DE2204830A1

DE2204830A1 - Spritzgiessform zur herstellung hochpolymerer formkoerper

Info

Publication number: DE2204830A1
Application number: DE19722204830
Authority: DE
Inventors: Helmut Fricke
Original assignee: Deutsche Spiegelglas AG
Current assignee: Deutsche Spiegelglas AG
Priority date: 1972-02-02
Filing date: 1972-02-02
Publication date: 1973-08-16
Also published as: FR2170220A1; FR2170220B1; IT990526B; DE2204830B2

Description

s Akfciengssellschaf fe _t 3224

'irünenplan

üpritzgioßform zur i->rnb-'illung hochpolymerer. Fofmkörpor

Die Zrflnduriß betrifft eine ßpritzgis-iform zur Herstellung von Formkö:-?perti aus hochpolycierem Material, ini'besondere zum Hörnt«!! en von Brillonsch'eiben aus Kuftsbstöff riit op-.ischen Cberi'lächen, die plan sein können öder eine vorbestimmbe Krümmung aufweisen kön^

Es int bereits seit längeiem bekannt, als Material für die Herstellung von BrillenBchelben anstelle von Siiikatgiäc Kuni-'tiitofr zu verwenden. Kunststoff* eschoiben haben gegenüber den üblicherweise verwendeten GIaB-Brillehscheiben den Vorteil, daB sie bruchsicher sind und außerdem auf verschiedenen Anwendungs* gebieteii, beispielsweise bei der Herstellung von ochutÄbrillen, den Vorte11 größerer

309833/ÜSff

BAD ORIGINAL

" ²" 22048

keit gegenüber mechanischen und chemischen Einwirkungen durch umh ?rf liegende Partikel haben.

Grundsätzlich kom&en bei der Herstellung von Brillenscheiben eus Kunststoff zwei Verfahren in Betracht, nämlich einmal das Spritzgießverfahren, bei dem thermoplastische und duroplastische Massen verwendet werden, sowie andererseits das reine Gießverfahren, bei dem verschiedene wärmehärtende Kunststoffe Verwendung finden, insbesondere DiäthylenglykoLdiallylcarbonat.

Das reine Gießverfahren, bei dem ein wärmehärtendes Harz, insbesondere auf Diäbhylenglykoldiallylcarbonatbasis, z.B. das untere dem Handelsnamen GR 59 bekannte Harz, Ln eine Form gegossen wird, bei der die den Füllraum begrenzenden Formteile aus an der Oberfläche geschliffener und polierter Glasmasse bestehen, woraufhin zur Erzeugung der fertigen Brillenscheiba eine mehrstündige Polymerisation in der Wärme erforderlich ist,führt zwar zu Scheiben mit guter Oberflächenqualität , hat, jedoch den Nachteil, daß die Herstellung der erforderlichen Glasformen sehr kostspielig ist. Außerdem ist dieses Fertigungs/erfahren sehr lohnintensiv.

Beim öpritzgießverfahren erfordert zwar die Herstellung der einzelnen Brillenscheibe wesentlich weniger Arbeitsaufwand, so daß dieses Verfahren prinzipiell die Herstellung von Brillenscheiben mit geringeren Kosten als das Gießverfahren gestattet, jedoch lassen sich bisher routinemäßig keine spritzgegossenen Scheiben »it ausreichender öberflächenqualität erzielen.

309833/0571

SAD ORIGINAL

220A830

Dies ist dadurch bedingt, daß es bisher stets für erforderlich ^ohalten wurde, als Material für die Spritzgießformen hochwertige Edelstahle zu verwenden, die jedoch nur unzureichende Polierbarkeit· aufweisen und außerdem während das Gebrauches schnell abnützen. Sollen im Wege der Massenproduktion im Spritzgießverfahren Formkörper aus hochpolymerem Material mit hoher Oberflächengüte hergestellt werden, so müssen an die zum Herstellen der Gießformen verwendeten Edelstahle hohe Reinheitsforderungen gestellt v?erden. Infolge&assen werden in aller Kegel Edelstahle verwendet, die im Vakuuraschraelsverfahren hergestellt sind, während Gießformen zur Herstellung von Kameralinsen und Lupen teilweise sogar aus elektronenstrahlerschmolzenen Stählen gefertigt werden. Dieb isz deshalb erforderlich, weil sich aus der möglichen Beanspruchung der Gießform sowie aus den Anforderungen an die Maßgenauigkeit und Oberflächengüte des fertigen Gießteiles eine Beine von Forderungen an das Gießfornmaterial ableiten lassen: hohe Reinheit und Homogenität, gute Bearbeitbarkeit, Verzugsarmut bei der Wärmebehandlung (geringer thermischer Ausdehnungsgrad), hohe Härte, hoher v^rschleißwiderstand, gute Polierbarkeit, hohe Warmfestigkeit, hoh^ Temperaturwechselbeständigkeit, ausreichende Kernfestigkeit, hoher Korrosionswiderstand sowie niedrige Herstellungskosten.

