DE69812527T2 - Spritzgiessvorrichtung mit einem Schmelzekanal durch die Stirnseite des Stiftes - Google Patents
Spritzgiessvorrichtung mit einem Schmelzekanal durch die Stirnseite des StiftesInfo
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Description
- Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Mehrhohlraum- Spritzgußvorrichtung für ein Dreilagen-Spritzgießen nach dem Oberbegiff des Anspruchs 1 und insbesondere auf eine solche Vorrichtung, in der ein länglicher Stift, der sich durch einen zentralen Schmelzkanal in jeder beheizten Düse erstreckt, eine zentrale Schmelzbohrung hat, die sich von seinem vorderen Ende nach hinten erstreckt.
- Mehrhohlraum-Spritzgußvorrichtungen für das Herstellen von Dreilagen-Schutzbehältern für Lebensmittel oder Vorformen oder Vorformlingen für Getränkeflaschen sind bekannt. Eine Schicht eines Barrierematerials, wie ein Ethylen-Vinyl-Alkohol-Kopolymer (EVOH) oder Nylon, wird zwischen zwei Schichten eines Polyethylenterephthalat-(PET)-Materials gespritzt. In mancher Mehrhohlraum-Vorrichtung werden die zwei unterschiedlichen Schmelzen durch ein einziges Schmelzverteilrohr, das zwei Schmelzkanäle hat, verteilt, aber für Materialien, wie solche, die unterschiedliche Einspritztemperaturen von ungefähr 204,4ºC (400ºF) beziehungsweise 296,1ºC (565ºF) aufweisen, werden die beiden Schmelzen vorzugsweise durch zwei unterschiedliche Schmelzverteilrohre verteilt. In einigen Fällen werden die beiden Schmelzen sequentiell eingespritzt, während in anderen Fällen sowohl ein gemeinsames Einspritzen als auch ein sequentielles Einspritzen verwendet werden. Die beiden Schmelzen werden beide durch eine beheizte Düse, die einen zentralen Schmelzkanal und einen Ringschmelzkanal, der sich um den zentralen Schmelzkanal zu einer Angussöffnung, die zum Hohlraum führt, erstreckt, eingespritzt.
- Aus der DE 410 03 318 A1 ist eine Spritzgieß-Spritzeinheit bekannt. Die Konstruktion weist einen zentralen Schmelzkanal und eine Ventilstange auf, die dem von der Spritzeinheit 16 kommenden Druck ausgesetzt sind. Die Ventilstange hat eine zentrale Schmelzbohrung, um zentral ein Kernmaterial in die Angussöffnung einzuspritzen. Zusätzlich ist das Ventil fähig, den Schmelzdurchgang für das Material der äußeren Schicht zu blockieren.
- Wie man aus dem US-Patent Nr. 4,717,324 von Schad et al., erteilt am 5. Januar 1988, sieht, wurde eine ventilgesteuerte Vorrichtung für ein Dreilagen-Spritzgießen verwendet. Die Vorrichtung hat jedoch den Nachteil, daß sie keine eingußgesteuerte Vorrichtung offenbart, und auch, daß die ventilgesteuerte Vorrichtung nicht das gleichzeitige oder gemeinsame Einspritzen der beiden Schmelzen erlaubt.
- Somit besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, mindestens teilweise die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden, indem eine Mehrhohlraum- Spritzgußvorrichtung für ein Dreilagen-Spritzgießen bereitgestellt wird, die eine Eingußsteuerung mit festen Stiften und ein gleichzeitiges oder gemeinsames Spritzen durch eine Ventilsteuerung gestattet.
- Dies Aufgabe wird durch eine Spritzgussvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.
- Zu diesem Zweck liefert gemäß einem ihrer Aspekte die Erfindung eine Mehrhohlraum-Spritzgußvorrichtung für ein Dreilagen-Spritzgießen, die ein oder mehrere Schmelzverteilrohre mit einer vorderen Fläche und einer Vielzahl von beheizten Düsen, die in einer Spritzform montiert sind, aufweist. Jede beheizte Düse hat ein hinteres Ende, das gegen das Schmelzverteilrohr stößt, und ein vorderes Ende neben einer Angussöffnung, das zu einem Hohlraum in der Spritzform führt. Jede beheizte Düse hat einen zentralen Schmelzkanal, der sich durch sie vom hinteren Ende zum vorderen Ende erstreckt, und einen Ringschmelzkanal, der sich um den zentralen Schmelzkanal zum vorderen Ende erstreckt. Ein länglicher Stift, der ein hinteres Ende, ein vorderes Ende und eine äußere Oberfläche hat, erstreckt sich im zentralen Schmelzkanal in jeder beheizten Düse in Ausrichtung mit einer Angussöffnung, das zu einem Hohlraum in der Spritzform führt.
- Ein Schmelzkanal von der Schmelzquelle verzweigt in das Schmelzverteilrohr und erstreckt sich durch den Ringschmelzkanal in jeder beheizten Düse zur Angussöffnung. Ein anderer Schmelzkanal von einer anderen Schmelzquelle verzweigt sich in das Schmelzverteilrohr und erstreckt sich entlang des länglichen Stiftes im zentralen Schmelzkanal in jeder beheizten Düse zur Angussöffnung. Jeder längliche Stift hat eine zentralen Schmelzbohrung und mindestens eine seitliche Schmelzbohrung, beide sind Teil des zweiten Schmelzkanals. Die zentrale Schmelzbohrung erstreckt sich um eine vorbestimmte Distanz vom vorderen Ende des länglichen Stiftes zu einem hinteren Ende der zentralen Schmelzbohrung nach hinten. Die seitliche Schmelzbohrung erstreckt sich auswärts vom hinteren Ende der zentralen Schmelzbohrung zur äußeren Oberfläche des länglichen Stiftes. Der längliche Stift umfasst eine längliche Rille, um den zweiten Schmelzkanal durch den zentralen Schmelzkanal entlang dem länglichen Stift hindurchzuführen.
- Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Teiles einer Mehr hohlraum-Spritzgußvorrichtung, die eine Angußsteuerung mit festen länglichen Stiften gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
- Fig. 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Teiles der Fig. 1;
- Fig. 3 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die den Schmelzfluß durch die zentrale Schmelzbohrung im vorderen Ende des länglichen in Fig. 1 zu sehen den Stiftes zeigt;
- Fig. 4 ist eine dreidimensionale Ansicht, die einen vorderen Teil des länglichen in Fig. 1 zu sehenden Stiftes zeigt;
- Fig. 5 ist eine Schnittansicht eines Teiles einer Mehrhohlraum-Spritzgußvorrichtung, die ventilsteuernde längliche Stifte aufweist, gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung;
- Fig. 6 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die den in Fig. 5 zu sehenden Ventilstift in der mittleren Position zeigt;
- Fig. 7 ist eine ähnliche Ansicht wie Fig. 6, die den Ventilstift in der offenen Position zeigt;
- Fig. 8 ist eine Schnittansicht eines Teiles einer Mehrhohlraum-Spritzgußvorrichtung, die eine Eingußsteuerung mit festen länglichen Stiften gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigt;
- Fig. 9 ist ein dreidimensionale Explosionsdarstellung, die die drei Schichten der Schmelzübertragungs- und Aufteilungsbuchse, wie man sie in Fig. 8 sieht, zeigt, bevor sie integral miteinander verbunden sind;
- Fig. 10 ist eine ähnliche Ansicht, die die anderen Seiten der drei Schichten derselben Schmelzübertragungs- und Aufteilungsbuchse zeigt; und
- Fig. 11 ist eine dreidimensionale Schnittansicht, die die Schmelzleitungen in derselben Schmelzübertragungs- und Aufteilungsbuchse zeigt.
- Es wird nun zuerst Bezug genommen auf die Fig. 1 und 2, die einen Teil der Mehrhohlraum-Spritzgußvorrichtung für das Spritzgießen von Dreilagen-Vorformlingen oder anderen Produkten durch eine Kombination einer sequentiellen und gleichzeitigen Einspritzung durch Einspritz-Angussöffnungen zeigt. Eine Anzahl beheizter Düsen 10 sind in einer Spritzform 12 so montiert, daß ihre hinteren Enden 14 gegen die vordere Fläche des vorderen Stahl-Schmelzverteilrohres 18 stoßen. Während die Spritzform 12 in Abhängigkeit von der Anwendung eine größere Anzahl von Platten haben kann, ist in diesem Fall nur eine Düsenhalteplatte 20, eine Verteilrohrhalteplatte 22 und eine Rückplatte 24, die mit Bolzen 26 zusammengefügt sind, als auch eine Hohlraumhalteplatte 28 aus Gründen der leichteren Darstellung gezeigt. Das vordere Spitzenende 30 jeder beheizten Düse 10 ist mit einer Einspritz-Angussöffnung 32, die sich durch einen gekühlten Angussöffnungseinschub 34 in einen Hohlraum 36 erstreckt, ausgerichtet. Dieser Hohlraum 36 für die Herstellung von Getränkeflaschenvorformlingen erstreckt sich zwischen einen Hohlraumeinschub 38 und einem Spritzformkern 40 in einer konventionellen Art.
- Ein Schmelzkanal 42 für das PET erstreckt sich von einem Einlaß 44 durch eine zylindrische Rohrerweiterung 46 und verzweigt in das vordere Schmelzverteilrohr 18, um sich durch eine Schmelzaufteilungsbuchse 48, die in einem Sitz 50 in der vordere Fläche 16 des vorderen Schmelzverteilrohres aufgenommen ist, zu jeder beheizten Düse 10 zu erstrecken. Die Schmelzaufteilungsbuchsen 48 werden durch kleine Ausrichtungspaßstifte 52, die sich in das vordere Schmelzverteilrohr 18 erstrecken, in korrekter Ausrichtung gehalten. Während aus Gründen der einfacheren Darstellung nur eine einzige beheizte Düse 10 gezeigt ist, sollte verständlichen sind, daß in einer typischen Konfiguration viele beheizte Düsen 10 (beispielsweise 32, 48 oder 64), die in einer Spritzform angeordnet sind, vorhanden sind, um Schmelze durch den Schmelzkanal 42 aufzunehmen, der eine komplexere Konfiguration als die gezeigte Konfiguration haben wird.
