Verfahren zur Herstellung von Formen für die Verarbeitung von verformbaren Massen, insbesondere von Kunststoffen
Es ist bekannt, Formen dadurch herzustellen, dass man einen Abguss eines Modells herstellt. Wenn dieser Abguss direkt als Form Verwendung finden soll, so war man bis anhin gezwungen, ein Modell besonderer Widerstandsfähigkeit sowohl hinsichtlich thermischer als auch statifs, Belastbarkeit zu, schaffen und man muss- te a'ussaDd & m bei der Erzaugumg des Abgusses een relativ grossen Aufwand betreiben. Solche Formen bekannter Art sind wenig temperaturbeständig und können zumeist zur Herstellung von Formlingen im Druckverfahren nicht verwendet werden. Alles in allem sind diese Formen relativ teuer.
Braucht man Formen, welche temperaturbeständig und druckbeständig sind, so war man bis. anhin gezwungen, diese durch noch viel kompli- ziertere bekannte Methoden herzustellen.
Die Kosten für eine Form herkömmlicher Bauart sind dermassen hoch, dass sich ihre Herstellung nur für Artikel lohnt, welche in grossen Serien hergestellt wer den soMen. So reohaat mam für'sine rehtiv einfache Form mit Kosten von Fr. 2500.--und darüber.
Demnach bestand ein grosses Bedürfnis für relativ billige Formen, welche bereits Serien von 10-100 Stück herzustellen gestatten, wobei die Kosten der Form die Material-und Arbeitskosten einer Zehnerserie an Formlingen nicht übersteigen sollte.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass man solche preiswerte Formen insbesondere für die Kunststoffindustrie dadurch herstellen kann, dass man von einem Modell des Formlings einen Abguss aus Polyurethan herstellt, indem man das Modell mit mindestens einer Schicht einer Polyäther und Isocyanat enthaltenen Mischung im Direktverfahren versieht.
Auf diese Weise erhält man das sogenannte Gussnest der Form, welches man zweckmässigerweise mit einer Stütz-bzw. Füllmasse umgibt, welche zwischen dem Gussnest und einem dieses im Abstand umgebenden Rahmen eine Füllung darstellt, die der Stabilisierung des Gussnestes und der Übertragung von auf das Gussnest wirkenden Innendrücken auf den Rahmen dient.
Was am erfindungsgemässen Verfahren besonders überraschend ist, ist die Tatsache, dass man aus Poly- urchtanen ausgezeichnete Formen erhalten kann, welche selbst kleinste Details der Modelle, wie eine Ledernarbung und dergleichen, wiederzugeben und später auf den Formling zu übertragen vermögen, ohne dass Trennschwierigkeiten und eine Verschmutzung der Form auftritt, obschon gerade Polyurethane für ihr grosses Haftvermögen an Materialien verschiedenster Art bekannt sind.
Da das zur Herstellung des Polyurethanabgusses verwendete Modell weder druckbeständig sein muss noch Temperaturen oberhalb von 60 C ertragen muss, kann man das Modell aus praktisch allen Materialien, wie Holz, Textilien, Leder, Kunststoffe, Metalle und sogar aus Wachs bzw. Plastilin herstellen.
Wird das Modell bei der Vielfalt der dafür verwendeten Materialien aus einem Material angefertigt, dessen Oberfläche nicht an Polyurethan haftet, z. B. Wachs, so braucht die Modelloberfläche vor der Erzeugung des Abgusses nicht vorbshafmdejjt zu werden. Weftm hingegen ein Material vorliegt, welches mit Polyurethan eine Haftverbindung eingeht, so wird es erforderlich sein, die Modelloberfläche mit einem Trennmittel, vorzugsweise einem solchen für Polyurethanschäume, zu behandeln, was durch Auftragen des Trennmittels und Polieren, erforderlichenfalls mehrmals nacheinander, erfolgen kann.
Als Trennmittel eignen sich Produkte der Handelsmarken WIZRTSB 50 oder WIZK 313.
Ähnlich liegen die Verhältnisse bei der Verwendung einer erfindungsgemässen Form, d. h. wenn das zu for mendie Mabberilal, z. B. Wachs-ader Polyolefin, zur Poly- urchtanform keine Haftfähgiekti aufweist, so ist eine Behandlung dieser Form mit Trennmittel überflüssig.
Wenn hingegen Haftung zu erwarten ist, so wird man die Form mit einem Trennmittel behandeln. Da durch die Lösungsmittel das Trennmittel in die Oberfläche der Polyurethanform hineindiffundiert, haftet das Trennmittel sehr gat an der Form, so dass zumeist erst nach mehrmaliger Benützung der Form, also nach der Herstellung mehrerer Formlinge eine neuerliche Behand lung mit Trennmittel erforderlich ist. Sollte nun, was in der Regel nicht der Fall ist, durch irgendeine Unachtsamkeit eine erfindungsgemässe Form durch anhaftendes Material verdorben werden, so kann man sich die Reinigungskosten in der Regel sparen, weil die Form so billig ist, wie dies später noch ausführlicher gezeigt werden wird. Als Trennmittel kommen die gleichen oder ähnliche in Betracht, wie jene, die zur Vorbehandlung des Modells genannt wurden.
