Bei den Düsen, die bis heute in Werkzeugen mit seitlicher Anspritzung aus dem Heißkanal eingesetzt werden, ist entweder die Position der Düsenspitzen abhängig von der Temperaturdifferenz zwischen Werkzeug und Düse oder aber die Montage der Düse mit den Einsätzen ist sehr kompliziert. Diese beiden Nachteile haben direkte Auswirkungen auf die Qualität und Wirtschaftlichkeit der Werkzeuge. Durch eine nicht definierte Spitzenposition kann die Abrissqualität und das Öffnungsverhalten nicht voraus gesagt werden und eine komplizierte Montage erhöht die Wartungskosten. Ziel des Entwicklungsteams aus Mitarbeitern der Fertigung und des Werkzeugbaus seitens des Verschluss-Herstellers sowie des Heißkanalspezialisten war es, die beiden genannten Nachteile zu vermeiden und mit einem neuen Spritzgießwerkzeug eine höhere Produktivität zu erzielen.

Ehrgeizige Entwicklungsziele definiert und erreicht

Ein bereits existierendes 8-fach Spritzgieß-Werkzeug, mit dem die Pumpenköpfe für Dosierspender produziert werden, war die Messlatte für das neu zu bauende Werkzeug mit Heißkanaltechnik. Es galt, die bisherige Zykluszeit von 13 Sekunden zu verkürzen. Bei der neu zu entwickelnden Düse sollten die Spitzen immer, unabhängig von der Temperaturdifferenz zwischen Werkzeug und Düse, zentrisch im Anschnitt stehen und von der Trennebene, ohne großen Aufwand, zu wechseln sein.

Des Weiteren mussten die Anforderungen wie eine gleichmäßige Formteilfüllung, schneller Farbwechsel und das Verschließen einer Kavität im Bedarfsfall realisiert werden. Um diese Zielsetzungen zu erreichen, diskutierten der Kunststoffverarbeiter und das Entwicklungsteam der Heißkanal-Division von Hasco erste Entwicklungsansätze und brachten diese zur Serienreife. Ein weiteres Ziel war, die Produktivität des bestehenden, älteren Werkzeuges um mindestens 25Prozent zu verbessern.
Bei der Konstruktion des neuen Werkzeuges wurde neben der neuen Düse auch auf eine optimale Kühlung geachtet, um die gesteckten Ziele für die Zykluszeit realisieren zu können. Das Layout sah je zwei Düsen mit vier Spitzen vor, die den Verschluss an der Rückseite anbinden. Da der Dosierspender bei Kosmetikprodukten eingesetzt wird, sind die optischen Anforderungen an die Oberfläche und den Anspritzpunkt sehr hoch. Deshalb dürfen keine Bindenähte oder ein überstehender Anspritzpunkt zu erkennen sein.

Die Düsenspitzen sind einzelnund schnell auswechselbar

Das neu zu bauende Spritzgießwerkzeug wurde von dem Heißkanal-Hersteller konstruiert und realisiert. Neben der Konstruktion der Düse wurde speziell auf die Kühlung der Einsätze hohes Augenmerk gelegt. Der Fokus bei der Düsenentwicklung lag in der Servicefreundlichkeit, dem separaten Tausch einzelner Spitzen sowie der Verwendung von ungeteilten Einsätzen. Somit entstand nach einigen Versuchsreihen die neue Multi Shot Düse Z10440. Diese Düse mit zwei, vier oder sechs Düsenspitzen erfüllt alle vom Projektpartner gestellten Anforderungen und ist für Formteile wie Hülsen und Kanülen besonders geeignet.

Die Spitzen der Multidüse sind jeweils einzeln austauschbar. Dies wurde durch eine spezielle konstruktive Lösung der Düsenspitzen und deren Befestigung im Verteilerkopf bewerkstelligt. Spitze und Überwurf werden in einem Segment zusammengefasst und können so einfach montiert und demontiert werden. Diese zum Patent angemeldete Befestigung erlaubt es Wartungsarbeiten von der Trennebene aus durchzuführen. Eine Demontagevorrichtung gewährleistet den Austausch der Segmente sogar im erkalteten Zustand.

Wenn nötig können einzelne Kavitäten mit einem „Blindsegment“ versehen werden und die Produktion aus den restlichen Formnestern störungsfrei ohne Sortieraufwand weiterlaufen. Geteilte Einsätze der Form sind aufgrund dieser neuartigen Segmentlösung nicht mehr notwendig, welches die Konstruktion vereinfacht und die Werkzeugkosten reduziert. Der Einsatz von Standardkomponenten aus dem Heißkanalprogramm des Heißkanalspezialisten ermöglichte eine große Auswahl an Düsenlängen. Der Anspritzpunkt erfüllt die geforderten optischen und maßlichen Anforderungen. Der Farbwechsel konnte aufgrund der rheologisch ausgelegten Massekanäle und der masseschonenden Schmelzeführung schnell und sauber durchgeführt werden. Durch die optimierte Einsatzkühlung und die Eliminierung des Unterverteilers konnte die Zykluszeit um 35Prozent gesenkt werden.

Neue Technologien
Zentrierte und wartungsfreundliche Heißkanal-Düse

Speziell für das Spritzgießen von Formteilen mit seitlicher Anbindung entwickelt, kombiniert eine Mehrfachdüse die Vorteile des seitlichen Anspritzens mit einer wartungsfreundlicheren Montage und einer präzisen Spitzenposition. So wird die Längendehnung der Düse beim Aufheizen durch einen speziell entwickelten Schiebesitz im Kopf der Düse kompensiert, wodurch die Düsenspitze unabhängig von Verarbeitungs- und Werkzeugtemperatur immer zentrisch im Anschnitt steht. Das Design des Schiebesitzes ermöglicht eine Ausdehnung in axialer Richtung und stellt gleichzeitig den Leckage freien Betrieb bei wechselnden Randbedingungen sicher. Es sind deshalb auch keine gesonderten Richtlinien beim Aufheizen und Anfahren des Systems nötig. Der Heißkanal kann wie ein konventionelles System angefahren werden. Aufgrund dieser Eigenschaften ermöglicht die Düse ein präzises Füllen von zwei, vier oder sechs Kavitäten mit einer Düse. Dies vereinfacht die Konstruktion von Werkzeugen und erhöht die Wartungsfreundlichkeit.

 

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Über den Autor

Volker Müller, Business Development Manager Hotrunner Sales International, Hasco Hasenclever, Lüdenscheid, vmueller@hasco.com