DE4132986C2

DE4132986C2 - Düsenanordnung zum Spritzgießen von großflächigen Kunststoffteilen mit eingeschlossenen Hohlräumen

Info

Publication number: DE4132986C2
Application number: DE4132986A
Authority: DE
Inventors: Adam A Auer
Original assignee: Peguform Werke GmbH
Current assignee: SMP Deutschland GmbH
Priority date: 1991-10-04
Filing date: 1991-10-04
Publication date: 1994-01-13
Anticipated expiration: 2011-10-05
Also published as: GB9219166D0; GB2260099A; FR2682063B1; GB2260099B; JPH05228963A; JP3207553B2; ES2068100B1; FR2682063A1; DE4132986A1; US5336072A; ES2068100A2; ES2068100R

Description

Die Erfindung betrifft eine Düsenanordnung zum Spritzgießen von großflächigen Kunststoffteilen mit eingeschlossenen Hohlräumen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Das Spritzgießen von Kunststoffteilen mit eingeschlossenen Hohlräumen ist seit langem Stand der Technik, wie beispielsweise der DE-21 06 546 A oder der US-PS 4 101 617 entnommen werden kann. Im ersten Fall werden Schuhabsätze hergestellt, indem aus einer bezüglich des Formwerkzeugs ortsfesten Düse zunächst die notwendige Menge plastifizierten Kunststoffs in den Formhohlraum des zweiteiligen Formwerkzeugs der Spritzgießmaschine und anschließend aus einer zweiten, örtlich von der ersten Düse separat angeordneten Düse ein Druckgas, beispielsweise Druckluft, in das Zentrum des schmelzflüssigen Kunststoffs im Formhohlraum eingeblasen wird, um den Kunststoff an den Wänden des Formhohlraums zu verteilen. Nach dem Erstarren des Kunststoffs wird das Formwerkzeug geöffnet, wobei die senkrecht zur Trennebene ausgerichtete, ortsfest mit dem Formwerkzeug verbundene und mit konstanter Länge in den geschlossenen Formhohlraum hineinragende zweite Düse aus dem Schuhabsatz herausgezogen wird und dadurch einen Druckausgleich zwischen dem Innenraum des Schuhabsatzes und der umgebenden Atmosphäre verursacht. Im zweiten Fall werden quaderförmige Hohlkörper, beispielsweise Doppelfenster, "Glas"-Ziegel und Deckenleuchten, hergestellt, indem mittels einer konzentrischen Doppeldüse zunächst aus der äußeren Ringdüse plastifizierter Kunststoff in den Formhohlraum des zweiteiligen Formwerkzeugs eingespritzt und anschließend oder auch bereits zeitlich überlappend aus der inneren kreisförmigen Düse ein Druckgas in den Kunststoff, und zwar vorzugsweise in sein schmelzflüssiges Zentrum, eingeblasen wird, um ebenfalls den Kunststoff an den Wänden des Formhohlraums zu verteilen, wobei dieses Prinzip sowohl für einen Formhohlraum mit festen Wänden als auch für einen aus einer Matrize und einer Patrize bestehenden Formhohlraum mit variablem Volumen anwendbar ist. Abschließend kann die einzige Einspritzöffnung im Kunststoffteil mit einer zusätzlichen Kunststoffportion pfropfenartig verschlossen werden, was dann jedoch nach dem Erstarren des Kunststoffteils im Formhohlraum und vor dem Öffnen des Formwerkzeugs das Anstechen oder -bohren des Kunststoffteils zwecks Druckausgleich zwischen seinem Innenraum und der umgebenden Atmosphäre erforderlich macht, während der Druckausgleich ansonsten durch einfaches Zurückziehen der konzentrischen Einspritzdüse vom Formwerkzeug erreicht werden kann.

In beiden vorgenannten Fällen ist es möglich, mit den jeweiligen Düsenausgangsöffnungen unmittelbar bis an den Formhohlraum heranzugehen oder zumindest nur sehr kurze Angußkanäle im Formwerkzeugkörper zu benutzen und im Falle der Düsenausgangsöffnungen für das Druckgas sogar direkt in den Formhohlraum hineinzugehen. Der plastifizierte Kunststoff gelangt damit quasi ohne jede Abkühlung von der Plastifiziereinheit in den Formhohlraum, um erst an dessen Wänden mit der Abkühlung und dem daraus resultierenden Erstarren zu beginnen, wobei es bei genügend großem Fließquerschnitt im Formhohlraum zunächst über den Einspritzdruck des plastifizierten Kunststoffs und dann über denjenigen des Druckgases immer möglich ist, den Kunststoff vor dem Erstarren gleichmäßig über alle Wände des Formhohlraums zu verteilen. Bei sehr großflächigen Teilen, die - zumindest stellenweise - nur eine verhältnismäßig kleine Querschnittsfläche aufweisen, wird jedoch der Fließwiderstand des plastifizierten Kunststoffs im Formhohlraum so groß, daß der Kunststoff bei zulässigen Einspritzdrücken und Temperaturen bereits auf dem Weg durch den Formhohlraum in dessen von der Düse weiter entfernte Bereiche abkühlt und erstarrt, bevor er diese Bereiche überhaupt erreicht. Dies ist auch nicht durch eine Erhöhung des Einspritzdruckes des Druckgases zu korrigieren, was allenfalls zu Gasdurchbrüchen in den Wänden des unvollständigen Kunststoffteils führt.

