DE2543142C3

DE2543142C3 - Heizvorrichtung für eine Spritzgießvorrichtung für einen wärmehärtenden Kunststoff

Info

Publication number: DE2543142C3
Application number: DE19752543142
Authority: DE
Inventors: Masahide Hayata; Katsushi Aki Hiroshima Seo
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 1975-09-26
Filing date: 1975-09-26
Publication date: 1984-06-20
Also published as: DE2543142A1; DE2543142B2

Description

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Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung für eine Spritzgießvorrichtung für einen wärmehärtenden Kunststoff nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs

Bekannte Heizvorrichtungen für wärmehärtende Kunststoffe arbeiten mit einem Heizmedium, welches in den Spritzzylinder umgebenden Mänteln geführt ist (»Kunststoff-Rundschau«, 1970, Heft 5, Seiten 227/228), oder arbeiten mit direkt den Spritzzylinder umgebenden Heizelementen (DD-PS 65 129), oder arbeiten mit den to Spritzzylinder umgebenden Heizelementen und Mänteln, in denen Wasser oder Luft als Kühlmedium strömt (»Der Plastverarbeiter«, 1958, Heft 1, Seiten 9 bis 11).

Bei all diesen Heizvorrichtungen ergeben sich erhebliche Nachteile. Im Falle der Heizvorrichtung nach der DD-PS 65 129 können die direkt auf dem Spritzoder Schneckenzylinder aufgebrachten Heizelemente nicht der Erwärmung entgegenwirken, die der Kunststoff infolge der inneren Reibung und Durchknetung an der Schnecke erfährt, so daß keine genaue Steuerung der Kunststofftemperatur möglich ist. Bei der Heizvorrichtung nach der Literaturstelle »Der Plastverarbeiter« kann zwar einer Temperaturerhöhung durch innere Reibung des Kunststoffes durch eine Luft- oder Wasserkühlung entgegengewirkt werden, jedoch ergeben sich erhebliche Schwankungen der Kühlwirkung infolge Änderungen der Kühllufttemperatur oder des Wasserdruckes. Daher können auch in diesem Falle die Temperaturen des Kunststoffes infolge der schwankenden Kühlwirkung über längere Zeiträume nicht konstant gehalten werden. Dieselben Nachteile ergeben sich bei einer ähnlichen, aus der FR-PS 12 91200 bekannten Heizvorrichtung, bei der bereits um den Schneckenzylinder angeordnete Kühl- oder Heizmäntel vorgesehen sind, wobei an jedem Mantel Heizelemente angeordnet sind.

Die Erfindung geht aus von der Heizvorrichtung gemäß der l.iteraturstelle »Kunststoff-Rundschau«, bei der sowohl der Hoch- als auch der Niedertemperaturbereich mit Mänteln umgeben ist, durch die als Temperiermedium zur Heizung oder Kühlung z.B. Wasser strömt Da die Temperaturen im Hoch- und Niedertemperaturbereich unterschiedlich sind, nämlich bei etwa 90⁰C bis 120⁰C im Hochtemperaturbei eich und bei 60⁰C im Niedertemperaturbereich liegen, ist bei dieser Anordnung für jeden Bereich jeweils ein Wasserheizer nötig. Dabei ist die Heizvorrichtung in völlig separate Hoch- und Niedertemperaturbereiche aufgeteilt Derartige Wasserheizer sind sowohl in den Gestehungskosten als auch in den Unterhaltskosten nicht billig, so daß bei dieser bekannten Heizvorrichtung anlagemäßig ein erheblicher Aufwand besteht Durch automatisches Beimischen von Kaltwasser kann einem Übersteigen der SoU-Teroperatur infolge Friktionswärme entgegengewirkt werden. Solche automatischen Mischvorrichtungen müssen jeweils den für den Hoch- und Niedertemperaturbereich vorgesehenen Wasserheizern zusätzlich zugeordnet werden, wodurch der anlagemäßige Aufwand weiterhin noch erhöht wird.

Der Erfindung Hegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Heizvorrichtung der aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ersichtlichen Gattung zu schaffen, die anlagemäßig einfach ist und eine integrierte Beheizung und Kühlung des Hoch- und Niedertemperaturbereiches gestattet

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.

