DE9319535U1

DE9319535U1 - Einspritzschnecke für eine Spritzgießmaschine

Info

Publication number: DE9319535U1
Application number: DE9319535U
Authority: DE
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1993-12-18
Filing date: 1993-12-18
Publication date: 1995-04-13
Anticipated expiration: 2003-12-19

Description

INA Wälzlager Schaeffler KG, 91072 Herzogenaurach

ANR 17 17 332

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Einspritzschnecke für eine Spritzgießmaschine

Die Erfindung betrifft eine Einspritzschnecke für die drehbare und axial verschieb!iche Anordnung in dem als beheizter Zylinder ausgeführten Plastifizierungsgehäuse einer Spritzgießmaschine, mit einem als langgestreckter Rotationskörper (Welle) ausgebildeten Schneckenkern, der mit einem über seine Länge veränderlichen Kerndurchmesser ausgeführt ist, und mit einem den Kern umgebenden wendeiförmigen Schneckensteg, der einen gegenüber dem Kerndurchmesser größeren, konstanten, äußeren Stegdurchmesser aufweist, wobei die Ganghöhe des wendeiförmigen Steges über die axiale Länge der Schnecke veränderlich ist.

Mit einer Spritzgießmaschine wird ein polymerer Werkstoff, beispielsweise ein thermoplastischer Kunststoff, in Granulatform in einen Zuführungstrichter eingefüllt und von der in dem zylinderförmigen Gehäuse drehbar und verschiebbar angeordneten Schnecke einer Spritzform zugeführt. Dabei wird das granulatförmige Material infolge der Beheizung plastifiziert. Die Schnecke weist hintereinander mehrere unterschiedliche Zonen auf, beispielsweise eine Einzugszone, Kompressionszonen und eine Ausstoßzone. Der Einfülltrichter befindet sich über der Einzugszone an dem zylinderförmigen Gehäuse, in welchem die Schnecke arbeitet. Durch die Rotation der Schnecke wird nachrieselndes Granulat des zu verarbeitenden Werkstoffs in der Richtung zur Ausstoßzone hin transportiert. Durch die Berührung mit der heißen Zylinderinnenwand wird das als Kunststoffgranulat eingeführte Material auf dem Weg zur Spritzgießform aufgeschmolzen. Eine zusätzliche Schmelzleistung entsteht durch die bei der Drehung auftretende Friktionswärme. Aus der DE-OS 37 34 256 ist eine Spritzgießmaschine mit einer Einspritzschnecke der eingangs genannten Art bekannt.

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Die vor die Schneckenspitze transportierte Schmelze des zu spritzenden Werkstoffes schiebt die Schnecke mit zunehmender Masseanhäufung in dem zylindeirförmigen Gehäuse axial zurück. Die schmelzflüssige Masse wird anschließend durch eine vorwärts gerichtete Axialbewegung der Schnecke in den Formhohlraum des Werkzeuges gespritzt. Während die Formmasse im Werkzeug abkühlt, transportiert die Schnecke infolge ihrer Drehung neuen Werkstoff, der als Schmelze in den Schneckenvorraum gelangt, d. h. das Material wird aufdosiert.

Um eine wirtschaftliche Fertigung zu erreichen, muß die Dosierung abgeschlossen sein, bevor das gespritzte Teil nach der Abkühlung

» entformt, der Gießform also entnommen wird. Darüber hinaus ist die Wiederverwertung von Angüssen und Ausschußteilen aus Wirtschaft!ichkeits- und Umweltschutzgründen erforderlich. Solche Abfallteile werden in speziellen Mühlen zerkleinert und dem Spritzgußprozess möglichst im direkten Kreislauf anteilig wieder zugeführt. Durch diese Art der Einmahlung ergibt sich ein breites Korngrößenspektrum des Kunststoffgranulates. Zum einen besitzt dieses Mahlgut nicht mehr die Rieselfähigkeit des jungfräulichen Ausgangsgranulates, zum anderen können sich dadurch erhebliche Schwankungen in der Dosierzeit ergeben. Sobald die Dosierzeit oberhalb der Kühlzeit liegt, ergibt sich eine unwirtschaftliche Taktzeitverlängerung.

Die splittrige Kornform des Granulates nach dem Einmahlen sowie das breite Korngrößenspektrum des Mahlgutes stehen einer guten Rieselfähigkeit, die bei der Neuware gegeben ist, entgegen. Die eigentliche Problematik liegt in der unterschiedlichen Granulatform Neuware/Mahlgut. Das Granulat aus Neumaterial hat in der Regel die Form kleiner Zylinder oder Linsen, Würfel, Plättchen und Kugeln. Herstellungsbedingt ergibt sich für die Mantelfläche dieser Körper eine glatte geschlossene Außenhaut. Hiervon unterscheidet sich die Mahlgutgranulatform erheblich. Zum einen ist die Korngrößenverteilung hier nicht gleichmäßig, sondern schwankt von der Staubkorngröße bis zu Durchmessern von ca. 4,5 mm, zum anderen hat dieses Mahlgutgranulat auch wieder herstellungsbedingt, es wird in der Mühle zerschlagen, eine allseits rauhe, zerklüftete Oberfläche. Darüber hinaus müssen Angußre-

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ste mit Durchmessern bis zu ca. 4,5 mm und Längen bis zu 15 mm eingezogen bzw. dosiert werden.