Um die vorstehenden Unzulänglichkeiten zu umgehen, ist es nach dem Stand der Technik zwischenzeitlich üblich, sowohl im Falle der Verwendung von Formwerkzeugen mit mehreren nebeneinander angeordneten Formhohlräumen - wie es beispielsweise der US-PS 4 9 42 006 zu entnehmen ist - als auch im Falle der Verwendung von Formwerkzeugen mit einem einzelnen großflächigen oder großvolumigen Formhohlraum, der an mehreren Stellen gleichzeitig mit plastifiziertem Kunststoff versorgt werden muß, oder im Falle der Verwendung eines aus beiden vorgenannten Fällen kombinierten Formwerkzeugs im Formwerkzeug selbst, und zwar üblicherweise in der feststehenden Formwerkzeughälfte, ein von einer separaten Einspritzdüse für den plastifizierten Kunststoff ausgehendes System von Verteilerkanälen zu einer Mehrzahl von in die einzelnen Formhohlräume mündenden Düsenausgängen zu installieren, die jeden vorgenannten Formhohlraum dann jeweils an einer oder mehreren Stellen gleichzeitig mit plastifiziertem Kunststoff beaufschlagen. Damit der plastifizierte Kunststoff auf den nunmehr wesentlich längeren Wegen von der Einspritzdüse zu jedem Formhohlraum nicht bereits hier abkühlt und erstarrt und damit zumindest die Herstellung der nächsten Kunststoffteile nachteilig beeinflußt, sind die Verteilerkanäle normalerweise jeweils mit einer eigenen Heizvorrichtung im Formwerkzeug versehen und bilden so insgesamt ein Heißläufersystem, das die erforderliche Fließfähigkeit des plastifizierten Kunststoffs bis zu seinem Eintritt in jeden Formhohlraum aufrechterhält.

Die Beaufschlagung eines Formhohlraums mit einem unter Druck stehenden Fluid, beispielsweise einem Druckgas, erfolgt dann entweder noch überlappend mit der oder anschließend an die Kunststoffbeaufschlagung über konzentrische Nadelventile an den vorgenannten Düsenausgängen, wie es beispielsweise in der bereits oben angegebenen US-PS 4 942 006 - insbesondere im Zusammenhang mit der dortigen Fig. 4 - dargestellt ist, oder über spezielle Seiteneingänge in zwischen den vorgenannten, durch Nadelventile verschließbaren Düsenausgängen und dem Formhohlraum angeordneten Angußkanälen, wie es ebenfalls der vorgenannten US-PS 4 942 006 - insbesondere im Zusammenhang mit der dortigen Fig. 5 - entnommen werden kann, oder über räumlich von den vorgenannten Düsenausgängen völlig getrennte feststehende oder ein- und ausfahrbare Einlaßventile für ein unter Druck stehendes Fluid, wie es beispielsweise der EP 0 127 961 B1 oder der DE 38 34 917 A1 zu entnehmen ist.

