DE2356764C3

DE2356764C3 - Heißkanal-SpritzgieDwerkzeug mit mehreren Formhohlräumen

Info

Publication number: DE2356764C3
Application number: DE2356764A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-11-21
Filing date: 1973-11-14
Publication date: 1979-08-23
Also published as: JPS537932B2; FR2207019A1; GB1405993A; DE2356764B2; CA976314A; FR2207019B1; DE2356764A1; US3822856A; BR7308954D0; JPS4982517A

Description

Die Erfindung betrifft ein Heißkanal-Spritzgießwerkzeug mit mehreren Formhohlräumen entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Bei einem bekannten Heißkanal-Spritzgießwerkzeug dieser Art E. P. M ο s I ο »Runnerless Molding« Reinhold Publishing Corp, New York 1960, Seite 41/42) wird der in dem Düsenkörper verlaufende Heißkanal nichi unmittelbar, sondern über davon unabhängige Verteilerkanäle mit den Formhohlräumen verbunden. Dabei geht das bei jedem Spritzvorgang in die Verteilerkanäle geförderte Material entweder verloren oder es muß einer Wiederaufarbeitung zugeführt werden.

Es ist weiterhin ein Spritzgießwerkzeug bekann', bei welchem die Schmelze durch seitliche Austrittsöffnungen eines Düsenkörpers in einen Formhohlraum eintritt (»Der Plastverarbeiter«, 1965, Heft 1, Seite 33-37, insbesondere Abb. 15 F auf Seite 33).

Bei diesem bekannten Spritzgießwerkzeug ist der mit einem Düsenheizband versehene Düsenkörper Bestandteil des Spritzzylinders und wird in eine Bohrung der Spritzgießform eingeführt. Der Düsenkörper bildet somit keinen Bestandteil des eigentlichen Spritzgießwerkzeuges. Für eine Abdichtung des Düsenkörpers gegenüber den in der Form angrenzenden Formteilen sind große Dichtflächen erforderlich, die große Wärmeübergangsflächen darstellen. Das führt zu einem starken Wärmeübergang zwischen der beheizten Düse und den kalten Formteilen. Der vorgenannten Druckschrift ist auch nicht zu entnehmen, daß in den Werkzeugeinsätzen mehrere vuneinander unabhängige Formhohlräume angeordnet sind.

Es ist weiterhin ein als Zweifachdüsenwerkzeug ausgebildetes Heißkanal-Spritzgießwcrkzeug bekannt (Plastverarbeiter 1966, Heft 3, Seiten 157-159), bei welchem zwei Düscnkörper an einer beheizten, wärmeisoliert gehaltenen Verteilerp atle angebracht sind. Dabei weist jeder Düsenkörper einen axialen Hcißkanai auf, der in einer zentral am Ende des Düsenkörpers gebildeten Düsenöffnung verläuft. Diese Düseiiöllnung steht mit Angtiijkanaien in einer Form in Verbindung, die in der Verlängerung der Heißkanäie verlaufen. Der Düsenkörper ist dabei aus Berylliunikupfer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Heißkanal-Vielfachspritzgießwerkzeug der eingangs genannten Art ein angußloses Anspritzen durch eine solche Ausbildung des Düsenkörpers zu ermöglichen, daß die Düsenöffnungen möglichst dicht an den Einspritzöffnungen in die Formhohlräume liegen.

ίο Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Düsenkörper sich zu der Stirnfläche hin konisch verjüngt, daß im konischen Bereich des Düsenkörpers radial vorspringende Längsrippen angeordnet sind und daß in der Stirnfläche von der Mündung des Heißkanals sich Radialkanäle in radialer Richtung der Längsrippen erstrecken und an ihren Enden in die Düsenöffnungen übergehen.

Durch die Längsrippen wird die Wärme von dem Heizblock bis zu den Düsenöffnungen geleitet, die an den Enden der Radialkanäle gebildet sind. An diese Düsenöffnungen können sich unmittelbar die Einspritzöffnungen der Formhohlräume anschließen. Auf diese Weise wird die Schmelze bis an diese Einspritzöffnungen heran flüssig gehalten. Andererseits ist durch einen Luftspalt zwischen dem Düsenkörper und den übrigen Formteilen eine Wärmeisolierung des Düsenkörpers gewährleistet.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Beheizungseinrichtung bei einem ersten Ausführungsbeispiel.

F i g. 2 eine perspektivische Ansicht einer Beheizungseinrichtung bei einem zweiten Ausführungsbei-S5 spiel.

