DE3926357A1 - Spritzgiesseinrichtung mit einem nadelverschluss - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Spritzgießeinrichtung und insbesondere eine Spritzgießeinrichtung mit einem Nadelverschluß des Anschnittes.

Es besteht ein zunehmender Bedarf an Heißkanal-Spritzgießsystemen für große Volumina. Dies erfordert große Anschnitte und entsprechend Ventilteile oder Verschlußnadeln von großem Durchmesser. Das Problem mit Ventilteilen von großem Durchmesser ist bisher das gewesen, daß sie anhaften, da sie zuviel Wärme nach vorwärts zum Anschnitt leiten. Infolgedessen müßte der Gießzyklus verlangsamt werden, um eine größere Abkühlzeit zu schaffen, wodurch die Effektivität verringert wird und an den Formteilen häufig unschöne Angußmarken oder Anschnittmarkierungen verbleiben.

Die Verwendung von isolierenden Lufträumen oder Luftspalten ist auf dem Gebiet der Spritzgießtechnik bekannt. Zum Beispiel werden normalerweise Lufträume oder Luftspalte vorgesehen zwischen einer beheizten Düse und einer umgebenden, gekühlten Formhohlraumplatte. Außerdem ist die Anwendung eines Luftraumes oder Luftspaltes benachbart zu einem leitfähigen Stopfen in einer Ventilnadel in der US-PS 45 21 179, veröffentlicht 4. Juni 1985 des Anmelders, die sich auf das Kernlenk-Anschnittspritzgießen bezieht, gezeigt. Bei dieser Anwendung besteht jedoch keine besondere Notwendigkeit oder Relevanz für eine hohe bauliche Festigkeit, da das Ventilteil oder die Verschlußnadel keinen fortgesetzten Stoßbeanspruchungen ausgesetzt ist, wenn sie schließt.

Es ist demzufolge ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Schwierigkeiten des Standes der Technik bei einer Spritzgießeinrichtung der eingangs genannten Art zumindest teilweise durch eine Ventilnadelkonstruktion zu überwinden, die ohne die Gefahr eines Festgehens ihrem leitfähigen Bereich eine zusätzliche bauliche Festigkeit verleiht.

Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß eine Spritzgießeinrichtung, insbesondere eine Heißkanal-Spritzgießeinrichtung mit Nadelventilverschluß des Anschnittes vorgesehen, die aufweist eine beheizte Düse, die in einer Bohrung in einer Formhohlraumplatte sitzt, wobei die Düse eine Mittelbohrung aufweist, die sich durch die Düse hindurcherstreckt, um ein langgestrecktes Ventilteil mit einer vorderen Spitze und einem hinteren Ende aufzunehmen und um einen Schmelzekanal zu bilden, der sich in der Mittelbohrung und um zumindest einen vorderen Abschnitt des Ventilteiles erstreckt, um Schmelze zu einem Anschnitt zu fördern, der sich durch die Formhohlraumplatte zu einem Formhohlraum erstreckt, und eine Ventilteil-Betätigungseinrichtung, um das Ventilteil in Längsrichtung zwischen einer zurückgezogenen Offenstellung und einer vorgeschobenen Schließstellung, in der das Spitzenende des Ventilteiles in dem Anschnitt einsitzt, hin- und herzubewegen, wobei die erfindungsgemäße Spritzgießeinrichtung sich insbesondere dadurch auszeichnet, daß das Ventilteil einen integralen isolierenden Abschnitt zwischen einem verhältnismäßig langen Hauptabschnitt ausstrahlt, der sich vom hinteren Ende aus erstreckt und einen verhältnismäßig kurzen leitfähigen Abschnitt am vorderen Spitzenende des Ventilkörpers aufweist, wobei der leitfähige Abschnitt ein hochleitfähiges Metall enthält und der isolierende Abschnitt zumindest eine Längsrippe aufweist, die so angeordnet ist, daß sie das hochleitfähige Metall des leitfähigen Abschnittes abstützt.

Bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlich. In diesen zeigen:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Teiles eine Spritzgießeinrichtung nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung des gleichen Systems unter einem rechten Winkel zu Fig. 1 und

Fig. 3 eine perspektivische Teilschnittdarstellung des Teiles des Ventilkörpers, das den gerippten Isolierabschnitt zeigt.

Es wird zuerst auf Fig. 1 Bezug genommen, die eine Düse 10 zeigt, die in eine Bohrung 12 in einer Formhohlraumplatte 14 eingesetzt ist. Die Düse 10 besitzt eine Mittelbohrung 16, die axial ausgerichtet ist mit einem Anschnitt 18, der sich durch die Formhohlraumplatte 14 zu einem Formhohlraum 20 erstreckt. Die Düse 10 ist exakt in dieser Lage durch einen Isolierflansch 22, der gegen eine Umfangsschulter 24 sitzt, und durch einen Düsendichtungseinsatz 26 positioniert. Der Düsendichtungseinsatz 26, der in das vordere Ende 28 der Düse 10 eingeschraubt ist, besitzt einen zylindrischen Nasenabschnitt 30, der in einem Sitz 32 rund um den Anschnitt 18 aufgenommen ist sowie eine Kegelbohrung 34, die sich in übereinstimmende Ausrichtung mit der Mittelbohrung 16 der Düse 10 befindet und sich von dieser zu dem Anschnitt 18 erstreckt. Elektrische Plattenheizer 36, wie sie in einer kanadischen Patentanmeldung, eingereicht 1. Februar 1989 unter dem Titel "Profilierte Plattenheizer für Spritzgießdüsen" erläutert ist, sind an gegenüberliegenden Seiten der Düse 10 angeordnet, um die Düse 10 zu beheizen. Die Formhohlraumplatte 14 wird gekühlt, indem Kühlwasser durch Leitungen 38 gepumpt wird und ein isolierender Luftspalt bzw. Luftraum 40 ist zwischen der beheizten Düse 10 und der umgebenden, gekühlten Formhohlraumplatte 14 vorgesehen.

Ein Verteiler 42 ist am hinteren Ende 44 der Düse 10 durch Schrauben 46 befestigt. Der Verteiler 42 und die Düse 10 werden an Ort und Stelle positioniert durch einen Positionierkragen 48, der an der Rückplatte 50 durch Schrauben 52 befestigt ist. Die Rückplatte 50 ist ihrerseits mit der Formhohlraumplatte 14 durch - hier nicht gezeigte - Schrauben befestigt. Wie in Fig. 2 ersichtlich ist, wird der Verteiler 42 durch elektrische Plattenheizer 54 geheizt, die an gegenüberliegenden Seiten 56 angeordnet sind. Der beheizte Verteiler 42 ist thermisch von der umgebenden, gekühlten Rückplatte 50 durch einen isolierenden Luftraum der Luftspalte 58 getrennt, wobei nur ein minimaler Kontakt mit dem Positionierkragen 48 besteht.

