CH636046A5

CH636046A5 - Entgasungsvorrichtung an schnecken-plastifizier- und foerdereinrichtung einer kunststoff-spritzgiessmaschine.

Info

Publication number: CH636046A5
Application number: CH220479A
Authority: CH
Inventors: Alfons Hotz
Original assignee: Netstal Ag Maschf Giesserei
Priority date: 1979-03-07
Filing date: 1979-03-07
Publication date: 1983-05-13
Also published as: DE3006434A1; US4314765A; ATA120680A; JPS55118843A; JPS6243847B2; AT372040B; DE3006434C2

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Entgasungsvorrichtung an der Schnecken-Plastifizier- und Fördereinrichtung einer Kunststoff-Spritzgiessmaschine, wobei in einer in Förderrichtung an eine Scherzone anschliessenden Entgasungszone der Plastifizier- und Fördereinrichtung ein Entgasungszapfen in den Plastifizierzylinder eingesetzt ist, der eine gegenüber der Zylinderbohrung erweiterte Einzugstasche aufweist, die über einen Zapfendurchlass nach aussen hin offen ist. Bei bekannten Plastifizier- und Fördereinrichtungen sind die beidseits dieser Entgasungszone liegenden Zylinderabschnitte mit Heizmänteln versehen, die einerseits in den der Entgasungszone vorangehenden Zonen für das einwandfreie Plastifizieren des zugeführten Kunststoffgranulats sorgen und anderseits anschliessend an die Entgasungszone den pla-stifizierten Kunststoff auf der für den Spritzvorgang erforderlichen Temperatur hält. Die sogenannte Scherzone bildet im Plastifizierzylinder eine Stelle relativ kleinen Durchlassvolumens, während die anschliessende Entgasungszone eine erhebliche Volumenvergrösserung darstellt. Das die Scherzone mit relativ hohem Druck passierende plastifizierte Material kann sich in der Entgasungszone über die Einzugstasche und die Zapfenbohrung auf einen niedrigen, z.B. den Umgebungsdruck, entspannen. Beim Plastifizieren hygroskopischer Kunststoffe, wie z.B. Acrylnitril-Butadien-Styrol, Polycarbonat oder insbesondere Polyamide (z.B. PA6 und PA 6.6), werden je nach Feuchtigkeitsgehalt und durch die Heizmäntel erzeugten Zylindertemperaturen Feuchtigkeit und andere flüchtige Stoffe infolge des grossen Druckgefälles zwischen Scherzone und Entgasungszone zur Oberfläche der Schmelze diffundieren, von wo sie durch die Zapfenbohrung entweichen können. Dabei zeigt sich allerdings, dass die Einzugstasche, die durch Volumenvergrösserung den einwandfreien Gasaustritt ermöglichen soll, leicht verklebt, da das in sie eindringende Material durch starke Wärmeabgabe an den in einer unbeheizten Zone liegenden Entgasungszapfen wenigstens teilweise erstarren kann; dadurch vermindert sich das Aufnahmevolumen der Tasche, und es kann besonders bei stark hygroskopischem Material, infolge zu starker Quellung, zu einem Materialaustritt durch die Zapfenbohrang kommen. Zu starkes Quellen könnte natürlich durch Herabsetzen der Temperatur in der der Entgasungszone vorangehenden Zone erreicht werden; damit wird aber das vollständige Ausdiffundieren von Dampf und Gasen verhindert, was natürlich unerwünscht ist. Insbesondere aber bei Umrüstung der Maschine auf ein anderes Spritzmaterial ist ein vorübergehendes Erstarren von Material in der Tasche unvermeidlich, wobei bei erneuter Inbetriebnahme der Maschine keine Gewähr für Wiederaufschmelzen des in der Tasche erstarrten Materials gegeben ist.

Die vorliegende Erfindung bezweckt demgegenüber die Schaffung einer Entgasungsvorrichtung der genannten Art, die das Verkleben und damit das Unwirksamwerden der Einzugstasche zu vermeiden gestattet, und zwar unabhängig von Art und Schmelztemperatur des Spritzmaterials. Zu diesem Zweck ist die erfindungsgemässe Entgasungsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass der Entgasungszapfen eine von den Heizmänteln der benachbarten Zylinderabschnitte unabhängige und unabhängig von diesen regulierbare Heizvorrichtung aufweist.

