WO2005108044A1 - Spritzgusswerkzeug - Google Patents

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WO2005108044A1
WO2005108044A1 PCT/EP2005/004583 EP2005004583W WO2005108044A1 WO 2005108044 A1 WO2005108044 A1 WO 2005108044A1 EP 2005004583 W EP2005004583 W EP 2005004583W WO 2005108044 A1 WO2005108044 A1 WO 2005108044A1
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molding tool
tool according
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PCT/EP2005/004583
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Friedrich Glas
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Friedrich Glas
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    • B29L2031/565—Stoppers or lids for bottles, jars, or the like, e.g. closures for containers

Definitions

  • the invention relates to an injection molding tool consisting of a mold core with an inner core and an outer core, preferably for the production of caps or the like, in particular screw caps, with an imaginary longitudinal axis, the outer core being divided into a shaft and a shaft end, preferably carrying a molding surface , as well as a mold insert with a prechamber bush, which form a cavity with the mold core.
  • the mandrel is made from a raw core.
  • the raw core differs essentially from the finished mold core in that no mold surface corresponding to the desired workpieces has yet been introduced into the outer surface of the shaft end.
  • the raw core does not yet have a pinion or a bearing for rotary movements. These are only inserted into the outer contour of the shaft if necessary, especially when screw caps or objects with an internal thread are to be injected with the finished mandrel. A rotary movement of the mold core is necessary for the production of such molded parts.
  • the finished mandrel is used in injection molding machines, the outer mold surface of the shaft end with a counter tool
  • Half of the machine forms a cavity, i.e. the geometric space, which is the negative equivalent of the finished injection molded part.
  • the injection molding machine injects the prepared plastic mass into the cavity under high pressure and high temperature in a certain time.
  • the molded plastic mass is then cooled, as a result of which the plastic solidifies and the finished injection-molded part, which is also called a molded part or molded part, is formed.
  • the amount of heat given off by the molding compound during solidification is determined by the Inner core discharged in which helical, water-flowing cooling channels are provided.
  • the invention is therefore based on the object of increasing the production output of known injection molding machines.
  • the heat removal is also inhomogeneous. This is due to the different distances of individual areas of the shaft end from the inner core cooling, which leads to different temperature gradients between different areas of the
  • the shaft end is made of copper or a copper-containing alloy is made.
  • the thermal conductivity of copper or copper-containing alloys is significantly higher than that of tool steels and is preferably between 130 and 260 W / mK. This measure according to the invention considerably accelerates the removal of heat from the cavity, which in turn leads to an increase in production output.
  • At least one heat dissipation is provided in or on the shaft, preferably at least partially along the shaft, as a means for dissipating amounts of heat from the shaft end, the heat dissipation with the shaft end at least one
  • the heat dissipation is solid and consists of a material, preferably copper or a copper-containing alloy, which has a higher thermal conductivity than the shaft material, preferably tool steel.
  • the heat is transported through the massive heat conduction along the shaft and can be dissipated further at a point away from the shaft end.
  • the heat dissipation has at least one second heat exchange surface with a fluidic coolant or with cooling fins, preferably with air, at a point remote from the shaft end.
  • the heat dissipation as an inflow and outflow channel for a fluidic coolant is formed and is preferably part of a fluidic cooling circuit.
  • This measure has the advantage that coolant flows through the shaft end, which leads to accelerated cooling of the shaft end and thus to cooling of the outer mold surface.
  • the channels can be in the simplest
  • a particularly small distance between the channels and the outer shaped surface of the shaft end is produced in that the channels are partially molded into a jacket of the shaft end.
  • the channels are also partially integrated into the wall of the shaft. In this way, it is advantageously avoided that disruptive channels have to be attached directly to the outside of the shaft during manufacture.
  • the shaft preferably has a toothed pinion and a bearing for rotary movements about an imaginary longitudinal axis, the inlet and outlet openings of the channels being arranged between the toothed pinion and the shaft end.
  • the shaft preferably has a toothed pinion and a bearing for rotary movements about an imaginary longitudinal axis, the inlet and outlet openings of the channels being arranged between the number pinion and a clamping end of the core.
  • the channels in the shaft end are of helical design.
  • the shaft end and / or the shaft are at least partially constructed in each case from two concentrically arranged sleeves which are connected radially to one another, preferably by means of electron beam welding.
  • the channels are made as recesses in one of the two sleeves. This measure advantageously avoids axial bores in the shaft jacket or in the shaft end.
  • the end face of the shaft is connected to an abutment surface of the shaft end, preferably electron beam welding. This creates a particularly firm connection between the copper-containing shaft end and the shaft made of tool steel.
