DE2263571A1

DE2263571A1 - Transfer moulding with intensive heating in duct - leading to transfer barrel obtained by forcing plastics past pref. heated rotor in heated housing

Info

Publication number: DE2263571A1
Application number: DE19722263571
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Ing Eckardt
Original assignee: Siemag Siegener Maschinenbau GmbH
Current assignee: Siemag Siegener Maschinenbau GmbH
Priority date: 1972-12-27
Filing date: 1972-12-27
Publication date: 1974-07-04

Abstract

A plastics foam injection assembly comprises a transfer cylinder in the path to the mould; the temp is raised sufficiently high to activate the foaming agent, but expansion is prevented by the pressure in the transfer cylinder. In the connecting duct leading to the transfer cylinder, a motor driven, revolving drum is mounted; the material as pressed longitudinally through the narrow annular space (2, esp. 0.6mm wide) between this drum and the surrounding housing.

Description

Einrichtung zur Herstellung von Kunststoff-Formkörpern in Spritzgießformen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Herstellung von Kunststoff-Formkörpern in Spritzgießformen, bei der mit Treibmitteln versetzte Thermoplaste unterhalb der Reaktionstemperatur des verwendeten Treibmittels plastifiziert und im wesentlichen kontinuierlich einem Transferzylinder über einen Verbindungskanal zugeführt werden, bei dessen Passieren sie-bis über die Reaktionstemperatur erhitzt werden, und bei welcher der mindestens im Transferzylinder aufgebaute Druck ein Aufschäumen der Thermoplaste unterbindet, bis diese in die Form gespritzt sind.Device for the production of plastic moldings in injection molds The invention relates to a device for producing plastic moldings in injection molds in which thermoplastics mixed with propellants are below the Reaction temperature of the blowing agent used plasticized and substantially continuously fed to a transfer cylinder via a connecting channel, when passing through it they are heated to above the reaction temperature, and at which the pressure built up at least in the transfer cylinder causes foaming of the Prevents thermoplastics until they are injected into the mold.

Aus der DT-OS 1 932 437 ist eine solche Einrichtung bekannt, bei welcher der Verbindungskanal zur Durchführung der Erhitzung von Heizwiderständen umfangen ist. Eine Intensivierung der Erwärmung wird durch einen Innenkörper erwirkt, der ebenfalls mit Heizwiderständen ausgestattet ist und die den zu erhitzenden Kunststoffen gebotene Fläche vergrößert. Für ein homogenes Produkt soll gesorgt werden, indem Düsenkanäle durchströmt werden oder der Durchtrittsweg mäanderförmig ausgebildet ist.From DT-OS 1 932 437 such a device is known in which the connection channel for carrying out the heating of heating resistors encompassed is. An intensification of the warming is achieved by an inner body, the is also equipped with heating resistors and the plastics to be heated Enlarged area. A homogeneous product should be ensured by Nozzle channels are flowed through or the passage is designed in a meandering shape is.

In der Praxis hat es sich gezeigt, daß sowohl eine weitere Intensivierung der Heizwirkung wünschenswert ist als auch bezüglich der Homogenisierung weitergehendere Forderungen gestellt werden. Zudem hat es sich gezeigt, daß mäanderförmige Durchtrittskanäle durch die komplizierte Fertigung aufwendig sind, und darüberhinaus wie beispielsweise die DUsenkanäle einen hohen Druckabfall beim Durchtritt des Kunststoffes bedingen.In practice it has been shown that both a further intensification the heating effect is desirable as well as more extensive with regard to the homogenization Claims are made. It has also been shown that meander-shaped Passage channels are expensive due to the complicated production, and moreover such as the DUsenkanal causes a high pressure drop when the plastic passes through.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Einrichtung der beschriebenen Gattung zu schaffen, bei der verhältnismäßig einfach aufgebaute Teile verwendet werden und ohne wesentlichen Druckabfall sowie Beeinträchtigungen der Homogenität ein starkes Aufheizen möglich ist.The invention is based on the object of a device of the described To create a species in which relatively simply constructed parts are used and without any significant pressure drop or impairment of homogeneity strong heating is possible.

