CH654520A5

CH654520A5 - Ventilnadelgesteuerte spritzgiessvorrichtung mit duesendichtung.

Info

Publication number: CH654520A5
Application number: CH4299/81A
Authority: CH
Inventors: Jobst Ulrich Gellert
Original assignee: Gellert Jobst U
Priority date: 1980-07-15
Filing date: 1981-06-30
Publication date: 1986-02-28
Also published as: US4286941A; FR2486862A1; DE3124958C2; JPS60896B2; AU543126B2; CA1136815A; AU7127181A; GB2080186A; NL8102727A; DE3124958A1; FR2486862B1; GB2080186B; JPS5732923A

Description

Die Erfindung betrifft eine Spritzgiessvorrichtung enthaltend eine kühlbarc Formplatte mit einer zu einem Formhohlraum führenden Öffnung, ein in die Formplatte eingesetztes, beheizbares Einspritzteil mit einer Einspritzdüse, die durch einen Luftspait gegen die Formplatte isoliert ist, und mit einem durch das Einspritzteil verlaufenden Kanal, durch den eine unter DrucK gesetzte Schmelze der Öffnung zuführbar ist, eine längliche, in einer Bohrung des Einspritzteils zwischen einer Offen- und einer Schliesstellung hin- und herbewegbare Ventilnadel mit einem Antriebsende und einem verjüngten Ende, und einem Antriebsmechanismus für die Ventilnadel.

Aus der US-PS 4 043 740 ist eine Düsendichtung bekannt, die in die Einspritzdüse des Einspritzteils eingesetzt ist und über den Luftspalt hinweg verläuft, so dass sie um die Einspritzöffnung herum der Formplatte anliegt. Dadurch wird zwar der Austritt von unter Druck gesetzter Schmelze in den Luftspalt verhindert und die Wärmeübertragung zu dem Bereich der Ein;,pritzöffnung vergrössert, jedoch bleiben in bestimmten Anwendungsfällen, bei denen bestimmte Materialien eingesetzt werden, einige Probleme ungelöst. Normalerweise wirii die Ventilnadel erst 3-4 Sekunden nach Füllung des Formhohlraums geschlossen, wodurch Schrump-fungsvorgänge berücksichtigt werden. Jedoch verfestigt sich während dieser Zeit eine dünne Schicht oder ein Film der Schmelze, die bzw. der sich an der Innenseite der Einspritzöffnung befindet; beim Schliessen der Ventilnadel wird auf dieses verfestigte Material ein erheblicher Druck ausgeübt. Dieser Druck verursacht in bestimmten Materialien wie Polyester Kristallisation. Wenn während des nachfolgenden Spritzzyklus die Ventilnadel geöffnet wird, tritt dieses kristallisierte Material durch die Einspritzöffnung in den Formhohlraum ein und verursacht Fehler in dem erzeugten Spritzteil. Dies ist beimSpritzgiessen von thermoplastischen Polyestern wie Polyethylenterephthalat, das für die Blasformung von Flaschen vorgeformt wird, besonders ungünstig, weil das kristallisierte Material ein milchiges Aussehen hervorruft und nicht Verblasen werden kann. Ein weiteres Problem, das in der bekannten Spritzgiessvorrichtung auftritt, besteht darin, dass sich bei Öffnung der Form eine Blase an dem Spritzteil ausbilden kann und das Produkt von der Einspritzöffnung weggezogen wird.

Es ist zwar bekannt, von aussen beheizte Einspritzteile oder Einspritzdüsen vorzusehen, die durch eine Durchtrittsöffnung in der Formplatte unmittelbar in den Formhohlraum hinein vorstehen, jedoch hat eine solche Anordnung den Nachteil, dass durch den direkten Kontakt zwischen der gekühlten Formplatte und der beheizten Einspritzdüse übermässige Wärmeverluste hervorgerufen werden, da die beheizte Einspritzdüse aus einem ziemlich gut wärmeleitenden Material hergestellt ist.

