DE3124909A1

DE3124909A1 - Duesendichtung fuer spritzgiessvorrichtungen

Info

Publication number: DE3124909A1
Application number: DE19813124909
Authority: DE
Inventors: Jobst Ulrich Glen Williams Ontario Gellert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-07-15
Filing date: 1981-06-25
Publication date: 1982-06-24
Also published as: IT1139336B; AU7127081A; IT8122132A0; US4279588A; CA1136814A; GB2080185A; NL8102726A; JPS5741931A; FR2486863A1

Description

Dipl.-Phys, JÜRGEN WEISSE · Dipl.-Chem. Dr. RUDOLF WOLGAST

BÖKENBUSCH 41 · D 5620 VELBERT 11 -LANGENBERG Postfadi 110386 · Telefon: (02127) 4019 . Telex: 8516895

Patentanmeldung Jobst U. Geliert, 7A Prince Street, G-Ien Williams, Ontario,. Kanada

Düsendichtung für Spritzgießvorrichtungen

Die Erfindung betrifft eine Angußbuchse für eine Spritzgußmaschine mit einem Mittelkanal, mit einer Düse und mit einer zwischen der Düse und einer Formplatte angeordneten Düsendichtung, in der die geschmolzene Spritzgußmasse durch den Mittelkanäl und die Düse hindurch über die Düsendichtung und eine Einspritzöffnung in der Formplatte in einen darin ausgebildeten Formhohlraum förderbar ist. Eine solche Angußbuchse ist beispielsweise in der US-PS 4 043 740 beschrieben.

Es ist bei Angußbuchsen dieser Art bekannt, daß die Temperatur der Schmelze im Bereich der Einspritzöffnung von kritischer Bedeutung für das erfolgreiche Arbeiten der Vorrichtung ist, insbesondere, wenn die verwendeten Materialien hohe Temperaturen erfordern. Es ist daher erwünscht, die Schmelztemperatur beim Durchtritt durch den Bereich der Einspritzöffnung aufrecht zu erhalten, jedoch muß gleichzeitig eine zu hohe Wärmeübertragung auf die gekühlte formplatte vermieden werden.

In der Vergangenheit ist dies dadurch angestrebt worden, daß die Schmelze um ein beheiztes, mittig angeordnetes, torpedoförmiges Glied, das zur Einspritzöffnung führte, herumgeführt wurde. Eine solche innere Beheizung hat jedoch den Nachteil, daß der Schmelzfluß über einen beträchtlichen Teil der Länge des torpedoförmigen Gliedes behindert wird, so daß für die meisten Materialien ein unannehmbarer Druckabfall hervorgerufen wird. Zusätzlich besteht über dem relativ engen Durchtrittskanal für die Schmelze ein großer Temperaturabfall von dem beheizten, torpedoförmigen Glied zu dem kälteren Material, das dieses umgibt. Das erfordert zu stark überhöhte Temperaturen der Schmelze an dem beheizten, torpedoförmigen Glied, was zu Abbaureaktionen in der Schmelze führen kann.

Vor kurzem sind Angußbuchsen mit einer mittigen, wärmeleitenden Nadel, die sich durch die Schmelze hindurch bis zum Bereich der Einspritzöffnung erstreckt und von außen D3heizt wird, beschrieben worden. Dadurch wird zwar das Problem des Temperaturabfalls vermieden, nicht jedoch das Problem, das sich aus dem Druckabfall ergibt. In jüngster Zeit sind Versuche zu Überwindung dieser Probleme gemacht worden, in denen eine von außen beheizte Düse mit einer damit aus einem Stück gebildeten, mittigen heißen Spitze, die bis zum Bereich der Einspritzöffnung verläuft, vorgesehen wurde. Dadurch werden zwar wenigstens teilweise die beiden vorgenannten Probleme gelöst, jedoch das weitere Problem eines zu hohen Wärmeverlustes von der beheizten Düse zu der diese umgebenden gekühlten Formplatte eingeführt. Zwar kann der Zwischenraum zwischen der Düse und der Formplatte mit der als Isoliermaterial wirkenden Schmelze gefüllt werden, jedoch treten dadurch Probjeme durch Γarbveränderungen auf, und die eingeschlossene Schmelze kann Abbaureaktionen erfahren. Zwischen der beheizten Düse und der gekühlten Formplatte kann zwar ein Düsengehäuse vorgesehen werden, jedoch hat dies den Nachteil, erhebliche zusätzliche Kosten zu verursachen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin , bei einer Angußbuchse der eingangs genannten Art den Druckabfall im Bereich der Einspritzöffnung gering zu halten, ohne gleichzeitig einen unzulässig hohen Temperaturgradienten in diesem Bereich zu erzeugen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Düsendichtung ein allgemein zylinderförmiges Außenteil und einen längs verlaufenden Mittelstift aufweist und mit einer Mehrzahl von Rippen versehen ist, die zwischen sich um den Mittelstift herum Durchtrittsöffnungen für die Schmelze bestimmen, und daß der Mittelstift ein erstes Ende bildet, daß stromab in die Einspritzöffnung hinein vorsteht.

Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Abbildungen dargestellt und werden nachfolgend an Hand der Bezugszeichen im einzelnen erläutert und beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen Teilschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Angußbuchse;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Düsendichtung in der Angußbuchse nach Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt durch die Düsendichtung nach Fig. 2;

Fig. 4 einen Teilschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Angußbuchse.

Fig. 1 zeigt die Angußbuchse 10 einer Spritzgießvorrichtung mit einer Düsendichtung 12, die in einer Formplatte 14 zwischen der Spritzgußmaschine 16 und einem Formhohlraum 18 angeordnet ist. Die Angußbuchse 10 hat einen inneren Kern 20, der einen Mittelkanal 22 für den Durchtritt der Schmelze hrr.tiinmt und einen hochwärme]eitenden Außenteil 24 besitzt. Die Angußbuchse 10 wird von außen durch eine Wicklung 26 im Außenteil 24 beheizt, das auf die gewellte Außenfläche des inneren Kerns 20 aufgegossen ist (DE-OS 2 948 561).

Die Formplatte 14 wird durch Kühlelemente 28 gekühlt, damit die Schmelze in dem Formhohlraum 18 so rasch wie möglich erstarrt. Die Angußbuchse 10 sitzt in einer Isolierbuchse 29 und wird durch einen Luftspalt 30 gegen die gekühlte Formplatte 14 isoliert. Die Temperatur der Angußbuchse 10 wird über ein Thermoelement 32 überwacht. Der innere Kern 20 der Angußbuchse 10 besteht aus einer Beryllium-Nickel-Legierung und der Außenteil 24 aus einer Beryllium-Kupfer-Legierung, während die Formplatte 14 aus Stahl ist. Wie weiter oben bereits ausgeführt wurde, ist es wichtig, den Wärmeverlust von der Angußbuchse 10 zur Formplatte 14 minimal zu halten, während gleichzeitig die Temperatur der Schmelze so gut wie möglich aufrecht erhalten wird, wenn sie in den Bereich der Einspritzöffnung 34 eintritt. Für das erfolgreiche Arbeiten der Spritzgießvorrichtung ist es von kritischer Bedeutung, daß diese beiden gegenläufigen Faktoren in geeigneter Weise ausgeglichen werden, ohne andere Nachteile zu erzeugen, die dies wieder wettmachen. Dazu dient die Düsendichtung 12, die eine direkte Berührung der beheizten Angußbuchse 10 mit der gekühlten Formplatte 14 vermeidet und gleichzeitig auch die Aufrechterhaltung der Temperatur der Schmelze im Bereich der Finspritzöffnung 34 verbessert.

Die DüaoncJi chtung 12 hat ein allgemein zylinderf örmiges, hohles Außenteil 36, jedoch verläuft bei dieser Ausführung

die Innenfläche 38 unter einem Winkel in Ausrichtung zum Mittelkanal 22 in der Angußbuchse 10 und zur Einspritzöffnung 34. Auch ist der Außenrand 40 abgeschrägt, um den Kontakt mit der Formplatte 14 zu verringern. Die Düsendichtung 12 hat drei Rippen 42, die sich radial von einem längs verlaufenden Mittelstift 44 erstrecken. Zwischen den Rippen sind Durchtrittsöffnungen 46 ausgebildet, durch die die aus dem Mittelkanal 22 austretende Schmelze um den Mittelstift herum in den Formhohlraum 18 übertritt. Beim Durchfluß der Schmelze durch die Durchtrittsöffnungen 46 tritt ein gewisser Druckabfall auf, jedoch haben die Rippen 42 nur minimale Stärke und die Durchtrittsöffnungen 46 nur minimale Länge, um den Druckabfall so weit wie möglich zu vermindern. Der Mittelstift 44 hat ein erstes Ende 48, das stromab in die Einspritzöffnung 34 bis zum Rand des Formhohlraums 18 vorsteht, und ein zweites Ende 50, das stromauf in den Mittelkanal 22 der Angußbuchse 10 vorsteht. Wie man sieht, ist das Oberteil der Düsendichtung 12 sicher in einer zylindrischen Ausnehmung 52 an der Angußbuchse 10 befestigt, und das Unterteil berührt bei der Betriebstemperatur einen ringförmigen Sitz 54, der in der Formplatte 14 die Einspritzöffnung umgibt. Die Düsendichtung 12 besteht aus rostfreiem Stahl oder H-13-Werkzeugstahl und ist so bernessen, daß sich das Unterteil, solange es kalt ist, in einem geringen Abstand von der (lacht; '>G des ringförmigen Sitzes 54 befindet, aber diesem durch ihre thermische Ausdehnung anliegt, wenn sie auf die Betriebstemperatur aufgeheizt ist. Dadurch wird ein Austritt der unter Druck stehenden Schmelze in den Luftspalt 30 verhindert.

