DE1146653B - Spritzzylinder fuer thermoplastische Kunststoffe verarbeitende Spritzgiessmaschinen - Google Patents

Description

• Spritzzylinder für thermoplastische Kunststoffe verarbeitende Spritzgießmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf einen Spritzzylinder für thermoplastische Kunststoffe verarbeitende Spritzgießmaschinen mit einer Vielzahl von auf den Umfang der Zylinderinnenwand verteilten, radialen und parallelwandigen Längs spalten, die in zur Spritzdüse führende Längsbohrungen münden, deren Durchmesser größer als die Breite der Längsspalte ist.
• Heiz- oder Spritzzylinder von Spritzgießmaschinen haben die Aufgabe, den als Granulat oder Pulver eingeführten thermoplastischen Kunststoff möglichst schnell und gleichmäßig auf Verarbeitungstemperatur zu bringen, bei der er je nach Art dünnflüssig oder teigigzäh ist. Diese Aufgabe übernimmt insbesondere die von außen beheizte Zylinderinnenwand, zwischen der der Kunststoff während einer begrenzten Zeit für das Aufheizen zur Düse hin bewegt wird. Der kalt in den Zylinder gebrachte Werkstoff weist jedoch einen hohen Reibungswert auf und neigt zum Verklemmen.
• Durch besondere Raumgestaltung im Heizzylinder versuchte man diesen Mangel zu beheben.
• Diese Gestaltung des Heizzylinders ist abhängig von der Plastifiziermethode. Eine solche arbeitet beispielsweise nach dem Prinzip der reinen Wärmeleitung, wobei im Querschnitt gesehen kein Werkstoffaustausch stattfindet, sondern der mit Eintritt in den Zylinder an dessen Innenwand gelangte Kunststoff verbleibt an dieser während des ganzen Weges zur Düse hin. Die Wärme muß auf dem Wege des Temperaturgefälles in die kühleren Schichten eindringen. Da aber Kunststoffe schlechte Wärnieleiter sind, muß die Schichtdicke möglichst gering gehalten werden. Zu diesem Zweck werden die Heizzylinder vom Werkstoffeintritt an im Querschnitt stetig vergrößert, so daß eine möglichst große Berührungsfläche der Zylinderinnenwand mit dem Kunststoff entsteht. Nachdem der Werkstoff auf diese Weise plastifiziert worden war, wird er in Richtung Spritzdüse wieder zu einem Strang zusammengefaßt. Nachteiligerweise schmilzt hierbei der unmittelbar an der Zylinderinnenwand befindliche Kunststoff zu einem Film auf. Diese Schmelze bedeutet in thermodynamischer Hinsicht einen vergrößerten Wärmeleitungswiderstand für den übrigen Kunststoff, der mangels Austausches nicht an diese Wand gelangt. So dauert auch trotz vergrößerter Oberfläche die Erwärmung der dadurch reduzierten Schichtdicke eine gewisse Zeit. Unter Beachtung der Erwärmungszeit ist die mittlere Temperatur des Kunststoffes wesentlich niedriger als die Temperatur des Heizzylinders. Auf Grund dessen wird der an der Berührungsstelle mit der Zylinderwand befindliche Kunststoff überhitzt, d. h., es findet ein Molekülabbau statt. Dieser Gefahr ist insbesondere der aufgeschmolzene Film ausgesetzt.
• Nach einer anderen Methode arbeiten die sogenannten Abschmelz-Heizzylinder, zu denen auch der Erfindungsgegenstand zählt. Bei diesen Heizzylindern wird durch geeignete Mittel die dünne, geschmolzene Schicht von der Zylinderinnenwand weggeleitet und durch Öffnungen, Kanäle oder Bohrungen der Düse zugeführt, bzw. es wird die Strömungsrichtung durch Rippen ganz oder teilweise unterbrochen. Dadurch sollte ermöglicht werden, daß immer wieder frischer Kunststoff mit der Zylinderinnenwand in Berührung kommt.
• Bei einem bekannten Spritzzylinder dieser Art besitzt die Zylinderbohrung Längsschlitze, die radial nach außen gehen und radial in Längsbohrungen münden, die den plastifizierten Werkstoff zur Düse führen. Der Nachteil besteht hierbei in der geringen Oberfläche der Zylinderbohrungswand, die für den eigentlichen Schmelzvorgang zur Verfügung steht und die noch durch die Längsschlitze unterbrochen wird.
• Außerdem ist es sehr wahrscheinlich, daß das kalte Kunststoffgranulat zumindest teilweise die Abführschlitze verschließt. Des weiteren dürfte in der Abführbohrung kaum eine ausreichende Spülwirkung zustande kommen.
• Für einen verbesserten Spritzzylinder ergeben sich somit folgende Forderungen, deren Lösung sich die Erfindung zur Aufgabe stellt: 1. Der geschmolzene Kunststoffilm muß laufend und sicher abgeführt werden, damit der Heizzylinder mit möglichst niedriger Temperaturdifferenz arbeiten kann und immer wieder frischer Kunststoff mit den Wänden des Heizzylinders in Berührung kommt.
• 2. Der einmal auf Verarbeitungstemperatur gebrachte Kunststoff darf nicht mehr mit den Wänden der Heizzone des Heizzylinders in Berührung kommen.
• Gelöst wird dies im wesentlichen dadurch, daß die Längs spalte sich einerseits auf einen Teil ihrer Tiefe gleichförmig nach innen erweitert und sich auf der anderen Seite tangential in die Längsbohrungen erstreckt. Dabei weist der Spritzkolben zweckmäßigerweise einen der Zahl und der Form der Längsspalte angepaßten, mit einem steruförmigen Querschnitt versehenen Ansatz auf, dessen äußerer Durchmesser gleich oder kleiner als der Durchmesser des Spritzkolbens ist. Auch ist es günstig, wenn in den Spritzzylinder zentral ein sich entgegen der Förderrichtung des Kunststoffes kegelig verjüngender Verdrängereinsatz oder Torpedo eingebaut ist.

