DE68922260T2

DE68922260T2 - Spritzgiessdüse mit Nasenteil mit einem die Bohrung umringenden Heizelement und Verfahren.

Info

Publication number: DE68922260T2
Application number: DE68922260T
Authority: DE
Inventors: Jobst Ulrich Gellert
Original assignee: Individual
Current assignee: Mold Masters 2007 Ltd
Priority date: 1988-09-30
Filing date: 1989-08-09
Publication date: 1995-08-24
Anticipated expiration: 2009-08-10
Also published as: US4941249A; ATE121342T1; ES2071632T3; CA1280268C; JPH02169218A; EP0361043A3; DE3926361A1; DE68922260D1; EP0361043A2; JP2752452B2; EP0361043B1; US4911636A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine anschnittgesteuerte Spritzgießdüse, wie sie im Oberbegriff von Anspruch 1 dargestellt ist. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer integralen, langgestreckten, beheizten Spritzgießdüse.
Spritzgießdüsen mit integralen, elektrischen Heizelementen, wie im Oberbegriff von Anspruch 1 dargestellt, und Verfahren zu ihrer Herstellung sind aus dem U.S.Patent Nr. 4,768,945 oder in einer ähnlichen Ausführung aus dem Kanadischen Patent Nr. 1,263,222 bekannt, die beide eine Düse und ein Verfahren zu ihrer Herstellung beschreiben, wobei sich das integrale Heizelement mittig in den spitzen Nasenabschnitt erstreckt. Das U.S. Patent Nr. 4,768,283 des Anmeldenden offenbart eine frühere Düse, bei der sich das vordere Ende des integralen elektrischen Heizelementes in den spitzen Nasenabschnitt hinein erstreckt. Eine weitere Verbesserung dieses Typs Düse mit einem spitzen vorderen Ende ist in dem Kanadischen Patent Nr. 1,261,576 dargestellt.
Aufgrund der ständigen Entwicklung zu immer schwerer zu formenden Materialien hin besteht ein bekanntes Verfahren darin, mehr Wärme näher am Anschnittbereich zu erzeugen. So sind beispielsweise Düsen mit einer Vielzahl von wärmeleitenden Torpedos in den U.S. Patenten Nr. 4,279,588 und 4,450,999 des Anmeldenden dargestellt. Andere Beispiele sind im U.S. Patent Nr. 4,266,723 und in den Kanadischen Patenten Nr. 1,256,907, Nr. 1,261,577 dargestellt. Eine weitere Entwicklung in Reaktion auf dieses Problem besteht in der Schaffung eines beheizten Anschnitteinsatzes, wie er im Kanadischen Patent Nr. 1,265,909 dargestellt ist. Obwohl alle vorangehenden Düsen erhebliche Verbesserungen darstellen, ist es auf bestimmten Einsatzgebieten und bei bestimmten Materialarten nach wie vor wünschenswert, eine Düse mit einer zentralen Schmelzebohrung zu schaffen, die im Anschnittbereich zusätzlich beheizt ist. Zusätzliche Wärme in der Nähe des Anschnitts ist auch dann besonders wünschenswert, wenn temperaturgestützte oder thermische Anschnitttechnik eingesetzt wird, wie dies im obengenannten U.S. Patent Nr. 4,768,945 beschrieben ist.
Dementsprechend besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Spritzgießdüse zu schaffen, wie sie im Oberbegriff von Anspruch 1 dargestellt ist, die eine verbesserte Wärmeverteilung an einem Düsenspitzenabschnitt aufweist, und darin, ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Düse zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine anschnittgesteuerte Spritzgießdüse gelöst, wie sie im Oberbegriff von Anspruch 1 dargestellt ist, deren elektrisches Heizelement einen kreisrunden vorderen Endabschnitt an das vordere Ende angrenzend aufweist, der integral in den Nasenabschnitt der Düse hartgelötet ist und die zentrale Schmelzebohrung, die sich durch selbigen erstreckt, im wesentlichen umschließt, und darüber hinaus durch ein Verfahren zur Herstellung einer integralen, langgestreckten, beheizten Spritzgießdüse gemäß Anspruch 2.
Bevorzugte Ausführungen der vorliegenden Erfindung sind in den beigefügten Unteransprüchen aufgeführt.
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung ausführlicher anhand einer bevorzugten Ausführung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen dargestellt und erläutert, wobei
Figur 1 eine Schnittansicht eines Teils eines typischen Spritzgießsystems mit einer Düse gemäß einer bevorzugten Ausführung des Systems ist, und
Figur 2 - 8 eine Reihenfolge der Schritte darstellt, die zur Herstellung der Düse gemäß einer Ausführung der Erfindung gehören.
Es wird zunächst auf Figur 1 Bezug genommen, die einen Teil eines Spritzgießsystems darstellt, bei dem eine Reihe von erfindungsgemäßen Düsen 10 in Vertiefungen 12 in der Gesenktrageplatte 14 sitzen. Jede Düse 10 hat einen Mittelabschnitt 16 mit einer zylindrischen Außenoberfläche 18, die sich zwischen einem Kragenabschnitt 20 an das hintere Ende 22 angrenzend und einem Nasenabschnitt 24 an das vordere Ende 26 angrenzend erstreckt. Ein isolierender Umfangsflansch 28, der sich von dem Kragenabschnitt 20 aus erstreckt, sitzt auf einem Umfangsabsatz 30 auf, und der Nasenabschnitt 24 ist in einer Öffnung 32 durch einen Anschnitteinsatz 35, die zu einem Formhohlraum 34 führt, aufgenommen. Dadurch ist die Düse 10 genau in dieser Stellung positioniert, in der die zylindrische Außenoberfläche 18 des Mittelabschnitts 16 durch einen isolierenden Luftraum 36 von der umgebenden Gesenktrageplatte 14 und Anschnitteinsatz 35 getrennt ist. In der dargestellten Form zur Herstellung von Vorformlingen für Streckblasflaschen sitzt der Anschnitteinsatz 35 in einem Gesenkeinsatz 37 in einer Gesenkhalteplatte 39, wobei geeignete Kühlung gewährleistet ist. Die Düse 10 weist eine zentrale Schmelzebohrung 38 auf, die von einem Einlaß 40 am hinteren Ende 22 der Düse 10 zu einem Anschnitt 42 verläuft, der sich durch den Nasenabschnitt 24 zu dem Hohlraum 34 erstreckt, wie dies weiter unten ausführlicher beschrieben ist.
