DE69110858T2

DE69110858T2 - Beheizte Düse zum Kunststoff-Spritzgiessen und Verfahren zu deren Herstellung.

Info

Publication number: DE69110858T2
Application number: DE69110858T
Authority: DE
Inventors: Isao Okamura
Original assignee: Mold Masters KK
Current assignee: Mold Masters KK
Priority date: 1991-02-19
Filing date: 1991-09-19
Publication date: 1995-11-16
Anticipated expiration: 2011-09-20
Also published as: CA2052053C; DE69110858D1; ATE124318T1; EP0499688B1; CA2052053A1; JPH04263915A; EP0499688A1; JP2991789B2; US5226596A

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit einer beheizten Düse zum Kunststoff-Spritzgießen, die in eine Spritzgußmaschine eingebaut ist, sowie mit einem Verfahren zu ihrer Herstellung.
Wie bekannt ist, werden derartige beheizten Düsen zum Kunststoff-Spritzgießen mit einer spiralförmigen Heizeinrichtung versehen und mit einem äußeren Zylinder an der äußeren Oberfläche in dem Bereich des Körpers der beheizten Düse, der die zugehörige Nut trägt. Die von der spiralförmigen Heizeinrichtung erzeugte Hitze erwärmt den Bereich des Körpers der beheizten Düse, der die zugehörige Nut trägt, so daß das geschmolzene Plastik, das einen Durchgang, der innerhalb des Nutbereichs vorgesehen ist, durchströmt, in dem zugelassenen Temperaturbereich gehalten wird.
Mit einer derartigen beheizten Düse zum Kunststoff-Spritzgießen wird die von der spiralförmigen Heizeinrichtung erzeugte Hitze auf den Nutbereich über die Kontaktoberfläche zwischen dem Nutbereich und der inneren Oberfläche der spiralförmigen Heizeinrichtung übertragen, und die Kontaktfläche ist ein Faktor zum Vergrößern des thermischen Wärmeübergangskoeffizienten, aber es gibt strukturelle Grenzen für das Maß, in dem die Kontaktoberfläche vergrössert werden kann, und so gibt es eine Obergrenze für den thermischen Wärmeübergangskoeffizienten. Aus diesem Grund führte das Erhitzen des Nutbereichs auf die verlangten Temperatur zu einem Temperaturanstieg der spiralförmigen Heizeinrichtung, aber das Anheben der Temperatur der Heizeinrichtung verringert ihre Lebensdauer und führt zu einer geringeren Nutzungsdauer.
Die EP-A-0 167 977 offenbart eine beheizte Düse zum Kunststoff-Spritzgießen, die einen länglichen Metallkörper mit im wesentlichen zylindrischer Oberfläche und einen darin verlaufenden, im wesentlichen spiralförmigen Kanal offenbart. In den spiralförmigen Kanal wird ein isoliertes Heizelement eingelegt. Dies ist bereits eine Verbesserung gegenüber dem oben diskutierten Stand der Technik.
Ähnlich hierzu offenbart die DE-A-3 046 471, die bei der Formulierung des Oberbegriffs der unabhängigen Ansprüche in dieser Anmeldung zugrundegelegt wurde, eine beheizte Düse mit einem Hauptkörper, der an seiner äußeren Oberfläche mit einer spiralförmigen Nut versehen ist, und einen umhüllten Heizdraht, der in diese Nut des Hauptkörpers der beheizten Düse eingepreßt ist. Um den Heizdraht in diese Nut zu pressen, wird ein Metallblech um die äußere Oberfläche dieser beheizten Düse gelegt, um auf diese Weise den umhüllten Heizdraht abzudecken.
Das zweite Dokument hat den Nachteil, daß im Bereitstellen einer Metallabdeckung, die keinen Kontakt mit dem Hauptkörper der Düse hat, der Anteil der von den Heizelementen erzeugten Hitze, der nach außen in Richtung der Metallabdeckung läuft, nicht zum Erwärmen des zentralen Bereichs der Düse verwendet wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Im Lichte dieses Problems hat die vorliegende Erfindung als eine Aufgabe, die Kontaktoberfläche zwischen dem umhüllten Heizdraht und dem beheizten Düsenhauptkörper zu vergrößern und als weitere das Bereitstellen einer beheizten Düse zum Kunststoff-Spritzgießen, die sowohl kompakt ist als auch einen guten Wärmeleitungskoeffizienten aufweist.
Die beheizte Düse zum Kunststoff-Spritzgießen gemäß der vorliegenden Erfindung setzt sich zusammen aus einer spiralförmigen Nut an ihrer äußeren Oberfläche, einem umhüllten Heizdraht, der in diese spiralförmige Nut des beheizten Düsenhauptkörpers gepreßt ist, und einem Metallstreifen, der um die äußere Oberfläche dieses beheizten Düsenhauptkörpers geschlungen ist und an diesen beheizten Düsenhauptkörper geschweißt ist, so daß der umhüllten Heizdraht bedeckt ist.
Die beheizte Düse zum Kunststoff-Spritzgießen gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt einen umhüllten Heizdraht, der in eine spiralförmige Nut des beheizten Düsenhauptkörpers gepreßt ist, und die Kontaktoberfläche der spiralförmigen Nut wird vergrößert, so daß der Wärmeübergang von dem umhüllten Heizdraht zum beheizten Düsenhauptkörper erhöht wird. Außerdem ist der Metallstreifen, der den umhüllten Heizdraht abdeckt, in Kontakt mit der äußeren Oberfläche des beheizten Düsenhauptkörpers und auch verschweißt, so daß die Hitze des umhüllten Heizdrahts auf den beheizten Düsenhauptkörper auch durch den Metallstreifen übertragen wird. was zu verbesserten Wärmeübertragungseigenschaften der Düse führt, die durch die beiden Wärmeübertragungssysteme erreicht werden.

Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Ansicht während der Herstellung der beheizten Düse zum Kunststoff-Spritzgießen gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist ein vergrößerter Querschnitt, der einen Teil der beheizten Düse zum Kunststoff-Spritzgießen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 3 ist eine Darstellung der Vorgehensweise bei der Herstellung einer der beheizten Düse zum Kunststoff- Spritzgießen.

Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen verständlich werden.
In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 einen beheizten Düsenhauptkörper einer beheizten Düse zum Kunststoff- Spritzgießen, und auf der äußeren Oberfläche eines Nutbereichs 11 dieses beheizten Düsenhauptkörpers 10 ist eine einizige spiralförmige Nut 12 angebracht, die vom Düsenende bis zum Anschlußende verläuft. Zusätzlich verläuft ein Durchgang 13, durch den das geschmolzene Kunststoffmaterial fließt, in axialer Richtung durch die Mitte des Nutbereichs 11. Die spiralförmige Nut 12 des Nutbereichs 11 weist einen umhüllten Heizdraht 14 auf, der um sie herumgewickelt und in sie eingelegt ist. Die Querschnittsabmessungen des umhüllten Heizdrahts 14 sind so bemessen, daß sich ein Wert ergibt, der praktisch der Oberflächengröße der spiralförmigen Nut 12 entspricht.
Aus diesem Grund steht ein Teil des umhüllten Heizdrahts 14 während des Einlegens in die spiralförmige Nut 12 des Nutbereichs 11 aus dieser spiralförmigen Nut 12 heraus über. Dann wird oben über den umhüllten Heizdraht 14, der in die spiralförmige Nut 12 eingelegt ist, ein dünner Metallstreifen 15 gewickelt, um den umhüllten Heizdraht 14 zu bedecken. Der dünne Metallstreifen 15 wird von einem Ende des Nutbereichs 11 zum anderen gewickelt, während Druck auf ihn ausgeübt wird, und auf diese Weise wird der umhüllten Heizdraht 14 in die spiralförmige Nut 12 des Nutbereichs 11 eingepreßt.
Im Anschluß folgt eine Beschreibung des Verfahrens zur Herstellung einer beheizten Düse zum Kunststoff-Spritzgießen.
Wie in Fig. 3 getzeigt wird, ist der beheizte Düsenhauptkörper 10 mit einer spiralförmige Nut 12 im Nutbereich 11 durch Lager 20, 20 des Wickelapparats gelagert und ist so frei drehbar. Der Wickelapparat ist mit einer Andrückrolle 23 versehen, die sich parallel zur Längsachse des beheizten Düsenhauptkörpers 10 bewegt und mit Führungen 21, 22, die sich entlang der Längsachse des beheizten Düsenhauptkörpers 10 bewegen. Die Führung 21 lenkt den umhüllten Heizdraht 14, und die Führung 22 lenkt den dünnen Metallstreifen 15, während die Andrückrolle 23 den dünnen Metallstreifen 15, der herumgewickelt wird, anpreßt.
Dann wird das Anfangsende des umhüllten Heizdrahts 14, der von der Führung 21 geführt wird, an einem Ende der spiralförmigen Nut 12 des Nutbereichs 11 befestigt, der auf dem beheizten Düsenhauptkörper 10 angebracht ist, und der dünne Metallstreifen 15, der von der Führung 22 geführt wird, wird so angeordnet, daß er den umhüllten Heizdraht 14 abdeckt, der in der spiralförmigen Nut 12 angebracht worden ist, der beheizten Düsenhauptkörper 10 und die Andrückrolle werden in dieselbe Richtung in Drehung versetzt wie durch die Pfeile in Fig. 3 gezeigt wird, und gleichzeitig werden die Führung 21, die Führung 22 und die Andrückrolle 23 in die Richtung bewegt, die mit dem Pfeil in Fig. 3 angegeben ist.
Die Tätigkeit jedes der oben beschriebenen Bauteile drückt den umhüllten Heizdraht 14 in die spiralförmige Nut 12, die am beheizten Düsenhauptkörper 10 angebracht ist, und wikkelt den dünnen Metallstreifen 15 so, daß er den umhüllten Heizdraht 14 abdeckt. Der gewickelte dünne Metallstreifen 15 wird dann entweder punkt- oder linienverschweißt mit einem geeigneten Abschnitt des Nutbereichs 11 mittels einer Roll-Elektrode. Die Schweißzone wird in Fig. 2 mit dem Bezugszeichen 25 bezeichnet.
Fig. 2 zeigt eine beheizte Düse zum Kunststoff-Spritzgießen, die nach diesem Verfahren hergestellt worden ist. Der umhüllten Heizdraht 14 der beheizten Düse zum Kunststoff-Spritzgießen behält den Zustand bei, den er hatte, als er in die spiralförmige Nut 12 des Nutbereichs 11 gepreßt worden ist, und der dünne Metallstreifen 15, der den umhüllten Heizdraht 14 abdeckt, ist mit dem Nutbereich 11 mittels der Roll-Elektrode 24 verschweißt, so daß der dünne Metallstreifen 15 materialeinstückig mit dem Nutbereich 11 verbunden ist und sich so weder lockern noch trennen kann.
Zusätzlich arbeitet diese beheizte Düse zum Kunststoff-Spritzgießen in derselben Art und kann selbstverständlich verwendet werden wie eine beheizte Düse für die Heißeinspritzung.
Zusätzlich weist der in Fig. 2 gezeigte umhüllte Heizdraht 14 zwei Heizleitungen 14a in seinem Inneren auf, aber die Anzahl dieser Heizleitungen kann je nach Bedarf verändert werden.
Allerdigs wird die von dem umhüllten Heizdraht 14 der beheizten Düse zum Kunststoff-Spritzgießen erzeugte Hitze aufgeteilt in den Anteil, der direkt auf den Nutbereich 11 übertragen wird in der Richtung, die in Fig. 2 mit dem Buchstaben A bezeichnet ist, und in den, der indirekt auf dem Nutbereich 11 übertragen wird über den dünnen Metallstreifen 15 und in der Richtung, die in Fig. 2 mit dem Buchstaben B bezeichnet ist, und heizt den Nutbereich 11.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist der beheizte Düsenhauptkörper wie oben beschrieben mit einer spiralförmigen Nut auf seiner äußeren Oberfläche versehen, mit einem umhüllten Heizdraht, der in diese spiralförmige Nut des beheizten Düsenhauptkörpers gepreßt ist, und mit einem dünnen Metallstreifen, der um die äußere Oberfläche dieses beheizten Düsenhauptkörpers geschlungen ist und an diesen beheizten Düsenhauptkörper geschweißt ist, so daß die Wärme des umhüllten Heizdrahts sowohl die Wärme ist, die direkt auf den beheizten Düsenhauptkörper übertragen wird, als auch die Wärme ist, die indirekt auf den beheizten Düsenhauptkörper übertragen wird, über den Metallstreifen, und beide stellen den Effekt eines effizienten Erwärmens des beheizten Düsenhauptkörpers bereit und erzeugen einen wesentlichen Leistungszuwachs.
Während eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gezeigt und beschrieben worden ist, muß verstanden werden, daß diese Offenbarung zu Illustrationszwecken geschehen ist und daß verschiedene Änderungen oder Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, der in den beigefügten Ansprüchen beansprucht wird.

