DE2610247A1

DE2610247A1 - Verfahren zur herstellung von vergleichsweise duennen formteilen aus plastischem material

Info

Publication number: DE2610247A1
Application number: DE19762610247
Authority: DE
Inventors: Gerald Martin Leszyk; Edward Dixon Morrison; Jun Robert Franklin Williams
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1975-03-13
Filing date: 1976-03-11
Publication date: 1976-09-23
Also published as: GB1543256A; JPS51114467A; FR2303653B1; CA1046452A; FR2303653A1; US4042654A

Description

PATENTANWÄLTE Dr.-Ing. Wolff

or ι no/ ι ^HBartels

ZO IUZh / Dipl.-Chem.Dr.Brandes

Dr.-Ing. Held Dipl.-Phys. Wolff

8 München 22,Thierschstraße

Tel.(089)293297 Telex 0523325 (patwod) Telegrammadresse: wolffpatent, münchen

Postscheckkonto Stuttgart 7211

(BLZ 60010070)

Deutsche Bank AG, 14/286

(BLZ 60070070)

Bürozeit: 8-12 Uhr, 13-16.30 Uhr

außer samstags

3. März 19 76 25/93 Reg.Nr. 124

Eastman Kodak Company, 343 State Street, Rochester,
Staat New York, Vereinigte Staaten von Amerika

Verfahren zur Herstellung von vergleichsweise dünnen Formteilen aus plastischem Material

S09839/0949

- JT-

Verfahren zur Herstellung von vergleichsweise dünnen Formteilen aus plastischem Material.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von vergleichsweise dünnen Formteilen aus plastischem Material, die gegebenenfalls nicht nur extrem dünn, sondern vielmehr auch eine vergleichsweise komplizierte Form aufweisen können und demzufolge relativ schwierig herzustellen sind.

Es ist allgemein bekannt, daß sich Formteile aus plastischen Materialien sehr geringer Dicke, beispielsweise einer Dicke von wenigen Hunderstel Millimetern nach den üblichen bekannten Formund Gießverfahren, beispielsweise nach dem Spritzgußverfahren, dem Druck-Formverfahren, dem Blas- oder Rotations-Formverfahren, dem Vakuum- oder Kaltverformungsverfahren oder nach dem Extrusionsverfahren nicht leicht herstellen lassen. Dies gilt insbesondere in den Fällen, in denen die Formteile eine mehr oder weniger komplizierte Form aufweisen und die Einhaltung ganz bestimmter Toleranzgrenzen erforderlich ist. Bisher konnten derartige Formteile in zufriedenstellender Weise lediglich nach den bekannten Spalt-Verfahren, bei denen Formteile zu dünnschichtigen Materialien aufgeschnitten oder aufgespalten werden, hergestellt werden oder nach sogenannten Laminierungsverfahren oder nach Verfahren, bei denen eine Form mit einer Polymermasse gefüllt und gehärtet wird. Sämtliche dieser bekannten Verfahren sind jedoch äußerst kompliziert und zeitaufwendig und infolgedessen für eine Massenproduktion, bei denen die Formteile in größeren Mengen hergestellt werden, nicht geeignet.

Aufgabe der Erfindung war es demzufolge, ein einfach durchzuführendes Verfahren zur Herstellung von vergleichsweise dünnen Formteilen aus plastischen Materialien anzugeben, das frei von den Nachteilen der bisher bekannten Verfahren zur Herstellung dünner Formteile aus plastischen Materialien ist.

Der Erfindung lag die Erkenntnis zugrunde, daß sich dünne Formteile, gegebenenfalls von sehr komplexer oder komplizierter Struk-

609839/0949

tür in einfacher Weise nach einem neuen Verfahren herstellen lassen, das man als "Bestrahlungs-Formverfahren" bezeichnen kann und das dadurch gekennzeichnet ist, daß man:

(1) einen Träger für die Formteile in eine Gießzone führt,

(2) in der Gießzone auf den Träger ausgehend von einer durch Bestrahlung zu festen plastischen Teilen härtbaren viskosen Formmasse diskrete Teile oder Körper einer vorbestimmten Form, die der Form der herzustellenden Formteile entspricht, aufträgt, wobei man eine Formmasse mit einer solchen Viskosität verwendet, daß die auf den Träger aufgetragenen Teile die Form, in der sie auf den Träger aufgetragen wurden, beibehalten, wenn sie lediglich von dem Träger festgehalten, mit diesem aus der Gießzone fortbewegt werden,

(3) den Träger mit den aufgetragenen Teilen in eine Härtungszone führt,

(4) die auf dem Träger befindlichen Teile in der Härtungszone durch Bestrahlung zu festen plastischen Formteilen der gewünschten Form härtet und

(5) den Träger mit den gehärteten diskreten Formteilen aus der Härtungszone führt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit eine viskose, durch Bestrahlung härtbare Formmasse auf einen Träger gegossen, und zwar genau in der Form, die das gewünschte Formteil aufweisen soll, worauf die gegossenen Teile bestrahlt werden, beispielsweise mit UV-Strahlung oder Elektronenstrahlen von vergleichsweise hoher Energie, unter Härtung der auf den Träger aufgetragenen Teile oder Körper, beispielsweise durch Polymerisation und/oder Quervernetzung.

