DE4014244C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kaltkanalblock als Teil einer Spritzgußmaschine zum angußlosen Spritzgießen von Flüssigsilikon in ein anzuflanschendes beheiztes Werkzeug, mit zumindest einer gekühlten Angußdüse, einer hydraulisch gesteuerten, im vorderen Bereich konisch ausgebildeten Verschlußnadel und einer aus einer Titanlegierung bestehenden Temperierschutzscheibe zur Wärme­ trennung zwischen Angußdüsen und Werkzeug.

Es ist bekannt, mit derartigen Kaltkanalblöcken Flüssigsilikon zu verarbeiten, wobei es sich um ein Zwei-Komponentenmaterial handelt, das üblicherweise als LSR (Liquid Silicon Rubber) und vom Rohstoffproduzenten als pastenartiges Produkt angeliefert wird. LSR besteht aus zwei Komponenten, die in genauem Mischungs­ verhältnis dosiert werden und mit einer besonders ausgerüsteten Spritzgießmaschine verarbeitet werden. Dabei erfolgt das Ver­ mischen der beiden Komponenten in einer Zuführeinrichtung durch einen statischen Mischer und auf der Spritzgießmaschine über eine Mischschnecke. Die Mischung wird in ein beheiztes Werkzeug einge­ spritzt und vulkanisiert dort aus.

Im Gegensatz zu Thermoplasten und Gummi-Elastomeren weist LSR eine niedrige Viskosität auf.

Üblicherweise umfaßt ein Kaltkanalblock für das Spritzmaterial einen Vorverteiler, einen Verteiler sowie Angüsse. Dieses System führt zu entsprechend großen Abfällen, die einerseits wegen der hohen Rohstoffpreise die Kosten merklich erhöhen, andererseits aber eine erhebliche Umweltbelastung darstellen, da einmal ausvulkanisiertes Elastomer nicht erneut in den Produktionsprozeß zurückgeführt werden kann.

Zum Stand der Technik kann verwiesen werden auf die DE-A-26 13 173. Offenbart ist eine Spritzgießmaschine mit einer Mehrfachform und einer entsprechenden Mehrfach-Spritzdüse. Vor den Angußöffnungen jedes Formnestes ist eine nach außen offene Vorkammer angeordnet. Die Mehrfachdüse besteht aus einer die Vorkammer abschließenden Hohldüse und einer darin angeordneten, die Angußöffnung verschließenden Düsennadel, die unter Wirkung des sich in der Vorkammer aufbauenden Spritzdrucks entgegen einer Federkraft in die Öffnungslage verschiebbar ist. Diese Düsennadel durchgreift die Angußöffnung bis zum bündigen Abschluß mit der angußseitigen Wandung des Formnestes, wobei die die Düsennadel umgebende Hohldüse in dem Spritzdüsenkörper axial verschiebbar ist.

Der CH-A-2 47 291 läßt sich ein Verfahren zur Verformung von wärmeerhärtendem Material durch Verspritzen entnehmen. Dabei soll das zu verformende Material vor dem Spritzvorgang vollständig und gleichmäßig auf eine Temperatur nahe beim Erweichungspunkt, jedoch unter dem Polymerisationspunkt erhitzt und konstant unterhalb der Polymerisationstemperatur gehalten werden, bis es die Einspritzdüse verläßt, wonach es über den Polymerisationspunkt erhitzt wird, während es von der Zuführleitung in die Höhlungen der Form gelangt. Dabei wird das Material vor seinem Eintritt in einen Einspritzzylinder erhitzt und durch eine Düse hindurchgepreßt, die konstant auf einer Temperatur unterhalb der Polymerisationstemperatur gehalten wird, bevor es in die Form eintritt, welche auf eine Temperatur oberhalb der Polymerisationstemperatur erhitzt ist. Das Material kann vor seinem Eintritt in den Einspritzzylinder in einer mit dem Einspritzzylinder in Verbindung stehenden Heizkammer in abgemessenen Mengen einer Vorerwärmung unterzogen werden.

Die DE-A-37 31 368 offenbart ein Spritzgießwerkzeug für Kunststoffe, mit einem Formhohlräume aufweisenden Werkzeugteil und Angußkanäle aufweisenden Kaltkanal-Angußteil. Letzteres weist an seiner dem Werkzeugteil zugekehrten Fläche eine aus Keramikmaterial bestehende Isolierschicht auf, die z. B. durch eine Keramikplatte gebildet sein kann, die mehrere Angußbohrungen aufweist. Die Isolierschicht verhindert dabei die unerwünschte Wärmeabfuhr von der heißen in die kalte Werkzeughälfte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den eingangs beschriebenen Kaltkanalblock so zu modifizieren, daß sich mit ihm ein Ein-Komponentensilikon verarbeiten läßt, das gegenüber dem Zwei-Komponentenmaterial eine noch höhere Viskosität aufweist. Gleichzeitig soll der Kaltkanalblock angußlos arbeiten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst:

