DE602004009632T2

DE602004009632T2 - Spritzgiess-Heisskanal-Düse mit abnehmbarem Düsenkopf und Düsenkopfhalterung und Verfahren zur Herstellung einer Spritzgiess-Heisskanal-Düse

Info

Publication number: DE602004009632T2
Application number: DE602004009632T
Authority: DE
Inventors: Hans Guenther
Original assignee: Mold Masters 2007 Ltd
Current assignee: Mold Masters 2007 Ltd
Priority date: 2003-05-08
Filing date: 2004-05-10
Publication date: 2008-02-07
Anticipated expiration: 2024-05-11
Also published as: DE602004009632D1; JP4758072B2; EP1475210B1; EP1475210A1; JP2005132096A; CN100443282C; US7143496B2; CN1550307A; US20040228942A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Düse für eine Spritzgießvorrichtung und im besonderen auf eine Sicherungseinheit für eine entfernbare Düsenspitze.
Hintergrund
Herkömmliche Spritzgießdüsen umfassen einen Düsenkörper und eine separate Spitze. Die Spitze ist typischerweise aus einem hochwärmeleitfähigen Material hergestellt, das die Wärme von dem mit dem Düsenkörper verbundenen Heizern an eine durch die Spitze strömende Schmelze überträgt. Die Spitze kann einen Gewindeabschnitt umfassen der eine direkte Verbindung mit den Gewinden auf dem Düsenkörper erlaubt oder, alternativ kann eine entfernbare Sicherungseinheit vorgesehen sein, um die Spitze anstoßend an den Düsenkörper zu befestigen. Die Sicherungseinheit umfasst typischerweise einen Gewindeabschnitt, das mit dem Gewinde auf dem Düsenkörper zusammenpasst. Zusätzlich zur Befestigung der Spitze an dem Düsenkörper kann die Sicherungseinheit verwendet werden, um die Spitze gegen eine Formhohlraumplatte zu isolieren.
Die Sicherungseinheit ist, um die Spitze von der Formhohlraumplatte zu isolieren, typischerweise aus einem gering thermisch leitfähigem Material hergestellt, wie beispielsweise Stahl oder Titan. Die Sicherungseinheit kann weiter eine Dichtung mit der Formhohlraumplatte bilden, um unter Druck stehende Schmelze daran zu hindern in den den Düsenkörper umgebenden isolierenden Luftspalt auszutreten.
Eine Spritzgießvorrichtung mit einer oben beschriebenen Düse kann aus verschiedenen Gründen abgeschaltet werden. Zum Beispiel kann sie für eine regulär angesetzte Instandhaltung und Störfälle abgeschaltet werden. Zusätzlich kann sie abgeschaltet werden, um die Spitze mit einer Spitze einer anderen Art zu ersetzen, die eine für eine unterschiedliche Spritzgießanwendung geeignete Gestaltung aufweist.
Typischerweise muss um die Düse zu ersetzen ein Zugang zu dem vorderen Ende der Düse erlangt werden. Die Sicherungseinheit wird von dem Düsenkörper gelöst, was auch die Spitze löst. Nach dem Ersetzen der Spitze wird die Sicherungseinheit wieder an dem Düsenkörper befestigt, wodurch die Ersatzspitze in ihrer Position gesichert wird.
Das Zusammenziehen und Ausdehnen von sowohl dem Düsenkörper als auch der Sicherungseinheit tritt typischerweise jedes Mal auf, wenn die Spritzgießvorrichtung abgeschaltet und wieder gestartet wird. Dies kann bewirken, dass die Gewinde auf dem Düsenkörper und der Sicherungseinheit sich aneinander reiben. Dieses Reiben kann zu einem Verschleiß des Gewindes führen.
In einem extremen Fall kann der Verschleiß des Gewindes zu einem Festfressen oder Kaltverschweißen der Gewinde führen. Sobald sich die Gewinde festgefressen haben, wird jeder Versuch die Sicherungseinheit und den Düsenkörper zu trennen wahrscheinlich einen irreparablen Schaden an den Gewinden verursachen.
Herkömmliche Sicherungseinheiten sind üblicherweise nicht geeignet für den Einsatz mit korrosiven Kunststoff, wie beispielsweise PVC (Polyvenylchlorid) oder teflongefülltes Polyamid. Solche Kunststoffe neigen dazu die Sicherungseinheit zu zerfressen, so dass ein häufiger Austausch notwendig ist, was kostenintensiv sein kann.
