AT402485B - Spritzkopf zum spritzgiessen von kunststoff nach dem injektionsverfahren - Google Patents

Description

AT 402 485 B

Die Erfindung betrifft einen Spritzkopf zum Spritzgießen von Kunststoff nach dem Injektionsverfahren, mit einer an das Spritzgießwerkzeug bzw. die Spritzgießform ansetzbaren Düse, welche einen Düsenkegel und ein Anschlußstück für den Schneckenzylinder aufweist und 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, sowie mit einem zum Schneckenzylinder der Plastifiziereinheit und zur Düse koaxialen Düsentorpedo, welcher einen in Achsfluchtlage mit der Düsenmündung angeordneten und mit einem Rückschlagventil versehenen Zentralkanal für das gasförmige oder flüssige Medium aufweist.

Bei bekannten Vorrichtungen dieser Gattung 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 ein gasförmiges oder flüssiges Medium in den Formhohlraum des Spritzgießwerkzeugs bzw. der Spritzgießform injiziert wird, welcher gegebenenfalls zuvor lediglich mit Kunststoff oder aber mit einem Gemisch aus Kunststoff und gasförmigem oder flüssigem Medium 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 noch 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.

In der DE 27 16 817 A ist eine Spritzgußvorrichtung, also ein Spritzkopf offenbart, bei der bzw. dem ein gasförmiges oder flüssiges Medium durch eine Leitung in einen Düsentorpedo einleitbar und aus diesem dann durch einen Zentralkanal in Achsfluchtlage mit der Düsenmündung herausführbar ist. Bei der Zuführung des gasförmigen oder flüssigen Mediums liegt jedoch der Düsentorpedo an einem Ventilsitz der Düsenmündung so an, daß der Durchlaßpfad für die Kunststoffschmelze hiermit nicht beaufschlagbar ist. Vielmehr kann das gasförmige oder flüssige Medium ausschließlich in die bereits zuvor in den Formhohlraum des Spritzgießwerkzeuges bzw. der Spritzgießform eingebrachte Kunststoffschmelze injiziert werden. Es ist jedoch nicht möglich, das gleichzeitige Einspritzen einer Kunststoffschmelze und eines gasförmigen oder flüssigen Mediums in den Formhohlraum vorzunehmen.

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

Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung im wesentlichen dadurch, daß in an sich bekannter Weise in einem Raum zwischen der Schmelzezuführung der Düse und dem stromaufwärtigen Ende des Düsentorpedos ein Rückschlagventil mit einem Verschlußkörper vorgesehen ist und daß der Zentralkanal im Abstand von der Düsenmündung in den Düsenkegel mündet, so daß das gasförmige oder flüssige Medium in den Düsenkegel und in den den Verschlußkörper des Rückschlagventiles enthaltenden Raum herausführbar ist und der Verschlußkörper durch den Massedruck des Mediums in Richtung gegen den Schneckenzylinder in seine Schließstellung bringbar ist.

Es hat sich gezeigt, daß ein solches, lediglich durch den Massedruck gesteuertes Ventil allen vorkommenden Betriebsbedingungen problemlos Rechnung trägt, indem es nämlich sicher verhindert, daß das Medium in den hinter der eigentlichen Düse liegenden Schmelzeraum bzw. in den Schneckenzylinder gelangt, insbesondere dann, wenn durch die Düse lediglich das Medium für sich allein in den Formhohlraum des Spritzgießwerkzeuges bzw. der Spritzgießform injiziert werden soll.

Durch die DE 11 05 153 B ist zwar schon die Benutzung eines Rückschlagventils offenbart, mit dessen Hilfe der Schmelzekanal in Richtung gegen den Schneckenzylinder selbsttätig abgesperrt werden kann. Hierbei wird jedoch die Schließung des Rückschlagventils gegen den Druckraum ausschließlich durch den Rückstaudruck der bereits im Druckraum befindlichen Kunststoffschmelze bewirkt, so daß diese nicht wieder in den Druckraum zurückströmen kann. Für ein Spritzgießen von Kunststoffmaterial nach dem sogenannten Injektionsverfahren ist jedoch diese bekannt Vorrichtung überhaupt nicht geeignet. Das Injektions-Spritzgießen setzt nämlich voraus, daß außer dem Einspritzen der eigentlichen Kunststoffschmelze auch noch das Einspritzen eines anderen, gasförmigen oder flüssigen, Mediums in die Spritzgießform möglich sein muß.

