DE4414246A1

DE4414246A1 - Vorrichtung zum Spritzgießen von Formteilen aus Kunststoff

Info

Publication number: DE4414246A1
Application number: DE19944414246
Authority: DE
Inventors: Ralf Dr Dedeken; Helmut Eckardt
Original assignee: Battenfeld GmbH
Current assignee: Battenfeld GmbH
Priority date: 1994-04-23
Filing date: 1994-04-23
Publication date: 1995-10-26

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Spritzgießen von Formteilen aus spritzgießfähigem Kunststoff, bei welchem das Kunststoffmaterial durch eine drehangetriebene Schnecke (2) in einem Schneckenzylinder (3) eines Extruders (2, 3) plastifiziert wird (Dosieren) und die Kunststoffschmelze in die Kavität (8) eines Spritzgießwerkzeugs (9) ausgetrieben wird (Einspritzen). Desweiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Für das Spritzgießen von Formteilen aus Kunststoff sind im wesentlichen drei verschiedene Verfahren bzw. Vorrichtungen bekannt:

Die älteste Form der Einspritzung von Kunststoff beim Spritzgießen ist die Kolbeneinspritzung. Dabei wird das zu plastifizierende Kunststoffgranulat zunächst in einem Zylinder aufgeheizt; die so entstehende Kunststoffschmelze wird dann mit Hilfe eines Kolbens in das Spritzgießwerkzeug eingespritzt. Wesentliche Nachteile dabei sind die relativ lange Aufheizzeit und das schlechte Durchmischen des Kunststoffes vor dem Einspritzen. Daher wird diese Art der Plastifizierung und Einspritzung kaum noch verwendet.

Bei der Schneckenplastifizierung mit Schmelzespeicher wird der mit Hilfe einer axial feststehenden, jedoch eine Rotationsbewegung ausführenden Schnecke plastifizierte und geförderte Kunststoff in einen Schmelzespeicher gefüllt, aus dem er nach Erreichen des gewünschten Volumens mit Hilfe eines Spritzkolbens in das Spritzgießwerkzeug eingespritzt wird. Diese Vorrichtungen sind seit langem bekannt und werden vor allem noch zum Erzielen großer Spritzmassen und für die Verarbeitung von Strukturschaum verwendet. Ein wesentlicher Nachteil dieser Vorrichtung ist, daß "tote Ecken" vorhanden sind, die sich infolge der schlechten Spülwirkung bei dem gegebenen Schmelzeflußverlauf zwischen Extruder und Schmelzespeicher ergeben. Zwischen Schmelzespeicher und Extruder ist, um Masserückfluß beim Spritzen in den Extruder zu verhindern, ein Rückstromventil angeordnet. Auch bei optimierter Ausführung des Spritzkolbens ist eine schlechte Spülung des Materials gegeben.

Heute werden überwiegend Schneckenkolbenspritzaggregate für das Plastifizieren und Einspritzen von Kunststoffmaterial in ein Spritzgieß werkzeug eingesetzt. Dabei handelt es sich um Extruderschnecken, die sowohl eine Rotationsbewegung zum Plastifizieren des Granulats als auch eine Translationsbewegung zum Einspritzen der Schmelze ins Werkzeug ausführen.

Schneckenkolbenspritzaggregate weisen jedoch gewisse Nachteile auf, die sich bei der Produktion von Kunststoffteilen negativ auswirken:

Während der Plastifizierung von Kunststoffgranulat verändert sich die effektive Schneckenlänge. Zu Beginn der Plastifizierung wird mit der maximalen Schneckenlänge gearbeitet. Ist dann ein gewisses Volumen Schmelze plastifiziert, das sich im Vorraum der Schnecke sammelt, verfährt man die Schnecke axial entgegengesetzt zur Werkzeug- Einspritzrichtung, um das sich vor der Schnecke befindliche Schmelze- Volumen zu dosieren. Da die Eintriftsstelle des Granulats ortsfest ist und sich die Schnecke zu dieser Stelle relativ (axial) bewegt, ändert sich die effektive plastifizierende und mischende Schneckenlänge, die aktiv ist, ständig. Die Verweilzeit der Schmelze und auch die Druck- und Temperaturverteilung ändern sich also während der Plastifizierung permanent.