Die Düsen 10 sind mit Schrauben 44 an einem gemeinsamen, langgestreckten Verteiler 46 befestigt, der einen Schmelzekanal 48 aufweist, der sich in eine Reihe von Auslassen 50 verzweigt, die jeweils über eine der Düsen 10 auf die Schmelzebohrung 38 ausgerichtet sind. Das Verteilerstück 46 wird durch einen mittigen Stellring 54 und eine aus Titan bestehende Druckscheibe 56 fest zwischen einem hinteren Aufspannkörper(back plate) 52 und der Gesenktrageplatte 14 gehalten. Der hintere Aufspannkörper 52 wird durch Schrauben 58 gehalten, die sich durch die Gesenktrageplatte 14 in die Gesenkhalteplatte 39 erstrecken. Der hintere Aufspannkörper 52 und die Gesenkplatte 14 werden gekühlt, indem Kühlwasser durch Kühlleitungen 62 gepumpt wird. Der Verteiler 46 wird durch ein elektrisches Heizelement 64 beheizt, das wie in dem U.S. Patent Nr. 4,688,622 des Anmeldenden beschrieben, eingegossen wird. Der Stellring 54 überbrückt einen weiteren isolierenden Luftraum 66 zwischen dem beheizten Verteilerstück 46 und der Gesenktrageplatte 14.
Die Düse 10 wird durch ein elektrisch isolierendes Heizelement 68 beheizt, das ein hinteres Ende 70 und ein vorderes Ende 72 aufweist. Das Heizelement 68 weist einen Chromnickel-Widerstandsdraht 92 auf, der mittig durch ein elektrisch isolierendes Material aus feuerfestem Pulver, wie beispielsweise Magnesiumoxid, im Inneren einer Stahlumhüllung 74 verläuft. Das Heizelement 68 weist einen Abschnitt 76 auf, der integral in einen Spiralkanal 78 in der Außenoberfläche 18 der Mittelbohrung 16 der Düse 10 hartverlötet ist. Der Abschnitt 76 des Heizelementes 68 in dem Kanal 78 ist mit einer schützenden Nickelbeschichtung 80 überzogen, die wie in dem U.S. Patent Nr. 4,768,283 des Anmeldenden, das am 6. September 1988 erteilt wurde, beschrieben, aufgetragen wird. Das Heizelement 68 weist einen hinteren Endabschnitt 82 auf, der sich außerhalb des Kragenabschnitts 20 zu einem elektrischen Anschluß 84 erstreckt, der mit einem Verfahren hergestellt wird, das ausführlich im Kanadischen Patent Nr. 1,265,916 beschrieben ist. Der hintere Endabschnitt 82 erstreckt sich durch ein Anschlußgehäuse 86 mit einer Schutzkappe 88, die an einem Stahlverschluß 90 befestigt ist. Das Heizelement 68 ist am hinteren Ende abisoliert, so daß der Widerstandsdraht 92 freiliegt, der elektrisch mit dem Anschlußgehäuse 86 verbunden ist. Das Anschlußgehäuse ist jedoch gegenüber der Heizelementumhüllung 74 und der Schutzkappe 88 durch eine dünne Beschichtung 94 aus isolierendem Material, wie beispielsweise Magnesiumoxid, elektrisch isoliert. Dadurch ist das Anschlußgehäuse 86 strukturell befestigt, so daß es Drehmoment widersteht, wenn ein äußerer Leiter 96 mit Muttern 98 daran befestigt, bzw. davon gelöst wird.
Das Heizelement 68 weist des weiteren einen kreisrunden vorderen Endabschnitt 100 auf, der integral in den Nasenabschnitt 24 der Düse 10 hartgelötet ist, so daß er die zentrale Schmelzebohrung 38 an den Anschnitt 42 angrenzend, im wesentlichen umschließt. Bei dieser Ausführung sind die Umhüllung 74 und das Isoliermaterial ebenfalls abisoliert, so daß der Widerstandsdraht 92 an das vordere Ende 72 des Niedrigspannungs-Einzeldraht-Heizelementes 68 angrenzend freigelegt ist. Dadurch ist das vordere Ende 72 des Heizelementes 68 geerdet und schließt den Stromkreis, wenn der vordere Endabschnitt 100 fest hartverlötet ist, wie dies weiter unten ausführlicher beschrieben ist.
In Funktion wird das System, wie in Figur 1 dargestellt, zusammengebaut, und elektrische Spannung wird über den Draht 96 an den Anschluß 84 des Heizelementes 68 jeder Düse 10 und an das Heizelement 64 in dem Verteiler 46 angelegt, um die Düsen 10 und den Verteiler 46 auf eine vorgegebene Betriebstemperatur zu erwärmen. Unter Druck stehende Schmelze von einer Formmaschine (nicht dargestellt) wird auf herkömmliche Weise durch den Verteiler 46 gemäß einem vorgegebenen Zyklus in den Schmelzekanal 48 eingespritzt. Die unter Druck stehende Schmelze fließt durch die Schmelzebohrung 38 in jeder Düse, durch die Anschnitte 42 und füllt die Hohlräume 34. Wenn die Hohlräume 34 gefüllt sind, wird der Einspritzdruck kurzzeitig aufrechterhalten, um Verdichtungen herbeizuführen, und wird anschließend abgelassen. Nach einer kurzen Kühlzeit wird die Form geöffnet, um die geformten Vorformlinge auszuwerfen. Nach dem Auswerfen wird die Form geschlossen, und es wird wieder Spritzgußdruck erzeugt, um die Hohlräume 34 erneut zu füllen. Dieser Zyklus wird mit einer Frequenz kontinuierlich wiederholt, die von der Größe und der Form der Hohlräume und der Art des geformten Materials abhängt.
