AT5750U1 - Einspritzdüse für kautschuk, gummi und polysiloxane - Google Patents

Abstract

Einspritzdüse (8) für unvernetzte, aber vernetzbare Polymere, insbesondere Kautschuk, Gummi und Polysiloxane mündet mit ihrer Düsenspitze (15) im Bereich eines Formnestes (6) an einer Eintrittsbohrung (18), die in einer Formplatte (2) vorgesehen ist, und die in das Formnest (6) mündet. In der Düse (8) ist eine durch einen Linearmotor (50) axial verschiebbare Düsennadel (40) vorgesehen, die aus einer die Spitzenbohrung (16) in der Düsenspitze (15) verschließende Schließstellung und in eine Offen-Stellung verstellbar ist, in der das Ende der Nadel (40) im Abstand von der Spitzenbohrung (10) in der Düsenspitze (15) angeordnet ist. Die Einspritzdüse (8) wird über einen von einer Temperierflüssigkeit durchströmten Temperiermantel (13, 14) gekühlt. In der Schließstellung fluchtet die Endfläche (73) der Düsennadel (40) mit der Fläche (74) des Formnestes (6) in der die Eintrittsöffnung (18) vorgesehen ist.

Description

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   Die Erfindung betrifft eine Einspritzdüse für unvernetzte, aber vernetzbare Polymere, insbesondere Kautschuk, Gummi und Polysiloxane 
Unvernetzte, aber vernetzbare Polymere, insbesondere Kautschuk, Gummi und Polysiloxane und andere vergleichbare Werkstoffe werden übli- cherweise über Verteilerkanäle bzw.-spinnen in Formnester eingespritzt, wobei diese Werkstoffe während des Einspritzvorganges auf einem Tempera- turniveau über Raumtemperatur gehalten werden müssen, indem diese aus- reichend flüssig sind, es aber unbedingt vermieden werden muss, dass sie auf zu hohe Temperaturen erhitzt werden, bei denen sie auszuhärten beginnen, da dieser Vorgang nicht rückgängig gemacht werden kann. 



   Wenn der Einspritzvorgang über Verteilerspinnen u. dgl. durchgeführt wird, ergeben sich dabei keine Probleme, da die Temperaturdifferenz zwischen Formnest und den Zufuhrkanälen vor der Verteilerspinne problem- los ausgeglichen werden kann und das unter Umständen in der Verteiler- spinne nur teilweise ausgehärtete Material ohnedies als Abfall entsorgt wird. Dies stellt auf der anderen Seite aber einen Nachteil dar, da durch diesen Abfall Kosten verursacht werden. 



   Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Einspritzdüse zur Verfügung zu stellen, bei der die oben genannten, von der Temperatur her schwierig zu handhabenden Werkstoffe abfallfrei, d. h. ohne Ver- teilerspinnen od.dgl., verabeitet werden können. 



   Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäss mit einer Einspritzdüse mit den Merkmalen des Anspruches 1. 



   Durch die Kombination einer flüssigkeitstemperierten Einspritzdüse mit einem Nadelverschluss ist es möglich, die angesprochenen Materialien unmittelbar bzw. durch eine nur ganz kurze Eintrittsbohrung in das Formnest einzuspritzen. Durch die Düsennadel wird das in das Formnest eingespritzte Material von dem in der Einspritzdüse befindlichen Materi- al getrennt, wobei durch die flüssigkeitstemperierte Düsenspitze eine optimale Temperierung des einzuspritzenden Materials möglich wird, das während der Verarbeitung erheblichen Temperaturschwankungen ausgesetzt ist. Diese Temperaturschwankungen entstehen zum Teil dadurch, dass das Material während des Einspritzvorganges, insbesondere in der Einspritz- düse, hohen Scherkräften ausgesetzt ist, wodurch sich das Material durch die innere Reibung zu stark erwärmen könnte.