Zur gezielten Führung der Schmelze vom Schneckenzylinder in das Spritzgießwerkzeug ist eine Rückstromsperre erforderlich, die es verhindert, daß Schmelze beim Einspritzen ins Werkzeug zurück in Richtung Schnecke fließt. Jedoch unterliegt die Rückstromsperre einem nicht unerheblichen Verschleiß und bereitet rheologische Probleme.

Während der Abkühlphase des ins Werkzeug eingespritzten Kunststoffes ist es ferner erforderlich, daß im Schneckenvorraum ein Massepolster bereitgestellt wird, um Schmelze infolge abkühlungsbedingter Schrumpfung ins Werkzeug nachzudrücken. Am Ende der Nachdruckphase darf die Schnecke jedoch noch nicht ihren vordersten mechanischen Anschlag erreicht haben, da stets eine gewisse Toleranz für das ins Werkzeug einzuspritzende Schmelzevolumen vorgesehen werden muß. Das bedingt jedoch immer einen gewissen Volumenrest im Schneckenvorraum, der zu schlechten Spülverhältnissen führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Spritzgießen von Formteilen aus spritzgießfähigem Kunststoff und eine Vorrichtung hierfür zu schaffen, die obige Nachteile vermeidet, die Vorrichtung soll insbesondere nur geringen Verschleiß aufweisen, eine gute Spülwirkung für die Kunststoffschmelze haben und rheologisch gut auslegbar sein.

Die Lösung der Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Einspritzen der Kunststoffschmelze durch mindestens eine Druckerhöhungspumpe (7) erfolgt. Diese erzeugt den für die Förderung der Kunststoffschmelze in die Kavität (8) des Spritzgießwerkzeugs (9) erforderlichen Druck. Zum Einsatz kommen dabei vorzugsweise rotierende Verdrängerpumpen, insbesondere Zahnradpumpen, aber auch Schraubenpumpen und Flügelzellenpumpen.

Der Vorteil dieser erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß keine - Verschleiß aufweisende - Rückstromsperre mehr erforderlich ist. Ferner ist eine gute Spülwirkung gegeben, da das Einspritzen von Kunststoff- Schmelze in das Spritzgießwerkzeug ohne "tote Ecken" erfolgt, bei gleichzeitiger gleichmäßiger Dosierung und hohem Druckaufbau.

Beim Einsatz insbesondere einer Zahnradpumpe ergibt sich der weitere Vorteil, daß diese im Stillstand die Sperrwirkung eines sonst im Spritzgießmaschinenbau eingesetzten Düsenverschlusses aufweist; ferner gibt es konstruktionsbedingt keine Leckströmungen.

Alternativ zu obiger Lösung ist es auch möglich, daß die Schmelze vor ihrer Einspritzung in das Spritzgießwerkzeug (9) in einen Zwischenspeicher (11) verbracht wird, wo sie für eine gewisse Zeit unter definierten Druck- und Umfeldbedingungen gehalten wird, und daß das Einspritzen der Kunststoffschmelze in das Spritzgießwerkzeug (9) durch mindestens eine Druckerhöhungspumpe (7) erfolgt. Dadurch ist es möglich, vor dem Einspritzen der Schmelze ins Werkzeug (9) diese vorzubehandeln, namentlich sie zu entgasen. Hierzu kann der Druck im Zwischenspeicher (11) kleiner als der Umgebungsdruck gehalten werden, also ein (Teil-)Vakuum aufweisen. Vorteilhaft kann es auch sein, die Schmelze im Zwischenspeicher (11) einem Inertgas auszusetzen.

Bei dieser Lösung kann insbesondere eine kontinuierliche Schmelzeproduktion in den Zwischenspeicher (11) ins Auge gefaßt werden, wodurch sich eine axiale Verschiebung der Extruderschnecke (2) im Schneckenzylinder (3) erübrigt. Dies wiederum hat den Vorteil, daß dann stets die volle Schneckenlänge für die Plastifizierung des Kunststoffgranulats eingesetzt werden kann.

Nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird - insbesondere unter Verzicht auf eine Axialverschiebung der Schnecke (2) - das Einspritzen der Kunststoffschmelze durch mindestens eine Druckerhöhungspumpe (7) bewerkstelligt, wobei jedoch der Drehantrieb der Schnecke (2) und der Antrieb der Druckerhöhungspumpe (7) synchronisiert sind. D. h., daß - insbesondere unter Verzicht auf ein Schmelzereservoir - das soeben im Extruder (2, 3) plastifizierte Kunststoffmaterial sofort durch die Druckerhöhungspumpe (7) in die Kavität (8) des Werkzeugs (9) eingebracht wird. Freilich setzt dies eine entsprechende Abstimmung der Leistungsfähigkeit von Extruder und Pumpe voraus.

Schließlich ist erfindungsgemäß auch der Fall angedacht, daß das Einspritzen der Kunststoffschmelze durch mindestens eine Druckerhöhungspumpe (7) erfolgt, wobei der Drehantrieb der Schnecke (2) permanent läuft, so daß laufend Kunststoffschmelze hergestellt wird, und wobei der Antrieb der Druckerhöhungspumpe (7) derart synchronisiert ist, daß er stets dann betätigt wird, wenn genügend Schmelze für den nächsten Schuß im Schneckenvorraum (6) vorhanden ist. In diesem Fall wird also laufend Schmelze erzeugt; wenn davon genug im Schneckenvorraum (6) vorhanden ist, erfolgt eine Einspritzung durch die Pumpe (7). Die Arbeitsgeschwindigkeit des Extruders (2, 3) ist dabei also auf das einzuspritzende Kunststoff-Volumen und die gewünschte Zykluszeit abgestimmt; die gesamte Zykluszeit wird für die Plastifizierung genutzt. Daher können somit auch kleine Schnecken für relativ große Schußgewichte eingesetzt werden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung versorgt ein Extruder (2, 3) mehrere Druckerhöhungspumpen (7) insbesondere an verschiedenen Spritzgießwerkzeugen (9). Hierdurch läßt sich unter gewissen Umständen eine sehr wirtschaftliche Kunststoffverarbeitung erreichen. Es wird dann also möglich, über einen einzigen Schmelzeextruder z. B. über kurze Verteilerkanäle mehrere Pumpen zu bedienen, über die die Einspritzung an jeweils einer Anspritzstelle erfolgt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung obiger Verfahren besteht aus einem Extruder (2, 3) mit einer drehangetriebenen Schnecke (2) und einem Schneckenzylinder (3), einer Einspritzeinheit (7) und einem Spritzgießwerkzeug (9). Erfindungsgemäß besteht die Einspritzeinheit aus mindestens einer Druckerhöhungspumpe (7). Der Druck in der Druckerhöhungspumpe (7) wird dabei insbesondere durch die Rotationsbewegung mindestens eines Bauelements erzeugt. Dabei kommen bevorzugt rotierende Verdrängerpumpen zum Einsatz. Speziell geeignet als Druckerhöhungspumpen sind Zahnradpumpen, Schrauben pumpen und Flügelzellenpumpen, die vorzugsweise für eine gute Verarbeitbarkeit des Kunststoffs beheizbar sind.

