DE3124958C2

DE3124958C2 - Düsendichtung für ventilnadelgesteuerte Spritzgießvorrichtung

Info

Publication number: DE3124958C2
Application number: DE3124958A
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: 1987-03-05
Also published as: AU543126B2; NL8102727A; GB2080186B; US4286941A; FR2486862B1; CA1136815A; GB2080186A; JPS5732923A; AU7127181A; JPS60896B2; DE3124958A1; FR2486862A1; CH654520A5

Abstract

Eine Düsendichtung für eine ventilnadelgesteuerte Spritzgießvorrichtung ist hohl ausgebildet und in die Einspritzdüse des Einspritzteils der Spritzgießvorrichtung eingesetzt; sie verläuft über den isolierenden Luftspalt hinweg in eine Durchtrittsöffnung in der Formplatte. Die Bohrung der Düsendichtung verjüngt sich unter Ausbildung einer Einspritzöffnung, die das verjüngte Ende der Ventilnadel in deren Schließstellung aufnimmt. Die Düsendichtung ist aus einem schlecht wärmeleitenden Metall wie einer Titanlegierung hergestellt und führt der Einspritzöffnung hinreichend Wärme zu, so daß diese sauber bleibt, ohne daß unzulässige Wärmeverluste durch Übertragung auf die umgebende Formplatte eintreten.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spritzgießvorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der US-PS 40 43 740 ist eine derartige Spritzgießvorrichtung mit einer Düsendichtung bekannt, die in die Einspritzdüse des Einspritzteils eingesetzt ist und über den Luftspalt hinweg verläuft, so daß sie um die Einspritzöffnung herum an der Formplatte anliegt. Dadurch wird zwar der Austritt von unter Druck gesetzter Schmelze in den Luftspalt verhindert und die Wärmeübertragung zu dem Bereich der Einspritzöffnung vergrößert, jedoch bleiben in bestimmten Anwendungsfällen, bei denen bestimmte Materialien eingesetzt werden, einige Probleme ungelöst. Normalerweise wird die Ventilnadel erst 3-4 Sekunden nach Füllung des Formhohlraums geschlossen, wodurch Schrumpfungsvorgänge berücksichtigt werden. Jedoch verfestigt sich während dieser Zeit eine dünne Schicht oder ein Film der Schmelze, die bzw. der sich an der Innenseite der Einspritzöffnung befindet; beim Schließen der Ventilnadel wird auf dieses verfestigte Material ein erheblicher Druck ausgeübt. Dieser Druck verursacht in bestimmten Materialien wie Polyester Kristallisation. Wenn während des nachfolgenden Spritzzyklus die Ventilnadel geöffnet wird, tritt dieses kristallisierte Material durch die Einspritzöffnung in den Formhohlraum ein und verursacht Fehler in dem erzeugten Spritzteil. Dies ist beim Spritzgießen von thermoplastischen Polyestern wie Polyethylenterephthalat, das für die Blasformung von Flaschen vorgeformt wird, besonders ungünstig, weil das kristallisierte Material ein milchiges Aussehen hervorruft und nicht verblasen werden kann. Ein weiteres Problem, das in der bekannten Spritzgießvorrichtung auftritt, besteht darin, daß sich bei Öffnung der Form eine Blase an dem Spritzteil ausbilden kann und das Produkt von der Einspritzöffnung weggezogen wird.
Es ist zwar bekannt (DE-OS 16 29 704), von außen beheizte Einspritzteile oder Einspritzdüsen vorzusehen, die durch eine Durchtrittsöffnung in der Formplatte unmittelbar in den Formhohlraum hinein vorstehen, jedoch hat eine solche Anordnung den Nachteil, daß durch den direkten Kontakt zwischen der gekühlten Formplatte und der beheizten Einspritzdüse übermäßige Wärmeverluste hervorgerufen werden, da die beheizte Einspritzdüse aus einem ziemlich gut wärmeleitenden Material hergestellt ist.
Zur Überwindung dieser Probleme ist es notwendig, daß eine dosierte Wärmeübertragung in den Bereich der Einspritzöffnung an dem Formhohlraum erfolgen kann. Dies muß jedoch so geschehen, daß die wirksame Kühlung der benachbarten Teile der Formplatte nicht verringert wird. Man erkennt, daß die Wirksamkeit der Kühlung um so wichtiger wird, je mehr Wärme im Bereich der Einspritzöffnung zugeführt wird. Geschieht das nicht, so setzt sich das Spritzteil nicht rasch genug für eine leistungsfähige Arbeitsweise der Spritzgießvorrichtung.
Dementsprechend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Spritzgießvorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß Verfestigungen der geschmolzenen Spritzgußmasse in der Einspritzöffnung auch bei Druckeinwirkung durch die Ventilnadel möglichst weitgehend ausgeschlossen werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Spritzgießvorrichtung der genannten Art durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist im Unteranspruch gekennzeichnet.
Ausführungsbeispiele der Spritzgießvorrichtung gemäß der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend an Hand der Bezugszeichen im einzelnen erläutert und beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel der Spritzgießvorrichtung;
Fig. 2 einen Teilschnitt durch eine bekannte Spritzgießvorrichtung mit einer Düsendichtung;
Fig. 3 einen vergrößerten Teilschnitt durch die Spritzgießvorrichtung nach Fig. 1;
Fig. 4 einen Teilschnitt ähnlich Fig. 3 durch ein zweites Ausführungsbeispiel der Spritzgießvorrichtung.
Fig. 1 zeigt eine ventilnadelgesteuerte Spritzgießvorrichtung mit einem Kanal 10, durch den die unter Druck gesetzte Schmelze von der Spritzgießmaschine 12 zu einem Formhohlraum 14 in der Formplatte 16 fließt. Der Kanal 10 erstreckt sich durch eine Stützplatte 18 eines Einspritzteils 20, und die Schmelze fließt durch eine Einspritzöffnung 22, die von der Düsendichtung 24 gebildet wird, in den Formhohlraum 14. Der Kanal 10 verläuft auch durch eine Dichtbuchse 26, die in den Einspritzteil 20 eingesetzt ist und an die Stützplatte 18 stößt. Das Einspritzteil 20 wird durch ein elektrisches Heizelement 28 beheizt, das in das Einspritzteil 20 eingegossen ist, und enthält eine Einspritzdüse 30, die durch eine Isolierbuchse 32 sicher in der Formplatte 16 gehaltert wird. Die Formplatte 16 wird durch Kühleelemente 34 gekühlt; die gekühlte Formplatte 16 ist gegen das beheizte Einspritzteil 20 durch einen Luftspalt 36 isoliert.
