DE10153352C2 - Antiadhäsiv beschichtete Formwerkzeuge, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung - Google Patents
Antiadhäsiv beschichtete Formwerkzeuge, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre VerwendungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft antiadhäsiv beschichtete Formwerkzeuge, Verfahren zu ihrer
Herstellung und ihre Verwendung zur Herstellung von Kunststoff-Formteilen,
insbesondere Formteilen aus Polyurethanschaum.
Kunststoff-Formteile werden üblicherweise in Kunststoffformen (z. B. aus Kunstharz
oder Epoxidharz) oder Metallformen (Z. B. aus Stahl oder Aluminium) hergestellt.
Um das Formteil oder anhaftende Produktreste nach der Herstellung aus diesen
Formen problemlos, rückstands- und zerstörungsfrei entnehmen oder entfernen zu
können, wird die Form vor dem Eintrag der Rohstoffe in der Regel mit einem
Trennmittel beschichtet.
Es ist bekannt, dass bei der Produktion von Formteilen, z. B. aus Polyurethanen
(PUR), dabei mit Vorteil wachsartige Substanzen als Trennmittel verwendet werden.
Diese Trennmittel werden in einem gesonderten Arbeitsgang, z. B. als reines Wachs
durch Einreiben oder Einpinseln des Formwerkzeuges aufgetragen. Üblich und weit
verbreitet ist auch der Eintrag mittels Sprühauftrag, bei dem das Wachs in Löse
mitteln emulgiert und/oder gelöst, fein vernebelt auf die formgebende Oberfläche des
Formwerkzeuges aufgetragen wird, um einen geschlossenen, gleichmäßigen Ober
flächenfilm zu erzeugen.
Je nach Art der zu verarbeitenden Rohstoffe und/oder des Herstellungsverfahrens
lassen sich mit solchen Trennmitteln unterschiedlich konturscharfe und rückstands
arme Entformungen durchführen. Das Formwerkzeug muss dabei sehr häufig vor der
Herstellung jedes einzelnen Formteiles mit dem Trennmittel behandelt werden, um
nach der Herstellung eine einwandfreie Entformung zu gewährleisten.
Bei den für PUR üblichen Verarbeitungstechniken handelt es sich um eine in dem
Formwerkzeug ablaufende komplexe chemische Reaktion, bei der die PUR-Komponenten,
das Polyol und das Isocyanat in einer Polyadditionsreaktion reagieren.
Parallel mit dem Ablauf der chemischen Reaktion geht die Formgebung einher. Alle
verwendeten Ausgangsstoffe wie auch alle Reaktionszwischenprodukte wirken dabei
auf die Oberfläche des Formwerkzeuges ein. Das entstehende PUR-Formteil zeigt
dabei auf den üblicherweise im Formwerkzeugbau verwendeten Metallen oder
Kunststoffen eine gute bis sehr gute Haftung, die eine saubere Entformung erschwert
bis unmöglich macht. Insbesondere bei der Formverarbeitung von PUR ist daher die
Verwendung von Trennmitteln in der Regel unerlässlich.
Es ist bekannt, dass bei der Herstellung von harten PUR-Formteilen auf die Verwen
dung von Trennmitteln dann verzichtet werden kann, wenn dem PUR-Rohstoff
gemisch besondere Wirkstoffe zugesetzt werden, die zu einem Selbsttrenneffekt
führen (IMR - In-Mold-Release). Diese Methode ist jedoch nur in speziellen Fällen
anwendbar. Insbesondere bei der Herstellung von PUR-Weichformschäumen ist
diese Technologie aufgrund der chemischen Natur der Agenzien nicht anwendbar, so
dass in diesem Bereich in jedem Fall mit Trennmitteln gearbeitet werden muss.
Weiterhin ist verschiedentlich versucht worden, die Verwendung von Trennmitteln
durch Auftragen (semi-)permanenter Beschichtungen, beispielsweise aus Polytetra
fluorethylen (PTFE), auf die Formwerkzeuge zu vermeiden. Diese Beschichtungen
sind jedoch gegenüber den handelsüblichen Trennmitteln nicht kostenneutral. Des
weiteren sind insbesondere Reparaturen beschädigter (semi-)permanenter Ober
flächenfilme nur mit viel Aufwand möglich und in der Regel nicht vor Ort
durchführbar.
Die wiederholte Auftragung von Trennmitteln auf die Formwerkzeugoberfläche hat
aber eine Reihe von chemischen, technischen, ökologischen und ökonomischen
Nachteilen.
- - Das Eintrennen von Formwerkzeugen stellt in einer Produktion uner wünschten zusätzlichen Arbeitsaufwand und zusätzliche Arbeitskosten dar. Je nach Häufigkeit und dabei verwendeter Trennmittelmenge entstehen vielfach hohe zusätzliche Hilfsstoffkosten.
- - Insbesondere beim Aufsprühen des Trennmittels auf die Formwerkzeug oberfläche ist aus arbeitshygienischen Gründen eine wirksame Entlüftung des Arbeitsplatzes und ein wirksamer Atemschutz für den Verarbeiter erforderlich, wobei dieses insbesondere bei großen Formwerkzeugen erheblichen technischen und investiven Aufwand erfordert.
- - Trennmittel erfordern nach Aufbringung auf die Oberfläche eine Trockenzeit zur Verdampfung des Lösemittels, bevor die zu verarbeitenden Rohstoffe in das Formwerkzeug eingetragen werden können. Andernfalls stört das verbliebene Lösemittel die Verarbeitung des Formteils.