In manchen Fällen kann es vorteilhaft sein, die Druckerhöhungspumpen (7) direkt ins Spritzgießwerkzeug (9) zu integrieren; sie können dabei so ausgebildet sein, daß sie an ihrer Schmelze abgebenden Stelle diese ohne weiteres Bauelement direkt in die Kavität (8) des Spritzgießwerkzeugs (9) einspritzen. Dadurch kann eine einfache und zuverlässige Bauart erreicht werden.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungs gemäßen Vorrichtung lassen sich somit wie folgt zusammenfassen:

- Es sind keine Rückstromsperren mehr erforderlich. Die Rückstromsperren in der bekannten Bauart stellen immer einen Kompromiß zwischen Verschleiß und rheologischer Auslegung dar. Bei thermisch besonders empfindlichen Rohstoffen sind Rückstromsperren nur sehr bedingt verwendbar; gerade diese Kunststoffe lassen sich nunmehr leicht verarbeiten. Da insbesondere die Zahnradpumpe eine selbstsperrende Wirkung hat und praktisch keine Leckströmung aufweist, ist beim Einspritzen der Schmelze sichergestellt, daß keine Schmelze zurück in Richtung Schnecke fließen kann.
- Die Selbstreinigungswirkung von Zahnradpumpen ist sehr gut. Ein Farb- oder ein Rohstoffwechsel des Werkstoffs können somit in kurzer Zeit vorgenommen werden.
- Es sind keine "tote Ecken" vorhanden. Aufgrund der kämmenden Wirkung der Zahnräder einer Zahnradpumpe treten keine Toträume auf, in denen das Material stagnieren und somit thermisch geschädigt werden kann. Ferner wird durch die Transportwirkung einer Zahnradpumpe auch stets das zuerst ankommende Material zuerst eingespritzt.
- Eine Zahnradpumpe bewirkt eine präzise volumetrische Dosierung. Da keine Leckströmung auftritt, ist bei konstanter Drehzahl und konstantem Druck ein konstantes Einspritzvolumen pro Zeit sichergestellt.
- Der Nachdruck nach der volumetrischen Füllung des Spritzgießwerkzeugs ist auch bei dünnflüssigen Schmelzen leicht möglich. Aufgrund der Sperrwirkung der Druckerhöhungspumpe und der fehlenden Leckströmung können auch bei dünnflüssigen Rohstoffen, wie z. B. bei Polyamiden, hohe Nachdrücke über den gewünschten Zeitraum aufrechterhalten werden.
- Aufgrund der hohen Volumenkonstanz und fehlenden Leckströmung ist eine extrem gute Schußgewichtskonstanz gegeben, d. h. die Gewichtsunterschiede von Formteil zu Formteil sind sehr klein und liegen in einem Bereich, der bei der konventionellen Schubschnecke kaum realisiert werden kann.
- Auch ist die Realisierung von Spritzgewichten möglich, die üblicherweise mit Schubschnecken konventioneller Art aufgrund ihres gegebenen Durchmesser/Längen-Bereichs nicht machbar sind; die Schnecke übernimmt nunmehr nicht mehr die Aufgabe des Einspritzens, die Einspritzmenge ist nur noch von der Steuerung der Druckerhöhungspumpe abhängig und daher beliebig groß oder klein.
- Das Aufschmelzen von Kunststoffgranulat (im Extruder) und das Einspritzen von Schmelze (durch die Druckerhöhungspumpe) können unabhängig voneinander erfolgen. Hierdurch sind insbesondere eine axial-kraftmäßige Entkopplung und Entlastung der Schnecke möglich.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt:

Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau einer Spritzgießmaschine mit der erfindungsgemäßen Druckerhöhungspumpe.

Fig. 2 stellt einen modifizierten Aufbau mit einem Zwischenspeicher dar.

Die Spritzeinheit 1 der - in Fig. 1 nicht weiter dargestellten - Spritzgießmaschine besteht aus einer Schnecke 2, die sich in einem Schneckenzylinder 3 befindet. Das Verfahren eignet sich grundsätzlich für alle im Spritzgießen zu verarbeitenden Kunststoffe, wie z. B. Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere. Das entsprechende Kunststoffgranulat (bzw. Kunststoffgrieß, etc.) befindet sich im Einfülltrichter 4; es gelangt in den Schneckenzylinder 3, in dem zwecks Plastifizierung die Schnecke 2 rotiert. Zusätzlich wird von Heizbändern 5 Wärme in den Kunststoff eingeleitet; zur Erhitzung können natürlich auch äquivalente Mittel vorgesehen sein, z. B. eine Flüssigkeits- Temperierung mittels Heizschlangen. Für die Dosierung des für einen Spritzgießzyklus benötigten Volumens fördert die Schnecke 2 durch ihre Rotation Schmelze in den Schneckenvorraum 6. Ist das durch die Ausgangsstellung der Schnecke 2 im Schneckenzylinder 3 gegebene Schneckenvorraumvolumen gefüllt und wird mehr Schmelze für den anstehenden Schuß benötigt, verschiebt sich die Schnecke 2 axial (vom Werkzeug 9 weg, in Fig. 1 also nach rechts), wodurch sich das Schneckenvorraumvolumen vergrößert. Um einen Staudruck während des Plastifizierens zu erzeugen bzw. aufrechtzuerhalten, wirkt auf die Schnecke eine Kraft F (s. Pfeil in Fig. 1). Diese wird durch einen - nicht dargestellten - Druckmechanismus erzeugt, wobei die Kraft F pneumatisch, hydraulisch, elektrisch oder mechanisch (durch eine Feder) erzeugt werden kann.

Üblicherweise kommt - wie oben beschrieben - zur Schmelze aufbereitung ein Extruder zum Einsatz. Grundsätzlich eignen sich hierfür aber auch andere Vorrichtungen, die zum Aufschmelzen und Fördern des Kunststoffes geeignet sind, z. B. ein "Wärmeschrank"; derartige Vorrichtungen sind ebenfalls vom Erfindungsgedanken umfaßt.

Die sich im Schneckenvorraum (6) gesammelte Schmelze gelangt in die Druckerhöhungspumpe 7. Bei dieser handelt es sich vorzugsweise um eine Zahnradpumpe. Während der Dosierung der Schmelze befindet sich die Druckerhöhungspumpe 7 in Ruhestellung. Sie wirkt damit gleichzeitig als Düsenverschluß und hindert die Schmelze daran, aus der Düse 10 auszutreten. Zum Einspritzen wird die Druckerhöhungspumpe 7 in Bewegung gesetzt, wobei der Extruder nur einen geringen Speisedruck aufbringen muß. Dieser kann so gering gehalten werden, daß keine nennenswerte Leckströmung des Kunststoffes über die Schneckenstege bzw. durch Zurückfließen in den Schneckengängen auftritt. Für das Einspritzen erzeugt die Druckerhöhungspumpe 7 den hierfür benötigten hohen Einspritzdruck. Mit diesem wird die Schmelze dann in die Kavität 8 des (zweiteiligen) Spritzgießwerkzeugs 9 eingespritzt. Die Druckerhöhungspumpe 7 wird je nach zu verarbeitendem Material auf die gewünschte Temperatur gebracht und dort gehalten, entweder durch elektrische Beheizung oder Flüssigkeitsbeheizung, wobei die Temperatur höher oder tiefer als die Werkzeugtemperatur liegen kann.

Im Falle einer Zahnradpumpe als Druckerhöhungspumpe 7 wird die gewünschte Schmelzefrontgeschwindigkeit bzw. Füllzeit durch entsprechend ausgewählte Pumpen bzw. durch entsprechende Vorwahl der Arbeitsdrehzahl der Pumpe in Verbindung mit dem Kammervolumen pro Umdrehung erreicht.

Die zum Einspritzen erforderliche Füllzeit bzw. Fließfrontgeschwindigkeit kann durch entsprechende Steuerung der Druckerhöhungspumpe erfolgen. Dies kann zeitabhängig (Laufzeit der Pumpe) oder wegabhängig (d. h. "umdrehungsabhängig", Festlegung der Anzahl der Umdrehungen der Pumpe) geschehen; hierbei kann die Drehzahl der Pumpe konstant sein oder gemäß einer gewünschten Profilform gefahren werden. Der Umschaltpunkt von der Einspritzphase auf die Nachdruckphase erfolgt wahlweise druckabhängig (Schmelzedruck bzw. Werkzeuginnendruck), zeitabhängig oder umdrehungsabhängig. Die Nachdruckphase selbst kann z. B. umdrehungsabhängig bei konstanter Drehgeschwindigkeit gesteuert bzw. geregelt werden. Ferner sind auch direkte Regelkreise möglich, bei denen der Zustand der Werkzeugfüllung über einen oder mehrere Werkzeuginnendruckaufnehmer bestimmt wird; der gemessene Druck ist dann die Regelgröße während der Nachdruckphase. Der Soll-Druck kann in Form eines gewünschten Profils festgelegt werden. Die Sollgröße ist also der Werkzeuginnendruck oder eine andere, den Schmelzezustand im Werkzeug beschreibende Größe, während die Stellgröße die Geschwindigkeit bzw. die Umdrehungszahl der Druckerhöhungspumpe ist.