  • the advantages of a material combination of steel and copper can also be used for the inner core if the inner core is at least partially, preferably in the region of the shaft end, made of copper or a copper-containing alloy.
  • the mold insert is formed from copper or a copper-containing alloy at least in the area adjacent to the cavity.
  • the measure that the prechamber bush and / or a possibly provided sprue bush in the area around the injection nozzle opening has at least one channel for a temperature control medium and that the prechamber bush and / or a possibly provided sprue bush is formed at least in two parts, a first part of the nozzle, preferably made of Tool steel consisting, forms and a second part of a base body of the prechamber bush or a possible sprue bush, preferably consisting of a copper-containing alloy, are used for reliable process control.
  • a first part of the nozzle preferably made of Tool steel consisting
  • forms and a second part of a base body of the prechamber bush or a possible sprue bush preferably consisting of a copper-containing alloy
  • 1 is an axial section of a mandrel with a mold insert
  • Fig. 4 is an axial section of a raw core with fluid cooling and other fluid management and
  • Fig. 5 shows an axial section of a prechamber bush.
  • a mandrel 1 is shown.
  • the mold core 1 is part of an injection mold, not shown, and consists of an inner core 2 and an outer core 3.
  • the illustrated mold core 1 is used for the production of screw caps.
  • the outer core 3 is divided into a shaft 4 and a shaft end 5 which is non-detachably connected to the shaft 4.
  • the shaft end 5 has an outer surface 9 which is designed as a shaped surface 10.
  • the shaped surface 10 is formed in the core shown as a shaped surface for an internal thread in a screw cap injection molded part.
  • the molding surface 10 forms a cavity 12 with a counter tool 11.
  • the injection molding machine not shown, injects a prepared plastic compound into the cavity under high pressure and high temperature in a certain time. This is indicated by arrows 13.
  • helical channels 14 are provided in the inner core 2, through which cooling water is conducted from the clamping end 7 in order to remove amounts of heat from the shaft end 5.
  • the heat conduction of the mandrel is improved in that an inflow channel 15 and an outflow channel 16 for a fluidic coolant are provided as means for dissipating heat quantities.
  • Inflow channel 15 and outflow channel 16 are integrated into a jacket 17 of the shaft end 5 and also into the wall 18 of the shaft 4.
  • the coolant inlet opening 19 and the coolant outlet opening 20 connect the inlet channel 15 and the outlet channel 16 to form a cooling circuit, not shown.
  • a mold insert 11 is assigned to the mold core, which forms with the mold core the cavity 12 which is filled with plastic with each shot of the injection molding machine.
  • This mold insert 11 is also cooled by a fluid. Water is usually used as the fluid. However, the use of oil can also be advantageous for certain plastics.
  • the fluid flows through cooling channels 38, which are provided in the interior of the mold insert 11.
  • the region 39, which adjoins the cavity 12, is formed from copper.
  • the cylindrical seam 40 between the area 39 and the base material 41 of the mold insert 11 is by means of
  • the mold insert 11 is divided into an inner mold insert 43 a and an outer mold insert 43 b.
  • a pinion 21 is provided on the finished mandrel. Through the threaded guide nut 8, the same can be rotated about its longitudinal axis 22.
  • a bearing 23 consisting of a bearing surface 24 and a bearing bush 25 is provided.
  • the bearing 23 designed as a plain bearing is used for guidance of the core 1 with axial movement while it is rotating.
  • the rotational movement is necessary in particular in the production of injection molded parts with an internal thread in order to be able to unscrew the core from the internal thread of the injection molded part after the injection molded part has been completed.
  • An axial movement of the core 1 in the direction of the clamping end 7 is also necessary for this movement.
  • the corresponding slide bearing 26 is used for storage.
  • the raw core already consists of an outer core 3 and a bore 27 for receiving an inner core (not shown).
  • the heat quantity is transported along the heat dissipation 28, which is arranged inside the sleeve 33 of the shaft 4, without fluid.
  • the heat dissipation 28 consists of a copper-containing alloy.
  • the heat dissipation 28 is solid and has a first heat exchange surface 29 with the shaft end 5 and a second heat exchange surface 30 which is in contact, for example, with a cooling circuit or with cooling fins against which air flows.
  • the raw core 1 shown in FIG. 3 has an inflow channel 15 and an outflow channel 16 for a fluidic coolant.
  • the inlet opening 19 and the outlet opening 20 are arranged between the clamping end 7 and the pinion 21.
  • the pinion 21 is not yet completely formed in the raw core 1, but only consists of a section of the shaft 4 with an enlarged diameter, since the pinion 21 is introduced into the raw core only when required. It is the same with the bearing 23.
