WO2017198340A1

WO2017198340A1 - Heisskanalsystem und damit verbundene düsenspitzenheizeinrichtungen

Info

Publication number: WO2017198340A1
Application number: PCT/EP2017/000611
Authority: WO
Inventors: Christian Slisse; George Olaru; Satinder Singh
Original assignee: Otto Männer Innovation GmbH
Priority date: 2016-05-19
Filing date: 2017-05-19
Publication date: 2017-11-23
Also published as: DE112017002516A5; DE102016208679A1

Abstract

Eine Heißkanal-Spritzgießvorrichtung weist eine Vielzahl von Heißkanaldüsen auf, die einen Düsenkörper, eine Düsenspitze und erste Heizeinrichtungen aufweisen, die mit dem Düsenkörper verbunden sind. Eine Vielzahl von Wärmeverteilerbuchsen sind thermisch mit den Düsenspitzen verbunden, welche jede Düsenspitze umgeben und die Wärme von einer zweiten und separaten Heizeinrichtung auf und entlang der Düsenspitzen verteilen. Die von der ersten und zweiten Heizeinrichtung erzeugte Temperatur wird von einem ersten Thermoelement und von einem zweiten Thermoelement gemessen. Eine Steuereinrichtung wird zum jederzeit voneinander unabhängigen Einstellen der Temperatur der ersten Heizeinrichtung und der zweiten Heizeinrichtung verwendet. Die zweite Heizeinrichtung wird verwendet, um entweder i) eine kältere Schmelze zu schmelzen, die sich um die Düsenspitze gesammelt hat oder ii) die Temperatur der Düsenspitze unterschiedlich von einer Düse zur nächsten zu ändern.

Description

Otto Männer Innovation GmbH,

Bahlingen am Kaiserstuhl

Heißkanalsystem und damit verbundene Düsenspitzenheizeinrichtungen

Die Offenbarung betrifft Heißkanaldüsen zum Spritzgießen und damit verbundene

Heizeinrichtungen zum Steuern der Temperatur der Heißkanaldüsen.

Heißkanal-Spritzgießsysteme sind gut bekannt. Abhängig von der Anwendung und anderen Betrachtungen können Heißkanalsysteme als thermisch geregelte Düsen oder als

Nadelventildüsen verwendet werden.

Die bekannten thermisch geregelten Düsen oder Nadelventildüsen arbeiten für einige gießbare Teile, für einige Kunststoffwerkstoffe und für einige Anwendungen einwandfrei. Dennoch sind die bekannten Heißkanaldüsen für viele praktische Anwendungen und Situationen unterschiedlich gestaltet, um für eine verbesserte Steuerung des Wärmeprofils entlang der Düse und speziell in den Bereichen um das Ende der Düsenspitze und in der Nähe der Formanschnittöffnung zu sorgen.

Während des Spritzgießens ist der Düsenspitzenbereich generell kälter als der mittlere Bereich der Düse, aufgrund von Wärmeverlusten an die Form in der Nähe der

Formhohlraumöffnung, wo die Düsenspitze angeordnet ist. Infolgedessen ist eine

Schmelzevorkammer einer Düse beispielsweise kälter als der Schmelzekanal. Falls die Temperatur im Schmelzekanal in einigen Bereichen zu niedrig ist, beispielsweise im Bereich der Kontaktfläche zwischen der Düsenspitze und der Formhohlraumöffnung, können sich verschiedene Prozessprobleme ergeben, wie zum Beispiel Schwierigkeiten mit der

Inbetriebnahme oder mit Farbwechseln. In gleicher weise können sich Probleme mit der Qualität des gegossenen Produkts ergeben, wie beispielsweise ein Aufbau der

Anschnitt Öffnung oder Einschlüsse von„Chips" von vorzeitig erstarrter Schmelze. Hiervon ausgehend besteht ein Bedarf, die oben genannten und vergleichbare

Heißkanaldüsen für Anwendungen weiter zu verbessern, die einen schnelleren Farbwechsel zwischen Chargen von Gussteilen erfordern, um den Werkstoffverlust zu verringern und die Produktivität zu steigern.

Es besteht ein Bedarf, die oben genannten und vergleichbare Heißkanaldüsen für

Anwendungen weiter zu verbessern, die präzise und visuell ästhetische Gussteile erfordern, um die Zahl beanstandeter Gussteile zu reduzieren und auch um die Anforderungen einer Anwendung oder eines Kunden zu erfüllen.

Es besteht ein Bedarf, die oben genannten und vergleichbare Heißkanaldüsen weiter für Anwendungen zu verbessern, die ein ausgeglicheneres Wärmeprofil entlang der Düse erfordern, um Gussteile aus verschiedenen Werkstoffen gießen zu können, welche ein größeres Betriebsfenster der Düse erfordern.

Um Beschränkungen des Stands der Technik zu überwinden, weist eine Spritzgießvorrichtung gemäß der Erfindung einen Verteiler mit einem Verteilereinlass zum Aufnehmen von geschmolzenem Kunststoff oder Harzwerkstoff und einer Vielzahl von Verteilerauslässen auf. Die Spritzgießvorrichtung weist eine Vielzahl von mit den Verteilerauslässen verbundenen Heißkanaldüsen auf, welche in einzelnen Öffnungen einer Formplatte angeordnet sind. Jede Heißkanaldüse weist einen Düsenkörper und eine Düsenspitze auf. Die Heißkanaldüse weist ferner eine erste mit dem Düsenkörper verbundene Heizeinrichtung und ein erstes

Thermoelement zum Erfassen einer von der ersten Heizeinrichtung erzeugten Wärmemenge auf.

