DE3936208C1

DE3936208C1 - Plastic material injection moulding tool - has one or more injection nozzles with pressure rated tubular inserts that have interchangeable channel members

Info

Publication number: DE3936208C1
Application number: DE19893936208
Authority: DE
Inventors: Otto 5880 Luedenscheid De Heuel
Original assignee: Hasco Normalien Hasenclever GmbH and Co
Current assignee: Hasco Hasenclever GmbH and Co KG
Priority date: 1989-10-31
Filing date: 1989-10-31
Publication date: 1991-01-24
Anticipated expiration: 2009-11-01

Abstract

An injection moudling tool for working a plastic material, includes one or more injection nozzles for filling one or more mould hollow sections, a hot channel or insualtion channel block, and a tubular insert in each nozzle. Each nozzle has a set of interchangeable channel members, and each tubular insert has a specific pressure useage value. ADVANTAGE - The tool is efficient and results in a pressure balance in the melt, which does not result in frictional heating.

Description

Die Erfindung betrifft ein Spritzgießwerkzeug zur Verar beitung plastischer Massen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. (Siehe auch Prospekt "Hochleistungsdüse" mit der Prospektnummer 7 876 320 der Firma HASCO-Normalien Hasenclever Co., D-5880 Lüdenscheid. Insbesondere wird verwiesen auf die Seite 4 des vorgenannten Prospektes, und zwar auf die HASCO-Hochleistungsdüse des Typs Z 104/N.)The invention relates to an injection molding tool for processing processing plastic masses according to the preamble of claim 1. (See also brochure "high-performance nozzle" with the prospectus number 7 876 320 from HASCO-Normalien Hasenclever Co., D-5880 Lüdenscheid. In particular, reference is made to page 4 of the aforementioned Brochures on the HASCO high-performance nozzle of the type Z 104 / N.)

Der Druckbedarf zum Füllen eines Formhohlraums eines Kunststoff-Spritzgießwerkzeuges ist je nach Größe und Gestalt eines Spritzgußteils unterschiedlich. Da von der Spritzgieß maschine auf das Angußsystem nur ein Druck von jeweils be stimmter einheitlicher Höhe ausgeübt werden kann, hat man in der Vergangenheit versucht, durch unterschiedlich dimen sionierte Angußkanäle des Werkzeuges den jeweils erforder lichen Druckbedarf für jedes Spritzgußteil auszubalancieren.The pressure required to fill a mold cavity Plastic injection mold depends on the size and shape of an injection molded part. Because of the injection molding machine on the sprue system only a pressure of be you can exercise a certain uniform amount tried in the past to diminish by different sioned sprue channels of the tool as required balance pressure requirements for each injection molded part.

Werden dahingegen unterschiedliche Teile mit nicht balan cierten Angußsystemen gefertigt, erfolgt eine Überladung der kleineren oder auch angußnahen Teile, was zu Ausschuß führt.In contrast, different parts with not balan cated sprue systems, overloading of the smaller parts or parts close to the gate, which leads to rejects.

In der DE-OS 28 10 409 ist ein Heißkanalblock für ein Kunststoffspritzgießwerkzeug vorgeschlagen worden, welcher gemäß Fig. 1 gleichlange heißkanalblockseitige Strömungskanäle aufweist, die zu den einzelnen Anspritzdüsen führen. Auf diese Weise sind gleichmäßige rheologische Verhältnisse mit dem Ziel gewährleistet, daß unter Berücksichtigung gleichförmiger Formraumverhältnisse die Spritzmasse mit demselben Druck zu den einzelnen Anspritzdüsen transportiert wird. Es ist leicht einzusehen, daß ein derartiger Heißkanalblock immer nur eine individuelle, d. h. werkzeugspezifische Baugruppe darstellen kann, welche in dieser Form praktisch keiner Normalisierung zugänglich ist.In DE-OS 28 10 409 a hot runner block for a plastic injection molding tool has been proposed which, according to FIG. 1, has flow channels of the same length on the hot runner block side, which lead to the individual injection nozzles. In this way, uniform rheological conditions are ensured with the aim that, taking into account uniform shape space conditions, the spray compound is transported to the individual injection nozzles with the same pressure. It is easy to see that such a hot runner block can only ever represent an individual, ie tool-specific assembly, which in this form is practically not accessible to normalization.

