DE4415506A1 - Heißkanaldüse mit vermindertem Restanguß für Kunststoffspritzgußmaschinen - Google Patents

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Heißkanaldüse mit vermindertem Restanguß für Kunststoffspritzmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Stand der Technik

Es ist eine Mehrzahl von Bauarten von Heißkanaldüsen bekannt, bei denen immer wieder das Abdichten der Düsenspitze gegenüber dem Spritzguß­ werkzeug bzw. dem Düsenkopf ein Problem darstellt. Um ein Abdichten an der Düsenspitze zu erreichen, ist es bekannt, einen Ring aus Titan einzu­ setzen, der erst mit der Wärmeausdehnung der Düse seine Abdichtfunktion erfüllt. Ebenso ist es bekannt, mit einem zylindrischen Körper über eine Gleitfassung am Umfang des Spritzgußwerkzeuges bzw. des Düsenkopfes abzudichten.

Durch die EP 0 326 016 A3 sind derartige Heißkanaldüsen mit Gleitfassung bekanntgeworden, die aus einem Düsenkörper bestehen, in welchem eine mit einem Gewinde versehenen Spitze eingeschraubt ist, in der sich der Fließkanal des Düsenkörpers fortsetzt zum Austritt des flüssigen Kunststoffes. Vom stirnseitigen Ende des Düsenkörpers aus ist innerhalb desselben eine gewindefreie Einsenkung angeordnet, an die sich das Gewinde zum Einschrauben der Spitze anschließt, so daß im Bereich der Einsenkung gegenüber der Spitze ein ringförmiger, isolierender Raum entsteht. Zur Verminderung des Restangusses ist der äußere Rand des Düsenkörpers in den Düsenkopf schließdicht eingepaßt. Die Dichtigkeit ist jedoch erst bei Erreichen der Arbeitstemperatur gegeben, wenn aufgrund der Ausdehnung der Materialien ein Aufliegen des äußeren Randes des Düsenkörpers auf der peripheren Wandung des Düsengehäuses gegeben ist. Das bedeutet, daß Dichtigkeit nur bei einer definierten Längenausdehnung des Düsenkörpers aufgrund Erwärmung gegeben ist. Des weiteren ist dieser Aufbau deshalb nachteilig, weil zur Anbringung eines Isolierraumes innerhalb des Endes des Düsenkörpers dieser aus relativ dickwandigem Material bestehen muß, wobei die schließdichte Einpassung des Endes des Düsenkörpers im Düsenkopf eine Wärmebrücke darstellt, die während des Betriebs die Spitze in nachteiliger Weise fortlaufend abkühlt.

Technische Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heißkanaldüse der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die über eine relativ große Temperaturdifferenz einen verminderten Restanguß aufrechtzuerhalten imstande ist unter Vermeidung einer Wärmebrücke zwischen dem Düsenkörper und dem Spritzwerkzeug bzw. dem Düsenkopf.

Offenbarung der Erfindung und deren Vorteile

Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß auf dem Düsenkörper an seinem stirnseitigen Ende ein elastischer Dichtring aus hitzebeständigem Material angeordnet ist, der linienförmig umlaufend auf der Wandung des Isolierraumes des Düsenkopfes elastisch abdichtend aufliegt und dergestalt einen um die Austrittsöffnung des Spritzgußwerkzeugs oder des Düsen­ kopfes herum sich befindenden kleinen Isolierraum, der beim Spritzen nur noch mit Restanguß füllbar ist, vom Isolierraum abtrennt. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Ein erfindungsgemäßer Dichtring ist in Anspruch 5 gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäße Heißkanaldüse besitzt den Vorteil, daß aufgrund des hochtemperaturfesten, dauerelastischen Dichtungsringes eine linienför­ mige Anlage des Düsenkörpers bzw. der Düsenspitze am Werkzeug bzw. am Düsenkopf erreicht wird, wodurch nur verhältnismäßig wenig Wärme aus der Düse in das Werkzeug bzw. in den Düsenkopf abfließen kann. Des weiteren ist aufgrund der Elastizität des Dichtringes gewährleistet, daß die Düse über einen relativ großen Temperaturbereich abzudichten imstande ist, da der Dichtring aufgrund seiner Elastizität ständig am gegenüber­ stehenden Werkzeug bzw. Düsenkopf anliegt. Insbesondere wird dadurch erreicht, daß der Restanguß minimiert ist, weil der Isolierraum zwischen Düsenkörper und Werkzeug bzw. Düsenkopf in zwei Teile geteilt wird, wobei nur noch der kleinere Isolierraum um die Austrittsöffnung des Düsen­ kopfes herum mit Restanguß gefüllt wird. Dadurch ermöglicht die erfin­ dungsgemäße Heißkanaldüse einen schnellen Farb- und Thermoplast­ wechsel ohne Farbschlieren des vorhergehenden Materials, weil eben nur sehr wenig Restanguß des vorhergehenden Materials stehen bleibt. Gleich­ zeitig wirkt der Isolationsspalt zwischen der Düse bzw. dem Düsenkörper und dem Werkzeug bzw. dem Düsenkopf als gute thermische Trennung.