In einigen Anwendungen können herkömmliche Sicherungseinheiten für Düsen verwendet werden, um in der Nähe der Düse eine Dichtung bereitzustellen, die eingesetzt werden kann, um die Menge des geschmolzenen Materials zu begrenzen, das um die Formangussöffnung herum verbleibt. Durch den direkten Kontakt zwischen der Sicherungseinheit und einer Oberfläche der Form, die auf einer geringeren Temperatur ist, wird eine Dichtung erreicht.
Das Dokument EP 854027 A1 offenbart eine Einspritzdüse mit einem zwischen der Düsenspitze und dem Formangusseinsatz positionierten thermischen Isolierelement, um den Wärmeverlust von der Spitze an den Angusseinsatz zu begrenzen. Das Isolierelement umfasst Innengewinde, um in die Spitze einzugreifen und Außengewinde zum Verbinden mit dem Angusseinsatz. Das Isolierelement ist aus einem Isoliermaterial mit einer geringen thermischen Leitfähigkeit hergestellt.
Das Dokument 2003/082266 A1 beschreibt eine Einspritzdüse mit einem Halteelement, das verwendet wird, um eine Düsenspitze an dem Düsenkörper zu befestigen. Das Halteelement hat einen Gewinde-Verbindungsabschnitt, der in das in dem Düsenkörper vorgesehenen Innengewinde eingreift, und einen Dichtungsflansch, der an seinem vorderen Ende für den Kontakt mit der Formplatte angeordnet ist, um eine Dichtung gegen eine Leckage der Platte auszubilden.
Daher wird ein System und Verfahren benötigt, das gegen Gewindeverschleiß von komplementären auf einem Düsenkörper und einer Sicherungseinheit angeordneten Gewinden schützt.
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
Die Erfindung wird durch die Merkmale des Vorrichtungsanspruchs 1 und des Verfahrensanspruchs 22 definiert.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt eine Düse für eine Spritzgießvorrichtung bereit. Die Düse umfasst einen Düsenkörper und eine Düsenspitze. Der Düsenkörper hat einen Gewindeabschnitt und einen Düsenkanal. Die Düsenspitze weist einen Düsenspitzenkanal auf, der in Verbindung mit dem Düsenkanal steht, um einen Schmelzestrom aufzunehmen. Die Sicherungseinheit befestigt die Düsenspitze an dem Düsenkörper und umfasst einen Gewindeabschnitt, der aus einem Nichtmetall-Material hergestellt ist und der mit dem Gewindeabschnitt des Düsenkörpers zusammenpasst.
Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt eine Spritzgießvorrichtung bereit umfassend einen Verteiler, eine Düse mit einer Düsenspitzen-Sicherungseinheit und einem Formhohlraum. Der Verteiler weist einen Verteilerkanal auf. Die Düse weist einen Düsenkörper und eine Düsenspitze auf. Der Düsenkörper hat ein stromabwärtiges Ende mit einem Gewinde und einen Düsenkanal, der in Verbindung mit dem Verteilerkanal steht. Die Düsenspitze ist angrenzend an das stromabwärtige Ende mit Gewinde des Düsenkörpers angeordnet und die Düsenspitze weist einen Düsenspitzenkanal auf, der in Verbindung mit dem Düsenkanal steht. Die Sicherungseinheit befestigt die Düsenspitze an dem Düsenkörper und weist einen Gewindeabschnitt auf, der aus einem Nichtmetall-Material hergestellt ist und mit dem stromabwärtigen Ende mit Gewinde des Düsenkörpers zusammenpasst. Die Sicherungseinheit ist so positioniert, um gegen eine die Formangussöffnung umgebende Formhohlraumplatte zu stoßen, um eine Dichtung zwischen der Düse und der Formhohlraumplatte bereitzustellen. Die Formangussöffnung stellt eine Fluidverbindung zwischen dem Düsenspitzenkanal und dem Formhohlraum bereit.
Entsprechend ist in dem Beispiel die Düsenspitzen-Sicherungseinheit aus einem Material gemacht, das eine geringere thermische Leitfähigkeit aufweist als die umgebende Formplatte, um den Wärmeverlust durch die Düsenspitzen-Sicherungseinheit wesentlich zu reduzieren oder zu eliminieren.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zum Herstellen einer Spritzgießvorrichtung bereit, umfassend die Schritte (a) Ausbilden einer Düse mit (i) einem Düsenkörper mit einem stromabwärtigen Gewindeabschnitt sowie einem Düsenkanal und (ii) eine Düsenspitze mit einem Spitzenkanal, (b) Anbringen der Düse an einen Verteiler mit einem Verteilerkanal, so dass der Düsenkanal in Fluidverbindung mit dem Verteilerkanal steht, (c) Befestigen der Düsenspitze an dem Düsenkörper mittels einer die Düsenspitze umgebenden Sicherungseinheit mit einem aus einem Nichtmetall-Material hergestellten Gewindeabschnitt, der mittels dem Gewinde in den Gewindeabschnitt des Düsenkörpers eingreift und (d) Verbindung eines Formhohlraums mit einer Formangussöffnung, die in Fluidverbindung mit dem Düsenspitzenkanal steht.
