DE3529881A1

DE3529881A1 - Temperierbarer angusskanal fuer kunststoff-spritzgiesswerkzeuge

Info

Publication number: DE3529881A1
Application number: DE19853529881
Authority: DE
Inventors: August Dr Ing Albers
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-08-21
Filing date: 1985-08-21
Publication date: 1987-02-26

Description

Bei der Herstellung von Kunststoffteilen im Spritzgießverfahren kommt es darauf an, die Einströmstelle der Kunststoffschmelze in den Hohlraum des Spritzgießwerkzeuges möglichst klein und unauffällig zu gestalten. Wenn das Formteil angusslos hergestellt werden kann, entfällt die sonst erforderliche Entfernung des Angusszapfens. Für die angusslose Spritzgießtechnik muss die Kunststoffschmelze ohne Temperatur- und Druckverlust so nah wie möglich an den Formenhohlraum herangebracht werden.

Im Anschnittbereich des Formteils wird der Angusskanal auf einen sehr kleinen Einströmquerschnitt verengt, um das mechanische Abreißen des Anschnittquerschnittes vom erstarrten Kunststoff-Fertigteil zu ermöglichen. Die Anschnittstelle muss eine Wärmesperre bilden, um ein rasches Abkühlen des Kunststoff-Formteiles zu gestatten und muss zusätzlich noch grossen mechanischen Belastungen beim Einspritz- und Nachdruckvorgang standhalten.

Es sind viele Lösungsversuche für diese Aufgabenstellung beschrieben worden, die sich in der Praxis des Spritzgießbetriebes jedoch nicht bewährt haben. Erfindungsgemäss wird eine besonders einfache, betriebssichere neue Lösung hierfür vorgeschlagen, welche sich im Spritzgießbetrieb bereits hervorragend bewährt hat.

In Fig. 1 ist ein bekanntes Angußsystem dargestellt. Der Angußkanal 1.1 ist mit dem Zentrierflansch als dickwandiges Rohr ausgeführt, welches über eine elektrische Heizwendel 1.2 von aussen beheizt wird. Die Wärmeabstrahlung der Heizwendel wird über das Schutzrohr 1.3 besonders auf den Angußkanal gerichtet und von der gekühlten Formwandung isoliert.

In der Fig. 2 wird die erfindungsgemäße Vorrichtung eines Angusskanals vorgestellt. Der wie bisher von aussen temperierte Angußkanal 1.1 für die Schmelze mit einer runden Bohrung wird hierfür in einem ersten erfinderischen Schritt aufgebohrt. Zum Beispiel wird eine 3 mm-Bohrung auf 6 mm Durchmesser 2.1 zylindrisch erweitert. Diese Vergrösserung des Angusskanals endet erst unmittelbar vor der Formwandung, zum Beispiel in einem Abstand von etwa 1 bis 5 mm senkrecht vor der Formteilinnenwandung 1.4; dort wo sich die Einspritzstelle 1.5 in dem Formwerkzeuginnenraum befindet. In diesen so erweiterten Angußkanal 2.1 wird ein enganliegendes, möglichst dickwandiges Innenrohr aus einem gut wärmeleitenden Metall 2.2 geschoben. Es besteht zum Beispiel aus Kupfer, hat einen Aussendurchmesser von 6 mm und eine Innenbohrung von 3 mm.

Dieses Innenrohr 2.2 stösst mit dem einen Ende 2.3 gegen die Einspritzöffnung 1.5 des Spritzgießwerkzeuges. Über einen Gegenflansch oder eine Druckverschraubung 2.5 wird das Innenrohr 2.2 vom anderen Ende 2.4 her in seiner Längslage in dem Angußkanal fixiert und dadurch an beiden Enden gegen das Eindringen von Schmelze abgedichtet. Der äussere Mantel des Angusskanals 1.1 besteht wie bisher aus einem dickwandigen Rohrstück aus hochfestem Stahl, der von aussen über eine elektrische Heizwendel 1.2 so beheizt wird, dass in diesem Rohrstück die Schmelztemperatur des Kunststoffes durch äussere Heizung aufrecht erhalten werden kann.

Bei der Erwärmung ist die Längsausdehnung des wärmeleitenden Innenrohres 2.2 - zum Beispiel aus Kupfer - ein vielfaches höher als beim äusseren Kanal aus Stahl. Hierdurch entsteht ein besonders guter Wärmeübergang vom Aussenmantel auf das Innenrohr. Temperaturspitzen unter den Heizwendeln über die Länge des Stahlrohres werden erfindungsgemäss abgebaut. Das gut wärmeleitende Innenrohr 2.2 egalisiert den Wärmefluss über die Kanallänge, sodass auch dort, wo aus Platz- und/oder Festigkeitsgründen keine Heizwendeln oder Temperierkanäle angeordnet sein können, eine gleichmässig hohe Temperatur auf die Schmelze einwirkt. Je nach Wandstärke des Innenrohres 2.2 können hiermit erfindungsgemäss durchaus 10 bis 50 mm Angußkanallänge und mehr, auch ohne Heizwendeln, mit gleichmässiger Temperatur von aussen versorgt werden.

