DE202005020812U1 - injection mold - Google Patents
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Abstract
Spritzgießwerkzeug bestehend aus einem Formkern mit einem Innenkern und einem Außenkern, vorzugsweise für die Herstellung von Kappen oder dergleichen, insbesondere Schraubkappen, mit einer gedachten Längsachse , wobei der Außenkern sich gliedert in einen Schaft und ein, vorzugsweise eine Formfläche tragendes, Schaftende, sowie einem Formeinsatz mit einer Vorkammerbuchse, die mit dem Formkern eine Kavität bilden, dadurch gekennzeichnet, dass im Außenkern (3) Mittel (16, 28) zur Ableitung von Wärmemengen aus dem Schaftende (5) und/oder in dem Formeinsatz und/oder im der Vorkammerbuchse Mittel zur Ableitung von Wärmemengen vorgesehen sind.injection mold consisting of a mold core with an inner core and an outer core, preferably for the production of caps or the like, in particular screw caps, with an imaginary longitudinal axis , where the outer core is divided into a shaft and a, preferably a molding surface, Shank end, as well as a mold insert with a Vorkammerbuchse, the with the mold core a cavity form, characterized in that in the outer core (3) means (16, 28) for dissipation of heat from the shaft end (5) and / or in the mold insert and / or in the Vorkammerbuchse means are provided for the dissipation of heat.
Description
Die Erfindung betrifft ein Spritzgießwerkzeug bestehend aus einem Formkern, mit einem Innenkern und einem Außenkern, vorzugsweise für die Herstellung von Kappen, Deckeln, Verschlüsse, Bechern, Dosen, Hülsen oder dergleichen, insbesondere Schraubkappen, mit einer gedachten Längsachse, wobei der Außenkern sich gliedert in einen Schaft und ein, vorzugsweise eine Formfläche tragendes kavitätsbildendes Schaftende, sowie einem Formeinsatz mit einer Vorkammerbuchse, die mit dem Formkern eine Kavität bilden.The The invention relates to an injection mold consisting of a Molded core, with an inner core and an outer core, preferably for the production of caps, lids, closures, Mugs, cans, pods or the like, in particular screw caps, with an imaginary Longitudinal axis, where the outer core it is divided into a shaft and a cavity-forming, preferably bearing a molding surface Shank end, as well as a mold insert with a Vorkammerbuchse, the with the mold core a cavity form.
Der Formkern wird aus einem Rohkern gefertigt. Der Rohkern unterscheidet sich im wesentlichen vom fertigen Formkern dadurch, dass in die Außenfläche des Schaftendes noch keine der gewünschten Werkstücke entsprechende Formfläche eingebracht ist. Weiterhin weist der Rohkern im Gegensatz zum fertigen Formkern noch kein Zahnritzel, sowie kein Lager für Drehbewegungen auf. Diese werden lediglich bei Bedarf in die Außenkontur des Schaftes eingebracht, insbesondere dann, wenn mit dem fertigen Formkern Schraubkappen oder Gegenstände mit Innengewinde gespritzt werden sollen. Für die Fertigung solcher Spritzgießteile ist eine Drehbewegung des Formkerns notwendig. Der fertige Formkern wird im Spritzgießwerkzeug auf der Auswerferseite eingesetzt, wobei die äußere Formfläche des Schaftendes mit einem Gegenwerkzeug auf der Maschinenseite eine Kavität bildet, also den geometrischen Raum, der die negative Entsprechung des fertigen Spritzgießteiles ist. Die Spritzgießmaschine spritzt die aufbereitete Kunststoffmasse unter hohem Druck und hoher Temperatur in einer bestimmten Zeit in die Kavität. Darauf erfolgt eine Abkühlung der geformten Kunststoffmasse, wodurch der Kunststoff erstarrt und das fertige Spritzgießteil, das auch Formteil oder Spritzling genannt wird, gebildet wird. Die von der Formmasse beim Erstarren abgegebene Wärmemenge wird über den Innenkern, in dem wendelförmige, wasserdurchflossene Kühlkanäle vorgesehen sind, den Formkern, in dem absolut konturnah angeordnete Kühlkanäle vorgesehen sind, den mit Kühlkanälen versehenen Formeinsatz und die Vorkammerbuchse, in der ebenfalls absolut konturnah angeordnete Kühlkanäle vorgesehen sind, schnell und effizient abgeführt.Of the Mold core is made from a raw core. The raw core is different essentially from the finished mandrel characterized in that in the Outside surface of the Shank still none of the desired workpieces corresponding mold surface introduced is. Furthermore, the raw core, in contrast to the finished mandrel still no pinion, and no bearing for rotational movements. These will only when needed in the outer contour introduced the shaft, especially when with the finished Molded core screw caps or items with internal thread sprayed should be. For the production of such injection