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Die Erfindung bezieht sich auf eine Spritzgußmaschine mit einer besonderen
Plastifizierungskonstruktion, die in der Lage ist, Preßharz in seinem gleichmäßig
plastifizierten Zustand konstant aufrechtzuerhalten, um dadurch Formgegenstände hoher
Qualität herzustellen.
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Bisher wurde weitgehend eine In-line-Schneckentyp-Spritzgußmaschine mit einer
vor- und zurückbeweglichen, sich drehenden Schnecke in einem Heizzylinder
eingesetzt. In einem Plastifizierungsraum, der zwischen der Innenfläche des Heizzylinders
und der Umfangsfläche der Schnecke gebildet ist, eingebrachtes Preßmaterial wird
nicht nur mit der im wesentlichen vom Heizzylinder erzeugten Wärme plastifiziert,
sondern auch durch die wärmeerzeugende Abscherkraft, die durch die Drehung der
Schnecke bewirkt wird. Während das plastifizierte Material zum Zylinderkopf
gefördert wird, wird die sich drehende Schnecke durch die Reaktion des Preßmaterials
zurückgedrückt. Die Schnecke stoppt dann die Drehung und drückt nach vorne, um
das plastifizierte Preßmaterial aus dem Zylinder in die Form zu spritzen.
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Bei der üblichen Spritzgußmaschine dieser Art ist der Plastifizierungsraum zwischen
der inneren Heizfläche des Heizzylinders und der äußeren Fläche der Schnecke in
Form eines dünnen Rohrs gebildet, das parallel zur Achse des Zylinders verläuft.
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Bei der üblichen Spritzgußmaschine führt der ringförmige Plastifizierungsraum, der
im Heizzylinder gebildet ist und parallel zur Achse des Zylinders verläuft, zu
verschiedenen Problemen, wie nachstehend erläutert wird.
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Die aus dem Heizzylinder und der Schnecke bei einer üblichen Spritzgußmaschine
gebildete Einheit benötigt einen ziemlich langen Plastifizierungskanal für das
Preßmaterial, um es gleichmäßig zu plastifizieren und es der Schnecke zu ermöglichen,
sich im Zylinder ausreichend vor- und zurückzubewegen. Somit hat die
Spritzguß
maschine zwangsläufig eine komplizierte Struktur und eine beträchtliche Größe.
Insbesondere wird da die Schnecke, die eine Füllzone, eine Plastifizierungszone und
eine Dosierzone hat, der Heizzylinder und der Einspritzmechanismus bei der
üblichen Maschine lang. Als ein Beispiel hat der Einspritzmechanismus, der in der Lage
ist, eine Formenschlußkraft von 25 t auszuüben, im allgemeinen eine Länge von
etwa 350-400 mm, und derjenige, der in der Lage ist, eine Formenschlußkraft von
200 t auszuüben, hat eine Länge von etwa 1000-1500 mm.
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Außerdem muß der Plastifizierungsraum zwischen dem Heizzylinder und der
Schnecke im allgemeinen auf weniger als 0,02 mm verengt werden, damit sich die
Schnecke vor- und zurückbewegen kann, ohne den Plastifizierungswirkungsgrad zu
verschlechtern. Die Arbeit des Einsetzens der Schnecke in den Heizzylinder, der
einen Durchmesser von etwas weniger als dem Außendurchmesser der Schnecke
hat, um die Spritzgußmaschine zu montieren, ist jedoch sehr beschwerlich.
Außerdem werden der metallische Heizzylinder und die metallische Schnecke, die in
engem Kontakt miteinander stehen, während lang andauerndem Betrieb abgenutzt.
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Außerdem ist die Schnecke darin von Nachteil, daß der Plastifizierungsraum
zwischen dem Zylinder fest definiert ist, so daß er nicht entsprechend der Qualität oder
den Eigenschaften wie der Viskosität des Preßharzes eingestellt werden kann.
Daher wird das Preßharz, das Glasfasermaterial oder ein anderes spezielles
Verbundharz enthält, hinsichtlich der Größe der Anbindungen von Faserglasmaterial und
anderen Zuständen ziemlich beschränkt. Wenn solch ein Faserglasmaterial
enthaltendes Harz kontinuierlich bearbeitet wird, wird die Schnecke leicht bis zu etwa 0,03
bis 0,15 mm abgenutzt, so daß folglich der Plastifizierungswirkungsgrad
verschlechtert wird.