Andererseits hatte man gemäß Fig. 2 der DE-OS 28 10 409 (vgl. dort insbesondere S. 11 letzter Abs. sowie S. 12) bei Mehrfachformen eine Durchflußregulierung vorgesehen, indem jeder Kanalweg mit einem gesondert einstellbaren Schieber gedrosselt werden konnte. Der Nachteil von Drosselanordnungen allgemein, also auch von mehr oder weniger verengten Düsen spitzen von Anspritzdüsen, besteht jedoch darin, daß mit einer Drosselung der zuströmenden Kunststoffschmelze eine friktionsbedingte Temperaturerhöhung auftritt, die für manche Kunststoffe eine erhebliche Qualitätseinbuße bedeutet. So duldet beispielsweise Polyamid 6.6 nur eine maximale Tempe raturabweichung von 10°C (zwischen 295° und 305°C).On the other hand, according to FIG. 2 of DE-OS 28 10 409 (see in particular p. 11 last paragraph and p. 12) Multiple forms of flow regulation provided by each channel path with a separately adjustable slide could be throttled. The disadvantage of throttle arrangements general, also from more or less narrowed nozzles tip of spray nozzles, however, is that with a throttling of the inflowing plastic melt frictional temperature increase occurs, which for some Plastics means a significant loss in quality. So Polyamide 6.6, for example, only tolerates a maximum temperature temperature deviation of 10 ° C (between 295 ° and 305 ° C).

Ausgehend von dem eingangs beschriebenen bekannten Spritz gießwerkzeug dieser Gattung (siehe a. a. O. Prospekt "Hoch leistungsdüse . . ."), hat die Erfindung die Aufgabe, auch unter Zugrundelegung eines weitestgehend normalisierten Verteilerblocks, wie Heißkanalblock oder Isolierkanalblock, wenigstens annäherungsweise eine Druckbalance der die einzel nen Anspritzdüsen durchströmenden Kunststoffschmelze zu schaf fen, ohne daß die Druckbalance selbst zu einer unzulässigen Friktionserwärmung der Schmelze führt.Starting from the known spray described above casting tool of this type (see above mentioned brochure "Hoch power nozzle. . . "), the invention has the task even on the basis of a largely normalized Manifold blocks, such as hot runner block or insulating duct block, at least approximately a pressure balance of the individual to create plastic melt flowing through injection nozzles fen without the pressure balance itself becoming an impermissible Frictional heating of the melt leads.

Diese Aufgabe wird entsprechend der Erfindung dadurch gelöst, daß jeder Anspritzdüse ein Satz gegeneinander aus tauschbarer, voneinander unterschiedliche Massekanal-Durch messer aufweisender rohrförmiger Einsätze und jedem rohr förmigen Einsatz eine spezifische Druckverbrauchsgröße zuge ordnet sind.This object is achieved according to the invention solved that each gating nozzle one set against each other exchangeable, different mass channel through tubular inserts with knives and each tube a specific pressure consumption size are arranged.

Die Erfindung geht zunächst davon aus, daß die in Frage kommenden Anspritzdüsen, wie z. B. nadelgesteuerte Anspritzdüsen, nadellose beheizte Anspritzdüsen und nadellose unbeheizte Anspritzdüsen, einen rohrförmigen Einsatz (Durchflußrohr) aufweisen, dessen axiale Länge einen erheblichen Anteil an der axialen Gesamtlänge der Anspritzdüse aufweist. Häufig ist die axiale Länge des rohrförmigen Einsatzes nur unwesentlich geringer als die axiale Gesamtlänge der Anspritzdüse. Die Erfindung versieht nun derartige rohrförmige Einsätze bei unveränderten Außen maßen mit unterschiedlichen Massekanal-Durchmessern.The invention initially assumes that the injection nozzles in question, such as B. needle-controlled injection nozzles, needleless heated Injection nozzles and needleless, unheated injection nozzles, one have tubular insert (flow tube), the axial Length a significant proportion of the total axial length the injection nozzle has. Often the axial length of the tubular insert only slightly less than that total axial length of the injection nozzle. The invention provides now such tubular inserts with unchanged exterior dimensions with different mass channel diameters.