Damit ist es möglich, die mit dem plastifizierten Material in Berührung kommenden Partien und insbesondere die Wandung der Einzugstasche des Entgasungszapfens auf einer Temperatur zu halten, die, dem verwendeten Spritzmaterial entsprechend, ein Festkleben bzw. Erstarren dieses Materials im Entgasungszapfen vermeiden lässt, ohne dass die Temperatur in den benachbarten Zonen zwecks entsprechender Beeinflussung der Temperatur in der Entgasungszone erhöht werden müsste. Von besonderem Vorteil ist die nach einem Betriebsunterbruch der Spritzgiessmaschine bzw. nach einem Materialwechsel; in solchen Fällen ist ein Erstarren von Material im Entgasungszapfen unvermeidlich. Die unabhängig regulierbare Heizung des Entgasungszapfens gestattet es aber, bei Wiederinbetriebnahme sofort das erstarrte Material aufzuschmelzen, so dass die einwandfreie Entgasung sofort wieder gewährleistet ist.

In der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt; es zeigt:

Fig. 1 im Axialschnitt die Plastifizier- und Spritzeinrichtung einer Spritzgiessmaschine mit Entgasungsvorrichtung.

Fig. 2 in grösserem Massstab einen Querschnitt nach der Linie A-A in Fig. 1 durch den Entgasungszapfen,

Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie B-B in Fig. 2 und

Fig. 4 einen Schnitt nach der Lime C-C in Fig. 3.

Die in Fig. 1 gezeigte Schnecken-Plastifiziereinrichtung einer Spritzgiessmaschine zur Verarbeitung thermoplastischer Kunststoffe besitzt in üblicher Weise eine im Zylinder 1 angeordnete Schnecke 2; durch entsprechende, an sich bekannte Ausbildung der Schnecke bzw. Wahl des Kerndurchmessers sind in einem ersten Zylinderabschnitt eine dem Ma-terialeinlass la zugeordnete Einzugszone sowie anschliessend eine Kompressionszone, eine Meteringszone und (bei 3 angedeutet) eine Scherzone gebildet. Anschliessend an diese Scherzone 3 folgt eine Entgasungszone, in welcher der im folgenden näher beschriebene Entgasungszapfen 4 in eine Radialbohrung des Zylinders 1 eingesetzt ist. Sowohl die in Durchsatzrichtung des Materials (Pfeil a) der Entgasungszone vorangehenden als auch die anschliessenden Zylinderzonen sind mittels der üblichen Heizmäntel 5 mit zugeordneter, nicht dargestellter Temperaturregulierung heizbar, was das Plastifizieren bzw. Plastischhalten des bei la zugeführten und durch die rotierende Schnecke 2 zur Spritzdüse 6 förderbaren Kunststoffs gewährleistet.

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Wie die Fig. 2 und 4 zeigen, besitzt der Entgasungszapfen 4 einen zylindrischen Hauptkörper 7 mit äusserem Abstützflansch 7a, auf dem eine Deckplatte 8 festgeschraubt ist. Der Zapfen 4 ist mit einer axparallelen, im Bereich des Zapfenhauptkörpers mantelseitig offenen Rinne 9a versehen, die sich nach oben erweiternde, etwa Rechteckquerschnitt aufweisende Öffnung 9b durch den Flansch 7a und die darüber liegende Deckplatte 8 hindurch erstreckt. Die untere Zapfenpartie ist rechtwinklig zur Zapfenachse x und seitlich zu dieser versetzt mit einem der Bohrung des Zylinders 1 entsprechenden Querbohrungsabschnitt 10 versehen; dadurch ist die untere Zapfenpartie 7b, wie besonders aus Fig. 2 hervorgeht, auf ein die Schneckenachse x untergreifendes Mantelstück reduziert, während der Querbohrungsabschnitt 10 durch die entsprechende Innenwand des Zylinders 1 im Bereich des Zapfens zur vollen Zylinderbohrung ergänzt wird.

Die Heizvorrichtung des Entgasungszapfens 4 besteht beim gezeichneten Beispiel aus zwei in axparallele Bohrungen des Zapfens eingesetzte Heizelemente 12a, 12b, die über Anschlüsse 13, die durch die Deckplatte 8 nach aussen geführt sind, mit einer Temperaturreguliervorrichtung (nicht gezeichnet) verbunden sind. Dieser Reguliervorrichtung ist ein ebenfalls in einer axparallelen Bohrung des Zapfens untergebrachter Temperaturmessfühler 14 zugeordnet. Wie in Fig. 2 und 3 ersichtlich, ist das Heizelement 12a so angeordnet, dass es in den Bereich des Mantelstücks 7b ragt und somit besonders wirksam die den Zapfendurchlass 9a, 9b und die Einzugstasche 11 aufweisende Zapfenpartie zu erhitzen vermag, während das andere Heizelement 12b dem erstgenannten diametral gegenüberliegt und so die Temperatur der restlichen, die Zylinderbohrung nach oben begrenzenden Zapfenpartie zu erhitzen gestattet.

