DE3001017A1 - Injection moulding nozzle - in which bore has double heater winding inside metal tube in ceramic sand consolidated before use - Google Patents
Injection moulding nozzle - in which bore has double heater winding inside metal tube in ceramic sand consolidated before useInfo
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Abstract
Description
Heißkanaldüse für eine SpritzgußmaschineHot runner nozzle for an injection molding machine
Die Erfindung betrifft eine Heißkanaldüse für eine Spritzgußmaschine gem. Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a hot runner nozzle for an injection molding machine according to the preamble of claim 1.
Heißkanaldüsen dienen beim Spritzgießen thermoplastischer Spritzgußmassen dazu, die heiße Spritzgußschmelze mit möglichst geringem Temperaturverlust in die Formhöhlung des Spritzgußwerkzeuges zu bringen.Hot runner nozzles are used in the injection molding of thermoplastic injection molding compounds in addition, the hot injection molding melt with the lowest possible temperature loss in the Bring cavity of the injection molding tool.
Es ist dazu bekannt, den Düsenkanal der im allgemeinen aus Stahl bestehenden Heißkanaldüse mit einem koaxialen Isolierkanal zu umgeben, der sich mit der Kunststoffschmelze füllt und dadurch als Wärmeisolation wirkt.It is known to the nozzle channel generally made of steel To surround the hot runner nozzle with a coaxial insulating channel, which deals with the plastic melt fills and thus acts as thermal insulation.
Ein solcher Isolierkanal vergrößert jedoch den Durchmesser der Heizkanaldüse beträchtlich. Sind mehrere Angußstellen bei einem Spritzgußwerkzeug vorgesehen, wie dies z.B.However, such an insulating channel increases the diameter of the heating channel nozzle considerably. If several gate points are provided for an injection molding tool, like this e.g.
bei der Herstellung kleiner Spritzgußteile der Fall ist, so ergibt sich daraus ein unwirtschaftlicher großer Abstand der Angußstellen. Der Isolierkanal verringert zwar den Wärmeverlust der Schmelze im Düsenkanal, verhindert aber umgekehrt auch eine Beheizung der Düse.is the case in the manufacture of small injection molded parts, so results this results in an uneconomical large distance between the gate points. The isolation channel does reduce that Heat loss of the melt in the nozzle channel is prevented but vice versa also a heating of the nozzle.
Weiter ist es bekannt, auf die Düsenwandung eine elektrische Heizmanschette aufzuschieben. Diese Heizmanschetten führen ebenfalls zu einem nachteilig großen Durchmesser der Düse.It is also known to have an electrical heating jacket on the nozzle wall postpone. These heating jackets also lead to a disadvantageously large one Diameter of the nozzle.
Aus dem DE-GM 1 945 724 ist es bekannt, einen Spritzkopf für das Umspritzen von Kabeln mit einem thermoplastischen Kunststoff durch einen Heizleiter zu beheizen, der schraubenförmig auf die Aussenwandung des Spritzkopfes gewickelt ist. Der aufgewickelte drahtförmige Heizleiter ist zwar weniger platzaufwendig als die für Heißkanaldüsen bekannten Heizmanschetten, da aber zusätzlich zur Wärmeisolation eine äußere. Isolierung aus Glaswolle vorgesehen ist, würde die Verwendung einer solchen Heizung bei einer Heißkanaldüse ebenfalls zu einem nachteilig großen Durchmesser führen.From DE-GM 1 945 724 it is known to provide an extrusion head for overmolding to heat cables with a thermoplastic by a heating conductor, which is helically wound onto the outer wall of the spray head. The wound up Wire-shaped heating conductors are less space-consuming than that for hot runner nozzles known heating jackets, but there is an external one in addition to thermal insulation. insulation Glass wool is provided, the use of such a heater would be in one Hot runner nozzle also lead to a disadvantageously large diameter.