   Auf der anderen Seite muss aber für eine ausreichende Erwärmung des Materials während des Ein- spritzvorganges gesorgt werden. Durch die Flüssigkeitstemperierung ist des weiteren gewährleistet, dass durch die vergleichsweise hohen Takt- zeiten, die für das Aushärten des Materials im Formnest erforderlich sein können, eine zu starke Erwärmung des Materials durch die angrenzen- 

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 de Formplatte vermieden wird. 



   Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemässen Düse sind Gegenstand der Unteransprüche. 



   Wenn gemäss einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist, dass die Düsennadel in der Düse um ihre Achse unverdrehbar geführt ist, kann das vordere Ende der Düsennadel eine Geometrie (Form der Endfläche der Düsennadel) aufweisen, die beispielsweise der Kontur des Formnestes angepasst ist. 



   Die erfindungsgemässe Nadelverschlussdüse kann bevorzugt und vorteil- haft in Verbindung mit einer Spritzgussform eingesetzt werden. Daher erstreckt sich die Erfindung auch auf eine Spritzgussform mit (wenig- stens) einer erfindungsgemässen Nadelverschlusseinspritzdüse. 



   Der Antrieb für das Verstellen der Düsennadel kann an sich beliebig ausgeführt sein. So können zum Verstellen der Düsennadel Druckmittel- zylinder (mit Gas- oder Flüssigkeitsbeaufschlagung), Magnetantriebe oder Nockenantriebe zum Einsatz kommen. 



   Weitere Einzelheiten und Merkmale und Vorteile der erfindungs- gemässen Nadelverschlussdüse ergeben sich aus der nachstehenden Beschrei- bung von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Es zeigen die Fig. 1 im Schnitt eine mit einer Nadelver-    schlussdüse ausgerüstete Spritzgussform bei geöffneter Düse ; 2 eine   vergrösserte Einzelheit zu Fig. 1; Fig. 3 die Spritzgussform von Fig. 1 bei geschlossener Düse, Fig. 4 eine vergrösserte Einzelheit von Fig. 3 und Fig. 5 eine andere Ausführungsform einr Nadelverschlussdüse. 



   Eine Spritzgussform wird von zwei Formplatten 1 und 2 gebildet, die ein Formnest 6 umschliessen und begrenzen. An der Rückseite der Form- platte 2 ist eine Isolierplatte 3 vorgesehen. An die Isolierplatte 3 schliesst eine Temperierplatte 5 an, in der die Nadelverschlussdüse 8 (Einspritzdüse) gelagert ist. 



   Die Einspritzdüse 8 ragt durch die Isolierplatte 3 und die Form- platte 2 bis zum Formnest 6 und liegt mit einer Düsenspitze 15 an einer Anlagefläche 21 im Bereich einer Eintrittsbohrung 18 für das in das Formnest 6 einzuspritzende Material an. Die Einspritzdüse 8 weist einen Düsenkörper 22 auf, über den eine Hülse 13 geschoben ist. Die Hülse 13 verschliesst Temperierkanäle 14, die von einer Temperierflüssigkeit mit z. B. 80 C durchströmt werden, nach aussen. Die Temperierkanäle 14 sind in der Aussenwand des Düsenkörpers 22 vorgesehen. Die Temperierkanäle 14 stehen mit Bohrungen 4 in der Temperierplatte 5 in Verbindung, durch welche Bohrungen 4 Temperierflüssigkeit zu- bzw. abgeführt werden kann. 



   Um den Austritt von Temperierflüssigkeit zu verhindern, sind im 

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 Bereich der Temperierplatte 5 zwei Dichtungsringe 9 vorgesehen, welche die Einspritzdüse 8 bzw. deren Düsenkörper 22 gegenüber der Temperier- platte 5 abdichten. 



   An der Temperierplatte 5 liegt eine Materialverteilerplatte 30 an, in der ein im Ausführungsbeispiel zur Achse 31 der Einspritzdüse 8 senkrecht stehender Kanal 32 Werkstoff zugeführt wird. Der Düsenkörper 22 ist durch einen Dichtungsring 10 gegenüber der Materialverteiler- platte 30 abgedichtet. 



