DE2430350C3 - Graphit enthaltendes Trenn- und Schmiermittel für Glasformen und Verfahren zu seiner Aufbringung - Google Patents

Description

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enthält, worin R eine aromatische Gruppe ist.

3. Mittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß R

4. Mittel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es als Graphit feinverteilten Graphit mit einer Teilchengröße zwischen 10 und 200 Mikron enthält.

5. Mittel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es 10 bis 90 Gewichtsprozent polyimidbildende Verbindung und 10 bis 90 Gewichtsprozent Graphit, bezogen auf die Feststoffe in dem Mittel, enthält.

6. Mittel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel 0 bis 50 Gewichtsprozent Antimontrioxid enthält.

7. Mittel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es ais Dispersionsmittel N-Methylpyrrolidon, Xylol, Äthanol, Isopropanol, Butanol und/oder Äthylenglykol enthält.

8. Verfahren zum Aufbringen des Mittels nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das auf die Oberfläche der Glasform aufgebrachte Mittel erwärmt wird, um das Dispersionsmittel zu verdampfen.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zuerst bei einer Temperatur zwischen 40,6 und 149°C während '/2 bis 2 Stunden und anschließend bei einer Temperatur zwischen 232 und 371°C während 5 Minuten bis 3 Stunden erwärmt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel auf die glasformende Oberfläche aufgesprüht wird.

11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der entstandene Überzug nach dem Erwärmen poliert wird.

Es ist gut bekannt, Glas durch Verformen von hochviskosem, geschmolzenem Glas in Metallformen oder Hohlformen herzustellen, bis das Glas ausreichend

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abgekühlt ist, um seine induzierte Form beizubehalten. Ein besonders wichtiges Glasherstellungsverfahren ist die Herstellung von Glasartikeln wie Flaschen-. Bei diesem Verfahren wird zuerst ein Tropfen aus geschmolzenem Glas in einer Vorform zu einem Külbel verformt, der einen fertigen Teil besitzt, der dem Halsteil des gewünschten Glasgegenstandes entspricht Ein Halsring, der den fertigen Teil des Külbels ergreift, wird verwendet, um den Külbel in eine Glasform zu transportieren, die sich von der Vorform unterscheidet und worin Blas- und Kühlluft in das Innere des Külbels geleitet wird, um ihn fertigzublasen.

Da geschmolzenes Glas an der Metallform haftet und da die verschiedenen Formteile schnell abgenutzt werden, wenn sie nicht geschmiert werden, ist es erforderlich, die Formen mit einem Trennmittel und einem Schmiermittel zu versehen. Man muß jedoch bei der Auswahl der Trennmittel und Schmiermittel, die zusammen bei dem Verfahren verwendet werden, beachten, daß die Wärme des geschmolzenen Glases durch die Metallform abgeleitet wird, um die Oberflächentemperatur der gebildeten Glasgegenstände zu erniedrigen und um die Viskosität der gebildeten Glasgegenstände zu erhöhen, so daß die Glasgegenstände selbsttragend werden. Da geschmolzenes Glas zu Anfang eine Temperatur von 982 bis 1216° C besitzt und da die Temperatur der Metallform im allgemeinen nicht unter 399 bis 525° C liegt ist erkennbar, daß ein Trennmittel, das zwischen dem geschmolzenen Glas und der Metallform vorhanden ist den extremsten Wärmebeanspruchungen unterliegt. Wenn jedoch das Trennmittel verdampft, klebt das geschmolzene Glas an der Form, und die Formteile werden schnell abgenutzt.

Man hat als Formschmiermittel Dispersionen aus Graphit in einem leichten Erdölprodukt wie Kerosin periodisch mit Stäben zum Formenschmieren mit Hand aufgebracht, um ein Kleben des Glases an den Metallformen zu verhindern und um die in Wechselwirkung stehenden Formteile zu schmieren. Die Nachteile dieses Mittels und seiner Anwendung^ind zahlreich. Da die Glasformen eine erhöhte Temperatur haben, destilliert das Petroleumprodukt sehr schnell ab und überzieht die Vorrichtungen in der Nachbarschaft mit einem schmutzigen und schmierigen Film. Da die Anwendung des Formschmiermittels regelmäßig vierbis sechsmal oder öfter pro Stunde wiederholt werden muß, ist es erforderlich, daß der Arbeiter die Graphit- und Kerosinmischung geschickt in die Formen schmiert, während die Maschine in Betrieb ist.

