DE2821736C2 - Spritzdüse zum intermittierenden Einspritzen von Kunststoff in Formen - Google Patents

Description

— daß der Kern (6) aus einem eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisenden Metall besteht

— daß ein den Heizkörper (15) und den Kern (6) im wesentlichen über dessen gesamte Länge umgebeüder Mantel (11) vorgesehen ist

— daß zwischen Heizkörper (15) und ManteL (il) ein wärmeisolierender Rohrkörper (19) vorgesehen ist

— daß sich der Ringspalt (13) zwischen dem der Spritzöffnung (9) zugewandten, freiliegenden TeildesKerns(6)undderAußenseitedesMantels (11) einerseits und dem diese umgebenden Formkörper (3) andererseits über einen wesentlichen Teil der Länge des Manteis(l 1) erstreckt und zur Aufnahme von aus dem Einspritzdurchlaß (7) abgegebenen Kunststoff ausgebildet ist und

— daß der Heizkörper (15) aus einer mit niedrigen Spannungen betreibbaren Heizwicklung besteht.

2. Spritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper (15) aus einem entlang einer Schraubenlinie auf einen elektrisch isolierenden Rohrkörper (14) gewickelten Widerstandsdraht gebildet ist

3. Spritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandsdraht einen relativ großen Querschnitt hat, nahe dem Fußteil (5) mittels eines Isolators (18) durch den Mantel (11) hindurchgeführt und mit dem betreffender) Ende an einer Stromquelle anschließbar ist und mit dem anderen Ende am Mantel (11) angeschlossen und über diesen mit Masse verbunden ist.

4. Spritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (6) aus einer Kupferlegierung besteht.

5. Spritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (11) aus einem eine relativ geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisenden Metall besteht.

6. Spritzdüse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (11) aus einer Stahlchromlegierung besteht.

7. Spritzdüse nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Widerstandsdraht bewickelte Rohrkörper (14) aus einem elektrisch isolierenden und dabei eine relativ gute Wärmeleitfähigkeit aufweisenden Werkstoff besteht.

8. Spritzdüse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrkörper (14) aus Steatit besteht.

Die Erfindung betrifft eine Spritzdüse zum intermittierenden Einspritzen von Kunststoff in Formen, mit einem sich von einem in Anlage an einer Heißkanal-Verteilerplatte befindlichen Fußteil zu einer in einen Formhohlraum einer Form ausmündenden Spritzöffnung erstreckenden, in Längsrichtung von einem Einspritzdurchlaß durchsetzten Kern, mit einem den Kern umgebenden Heizkörper, sowie mit einem zwischen der Spritzdüse und einem diese umgebenden Formkörper ausgebildeten RingspalL

Eine Spritzdüse dieser Art ist aus der Zeitschrift »Plastverarbeiter«, Band 23, 1972, Heft 9, SS. 641 und 642 bekannt Bei dieser Anordnung ist der Kern aus Stahl hergestellt Mit Hilfe eines Thermofühlers wird die

Heizeinrichtung entsprechend geregelt

Aus der DE-OS 27 16 950 ist bereits eine beheizte Spritzdüse für eine Spritzgießmaschine bekanntgeworden, bei der die Düse in Form eines an einem Ende konisch zugespitzten Rohres ausgebildet ist Um das Rohr ist eine Heizwicklung in ein isolierendes Material eingebettet aufgebracht und zwischen dieser Heizwicklung und einem zweiten, das erste Rohr koaxial umgebenden Rohr ist eine Schicht aus einem Pulver eingebracht das hohe elektrische und hohe Wärmeisolierei- genschaften aufweist

Aus der Zeitschrift »Elektrowärme«, Band 17, Nr. 9, September 1959, S.y*5, war auch bereits eine NiederSpannungsheizung für Spritzgießmaschinen bekanntgeworden, bei der auf einen elektrisch isolierten Metallzy- linder ein Heizelement aus Nickelbändern, bestehend aus 99 Gewichtsprozent Nickel, aufgewickelt ist Durch Wahl eines großen Querschnittes dieser Bänder kann mit niedriger Spannung gearbeitet werden. Auf die Nikkelbänder ist sodann eine Asbestisolation gewickelt und der erste innere Metallzylinder ist von einem zweiten Stahlgehäuse umgeben, das einen Ringraum zwischen sich und der Asbestisolation beläßt