Beim Einspritzvorgang der heißen Kunststoffschmelze werden sehr hohe Drücke, zum Beispiel von 2000 bar, benötigt. Diese hohen Einspritzdrücke vergrößern erfindungsgemäss den Durchmesser des im Einspritzkanal angeordneten Wärmeleitrohres 2.2, welches aus einem weichen, dehnfähigen Metall besteht. Während des Einspritzvorganges legt es sich durch die Druckeinwirkung besonders eng an die Innenbohrung 2.1 des äusseren Angußkanals an.

Im Vergleich zu der Summe der Berstdruckfestigkeiten der einzelnen ineinandergeschobenen Rohre erhöht sich dadurch erfindungsgemäss die Berstdruckfestigkeit des Gesamtsystems. Bei diesem "Atmungsvorgang" durch die elastische Aufweitung des Innenrohres 2.2 verbessert sich aber auch erfindungsgemäss periodisch der Wärmeleitungsübergang während der Einspritzphase durch den Einspritzdruck vom äusseren Angußkanal 2.1 zum Wärmeleitrohr 2.2. Bei der Druckentlastung während der Kühl- oder Aushärtezeiten des Formteils verringert sich die Wärmeleitung entsprechend.

In Fig. 3 ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung dargestellt. Hierbei wird der Wärmestrom vom äusseren Angußkanal 3.1 nach Innen auf das innere Wärmeleitrohr 3.2 örtlich, über Luftspalte 3.3 unterbrochen und/oder über spezielle Kontaktstellen 3.4 gezielt an bevorzugte Stellen des Schmelzestromes gelenkt.

Mit der erfindungsgemässen Vorrichtung lassen sich Angußdüsen oder Kanäle mit sehr kleinen Aussendurchmessern von zum Beispiel 6 oder 8 mm realisieren, die an der Einspritzöffnung zum Formwerkzeug noch kleiner sein können. Ein weiterer Vorteil ist der geometrisch sehr einfache runde Angußkanal. Bei einem Material- oder Farbwechsel lässt sich der bisherige Materialpfropfen leicht und restlos herausziehen oder von der Angußstelle aus mit Druckluft herausblasen.

In einem weiteren erfinderischen Schritt lassen sich die Anschnittquerschnitte der Düse je nach Kunststofftyp oder Verschleiß beliebig verändern und problemlos auswechseln (siehe Fig. 3). Hierfür wird in die Durchtrittsöffnung 1.5 zum Formteilinneren 1.4 von der Zuflußseite der Schmelze her eine Ringdüse 4.1 aus einem hochverschleißfesten, schlecht wärmeleitenden Werkstoff eingesetzt. Dabei ist es erforderlich, das Wärmeleitrohr 3.2 um den gleichen äusseren Abstand zu kürzen, damit das Wärmeleitrohr zusätzlich die Abstützung der austauschbaren Ringdüse 4.1 gegen den Innendruck vom Forminneren her übernimmt.

Die bisherigen Versuchsergebnisse mit den erfindungsgemässen oben beschriebenen Anordnungen zeigen den grossen technischen Fortschritt mit diesen einfachen, preisgünstigen und universell einsetzbaren Vorrichtungen, die sich auch für Aufgaben und Materialien bewährt haben, für die es bisher keine betriebssichere Lösung gab. Diese erfindungsgemässe Vorrichtung eines temperierbaren Schmelzekanals mit einem Wärmeleitrohr lässt sich ebenso auch nur für Teilabschnitte im Spritzgießwerkzeug einsetzen, in Mehrfachformen als Heißkanaldüsen und als Heißkanalsegmentrohre und für den zentralen Einlaufkanal auch nur bis zur Trennebene.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist aber auch in Kaltkanalsystemen einsetzbar, wie sie beim Spritzgießen von Duroplasten und sonstigen, bei erhöhter Formtemperatur vernetzenden Kunststoffen, Anwendung finden.

Claims

Anspruch 1
Temperierbarer Angußkanal für Kunststoffe mit rundem Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, dass in das Innere eines Schmelzekanals ein enganliegendes, dickwandiges Wärmeleitrohr 2.2 bis auf einen Abstand von ca. 1 bis 5 mm bis zur Einspritzöffnung 1.5 eingespannt wird.
Anspruch 2
Temperierbarer Angußkanal nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das dickwandige Wärmeleitrohr 3.2 in Richtung auf die Düsenöffnung wärmeisolierende Luftspalte und Lufttaschen aufweist und örtlich auf der Innenseite der Düsenplatte aufsetzt.
Anspruch 3
Temperierbarer Angußkanal nach Anspruch 1 und/oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke des Wärmeleitrohres so ausgebildet wird, dass periodisch mit dem Einspritzzyklus die Aufweitung des Wärmeleitrohres durch den Einspritzdruck einen besonders guten Wärmeleitkontakt erzeugt und die Druckentlastung während der Kühlzeit eine periodische Unterbrechung des Wärmeleitkontaktes hervorruft.
Anspruch 4
Temperierbarer Angußkanal nach Anspruch 1, 2 und/ oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass eine austauschbare, besonders verschleißfeste Ringdüse 4.1 in den Angußkanal eingesetzt wird, und diese von dem Wärmeleitrohr 3.2 gegen den Werkzeuginnendruck abgestützt wird.