   Die Düsenspitze 15 ist am dem Formnest 6 zugewandten Ende des Düsenkörpers 22 der Einspritzdüse 8 in axialer Richtung verschiebbar gelagert. Hiezu ist an der Düsenspitze 15 ein zylinderförmiger Führungs- teil 23 vorgesehen, der in einer zylindrischen Bohrung 26 im Düsenkörper 22 axial verschiebbar aufgenommen ist. Im zylinderförmigen Führungsteil 23 ist ein Düsenkegel 24 angeordnet, der einen Übergang zwischen einer Einspritzbohrung 17 im Düsenkörper 22 und der Bohrung in der Düsenspitze 15 bildet. Um einen Austritt von einzuspritzendem Werkstoff durch den Spalt zwischen der Wand der Bohrung 26im Düsenkörper 22 und dem Füh- rungsteil 23 zu verhindern, was insbesondere bei dünnflüssigem Werkstoff auftreten könnte, ist an der Mantelfläche des Führungsteils 23 eine Ringnut vorgesehen, in der ein Dichtungsring 25 eingelegt ist. 



   Zwischen der Stirnfläche des Düsenkörpers 22 und einer Schulter an der Düsenspitze 15 ist eine Druckfeder, beispielsweise eine Tellerfeder 7 oder eine Schraubenfeder, angeordnet, welche die Düsenspitze 15 stän- dig gegen die Anlagefläche 21 der Formplatte 2 drückt. 



   In der Einspritzbohrung 17 des Düsenkörpers 22 ist axial verstell- bar eine Nadel 40 aufgenommen. Die Nadel 40 ist durch einen Dichteinsatz 41 geführt, der in der Materialverteilerplatte 30 eingesetzt ist und dort durch eine Halteschraube 42 festgelegt ist. Im Bereich des Dicht- einsatzes 41 ist ein an der Aussenfläche der Nadel 40 anliegender Dich- tungsring 43 vorgesehen. 



   Das über die Materialverteilerplatte 30 überstehende Ende 44 der Nadel 40 ist mit einem Linearmotor 50 gekuppelt, der im gezeigten Aus- führungsbeispiel als Kolben-Zylinder-Anordnung ausgebildet ist. Andere Linearmotore, z. B. ein Magnetantrieb, sind ebenfalls in Betracht gezo- gen. Die im Ausführungsbeispiel druckluftbetätigte (oder hydraulikbe- tätigte) Kolben-Zylinder-Anordnung umfasst einen Kolben, 51 der in einer Zylinderbohrung 52 in einer Zylinderplatte 53 in Richtung der Achse 31 der Nadel 40 verschiebbar geführt ist und gegenüber der Bohrung 52 in der Zylinderplatte 53 durch zwei als Kolbenringe dienende Dichtungsringe 54 abgedichtet ist.

   In der Zylinderplatte 53 ist ein Luftanschluss 55 für 

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 das Beaufschlagen des Kolbens 51 von oben her zum Bewegen der Nadel 40 in die in Fig. 3 und 4 gezeigte Schliessstellung und ein weiterer Luft- anschluss 56 für das Zurückziehen der Nadel 40 in die in Fig. 1 und 2 gezeigte Offenstellung vorgesehen. 



   Oberhalb der Zylinderplatte 53 ist eine Deckplatte 57 vorgesehen, die durch einen Dichtungsring 58 gegenüber der Zylinderplatte 53 abge- dichtet ist und die Zylinderbohrung 52 nach oben verschliesst. Sinngemäss ist die Zylinderplatte 53 gegenüber der Materialverteilerplatte 30 durch einen Dichtungsring 59 abgedichtet. 



