DD244141A1

DD244141A1 - Verfahren zum herstellen vonformwerkzeugen und/oder werkzeugeinsaetzen

Info

Publication number: DD244141A1
Application number: DD28504285A
Authority: DD
Inventors: Joachim Stahl; Elmar Wachsmuth
Original assignee: Zentraler Forschungs Und Ratio
Priority date: 1985-12-23
Filing date: 1985-12-23
Publication date: 1987-03-25
Also published as: DD244141B1

Abstract

Verfahren zum Herstellen von Formwerkzeugen und/oder Werkzeugeinsaetzen fuer oberflaechenstrukturierte Teile aus Kunststoff oder Elastomeren, bspw. PUR-geschaeumte Schuhsohlen, plastgespritzte Schuhabsaetze, Armlehnen, Profile und dgl. Die Werkzeuge sollen unter verbesserten technologischen Bedingungen kostenguenstig durch abgeformte Ur- oder Meistermodelle ueber zerstoerungsfrei vervielfaeltigte Negativmodelle und metallumgossene Modellpositive ohne werkzeugspezifischen Schwund detailgetreu und massgenau erhalten werden. Es erfolgt die Abformung auf Silikonkautschukbasis mit einem Schiefermehlanteil von 30...35%. Zum Ausgiessen des Negativs wird erfindungsgemaess eine definiert expandierende das Positiv bildende Giessmasse angewendet, deren Grundrezeptur aus 55...65 Ma.-% Quarzmehl, 33,5...45 Ma.-% a-Calciumsulfat-Halbhydrat, 0,1...1,0 Ma.-% Borsaeure, 0,1...0,5 Ma.-% Borax besteht und ggfs. mit Zusaetzen von 1,0 Ma.-% Zitronensaeure als Haertebildner und eines oder mehreren Farbpigmente versehen ist.

Description

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein verbessertes und in der technischen Handhabung sowohl einfaches als auch kostengünstiges Verfahren zum Herstellen von Formwerkzeugen und/oder Werkzeugeinsätzen für Teile aus Kunststoff oder Elastomeren zu schaffen, welches eine sehr hohe Abbildegenauigkeit strukturierter Oberflächen gewährleistet und bei Abformungen die vorgegebenen Urmodelle aus beliebigem formstabilen Material schwundfrei vervielfältigt.

Darlegung des Wesens der Erfindung .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde. Abformungen oberflächenstrukturierter Urmodelle zur Anfertigung von Negativmodellen aus einem formstabilen Material durch zerstörungsfreie Vervielfältigung vorzunehmen und gewonnene Modellpositive mit einer Metallegierung so zu umgießen, daß ohne werkzeugspezifischem Schwund nach der Entformung detailgetreue und maßgenaue Formwerkzeuge und/oder Werkzeugeinsätze erhalten werden. Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, wobei ein aus einem beliebigen Material bestehendes Ur- oder Meistermodell vorerst in ein Negativmodell auf der Basis von Silikonkautschukabgeformt, dieses Modell mit einer definierten expandierenden Gießmasse ausgegossen, das gewonnene Modellpositiv oder Gießmodell sodann vorgewärmt und anschließend mit einer an sich bekannten Feinzinklegierung im offenen Kokillenguß umgössen wird, so daß nach dem Guß und der Entformung das oberflächenstrukturierte Formwerkzeug oder der Werkzeugeinsatz meistermodellgetreu entsteht, indem erfindungsgemäß für die Abformung des Ur- oder Meistermodells dem Silikonkautschuk ein oder mehrere an sich bekannte Füllstoffe in einer Menge von 10 bis 75%, bezogen auf die Masse des Silikonkautschuks, vorzugsweise 30 bis 35% Schiefermehl eines Korndurchmessers von 0,04mm zugemischt werden und für das Ausgießen des Negativmodells die Gießmasse in einer aus

55 bis 65 Ma.-% Quarzmehl 33,5bis45Ma.-%a-Calciumsulfat-Halbhydrat

0 bis 1 Ma.-% Borsäure

0 bis 0,5 Ma.-% Borax

bestehenden Grundrezeptur, welche gegebenenfalls mit Zusätzen von < 1 Ma.-% Zitronensäure und einem oder mehreren Farbpigmenten versehen ist, angewendet wird.