• a) die Angußdüse ist in eine Vorkammerbuchse eingeschoben, die in ihrem vorderen freien Ende einen Kegelsitz für das konisch ausgebildete Ende der Verschlußnadel aufweist, die in Schließstellung mit ihre planen Endfläche bündig mit der den Anschnittbereich definierenden freien Stirnfläche eines zapfenförmigen Ansatzes der Vorkammerbuchse abschließt;
• b) die Angußdüse ist nur in ihrem vorderen Bereich gekühlt;
• c) die Temperierschutzscheibe ist zylindrisch ausgebildet, in eine entsprechende Ausnehmung im vorderen Ende der Angußdüse eingedrückt und bildet die einzige vordere Führung für die Verschlußnadel;
• d) die Verschlußnadel ist abgesehen von der genannten vorderen Führung nur noch in einer hinteren Führungsbuchse geführt und weist zwischen diesen beiden Führungen zumindest eine axiale Abflachung auf, die mit der Angußdüse den Düsenkanal bildet, der mit einem Fließkanal in Verbindung steht.

Dabei ist es zweckmäßig, wenn deren Verschlußnadeln einzeln oder über Auswerferplatten gemeinsam gesteuert und deren Düsenkanäle an Fließkanäle einer Verteilerplatte angeschlossen sind, die zwischen der genannten Führungsbuchse und der Angußdüse liegt und auf letzterer aufliegt.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Fließkanäle in der Verteiler­ platte eine Erodierstruktur aufweisen. Dadurch erfolgt eine Art Abwälzung des Spritzmaterials an der Fließkanalwandung, wodurch sich die erforderlichen Spritzdrücke reduzieren lassen.

Bei dem erfindungsgemäßen Kaltkanalblock entfallen Vorverteiler und Angüsse, so daß sich die Abfälle und damit auch die Umwelt­ belastung erheblich reduzieren lassen. Die Fertigungskosten werden, abgesehen von der Materialeinsparung, auch dadurch ge­ senkt, daß das Abreißen der Angüsse vom Werkstück entfällt. Damit entfällt auch ein Anlaß für Ausschuß. Die erfindungsgemäß einge­ setzte Verteilerplatte weist nur noch wenige Fließkanäle auf und läßt sich daher preiswerter fertigen. Bei einem Farbwechsel des Spritzmaterials muß auch nur noch diese eine Verteilerplatte ausgedrückt werden. Es handelt sich also um ein direktes Ein­ spritzverfahren, bei dem in der Verteilerplatte nur ein Bruchteil der Spritzmaterialmenge vorgehalten werden muß, die in dem her­ kömmlichen mittelbaren Spritzverfahren erforderlich ist.

Die zylindrische Ausbildung der aus Titan bestehenden Temperier­ schutzscheibe ermöglicht eine einfache und dementsprechend preis­ werte Fertigung, aber auch eine einfache Montage, da die genannte Scheibe in die ihr zugeordnete Zentrierung im vorderen Ende der Angußdüse eingedrückt und beim Einschieben der Angußdüse in die Vorkammerbuchse letztlich eingepreßt werden kann. Hierbei erfolgt dann zugleich eine Beaufschlagung eines O-Ringes, der in dem zwischen Vorkammerbuchse, Angußdüse und Temperierschutzscheibe gebildeten Ringraum eingelegt werden kann.

Weitere Ausführungsarten der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und werden in Verbindung mit weiteren Vorteilen der Erfindung an­ hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

In der Zeichnung sind zwei als Beispiele dienende Ausführungs­ formen der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Kaltkanalblock und

Fig. 2 eine abgewandelte Ausführungsform in einer Darstellung gemäß Fig. 1.

Der dargestellte Kaltkanalblock umfaßt u. a. eine Vorkammerbuchse 1, eine in diese eingeschobene Angußdüse 2, eine auf letzterer aufliegende Verteilerplatte 3 sowie eine einzeln hydraulisch ge­ steuerte Verschlußnadel 4. Der Kaltkanalblock ist als Teil einer nicht näher dargestellten Spritzgießmaschine ausgebildet und dient zum angußlosen Spritzgießen von Flüssigsilikon, insbesondere Ein- Komponenten-Silikon in ein nicht näher dargestelltes anzuflanschendes beheiztes Werkzeug. Zur Trennung von diesem Werkzeug ist eine Temperierschutzplatte 5 vorgesehen. Dabei er­ leichtert das eingezeichnete Fixmaß x der aus der Temperier­ schutzplatte 5 herausragenden Vorkammerbuchse 1 eine gewisse Normierung. Der Kaltkanal kann nach Festlegung des eingezeich­ neten Maßes y separat vom Werkzeug gefertigt werden. Im Werkzeug selbst sind keine Abstimmarbeiten erforderlich, so daß Werkzeug und Kaltkanal parallel gefertigt werden können.

