DE3208339A1 - Heisskanal-spritzgiesswerkzeug mit seitlichen einspritzoeffnungen und dichtkoerpern - Google Patents

Description

Dipl.-Phys. JÜRGEN WEISSE · Dipl.-Chcm. Dr. RUDOLF WOLGAST

BÖKENBUSCH 41 . D 5620 VELBERT 11 - LANGENBERG Postfadi 110386 · Telefon: (02127) 4019 · Telex: 8516895

Patentanmeldung

Jobst Ulrich Geliert, 7A Prince Street, Glen Williams, Ontario, Canada

Heißkanal-Spritzgießwerkzeug mit seitlichen Einspritzöffnungen

und Dichtkörpern

Die Erfindung betrifft ein Heißkanal-Spritzgießwerkzeug mit seitlicher Einspritzung.

Bei einem typischen Heißkanal-Spritzgießwerkzeug mit seitlicher Einspritzung ist eine Anzahl von Formhohlräumen um eine zentrale beheizte Düse oder Buchse herum in einer gekühlten Formplatte angeordnet. Da kein Ventil oder ein anderes Schließmittel die Steuerung des Schmelzflusses unterstützt, sind die Temperatur und der Wärmeübergang im Bereich der Ednspritzöffnung von kritischer Bedeutung. Die Vorrichtung muß eine rasche und wiederholte Füllung der Formhohlräume und deren Öffnung gestatten, um das Spritzgußprodukt ohne Verstopfung und ohne übermäßiges Nachlaufen auszustoßen. Dies erfordert eine ganze oder teilweise Isolierung zwischen der beheizten Buchse und der gekühlten Formplatte, damit die Buchse heiß genug bleibt, um die Schmelze im geschmolzenen Zustand zu halten, und die Formplatte kalt genug bleibt, um die Schmelze beim Einfließen in die Formhohlräume schnell erstarren zu lassen.

Riühor wurde diese Isolierung durch einen Zwischenraum an dor ventilgesteuerten Einspritzöffnung zwischen der Buchse und der

Formplatte gebildet, der sich mit Schmelze füllen konnte. Die Schmelze erstarrt wenigstens an der kühlen Formplatte und sorgt so für eine gewisse Isolierung zwischen der Buchse und der Formplatte. Diese Ausbildung wurde beispielsweise dadurch einen Schritt weitergeführt, daß die Radialteile des Heißkanals in direktem Kontakt mit der Formplatte stehen (US-PS 3 822 856, 4 094 447). Düsendichtungen sind schon früher bei ventilgesteuerten Spritzgießvorrichtungen verwendet worden (US-PS 4 043 740; DE-OS 3 124 958). Durch die Düsendioh1un <j wird zuiiiii zl ichc W.'irme in den Boreich der E.inspritzöffnung geleitet, was das Schließen des Ventils erleichtert und dadurch die Zuverlässigkeit der Vorrichtung verbessert und die Lebensdauer des Betätigungsmechanismus für die Ventilnadel verlängert. Die Düsendichtung kann dabei selbst die eigentliche Einspritzöffnung bilden, die die Spitze der Ventilnadel aufnimmt.

Diese Vorteile sind jedoch nur bei einer ventilgesteuerten Anlage vorhanden und schränken die Anwendungsmöglichkeit auf anderen Arten von Spritzgießvorrichtungen ein. Besonders die Tatsache, d.aß bei einem Spritzgießwerkzeug mit seitlicher Einspritzung die die Einspritzöffnungen enthaltende Formplatte gekrümmt ist, führt von der Anwendung solcher Dichtungen auf derartige Anlagen weg, da bei der unter Druck stehenden Schmelze Leckprobleme bestehen. Wenn im Bereich der Einspritzöffnung Lecks auftreten, fließt die Schmelze in den Luftspalt zwischen der Buchse und der Formplatte, wobei Probleme entstehen können.

Dementsprechend ist es- die Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile wenigstens zum Teil dadurch zu überwinden, ein .Heißkanal-Spritzgießwerkzeug der eingangs genannten Art mit einer Dichtung zwischen der Buchse und den Einspritzöffnungen zu schaffen.

