DE69119988T2

DE69119988T2 - Heisskanalform zum mehrschichtigen Spritzgiessen

Info

Publication number: DE69119988T2
Application number: DE69119988T
Authority: DE
Inventors: Hidehiko Fukai; Yoshihiro Fukunishi; Yoshiki Miyazawa
Original assignee: Nissei ASB Machine Co Ltd
Current assignee: Nissei ASB Machine Co Ltd
Priority date: 1990-07-16
Filing date: 1991-07-15
Publication date: 1997-01-23
Anticipated expiration: 2011-07-16
Also published as: JPH0753394B2; US5232710A; EP0467274A3; EP0467274A2; JPH0473117A; DE69119988D1; EP0467274B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Heißkanal-Formwerkzeug zum Mehrschichtformen gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Ein derartiges Heißkanal-Formwerkzeug zum Mehrschichtformen ist aus der EP-A 0 291 640 bekannt. Diese bekannte Form weist zwei Heißkanalblöcke auf, die durch eine thermische Isolationsschicht voneinander getrennt sind. Die Temperatur der Isolationsschicht wird durch die unterschiedlichen Temperaturen der Heißkanalblöcke beeinflußt. Hierdurch wird eine genaue Temperatursteuerung des Materialflusses behindert.
Zum Beispiel werden bei einer streckblasgeformten Flasche Rückhalteeigenschaften gegen Sauerstoff und Kohlendioxid, Hitzebeständigkeit und weitere Eigenschaften verlangt. Zur Erreichung dieser Anforderungen kann der Vorformling der mit Blasformung herzustellenden Flasche in einer Dreischicht-Struktur spritzgegossen werden, welche eine Innen- und eine Außenschicht aus einem tragfähigen Kunststoffmaterial, wie Polyethylen-Terephthalat und eine dazwischen angeordnete Zwischenschicht umfaßt, welche aus einem anderen Kunststoffmaterial besteht, welche die vorgenannten Anforderungen erfüllt. Zahlreiche Heißkanalformen, die zum Spritzgießen eines derartigen Mehrschichtproduktes verwendet werden, sind aus der japanischen Gebrauchsmusterschrift Nr. Sho 63-37222, der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. Sho 63-107525, der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. Sho 63-221024, der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. Sho 63-239022 und weiteren bekannt.
Wenn ein Produkt mit einem mehrschichtigen Querschnitt aus einer Kombination unterschiedlicher Kunststoffmaterialien spritzgegossen wird, besteht beim Zusammentreffen eine Schwierigkeit darin, daß diese Kunststoffmaterialien jeweils eigene inhärente Formgebungstemperaturbedingungen haben. Insbesondere das Polyethylen-Terephthalat (nachfolgend vereinfacht "PET" genannt) hat eine Formgebungstemperaturbedingung, die um 50ºC höher liegt als ein Ethylenvinyl-Alkoholcopolymer (nachfolgend vereinfacht "EV-OH" genannt), welches als Rückhaltematerial geeignet ist. Bei Temperaturen höher als die Formgebungstemperatur von EV-OH verschlechtert sich dieses leicht oder zersetzt sich pyrolytisch, was zu einer Beschädigung seiner verschiedenen Eigenschaften führt. Dies behindert den Formgebungsprozeß stark. Es ist daher eine Steuerung der Kanäle notwendig, um die jeweiligen unterschiedlichen Kunststoffmaterialien bei den jeweiligen inhärenten Formgebungstemperaturbedingungen zu den zugehörigen Spritzgießöffnungen zu leiten.
Wenn eine einzelne Heißkanalform zwei Heißkanäle zum Leiten zweier unterschiedlicher Kunststoffmaterialien aufweist, wie in der japanischen Gebrauchsmusterschrift Sho 63-37222 beschrieben, ist es unmöglich, die entsprechenden Heißkanäle auf die jeweiligen Formgebungstemperaturen zu regeln, welche sich in bezug auf die Temperatur um über 50ºC unterscheiden.
Andererseits offenbaren die japanische Patentoffenlegungsschriften Nr. Sho 63-107525 und 63-239022 eine Heißkanalform, welche unterschiedliche Teile für die jeweiligen unterschiedlichen Kunststoffmaterialien und Abstandblöcke aufweisen, welche zwischen den Formteilen über deren gesamte Schnittstellenbereiche geordnet und geschichtet sind. Obwohl das Material der Abstandsblöcke aus diesen japanischen Patentoffenlegungsschriften nicht zu entnehmen ist, ist vernünftigerweise anzunehmen, daß diese Abstandsblöcke aus Metall sind, da diese sämtliche Heißkanäle zwischen dem oberen und dem unteren Block bilden müssen. Im Hinblick auf die thermischen Eigenschaften wird daher ein derartiger Aufbau keinen Unterschied zu der Heißkanalform ergeben, welche zwei darin ausgebildete Heißkanäle für die unterschiedlichen Kunststoffmaterialien aufweist. Selbst wenn die Heißkanalformteile in bezug auf die Temperatur unabhängig gesteuert werden, wird daher aufgrund der Festkörper-Wärmeleitung ein Wärmeaustausch zwischen den Abstandsblöcken stattfinden. Es ist somit unmöglich, daß die Formgebungstemperaturen, welche den jeweiligen Kunststoffmaterialien eigen sind, in den entsprechenden Abstandsblöcken genau zu steuern. Es ist anzunehmen, daß zwei Heißkanal-Formteile deshalb ausgebildet werden, weil das Aushöhlen in den jeweiligen Teilen zum Bilden der Kanäle leichter ausgeführt werden kann. Der Stand der Technik offenbart jedoch keinen Formaufbau der im Hinblick auf die Formgebungstemperaturen einfach gesteuert werden kann, welche den unterschiedlichen Kunststoffmaterialien eigen sind, aus denen ein Vorformling mit einem mehrschichtigen Querschnitt spritzgegossen wird.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Heißkanal-Formwerkzeug zum Mehrschichtformen gemäß den Merkmalen des oberbegriffs zu schaffen, bei dem die Temperaturen der Kunststoffmaterialien selbst dann genau gesteuert werden können, wenn diese die Schicht zwischen den jeweiligen Heißkanalblöcken passieren.
