DE1964165A1

DE1964165A1 - Verfahren zur Herstellung von Formen und nach diesem Verfahren hergestellte Formen

Info

Publication number: DE1964165A1
Application number: DE19691964165
Authority: DE
Inventors: Garner Paul Johnson; Collins Thomas Robert Stephen
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1968-12-30
Filing date: 1969-12-22
Publication date: 1970-07-16
Also published as: DE1966932B2; FR2032303A1; BE743887A; NL6919430A; NL6919598A; NL6919372A; CA920758A; ZA698824B; DE1966932C3; DE1964166A1; BE743886A; CA920757A; ZA698828B; ES375030A1; DE1964275A1; DE1964165B2; BE743885A; FR2027334A1; DE1966932A1; ES375031A1

Description

Verfahren zur Herstellung von Formen
und nach diesem Verfahren hergestellte Formen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Formen sowie auf die mit diesem Verfahren hergestellten Formen. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Formen für das Herstellen von Gegenständen aus thermoplastischen Materialien, insbesondere auf Formen für Spritzgußverfahren.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren für das Herstellen einer Form geschaffen, bei dem um ein Modell des herzustellenden Gegenstands eine Metallschale gebildet, an dieser
Metallschale unter Verwendung eines mit Metall gefüllten

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ORIGINAL INSPECTED

Epoxyharzes als Klebstoff Heizrohre oder Kühlrohre angebracht und die Schale dann unter Einschließen der Rohre bei freigelassenen Enden mit einer Hinterfütterung zur Verstärkung der Schale versehen wird.

Vorzugsweise ist die Schale wenigstens 2,54/16 cm 01/16 englische Zoll) dick. ·

Die Erfindung umfaßt auch Formen, sofern sie nach diesem Verfahren hergestellt worden sind.

Die Erfindung' ist insbesondere bei der Herstellung von. Formen nutzbar, die beim Spritzgießen verwendet werden. Diese Formen sind allgemein als geteilte Formen bekannt und bestehen aus zwei Hälften, die getrennt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt und dann vereinigt werden können. Alternativ kann eine Formhälfte nach dem erfxndungsgeKiäßen Verfahren hergestellt werden, wobei ein Modell *des zu formenden Gegenstands in die erste Hälfte eingelegt und dann die Metallschale der anderen Hälfte vorzugsweise durch Metallspritzen um das Modell geformt wird. Es ist dann notwendig, die beiden Formhälften zu hinterfüttern oder zu stützen und · sicherzustellen, daß sie miteinander fluchten, wenn sie im · Hinterfütterungsmaterial sitzen.

Das Modell des zu formenden Gegenstands kann in jeder belief bigen Weise hegesteltwerden und aus einem beliebigen Material

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bestehen,sofern dieses nicht während der einzelnen Verfahrens-' schritte nach der Erfindung nachteilig beeinflußt wird.Das Modell kann aus Holz,Metall, Gips, Kunststoff, synthetischem thermo·* plastischen Material, warmhärtbaren Harzen, Kautschuk, insbesondere Silikonkautschuk, Wachs, Plastillin, Ton oder glasverstärkten Polyesterharzen bestehen. Das Modell wird vorzugsweise auf einen Grundkörper aus Holz.oder Metall aufge- . setzt, der gewinkelte Ränder hat, welche Einrichtungen für das Verkeilen oder Festhalten der um das Modell gebildeten Spritzmetallüberzug bilden. Das Modell sollte zweckmäßig Kühlrohre enthalten, die so nah wie möglich an der. zu spritzenden Oberfläche liegen sollten. Sofern die Metallschale durch Flammenspritzen hergestellt wird, wird vorzugsweise das Modell mit einem wasserlöslichen Ablösungsmittel wie Polyvinylalkohol vor dem Bespritzen mit Metall besprüht. Durch das Ablösungsmittel kann die Metallschale bei Eintauchen in Wasser leicht von dem Modell abgehoben werden; ferner unterstützt das Ablösungsmittel das saubere Niederlegen des anfänglichen Ober- (( zugs aus dem aufgesprühten Metall.

