DE3926362C2 - Schmelzeleitsystem für ein Etagenwerkzeug - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schmelzeleitsystem für ein Etagenwerkzeug zur Lei­ tung von Schmelze von einer festen Platte durch einen offenen Anschnitt zu einer bewegli­ chen Platte gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Heißkanal-Spritzgießsysteme zum Einbau in Etagenwerkzeuge, mit denen Schmelze zu einem Verteiler in einer beweglichen Platte gefördert und die Anzahl der Formhohlräume erhöht wird, sind im Stand der Technik bekannt. Ein frühes Beispiel, das Nadelverschluß- Düsen verwendet, ist in der US 4 212 626 des Anmelders dargestellt. Um Schwierigkeiten und Probleme in Verbindung mit dem Nadelverschluß-Anschnitt zu vermeiden, sieht die neuere US 4 586 887 des Anmelders ein Schmelzeleitsystem vor, das beheizte Sonden verwendet, um eine "heiße Spitze" vorzusehen. Obwohl dies für einige Materialien zufrie­ denstellend arbeitet, bereiten polymerisolierte Heißkanäle Schwierigkeiten bei leicht erstar­ renden Materialien, wie z. B. Polypropylen, Polyäthylen, Nylon etc.

Die Erfindung hat die Aufgabe, ein Schmelzeleitsystem mit offenem Rohr oder offenem Anschnitt für ein Etagenwerkzeug bereitzustellen, das keinen Anschnitt mit Nadelverschluß bzw. Ventilnadel erfordert und bei der der Schmelzeströmungskanal von außen erwärmt wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Schmelzeleitsystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen dargelegt. Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Be­ schreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlich. In diesen zeigen:

Fig. 1 eine Teilschnittdarstellung eines Schmelzeleitsystems nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, und

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung, die die Nasenabschnitte der stromaufseiti­ gen und stromabseitigen Düse nach Fig. 1 zeigt.

Es wird zuerst auf Fig. 1 Bezug genommen, die ein Etagen-Spritzgießsystem zum Zufüh­ ren der Schmelze durch einen Schmelzekanal 10, der sich von einer stromaufseitigen, be­ heizten Düse 12, eingesetzt in eine Bohrung 14 in einer festen Formplatte 16, zu einer stromabseitigen, beheizten Düse 18, eingesetzt in einer Bohrung 20 in einer beweglichen Formplatte 22 erstreckt. Der Schmelzekanal 10 verzweigt sich anschließend in einen Vertei­ ler 24 und erstreckt sich durch eine Anzahl weiterer beheizter Düsen 26 zu Formhohlräu­ men 28.

In diesem Ausführungsbeispiel hat die stromaufseitige Düse 12 eine Rückplatte 30, die an ihrem hinteren Ende 32 durch Schrauben 34 befestigt ist, und die Düse ist in der Bohrung 14 in der festen Formplatte 16 durch einen dünnen Flanschabschnitt 36 der Rückplatte 30 festgelegt, der gegen eine nach innen sich erstreckende Schulter 38 eines Haltekragens 40 anliegt, der durch Schrauben 42 mit der festen Formplatte fest verbunden ist. Die Rückplat­ te 30 besitzt eine Mittelbohrung 44, die in axialer Ausrichtung mit einem Einlaß 46 zu der zentralen Schmelzebohrung 48 ist, die sich durch die stromaufseitige Düse 12 erstreckt, um Schmelze von einer (nicht gezeigten) Gießmaschine aufzunehmen. Die Formplatten 16, 22 werden gekühlt, indem Kühlwasser durch Kühlleitungen 50 gepumpt wird. Der Verteiler 24 ist seitlich durch einen Positionierring 52 befestigt und die heißen Düsen 12, 18, 26 und der heiße Verteiler 24 sind von den gekühlten Formplatten 16, 22 durch isolierende Luft­ räume bzw. Luftspalten 54 zwischen diesen Teilen getrennt.