Als Stützmasse (dieser Ausdruck soll nachstehend d auch für den analog zu verstehenden Ausdrck Füllmasse Verwendung finden) kommt praktisch jedes beliebige Material. in Frage, beispielsweise Kunststoffe, kunststoffschäume, Gips, Zement, Holz, Metall etc. Die Stütz- masse wird man je nach der beabsichtigten Verwendung der Form insbesondere wegen der Masstreue wählen.
Soll beispielsweise nur eine ganz kleine Serie einmalig hergestellt werden, und ist der Formling von hinter schnittenen Stellen frei, so kann man eine starre Stütz- masse, z. B. Gips oder Polyester, verwenden. Will man die Form für die spätere Verwendung aufbewahren, so ist es zweckmässig, eine möglichst leichte Stützmasse zu verwenden. In diesem Fall werden vor allem schaumartige Stützmassen von Vorteil sein, welche sich mit dem Polyurethanabguss (also dem Gussnest) verbinden, jedoch mit Vorteil, gegebenenfalls mittels Trenmittel am Rahmen nicht halten, so dass für die Lagerung die Form ohne Rahmen vejjwendet wandten kann.
So ist es möglich, je nach Produktionslage und Grösse des Form lings genomnta Rahmen zu veinwanden, welche man für verschiedens Formen benützen kann.
Dort, wo der Formling hinterschnitenen Teile auf whist, wird man als Stützmasse wekcmässig ein biege el, Material Verwendern, welches mit dem das Gussnast bildenden Polyuretihanabguss verbunden ist, so dass zur Entformung die Form entsprechend gebogen werden kann. Besonders vorteilhaft ist es für diesen Zweick, den Abguss mit'einer Stützmassie aius Poyure- thanschaum zu umgeben, welchen man aus einer Mischung für Direktverfahren ähnlicher Zusammensetzung, wie jene für den Abguss des Modells unter Zugabe von Schaumbildner herstellen kann.
Die erfindungsgemässen Formen ertragen Ge bDaiuchstempacatupen von 120-) 155 C ! und eignen sich samit zur herstellung von Formlingen aus den verschiedensten Kunststoffen, beispeilsweise aus Polyurethanen, PVC, Polyolefinen etc., deren Verformungs tempera. ttur höchstens. 150 C emaicht.
Die Formen sind, insbesondere wenn sie sich über ihre Stützmasse an einem Rahmen abstützen, sehr druckbeständig, so dass ohne weiteres auch im Ver schäumungsverfahren hergestellte Gegenstände, z. B. aus Polyurethanschaum bestehende Artikel, in ihnen geformt werden können. Im Falle von Polyurethanschaum rechnet man dabei mit einem spezifischen Druck von 5 kg/cm2, welchen die Formen ohne weiteres aushalten.
Besonders bevorzugt werden jene erfindungsgemäs- sen Formen, deren Modellabguss, also dass Gussnest, aus Polyurethan, eine Dichte von ungefähr 1, 0 aufweist, wobei als Stützmasse ein Polyurethanschaum ähnlicher Zusammensetzung mit einer Dichte von 0, 6-0, 8 Verwendung findet Schlche Formen sind besonders handlich, da sie leicht im. GawMht, wagen ihrer Elastizität stosaba- ständig und sehr einfach und rasch herzustellen sind.
Es wurde bereits darauf hingewiesen, wie kostspielig und zeitraubend die Herstellung einer herkömmlichen Form ist. Eine erfindungsgemässe Form der bevorzugten Ausführungsform kostet hinsichtlich Arbeitsaufwand etwa das Doppelte des Arbeitsaufwandes zur Herstellung eines Formlings, während der Materialaufwand für die Form etwa das 5- bis 6-fache der Materialkosten eines Formlings beträgt, so dass die Gesamtkosten der Form etwa gleich viel ausmachen, wie Arbeits-und Materialkosten von 10 Formlingen. Somit würde eine Zehnerserie an Formlingen unter Berücksichtigung der Formkosten nur doppelt so viel kosten, wie Material und Arbeit zur Herstellung der Formlinge in der Form selbst.