Als nachteilig erweist sich bei allen vorgenannten Anordnungen, daß sie in jedem Fall einen erheblichen Aufwand an mechanischer Konstruktion und/oder an steuerungstechnischen Maßnahmen erfordern, um eine Abstimmung zwischen dem Einlaß des plastifizierten Kunststoffs und des unter Druck stehenden Fluids zu erreichen, bei dem das Zusammentreffen beider Komponenten nach Möglichkeit erst im Formhohlraum, allenfalls erst kurz vor dessen Erreichen und keinesfalls im Bereich der Zusammenführung der Zuleitungssysteme beider Komponenten in der Weise auftritt, daß die eine Komponente rückwärts in den Zuleitungsbereich der anderen Komponente eindringt und dort zu Schaumbildung oder zu gegenseitigen Einschlüssen Anlaß gibt, die spätestens bei der Herstellung des nächsten Kunststoffteils dessen Qualität - insbesondere seine Oberflächenbeschaffenheit - beeinträchtigen oder gar Betriebsstörungen der Ventilanordnungen im Bereich der Zusammenführung der Zuleitungssysteme beider Komponenten mit nachfolgenden zeit- und kostenaufwendigen Reinigungs- und Wartungsarbeiten verursachen. Eine Reduzierung des erforderlichen Aufwandes in konstruktiver und steuerungstechnischer und damit auch in kostenmäßiger Hinsicht einfach dadurch, daß nur am Eingang des Heißläufersystems eine einzige, von außen zugängliche konzentrische Düse für beide Komponenten, wie sie beispielsweise aus der bereits genannten US-PS 4 942 006 - insbesondere im Zusammenhang mit der dortigen Fig. 3 - bekannt ist, verwendet wird, verbietet sich jedoch bereits dadurch, daß die vorgenannte Aufschäumung oder Ausbildung von gegenseitigen Einschlüssen beider Komponenten mit den geschilderten Folgen für das unmittelbar oder nachfolgend zu erzeugende Kunststoffteil im übrigen auch im Heißläufersystem selbst zu erwarten ist - abgesehen davon, daß die Länge und die zwangsläufig nicht vorhandene vollständige Geradlinigkeit des Heißläufersystems nur in Ausnahmefällen jederzeit eine eindeutige Aussage darüber zulassen, welche Menge welcher der beiden Komponenten an welcher Stelle im Heißläufersystem vorhanden ist und bei der nächsten Zustandsänderung im Heißläufersystem in den Formhohlraum gelangen wird, wo aus Qualitätsgründen für das zu erzeugende Kunststoffteil jedoch stets eindeutig reproduzierbare Zustände herrschen müssen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Düsenanordnung zur Verfügung zu stellen, mit deren Hilfe in möglichst weitgehender Nachbarschaft eines Formhohlraums je eine Zuleitung eines Heißläufersystems für plastifizierten Kunststoff und eine Zuleitung eines Fluidleitungssystems so zusammengeführt werden, daß mit möglichst einfachen und preiswerten Mitteln eine jeweils gewünschte Verbindung zwischen dem Zuleitungssystem der einen oder der anderen der vorgenannten Komponenten mit dem Formhohlraum hergestellt werden kann und gleichzeitig das Eindringen der einen Komponente in das Zuleitungssystem der anderen sicher verhindert wird, wobei eine solche Düsenanordnung im Bedarfsfalle auch geeignet sein sollte, gleichzeitig eine Verbindung zwischen dem Zuleitungssystem der einen oder der anderen Komponente und mehreren nebeneinander in einem Formwerkzeug angeordneten Formhohlräumen herzustellen.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Dabei erweist es sich als besonders vorteilhaft, daß der mindestens eine Düsenausgang des Heißläufersystems und der mindestens eine Düsenausgang des Fluidleitungssystems von zwei paarweise in axialer Richtung ineinander verschiebbaren Hülsen gebildet werden, von denen die äußere Hülse einen hohlzylinderartigen Körper mit einem Zentralkanal und die innere Hülse einen stabförmigen Körper mit mindestens einem achsparallelen, an einem Ende der inneren Hülse nicht durchgängigen Kanal darstellt, wobei die innere Hülse mit dem (einen) Ende soweit von außen an den Zentralkanal der äußeren Hülse heran- bzw. in diesen hineingeführt ist, daß dieser an seinem einen Ende, dessen Querschnittsfläche derjenigen der einschiebbaren Hülse entspricht, dichtend abgeschlossen wird, wobei die verbleibenden offenen Enden des Zentralkanals bzw. des mindestens einen Kanals jeweils mit dem Heißläufer- bzw. dem Fluidleitungssystem verbunden sind und wobei zwischen dem Zentralkanal bzw. dem mindestens einen Kanal und der Mantelfläche der jeweils zugehörigen Hülse mindestens je ein Verbindungskanal durch die jeweils zugehörige Hülsenwand derart angeordnet ist, daß diese Verbindungskanäle bei bestimmten Relativstellungen der Hülsen zueinander entweder den Zentralkanal oder den mindestens einen Kanal oder keinen von diesen mit mindestens einem in einen Formhohlraum führenden Angußkanal verbinden, weil die gesamte Düsenanordnung nur aus zwei einfachen, kostengünstig herzustellenden Bauteilen und maximal zwei Verschiebeantrieben bekannter Art mit nur wenigen fest vorzugebenden Haltepositionen besteht und mit dieser Konstruktion eine eindeutige Abgrenzung zwischen beiden Komponenten erzeugt, wobei wegen der einfachen Entweder-Oder-Schaltung der Düsenanordnung außerdem auf eine aufwendige Drucksteuerung sowohl für den plastifizierten Kunststoff als auch für das unter Druck stehende Fluid verzichtet werden kann - jedenfalls dann, wenn das Fluidleitungssystem nicht auch zur Erzeugung eines Druckausgleichs zwischen dem Innenraum des Kunststoffteils nach seiner Erstarrung und der umgebenden Atmosphäre benutzt wird, sondern dies über ein besonderes Ventil oder eine besondere Öffnungsvorrichtung vorgenommen wird. Außerdem gestattet die vorgenannte Düsenanordnung im Bedarfsfalle, mehrere nebeneinander in einem Formwerkzeug angeordnete und mit mindestens je einem Angußkanal versehene Formhohlräume zumindest an jeweils einer Stelle mittels einer einzigen solchen Düsenanordnung sowohl mit plastifiziertem Kunststoff als auch mit einem unter Druck stehenden Fluid zu beaufschlagen, was die Gesamtkosten einer solchen Spritzgießmaschine weiter vermindert.

Als besonderer Vorteil ergibt sich bei einer speziellen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Düsenanordnung außerdem, daß sie in geringem Abstand neben einem über einen Angußkanal mit plastifiziertem Kunststoff bzw. einem unter Druck stehenden Fluid zu beaufschlagenden Formhohlraum in oder an einem oder mehreren Teilen des Formwerkzeugs in einer von der Schließrichtung der Spritzgießmaschine unabhängigen Ausrichtung angeordnet ist, weil auf diese Weise der Angußkanal zwischen Düsenanordnung und Formhohlraum sehr kurz gehalten und damit dafür gesorgt werden kann, daß dieser kurze Angußkanal jederzeit nur eine definierte Menge der einen oder der anderen Komponente enthält. Bei dieser Anordnung erweist es sich weiterhin als vorteilhaft, wenn sie in einer zur Trennebene des Formwerkzeugs senkrechten Ebene in geringem Abstand neben einem von ihr über einen Angußkanal mit plastifiziertem Kunststoff bzw. einem unter Druck stehenden Fluid zu beaufschlagenden Formhohlraum im oder am Formwerkzeug angeordnet ist, weil die gesamte Düsenanordnung dann sowohl bei der Erstmontage als auch bei eventuell erforderlichen Wartungsarbeiten jederzeit auf besonders einfache Weise zugänglich ist.

Als vorteilhaft erweist sich bei einer anderen Ausführungsform der in Rede stehenden Düsenanordnung auch, daß die (eine) Hülse unbeweglich im oder am Formwerkzeug montiert und die andere Hülse sowohl relativ zu jedem Formhohlraum als auch relativ zur (ersten) Hülse im oder am Formwerkzeug verschiebbar angeordnet ist, weil in diesem Falle pro Düsenanordnung nur ein einziger Verschiebeantrieb erforderlich ist, der vorteilhafterweise für jede zu verschiebende Hülse an geeigneter Stelle im oder am Formwerkzeug oder außerhalb desselben installiert werden kann. Dabei ist es von besonderem Vorteil, daß im vorliegenden Fall Verschiebeantriebe bekannter Art, wie z. B. Stellmotoren mit geeigneten Kopplungselementen, beispielsweise Gewinde- oder Zahnstangen, oder pneumatische oder hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnungen verwendet werden können, weil es sich dabei um Bauteile handelt, die in jeder gewünschten Form mit erprobten Eigenschaften und marktkonformen Preisen auf dem Markt zu beschaffen sind.