Beim erfindungsgemäßen Spritzkopf kommt es entscheidend darauf an, daß das in die Kunststoffschmelze zu injizierende gasförmige oder flüssige Medium an einem Eindringen in die vom Schneckenzylinder kommende Schmelzezuführung wirksam gehindert wird, nachdem die Zufuhr des Kunststoffschmelzestroms aus dem Schneckenzylinder unterbrochen ist.

Wird das Rückschlagventil in an sich bekannter Weise als Kugelrückschlagventil ausgebildet, dann ist auf Dauer eine einwandfreie Funktion desselben gewährleistet. Dessen Kugel-Verschlußkörper wird bei 2

AT 402 485 B seiner durch die Beaufschlagung mit dem gasförmigen oder flüssigen Medium bewirkten Anpressung gegen den Ventilsitz immer in eine optimale Dichtungslage hierzu gebracht; d.h., eventuelle unsymmetrische Beanspruchungen des Verschlußkörpers durch die im Öffnungssinne auf ihn einwirkende Kunststoffschmelze werden selbsttätig ausgeglichen. 5 Wenn Kunststoff allein oder aber gemeinsam mit einem Medium durch die Düse in den Formhohlraum des Spritzgießwerkzeuges bzw. der Spritzgießform injiziert wird, öffnet sich das Kugel-Rückschlagventil selbsttätig. Dabei wird sein Verschlußkörper von der Kunststoffschmelze in Richtung zum Düsentorpedo hin umströmt, wobei der Düsentorpedo, der Verschlußkörper und die Kunststoffschmelze gemeinsam einem Rückströmen von Medium in den hinter der Düse liegenden Schmelzeraum bzw. in den Schneckenzylinder 70 entgegenwirken, um hier Dichtigkeitsprobleme gegenüber Mediendruck zu vermeiden.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen;

Fig. 1 im Längsschnitt und etwa in natürlicher Größe den mit einem Rückschlagventil ausgestatteten Spritzkopf einer Vorrichtung zum Spritzgießen von Kunststoff nach dem Injektionsverfahren,

Fig 2 einen Schnitt entlang der Linie ll-ll durch den Spritzkopf nach Fig. 1 und 75 Fig. 3 den Spritzkopf der bereits in den Fig. 1 und 2 gezeigten Bauart in Zuordnung zu einem an der Austrittsseite einer Plastifiziereinrichtung sitzenden Querbolzenverschlusses für die Schmelzezuführung.

Der Spritzkopf 1 zum Spritzgießen von Kunststoff nach dem Gas- oder Flüssigkeits-Injektionsverfahren ist mit einer Düse 2 ausgestattet, die wiederum einen Düsensockel 3 aufweist. 20 ln ein Innengewinde 4 dieses Düsensockels 3 ist dabei mittels eines Außengewindes 5 das Düsenmundstück 6 eingeschraubt, welches mit seinem freien Ende an ein - nicht gezeigtes - Spritzgießwerkzeug bzw. eine Spritzgießform angesetzt werden kann.

Das Düsenmundstück 6 hat · gegen die Fließrichtung gesehen - eine koaxiale DUsenmündung 7 und einen daran anschließenden Düsenkegel 8, der sich zu dem von der Düsenmündung 7 abgewendeten Ende 25 des Düsenmundstücks 6 hin erweitert. Zwischen dem Düsenmundstück 6 und dem Düsensockel 3 ist in einer Ausnehmung 9 ein Düsentorpedo 10 untergebracht, der einen der Düsenmündung 7 zugewendeten sowie in den Düsenkegel 8 hineinragenden schlanken Kegel 11 sowie einen davon abgewendeten stumpfen Kegel 12 trägt. Während der schlanke Kegel 11 koaxial zur Düsenmündung 7 und zum Düsenkegel 8 ausgerichtet ist, ragt der stumpfe Kegel 12 ebenfalls koaxial in einen Raum 13 des Düsensockels 3 hinein, 30 welcher sich an die Ausnehmung 9 anschließt sowie zur Schmelzezuführung 14 Verbindung hat.

