CS243632B1

CS243632B1 - Method of manufacturing flexible molds

Info

Publication number: CS243632B1
Application number: CS839397A
Authority: CS
Inventors: Jiri Novak; Ivo Wiesner; Bohumil Boehm
Original assignee: Jiri Novak; Ivo Wiesner; Bohumil Boehm
Priority date: 1983-12-14
Filing date: 1983-12-14
Publication date: 1986-06-12
Also published as: CS939783A1

Abstract

Způsob získání nových pružných forem na bázi syntetických pryskyřic, s minimálním smrštěním, vhodných k výrobě odlitků, zvláště pro kopírování uměleckých děl. Toho bylo dosaženo tím, že se jako vytvrditelné pryskyřice použije hmoty, sestávající hmotnostně ze 100 dílů kapalného epoxidového elastomeru na bázi epoxiesterových, epoxipolyesterových, glycidilových, glycidilesterových, glycidilpolyesterových nebo glycidilpolyuretanových předpolymerů o střední molekulové hmotnosti 500 až 5 000, 3 až 100 dílů polyaminického tvrdidla o střední molekulové hmotnosti 60 až 900 a 2 až 50 dílů plniv, pigmentů a látek regulujících reologické vlastnosti kompozice a mechanické vlastnosti vytvrzené hmoty.A method for obtaining new flexible forms based on synthetic resins, with minimal shrinkage, suitable for the production of castings, especially for copying works of art. This was achieved by using as a curable resin a mass consisting of 100 parts by weight of a liquid epoxy elastomer based on epoxy ester, epoxy polyester, glycidyl, glycidyl ester, glycidyl polyester or glycidyl polyurethane prepolymers with an average molecular weight of 500 to 5,000, 3 to 100 parts of a polyamine hardener with an average molecular weight of 60 to 900 and 2 to 50 parts of fillers, pigments and substances regulating the rheological properties of the composition and the mechanical properties of the cured mass.

Description

(54, Způsob výroby pružných forem(54, A Method for Making Flexible Molds)

Způsob získání nových pružných forem na bázi syntetických pryskyřic, s minimálním smrštěním, vhodných k výrobě odlitků, zvláště pro kopírování uměleckých děl.Process for obtaining new flexible molds based on synthetic resins, with minimum shrinkage, suitable for the production of castings, especially for copying works of art.

Toho bylo dosaženo tím, že se jako vytvrditelné pryskyřice použije hmoty, sestávající hmotnostně ze 100 dílů kapalného epoxidového elastomeru na bázi epoxiesterových, epoxipolyesterových, glycidilových, glycidilesterových, glycidilpolyesterových nebo glycidilpolyuretanových předpolymerů o střední molekulové hmotnosti 500 až 5 000, 3 až 100 dílů polyaminického tvrdidla o střední molekulové hmotnosti 60 až 900 a 2 až 50 dílů plniv, pigmentů a látek regulujících reologické vlastnosti kompozice a mechanické vlastnosti vytvrzené hmoty.This was achieved by using a mass consisting of 100 parts by weight of liquid epoxy elastomer based on epoxiester, epoxipolyester, glycidil, glycidilester, glycidilpolyester or glycidilpolyurethane prepolymers having an average molecular weight of 500 to 5,000, 3 to 100 parts of polyamide having an average molecular weight of 60 to 900 and 2 to 50 parts of fillers, pigments and substances controlling the rheological properties of the composition and the mechanical properties of the cured composition.

Vynález se týká pružných forem k výrobě sádrových, keramických, kaučukových nebo plastových odlitků či zálitků při teplotách 10 až 80 °C.The invention relates to flexible molds for the production of gypsum, ceramic, rubber or plastic castings or rolls at temperatures of 10 to 80 ° C.

