DD244141B1 - Verfahren zum herstellen vonformwerkzeugen und/oder werkzeugeinsaetzen - Google Patents

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Formwerkzeugen und/oder Werkzeugeinsetzen 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-geschaumter 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 Werkzeugelnsatzen 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 гит Beispiel auf der Galvanoformung oder dem Flammspritzen beruhen, weil der strukturbestimmende Teil des Werioeuges durch Metallauftrag unter direkter Beschichtung des verwendeten Modells entsprechend der gewünschten Oberflächenstruktur hergestellt werden kann. SoIt jedoch das Modell zur Herstellung mehrerer Werkzeuge bzw. Werkzeug einsätze 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 Metaliformen für Schaumteile mit ledernarbiger Oberfläche beschrieben. Durch den mehrfachen Umguß erscheint aber dieser technologische Vorgang für die Werkzeug herstellung 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 Model labform ungen mit Hinterschneidungen elastische Materialien, beispielsweise Silikonkautschuk einzusetzen, wobei der nach dem Gießen des Silikonkautschuks folgende technologische Schritt den weiteren Verfahrensablauf der Werkreugherstellung 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 form stabile η 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 Gipsform verfahren hergestelltes Gipsmodell Metall zu gießen, wofür in vorteilhafterweise eine Feinzinklegierung wegen des guten Formfüllungsvermögens eingesetzt wird. Zur Erzielung wünschenswerter Eigenschaften wird der Gips modifiziert und man setzt ihm zum Beispiel Carboxymethylzellulose als Aushärte inhibitor, Streckmittel wie Tslkum, Asbest und Kieseleide, 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 3100822 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.

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 formstabilem 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 Silikonkautschuk, dem ein oder mehrere Füllstoffe in einer Menge von 10... 75%, bezogen auf die Masse des Silikonkautschuks, vorzugsweise 30... 35% Schiefermehl einer Korngröße von 0,04mm zugemischt werden, abgeformt und dieses Modell ausgegossen wird mit einer definiert expandierenden Gießmasse auf der Basis von Quarzmehl und a-Calciumsulfat-Halbhydrat, indem die Gießmasse erfindungsgemäß in einer aus das Quarzmehl zu 55...65Ma.-% dasa-Calciumsulfat-Halbhydratzu 33,5...45Ma.-% Borsäure von 0,1... 1,0Ma.-% Borax von 0,1 ...0,5Ma.-%

bestehenden Grundrezeptur angewendet wird, welche gegebenenfalls mit Zusätzen von < 1,0 Ma.-% Zitronensäure als Härtebildner und eines oder mehrerer Farbpigmente versehen ist. Die Weiterbearbeitung des gewonnenen Modellpositivs oder Gießmodells erfolgt durch Vorwärmen und anschließendes Umgießen mit einer an sich bekannten Feinzinklegierung im offenen Kokillenguß, so daß nach dem Guß und der Entformung das Formwerkzeug bzw. der Werkzeugeinsatz meistermodellgetreu hergestellt ist.

Dadurch, daß im modifizierten Silikonkautschuk insbesondere Schiefermehl in der bevorzugten Menge von 30...35% als Füllstoff enthalten ist, wird ebenfalls die bei Silikonkautschuk auftretende Schwindung auf ein Mindestmaß von 0,3% nach 24h herabgesetzt, andererseits besitzt der u η vernetzte Silikonkautschuk noch eine so hohe Fließfähigkeit, daß Abformungen selbst feinster Konturen von Ur- oder Meistermodellen problemlos durchführbar sind. Die Anwendung der erfindungsgemäßen Gießmasse, welche während der Abbindezeit um etwa 1,2% expandiert und im Vorwärmprozeß 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.

Ausf ühru ngsbeispiel

Die Erfindung wird durch folgendes Ausführungsbeispiel anhand eines herzustellenden Formwerkzeuges für geschäumte PUR-Schuhsohlen 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 Gießmodellpositive gegossen werden. Dazu wird die erfindungsgemäße Mischung, bestehend aus beispielsweise 60Ma.-% Quarzmehl, 39Ma.-% a-Calziumsulfat-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 Pulver:Wasser = 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 üblicher Weise vorgewärmt und dann mit einer handelsüblichen Feinzink-Gießlegierung umgegossen

Danach ist das Gießmodell zu entformen und es liegt das Formwerkzeug detailgetreu und maßgenau zum Urmodell vor.

Claims (4)

1. Verfahren zum Herstellen von Formwerkzeugen und/oder Werkzeugeinsätzen für oberflächenstrukturierte Teile aus Kunststoff oder Elastomeren, wobei ein auf der Basis von Silikonkautschuk abgeformtes Negativmodell eines Ur- oder Meistermodells mit einer deflniert expandierenden das Modellpositiv bildenden Gießmasse auf der Basis von Quarzmehl und a-Calciumsulfat-Halbhydrat ausgegossen wird, gekennzeichnet dadurch, daß die Gießmasse in einer aus

das Guarzmehl zu 55...65Ma.-%

dasα-Ca^ciumsulfat-HalЬhydгatzuЗЗ,5...45Ma.-%.

Borsäure von 0,1 ...1,0Ma.-%

Borax von 0,1 ...0,5 Ma.-%

bestehenden Grundrezeptur angewendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Gießmasse gegebenenfalls mit einem Zusatz von < 1,0 Ma.-% Zitronensäure als Härtebildner versehen ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Gießmasse gegebenenfalls mit einem Zusatz von < 1,0Ma.-% eines oder mehrerer Farbpigmente versehen ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Gießmasse vorzugsweise Anteile

des Quarzmehls zu 60 Ma.-%

des a-Calciumsulfat-Halbhydrats zu 39 Ma.-%

der Borsäure zu 0,4 Ma.-%

des Borax zu 0,2 Ma^-%

der Zitronensäure und/oder des Farbpigments zu 0,4 Ma.-% enthält.