Die Spritzgießvorrichtung weist ferner eine Vielzahl von zweiten Heizeinrichtungen auf, wobei jede eine Düsenspitze umgibt, die zweiten Heizeinrichtungen sind separat und unabhängig von den ersten Heizeinrichtungen. Die Spritzgießvorrichtung weist auch eine Vielzahl von Wärmeverteilerbuchsen auf, die thermisch mit den Düsenspitzen verbunden sind. Die

Wärmeverteilerbuchsen sind ausgeführt, jede Düsenspitze vollständig zu umgeben und die

Wärme von den zweiten Heizeinrichtungen auf und entlang der Düsenspitzen zu verteilen. Die Wärmeverteilerbuchse kann als Haltebuchse ausgeführt sein, beispielsweise zum Halten einer Heizeinrichtung oder von Heizeinrichtungen. Eine solche Haltebuchse/ Verteilerbuchse kann auch weitere Funktionen vorsehen wie zum Beispiel als Montageelement für ein oder mehrere Elemente der Düse zu dienen. Abhängig von der Ausführungsform kann die zweite Heizeinrichtung als separate Heizeinrichtung oder als kombinierte Heizeinrichtung ausgeführt sein. Die Verteilerbuchsen können aus einer Vielzahl von Werkstoffen hergestellt sein, welche unterschiedliche Wärmeleitfähigkeiten aufweisen, um die Wärmeübertragung zur Düsenspitze zu erhöhen. Die Verteilerbuchse kann daher aus einem ersten Werkstoff hergestellt sein, der Kupfer in Kombination mit anderen Werkstoffen aufweist. Die Verteilerbuchse kann daher aus einem zweiten Werkstoff hergestellt sein, der Aluminium in Kombination mit anderen

Werkstoffen aufweist.

Die Spritzgießvorrichtung weist ferner eine Vielzahl von mit den Düsen verbundenen

Düsendichtungen auf. Jede Düsendichtung berührt einen Formhohlraumblock und bietet dabei eine Abdichtung und eine Ausrichtung der Düse gegenüber der Formhohlraumöffnung. Die Düsendichtungen begrenzen ferner eine Wärmeübertragung von der Düse zum

Formhohlraumblock, wenn die zweite Heizeinrichtung aktiviert ist. Die Spritzgießvorrichtung weist auch eine Steuereinrichtung auf, die eingerichtet ist, Temperaturdaten vom ersten Thermoelement und vom zweiten Thermoelement zu empfangen, um die erste

Heizeinrichtung und die zweite Heizeinrichtung unabhängig voneinander einzustellen.

Die Wärmemenge der zweiten Heizeinrichtung wird insbesondere von einem zweiten

Thermoelement gemessen, wobei die Wärmemenge unabhängig über eine Steuereinrichtung der Spritzgießmaschine einstellbar ist. Die Wärmemenge für jede Düsenspitze wird eingestellt zum Ausgleichen des Wärmeverlusts an die Gießform in der Nähe der

Formhohlraumöffnungen.

Die zweite Heizeinrichtung wird verwendet, um entweder i) eine kühlere Schmelze zu schmelzen, die sich um die Düsenspitze gesammelt hat oder ii) die Temperatur der

Düsenspitze unterschiedlich von einer Düse zur nächsten zu ändern.

Die Düsendichtung kann aus einem Werkstoff hergestellt sein, der i) eine geringere

thermische Leitfähigkeit aufweist, als der Werkstoff der Düsenspitze, um eine thermische Isolierung der Spitze gegenüber einem Formhohlraumblock vorzusehen oder ii) die gleiche thermische Leitfähigkeit aufweist, als der Werkstoff der Düsenspitze.

Bei einer Ausführungsform ist die Heißkanaldüse eine thermisch geregelte Düse, und die zweite Heizeinrichtung ist ausgeführt, während eines einzelnen Einspritzzyklus die

Düsenspitze jeder Düse auf verschiedene Temperaturen aufzuheizen, um Wärmeverlustunterschiede von einem Formhohlraum zum anderen auszugleichen. Dabei wird auch der Schmelzekanal der Düsenspitze und ein unterer Bereich der Ventilnadel geheizt. Ebenso kann jede zweite Heizeinrichtung eingestellt werden, um das Wärmeprofil von jeder Düse unabhängig zu optimieren oder um die ästhetische Ansicht oder Aussehen des

Gussteils im Bereich des Formanschnitts zu verbessern.

Bei einer anderen Ausführungsform ist die Heißkanaldüse eine Nadelventildüse und die zweite Heizeinrichtung ist ausgeführt, während eines einzelnen Einspritzzyklus die

Düsenspitze und die Ventilnadel jeder Düse auf verschiedene Temperaturen aufzuheizen, um Wärmeverlustunterschiede auszugleichen, die durch thermische Unterschiede zwischen den Düsenspitzen und Ventilnadeln von einem Formhohlraum zum anderen verursacht werden. Dabei wird auch der Schmelzekanal der Düsenspitze und ein unterer Bereich der Ventilnadel geheizt. Ebenso kann jede zweite Heizeinrichtung eingestellt werden, um das Wärmeprofil von jeder Düse unabhängig zu optimieren oder um die ästhetische Ansicht oder Aussehen des Gussteils im Bereich des Formanschnitts zu verbessern.

Die Erfindung wie oben beschrieben ist mit Bezug auf Heißkanaldüsen in Form von thermisch geregelten Düsen (auch bekannt als thermisch verschließende Düsen) oder in Form von Nadelventildüsen (auch bekannt als nadelverschließende Düsen oder Nadelverschlussdüsen) anwendbar. Die Erfindung ist ferner anwendbar für eine Spritzgießvorrichtung, die

Heißkanaldüsen aufweist, bei welchen die Düsenspitze integral mit dem Düsenkörper ausgebildet ist oder wobei die Düsenspitze separat vom Düsenkörper ist. Vorteilhafte

Wirkungen der Erfindung haben eine positive Auswirkung auf all diese

Spritzgießvorrichtungen.

