DE2204830C3 - Spritzgießform zum Herstellen von Formkörpern aus Kunststoff - Google Patents

Description

45 Brillenscheiben aus 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 solche

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Die Erfindung betrifft eine Spritzgießform zum Herstellen von Formkörpern aus Kunststoff. Diese Spritzgießform dient insbesondere zum Herstellen von Brillenscheiben aus Kunststoff mit optischen Oberflächen, die plan sein können oder eine vorbestimmte Krümmung aufweisen können.

Es ist bereits seit längerem bekannt, als Material für die Herstellung von Brillenscheibcn an Stelle von Silikatglas Kunststoff zu verwenden. Kunststoffseilben haben gegenüber den üblicherweise verwendeten Glas-Brillenschciben den Vorteil, daß sie bruchsicher sind und außerdem auf verschiedenen Anwendung?;-gebieten, beispielsweise bei der Herstellung von Schutzbrillen, den Vorteil größerer Unempfindlichkeit gegenüber mechanischen und chemischen Ein-Wirkungen durch umherfliegende Partikeln haben.

Grundsätzlich kommen bei der Herstellung von scteT abnutzen. So.len im Wege der Massenproduktion im Spritzgießverfahren Formkörper aus hochpolymerem Mater.al mit hoher Oberflächengüte hergestellt werden, so müssen an die zum Herstellen der Gießform verwendeten Edelstahle hohe Reinhe.tsförderung«» gestellt werden. Infolgedessen werden m aller Regel Edelstahle verwendet, die ™ Vakuumschmelzverfahren hergestellt s.nd, wahrend Gießformen zur Herstellung von Kameralinsen und Lupen teilweise sogar aus elektronenstrahlerschmolzenen Stählen gefertigt werden Dies ist deshalb erforderlich, weil sich aus der möglichen Beanspruchung der Gießform sowie aus den Anforderungen an die Maßgenauigkeit und Oberflächengute des fertigen Gießteiles eine Reihe von Forderungen an das Gießformmaterial ableiten lassen: hohe Reinheit und Homogenität, gute Bearbeitbarkeit, Verzugsarmut bei der Wärmebehandlung (geringer thermischer Ausdehnungsgrad), hohe Härte, hoher Verschleißwiderstand, gute Polierbarkeit, hohe Warmfestigkeit, hohe Temperaturwechselbeständigkeit, ausreichende Kernfestigkeil, hoher Korrosionswiderstand sowie niedrige Her-Stellungskosten.

Bisher war es nicht möglich, die letztgenannte Forderung, daß nämlich die Herstellung der Gießform nur verhältnismäßig niedrige Kosten verursachen soll, mit den übrigen Anforderungen in Einklang zu brin-

gen. ,

Auch war es bisher trotz aller Sorgfalt bei aer Herstellung der Spritzgießformen prinzipiell nicht möglich, große Kunststoffflächen (größer als 10 cm-) im Spritzgießverfahren so fehlerfrei herzustellen, daß sie einen spiegelnden Hochglanz ohne Unregelmaßigkeiten zeigen. Dabei ist zu bedenken, daß die Oberflächengüte des herzustellenden Kunststoff^1 es in erster Linie von der Beschaffenheit der den Fullraum begrenzenden Flächen der Spritzgießform bestimmt wird, das Polieren von hochwertigen Edelstahlen je-

doch ein hohes Maß an handwerklichem Können und Sorgfalt 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 mit hochwertiger Oberfläche, wie Brillenscheiben eignet und bei der die Herstellungskosten gegenüber Formen aus hochwertigem Stahl gering sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die mit der Gießmasse in Berührung kommenden, den Formhohlraum begrenzenden Formteile aus Glaskeramik bestehen.

Versuchsweise wurde bereits Silikatglas als Formenmaterial in die Stammform einer Spritzgießmacchine eingesetzt. Dies hatte den Zweck, sich die hervorragende Polierbarkeit des Glases junutze zu machen, um so zu Formkörpem mit hoher Oberflächengüte zu kommen.

Diese Versuche waren jedoch bisher, außer bei kleinen Formkörpem (weniger als Wmm Durchmesser), erfolglos. Vermutlich infolge der mangelnden Temperaturwechselbeständigkcit 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 Glas-Formleile ungleichförmig mit Druck- bzw. Zugspannungen belastet werden, zerbrechen die in die Stahl-Stammform eingeklebten Glaseinsätze bei dem beschriebenen Verfahren bereits nach einigen Abformungen. Außerdem hat die Klebverbindung der Glas-Formleile mit der Stahl-Stammform den Nachteil, daß Jer fius den Glas-Formteilen bestehende Einsatz weder ftusgew-echseli noch nachgestellt werden kann. Dabei tind die Auswechselbarkeit und die Nachstellbarkcit des Einsatzes für das Spritzgießverfahren von außerordentlicher Bedeutung.

Die für die mit der Spritzgießmaschine 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.

Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Glaskeramik liegt im Bereich von 20 bis 500° C bei 0 ± 1 (10"⁷/°C). Hieraus ergibt sich eine so gute Temperaturwechselbeständigkeit, daß schroffe Temperaturwechsel bei der Kunststoffverarbeitung ohne Bruchgefahr durch die Formteile ertragen werden können. Der Wärmeausdehnungskoeffizient ist im Verarbeitungsbereich thermoplastischer und duroplastischer Kunststoffe praktisch Null.

