DE1729335A1

DE1729335A1 - Heisskanal-Spritzgusswerkzeug

Info

Publication number: DE1729335A1
Application number: DE19671729335
Authority: DE
Inventors: Bruno Segmueller
Original assignee: SEGMUELLER AG
Current assignee: SEGMUELLER AG
Priority date: 1966-08-19
Filing date: 1967-08-16
Publication date: 1972-03-30
Also published as: AT312910B; DK123970B; CH452179A; NL6711421A; DE1729335B2; GB1200326A; US3533594A; BE702809A; SE330256B

Description

Dr. Oskar König

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Segmüller AG. Stein am Rhein

(Schweiz)

Heisskanal-Spritzgusswerkzeug

Die Erfindung betrifft ein Heisskanal-Spritzgusswerkzeug mit einem zwischen einer Angussstelle und einer Mehrzahl von Einspritzdüsen vorgesehenen verzweigten Kanalsystem, wobei die Kanallängen zwischen der Angussstelle und den einzelnen Einspritzdüsen gleich sind'.

Bekanntlich ist es bein* Bau von Mehrfach-Heisskanal-Spritzgusswerkzeugen als auch von Einfach-Heisskanal-Spritzgusswerkzeugen mit einer Mehrzahl von Einspritzdüsen wichtig, dass die Fliesswege der Spritzgussmasse von der Angussstelle bis zu den einzelnen Einspritzdüsen für die herzustellenden Spritzlinge gleich lang sind, d.h. die Kanallänge der Verteilkanäle soll von der Angussstelle bis zu den einzelnen Einspritzdüsen möglichst gleich lang sein.

Die gleiche Länge der Verteilkanäle bedeutet weitestgehende Identität des Eii.spritzdruckes an den Einspritzdüsen und gleichzeitig auch praktisch gleiche Temperaturverhältnisse der Einspritzmasse an den Einsprützdüsen für die einzelnen Spritzlinge bzw. einzelnen Teile- des Spritzlings.

Diese Vorbedingungen sind anzustreben um eine gleichmässige und wirtschaftlich optimale Fertigung zu erreichen. Sie konnten bei Mehrfach-Spritzgusswerkzeugen, die so ausgebildet sind, dass am gefertigten Gegenstand ein Angussteil entsteht, der später in einem besonderen Arbeitsgang zu entfernen ist, zwar schon erreicht werden^ bei sogenannten Heisskanalwerk-

Νβϋβ Unterlagen im. 7 j 1 Ab., 2 Nr. 1 s,u 3 _d«. Xnd^ung^» _v. 4. 2098U/1211

zeugen, d.h. bei angusslosen Spritzgusswerkzeugen, war dies jedoch bis jetzt nicht möglich.

Wegen der bei den Heisskanalwerkzeugen auftretenden hohen.. Drücke kann der Werkzeugblock zur Herstellung der in einer Ebene liegenden Verteilkanäle nämlich nicht längs der Verteilkanalebene geteilt werden, da eine solche grosse Trennebene nicht genügend gut abgedichtet werden kann. Der Werkzeugblock muss also praktisch von der Angussstelle bis zu den einzelnen Einspritzdüsen aus einem einzigen Stück bestehen, wobei beträchtliche Schwierigkeiten bei der Herstellung der Verteilkanäle auftreten.

Um die eingangs erwähnten Voraussetzungen bei Heisskanal-Spritzgusswerkzeugen zu erreichen, wurde bei Mehrfach-Spritzgusswerkzeugen beispielsweise schon versucht, von einem Zentralanguss aus sternförmig gegen die auf einem Kreis angeordneten Einspritzdüsen hin verlaufende Verteilkanäle vorzusehen (vgl. Ing. Karl Mörwald, "Einblick in die Konstruktion von Spritzgusswerkzeugen" (Verlag Brunke Garreis, Hamburg 1965), Seiten 18 - 19, insbes. Bild 17; und USA-Patentschrift Nr. 3055 055). Diese Anordnung, die in einer Ebene liegt, ist jedoch in ihrer Grosse durch die Grosse der Maschinenplatte begrenzt, wodurch auch die Anzahl der Spritzgussformen für die Spritzlinge begrenzt ist.