Vorteilhaft ist auch, daß das Fluid ein Gas, insbesondere Stickstoff, ist, weil dann einerseits keine Schwierigkeiten beim Aufrechterhalten des Druckes durch das ungewollte Auftreten von Gas-Flüssigkeits-Übergängen entstehen können und andererseits das Auftreten von chemischen Reaktionen zwischen dem plastifizierten Kunststoff und dem unter Druck stehenden Fluid vermieden wird.

Besonders vorteilhaft ist auch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Düsenanordnung, bei der die äußere Hülse senkrecht zur Trennebene des Formwerkzeugs unbeweglich in der feststehenden Hälfte des Formwerkzeugs angeordnet und mit dem Heißläufersystem verbunden ist und die innere Hülse durch eine an ihren Durchmesser angepaßte und zur Achse des Zentralkanals der äußeren Hülse koaxiale Bohrung in der verfahrbaren Hälfte des Formwerkzeugs zum Zentralkanal der äußeren Hülse geführt und von einem außerhalb der verfahrbaren Hälfte des Formwerkzeugs angeordneten Verschiebeantrieb betätigt wird, wobei zwischen dem Verschiebeantrieb und dem Eintritt der inneren Hülse in die Bohrung je ein Kupplungselement zum Anschluß des mindestens einen achsenparallelen Kanals der inneren Hülse an das Fluidleitungssystem angeordnet ist, weil diese Gesamtanordnung eine konstruktiv besonders einfache und damit sehr preiswerte Form einer Düsenanordnung zur Zuführung eines unter Druck stehenden Fluids in einen bereits mit plastifiziertem Kunststoff gefüllten Formhohlraum einer Spritzgießmaschine bei sicherer Verhinderung des Eindringens der einen Komponente Kunststoff oder Fluid in das Zuleitungssystem der jeweils anderen Komponente darstellt. Die Einfachheit dieser Konstruktion wird vorteilhafterweise noch unterstützt, wenn einerseits der Verschiebeantrieb auf der die verfahrbare Hälfte des Formwerk zeugs tragenden verfahrbaren Aufspannplatte der Spritzgießma schine in Form einer hydraulischen Kolben-Zylinder-Anordnung montiert ist, was sowohl die Auswahlmöglichkeit eines geeigne ten Verschiebeantriebs erhöht als auch die Wartungs freundlichkeit der Gesamtanordnung verbessert, und andererseits das die innere Hülse zuerst aufnehmende Ende des Zentralkanals der äußeren Hülse als Gleitsitz ausgebildet ist, der das Ein dringen von Kunststoff in die in der verfahrbaren Formwerkzeug hälfte zur Führung der inneren Hülse angeordnete Bohrung ver hindert.

Als vorteilhaft erweist sich bei einer speziellen Ausführungs form der erfindungsgemäßen Düsenanordnung auch, wenn sowohl die äußere Hülse als auch die innere Hülse jeweils nur einen Ver bindungskanal zum Anschluß an einen einzigen Angußkanal eines einzelnen Formhohlraums aufweisen und die innere Hülse gleich zeitig nur einen achsparallelen, an ihrem einen Ende nicht durchgängigen Kanal besitzt, der in diesem Fall als axialer Zentralkanal in der inneren Hülse angeordnet ist, weil eine solche Anordnung einerseits besonders einfach aufgebaut und da her kostengünstig herzustellen und zu warten ist und anderer seits eine rechnerisch einfache Vorgabe des Druck- und Fließ verhaltens sowohl des plastifizierten Kunststoffs als auch des unter Druck stehenden Fluids im gesamten Bereich der Düsenan ordnung und anschließend die problemlose Einhaltung dieser Vor gabe im Betrieb erlaubt.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Düsenanordnung ist es dagegen von Vorteil, daß die äußere Hülse mehrere Verbin dungskanäle und die innere Hülse entsprechend viele Verbin dungskanäle zum Anschluß an eine gleich große Zahl von An gußkanälen eines oder mehrerer Formhohlräume aufweist, weil da mit bei Formwerkzeugen mit mehreren in ihnen nebeneinander an geordneten Formhohlräumen die Zahl der erforderlichen Düsenan ordnungen in der entsprechenden Spritzgießmaschine auf das un bedingt notwendige Maß reduziert werden kann, was sowohl die Investitionskosten als auch den anschließend erforderlichen Wartungsaufwand erheblich vermindert. Dies kommt vorteilhafter weise insbesondere dann zum Tragen, wenn die mehreren Verbin dungskanäle in einer Ebene senkrecht zur Längsachse der äußeren Hülse bzw. in einer Ebene senkrecht zur Längsachse der inneren Hülse angeordnet sind, weil dann alle an die Verbindungskanäle anzuschließenden Angußkanäle von einer Ebene im Formwerkzeug aus, beispielsweise einer in der Trennebene oder unmittelbar parallel zu dieser liegenden Ebene, in das Formwerkzeug einge arbeitet werden können, was wiederum sowohl die Investitionsko sten als auch den anschließenden Wartungsaufwand reduziert. Als besonders vorteilhaft erweist sich dabei in den vorgenannten Fällen der mehreren Verbindungskanäle in äußerer und innerer Hülse, daß sie - soweit sie in der inneren Hülse angeordnet sind - gemäß den Unteransprüchen 18 bis 20 entweder alle mit einem einzigen oder gruppenweise mit je einem oder jeder mit je einem achsparallelen, an einem Ende der inneren Hülse nicht durchgängigen Kanal verbunden sind, weil dies eine ungewöhnlich hohe Anpassungsfähigkeit der gesamten Spritzgießmaschine an jedwede Anforderung seitens der herzustellenden spritzgegosse nen Kunststoffartikel und der dazu erforderlichen Formwerkzeuge liefert.