Claims

1. Beheizte Düse zum Kunststoff-Spritzgießen, die einen beheizten Düsenhauptkörper (10) umfaßt, der mit einer spiralförmigen Nut (12) an seiner äußeren Oberfläche versehen ist, und mit einem umhüllten Heizdraht (14), der in diese spiralförmige Nut des beheizten Düsenhauptkörpers (10) gepreßt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metallstreifen (15), der um die äußere Oberfläche dieses beheizten Düsenhauptkörpers geschlungen ist, an diesen beheizten Düsenhauptkörper (10) geschweißt ist, so daß der umhüllten Heizdraht (14) bedeckt ist.

2. Verfahren zur Herstellung einer beheizten Düse zum Kunststoff-Spritzgießen, das die folgenden Schritte umfaßt Lagern eines beheizten Düsenhauptkörper (10) umfaßt, der mit einer spiralförmigen Nut (12) an seiner äußeren Oberfläche versehen ist, so daß er sich frei drehen kann, an einem Wickelapparat; und

Einpressen eines umhüllten Heizdrahts (14) in diese spiralförmige Nut des beheizten Düsenhauptkörpers der beheizten Düse,

gekennzeichnet durch den Schritt von Schlingen eines Metallstreifens (15) um die äußere Oberfläche dieses des beheizten Düsenhauptkörpers der beheizten Düse, so daß dieser umhüllten Heizdraht (14) abgedeckt wird und Verschweißen dieses Metallstreifens (15) mit diesem beheizten Düsenhauptkörper (10).