DE19619838C1 - Formentrennmittel und Verfahren zur Abformung eines Gegenstands - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Formentrennmittel, das im wesentlichen aus einem Bin­ demittel und Füllstoff-Partikeln besteht.

Es ist bekannt, die Oberflächenstruktur eines Gegenstands dadurch abzuformen, daß auf diese ein Abformmittel aufgebracht wird. Um dieses Abformmittel später wieder von der abzuformenden Oberflächenstruktur ablösen zu können, wird die abzuformende Oberflächenstruktur vor dem Auftragen des Abformmittels mit dem Formentrennmittel präpariert, welches verhindert, daß das Abformmittel mit der Substratoberfläche des abzuformenden Gegenstands eine innige physikalische und/oder chemische Verbindung eingeht, welche bewirken würde, daß eine Abtrennung des Abformmittels nicht oder nur mit einem sehr hohen Aufwand möglich wäre.

Hierbei ist es bekannt, daß die Abformung mit wasserhaltigen Abformmitteln, wie z. B. Gips oder Gips-Aufbereitungen oder zementgebundenen Massen (Beton, Mörtel, etc.) sich dann ohne großen Aufwand durchführen läßt, wenn die abzufor­ mende Oberflächenstruktur einen chemisch stark unpolarem Charakter besitzt oder eine hinreichend rauhe Fläche vorliegt oder keine mit dem Abformmittel che­ misch gleichartigen oder ähnlichen Untergründe vorliegen oder die abzuformen­ de Oberflächenstruktur in sich stabil ist und nicht dazu neigt sich in sich aufzutrennen.

Auf Oberflächen mit chemisch polarem Charakter treten in nachteiliger Art und Weise bei der Abformung oftmals dadurch Schwierigkeiten auf, daß hierbei das Abformmittel stark an der abzuformenden Oberflächenstruktur anhaftet und somit keine saubere und rückstandsfreie Abtrennung des Abformmittels möglich ist. Auch bei unpolaren Oberflächen kommt es bei der Abformung von Oberflächen­ strukturen, die relativ glatt sind und keinen starken inneren Verbund aufweisen, so wie es z. B. bei plastischen Formmassen, die im Designbereich verwendet wer­ den, oft der Fall ist. Die an der abzuformenden Oberflächenstruktur stark anhaf­ tende Abformmasse führt aufgrund der starken Adhäsion zwischen dieser und dem Substrat der abzuformenden Oberflächenstruktur dazu, daß beim Abnehmen der Abformmasse aus der Oberflächenstruktur Bereiche herausgerissen werden, was in nachteiliger Art und Weise zur Zerstörung des abzuformenden Modells führt.

Des weiteren ist eine Abformung auf porösen, saugenden, rauhen Oberflächen nur sehr schwierig durchzuführen, da auf derartigen Oberflächenstrukturen das Abformmittel aufgrund der hierbei auftretenden mechanischen Haftung oder Ver­ zahnung sehr stark anhaftet.

Es wird daher üblicherweise vor dem Auftragen des Abformmittels auf die ab­ zuformende Oberflächenstruktur ein Formentrennmittel aufgebracht, dessen Wirkung darin besteht, daß zwischen der abzuformenden Oberflächenstruktur und der Abformmasse, also zwischen dem Formling und dem Abformling, eine chemische Barriere oder eine sehr glatte, inerte Zwischenschicht, auf der eine mechanische Verzahnung der Abformmasse mit der abzuformenden Oberfläche nicht möglich ist, auszubilden. Nachteilig hierbei ist, daß das hierbei verwendete Formentrennmittel genau auf die abzuformende Oberflächenstruktur und das
verwendete Abformmittel angepaßt werden muß.

Aus der DD 5 25 447 ist bekannt, Formentrennmittel zu verwenden, die nach Auf­ trag im Prozeß der Formung des eigentlichen Bauteils ersetzt werden. Hierdurch soll eine leichte Entformung ermöglicht werden.

Aus der JP 59-225 911 (A) ist es bekannt, eine Mischung aus Polyvinylalkohol und Füllstoff als Trennmittel in einem System Metallform-Kunststoff einzusetzen.