Schließlich ist es noch bekannt, bei Heißkanaldüsen mit Nadelverschluß eine Heizpatrone koaxial in die Schließnadel einzusetzen. Die Heizpatrone vergrößert den Durchmesser der Schließnadel und damit zwangsläufig auch den Durchmesser der Düse. Außerdem ist mit einer solchen Heizpatrone ein Beheizen in der unmittelbaren Nähe der Angußöffnung nicht möglich.Finally, it is also known for hot runner nozzles with a valve gate insert a heating cartridge coaxially into the valve pin. The heating cartridge enlarged the diameter of the closing needle and thus inevitably the diameter of the Jet. In addition, with such a heating cartridge, heating is in the immediate vicinity Proximity of the gate opening not possible.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heißkanaldüse zu schaffen, die einen geringen Außendurchmesser aufweist und eine optimale Beheizung insbesondere auch in der Nähe der Angußöffnung zuläßt.The invention is based on the object of creating a hot runner nozzle, which has a small outer diameter and optimal heating in particular also in the vicinity of the gate opening.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1.According to the invention, this object is achieved by the features of the characterizing part Part of claim 1.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments and developments of the invention are specified in the subclaims.
Die erfindungsgemäße Heizkanaldüse kann optimal elektrisch beheizt werden. Der Heizleiter ist unmittelbar auf die Wandung des Düsenkanals gewickelt und von dieser nur durch eine dünne isolierende Kunststoffolie getrennt. Der Wärmeübergang auf die Wandung des Düsenkanals und damit auf die Spritzgußmasse im Düsenkanal ist daher sehr günstig. Die Isolierung nach außen durch das verdichtete keramische Material bewirkt, daß die gesamte Heizleistung des Heizleiters der Erwärmung der Wandung des Düsenkanals zugute kommt.The heating channel nozzle according to the invention can be optimally heated electrically will. The heating conductor is wound directly onto the wall of the nozzle channel and separated from it only by a thin insulating plastic film. The heat transfer on the wall of the nozzle channel and thus on the injection molding compound in the nozzle channel therefore very cheap. The insulation to the outside through the compacted ceramic material causes the entire heating power of the heating conductor to heat the wall the nozzle channel benefits.
Die Anordnung des Heizleiters auf der Wandung kann den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden. Insbesondere kann der Windungsabstand des schraubenförmig gewickelten Heizleiters über die Länge der Düse so variiert werden, daß der Temperaturverlauf der Sprit#gußmasse in dem Düsenkanal optimiert wird. Die Windungen des Heizleiters können beispielsweise gegen die Angußöffnung der Düse hin dichter werden, um die zunehmende Abkühlung der von der Vorkammer kommenden Schmelze zu kompensieren. Weiter ist es möglich, den Heizleiter bis unmittelbar an die Angußöffnung der Düse zu wickeln und in deren Nähe die Windungen dichter zu wickeln, so daß eine optimale Beheizung auch des kritischen Bereichs der Angußöffnung möglich ist.The arrangement of the heating conductor on the wall can vary according to the Needs to be adapted. In particular, the pitch of the turns can be helical wound heating conductor can be varied over the length of the nozzle so that the temperature profile the Sprit # casting compound in the nozzle channel is optimized. The turns of the heating conductor can for example be denser towards the gate opening of the nozzle to the to compensate for increasing cooling of the melt coming from the antechamber. Further it is possible to wind the heating conductor right up to the gate of the nozzle and in their vicinity to wind the turns more tightly, so that an optimal heating also the critical area of the gate opening is possible.
Durch die radiale Verdichtung der äußeren Isolierung aus dem körnigen keramischen Material wird der Heizleiter eng an der Wandung des Düsenkanals anliegend festgelegt und die Heißkanaldüse weist einen sehr geringen Außendurchmesser auf. Auf Grund dieses geringen Durchmessers können mehrere Düsen mit geringem gegenseitigen Abstand an einem Spritzgußwerkzeug angebracht werden, so daß bei der Herstellung kleiner Spritzgußteile die Anzahl der in einem einzigen Werkzeug herstellbaren Teile vergrößert und damit die Herstellung wirtschaftlicher gemacht werden kann.Due to the radial compression of the outer insulation to the granular ceramic material, the heating conductor is tight against the wall of the nozzle channel attached and the hot runner nozzle has a very small outer diameter on. Because of this small diameter, several nozzles with small mutual Distance to be attached to an injection molding tool, so that during manufacture small injection molded parts the number of parts that can be produced in a single tool enlarged and thus the production can be made more economical.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß in die verdichtete äußere Isolierung auch ein Mantelthermoelement eingebettet werden kann, das in dieser verdichteten Isolierung vollkommen mechanisch geschützt ist. Das Thermoelement kann mit seiner Fühlerspitze bis unmittelbar an die Angußöffnung der Düse geführt werden.A major advantage of the invention is that in the compressed outer insulation also a sheathed thermocouple can be embedded in this compacted insulation is completely mechanically protected. The thermocouple can be guided with its sensor tip directly to the gate opening of the nozzle.
