DE19757411C1 - Spritzgußwerkzeug zum getrennten Spritzgießen von zwei Kunststoffkomponenten in ein Formnest - Google Patents

Abstract

Ein Spritzgußwerkzeug zum getrennten Spritzgießen von zwei Kunststoffkomponenten in ein Formnest ist mit einem Gehäuse, einer im Gehäuse angeordneten, mit einem Formnest kommunizierenden Auslaßöffnung zum Einspritzen beider Kunststoffkomponenten, einem ersten Zuführkanal, der die erste Kunststoffkomponente zu der Auslaßöffnung leitet, einem zweiten Zuführkanal, der die zweite Kunststoffkomponente zu der Auslaßöffnung leitet, einer Verschlußnadel zum wahlweisen Verschließen oder Öffnen der Auslaßöffnung und/oder des ersten Zuführkanals, und einer steuerbaren Einrichtung, die wahlweise den ersten Zuführkanal unter Abtrennung des zweiten Zuführkanals unmittelbar mit der Auslaßöffnung verbindet oder von dieser entkoppelt, versehen. Eine solche Vorrichtung soll konstruktiv vereinfacht werden. Hierzu ist die steuerbare Einrichtung von einem im ersten Zuführkanal verschiebbar angeordneten rohrförmigen Kolbenelement gebildet, das eine durch den Fluiddruck in dem ersten Zuführkanal beaufschlagbare erste Kolbenfläche und eine durch den Fluiddruck in dem zweiten Zuführkanal beaufschlagbare zweite Kolbenfläche aufweist, wobei je nach stärkerem Fluiddruck in dem ersten oder zweiten Zuführkanal das Kolbenelement in verschiedene Schaltstellungen zum Verschließen oder Öffnen des ersten und/oder zweiten Zuführkanals verschiebbar ist, und daß eine axiale Durchtrittsöffnung des rohrförmigen Kolbenelementes Bestandteil des ersten Zuführkanals ist und koaxial zur Verschlußnadel angeordnet ...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Spritzgußwerkzeug zum getrennten Spritzgießen von zwei Kunststoffkomponenten in ein Formnest, mit einem Gehäuse, einer in dem Gehäu­ se angeordneten, mit dem Formnest kommunizierenden Auslaßöffnung zum Einspritzen beider Kunststoffkomponenten, einem ersten Zuführkanal, der die erste Kunststoffkom­ ponente zu der Auslaßöffnung leitet, einem zweiten Zuführkanal, der die zweite Kunst­ stoffkomponente zu der Auslaßöffnung leitet, eine Verschlußnadel zum wahlweisen Ver­ schließen oder Öffnen der Auslaßöffnung und/oder des ersten Zuführkanals, und eine steuerbare Einrichtung, die wahlweise den ersten Zuführkanal unter Abtrennung des zweiten Zuführkanals unmittelbar mit der Auslaßöffnung verbindet oder von dieser ent­ koppelt.

Ein solches Spritzgußwerkzeug ist z. B. aus der DE 35 19 921 A1 bekannt. Bei dieser Vorrichtung sitzt auf einer Heißkanalverteilerplatte ein Düsengehäuse, das zwei koaxial zueinander angeordnete Zuführkanäle für zwei verschiedene Kunststoffkomponenten aufweist. Auf der Rückseite des Heißkanalverteilers ist eine Kolbeneinheit angeordnet, die zum einen eine durch den Heißkanalverteiler und das Düsengehäuse geführte Ver­ schlußnadel bewegt und zum anderen einen rohrförmigen Körper, in dem der erste Zu­ führkanal für die erste Kunststoffkomponente geführt wird, ebenfalls bewegt. Dieser Rohrkörper kann so weit nach vorne geschoben werden, daß der erste Zuführkanal unmittelbar mit der Auslaßöffnung des Düsengehäuses in Verbindung steht und der zweite Zuführkanal entkoppelt ist. Durch ein Zusammenspiel der Nadelbewegung und der Bewegung des Rohrkörpers kann eine exakte Trennung der beiden Kunststoffkom­ ponenten voneinander erfolgen. Nachteilig hierbei ist jedoch, daß die Kolbeneinheit re­ lativ aufwendig gestaltet sein muß, um diese Funktion zu erfüllen.

Bislang hatte man ähnlich wie bei der EP 0 647 514 A1 auf eine Verschiebung des den ersten Zuführkanal bildenden Rohrkörpers verzichtet. Jedoch mußte dann die Nadel entsprechende Schaltstufen aufweisen, wodurch ein entsprechend komplizierter Kolben­ aufbau schon immer gegeben war. Im Gegensatz der gattungsgemäßen Vorrichtung war hier jedoch keine punktgenaue Trennung der beiden Kunststoffkomponenten mög­ lich, so daß es immer zu einer kleinen Vermischung im Düsenausgangsbereich ge­ kommen ist.

