DE2857129C2

DE2857129C2 - Düse für eine Kunststoffspritzgießmaschine oder Kunststoff-Spritzgießform mit beheizbarer Angußdüse

Info

Publication number: DE2857129C2
Application number: DE2857129A
Authority: DE
Inventors: Walter 3559 Battenberg Müller
Original assignee: Ewikon Entwicklung und Konstruktion & Co Kg 4900 Herford De GmbH
Current assignee: Ewikon Entwicklung und Konstruktion & Co Kg 4900 Herford De GmbH
Priority date: 1978-06-07
Filing date: 1978-06-07
Publication date: 1982-10-28
Also published as: DE2857129A1; DE2824971C2; DE2824971A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Düse für eine Kunststoffspritzgießmaschine oder auf eine KunststoffSpritzgießform mit beheizbarer Angußdüse, entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Es ist eine Düse dieser Art bekannt (DEAS 22 07 001), bei der das Mantelteil in den Heißkanalblock einer KunststoffSpritzgießform eingeschraubt ist und ein teilweise vom Mantelteil umschlossenes, mit der elektrischen Widerstandsheizung ausgerüstetes Heizelement den Heizstab aufweist, der sich mit seiner Spitze bis in die Angußöffnung erstreckt Die Spitze weist einen Durchmesser auf, der kleiner als ein Millimeter ist Pa die Kunststoffschmelze aus der Maschinendüse der Spritzgießmaschine mit einem hohen Druck in den Heißkanal hineingeschossen wird, treten im Heißkanal unkontrollierbare Strömungsbelastungen auf, durch die die aus dem Heizelement sich erstreckende Spitze deformiert werden kann. Neben der mechanischen ist auch eine elektrische Störanfälligkeit der Spitze gegeben, die durch zwei dünne Drähte gebildet wird. Das Heizelement wird intermittierend immer dann betrieben, wenn in der Angußöffnung verfestigtes Kunstharz zum Schmelzen gebracht werden soll, damit ein Spritzgießvorgang durchgeführt werden kann.

In der beheizbartn Angußdüse können im Betrieb Temperaturen bis zu 400⁰C entstehen. Die Bauteile der Angußdüse sind zusätzlich hohen Druckbeanspruchungen und ggf. auch Schlagbeanspruchungen ausgesetzt Aus der Maschinendüse der Spritzgießmaschine wird die Kunststoffschmelze mit einem Druck von ca. 1200 b?j in die Spritzgießform hineingeschossen. Hierbei treten hohe Einspritzgeschwindigkeiten auf, die unkontrollierbare Strömungsbelastungen mit sich bringen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Düse der genannten Art, bei der der Heizstab im Bereich der Düsenspitze über Stege mit einem Mantelteil elektrisch verbunden ist, diese derart zu gestalten, daß sie die aus den unterschiedlichen Temperaturen zwischen dem Mantel und dem beheizten Heizstab resultierenden hohen Wärme und Druckspannungen ohne Schaden aufnehmen kann.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 enthaltenen Merkmale gelöst

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 die Teilansicht einer KunststoffSpritzgießform mit beheizbaren Angußdüsen eines Heißkanalverteilers im Schnitt,

Fig.2 eine der in Fig. 1 dargestellten Angußdüsen im Vertikalschnitt,

Fig.3 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles III in Fig. 2,

F i g. 4 die Angußdüse nach der F i g. 2 in perspektivischer Darstellung und im Schnitt,

F i g. 5,6 und 7 das hintere Mantelteil der Angußdüse in verschiedenen Betriebsstellungen im Schnitt,

F i g. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Angußdüse im Schnitt,

F i g. 9 konstruktive Einzelheiten der Angußdüse nach Fig. 8,

F i g. 10 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Angußdüse in schaubildiicher Darstellung,

