WO2000009311A1 - Hot runner nozzle with ceramic shut-off needle - Google Patents
Hot runner nozzle with ceramic shut-off needle Download PDFInfo
- Publication number
- WO2000009311A1 WO2000009311A1 PCT/EP1999/005547 EP9905547W WO0009311A1 WO 2000009311 A1 WO2000009311 A1 WO 2000009311A1 EP 9905547 W EP9905547 W EP 9905547W WO 0009311 A1 WO0009311 A1 WO 0009311A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- needle
- hot runner
- ceramic
- runner nozzle
- sealing
- Prior art date
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims description 32
- 238000009757 thermoplastic moulding Methods 0.000 claims abstract description 12
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 claims description 18
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 18
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 14
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 7
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 4
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000206 moulding compound Substances 0.000 abstract 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 11
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 11
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 11
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 8
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 8
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 229910000760 Hardened steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- 239000004413 injection moulding compound Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- -1 for example Chemical compound 0.000 description 1
- 229910052839 forsterite Inorganic materials 0.000 description 1
- HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N magnesium orthosilicate Chemical compound [Mg+2].[Mg+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002557 mineral fiber Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000012815 thermoplastic material Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
- B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C45/26—Moulds
- B29C45/27—Sprue channels ; Runner channels or runner nozzles
- B29C45/28—Closure devices therefor
- B29C45/2806—Closure devices therefor consisting of needle valve systems
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
- B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C45/26—Moulds
- B29C45/27—Sprue channels ; Runner channels or runner nozzles
- B29C45/28—Closure devices therefor
- B29C45/2806—Closure devices therefor consisting of needle valve systems
- B29C2045/2858—Materials or coatings therefor
Definitions
- Hot runner nozzles are used in the production of molded parts from thermoplastic molding compositions by means of injection molding. Hot runner nozzles serve to freeze the melt of the thermoplastic molding compound
- the nozzle Inject cavity of the mold.
- the nozzle can be heated by means of electrical heating elements
- Hot runner nozzles can be designed with or without a shut-off needle. Nozzles with a shut-off needle serve to close the mold cavity at the end of the injection process. When the tool is opened, no further melt of the thermoplastic can escape from the hot runner nozzle. Locking needles also make it possible to produce molded parts that have a smooth surface at the injection point. A smooth surface at the injection point can be an essential quality feature of corresponding molded parts.
- Known hot runner nozzles with locking needles as described in DE 42 30 758 and EP 0 765 728, essentially consist of a nozzle housing which is surrounded by electrical heating elements and surrounds a melt channel, one
- Nozzle mouthpiece that can be closed by a locking needle and a needle drive.
- Known hot runner nozzles use hydraulic or pneumatic cylinders in order to be able to move the needle either directly or via a lever and to open or close the closure.
- the hot molding compound flows along the open needle in the hot runner nozzle. This is heated up. After the needle has closed, it forms a hot point, which promotes sticking of the molding compound. Over the contact surface of the shut-off needle The cooled tip of the mold is then cooled again.
- a material with high thermal conductivity is usually used to manufacture the needles.
- Known hot runner nozzles with sealing needles made of steel have several disadvantages. Locking pins made of steel are subject to wear when the thermoplastic molding compositions contain solid fillers, e.g. contain abrasive powder or mineral fibers. With sealing pins made of steel, the molding compound can stick to needle gates with large cross-sections. Adhesion of the molding compound then leads to unevenness in the area of the molding in the region of the injection point, which reduces the quality, when the mold is opened and the molding is removed.
- the ceramic tip is preferably produced by shrinking the metal needle shaft onto a ceramic mandrel at the opposite end of the ceramic closure needle.
- the sealing needle or needle tip made of ceramic preferably consists of densely sintered and largely pore-free ceramic material with a thermal conductivity of at most 7 W / m * K at 100 ° C, preferably at most 3 W / m * K at 100 ° C. Examples of suitable ceramic materials are zirconium oxide, porcelain,
- Sintered zirconium oxide has a thermal conductivity in the range of 2 to 2.5 W / m * K.
- Fig. 3 a a needle with a ceramic tip
- FIG. 4 An injection molding tool for producing a molded part weighing approximately 120 g was built as shown in FIG. 4 with a hot runner nozzle.
- the hot runner nozzle 1 was provided with a ceramic sealing needle 6 (see FIGS. 1 and 4).
- the hot runner nozzle 1 guides the injection molding compound via the channel 4, through the electrically heated steel blocks 3 and 3a centrally to the bottom of the molded part 11.
- the needles 2 and 6 are opened by the laterally arranged cylinder 5 and the bars 9 with compressed air and closed.
- a separately cooled prechamber 12 is arranged around the hot runner nozzle.
- the diameter of the closure needle tip 13 was 6 mm.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
The invention relates to a hot runner nozzle (1) comprising a shut-off needle (2) and designed for injecting thermoplastic moulding compounds into moulds, where the shut-off needle (2) consists fully or partly of a ceramic material.
Description
Heißkanaldüse mit Verschlußnadel aus Keramik Hot runner nozzle with ceramic needle
Die vorliegende Erfindung betrifit eine Heißkanaldüse mit Verschlußnadel zum Ein- spritzen von thermoplastischen Formmassen in Formwerkzeuge, wobei die Verschlußnadel ganz oder teilweise aus Keramik besteht.The present invention relates to a hot runner nozzle with a shut-off needle for injecting thermoplastic molding compositions into molding tools, the shut-off needle consisting entirely or partially of ceramic.
