DE69717825T2

DE69717825T2 - Heizvorrichtung für ein spritzgussgerät

Info

Publication number: DE69717825T2
Application number: DE69717825T
Authority: DE
Inventors: N. Mcgrevy
Original assignee: Caco Pacific Corp
Current assignee: Caco Pacific Corp
Priority date: 1996-08-21
Filing date: 1997-07-11
Publication date: 2003-05-28
Anticipated expiration: 2017-07-12
Also published as: CA2263537A1; WO1998007557A3; US5820900A; AU3725397A; ATE229421T1; CA2263537C; EP0921929B1; BR9711221A; WO1998007557A2; EP0921929A2; US6045742A; DE69717825D1

Description

1. Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf die in Spritzgießvorrichtungen eingesetzten Heizelemente zum Steuern der Temperatur von Kunststoffschmelzen in einem fließbaren Zustand für die Einspritzung unter Druck in eine Spritzgießform und spezieller zum Steuern des Musters des auf den geschmolzenen Kunststoff aufgebrachten Heizprofils.
Solch eine Vorrichtung ist aus der EP-A-0 338 664 bekannt, die eine aus einem metallischen Material geformte Heizwicklung zeigt, mit einer geringen magnetischen Permeabilität und mit einem oder mehreren sich in Längsrichtung erstreckenden Schlitzen die darin eingeformt sind, um eine gesteigerte umlaufende Wirbelstromweglänge und den damit verbundenen Widerstand der Spule zu erzeugen, um damit eine verbesserte Erwärmung eines Heißläufers der Düse der Spritzgießmaschine zu bewirken.