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Da außerdem der Plastifizierungsraum, der in einem Rohr gebildet ist, parallel zur
Drehachse der Schnecke verläuft, muß die Schnecke die Drehung stoppen, um die
Plastifizierung des Preßmaterials zu beenden, so daß das einzuspritzende
Preßmaterial weder gleichmäßig plastifiziert noch mit hohem Wirkungsgrad eingespritzt
werden kann.
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Da außerdem die übliche Spritzgußmaschine mit einem Kontrollventil nahe einer
Düse im Zylinderkopf versehen ist, kann das Einspritzen des geschmolzenen Harzes
infolge der unterschiedlichen Einspritzbedingungen und Störungen nicht stabil
durchgeführt werden. Um daher die richtige Einspritzformung durchzuführen und
einen genauen Formgegenstand bei Verwendung der üblichen Spritzgußmaschine
zu erhalten, mußte der Einspritzformvorgang durchgeführt werden, während die
Formbedingungen derart beobachtet wurden, daß eine Überschußmenge
Preßmaterials konstant zugeführt wird, so daß das Preßmaterial stets entsprechend der
Dämpfungswirkung zugefügt werden kann, die vom Preßmaterial bewirkt wird, das
aus dem Plastifizierungsraum in die Form eingespritzt wird. Somit wird zusätzliches
Preßmaterial ergänzend entsprechend der Menge des Preßmaterials im
Plastifizierungsraum zugeführt, weshalb ein Formgegenstand aus in der Viskosität
unterschiedlichen Preßharzen geformt wird, so daß eine Ungleichmäßigkeit an den
Preßteilen und eine Unregelmäßigkeit bei den Spritzvorgängen verursacht wird.
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Außer der zuvor erwähnten In-line-Schneckentyp-Spritzgußmaschine sind eine
Kolbentyp-Spritzgußmaschine unter Verwendung eines Kolbens zum Einspritzen des
Preßmaterials bekannt, das von einem Torpedo erhitzt wird, eine
Kolbenvorplastifizierungstyp-Spritzgußmaschine, die eine Mehrzylinderkonstruktion hat, die durch die
Kombination der Kolbentyp- und der In-line-Schneckentyp-Spritzgußmaschinen
gebildet ist, und eine Schneckenvorplastifizierungstyp-Spritzgußmaschine. Diese
üblichen Spritzgußmaschinen haben jedoch einen gemeinsamen Nachteil, nämlich,
daß sie beim Plastifizieren des Preßmaterials uneffizient sind und eine komplizierte
Konstruktion haben und daher nicht allgemein anwendbar sind.
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Die US-A-3 355 764 offenbart eine Spritzgußmaschine entsprechend dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Spritzgußmaschine zu
schaffen, die eine verbesserte Plastifizierungskonstruktion hat, die von den
Nachteilen frei ist, die die üblichen Spritzgußmaschinen haben, wie oben beschrieben
wurde.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Spritzgußmaschine mit
verkürzter Schnecke und verkürztem Heizzylinder zu schaffen, so daß die Konstruktion
wesentlich vereinfacht wird, die Montage erleichtert wird, eine Größenreduzierung
ohne Verschlechterung des Plastifizierungswirkungsgrades erreicht und der
zwischen der Schnecke und dem Heizzylinder gebildete Plastifizierungsraum
entsprechend der Qualität bzw. den Eigenschaften des Preßmaterials leicht einstellbar
ist.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Spritzgußmaschine zu
schaffen; die kontinuierlich eine gleichmäßige Plastifizierung des Preßmaterials zu
bewirkt, während es eingespritzt wird.
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Um die oben beschriebenen Aufgaben zu lösen, schafft die Erfindung eine
Spritzgußmaschine entsprechend dem Anspruch 1.
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Die Heizfläche des Heizzylinders und die Plastifizierungsfläche können relativ zur
Achse des Heizzylinders schräg verlaufen, um einen im wesentlichen konischen
Plastifizierungsraum zwischen dem Heizzylinder und der Schnecke zu bilden.
