DE1964167A1 - Process for the production of mold surfaces and shapes produced from these mold surfaces - Google Patents
Process for the production of mold surfaces and shapes produced from these mold surfacesInfo
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Description
PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS
Dr. D. Thomsen Dipl.-Chem.Dr. D. Thomsen Dipl.-Chem.
H. TiedtkeH. Tiedtke
Dipl.-Ing.Dipl.-Ing.
G. BüfclingG. Büfcling
Dipl.-Chem.Dipl.-Chem.
8000 MÜNCHEN 28000 MUNICH 2
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MÖNCHEN 22. Dezeraber 1969 case P.21603Cc)/21991 - T 3436MONKS December 22nd, 1969 case P.21603Cc) / 21991 - T 3436
Imperial Chemical Industries Limited London, GroßbritannienImperial Chemical Industries Limited London, UK
Verfahren zur Herstellung von Formflächen und aus diesen Formflächen hergestellte FormenProcess for the production of mold surfaces and molds produced from these mold surfaces
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für die Herstellung von Formflächen und auf Formen, die aus diesen Flächen hergestellt sind. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf . die Herstellung von Formen, die für das Formen von thermoplastischen Materialien geeignet sind.The invention relates to a method for the production of molded surfaces and to shapes made from these surfaces are made. The invention particularly relates to. the manufacture of molds for the molding of thermoplastic Materials are suitable.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren für das Herstellen einer Formfläche vorgeschlagen, bei dem man einer Metallschale eine Gestalt gibt, wie sie zur Begrenzung wenigstens einesAccording to the invention, a method for producing a mold surface is proposed in which a metal shell is used gives a shape like at least one that delimits it
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Teils eines Formhohlraums erforderlich ist, indem man die Schale durch Metallspritzen und Imprägnieren mit einem härtbaren Harz behandelt.Part of a mold cavity is required by making the shell by spraying metal and impregnating it with a hardenable Resin treated.
Die Erfindung liefert außerdem Formen, sofern sie nach diesem Verfahren hergestellt wurden. :The invention also provides forms when after using this process. :
Bei einem bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahren wird . ■ die imprägnierte Metallschale auf ihrer Oberfläche, die die Formfläche bilden soll, mit einer weiteren Metallschicht platiert oder überzogen. Auf diese Weise wird das Harz vor Korrosion und Verschmutzung geschützt und es läßt sich eine glatte Formfläche herstellen. Darüber hinaus trennt die Metallplattierung das Imprägnierungsharz von dem in der Form zu verarbeitenden Material und verhindert eine Verschmutzung der Form, wenn ·, das Harz bei der Formungstemperatur zersetzt wird. Die weitere Plattierung der imprägnierten Schale ist insbesondere bei Formen nutzbar, die beim Spritzgußverfahren Verwendung finden, da die Plattierung eine besonders harte Verschleißformfläche liefert, die gegen Polymererosion widerstandsfähig ist. Darüber, hinaus neigen die plattierten Oberflächen weniger zu Kratzern und liefern darüber hinaus den in der Form hergestellten Gegenständen einen guten Finish.In a preferred method according to the invention. ■ the impregnated metal shell on its surface, which the Form surface is to form, plated or coated with another metal layer. This way the resin is protected from corrosion and pollution protected and it can be a smooth Manufacture the molding surface. In addition, the metal plating separates the impregnation resin from the material to be processed in the mold and prevents contamination of the mold if, the resin is decomposed at the molding temperature. The further plating of the impregnated shell is particularly important in the case of molds which are used in the injection molding process, since the cladding is a particularly hard wear mold surface that is resistant to polymer erosion. About that, in addition, the plated surfaces are less prone to scratches and moreover provide the articles made in the mold a good finish.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere bei der Herstellung von Formen nach Verfahren geeignet, bei denen die Form dadurch hergestellt wird, daß man eine Metallschale umThe process of the invention is particularly useful in the manufacture of molds by processes in which the mold is produced by surrounding a metal shell
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ein !Modell des zu formenden Gegenstands formt und an der Hetallschale Rohre befestigt, wobei die Schale dann mit Beton hinterfüllt wird, um die Rohre einzufassen und deren Enden freizulassen. Die Erfindung ist insbesondere für diese Verfahren -relevant , wenn die Metallschale im Metallspritzver- ' fahren, insbesondere Flammenspritζνerfahren gebildet wird.a! model of the object to be molded and attached to the Hetallschale tubes attached, the shell then with Concrete is backfilled to enclose the pipes and leave their ends free. The invention is particularly for these Process-relevant if the metal shell in the metal spray- ' drive, in particular flame fuel is formed.