Der Träger kann dabei gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung derart beschaffen sein, daß das auf den Träger gegossene Material auf diesem haften bleibt. Andererseits kann gemäß einer zweiten Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung der Träger derart beschaffen sein, daß das auf diesen aufgegossene Material nicht auf dem Träger haften bleibt und somit leicht vom Träger nach Durchführung des Härtungsprozesses abgestreift werden kann.

$09839/0949

- ΓΗ

Das Verfahren der Erfindung ermöglicht die Herstellung von vergleichsweise dünnen Massenartikeln in einfacher ökonomischer Weise. Beispielsweise lassen sich nach dem Verfahren der Erfindung Scheiben oder Deckel aus plastischem Material herstellen, beispielsweise wie sie zur Herstellung photographischer Fiimpatronen verwendet werden, wobei beispielsweise derart verfahren wird, daß die gehärteten Teile von dem Träger, auf dem sie gehärtet wurden, abgestreift werden, wohingegen beispielsweise plastisches Filmmaterial mit einem Abreißstreifen, das für Verpackungszwecke bestimmt/ist, in vorteilhafter Weise nach der Ausgestaltung de syVe rf ahrens der Erfindung hergestellt werden kann, bei der das auf den Träger aufgegossene Material.an dem Träger haftet, z.B. durch Aufgießen des Abstreifteiles auf ein sich bewegendes Band des Filmmaterials und Zerschneiden des Bandes in entsprechende Längen nach der Härtung des Materials, das den Abreißstreifenabschnitt bildet.

Nach dem Verfahren der Erfindung lassen sich jedoch ganz allgemein die verschiedensten Teile und Elemente aus plastischem Material herstellen, beispielsweise dünne plastische Teile mit sehr engen Dimensions-Toleranzgrenzen, wie sie beispielsweise in der Photofabrikation benötigt werden. Das Verfahren der Erfindung eignet sich des weiteren beispielsweise äußerst vorteilhaft zur Herstellung von elektronischen Komponenten, zur Herstellung photographischer Filmverbände, beispielsweise Röntgenstrahlfilmverbändav üblichen Filmverbänden und solche vom Selbstentwicklertyp. Das Verfahren der Erfindung eignet sich in vorteilhafter Weise zur Herstellung von plastischen Teilen gleichförmiger Dicke und ist besonders geeignet zur Herstellung von Teilen mit erhabenen Bezirken oder Bezirken von vergleichsweise komplizierter Form und Struktur.

Zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung eignen sich die verschiedensten durch Bestrahlung härtbaren Massen, die entsprechende Viskositäts- und Fließcharakteristika aufweisen, die es ermöglichen, daß sie genau in der Form, in die sie überführt werden sollen, auf einen Träger aufgegossen werden können und die gehärtet werden können, ohne daß sie dabei einer nachteiligen Dimensionsveränderung unterliegen.

609839/0949

-'s

Zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung ist keine spezielle Gießform erforderlich, da die Formmasse auf den Träger in genau der Form gegossen wird, die das herzustellende Formteil aufweisen soll, wobei die Formmasse eine ausreichende Viskosität besitzt, so daß das gegossene Formteil die Form beibehält, während es unter Härtung bestrahlt wird.

Das Verfahren der Erfindung ist demzufolge beträchtlich einfacher durchführbar als die bekannten Verfahren, die eine Gießform benötigen. Wird beispielsweise eine durch Strahlung härtbare Masse in einer Gießform gehärtet, so behindert die Form den Zutritt der Strahlung und absorbiert einen Teil derselben. Dieser Nachteil tritt bei Durchführung des Verfahrens der Erfindung nicht auf, da keine Gießform erforderlich ist. Auch entfällt bei Durchführung des Verfahrens der Erfindung die Notwendigkeit der Verwendung eines Formtrennmittels. Auch treten die üblicherweise beim Entfernen dünner Formteile aus Gießformen auftretenden Probleme bei Durchführung des Verfahrens der Erfindung nicht auf.

Obgleich sich zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung die verschiedensten üblichen bekannten, durch die verschiedensten Arten von Strahlung härtbaren Massen eignen, die in der Form, die das herzustellende Formteil haben soll, auf einen Träger gegossen werden können und die diese Form während des Härtungsprozesses beibehalten, haben sich doch ganz besonders solche Massen als vorteilhaft erwiesen, die im wesentlichen aus einem ungesättigten Polymeren, gelöst in einem polymerisierbaren Monomer bestehen. Bei Verwendung derartiger Massen wird das Monomer mit dem ungesättigten Polymer unter Bildung eines quervernetzten Netzwerkes copolymerisiert. Zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung eignen sich die verschiedensten, durch Strahlung, z.B. U.V.-Licht, Elektronenstrahlen oder Wärmestrahlen härtbaren Massen. Dies bedeutet, daß als Polymere bekannte, durch Bestrahlung härtbare Polymere verwendet werden können, z.B. Epoxydiacrylat-Polymere, ungesättigte Polyester, ungesättigte AcryIpοIymere, durch ungesättigte Acry!verbindungen modifizierte Polyurethane, durch ungesättigte Acrylverbindungen modifizierte Polythioäther, acrylierte Glykole und Polyole und dergleichen. Beispiele für derartige geeignete Polymere sind

