DE4123564C2 - Isolierende und elastische Distanzscheibe für Spritzgießwerkzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine isolierende und elastische Distanzscheibe für Spritzgießwerkzeuge. Solche Distanzscheiben werden zur Bildung eines Luftspaltes genauer Breite zwi­ schen erwärmten und gekühlten Bauteilen einer Spritzgußanlage vorgesehen.

Die Verwendung von Distanzscheiben oder Druckpolstern, die dazu dienen, isolierende Lufträume vorzusehen und dabei sehr beachtlichen Einspritzkräften widerstehen, sind allgemein bekannt. Zum Beispiel ist ein starres Druckpolster aus Titan, zur Verminde­ rung von Wärmeverlust angebracht, gezeigt zwischen dem erhitzten Rohrverteiler und der gekühlten Rückplatte in der US 4,768,945. Diese Druckpolster sind nicht nur teuer, sondern weisen auch den Nachteil auf, daß sie nicht elastisch sind, um thermische Ex­ pansion und/oder kleinere Schwankungen in Bauteiletoleranzen und Einspritzkräften zuzulassen. Eine kombinierte Dichtungs- und Haltebüchse mit einem etwas elastischen äußeren Flanschabschnitt für eine Spritzgußanlage mit Ventilzulauf ist beschrieben in der US 4,740,151. Die US 4,588,367 zeigt ein Stützelement, welches kompressibel ist, um thermische Expansion zuzulassen. Während diese bekannten Vorrichtungen oder Anordnungen für besondere Situationen und Anwendungen geeignet sind, haben sie den Nachteil, daß sie relativ teuer herzustellen sind und keine breite Anwendung bei ei­ ner Vielzahl verschiedener Spritzgußanlagen finden. Ferner ist im Zuge der Entwicklung kleinerer Spritzgußanlagen und der Verwendung stärker temperaturempfindlicher Spritzgußmaterialien der Elastizitätsgrad und die verminderte thermische Leitfähigkeit der Distanzscheibe viel kritischer geworden.

Dementsprechend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine verbesserte Distanz­ scheibe zu schaffen, welche die Eigenschaften Festigkeit, Elastizität und verminderte thermische Leitfähigkeit kombiniert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Ausführungsformen und Verbesserungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung gezeigten Ausfüh­ rungsbeispiels näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Abschnitts einer Spritzgußanlage, die eine Di­ stanzscheibe gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zeigt;

Fig. 2 eine teilweise abgeschnittene isometrische Ansicht der in Fig. 1 gezeigten Distanzscheibe und

Fig. 3 eine Schnittansicht eines Abschnitts einer Spritzgußanlage, welche zwei Distanzscheiben verwendet, die gemeinsam angebracht sind, um die Breite des isolierenden Luftraums zu verdoppeln.

Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen, welche einen Abschnitt einer Spritzgußan­ lage mit vielen Hohlräumen zeigt, die Distanzscheiben 10 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform verwendet. Eine Schmelzpassage 12 verläuft von einem gemeinsa­ men Zulauf 14 in einer Rohrverteilerverlängerung 16 zu einem länglichen Rohrverteiler 18, wo sie sich auf eine Anzahl von Auslässen 20 verzweigt. Jeder Auslaß 20 führt zu einer erhitzten Sonde (probe) 22, welche der Sonde ähnlich ist, die beschrieben ist in der US 4,576,567. Obzwar eine besondere Anlage gezeigt ist, die aufgeheizte Sonden 22 verwendet, können die Distanzscheiben 10 gemäß der Erfindung genausogut bei einer Vielzahl anderer Einspritzgußanlagen verwendet werden, die entweder aufgeheiz­ te Sonden oder aufgeheizte Düsen verwenden.

Der längliche Rohrverteiler 18 wird durch ein elektrisches Heizelement 24 aufgeheizt, welches einteilig in dieses eingelötet ist. Der Rohrverteiler 18 wird in seiner Stellung festgehalten durch einen zentralen Stellring 26, welcher einen isolierenden Luftraum 28 zwischen dem erhitzten Rohrverteiler 18 und einer gekühlten Hohlraumplatte 30 über­ brückt, und durch die Distanzscheiben 10, welche nachfolgend im einzelnen beschrieben sind. Die Distanzscheiben 10 sind durch Schrauben 32 angebracht, um einen isolie­ renden Luftraum 34 vorbestimmter Breite zwischen dem erhitzten Rohrverteiler 18 und der gekühlten Spannplatte 36 zu bilden. Die Hohlraumplatte 30 und die Spannplatte 36 werden gekühlt, indem Kühlwasser durch Kühlkanäle 38 gepumpt wird. Die Spannplatte 36 wird in ihrer Lage festgehalten durch Bolzen 40, welche sich in die Hohlraumplatte 30 erstrecken. Die Rohrverteilerverlängerung 16 wird ihrerseits in ihrer Lage gehalten durch Schrauben 42 und eine Zentriermanschette 44, welche an der Spannplatte 36 durch Schrauben 46 befestigt ist.