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Düsenanordnung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 Seitliche Teilansicht eines Formwerkzeugs einer Spritzgießmaschine mit einer Düsenanordnung zum Anschluß an einen einzigen Angußka nal eines einzelnen Formhohlraums im Schnitt.

Fig. 2 Seitliche Teilansicht wie in Fig. 1 mit einer abgewan delten Düsenanordnung.

Fig. 3 Seitliche Teilansicht eines Formwerkzeugs einer Spritzgießmaschine mit einer Düsen anordnung zum gleichzeitigen Anschluß an mehrere An gußkanäle verschiedener Formhohlräume im Schnitt.

Fig. 4 Aufsicht auf einen Ausschnitt aus der Ebene A-A in Fig. 3 in vergrößertem Maßstab und in teilweise durch brochener Darstellung.

Fig. 1 zeigt eine seitliche Teilansicht eines Formwerkzeugs 1 einer Spritzgießmaschine im Schnitt mit einer feststehenden Formwerkzeughälfte 2, der in der Trennebene 3 eine verfahrbare Formwerkzeughälfte 4 gegenübersteht. Die verfahrbare Formwerk zeughälfte 4 ist im vorliegenden Fall über hier nicht darge stellte Stützelemente kraftschlüssig mit einer ebenfalls ver fahrbaren Aufspannplatte 5 verbunden, die außer der verfahrba ren Formwerkzeughälfte 4 eine aus einer Auswerfergrundplatte 6, einer Auswerferplatte 7 und einem Auswerfer 8 bestehende Aus wurfvorrichtung bekannter Art trägt. Die beiden Formwerkzeug hälften 2 und 4 schließen einen Formhohlraum 9 ein, der über einen Angußkanal 10 - und ggf. über weitere derartige, hier nicht dargestellte Angußkanäle - sowohl mit plastifiziertem Kunststoff als auch mit einem unter Druck stehenden Fluid, vor zugsweise unter Druck stehendem Stickstoffgas, versorgt wird.

Die Versorgung des Formhohlraums mit plastifiziertem Kunststoff erfolgt über eine fest mit der feststehenden Formwerkzeughälfte 2 verbundene hohlzylinderförmige äußere Hülse 11 mit einem Zen tralkanal 12 und einem von diesem durch die Hülsenwand bis zu ihrer Außenfläche führenden Verbindungskanal 13, wobei die äußere Hülse 11 an ihrem oberen, der Trennebene 3 abgekehrten und hier nicht dargestellten Ende mit einem Heißläufersystem bekannter Art für den plastifizierten Kunststoff verbunden ist und ihr vom Zentralkanal 12 abgehender Verbindungskanal 13 einen ständigen Anschluß an den Angußkanal 10 aufweist. Die Versorgung des Formhohlraums mit einem unter Druck stehenden Fluid erfolgt dagegen über eine innere Hülse 14 mit einem zu ihrer Längsachse achsenparallelen, an dem einen - der äußeren Hülse 11 zugewandten - Ende 18 der inneren Hülse 14 nicht durchgängigen Kanal 15, der im vorliegenden Fall ebenfalls als achsenparalleler Zentralkanal ausgeführt ist, und einem von diesem durch die Hülsenwand bis zu deren Außenfläche führenden Verbindungskanal 16, wobei die innere Hülse 14 in einer paßge rechten Bohrung 17 durch die verfahrbare Formwerkzeughälfte 4 verschiebbar angeordnet ist und an ihrem unteren, der äußeren Hülse 11 abgewandten und im vorliegenden Fall aus der verfahr baren Formwerkzeughälfte 4 herausragenden Ende kraftschlüssig an den Kolben eines an der Aufspannplatte 5 angeschlagenen Ver schiebeantriebs 19 in Form einer hydraulischen Kolben-Zylinder- Anordnung angekoppelt ist. Zwischen dem unteren, der Trennebene 3 abgewandten Ende des Kanals 15 der inneren Hülse 14 und dem Kolben der als Verschiebeantrieb 19 dienenden hydraulischen Kolben-Zylinder-Anordnung ist ein Kupplungselement 20 ange ordnet, das den Kanal 15 mit einem Leitungsanschluß des Fluid leitungssystems 21 verbindet. Der Außendurchmesser der inneren Hülse 14 entspricht dem Innendurchmesser des Zentralkanals 12 der äußeren Hülse 11 zumindest an seinem der Trennebene zuge wandten Ende derart, daß dieses Ende für die innere Hülse 14 einen gegen den plastifizierten Kunststoff abdichtend wirkenden Gleitsitz 22 darstellt. Der Verbindungskanal 13 liegt in der dargestellten Anordnung im wesentlichen in der unteren Quer schnittsfläche der Hülse 11 und zu einem geringen Teil - wie auch das untere Ende der äußeren Hülse 11 aus Gründen der Ju stierung und der Fugendichtung selbst - in einer flachen Aus sparung in der Trennfläche der verfahrbaren Formwerkzeughälfte 4, der Angußkanal 10 in der Trennfläche der feststehenden Form werkzeughälfte 2. In diesem Fall stellen beide Kanäle Nuten in den vorgenannten Flächen dar, deren Querschnittsflächen be liebig, beispielsweise halbkreisförmig, dreieckig, quadratisch oder rechteckig, ausgeformt sind, jedoch so, daß sie sich im wesentlichen decken und keinen merklichen zusätzlichen Strö mungswiderstand an ihrer Stoßfläche aufbauen. Der Ver bindungskanal 16 sollte dagegen üblicherweise eine normale Boh rung darstellen.