Kurzbeschreibung der Zeichnung, in der zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Heißkanaldüse mit einem Düsenkörper, in den eine Torpedospitze eingesetzt ist, die an ihrem vorderen Ende einen hochtemperaturfesten und dauerelastischen Hohlring trägt,

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine ähnliche Heißkanaldüse, die am vorderen Ende der Torpedospitze einen massiven, hochtemperaturfesten und dauerelastischen Dichtring trägt,

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung der Torpedospitze der Fig. 1

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung der Torpedospitze der Fig. 2 und

Fig. 5 eine Darstellung des Dichtringes der Fig. 1 mit innen­ liegender Aussparung.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Gemäß der Fig. 1 besteht beispielsweise eine Heißkanaldüse aus einem zylindrischen, rohrförmigen Düsenkörper 1, der zentrisch von einem Fließ­ kanal 2 durchsetzt ist und der am unteren Ende in Richtung des Fließka­ nals 2 eine verbreiterte Bohrung 22 aufweist, die ein Innengewinde besitzt, in das eine mit Außengewinde versehene, zylindrische Torpedospitze 3 eingeschraubt ist, die vorzugsweise aus einem länglichen, rohrförmigen Zylinderkörper 4 und einem sich daran anschließenden Kopf 5 besteht. Die Torpedospitze 3 besitzt in Fortsetzung des Fließkanals 2 des Düsenkörpers 1 einen zentrischen Fließkanal 6, der am vorderen Ende des Kopfes 5 wenigstens in einer Austrittsöffnung 7 endet, die im gezeigten Beispiel seitlich angeordnet ist, die jedoch auch zentrisch angeordnet sein kann.

Der Kopf 5 der Torpedospitze 3 ist in etwa kegel- oder pilzförmig gestaltet und besitzt eine innerhalb der Mantelwandung quer zur Längsachse des Düsenkörpers 1 peripher umlaufende Nut 18, was insbesondere aus Fig. 3 zu entnehmen ist. Innerhalb dieser Nut 18 ist ein Dichtring 13 angeordnet, der aus einem hochtemperaturfesten, dauerelastischen Material besteht, wobei querschnittsmäßig ein Teil des Dichtringes 13 aus der Nut 18 herausragt. Dieses Material kann auch ein dauerelastischer, hochtem­ peraturbeständiger Kunststoff sein.

Wenn der Dichtring aus einem Metall, vorzugsweise Stahl oder Titan, besteht, so ist der Dichtring vorzugsweise als Hohlring 13 ausgeführt, dessen nähere Gestaltung in Fig. 6 gezeigt ist. Der Hohlring 13 weist im Bereich seines kleinsten Durchmessers eine peripher umlaufende Aus­ sparung 19 auf, so daß aufgrund dieser Aussparung 19 der Hohlring 13 in elastischer Weise etwas zusammengedrückt werden kann. Die elastische Querschnittsverformung des Hohlringes 13 ist vorzugsweise größer, als die relative Längenausdehnung der Torpedospitze gegenüber einem Düsenkopf. Beispielsweise kann bei einer Längenausdehnung von 0,3 mm der Torpedospitze 3 gegenüber dem Düsenkopf 10 die elastische Querschnitts­ verformung 0,8 mm betragen.