2. Diskussion

Eine der kritischen Gerätefunktionen im gut bekannten Prozess des Spritzgießens von Kunststoffteilen unter Druck ist das Steuern der Temperatur des fließbaren, erwärmten Kunststoffs, das unter Druck in eine Gießform gedrückt wird. Wie im Stand der Technik gut bekannt wird der fließbare oder geschmolzene Kunststoff durch Einspritzdüsen in die Formplatten geleitet, deren Druck führt den Kunststoff durch den Heißläufer, der in mehrere Formhohlräume führt. Die Einspritzdüsen sind notwendigerweise mit einer Wärmequelle verbunden um sicherzustellen, dass die Fließeigenschaften der Kunststoffschmelze im optimalen Zustand sind. Das Aufrechterhalten korrekter Temperaturen der Kunststoffschmelze ist ein Aspekt des Prozesses der die Qualität des endgültigen gespritzten Produkts oder Komponente bestimmt. Zahlreiche Methoden werden eingesetzt um Wärme in die Einspritzdüse einzubringen, aber die am meisten zu beachtende ist der aufgewickelte Heizdraht, der die Düse umschließt oder umgibt und die Wärme zu dem Kunststoff leitet während es durch den Heißläufer strömt oder fließt. Gewickelte Heizdrähte sind dafür bekannt, dass sie eine bestimmte Lebenserwartung haben, die zu einem Teil von der Herstellung abhängt, aber auch eine Funktion dessen sind, wie sie in der Umgebung des Spritzgießprozesses genutzt sind.
Es ist gut zu verstehen, dass jede Verbesserung in der Art und Weise in der die Heizwicklungen in der Umgebung der Spritzgießvorrichtung genutzt werden die die Lebensdauer der Elemente verlängert zur Effektivität der Vorrichtung beiträgt. Effektivität wird durch eine geringere Anzahl von Abschaltung erreicht um die ausgebrannten Heizer zu ersetzen. Weiter wurde herausgefunden, dass die optimale Wärmenutzung, das ist die Wärme dorthin zu leiten wo sie gebraucht wird, zu einer Verlängerung der Lebensdauer des Heizers führt. Die Qualität der Komponenten die durch Spritzgießen hergestellt werden profitierten von einer optimalen Temperatursteuerung, weil sie das Verbrennen oder Überhitzen des Kunststoffs durch übermäßige Wärme verhindert. In den Umständen in denen Anforderungen an das Heizsystem gemacht werden nicht benötigte Energie Teilen des Kunststoffs zuzuführen tendiert es dazu die Heizwicklungen zu überhitzen. In diesem Bereich erfahrene Fachleute verstehen auch, dass Überhitzung ebenso schädlich für den Kunststoff ist. Ein überhitzter Kunststoff wird zweifellos zu einem fehlerhaften gespritzten Teil führen.
Die Optimierung der Wärmemenge, die einem Strom einer Kunststoffschmelze beim Durchgang durch die Einspritzdüse aufgebracht wird, erfordert, dass sie sich in Bezug auf das Bereitstellen größerer oder geringerer Wärmemengen nach bestimmten Zonen entlang des Wegs vom Verteiler zum Hohlraum richtet. Bessere Heizerausführung schaffen Zonen die unterschiedliche Niveaus der Wärmeübertragung von den Heizelementen nutzen. Zum Beispiel kann ein nicht lineares Wärmeprofil erfordern die Energieaufnahme im Bereich von 20 Prozent bis 40 Prozent zwischen den Zonen zu variieren.
Die Leitfähigkeit der durch die Heizelemente erzeugten Wärmeenergie erstreckt sich axial entlang der Einspritzdüse und trifft auf verschiedene Massen von Material durch die die Wärme geleitet werden muss bevor sie den geschmolzenen Kunststoff erreicht. Der Punkt an dem der geschmolzene Kunststoff in den Heißläufer eintritt befindet sich in einer sehr großen Masse aus Metall, der zentrale Teil der Einspritzdüse in der zweiten Zone der Einspritzdüse erfordert eine geringere Wärmemengenzufuhr die dem Spritzgießprozess selbst zuordbar ist und die Spitze oder die letzte Heizzone der Einspritzdüse erfordert ein noch anderes Wärmeniveau, das wegen der Dicke der umgebenden Vorrichtung und zum Vorbereiten der Kunststoffschmelze zum Eintritt in den Hohlraum eine größere Leitfähigkeit benötigt. Das Beibehalten der benötigten Wärmezufuhr zu den verschiedenen Zonen, es sei denn sie ist geeignet