DE10013920A1

DE10013920A1 - Spritzgießwerkzeug

Info

Publication number: DE10013920A1
Application number: DE2000113920
Authority: DE
Inventors: Andreas Hoffmann
Original assignee: Hoffmann Gummi und Kunsts GmbH
Current assignee: Hoffmann Gummi und Kunsts GmbH
Priority date: 2000-03-21
Filing date: 2000-03-21
Publication date: 2001-09-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Spritzgießwerkzeug mit zwei an einer Trennfläche (14) voneinander getrennten, auf voneinander unterschiedlicher Temperatur gehaltenen Werkzeugteilen (12, 16) und einem zwischen einer Einspritzstelle (20) und einem Formhohlraum (22) durch die Trennfläche (14) verlaufenden Zuführkanal (24) zur Zuführung von Formmasse, insbesondere ausvulkanisierbarem Elastomermaterial. Zur thermischen Trennung wird vorgeschlagen, daß der Zuführkanal (24) eine an der Trennfläche (14) offene Aufnahmekammer (26) aufweist, und daß in der Aufnahmekammer (26) ein mit einem Durchbruch (24) als Kanalabschnitt versehener, aus einem wärmeisolierenden Material bestehender Isoliereinsatz (18) zur Wärmeisolierung zwischen den Werkzeugteilen (12, 16) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Spritzgießwerkzeug mit zwei an einer Trennfläche voneinander getrennten, auf von einander unterschiedlicher Temperatur gehaltenen Werk zeugteilen und einem zwischen einer Einspritzstelle und einem Formhohlraum durch die Trennfläche verlaufenden Zuführkanal zur Zuführung von Formmasse, insbesondere ausvulkanisierbarem Elastomermaterial.

Bei der Herstellung von Elastormerformteilen mit derar tigen Hohlwerkzeugen wird der flüssige Rohgummi unter Druck in die heiße Form eingespritzt und dort aufgrund der Erhitzung ausvulkanisiert. Prinzipiell unterschei det man dabei Heißkanal- und Kaltkanalsysteme. Bei den Erstgenannten wird über eine Maschinendüse in das ins gesamt erwärmte Formwerkzeug eingespritzt, wobei auch das in den Angußkanälen verbleibende Material vulkani siert und somit entformt werden muß. Im Gegensatz dazu wird beim Kaltkanalverfahren im Angußbereich eine ge eignete Temperatur unterhalb der Vulkanisationstempera tur eingehalten, um eine günstigere Prozeßführung zu erreichen. In beiden Fällen tritt jedoch an den auf un terschiedlichem Temperaturniveau befindlichen Schnittstellen durch in Wärmeleitkontakt stehende Werkzeug- bzw. Maschinenteile das Problem auf, daß das transpor tierte Rohmaterial aufgrund von Wärmeübertragung vor vulkanisiert. Diese unerwünschten Vernetzungsreaktionen im Rohmaterial führen dazu, daß die Fertigteile vulka nisierte Partikel enthalten und als Ausschuß verworfen werden müssen. Je nach Partikelgröße und -zahl ist die Qualitätsminderung im Formteil nicht direkt ersichtlich und macht sich erst im Einsatz nachteilig bemerkbar.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zu grunde, die genannten Schnittstellenprobleme zu besei tigen und mit geringem Bauaufwand eine hohe Qualität der Endprodukte zu sichern.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Vorteil hafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, die Tempera turgradienten an den Trennflächen bzw. Schnittstellen durch geeignete Maßnahmen zu erhöhen. Dementsprechend wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Zuführkanal eine an der Trennfläche offene Aufnahmekammer aufweist, und daß in der Aufnahmekammer ein mit einem Durchbruch als Abschnitt des Zuführkanals versehener, aus einem wärmeisolierenden Material bestehender Isoliereinsatz zur Wärmeisolierung zwischen den Werkzeugteilen ange ordnet ist. Durch das Einfügen von solchen wärmeüber gangshemmenden Einsatzbauelementen als Teil des Zuführ kanals läßt sich mit geringem Herstellungs- und Monta geaufwand der Wärmeübergang gezielt an der Trennstelle reduzieren, um eine vorzeitige Erstarrung bzw. Vernet zung der Gießmasse zu verhindern. Aufgrund der vermin derten Wärmezufuhr läßt sich auch die Temperatur des "kalten" Bereichs erhöhen, so daß das Formmaterial mit niedrigerer Viskosität eingespritzt und somit mit höhe rer Fließgeschwindigkeit transportiert werden kann.