Weitere Ausführungsformen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindungen sowie die Struktur und der Betrieb der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind unten mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN/FIGUREN
Die beigefügten Zeichnungen, die hierin aufgenommen sind und einen Teil der Spezifikation bilden, veranschaulichen die vorliegende Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung weiter dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erläutern und einen Fachmann in der einschlägigen Technik in die Lage zu versetzen, die Erfindung herzustellen und zu nutzen.
1 ist eine Seitenschnittansicht einer Spritzgießvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Seitenschnittansicht eines Teils der Spritzgießvorrichtung aus 1.
3 ist eine teilweise Seitenschnittansicht einer Spritzgießvorrichtung nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine Seitenschnittansicht eines Teils der Spritzgießvorrichtung aus 3.
5 und 6 zeigen Düsen nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die vorliegende Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen können ähnliche Bezugsziffern identische oder funktional ähnliche Elemente kennzeichnen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Überblick
Eine oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine Spritzgießvorrichtung bereit mit mindestens einer Düse mit einem Düsenkörper und einer Düsenspitze. Eine Sicherungseinheit wird verwendet, um die Düsenspitze an dem Düsenkörper mittels eines nichtmetallischen Gewindes zu befestigen, das mit einem zugehörigen metallischen Gewinde auf dem Düsenkörper zusammenpasst. In dieser Ausgestaltung hat die Sicherungseinheit durch die Verwendung des nichtmetallischen Gewindes eine längere Laufzeit als herkömmliche Sicherungseinheiten, die aus Stahl oder Titan hergestellt sind. Die Sicherungseinheit eliminiert oder reduziert in dieser Ausgestaltung wesentlich den Gewindeverschleiß durch die Verwendung von verschiedenen Materialien für die zusammengehörenden Gewinde.
Exemplarische Systeme
1 zeigt eine Spritzgießvorrichtung 10 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform umfasst die Spritzgießvorrichtung 10 einen Verteiler 12 mit einem Verteilerschmelzekanal 14, der einen Schmelzestrom von unter Druck stehenden formbaren Material aus einer Ein spritzdüse 16 erhält. Die Einspritzdüse 16 steht in Verbindung mit einer Maschinendüse (nicht gezeigt).
Die Spritzgießvorrichtung 10 umfasst auch eine oder mehrere Düsen 18, die an entsprechende Auslässe 20 des Verteilers 12 gekoppelt sind. Ein Düsenkanal 22 erstreckt sich durch einen Düsenkörper 19 jeder Düse 18, um den Schmelzestrom von formbarem Material aus dem Verteiler 12 aufzunehmen. Eine Düsenspitze 24 ist an einem stromabwärtigen Ende jeder Düse 18 gekoppelt. Jede Düsenspitze 24 umfasst einen Schmelzekanal 26, der mit einem entsprechenden Düsenkanal 22 fluchtet, um von dort den Schmelzestrom aufzunehmen.
In einer Formhohlraumplatte 32 sind Formangussöffnungen 30 vorgesehen. Die Formangussöffnungen 30 öffnen um die Abgabe des Schmelzestrom an entsprechende Formhohlräume 34 zu erlauben. In dem gezeigten Beispiel sind die Formangussöffnungen 30 thermisch betätigt, jedoch sind in einer alternativen Ausführungsform die Formangussöffnungen ventilgesteuert.
Verteilerheizer 40 werden verwendet, um den Verteiler 12 zu erwärmen und Düsenheizer 42 werden verwendet, um die Düsen 18 zu erwärmen, um so den Schmelzestrom auf einer gewünschten Temperatur zu halten. Kühlkanäle 44 sind in der Nähe der Formangussöffnungen 30 und der Formhohlräume 34 vorgesehen, um das Kühlen des Schmelzestroms in den Formhohlräumen 34 zu erleichtern. An einem stromabwärtigen Ende 52 der Düse 18 ist eine Sicherungseinheit 46 vorgesehen, um die Düsenspitze 24 an der Düse 18 zu befestigen. Zum Beispiel kann die Sicherungseinheit 46 eine Übertragungsdichtung, ein Spitzenhalter, eine Düsendichtung, eine Angussdichtung oder etwas Ähnliches sein, ist aber nicht darauf beschränkt.