Heißkanaldüsen finden im Stand der Technik Anwendung bei der Hersteilung von Formteilen aus thermoplastischen Formmassen mittels Spritzgießen. Heißkanaldüsen dienen dazu, die Schmelze der thermoplastischen Formmasse erstarrungsfrei in dieIn the prior art, hot runner nozzles are used in the production of molded parts from thermoplastic molding compositions by means of injection molding. Hot runner nozzles serve to freeze the melt of the thermoplastic molding compound
Kavität des Formwerkzeuges einzuspritzen. Um die Foraimasse oberhalb der Schmelztemperatur zu halten, kann die Düse mittels elektrischer Heizelemente beheizt werdenInject cavity of the mold. In order to keep the fora mass above the melting temperature, the nozzle can be heated by means of electrical heating elements
Heißkanaldüsen können mit oder ohne Verschlußnadel gestaltet werden. Düsen mit einer Verschlußnadel dienen dazu, die Formwerkzeugkavität bei Ende des Einspritzvorgangs zu schließen. Beim Öfihen des Werkzeugs kann dann keine weitere Schmelze des Thermoplasten aus der Heißkanaldüse austreten. Verschlußnadeln -ermöglichen auch die Herstellung von Formteilen, die eine glatte Oberfläche am Ein- spritzpunkt aufweisen. Eine glatte Oberfläche am Einspritzpunkt kann ein wesentliches Qualitätsmerkmal entsprechender Formteile darstellen.Hot runner nozzles can be designed with or without a shut-off needle. Nozzles with a shut-off needle serve to close the mold cavity at the end of the injection process. When the tool is opened, no further melt of the thermoplastic can escape from the hot runner nozzle. Locking needles also make it possible to produce molded parts that have a smooth surface at the injection point. A smooth surface at the injection point can be an essential quality feature of corresponding molded parts.
Bekannte Heißkanaldüsen mit Verschlußnadeln, wie in DE 42 30 758 und EP 0 765 728 beschrieben, bestehen im wesentlichen aus einem Düsengehäuse, das von elektrischen Heizelementen umgeben ist und einen Schmelzekanal umschließt, einemKnown hot runner nozzles with locking needles, as described in DE 42 30 758 and EP 0 765 728, essentially consist of a nozzle housing which is surrounded by electrical heating elements and surrounds a melt channel, one
Düsenmundstück, das durch eine Verschlußnadel verschließbar ist und einem Nadelantrieb. Bekannte Heißkanaldüsen verwenden Hydraulik- oder Pneumatikzylinder, um entweder direkt oder über einem Hebel die Nadel zu bewegen und den Verschluß öffnen oder schließen zu können. Beim Befüllen der Kavität fließt die heiße Formmasse in der Heißkanaldüse an der geöffneten Nadel entlang. Diese wird hierbei erwärmt. Nach dem Schließen der Nadel bildet diese einen heißen Punkt, welcher ein Ankleben der Formmasse besünstist. Über die Anschlaεfläche der Verschlußnadel an
der gekühlten Formwand wird dann die Nadelspitze wieder gekühlt. Um eine hohe Kühlleistung zu erreichen wird üblicherweise ein Material mit hoher Wärme- leitfähiekeit zur Herstellun Όg der Nadeln verwendet.Nozzle mouthpiece that can be closed by a locking needle and a needle drive. Known hot runner nozzles use hydraulic or pneumatic cylinders in order to be able to move the needle either directly or via a lever and to open or close the closure. When the cavity is filled, the hot molding compound flows along the open needle in the hot runner nozzle. This is heated up. After the needle has closed, it forms a hot point, which promotes sticking of the molding compound. Over the contact surface of the shut-off needle The cooled tip of the mold is then cooled again. In order to achieve a high cooling capacity, a material with high thermal conductivity is usually used to manufacture the needles.
Die Nadel bekannter Heißkanaldüsen wird z.B. aus g oewhärtetem Stahl herεestellt.The needle of known hot runner nozzles is herεestellt for example, from g oe w hardened steel.
Bekannte Heißkanalddüsen mit Verschlußnadeln aus Stahl haben mehrere Nachteile. Verschlußnadeln aus Stahl unterliegen dem Verschleiß wenn die thermoplastischen Formmassen feste Füllstoffe, z.B. abrasive Pulver oder Mineralfasern enthalten. Mit Verschlußnadeln aus Stahl kann es bei Nadelanschnitten großer Querschnitte zur Anklebung der Formmasse kommen. Das Ankleben der Formmasse fuhrt dann beim Öffnen des Werkzeugs und Entnehmen des Formteils zu quaütätsmindemden Unebenheiten am Formteil im Bereich des Einspritzpunktes.Known hot runner nozzles with sealing needles made of steel have several disadvantages. Locking pins made of steel are subject to wear when the thermoplastic molding compositions contain solid fillers, e.g. contain abrasive powder or mineral fibers. With sealing pins made of steel, the molding compound can stick to needle gates with large cross-sections. Adhesion of the molding compound then leads to unevenness in the area of the molding in the region of the injection point, which reduces the quality, when the mold is opened and the molding is removed.
