DE2146177C3

DE2146177C3 - Matrize zum Prägen von Kunststoff, Verfahren zu ihrer Herstellung und Gewebebahn zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2146177C3
Application number: DE2146177A
Authority: DE
Inventors: Walter Seider; Franz Dipl.- Chem. Dr. Zieger
Original assignee: Dr Kurt Herberts and Co GmbH
Current assignee: Axalta Coating Systems Germany GmbH and Co KG
Priority date: 1971-09-15
Filing date: 1971-09-15
Publication date: 1979-01-11
Also published as: ATA766972A; DE2146177B2; DE2146177A1; AT328475B; SE392428B; BE788845A; CH574825A5

Description

Die Erfindung betrifft eine Matrize zum Prägen von Kunststoff, insbesondere Kunsts;offb?^::nen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Matrize und eine Gewebebahn zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bekannt, Prägestempel mit einem zäh-elastiichen Trägerkörper und einer harten Stempelfläche zum Prägen von Kunslstoffoberflächen mit Holzcharakter zu verwenden, wobei die Stempelfläche aus einem unter Druck und Wärme ausgehärteten, eine Trägerfolie enthaltenden Kunstharz besteht, deren Oberfläche die Negativprägung einschließlich der Poren eines echten Holzfurniers aufweist. Als Kunstharz für die Stempeloberfläche wurde bei diesen bekannten Prägestempeln ausschließlich ein Melamin-Formaldehyd-, Harnstoff-Formaldehyd- oder Phenol-Formaldehydharz eingesetzt (DEAS 12 20 586).

Die Herstellung dieser Prägestempel erfordert hohe Drücke von mindestens 2 N/mm² (20 kg/cm²). Bei derartig hohen Drücken wird die Oberfläche der Patrize, ζ. B. eine Oberfläche aus einem Naturholzfurnier, so stark deformiert, daß die Matrize nicht mehr das genaue Abbild der ursprünglichen Holzoberfläche oder sonstigen abzubildenden Oberfläche darstellt. In besonders starkem Maße gilt dies bei Herstellung von Matrizen aus Patruen aus geprägten Papieren. Es leuchtet ein, daß derartige Patrizen nur einer sehr geringen Druckbelastung ausgesetzt werden dürfen, wenn die Prägung nicht verlorengehen soll. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Prägestempel besteht darin, daß beim Prägen ebenfalls höhe Drücke von mindestens 2 N/mm² (20 kg/cm²) angewandt werden müssen. Dies bedingt eine sehr geringe. Lebensdauer der Matrize. Es treten häufig schön Beschädigungen der Matrize nach etwa 10 Prägungen auf, und mehr als 100 Prägungen können mit einer Matrize praktisch nie durchgeführt werden.

So geht aus der DE-AS 12 20 586 hervor, daß »etwa 100« Prägungen schon als sehr wirtschaftlich angesehen werden. Es wird weiterhin angegeben, daß bei Verwendung weicherer Oberflächen der Prägestempel natürlich schneller abgenutzt würde. Als geeignete Kunstharze werden in dieser DE-AS extrem harte, wenn nicht sogar spröde Harze genannt Es v/'vd also

ίο ausgeführt, daß brauchbare Ergebnisse nur mit solchen Folienoberflächen erhalten werden, die eine außerordentliche Sprödigkeit und damit Schlag- und Stoßempfindlichkeit aufweisen.
In der Zeitschrift »Kunststoffe«, 1955, Seite 443, wird in der rechten Spalte ausgeführt, daß ungesättigte Polyesterharze im Formenbau verwendet werden können. Hinweise, welche Maßnahmen man ergreifen muß, um eine Prägematrize herzustellen, die eine hohe Lebensdauer besitzt, lassen sich dieser Entgegenhaltung nicht entnehmen.

In der Literaturstelle »der Plastverarbeiter«, 1966, Seiten 557 bis 5b/, wird die Herstellung von Kaltpreßwerkzeugen beschrieben. Über die Herstellung hochflexibler Folien mit einer zum Prägen geeigneten

2^ Oberfläche wird in dieser Literaturstelle nichts gesagt

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, eine Prägematrize zu Finden, die bei niedrigem Druck hergestellt werden kann, mit der unter ebenfalls niedrigen Drücken geprägt werden kann und

«ι die eine lange Lebensdauer auch bei den beim Prägen angewandten hoher» Temperaturen besitzt. Diese Aufgabenstellung konnte nun überraschenderweise dadurch gelöst werden, daß die Oberflächenschicht der Prägematrize aus einem ausgehärteten, ungesättigten

>') Polyester-Schmelzharz besteht.

