DE3728325C2 - Gekühlter Kern für eine Spritzgießform - Google Patents
Gekühlter Kern für eine SpritzgießformInfo
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- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
- B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C45/72—Heating or cooling
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- B29C45/7312—Construction of heating or cooling fluid flow channels
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft, eine Spritzgießform zum Spritzgießen eines rohr
förmigen Teiles, das einen Boden an einer Seite und eine Öffnung an der gegenüber
liegenden, anderen Seite besitzt, mit einer Formplatte und einem Kern, die gemein
sam in geschlossenem Zustand einen Formhohlraum entsprechend der Form des
Spritzgießteils begrenzen, einer Einspritzdüse, die an einer Stelle angebracht ist, die
den Boden des Spritzgießteils bestimmt, mit einem bis an die Rückseite des den Bo
den des rohrförmigen Spritzgießteils bildenden Kernbodens führenden Kühlmittelzu
laufkanal und einem von dort wegführenden Kühlmittelablaufkanal.
Beim Spritzgießen von Kunststoffteilen wird die Spritzgießform im allgemeinen durch
Kühlwasser gekühlt, das durch die Spritzgießform hindurchströmt, um schnell das ge
schmolzene Kunstharz, das in den Formhohlraum der Form eingespritzt wurde, zum
Erstarren zu bringen und hierdurch die Spritzgieß-Zykluszeit zu verkürzen. Im Falle
einer Form zum Spritzgießen eines Teiles in der Form eines Glases mit einem Boden
an einem Ende ist eine Grundbohrung in dem Kern vorgesehen, der die Innenfläche
des Spritzgießteiles bestimmt und ein Kühlkanal zur Kühlung dieses Kernes ist in der
Grundbohrung durch Herstellung einer Teilung innerhalb der Grundbohrung gebildet.
Eine derartige Verbesserung einer Spritzgießform ist beispielsweise in dem japani
schen Patent JP-6-18758 B2 der Anmelderin
gezeigt.
Bei einer herkömmlichen Spritzgießform ist mit solch einem Kühlsystem die folgende
Schwierigkeit aufgetreten. Da die Düsenöffnung, durch die das Einspritzmaterial in
den Formhohlraum eingespritzt wird, im allgemeinen in der Formplatte an einer Stelle
ausgebildet ist, die den Boden des Spritzgießteiles bildet, wirkt auf die Endfläche des
Kernes bzw. auf den Kernboden ein großer Einspritzdruck. Die Anwesenheit einer
Grundbohrung verringert jedoch mit Ausnahme eines äußeren Umfangsbereiches die
Festigkeit des Endabschnittes des Formkernes.
Um dem Einspritzdruck widerstehen zu können, muß der Kernboden daher ei
ne beträchtliche Dicke aufweisen. Wenn jedoch der Kernboden eine relativ große
Dicke aufweist, wird der Abstand zwischen dem Kernboden und der Wärmeaus
tauschfläche zwischen dem Kühlwasser und dem Kern vergrößert und entsprechend
kann gerade der Kernboden, der durch das über die Düsenöffnung eingespritzte, ge
schmolzene Kunstharz am meisten erwärmt wird, nicht ausreichend in kurzer Zeit ge
kühlt werden, wodurch die Spritzgieß-Zykluszeit verlängert wird. D. h., wenn die Form
geöffnet wird, bevor das eingespritzte Kunstharz ausreichend abgekühlt und am Bo
den des Gießlings erstarrt ist, kann das Einspritzmaterial Fäden ziehen und/oder eine
Einsinkmarke kann im Boden des Spritzgießteiles in nachteiliger Weise erzeugt wer
den.
