DE202008002757U1

DE202008002757U1 - Nadelverschlussdüse zum Einbringen von flüssigem Kunststoff in eine Spritzgussform

Info

Publication number: DE202008002757U1
Application number: DE200820002757
Authority: DE
Original assignee: FT FERTIGUNGSTECHNIK GmbH; FT-FERTIGUNGSTECHNIK GmbH
Current assignee: PSG PLASTIC SERVICE GMBH, DE
Priority date: 2008-02-27
Filing date: 2008-02-27
Publication date: 2008-04-24
Anticipated expiration: 2018-02-28

Abstract

Nadelverschlussdüse (1) zum Einbringen von flüssigem Kunststoff in eine Spritzgussform (2) durch eine an der Spritzgussform (2) angeordnete gekühlte Zwischenplatte (4) hindurch, mit einem an der Zwischenplatte (4) befestigbaren Düsenkörper (6), in welchem ein sich in axialer Richtung erstreckender Fließkanal (10) mit einer darin in axialer Richtung verschiebbar aufgenommenen Verschlussnadel (12) geformt ist, welchem flüssiges Schmelzgut über einen seitlichen Kanal (14) von einem am Düsenkörper (6) angeordneten Schmelzgut-Verteiler (16) zugeführt wird, und in welchem zur Abdichtung des Fließkanals (10) gegenüber dem Schmelzgut-Verteiler (16) eine Düsenführung (18) mit einer axialen Längsbohrung (20) aufgenommen ist, in welcher die Verschlussnadel (12) in axialer Richtung beweglich gleitend geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper (6) im Bereich der Düsenführung (18) von einem Zentrierflansch (30) aus Titan umgeben ist, über welchen sich der Düsenkörper (6) an der Zwischenplatte (4) abstützt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Nadelverschlussdüse zum Einbringen von flüssigem Kunststoff in eine Spritzgussform gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Auf dem Gebiet der Kunststoffverarbeitung werden zur Herstellung von Kunststoffformteilen heutzutage Nadelverschlussdüsen eingesetzt, mit denen über einen Schmelzgut-Verteiler zugeführter, durch Erhitzen verflüssigter Kunststoff durch eine gekühlte Zwischenplatte hindurch in eine Spritzgussform injiziert wird, aus der das Formteil nach dem Erstarren des Kunststoffs entnommen werden kann.
Hierbei besteht das Problem, dass die Zwischenplatte, die die Spritzgussform umgibt, zur Beschleunigung des Erstarrungsprozesses des injizierten Kunststoffs auf z.B. 20°C herabgekühlt wird, wohingegen der Schmelzgut-Verteiler sowie auch die Nadelverschlussdüse als solche in der Regel mit Heizelementen versehen ist, um den Kunststoff auf einer Temperatur von ca. 250°C zu halten. Aufgrund dieser vergleichsweise großen Temperaturunterschiede sowie der Tatsache, dass die Nadelverschlussdüsen von einem Hersteller und die Spritzgussformen sowie Zwischenplatten in der Regel von einem anderen Hersteller gefertigt werden, ergeben sich mitunter nicht unerhebliche temperatur- und fertigungsbedingte Toleranzen der verwendeten Bauteile, die den Herstellungsprozess entsprechend aufwändig und teuer gestalten.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Nadelverschlussdüse zu schaffen, bei der die temperaturbedingten Bauteiltoleranzen verringert sind, und die sich in fertigungstechnisch einfacher Weise mit hoher Präzision an einer gekühlten Zwischenplatte einer Kunststoffspritzgussform anbringen lässt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Nadelverschlussdüse mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Gemäß der Erfindung umfasst eine Nadelverschlussdüse zum Einbringen von flüssigem Kunststoff in eine Spritzgussform, bei der der Kunststoff durch eine an der Spritzgussform angeordnete gekühlte Zwischenplatte hindurch in die Form eingespritzt wird, einen Düsenkörper, welcher an der Zwischenplatte befestigbar ist. In dem bevorzugt aus Edelstahl gefertigten Düsenkörper ist ein sich in axialer Richtung erstreckender Fließkanal oder Heißkanal mit einer darin in axialer Richtung verschiebbar aufgenommenen Verschlussnadel gebildet, welchem flüssiges Schmelzgut über einen seitlichen Kanal von einem an der Rückseite des Düsenkörpers anliegenden Schmelzgut-Verteiler zugeführt wird. Im Düsenkörper ist zur Abdichtung des Fließkanals gegenüber dem Schmelzgut-Verteiler weiterhin eine Düsenführung mit einer axialen Längsbohrung aufgenommen, in welcher die Verschlussnadel mit hoher Passgenauigkeit in axialer Richtung beweglich gleitend geführt ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass der Düsenkörper im Bereich der Düsenführung von einem Zentrierflansch aus Titan umgeben ist, über welchen sich der Düsenkörper gegenüber der Werkzeugplatte abstützt.