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Die Heizfläche des Heizzylinders und die Plastifizierungsfläche der Schnecke
können senkrecht zur Achse des Heizzylinders angeordnet sein, um einen im
wesentlichen scheibenförmigen Plastifizierungsraum zwischen der Heizfläche des
Heizzylinders und der Plastifizierungsfläche der Schnecke zu bilden.
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Der Heizzylinder kann eine Einspritzdüse an der Spitze der konusförmigen
Heizfläche haben, durch die Preßharz in den Formhohlraum eingespritzt wird. Die
Schnecke kann in der Richtung parallel zur Achse des Heizzylinders, längs dem der
Kolben und die Hülse verstellbar sind, vor- und zurückbeweglich gemacht werden.
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Das Preßmaterial wird im Plastifizierungsraum, der als im wesentlichen Konus
zwischen dem Heizzylinder und der Schnecke ausgebildet ist, zugeführt und durch
die wärmeerzeugende Abscherkraft plastifiziert, die durch die zwangsweise
Drehung der Schnecke mit großem Drehmoment erzeugt wird. Das so plastifizierte
Form
material wird der Einspritzdüse zugeführt, die an der Spitze der konusförmigen
Heizfläche des Zylinders angeordnet ist, und allmählich in dem im wesentlichen
konischen Plastifizierungsraum zusammengedrückt, während die Dichte des
Preßmaterials erhöht wird.
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Das Preßmaterial, das in die Düse eingebracht wird, wird dann durch die Drehung
der Schnecke und die Vorwärtsbewegung des Kolbens eingespritzt. Während des
Einspritzens des Preßmaterials wird die Hülse in der Schnecke vorwärtsbewegt, um
den Plastifizierungsraum zu unterbrechen, so daß verhindert wird, daß das Preßharz
zurückfließt.
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Eine Möglichkeit zur Durchführung der Erfindung wird nachstehend anhand der
Zeichnungen beschrieben, die eine spezielle Ausführungsform zeigen, in denen:
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Fig. 1 ein Querschnitt ist, aus dem der Hauptteil einer ersten Ausführungsform
der Spritzgußmaschine gem. der Erfindung hervorgeht;
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Fig. 2 den Zustand zeigt, in dem die Hülse von der Schnecke der Maschine in
Fig. 1 vorsteht;
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Fig. 3 den Zustand zeigt, in dem die Hülse und der Kolben von der Schnecke
der Maschine der Fig. 1 vorstehen;
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Fig. 4 eine Aufsicht der Maschine der Fig. 1 zeigt;
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Fig. 5 eine Frontansicht ist, die eine zweite Ausführungsform der Maschine gem.
der Erfindung ist;
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Fig. 6 ein Querschnitt ist, aus dem der Hauptteil der Fig. 4 hervorgeht; und
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Fig. 7 ein Querschnitt ist, der den Hauptteil einer dritten Ausführungsform der
Maschine gem. der Erfindung zeigt.
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Die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend anhand der
Fig. 1-4 beschrieben. Obwohl diese Ausführungsform eine Spritzgußmaschine 10
vom Horizontaltyp ist, kann die Erfindung selbstverständlich auf eine
Spritzgußmaschine des vertikalen Typs angewandt werden, wie später beschrieben wird.
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Die Spritzgußmaschine 10 dieser Ausführungsform hat eine stationäre Platte 20,
eine verstellbare Platte 30, eine Formeneinheit 40, die zwischen der stationären
Platte 20 und der verstellbaren Platte 30 angeordnet ist, einen
Einspritzmechanismus 50, der an der stationären Platte 20 befestigt ist, und einen
Formenschlußmechanismus 60, der an der verstellbaren Platte 30 befestigt ist, wie Fig. 4 zeigt. Die
Formeneinheit 40 ist auf der Seite ihrer verstellbaren Platte mit einem
Einspritzmechanismus 70 versehen. Der Einspritzmechanismus 15 ist mit einer
Einspritzeinheit 80 versehen.
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Wie die Fig. 1-3 im einzelnen zeigen, hat der Einspritzmechanismus 50 einen
Heizzylinder 1, eine Schnecke 2, einen Plastifizierungsraum 3, der zwischen dem
Heizzylinder 1 und der Schnecke 2 gebildet ist, eine Düse 4, einen Einfülltrichter 5, einen
Kolben 6 und eine Hülse 7.
