DE102016112997B4

DE102016112997B4 - Düsenanschlussstück für Injektoren von Kunststoff-Spritzgussvorrichtungen

Info

Publication number: DE102016112997B4
Application number: DE102016112997.6A
Authority: DE
Inventors: Massimo Rossi; Massimo BISETTO; Fabio Bordignon
Original assignee: Inglass SpA
Current assignee: Inglass SpA
Priority date: 2015-07-17
Filing date: 2016-07-14
Publication date: 2022-03-03
Anticipated expiration: 2036-07-15
Also published as: US20170015033A1; ITUB20152262A1; JP6590766B2; CN106346701B; DE102016112997A1; CN106346701A; BR102016015891A2; JP2017061137A; BR102016015891B1; US10137621B2

Abstract

Düsenanschlussstück (10) für Injektoren (3) von Kunststoff-Spritzgussvorrichtungen, umfassend eine rohrförmige Spitze (11), die einen Strömungskanal für den injizierten Kunststoff definiert, und eine zur Spitze (11) koaxiale Ringmutter (9), wobei die Spitze (11) ein radial inneres Element (12), das aus einem abriebfesten ersten Material gefertigt ist, ein Zwischenelement (13), das aus einem zweiten Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit gefertigt ist, und ein radial äußeres Element (14), das aus einem korrosionsbeständigen dritten Material gefertigt ist, beinhaltet, und wobei das radial innere Element (12), das Zwischenelement (13) und das radial äußere Element (14) in innigem gegenseitigem Kontakt miteinander verbunden sind, wobei das radial äußere Element (14) das Zwischenelement (13) vollständig bedeckt, welches dadurch von der Umgebung isoliert ist, wobeidas radial innere Element (12) einen distalen Abschnitt (16) umfasst, der eine im Wesentlichen konstante Dicke aufweist und sich bis zum freien Ende (17) der Spitze (11) erstreckt, und das Zwischenelement (13) auf dem distalen Abschnitt (16) aufgebracht ist;das Zwischenelement (13) eine konstante Dicke aufweist, die im Wesentlichen gleich der Dicke des distalen Abschnitts (16) des radial inneren Elements (12) ist; unddas radial äußere Element (14) eine Dicke aufweist, die geringer als die Dicke des distalen Abschnitts (16) des radial inneren Elements (12) und des Zwischenelements (13) ist; undwobei das radial äußere Element (14) einen verdickten Endabschnitt (14b) aufweist, der das freie Ende (17) der Spitze (11) umschließt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Injektoren für Kunststoff-Spritzgussvorrichtung und insbesondere ein Düsenanschlussstück für derart gefertigte Injektoren des Typs, der eine rohrförmige Spitze, die einen Strömungskanal für den injizierten Kunststoff definiert, und eine außen und koaxial an der Spitze befestigte Ringmutter umfasst.
Stand der Technik
Herkömmlicherweise besteht die Spitze des Düsenanschlussstücks aus einem einzelnen Element aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise Kupfer, mit geringer Festigkeit gegen Abrieb und chemische Stoffe, die aus dem Kanal des durch die Düse in die Form injizierten Polymermaterials stammen. Derart gefertigte Spitzen sind beispielsweise in den Schriften US 5 299 928 A , US 6 988 883 B2 , WO 2006/123 237 A2 und US 7 182 591 B2 beschrieben und dargestellt.
Aus einem einzelnen, aus Edelstahl gefertigten Material ausgebildete Spitzen sind zwar abriebfest, weisen jedoch im Hinblick auf die Wärmeleitfähigkeit deutliche Grenzen auf, die beim Formgebungsverfahren zum nachteiligen „Fadenziehen“ führen können.