Im Raum 13 des Düsensockels 3 ist ein Rückschlagventil 15 untergebracht, welches vorzugsweise als Kugel-Rückschlagventil ausgelegt ist. Dieses Rückschlagventil 15 wird dabei von einem ortsfesten Ventilsitz 16 des Düsensockels 3, vorzugsweise einem kegeligen Ventilsitz, sowie von einem Kugel-Verschlußkörper 17 gebildet. 35 Das Rückschlagventil 15 ist dabei in Richtung gegen den Schmelzezylinder hin in seine Schließstellung bringbar, indem sich der Kugel-Verschlußkörper 17 gegen den kegeligen Ventilsitz 16 abstützt, wie das die Fig. 1 erkennen läßt. Andererseits öffnet das Rückschlagventil 15 in Richtung zum Düsentorpedo 10 hin, indem sein Kugel-Verschlußkörper 17 durch den Schmelzestrom bis gegen das freie Ende des stumpfen Kegels 12 verlagert wird. Dabei hat der Raum 13, in welchem der Kugel-Verschlußkörper 17 eingeschlossen 40 ist, einen Durchmesser, welcher dem Kugel-Verschlußkörper 17 um ein vorgegebenes Maß überschreitet. Hierdurch wird bei geöffnetem Rückschlagventil 15 ein ringförmiger Durchflußspalt zwischen dem Kugel-Verschlußkörper 17 und den Umfangswandungen des Raumes 13 freigegeben.

Bewährt hat es sich zur Ausbildung eines optimalen Durchflußspaltes, wenn die Länge des Raumes 13 zwischen dem Ventilsitz 16 und dem freien Ende des stumpfen Kegels 12 eine Längenabmessung hat, 45 welche mindestens dem Durchmesser dieses Raumes entspricht. Bei geringem Öffnungs- und Schließweg des Rückschlagventils 15 wird hierdurch im Bereich des Rückschlagventils 15 ein optimaler Durchflußspalt für die Kunststoffschmelze erhalten, welche dann entlang bzw. durch den Düsentorpedo 10 in den Düsenkegel 8 des Düsenmundstücks 6 strömen kann.

Das für die Durchführung des Injektionsverfahrens notwendige Medium, bspw. Stickstoff, wird durch so eine Leitung 18 von der Seite her in den Düsentorpedo 10 eingeleitet und gelangt dort in einen Kanal 19, der Achsfluchtlage mit der Düsenmündung 7 und dem Düsenkegel S hat sowie durch das freie Ende des schlanken Kegels 11 am Düsentorpedo 10 in den Düsenkegel 8 einmündet. Dabei hat das Mündungsende des Kanals 19 einen beträchtlichen Abstand von der Düsenmündung 7, so daß das hier austretende Medium in das Zentrum des Kunststoff-Schmelzestromes eindringt, bevor dieser durch den Düsenkegel 8 55 und die Düsenmündung 7 in den Formhohlraum des Spritzgießwerkzeuges bzw. der Spritzgießform injiziert wird.

Selbstverständlich kann auch die Gas- oder Flüssigkeitszufuhr in den Düsentorpedo 10 unterbrochen werden, so daß ein reiner Kunststoff-Schmelzestrom in den Formhohlraum des Spritzgießwerkzeuges bzw. 3

Claims (2)