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Der Heizzylinder 1 hat eine Heizfläche 11, die zu deren zentraler Fläche nicht
parallel ist. Bei dieser Ausführungsform ist die Heizfläche 11 im wesentlichen in Form
eines Konus, der eine Spitze bzw. ein zugespitztes Ende hat, das zur Düse 4 führt,
und einen zur Spitze allmählich abnehmenden Innendurchmesser. Die Neigung der
Heizfläche 11 ist zu etwa 30º bis 150º, vorzugsweise 60º bis 120º festgelegt.
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Der Heizzylinder 1 ist mit einer Außenumfangsfläche versehen, wobei eine
Heizvorrichtung 13 von einem Heizvorrichtungshalter 12 gehalten ist.
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Die Schnecke 2 hat eine Plastifizierungsfläche 21, die zu deren Drehachse nicht
parallel ist, die mit der zentralen Achse des Heizzylinders 1 zusammenfällt. Bei
dieser Ausführungsform ist die Plastifizierungsfläche 21 im wesentlichen konusförmig
und nimmt im Durchmesser allmählich zu ihrem zugespitzten Ende bzw. ihrer Spitze
ab. Die Neigung der Plastifizierungsfläche 21 ist im wesentlichen gleich der der
Heizfläche 11 des Zylinders 1, so daß die Schnecke 2 in den Heizzylinder 1 paßt,
wobei die Plastifizierungsfläche 21 der Heizfläche 11 gegenüber liegt.
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Die Schnecke 2 ist in ihrer Plastifizierungsfläche 21 mit wenigstens einer Spiralnut
22 versehen. Die Schnecke 2 wird nicht nur um ihre Achse gedreht, sondern auch
längs der Achse in dem Bereich, der von einem Spalt 24 um ein Lager 23 gebildet
ist, von einer Antriebseinrichtung wie einem Elektromotor (nicht gezeigt) vor- und
zurückbewegt. Die Schnecke 2 hat außerdem eine Heizeinrichtung 25 wie eine
keramische Heizvorrichtung.
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Bei der aus dem Heizzylinder 1 und der Schnecke 2 gebildeten Einheit wird der
Plastifizierungsraum 3 zwischen der im wesentlichen konusförmigen Heizfläche 11
des Zylinders 1 und der im wesentlichen konusförmigen Plastifizierungsfläche 21
(Spiralnut 22) der Schnecke 2 gebildet. D. h., daß die Form des Plastifizierungsraums
3 im wesentlichen konusförmig ist und einen sich zu seiner Spitze allmählich
abnehmenden Durchmesser hat. Der konische Plastifizierungsraum 3 ist an seiner
Spitze mit der Düse 4 verbunden, die am vorderen Endabschnitt des Heizzylinders 1
angeordnet ist, und an seinem hinteren Ende mit dem am Zylinder 1 angebrachten
Einfülltrichter 5.
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Die Düse 4 hat eine Heizvorrichtung 42 und ein Thermoelement 43, das um die
äußere Umfangsfläche eines Düsenkörpers 41 gewickelt ist.
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Der Kolben 6, der einen im wesentlichen konischen vorderen Endabschnitt hat, der
das vordere Ende der Schnecke 2 bildet, ist in axialer Richtung der Schnecke
verstellbar gehalten und wird in der Schnecke mittels der zuvor erwähnten
Einspritzeinheit 80 vor- und zurückverstellt.
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Die Hülse 7, die um den Kolben 6 angeordnet ist, wird auch in axialer Richtung der
Schnecke verstellbar gehalten und von der Einspritzeinheit 80 unabhängig vom
Kolben 6 angetrieben, um den Plastifizierungsraum zu unterbrechen oder
sicherzustellen.
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Da der Heizzylinder 1 und die Schnecke 2 längs der konischen Fläche wie ein Keil
eine Einheit bilden, können der Zylinder 1 und die Schnecke 2 sehr leicht im
Vergleich zu einer üblichen In-line-Schneckentyp-Spritzgußmaschine montiert
werden. Außerdem muß der Plastifizierungsraum 3, der zwischen dem Zylinder 1 und
der Schnecke 2 gebildet ist, nicht mit Genauigkeit dünn ausgebildet sein, da das
Plastifizierungsvermögen durch ein ausreichendes Drehmoment erbracht wird, wie
später erläutert wird. Bei dieser Ausführungsform ist der Plastifizierungsraum 3 zu
etwa 0,2 bis 0,6 mm bestimmt; um den Zylinder 1 und die Schnecke 2 nicht in
metallischen Kontakt zueinander zu bringen.