Bei einer Ausführungsform ist die Düsenspitze aus einem anderen Werkstoff hergestellt als dem Werkstoff des Düsenkörpers. Da unterschiedliche Werkstoffe unterschiedliche

thermische Leitfähigkeiten aufweisen, kann der Wärmefluss zwischen der Düsenspitze und dem Düsenkörper durch die Auswahl geeigneter Werkstoffe für den Düsenkörper und die Düsenspitze beeinflusst werden. Die Düsenspitze kann aus Be (Beryllium) oder Cu (Kupfer)

-Legierungen hergestellt sein, oder Be-Cu (Beryllium-Kupfer)

-Legierungen für eine gute thermische Leitfähigkeit.

Bei einer Ausführungsform ist die Düsenspitzenheizeinrichtung über der Düsenspitze angeordnet und die Wärmeverteilerbuchse berührt die Düsenspitze nur in wenigstens einem Bereich, um einen Dichtbereich zwischen der Düsenspitze und der Haltebuchse zu schaffen, um zu verhindern, dass geschmolzener Kunststoff die Düsenspitzenheizeinrichtung berührt.

Bei einer Ausführungsform weist die Heizeranordnung die Wärmeverteilerbuchse und die Düsenheizeinrichtung auf, welche an der äußeren Fläche der Wärmeverteilerbuchse eingebettet ist.

Bei einer Ausführungsform wird eine erste Dichtfläche dagegen hergestellt, dass

Kunststoffschmelze zwischen die Düsenspitze und die Düsendichtung fließt, durch Anordnen der Düsenheizeinrichtung an der Außenfläche der Wärmeverteilerbuchse und zur Innenfläche der Düsendichtung hin.

Bei einer Ausführungsform wird eine zweite Dichtfläche zwischen der Innenfläche der

Düsendichtung und der Wärmeverteilerbuchse auf der Düsenspitze geschaffen, um zu verhindern, dass eine Leckage von Kunststoff die Düsenheizeinrichtung berührt.

Weitere Ziele, Vorteile und neue Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung eines oder mehrerer bevorzugter Ausführungsformen in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen.

Fig 1A zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen

Spritzgießvorrichtung mit thermisch geregelten Düsen;

Fig 1 B zeigt eine Detailansicht der beispielhaften Ausführungsform einer

erfindungsgemäßen Spritzgießvorrichtung aus Fig. 1A;

Fig 2A zeigt eine detailliertere Schnittansicht einer thermisch geregelten Düse der beispielhaften Ausführungsform aus Fig. 1A;

Fig 2B zeigt eine weitere detailliertere Schnittansicht des Formanschnittbereichs der beispielhaften Ausführungsform aus Fig. 1A;

Fig 2C zeigt eine dreidimensionale Ansicht des Formhohlraumblocks mit dem

Formanschnittbereich der beispielhaften Ausführungsform aus Fig. 1A im Querschnitt;

Fig 3 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen

Spritzgießvorrichtung mit Nadelventildüsen; zeigt eine detailliertere Schnittansicht einer Nadelventildüse der beispielhaften Ausführungsform aus Fig. 3;

zeigt eine weitere detailliertere Schnittansicht des Formanschnittbereichs der beispielhaften Ausführungsform aus Fig. 3;

zeigt eine dreidimensionale Ansicht des Formhohlraumblocks mit dem Formanschnittbereich der beispielhaften Ausführungsform aus Fig. 3 im Querschnitt;

zeigt eine Schnittansicht einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer Nadelventildüse für eine erfindungsgemäße Spritzgießvorrichtung; zeigt eine weitere Schnittansicht der Nadelventildüse aus Fig. 5A;

zeigt eine dreidimensionale Ansicht des Formhohlraumblocks mit dem Formanschnittbereich mit der Nadelventildüse aus den Figs. 5A und 5B im Querschnitt;

zeigt eine Schnittansicht einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer Nadelventildüse für eine erfindungsgemäße Spritzgießvorrichtung; zeigt eine weitere Schnittansicht der Nadelventildüse aus Fig. 6A;

zeigt eine dreidimensionale Ansicht des Formhohlraumblocks mit dem Formanschnittbereich mit der Nadelventildüse aus den Fig. 6A und 6B im Querschnitt;

zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform einer Spritzgießvorrichtung gemäß der Erfindung, die eine Steuereinrichtung zum Einstellen wenigstens der Wärmeabgabe der ersten und zweiten Heizeinrichtungen aufweist. Fig. 1A zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen

Heißkanalvorrichtung mit offenen (thermisch geregelten) Düsen. Die Heißkanalvorrichtung 12 dient für ein Spritzgießverfahren und weist eine thermisch geregelte Düsenanordnung 20 auf (bei der beispielhaften Ausführungsform mit vier Düsen; die Anzahl der Düsen, die in einer thermisch geregelten Düsenanordnung enthalten ist, hängt von der Anwendung ab und kann auch zwei oder mehr als vier betragen, bis zu 64 oder 128 Düsen sind auch möglich), die mit einem Heißkanalverteiler 19 verbunden ist, der einen Verteilereinlass 17 aufweist, um geschmolzenen Kunststoff aufzunehmen und eine Vielzahl von Verteilerauslässen (nicht gezeigt). Die Heißkanaldüsen 20a sind in einzelnen Öffnungen 30a einer Formplatte angeordnet, welche bei der beispielhaften Ausführungsform von Fig. 1A Formhohlraumblöcke 30 aufweist. In jedem Formhohlraumblock 30 ist eine Vertiefung angeordnet, welche

Teil des Formhohlraums 32 bildet.

