-
Die
Erfindung betrifft ein Beschichtungsmaterial für eine Glasform, insbesondere
eine Vorform.
-
Die
Produktion von Behälterglas
wie Flaschen oder Konservengläsern
geschieht in der Regel in einem zweistufigen Prozess an einer Glasmaschine.
Ein Tropfen aus geschmolzenem Glas wird durch ein Rinnensystem zu
den einzelnen Produktionsstationen geführt, wo er in die sogenannte
Vorform fällt.
Diesen Vorgang bezeichnet man als Ladung. Dort wird das sogenannte
Külbel
mit der bereits fertigen Mündung
des Behälters geformt.
Nach der Übergabe
in die Fertigform wird die Flasche zu ihrer endgültigen Form aufgeblasen. Die
Entformung und Ausgabe auf das Maschinenlaufband beschließt den Formgebungsprozess.
Bei der Tropfenladung ist es wichtig, dass der Tropfen nicht durch
Reibung an der Formenwand deformiert wird und Ladungsfalten entstehen.
-
Um
dies zu gewährleisten
wird üblicherweise
eine Glasform, insbesondere eine solche Vorform mit einem Entformungsmittel
behandelt, welche Behandlung unter dem Begriff „Schmieren" geläufig
ist. Hierbei wird eine Schmiermittelzusammensetzung bestehend aus
einem Träger
auf Mineralölbasis
und einem Schmiermittel wie Schwefel oder Graphit in einem regelmäßigen Abstand
zwischen fünf
und fünfundvierzig
Minuten manuell in die Form gestrichen. Das Schmiermittelgemisch
ermöglicht
eine gute Tropfenladung wie auch eine gute Entformung ohne Rissbildung
an der Glasoberfläche.
Gleichzeitig wird die Oberfläche
der Form vor korrosiven Angriffen durch das geschmolzene Glas geschützt.
-
Ein
solches Vorgehen ist bereits aus dem Grund nachteilig, als es manuell
erfolgt, mithin also sehr aufwändig
ist. Auch der Schmierzyklus ist relativ hoch, das heißt, eine
Form ist sehr häufig
zu schmieren. Auch ist die Gleichmäßigkeit des Schichtauftrags
nicht gewährleistet.
Weiterhin verkokt das Trägermaterial
des Schmiermittels im Hinblick auf die hohen Formtemperaturen, was
aus Arbeitsschutzgründen
für den
Maschinenführer
nachteilig ist.
-
Eine
weitere Möglichkeit
der Formbehandlung ist aus WO 98/57804 bekannt. Dort ist die Beschichtung der
Form mit einer semi-permanenten keramischen oder keramikartigen
Beschichtung, hervorgehend aus Al-Pulver als Füllstoff und einem anorganischen
Bindemittel bestehend aus einer wässrigen Lösung aus CrO3 und
H3PO4 bekannt. Der
Schichtaufbau besteht aus wenigstens zwei diskreten Schichten, einem
sogenannten Base Coat, der den pseudo-keramischen Unterbau bildet,
und einem sogenannten Top Coat, der den Festkörperschmierstoff, z. B. in
Form von Graphit, BN oder MoS2 enthält. Der
Base Coat bildet eine harte, strukturierte Basisschicht, auf der
der Top Coat gut haftet. Insgesamt verfügt der Schichtaufbau über eine
höhere
Härte, Haftung
und Abriebfestigkeit, als dies bei einer einstufigen Beschichtung
der Fall wäre.
-
Problematisch
bei dieser Beschichtung ist jedoch das anorganische Bindemittel,
das zum größten Teil aus
Chrom-VI-Oxid und Phosphorsäure
besteht. Die Kombination dieser beiden Chemikalien ist hochgiftig, umweltschädlich, ätzend, oxidierend
und krebserregend. Aus diesem Grund ist der Anwender gezwungen, ausreichende
Sicherheitsmaßnahmen
hinsichtlich des Arbeitsschutzes wie auch des Umweltschutzes vorzusehen.
Gleichwohl ist bei einem Arbeiter, der mit dem Aufbringen der Beschichtung
betraut ist, die Arbeitsplatzbelastung durch Chrom erhöht.
-
Der
Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, ein Beschichtungsmaterial
anzugeben, das einerseits ungefährlich
ist, andererseits ein störungsfreies
Einbringen des Glastropfens wie auch eine Entformung des Külbels zulässt.