Claims (3)

1. In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigt Fig. 1 den Querschnitt eines Heizzylinders nach Anspruch 1 und 2 und Fig. 2 den Längsschnitt eines Heizzylinders nach Anspruch 1 und 3 in einem gegenüber Fig. 1 verkleinerten Maßstab.

   Im Heizzylinder 1 sind über den Umfang verteilte Längs spalte 2 mit keilförmigem Längs- und Querschnitt vorgesehen, die je über einen Spalt 3 mit gleichbleibendem Querschnitt tangential in zur Düse 4 führende Längsbohrungen 5 münden. Der Spritzkolben ist nach Fig. 1 mit einem im Querschnitt sternförmig ausgebildeten, dem Proffl des Heizzylinders 1 angepaßten kegeligen Ansatz 6 versehen.

   Die Wirkungsweise des Heizzylinders ist wie folgt: Durch den sternförmigen, in Richtung der Düse 4 sich verjüngenden Ansatz 6 des Spritzkolbens wird der kalte Kunststoff in die Längs spalte 2 des Heizzylinders 1 gedrückt. An den großen Flächen wird dabei der Kunststoff erwärmt und geschmolzen. Durch die Winkel 7 der Längsspalte 2 und die Winkel 8 des Spritzkolbenansatzes 6 bei Betätigung des Spritzkolbens entstehende Keilwirkung wird der geschmolzene Kunststoff durch den Spalt 3, in dem er homogenisiert wird, in die Längsbohrungen 5 gepreßt. Die tangentiale Lage der Eintrittsöffnungen bewirkt, daß die homogene Schmelze sich als eine Spirale nach der Mitte der Bohrungen 5 und gleichzeitig durch die Keilwirkung in Richtung der Düse 4 bewegt. Hierdurch wird der einmal erwärmte Kunststoff der hohen Temperatur der Heizzylinderwand entzogen.

   Ein derart ausgebildeter Heizzylinder kann bei gleichen Abmessungen eine mehrfache Menge Kunst- stoff mit gleichmäßiger Temperatur als bei den bisherigen Ausführungen und ohne schädlichen Molekülabbau plastifizieren. Das ist darauf zurückzuführen, daß die innere Oberfläche sehr groß ist und die Bedingungen für die Wärmeübertragung durch die sichere und laufende Abführung des geschmolzenen Kunststoffs verbessert sind. Die Temperatur des Heizzylinders kann deshalb auch niedriger als bisher ge halten werden, so daß das Temperaturgefälle kleiner wird.

   Bei Verwendung eines Spntzkolbens ohne sternförmigen kegeligen Ansatz 6 kann auch gemäß Fig. 2 im Heizzylinder 1 ein kegeliger, zum Spritzkolben 9 zu sich verjüngender Einsatz (Torpedo) 10 angeord net sein, so daß der kalte Kunststoff selbst als Keil wirkt.

   PATENTANSPRÜCHE: 1. Spritzzylinder für thermoplastische Kunststoffe verarbeitende Spritzgießmaschinen mit einer Vielzahl von auf dem Umfang der Zylinderinnenwand verteilten, radialen und parallelwandigen Längsspalten, die in zur Spritzdüse führende Längsbohrungen münden, deren Durch messer größer als die Breite der Längsspalte ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsspalte (3) sich einerseits auf einen Teil ihre Tiefe gleichr förmig nach innen erweitern und sich auf der anderen Seite tangential in die Längsbohrungen (5) erstrecken.
2. 2. Spritzzylinder nach Anspruch 1 mit einem die Förderung des Kunststoffes bewirkenden Spritzkolben, dadurch gekennzeichnet, daß der Spritzkolben (9) einen der Zahl und der Form der Längsspalte(2, 3) angepaßten, mit einem sternförmigen Querschnitt versehenen Ansatz (6) aufweist, dessen äußerer Durchmesser gleich oder kleiner als der Durchmesser des Spritzkolbens (9) ist.
3. 3. Spritzzylinder nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zentral in der Plasttzzi rungskammer eingebauten, sich entgegen der Förderrichtung des Kunststoffs kegelig verjtüigen den Verdrängereinsatz oder Torpedo (10).

   In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschriften Nr. 266 445, 266717; französische Patentschriften Nr. 1 045 931, 1137455, 1 137 456; USA.-Patentschrift Nr. 2778062.