Die italienische Patentanmeldung IT UB0020153137 A , siehe DE 10 2016 115 028 A1 desselben Anmelders (zum Prioritätstag der vorliegenden Anmeldung unveröffentlicht) beschreibt eine Spitze, die aus einem radial inneren Element aus einem Material mit hoher mechanischer Festigkeit und hoher Festigkeit gegen Abrieb und chemische Stoffe sowie aus einem radial äußeren Element aus einem zweiten Material, das nicht mit dem Strom des Polymermaterials in Kontakt kommt und in Abhängigkeit von dem zu formenden Polymer aufgrund seiner Wärmeleitfähigkeit ausgewählt ist, gefertigt ist. Üblicherweise kann es sich bei diesem Material um Kupfer oder dessen Legierungen handeln. Wenngleich diese Lösung in Bezug auf das Formgebungsverfahren effizient ist, besteht aufgrund der während der Formgebung erzeugten Gase die Gefahr der Korrosion des äußeren leitfähigen Elements der Spitze.
Die Druckschrift US 2009/0 148 550 A1 offenbart eine Spitze, die aus einem zwischen zwei Verstärkungselementen aus Stahl ausgebildeten Kupferkörper ausgebildet ist. Das äußerste Element, das von dem Zwischenkörper aus Kupfer zumeist radial beabstandet ist, soll die Spannungen durch die Wärmeausdehnung des Letzteren verringern, wobei die Korrosionsgefahr jedoch weiterhin bestehen bleibt.
Die Druckschrift KR 10 1024 902 B1 beschreibt eine Spitze für ein Düsenanschlussstück, die dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entspricht. Diese bekannte Spitze umfasst im Einzelnen ein radial inneres Element, das aus einem ersten abriebfesten Material gefertigt ist, ein Zwischenelement, das aus einem zweiten Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit gefertigt ist, und ein radial äußeres Element, das aus einem dritten korrosionsbeständigen Material gefertigt ist. Die drei Elemente der Spitze sind miteinander gekoppelt, jedoch ohne dass die Gefahr des Eintretens von unter hohem Druck stehendem Kunststoff und der daraus folgenden Beschädigung der Spitze als solcher vollständig unterbunden wird. Aufgrund dessen, dass das äußere Element vor dem distalen Ende des Zwischenelements aus dem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, d. h. vor dem freien Ende des Düsenanschlussstücks, endet, ist dieses Zwischenelement außerdem weiterhin Korrosionsgefahren durch die während des Formgebungsverfahrens freigesetzten Gase sowie durch das Eindringen des Kunststoffs ausgesetzt.
DE 10 2010 056 073 A1 offenbart eine Heißkanaldüse bzw. deren Düsenkörper. Der Düsenkörper umfasst ein Düsenrohr, das einen Durchtrittskanal umschließt, und einen distalen Düsenabschnitt, der hohl ausgebildet ist und einstückig mit dem Düsenrohr verbunden ist. Zusammen mit dem Düsenrohr und einem Isolierring bildet der hohle Düsenabschnitt einen ringförmigen Hohlraum aus. Der Hohlraum ist mit einem Material gefüllt, das eine größere Wärmeleitfähigkeit aufweist als der Werkstoff der an den Hohlraum angrenzenden Wandungen.
US 2008/0241298 A1 beschreibt einen thermischen Einsatz, der zum einen mit dem Düsenkörper und zum anderen mit der Düsenspitze in Kontakt steht und entfernbar ist. Das Material des Einsatzes unterscheidet sich von dem der Düsenspitze, um wärmebezogene Probleme zu lösen, die stromabwärts der Düse auftreten können. Ein Dichtungsstück befindet sich am stromabwärtigen Ende des Düsenkörpers.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die genannten Nachteile zu überwinden und insbesondere ein Düsenanschlussstück des vorstehend definierten Typs zu erhalten, der so gestaltet ist, dass sowohl das Eindringen von unter Druck stehendem Kunststoff zwischen seine Komponenten als auch Korrosionseffekte durch die Gießgase verhindert werden, während zugleich eine effiziente Wärmeleitfähigkeit der Spitze gewährleistet ist. Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Gemäß der Erfindung bedeckt das radiale äußere Element das Zwischenelement vollständig und isoliert es von der Umgebung.
Dank dieses Lösungsvorschlags wird das Eindringen von Kunststoff in die Spitze während der Injektion vollständig unterbunden, und das Zwischenelement mithoher Wärmeleitfähigkeit ist hermetisch abgedichtet und dadurch wirkungsvoll vor Korrosionsgefahren geschützt.