Die Erfindung ist insbesondere bei der Herstellung von Formen geeignet, die beim Spritzgießen verwendet werden. Diese Formen sind allgemein als mehrteilige Formen bekannt und bestehen aus zwei Hälften, die zweckmäßig nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, getrennt hergestellt und dann zusammengesetzt werden. Alternativ kann eine Hälfte nach dem .-.· erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt und diese erste Hälfte als Modell oder Muster für die andere Formhälfte verwendet werden. Ist die erste Hälfte hergestellt und mit einer Verstärkungsschicht versehen, kann auf die Formfläche oder Formoberflciche der Schale eine Materialschicht aufgebracht v/erden, die den erwünschten Formhohlraum definiert, wobei die die Formfläche für die zweite Hälfte bildende Metallschicht .· auf dieses Material aufgespritzt wird. Diese zweite Metallschicht kann dann mit einer Hinterfüllung oder einem Stützmaterial versehen v/erden, so daß es ohne Schaden befördert werden kann; die Schicht kann ebenfalls erfindungsgemäß mit einem Harz imprägniert v/erden.The invention is particularly useful in the manufacture of Molds used in injection molding. These shapes are commonly known as multi-part shapes and consist of two halves, which are expedient according to the invention Process, manufactured separately and then put together. Alternatively, one half after the .-. · produced method according to the invention and this first half can be used as a model or pattern for the other mold half. Is the first half made and with a reinforcement layer a layer of material can be applied to the molded surface or surface of the shell, which defines the desired mold cavity, the metal layer forming the mold surface for the second half. is sprayed onto this material. This second metal layer can then be filled with a backfill or a support material provided so that it can be transported without damage; the layer can also according to the invention with impregnated with a resin.
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Die Metallschale wird zweckmäßig dadurch hergestellt, daß man sie um ein Modell oder ein Muster des zu formenden Gegen-, stands formt, wobei das Modell in jeder beliebigen Weise hergestellt sein und aus jedem geeigneten Material bestehen kann, · sofern es unter den Bedingungen beim Metallspritzen nicht nachteilig beeinflußt wird. Das Modell kann aus Holz,Metall,Gips, synthetischem Material, thermoplastischem Material, warmhärt-r"·· ψ baren Harzen, Kautschuk, insbesondere Silikonkautschuk, Wachs, Plastil'lin, Ton oder glasverstärktem Polyesterharz hcrge- ' ·. stellt werden. Es wird vorgezogen, das. .Modell aufThe metal shell is conveniently made by molding it around a model or pattern of the object to be molded, which model can be made in any desired manner and made of any suitable material, provided that it is under the conditions of metal spraying is not adversely affected. The model can be made of wood, metal, gypsum, synthetic material, thermoplastic material, warmhärt-r "·· ψ cash resins, rubber, in particular silicone rubber, wax, Plastil'lin, clay or glass-reinforced polyester resin hcrge- '·. Be It turns. is preferred, the. model on
einem Grundkörper aus· Holz oder Metall aufzusetzen, der gewinkelte Ränder hat, die eine Einrichtung bilden, durch die der aufgespritze Metallüberzug um das Muster verkeilt wird. ' Das Modell sollte Kühlrohre enthalten, die so nah wie möglich.to put on a base made of wood or metal, the angled Has edges which provide a means by which the sprayed metal coating is wedged around the pattern. ' The model should contain cooling pipes that are as close as possible.
an der zu bespritzenden Oberfläche fixiert sein sollen.Vorteilhaft wird ferner das Modell mit einem wasserlöslichen /ö]&u"g?n±tel . wie Polyvinylalkohol bespritzt, bevor das Metallaufspritzen erfolgt. Das Ablösungsmittel gestattet es, die Metallschale leicht von dem Modell abzuheben, wenn es in Wasser eingetaucht wird; darüber hinaus unterstützt das Mittel das richtige Niederlegen des anfänglichen Überzugs aus dem gespritzten Metall.should be fixed to the surface to be sprayed. Advantageous is also the model with a water-soluble / ö] & u "g? n ± tel . like polyvinyl alcohol splashed before the metal splash he follows. The release agent allows the metal shell to be easily lifted off the model when it is immersed in water will; in addition, the agent assists in the correct laying down of the initial coating from the injected one Metal.
