DE19860796B4

DE19860796B4 - Heißkanalverteiler einer Spritzgußmaschine für die Herstellung mehrlagiger Spritzlinge

Info

Publication number: DE19860796B4
Application number: DE19860796.2A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Mold Masters 2007 Ltd
Current assignee: Mold Masters 2007 Ltd
Priority date: 1998-12-30
Filing date: 1998-12-30
Publication date: 2015-06-03
Anticipated expiration: 2018-12-31
Also published as: DE19860796A1

Abstract

Heißkanalverteiler (1) einer Spritzgussmaschine für die Herstellung mehrlagiger Spritzlinge mit einem Heißkanal (2), der mit wenigstens einer Heißkanaldüse (4) verbunden ist, mittels welcher sowohl eine Schmelze (3) als auch eine weitere Komponente (6) in ein Spritzgusswerkzeug einspritzbar sind, wobei mindestens eine Einspritzdüse (5) für die weitere Komponente in den Heißkanal (2) mündet, wobei diese Einspritzdüse (5) in Strömungsrichtung der Schmelze (3) unmittelbar vor der Heißkanaldüse (4) angeordnet ist und in der Einspritzdüse (5) ein Nadelventil (9) angeordnet ist, mit dessen Hilfe die Dosierung der weiteren Komponente (6) steuerbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Heißkanalverteiler einer Spritzgußmaschine, mit dessen Hilfe mehrlagige Spritzlinge hergestellt werden können. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen mehrlagiger Spritzlinge.
Eine solche Vorrichtung, die einen mit Düsen versehenen Heißkanalverteiler aufweist, ist aus der DE 196 13 779 C2 bekannt. Zur Herstellung mehrlagiger Spritzlinge, wie z. B. dreischichtiger PET-Flaschen werden bei dieser bekannten Vorrichtung verschiedene Schmelzen in getrennten Kanälen bis in die Spitze der Düse geführt, wo diese Schmelzen dann abwechselnd in ein Spritzgußwerkzeug eingespritzt werden. Dazu wird eine erste Schmelze durch eine Verschlußnadel, die mittig durch die Düse verläuft, in die Düsenspitze geführt. Im Zwischenraum zwischen der Verschlußnadel und der Innenwand der Düse wird die zweite Schmelze in die Düsenspitze geführt. Durch Verschieben der Verschlußnadel wird jeweils der Schmelzestrom der einen Schmelze blockiert, während die andere Schmelze in das Spritzgußwerkzeug eingespritzt wird, so daß ein mehrschichtiger Spritzling hergestellt werden kann.
Um zwei Schmelzeströme in getrennten Kanälen in die Düsenspitze befördern zu können, müssen in der Düse zwei Kanäle vorgesehen sein. Der Düsendurchmesser muß deshalb bei der bekannten Vorrichtung ausreichend groß dimensioniert sein. Da einer der beiden Schmelzeströme durch einen durch das Innere der Verschlußnadel verlaufenden Kanal geführt wird, können für diese bekannte Vorrichtung keine herkömmlichen Verschlußnadeln verwendet werden, sondern es müssen spezielle hohle Verschlußnadeln angefertigt werden. Die getrennte Führung der verschiedenen Schmelzeströme bis in die Düsenspitze erfordert also aufwendig konstruierte Düsen, die relativ viel Platz einnehmen.
Eine weitere Vorrichtung zur Herstellung mehrlagiger Spritzlinge wird in der US 4710118 A offenbart. Hier weist der Heißkanalverteiler mehrere Kanäle auf, mittels deren Schmelze in Richtung der Form gefördert wird. Ein Ventil, das vor der Heißkanaldüse angeordnet ist, ist derart ausgestaltet, um jeweils einen Kanal zu öffnen und die jeweilige Schmelze in die Form einzuleiten. Die beiden anderen Kanäle sind währenddessen geschlossen.
Bekannt ist ferner das Dokument EP 0579925 A1 . Darin wird eine Düse mit zwei getrennten Schmelzekanälen gezeigt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Heißkanalverteiler für die Herstellung mehrlagiger Spritzlinge unter Vermeidung aufwendig konstruierter Düsen zu schaffen. Die Herstellung mehrlagiger Spritzlinge soll mit diesem Heißkanalverteiler möglich sein, ohne die Abmaße üblicher Heißkanalverteiler zu überschreiten.
Diese Aufgaben werden durch einen Heißkanalverteiler nach Anspruch 1 und durch ein Verfahren nach Anspruch 11 gelöst.