Normalerweise werden Probleme mit Anklebungen an der Verschlußnadel gelöst, indem die Kühlzeit im Prozeßzyklus verlängert wird. Eine längere Kühlzeit verlängert ebenfalls die Gesamtprozeßzykluszeit und fuhrt letztlich zu erhöhten Fertigungskosten der Formteile. Der Querschnitt des Nadelanschnitts kann auch reduziert werden, um dieses Problem zu umgehen. Kleine Querschnitte sind aber nachteilig für den Ein- spritzvorgang und begrenzen dadurch die Größe des Formteiles, das fehlerfrei hergestellt werden kann. Probleme mit Anklebungen können auch gelöst werden, indem die Temperatur des temperierten Werkzeugs reduziert wird, um die Nadel besser zu Kühlen. Eine Reduzierung der Werkzeugtemperatur ist jedoch nur begrenzt möglich, da viele Formmassen nur in einem sehr engen Temperaturbereich qualitativ hochwertige Formteile ergeben.Problems with sticking on the valve pin are usually solved by extending the cooling time in the process cycle. A longer cooling time also extends the overall process cycle time and ultimately leads to increased production costs for the molded parts. The cross-section of the needle gate can also be reduced to avoid this problem. However, small cross-sections are disadvantageous for the injection process and thereby limit the size of the molded part, which can be produced without errors. Gluing problems can also be solved by reducing the temperature of the temperature-controlled tool in order to cool the needle better. However, a reduction in the mold temperature is only possible to a limited extent, since many molding compounds only produce high-quality molded parts in a very narrow temperature range.
Letztlich kann die Anschlagfläche der Nadel an der gekühlten Formwand vergrößert werden, um Anklebungen zu vermeiden. Diese Lösung hat das Ziel die Kühlung der Nadelspitze zu verbessern.Ultimately, the contact surface of the needle on the cooled mold wall can be increased in order to avoid sticking. The aim of this solution is to improve the cooling of the needle tip.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Heißkanaldüse mit Verschlußnadel so auszubilden, daß qualitativ hochwertige Formteile im Werkzeug herstellbar sind, wobei der
Verschleiß der Nadel und Anklebuπg der Formmasse minimiert werden und die weiteren Nachteile bekannter Anordnun "oge'n vermieden werden.The object of the invention is to design a hot runner nozzle with a sealing needle so that high-quality moldings can be produced in the tool, the Wear on the needle and adhesive of the molding compound are minimized and the further disadvantages of known arrangements are avoided.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in die Heißkanaldüse eine Verschlußnadel aus Keramik eingesetzt wird. Überraschenderweise führen nurThis object is achieved in that a ceramic sealing needle is inserted into the hot runner nozzle. Surprisingly, only lead
Keramiknadel aus speziellen Materialien von niedriger Wärmeleitfähigkeit zum gewünschten Ergebnis. Dieses Ergebnis ist um so überraschender als bisherige Erfahrungen mit Nadeln aus Stahl eine Verbesserung der Kühlung der Verschlußnadel und die Verwendung von Materialien hoher Wärmeleitfähigkeit zum Ziele hatten. Eine Verschlußnadel von geringer Wärmeleitfähigkeit sollte nach der gängigen Auffassung die Kühlung der Nadel eher verschlechtern und .damit auch die Qualität von Formkörpern am Einspritzpunkt verschlechtem.Ceramic needle made of special materials with low thermal conductivity for the desired result. This result is all the more surprising than previous experience with steel needles aimed at improving the cooling of the closure needle and the use of materials with high thermal conductivity. A closing needle of low thermal conductivity should rather deteriorate the cooling of the needle and thus also deteriorate the quality of molded articles at the injection point.
Gegenstand der Erfindung ist eine Heißkanaldüse mit Verschlußnadel, zur. Herstellung von Formkörpern aus thermoplastischen Formmassen, mit einem beheizbaren Düsengehäuse, welche einen Schmelzekanal umschließt und durch eine Verschlußnadel mittels eines beweglichen Nadelantriebs verschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußnadel aus einem Keramikmaterial mit einer Wärmeleitfähigkeit von weniger als 7 W/m*K bei 100°C besteht.The invention relates to a hot runner nozzle with a sealing needle, for. Manufacture of molded articles from thermoplastic molding compositions, with a heatable nozzle housing which surrounds a melt channel and can be closed by a locking needle by means of a movable needle drive, characterized in that the locking needle is made of a ceramic material with a thermal conductivity of less than 7 W / m * K at 100 ° C exists.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung besteht nur die Spitze der Verschlußnadel aus Keramik, wobei der Nadelschaft selbst aus Metall, insbesondere aus Stahl oder gehärtetem Stahl besteht. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß die Kupplung der Nadel zum Hydraulikzylinder oder zum Antriebshebel und die Nadelführung aus Stahl hergestellt werden kann. Dadurch wird die Bruchgefahr der Nadel beim Einbauen bzw. beim Spritzgießen geringer.In a further preferred embodiment of this invention, only the tip of the closure needle is made of ceramic, the needle shaft itself being made of metal, in particular steel or hardened steel. This design has the advantage that the coupling of the needle to the hydraulic cylinder or the drive lever and the needle guide can be made of steel. This reduces the risk of the needle breaking when installing or injection molding.