Bei einem alternativen Einsatz des Systems kann, wenn ein Anschnitt mit einem größeren Durchmesser gewünscht wird, und/oder ein leicht fadenziehendes, kristallines Material geformt wird, temperaturgestützte bzw. thermische Anschnitttechnik eingesetzt werden. Dabei wird die Spannung an den Leitungen 96 zu den Heizelementen 68 so gesteuert, daß den Düsen über einen kurzen Zeitraum vor und während des Öffnens der Form keine Wärme zugeführt wird. Der Kontakt zwischen dem Nasenabschnitt 24 und dem umgebenden, gekühlten Anschnitteinsatz 35 führt zu einem schnellen Temperaturabfall in dem Anschnittbereich. Bei den meisten kristallinen Materialien reicht ein Temperaturabfall von 20 - 25 ºC aus, um den Anschnitt vor dem Ausstoßen erstarren zu lassen. Kurz nach dem Öffnen der Form wird wieder elektrische Spannung zugeführt, um das Erwärmen der Schmelze in dem Anschnittbereich auszuzulösen und den Anschnitt wieder zu öffnen, wenn der Einspritzdruck erneut wirkt, nachdem die Form nach dem Ausstoßen geschlossen worden ist. Obwohl es auch an dem Mittelabschnitt 16 der Düse zu Wärmeverlust kommt, wenn die Spannung abgeschaltet ist, hält die durch den Luftspalt isolierte Stahlmasse, die die Schmelzebohrung 38 umgibt, genügend Wärme zurück, so daß es zu keiner Verfestigung in diesem Bereich kommt. Es liegt auf der Hand, daß die Form und die Größe der Düse und die Perioden des Formzyklus den Erfolg der thermischen Anschnitttechnik bei Verwendung nur eines Heizelementes 68 entscheidend beeinflussen. Da sich jedoch der vordere Endabschnitt 100 des Heizelementes sehr nahe an der Schmelzebohrung 38 in dem Nasenabschnitt 24 befindet, kann die Anschnitttemperatur relativ schnell erhöht und gesenkt werden, wodurch die Leistung erheblich verbessert wird.
Düsen dieses allgemeinen Typs sind bisher mit dem Verfahren hergestellt worden, das ausführlich in dem U.S. Patent Nr. 4,768,283 des Anmeldenden beschrieben ist, auf das oben verwiesen wurde. Die Düse wird hergestellt, indem der Kragenabschnitt 20 und die Teile des elektrischen Anschlusses 84 integral mit einem aus Stahl bestehenden Hauptkörperabschnitt 104 hartverlötet werden. Sie werden zusammengebaut, indem sie durch Heftschweißen befestigt werden, wobei der Abschnitt 76 des Heizelementes 68 in den Spiralkanal 78 in der Außenoberfläche 18 des Hauptkörperabschnitts 104 gewickelt ist. Nickel-Hartlötpaste wird auf die Verbindungsstellen aufgetragen, und die Baugruppe wird mit einem Bindemittel 106, wie beispielsweise Acryllack eingesprüht und anschließend in ein bewegtes Metallpulver 108 wie beispielsweise Nickel bzw. eine Legierung davon eingetaucht, um die Oberflächen zu beschichten, wie dies in Figur 4 und 5 dargestellt ist. Die Baugruppe wird dann, wie in Figur 7 dargestellt, in einem Vakuumofen 110 auf eine Temperatur von annähernd 1052ºC (1925ºF) erhitzt, und der Ofen wird auf ein relativ hohes Vakuum ausgepumpt, um im wesentlichen den gesamten Sauerstoff zu entfernen. Wenn die Beschichtung erwärmt wird, wird das Bindemittel verdampft, die Nickellegierung verbleibt jedoch an Ort und Stelle. Bevor die Schmelztemperatur der Nickellegierung erreicht ist, wird das Vakuum verringert, indem es teilweise mit einem inerten Gas, wie beispielsweise Argon oder Stickstoff, aufgefüllt wird. Wenn die Nickellegierung schmilzt, fließt sie durch Kapillarwirkung und bewirkt so die integrale Hartverlötung der Baugruppe und die Erzeugung der schützenden Nickelbeschichtung 80 auf den Oberflächen.
Im folgenden wird auf Figur 2 - 8 Bezug genommen, um die zusätzlichen Schritte zu beschreiben, mit denen die Düse 10 mit einem Nasenabschnitt 24 mit dem kreisrunden vorderen Endabschnitt 100 des Heizelementes 68 versehen wird, der die Schmelzebohrung 38 an den Anschnitt 42 angrenzend umschließt.
Zunächst wird, wie in Figur 3 zu sehen ist, der Hauptkörperabschnitt 104 mit einer Öffnung 112 am vorderen Ende 114 versehen. Diese Öffnung erstreckt sich fluchtend von der zentralen Schmelzebohrung 38 und weist eine Innenoberfläche 116 auf, die auf das vordere Ende 114 zu nach außen konisch verläuft. Anschließend wird eine Heizelementbohrung 118 diagonal gebohrt, um Verbindung zum vorderen Ende des Spiralkanals 78 herzustellen.
Ein Fülltrichterteil 120 besteht, wie am besten aus Figur 2 ersichtlich ist, aus Stahl, wobei sich eine Mittelbohrung 122 vom hinteren Ende 124 zum vorderen Ende 126 durch selbiges erstreckt. Die Bohrung 122 weist einen Abschnitt 128 mit größerem Durchmesser auf, der sich vom hinteren Ende 124 aus erstreckt, und einen Abschnitt 130 mit kleinerem Durchmesser, der sich von einem vergrößerten Mundstück 132 am vorderen Ende 126 erstreckt. Die Abschnitte der Bohrung 122 mit größerem Durchmesser 128 und kleinerem Durchmesser 130 gehen an einer sich radial erstreckenden Schulter 134 ineinander über. Bei dieser Ausführung hat der Abschnitt 130 mit größerem Durchmesser eine zylindrische Innenoberfläche 136, deren Durchmesser dem der Schmelzebohrung 38 entspricht und die in die radiale Schulter 134 an einer Krümmung 138 übergeht, die den gleichen Radius wie das Heizelement 68 hat. Fülltrichterteil 120 ist des weiteren mit einem hinteren Abschnitt 140 versehen, der eine konische Außenoberfläche 142 aufweist, die sich vom hinteren Ende 124 nach außen und nach vorn erstreckt und mit der konischen Innenoberfläche 116 der Öffnung 112 am vorderen Ende 114 des Hauptkörperabschnitts 104 übereinstimmt. Dieser hintere Abschnitt 140 wird spanend bearbeitet, so daß er den Schlitz 144 aufweist, der sich diagonal erstreckt und, wie unten beschrieben, das Heizelement in selbigem aufnimmt.