- Jede beheizte Düse 10 ist in einer Öffnung 54 in der Düsenhalteplatte 20 so angeordnet, daß ihr hinteres Ende 14 gegen das vordere Ende 56 der Schmelzaufteilungsbuchse 48 stößt. Die beheizte Düse 10 wird durch ein integrales elektrisches Heizelement 58, das einen Anschluß 60 hat, geheizt. Ein hinterer Schulterteil 62 jeder beheizten Düse 10 wird in einem runden Befestigungssitz 64 aufgenommen, der sich um die Öffnung 54 erstreckt. Diese liefert einen isolierenden Luftraum 66 zwischen der beheizten Düse 10 und der umgebenden Spritzform 12, der durch das Hindurchpumpen von Kühlwasser durch Kühlleitungen 68 gekühlt wird. In der gezeigten Konfiguration hat jede beheizte Düse 10 einen Einschubteil 70, der in einem Sitz 72 durch eine mit einem Gewinde versehene Düsendichtung 73, die an ihren Ort geschraubt wird und das vordere Spitzenende 30 der beheizten Düse 10 bildet, befestigt. Wie man sieht, ist der Einschubteil 70 aus mehreren Stahlstücken 74 hergestellt, die zusammen passen, um einen Ringschmelzkanal 76 zu bilden, der sich um einen zentralen Schmelzkanal 78 zum vorderen Spitzenende 30 erstreckt. Der Einschubteil 70 der beheizten Düse 10 hat auch einen ringförmigen isolierenden Luftraum 79, der sich zwischen dem zentralen Schmelzkanal 78 und dem umgebenden Ringschmelzkanal 76 erstreckt, um eine gewisse thermische Trennung zwischen diesen zu liefern. Der zentrale Schmelzkanal 78 erstreckt sich vom hinteren Ende 14 der beheizten Düse 10, während der umgebenden Ringschmelzkanal 76 sich von vier beabstandeten Schmelzbohrungen 80 erstreckt, die zum hinteren Ende 14 der beheizten Düse 10 laufen. Ein Kreis beabstandeter Löcher 82 sind in das hintere Ende 14 der beheizten Düse 10 gebohrt, um sich zwischen dem zentralen Schmelzkanal 78 und den umgebenden beabstandeten Schmelzbohrungen 80 zu erstrecken, um eine gewisse thermische Trennung zwischen ihnen zu liefern. Die Schmelzaufteilungsbuchse 48 ist aus drei Stahllagen herge stellt, die integral zusammengelötet sind, wie das in der parallelen kanadischen Patentanmeldung mit der Seriennummer 2,219,054 mit dem Titel "Injection Molding Apparatus Having Melt Dividing Bushings", die gleichzeitig mit dieser Anmeldung eingereicht wurde, beschrieben ist. Wie hier beschrieben ist, teilt sich der PET-Schmelzkanal 42 in der Schmelzaufteilungsbuchse 48 auf und erstreckt sich durch vier beabstandete Löcher 84, die sich in Ausrichtung mit den vier beabstandeten Schmelzbohrungen 80 im hinteren Ende 14 der beheizten Düse 10 befinden.
- Das vordere Schmelzverteilrohr 18 wird durch ein integrales elektrisches Heizelement 86 erhitzt. Es ist durch einen zentralen Befestigungsring 88 und Schrauben 90, die sich in jede beheizte Düse 10 erstrecken, so angeordnet, daß es einen isolierenden Luftraum 92 aufweist, der sich zwischen ihm und der umgebenden gekühlten Spritzform 12 erstreckt. In dieser Konfiguration ist ein anderes hinteres Stahl- Schmelzverteilrohr 94 in der Spritzform 12 durch eine Anzahl von isolierenden und nachgiebigen Abstandsstücken 96, die sich zwischen ihm und der Rückplatte 24 erstrecken, so montiert, daß es sich parallel zum vorderen Schmelzverteilrohr 18 erstreckt. Wie man sieht, sind die beiden Rohre 18, 94 durch thermisch isolierende Schmelzübertragungsbuchsen 98, die zwischen ihnen angeordnet sind, getrennt. Wie nachfolgend detaillierter beschrieben werden wird, wird das hintere Schmelzverteilrohr 94 durch ein integrales elektrisches Heizelement 100 auf eine niedrigere Betriebstemperatur als das vordere Schmelzverteilrohr 18 erhitzt, und der Luftraum 101, der durch die thermisch isolierende Schmelzübertragungsbuchse 98 zwischen den beiden Rohren 18, 94 geliefert wird, liefert eine thermische Trennung zwischen ihnen.
- In dieser Konfiguration hat jede thermisch isolierende Schmelzübertragungsbuchse 98 einen länglichen Stammteil 102, der sich von einem hinteren Kopfteil 103 duch eine Bohrung 104 im vorderen Schmelzverteilrohr 18 und eine zentrale Bohrung 106 in der Schmelzaufteilungsbuchse 48 nach vorn erstreckt und die Schmelzübertragungsbuchse 98 genau an ihrem Platz hält. Die Schmelzübertragungsbuchse 98 hat auch eine zentrale Bohrung 108, die sich durch den Stammteil 102 erstreckt und gemäß der Erfindung einen länglichen Stift 110 aufnimmt. Der längliche Stift 110 erstreckt sich auch durch den zentralen Schmelzkanal 78 in der beheizten Düse 10. Wie detaillierter nachfolgend beschrieben wird, ist der längliche Stift 110 so an seinem Platz befestigt, daß sein Kopf 112 in der hinteren Fläche 114 des hinteren Kopfteiles 103 der Schmelzübertragungsbuchse 98 aufgenommen ist, und daß sein teilweise abgeschrägtes vorderes Ende 116 neben und in Ausrichtung zur Angussöffnung 32 liegt.
- Ein getrennter Schmelzkanal 118 für das Barrierematerial erstreckt sich von einem anderen Einlaß 120 und verzweigt sich in das hintere Schmelzverteilrohr 94, um sich durch einen L-förmigen Kanal 122, der in den hinteren Kopfteil 103 jeder Schmelzübertragungsbuchse 98 gebohrt wurde, zu einer Längsrille 124, die ausgebildet wird, um sich eine vorbestimmte Entfernung in jedem festen Stift 110 nach hinten zu erstrecken, erstreckt. In anderen Ausführungsformen kann sich die Rille 124 schraubenförmig um den festen Stift 310 erstrecken. Im Hinblick auf das relativ geringe Volumen und die niedrige Viskosität des Barrierematerials wird es jedoch bevorzugt, den festen Stift 110 fest passend in der Bohrung 108 in der Schmelzübertragungsbuchse 98 und dem zentralen Schmelzkanal in der beheizten Düse 10 zu haben, und die längliche oder schraubenförmige Rille 124 in jedem festen Stift 110 vorzusehen, damit das Barrierematerial durch sie hindurch fließt. Jede Schmelzübertragungsbuchse 98 ist durch einen kleinen Paßstift 126, der sich zwischen ihr und dem vorderen Schmelzverteilrohr 18 erstreckt, in korrekter Ausrichtung montiert. Der feste Stift 110 wird in ähnlicher Weise durch einen kleinen Paßstift 128, der sich von seinem Kopf 112 in den umgebenden hinteren Kopfteil 103 der Schmelzübertragungsbuchse 98 erstreckt, in korrekter Ausrichtung gehalten.
