DE8535572U1

DE8535572U1 - Düse für Kunststoff-Spritzgießformen

Info

Publication number: DE8535572U1
Application number: DE19858535572
Authority: DE
Original assignee: Strack-Norma 5600 Wuppertal De GmbH
Current assignee: Strack-Norma 5600 Wuppertal De GmbH
Priority date: 1985-12-18
Filing date: 1985-12-18
Publication date: 1986-02-20

Description

Strack-Norma GmbH, Friedrich-ELert-Straße 109-111 5600 Wuppertal 1

Düse für Kunststoff-Spritzgießformen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Düse für Kunststoff-Spritzgießformen , insbesondere Angußdüse, mit

einem hohlen Düsenschaft, dessen eines Ende eine die ι

( Durchtrittsbohrung des hohlen Düsenschaftes verengende

Düsenspitze ist, die einen Einsteckbereich hat, der an ein einen Wärmeabfluß behinderndes Isolierstück angrenzt.

Derartige Düsen, insbesondere Angußdüsen werden bei Spritzgießformen verwendet, in denen der zu spritzende Kunststoff z.B. von einer Maschinendüse durch eine Formplatte der Spritzgießform bis in die Nähe des Spritzbereachs geleitet wird. Dabei darf dem zu spritzenden Kunststoff nicht so viel Wärme entzogen werden, daß er erstarrt bzw.

:' nur noch mit unzulässig hohem Spritzdruck zu fördern ist.

⁽J4 Infolgedessen wiird die Düse mit eineif Heizeinrichtung

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Düse der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die Wärmezuleitung zur Düsenspitze bzw. die Wärmeverteilung in der Düsenspitze im gewünschten Sinne vergleichmäßigt wird und auch eine Vereinfachung des Düsenaufbaus möglich ist.

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sehen/ mit der ein einwändfreies Spritzen gewährleistet Werden kann/ indem Verdickungen des zu spritzenden KUnöt-Stoffs bzw, dessen Erstarren vermieden Werden.

Bei einer Düse der eingangs genannten Art ist die den hohlen Düsenschaft verengende Düsenspitze mit sich konisch zum freien Ende der Düsenspitze hin verjüngenden Außenflächen an einem ringartigen Isolierstück abgestützt äs ξ sich sntsTSchsnä vsiT"¹ ün^snäs Innen— und Außenmaiitelflachen aufweisti Die Befestigung der Düse in einer Formplatte erfolgt derart/ daß die Düse axial in Durchtrittsrichtung drückbeaufschlagt wird Und sich über das Isolierstück an einer Formplatte abstützt. Diese unter Druck erfolgende Abstützung beschränkt die Auswahl Unter den für das Isolierstück einsetzbaren Werkstoffen und letzteres ist ein besonderes Bauteil/ was die Spritzgießform verkompliziert. Nicht zuletzt hängt der Wärmeübergang aus der Düse in die Formplatte von den Toleranzen der Bauteile ab, insbesondere also von dem Sitz der Düse im düsenspitzenseitigen Isolierstück. Diese z.B. durch die Fertigung der Bauteile bedingten Toleranzen und auch die sich durch unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten ergebenden Druckverhältnisse zwischen der Düse und dem Isolierstück können dazu führen/ daß mehr oder weniger Wärme in die Verengung der Düsenspitze gelangt, so daß der gewünschte Abriß des Kunststoffs im Angußbereich nicht gewährleistet ist.

Diese Aufgäbe wird dadurch gelöst, daß eine in die Düsenspitze des Düäerischäftes eingelassene Keramikfüllschicht als Wärmeisolierstück vorhanden ist.

Durch die in die Düsenspitze des Düsenschaftes eingelassene Keramikfüllschicht wird das Wärmeisolierstück baulich mit dem Düsenschaft vereinigt* Die Düse und ihre Keramikfüllschicht bilden ein einziges Bauteil, das im

handhaben ist. Insbesondere kann das Wärmeisolierstück nicht verlorengehen oder verkantet eingesetzt werden. Der Wärmeabfluß durch das Isolierstück kann vergleichmäßigt werden, weil die Wärmeübergangsverhältnisse aus der Düsenspitze in das schlecht wärmeleitende Isolierstück durch fabrikmäßigen Zusammenbau vergleichmäßigt werden können.

