DE9110897U1 - Spritzgießvorrichtung - Google Patents

Description

Willi Glittenberg, W-3558 Frankenberg-Wangershausen

Spritzgießvorrichtung Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf
Spritzgießvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

eine

Bei der Verarbeitung von Thermoplasten durch Spritzgießen ist es bekannt und üblich, Heißkanäle zu verwenden, um die Anguß-Probleme zu beherrschen. Diese Technik ist bei warmhärtenden Werkstoffen nicht bzw. nicht ohne weiteres anwendbar. Will man also Artikel aus Duroplasten wie Bakelit, Gummiwerkstoffen und dergleichen herstellen, ohne das frühere Preßverfahren anzuwenden, so stößt der Übergang zur Spritzgießtechnik auf die Schwierigkeit, daß das verarbeitete Material im Verteiler und/oder in der daran anschließenden Düse unkontrolliert aushärten kann.

Abhilfe hat man versucht mittels einer wassergekühlten Düse bzw. Angießbuchse, die in einem einteiligen Körper eine Art Umlauftasche für ein- und ausströmendes Wasser aufweist. Dabei wird jedoch die Düsenspitze selbst vom Kühlkreislauf nicht erreicht. Auch erweitert sich der Materialkanal zum Auslaß hin, so daß der Strang an unbestimmter Stelle im Inneren des Kanals erkalten kann.

Bei einem in der DE-OS 25 44 879 vorgeschlagenen mehrteiligen Verteilerkopf, in dessen Nabe eine Förderschnecke für das zu

verarbeitende Material eingelassen ist, gehen von der Nabe Verteilerkanäle in Sektorblöcken aus, die von einem Heizmedium durchströmt werden. Die Verteilung des Materials, das auch ein warmhärtender Kunststoff sein kann, erfolgt hierbei nicht im Werkzeug, sondern im vorgeordneten Maschinenaggregat- Deshalb müssen für jedes einzelne Werkzeug sehr umfangreiche Umbauarbeiten sowohl in der Verarbeitungsmaschine als auch im Werkzeug selbst durchgeführt werden. Das bedingt lange Stillstandszeiten und entsprechend niedrige Leistung der Maschine, deren Druckplatte überdies durch das Einbringen der notwendigen Bohrungen geschwächt wird, was zusätzlichen mechanischen Stützaufwand erfordert.

Eine thermodynamische Punktangußdüse laut DE-OS 38 09 283 enthält eine innere Lochdüse, die konisch ausgebildet und von einer Isolierschicht umgeben ist. Eine Kanalwand wird während des Einspritzens und Nachdrückens beheizt; die Wärmeabfuhr zum Werkzeug hin erfolgt über einen Metallsteg in der Düsenspitze, die jedoch nicht in kontrollierter Weise temperiert wird, zumal ein ausgleichendes Strömungsmedium fehlt. Da außer der Heizleistung lediglich die Phasendauer gesteuert wird, wirkt sich die unvermeidliche thermische Trägheit maßgeblich auf die Zyklusdauer und auf alle Änderungsvorgänge aus.

In der DE-OS 35 29 881 ist ein temperierbarer Angußkanal für Kunststoff-Spritzgießwerkzeuge beschrieben, der auch in Kaltkanalsystemen einsetzbar ist und im Inneren eines außenbeheizten Stahlrohrs ein Kupfer-Wärmeleitrohr enthält, das sich stirnseitig einerseits an einem Einlaßflansch und andererseits an einem Düsenauslaß abstützen soll. Wegen der unterschiedlichen Wärmedehnung wird das nicht bei allen Temperaturen gleichmäßig gewährleistet sein, so daß sich Dichtungsprobleme ergeben können. Bei einem Material- oder Farbwechsel muß der erkaltete Pfropfen des zuletzt verarbeiteten Kunststoffs herausgezogen oder mit Druckluft von der Angußstelle ausgeblasen werden. Es leuchtet ein, daß dafür besondere Arbeitsgänge und Hilfsmittel notwendig sind.