Diese Aufgabe wird durch ein gattungsgemäßes Heißkanal- Formwerkzeug zum Mehrschichtformen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Zu diesem Zweck ist ein Heißkanal-Formwerkzeug zum Mehrschichtformen mit
- einem Düsenkörper, welcher mehrere Kanäle für Kunststoffmaterialien aufweist, wobei der Düsenkörper zum Zusammenführen der Ströme von Kunststoffmaterialien in der Nähe seiner Auslaßöffnung ausgelegt ist,
- mehreren Heißkanalblöcken, welche getrennt durch thermische Isolationsschichten übereinandergesetzt sind, wobei jeder Heißkanalblock einen darin ausgebildeten Heißkanal zum Leiten eines Kunststoffmaterials von einem Einlauf zu dem zugehörigen Kunststoffkanal in dem Düsenkörper aufweist,
- einem Verbindungsblock, welcher teilweise zwischen jedem angrenzenden Heißkanalblock angeordnet ist, wobei der Verbindungsblock einen darin ausgebildeten Kanal zum Leiten des Kunststoffmaterials von dem unteren Heißkanalblock zu dem oberen Heißkanalblock aufweist, und
- mehreren Temperatursteuereinrichtungen zum jeweils unabhängigen Steuern der Temperatur jedes Heißkanalblocks, um den Heißkanalblock an die Formgebungstemperatur anzupassen, welche den jeweiligen Kunststoffmaterialien eigen sind, vorgesehen.
Erfindungsgemäß besitzt jeder Heißkanalblock einen einzelnen Kanal zum Leiten eines Kunststoffmaterials von einem Einlauf zu dem zugehörigen Kunststoffkanal in dem Düsenkörper. Diese Heißkanalblöcke sind so angeordnet, daß jeder von diesen für ein bestimmtes, unterschiedliches zu formendes Kunststoffmaterial verwendet wird. Jeder der Heißkanalblöcke kann unabhängig voneinander gesteuert werden, so daß jeder an die Formgebungstemperatur angepaßt werden kann, welche dem zugehörigen Kunststoffmaterial eigen ist. Des weiteren sind die Heißkanalblöcke mit Ausnahme des Bereiches, in welchem die Verbindungsblöcke angeordnet sind, getrennt durch thermische Isolationsschichten übereinandergesetzt. Die Temperatursteuerung für einen Heißkanalblock wird daher die anderer Heißkanalblökke nicht sehr beeinflussen. Dies bedeutet, daß ein Kunststoffmaterial, welches durch einen Heißkanalblock hindurchströmt, oder in diesem verweilt, durch die separate Temperatursteuereinrichtung unabhängig bei seiner eigenen spezifischen Formgebungstemperatur gehalten werden kann. Da die Temperatur jedes Blocks gemäß der Erfindung genau gesteuert werden kann, kann die Form in einfacher Weise bei geeigneten Formgebungstemperaturen gehalten werden, selbst wenn die verwendeten Kunststoffmaterialien durch andere unterschiedliche Kunststoffmaterialien ersetzt werden. Nachdem die Kunststoffmaterialien unter Berücksichtigung ihrer spezifischen Formgebungstemperaturen eingestellt sind, werden sie in die jeweiligen Kanäle in dem Düsenkörper eingeleitet und in der Nähe der Auslaßöffnungen des Düsenkörpers zusammengeschmolzen und zwar unmittelbar, bevor die verschmolzenen Kunststoffmaterialien in eine Hohlraumform eingespritzt werden.
Die thermische Isolationsschicht zwischen den benachbarten Heißkanalblöcken kann einfach durch Bilden eines dazwischenliegenden Luftspaltes geschaffen werden. Die thermische Isolationsschicht kann auch aus einem anderen geeigneten Isolationsmaterial gebildet werden.
Der Düsenkörper kann mehrere konzentrisch angeordnete Kanäle aufweisen, wobei der äußerste Kunststoffkanal mit dem Kanal des obersten Blocks kommuniziert. Der zentrale oder innere Kunststoffkanal kann mit dem Kanal in dem untersten Block verbunden sein. In einem solchen Fall wird vorzugsweise eine Temperatursteuereinrichtung zum Einstellen der Temperatur des Düsenkörpers auf einen Wert vorgesehen, welcher ungefähr der Temperatur des obersten Blocks entspricht. Folglich kann ein Kunststoffmaterial, welches in dem äußersten Kunststoffkanal des Düsenkörpers fließt, durch die Temperatursteuereinrichtung auf seine eigene spezifische Formgebungstemperatur eingestellt werden. Ein Kunststoffmaterial, welches in einem inneren Kunststoffkanal fließt, kann von dem obersten Block durch ein Kunststoffmaterial thermisch isoliert werden, welches in einem äußeren Kunststoffkanal fließt.
