DE3208339C2

DE3208339C2 - Heißkanal-Spritzgießwerkzeug mit seitlichen Einspritzöffnungen und Dichtkörpern

Info

Publication number: DE3208339C2
Application number: DE19823208339
Authority: DE
Inventors: Jobst Ulrich Glen Williams Ontario Gellert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-03-20
Filing date: 1982-03-09
Publication date: 1987-01-22
Also published as: DE3208339A1; CH657306A5; NL190002B; FR2502060A1; JPS57165236A; NL190002C; FR2502060B1; AU8169482A; NL8201150A; JPS60897B2; GB2095161A; GB2095161B; AU547377B2; CA1149569A

Abstract

Ein Heißkanal-Spritzgießwerkzeug für seitliche Einspritzung hat eine in eine Bohrung (30) einer Formplatte (32) eingesetzte Angußbuchse (10) mit einem mittigen Längskanal (12), der sich in zu Einspritzöffnungen (20) in der Formplatte (32), die zu Formhohlräumen (22) führen, ausgerichteten Radialkanälen (16) verzweigt. Ein Luftspalt (38) zwischen der Angußbuchse (10) und der Formplatte (32) wird am Ausgang jedes Radialkanals (16) durch einen durchbohrten Dichtkörper (18) überbrückt, dessen Innenende (42) in eine Ausnehmung (48) der Angußbuchse (10) eingesetzt ist und dessen gewölbtes Außenende (46) der gekrümmten Wandung (50) der Bohrung (30) im Bereich der Einspritzöffnung (20) unter geringer elastischer Verformung durch den Einsetzvorgang und das Aufheizen auf Betriebstemperaturen druckfest abdichtend anliegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Heißkanal-Spritzgießwerkzeug entsprechend dem Oberbegriff des Patenteanspruchs 1 (US-PS 40 43 740).
Bei einem typischen Heißkanal-Spritzgießwerkzeug mit seitlicher Einspritzung ist eine Anzahl von Formhohlräumen um eine zentrale beheizte Düse oder Angußbuchse herum in einer gekühlten Formplatte angeordnet. Da kein Ventil oder ein anderes Schließmittel die Steuerung des Schmelzflusses unterstützt, sind die Temperatur und der Wärmeübergang im Bereich der Einspritzöffnung von kritischer Bedeutung. Die Vorrichtung muß eine rasche und wiederholte Füllung der Formhohlräume und deren Öffnung gestatten, um das Spritzgußprodukt ohne Verstopfung und ohne übermäßiges Nachlaufen auszustoßen. Dies erfordert eine ganze oder teilweise Isolierung zwischen der beheizten Angußbuchse und der gekühlten Formplatte, damit die Angußbuchse heiß genug bleibt, um die Schmelze im geschmolzenen Zustand zu halten, und die Formplatte kalt genug bleibt, um die Schmelze beim Einfließen in die Formhohlräume schnell erstarren zu lassen.
Bisher wurde diese Isolierung durch einen Zwischenraum an der ventilgesteuerten Einspritzöffnung zwischen der Angußbuchse und der Formplatte gebildet, der sich mit Schmelze füllen konnte. Die Schmelze erstarrt wenigstens an der kühlen Formplatte und sorgt so für eine gewise Isolierung zwischen der Angußbuchse und der Formplatte. Diese Ausbildung wurde beispielsweise dadurch einen Schritt weitergeführt, daß die Radialteile des Heißkanals in direktem Kontakt mit der Formplatte stehen (US-PS 38 22 856, 40 94 447). Düsendichtungen sind schon früher bei ventilgesteuerten Spritzgießvorrichtungen verwendet worden (US-PS 40 43 740; DE-OS 31 24 958). Durch die Düsendichtungen wird zusätzliche Wärme in den Bereich der Einspritzöffnung geleitet, was das Schließen des Ventils erleichtert und dadurch die Zuverlässigkeit der Vorrichtung verbessert und die Lebensdauer des Betätigungsmechanismus für die Ventilnadel verängert. Die Düsendichtung kann dabei selbst die eigentliche Einspritzöffnung bilden, die die Spitze der Ventilnadel aufnimmt.
Diese Vorteile sind jedoch nur bei einer ventilgesteuerten Anlage vorhanden und schränken die Anwendungsmöglichkeit auf andere Arten von Spritzgießvorrichtungen ein. Besonders die Tatsache, daß bei einem Spritzgießwerkzeug mit seitlicher Einspritzung die die Einspritzöffnungen enthaltende Formplatte gekrümmt ist, führt von der Anwendung solcher Dichtungen auf derartige Anlagen weg, da bei der unter Druck stehenden Schmelze Leckprobleme bestehen. Wenn im Bereich der Einspritzöffnung Lecke auftreten, fließt die Schmelze in den Luftspalt zwischen der Buchse und der Formplatte, wobei Probleme entstehen können.