Alle gängige Methoden zur Herstellung von Metall-Keramik Verbindungen können verwendet werden, um die Keramikspitze an der Nadel aus Stahl zu befestigen. Diese Verbindung soll jedoch möglichst druckfest sein. Vorzugsweise wird die Keramikspitze durch Aufschrumpfen des Metallnadelschaftes auf einen Keramikdorn am entgegengesetzten Ende der Keramikverschlußnadel hergestellt.
Die Verschlußnadel oder Nadelspitze aus Keramik besteht bevorzugt aus dicht gesintertem und weitestgehend porenfreiem Keramikmaterial mit einer Wärmeleitfähigkeit von höchstens 7 W/m*K bei 100°C, vorzugsweise höchstens 3 W/m*K bei 100°C. Beispiele für geeignetes Keramikmaterial sind Zirkonoxid, Porzellan,All common methods of producing metal-ceramic connections can be used to attach the ceramic tip to the steel needle. However, this connection should be as pressure-resistant as possible. The ceramic tip is preferably produced by shrinking the metal needle shaft onto a ceramic mandrel at the opposite end of the ceramic closure needle. The sealing needle or needle tip made of ceramic preferably consists of densely sintered and largely pore-free ceramic material with a thermal conductivity of at most 7 W / m * K at 100 ° C, preferably at most 3 W / m * K at 100 ° C. Examples of suitable ceramic materials are zirconium oxide, porcelain,
Forsterite und Steatite.Forsterite and steatite.
Besonders bevorzugt sind Verschlußnadeln oder Nadelspitzen aus gesintertem Zirkonoxid oder teilstabilisiertem Zirkonoxid. Gesintertes Zirkonoxid weist eine Wärmeleitfähigkeit im Bereich von 2 bis 2,5 W/m*K auf. Gesintertes teilstabilisiertesClosure needles or needle tips made of sintered zirconium oxide or partially stabilized zirconium oxide are particularly preferred. Sintered zirconium oxide has a thermal conductivity in the range of 2 to 2.5 W / m * K. Sintered partially stabilized
Zirkonoxid, wie zum Beispiel durch MgO, CaO oder Y--O3 teilstabilisiertes ZrO-∑, wird wegen seiner hohen Biegefestigkeit als Keramikmaterial besonders bevorzugt.Zirconium oxide, such as, for example, MgO, CaO or Y is - O 3 partially stabilized ZrO Σ, is particularly preferred because of its high bending strength than ceramic material.
Die erfindungsgemäße Heißkanaldüse kann vielfaltige Anwendung im Spritzguß- Werkzeug finden, insbesondere in Spritzgießmaschinen zum Spritzgießen von thermoplastischen Kunststoffen und anderen thermoplastischen Formmassen. Insbesondere, wenn Heißkanaldüsen mit Verschlußnadeln großer Querschnitte benötigt werden, trägt die Verwendung der erfindungsgemäßen Heißkanaldüse zu einer Reduzierung der Zykluszeit und dadurch einer verbesserten Wirtschaftlichkeit des Spritzgießverfahrens bei.The hot runner nozzle according to the invention can be used in a variety of ways in the injection molding tool, in particular in injection molding machines for the injection molding of thermoplastic materials and other thermoplastic molding compositions. In particular, when hot runner nozzles with sealing needles of large cross sections are required, the use of the hot runner nozzle according to the invention contributes to a reduction in the cycle time and thereby an improved economy of the injection molding process.
Eine besondere Anwendung der erfindungsgemäßen Heißkanaldüse ist beim Spritzgießen von thermoplastischen Formmassen mit hohen Anteilen an keramischen Pulvern gegeben. Das Spritzgießen dieser sogenannten keramischen Formmassen, die insbesondere von 50 bis 70 Volumenprozent an Keramikpulvem enthalten, ist allgemein bekannt. Die Formteile werden anschließend thermisch von den organischen Bestandteilen befreit und dann bei einer Temperatur von >800°C zu dichten Keramik- körpεrn gesintert. Diese keramischen Formmassen sind sehr abrasiv, verschleißen rasch gewöhnliche Metallverschlußnadeln und neigen besonders zu temperatur- bedingten Anklebungen. Die erfindungsgemäßen Heißkanaldüsen mit Verschlußnadeln aus Keramik ermöglichen die Herstellung von Formteilen hoher Qualität auch
aus keramischen Formmassen mit einem Minimum an Verschleiß und Anklebungen an der Verschlußnadel.A particular application of the hot runner nozzle according to the invention is in the injection molding of thermoplastic molding compositions with high proportions of ceramic powders. The injection molding of these so-called ceramic molding compositions, which contain in particular from 50 to 70 percent by volume of ceramic powders, is generally known. The molded parts are then thermally freed from the organic constituents and then sintered at dense ceramic bodies at a temperature of> 800 ° C. These ceramic molding compounds are very abrasive, quickly wear out common metal locking needles and are particularly prone to temperature-related sticking. The hot runner nozzles according to the invention with sealing needles made of ceramic also enable the production of molded parts of high quality Made of ceramic molding compounds with a minimum of wear and tear and sticking to the valve pin.