Die Düse 12 besitzt einen Mittelabschnitt 56 mit einer zylindrischen Außenfläche 58, die sich zwischen einem Kragenabschnitt 60 am hinteren Ende 32 und einem Nasenabschnitt 62 erstreckt, der eine Vorderseite oder Vorderfläche 64 an seinem Vorderende 66 besitzt. Die stromaufseitige Düse 12 ist exakt durch einen Umfangs-Isolierflansch 68 positioniert und fest angeordnet, der sich von dem Kragenabschnitt 60, welcher gegen eine Umfangs­ schulter 70 sitzt, erstreckt und durch den Nasenabschnitt 62, der in einer passenden Ge­ genöffnung 72 in der festen Formplatte 16 aufgenommen ist. Wie ersichtlich ist, erstreckt sich der Nasenabschnitt 62 durch die Öffnung zu einer Stelle, in der die Vorderfläche 64 des Nasenabschnittes 72 mit der Teilungslinie 74 bei Betriebstemperatur fluchtet. Die mitt­ lere Schmelzebohrung 48 erstreckt sich durch die stromaufseitige Düse 12 von dem Einlaß 46 am hinteren Ende 32 zu einem Auslaß 76 an dem vorderen Ende 66. Wie im einzelnen nachstehend erläutert wird, verjüngt sich die Schmelzebohrung 48 kegelig einwärts an der Vorderseite bzw. Vorderfläche 64 des Nasenabschnittes 62.

Die stromaufseitige Düse 12 wird durch ein elektrisch isoliertes Heizelement 78 erwärmt, das einen Chrom/Nickel-Widerstandsdraht 80 aufweist, der sich mittig durch ein Feuerfest­ pulver, das ein elektrisches Isoliermaterial ist, wie z. B. Magnesiumoxid, innerhalb eines Stahlmantels 82 erstreckt. Das Heizelement 78 besitzt einen Mittelabschnitt 84, der integral in einen Spiralkanal 86 in der Außenfläche des Mittelabschnittes 56 der stromaufseitigen Düse 12 eingelötet ist. Der Mittelabschnitt 84 des Heizelementes 78 in dem Kanal 86 ist durch eine Nickel-Schutzbeschichtung 88 abgedeckt. Das Heizelement 78 besitzt einen hinteren Abschnitt 90, der sich von dem Mittelabschnitt 84 zu einem elektrischen Anschluß 92 nach außen erstreckt. Der hintere Abschnitt 90 erstreckt sich durch einen Anschlußkör­ per 94 mit einer Schutzkappe 96, die an einem Stahlverschluß 98 befestigt ist. Das Heize­ lement ist an dem hinteren Ende abisoliert, um den Widerstandsdraht 80 freizulegen, der elektrisch mit dem Anschlußkörper 94 verbunden ist. Der Anschlußkörper 94 ist jedoch elektrisch von dem Heizelementmantel 82 und der Schutzkappe 96 durch eine dünne Schicht aus Isoliermaterial, wie z. B. Magnesiumoxid, elektrisch isoliert. Somit ist der An­ schlußkörper 94 baulich festgelegt, um dem Drehmoment zu widerstehen, das durch die äußere Zuleitung 100 ausgeübt wird, die mit ihm verbunden ist.

Das Heizelement 78 besitzt auch einen kreisförmigen Vorderabschnitt 102, der integral in den Nasenabschnitt 62 der stromaufseitigen Düse 12 eingelötet ist, um im wesentlichen die mittlere Schmelzebohrung 48 zu umringen. Das Gehäuse 82 und das Isoliermaterial sind auch abisoliert, um den Widerstandsdraht 80 am vorderen Ende des Niederspannungs- Einzeldrahtheizelementes 78 freizulegen, so daß es geerdet wird, um den Schaltkreis zu vervollständigen, wenn das Heizelement an Ort und Stelle eingelötet ist. Dadurch, daß sich der kreisförmige Vorderabschnitt 102 des Heizelementes 78 rund um den Nasenabschnitt 62 erstreckt, wird zusätzliche Wärme zu dem Nasenabschnitt 62 geführt und ermöglicht es, die Temperatur des Nasenabschnittes 62 verhältnismäßig schnell anzuheben und abzu­ senken, in Abfolge und Übereinstimmung mit dem Gießzyklus, um Metallrückstände an dem offenen Anguß zu verhindern, wenn die Form geöffnet ist.