Dementsprechend ist es die Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile wenigstens zum Teil dadurch zu überwinden, ein Heißkanal- Spritzgießwerkzeug der eingangs genannten Art mit einer Dichtung zwischen der Angußbuchse und den Einspritzöffnungen zu schaffen.
Diese Aufgabe wird bei einem Heißkanal-Spritzgießwerkzeug entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 gemäß durch die im kennzeichnenden Teil enthaltenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ein Ausführungsbeispiel eines Heißkanal-Spritzgießwerkzeuges gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend an Hand der Bezugszeichen im einzelnen erläutert und beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Teils eines Heißkanal-Spritzgießwerkzeugs mit seitlicher Einspritzung und
Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht zur Darstellung der Beziehung zwischen einem der Dichtkörper und der entsprechenden Einspritzöffnung in der Formplatte bei dem Heißkanal- Spritzgießwerkzeug nach Fig. 1.
Das in den Abbildungen dargestellte Spritzgießwerkzeug hat wenigstens eine hohle Angußbuchse 10 mit einem durchgehenden, den Heizkanal bildenden, mittleren Längskanal 12, der von einer Rohrplatte 14 ausgeht und sich in eine Anzahl von Radialkanälen 16 verzweigt, die sich vom Längskanal 12 radial nach außen erstrecken. Jeder Radialkanal 16 führt durch einen hohlen Dichtkörper 18 nach außen zu einer Einspritzöffnung 20 und diese zu einem Formhohlraum 22.
Die Angußbuchse 10 wird elektrisch beheizt und ist allgemein von der Art bekannter Angußbuchsen (z. B. DE-OS 29 48 561.8) und hat ein korrosionsbeständiges Innenteil 24, das den Längskanal 12 bestimmt, eine schraubenförmige Heizwicklung 26, die den Innenteil 24 umgibt, und ein diese einschließendes, hochleitendes Gußteil 28. Das Innenteil 24 besteht vorzugsweise aus einer Beryllium-Nickellegierung, die den korrodierenden Wirkungen der Schmelze widersteht, und das Gußteil 28 aus einer Beryllium-Kupferlegierung, das die Wärme von der Heizwicklung 26 schnell und gleichmäßig dem Innenteil 24 zuleitet. Die Angußbuchse 10 befindet sich in einer Bohrung 30 der Formplatte 32 und wird durch eine Isolierbuchse 34 in ihrer Stellung festgehalten. Während die Angußbuchse 10 durch die Heizwicklung 26beheizt und die Formplatte 32 durch ein Kühlelement 36 gekühlt wird, erhält die Isolierbuchse 34 zwischen ihnen einen Luftspalt 38 aufrecht, um Wärmeverluste zu verringern.
Fig. 2 zeigt deutlich, daß der hohle Dichtkörper 18 eine Innenbohrung 40 hat, die sich von einem Innenende 42 zu einer Mittelöffnung 44 in einem gewölbten Außenende 46 erstreckt. Jeder hohle Dichtkörper 18 erstreckt sich durch den Luftspalt 38, wobei das Innenende 42 in einer einen der Radialkanäle 16 umgebenden Ausnehmung 48 in der Angußbuchse 10 sitzt und das Außenende 46 auf die Wandung 50 der Bohrung 30 in der Formplatte 32 stößt. Man erkennt, daß das gewölbte Außenende 46 eine im wesentlichen ebene Dichtfläche 52 bildet, die durch Verformung an der Formplatte 32 um die zu einem der Formhohlräume 22 führende Einspritzöffnung 20 gebildet wird. In dieser Stellung fluchtet die Öffnung 44 in dem gewölbten Außenende 46 des Dichtkörpers 18 mit der Einspritzöffnung 20, und die Innenbohrung 40 steht mit einem der Radialkanäle 16 in Verbindung. Der hohle Dichtkörper 18 ist aus einem Metall ausreichender Festigkeit für die wiederholte Hochdruckbelastung, sollte aber nicht gut leiten, damit es nicht zu einer übermäßigen Wärmeübertragung von der Angußbuchse 10 zu der Formplatte 32 kommt. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel besteht der hohle Dichtkörper 18 aus einer Titanlegierung oder aus rostfreiem Stahl.