Zusätzlich ist aus der DE 24 45 112 A1 eine Spritzdüsenanordnung bekannt, bei der drei Kunststoffkomponenten nacheinander in ein Formnest gespritzt werden können. Insbe­ sondere sollen zwei Kunststoffkomponenten, die keine Verbindung miteinander einge­ hen, durch eine Zwischenschicht miteinander verklebt werden. Hierzu können die Fließ­ wege für die verschiedenen Kunststoffkomponenten durch bewegliche Manschetten selektiv geöffnet und geschlossen werden. In Abhängigkeit von der aktuellen Betätigung einzelner Preßeinheiten wird ein Druck auf die vordere bzw. hintere Flanke der Man­ schetten ausgeübt, so daß die Fließwege für das Material nichtbetätigter Preßeinheiten verschlossen sind.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein derartiges Spritzgußwerkzeug weniger aufwendig auszuführen.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Spritzgießwerkzeug dadurch gelöst, daß die steuerbare Einrichtung von einem im ersten Zuführkanal verschiebbar angeordneten rohrförmigen Kolbenele­ ment gebildet ist, das eine durch den Fluiddruck in dem ersten Zuführkanal beauf­ schlagbare Kolbenfläche und eine durch den Fluiddruck in dem zweiten Zuführkanal beaufschlagbare zweite Kolbenfläche aufweist, wobei je nach Stärke des Fluiddrucks in dem ersten oder zweiten Zuführkanal das Kolbenelement in verschiedene Schaltstel­ lungen zum Verschließen oder Öffnen des ersten und/oder zweiten Zuführkanals ver­ schiebbar ist, und daß eine axiale Durchtrittsöffnung des rohrförmigen Kolbenelements Bestandteil des ersten Zuführkanals ist und koaxial zur Verschlußnadel angeordnet und durch die Verschlußnadel zu öffnen und zu schließen ist.

Zwar ist es bei sogenannten Intervall-Spritzgießverfahren bekannt, ein durch den Fluid­ druck des jeweiligen Zuführkanals schaltbares Flatterventil zu verwenden, jedoch be­ wegt sich diese Ventilanordnung senkrecht zur Achse der Austrittsöffnung, so daß es immer zu einer gewissen Vermischung der Kunststoffkomponenten kommt. Bevor­ zugt wird eine solche Mischdüse verwendet, um Farbeffekte an einem Formteil, also ein relativ unkontrolliertes Vermischen, zu bewirken.

Im Gegensatz hierzu verwendet die Erfindung ein mit Druck beaufschlagbares Kol­ benelement, das durch die Kunststoffströme ähnlich einem Steuerventil gezielt be­ wegbar ist. Dabei wirkt das Kolbenelement zusammen mit der Verschlußnadel, so daß ein scharfes Trennen der Materialströme erfolgen kann. So ist es z. B. möglich, die Verschlußnadel jeweils in die Auslaßöffnung einzufahren, bevor das Kolbenele­ ment in eine andere Schaltstellung gefahren wird. Der Förderdruck der Kunststoff­ massen in den beiden Zuführkanälen sorgt dann entsprechend der Druckbeauf­ schlagung des als nächsten zu fördernden Kunststoffmaterials für die Verschiebung des Kolbenelementes. Das Zusammenspiel von Kolbenelement und Verschlußnadel in dieser Weise gewährleistet ein punktgenaues Trennen der beiden Kunststoffkomponenten. Hierdurch kann ein sehr sauberes Zweikomponenten-Spritzgießen durchgeführt werden. Von großem Vorteil ist dabei, daß die Verschlußnadel mit lediglich zwei Schaltstellungen auskommen kann, so daß sich auch die Bewegungseinheit, insbesondere Kolbeneinheit für die Bewegung der Verschlußnadel aufs einfachste reduzieren läßt. Für die zusätzlich gewünschten Zwi­ schenstellungen verschiebt sich jeweils das Kolbenelement relativ zur Verschlußnadel.

Günstigerweise können die Verschlußnadel und das Kolbenelement koaxial zueinander angeordnet sein, wobei die Verschlußnadel zumindest im Bereich des Kolbenelementes im ersten Zuführkanal angeordnet ist. Hierdurch sind die Elemente in einfacher Weise aneinandergereiht bzw. übereinandergesteckt. Durch die Anordnung der Verschlußna­ del im Zuführkanal vereinfacht sich auch die Zuleitung der ersten Kunststoffkomponen­ te.

Um ein möglich gleichmäßiges Zuführen der ersten Kunststoffkomponente zu ermögli­ chen, kann der erste Zuführkanal zumindest an seinem der Auslaßöffnung zugewandten Ende koaxial zur Verschlußnadel verlaufen. Als einfachste Form bietet sich eine zylin­ drische Längsbohrung an, in der die Verschlußnadel mit Abstand zur Bohrungswandung angeordnet ist.