Ein Heißkanal-Spritzgießwerkzeug nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch

(a) eine gekühlte Formplatte mit wenigstens einem öffnungsfähigen Formhohlraum,

(b) eine fest in eine Bohrung in der Formplatte eingesetzte, elektrisch beheizbare hohle Angußbuchse, die unter Ausbildung eines isolierenden Luftspalts in einem Abstand von der Wandung der Bohrung angeordnet ist und einen mittigen Längskanal für den Durchtritt der Schmelze aufweist, der sich von einem Einlaß für die Schmelze bis zu wenigstens einem von dem Längskänal nach außen verlaufenden Radialkanal erstreckt, der zu wenigstens einer zugehörigen, zu dem jeweiligen Formhohlraum führenden seitlichen Einspritzöffnung in der Formplatte verläuft, und

(c)· wenigstens einen hohlen Dichtkörper mit einer Mittelbohrung zwischen einem Innenende und einem gewölbten Außenende, das von einer Mittelöffnung durchsetzt ist, der sich durch den Luftspalt erstreckt und mit seiner Mittelbohrung zudem Radialkanal und der Einspritzöffnung ausgerichtet ist und dessen Innenende in eine Ausnehmung in der Angußbuchse eingesetzt ist und dessen Außenende gegen die Wandung der. Bohrung in der Formplatte stößt, welcher Dichtkörper durch das Einsetzen der Angußbuchse in die Bohrung an einem sich leicht nach innen verjüngenden Wandungsteil der Bohrung und durch das Aufheizen der Anlage auf die Betriebstemperatur leicht nach innen gerichtet verformt ist und dadurch einen wesentlichen Übertritt der unter Druck stehenden Schmelze in den Luftspalt verhindert.

Vorteilhafte Weilerbildungen sind in UnI oransprüchon qokcnn/.c i c;hnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Abbildungen dargestellt und wird nachfolgend an Hand der Bezugszeichen im einzelnen erläutert und beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Teils eines Heißkanal-Spritzgießwerkzeugs mit seitlicher Einspritzung nach- der Erfindung und

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht zur Dar- · stellung der Beziehung zwischen einem der Dichtkörper und der entsprechenden Einspritzöffnung in der Formplatte bei dem Heißkanal-Spritzgießwerkzeug nach Fig. 1

Das in den Abbildungen dargestellte Spritzgießwerkzeug hat wenigstens eine hohle Angußbuchse 10 mit einem durchgehenden, den Heißkanal bildenden, mittleren Längskanal 12, der von einer Rohrplatte 14 ausgeht und sich in eine Anzahl von Radialkanälen 16 verzweigt, die sich vom Längskanal 12 radial nach außen erstrecken. Jeder Radialkanal 16 führt durch einen hohlen Dichtkörper 18 nach außen zu einer Einspritzöffnung 2O und diese zu einem Formhohlraum 22.

Die Angußbuchse 10 wird elektrisch beheizt und ist allgemein von der Art bekannter Angußbuchsen (z.B. DE-OS 29 48 561.8) und hat ein korrosionsbeständiges Innenteil 24, das den Längskanal 12 bestimmt, eine schraubenförmige Heizwicklung 26, die den Innenteil 24 umgibt, und ein diese einschließendes, hochleitendes Gußteil 28. Das Innenteil 24 besteht vorzugsweise aus oiner Beryllium-Nickellegierung, die den korrodierenden Wirkungen der Schmelze widersteht, und das Gußteil aus einer Beryllium-Kupferlegierung, das die Wärme von der Heizwicklung 2 6 schnell und gleichmäßig dem Innenteil 24 zuleitet. Die Angußbuchse 10 befindet sich in einer Bohrung 30 der Formplatte 32 und wird durch eine Isolierbuchse 34 in ihrer Stellung festgehalten. Während die Angußbuchse 10 durch die Heizwicklung

beheizt und die Formplatte 32 durch ein Kühlelement 36 gekühlt wird, erhält die Tsolierbuchse 34 zwischen ihnen einen Luftspalt 38 aufrecht, um Wärmeverluste zu verringern.