molded parts is a rotational movement of the mandrel necessary. The finished mold core is in the injection mold used on the ejector, wherein the outer molding surface of the shaft end with a Counter tool on the machine side forms a cavity, so the geometric Space, which is the negative equivalent of the finished injection molded part is. The injection molding machine The processed plastic compound injects under high pressure and high pressure Temperature in a certain time in the cavity. Then there is a cooling of the molded plastic mass, causing the plastic to solidify and the finished injection molded part, the is also called molding or molding is formed. The of the amount of heat released from the molding compound during solidification is transmitted via the inner core, in the helical, water-carrying cooling channels provided are, the mold core, provided in the absolutely konturnah arranged cooling channels are the ones provided with cooling channels Form insert and the antechamber socket, in which also absolutely konturnah arranged cooling channels provided are dissipated quickly and efficiently.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde die Fertigungsleistung bekannter Spritzgießwerkzeuge zu erhöhen und die Spritzteilqualität zu verbessern.Of the Invention is therefore the object of the production capacity known injection molding tools to increase and the molded part quality to improve.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Formkern dadurch gelöst, dass im Außenkern Mittel zu Ableitung von Wärmemengen aus dem Schaftende und/oder in dem Formeinsatz und/oder in der Vorkammerbuchse Mittel zur Ableitung von Wärmemengen vorgesehen sind. Überraschenderweise kann schon durch eine dieser Maßnahmen die Schussfolge der Spritzgießmaschine erhöht werden. Die Produktivität steigt entsprechend. Dieser Effekt lässt sich insbesondere dadurch erklären, dass der Wärmemengentransport wesentlich schneller erfolgen kann, was allein schon auf die räumliche Nähe von Außenkern zur Außenfläche des Schaftendes zurückzuführen ist. Aufgrund der teilweise erheblichen Dicke des Außenkerns erfolgt bei konventionellen Spritzgießwerkzeugen der Wärmemengentransport aus dem Schaftende zeitlich verzögert. Der Wärmemengentransport erfolgt auch inhomogen. Dies ist auf die unterschiedlichen Abstände einzelner Bereiche des Schaftendes von der Innenkühlung und die schlechte Wärmeleitfähigkeit der bisher verwendeten Werkzeugstählen zurückzuführen, was zu unterschiedlichen Temperaturgradienten zwischen unterschiedlichen Bereichen der Außenfläche des Schaftendes und der Innenkernkühlung führt. Analoge Funktionsprinzipien werden bei den übrigen Maßnahmen vermutet.These Task is solved in a generic mold core in that in the outer core Means for dissipation of heat from the shaft end and / or in the mold insert and / or in the Vorkammerbuchse Means for dissipating heat are provided. Surprisingly, can already through one of these measures the shot sequence of the injection molding machine elevated become. Productivity rises accordingly. This effect can be particularly characterized to explain, that the heat energy transport can be done much faster, which alone on the spatial near outer core to the outer surface of the Stem end is due. Due to the sometimes considerable thickness of the outer core takes place in conventional injection molds the heat energy transport Delayed from the shaft end. The heat energy transport is also inhomogeneous. This is due to the different distances of individual Areas of the shaft end of the internal cooling and the poor thermal conductivity attributed to the previously used tool steels, resulting in different Temperature gradients between different areas of the outer surface of the Shank end and inner core cooling leads. Similar operating principles are assumed in the other measures.
Weiterhin ermöglicht das Vorsehen von Mitteln zur Ableitung von Wärmemengen im Außenkern eine homogene Ableitung der Wärmemengen, wodurch die Qualität des Spritzgießteils aufgrund der gleichmäßigeren Materialabkühlung wesentlich erhöht wird.Farther allows the provision of means for dissipating heat in the outer core a homogeneous dissipation of heat quantities, thereby the quality of the injection molded part because of the more even material cooling significantly increased becomes.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Schaftende aus einer hochwertigen Kupferlegierung gefertigt ist.According to one advantageous embodiment of the invention it is provided that the Shank end is made of a high-quality copper alloy.