Dadurch, daß im modifizierten Silikonkautschuk insbesondere Schiefermehl in der bevorzugten Menge von 30 bis 35% als Füllstoff enthalten ist, wird ebenfalls die bei Silikonkautschuk auftretende Schwindung auf ein Mindestmaß von 0,3% nach 24h herabgesetzt, andererseits besitzt der unvernetzte Silikonkautschuk noch eine so hohe Fließfähigkeit, daß Abformungen selbst feinster Konturen von Ur- bzw. Meistermodellen problemlos durchführbar sind. Die Anwendung der erfindungsgemäßen Gießmasse, welche während der Abbindezeit um etwa 1,2% expandiert und im Vormwärmprozeß um weitere etwa 0,2% thermisch expandiert, trägt dazu bei, daß die Kontraktion des Silikonkautschuks von etwa 0,3% und die der gegossenen Feinzinklegierung von etwa 1,1 % kompensiert wird und somit Formwerkzeuge oder diesbezügliche Werkzeugeinsätze herstellbar sind, welche maßlich mit den Ausgangsmodellen identisch sind. ·

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird durch folgendes Ausführungsbeispiel anhand eines herzustellenden Formwerkzeuges für geschäumte PUR-Sohuhsohlen veranschaulicht.

An einem mit strukturierter Oberfläche versehenen Urmodell, bei dem der werkstoffspezifische Schwund der PUR-Masse berücksichtigt ist, wird eine geeignete Trennfläche befestigt. Die Trennfläche kann entweder aus Metall gefräst sein, aus einer aufgeklebten Folie bestehen oder aus einem anderen Material, zum Beispiel Gips, angeformt sein. Dieses mit der Trennfläche versehene Urmodell wird sodann mit einer Silikonkautschukpaste, welcher ein geeigneter Füllstoff, vorzugsweise Schiefermehl in einer Menge von 33Ma.-% und einer Körnung von 0,04mm zugemischt ist, in einem Gießrahmen umgegossen. Nach 24h Vernetzungsdauer hat der modifizierte Silikonkautschuk einen Schwund von etwa 0,3% erreicht und es können nach dem Entformen des Urmodells die für den Metallguß erforderlichen Gießmodeilpositive gegossen werden. Dazu wird die erfindungsgemäße Mischung, bestehend aus beispielsweise 60 Ma.-% Quarzmehl, 39Ma.-% a-Calciumsulfat-Halbhydrat, 0,4Ma.-% Borsäure, 0,2Ma.-% Borax mit gegebenenfalls geringen Zusätzen Zitronensäure als Härtebildner und einem Farbpigment von 0,4Ma.-% mit Wasser in einem Gewichtsverhältnis PulvenWasser = 100:25 bis 100:45, vorzugsweise 100:35, zubereitet und damit die Negativform ausgegossen. Nach einer angemessenen Abbindezeit kann das Gießmodellpositiv . entformt werden, wird nach einer Lufttrocknung von etwa 24h in üblicherweise vorgewärmt und dann mit einer handelsüblichen Feinzink-Gießlegierung umgegossen. Danach ist das Gießmodell zu entformen und es liegt das Formwerkzeug detailgetreu und maßgenau zum Urmodeil vor.

Claims

Erfindungsanspruch:

Verfahren zum Herstellen von Formwerkzeugen und/oder Werkzeugeinsätzen für Teile aus Kunststoff oder Elastomeren mit strukturierter Oberfläche, wobei ein aus einem beliebigen Material bestehendes Ur- oder Meistermodell in ein Negativmodell auf der Basis von Silikonkautschuk abgeformt, dieses Modell mit einer definierten expandierenden Gießmasse ausgegossen, das gewonnene Modellpositiv oder Gießmodell sodann vorgewärmt und anschließend mit einer an sich bekannten Feinzinklegierung im offenen Kokillenguß umgössen wird, so daß nach dem Guß und der Entformung das oberflächenstrukturierte Formwerkzeug oderderWerkzeugeinsatz meistermodellgetreu entsteht, gekennzeichnet dadurch, daß für die Abformung des Ur-oder Meistermodells dem Silikonkautschuk ein oder mehrere an sich bekannte Füllstoffe in einer Menge von 10 bis 75%, bezogen auf die Masse des Silikonkautschuks, vorzugsweise 30 bis 35% Schiefermehl eines Korndurchmessers von 0,04mm zugemischt werden und für das Ausgießen des Negativmodells die Gießmasse in einer aus