2 zeigt die Sicherungseinheit 46 einschließlich eines Gewindeabschnitts 48 mit Gewindegängen 50, die in einer inneren Wand 58 davon ausgebildet sind. In einem Beispiel ist eine Außenwand 60 des Gewindeabschnitts 48 hexagonal mutternförmig angepasst an ein Werkzeug, um das Festziehen und Lösen der Sicherungseinheit 46 zu erlauben. Um die Sicherungseinheit 46 an der Düse 18 zu befestigen, passen die Gewindegänge 50 des Gewindeabschnitts 48 mit den Gewindegängen 54, die auf einer äußeren Oberfläche 56 des stromabwärtigen Endes 52 der Düse 18 ausgebildet sind, zusammen.
In diesem Beispiel umfasst die Sicherungseinheit 46 weiter eine Schulter 62, die sich nach Innen in Richtung der Düsenspitze 24 erstreckt. Die Schulter 62 umfasst eine geneigte Oberfläche 64, die gegen eine äußere Oberfläche 66 der Düsenspitze 24 stößt. Es ist selbstverständlich, dass in anderen Beispielen die Schulter 52 horizontal oder in jedem Winkel geneigt sein kann, um sich an verschiedene Designs von Düsenspitzen anzupassen. Ein Dichtungsabschnitt 70 der Sicherungseinheit 46 erstreckt sich in einer stromabwärtigen Richtung von der Schulter 62. Der Dichtungsabschnitt 70 umfasst eine Dichtungsfläche 72, die gegen eine umgebende Wand 76 einer Öffnung 74 in der Formhohlraumplatte 32 stößt.
In einem Beispiel ist die Sicherungseinheit 76 aus einem Nichtmetall-Material hergestellt, z.B. einem Keramikmaterial. Geeignete Arten von Keramikmaterialien umfassen Aluminium, Zirkonoxid, Siliziumkarbid, Siliziumnitrid, Aluminiumnitrid und Borkarbid, sind aber nicht darauf beschränkt. Geeignete Arten von Keramiken sind kommerziell verfügbar bei Dynamic-Ceramic Ltd., Crewe, UK; Industrial Jewels, Pvt, Ltd., India; Micro Tools Ltd., Israel; und Kyocera Corporation, Japan.
In einem anderen Beispiel kann die Sicherungseinheit 46 aus einem Polyimid hergestellt sein, wie beispielsweise VESPEL^® von Dupont of Delaware, aus einem Saphir, oder einem anderen geeigneten kristallinen Material.
In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das ein Keramikmaterial für die Sicherungseinheit 46 verwendet, tritt ein fressender Verschleiß zwischen den zusammenpassenden Gewinden 48 und 50 weniger wahrscheinlich auf. Dies ist so, weil Keramiken sich nicht in gleichem Ausmaß ausdehnen und zusammenziehen wie Materialien, die konventionell in solch einer Anwendung genutzt werden. Daher erleichtert das Vorhandensein des Gewindeabschnitts 48 aus Keramik das Entfernen der Sicherungseinheit 46 und verlängert die Laufzeit sowohl der Sicherungseinheit 46 als auch der Düse 18. Dies kann die Häufigkeit von Reparaturen und/oder Austausch reduzieren und dadurch auch die Kosten der Sicherungseinheit 46 und der Düsenspitze 24.
In ähnlicher Weise machen die Eigenschaften von einem Keramikmaterial dieses zu einem geeigneten Material für die Verwendung in einer Dichtungsfläche 72 des Dichtungsabschnitts 70, weil die Dichtungsfläche 72 eine Isolierung zwischen der Formhohlraumplatte 32 und der Düsenspritze 24 bereitstellt. In einem Bei spiel ist es gewünscht, dass die Sicherungseinheit 46 eine geringe thermische Leiffähigkeit aufweist, weil die Sicherungseinheit 46 in Kontakt mit sowohl der heißen Düsenspritze 24 als auch der kalten Formhohlraumplatte 32 steht.