Die stromabseitige Düse 18 ist sehr ähnlich der stromaufseitigen Düse 12, und zwar darin, daß sie einen Mittelabschnitt 104 mit einer zylindrischen Außenfläche 106 aufweist, die sich zwischen einem Kragenabschnitt 108 am hinteren Ende 110 und einem Nasenabschnitt 112 erstreckt, der eine Vorderseite bzw. Vorderfläche 114 am Vorderende 116 besitzt. Eine zen­ trale Schmelzebohrung 118 erstreckt sich in vergleichbarer Weise durch die stromabseitige Düse 18 von einem Einlaß 120 am Vorderende 116 zu einem Auslaß 122 am hinteren Ende 102. Die stromabseitige Düse 18 besitzt ebenfalls ein elektrisch isoliertes Heizelement 124 mit einem hinteren Abschnitt 126, der sich nach außen zu einem Anschluß 128 erstreckt und mit einem Spiralabschnitt 130, der integral in einen Spiralkanal 132 in der Außenfläche 106 eingelötet ist, um die zentrale Schmelzebohrung 118 zu umringen.

In diesem Ausführungsbeispiel besitzt jedoch das Heizelement 124 der stromabseitigen Düse 18 keinen kreisförmigen Vorderabschnitt in den Nasenabschnitt 112, wie dies bei der stromaufseitigen Düse 12 der Fall ist.

Die stromabseitige Düse 18 ist vergleichbar positioniert in der Bohrung 20 in der bewegli­ chen Formplatte 22 durch einen Umfangs-Isolierflansch 134, der sich von dem Kragenab­ schnitt 108 erstreckt, um gegen eine Umfangsschulter 136 zu sitzen, und durch den Nasen­ abschnitt 112, der in einer passenden Gegenöffnung 138 in der beweglichen Formplatte 22 aufgenommen ist. In dieser Lage fluchtet der Nasenabschnitt 112 mit der Teilungslinie 74 bei Betriebstemperatur und liegt gegen die Vorderfläche 64 des Nasenabschnittes 62 der stromaufseitigen Düse 12 in der Schließstellung an. Der Einlaß 120 der Schmelzbohrung 118 der stromabseitigen Düse 18 ist in axialer Ausrichtung mit dem Auslaß 76 der Schmel­ zebohrung 48 der stromaufseitigen Düse 12. Das hintere Ende 110 der stromabseitigen Düse 18 liegt gegen den Verteiler 24 an und der Auslaß 122 der Schmelzebohrung 118 ist in axialer Übereinstimmung mit dem Schmelzekanal 10, der sich in den Verteiler 24 erstreckt.

Im Gebrauch ist das System zusammengefügt, wie dies dargestellt ist, und elektrische Energie wird an die Anschlüsse 92, 128 gelegt, um die stromaufseitige und die stromabsei­ tige Düse 12, 18 entsprechend einem bestimmten Zyklus in Verbindung mit dem Zyklus der Einspritzung von unter Druck stehender Schmelze von einer Gießmaschine (nicht gezeigt) in den Schmelzekanal 10 und die bewegungsbewegliche Formplatte 22 zu erwärmen.

Wenn die Formplatte 22 sich in dem Schließzustand befindet und die Düsen 12, 18 beheizt werden, strömt die unter Druck stehende Schmelze, die durch den offenen Anschnitt zwi­ schen der Schmelzebohrung 48, der stromaufseitigen Düse 12 und der Schmelzebohrung 118 der stromabseitigen Düse 18 fließt, kontinuierlich durch den Schmelzekanal 10 in den beheizten Verteiler 24 und in die anderen beheizten Düsen 26, um die Formhohlräume 28 zu füllen. Nachdem die Formhohlräume 28 gefüllt sind, wird der Einspritzdruck einen Mo­ ment lang aufrechterhalten, um die Formmassen zu verdichten und wird anschließend entlastet. Die elektrische Energie zu der stromaufseitigen und stromabseitigen Düse wird abgeschaltet und nach einer kurzen Abkühlphase wird die Form entlang der Trennlinie 24 geöffnet, um die spritzgegossenen Produkte auszuwerfen. Die Berührung zwischen dem Nasenabschnitt 62 der stromaufseitigen Düse 12 und der umgebenden, gekühlten Form­ platte 16 führt zu einem rapiden Temperaturabfall, der die Schmelzetemperatur ausrei­ chend vermindert, um eine Überhitzung und Metallrückstände an dem offenen Anschnitt zu vermeiden, wenn die Form geöffnet ist. Nach dem Auswerfen wird die Form geschlossen und der Einspritzdruck wird wieder angelegt, um die Formhohlräume 28 erneut zu füllen. Kurz nachdem die Form geöffnet ist, wird die elektrische Energie wieder an die Heizele­ mente 78, 124 der Düsen 12, 18 gelegt, um die Erwärmung der eingefrorenen Schmelze zu beginnen, um den Anschnitt erneut zu öffnen, sobald der Einspritzdruck wieder angelegt wird, nachdem die Form im Anschluß an das Auswerfen wieder geschlossen ist. Obwohl Wärme auch von den zentralen Abschnitten 56, 104 der Düsen 12, 18 verlorengeht, wäh­ rend die Energie ausgeschaltet ist, halten die luftspaltisolierten Stahlmassen, die die Schmelzebohrungen 48, 118 umgeben, eine ausreichende Wärmemenge, so daß in die­ sen Bereichen keine Verfestigung der Schmelze eintritt. Dieser Zyklus wird kontinuierlich mit einer Frequenz wiederholt, die von der Größe und Form der Formhohlräume und der Art des spritzgegossenen Materiales abhängt.