Jede Heißkanaldüse 20a weist einen Düsenkörper 22 und eine Düsenspitze 23 auf. Die Heißkanaldüse 20a weist ferner eine erste Heizeinrichtung 21 auf, die mit dem Düsenkörper 22 verbunden ist und ein erstes Thermoelement 18, zum Erfassen einer von der ersten Heizeinrichtung 21 erzeugten Wärmemenge. Eine Düsendichtung 26 bietet eine Abdichtung und eine Ausrichtung der jeweiligen Düse 20a gegenüber einer Formanschnittöffnung 34. Eine Steuereinrichtung 137 (in Fig. 1A nicht gezeigt) ist mit der Heißkanalvorrichtung 12 verbunden, die ausgeführt ist, Temperaturdaten vom ersten Thermoelement 18 und einem zweiten Thermoelement 31 (in Fig. 1A nicht gezeigt) zu empfangen und zum voneinander unabhängigen Einstellen der Wärmeabgabe der ersten Heizeinrichtung 21 und der zweiten Heizeinrichtung 25. Fig. 1 B zeigt eine detailliertere Schnittansicht einer thermisch geregelten Düsenanordnung 20 der beispielhaften Ausführungsform wie durch eine vertikale Ellipse in Fig. 1A gezeigt ist. An der linken Seite der Darstellung der thermisch geregelten Düse 20a zeigt ein Diagramm das Niveau der Temperatur T innerhalb des Schmelzekanals über der Länge L der Heißkanaldüse 20a ausgehend vom Flansch der Düse 20a am Verteiler 19. Das Diagramm zeigt als

Strichlinie das Niveau der Temperatur in einer Situation, in welcher die zweite Heizeinrichtung 25 nicht in Gebrauch ist. Wie an diesem Diagramm erkennbar ist, verringert sich die

Temperatur T innerhalb des Schmelzekanals der Heißkanaldüse 20a konstant vom Flansch der Düse zur Düsenspitze 23 hin, wobei der Temperaturabfall umso höher ist, je näher die Position zur Düsenspitze 23 hin angeordnet ist, wo die Temperatur T am geringsten ist. Die Düsenspitze 23 ist benachbart zur Formanschnittöffnung 34 angeordnet und dabei in unmittelbarer Nähe zum Formhohlraumblock 30, welcher eine niedrigere Temperatur aufweist als die Heißkanaldüse 20a.

Das Diagramm zeigt als durchgehende Linie das Niveau der Temperatur T über der Länge L der Heißkanaldüse 20a in einer Situation, in welcher die zweite Heizeinrichtung 25 in

Gebrauch ist. Wie aus diesem Diagramm erkennbar ist, ist die Temperatur T innerhalb des Schmelzekanals des Düsenkörpers 22 in einer Situation, in welcher die zweite Heizeinrichtung 25 in Gebrauch ist, generell höher. In einem ersten Bereich vom Flansch der Düse zur Düsenspitze 23 hin, ist die Temperatur T relativ konstant. Nur in einem Bereich näher an der Düsenspitze 23 der Heißkanaldüse 20a verringert sich die Temperatur T in einer Richtung zur Formanschnittöffnung 34 hin, aber nur in einem geringeren Ausmaß im Vergleich zu einer Situation ohne Heizen durch eine zweite Heizeinrichtung 25.

Die erste Heizeinrichtung 21 ist am Umfang des Düsenkörpers 22 angeordnet. Ein

Wärmeverlust erfolgt von der Düsenspitze 23 in den Formhohlraumblock 30, was zu sinkenden Temperaturen in Richtung zur Düsenspitze 23 hin führt und auch zu einer sinkenden Temperatur der Schmelze, die in diesen Bereichen innerhalb des Schmelzekanals der Heißkanaldüse 20a angeordnet ist.

Das zweite Thermoelement 31 zum Erfassen der von der Düsenspitzenheizeinrichtung 25 erzeugten Wärmemenge, die in diesem Beispiel eine Heizwicklung ist, ist nahe an der Düsenspitze 23 und in unmittelbarer Nähe der Düsenspitzenheizeinrichtung 25 angeordnet. Diese zweite Heizeinrichtung 25 wird verwendet entweder zum i) Schmelzen eines kühleren geschmolzenen Materials, das sich um die Düsenspitze gesammelt hat oder ii) zum unterschiedlichen Ändern der Temperatur der Düsenspitze von einer Düse zur nächsten.

Fig. 2A zeigt eine detailliertere Schnittansicht einer thermisch geregelten Düse 20a der beispielhaften Ausführungsform aus Fig. 1A. Gezeigt ist die thermisch geregelte

Düsenanordnung 20, die den Düsenkörper 22, die Düsenspitze 23, eine Haltebuchse zum Befestigen der Düsenspitze 23 am Düsenkörper 22, eine Düsenkörperheizeinnchtung 21 , eine Düsenspitzenheizeinrichtung 25 und erste 18 und zweite 31 Thermoelemente aufweist, die an der thermisch geregelten Düse 20a angeordnet sind. Die thermisch geregelte

Düsenanordnung ist im Formhohlraumeinsatz 30 angeordnet. Der thermisch leitfähige Düsenkörper 22 ist Teil der Düsenanordnung 20 und weist eine hoch thermisch leitfähige, austauschbare Düsenspitze 23 auf, mit Düsenheizeinrichtungen 25 in Form von

Heizwicklungen, die zum thermischen Ausgleich um den Spitzenbereich 29 gewickelt sind. Die Düsenspitzenheizeinrichtung 25 wird danach von einer hoch thermisch leitfähigen

Haltebuchse 50 gestützt, gefolgt von der Düsendichtung 26, welche als Isolierung wirken, um den Wärmefluss in den Formhohlraumbereich einzuschränken. Die

Düsenspitzenheizeinrichtung 25 wird von der Haltebuchse 50 überdeckt. Die Haltebuchse 50 verteilt die Wärme von der Düsenspitzenheizeinrichtung 25 auf und entlang der Düsenspitze 23. Die Düsendichtung 26 ist ferner über der Haltebuchse 50 angeordnet, zur thermischen Isolierung der Düsenspitze 23 und der Düsenspitzenheizeinrichtung 25 gegenüber dem Formhohlraumblock. Das zweite Thermoelement 31 ist in der Nähe der Düsenspitze 23 angeordnet, insbesondere zum Erfassen der Temperatur der Düsenspitze 23 in unmittelbarer Nähe zum Düsenschmelzekanal. In Fig. 2A ist auch die Position eines Ausgangs für die elektrische Verdrahtung 66b gezeigt.