- Wie man am besten in den Fig. 3 und 4 sieht, hat jeder feste Stift 110 eine zentrale Schmelzbohrung 130, die sich nach hinten von seinem vorderen Ende 116 zu vier seitlichen Schmelzbohrungen 132 erstreckt, die sich nach außen zur äußeren Oberfläche 134 des festen Stiftes 110 erstrecken. Die seitlichen Schmelzbohrungen 132 erstrecken sich diagonal nach außen vom hinteren Ende 136 der zentralen Schmelzbohrung 130 zur äußeren Oberfläche 134. In dieser Ausführungsform hat jeder feste Stift 110 einen Teil 138 mit verminderten Durchmesser, der sich vom vorderen Ende der Längsrille 124 zu seinem vorderen Ende 116 nach vorn erstreckt und in einen Teil 139 des zentralen Schmelzkanals 78 durch die beheizte Düse 10 mit verminderten Durchmesser paßt. Der Teil 138 mit vermindertem Durchmesser des festen Stiftes 110 ist länger als der Teil 139 mit vermindertem Durchmesser des zentralen Schmelzkanals 78, was somit einen Raum 140 um den Teil 138 mit verminderten Durchmesser des festen Stiftes 110 ergibt. Somit erstreckt sich das Barrierematerial des Schmelzkanals 118 von der Längsrille 124 in jedem festen Stift 110 in diesen Raum 140 und dann nach innen durch die seitlichen Schmelzbohrungen 132 und nach vorne durch die zentrale Schmelzbohrung 130 zur Angussöffnung 32, die zum Hohlraum 36 führt. In anderen Ausführungsformen kann der feste Stift 110 eine oder mehrere seitliche Bohrungen aufweisen, die sich vom vorderen Ende der Längsrille 124 zum hinteren Ende 136 der zentralen Schmelzbohrung 130 erstrecken.
- Im Betrieb wird das Spritzgußsystem so zusammengebaut, wie das in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, und arbeitet, um Dreilagen-Vorformlinge oder andere Produkte zu bilden, wie das nachfolgend beschrieben ist. Zuerst wird elektrische Leistung an das Heizelement 86 im vorderen Schmelzverteilrohr 18 und an die Heizelemente 58 in den beheizten Düsen 10 gelegt, um diese auf eine Betriebstemperatur von unge fähr 296,1ºC (565ºF) zu erhitzen. Elektrische Leistung wird auch an das Heizelement 100 im hinteren Schmelzverteilrohr 94 gelegt, um es auf eine Betriebstemperatur von ungefähr 204,4ºC (400ºF) aufzuheizen. Wasser wird in die Kühlleitungen 68 gegeben, um die Spritzform 12 und die Angussöffnungeinschübe 34 zu kühlen. Heiße, unter Druck stehende Schmelze wird dann von (nicht gezeigten) getrennten Einspritzzylindern in die ersten und zweiten Schmelzkanäle 42, 118 durch Einlasse 44, 120 gemäß einem vorbestimmten Zyklus eingespritzt. Die Schmelze, die in den ersten Schmelzkanal 42 eingespritzt wird, ist ein Polyethylenterephthalat- (PET)-Material. Der erste Schmelzkanal 42 verzweigt in das vordere Schmelzverteilrohr 18 und erstreckt sich zu jeder Schmelzaufteilungsbuchse 48, wo er sich in die vier beabstandeten Löcher 84 verzweigt, die mit den vier Schmelzbohrungen 80 im hinteren Ende 14 der beheizten Düse 10 ausgerichtet sind. Er erstreckt sich dann von diesen vier beabstandeten Schmelzbohrungen 80 durch den Ringschmelzkanal 76 in die Angussöffnung 32.
- Die Schmelze, die in den zweiten Schmelzkanal 118 eingespritzt wird, ist ein geeignetes Barrierematerial, wie ein Ethylen-Vinyl-Kopolymer (EVOH) oder Nylon. Der zweite Schmelzkanal 118 verzweigt sich in das hintere Schmelzverteilrohr 94 und erstreckt sich durch den ausgerichteten Kanal 122 in jede Schmelzübertragungsbuchse 98 und die ausgerichtete Längsrille oder die schraubenförmige Rille 124 in jedem festen Stift 110, der sich durch die zentrale Bohrung 108 in die Schmelzübertragungsbuchse 98, die zentrale Bohrung 106 in der Schmelzaufteilungsbuchse 48 und den zentralen Schmelzkanal 78 in der beheizten Düse 10 in den Raum 140 um den Teil 138 mit verminderten Durchmesser jedes festen Stiftes 110 erstreckt. Der zweite Schmelzkanal 118 erstreckt sich dann durch die seitlichen Bohrungen 132 und die zentrale Schmelzbohrung 130 in jeden festen Stift 110, der zur ausgerichteten Angussöffnung 32 führt.
- Während jedes Zyklusses wird eine vorbestimmte Menge des PET durch den ersten Schmelzkanal 42 eingespritzt, und die äußeren Schichten 141 von ihr haften an den Seiten 142 des Hohlraumes 36. Eine kurze Zeit nach dem Start der PET-Einspritzung wird eine vorbestimmte Menge des weniger viskosen Barrierematerials gleichzeitig durch den zweiten Schmelzkanal 118 eingespritzt und bildet eine zentrale Schicht 144 zwischen den beiden äußeren Schichten 141 des PET. Wenn die Hohlräume 36 nahezu gefüllt sind, wird der Einspritzdruck des Barrierematerials aufgehoben, was dessen Fließen stoppt, und die PET-Einspritzung wird fortgesetzt, um die Hohlräume 36 vollständig zu füllen. Der Einspritzdruck des PET wird dann aufgehoben, und nach einer kürzer Abkühlzeit wird die Spritzform 12 für ein Ausstoßen geöffnet.