Der Vorteil der Vorrichtung bzw. des Verfahrens besteht darin, daß auf speziell für diese Anwendung konstruierte Düsen verzichtet werden kann und durch die Verwendung von Standarddüsen Herstellungskosten gesenkt werden können. Die mit dem erfindungsgemäßen Heißkanalverteiler verwendbaren Heißkanaldüsen können kleiner dimensioniert werden als die bekannten Düsen, so daß weniger Energie aufgewendet werden muß, um die Düsen auf die Prozeßtemperatur zu bringen.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Vorteilhafterweise bringt die Einspritzdüse die weitere Komponente koaxial zum Heißkanal in die Schmelze ein, so daß die weitere Komponente symmetrisch in der Mitte der Schmelze einen koaxial geführten Strang bildet. Diese symmetrische Anordnung der Schmelze und der weiterer Komponente gestattet eine ebenfalls symmetrische Einspritzung ins Werkzeug. Die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Heißkanalverteilers zuführbare weitere Komponente kann z. B. ein Gas oder eine Kunststoffschmelze sein. Wird ein komprimiertes Gas oder Druckluft als weitere Komponente zugeführt, kann im Kern des Schmelzeflusses ein Hohlraum ausgebildet werden. Wird eine andere Kunststoffschmelze zugeführt, kann ein mehrlagiger Spritzling hergestellt werden, dessen Kern aus einem Kunststoff mit beispielsweise höherer Festigkeit als das den Kern umgebende Material gebildet ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung fluchten die Längsachsen der Einspritzdüse und der Heißkanaldüse. Dadurch wird auf vorteilhafte Weise erreicht, daß die lagenweise Anordnung der Schmelze und der weiteren Komponente bestehen bleibt und eine Vermischung zwischen der weiteren Komponente und der Schmelze nicht stattfindet. Somit ist auf einfache Weise die gleichzeitige Einspritzung der weiteren Komponente und der Schmelze in das Spritzgußwerkzeug möglich. Bei dieser Ausführungsform verläuft ein erster Bereich des Heißkanals im Heißkanalverteiler in horizontaler Richtung und ein zweiter Bereich des Heißkanals im Mündungsbereich der Heißkanaldüse in vertikaler Richtung. Ferner weist der Heißkanal eine Öffnung für die Einspritzdüse auf, deren Mittelpunkt auf der Mittelachse des zweiten in vertikaler Richtung verlaufenden Bereichs des Heißkanals liegt.
Ist die Einspritzdüse mit einem Komponentenkanal verbunden, der in einer separaten Verteilerebene des Heißkanalsverteiler angeordnet ist, so kann vorteilhafterweise die weitere Komponente z. B. als Kunststoffschmelze zugeführt werden. Dadurch können z. B. recycelte Kunststoffe zur Herstellung mehrschichtiger Spritzlinge wiederverwendet werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Komponentenkanal beheizbar.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist der Verlauf des Heißkanals und des Komponentenkanals identisch, was bedeutet, daß sich die horizontal verlaufenden Bereiche und die im Mündungsbereich jeweils vertikal verlaufenden Bereiche beider Kanäle entsprechen. Dadurch vereinfacht sich die Fertigung der beiden Kanäle, da in den Heißkanal nur die Öffnung für die Einspritzdüse zusätzlich eingebracht werden muß.
Vorteilhafterweise ist der horizontal verlaufende erste Bereich des Komponentenkanals parallel über dem horizontal verlaufenden ersten Bereich des Heißkanals angeordnet und die Mittelachsen der beiden vertikal verlaufenden zweiten Bereiche fluchten miteinander. Durch diesen symmetrischen Aufbau können balancierte Fließverhältnisse im Heißkanal und im Komponentenkanal eingestellt werden.
Durch die Anordnung eines Nadelventils in der Spritzdüse kann vorteilhafterweise die Dosierung der weiteren Komponente gesteuert werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und mit Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben.
In dieser zeigen:
1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Heißkanalverteiler und eine an diesen angeschlossene Heißkanaldüse, wobei eine Einspritzdüse in einen Heißkanal des Heißkanalverteilers mündet, und
2 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Heißkanalverteiler wie in 1, wobei an die Einspritzdüse ein Komponentenkanal angeschlossen ist, der in einer weiteren Verteilerebene des Heißkanalverteilers angeordnet ist.
Der 1 ist zu entnehmen, daß der Heißkanalverteiler 1 mit einer Heißkanaldüse 4 verbunden ist, wobei Schmelze 3 durch den Heißkanal 2 der Heißkanaldüse 4 zugeführt werden kann. In diesem Ausführungsbeispiel mündet eine Einspritzdüse 5 unmittelbar vor der Heißkanaldüse 4 in den Heißkanal 2, wobei die Längsachse der Einspritzdüse 5 und die Längsachse der Heißkanaldüse 4 fluchten. Mit Hilfe dieser Anordnung ist es möglich, eine weitere Komponente 6 lagenweise in die Schmelze 3 einzubringen. Lagenweise bedeutet in diesem Zusammenhang, daß die weitere Komponente in der Mitte des Schmelzeflusses einen Strang bildet. Dieser Strang wird zusammen mit der Schmelze in die Heißkanaldüse 4 befördert, die die Schmelze 3 und die Komponente 6 in ein Spritzgußwerkzeug einspritzt. Dieses Spritzgußwerkzeug ist in der Zeichnung nicht gezeigt.