profiliert, kann dazu führen, dass viel mehr Wärme in die zentrale Zone geliefert wird, was sowohl für die Heizwicklung als auch für der Kunststoff selbst eine Gefahr darstellt. Solche unterschiedlichen Anforderungen von Wärmeenergie bewirken, es sei denn, sie ist gesteuert, dass das an den zentralen Bereich angrenzende Heizelement, aus dem Grund, dass die Energie nicht verbraucht wird überhitzt. Die Wärmezufuhr zu reduzieren, so dass die zentrale Zone nicht überhitzt, reduziert die Wärme für das ganze System. Ein Wärmeniveau abzusenken kann dazu führen, dass die benötigte Temperatur des Kunststoffs, das in den Hohlraum eintritt wenn es die Einspritzdüse verlässt, herabgesetzt ist.
Wenn die Lebensdauer eines Heizelements abläuft, macht der Austausch es erforderlich die Spritzgießvorrichtung abzuschalten; sie auseinanderzunehmen, um an das Heizelement heranzukommen. Je weniger kompliziert die Heizvorrichtung desto leichter kann sie auseinandergebaut und schnell ersetzt werden. Dies stellt einen signifikanten wirtschaftlichen Vorteil dar.
In dieser Technik wurden Versuche zum Steuern der Wärmeprofile von Heizvorrichtungen für Einspritzdüsen durchgeführt, die aber nicht ohne Nachteile sind. Erwähnenswert ist der Inhalt der US 4,892,474 die ein Paar Kupferplatten mit ebenen Flächen verwendet, die mit innerlich integrierten Heizelementen ausgebildet sind. Diese Heizplatten sind an gegenüberliegenden Seiten der Einspritzdüse angeschraubt. Diese Platten sind mit Kanälen versehen, die isolierende Lufträume bilden, so dass die Oberflächen der Einspritzdüse nur teilweise erreicht werden. Diese bekannte Heizvorrichtung hat den Nachteil, dass sie nur teilweise luftisolierte Bereiche an der Oberfläche der Einspritzdüse bereitstellt, so dass das Wärmeprofil bestenfalls diskontinuierlich ist, wie die Wärme ist, die auf die Einspritzdüse aufgebracht wird wo es keinen Luftspalt gibt. Aus der Lehre dieser vorbekannten Technik ist zu entnehmen, dass Bereiche der Einspritzdüse ohne eine Wärmezufuhr oder isolierende Luftspalte verbleiben.
Ein anderes Problem ist die Tatsache, dass die Heizelemente in den Platten verborgen sind, so dass sie sich auf ausgewählten Teilen der Einspritzdüse wie ein festes Heizelement verhalten, das große Bereiche der Oberfläche der Düse unbeheizt lässt. Der Austausch von solchen Heizplatten ist ziemlich kostspielig, erfordert die gesamte Heizeinheit auszurangieren und sie vollständig zu ersetzen.
Es ist herausgefunden worden, dass die geeignete Steuerung der Menge der auf die Kunststoffschmelze aufgebrachten Heizenergie in Bezug auf die Qualität der gespritzten Komponenten und der Verlängerung der Lebenszeit der Heizelemente kritisch ist. Signifikante Vorteile erwachsen aus dem Betrieb von unter Druck betriebenen Spritzgießmaschinen in Folge der Heizvorrichtung dieser Erfindung. Der Formboden der die Heizvorrichtung umfasst ist viel stärker weil weniger Material des Formbodens entfernt werden muss um die Vorrichtung aufzunehmen. Es ist herausgefunden worden, dass die Lebensspanne der Heizvorrichtung bemerkenswert verbessert ist im Vergleich mit den vorherigen bekannten Heizvorrichtungen. Langlebigkeit überträgt sich in eine weniger häufige Abschaltung zum Austausch. Der Austausch wird, wenn benötigt, viel leichter mit einem Zeitersparnisvorteil ausgeführt. Es gibt eine geringere Wahrscheinlichkeit die Heizvorrichtung während des Austauschvorgangs zu beschädigen. Sie benötigt weniger Energie die gewünschten Temperaturbedingungen aufrecht zu erhalten, weil sie die Wärme effektiver zur Düse leitet. Die Heizvorrichtungen können in einem breiteren Bereich von Größen hergestellt werden, um zu speziellen Spritzgießanwendungen zu passen. Die Leichtigkeit und Einfachheit und der weniger häufige Austausch von zahlreichen im Verlauf eines Jahres verbrauchten Heizelementen beeinflusst deutlich die Produktivität und die Wirtschaftlichkeit von Spritzgießvorrichtungen.