Fig.3 eine Schnittansicht und einen Teil eines Heißkanal-Spritzgießwerkzeugs.

F i g. 4 eine Teilschnittansicht und das äußere Ende des Düsenkörpers bei dem ersten Ausführungsbeispiel mit benachbarten Formhohlräumen.

F i g. 5 eine Schnittansicht auf Linie V-V von F i g. 4.

Fig.6 eine Teilschnittansicht und das äußere Ende des Düsenkörpers bei dem zweiten Ausführungsbeispiel mit benachbarten Formhohlräumen.

■*' Fig. 7 ist eine Schnittansicht auf Linie VII-VIl von Fig. 6.

Fig.4 zeigt einen Teil eines Heißkanal-Spritzgießwerkzeugs einer Beheizungseinrichtung 10 und einem Formteil 12, bei der der Kunststoff von der Seite her eingespritzt wird. Das Formteil 12 bildet Formhohlräume 14, die zur Fertigung von Behälterkappen eingerichtet sind. Das Verteilersystem weist eine Verteilerplatte 16 auf, welche auf einer Anzahl von Beheizungseinrichtungen abgestützt ist, die der gezeigten Beheizungseinrichtung 10 gleich sind. Beispielsweise kann die Verteilerplatte 16 die Form eines horizontalen Kreuzes aufweisen, wobei drei weitere symmetrisch angeordnete Beheizungseinrichtungen zusätzlich zu der gezeigten Beheizungseinrichtung 10 vorgesehen sind. Im Betrieb Wi fließt der aufgeschmolzene Kunststoff von der Spritzgießmaschine 13 durch die Verteüerplatte 16, durch den Heißkanal 20 in der Beheizungseinrichtung 10 und in die Formhohlräume 14.

Bei einem ersten Alisführungsbeispiel weist die "> Beheizungseinrichtung 10 in l· i g. I einen Heizblock 22 und einen Düsenkörper 24 auf. Der Heizblock 22 und der Düsenkörper 24 sind normalerweise fest miteinander verbunden, obgleich sie auch getrennt nut einem

nicht gezeigten Adapterstutzen ausgebildet sein könne«, der am Heizblock 22 vorgesehen ist, um einen Austausch von DQsengliedern verschiedener Größen und Formen bei Verwendung bei einem einzelnen Heizblock 22 zu ermöglichen. Der Heizblock 22 ist mit einem kreisförmigen elektrischen Heizelement 25 versehen, welches mit einer nicht gezeigten elektrischen Energieversorgung verbunden ist Dadurch wird die Beheizungseinrichtung 10 auf eine Temperatur erhitzt, die ausreicht, um den Kunststoff in der Beheizungseinrichtung 10 in einem aufgeschmolzenen Zustand zu halten.

Der Düsenkörper 24 besitzt konische Grundform und verläuft vom Heizblock 22 zu einem äußeren stumpfen Ende mit der Stirnfläche 26. Der Düsenkörper 24 kann einen zylindrischen Teil 27 angrenzend an den Heizblock 22 aufweisen. Auf der konischen Oberfläche 28 des Düsenkörpers 24 sind vier radial vorspringende Längsrippen 30 angeordnet, welche bis zu der Stirnfläche 26 des Düsenkörpers 24 verlaufen. Jede der Längsrippen 30 weist eine U-förmige Düsenöffnung 32 auf, welche an der Stirnfläche 26 des Düsenkörpers 24 vorgesehen ist.

Wie in Fig.4 und 5 zu sehen ist, teilt sich der Heißkanal 20, der zentral durch den Heizblock 22 und den Düsenkörper 24 der Beheizungseinrichtung 10 verläuft, in Radialkanäle 34 an der Stirnfläche 26 des Düsenkörpers 24, die in die Düsenöffnungen 32 übergehen. Die Beheizungseinrichtung 10 besteht vorzugsweise aus einer Beryllium-Kupfer-Legierung und überträgt genügend Wärme von Heizelement 25, um den Kunststoff in den Radialkanälen 34 und den Düsenöffnungen 32 in einem aufgeschmolzenen Zustand zu halten.