  • the channels 15, 16 are inside the jacket 17 of the Shaft end 5 and arranged within the wall 18 of the shaft 4. In the shaft end 5, the channels 15, 16 are of helical design, as a result of which a uniform removal of heat is distributed over the entire shaft end 5.
  • the shaft end 5 is constructed from two concentrically arranged sleeves 31, 32, the channels 15, 16 being introduced into the inner sleeve 31 in a helical shape. With the inner sleeve 31, the sleeve 32 arranged concentrically therewith is through
  • the shaft 4 also consists of two concentrically arranged sleeves 33, 34.
  • the channels 15, 16 are introduced into the inner sleeve 33, whereupon the outer sleeve 34 arranged concentrically thereto is also connected to the inner sleeve 33 by means of electron beam welding.
  • the raw core 1 shown in FIG. 4 differs from the raw core shown in FIG. 3 in that the inlet opening 19 and the outlet opening 20 of the inflow channel 15 and the outflow channel 16 are arranged between the pinion 21 and the shaft end 5. It can also be seen in FIG. 4 that the shaft end 5 is constructed from sleeves 31 and 32 and that, analogously to this, part of the shaft 4 is constructed from the concentric sleeves 33 and 34, all sleeves being by means of
  • Electron beam welding are interconnected. It can also be seen in FIG. 4 that the end face 35 of the shaft 4 is connected to a stop face of the shaft end 5 by means of electron beam welding.
  • Figure 5 shows an axial section through a prechamber bush.
  • a heating / cooling medium flows through one or more channels 44.
  • the nozzle 46 with nozzle opening 37 is made of tool steel manufactured, while the surrounding base body 47 consists of a copper-containing alloy and can be tempered via channels 44 through which the medium flows.
  • the base body is divided and joined to the outer base body part in surface 49 by suitable methods.
  • the nozzle 46 is preferably connected to the base body by electron beam welding.
  • the machine nozzle lies on the collar.
  • a basic analog design is also advantageous for sprue bushings, such as those found in heating duct systems with mold nests.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft Spritzgusswerkzeug bestehend aus einem Formeinsatz (11) mit einer Vorkammerbuchse (42), sowie einem Formkern eines Spritzgusswerkzeugs bestehend aus einem Innenkern (2) und einem Außenkern (3), vorzugsweise für die Herstellung von Kappen oder dergleichen, insbesondere Schraubkappen, mit einer gedachten Längsachse, wobei der Außenkern sich gliedert in einen Schaft (4) und ein, vorzugsweise eine Formfläche tragendes, Schaftende (5). Zur Erhöhung der Produktivität einer Spritzgußmaschine ist vorgesehen, daß im Aussenkern Mittel (16, 28) zur Ableitung von Wärmemengen aus dem Schaftende und/oder in dem Formeinsatz (11) und/oder in der Vorkammerbuchse Mittel zur Ableitung von Wärmemengen vorgesehen sind.

Description

Spritzgußwerkzeug BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft ein Spritzgußwerkzeug bestehend aus einem Formkern mit einem Innenkern und einem Außenkem, vorzugsweise für die Herstellung von Kappen oder dergleichen, insbesondere Schraubkappen, mit einer gedachten Längsachse, wobei der Außenkern sich gliedert in einen Schaft und ein, vorzugsweise eine Formfläche tragendes, Schaftende, sowie einem Formeinsatz mit einer Vorkammerbuchse, die mit dem Formkern eine Kavität bilden.