Fig. 2B zeigt eine weitere detailliertere Schnittansicht des Formanschnittbereichs der beispielhaften Ausführungsform aus Fig. 1A. Die Darstellung in Fig. 2B entspricht der

Darstellung in Fig. 2A abgesehen davon, dass die ersten und zweiten Thermoelemente 18, 31 in Fig. 2B nicht gezeigt sind.

Fig. 2C zeigt eine dreidimensionale Ansicht des Formhohlraumblocks 30 mit dem

Formanschnittbereich der beispielhaften Ausführungsform der beispielhaften

Spritzgießvorrichtung 12 mit offenen (thermisch geregelten) Düsen aus Fig. 1A im Schnitt, in weicher auch die elektrische Verdrahtung der Thermoelemente 18, 31 gezeigt ist. Fig. 2C ist eine 3D-Ansicht der Komponenten der thermisch geregelten Düsenanordnung 20 in einer Montagefolge.

In den Figuren 2 bis 5 besteht die Heizeinrichtungsanordnung aus der Haltebuchse 50 (Heizbuchse) und einer Düsenspitzenheizeinrichtung 25, welche durch eine Heizwicklung gebildet wird. Die Heizwicklung 25 aus Fig. 2A bis 2C ist über der Spitze angeordnet und die Haltebuchse 50 berührt die Spitze nur in wenigstens einem Bereich. Ein Dichtbereich ist zwischen der Düsenspitze 23 und der Haltebuchse 50 angeordnet, um zu verhindern, dass geschmolzener Kunststoff in Kontakt mit der Heizeinrichtung 25 kommt.

Fig. 3 zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer erfinderischen

Spritzgießvorrichtung 14 mit Nadelventildüsen 27a (auch als nadelverschließende Düsen oder Nadelverschlussdüsen bekannt). In gleicher weise wie die Heißkanalvorrichtung 12, wie in

Figs. 1A bis 2C gezeigt, dient die Heißkanalvorrichtung 14 für Spritzgießverfahren und weist eine Nadelventildüsenanordnung 27 auf (in der beispielhaften Ausführungsform vier Düsen; die Zahl der in einer Nadelventildüsenanordnung enthaltenen Düsen hängt von der

Anwendung ab und kann auch zwei oder mehr als vier betragen, bis zu 64 oder 128 Düsen sind auch möglich), die mit einem Heißkanalverteiler 62 verbunden ist, der einen

Verteilereinlass 67 aufweist, um geschmolzenen Kunststoff aufzunehmen und eine Vielzahl von Verteilerauslässen (nicht gezeigt). Die Heißkanaldüsen 27a sind in einzelnen Öffnungen 30a einer Formplatte angeordnet, welche bei der beispielhaften Ausführungsform der Fig. 3 Formhohlraumblöcke 30 aufweist. In jedem Formhohlraumblock 30 ist eine Vertiefung angeordnet, welche einen Teil des Formhohlraums 32 bildet. Die Ventilnadeln 24 der Nadelventildüsen 27a werden mittels eines pneumatischen Systems 61 betätigt, um den Schmelzestrom in die Vertiefung und damit in den Formhohlraum 32 zu steuern.

Jede Heißkanal-Nadelventildüse 27a weist einen Düsenkörper 22 mit einer Düsenspitze 23 auf. Entsprechend den thermisch gesteuerten Düsen 20a, die in den beispielhaften

Ausführungsformen der Figs. 1A bis 2C gezeigt sind, weist jede Heißkanal-Nadelventildüse 27a ferner eine erste Heizeinrichtung 21 auf, die mit dem Düsenkörper 22 verbunden ist, und ein erstes Thermoelement 18 zum Erfassen einer von der ersten Heizeinrichtung 21 erzeugten Wärmemenge.

Fig. 4A zeigt eine detailliertere Schnittansicht einer Nadelventildüse der beispielhaften

Ausführungsform aus Fig. 3. Die Ventilnadel 24 ist in einer geschlossenen Position des Ventils gezeigt. Jede Heißkanal-Nadelventildüse 27a bildet einen Teil der

Nadelventildüsenanordnung 27. Die Nadelventildüsenanordnung 27 weist einen Düsenkörper 22, eine integral mit dem Düsenkörper 22 ausgebildete Düsenspitze 23, eine Haltebuchse 50 zum Halten der Düsenspitzenheizeinrichtung 25, eine Düsenkörperheizeinrichtung 21 , und erste 18 und zweite 31 Thermoelemente auf, die an der Nadelventildüse 27a angeordnet sind. Die Nadelventildüsenanordnung 27 ist im Formhohlraumeinsatz 30 angeordnet. Der thermisch leitfähige Düsenkörper 22 ist Teil der Düsenanordnung 20 und ist integral mit einer thermisch leitfähigen Düsenspitze 23 ausgebildet. Düsenheizeinrichtungen 25 in Form von

Heizwicklungen sind zum thermischen Ausgleich im Spitzenbereich 29 über die Düsenspitze 23 gewickelt. Die Haltebuchse 50 verteilt die Wärme von der Düsenspitzenheizeinrichtung 25 auf und entlang der Düsenspitze 23. Die Düsenspitzenheizeinrichtung 25 wird danach von einer hoch thermisch leitfähigen Haltebuchse 50 gestützt, gefolgt von der Düsendichtung 26, welche als Isolierung wirkt, um den Wärmefluss in den Formhohlraumbereich einzuschränken. Die Düsenspitzenheizeinrichtung 25 wird von der Haltebuchse 50 überdeckt. Die

Düsendichtung 26 ist ferner über der Haltebuchse 50 zur thermischen Isolierung der

Düsenspitze 23 und der Düsenspitzenheizeinrichtung 25 gegenüber dem Formhohlraumblock angeordnet. Das zweite Thermoelement 31 ist nahe an der Düsenspitze 23 im Spitzenbereich 29 angeordnet, insbesondere zum Erfassen der Temperatur der Düsenspitze 23 in

unmittelbarer Nähe zum Düsenschmelzekanal. Auch ein Auslass für die elektrische

Verdrahtung 66b ist gezeigt.