Aus der Druckschrift E. W. Laue, Glasfaserverstärkte Polyester und andere Du­ romere, 2. Auflage, 1969, Zechner und Hüthing Verlag GmbH, Seiten 201-203 ist es bekannt, daß Polyvinylalkoholtrennschichten leicht durch Wasser gelöst wer­ den können.

In der US 3 198 857 wird beschrieben, daß eine Metalloberfläche mit einer Mischung aus Polyvinylalkohol und sulfoniertem Lignin behandelt wird. Nach dem Aufbringen von feuchtem Beton wird die Trennmittelschicht angelöst und die Met­ allform kann entfernt werden.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Formentrennmittel der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß auf eine Vielzahl unterschiedlicher Oberflächenstrukturen eine einfache Abformung derselben ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Formentrennmittel einen derartigen Überschuß von Füllstoff-Partikeln gegenüber dem Bindemittel aufweist, daß durch das Bindemittel des Formentrennmittels nur ein schwacher innerer Zusammenhalt der Füllstoff-Partikel ausgebildet ist, und daß durch das Lösemittel des Abformmittels, das beim Austrocknen des auf die abzuformende Oberflächenstruktur aufgebrachten Abformmittels frei wird, der durch das Bin­ demittel bewirkte innere Zusammenhalt der Füllstoff-Partikel auflösbar ist, so daß zwischen der abzuformenden Oberflächenstruktur und dem Abformmittel eine pulverartige Zwischenschicht ausbildbar ist.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird in besonders vorteilhafter Art und Weise ein neuartiges Formentrennmittel geschaffen, daß auf einer gegenüber den bekannten Trennmitteln völlig neuen Wirkungsweise beruht: Während bei den üblichen Trennmitteln die Trennwirkung zwischen der Form und dem Abformling - wie bereits erwähnt - dadurch erzielt wird, daß die den Abform­ ling ausbildende Abformmasse durch das auf die abzuformende Oberfläche auf­ getragene Trennmittel abgestoßen wird, bewirkt das erfindungsgemäße daß die Trennwirkung zwischen dem Substrat der abzuformenden Oberflächen­ struktur einerseits und der Abformmasse andererseits erst nach dem Auftragen der Abformmasse auf die mit dem erfindungsgemäßen Trennmittel behandelte Oberflächenstruktur ausgebildet wird, indem das beim Abtrocknungsvorgang der Abformmasse freiwerdende Lösungsmittel bewirkt, daß das erfindungsgemäße Formentrennmittel in eine pulverartige Zwischenschicht zerfällt, die zwischen der abzuformenden Oberflächenstruktur und des Abformmittels angeordnet ist und ein Anhaften des letztgenannten an der Form verhindert. Die pulverartige Zwi­ schenschicht bewirkt außerdem, daß Außenluft in die zwischen der Abformmasse und der Form befindliche Zwischenschicht gelangen kann und somit ein Anhaften der Abformmasse an der Form verhindert.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind dem Ausführungsbeispiel zu entnehmen, das im folgenden anhand der Figur beschrieben wird. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des Formentrennmittels.

Während bei üblichen Beschichtungsfilmen (z. B. bei einem Lackfilm) der eigentli­ che Hauptwerkstoff das Bindemittel als solches ist, treten bei dem in Fig. 1 schematisch dargestellten erfindungsgemäßen Formentrennmittel 10 die Eigen­ schaften eines Füllstoff-Partikel 13 zusammenhaltenden Bindemittels 12 fast voll­ ständig in den Hintergrund, so daß die physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften des Formentrennmittels 10 im wesentlichen durch die Füllstoffpartikel 13 bestimmt werden. Hierbei kommt dem Bindemittel 12 des Formen­ trennmittel 10 nicht die Funktion zu, daß dieses die Barriere zwischen der Sub­ stanz der abzuformenden Oberflächenstruktur einerseits und dem Abformmittel andererseits ausbilden muß: Vielmehr dient das Bindemittel 12 nur dazu, die Füll­ stoff-Partikel 13 temporär zu binden, damit die Füllstoff-Partikel 13 auf das Substrat der abzuformenden Oberflächenstruktur derart aufgetragen und mit ihr temporär verbunden werden, daß durch das Formentrennmittel 10 auf der abzu­ formenden Oberflächenstruktur eine zusammenhängende Oberfläche ausgebildet wird. Das Bindemittel 12 des Formentrennmittels 10 ist also nur deshalb erforder­ lich, da die Füllstoff-Partikel 13, welche - wie weiter unten noch erläutert werden wird - dann die eigentliche Trennwirkung zwischen dem Substrat der Oberflä­ chenstruktur und der Abformmasse ausbilden, infolge ihrer pulverförmigen Aus­ bildung keinen inneren Zusammenhalt aufweisen, und derart das Bindemittel 12 als temporäres Übertragungsmedium benötigen, um auf die abzuformende Ober­ flächenstruktur auftragbar zu sein.