F i g. 11 eine konstruktive Einzelheit nach F i g. 10,
Fig. 12,13 und 14 weitere Ausführungsbeispiele von Angußdüsen, bei denen der Mantel aus zwei untereinander elektrisch isolierten Teilen besteht

Die in der F i g. 1 gezeigte HeißkanalSpritzgießform weist eine Aufnahmebuchse 1 für eine Maschinendüse auf. Über diese Maschinendüse wird ein Verteilerkanal 2 mit Kunststoffschmelze gefüllt, in welchem ein langge-

streckter Heizdraht 3 zum Aufheizen der Kunststoffschmelze vorgesehen ist Von dem Verteilerkanal 2 aus gelangt die Kunststoffschmelze in beheizbare Angußdüse 4, die mit ihrem rückwärtigen Knde in den Verteilerkanal 2 ragen. Die Kunststoffschmelze durchströmt die Angußdüsen 4 und gelangt über die Ausströmöffnungen 5 am vorderen Ende der Angußdüse 4 in die Formnester 6. Die Öffnung der Spritzgießform zur Entformung der erstarrten Spritzlinge erfolgt in der Ebene 7. Die Spritzlinge werden von den to Ausstoßern 8 aus dem Formnest entfernt

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 2 bis 4 setzt sich die beheizbare Angußdüse 4 aus einem mittigen Heizstab 9 und einem vorderen sowie einem hinteren Mantelteil 10, 11 zusammen. Durch Isolierscheiben 12, 13 werden die beiden Mantelteile 10, 11 elektrisch voneinander isoliert. Sie sind über den heizstab 9 miteinander verbunden.

In dem Ausführungsbeispiel nach den Fig.2 bis 4 erfolgt die Stromzuführung über einen Steckkontakt 14 zo und einen Kontaktring 15, der mit dem hinteren Mantelteil 11 leitend verbunden ist. Der Stromfluß ist in der F i g. 2 angedeutet Er geht über den Kontaktring 15, das hintere Mantelteil 11, den Heizstab 9 und das an Masse liegende vordere Mantelteil 10. Der Heizstab 9 kann aus ChromNickelStahl gefertigt werden, während die Mantelteile 10 und 11 aus einem Baustahl hergestellt sind. Der Heizstab 9 ist mit einer lanzenartigen Spitze 16 ausgerüstet, die im Querschnitt rechteckig ist und in den runden Teil des Heizstabes 9 übergeht. In der Angußdüse 4 können Temperaturen bis zu 400⁰C entstehen. Mit dem vorderen Ende des Heizstabes 9 sind im Ausführungsbeispiel nach den F i g. 1 bis 4 zwei Stege 17, 18 verbunden, die einstückig mit dem vorderen Mantelteil 10 sind und vom Außenrand des Mantelteils ,10 in Richtung auf den Heizstab 9 gebogen wurden. Diese Stege 17, 18 begrenzen zusammen mit dem vorderen Ende des Heizstabes 9 die Ausströmöffnungen 5 der Angußdüse 4. Die Ausströmöffnungen 5 im vorderen Mantelteil 10 beginnen vor der Querschnitts-Verjüngung des Heizstabes 9. Die seitlichen Ausleger der lanzenartigen Spitze 16 des Heizstabes 9 erstrecken sich durch die Ausströmöffnungen 5 nach außen. Hierdurch wird eine intensive Flächenberührung des vorderen Heizstabes mit der Kunststoffschmelze erzielt, die zu einem optimalen Wärmetausch zwischen dem Heizstab 9 und der Kunststoffschmelze führi.. Auch die Stege 17,18 heizen je nach Wahl ihrer Querschnitte die Kunststoffschmelze auf, obwohl zwischen dem vorderen Ende des Heizstabes 9 und den Stegen 17, 18 ein Temperaturabfall vorhanden ist.

Durch die beschriebene Gestaltung des vorderen Endes der Angußdüse 4 und den damit geschaffenen Stromkreis wird eine intensive Aufheizung im unmittelbaren Bereich der Einspritzöffnung zum Formnest der Spritzgießform erzielt.

