DE4408683A1 - Anspritzdüse für Spritzgießwerkzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anspritzdüse für Spritzgießwerkzeuge zum Spritzen von Kunststoffschmelze in ein Formwerkzeug, mit einem einen Schmelzekanal umschließenden, beheizbaren Düsenkörper, der mit einer die Mündung des Schmelzekanals bildenden Düsenspitze über einen wärmedämmabschnitt verbunden ist.

Beim Spritzen von thermoplastischer Kunststoffschmelze ist es erforderlich, den die Kunststoffschmelze führenden Schmelzekanal auf einer Temperatur zu halten, die oberhalb der Erstarrungstemperatur der Kunststoffschmelze liegt. Dadurch wird ein Erstarren ("Abfrieren") der Kunststoffschmelze vor dem Eintritt in das Formwerkzeug verhindert. Die hierfür verwenden Anspritzdüsen weisen deshalb einen beheizbaren Düsenkörper auf, der beispielsweise als Hohlzylinder ausgeführt ist und eine Heizmanschette trägt.

Das Formwerkzeug muß auf einer unterhalb der Erstarrungstemperatur der Kunststoffschmelze liegenden Temperatur gehalten werden, damit die Kunststoffschmelze nach dem Eintritt in das Formwerkzeug erstarrt. Im Düsenanschnittbereich, in dem die Düsenspitze an das Formwerkzeug angeschlossen ist, muß eine thermische Trennung zwischen dem beheizten Düsenkörper und der Düsenspitze durchgeführt werden, die die niedrigere Temperatur des Formwerkzeugs hat.

Bei einer bekannten Anspritzdüse der eingangs genannten Gattung wird eine thermische Trennung im Düsenanschnittbereich durch einen wärmedämmabschnitt zwischen dem Düsenkörper und der Düsenspitze angestrebt. Der wärmedämmabschnitt wird dort durch einen nach außen offenen, umlaufenden Einstich gebildet, der sich radial nach innen bis zu einem verhältnismäßig schmalen Restquerschnitt am Umfang des Schmelzekanals erstreckt. Dieser verbleibende Restquerschnitt bildet jedoch noch eine so große Wärmebrücke, daß eine verhältnismäßig große Wärmemischzone entsteht. Die erwünschte, möglichst scharfe Trennung der Bereiche höherer Temperatur und niedrigerer Temperatur wird hierbei wegen des Wärmeflusses im Bereich des Restquerschnitts nicht zufriedenstellend erreicht. Der unvermeidbare Wärmeabfluß im Bereich des Restquerschnitts zwischen dem Düsenkörper und der Düsenspitze führt entweder zu einer vorzeitigen Kühlung und teilweisen Erstarren der Kunststoffschmelze im Schmelzekanal des Düsenkörpers oder zu einer nicht ausreichenden Kühlwirkung im Bereich der Düsenspitze, wodurch sogenannte Wärmespots auf dem Spritzteil entstehen können. Weitere Auswirkungen sind ein verlangsamter Produktionszyklus und bei vielen thermoplastischen Kunststoffen das Ziehen von Fäden an der Anspritzstelle.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Anspritzdüse der eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß eine schärfere thermische Trennung im wärmedämmabschnitt zwischen dem Düsenkörper und der Düsenspitze erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Wärmedämmabschnitt einen zum Schmelzekanal offenen umlaufenden Trennspalt aufweist, der sich radial nach außen bis zu einem die Düsenspitze mit dem Düsenkörper verbindenden, ringförmigen Verbindungsabschnitt erstreckt.

