DE2857130C2 - Düse für eine Kunststoff-Spritzgießmaschine oder Kunststoff-Spritzgießform mit beheizbarer Angußdüse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Düse für eine Kunststoff-Spritzgießmaschine oder auf eine Kunstsioff-Spritzgießform mit beheizbarer Angußdüse, entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Es ist eine Düse dieser Art bekannt (DE-AS 07 001), bei der das Mantelteil in den Heißkanalblock einer Kunststoff-Spritzgießform eingeschraubt ist und ein teilweise vom Mantelteil umschlossenes, mit der

60 elektrischen Widerstandsheizung ausgeröstetes 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. Da die Kunststoffschmelze aus der MasehinendQse der Spritzgießmaschine mit einem hohen Druck in den Heißkanal hmeingeschossen 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.

Es ist ferner eine Kunststoff-Spritzgießform bekannt (US-PS 35 20 026), bei der in den Spritzkanälen mittig ein mittels einer elektrischen Widerstandsheizung aufheizbarer Torpedo vorgesehen ist Zwischen dem Torpedo und der Wandung des Spritzkanals ist ein ringförmiger Stronnntgskanal für die Kunststoffschmelze vorhanden, in dem die Kunststoffschmelze aufgeheizt wird. Da dieser Stromungskanal durch eine gekühlte Formwand begrenzt wird, ist ein guter Wirkungsgrad bei dieser Aufheizung nicht verwirklicht

Der Torpedo weist einen an eine elektrische Spannung legbaren Kern auf, der mit dem elektrisch leitenden Außenmantel des Torpedos verbunden ist, wobei, diese Verbindungsstelle ausgenommen, zwischen dem Kern und dem Außenmantel eine Isolierschicht vorgesehen ist

Es sind weiterhin beheizbare Angußbuchsen bekannt (Zeitschrift »Kunststoffberater«, 1975. Heft 2, Seiten 100/101), in deren Spritzkanal ein Torpedo mittig angeordnet ist der am hinteren Ende durch ein Tellerfederpaket belastet und durch dessen vordere Spitze die Angußöffnung verschlossen wird. Die Kunststoffschmelze wird in einem Ringkanal zwischen dem Torpedo und einer Bohningsw..nd der Angußbuchse eingeführt und drückt den Torpedo entgegen der Wirkung des Tellerfederpakets zurück, so daß dieser die Angußöffnung freigibt

Der Torpedo weist eine mittige Bohrung zur Aufnahme einer Heizpatrone auf. Da diese Heizpatrone im Abstand von der vorderen Spitze des Torpedos endet findet zur vorderen Spitze des Torpedos und damit zur Angußöffnung hin ein Temperaturabfall statt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Düse der genannten Art bei der der Heizstab im Bereich seiner Spitze über Stege mit einem Mantelteil elektrisch verbunden ist und bei der daher der Heizstab in dem der Spitze abgewandten Bereich gegenüber dem Mantel zu isolieren ist, um einen nicht unterbrochenen Stromverlauf der Widerstandsheizung durch den Heizstab über die Spitze und den Mantel zu ermöglichen, diese Düse so auszubilden, daß die im Dauerbetrieb auftretenden Wärme-und Druckbelastungen sowie Schlagbeanspruchungen von den Teilen der Düse, insbesondere der Isolierung zwischen Mantel und Heizstab, sicher aufgenommen werden können.

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

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es

«igt

Fig, 1 die Teilansicht einer Heißkanal-Spritzgießform for Kunststoffe im Schnitt,

F i g, 2 eine der in F i g, I dargestellten beheizbaren 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,

Fig.5 und δ weitere Ausführungsbeispiele von im Schnitt dargestellten Angußdüsen, bei denen der Mantel aus zwei untereinander elektrisch isolierten Teilen besteht und

F i g. 7 eine Angußdüse im Schnitt, bei der der Mantel einstückig ausgebildet ist l s