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Durch Vor- und Zurückverstellen der Schnecke 2 im Spalt 24 kann der
Plastifizierungsraum 3 entsprechend den Eigenschaften des Preßharzes 100 wie der
Viskosität leicht in geeigneter Weise eingestellt werden. Da außerdem der
Plastifizierungsraum 3 zwischen dem Zylinder 1 und der Schnecke 2, die eine Einheit
bilden, schräg zur Achse des Zylinders 1 verläuft, kann die Länge des Zylinders 1 und
der Schnecke 2 erheblich auf 1/33 bis 1/5 der üblicher Spritzgußmaschinen reduziert
werden.
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Es wird nun die Arbeitsweise der Maschine in dieser Ausführungsform beschrieben.
Zunächst wird Preßharz 100 in den Einfülltrichter 5 gegeben und durch die Drehung
der Schnecke 2 in den Plastifizierungsraum 3 eingebracht, wobei es von der
Heizvorrichtung 13 des Zylinders 1 und der Heizvorrichtung 25 in der Schnecke 2 erhitzt
wird. Das Preßharz 100 wird durch die Drehung der Schnecke 2 zwangsläufig
umgerührt, so daß es einer größeren wärmeerzeugenden Abscherkraft im hinteren
Abschnitt des Plastifizierungsraums 3 ausgesetzt wird, wo die Umfangsgeschwindigkeit
der Schnecke 2 höher ist, als am vorderen Abschnitt. Daher wird das Preßharz 100
durch die wärmeerzeugende Abscherkraft geschmolzen und mittels der durch die
Heizvorrichtungen 13 und 25 erzeugten Wärme gleichmäßig plastifiziert.
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Das Preßharz 100 wird in Richtung auf die Düse 4 längs des Plastifizierungsraums 3
befördert, während es in seinem gleichmäßig plastifizierten Zustand gehalten wird.
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Wenn das Preßharz 100 zur Spitze des im wesentlichen konusförmigen
Plastifizierungsraums 3 vorrückt, nimmt das von der sich drehenden Schnecke 2 erzeugte
Drehmoment allmählich ab, die Dichte des Preßharzes 100 nimmt jedoch allmählich
zu, da das zwangsläufig beförderte Preßharz zur Spitze des konischen
Plastifizierungsraums 3 konvergiert. Somit wird das Preßharz 2, das in die Düse 4 geleitet
wird, in seinem gleichmäßig plastifizierten Zustand gehalten.
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Nachdem die vorgeschriebene Menge plastifizierten Preßharzes aus der Düse 4
gefördert wurde, wird die Hülse 4 vorgeschoben, um den Plastifizierungsraum 3 zu
unterbrechen, wie Fig. 2 zeigt, und dann wird der Kolben 6 vorgeschoben, um das
Preßharz 200 in die Formeneinheit 40 einzuspritzen, wie Fig. 3 zeigt. Somit kann
durch willkürliche Bestimmung des Hubs, mit dem der Kolben 6 vorgeschoben wird,
die Preßharzmenge genau eingestellt werden. Es ist auch möglich, die
vorgeschriebene Menge geschmolzenen Harzes zwischen dem vorderen Ende des
Kolbens 6 und der Düse 4 durch zwangsläufiges Zurückbewegen des Kolbens 6
aufrechtzuerhalten, während das Preßharz 200 nach außen befördert wird.
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Obwohl der Kolben 6 vorgeschoben wird, um das Preßharz 200 nach dem
Vorschieben der Hülse 7 in die Form einzuspritzen, wird durch die vorgeschobene Hülse 7,
die den Plastifizierungsraum 3 unterbricht, verhindert, daß das Preßharz 200
zurückfließt. Beim Einspritzen wird das Preßharz 200 in seinem plastifizierten Zustand
gehalten, da die Schnecke 2 die Drehung nicht stoppen muß. Das Einspritzen des
Preßharzes 2 in die Form kann daher ohne eine Unterbrechung selbst unmittelbar
nach Durchführung einer vorherigen Einspritzung effektiv durchgeführt werden.