Die Metallschale kann durch elektrolytischen Niederschlag, durch Gießen von Metall ,· "durch Formen von Metallblech und durch Metallspritzen um das Modell gebildet werden. Jedes Metall, aus den eine Schale um das Modell geformt werden kann, läßt sich verwenden; bevorzugt wird jedoch im Falle der Schalenbildung durch Flammenspritzen das Metall Zink. Für das Spritzen mit Druckluft sind insbesondere wenig schrumpfende

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Legierungen, insbesondere Legierungen aus Wismuth und Zinn geeignet. Diese Technik liefert eine genaue '. Reproduktion der Modelloberfläche. Eine flammengespritzte Schale kann vollständig aus Zink bestehen oder aus Zink mit einer minimalen Dicke von 0,127 cm (0,050 englische Zoll) und einer Hinterfütterung aus kohlenstoffarmem Stahl, Kupfer oder Aluminium. Beim Flammenspritzen ist Aluminium ein weiterhin brauchbares Material, als es leichter ist, weniger zu Rissen neigt und mit einer hohen Rate, d.h. Metallablage pro Minute aufgespritzt, werden kann. Bei dem erfindungsgemäßen.Verfahren .wird eine Metalldicke zwischen 0,159 cm und 0,64 cm (1/16 und 1/4 englische Zoll) bevorzugt.

Nach dem Herstellen der. Metallschale sollten auf der Rückseite der Metallschale vorzugsweise aus Kupfer bestehende Rohre"angebracht werden, die den Konturen der Schale nach einem vorbestimmten Kühlungsplan folgen. Es wurde festgestellt, daß dann, wenn die Rohre mittels metallgefüllten Epoxyharzen an der Metallschale befestigt werden, die Form während der Spritzgußzyklen in wirkungsvoller V/eise kühl gehalten werden kann, da die Epoxyharze einen besonders guten Wärmeaustausch zwischen den Formwänden und einem in den Rohren strömenden Kühlungsmittel ermöglichen. Bei einer alternativen Ausführungsform können die Rohre mit metallgefüllten Epoxyharz in ihrer · Lage festgelegt und dann durch weiteres Metallspritzen zum Oberdecken der Rohre an der Schale sicher befestigt werden. Im Bedarfsfall können vorzugsweise in derselben V.'eise wie bei den

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Rohren Thermoelemente an der Metallschale befestigt werden;' dies hat den Vorteil, daß diese sich in unmittelbarer Nähe der Formflache befinden. Die Metallschale sollte nunmehr mit einem Verstcirkungsmaterial hinterfüttert werden, damit es bei Formvorgängen verwendet werden kann. Die Art des Verstärkungsmaterialshängt von der Art der Verwendung der Form ab. Das Ausmaß der Verstärkung richtet sich nach dem Formvorgang. Im Falle von Spritzgußverfahren ist eine erhebliche Verstär.-kung notwendig, da die Form hohen Drücken Widerstand leisten muß. Bei anderen Formvorgängen, beispielsweise beim Formblasen, ist es nicht so wichtig, daß die Form so stark ist. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, um die Metallschale eine, erste Verstarkungsschicht zu legen, so daß die Schale ohne Schwierigkeit von dem Modell abgehoben und leicht befördert werden kann. Diese verstärkte Schale kann dann mit einer weiteren Verstärkungsschicht hinterfüttert werden, damit siebei Formvorgängen verwendet werden kann. Die erste Verstär-. kungsschicht wird zweckmäßig dadurch gebildet, daß man die ·. Schale mit den daran befestigten Rohren mit einer Schalung umgibt und dadurch einen Hohlraum bildet, in den das erste Verstärkungsmaterial eingegossen werden kann. Beispielsweise kann auf dem Grundbrett, auf dem das Modell steht, eine Holzschalung aufgesetzt werden, so daß die Kühlrohre durch die Schalung vorstehen. Dann werden Stahlankerstäbe gebogen und kreuzweise in den gebildeten Kasten verlegt, so daß sie nach jeder Seite vorstehen. Die Stäbe dienen·zwei Zwecken und zwar bilden sie Einrichtungen für die Beförderung der hinterfütterten Schale und außerdem sind sie beim Verankern * der Schale