Ebenso bevorzugt ist, daß der Düsenkörper eine Ausnehmung aufweist, welche der mit Auslaßöffnung kommuniziert, wobei die Ausnehmung an der Seite des Düsenkörpers ausgebildet ist, welche mit der Spritzgießhohlform verbunden ist. Das Kunststoffmaterial wird in dieser Ausnehmung gekühlt und verfestigt, um eine thermische Isolationsschicht aus Kunststoffmaterial zwischen dem Düsenkörper und der Hohlform zu bilden.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform besteht darin, daß der Düsenkörper eine ringförmige Nut aufweist, welche an diesem an einer Stelle ausgebildet ist, an der die ringförmige Nut die Auslaßöffnung des Düsenkörpers umschließt, wobei die Nut mit der vorgenannten Ausnehmung kommuniziert. Das Kunststoffmaterial wird auch in dieser ringförmigen Nut gekühlt und verfestigt, um eine thermische Isolationsschicht um die Auslaßöffnung des Düsenkörpers herum zu bilden.
Wenn der Verbindungsblock eine Temperatursteuereinrichtung zum Einstellen seiner Temperatur auf einen Wert aufweist, welcher ungefähr der Temperatur des unteren Blocks entspricht, kann das durch den unteren Block geleitete Kunststoffmaterial bis zu einer noch näheren Stelle am Düsenkörper bezüglich der Temperatur gesteuert werden.
Wenn das obere Ende des Verbindungsblocks in eine Bohrung des oberen Blocks mit seiner Temperatursteuereinrichtung eingebettet ist, welche an der oberen Abschlußseite des Verbindungsblocks angeordnet ist, kann die Temperatur des durch den unteren Block geleiteten Kunststoffmaterials genauer gesteuert werden.
Falls ein Luftspalt zwischen der Seitenwand des oberen Endes des Verbindungsblocks und der inneren Wand der Bohrung des oberen Blocks ausgebildet ist, kann die thermische Beeinträchtigung des oberen Blocks auf den Verbindungsblock reduziert werden.
Wenn mehrere Düsenkörper über dem obersten Heißkanalblock vorgesehen sind, und zwischen den benachbarten Heißkanalblöcken Verbindungsblöcke in gleicher Anzahl wie die Düsenkörper vorgesehen sind, dann kann ein Heißkanalformwerkzeug realisiert werden, welches mit einer Spritzgießhohlform verwendet werden kann, welche gleichzeitig mehrere Produkte spritzgießen kann. In einem solchen Fall ist ein Kanals in jedem der übereinander angeordneten Heißkanalblöcke derart angeordnet, daß ein Kunststoffmaterial von einem einzelnen Einlauf durch diesen Kanal in die jeweiligen Kanäle geleitet werden kann, welche zu den zahlreichen Düsenkörpern gehören. Wenn derartige Kanäle in den jeweiligen Blöcken ausgebildet und derart in einer Drehtischanordnung positioniert sind, daß die Länge jedes Kanals von einem einzelnen Einlauf zu den zahlreichen Düsenkörpern gleich der Länge der anderen Kanäle ist, können alle Temperatursteuereinrichtungen unter solch einer Bedingung eingestellt werden, daß der gleiche Temperatursteuereffekt auf alle mit den jeweiligen Düsenkörpern verbundenen Kanälen erzeugt wird.
Die Erfindung wird im Zusammenhang mit Ausführungsformen weiter beschrieben, welche in den Zeichnungen dargestellt sind, in welchen:
Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht einer Ausführungsforms eines Heißkanal-Formwerkzeuges des Druckausgleichstyps ist, welches gemäß der Erfindung aufgebaut ist,
Fig. 2 eine vergrößerte Querschnittsansicht des in Fig. 1 gezeigten Heißkanal-Formwerkzeuges ist, wobei ein Bereich des Formwerkzeuges in der Nähe seiner Auslaßöffnung dargestellt wird,
Figuren 3 und 4 schematische Vertikal- bzw. Horizontalquerschnittsansichten eines Heißkanal-Formwerkzeuges mit einem kreisförmigen Querschnitt sind, wobei eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt wird, welche bei dem Heißkanal-Formwerkzeug angewendet ist, und
Fig. 5 eine schematische Querschnittsansicht eines Heißkanal-Formwerkzeuges mit einer Dreifachventildüse ist, bei der eine andere Ausführungsform der Erfindung Anwendung findet.
Die Erfindung wird nunmehr im Detail im Zusammenhang mit einer Ausführungsform beschrieben, welche bei einem Heißkanalwerkzeug zum Spritzgießen eines dreischichtigen Produktes aus zwei verschiedenen Kunststoffmaterialien eingesetzt wird.
Das Heißkanal-Formwerkzeug gemäß Fig. 1 ist ausgelegt, um einen Vorformling spritzzugießen, welcher als ein primärer Formling zum Formen eines flaschenförmigen Endproduktes verwendet wird. Das Heißkanal-Formwerkzeug weist hauptsächlich Düsenkörper 10, einen ersten und zweiten Heißkanalblock 30, 40 zum Aufnehmen von jeweils einem von zwei unterschiedlichen Kunststoffmaterialien, einen Luftspalt 50 zur thermischen Isolation, welcher zwischen den ersten und dem zweiten Block 30, 40 ausgebildet ist und einen Verbindungsblock 52 zum Bilden von Kunststoffkanälen zwischen dem ersten und dem zweiten Block 30 und 40 auf.
Jeder der Düsenkörper 10 hat eine zylindrische Konfiguration, wobei dessen oberes Ende eine Auslaßöffnung 12 aufweist. Der zylindrische Düsenkörper 10 umfaßt eine zentrale Bohrung 14, welche axial dazu ausgebildet ist, und mit der Auslaßöffnung 12 kommuniziert. Die zentrale Bohrung 14 nimmt einen zylindrischen hohlen Torpedo 16 auf, welcher mittig und von der Innenwand der Bohrung 14 beabstandet angeordnet ist, um dazwischen einen ersten ringförmigen Kunststoffkanal 20 zu bilden. Der Torpedo 16 weist eine darin ausgebildete zentrale Bohrung oder einen zweiten Kunststoffkanal 22 auf. Demgemäß bilden der erste und der zweite Kunststoffkanal 20 und 22 eine konzentrische Doppelkanaleinrichtung.
