AT401906B - Spritzkopf zum spritzgiessen von kunststoff nach dem injektionsverfahren - Google Patents

Description

AT 401 906 B

Die Erfindung betrifft einen Spritzkopf zum Spritzgießen von Kunststoff nach dem Injektionsverfahren mit einer an das Spritzgießwerkzeug bzw. die Spritzgießform ansetzbaren Düse, die wahlweise das alleinige Einspritzen einer Kunststoffschmelze, das gleichzeitige Einspritzen einer Kunststoffschmelze und eines gasförmigen oder flüssigen Mediums sowie das alleinige Einspritzen des Mediums in den Formhohlraum ermöglicht, mit einem zum Schneckenzylinder der Plastifiziereinheit und zur Düse koaxialen Düsentorpedo und mit einem Zentralkanal im Düsentorpedo, über welchen das Medium mit Abstand vor der Düsenmündung in die Düse einleitbar ist, insbesondere mit einer Düse, bei der in der Schmelzezuführung zwischen dem stromaufwärtigen Ende des Düsentorpedos und dem Anschlußstück für den Schneckenzylinder ein Rückschlagventil sitzt, welches in Richtung gegen den Schneckenzylinder in seine Schließstellung bringbar ist.

Bei bekannten Spritzköpfen zum Spritzgießen von Kunststoff ist es nachteilig, daß der Schmelzestrom des Kunststoffs durch Fremdsteuerung eines zugehörigen Verschlusses zur Düse hin unterbrochen werden muß, wenn es darauf ankommt, daß mit Hilfe der Düse ausschließlich bspw. Gas in den Formhohlraum des Spritzgießwerkzeuges bzw. der Spritzgießform injiziert wird, welcher ggfs, zuvor lediglich mit Kunststoff oder aber mit einem Gemisch aus Kunststoff und Gas beaufschlagt worden ist.

Bedingt durch die vorgesehene Fremdsteuerung eines Verschlusses für den Schmelzestrom ergibt sich bei der bekannten Vorrichtung ein relativ hoher baulicher Aufwand, weil außer dem Verschluß selbst auch Hydraulikzylinder mit Steuerung an der Spritzgießmaschine vorgesehen werden müssen. Schwierigkeiten ergeben sich bei der bekannten Ausgestaltung aber auch, wenn es erforderlich ist, die Vorrichtung mit einer verlängerten Düse auszustatten.

Demgegenüber befaßt sich die vorliegende Erfindung mit einem Spritzkopf, bei dem die Düsenmündung des Düsenmundstücks ständig, also auch zwischen zwei aufeinan: erfolgenden Spritzgießzyklen, offenbleibt. Es ist der Düsenmündung also keine Düsennadel zugeordnet, welche entweder auf sie einwirkenden Druck des Kunststoffs entgegen der Wirkung eines Mediendruckes (vgl. DE-1 168 062 B) oder entgegen einer Schließfeder (vgl. DE 25 24 386 B und US 2 940 123 A) vom Schließsitz abgehoben werden müßte, um die Düsenmündung freizugeben.

Ziel der Erfindung ist es, einen Spritzkopf der gattungsgemäßen Art zum Spritzgießen von Kunststoff nach dem Injektionsverfahren anzugeben, welche sich nicht nur mit geringem baulichem Aufwand erstellen läßt, sondern vielmehr auch ohne irgendwelche Fremdsteuerung, also völlig selbsttätig betrieben werden kann.

Erreicht wird das der Erfindung gesteckte Ziel dadurch, daß im Zentralkanal des Düsentorpedos ein nadelartiger Kern auswechselbar bzw. lösbar und/oder verstellbar angeordnet und über diesen der Durchlaßquerschnitt der Mündungsöffnung des Zentralkanals zum Düsenkegel hin variierbar ist.

Im einfachsten Falle kann dabei erfindungsgemäß der nadelartige Kern begrenzt axial justierbar im Zentralkanal des Düsentorpedos vorgesehen werden, wobei er - in weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung - mit der Mündungsöffnung des Zentralkanals mindestens ein Spaltventil bildet. Bewährt hat es sich dabei, wenn die Spaltweite dieses Spaltventils kleiner als 0,2 mm, vorzugsweise aber sogar kleiner als 0,1 mm eingestellt wird, weil hierdurch einem Eindringen flüssiger Kunststoffschmelze in das Spaltventil und in den Zentralkanal des Düsentorpedos bei wegfallendem Mediendruck auf einfachste Art und Weise begegnet werden kann. Unerwünschte Verstopfungen jeden Spaltventils bzw. des dieses enthaltenden Zentralkanals werden somit wirksam unterbunden.