Bisher war es nicht möglich, die letztgenannte Forderung,, daß nämlich die Herstellung der Gießform nur verhältnismäßig niedrige Kosten verursachen soll,

309833/067

SAO

22Ü483Ü

mit den übrigen Anforderungen in Einklang zu bringen.

A.uch war es bisher trotz aller Sorgfalt bei der Herstellung der Spritzgießformen prinzipiell nicht möglich, große Kunststoffflächen (größer als 10 cm ) im Spritzgießverfahren so feilerfrei herzustellen, daß sie einen spiegelnden Hochglanz ohne Unregelmäßigkeiten zeigen. Dabei ist zu bedenken, daß die Oberflächengüte des herzustellenden Kunststoffteiles in erster Linie von der Beschaffenheit der den Füllraum begrenzenden Flächen der Spritzgießform bestimmt wird, das Polieren von hochwertigen ikielstählen jedoch ein hohes Maß an handwerklichen! Können und i3orgfalt voraussetzt, wodurch die Herstellungskosten für die Gießform erheblich erhöht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spritzgießform der eingangs genannten Gattung zu schaffen, welche sich insbesondere zum Herstellen optischer Teile, wie Brillenscheiben, im Spritzgießverfahren eignet und bei dem die Vorteile des letzterengeringe Herstellungskosten - mit der durch das Glasformenspritzgießverfahren erreichten Qualität der hergestellten Formkörper verbunden werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die mit der Spritzgießmasse in Berührung stehenden, den Füllraum begrenzenden Formteile aus Glaskeramik bestehen.

Versuchsweise wurde bereits in der Bundesrepublik Deutschland sowie in den Vereinigten Staaten Silikat-

309833/0671

- 5 - 220Λ830

glas als Formenmaterial in die Stammform, einer SpritzgieSmaschine eingesetzt. Dies hatte den Zweck, sich die hervorragende Polierbarkeit des Glases zunutze zu machen, um so zu Formkörpern mit hoher Oberflächengüte zu kommen.

Diese Versuche waren jedoch bisher, außer bei kleinen Fonakörpern (weniger als 44· mm Durchmesser), erfolglos. Vermutlich infolge der mangelnden Temperaturwechselbeständigkeib des verwendeten Glases sowie der über die dünne Klebschicht, mit welcher die Glasteile mit der Stammform verbunden worden sind, auf die Glas-Formteile übertragenen mechanischen Kräfte, durch welche die Glao-Formteile ungleichförmig mit Druck- bzw. Zugspannungen belastet werden, zerbrechen die in die Stahl-Stammform eingeklebten Glaseinsätze bei den beschriebenen Verfahren bereits nach einigen Abformungen. Außerdem hat die Klebverbindung der Glas-Formteile mit der Stahl-Stammform den Nachteil, daß der aus den Glas-FormteiLen bestehende Einsatz weder ausfiT3wechselt noch nachgestellt wirden kann. Dabei sind die Ausweehsslbarkeit und die Nachstellbarkeit des Einsatzes für das Spritzgießverfahren von außerordentlicher Bedeutung.

Die erfindungsgemäß für die mit der Spritzgießmasse in Berührung stehenden Formteile verwendete Glaskeramik zeichnet sich durch eine außergewöhnlich geringe Wärmeausdehnung aus, die noch um den Faktor 10 kleiner sein kann als die Wärmeausdehnung des in dieser Hinsicht als ausgesprochen günstig bekannten Quarzglases.

309833/0571

— O —

Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Glaskeramik kann im Bereich von 20 - 500⁰G bsi 0 * 1 (10~'⁷/°C) liegen. Hieraus ergibt sich eine so gute Temperaturwechselbeständigkeit, daß schroffe Temperaturwechsel bei der Kunststoffverarbeitung ohne Bruchgefähr durch die Formteile ertragen werden können. Der Wärmeausdehnungskoeffizient ist im Verarteitungsbereich theraopla«tischer und duroplastischer Kunststoffe praktisch Null.

Weiterhin hat die erfindungsgemäß verwendete Glaskeramik folgende Vorteile: das Gefüge ist völlig porenfrei, die aus Glaskeramik hergestellten Formteile sind ausgezeichnet polierbar, wobei die Polisrbarkeit dar Bearbeitbarkeit herkömmlicher optischer lläiior nicht nachsteht, Glaskeramik zeichnet sich durch o»ine hohe Vickernhärte (HV 50 g Belastung) von 950 - 80 kp/mm² aus. Außerlern verfügt Glaskeramik über ei^3 hohe chemische Beständigkeit.

Infolgedessen lansen sich dadurch, daß die mit der Spritzgießmasse in Berührung stehenden Formteile aus Glaskeramik hergestellt werden, sämtliche an das Formenmaterial genteilten Anforderungen nahezu idsal erfüllen. Von besonderem Vorteil ist es, daß jede Wärmebehandlung der aus Glaskeramik bestehenden Formteile entfällt; einem Arbeitsgang der auch bei Anwencung äußerster Sorgfalt bei Stählen häufig zu Hißerfolgen führen kann.