Diese Eigenschaft ergibt sich aus dem in Fig. 1 dargestellten schematischen Aufbau des Formentrennmittels 10 dadurch, daß das Bindemittel 12 aufgrund des im Formentrennmittel 10 vorhandenen Überschußes von Füllstoff-Partikel 13 im wesentlichen nur in Zwischenräumen 14 der Füllstoff-Partikeln 13 sowie an den Berührungsstellen P zwischen den einzelnen Füllstoff-Partikeln 13 vorhanden ist, um diese zur Ausbildung eines Stoffes mit geringem inneren Zusammenhalt tem­ porär zu binden.

Als Bindemittel 12 für die Füllstoff-Partikel 13 wird vorzugsweise ein wasserlösli­ ches Bindemittel 12 eingesetzt, welches allein oder in Kombination mit anderen wasserlöslichen B indemitteln auch nach dem Austrocknen wasserlöslich bleibt, z. B. Polyvinylalkohol, wasserlösliche Cellulosederivate, Dextrine oder andere Stoffe. Als Füllstoff-Partikel 13 eignen sich eine Vielzahl von anorganischen oder organischen, festen Füllstoffen. In diesem Zusammenhang wird auf die im Far­ ben- und Lackbereich gebräuchlichen "Pigment + Füllstofftabellen", in denen eine Vielzahl hierzu geeigneter Pigmente und Füllstoffe aufgeführt sind, verwiesen. Beispielhafterweise können kugelige Füllstoffe - wie z. B. anorganische und orga­ nische Microkugeln und Microhohlkugeln, Glashohlkugeln, Polyolefin-Kugeln, Keramikkugeln und Keramikhohlkugeln oder ähnliche Füllstoffe verwendet wer­ den. Auch ist es möglich, amorphe Füllstoffe wie Schwerspat, Kreide, Quarzmehl oder ähnliches einzusetzen. Des weiteren ist es möglich, daß stabförmige oder faserförmige Füllstoffe wie z. B. Hornblende oder plättchenförmige Füllstoffe wie Glimmer, Talkum, Mg-Al-K-Silikate, China Clay sowie eine Kombination der vor­ genannten Füllstoffe verwendet werden. Hierbei wird bevorzugt daß die Korngrö­ ße innerhalb eines Korngrößenspektrums von bis zu 200 Micrometern liegt wobei ein Bereich von 5 bis 85 Micrometer bevorzugt wird.

Das derart vorbereitete Formentrennmittel 10 wird nun auf die abzuformende Oberflächenstruktur aufgetragen und bildet dabei einen porösen, nicht geschlos­ senen Beschichtungsfilm für das Substrat aus.

Nach dem Antrocknen des Formentrennmittels 10 auf der abzuformenden Ober­ flächenstruktur wird in an und für sich bekannter Art und Weise ein wasser- oder lösungsmittelhaltige Abformmittel auf die abzuformende Oberflächenstruktur samt dem darauf aufgetragenen Formentrennmittel 10 aufgebracht. Dies kann etwa da­ durch geschehen, daß das Abformmittel - z. B. eine Abformmasse - aufgegossen oder eingeklopft wird, oder daß mit Hilfe eines Pinsels zunächst eine dünne Schicht der Abformmasse aufgetragen und diese anschließend soweit aufgebaut wird, daß eine tragfähige Abformung erzielbar ist. Gegebenenfalls können der Abformmasse Verstärkungsmaterialien zugesetzt werden, um die Stabilität der zu erzielenden Abformung zu erhöhen. Wichtig bei diesem Verfahrensschritt ist nur, daß derart viel Abformmittel aufgetragen wird, daß nach deren Erhärtung ein tragfähiges Gerüst entsteht, welches vorzugsweise selbsttragend und somit ent­ fernbar ist, ohne zu zerbrechen.