- Nach dem Ausstoßen wird die Spritzform 12 geschlossen, und der Zyklus wird kontinuierlich alle 15 bis 30 Sekunden mit einer Frequenz wiederholt, die von der Wanddicke und der Zahl und der Größe der Hohlräume 36 und den exakten Materialien, die für den Spritzguß verwendet werden, abhängt. Der zentrale Ort der zentralen Schmelzbohrung 130 am vorderen Ende 30 des festen Stiftes 110 und die relativ geringe Größe der Rille 124 und der zentralen Schmelzbohrung 130 dienen in Kombination mit dem relativ geringen Volumen und der geringen Viskosität des Barrierematerials dazu, um zu gewährleisten, daß das Fließen des Barrierematerials zuverlässig erfolgt, und daß eine sehr dünne Schicht des Barrierematerials geliefert werden kann.
- Es wird nun Bezug genommen auf die Fig. 5-7, die die Spritzgußvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung für das Spritzgießen von anderen Dreilagen- Vorformlingen oder anderen Produkten durch eine Kombination eines sequentiellen und gleichzeitigen gemeinsamen Einspritzens zeigt. Da viele der Elemente die gleichen Elemente sind, wie sie oben beschrieben wurden, werden nicht alle Elemente, die beiden Ausführungsformen gemeinsam sind, beschrieben, und solche, die nochmals beschrieben werden, haben dieselben Bezugszeichen wie vorher. In dieser Ausführungsform hat die Vorrichtung Ventil-Angussöffnungen statt Einspritz-Angussöffnungen mit festen Stiften. Jeder längliche Ventilstift 110 hat dieselbe Form mit der Ausnahme, daß sein vorderes Ende 116 zylindrisch ist und nicht teilweise abgeschrägt. Der längliche Ventilstift 110 wird im zentralen Schmelzkanal 78 in jeder beheizten Düse 10 durch einen hydraulischen Betätigungsmechanismus gemäß einem vorbestimmten Zyklus hin und her bewegt. In diesem Fall hat die thermisch isolierende Schmelzübertragungsbuchse 98 auch einen Halsteil 148, der sich nach hinten durch eine Öffnung 150 im hinteren Schmelzverteilrohr 94 erstreckt, und die zentrale Bohrung 108 erstreckt sich durch diesen hinteren Halsteil 148. Jeder längliche Ventilstift 110 paßt in die zentrale Bohrung 108 in jeder Scchmelzübertragungsbuchse 98, die mit dem zentralen Schmelzkanal 78 in der beheizten Düse 10 so eng ausgerichtet ist, daß sie ein Auslaufen der Schmelze um den länglichen Ventilstift 110 verhindert, wenn sich dieser hin und her bewegt. Der Kopf 112 des länglichen Ventilstiftes 110 wird mit einem vorderen Kolben 152 verbunden, der in einem Zylinder 154 in der Rück- oder Zylinderplatte 24 angeordnet ist. Der Betätigungsmechanismus 146 umfaßt auch einen hinteren Kolben 156, und die beiden Kolben 152, 156 werden durch einen gesteuerten Öldruck angetrieben, der durch Leitungen 158 zugeführt wird, um den Ventilstift 110 zwischen drei verschiedenen Position hin und her zu bewegen. Während hydraulische Betätigungsmechanismen 146 aus Gründen der einfacheren Darstellung gezeigt sind, können natürlich auch andere Betätigungsmechanismen, wie elektromechanische Mechanismen, bei anderen Anwendungen verwendet werden.
- In der ersten oder mittleren Position, die in Fig. 6 gezeigt ist, wird das vordere Ende 116 jedes Ventilstiftes 110 nur so weit und so lang zurücckgezogen, daß es einer kleinen Menge von PET gestattet wird, durch den Ringschmelzkanal 76 zu fließen. In dieser Ausführungsform herrscht eine doppelte Blockierung des Flußes des Barriere materials in dieser mittleren Position. Wie man in Fig. 6 sieht, befinden sich die seitlichen Schmelzbohrungen 132 im Ventilstift 110 zu weit vorne, um eine Verbindung mit dem Raum 140 um den Teil 138 mit vermindertem Durchmesser des Ventilstiftes 110 auszubilden. Weiterhin erstreckt sich, wie man in Fig. 5 sieht, die Längsrille oder die schraubenförmige Rille 124 im Ventilstift 110 nicht weit genug nach hinten, um eine Verbindung mit dem L-förmigen Kanal 122 im Kopfteil 103 der Schmelzübertragungsbuchse 98 in dieser Position zu ergeben.
- In anderen Ausführungsformen kann es ausreichend sein, nur den einen oder den anderen dieser Wege für das Blockieren des Flusses des Barrierematerials zu verwenden. Dann wird das vordere Ende 116 jedes Ventilstiftes 110 weiter in eine zweite oder offene Position, die in Fig. 7 gezeigt ist, zurückgezogen. In dieser Position werden die seitlichen Schmelzbohrungen 132 im Ventilstift 110 mit dem Raum 140 um den Teil 138 mit vermindertem Durchmesser jedes Ventilstiftes 110 verbunden, und die Rille 124 im Ventilstift 110 bildet keine Verbindung mit dem L-förmigen Kanal 122 in der Schmelzübertragungsbuchse 98, die es dem Barrierematerial gestattet, durch den Schmelzkanal 118 in die Hohlräume 36 zu fließen.