60983 9/0949

beispielsweise EpIclilorhydriE/öisphenol-A/Epoxy-Polyinere, die mit Acrylsäure octer Methacrylsäure unter Bildung von Acrylat- oder Methacrylatesterendgruppen an beiden Enden der Epoxykette umgesetzt worden sind, wie auch ähnliche Polymere, hergestellt aus Novolak-Epoxypolymeren(schmelzbare und lösliche Epoxyharze, hergestellt durch Kondensation eines Phenols mit einem Aldehyd unter sauren Bedingungen). Weitere Beispiele für geeignete Polymere sind Bisphenol-A/Fumarsäurepolyester und durch Di (hydroxypropylacrylatanhydrid) modifizierte Bisphenol-A/Epichlorhydrinepoxyharze.

Auch können in den durch Strahlung härtbaren Massen die Polymeren ganz oder teilweise durch Oligomere ersetzt werden, beispielsweise durch Polyoxyäthylendiacrylatoligomere.

Weitere Beispiele für polymere Stoffe, die zur Herstellung der durch Bestrahlung härtbaren Massen verwendet werden können, werden in einer Vielzahl von Patentschriften beschrieben, beispielsweise in deE OS-PS 3 367 992; 3 551 235; 3 554 886; 3 558 387 und 3 661 576.

Die ungesättigten Polymeren und/oder Oligomeren können dabei in den verschiedensten polymerisierbaren Monomeren gelöst werden, beispielsweise in den verschiedensten Acrylsäure- und Methacrylsäureestern und Acrylsäure- und Methacrylsäurederivaten, beispielsweise in Äthylacrylat, Butylacrylat, 2-Äthylhexylacrylat, Hydroxypropylacrylat, Methy!methacrylate 2-Hydroxyäthylacrylat, Styrol, Neopentylglykoldiacrylatj 1,6-Hexandioldiacrylat«, Diacetonacrylamid, Acrylsäure, Pentaerythritoltetraacrylat, Tetraäthylenglykoldimethacrylat, 1,3-Butylenglykoldiiiiethacrylat, Tetraäthylenglykoldiacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Äthylenglykoldimethacrylat, Diäthylenglykoldimethacrylat, Vinylacetat und dergleichen.

Die durch Strahlung härtbaren Formmassen können gegebenenfalls außer den Polymeren, Oligomeren und polymerisierbaren Monomeren noch weitere Bestandteile aufweisen. So kann die Formmasse beispielsweise

dann, wenn sie durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht gehärtet werden soll, einen Photoinitiator enthalten. Dieser kann aus einem der üblichen bekannten Photoinitiatoren bestehen, beispielsweise aus Butylbenzoinäther, Isobutylbenzoinäther, Benzophenon, Benzoin, Acetophenon, Dimethylchinoxilin, Methyldiäthanolamin, 4,4'-Bis-(dimethylaminqjbenzophenon und dergleichen. Gegebenenfalls können zwei oder mehrere Photoinitiatoren gleichzeitig verwendet werden. Auch/können den Formmassen beispielsweise Pigmente, Farbstoffe, Füllstoffe und andere Zusätze einverleibt werden.

Wie bereits dargelegt, sollen die zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung verwendeten, durch Bestrahlung härtbaren Massen eine solche Viskosität aufweisen, daß das auf den Träger aufgegossene Teil seine Form während des Härtungsprozesses beibehält. Dadurch entfällt die Notwendigkeit der Verwendung einer Gießform, welche die Formmasse zusammenhält.

Im Gegensatz zu dem bekannten Verfahren werden somit auf einen Träger Teile oder Körper einer gewünschten Form aufgetragen, worauf der Träger mit diesen Teilen oder Körpern in eine Härtungszone oder Härtungskammer überführt wird, in der die gegossenen Teile so bestrahlt werden, daß eine schnelle Härtung erfolgt, durch die die Teile in einen festen Zustand überführt werden. Die zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung verwendete Formmasse besitzt somit eine solche Viskosität, daß die gegossenen Teile oder Formkörper ihre Form beibehalten, nachdem sie auf den/Träger aufgegossen wurden, d.h. sie unterliegen keinem in Betracht zu ziehenden Fluß, und zwar obwohl sie lediglich von dem Träger getragen werden, auf den sie aufgegossen wurden.