Das bei dem Austrocknungsvorgang der derart aufgebrachten Abformmittel aus­ tretende Lösungsmittel wirkt nun auf das Formentrennmittel 10 und bewirkt, daß der im trockenen Zustand des Formentrennmittels 10 vorhandene, schwache in­ nere Zusammenhalt der Füllstoff-Partikel 13 zerstört wird und eine pulverartige Zwischenschicht zwischen dem Substrat der abzuformenden Oberfläche und dem Abformmittel entsteht, die im wesentlichen nur durch die Füllstoff-Partikeln 13 ausgebildet wird. Diese pulverartige Zwischenschicht verhindert nun wirksam ein Anhaften der Abformmasse an der abzuformenden Oberflächenstruktur.

Ein weiterer Vorteil des beschriebenen Formentrennmittels 10 besteht darin, daß - im Gegensatz zu üblichen Formentrennmitteln, bei denen aufgrund des auf sie einwirkenden äußeren Luftdrucks teilweise eine sehr starke Haftung am Form­ ling auftritt - dieser nachteilige Effekt nicht mehr auftreten kann, da aufgrund der pulverartigen Struktur der Zwischenschicht Außenluft zwischen dem Abformling und dem Formling eintreten kann, welche ein Anpressen des Abformmittels an die abzuformende Oberflächenstruktur, welches durch den äußeren Luftdruck hervorgerufen wird, weitgehend reduziert oder sogar vollständig eleminiert.

Dem Fachmann ist aufgrund der obigen Beschreibung klar ersichtlich, welche Materialien für das Bindemittel 12 und die Füllstoff-Partikel 13 er aus der Vielzahl der möglichen Materialien wählen muß, um das für einen bestimmten Einsatz­ zweck am besten geeignete Formentrennmittel 10 herzustellen. Exemplarisch hierzu soll aufgeführt werden, daß vorzugsweise als Bindemittel 12 für die Füll­ stoff-Partikel 13 in Wasser gelöster Polyvinylalkolhol verwendet wird, dem als Co-Lösemittel Alkohole oder andere wassermischbare Lösungsmittel zugesetzt sind. Als Füllstoff-Partikel 13 können beispielhafterweise silikatische Microhohl­ kugeln eingesetzt werden. Ein bevorzugtes Mischungsverhältnis zwischen dem als Bindemittel 12 fungierenden wassergelösten Polyvinylalkohol und dem als Füllstoff-Partikel 13 fungierenden silikatischen Microhohlkugeln wird - bei einer Dichte der Microhohlkugeln von 0,6-0,8 g pro cm³ ein Verhältnis von 13 : 87 Ge­ wichtsanteilen bevorzugt.

Selbstverständlich sind auch eine Vielzahl von anderen Stoffe zum Einsatz als Bindemittel geeignet, wobei diese aber vorzugsweise physikalisch trocknend sein sollen und sich gegebenenfalls nach dem Trocknen durch Einsatz von Lösemit­ teln oder Wasser wieder anlösen lassen sollen.

Dem Fachmann ist aus den obigen Ausführungen durchaus ersichtlich wie er die Art des Materials sowie die Konzentration der Füllstoff-Partikel 13 in Abhängig­ keit von deren spezifischer Oberfläche, Dichte, Teilchengröße, Teilchenform oder Ölzahl auf das Bindemittel 12 abzustimmen hat, wobei jedoch immer gewährlei­ stet sein muß, daß im Formentrennmittel 10 ein derartiger Überschuß von Füll­ stoff-Partikeln 13 vorhanden sein muß, daß durch das Bindemittel 12 nur ein lockerer innerer Zusammenhang ausgebildet wird, der durch die Einwirkung des beim Abtrocknungsvorgang der Abformmasse freiwerdenden Lösemittels, insbe­ sondere Wassers, derart durch das Bindemittel bewirkte, lockere innere Zusam­ menhang der Füllstoff-Partikel 13 zerstörbar ist, so daß das Formentrennmittel 10 zu einer pulverförmigen Zwischenschicht zwischen Formling und Abformling zerfällt.