Als Vorteile der erfindungsgemäßen Heißkanaldüsen mit Verschlußnadel aus Keramik sind noch folgende zu nennen. Unter anderem kann der Nadelquerschnitt größer gestaltet werden und dadurch der Druck beim Spritzgießen reduziert werden, ohne das Probleme mit Anklebungen auftreten. Die Spritzgußzykluszeit wird auch kürzer als sie mit einer Verschlußnadel aus Stahl erreichbar ist. Die erfindungsgemäße Keramiknadel ist verschleißfester als die standardmäßige Stahlnadel.The following are also to be mentioned as advantages of the hot runner nozzles according to the invention with a ceramic sealing needle. Among other things, the needle cross section can be made larger, thereby reducing the pressure during injection molding, without problems with sticking. The injection molding cycle time is also shorter than can be achieved with a steel needle. The ceramic needle according to the invention is more wear-resistant than the standard steel needle.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele weiter beschrieben, ohne daß dadurch die Erfindung in einzelnen eingeschränkt wird.The invention is further described using the following examples, without the invention being restricted in any way thereby.
Es zeigt:It shows:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Heißkanaldüse gemäß Linie A-B in Fig. 21 shows a longitudinal section through the hot runner nozzle according to line A-B in FIG. 2nd
Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Heißkanaldüse gemäß Linie C-D in Fig. 1FIG. 2 shows a longitudinal section through the hot runner nozzle according to line C-D in FIG. 1
Fig. 3 a eine Verschlußnadel mit KeramikspitzeFig. 3 a a needle with a ceramic tip
Fig. 3 b die Verschlußnadel nach Fig. 3 a mit abgetrennter KeramikspitzeFig. 3 b, the valve pin according to Fig. 3 a with a separated ceramic tip
Fig. 4 ein Spritzgußwerkzeug mit erfindungsgemäßer Heißkanaldüse
4 shows an injection molding tool with a hot runner nozzle according to the invention
BeispieleExamples
Beispiel 1example 1
Ein Spritzgußwerkzeug zur Herstellung eines etwa 120 g schweren Formteils wurde, wie in Fig. 4 gezeichnet, mit einer Heißkanaldüse gebaut. Die Heißkanaldüse 1 wurde mit einer Keramikverschlußnadel 6 versehen (siehe Fig. 1 und 4). Die Heißkanaldüse 1 führt die Spritzgußmasse über den Kanal 4, durch den elektrisch beheizten Stahlblock 3 und 3a zentrisch auf den Boden des Formteils 11. Beim Spritzgießen wird die Nadel 2 bzw. 6 durch den seitlich angordneten Zylinder 5 über die Balken 9 mit Druckluft geöffnet und geschlossen. Um die Heißkanaldüse ist eine separat gekühlte Vorkammer 12 angeordnet. Der Durchmesser der Verschlußnadelspitze 13 betrug 6 mm.An injection molding tool for producing a molded part weighing approximately 120 g was built as shown in FIG. 4 with a hot runner nozzle. The hot runner nozzle 1 was provided with a ceramic sealing needle 6 (see FIGS. 1 and 4). The hot runner nozzle 1 guides the injection molding compound via the channel 4, through the electrically heated steel blocks 3 and 3a centrally to the bottom of the molded part 11. During injection molding, the needles 2 and 6 are opened by the laterally arranged cylinder 5 and the bars 9 with compressed air and closed. A separately cooled prechamber 12 is arranged around the hot runner nozzle. The diameter of the closure needle tip 13 was 6 mm.
Die Verschlußnadel 6 wurde wie in Fig. 3 a und 3 b dargestellt aus einer Stahlnadel 8 mit einer Spitze 7 aus Keramik aufgebaut. Die Keramikspitze 7 bestand aus gesintertem Zirkonoxid, teilstabilisiert mit MgO, mit einer Wärmeleitfähigkeit bei 100°C von 2,5 W/m*K, eine Dichte von 5,9 g/cm3 und einer Biegefestigkeit von 500 N/mm2. Die Keramikspitze 7 wurde, wie in Fig. 3 a und 3 b gezeigt, an dem Nadelschaft 8 aus gehärtetem Stahl befestigt, indem die Hülse 13 des Nadelschaftes 8 auf den Dorn 14 der Keramikspitze 7 aufgeschrumpft wurde.The closure needle 6 was constructed as shown in FIGS. 3 a and 3 b from a steel needle 8 with a tip 7 made of ceramic. The ceramic tip 7 consisted of sintered zirconium oxide, partially stabilized with MgO, with a thermal conductivity at 100 ° C of 2.5 W / m * K, a density of 5.9 g / cm3 and a bending strength of 500 N / mm 2 . The ceramic tip 7 was, as shown in Fig. 3 a and 3 b, attached to the needle shaft 8 made of hardened steel by shrinking the sleeve 13 of the needle shaft 8 onto the mandrel 14 of the ceramic tip 7.
Spritzgußversuche wurden an einer Arburg Allrounder 370 C Spritzgußmaschine mit 100 Tonnen Schließkraft und einer 35 mm Spritzeinheit durchgeführt. Eine thermoplastische Formmasse, bestehend aus 84 Gew.-% Keramikpulver und 16 % einer thermoplastischen Kunststoffmischung mit einer Schmelztemperatur von 94°C wurde eingesetzt. Die Spritzgußmasse hatte eine Viskosität von 620 Pa*s bei einer Temperatur von 130°C.Injection molding tests were carried out on an Arburg Allrounder 370 C injection molding machine with a clamping force of 100 tons and a 35 mm injection unit. A thermoplastic molding composition consisting of 84% by weight of ceramic powder and 16% of a thermoplastic mixture with a melting temperature of 94 ° C. was used. The injection molding compound had a viscosity of 620 Pa * s at a temperature of 130 ° C.