Weiterhin wurde zur Erreichung des erwähnten Zieles bei Mehrfach-Heisskanal-Spritzgusswerkzeugen schon versucht, die Verteilkanäle in einer Ebene mit unterschiedlich langen Flieab wegen anzuordnen und statt der offen bleibenden Einspritzdüsen Selbstschlussdüsen vorzusehen (vgl. u.a. Britische Patentschrift Nr. 1 008 567). Der Zweck dieser Selbstschlussdüsen ist, einen Druckausgleich innerhalb des in einer Ebene

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liegenden Verteilkanalsystems zu schaffen, so dass beim Einsetzen des Anspritzdruckes seitens des Spritzaggregates . der Spritzmaschine eine einheitliche Einspritzung der Spritzgussmasse in die einzelnen Spritzgussformen erfolgt. Ein grosser Nachteil bei dieser Anordnung sind jedoch die Selbstschlussdüsen., die sehr oft zu Störungen Anlass geben.

Beim Spritzen grosser Spritzlinge mittels Einfachformen mit einer Mehrzahl von Einspritzdüsen ist selbst bei gleichen Fliessweglängen zwischen der Angussstelle und den einzelnen ! Einspritzdüsen eine korrekte Füllung der Form nur dann gegeben, wenn zusätzlich auch die Füllwege, d.h. die Fliesswege im Formhohlraum selbst, bezüglich des jeweiligen Anspritzpunktes für alle Teile des Spritzlings einigermassen gleich lang sind. Diese Bedingung war bei den bisherigen Spritzgusswerkzeugen nur in Ausnahmefällen erfüllt.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beheben.

Das -erfindungsgemässe Heisskanal-Spritzgusswerkzeug ist gekennzeichnet durch einen von der Angussstelle in Angussrichtung wegführenden Angusskanal, welcher sich in eine Mehrzahl von in einer zur Angussrichtung senkrecht stehenden ersten Ebene verlaufenden Verteilerkanäle erster Ordnung verzweigt, welche an ihren Enden in je einen in Angussrichtung weiterverlaufenden Verbindungskanal erster Ordnung übergehen, wobei jeder Verbindungskanal erster Ordnung sich seinerseits in eine Mehrzahl von in einer zur ersten Ebene parallelen zweiten Ebene verlaufende Verteilerkanäle zweiter Ordnung verzweigt, Vielehe ihrerseits an ihren Enden in je einen in An-K weiterverlaufenden Verbindungskanal zweiter

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Ordnung übergehen, und das Kanalsystem sich gegebenenfalls in analoger Weise ein- oder mehrmals weiterverzweigt, indem jeweils jeder Verbindungskanal (n-l)-ter Ordnung sich in eine Mehrzahl von in einer zur ersten Ebene parallelen η-ten Ebene verlaufenden Verteilerkanäle n-ter Ordnung verzweigt, welche ihrerseits an ihren Enden in je einen in Angussrichtung weiterverlaufenden Verbindungskanal n~ter Ördnung übergehen, wobei schlussendlich die Verbindungskanäle der letzten vorkommenden Ordnung in die in Angussrichtung verlaufenden Spritzdüsen einmünden und wobei die Durchmesser der Kanäle des Kanalsystems in an sich bekannter Weise derart bemessen sind, dass der zu spritzende Kunststoff im gesamten Kanal system zu gleicher Zeit mindestens annähernd die gleiche Strömungsgeschwindigkeit aufweist.

Mit anderen Worten: Beim erfindungsgemäfasen Heisskanal-Spritzgusswerkzeug sind die Verzweigungen des Kanals auf mindestens zwei parallele Ebenen aufgeteilt, wobei jede Ebene nur Verzweigungen derselben Ordnung aufweist und die Verbindungskanäle zwischen den einzelnen Ebenen senkrecht zu diesen verlaufen. Weiter sind nicht nur die Gesamtlängen aller Kanäle zwischen der Angussstelle und der betreffenden Einspritzdüse gleich gross, sondern es sind auch die Durchmesser der Kanäle des Kanalsystems derart bemessen, dass der zu verspritzende Kunststoff im gesamten Kanalsystem die gleiche Strömungsgeschwindigkeit aufweist.