Aus der DE-OS 21 60 535 ist auch bereits eine Spritzgießanordnung bekanntgewesen, bei 4er zwischen einer Heißkanal-Verteilerplatte und jeweils einem Formhohlraum Spritzdüsen angeordnet sind, die aus einem Kernteil bestehen, der in Längsrichtung von einem Einspritzdurchlaß durchsetzt ist Zwischen dem äußeren Teil dieses Kerns und einem diesen Kern umgebenden Düsenkörper ist ein Ringraum gebildet der sich mit dem zu verspritzenden Kunststoff aus der Spritzdüse füllt und somit eine Wärmeisolationsschicht um einen Teil des Kerns bildet Die Kerne bestehen aus Silber und damit aus einem Material, das gute Wärmeleiteigenschaften besitzt

Es sind auch bereits Anordnungen bekanntgeworden, bei denen die Spritzdüsen mittels eines axial angeordneten Heizwiderstandes beheizt werden, wobei dieser Heizwiderstand sodann von einem von dem Kunststoff durchströmten, ringförmigen Kanal umgeben ist Derartige Heizwiderstände sind jedoch ziemlich teuer und störungsanfällig. Darüber hinaus sind sie nicht geeignet, den Kunststoff auf einer gleichmäßigen Temperatur zu halten, da dieser dabei von der Mitte her erwärmt, vom äußeren Umfang jedoch abgekühlt wird.

Das Ziel einer mit einer Heißkanal-Verteilerplatte arbeitenden Spritzgießvorrichtung mit mehreren Spritzdüsen ist es allgemein, einen Spritzguß derart durchzuführen, daß beim Ausformen keine Angüsse erhalten werden, was zum einen eine Materialvergeudung darstellen würde und zum andern aber bedeutet, daß solche Angüsse anschließend mit einem beträchtlichen Arbeitsaufwand erst entfernt werden müssen. Ein solches

Spritzgießverfahren eignet sich nicht für beispielsweise die Herstellung von Spritzgußteilen in der Massenfertigung. Weiterhin ist es bei derartigen Vorrichtungen wichtig, daß der zu verspritzende Kunststoff in den Spritzdüsen selbst bei Unterbrechungen auf einer vorbestimmten Temperatur gehalten wird, so daß der Spritzzyklus ohne weiteres wieder aufgenommen werden kann. Dies versuchte man allgemein dadurch zu erreichen, daß die Temperatur jeder Spritzdüse getrennt geregelt wurde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spritzdüse der eingangs genannten Art so auszubilden, daß das für den nächsten Schuß in der Spritzdüse vorgesehene Kunststoffmaterial auf einer genau vorbestimmten Temperatur gehalten werden kann, ohne daß es hierfür eine Regelung der die Spritzdüse umgebenden Heizwicklung bedarf.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kern aus einem eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisenden Metall besteht, daß ein den Heizkörper und den Kern im wesentlichen über dessen gesamte Länge umgebender Mantel vorgesehen ist, 'iaß zwischen Heizkörper und Mantel ein wärmeisolierender Rohrkörper vorgesehen ist, daß sich der Ringspalt zwischen dem der Spritzöffnung zugewandten, freiliegenden Teil des Kerns und der Außenseite des Mantels einerseits und dem diese umgebenden Formkörper andererseits über einen wesentlichen Teil der Länge des Mantels erstreckt und zur Aufnahme von aus dem Einspritzdurchlaß abgegebenen Kunststoff ausgebildet ist, und daß der Heizkörper aus einer mit niedrigen Spannungen betreibbaren Heizwicklung besteht

Aufgrund der besonderen Ausbildung der Spritzdüse bedarf es während des gesamten kontinuierlichen Betriebs der Spritzdüse keiner Regelung des Heizkörpers. Das heißt die der Spritzdüse durch den Heizkörper zugeführte Energie pro Zeiteinheit ist konstant Sofern trotzdem unvorhergesehene Temperaturänderungen auftreten sollten, so werden diese unmittelbar über die Heißkanal-Vtrteilerplatte erfaßt und allein von dieser aus geregelt Auf diese Weise bedarf es selbst bei mehreren Spritzdüsen lediglich einer einzigen Temperaturregelung für die Heißkanal-Verteilerplatte. Die Erfindung erlaubt es aber auch, eine Eichung der zu verwendenden Spannungen für jedes zu verspritzende Kunststoffmateriäi derart anzugeben, daß die Spannung für den Heizkörper der Spritzdüse bei Beginn des Spritzgießvorganges für ein bestimmtes Material lediglich auf diese vorbestimmte Eichspannung eingestellt zu werden braucht Die Spritzdüse erieicht sodann in Verbindung mit der Temperaturregelung der Heißkanal-Verteilerplatte nach einer bestimmten Vorgabezeit bzw. Aufheizzeit die gewünschte Temperatur, die für den Dauerbetriebszustand erforderlich ist, worauf mit dem Spritzgießvorgang begonnen werden kann. Dadurch, daß eine getrennte Regelung der Temperatur für die jeweiligen Spritzdüsen entfällt, ist die gesamte Spritzgießvorrichtung wesentlich vereinfacht.