Dies hat zur Folge, daß ein rohrförmiger Einsatz mit geringerem Massekanal-Durchmesser einen raschen Schmelzmasse durchfluß, also einen niedrigeren Druck, erbringt. Anderer seits ergibt eine Durchmesservergrößerung des Massekanals bei Verlangsamung der Fließgeschwindigkeit der Schmelze eine Druckerhöhung.As a result, a tubular insert with a smaller melt channel diameter a quick melt mass Flow, that is, a lower pressure. Other on the one hand results in an increase in the diameter of the mass channel Slowing the flow rate of the melt one Pressure increase.

Der erfindungsgemäße Vorteil besteht hierbei insbesondere darin, daß die mit der Veränderung des Massekanal-Durchmessers einhergehenden Veränderungen der Friktionsverhältnisse ver nachlässigbar gering sind, da die Veränderung des Strömungs querschnittes nicht, wie bei den drosselblendenartigen Anord nungen des Standes der Technik, schlagartig sondern vielmehr über einen sehr langen Strömungsweg verteilt, erfolgt.The advantage according to the invention here is in particular in that with the change in the mass channel diameter accompanying changes in the friction ratio ver are negligible because of the change in flow not cross-section, as with the throttle-like arrangement State of the art, suddenly, but rather distributed over a very long flow path.

Im Unterschied zum eingangs beschriebenen bekannten Werk zeug (s. Prospekt "Hochleistungsdüse . . ."), wonach die vorbe kannte Hochleistungsdüse des Typs Z 104/N zwar einen geson derten rohrförmigen Einsatz aufweist, der aber - weil einge schrumpft - nicht ohne weiteres auswechselbar ist, schafft die Erfindung einen Satz gegeneinander austauschbarer rohr förmiger Einsätze.In contrast to the well-known work described at the beginning stuff (see brochure "high-performance nozzle..."), according to which the known high-performance nozzle type Z 104 / N a derten tubular insert, but - because turned shrinks - is not easily interchangeable, creates the invention a set of interchangeable tube shaped inserts.

Jedem einzelnen erfindungsgemäßen rohrförmigen Einsatz, der sich von dem anderen hinsichtlich seines Massekanal-Durch messers unterscheidet, ist eine spezifische Druckverbrauchs größe zugeordnet. Diese Druckverbrauchsgrößen lassen sich grundsätzlich in Abhängigkeit vom Maschinendruck, der Schmelz temperatur und des Kunststoffes nach an sich bekannten Ver fahren bestimmen. Am bekanntesten sind in diesem Zusammen hang die Berechnungsverfahren nach MOLDFLOW der MOLDFLOW PTY LTD und "CADMOULD" des Institus für Kunststoffverar beitung der RWTH Aachen. Each individual tubular insert according to the invention, which differs from the other in terms of its mass channel through knife differs is a specific pressure consumption size assigned. These pressure consumption sizes can be basically depending on the machine pressure, the enamel temperature and the plastic according to known Ver determine driving. The best known are in this together the MOLDFLOW calculation methods depend on the MOLDFLOW PTY LTD and "CADMOULD" from the Institute of Plastics Processing processing of the RWTH Aachen.

Der Vorteil, den die Erfindung dem Anwender vermittelt, besteht insbesondere darin, daß er nun in Abhängigkeit vom erforderlichen Druckprofil der einzelnen Formhohlräume in der Lage ist, sich die einzelnen Anspritzdüsen seines Verteiler systems baukastenmäßig zusammenzusetzen, d. h. den untereinan der gleichen Anspritzdüsen jeweils gesondert einen rohrförmi gen Einsatz mit der erforderlichen spezifischen Druckver brauchsgröße zuzuordnen. So ist es dem Anwender auch mög lich, das Erprobungsstadium eines neuen Werkzeuges zeitlich relativ kurz zu halten, da Nachbesserungen in der Balance der einzelnen Anspritzdüsen durch einfaches Austauschen der rohr förmigen Einsätze mit realtiv geringem zeitlichen und bau lichen Aufwand möglich sind.The advantage that the invention conveys to the user consists in particular in the fact that it now depends on required pressure profile of the individual mold cavities in the Is able to look at the individual gates of its manifold systems to be put together in modular form, d. H. the one below the other the same gating nozzles each separately a tubular use with the required specific pressure ratio assign size. So it is also possible for the user timely, the testing stage of a new tool to keep relatively short, since improvements in the balance of the individual injection nozzles by simply replacing the tube shaped inserts with relatively short time and construction effort are possible.