Weiterhin hat Glaskeramik folgende Vorteile: Das Gefüge ist völlig porenfrei, die aus Glaskeramik hergestellten Formteile sind ausgezeichnet polierbar, wobei die Polierbarkeit der Bearbeitbarkeit herkömmlicher optischer Gläser nicht nachsieht, Glaskeramik zeichnet sich durch eine hohe Vickershiirte (HV 50 g Belastung) von 950 ■>■ 80 kp/mm² aus. Außerdem verfügt Glaskeramik über eine hohe chemische Beständigkeit.

Infolgedessen lassen sich dadurch, daß die mit der Spritzgießmaschine in Berührung stehenden Formteile aus Glaskeramik hergestellt werden, sämtliche an das Formenmaterial gestellten Anforderungen nahezu ideal erfüllen. Von besonderem Vorteil ist es, daß jede Wärmebehandlung der aus Glaskeramik bestehenden Formteile entfällt, einem Arbeitsgang, der auch bei Anwendung äußerster Sorgfalt bei Stählen häufig zu Mißerfolgen führen kann.

ίο Durch die Verwendung von Glaskeramik wird somit in überraschender Weise die Voraussetzung dafür geschaffen, Kunststoffteile mi*, optisch einwandfreien Oberflächen durch Spritzgießen wirtschaftlich herzustellen. Glaskeramik kann in vorteilhafter Weise auch bei folgenden Werkzeugen zur Kunststoff- und Gummiverarbeitung zur Anwendung kommen: Pressenstempel zur Verarbeitung härtbarer Kunstharz-Preßmassen, Formen für das Rotationsgießen von Pasten, Formen für das Vakuum- und Tiefziehverfahren, Walzen für Kalander sowie Einsätze in Preßwerkzeugen zur Vulkanisation von Gummi-Mischungen. In allen diesen Fällen kommen die wesentlichen Eigenschaften der Glaskerainik-Formteile voll zur Wirkung.

Durch die FR-PS 6 39 331 war es zwar schon bekannt, Formkörper unspezifischer Art in Formen aus Glas oder Keramik herzustellen. Auf Grund dieser Druckschrift war es nicht vorauszusehen, daß man mit Spritzgießformen, bei denen die mit Gießmasse

3Q in Berührung kommenden Formteile aus Glaskeramik bestehen, Spritzlinge mit fehlerfreie'¹ optischer Oberfläche erhalten würde.

Bei piner bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine aus Siahl bestehende Stammform vorgesehen, in welche die aus Glaskeramik bestehenden Formteile lösbar eingesetzt sind. 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 Formhohlraum der Gießform begrenzen. Außerdem empfiehlt es sich, daß die Stammform aus zwei Teilen besteht.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Ansprüchen.

Die Erfindung wird durch ein Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spritzgießform für die Fertigung optisch einwandfreier, planer Kunststoffplatte^ Dabei sind zwei Formteile 1 und 2 aus Glaskeramik, jeweils 15 mm dick, welche auf der dem Formhohlraum der Gießform zugewandten Seite geschliffen und poliert sind, mittels je eines konischen Halteringes 3, 4 auf den Formenplattcn 5, 6 der Stahl-Stammform befestigt. Die Halteringe bestehen aus einer Eiscn-Nickcl-Legierung.

Die Halteringe 3, 4 sind mittels Schrauben 7 mit

Ί» der Stammform 5, 6 fest, aber lösbar vcrbuiuii'ii. Wu¹ die Zeichnung zeigt, ist der Formhohiiaum 8 dei Spritzgießform, außer am Prunk, ausschließlich von den glaskeramischen, den Einsatz hldenden Formteilen 1, 2 begrenzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Spritzgießform zum Herstellen von Formkörpern aus Kunststoff, dadurch ge kenn- ^ zeichnet, daß die mit der Gießmasse in Berunning kommenden, den Formhohlraum (8) begrenzenden Formteile (1, 2) aus Glaskeramik bestehen.

   2. Spritzgießform nach Anspruch 1 gekenn- *° zeichnet durch eine aus Stahl bestehende Stammform (5, 6), in welche die aus Glaskeramik bestehenden Formteile (1, 2) lösbar eingesetzt sind.

   3. Spritzgießform nach Anspruch ?, 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 zu- >° sammenwirkend den Formhohlraum (8) der G.eßform begrenzen

   5 Spritzgießform nach einem Jr Ansprache 2 b,s 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Stammform (5 6) aus zwei Teilen besteht. »5

   6 Spritzgießform nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eines der aus Glaskeramik bestehenden Formteile (1, 2) von einem Haltering (3 4) gehalten ist.

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   7. SpriSgießform nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteringe (3, 4) aus einer Eisen-Nickel-Legierung mit mehr als 32 ·/. Nickel bestehen.

   8. Spritzgießform nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Glaskeramik bestehenden Formteile (1, 2) sowie die Halteringe (3, 4) einander entsprechend konisch ausgebildet sind

   9. Spritzgießform nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteringe (3, 4) mit der Stammform (5, 6) verschraubt