Nach der Härtung können die. festen plastischen Formteile oder Formkörper nach üblichen bekannten Methoden vom Träger abgestreift werden, beispielsweise mittels eines Abstreifmessers. Wird andererseits ein Träger verwendet, der aus einem Material besteht, auf dem die gegossenen Teile nach der Bestrahlung haften bleiben, so lassen sich Produkte herstellen, die teilweise aus deujtfrägermaterial

B09839/09A9

und teilweise aus dem durch Strahlung härtbaren aufgetragenen Material gebildet werden. Nach dem Härten des auf den Träger aufgegossenen Materials und Festwerden desselben unter Bindung an den Träger, kann der Träger in gewünschter Weise zerteilt werden, beispielsweise zu Stücken einer bestimmten Länge zerschnitten werden, wobei Produkte der verschiedensten geometrischen Konfiguration erzeugt werden können. Andererseits kann der Träger mit den verankerten oder zur Haftung gebrachten Teilen auch zum Zwecke der Lagerung aufgespult und erst später zu einem gewünschten Zeitpunkt zerkleinert oder zerschnitten werden.

Zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung werden vorzugsweise durch Bestrahlung härtbare Massen verwendet, welche vollständig in ein festes plastisches Material oder einen festen plastischen Formkörper überführbar sind. Dies bedeutet, daß in besonders vorteilhafter Weise Formmassen verwendet werden, die kein Lösungsmittel oder Verdünnungsmittel enthalten, welches während der Härtungsstufe freigesetzt wird. Derartige Lösungsmittel oder Verdünnungsmittel sind nicht erforderlich, weil die verwendeten Polymeren und/oder Oligomeren in einem oder mehreren polymerisierbaren Monomeren gelöst oder dispergiert werden können, welche während des Härtungsprozesses einer Reaktion unterliegen und dabei zum Bestandteil des festen Endproduktes werden. Auf diese Weise wird auch vermieden, daß Lösungsmittel oder Verdünnungsmittel während des Gießprozesses und während des Härtungsprozesses in die Atmosphäre gelangt, was u.a. auch schon deshalb vorteilhaft ist, weil ein Freisetzen von Lösungsmitteln und Verdünnungsmitteln gefährlich werden kann oder zu einer unerwünschten Verunreinigung der Atmosphäre führen kann.

Die Viskosität der durch Bestrahlung härtbaren Masse, die zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung verwendet wird, muß gering genug sein, damit die Masse durch Vergießen in die gewünschte Form gebracht werden kann, andererseits jedoch groß genug sein, damit sie ihre Form nach dem Vergießen beibehält.

609839/0949

Die im Einzelfalle günstigste Viskosität hängt natürlich von verschiedenen Faktoren ab, beispielsweise der Dicke und Form des herzustellenden Teiles oder Körpers, den im Einzelfalle verwendeten Formmassen und der Art des/Trägers, dem speziell angewandten Gießprozess und schließlich der Geschwindigkeit, mit der der Träger durch die Gieß- und Härtungszonen oder Gieß- und Härtungsabteilungen der Vorrichtung geführt wird. So können die zur Durchführung des/Verfahrens der verwendeten Formmassen beispielsweise Viskositäten von etwa 50 bis etwa 40000 Centipoises (gemessen mit einem Brookfield-Viskosimeter vom Typ Modell RVF bei 25°C) haben, insbesondere Viskositäten von etwa 100 bis 20000 Centipoises. Als besonders vorteilhaft hat sich in der Regel die Verwendung von Formmassen mit einer Viskosität von etwa 200 bis etwa 10000 Centipoises erwiesen. Die im Einzelfalle günstigste Viskosität in den angegebenen Bereichen, die zu optimalen Ergebnissen führt, hängt natürlich, wie bereits dargelegt, von den im Einzelfalle angewandten Bedingungen ab. Die durch Bestrahlung härtbare Formmasse soll, wie bereits dargelegt, vorzugsweise eine solche sein, die beim Härten nicht oder praktisch nicht schrumpft. Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung thixotroper Formmassen erwiesen, da sie unter Scherbeanspruchung während der Gießoperation vergleichsweise gut fließfähig sind, nach dem Vergießen jedoch einer jeden Fließtendenz zu widerstehen vermögen, da nach dem Vergießen keine Scherspannungen mehr einwirken. Infolgedessen kann es gegebenenfalls vorteüiaft sein, die durch Strahlung härtbare Formmasse durch Zusatz entsprechender Verbindungen thixotrop zu machen, beispielsweise durch Zusatz kolloidaler Kieselsäure, welche den Formmassen thixotrope Eigenschaften verleiht.

