DE2857129A1

DE2857129A1 - Duese fuer eine kunststoffspritzgussmaschine, ein extrudermundstueck oder ein heisskanalwerkzeug

Info

Publication number: DE2857129A1
Application number: DE19782857129
Authority: DE
Inventors: Walter Mueller
Original assignee: EWIKON ENTWICKLUNG und KONSTRUKTION GmbH and Co KG
Current assignee: EWIKON ENTWICKLUNG und KONSTRUKTION GmbH and Co KG
Priority date: 1978-06-07
Filing date: 1978-06-07
Publication date: 1980-04-30
Also published as: DE2857129C2; DE2824971A1; DE2824971C2

Description

Düse für eine Kunststoff spritzgußmaschine,
ein Extrudermundstück oder ein Heißkanalwerkzeug (Zusatz zu P 28 24 971.0-16) Gegenstand der Hauptanmeldung ist eine Düse für eine Kunststoffspritzgußmaschine, ein Extrudermundstück oder ein Heißkanalwerkzeug mit einem elektrisch betriebenen Heizelement, das einen Strömungskanal für die Kunststoffschmelze, einen Mantel und im Bereich der vorderen Endes eine Ausströmöffnung aufweist und dessen Querschnittsfläche zur Düsenspitze sich verringert und bei dem ausschließlich ein mittiger, in der vorderen Düsenspitze mit dem Mantel verbundener Heizstab vorgesehen ist, der Querschnitt des Heizstabes sich zum vorderen Ende verjüngt, zwischen der Verjüngung und dem Schaft des Heizstabes ein Teil mit großer Oberfläche vorgesehen ist, der maximale Querschnitt des Teiles mit großer Oberfläche gleich oder größer ist als der des Schaftquerschnittes und die Verjüngung des Heizstabes und der Teil mit großer Oberfläche im Bereich der Ausströmöffnungen liegen und bei dem der Mantel aus zwei ein- oder mehr- stückigen Teilen besteht und die beiden Mantelteile gegeneinander elektrisch isoliert sind.
Im Heizelement können im Betrieb Temperaturen bis zu 400 0C entstehen. Das Heizelement ist zusätzlich hohen Druckbeanspruchungen und ggf. auch Schlagbeanspruchungen ausgesetzt. Aus der Maschinendüse der Spritzgußmaschine wird die Kunststoffschmelze mit einem Druck von ca. 1.200 kp/cm2 in das Werkzeug hineingeschossen.
Hierbei treten hohe Einspritzgeschwindigkeiten auf, die unkontrollierbare Strömungsbelastungen mit sich bringen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Heizelement nach der Hauptanmeldung weiterzubilden und so zu gestalten, daß es hohe Wärme- und Druckbelastungen aufnehmen kann.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß eines der Mantelteile als Dehnungsausgleich ausgebildet ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden beschrieben.
Es zeigen: Fig. 1 die Teilansicht eines Heißkanalwerkzeuges im Schnitt, Fig. 2 eines der in Fig. 1 dargestellten Heizelemente im Vertikalschnitt, Fig. 3 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles III in Fig. 2, Fig. 4 das Heizelement nach der Fig. 2 in perspektivischer Darstellung und im Schnitt, Fig. 5,6 und 7 das hintere Mantelteil des Heizelements in verschiedenen Betriebsstellungen im Schnitt, Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Heizelements im Schnitt, Fig. 9 konstruktive Einzelheiten des Heizeements nach der Fig. 8, Fig. 10 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Heizelements in schaubildlicher Darstellung, Fig. 11 eine konstruktive Einzelheit des Heizelements nach der Fig. 10, Fig. 12,13 und 14 weitere Ausführungsbeispiele von Heizelelmenten, bei denen der Mantel aus zwei untereinander elektrisch isolierten Teilen besteht.
Das in der Fig. 1 aufgezeigte #eißkanalspritzgußwerkzeug weist eine Aufnahmebuchse 1 für eine Maschinendüse auf. Über diese Maschinendüse wird ein Verteilerkanal 2 gefüllt, in dem ein langgestreckter Heizdraht 3 zum Aufheizen der Kunststoffschmelze vorgesehen ist.
Von dem Verteilerkanal 2 aus gelangt die Kunststoffschmelze in Heizelemente 4, die mit ihrem rückwärtigen Ende in den Verteilerkanal 2 ragen. Die Kunststoffschmelze durchströmt die Heizelemente 4 und gelangt über die Ausströmöffnungen 5 am vorderen Ende der Heizelemente in die Formnester 6. Die Öffnung des Werkzeuges zur Entformung der erstarrten Spritzlinge erfolgt in der Ebene 7. Die Spritzlinge werden von den Ausstoßern 8 aus dem Formnest entfernt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2 bis 4 setzt sich das Heizelement aus einem mittigen Heizstab 9 und einem vorderen sowie einem hinteren Mantelteil 10,11 zusammen. Durch Isolierscheiben 12,13 werden die beiden Mantelteile elektrisch untereinander isoliert.
Sie sind über den Heizstab 9 miteinander verbunden.
In dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2 bis 4 erfolgt die Stromzuführung über einen Steckkontakt 14 und einen Kontaktring 15, der mit dem hinteren Mantelteil 11 leitend verbunden ist. Der Stromfluß ist in der Fig. 2 angedeutet. Er geht über den Kontaktring 15, das hintere Mantelteil, den Heizstab und das an Masse liegende vordere Mantelteil. Der Heizstab kann aus Chrom-Nickel-Stahl gefertigt werden, während die Mantelteile 10 und 11 aus einem Baustahl hergestellt sind. Der Heizstab 9 ist mit einer lanzenartigen Spitze 16 ausgerüstet, die im Querschnitt rechteckig ist und in den runden Teil des Heizstabes übergeht. Im Heizelement können Temperaturen bis zu 4000C entstehen. Mit dem vorderen Ende des Heizstabes sind im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 4 zwei Stege 17,18 verbunden, die einstückig mit dem vorderen Mantelteil sind und vom Aussenrand des Mantelteils in Richtung auf den Heizstab gebogen wurden. Diese Stege begrenzen zusammen mit dem vorderen Ende des Heizstabes die Ausströmöffnungen 5 des Heizelements. Die Ausströmöffnungen 5 im vorderen Mantelteil 10 beginnen vor der Querschnittsverjüngung des Heizstabes. Die seitlichen Ausleger des lanzenartigen Endes 16 des Heizstabes erstrecken sich durch die Ausströmöffnungen 5 nach aussen.