Gelöst wird diese Aufgabe, indem bei einer Einrichtung der beschriebenen Gattung der Verbindungskanal einen motorisch angetrieben rotierenden, von einem Gehäuse in geringem Abstande umgebenen Rotationskörper erhält und die Thermoplaste durch den zwischen dem Rotationskörper und dem Gehäuse gebildeten Spalt mit achsparallelen Bewegungskomponente gepreßt werden.This problem is solved by the described in a facility Type of connecting channel a motor-driven rotating, from one Housing at a small distance surrounded body of revolution receives and the thermoplastic through the gap formed between the rotating body and the housing with axially parallel Movement component are pressed.

Als zweckmäßig wurde erkannt, den Spalt mit geringerer Stärke als 2 mm auszuführen. In vielen Fällen hat es sich bewährt, den Spalt mit geringerer Stärke als 1 mm oder gar o,6 mm auszuführen.It was recognized that the gap was less thick than 2 mm. In many cases it has been found useful to reduce the gap with Thickness of 1 mm or even 0.6 mm.

Der Rotationskörper und/oder das ihn umgebende Gehäuse können entlang ihres Umfanges verlaufende Nuten aufweisen.The rotating body and / or the housing surrounding it can move along have grooves extending around their circumference.

Bewährt hat es sich, das Gehäuse mit Heizwiderständen auszustatten. Es kann aber auch, zweckmäßig zusätzlich, der Rotationskörper mit Heizwiderständen und die Rotation aufnehmenden Zuleitungen fUr dieselben ausgestattet sein.It has proven useful to equip the housing with heating resistors. But it can also, expediently in addition, the rotating body with heating resistors and the rotation-absorbing supply lines for the same.

Der Rotationskörper wird vorteilhaft mindestens in einem mittleren Längenbereich zylindrisch ausgeführt. Eine oder beide Endbereiche des Rotationskörpers können sich konisch oder stromlinienförmig verjüngend ausgeführt sein.The rotational body is advantageous at least in a middle Length range made cylindrical. One or both end regions of the body of revolution can be tapered conically or streamlined.

Im einzelnen ist die Erfindung anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit dieses erläuternden Zeichnungen beschrieben. is Deigen hielbei; schematisch eine Einrichtung zum Herstellen von Kunst- stoff- c ern in Spritzgießformen und Fig. 2 in vergrößerter Darste mit einem Rotationskörper; ausgestatteten Verbindungskanal der Fig. 1. In detail, the invention is based on the description of an embodiment in conjunction with this explanatory Drawings described. is downholding; schematically a device for the production of art materials in injection molds and FIG. 2 in an enlarged representation with a body of revolution; FIG. equipped connection channel of FIG. 1.

In Fig. 1 ist ein Schneckenaggregat 1 gezeigt, dessen durch Heizmanschetten 2 aufheizbarer Schneckenzylinder 3 mit einem Aufgabetrichter 4 zur Aufnahme von mit Treibmitteln versetzten thermoplastischen Kunststoffen ausgestattet ist. Der an das Schneckenaggregat angeflanschte Antriebsmotor 5 betreibt die im Schneckenzylinder 3 vorgesehene Schnecke 6, so daß in den Aufgabetrichter eingegebene Kunststoffe in Richtung der Schneckenachse vorgeschoben und im beheizten Schneckenzylinder 3 aufgeschmolzen und plastifiziert werden. Die Temperatur des Schneckenzylinders 3 ist Jedoch so niedrig gehalten, daß zwar der Kunststoff plastifiziert wird, das in ihm enthaltene Treibmittel jedoch noch nicht reagiert.In Fig. 1, a screw unit 1 is shown, its by heating jackets 2 heatable screw cylinder 3 with a feed hopper 4 for receiving is equipped with thermoplastics mixed with blowing agents. Of the The drive motor 5 flanged to the screw unit operates the one in the screw cylinder 3 provided screw 6, so that entered plastics in the feed hopper advanced in the direction of the screw axis and in the heated screw cylinder 3 melted and plasticized. The temperature of the screw barrel 3 However, it is kept so low that although the plastic is plasticized, the Propellant contained in it, however, has not yet reacted.

