DE2135792A1

DE2135792A1 - Spritzgiessmaschine fuer kunststoffe mit mehreren spritzeinheiten

Info

Publication number: DE2135792A1
Application number: DE2135792A
Authority: DE
Inventors: Werner Huenten; Dieter Popp; Erich Untheim
Original assignee: ANKER WERK NUERNBERG GmbH
Current assignee: ANKER WERK NUERNBERG GmbH
Priority date: 1971-07-16
Filing date: 1971-07-16
Publication date: 1973-01-25
Also published as: US3837777A; DE2135792B2; BR7204705D0; FR2146298B3; NL7208880A; FR2146298A1; GB1386996A; IT962744B; AT329849B; ATA536572A; CH542046A

Description

Ankerwerk Nürnberg GmbH., 85 Nürnberg

Spritzgießmaschine für Kunststoffe mit mehreren
Spritzeinheiten

Die Erfindung betrifft eine Spritzgießmaschine für Kunststoffe mit mehreren Spritζeinheiten, die verflüssigten
oder plastifizieren Kunststoff zu einer gemeinsamen Einspritzdüse fördern, welche ein Ventil enthält und mit einer Form, die einen zum Formhohlraum führenden Angußkanal enthält, zusammenfahrbar ist.

Spritzgießmaschinen mit mehreren Spritzeinheiten dienen dazu, Kunststoffe unterschiedlicher Farbe oder unterschiedlicher Beschaffenheit in den Formhohlraum einzuspritzen. Insbesondere für die Herstellung von Spritzteilen im sogenannten "Sandwich"-Verfahren werden Spritzgießmaschinen der vorstehend geschilderten Art mit zwei Spritzeinheiten verwendet, durch die jeweils ein die kompakte Oberfläche des herzustellenden Teiles bildender festerer oder höherwertigerer Kunststoff und ein den Kern des Teiles erzeugender schaumfähiger oder vorgeschäumter oder minderwertigerer Kunststoff über den Angußkanal in den Formhohlraum eingespritzt werden.

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Es sind Spritzgießmaschinen der vorstehend geschilderten Art bekannt, bei denen in dem Einspritzdüsenkörper ein Ventil angeordnet ist, das es gestattet, wahlweise einen von ' zwei Zuführkanälen von den Spritζeinheiten mit einem zur Düsenmündung führenden Kanal zu verbinden. Dieser Kanal bildet im herangefahrenen, Zustand der Einspritzdüse an die Form eine Portsetzung des Angußkanales der Form. Es hat sich nun gezeigt, daß bei den Spritzgießmaschinen dieser Gestaltungsart Schwierigkeiten insofern auftreten, als " sich eine restlose Entformung des in dem üblicherweise konischen Angußkanal entstehenden Angußkegels nicht erreichen läßt und ein sogenanntes "Fadenziehen" noch teilweise plastischen Kunststoffes beim Zurückfahren der Einspritzdüse von der Form nicht mit Sicherheit vermieden werden kann. Verbleiben aber Kunststoffreste nach dem Entformen im Angußkanal bzw. im zur Düsenmündung führenden Kanal, so führt dies an dem nachfolgend gespritzten Teil zu Oberflächenstörungen, z.B. Schlieren oder Verfärbungen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spritzgießmaschine der eingangs erläuterten Art so auszubilden, ) daß eine vollständige und rückstandlose Entformung des Angußkegels aus dem Angußkanal und damit ein reibungsloser Ar-' beitsablauf gewährleistet sind. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Trennstelle zwischen dem Angußkanal der Form und der Einspritzdüse am Ventil oder in dessen unmittelbarer Nähe liegt.

