CH616876A5

CH616876A5 -

Info

Publication number: CH616876A5
Application number: CH331877A
Authority: CH
Inventors: Jobst U Gellert
Original assignee: Jobst U Gellert
Priority date: 1976-03-25
Filing date: 1977-03-15
Publication date: 1980-04-30
Also published as: JPS5717416B2; NL7703136A; FR2345287A1; PT66253B; GB1535130A; DE2709609A1; DE2709609C2; US4043740A; CA1067660A; JPS52117363A; PT66253A; FR2345287B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Spritzgusseinrichtung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

In bekannten Mehrfachformeinrichtungen sind eine Anzahl Heizer räumlich getrennt von der Spritzgussmaschine angeordnet und geschmolzenes Plastik- oder Kunststoffmaterial bzw. ein Schmelzfluss fliesst von der Spritzgussmaschine durch sich radial erstreckende heisse Laufrinnen herunter durch Heizerblöcke, passiert Ventilstifte und gelangt in die Formen oder Matrizen. Die untere Spitze jedes Ventilstiftes ist zwangsläufig in einer Durchgangsöffnung in der entsprechenden Matrizenplatte eingesetzt. Wie bekannt, treten bei Betrieb des Mechanismus die meisten Schwierigkeiten im Bereich der Durchgangsöffnung auf, in welcher ein Versagen oder Störungen zu kostspieligen Stillegungen der Maschine oder Mängeln im gegossenen Produkt führen können. Der untere Düsenteil des Heizerblockes ist von der Matrizenplatte durch einen Luftspalt getrennt, welcher eine thermische Isolierung zwischen der heissen Düse und der kühleren Matrizenplatte darstellt. Bisher wurde dieser Luftspalt mindestens teilweise mit einem Kunststoffmaterial gefüllt, welches in ähnlicher Weise als ein Isolator dient. Beim Formgiessen von Produkten, bei dem räumlich voneinander getrennte Matrizen kein Problem darstellen, wird eine Passhülse oder -büchse verwendet, um den Düsenteil des Heizerblockes in bezug auf die Matrize festzulegen und so eine zwischen diesen auftretende Bewegung in Querrichtung zu verhindern, die infolge thermischer Ausdehnung oder Zusammenziehung auftreten kann. In gewissen Fällen jedoch, bei denen der Heizerblock mehrere von ihm weg vorstossende Düsen besitzt und die Durchgänge so nah aneinander wie möglich angeordnet werden, ist es wünschenswert, die Passhülsen durch kleinere Isolierhülsen zu ersetzen, damit sich der Düsenteil im Luftspalt quer und vertikal zur Matrizenplatte infolge thermischer Ausdehnung oder Zusammenziehung bewegen kann.

Es wurde jedoch gefunden, dass beim Formgiessen von gewissen Kunststoffmaterialien mit Hochtemperatureigenschaften, wie zum Beispiel Nylon, Polycarbonate, ABS-Kunst-stoffe oder Acrylmaterial, der Ventilstift nicht immer zufriedenstellend arbeitet und insbesondere die Spitze des Ventilstiftes nicht zufriedenstellend im Durchgang sitzt. Dieses ist nicht nur störend und kostspielig, sondern es erfordert einen grösseren Druck auf den Ventilstift für dessen Sitz, wodurch aber eine grössere Belastung auf den Arbeitsmechanismus des Ven-tilstiftes erfolgt, welche die erhoffte Betriebsdauer des Mechanismus infolge erhöhten Verschleisses herabsetzt.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, diesen Nachteilen abzuhelfen und eine Spritzgusseinrichtung zu schaffen, mit der zuverlässig und ohne Störungen oder frühzeitigen Verschleiss von Maschinenteilen gearbeitet werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäss durch eine Spritzgusseinrichtung, welche die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 aufgeführten Merkmale aufweist.

Es wurde nun gefunden, dass die Probleme der bekannten Einrichtungen im wesentlichen dadurch vermindert werden können, wenn ein erhöhter Wärmeübergang auf den unmittelbaren Durchgangsbereich geschaffen werden kann, wobei das Problem der relativen Beweglichkeit zwischen dem unteren Düsenteil des Heizerblockes und der Matrizenplatte infolge thermischer Expansion und Kontraktion vermieden werden kann. Hierzu wird nach der Erfindung der im allgemeinen zylindrische Düsenverschluss geschaffen, der sich zwischen dem Düsenteil des Heizers und dem Durchgangsbereich der Matrizenplatte erstreckt.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung in Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es bedeuten:

Fig. 1 einen Teil einer Spritzgussmaschine mit Mehrfachmatrize und einem Schieberventil in schematischer Darstellung teilweise aufgebrochen im Schnitt,

Fig. 2 eine Ausführungsform eines Teils von Fig. 1 im Schnitt und

Fig. 3 eine Ausführungsform eines Teils von Fig. 2 im Schnitt.