Ein Buchsenteil 146 besteht aus Stahl und weist einen massiven Kopfabschnitt 148 mit kleinerem Durchmesser am vorderen Ende 150 auf, der sich von einem hinteren Abschnitt 152 mit größerem Durchmesser am hinteren Ende 154 aus erstreckt. Der Kopfabschnitt 148 und der hintere Abschnitt 152 mit größerem Durchmesser gehen an einer sich radial erstreckenden Schulter 156 ineinander über. Der Kopfabschnitt 148 weist eine zylindrische Außenoberfläche 158 auf, die in den Abschnitt 130 mit kleinerem Durchmesser des Fülltrichterteils 120 paßt und die an einer Krümmung 160, die den gleichen Radius hat wie das Heizelement 68 (wie in Figur 6 zu sehen ist), in die sich radial erstreckende Schulter 156 übergeht. Bei dieser Ausführung hat der hintere Abschnitt 152 des Buchsenteils eine zylindrische Außenoberfläche 162, die in die Innenoberfläche 136 des Abschnitts 128 mit größerem Durchmesser der Bohrung 122 durch das Fülltrichterteil 120 paßt und im wesentlichen den gleichen Durchmesser aufweist wie die Schmelzebohrung 38. Der hintere Abschnitt 152 weist einen Mittelabschnitt 164 mit einer Innenoberfläche 166 auf, die sich von einem Mundstück 168 am hinteren Ende 154, das im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie die Schmelzebohrung 38 aufweist, nach innen und nach vorn verjüngt. Der hintere Abschnitt 152 des Buchsenteils 146 ist des weiteren mit einem Heizelementschlitz 170 versehen, der sich durch selbiges hindurch erstreckt und der mit dem Schlitz 144 durch das Fülltrichterteil 120 und der diagonalen Bohrung 118 am vorderen Ende 114 des Hauptkörperabschnitts 104 übereinstimmt.
Die Umhüllung 74 und das isolierende Material sind abisoliert, so daß der Widerstandsdraht 92 über eine kurze Strecke vom vorderen Ende 72 des Heizelementes 68 aus freiliegt. Ein vorderer Endabschnitt 100 wird dann in einem Kreis um den Kopfabschnitt 148 des Buchsenteils 146 gewikkelt, wobei der Rest des Heizelementes 68, wie in Figur 2 dargestellt, in einem Winkel wegsteht. Als Alternative dazu kann der vordere Endabschnitt 100 des Heizelementes 68 zu der dargestellten Schleife geformt sein und in dem Abschnitt 128 mit größerem Durchmesser der Bohrung 122 durch das Fülltrichterelement 120 aufgenommen sein. Das Buchsenelement 146 wird dann in das Fülltrichterteil 120 gepreßt, wobei sich der vordere Endabschnitt 100 des Heizelementes 68 um den Umfangsraum 172 herum erstreckt, der zwischen den sich radial erstreckenden Schultern 143, 156 des Fülltrichter- und des Buchsenteils 120, 146 ausgebildet ist. Das Fülltrichter- und das Buchsenteil 120, 146 werden dann miteinander heftverschweißt, so daß sie in dieser Position gehalten werden, in der der Kopfabschnitt 148 des Buchsenteils 146 in dem passenden Abschnitt 130 mit kleinerem Durchmesser der Bohrung 122 durch das Fülltrichterteil 120 aufgenommen ist, und der hintere Abschnitt 152 des Buchsenteils 146 in dem passenden Abschnitt 128 mit größerem Durchmesser der Bohrung 122 durch das Fülltrichterteil 120 aufgenommen ist. In dieser Position erstreckt sich das Heizelement 68 durch die fluchtenden, diagonal verlaufenden Heizelementschlitze 144,170, die sich durch die miteinander verbundenen Fülltrichter- und Buchsenteile 120, 146 erstrecken, nach außen und nach hinten.
Das hintere Ende 70 des Heizelementes 68 wird dann durch die Heizelementbohrung 118 gezogen, die sich diagonal vom vorderen Ende 114 des Hauptkörperabschnitts 104 aus erstreckt, und die miteinander verbundenen Fülltrichter- und Buchsenteile 120,146 werden in der sich verjüngenden Öffnung 122 im vorderen Ende 114 des Hauptkörperabschnitts 104 aufgenommen. In dieser Stellung liegt die konische Außenoberfläche 142 des hinteren Abschnitts des Fülltrichterteils 120 an der passenden konischen Innenoberfläche 116 der Öffnung 112 im vorderen Ende 114 des Hauptkörperabschnitts 104 an. Bei der bevorzugten Ausführung weist wenigstens die Außenoberfläche 142 oder die passende Innenoberfläche 116 eine aufgerauhte Oberfläche auf, um die Kapillarwirkung beim Hartverlöten zu fördern, wie dies auch bei den anderen passenden Flächen der Fall ist. Die miteinander verbundenen Fülltrichter- und Buchsenteile 120, 146 werden dann mit dem Hauptkörperabschnitt 104 heftverschweißt, um sie in dieser Position zu halten, in der die diagonale Heizelementbohrung 118 mit den fluchtenden Schlitzen 144, 170 durch das Fülltrichter- und das Buchsenteil 120,146 fluchtend ist.
Der Spiralabschnitt 76 des Heizelementes 68 wird dann in den Spiralkanal 78 gewickelt, und der Kragenabschnitt 20 wird am hinteren Ende des Hauptkörperabschnitts 104 angebracht, wobei sich der hintere Abschnitt 82 des Heizelementes 68 durch das Anschlußgehäuse 86 erstreckt, wie dies in Figur 1 und 3 dargestellt und oben beschrieben ist. Nachdem die Baugruppe mit einem Bindemittel 106, wie beispielsweise Acryllack besprüht worden ist, und in ein bewegtes Metallpulver 108 eingetaucht worden ist, wie dies in Figur 4 und 5 dargestellt ist, und Nickel-Hartlötpaste auf die Verbindungsstellen aufgetragen worden ist, wird eine vorgegebene Menge Hartlotmaterial 174, wie beispielsweise Nickellegierungspulver, in das aufrechte Mundstück 132 des Abschnitts 130 mit kleinerem Durchmesser der Bohrung 122 durch das Fülltrichterelement 120 eingesetzt. Dieses Pulver 174 füllt, wie in Figur 6 dargestellt, das Mundstück 132 oberhalb des Kopfabschnitts 148 des Buchsenteils 146 nahezu aus.