55'bis 65 Ma.-% Quarzmehl

33,5 bis 45 Ma.-% a-Calciumsulfat-Halbhydrat

0 bis 1 Ma.-% Borsäure

0 bis 0,5 Ma.-% Borax

bestehenden Grundrezeptur, welche gegebenenfalls mit Zusätzen von < 1 Ma.-% Zitronensäure und einem oder mehreren Farbpigmenten versehen ist, angewendet wird.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Formwerkzeugen und/oder Werkzeugeinsätzen für Teile aus Kunststoff oder Elastomeren mit strukturierter Oberfläche in beispielsweise einer Ledernarbung, einem Korkeffekt, einer Holzmaserung oder dergleichen. Die nach dem Verfahren hergestellten Formwerkzeuge und Werkzeugeinsätze sind ebenfalls bei der Herstellung PUR-geschäumter Schuhsohlen und Armlehnen, beim Plastspritzen von Schuhabsätzen sowie Anfertigen von Profilen anwendbar.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, daß bei der Herstellung von Formwerkzeugen und Werkzeugeinsätzen für die Kunststoff- und Gummiverarbeitung, welche sich durch eine komplizierte Oberflächenstruktur wie Ledernarbung, Korkeffekt oder Holzmaserung auszeichnen, mechanische Strukturierungsverfahren nur in den seltensten Fällen oder mit einem hohen Kostenaufwand verbunden angewendet werden. Effektiver dagegen sind solche bekannten Verfahren, die zum Beispiel auf der Galvanoformung oder dem Flammspritzen beruhen, weil der strukturbestimmende Teil des Werkzeuges durch Metallauftrag unter direkter Beschichtung des verwendeten Modells entsprechend der gewünschten Oberflächenstruktur hergestellt werden kann. Soll jedoch das Modell zur Herstellung mehrerer Werkzeuge bzw. Werkzeugeinsätze erhalten bleiben, setzt die Reproduzierbarkeit mehrstufige Abformverfahren in der bekannten Weise voraus, vom Urmodell ein Negativmodell abzuformen und von diesem wieder ein Positivmodell anzufertigen. Ein solches Verfahren wird zum Beispiel in der DD-Patentschrift 157677 zum Herstellen von Metallformen für Schaumteile mit ledernarbiger Oberfläche beschrieben. Durch den mehrfachen Umguß erscheint aber dieser technologische Vorgang für die Werkzeugherstellung unrentabel und ist bezüglich der Maßhaltigkeit und Detailtreue mit Nacharbeit verbunden. Außerdem können keine Modelle mit Hinterschneidungen abgeformt werden. In diesem Zusammenhang ist bekannt, für Modellabformungen mit Hinterschneidungen elastische Materialien, beispielsweise Silikonkautschuk einzusetzen, wobei der nach dem Gießen des Silikonkautschuks folgende technologische Schritt den weiteren Verfahrensablauf der Werkzeugherstellung bestimmt. Bei der Anwendung der Galvanoformung werden üblicherweise Wachsmodelle gegossen, leitend gemacht und galvanisiert. Die Verwendung von Wachs bringt aber das Problem mit sich, daß das Material beim Erstarren Schwundanteilen unterliegt. Es sind auch Galvanisiermodelle aus Epoxidharz unter Verwendung geeigneter Füllstoffe bekannt. Obwohl in diesem Fall keine zusätzlichen Schwindungen auftreten, so ist Epoxidharz dennoch, vor allem bei vorhandenen Hinterschneidungen, nur schwer aus der Galvanoschale entformbar. Was das Flammspritzen betrifft, wobei mit Hilfe eines abgeformten Positivmodells aus Epoxidharz oder einem anderen formstabilen Material Werkzeuge oder Werkzeugeinsätze durchaus herstellbar sind, wirkt sich neben der etwas grobkörnigen Struktur hauptsächlich die geringe Standzeit dieser Werkzeuge nachteilig aus, wenn über sie Kunststoffe und Elastomere verarbeitet werden sollen. Ferner ist bekannt, auf ein nach dem Gipsformverfahren hergestelltes Gipsmodell Metall zu gießen, wofür in vorteilhafter Weise eine Feinzinklegierung wegen des guten Formfüllungsvermögens eingesetzt wird. Zur Erzielung wünschenswerter Eigenschaften wird der Gips modifiziert und man setzt ihm zum Beispiel Carboxymethylzellulose als Aushärteinhibitor, Streckmittel wie Talkum, Asbest und Kieselerde, Vernetzungsmittel oder Natriumchlorid zu. Gemäß dem Stand der Technik werden im allgemeinen Gipsmodelle wegen ihrer guten Form-und Druckfestigkeitseigenschaften eingesetzt, wobei Versuche unternommen werden, sowohl die mechanische Festigkeit zu erhöhen als auch durch Modifizierung die Brauchbarkeit als Gußoder Formmasse zu verbessern. So ist bei Verwendung einer Gipsmischung als Material für Gießmodelle von Vorteil, daß der Gipsabguß beim Abbinden nicht schwindet, sondern sogar leicht expandieren und dadurch der Kontraktion des gegossenen Modells etwas entgegengewirkt werden kann. Es geht zwar aus der DE-Offenlegungsschrift 31 00822 ein Hochexpansionsgips für den Modellbau mit einer linearen Abbindeexpansion von 0,8 bis 3% hervor, aber wegen seiner Unbelastbarkeit gegenüber thermischen Beanspruchungen ist er für den Metallguß nicht geeignet. Bei allen bisher bekannten Gipsformverfahren besteht somit ein wesentlicher Nachteil in der zum Teil ungenügenden Abbildegenauigkeit sowie in der Notwendigkeit, für die werkzeugbauspezifischen Abformprozesse zusätzliche Schwundanteile beim Anfertigen der Urmodelle zu berücksichtigen.