Erfindungsgemäß umfasst das radial innere Element ferner einen distalen Abschnitt mit einer im Wesentlichen konstanten Dicke, der sich zu einem freien Ende der Spitze erstreckt. Das Zwischenelement ist auf dem distalen Abschnitt aufgebracht. Die Dicke des Zwischenelements ist ebenfalls konstant und im Wesentlichen gleich der Dicke des vorgenannten distalen Abschnitts des radial inneren Elements, wohingegen das radial äußere Element eine geringere Dicke als der distale Abschnitt und das Zwischenelement aufweist und einen verdickten Endabschnitt aufweist, der das distale Ende des radial inneren Elements umschließt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung steht das Zwischenelement in kontinuierlichem Kontakt mit dem radial inneren Element, und das radial äußere Element steht seinerseits in kontinuierlichem Kontakt mit dem Zwischenelement. Geeignetermaßen sind das radial innere, das Zwischen- und das radial äußere Element durch Eingriff miteinander gekoppelt.
Darüber hinaus ist das radial äußere Element an seinen Enden hermetisch dicht am radial inneren Element befestigt, beispielsweise durch Verlöten mit dessen Enden.
Figurenliste
Die Erfindung wird nun allein anhand von nicht einschränkenden Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detaillierter beschrieben. Es zeigen:

- 1 in einer schematischen vertikalen Teilschnittansicht eine Spritzgussvorrichtung, die beispielhalber mit zwei Injektoren mit Düsenanschlussstücken, und zwar einem herkömmlichen und einem erfindungsgemäßen, bereitgestellt ist;
- 2 eine vergrößerte Teilansicht des herkömmlichen Düsenanschlussstücks aus 1;
- 3 eine zu 2 analoge Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Düsenanschlussstücks ;
- 4 eine vergrößerte Ansicht, die lediglich die Spitze des Düsenanschlussstücks aus 3 zeigt; und
- 5 eine perspektivische Explosionsansicht der Spitze.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Zunächst bezugnehmend auf 1 umfasst eine Kunststoff-Spritzgussvorrichtung üblicherweise eine Warmkammer 1, der im dargestellten Beispiel der zu injizierende, flüssige, unter Druck stehende Kunststoff durch zwei Injektoren 2, 3 des Nadelventiltypszugeführt wird. Jeder Injektor 2,3 umfasst herkömmlicherweise eine mit der Warmkammer 1 in Kommunikation stehende Düse 4, entlang derer ein durch einen Fluidaktor oder elektrischen Aktor 6 gesteuertes Nadelventil 5 axial bewegbar ist, geeignetermaßen durch eine elektronische Steuerung.
Das untere Ende des Nadelventils 5 wirkt mit einem Düsenanschlussstück zusammen, das im Folgenden genauer beschrieben wird, um den Kunststoffstrom durch die Einspritzpassage („Anguss“) einer Form zu öffnen oder zu schließen.
Der Injektor 2 ist mit einem herkömmlichen, d. h. einem dem Stand der Technik entsprechenden Düsenanschlussstück bereitgestellt, das mit dem Bezugszeichen 7 gekennzeichnet und in 2 detaillierter dargestellt ist. Es umfasst einen als Spitze bezeichneten inneren rohrförmigen Körper 8, der als ein aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit (üblicherweise Kupfer oder dessen Legierungen) gefertigtes einzelnes Teil ausgebildet ist, und ein als Ringmutter bezeichnetes hohles Element 9, das aus einem Material mit geringerer Wärmeleitfähigkeit gefertigt ist. Die Ringmutter 9 überragt die Spitze 8 nach unten, um an ihrem freien Ende eine abdichtende Kopplung mit einer Form an der jeweiligen Einspritzpassage bereitzustellen. Der in 1 rechts dargestellte Injektor 3 ist stattdessen mit einem erfindungsgemäßen Düsenanschlussstück bereitgestellt, das als Ganzes mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnet und in 3 bis 5 detaillierter dargestellt ist. Auch in diesem Fall umfasst es die Ringmutter 9, die im Wesentlichen der des Stands der Technik entspricht, und einen inneren rohrförmigen Körper oder eine Spitze, der bzw. die im Ganzen mit dem Bezugszeichen 11 gekennzeichnet ist.