Der Formkern wird aus einem Rohkern gefertigt. Der Rohkern unterscheidet sich im wesentlichen vom fertigen Formkern dadurch, dass in die Außenfläche des Schaftendes noch keine der gewünschten Werkstücke entsprechende Formfläche eingebracht ist. Weiterhin weist der Rohkern im Gegensatz zum fertigen Formkern noch kein Zahnritzel, sowie kein Lager für Drehbewegungen auf. Diese werden lediglich bei Bedarf in die Außenkontur des Schaftes eingebracht, insbesondere dann, wenn mit dem fertigen Formkern Schraubkappen oder Gegenstände mit Innengewinde gespritzt werden sollen. Für die Fertigung solcher Spritzteile ist eine Drehbewegung des Formkern notwendig. Der fertige Formkern wird in Spritzgießmaschinen eingesetzt, wobei die äußere Formfläche des Schaftendes mit einem Gegenwerkzeug einer
Maschinenhälfte eine Kavität bildet, also den geometrischen Raum, der die negative Entsprechung de fertigen Spritzgießteils ist. Die Spritzgießmaschine spritzt die aufbereitete Kunststoffmasse unter hohem Druck und hoher Temperatur in einer bestimmten Zeit in die Kavität. Daraufhin erfolgt eine Abkühlung der geformten Kunststoffmasse, wodurch der Kunststoff erstarrt und das fertige Spritzgießteil, das auch Formteil oder Spritzling genannt wird, gebildet wird. Die von der Formmasse beim Erstarren abgegebene Wärmemenge wird über den Innenkern abgeführt in dem wendeiförmige, wasserdurchflossene Kühlkanäle vorgesehen sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde die Fertigungsleistung bekannter Spritzgießmaschinen zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Kern dadurch gelöst, dass im Außenkern Mittel zur Ableitung von Wärmemengen aus dem Schaftende und/oder in dem Formeinsatz und/oder in der Vorkammerbuchse Mittel zur Ableitung von Wärmemengen vorgesehen sind. Überraschenderweise kann schon durch eine dieser Maßnahmen die Schussfolge der Spritzgießmaschine verkürzt werden. Die Produktivität steigt entsprechend. Dieser Effekt lässt sich insbesondere dadurch erklären, dass der Wärmemengenabtransport wesentlich schneller erfolgen kann, was allein schon auf die räumliche Nähe von Außenkern zur Außenfläche des Schaftendes zurückzuführen ist. Aufgrund der teilweise erheblichen Dicke des Außenkerns erfolgt der
Wärmemengenabtransport aus dem Schaftende zeitlich verzögert. Der Wärmemengenabtransport erfolgt auch inhomogen. Dies ist auf die unterschiedlichen Abstände einzelner Bereiche des Schaftendes von der Innenkernkühlung zurückzuführen, was zu unterschiedlichen Temperaturgradienten zwischen unterschiedlichen Bereichen der
Außenfläche des Schaftendes und der Innenkernkühlung führt. Analoge Funktionsprinzipien werden bei den übrigen Maßnahmen vermutet.
Weiterhin ermöglicht das Vorsehen von Mitteln zur Ableitung von Wärmemengen im Außenkern eine homogenere Ableitung der Wärmemengen, wodurch die Qualität des Spritzgießteils aufgrund der gleichmäßigeren Materialabkühlung wesentlich erhöht wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Schaftende aus Kupfer oder einer kupferhaltigen Legierung gefertigt ist. Die Wärmeleitfähigkeit von Kupfer oder kupferhaltigen Legierungen ist im Vergleich zu Werkzeugstählen wesentlich höher und beträgt vorzugsweise zwischen 130 und 260 W/mK. Diese erfindungsgemäße Maßnahme beschleunigt den Abtransport von Wärmemengen aus der Kavität erheblich, was wiederum zu einer Erhöhung der Produktionsleistung führt.
Es ist zweckmäßig, dass als Mittel zur Ableitung von Wärmemengen aus dem Schaftende mindestens eine Wärmeableitung im oder am Schaft, vorzugsweise zumindest teilweise entlang des Schaftes vorgesehen ist, wobei die Wärmeableitung mit dem Schaftende mindestens eine
Wärmeaustauschfläche aufweist. Die Wärmemengen werden also entlang des Schaftes abtransportiert, was zu einer beschleunigten Abkühlung des Schaftendes führt. Je größer die Wärmeaustauschfläche ausgebildet ist, desto schneller erfolgt der Wärmeaustausch.
Um einen Wärmemengenabtransport ohne Materialtransport bereitstellen zu können, ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Wärmeableitung massiv ausgebildet ist, und aus einem Material besteht, vorzugsweise aus Kupfer oder einer kupferhaltigen Legierung, das eine höhere Wärmeleitfähigkeit als das Schaftmaterial, vorzugsweise Werkzeugstahl, aufweist. Die Wärmemengen werden durch die massive Wärmeleitung entlang des Schaftes transportiert und können an einer von dem Schaftende entfernten Stelle weiter abgeführt werden.
In Ausgestaltung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Wärmeableitung an einer von dem Schaftende entfernten Stelle zumindest eine zweite Wärmetauschfläche mit einem fluidischen Kühlmittel oder mit, vorzugsweise mit Luft angeströmten, Kühlrippen, aufweist.
Ein noch verbesserter Wärmemengenabtransport wird dadurch gewährleistet, dass die Wärmeableitung als Zufluss- und Abflusskanal für ein fluidischen Kühlmittel ausgebildet und vorzugsweise Teil eines fluidischen Kühlkreislaufes ist. Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass das Schaftende von Kühlmittel durchflössen ist, was zu einer beschleunigten Abkühlung des Schaftendes und damit zur Kühlung der äußeren Formfläche führt. Dabei können die Kanäle in der einfachsten
Ausgestaltungsform mit Leitungswasser durchflössen sein. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Kanäle Teil eines Kühlkreislaufes sind.