Fig. 2 zeigt deutlich, daß der hohle Dichtkörper 18 eine Mittelbohrung 40 hat, die sich von einem Innenende 42 zu einer Mittelöffnung 44 in einem gewölbten Außenende 46 erstreckt. Jeder hohle Dichtkörper 18 erstreckt sich durch den Luftspalt 38, wobei das Innenende 42 in einer einen der Radialkanäle 16 umgebenden Ausnehmung 48 in der Angußbuchse sitzt und das Außenende 4 6 auf die Wandung 50 der Bohrung in der Formplatte 32 stößt. Man erkennt, daß das gewölbte Außenende 46 eine im wesentlichen ebene Dichtfläche 52 bildet, die durch Verformung an der Formplatte 32 um die zu einem der Formhohlräume 22 führende Einspritzöffnung gebildet wird. In dieser Stellung fluchtet die öffnung in dem gewölbten Außenende 4 6 des Dichtkörpers 18 mit der Einspritzöffnung 20, und die Mittelbohrung 40 steht mit einem der Radialkanäle 16 in Verbindung. Der hohle Dichtkörper ist aus einem Metall ausreichender Festigkeit für die wiederholte Hochdruckbelastung, sollte aber nicht gut leiten, damit es nicht zu einer übermäßigen Wärmeübertragung von der Angußbuchse 10 zu der Formplatte 32 kommt. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel besteht der hohle Dichtkörper 18 aus einer Titanlegierung oder aus rostfreiem Stahl.

Bei der Montage der Anlage wird ein Dichtkörper 18 in jeder der Ausnehmungen 48 angeordnet und die Angußbuchse 10 in die Bohrung 30 gedrückt, bis sie auf die Isolierbuchse trifft. Die Angußbuchse 10 und die Dichtkörper 18 sind so bemessen, daß ihr wirksamer Radius zusammen 0,013 cm (0,005 in) größer ist als der Radius der Wandung 50 der Bohrung 30 an den Einspritzöffnungen 20. Um die Einführung der Angußbuchse zu erleichtern, verjüngt sich ein Wandungsteil 54 der Wandung

leicht nach innen in Richtung auf die Einspritzöffnungen 20. Entsprechend kommen beim Eindrücken der Angußbuchse 10 in die Bohrung 30 die gewölbten Außenenden 4 6 der Dichtkörper mit dem verjüngten Wandungsteil 54 der Wandung·50 in Berührung und werden in dem Maße leicht elastisch nach innen verformt, in dem sie ihre Lage an den Einspritzöffnungen 20 einnehmen. Dabei wird eine Außenseite der Isolierbuchse 34 in einem zylindrischen Teil der Wandung 50 der Bohrung 30 in der Formplatte 32 aufgenommen und die Angußbuchse 10 in richtiger Ausrichtung geführt. Dadurch wird sichergestellt, daß die Angußbuchse 10 während der Verformung richtig fluchtet, damit eine sichere Dichtung gewährleistet ist. Wenn die Angußbuchse 10 auf die Betriebstemperatur aufgeheizt wird, dehnt sie sich aus, wodurch die gewölbten Außenenden 46 der Dichtkörper 18 weiter verformt werden. Diese Form der Dichtkörper 18, die diese leichte Verformung nach innen gestattet, ermöglicht eine druckdichte Abdichtung an der gekrümmten Wandung 50 der Bohrung 30. Während es auch möglich ist, dem gleichen Problem durch Schleifen des Endes jedes Dichtkörpers 18 in Anpassung an die Form der gekrümmten Wandung 50 zu begegnen, hat dies die Nachteile, aufwendig in der Herstellung zu sein und zu erfordern, daß die Dichtkörper 18 immer in der richtigen Ausrichtung eingeführt werden. Wenn bei wiederholter Aufgabe des hohen Einspritzdrucks die heiße Schmelze durch Lecks zwischen dem Dichtkörper 18 und der- gekrümmten Wandung 50 hindurchtritt, tritt sie in den Luftspalt 38 aus, wodurch die Wirksamkeit der Isolierung verringert wird und mögliche Probleme durch Färb- und Materialveränderung auftreten können.

Nach dem Zusammenbau wird die Angußbuchse 10 aufgeheizt, indem durch die Loiiungern 56 der Heizwicklung 26 Energie zugeführt wird, üblicherweise ist ein (nicht gezeigtes) Thermoelement zur genauen Temperaturüberwachung vorgesehen. Die Formplatte 32 wird- auch durch das Kühlelement·36 gekühlt und nach Stabilisierung auf die Betriebstemperatur wird unter Druck gesetzte Schmelze von einer (nicht gezeigten) Gießmaschine oder einer