Při výrobě odlitků či zálitků z reaktoplastů nebo z jiných materiálů se používají formy z nejrůznéjších hmot. očekává-li se výroba velkého počtu kusů, je vhodné používat ocelové formy, zejména pro hladké odlitky s ostrými okraji. Jejich nevýhodou jsou vysoké pořizovací náklady, velká hmotnost a tím zhoršená manipulovatelnost a značná pracnost už při jednoduchém reliéfu.Molds of various materials are used in the manufacture of castings or rolls of thermosetting plastics or other materials. when large numbers of pieces are expected, it is advisable to use steel molds, especially for smooth castings with sharp edges. Their disadvantage is high purchase costs, high weight and thus impaired handling and considerable laboriousness even with simple relief.

Hmotnost formy lze snížit použitím hliníku a jeho slitin. Avšak ani tyto materiály se nedohl pro výrobu tvarově komplikovaných odlitků či zálitků. Proto se často používá sádra, ale sádrové formy jsou těžké a křehké. Mají krátkou životnost. Lepší výsledky dává použití polyesterových pryskyřic, jenže stejně jako sádra nezachovávají věrně rozměry.The weight of the mold can be reduced by using aluminum and its alloys. However, even these materials could not be used for the production of complicated shape castings or grilles. Therefore, gypsum is often used, but gypsum forms are heavy and brittle. They have a short lifetime. The use of polyester resins gives better results, but like gypsum, they do not faithfully maintain their dimensions.

Model, podle kterého chceme odlévat formu, musí být vyroben rozměrově větší o reakční smrštění při vytvrzování pryskyřice. Epoxidové pryskyřice tvrzené alifatickými polyaminy mají menší smrštěni než polyesterové pryskyřice, ale ani tyto materiály, stejně jako metakrylátové plasty, nedovoluji mít u odlitku negativní reliéf. Epoxidová pryskyřice plněná hmotnostně 1:1 mletým taveným křemenem v amorfní formě, má součinitel délkové teplotní roztažnosti v oblasti 0 až 1 000 °C, 0,54.10“® mm/mm.°C, což se projeví jako lineární smrštění 0,6 až 0,8 %. Výše jmenované hmoty postrádají pružnost a ohebnost, která je důležitá pro vyformování zálitků po želatinační době.The model according to which we want to cast the mold must be made dimensionally larger by the reaction shrinkage during the curing of the resin. Epoxy resins cured by aliphatic polyamines have less shrinkage than polyester resins, but even these materials, like methacrylate plastics, do not permit negative relief in the casting. The epoxy resin filled with 1: 1 milled fused silica in amorphous form, has a coefficient of linear thermal expansion in the range of 0 to 1000 ° C, 0.54.10 "mm / mm. ° C, which results in a linear shrinkage of 0.6 to 0.8%. The aforementioned compositions lack the flexibility and flexibility that is important for forming the grips after the gelation time.

Velkým pokrokem bylo zavedení forem ze silikonového kaučuku. Jsou pružné a odolné vyšším teplotám. Zpočátku mají malé smrštěni kolem 0,6 %, ale postupem času se smrštují dále, až dosáhnou hodnot kolem 2,6 %. Proto se často snímají kopie originálů ne silikony, ale modifikovaným polyvinylchloridem. Lépe dodrží, např. poměr délky rukou k tělu. Musí se ale pracovat s roztaveným materiálem při teplotě asi 170 °C. Socha se potře kopírovací hmotou v tloužtce 2 až 4 mm, nechá se zatuhnout a pak se kolem udělá sádrový fixační dělený odlitek. Při teplotách pod 170 °C še nedá pracovat, protože vzniká rosol, který nelze rozetřít.The introduction of silicone rubber molds was a major advance. They are flexible and resistant to higher temperatures. Initially, they have a small shrinkage of about 0.6%, but over time they shrink further until they reach values of about 2.6%. Therefore, copies of originals are often scanned not by silicones but by modified polyvinyl chloride. Better adherence, eg hand-to-body ratio. However, the molten material must be operated at a temperature of about 170 ° C. The statue is covered with 2 to 4 mm thick copying material, allowed to set and then a gypsum fixation split cast is made around it. At temperatures below 170 ° C, it is impossible to work because of the formation of jelly that cannot be spread.