Die Erfindung ist nicht nur auf Einfach-Anspritzdüsen sondern ebenfalls auf Mehrfach-Anspritzdüsen anwendbar, die beispielsweise vier Düseneinsätze aufweisen können. Derar tige Mehrfach-Anspritzdüsen werden bekanntlich für Mehrfach- Werkzeuge mit verhältnismäßig kleinen Formhöhlungen sowie für Präzisteile (z. B. Zahnräder) mit mehreren Anspritzpunk ten verwandt.The invention is not only based on single injection nozzles but also applicable to multiple injection nozzles that can have, for example, four nozzle inserts. Derar term multiple injection nozzles are known for multiple Tools with relatively small mold cavities as well for precision parts (e.g. gear wheels) with several injection points ten related.

In der vorveröffentlichten DE-OS 34 31 173 ist eine An spritzdüse mit einem austauschbaren rohrförmigen Einsatz beschrieben. Im Unterschied zur Erfindung bildet der bekannte rohrförmige Einsatz lediglich ein Verschleißbauteil, welches bei Bedarf, z. B. nach Verwendung abrasiver Kunststoff-Beimengungen, leicht gegen ein ansonsten bau gleiches Ersatzteil ausgetauscht werden kann.In the previously published DE-OS 34 31 173 An spray nozzle described with an interchangeable tubular insert. In contrast to the invention, the known tubular insert forms only a wear component, which if necessary, for. B. after use abrasive plastic admixtures, easy against an otherwise build same spare part can be replaced.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der rohr förmige Einsatz eine kegelstumpfförmige Außenmantelfläche auf und ist in eine anspritzdüsenseitige Aufnahme mit korrespon dierend kegelstumpfförmiger Innenmantelfläche einsetzbar. Zweckmäßig ist die Konizität beider kegelstumpfförmiger Mantel flächen die eines Normkegels von 1 : 50. Durch diese Merkmale ist eine besonders leichte Auswechselbarkeit (leichte Montier barkeit und leichte Demontierbarkeit) jedes rohrförmigen Ein satzes bei guten Wärmeübertragungsverhältnissen erzielt worden. Auch ermöglicht die Konuspassung einen spielfreien Sitz.In a further embodiment of the invention, the tube shaped insert on a truncated cone-shaped outer surface and is in a nozzle-side receptacle with a correspon can be used with a truncated cone-shaped inner surface. The conicity of both truncated conical shells is expedient surfaces of a standard cone of 1:50. Through these features is a particularly easy interchangeability (light mounting availability and easy disassembly) of any tubular one rate achieved with good heat transfer conditions been. The cone fit also enables a backlash-free Seat.

Nachfolgend sind bevorzugte Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigtPreferred exemplary embodiments are explained below. It shows

Fig. 1 eine Längsschnittansicht durch einen Heißkanal block eines Kunststoffspritzgießwerkzeuges mit zwei Anspritz düsen, Fig. 1 is a longitudinal sectional view through a hot runner block a Kunststoffspritzgießwerkzeuges Anspritz with two nozzles,

Fig. 2 eine der in Fig. 1 nur in Ansicht dargestellten Anspritzdüsen im axialen Längsschnitt, deren rohrförmiger Einsatz (mit einem verhältnismäßig geringen Massekanal-Durch messer versehen) gegen einen gemäß Fig. 2 is one of the in Fig. 1 only shown spray nozzles in axial longitudinal section, the tubular insert (provided with a relatively small mass channel diameter) against a according

Fig. 3 im Längsschnitt gezeigten rohrförmigen Einsatz mit größerem Massekanal-Durchmesser austauschbar ist und Fig. 3 is shown in longitudinal section tubular insert with a larger mass channel diameter is interchangeable and

Fig. 4 eine Mehrfach-Anspritzdüse. Fig. 4 shows a multiple injection nozzle.