Zur Überwindung dieser Probleme ist es notwendig, dass eine Wärmeübertragung in den Bereich der Einspritzöffnung an dem Formhohlraum erfolgen kann. Dies muss jedoch so geschehen, dass die wirksame Kühlung der benachbarten Teile der Formplatte nicht verringert wird. Man erkennt, dass die Wirksamkeit der Kühlung um so wichtiger wird, je mehr Wärme im Bereich der Einspritzöffnung zugeführt wird. Geschieht das nicht, so setzt sich das Spritzteil nicht rasch genug für eine leistungsfähige Arbeitsweise der Spritzgiessvorrichtung.

Dementsprechend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Spritzgiessvorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, dass Verfestigungen der geschmolzenen Spritzgussmasse in der Einspritzöffnung auch bei Druckeinwirkung durch die Ventilnadel möglichst weitgehend ausgeschlossen werden.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass eine hohle, mit einer zentrischen Bohrung versehene Düsendichtung vorgesehen ist, die sich über den Luftspalt zwischen dem Einspritzteil und der Formplatte erstreckt und deren Bohrung zu der Bohrung des Einspritzteils ausgerichtet ist, dass die Düsendichtung ein an der Einspritzdüse angeordnetes erstes Endteil und ein durch die Formplatte hindurch in die Öffnung hinein verlaufendes zweites Endteil aufweist und dass das zweite Endteil die Einspritzöffnung bestimmt, die das verjüngte Ende der Ventilnadel in deren Schiiessstellung aufnimmt.

Zweckmässige Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Abbildungen dargestellt und werden nachfolgend an Hand der Bezugszeichen im einzelnen erläutert und beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Spritzgiessvorrichtung;

Fig. 2 einen Teilschnitt durch eine bekannte Spritzgiessvorrichtung mit einer Düsendichtung;

Fig. 3 einen vergrösserten Teilschnitt durch die Spritzgiessvorrichtung nach Fig. 1 ;

Fig. 4 einen Teilschnitt ähnlich Fig. 3 durch ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Spritzgiessvorrichtung.

Fig. 1 zeigt eine ventilnadelgesteuerte Spritzgiessvorrichtung mit einem Kanal 10, durch den die unter Druck gesetzte Schmelze von der Spritzgussmaschine 12 zu einem Form-

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hohiraum 14 in der Formplatte 16 fliesst. Der Kanal 10 erstreckt sich durch eine Stützplatte 18 eines Einspritzteils 20, und die Schmelze fliesst durch eine Einspritzöffnung 22, die von der Düsendichtung 24 gebildet wird, in den Formhohlraum 14. Der Kanal 10 verläuft auch durch eine Dichtbuchse 26, die in den Einspritzteil 20 eingesetzt ist und an die Stützplatte 18 stösst. Das Einspritzteil 20 wird durch ein elektrisches Heizelement 28 beheizt, das in das Einspritzteil 20 eingegossen ist, und enthält eine Einspritzdüse 30, die durch eine Isolierbuchse 32 sicher in der Formplatte 16 gehaltert wird. Die Formplatte 16 wird durch Kühlelemente 34 gekühlt; die gekühlte Formplatte ist gegen das beheizte Einspritzteil 20 durch einen Luftspalt 36 isoliert.

Eine Ventilnadel 38 befindet sich in einer allgemein zylindrischen Bohrung 40 in dem Einspritzteil 20. Die Ventilnadel 34 hat ein mit einer Erhöhung versehenes Antreibsende 42 und ein verjüngtes Ende 44, das so geformt ist, dass es der von der Düsendichtung 24 gebildeten Einspritzöffnung 22 einsitzen kann. Der Antriebsmechanismus für die Ventilnadel 38 enthält einen durch Druckluft betätigbaren Kolben 46 und einen Schwenkarm 48, der an einer Kugel 50 am Ende eines Schwenkstiftes 52 der Stützplatte 18 schwenkbar ist. Der Kanal 10 verläuft durch die Dichtbuchse 26 und mündet in die zylindrische Bohrung 40 innerhalb des Einspritzteils 20, so dass die Schmelze um die Ventilnadel 38 herum fliesst, aber von aussen beheizt wird.