Die an jedem Mantel im Hochtemperaturbereich vorgesehenen Heizelemente haben den Vorteil, daß sie nicht nur in den Gestehungs-, sondern auch in den Unterhaltskosten sehr billig sind. Die Mantel des Hochtemperaturbereiebes stehen beispielsweise über ein Umschaltventil mit dem in Niedertemperaturbereich angeordneten Mantel in Verbindung. Dadurch kann das in dem im Niedertemperaturbereich des Schneckenzylinders angeordneten Mantel zur Verfügung stehende kühle Temperiermedium dazu benutzt werden, einen übermäßigen Temperaturanstieg des Schneckenzylinders zu verhindern, wozu das Temperiermedium nach Bedarf den Mänteln im Hochtemperaturbereich zugeführt wird. Daher kommt die erfindungsgemäße Heizvorrichtung mit einer einzigen Wasser- oder Ölheizung aus, die mit billigen elektrischen Heizelementen und einer umschaltbaren oder steuerbaren Zufuhr des Temperierniediums kombiniert ist. Dadurch ist eine integrierte Beheizung und Kühlung des Hoch- und Niedertemperaturbereiches auf einfache Weise verwirklicht, wobei Hoch- und Niedertemperaturbereich wirkungsmäßig zusammengeschaltet oder auch getrennt werden können. Die definierte Aufteilung des Schneckenzylinders in einen Hoch- und einen Niedertemperaturbereich unter Verwendung einer einzigen Einheit eines Wasser- oder ölheizers trägt zur kostensparenden Herstellung von Spritzgußteilen hoher Qualität bei einfacher Steuerung oder Regelung bei. Die Temperatur im Hochtemperaturbereich kann unter allen Betriebsbedingungen und über beliebig lange Zeiträume hinweg unter Berücksichtigung des Gewichtes der herzustellenden Spritzgußteile problemlos auf dc:n gewünschten Wert eingestellt werden.

Durch die Maßnahme des Patentanspruchs 2 kann der gesamte Schneckenzylinder schnell abgekühlt werden, so daß auf eine Reinigung des Schneckenzylinders nach dem Spritzgußvorgang verzichtet werden kann und der Spritzvorgang einfach dadurch wieder aufgenommen werden kann, daß die Temperatur des Schneckenzyhn-

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_> ders auf den gewünschten Wert erhöht wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer zeichnerisch veranschaulichten Ausfuhrungsform näher jerläutert Es zeigt

Fi g. 1 eine Heizvorrichtung an einem Schneckenzylinder und

F i g. 2 eine beispielhaft grafische Darstellung der mit der Heizvorrichtung gemäß F i g. 1 erzielbaren Temperaturverteilung im Schneckenzylinder.

Wie aus F i e. 1 ersichtlich ist, ist im Niedertemperaturbereich L des Schneckenzylinders 5, in dem eine Plastifizier- und Einspritzschnecke 4 umläuft und den durch einen Fülltrichter 1 beispielsweise in Form von Pellets eingeführten Kunststoff beaufschlagt, ein Heizoder Kühlmantel 20 vorgesehen, während im Hochtemperaturbereich //des Schneckenzylinders 5 Kühl- oder , Heizmäntel 21-1, 21-2, 21-3 und 21-4 angeordnet sind. Die als erste Kühl- oder Heizmäntel bezeichneten ' - Mäntel 21-1 bis 21-4 im Hochtemperaturbere^ch //sind '' jeweils von zugeordneten Heizelementen Hl, H 2, H 3 bzw. HA umgeben, welche zur Erhöhung der Temperatur des Schneckenzylinders 5 im Hochtemperaturbereich H liegen. Die Temperaturerhöhung bzw. Beheizung im Niedertemperaturbereich L kann dagegen durch Heißwasser oder heißes öl als Temperiermedium erfolgen, das dem Heiz- oder Kühlmantel 20 über einen Auslaß 22 eines Wasser- oder ölheizers Ho zugeführt wird. Wenn die Temperatur im Hochtemperaturbereich ^:; H über einen Sollwert ansteigt, spricht ein am " Schneckenzylinder 5 montiertes Thermoelement 23 zur '. .·. Betätigung eines Temperaturreglers 24 an, wodurch die Zufuhr elektrischer Energie zu den Heizelementen H1 bis //4 unterbrochen wird, während gleichzeitig ein elektromagnetisches Ventil 25 in seine Öffnungsstellung • geschaltet wird. In diesem Zustand fließt das Heißwasser oder Heißöl aus dem Wasser- oder ölheizer Ho über eine Leitung A in den Heiz- oder Kühlmantel 20 und sodann über Leitungen B und B' in die Kühl- oder Heizmäntel 21-4,21-3,21-2 und 21-1 in der angegebenen Reihenfolge, wobei die Überleitung mittels Leitungen C, D und E erfolgt, wonach das Temperiermedium in eine Rückführleitung /eintritt. Eine in der Rückführleitung / angeordnete Drossel 26 dient zur regelbaren Einstellung der Strömung des Temperaturmediums. Wenn das Temperaturmedium die Drossel 26 durchströmt hat, wird es über zugeordnete Leitungen H" und H' zum Einlaß 27 der Heizvorrichtung Ho für das Temperiermedium zurückgeführt, um nach der Erwärmung auf die Solltemperatur wieder über den Auslaß 22 in den Bereich des Schneckenzylinders 5 geführt zu werden.