Da der Wärmetausch zwischen den aktiven Heizelementen der Angußdüse 4 sowie der Kunststoffschmelze direkt stattfindet, ohne zwischengeschaltete Materialien, arbeitet die beheizbare Angußdüse 4 praktisch trägheitslos.

Das rückwärtige Teil 19 des vorderen Mantelteils 10 weist einen größeren Durchmesser auf als das übrige Mantelteil und ist in dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 2 und 4 als zylindrische Kammer 20 ausgebildet, die teilweise das hintere Mantelteil 11, den Kontaktring 15 und die beiden Isolierscheiben 12, 13 aufnimmt. Diese Kammer 20 ist über eine Ringmutter 21 verschließbar.

Die Wärmebelastungen der Angußdüse 4 werden dadurch aufgefangen, daß eines der Mantelteile eine einen Dehnungsausgleich zwischen Heizstab 9 und den übrigen Mantelteilen gestattende Ausbildung aufweist-

Zu diesem Zweck ist bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig.2 bis 4 das hintere Mantelteil 111 wechselseitig mit kreissegmentförmigen Einschnitten 22 versehen. Diese Einschnitte 22 können im Bereich ihrer am Umfang des Mantelteils 11 liegenden Öffnungsränder im kalten Zustand der Angußdüse 4 zusammengepreßt sein, wie dies in der F i g. 7 aufgezeigt ist Stellt die F i g. 7 den Ausgangszustand des hinteren Mantelteils 11 dar, so sind in den Fig.5 und 6 Betriebszustände aufgezeigt, die sich bei einer Wärmebelastung der An^ußdüse 4 ergeben. Auch die Fig.5 kann den Ausgangszustand bilden.

Durch die Einschnitte 22 und durch eine besondere Wahl der Anordnung kann auch der elektrische Stromfluß beeinflußt werden. Hierdurch läßt sich eine Beeinflussung der Temperaturführung in der Angußdüse 4 erreichen.

In den Innenraum des hinteren Mantelteils 11 strömt die Kunststoffschmelze aus dem Verteilerkanal 2 über öffnungen 23.

Dem durch den mittigen Heizstab 9, 16 und die Mantelteile 10, 11 begrenzten Strömungskanal für die Kunststoffschmelze ist das Bezugszeichen 24 zugeordnet.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 8 und 9 ist das hintere Mantelteil 31 als zylindrische Schraubenfeder ausgebildet. Diese zylindrische Schraubenfeder ist am hinteren Ende über einen Haltesteg 32 mit dem Heizstab 9 verbunden. Im übrigen stimmt der Aufbau der Angußdüse nach der F i g. 8 mit dem nach der F i g. 2 überein.

Das hintere Mantelteil 33 bei dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 10 und 11 ist siebförmig ausgebildet und mit Längsschlitzen 34 versehen. Die die Längsschlitze 34 begrenzenden Stege können bei der Wärmebelastung der Angußdüse im Betrieb deformiert werden und z. B. die in strichpunktierten Linien in der F i g. 11 angedeutete Form einnehmen.

In der Fig. 12 ist eine Angußdüse dargestellt,bei der das vordere Mantelteil 35 mit Einschnitten 36 versehen ist, die einen Dehnungsausgleich unter dem Einfluß der Wärmebelastung im Betrieb ermöglichen. Das hintere Mantelteil 37 ist scheibenförmig ausgebildet und mit Durchströmkanälen 38 zum Einführen der Kunststoffschmelze in den Strömungskanal 39 ausgerüstet. Das vordere Mantelteil 35 ist gegenüber dem hinteren Mantelteil 37 durch eine Isolierscheibe 40 elektrisch isoliert. Zwischen der Endscheibe der Überwurfmutter 41, die die beiden Mantelteile 35 und 37 zueinander festlegt, und dem hinteren Mantelteil 37 ist ebenfalls eine Isolierscheibe 42 vorgesehen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach der F i g. 13 ist das hintere Mantelteil 43 mit einer Metallmembran 44 ausgerüstet, die mit Durchströmbohrungen 45 für die Kunststoffschmelze versehen ist. Die Innenränder der Metallmembran 44 sind fest mit dem Heizstab 9 verbunden, so daß über die Membran 44 ein Dehnungsausgleich zwischen den Funktionsteilen der Angußdüse vorgenommen werden kann.