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in der zweiten· Verstarkungsschicht behilflich.^: Sofern die Me-' tallschale durch Spritzen hergestellt worden ist, ist es zweckmäßig, sie mit einem wasserabweisenden Anstrich zu überziehen, bevor sie mit der ersten Verstärkungsschicht hinter-' füttert wird. Es wurde festgestellt, daß sich besonders Beton oder Tonerdezement in den durch die Schalung gebildeten Hohltraum gießen lassen, um die Schale zu überdecken und die erste' Verstärkungsschicht zu bilden. Das ganze System soll gut ge-; rüttelt werden, damit keine Lehrstellen oder Lunkern in der Verstärkungsschicht verbleiben. Nach dem Aushärten des Kinterfütterungsmaterials wird die verstärkte Schale von dem Modell getrennt. Diese verstärkte Schale wird im Polgenden als Hohlraumeinsatz bezeichnet.

Der „nächste Schritt besteht darin, andern Hohlraumeinsatz eine zweite Kinterfütterungsschicht anzubringen. Gemäß Vorbeschreibung hänt die Art und die Stärke \ der Hint er fütterung von der Verwendungsart und der Abmessung der Form ab. Bei kleinen Formen kann die Metallschale mit angebrachten Kühlrohren und Thermoelementen in einen Stützrahmen ^aus Metall oder Holz eingesetzt werden, der dann· mit dem Kinterfütterungsmaterial gefüllt wird, welches vor— zugsweise Beton ist. Der Stützrahmen· wird beim Gießen des Betons um den Hohlraumeinsatz auf einer ebenen Fläche y zusammengestellt, wobei die Fläche zweckmäßig mit einem Kunststoffilm überdeckt wird, um dem Beton eine gute Außenfläche zu geben und- um ferner als Ablösungsmittel zu dienen." Ein weiterer Vorteil bei der Herstellung der Verstärkung in zwei Stufen besteht darin, daß Risse, die in der äußersten '

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Schicht auftreten können, nicht in die andere Schicht fortschreiten. Sofern die Formen beim Spritzgießen Verwendung finden, sollen zweckmäßig an jede Ecke der Schalung Metall-. blöcke eingesetzt werden. Die Abmessung der Metallblöcke hängt von der Formmaschine und der Größe des herzustellenden Forakörpers ab.

Sofern nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geteilte Formen für Spritzgießen hergestellt werden, kann die Schale ( der zweiten Formhälfte zweckmäßig durch Umkehren der ersten Formhälfte und Verwendung des Hohlraums als Sprühwanne hergestellt werden, um die Metallschale für die andere Hälfte zu bilden. Längs der Oberseite der umgekehrten Schale wird zweckmäßig ein gewinkelter Wulst befestigt, um einen Sitz oder Keil für das aufgespritzte Metall zu bilden. Vor dem Einsprühen eines Metalls in den Hohlraum wird auf die Schale der ersten Formhälfte zur Festlegung " des Formhohlraums Harterial auf die erforderliche Dicke abgesetzt. Bei Verwendung der Formen für Spritzgießen muß ein als Angußkegel bezeichnetes konisches Loch in der Formwand gebildet werden,' durch das das Polymeres in die Form eingespritzt werden kann'. Zweckmäßig wird an dem den Hohlraum bestimmenden oder festle>genden . Material vor dem Aufsprühen des Metalls ein Hetallblock genau festgelegt, der später zur Bildung des An- ■

gußkegels durchbohrt und erweitert werden kann. Es kann dann auf das Vfachs um dem Metallblock Iletall auf die erforderliche Dicke gespritzt werden, um die Schale für die zweite Form-

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hälfte zu bilden, wobei die bereits an dem Hohlrauneinsatz befestigten Rohre für das Kühlen beim Spritzen benutzt werden· kann. Alternativ kann der Metallblock hinter der Schale angeordnet und durch beide zur Bildung des Angußkegels ein Loch gebohrt werden; bei dieser Arbeitsweise muß darauf geächtet werden, daß Reißen der Schale verhindert wird.