Nach der Erfindung ist es möglich, daß der nadelartige Kern mit dem Mündungsende des Zentralkanals ein radial gerichtetes Spaltventil bildet, bspw. dadurch, daß der nadelartige Kern einen vor dem Mündungsende des Zentralkanals liegenden, verdickten Kopf oder Teller trägt, dessen Außendurchmesser wenigstens annähernd dem Außendurchmesser des Mündungsendes am Düsentorpedo entspricht, womit dort ein Ringspaltventil gebildet ist. -

Wenn nach der Erfindung das freie Ende des Kopfes oder des Tellers mit einer Spitze und/oder Rundung versehen ist, läßt sich erreichen, daß einerseits die sich auf die Düsenmündung zubewegende Kunststoffschmelze mit laminarer Strömung ohne Nesterbildung hinter dem Kopf oder Teller zur Düsenmündung gelangt und andererseits kann in den Düsenkegel zurückgedrängte Kunststoffschmelze durch die Spitze oder Rundung des Kopfes leichter davon angehalten werden, in den Radialspalt des Spaltventiles einzudringen.

Die Medienzufuhr zum Spaltventil, insbesondere zum Ringspaltventil, kann erfindungsgemäß dadurch sichergestellt werden, daß der nadelartige Kern über einen an sein freies Ende z. B. an den Kopf oder Teller anschließenden und bis in den Bereich einer Erweiterung zum Seitenkanal im Düsentorpedo zurückführenden Längenabschnitt hinweg mit mindestens einer Längsnut oder einem Diametralschlitz versehen ist. Diese Ausgestaltung läßt den Durchtritt einer ausreichenden Menge des Injektionsmediums in den Düsenkegel auch dann zu, wenn ansonsten der nadelartige Kern nahezu spielfrei im Zentralkanal des 2

AT 401 906 B Düsentorpedos gehalten ist.

Der gleiche Effekt stellt sich aber auch dann ein, wenn der nadelartige Kern über einen an sein freies Ende anschließenden und bis in den Bereich einer Erweiterung zum Seitenkanal im Düsentorpedo zurückführenden Längenabschnitt hinweg mit mindestens einer, vorzugsweise aber mit mehreren Umfangsabflachung(en) versehen ist.

Schließlich wird erfindungsgemäß auch noch in Vorschlag gebracht, daß der nadelartige Kern Uber Gewindeglieder ein- oder feststellbar im Düsentorpedo gehalten ist. Diese Maßnahme macht es möglich, die Öffnungsweite für den Düsenspalt des Spaltventiles zu justieren und folglich das Spaltventil für die Zuführung des Injektionsmediums an die jeweilige Viskosität der Kunststoffschmelze so anzupassen, daß ein Eindringen derselben in den Düsenspalt unterbunden wird.

In der Zeichnung sind Ausführungen des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 im Längsschnitt und etwa in natürlicher Größe die mit einem Rückschlagventil ausgestat tete Düse eines Spritzkopfes zum Spritzgießen von Kunststoff nach dem Injektionsverfahren, wobei das für dessen Durchführung einzuspritzende gasförmige oder flüssige Medium durch einen in seinem Durchlaßquerschnitt beeinflußbaren Kanal in einem Düsentorpedo zuführbar ist,

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Längsschnittdarstellung durch eine abgewandelte Bauart einer Düse und die

Fig. 3 bis 6 verschiedene Varianten einer Ansicht in Pfeilrichtung IV der Fig. 2.

Der in den Fig. 1 und 2 der Zeichnung dargestellte Spritzkopf zum Spritzgießen von Kunststoff nach dem Gas- oder Flüssigkeits-Injektionsverfahren ist mit einer Düse 32 ausgestattet, die wiederum einen Düsensockel 33 aufweist.

In ein Innengewinde 34 dieses Düsensockels 33 ist dabei mittels eines Außengewindes 35 das Düsenmundstück 36 eingeschraubt, welches mit seinem freien Ende an ein - nicht gezeigtes - Spritzgießwerkzeug bzw. an eine Spritzgießform angesetzt werden kann.