Mit dieser Gestaltung geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß der die Fortsetzung des Angußkanales bildende Düsenkanal, der im Düsenkörper verläuft» dessen Temperatur be-

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sitzt und in der kurzen Anlagezeit an der Form nicht auf die Temperatur gebracht werden kann, die zu einer hinreichenden Verfestigung des darin "befindlichen Kunststoffmaterials benötigt wird. Dadurch, daß erfindungsgemäß die Trennstelle zwischen der Einspritzdüse und der Form, d.h. dem Angußkanal, bis zum Ventil der Einspritzdüse verschoben ist, liegt der ganze Angußkanal voll im Bereich der Form und weist somit deren Temperatur auf. Bei Schließen des Ventiles nach dem Einspritzvorgang erfolgt somit unmittelbar vor der düsenseitigen Mündung des Angußkanales eine mechanische Abtrennung des Kunststoffmaterials vom Angußkegel, der auf Grund der relativ niedrigen Temperatur der Form beim Verspritzen von Thermoplasten oder der höheren Temperatur beim Verspritzen von vulkanisierenden oder wärmeaushärtenden Kunststoffen rasch erstarrt. Es wird daher mit Sicherheit vermieden, daß Kunststoffreste nach dem Entformen im Angußkanal verbleiben«

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Angußkanal düsenseitig in einer von der Form vorspringenden Angußbüchse mündet, die sich beim Zusammenfahren in eine entsprechende Ausnehmung der Einspritzdüse einschiebt. Dadurch ist es möglich, im Einspritzdüsenkörper das Ventil sicher unterzubringen und zugleich die Mündung des Angußkanales an dieses heranzubringen. Zweckmäßigerweise sind das düsenseitige Ende der Angußbüchse und die Ausnehmung der Einspritzdüse konisch.

Eine Weiterbildung des Erfindungsgedankens besteht darin, daß in herangefahrenem Zustand die Einspritzdüse nur über .das in die Ausnehmung ragende Ende der Angußbüohse in Be-

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rührung steht und die übrige Außenfläche der Angußbüchse freiliegt. Dadurch wird ein Wärmeübergang zwischen dem Düsenkörper und der Angußbüchse, der zu einer unerwünschten Temperaturveränderung im Angußkanal führen könnte, auf ein Minimum herabgesetzt.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist weiterhin vorgesehen, daß der Ventilkörper in einer quer zur Längsachse des Angußkanales verlaufenden Bohrung verschiebbar ist, in der mehrere Zuführkanäle von den Spritzeinheiten in einer zur Schieberiehtung des Ventilkörpers senkrechten Ebene münden, und daß der Ventilkörper eine Ringnut besitzt, die zwischen zwei Mündungen der Zuführkanäle sowie im Bereich der Trennstelle zwischen Angußkanal und Einspritzdüse unterbrochen ist. Bei dieser Ausführungsform liegt die Vereinigungsstelle aller Kunststoffkomponenten ausschließlich innerhalb der Angußbüchse und wird somit Bestandteil des Angußkegels. Es kann somit auch innerhalb des Ventils kein bereits endgültig vermischtes Kunststoffmaterial verbleiben, durch das das nächstfolgende Spritzteil beeinträchtigt wird und es ist daher im Gegensatz zu den Ventilen an den bekannten Spritzgießmaschinen der hier behandelten Art unnötig, während des Einspritzens von der einen Spritzeinheit auf die andere umzuschalten· Dies führt zu einer erheblichen Zeiteinsparung und macht eine Umsehaltautomatik oder eine dieser entsprechende Handbedienung des Ventiles unnötig. Darüberhinaus ■ ermöglicht die im Bereich der !rennstelle vorgesehene Unterbrechung der Ringnut ein Heranführen der Angußbüchse bis zum Kontakt mit dem Ventilkörp'er, ohne die Gefahr einer Beschädigung beim Schaltvorgang hervorzurufen.