Beim Spritzgießen des Formteiles wurde mit folgenden Betriebsparametern gearbeitet:
Massetemperatur, Extruder 160°CThe following operating parameters were used for the injection molding of the molded part: Melt temperature, extruder 160 ° C
Heißkanal 160°CHot runner 160 ° C
Werkzeugtemperatur, Wand 62°CTool temperature, wall 62 ° C
Vorkammer 50°CAntechamber 50 ° C
Einspritzzeit 0,7 sInjection time 0.7 s
Nachdruckzeit 4 sHold time 4 s
Nachdruck 250 barHolding pressure 250 bar
Restkühlzeit 15 sRemaining cooling time 15 s
Gesamtzykluszeit 31 sTotal cycle time 31 s
An der Verschlußnadel aus Zirkonoxid wurde keine Anklebung beobachtet. Es wurden durchweg fehlerfreie Formteile erhalten.No sticking was observed on the zirconium oxide valve pin. Flawless molded parts were consistently obtained.
Vergleichsbeispiel 2Comparative Example 2
Vergleichsversuche mit der gleichen Heißkanaldüse 1, jedoch mit einer Verschlußnadel 2, hergestellt aus gehärtetem Stahl, führten bei ansonsten gleichen Spritzgußbedingungen, wie im obigen Beispiel 1 beschrieben, zu starkem Kleben der Formmasse an der Verschlußnadel 2. Dieses Kleben bewirkt, daß das Formteil 11 beim Entnehmen aus der Form mit einer unregelmäßig geformten Delle versehen ist.Comparative experiments with the same hot runner nozzle 1, but with a shut-off needle 2 made of hardened steel, under otherwise identical injection molding conditions as described in Example 1 above, resulted in the molding compound sticking strongly to the shut-off needle 2 Removed from the mold is provided with an irregularly shaped dent.
Diese Delle kann nicht auf einfache Weise nachgearbeitet werden.This dent cannot be easily reworked.
Durch Senkung der Werkzeugtemperatur der Vorkammer auf 35°C, oder Senkung der Temperatur der Spritzgußmasse in der Heißkanaldüse auf 140°C, konnte das Ankleben der Formmasse an der Verschlußnadel nicht vollständig vermieden werden.By lowering the mold temperature of the prechamber to 35 ° C or lowering the temperature of the injection molding compound in the hot runner nozzle to 140 ° C, the sticking of the molding compound to the shut-off needle could not be completely avoided.
Auch eine Verlängerung der Restkühlzeit um 5 bis 10 Sekunden führte nicht zu fehlerfreien Formteilen.
Even extending the remaining cooling time by 5 to 10 seconds did not lead to faultless molded parts.
Claims
1. Heißkanaldüse (1) mit Verschlußnadel (2) zur Herstellung von Formkörpern aus thermoplastischen Formmassen, mit einem beheizbaren Düsengehäuse (3, 3a), welches einen Schmelzekanal (4) umschließt, die durch eine Verschlußnadel (2) mittels eines beweglichen Nadelantriebs verschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußnadel (2) aus einem Keramikmaterial mit einer Wärmeleitfähigkeit von höchstens 7 W/m*K, bevorzugt höchstens 3 W/m*K besteht.1. Hot runner nozzle (1) with a sealing needle (2) for the production of molded articles from thermoplastic molding compositions, with a heatable nozzle housing (3, 3a) which encloses a melt channel (4) which can be closed by a sealing needle (2) by means of a movable needle drive , characterized in that the sealing needle (2) consists of a ceramic material with a thermal conductivity of at most 7 W / m * K, preferably at most 3 W / m * K.
2. Heißkanaldüse mit Verschlußnadel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußnadel (2) in einen Nadelschaft (8) und eine Spitze (7) geteilt ist, und die Spitze (7) der Verschlußnadel (2) aus Keramik besteht.2. Hot runner nozzle with valve needle according to claim 1, characterized in that the valve needle (2) is divided into a needle shaft (8) and a tip (7), and the tip (7) of the valve needle (2) consists of ceramic.
3. Heißkanaldüse mit Verschlußnadel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußnadel (2) oder die Nadelspitze (7) im wesentlichen aus Zirkonoxid, Porzellan, Fersterite oder Steatite besteht.3. Hot runner nozzle with sealing needle according to claim 1 or 2, characterized in that the sealing needle (2) or the needle tip (7) consists essentially of zirconium oxide, porcelain, fersterite or steatite.
4. Heißkanaldüse mit Verschlußnadel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußnadel (2) oder die Nadelspitze (7) aus gesintertem4. hot runner nozzle with sealing needle according to claim 3, characterized in that the sealing needle (2) or the needle tip (7) made of sintered
Zirkonoxid oder gesintertem, teilstabilisiertem Zirkonoxid besteht.Zirconium oxide or sintered, partially stabilized zirconium oxide.
5. Spritzgußwerkzeug zur Herstellung von Formkörpern aus thermoplastischen Formmassen, aufweisend eine Heißkanaldüse mit Verschlußnadel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4.5. Injection molding tool for the production of moldings from thermoplastic molding compositions, comprising a hot runner nozzle with a sealing needle according to one of claims 1 to 4.