Die durch Strahlung härtbare Formmasse kann auf den/Träger in Form des gewünschten Formteiles nach verschiedenen Methoden aufgebracht werden. So kann die Formmasse beispielsweise durch eine Schablone mit Schablonenöffnungen entsprechend der Form des gewünschten Formteiles auf den Träger aufgebracht werden. Im Falle einer Hochgeschwindigkeits-Massenproduktion von plastischen Teilen kann die Gießoperation in besonders vorteilhafter Weise nach dem bekannten

609839/ QQJ, 9

Sieb druckverfahren beispielsweise Rotations-Siebdruckverfahren oder Tiefdruckverfahren, beispielsweise Kupfertiefdruck- oder Stahltiefdruckverfahren oder Gravure-Druckverfahren durchgeführt werden. Dies bedeutet beispielsweise, daß die bekannte Siebdrucktechnik unter Verwendung von Druckfarben im Falle des Verfahrens der Erfindung angewandt werden kann. Dies bedeutet, daß im Falle des Verfahrens der Erfindung die Formmasse durch die Maschen oder öffnungen des Siebes gedrückt wird. Im Falle der Anwendung der Tiefdrucktechnik (gravure printing) kann die durch Strahlung härtbare Formmasse auf eine entsprechende Tiefdrucktrommel aufgebracht werden, wobei wiederum anstelle der Druckfarben eine erfindungsgemäß verwendbare Formmasse verwendet wird, die von der Drucktrommel auf einen Träger übertragen wird, der zwischen den von der Drucktrommel und einer Druckwalze gebildeten Spalt hindurchgeführt wird.

Der Träger, auf den die durch Strahlung härtbare Masse gegossen wird, kann aus den verschiedensten Materialien bestehen, wobei bei der Auswahl des Trägermaterials verschiedene Faktoren zu beachten sind, beispielsweise ob die gehärteten Teile von dem Träger abgestreift werden sollen oder ob sie auf dem Träger verbleiben und mit dem Träger eine Einheit bilden sollen.

In typischer Weise besteht der Träger aus einem Band oder einer Bahn aus einem polymeren Material, beispielsweise einem synthetischen Polymeren, beispielsweise einem Polyester, Polyolefin, Polyacrylat, Polysulfon, Polycarbonat, Polyvinylchlorid und dergleichen. Der Träger kann des weiteren beispielsweise auch aus Papier bestehen, beispielsweise auch einem mit einem Polymer beschichteten Papier, beispielsweise einem Papier, das mit einem Polyolefin, beispielsweise Polyäthylen oder Polypropylen beschichtet ist. Auch können beispielsweise Metallbahnen oder Metallbänder, die mit einer Trennschicht beschichtet sind, beispielsweise einer Schicht aus einem Silikonelastomeren oder einer Polytetrafluoräthylenschicht, verwendet werden, wenn die gehärteten Teile von der Bahn bzw. dem Band abgestreift werden sollen. Andererseits kann es in dem Fall, in dem das herzustellende Teil auf dem Träger ver-

6098-39/0949

- JA--

bleiben soll, vorteilhaft sein, den Träger vor dem Auftragen der Formmasse einer Vorbehandlung zu unterwerfen, um die Adhäsion oder Haftung der Formmasse auf dem Träger zu verbessern. So kann beispielsweise der Träger in Form eines Bandes oder einer Bahn unmittelbar vor der Gießzone oder Gießabteilung durch eine Vorbehandlungszone oder Vorbehandlungsabteilung geführt werden, in der die Bahn oder das Band beispielsweise einer üblichen bekannten Corona-Entladungsbehandlung unterworfen wird. Dabei kann in der Weise verfahren werden, wie es beispielsweise für die Verbesserung der Beschichtbarkeit hydrophober Oberflächen aus den GB-PS 9 71 058 und 1 060 526 sowie den US-PS 3 117 865, 3 220 842, 3 411 910 und 3 531 314 bekannt ist.

Zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung können des weiteren

en
bekannte Vorrichtung/und Methoden der Härtung von durch Bestrahlung härtbaren Formmassen angewandt werden. Werden beispielsweise durch UV-Bestrahlung härtbare Formmassen verwendet, so können diese mittels üblichen UV-Strahlern oder Bänken von entsprechenden UV-Strahlern gehärtet werden. Andererseits können beispielsweise auch Strahlungsquellen verwendet werden, die eine hoch energiereiche ionisierende Strahlung aussenden. Beispiele für hoch energiereiche ionisierende Strahlungen sind Röntgenstrahlen, Gammastrahlen, Beta-Strahlen und beschleunigte Elektronen. Die Art und Weise, in der die ionisierende Strahlung auf die härtbaren Formmassen einwirken gelassen wird, ist nicht kritisch. Die Strahlung sollte jedoch eine ausreichende Intensität haben, so daß sie die gesamte Dicke des gegossenen Formteiles zu durchdringen vermag. Die Gesamtstrahlungsdosis soll so bemessen sein, daß sie ausreicht, um die Formteile unter Erzeugung fester plastischer Teile zu härten. In typischer Weise liegen die Dosierungen bei etwa 0,2 bis etwa 50 Megarad, insbesondere bei etwa 0,5 bis etwa 20 Megarad.