-
Zur
Lösung
des Problems ist ein Beschichtungsmaterial für eine Glasform, insbesondere
eine Vorform, vorgesehen, bestehend aus
- a)
einer direkt auf die Glasform aufzubringenden ersten Beschichtungsmasse
enthaltend
– ein
bei gegenüber
Raumtemperatur erhöhter
Temperatur aushärtbares
Bindemittel auf Siliconharzbasis zur Bildung einer Siliconharzträgerschicht,
und
– einen
während
der Aushärtung
oxidierbaren, in die Siliconharzmatrix einzubindenden Füllstoff,
– wobei
das Bindmittel und der Füllstoff
in einem Lösungsmittel
gelöst
bzw. suspendiert sind, und aus
- b) einer auf die erste Beschichtungsmasse aufzubringenden zweiten
Beschichtungsmasse enthaltend
– ein bei gegenüber Raumtemperatur
erhöhter
Temperatur aushärtbares
Bindemittel auf Siliconharzbasis zur Bildung einer Siliconharzträgerschicht,
und
– einen
bei der Aushärtung
in die Siliconharzträgerschicht
einzubindenden, bezüglich
der mit dieser Beschichtungslage in Kontakt kommenden Glasmasse
schmierend wirkenden Schmierstoff,
– wobei das Bindmittel und
der Schmierstoff in einem Lösungsmittel
gelöst
bzw. suspendiert sind.
-
Das
erfindungsgemäße Beschichtungsmaterial
zeichnet sich durch zwei verschiedenen Beschichtungsmassen aus,
die zur Bildung eines Base Coats oder einer Basisschichtung und
eines Top Coats oder einer oberseitigen Beschichtung dienen. Jedoch
kommt bei beiden Beschichtungsmassen ein Bindemittel auf Siliconharzbasis
zum Einsatz, das bei erhöhter
Temperatur aushärtet
und einen Art Hochtemperaturlack bildet. Siliconharz ist ungiftig,
nicht ätzend
und auch sonst nicht schädlich,
bildet aber gleichwohl eine hinreichend stabile Matrix, in die die
jeweils zugemischten Bestandteile der jeweiligen Masse fest eingebunden
werden können.
Die erste Beschichtungsmasse bildet eine sehr harte Base-Coat-Schicht,
in der der oxidierte Füllstoff, bevorzugt
Al-Pulver, das während
des Härtens
zu Al2O3 oxidiert
wird, einen harten, keramischen Bestandteil bildet, so dass sich
insgesamt der Base Coat als keramische oder keramikartige Schicht
ausbildet.
-
Die
zweite Beschichtungsmasse, die zweckmäßigerweise ein identisches
Bindemittel auf Siliconharzbasis umfasst, bildet den Top Coat, auch
hier wird eine hinreichend feste Siliconharzmatrixschicht gebildet,
in der der Schmierstoff ebenfalls hinreichend fest eingebunden ist.
Im Bereich der Grenzfläche
fließen
beide Füllmaterialien,
also der Füllstoff
aus der ersten Beschichtungsmasse und der Schmierstoff aus der zweiten
Beschichtungsmasse etwas in die jeweilige gegenü berliegende Schicht, so dass
sich insgesamt ein sicherer Schichtverbund ausbildet.
-
Das
erfindungsgemäße Beschichtungsmaterial
kann ohne die eingangs beschriebenen Nachteile, wie sie aus der
Beschichtung gemäß WO 98/57804
bekannt sind, appliziert werden. Während des Aufbringens dampft
allenfalls etwas Lösungsmittel
ab, welches während
des nachfolgenden Temperierungsschritts zum Einbrennen der Siliconharzmatrix
gänzlich
abdampft. Das heißt,
die Einstufung in die Gefahrstoffklasse hängt lediglich von der Art des
verwendeten Lösungsmittels
ab. Als Lösungsmittel
der ersten Beschichtungsmasse wird bevorzugt Butylacetat verwendet,
das Lösungsmittel
der zweiten Beschichtungsmasse kann ebenfalls Butylacetat oder eine
Mischung aus Butylacetat und Butylglycol sein. Letzteres ist dahingehend
von Vorteil, als die Zumischung von Butylglycol während des
Härtens
und damit des Aushärtens
der Schichten die zweite Beschichtungsmasse etwas länger flüssig oder
viskos hält,
nachdem Butylglycol einen etwas höheren Siedepunkt hat, was es
ermöglicht,
dass das Schmiermittel etwas besser in die darunter liegende Beschichtungslage eindiffundieren
kann.