Der plastifizierte Kunststoff wird durch die Schnecke in den Verbindungskanal 7 eingestoßen, der seinerseits durch eine Heizmanschette 8 derart aufgeheizt ist, daß der den Verbindungskanal passierende Kunststoff über die Reaktionstemperatur des beigefügten Treibmittels hinaus erwärmt wird. Sowohl große, den Wärmeübergang bewirkende Flächen als auch ein inniger Kontakt des Kunststoffes mit denselben sowie eine ständige Durchmischung des Kunststoffes wird dadurch erreicht, daß der Verbindungskanal 7 mit einem rotationssymmetrischen Körper, dem Rotationskörper 9, ausgestattet ist, der in geringem Abstande von einem Gehäuse lo derart umgeben ist, daß zwischen dem Rotationskörper 9 und dem Gehäuse lo ein Spalt 11 geringer Stärke gebildet wird. Der Rotationskörper 9 ist auf einer Welle 12 vorgesehen, die durch einen Motor 13 antreibbar ist, Die Welle 12 ist mit einem Schleifringsatz 14 ausgestattet, der eine Drehungen des Rotationskörpers aufnehmende Zuleitung tür Heizwiderstände 15 bildet, die innerhalb des Rotationskörpers vorgesehen sind.The plasticized plastic is transported through the screw into the connecting channel 7 pushed in, which in turn is heated by a heating jacket 8 in such a way that that the plastic passing through the connecting channel is above the reaction temperature of the attached propellant is heated out. Both great, the heat transfer causing surfaces as well as intimate contact of the plastic with the same as well constant mixing of the plastic is achieved in that the connecting channel 7 is equipped with a rotationally symmetrical body, the rotational body 9, which is surrounded at a small distance by a housing lo that between the Rotary body 9 and the housing lo a gap 11 is formed of small thickness. The rotating body 9 is on a shaft 12 provided by a motor 13 can be driven, the shaft 12 is equipped with a slip ring set 14, the supply line for heating resistors that absorbs one rotation of the rotating body 15 forms which are provided within the rotating body.

Durch ein Rückschlagventil 16 tritt der erhitzte, plaatitinierte Kunststoff in einen Transferzylinder 17 ein, der durch eine Heizmanschette 18 auf konstanter Temperatur gehalten und durch einen äußeren Isoliermantel 19 gegen wesentliche Wåmeverluste geschützt ist. Der Transferzylinder ist durch einen Kolben 20 abgeschlossen, der durch einen hydraulischen Antriebszylinder 21 betätigbar ist. Die Stirnseite des Transferzylinder weist einen Austrittskanal 22 auf, der zu einer mit einem steuerbaren Verschluß ausgestatteten Düse 23 führt der Verschluß ist so ausgebildet, daß er mittels zugeführter Preßluft die Mündung der Düse 23 zu reinigen vermag. Zum Spritzen eines Körpers werden Düse 23 auf die Werkzeugdüse 24 einer Form 25 aufgelegt, der Verschluß der Düse geöffnet und der hydraulische Antriebszylinder 21 beaufschlagt, bis die vorgegebene Kunststoffmenge in die Form 25 überführt ist.The heated, plaatitinated plastic passes through a check valve 16 into a transfer cylinder 17, which is kept constant by a heating jacket 18 Maintained temperature and by an outer insulating jacket 19 against substantial heat losses is protected. The transfer cylinder is closed by a piston 20, the can be actuated by a hydraulic drive cylinder 21. The front of the Transfer cylinder has an outlet channel 22, which leads to a controllable Shutter equipped nozzle 23 leads the shutter is designed so that it is able to clean the mouth of the nozzle 23 by means of supplied compressed air. For spraying of a body, nozzle 23 are placed on the tool nozzle 24 of a mold 25, the The closure of the nozzle is opened and the hydraulic drive cylinder 21 is applied, until the specified amount of plastic is transferred into the mold 25.