Wie am besten aus Fig. 2 zu ersehen ist, ist die Auslaßöffnung 12 von jedem Düsenkörper 10 zu einer kreisförmigen Ausnehmung 24 geöffnet, welche am oberen Ende des Düsenkörpers in diesem ausgebildet ist. Die Ausnehmung 24 kommuniziert weiter mit einer sich vertikal erstreckenden ringförmigen Nut 26, welche in dem oberen Ende des Düsenkörpers 10 ausgebildet ist, um dessen Auslaßöffnung 12 zu umschließen. Die Ausnehmung 24 nimmt irgendeine Dichtungseinrichtung, beispielsweise einen metallischen O-Ring 27, um jede Leckage des Kunststoffmaterials zu verhindern.
Sowohl der erste als auch der zweite Heißkanalblock 30 und 40 besitzen einen rechtwinkligen Querschnitt und weisen einen darin ausgebildeten ersten oder zweiten Kanal 32 oder 42 auf. Sowohl der erste als auch der zweite Kanal 32 oder 42 dienen zum Verbinden eines Einlaufs (nicht dargestellt) in dem jeweiligen Block 30 und 40 mit dem ersten oder zweiten Kunststoffkanal 20 oder 22 in jedem Düsenkörper 10. Das dargestellte Heißkanal-Formwerkzeug kann zum gleichzeitigen Spritzgießen von mehreren Produkten, beispielsweise von vier Formlingen verwendet werden.
Jeder der Kanäle 32 und 42 ist so ausgebildet, daß alle Fließkanäle, welche von dem Einlauf (nicht dargestellt), der an der Seite des zugehörigen Heißkanalblocks 30 oder 40 geöffnet ist, bis zu den jeweiligen Kunststoffkanälen 20 und 22 reichen, die gleiche Länge besitzen. Eine derartige Kanalanordnung ist als sogenannter Ausgleichstyp bekannt, wobei alle Kanäle in einer Drehtischkonfiguration angeordnet und verbunden sind.
Der erste und zweite Heißkanalblock 30 und 40 sind getrennt durch den Luftspalt oder die thermische Isolationsschicht 50 vertikal übereinander gestapelt. Zu diesem Zweck sind die jeweiligen Heißkanalblöcke 30 und 40 teilweise verbunden und durch eine Heißkanal-Druckaufnahmeplatte 62 gehalten, welche wiederum auf einer Heißkanal-Halteplatte 60 starr gelagert ist. Der Luftspalt 50 ist zwischen den Blöcken 30 und 40 in einem anderen Bereich als die Druckaufnahmeplatte 62 und die Verbindungsblöcke 52 gebildet.
Die Halteplatte 60 und der zweite Heißkanalblock 40 weisen jeweils darin ausgebildete Paßnuten 60a und 40a auf. Wenn diese Paßnuten 60a und 40a einen Paßstift 66 aufnehmen, kann der zweite Heißkanalblock 40 relativ zu der Halteplatte 60 in einer Richtung senkrecht zur Zeichnungsebene positioniert weren. Eine thermische Isolationsschicht (oder ein Luftspalt) 68 ist zwischen der Halteplatte 60 und dem zweiten Heißkanalblock 40 an einer anderen Stelle als die Paßnutverbindung ausgebildet.
Der erste und zweite Heißkanalblock 30 und 40 sind voneinander durch den Luftspalt 50 vertikal beabstandet. Jeder der Verbindungsblöcke 52 weist einen darin ausgebildeten dritten Kanal 54 zum Leiten eines Kunststoffmaterials von dem zweiten oder unteren Heißkanalblock 40 zu dem zweiten Kunststoffkanal 22 in dem zugehörigen Düsenkörper 10 auf. Der Verbindungsblock 52 ist zwischen dem ersten und dem zweiten Block 30 und 40 durch Einbetten seines Kopf- und Fußendes in den jeweiligen Blöcken 30 und 40 fest verankert. Insbesondere das Kopfende des Verbindungsblocks 52 erstreckt sich zu einer Position in der Nähe des unteren Endes des zugehörigen Düsenkörpers 10 im Inneren des ersten Heißkanalblocks 30. Ein Luftspalt zur thermischen Isolation ist zwischen der Seitenwand des eingebetteten Endes des Verbindungsblocks und der Innenwand der Bohrung 30a in dem ersten Heißkanalblock 30 ausgebildet. Alternativ kann ein Luftspalt durch irgendein anderes geeignetes thermisches Isolationsmaterial ersetzt sein.
Die Temperatursteuereinrichtungen für jedes Kunststoffmaterial wird nachfolgend beschrieben.
Sowohl der erste als auch der zweite Heißkanalblock 30 und 40 können eine erste oder zweite innere hülsenartige Heizung 34 oder 44 aufweisen, welche an einer Position in der Nähe des ersten oder zweiten Kanals 32 oder 42 angeordnet ist. Ein Kunststoffmaterial, welches durch die Kanäle 32 oder 42 fließt oder in diesen verweilt, kann bei seiner eigenen spezifischen Formgebungstemperatur durch die zugehörigen inneren Heizungen 34 oder 44 gehalten werden. Die Temperatur sowohl der ersten als auch der zweiten Heizung 34 und 44 kann durch Verwendung eines Rückkopplungssignales einer Thermokupplung zum Messen der Temperatur des ersten und zweiten Heißkanalblocks 30 und 40 unabhängig gesteuert werden.
Jeder Düsenkörper 10 weist eine Bandheizung 28 auf, welche um dessen Außenwand zum Heizen des Kunststoffmaterials gewunden ist, welches in dem ersten oder äußeren Kunststoffkanal 20 des Düsenkörpers 10 fließt. Jeder der Verbindungsblöcke 52 umfaßt auch eine dritte innere Heizung 56, welche darin entlang des dritten Kanals 54 vorgesehen ist.