Hierdurch wird eine intensive Flächenberührung des vorderen Heizstabendes mit der Kunststoffschmelze erzielt, die zu einem optimalen Wärmetausch zwischen dem Heizstab und der Kunststoffschmelze führt. Auch die Stege 17 heizen je nach Wahl ihrer Querschnitte die Kunststoffschmelze auf, obwohl zwischen dem vorderen Ende des Heizstabes und den Stegen 17,18 ein Temperaturabfall vorhanden ist.
Durch die beschriebene Gestaltung des vorderen Endes des Heizelementes und den damit geschaffenen Stromkreis wird eine intensive Aufheizung im unmittelbaren Bereich der Einspritzöffnung zum Formnest des Werkzeuges erzielt.
Da der Wärmetausch zwischen den aktiven Heizern des Heizelements sowie der Kunststoffschmelze direkt stattfindet, ohne zwischengeschaltete Materialien, arbeitet das Heizelement praktisch trägheitslos.
Das rückwärtige Teil 19 des vorderen Mantelteils 10 weist einen größeren Druchmesser auf als das übrige Mantelteil und ist in dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2 und 4 als zylindrische Kammer 20 ausgebildet, die teilweise das hintere Mantelteil 11, den Kontaktring 15 und die beiden Isolierscheiben 12,13 aufnimmt. Diese Kammer 20 ist über eine Ringmutter 21 verschließbar.
Die Wärmebelastungen des Heizelements können dadurch aufgefangen werden, daß eines der Mantelteile als Dehnungsausgleich ausgebildet ist.
Zu diesem Zweck ist bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2 bis 4 das hintere Mantelteil 11 wechselseitig mit kreissegmentförmigen Einschnitten 22 versehen. Diese Einschnitte 22 können im Bereich ihrer am Umfang des Mantelteils liegenden Öffuungsränder im kalten Zustand des Heizelements zusammengepreßt sein, wie dies in der Fig. 7 aufgezeigt ist. Stellt die Fig. 7 den Ausgangszustand des hinteren Mantelteils dar, so sind in den Fig. 5 und 6 Betriebszustände aufgezeigt, die sich bei einer Wärmebelastung des Heizelements ergeben. Auch die Fig. 5 kann den Ausgangszustand bilden.
Durch die Einschnitte und durch eine besondere Wahl der Anordnung kann auch der elektrische Stromfluß beeinflußt werden. Hierdurch läßt sich eine Beeinflussung der Temperaturführung im Heizelement erreichen.
In den Innenraum des hinteren Mantelteils 11 strömt die Kunststoffschmelze aus dem Verteilerkanal 2 über Öffnungen 23.
Dem durch den mittigen Heizstab 9,16 und die Mantelteile 10,11 begrenzten Strömungskanal für die Kunststoffschmelze ist das Bezugszeichen 24 zugeordnet.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 8 und 9 ist das hintere Manteiteil 31 als zylindrische Schraubenfeder ausgebildet. Diese zylindrische Schraubenfeder ist am hinteren Ende über einen Haltesteg 32 mit dem Heizstab verbunden.
Im übrigen stimmt der Aufbau des Heizelements nach der Fig. 8 mit dem nach der Fig. 2 überein.
Das hintere Mantelteil 33 bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 10 und 11 ist siebförmig ausgebildet und mit Längsschlitzen 34 versehen. Die die Längsschlitze begrenzenden Stege können bei der Wärmebelastung des Heizelements im Betrieb deformiert werden und z.B. die in strichpunktierten Linien in der Fig. 11 angedeutete Form einnehmen.
In der Fig. 12 ist ein Heizelement dargestellt, bei dem das vordere Mantelteil 35 mit Einschnitten 36 versehen ist, die einen Dehnungsausgleich unter dem Einfluß der Wärmebelastung im Betrieb ermöglichen. Das hintere Man- telteil 37 ist scheibenförmig ausgebildet und mit Durchströmkanälen 38 zum Einführen der Kunststoffschmelze in den Strömungskanal 39 ausgerüstet. Das vordere Mantelteil 35 ist gegenüber dem hinteren Mantelteil 37 durch eine Isolierscheibe 40 elektrisch isoliert. Zwischen der Endscheibe der Überwurfmutter 41, die die beiden Mantelteile zueinander festlegt, und dem hinteren Mantelteil 37 ist ebenfalls eine Isolierscheibe 42 vorgesehen.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 13 ist das hintere Mantelteil 43 mit einer Metallmembran 44 ausgerüstet, die mit Durchströmbohrungen 45 für die Kunststoffschmelze versehen ist. Die Innenränder der Metallmembran sind ist mit dem Heizstab 9 verbunden, so daß über die Membran ein Dehnungsausgleich zwischen den Funktionsteilen des Heizelements vorgenommen werden kann.
Die Fig. 14 zeigt ein Hazelement, bei dem das vordere Mantelteil 46 und das hintere mit Einschnitten versehene Mantelteil 47 gegenüber dem Spritzwerkzeug elektrisch isoliert sind. Als Isolierung dienen die Isolierscheiben 48, 49 und 50 sowie die Hülse 51. Der Strom wird über die Anschlüsse 52 und 53 geleitet. Der Kontaktring 54 und das rückwärtige Teil 55 des vorderen Mantelteils 46 sind in einer zylindrischen Ringkammer 56 angeordnet, die durch eine Ringmutter 57 verschlossen wird.