Anders ausgedrückt ist bei der erfindungsgemäßen Nadelverschlussdüse der Düsenkörper, der auch als Düsengehäuse bezeichnet wird, und der üblicherweise aus Stahl gefertigt ist, von einem Flansch oder Düsenbund aus Titan umgeben, über welchen der Düsenkörper mit hoher Passgenauigkeit an der oftmals auch als Werkzeugplatte bezeichneten Zwischenplatte befestigt ist.
Durch den Einsatz eines Titan-Flansches ergibt sich der Vorteil, dass die sonst übliche Beheizung des Düsenkörpers durch Heizelemente, welche den Düsenkörper umgeben, entfallen kann, da Titan Wärme bedeutend schlechter leitet als Stahl. Als Folge hiervon kann der ca. 250° heiße Düsenkörper durch den zwischengeschalteten Titan-Flansch ohne den Einsatz von weiteren Komponenten an der Außenseite der gekühlten Zwischenplatte angeflanscht werden, die z.B. eine Temperatur von lediglich ca. 20°C besitzt. Hierdurch ergibt sich nicht nur ein deutlich verringerter Fertigungsaufwand, sondern es werden auch die Heizeinrichtungen und die zur Regelung der Temperatur erforderlichen Elektronikkomponenten eingespart.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Titanflansch bevorzugt in eine Ausnehmung eingesetzt, die in der Zwischenplatte gebildet ist.
Hierbei muss die Ausnehmung lediglich in der radialen Richtung mit einer entsprechend hohen Genauigkeit in die Außenseite der Zwischenplatte eingebracht werden, z.B. durch Fräsen, wohingegen die Genauigkeit hinsichtlich der Tiefe der Ausnehmung durch den erfindungsgemäßen Einsatz des Titan-Flansches dadurch in kostengünstiger Weise erhalten werden kann, dass die Außenseite der Zwischenplatte mit einer entsprechenden Präzision überschliffen wird. Demgegenüber erfordern es die Ausführungsformen des Standes der Technik in der Regel, dass die Ausnehmungen sowohl hinsichtlich der Tiefe, als auch hinsichtlich des Durchmessers gleichzeitig mit einer sehr hohen Präzision in die Zwischenplatte eingebracht werden müssen, was fertigungstechnisch eine große Herausforderung darstellt.
Bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform der Erfindung sind an der Außenseite des Titanflansches bevorzugt zwei umlaufende ringförmig ausgestaltete Rippen oder Zentrierringe vorgesehen, die für die radiale Zentrierung des Düsenkörpers innerhalb der Ausnehmung in der Zwischenplatte dienen.
Durch den Einsatz von zwei oder auch mehreren umlaufenden Zentrierringen – die in vorteilhafter Weise mit einem vergleichsweise geringen Aufwand und mit hoher Präzision bei der Fertigung des erfindungsgemäßen Zentrierflansches an diesem geformten werden können – ergibt sich der Vorteil, dass lediglich eine sehr kleine Kontaktfläche zwischen der kalten Werkzeugplatte und dem Zentrierflansch entsteht, wodurch die thermische Isolationswirkung in vorteilhafter Weise zusätzlich verbessert wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Nadelführung innerhalb des Düsengehäuses als entnehmbarer Einsatz ausgestaltet, der bevorzugt über eine Klemmverschraubung im Düsenkörper fixiert wird, die ein Feingewinde umfasst.
Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Fertigung der Nadelführung deutlich einfacher ausgestaltet werden kann, da die Bohrung, welche die Nadelführung aufnimmt, mit einer vergleichsweise großen Tiefentoleranz in den Düsenkörper eingebracht werden kann, ohne dass die Gefahr besteht, dass flüssiges Schmelzgut durch die Nadelführung hindurch aus dem Düsenkörper austritt, wie dies bei den Nadelverschlussdüsen des Standes der Technik möglich ist, bei denen die Nadelführung zum Teil allein durch eine geschliffene Anlagefläche des Schmelzgut-Verteilers dichtend in den Düsenkörper hineingepresst wird, was eine sehr enge Toleranz für die Ausführung der Bohrung erfordert.
Ein weiterer Vorteil, der sich durch die erfindungsgemäße Kombination des Titan-Flansches mit der als Einsatz ausgestalteten Nadelführung ergibt, besteht darin, dass die Temperatur der Nadelführung – und damit die erforderlichen Fertigungstoleranzen – insgesamt verringert werden können, wenn die Klemmschraube mit einer solchen Länge gefertigt wird, dass zwischen der Stirnseite der Klemmschraube und der Außenseite des Schmelzgut-Verteilers kein direkter mechanischer Kontakt besteht.
Durch die zuvor beschriebene Fertigung der Klemmschraube mit einem vorgegebenen Untermaß eröffnet sich sogar die Möglichkeit, dass zwischen der Stirnseite der Klemmschraube und der Innenseite des Verteilers ein Luftspalt von z.B. 1 bis 1,5 mm geschaffen wird, der die Nadelführung zusätzlich gegenüber dem mitunter 250°C heißen Schmelzgut-Verteiler isoliert. Hierdurch wird der Wärmefluss vom Schmelzgut-Verteiler über die Nadelführung und den Titan-Zentrierflansch zur lediglich 20°C kalten Zwischenplatte zusätzlich reduziert.
Weiterhin ergibt sich durch den Einsatz eines Zentrierflansches aus Titan, der den Düsenkörper nach außen hin zusätzlich thermisch isoliert sowie der als Einsatz ausgestalteten Nadelführung der Vorteil, dass die Wärmeverteilung innerhalb des Düsenkörpers vergleichmäßigt wird, wodurch die auf einen vorgegebenen Temperaturbereich ausgelegten Passungen erheblich besser eingehalten werden können. Dies führt wiederum in vorteilhafter Weise dazu, dass die erfindungsgemäße Nadelverschlussdüse ohne zusätzliche Modifikationen an unterschiedlichen Spritzgussformen eingesetzt werden kann, bei denen sich die Temperaturen mitunter erheblich unterscheiden.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben.
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische Querschnittsansicht der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Nadelverschlussdüse mit einer Teildarstellung einer Kunststoffspritzgussform, Zwischenplatte sowie eines Schmelzgut-Verteilers, und
2 eine schematische räumliche Darstellung des erfindungsgemäßen Zentrierflansches.
Wie in 1 gezeigt ist, umfasst eine erfindungsgemäße Nadelverschlussdüse 1 zum Einbringen von flüssigem Kunststoff in eine Spritzgussform 2, bei der der Kunststoff durch eine an der Spritzgussform 2 angeordnete gekühlte Zwischenplatte 4 hindurch in die Form 2 eingespritzt wird, einen Düsenkörper 6. In dem bevorzugt aus Edelstahl gefertigten Düsenkörper 6 ist ein sich in axialer Richtung erstreckender Fließkanal 10 mit einer darin in axialer Richtung verschiebbar aufgenommenen Verschlussnadel 12 gebildet, welchem flüssiges Schmelzgut, d.h. flüssiger Kunststoff, über einen seitlichen Kanal 14 von einem Schmelzgut-Verteiler 16 zugeführt wird, der an der Rückseite des Düsenkörpers 6 angeflanscht ist. Im Düsenkörper 6 ist weiterhin zur Abdichtung des Fließkanals 10 gegenüber dem Schmelzgut-Verteiler 16 eine Düsenführung 18 vorgesehen, die eine axiale Längsbohrung 20 aufweist, in welcher die Verschlussnadel 12 mit hoher Passgenauigkeit in axialer Richtung beweglich gleitend geführt ist. Die Verschlussnadel 12 erstreckt sich dabei durch eine im Schmelzgut-Verteiler 16 geformte Durchtrittsöffnung 22 hindurch bis zu einem lediglich schematisch angedeuteten Aktuator 24, der in bekannter Weise einen Pneumatikzylinder, Hydraulikzylinder oder auch einen elektro-mechanischen Stellantrieb umfassen kann, welcher die Verschlussnadel 12 in Richtung des Doppelpfeils 26 bewegt, um die Öffnung 28 zur Zufuhr des flüssigen Kunststoffs in die Spritzgussform 2 zu verschließen, bzw. freizugeben.