Die Wärmeleitfähigkeit von hochwertigen Kupferlegierungen ist im Vergleich zu Werkzeugstählen wesentlich höher und beträgt vorzugsweise zwischen 130 und 320 W/mK. Diese erfindungsgemäße Maßnahme beschleunigt den Abtransport von Wärmemengen aus der Kavität erheblich, was wiederum zu einer Erhöhung der Produktionsleistung führt.The thermal conductivity of high quality copper alloys is essential compared to tool steels higher and is preferably between 130 and 320 W / mK. This measure according to the invention accelerates the removal of heat from the cavity significantly, which in turn leads to an increase in production output leads.
Es ist zweckmäßig, dass als Mittel zur Ableitung von Wärmemengen aus dem Schaftende mindestens eine Wärmeableitung im oder am Schaft, vorzugsweise zumindest teilweise entlang des Schaftes vorgesehen ist, wobei die Wärmeableitung mit dem Schaftende mindestens eine Wärmeaustauschfläche aufweist. Die Wärmemengen werden also entlang des Schaftes abtransportiert, was zu einer beschleunigten Abkühlung des Schaftendes führt. Je größer die Wärmeaustauschfläche ausgebildet ist, desto schneller erfolgt der Wärmeaustausch.It is appropriate that as a means of dissipating heat from the shaft end at least one heat dissipation in or on the shaft, preferably is provided at least partially along the shaft, wherein the Heat dissipation with the shaft end has at least one heat exchange surface. The amounts of heat are thus transported along the shaft, resulting in an accelerated Cooling the shaft end leads. The bigger the Heat exchange surface formed is, the faster the heat exchange takes place.
Um einen Wärmemengenabtransport ohne Materialtransport bereitstellen zu können, ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Wärmeableitung massiv ausgebildet ist, und im Kavitätsbereich aus einem Material besteht, vorzugsweise aus einer hochwertigen Kupferlegierung, das eine höhere Wärmeleitfähigkeit als das Schaftende auf der Auswerferseite, vorzugsweise gehärteten Werkzeugstahl, aufweist. Die Wärmemengen werden durch die massive Wärmeleitung entlang des Schaftes transportiert und können an einer von der kavitätsbildenden Bereich entfernten Stelle zum Schaftende der Auswerferseite hin abgeführt werden.In order to provide a heat quantity removal without material transport, it is advantageously provided that the heat dissipation is solid, and in the Kavitätsbereich consists of a material, preferably of a high-quality copper alloy, which has a higher Wärmeleitfä ability as the shank end on the ejector side, preferably hardened tool steel. The amounts of heat are transported by the massive heat conduction along the shaft and can be removed at a location remote from the cavity-forming area to the shaft end of the ejector side.
In Ausgestaltung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Wärmeableitung an einer von dem Schaftende entfernten Stelle zumindest eine zweite Wärmeaustauschfläche mit einem fluidischen Kühlmittel oder mit, vorzugsweise mit Luft angeströmten, Kühlrippen, aufweist.In Embodiment of the invention is provided with advantage that the heat dissipation at least one second at a location remote from the shaft end Heat exchange surface with a fluidic coolant or with, preferably air-flowed, cooling fins having.
Ein noch verbesserter Wärmemengentransport wird dadurch gewährleistet, dass die Wärmeableitung als Zufluss- und Abflusskanal für ein fluidischen Kühlmittel ausgebildet und vorzugsweise Teil eines fluidischen Kühlkreislaufes ist. Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass das Schaftende im Kavitätsbereich absolut konturnah von Kühlmittel durchflossen ist, was zu einer beschleunigten Abkühlung des Schaftendes und damit zur Kühlung des äußeren Formflächen führt. Dabei können die Kühlkanäle in der einfachsten Ausgestaltung mit Leitungswasser durchflossen sein. Es ist jedoch wirtschaftlicher, dass die Kühlkanäle Teil eines Kühlkreislaufes sind.One even improved thermal energy transport is ensured by that the heat dissipation as inflow and outflow channel for a fluidic coolant formed and preferably part of a fluidic cooling circuit is. This measure has the advantage that the shaft end in the Kavitätsbereich absolutely konturnah of coolant is flowed through, resulting in accelerated cooling of the shaft end and therefore for cooling of the outer mold surfaces leads. there can the cooling channels in the be flowed through the simplest configuration with tap water. However, it is more economical that the cooling channels are part of a cooling circuit are.