Zweckmäßigerweise ist die Keramikfüllschicht eine ringzylindrische, in eine entsprechend ringnutartige Vertiefung der Düsenspitze eingebrachte Spritzschicht, die um den Umfang des Düsenschaftes heraum überall etwa dieselbe Dicke aufweist. Von Bedeutung ist, daß die Keramikfüllschicht eine Spritzschicht ist, die sich überall gleichmäßig auf der Außenfläche des Düsenschaftes bzw- der Düsenspitze verteilt und einen gleichmäßigen und definierten Wärmeübergangswiderstand schafft. Dieser definierte Wärmeübergangswiderstand erlaubt es, den Wärmeabflüß durch die Keramdkfüllschicht zu vergleichmäßigen und damit einen exakten Einfluß auf die Wärmeverteilung im Abrißbereich der Düsenspitze zu nehmen. Toleranzen im Bereich zwischen Keramikfüllschicht und Schaftaußenfläche werden praktisch ausgeschaltet. Auch die Dicke der Keramikfüllschicht kann sehr genau festgelegt werden, indem die Differenz des Außenumfangs des Düsenschaftes zum Nutgrund der ringnutartigen Vertiefung genau eingehalten wird.

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Die Keramikfüllschicht schließt bündig mit dem zylindrischen AUßenümfang der Düsenöpit2e ab und/oder endet vor der Stirnfläche der Düsenspitze * Durch den bündigen Abschluß der Keramikfüllsähicht mit dem zy-^ lindrischen Außenumfang der Düöenspitze ist nur noch die erforderliche Kontaktflächen von außen zugänglich* Die Düsenspitze kann mit ihrem Einsteckbereich problemlos in eine entsprechend bemessene Ausnehmung der Formplatte eingesetzt werden und die Keramikfüllschicht stört auch nicht; wenn beispielsweise eine ringzylindrische Heizeinrichtung über die Düsenspitze in ihre Endlage nahe einem Ringbund anzuordnen ist, der an dem der Düsenspitze gegenüberliegenden Ende des Düsenschaftes vorhanden ist* Die Keramikfüllschicht endet vor der Stirnfläche der Düsenspitze, so daß zwischen der Stirnfläche und der Keramikfüllschicht eine Ringflache vorhanden ist, mit der die Düsenspitze die Formplatte direkt berührt* Dadurch bleibt im vordersten Bereich der Düsenspitze ein Wärmeabfluß erhalten, damit die Düsenspitze im vorderen Bereich der Querschnittsverengung nicht zu heiß wirdj was den Abriß des Angußmaterials beeinträchtigen würde.

Bei einer Düse mit einer trichterförmigen Verengung der Durchtrittsbohrung des hohlen Düsenschaftes überlappt die Keramikfüllschicht einen beträchtlichen Teil der Länge des Trichterauslaufs der Verengung, damit der Einfluß des Wärmeentzugs an der Düsenspitze nicht zu groß wird und im Abrißbereich ein gewünschtes Temperaturgefälle zu erreichen ist.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels einer Angußdüse näher erläutert.

Die in der einzigen Figur dargestellte Angußdüse 10 besteht im wesentlichen aus einem Düsenschaft 11, an dessen einem Ende ein radial nach außen vorsprin-

gendei? Ringbund 12 angeordnet ist/ Während daö andere Ende der Angüßdüse iO eine DüsenSpitze 15 bildeti Die Angüßdüse 10 wird über ihre gesamte tiätigs von einer durchgehenden Düsenbohrung 13 durchsetzt/ um zu spritzenden Kunststoff von einer gestrichelt angedeuteten Maschinendüse 14 einer nicht dargestellten Künststoffspritzmaschine in einen Bereich 22 zu transportieren/ der der Düsenspitze 15 benachbart ist. Die Düsenbohrung 13 der Angußdüse 10 ist im Bereich der Düsenspitze 15 verengt, damit der sogenannte Anguß bzw. das an den Spritsling anschließende Ängußstück nur eine geringe Querschnittsfläche hat, um beim Öffnen der Spritzgießform leicht und an der gewünschten Stelle abreißen zu können*