Die Temperaturmessung erfolgt daher direkt an der für den Spritzgußvorgang entscheidenden Stelle, nämlich an dem Spritznest, wo die Angußöffnung der Düse in die Formhöhlung des Spritzgußwerkzeuges mündet.The temperature measurement is therefore carried out directly on that for the injection molding process crucial point, namely at the spray cavity where the gate of the nozzle in the cavity of the injection molding tool opens.
Die erfindungsgemäße Heißkanaldüse kann mit oder ohne Nadelverschluß verwendet werden. Bei einem Nadelverschluß kann eine Schließnadel mit geringem Durchmesser verwendet werden, da diese nicht zur Beheizung benötigt wird.The hot runner nozzle according to the invention can be with or without a needle valve be used. In the case of a needle valve, a closing needle with a small diameter can be used as this is not required for heating.
Die Schließnadel vergrößert daher den Durchmesser der gesamten Düse wenig.The closing needle therefore increases the diameter of the entire nozzle little.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Heißkanaldüse gem. der Erfindung im Axialschnitt und Fig. 2 einen vergrößerten Axialschnitt dieser Heißkanaldüse.In the following an embodiment of the invention is based on the Drawing explained in more detail. Show it Fig. 1 according to a hot runner nozzle. of the invention in axial section and FIG. 2 shows an enlarged axial section of the same Hot runner nozzle.
Die Heißkanaldüse sitzt mittels einer Buchse 10 in der Vorkammer 12 einer Spritzgußmaschine. Das vordere Ende der Heißkanaldüse ist in eine Bohrung eines Spritzgußwerkzeuges 14 eingesetzt.The hot runner nozzle is seated in the antechamber 12 by means of a socket 10 an injection molding machine. The front end of the hot runner nozzle is in a hole an injection molding tool 14 is used.
Die plastifizierte Spritzgußmasse, vorzugsweise eine Kunststoffschmelze wird durch einen Kanal der Vorkammer in einen axialen Düsenkanal 16 gepreßt. Zentrisch in dem Düsenkanal 16 sitzt eine Schließnadel 18, die axial verschiebbar ist, um die Angußöffnung 20 des Düsenkanals 16 zu öffnen oder zu verschließen. über die Angußöffnung 20 mündet der Düsenkanal 16 in die Formhöhlung 22 des Spritzgußwerkzeuges 14.The plasticized injection molding compound, preferably a plastic melt is pressed through a channel in the prechamber into an axial nozzle channel 16. Centric In the nozzle channel 16 sits a closing needle 18 which is axially displaceable to to open or close the gate opening 20 of the nozzle channel 16. about the The sprue opening 20 opens the nozzle channel 16 into the mold cavity 22 of the injection molding tool 14th
Der Düsenkanal 16 wird von einer zylindrischen Wandung 24 umschlossen. Auf den Außenumfang der Wandung 24 ist eine dünne hitzebeständige, elektrisch isolierende Kunststofffolie 26 aufgebracht. Diese Kunststoffolie ist vorzugsweise eine Polyimid-Folie, die etwa 0,3 mm stark sein kann und bis etwa 400 0C hitzebeständig ist. Auf diese Kunststofffolie 26 ist ein Heizleiter 28 gewickelt. Der Heizleiter 28 ist zunächst vom rückwärtigen Ende der Heißkanaldüse schraubenförmig bis zum vorderen Ende und dann in einer radial darüber angeordneten Lage wieder schraubenförmig zum rückwärtigen Ende zurückgewickelt. Auf diese Weise ragen beide Anschlußdrähte 30 des Heizleiters rückwärts aus der Düse heraus. Die beiden schraubenförmig gewickelten Lagen des Heizleiters 28 sind durch eine Isolierungsschicht 32 getrennt, die aus Keramikpapier besteht, das etwa 1 bis 1,5 mm stark ist.The nozzle channel 16 is enclosed by a cylindrical wall 24. On the outer circumference of the wall 24 is a thin, heat-resistant, electrically insulating Plastic film 26 applied. This plastic film is preferably a polyimide film, which can be about 0.3 mm thick and is heat-resistant up to about 400 ° C. To this Plastic film 26 is wound around a heating conductor 28. The heating conductor 28 is initially from the rear end of the hot runner nozzle helically to the front end and then in a position arranged radially above it again helically towards the rear End wound back. In this way, both connecting wires 30 of the heating conductor protrude backwards out of the nozzle. The two helically wound layers of the Heating conductors 28 are separated by an insulating layer 32 made of ceramic paper consists of about 1 to 1.5 mm is strong.