   An der von der Nadel 40 abgekehrten Seite des Kolbens 51 ist eine Anschlagschraube 60 vorgesehen, welche die obere Einstellung der Nadel 40 definiert, indem sie an der in der Zylinderplatte 53 zugekehrten Fläche der Deckplatte 57 anschlägt. 



   Das vordere der Düsenspitze 15 zugekehrte Ende der Nadel 40 ist mit einem durchmesserverjüngten Ansatz 70 versehen, wobei der Übergang 71 zwischen dem Körper der Nadel 40 und dem durchmesserverjüngten Ansatz 70 als Kegelstumpf ausgebildet ist. Der Durchmesser des Ansatzes 70 der Nadel 40 ist gleich dem Innendurchmesser der Spitzenbohrung 16 in der Düsenspitze 15. Die Eintrittsbohrung 18 in der Düsenplatte 2, durch die Werkstoff in das Formnest 6 eingespritzt wird, ist im Beispiel sich zum Formnest 6 hin konisch verjüngend ausgebildet. Sinngemäss ist das freie Ende 72 des Ansatzes 70 an der Nadel 40 ebenfalls konisch ausgebildet, so dass in der Schliessstellung (Fig. 4) ein sicherer Verschluss der Ein- trittsbohrung 18 gewährleistet ist.

   Durch die konische Ausbildung des Endes 72 der Nadel 40 und der Eintrittsbohrung 18 wird auch sicher- gestellt, dass die Nadel 40 nur so weit vorgeschoben werden kann, dass ihre vordere Endfläche 73, mit der die eine Seite des Formnestes 6 begrenzenden Fläche 74 der Formplatte 2 fluchtet. 



   Das freie Ende 72 des Ansatzes 70 kann auch zylinderförmig sein. In diesem Fall ist auch die Eintrittsbohrung 18 in der Formplatte 2 als Zylinderbohrung ausgebildet. 



   Die Endfläche am Ende 72 des Ansatzes 70 - oder wenn ein solcher Ansatz 70 nicht vorgesehen ist, das vordere Ende der Nadel 40 - kann eben, konkav oder konvex, z. B. teilkugelförmig, sein. 



   Wie oft bevorzugt, kann das vordere Ende der Nadel 40, oder falls vorgesehen, ihres Ansatzes 70 in der Schliessstellung der Nadel 40 durch die Eintrittsbohrung 18 in das Formnest 6 hineinragen. In diesem Fall steht die Nadel 40 über die Fläche 74 des Formnestes 6 vor. 



   Die Stellung der Nadel 40 in ihrer vorgeschobenen Stellung, also in der Schliessstellung, kann auch dadurch definiert sein, dass an der Nadel 

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 40, mit ihr gegebenenfalls einstückig ausgebildet ein Kragen vorgesehen ist, der z. B. mit dem Düsenkegel 24 in der Düsenspitze 15 zusammenwirkt. 



   Die Nadel 40 der Einspritzdüse 8 ist bei den gezeigten Ausführungs- beispielen im Bereich der Einspritzbohrung 17 im Düsenkörper 22 nicht besonders geführt, da sie durch den über den Angusskanal 32 in der Mate- rialverteilerplatte 30 zugeführten Werkstoff hinreichend genau zentriert wird und beim Verstellen der Nadel 40 in ihre Schliessstellung (Fig. 4) durch ihr konisches, vorderes Ende 72 am Ansatz 70 sicher in die Spit- zenbohrung 16 bzw. die Eintrittsöffnung 18 hineinfindet. Dessen un- geachtet kann die Nadel 40 in der Einspritzbohrung 17 z. B. durch z.B. sternförmige, über die Nadel 40 gesetzte Führungskörper (nicht gezeigt) geführt sein. 