Gemäß dem kennzeichnenden Merkmal der Erfindung ist die Spitze 11 durch drei Komponenten ausgebildet, die dauerhaft und ununterbrochen in innigem gegenseitigem Kontakt miteinander verbunden sind, und zwar durch ein radial inneres Element 12, das aus einem ersten abriebfesten Material gefertigt ist, ein Zwischenelement 13, das aus einem zweiten Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit gefertigt ist, und ein radial äußeres Element 14, das aus einem dritten korrosionsbeständigen Material gefertigt ist.
Das radial innere Element 12 umfasst einen verdickten proximalen Abschnitt 15, der, wie in 3 dargestellt, in die Düse 4 eingeführt und in selbiger gesichert ist, und einen distalen Abschnitt 16, der aus der Düse 4 ragt und mit dem unteren Ende des Nadelventils 5 zusammenwirkt. Der distale Abschnitt weist eine konstante Dicke auf.
Das Zwischenelement 13 umgibt und umwindet den distalen Abschnitt 16 des radial inneren Elements 12 außen in einer koaxialen Weise, im Wesentlichen über die gesamte axiale Ausdehnung des Letzteren, mit Ausnahme eines Abschnitts, der dem freien Ende 17 der Spitze 11 entspricht. Das Zwischenelement 13 ist aus einem zweiten Material gefertigt, das sich vom ersten Material unterscheidet, und weist ebenfalls eine konstante Dicke auf, die im Wesentlichen gleich der des distalen Abschnitts 16 des radial inneren Elements 12 ist.
Das radial äußere Element 14, das wie erwähnt das Zwischenelement 13 vollständig bedeckt und dadurch hermetisch dicht von der äußeren Umgebung isoliert, ist aus einem dritten Material gefertigt, das dem ersten Material des radial inneren Elements 12 entspricht oder sich von diesem unterscheidet, und weist eine Dicke auf, die deutlich geringer als die des Zwischenelements 13 und des distalen Abschnitts 16 des inneren Elements 12 ist. Wie in 4 deutlich erkennbar ist, ist das radial äußere Element 14 an seinen Enden 14a, 14b mit dem distalen Abschnitt 16 des radial inneren Elements 12 verlötet. Das Ende 14b ist verdickt und umgibt das freie Ende 17 des radial inneren Elements 12, wodurch es dieses vollständig umwindet.
Wie zuvor bereits bemerkt, stehen die drei Elemente 12, 13 und 14 der Spitze 11 miteinander in engem Kontakt: Das Zwischenelement 13 ist in einer eingreifenden Weise auf der Außenfläche des distalen Abschnitts 16 des inneren Elements 12 aufgebracht und das äußere Element 14 ist in einer eingreifenden Weise auf der Außenfläche des Zwischenelements 13 aufgebracht.
Das erste Material, mit dem das radial innere Element 12 gefertigt ist, das während der Injektion zur Form hin gleitend mit dem Polymermaterial in Kontakt steht, ist ein Material mit hoher mechanischer Festigkeit, hoher Festigkeit gegen Verschleiß, Oxidation, Abrieb und chemische Stoffe: Vorzugsweise ist es ein Edelstahl, insbesondere des vergüteten oder gehärteten martensitischen Typs, und durch eine hohe Härte gekennzeichnet (49 - 51 HRC).
Das zweite Material, welches das Zwischenelement 13 ausbildet, ist ein Material mit hoher Leitfähigkeit, das in Abhängigkeit vom Polymermaterial ausgewählt wird, um die Nachteile, die während der Formgebung auftreten können (beispielsweise Fadenziehen oder Tropfen) zu begrenzen: Da es nicht in direktem Kontakt mit dem Polymermaterial steht, ist es vorzugsweise aus Kupfer oder dessen Legierungen gefertigt.