Das Petroleumprodukt, das von der Form abdestilliert, ist eine Umwelt- und Feuergefahr. Versuche, die Dämpfe mit Abzügen zu sammeln, haben oft mit sich gebracht, daß durch die Kondensation der öle in der Nachbarschaft des geschmolzenen Glases Feuer ausbrechen. Das Abblasen der Kohlenwassei stoffe in die Atmosphäre ist natürlich nicht wünschenswert.

Verwendet man Schmiermittel, die Petroleumöle und Graphit enthalten, so besitzen die hergestellten Glasgegenstände oft Oberflächenfehler und enthalten manchmal eingebettete Graphitteilchen. Solche fehlerhaften Glasgegenstände müssen aussortiert werden, und im allgemeinen werden 3% oder mehr fehlerhafte Ware erhalten. Man hat weiterhin vorgeschlagen, Schmiermittel zu verwenden, die Graphit und Wasser an Stelle der Petroleumöle enthalten. Diese Mittel sind jedoch ebenfalls nicht zufriedenstellend. Wasser hat eine hohe Verdampfungswärme, und damit werden die Formen unerwünscht abgekühlt. Weiterhin ist es ■ schwierig,

während der Produktion die Formenoberfläche mit Wasserdispersionen zu befeuchten, da das Wasser momentan verdampft

Weiterhin wurden als Schmier- oder Trennmittel Graphitpasten und Molybdänsulfid allein oder zusammen mit Graphit verwendet Als Trägerstoffe wurden Wasser oder Alkohole eingesetzt Diese Trenn- und Schmiermittel sind in der Praxis jedoch nicht zufriedenstellend, da sie ebenfalls periodisch angewendet werden müssen und da man mit diesen Trenn- und Schmiermitteln keine reprciuzierbaren Ergebnisse erhält

Die extremen Bedingungen und die variierenden, manchmal unverträglichen Erfordernisse bei den Formen zur Herstellung von Glasgegenständen haben verhindert, daß bis heute ein Trenn- oder Schmiermittel gefunden wurde, das den Anforderunger, der Praxis genügt.

In den US-Patentschriften 31 41 752, 34 80 422, 35 08 893, 35 23 016 und 36 23 856 sowie in der US-Patentschrift 34 95 962 werden die seit langem bestehenden und vielseitigen Schwierigkeiten beim Schmieren von Formen und die Versuche, die man unternommen hat, um diese Probleme zu lösen oder zu beseitigen, näher erläutert. In der US-Patentschrift 20 52 629 werden ebenfalls Glasformschmiermittel und 2 s Trennmittel beschrieben, die den praktischen Anforderungen nicht genügen.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Trenn- und Schmiersystem für Formen für Glasgegenstände zu schaffen. Das erfindungsgemäße Trenn- und Schmiermittel besitzt eine so gute Wirksamkeit, daß es nicht erforderlich ist, es in kurzen Zwischenräumen periodisch aufzutragen, verglichen mit den bekannten Mitteln. _₁₅

Weiterhin wird durch das erfindungsgemäße Schmiermittel die Ausbeute an guter Ware erhöht, und es stellt für die Arbeiter, die die Vorrichtung bei der Herstellung der Glasgegenstände bedienen, keine Gefahr dar. Es kann leicht auf die Formen aufgebracht werden, so daß die stärker beanspruchten Teile der Formen sowie die Mündungsform oder die Vorformen während längerer Zeiten geschmiert bleiben.

In einigen Fällen ermöglicht das erfindungsgemäße Schmier- und Trennmittel einen Betrieb über 24 Stunden, d. h., 24 Stunden lang muß die Form nicht geschmiert werden.