Obwohl in diesem Ausführungsbeispiel eine fluchtende Anordnung der Einspritzdüse 5 und der Heißkanaldüse 4 gezeigt ist, sind auch andere Anordnungen denkbar, wobei berücksichtigt werden muß, daß die lagenweise in die Schmelze 3 eingebrachte weitere Komponente 6 sich mit der Schmelze 3 nicht vermischt.
Weiter ist der 1 zu entnehmen, daß die Einspritzdüse 5 mit Hilfe eines Nadelventiles 9 geöffnet und verschlossen werden kann. Mit Hilfe dieses Nadelventiles 9 ist eine Dosierung der weiteren Komponente 6 möglich. Das Nadelventil 9 kann z. B. an einen Solenoid angeschlossen sein, der eine Längsbewegung auf das Nadelventil 9 überträgt. Obwohl die in der 1 gezeigte Einspritzdüse 5 einen relativ kleinen Durchmesser aufweist, ist es auch möglich, Einspritzdüsen mit größerem Durchmesser zu verwenden, die einen größeren Durchsatz der weiteren Komponente 6 gestatten. Mit einer solchen größer dimensionierten Einspritzdüse ist es möglich, in die Schmelze 3 einen Kern bestehend aus der weiteren Komponente 6 einzubringen. Eine Zuleitung, in der die weitere Komponente 6 der Einspritzdüse 5 zugeführt werden kann, ist in 1 nicht gezeigt. Die Einspritzdüse 5 kann aber leicht an gängige Zuleitungssysteme angeschlossen werden.
Um zu vermeiden, daß ein Teil des Heißkanals 2 abgeschattet wird und in Bereichen des Heißkanals die Schmelze nicht gleichförmig weitertransportiert wird, sollte die Einspritzdüse 5 nicht in den Heißkanal 2 hineinragen. Es genügt, wenn die Einspritzdüse 5 in die Heißkanalwandung mündet.
Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Heißkanalverteilers 1 ist in der 2 gezeigt. In dieser 2 ist zu sehen, daß die Einspritzdüse 5 an einen Komponentenkanal 7 angeschlossen ist, der in einer separaten Verteilerebene 8 des Heißkanalverteilers 1 angeordnet ist. Dieser Komponentenkanal 7 befindet sich horizontal über dem Heißkanal 2. Um die Fließfähigkeit der weiteren Komponente 6 zu gewährleisten, kann der Komponentenkanal 7 beheizt werden.
Der 2 ist weiter zu entnehmen, daß im Gegensatz zum Stand der Technik die Zuführung der weiteren Komponente 6 durch Verwendung einer eigenen Einspritzdüse 5 von der Zuführung der Schmelze 3 zu der Heißkanaldüse 4 entkoppelt ist. Die Aufteilung der Zuführung der weiteren Komponente 6 und der Schmelze 3 in zwei Bauteile vereinfacht die Konstruktion und Handhabung eines solchen Heißkanalverteilers.
Um das Herstellen mehrlagiger Spritzlinge zu ermöglichen, muß gewährleistet sein, daß die weitere Komponente 6 sich mit der Schmelze 3 nicht vermischt. Dies kann z. B. dadurch verwirklicht werden, indem die Einspritzdüse 5 und die Heißkanaldüse 4 so angeordnet werden, daß die beiden Längsachsen der Düsen 4, 5 fluchten. Um eine Vermischung sicher zu verhindern, sollte der Abstand zwischen der Einspritzdüse 5 und der Heißkanaldüse 4 so gewählt werden, daß eine laminare Strömung der Schmelze und der Komponente erhalten bleibt. Selbstverständlich hängt dieser Abstand von den verwendeten Materialien für die Schmelze 3 und für die weitere Komponente 6 ab. Deshalb sind auch größere Abstände denkbar, wenn Materialien verwendet werden, die sich naturgemäß nicht vermischen.
Der 2 ist schließlich zu entnehmen, daß zwischen dem Heißkanalverteiler 1, in dem der Heißkanal 2 ausgebildet ist, und der Verteilerebene 8, in der der Komponentenkanal 7 ausgebildet ist, ein Luftspalt vorgesehen ist. Durch die Entkopplung der Verteilerebene 8 vom Heißkanalverteiler 1 wird verhindert, daß beim Aufheizen des Systems durch Wärmedausdehnung Spannungen im Heißkanalsystem erzeugt werden.
Mit den in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen der Erfindung können verschiedene Substanzen als weitere Komponente 6 zugeführt werden. Während sich die in 2 gezeigte Ausführungsform bevorzugt für die Zuführung von Schmelzen als weitere Komponente 6 eignet, kann die in 1 gezeigte Ausführungsform bevorzugt für die Zuführung von Gasen, wie z. B. Edelgasen, eingesetzt werden.

