DE19724346C2

DE19724346C2 - Vorrichtung zum Plastifizieren und Einspritzen von thermoplastischem Kunststoff

Info

Publication number: DE19724346C2
Application number: DE19724346A
Authority: DE
Inventors: Harald Bleier; Christian Kukla
Original assignee: Battenfeld GmbH
Current assignee: Battenfeld GmbH
Priority date: 1997-06-10
Filing date: 1997-06-10
Publication date: 1999-11-04
Anticipated expiration: 2017-06-11
Also published as: DE19724346A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Plastifizieren und Einspritzen insbesondere kleiner Mengen von thermoplastischem Kunststoff in ein Spritzgießwerkzeug,

- mit einem Schneckenzylinder,
- in dem sich eine Plastifizier- und Einspritzschnecke befindet,
- wobei Mittel zum rotatorischen und Mittel zum trans latorischen Antrieb der Schnecke vorhanden sind.

Plastifizier- und Einspritzvorrichtungen für Spritzgießmaschinen sind hinlänglich bekannt. Meist befindet sich eine Schnecke in einem Schneckenzylinder, die zunächst rotatorisch angetrieben wird. Dadurch - und ggf. durch äußere Wärmeeinwirkung auf den Schneckenzylinder - wird thermoplastisches Kunststoffgranulat plastifiziert und in einen Schneckenvorraum gefördert. Dort sammelt sich die Schmelze, bis genügend Material angesammelt ist. Durch eine translatorische Verschiebebewegung der Schnecke wird dann das im Schneckenvorraum vorhandene Kunststoffmaterial in ein Spritzgießwerkzeug eingespritzt; die Schnecke und der Schneckenzylinder wirken dann also als Kolben und Zylinder.

In jüngerer Zeit ist der Bedarf aufgetreten, Spritzgießformteile mit besonders kleinen Ausmaßen herzustellen. Hier sind mikro-mechanische Bauteile (z. B. Mikrozahnräder für Kleinstpumpen), medizintechnische Kleinteile und optoelektronische Elemente (z. B. Teile für Lichtleiter) als Beispielbauteile zu nennen, bei denen die Herstellung mit klassischen Spritzgießmaschinen Probleme bereitet.

Eines dieser Probleme ist durch die geometrische Dimensionierung bekannter Plastifizier- und Einspritzvorrichtungen bedingt. Dies kommt daher, weil bei üblichen Schnecken- und Schneckenzylinderabmessungen - auch wenn diesbezüglich kleine Elemente verwendet werden - eine nur minimale Einspritzbewegung der Schnecke notwendig ist, um beispielsweise einige wenige Milligramm Schmelze ins Werkzeug zu injizieren, was bei üblichen Steuer- und Regelelementen bereits eine beträchtliche Schwankung von Spritzgießzyklus zu Spritzgießzyklus zur Folge hat.

Die DE 44 21 405 C1 lehrt, daß Kunststoffteile im Spritzgießverfahren dadurch hergestellt werden können, daß der Kunststoff vor der Einspritzung in die Werkzeugkavität mit Lack versetzt wird. Der zu verarbeitende Lack kann entweder thermoplastisches Verhalten zeigen oder in flüssiger Konsistenz vorliegen. Im erstgenannten Fall wird der Lack entweder direkt mit dem Kunststoffgranulat in den Einfülltrichter eingefüllt und wie ein Thermoplast plastifiziert oder der Lack wird separat vom Kunststoff in einer zweiten - klassischen - Kunststoffplastifiziereinheit aufgeschmolzen und dann in flüssigem Zustand dem Kunststoff zugegeben. Im zweiten Fall wird der in flüssigem Zustand vorliegende Lack über einen Lackbehälter einem Lack- Einspritzsystem zugeführt, der den Flüssiglack dem Kunststoff zudosiert.

Das Grundprinzip einer Vorplastifizierung wird auch in dem Artikel "Preplasticing in injection moulding" von Richard Wood in der Zeitschrift "British Plastics" vom Oktober 1959 beschrieben.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Plastifizier- und Einspritzvorrichtung zu schaffen, mit der es auf einfache Weise möglich ist, auch geringe Mengen Kunststoff zu plastifizieren und ins Spritzgießwerkzeug zu injizieren.

In Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 wird diese Aufgabe gelöst durch ein Schmelz- und Zuführelement (3), das
Mittel (4) aufweist zum thermischen Aufschmelzen von zu verarbeitendem Kunststoffmaterial und
Mittel (5) aufweist zum Zuführen von plastifiziertem Kunststoffmaterial in den Schneckenzylinder (1),
wobei das Mittel (5) zum Zuführen von plastifiziertem Kunststoffmaterial in den Schneckenzylinder (1) ein Kolben-Zylinder-Element ist.

Es wird zur Plastifizierung und Einspritzung kleiner Schmelzemengen also keine herkömmliche Schneckenplastifizier- und Einspritzvorrichtung verwendet, sondern eine neuartige Anordnung, die aus einer Aufschmelzkammer und einer Zuführvorrichtung für das geschmolzene Kunststoffmaterial besteht.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, daß das Mittel (4) zum thermischen Aufschmelzen von zu verarbeitendem Kunststoffmaterial Heizelemente sind, die in das Schmelz- und Zuführelement (3) integriert sind. Hierbei ist insbesondere an induktive Heizelemente gedacht.