Im Betrieb der Spritzgießmaschine wird zunächst in der in Fig. 1 dargestellten Stellung der aus den Hülsen 11 und 14 gebilde ten Düsenanordnung eine vorgegebene Menge plastifizierten Kunststoffs über den Zentralkanal 12, den Verbindungskanal 13 und den Angußkanal 10 in den Formhohlraum 9 eingespritzt, wobei diese Menge mindestens zur Erzeugung des gewünschten Kunst stoffteils ausreichen muß - sofern nicht das zunächst vollstän dige Füllen und anschließende Ausblasen einer überschüssigen Restmenge in eine Nebenkavität des Formhohlraums 9 vorgesehen ist. Anschließend wird die innere Hülse 14 mittels des Ver schiebeantriebs 19 in Form einer hydraulischen Kolben-Zylinder- Anordnung so weit in den Zentralkanal 12 der äußeren Hülse 11 eingefahren, daß der Verbindungskanal 16 der inneren Hülse 14 mit dem Verbindungskanal 13 und damit auch mit dem Angußkanal 10 in Reihe liegt, so daß nunmehr über das Fluidleitungssystem 21, den Kanal 15, den Verbindungskanal 16, den Verbindungskanal 13 und den Angußkanal 10 ein unter Druck stehendes Fluid in den plastifizierten Kunststoff im Formhohlraum 9 eingeblasen werden kann, wobei die Restmenge von plastifiziertem Kunststoff in dem Verbindungskanal 13 und dem Angußkanal 10 in eindeutig festzu legender Weise von dem unter Druck stehenden Fluid in den Form hohlraum 9 transportiert wird und ansonsten eine strikte Tren nung zwischen dem plastifizierten Kunststoff und dem unter Druck stehenden Fluid in der Düsenanordnung erreicht wird. Eine Wechselwirkung zwischen dem plastifizierten Kunststoff und dem unter Druck stehenden Fluid findet nur in der vorgesehenen Art und Weise innerhalb des Formhohlraums 9 statt.

Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Düsenanordnung, die sich von derjenigen der Fig. 1 dadurch unterscheidet, daß die äu ßere Hülse 11′ zwar weiterhin unverrückbar in der feststehenden Formwerkzeughälfte 2 montiert ist, jedoch derart verlängert, daß ihr unteres, der inneren Hülse 14 zugewandtes Ende im ge schlossenen Zustand des Formwerkzeugs 1 in eine Aus sparung 23 in der verfahrbaren Formwerkzeughälfte 4 hineinragt, so daß die Trennebene 3′ und der in diesem Fall symmetrisch zur Trennebene ausgearbeitete Angußkanal 10′ deutlich oberhalb der Unterkante der äußeren Hülse 11′ liegen. Der Angußkanal 10′ kann hier so ausgebildet werden, daß er im geschlossenen Zu stand des Formwerkzeugs 1 eine kreisförmige Querschnittsfläche aufweist, die mit der Querschnittsfläche des in diesem Fall als gewöhnliche Bohrung ausgeführten Verbindungskanals 13′ fluch tet, wobei letzterer im vorliegenden Fall ebenfalls symmetrisch zur Trennebene 3′ angeordnet ist. Die innere Hülse 14 befindet sich hier bereits während des Einspritzens des plastifizierten Kunststoffes in den Formhohlraum 9 innerhalb des Gleitsitzes 22′, der gegenüber dem in der Fig. 1 dargestellten entspre chend verlängert ist. Ansonsten entspricht die Konstruktion des Gegenstandes der Fig. 2 derjenigen des Gegenstandes der Fig. 1; das angewendete Verfahren ist identisch. Sofern Teile des Gegenstandes der Fig. 2 mit solchen der Fig. 1 identisch sind, gilt dies auch für die entsprechenden Bezugszeichen.

Fig. 3 zeigt im Unterschied zu den Fig. 1 und 2 eine Düsen anordnung, deren innere Hülse 14′ mehrere - in der vorliegenden Schnittdarstellung zwei sichtbare und gemäß Fig. 4 insgesamt vier - Verbindungskanäle 16, 16′ aufweist, die im dargestellten Fall jeder mit einem eigenen, zur Längsachse der inneren Hülse 14′ achsenparallelen und am Ende 18 der inneren Hülse 14′ nicht durchgängigen Kanal 15, 15′ verbunden sind. An ihrem jeweils unteren Ende ragen diese Kanäle 15, 15′ in ein Kupplungselement 20′ zwischen der inneren Hülse 14′ und ihrem hier nur andeutungsweise dargestellten Verschiebeantrieb 19, wobei die ses Kupplungselement 20′ jeden Kanal 15, 15′ über einen eigenen Anschluß mit dem Fluidleitungssystem 21 verbindet, so daß in diesem Fall bei Bedarf auch jedem Kanal 15, 15′ ein hier nicht explizit dargestelltes Schaltelement zum geregelten oder unge regelten Öffnen und Schließen des jeweiligen Leitungszweiges zugeordnet werden kann.

Entsprechend der Zahl der Verbindungskanäle 16, 16′ der inneren Hülse 14′ weist auch die äußere Hülse 11 mehrere Verbin dungskanäle 13, 13′′ auf, d. h. im vorliegenden Fall zwei sicht bare und gemäß Fig. 4 insgesamt vier, die ständig mit einer gleich großen Zahl von Angußkanälen 10, 10′ und im Bedarfsfall auch mit den Verbindungskanälen 16, 16′ in Verbindung stehen. Die Angußkanäle 10, 10′ führen entweder zu mehreren separat ne beneinander im Formwerkzeug 1 angeordneten Formhohlräumen, auf deren explizite Darstellung hier aus Gründen der Übersichtlich keit verzichtet wird, oder zu einem einzelnen Formhohlraum, der die dargestellte Düsenanordnung zumindest teilweise in einer auf der Zeichenebene und der Längsachse der Düsenanordnung senkrecht stehenden Ebene umgreift.