Die Metallschale kann dadurch hergestellt werden, daß man mit Druckluft geschmolzenes Metall aufspritzt oder daß man im Flammenspritzverfahren arbeitet, da diese TechnikenThe metal shell can be produced by spraying molten metal with compressed air or that one works in the flame spray process, because these techniques
insbesondere für das Aufbringen von Metallschichten geeignet . 009829/1018particularly suitable for applying metal layers. 009829/1018
sind. Im Flammenspritzverfahren hergestellte Schalen sind jedoch häufig sehr porös, so daß sich die Erfindung insbesondere mit im Flammenspritzverfahren hergestellten Metallschalen befaßt, bei denen entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Imprägnierung mit einem härtbaren Harz die Poren verschließt, das verhindert, daß das zu formende Material in die Metallschale eindringt. Es kann die Schale aus jedem beliebigen Metall hergestellt werden; es wird jedoch bevorzugt, die Scha,le im Flammenspritzverfahren mit Zink als Metall her-' zustellen, da dieses Material eine besonders genaue Reproduktion der Modelloberfläche liefert. Ein anderes geeignetes Metall ist Aluminium, da es leicht ist und wenig zu Rissen neigt und ferner eine hohe Schmelztemperatur hat, wodurch höhere Formungstemperaturen angewendet werden können; darüber hinaus läßt sich Aluminium mit hoher Rate aufspritzen. Vorzugsweise hat die Metallschale wenigstens eine Dicke von 2,54/16 cm (1/16 englische Zoll)., so daß die Form bei ausgedehnten Formungsvorgängen verwendet v/erden kann. Die Metall- · schale hat vorzugsweise eine Dicke von etwa 2,54/4 cm (1/4 englische Zoll). Wird die imprägnierte Schale anschließend plattiert, so soll die Plattierung vorzugsweise eine Stärke · von 0,635/1000 bis 2,54/1000 cm (0,25/1000 bis 1/1000 englische Zoll) haben. are. Shells produced by flame spraying are, however, often very porous, so that the invention is particularly concerned with metal shells produced by flame spraying, in which, according to the method according to the invention, an impregnation with a hardenable resin closes the pores, which prevents the material to be molded from entering the metal shell penetrates. The shell can be made of any metal; However, it is preferred to produce the shell by flame spraying with zinc as the metal, since this material provides a particularly precise reproduction of the model surface. Another suitable metal is aluminum because it is light and has little tendency to crack and also has a high melting temperature, which means that higher forming temperatures can be used; in addition, aluminum can be sprayed on at a high rate. Preferably the metal shell is at least 2.54 / 16 cm (1/16 of an inch) thick so that the mold can be used in extensive molding operations. The metal shell is preferably about 2.54 / 4 cm (1/4 inch) thick. If the impregnated shell is subsequently plated, the plating should preferably have a thickness of from 0.635 / 1000 to 2.54 / 1000 cm (0.25 / 1000 to 1/1000 of an inch).