Während infolge der vorbeschriebenen Granulatform Neumaterial wesentlieh leichter rieselt und sich mit einer bekannten Standardschnecke problemlos in wirtschaftlichen Zeiten dosieren läßt, hat die beschriebene Mahlgutgranulatform eine deutlich schlechtere Rieself ähigkeit, so daß die Gefahr der Brückenbildung besteht. Dieses Mahlgut kann somit von einer gebräuchlichen Standardschnecke zum Teil nicht mehr in dem vorgegebenen wirtschaftlichen Zeitraum in den Spritzgießzylinder eingezogen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einspritzschnecke so weiterzubilden, daß mit ihr mit Mahlgut versetztes Granulat bzw. reines Mahlgut problemlos und in wirtschaftlich vorgegebener Zeit in den Spritzgießzylinder eingezogen und darin weitergefördert werden kann. Dadurch sollen sich Brückenbildungen des granulatförmigen Mahlgutes und Schwankungen der Dosierzeit vermeiden lassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in den Stegen der Einspritzschnecke mehrere achsparallele Nuten in Umfangsrichtung in Abständen hintereinander eingearbeitet sind. Die axialen Nuten verhindern die Brückenbildung im Einzugsbereich der Schnecke. Die Einspritzschnecke kann in Axialrichtung hintereinander eine Einzugszone, eine erste Kompressionszone, eine zweite Kompressionszone und eine Ausstoßzone für den zu spritzenden Werkstoff aufweisen, wobei sich die Nuten in der Einzugszone in dem Steg befinden. Beispielsweise können in der Einzugszone am Steg vier jeweils um 90° zueinander versetzte Nuten angeordnet sein.

Versuche haben gezeigt, daß das Mahlgut besonders gut eingezogen und weitergefördert wird, wenn erfindungsgemäß der Kerndurchmesser in der Einzugszone und in der ersten Kompressionszone einen konstanten unteren Wert aufweist und wenn er in der zweiten Kompressionszone in axialer Richtung ansteigt, bis er einen konstanten oberen Wert in der Ausstoßzone erreicht. Der Schneckendurchmesser ist also im Einzugsbereich verringert, so daß der zwischen dem Schneckenkern und dem

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Zylinderinnenmantel gebildete Ringraum hier für die Aufnahme von Granulat vergrößert ist.

Eine weitere Verbesserung der Arbeitsweise der Einspritzschnecke ergibt sich, wenn erfindungsgemäß die Ganghöhe des Steges in der Einzugszone größer ist als die Ganghöhe in den übrigen Zonen. Diese höhere Schneckensteigung in der Einzugszone ermöglicht die Verarbeitung von Körnungen mit einem besonders großen Länge/Durchmesser-Verhältnis der zylinderförmigen Granulatkörner.

Mit der erfindungsgemäßen neuen Schneckengeometrie ist es möglich, Granulat mit beliebigem Anteil an Mahlgut zu verarbeiten, und das in sinnvoll schwankenden Dosierzeiten unterhalb der Kühlzeit. Die neue Schnecke ermöglicht also beides, den Einsatz von Mahlgut und eine große Wirtschaftlichkeit der Arbeitsweise.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 einen ersten Teil einer Einspritzschnecke mit einer

Einzugszone und einer ersten Kompressionszone;

Figur 2 den zweiten Teil der Einspritzschnecke mit einer

zweiten Kompressionszone und einer Ausstoßzone; 25

Figur 3 das aufgebrochene freie Ende der Einspritzschnecke in der Ausstoßzone ;

Figur 4 einen Querschnitt durch die Einspritzschnecke gemäß Linie IV-IV der Figur 1.

Die dargestellte erfindungsgemäße Einspritzschnecke weist einen als Rotationskörper oder Welle ausgebildeten Kern 1 und einen Steg 2 auf, der schraubenlinienförmig gewunden, also wendelförmig ausgebildet ist und an der äußeren Oberfläche des Kernes 1 anliegt. Der Steg 2 und der der Kern 1 sind einstückig ausgeführt, wobei sich der Steg 2 in axialer Richtung über eine Einzugszone 3, eine erste Kompressionszone 4,

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eine zweite Kompressionszone 5 und eine Ausstoßzone 6 der Einspritzschnecke erstreckt. Diese Zonen sind axial hintereinander angeordnet. Eine Keilwelle 7 ist für die Verbindung mit einem Antrieb vorgesehen. Am anderen Ende der Einspritzschnecke befindet sich eine zur Stirnseite hin offene achsparallele Gewindebohrung 8, die es ermöglicht, die Schneckenspitze einzuschrauben.