Fig. 4B zeigt eine weitere detailliertere Schnittansicht des Formanschnittbereichs der beispielhaften Ausführungsform aus Fig. 3. Die Darstellung in Fig. 4B entspricht der Darstellung in Fig. 4A abgesehen von der Position der Ventilnadel, welche in Fig. 4B in einer geöffneten Position des Ventils ist und dass die ersten und zweiten Thermoelemente 18, 31 in Fig. 4B nicht gezeigt sind. Fig. 4C zeigt eine dreidimensionale Ansicht des Formhohlraumblocks 30 mit dem

Formanschnittbereich der beispielhaften Ausführungsform der beispielhaften

Spritzgießvorrichtung 14 mit Nadelventildüsen aus Fig. 3 im Querschnitt, wobei auch die elektrische Verdrahtung der Thermoelemente 18, 31 dargestellt ist. Fig. 4C ist eine 3D-Ansicht der Komponenten der thermisch geregelten Düsenanordnung 27 in einer Montagefolge.

Fig. 5A zeigt eine Schnittansicht einer Nadelventildüse einer Nadelventildüse für eine

Spritzgießvorrichtung 14 im Detail. Die Ventilnadel 24 ist in einer geschlossenen Position des Ventils gezeigt. Jede Heißkanal-Nadelventildüse 27a bildet einen Teil der

Nadelventildüsenanordnung 27. Die Nadelventildüsenanordnung 27 weist einen Düsenkörper 22, eine insbesondere hoch leitfähige separate und austauschbare Düsenspitze 23, eine Haltebuchse 50, eine Düsenkörperheizeinrichtung 21 und erste 18 und zweite 31

Thermoelemente auf, die an der Nadelventildüse 27a angeordnet sind. Die

Nadelventildüsenanordnung 27 ist im Formhohlraumeinsatz 30 angeordnet.

Düsenheizeinrichtungen 25 in Form von Heizwicklungen sind zum thermischen Ausgleich im Spitzenbereich 29 um die Düsenspitze 23 gewickelt. Die Haltebuchse 50 verteilt die Wärme von der Düsenspitzenheizeinrichtung 25 auf und entlang der Düsenspitze 23. Die

Düsenspitzenheizeinrichtung 25 wird danach mit einer hoch thermisch leitfähigen Haltebuchse 50 gestützt, gefolgt von der Düsendichtung 26, welche als Isolierung wirkt, um den

Wärmefluss in den Formhohlraumbereich einzuschränken. Die Düsenspitzenheizeinrichtung 25 wird von der Haltebuchse 50 überdeckt. Die Düsendichtung 26 ist ferner über der

Haltebuchse 50 zur thermischen Isolierung der Düsenspitze 23 und der

Düsenspitzenheizeinrichtung 25 gegenüber dem Formhohlraumblock angeordnet. Das zweite Thermoelement 31 ist nahe an der Düsenspitze 23 im Spitzenbereich 29 angeordnet, insbesondere zum Erfassen der Temperatur der Düsenspitze 23 in unmittelbarer Nähe zum Düsenschmelzekanal. Auch ein Auslass für die elektrische Verdrahtung 66b ist gezeigt.

Fig. 5B zeigt eine weitere Schnittansicht der Nadelventildüse aus Fig. 5A. Die Darstellung in Fig. 5B entspricht der Darstellung in Fig. 5A abgesehen von der Position der Ventilnadel, welche in Fig. 5B in einer geöffneten Position des Ventils ist und dass die ersten und zweiten Thermoelemente 18, 31 in Fig. 5B nicht gezeigt sind. Fig. 5C zeigt eine dreidimensionale Ansicht des Formhohlraumblocks 30 mit dem Formanschnittbereich mit der Nadelventildüse 27a aus den Figs. 5A und 5B im Querschnitt, wobei auch die elektrische Verdrahtung der Thermoelemente 18, 31 dargestellt ist. Fig. 5C ist eine 3D-Ansicht der Komponenten der thermisch geregelten Düsenanordnung 27, die in den Fig. 5A und 5B in einer Montagefolge gezeigt sind.

Fig. 6A zeigt eine Schnittansicht einer weiteren Nadelventildüse 27a einer Nadelventildüse 27a für eine Spritzgießvorrichtung 14 im Detail. Die Ventilnadel 24 ist in einer geschlossenen Position des Ventils gezeigt. Jede Heißkanal-Nadelventildüse 27a bildet einen Teil der

Nadelventildüsenanordnung 27. Die Nadelventildüsenanordnung 27 weist einen Düsenkörper

22, eine insbesondere hoch leitfähige separate und austauschbare Düsenspitze 23, eine Haltebuchse 50, eine Düsenkörperheizeinrichtung 21 und erste 18 und zweite 31

Thermoelemente auf, die an der Nadelventildüse 27a angeordnet sind. Die

Düsenspitzenheizeinnchtung 25 ist an der Haltebuchse 50 eingebettet. Die separate