Der als Isolierspalt wirkende Trennspalt zwischen dem Düsenkörper und der Düsenspitze füllt sich beim Spritzvorgang mit Kunststoffschmelze und führt daher zu einer wirksamen thermischen Isolierung zwischen dem Düsenkörper und der Düsenspitze, insbesondere im Bereich des Schmelzekanals. In dem in der Düsenspitze liegenden Abschnitt des Schmelzekanals entsteht ein mit dem Spritzteil verbundener Angußkegel. Da der Trennspalt sehr schmal, beispielsweise nur mit wenigen zehntel Millimeter Breite ausgeführt werden kann, ist beim Entformen eine saubere Trennung der im Angußkegel gebildeten Angußstange von der im Schmelzekanal verbleibenden Kunststoffschmelze möglich.

Durch die scharfe thermische Trennung zwischen dem Düsenkörper und der Düsenspitze ist sichergestellt, daß beim Entformvorgang die Phasengrenze zwischen flüssiger Kunststoffschmelze und erstarrter Angußstange genau in Höhe des Trennspalts liegt. Dadurch wird ein sauberes Entformen ermöglicht. Zum einen wird verhindert, daß Teile der Kunststoffschmelze im Schmelzekanal des Düsenkörpers erstarren können; zum anderen wird auch bei schwierig zu verarbeitenden thermoplastischen Kunststoffen verhindert, daß im Bereich des Angußkegels beim Entformen ein Faden gezogen wird.

Der zur mechanischen Verbindung des Düsenkörpers mit der Düsenspitze erforderliche Verbindungsabschnitt liegt am äußeren Rand der Düsenspitze und somit in einem Bereich, in dem ein durch die mechanische Verbindung unvermeidbarer Wärmeübergang ohne Einfluß auf die Vorgänge im Schmelzekanal bleibt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigt

Fig. 1 einen vereinfachten Längsschnitt durch eine Anspritzdüse für ein Spritzgießwerkzeug,

Fig. 2 einen vergrößerten Teilschnitt im Bereich der Düsenspitze der Anspritzdüse nach Fig. 1 und

Fig. 3 eine andere Ausführungsform einer Anspritzdüse in einem vergrößertem Teilschnitt.

Eine Anspritzdüse 1 (Fig. 1) ist in ein Formwerkzeug 2 eingesetzt, in dessen Formhohlraum 3 ein Spritzteil 4 aus thermoplastischem Kunststoff gespritzt werden soll. Die hierzu verwendete Kunststoffschmelze wird über einen (nicht dargestellten) Verteiler zu einem Schmelzekanal 5 geleitet, der sich zentrisch durch einen Düsenkörper 6 der Anspritzdüse 1 erstreckt. Der Düsenkörper 6 wird durch eine äußere Heizmanschette 7 beheizt, um den Schmelzekanal 5 auf eine Temperatur oberhalb der Erstarrungstemperatur der Kunststoffschmelze zu halten.

An seinem dem Formhohlraum 7 zugekehrten Ende ist der Düsenkörper 6 mit einer Düsenspitze 8 verbunden, durch die sich ein Abschnitt 5a des Schmelzekanals 5 erstreckt, der sich nach außen hin erweitert. Das Formwerkzeug 2 wird gekühlt, beispielsweise durch Kühlkanäle 9, um es auf einer Temperatur unterhalb der Erstarrungstemperatur der Kunststoffschmelze zu halten.

Im Bereich zwischen dem Düsenkörper 7 und der die Mündung des Schmelzekanals 5 bildenden Düsenspitze 8 ist ein Wärmedämmabschnitt vorgesehen, der eine scharfe thermische Trennung zwischen dem Düsenkörper 7 und der Düsenspitze 8 bewirkt. Der Wärmedämmabschnitt wird durch einen zum Schmelzekanal 5 bzw. 5a hin offenen, umlaufenden Trennspalt 10 gebildet, der an seinem zum Schmelzekanal 5a hin offenen Rand nur wenige zehntel Millimeter breit ist.

Der Trennspalt 10 erstreckt sich radial nach außen bis zu einem ringförmigen Verbindungsabschnitt 11, an dem die Düsenspitze 8 mit dem Düsenkörper 7 verbunden ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird diese Verbindung durch eine Schweißnaht 12 gebildet. Statt dessen kann auch eine Lötverbindung oder eine Schraubverbindung gewählt werden, bei der die Düsenspitze 8 auf das Ende des Düsenkörpers 7 aufgeschraubt ist.