anderen Quelle aufgegeben. Die Schmelze fließt von der Rohrplatte 14 durch den Längskanal 12, verteilt sich auf die Radialkanäle 16 und gelangt durch die Dichtkörper 18 in die Formhohlräume 22. Nach Füllung der Formhohlräume 22 wird die Schmelze vom Spritzdruck entlastet, und die Form wird geöffnet, um die gegossenen Produkte auszustoßen, nachdem die Schmelze in den gekühlten Formhohlräumen 22 erstarrt ist. Dann wird die Form wieder geschlossen und dieser Vorgang wiederholt. Wichtig ist, daß der Vorgang ohne Durchtritt der Schmelze durch Locks in den Luftspalt zuverlässig wiederholbar ist. Dies gilt insbesondere für schwer im Spritzguß zu verarbeitende und f Ί aininvor'/.ötjorrido Werk si of Fe win Pol ycarhonat., Polyphenylensulfid, Polyphenylonoxid und Polyamid 66, da diese Materialien sich zersetzen, wenn sie in den Luftspalt 38 gelangen. Bei Anlagen wie die'ser, bei der sich die Heizwicklung abwärts bis an die Einspritzöffnungen 20 erstreckt, würde die Nähe der Wärmezufuhr an dem Luftspalt 38 zu weiten Zersetzungen der eingeschlossenen Schmelze bis zu einem nicht annehmbaren Grad führen.

Anstelle des vorstehend beschriebenen Heißkanal-Spritzgießwcrkzeugs mit einer Mehrzahl von Formhohlräumen kann auch ein solches mit nur einem Formhohlraum mit einem .Dichtkörper der hier beschriebenen Art ausgerüstet werden. Die Außenenden der Dichtkörper können auch anders geformt sein, sofern die andere Form eine Verformung ermöglicht, die eine druckfeste Dichtung gegen die gekrümmte Wandung der Bohrung zur Aufnahme der Angußbuchse in der Formplatte gewährleistet.

Leerseite

Claims (4)

Patentansprüche

1. Heißkanal-Spritzgießwerkzeug mit seitlicher Einspritzung, gekennzeichnet durch

(a) eine gekühlte Form (32) mit wenigstens einem öffnungsfähigen Formhohlraum (22),

(b) eine fest in eine Bohrung (30) in der Form (32) eingesetzte, elektrisch beheizbare hohle Angußbuchse (10), die unter Ausbildung eines isolierenden Luftspalts (38) in einem Abstand von der Wandung (50) der Bohrung (30) angeordnet ist und einen mittigen Längskanal (12) für den Durchtritt der Schmelze aufweist, der sich von einem Einlaß für die Schmelze bis zu wenigstens einem von dem Längskanal (12) nach außen verlaufenden Radialkanal (16) erstreckt, der zu wenigstens einer zugehörigen, zu dem jeweiligen Formhohlraum (22) führenden seitlichen Einspritzöffnung (20) in der Formplatte (32) verläuft, und

(c) wenigstens einen hohlen Dichtkörper (18) mit einer Mittelbohrung (40) zwischen einem Innenende (42) und einem gewölbten Außenende (46), das von einer Mittelöffnung (44) durchsetzt ist, der sich durch den Luftspalt (38) erstreckt und mit seiner Mittelbohrung (40) zu dem Radialkanal (16) und der Einspritzöffnung (20) ausgerichtet ist und dessen Innenende (42) in eine Ausnehmung (48) in der Angußbuchse (10) eingesetzt ist und dessen Außenende (46) gegen die Wandung (50) der Bohrung (30) in der Formplatte

(32) stößt, welcher Dichtkörper (18) durch das Einsetzen der Angußbuchse (1O) in die Bohrung . (30) an einem sich leicht nach innen verjüngenden Wandungsteil (54) der Bohrung und durch das

Aufheizen der Anlage auf die Betriebstemperatur leicht nach innen gerichtet verformt ist und dadurch einen wesentlichen Übertritt der unter Druck stehenden Schmelze in den Luftspalt (38) verhindert.

2. Heißkanal-Spritzgießwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Längskahal (12) eine Mehrzahl von Radialkanälen (16) ausgeht, deren jeder zu einem entsprechenden Dichtkörper'(18) verläuft, der zu der jeweiligen Einspritzöffnung (20) des entsprechenden Formhohlraums (22) ausgerichtet ist.

3. Heißkanal-Spritzgießwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung (50) der Bohrung (30) in der Formplatte ein Ausrichtmittel an der Angußbuchse (10) bei deren Einsatz in die Bohrung aufnehmendes, ausrichtendes Wandungsteil (54) aufweist, wodurch die richtige Ausrichtung der Angußbuchse (10) beim Deformieren des Dichtkörpers (18) gesichert ist.

4. Heißkanal-Spritzgießwerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkörper (18) aus einer Titanlegierung gebildet ist.