Die Konstruktion vereinfacht sich bei einer Ausführungsform erheblich dadurch, daß an­ grenzend an die Auslaßöffnung im Gehäuse eine Kammer angeordnet ist, in die der zweite Zuführkanal mündet und die von dem Kolbenelement von der Auslaßöffnung ab­ trennbar ist. Hierdurch besteht die Möglichkeit, den Weg der zweiten Kunststoffkompo­ nente zur Auslaßöffnung innerhalb der Kammer mit dem Kolbenelement zu versperren.

Auf relativ kostengünstige Weise kann die erste Kolbenfläche im wesentlichen durch ei­ ne erste Stirnfläche des hülsenförmigen Kolbenelementes und die zweite Kolbenfläche im wesentlichen von einer entgegengesetzt gerichteten zweiten Stirnfläche des hülsen­ förmigen Kolbenelementes gebildet sein. Hierdurch wird das hülsenförmige Kolbenele­ ment durch die Druckbeaufschlagung entlang seiner Achse verschoben, wodurch sich optimale Kraftwirkungen ergeben.

Vorteilhafterweise kann das Kolbenelement eine Zylinderhülsenform aufweisen und in einer Zylinderbohrung verschiebbar geführt sein, die im Abstand zur Auslaßöffnung en­ det und in die Kammer mündet. Das Kolbenelement stellt somit eine teleskopierbare Verlängerungsmöglichkeit des ersten Zuführkanals dar, der abhängig von der Druckbe­ aufschlagung durch das Kolbenelement bis an die Auslaßöffnung verlängert werden kann, aber beim Spritzen der zweiten Kunststoffkomponente im Abstand von dieser en­ det.

Damit das Anfahren des im ersten Zuführkanal geführten Kolbenelementes durch Druckbeaufschlagung der ersten Kunststoffkomponente leicht möglich ist, kann die Durchtrittsöffnung des Kolbenelementes gestuft sein und der kleinere Querschnittsbe­ reich von der Verschlußnadel verschließbar sein. Diese Stufe ist dann auf jeden Fall dem Druck der ersten Kunststoffkomponente ausgesetzt, wodurch eine Kraft zum Ver­ schieben des Kolbenelementes sofort wirkt.

Wenn die zweite Kolbenfläche des Kolbenelementes in Richtung der Auslaßöffnung hin abgeschrägt, insbesondere kegelstumpfförmig, ist, erleichtert sich das Verschieben des Kolbenelementes, wenn sich die Stirnseite in direktem Kontakt mit der zweiten Kunst­ stoffkomponente befindet. Diese wird durch die schräge Form mit geringem Kraftauf­ wand nach außen weggedrängt.

Damit auch das Einfahren des Kolbenelementes ohne weiteres möglich ist, kann die zweite Kolbenfläche derart ausgebildet sein, daß sie zumindest in der ausgefahrenen Stellung des Kolbenelementes mit Fluiddruck durch die zweite Kunststoffkomponente beaufschlagbar ist. Die zweite Kolbenfläche soll demnach nicht komplett an der Innen­ wand des Gehäuses anliegen, so daß der Fluiddruck nicht ausreichend wirken kann. Vielmehr soll hierdurch auch ein schnelles Umschalten des Kolbenelementes bewirkt werden.

Günstigerweise kann die Zylinderbohrung für das Kolbenelement in einer Düsenspitze angeordnet sein, die an dem vorderen Ende eines im Gehäuse angeordneten Düsen­ halters angeordnet ist. Die Düsenspitze ist dann sehr leicht aus Verschleißgründen auswechselbar. Darüber hinaus müssen an bislang verwendbaren Düsenhaltern keine Veränderungen vorgenommen werden.

Der zweite Zuführkanal kann zuerst seitlich neben der Düsenspitze im Düsenhalter ver­ laufen und anschließend mittels Verbindungsbohrungen in der Düsenspitze mit der Kammer verbunden sein. Hierdurch erfolgt das Zuführen der zweiten Kunststoffkompo­ nente ebenfalls über die Düsenspitze in unmittelbarer Nähe zur ersten Kunststoffkom­ ponente.

Es besteht auch die Möglichkeit, daß der zweite Zuführkanal derart geführt ist, daß meh­ rere Verbindungsbohrungen im wesentlichen gleichmäßig versetzt um die Zylinderboh­ rung herum im Abstand zu dieser angeordnet sind und die zweite Kunststoffkomponente gleichmäßig verteilt in die Kammer einleitbar ist. Hierdurch kommt es zu einem gleich­ mäßigen Füllen der Kammer mit der zweiten Kunststoffkomponente und auch einem gleichmäßigen Einleiten in die Auslaßbohrung.