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Bei einer üblichen In-line-Schneckentyp-Spritzgußmaschine sollte einiges Preßharz
in einer Einspritzdüse oder nahe einem Kontrollventil verbleiben, um jedesmal eine
Dämpfungsfunktion durchzuführen, wenn eine Einspritzung durchgeführt wird. Solch
ein übliches Verfahren führt jedoch zu dem Nachteil, daß der Dämpfungseffekt des
in der Düse verbliebenen Preßharzes in einem weiten Bereich schwankt.
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Gem. der zuvor erwähnten Ausführungsform der Erfindung muß jedoch nur die
erforderliche Menge an Preßharz für eine Einspritzung in die Düse 4 eingeleitet werden.
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Es wurde experimentell bestätigt, daß, selbst wenn 1 cc Preßharz in der Düse 4
verbleibt, solch eine geringe Preßharzmenge in der Düse 4 vollständig verteilt wird und
in keiner Weise einen schließlich hergestellten Gegenstand beeinflußt. Daher ist die
Spritzgußmaschine der Erfindung zum Ausformen unter Verwendung von
kristallinem Harz wie Polybutylenterephtalat (PBT) und Polyacetal (POM) geeignet, die
pyrotechnisch leicht zersetzt werden können.
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Z. B. kann die vorliegende Spritzgußmaschine mit einer Schnecke mit einer Länge
von 60 mm und einem Durchmesser von 110 mm und einer Spiralnut 22 von 20 mm
Breite und 3 bis 4 mm Tiefe und einem Plastifizierungsraum mit einer Neigung von
34/100 eine Kompressibilität haben, die nahezu dreimal so groß wie die der üblichen
In-line-Schneckentyp-Spritzgußmaschine ist.
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Die Fig. 5 und 6 zeigen eine zweite Ausführungsform der Erfindung in Anwendung
auf eine Spritzgußmaschine des vertikalen Typs.
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Wie Fig. 5 zeigt, ist die Spritzgußmaschine dieser Ausführungsform mit der
vorherigen Ausführungsform im wesentlichen identisch, mit der Ausnahme eines
vertikal angeordneten Einspritzmechanismus. Bei dieser Maschine ist eine
Hydraulikeinheit mit einer Pumpe und einer Rohrleitung in einem Gehäuse 400 angeordnet,
das Schwenkrollen 300 hat. Da der Einspritzmechanismus auf dem beweglichen
Gehäuse 400 angeordnet ist, kann das gesamte Einspritzsystem einfach und leicht
gehandhabt und transportiert werden.
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Insbesondere hat diese Einspritzmaschine eine Formeneinheit 40 und einen
Einspritzmechanismus 50, der an der Formeneinheit angeordnet und mit einem
Heizzylinder 1 versehen ist, der eine vertikale Achse hat.
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Da ein Plastifizierungsraum, der zwischen einer Schnecke 2 und dem Heizzylinder 1
gebildet ist, die Form eines konischen Trichters mit einem allmählich abnehmenden
Durchmesser in Richtung auf die Spitze hat, die sich am unteren Endabschnitt
befindet, wird verhindert, daß Preßharz, das durch eine Heizeinrichtung plastifiziert wird,
im Plastifizierungsraum 3 verbleibt, und aufgrund der Schwerkraft effizient gegen die
Düse 4 gedrückt wird. Das Preßharz kann daher gleichmäßiger plastifiziert und
effektiv in die Formeneinheit 40 im Vergleich zu der Spritzgußmaschine des
horizontalen Typs bei der vorherigen Ausführungsform eingespritzt werden.
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Bei dieser Ausführungsform hat die Hülse 7 eine ringförmige Stufe T zum
zuverlässigen Unterbrechen des Plastifizierungsraums 3, wie Fig. 6 zeigt. Eine Spiralnut
22 ist nicht nur in einem konischen Plastifizierungsflächenabschnitt 21 am vorderen
Ende der Schnecke 2, sondern auch einem Teil einer zylindrischen Fläche 26
parallel zur Schneckenachse ausgebildet, um den Plastifizierungsraum 3 mit einem
Harzzuführpfad 8 zu verbinden, der schräg nach oben verläuft.