Für die einzelnen Merkmale des Anspruchs 1 wird kein Elementenschutz beansprucht.

Vorzugsweise weitere Ausführungsformen gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel einer Spritzdüse gemäß der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert, deren einzige Figur eine schematisierte, stark vergrößerte Axialschnittansicht einer Spritzdüse zeigt.

Die Zeichnung zeigt eii Stück einer gebräuchlichen beheizten Heißkanal-Verteilerplatte 1 mit darin geformten Spritzkanälen, von denen lediglich ein Endstück mit einem Spritzkanal 2 dargestellt ist Ein gekühlter Formkörper 3 begrenzt mit einer seiner Oberflächen 4 einen Formhohlraum, in weichen das zu formende Material eingespritzt wird. Die genannten Teile weisen gegenüber bisher gebräuchlichen Ausführungen keine besonderen Eigenheiten auf, es sei denn die, daß die Beheizung bzw. Kühlung in unmittelbarer Nähe der Spritzdüse stattfinden kann, so daß in dieser Hinsicht ίο keinerlei auf Unzulänglichkeiten der Spritzdüse zurückzuführende Kompromisse notwendig sind und ein sicheres Funktionieren gewährleistet ist

Die Spritzdüse hat ein erstes Teil mit einem in Anlage an der Verteilerplatte 1 gehaltenen Fußteil 5 und einem in der Einspritzrichtung daran hervorstehenden Kern 6, welcher in Verlängerung des Spritzkanals 2 von einem Einspritzdurchlaß 7 durchsetzt ist In der dargestellten Ausführungsform, in welcher die Spritzdüse so ausgebildet ist daß an der Einspritzstelle keine Narbe zurückbleibt, läuft der Kern 6 in einer Spitze 8 aus, welche in eine Spritzöffnung 9 des Formkörper:. 3 hineinragt und bündig mit dessen Oberfläche 4 abschneidet, und der Einspritzdurchlaß 7 mündet über eine Bohrung 10 seitlich der Spitze 8.aus. Es kann der Durchlaß 7 auch an der Endfläche des Kerns 6 ausmünden und dieser bündig mit der Oberfläche 4 des Formteils 3 abschneiden oder über diese hervorstehen.

Der Kern 6 ist: in einem gewissen Abstand von einem Mantel 11 umgeben, welcher sich vom Fußteil 5 bis zum Ende des Kerns 6 erstreckt Der Mantel 11 und eine für die Aufnahme der Spritzdüse bestimmte Bohrung in dem Formkörper 3 sind so geformt, daß ein oberes Randstück 12 der Bohrung den Mantel 11 fest umschließt und daß über die weitere Länge des Mantels 11 ein Ringspalt 13 zwischen diesem und der Innenwand der Bohrung vorhanden ist Beim ersten Spritzvorgang füllt sich der Ringspalt 13 mit dem Kunststoff, welcher dann erstarrt und zur Wärmeisolierung sowie zur. Abdichtung der Spritzdüse gegenüber den sehr höhen Spritzdrücken beiträgt. Ein Fußteil des Mantels 11 sowie der Fußteil 5 des ersten Teils sind wie bei bekannten Spritzdüsen mittels Schrauben zwischen der Verteilerplatte 1 und dem Formkörper 3 eingespannt. .

Das aus dem Fußteil 5 und dem Kern 6 gebildete erste Teil der Spritzdüse ist aus einem gut wärmeleitenden Metall, beispielsweise einer geeigneten Kupferlegierung, geformt Der Mantel 11 ist demgegenüber aus einem Metall mit möglichst geringer Wärmeleitfähigkeit geformt, beispielsweise aus einer Chrom-Stahllegierung. Durch geeignete Auswahl dieser Werkstoffe läßt sich eine gleichmäßige Temperatur des Kunststoffes aufrechterhalten, welcher im schmelzflüssigen Zustand im Durchlaß 7 enthalten ist.