Dem Ringbund 12 benachbart und an die Ringfläche 16 des Ringbündes 12 anschließend ist auf dem Düsenschaft 11 bis in den Bereich der Düsenspitze 15 eine Heizeinrichtung 17 vorhanden, die den Düsenschaft 11 eng umschließt. Die Heizeinrichtung 17 besteht beispielsweise im wesentlichen aus einer Heizspirale 17' , die mit dem Wärmebedarf entsprechend eng aneinander liegen den oder weiter voneinander entfernt angeordneten Windungen in einen Wärmeleitkern 17'' aus einer Kupfer-Beryllium-Legierung eingebettet ist. Die Zuführung der elektrischen Energie erfolgt über eine Zuleitung 18, die beispielsweise an eine nicht dargestellte Stromquelle

angeschlossen ist, welche ihrerseits von einer Regelr"
B einrichtung beaufschlagt wird.

An der schaftseitigen Ringfläche 16 ist ein Distanz-

• ring 19 befestigt, der dem Einbau der Angußdüse 10 in die nicht dargestellte Soritzgießforia dient und dabei

a« die Zuleitung 18 und den benachbarten Bereich der Heiz-

• einrichtung 17 schützt.

Neben dem ringbundseitigen Ende der Düsenbohrung 13 sind fünf gleichmäßig über den Umfang verteilte

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Bohrungen im Ringbund 12 angeordnet. In den Bohrungen sitzen die im Längsschnitt dargestellten Wärmeleitstifte 21, die in den Ringbund 12 eingetrieben werden und daher fest in den Bohrungen sitzen.

Die Wärmeleitstifte 2 1 sind über die gesamte Höhe des Ringbundes 12 vorhanden und ragen mit ihren unteren Enden in den Düsenschaft 11. Der freiliegende Außenumfang der Wärmeleitstifte 21 ist bündig mit der Außenfläche des Düsenschaftes 11, so daß die ringzylindrisch ausgebildete Heizeinrichtung 17 abänderungsfrei auf der Angußdüse 10 montiert werden kann.

Des weiteren ist auf dem Düsenschaft 11 und dem Ringbund 12 benachbart Wärmeleitmetali 23 angeordnet. Dieses Wärmeleitmetall 23 ist in einer ringnutartigen Vertiefung 24 des Düsenschaftes 11 angeordnet, die beispielsweise durch Ausdrehen mit derjenigen Tiefe hergestellt wird, die benötigt wird, um die von der Heizeinrichtung 17 gelieferte Wärme im erforderlichen Maße und ohne unerwünscht großen Wärmeleitwiderstand der verbleibenden Werkstoffdicke der Angußdüse 10 dem in der Düsenbohrung 13 befindlichen Kunststoff zuzuleiten.

In analoger Weise ist auch in der Nähe der dem Ringbund 12 gegenüberliegenden Düsenspitze 15 Wärmeleitmetall 23 angeordnet, und zwar ebenfalls in einer ringnutartigen Vertiefung 24' des Düsenschaftes 11. Die Tiefen der beiden Vertiefungen 24, 24' sind gleich groß dargestellt, können jedoch voneinander abweichen, wenn dies erforderlich ist.

Beide Wärmeieitmetällschichten 23 sind als" Spj?itiä~ schichten ausgebildet, d.h. die iii den Düsenschart 11 eingearbeiteten Vertiefungen 24, 2:4' sind mit Spritz-

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werkstoff gefüllt. Die Herstellung der Spritzschichten kann also so erfolgen, daß zunächst die Vertiefungen 24, 24' hergestellt werden, beispielsweise durch spanabhebendes Einarbeiten radial in den Werkstoff des Düsenschaftes 11. Danach kann das Wärmeleitmetall 23 in die Vertiefungen 24, 24' gespritzt werden, wonach der Düsenschaft über seine gesamte Länge auf einen dem Innendurchmesser der Heizeinrichtung 17 entsprechenden Außendurc Vrmesser abgedreht wird.