Das Düsenmundstück 36 hat eine koaxiale Düsenmündung 37 und einen daran anschließenden Düsenkegel 38, der sich zu dem von der Düsenmündung 37 abgewendeten Ende des Düsenmundstücks 36 hin erweitert. Zwischen dem Düsenmundstück 36 und dem Düsensockel 33 ist in einer Ausnehmung 39 ein Düsentorpedo 40 untergebracht, der einen der Düsenmündung 37 zugewendeten sowie in den Düsenkegel hineinragenden schlanken Kegel 41 sowie einen davon abgewendeten stumpfen Kegel 42 trägt. Während der schlanke Kegel 41 koaxial zur Düsenmündung 37 und zum Düsenkegel 38 ausgerichtet ist, ragt der stumpfe Kegel 42 ebenfalls koaxial in einen Raum 43 des Düsensockels 33 hinein, welcher sich an die Ausnehmungen 39 anschließt, sowie zur Schmelzezuführung 44 Verbindung hat.

Im Raum 43 des Düsensockels 33 ist ein Rückschlagventil 45 untergebracht, welches vorzugsweise als Kugelrückschlagventil ausgelegt ist. Dieses Rückschlagventil 45 wird dabei von einem ortsfesten Ventilsitz 46 des Düsensockels 33, vorzugsweise einem kegeligen Ventilsitz sowie von einem Kugel-Verschlußkörper 47 gebildet.

Das Rückschlagventil 45 ist dabei in Richtung gegen den Schmelzezylinder hin in seine Schließstellung bringbar, in dem sich der Verschlußkörper 47 gegen den kegeligen Ventilsitz 46 abstützt, wie das die Fig. 1 und 2 erkennen lassen. Andererseits öffnet das Rückschlagventil 45 in Richtung zum Düsentorpedo 40 hin, indem sein Verschlußkörper 47 durch den Schmelzestrom bis gegen das freie Ende des stumpfen Kegels 42 verlagert wird. Hierdurch wird bei geöffnetem Rückschlagventil 45 ein ringförmiger Durchflußspalt zwischen dem Verschlußkörper 47 und den Umfangswandungen des Raumes 43 freigegeben.

Das für die Durchführung des Injektionsverfahrens notwendige Medium, bspw. Stickstoff, wird durch eine Leitung 48 in den Düsentorpedo 40 eingeleitet und gelangt dort in einen Kanal 49, welcher Achsfluchtlage mit der Düsenmündung 37 und dem Düsenkegel 38 hat und durch das freie Ende des schlanken Kegels 41 am Düsentorpedo 40 in den Düsenkegel 38 einmündet. Dabei hat das Mündungsende des Kanals 49 einen Abstand von der Düsenmündung 37, so daß das hier austretende Medium in das Zentrum des Kunststoffschmelzestroms eindringt, bevor dieser durch den Düsenkegel 38 und die Düsenmündung 37 in den Formhohlraum des Spritzgießwerkzeuges bzw. der Spritzgießform injiziert wird.

Andererseits ist jedoch auch die Möglichkeit gegeben, lediglich bspw. Gas durch das Düsenmundstück 36 in den Formhohlraum des Spritzgießwerkzeuges bzw. der Spritzgießform zu injizieren, indem einfach die Zufuhr des Kunststoff-Schmelzestromes aus dem Schneckenzylinder der Plastifiziereinheit unterbrochen wird. In diesem Fall wird dann durch den Massedruck des ausströmenden Gases der Verschlußkörper 47 des Rückschlagventils 45 gegen den Ventilsitz 46 gedrückt und somit dem rückströmenden Gas in die Schmelzezuführung 44 selbsttätig entgegengewirkt.

Wesentlich für die Düsen 32 nach den Figuren 1 und 2 ist das Vorhandensein eines Spaltventils 50, dessen Funktionselemente sich über die ganze Länge des Zentralkanals 49 erstrecken und bis zu dessen 3

AT 401 906 B Mündungsende, nämlich in den Düsenkegel 38 hinein, reichen.

Nach Fig. 1 ist im Zentralkanal 49 des Düsentorpedos 40 ein nadelartiger Kern 52 auswechselbar bzw. lösbar und/oder verstellbar angeordnet, wobei dieser den Zentralkanal 49 im Querschnitt mit Gleitpassung ausfüllt. Der nadelartige Kern 52 trägt dabei an seinem vorderen Ende einen verdickten Kopf oder Teller 53, bspw. einen mit einer Endabrundung versehenen Kegelkörper, und ist nach hinten durch eine Erweiterung 54 zum Seitenkanal 48 hindurchgeführt. Das hintere Ende des nadelartigen Kerns 52 hat dabei einen Gewindeansatz 55, mit dem eine Stellmutter 56 und eine Kontermutter 57 Zusammenwirken. Mit Hilfe der Stellmutter 56 und der Kontermutter 57 sowie einer an einer Schulter 59 des Düsentorpedos 40 anliegenden Stützscheibe 58 kann eine Axialjustierung des nadelartigen Kerns 52 im Zentralkanal 49 vorgenommen werden, um die Größe des als radiales Ringspaltventil ausgeführten Spaltventils 50 vor dem Mündungsende 51 des Zentralkanals 49 feinfühlig zu beeinflussen. Bewährt hat es sich dabei, wenn die Spaltweite dieses Spaltventils 50 < 0,2 mm vorzugsweise aber < 0,1 mm beträgt.