Das Verfahren der Erfindung eignet sich, wie bereits dargelegt, zur Herstellung von plastischen Teilen der verschiedensten Form, insbesondere zur Herstellung von vergleichsweise sehr dünnen Formteilen mit relativ engen Dimensions-Toleranzgrenzen. Von besonderer Be-

deutung ist das Verfahren der Erfindung für die Herstellung von Teilen einer Dicke von etwa 0^0127 bis etwa 6,35 mm, insbesondere für die Herstellung von Teilen einer Dicke von etwa 0,0254 bis 1,27 mm und ganz speziell für die Herstellung von Teilen einer Dicke von etwa 0,050 bis O₂SO mm. Bei der Härtung ist die Dicke oder Stärke der herzustellenden Teile su beachten. So hat sich beispielsweise die Härtung mittels UV-Strahlung dann als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn es sich bei den herzustellenden Teilen um klare oder transparente Teile mit einer Dicke von bis etwa 1,2 7 mm handelt. Werden andererseits beispielsweise pigmentierte Formmassen verwendet, so hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn bei Verwendung yon UV-Strahlung die Formteile nicht dicker als etwa 0,127 mm sind. Bei Verwendung von hoch energiereichen Elektronenstrahlen hat das Vorhandensein von Pigmenten in der Formmassekeinen wesentlichen Effekt auf die Dicke der herzustellenden Teile. Die Dickengrenzen werden in der Regel durch die Spannung des Beschleunigers bestimmt. So ist beispielsweise ein 300 KEV-Beschleuniger ausreichend im Falle von Formteilen einer Dicke von bis zu etwa 0,635 mm und ein 1,5 MEV-Beschleuniger für Formteile einer Dicke von bis zu etwa 6,35 mm.

Die nach dem Verfahren der Erfindung herstellbaren Teile oder Körper können eine gleichmäßige Dicke aufweisen oder aber auch aus Abschnitten verschiedener Dicke bestehen. So läßt sich beispielsweise ein Teil mit Bezirken oder Abschnitten einer Dicke von 0,050 mm und Abschnitten oder Bezirken einer Dicke von 0,025 mm dadurch herstellen, daß man einen 0,025 mm dicken Träger verwendet und auf diesen Träger eine 0,025 mm dicke Schicht aus der durch Strahlung härtbaren Masse aufträgt, und zwar in jenen Bezirken oder Abschnitten, die eine Dicke von 0,050 mm haben sollen.

Das Verfahren der Erfindung eignet sich, wie bereits dargelegt, insbesondere für die Hochgeschwindigkeits-Massenproduktion, da beispielsweise die Strahlungshärtung in einer vergleichsweise sehr kurzen Zeitspanne erfolgen kann und weil die Herstellung der Teile

B09839/094Ö

- rf-41

kontinuierlich erfolgen kann, beispielsweise durch Verwendung einer sich bewegenden Bahn oder eines sich bewegenden Bandes, auf die bzw. auf das die zu härtende Masse aufgetragen wird, wobei die Geschwindigkeit, mit der die Bahn oder das Band bewegt wird, lediglich durch die Geschwindigkeit der Gießstufe begrenzt wird. Infolgedessen sind beispielsweise Verfahren möglich, bei denen der Träger mit einer Geschwindigkeit von mehreren 100 m pro Minute durch die Gießzone geführt wird. In der Regel haben sich Bahn- oder Bandgeschwindigkeiten von etwa 7,6 2 bis 45,72 m pro Minute als vorteilhaft erwiesen.

Die Zeichnungen dienen der näheren Erläuterung der Erfindung. Im einzelnen sind dargestellt in:

Fig. 1 die Durchführung des Verfahrens der Erfindung unter Verwendung einer Tiefdrucktrommel;

Fig. 2 die Durchführung des Verfahrens der Erfindung unter Verwendung einer Siebdrucktrommel;

Fig. 3 die Durchführung des Verfahrens der Erfindung unter Verwendung eines Seidensiebes für den Seiden-Tiefdruck.

Im Falle der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Verfahrensweisen werden die gegossenen und gehärteten Teile zu integralen Bestandteilen des Trägers. Im Falle der in Fig. 3 dargestellten Verfahrensweise dient der Träger im Gegensatz zu der in den Fig. 1 und dargestellten Verfahrensweise lediglich als Gießunterlage und als Träger, auf dem die Teile durch die Härtungszone geführt werden.

In den Fig. 1A und 1B sind Einzelheiten der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung vergrößert dargestellt.

Fig. 1A stellt einen Querschnitt durch die Tiefdrucktrommel der Fig. 1 dar. Wie sich aus Fig. 1, 1A und 1B ergibt, wird die Trommel 32 im Uhrzeigersinn bewegt. Sie weist Aussparungen auf, welche aus dem Bad 34 Formmasse aufnehmen. Überschüssige Formmasse wird durch

609839/0949

das Abstreifmesser 36 abgestreift. Die in den Aussparungen vorhandene Formmasse wird dann auf das Band 10 übertragen, und zwar unter Einwirkung der Druckwalze 38. In Fig. IB ist diese Verfahrensweise perspektivisch dargestellt.