Ein besonders geringer Abstand zwischen den Kühlkanälen und der äußeren Formflächen der konturbildenden Werkzeugteile wird dadurch hergestellt, dass die Kühlkanäle teilweise in einem Mantel des Schaftendes eingeformt sind.One especially small distance between the cooling channels and the outer shaping surfaces of the contour-forming Tool parts is made by partially cooling the cooling channels are molded in a sheath of the shaft end.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kühlkanäle auch teilweise in die Wand des Schaftes des Formkerns integriert sind. Hierdurch wird mit Vorteil vermieden, dass bei der Fertigung störende Kühlkanäle unmittelbar an der Außenseite des Schaftes angebracht werden müssen.In Development of the invention is provided that the cooling channels also partially integrated into the wall of the shank of the mold core. As a result, it is advantageously avoided that annoying cooling channels during production immediately on the outside of the shaft must be attached.
Es ist von Vorteil, dass der Schaft vorzugsweise ein Zahnritzel sowie ein Lager für Drehbewegungen um eine gedachte Längsachse aufweist, wobei die Ein- und Austrittsöffnungen der Kühlkanäle zwischen Zahnritzel und dem die kavitätsbildenden Schaftende angeordnet sind.It is advantageous that the shaft preferably a pinion as well a warehouse for Having rotational movements about an imaginary longitudinal axis, wherein the Inlets and outlets the cooling channels between Pinion and the cavity-forming shaft end are arranged.
Es ist jedoch gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ebenfalls vorgesehen, dass der Schaft vorzugsweise ein Zahnritzel sowie ein Lager für Drehbewegungen um eine gedachte Längsachse aufweist, wobei die Ein- und Austrittsöffnungen der Kanäle zwischen Zahnritzel und einem Einspannende des Kern zur Auswerferseite angeordnet sind.It is however according to a Another embodiment of the invention also provided that the Shank preferably a pinion and a bearing for rotary movements around an imaginary longitudinal axis having, wherein the inlet and outlet openings of the channels between Sprocket and a clamping end of the core are arranged to the ejector.
Ein besonders homogener Wärmemengenabtransport wird dadurch sichergestellt, dass die Kühlkanäle im kavitätsbildenden Schaftende wendelförmig ausgebildet sind.One particularly homogeneous heat transfer This ensures that the cooling channels in the cavity-forming shaft end formed helically are.
Es ist fertigungstechnisch von großem Vorteil, dass das Schaftende und/oder der Schaft zumindest jeweils teilweise aus zwei konzentrisch angeordneten Hülsen aufgebaut sind, die radial miteinander, vorzugsweise mittels Elektronenstrahlschweißung, verbunden sind. Dabei sind die Kühlkanäle als Ausnehmungen in eine der beiden Hülsen eingebracht. Durch diese Maßnahme können axiale Bohrungen im Schaftmantel oder im Schaftende mit Vorteil vermieden werden.It is manufacturing technology of great Advantage that the shaft end and / or the shaft at least in each case are partially constructed of two concentrically arranged sleeves, which are radial with each other, preferably by electron beam welding, connected are. The cooling channels are as recesses in one of the two sleeves brought in. By this measure can axial bores in the sheath or shaft end with advantage be avoided.
Es ist von besonderem Vorteil, dass die Stirnfläche des Schaftendes mit einer Anschlagfläche des Schaftendes, vorzugsweise durch Elektronenstrahlschweißen radial verbunden ist. Hierdurch wird eine besonders feste und dichte Verbindung zwischen dem Schaftende aus einer hochwertigen Kupferlegierung zu einer hochwertigen Kupferlegierung und einer hochwertigen Kupferlegierung und zu dem Schaftteil aus Werkzeugstahl geschaffen.It Is particularly advantageous that the end face of the shaft end with a stop surface the shaft end, preferably by electron beam welding radially connected is. This will be a particularly strong and tight connection between the shaft end of a high-grade copper alloy a high quality copper alloy and a high quality copper alloy and created to the shaft part of tool steel.
Die Vorteile einer Werkstoffkombination von gehärteten Werkzeugstahl und hochwertiger Kupferlegierung können auch für den Innenkern genutzt werden, wenn der Innenkern mindestens teilweise, vorzugsweise im Bereich des Schaftendes, aus einer hochwertigen Kupferlegierung geformt ist.The Advantages of a material combination of hardened tool steel and high quality Copper alloy can also for the inner core are used when the inner core at least partially, preferably in the area of the shaft end, made of a high quality copper alloy is shaped.
Dasselbe gilt sinngemäß für die Maßnahme, dass der Formeinsatz mindestens im Bereich, der an die Kavität angrenzt, aus einer hochwertigen Kupferlegierung geformt ist.The same thing applies mutatis mutandis to the measure that the mold insert at least in the area adjacent to the cavity, is molded from a high quality copper alloy.