- Wie oben erwähnt wurde, bildet der zentrale Ort der zentralen Schmelzbohrung 130 am vorderen Ende 30 des festen Stiftes 110 und die relativ geringe Größe der Rille 124 und der zentralen Schmelzbohrung 130 in Kombination mit dem relativ geringen Volumen und der niedrigen Viskosität des Barrierematerials eine Gewähr, daß der Fluß des Barrierematerials zuverlässig erfolgt, um eine gleichförmige und sehr dünne Schicht des Barrierematerials, das ein ziemlich teueres Material darstellt, zu liefern. Wie man in Fig. 7 sieht, spaltet das Barrierematerial, das gleichzeitig mit dem PET fließt, den PET-Fluß in zwei Teile auf und liefert eine zentrale Schicht 160 des Barrierematerials zwischen zwei äußeren Schichten 162 des PET. Wenn die Hohlräume 36 nahezu gefüllt sind, wird das vordere Ende jedes Ventilteiles 110 in die erste Position zurückgebracht und unterbricht den Fluß des Barrierematerials durch die zentrale Schmelzbohrung 130. Der Fluß des PET durch den Ringschmelzkanal 76 setzt sich fort, bis die Hohlräume 36 vollständig gefüllt sind. Jeder Ventilstift 110 wird dann in die dritte oder vordere geschlossene Position gebracht, in welcher sein vorderes Ende 116 in der Angussöffnung 32 bündig mit dem Hohlraum 36 aufgenommen wird. Nach einer kurzen Abkühlzeit wird die Spritzform für ein Ausstoßen geöffnet. Nach dem Ausstoßen wird die Spritzform geschlossen und der Zyklus wird kontinuierlich alle 15 bis 30 Sekunden mit einer Frequenz wiederholt, die von der Wanddicke und der Anzahl und Größe der Hohlräume 36 und den exakten Materialien, die für den Spritzguß verwendet werden, abhängt.
- Es wird nun Bezug genommen auf die Fig. 8-11, die die Spritzgußvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung für das Spritzgießen von Dreilagen- Vorformlingen oder anderen Produkten durch eine Kombination einer sequentiellen und gleichzeitigen gemeinsamen Einspritzung durch Einspritz-Angussöffnungen zeigt. In diesem Fall hat das hintere Schmelzverteilrohr 94 statt dem vorderen Schmelzverteilrohr 18 die Rohrerweiterung 46. Somit erstreckt sich der erste Schmelzkanal 42 des PET vom gemeinsamen Einlaß 44 in der Rohrerweiterung 46 durch das hintere Schmelzverteilrohr 94 statt dem vorderen Schmelzverteilrohr 18. Weiterhin erstreckt sich der zweite Schmelzkanal 118 für das Barrierematerial vom zweiten Einlaß 120 durch das vordere Schmelzverteilrohr 18 statt durch das hintere Schmelzverteilrohr 94.
- Wie man sehen kann, ist eine Schmelzübertragungs- und Aufteilungsbuchse 164 zwischen jeder beheizten Düse 10 in einer zylindrischen Öffnung 166 durch das vordere Schmelzverteilrohr 18 angeordnet, wobei ihr hinteres Ende 168 gegen das hintere Schmelzverteilrohr 94 stößt. Das hintere Ende 14 jedes der beheizten Düsen 10 stößt gegen das vordere En de 169 einer der Schmelzübertragungs- und Aufteilungsbuchsen 164 als auch gegen das vordere Schmelzverteilrohr 18. Jeder feste Stift 110 hat eine zentrale Schmelzbohrung 130 und vier seitliche Schmelzbohrungen 132, wie das in Fig. 3 gezeigt ist.
- Wenn man nun auch auf die Fig. 9-11 Bezug nimmt, so ist jede der Schmelzübertragungs- und Aufteilungsbuchsen 164 durch das integrale Zusammenfügen von ersten, zweiten und dritten Schichten 170, 172, 174 hergestellt. Die erste Schicht 170 wird bearbeitet, so daß sie ein zentrales Loch 176 hat, das sich durch sie von ihrer hinteren Fläche 178 zu ihrer vorderen Fläche 180 erstreckt. Das zentrale Loch 176 hat einen Teil 182 mit großem Durchmesser neben der hinteren Fläche 178, um den Kopf 112 des festen Stiftes 110 aufzunehmen. Die erste Schicht 170 ist angebohrt, um auch ein außermittiges Loch 184, das sich durch sie erstreckt, zu erhalten. Die zweite Schicht 172 ist angebohrt, um zwei Löcher 186 zu erhalten, die auf entgegengesetzten Seiten eines sich durch sie erstreckenden Loches 188 beabstandet sind. Die vordere Fläche 180 der ersten Schicht 170 und die hintere Fläche 190 der zweiten Schicht 172 werden bearbeitet, um Paßrillen 192, 194 zu erhalten, die sich zusammenfügen, wenn drei Schichten 170, 172, 174 zusammengefügt werden, um eine erste gekrümmte Schmelzleitung 196 zu erhalten, die vom außermittigen Loch 184 durch die erste Schicht 172 zu den zwei beabstandeten Löchern 186 durch die zweite Schicht 172 verzweigt.