Eine Ventilnadel 38 befindet sich in einer allgemein zylindrischen Bohrung 40 in dem Einspritzteil 20. Die Ventilnadel 38 hat ein mit einer Erhöhung versehenes Antriebsende 42 und ein verjüngtes Ende 44, das so geformt ist, daß es der von der Düsendichtung 24 gebildeten Einspritzöffnung 22 einsitzen kann. Der Antriebsmechanismus für die Ventilnadel 38 enthält einen durch Druckluft betätigbaren Kolben 46 und einen Schwenkarm 48, der an einer Kugel 50 am Ende eines Schwenkstiftes 52 der Stützplatte 18 schwenkbar ist. Der Kanal 10 verläuft durch die Dichtbuchse 26 und mündet in die zylindrische Bohrung 40 innerhalb des Einspritzteils 20, so daß die Schmelze um die Ventilnadel 38 herum fließt, aber von außen beheizt wird.
Wie insbesondere aus Fig. 3 erkennbar ist, ist die Düsendichtung 24 hohl und besitzt ein erstes Endteil 54, das in einer zylindrischen Ausnehmung 56 an der Einspritzdüse 30 des Einspritzteils 20 sicher gehaltert ist, wobei die Bohrung 58 der Düsendichtung 24 zu der zylindrischen Bohrung des Einspritzteils 20 ausgerichtet ist. Die Düsendichtung 24 besitzt auch ein sich verjüngendes zweites Endteil 60, das in eine daran angepaßte Einsatzöffnung 62, die durch die Formplatte 16 hindurch zum Formhohlraum 14 verläuft, sicher eingepaßt ist. Die Düsendichtung 24 ist aus einer Titanlegierung gebildet und so bemessen, daß sie sich beim Aufheizen auf die Betriebstemperatur ausdehnt und in Anlage an die Formplatte 16 kommt. Dadurch wird der Austritt von unter Druck gesetzter Schmelze in den Luftspalt 36 verhindert, aber auch ein unmittelbarer Kontakt zwischen dem beheizten Einspritzteil 20 und der gekühlten Formplatte 16 vermieden. Bei dieser Ausführung ist eine ebene Stirnfläche 64 vorgesehen, die im wesentlichen beim Betrieb der Spritzgießvorrichtung zu der Wandung 66 des Formhohlraums 14 ausgerichtet ist. Die Bohrung 58 der Düsendichtung 24 verengt sich unter Ausbildung der Einspritzöffnung 22; die Außenfläche 68 des verjüngten Endes 44 der Ventilnadel 38 verjüngt sich in ähnlicher Weise, so daß das verjüngte Ende in Schließstellung der Ventilnadel 38 in der Einspritzöffnung 22 einsitzt, wobei seine Stirnfläche 70 ebenfalls im wesentlichen zur Wandung 66 des Formhohlraums 14 ausgerichtet ist.
Im Gebrauch der Spritzgießvorrichtung arbeitet die Ventilnadel 38 in üblicher Weise zur Öffnung und Schließung der Einspritzöffnung 22. Der durch Druckluft betriebene Kolben 46 verschwenkt den Schwenkarm 48 und bringt dadurch die Ventilnadel 38 in Schließstellung, in der das verjüngte Ende 44 der Einspritzöffnung 22 einsitzt. Nach Entlastung vom Luftdruck und Auswurf des Spritzteils wird bei erneuter Einwirkung des Drucks der Schmelze die Ventilnadel 38 durch den Druck der Schmelze in die Offenstellung verschoben. In dieser Stellung tritt heiße, unter Druck gesetzte Schmelze aus der Spritzgießmaschine 12 durch den Kanal 10 und die Einspritzöffnung 22 in den Formhohlraum 14. Der Druck wird einige Sekunden aufrechterhalten, um eine hinreichende Packungsdichte zu erzielen und Schrumpfung zu verhindern; dann wird das Ventil geschlossen, das Spritzteil zum Auswurf abgekühlt und schließlich der ganze Vorgang wiederholt.
Fig. 2 zeigt in einemTeilschnitt die vorbekannte Spritzgießvorrichtung mit Düsendichtung (US-PS 40 43 740). Diese Düsendichtung liegt der Formplatte um die Einspritzöffnung herum an und überträgt nicht genügend Wärme, um in einigen Anwendungsfällen die Bildung eines Films oder einer Schicht 72 der Schmelze an der Innenwandung der Einspritzöffnung in der Formplatte zu verhindern. Beim Schließen der Ventilnadel wird diese Schicht 72 unter Druck gesetzt, wodurch sie kristallisiert und die eingangs genannten nachteiligen Wirkungen hervorgerufen werden. Bei der vorstehend beschriebenen Spritzgießvorrichtung wird dies dadurch vermieden, daß die Düsendichtung 24 in die Durchtrittsöffnung 62 in der Formplatte 16 hinein vorsteht, so daß die Einspritzöffnung 22 in der Düsendichtung 24 und nicht in der Formplatte 16 ausgebildet wird. Die Düsendichtung 24 besteht aus einem schlecht wärmeleitenden Metall, das je nach dem zu verarbeitenden Material dem Bereich der Einspritzöffnung 22 genügend Wärme zuführt, ohne daß übermäßige Wärmeverluste von der Düsendichtung 24 auf die Formplatte 16 eintreten. Die Wirksamkeit der Kühlung bleibt somit für die Formplatte 16erhalten, was für die erfolgreiche Arbeit der Spritzgießvorrichtung um so wichtiger wird, da gleichzeitig in dem Bereich um die Einspritzöffnung 22 Wärme übertragen wird.
Fig. 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für eine Spritzgießvorrichtung mit einer Düsendichtung 24. In Fig. 4 sind die Teile, die mit entsprechenden Teilen in Fig. 1 und 3 identisch sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Bei dieser Ausführung ist die Stirnfläche 70 des verjüngten Endes 44 der Ventilnadel 38 abgerundet und die Stirnfläche 64 der Düsendichtung nach innen und oben gekrümmt, so daß ein Raum 74 verbleibt, der beim Schließen der Ventilnadel 38 mit Schmelze gefüllt ist. Zwar entsteht in dieser Anordnung eine Angußstelle, die jedoch unter Umständen nicht stört wie bei der Herstellung vorgeformter Produkte für das Blasformen von Flaschen. Die Arbeitsweise dieser Spritzgießvorrichtung ist im wesentlichen die gleiche wie vorstehend für die Spritzgießvorrichtung nach Fig. 1 und 3 beschrieben.
Es sind eine Reihe von Abwandlungen der vorstehend beschriebenen Spritzgießvorrichtungen denkbar. Insbesondere kann darin die Düsendichtung 24 andere Formen annehmen und aus anderen Materialien gebildet sein, wobei jedoch die Einspritzöffnung nach wie vor durch die Düsendichtung gebildet wird und die notwendigen Wärmeübertragungseigenschaften gegeben sind.