Der beste Weg zur Imprägnierung der Metallschale mit einem härtbaren Harz besteht darin, die Schale in ein Bad eines flüssigen Harzes einzutauschen} das Harz kann in FormThe best way to impregnate the metal shell with a curable resin is to put the shell in a bath to exchange a liquid resin} the resin can be in the form
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einer Lösung oder einer Dispersion vorliegen oder auch über seinen Schmelzpunkt hinaus erhitzt sein; je nach Art des Har-zes wird die jeweils günstigste Maßnahme getroffen. Die mit dem ' Harz imprägnierte Schale wird aus dem Harzbad entnommen, zur' Entfernung überschüssigen Harzes von seiner Oberfläche gewä- . · sehen und anschließend getrocknet. Unter den Harzen werden solche bevorzugt, die zu einer harten, hitzebeständigen Form, •ausgehärtet werden können; bevorzugte Materialien sind Epoxy- " harze, Polyesterharze und Amin-Aldehyd- oder Phenolaldehyd- ' "' Kondensationsharze. Das Harz sollte gegenüber dem zu formenden Material inert und bei den Formungstemperatüren stabil sein, jedoch ist dies nicht wichtig, wenn die imprägnierte Schale anschließend plattiert wird. . ■ ' . ' a solution or a dispersion or be heated above its melting point; the most favorable measure is taken depending on the type of resin. The bowl impregnated with the resin is removed from the resin bath to remove excess resin from its surface. · See and then dried. Preferred resins are those which can be cured to a hard, heat-resistant form; preferred materials are epoxy "resins, polyester resins, and amine-aldehyde or phenol-aldehyde" condensation resins. The resin should be inert to the material being molded and stable at the molding temperatures, but this is not important if the impregnated shell is subsequently plated. . ■ '. '
Nach-dem Behandeln der imprägnierten Metallschale zum Aushärten des Harzes, was beispielsweise durch Erhitzen zum Härten eines warmhärtbaren Materials oder durch Kühlen zum Aushärten eines thermoplastischen Materials erreicht werden . ' [l kann, wird die Seite, gegen die der Formkörper geformt wird, vorzugsweise mit einer Metallschicht überzogen. Diese Metallschicht wird vorzugsweise durch elektrolytische Abscheidung' gebildet und liefert eine glatte Oberfläche, gegen die der Formkörper gebildet wird. Vorzugsweise wird die imprägnierte Schale mit einer Schicht aus Kupfer, Nickel oder Chrom überzogen. Alternativ kann die Schale mit'einer Reihe von Schich-.ten überzogen werden; eine bevorzugte Form aus einer imprägnierten Zinkschale wird mit einer Kupferschicht überzogen, After treating the impregnated metal shell for Curing of the resin, for example by heating to harden a thermosetting material or by cooling to Curing of a thermoplastic material can be achieved. '[l can, the side against which the molding is molded is preferably coated with a metal layer. This metal layer is preferably deposited by electrolytic deposition ' formed and provides a smooth surface against which the Molded body is formed. The impregnated shell is preferably coated with a layer of copper, nickel or chromium. Alternatively, the shell can be provided with a series of layers to be coated; a preferred form made of an impregnated zinc shell is coated with a copper layer,
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die nit einer ersten Schicht aus Nickel und dann einer weiteren Schicht aus Chrom plattiert wird.those with a first layer of nickel and then another Layer of chrome is plated.
Die Schalenbildung durch elektrolytische Abscheidung ist. sehr zeitaufwendig, so daß es aus wirtschaftlichen Gründen bevorzugt wird, nicht die ganze Schale durch elektrolytische' Abscheidung .zu bilden. Durch Flammenspritzen aufgebrachte Schichten neigen zu Porösität und saugen daher den Elektrolyten auf,-wenn sie in Überzugsmittelbäder eingetaucht werden. .· Dieser Nachteil kann dadurch überwunden werden, daß die Schale vor dem Plattieren erfindungsgemäß imprägniert wird.The shell formation by electrolytic deposition is. very time consuming so it is for economic reasons it is preferred not to form the entire shell by electrolytic deposition. Applied by flame spray Layers tend to be porous and therefore soak up the electrolyte when they are immersed in coating agent baths. . · This disadvantage can be overcome in that the shell is impregnated according to the invention prior to plating.
In der Vorbeschreibung wurde ein Verfahren für das Herstellen von Schalen erläutert, die als Formfläche bei Formen verwendet werden, wie sie insbesondere bei der Verarbeitung von Kunststoffen Anwendung finden. Die Metallschalen sind jedoch zerbrechlich, so daß es notwendig ist, eine Verstärkung vorzusehen, und gegebenenfalls Maßnahmen zu treffen, damit die Form bei Formvorgängen benutzt werden kann, bei denen sie hohen Drücken ausgesetzt wird. Dies ist dann besonders von Eedeutung, wenn die Form bei Spritzgußverfahren Anwendung finden soll. Die Art der notwendigen Hinterfütterung hängt von der Benutzungsarf der Form ab. Soll die Form beispielsweise beim Vakuumformen von thermoplastischen Stoffen oder beim Rotationspressen verwendet werden, wird es während des Formvorgangs besonders hohen Drücken ausgesetzt; die notwendige Stützung kann durch eine einfache Rahmenkonstruktion herbei-In the preceding description, a method for the production of shells was explained, which is used as a molding surface in molds be used, as they are used in particular in the processing of plastics. The metal shells are however fragile, so that it is necessary to provide reinforcement and, if necessary, take measures to do so the mold can be used in molding operations where it is subjected to high pressures. This is then particularly of Meaning if the mold is to be used in injection molding processes. The type of backing necessary depends on the use of the form depends on. Should the shape for example When vacuum forming thermoplastics or rotary pressing, it will be used during the molding process exposed to particularly high pressures; the necessary support can be provided by a simple frame construction.