Durch die erfindungsgemäßen Mittel werden die Vorrichtungen nicht beschädigt oder verunreinigt und die Atmosphäre nicht mit riechenden oder öligen so Dämpfen aus dem Formschmiermittel verschlechtert.

Das erfindungsgemäße Trennmittel, das zur Behandlung von Formen für die Herstellung von Glasgegenständen verwendet wird, kann ein Polyimid und Graphit, dispergiert in einem Träger, und gegebenenfalls Zusatzstoffe wie Antimontrioxid oder andere Bestandteile, um die Oxydationsbeständigkeit, die thermische Beständigkeit und die Abnutzungsbeständigkeit des Mittels zu erhöhen, enthalten.

Typischerweise kann das erfindungsgemäße Mittel von 10 bis 90 Gewichtsprozent Polyimid oder einer Vorstufe davon und von 10 bis 90 Gewichtsprozent Graphit mit 0 bis 50 Gewichtsprozent Zusatzstoffen enthalten. Ein bevorzugtes Mittel enthält 35,5 Gewichtsprozent Polyimidharz, 35,5 Gewichtsprozent Graphit und 29,0 Gewichtsprozent Antimontrioxid.

Polyamide sind gut bekannt. Im allgemeinen ist ein bevorzugtes Bindemittel ein aromatisches Polyamid, das sich wiederholende Gruppen der Formel
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enthält, worin R eine aromatische Gruppe und bevorzugt

bedeutet.

Da die feinen Bindemittelteilchen oder die Vorstufen während der Wärmehärtungszeit vernetzen oder polymerisieren, ist das genaue Molekulargewicht kein besonders kritisches Merkmal. Man kann annehmen, daß das Polyimid nach dem Härten zu einem Mittel mit sehr hohem Molekulargewicht vernetzt.

Man kann entweder natürliche oder synthetische Graphitformen bei der vorliegenden Erfindung mit zufriedenstellenden Ergebnissen einsetzen. Obgleich die Teilchengröße nicht kritisch ist, sind Teilchengrößen zwischen ungefähr 10 und 200 Mikron nützlich, und bevorzugt sollten Teilchengrößen unter ungefähr 72 Mikron verwendet werden, damit man einen glatten Überzug erhält.

Zusatzstoffe, die mit Vorteil gegebenenfalls verwendet werden können, umfassen Verbindungen, die die Oxydationsbeständigkeit des Mittels, die thermische Stabilität und/oder die Leitfähigkeit des Mittels und die Abnutzungsbeständigkeit des Mittels verbessern. Antimontrioxid ist ein besonders bevorzugter Zusatzstoff, da die Oxydations- und die Abnutzungsbeständigkeit des Mittels durch die Verwendung dieser Verbindung stark verbessert werden. Andere nützliche Zusatzstoffe sind Arsen(lII)-oxid und Wismuttrioxid.

Um die Anwendung des Mittels zu erleichtern, wird ein Trägersystem aus einem organischen Lösungsmittel oder organischen Lösungsmitteln für Polyimid verwendet. Die Art des Lösungsmittels ist nicht kritisch, aber geeignete Lösungsmittel sind z. B. N-Methylpyrrolidon, Mischungen aus N-Methylpyrrolidon, Xylol und anderen aromatischen Lösungsmitteln, Äthanol, Isopropanol, Butanol und Äthylenglykol. Für den Fachmann ist die Auswahl der zahlreichen, möglichen Trägerstoffe und Lösungsmittel leicht möglich. Da das Trägermittelsystem im wesentlichen bei der vorliegenden Erfindung passiv ist, soll bemerkt werden, daß Kombinationen und Änderungen der Lösungsmittel im allgemeinen unbeschränkt möglich sind.

Die Vorbereitung der Metalloberfläche der Form vor dem Beschichten besteht üblicherweise in einem Entfetten, einem leichten Anreiben und einem letzten Spülen mit Lösungsmittel der Oberfläche, um alle abgeriebenen Teilchen und Verunreinigungen zu entfernen. Gewünschtenfalls können chemische Konvertierungsüberzüge wie Phosphatüberzüge verwendet werden, aber zufriedenstellende Ergebnisse werden ebenfalls mit einer sauberen Metallformoberfläche erhalten. Eine geringe Rauheit der Formoberfläche ist, wie es auf diesem Gebiet üblich ist, bei der vorliegenden Erfindung im allgemeinen ebenfalls wünschenswert.