-
Als
Füllstoff
kann wie beschrieben beispielsweise Aluminium-Pulver verwendet werden,
das während des
Härtens über den
Luftsauerstoff als ausschließliches
Oxidationsmittel zu Al2O3 oxidiert
wird. Diese Al2O3-Partikel
werden fest in die Siliconharzmatrix eingelagert, so dass sich eine
keramik-ähnliche
Basisschicht ausbildet, die sehr hart ist und infolge ihrer Oberflächenstrukturierung
eine sehr gute, raue und poröse Oberfläche mit
einer guten Haftung für
den Top Coat bildet.
-
Als
Schmierstoffe werden bevorzugt Graphit, MoS2,
BN oder Flammruß verwendet.
An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, dass die Aufzählung der
verwendbaren Füll-
oder Schmierstoffe nicht abschließend ist, selbstverständlich ist
es denkbar, andere Stoffe zu verwenden, sofern dies zweckmäßig ist.
-
Die
erste Beschichtungsmasse kann erfindungsgemäß bezogen auf 100g enthalten:
- – Bindemittel
15 – 35g
- – Füllstoff
23,5 – 53,5g
- – Rest
Lösungsmittel,
während die
zweite Beschichtungsmasse bezogen auf 100g enthaltend kann: - – Bindemittel
15 – 35g
- – Schmierstoff
15 – 35g
- – Rest
Lösungsmittel.
-
Bevorzugt
enthält
die erste Beschichtungsmasse bezogen auf 100g:
- – Bindemittel
20 – 30g
- – Füllstoff
30 – 45g
- – Rest
Lösungsmittel,
während die
zweite Beschichtungsmasse bezogen auf 100g enthält: - – Bindemittel
20 – 40g
- – Schmiermittel
20 – 30g
- – Rest
Lösungsmittel.
-
Eine
besonders vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die erste Beschichtungsmasse
bezogen auf 100g enthält:
- – Bindemittel
23 – 28g
- – Füllstoff
35 – 43g
- – Rest
Lösungsmittel,
während die
zweite Beschichtungsmasse bezogen auf 100g enthält: - – Bindemittel
22 – 27g
- – Schmierstoff
22 – 27g
- – Rest
Lösungsmittel.
-
In
einer konkreten Erfindungsausgestaltung enthält die Beschichtungsmasse bezogen
auf 100g:
- – Bindemittel
26,3g
- – Füllstoff
40,5g
- – Rest
Lösungsmittel,
während die
zweite Beschichtungsmasse bezogen auf 100g enthält: - – Bindemittel
23,8g
- – Schmierstoff
23,8g
- – Rest
Lösungsmittel.
-
Wird
als Lösungsmittel
für die
zweite Beschichtungsmasse Butylacetat und Butylglycol verwendet,
so sollten diese im Verhältnis
1:1 oder mit einem leichten Butylglycol-Überschuss bemessen werden.
-
In
Weiterbildung des Erfindungsgedankens kann vorgesehen sein, dass
die erste und/oder die zweite Beschichtungsmasse einen gelösten oder
suspendierten Farbstoff enthält.
Dies ist dahingehend von Vorteil, als beim Aufbringen der Schicht
optisch überprüft werden
kann, ob die Vorform an ihrer gesamten zu beschichteten Fläche sowohl
mit der ersten Beschichtungsmasse wie auch der zweiten Beschichtungsmasse
belegt ist, die eingesetzten Farbstoffe beider Beschichtungsmassen
sind zweckmäßigerweise
von der Farbe her unterschiedlich. Die Farbstoffe können beliebiger
Natur sein, selbstverständlich
sollen sie ebenfalls vollkommen unschädlich auch während des
Härtens
der Form sein, die Zugabemenge liegt je nach gewünschtem Einfärbungsgrad
im Bereich weniger Gramm. Die Menge ist auf die angegebenen Massenzusammensetzungen
pro 100 Gramm aufzuschlagen.
-
Neben
dem Beschichtungsmaterial selbst betrifft die Erfindung ferner ein
Verfahren zum Beschichten einer Glasform, insbesondere einer Glasvorform,
unter Verwendung eines Beschichtungsmaterials der vorbeschriebenen
Art, mit folgenden Schritten:
- – Bildung
einer ersten Schicht durch Auftragen der ersten Beschichtungsmasse
auf die Formwand,
- – Bildung
einer zweiten Schicht durch Auftragen der zweiten Beschichtungsmasse
auf die Schicht der ersten Beschichtungsmasse,
- – Aushärten der
Beschichtungsmassen zur Bildung der Beschichtung durch Einbrennen
der Form.
-
Die
erste und/oder die zweite Schicht werden bevorzugt durch zweimaliges
Auftragen der ersten und/oder zweiten Beschichtungsmasse gebildet,
wobei bevor zugt die erste Beschichtungsmasse, die den Base Coat
bildet, zwei- oder mehrfach aufgetragen wird.