Wie der Darstellung von 1 weiterhin entnommen werden kann, ist der Düsenkörper 6 im Bereich der Düsenführung 18 von einem Zentrierflansch 30 aus Titan umgeben, der einen im Wesentlichen L-förmigen Querschnitt aufweist und eine in 2 im Detail gezeigte erste ringförmige gehäuseseitige Anlagefläche 32a sowie eine zweite ringförmige zwischenplattenseitige Anlagefläche 32b besitzt, über welche sich der Düsenkörper 6 an der Zwischenplatte 4 abstützt.
Gemäß der Darstellung von 1 und 2 besitzt der Zentrierflansch 30 einen Abschnitt 34a größeren Durchmessers sowie einen sich daran anschließenden Abschnitt 34b geringeren Durchmessers, welch letzterer in einer Ausnehmung 36 in der Zwischenplatte 4 aufgenommen ist. Die Ausnehmung 36 wird bevorzugt mit einem entsprechenden Fräswerkzeug unmittelbar in die Außenfläche 38 der Zwischenplatte 4 eingebracht, wobei in vorteilhafter Weise lediglich der Durchmesser der Ausnehmung 36, nicht jedoch deren Tiefe mit einer entsprechenden Passung versehen sind. Um den in Hinblick auf die Abdichtung der Spitze der erfindungsgemäßen Nadelverschlussdüse 1 gegenüber der Spritzgussform 2 kritischen Abstand zwischen der Öffnung 28 in der Spritzgussform 2 und der zweiten ringförmigen Anlagefläche 32b mit der erforderlichen Genauigkeit einzuhalten, wird die gesamte Außenfläche 38 der Zwischenplatte 4 nach dem Einbringen der Ausnehmung 36 überschliffen. Hierbei können gewünschten Falls zuvor noch weitere Ausnehmungen für weitere nicht gezeigte Nadelverschlussdüsen 1 in die Zwischenplatte 4 eingebracht werden.
Wie weiterhin in 1 und 2 gezeigt ist, sind am Zentrierflansch 30 bevorzugt zwei ringförmige Rippen 40 angeordnet, die den Zentrierflansch in radialer Richtung innerhalb der Ausnehmung 36 zentrieren.
Um den Zentrierflansch 30, dessen erste und/oder zweite ringförmige Anlageflächen 32a, 32b bevorzugt ebenfalls geschliffen sind, nach dem Einsetzen in die Ausnehmung 36 auch in umfänglicher Richtung gegen ein unbeabsichtigtes Verdrehen zu sichern, kann dieser mit zwei Bohrungen 42 versehen sein, die jeweils einen Passstift 44 aufnehmen, welcher bei montiertem Zentrierflansch 30 bevorzugt gleichzeitig in nicht näher bezeichnete Bohrungen im Düsenkörper 2 sowie in der Außenfläche 38 der Zwischenplatte 4 eingreift, welch letztere in 2 nicht mit dargestellt sind.
Nach einem weiteren der Erfindung zugrund liegenden Gedanken ist die Düsenführung 18 als Einsatz 46 ausgestaltet, welcher in eine Aufnahmebohrung 48 des Düsenkörpers 6 eingesetzt ist und innerhalb von dieser über einen am Einsatz 46 geformten Bund 46a und eine Klemmverschraubung 50 in diesem gesichert wird. Hierbei kann die Klemmverschraubung 50 eine Klemmschraube 52, z.B. eine Madenschraube aufweisen, die in eine entsprechende Innengewindebohrung 54 im Düsenkörper 6 eingreift.