ZEICHNUNGEN

Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser durch die folgende Beschreibung, die angehängten Ansprüche und die begleitenden Zeichnungen verstanden, wobei:
Fig. 1 ein Ausschnitt einer vergrößerten vorderen Seitenansicht eines in der Formplatte befestigten Spritzdüsenkörpers und dem Formplattenhohlraum ist, die den Düsenkörper umschließende Heizvorrichtung zeigend;
Fig. 2 eine vergrößerte Vorderansicht des Heizvorrichtungszusammenbaus ist, teilweise weggeschnitten um die kontinuierlich herumgewickelten Heizwicklungen zu zeigen; und die Art, den thermischen Sensor zu montieren.
Fig. 3 ist eine Draufsicht auf die Heizvorrichtung von Fig. 1 entlang des Schnitts 3-3;
Fig. 4 ist eine geschnittene Vorderansicht des Heizvorrichtungszusammenbaus von Fig. 3 entlang des Schnitts 4-4 die durchgehenden Heizwicklungen, die herumgewickelt um und enthalten zwischen den wärmeleitenden Mantel und der haltenden Hülse sind, und die umlaufend eingeformten Nuten, die das Wärmeprofil liefern, zeigend.

FIGURENBESCHREIBUNG

Wie in den Zeichnungen zum Zweck der Darstellung gezeigt umfasst die vorliegende Erfindung ein Spritzgießen, das eine Einspritzdüse einsetzt, die die Kunststoffschmelze in einen Formhohlraum zum Herstellen einer gegossenen Komponente leitet. Die Einspritzdüse schließt eine Heißläuferleitung ein, durch die die Plastik- oder Kunststoffschmelze fließt, die beheizt werden muss, um ihre Temperatur genau zu steuern und damit auch ihre Fließfähigkeit. Die Steuerung der Temperatur ist wesentlich für den Spritzgießprozess. Wie aus der folgenden detaillierten Beschreibung gut zu verstehen ist, ist die korrekte Temperatursteuerung wichtig um sowohl Stabilität des geschmolzenen Kunststoffs als auch eine Verlängerung der Lebenszeit der mit der Einspritzdüse verbundenen Heizeinheit zu erhalten. Fig. 1 stellt einen Querschnitt eines Spritzgießwerkzeugs dar im Allgemeinen gekennzeichnet durch die Bezugsziffer 10. Die Grundstruktur des Spritzgießwerkzeugs umfasst einen Verteilerplattenabschnitt 12, eine Hohlraumaufnahmeplatte 14 und eine Hohlraumplatte 16 und ein Hohlraumeinsatz 57. Innerhalb der Grundstruktur ist ein Zuführsystem (nicht gezeigt) für die Kunststoffschmelze angeordnet, dass das formbare Material in die Einspritzdüsen speist im Allgemeinen durch die Bezugsziffer 20 gekennzeichnet.
Mittig zu der Konstruktion der Einspritzdüse 20 ist ein Düsengehäuse 22 angeordnet, das eine äußere Wand 23 und eine Heißläuferleitung 24, durch die die Kunststoffschmelze, versorgt von dem Zuführsystem (nicht gezeigt), fließt aufweist. Die Heißläuferleitung 24 erstreckt sich axial innerhalb der vollen Länge des Düsengehäuses 22 bis zur Düsenspitzen 26. Die Einspritzdüse ist in der Verteilerplatte 12 aufgenommen, die genau mit der Hohlraumaufnahmeplatte 14 ausgerichtet ist. Die Düsenspitze 26 ist an dem äußersten Ende der Heißläuferleitung 24 angeordnet, die eine Verlängerung des Düsengehäuses 22 ist. Der Bereich der Düsenspitzen 26 erstreckt sich in den Hohlraumeinsatz 57 der Gießform. Die genaue Ausrichtung der Platten 12, 14 und 16 sichert eine gute Zuführung der Kunststoffschmelze in den Hohlraum vom heißen Bereich der Angussbohrung 28 aus der die Düsenspitze 26 passend in den Hohlraum führt und leitet (nicht gezeigt).
Sich jetzt auf die Fig. 1, 2 und 3 beziehend wo eine Heizvorrichtung gezeigt ist im Allgemeinen durch die Bezugsziffer 30 gekennzeichnet, die aus drei konzentrisch angeordneten Elementen gebildet ist. Der Mantel 32, das innerste Element, dient als wärmeleitender Mantel der eine innere Oberfläche 34 und eine äußere Oberfläche 36 aufweist und das Düsengehäuse 22 umgibt, so dass die innere Oberfläche 34 in einem engen Kontakt mit der äußeren Wandoberfläche 23 steht. Der Mantel 32 ist vorzugsweise aus Kupfer hergestellt. Jedoch kann auch jedes Material wie Messing, Beryllium, Kupfer oder Aluminium genutzt werden, sofern es eine hohe thermische Leitfähigkeit hat. Es ist zu beachten, dass die innere Oberfläche 34 des Mantels 32 eine Reihe von seitlichen Nuten oder Leerräumen 38 aufweist, die sich umlaufend um die Zylinderwand erstrecken und die sich in Längsrichtung entlang der inneren Oberfläche ausdehnen. Die Funktion und der Betrieb der Nuten 38 und des Mantels 32 werden im Folgenden in weiteren Details diskutiert. Die aus Stahl hergestellte äußerste haltende Hülse 40 dient als Aufnahme für die Heizvorrichtung 30, die die drei konzentrisch angeordneten Elemente effektiv in Position über dem Düsengehäuse 22 hält und die dazu dient die Wärme in Richtung der Heißläuferleitung 24 zu leiten, und zur selben Zeit den Rest der Spritzgießvorrichtung vor dem unnötigen Abziehen von Wärme abzuschirmen.