Die Angußdüse 2 stützt sich über eine Temperierschutzscheibe 6 an einer inneren Ringschulter 7 der Vorkammerbuchse 1 ab. Dabei ist die Temperierschutzscheibe 6 zylindrisch ausgebildet und in eine entsprechende, als Zentrierung dienende Ausnehmung im vorderen Ende der Angußdüse 2 eingedrückt. Diese Temperaturschutzscheibe 6 dient zur thermischen Trennung des beheizten Werkzeuges von der gekühlten Angußdüse 2 und dient erfindungsgemäß zugleich als einzige vordere Führung für die Verschlußnadel 4. In dem zwischen der Vorkammerbuchse 1, der Angußdüse 2 und der Temperierscheibe 6 gebildeten Ringraum ist ein O-Ring 8 eingelegt.

Die Vorkammerbuchse 1 ist in ihrem vorderen, durch die innere Ringschulter 7 gebildeten Ende mit einem Kegelsitz für das konisch ausgebildete Ende 4a der Verschlußnadel 4 ausgerüstet, die in Schließstellung mit ihrer planen Endfläche 4b bündig mit der den Anschnittbereich definierenden freien Stirnfläche 1a eines zapfenförmigen Ansatzes 1b der Vorkammerbuchse 1 ab­ schließt. Neben der genannten vorderen Führung in der Temperier­ schutzscheibe 6 ist die Verschlußnadel 4 nur noch in einer hinte­ ren Führungsbuchse 8 geführt, wobei die Abdichtung der in diesem Bereich zylindrisch ausgebildeten Verschlußnadel über Hydraulik- Abstreifringe 10 erfolgt, die lediglich schematisch angedeutet sind.

Die Verteilerplatte 3 wird über eine nicht näher dargestellte An­ gußbuchse mit Spritzmaterial beschickt, das über Fließkanäle 11 den Düsenkanälen 12 der einzelnen Angußdüsen 2 eines Kaltkanal­ blocks zugeführt wird. Dabei ist es insbesondere für die Verar­ beitung eines Einkomponenten-Silikons von Vorteil, wenn die Fließkanäle 11 eine Erodierstruktur aufweisen, die den Material­ fluß begünstigt, dessen Fließverhalten bei Richtungsänderung noch durch Abrunden der Fließkanäle 11 verbessert werden kann. Die Verteilerplatte 3 ist vorzugsweise auswechselbar eingebaut.

Die Verschlußnadel 4, die die Anspritzöffnung freigibt bzw. ver­ schließt, besteht aus einem durchgehärteten Material, das ein Nacharbeiten ohne erneutes Härten ermöglicht. In dem Bereich zwischen der Führungsbuchse 8 und der durch die Temperierschutz­ scheibe 7 gebildeten vorderen Führung ist der zylindrische Schaft der Verschlußnadel 4 auf zwei sich gegenüberliegenden Seiten ab­ geflacht, wobei diese beiden axialen Abflachungen mit der Anguß­ düse 2 den Düsenkanal 12 bilden, der mit einem Fließkanal 11 der Verteilerplatte 3 in Verbindung steht.

Die Ausgußdüse 2 weist im vorderen Abschnitt ihrer zylindrischen Mantelfläche eine ringförmige, nach außen offene Kühlwassernut 13 auf, die durch die Innenwandung der Vorkammerbuchse 1 abgedeckt ist und über eine Axialnut 13a (siehe Fig. 2) an einen Kühlwas­ serkreislauf 14 angeschlossen ist. Dieses Kühlsystem baut be­ sonders einfach und erfordert neben der Vorkammerbuchse 1 und der Angußdüse 2 keine weiteren Buchsenteile. Die Konstruktion ist daher hinsichtlich Fertigung und Materialaufwand besonders preis­ wert.

Fig. 1 läßt erkennen, daß die Verschlußnadel 4 in ihrer darge­ stellten Verschließstellung mit der Unterseite ihres oberen Kol­ bens 15 einen lichten Abstand s definiert gegenüber einem durch eine Platte 16 gebildeten Anschlag. Dieses Spiel s ermöglicht das vorstehend erwähnte Nacharbeiten des Verschlußkegels 4a der Ver­ schlußnadel 4 und/oder des Kegelsitzes in der Vorkammerbuchse 1.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von der gemäß Fig. 1 im wesentlichen nur durch die schematisch angedeutete Steuerung der Verschlußnadeln 4, die gemäß Fig. 2 über eine die Verschlußnadeln haltende Auswerferhalteplatte 17 sowie eine die Verschlußnadeln 4 aufnehmende Auswerferplatte 18 erfolgt. Diese beiden Auswerferplatten 17, 18 können an einer nicht dargestellten Führungssäule mit einer Kugelführung geführt sein, wodurch sich eine Entlastung der die Verteilerplatte 3 beschickenden Angußbuchse erreichen läßt. Die Beaufschlagung des Auswerferpaketes 17, 18 erfolgt vorzugsweise durch einen nicht näher dargestellten Kurzhubzylinder, der eine gleichzeitige Be­ tätigung aller Verschlußnadeln 4 eines Kaltkanalblocks ermöglicht, wobei sich durch geeigneten Hubweg jede Verschluß­ nadel 4 vollständig aus dem Anspritzkonus ziehen läßt.