Die erfindungsgemäßen Mittel, dispergiert oder

gelöst in einem geeigneten Trägersystem, können auf das hergestellte Formsystem na:h irgendeinem bekannten Verfahren wie durch Aufbürsten, Aufsprühen, Eintauchen oder Aufblasen au." die Oberfläche aufgebracht werden. Das Aufsprühe·.! ist bevorzugt.

Nachdem ein einheitlicher und glatter, dünner Überzug auf der Metalloberfläche gebildet wurde, wird die Form bevorzugt zuerst bei einer niedrigen Temperatur gebrannt, um das Lösungsmittel zu entfernen, und anschließend bei erhöhter Temperatur, um irgendwelche restlichen, flüchtigen Bestandteile zu entfernen und um das Polyimid-Bindemittel abzubinden bzw. zu härten. Temperaturen zwischen 40,6 und 149° C während einer Zeit von '/2 bis 2 Stunden reichen aus, um das Lösungsmittel während des Erwärmens bei niedriger Temperatur ausreichend zu entfernen. Anschließend erfolgt ein Erwärmen bei Temperaturen über 232 bis 371° C während einer Zeit von einigen Minuten bis ungefähr 3 Stunden, um das Polyimid zu härten und um Spuren von flüchtigen Bestandteilen zu entfernen. Da Formen für Glasgegenstände oft auf eine erhöhte Temperatur vor der Installation und der Verwendung in glasherstellenden Vorrichtungen vorerwärmt werden, ist es zweckdienlich, die Produktions-Vorerwärmungszeit als zweite Brennzeit bei hoher :s Temperatur zu verwenden. Das Niedrig-Temperatur-Brennen kann verkürzt werden, ohne daß die Qualität des Überzugs wesentlich geändert wird.

Nach dem Brennen haftet das Mittel fest an Jer Form als dünner, einheitlicher Überzug ajs Polyimid, in dem Graphit einheitlich dispergiert ist. Die Überzugsdicken können zwischen 0.00063 und 0,076 cm beträchtlich variieren, bevorzugt liegen sie im dünneren Teil dieses Bereichs, und optimale Ergebnisse werden bei Überzugsdicken von 0,005 bis 0,01 cm erhalten. Der Überzug ist thermisch stabil, oxydationsbeständig und leitet die Wärme gut. Die letztere Eigenschaft ist, wie oben angegeben wurde, wichtig, da die Wärme von der Außenfläche des Glases von dem gebildeten Glasgegenstand in die Form geleitet werden muß. Die Produktionsgeschwindigkeiten, die man mit den Schmiermittelüberzügen der vorliegenden Erfindung erhält, sind vergleichbar mit denen, die man bei bekannten Schmiermitteln erhält.

Beim Gebrauch verunreinigt die Polyimid- und Graphitdhpersion die Glasoberfläche nicht in irgendeinem erkembaren Ausmaß, wie es die bekannten Erdöl-Graphit-Schmiermittel tun. Dementsprechend wird die Leistungsfähigkeit des Glasherstellungsverfahrens, bestimmt durch den Prozentgehalt an guter Ware, verbessert.

Die erfindungsgemäßen Mittel wurden auf !S-Maschinen untersucht.

Um die erfindungsgemäßen Mittel zu prüfen, wurden drei Mittel hergestellt, die in der folgenden Tabelle aufgeführt sind.

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Beispiel 1

Bestandteil

Gewichtsprozent
Mittel Mittel

Mittel
»( „
-

Graphit*) 35,5 64,5 35,5

Antimontrioxid 29,0 keine keine

Polyimidharz- 35,5 35,5 64,5

feststoffe

*) Als Graphit verwendete man Graphit mit Spektralqualität, und als Polyimid verwendete man einen 44gewichtsprozenligen aromatischen Polyimid-Vorläufer, in gleichen Teilen N-Methylpyrrolidon und Xylol gelöst.