Zwischenliegend zwischen dem Mantel 32 und dem haltenden Zylinder 40 ist eine durchgehende Wicklung von Heizelementen 42 angeordnet, die ein ununterbrochenes Muster von Wärme auf den Mantel 32 aufprägt. Ein Haltering 43 deckt passend den Boden der drei konzentrischen Elemente 32, 40 und 42, ab einen Anschluss bereitstellend, der die Heizwicklungen in ihrer Position unterstützt. Die Temperatur, die von einer Stromquelle (nicht gezeigt) bereitstellt wird, kann sich von Raumtemperatur bis zu 538ºC erstrecken und liefert die thermische Kraft die das auf die Heißläuferleitung 24 aufgebrachte Wärmeprofil erzeugt.
Sich nunmehr auf Fig. 1 und 4 beziehend, wo die seitliche umlaufenden Nuten 38 gezeigt sind, die in der inneren Oberfläche 34 des Mantels 32 eingeformt sind. Der Zweck der Nuten 38 ist es Platz oder Leerräume an strategischen Positionen entlang der inneren Oberfläche 34 bereitzustellen, die eine wärmedämmende Zone zwischen den wärmeleitenden Zonen auf der inneren Oberfläche 34, die in Kontakt mit der äußeren Oberfläche 23 des Düsengehäuses 22 stehen, bilden.
Um die Vorteile die die wärmeleitende Vorrichtung dieser Erfindung für die Spritzgießtechnik bringt besser einzuschätzen, ist es notwendig, das optimale Wärmemuster zu verstehen, das auf den geschmolzenen Kunststoff aufgebracht werden muss während es durch die Heißläuferleitung 24 läuft, genauso wie die Vorteile in Bezug auf die Steigerung der Langlebigkeit der Heizwicklungen, die zur Effektivität des Betriebs der Spritzgießvorrichtung beitragen, zu verstehen. Nicht alle Bereiche des von der Kunststoffschmelze durch den Heißläufer genommenen Wegs benötigen die gleiche Menge an Wärme. Wie in Fig. 1 zu sehen ist der Weg der Kunststoffschmelze zwischen dem in die Heißläuferleitung 24 einleitenden Verteiler und dem unteren Ende des Wärmemantelzusammenbaus 30 in drei Heizzonen aufgeteilt. Die Zone 1 verkörpert die Eintrittszone in die Heißläuferleitung, die zentrale Zone 2 und die dritte beheizte Zone 3, in der die Kunststoffschmelze aus der Heißläuferleitung austritt und in die Angussbohrung 28 eintritt. Wenn der geschmolzene Kunststoff in die Heißläuferleitung 24 eintritt wird mehr Wärme in Zone 1 benötigt, weil ein Teil der Wärme durch eine größere Masse von Metall einschließlich der Verteilerplatte 12 geleitet werden muss bevor es den Kunststoff erreicht. An der zentralen Teilzone 2 des Heißläufers benötigt die Kunststoffschmelze aus zwei Gründen weniger Wärme: Erstens hat es einen anfänglichen Wärmeimpuls in Zone 1 erhalten und zweitens erfährt es eine haltende Bewegung in dem Heißläufer während der Zeit in der der Formhohlraum von seiner spritzgegossenen Komponente befreit und bevor er fertig für die nächste Befüllung ist. Abhängig von der Kreislaufzeit für das Formen von jeder Komponente und wie schnell die Gießform geleert werden kann und für die nächste Befüllung vorbereitet werden kann, wird eine bestimmte Menge der Kunststoffschmelze für einen Moment in dem Heißläufer stationär und weniger Wärme wird benötigt und, wenn sie nicht reduziert wird, gibt es einen Wärmeaufbau. Es ist bekannt, dass der Aufbau von Wärme in der zentralen Zone 2 in bisher bekannten Systemen den Kunststoff ungünstig beeinflusst, das bedeutet, es veranlasst es zu degradieren. Es ist bei vielen Arten von Kunststoffen bekannt, dass sie die Wicklung überhitzen, was zu einer Reduzierung der Betriebszeit des Heizers führt. Die Heizvorrichtung dieser Erfindung vermeidet diese Probleme wie nachfolgend in Verbindung mit Fig. 1 und 4 beschrieben.
Wenn die Kunststoffschmelze die Düsenspitze 26 erreicht, den Teil der Spritzdüse von Zone 3 verlässt, benötigt sie mehr Wärme, um die Energie durch eine größere vorhandene Masse von Metall zu führen, die das Düsengehäuse 22 umgibt, und um auch sicher zu stellen, dass ihre Temperatur nicht unter ein bestimmtes Niveau fällt, wenn sie in die Düsenspitze 26 eintritt. Verständlicherweise ist ihr Wärmeniveau wichtig für den Fall, dass der Kunststoff in der Angußöffnungsbohrung 28 nicht länger in der Reichweite der Wärmeleitung der Heizvorrichtung 30 ist.