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Wie Fig. 1 zeigt, ist eine ringförmige Fixier- bzw. Befestigungsplatte 10 zur Aufnahme von geschmolzenem Kunststoffmaterial vorgesehen, die unterhalb einer Spritzgussmaschine (nicht gezeigt) angeordnet ist. Das Kunststoffmaterial wird durch einen radial verlaufenden Heissdurchgang 12 in eine Mehrfachverteilerplatte 14 und einen Heizerblock 16 in eine Matrize oder Form 18 eingespritzt. Der Mechanismus bzw. die Einrichtung ist in Querrichtung durch eine Positionierbüchse 20 zentriert, welche in eine Matrizenplatte oder Form 26 eingesetzt ist. Der Heizerblock 16 wird durch Isolierbüchsen 28 oben auf der Matrizenplatte 26 getragen und durch eine elektrische Heizeinrichtung (nicht gezeigt) beheizt. Die Isolierbüchsen 28 sind derart dünn ausgebildet, dass ein geringer Abstand zwischen den Matrizen erreicht wird. Da die Isolierbüchsen 28 nicht in die Oberfläche der Matrizenplatte 26 eingesetzt sind, können sie über die Oberfläche gleiten, so dass der Heizerblock 16 sich quer vom Zentrum relativ zur Matrizenplatte 26 bewegen kann, wenn thermische Ausdehnung oder Zusammenziehung eintritt. Der Heizerblock 16 hat vertikal verlaufende zylindrische Bohrungen 32 und durch jede der Bohrungen 32 erstreckt sich ein Ventilstift 34, der eine kegel-stumpfförmige Spitze 36 aufweist. Der Ventilstift 34 kann sich in vertikaler Richtung durch einen mittels eines Kolbens betriebenen Kulissenhebel (nicht gezeigt) hin und her bewegen, der an der Spitze bzw. dem oberen Ende 42 des Ventilstiftes 34 gelagert ist. Der Ventilstift 34 erstreckt sich durch eine Dichtungsbüchse 44, welche in den Heizerblock 16 eingesetzt ist. Die Dichtungsbüchse 44 besitzt eine Bohrung 46, welche mit der Bohrung 32 des Heizerblockes 16 fluchtet bzw. sich koaxial zu dieser erstreckt und welche durch eine Umfangsöff-nung 48 unterbrochen ist, die durch eine Durchgangsöffnung 50 hindurch mit Atmosphärenluft belüftet ist.

Gemäss Fig. 2 ist ein unterer Düsenteil 52 des Heizerblok-kes 16 durch einen Luftspalt 56 von der kühleren Matrizenplatte 54 getrennt. Die kegelstumpfförmige Spitze 36 des Ventilstiftes 34 befindet sich, wie in Fig. 2 gezeigt, in der Heizerbohrung 32 oberhalb der Durchgangsöffnung 58 in einer Matrizenplatte 54, die zur Matrize 18 (Fig. 1) führt, was der geöffneten Stellung entspricht.

Eine hohle, im allgemeinen zylindrische Düsendichtung erstreckt sich von der unteren Spitze 62 des Düsenteiles 52 des Heizerblockes 16 quer durch den Luftspalt 56 bis an die Matrizenplatte 54. Die Düsendichtung 60 hat eine innere Bohrung 64, welche an dieser Stelle in axialer Richtung mit der Bohrung 32 des Heizerblockes 16 fluchtet und durch welche die Spitze 36 des Ventilstiftes 34 sich hindurcherstreckt, so dass dieselbe in geschlossener Stellung in der Durchgangsöffnung 58 in der Matrizenplatte 54 aufgenommen werden kann. Die Düsendichtung 60 hat einen oberen Teil 66 und einen unteren Teil 68. Der obere Teil 66 der Düsendichtung 60 ist in einer zylindrischen Ausnehmung 70 im Düsenteil 52 des Heizerblockes 16 gesichert, während der untere Teil 68 der Düsendichtung 60 von einem ringförmigen Sitz 72 aufgenommen wird, welcher sich um die Durchgangsöffnung 58 der Matrizenplatte 54 herum erstreckt. Der ringförmige Sitz 72 hat eine obere horizontale Fläche 74 und der Mechanismus ist derart dimensioniert, dass der untere Teil 68 sich räumlich etwas getrennt von der horizontalen Fläche 74 befindet, was sich aus dem Zusammenbau des kalten Mechanismus ergibt. Bei Gebrauch erfolgt jedoch infolge nach unten stattfindender Ausdehnung des Mechanismus in der Grössenordnung von etwa 0,025 cm Berührung mit der horizontalen Fläche 74, wenn z. B. Temperaturen im Bereich von etwa 260—320° erreicht werden. Der untere Teil 68 der Düsendichtung 60 hat einen abgeschrägten äusseren Rand 76 und die ringförmige Aufnahme 72 weist eine zu diesem passend konisch ausgebildete äussere Wand 78 auf. Wie die Fig. 2 in der heissen Betriebsstellung zeigt, befindet sich der abgeschrägte äussere Rand 76 der Düsendichtung 60 mit einem genügenden Spielraum von der äusseren Wand 78 der ringförmigen Aufnahme 72 entfernt, so dass Querbewegungen der Düsendichtung 60 in der Grössenordnung von etwa 0,05 cm pro cm von der Zentrumsachse der Befestigungsplatte 10 aus infolge thermischer Ausdehnung des Mechanismus bei Betrieb möglich sind. Der Heizerblock 16 ist bei Zimmertemperatur mit Abmessungen hergestellt, die eine Quer- und Vertikalbewegung bei einer bestimmten Betriebstemperatur in die in Fig. 2 gezeigte Lage bzw. Stellung erlauben. Die seitliche Expansion kann wesentlich sein. So wird z. B. bei einer Ausführungsform nach Fig. 2 die Lage der Düsendichtung bei Zimmertemperatur etwas oberhalb und etwa 0,08 cm nach rechts der gezeigten Stellung gewählt. In der gezeigten ausgedehnten Stellung ist die Düsendichtung 60 über den Durchgang 58 zentriert und sitzt sicher gegenüber der Fläche 74 der ringförmigen Auflage 72, so dass Verlust von Schmelze durch ein Leck infolge hohen Einspritzdruckes, dem sie unterworfen ist, verhindert werden kann.