Es ist ein wichtiges Ziel der Erfindung, unter Überwindung der Nachteile des Standes der Technik eine verbesserte Spritzgießvorrichtung mit einer Düsenanordnung zu schaffen, mit der warmhärtende Materialien reproduzierbar so verarbeitet werden können, daß eine Material-Aushärtung am Auslaß, namentlich an oder in der Düsenspitze tunlichst unterbunden wird, dennoch verhärtetes Material aber z.B. beim Werkzeugwechsel leicht und vollständig entfernbar ist. Insbesondere im Angußbereich sollen am Produkt nur minimale Abfälle entstehen, und eine Nacharbeit soll möglichst ganz entfallen. Die Vorrichtung soll ferner für alle Duroplaste, Gummiwerkstoffe und dergleichen geeignet sein und sich an die verschiedensten Produktgestaltungen anpassen lassen.

Hauptmerkmale der Erfindung sind im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegeben. Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 12.

Bei einer Spritzgießvorrichtung zum Verarbeiten warmhärtender Werkstoffe mit einer Zuführ- und/oder Verteileinrichtung für fließfähiges Material, das über einen Einlaß in eine einen Durchgangskanal aufweisende Angußbuchse gelangt, an die auslaßseitig eine Düsenspitze zu einem Formwerkzeug hin anschließt, wobei in einem Wandbereich der Angußbuchse UmIaufhohlräume für ein Temperiermedium vorhanden sind, sieht die Erfindung gemäß dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 vor, daß der Durchgangskanal der Angußbuchse sich zum Auslaß hin verjüngt und daß sich die Umlauf hohlräume bis in den Auslaßbereich erstrecken. Dieser wird daher gleichmäßig temperiert, so daß das Aushärten von Material auf engstem Raum stattfindet und das Abnehmen sowie Entsorgen von am Artikel nicht benötigtem Material gegenüber der herkömmlichen Technik auf einen Bruchteil beschränkt wird. Man erzielt am Artikel einen definierten Abriß, der ohne Nacharbeit am Produkt abreißt. Das geht mit einer beträchtlichen Ersparnis von Rohmaterial einher, da der Angußkanal entfällt, und durch den Fortfall langer bzw. großer Angußteile, deren Gewicht herkömmlich oft dasjenige des Produkts sogar überschritt, ergibt sich eine

zusätzliche Kosteneinsparung bei der Entsorgung des Abfalls, der nach den gültigen Bestimmungen Sondermüll darstellt. Durch die Integration der Angußbuchse in das Werkzeug ist jede erforderliche Anpassung an das gewünschte Produkt möglich.

Nach Anspruch 2 sind die UmI auf hohlräume als Wendel mit insbesondere flachen Gewindegängen ausgebildet, so daß der über das Temperiermedium bewirkte Wärmeaustausch an einer größtmöglichen Oberfläche stattfindet. Dazu trägt es bei, wenn die Umlaufhohlräume laut Anspruch 3 als Doppelwendel mit gegenläufigen Gewindegängen ausgebildet sind, so daß sich der Wärmeaustausch im Gegenstrom vollzieht.

Eine wichtige konstruktive Gestaltung, für die selbständiger Schutz beansprucht wird, besteht gemäß Anspruch 4 darin, daß die Angußbuchse eine Hülse mit einem eingepaßten zylindrischen Kern aufweist, der innen den verjüngten Durchgangskanal und außen flache Ausnehmungen hat, welche zusammen mit der Hülsen-Innenwand die UmIaufhohlräume bilden. Dieser Aufbau ist außerordentlich einfach und fertigungstechnisch mit geringem Aufwand exakt zu realisieren. Einzelne Bauteile sind bequem untereinander austausch- bzw. ergänzbar.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn sich laut Anspruch 5 der verjüngte Durchgangskanal in der Düsenspitze mit einem konturengleichen Durchgangskanal fortsetzt und er in eine Austrittsöffnung davon abweichenden Enddurchmessers ausläuft. Dies trägt wesentlich zum raschen Beseitigen eines kleinen Pfropfens auf, wenn ein Material- und/oder Farbwechsel durchgeführt werden soll. Die Konstruktion erlaubt es auch, die Temperierkanäle ganz nah an den gewünschten Abrißpunkt heranzuführen und seine Gestalt derjenigen des herzustellenden Artikels optimal anzupassen.

Bei einer Angußbuchse mit einem fußseitigen Widerlager für die Düsenspitze sieht Anspruch 6 vor, daß letztere außen einen Absatz oder Bund zur Abstützung an einer Schulter des Widerlagers hat, so daß bei den sehr hohen Verarbeitungsdrücken

von 1000 Bar und darüber eine zuverlässige Halterung der Düsenspitze und entsprechend hohe Standzeit gesichert sind.