Wie man aus Fig. 2 erkennt, erweitert sich der Trennspalt 10 mindestens an seinem äußeren Umfang zum Verbindungsabschnitt 11 hin.

Zu Beginn des Spritzvorgangs füllt sich der Trennspalt 10 mit Kunststoffschmelze. Wegen des verhältnismäßig geringen Wärmeleitvermögens der ggf. teilweise erstarrten Kunststoffschmelze im Trennspalt 10 entsteht eine scharfe thermische Trennung zwischen dem Düsenkörper 7 und der Düsenspitze 8. Dadurch ist sichergestellt, daß nach dem Erstarren des Spritzteils 4 die Phasentrennfläche zwischen erstarrtem Kunststoff und flüssiger Kunststoffschmelze genau in Höhe des Trennspaltes 10 verläuft. Beim Entformen verbleibt die im unteren Abschnitt 5a des Schmelzekanals 5 gebildete Angußstange am Spritzteil 4, und die flüssige Kunststoffschmelze verbleibt im Schmelzekanal 5 jenseits des Trennspaltes 10.

Für die erwünschte scharfe thermische Trennung im Bereich des Trennspaltes 10 ist es ohne Bedeutung, ob die in den Trennspalt 10 eingedrungene Kunststoffschmelze dort ganz oder teilweise erstarrt oder ob sie vollständig flüssig bleibt.

Fig. 3 zeigt in einer Schnittdarstellung entsprechend der Fig. 2 eine abgewandelte Ausführungsform. Dabei sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie vorher beschrieben. Die Ausführungsform nach Fig. 3 unterscheidet sich von der vorher beschriebenen Ausführungsform im wesentlichen dadurch, daß die Düsenspitze 8 nicht unmittelbar mit dem Düsenkörper verbunden ist. In den Düsenkörper 6 ist eine Schraubhülse 13 auswechselbar eingeschraubt, durch die sich der Schmelzekanal 5 erstreckt. Diese Schraubhülse 13 ist in der schon beschriebenen Weise am äußeren Umfang über den ringförmigen Verbindungsabschnitt 11, beispielsweise eine Schweißnaht 12, mit der Düsenspitze 8 verbunden. Auch hierbei geht vom Schmelzekanal 5a der Düsenspitze 8 der Trennspalt 10 aus, der sich nach außen zum Verbindungsabschnitt 11 hin erweitert. Der Trennspalt 10 bewirkt die thermische Trennung zwischen der Düsenspitze 8 und der in den Düsenkörper 6 eingeschraubten Schraubhülse 13.

Claims (5)

1. Anspritzdüse für Spritzgießwerkzeuge zum Spritzen von Kunststoffschmelze in ein Formwerkzeug, mit einem einen Schmelzekanal umschließenden, beheizbaren Düsenkörper, der mit einer die Mündung des Schmelzekanals bildenden Düsenspitze über einen Wärmedämmabschnitt verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmedämmabschnitt einen zum Schmelzekanal (5 bzw. 5a) offenen umlaufenden Trennspalt (10) aufweist, der sich radial nach außen bis zu einem die Düsenspitze (8) mit dem Düsenkörper (6) verbindenden, ringförmigen Verbindungsabschnitt (11) erstreckt.

2. Anspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Trennspalt (10) zum Verbindungsabschnitt (11) hin erweitert.

3. Anspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsabschnitt (11) durch eine Schweiß- oder Lötverbindung gebildet wird.

4. Anspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsabschnitt (11) durch eine Schraubverbindung gebildet wird.

5. Anspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenspitze (8) über den ringförmigen Verbindungsabschnitt (11) mit einer in den Düsenkörper (6) auswechselbar eingeschraubten Schraubhülse (13) verbunden ist.