Claims

Heißkanalverteiler (1) einer Spritzgussmaschine für die Herstellung mehrlagiger Spritzlinge mit einem Heißkanal (2), der mit wenigstens einer Heißkanaldüse (4) verbunden ist, mittels welcher sowohl eine Schmelze (3) als auch eine weitere Komponente (6) in ein Spritzgusswerkzeug einspritzbar sind, wobei mindestens eine Einspritzdüse (5) für die weitere Komponente in den Heißkanal (2) mündet, wobei diese Einspritzdüse (5) in Strömungsrichtung der Schmelze (3) unmittelbar vor der Heißkanaldüse (4) angeordnet ist und in der Einspritzdüse (5) ein Nadelventil (9) angeordnet ist, mit dessen Hilfe die Dosierung der weiteren Komponente (6) steuerbar ist.
Heißkanalverteiler (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzdüse (5) die weitere Komponente (6) koaxial zum Heißkanal (2) in die Schmelze (3) einbringt.
Heißkanalverteiler (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachsen der Einspritzdüse (5) und der Heißkanaldüse (4) fluchten.
Heißkanalverteiler (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Bereich des Heißkanals (2) im Heißkanalverteiler (1) in horizontaler Richtung und ein zweiter Bereich des Heißkanals (2) im Mündungsbereich der Heißkanaldüse (4) in vertikaler Richtung verläuft.
Heißkanalverteiler (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Heißkanal (2) eine Öffnung für die Einspritzdüse (5) aufweist, deren Mittelpunkt auf der Mittelachse des zweiten in vertikaler Richtung verlaufenden Bereichs des Heißkanals (2) liegt.
Heißkanalverteiler (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzdüse (5) mit einem Komponentenkanal (7) verbunden ist, der in einer separaten Verteilerebene (8) des Heißkanalverteilers (1) angeordnet ist.
Heißkanalverteiler (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der separaten Verteilerebene (8) ein erster Bereich des Komponentenkanals (7) in horizontaler Richtung und ein zweiter Bereich des Komponentenkanals (7) im Mündungsbereich der Einspritzdüse (5) in vertikaler Richtung verläuft.
Heißkanalverteiler (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf des Komponentenkanals (7) und des Heißkanals (2) identisch ist.
Heißkanalverteiler (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der horizontal verlaufende erste Bereich des Komponentenkanals (7) parallel über dem horizontal verlaufenden ersten Bereich des Heißkanals (2) angeordnet ist und die Mittelachsen der beiden vertikal verlaufenden zweiten Bereiche miteinander fluchten.
Heißkanalverteiler (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Komponentenkanal (7) beheizbar ist.
Verfahren zum Herstellen mehrlagiger Spritzlinge, wobei durch einen Heißkanal (2) eines Heißkanalverteilers (1) Schmelze (3) wenigstens einer Heißkanaldüse (4) zugeführt wird, der vor dem Einspritzen in ein Spritzgusswerkzeug wenigstens eine weitere Komponente (6) zugeführt wird, wobei die weitere Komponente (6) unmittelbar vor der Heißkanaldüse (4) mit Hilfe einer in den Heißkanal (2) mündenden Einspritzdüse (5) in die Schmelze (3) eingebracht wird und wobei die Dosierung der weiteren Komponente (6) mittels eines in der Einspritzdüse (5) angeordneten Nadelventils (9) gesteuert wird.