Eine andere Weiterbildung besteht nach Anspruch 7 darin, daß der zylindrische Kern auslaßseitig eine Aussparung zur formschlüssigen Aufnahme der Düsenspitze aufweist, wenn diese ein auswechselbares Teil bildet; die Erfindung sieht allerdings auch vor, die Düsenspitze mit dem zylindrischen Kern einstückig auszubilden.

Gemäß Anspruch 8 kann die Angußbuchse einen Deckel aufweisen, der mit Anschlüssen für das Temperiermedium versehen ist und nach Anspruch 9 mit einem Kopf der Hülse verschraubt werden kann. Das erleichtert sowohl die Montage als auch die Wartung. Überdies kann man auf sehr einfache Weise zusätzliche Dichtungsmaßnahmen vorsehen.

Eine wichtige Ausgestaltung der Erfindung sieht gemäß Anspruch 10 vor, daß die Zuführ- und Verteileinrichtung an einer Trennfläche längsgeteilt ist. Man kann diesen Verteiler also - falls die Temperierströmung ausgesetzt hätte oder unterblieben wäre - öffnen, um ausgehärtetes Material rasch und vollständig zu entfernen. Günstig ist es dabei, wenn die Trennfläche gemäß Anspruch 11 zwei insbesondere schräge oder gerundete Stufen aufweist, so daß zum Beispiel die obere Hälfte aus der unteren Hälfte aushebbar ist. Das erleichtert und beschleunigt die Ausführung solcher Wartungsarbeiten. Auch läßt sich an einem solchen Verteiler die Führung von Zwischenkanälen zwischen Ein- und Auslaß optimal dem Materialfluß anpassen, wodurch tote Ecken vermieden werden.

Nach Anspruch 12 schließt eine Vorzugsweise gerade Anzahl von Angußbuchsen an ebensoviele Auslässe der Zuführ- und Verteileinrichtung an, so daß die Drücke und Belastungen im Betrieb sich gleichmäßig - und zwar bevorzugt symmetrisch verteilen.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Darin zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Angußbuchse, teilweise im Axialschnitt,

Fig. 2a einen Axialschnitt und

Fig. 2b eine Draufsicht auf einen Buchsendeckel,

Fig. 2c eine Axialschnittansicht eines Kerns,

Fig. 2d eine Axialschnittansicht einer Hülse,

Fig. 3a eine vergrößerte Axialschnittansicht einer Düsenspitze,

Fig. 3b eine ähnliche Axialschnittansicht einer abgewandelten
Düsenspitzen-Ausführungsform,

Fig. 4a eine Seitenansicht einer Zuführ- und Verteileinrichtung, teilweise im Querschnitt und

Fig. 4b eine Draufsicht auf die Einrichtung von Fig. 4a.

Die beiden letztgenannten Figuren zeigen eine allgemein mit 10 bezeichnete Zuführ- und Verteileinrichtung, die durch eine Trennfläche 16 in eine obere Hälfte 12 und eine untere Hälfte 14 geteilt sind. Die Trennfläche 16 kann nach oben bzw. außen gerichtete Stufen 18 aufweisen, so daß sich die obere Hälfte 12 aus der unteren Hälfte 14 herausheben läßt, sobald Befestigungsschrauben 28 (Fig. 4b) gelöst sind, welche die beiden Hälften im Betrieb satt passend zusammenhalten.

Die Zuführ- und Verteileinrichtung 10 hat insbesondere mittig einen Einlaß 20, von dem Zwischenkanäle 22 zu je einem abgewinkelten Auslaß 24 führen. Namentlich parallel zu den Zwischenkanälen 22 sind Temperierkanäle 26 vorgesehen, in die ein Temperiermedium geleitet werden kann, beispielsweise Heizbzw. Kühlwasser.

Auslaßseitig ist die Vorrichtung zur Aufnahme von Angußbuchsen 30 ausgebildet, von denen eine Bauform in Fig. 1 dargestellt ist. Sie hat eine Hülse 32, an deren Innenwand 33 ein Kern 40 satt anliegt. Der Kopf 34 der Hülse 32 hat Stiftlöcher 35 zum Einsetzen eines Schraubwerkzeugs. Außerdem ist er mit einem Außengewinde 36 versehen, das mit einem Innengewinde 52 eines Deckels 50 schraubt, welcher ebenfalls den Kern 40 satt umschließt, und zwar in seinem Oberteil.