Eine derartige Spritzgießform der eingangs genannten Art ist aus ("Anleitung für den
Bau von Spritzgießwerkzeugen", 1983, Seiten 205-211) bekannt. Die darin offenbarte
Spritzgießform entspricht aber auch im wesentlichen demjenigen Stand der Technik,
der bereits oben aufgeführt wurde.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Spritzgießform der eingangs
genannten Art anzugeben, die eine Verringerung der Spritzgieß-Zykluszeiten gestat
tet, ohne daß die Qualität des Spritzgießteiles vermindert wird und wobei die Festig
keit der Spritzgießform in ausreichender Weise gewährleistet sein soll.
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, daß auf der Rückseite des
Kernbodens im Übergangsbereich von Kühlmittelzu- zu Kühlmittelablaufkanal minde
stens eine Rippe vorgesehen ist, die in den Kühlkanal hineinragt und mit ihrer Längs
erstreckung parallel zur Strömungsrichtung ausgerichtet ist.
Erfindungsgemäß ist der Kern der Spritzgießform mit einem aus einem Kühlmittelzu
lauf- und einem Kühlmittelablaufkanal bestehenden Kühlkanal versehen, um das
Kühlmittel bis zu einem Abschnitt nahe des Kernbodens, der den Boden des Spritz
gießteiles bestimmt, herangeführt und umgewälzt werden kann und wobei zumindest
eine Rippe in dem Kern vorgesehen ist, die in den Kühlkanal hineinragt und sich
parallel zur Richtung des Kühlmittelflusses erstreckt. Der Kühlkanal kann in verschie
dener Weise ausgebildet sein. Zum Beispiel kann er in Form eines Rohres gebildet
sein oder durch Trennung einer Grundbohrung mit Hilfe einer Trennwand. Infolge der
Rippe ist die Wärmeaustauschfläche zwischen dem Kühlmittel, das durch den Kühl
kanal strömt und den Kern vergrößert und der Kernboden kann schnell gekühlt wer
den. Außerdem kann das Kühlmittel glatt und beständig ohne Stillstand strömen, da
die Rippe sich parallel zur Strömungsrichtung des Kühlmittels erstreckt und entspre
chend wird der Grenzfilm-Wärmeübergangskoeffizient nicht vermindert, wodurch ein
effektiver Wärmeaustausch zwischen dem Kern und dem Kühlmittel statfinden kann.
Außerdem trägt die Rippe zur Festigkeitsverstärkung des Endabschnittes des Kernes
bei.
Demzufolge kann durch die Ausbildung der Rippe der Kühlkanal näher an den Kern
boden herangeführt werden, so daß der Kern schneller gekühlt werden kann.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen
Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Spritzgießform nach einem ersten Ausfüh
rungsbeispiel,
Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II nach Fig. 1,
Fig. 3 eine Ansicht ähnlich derjenigen in Fig. 2, jedoch für ein weiteres Ausführungs
beispiel,
Fig. 4 einen Längsschnitt einer Spritzgießform nach einem weiteren Ausführungsbei
spiel, und
Fig. 5 einen Querschnitt entlang der Linie V-V in Fig. 4.
In den Fig. 1 bis 3 ist eine Spritzgießform nach einem ersten Ausführungsbeispiel
dargestellt, mit einer Formplatte 1a, die die feste Formhälfte
bildet und einem Kern 1b, der die bewegliche Formhälfte bildet. In Fig. 1 bezeichnet
das Bezugszeichen PL die Trennebene der Form. Wenn die Spritzgießform geschlos
sen ist, wird ein Formhohlraum 3 in Übereinstimmung mit der Form des Spritzgießtei
les 2 in der Art eines Glases begrenzt. Die Formplatte 1a weist eine Düsenhülse 4 auf,
die die Form der Außenfläche des Bodens des Spritzgußteiles 2 bestimmt sowie eine
Formhülse 5, die die Formgebung des Außenumfangs des Spritzgußteiles 2 festlegt.