   Wenn die Nadel 40 der erfindungsgemässen Einspritzdüse 8 gegen Verdrehung um ihre Achse 31 gesperrt, also ausschliesslich in Richtung ihrer Achse 31 verstellbar geführt ist, kann die vordere Endfläche 73 am Ansatz 70 der Düsennadel 40 so geformt sein, dass sie in der Schliess- stellung (Fig. 4) die durch die Mündung der Eintrittsbohrung 18 in der Formplatte 2 unterbrochene Formnest 6 zugekehrte Fläche 74 der Form- platte 2 ergänzt. Dies ist beispielsweise von Bedeutung, wenn das Form- nest 6 wenigstens auf seiner der Formplatte 2 zugekehrten Fläche anders als eben ausgebildet ist. Beispielsweise kann die vordere Endfläche 73 des Ansatzes 70an der Düsennadel 40entsprechend der Wand 74des Form- nestes 6 (der von der Formplatte 2 gebildeten Wand), in der die Ein- trittsbohrung 18 vorgesehen ist, konkav oder konvex gewölbt sein. 



   Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform einer erfindungsgemässen Nadelverschlussdüse wird die vordere Endstellung der Nadel 40 durch Anliegen der kegelstumpfmantelförmigen Fläche zwischen Nadel 40 und Ansatz 70 an dem Düsenkegel 24 der Düsenspitze 15 definiert. 



   In Fig. 5 ist die Eintrittsbohrung 18 eine Zylinderbohrung und das vordere Ende 72 der Nadel konvex geformt. 



   Bei der in Fig. 5 gezeigten Audführungsform ist an Stelle des Dichteinsatzes 41 in der Materialverteilplatte 30 zum Abdichten ein Dichtungsring 43 in eine Ringnut eingesetzt. 



   Der Druckmittelzylinder der Ausführungsform von Fig. 5 wird mit Druckfluid (Gas oder Flüssigkeit) über einen Anschlusskanal 56 in der Zylinderplatte 53 und über einen Anschlusskanal 55 in der Deckplatte 57 beaufschlagt.

Claims (22)