Nyní bylo nalezeno, že nevýhody současného stavu výroby pružných forem s minimálním smrštěním z vytvrditělně syntetické pryskyřice, vhodných k výrobě sádrových, keramických, kaučukových či plastových odlitků či zálitků odstraňuje způsob podle vynálezu tím, že se jako vytvrditelné syntetické pryskyřice použije hmoty sestávající hmotnostně zeIt has now been found that the disadvantages of the current state of manufacture of elastic molds with minimal shrinkage from a curable synthetic resin suitable for the manufacture of gypsum, ceramic, rubber or plastic castings or grouts eliminates the process of the invention by using a mass consisting of

100 dílů kapalného epoxidového elastomeru na bázi epoxiesterových, epoxipolyesterovýoh, glycidilových, glycidilesterových, glycidilpolyesterových nebo glycidilpolyuretanových předpolymerú o střední molekulové hmotnosti 500 až 5 000, až 100 dílů polyaminického vulkanizačního činidla o střední molekulové hmotnosti 60 až 900 a až 50 dílů plniv, pigmentů a látek regulujících reologické vlastnosti kompozice a mechanické vlastnosti vulkanizované hmoty.100 parts of liquid epoxy elastomer based on epoxiester, epoxipolyester, glycidil, glycidilester, glycidilpolyester or glycidilpolyurethane prepolymers with an average molecular weight of 500 to 5,000, up to 100 parts of a polyamine vulcanizing agent with an average molecular weight of 60 to 900 and up to 50 parts of fillers, regulating the rheological properties of the composition and the mechanical properties of the vulcanized mass.

Celý postup lze provést při teplotě 0 až 60 °C, s výhodou při 15 až 35 °C.The entire process can be carried out at a temperature of 0 to 60 ° C, preferably at 15 to 35 ° C.

Vlastnosti forem získaných podle vynálezu mohou být měněny ovlivňováním hustoty, polárnosti i topologie strukturní sítě hmoty prostřednictvím změny kvality i kvantity výchozích složek. Změnou druhů a podílů plniv lze ovlivnit mechanické i elektrické vlastnosti (pevnost, otěr, povrchový odpor), zpracovatelnost (viskozita, tixotropie), množstvím tvrdidla plnitelnost a vyjimatelnost z forem. Optimální podíl je třeba u každého plniva i tvrdidla zjistit individuálně. Plněním se obvykle mírně sníží rychlost růstu izolované trhliny, rychlost tvarového zotavení může být zvýšena i snížena.The properties of the forms obtained according to the invention can be varied by influencing the density, polarity and topology of the structural network of matter by changing the quality and quantity of the starting components. By changing the types and proportions of fillers it is possible to influence the mechanical and electrical properties (strength, abrasion, surface resistance), processability (viscosity, thixotropy), the amount of hardener and the removability of molds. The optimum proportion must be determined individually for each filler and hardener. Filling usually slightly decreases the rate of growth of the isolated crack, the rate of shape recovery can be increased or decreased.

Výchozí kapalné epoxidové elastomery obvykle sestávají z 10 až 90 hmotnostních dílů epoxidového teleoheliokého předpolymerú, z 1 až 50 hm. dílů nízkomolekulární epoxidové pryskyřice a z 0,1 až 40 hm. dílů reaktivního či nereaktivnlho ředidla. Obvykle se užívají epoxidové telechelioké předpolymery mající střední molekulovou hmotnost 500 až 5 000, zejména epoxiesterové, epoxipolyesterové, glycidylové, glycidylesterové, glycidylpolyesterové a glycidylpolyuretanové předpolymery.The starting liquid epoxy elastomers usually consist of 10 to 90 parts by weight of epoxy teleoheliol prepolymers, from 1 to 50 wt. parts of low molecular weight epoxy resin and from 0.1 to 40 wt. parts of a reactive or non-reactive diluent. Usually epoxy telecheliocolymers having an average molecular weight of 500 to 5,000 are used, in particular epoxy ester, epoxipolyester, glycidyl, glycidyl ester, glycidylpolyester and glycidylpolyurethane prepolymers.