6. Verwendung der Heißkanaldüse nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Verarbeitung thermoplastischer Formmassen, insbesondere keramischer Formmassen, bevorzugt mit einem Keramikanteil von 50 bis 70 Gew.-% aus der Formmasse.
6. Use of the hot runner nozzle according to one of claims 1 to 4 for processing thermoplastic molding compositions, in particular ceramic molding compositions, preferably with a ceramic content of 50 to 70% by weight from the molding composition.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AU54173/99A AU5417399A (en) | 1998-08-12 | 1999-07-31 | Hot runner nozzle with ceramic shut-off needle |
| EP99940105A EP1105275A1 (en) | 1998-08-12 | 1999-07-31 | Hot runner nozzle with ceramic shut-off needle |
| CA002340263A CA2340263A1 (en) | 1998-08-12 | 1999-07-31 | Hot runner nozzle with ceramic shut-off needle |
| JP2000564791A JP2003521392A (en) | 1998-08-12 | 1999-07-31 | Hot runner nozzle with ceramic shut-off needle |
| HK02101799.9A HK1040378A1 (en) | 1998-08-12 | 2002-03-08 | Hot runner nozzle with ceramic shut-off needle |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19836506A DE19836506A1 (en) | 1998-08-12 | 1998-08-12 | Hot runner nozzle with ceramic needle |
| DE19836506.3 | 1998-08-12 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2000009311A1 true WO2000009311A1 (en) | 2000-02-24 |
Family
ID=7877285
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/EP1999/005547 WO2000009311A1 (en) | 1998-08-12 | 1999-07-31 | Hot runner nozzle with ceramic shut-off needle |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1105275A1 (en) |
| JP (1) | JP2003521392A (en) |
| CN (1) | CN1312755A (en) |
| AU (1) | AU5417399A (en) |
| CA (1) | CA2340263A1 (en) |
| DE (1) | DE19836506A1 (en) |
| HK (1) | HK1040378A1 (en) |
| WO (1) | WO2000009311A1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7134868B2 (en) | 2003-11-26 | 2006-11-14 | Mold-Masters Limited | Injection molding nozzle with wear-resistant tip having diamond-type coating |
| CN1328027C (en) * | 2004-11-25 | 2007-07-25 | 李尚劼 | Method for processing crystal combination diamond and products thereof |
| USRE41648E1 (en) | 2002-03-14 | 2010-09-07 | Mold-Masters (2007) Limited | Valve-gated injection molding system with side-mounted actuator |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE202007017136U1 (en) * | 2007-12-06 | 2009-04-16 | Günther Heisskanaltechnik Gmbh | Valve needle for a needle valve nozzle |
| CN102555165B (en) * | 2010-09-10 | 2014-08-20 | 马斯特模具（2007）有限公司 | Valve pin for accomodating side loading |
| WO2015013392A1 (en) * | 2013-07-23 | 2015-01-29 | Synventive Molding Solutions, Inc. | Two piece valve pin |
| CN104772854A (en) * | 2014-01-15 | 2015-07-15 | 圣万提注塑工业（苏州）有限公司 | Two material injection molding apparatus component and additive manufacturing process therefor |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2273646A1 (en) * | 1974-06-07 | 1976-01-02 | Matra Engins | Chilled runners for injection moulding liquid thermosetting resins - to allow recirculation of resin without precuring |
| JPS61272119A (en) * | 1985-05-27 | 1986-12-02 | Shinagawa Refract Co Ltd | Molding equipment for plastic material |
| DE3833220A1 (en) * | 1988-09-30 | 1990-04-05 | Agfa Gevaert Ag | Injection mould for the processing of thermoplastics |
| US4923387A (en) * | 1989-02-14 | 1990-05-08 | Gellert Jobst U | Injection molding system having a valve member with a ribbed insulative portion |
| DE4230758A1 (en) | 1992-09-15 | 1994-03-17 | Wolff Hans Martin | Hot runner nozzle with needle valve - connected to centre of operating bar actuated by cylinders in parallel at each end of bar. |
| EP0765728A2 (en) | 1995-09-26 | 1997-04-02 | Krupp Kunststofftechnik GmbH | Nozzle body for an injection nozzle |
| JPH10235683A (en) * | 1997-02-26 | 1998-09-08 | Fuji Seiki Kk | Mold assembly for injection molding |
-
1998
- 1998-08-12 DE DE19836506A patent/DE19836506A1/en not_active Withdrawn
-
1999
- 1999-07-31 CN CN99809532A patent/CN1312755A/en active Pending
- 1999-07-31 CA CA002340263A patent/CA2340263A1/en not_active Abandoned
- 1999-07-31 JP JP2000564791A patent/JP2003521392A/en active Pending
- 1999-07-31 WO PCT/EP1999/005547 patent/WO2000009311A1/en not_active Application Discontinuation
- 1999-07-31 EP EP99940105A patent/EP1105275A1/en not_active Withdrawn
- 1999-07-31 AU AU54173/99A patent/AU5417399A/en not_active Abandoned
-
2002
- 2002-03-08 HK HK02101799.9A patent/HK1040378A1/en unknown
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2273646A1 (en) * | 1974-06-07 | 1976-01-02 | Matra Engins | Chilled runners for injection moulding liquid thermosetting resins - to allow recirculation of resin without precuring |
| JPS61272119A (en) * | 1985-05-27 | 1986-12-02 | Shinagawa Refract Co Ltd | Molding equipment for plastic material |
| DE3833220A1 (en) * | 1988-09-30 | 1990-04-05 | Agfa Gevaert Ag | Injection mould for the processing of thermoplastics |
| US4923387A (en) * | 1989-02-14 | 1990-05-08 | Gellert Jobst U | Injection molding system having a valve member with a ribbed insulative portion |