Wie insbesondere aus Fig. 3 erkennbar ist, ist die Düsendichtung 24 hohl und besitzt ein erstes Endteil 54, das in einer zylindrischen Ausnehmung 56 an der Einspritzdüse 30 des Einspritzteils 20 sicher gehaltert ist, wobei die Bohrung 58 der Düsendichtung 24 zu der zylindrischen Bohrung des Einspritzteils 20 ausgerichtet ist. Die Düsendichtung 24 besitzt auch ein sich verjüngendes zweites Endteil 60, das in eine daran angepassten Öffnung 62, die durch die Formplatte 16 hindurch zum Formhohlraum 14 verläuft, sicher einge-passt ist. Die Düsendichtung 24 ist aus einer Titanlegierung gebildet und so bemessen, dass sie sich beim Aufheizen auf die Betriebstemperatur ausdehnt und in Anlage an die Formplatte 16 kommt. Dadurch wird der Austritt von unter Druck gesetzter Schmelze in den Luftspalt 36 verhindert,

aber auch ein unmittelbarer Kontakt zwischen dem beheizten Einspritzteil 20 und der gekühlten Formplatte 16 vermieden. Bei dieser Ausführung ist eine ebene Stirnfläche 64 vorgesehen, die im wesentlichen beim Betrieb der Spritzgiessvorrichtung zu der Wandung 66 des Formhohlraums 14 ausgerichtet ist. Die Bohrung 58 der Düsendichtung 24 verengt sich unter Ausbildung der Einspritzöffnung 22; die Aussen-fläche 68 des verjüngten Endes 44 der Ventilnadel 38 verjüngt sich in ähnlicher Weise, so dass das verjüngte Ende in Schiiessstellung der Ventilnadel 38 in der Einspritzöffnung 22 einsitzt, wobei seine Stirnfläche 70 ebenfalls im wesentlichen zur Wandung 66 des Formhohlraums 14 ausgerichtet ist.

Im Gebrauch der Spritzgiessvorrichtung arbeitet die Ventilnadel 38 in üblicher Weise zur Öffnung und Schliessung der Einspritzöffnung 22. Der durch Druckluft betriebene Kolben 46 verschwenkt den Schwenkarm 48 und bringt dadurch die Ventilnadel 38 in Schiiessstellung, in der das verjüngte Ende 44 der Einspritzöffnung 22 einsitzt. Nach

Entlastung vom Luftdruck und Auswurf des Spritzteils wird bei erneuter Einwirkung des Drucks der Schmelze die Ventilnadel 38 durch den Druck der Schmelze in die Offenstellung verschoben. In dieser Stellung tritt heisse, unter Druck gesetzte Schmelze aus der Spritzgussmaschine 12 durch den Kanal 10 und die Einspritzöffnung 22 in den Formhohlraum 14. Der Druck wird einige Sekunden aufrechterhalten, um eine hinreichende Packungsdichte zu erzielen und Schrumpfung zu verhindern; dann wird das Ventil geschlossen, das Spritzteil zum Auswurf abgekühlt und schliesslich der ganze Vorgang wiederholt.

Fig. 2 zeigt in einem Teilschnitt die vorbekannte Spritzgiessvorrichtung mit Düsendichtung (US-PS 4 043 740). Diese Düsendichtung liegt an der Formplatte um die Einspritzöffnung herum an und überträgt nicht genügend Wärme, um in einigen Anwendungsfällen die Bildung eines Films oder einer Schicht 72 der Schmelze an der Innenwandung der Einspritzöffnung in der Formplatte zu verhindern. Beim Schliessen der Ventilnadel wird diese Schicht 72 unter Druck gesetzt, wodurch sie kristallisiert und die eingangs genannten nachteiligen Wirkungen hervorgerufen werden. Bei der vorstehend beschriebenen Spritzgiessvorrichtung wird dies dadurch vermieden, dass die Düsendichtung 24 in die Öffnung 62 in der Formplatte 16 hinein vorsteht, so dass die Einspritzöffnung 22 in der Düsendichtung 24 und nicht in der Formplatte 16 ausgebildet wird. Die Düsendichtung 24 besteht aus einem schlecht wärmeleitenden Metall, das je nach dem zu verarbeitenden Material dem Bereich der Einspritzöffnung 22 genügend Wärme zuführt, ohne dass übermässige Wärmeverluste von der Düsendichtung 24 auf die Formplatte 16 eintreten.