Ein weiterer Vorteil dieser Ventilgestaltung besteht schließlich darin, daß infolge der ringsymmetrisehen Druckbeaufschla-

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gung des Ventilkörpers dieser nicht einseitig an die Ventilbohrung angedrückt wird und daher ein "bei den bekannten Ventilen unvermeidlicher, durch das Um- und Abschalten bedingter Verschleiß erheblich vermindert wird. Denn auch in den Fällen, in denen ein Einspritzen der einzelnen Kunststoffkompo- · nenten nacheinander erfolgt, wie z.B. beim Sandwich-Verfahren, herrscht in dem die momentan ruhende Kunststoffkomponente enthaltenden Kanal ein in der Größenordnung des Einspritzdruckes der bewegten Komponente liegender "Haltedruck", durch den ein Eindringen" der bewegten Komponente in die Ringnut verhindert wird.

Zweckmäßigerweise ist die Zuordnung der Zuführungskanäle zur Ventilbohrung zur Mündung des Angußkanales so gewählt, daß die Unterbrechungen der Ringnut einander diametral gegenüberliegen.

V/eitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der beiliegenden Zeichnungen sowie aus weiteren Unteransprüchen·

Es zeigen:

I¹Ig. 1 schematisch eine Form einer Spritz gießmaschine mit einem Angußkanal sowie eine Einspritzdüse in auseinandergefahrenem Zustand, und

Fig. 2 einen Schnitt längs der linie II-II in Fig. 1, aus dem Gestaltung und Anordnung eines Ventilkörpers im Düsenkörper hervorgeht.

In der Zeichnung sind aus Übersichtlichkeitsgründen sämtliche Seile der Spritzgießmaschine weggelassen worden, die

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den Gegenstand der vorliegenden Erfindung nicht unmittelbar betreffen. .

Die Fig. 1 zeigt eine aus zwei Formhälften 1 und 2 bestehende Form mit einem Formhohlraum 3. In die düsenseitige Formhälfte 1 ist eine Angußbüchse, 4 eingepreßt oder mit dieser verschraubt, in der ein sich zum Formhohlraum 3 konisch erweiternder Angußkanal 5 verläuft. Die Angußbüchse 4· stützt sich mit einem Bund an der Außenfläche der Formhälfte 1 ab und weist an ihrem düsenseitigen Ende einen Außenkonus 6 auf.

Der Angußbüchse 4 mit dem Angußkanal 5 ist eine Einspritzdüese zugeordnet, die zwei nicht dargestellten Spritzeinheiten für Kunststoff gemeinsam ist und welche die von diesen Spritzeinheiten geförderten Kunststoffströme vereinigt. Die Spritzeinheiten bestehen in bekannter Weise aus Spritzzylindern, in denen eine Schnecke oder ein Kolben angeordnet ist und die mit den üblichen Einrichtungen zur Zuführung des Kunststoffes« ZUT Beheizung, zum Antrieb der Schnecke oder des Kolbens usw. versehen sind.

Die im Ganzen mit 7 bezeichnete Einspritzdüse umfaßt einen Düsenkörper 8, der in beliebiger Weise mit den beiden Spritzeinheiten fest verbunden ist. Der Düsenkörper 8 besitzt an seiner der Form zugewendeten Seite eine konische Ausnehmung 9» in die sich der Außenkonus 6 der Angußbüchse 4 beim Heranfahren der Einspritzdüse 7 an die Form - oder der Form an die Einspritzdüse - einschiebt und dadurch sowohl für die notwendige Abdichtung gegen ein Austreten von flüssigem Kunststoff als auch für eine Zentrierung der Mündung des Angußkanales 5 sorgt· Senkrecht zur Längsachse des Anguß-

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females 5 verläuft in dem Düsenkörper 8 eine Ventilbohrung 10| in der ein Ventilkolben oder Ventilkörper 11 axial verschiebbar ist. In der gleichen Ebene wie die konische Ausnehmung 9 münden in die Ventilbohrung 10 zwei Zuführkanäle für zwei entweder farbverschiedene oder ihrer Art nach unterschiedliche Kunststoffkomponenten, die von den nicht dargestellten Spritzeinheiten gefördert werden.