Ein erfolgreicher, kontinuierlicher Betrieb dieser Etagenspritzgießeinrichtung hängt auch von der Größe und Form des Schmelzekanals 10 ab, wenn er durch den offenen Anschnitt zwischen der stromaufseitigen Düse 12 und der stromabseitigen Düse 18 verläuft, und hängt von der Zeitgebung der verschiedenen Schritte in dem Zyklus ab. Wie deutlich aus Fig. 2 ersichtlich ist, verjüngt sich die Schmelzebohrung 48 der stromaufseitigen Düse 12 kegelförmig nach innen an der Vorderseite 64 des Nasenabschnittes 62. Die Schmelzeboh­ rung 118 der stromabseitigen Düse 18 verjüngt sich ebenfalls kegelförmig einwärts bei 140 an der Vorderseite 114, um einen offenen Anschnitt (sprue gate) von vermindertem Durchmesser zu bilden, wenn die Nasenabschnitte der beiden Düsen aneinanderliegen. Infolge des Abbaus der stromaufseitigen Düse 12, die den kreisförmigen Vorderabschnitt 102 des Heizelementes 78 in dem Nasenabschnitt 62 aufweist, tritt die kegelförmige Nei­ gung der Schmelzebohrung 48 in zwei Stufen 142, 144 auf. Die Kegelneigung der Stufe 144 an der Vorderseite 44 ist jedoch größer als die Kegelneigung 140 der Schmelzeboh­ rung 118 der stromabseitigen Düse. Tatsächlich ist in diesem Ausführungsbeispiel die Ke­ gelneigung der zweiten Stufe 144 der Schmelzebohrung 48 der stromaufseitigen Düse 12 größer als 45°, was ein erfolgreiches Arbeiten des Anschnittes erleichtert.

Obwohl die Erläuterung des Schmelzeleitsystems für ein Etagenwerkzeug unter Bezugnah­ me auf ein besonderes Ausführungsbeispiel erfolgte, ist dies nicht in einem begrenzenden Sinne zu verstehen. Vielmehr sind Veränderungen und Modifikationen dem Fachmann deut­ lich. Zum Beispiel kann für einige Materialien das System bzw. die Einrichtung ohne tempe­ raturgestütztes oder thermisches Gating bzw. temperaturgestützten Anschnitt verwendet werden oder kann nur die stromaufseitige Düse 12 mit einem thermisch unterstützten An­ schnitt versehen sein. In einem anderen Ausführungsbeispiel zur Verwendung mit Hochtem­ peraturmaterialien kann das Heizelement 124 der stromabseitigen Düse 18 ebenfalls mit einem kreisförmigen dritten Abschnitt versehen sein, der integral in den Nasenabschnitt 112 eingelötet ist, um im wesentlichen die zentrale Mittelbohrung 118 zu umgeben, wie dies für die stromaufseitige Düse 12 dargestellt ist.