Gegenstand der Erfindung ist somit eine Matrize zum Prägen von Kunststoff, insbesondere Kunststoffbahnen, bestehend aus einer Trägerschicht und einer Oberflächenschicht, wobei die Oberflächenschicht aus härtba-

·"' rem Kunststoff besteht, die daodrch gekennzeichnet ist, daß die Oberflächenschicht aus einem ausgehärteten, ungesättigten Polyester-Schmelzharz besteht.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zum Herstellen der Matrize, das dadurch gekennzeich-

ίί net ist, daß eine unsymmetrisch mit härtbarem ungesättigten Polyester-Schmelzharz beschichtete Papierbahn zusammen mit einer Gewebebahn bei Temperaturen, beginnend von etwa 135°C bis endend etwa 150°C, und einem Druck von 0,5 bis 3,0 (N/mm²)

w verpreßt werden.

Die Preßdauer beträgt dabei etwa 5 bis 20 Minuten. Gegen Ende des Pressens wird der Druck langsam abLllen gelassen. Die Matrize kann dann noch heiß aus der Presse entfernt werden.

v> Der Vorteil dieser folienförmigen Matrize besteht aufgrund der Verwendung einer Gewebebahn besonders noch darin, daß sie außerordentlich flexibel ist und beispielsweise um Radien von 8 cm gebogen werden kann. Es ist deshalb möglich, diese Matrize zu einem

so endlosen Band zu verbinden, mit dem dann kontinuierlich außerordentlich lange Bahnen von mit Kunstharz imprägnierten Tfägefkörpefrt geprägt werden können. Die zu einem endlosen Band zusammengefügte Matrize kann dann über Rollen Umlaufen, Aufgrund der großen

M Haltbarkeit der Matrize gemäß der Erfindung können bis zu 1000 Prägungen mit einer Matrize durchgeführt werden.

Die Gewebebahn muß bei Temperaturen von über

etwa 240° C noch beständig sein. Der Grund hierfür liegt darin, daß in der Regel bei derartig hohen Temperaturen geprägt wird. Besonders bevorzugt als Gewebebahnen sind solche aus entsprechend temperaturbeständigen Kunststoff-Fasern oder -Fäden. Als besonders geeignet haben sich Gewebebahnen aus Polyesterfasern erwiesen, die im Handel als Polyester-Filtergewebe erhältlich sind. Die verwendeten Gewebebahnen sollen nicht kalandriert und noch aufnahmefähig für Kunstharze sein, damit ein fester Verbund mit den weiteren Schichten der Prägematrize eintritt Die Stärke der Gewebebahnen richtet sich nach den jeweils gewünschten Anforderungen und dem Verwendungszweck. Es können beispielsweise Gewebebahnen mit einer Stärke von 0,1 bis 1 mm eingesetzt werden, fm allgemeinen wird eine ausreichende Festigkeit erhalten, wenn die Gewebebahn etwa 0,2 bis 0,4 mm stark ist

Die Gewebebahn kann auch aus Metallfaden, Naturfasern. Glasfasern oder Gemischen aller vorstehend genannter Faser- oder Fadenarten bestehen. Da Naturfasern im allgemeinen nicht die gewünschte ausreichende Temperaturbeständigkeit besitzen, mCssen sie im allgemeinen derart vorbehandelt sein, daß sie die genannten Temperaturen aushalten. Eine solche Vorbehandlung kann in einer Beschichtung oder Imprägnierung mit entsprechend temperaturbeständigen Kunstharzen bestehen.

Die Oberflächenschicht der Matrize besteht aus ungesättigtem Polyester-Schmelzharz. Mit diesem Schmelzharz wird ein Trägerkörper, vorzugsweise eine Papierbahn mit einem Flächengewicht von etwa 60 bis 130 g/m², unsymmetrisch imprägniert Dazu eignen sich insbesondere sogenannte ό-CeIluiosepapiere oder Natronkraftpapiere. Das Schmelzharz liegt bei den unsymmetrisch imprägnierten Papieren überwiegend an einer Oberfläche. Dies erreicht man bei der Herstellung der Prägematrize dadurch, daß man das Papier nur einseitig mit einem Polyester-Schmelzharz beschichtet, das dann beim Aushärten während der Herstellung der Prägematrize durch das Papier und bis in die darunterliegende Schicht, nämlich die Gewebebahn, durchschlägt und damit den Verbund sichert

Das Papier wird mit einer Schmelzharz-Menge von 120 bis 350 g/m², bevorzugt 150 bis 250 g/m² imprägniert. Die Höhe der Imprägnierung richtet sich nach dem besonderen Verwendungszweck .ind insbesondere der Stärke der Profilierung der Matrize. Die Stärke der Beschichtung hängt naturgemäß weiterhin in gewissem Umfang vom Flächengewicht des Papiers ab. d. h. schwerere Papiere könr°n mit größeren Mengen Polyesterharz imprägniert werden.