Die letztgenannte Bedingung ist an sich bei einzeln bekannten Spritzwerkzeugen bereits erfüllt (vgl. Mörwald a.a.O., Seite 18, Bild 17/!3), nicht jedoch in Verbindung mit der Bedingung gleicher Gesamtlängen und nicht bei Mehrebunonwerkzeugen.

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Die Bedingung, wonach die:.Durchmesser der Kanäle des Kanalsystems derart bemessen sein sollen, dass der zu spritzende Kunststoff im gesamten Kanalsystem zu gleicher Zeit die gleiche Strömungsgeschwindigkeit aufweisen soll, bedeutet, dass die Durchmesser der Kanäle von der Angussstelle bis zu den Spritzdüsen sukzessive an jeder Verzweigungsstelle abnehmen. Vernachlässigt man die Reibungsverluste, so gilt in erster Annäherung, dass die Summe der Querschnittsflächen aller von einer Verzweigungsstelle wegführenden Kanäle annähernd gleich ist wie der Querschnitt des zu dierer Verzweigungsstelle hinführenden Kanals.

Das erfindungsgemässe Heisskanal-Spritzgusswerkzeug kann als Mehrfach-Spritzgusswerkzeug mit einer oder mehreren Anspritzstellen pro Spritzling oder als Einfach-Spritzgusswerkzeug mit einer Mehrzahl von Anspritzstellen pro Spritzling ausgebildet sein.

Zweckmässig weisen alle in derselben Ebene verlaufenden Verteilerkanäle jeweils gleiche Länge auf. In jeder Ebene verzweigt sich jeder Zufuhrkanal zweckmässig in jeweils mindestens drei vorzugsweise mindestens vier Verteilerkanäle.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher ^l erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 einen Grundriss einer ersten beispielswelsen Ausfuhr ungs form eines erfindungsgemässen, als Mehrfachwerkzeug ausgebildeten Heisskanal-Spritzgusswerkzeuges;

Pig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in Pig. Ij

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Pig. 3 ein Detail einer zweiten beispielsweisen Ausführungsform eines erfindungsgemässen, ebenfalls als Mehrfachwerkzeug ausgebildeten Heisskanal-Spritzgu^swerkzeuges;

Fig. iJ einen Grundriss einer weiteren beispielsweisen Ausführungsform eines erfindungsgemässen, als Einfachwerkzeug mit einer Mehrzahl von Anspritzstellen ausgebildeten Heisskanal-Spritzgusswerkzeuges;

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 in Fig. ¹I.

In Fig. 1 ist im Grundriss ein Mehrfach-Heisskanal-Spritzgusswerkzeug mit einem zwischen einer Angussstelle 1 und einer Mehrzahl von Einspritzdüsen 2 vorgesehenen verzweigten Kanalsystem dargestellt, wobei die Kanallängen zwischen der Angussstelle 1 und den einzelnen Einspritzdüsen 2 gleich sind. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind die Verteilerkanäle 3 der ersten Ordnung und die Verteilerkanäle *l der zweiten Ordnung auf zwei zueinander parallele Ebenen I und II aufgeteilt, wobei die in derselben Ebene liegenden Kanäle der gleichen Ordnung gleiche Länge aufweisen. Die Verbindungskanäle 5 zwischen den Verteilerkanälen 3 und ¹J der benachbarten Ebenen I und II verlaufen senkrecht zu den letzteren, so dass die zu verspritzende Kunststoffmasse von den Verteilerkanälen 3 durch die Verbindungskanäle 5 und darauf gleichmassig in die sternförmig angeordneten Verteilerkanäle ¹I gelangt .

Bei der bisher üblichen Anordnung der Verzweigungen in einer einzigen Ebene ist es so, dass die radial nach aussen gerichteten Vertellerkanäle der zweiten Ordnung und die mit ihnen

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verbundenen Formen zuerst gefüllt werden und dass die mit den radial nach innen gerichteten Verteilerkanälen der zweiten Ordnung verbundenen Formen erst darnach vollständig gefüllt we °den, wodurch erhebliche Schwankungen des Druckes in den Verteilerkanälen der zweiten Ordnung zum gleichen Zeitpunkt und damit auch unterschiedliche Füllungsgrade der einzelnen Formen auftreten.