Die Düsenhülse 4 ist mit einer Einspritzdüse oder Düse 6 versehen, die sich in den
Teil des Formhohlraumes 3 öffnet, der dem Boden des Spritzgußteiles 2 entspricht,
mit einem Heißkanal 7, der in die Düse 6 mündet. Die Formhülse 5 ist mit einem Kühl
kanal 8 zur Führung von Kühlwasser versehen. Der Kern 1b weist eine Kernhülse 9
auf, die die Innenform und Innenseite des Bodens und der Innenumfangsfläche des
Spritzgießteiles 2 bestimmt, sowie eine ringförmige Abstreifhülse 10, die die Form der
offenen Endfläche des Spritzgußteiles 2 festlegt. Die Abstreifhülse 10 ist auf die Kern
hülse 9 aufgesetzt und wird relativ zur Kernhülse 9 nach oben bewegt, um das
Spritzgießteil auszuwerfen, wenn die Form geöffnet wird.
Eine Grundbohrung 11 ist in der Kernhülse 9 ausgebildet, die sich von der Basis der
Kernhülse 9 zu einem Abschnitt nahe dem spitzen Ende der Kernhülse 9 erstreckt,
wobei die Kernhülse 9 die Innenfläche und den Boden des Spritzgießteiles 2 be
stimmt. Eine Trennplatte 12 ist in die Grundbohrung 11 eingesetzt, so daß sie sich
von der Basis der Grundbohrung 11 bis zu einem Abschnitt erstreckt, der von dem
vorderen Ende der Grundbohrung 11 einen bestimmten Abstand aufweist, so daß
hierdurch der Raum in der Grundbohrung 11 in einen linken Teil, einen Kühlmittelzu
laufkanal 13a, und in einen rechten Teil, einen Kühlmittelablaufkanal 13b getrennt ist,
um einen Kühlkanal innerhalb der Kernhülse 9 zu bilden. Die Kernhülse 9 ist auf einer
Befestigungsplatte 14 befestigt und der linke Seitenteil der Grundbohrung 11 ist mit
einem Wasserzuführungskanal 15, der in der Befestigungsplatte 14 ausgebildet ist,
über eine Verbindungsausnehmung 17a verbunden, während der rechte Seitenteil
der Grundbohrung 11 mit einem Wasserabführungskanal 16 über eine Verbin
dungsöffnung 17b kommuniziert, der in der Befestigungsplatte 14 vorgesehen ist. Die
Verbindung zwischen dem Wasserzuführungskanal 15 und der Verbindungsöffnung
17a sowie zwischen dem Wasserabführungskanal 16 und der Verbindungsausneh
mung 17b sind durch O-Ringe 18 abgedichtet.
An der Innenfläche der Kernhülse 9, die den Boden des Spritzgießteiles 2 begrenzt,
d. h. an einer Oberseite bzw. an einem Kernboden 19 der Grundbohrung 11 ist eine
Rippe 20 ausgebildet, derart, daß sie in den Kühlkanal vorspringend ausgebildet ist
und sich im wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung des Kühlwassers erstreckt.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, erstreckt sich die Rippe 20 diametral und rechtwinklig zur
Trennwand 12. In Abhängigkeit vom Einspritzdruck oder dergleichen kann eine Mehr
zahl paralleler Rippen 20' vorgesehen sein, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. In jedem Fall
sollten die Rippe 20 oder die Rippen 20' so ausgebildet sein, daß sie sich im wesentli
chen parallel zur Strömungsrichtung des Kühlwasserstromes in dem Kühlkanal er
strecken. Durch die Rippe 20 oder die Rippen 20' ist der Endabschnitt 21 der Kern
hülse 9 wesentlich verstärkt und entsprechend kann der Endabschnitt 21 in seiner
Dicke verhältnismäßig gering ausgebildet sein, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist.
Die Rippe 20 bzw. die Rippen 20' können einen beliebigen Querschnitt besitzen, vor
ausgesetzt, daß er nicht zu toten Ruhezonen für die Kühlwasserströmung führt. Zum
Beispiel kann der Querschnitt der Rippe 20 rechteckig, trapezförmig und nach ihrem
vorderen freien Ende kegelförmig zulaufen, dreieckig oder halbkreisförmig sein.