Die Maßnahme, dass die Vorkammerbuchse und/oder eine etwaig vorgesehene Angußbuchse im Bereich um die Einspritzdüsenöffnung mindestens einen Kühlkanal für ein Temperiermedium aufweist und dass die Vorkammerbuchse und/oder eine etwaig vorgesehene Angußbuchse mindestens zweiteilig ausgebildet ist, wobei ein erstes Teil die Düse, vorzugsweise aus gehärtetem Werkzeugstahl bestehend, bildet und ein zweiter Teil einen Grundkörper der Vorkammerbuchse oder einer etwaig vorgesehenen Angußbuchse, vorzugsweise aus einer hochwertigen Kupferlegierung bestehend, dienen einer sicheren Prozessführung.The Measure, that the Vorkammerbuchse and / or any provided sprue bush in the area around the injector opening at least a cooling channel for a Having tempering and that the Vorkammerbuchse and / or a possibly provided sprue bushing at least two parts is formed, wherein a first part of the Nozzle, preferably made of hardened Tool steel consists, forms and a second part of a main body of the Prechamber bushing or any sprue bushing, preferably made of a high-quality copper alloy, serve a secure process management.
Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert.in the The following is a preferred embodiment of the invention based closer to examples explained.
Die Figuren der Zeichnung zeigen:The Figures of the drawing show:
In
Das
Schaftende
Erfindungsgemäß wird die
Wärmeleitung des
Formkerns dadurch verbessert, dass als Mittel zu Ableitung von Wärmemengen
ein Zuflusskanal
Dem
Formkern ist ein Formeinsatz
Am
fertigen Formkern ist ein Zahnritzel
In
den
Der
in
Das
Schaftende
Der
in
Für den Spritzgießvorgang legt sich die nicht dargestellte Maschinendüse an den Bund an. Eine prinzipielle analoge Gestaltung ist auch für Angußbuchsen vorteilhaft, wie sie in Heißkanalsystem bei Formnestern vorhanden sind.For the injection molding process The machine nozzle (not shown) attaches itself to the collar. A principled analogue design is also for sprue bushings advantageous, as in hot runner system are present at mold cavities.
- 11
- Spritzgießwerkzeuginjection mold
- 22
- Innenkerninner core
- 33
- Außenkernouter core
- 44
- Schaftshaft
- 55
- Schaftendeshank end
- 66
- Ende des FormkernsThe End of the mold core
- 77
- Einspannendeclamping end
- 88th
- GewindeleitmutterGewindeleitmutter
- 99
- Außenflächeouter surface
- 1010
- Formflächeform surface
- 1111
- Formeinsatzmold insert
- 1212
- Kavitätcavity
- 1313
- EinspritzrichtungInjection direction
- 1414
- Kühlkanäle im InnenkernCooling channels in the inner core
- 1515
- Zuflusskanalinlet channel
- 1616
- Abflusskanalspillway
- 1717
- Mantel des Schaftendescoat of the shaft end
- 1818
- Wand des Schafteswall of the shaft
- 1919
- Eintrittsöffnunginlet opening
- 2020
- Austrittsöffnungoutlet opening
- 2121
- Zahnritzelpinions
- 2222
- Längsachselongitudinal axis
- 2323
- Lagercamp
- 2424
- Lagerflächestorage area
- 2525
- Lagerbuchsebearing bush
- 2626
- Gleitlagerbearings
- 2727
- Bohrungdrilling
- 2828
- Wärmeableitungheat dissipation
- 2929
- Erste WärmeaustauschflächeFirst Heat exchange surface
- 3030
- zweite Wärmeaustauschflächesecond Heat exchange surface
- 3131
- Hülseshell
- 3232
- Hülseshell
- 3333
- Hülseshell
- 3434
- Hülseshell
- 3535
- Stirnflächeface
- 3636
- Anschlagflächestop surface
- 3737
- EinspritzöffnungInjection port
- 3838
- Kühlkanälecooling channels
- 3939
- BereichArea
- 4040
- Nahtseam
- 4141
- GrundwerkstoffParent material
- 4242
- VorkammerbuchseGate bushing
- 43a43a
- innerer Formeinsatzinternal mold insert
- 43b43b
- äußerer Fromeinsatzouter From insert
- 4444
- Kanälechannels
- 4545
- Kanälechannels
- 4646
- Düsejet
- 4747
- Grundkörperbody
- 4848
- Äußeres GrundkörperteilOuter body part
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