Bei Betrieb hebt der Einspritzdruck für das geschmolzene Kunststoffmaterial von der Spritzgussmaschine den Ventilstift 34 nach oben und öffnet den Durchgang 58, so dass geschmolzenes Kunststoffmaterial in die Matrize fliessen kann. Der Ventilstift 34 wird dann durch den Kulissenhebel in eine Stellung gedrückt, in welcher die untere Spitze des Ventilstiftes 34 in die Durchgangsöffnung 58 zu sitzen kommt und der Durchgang abgedichtet wird, wenn das geformte Produkt aus der Matrize entfernt wird. Dieser unter Hochdruck und Temperatur verlaufende Vorgang erfolgt zur Erzielung genügender Produktion mit hoher Häufigkeit. Die Wärme wird aus dem Heizelement nach unten durch den Düsenteil 52 des Heizerblockes 16 hindurch, welcher z. B. aus Beryllium-Kupferlegierung gebildet ist, zur unteren Spitze 62 geführt und weiterhin abwärts von der Schmelze durch den Ventilstift 34. Die Matrizenplatte 54, durch welche die Öffnung 58 sich erstreckt, ist z. B. durch konventionelle Mittel gekühlt. Während der Ventilstift 34 die Wärme unmittelbar in den Bereich der Austrittsöffnung 58 in der geschlossenen Position führt, so bewirkt er keine Erhitzung in diesem Bereich in der geöffneten Stellung und insbesondere unmittelbar vor dem Schliessen. Die Düsendichtung 60 führt jedoch zusätzliche Wärme aus der Spitze 62 des Heizerblockes 16 in den unmittelbaren Bereich der Durchtrittsöffnung 58 und diese Wärme dient dazu, ein Erstarren der Schmelze im Durchgangsbereich vor dem Schliessen auszu-schliessen oder zu vermindern. Dieses erleichtert zum grossen Teil die Aufnahme der Ventilstiftspitze 36 im Durchgang 58, so dass geringere Aufnahmedrücke verwendet werden können, welche z. B. die Abnutzung vermindern und die Betriebszeit des Mechanismus verlängern. Dieses ist insbesondere vorteilhaft, wenn wie eingangs genannt z. B. Materialien mit Hochtemperatureigenschaften eingesetzt werden. Die Düsendichtung 60 ist vorzugsweise aus einer Legierung mit hohem Ti-taniumgehalt hergestellt, welche die hohe Fliess- bzw. Streckgrenze liefert, die notwendig ist, um die Dichtung in diesem kritischen Bereich zu lokalisieren ohne Gefahr des Auftretens von häufigem Bruch infolge gleitender Berührung mit der Matrizenplatte 54, wie sie sich aus der thermischen Zusammenziehung oder Ausdehnung des Heizerblockes und wiederholten" hohen Einspritzdrücken ergeben kann.