Fig. 4 zeigt eine Aufsicht auf einen Ausschnitt aus der Ebene A-A in Fig. 3, die in teilweise durchbrochener Darstellung einen Blick auf das der äußeren Hülse 11 zugewandte Ende 18 der inneren Hülse 14 mit jeweils vier achsenparallelen, nicht durchgängigen Kanälen 15, 15′ - von denen hier der Übersicht lichkeit halber nur zwei mit entsprechenden Bezugszeichen versehen sind - und entsprechend viele Verbindungskanäle 16, 16′ - von denen ebenfalls nur zwei mit Bezugszeichen versehen sind - freigibt. Dabei bleibt festzuhalten, daß dies nur eine der möglichen Anordnungen von Kanälen 15, 15′ in Verbindung mit Verbindungskanälen 16, 16′ ist. Letztere können auch gruppen weise von weniger Kanälen als Verbindungskanälen, beispiels weise jeweils zwei Verbindungskanäle 16, 16′ von je einem Kanal 15, oder insgesamt von einem einzigen Kanal 15 mit einem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagt werden. Die Bereiche 24 der Außenwand der inneren Hülse 14 zwischen den Verbindungskanälen 16, 16′ sind im dargestellten Fall so ausgeformt, daß sie im in die äußere Hülse 11 eingefahrenen Zustand gemeinsam mit deren Gleitsitz 22 eine Dichtfläche bilden, so daß jeder einzelne Leitungszweig aus dem Fluidleitungssystem 21, einem für jeden Kanal 15, 15′ separaten Anschluß dieses Systems an das Kupp lungselement 20 mit je einem eigenen, hier nicht dargestellten Schaltelement für jeden Anschluß, einem achsenparallelen, nicht durchgängigen Kanal 15, einem Verbindungskanal 16, einem Ver bindungskanal 13 und einem Angußkanal 10 unabhängig von den an deren Leitungszweigen gesteuert und betrieben werden kann, so fern damit den Anforderungen an die Herstellung eines bestimm ten spritzgegossenen Kunststoffartikels in vorteilhafter Weise entsprochen werden kann. Selbstverständlich können zu diesem Zweck auch die Querschnittsflächen der verschiedenen Kanäle be züglich Form und Flächeninhalt von Leitungszweig zu Leitungs zweig unterschiedlich ausgestaltet werden.

Im übrigen entspricht die Konstruktion des Gegenstandes der Fig. 3 und 4 derjenigen der Gegenstände der Fig. 1 und 2. Das angewendete Verfahren ist zumindest bezüglich jedes einzel nen Formhohlraums identisch zu dem im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 beschriebenen. Für identische Teile des Gegen standes der Fig. 3 und 4 gegenüber solchen der Fig. 1 und 2 sind auch hier die identischen Bezugszeichen verwendet wor den.

Die erfindungsgemäße Düsenanordnung kann selbstverständlich auch durch alle übrigen denkbaren Kombinationen zweier gegen läufig arbeitender Hülsen der vorgenannten Art im Zusammenhang mit dem Formwerkzeug einer Spritzgießmaschine verifiziert wer den.

Bezugszeichenliste

1 Formwerkzeug (Ausschnitt)
2 Feststehende Formwerkzeughälfte
3, 3′ Trennebenen
4 Verfahrbare Formwerkzeughälfte
5 Aufspannplatte
6 Auswerfergrundplatte
7 Auswerferplatte
8 Auswerfer
9 Formhohlraum
10, 10′ Angußkanäle
11, 11′ äußere Hülsen
12 Zentralkanal
13, 13′, 13″, 16, 16′ Verbindungskanäle
14, 14′ innere Hülsen
15, 15′ achsenparallele, nicht durchgängige Kanäle
17 Bohrung
18 der äußeren Hülse 11 zugewandtes Ende der inneren Hülsen 14, 14′
19 Verschiebeantrieb
20, 20′ Kupplungselemente
21 Fluidleitungssysteme
22, 22′ Gleitsitz
23 Aussparung
24 Bereiche der Außenwand der inneren Hülsen 14, 14′

Claims

1. Düsenanordnung zum Spritzgießen von großflächigen Kunststoffteilen mit eingeschlossenen Hohlräumen, zu deren Herstellung mittels einer Spritzgießmaschine bekannter Art einerseits für die Zuführung des plastifizierten Kunststoffs zu jedem Formhohlraum ein Heißläufersystem mit mindestens einem Düsenausgang und andererseits für die Ausbildung der Hohlräume ein Fluidleitungssystem zu jedem Formhohlraum mit mindestens einem weiteren Düsenausgang erforderlich ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der mindestens eine Düsenausgang des Heißläufersystems und der mindestens eine Düsenausgang des Fluidleitungssystems von zwei paarweise in axialer Richtung ineinander verschiebbaren Hülsen (11, 14) gebildet werden, von denen die äußere Hülse (11) einen hohlzylinderartigen Körper mit einem Zentralkanal (12) und die innere Hülse (14) einen stabförmigen Körper mit mindestens einem achsparallelen, an einem Ende (18) der inneren Hülse (14) nicht durchgängigen Kanal (15) darstellt,
wobei die innere Hülse (14) mit dem Ende (18) soweit von außen an den Zentralkanal (12) der äußeren Hülse (11) heran- bzw. in diesen hineingeführt ist, daß dieser an seinem einen Ende, dessen Querschnittsfläche derjenigen der einschiebbaren Hülse (14) entspricht, dichtend abgeschlossen wird,
wobei die verbleibenden offenen Enden des Zentralkanals (12) bzw. des mindestens einen Kanals (15) jeweils mit dem Heißläufer- bzw. dem Fluidleitungssystem verbunden sind und
wobei zwischen dem Zentralkanal (12) bzw. dem mindestens einen Kanal (15) und der Mantelfläche der jeweils zugehörigen Hülse (11, 14) mindestens je ein Verbindungskanal (13, 16) durch die jeweils zugehörige Hülsenwand derart angeordnet ist, daß diese Verbindungskanäle (13, 16) bei bestimmten Relativstellungen der Hülsen (11, 14) zueinander entweder den Zentralkanal (12) oder den mindestens einen Kanal (15) oder keinen von diesen mit mindestens einem in einen Formhohlraum (9) führenden Angußkanal (10) verbinden.

2. Düsenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie in geringem Abstand neben einem über einen Angußkanal (10) mit plastifiziertem Kunststoff bzw. einem unter Druck stehenden Fluid zu beaufschlagenden Formhohlraum (9) in oder an einem oder mehreren Teilen des Formwerkzeugs in einer von der Schließrichtung der Spritzgießmaschine unabhängigen Ausrichtung angeordnet ist.

3. Düsenanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einer zur Trennebene (3) des Formwerkzeugs (1) senkrechten Ebene in geringem Abstand neben einem von ihr über einen Angußkanal (10) mit plastifiziertem Kunststoff bzw. einem unter Druck stehenden Fluid zu beaufschlagenden Formhohlraum (9) im oder am Formwerkzeug (1) angeordnet ist.

4. Düsenanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (11) unbeweglich im oder am Formwerkzeug (1) montiert und die andere Hülse (14) sowohl relativ zu jedem Formhohlraum (9) als auch relativ zur Hülse (11) im oder am Formwerkzeug (1) verschiebbar angeordnet ist.

5. Düsenanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede verschiebbare Hülse (14) einen eigenen, im oder am Formwerkzeug (1) angeordneten Verschiebeantrieb (19) aufweist.

6. Düsenanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede verschiebbare Hülse (14) einen eigenen, außerhalb des Formwerkzeugs (1) angeordneten Verschiebeantrieb (19) aufweist.

7. Düsenanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschiebeantrieb (19) im wesentlichen aus einem Stellmotor mit einem geeigneten Kopplungselement, beispielsweise einer Gewinde- oder Zahnstange, besteht.

8. Düsenanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschiebeantrieb (19) im wesentlichen aus einer pneumatischen Kolben-Zylinder-Anordnung besteht.

9. Düsenanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschiebeantrieb (19) im wesentlichen aus einer hydraulischen Kolben-Zylinder-Anordnung besteht.

10. Düsenanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid ein Gas ist.

11. Düsenanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas Stickstoff ist.

12. Düsenanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Hülse (11) senkrecht zur Trennebene (3) des Formwerkzeugs (1) unbeweglich in der feststehenden Hälfte (2) des Formwerkzeugs (1) angeordnet und mit dem Heißläufersystem verbunden ist und die innere Hülse (14) durch eine an ihren Durchmesser angepaßte und zur Achse des Zentralkanals (12) der äußeren Hülse (11) koaxiale Bohrung (17) in der verfahrbaren Hälfte (4) des Formwerkzeugs (1) zum Zentralkanal (12) der äußeren Hülse (11) geführt und von einem außerhalb der verfahrbaren Hälfte (4) des Formwerkzeugs (1) angeordneten Verschiebeantrieb (19) betätigt wird, wobei zwischen dem Verschiebeantrieb (19) und dem Eintritt der inneren Hülse (14) in die Bohrung (17) je ein Kupplungselement (20) zum Anschluß des mindestens einen achsenparallelen Kanals (15) der inneren Hülse (14) an das Fluidleitungssystem (21) angeordnet ist.

13. Düsenanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschiebeantrieb (19) auf der die verfahrbare Hälfte (4) des Formwerkzeugs (1) tragenden verfahrbaren Aufspannplatte (5) der Spritzgießmaschine in Form einer hydraulischen Kolben-Zylinder-Anordnung montiert ist.

14. Düsenanordnung nach einem der vorausgegangenen Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das die innere Hülse (14) zuerst aufnehmende Ende des Zentralkanals (12) der äußeren Hülse (11) als Gleitsitz (22) ausgebildet ist.

15. Düsenanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die äußere Hülse (11) als auch die innere Hülse (14) jeweils nur einen Verbindungskanal (13, 16) zum Anschluß an einen einzigen Angußkanal (10) eines einzelnen Formhohlraums (9) aufweisen und die innere Hülse (14) gleichzeitig nur einen achsenparallelen, an ihrem einen Ende (18) nicht durchgängigen Kanal (15) besitzt, der in diesem Fall als axialer Zentralkanal in der inneren Hülse (14) angeordnet ist.

16. Düsenanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Hülse (11) mehrere Verbindungskanäle (13, 13′′) und die innere Hülse (14) entsprechend viele Verbindungskanäle (16, 16′) zum Anschluß an eine gleich große Zahl von Angußkanälen (10, 10′) eines oder mehrerer Formhohlräume (9, 9′) aufweist.

17. Düsenanordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Verbindungskanäle (13, 13′′) in einer Ebene senkrecht zur Längsachse der äußeren Hülse (11) und die mehreren Verbindungskanäle (16, 16′) in einer Ebene senkrecht zur Längsachse der inneren Hülse (14) angeordnet sind.

18. Düsenanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß alle Verbindungskanäle (16, 16′) der inneren Hülse (14) mit einem einzigen achsparallelen, an einem Ende (18) der inneren Hülse (14) nicht durchgängigen Kanal (15), der in diesem Fall als axialer Zentralkanal angeordnet ist, verbunden sind.

19. Düsenanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungskanäle (16, 16′) der inneren Hülse (14) jeweils gruppenweise mit je einem achsparallelen, an einem Ende (18) der inneren Hülse (14) nicht durchgängigen Kanal (15) verbunden sind.

20. Düsenanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Verbindungskanal (16, 16′) der inneren Hülse (14) mit je einem achsparallelen, an einem Ende (18) der inneren Hülse (14) nicht durchgängigen Kanal (15, 15′) verbunden ist.