Nízkomolekulární epoxidové pryskyřice mají střední molekulovou hmotnost 220 až 500 a připravují se známými způsoby reakcí epichlorhydrinu s dianem, rozorcinem nebo jinými fenoly. Reaktivní ředidla obsahují ve své molekule nejméně jednu epoxidovou skupinu a odvozují se známými způsoby od alifatických nebo cykloalifatických diolů, thiolů, sekundárních diaminů nebo dikarboxylovýoh kyselin, nebo vznikají reakcí epoxialkoholů s polyizokyanáty nebo epoxidaoí nenasycených sloučenin. Z nereaktivnich ředidel se používají zejména málo těkavé estery organických a anorganických kyselin, vysokovrouoí aromáty nebo aromatizované destilační řezy a podobně.Low molecular weight epoxy resins have an average molecular weight of 220-500 and are prepared by known methods by reacting epichlorohydrin with diane, ricorcin, or other phenols. The reactive diluents contain at least one epoxy group in their molecule and are derived by known methods from aliphatic or cycloaliphatic diols, thiols, secondary diamines or dicarboxylic acids, or are formed by reaction of epoxy alcohols with polyisocyanates or epoxy unsaturated compounds. Among the non-reactive diluents, in particular, low volatile organic and inorganic acid esters, high boiling aromatics or aromatized distillation slices and the like are used.

Aminové a polyaminoamidová tvrdidla užívaná podle vynálezu mají aminové číslo 150 až 1 800 mg KOH/g a působí tvrzení kapalných směsí podle vynálezu při teplotách 0 až 60 °C, při množství vulkanizátoru odpovídajícím 80 až 200 % teorie vůči obsahu reaktivních skupin. Při tvrzení lze používat látky zpomalující nebo urychlující chemické reakce látek ve směsi jako jsou fenolické sloučeniny, voda, polyoly, thioly, ketony, cyklické étery a podobně. Někdy je vhodné používat i látky ovlivňující rozliv, povrchové napětí a podobně.The amine and polyaminoamide curing agents used according to the invention have an amine number of 150 to 1800 mg KOH / g and cause curing of the liquid compositions according to the invention at temperatures of 0 to 60 ° C, at an amount of vulcanizer corresponding to 80 to 200% of theory. In curing, substances that slow or accelerate the chemical reactions of the compounds in a mixture such as phenolic compounds, water, polyols, thiols, ketones, cyclic ethers and the like can be used. Sometimes it is appropriate to use substances affecting the flow, surface tension and the like.

Je možno použít běžná plniva jako jsou grafit, písek, mastek, křída, sádra, skelná moučka, infusoriové hlinky, mletý šamot, popílek, cement, korundový a granátový odpad, amorfní kysličník křemičitý, silikagel, kysličník hlinitý, kovové prachy, práškový PVC i jiné polymery a kopolymery, azbest, pigmenty jako je kysličník zinečnatý a podobně.Common fillers such as graphite, sand, talc, chalk, gypsum, glass flour, diatomaceous earth, ground fireclay, fly ash, cement, corundum and garnet waste, amorphous silica, silica gel, aluminum oxide, metal dust, PVC powder and other polymers and copolymers, asbestos, pigments such as zinc oxide and the like.

Vytvrzené epoxidové kaučuky se od kapalných epoxidových elastomeru liší v tom, že nemají volné epoxidové skupiny a jsou vázány elastickou trojrozměrnou polymemí sítí a od vytvrzených epoxidových pryskyřic v tom, že mají při 25 °C výrazně nižší smrštivost, povrchovou tvrdost a mez pevnosti v tahu a současně vyšší tažnost a rázovou houževnatost.Cured epoxy rubbers differ from liquid epoxy elastomers in that they do not have free epoxy groups and are bound by an elastic three-dimensional polymer network and from cured epoxy resins in that they have significantly lower shrinkage, surface hardness and tensile strength at 25 ° C. at the same time higher ductility and impact toughness.