Die Gegenwart der Luftspalten 38 und die zentrale Zone 2 stellen das gewünschte Niveau der Isolation zur Verfügung, die das Niveau der Leitfähigkeit zur Kunststoffschmelze reduziert. Es ist verständlich, dass die Größe jedes Luftspalts 38 und die Anzahl solcher Spalten in jeder einzelnen Heizvorrichtung eine Funktion der besonderen Spritzgussvorrichtung, der Art des Kunststoffs das verwendet wird um die Komponenten zu formen, und seiner Fließeigenschaften als Funktion der Schmelztemperatur, wie auch seine Empfindlichkeit zu überhitzen ist.
Wie in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigt, ist hier eine andere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung zum Steuern der Temperatur der Kunststoffschmelze beschrieben. Um die Heizvorrichtung zu vervollständigen sind der leitende Mantel 32 und die Heizwicklung 42 in einer dritten haltenden Hülse 40 eingehüllt, die dazu dient, die Wärme in Richtung der Einspritzdüse zu leiten und auch den Rest der Spritzgussvorrichtung in einer Art und Weise davor zu schützen überhitzt zu sein, die mit dem was für die Heißläuferleitung 24 benötigt wird konkurriert. Die äußere Wandoberfläche 23 des Düsengehäuses 22 hat eine längliche Nut 46 zum Aufnehmen des Thermoelementsensors 50 und des Kabels 52. Der Kanal 46 stellt einen Zugangsweg durch den beheizten Vorrichtungszusammenbau 20 bereit, um das Thermoelement in einer strategischen Position anzuordnen und zu halten. Der Sensor 50 ist mit einem Kabel 52 verbunden das in dem Kanal 46 enthalten ist, so dass sich der Sensor zusammenhängend mit der Heißläuferleitung 24 an einer Position befindet, für die herausgefunden worden ist, dass sie eine geeignete Temperaturmessung bereitstellt, die am besten die richtige Spritzgusstemperaturbedingung der Kunststoffschmelze wiedergibt. Die Anordnung der Nut 46 in der äußeren Düsenoberfläche 22 bildet einen Aufbau zur Wärme-Reaktion, die den Thermoelementsensor 50 fest an seiner Position festhält. Die Nut 46 und die Heizwicklung 42 dienen dazu, die Position für das Kabel 52 innerhalb der Heizvorrichtung 30 zu fixieren. Der Thermoelementsensor 50 ist in einer in das Düsengehäuse 22 eingebrachte Bohrung 58 aufgenommen. Durch die Nähe des Sensors zur Zone 3 nimmt er die Temperaturbedingung der heißen Schmelze gerade kurz vor dem Zeitpunkt wahr, in der sie in die Gießform eintritt.
Sich wieder auf die Fig. 1 beziehend, in der die Konstruktion der Einspritzdüse 20 mit einen an das Düsengehäuse 22 angebrachten Anschlagring 54 versehen ist. Das Düsengehäuse 22 hat eine umlaufende Nut 56, die den Anschlagring 54 aufnimmt, welcher wiederum als Basis für die Heizvorrichtung 30 dient und sie im Düsengehäuse 22 positioniert. Die Heizvorrichtung ist genau in der Nähe der Hohlraumseitenform 16 angeordnet. Aufgrund des Anschlagrings 54 ist die Position der Heizvorrichtung 30 genau im Verhältnis zur Hohlraumseite der Formplatte 16 ausgerichtet und dadurch wird der Thermoelementsensor 50 in der strategischen Position in der Bohrung 58 festgelegt, um dadurch die gewünschte Temperaturkontrolle bereit zu stellen. Das Thermoelementkabel 52 kann mit bekannten Steuerungseinheiten (nicht gezeigt) verbunden werden, um die Energiezufuhr zur Heizwicklung 42 entsprechend der gegenwärtigen Temperatur, wie sie von dem Sensor 50 überwacht wird, zu steuern.
Im Betrieb wird eine Menge der Kunststoffschmelze in die Heißläuferleitung 24 eingespeist. Wenn sie in die Zone 1 eintritt erhält sie eine Menge von Wärmeenergie, die die Temperatur durch die Zone 1 auf einem geeigneten Niveau hält. In Zone 2 stellen die Nuten oder die isolierenden Spalte 38 eine geringere Menge von Wärme für die Kunststoffschmelze bereit, aus den Gründen, dass dort eine geringere Menge von Metall ist, durch die die Wärme geleitet werden muss, und aus dem Grund, dass der Prozess während der Entnahme der spritzgegossenen Komponente aus dem Hohlraum verzögert ist, bis der Hohlraum für die nächste Befüllung vorbereitet ist. Dies verursacht einen Wärmeaufbau in dem Kunststoff. Der Kunststoff tritt in die dritte Zone ein, wo ihm ein anderer Impuls von kontrollierter Wärme gegeben wird, der unterschiedlich sowohl entweder von Zone 1 und/oder Zone 2 ist, um das Temperaturniveau aufrecht zu erhalten wenn es in die unbeheizte Angussöffnungsbohrung 28 des Hohlraums eintritt, so dass es, ohne zu überhitzen, geeignete Fließeigenschaften aufweist, um den Hohlraum zu füllen.