Durch die Verlegung von aufeinanderfolgenden Verteilerkanäle verschiedener Ordnung in aufeinanderfolgende, zueinander parallele Ebenen und durch die Verbindung der-Verteilerkanäle der einen Ordnung mit den Verteilerkanälen der nächsthöheren Ordnung in der benachbarten Ebene durch senkrecht zu diesen Ebenen verlaufenden Verbindungskanäle können selbst komplizierte Kanalsysteme relativ einfach hergestellt werden, ohne dass der Block des Werkzeuges in der Verzweigungsebene geteilt sein muss. Ausserdem erfolgt zur gleichen Zeit eine gleichmässige Füllung aller mit der Spritzgussmasse zu füllenden Formen 12, und zwar mit gleichen Druck.

Ausserdem lassen sich bei einem ei^findungsgemässen Mehrfach-Spritzgusswerkzeug bei gegebenen Werkzeugaussenabmessungen mehr Einzel formen unterbringen als mit den herkömmlichen Kanalführungen, oder es lassen sich für dieselbe Anzahl Einzelformen die Werkzeugaussenabmessungen verkleinern. Der Grund dafür ist, dass mit Ausnahme des Zentrums praktisch der ganze Weinrzeugquei^schnitt ausgenützt werden kann. Aus der Verkleinerung der Formabmessungen ergibt sich auch eine Verkleinerung der Fliessweglängen und damit eine Verminderung des notwendigen Spritzdruckes.

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Die Herstellung der Kanäle kann in üblicher Weise erfolgen, indem man sie von der Aussenseite des Blockes 6 her radial in diesen hinein bohrt und gegen aussen mit einem Verschlussstopfen 7 abdichtet.

Sind für das Kanalsystem mehr als zwei Ebenen notwendig und kann es dabei aus konstruktiven Gründen nicht in einem ein- ^ zigen Block angeordnet werden, so besteht die Möglichkeit, das Werkzeug wie in Pig. 3 dargestellt, zwischen zwei durch die Verteilerkanäle gebildeten Ebenen II, III zu teilen. Hierdurch werden nur die Verbindungskanäle 8 geteilt, und zwar senkrecht zu ihrer Axe. Dadurch wird die Abdichtung im Vergleich zu einer Teilung- in der Kanallängsaxe erheblich vereinfacht.

Der Ansatzteil 9 des Spritzgusswerkzeuges kann entweder fest mit dem oberen Teil 10 verbunden sein oder durch den Schliessdruck der Spritzgussmaschinen auf diesen Teil gepresst werden,

fc Die Einspritzdüsen sind zweckmässig, wie in der Deutschen Patentschrift Nr. (Patentanmeldung P 17 29 333.3) im Detail beschrieben; als mit Wärmeleitkernen versehene Einfach- oder Mehrfachdüsen ausgebildet.

In den Pig. ¹I und 5 ist ein Einfach-Heisskanal-Spritzgusswerkzeug mit 32 Anspritzstellen zum Spritzen grosser, tafelförmiger Gegenstände dargestellt. Der von der Angussstelle 20 wegführende Anguaskanal 21 verzweigt sich in zwei in der ersten Ebene I verlaufende Verteilerkanäle erster Ordnung 22, die in die beiden Verbindungskanäle 23 übergehen. Letztere verzweigen sich in der zweiten Ebene II in je vier, total also 8 Verteilerkanäle zweiter Ordnung 2^, welche wiederum

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in je einen Verbindungskanal 25 übergehen. Letztere verzweigen sich ihrerseits in der dritten Ebene III in je vier, total also 32 Verteilerkanäle dritter Ordnung 26, welche dann in je einen Zuführkanal 27 übergehen.

Die zweiunddreissig Einspritzdüsen 28, in welche die Zuführkanäle 27 einmünden, sind gleichmässig über die ganze Oberfläche des Spritzlings derart verteilt, dass jede einen gleichgrossen, mindestens annähernd quadratischen Bezirk mit Spritzgussmaterial versorgt, in dessen Zentrum sie liegt. Dieses Prinzip gewährleistet, dass nicht nur die Fliessweglängen von der Angussstelle bis .-,u den Einspritzdüsen, sondern auch die Füllwege bezüglich des jeweiligen Anspritzpunktes für alle Teile des Spritzlings annähernd gleich lang sind, und es lassen sich danach nicht nur beliebig grossflächige, sondern auch beliebig geformte Spritzlinge in einwandfreier Weise herstellen.