Diese inneren Heizungen zum Heizen der Blöcke 30, 40 und 54 können durch irgendeine andere geeignete Heizeinrichtung ersetzt werden, beispielsweise eine Kombination aus Heizröhren mit den inneren Heizungen. In einem solchen Fall können die Heizröhren entlang der jeweiligen Kanäle 32, 42 und 54 angeordnet werden. Eine Heizung kann parallel zu der zugehörigen Heizröhre oder an dem Ende der Heizröhre angeordnet sein.
Der Betriebsablauf wird nachfolgend mit Bezug auf die vorgenannte Anordnung beschrieben.
Vor der Beschreibung des tatsächlichen Betriebsablaufes ist es zweckmäßig, die Formgebungstemperaturen von Kunststoffmaterialien zu beschreiben, welche bei der Erfindung verwendbar sind.
PET 275ºC;
Polyacrylat 280ºC;
Polyamid 270 bis 300ºC;
Polypropylen 200 bis 300ºC;
Polykarbonat 260 bis 300ºC;
EV-OH 190 bis 230ºC; und
PAN um 200ºC.
Die obengenannten Formgebungstemperaturen hängen jedoch vom Material, welches von unterschiedlichen Herstellern geliefert wird, und der Reinheit des verwendeten Materiales ab.
Es wird nunmehr vorausgesetzt, daß die äußere und die innere Schicht in einem spritzgegossenen Produkt aus PET-Kunststoff besteht, während die dazwischenliegende Zwischenschicht aus EV-OH-Kunststoff hergestellt ist.
PET-Kunststoff wird in den ersten Kanal 32 des ersten Heißkanalblocks 30 durch dessen Einlauf (nicht dargestellt) geleitet. Das Kunststoffmaterial wird dann von dem ersten Kanal 32 zu dem ersten Kunststoffkanal 20 jedes Düsenkörpers 10 geleitet. Andererseits wird EV-OH-Kunststoff von dem Einlauf (nicht dargestellt) des zweiten Heißkanalblocks 40 durch den zweiten und dritten Kanal 42 und 54 in den zweiten Kunststoffkanal 22 jedes Düsenkörpers 10 geleitet.
Wie in der oberen Tabelle dargestellt ist, liegt die Formgebungstemperatur des PET-Kunststoffs bei 275ºC, während die Formgebungstemperatur des EV-OH-Kunststoffs bei 230ºC liegt. Ein Unterschied zwischen den Formgebungstemperaturen dieser Kunststoffe beläuft sich bis auf 85ºC. Bei der dargestellten Ausführungsform kann die Formgebungstemperatur des PET-Kunststoffs dürch die erste Heizung 34 in dem ersten Heißkanalblock 30 gehalten werden, während die Formgebungstemperatur des EV-OH-Kunststoffs durch die zweite Heizung 44 in dem zweiten Heißkanalblock 40 gehalten werden kann. Da die Heißkanalblöcke 30 und 40 durch den Luftspalt 50 voneinander beabstandet sind, entsteht keine Festkörperwärmeleitung zwischen diesen, sondern lediglich ein Wärmeaustausch aufgrund Konvektion. Dies ermöglicht es, die thermische Beeinflussung eines Heißkanalblocks auf den anderen stark zu reduzieren, was zu einer genauen Einhaltung der Formgebungstemperaturen führt, welche den jeweiligen zum Spritzgießen vorgesehenen Kunststoffmaterialien eigen sind. Da insbesondere die Kunststoffmaterialmenge, welche sich sowohl in dem ersten und in dem zweiten Kanal 32 und 42 befindet, für eine Vielzahl von Schüssen ausreicht, kann das Kunststoffmaterial und insbesondere der EV-OH-Kunststoff vor einer pyrolytischen Zersetzung und Verschlechterung durch die thermische Beeinflussung von dem anderen Heißkanalblock verhindert werden, wenn dessen eigene Formgebungstemperatur für eine ausreichende Zeitspanne vor dem Einspritzen beibehalten wird. Nach dem Durchlauf durch den zweiten Kanal 42 wird der EV-OH-Kunststoff in die zweiten Kunststoffkanäle 22 der Düsenkörper 10 durch die dritten Kanäle 54 der jeweiligen Verbindungsblöcke 52 geleitet. In diesem Zusammenhang wird die dritte Heizung 56 von jedem Verbindungsblock 52 gesteuert, um eine Temperatur zu schaffen, welche annähernd der zweiten Heizung 44 in dem zweiten Heißkanalblock 40 entspricht. Daher wird der EV-OH-Kunststoff auch bei seiner eigenen spezifischen Formgebungstemperatur in jedem der Verbindungsblöcke 52 gehalten. Da das Kopfende jedes Verbindungsblocks 52 in dem ersten Heißkanalblock 30 benachbart dem zugehörigen Düsenkörper 10 eingebettet ist, und das Kunststoffmaterial, welches in diesem Verbindungsblock fließt, durch die dritte Heizung 56 unmittelbar vor der Einleitung in den zugehörigen Düsenkörper 10 in bezug auf die Temperatur gesteuert wird, kann die pyrolytische Zersetzung des EV-OH-Kunststoffs minimiert werden. Da sich ein Luftspalt oder eine thermische Isolation zwischen dem Verbindungsblock 52 und dem ersten Heißkanalblock 30 befindet, kann die thermische Beeinflussung des Verbindungsblocks 52 durch den ersten Heißkanalblock 30 wirksam reduziert werden.