Die zusammengebauten Düsen 10 werden dann, wie in Figur 7 dargestellt, in dem oben beschriebenen Hartlötschritt in Chargen in den Vakuumofen 110 eingeführt. Bei dieser Ausführung wird, während der Ofen allmählich auf eine Temperatur von ungefähr 1052 ºC (1925 ºF) erwärmt wird, der Ofen auf ein relativ hohes Vakuum ausgepumpt, um im wesentlichen den gesamten Sauerstoff zu entfernen. Wenn die Beschichtung erwärmt wird, wird das Bindemittel verdampft, die Nickellegierung jedoch verbleibt an Ort und Stelle. Bevor die Schmelztemperatur der Nickellegierung erreicht ist, wird das Vakuum verringert, indem es teilweise mit einem inerten Gas, wie beispielsweise Argon oder Stickstoff, aufgefüllt wird. Wenn die Nickellegierung schmilzt, fließt sie durch Kapillarwirkung um die aufgerauhte Oberfläche des Spiralabschnitts 76 des Heizelementes 68 und füllt den Spiralkanal 78 und bettet das Heizelement 68 integral ein. Die geschmolzene Nickellegierung fließt ebenfalls in den Raum um den Halsabschnitt 176 des Hauptkörperabschnitts 104, und die Hartlötpaste schmilzt und fließt um den Verschluß 90 und die Schutzkappe 88 herum.
Gleichzeitig schmilzt das Nickellegierungspulver 174 in dem Mundstück 132 und fließt durch Kapillarwirkung zwischen den aneinanderliegenden aufgerauhten Oberflächen des vorderen Endes 114 des Hauptkörperabschnitts 104, des Buchsenteils 146 und des Fülltrichterteils 120. Die geschmolzene Nickellegierung füllt auch den Raum 172 um den kreisförmigen vorderen Endabschnitt 100 des Heizelementes 68 sowie die fluchtende diagonale Heizelementbohrung 118 und die Schlitze 144,170 aus. Natürlich wird dadurch der freiliegende Draht 92 an das vordere Ende 72 des Heizelementes 68 angrenzend am Nasenabschnitt 24 der Düse elektrisch geerdet. Dieser Schritt des Hartlötens in einem Vakuumofen verbindet die Nickellegierung metallurgisch mit dem Stahl, so daß eine wirkungsvolle Wärmeübertragung von dem Heizelement 68, Haften der schützenden Beschichtung 80 und starke integrale Verbundstruktur der fertiggestellten Düse 10 gewährleistet ist. Die Steigung des Spiralabschnitts 76 des Heizelementes ändert sich, wie aus Figur 1 zu ersehen ist, über seine Länge, so daß mehr Wärme an den Enden der Düse erzeugt wird, als in der Mitte, wo es zu einem geringeren Wärmeverlust kommt. Dieses Profil kann für jedes spezielle Einsatzgebiet genau gesteuert werden, indem die Form des Spiralkanals 78 verändert wird, der in die Außenoberfläche 18 des Hauptkörperabschnitts 104 gegossen ist. Das Verbinden der Teile der Baugruppe, die Herstellung der schützenden Beschichtung 80, das Erden des vorderen Endes 72 des Heizelementes 68 und die Wärmebehandlung werden bei einmaliger Einführung in den Vakuumofen ausgeführt, so daß die Herstellung der verbesserten Düse erheblich erleichtert wird.
Nachdem die Düsen 10 abgekühlt und aus dem Vakuumofen 110 entnommen worden sind, werden sie spanend bearbeitet, um den Nasenabschnitt 24 mit einer gewünschten Form für ein spezielles Einsatzgebiet herzustellen. Bei der in Figur 1 dargestellten Ausführung ist das vordere Ende 26 konkav, um mit dem Kernformhohlraum (core moulded cavity) 34 übereinzustimmen, der für Vorformlinge für Streckblasflaschen eingesetzt wird, es können jedoch viele andere Abwandlungen eingesetzt werden. Der Anschnitt 42 mit einer gewünschten Größe und Form wird hergestellt, indem der Kopfabschnitt 148 des Buchsenteils 146 spanend bearbeitet wird, sodaß ein glatter Übergang der konischen Innenoberfläche 166 des Buchsenteils 146 entsteht und eine Verlängerung der zentralen Schmelzebohrung 38 gebildet wird. Nasenabschnitt 24 der Düse 10 weist, wie zu sehen ist, den eingebetteten kreisförmigen vorderen Endabschnitt 100 des Heizelementes 68 auf, der sich sehr nahe an der Schmelzebohrung 38 und dem Anschnitt 42 um die Schmelzebohrung 38 herum erstreckt. Damit wird nicht nur zusätzliche Wärme am Anschnittbereich für diese Art der Anschnittsteuerung erzeugt, sondern wird die Wärme auch gleichmäßig um die Schmelzebohrung 38 herum verteilt. Dies gewährleistet ein effektiveres Formen schwerer zu formender Materialien und verbessert die thermische Anschnittechnik erheblich.
Obwohl die Düse und das Verfahren zu ihrer Herstellung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungen erfolgte, ist dies nicht einschränkend zu verstehen. Veränderungen und Abwandlungen liegen für den Fachmann auf der Hand. So kann beispielsweise der Nasenabschnitt 24 der Düse 10 einen entfernbaren Anschnitteinsatz (nicht dargestellt) aufnehmen anstatt den Anschnitt direkt zu bilden, wie dies bei der bevorzugten Ausführung beschrieben ist. Des weiteren ist ersichtlich, daß das Fülltrichter- und das Buchsenteil 120,146 verschiedene andere passende Formen aufweisen können, und daß die erfindungsgemäßen Schritte in anderen Reihenfolgen ausgeführt werden können, um die Praktikabilität und Effektivität der Herstellung zu gewährleisten.