Claims

1. Eine Heizvorrichtung zum Erwärmen von Kunststoffmaterial für das Einspritzen in eine Angussbohrung (28) eines Formhohlraums, wobei der Kunststoff sich entlang eines Wegs (24) durch eine Einspritzdüse (22, 26) bewegt, wobei die besagte Vorrichtung dazu fähig ist, ein Differential-Wärmemuster auf das Kunststoffmaterial aufzubringen und umfassend:

eine sich axial erstreckende durchgehende Heizelementwicklung mit einer ununterbrochenen Anordnung von Heizwicklungselementen (42);

ein wärmeleitendes Mantelelement (32) mit einer inneren Oberfläche (34) und einer äußeren Manteloberfläche (36), wobei die äußere Manteloberfläche (36) in Wärmeübertragungskontakt mit den Heizwicklungselementen (42) steht;

ein haltendes Hülsenelement (40) zum miteinander Halten der Heizelementwicklung und des leitenden Mantelelements (32) in einem wärmeleitenden Kontakt;

dadurch gekennzeichnet,

dass das Mantelelement (32) mit Mitteln zum Ausbilden einer Wärmeisolationszone entlang des besagten Wegs ausgestattet ist, wobei auf die Kunststoffschmelze ein Differential-Wärmemuster aufgebracht ist, und die Kunststoffschmelze eine geringere Wärmemenge entlang des Bereichs des Wegs der an die isolierende Zone angrenzt erhält, als die benachbarten Bereiche des Wegs wenn die Vorrichtung mit der Düse (22, 26), die das Kunststoffmaterial fördert, und mit der eingeschalteten Heizelementwicklung, zusammengebaut ist.

2. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, in der das Mantelelement (32) aus Kupfer hergestellt ist und das haltende Hülsenelement (40) aus Stahl besteht.

3. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1 mit mindestens drei unterschiedlichen Heizbereichen um unterschiedliche Niveaus von Wärme auf die Einspritzdüse (20) zu leiten.

4. Eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, wobei das Mantelelement (32), die Heizelementwicklung und das haltende Hülsenelement (40) einen konzentrischen rohrförmigen Anordnung zum Aufnehmen der Einspritzdüse (20) bilden.

5. Eine Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Heizzonen eine erste Zone, die die Wärme zu der Kunststoffschmelze leitet, die in den Einspritzdüsenkörper (22) eintritt, eine zweite Zone, die die Wärme zu der Kunststoffschmelze in dem zentralen Bereich leitet, und eine dritte Zone, die Wärme auf die Kunststoffschmelze vor dem Austritt aus der Einspritzdüse (20) aufbringt, umfassen.

6. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Mittel (26) zum Bilden einer wärmeisolierenden Zone mindestens eine umlaufende Nut (38) umfassen, die, im wesentlichen senkrecht zu dem Weg verläuft, und auf der Oberfläche des Mantelelements (32), das in Kontakt mit der Einspritzdüse (20) steht, gebildet ist.

7. Eine Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der die wärmeisolierende Zone aus mehreren umlaufenden Nuten (38) gebildet ist.

8. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die wärmeisolierende Zone auf halber Strecke entlang des Wegs angeordnet ist.

9. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Mittel zum Bilden der wärmeisolierenden Zone mindestens einen sich seitlich erstreckenden, in der inneren Manteloberfläche (34) eingeformten Leerraum (38) umfassen, der einen Luftraum zwischen der inneren Manteloberfläche (34) und dem Einspritzdüsenkörper (22) bildet.