Düsenspitze 23 wird von der Haltebuchse 50 überdeckt. In der äußeren zylindrischen Fläche der Haltebuchse 50 ist die Düsenspitzenheizeinnchtung 25 eingebettet. Die Haltebuchse 50 verteilt die Wärme von der Düsenspitzenheizeinnchtung 25 auf und entlang der Düsenspitze

23. Die Nadelventildüsenanordnung 27 ist im Formhohlraumeinsatz 30 angeordnet.

Düsenheizeinrichtungen 25 in Form von Heizwicklungen sind zum thermischen Ausgleich im Spitzenbereich 29 um die Haltebuchse 50 gewickelt. Durch ein Anordnen der

Düsenspitzenheizeinnchtung 25 auf der Haltebuchse verteilt sich die Wärme über die thermisch hochleitfähige Haltebuchse 50, welche wiederum die Düsenspitze 23 heizt. Die Düsenspitzenheizeinnchtung 25 ist danach mit einer hoch thermisch leitfähigen Haltebuchse 50 gestützt, gefolgt von der Düsendichtung 26, welche als Isolierung wirkt, um den

Wärmeübergang in den Formhohlraumbereich einzuschränken. Die Düsendichtung 26 ist ferner zum thermischen Isolieren der Düsenspitze 23 und der Düsenspitzenheizeinnchtung 25 gegenüber dem Formhohlraumblock über der Haltebuchse 50 angeordnet. Das zweite Thermoelement 31 ist nahe an der Düsenspitze 23 im Spitzenbereich 29 angeordnet, insbesondere zum Erfassen der Temperatur der Düsenspitze 23 in unmittelbarer Nähe zum Düsenschmelzekanal. Auch ein Auslass für die elektrische Verdrahtung 66b ist gezeigt.

Fig. 6B zeigt eine weitere Schnittansicht der Nadelventildüse aus Fig. 6A. Die Darstellung in Fig. 6B entspricht der Darstellung in Fig. 6A abgesehen von der Position der Ventilnadel, welche in Fig. 6B in einer geöffneten Position des Ventils ist und dass die ersten und zweiten Thermoelemente 18, 31 in Fig. 6B nicht gezeigt sind.

In den Figs. 6A bis 6C weist die Heizanordnung 66 eine Haltebuchse 50 (Heizbuchse) und eine Düsenspitzenheizeinrichtung 25 in Form einer Heizwicklung auf. Anders als in den Ausführungsformen der Figs. 4 und 5 ist die Heizwicklung 25 der Fig. 6A bis 6C in die

Außenfläche der Haltebuchse 50 eingebettet, wodurch die Haltebuchse 50 den

Düsenspitzenendbereich 29 unmittelbar berührt. Die Buchse 50 kann mit der Düsenspitze 23 über ein Gewinde verbunden sein, über einen Presssitz oder über eine Verlötung oder eine Schweißverklebung. Auf diese Weise wird der Wärmeübergang optimiert und eine gute erste Dichtfläche gegen Kunststoffschmelze hergestellt, die zwischen die Düsenspitze 23 und die Düsendichtung 26 fließt. Durch Anordnen der Heizeinrichtung 25 auf der Außenfläche der Haltebuchse 50 und hin zur Innenfläche der Düsendichtung 26, wird eine zweite Dichtung zwischen der Innenfläche der Düsendichtung 26 und der Haltebuchse 50 (Heizbuchse) an der Düsenspitze 23 geschaffen, um zu verhindern, dass eine Leckage von Kunststoff die

Düsenheizeinrichtung 25 berührt.

Fig. 6C zeigt eine dreidimensionale Ansicht des Formhohlraumblocks 30 mit dem

Formanschnittbereich mit der Nadelventildüse 27a aus den Figs. 6A und 6B im Querschnitt, wobei auch die elektrische Verdrahtung der Thermoelemente 18, 31 dargestellt ist. Fig. 6C ist eine 3D-Ansicht der Komponenten der thermisch geregelten Düsenanordnung 27, die in den Fig. 6A und 6B in einer Montagefolge gezeigt sind.

Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Spritzgießvorrichtung mit einer Steuereinrichtung zum Einstellen wenigstens der Wärmeabgabe der ersten und zweiten Heizeinrichtungen.

Figur 7 zeigt ein Heißkanal-Spritzgießsystem 10. Das Spritzgießsystem 10 weist eine

Spritzgießmaschine 102 mit einer Formplatte 104 auf. Die Spritzgießmaschine 102 weist eine Einspritzeinheit 108 und eine Schließeinheit 1 10 auf. Die Schließeinheit 1 10 kann eine

Vielzahl von Hydraulikzylindern 1 14 aufweisen, welche eine erste Platte 1 16 und eine zweite Platte 1 18 zueinander und voneinander weg bewegen. Eine Heißkanal-Spritzgießvorrichtung 12 oder 14 gemäß einer der beispielhaften Ausführungsformen kann an der ersten Platte 1 16 angeordnet sein. Die Heißkanalvorrichtung 12, 14 weist ferner eine Steuereinrichtung 137 auf, die ausgeführt ist, Temperaturdaten vom ersten Thermoelement 18 und vom zweiten Thermoelement 31 von jeder Düse 20a, 27a zu empfangen, die dazu dienen, die erste Heizeinrichtung 21 und die zweite Heizeinrichtung 25 unabhängig voneinander einzustellen. Die ersten und zweiten Thermoelemente 18, 31 sind an den Düsen 20a, 27a angeordnet und sind mit der Steuereinrichtung 137 verbunden. Die Steuereinrichtung 137 kann in die

Gesamtsteuereinrichtung des Heißkanal-Spritzgießsystems 10 integriert sein. Auch kann eine Vielzahl von Verfahrenssensoren 120 vorgesehen sein, um unter anderen den Druck des geschmolzenen Werkstoffs, die Motorstromaufnahme der Antriebe und jede andere geeignete Verfahrensinformation zu erfassen. Die Sensoren 120 bilden Beispiele für weitere

Spritzgießmaschinensensoren und jeder andere Sensortyp kann zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein, um das Heißkanal-Spritzgießsystem 0 und die Wärmeabgabe der ersten und zweiten Heizeinrichtungen 21 , 25 zu steuern.