Damit sichergestellt ist, daß nur bereits plastifiziertes, also aufgeschmolzenes, Kunststoffmaterial zur Förderschnecke gelangt, ist schließlich angedacht, daß zwischen dem Schmelz- und Zuführelement (3) und dem Schneckenzylinder (1) ein Sieb (6) angeordnet ist.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, beliebig kleine Schmelzemengen herzustellen und einzuspritzen, weil keine Bindung mehr an die Funktionsweise einer klassischen Schneckenplastifizier- und -einspritzvorrichtung gegeben ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Figur zeigt den schematischen Querschnitt durch die erfindungs gemäße Plastifizier- und Einspritzvorrichtung.

In der Figur ist eine Schmelzeplastifizier- und -einspritzvorrichtung zu sehen, die an ein - nicht dargestelltes - Spritzgießwerkzeug anlegbar ist, um in dieses Schmelze zu injizieren. Die Vorrichtung besteht zunächst aus einem Schneckenzylinder 1, in dem eine Plastifizier- und Einspritz schnecke 2 angeordnet ist. Die Schnecke 2 ist sowohl mit - nicht dargestellten - Mitteln zum Rotationsantrieb als auch mit solchen zum Translationsantrieb verbunden.

Ein wesentlicher Grundgedanke der Erfindung ist jedoch, daß in den Schneckenzylinder nicht - wie in konventioneller Weise - Kunststoffgranulat oder -pulver eingefüllt wird, das erst durch die Schneckenrotation plastifiziert wird, sondern daß dem Zylinder 1 bereits Schmelze zugeführt wird; die Schnecke 2 hat insofern nur noch die Aufgabe, durch Rotation die Schmelze weiter zu homogenisieren und zu fördern.

Die Schmelze wird in einem Schmelz- und Zuführelement 3 hergestellt. Dabei ist vorgesehen, daß beispielsweise Kunststoffgranulat in den Zylinder einer Kolben-Zylinder-Einheit eingefüllt wird. Diese Einheit ist mit Heizelementen 4 ausgestattet, die ein Aufschmelzen des Granulats bewirken. Dabei ist insbesondere an induktive Heizelemente gedacht. Wenn das Kunststoffmaterial aufgeschmolzen ist, wird der Kolben 5 des Kolben-Zylinder-Systems beaufschlagt, wodurch die Schmelze in den Schneckenzylinder 1 eingebracht wird.

Damit nur schmelzflüssiges Kunststoffmaterial vom Schmelz- und Zuführelement 3 in den Schneckenzylinder 1 gelangt, ist ein Sieb 6 am Ausgang des Elements 3 angeordnet.

Zum Einspritzen von Schmelze ins Werkzeug wird die Schnecke 2 in bekannter Weise translatorisch bewegt. In diesem Zusammenhang wird auch auf die schematisch dargestellte Rückstromsperre am Schneckenende hingewiesen.

Eine alternative Ausführungsform, die jedoch nicht näher dargestellt ist, besteht darin, daß anstelle des Kunststoffgranulats eine Kunststoffstange in den Zylinder des Schmelz- und Zuführelements 3 eingesteckt und aufgeschmolzen wird. In diesem Falle kann dann vorgesehen werden, daß der Kolben 5 entfällt, und stattdessen auf die Kunststoffstange eine Druckkraft ausgeübt wird, um aufgeschmolzenes Material über das Sieb 6 in den Schneckenzylinder 1 zu fördern. Diese Druckkraft kann beispielsweise per Hand ausgeführt werden, was dann interessant ist, wenn - beim Mikrospritzgießen - nur winzige Mengen Kunststoffmaterial pro Schuß benötigt werden.

Bezugszeichenliste

1

Schneckenzylinder

2

Schnecke

3

Schmelz- und Zuführelement

4

Mittel zum Aufschmelzen von Kunststoffmaterial

5

Mittel zum Zuführen von Kunststoffmaterial

6

Sieb

Claims

1. Vorrichtung zum Plastifizieren und Einspritzen insbesondere kleiner Mengen von thermoplastischem Kunststoff in ein Spritzgießwerkzeug,

1. mit einem Schneckenzylinder (1),
2. in dem sich eine Plastifizier- und Einspritzschnecke (2) befindet,
3. wobei Mittel zum rotatorischen und Mittel zum trans latorischen Antrieb der Schnecke (2) vorhanden sind,

gekennzeichnet durch ein Schmelz- und Zuführelement (3), das
Mittel (4) aufweist zum thermischen Aufschmelzen von zu verarbeitendem Kunststoffmaterial und
Mittel (5) aufweist zum Zuführen von plastifiziertem Kunststoffmaterial in den Schneckenzylinder (1),wobei das Mittel (5) zum Zuführen von plastifiziertem Kunststoffmaterial in den Schneckenzylinder (1) ein Kolben-Zylinder- Element ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (4) zum thermischen Aufschmelzen von zu verarbeitendem Kunststoffmaterial Heizelemente sind, die in das Schmelz- und Zuführelement (3) integriert sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelemente induktive Heizelemente sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schmelz- und Zuführelement (3) und dem Schneckenzylinder (1) ein Sieb (6) angeordnet ist.