Im Betriebe wird der Schneckenzylinder 3 derart beheizt, daß seine Temperatur vom Aufgabetrichter 4 zum Ausgang hin ansteigt. Die in den Aufgabetrichter 4 gegebenen Kunststoff-Treibmittel-Granulate werden von der Schnecke 6 mitgenommen und erwärmt, sufgeschmolzen, durohmischt, plastifiziert und homogenisiert. Die Einstellung der BeaufsohlaSung der Heizmansohette 2 ist so gewählt, daß am Ausgang des Schneckenzylindere 3 3 zwar eine vollkommene Plastifizierung der aufgegeben Thermoplaste erzielt ist, die Reaktionstemper#tur der beigegebenen Treibmittel aber noch nicht erreicht ist. Bei Treibitmitteln mit stark steuender Reaktiongtemperatur wird die Beheizung des Schneckenzylinders 3 derart eingestellt, daß die Ausgangstemperatur so niedrig bleibt, daß auch Teilreaktionen des Treibmittels sicher vermieden werden. Auf diese Weise werden rUck wärtige Gasausbrüche schon reagierten Treibmittels sicher vermieden, und die Schnecke braucht bezüglich ihrer Länge und Steigung ausschließlich der Aufgabe des Plastifizierens angepaßt zu werden.In operation, the screw cylinder 3 is heated so that its The temperature of the feed hopper 4 increases towards the exit. The one in the feed hopper 4 given plastic blowing agent granules are taken by the screw 6 and warmed, sufmelted, durohm mixed, plasticized and homogenized. The setting the exposure of the Heizmansohette 2 is chosen so that at the exit of the screw cylinder 3 3 although complete plasticization of the abandoned thermoplastics has been achieved, the reaction temperature of the added blowing agent has not yet been reached. In the case of blowing agents with a strongly controlling reaction temperature, the heating of the The screw cylinder 3 is set in such a way that the outlet temperature remains so low that that partial reactions of the propellant are also reliably avoided. In this way will be back The propellant reacted safely to the long-term outbreaks of gas avoided, and the screw only needs in terms of its length and pitch to be adapted to the task of plasticizing.

Die weitere Aufheizung der Thermoplaste über die Reaktionstemperatur des Treibmittels hinweg erfolgt beim Passieren des Verbindungskanales 7. Durch Einsetzen des Rotationskörpers 9 wird der zu passierende Strömungspfad mit geringer, der des Spaltes entsprechender Stärke ausgebildet, und es wird eine relativ große beheizte Fläche-erzielt, die einen guten Wärmeübergang sichert. Der Spalt ist von so geringer, zweckmäßig einigen Zehnteln Millimeter, Stärke gewählt, daß bei der gegenseitigen Bewegung der beiden ihn begrenzenden-Wandungen, nämlich der Innenwandung des Gehäuses und der Außenwandung des Rotationskörpers, die Kunststoffschicht in ihrer ganzen Stärke erfaßt und innerhalb des Spaltes verwirbelt wird. Die tatsächlich vom Kunststoff ausgeführte Bewegung setzt- sich daher aus einer achsparallelen, den Durchfluß bewirkendem Komponente in Verbindung mit einer zweiten, in Umfangsrichtung verlaufenden Komponente zusammen, die durch die Drehung bewirkt wird; zu diesen eigentlichen Strömungskomponenten tritt dann noch die Verwirbelung.The further heating of the thermoplastics above the reaction temperature the propellant away takes place when passing through the connecting channel 7. By inserting of the body of revolution 9, the flow path to be passed becomes smaller, that of the Gap of the appropriate strength is formed, and it is a relatively large heated one Area achieved that ensures good heat transfer. The gap is so narrow expediently a few tenths of a millimeter, thickness chosen that at the mutual Movement of the two walls delimiting it, namely the inner wall of the housing and the outer wall of the rotating body, the plastic layer in its entirety Strength is detected and swirled within the gap. The plastic ones actually The movement carried out is therefore composed of an axially parallel, the flow effecting Component in connection with a second component running in the circumferential direction together caused by the rotation; to these actual flow components then the turbulence occurs.

Diese Verwirbelung erhöht die Wirkung der beheizenden Oberflächen, da stets neues Material mit diesen Oberflächen in Kontakt kommt.This turbulence increases the effect of the heating surfaces, because new material always comes into contact with these surfaces.