Der Verteiler 42 besitzt eine Queröffnung 60, die groß genug ist, um durch diese hindurch ein bewegliches Betätigungsjoch 62 aufzunehmen. Das Joch 62 wird durch Schrauben 63 an dem hinteren Ende 64 eines langgestreckten Ventilteiles 66 befestigt, das in der Mittelbohrung 16 der Düse 10 aufgenommen ist. Die äußeren Enden 68 des Joches 62 sind durch eine Schraube 70 mit einer Stange 72 verbunden, die sich von einem hydraulisch betätigten Kolben 74 in einem Zylinder 76 erstreckt, der in die Rückplatte 50 eingesetzt ist. Eine Hochdruckdichtung 78 erstreckt sich rund um jede Kolbenstange 72, um eine Leckage zu verhindern. Das Kolbenpaar 74 wird übereinstimmend entsprechend einem bestimmten Zyklus aktiviert, um das Joch 62 und das Ventilteil 66 zwischen der zurückgezogenen Offenstellung, die in Fig. 1 gezeigt ist, und der vorgeschobenen Schließstellung, die in Fig. 2 gezeigt ist, und in der das vordere Spitzenende 80 des Ventilteiles in dem Anschnitt 18 einsitzt, hin- und herbewegt wird.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, erstreckt sich ein Schmelzekanal 82 , von einem zentralen Einlaß 84 am hinteren Ende 86 des Verteilers 42 zu dem Anschnitt 18, um unter Druck stehende Schmelze zu fördern. Der Kanal 82 teilt sich in zwei Zweigkanäle 88, die sich rund um die Öffnung 60 durch den Verteiler 42, in dem sich das Joch 62 hin- und herbewegt, erstrecken, und die in einen Raum 90 in der Mittelbohrung 16 rund um das Ventilteil 66 münden. Wenn das Ventilteil 66 sich in der zurückgezogenen Offenstellung befindet, dann strömt die Schmelze durch den Anschnitt 1, um den Formhohlraum 20 zu füllen. Eine Dichtungshülse 92 ist rund um das Ventilteil 66 in der Mittelbohrung 16 am hinteren Ende 44 der Düse 10 eingesetzt, um eine Leckage von unter Druck stehender Schmelze aus dem Raum 90 zu verhindern, wenn sich das Ventilteil 66 hin- und herbewegt.

Das Ventilteil 66 bzw. die Verschlußnadel 66 besitzt einen integralen Isolierabschnitt 94, der sich zwischen einem verhältnismäßig langen Hauptabschnitt 96, welcher sich vom hinteren Ende 64 aus erstreckt, und einen verhältnismäßig kurzen, leitfähigen Abschnitt 98 am vorderen spitzen Ende 80 der Ventilnadel erstreckt. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, besteht das Ventilteil 66 aus einem Stahlstab 100, der vom vorderen Ende 80 bearbeitet ist, um eine Anzahl von sich radial erstreckenden Längsrippen 102 zu bilden, umgeben durch einen äußeren Hülsenabschnitt 104. Wie gezeigt, erstreckt sich der äußere Hülsenabschnitt 104 zum vorderen Ende 80, um einen zentralen Sitz 106 zwischen den Rippen 102 und dem vorderen Ende 80 zu bilden. Ein zylindrischer Stopfen oder Einsatz 108 aus einer Beryllium-Kupfer-Legierung wird anschließend integral in den Sitz 106 hart eingelötet oder eingeschweißt, um das vordere Spitzenende 80 des Ventilteiles 66 zu bilden. Somit besitzt der isolierende Abschnitt 94 eine Anzahl von isolierenden Lufträumen 110 zwischen dem äußeren Hülsenabschnitt 104 und den Rippen 102, die Rippen 102 bilden jedoch eine strukturelle Lagerung bzw. bauliche Abstützung für den verhältnismäßig weichen Beryllium-Kupfer-Abschnitt 108, damit dieser den kontinuierlich wiederholt auftretenden Stoßkräften wiedersteht, wenn die Ventilnadel schließt. Dieses ist insbesondere bei Anwendungsfällen mit großen Volumen kritisch, bei denen Ventilteile oder Verschlußnadeln mit einem verhältnismäßig großen Durchmesser erforderlich sind.