- Die dritte Schicht 174 wird angebohrt, so daß sie vier Löcher 198 hat, die um ein zentrales Loch 200 beabstandet sind, das mit dem zentralen Schmelzkanal 78 in der ausgerichteten beheizten Düse 10 ausgerichtet ist. Jedes der vier beabstandeten Löcher 198 befindet sich in Ausrichtung mit einem der vier beabstandeten Schmelzbohrungen 80, die sich vom hinteren Ende 14 der beheizten Düse 10 zum Ringschmelzkanal 76 erstrecken. Die dritte Schicht 174 ist angebohrt, um auch eine radiale Bohrung 202 zu erhalten, die sich durch das zentrale Loch 200 in Ausrichtung mit dem zweiten Schmelzkanal 118 im vorderen Schmelzverteilrohr 18 erstreckt. Die vordere Fläche 204 der zweiten Schicht 172 und die hintere Fläche 206 der dritten Schicht 174 sind so bearbeitet, daß sie ein Paar Paßrillen 208, 210 aufweisen, die sich zusammenfügen, wenn die drei Schichten 170, 172, 174 zusammengefügt werden, um ein Paar zweiter gekrümmter Schmelzleitungen 212 zu bilden. Jeder der zweiten gekrümmten Schmelzleitungen 212 verzweigt sich von einem der beiden beabstandeten Löcher 186 durch die zweite Schicht 172 zu zwei der vier beabstandeten Löcher 198 durch die dritte Schicht 174 in Ausrichtung mit den vier Schmelzbohrungen 80, die sich vom hinteren Ende 14 der beheizten Düse 10 zum Ringschmelzkanal 76 erstrecken. Die drei Schichten 170, 172, 174 werden auch angebohrt, so daß sie Löcher 214 aufweisen, um Ausrichtungspaßstifte 216 aufzunehmen.
- Eine Menge einer Nickellegierung (nicht gezeigt) wird auf die vordere Fläche oder die Flächen 180 der ersten Schicht 170 und die vordere Fläche 204 der zweiten Schicht 172 aufgebracht, und die drei Schichten 170, 172, 174 werden mit Paßstiften 216, die sie in korrekter Ausrichtung halten, zusammengefügt. Die zusammengefügten Schichten 170, 172, 174 werden dann in einen Vakuumofen gegeben und allmählich auf eine Temperatur von ungefähr 496,1ºC (925ºF) erhitzt, die über der Schmelztemperatur der Nickellegierung liegt. Wenn der Ofen erhitzt wird, so wird er auf ein relativ hohes Vakuum evakuiert, um im wesentlichen den ganzen Sauerstoff zu entfernen, und dann wird er teilweise mit einem inerten Gas, wie Argon oder Stickstoff, wieder gefüllt. Wenn der Schmelzpunkt der Nickellegierung erreicht wird, so schmilzt die Nickellegierung und fließt durch Kapillarwirkung zwischen die erste Schicht 170, die zweite Schicht 172 und die dritte Schicht 174, um sie integral zusammenzulöten, um eine integrale Schmelzübertragungs- und Aufteilungsbuchse 164 zu bilden.
- Die Verwendung eines Spritzgußsystems, das in Fig. 8 gezeigt ist, ist im wesentlichen die gleiche, wie die, die oben im Hinblick auf die Fig. 1-4 beschrieben wurde, mit der Ausnahme, daß das hintere Schmelzverteilrohr 94 und die beheizten Düsen 10 auf eine Betriebstemperatur von ungefähr 296,1ºC (565ºF) erhitzt werden, und das vordere Schmelzverteilrohr auf eine Betriebstemperatur von ungefähr 204,4ºC (400ºF) erhitzt wird. Das PET-Material wird auch in den ersten Kanal 42 eingespritzt, der sich in das hintere Schmelzverteilrohr 94 erstreckt und sich durch jede Schmelzübertragungs- und Aufteilungsbuchse 164 zum Ringschmelzkanal 76 in der ausgerichteten beheizten Düse 10 erstreckt. Das Barrierematerial wird nun in den zweiten Schmelzkanal 118 eingespritzt, der sich in das vordere Schmelzverteilrohr verzweigt und sich durch die radiale Bohrung 202 und entlang der Rille 124 in jeden festen Stift 110 erstreckt.
- Während die Beschreibung der Dreischicht-Spritzgußvorrichtung, die längliche Stifte 110 mit zentralen Schmelzbohrungen 130 an ihren vorderen Enden 116 hat, bezüglich den Ausführungsformen mit festen Angussöffnungen und VentilAngussöffnungen erfolgte, ist es offensichtlich, daß andere verschiedene Modifikationen möglich sind, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, wie er von Fachleuten verstanden wird, und wie er in den folgenden Ansprüchen definiert ist. Beispielsweise können statt PET, Materialien, die geeigenete Eigenschaften aufweisen, EVOH oder Nylon verwendet werden.
Claims (10)
1. Eine Mehrhohlraum-Spritzgußvorrichtung für ein
Dreilagen-Spritzgießen, die mindestens ein Schmelzverteilrohr
(18, 94) mit einer vorderen Fläche (16) und eine Vielzahl
von beheizten Düsen (10), die in einer Spritzform (12)
montiert sind, aufweist, wobei jede beheizte Düse (10) ein
hinteres Ende (14) hat, das gegen das mindestens eine
Schmelzverteilrohr (18, 94) stößt, und ein vorderes Ende
(30) neben einer Ausgussöffnung (32), die zu einem Hohlraum
(36) in der Spritzform (12) führt, wobei jede beheizte Düse
(10) einen zentralen Schmelzkanal (78) hat, der sich durch
sie vom hinteren Ende (14) zum vorderen Ende (30)
erstreckt, und einen Ringschmelzkanal (76), der sich um den
zentralen Schmelzkanal (78) zum vorderen Ende (30)
erstreckt, einen länglichen Stift (110), der ein hinteres
Ende (112), ein vorderes Ende (116) und eine äußere
Oberfläche aufweist, der sich im zentralen Schmelzkanal (78) in
jeder beheizten Düse (10) erstreckt in Ausrichtung mit
einer Ausgussöffnung (32), die zu einem Hohlraum (36) in der
Spritzform (12) führt, einen ersten Schmelzkanal (42) von
einer ersten Schmelzquelle, der sich in das mindestens eine
Schmelzverteilrohr (18, 94) verzweigt und sich durch den
Ringschmelzkanal (76) in jeder beheizten Düse (10) zur
Ausgussöffnung (32) erstreckt, einen zweiten Schmelzkanal
(118) von einer zweiten Schmelzquelle, der sich in das
mindestens eine Schmelzverteilrohr (18, 94) verzweigt und sich
entlang des länglichen Stiftes (110) im zentralen
Schmelzkanal (78) in jeder beheizten Düse (10) zur Ausgussöffnung
(32) erstreckt, jeder längliche Stift (110) hat eine
zentrale Schmelzbohrung (130) und mindestens eine seitliche
Schmelzbohrung (132), beide sind Teil des zweiten
Schmelzkanals (118), wobei sich die zentrale Schmelzbohrung (130)
in einer vorbestimmten Distanz vom vorderen Ende (116) des
länglichen Stiftes (110) zu einem hinteren Ende der
zentralen Schmelzbohrung (130) nach hinten erstreckt, wobei die
mindestens eine seitliche Schmelzbohrung (132) sich nach
außen vom hinteren Ende der zentralen Schmelzbohrung (130)
zur äußeren Oberfläche des länglichen Stiftes (110)
erstreckt, dadurch charakterisiert, dass der längliche Stift
(110) eine längliche Rille (124) umfasst, um den zweiten
Schmelzkanal (118) durch den zentralen Schmelzkanal (78)
hindurch entlang dem länglichen Stift (110) zu führen.
2. Spritzgußvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste
Schmelzkanal (42) von der ersten Schmelzquelle in ein
vorderes Schmelzverteilrohr (18, 94), das in der Spritzform
(12) montiert ist, verzweigt und der zweite Schmelzkanal
(120) von der zweiten Schmelzquelle in ein hinteres
Schmelzverteilrohr (18, 94), das in der Spritzform (12)
montiert ist, verzweigt.
3. Spritzgußvorrichtung nach Anspruch 2, wobei sich das
vordere Schmelzverteilrohr (18, 94) im wesentlichen parallel
und in einem vorbestimmten Abstand zum hinteren
Schmelzverteilrohr (18, 94) erstreckt, wobei sich jeder längliche
Stift (110) durch eine Bohrung (166) vom vorderen
Schmelzverteilrohr (18, 94) erstreckt, und der zweite Schmelzkanal
(120) von der zweiten Schmelzquelle sich in das hintere
Schmelzverteilrohr (18, 94) verzweigt und sich dann entlang
jedes länglichen Stiftes (110) in die Bohrungen im vorderen
Schmelzverteilrohr (18, 94) erstreckt.
4. Spritzgußvorrichtung nach Anspruch 1, wobei jeder
längliche Stift (110) vier seitliche Schmelzbohrungen (132)
aufweist, die sich radial nach außen vom hinteren Ende (14)
der zentralen Schmelzbohrung (132) zur äußeren Oberfläche
des länglichen Stiftes (110) erstrecken.
5. Spritzgußvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die
seitlichen Schmelzbohrungen (132) sich diagonal vom hinteren Ende
der zentralen Schmelzbohrung (130) zur äußeren Oberfläche
des länglichen Stiftes (110) erstrecken.
6. Spritzgußvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
wobei jeder längliche Stift (110) in einer Position
befes
tigt ist, bei der das vordere Ende (116) des Stiftes (110)
sich neben der Ausgussöffnung (32) befindet.
7. Spritzgußvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
wobei das hintere Ende (112) jedes länglichen Stiftes (110)
mit einem Betätigungsmechanismus (146) verbunden ist, wobei
der längliche Stift (110) zwischen mehreren
unterschiedlichen Positionen gemäß einem vorbestimmten Einspritzzyklus
hin und her bewegt wird.
8. Spritzgußvorrichtung nach Anspruch 1, wobei sich die
Rille (124) schraubenförmig um den länglichen Stift (110)
erstreckt.
9. Spritzgußvorrichtung nach Anspruch 11, wobei sich die
Rille (124) in einer vorbestimmten Distanz nach hinten
erstreckt, wobei die Rille (124) eine Verbindung mit dem
zweiten Schmelzkanal vom zweiten Schmelzverteilrohr (18, 94)
nur in der zurückgezogenen offenen Position herstellt.
10. Eine Spritzgußvorrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 9, wobei eine Vielzahl von Schmelzübertragungs- und
Aufteilungsbuchsen (48, 164) bereitgestellt sind, von denen
jede Aufteilungsbuchse (48) ein hinteres Ende und ein
vorderes Ende (56, 169) hat, und die in einer Öffnung (50,166)
durch das vordere Schmelzverteilrohr (18, 94) montiert sind,
wobei die hinteren Enden der Schmelzübertragungs- und
Aufteilungsbuchsen (48, 164) gegen das hintere
Schmelzverteilrohr (18, 94) stoßen, und das vordere Ende (56, 169) jeder
Schmelzübertragungs- und Aufteilungsbuchse (48, 164) gegen
das hintere Ende (14) einer der beheizten Düsen (10) stößt,
wobei ein erster Schmelzkanal (42) von einer ersten
Schmelzquelle sich in das hintere Schmelzverteilrohr
(18, 94) verzeigt und sich durch jede Schmelzübertragungs-
und Aufteilungsbuchse (48, 164) und den Ringschmelzkanal
(76) in jeder beheizten Düse (10) zu einer Ausgussöffnung
(32) neben dem vorderen Ende (30) der beheizten Düse (10),
das zu einem Hohlraum (36) in der Spritzform (12) führt,
erstreckt, und ein zweiter Schmelzkanal (11-8) von einer
zweiten Schmelzquelle sich in das vordere
Schmelzverteilrohr (18, 94) verzweigt und sich durch die
Schmelzübertragungs- und Aufteilungsbuchse (48, 164) und entlang des
länglichen Stiftes (110) in den zentralen Schmelzkanal in
jeder beheizten Düse (10) zur Ausgussöffnung (32)
erstreckt.
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