Der PET- und der EV-OH-Kunststoff, welche durch den ersten und zweiten Kunststoffkanal 20 und 22 in jedem der Düsenkörper 10 geleitet werden, werden bei einer Position benachbart der Auslaßöffnung 12 zusammengeschmolzen und anschließend in das Innere der Hohlform 64 eingespritzt, wie aus Fig. 2 zu ersehen ist. Zu diesem Zeitpunkt wird die Bandheizung 28 um die Außenwand des Düsenkörpers 10 auf eine Temperatur gesteuert, welche ungefähr der Temperatur der ersten Heizungen 34 in dem ersten Heißkanalblock 30 entspricht, so daß der PET-Kunststoff, welcher in dem ersten Kunststoffkanal 20 des Düsenkörpers 10 fließt, bei seiner eigenen spezifischen Formgebungstemperatur gehalten wird. Auf diese Weise kann die Formgebungseigenschaft des PET- Kunststoffs verbessert werden. Gleichzeitig kann das Kunststoffmaterial, welches durch den zweiten oder inneren Kunststoffkanal 22 fließt, aufgrund des PET-Kunststoffes, welches den Torpedo 16 umgibt, von einer thermischen Beeinflussung der Bandheizung 28 des Düsenkörpers 10 geschützt werden. Somit kann eine pyrolytische Zersetzung des EV-OH-Kunststoffs aufgrund der Formgebungstemperatur des PET-Kunststoffmaterials minimiert werden, bevor diese in der Nähe der Auslaßöffnung 12 des Düsenkörpers 10 zusammengeschmolzen werden.
Die thermische Isolierung zwischen jedem Düsenkörper 10 und der Hohlform 64 wird nachfolgend beschrieben.
Während der Düsenkörper 10 bei der Formgebungstemperatur gehalten wird, welche dem PET-Kunststoff eigen ist, schwankt die Temperatur der Hohlform 64 zwischen ungefähr 10ºC und ungefähr 30ºC. Demgemäß besteht zwischen dem Düsenkörper 10 und der Hohlform 64 ein wesentlicher Temperaturunterschied. Gemäß dem Stand der Technik hat man eine thermische Isolierung zwischen dem Düsenkörper 10 und der Hohlform 64 vorgesehen. Eine derartige thermische Isolierung neigt zur Zersetzung durch Hitze. Demgemäß war es nach dem Stand der Technik häufig notwendig, die thermische Isolierung durch eine neue zu ersetzen. Wenn eine derartige Erneuerung nicht ausgeführt wird, wird die Spitze des Düsenkörpers 10 abgekühlt, wobei sich die Temperatur des Düsenbereichs in der Nähe der Auslaßöffnung 12 herabsetzt, was zu einem Erhärten und Verklumpen des darin befindlichen Kunststoffmaterials führt.
Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung fließen die Kunststoffmaterialien nach dem Zusammenschmelzen in die Ausnehmung 24, welche in der oberen Stirnseite jedes Düsenkörpers 10 ausgebildet ist. Danach werden die Kunststoffmaterialien durch die Hohlform 64 mit einer relativ geringen Temperatur gekühlt und verfestigt. Da die Kunststoffmaterialien, welche in der Ausnehmung 24 erstarrt sind und sich angesammtelt haben, eine relativ geringe Wärmeleitfähigkeit besitzen, können diese zwischen der Hohlform 64 und dem Düsenkörper 10 wirksam thermisch isolieren, um den Formbereich in der Nähe der Auslaßöffnung 12 vor einer Abkühlung auf eine unerwünschte Temperatur zu verhindern. Zusätzlich ist bei der dargestellten Ausführungsform eine ringförmige Nut 26 vorgesehen, welche die Auslaßöffnung 12 des Düsenkörpers 10 umgibt. Das Kunststoffmaterial fließt auch in diese Nut 26, in welcher das Kunststoffmaterial gekühlt und verfestigt wird, um eine thermische Isolierung zu bilden, welche den Formbereich in der Nähe der Auslaßöffnung 12 wirksam thermisch isolieren kann. Auf diese Weise kann bei der dargestellten Ausführungsform eine wirksame thermische Isolierung in der Nähe der Auslaßöffnungen 12 der Düsenkörper 10 geschaffen werden, um das Verklumpen der Kunststoffmaterialien ohne den Austausch irgendwelcher Bauelemente zu verhindern.
Nunmehr Bezug nehmend auf die Figuren 3 und 4 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, bei dem ein erster und ein zweiter Heißkanalblock 70 und 72 in bezug auf ihre vertikale Anordnung übereinander und getrennt durch einen Luftspalt oder eine thermische Isolation 50 ähnlich denen der ersten Ausführungsform sind, die jedoch einen kreisförmigen Querschnitt besitzen. Beide Heißkanalblöcke 70 und 72 sind keine Druckausgleichstypen, sondern weisen Kunststoffkanäle mit unterschiedlicher Länge von dem jeweiligen Einlauf 70a bzw. 72a zu den Auslaßöffnungen 12 des jeweiligen Düsenkörpers 10 auf. Eine derartige Anordnung ist als sogenannter "comb-type" bekannt. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, daß die Temperaturen des ersten und des zweiten Heißkanalblocks 70 und 72 durch eine externe Heizeinrichtung gesteuert werden, beispielsweise durch externe Bandheizungen 74 und 76. Diese externen Bandheizungen 74 und 76 sind denen der ersten Ausführungsform dahingehend ähnlich, daß diese bezüglich der Formgebungstemperaturen gesteuert sind, welche den jeweiligen Kunststoffmaterialien eigen sind, welche durch die Kanäle 70b und 72b der Blöcke 70 und 72 hindurchfließen oder in diesen verweilen. Zusätzlich dient der Luftspalt 50 als eine thermische Isolierung, um jedwede thermische Beeinflussung zwischen den benachbarten Heißkanalblöcken zu verhindern und um eine genaue und unabhängige Temperatureinstellung der Heißkanalblöcke zu erlauben. Um die Temperatureinstellung zu verbessern, können die Bandheizungen 74 und 76 mit Heizröhren kombiniert werden, welche in die Blöcke 70 und 72 eingebettet sind.