Někdy je vhodné postupovat tak, že do předem uzavřeného prostoru se vnese reaktivní směs a do ní se vtlačí předloha. Formy podle vynálezu lze využít i pro výrobu částí strojů a přístrojů, náhradních dílů, hraček, obkládaček, ozdobných a upomínkových předmětů a podobně.Sometimes it is advisable to introduce a reactive mixture into a pre-enclosed space and press the original into it. The molds according to the invention can also be used for the manufacture of machine parts, spare parts, toys, wall tiles, decorative and souvenirs and the like.

Výhody nového řešení podle vynálezu spočívají v tom, že pružné formy mají neměřitelné smrštění, takže není nutno počítat s výrobou modelu rozměrově většího. Povrch forem je hladký, o tvrdosti kolem 80 °Shore A, vyformování je snadné a dosáhlo se podstatného snížení pracnosti.The advantages of the novel solution according to the invention are that the elastic molds have a non-measurable shrinkage, so that it is not necessary to produce a larger size model. The mold surface is smooth, with a hardness of about 80 ° Shore A, forming is easy and a significant reduction in labor is achieved.

PříkladExample

Kruhová dřevěná plastika o průměru 23 cm a výšce 3,5 cm se opatří separačním prostředkem o složení 90 hm. % perchloretylenu a 10 hm. % cerezínu 80 a vloží se do Petriho misky o průměru 29 cm a výšce 5 cm, která byla'předem také naseparována stejným prostředkem. Reliéf plastiky je nahoře. Aby pod plastikou nezatekla licí kompozice, je spodek plastiky zatmelen silikonovým, na vzduchu netvrdnouoím tmelem. Do zbylého ohraničeného prostoru se vnese homogenní směs sestávající ze 100 hm. dílů kapalného epoxidového elastomeru na bázi dimerníoh mastných kyselin o střední molekulové hmotnosti 800, 10 hm. dílů trimetylhexametylendiaminu a 5 hmotnostních dílů mikromletého grafitu, která se pak nechá 24 hodin v klidu vytvrzovat. Poté se forma oddělí od plastiky i Petriho misky a nechá se ještě dalších 24 hodin v klidu. Potom už lze formu opatřit separačním povlakem a použít k odlévání. Výška formy musí být minimálně taková, aby nad nejvyšším místem reliéfu plastiky bylo alespoň 9 mm hmoty.A circular wooden sculpture with a diameter of 23 cm and a height of 3.5 cm is provided with a release agent of 90 wt. % perchlorethylene and 10 wt. % ceresin 80 and placed in a petri dish having a diameter of 29 cm and a height of 5 cm, which was also pre-separated with the same composition. The relief of the sculpture is above. In order to prevent the casting composition from leaking under the sculpture, the bottom of the sculpture is filled with silicone, air-hardening sealant. A homogeneous mixture of 100 wt. parts of a liquid epoxy elastomer based on dimer fatty acids having an average molecular weight of 800, 10 wt. parts of trimethylhexamethylenediamine and 5 parts by weight of micronized graphite, which were then allowed to cure for 24 hours at rest. Then the mold is separated from the sculpture and the Petri dish and left for a further 24 hours. The mold can then be provided with a release coating and used for casting. The height of the mold must be at least such that there is at least 9 mm of mass above the top of the relief.

Claims

object of the invention

Process for producing flexible molds with minimum shrinkage from a curable synthetic resin, characterized in that a mass consisting of

100 parts of liquid epoxy elastomer r, and based on epoxy ester, epoxipolyester, glycidil, glycidilester, glycidilpolyester or glycidilpolyurethano. Pre-polymers having an average molecular weight of 500 to 5,000

3 to 100 parts of a polyamine hardener having an average molecular weight of 60 to 900 and 2 to 50 parts of fillers, pigments and substances controlling the rheological properties of the composition and the mechanical properties of the cured composition.