| DE4230758A1 (en) | 1992-09-15 | 1994-03-17 | Wolff Hans Martin | Hot runner nozzle with needle valve - connected to centre of operating bar actuated by cylinders in parallel at each end of bar. |
| EP0765728A2 (en) | 1995-09-26 | 1997-04-02 | Krupp Kunststofftechnik GmbH | Nozzle body for an injection nozzle |
| JPH10235683A (en) * | 1997-02-26 | 1998-09-08 | Fuji Seiki Kk | Mold assembly for injection molding |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 11, no. 131 (M - 584) 24 April 1987 (1987-04-24) * |
| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1998, no. 14 31 December 1998 (1998-12-31) * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USRE41648E1 (en) | 2002-03-14 | 2010-09-07 | Mold-Masters (2007) Limited | Valve-gated injection molding system with side-mounted actuator |
| US7134868B2 (en) | 2003-11-26 | 2006-11-14 | Mold-Masters Limited | Injection molding nozzle with wear-resistant tip having diamond-type coating |
| CN1328027C (en) * | 2004-11-25 | 2007-07-25 | 李尚劼 | Method for processing crystal combination diamond and products thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU5417399A (en) | 2000-03-06 |
| DE19836506A1 (en) | 2000-03-02 |
| CN1312755A (en) | 2001-09-12 |
| CA2340263A1 (en) | 2000-02-24 |
| JP2003521392A (en) | 2003-07-15 |
| HK1040378A1 (en) | 2002-06-07 |
| EP1105275A1 (en) | 2001-06-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE3213762C2 (en) | ||
| EP1148960B1 (en) | Method for impregnating porous workpieces | |
| CH685237A5 (en) | Injection molding mold. | |
| EP0426101B1 (en) | Cylinder component for twin screw extruder and method of manufacture | |
| WO2002076704A1 (en) | Method for regulating the contraction of molded parts | |
| EP2015916A1 (en) | Two-piece bottom insert | |
| WO2000009311A1 (en) | Hot runner nozzle with ceramic shut-off needle | |
| EP0074473B1 (en) | Method of and apparatus for manufacturing moulded plastics pieces or articles | |
| EP0916044A1 (en) | Method of manufacturing a sealing element, and sealing element manufactured by that method | |
| DE102013007735B4 (en) | Method for producing a castable salt core | |
| DE60114370T2 (en) | MOLDS OF FORMABLE MATERIALS | |
| DE2600923C2 (en) | Process for the injection molding of polyethylene with a very high molecular weight | |
| EP2015917B2 (en) | Bottom insert with heat insulation | |
| DE60007903T2 (en) | GAS SUPPORTED INJECTION MOLDING | |
| EP1599328A1 (en) | Method for producing mould parts by injection and a plugged needle nozzle for an injection mould | |
| DE10253080C1 (en) | Injection channel insert for injection molds, includes region above gate channel which is machined subsequently to make contoured feed opening | |
| DE2542875A1 (en) | Sprueless injection moulding of thermoplastics - by using the injection nozzle end surface as part of the mould cavity with a restricted diameter inlet | |
| AT515969B1 (en) | Device and method for creating at least one metallic component | |
| DE10325819A1 (en) | Process for producing a metal foam body | |
| DE102005037116B3 (en) | Forming a molded part from liquid material, e.g. for use injection molding or casting, involves the application of pressure to induce solidification of the melt | |
| DE3611688C2 (en) | ||
| DE3734256A1 (en) | Process and device for producing injection moulded articles | |
| EP0453894A2 (en) | Machine parts and mould parts for injection moulding, extruding, extrusion pressing and die casting | |
| WO2019020337A1 (en) | Method for producing a component, in particular for a motor vehicle, and component | |
| EP2269798B1 (en) | Production of a thermoplastic object with a cavity |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 99809532.X Country of ref document: CN |
|
| AK | Designated states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AE AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BY CA CH CN CU CZ DE DK EE ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MD MG MK MN MW MX NO NZ PL PT RO RU SD SE SG SI SK SL TJ TM TR TT UA UG US UZ VN YU ZA ZW |
|
| AL | Designated countries for regional patents |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): GH GM KE LS MW SD SL SZ UG ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE BF BJ CF CG CI CM GA GN GW ML MR NE SN TD TG |
|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application | ||
| DFPE | Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101) | ||
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 1999940105 Country of ref document: EP |
|
| ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2340263 Country of ref document: CA Ref document number: 2340263 Country of ref document: CA Kind code of ref document: A |
|
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 09762627 Country of ref document: US |
|
| WWP | Wipo information: published in national office |
Ref document number: 1999940105 Country of ref document: EP |
|
| REG | Reference to national code |
Ref country code: DE Ref legal event code: 8642 |
|
| WWW | Wipo information: withdrawn in national office |
Ref document number: 1999940105 Country of ref document: EP |