Der Antrieb der Druckerhöhungspumpe 7 kann hydraulisch (z. B. über einen Hydromotor) oder elektrisch (z. B. über einen Elektromotor mit konstanter Drehzahl und Stellgetriebe oder über einen drehzahlveränderlichen Elektromotor) erfolgen.

Nach volumetrischer Füllung der Kavität 8 des Spritzgießwerkzeugs 9 wird durch weiteren, langsamen Betrieb der Druckerhöhungspumpe 7 die für den Aufbau des Nachdruckes nachzuschiebende Schmelze zur Kompensation der Volumenkontraktion während des Abkühlens ausgetrieben.

Die Pumpe 7 bewerkstelligt die gewünschte Druckerhöhung zwischen Schneckenvorraum 6 und Düse 10. Eine Druckerhöhung um den Faktor 100 zwischen Eintrift und Austrift der Pumpe ist bei Einsatz einer Zahnradpumpe leicht zu erreichen, so daß schon bei geringen Vordrücken im Schneckenvorraum 6 die üblichen Spritzdrücke von 1.000 bis 2.000 bar erreicht werden können. Sind höhere Drücke erforderlich, kann die Hintereinanderschaltung mehrerer Pumpen erwogen werden. Die Schnecke muß also nur noch mit relativ geringer Kraft axial vorgespannt werden, da die Pumpe den - hohen - Spritzdruck aufbringt.

Zwischen dem Schneckenzylinder 3 und der Druckerhöhungspumpe 7 kann erfindungsgemäß auch ein Zwischenspeicher 11 angeordnet sein, s. Fig. 2. Auf eine axiale Verschiebung der Schnecke 2 kann hierbei verzichtet werden. Im Zwischenspeicher kann plastifiziertes Kunststoff material gesammelt und gezielt definierten Umfeldbedingungen ausgesetzt werden. Z. B. kann es sinnvoll sein, zwecks Entgasung der Schmelze ein Inertgas dem Inneren des Zwischenspeichers 11 aufzugeben. Möglich ist es aber auch, die Entgasung direkt bei Atmosphärendruck - also bei Ankoppelung des Zwischenspeichers an die Umwelt - oder unter Vakuum vorzunehmen.

Eine andere Betriebsweise des Verfahrens ist in der Weise möglich, daß auf eine Axialbewegung der Schnecke verzichtet wird und statt dessen während des Einspritzens über die Druckerhöhungspumpe 7 der Schneckenextruder 2, 3 die erforderliche Menge Schmelze durch Plastifizieren bereitstellt. Eine hierfür allerdings erforderliche direkte Synchronisation der Antriebe von Schnecke 2 und Pumpe 7 setzt jedoch voraus, daß die erforderliche Menge Kunststoffschmelze pro Zeiteinheit, die eingespritzt werden soll, auch im selben Zeitraum vom Extruder bereitgestellt werden kann.

Es ist auch möglich, für Mehrfachanspritzungen bzw. für die Anspritzung von Mehrfachwerkzeugen gegebenenfalls mehrere kleine Druckerhöhungspumpen 9 direkt im Spritzgießwerkzeug 9 anzuordnen; dabei bedient eine Druckerhöhungspumpe jeweils einen Anspritzpunkt. Somit ist es möglich, sehr einfache und produktionssichere Heißkanalsysteme aufzubauen. Insbesondere größere Werkzeuge können so mit einfachen Heißkanalsystemen ausgerüstet werden, da der erforderliche Gleichlauf nicht erst durch Abstimmung der Verteilerkanäle erzeugt werden muß, sondern individuell an jeder Einspritzstelle durch die Steuerung mittels einer Druckerhöhungspumpe erzeugt werden kann.