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Ein vertikal verstellbarer Kolben 6 wird durch vertikales Schwenken eines Hebelarms
60 angetrieben, der an am Kolben 6 befestigten Anschlägen 61 angreift.
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Das Ergebnis des Versuchs, der zur Bewertung der vorliegenden Erfindung im
Vergleich zur üblichen Spritzgußmaschine dieses Typs durchgeführt wurde, wird
nachstehend beschrieben.
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Bei dem Versuch wurde die Einspritzmaschine der Erfindung mit einer
Formenschließkraft von 25 t, einer Einspritzkapazität von 20 cc, einer Heiztemperatur von
22ºC, einer Meßzeit von 1,0 bis 1,5 sec. und einer Füllzeit von 0,5 sec. und einer
Schnecke 2 von 60 mm Länge, 110 mm Durchmesser und einer
Drehgeschwindigkeit von 200 U/min eingesetzt. Die Spiralnut 22 von 20 mm Breit und 3-4 mm
Tiefe ist über die gesamte Länge der Schnecke 2 kontinuierlich ausgebildet, um
einen konischen Plastifizierungsraum 3 mit einer Neigung von 34/100 zu bilden.
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Als Vergleichsmaschine wurde eine Spritzgußmaschine, Modell "PROMAT 25t",
hergestellt von Sumitomo Heavy Industries, Ltd. in Japan, verwendet, die eine
Formenschließkraft von 25t, eine Einspritzkapazität von 20 cc, eine Heiztemperatur 220º
C, eine Meßzeit von 2,2 bis 2,3 sec. und eine Füllzeit von 0,5 sec. sowie eine
Schnecke von 320 bis 330 mm Länge, 20 mm Durchmesser und einer Drehzahl von
150 U/min hat. Die Schnecke dieser üblichen Maschine hat eine Spiralnut von 1,5
bis 4 mm Tiefe. Die Tiefe und Form der Spiralnut ändert sich jeweils in der
Einfüllzone, der Plastifizierungszone und der Dosierzone.
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Als Preßmaterial wurde Polypropylen (PP), hergestellt von Tokuyama Soda Ace
Polymer Co., Ltd. in Japan bei diesem Versuch verwendet, bei dem das
Vormischungsverhältnis zu 100 : 1 bestimmt wurde.
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Proben wurden jeweils durch Zerschneiden von schließlich hergestellten Formlingen
mit 0,05 mm Dicke erhalten und hinsichtlich der Farbverteilung mit einem 50-fach
vergrößerndem Mikroskop untersucht.
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Aus den Ergebnissen des Versuchs zeigte sich, daß die Spritzgußmaschine der
vorliegenden Erfindung einen gleichmäßig geformten Gegenstand guter Qualität
herstellen kann, bei dem der Farbstoff insgesamt gleichmäßig verteilt ist. Bei einem
Formgegenstand, der mit einer üblichen Spritzgußmaschine hergestellt wird, wurden
dagegen starke ungleichmäßige Farbstreifen und schadhaft geformte Teile
festgestellt. Es kann angenommen werden, daß das geschmolzene Harz 200 bei der
üblichen Maschine in die Form ohne Änderung seines Querschnitts in der Schneckennut
eingespritzt wird, daß es jedoch in der Maschine der Erfindung zusammengepreßt
und eingespritzt wird, während es in dem im wesentlichen konischen
Plastifizierungsraum verdreht wird.
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Es wurde experimentell auch bestätigt, daß das geschmolzene Harz 200 in der
üblichen Maschine hinter dem Heizzylinder bei einer einzigen Einspritzung verbleibt,
da das Steuerventil, das mit der Heizfläche des Heizzylinders in Kontakt steht
unempfindlich anspricht. Die Menge des geschmolzenen Harzes, das bei der
üblichen Maschine im Zylinder verbleibt, ist nahezu dreimal so groß wie bei der
vorliegenden Erfindung.
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Was beachtet werden sollte, ist die Tatsache, daß die gesamte Spritzgußmaschine
der Erfindung wesentlich kompakter mit Abmessungen von etwa 1600 mm Höhe,
etwa 700 mm Breite und etwa 600 mm Tiefe hergestellt werden kann.