Zwischen den beiden Vertiefungen 24, 24' ist eine Lufttasche 25 in den Außenumfang des Düsenschaftes 11 eingearbeitet. Diese Lufttasche 25 ist ringzylindrisch und schafft einen entsprechenden Abstand zwischen der Innenwand der Heizeinrichtung 17 und der Außenfläche 11' der Angußdüse 11. Dieser Abstand bewirkt, daß im Bereich der Lufttasche 25 nur vergleichsweise wenig Wärme von der Heizeinrichtung 17 auf die unter der Lufttasche 25 liegenden Bereiche der Angußdüse 11 übertragen werden kann. Die Wärmeableitung von der Heizeinrichtung 17 konzentriert sich also auf die in der Nähe des Ringbundes 12 und auf die in der Nähe der Düsenspitze 15 gelegenen Bereiche des Düsenschaftes 11.

Der Werkstoff der Angußdüse 10 bzw. des Düsenschaftes 11 ist Edelstahl, während als Wärmeleitmetall 23 eine Kupfer-Beryllium-Legierung verwendet wird, die beim Spritzen in die Vertiefunjen 24, 24' genügend fest mit dem Edelstahl verbunden wird, so daß daher auch ein sehr geringer Wärmeübergangswiderstand zwischen den beiden ungleichen Werkstoffen gegen ist. Der Wärmeübergangswiderstand zwischen der Heizeinrichtung 17 und dem Wärmeleitmetall 23 ist ebenfalls sehr gering, zumal die beiden einander berührenden Bauteile 17, 23 aus demselben Werkstoff bestehen» Eventuell vorhandene Toleranzen zwischen diesen Bauteilen Wirken siuh nicht auf die Gleichmäßigkeit der WärmeVerfeeilüng aus, da das

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Wärmeleitmetall 23 ringsum mit einer überall annähernd gleichmäßig starken Spritzschicht vorhanden ist.

Die Angußdüse 10 ist des weiteren noch mit einer Keramikfüllschicht 26 an ihrer Düsenspitze 15 versehen. Mit dieser Düsenspitze 15 wird die Angußdüse 10 in eine den der Austrittsbohrung 27 benachbarten Bereich 22 bildende Ausnehmung einer Formplatte 28 gesteckt, welche der Düsenspitze 15 Wärme entzieht. Dieser Wärmeentzug muß im vordersten Bereich der Düsenspitze 15 erhalten bleiben, da sonst die Düsenspitze 15 im Bereich der Querschnittsverengung zu heiß wird und ein Abriß des Angußmaterials nicht gewährleistet ist. Andererseits darf der Wärmeentzug aus dem der Heizeinrichtung 17 benachbarten Bereich der Düsenspitze 15 nicht zu groß seir, damit die von der Heizeinrichtung 17 gelieferte Wärme nicht ir die unmittelbar benachbarte Formplatte 28 abfließt und damit größtenteils nicht zur Erwärmung der Düsenspitze 15 bzw. deren Spritzmasse zur Verfügung steht. Die Formplatte 28 soll auch möglichst kalt sein, um möglichst kurze Spritzzyklen zu erreichen. Häutig wird die Formplatte 28 dazu besonders gekühlt. Die schlecht wärmeleitende Keramikfüllschicht 26 verhindert einen Wärmeübergang in die Formplatte 28 und damit deren unerwünschte Aufheizung in erheblichem Maße. Sie trägt wesentlich dazu bei, daß die Wärmeverteilung im Bereich der Düsenspitze 15 wie gewünscht erfolgt und verhindert, daß Heizeinrichtungen verwendet werden müßten, bei denen die Bereitstellung der erforderlichen Heizleistung im Bereich der Düsenspitze 15 konstruktive Schwierigkeiten machen würde. Beispielsweise genügt wegen der Verwendung der Keramikfüllschicht 26 eine Heizeinrichtung 17 mit einer einzigen Spirale 17' bei vergleichsweise geringem AüßendUifchmessef.

Die Keramikfüllsöhicht 26 ist zweckmäßigerweise eine ringzj/iindrische Schicht und schließt außen bündig

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mit dem Außenumfang der Düsenspitze 15 bzw. des Düsen- ^: schaftes 11 ab. Die Keramikfüllschicht 26 ist in die

zweckmäßigerweise zylindrische Mantelfläche bzw. den Außenumfang der Angußdüse 10 so singelassen, daß diese

j Formplatte 28 mit einer an die Stirnfläche 29 der Düsen

spitze 15 anschließenden Ringfläche 30 direkt berührt. Durch die derart plazierte Keramikfüllschicht 26 wird im Abrißbereich ein gewünschtes Temperaturgefälle erreicht.