Da der nadelartige Kern 52 den Zentralkanal 49 des Düsentorpedos praktisch spielfrei durchsetzt, schließt sich an dessen Kopf oder Teller 53 ein bis in den Bereich der Erweiterung 54 zum Seitenkanal 48 zurückführender Diametralschlitz oder eine Längsnut 60 an, der bzw. die einen relativ engen Durchlaß für das gasförmige oder flüssige Medium, bspw. Stickstoff, von der Erweiterung 54 zum Spaltventil 50 hin freihält.

Die Spaltweite des radialen Spaltventils 50 vor dem Mündungsende 51 des Zentralkanals 49 kann in jedem Falle mit Hilfe der Stellmutter 56 und der Kontermutter 57 relativ zum Düsentorpedo 40 so eingestellt werden, daß einem unerwünschten Eindringen von Kunststoffschmelze entgegengewirkt ist, auch dann, wenn eine Medienzufuhr durch dieses Spaltventil 50 nicht stattfindet bzw. unterbrochen ist. Das Spaltventil 50 wird durch eine (nicht dargestellte) Druckfeder in Offenstellung gehalten, die zwischen der Kontermutter 57 und dem stumpfen Kegel 42 angeordnet ist. Die Düse 32 nach Fig. 2 der Zeichnung stimmt in ihrem Aufbau wiederum weitestgehend mit der Düse 32 nach Fig. 1 der Zeichnung überein. Lediglich bezüglich der Ausbildung des im Zentralkanal 49 des Düsentorpedos 40 angeordneten, nadelartigen Kerns 52 ist eine Abwandlung vorgesehen. Es wird dort der nadelartige Kern 52 mittels einer Endverdickung 61 gegen die Schulter 59 abgestützt sowie durch einen Gewindestopfen 62 festgelegt.

Das von der Endverdickung 61 abgewendete Ende des nadelartigen Kerns 52 trägt beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 keinen vor dem Mündungsende 51 des Zentralkanals 49 liegenden Kopf oder Teller 53, sondern schließt vielmehr etwa bündig mit dem Mündungsende 51 ab.

Da auch bei der Düse 32 nach Fig. 2 der nadelartige Kern 52 praktisch spielfrei im Zentralkanal 49 aufgenommen ist, wird am Mündungsende 51 des Zentralkanals 49 das Spaltventil 50 dadurch geschaffen, daß der nadelartige Kern 52 eine Umfangsabflachung 63 erhält, welche sich bis in den Bereich der Erweiterung 54 zum Seitenkanal 48 hin erstreckt und damit über die ganze Länge des Zentralkanals 49 einen kreissegmentförmigen Spaltabstand 64 aufrechterhält. Durch den Durchlaßquerschnitt des Spaltabstandes 64 wird dabei zugleich auch der Durchlaßquerschnitt für das Spaltventil 50 bestimmt.

Da der nadelartige Kern 52 relativ leicht auswechselbar im Düsentorpedo gehalten ist, läßt sich die Größe des Spaltventils 50 problemlos an unterschiedliche Bedürfnisse anpassen, indem nämlich entsprechend unterschiedliche, nadelartige Kerne 52 zum Einsatz gelangen.

Wie unterschiedlich die nadelartigen Kerne 52 dabei ausgeführt werden können, ergibt sich durch einen Vergleich der Fig. 3 bis 6 der Zeichnung deutlich.

In Fig. 3 der Zeichnung ist bspw. ein nadelartiger Kern 52 gezeigt, der vier gleichmäßig verteilt angeordnete Umfangsabflachungen 63 aufweist. Zusammen mit dem Zentralkanal 49 grenzt er daher vier gleiche Spaltabstände 64 ein, womit sich zwangsläufig am Mündungsende des Zentralkanals 49 auch vier Spaltventile 50 entsprechender Größe ergeben.

Den Fig. 4 und 5 sind jeweils nadelartige Kerne 52 mit drei Umfangsabflachungen 63 zu entnehmen, so daß diese zusammen mit dem Zentralkanal auch jeweils drei segmentförmige Spaltabstände 64 und folglich auch drei Spaltventile 50 schaffen.