Der Träger 10 besteht aus einem endlosen Band oder einer endlosen Bahn aus einem polymeren Filmmaterial, beispielsweise aus Polyäthylen. Der Träger wird von der Vorratswalze 12 abgespult, und zwar über eine Führungswalze 14 und unter einer Spannungswalze Der Träger gelangt dann in Kontakt mit einer geerdeten Metallwalze 18. Gegenüber der geerdeten Metallwalze 18 ist eine Elektrode 20 angeordnet, die an die Spannungsquelle 22 angeschlossen ist, durch die der Elektrode ein Strom hoher Frequenz zugeführt werden kann, so daß die Bahn 10 einer Corona-Entladung ausgesetzt werden kann, durch welche die Haftfähigkeit der aufzubringenden Formmasse auf der Bahn verbessert wird. Nach Passieren der Walze 18 gelangt die Bahn 10 nach Passieren der Spannungswalze 24 und Führungswalzen 26, 28 und 30 in den von der Tiefdruckwalze 32 und der Druckwalze 38 gebildeten Spalt. Die Tiefdruckwalze 32 nimmt aus dem Behälter 34 viskose Formmasse auf, wobei die überschüssige aufgenommene Formmasse durch das Abstreifmesser 36 abgestreift wird. Die Tiefdruckwalze 32 weist dabei Aussparungen auf, die die Form der Teile haben, die herzustellen sind. Beim Passieren der Bahn 10 durch den von der Tiefdruckwalze 32 und der Druckwalze 38 gebildeten Spalt wird die Formmasse aus den Aussparungen der Druckwalze auf die Oberfläche der Bahn 10 übertragen. Auf Grund der viskosen Natur der Formmasse behält diese die Form bei, in der sie gegossen wurde, wenn die Bahn 10 über die Führungswalzen 40 und 42 aus der Gießzone abgezogen und der Härtungszone zugeführt wird. Die Härtungszone weist drei UV-Lampen 44, 46 und 48 auf. Beim Passieren der UV-Lampen 44, 46 und 48 nimmt die gegossene Formmasse so viel UV-Strahlung auf, wie zur Herstellung fester und auf die Bahn 10 fixierter Teile erforderlich ist. Nach Verlassen der Härtungszone wird die'Bahn 10 über eine Führungswalze 50 einer Aufspulvorrichtung mit der Aufnehmerrolie 52 zugeführt, die durch einen Motor angetrieben wird, wobei ein Geschwindigkeitsregler vorgesehen sein

509839/0949

kann, mit dem die Aufspulgeschwindigkeit der Bahn 10 eingestellt werden kann.

Im Falle der in Fig. 2 dargestellten Ausfuhrungsform des Verfahrens der Erfindung wird eine Bahn 60 von einer Vorratsrolle 6 2 abgespult und über Führungsrollen 64 und 76 einer Siebdruckwalze 78 zugeführt. Die Bahn 60 besteht dabei aus einem Material, auf dem das durch die Siebdruckwalze 78 aufgebrachte Polymer haftet. Die Siebdruckwalze 78 weist im Inneren einen Beschichtungstrichter 80 auf, der derart konstruiert ist, daß aus ihm Formmasse durch die Sieböffnungen der Siebdruckwalze auf die Bahn 60 aufgetragen werden kann. Die Bahn 60 mit der aufgebrachten Formmasse gelangt dann über eine Führungsrdle 82 durch eine Erhitzungsstation 84, in der die auf die Bahn 60 aufgetragenen Teile gehärtet werden. Nach Verlassen der Erhitzungsstation 84 gelangt die Bahn 60 über Führungsrollen 86 und 88 in die Schneid-Station 90, in der die Bahn mit den Strahlungs-gehärteten Formteile zerschnitten wird. Die durch Zerschneiden der Bahn erhaltenen Teile fallen dabei in den Aufnahmebehälter 9 2. ^:

Andererseits ist es auch möglich, die in der ersten Schneid-Zone erhaltenen Streifen einer zweiten Schneid-Zone 94 zuzuführen, in der die in der Schneid-Zone 90 erzeugten Streifen nochmals geschnitten werden, worauf die erhaltenen Teile in dem Behälter 96 aufgefangen werden.

Fig. 2A stellt einen Schnitt durch die Siebdruckwalze 78 dar, aus dem sich die Anordnung des Beschichtungstrichters 80 in der Siebdruckwalze ergibt.

Fig. 2B ist eine perspektivische Ansicht der Siebdruckwalzenstation.

Im Falle der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung bilden die Strahlungs-gehärteten Teile nach ihrer Herstellung keinen integralen Teil des Trägers. Vielmehr werden die einzelnen erzeugten Teile von dem Träger getrennt. Die zur

609839/0949

Durchführung des Verfahrens verwendete Vorrichtung weist ein endloses Trägerband 100 auf, das um Führungsrollen 102, 104, 108, 110 und 114 sowie um die Spannungsrolle 112 umläuft.

Mittels einer nicht dargestellten Beschichtungsvorrichtung über der Siebdruckvorrichtung 116 wird Formmasse durch das Sieb auf das sich bewegende Band 100 aufgetragen, worauf die aufgetragene Masse in die Heizstation 118 überführt wird. Die einzelnen gehärteten Teile werden dann von dem endlosen Band 100 abgetrennt und fallen in den Sammelbehälter 120.