Claims

1. Anschnittgesteuerte Spritzgießdüse (10) mit einem vorderen Ende (26), einem hinteren Ende (22) und einem Mittelabschnitt (16) mit einer im wesentlichen zylindrischen Außenoberfläche (18), die sich zwischen einem Kragenabschnitt (20), der sich benachbart zu dem hinteren Ende (22) und einem Nasenabschnitt (24), der sich benachbart zu dem vorderen Ende (26) befindet, erstreckt, wobei die Düse (10) eine zentrale Schmelzebohrung (38) aufweist, die sich von einem Einlaß (40) an dem hinteren Ende (22) zu einem Anschnitt (42) an dem vorderen Ende (26) erstreckt, wobei die Düse (10) ein elektrisch isoliertes Heizelement (68) mit einem hinteren Ende (70), einem vorderen Ende (72) und einem Mittelabschnitt (76) aufweist, der integral in einen Spiralkanal (78) in der zylindrischen Außenoberfläche (18) des Mittelabschnittes (16) der Düse (10) hartverlötet ist, wobei das hintere Ende (70) des Heizelementes (78) sich nach außen durch den Kragenabschnitt (20) zu einem elektrischen Anschluß (84) erstreckt,

dadurch gekennzeichnet,

daß das elektrische Heizelement (68) einen kreisförmigen vorderen Endabschnitt (100) benachbart zu dem vorderen Ende (72) aufweist, der integral in den Nasenabschnitt (24) der Düse (10) hartverlötet ist, um im wesentlichen die sich durch diesen hindurch erstreckende zentrale Schmelzebohrung (38) zu umgeben.