Anschließend können in derselben Weise wie bei dem Kohlraumeinsatz Rohre und Thermoelemente an der zweiten gespritzt· ten Schale angebracht werden. Die Rohre werden zweckmäßig mit einem metallgefüllten Epoxyharz befestigt, um eine gute Wärmeübertragung zu erzielenj gegebenenfalls kann die Haftung durch Umspritzen der Rohre mit Metall noch verbessert werden. Dann kann um die Schale eine Holzschale zusammen mit Verstärkungsstäben aufgebaut werden und ferner ein Metallblock so angebracht werden, daß er eine Verlängerung des Angußblocks bildet, der auf dem Wachs sitzt. Der Block sollte sich über die Höhe hinaus erstrecken, bis zu der die Verstärkung gegossen wird, so daß er zur Herstellung des Angußkegels durchbohrt werden kann. Es kann dann um die Schale Verstärkungsmaterial wie Beton oder Tonerdezement gegossen werden, der dann erhärtet, so daß die Schale' selbsttragend ist. Die 3etonhöhe s.ollte unterhalb der Oberseite des Metallblocks liegen.

Sofern gemäß Vorbeschreibung die beiden Formhiilften zur . Herstellung großer Formen in Maschinen verwendet werden,

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die während des Formvorgangs eine große Kraft ausüben, müssen sie mit einer druckfesten Hinterfütterung, beispielsweise aus Beton und-ferner mit Einrichtungen versehen werden, durch die sie in eine. Formmaschine lokalisiert werden können. Dies läßt sich dadurch erreichen, daß man jede Formhälfte in einen-' Stützrahmen' legt, der dann mit Verstärkungsmaterial, vorzugsweise Beton gefüllt wird. Der Rahmen sollte Wände ausreichender Höhe haben, um das Verstärkungsmaterial in der erforderlichen Tiefe zu stützen, wobei die Rohre aus- ^: reichend lang sein sollten, so daß sie sich zur Außenseite des Rahmens erstrecken. Die Einrichtungen, mit deren Hilfe die Formen auf der Formmaschine lokalisiert werden, sind zweckmäßig Metallblöcke, die vorzugsweise in die Ecken des Rahmenseingesetzt werden, wo sie in das Verstärkungsmaterial eingebettet werden. Alternativ können die Blöcke an der Außenseite .' des Rahmens befestigt werden. Es ist selbstverständlich wichtig, daß die beiden Formhälften in den Rahmen" in korrekter Zuordnung, sitzen. Eine Formhälfte kann dadurch genau in den . Rahmen eingesetzt werden, daß man in diesem Stützen vorsieht·, so daß dann, wenn der Einsatz auf den Stützen ruht, er sich in dem Rahmen auf der erforderlichen Höhe befindet, wobei dann der Rahmen bis über die Höhe der Stützen mit dem flüssigen härtbaren Verstärkungsmaterial gefüllt wird. Es kann dann die Formhälfte in 'das Verstärkungsmaterial abgesenkt werden, bis es auf den Stützen ruht. Die Rohre und Thermoelementleitungeh werden durch Löcher in den Wänden des Rahmens herausgeführt. Wenn sich die Formhälfte gesetzt hat, wird der Rahmen endgültig mit Verstärkungsmaterial gefüllt, so daß dieses die

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Forahälfte umgibt.