-
Der
Auftrag der ersten Beschichtungsmasse und der zweiten Beschichtungsmasse – gegebenenfalls bei
Mehrfachbeschichtung jeder einzelne Auftrag – sollte in einer Schichtstärke zwischen
40 – 150 μm, insbesondere
zwischen 50 – 100 μm, vorzugsweise
zwischen 60 – 80 μm erfolgen
und vorzugsweise möglichst
homogen sein. Die Aufbringung erfolgt bevorzugt durch Aufsprühen unter
Verwendung einer Lackiersprühpistole. Die
oben angegebenen Zusammensetzungen ermöglichen die Herstellung hinreichend
flüssiger
Beschichtungsmassen, die ein Aufsprühen zulassen. Vor dem Aufsprühen sind
die Beschichtungsmassen, die vorgemischt und problemlos bei Raumtemperatur
gelagert werden können,
aufzuschütteln,
um einen möglichen
Bodensatz zu verteilen. Jedoch ist auch ein manueller Auftrag möglich, nachdem
die Formen sehr lange Standzeiten erreichen und die Beschichtung
im ausgebauten Zustand sorgfältig
möglich
ist.
-
Die
Schichten werden nass-in-nass aufeinander aufgetragen, das heißt, die
erste Schicht wird vor dem Auftragen der zweiten Schicht nicht ausgehärtet, vielmehr
reicht es aus, wenn die erste Schicht vor dem Auftragen der zweiten
Schicht et was antrocknet. Beide Schichten sind also beim Beginn
des Härtens
noch nass, so dass die jeweiligen Stoffe auch ohne weiteres zwischen
den Schichten diffundieren und das oder die Lösungsmittel abdampfen können.
-
Das
Aushärten
selbst erfolgt bevorzugt bei einer Haltetemperatur von mindestens
500°C für mindestens
60 Minuten. Die Temperatur von wenigstens ca. 500°C ist für eine hinreichende
Oxidation des Füllstoffs in
Form des Aluminium-Pulvers erforderlich. Die Haltezeit für eine hinreichende
Oxidation wie auch eine Sicherstellung, dass sämtliches Lösungsmittel ausgetrieben und
die Siliconharzmatrix hinreichend ausgebildet ist, sollte wenigstens
60 min, bevorzugt wenigstens 90 min betragen.
-
Die
einzubrennenden Formen sollten bevorzugt nicht in den Ofen eingebracht
werden, wenn dieser bereits auf die Haltetemperatur aufgeheizt wird.
Die Tempe ratur beim Einbringen der Formen sollte maximal 200°C, insbesondere
maximal 150°C
betragen, bevorzugt aber Raumtemperatur, um etwaige Probleme beim Ausbilden
der Schichten aufgrund des hohen Temperatursprungs zwischen der
Formtemperatur und der Ofeninnentemperatur zu vermeiden. Bevorzugt
wird der Ofen, in dem eine Form eingebrannt wird, ausgehend von der
Temperatur beim Einbringen der Form mit einer Rate von 5 – 10°C/min auf
die Haltetemperatur aufgeheizt.
-
Die
zu beschichtenden Formflächen
müssen
sauber und fettfrei sein, um eine optimale Haftung insbesondere
des Base Coats zu gewährleisten.
Zu diesem Zweck werden die Formen vor dem Auftragen der ersten Beschichtungsmasse
bevorzugt gereinigt, was beispielsweise durch Sandstrahlen, insbesondere
unter Verwendung eines weichen Korns erfolgen sollte. Wird eine
Form aus der Glasmaschine entfernt, weil sie erneut zu beschichten
ist, sollte die Form bereits unmittelbar nach dem Entfernen aus
der Maschine gereinigt, bevorzugt abgelaugt und/oder sandgestrahlt
werden, insbesondere unter Verwendung eines harten Korns.
-
Schließlich betrifft
die Erfindung eine Glasform, insbesondere eine Vorform, mit einer
Beschichtung aus einem Beschichtungsmaterial der vorbeschriebenen
Art, hergestellt nach dem Verfahren wie oben beschrieben.