Claims (13)

1. Formentrennmittel zur Ausbildung einer Trennschicht zwischen einer abzufor­ menden Oberflächenstruktur und einem lösemittelhaltigen Abformmittel, das im wesentlichen aus einem Bindemittel (12) und Füllstoff-Partikeln besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Formentrennmittel (10) einen derartigen Überschuß von Füllstoff-Partikeln (13) gegenüber dem Bindemittel (12) auf­ weist, daß durch das Bindemittel (12) des Formentrennmittels (10) nur ein schwacher innerer Zusammenhalt der Füllstoff-Partikel (13) ausgebildet ist, und daß durch das Lösemittel des Abformmittels, das beim Austrocknen des auf die abzuformende Oberflächenstruktur aufgebrachten Abformmittels frei wird, der durch das Bindemittel (12) bewirkte innere Zusammenhalt der Füll­ stoff-Partikel (13) auflösbar ist, so daß zwischen der abzuformenden Oberflä­ chenstruktur und dem Abformmittel eine pulverartige Zwischenschicht ausbildbar ist.

2. Formentrennmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Binde­ mittel (12) für die Füllstoff-Partikel (13) ein wasserlösliches, auch nach dem Austrocknen wasserlöslich bleibendes Bindemittel (12) eingesetzt ist.

3. Formentrennmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel (12) für die Füllstoff-Partikel (13) Polyvinylalkohol, wasserlösliche Cellulosederivate oder Dextrine verwendet ist.

4. Formentrennmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Füll­ stoff-Partikel (13) anorganische oder organische, feste Füllstoffe verwendet sind.

5. Formentrennmittel nach einem der Ansprüche 1 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Füllstoff-Partikel (13) Microkugeln, Microhohlkugeln, amor­ phe Füllstoffe wie Schwerspat, Kreide, Quarzmehl, stabförmige oder faserförmige Füllstoffe wie Hornblende, plättchenförmige Füllstoffe wie Glim­ mer, Talkum, Mg-Al-K-Silikate, China Clay verwendet sind.

6. Formentrennmittel nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstoff-Partikel (13) eine Korngröße aufweisen, die in einem Korngrößenspektrum von kleiner als ca. 200 Micrometer liegen.

7. Formentrennmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Formentrennmittel (10) im wesentlichen aus 13 Ge­ wichtsanteilen Polyvinylalkohol und aus 87 Gewichtsanteilen Microhohlkugeln mit einer Dichte von 0,6 bis 0,8 g pro cm³ besteht und die Korngrößenvertei­ lung im Korngrößenspektrum von ca. 5 bis 85 Micrometer liegt.

8. Formentrennmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der durch das Bindemittel (12) des Formentrennmittels (10) bewirkte lose Zusammenhalt der Füllstoff-Partikel (13) durch Wasser zu­ mindest teilweise zerstörbar ist.

9. Formentrennmittel nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß der durch das Bindemittel (12) des Formentrennmittels (10) bewirkte lose Zusammenhalt der Füllstoff-Partikel (13) durch ein organisches Lösemittel oder einen reaktiven Verdünner zumindest teilweise zerstörbar ist.

10. Formentrennmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß dem Formentrennmittel (10) Mittel zur Verbesserung der Haltbarkeit und/oder der Verbesserung der Verarbeitungsfähigkeit zugesetzt sind.

11. Formentrennmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Bindemittel (12) ein physikalisch trocknendes Binde­ mittel ist.

12. Verfahren zur Abformung einer Oberflächenstruktur, bei der auf ein Substrat einer abzuformenden Oberflächenstruktur ein lösungsmittelgelöstes Abform­ mittel aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aufbringen des lösungsmittelgelösten Abformmittels ein Formentrennmittel (10) nach ei­ nem der Ansprüche 1 bis 11 auf die abzuformende Oberflächenstruktur auf­ getragen wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Abformmittel erst dann aufgetragen wird, wenn das Formentrennmittel (10) derart ausge­ trocknet ist, daß ein poröser, nicht geschlossener Beschichtungsfilm der ab­ zuformenden Oberflächenstruktur ausgebildet ist.