Damit ein möglich geringer thermischer Übergang zwischen Düsenspitze und Gehäuse stattfindet, kann das freie Ende der Düsenspitze an dem Gehäuse durch einen Isolier­ ring aus einem hochtemperaturbeständigen Isolierwerkstoff, insbesondere Kunststoff, abgestützt sein, der den Außenumfang der Kammer definiert. Die Kammer wird hier­ durch relativ klein, weshalb dort nur kleinste Kunststoffmengen vorhanden sind. Ein zu starkes Abführen von Wärme von der Düsenspitze wird ebenfalls verhindert.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Verschlußnadel von einem Fluidkolben betätigbar ist, der ein Verschieben der Nadel in zwei Schaltstel­ lungen ermöglicht, wobei die Verschlußnadel in einer ersten Schaltstellung in die Aus­ laßöffnung eingefahren ist und sich in der zweiten Schaltstellung in einer zurückgezoge­ nen Position im Verschiebebereich des Kolbenelementes befindet, und wobei das Kol­ benelement in einer ersten ausgefahrenen Schaltstellung nicht von der, sich in der zweiten Schaltstellung befindlichen Verschlußnadel verschlossen ist und in einer zwei­ ten eingefahrenen Schaltstellung von der sich in der zweiten Schaltstellung befindlichen Verschlußnadel verschlossen ist.

Durch das Zusammenspiel von Verschlußnadel und Kolbenelement können vier ver­ schiedene Schaltzustände erzeugt werden. Das Kolbenelement sorgt im wesentlichen für die Trennung des ersten und zweiten Zuführkanals, während die Verschlußnadel für das punktgenaue Absetzen der Kunststofffluidströme voneinander sorgt.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Spritzgußwerkzeug in einer geschnittenen Seitenansicht,

Fig. 2 den Auslaßbereich des Spritzgußwerkzeugs aus Fig. 1 in einer vergrößerten Darstellung, wobei sich eine Verschlußnadel in einer ersten Schaltstellung und ein Kolbenelement ebenfalls in einer ersten Schaltstellung befindet,

Fig. 3 den Auslaßbereich ähnlich Fig. 2, wobei sich die Verschlußnadel in einer zwei­ ten Schaltstellung befindet und das Kolbenelement in einer ersten Schaltstel­ lung befindet und

Fig. 4 der Auslaßbereich ähnlich Fig. 2, wobei sich die Verschlußnadel in einer zwei­ ten Schaltstellung befindet und das Kolbenelement ebenfalls in einer zweiten Schaltstellung befindet.

Das Spritzgußwerkzeug umfaßt einen Heißkanalverteilerblock 1 mit Heizelementen 2 und zwei getrennte Hauptheißkanäle 3 für jeweils eine Kunststoffkomponente. Der Heißkanalverteilerblock 1 ist im Abstand zu diesem von einer Abdeckplatte 4 umgeben, in der ein oder mehrere Düsenhalter 5 angeordnet ist oder sind.

Der dargestellte Heißkanalverteilerblock 1 weist zwei Heißkanäle 3 zum Zuführen zweier unterschiedlicher Kunststoffkomponenten auf. Von diesen zweigt jeweils ein Verteilerka­ nal 6 bzw. 7 ab, die entsprechend mit einem ersten Zuführkanal 8 und einem zweiten Zuführkanal 9, die sich längst durch den Düsenhalter 5 erstrecken, in Verbindung ste­ hen. Hierzu wird der Düsenhalter 5 durch die Abdeckplatte 4 mit seiner rechten Stirnsei­ te (siehe Fig. 1) gegen die Oberfläche des Heißkanalverteilerblocks 1 gedrückt. Dies geschieht unter Zwischenschaltung von Stiften 10 und einer Ringdichtung 11, die für ei­ ne positionsgenaue Anbringung des Düsenhalters 5 und exakte Fluchtung der Zuführ­ kanäle 8, 9 mit den Verteilerkanälen 6, 7 sorgen.

Auf der dem Heißkanalverteilerblock 1 zugewandten Seite befindet sich im Düsenhalter 5 eine Kolbenkammer 12, in der sich ein Pneumatikkolben 13 axial bewegen kann. Die Verbindung der Zuführkanäle 8, 9 mit den Verteilerkanälen 6, 7 erfolgt über Anschluß­ stücke 14, die sich durch Durchbrüche im Kolben 13 erstrecken, wobei der Kolben 13 auf den Anschlußstücken 14 axial verschiebbar geführt ist. Des weiteren ist eine Isolier­ scheibe 15 aus einem hochtemperaturbeständigen Kunststoff als Abdeckplatte in das offene Ende der Kolbenkammer 12 eingesetzt, damit die Oberfläche des Heißkanalver­ teilerblocks 1 nicht unmittelbar mit dem Innern der Kolbenkammer 12 in Verbindung steht.