-
Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand
der Zeichnungen. Dabei zeigen:
-
1a, 1b Prinzipdarstellungen
zur Formgebung von Hohlglasgegenständen im Press-Blas-Verfahren
(1a) und im Blas-Blas-Verfahren (1b),
-
2 eine
Teilansicht einer beschichteten Vorform im Schnitt,
-
3 ein
Diagramm zur Darstellung des Ablaufs zur Beschichtung einer Vorform,
-
4 eine
Darstellung der Laufzeit erfindungsgemäß beschichteter Vorformen bei
der Herstellung einer 750ml Bordeaux-Flasche,
-
5 ein
Diagramm zur Darstellung der Wandstärkeverteilung an den hergestellten
Flaschen im Bereich der Feederwelle von Flaschen, hergestellt unter
Verwendung der erfindungsgemäßen Vorformen,
und von Flaschen, hergestellt unter Verwendung von manuell geschmierten
Vorformen,
-
6 ein
Diagramm entsprechend 5 zur Darstellung der Glasdickenverteilung
am Flaschenboden, und
-
7 ein
Diagramm zur Darstellung der Laufzeit erfindungsgemäßer Vorformen
bei der Herstellung von 250ml Schlegel-Flaschen.
-
1a zeigt
in Form einer Prinzipdarstellung die Abläufe zur Herstellung einer Hohlflasche
durch einen Press-Blas-Prozess. Beim Press-Blas-Prozess fällt ein
Tropfen 1 aus flüssigem
Glas in eine Vorform 2. Der Glastropfen 1 wurde über eine
nicht näher
gezeigte Förderrinne
aus der Glasschmelze zugeführt,
die Vorform ist in einer Glasmaschine integriert. Das Einbringen
des Tropfens 1 bezeichnet man als Ladung. Anschließend wird
die Vorform oberseitig geschlossen, der Tropfen 1 wird über ein
geeignetes Presswerkzeug gepresst, der Külbel 3 wird geformt.
Nach dem Öffnen
der Vorform wird das Külbel 3 entnommen
und gedreht und in die Fertigform 4 eingebracht, wo es
zur fertigen Flasche 5 aufgeblasen und am Ende entformt
wird.
-
Ähnlich ist
der Vorgang beim Blas-Blas-Prozess (1b), auch
hier fällt
der Tropfen 1 in eine Vorform 2. Nach dem Schließen der
Vorform wird der Tropfen 1 nicht gepresst, sondern fest
geblasen und zum Külbel 3 vorgeblasen.
Anschließend
wird auch hier das Külbel 3 entnommen,
der Fertigform 4 zugeführt
und dort fertig geblasen und am Ende entformt.
-
Mitentscheidend
für die
Fehlerfreiheit der hergestellten Flasche 5 ist insbesondere
der Vorformschritt in der Vorform 2. Es muss sichergestellt
sein, dass der Tropfen 1; wenn er in die Vorform 2 fällt, in
dieser mit minimaler Reibung gleiten und zum Boden rutschen kann.
Infolgedessen ist bei einer erfindungsgemäßen Vorform 2, wie
sie in 2 in vergrößerter Darstellung
als Teilansicht im Schnitt gezeigt ist, eine Beschichtung 6 vorgesehen,
die im gezeigten Beispiel bereits fertig ausgehärtet ist. Sie besteht aus zwei
Schichten 6a und 6b, die jeweils unter Verwendung
einer speziellen Beschichtungsmasse hergestellt wurden. Die Schicht 6a bildet den
sogenannten Base Coat, sie liegt unmittelbar auf der Innenfläche 7 der
in der Regel aus Fe bestehenden Vorform 2 auf. Die Beschichtung 6 besteht
aus einer Siliconharzmatrix 8, in der ein oxidierter Füllstoff 9,
bevorzugt Al2O3 eingebunden
ist. Die Siliconharzmatrix 8 ist ausgehärtet, bildet also eine Hochtemperaturlackschicht,
in der die keramikartigen Füllstoffpartikel 9 eingebunden
sind. Die Schicht 6a bildet von ihrer Eigenschaft her eine
Keramik- oder keramikartige Schicht.
-
Auf
der Schicht 6a befindet sich die Schicht 6b. Auch
diese besteht aus einer Siliconharzmatrix 10. Beide Siliconharzmatrices 8, 10 bestehen
bevorzugt aus dem gleichen Siliconharz. In die Siliconharzmatrix 10 ist
nun fein verteilt ein Schmierstoff 11 eingebunden, bevorzugt
Graphit. An der Schicht 6b liegt der Glastropfen 1 unmittelbar
an, er gleitet an dieser entlang, geschmiert durch den Schmierstoff 11.
Der Schmierstoff 11 diffundiert beim Härten etwas über die Grenzschicht 12 hinaus
in den grenzflächennahen
Bereich der Schicht 6a, es ist auch möglich, dass etwas von dem oxidierten
Al2O3-Füllstoff 9 in
die Schicht 6b diffundiert.
-
Die
Herstellung der Beschichtung 6 ergibt sich aus 3.