2. Verfahren zur Herstellung einer integralen, langgestreckten, beheizten Spritzgießdüse (10) mit einem vorderen Ende (26), einem hinteren Ende (22) und einer Schmelzebohrung (38), die sich mittig durch diese hindurch von einem Einlaß (40) an dem hinteren Ende (22) zu einem Anschnitt (42) an dem vorderen Ende (26) erstreckt, wobei die Düse (10) einen Mittelabschnitt (16) mit einer im wesentlichen zylindrischen Außenoberfläche (18) aufweist, die sich von einem Stahl-Kragenabschnitt (20), benachbart dem hinteren Ende (22), zu einem Nasenabschnitt (24), benachbart dem vorderen Ende (26), erstreckt, und einem elektrisch isolierten Heizelement (68) mit einem vorderen Ende (72) und einem hinteren Ende (70), einschließlich des Ausbildens eines Stahl-Hauptkörperabschnittes (104) mit einem vorderen Ende, einem hinteren Ende und einer Schmelzebohrung (38), die sich mittig durch diesen hindurch erstreckt, des Ausbildens des Stahl-Kragenabschnittes (20) und das Montieren desselben auf dem hinteren Ende des Hauptkörperabschnittes (104) nach Einwickeln eines Abschnittes (76) des Heizelementes (64) in einen Spiralkanal (78), der sich in der zylindrischen Außenoberfläche (18) des Hauptkörperabschnittes (104) erstreckt wobei das hintere Ende (70) des Heizelementes (68) sich nach außen von dem Kragenabschnitt (20) zu einem elektrischen Anschluß (84) erstreckt, ferner des Auftragens eines Hartlotmateriales auf zumindest die zylindrische Außenoberfläche (18) des Hauptkörperabschnittes (104) und des Erwärmens der Anordnung in einem Vakuumofen für eine Zeitspanne und auf eine Temperatur, die ausreicht, um die Düse integral zusammen hartzuverlöten, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

(a) Versehen des vorderen Endes (114) des Hauptkörperabschnittes (104) mit einer Kegelöffnung (112), die sich in Ausrichtung mit der Schmelzebohrung (38) befindet, und mit einer diagonalen Heizelementbohrung (118), wobei die KegelÖffnung (112) eine Innenoberfläche (116) besitzt, die sich nach außen vorwärts zu dem vorderen Ende (114) des Hauptkörperabschnittes (104) erstreckt, wobei die Heizelementbohrung (118) sich diagonal von der Innenoberfläche aus erstreckt, um in den Spiralkanal (78) in der zylindrischen Außenoberfläche (18) des Hauptkörperabschnittes (104) zu münden,

(b) Ausbilden eines Stahl-Fülltrichterteiles (120), das eine Mittelbohrung (122) besitzt, die sich durch dieses hindurch von einem hinteren Ende (124) zu einem vorderen Ende (126) erstreckt, wobei die Bohrung (122) einen Abschnitt (128) mit größerem Durchmesser aufweist, mit einer Innenoberfläche (136), die sich von dem hinteren Ende (124) aus erstreckt, um in einen Abschnitt (130) mit kleinerem Durchmesser zu münden, der sich von einem Mundstück (132) am vorderen Ende (114) an einer radial sich erstreckenden Schulter (134) erstreckt, wobei das Fülltrichterteil (120) einen hinteren Abschnitt (140), mit einer Außenoberfläche (142), die konisch nach außen und vorwärts von dem hinteren Ende (124) des Fülltrichterteiles (120) aus verläuft, aufweist, um übereinstimmend mit der konischen Innenoberfläche (116) der Öffnung (112) an dem vorderen Ende (114) des Hauptkörperabschnittes (104) zu verlaufen, wobei der hintere Abschnitt (140) einen Heizelementschlitz (144) aufweist, der sich diagonal durch diesen hindurch erstreckt,

(c) Ausbilden eines Stahl-Buchsenteiles (146) mit einem hinteren Ende (154) und einem vorderen Ende (150), das einen Kopfabschnitt (148) mit kleinerem Durchmesser aufweist, der sich mittig von einem hinteren Abschnitt (152) mit größerem Durchmesser an einer radial sich erstreckenden Schulter (156) aus erstreckt, wobei der Kopfabschnitt (148) in den Abschnitt (130) mit kleinerem Durchmesser der Mittelbohrung (122) des Fülltrichterteiles (120) paßt, der hintere Abschnitt (152) eine Außenoberfläche (162) aufweist, die in die Innenoberfläche (136) des Abschnittes (128) mit größerem Durchmesser der Bohrung (122), die sich durch das Fülltrichterteil (120) erstreckt, paßt, der hintere Abschnitt (152) eine Mittelöffnung (164) an diesem aufweist, mit einer Innenoberfläche (166), die nach einwärts und vorn konisch verläuft von einem Mundstück (168) am hinteren Ende (154), das im wesentlichen in seinem Durchmesser gleich der Schmelzebohrung (38) ist, die sich durch den Hauptkörperabschnitt (104) erstreckt, wobei der hintere Abschnitt (152) einen Heizelementschlitz (170) aufweist, der sich diagonal durch diesen hindurch erstreckt,