Wenn die Form geschlossen ist, d. h. wenn der Kern 1b gegen die Formplatte 1a ge
preßt wird, wird geschmolzenes Kunstharz in den Formhohlraum 3 eingespritzt. Ob
wohl während der Einspritzung auf die Endfläche der Kernhülse 9 ein hoher Einspritz
druck wirkt und der Endabschnitt 21 der Kernhülse 9 eine verhältnismäßig geringe
Dicke aufweist, widersteht der Endabschnitt 21 infolge der Rippe 20 oder der Rippen
20' dem hohen Einspritzdruck. Das geschmolzene, in den Formhohlraum 3 einge
spritzte Kunstharz ist in einem Bereich nahe der Düse 6 am heißesten, d. h. in einem
Abschnitt, der den Boden des Spritzgießteiles 2 bildet. Wenn jedoch das Kühlwasser
durch den Kühlkanal über das obere Ende der Trennwand 12, bei welchem der
Kühlmittelzulaufkanal 13a in den Kühlmittelablaufkanal 13b übergeht, hinweg durch
den Kern 1b strömt, kommt das Kühlwasser mit dem Kernboden 19 nahe der Endflä
che und der Oberfläche der Rippe 20 in Berührung und entsprechend findet ein
Wärmeaustausch in einem verhältnismäßig großen Oberflächenbereich statt, wo
durch der Endabschnitt der Kernhülse 9 schnell gekühlt werden kann. Da außerdem
die Dicke des Endabschnittes 21 der Kernhülse 9 gering ist, kann ein schneller Wär
meaustausch zwischen der Endfläche der Kernhülse 9 und dem Kernboden 19 der
Kernhülse 9 stattfinden, wodurch das geschmolzene Kunstharz, das den Boden des
Spritzgießteiles 2 bildet, schnell gekühlt werden kann und erstarrt und entsprechend
die Spritzgieß-Zykluszeit verkürzt werden kann.
Da außerdem die Rippe 20 in dem Kühlkanal an einem Wendepunkt vorgesehen ist,
an dem das Kühlwasser parallel zur Strömungsrichtung des Kühlwasserflusses seine
Strömungsrichtung umkehrt, werden durch die Rippe 20 keine strömungslosen Totbe
reiche der Kühlwasserströmung erzeugt und entsprechend wird der Grenzschicht-
Wärmeübergangskoeffizient nicht verringert, wodurch die Kühleffektivität im Endab
schnitt 21 der Kernhülse 9 weiter verbessert wird.
In den Fig. 4 und 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel
gezeigt. Da dieses Ausführungsbeispiel sehr ähnlich demjenigen ist, das in den Fig. 1
und 2 erläutert ist, sind diejenigen Teile, die analog zum ersten Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 1 und 2 vorgesehen sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und
werden nicht noch einmal erläutert.
Der Hauptunterschied zwischen diesem Ausführungsbeispiel und dem vorerläuterten
Ausführungsbeispiel besteht darin, daß der obere Endabschnitt der Grundbohrung 11
im Querschnitt kegelstumpfförmig ausgebildet ist und sich in Richtung des Kernbo
dens 19 verjüngt, wie dies klar in Fig. 4 gezeigt ist. Diese Struktur verstärkt weiter den
Endabschnitt 21 der Kernhülse 9 und gestattet es, daß der Endabschnitt 21 in seiner
Dicke in dem Bereich, der der Düse 6 unmittelbar gegenüberliegt, weiter verringert
werden kann. Obwohl der Endabschnitt 21 in diesem besonderen Ausführungsbei
spiel eine kegelstumpfförmige Gestalt besitzt, kann der Endabschnitt auch eine Ke
gelpyramide, eine Halbkugel oder dergleichen aufweisen, wobei nur gewährleistet
werden muß, daß die Querschnittsfläche sich in Richtung des Kernbodens 19 bzw. in
Richtung der Düse 6 verringert.