Gemäss Fig. 3, in der die mit Fig. 2 gleichen Teile die gleichen Bezugszeichen haben, verläuft der gesamte untere Teil 68 der Düsendichtung 60 konisch nach innen. In gleicher Weise wie in der Ausführungsform nach Fig. 2 ist ausreichend Platz zwischen dem konischen unteren Teil 68 der Düsendichtung 60 und der horizontalen Fläche 74 und der konisch verlaufenden äusseren Wand 78 der ringförmigen Aufnahme 72 geschaffen, so dass thermische Ausdehnung und Zusammenziehung des Heizerblockes 16 ermöglicht ist. Bei Betrieb hat die

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Ausführungsform nach Fig. 3 den Vorteil, dass der konische untere Teil 68 der Düsendichtung 60 einen zusätzlichen Wärmeübergang auf den Bereich des Durchganges 58 verschafft, weil dieselbe keinen sich vermindernden Querschnitt aufweist. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise eine wesentliche tote Stelle bzw. Ecke vermieden, an der sich sonst geschmolzenes Kunststoffmaterial in der Nähe des Durchganges 58 ansammeln kann. Ausserdem ist die nach innen verlaufende konische Ausbildung des unteren Teiles 68 leicht nachgiebig in dem

Fall, wenn eine nach unten gerichtete thermische Ausdehnung infolge einer unerwarteten, über die gewünschte Temperatur hinaus erfolgende Temperaturerhöhung erfolgt. Weiterhin übt der Einspritzdruck der Schmelze eine nach aussen gerichtete s Kraft auf den konischen unteren Teil aus, wodurch das Abdichten gegen die horizontale Fläche der ringförmigen Aufnahme 72 in der Matrizenplatte 54 verbessert wird. Die anderen Vorgänge und Anordnungen entsprechen denjenigen nach der Ausführungsform von Fig. 2.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Spritzgusseinrichtung mit einem Schieberventil, in welchem ein vertikal angeordneter Ventilstift vorgesehen ist, der in einer Bohrung in einem in einer Matrizenplatte angeordneten Heizerblock hin und her bewegbar eingesetzt ist, um den Fluss von geschmolzenem Kunststoff aus einer Spritzgussmaschine in eine Matrize zu steuern, in welcher der Heizerblock einen unteren Düsenteil aufweist, der von der anliegenden Matrizenplatte durch einen Luftspalt getrennt ist und durch den sich der Ventilstift hindurch erstreckt, wodurch ein Ventil in einem Durchgang in der Matrizenplatte zu einer Matrize geschaffen ist, die an die untere Spitze des Düsenteils des Heizerblocks angrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass eine hohle, im allgemeinen zylindrische Dichtung (60) mit einem oberen (66) und einem unteren (68) Teil vorgesehen ist und mit einer zentralen Bohrung (64) im Düsenteil (52) des Heizerblockes (16) koaxial mit der Bohrung (32) desselben vorliegt, die sich von dort abwärts im wesentlichen bis zur Matrizenplatte (26, 54) erstreckt, wobei die Bohrung (64) der Dichtung (60) sich zwischen der Bohrung (32) des Heizerblockes (16) und dem Durchgang (58) in der Matrizenplatte (26, 54) erstreckt.

2. Spritzgusseinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Teil (66) der Dichtung (60) in einer zylindrischen Ausnehmung (70) im Düsenteil (52) des Heizerblockes (16) passend aufgenommen ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Spritzgusseinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrizenplatte (26, 54) eine ringförmige Auflage (72) besitzt, die sich um den Durchgang (58) herum erstreckt und den unteren Teil (68) der Dichtung (60) aufnimmt.

4. Spritzgusseinrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Auflage (72) eine horizontale Oberfläche (74) aufweist, auf welcher der untere Teil (68) der Dichtung (60) während des Betriebs bei vertikaler thermischer Ausdehnung des Heizerblockes (16) aufsitzt.

5. Spritzgusseinrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflage (72) in der Matrizenplatte (26, 54) eine äussere Wand (78) aufweist, welche sich räumlich getrennt von der Dichtung (60) befindet, wodurch genügendes Spiel (56) für eine seitliche Bewegung der Dichtung (60) relativ zur Matrizenplatte (26, 54) infolge thermischer Ausdehnung oder Zusammenziehung vorliegt.

6. Spritzgusseinrichtung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere Wand (78) der Auflage (72) nach aussen und oben konisch ausgebildet ist und der untere Teil (68) der Dichtung (60) einen äusseren Rand (76) aufweist, welcher in einem entsprechenden Winkel abgeschrägt ist.

7. Spritzgusseinrichtung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Teil (68) der Dichting (60) nach unten und nach innen sich konisch verjüngt.

8. Spritzgusseinrichtung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere Wand (78) der Auflage (72) in einem dem konischen Winkel des unteren Teils (68) der Dichtung (60) entsprechenden Winkel nach aussen und nach oben konisch ausgebildet ist.

9. Spritzgusseinrichtung nach Patentanspruch 1 oder 5, da; durch gekennzeichnet, dass die Dichtung (60) aus einer Ti-taniumlegierung gebildet ist.