Da schließlich der nadelartige Kern 52 nach Fig. 6 mit acht Umfangsabflachungen 63 ausgestattet ist, werden dort mit dem Zentralkanal 49 auch acht Spaltabstände 64 und somit acht Spaltventile 50 geschaffen.

In jedem Falle sind bei den Düsen 32 nach den Fig. 1 und 2 die dem Zentralkanal 49 für die Medienzufuhr zugeordneten Spaltventile 50 nur so groß bemessen, daß sie zwar dem unter Druck stehenden gasförmigen oder flüssigen Medium, z.B. Stickstoff, jederzeit Durchlaß gewähren, daß sie aber ein Eindringen von Kunststoffschmelze und damit ein unerwünschtes Verstopfen des Zentralkanals 49 unterbinden. 4

Claims (9)

1. AT 401 906 B Patentansprüche 1. Spritzkopf zum Spritzgießen von Kunststoff nach dem Injektionsverfahren, mit einer an das Spritzgießwerkzeug bzw. die Spritzgießform ansetzbaren Düse, die wahlweise das alleinige Einspritzen einer Kunststoffschmelze, das gleichzeitige Einspritzen einer Kunststoffschmelze und eines gasförmigen oder flüssigen Mediums sowie das alleinige Einspritzen des Mediums in den Formhohlraum ermöglicht, mit einem zum Schneckenzylinder der Plastifiziereinheit und zur Düse koaxialen Düsentorpedo und mit einem Zentralkanal im Düsentorpedo, über welchen das Medium mit Abstand vor der Düsenmündung in die Düse einleitbar ist, insbesondere mit einer Düse, bei der in der Schmelzezuführung zwischen dem stromaufwärtigen Ende des Düsentorpedos und dem Anschlußstück für den Schneckenzylinder ein Rückschlagventil sitzt, welches in Richtung gegen den Schneckenzylinder in seine Schließstellung bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Zentralkanal (49) des Düsentorpedos (40) ein nadelartiger Kern (52) auswechselbar bzw. lösbar und/oder verstellbar angeordnet und über diesen der Durchlaßquerschnitt des Mündungsendes (5t) des Zentralkanals (49) zum Düsenkegel (38) hin variierbar ist.
2. 2. Spritzkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nadelartige Kern (52) im Zentralkanal (49) des Düsentorpedos (40) begrenzt axial justierbar angeordnet ist.
3. 3. Spritzkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der nadelartige Kern (52) mit dem Mündungsende (51) des Zentralkanals (49) mindestens ein Spaltventil (50) bildet.
4. 4. Spritzkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der nadelartige Kern (52) mit dem Mündungsende (51) des Zentralkanals (49) ein radial gerichtetes Spaltventil bildet (Fig. 1).
5. 5. Spritzkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der nadelartige Kern (52) einen vor dem Mündungsende (51) des Zentralkanals (49) liegenden, verdickten Kopf oder Teller (53) trägt, dessen Außendurchmesser wenigstens annähernd dem Außendurchmesser des Mündungsendes (51) am Düsentorpedo (40) entspricht und mit dem Mündungsende (51) ein Ringspaltventil (50) bildet (Fig. 1).
6. 6. Spritzkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des Kopfes oder Tellers (53) mit einer Spitze und/oder Rundung versehen ist (Fig. 1).
7. 7. Spritzkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der nadelartige Kern (52) über einen an sein freies Ende, z.B. den Kopf oder Teller (53), anschließenden und bis in den Bereich einer Erweiterung (54) zum Seitenkanal (48) im Düsentorpedo (40) zurückführenden Längenabschnitt hinweg mit mindestens einer Längsnut oder einem Diametralschlitz (60) versehen ist (Fig. 1).
8. 8. Spritzkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der nadelartige Kern (52) über einen an sein freies Ende anschließenden und bis in den Bereich einer Erweiterung (54) zum Seitenkanal (48) im Düsentorpedo (40) zurückführenden Längenabschnitt hinweg mit mindestens einer, vorzugsweise aber mehreren, Umfangsabflachung(en) (63) versehen ist und am Mündungsende des Zentralkanals (49) eine entsprechende Anzahl von Spaltventilen (50) bildet (Fig. 2 bis 6).
9. 9. Spritzkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der nadelartige Kern (52) über Gewindeglieder (55 bis 57) ein- und/oder feststellbar im Düsentorpedo (40) gehalten ist (Fig. 1)· Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 5