Im Gebrauch wird das System montiert, wie dies in den Zeichnungen dargestellt ist, und elektrische Energie wird an die Leitungen 112, 114 zu den Plattenheizern 36, 54 geführt, um die Düse 10 und den Verteiler 42 auf eine bestimmte Betriebstemperatur zu erwärmen. Unter Druck stehende Schmelze von einer - nicht gezeigten - Gießmaschine wird in dem Schmelzekanal 82 durch den zentralen Einlaß 84 entsprechend eines bestimmten Zyklus eingespritzt. Der Hydraulikdruck zu den Zylindern 76 wird ebenfalls entsprechend diesem Zyklus gesteuert, um das Ventilteil 66 in der zurückgezogenen Offenstellung zu positionieren, wenn der Spritzgieß-Schmelzedruck bzw. -Einspritzdruck angelegt wird. Die Schmelze strömt durch den Raum 90 rund um jedes Ventilteil 66 und durch den Anschnitt 18, um den Formhohlraum 20 zu füllen.

Der Einspritzdruck wird anschließend eine zeitlang aufrechterhalten, um die Schmelze im Formhohlraum zu verdichten und anschließend treiben die Kolben 74 das Joch 62 und das Ventilteil 66 in die vordere Schließstellung, in der das Spitzenende 80 des Ventilteiles 66 in dem Anschnitt 18 einsitzt.

Der Spritzgießdruck wird anschließend entlastet und nach einer kurzen Abkühlphase wird die Form entlang der Teilungslinie 116 geöffnet, um das spritzgegossene Produkt auszuwerfen. Nach dem Auswerfen wird die Form geschlossen und der Hydraulikdruck wieder an die Zylinder 76 angelegt, um die Ventilteile 66 in die Offenstellung zurückzuziehen und der Einspritzdruck wird wieder angelegt, um die Formhohlräume 20 erneut zu füllen. Dieser Zyklus wird kontinuierlich mit einer Frequenz wiederholt, die von der Größe des Formhohlraumes und der Art des spritzgegossenen Materials abhängt. Jedesmal, wenn das Ventilteil 66 vorwärts in die Schließstellung angetrieben wird, tritt eine Stoßbelastung auf das vordere Spitzenende 80 des Ventilteiles 66 auf. Die Konfiguration eines isolierenden Abschnittes 94 des Ventilteils 66 beinhaltet Rippen 102, die einen Beryllium-Kupfer-Stopfen 108 abstützen bzw. lagern, um zu verhindern, daß dieser unter der ständigen Stoßbelastung beeinträchtigt wird, bzw. versagt. Die Lufträume 110 zwischen den Rippen 102 bilden eine thermische Barriere gegenüber einem Wärmeübergang entlang des Ventilteiles 66 von dem Hauptabschnitt 96 zu dem leitfähigen Abschnitt 98 am Spitzenende 80. Auch führt der leitfähige Abschnitt 98 zu einer schnelleren Abkühlung des leitfähigen Abschnittes, wenn er den Anschnitt 18 in der gekühlten Formhohlraumplatte 14 in der vorderen Schließstellung berührt. Diese Kombination des Isolierabschnittes 94 und des leitfähigen Abschnittes 98 führt zu einer sehr viel rascheren Abnahme der Temperatur des Spitzenendes 80, was seinerseits die Gefahr des Steckenbleibens oder Anhaftens reduziert, wenn die Form öffnet. Dies gestattet es, die Zykluszeit zu verringern, ohne daß ein nicht akzeptabler Verlust an baulicher Festigkeit des Ventilteiles 66 eintritt.

Obwohl die Erläuterung der Spritzgießeinrichtung mit einem Ventilteil, das einen gerippten Isolierabschnitt 94 und einen leitfähigen Abschnitt 98 am Spitzenende 80 aufweist, unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel erfolgte, begrenzt dieses die Erfindung nicht. Vielmehr sind verschiedene Abweichungen und Modifikationen von den gezeigten Ausführungsformen für den Fachmann offensichtlich. Zum Beispiel ist deutlich, daß der Isolierabschnitt 94 eine unterschiedliche Anzahl von Rippen 102 aufweisen kann, und daß die Konfiguration undd Abmessungen geändert werden können. Bezüglich des Umfanges der Erfindung wird insbesondere auf die beigefügten Ansprüche hingewiesen.