Ein besonders geringer Abstand zwischen Kanälen und äußerer Formfläche des Schaftendes wird dadurch hergestellt, dass die Kanäle teilweise in einem Mantel des Schaftendes eingeformt sind.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kanäle auch teilweise in die Wand des Schaftes integriert sind. Hierdurch wird mit Vorteil vermieden, dass bei der Fertigung störende Kanäle unmittelbar an der Außenseite des Schaftes angebracht werden müssen.
Es ist von Vorteil, dass der Schaft vorzugsweise ein Zahnritzel sowie ein Lager für Drehbewegungen um eine gedachte Längsachse aufweist, wobei die Ein- und Austrittsöffnungen der Kanäle zwischen Zahnritzel und Schaftende angeordnet sind.
Es ist jedoch gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ebenfalls vorgesehen, dass der Schaft vorzugsweise ein Zahnritzel sowie ein Lager für Drehbewegungen um eine gedachte Längsachse aufweist, wobei die Ein- und Austrittsöffnungen der Kanäle zwischen Zahlritzel und einem Einspannende des Kern angeordnet sind.
Ein besonders homogener Wärmemengenabtransport wird dadurch sichergestellt, dass die Kanäle im Schaftende wendeiförmig ausgebildet sind. Es ist fertigungstechnisch von großem Vorteil, dass das Schaftende und/oder der Schaft zumindest jeweils teilweise aus zwei konzentrisch angeordneten Hülsen aufgebaut sind, die radial miteinander, vorzugsweise mittels Elektronenstrahlschweißen, verbunden sind. Dabei sind die Kanäle als Ausnehmungen in eine der beiden Hülsen eingebracht. Durch diese Maßnahme können axiale Bohrungen im Schaftmantel oder im Schaftende mit Vorteil vermieden werden.
Es ist von besonderem Vorteil, dass die Stirnfläche des Schaftes mit einer Anschlagfläche des Schaftendes, vorzugsweise Elektronenstrahlschweißen verbunden ist. Hierdurch wird eine besonders feste Verbindung zwischen kupferhaltigem Schaftende und dem Schaft aus Werkzeugstahl geschaffen.
Die Vorteile einer Werkstoffkombination von Stahl und Kupfer können auch für den Innenkern genutzt werden, wenn der Innenkern mindestens teilweise, vorzugsweise im Bereich des Schaftendes, aus Kupfer oder einer kupferhaltigen Legierung geformt ist.
Dasselbe gilt sinngemäß für die Maßnahme, daß der Formeinsatz mindestens im Bereich, der an die Kavität angrenzt, aus Kupfer oder einer kupferhaltigen Legierung geformt ist.
Die Maßnahme, dass die Vorkammerbuchse und/oder eine etwaig vorgesehene Angußbuchse im Bereich um die Einspritzdüsenöffnung mindestens einen Kanal für ein Temperiermedium aufweist und dass die Vorkammerbuchse und/oder eine etwaig vorgesehene Angußbuchse mindestens zweiteilig ausgebildet ist, wobei ein erstes Teil die Düse, vorzugsweise aus Werkzeugstahl bestehend, bildet und ein zweites Teil einen Grundkörper der Vorkammerbuchse oder einer etwaig vorgesehenen Angußbuchse, vorzugsweise aus einer kupferhaltigen Legierung bestehend, dienen einer sicheren Prozessführung. Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert.
Die Figuren der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen Axialschnitt eines Formkerns mit Formeinsatz,
Fig. 2 einen Axialschnitt eines Rohkerns mit Wärmeableitung ohne Fluid,
Fig. 3 einen Axialschnitt eines Rohkerns mit fluidischer Kühlung,
Fig. 4 einen Axialschnitt eines Rohkerns mit fluidischer Kühlung und anderer Fluidführung und
Fig. 5 einen Axialschnitt einer Vorkammerbuchse.
In Fig. 1 ist ein Formkern 1 dargestellt. Der Formkern 1 ist Teil eines nicht dargestellten Spritzgießwerkzeugs und besteht aus einem Innenkern 2 und einem Außenkern 3. Der dargestellte Formkern 1 wird für die Herstellung von Schraubkappen eingesetzt. Der Außenkern 3 gliedert sich in einen Schaft 4 und einem mit dem Schaft 4 unlösbar verbundenen Schaftende 5. An dem dem Schaftende 5 gegenüberliegenden Ende 6 des Kerns 1 liegt das Einspannende 7 mit Gewindemutter 8 zum Einspannen des Kerns 1 in eine nicht dargestellte Spritzgussmaschine.