Erfindungsgsnäß wird somit in überraschender Weise die Voraussetzung dafür geschaffen, Kunststoffteile mit optisch einwandfreien Oberflächen unter Anwendung

3Ö9833/0571

in der Kunststoff-Industrie bekannter Verfahren wirtschaftlich herzustellen. Die Erfindung umfaßt dabei auch den Vorschlag, glaskeramisches Material in vorteilhafter Weise auch bei folgenden Werkzeugen zur Kunststoff- und Gummiverarbeitung zur Anwendung zu bringen: Pressenstempel zur Verarbeitung härtbarer Kunstharz-Pressmassen, Formen für das Rotationsgießen von Pasten, Formen für das Vakuum- und Tiefziehverfahren, Walzen für Kalender sowie Einsätze in Preßwerkzeugen zur Vulkanisation von Gummi-Mischungen. In allen diesen Fällen kommen die bei der erfindungsgemäßen Lehre wesentlichen Eigenschaften der Glaskeramik-Formteile voll zur Wirkung.

Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung ist eine aus Stahl bestehende Stammform vorgesehen, in welche die aus Glaskeramik bestehenden Formteile lösbar eingesetzt 3ind. Dabei kann es vorgesehen sein, daß die aus Glaskeramik bestehenden Formteile mit der Stammform durch eine Klemmhalterung verbunden sind.

Vorzugsweise sind zwei aus Glaskeramik bestehende Formteile vorgesehen, die zusammenwirkend den Füllraum der Spritzgießform begrenzen.

Es empfiehlt sich, daß die Stammform aus zwei Teilen besteht.

Eine Spritzgießform zum Herstellen planer oder eine leicht gekrümmte Oberfläche aufweisender Formkörper

309833/0571

im Spritzgußverfahren zeichnet sich dadurch aus, daß die aus Glaskeramik bestehenden Formteile und die Teile der Stammform im wesentlichen plattenförmig ausgebildet sind.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert ist.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spritzgießform für die Fertigung optisch einwandfreier, planer Kunststoffplatten. Dabei sind zwei Glaskeramikscheiben 1 und 2, jeweils 15 mm dick, welche auf der dem Füllraum der Gießform zugewandten Seite geschliffen und poliert sind, mittels je eines konischen Halter!ages 3, 4- auf den Formenplatten 5, 6 der Stahl-Stammform befestigt. Die Hinge 3, * sind aus Ni 42 Werkstoff-Nr. 391?, hergestellt.

Die Klemmringe 3, M- sind mittels Schrauben 7 mit den Formenplatten 5» 6 fest, aber lösbar verbunden. Vie die Zeichnung zeigt, ist der Füllraum 8 der Spritzgießform, außer am Bande, ausschließlich von den glaskeramisehen, den Einsatz bildenden Formteilen 1,2 begrenzt.

Die in der vorstehenden Beschreibung, In der Zeichnung und in den nachfolgenden Ansprüchen offenbarten Werkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen verwendet werden.

309033/0571

Claims

Ansprüche

(1j Spritzgießform zum Herstellen von Formkörpern aus Hlochpolymerem Material, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Gießmasse in Berührung stehenden, den Füllraum (8) begrenzenden Formteile (1, 2) aus Glaskeramik bestehen.

2. Spritzgießform nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine aus Stahl bestehende Stammform (5_t 6), in welche die aus Glaskeramik bestehenden Formteile (1, 2) lösbar eingesetzt sind.

5. Spritzgießform nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Glaskeramik bestehenden Formteile (1, 2) mit der Stammform (5, 6) durch eine Klemmhalterung verbunden sind.

4-. Spritzgießform nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zwei aus Glaskeramik bestehende Formteile (1, 2), die zusammenwirkend den Füllraum (8) der Gießform begrenzen.

309833/0571

5· Spritzgießform nach einem der Ansprüche 2 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Stammform aus zwei Teilen (5» 6) besteht.

6. Spritzgießform nach Anspruch 4 und 5 zum Herstellen planer Formkörper im Spritzgußverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Glaskeramik bestehenden Formteile (1, 2) und die Teile (5, 6) der Stammform im wesentlichen plattenförmig ausgebildet sind.

7. Spritzgießform nach Anspruch 3» 4- und 5 oder nach Anspruch 3 und 6, dadurch gekennzeichnet) daß jeweils eines der aus Glaskeramik bestehenden Formteile (1, 2) von einem Haltering (3* 4·) gehalten ist, der mit je einem Teil der Stammform (5* 6) lösbar verbunden ist.

8. Spritzgießform nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteringe (3» 4·) aus einer Eisen-Nickel-Legierung mit mehr als 32 % Nickel bestehen.

9. Spritzgießform nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Glaskeramik bestehenden Formteile (1, 2) sowie die Halteringe (3» ⁴O einander entsprechend konisch ausgebildet sind.

10. Spritzgießform nact einem der Ansprüche 7 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Halteringe (3* mit der Stammform (5» 6) verschraubt sind.

3Ö9Ö33/0S71