Die Erfindung betrifft eine Spritzgießeinrichtung mit Nadelverschluß, welche ein neues Ventilteil für großvolumige Anwendungsfälle aufweist. Das langgestreckte Ventilteil besitzt einen gerippten bzw. mit Rippen versehenen Isolierabschnitt zwischen dem Hauptstahlabschnitt und einem leitfähigen Abschnitt an dem Vorderende des Ventilteiles. Der leitfähige Abschnitt führt zu einer schnelleren Abkühlung, wenn das Spitzenende in den Anschnitt in der Schließstellung einsetzt. Der benachbarte Isolierabschnitt führt zu einer thermischen Barriere bzw. Unterbrechung, um den Wärmefluß entlang des Ventilteiles zu seinem leitfähigen Abschnitt zu vermindern. Diese Kombination von Isolier- und leitfähigem Abschnitt des Ventilteiles vermeidet ein Steckenbleiben des Spitzenendes des Ventilteiles wenn die Form öffnet und ermöglicht es so, daß die Zykluszeit des Spritzgießvorganges verringert wird. Der leitfähige Abschnitt besitzt vorzugsweise einen integralen Beryllium-Kupfer-Einsatz, der durch die radial sich erstreckenden Rippen des isolierenden Abschnittes gelagert und abgestützt ist, um der fortgesetzt wiederholten Stoßbelastung zu wiederstehen, die immer dann auftritt, wenn der Anschnitt geschlossen wird.

Claims (4)

1. Spritzgießeinrichtung mit einem Nadelverschluß, insbesondere Heißkanal-Spritzgießeinrichtung mit Nadelverschluß eines Anschnittes, mit einer beheizten Düse, die in einer Bohrung in einer Formhohlraumplatte sitzt, wobei die Düse eine Mittelbohrung aufweist, die sich durch die Düse hindurch erstreckt, um ein langgestrecktes Ventilteil mit einem vorderen Spitzende und einem hinteren Ende aufzunehmen und um einen Schmelzekanal zu bilden, der sich in der Mittelbohrung rund um zumindest einen vorderen Abschnitt des Ventilteiles erstreckt, um Schmelze zu einem Anschnitt zu fördern, der sich durch die Formhohlraumplatte zu einem Formhohlraum erstreckt, und mit einer Ventilteil-Betätigungsvorrichtung, um das Ventilteil in Längsrichtung zwischen einer zurückgezogenen Offenstellung und einer vorgeschobenen Schließstellung hin- und herzubewegen, in der das Spitzenende des Ventilkörpers in dem Anschnitt einsitzt, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilteil (66) einen integralen Isolierabschnitt (94) zwischen einem verhältnismäßig langen Hauptabschnitt (96), vorzugsweise aus Stahl, der sich von dem hinteren Ende (64) her erstreckt, und einem verhältnismäßig kurzen, leitfähigen Abschnitt (98) an dem vorderen Spitzenende (80) erstreckt, wobei der leitfähige Abschnitt (98) ein hochleitfähiges Metall (108) enthält und der Isolierabschnitt (94) zumindest eine Längsrippe (102) aufweist, angeordnet, um das hochleitfähige Metall (108) des leitfähigen Abschnittes (98) abzustützen.

2. Spritzgießeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierabschnitt (94) des Ventilteiles (66) eine Mehrzahl von Rippen (102) aufweist, die sich von einem äußeren Hülsenabschnitt (104) radial einwärts erstrecken.

3. Spritzgießeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der äußere Hülsenabschnitt (104) zu dem Spitzenende (80) erstreckt, um einen Sitz zwischen den Rippen (102) und dem Spitzenende (80) zu bilden und ein Einsatz (108) aus einem hochleitfähigen Material in dem Sitz aufgenommen ist, um den leitfähigen Abschnitt (98) zu bilden.

4. Spritzgießeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das hochleitfähige Material eine Beryllium-Kupfer-Legierung ist.