Der in der Ventilbohrung 10·verschiebbare Ventilkolben 11 besitzt in seiner Umfangsflache eine Ringnut 13, die eine Verbindung zwischen den Zuführkanälen 12 und der Ausnehmung 9 des Düsenkörpers 8 herstellt, wenn sie durch Verschieben des V'entilkolbens 11 in die Ebene der Zuführkanäle 12 gebracht worden ist. In dieser Lage werden durch die Ringnut zwei voneinander getrennte Strömungswege geschaffen, da, wie die Pigur 2 zeigt, die Ringnut 13 durch einen Vorsprung 14 zwischen den Einmündungen der Zuführkanäle 12 in die Ventilbohrung 10 unterbrochen ist. Di^ametral gegenüber dem Vorsprung H befindet sich ein weiterer, die Ringnut 13 unterbrechender Vorsprung 15, der in der Ausnehmung 9 zwei voneinander getrennte Ausströmöffnungen für die unterschiedlichen Kunststoffe schafft und für die exakte Trennung der Kunststoffströme bis zu deren Eintreten in den Angußkanal wesentliche Bedeutung hat.

Zu beiden Seiten der Ringnut 13 sind weitere Ringnuten 16 an dem Ventilkolben 10 vorhanden, die zur Aufnahme von aus der Ringnut 13 ausleckendem Kunststoff und/oder von Schmiermittel dienen. Der Ventilkolben 11 ist über einen mit ihm einstückigen flanschartigen Portsatz 17 und ein nur schematisch angedeutetes Gestänge 18 axial hin- und her verschieb-

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bar. Weiterhin mündet in die konische Ausnehmung 9 des Düsenkörpers 8 eine Ableitung 19 für gegebenenfalls zwischen . Außenkonus. 6 und Ausnehmung 9 austretende Kunststoff-Leckmengen. Der Einmündung der Ableitung 19 entspricht eine Ringnut 20 im Außenkonus 6 der Angußbüchse 4.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist folgende:

Werden mit der Spritzgießmaschine, deren Form und Einspritzdüse in der Zeichnung dargestellt sind, Thermoplaste verspritzt, so wird die Form gekühlt, um eine rasche Verfestigung des in den Formhohlraum 3 eingespritzten Kunststoffes zu erzielen, während die Düse beheizt wird, um eine solche Verfestigung vor dem Einspritzvorgang auf jeden Fall zu vermeiden. Wird nun für den Einspritzvorgang die Düse an die . Form herangefahren, so schiebt sich der Außenkonus 6 der Angußbüchse 4 in die konische Ausnehmung 9 des Ventilkörpers 8 ein und dichtet diese gegen ein Hindurchtreten von Kunststoff ab. Zugleich erfolgt eine Zentrierung der düsenseitigen Mündung des Angußkanales 5 in der Ausnehmung 9. Nunmehr wird entweder von Hand oder automatisch durch das Gestänge 18 der Ventilkolben 11 in der Ventilbohrung 10 so verschoben» daß die vorher unterhalb oder überhalb der Ebene der Zuführkanäle 12 liegende Ringnut 13 in diese Ebene gelangt. Dadurch wird die Zuführung von Kunststoff zur Ringnut 13 und über diese zum Angußkanal 5 freigegeben und der Kunststoff wird in bekannter V/eise unter der Wirkung der Spritzeinheiten in den Formhohlraum 3 eingespritzt. Dabei kann das Einspritzen der Kunststoffkomponenten je nach den gerade bestehenden Bedürfnissen gleichzeitig erfolgen, ζ·Β· um bei farbverschiedenen Komponenten einen Marmoriereffekt zu erhalten, oder nachein-

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ander durchgeführt werden, z.B. um im Sandwich-Verfahren zuerst das Randmaterial und dann das Kernmaterial einzupressen. Die einzelnen Kunststoffkomponenten vereinigen sich erst'außerhalb des Ventilbereiches in der Mündung des Angußkanales 5$ so daß in der Ringnut 13 nur sauber voneinander getrennte Kunststoffkomponenten vorliegen.