Seitlich an den Düsenhalter 5 herangeführte Luftkanäle 16, 17 verlaufen derart, daß sie in das Innere der Kolbenkammer 12 münden. Dabei erstreckt sich der Luftkanal 16 durch das Anschlußstück 14, so daß eine Druckbeaufschlagung der Rückseite 18 des Kolbens 13 stattfinden kann. Entsprechend mündet der Luftkanal 17 derart in der Kol­ benkammer 12, daß die Vorderseite 19 des Kolbens 13 einem Fluiddruck aussetzbar ist.

Anhand dieser Ausgestaltung der Kolbenkammer 12 und des Pneumatikkolbens 13 ist zu erkennen, daß dieser in zwei Schaltstellungen verfahrbar ist.

In der Mitte des Pneumatikkolbens 13 ist eine Verschlußnadel 20 angebracht, die sich axial durch den Düsenhalter 5 erstreckt und in diesem geführt ist. Auf dem zylindrischen Fortsatz 21 des Düsenhalters 5 sitzen zwei Ringheizelemente 22 auf, die weiter für eine geeignete Temperierung der Kunststoffmassen sorgen. Der zylindrische Fortsatz 21 ist in einer Bodenplatte 23 gehalten, die sich unmittelbar an die Abdeckplatte 4 anschließt. In der Bodenplatte 23 ist eine oder konische Auslaßöffnung 24 angeordnet, die sich koaxial zum Düsenhalter 5 und zur Verschlußnadel 20 der Bodenplatte 23 erstreckt. Aus der Auslaßöffnung 24 treten beide Kunststoffkomponenten aus und gelangen in ei­ ne Spritzgußform, die zur Vereinfachung nicht dargestellt ist.

In den vorderen Bereich des Düsenhalters 5 ist eine Düsenspitze 25 eingeschraubt, durch die sich die Verschlußnadel 20 erstreckt. Der erste Zuführkanal 8 ist innerhalb des Düsenhalters 5 so geführt, daß er zuerst im wesentlichen seitlich zur Verschlußnadel 20 verläuft und dann derart abzweigt, daß er innerhalb der Düsenspitze 25 als koaxial ver­ laufender Ringkanal um die Verschlußnadel 20 herum weiter verläuft.

Im folgenden wird der Auslaßbereich des Spritzgußwerkzeugs insbesondere anhand der Fig. 2 bis 4 näher erläutert.

Der zweite Zuführkanal 9 mündet in einer koaxial um die Düsenspitze 25 herumlaufende Ringkammer 26, in der sich die zweite Kunststoffkomponente im wesentlichen gleich­ mäßig um den gesamten Umfang der Düsenspitze 25 herum verteilen kann. In die Dü­ senspitze 25 sind mehrere achsparallel verlaufende Verbindungsbohrungen 27 ange­ ordnet, die über seitliche Öffnungen 28 mit der Ringkammer 26 in Verbindung stehen. Das jeweils andere Ende der Verbindungsbohrungen 27 steht mit einer Kammer 29 in Verbindung, die sich unmittelbar an die Rückseite 30 der Auslaßöffnung 24 im Innern der Bodenplatte 23 anschließt. Die Ringkammer 26, die Verbindungsbohrung 27, die Öffnungen 28 und die Kammer 29 sind Bestandteil des zweiten Zuführkanals 9. Die Verbindungsbohrungen 27 sind so gleichmäßig verteilt am Umfang der Düsenspitze 25 angeordnet, daß ein einseitig gleichmäßiges Austreten der zweiten Kunststoffkompo­ nente in die Kammer 29 erfolgt. Die Umleitung der zweiten Kunststoffkomponente von der Ringkammer 26 in die Kammer 29 erfolgt hauptsächlich deshalb, weil die Düsen­ spitze 25 durch einen Isolierring 31 auf Abstand zur Bodenplatte 23 gehalten wird. Hier­ durch erfolgt ein möglichst geringer Wärmeübergang. Gleichzeitig dient der Isolierring 31 als Dichtung, so daß die Ringkammer 26 und die Kammer 29 voneinander getrennt sind.

Das Auslaßende des ersten Zuführkanals 8 ist durch eine Zylinderbohrung 32 erweitert, in der ein hülsenförmiges Kolbenelement 33 verschiebbar angeordnet ist. Diese Zylin­ derbohrung 32 ist gegenüber dem angrenzenden Durchmesserbereich des ersten Zu­ führkanals durch eine Anschlagstufe 34 abgesetzt. Die Tiefe der Zylinderbohrung 32 ist so gewählt, daß das Kolbenelement 33 im wesentlichen vollständig in diese aufnehmbar ist. Der Abstand der Anschlagstufe 34 zur Rückseite 30 der Kammer 29 ist demnach größer als die Länge des Kolbenelementes 33.