Ein weiterer Unterschied besteht bei diesem Ausführungsbeispiel darin, daß ein Paar
gewellter Rippen 30 und 31 an dem Kernboden 19 an einer Stelle vorgesehen sind,
der gegenüber dem Abschnitt des Kernbodens 19, der der Düse 6 unmittelbar ge
genüberliegt, leicht versetzt ist. Die Wellungen der Rippen 30 und 31 sind pha
sengleich ausgeführt. Die Wellung der Rippen 30 und 31 vergrößert die Wärmeaus
tauschfläche zwischen dem Kühlmittel, das durch den Kühlkanal strömt, und dem
Kern weiter und, da die Wellungen der Rippen 30 und 31 in gleicher Phase verlaufen,
ist die Breite des Kühlmittelweges zwischen den Rippen gleichmäßig und konstant
gehalten und entsprechend überlagern die Wellungen der Rippen 30 und 31 nicht die
glatte Kühlmittelströmung zwischen den Rippen 30 und 31.
Claims (4)
1. Spritzgießform zum Spritzgießen eines rohrförmigen Teiles (2), das einen Boden an
einer Seite und eine Öffnung an der gegenüberliegenden, anderen Seite besitzt, mit
einer Formplatte (1a) und einem Kern (1b), die gemeinsam in geschlossenem Zu
stand einen Formhohlraum (3) entsprechend der Form des Spritzgießteils (2) begren
zen, einer Einspritzdüse (6), die an einer Stelle angebracht ist, die den Boden des
Spritzgießteils bestimmt, mit einem bis an die Rückseite des den Boden des rohrför
migen Spritzgießteils bildenden Kernbodens (19) führenden Kühlmittelzulaufkanal
(13a) und einem von dort wegführenden Kühlmittelablaufkanal (13b), dadurch ge
kennzeichnet, daß auf der Rückseite des Kernbodens (19) im Übergangsbereich von
Kühlmittelzu- (13a) zu Kühlmittelablaufkanal (13b) mindestens eine Rippe (20; 20'; 30,
31) vorgesehen ist, die in den Kühlkanal hineinragt und mit ihrer Längserstreckung
parallel zur Strömungsrichtung ausgerichtet ist.
2. Spritzgießform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelzu
lauf- und Kühlmittelablaufkanäle (13a, 13b) aus einer Grundbohrung (11) gebildet
sind, die sich in Längsrichtung des Kernes (1b) erstreckt, wobei der Endabschnitt der
Grundbohrung (11) nahe des Kernbodens (19) im Querschnitt kegel- oder kegel
stumpfförmig ausgebildet ist.
3. Spritzgießform nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippe
(30, 31) gewellt ist.
4. Spritzgießform nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippe
(30, 31) in dem Kern (1b) an einer Stelle ausgebildet ist, die leicht gegenüber der
Stelle des Kernbodens (19) versetzt ist, die der Einspritzdüse (6) unmittelbar gegen
überliegt.
Applications Claiming Priority (2)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE19908936A1 (de) * | 1999-03-02 | 2000-09-07 | Feinwerktechnik Wetzlar Gmbh | Spritzgießvorrichtung und Verfahren zur Herstellung präzisionsoptischer und präzisionsmechanischer Teile aus einem thermoplastischen Kunststoff |
Families Citing this family (1)
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- 1987-08-25 DE DE19873728325 patent/DE3728325C2/de not_active Expired - Fee Related
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DE19908936C2 (de) * | 1999-03-02 | 2002-10-31 | Feinwerktechnik Wetzlar Gmbh | Spritzgießvorrichtung und Verfahren zur Herstellung präzisionsoptischer und präzisionsmechanischer Teile aus einem thermoplastischen Kunststoff |
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DE3728325A1 (de) | 1988-03-10 |
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