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geführt werden. Beispielsweise kann die aufgespritzte Metall-. schicht besonders dick sein oder es kann die Schale mit Zement, Gips oder einem Epoxyharz hinterfüttert werden.be guided. For example, the sprayed metal. layer can be particularly thick or the shell can be lined with cement, plaster or an epoxy resin.
Sofern die imprägnierten Metallschalen nach der Erfindung als Formbegrenzungsflächen von Spritzgußformen Verwen- ■ dung finden, sollte die Schale mit einem Material hinter-.füttert werden, durch das die Form hohen Drücken widerstehen kann. Die Form sollte den hohen Drücken infolge Einspritzung des thermoplastischen Materials in die Form sowie den' Kräften beim Schließen der beiden Hälften der Spritzgußform widerstehen. Beim herkömmlichen Spritzgußverfahren wird das thermoplastische Material nach dem Einspritzen in die Form gekühlt ; daher sollten die erfindungsgemäßen imprägnierten Metallschalen bei Verwendung in Spritzgußformen mit Kühlrohren hinterlegt sein.If the impregnated metal shells according to the invention are used as shape delimitation surfaces of injection molds If necessary, the shell should be back-lined with a material that allows the mold to withstand high pressures can. The mold should withstand the high pressures resulting from injection of the thermoplastic material into the mold as well as the 'forces resist the injection mold when the two halves are closed. In the conventional injection molding process, the thermoplastic Material cooled after injection into the mold; therefore, the impregnated according to the invention Metal shells can be deposited with cooling tubes when used in injection molds.
Ein bevorzugtes Verfahren bei der Herstellung von Formen für das Spritzgußverfahren besteht darin, die Metallschale · zur bequemen Beförderung mit einer ersten Schicht aus Verstärkungsmaterial zu hinterfüttern und anschließend die verstärkte Schale in eine druckfeste Hinterfütterung, beispielsweise Beton einzusetzen. Diese Arbeitsweise hat den Vorteil, daß sich in der druckfesten Hinterfütterung bildende Risse infolge der ersten Schicht aus Verstärkungsmaterial nicht in .die lietallschale fortsetzen. Die Schale kann vor oder nach Aufbringen der ersten 'Schicht aus Verstärkungsmaterial impräß-A preferred method of making molds for injection molding is to remove the metal shell to be backed with a first layer of reinforcement material for easy transport and then the reinforced one Shell in a pressure-resistant back lining, for example To use concrete. This mode of operation has the advantage that cracks will form in the pressure-resistant back lining Do not continue the first layer of reinforcement material into the lietal shell. The shell can be used before or after application the first 'layer of reinforcement material is
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niert werden. Nach einem bevorzugten Verfahren für das Herstellen der vollständigen Formen wird die Metallschale erst dann von dem Modell abgehoben, wenn sie mit einer ersten Schicht aus Verstärkungsnaterial versehen worden ist, so daß# sie selbsttragend wird; bei diesem bevorzugten Verfahren sollte daher die Metallschale nach dem Aufbringen der Verstärkungsschicht und nach dem Abheben von dem Modell imprägniert werden.be ned. In a preferred method for preparing the complete, the metal shell is only lifted from the model if it has been provided with a first layer of Verstärkungsnaterial so as # it is self-supporting; in this preferred method, the metal shell should therefore be impregnated after the reinforcement layer has been applied and after it has been lifted from the model.
Wenn die Metallschale nach dem Imprägnieren mit einer Finish-Metallschicht plattiert wird, sollte sie zuerst mit einer Verstärkungsschicht versehen, dann von dem Modell abgehoben, anschließend mit dem Harz imprägniert und schließlich' mit der ^Finish-Schicht plattiert werden. Sofern diese Schale beim Spritzgußverfahren verwendet wird, kann die plattierte Schale in ein druckfestes Verstärkungsmaterial eingesetzt werden.If the metal shell is plated with a finish metal layer after impregnation, it should be done first provided with a reinforcement layer, then lifted from the model, then impregnated with the resin and finally ' be plated with the ^ finish layer. If this shell is used in the injection molding process, the clad Shell can be used in a pressure-resistant reinforcement material.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |