WO2000030829A1 - Düsenspitze mit integrierter heiz- und kühleinrichtung - Google Patents

Düsenspitze mit integrierter heiz- und kühleinrichtung Download PDF

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    • B29C2045/2753—Heating means and cooling means, e.g. heating the runner nozzle and cooling the nozzle tip

Definitions

  • the invention relates to a nozzle tip for an injection molding nozzle for plastic, in particular for a hot runner nozzle or machine nozzle, with a nozzle tip body which has a central melting channel.
  • Such nozzle tips are connected to hot runner nozzles or machine nozzles, preferably screwed on, in order to guide the hot plastic melt from the hot runner nozzle or machine nozzle to the sprue of an injection mold. After the injection molding process has ended, there is a separation between the plastic plastic melt located in the nozzle tip and the solidified sprue cone.
  • the object of the invention is therefore to design a nozzle tip of the type mentioned in such a way that stringing is avoided even with relatively large diameters of the sprue cone.
  • the nozzle tip body in the flow direction of the plastic melt seen one behind the other has a heating device and a cow device.
  • the heating device preferably has a heating sleeve which surrounds the nozzle tip body and which can have an electric heating element embedded in the material which is highly thermally conductive.
  • the cow device has a cooling ring surrounding the nozzle tip body and through which a cooling agent flows.
  • the cooling ring can be made in one piece with the nozzle tip body or it can be attached to the nozzle tip body.
  • the cooling ring enables relatively sharply delimited, effective cooling, so that the desired sharp drop in temperature can be carried out in a narrowly limited range.
  • a thermal separating surface in the nozzle tip body is provided at a separation point between the heated section and the cooled section of the nozzle tip body in the region adjoining the melt channel.
  • Fig. 1 in a longitudinal section a nozzle tip for an injection molding nozzle with a cooling ring made in one piece with the nozzle tip body and
  • Fig. 2 shows a nozzle tip similar to Fig. 1, but with a cooling ring attached to the nozzle tip body.
  • the nozzle tip 1 shown in a longitudinal section in FIG. 1 is screwed into a hot runner nozzle 2 or machine nozzle.
  • the nozzle tip 1 has a one-piece nozzle tip body 3 through which a central melt channel 4 runs, which in each injection molding cycle leads like plastic plastic melt from the injection molding nozzle 2 to an injection molding tool 5, which is only indicated in the drawing.
  • the nozzle tip body 1 Seen in the direction of flow of the plastic melt, the nozzle tip body 1 has a heating device 6 and a cooling device 7 one behind the other.
  • the heating device 6 is essentially formed by a heating collar 8 which surrounds a section of the nozzle tip body 3 and which consists of highly thermally conductive material in which an electric heating element 9 is embedded.
  • the cooling ring 10 in the embodiment according to FIG. 1 is made in one piece with the nozzle tip body 3 and has an annular space 12 which is arranged essentially concentrically to the longitudinal axis 11 of the channel and which is connected to (not shown) supply and discharge lines for the coolant.
  • the cross section of the melt channel 4 decreases at the end of the section of the nozzle tip body receiving the heating device 6 to a substantially smaller cross section at a separation point 13 or a tear-off point at the transition to the section of the nozzle tip body 3 cooled by the cooling device 7. From this separation point 13 to the mouth 14 the nozzle tip 1, the cross section of the melt channel 4 widens again slightly, so that the plastic solidified therein forms a slim sprue cone that can be easily pulled out of the nozzle tip 1.
  • a thermal separation surface is provided in the nozzle tip body 3 which lies in a normal plane to the central axis 11 of the melt channel.
  • the thermal interface is formed by an air gap 15 surrounding the melt channel 4 in the nozzle tip body 3. 'This ensures that a very strong temperature drop is formed between the heated, plastic melt in the heated section of the nozzle tip body 3 and the solidified plastic melt in the cooled section of the nozzle tip body 3 in the area of this thermal interface. Thereby an exact separation of the solidified sprue cone at the separation point 13 is guaranteed without stringing. No melt parts remain in the nozzle tip 1 which have cooled below the predetermined casting temperature and which could lead to a reduction in the quality of the injection molded part in the subsequent casting cycle.
  • a flat, circular plastic insert which forms the thermal separation surface can also be provided in the nozzle tip body 3.
  • the exemplary embodiment shown in FIG. 2 differs from the exemplary embodiment according to FIG. 1 only in that the cooling ring 10 'is attached to the nozzle tip body 3 and is secured in its position by a snap ring 16.
  • the cooling ring 10' is preferably pressed on or shrunk on.
  • the attached cooling ring 10 ' is provided in the same way as the cooling ring 10 made in one piece with the nozzle tip body 3 according to FIG. 1 with an annular cavity 12 through which the coolant is passed.

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Abstract

Eine Düsenspitze für eine Spritzgiessdüse für Kunststoff, insbesondere für eine Heisskanaldüse oder Maschinendüse, weist einen Düsenspitzenkörper (3) mit einem zentralen Schmelzkanal auf. Der Düsenspitzenkörper (3) weist in Fließrichtung der Kunststoffschmelze gesehen hintereinander eine Heizeinrichtung (6) und eine Kühleinrichtung (7) auf, die durch eine thermische Trennfläche (15) voneinander getrennt sind. Die Heizeinrichtung (6) besteht aus einer den Düsenspitzenkörper (3) umgebenden Heizmanschette (8), mit einem in hoch wärmeleitfähigem Material eingebetteten elektrischen Heizkörper (9).

Description

DÜSENSPITZE MIT INTEGRIERTER HEIZ- UND KÜHLEINRICHTUNG
Die Erfindung betrifft eine Düsenspitze für eine Spritzgießdüse für Kunststoff, insbesondere für eine Heißkanaldüse oder Maschinendüse, mit einem Düsenspitzenkörper, der einen zentralen Schmelzkanal aufweist.
Derartige Düsenspitzen werden an Heißkanaldüsen oder Maschinendüsen angeschlossen, vorzugsweise angeschraubt, um die heiße Kunststoffschmelze von der Heißkanaldüse oder Maschinendüse zum Anguß eines Spritzgießwerkzeugs zu leiten. Nach Beendigung des Spritzgießvorgangs erfolgt eine Trennung zwischen der in der Düsenspitze befindlichen plastischen Kunststoffschmelze und dem erstarrten Angießkegel.
Insbesondere bei großen Schußgewichten und entsprechend großem Durchmesser der Anbindungen besteht eine Neigung zum Fadenziehen am Abreißpunkt zwischen der plastischen Schmelze und dem erstarrten Angießkegel. Die dabei gebildeten, zunächst noch plastischen Kunststoffäden können in "der Umgebung des Angießkegels mit der Oberfläche des Spritzgußteils verkleben. Das Entfernen dieser Kunststoffäden ist arbeitsaufwendig und führt oftmals zu einer Beschädigung der Oberfläche des Spritzgußteils.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Düsenspitze der eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß auch bei verhältnismäßig großen Durchmessern der Angießkegel ein Fadenziehen vermieden wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Düsenspitzenkörper in Fließrichtung der Kunststoffschmelze gesehen hintereinander eine Heizeinrichtung und eine Kuhleinrichtung aufweist.
Damit wird m der Dusenspitze an dem gew nschten Abreißpunkt ein starkes Temperaturgefalle zwischen der heißen, plastischen Schmelze und dem kühlen und deshalb erstarrenden Angießkegel geschaffen. An diesem Abreißpunkt erfolgt eine vollständige Trennung des Kunststoffs ohne die Ausbildung eines Kunststoffadens . Dadurch laßt sich eine exakte Erstarrung der Schmelze im Angießkegel bei jedem Spπtzgieß- zyklus genau einregeln.
Die Heizeinrichtung weist vorzugsweise eine den D senspitzenkörper umgebende Heizmanschette auf, der einen m hoch warmeleitfahigem Material eingebetteten elektrischen Heizkörper aufweisen kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Kuhleinrichtung einen den Düsenspitzenkörper umgebenden, von einem Kuhlmittel durchströmten Kuhlring aufweist. Der Kuhlring kann mit dem Düsenspitzenkörper emstuckig ausgeführt oder auf dem Düsenspitzenkörper aufgesteckt sein. Der Kuhlring ermöglicht eine verhältnismäßig scharf begrenzte, wirksame Kühlung, so daß der erwünschte starke Temperaturabfall sich in einem eng begrenzten Bereich durchfuhren laßt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß an einer zwischen dem beheizten Abschnitt und dem gekühlten Abschnitt des Dusenspitzenkorpers liegenden Trennstelle in dem an den Schmelzekanal anschließenden Bereich eine thermische Trennflache im D senspitzenkörper vorgesehen ist. Dadurch wird eine besonders starke Konzentration des Temperaturabfalls erreicht, so daß sich der Abreißpunkt sehr genau an der thermischen Trennfläche ausbilden läßt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigt:
Fig. 1 in einem Längsschnitt eine Düsenspitze für eine Spritzgießdüse mit einem mit dem Düsenspitzenkörper einstückig ausgeführten Kühlring und
Fig. 2 eine Düsenspitze ähnlich der Fig. 1, jedoch mit einem auf den Düsenspitzenkörper aufgesteckten Kühlring.
Die in Fig. 1 in einem Längsschnitt dargestellte Düsenspitze 1 ist in eine Heißkanaldüse 2 oder Maschinendüse eingeschraubt. Die Düsenspitze 1 weist einen einstückigen Düsenspitzenkörper 3 auf, durch den ein zentraler Schmelzekanal 4 verläuft, der bei jedem Spritzgießzyklus wie plastische Kunststoffschmelze von der Spritzgießdüse 2 zu einem in der Zeichnung nur angedeuteten Spritzgießwerkzeug 5 leitet.
In Fließrichtung der Kunststoffschmelze gesehen weist der Düsenspitzenkörper 1 hintereinander eine Heizeinrichtung 6 und eine Kuhleinrichtung 7 auf. Die Heizeinrichtung 6 wird im wesentlichen von einer einen Abschnitt des Dusenspitzenkorpers 3 umgebenden Heizmanschette 8 gebildet, die aus hoch wärmeleitfähigem Material besteht, in das ein elektrischer Heizkörper 9 eingebettet ist.
Die Kuhleinrichtung 7, die sich an den durch die Heizeinrichtung 6 beheizbaren Abschnitt des Dusenspitzenkorpers 3 anschließt, wird beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 von einem Kühlring 10 gebildet, der von einem Kühlmittel durchströmt wird, beispielsweise Wasser, eine andere Kühlflüssigkeit oder ein Kühlgas. Der Kühlring 10 ist bei der Ausführung nach Fig. 1 einstückig mit dem Düsenspitzenkörper 3 ausgeführt und weist einen im wesentlichen konzentrisch zur Kanallängsachse 11 angeordneten Ringraum 12 auf, der an (nicht dargestellte) Zuführ- und Abführleitungen für das- Kühlmittel angeschlossen ist.
Der Querschnitt des Schmelzekanals 4 verringert sich am Ende des die Heizeinrichtung 6 aufnehmenden Abschnitts des Dusenspitzenkorpers auf einen wesentlich kleineren Querschnitt an einer Trennstelle 13 oder einem Abreißpunkt am Übergang zu dem durch die Kuhleinrichtung 7 gekühlten Abschnitt des Dusenspitzenkorpers 3. Von dieser Trennstelle 13 zur Mündung 14 der Düsenspitze 1 erweitert sich der Querschnitt des Schmelzekanals 4 wieder geringfügig, so daß der darin erstarrte Kunststoff einen schlanken Angießkegel bildet, der sich leicht aus der Düsenspitze 1 herausziehen läßt.
An der zwischen dem beheizten Abschnitt und dem gekühlten Abschnitt des Dusenspitzenkorpers 3 liegenden Trennstelle 13 ist in dem an den Schmelzekanal 4 anschließenden, den Schmelzekanal 4 umgebenden Bereich im Düsenspitzenkörper 3 eine thermische Trennfläche vorgesehen, die in einer Normalebene zur Mittelachse 11 des Schmelzekanals liegt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die thermische Trennfläche durch einen den Schmelzekanal 4 umgebenden Luftspalt 15 im Düsenspitzenkörper 3 gebildet. 'Damit wird erreicht, daß im Bereich dieser thermischen Trennfläche ein sehr starker Temperaturabfall zwischen der beheizten, plastischen Schmelze im beheizten Abschnitt des Dusenspitzenkorpers 3 und der erstarrten Kunststoffschmelze im gekühlten Abschnitt des Dusenspitzenkorpers 3 ausgebildet wird. Dadurch ist eine exakte Trennung des erstarrten Angießkegels an der Trennstelle 13 ohne Fadenziehen gewährleistet. In der Düsenspitze 1 bleiben keine Schmelzenteile zurück, die unter die vorgegebene Gießtemperatur abgekühlt sind und beim nachfolgenden Gießzyklus zu Qualitätsminderungen am Spritzgußteil führen könnten.
Anstelle des Luftspalts 15 kann im Düsenspitzenkörper 3 auch eine flache, kreisringförmige Kunststoffeinlage vorgesehen werden, die die thermische Trennfläche bildet.
Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 nur dadurch, daß der Kühlring 10' auf den Düsenspitzenkörper 3 aufgesteckt ist und in seiner Lage durch einen Sprengring 16 gesichert ist. Um einen guten Wärmeübergang zwischen dem Kühlring 10' und dem Düsenspitzenkörper 3 zu gewährleisten, ist der Kühlring 10' vorzugsweise aufgepreßt oder aufgeschrumpft.
Der aufgesteckte Kühlring 10' ist in gleicher Weise wie der einstückig mit dem Düsenspitzenkörper 3 ausgeführt Kühlring 10 nach Fig. 1 mit einem ringförmigen Hohlraum 12 versehen, durch den das Kühlmittel geleitet wird.

Claims

S c h u t z a n s p r ü c h e
1. Düsenspitze für eine Spritzgießdüse für Kunststoff, insbesondere für eine Heißkanaldüse oder Maschinendüse, mit einem Düsenspitzenkörper, der einen zentralen Schmelzkanal aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenspitzenkörper (3) in Fließrichtung der Kunststoffschmelze gesehen hintereinander eine Heizeinrichtung (6) und eine Kuhleinrichtung (7) aufweist.
2. Düsenspitze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (6) eine den Düsenspitzenkörper (3) umgebende Heizmanschette (8) aufweist.
3. Düsenspitze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizmanschette (8) einen in hoch wärmeleitfähigem Material eingebetteten elektrischen Heizkörper (9) aufweist.
4. Düsenspitze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kuhleinrichtung (7) einen den Düsenspitzenkörper (3) umgebenden, von einem Kühlmittel durchströmten Kühlring (10, 10' ) aufweist.
5. Düsenspitze nach 7Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlring (10) mit dem Düsenspitzenkörper (3) einstückig ausgeführt ist.
6. Düsenspitze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlring (10') auf den Düsenspitzenkörper (3) aufgesteckt ist.
7. Düsenspitze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einer zwischen dem beheizten Abschnitt und dem gekühlten Abschnitt des Dusenspitzenkorpers (3) liegenden Trennstelle
(13) in dem an den Schmelzekanal anschließenden Bereich eine thermische Trennfläche (15) im Düsenspitzenkörper (3) vorgesehen ist.
8. Düsenspitze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Querschnitt des Schmelzekanals (4) am Ende des die Heizeinrichtung (6) aufnehmenden Abschnitts des Dusenspitzenkorpers (3) verringert.
9. Düsenspitze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Querschnitt des Schmelzekanals (4) von einer zwischen dem beheizten Abschnitt und dem gekühlten Abschnitt des Dusenspitzenkorpers (3) liegenden Trennstelle (13) zur Mündung (14) der Düsenspitze erweitert.
10. Düsenspitze nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Trennfläche (15) in einer Normalebene zur Mittelachse (11) des Schmelzekanals (4) liegt.
11. Düsenspitze nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Trennfläche durch einen den Schmelzekanal (4) umgebenden Luftspalt (15) im Düsenspitzenkörper (3) gebildet wird.
12. Düsenspitze nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Trennfläche durch eine Kunststoffeinlage gebildet wird.
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