Vorteilhafterweise ist der Isoliereinsatz durch ein in die Aufnahmekammer formschlüssig eingesetztes oder ein geschrumpftes Formteil gebildet, womit in baulich ein facher Weise gegebenenfalls ohne zusätzliche Verbin dungsmittel eine thermische Trennung möglich ist. Eine weitere Verbesserung läßt sich dadurch erzielen, daß der Isoliereinsatz durch eine Isolierhülse gebildet ist, die in eine entsprechende Bohrung eines Werkzeug teils eingefügt ist.

Eine bevorzugte Ausführung sieht vor, daß der Iso liereinsatz aus einem keramischen Werkstoff, vorzugsweise Zirkonoxidkeramik besteht. Damit wird bei vor teilhaften mechanischen Eigenschaften wie besonderer Druckfestigkeit auch eine hohe Temperaturbelastbarkeit bei gleichzeitig guter Isolierwirkung erreicht. Um auch die Herstellung zu vereinfachen, ist es weiter von Vor teil, wenn der Isoliereinsatz als Drehteil ausgebildet ist.

Zur Vereinfachung der Entformung wird vorgeschlagen, daß der Durchbruch des Isoliereinsatzs zumindest im Be reich eines auslaßseitigen Endabschnitts in Durchström richtung vorzugsweise konisch erweitert ist.

Vorteilhafterweie besitzt der Isoliereinsatz eine den Durchbruch begrenzende freie Eingriffsfläche zur ab dichtenden Anlage gegen ein Werkzeugteil. Dabei kann die Eingriffsfläche durch eine konische oder konkave Zentrierausnehmung für den Eingriff einer beweglichen Düse gebildet sein.

Bei Kaltkanalsystemen ist es vorteilhaft, wenn der Iso liereinsatz als Kopfstück oder als Widerlager einer ge kühlten Angußdüse eines Kaltkanal-Werkzeugteils vorge sehen ist. Bei Heißkanalsystemen ist es günstig, wenn der Isoliereinsatz als Einlaß des Zuführkanals in einem geheizten Werkzeugteil angeordnet ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausfüh rungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Heißkanal-Gummispritzgießwerkzeug mit einem Isoliereinsatz zur Wärmeisolierung gegenüber ei ner Einspritzdüse im Schnitt;

Fig. 2 den hülsenförmigen Isoliereinsatz nach Fig. 1 in einer vergrößerten Darstellung;

Fig. 3 ein Kaltkanal-Gummispritzgießwerkzeug mit Iso lierhülsen in einer Formplatte zur Wärmeisolie rung gegenüber den Angußdüsen im Schnitt;

Fig. 4 eine ausschnittsweise Vergrößerung des in Fig. 3 strichpunktiert umrandeten Bereichs;

Fig. 5 eine Kaltkanal-Angußdüse mit kopfseitigem Iso liereinsatz in einer Fig. 4 entsprechenden Dar stellung.

Die in der Zeichnung dargestellten Hohlwerkzeuge 10 dienen zur Herstellung von Formteilen aus Natur- oder Synthesekautschuk und umfassen zu diesem Zweck als Heißkanalsystem (Fig. 1) oder Kaltkanalsystem (Fig. 3) ein auf Vulkanisiertemperatur aufgeheiztes formgebendes Werkzeugteil 12 sowie ein über eine Schnittstelle bzw. Trennfläche 14 davon getrenntes, unterhalb der Vulkani siertemperatur gehaltenes kälteres Werkzeugteil 16 zur Einspritzung bzw. Zuführung des Elastomermaterials. Die thermische Trennung zwischen den Werkzeugteilen 12, 16 erfolgt dabei über einen wärmeisolierenden Isolierkör per 18, der als Isoliereinsatz im Bereich der Schnitt stelle 14 in dem jeweiligen von der Einspritzstelle 20 zu einem Formhohlraum 22 führenden Materialzuführkanal 24 angeordnet ist.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist der Isoliereinsatz 18 für den Eingriff der Maschinendüse 16 in einer Aufnahmekammer 26 des Zuführkanals 24 angeord net. Die Aufnahmekammer ist durch eine Bohrung 26 ge bildet, die in eine Spannplatte 28 des geheizten Werk zeugteils 12 eingebracht ist. Der Isoliereinsatz 18 ist dabei in die zu der Schnittstelle 14 hin randoffene Bohrung 26 formschlüssig eingesetzt und gegebenenfalls stoffschlüssig festgelegt. Im eingebauten Zustand bil det ein Durchbruch 30 des Isoliereinsatzes 18 einen einlaßseitigen Abschnitt des Materialzuführkanals 24. Stromab davon verläuft der Materialzuführkanal 24 über einen Verteiler 32 in die einzelnen Formnester 22 zwi schen den trennbaren, geheizten Formhälften 34, 36.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist der Isoliereinsatz durch eine zylindrische Isolierhülse 18 gebildet. Diese besteht als Drehteil aus Zirkonoxidkeramik. An ihrer freien Stirnseite 32 weist die Isolierhülse 18 eine ko nische Zentrierausnehmung 40 für den Eingriff der Ma schinendüse 16 auf. Daran anschließend ist der Durch bruch 30 in Durchströmrichtung konisch erweitert, um die Entformung des ausvulkanisierten Angusses zu er leichtern.