Die Hülse 32 hat einen als Widerlager ausgebildeten Fuß 37 mit einer zentrischen Bohrung 38 und einer Schulter 39, an der sich die Düsenspitze 60 mit einem Bund bzw. Absatz 64 abstützt.

Im Beispiel der Fig. 1 ist die Düsenspitze 60 mit dem Kern 40 einstückig. Dieser hat einen Durchgangskanal 42, der sich zur Düsenspitze 60 hin verengt, insbesondere in kegeliger Verjüngung mit einem Konuswinkel c?6 ^zur Achse A. Fußseitig mündet der Durchgangskanal 42 in einen Auslaß 58, der einen schrägen oder gerundeten Übergang 66 zu einer Austrittsöffnung 68 von anderem Enddurchmesser (d) haben kann.

Die Bauteile 32, 40, 50 sind in Fig. 2d, 2c, 2a in auseinandergezogener Position übereinander gezeichnet. Man erkennt insbesondere aus Fig. 2c, daß der zylindrische Kern 40 am Außenumfang Ausnehmungen 44 hat, die in Form von Gewindegängen 46 angeordnet sind. Diese bilden bevorzugt eine Doppelwendel, so daß im Zusammenbau (Fig. 1) an der Innenwand 33 der Hülse 32 UmIaufhohlräume H entstehen, die vom Temperiermedium im Gegenstrom durchflossen werden. Letzteres kann beispielsweise Heiz- oder Kühlwasser sein, das an Anschlüssen 56 des Deckels 50 (Fig. 2a, 2b) zu- und abgeführt wird.

Der Kern 40 führt mit seinem konischen Durchgangskanal 42 zum Auslaß 58 und setzt sich dort mit dem Durchlaßkanal 62 der Düsenspitze 60 fort. Diese kann im Ausführungsbeispiel der Fig. 3a einen sich verengenden Übergang 66 zu einer Austrittsöffnung 68 haben, deren Enddurchmesser d^f kleiner ist

als die engste Stelle des Durchgangskanals 42. Die Düsenspitze 60 ist hierbei so gestaltet, daß sie mit ihrem Bund 64 in eine untere Aussparung 48 des Kerns 40 satt paßt. Zweckmäßig ist dann die Bohrung 38 am Fuß 37 der Hülse 32 so gestaltet, daß sie die Austrittsöffnung 68 der Düsenspitze 60 strömungsgünstig fortsetzt, also ohne Ecken und Kanten.

Es ist aber auch möglich und erfindungsgemäß vorgesehen, eine Düsenspitze 60 der in Fig. 3b gezeichneten Ausführungsform zu benutzen, deren Austrittsöffnung 68 einen größeren Enddurchmesser d hat als die engste Stelle des Durchgangskanals 62. Die dargestellte Düsenspitze 60 hat außen einen Absatz 64, der zur Anlage am Widerlager 37 der Hülse 32 bestimmt ist.

Aus Fig. 1, 2a, 2b ersieht man, daß eine am Deckel 50

vorgesehene Eintrittsöffnung 54 einwärts gewölbt sein kann, um

bestmöglichen Anschluß an eine vorgeordnete Maschinendüse zu erlangen.

Wesentliche Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß die verschiedenen Bauteile sowohl einzeln als auch in Baugruppen untereinander austausch- bzw. ergänzbar sind. Durch geeignete, unterschiedliche Materialauswahl läßt sich eine vorzügliche thermische Trennung bewirken, so daß Wärme konzentriert dort vorhanden ist, wo die Strömung des Materials M es erfordert, während der Kreislauf des Temperiermediums und das kältere Werkzeug nur das notwendige Minimum an Wärme abzuführen haben. Der thermische Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist daher hoch.

Man erkennt, daß bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer Spritzgieß-Verteileinrichtung 10 fließfähiges Material M über einen Einlaß 20 in eine Angußbuchse 30 gelangt, die eine Hülse 32 mit einem eingepaßten zylindrischen Kern 40 aufweist. Dieser hat innen einen Durchgangskanal 42, der sich zum Auslaß 58 hin verjüngt, und außen flache Ausnehmungen 44, welche zusammen mit der Hülsen-Innenwand 33 Umlaufhohlräume H in

Form einer Doppelwendel mit gegenläufigen Gewindegängen 46 bilden, die sich bis in den Auslaßbereich erstrecken. An einem fußseitigen Widerlager 37 stützt sich eine Düsenspitze 60 ab, deren Durchgangskanal 62 den der Buchse 30 konturengleich fortsetzt. Ein Buchsendeckel 50, der mit Anschlüssen 56 für ein Temperiermedium versehen ist, schraubt mit einem Kopf 34 der Hülse 32. Die Zuführ- und Verteileinrichtung 10 ist an einer Trennfläche 16 längsgeteilt, die zwei schräge Stufen 18 aufweist, so daß die obere Hälfte 12 bequem aus der unteren Hälfte 14 aushebbar ist. Vorzugsweise schließt eine gerade Anzahl von Angußbuchsen 30 an ebensoviele Auslässe 24 der Verteileinrichtung 10 an.

Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.

Legende

	d.	ei.	Konuswinkel	Bohrung
		A	Achse	Schulter
		f, d2		Kern
	H		Durchgangskanal
	M	Enddurchmesser	Ausnehmungen
10	Zuführ-/Verteileinrichtung	Umlaufhohlräume	Gewindegänge
12	obere 0 Hälfte	Material	Aussparung
14	unterej	] 38	Deckel
16	Trennfläche	39	Innengewinde
18	Stufe	40	Eintrittsöffnung
20	Einlaß	42	Anschlüsse
22	Zwischenkanal	44	Auslaß
24	Auslaß	46	Düsenspitze
26	Temperierkanäle	48	Durchgangskanal
28		50	Bund/Absatz
30		52	Übergang
32		54	Austrittsöffnung
33		56
34		58
35		60
36		62
37		64
	Befestigungsschrauben	66
	Angußbuchse	68
Hülse
Innenwand
Kopf
Stiftlöcher
Außengewinde
Fuß/Wider1ager

Claims (12)

Schutzansprüche

1. Spritzgießvorrichtung zum Verarbeiten warmhärtender Werkstoffe, mit einer Zuführ- und/oder Verteileinrichtung (10) für fließfähiges Material (M), das über einen Einlaß (20) in eine einen Durchgangskanal (42) aufweisende Angußbuchse (30) gelangt, an die auslaßseitig eine Düsenspitze (60) zu einem Formwerkzeug hin anschließt, wobei in einem Wandbereich (34) der Angußbuchse (30) Umlaufhohlräume (H) für ein Temperiermedium vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgangskanal (42) der Angußbuchse (30) sich zum Auslaß (58) hin verjüngt und daß sich die UmIaufhohlräume (H) bis in den Auslaßbereich erstrecken.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichn e t, daß die Umlauf hohlräume (H) als Wendel mit insbesondere flachen Gewindegängen (46) ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichne t, daß die UmI auf hohlräume (H) als Doppelwendel mit gegenläufigen Gewindegängen (46) ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g ekennzeichnet, daß die Angußbuchse (30 ) eine Hülse (32) mit einem eingepaßten zylindrischen Kern (40) aufweist, der innen den verjüngten Durchgangskanal (42) und außen flache Ausnehmungen (44) hat, welche zusammen mit der Hülsen-Innenwand (34) die UmIaufhohlräume (H) bilden.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der verjüngte Durchgangskanal (42) in der Düsenspitze (60) mit einem konturengleichen Durchgangskanal (62) fortsetzht und er in eine Austrittsöffnung (68) davon abweichenden Enddurchmessers (d^, d^ ) ausläuft.

Ii - ; '

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Angußbuchse (30) ein fußseitiges Widerlager (37) für die Düsenspitze (60) hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenspitze (60) außen einen Absatz oder Bund (64) zur Abstützung an einer Schulter (39) des Widerlagers (37) hat.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch g ekennzeichnet, daß der zylindrische Kern (40) auslaßseitig eine Aussparung (48) zur formschlüssigen Aufnahme der Düsenspitze (60) aufweist.

8. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Angußbuchse (30) einen Deckel (50) aufweist, der mit Anschlüssen (56) für das Temperiermedium versehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (50) mit einem Kopf (34) der Hülse (32) verschraubbar ist.

10. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführ- und Verteileinrichtung (10) an einer Trennfläche (16) längsgeteilt ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennfläche (16) zwei insbesondere schräge oder gerundete Stufen (18) aufweist, so daß z.B. die obere Hälfte (12) aus der unteren Hälfte (14) aushebbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine vorzugsweise gerade Anzahl von Angußbuchsen (30) an ebensoviele Auslässe (24) der Zuführ- und Verteileinrichtung (10) anschließt.