Das Schaftende 5 weist eine Außenfläche 9 auf, die als Formfläche 10 ausgebildet ist. Die Formfläche 10 ist bei dem gezeigten Kern als Formfläche für ein Innengewinde in einem Schraubkappenspritzgießteil ausgeformt. Die Formfläche 10 bildet mit einem Gegenwerkzeug 11 eine Kavität 12. Die nicht dargestellte Spritzgießmaschine spritzt eine aufbereitete Kunststoffmasse unter hohem Druck und hoher Temperatur in einer bestimmten Zeit in die Kavität. Dies ist durch Pfeile 13 angedeutet. In Fig. 1 ist zu erkennen, dass im Innenkern 2 wendeiförmige Kanäle 14 vorgesehen sind, durch die vom Einspannende 7 her Kühlwasser geleitet wird, um Wärmemengen aus dem Schaftende 5 abzuführen.
Erfindungsgemäß wird die Wärmeleitung des Formkerns dadurch verbessert, dass als Mittel zur Ableitung von Wärmemengen ein Zuflusskanal 15 und ein Abflusskanal 16 für ein fluidisches Kühlmittel vorgesehen sind. Zuflusskanal 15 wie auch Abflusskanal 16 sind in einen Mantel 17 des Schaftendes 5 als auch in die Wand 18 des Schaftes 4 integriert. Die Kühlmitteleintrittsöffnung 19 und die Kühlmittelaustrittsöffnung 20 verbinden Zuflusskanal 15 und Abflusskanal 16 zu einem nicht dargestellten Kühlkreislauf.
Dem Formkern ist ein Formeinsatz 11 zugeordnet, der mit dem Formkern die Kavität 12 bildet, die bei jedem Schuß der Spritzgießmaschine mit Kunststoff gefüllt wird. Auch dieser Formeinsatz 11 ist durch ein Fluid gekühlt. Als Fluid wird meist Wasser verwendet. Es kann aber auch bei bestimmten Kunststoffen die Verwendung von Öl vorteilhaft sein. Das Fluid durchströmt Kühlkanäle 38, die im Inneren des Formeinsatzes 11 vorgesehen sind. Der Bereich 39, der an die Kavität 12 angrenzt, ist aus Kupfer geformt. Die zylindrische Naht 40 zwischen Bereich 39 und Grundwerkstoff 41 des Formeinsatzes 11 ist mittels
Elektronenstrahlschweißen hergestellt. In Figur 1 ist der Formeinsatz 11 in einen inneren Formeinsatz 43 a und einen äußeren Formeinsatz 43 b geteilt.
Am fertigen Formkern ist ein Zahnritzel 21 vorgesehen. Durch die Gewindeleitmutter 8 kann derselbe um seine Längsachse 22 gedreht werden. Neben dem Zahnritzel 21 in Richtung Schaftende 4 ist ein Lager 23, bestehend aus einer Lagerfläche 24 und einer Lagerbuchse 25 vorgesehen. Das als Gleitlager ausgebildete Lager 23 dient zur Führung des Kerns 1 bei axialer Bewegung während er rotiert. Die Rotationsbewegung ist insbesondere bei der Fertigung von Spritzgießteilen mit Innengewinde notwendig, um den Kern nach Fertigstellung des Spritzgießteils aus dem Innengewinde des Spritzgießteils herausdrehen zu können. Für diese Bewegung ist auch eine axiale Bewegung des Kerns 1 in Richtung Einspannende 7 notwendig. Zur Lagerung dient das entsprechende Gleitlager 26.
In den Fig. 2 bis 4 ist nicht der fertige Formkern 1 , sondern das Rohteil eines Außenkerns 3 dargestellt. Dies ist vor allem daran zu erkennen, dass die Außenfläche 9 des Schaftendes 5 keine Konturen aufweist, also nicht als Formfläche ausgebildet ist. Die Einformung der geometrischen Konturen muss erst noch erfolgen. Schon der Rohkern besteht aus einem Außenkern 3 und einer Bohrung 27 zur Aufnahme eines nicht dargestellten Innenkerns. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiels erfolgt der Wärmemengenabtransport entlang der Wärmeableitung 28, die innerhalb der Hülse 33 des Schaftes 4 angeordnet ist, ohne Fluid. Die Wärmeableitung 28 besteht aus einer kupferhaltigen Legierung. Die Wärmeableitung 28 ist massiv ausgebildet und weist eine erste Wärmetauschfläche 29 mit dem Schaftende 5 auf und eine zweite Wärmetauschfläche 30, welche beispielsweise in Kontakt mit einem Kühlkreislauf oder mit Luft angeströmten Kühlrippen steht.