Gemäß Fig. 1 weist ein mit 10 bezeichneter Heißkanal block, dessen Heizpatronen nicht eingezeichnet sind, eine Zuführung 11 zum Anschluß an die Maschinendüse auf. Außerdem sind sich an die Zuführung 11 anschließende Verteilerkanäle 12, 13, 14 vorhanden. An jeden Verteilerkanal 14 sei nun - bezogen auf das dargestellte Beispiel - je eine Anspritzdüse 15 angeschlossen.Referring to FIG. 1, a hot runner block designated 10, the heating cartridges are not shown, a feed 11 for connection to the machine nozzle on. In addition, there are distribution channels 12, 13, 14 connected to the feed 11 . One injection nozzle 15 is now connected to each distribution channel 14 , based on the example shown.

Die in Fig. 2 dargestellte Anspritzdüse 15 weist ein Gehäuse 16, eine Rohrpatrone 17 mit Wendelrohrheizung 18 und eine letztere umgebende Hülse 19 auf. Die elektrische Energie-Einspeisung erfolgt über ein Metallschlauchkabel 20 mit Quetschhülse 21. The injection nozzle 15 shown in FIG. 2 has a housing 16 , a tube cartridge 17 with a spiral tube heater 18 and a sleeve 19 surrounding the latter. The electrical energy is fed in via a metal hose cable 20 with a ferrule 21 .

Der Gehäuseinnenraum 22 der Anspritzdüse 15 ist über einen Deckel 23 mittels Deckelhalteschrauben 25 verschlossen. Innerhalb des Gehäuses 16, innerhalb einer kreiszylindrischen Innenbohrung 26 der Rohrpatrone 17 und innerhalb einer Bohrung 27 des Deckels 23 ist ein rohrförmiger Einsatz 28 formschlüs sig gehalten.The housing interior 22 of the injection nozzle 15 is closed by a cover 23 by means of cover retaining screws 25 . Within the housing 16 , within a circular cylindrical inner bore 26 of the tubular cartridge 17 and within a bore 27 of the cover 23 , a tubular insert 28 is held positively.

Der rohrförmige Einsatz 28 mit kreiszylindrischer Mantel fläche 29 weist einen kreiszylindrischen Massekanal 24 mit einem Durchmesser A_I auf, welcher wesentlich kleiner ist als der Durchmesser A_II des Massekanals 24 des in Fig. 3 isoliert dargestellten rohrförmigen Einsatzes 28.The tubular insert 28 with a circular cylindrical jacket surface 29 has a circular cylindrical mass channel 24 with a diameter A _I , which is substantially smaller than the diameter A _{II of} the mass channel 24 of the tubular insert 28 shown in isolation in FIG. 3.

Es bleibt zu bemerken, daß der rohrförmige Einsatz 28 gemäß Fig. 2 und der rohrförmige Einsatz 28 gemäß Fig. 3 in ihrer äußeren Gestalt identisch sind, so daß ein Austausch der beiden Bauteile 28 ohne weiteres möglich ist.It should be noted that the tubular insert 28 according to FIG. 2 and the tubular insert 28 according to FIG. 3 are identical in their outer shape, so that an exchange of the two components 28 is readily possible.

Aus den beiden unterschiedlichen Innendurchmessern A_I und A_II ergeben sich unterschiedliche Strömungs- und Druck verhältnisse. Und zwar baut sich im rohrförmigen Einsatz 28 mit dem Durchmesser A_I gemäß Fig. 2 ein geringerer Druck auf als im rohrförmigen Einsatz 28 (mit größerem Innendurch messer A_II) gemäß Fig. 3.Different flow and pressure conditions result from the two different inner diameters A _I and A _II . Namely, a lower pressure builds up in the tubular insert 28 with the diameter A _I according to FIG. 2 than in the tubular insert 28 (with a larger inner diameter A _II ) according to FIG. 3.

Die Düsenspitze 32 (mit Austrittsöffnung 33 für die Kunststoffschmelze) kann, wie im vorliegenden Falle, mit dem Bauteil 28 einstückig sein oder in nicht dargestellter Weise ein gesondertes Bauteil bilden.The nozzle tip 32 (with outlet opening 33 for the plastic melt) can, as in the present case, be in one piece with the component 28 or form a separate component in a manner not shown.

Jeder Anspritzdüse 15 wird nach Art eines Baukastens ein Satz voneinander unterschiedliche Massekanal-Durchmesser A aufweisender rohrförmiger Einsätze 28 zugeordnet. Einem solchen Anspritzdüsen-Bausatz kann sodann in Abhängigkeit von dem verfügbaren Maschinendruck, der Temperatur der Schmelze und der Konsistenz der Schmelze eine Tabelle beige geben werden, aus welcher sich die konkrete Druckverbrauchs größe für jeden einzelnen rohrförmigen Einsatz 28 mit bestimm tem Durchmesser A seines Massekanals 24 ablesen läßt.Each injection nozzle 15 is assigned, in the manner of a modular system, a set of tubular inserts 28 having different mass channel diameters A. Such an injection nozzle kit can then be given a table depending on the available machine pressure, the temperature of the melt and the consistency of the melt, from which the concrete pressure consumption size for each individual tubular insert 28 with a certain diameter A of its mass channel 24 reads.

Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der gemäß Fig. 2 im wesentlichen nur dadurch, daß die Einspritzdüse 15 mehrere kurze Einzeldüsenansätze 30 zur Bildung eines Mehrfach-Spritzkopfes aufweist.The embodiment shown in FIG. 4 differs from that according to FIG. 2 essentially only in that the injection nozzle 15 has a plurality of short individual nozzle attachments 30 to form a multiple spray head.

Die Einzeldüsenansätze 30 werden über etwa hosenstück artig angeordnete Masse-Zufuhrkanäle 31 eingespeist, welche wiederum durch einen rohrförmigen Einsatz 28 mit einem Masse kanal 24 des Durchmessers A_III versorgt werden.The individual nozzle approaches 30 are fed via mass-supply channels 31 arranged in the manner of trousers, which in turn are supplied by a tubular insert 28 with a mass channel 24 of diameter A _III .

Der rohrförmige Einsatz 28 speist im vorliegenden Falle die vier Einzeldüsenansätze 30.In the present case, the tubular insert 28 feeds the four individual nozzle attachments 30 .

Der Innendurchmesser A_III des Massekanals 24 des rohr förmigen Einsatzes 28 gemäß Fig. 4 kann - analog zu den Bei spielen gemäß den Fig. 2 und 3 - gegen rohrförmige Einsätze 28 anderer Innendurchmesser A ausgetauscht werden. Die miteinan der analogen Bauteile entsprechend den Fig. 2-4 tragen iden tische Bezugsziffern.The inside diameter A _{III of} the mass channel 24 of the tubular insert 28 according to FIG. 4 can be exchanged for tubular inserts 28 of other inside diameters A, analogously to the case according to FIGS. 2 and 3. The miteinan of the analog components according to FIGS . 2-4 have identical reference numerals.

Claims

1. Injection mold for processing plastic Mas sen, in particular plastic injection mold, with at least two spray nozzles for filling one or more rer mold cavities carrying manifold blocks, such as hot runner or insulating channel block, wherein each spray nozzle has at least one tubular insert with a circular cylindrical mass channel, the axial length of one has a significant portion of the total axial length of the injection nozzle, characterized in that each injection nozzle ( 15 ) has a set of interchangeable, different mass channel diameters (A; A _I -A _III ) having tubular inserts ( 28 ) and each tubular insert ( 28 ) a specific pressure consumption size is assigned.

2. Injection molding tool according to claim 1, characterized in that the tubular insert ( 28 ) has at one end a truncated cone-shaped outer surface and can be used in a spray nozzle-side receptacle with a corresponding frustoconical inner surface.

3. Injection mold according to claim 2, characterized records that the taper of both truncated cone-shaped mantle surfaces is that of a standard cone of 1:50.