In den Fig. 2 und 4 ist eine ähnliche Ausgestaltung einer Heiß­ kanaldüse gezeigt, die eine Torpedospitze 15 aufweist, die gleichermaßen wie die Torpedospitze 3 der Fig. 1 und 3 gestaltet ist. Die Torpedospitze 15 besitzt eine umlaufende Nut 20, in der ein massiver, hochtemperaturfester und dauerelastischer Dichtring 16 dergestalt angeordnet ist, daß querschnittsmäßig ein Teil, beispielsweise die Hälfte, des Dichtringes 16 die Nute 20 der Torpedospitze 15 überragt.

Der Düsenkörper 1 mitsamt der Torpedospitze 3 bzw. 15 und dem Dichtring 13 bzw. 16 ist innerhalb eines rohrförmigen Düsengehäuses 8 angeordnet, wobei sich zwischen Düsenkörper 1 und Düsengehäuse 8 ein Heizer 9, vorzugsweise ein Flachwendelheizer, mit einem Thermofühler 17 im Bereich der Torpedospitze 3 bzw. 15 befindet. Das Düsengehäuse 8, welches im Bereich seines von der Torpedospitze 3 bzw. 15 entfernten Endes wenigstens zwei peripher umlaufende Flansche 26, 26′ aufweist, ist innerhalb einer Bohrung 21 eines Düsenkopfes 10 angeordnet, wobei die beiden Flansche 26, 26′ das Düsengehäuse 8 auf Abstand vom Düsenkopf 10 haltern, so daß zwischen den beiden ein zylindrischer, umlaufender Isolierspalt 12 entsteht, der sich nach unten in den Bereich der Torpedospitze 3 bzw. 15 in einen in etwa kegelförmigen Isolierraum 11 erweitert, in den der Kopf 5 der Torpedospitze 3 bzw. 15 hineinragt. Beim Einsetzen des kompletten Düsengehäuses 8 in den Düsenkopf 10 sitzt der Dichtring 13 bzw. 16 mit seiner Mantelwandung linienförmig peripher umlaufend auf der Wandung des Isolierraumes 11 des Düsenkopfes 10 auf und teilt somit den Isolierraum 11 in einen vorderen, kleinen Isolierraum 14, der die Austrittsöffnung 23 des Düsenkopfes 10 umgibt und in einen davon abgetrennten Isolierraum 11 und den zylindrischen, schmalen, umlaufenden Isolierspalt 12. Beim Spritzen kann nur noch der kleine, vordere Isolierraum 14 mit einem geringen Restanguß gefüllt werden, nicht jedoch die dahinterliegenden Isolierräume 11 und 12, die deshalb in vorteilhafter Weise wärmemäßig als Luft-Isolierräume wirken, nicht jedoch mit Kunststoff beim Spritzen gefüllt werden. Der minimale Rest an Kunststoff, der im Werkzeug verbleibt, ist somit auf den kleinen Isolierraum 14 beschränkt. Des weiteren wird durch das Spritzen der Spritzdruck auf den Dichtring 13 aufgegeben, wodurch der Hohlring aufgeweitet wird und sich noch fester an die Wandung des Düsenkopfes 10 anpreßt.

Gewerbliche Anwendbarkeit und Nützlichkeit

Die Erfindung ist insbesondere für Heißkanaldüsen zum Einsatz in Kunst­ stoffspritzgußmaschinen zum Spritzen von Kunststoffen gewerblich anwendbar. Die Nützlichkeit der Erfindung liegt insbesondere darin, daß die Heißkanaldüse nur noch einen sehr kleinen Restanguß besitzt, so daß ein schneller Farb- und Thermoplastwechsel ohne Farbschlieren des vorhergehenden Materials möglich ist sowie daß die Heißkanaldüse über einen relativ großen Temperaturbereich abdichtet.