Der in Fig. 3 dargestellte Rohkern 1 weist einen Zuflusskanal 15 und einen Abflusskanal 16 für ein fluidisches Kühlmittel auf. Die Eintrittsöffnung 19, sowie die Austrittsöffnung 20 sind zwischen Einspannende 7 und Zahnritzel 21 angeordnet. Das Zahnritzel 21 ist beim Rohkern 1 noch nicht komplett ausgeformt, sondern besteht lediglich aus einem durchmesservergrößerten Abschnitt des Schaftes 4, da das Zahnritzel 21 nur bei Bedarf in den Rohkern eingebracht wird. Genauso verhält es sich mit dem Lager 23. Die Kanäle 15, 16 sind innerhalb des Mantels 17 des Schaftendes 5 und innerhalb der Wand 18 des Schaftes 4 angeordnet. Im Schaftende 5 sind die Kanäle 15, 16 wendeiförmig ausgebildet, wodurch ein gleichmäßiger Wärmemengenabtransport verteilt über das gesamte Schaftende 5 erreicht wird.
Das Schaftende 5 ist aus zwei konzentrisch angeordneten Hülsen 31 , 32 aufgebaut, wobei die Kanäle 15, 16 wendeiförmig in die innenliegende Hülse 31 eingebracht sind. Mit der innenliegenden Hülse 31 ist die konzentrisch dazu angeordnete Hülse 32 durch
Elektronenstrahlschweißen verbunden. Der Schaft 4 besteht ebenfalls aus zwei konzentrisch angeordneten Hülsen 33, 34. Die Kanäle 15, 16 sind in die innenliegende Hülse 33 eingebracht, woraufhin die konzentrisch dazu angeordnete äußere Hülse 34 ebenfalls mittels Elektronenstrahlschweißen mit der inneren Hülse 33 verbunden ist.
Der in Fig. 4 dargestellte Rohkern 1 unterscheidet sich von dem in Fig. 3 dargestellten Rohkern dadurch, dass die Eintrittsöffnung 19 und die Austrittsöffnung 20 des Zuflusskanals 15 und des Abflusskanals 16 zwischen Zahnritzel 21 und Schaftende 5 angeordnet sind. Zu erkennen ist auch in Fig. 4, dass das Schaftende 5 aus Hülsen 31 und 32 aufgebaut ist und dass analog dazu ein Teil des Schaftes 4 aus den konzentrischen Hülsen 33 und 34 aufgebaut ist, wobei alle Hülsen mittels
Elektronenstrahlschweißen miteinander verbunden sind. Weiterhin ist in Fig. 4 zu erkennen, dass die Stirnfläche 35 des Schaftes 4 mit einer Anschlagfläche des Schaftendes 5 mittels Elektronenstrahlschweißen verbunden ist.
Figur 5 zeigt einen Axialschnitt durch eine Vorkammerbuchse. Im
Unterschied zu der in Figur 1 dargestellten Vorkammerbuchse ist sie in Figur 5 temperiert. Ein Wärme-/Kühlmedium durchströmt ein oder mehrere Kanäle 44. Die Düse 46 mit Düsenöffnung 37 ist aus Werkzeugstahl gefertigt, während der umliegende Grundkörper 47 aus einer kupferhaltigen Legierung besteht und über mediumdurchflossene Kanäle 44 temperierbar ist. Zur Herstellung der Kanäle ist der Grundkörper geteilt und mit dem äußeren Grundkörperteil in der Fläche 49 durch geeignete Verfahren zusammengefügt. Die Düse 46 ist vorzugsweise durch eine Elektronenstrahlschweißung mit dem Grundkörper verbunden.
Für den Spritzvorgang legt sich die nicht dargestellte Maschinendüse an den Bund an. Eine prinzipielle analoge Gestaltung ist auch für Angußbuchsen vorteilhaft, wie sie in Heizkanalsystemen bei Formnestern vorhanden sind.