Der Durchmesser des Kernes 1 ist über die Länge der Einspritzschnecke veränderlich. In der Einzugszone 3 und in der Kompressionszone 4 weist der Kerndurchmesser einen konstanten unteren Wert 9 auf, so daß der Kern 1 hier eine kreiszylindrische Form hat. In der zweiten Kompressionszone 5 steigt der Kerndurchmesser von dem unteren Wert 9 auf einen oberen Wert 10 kontinuierlich an, so daß die Einspritzschnecke in dieser Zone kegelförmig ist. In der Ausstoßzone 6 ist der Kerndurchmesser mit seinem oberen Wert 10 konstant. Hier ist die Einspritzschnecke daher wieder kreiszylindrisch.

Der wendeiförmige Steg 2 hat einen konstanten Außendurchmesser, der größer ist als der obere Wert 10 des Kerndurchmessers. Auf diese Weise ergibt sich für die in dem Zylindergehäuse drehbar und verschiebbar angeordnete Einspritzschnecke längs des Steges 2 ein wendeiförmiger Ringraum für das zu spritzende Material, der von seinem Beginn in der Einzugszone 3 an bis zu seinem Ende in der Ausstoßzone 6 wegen der Durchmesserveränderung des Kernes 1 kleiner wird. Ein weiterer Grund für die Verkleinerung dieses wendeiförmigen Ringraumes liegt darin, daß die Ganghöhe 11 des Steges 2 in der Einzugszone 3 größer ist, als die Ganghöhe 12 des Steges 2 in den übrigen Zonen 4 bis 6. Die Ganghöhen 11 und 12 sind jeweils konstant.

Eine Brückenbildung des granulatförmigen Materials am Einzug wird im wesentlichen dadurch vermieden, daß in der Einzugszone 3 in den wendeiförmigen Steg 2 achsparallele Nuten 13 eingearbeitet sind. Diese sind jeweils um 90° zueinander in Umfangsrichtung der Einspritzschnecke versetzt angeordnet, wie das insbesondere aus Figur 4 erkennbar ist.

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Bezugszahlenliste

1 Kern

2 Steg

3 Einzugszone

4 erste Kompressionszone

5 zweite Kompressionszone

6 Ausstoßzone

7 Keilwelle

8 Gewindebohrung

15 9 unterer Wert des Kerndurchmessers

10 oberer Wert des Kerndurchmessers

11 Ganghöhe in der Einzugszone

12 Ganghöhe in den übrigen Zonen

13 Nut
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Claims

INA, Wälzlager Schaeffler KG, 91072 Herzogenaurach ANR 17 17 332 2546-11-DE Ansprüche

1. Einspritzschnecke für die drehbare und axial verschieb!iche Anordnung in dem als beheizter Zylinder ausgeführten Plastifizierungsgehäuse einer Spritzgießmaschine, mit einem als langgestreckter Rotationskörper ausgebildeten Schneckenkern, der mit einem über seine Länge veränderlichen Kerndurchmesser ausgeführt ist, und mit einem den Kern umgebenden wendeiförmigen Schneckensteg, der einen gegenüber dem Kerndurchmesser größeren, konstanten, äußeren Stegdurchmesser aufweist, wobei die Ganghöhe des wendeiförmigen Steges über die axiale Länge der Schnecke veränderlich ist, dadurch gekennzeichnet, daß in den Steg (2) und/oder in den Kern (1) der Einspritzschnecke mehrere achsparallele Nuten (13) in Umfangsrichtung in Abständen hintereinander eingearbeitet sind.

2. Einspritzschnecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Axialrichtung hintereinander eine Einzugszone (3), eine erste Kompressionszone (4), eine zweite Kompressionszone (5) und eine Ausstoßzone (6) für den zu spritzenden Werkstoff aufweist, wobei sich die Nuten (13) in der Einzugszone (3) in dem Steg (2) befinden.

3. Einspritzschnecke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Einzugszone (3) am Steg (2) vier jeweils um 90° zueinander versetzte Nuten (13) angeordnet sind.

4. Einspritzschnecke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kerndurchmesser in der Einzugszone (3) und in der ersten Kompressionszone (4) einen konstanten unteren Wert (9) aufweist.

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5. Einspritzschnecke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kerndurchmesser in der zweiten Kompressionszone (5) in axialer Richtung ansteigt, bis er einen konstanten oberen Wert (10) in der Ausstoßzone (6) erreicht.

6. Einspritzschnecke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ganghöhe (11) des Steges (2) in der Einzugszone (3) größer ist, als die Ganghöhe (12) in den übrigen Zonen (4, 5, 6).