Die Wirksamkeit der Kühlung bleibt somit für die Formplatte 16 erhalten, was für die erfolgreiche Arbeit der Spirtz-giessvorrichtung um so wichtiger wird, da gleichzeitig in dem Bereich um die Einspritzöffnung 22 Wärme übertragen wird.

Fig. 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für eine Spritzgiessvorrichtung mit einer Düsendichtung. In Fig. 4 sind die Teile, die mit entsprechenden Teilen in Fig. 1 und 3 identisch sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Bei dieser Ausführung ist die Stirnfläche 70 des verjüngten Endes 44 der Ventilnadel 38 abgerundet und die Stirnfläche 64 der Düsendichtung nach innen und oben gekrümmt, so dass ein Raum 74 verbleibt, der beim Schliessen der Ventilnadel 38' mit Schmelze gefüllt ist. Zwar entsteht in dieser Anordnung eine Angussstelle, die jedoch unter Umständen nicht stört wie bei der Herstellung vorgeformter Produkte für das Blasformen von Flaschen. Die Arbeitsweise dieser Spritzgiessvorrichtung ist im wesentlichen die gleiche wie vorstehend für die Spritzgiessvorrichtung nach Fig. 1 und 3 beschrieben.

Es sind eine Reihe von Abwandlungen der vorstehend beschriebenen Spritzgiessvorrichtungen denkbar. Insbesondere kann darin die Düsendichtung 24, deren Bohrung 58 vorzugsweise koaxial zur zylindrischen Bohrung 40 des Einspritzteils 20 ausgerichtet ist, andere Formen annehmen und aus anderen Materialien gebildet sein, wobei jedoch die Einspritzöffnung nach wie vor durch die Düsendichtung gebildet wird und die notwendigen Wärmeübertragungseigenschaften gegeben sind.

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1. Spritzgiessvorrichtung enthaltend eine kühlbare Formplatte mit einer zu einem Formhohlraum führenden Öffnung, ein in die Formplatte eingesetztes, beheizbares Einspritzteil mit einer Einspritzdüse, die durch einen Luftspalt gegen die Formplatle isoliert ist, und mit einem durch das Einspritzteil verlaufenden Kanal, durch den eine unter Druck gesetzte Schmelze der Öffnung zuführbar ist, eine längliche, in einer Bohrung des Einspritzteils zwischen einer Offen- und einer Schiiessstellung hin- und herbewegbare Ventilnadel mit einem Antriebsende und einem verjüngten Ende, und einen Aniriebsmechanismus für die Ventilnadel, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit einer zentrischen Bohrung (58) versehene Düsendichtung (24) vorgesehen ist, die sich über den Luitspalt (36) zwischen dem Einspritzteil (20) und der Formpiatte (16) erstreckt und deren Bohrung (58) zu der Bohrung (40) des Einspritzteils (20) ausgerichtet ist, dass die Düsendichtung (24) ein in der Einspritzdüse (30) angeordnetes erstes ündteil (54) und ein durch die Formplatte (16) hindurch in die Öffnung (62) hinein verlaufendes zweites Endteil (60) aufweist und dass das zweite Endteil (60) die Einspritzöffnung (22) bestimmt, die das verjüngte Ende (44) der Ventilnadel (38) in deren Schiiessstellung aufnimmt.

2. Spritzgiessvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das in die Öffnung (62) in der Formplatte (16) hinein verlaufende zweite Endteil (60) sich im wesentlichen bis zum Formhohlraum (14) erstreckt.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Spritzgiessvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsendichtung (24) aus einem Material mit geringerer Wärmeleitung als dasjenige der Einspritzdüse (30) hergestellt ist.

4. Spritzgiessvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsendichtung (24) aus einer Titanlegierung gebildet ist.