom vollen Schmelzesammelraum 10 in den Zylinderraum 14 erfolgt. Schne ckenzylinder 6 und Einspritzkolben 16 führen somit während der Einspritzphase und während der Umfüliphase entgegengesetzt gerichtete Bewegungen aus.

Bezugszeichenliste

1

Plastifiziereinheit

2

Maschinenrahmen

3

Hydraulikeinrichtung

4

Schneckenplastifiziervorrichtung

5

Kolbeneinspritzvorrichtung

6

Schneckenzylinder

7

Plastifizierschnecke

8

Hydraulische Stellvorrichtung

9

Gehäuse

10

Schmelzesammelraum

11

Einfülltrichter, erster

12

Gravimetrische Dosiervorrichtung

13

Einfülltrichter, zweiter

14

Zylinderraum

15

Einspitzzylinder

16

Einspritzkolben

17

Einspritzleitung

18

Einspritzdüse

19

Schmelzeleitung

Claims

1. Spritzgießmaschine zur Herstellung von Spritzgießteilen aus Kunststoff oder me tallischen Materialien, mit einer starr mit dem Maschinenrahmen verbundenen festen Formaufspannplatte, mit einer zur festen Formaufspannplatte führbaren beweglichen Formaufspannplatte und mit einer mit der festen Formaufspann platte über eine oder mehrere Einspritzdüsen koppelbaren Plastifiziereinheit, die mindestens eine Schneckenplastifiziervorrichtung und mindestens eine von der Schneckenplastifiziervorrichtung gespeiste Kolbeneinspritzvorrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneckenplastifiziervorrichtung (4) aus ei nem Schneckenzylinder (6) besteht, in dem eine oder zwei Plastifizierschnecken (7) gelagert sind und der als Kolben ausgebildet ist, der in einem einen Schmel zesammelraum (10) einschließenden Gehäuse(9) reversierbar geführt ist, wobei der Schmelzesammelraum (10) über eine Schmelzeleitung (19) mit dem Zylin derraum (14) der aus Einspritzzylinder(15) und Einspritzkolben (16) bestehenden Kolbeneinspritzvorrichtung (5) in Verbindung steht und wobei in der Schmelze leitung(19) und in der vom Zylinderraum (14) zur Einspritzdüse (18) führenden Einspritzleitung (17) jeweils ein Ventil V, und V2 angeordnet ist.

2. Spritzgießmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneckenplastifiziervorrichtung (4) ein Compounder mit zwei gleichsinnig drehenden Plastifizierschnecken (7) ist.

3. Spritzgießmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneckenplastifiziervorrichtung (4) aus einem Schneckenzylinder (6) mit zwei gegensinnig drehenden Plastifizierschnecken (7) besteht.

4. Spritzgießmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneckenplastifiziervorrichtung (4) aus einem Schneckenzylinder (6) mit einer Plastifizierschnecke (7) besteht.

5. Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, dass die Produktzuführung für die Schneckenplastifiziervorrichtung (4) über eine oder mehrere in den Schneckenfördergang des Schneckenzylinders (6) ein mündenden gravimetrischen Dosiervorrichtungen (12) erfolgt.

6. Verfahren zum Betreiben der Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl einer oder zweier Plastifi zierschnecken (7) und/oder die Axialbewegung des als Kolben wirkenden Schneckenzylinders (6) nach der Maßgabe eingestellt wird, dass der Staudruck pst im Schmelzesammelraum (10) konstant und größer als der in der Schmelze leitung (19) entstehende Druckverlust Δ p ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mit der gravimetri schen Dosiervorrichtung (12) eine gleichmäßige Produktzuführung bewerkstelligt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei aus mehreren Komponenten bestehendem zuzuführendem Produkt das über mehrere gravi metrische Dosierungsvorrichtungen (12) an einer oder mehreren Zuführöffnun gen in den Schneckengang des Schneckenzylinders (6) entsprechend der pro zentualen Komponentenzusammensetzung des zuzuführenden Produktes einge geben wird, die Gesamt-Produktmenge nach der Maßgabe eines konstanten Staudruckes p_st im Schmelzesammelraum (10) zugeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer nur eine Plastifizierschnecke(7) enthaltenden Schneckenplastifiziervorrichtung (4) und ei ner undosierten Produktzuführung, bzw. einem aus dem vollen Zuführtrichter (11) von der Plastifizierschnecke (7) eingezogenen Produkt die Schneckendreh zahl nach Maßgabe der Einhaltung eines konstanten Staudrucks p_st geregelt wird.