Jede Sonde 22 weist ein elektrisches Patronenheizelement 48 auf, welches zentrisch in einem Körper 50 angeordnet ist, der aus einem Werkzeugstahl, wie beispielsweise H13, besteht. Der Körper 50 weist eine äußere Fläche 52, ein hinteres Ende 54 und ein zu­ gespitztes vorderes Ende 56 auf. Die Sonde 22 weist einen einteiligen Isolier- und Zen­ trierbandabschnitt 58 auf, welcher auch aus einem Werkzeugstahl, wie zum Beispiel H13, hergestellt ist. Jede Sonde 22 ist in eine Bohrung 60 in der Hohlraumplatte 30 ein­ gesetzt, wobei der Bandabschnitt 58 auf einer Umfangsschulter 62 ruht, um das zuge­ spitzte vordere Ende 56 in Ausrichtung auf eine Eingießöffnung 64 anzubringen, die sich durch die Hohlraumplatte 30 zu einem Hohlraum 66 erstreckt. Jede Sonde 22 wird fest in dieser Position gehalten durch den Rohrverteiler 18, der fest an dem hinteren Ende 54 anliegt. Jeder Auslaß 20 der Schmelzpassage 12 aus dem Rohrverteiler 18 ist ausgerichtet auf einen Zulauf 68 zu jeder Sonde 22, von welchem ein Paar Schmelzka­ näle 70 diagonal auswärts verlaufen, um mit längs verlaufenden Rillen 72 zusammenzu­ treffen. Diese Rillen 72 erstrecken sich in einen Raum 74 um das konische vordere En­ de 26 der Sonde 22 herum. Eine allgemein zylindrische, isolierende Manschette 76 ist zwischen der Sonde 72 und der Bohrung 16 angeordnet. Die Manschette 76 ist gebildet aus einem thermoplastischen Material mit hoher Schmelztemperatur und niedriger thermischer Leitfähigkeit, wie beispielsweise PEEK (Warenzeichen für Polyether­ etherketon). Die Hülse 76 sitzt auf einem Stromab-Abschnitt der Sonde und weist ein Paar nach innen offener Rillen 78 auf, welche mit den nach außen offenen Rillen 72 der Sonde 22 fluchten.

Nun wird auf Fig. 2 Bezug genommen zu einer detaillierteren Beschreibung der Distanz­ scheiben 10 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform. Wie zu sehen ist, ist jede Distanzscheibe 10 kreisförmig mit einer Anzahl V-förmiger, konzentrischer Ringe 80. Die Distanzscheibe 10 besteht aus einem geeigneten hochfesten Werkzeugstahl, wie zum Beispiel H13 oder 420 Rostfrei, und ist mit einer zentralen Öffnung 82 versehen, um die Halteschraube 32 aufzunehmen. Die Ringe 80 bilden einen gleichförmigen Querschnitt mit einer Anzahl von Stegabschnitten 84, die diagonal zwischen abwechselnden vor­ deren und hinteren Wulstabschnitten 86, 88 verlaufen. Wie in Fig. 1 zu sehen, weisen die vorderen Wulstabschnitte 86 Außenflächen 90 auf, welche fluchten, um die Vorder­ seite 92 der Distanzscheibe 10 zu bilden, und die hinteren Wulstabschnitte 88 weisen Außenflächen 94 auf, welche fluchten, um die Rückseite 96 der Distanzscheibe 10 zu bilden. Die Distanzscheibe 10 ist so hergestellt, daß die Vorder- und Rückseite 92, 96 parallel zueinander in einem genauen vorbestimmten Abstand voneinander verlaufen. Der Aufbau der Distanzscheiben 10 versieht sie mit einer Elastizität von etwa 0,025 bis 0,050 mm (0,001 bis 0,002 Zoll) unter den wesentlichen Einspritzkräften zwischen dem Rohrverteiler 18 und der Spannplatte 36. Die Breite der Distanzscheiben 10 bestimmt also die Breite des Luftraumes 34 und positioniert den Rohrverteiler 18 und die Sonden 22 genau. Die Außenflächen 90, 94 der Wulstabschnitte 86, 88 sind allgemein flach, aber in dieser Ausführungsform weisen die Außenflächen der breiteren Wulstabschnitte, wo zwei Stegabschnitte 84 zusammentreffen, jeweils eine nach innen verlaufende, kreisförmige Nute 98 auf. Die Abmessung und Anzahl der Stegabschnitte 84 und diese Nuten 98 in den Wutstabschnitten 86, 88 versehen die Distanzscheibe 10 mit einer spezifischen, vorbestimmten, thermischen Leitfähigkeit. Auf diese Weise zeigen die Di­ stanzscheiben 10 gemäß der Erfindung eine sehr erwünschte Kombination von Fe­ stigkeitselastizität und verminderter thermischer Leitfähigkeit.