Bei der Montage der Anlage wird ein Dichtkörper 18 in jeder der Ausnehmungen 48 angeordnet und die Angußbuchse 10 in die Bohrung 30 gedrückt, bis sie auf die Isolierbuchse 34 trifft. Die Angußbuchse 10 und die Dichtkörper 18 sind so bemessen, daß ihr wirksamer Radius zusammen 0,013 cm (0,005 in) größer ist als der Radius der Wandung 50 der Bohrung 30 an den Einspritzöffnungen 20. Um die Einführung der Angußbuchse 10 zu erleichtern, verjüngt sich ein Wandungsteil 54 der Wandung 50leicht nach innen in Richtung auf die Einspritzöffnungen 20. Entsprechend kommen beim Eindrücken der Angußbuchse 10 in die Bohrung 30 die gewölbten Außenenden 46 der Dichtkörper 18 mit dem verjüngten Wandungsteil 54 der Wandung 50 in Berührung und werden in dem Maße leicht elastisch nach innen verformt, in dem sie ihre Lage an den Einspritzöffnungen 20 einnnehmen. Dabei wird eine Außenseite der Isolierbuchse 34 in einem zylindrischen Teil der Wandung 50 der Bohrung 30 in der Formplatte 32 aufgenommen und die Angußbuchse 10 in richtiger Ausrichtung geführt. Dadurch wird sichergestellt, daß die Angußbuchse 10 während der Verformung richtig fluchtet, damit eine sichere Dichtung gewährleistet ist. Wenn die Angußbuchse 10 auf die Betriebstemperatur aufgeheizt wird, dehnt sie sich aus, wodurch die gewölbten Außenenden 46 der Dichtkörper 18 weiter verformt werden. Diese Form der Dichtkörper 18, die diese leichte Verformung nach innen gestattet, ermöglicht eine druckdichte Abdichtung an der gekrümmten Wandung 50 der Bohrung 30. Während es auch möglich ist, dem gleichen Problem durch Schleifen des Endes jedes Dichtkörpers 18 in Anpassung an die Form der gekrümmten Wandung 50 zu begegnen, hat dies die Nachteile, aufwendig in der Herstellung zu sein und zu erfordern, daß die Dichtkörper 18 immer in der richtigen Ausrichtung eingeführt werden. Wenn bei wiederholter Aufgabe des hohen Einspritzdrucks die heiße Schmelze durch Lecks zwischen dem Dichtkörper 18 und der gekrümmten Wandung 50 hindurchtritt, tritt sie in den Luftspalt 38 aus, wodurch die Wirksamkeit der Isolierung verringert wird und mögliche Probleme durch Farb- und Materialveränderung auftreten können.
Nach dem Zusammenbau wird die Angußbuchse 10 aufgeheizt, indem durch die Leitungen 56 der Heizwicklung 26 Energie zugeführt wird. Üblicherweise ist ein (nicht gezeigtes) Thermoelement zur genauen Temperaturüberwachung vorgesehen. Die Formplatte 32 wird auch durch das Kühlelement 36 gekühlt und nach Stabilisierung auf die Betriebstemperatur wird unter Druck gesetzte Schmelze von einer (nicht gezeigten) Gießmaschine oder einer anderen Quelle aufgegeben. Die Schmelze fließt von der Rohrplatte 14 durch den Längskanal 12, verteilt sich auf die Radialkanäle 16 und gelangt durch die Dichtkörper 18 in die Formhohlräume 22. Nach Füllung der Formhohlräume 22 wird die Schmelze vom Spritzdruck entlastet, und die Form wird geöffnet, um die gegossenen Produkte auszustoßen, nachdem die Schmelze in den gekühlten Formhohlräumen 22 erstarrt ist. Dann wird die Form wieder geschlossen und dieser Vorgang wiederholt. Wichtig ist, daß der Vorgang ohne Durchtritt der Schmelze durch Lecks in den Luftspalt zuverlässig wiederholbar ist. Die gilt insbesondere für schwer im Spritzguß zu verarbeitende und flammverzögernde Werkstoffe wie Polycarbonat, Polyphenylensulfid, Polyphenylenoxid und Polyamid 66, da diese Materialien sich zersetzen, wenn sie in den Luftspalt 38 gelangen. Bei Anlagen wie dieser, bei der sich die Heizwicklung 26 abwärts bis an die Einspritzöffnungen 20 erstreckt, würde die Nähe der Wärmezufuhr an dem Luftspalt 38 zu weiten Zersetzungen der eingeschlossenen Schmelze bis zu einem nicht annehmbaren Grad führen.
Anstelle des vorstehend beschriebenen Heißkanal-Spritzgießwerkzeugs mit einer Mehrzahl von Formhohlräumen kann auch ein solches mit nur einem Formhohlraum mit einem Dichtkörper der hier beschriebenen Art ausgerüstet werden. Die Außenenden der Dichtkörper können auch anders geformt sein, sofern die andere Form eine Verformung ermöglicht, die eine druckfeste Dichtung gegen die gekrümmte Wandung der Bohrung zur Aufnahme der Angußbuchse in der Formplatte gewährleistet.