Eine Spritzgußform wird generell mit Hilfe eines Lokalierierungsrings in eine Formmaschine eingesetzt, wobei der Lokalisierungsring die Form mit- der Düse der Einspritzeinheit in Fluchtung bringt. Zweckmäßig wird der Lokalisierungsring, der generell ein Metallblock ist, genau in den Rahmen einge-• setzt, so daß er durch den Beton in der erwünschten Lage gehalten wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht .· der Lokalisierungsring aus mehreren Stahlstäben, die zur Mitte des zylindrischen Blocks eingepaßt sind und sich von " diesem radial wegerstrecken, so daß sie jegliche Kräfte, die auf den Lokalisierungsring ausgeübt werden, über einen großen Bereich des Betons verteilen. Das durch die Einspritzdüse der Formmaschine strömende Material übt ebenfalls auf diesen Bereich eine beträchtliche Kraft auf, so daß zweckmäßig die Stahlstäbe diese Kräfte zu den Bolzen verteilen, die die Form auf der Maschinenplatte halten.

Schließlich ist es notwendig_s die zweite Formhälfte in ihr Verstärkungsmaterial einzusetzen und dabei zu gewährlei- . st en,· daß die beiden Formhälften zusammenpassen und einen Forjnhohlraum der erwünschten Tiefe liefern. Die zweite Formhälfte wird zweckmäßig in einen Rahmen eingesetzt, der dann mit Beton gefüllt wird, so daß die Formhälfte auf dem Beton schwimmt · ,und höher liegt als ihre endgültige Lage erfordert. Es wird· ': dann die erste Formhälfte in ihrem Rahmen auf die zweite Form-

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hälfte abgesenkt, so daß der Formeinsatz in der zweiten Hälfte auf die erforderliche Tiefe im Beton eingedrückt wird· Die Lage der zweiten Formhälfte wird somit durch die Lage der ersten Formhälfte in deren Rahmen festgelegt..

Bei einem bevorzugten Verfahren werden die beiden Formhälften dadurch in die richtige gegenseitige Lage gebracht, daß man in den Ecken des Rahmens Metallblöcke vorsieht, wobei die Blöcke in der einen Formhälfte mit Dübeln und die Blöcke in der anderen Formhälfte mit Löchern zur Aufnahme der Dübel versehen sind, so daß die beiden Formhälften durch Eingriff der Düel in die Löcher in die richtige Lage gebracht werden.. Alternativ können die Blöcke an der einen Formhälfte mit Führungsplatten versehen werden, .in denen die Dübel der anderen Formhälfte gleiten, um zu gewährleisten, daß die Blöcke in Berührung kommen, wenn die Formen geschlossen werden.

Die zweite Formhälfte setzt sich in dem Beton auf die erforderliche Tiefe ab, wonach der Beton aushärtet. Schließlich müssen die Metallblöcke, die die Richtung .des Angusses festlegen, ausgebohrt werden, um einen Kanal zu bilden, durch den in die Form Material eingespritzt werden kann· ' ·

Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.

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Fig. 1 zeigt das Modell, das zur Herstellung des Hohl-

raumeinsatzes benutzt wird;

Fig. 2 zeigt das mit einer Metallschale überzogene

Modell, wobei die Metallschale mit einem star*- ren Stütz- oder Hinterfütterungsmaterial ver- . sehen ist;

Fig. 3 zeigt die in Fig. 2 dargestellte Formhälfte nach dem Abheben von dem Modell und dem Umdrehen} '

Fig. 4 zeigt die Arbeitsweise bei der Preparierung ; " ■ der in Fig. 3 gezeigten Formhälfte als ein Mo-' dell für die Herstellung der anderen Formhälf*- tej .