In Betrieb wird die Anlage mit einer zu jedem Zulauf 64 führenden Sonde 22 montiert, wie in Fig. 1 gezeigt. Es wird Energie angelegt, um den Rohrverteiler 18 und die Sonden 22 auf eine vorbestimmte Arbeitstemperatur zu erhitzen. Heiße Schmelze wird dann gemäß einem vorbestimmten Arbeitstakt von einer (nicht gezeigten) Gießmaschine durch den ausgesparten Zulauf 14 in die Schmelzepassage 12 eingeleitet. Die Schmel­ ze verzweigt sich in dem Rohrverteiler 18 und wieder, wenn sie den Einlauf 68 zu jeder Sonde 22 erreicht. Ein Teil der Schmelze fließt durch den Kanal 70 und die Rille 72 auf jeder Seite der Sonde 22 zu dem Raum 74 um das zugespitzte vordere Ende 56 der Sonde 22. Von dort fließt sie durch den Zulauf 64 und füllt den Hohlraum 66. Nachdem die Hohlräume 66 gefüllt sind, wird der Einspritzdruck für eine kurze Verdich­ tungszeitspanne aufrechterhalten und dann freigegeben. Die Form wird dann geöffnet, um das Produkt auszustoßen, und der Prozeß wird wiederholt.

Fig. 3 zeigt eine andere Verwendung oder Anwendung der Distanzscheiben 10. In die­ sem System sind zwei Distanzscheiben 10 so angebracht, daß sie aneinanderliegen, was effektiv die Breite des Luftraumes 34 zwischen dem erhitzten Rohrverteiler 18 und der gekühlten Spannplatte 36 verdoppelt. Im übrigen sind der Aufbau und die Verwen­ dung der in Fig. 3 teilweise dargestellten Spritzgußanlage die gleichen wie die oben an­ gegebenen, und die Beschreibung braucht nicht wiederholt zu werden.

Obzwar die Distanzscheibe anhand einer besonderen Ausführungsform beschrieben worden ist, ist dies nicht in einem begrenzenden Sinn auszulegen. Den Fachleuten fal­ len Abwandlungen und Modifikationen ein. Insbesondere ist es offensichtlich, daß die Zahl von Ringen 80 und die Abmessungen der Distanzscheiben bei verschiedenen An­ wendungen unterschiedlich sein könnte. Zur Definition der Erfindung wird auf die An­ sprüche Bezug genommen.

In dieser Ausführungsform weist jede Distanzscheibe zwei gegen das Zentrum versetzte Schraublöcher 100 auf, und die Distanzscheiben werden an Ort und Stelle gehalten durch eine oder zwei Schrauben 32, falls die zentrale Öffnung 82 oder das andere Loch 100 sich an einer unterschiedlichen Stelle für eine Schraube befinden.

Claims (8)

1. Isolierende und elastische Distanzscheibe für Spritzgießwerkzeuge mit einem gleich­ mäßigen, wellenförmigen Querschnitt und zwei Außenseiten (90, 94), die sich in ei­ nem vorbestimmten Abstand voneinander befinden.

2. Isolierende und elastische Distanzscheibe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl konzentrischer Ringe (80) mit gleichem, V-förmigem Querschnitt und unterschiedlichen Durchmessern, wobei die Ringe an den Enden ihrer offenen Schenkel miteinander verbunden sind.

3. Isolierende und elastische Distanzscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schenkel (84) an ihrem offenen und ihrem geschlossenen Ende Wulstabschnitte (86, 88) aufweisen, wobei die Schenkel mit Hilfe der Wulstabschnitte (86) an ihrem offenen Ende miteinander verbunden sind.

4. Isolierende und elastische Distanzscheibe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Wulstabschnitte (86, 88) jeweils eine Außenseite (90, 94) definieren.

5. Isolierende und elastische Distanzscheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Außenseite (90, 94) jedes Wulstabschnitts (86, 88) flach ist.

6. Isolierende und elastische Distanzscheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Außenseite (90, 94) wenigstens eines Wulstabschnitts (86, 88) eine kreisförmige Nut (98) aufweist.

7. Isolierende und elastische Distanzscheibe nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine zentrale Öffnung (82).

8. Isolierende und elastische Distanzscheibe nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Stahl hergestellt ist.