Ausführun-jsbeispiele für Matrizen nach der Erfindung sind in den F i g. 1 bis 3 dargestellt.

Im einfachsten Falle enthält die Matrize gemäß der Erfindung außer aer Gewebebahn und der mit ungesättigtem Polyester-Schmelzharz imprägnierten Papierbahn keine weiteren Schichten. Diese Ausfüh lungsform ist in der F i g. 1 dargestellt. In dieser Figur ist mit 1 die Gewebebahn und mit 2 die unsymmetrisch mit Polyester-Schmelzharz imprägnierte Papierbahn bezeichnet. Aufgrund der unsymmetrischen Beschichtung befindet sich das Kunstharz überwiegend an der Oberfläche 2a.

Derartige Matrizen besitzen aufgrund des einfachen Aufbaues eine äußerst große Flexibilität Und eignen sich deshalb besonders zur Herstellung von umlaufenden Prägematrizen-Folien, win oben bereits dargelegt wurde. Es können damit Prägungen von sehr guter

ίο

Qualität erzielt werden. Wenn jedoch besonders hohe Anforderungen an die Qualität der Prägungen gestellt werden und/oder wenn das Prägen in diskontinuierli chen Flächenpressen erfolgen soll, ist es zur Erhöhung der Haltbarkeit und der Qualität der Prägungen zweckmäßig, daß zwischen der Gewebebahn 1 und der imprägnierten Papierbahn 2 Zwischenschichten angeordnet werden. Derartige Zwischenschichten bestehen aus mit Kunstharz imprägnierten Trägerstoffen, die der Prägematrize eine größere Festigkeit aufgrund des zäh-elastischen Kerns verleihen. Eine solche Zwischenschicht besteht aus einer unsymmetrisch mit Polyester-Schmelzharz imprägnierten 60 bis 130 g/m² schweren Papierbahn, wobei das Polyester-Schmelzharz überwiegend auf der Seite liegt, die der Gewebebahn zugewandt ist, und ein bis drei mit ungesättigtem Polyester-Schmelzharz imprägnierte Glasfaservliese. Die in der Zwischenschicht vorhandene mit Polyester-Schmelzharz imprägnierte Papierbahn kann von gleicher Art sein wie die imprägnierte Papierbahn an der Oberfläche der Matrize, d. h. es können hkiMJr Papiere und Polyester-Schmelzharzbeschichtungen e.ngesetzt werden, wie sie oben im Zusammenhang mit der Oberflächenschicht beschrieben worden sind.

Die mit ungesättigtem Polyester-Schmelzharz imprägnieren Glasfaservliese sind etwa 40 bis 60 g/m² schwer und sind mit etwa 400 bis 500 g/m² Polyester-Schmelzharz imprägniert. Besonders vorteilhaft ist es daß das zur Imprägnierung dieser Glasfaservliese eingesetzte Polyester-Schmelzharz pulverförmige Füllstoffe wie Asbestine, Talkum, Silikate, Aluminiumoxide und/oder Pigmente in einer Menge von bis zu 60Gew.-%, vorzugsweise etwa 40 bis 60Gew.-%, enthält. Dadurch wird erzielt, daß beim Preßvorgang während der Herstellung der Prägematrize die verhältnismäßig große Menge Polyester-Schmelzharz nicht zu stark fließt.

In der Fig. 2 ist diese Ausführungsform mit Zwischenschichten dargestellt. Die Gewebebahn ist wiederum mit 1 bezeichnet. Daran schließt sich die mit Polypster-Schmelzharz unsymmetrisch imprägnierte Papierbahn 4 an, bei der die überwiegende Menge des Schmelzharzes auf der Seite liegt, die der Gewebebahn zugewandt ist. Diese überwiegende Schmelzhürzmenge ist mit 4a bezeichnet. Daran schließt sich das mit ungesättigtem Polyester-Schmelzharz imprägnierte Glasfaservlies 3 an. Wie bereits ausgeführt, können mehrere derartige Glasfaservliese 3 vorliegen. Als oberste Schicht folgt die imprägnierte Papierbahn 2, deren unsymmetrische Schmelzharz-Imprägnierung derart ausgebildet ist, daß die überwiegende Menge Schmelzharz bei 2a die Arbeitsoberfläche der Matrize bildet.