In dieser Ausführungsform strömt während des Betriebs der unter Druck stehende Schmelzestrom durch den Verteilerkanal 16 des Verteilers 14 und in die Düsenkanäle 22 einer Vielzahl von Düsen 18 der Spritzgießvorrichtung 10. Die Schmelze strömt von dem Düsenkanal 22 in die Schmelzekanäle 28 der entsprechenden Düsenspritzen 24, über die Formangussöffnungen 30 und in die Formhohlräume 34. Die Formhohlräume 34 werden dann durch das durch die Kühlleitung 44 strömende Kühlmittel gekühlt. Sobald eine vorbestimmte Menge an Zeit verstrichen ist, werden die geformten Teile aus den Formhohlräumen 34 ausgeworfen.
In den gezeigten Ausführungsformen hält die Sicherungseinheit 46 die Düsenspritze 24 in Berührung mit der Düse 18 und stellt eine Dichtung zwischen der umgebenden Wand 76 der Formholraumplattenöffnung 74 und der Dichtungsfläche 72 bereit. Diese Anordnung hindert Schmelze daran in einen isolierenden Luftspalt 75, der die Düse 18 umgibt, zu entweichen. Weiterhin isoliert in dieser Ausführungsform die Sicherungseinheit 46 die Düsenspritze 24, wenn sie heiß ist, von der Formhohlraumplatte 32, wenn diese kalt ist.
3 zeigt eine Spritzgießvorrichtung 10a nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform umfasst die Spritzgießvorrichtung 10a einen Verteiler 12a mit einem Verteilerschmelzekanal 14a, der einen unter Druck stehenden Schmelzestrom von formbarem Material aus einer Einspritzdüse 16a erhält. Die Einspritzdüse 16a steht in Verbindung mit einer Maschinendüse (nicht gezeigt). Die Düsen 18a sind an entsprechende Auslässe 20a des Verteilers 12a gekoppelt. Ein Düsenschmelzekanal 20a erstreckt sich durch einen Düsenkörper 19a jeder Düse 18a, um einen Schmelzestrom von formbarem Material von den Auslässen 20a des Verteilers 12a zu erhalten. Eine Düsenspritze 24a ist an einem stromabwärtigen Ende jeder Düse 18a gekoppelt. Jede Düsenspritze 24a umfasst einen Schmelzekanal 26a, der mit einem entsprechenden Düsenkanal 22a ausgerichtet ist, um von dort den Schmelzestrom aufzunehmen. Formangussöffnungen 30a sind in einer Formhohlraumplatte 32a vorgesehen. Die Formangussöffnungen 30a sind steuerbar, um die Lieferung des Schmelzestroms in entsprechende Formhohlräume 34a zu erlauben.
4 zeigt eine Sicherungseinheit 46a, umfassend einen Gewindeabschnitt 48a mit Gewindegängen 50a, die in einer Außenwand 60a davon ausgebildet sind. Um die Sicherungseinheit 46a an der Düse 18a zu befestigen, passen die Gewindegänge 50a des Gewindeabschnitts 48a mit Gewindegängen 50a zusammen, die auf einer inneren Oberfläche 56a eines stromabwärtigen Endes 52a der Düse 18a ausgebildet sind.
In diesem Beispiel umfasst die Sicherungseinheit 46a weiter eine Schulter 62a, die sich nach Innen in Richtung der Düsenspritze 24a erstreckt. Die Schulter 62a umfasst eine geneigte Oberfläche 64a, die gegen eine äußere Oberfläche 66a der Düsenspritze 24a stößt. Es ist selbstverständlich, dass in anderen Beispielen die Schulter 62a horizontal oder mit einem anderen Winkel geneigt sein kann, um sich verschiedenen Designs von Düsenspritzen anzupassen. Ein Dichtungsabschnitt 70a der Sicherungseinheit 46a erstreckt sich in einer stromabwärtigen Richtung von der Schulter 62a. Der Dichtungsabschnitt 70a umfasst eine Dichtungsfläche 72a, die gegen eine umgebende Wand 76a einer Öffnung 74a in der Formholraumplatte 32a stößt.
In einem Beispiel ist die Sicherungseinheit 46a aus einem Nichtmetall-Material hergestellt, z.B. aus einem Keramikmaterial. Geeignete Arten von Keramikmaterialien umfassen Aluminium, Zirkonoxid, Siliziumkarbid, Siliziumnitrid, Aluminiumnitrid, Saphir und Borkarbid, sind aber nicht darauf beschränkt. Geeignete Arten von Keramiken sind kommerziell verfügbar bei Dynamic-Ceramics Ltd., Crewe, UK; Industrial Jewels, Pvt, Ltd., India; Micro Tools Ltd., Israel; und Kyocera Corporation, Japan.