Claims

Ansprüche

Spritzgießvorrichtung (12, 14) aufweisend:

einen Verteiler (19, 69) mit einem Verteilereinlass (17, 67) zum Aufnehmen von geschmolzenem Kunststoff oder Harzwerkstoff und einer Vielzahl von

Verteilerauslässen;

eine Vielzahl von mit den Verteilerauslässen verbundenen Heißkanaldüsen (20a, 27a), die Heißkanaldüsen (20a, 27a) sind in einzelnen Öffnungen (30a) einer Formplatte angeordnet, jede Heißkanaldüse (20a, 27a) weist einen Düsenkörper (22) und eine Düsenspitze (23) auf, die Heißkanaldüse (20a, 27a) weist ferner eine mit dem Düsenkörper (22) verbundene erste Heizeinrichtung (21) auf und ein erstes Thermoelement (18) zum Erfassen einer von der ersten Heizeinrichtung (21) erzeugten Wärmemenge;

eine Vielzahl zweiter Heizeinrichtungen (25), wobei jede zweite Heizeinrichtung (25) eine Düsenspitze (23) umgibt und wobei die zweiten Heizeinrichtungen (25) separat und unabhängig von den ersten Heizeinrichtungen (21) sind;

eine Vielzahl von Wärmeverteilerbuchsen (50), die thermisch mit den

Düsenspitzen (23) verbunden sind, wobei die Wärmeverteilerbuchsen (50) ausgeführt sind, jede Düsenspitze (23) vollständig zu umgeben und die Wärme von den zweiten Heizeinrichtungen (25) auf und entlang der Düsenspitzen (23) zu verteilen;

eine Vielzahl von mit den Düsen (20a, 27a) verbundene Düsendichtungen (26), wobei jede Düsendichtung (26) einen Formhohlraumblock (30) berührt und wobei die Düsendichtungen (26) ferner eine Wärmeübertragung von den Düsenspitzen (23) zum Formhohlraumblock (30) begrenzen, wenn die zweite Heizeinrichtung (25) aktiviert ist;

eine Steuereinrichtung (137), die eingerichtet ist, Temperaturdaten vom ersten Thermoelement (18) und vom zweiten Thermoelement (31) zu empfangen, und um die erste Heizeinrichtung (21) und die zweite Heizeinrichtung (25) unabhängig voneinander einzustellen.

2. Spritzgießvorrichtung gemäß Anspruch 1 , wobei die Düsendichtung (26) aus einem Werkstoff hergestellt ist, der

eine geringere thermische Leitfähigkeit aufweist, als der Werkstoff der Düsenspitze (23), um eine thermische Isolierung der Spitze (23) gegenüber einem Formhohlraumblock vorzusehen oder die gleiche thermische Leitfähigkeit aufweist, als der Werkstoff der Düsenspitze (23).

3. Spritzgießvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Heißkanaldüse (20a, 27a) eine thermisch geregelte Düse (20a) ist, und die zweite Heizeinrichtung (25) ausgeführt ist, während eines einzelnen

Einspritzzyklus die Düsenspitze jeder Düse (20a, 27a) auf andere

Temperaturen aufzuheizen, um Wärmeverlustunterschiede von einem

Formhohlraum zum anderen auszugleichen.

4. Spritzgießvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die

Heißkanaldüse (20a, 27a) eine Nadelventildüse (27a) ist, und die zweite Heizeinrichtung (25) ausgeführt ist, während eines einzelnen Einspritzzyklus die Düsenspitze (23) und die Ventilnadel (24) jeder Düse (27a) auf andere Temperaturen aufzuheizen, um Wärmeverlustunterschiede auszugleichen, die durch thermische Unterschiede zwischen den Düsenspitzen (23) und

Ventilnadeln (24) von einem Formhohlraum zum anderen verursacht werden.

5. Spritzgießvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Düsenspitze (23) integral mit dem Düsenkörper (22) ausgebildet ist oder die Düsenspitze (23) separat vom Düsenkörper (22) ist.

6. Spritzgießvorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die Düsenspitze (23) aus

einem anderen Werkstoff hergestellt ist als der Düsenkörper (22).

7. Spritzgießvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Düsenspitzenheizeinrichtung (25) über der Düsenspitze (23) angeordnet ist und die Wärmeverteilerbuchse (50) die Düsenspitze (23) nur in wenigstens einem Bereich berührt, um einen Dichtbereich zwischen der Düsenspitze (23) und der Haltebuchse (50) zu schaffen, um zu verhindern, dass geschmolzener

Kunststoff die Düsenspitzenheizeinrichtung (25) berührt.

Spritzgießvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Heizeranordnung die Wärmeverteilerbuchse (50) und die Düsenheizeinrichtung (25) aufweist, welche an der äußeren Fläche der Wärmeverteilerbuchse (50) eingebettet ist.

9. Spritzgießvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine erste Dichtfläche dagegen hergestellt wird, dass Kunststoffschmelze zwischen die Düsenspitze (23) und die Düsendichtung (26) fließt, durch Anordnen der Düsenheizeinrichtung (25) an der Außenfläche der

Wärmeverteilerbuchse (50) und zur Innenfläche der Düsendichtung (26) hin.

Spritzgießvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine zweite Dichtfläche zwischen der Innenfläche der Düsendichtung (26) und der Wärmeverteilerbuchse (50) auf der Düsenspitze (23) hergestellt wird, um zu verhindern, dass eine Leckage von Kunststoff die Düsenheizeinrichtung (25) berührt.