Claims

1. Heißkanal-Spritzgießwerkzeug enthaltend

(a) eine gekühlte Formplatte mit wenigstens einem öffnungsfähigen Formhohlraum,

(b) eine fest in eine Bohrung in der Formplatte einsetzbare, elektrisch beheizbare hohle Angußbuchse, die unter Ausbildung eines isolierenden Luftspalts in einem Abstand von der Wandung der Bohrung angordnet ist, mit einem mittigen Längskanal für den Durchtritt von Schmelze von einem Einlaß zu einem Auslaßkanal, dessen Mündung im eingesetzten Betriebszustand der Angußbuchse mit einer Einspritzöffnung in der Formplatte in Verbindung steht, die zu einem zugehörigen Formhohlraum führt, und

(c) einen im Bereich der Mündung des Längskanals in die Angußbuchse eingesetzten Dichtkörper, der den Luftspalt überbrückt und dessen Innenbohrung die Mündung des Längskanals mit der zugehörigen Einspritzöffnung verbindet,

dadurch gekennzeichnet, daß der Längskanal (12) an dem dem Einlaß abgewandten Ende in wenigstens einen Radialkanal (16) mündet, der über den Dichtkörper (18) mit einer zugehörigen seitlichen Einspritzöffnung (20) verbunden ist, und daß ein sich in Richtung zu der Einspritzöffnung (20) leicht verjüngendes Wandungsteil (54) der Wandung (50) der Bohrung (30) vorgesehen ist, mittels derer der Dichtkörper ( 18) beim Einsetzen der Angußbuchse (10) und beim Aufheizen der Anlage auf die Betriebstemperatur leicht nach innen gerichtet verformbar ist und dadurch einen wesentlichen Leckverlust der unter Druck stehenden Schmelze in den Luftspalt (38) verhindert.

2. Heißkanal-Spritzgießwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Radialkanälen (16) von dem Längskanal (12) ausgeht und eine Mehrzahl von Dichtkörpern (18) vorgesehen ist, deren jeder zu einer zugehörigen einer Mehrzahl von Einspritzöffnungen ( 20) ausgerichtet ist, die jeweils zu einem Formhohlraum (22) führen.

3. Heißkanal-Spritzgießwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkörper (18) ein gewölbtes Außenende (46) aufweist.

4. Heißkanal-Spritzgießwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Innenbohrung (40) des Dichtkörpers (18) zu dessen Außenende (46) hin verjüngt.

5. Heißkanal-Spritzgießwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Angußbuchse (10) mit dem Wandungsteil (54) der Wandung (50) der Bohrung (30) in der Formplatte (32) zusammenwirkende Ausrichtmittel zur Ausrichtung der Angußbuchse (10) beim Deformieren des Dichtkörpers (18) vorgesehen sind.