Claims

Patentansprüche 1. Düse für eine Kunststoff spritzgußmaschine, ein Extrudermundstück ader ein Heißkanalwerkzeug mit einem elektrisch betriebenen Heizelement, das einen Strömungskanal für die Kunststoffschmelze, einen Mantel und im Bereich des vorderen Endes eine Ausströmöffnung aufweist und dessen Querschnittsfläche zur Düsenspitze sich verringert und bei dem ausschließlich ein mittiger, in der vorderen Düsenspitze mit dem Mantel verbundener Heizstab vorgesehen ist, der Querschnitt des Heizstabes sich zum vorderen Ende verjüngt, zwischen der Verjüngung und dem Schaft des Heizstabes ein Teil mit großer Oberfläche vorgesehen ist, der maximale Querschnitt des Teiles mit großer Oberfläche gleich oder größer ist als der des Schaftquerschnittes und die Verjüngung des Heizstabes und der Teil mit großer Oberfläche im Bereich der Ausströmöffnungen liegen und bei dem der Mantel aus zwei ein- oder mehrstückigen Teilen besteht und die beiden Mantelteile gegeneinander elektrisch isoliert sind, nach Patent ........, (Patentanmeldung P 28 24 971.0-16), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eines der Mantelteile als Dehnungsausgleich ausgebildet ist.
2. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hintere Mantelteil (11) wechselseitig mit kreissegmentförmigen Einschnitten (227 versehen ist.
3. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hintere Mantelteil als zylindrische Schraubenfeder (31) ausgebildet ist, die am hinteren Ende mit einem als Heizstab (9) befestigten Haltesteg (32) versehen ist.
4. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hintere Mantelteil siebförmig ausgebildet ist und Längsschlitze (34) aufweist.
5. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hintere Mantelteil (37) als Scheibe ausgebildet ist, mindestens einen Durchströmkanal (38) für die Kunststoffschmelze aufweist und im vorderen Mantelteil zueinander versetzteEinschnitte (36) vorgesehen sind.
6. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hintere Mantelteil mit einer am Heizstab festgelegten Metallmembran (44) ausgerüstet ist, die mit Durchströmbohrungen (45) für die Kunststoffschmelze versehen ist.
7. Düse nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschnitte (22,36) im Bereich ihrer am Umfang des Mantelteils liegenden Öffnungsränder im kalten Zustand des Heizelements zusammengepreßt sind.