Das Kolbenelement 33 weist eine erste Kolbenfläche 35 auf, die mit der Anschlagstufe 34 in Berührung kommt und durch die erste Kunststoffkomponente mit Druck beauf­ schlagbar ist. Die gegenüberliegende Stirnseite des Kolbenelementes 33 ist als zweite Kolbenfläche 36 ausgeformt. Die zweite Kolbenfläche 36 verläuft als Kegelmantelfläche an dem Kolbenelement 33, wobei ihre Neigung so gewählt ist, daß bei an der Rückseite 30 anliegendem Kolbenelement 33 die zweite Kolbenfläche 36 weiterhin zum Innern der Kammer 29 weist. Hierdurch ist die zweite Kolbenfläche 36 zu jeder Zeit von der zweiten Kunststoffkomponente mit Druck beaufschlagbar. Der Aufdrückbereich 37 des Kolben­ elementes 33 weist aufgrund der Form der zweiten Kolbenfläche 36 einen relativ kleinen Durchmesser auf, so daß ein hoher Anpreßdruck des Kolbenelementes 33 auf der Rückseite 30 erreichbar ist. Angrenzend an den Aufdrückbereich 37 ist die Durchtritts­ öffnung des Kolbenelementes 33 als Verschlußöffnung 38 ausgestaltet, deren Durch­ messer im wesentlichen dem Außendurchmesser der Verschlußnadel 20 entspricht. Diese Verschlußöffnung 38 hat lediglich eine Länge, die ausreicht, um das Kolbenele­ ment 33 sicher durch die Verschlußnadel 20 zu verschließen. An die Verschlußöffnung 38 schließt sich eine Bohrungsstufe 39 an, deren Durchmesser größer ist als der Au­ ßendurchmesser der Verschlußnadel 20. Hierdurch entsteht eine Ergänzungsfläche 35a zur ersten Kolbenfläche 35, die durch die erste Kunststoffkomponente mit Druck beauf­ schlagbar ist, wenn die Hauptkolbenfläche 35 an der Anschlagstufe 34 anliegt. Dadurch wird das Anfahren des Kolbenelementes 33 verbessert.

Im folgenden wird die Wirkungs- und Funktionsweise des oben beschriebenen Ausfüh­ rungsbeispiels anhand der Figuren näher erläutert.

Ausgehend von der Verschlußstellung, die in Fig. 2 gezeigt ist, soll nun ein Zyklus zum Spritzen von zwei Kunststoffkomponenten näher beschrieben werden.

In der Fig. 2 befindet sich die Verschlußnadel 20 in der Auslaßöffnung 24 und in der Verschlußöffnung 38 des Kolbenelementes 33. Die Verschlußnadel 20 und das Kol­ benelement 33 befinden sich somit in einer ersten Schaltstellung. Die Verschlußnadel 20 ist in der ersten Schaltstellung angeordnet, weil der Luftkanal 16 unter Druck gesetzt und die Rückseite 18 des Kolbens 13 mit Druck beaufschlagt ist. Der Luftkanal 17 ist dabei sowie die Vorderseite 19 des Kolbens 13 drucklos. Hierdurch fährt die Verschluß­ nadel 20 nach vorne in die Auslaßöffnung 24. Des weiteren steht der erste Zuführkanal 8 über den Verteilerkanal 6 unter Druck, so daß die erste Kolbenfläche 35, 35a mit Druck beaufschlagt ist und das Kolbenelement 33 nach vorne in Anschlag mit der Rück­ seite 30 der Bodenplatte 23 fährt. Der zweite Zuführkanal 9 ist dabei im wesentlichen drucklos oder mit einem geringeren Druck beaufschlagt.

Soll nun die erste Kunststoffkomponente über den Zuführkanal 8 und die Auslaßöffnung 24 eingespritzt werden, so wird der Luftkanal 16 drucklos gemacht und der Luftkanal 17 mit Druck beaufschlagt. Durch den Druck an der Vorderseite 19 des Kolbens 13 fährt dieser nach hinten bis zum Anschlag an die Isolierscheibe 15. Gleichzeitig bewegt sich die Verschlußnadel 20 nach hinten und in den Bereich der Bohrungsstufe 39 des Kol­ benelementes 33 hinein. Dadurch, daß der Weg des Kolbens 13 so gewählt ist, daß die Verschlußnadel 20 komplett aus der Auslaßöffnung 24 und der Verschlußöffnung 38 hinausfährt, kann nun die erste Kunststoffkomponente über den Zuführkanal 8, durch das Kolbenelement 33 und aus der Auslaßöffnung 24 strömen. Durch den Druck im er­ sten Zuführkanal 8 verbleibt das Kolbenelement 33 in der ausgefahrenen Stellung. Die Verschlußnadel 20 ist demnach in ihre zweite Schaltstellung gefahren.