Im Gebrauch wird die Angußbuchse 10 durch die Wicklung 26 auf die Betriebstemperatur aufgeheizt und die Formplatte 14 durch die Kühlelemente 28 auf die Betriebstemperatur abgekühlt; dann beginnt der eigentliche Spritzvorgang. Die aus der Sprit/gußmaschine 16 austretende Schmelze wird unter sehr hohem Druck in den Mittelkanal 22 der Angußbuchse IC) rinyebrat lit

Sie fließt durch den Mittelkanal 22 und die den Mittelstift umgebenden Durchtrittsöffnungen 46 hindurch und gelangt durch die Einspritzöffnung 34 in den Formhohlraum 18. Die Anordnung des Außenteils 36 der Düsendichtung 12 verhindert eine übermäßige Wärmeübertragung von der Angußbuchse 10 auf die gekühlte Formplatte 14, während der Mittelstift 44 der Düscindi cM ung 12, der durch die Schmelze beheizt wird, diese Wärme bis /um 7entrum des Bereichs der Finspritzöff'nung 34 überträgt und darin aufrechterhält. Nach Anlegen jedes Druckstoßes zur Füllung des Formhohlraums 18 von der Spritzgußmaschine 16 her verfestigt sich die Schmelze über die Einspritzöffnung 34 bei Druckentlastung, während um den Mittelstift 44 herum die Temperatur der Schmelze aufrechterhalten wird und die Durchführung des nächsten Spritzvorgangs erleichtert. Damit dies möglichst wirksam erfolgt, ist es notwendig, im Bereich der Einspritzöffnung 34 Wärmeverluste zur Formplatte 14 minimal zu halten. Nach Setzen des Sprit./guß produkt es wird die Form geöffnet, das Spritzteil ausgeworfen, die Form wieder ge schlossen und dor ganze Vorgangwiederholt.

Fig. 4 zeigt einen Teilschnitt einer zweiten Ausführung der Angußbuchse 10. Darin sind mit Fig. 1-3 identische Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Anordnung und Betriebsweise dieser Spritzgießvorrichtung ist im wesentlichen die gleiche, jedoch besitzt der Mittelstift 44 der Düsendichtung 12 ein zweites Ende 50, das stromauf in den Mittelkanal 22 der Angußbuchse 10 hinein vorsteht. Das stromaufwärtige Ende ist dabei leicht verstärkt und aus einem besser leitenden Material als das Außenteil 36 gebildet, um eine höhere Wärmeübertragung zum Bereich der Einspritzöffnung 34 zu erreichen. Bei dieser Ausführung sind das Außenteil und die Rippen 42 der Düsendichtung 12 aus rostfreiem Stahl gebildet, während der Mittelstift 44 aus einer Beryllium-Kupferl.egierung besteht und an einer Schulter 58 mit den Rippen

verschweißt ist. Dadurch wird eine höhere Wärmeübertragung zum Bereich der Einspritzöffnung bewirkt, wobei der Vorteil erhalten bleibt, daß das Außenteil 36 der Düsendichtung 12 zwischen der Angußbuchse 10 und der Formplatte 14 angeordnet ist und die Wärmeübertragung zwischen diesen Teilen verringert.

Bei einer weiteren, nicht im einzelnen dargestellten, abgeänderten Ausführung der Düsendichtung 12 läuft deren Außenteil 36 spitz nach innen zu und die Innenfläche 38 führt in die Einspritzöffnung 34.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

Angußbuchse für eine Spritzgußmaschine mit einem Mittelkanal, mit einer Düse und mit einer .zwischen der Düse und einer Formplatte angeordneten Düsendichtung, in der die geschmolzene Spritzgußmasse durch den Mittelkanal und die Düse hindurch über die Düsendichtung und eine Einspritzöffnung in der Formplatte in einen darin ausgebildeten Formhohlraum förderbar ist,

dadurch gekennzeichnet, daß die Düsendichtung (12) ein allgemein zylinderförmiges Außenteil (36) und einen längs verlaufenden Mittelstift (44) aufweist und mit einer Mehrzahl von Rippen (42) versehen ist, die zwischen sich um den Mittelstift (44) herum Durchtrittsöffnungen (46) für die Schmelze bestimmen, und daß der Mittelstift (44) ein erstes Ende (48) bildet, das stromab in die Einspritzöffnung (34) hinein vorsteht.
2. Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ende (48) durch die Einspritzöffnung (34) hindurch in den F or in hohl raum (18) hinein vorsteht.
3. Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelstift (44) ein zweites Ende (50) bildet, das stromauf in den Kanal (22) der Angußbuchse (12) hinein vorsteht.
4. Spritzgießvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittel stift (44) aus

einem hochwärmeleitenden Metall und das Außenteil (36) aus einem Material wesentlich geringerer Wärmeleitfähigkeit gebildet ist.
5. Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelstift (44) aus einer Beryllium-Kupfer-Legierung und das Außenteil (36) aus rostfreiem Stahl besteht.