(d) Einwickeln eines vorderen Endabschittes (72) des Heizelementes (68), so daß sich dieser rund um den Kopfabschnitt (148) des Buchsenteiles (146) erstreckt, Preß-Einsetzen des Buchsenteiles (146) in das Fülltrichterteil (120) in eine Position, in der der Kopfabschnitt (148) des Buchsenteiles (146) in dem Abschnitt (130) mit kleinerem Durchmesser der Bohrung (122), die sich durch das Fülltrichterteil (120) erstreckt, aufgenommen ist und der hintere Abschnitt (152) des Buchsenteiles (146) in dem Abschnitt (128) mit größerem Durchmesser der Bohrung (122), die sich durch das Fülltrichterteil (120) erstreckt, aufgenommen ist, wobei der vordere Endabschnitt (100) des Heizelementes (68) den Kopfabschnitt (148) des Buchsenteiles (146) in einem Umfangsraum (172) zwischen der radial sich erstreckenden Schulter (156) des Buchsenteiles (146) und dem Fülltrichterteil (120) umgibt, und die diagonal sich erstreckenden Heizelementschlitze (144, 170) des Buchsenteiles (146) und des Fülltrichterteiles (120) in übereinstimmende Ausrichtung gebracht sind, um durch diese hindurch das Heizelement (68) aufzunehmen, und gemeinsames Haftverschweißen des Buchsenteiles (146) und des Fülltrichterteiles (120) in dieser Position,

(e) Einsetzen des hinteren Endes (70) des Heizelementes (68) durch die diagonale Heizelementbohrung (118) in das vordere Ende (114) des Hauptkörperabschnittes (104), Einsetzen des vormontierten Buchsenteiles (146) und des Fülltrichterteiles (120) in die konische Öffnung (112) in dem vorderen Ende (114) des Hauptkörperabschnittes (104) in eine Position, in der die konische Außenoberfläche (142) des Fülltrichterteiles (120) gegen die passende konische Innenoberfläche (116) der Öffnung (112) anliegt und die Schlitze (144, 170) des Buchsenteiles (146) und des Fülltrichterteiles (120) ausgerichtet sind mit der diagonalen Heizelementbohrung (118) in dem vorderen Ende (114) des Hauptkörperabschnittes (104), und Heftverschweißen der Teile miteinander in dieser Position,

(f) Einsetzen einer vorgegebenen Menge von Hartlotmaterial (174) in das aufrechte Mundstück (132) des Abschnittes (130) mit kleinerem Durchmesser der Bohrung (122) des Fülltrichterteiles (120) nach dem Einwickeln des Abschnittes (176) des Heizelementes (68) in den Spiralkanal (78), der sich rund um die zylindrische Außenoberfläche (78) des Hauptkörperabschnittes (104) erstreckt, wobei das hintere Ende (70) des Heizelementes (68) sich von dem Kragenabschnitt (20) zu einem elektrischen Anschluß (84) nach außen erstreckt, und Auftragen des Hartlotmateriales auf die zylindrische Außenoberfläche (18) des Hauptkörperabschnittes (104), wodurch dann, wenn die Anordnung in dem Vakuumofen (110) erwärmt wird, das Buchsenteil (146), das Fülltrichterteil (120) und der vordere Endabschnitt (100) des Heizelementes (68) ebenfalls integral in ihre Lage miteinander hartverlötet werden, und

(g) spanendes Bearbeiten des Kopfabschnittes (148) des Buchsenteiles (146) und spanendes Bearbeiten des Fülltrichterteiles (120), um die Düse (10) mit einem Nasenabschnitt (24) von gewünschter Konfiguration zu versehen, mit einem Anschnitt (42), der sich durch diesen hindurch von der Schmelzebohrung (33) erstreckt die im wesentlichen von dem integralen vorderen Endabschnitt (100) des Heizelementes (68) umgeben ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, einschließend das Auftragen einer Beschichtung aus einem Bindemittel (106) und einem Metallpulver (108) zumindest auf die zylindrische Oberfläche (18) des Mittelabschnittes (16) und Erwärmen der Anordnung in einem Vakuumofen (110) für eine Zeitspanne und auf eine Temperatur, die ausreicht, um das Metallpulver (108) zu schmelzen und das Bindemittel (106) zu entfernen, wodurch die Düse (10) integral hartverlötet wird, gemeinsam mit einer schützenden Metallbeschichtung (80), die über der zylindrischen Oberfläche (18) des Mittelabschnittes (16) vorgesehen ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Heizelement (68) einen widerstandsdraht (92) aufweist, der sich durch ein elektrisches Isolationsmaterial in einer äußeren Umhüllung (74) erstreckt, enthaltend den weiteren Schritt des Abisolierens der äußeren Umhüllung (74) und des Isolationsmateriales von dem Widerstandsdraht (92) für ein kurzes Stück von dem vorderen Ende (72), wodurch dann, wenn der vordere Endabschnitt (100) des Heizelementes (68) integral in den Nasenabschnitt (24) hartverlötet wird, der freigelegte Widerstandsdraht (92) an dem Nasenabschnitt (24) geerdet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Fülltrichterteil (120) so hergestellt ist, daß das Mundstück (132) des Abschnittes (130) mit kleinerem Durchmesser der Bohrung (122), die sich durch dieses hindurch erstreckt, benachbart zu dem vorderen Ende (126) des Fülltrichterteiles (120) vergrößert ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das Fülltrichterteil (120) so hergestellt ist, daß der Abschnitt (128) mit größerem Durchmesser der Bohrung (122), die sich durch dieses hindurch erstreckt, im Durchmesser im wesentlichen gleich dem Durchmesser der Schmelzebohrung (38) ist, die sich durch den Hauptkörperabschnitt (104) erstreckt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Hartlotmaterial (174), das in das aufrechte Mundstück (132) des Fülltrichterteiles (120) eingesetzt wird, ein Nickellegierungspulver ist.