Nach Beendigung des Einspritzvorganges wird das Ventil durch Verschiebung des Ventilkolbens 11 wieder verschlossen. Durch die Kanten der Ringnut 13 erfolgt dabei eine saubere mechanische Abtrennung des Kunststoffes im Angußkanal 5 von dem in der Ringnut 13. Da die Angußbüchse 4 die relativ niedrige Temperatur der Form aufweist, ist bereits in der kurzen Zeit, in der sich die Düse in herangefahrenem Zustand an der Form · befindet, eine erhebliche Abkühlung des im Angußkanal 5 befindlichen Kunststoffes eingetreten, die zu dessen Verfestigung geführt hat. Wird daher nach Beendigung des Einspritzvorganges die Düse von der Form wieder getrennt, so erfolgt auch gleichzeitig eine exakte Trennung zwischen dem verfestigten Kunststoff im Angußkanal 5 und dem noch flüssigen Kunststoff in der Ringnut 13. In der Ausnehmung 9 oder zwischen der Ilmfangsfläche des Ventilkolbens 11 und der Mündung des Angußkanales 5 verbleibt kein Kunststoff. Um zu verhindern, daß möglicherweise in den Verschneidungsecken zwischen der Ausnehmung 9 und der Umfangsfläche des Ventilkolbens 11 geringfügige Kunststoffreste hängen bleiben, ist die an dem Ventilkolben 11 anliegende Stirnseite der Angußbüchse 4 der Außenfläche des Ventilkolbens 11 angepaßt.

Nunmehr wird das hergestellte Spritzteil durch Trennen der Formhälften 1 und 2 entformt· Dabei wird der ebenfalls ver-

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f.estigte Angußkegel aus dem Angußkanal 5 vollständig herausgezogen. Es besteht keine 'Gefahr, daß im düsenseitigen Ende des Angußkanales 5 noch nicht ausreichend verfestigter Kunststoff verbleibt, der beim nächsten Einspritzvorgang zu Ausschuß führen würde.

Die in den Außenkonus 6 der Angußbüchse 4 eingestochene Nut · 20 unterstützt neben ihrer Funktion als Ableitung für Leckmengen die beabsichtigte Wirkung dadurch, daß die Berührungs-" fläche zwischen Angußbüchse und Düsenkörper und damit auch der Wärmeübergang verringert werden.

Dadurch, daß die Vereinigungsstelle der beiden verspritzten Kunststoffkomponenten ausschließlich im Angußkanal 5 liegt, wird verhindert, daß innerhalb der Ringnut 13 nach Beendigung des Einspritzvorganges bereits vermischte Kunststoffkomponenten vorliegen, die möglicherweise miteinander reagieren könnten, auf jeden Pail aber die Herstellung eines einwandfreien Spritzteiles im nächstfolgenden Einspritzvorgang beeinträchtigen. Durch die axial verschiebliche Anordnung des Ventilkolbens 11 wird darüberhinaus erreicht, daß die Zugänglichkeit, z.B. zum Zwecke der Reinigung, erheblich vereinfacht wird. Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, daß der Ventilkolben 11 während des Einspritzvorganges, d.h. wenn entweder flüssiger Kunststoff gleichzeitig durch beide Abschnitte der Ringnut 13 strömt oder eine Kunststoff komponente in einem Abschnitt mit dem "Haltedruck" ruht, symmetrisch druckbelastet ist und dadurch nicht einseitig an die Ventilbohrung 10 angedrückt wird. Das setzt den Verschleiß des Ventils erheblich herab.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das vorstehend dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann bei-

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spielsweise die Angußbüchse 5 um eine größere oder eine geringere Länge gegenüber der Porm 1,2 vorspringend ausgebildet sein, so daß eine größere oder kleinere Außenfläche davon freiliegt. Weiterhin ist es nicht unbedingt erforderlich, das düsenseitige Ende der Angußbüchse 4 konisch auszubilden. Gegebenenfalls können auch mehr als zwei Zuführkanäle 12 vorgesehen sein, von denen dann zwei durch eine Unterbrechung der Ringnut getrennt einmünden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
deutsche OffenlegungsSchriften 1 8H 343, 1 948 454,

2 007 238.