In einem anderen Beispiel kann die Sicherungseinheit 46a aus einem Polyimid hergestellt sein, wie beispielsweise VESPEL TM von Dupont of Delaware, aus einem Saphir, oder einem anderen geeigneten kristallinen Material.
In einem anderen Beispiel hat das Nichtmetall-Material eine thermische Leitfähigkeit von weniger als 6,5 W/mK, bevorzugt weniger als 4 W/mK, und/oder ist ein dielektrisches Material.
In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das ein Keramikmaterial für die Sicherungseinheit 46a verwendet, tritt ein fressender Verschleiß zwischen den zusammenpassenden Gewinden 48a und 50a weniger wahrscheinlich auf. Dies ist so, weil Keramiken sich nicht im gleichen Ausmaß ausdehnen und zusammenziehen wie Materialien, die konventionell in solch einer Anwendung genutzt werden. Daher erleichtert das Vorhandensein des Gewindeabschnitts 48a aus Keramik das Entfernen der Sicherungseinheit 46a und verlängert die Laufzeit sowohl der Sicherungseinheit 46a als auch der Düse 18a. Dies kann die Häufigkeit von Reparaturen und/oder Austausch reduzieren und dadurch auch die Kosten der Sicherungseinheit 46 und der Düsenspritze 24a.
In ähnlicher Weise machen die Eigenschaften eines Keramikmaterials dieses zu einem geeigneten Material für die Verwendung in einer Dichtungsfläche 72a des Dichtungsabschnitts 70a, weil die Dichtungsfläche 72a eine Isolierung zwischen der Formholraumplatte 32a und der Düsenspritze 24a bereitstellt. In einem Beispiel, ist es gewünscht, dass die Sicherungseinheit 46a eine geringe thermische Leitfähigkeit aufweist, weil die Sicherungseinheit 46 in Kontakt mit sowohl der heißen Düsenspritze 24a als auch der kalten Formhohlraumplatte 32a steht.
In dieser Ausführungsform strömt während des Betriebs der unter Druck stehende Schmelzestrom durch den Verteilerkanal 16a des Verteilers 14a und in die Düsenkanäle 22a einer Vielzahl von Düsen 18a der Spritzgießvorrichtung 10a. Die Schmelze strömt von dem Düsenkanal 22a in die Schmelzekanäle 28a der entsprechenden Düsenspritzen 24a, über die Formangussöffnungen 30a und in die Formhohlräume 34a. Die Formhohlräume 34a werden dann durch das durch die Kühlleitung 44a strömende Kühlmittel gekühlt. Sobald eine vorbestimmte Menge an Zeit verstrichen ist, werden die geformten Teile aus den Formhohlräumen 34a ausgeworfen.
In den gezeigten Ausführungsformen hält die Sicherungseinheit 46a die Düsenspritze 24a in Berührung mit der Düse 18a und stellt eine Dichtung zwischen der umgebenden Wand 76a der Formholraumplattenöffnung 74a und der Dichtungsfläche 72a bereit. Diese Anordnung hindert Schmelze daran in einen isolierenden Luftspalt 75a, der die Düse 18a umgibt, zu entweichen. Weiterhin isoliert in dieser Ausführungsform die Sicherungseinheit 46a die Düsenspritze 24a, wenn sie heiß ist, von der Formhohlraumplatte 32a, wenn diese kalt ist.
5 zeigt eine Düse 500 nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Alle Bauteile mit ähnlichen Nummern wie in den obigen Ausführungsformen werden für die den obigen Ausführungsformen ähnliche Bauteile verwendet, sofern es unten nicht anderweitig beschrieben ist. Eine ähnliche Düse ist in 2 der WO 03/028973 A1 von Babin et al. zu finden. Im Gegensatz zu der Düse in 2 des Patents WO 03/028973 umfasst die Düse 500 eine nichtmetallische Sicherungseinheit 146, wie oben detaillierter beschrieben ist. Der Hauptunterschied zwischen den oben diskutierten Ausführungsformen und der in 5 gezeigten Ausführungsform ist, dass eine Dichtungsfunktion zwischen der Sicherungseinheit 546 und der Form 532 durch die Verwendung eines Spaltes G oder Luftraums 192 ausgebildet ist, eine Spaltdichtung 594 zwischen der Formhohlraum-Dichtungsoberfläche 576 und dem Sicherungseinheit-Dichtungsab-schnitt 570 ausbildend. Ebenso wird in 5 eine Achse 580 der Düse 500 gezeigt, als auch eine Bohrung 582 des Düsenkörpers 518 und eine Bohrung 586 der Form 532. Eine optionale Ausrichtungseinheit 584 wird gezeigt als auch ein optionaler Werkzeugeignungsabschnitt, der in einer Außenwand 560 zu finden ist. Daher steht in dieser Ausführungsform die Sicherungseinheit 546 nicht in direktem Kontakt mit der Form 532. Auch ist in dieser Ausführungsform der Spalt G mit einem dünnen Film aus kaltem geschmolzenen Material gefüllt, der als eine teilweise oder vollständige Dichtung wirkt.