Auch die Dekompression der Schmelze nach dem Einspritzen, z. B. bei Verwendung von extrem dünnflüssigen Rohstoffen oder bei Verwendung von konventionellen Heißkanalwerkzeugen, ist durch Drehen der Druck erhöhungspumpe in "umgekehrter" Richtung möglich. Die gewünschte Dekompression der Schmelze zwischen Pumpe und Formnest kann wiederum umdrehungs- oder schmelzedruckabhängig erfolgen.

Wie bereits oben erwähnt ist es auch möglich, über einen einzigen Schmelzeextruder z. B. über kurze Verteilerkanäle mehrere Pumpen zu bedienen, über die die Einspritzung an jeweils einer Anspritzstelle erfolgt. Dann befindet sich eine Druckerhöhungspumpe unmittelbar an jeder Spritzdüse, so daß sowohl Mehrfachwerkzeuge individuell eingespritzt werden können als auch ein großes Werkzeug über mehrere Anspritzstellen gezielt gefüllt werden kann.

Die Druckerhöhungspumpe kann im zum Werkzeug ragenden Teil so ausgebildet werden, daß sie bereits die Funktion der Spritzdüse übernimmt. Dann wird z. B. bündig oder kegelig über eine Flachführung eingespritzt oder über eine Einspritzkugel, etc.

Da zwischen Schmelzeextruder und Druckerhöhungspumpe nur ein geringer Druck auch beim Einspritzen auftritt, sind Schnell spannvorrichtungen zur Befestigung der Pumpe 7 am Schneckenzylinder 3 möglich. Somit wird es möglich, für unterschiedliche Einspritz aufgaben (z. B. kleines Teil, großes Teil oder sehr großes Teil) die Pumpe 7 in kurzer Zeit auf die optimale Größe umzurüsten.

Der hinsichtlich des Spritzgewichts spritzgießmaschinenübliche Bereich beim Schneckenschub von ca. 20 bis 80% des maximalen Hubvolumens der Schnecke kann daher deutlich erweitert werden. Bei entsprechender Auswahl der Pumpe sind auch Spritzgewichte von nur 1% des maximalen Hubvolumens bei großer Stückgewichtkonstanz möglich.

Bezugszeichenliste

1 Spritzeinheit
2 Schnecke
3 Schneckenzylinder
2, 3 Extruder
4 Einfülltrichter
5 Heizbänder
6 Schneckenvorraum
7 Druckerhöhungspumpe
8 Kavität
9 Spritzgießwerkzeug
10 Düse
11 Zwischenspeicher
F Kraft

Claims

1. Verfahren zum Spritzgießen von Formteilen aus spritzgießfähigem Kunststoff, bei welchem zunächst das Kunststoffmaterial durch eine drehangetriebene Schnecke (2) in einem Schneckenzylinder (3) eines Extruders (2, 3) plastifiziert wird, wobei sich die Schmelze in einem Schneckenvorraum (6) sammelt, (Dosierphase) und dann die Kunststoffschmelze in die Kavität (8) eines Spritzgießwerkzeugs (9) ausgetrieben wird (Einspritzphase), dadurch gekennzeichnet, daß das Einspritzen der Kunststoffschmelze durch mindestens eine Druckerhöhungspumpe (7) erfolgt.