1. ΑΤ 402 485 Β der Spritzgießform injiziert wird. Andererseits ist jedoch auch die Möglichkeit gegeben, lediglich bspw. Gas durch das Düsenmundstück 6 in den Formhohlraum des Spritzgießwerkzeuges bzw. der Spritzgießform zu injizieren, indem einfach die Zufuhr des Kunststoff-Schmelzestromes aus dem Schneckenzylinder der Plastifiziereinrichtung nach der Schmelzezuführung 14 hin unterbrochen wird. In diesem Falle wird dann durch den Massedruck des ausströmenden Gases der Kugel-Verschlußkörper 17 des Rückschlagventils 15 gegen den Ventilsitz 16 gedrückt und somit dem Rückströmen von Gas in die Schmelzezuführung 14 selbsttätig entgegengewirkt. Von Vorteil ist es, wenn auch innerhalb des Düsentorpedos 10 im Übergangsbereich der Leitung 18 zum Kanal 19 ein Rückschlagventil 20, vorzugsweise ein Kugel-Rückschlagventil, vorgesehen wird. Dieses erhält dabei vorzugsweise eine solche Ausbildung, daß es bei Unterbrechung der Gaszufuhr völlig selbsttätig den Durchlaß der Leitung 18 absperrt, so daß keine Kunststoffschmelze in diese Leitung 18 gelangen kann und Dichtigkeitsprobleme gegenüber Gasdruck vermieden werden. Obwohl die mit dem Rückschlagventil 15 ausgestattete Düse 2 des Spritzkopfes 1 zum Spritzgießen von Kunststoff nach dem Gasinjektionsverfahren schon in der aus den Fig. 1 und 2 ersichtlichen Bauart, also für sich allein, voll funktionsfähig ist, erweist es sich als besonders vorteilhaft, die betreffende Düse 2 in Wirkverbindung mit einem Düsenverschluß bzw. einem sogenannten Querbolzen Verschluß 21 zu benutzen, wie das in Hg. 3 der Zeichnung gezeigt wird. Ein solcher Querbolzenverschluß sitzt dabei am Austrittsende des Schneckenzylinders einer Plastifiziereinrichtung und weist einen Anschlußstutzen 22 mit einer koaxialen Schmelzezuführung 23 auf. Diametral zu dieser Schmelzezuführung befindet sich im Anschlußstutzen 22 eine Bohrung 24, in welcher mit Paßsitz ein Querbolzen 25 axial verschiebbar geführt ist. Dieser Querbolzen 25 hat wiederum eine radiale Durchbohrung 26. Dabei kann diese Durchbohrung durch Axialverschiebung des Querbolzens 25 wahlweise mit der Schmelzezuführung 23 in Fluchtlage gestellt oder aber gegenüber dieser quer zur Längsachse verlagert werden. Im ersteren Falle ist die Schmelzezuführung 23 zur Düse 2 mit ihrem Rückschlagventil 15 hin offen. Im zweiten Falle wird sie hingegen abgesperrt. Die Bewegung des Querbolzens 25 wird über einen Winkelhebel 27 vorgenommen, der im Anschlußstutzen 22 schwenkbar gelagert ist und an dem andererseits ein Betätigungsgestänge 28 angreift. Durch das Vorhandensein des Rückschlagventils 15 innerhalb der Düse 2 des Spritzkopfes 1 wird den Dichtungsproblemen entgegengewirkt, welche üblicherweise bei den baulich einfachen Querbolzenverschlüssen 21 vorhanden sind. Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß die im Spritzkopf 1 integrierte Düse 2 baulich und funktionell vollständig mit der Düse 2 nach Fig. 1 übereinstimmt. Patentansprüche 1. Spritzkopf zum Spritzgießen von Kunststoff nach dem Injektionsverfahren, mit einer an das Spritzgießwerkzeug bzw. die Spritzgießform ansetzbaren Düse, welche einen Düsenkegel und ein Anschlußstück für den Schneckenzylinder aufweist und 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, sowie mit einem zum Schneckenzylinder der Plastifiziereinheit und zur Düse koaxialen Düsentorpedo, welcher einen in Achsfluchtlage mit der Düsenmündung angeordneten und mit einem Rückschlagventil versehenen Zentralkanal für das gasförmige oder flüssige Medium aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise in einem Raum (13) zwischen der Schmelzezuführung (14) der Düse (2) und dem stromaufwärtigen Ende des Düsentorpedos (10) ein Rückschlagventil (15) mit einem Verschlußkörper (17) vorgesehen ist und daß der Zentralkanal (19) im Abstand von der Düsenmündung (7) in den Düsenkegel (8) mündet, so daß das gasförmige oder flüssige Medium in den Düsenkegel (8) und in den den Verschlußkörper (17) des Rückschlagventiles (15) enthaltenden Raum (13) herausführbar ist und der Verschlußkörper (17) durch den Massedruck des Mediums in Richtung gegen den Schneckenzylinder in seine Schließstellung bringbar ist.
2. 2. Spritzkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (15) in an sich bekannter Weise als Kugelrückschlagventil ausgebildet ist. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 4