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Fig. 7 zeigt die dritte Ausführungsform, bei der der Plastifizierungsraum 3 als Kreis
mit flacher Form wie eine Scheibe ausgebildet ist. D. h., daß sich der
Plastifizierungsraum 3 bei dieser Ausführungsform radial senkrecht zur Achse eines
Heizzylinders 1 erweitert. Dieser scheibenförmige Plastifizierungsraum 3 hat dieselbe
Funktion und Wirkung wie diejenigen der vorherigen Ausführungsformen. Der
Plastifizierungsraum 3 ist zwischen einer flachen Plastifizierungsfläche 21 am vorderen
Ende einer Schnecke 2 und einer flachen Heizfläche 11 des Heizzylinders 1
ausgebildet. In der Plastifizierungsfläche 21 der Schnecke 2 ist eine Spiralnut 22
ausgebildet, die ein äußeres Umfangsende hat, das als Harzzuführöffnung dient. Das
Preßharz wird in dem Plastifizierungsraum 3 eingebracht und zum mittleren
Abschnitt, der zu einer Düse 4 führt, längs der Spiralnut 22 gedrückt, wobei es
zusammengepreßt wird.
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Bei dieser Ausführungsform kann durch Drehen der Schnecke 2 das Preßharz ohne
einen Kolben 6 und ohne eine Hülse 7, wie sie bei den vorherigen
Ausführungsformen vorgesehen sind, gefördert werden.
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Da die gesamte Plastifizierungsfläche 21 der Schnecke 2, die senkrecht zur Achse
der Schnecke 2 verläuft, eine Schubkraft auf das Preßharz 2 im Plastifizierungsraum
3 ausübt, wird der Einspritzdruck vorteilhafterweise erhöht. Da außerdem das
geschmolzene Harz 200 von der Spiralnut 22 geführt wird, und die sich drehende
Schnecke 2 eine große Kraft auf dessen äußeren Umfangsabschnitt ausübt, wird
das in den Plastifizierungsraum 3 fließende Preßharz nicht mehr zurückgefördert.
D. h., daß keine Notwendigkeit für ein Kontrollventil oder dgl. besteht, um zu
verhindern, daß das Schmelzharz zurückfließt.
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Wie sich aus der vorherigen Beschreibung ergibt, kann die Spritzgußmaschine gem.
der Erfindung, die eine besondere Plastifizierungsstruktur hat, bei der der
Plastifizierungsraum, der zwischen dem Heizzylinder und der Schnecke gebildet ist, schräg
bzw. senkrecht zur Achse des Zylinders verläuft, verschiedene Nachteile effektiv
beseitigen, die bei einem rohrförmigen Plastifizierungsraum auftreten, wie er bei der
üblichen In-line-Schneckentyp-Spritzgußmaschine vorhanden ist. Insbesondere
können gem. der Erfindung der Heizzylinder und die Schnecke bei Erhöhung des
Plastifizierungswirkungsgrads beträchtlich verkürzt werden. Außerdem können der
Heizzylinder und die Schnecke nur durch Verbinden der Plastifizierungsfläche am
vorderen Ende der Schnecke mit der Heizfläche des Heizzylinders leicht montiert
werden. Entsprechend dieser Plastifizierungsstruktur kann der Plastifizierungsraum
entsprechend der Qualität bzw. den Eigenschaften des Preßmaterials leicht
eingestellt werden, und eine gleichmäßige Plastifizierung des geschmolzenen Harzes
kann konstant während des Einspritzvorgangs aufrechterhalten werden, so daß der
Wirkungsgrad der kontinuierlichen Einspritzung erhöht wird.
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Da die Spritzgußmaschine gem. der Erfindung kein Kontrollventil benötigt, kann die
Menge des Preßharzes, das sich hinter dem Plastifizierungsraum befindet, verringert
werden. Außerdem kann das in die Form einzuspritzende Preßharz durch Betätigen
des Kolbens und der Hülse genau dosiert werden.
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Durch vertikales Anordnen der Plastifizierungsstruktur gem. der Erfindung kann, da
das geschmolzene Harz durch die Schwerkraft nach unten gedrückt wird, der
Wirkungsgrad der Plastifizierung und Einspritzung des geschmolzenen Harzes
beträchtlich erhöht werden.