Der Kern 6 ist von einem Rohrkörper 14 aus einem elektrisch isolierenden, und dabei eine relativ gute Wärmeleitfähigkeit aufweisenden Werkstoff, z. B. Steatit, umgeben. Der Rphrkörper 14 ist entlang einer Schraubenlinie mit einem dicken Widerstandsdraht des Heizkörpers 15 bewickeln, dessen eines Ende 16 nahe dem Fußteil 5 über einen Isolator 18 aus dem Mantel 11 herausgeführt und mit einer eine äußerst niedrige Spannung aufweisenden Stromquelle verbindbar und dessen anderes Ende 17 am Mantel 11 angeschlossen, beispielsweise angelötet und über diesen mit Masse verbunden ist.

Der auf den Rohrkörper 14 gewickelte Widerstandsdraht stellt einen den Kern 6 und den diesen durchsetzenden Durchlaß 7 bis nahe an dessen Ausmündung

umgebenden rohrförmigen Heizkörper dar, welcher den schmelzflüssigen Kunststoff unabhängig von den unvermeidlichen Wärmeverlusten an den gekühlten Formkörper 3 auf der richtigen Spritztemperatur hält. Die Wärmeverluste gehen hier unmittelbar von der Drahtwicklung des Heizkörpers 15 aus und werden durch das Vorhandensein des Ringspalts 13, durch die geringe Wärmeleitfähigkeit des Mantels 11 und zusätzlich durch einen zwischen der Drahtwicklung 15 und den Mantel 11 eingesetzten, wärmeisolierenden Rohrkörper 19 begrenzt. Der Isolator 18 und der Rohrkörper 19 sind beispielsweise aus Tonerde geformt.

Die beschriebene Ausführungsform hat einen sehr gedrängten Aufbau und kann daher sehr kleine Abmessungen haben. Der Außendurchmesser des Mantels U kann beispielsweise ca. 20 mm betragen. In diesem Falle kann der Widerstandsdraht einen Durchmesser von ca. 1 mm haben und dadurch äußerst haltbar sein, wobei dann die Stromspeisung bei einer sehr niedrigen Spannung auf eine Leistung von ca. 80 Watt eingestellt sein kann.

Wie bereits bemerkt, kann der Formkörper 3 bis nahe an die Spritzdüse heran gekühlt werden, wobei dann allein der Bereich um die Einspritzöffnung 9 herum aufgrund der verringerten Querschnittsgröße und der An-Wesenheit des schmelzflüssigen Kunststoffes etwas wärmer bleibt. Dank der verstärkten Kühlung kommt der eingespritzte Kunststoff schneller zum Erstarren, wodurch sich die Produktivität der Formvorrichtung erhöht. Darüber hinaus ermöglichen die kleinen Abmessungen der Spritzdüse in vielen Fällen die Unterbringung einer größeren Anzahl von Formhohlräumen in einem Formkörper.

Aus vorstehender Beschreibung ist zu erkennen, daß der schmelzflüssige Kunststoff bis unmittebar an die Eir.spritzöffnung heran auf der richtigen Spritztemperatur gehaiten wird, ohne daß dazu die Vcrteüerplatte übermäßig stark beheizt zu werden braucht. Bei Inbetriebnahme der Formvorrichtung bewirkt die Heizwicklung 15 das Schmelzen von im Durchlaß 7 erstarrtem Kunststoff, so daß das Formspritzen schon vom ersten Spritzvorgang an ordnungsgemäß vor sich geht. Um die anfängliche Beheizung zu beschleunigen, kann der Heizwiderstand 15 während einer kurzen Anfangsperiode mit einer erhöhten Spannung gespeist werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

Patentansprüche:

1. Spritzdüse zum intermittierenden Einspritzen von Kunststoff in Formen, mit einem sich von einem in Anlage an einer Heißkanal-Verteilerplatte befindlichen Fußteil zu einer in einen Formhohlraum einer Form ausmündenden Spritzöffnung erstreckenden, in Längsrichtung von einem Einspritzdurchlaß durchsetzten Kern, mit einem den Kern umgebenden Heizkörper sowie mit einem zwischen der Spritzdüse und einem diese umgebenden Formkörper ausgebildeten Ringspalt dadurch gekennzeichnet,