Der Heizleiter 28 wird außen in einçl radialen Abstand von einem koaxialen metallischen Mantel 34 umschlossen.The heating conductor 28 is externally at a radial distance from a coaxial one metallic jacket 34 enclosed.
Am vorderen Ende ist der Zwischenraum zwischen dem Mantel 34 und der Wandung 24 durch eine kreisringförmige Kappe 36 verschlossen. Der Zwischenraum zwischen Mantel 34 und Wandung 24 ist mit einem körnigen keramischen Material 38, vorzugsweise MgO-Sand gefüllt. Am rückwärtigen Ende ist der Zwischenraum durch einen Keramikkörper 40 abgeschlossen.At the front end is the space between the jacket 34 and the Wall 24 closed by an annular cap 36. The space between Jacket 34 and wall 24 are made of a granular ceramic material 38, preferably MgO sand filled. At the rear end, the gap is through a ceramic body 40 completed.
In den Zwischenraum zwischen dem Mantel 34 und der Wandung 24 ist ein Mantelthermoelement 42 eingesetzt. Die Anschlüsse des Mantelthermoelementes 42 ragen rückwärts aus der Düse heraus, während die temperaturempfindliche Fühlerspitze 44 an der vorderen Stirnfläche unmittelbar neben der Angußöffnung 20 angeordnet ist. Die Fühlerspitze 44 kann daher die Temperatur der Kunststoffschmelze unmittelbar im Spritznest beim Eintritt in die Formhöhlung messen.In the space between the jacket 34 and the wall 24 is a jacket thermocouple 42 is used. The connections of the sheathed thermocouple 42 protrude backwards from the nozzle, while the temperature-sensitive sensor tip 44 arranged on the front face immediately next to the gate opening 20 is. The sensor tip 44 can therefore measure the temperature of the plastic melt directly Measure in the injection cavity at the entrance to the mold cavity.
Das die Angußöffnung 20 aufweisende vordere Ende der Wandung 24 ist als austauschbar eingesetztes Mundstück 46 ausgebildet. Auf diese Weise ist es möglich, dieses Mundstück 46 aus einem hochwertigen verschleißfesten Spezialwerkstoff herzustellen und nach entsprechendem Verschleiß durch ein neues zu ersetzen. Die Wandung 24 kann aus weniger kostspieligem Material, z.B. einer Stahllegierung hergestellt sein.The front end of the wall 24 which has the sprue opening 20 is designed as an interchangeably inserted mouthpiece 46. In this way it is possible to manufacture this mouthpiece 46 from a high-quality, wear-resistant special material and to replace it with a new one after wear and tear. The wall 24 can be made of less expensive material such as a steel alloy.
Die gesamte Heißkanaldüse wird nach dem Füllen mit dem keramischen Material 28 und dem Verschließen durch die Ringkappe 36 und den Keramikkörper 40 verdichtet, indem auf den Mantel 34 ein starker radialer Druck ausgeübt wird. Dadurch wird der Außendurchmesser der Düse verringert und der Heizleiter 28 sowie das#Mantelthermoelement 42 werden durch das verdichtete keramische Material 38 festgelegt.The entire hot runner nozzle is after filling with the ceramic Material 28 and the closure by the Ring cap 36 and the Ceramic body 40 is compressed by applying a strong radial pressure to jacket 34 is exercised. This reduces the outside diameter of the nozzle and the heating conductor 28 and the # jacket thermocouple 42 are through the compacted ceramic material 38 set.
Durch die Verdichtung kann ein Außendurchmesser des Mantels 34 und damit der gesamten Düse von etwa 12 mm erhalten werden.As a result of the compression, an outer diameter of the jacket 34 and so that the entire nozzle of about 12 mm can be obtained.
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