Die Klemmschraube 50, besitzt bevorzugt eine Länge, die geringfügig kürzer ist als die Tiefe der Aufnahmebohrung 48 für den Einsatz 46 abzüglich der Länge des Bundes 46a, so dass zwischen der dem Schmelzgut-Verteiler 16 zugewandten Stirnfläche der Klemmschraube 52 und der am Düsenkörper 6 anliegenden Außenfläche des Schmelzgut-Verteilers 16 ein Spalt 56 verbleibt, der den z.B. 250°C heißen Schmelzgut-Verteiler thermisch vom Einsatz 46 isoliert.

1: erfindungsgemäße Nadelverschlussdüse
2: Spritzgussform
4: Zwischenplatte
6: Düsenkörper
10: Fließkanal
12: Verschlussnadel
14: seitlicher Kanal zur Schmelzgutzufuhr
16: Schmelzgut-Verteiler
18: Düsenführung
20: axiale Längsbohrung der Düsenführung
22: Durchtrittsöffnung im Schmelzgut-Verteiler
24: Aktuator
26: Doppelpfeil
28: Öffnung
30: Zentrierflansch
32a: erste ringförmige gehäuseseitige Anlagefläche
32b: zweite ringförmige zwischenplattenseitige Anlagefläche
34a: Abschnitt größeren Durchmessers
34b: Abschnitt kleineren Durchmessers
36: Ausnehmung
38: Außenfläche der Zwischenplatte
40: ringförmige Rippe
42: Bohrung
44: Passstift
46: Einsatz
46a: Bund
48: Aufnahmebohrung
50: Klemmverschraubung
52: Klemmschraube
54: Innengewindebohrung
56: Spalt

Claims

Nadelverschlussdüse (1) zum Einbringen von flüssigem Kunststoff in eine Spritzgussform (2) durch eine an der Spritzgussform (2) angeordnete gekühlte Zwischenplatte (4) hindurch, mit einem an der Zwischenplatte (4) befestigbaren Düsenkörper (6), in welchem ein sich in axialer Richtung erstreckender Fließkanal (10) mit einer darin in axialer Richtung verschiebbar aufgenommenen Verschlussnadel (12) geformt ist, welchem flüssiges Schmelzgut über einen seitlichen Kanal (14) von einem am Düsenkörper (6) angeordneten Schmelzgut-Verteiler (16) zugeführt wird, und in welchem zur Abdichtung des Fließkanals (10) gegenüber dem Schmelzgut-Verteiler (16) eine Düsenführung (18) mit einer axialen Längsbohrung (20) aufgenommen ist, in welcher die Verschlussnadel (12) in axialer Richtung beweglich gleitend geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper (6) im Bereich der Düsenführung (18) von einem Zentrierflansch (30) aus Titan umgeben ist, über welchen sich der Düsenkörper (6) an der Zwischenplatte (4) abstützt.
Nadelverschlussdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrierflansch (30) einen im wesentlichen L-förmigen Querschnitt besitzt.
Nadelverschlussdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrierflansch (30) einen Abschnitt kleineren Durchmessers (34b) aufweist, welcher in einer Ausnehmung (36) in der Zwischenplatte (4) aufgenommen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Zentrierflansch (30) eine oder mehrere ringförmige Rippen (40) geformt sind, welche den Zentrierflansch (30) in radialer Richtung innerhalb der Ausnehmung (36) zentrieren.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass am Zentrierflansch (30) eine ringförmige Anlagefläche (32b) vorgesehen ist, mit der der Zentrierflansch (30) an einer geschliffenen Außenfläche (38) der Zwischenplatte (4) anliegt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenführung (18) als Einsatz (46) ausgestaltet ist, welcher über eine Klemmverschraubung (50) innerhalb des Düsenkörpers (6) fixiert wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmverschraubung (50) eine Klemmschraube (52) umfasst, die in einer zugehörigen axialen Innengewindebohrung (54) im Bereich des dem Schmelzgut-Verteiler (16) zugewandten Endes des Düsenkörpers (6) aufgenommen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der dem Schmelzgut-Verteiler (16) zugewandten Stirnfläche der Klemmschraube (52) und der am Düsenkörper (6) anliegenden Außenfläche des Schmelzgut-Verteilers (16) ein Spalt (56) vorgesehen ist.