Eine Vorform wurde sandgestrahlt, um sie in seidenmatten Zustand zu überführen, und anschließend wurde sie mit einem Lösungsmittel gereinigt und mit dem Mittel »A« beschichtet, während sie auf eine Temperatur von ungefähr 93°C vorerwärmt wurde, indem man das Mittel »A« in ungefähr 70 Gewichtsprozent N-Methylpyrrolidon und Xylollösungsmittel-System durch eine Sprühvorrichtung aufsprühte, um einen Überzug auf der Vorform mit einer Dicke zwischen 0,0005 und 0,0012 cm herzustellen. Die Vorform wurde dann bei ungefähr 93° C während einer Zeit von einer Stunde gehalten, um die Hauptmenge des Lösungsmittels zu entfernen, und anschließend wurde sie auf ungefähr 302°C während einer weiteren Stunde erwärmt, um das Mittel vollständig zu härten.

Eine Schleifscheibe wurde verwendet, um die Überzugsoberfläche zu polieren. Nach dem Vorerwärmen auf 37ΓC wurde die Form auf eine IS-Maschine gegeben und verwendet, um technische Glasgegenstände, nämlich Gefäße für Babynahrung mit einem Inhalt von 227 g herzustellen. Ohne Schmieren der Form konnte die Vorform zufriedenstellend während 42 bis 49 Stunden verwendet werden.

Beispiel 2

Eine Vorform wurde, wie im Beispiel 1 beschrieben, geschmiert, wobei man das Mittel »A« verwendete und wobei die beschichtete Oberfläche mit einem Polierpapier poliert wurde. Nach 48 Stunden zufriedenstellenden Betriebs ohne Schmieren auf einer IS-Maschine, wobei man 227 g Babynahrungsmittel-Glasgefäße herstellte, wurde die Beobachtung der Form eingestellt.

Beispi el 3

Eine Vorform wurde gereinigt, wobei man ein Gebläse mit Glasrandgrieß verwendete, und dann wurde die Form mit Lösungsmittel gesäubert. Das Mittel »B« wurde dann dünn auf die Vorform aufgebracht, während die Vorform bei einer Vorerwärmungstemperatur von ungefähr 93°C gehalten wurde, indem man das Mittel, verdünnt mit 70 Gewichtsprozent gleichen Teilen N-Methylpyrrolidon und Xylollösungsmittel, aufsprühte. Die Vorform wurde anschließend bei einer Temperatur von 93° C gehalten, um das Lösungsmittel zu verdampfen, und dann wurde sie zwischen 316 und 343⁰C während einer Stunde erwärmt, um den Überzug zu härten.

Während sie noch vorerwärmt wurde, wurde die Vorform auf einer IS-Maschine montiert und konnte verwendet werden, ohne daß die Form geschmiert wurde. Es wurden 227 g Babynahrungsmittel-Glasbehälter hergestellt. Die beschichtete Form arbeitete 17,5 bis 25 Stunden zufriedenstellend.

Beispiel 4

Eine Vorform wurde mit dem Mittel »C« unter Verwendung des im Beispiel 3 beschriebenen Verfahrens beschichtet, mit der Ausnahme, daß die Formoberfläche ebenfalls mit einem maschinell angetriebenen, feinen Schleifrad vor dem Beschichten poliert wurde. Die Vorform wurde auf einer IS-Maschine verwendet, um 227 g Babynahrungsmittel-Glasflaschen herzustellen, ohne daß die Form geschmiert wurde. Die Produktion war zwischen 8 und 22 Stunden sehr zufriedenstellend.

Claims (2)

24 Patentansprüche:

1. Graphit enthaltendes Schmier- und Trennmittel für Glasformen, dadurch gekennzeichnet, daß es dispergierte, aromatische, polyimidbildende Verbindungen enthält

2. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als polyimidbildende Verbindung eine Vorstufe für ein Polyimid enthält, das aus sich wiederholenden Einheiten der Formel ι ο