Im Schritt a wird eine zu beschichtende Form zunächst gereinigt, was bevorzugt
durch Sandstrahlen unter Verwendung eines weichen Korns erfolgt. Das
heißt,
die zu beschichtende Innenfläche 9 jeder
Form wird gereinigt, so dass sie sauber und insbesondere fettfrei
ist. Nicht zu beschichtende Formbereiche werden bevorzugt abgeklebt.
-
Im
Schritt b erfolgt die Applikation der beiden Beschichtungsmassen
zur Bildung eines Base Coats unter Verwendung einer ersten Beschichtungsmasse
und eines Top Coats zur Verwendung einer zweiten Beschichtungsmasse,
wobei der Base Coat letztendlich die Schicht 6a und der
Top Coat letztendlich die Schicht 6b bildet. Die Applikation
der Beschichtungsmassen, die hinreichend flüssig sind, erfolgt unter Verwendung
einer handelsüblichen
Lackierpistole. Die Innenfläche
der Vorform wird gleichmäßig mit
der ersten Beschichtungsmasse zur Bildung des Base Coats mit einer
Schichtstärke
von bevorzugt 60 – 80μm eingesprüht, wobei zweckmäßigerweise
der Auftrag in zwei übereinander
liegenden, nacheinander applizierten Schichten der beschriebenen
Schichtstärke
erfolgen sollte. Lackierfehler wie Läufer oder raue Stellen sollten
vermieden werden.
-
Nach
einem leichten Antrocknen der aufgebrachten Beschichtungslage wird
die zweite Beschichtungsmasse zur Bildung des Top Coats aufgesprüht, auch
dies kann in zwei Lagen erfolgen.
-
Im
Schritt c erfolgt nun die Härtung
der aufgebrachten Schichten. Die besprühten Formen werden in einen
Einbrennofen gegeben, der beim Einbringen der Formen bevorzugt Raumtemperatur,
maximal aber ca. 150°C
heiß sein
sollte, um einen zu hohen Temperatursprung zu vermeiden. Nach dem
Einbringen wird der Ofen mit einer Rate von 5 – 10°C/min auf ca. 500°C als Haltetemperatur
aufgeheizt, bei welcher Temperatur die Formen für bevorzugt 90 min eingebrannt
bzw. getempert werden. Hierbei dampft das Lösungsmittel, das zur Verflüssigung
der Beschichtungsmassen dient, vollständig ab, die jeweiligen Einzelschichten
bilden die jeweilige Siliconharzmatrix 8, 10 aus,
der Füllstoff
der Schicht 6a wird oxidiert. Diese Oxidation erfolgt allein über den
in der Ofenatmosphäre
befindlichen Luftsauerstoff, so dass sich die oxidierten Füllstoff-Partikel 9 bilden.
-
Nach
Beendigung des Schritts c werden die Formen dem Ofen entnommen und
im Schritt d zur Produktionslinie transportiert, wo sie im Schritt
e in die Glasmaschine, bei der es sich um eine sogenannte IS-Maschine
(IS = Independend Section) handeln kann, eingesetzt werden.
-
Aufgrund
der erfindungsgemäßen Beschichtung
der Vorformen ist ein häufig
wiederholtes Beschichten während
des Einsatzes einer Vorform anders als im Stand der Technik bei
der manuellen Schmierung nicht erforderlich. Eine erfindungsge mäße Vorform
kann mehrere Stunden, je nach Anwendungsfall sogar bis zu 100 Stunden
und mehr, eingesetzt werden. Stellt sich heraus, dass eine Vorform
zu ersetzen ist, was anhand der Güte der mit ihr produzierten
Flaschen erfasst werden kann, wird die Vorform im Schritt f der
Maschine entnommen und die noch in ihr befindliche Beschichtung 6 durch
Ablaugen und/oder Sandstrahlen unter Verwendung eines harten Korns
entfernt. Im Schritt g erfolgt gegebenenfalls eine Formreparatur,
wonach diese Form entweder in das Formenlager im Schritt h gegeben
oder unmittelbar dem Schritt a zugeführt werden kann, gleichermaßen kann
natürlich
aus dem Formenlager eine vorzubereitende Form geholt werden. Ist
eine Reparatur nicht erforderlich, kann die im Schritt f behandelte
Vorform auch unmittelbar dem Schritt a oder dem Formenlager zugeführt werden.