In Fig.3 ist die Beheizungseinrichtung 10 in einer Bohrung 36 angeordnet, welche in einer Hohlraumplatte 38 und einer Stützplatte 40 vorgesehen ist. Die Hohlraumplatte 38 und das Formteil 12 bilden zusammen in üblicher Weise die Formhohlräume 14. Die Stützplatte 40 ist an der Hohlraumplatte 38 durch Bolzen 44 befestigt. Auf der gegenüberliegenden Seite der Beheizungseinrichtung 10 ist die Verteilerplatte 16 an der Hohlraumplatte 38 und der Stützplatte 40 durch Bolzen 46 befestigt. Es ist äußerst wünschenswert, eine gleichförmige Wärmeübertragung in der Beheizungseinrichtung 10 zu erzielen. Daher sollten die Bolzen 44, 46 gleichmäßig angezogen sein, um gleichmäßigen Druck auf die Beheizungseinrichtung 10 auszuüben. Zwischen der Stützplatte 40 und der Verteilerplatte 16 ist ein Luftspalt 48 gebildet, wobei sich die Verteilerplatte 16 an den Beheizungseinrichtungen abstützt. Die Hohlraumplatte 38, die Stützplatte 40 und das Formteil 12 bestehen jeweils aus Stahl und werden durch bekannte Mittel gekühlt. Die Verteilerplatte 16 besteht ebenfalls aus Stahl, wird aber dadurch erhitzt, daß sie mit der Beheizungseinrichtung 10 und den durch diese fließenden aufgeschmolzenen Kunststoff unter gleichmäßigem Druck in Verbindung steht. Der Luftspalt 48 dient daher als Isolierung zwischen der heißen Verteilerplatte 16 und der kalten Stützplatte 40. Auf ähnliche Weise ist ein Luftspalt 50 zwischen der Beheizungseinrichtung 10 und der Wandung 52 der Bohrung 36 vorgesehen, um die Beheizungseinrichtung 10 von der kalten Stulzplatte 40 zu isolieren. Die Beheizungseinrichtung 110 ist ferner im Abstand von der Wandung 52 und dem Eloden 54 der Bohrung 36 in der Hohlraumplatte 38 angeordnet, so daß ein Zwischenraum 56 ^ebiidei wini, der um und unier dem linieren Teil der Beheizungseinrichtung 10 verläuft Dieser Zwischenraum 56 füllt sich im Betrieb mit Kunststoff, der eine Isolierung zwischen der Beheizungseinrichtung 10 und der gekühlten Hohlraumplatte 38 bewirkt Der Luftspalt 50 ist von dem Zwischenraum 56 durch eine Hülse 58 getrennt die aus niedrigleitendem Stahl besteht und sich auf einer vorspringenden Umfangskante 59 in der Hohlraumplatte 38 abstützt und dazu dient, die Beheizungseinrichtung 10 in der Bohrung 36 zu

ίο zentrieren. Der Luftspalt 50 verläuft derart daß er die Hülse 58 gegen die Stützplatte 40 isoliert während der Zwischenraum 56 derart verläuft daß es einen Teil der Hülse 58 gegen den Heizblock 10 isoliert Daher wird ein Wärmeverlust durch die Hülse 58 dadurch verhindert daß sich nur ein kleiner oberer Teil 59 in Kontakt mit der Beheizungseinrichtung 10 befindet und ein kleiner unterer Teil 60 sich in Kontakt mit der Hohlraumplatte 38 befindet. Diese Konstruktion hält die Beheizungseinrichtung 10 sicher in einer zentralen Stellung in der Bohrung 36 und ermöglicht gleichzeitig eine leichte horizontale Bewegung der Verteilerplatte 16 gegenüber dem Heizblock 10, um die durch den Durchgang von aufgeschmolzenem Kunststoff bedingte Wärmeausdehnung der Verteilerplatte 16 aufzunehmen.

Zwischen der Verteilerplatte 16 und der Beheizungseinrichtung 10 ist eine Abdichtung 61 vorgesehen, um im Betrieb einen Durchtritt von aufgeschmolzenem Kunststoff zu vermeiden.
Wie am besten in Fig.4 zu sehen ist, weist die Hohlraumplatte 38 kreisförmige Einspritzöffnungen 62 auf, welche durch vorstehende Schultern 64 ^wischen der Wandung 52 der Bohrung 36 und den Formhohlräumen 14 angrenzend an jede der Düsenöffnungen 32 verlaufen. Der Durchmesser jeder Einspritzöffnung 62 beträgt vorzugsweise die zweifache Dicke der entsprechenden vorstehenden Schulter 64; bei diesem Ausführungsbeispiel etwa 1 mm bzw. 0,5 mm. Die Einspritzöffnung 62 ist wiederum kleiner als die benachbarte U-förmige Düsenöffnung 32 in der Längsrippe 30 des Düsenkörpers 24 der Beheizungseinrichturig 10.