2. Verfahren zum Spritzgießen von Formteilen aus spritzgießfähigem Kunststoffe bei welchem zunächst das Kunststoffmaterial durch eine drehangetriebene Schnecke (2) in einem Schneckenzylinder (3) eines Extruders (2, 3) plastifiziert wird und dann die Kunststoffschmelze in die Kavität (8) eines Spritzgießwerkzeugs (9) ausgetrieben wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schmelze vor ihrer Einspritzung in das Spritzgießwerkzeug (9) in einen Zwischenspeicher (11) verbracht wird, wo sie für eine gewisse Zeit unter definierten Druck- und Umfeldbedingungen gehalten wird, und
daß das Einspritzen der Kunststoffschmelze in das Spritzgießwerkzeug (9) durch mindestens eine Druckerhöhungspumpe (7) erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (2) im Schneckenzylinder (3) axial ortsfest angeordnet ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Zwischenspeicher (11) kleiner oder gleich dem Umgebungsdruck ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze im Zwischenspeicher (11) einem Inertgas ausgesetzt ist.

6. Verfahren zum Spritzgießen von Formteilen aus spritzgießfähigem Kunststoff, bei welchem das Kunststoffmaterial durch eine drehangetriebene Schnecke (2) in einem Schneckenzylinder (3) eines Extruders (2, 3) plastifiziert und gleichzeitig die Kunststoffschmelze in die Kavität (8) eines Spritzgießwerkzeugs (9) ausgetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Einspritzen der Kunststoffschmelze durch mindestens eine Druckerhöhungspumpe (7) erfolgt, wobei der Drehantrieb der Schnecke (2) und der Antrieb der Druckerhöhungspumpe (7) synchronisiert sind.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (2) im Schneckenzylinder (3) axial ortsfest angeordnet ist.

8. Verfahren zum Spritzgießen von Formteilen aus spritzgießfähigem Kunststoffe bei welchem zunächst das Kunststoffmaterial durch eine drehangetriebene Schnecke (2) in einem Schneckenzylinder (3) eines Extruders (2, 3) plastifiziert wird, wobei sich die Schmelze in einem Schneckenvorraum (6) sammelt, (Dosierphase) und dann die Kunststoffschmelze in die Kavität (8) eines Spritzgießwerkzeugs (9) ausgetrieben wird (Einspritzphase), dadurch gekennzeichnet,
daß das Einspritzen der Kunststoffschmelze durch mindestens eine Druckerhöhungspumpe (7) erfolgt,
wobei der Drehantrieb der Schnecke (2) permanent läuft, so daß laufend Kunststoffschmelze hergestellt wird,
und wobei der Antrieb der Druckerhöhungspumpe (7) derart synchronisiert ist, daß er stets dann betätigt wird, wenn genügend Schmelze für den nächsten Schuß im Schneckenvorraum (6) vorhanden ist.

9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckerhöhungspumpe eine rotierende Verdrängerpumpe, insbesondere eine Zahnradpumpe, eine Schrauben pumpe oder eine Flügelzellenpumpe, ist.

10. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Extruder (2, 3) mehrere Druckerhöhungspumpen (7) insbesondere an verschiedenen Spritzgießwerkzeugen (9) versorgt.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, die aus einem Extruder (2, 3) mit einer drehangetriebenen Schnecke (2) und einem Schneckenzylinder (3), einer Einspritzeinheit (7) und einem Spritzgießwerkzeug (9) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzeinheit aus mindestens einer Druckerhöhungspumpe (7) besteht.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in der Druckerhöhungspumpe (7) durch die Rotationsbewegung mindestens eines Bauelements erzeugt wird.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckerhöhungspumpe eine rotierende Verdrängerpumpe ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckerhöhungspumpe (7) eine Zahnradpumpe ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckerhöhungspumpe (7) eine Schraubenpumpe ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckerhöhungspumpe (7) eine Flügelzellenpumpe ist.

17. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckerhöhungspumpe (7) beheizbar ist.

18. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckerhöhungspumpe (7) direkt in das Spritzgießwerkzeug (9) integriert ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die ins Spritzgießwerkzeug (9) integrierte Druckerhöhungspumpe (7) an ihrer Schmelze abgebenden Stelle so ausgebildet ist, daß die Schmelze ohne weiteres Bauelement direkt in die Kavität (8) des Spritzgießwerkzeugs (9) eingespritzt wird.