Dank der beschriebenen Ausbildung der Entgasungsvorrichtung lässt sich durch differenzierte Temperierung des Entgasungszapfens bezüglich der angrenzenden Temperaturzonen des Schneckenzylinders die Viskosität des plastifizier-

ten Spritzmaterials so beeinflussen, dass allfällige Materialpfropfen im Durchlass 9a, 9b des Entgasungszapfens, wie sie bei Betriebsunterbrüchen auftreten können, wieder zum Abschmelzen gebracht werden, ohne dass man die Temperatur 5 in den benachbarten Zylinderzonen erhöhen muss. Dadurch wird der Entgasungsprozess besser beherrschbar. Das Verkleben der Einzugstasche und des Entgasungsdurchlasses während des Betriebs kann vermieden werden. Insbesondere bei der Verarbeitung stark hygroskopischer Werkstoffe, wie io z.B. Polyamid 6.6, entstehen je nach Feuchtigkeitsgehalt des Werkstoffes und den eingestellten Zylindertemperaturen Dampfdrücke von bis zu 88 bar. Dies verursacht ein Aufquellen der Schmelze im Plastifizierzylinder, deren Mehrvolumen nur zum Teil vom zwischen Schnecke und Zylinder 15 verbleibenden Hohlraum aufgenommen werden kann. Die Folge davon ist, dass die Entgasungsöffnung durch die aufquellende Polyamid-Schmelze verklebt und den freien Gasaustritt verhindert. Ein Absenken der der Entgasungsöff-nung benachbarten Zylindertemperaturen unter den 20 Schmelzbereich von ca. 255 °C für Polyamid 6.6 würde zwar die Viskosität der Schmelze erhöhen und somit die Aufquelltendenz mindern, doch ist dann eine einwandfreie Entgasung wegen ungenügend aufgeschmolzenem Granulat nicht mehr gewährleistet. Bei dem kristallinen Werkstoff Polyamid ist 25 ein Verkleben gleichbedeutend mit dem Erstarren der Schmelze, da der Werkstoff einen ausgeprägten Schmelzpunkt aufweist.

Dank dem beheizten Entgasungszapfen ist es möglich, diesen partiell zum Beispiel auf 280 °C zu beheizen und die 30 von den mit Schmelze verklebten Stellen in der Einzugstasche und im Entgasungsdurchlass wieder zum Abschmelzen zu bringen, ohne dass die benachbarten Heizzonen mitbeein-ffusst werden. Analoges gilt für die Verarbeitung anderer hygroskopischer Werkstoffe, wie z.B. Acrylnitril-Butadien-Sty-35 rol, Styrol-Acryl-nitril, Polymethylmethacrylat, Poly-carbonat oder andere.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims

636 046 PATENTANSPRÜCHE

1. Entgasungsvorrichtung an Schnecken-Plastifizier- und Fördereinrichtung einer Kunststoff-Spritzgiessmaschine, wobei in einer in Förderrichtung an eine Scherzone anschliessenden Entgasungszone der Plastifizier- und Fördereinrichtung ein Entgasungszapfen in den Plastifizierzylin-der eingesetzt ist, der eine gegenüber der Zylinderbohrung erweiterte Einzugstasche aufweist, die über einen Zapfen-durchlass nach aussen hin offen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Entgasungszapfen (4) eine von den Heizmänteln (5) der benachbarten Zylinderabschnitte unabhängige und unabhängig von diesen regulierbare Heizvorrichtung (12,12b) aufweist.

2. Entgasungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung wenigstens ein ax-parallel in den Bereich der Einzugstasche (11) des Zapfens (4) in diesen hineinragendes Heizelement (12a, 12b) aufweist, wobei ein ebenfalls axparallel in den Zapfen hineingeführter Messfühler (14) an eine einstellbare Temperaturreguliervorrichtung für die Heizvorrichtung angeschlossen ist.

3. Entgasungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Entgasungszapfen (4) mit seiner die Einzugstasche (11) aufweisenden Endpartie (7b) die Schnecke (2) über deren Achse (y) hinaus umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass ein Heizelement (12a) in den Bereich der Einzugstasche (11) ragt und ein weiteres Heizelement (12b) dem erstgenannten bezüglich der Zapfenachse (x) etwa diametral gegenüberliegend angeordnet ist.