Im Betrieb ist die Beheizungseinrichtung 10 wie in Fig. 3 angeordnet, um Behälterkappen in den Formhohlräumen 14 ?u spritzen. Nach dem ersten Zusammenbau des Gerätes mit der Form 42 wird die

4") Beheizungseinrichtung 10 vom Heizelement 25 erhitzt und der aufgeschmolzene Kunststoff unter sehr hohem Druck aus der Spritzgießmaschine 18 der Verteilerplatte 16 zugeführt. Dieser aufgeschmolzene Kunststoff strömt durch die Verteilerplatte 16 zu den verschiedenen stützenden Beheizungseinrichtungen HO, von denen nur eine gezeigt ist. Der aufgeschmolzene Kunststoff strömt durch den Mittelteil des Heißkanals 20 in der Beheizungseinrichtung 10 und durch die Radialkanäle 34 an der Stirnfläche 26 des Düsenkörpers 24 zu den Düsenöffnungen 32. Der aufgeschmolzene Kunststoff füllt natürlich den Zwischenraum 56 zwischen der Beheizungseinrichtung 10, der Wandung 52 und dem Boden 54 der Bohrung 36 und bildet eine Isolierung zwischen der heißen Beheizungseinrichturig 10 und den

hi ι umgebenden kalten Stütz- und Hohlraumplatten 40, 38 aus Stahl. Der unter Druck befindliche aufgeschmolzene Kunststoff strömt durch die Düsenöffnimgen und die entsprechenden Einspritzöffnungen 62, i:m rfio Formhohlräume 14 auszufüllen. Aufgrund de sehr hohen ■ Druckes des aufgeschmolzenen Kunststoffes in der Größenordnung von 700 bis 1400 bar findet dieser Spritzvorgang fast augenblicklich statt. Der Druck wird

d iiiCU iniu, withrriiü rH>mf<uimpiiiitC *8 ϋΠύ

Form 42, wie vorstehend beschrieben, gekühlt werden, erstarrt der Kunststoff schnell in den Formhohlräumen 14 und bilde! die Behälterkappen, die dann aus dem Spritzgießwerkzeug entfernt werden. Beim Entfernen der gespri^;7ten Behälterkappen bleibt der Kunststoff in der Vcrieilerplatte 16 und der Beheizungseini ichtung 10 einschließlich der Radialkanäle 34 und der Düsenöffnungen 32 im aufgeschmolzenen Zustand. Wie am besten in H g. 4 und 5 zu sehen ist, erstarrt der in den Einspritzöffnungen 62 verbliebene Kunststoff nach dem schnellen Durchtritt durch die Einspritzöffnungen 62 und bildet kleine Angüsse 66, welche den Strom von aufgeschmolzenem Kunststoff in die Formhohlräume 14 blockieren, während die gespritzten Behälterkappen entferm werden.

Nach Entfernen der gespritzten Behälterkappen aus den Formhohlräumen 14 und erneutem Anbringen der Form 42 wird der hohe Einspritzdruck erneut auf den aufgeschmolzenen Kunststoff von der Spritzgießmaschine 18 gegeben, wodurch die Angüsse 66 in die jeweiligen Formhohlräume 14 gedruckt werden und danach weiterer aufgeschmolzener Kunststoff eingespritzt wird. Die Angüsse 66 sind klein genug, so daß sie teilweise oder vollständig von dem eingespritzten aufgeschmolzenen Kunststoff aufgeschmolzen werden und daher die Qualität der Spritzteile nicht nachteilig beeinflussen. Bei der zweiten Einspritzung und den nachfolgenden Einspritzungen strömt kein Kunststoff in den den Düsenkörper 24 der Beheizungseinrichtung 10 umgebenden Zwischenraum 56, da dieser Zwischenraum 56 mit Kunststoff von der ersten Einspritzung gefüllt bleibt. Das Einspritzen von aufgeschmolzenem Kunststoff unter hohem Druck und Entfernen der erstarrten Spritzteile aus den Formhohlräumen 14 erfolgt abwechselnd in schneller Folge, um eine gewünschte Anzahl von Spritzteilen schnell herzustellen. In der beschriebenen Weise ist eine Vielzahl von Gegenständen herstellbar, die sich für Spritzgußverfahren eignen, bei denen der Kunststoff von der Seite her in das Spritzgießwerkzeug eingespritzt wird.