Die in der F i g. 1 gezeigte Heizkanal-Spritzgießform weist eine Aufnahmebuchse 1 für eine Maschinendüse auf. Über diese Maschinendüse wird ein Verteilerkanal 2 gefüllt, in dem ein langgestreckter Heizdraht 3 zum Aufheizen der Kunststoffschmelze vorgesehen ist Von dem Verteilerkanal 2 aus gelangt die Kunststoffschmelze in die beheizbaren Angußdüsen 4, die mit ihrem rückwärtigen Ende in den Verteilerkanal 2 ragen. Die Kunststoffschmelze durchströmt die Angußdüsen 4 und gelangt über die Ausströmöffnungen 5 am vorderen Ende der Angußdüsen 4 in die Formhohlräume 6. Die öffnung der Formteile der Spritzgießform zur Entformung der erstarrten Spritzlinge erfolgt in der Ebene 7. Die Spritzlinge werden von den Ausstoßern 8 aus den Formhohlräumen 6 ausgestoßen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den F ί g. 1 bis 4 setzt sich die Angußdüse 4 aus einem mittigen Heizstab 9 und einem vorderen sowie einem hinteren Mantelteil 10, It zusammen. Durch Isolierscheiben 12,13 werden die beiden Mantelteile 10, 11 elektrisch untereinander 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 und einen Kontaktring IS, 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 Chrom-Nickel-Stahl gefertigt werden, während die Mantelteile 10 und 11 aus einem Baustahl hergestellt sind. Der Heizstab 3 ist mit einer lanzenartigen Spitze 16 ausgerüstet, die im Querschnitt rechteckig ist und in den runden Teil des Heizstebes 9 übergeht In der Angußdüse 4 können Temperaturen bis so zu 400⁰C entstehen, fwit dem vorderen Ende des Heizstabes 9 sind im Ausführungsbeispiel nach den Fi 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 werden. Diese Stege 17, 18 begrenzen zusammen mit dem vorderen Ende des Heizstabes 9 die Ausströmöffnungen 5 der Angußdüse 4. Die Ausströmöffnungen S im vorderen Mantelteil 10 beginnen vor der Querschnittsverjüngung des Heizstabes 9. Die seitlichen Ausleger der lanzenartigen Spitze 16 des Heizstabes 9 erstrecken sich durch die Ausströmöffnungen S nach außen. Hierdurch wird eine intensive Flächenberührung des vorderen Heizstabendes mit der Kunststoffschmelze erzielt, die zu einem optimalen Wärmeiausch zwischen dem Heizstab 9 und der Kunststoffschmelze führt. Auch die Stege 17 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 Formhohlraum 6 der Spritzgießform erzielt

Die beheizbare Angußdüse 4 ist aber auch so gestaltet, daß es hohe Druckbeanspruchungen aufnehmen kann. In diesem Zusammenhang ist zu berücksichtigen, daß aus der Maschinendüse der Spritzgießmaschine die Kunststoffschmelze mit einem Druck von ca. 1200kp/cm² in die Spritzgießform hineingeschossen wird. Hierbei treten hohe Einspritzgeschwindigkeiten auf, die unkontrollierbare Strömungsbelastungen mit sich bringen.

Da der Wärmetausch zwischen de:a aktiven Heizern der Angußdüse 4 sowie der Kunststoffschmelze direkt stattfindet ohne zwischengeschaltete Materialien, arbeitet die Angußdüse 4 praktisch träghoitslos.

Das rückwärtige Teil 19 des vorderen Mantelteils !0 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. Das rückwärtige Teil 19 kann eine viereckige Außenkontur aufweisen.

Die Kunststoffschmelze strömt aus dem Verteilerkanal 2 durch Einschnitte in den Innenraum des hinteren Mantelteils 11 und über die öffnungen 23 in dec Spitze 16 in die Formhohlräume 6.

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

In der F i g. 5 ist eine Angußdüse 4 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 Oberwurfmutter 41, die die beiden Mantelteile 35,37 zueinander festlegt und dem hinteren Mantelteil 37 ist ebenfalls eine Isolierscheibe 42 vorgesehen.