-
Die 4 zeigt
ein Diagramm, aus dem die Standfestigkeit erfindungsgemäß beschichteter
Vorformen deutlich wird. Insgesamt wurden sechzehn Vorformen an
einer Glasmaschine verwendet, bei der es sich um eine 6 ¼'' Doppeltropfen IS-Maschine (halbe Tandem) mit acht Stationen
handelt. Hergestellt wurden 750 ml Bordeaux-Flaschen im Blas-Blas-Verfahren
mit einem Gewicht von 450g.
-
Die
verwendeten Vorformen wurden mit einem Beschichtungsmaterial folgender
Zusammensetzung beschichtet:
-
Erste Beschichtungsmasse
zur Bildung der Schicht 6a (Base Coat)
-
26,3g
Siliconharzgranulat (langkettiges phenylmodifiziertes Siliconharz)
wurden in 33,2g Butylacetat als Lösungsmittel gelöst. Nach
vollständigem
Auflösen
des Siliconharzgranulats wurden 40,5g Al-Pulver (Korngröße <20 μm) zugegeben
und durch einen Rührer
homogenisiert.
-
Zweite Beschichtungsmasse
zur Bildung der Schicht 6b (Top Coat)
-
23,8g
Siliconharzgranulat (langkettiges phenylmodifiziertes Siliconharz)
wurden in 23,8g Butylacetat und 28,6g Butylglycol gelöst. Nach
vollständigem
Auflösen
des Siliconharzgranulats wurden 23,8g Graphit (feines Pulver, Korngröße <15 μm) zugegeben
und durch Schütteln
homogenisiert.
-
Die
Beschichtungsmassen wurden durch Aufsprühen auf die Vorformen appliziert.
Die erste Beschichtungsmasse wurde in zwei übereinander liegenden Schichten
mit einer Schichtdicke von ca. 60 – 80μm aufgetragen, die zweite Beschichtungsmasse
einfach mit einer Schichtdicke von ca. 60 – 80 μm.
-
Anschließend wurden
beide Schichten thermisch in einem Ausheizofen bei 500°C für 90 Minuten
gehärtet.
Nach Beendigung der Aushärtung
wurden die Formen in einem Vorwärmofen
vorgewärmt
und anschließend
in die Maschine eingesetzt.
-
Wie
sich aus 4 anhand der die Standzeit der
Formen in der jeweiligen Sektion zeigenden Balken ergibt, zeigten
annähernd
alle verwendeten Vorformen Standzeiten im Bereich mehrerer Stunden,
teilweise wurden auch extreme Standzeiten von über 100 Stunden erreicht, bis
die Vorform abgenutzt war. Die Standzeit einer Form ergibt sich
anhand der Länge
des jeweiligen Balkenabschnitts, die Vertikalstriche, die einen
Balkenabschnitt begrenzen, zeigen einen Formwechsel an. Eine abgenutzte
Vorform – was
durch Kontrolle der mit ihr hergestellten Flaschen überprüft wurde – wurde
gegen eine neue, gleichermaßen
erfindungsgemäß beschichtete
Vorform ausgetauscht. 4 zeigt anschaulich den Verlauf
der Standzeiten, wobei maximal 200 Stunden aufgetragen sind. Die
jeweiligen Balkendiagramme zeigen nur die Standzeiten der Vorformen
an, die sich innerhalb der maximalen Laufzeit von 200 Stunden abgenutzt
haben. Vorformen, die vor dem Ablauf der 200 Betriebsstunden eingesetzt
wurden, jedoch bis dahin noch nicht abgenutzt waren, sind nicht
dargestellt.
-
Nachfolgend
wird in der Tabelle 1 eine Aufstellung der Laufzeiten (angegeben
in vollen Stunden) der einzelnen Vorformen, bezogen auf die jeweiligen
Sektionen, wiedergegeben. Annähernd
alle verwendeten Vorformen erreichten wie beschrieben sehr lange
Standzeiten, die wenigen Vorformen, die bereits nach äußerst kurzer
Standzeit von ≤3
Stunden ausgetauscht wurden, nahmen in der Regel auf grund anderweitiger Einflüsse, vornehmlich
aus der Tropfenzufuhr herrührend,
Schaden und mussten ausgetauscht werden.
-
-
In 4 wie
auf der Tabelle 1 wies jede Station zwei Sektionen auf, die in der
Figur wie der Tabelle in „a" (= außen) und „i" (= innen) unterschieden
sind. Dargestellt sind also die Sektionen 9a – 16i.
Auf den Sektionen 1a – 8i wurden
zu Vergleichszwecken – worauf
nachfolgend noch eingegangen wird – Vorformen verwendet, die
wie im Stand der Technik manuell zyklisch mit einem Schmiermittel
auf Mineralölbasis
geschmiert wurden.