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Claims

Patent- (Schutz-) Ansprüche

1. Spritzgießmaschine für Kunststoffe mit mehreren Spritzeinheiten, die verflüssigten öder plastifizieren Kunststoff zu einer gemeinsamen Einspritzdüse fördern, welche ein Ventil enthält und mit einer Form, die einen zum IOrmhohlraum führenden Angußkanal enthält, zusammenfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennstelle zwischen dem Angußkanal (5) der Form (1, 2) und der Einspritzdüse

(8) am Ventil (10, 11) oder in dessen unmittelbarer Nähe liegt.

2. Spritzgießmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Angußkanal (5) düsenseitig in einer von der Form (1, 2) vorspringenden Angußbüchse (4) mündet, die sich beim Zusammenfahren in eine entsprechende Ausnehmung

(9) der Einspritzdüse (8) einschiebt.

3. Spritzgießmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das düsenseitige Ende (6) der Angußbüchse (4) und die Ausnehmung (9) der Einspritzdüse (8) konisch sind.

4· Spritzgießmaschine nach einem oder beiden der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil einen quer zur Achse des Angußkanales (5) verschiebbaren zylindrischen Ventilkörper (11) enthält und das düsenseitige Stirnende der Angußbüchse (4) der Zylinderfläche des. Ventilkörpers (11) angepaßt ist.

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5.' Spritzgießmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in herangefahrenem Zustand die Einspritzdüse (8) nur über das in die Ausnehmung (9) ragende Ende (6) der Angußbüchse (4) mit der Form in Berührung steht und die übrige Außenfläche der Angußbüchse (4) freiliegt.

6. Spritzgießmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die länge der freiliegenden Außenfläche der Angußbüchse (4) etwa das Doppelte von deren Berührungsfläche (6) mit der Einspritzdüse (8) beträgt.

7. Spritzgießmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die Berührungsfläche (6) der Angußbüchse (4) mit der Einspritzdüse (8) Lecknuten (20) eingearbeitet sind.

8. Spritzgießmaschine, insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (11) in einer quer zur Längsachse des Angußkanales (5) verlaufenden Bohrung (10) verschiebbar ist, in der mehrere Zuführkanäle (12) von den Spritzeinheiten in einer zur Schieberichtung des Ventilkörpers (11) im wesentlichen quer verlaufenden Ebene münden, und daß der Ventilkörper (11) eine Ringnut (13) besitzt, die zwischen zwei Mündungen der Zuführkanäle (12) sowie im Bereich der Trennstelle zwischen Angußkanal (5) und Einspritzdüse (8) unterbrochen ist.

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Si· Spritzgießmaschine nach Anspruch. 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (13) in einer zur Ebene der Zuführkanäle (12) parallel verlaufenden Ebene liegt und die Unterbrechnungen (14» 15) einander diametral gegenüber liegen..

10. Spritzgießmaschine nach Anspruch 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß beidseits der Ringnut (13) Leck- und/ oder Schmiernuten in dem Ventilkörper (11) vorgesehen sind ·

11. Spritzgießmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (13) eine dem Durchmesser der Mündung des Angußkanales (5) entsprechende Breite aufweist.

12. Spritzgießmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (11) einen Fortsatz (17) aufweist, in den ein Betätigungsgestänge (18) zur axialen Verschiebung eingreift·

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