6 zeigt eine Düse 600 nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Alle Bauteile mit ähnlichen Nummern wie in den obigen Ausführungsformen werden für die den obigen Ausführungsformen ähnliche Bauteile verwendet, es sei denn es ist unten anderweitig beschrieben. Eine ähnliche Düse ist in 11 der veröffentlichten US-Patentanmeldung 2003/0086997 A1 von Olaru zu finden. Im Gegensatz zu der Düse in 1 der veröffentlichten Anmeldung 2003/0086997 umfasst die Düse 600 eine nichtmetallische Sicherungseinheit 646, wie oben detaillierter diskutiert. Ein Hauptunterschied zwischen den oben diskutierten Ausführungsformen und der in 6 gezeigten Ausführungsform ist dass eine Dichtungsfunktion zwischen der Sicherungseinheit 646 und der Form 632 durch die Verwendung einer Dichtungs- und Ausrichtungseinheit 698 ausgebildet wird, die viele Seiten aufweist, die die Dichtungs- und/oder Ausrichtungsfunktion ausführen können. Auch wird in 6 sowohl eine Achse 680 der Düse 600 gezeigt als auch eine optionale Thermoelementeinheit 696, die in der Nähe der Heizeinheit 642 angeordnet ist. Folglich steht in dieser Ausführungsform die Sicherungseinheit 646 nicht im direkten Kontakt mit der Form 632.
Schlussfolgerung
Während verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung oben beschrieben wurden, ist es selbstverständlich, dass sie nur als Beispiele und nicht als Beschränkung präsentiert wurden. Folglich soll die Breite und der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht durch eine der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen beschränkt werden, sondern sollte nur in Übereinstimmung mit den folgenden Ansprüchen definiert werden.

Claims

Eine Düse (18) für eine Spritzgießvorrichtung (10), umfassend: einen Düsenkörper (19) mit einem Gewindeabschnitt und einem Düsenkanal (22), eine Düsenspitze (24) mit einem Düsenspitzenkanal (26), der in Verbindung mit dem Düsenkanal steht, und eine die Düsenspitze (24) umgebene Sicherungseinheit (46) zum Befestigen der Düsenspitze (24) an dem Düsenkörper (19) und mit einem Gewindeabschnitt (48) aus einem Nichtmetall-Material, wobei der Gewindeabschnitt (48) der Sicherungseinheit (46) mit dem Gewindeabschnitt auf dem Düsenkörper (19) zusammenpasst, und wobei das Nichtmetall-Material verschieden von dem Material des Gewindeabschnitts des Düsenkörpers (19) ist.
Die Düse (18) nach Anspruch 1, wobei das Nichtmetall-Material ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus einem Keramikmaterial, einem Polyimid-Material und einem kristallinen Material.
Die Düse (18) nach Anspruch 2, wobei das Keramikmaterial Aluminium, Zirkonoxid, Siliziumkarbid, Siliziumnitrid, Aluminiumnitrid oder Borkarbid ist.
Die Düse (18) nach Anspruch 2, wobei das Polyimidmaterial ein hoch wärmebeständiges Polyimid ist.
Die Düse (18) nach Anspruch 2, wobei das kristalline Material Saphir ist.
Die Düse (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Sicherungseinheit (46) vollständig aus dem Nichtmetall-Material hergestellt ist.
Die Düse (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Gewindeabschnitt (48) der Sicherungseinheit (46) auf einer inneren Oberfläche (58) davon angeordnet ist, um mit dem Gewindeabschnitt auf dem Düsenkörper zusammenzupassen, der auf einer äußeren Oberfläche (56) davon angeordnet ist.
Die Düse (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Gewindeabschnitt (48) der Sicherungseinheit (46) auf einer äußeren Oberfläche davon angeordnet ist, um mit dem Gewindeabschnitt des Düsenkörpers (19) zusammenzupassen, der auf einer inneren Oberfläche davon angeordnet ist.
Die Düse (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Sicherungseinheit (46) entweder eine Übertragungsdichtung, einen Spitzenhalter, eine Düsendichtung oder eine Angussdichtung umfasst.