In Fig. 3 bis 5 gezeigten sind mit der vorstehend be schriebenen Ausführungsform funktionell identische oder analoge Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Ein Unterschied besteht vor allem darin, daß der Mate rialzuführkanal als Kaltkanal 24 von der Einspritzstel le 20 aus durch einen gekühlten Werkzeugblock 16 ge führt ist, welcher über eine Isolierplatte 42 gegenüber den geheizten Formhälften 34, 36 isoliert ist, so daß die Elastomermischung im Angußbereich nicht ausvulkani siert. Die Einspritzung in die einzelnen Formnester 22 erfolgt dabei über jeweils eine zugeordnete Angußdüse 44, deren verschieblicher Düsenkopf 46 über Tellerfe dern 48 gegen die Schnittstelle 14 gedrängt wird. Diese ist auf der heißen Seite durch die freie plane Stirn fläche 38 einer jeweils zugeordneten, in die Formhälfte 34 eingesetzten Isolierhülse 18 gebildet. Alternativ ist es entsprechend Fig. 5 vorgesehen, daß die Isolier hülse 18 in den Düsenkopf 46 integriert ist und mit ei nem axial überstehenden freien Stirnbereich gegen die heiße Formhälfte 34 anliegt. Grundsätzlich ist es auch möglich, die erfindungsgemäßen Isoliereinsätze in so genannten Transfer-Molding-Kaltkanalformen einzusetzen, bei denen eine Vielzahl von kleinvolumigen Kavitäten mittels eines Transferplatte über kurze Einspritzkanäle mit Gießmasse beaufschlagt sind.

Claims

1. Spritzgießwerkzeug mit zwei an einer Trennfläche (14) voneinander getrennten, auf voneinander unter schiedlicher Temperatur gehaltenen Werkzeugteilen (12, 16) und einem zwischen einer Einspritzstelle (20) und einem Formhohlraum (22) durch die Trenn fläche (14) verlaufenden Zuführkanal (24) zur Zu führung von Formmasse, insbesondere ausvulkanisier barem Elastomermaterial, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführkanal (24) eine an der Trennfläche (14) offene Aufnahmekammer (26) aufweist, und daß in der Aufnahmekammer (26) ein mit einem Durchbruch (30) als Kanalabschnitt versehener, aus einem wär meisolierenden Material bestehender Isoliereinsatz (18) zur Wärmeisolierung zwischen den Werkzeugtei len (12, 16) angeordnet ist.

2. Spritzgießwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Isoliereinsatz (18) durch ein in die Aufnahmekammer (26) formschlüssig eingesetztes oder eingeschrumpftes Formteil gebildet ist.

3. Spritzgießwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Isoliereinsatz (18) als in eine die Aufnahmekammer (26) bildende Bohrung eines Werkzeugteils (12, 16) eingefügte zylindrische Iso lierhülse ausgebildet ist.

4. Spritzgießwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Isoliereinsatz (18) aus einem keramischen Werkstoff, vorzugsweise Zirkonoxidkeramik besteht.

5. Spritzgießwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Isoliereinsatz (18) als Drehteil ausgebildet ist.

6. Spritzgießwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchbruch (30) des Isoliereinsatzs (18) zumindest im Bereich eines auslaßseitigen Endabschnitts in Durchströmrichtung vorzugsweise konisch erweitert ist.

7. Spritzgießwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Isoliereinsatz (18) eine den Durchbruch (30) begrenzende freie Eingriffsfläche (38) zur abdichtenden Anlage gegen ein Werkzeugteil (16; 46) aufweist.

8. Spritzgießwerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die Eingriffsfläche durch eine konische oder konkave Zentrierausnehmung (40) für den Eingriff einer beweglichen Düse (16) gebildet ist.

9. Spritzgießwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Isoliereinsatz (18) als Kopfstück oder als Widerlager einer ge kühlten Angußdüse (46) eines Kaltkanal-Werkzeug teils (44) vorgesehen ist.

10. Spritzgießwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Isoliereinsatz (18) vorzugsweise als Einlaß des Zuführkanals (24) in einem Heißkanal-Werkzeugteil (28) angeordnet ist.