T:ine andere Ausführungsform besteht darin, daß eine Zwischenschicht vorgesehen ist. die eine unsvmmetruch mit Polyester-Schmel/.harz imprägnierte 60 bis 130 g/m² schwere Papierbahn, wobei das Schmelzharz überwiegend auf der Seite liegt, die der Gewebebahn zugewandt ist, unc" ein bis zehn mit härtbaren oder thermoplastischen Kunstharzen imprägnierten Papierbahnen, enthält. Die erste Schicht dieser Ausführungsform ist von gleicher Art wie die Schicht der Ausführungsform gemäß Fig.2. Die zweite Schicht besteht aus einer oder mehreren mit den genannten Kunstharzen imprägnierten Papierbahnen. Derartige kunstharzimprägnierte Papierbahnen verleihen der Prägematrize sehr gute Festigkeitseigenschaften, da sie einen zäh-elastischen Kern bilden. Dies hat zur Folge,

daß die Prägematrize sehr gleichmäßige Prägungen von hoher Qualität liefert.

Die Papierbahnen der zweiten Schicht haben in der Regel ein geringeres Gewicht als die Papierbahn der Oberflächenschicht. Es werden für die zweite Schicht ■> Papierbahnen mit einem Flächengewicht von etwa 30 bis 150 g/m² verwendet, deren Kunstharzimprägnierung 50 bis 400 Gew.-%, bezogen auf das Papiergewicht, beträgt.

Wenn die Oberflächenstrukturierung der Prägematri- in ze besonders stark ist, ist es vorteilhaft, daß die Oberflächenschicht aus einer unsymmetrisch imprägnierten, 60 bis 130 g/m² Schweren Papierbahn und ein bis zwei mit ungesättigtem Polyester-Schmelzharz imprägnierten Naiur- und/oder Runstfaservliesen be- r> steht. Auf diese Weise wird erreicht, daß eine besonders starke Schicht an ausgehärtetem Polyesler-Schmelzhafz an der Oberfläche liegt, die die Fähigkeit hat, besonders große Strukturierungen einwandfrei aufzunehmen und wiederzugeben. Diese Ausführungsform ist in der F i g. 3 dargestellt.

In der Fig.3 ist die Gewebebahn wiederum mit 1 bezeichnet. Daran schließt sich eine Zwischenschicht aus Papierbahnen 4, deren Schmelzharz-lmprägnierung aufgrund der unsymmetrischen Imprägnierung bei 4a der Gewebebahn zugewandt ist. Daran schließen sich mehrere leichtere mit Kunstharz imprägnierte Papierbahnen 5 an, deren Kunstharzanteil aus einem Gemisch aus gehärteten und thermoplastischen Kunstharzen besteht. Diese Bahnen bilden einen besonders zäh-elastischen Kern.

Daran schließt sich eine mit Polyester-Schmelzharz imprägnierte Papierbahn 2 an, deren überwiegender Schmelzharzanteil 2a an der Außenseite liegt. Um im Sinne der zuletzt beschriebenen Ausführungsform eirieh besonders hohen Polyester-Schmelzharzanteil an der Oberfläche zu erhalten, enthält die Prägematrize gemäß dieser Ausführungsförm noch eine zusätzliche Schicht 6, die ein mit Polyester-Schmelzharz imprägniertes Natur- und/oder Kiinstfaservlies ist. Das hierfür verwendete Vlies ist ein Mischvlies aus Viskosefasern mit BaumwöÜ-znsatz* Derartige VÜGSG sind in¹. Händel erhältlich; Diese Vliese haben ein Flächengewicht von etwa 60 bis 80 g/m² und weisen eine Imprägnierung von etwa I30g/rn²auf.

Hierzu ί Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Matrize zum Prägen von Kunststoff, insbesondere Kunststoffbahnen, bestehend aus einer Trägerschicht und einer Oberflächenschicht, wobei die Oberflächenschicht aus härtbarem Kunststoff besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht aus einem ausgehärteten ungesättigten Polyester-Schmelzharz besteht

2. Verfahren zum Herstellen einer Matrize nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine unsymmetrisch mit härtbarem ungesättigtem Polyester-Schmelzharz beschichtete Papierbahn zusammen mit einer Gewebebahn bei Temperaturen, beginnend von etwa 135°C bis endend etwa 150⁰C, und einem Druck von 0,5 bis 3,0 (N/mm²) verpreßt werden.

3. Gewebebahn zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Kunststoff-Fasern oder -Fäden, wie Polyester, besteht

4. Gewebebahn nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß sie aus Metallfäden besteht

5. Gewebebahn nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Naturfasern besteht

6. Gewebebahn nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Glasfasern bestehL