Verständlicherweise sind die Wärmeübertragungsbedingungen neben den Einspritzöffnungen 62 kritisch, um die Bildung von erstarrten Angüssen 66 minimaler Größe zu ermöglichen, welche den Strom des aufgeschmolzenen Kunststoffes beim Entfernen des geformten Spritzteiles aus den Formhohlräumen 14 blockie?rcn. Darütvrhin.ius muß die von der Beheizung?, einrichtung IC gelieferte Wärrnr durch die Küiiiung vo; der Hohlraumplaite 38 her ausgeglichen werden, damii der aufgeschmolzene Kunststoff in den Formhohlräu ¹^ men 14 schnell erstarren kann. Diese Faktoren wcrder besonders kritisch in Anbetracht der verwendeten sehi kleinen Abmessungen, besonaers der Dicke dei vorstehenden Schultern 64. Es. ha« sich gezeigt, tlaO durch allmähliche Verminderung der Größe de:

Hi konischen Düsenkörpers 24 zur Stirnfläche 26 unt durch die Längsrippen 30 eine ausreichende, aber nichi übermäßige Wärmeübertragung vom Heizblock 22 stattfinden kann, um den Kunststoff in den Radialkanälen 34 und den Düsenöffnungen 32 im aufgeschmolze-

'^r> nen Zustand zu halten. Durch die Ausbildung dei Längsrippen 30 des Düsenkörpers 24 wird eir minimaler Betrag an erforderlicher Wärme an die Stellen neben den Formhohlräumen 14 geleitet während ein maximales Volumen der gekühlter Hohlraumplatte 38 zwischen dem Düsenkörper 24 und den Formhohlräumen 14 geschaffen wird. Aus Fig. 5 isl ersichtlich, daß ein Düsenkörper 24 mit einer kreisförmigen Stirnfläche 26 eine größere Wärmemenge auf die Fläche neben den Formhohlräumen 14 übertrager

'' würde und darüberhinaus das Volumen der Hohlraumplatte 38 vermindert würde, welches für die Kühlung in diesem Bereich sorgt. Obwohl andere Formen von Längsrippen 30 zufriedenstellende Wärmeübertragung ermöglichen, wird die konvexe Form bevorzugt, da sie

^!" die Ausbildung des Düsenkörpers 24 und der benachbarten Bohrung 36 in der Hohlraumplatte 38 erleichtert Wie in F i g. 5 zu sehen ist, wird eine unerwünschte Wärmeübertragung von Düsenkörper 24 zur Hohlraumplatte 38 durch die von dem Kunststoff im Zwischenraum 56 gebildete Isolierung verringert. Die Beheizungseinrichtung 10 kann zufriedenstellend betrieben werden, wenn die Düsenöffnungen 32 etwas größer ausgebildet sind als die Einspritzöffnungen 52. mit denen sie fluchten.

^a" Das in Fig. 2, δ und 7 gezeigte Ausführungsbeispiel der Beheizungseinrichtung 10 unterscheidet sich von dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel dadurch, daß der konische Düsenkörper 24 eine kürzere Länge mit größerer Schrägung und statt vier nur zwei

^J' Längsrippen 30 und Düsenöffnungen 32 aufweist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Heißkanal-Spritzgießwerkzeug mit mehreren Formhohlräumen, mit einem in der Spritzgießform angeordneten, beheizbaren Heizblock und mit einem in wärmeleitender Verbindung mit dem Heizblock stehenden Düsenkörper, der längs des größten Teils seiner Oberfläche durch einen Luftspalt gegenüber den übrigen Formteilen wärmeisoliert ist und der einen sich längs durch den Düsenkörper erstreckenden, an der Stirnfläche des Düsenkörpers mündenden Heißkanal aufweist, wobei die durch den Heißkanal eingespritzte Schmelze vor der Stirnfläche des Düsenkörpers in radialer Richtung zu den Formhohlräumen fließt, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (24) sich zu der Stirnfläche (26) hin konisch verjüngt, daß im konischen Bereich des Düsenkörpers (24) radial vorspringende Längsrippen (30) angeordnet sind und daß in der Stirnfläche (26) von der Mündung des Heißkanals (20) sich Radialkanäle (34) in radialer Richtung der Längsrippen (30) erstrecken und an ihren Enden in die Düsenöffnungen (32) übergehen.