Fig. 5 verdeutlicht die Bildung der anderen Formhälfte. "';

Gemäß Fig. 1 sitzt das Modell 1 auf einer hölzernen Grundplatte 2, die einen gewinkelten Rand 3 aufweist, der die · Metallschale an dem Modell -festkeilt. Auf der Rückseite des Modells sind Kühlrohre 4 vorgesehen, um die Oberfläche des · Modells während des Spritzens zu kühlen und das Aushärten des •aufgespritzten Metallüberzugs zu unterstützen. Gemäß Fig. 2 · wird das Modell zunächst durch Bespritzen mit einer Metall- »'

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schicht 5 überzogen, an der mit Hilfe eines, metallgefüllten Epoxyhar2klebers Rohre 6 und Thermoelemente 7 befestigt werden. Das bespritzte Modell wird dann von einer Schalung 8 umschlossen, aus der die Enden der Rohre und der Thermoelemente herausragen. Metallische Verankerungsstäbe 9 werden in Anpassung an die Form des Modells gebogen und in die Schalung eingesetzt, so daß nach dem Aushärten des Tonerdezements 10 die Formhälfte von dem "Modell abgehoben und gemäß Fig. 3 umgedreht werden kann, in der man den Formhohlraum 11 erkennt.

Der in Fig. 3 dargestellte Hohlraumeinsatz wird dann als·, das Modell für die Herstellung der anderen Formhälfte ver- ■"· wendet, wie es in Fig. 4 gezeigt ist. Die Oberfläche 11 des Hohlraumexnsatzes wird zunächst mit einer Wachsschicht 12 einer für den Formhohlraum erforderlichen Dicke überzogen. Auf der Oberseite der Wachsschicht wird an der Stelle, an der · der Angußkegel in der Form zu bilden ist, ein Metallblock 13 · angeordnet. Es wird dann die mit Wachs überzogene Formhälfte . mit einer Metallschicht m bespritzt, um die andere Formhälfte zu bilden, wie man es aus Fig. 5 ersieht; es werden dann an ·' der Rückseite der Metallschicht mi^ Hilfe eines metallgef.üllten Epoxyharzklebers Thermoelemente; I¹* und Rohre 15 befestigt; Auf der Rückseite des Blocks 13 wird ein Metallblock 17 befestigt; anschließend wird um die Ränder der gespritzten Me-/ tallschale eine Schalung 19 angeordnet und auf die Rückseite der Schale Tonerdezement 18 gegossen, wobei das Ende des Me* " tallblocks 17 frei bleibt. Es kann dann die zweite Formhälfte

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von dor ersten Formhälfte abgehoben v/erden und es können dann die beiden Formhälften zusammen mit den daran befestigten Thermoelementen und Kühlrohren in eine starre Verstärkung, . beispielsweise Beton eingesetzt werden, so daß sie für die Verwendung in einer Spritzgußmaschine fertig sind.

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Claims

Patentansprüche

1.) Verfahren zum Herstellen von Formen oder Formhälften, , bei dem man um ein Modell des zu formenden Gegenstands eine ' 'Metallschale formt und diese Schale zur Herstellung einer Verstärkung hinterfüttert, dadurch gekennzeichnet, daß man an jäer Metallschale unter Verwendung eines metallgefüllten Epoxyharzes als Klebstoff Heiz- oder Kühlrohre befestigt und dann das Hinterfütterungsmaterial aufbringt, so daß die Rohre· eingeschlossen werden und deren Enden frei bleiben.

2. Verfahren nach Anspruch-1, dadurch gekennzeichnet, daß man nach dem Festlegen der Rohre an der Metallschale- durch ein metallgefülltes Epoxyharz über die Rohre einen V7eiteren Metallüberzug spritzt, um die Haftung und den·Wärmetransport. zwischen den Rohren und der Schale zu verbessern.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Metallschale vor dem Abheben von dem Modell mit einer ersten Verstärkungsschicht hinterfüttert wird.

U. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, . daß die mit der VerstSrkungsschicht hinterfutterte Schale anschließend durch eine zweite Schicht verstärkt wird.

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5. Form mit einer eine Formungsfläche festlegenden Hetallschale, die mit einem Verstärkungsmaterial hint er füttert, ist, gekennzeichnet durch an der Rückseite der Schale (5) mit Hilfe eines metallgefüllten Epoxyharzes befestigte Rohre (6),. wobei das Verstärkungsmaterxal (10) die Kühlrohre umschließt und deren Enden frei läßt.

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