1. Ansprüche: 1. Einspritzdüse (8) für unvernetzte, aber vernetzbare Polymere, insbesondere Kautschuk, Gummi und Polysiloxane, gekennzeichnet durch eine Düsenspitze (15), die im Bereich eines Formnestes (6) an einer Eintrittsbohrung (18), die in einer Formplatte (2) vorgesehen ist, in ein Formnest (6) mündet, eine in der Düse (8) eine durch einen Linear- motor (50) axial verschiebbare Düsennadel (40) vorgesehen ist, die aus einer die Spitzenbohrung (16) in der Düsenspitze (15) verschliessende Schliessstellung und in eine Stellung verstellbar ist, in der das Ende der Nadel (40) im Abstand von der Spitzenbohrung (10) in der Düsenspitze (15) angeordnet ist sowie einen von einer Temperierflüssigkeit durch- strömten Temperiermantel (13,14).
2. 2. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenna- del (40) durch einen als Druckmittelmotor ausgebildeten Linearmotor (50) axial verstellbar ist.
3. 3. Düse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck- mittelmotor (50) eine doppelwirkende Kolben-Zylinder-Anordnung (51,52) ist.
4. 4. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsennadel (40) an ihrem vorderen Ende einen durchmesserverjüng- ten Ansatz (70) aufweist, dessen Aussendurchmesser gleich dem Innendurch- messer der Spitzenbohrung (16) in der Düsenspitze (15) ist.
5. 5. Düse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Ende (72) des Ansatzes (70) sich konisch verjüngend, beispielsweise als Kegelstumpf, ausgebildet ist.
6. 6. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsennadel (40) gegenüber dem Düsenkörper (22) axial verschieb- bar und um ihre Achse (31) unverdrehbar geführt ist.
7. 7. Spritzgussform, insbesondere für aushärtende oder vulkanisieren- de, elastomere Werkstoffe, mit einem von Formplatten (1, 2) begrenzten Formnest (6) und mit einer Einspritzdüse (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsennadel (40) durch eine Boh- rung in einer Materialverteilerplatte (30) geführt ist und dass die Materialverteilerplatte (30), gegebenenfalls über eine Temperierplatte (5) und eine Isolierplatte (3) mit der Formplatte (2) verbunden ist.
8. 8. Spritzgussform nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Materialverteilerplatte (30) wenigstens ein Angusskanal (4) vor- gesehen ist, der mit der Einspritzbohrung (17) in der Einspritzdüse (8) <Desc/Clms Page number 7> kommuniziert.
9. 9. Spritzgussform nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung der Nadel (40) in der Materialverteilerplatte (30) als Dichteinsatz (41) ausgebildet ist.
10. 10. Spritzgussform nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichteinsatz (41) in der Materialverteilerplatte (30) durch eine Halte- schraube (42) festgelegt ist.
11. 11. Spritzgussform nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteschraube (42) einen im Dichteinsatz (41) eingesetzten Dichtungsring (43) belastet.
12. 12. Spritzgussform nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteschraube (42) für den Dichteinsatz (41) nach Art einer Schraube ohne Kopf ausgebildet und in eine Gewindebohrung in der Materi- alverteilerplatte (30) eingeschraubt ist.
13. 13. Spritzgussform nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch ge- kennzeichnet, dass im Bereich der aneinander anliegenden Flächen von Temperierplatte (5) und Materialverteilerplatte (30) die Einspritzdüse (8) umgebende Dichtungsringe (9) vorgesehen sind.
14. 14. Spritzgussform nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch ge- kennzeichnet, dass als Linearmotor (50) für das Betätigen der Nadel (40) ein in einer Zylinderbohrung (52) in einer Zylinderplatte (53) ver- schiebbar geführter Kolben (51), der mit der Nadel (40) verbunden ist, vorgesehen ist.
15. 15. Spritzgussform nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zylinderplatte Druckmittelanschlüsse (55,56) vorgesehen sind, über die der Kolben (50) zum Verstellen der Nadel (40) mit Druckmittel beauf- schlagbar ist.
16. 16. Spritzgussform nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderbohrung (52) in der Zylinderplatte (53) auf der der Nadel (40) abgekehrten Seite durch eine Deckplatte (57) verschlossen ist.
17. 17. Spritzgussform nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass am Kolben (51) eine Anschlagschraube (60) vorgesehen ist, die bei in ihrer Offenstellung befindlicher Nadel (40), an der der Zylinderbohrung (52) zugekehrten Seite der Deckplatte 57 anliegt.
18. 18. Spritzgussform nach einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Eintrittsbohrung (18) in das Formnest (6) kon- gruent zum freien Ende (72) des Ansatzes (70) an der Düsennadel (40) ausgebildet ist.
19. 19. Spritzgussform nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die <Desc/Clms Page number 8> in der einen Formplatte (2) vorgesehene Eintrittsbohrung (18), über die Werkstoff aus der Einspritzdüse (8) in das Formnest (6) einzuspritzen ist, sich zum Formnest (6) hin konisch verjüngend ausgebildet ist, und dass die Konizität der Eintrittsbohrung (18) dem konischen, freien Ende (72) am Ansatz (70) der Nadel (40) gleich ist.
20. 20. Spritzgussform nach einem der Ansprüche 7 bis 19, dadurch ge- kennzeichnet, dass die vordere Endfläche (73) der Nadel (40), insbesonde- re die Stirnfläche (73) des Ansatzes (70) der Nadel (40) bei in Schliess- stellung befindlicher Nadel mit der dem Formnest (6) zugekehrten Fläche der Formplatte (2) fluchtet.
21. 21. Spritzgussform nach einem der Ansprüche 7 bis 20, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Düsennadel (40) in der Einspritzdüse (8) unver- drehbar geführt ist und dass die freie Endfläche (73) der Nadel (40) in deren Schliessstellung die Fläche (74) des Formnestes (6), in der die Eintrittsbohrung (18) vorgesehen ist, ergänzt.
22. 22. Spritzgussform nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Endfläche (73) der Fläche (74) entsprechend geformt ist.