In Fig. 3A ist*die Siebdruckstation 116 im Schnitt dargestellt.

Fig. 3B stellt eine perspektivische Ansicht der Siebdruckstation 116 dar.

Im Falle der Anwendung der Siebdrucktechnik hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die durch Strahlung härtbare Formmasse thixotrope Eigenschaften hat, so daß sie leicht durch die Sieböffnungen gedrückt werden kann.

Zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung eignen sich beispielsweise durch Strahlung härtbare Massen, die bestehen aus:

60 Gew.-Teilen eines Vinylesterharzes mit einem Molekulargewicht von etwa 3600 (hergestellt durch Umsetzung von Methacrylsäure mit einem Epichlorhydrin/Bisphenol-A-Epoxyprodukt unter Erzeugung von Methacrylatesterendgruppen an beiden Enden der Epoxykette), 40 Gew.-Teilen Butylacrylat und 2,5 Gew.-Teilen einer Mischung aus Butyl- und Isobutylbenzoinäther.

Eine solche Formmasse läßt sich beispielsweise härten durch drei Minuten lange Bestrahlung mit einer UV-Bogenlampe von 1200 Watt, 110 Volt und Wellenlängen von 200 bis 800 Nanometern.

Die gleiche Formmasse ohne Butyl- und Isobutylbenzoinäther läßt

60983 9/0948

sich beispielsweise härten durch Einwirkung hoch energiereicher Elektronen, erzeugt von einem 60 Milliampere 300 KEV-Elektronenbeschleuniger bei einer Gesamtdosis von 4 Megarad.

Weitere vorteilhafte, durch Bestrahlung härtbare Formmassen sind beispielsweise solche mit Vinylesternärzen, hergestellt durch Umsetzung von Acrylsäure mit einem Epichlorhydrin/Bisphenol-A-Epoxyharz sowie solche, hergestellt durch Umsetzung von Methacrylsäure mit einem Novolak-Epoxyharz.

609839/Q9A9

Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung von vergleichsweise dünnen Formteilen aus plastischem Material, dadurch gekennzeichnet, daß man

(1) einen Träger für die Formteile in eine Gießzone führt,

(2) in der Gießzone auf den Träger ausgehend von einer durch Bestrahlung zu festen plastischen Teilen härtbaren viskosen Formmasse diskrete Teile einer vorbestimmten Form, die der Form der herzustellenden Formteile entspricht, aufträgt, wobei man eine Formmasse mit einer solchen Viskosität verwendet, daß die auf den Träger aufgetragenen Teile die Form, in der sie auf den Träger aufgetragen wurden, beibehalten, wenn sie lediglich von dem Träger festgehalten, mit dem Träger aus der Gießzone fortbewegt werden,

(3) den Träger mit den aufgetragenen Teilen in eine Härtungszone führt,

(4) die auf dem Träger befindlichen Teile in der Härtungszone durch Bestrahlung zu festen plastischen Formteilen härtet und

(5) den Träger mit den gehärteten diskreten Formteilen aus der Härtungszone abführt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man viskose Formmassen einer Viskosität von 100 bis 20 000 Centipoises verwendet und daß man diskrete Formteile einer Schichtstärke von etwa 0,025 bis etwa 1,27 mm auf den Träger gießt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine viskose Formmasse mit einer Viskosität von 200 bis 10 000 Centipoises verwendet und auf den Träger diskrete Teile einer Schichtstärke von etwa 0,05 bis etwa 0,5 mm gießt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine viskose Formmasse mit oder aus einem ungesättigten Polymeren und einem polymerisierbaren Monomeren verwendet und daß man die auf

3 09839/09 4

den Träger gegossenen Teile durch Bestrahlung mit Elektronen hoher Energie härtet.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Formmasse mit oder aus einem ungesättigten Polymeren, einem polymerisierbaren Monomeren und einem Photoinitiator verwendet und daß man die auf den Träger aufgetragenen Teile durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht härtet.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man eine thixotrope viskose Formmasse verwendet.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die viskose Formmasse auf den Träger nach dem Siebdruckverfahren aufbringt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Aufbringen der Formmasse auf den Träger eine Siebdruckwalze verwendet.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Formmasse auf dem Träger nach dem Kupfer- oder Stahltiefdruckverfahren (gravure printing) aufbringt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man die auf den Träger gegossenen Formteile durch den Härtungsprozess mit dem Träger verbindet.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man die gehärteten Formteile nach der Härtung vom Träger abstreift.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man den Träger vor Einführung in die Gießzone einer Oberflächenbehandlung unterwirft, durch welche die Haftung der aufzubringenden viskosen Masse auf dem Träger verbessert wird.

6 09839/0949

2G10247
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß man den Träger vor Auftragen der Formmasse einer Corona-Entladungsbehandlung aussetzt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die auf den Träger aufgebrachten Formteile durch Einwirkung von Wärmestrahlen härtet.