Jeder Verbindungsblock 80, welcher die Kunststoffkanäle der Blöcke 70 und 72 miteinander verbindet, ist durch eine Bandheizung 82 in gleicher Weise temperaturgesteuert. Der Verbindungsblock 80 weist auch eine darin ausgebildete innere hülsenartige Heizung 84 an dem Ende auf, welches in den ersten Heizkanalblock 70 eingebettet ist. Obwohl eine derartige innere Heizung 84 für die Erfindung nicht wesentlich ist, dient diese als eine wirksame Heizeinrichtung zum Halten der eigenen spezifischen Formgebungstemperatur des durch den zweiten Heißkanalblock 72 fließenden Kunststoffmaterials unmittelbar bevor das Kunststoffmaterial in den zweiten Kunststoffkanal 22 des Düsenkörpers 10 strömt.
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, welche bei einem Dreischicht-Heißkanal-Formwerkzeug mit einem Düsenkörper 90 des Dreifach-Düsentyps eingesetzt ist. Ein derartiger Düsenkörper 90 ist in der offengelegten japanischen Patentschrift Nr. Sho 63-107525 offenbart und weist einen ersten, zweiten und dritten Kunststoffkanal 94, 96 und 98 auf, welche zueinander konzentrisch angeordnet sind und mit einer gemeinsamen Auslaßöffnung 92 kommunizieren. Ein Ventilelement 100 zum Öffnen und Schließen des zweiten Kunststoffkanals 96 ist vorgesehen, welches aufgrund eines Differentialdrucks zwischen den Kunststoffmaterialen in dem zweiten und dritten Kunststoffkanal 96 und 98 sich vorwärts- oder rückwärts bewegt. Ein Kunststoffmaterial, welches zur Bildung der Zwischenschicht verwendet wird, beispielsweise ein EV-OH-Kunststoff, wird in den zweiten Kunststoffkanal 96 geleitet, während ein PET- Kunststoff zum Bilden der äußeren und inneren Schicht in den ersten und dritten Kunststoffkanal 94 und 98 geleitet wird. Ein erster Heißkanalblock 104 mit einem Kanal 102, der mit dem zweiten Kunststoffkanal 96 kommuniziert, ist oberhalb eines zweiten Heißkanalblocks 108 mit einem Kanal 106 angeordnet, welcher zum Leiten des Kunststoffmaterials in den ersten und dritten Kunststoffkanal 94 und 98 durch den dazwischenliegenden Luftspalt oder die thermische Isolierung 50 dient. Ein Verbindungsblock 110 ist zwischen dem oberen und dem unteren Block 104 bzw. 108 angeordnet, um den Kanal 106 des zweiten Heißkanalsblocks 108 in zwei Kanalarme 112 und 114 zu teilen, welche mit dem ersten Kunststoffkanal 94 bzw. dem zweiten Kunststoffkanal 98 verbunden sind. Jeder dieser Abschnitte weist eine unabhängige Temperatursteuereinrichtung auf, welche zu der der ersten Ausführungsform ähnlich ist. Somit können in ähnlicher Weise bei der dritten Ausführungsform die Formgebungstemperaturen gesteuert werden, welche den zwei unterschiedlichen Kunststoffmaterialien eigen sind, welche zum Bilden der äußeren, der dazwischenliegenden und der inneren Schicht des dreischichtigen Produktes verwendet werden, um deren gute Formgebungseigenschaften sicherzustellen. Bei der dritten Ausführungsform kann insbesondere das Kunststoffmaterial, welches zur Bildung der Zwischenschicht mit weniger Schüssen verwendet wird und zur pyrolytischen Zersetzung neigt, durch den ersten oder oberen Heißkanalblock 104 in den Düsenkörper 90 geleitet werden, was zu einer Verringerung der Länge des Kanals von dem Einlauf zu dem Düsenkörper 90 führt. Das Kunststoffmaterial kann erhöhten Temperaturen für eine Zeitspanne ausgesetzt werden, welche kleiner ist als die des Kunststoffmaterials, welches zur Bildung der Zwischenschicht durch den unteren Block geleitet wird. Dies führt zu einer Reduzierung der thermischen Degradation des Kunststoffmaterials. Die erste und zweite Ausführungsform kann dahingehend modifiziert werden, das Kunststoffmaterial für die Zwischenschicht von den ersten oder oberen Heißkanälen 30 und 74 zuzuführen.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf einige bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, ist diese nicht auf derartige Anordnungen beschränkt, sondern kann zu verschiedenen möglichen Ausführungen modifiziert werden, die innerhalb des Erfindungsbereichs liegen.
Obwohl die thermische Isolierung zwischen den benachbarten Heißkanalblöcken im Hinblick auf die Herstellungskosten bevorzugterweise ein Luftspalt ist, kann der Luftspalt durch irgendeine andere geeignete thermische Isolierung ersetzt werden, beispielsweise ein keramisches Material. Der Verbindungsblock kann einstückig mit dem unteren Heißkanalblock ausgebildet werden, der auf ähnliche Weise auf eine Temperatur gesteuert wird, welche ungefähr der des Verbindungsblocks entspricht. Weiterhin kann die Erfindung in ähnlicher Weise bei anderen Heißkanal-Formwerkzeugen zum Mehrschichtformen zum Spritzgießen eines Produktes mit dem Querschnitt von vier oder mehr Schichten verwendet werden, wenn das Heißkanal-Formwerkzeug in Blöcke für unterschiedliche Kunststoffmaterialien eingeteilt wird, welche getrennt durch thermische Isolationsschichten übereinander gestapelt sind und durch entsprechende Temperatursteuereinrichtungen in der Temperatur unabhängig voneinander gesteuert sind.