Die Düse (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei: der Düsenkörper (19) ein Gewindeabschnitt aufweist, der in einem stromabwärtigen Ende des Düsenkörpers (19) angeordnet ist und der Düsenkanal (22) geeignet ist, um in Verbindung mit einem Verteilerkanal (14) zu stehen, die Düsenspitze (24) anschließend an das stromabwärtige Ende des Düsenkörpers (19) angeordnet ist, und die Düsenspitze (24) einen Düsenspitzenkanal (24) aufweist, der in Verbindung mit dem Düsenkanal (22) steht.
Die Düse (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Nichtmetall-Material eine thermische Leitfähigkeit aufweist, die geringer als 6,5 W/mK ist, bevorzugt geringer als 4 W/mK ist.
Die Düse (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Nichtmetall-Material ein dielektrisches Material ist.
Eine Spritzgießvorrichtung (10), umfassend: einen Verteiler (12) mit einem Verteilerkanal (14); eine Düse (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 12; und einen Formhohlraum (34) mit einer Formangussöffnung (30), die in Fluidverbindung mit dem Düsenschmelzekanal (22) steht.
Die Spritzgießvorrichtung (10) nach Anspruch 13, wobei die Sicherungseinheit (46) weiter eine Schulter (62) umfasst, die gegen zumindest einen Teil der äußeren Wand der Düsenspitze (24) stößt.
Die Spritzgießvorrichtung (10) nach Anspruch 14, wobei die Schulter (62) eine abgeschrägte Oberfläche (64) umfasst, um mit zumindest einem Teil der äußeren Wand (66) der Düsenspitze (24) zusammenzupassen.
Die Spritzgießvorrichtung (10) nach Anspruch 14 oder 15, wobei die Sicherungseinheit (46) weiter einen Dichtungsbereich (70) umfasst mit einer Dichtungsfläche (72), die gegen die Formhohlraumplatte (32) stößt
Die Spritzgießvorrichtung (10) nach Anspruch 13, wobei die Sicherungseinheit (46) gegen eine die Formangussöffnung umgebende Formhohlraumplatte (32) stößt.
Die Spritzgießvorrichtung (10) nach Anspruch 13, wobei die Sicherungseinheit weiter einen Dichtungsbereich (70) umfasst mit einer Dichtungsfläche (72), die gegen die Formhohlraumplatte (32) stößt
Die Spritzgießvorrichtung (10) nach Anspruch 18, wobei eine Schulter (62) der Sicherungseinheit (46) zwischen dem Gewindeabschnitt (48) und dem Dichtungsbereich (70) angeordnet ist und wobei der Dichtungsbereich (70) sich in einer stromabwärtigen Richtung von der Schulter (62) erstreckt und die Dichtungsfläche (72) umfasst.
Die Spritzgießvorrichtung (10) nach Anspruch 18 oder 19, wobei die Dichtungsfläche (72) aus einem thermisch isolierenden Material hergestellt ist.
Die Spritzgießvorrichtung (10) nach Anspruch 20, wobei das thermisch isolierende Material der Dichtungsfläche (72) entweder ein Nichtmetall-Material, ein Keramikmaterial, Aluminium, Zirkonoxid, Siliziumcarbid, Siliziumnitrid, Aluminiumnitrid, Saphir, Borkarbid oder ein Polyimid umfasst
Ein Verfahren zum Herstellen einer Spritzgießvorrichtung, umfassend: (a) Ausbilden einer Düse (18) mit (i) einem Düsenkörper (19) mit einem stromabwärtigen Gewindeabschnitt und einem Düsenkanal (22) und (ii) einer Düsenspitze (24) mit einem Spitzenkanal (26); (b) Anbringen der Düse (18) an einen Verteiler (12) mit einem Verteilerkanal (14), so dass der Düsenkanal (22) in Fluidverbindung mit dem Verteilerkanal (14) steht (c) Befestigen der Düsenspritze (24) an dem Düsenkörper (19) mittels einer die Düsenspitze (24) umgebenden Sicherungseinheit (46) mit einem aus einem Nichtmetall-Material hergestellten Gewindeabschnitt (48), der mittels des Gewindes in den Gewindeabschnitt des Düsenkörpers (19) eingreift, wobei das Nichtmetall-Material verschieden von dem Material des Gewindeabschnitts des Düsenkörpers (19) ist; und (d) Verbinden eines Formhohlraums (34) mit einer Formangussöffnung (30), die in Fluidverbindung mit dem Düsenspitzenkanal (26) steht.