Die Fig.6 zeigt eine Angußdüse 4, bei der das vordere Mantelteil 46 und das hintere Mantelteil 47 gegenüber der Spritzgießform elektrisch isoliert sind. Ais Isolierung dienen die Isolierscheiben 48,49 und 50 sowie die Isolier-Hfilse 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 Ringmu'ter 57 verschlossen wird.

In der F i g. 7 ist eine Angußdüse 4 aufgezeigt, bei der dem Heizstab 64 ein einstückiger Metallmantel 65 zugeordnet ist Der Heizstab 64 ist am vorderen Ende mit den Stegen 66 des Mantels 65 verbunden. Die elektrische Isolierung im Bereich des hinteren Mantelendes zwischen dem Heizstab 64 und dem Mantel 65 wird über eine Isolier- und Dichtscheibe 67 vorgenommen. Diese Isolier- und Dichtscheibe 67 begrenzt auch den

Strömungskanal 68 der Angußdüse 4 am hinteren Ende, dem die Kunststoffschmelze über eine seitliche Einlaßöffnung 69 zugeführt wird. Die Isolier- und Dichtscheibe 67 stützt sich auf einem Innenflansch 70 des Mantels 65 ab. Dieser Innenflansch 70 begrenzt eine Durchführöffnung für den Heizstab 64. Die Isolier- und Dicht scheibe 67 wird im Mantel 65 über eine Ringmutter 71 festgelegt.

Durch die großflächige Ausbildung der Isolierscheiben, die aus Aluminiumoxyd-Keramik gefertigt sein können, wird im Betrieb die spezifische Flächenbelastung der Isolierscheiben klein.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1. Patentansprüche;

   ι. Düse für eine Kunststoff-Spritzgießmaschine oder Kunststoff-Spritzgießform mit einer am Ende eines Heiökanals angeordneten, sieh zur Düsenspitze hin konisch verjüngenden und beheizbaren Angußdüse, die einen in den den Heißkanal aufweisenden Heißkanalblock eingesetzten, ringförmigen Mantelteil und einen ringförmigen Strömungskanal für den einzuspritzenden Kunststoff to 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 is erstreckende, verjüngende Spitze als Teil einer elektrischen Widerstandsheizung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer elektrischen Verbindung des Heizstabes (9, 64) im Bereich seiner Spitze (16) über Stege (17,18; 66), die eine oder mehrere Austrittsöffnungen (5) für die aus dem ringförmigen Sirömungskanal (24, 39, 68) austretende Kunststoffmasse begrenzen, mit einem vorderen Mantelteil (10, 35, 46, 65) für eine elektrische Isolierung des Heizstabes (9, 64) gegenüber dem vorderen Mantelteil (10,35, 46, 65) in dessen rückwärtigen Teil mit größerem Durchmesser eine oder mehrere großflächige Isolierscheiben (12, 13; 40, 42; 48, 49; 67) über eine Schraubverbindung gehalten sind
2. 2. Düse nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da? ein rückwärtiges Teil (19) des vorderen Mantelteils (10) mit einem gegenüber dem vorderen Mantelteil (f0) größeren Durchmesser eine innere zylindrische Kammer (20) begrenzt, die einen zwischen zwei Isolierscheiben (r2,13) angeordneten Kontaktring (15) und teilweise ein hinteres Mantelteil (11) aufnimmt und durch Einschrauben einer Ringmutter (21) verschließbar ist
3. 3. Düse nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das rückwärtige Teil (19) eine viereckige Außenkontur aufweist
4. 4. Düse nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorderes (46) und hinteres (47) Mantelteil gegenüber der Spritzgießform elektrisch « isoliert sind.
5. 5. Düse nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß bei einem einstückigen Mantel (65) eine Isolier- und Dichtscheibe (67) den Strömungskanal (68) für die Kunststoffmasse an dem den so Stegen (66) abgewandten Ende begrenzt und sich auf einem eine Durchführöffnung für den Heizstab (64) begrenzenden Innenflansch (70) des Mantels (65) abstützt und an der anderen Seite über eine in dem Mantel (65) eingeschraubten Ringmutter (71) gehalten ist.