Claims (5)

1. Schmelzeleitsystem für ein Etagenwerkzeug zur Leitung von Schmelze von ei­ ner festen Platte durch einen offenen Anschnitt zu einer beweglichen Platte, wobei die bewegliche Platte entsprechend eines Betriebszyklus zwischen einer Schließstellung, in der die feste und die bewegliche Platte aneinanderliegen und einer Offenstellung, in der die feste und die bewegliche Platte entlang einer Teilungslinie voneinander beab­ standet sind, betätigt wird, gekennzeichnet durch:
eine stromaufseitige, beheizte Düse (12) mit einer Außenfläche (58), einem hinteren Ende (32), einem vorderen Ende (66) und einem Nasenabschnitt (62), mit einer Vor­ derfläche (64), angeordnet an dem Vorderende (66), wobei die stromaufseitige Düse (12) eine Schmelzebohrung (48) besitzt, die sich zentral mittig durch die Düse (12) hindurch von einem Einlaß (46) am hinteren Ende (32) zu einem Auslaß (76) an der Vorderfläche (64) des Nasenabschnittes (62) erstreckt, die stromaufseitige Düse (12) ein elektrisch isoliertes Heizelement (78) aufweist, mit einem ersten Abschnitt (90), der sich von einem Anschluß (92) erstreckt, einem zweiten Abschnitt (84), der integral in einen Spiralkanal (86) in der Außenfläche (58) eingelötet ist und mit einem kreisförmi­ gen dritten Abschnitt (102), der integral in den Nasenabschnitt (62) der Düse (12) ein­ gelötet ist, um im wesentlichen die zentrale Schmelzebohrung (48), die sich durch die Düse (12) erstreckt, zu umgeben, wobei die stromaufseitige Düse (12) in die feste Platte (16) eingesetzt ist, wobei sich der Nasenabschnitt (62) durch eine Öffnung in der festen Platte (16) zu der Trennlinie (74) erstreckt, und
eine stromabseitige, beheizte Düse (18) mit einer Außenfläche (106), einem hinteren Ende (110), einem vorderen Ende (116) und einem Nasenabschnitt (112) mit einer Vorderfläche (114), angeordnet an dem vorderen Ende (116), wobei die stromabseiti­ ge Düse (18) eine Schmelzebohrung (118) besitzt, die sich zentral mittig durch die Düse (18) von einem Einlaß (120) an der Vorderfläche (114) des vorderen Endes (116) zu einem Auslaß (122) am hinteren Ende (110) erstreckt, die stromabseitige Düse (18) ein elektrisch isoliertes Heizelement (124) aufweist, mit einem ersten Ab­ schnitt (126), der sich von einem Anschluß (128) erstreckt, und einem zweiten Ab­ schnitt (130), der integral in einen Spiralkanal (132) in der Außenfläche (106) eingelö­ tet ist, wobei die stromabseitige Düse (18) in die bewegliche Platte (22) so eingesetzt ist, daß sich die Schmelzebohrung (118), die sich durch die stromabseitige Düse (18) erstreckt, in axialer Ausrichtung mit der Schmelzebohrung (48) durch die stromaufsei­ tige Düse (12) befindet und der Nasenabschnitt der stromabseitigen Düse (18) sich durch eine Öffnung in der beweglichen Platte (22) zu einer Stelle erstreckt, in der die Vorderseite (114) des Nasenabschnittes (112) der stromabseitigen Düse (18) gegen die Vorderseite (64) des Nasenabschnittes (62) der stromaufseitigen Düse (12) in der Schließstellung anliegt.

2. Schmelzeleitsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzebohrung (48) der stromaufseitigen Düse (12) sich nach innen kegelförmig an der Vorderfläche des Nasenabschnittes (62) der stromaufseitigen Düse (12) ver­ jüngt und die Schmelzebohrung (118) der stromabseitigen Düse (18) sich nach innen kegelförmig an der Vorderseite (114) des Nasenabschnittes (112) der stromabseitigen Düse (18) verjüngt.

3. Schmelzeleitsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einwärtskegelneigung der Schmelzebohrung (48) der stromaufseitigen Düse (12) größer ist als die Einwärtskegelneigung der Schmelzebohrung (118) der stromabseiti­ gen Düse (12).

4. Schmelzeleitsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schmelzebohrung (48) der stromaufseitigen Düse (12) mit einer Kegelneigung größer als 45° an der Vorderseite (64) des Nasenabschnittes (62) der stromaufseitigen Düse (12) einwärts verjüngt.

5. Schmelzeleitsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (124) der stromabseitigen Düse (18) ebenfalls einen kreisförmigen drit­ ten Abschnitt aufweist, der integral in den Nasenabschnitt (112) der Düse (18) einge­ lötet ist, um im wesentlichen den zentralen, sich durch die Düse (18) erstreckenden Schmelzekanal (118) zu umringen.