Ist nun der Einspritzvorgang der ersten Kunststoffkomponente abgeschlossen, so wird der Druck im ersten Zuführkanal 8 abgesenkt und der Druck im zweiten Zuführkanal 9 erhöht. Hierdurch entsteht eine Kraftwirkung auf die zweite Kolbenfläche 36 des Kol­ benelementes 33, wodurch dieses nach hinten in die Zylinderbohrung 32 eingedrückt wird. Hierdurch gibt das Kolbenelement 33 den Weg für die zweite Kunststoffkomponen­ te durch die Auslaßöffnung 24 frei und verschließt gleichzeitig in Zusammenwirkung mit der Verschlußnadel 20 den ersten Zuführkanal 8. In dieser eingefahrenen Stellung be­ findet sich nämlich die Verschlußöffnung 38 auf der Verschlußnadel 20 und wird von dieser verschlossen. Das Kolbenelement 33 befindet sich nun in seiner zweiten Schalt­ stellung.

Die Zuführung der zweiten Kunststoffkomponente erfolgt über Ringkammer 26, die Öff­ nungen 28 und die Verbindungsbogen 27 in die Kammer 29 und dann durch die Aus­ laßöffnung 24 in das Formnest. Sobald der Spritzgußvorgang beendet ist, wird der Kol­ ben 33 entsprechend mit Druck beaufschlagt, so daß die Verschlußnadel 20 nach vorne in die Auslaßöffnung 24 einfährt. Es besteht aber durchaus die Möglichkeit, abschlie­ ßend noch einmal die erste Kunststoffkomponente zu spritzen oder die Vorgänge belie­ big zu wiederholen.

Um ein noch genaueres Trennen der beiden Kunststoffkomponenten zu bewirken, kann zwischen den Schritten der Fig. 3 und 4 noch folgender Verfahrensschritt eingefügt wer­ den. Am Ende des Einspritzens der ersten Kunststoffkomponente wird ausgehend von der Schaltstellung der Fig. 3 die Verschlußnadel 20 nach vorn in die Auslaßöffnung 24 und Verschlußöffnung 38 eingefahren. Anschließend erfolgt ein Druckbeaufschlagen der zweiten Kunststoffkomponente, so daß das Kolbenelement 33 in die Zylinderboh­ rung 32 einfährt. Gleichzeitig oder nachfolgend wird dann die Verschlußnadel 20 zu­ rückgefahren, so daß der Weg zur Auslaßöffnung 24 für die zweite Kunststoffkompo­ nente freigegeben wird. Bei einer solchen Vorgehensweise erfolgt überhaupt keine Vermischung mehr der beiden Kunststoffkomponenten.

Ein weiterer Vorteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß die Kolbenkammer 12 unmit­ telbar in dem Düsenhalter 5 integriert ist und unmittelbar an den Heißkanalverteilerblock 1 angrenzt. Die Zuführung der Kunststoffkomponenten erfolgt dann durch die An­ schlußstücke 14 in der Kolbenkammer 12 unmittelbar durch Durchbrüche im Kolben 13.

Claims (14)

1. Spritzgußwerkzeug zum getrennten Spritzgießen von zwei Kunststoffkomponenten in ein Formnest, mit einem Gehäuse (4, 23), einer in dem Gehäuse (4, 23) ange­ ordneten, mit dem Formnest kommunizierenden Auslaßöffnung (24) zum Einsprit­ zen beider Kunststoffkomponenten, einem ersten Zuführkanal (8), der die erste Kunststoffkomponente zu der Auslaßöffnung (24) leitet, einem zweiten Zuführkanal (9), der die zweite Kunststoffkomponente zu der Auslaßöffnung (24) leitet, einer Verschlußnadel (20) zum wahlweisen Verschließen oder Öffnen der Auslaßöff­ nungen (24) und/oder des ersten Zuführkanals (8), und eine steuerbare Einrich­ tung, die wahlweise den ersten Zuführkanal (8) unter Abtrennung des zweiten Zu­ führkanals (9) unmittelbar mit der Auslaßöffnung (24) verbindet oder von dieser entkoppelt, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbare Einrichtung von einem im ersten Zuführkanal (9) verschiebbar angeordneten, rohrförmigen Kolbenele­ ment (33) gebildet ist, das eine durch den Fluiddruck in dem ersten Zuführkanal (8) beaufschlagbare erste Kolbenfläche 35 und eine durch den Fluiddruck in dem zweiten Zuführkanal (9) beaufschlagbare zweite Kolbenfläche (36) aufweist, wobei je nach stärkerem Fluiddruck in dem ersten oder zweiten Zuführkanal (8, 9) das Kolbenelement (33) in verschiedene Schaltstellungen zum Verschließen oder Öffnen des ersten und/oder zweiten Zuführkanals (8, 9) verschiebbar ist, und daß eine axiale Durchtrittsöffnung (38, 39) des rohrförmigen Kolbenelementes (33) Bestandteil des ersten Zuführkanals (8) ist und koaxial zur Verschlußnadel (20) angeordnet und durch die Verschlußnadel (20) zu öffnen und zu schließen ist.

2. Spritzgußwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus­ laßöffnung (24) die Verschlußnadel (20) und das Kolbenelement (33) koaxial zu­ einander angeordnet sind und daß die Verschlußnadel (20) zumindest im Bereich des Kolbenelementes (33) im ersten Zuführkanal (8) angeordnet ist.

3. Spritzgußwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zuführkanal (8) zumindest an seinem der Auslaßöffnung (24) zugewandten Ende koaxial zur Verschlußnadel (20) verläuft.

4. Spritzgußwerkzeug nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß angrenzend an die Auslaßöffnung (24) im Gehäuse (23) eine Kammer (29) angeordnet ist, in die der zweite Zuführkanal (9) mündet und die vom dem Kolbenelement (33) von der Auslaßöffnung (24) abtrennbar ist.

5. Spritzgußwerkzeug nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die erste Kolbenfläche (35) im wesentlichen durch eine erste Stirnfläche des hülsenförmigen Kolbenelementes (33) und die zweite Kolbenfläche (36) im wesentlichen von einer entgegengesetzten zweiten Stirnfläche des hülsen­ förmigen Kolbenelementes (33) gebildet ist.

6. Spritzgußwerkzeug nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Kolbenelement (33) eine Zylinderhülsenform aufweist und in einer Zylinderbohrung (32) verschiebbar geführt ist, die im Abstand zur Aus­ laßöffnung (24) endet und in die Kammer (29) mündet.

7. Spritzgußwerkzeug nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnung (38, 39) des Kolbenelementes (33) ge­ stuft ist und der kleinere Querschnittsbereich (38) von der Verschlußnadel (20) verschließbar ist.

8. Spritzgußwerkzeug nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die zweite Kolbenfläche (36) des Kolbenelementes (33) in Richtung Auslaßöffnung (24) hin abgeschrägt, insbesondere kegelstumpfmantel­ förmig ist.

9. Spritzgußwerkzeug nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die zweite Kolbenfläche (36) derart ausgebildet ist, daß sie zumindest in der ausgefahrenen Schaltstellung des Kolbenelementes (33) mit Fluiddruck durch die zweite Kunststoffkomponente beaufschlagbar ist.

10. Spritzgußwerkzeug nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zylinderbohrung (32) für das Kolbenelement (33) in einer Düsenspitze (25) angeordnet ist, die an dem vorderen Ende eines im Gehäuse (4, 23) angeordneten Düsenhalters (5) angeordnet ist.

11. Spritzgußwerkzeug nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der zweite Zuführkanal (9) zuerst seitlich neben der Düsen­ spitze (25) im Düsenhalter (5) verläuft und anschließend mittels Verbindungsboh­ rungen (27) in der Düsenspitze (25) mit der Kammer (29) verbunden ist.

12. Spritzgußwerkzeug nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der zweite Zuführkanal (9) derart geführt ist, daß mehrere Verbindungsbohrungen (27) im wesentlichen gleichmäßig versetzt um die Zylin­ derbohrung (32) herum im Abstand zu dieser angeordnet sind, und die zweite Kunststoffkomponente gleichmäßig verteilt in die Kammer (29) einleitbar ist.

13. Spritzgußwerkzeug nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das freie Ende der Düsenspitze (25) an dem Gehäuse (23) durch einen Isolierring (31) aus einem hochtemperaturbeständigen Isolierwerk­ stoff, insbesondere Kunststoff, abgestützt ist, der den Außenumfang der Kammer (29) definiert.

14. Spritzgußwerkzeug nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verschlußnadel (20) von einem Fluidkolben (33) betätigbar ist, der ein Verschieben der Nadel (20) in zwei Schaltstellungen ermöglicht, wobei die Verschlußnadel (20) in einer ersten Schaltstellung in die Auslaßöffnung (24) eingefahren ist und sich in der zweiten Schaltstellung in einer zurückgezogenen Position im Verschiebebereich des Kolbenelementes (33) befindet, und wobei das Kolbenelement (33) in einer ersten ausgefahrenen Schaltstellung nicht von der sich in der zweiten Schaltstellung befindlichen Verschlußnadel (20) verschlossen ist und in einer zweiten eingefahrenen Schaltstellung, von der sich in der zweiten Schaltstellung befindlichen Verschlußnadel (20) verschlossen ist.