-
5 zeigt
in Form eines Diagramms die Vorform-bezogenen Werte der Glasdicke
der hergestellten Flaschen im Bereich der Feederwelle, also einem
Bereich am Flaschenbauch. Die jeweiligen Dicken wurden unter Verwendung
eines „XPAR"-Kamerasystems einem
Heißendprüfgerät, erfasst.
Diese Heißendprüfung ermöglicht eine
kontinuierliche Erfassung der Wandstärke über die Temperaturstrahlung
des noch heißen
Gegenstandes. Dargestellt sind die Intervalle der Glasdicken von
jeweils 100 im selben Zeitbereich hergestellter Flaschen. Ein Austausch
der erfindungsgemäßen Vorformen
erfolgte in dieser Zeit nicht. Die auf den Stationen 1 – 8 (und
damit den Sektionen 1a – 8i) eingesetzten
Vorformen wurden gemäß dem Stand
der Technik in diesem Zeitraum einmal mit einem Schmiermittel auf
Mineralölbasis
mit Graphit manuell unter Verwendung einer Bürste geschmiert.
-
Längs der
Abszisse ist bei 0% der Sollwert angegeben, nach links und rechts
ergeben sich die jeweiligen prozentualen Abweichungen. Je kürzer ein
Balken ist, desto geringer die Intervallabweichung über die 100
Flaschen. Die Darstellung ist normiert.
-
Ersichtlich
zeigt sich, dass die Glaswandstärke
bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorformen wesentlich
gleichmäßiger und
homogener ist, als bei Verwendung der gemäß dem Stand der Technik geschmierten
Vorformen, wo sich zum Teil extreme Schwankungen ergeben. Das heißt, dass
unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorformen nicht nur ein über sehr
lange Zeit kontinuierlicher Betrieb möglich ist, es können auch
Erzeugnisse hoher Gleichmäßigkeit
erhalten werden.
-
6 zeigt
eine Darstellung ähnlich
der gemäß 5,
jedoch ist hier die Glaswandstärke
im Bereich des Flaschenbodens dargestellt. Auch hier zeigt sich
in sehr deutlicher Weise, dass die Wandstärkenschwankungen bei Verwendung
der erfindungsgemäßen Formen
sehr gering sind im Vergleich zur Verwendung der manuell geschmierten
Vorformen. Dies liegt wie beschrieben eben daran, dass durch die
lange Standzeit der Form eine höhere
Prozessstabilität
gegeben ist.
-
Schließlich zeigt 7 ein
weiteres, der Darstellung aus 4 entsprechendes
Diagramm, dem die Laufzeit erfindungsgemäßer Vorformen zu entnehmen
ist. Auch hier wurde eine 250ml Schlegel-Flasche in einem Enghals-Press-Blas-Verfahren mit einem
Gewicht von 155g auf einer 6 ¼'' Doppeltropfen-IS-Maschine (halbe Tandem)
mit acht Stationen hergestellt. Die verwendeten Vorformen wurden
unter Verwendung der Beschichtungsmaterialien, wie sie bereits bezüglich der
Vorformen aus 4 beschrieben wurden, beschichtet. Der
Betrieb war auf 12 Produktionstage mit einer Laufzeit von
insgesamt 288 Stunden angelegt und wurde mit dem Ablauf der maximalen
Laufzeit abgebrochen, auch wenn die verwendeten Vorformen zu diesem
Zeitpunkt noch nicht abgenutzt waren. Die Länge der Balkenabschnitte gibt
auch hier die Standzeit der jeweiligen Form an, die Vertikalstriche
zeigen den Formwechsel an.
-
Wie
der nachfolgenden Tabelle 2 zu entnehmen ist, ergaben sich auch
hier sehr lange, zum Teil extrem lange Laufzeiten (in Stunden) mit
weit über
100 Stunden Standzeit.
-
-
Die
Beispiele gemäß der 4 – 7 zeigen,
dass die erfindungsgemäßen Vorformen
zum einen eine lange Standzeit aufweisen, zum andere diese Standzeiten
auch bei Herstellung unterschiedlicher Hohlglasgegenstände erreicht
werden. Im Vergleich zum bisherigen Stand der Technik der manuellen
Schmierung lässt
sich zum einen ein über
lange Zeit kontinuierlicher Betrieb realisieren, zum anderen kann
der häufige
und aufwändige
manuelle Schmierprozess entfallen. Im Vergleich zur das Cr2O3 als Oxidationsmittel
enthaltenden Beschichtung ist die erfindungsgemäße Beschichtung ohne Probleme
herstell- und verarbeitbar.