Das in den Fig. 4 und 5 dargestellte Spritzgusswerkzeug besteht aus einem zweistückigen Oberteil 17, 18 und einem Gegenstück 19· ·

In den Fig. 1 bis 5 ist die an sich bekannte Beheizung des Kanalsystems nicht eingezeichnet. Die für das erfindungsgemässe Heisskanal-Spritzgusswerkzeug notwendigen Heizelemente zur konstanten Warmhaltung bzw. Plastifizierung der Spritzgussmasse innerhalb des Kanalsystems werden vorzugsweise in ebenfalls bekannter Weise so angeordnet, dass sie von aussen her auswechselbar sind, und zwar unter Umständen in jeder der verschiedenen Ebenen.

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Claims

Patentansprüche

Heisskanal-Spritzgusswerkzeug mit einem zwischen einer Angussstelle und einer Mehrzahl von Einspritzdüsen vorgesehenen verzweigten Kanalsystem, in welchem die Gesamtlängen aller Kanäle zwischen der Angussstelle und der betreffenden Einspritzdüse gleich sind, gekennzeichnet durch einen von der Angussstelle (20) in Angussrichtung wegführenden Angusskanal (21), welcher sich in eine Mehrzahl von in einer zur Angussrichtung senkrecht stehenden ersten Ebene (I) verlaufenden Verteilerkanäle erster Ordnung (22) verzweigt, welche an ihren Enden in je einen in-Angussrichtung weiterverlaufenden Verbindungskanal erster Ordnung (23) übergehen, wobei jeder Verbindungskanal erster Ordnung (?3) sich seinerseits in eine Mehrzahl von in einer zur ersten Ebeno (I) parallelen zweiten Ebene (II) verlaufende Verteilerkanäle zweiter Ordnung (24) verzweigt, welche ihrerseits an ihren Enden in je einen in Angussrichtung weiterverlaufenden Verbindungskanal zweiter Ordnung (25) übergehen, und das Kanalsystem sich gegebenenfalls in analoger Weise ein- oder mehrmals weiterverzweigt, indem jeweils jeder Verbindungskanal (n-l)-ter Ordnung sich in eine Mehrzahl von in einer zur ersten Ebene (I) parallelen η-ten Ebene verlaufenden Verteilerkanäle n-ter Ordnung verzweigt, Vielehe ihrerseits an ihren Enden in je einen in Angussrichtung v/eiterverlaufenden Verbindungskanal n-ter Ordnung übergehen, wobei schlussendlich die Verbindungskanäle der letzten vorkommenden Ordnung (27) in die in Angussrichtung verlaufenden Spritzdüsen (28) einmünden und wobei die Durchmesser der Kanäle des Kanalsystems in an sich bekannter Weise derart bemessen sind, dass der zu spritzende Kunststoff im gesamten Kanalsystem zu glei- Neue Untertanen ? rt 7 S ι Ab«. 2 Nr. 1 «mi S 4« Jnam ■».·..

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eher Zeit mindestens annähernd die gleiche Strömungsgeschwindigkeit aufweist.
2. Heisskanal-Spritzgusswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass a "Me in derselben Ebene verlaufenden Verteilerkanäle jeweils gleiche Länge aufweisen.
3. Heisskanal-Spritzgusswerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, da- A durch gekennzeichnet, dass sich in jeder Ebene jeder Zufuhrkanal (21, 23, 25) in jeweils mindestens drei, vorzugsweise mindestens vier Verteilerkanäle (22, 2*1, 26) verzweigt.
k. Heisskanal-Spritzgusswerkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, dass es von der Angussstelle (1) bis mindestens zu den von der zweiten Ebene(II) wegführenden Verbindungskanälen (8) aus einem Stück besteht (Fig. 3).
5. Heisskanal-Spritzgusswerkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis U₃ dadurch gekennzeichnet, dass es min- | destens drei Verzweigungsebenen (I, II, III) aufweist und mindestens einmal zwischen zwei Verzweigungsebenen (H₅ III) parallel zu diesen geteilt ist.

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