BEZUGSZEICHENLISTE
Spritzgußwerkzeug
Innenkern
Außenkern
Schaft
Schaftende
Ende des Kerns
Einspannende
Gewindeleitmutter
Außenfläche
Formfläche
Formeinsatz
Kavität
Einspritzrichtung
Kanäle im Innenkern
Zuflußkanal
Abflußkanal
Mantel des Schaftendes
Wand des Schaftes
Eintrittsöffnung
Austrittsöffnung
Zahnritzel
Längsachse
Lager Lagerfläche Lagerbuchse Gleitlager Bohrung Wärmeableitung erste Wärmetauschfläche zweite Wärmetauschfläche Hülse Hülse Hülse Hülse Stirnfläche Anschlagfläche Einspritzdüsenöffnung Kühlkanäle Bereich Naht Grundwerkstoff Vorkammerbuchse a) innerer Formeinsatz b) äußerer Formeinsatz Kanäle Kanäle Düse Grundkörper äußeres Grundkörperteil Fläche Elektronenstrahlschweißung Bund

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Spritzgußwerkzeug bestehend aus einem Formkern mit einem Innenkern und einem Außenkern, vorzugsweise für die Herstellung von Kappen oder dergleichen, insbesondere Schraubkappen, mit einer gedachten Längsachse, wobei der Außenkern sich gliedert in einen Schaft und ein, vorzugsweise eine Formfläche tragendes, Schaftende, sowie einem Formeinsatz mit einer Vorkammerbuchse, die mit dem Formkern eine Kavität bilden, dadurch gekennzeichnet, dass im Außenkern (3) Mittel (16, 28) zur Ableitung von Wärmemengen aus dem Schaftende (5) und/oder in dem Formeinsatz und/oder in der Vorkammerbuchse Mittel zur Ableitung von Wärmemengen vorgesehen sind.
2. Spritzgußwerkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Schaftende (5) aus Kupfer oder einer kupferhaltigen Legierung gefertigt ist.
3. Spritzgußwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel (16,28) zur Ableitung von Wärmemengen aus dem Schaftende (5) mindestens eine Wärmeableitung (28) im oder am Schaft (4), vorzugsweise zumindest teilweise entlang des Schaftes (4), vorgesehen ist, wobei die Wärmeableitung (28) mit dem Schaftende (5) mindestens eine erste Wärmetauschfläche (29) aufweist.
4. Spritzgußwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeableitung (28) massiv ausgebildet ist und aus einem Material besteht, vorzugsweise aus Kupfer oder einer kupferhaltigen Legierung, dass eine höhere Wärmeleitfähigkeit als das Schaftmaterial, vorzugsweise Werkzeugstahl, aufweist.
5. Spritzgußwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeableitung (28) an einer von dem Schaftende (5) entfernten Stelle zumindest eine zweite Wärmetauschfläche (30) mit einem fluidischen Kühlmittel oder mit, vorzugsweise mit Luft angeströmten, Kühlrippen aufweist.
6. Spritzgußwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeableitung (28) als Zufluss- (15) und Abflußkanal (16) für ein fluidisches Kühlmittel ausgebildet und vorzugsweise Teil eines fluidischen Kühlkreislaufes ist und/oder die Kanäle (14) teilweise in einen Mantel des Schaftendes eingeformt sind und/oder die Kanäle (14) teilweise in der Wand des Schaftes (4) integriert sind.
7. Spritzgußwerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (4) vorzugsweise ein Zahnritzel (21 ) sowie ein Lager (23) für Drehbewegungen um seine gedachte Längsachse aufweist und die Ein- (19) und Austrittsöffnungen (20) der Kanäle (14) zwischen Zahnritzel und Schaftende oder zwischen Zahnritzel und einem Einspannende des Kerns angeordnet sind.
8. Spritzgußwerkzeug nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (14) im Schaftende (5) wendeiförmig ausgebildet sind.
9. Spritzgußwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaftende und/oder der Schaft zumindest jeweils teilweise aus zwei konzentrisch angeordneten Hülsen aufgebaut sind, die radial miteinander, vorzugsweise mittels Elektronenstrahlschweißen, verbunden sind.
10. Spritzgußwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche des Schaftes (4) mit einer Anschlagfläche des Schaftendes (5), vorzugsweise mittels Elektronenstrahlschweißen, verbunden ist.
11. Spritzgußwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenkern mindestens teilweise, vorzugsweise im Bereich des Schaftendes, aus Kupfer oder einer kupferhaltigen Legierung geformt ist.
12. Spritzgußwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Formeinsatz (43) mindestens im Bereich (39), der an die Kavität (12) angrenzt, aus Kupfer oder einer kupferhaltigen Legierung geformt ist und/oder
Kühlkanäle (44) für ein Kühlmedium aufweist.
13. Sp tzgußwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammerbuchse (42) und/oder eine etwaig vorgesehene Angußbuchse im Bereich um die Einspritzdüsenöffnung (37) mindestens einen Kanal (45) für ein Temperiermedium aufweist.
14. Spritzgußwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammerbuchse (42) und/oder eine etwaig vorgesehene Angußbuchse mindestens zweiteilig ausgebildet ist, wobei ein erstes Teil die Düse (46) , vorzugsweise aus Werkzeugstahl bestehend, bildet und ein zweites Teil (47) einen Grundkörper der Vorkammerbuchse (42) oder einer etwaig vorgesehenen Angußbuchse bildet, vorzugsweise aus einer kupferhaltigen Legierung bestehend.
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