Bezugszeichenliste

1 Düsenkörper
2 Fließkanal
3 Torpedospitze
4 Zylinderkörper
5 Kopf
6 Fließkanal
7 Austrittsöffnung
8 Düsengehäuse
9 Heizer
10 Düsenkopf
11, 14 Isolierräume
12 Isolierspalt
13, 16 Dichtringe
15 Torpedospitze
17 Thermoelement
18, 20 Nuten
19 Aussparung
21, 22 Bohrungen
23 Austrittsöffnung

Claims (6)

1. Heißkanaldüse mit vermindertem Restanguß für Kunststoffspritz­ gußmaschinen, bestehend aus einem mittig von einem Fließkanal (2) durchsetzten Düsenkörper (1), der längs seiner Längsachse zur Außenheizung des Fließkanals (2) einen Heizer (9) aufweist, zum Einsetzen in ein Spritzgußwerkzeug oder einen Düsenkopf (10), das bzw. der an seinem unteren Ende gegenüber dem Düsenkörper (1) einen Isolierraum (11) mit konkav gekrümmter Wandung mit einer Austrittsöffnung (23) ausbildet, in welchen das Ende des Düsenkörpers (1) ragt, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Düsenkörper (1) an seinem stirnseitigen Ende ein elastischer Dichtring (13, 16) aus hitzebeständigem Material angeordnet ist, der linienförmig umlaufend auf der Wandung des Isolierraumes (11) des Spritzgußwerkzeugs oder des Düsenkopfes (10) elastisch abdichtend aufliegt und dergestalt einen um die Austrittsöffnung (23) des Spritzgußwerkzeugs oder des Düsenkopfes (10) herum sich befindenden kleinen Isolierraum (14), der beim Spritzen nur noch mit Restanguß füllbar ist, vom Isolierraum (11) abtrennt.

2. Heißkanaldüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring ein Hohlring (13) aus Metall, vorzugsweise Stahl oder Titan, ist und auf seiner Mantelfläche innen im Bereich des kleinsten Durchmessers eine peripher umlaufende Aussparung (19) der Mantelfläche aufweist.

3. Heißkanaldüse, wobei der Düsenkörper (1) in ein Düsengehäuse (8) eingesetzt ist, zwischen dem und dem Düsenkörper (1) der elektrische Heizer (9) angeordnet ist und das Düsengehäuse (8) mitsamt dem Düsenkörper (1) in die Bohrung (21) des Spritzgußwerkzeugs oder des Düsenkopfes (10) unter Ausbildung wenigstens eines endständigen Isolierraumes (11) eingesetzt ist, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die endseitige Stirnfläche des Düsenkörpers (1) eine Torpedospitze (3) eingesetzt ist, deren äußeres Ende (5) in den Isolierraum (11) des Spritzgußwerkzeugs oder des Düsenkopfes (10) ragt, wobei auf dem herausragenden Ende (5) der Torpedospitze (3) der Dichtring (13, 16) angeordnet ist.

4. Heißkanaldüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das nach außen in den Isolierraum (11) ragende Ende der Torpedospitze (3) als Kopf (5) ausgebildet ist und eine umlaufende Nut (18, 20) aufweist, in die der Dichtring (13, 16) umlaufend eingesetzt ist, wobei ein Teil des Dichtringes (13, 16) bezüglich seiner Dicke die Nut (18, 20) des Kopfes (5) der Torpedospitze (3, 15) überragt.

5. Dichtring für eine Heißkanaldüse mit vermindertem Restanguß für Kunststoffspritzgußmaschinen, wobei die Heißkanaldüse aus einem mittig von einem Fließkanal (2) durchsetzten Düsenkörper (1) besteht, der längs seiner Längsachse zur Außenheizung des Fließkanals (2) einen Heizer (9) aufweist, zum Einsetzen in ein Spritzgußwerkzeug oder einen Düsenkopf (10), das bzw. der an seinem unteren Ende gegenüber dem Düsenkörper (1) einen Isolierraum (11) mit konkav gekrümmter Wandung mit einer Austrittsöffnung (23) ausbildet, in welchen das Ende des Düsenkörpers (1) ragt, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (13, 16) aus hochhitzebeständigem Material, wie Stahl, Titan oder Kunststoff, besteht und dauerelastisch ist.

6. Dichtring nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring ein Hohlring (13) aus Metall, vorzugsweise Stahl oder Titan, ist und auf seiner Mantelfläche innen im Bereich des kleinsten Durchmessers eine peripher umlaufende Aussparung (19) der Mantelfläche aufweist.