Das dritte Material des radial äußeren Elements 14, das ebenfalls eine hohe mechanische Festigkeit sowie eine hohe Festigkeit gegen Oxidation, Verschleiß, hohe Temperaturen und Korrosion durch die Gase während des Formgebungsverfahrens gewährleisten kann, ist vorzugsweise ein Edelstahl, insbesondere einer des vergüteten oder gehärteten martensitischen Typs.
Das radial äußere Element 12 und das radial äußere Element 14 können unter Verwendung desselben Materials erhalten werden.
Selbstverständlich können die konstruktiven Details und Ausführungsformen der Spitze deutlich von den zu Beispielszwecken beschriebenen und dargestellten abweichen. Wenngleich die Erfindung unter Bezugnahme auf ein Düsenanschlussstück für Injektoren des Nadelventiltyps beschrieben wurde, ist sie in gleichermaßen vorteilhafter Weise auch auf einen jeglichen Injektortyp, beispielsweise auch mit freier Strömung oder Torpedoströmung, und einen jeglichen Ringmuttertyp (innerhalb oder außerhalb der Figur) anwendbar.

Claims

Düsenanschlussstück (10) für Injektoren (3) von Kunststoff-Spritzgussvorrichtungen, umfassend eine rohrförmige Spitze (11), die einen Strömungskanal für den injizierten Kunststoff definiert, und eine zur Spitze (11) koaxiale Ringmutter (9), wobei die Spitze (11) ein radial inneres Element (12), das aus einem abriebfesten ersten Material gefertigt ist, ein Zwischenelement (13), das aus einem zweiten Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit gefertigt ist, und ein radial äußeres Element (14), das aus einem korrosionsbeständigen dritten Material gefertigt ist, beinhaltet, und wobei das radial innere Element (12), das Zwischenelement (13) und das radial äußere Element (14) in innigem gegenseitigem Kontakt miteinander verbunden sind, wobei das radial äußere Element (14) das Zwischenelement (13) vollständig bedeckt, welches dadurch von der Umgebung isoliert ist, wobei das radial innere Element (12) einen distalen Abschnitt (16) umfasst, der eine im Wesentlichen konstante Dicke aufweist und sich bis zum freien Ende (17) der Spitze (11) erstreckt, und das Zwischenelement (13) auf dem distalen Abschnitt (16) aufgebracht ist; das Zwischenelement (13) eine konstante Dicke aufweist, die im Wesentlichen gleich der Dicke des distalen Abschnitts (16) des radial inneren Elements (12) ist; und das radial äußere Element (14) eine Dicke aufweist, die geringer als die Dicke des distalen Abschnitts (16) des radial inneren Elements (12) und des Zwischenelements (13) ist; und wobei das radial äußere Element (14) einen verdickten Endabschnitt (14b) aufweist, der das freie Ende (17) der Spitze (11) umschließt.
Düsenanschlussstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement (13) in kontinuierlichem Kontakt mit dem radial inneren Element (12) steht.
Düsenanschlussstück nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das radial äußere Element (14) in kontinuierlichem Kontakt mit dem Zwischenelement (13) steht.
Düsenanschlussstück nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das radial innere Element (12), das Zwischenelement (13) und das radial äußere Element (14) durch Eingriff miteinander gekoppelt sind.
Düsenanschlussstück nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das radial äußere Element (14) an seinen Enden (14a, 14b) hermetisch dicht am radial inneren Element (12) befestigt ist.
Düsenanschlussstück nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden (14a, 14b) des radial äußeren Elements (14) mit dem radial inneren Element (12) verlötet sind.
Düsenanschlussstück nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Material ein Edelstahl des vergüteten oder gehärteten martensitischen Typs mit einer großen Härte ist.
Düsenanschlussstück nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material Kupfer oder eine Legierung desselben ist.
Düsenanschlussstück nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Material ein Edelstahl des vergüteten oder gehärteten martensitischen Typs mit einer großen Härte ist.
Düsenanschlussstück nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Material dasselbe wie das erste Material ist.