Demnach kann man, bei 10 /o Formkostenanteil an den Gesamtfertigungskosten bereits mit 50 Formlingen und bei 5 /0 Formkostenanteil mit 100 Formlingen eine Form amortisieren. Demgegenüber sind ähnliche Amortisierungssätze bei herkömmlichen Formen nur möglich, wenn mehrere 1000 Stück Formlinge erzeugt worden können.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist es im Gegensatz zum Präpolymerverfahren, dass die Mischung für Direktverfahren aus zwei Komponenten gemischt werden kann, welche einzeln sehr lange lagerfähig sind, nach der Vereinigung aber innerhalb weniger Minuten ohne Wärme zu einem weiterbearbeitbaren (Umhüllen mAt Stützmeasse) Abguss führen, so dass recht rasche Lie ferfnstan für die Focman möglich sind.
Beispiel
Als Modell wird im vorliegenden Fall eine sogenannte Profilgummisohle verwendet, welche mit der Oberseite flach auf eine mit Trennmittel behandelte Metallplatte aufgelegt wird, so dass das Profil freiliegt.
Die Profilseite der Sohle sowie ihre Ränder werden ebenfalls mit Trennmittel behandelt.
Nun wird eine Mischung für Direktverfahren der nachstehend genannten Rezeptur hergestellt und mög- lichst gleichmässig über die Sohle gegossen. Nach etwa 5-10 Minuten ist der dergestalt hergestellte Polyurethan Abguss der Sohle fertigt. An sich kann die Sohle nun aus dem Abguss entfernt werden. Man wird sie wegen Masstreue jedoch mit Vorteil noch so lange darin belassen, bis auch die Stützmasse angebracht ist.
Da hier angenommen werden soll, dass das Sohlenprofil Hinterschneidungen aufweist, wird man als Stütz- masse mit Vorteil einen Polyurethanschaum wählen, welchen man aus einer ähnlichen Masse für Direktverfahren wie den Abguss herstellt, wobei man aber der Mischung Verschäumungsmittel zugibt.
Um die äusseren Dimensionen der Stützmasse ohne Nachbearbeitung einem für die Produktion genormten Rahmen anzupassen, wird man zweckmässig den Rahmen selbst als Giessform für die Stützmasse verwenden, was so erfolgen kann, dass man den Rahmen auf die Platte legt, auf welcher die mit Abguss versehene Sohle liegt, die Stützmassenmischung innerhalb dieses Rahmens in geeigneter Menge über den Abguss giesst und dunch Auflegen einer Platte und nptigefalls Druckanwendung einen geschlossenen Raum innerhalb des Rahmens schafft. Selbstverständlich wird man die aufgelegte Platte mit Trennmitteln behandeln.
Je nachdem, ob der Rahmen ein integrierender Bestandteil der Form sein soll, oder ob er lediglich zum Einschieben der Form dienen soll, wird man ihn ohne Trenmittel- bzw. mit Trennumittelbehandlung verwenden.
Nun kann man durch Biegen der fertigen Form die als Modell dienende Sohle entfernen, die Gussnestoberfläche mit Trennmittel behandeln und unter gelegentli cher Erneuerung der Trennmittelbehandlung eine praktisch beliebige Anzahl Sohlen in der Form herstellen.
In ähnlicher Weise kann man auch beispielsweise eine Armstütze für einen Stuhl, welche eine Ledernar- bung aufweisen soll, als Modell verwenden, wobei man bei Verwendung der so erhaltenen Form beispielsweise eine Metall-oder Holzeinlage in die herzustellende Armstütze einformen kann. Es ist verblüffend, wie eine Ledernarbung auf dem Modell ohne Anwendung von hohen Temperaturen und Druck absolut getreu bis in die kleinsten Feinheiten in der Form wiedergegeben und von dieser bei ihrer Verwendung auf den Formling übertragen wird.
Die im vorliegenden Beispiel verwendete Mischung für Direktverfahren für die Herstellung des Modellabgusses hatte folgende Rezeptur : 100 Gewichtsteile Polyäther, und zwar
90 Gewichtsteile Desmophen 2800
5 Gewichtsteile Desmophen VSo
5 Gewichtsteile Desmophen VO 0, 5 Gewichtsteile Aktivator PP ( Desmorapid )
30 Gewichtsteile Isocyanat ( Desmodur 44 V )
Bei den Markenprodukten Desmophen 2800 , VS und VO handelt es sich um Polyäther des sogenannten one-shoot-Typs (Direktverfahren), welche mit dem Iso- cyatiiat (z. B. Desmodur 44 V , welches diphenyl mlethan4, 4 Diisooyanat ist) venaatzt wandern.
Die Produkte Desmophen , Desmodur und pDesmorapidp sind Markenerzeugnisse der Firma Bayer.
Selbstverständlich ist die Verwendung anderer han delsüblicher Produkte bzw. beliebiger one-shoot-Mischungen zum gleichen Zweck möglich, wobei der Fachmann durch einfache Versuche die Verwendbarkeit abklären kann.
Die Stützmasse wurde aus einer in der Rezeptur nur wenig und hinsichtlich der Verschäumung abweichenden Mischung hergestellt.