Wenn die Temperatur des Schneckenzylinders 5 unter uen Sollwert abfällt, wird das elektromagnetische Ventil 25 in Abhängigkeit vom Steuersignal des Thermoelementes 24 in seine Schließstellung geschaltet, wodurch die Rückführleitung / blockiert wird, so daß dts Temperiermedium nicht mehr unmittelbar zum Einlaß 27 der Heizvorrichtung Ho zurückströmen kann. Infolgedessen strömt das Temperiermedium von der Leitung farn Ausgang des Mantels 20 im Niederdruckbereich L über eine Leitung F mit einer Drossel 28 und eine Leitung F' in die Leitung //' und von dort zum Einlaß 27 der Heizvorrichtung Ho, so daß also die Zirkulation des Temperiermediums im Hochtemperaturbereich //kurzgeschlossen ist Durch die Drossel 28 kann die Medienströmung im Bereich der Leitung Fauf einen gewünschten Wert eingestellt werden.

Mit dieser Anordnung kann der Schneckenzylinder 5 auf einer konstanten Temperatur gehalten werden, Während zusätzlich der Niedertemperaturbereich L und der Hochtemperaturbereich H in der aus F i g. 2 ersichtlichen Weise eine deutliche gegenseitige Tempe raturabstufung erhalten, gemäß der im Niedertempera turbereich L tatsächlich eine konstante niedrige Temperatur von etwa 60⁰C und im Hochtemperaturbereich H eine höhere, ebenfalls im wesentlichen gleichbleibende Temperatur von etwa 100⁰C herrscht

Eine in der Leitung F vorgesehene, von Hand betätigbare elektromagnetische Ventilvorrichtung 29 dient zum schnellen Abkühlen des gesamten Schneckenzylinders 5 unter Rückführung seiner Temperatur auf einen der Temperatur des Niedertemperaturbereiches L entsprechenden Wert Dies kann dadurch geschehen, daß das Temperiermedium durch alle Kühl- oder Heizmäntel 21-1 bis 21-4 hindurchgeleitet wird. Zu diesem Zweck wird die Ventilvorrichtursg 29 in die Sperrstellung überführt, so daß unabhängig von der Einstellung der Drossel 28 keine Strömung über die Leitung F mehr erfolgen kann und das gesamte Temperiermedium vom Mantel 20 über die Leitungen B und B' aus die Mantel 21-4, 21-3, 21-2 und 21-1 durchfließt und sodann unabhängig von der Stellung der Drossel 26 über die Leitungen 1, G, F' und H' zur Heizvorrichtung Ho zurückströmt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Heizvorrichtung für eine Spritzgießvorrichtung für einen wärmehärtenden Kunststoff, mit einem eine Plastifizier- und Einspritzschnecke aufweisenden Schneckenzylinder, um dessen Außenumfang für den Durchfluß eines Temperiermediums im Hochtemperaturbereich ein oder mehrere erste Kühloder Heizmäntel und im Niedertemperaturbereich mindestens ein von den ersten Kühl- oder Heizmänteln getrennter zweiter Heiz- oder Kühlmantel angeordnet sind, und mit einer Heizvorrichtung zur umwälzenden Zufuhr des Temperiermediums zum zweiten Heiz- oder Kühlmantel, dadurch gek e π η ζ e i c h η e t, daß an jedem ersten Kühl- oder Heizmantel (21-1 bis 2iA) ein Heizelement (HX bis H 4) angeordnet ist, und daß die Heizvorrichtung Elemente (23 bis 26) für einen steuerbaren Durchfluß zumindest eines Teils des Temperiermediums durch die ersten Heiz- oder Kühlmäntel (21-1 bis 21-4) aufweist

2. Heizvorrichtung nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ventilvorrichtung (29) für einen Durchfluß des gesamten Temperiermediums durch die ersten Heiz- oder Kühlmantel (21-1 bis 21-4).