Die am Ausgang des Extruders erzielte Homogenität wird nicht beeinträchtigt, da infolge der ständigen Durchwirbelung und Durchmischung Temperaturunterschiede in vergleichbaren Strömungsbereichen des Stoffes praktisch nicht auftreten können.The homogeneity achieved at the exit of the extruder is not impaired, there are temperature differences due to the constant turbulence and mixing practically cannot occur in comparable flow areas of the substance.

Die hierbei auftretenden sogenannten Reibungsverluste machen sich vorteilhaft bemerkbar: sie bewirken eine zusätzliche Erwärmung des den Verbindungskanal durchströmenden Kunststoffes.The so-called frictional losses that occur here make themselves felt advantageously noticeable: they cause additional heating of the connecting channel flowing through plastic.

Als vortgeilhark erweist es sich wtlter, daß infolge der Drehung des Rotationskörpers stets eine Bewegung des Kunststoffes -in Umfangsrichtung bewirkt wird, so daß der für das Hindurchtreten erforderlichen axialen Bewegung ein nur geringer Strömungswiderstand entgegensteht. Der erfindungsgemäß ausgebildete Spaltraum mit durch Rotation quer zur Strömungsrichtung sich gegeneinander bewegenden Grenzflächen bedingt daher einen nur geringen Druckabfall beim Durchströmen, so daß der am Ausgang des Extruders anstehende Staudruck zum Transferzylinder hin nur geringfügig abfällt und es erleichtert, den dort zur Verhinderung des Auf schäumens erforderlichen Druck aufzubauen.It turns out to be advantageous that as a result of the rotation of the Rotary body always causes a movement of the plastic in the circumferential direction so that the one for stepping through required axial movement there is only a slight resistance to flow. The trained according to the invention Gap with moving against each other through rotation transversely to the direction of flow Boundaries therefore cause only a slight pressure drop when flowing through, see above that the back pressure at the exit of the extruder to the transfer cylinder only drops slightly and it makes it easier to prevent foaming there to build up the necessary pressure.

Günstig wirkt sich auf die Erwärmung noch aus, daß der Kunststoff den rohrförmigen Spalt 11 nicht nur mit der achsparallelen Komponente, sondern, bedingt durch die in Umfangsrichtung verlaufende Komponente, etwa schraubenlinienförmig durchströmt.The fact that the plastic also has a beneficial effect on the heating the tubular gap 11 not only with the axially parallel component, but due to the component running in the circumferential direction, roughly helical flows through.

Hierdurch werden längere Verweilzeiten erreicht, welche es gestatten, die zur Erwärmung notwendigen W§rmestrdme bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturdifferenzen zu bewirken, so daß für den Kunststoff keinerlei Gefahr des Uberhitzens besteht.As a result, longer residence times are achieved, which allow the heat currents necessary for heating at relatively low temperature differences to cause so that there is no risk of overheating for the plastic.

Die Erfindung gestattet, die einzelnen Vorrichtungen der gesamten Einrichtung jeweils einer Teilaufgabe optimal anzupassen} so dient der Transferzylinder nur der Bemessung des Schusses und der Aufrechterhaltung eines das Aufsohäumen unterbindenden Druckes, und das Schneckenaggregat dient ausschließlich der Plastifizierung, der Homogenisierung sowie dem Vorschube der Thermoplaste. Die über die Reaktionstemperatur des beigegebenen Treibmittels führende Erwärmung wird ausschließlich innerhalb des Verbindungskanales 7, und zwar speziell im Spalt 11, bewirkt, der nicht nur die gewünschten großen Flächen zur Wärmeübertragung liefert, sondern darüberhinaus, durch die Drehung des Rotationskörpers bedingt, sowohl eine ständige Durchwirbelung des Kunststoffes bewirkt als auch eine zusätzliche, in Umfangsrichtung liegende Bewegungskomponente einführt. Hierdurch wird nicht nur die gewünschte Temperaturerhöhung sicher erzielt, es wird gleichzeitig durch die ständige Durchmischung des Kunststoffes die Homogenität weiterhin gesteigert, so daß im Transferzylinder eine praktisch vollkommen homogene Spritzmasse zur Verfügung steht.The invention allows the individual devices of the entire The transfer cylinder is used to optimally adapt the facility to a sub-task in each case only the dimensioning of the shot and the maintenance of a hem that prevents the boom Pressure, and the screw unit is used exclusively for plasticization, the Homogenization as well as the advancement of the thermoplastics. The over the reaction temperature the added propellant leading heating is only within the Connecting channel 7, specifically in the gap 11, causes not only the provides the desired large areas for heat transfer, but also, due to the rotation of the body of revolution, both a constant turbulence of the plastic causes as well as an additional, lying in the circumferential direction Introduces motion component. This not only results in the desired increase in temperature safely achieved, it is achieved at the same time by the constant mixing of the plastic the homogeneity continues to increase, so that in the transfer cylinder a practically completely homogeneous injection compound is available.