Die F i g. 14 zeigt eine Angußdüse, bei der das vordere Mantelteil 46 und das hintere mit Einschnitten versehene Mantelteil 47 gegenüber der Spritzgießform elektrisch isoliert sind. Als Isolierung dienen die Isolierscheiben 48, 49 und 50 sowie die Hülse 51. Der

Strom wird über die Anschlüsse 52 und 53 geleitet. Der Kontaktring 54 und das rückwärtige Teil 55 des vorderen Mantelteils 46 sind in einer zylindrischen Ringkammer 56 angeordnet, die durch eine Ringmutter 57 verschlossen wird.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Düse für eine Kunststoffspritzgießmaschine oder Kunststoffspritzgießform mit einer am Ende eines Heißkanals angeordneten, sich zur Düsenspitze hin konisch verjüngenden und beheizbaren Angußdüse, die einen in den den Heißkanal aufweisenden Heißkanalblock eingesetzten, ringföi migen Mantelteil und einen ringförmigen Strömungskanal für den einzuspritzenden Kunststoff zwischen der inneren Oberfläche des Mantelteils und der äußeren Oberfläche eines sich mittig durch das Mantelteil bis in die Angußöffnung in den zugeordneten Formhohlraum erstreckenden Heizstab aufweist, dessen sich in die Angußöffnung erstreckende, verjüngende Spitze als Teil einer elektrischen Widerstandsheizung ausgebildet ist, dadurch gekennzeicnnet, daß bei einer elektrischen Verbindung des Heizstabes (9) mit dein vorderen Mantelteil (10, 35, 46) im Bereich seiner ,,Spitze^) über Stege(17,18), die eine oder mehrere "■Austrittsöffnungen (5) für die aus dem ringförmigen .Strömungskanal (24) austretende Kunststoffmasse begrenzen, zum Ausgleich von Wärmespannungen zwischen dem beheizten Heizstab (9) und dem Mantel der Angußdüse (4) eines der Mantelteile (11, 31, 33, 35, 43, 47) eine einen Dehnungsausgleich zwischen dem Heizstab (9) und den übrigen Mantelteilen gestattende Ausgestaltung aufweist

2. Düse nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hintere Mantelteil (11) wechselseitig mit kreissegmentförmigen Einschnitten (22) versehen ist.

3. Düse nach Patentansoruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hintere Mantelteil (31) als zylindrische Schraubenfeder ausgebildet ist, die am hinteren Ende mit einem mit dem Heizstab (9) befestigten Haltesteg(32) versehen ist.

4. Düse nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hintere Mantelteil (33) über seinen Umfang mit Längsschlitzen (34) verschen ist.

5. Düse nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hintere Mantelteil (37) als Scheibe ausgebildet ist, mindestens einen Durchströmkanal (38) für die Kunststoffschmelze aufweist und im vorderen Mantelteil (35) zueinander versetzte Einschnitte (36) vorgesehen sind.

6. Düse nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hintere Mantelteil (43) mit einer am Heizstab (9) festgelegten Metallmembran (44) ausgerüstet ist, die mit Durchströmbohrungen (45) für die Kunststoffschmelze versehen ist.

7. Düse nach Patentanspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschnitte (22, 36) im Bereich ihrer am Umfang des Mantelteils (11, 35) liegenden Öffnungsränder im kalten Zustand der Angußdüse (4) zusammengepreßt sind.