Die Verteilerplatte 3 ist so angeordnet bzw. ausgebildet, daß auf ihr keine sich aus dem Einspritzdruck ergebende Flächenpressung lastet.

Der zapfenförmige Ansatz 1b der Vorkammerbuchse 1 geht nach oben in einen Abschnitt 1c größeren Durchmessers über, so daß der Kegelwinkel der Verschlußnadel 4 vergrößert werden kann. Dadurch läßt sich das Verhältnis zwischen der Fläche des Anspritzkonus und der Fläche des Anspritzspaltes in der Angußdüse 2 gegenüber der Ausführungsform gemäß Fig. 1 verbessern. Die leichte Ein­ wölbung der Stirnfläche 1a des zapfenförmigen Ansatzes 1b stellt lediglich eine Anpassung an den Außenradius des zu spritzenden Formteils dar.

Claims (7)

1. Kaltkanalblock als Teil einer Spritzgußmaschine zum anguß­ losen Spritzgießen von Flüssigsilikon in ein anzuflanschen­ des beheiztes Werkzeug, mit zumindest einer gekühlten Anguß­ düse (2), einer hydraulisch gesteuerten, im vorderen Bereich konisch ausgebildeten Verschlußnadel (4) und einer aus einer Titanlegierung bestehenden Temperierschutzscheibe (6) zur Wärmetrennung zwischen Angußdüsen (2) und Werkzeug, gekenn­ zeichnet durch folgende Merkmale:

• a) die Angußdüse (2) ist in eine Vorkammerbuchse (1) eingeschoben, die in ihrem vorderen freien Ende einen Kegelsitz für das konisch ausgebildete Ende (4a) der Verschlußnadel (4) aufweist, die in Schließstellung mit ihrer planen Endfläche (4b) bündig mit der den An­ schnittbereich definierenden freien Stirnfläche (1a) eines zapfenförmigen Ansatzes (1b) der Vorkammerbuchse (1) abschließt;
• b) die Angußdüse (2) ist nur in ihrem vorderen Bereich gekühlt;
• c) die Temperierschutzscheibe (6) ist zylindrisch ausge­ bildet, in eine entsprechende Ausnehmung im vorderen Ende der Angußdüse (2) eingedrückt und bildet die ein­ zige vordere Führung für die Verschlußnadel (4);
• d) die Verschlußnadel (4) ist abgesehen von der genannten vorderen Führung nur noch in einer hinteren Führungs­ buchse (9) geführt und weist zwischen diesen beiden Führungen zumindest eine axiale Abflachung auf, die mit der Angußdüse (2) den Düsenkanal (12) bildet, der mit einem Fließkanal (11) in Verbindung steht.

2. Kaltkanalblock nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mehrere Angußdüsen (2), deren Verschlußnadeln (4) einzeln oder über Auswerferplatten (17, 18) gemeinsam gesteuert und deren Düsenkanäle (12) an Fließkanäle (11) einer Verteilerplatte (3) angeschlossen sind, die zwischen der genannten Führungs­ buchse (9) und der Angußdüse (2) liegt und auf letzterer aufliegt.

3. Kaltkanalblock nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß sich die Angußdüse (2) über die Temperierschutz­ scheibe (6) an einer inneren Ringschulter (7) der Vorkammer­ buchse (1) abstützt.

4. Kaltkanalblock nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem zwischen Vorkammerbuchse (1), Angußdüse (2) und Tem­ perierschutzscheibe (6) gebildeten Ringraum ein O-Ring (8) eingelegt ist.

5. Kaltkanalblock nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Angußdüse (2) im vorderen Abschnitt ihrer zylindrischen Mantelfläche eine ringförmige, nach außen offene Kühlwassernut (13) aufweist, die durch die Innenwandung der Vorkammerbuchse (1) abgedeckt ist und über eine Axialnut (13a) an einem Kühlwasserkreislauf (14) ange­ schlossen ist.

6. Kaltkanalblock nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fließkanäle (11) in der Ver­ teilerplatte (3) eine Erodierstruktur aufweisen.

7. Kaltkanalblock nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerplatte (3) aus­ wechselbar eingebaut ist.