Claims

1. Spritzgießvorrichtung enthaltend eine kühlbare Formplatte, ein in die Formplatte eingesetztes, beheizbares Einspritzteil mit einer Einspritzdüse, die durch einen Luftspalt von der Formplatte getrennt ist, und mit einem durch das Einspritzteil verlaufenden Kanal, durch den unter Druck gesetzte Schmelze des Spritzgußmaterials einer Einspritzöffnung in der Formplatte zuführbar ist, eine in dem Kanal zur Öffnung und Schließung der Einspritzöffnung hin- und herbewegbare Ventilnadel, und eine mit einem ersten Endteil in die Einspritzdüse an der der Einspritzöffnung zugekehrten Seite eingesetzte Düsendichtung, die aus einem schlechter wärmeleitenden Material besteht als die Einspritzdüse und den Luftspalt zwischen der Einspritzdüse und der Formplatte im Bereich der Einspritzöffnung unter Anlage ihres zweiten Endteils an der Formplatte während des Betriebs der Spritzgießvorrichtung überbrückt und deren Innenbohrung zu dem durch das Einspritzteil verlaufenden Kanal ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsendichtung (24) sich mit dem zweiten Endteil (60) in eine Einsatzöffnung (62) in der Formplatte (16) hinein erstreckt und daß die Einspritzöffnung (22) im zweiten Endteil (60) der Düsendichtung (24) ausgebildet ist.

2. Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Endteil (60) durch die Einsatzöffnung (62) in der Formplatte (16) im wesentlichen bis zum Formhohlraum (14) vorsteht.