Die Erfindung ist nicht auf das angegebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann der rptationssymmetrische K rper zwar in Form eines Zylinders ausgeführt sein, er kann aber auch als Doppelkegel oder als Körper ausgeführt sein, der zwar im mlttleren Bereiche zylinderförmig ist, nach einem Ende oder beidseitig sich verjüngt. Auch hierbei kann die Verjüngung; in Form eines Kegels respektive Kegelstwn;pfes erfolgen, oder aber etwa stromlinienförmig bewirkt sein. Darüberhinaus sind beliebige Formen rotationssymmetrischer Körper und diesen angepaßter Gehäuse möglich. Zur weiteren Steigerung der Durchwirbelung können das Gehäuse und/oder die Oberfläche des rotationssymmetrischen Körpers zusätzlich mit vorzugsweise koaxial verlaufenden Nuten ausgestattet sein; es hat sich jedoch gezeigt, daß eine gleichmXßige Erwärmung und vorzügliche Homogenisierung auch ohne solche Nuten erzielt werden.The invention is not restricted to the specified exemplary embodiment. Thus the roptation-symmetrical body can indeed be designed in the form of a cylinder be, but it can also be designed as a double cone or as a body, although in the middle area is cylindrical, tapering at one end or on both sides. Here, too, the rejuvenation; in the form of a cone or cone shaped stem; pfes take place, or be effected approximately streamlined. In addition, there are any Forms of rotationally symmetrical bodies and these adapted housings are possible. To the The housing and / or the surface can further increase the turbulence of the rotationally symmetrical body additionally with preferably coaxially extending Grooves be fitted; however, it has been found that uniform heating and excellent homogenization can also be achieved without such grooves.

Claims

Patent claims

0 Equipment for the production of plastic welded bodies in injection molds, in the case of thermoplastics mixed with blowing agents below the reaction temperature of the propellant used plasticized and essentially continuously one Transfer cylinder are fed via a connecting channel when passing through they are heated to above the reaction temperatures, and at which the at least pressure built up in the transfer cylinder prevents foaming of the thermoplastics, until they are injected into the mold, characterized in that the connecting channel (7) a motor-driven rotating, from a housing (lo) in a small amount Spaced circumferential rotational body (9) SuP and the thermoplastic through the between the rotating body and the housing formed gap (11) with axially parallel Movement component are pressed.

2. Device according to claim 1, characterized in that the between the rotary body (9) and the housing (lo) formed a gap which is less than 2 mm Having strength.

3. Device according to claim 2, characterized in that the between the rotary body (9) and the housing (lo) formed gap (11) is 1 mm below Having strength.

4. Device according to claim 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n et that the gap formed between the rotating body (9) and the housing (lo) (11) has a thickness less than 0.6 mm.

5. Device according to claims 1-4, characterized in that the gap (11) delimiting surfaces of the rotary body 9 and / or of the surrounding area Housing (lo) preferably have coaxially extending grooves.

6. Device according to claims 1-5, characterized in that the housing (lo) is equipped with heating resistors (8).

7. Device according to claims 1-6, characterized in that the rotating body (9) with heating resistors (15) and absorbing rotations Supply lines (loop ring set 14) is equipped.

8. Device according to # Claims 1-7, characterized in that at least one middle length area of the rotating body (9) is cylindrical is.

9. Device according to claims 1 - 8, characterized, that an end region or the end regions of the rotary body (9) are conical or are designed to taper in a streamlined manner.