10. Ein Heizapparat mit Mitteln zum Abfragen der Temperatur des Kunststoffmaterials, wobei die Kombination umfasst:

Ein Einspritzdüsenkörper (22) mit einer äußeren Wandoberfläche (23) und einem sich in Längsrichtung erstreckenden Kanal (24) zum Aufnehmen des unter Druck stehenden geschmolzenen Kunststoffs, wobei die äußere Wandoberfläche eine sich darin in Längsrichtung erstreckende Nut aufweist, und Einspritzdüsenspitzenmitteln (26), um den geschmolzenen Kunststoff in die Angussöffnungsbohrung (28) zu führen; und

eine Heizvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Aufbau umfasst:

eine durchgehende Heizelementwicklung, die den Einspritzdüsenkörper (22) in einer sich axial erstreckenden, ununterbrochenen Anordnung von Heizwicklungselementen (42) die äußere Wandoberfläche (23) in ihrer Ausdehnung in Längsrichtung umspannt;

ein wärmeleitendes Mantelelement (32) das zwischen den Heizwicklungselementen (42) und der äußeren Wandoberfläche (23) angeordnet ist, wobei das leitende Mantelelement (32) eine innere Manteloberfläche (34) und eine äußere Manteloberfläche (36) aufweist, wobei die äußere Manteloberfläche (36) in Wärmeübertragungskontakt mit den Heizwicklungsenelementen (42) steht und die innere Manteloberfläche (34) mindestens eine durchgehende umlaufende Nut aufweist, die in die innere Manteloberfläche (34) eingeformt ist, senkrecht zu der sich in Längsrichtung erstreckenden Achse des Einspritzdüsenkörpers (22), einen Luftspalt zwischen der inneren Manteloberfläche (34) und den Einspritzdüsenkörper (22) bildend;

ein haltendes Hülsenelement (40), das die Heizelementwicklung und das Mantelelement (32) umschließt; und

Temperaturabtastmittel (50), die in den sich in Längsrichtung erstreckenden Nuten zur Platzierung des Temperatursensors aufgelegt sind, angrenzend an die Einspritzdüsenspritzenmittel (26);

wobei die Temperatur der Kunststoffschmelze, die in die Einspritzdüsenspritzenmittel (26) eintritt, ständig überwacht ist.

11. Ein Apparat nach Anspruch 10, wobei der Temperatursensor (50) unbeweglich in einer Position montiert ist, angrenzend an die Angussöffnungsbohrung (28), die benachbart zu einer Austrittszone wo die Kunststoffschmelze in die Einspritzdüsenspritzenmittel (26) eintritt, ist.

12. Ein Apparat nach Anspruch 10, wobei das leitende Mantelelement (32) aus Kupfer hergestellt ist.

13. Ein Apparat nach Anspruch 10, wobei die Nut in einer vorbestimmten Position zum Anordnen und Aufnehmen des Sensors (50) gebildet ist.

14. Ein Apparat nach Anspruch 10, wobei das unterschiedliche Wärmemuster mindestens drei unterschiedliche Wärmezonen entlang des Wegs umfasst.

15. Ein Verfahren zum Anwenden eines unterschiedlichen Wärmemusters auf ein Kunststoffmaterial zum Einspritzen in eine Spritzgießform wenn es durch eine Einspritzdüse (20) hindurchtritt, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:

Versorgen einer Speiseleitung zum Zuführen von Kunststoffschmelze zu einem auf eine Formhohlraum gerichteten Einspritzdüsenkörper (22);

Zuführen einer Menge einer Kunststoffschmelze zu dem Einspritzdüsenkörper (22);

Umwickeln des Einspritzdüsenkörpers (22) mit einer durchgehenden Wicklung von Heizwicklungselementen (42);

gleichförmige Verteilung der Wärme von den Heizwicklungselementen (42) durch die Anordnung eines wärmeleitenden Mantelelements (32) zwischen den Heizwicklungselementen (42) und dem Einspritzdüsenkörper (22);

dadurch gekennzeichnet, dass weiter mindestens ein sich in seitlicher Richtung erstreckender Leerraum (38) auf der inneren Oberfläche (34) des Mantelelements (32) geformt ist, der in wärmeleitenden Kontakt mit dem Einspritzdüsenkörper (22) steht, und die besagten Nuten sich im Wesentlichensenkrecht zu der Achse des Mantelelements (32) erstrecken;

wobei ein Differential-Muster von Wärmezonen auf die Kunststoffschmelze aufgebracht und in der Zone auf halber Strecke entlang der Speiseleitung weniger Wärme auf den Kunststoff aufgebracht ist als in der angrenzenden Zone.

16. Das Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Ausbilden des mindestens einen sich in Längsrichtung erstreckenden Leerraums (38) das Einformen einer Reihe von sich umlaufend erstreckenden Nuten (38) umfasst.