Die gewünschte Verteilung der Wärme in der ;>üsen-

spitze 15 ist in dar Zeichnung angedeutet. Der mit Punkten versehene Bereich 31 der Düsenspitze 15 kann vergleichsweise kalt gehalten werden, weil die direkt an die Form-

' platte 28 anschließende Ringfläche 30 den erforderlichen

Wärmeabfluß gestattet. Im Vergleich dazu bleibt der mit Strichen versehene Bereich 32 der Düsenspitze 15 heiß, so daß also genügend Wärme an die engste Stelle 33 der Austrittsbohrung 27 fließt.

Die Austrittsbohrung 27 ist mit einer trichterförmigen Verengung versehen. Die Keramikfüllschicht 26 ist t
( nun derart angeordnet, daß sie den Trichterauslauf 27'

der Austrittsbohrung 27 überlappt, so daß die Ringfläche 30 genau die gewünschte Breite erhält, damit der engsten Stelle 33 gerade die erforderliche Wärmemenge zufließt.

Die Herstellung der Keramikfüllschicht 26 bzw. der damit versehenen Angußdüse 10 erfolgt derart, daß zunächst eine Vertiefung 26' in den Außenumfang der Angußdüse 10 eingearbeitet wird, z.B. spanabhebend. Danach wird die durch geeignete Zusätze spritzfähig gehaltene Keramikmasse in die Vertiefung 26* eingespritzt, bis die Vertiefung 26' voll ausgefüllt ist. Daran anschließend kann der¹ Außenumfang des Düsenschafteä 11 überdreht wenden/ Und Zwar gWedktrtäßigeliWeise in einem einzigen Arbeitsgang über seine gesamte Länge, äö daß Sowohl die Keramikfüll-

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schicht 26, als auch das Wärmeleitmetall 23 in einem einzigen Arbeitsgang auf den gewünschten Äußendurchmesser gebracht Werden*

Die Keramikfüllschicht 26 kann unabhängig davon verwendet werden, daß Wärmeleitmetail 23 bzw. Wärmeleitstifte 21 vorhanden sind, wenngleich auch mit beiden zusammen eine besonders wirkungsvolle Beein- JZ 1 ..^ ~_ ~. ... — —- JS — ~ m — ™—» ^.a«4>**v^^wM-Cnl 1 ** *» -i^» Λ*^·ν· ΠΛ n/\n O »^ ■! 4- r» a I C

erreicht wird. Auch die Ausbildung der Ahgüßdüse 10 mit einem Ringbund 12 ist weder für die Verwendung der Keramikfüllschicht 26 noch des Wärmeleitmetalls in Spritzschichten erforderlichä

Claims

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1. Düse für Kunststoff-Spritzgießformen, insbesondere Angußdüse, mit einem hohlen Düsenschaft, dessen eines Ende eine die Durchtrittsbohrung des hohlen Düsenschaftes verengende Düsenspitze ist, die einen Einsteckbereich hat, der an ein einen Wärmeabfluß behinderndes Isolierstück angrenzt, dadurch gekennz e ichnet, daß eine in die Düsenspitze (15) eingelassene Keramikfüllschicht (26) als Wärmeisolierstück vorhanden ist.

2. Düse nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die KeramikfOllschicht (26) eine ringzylindrische, in eine entsprechend ringnutartige Vertiefung der Düsenspitze (15) eingebrachte Spritzschicht ist, die um den Umfang des Düsenschaftes (17) herum überall etwa dieselbe Dicke aufweist.

3. Düse nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikfüllschicht (26) bündig mit dem zylindrischen Außenumfang der Düenspitze (15) abschließt und/oder vor der Stirnfläche (29) der Düsenspitze (15) endet.

4. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einer trichterförmigen Verengung der Durchtrittsbohrung des hohlen Düsenschaftes, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikfüllschicht (26) einen beträchtlichen Teil der Länge des Trichterauslaufs (27') der Verengung überlappt.

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