Claims

1. Heißkanal-Formwerkzeug zum Mehrschichtformen mit:

- einem Düsenkörper (10), welcher mehrere Kanäle (20, 22; 94, 96, 98) für Kunststoffmaterialien aufweist, wobei der Düsenkörper (10) zum Zusammenführen der Ströme von Kunststoffmaterialien in der Nähe seiner Auslaßöffnung (12; 92) ausgelegt ist,

- mehreren Heißkanalblöcken (30, 40; 70, 72; 104, 108), welche getrennt durch thermische Isolationsschichten (50) übereinandergesetzt sind, wobei jeder Heißkanalblock (30, 40; 70, 72; 104, 108) einen darin ausgebildeten Heißkanal (32, 42; 70b, 72b; 102, 106) zum Leiten eines Kunststoffmateriales von einem Einlauf (70a, 72a) zu dem zugehörigen Kunststoffkanal (20, 22; 94, 96, 98) in dem Düsenkörper (10) aufweist,

- mehreren Temperatursteuereinrichtungen (34, 44; 74, 76) zum jeweils unabhängigen Steuern der Temperatur jedes Heißkanalblocks (30, 40; 70, 72; 104, 108), um den Heißkanalblock (30, 40; 70, 72; 104, 108) an die Formgebungstemperatur anzupassen, welche dem jeweiligen Kunststoffmaterial eigen ist, dadurch gekennzeichnet,

- daß ein Verbindungsblock (52; 80; 110) vorgesehen ist, welcher teilweise zwischen jedem angrenzenden Heißkanalblock (30, 40; 70, 72; 104, 108) angeordnet ist,

- daß der Verbindungsblock (52; 80; 110) einen darin ausgebildeten Kanal (54; 112) zum Leiten des Kunststoffmaterials von dem unteren Heißkanalblock (40; 72; 108) zum dem oberen Heißkanalblock (30; 70; 104) aufweist,

- daß eine besondere Temperatursteuereinrichtung (56; 84) für den Verbindungsblock (52; 80; 110) vorgesehen ist, und

- daß der Verbindungsblock (52; 80; 110) in den oberen Heißkanalblock (30; 70; 104) hineinreicht, so daß der obere Bereich des Verbindungsblocks (52; 80; 110) in dem oberen Heißkanalblock (30; 70; 104) eingebettet ist.

2. Heißkanal-Formwerkzeug zum Mehrschichtformen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Isolation zwischen den benachbarten Heißkanalblöcken ein Luftspalt (50) ist.

3. Heißkanal-Formwerkzeug zum Mehrschichtformen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (10) mehrere darin ausgebildete, konzentrisch angeordnete Kunststoffkanäle (20; 22) aufweist, wobei der äußere Kunststoffkanal der konzentrisch angeordneten Kunststoffkanäle mit dem Kanal (32; 70b) des obersten Blocks (30; 70) verbunden ist, und der zentrale Kunststoffkanal (22) mit dem Kanal (42; 72b) des untersten Blocks (40, 72) verbunden ist, und eine Temperatursteuereinrichtung (28) zum Einstellen der Temperatur des Düsenkörpers (10) auf einen Wert, welcher ungefähr der Temperatur des obersten Blocks (30; 70) entspricht.

4. Heißkanal-Formwerkzeug zum Mehrschichtformen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß der Düsenkörper (10) eine Ausnehmung (24) aufweist, welche an der mit der Hohlform in Verbindung stehenden Fläche des Düsenkörpers (10) ausgebildet ist,

daß die Ausnehmung (24) mit der Auslaßöffnung (12; 92) des Düsenkörpers (10) kommuniziert, und

daß das Kunststoffmaterial in der Ausnehmung (24) gekühlt und verfestigt ist, um eine thermische Isolationsschicht zwischen dem Düsenkörper (10) und der Einspritzhohlform zu bilden.

5. Heißkanal-Formwerkzeug zum Mehrschichtformen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

daß der Düsenkörper (10) weiter eine darin ausgebildete ringförmige Nut (26) aufweist, welche mit der Ausnehmung (24) kommuniziert und die Auslaßöffnung (12; 92) des Düsenkörpers (10) umgibt, und

daß das Kunststoffmaterial in der ringförmigen Nut (26) gekühlt und verfestigt ist, um dazwischen eine thermische Isolationsschicht zu bilden.

6. Heißkanal-Formwerkzeug zum Mehrschichtformen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spalte zur thermischen Isolation zwischen der Seitenwand des eingebetteten Bereichs des Verbindungsblocks (52; 80; 110) und der inneren Wand des Lochs (30a) des oberen Blocks (30; 70) ausgebildet ist.

7. Heißkanal-Formwerkzeug zum Mehrschichtformen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

daß der oberste Heißkanalblock (30; 70) mehrere Düsenkörper (10) aufweist und

daß zwischen den benachbarten Heißkanalblöcken die Verbindungsblöcke (52; 80; 110) in gleicher Anzahl wie die Düsenkörper (10) vorgesehen sind.

8. Heißkanal-Formwerkzeug zum Mehrschichtformen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (22, 54), welcher in jedem Heißkanalblock (30, 40) ausgebildet ist, von einem der Einläufe zu dem zugehörigen Kunststoffkanal in jedem der Düsenkörper (10) reicht und in einer Drehtischanordnung ausgebildet ist, um die gleiche Länge wie die der anderen Kanäle (22, 54) zu besitzen.