- - Trennmittel enthalten neben den Wachsen und Lösemitteln sehr oft Hilfsstoffe, wie z. B. Detergentien, die während der Rohstoffverarbeitung auf die physikalisch-chemischen Formgebungs- und Reaktionsabläufe einwirken und dadurch die resultierenden Formteileigenschaften negativ beeinflussen können.
- - Das Trennmittel wird in der Regel von Hand aufgetragen, was zu einer unregelmäßigen Oberfläche führt und eine exakte Kontrolle der Einsatzmenge erschwert. Bei ungleichmäßigern Auftrag des Trennmittels können Formteil reste an schlecht benetzten Oberflächenstellen bei der Entformung hängen bleiben.
- - Bei jeder Entformung bleiben Reste des Trennmittels an Formteil und Formwerkzeugoberfläche haften. Auf der Formwerkzeugoberfläche entsteht mit der Zeit ein meist ungeregelter Aufbau einer Trennmittelschicht. Diese Schicht stört die Konturgenauigkeit und zwingt den Anwender zu umständlichen und kostenintensiven Reinigungsprozeduren, die je nach Beanspruchung in z. T. sehr kurzen Zeitabständen (wöchentlich) durchgeführt werden müssen.
- - Formteile benötigen vor der Weiterverarbeitung oft eine nachträgliche separate Reinigung.
- - Trennmittelreste führen insbesondere beim Sprühauftrag zu einer starken Verschmutzung des Arbeitsplatzes.
Es wurde nun gefunden, dass eine Beschichtung der Formwerkzeugoberfläche mit
einem nanoskaligen kolloidalen Siliziumdioxid und/oder kolloidalen Alkylsilses
quioxan in wässrig-alkoholischer Suspension enthaltenden Beschichtungsmaterial zu
Formoberflächen führt, die die obengenannten Nachteile eliminiert und zu einer
wesentlichen Vereinfachung der Formteilherstellung in einem Formwerkzeug
beiträgt.
Diese (semi-)permanente Beschichtung der Formwerkzeugoberfläche hat folgende
Vorteile:
- - Sie erfordert geringe Einsatzmengen.
- - Ihre Aufbringung ist zeitsparend und kostengünstig.
- - Die Beschichtung ist konturgenau.
- - Die Beschichtung aller beim Formwerkzeugbau üblichen Materialien ist möglich.
- - Die Temperaturführung des Formwerkzeuges wird nicht beeinflusst
- - Sie überdauert eine Vielzahl von Produktionszyklen ohne Nachbearbeitung. Es entfällt die für das Eintrennen notwendige Arbeitszeit.
- - Besondere Arbeitsplatzlüftungen und andere arbeitshygienische Maßnahmen können entfallen.
- - Die zyklischen Ablüft- und Trockenzeiten zum Verdampfen des Lösemittels entfallen.
- - Die Reinigungszyklen können erheblich verlängert werden.
- - Die Beschichtung ist chemisch inert und beeinflusst den Prozess der Formteilherstellung nicht.
- - Bei gleichmäßigem Auftrag besteht keine Gefahr der partiellen Formteil haftung.
- - Die Beschichtung bleibt vollständig auf der Formwerkzeugoberfläche haften.
- - Eine nachträgliche Reinigung des Formteils ist nicht erforderlich.
- - Es entsteht kein Aufbau von Trennmittelresten in dem Formwerkzeug.
- - Eine Ausbesserung beschädigter Beschichtungen ist mit geringem Aufwand vor Ort möglich.
- - Eine Verschmutzung des Arbeitsplatzes durch Trennmittelreste wird ver mieden.
Über diese Vorteile hinaus kann die Beschichtung eingefärbt werden, was (a) eine
einfache farbliche Differenzierung verschiedener Formwerkzeug(teil)e, und/oder (b)
eine einfache Sichtprobe zur Feststellung etwaiger Oberflächenbeschädigungen
zulässt.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind somit Formwerkzeuge für die Kunst
stoffverarbeitung, die eine Antiadhäsiv-Beschichtung auf Basis organomodifizierter
nanoskaliger SiO2-Teilchen aufweisen, die durch Härtung bei 60-130°C erhältlich
ist aus
- a) kolloidalen Siliziumdioxid-Lösungen mit einer mittleren Teilchengröße von 5 bis 30, bevorzugt 10 bis 30 Nanometern Durchmesser;
- b) organofunktionellen Trialkoxysilanen der allgemeinen Formel R'-Si(OR)3, worin R' einen Alkylsubstituenten mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeutet und R ein Alkylsubstituent mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, bevorzugt ein Methyl, Ethyl, Isopropyl- oder sek-Butylsubstituent ist,
- c) den pH-Wert regulierenden Zusätzen;
- d) einem Katalysator.
Diese können hergestellt werden durch Beschichtung von Formwerkzeugen aus
Metall oder Kunststoffen mit einem Beschichtungsmittel, das nanoskaliges kolloi
dales Siliziumdioxid und/oder kolloidales Alkylsilsesquioxan in wässrig-alkoho
lischer Suspension enthält, und anschließende Aushärtung der Beschichtung. Die
ausgehärtete Beschichtung enthält neben Siliziumdioxid auch partiell organisch
substituierte Silikatstrukturen, die durch Reaktion von tetrafunktionelle (Q) Sili
ziumatome enthaltenden SiO2-Partikeln mit organofunktionellen Trialkoxysilanen
(T) entstehen.
Das Beschichtungsmittel wird hergestellt durch Umsetzung von:
- a) kolloidalen Siliziumdioxid-Lösungen mit einer mittleren Teilchengröße von 5 bis 30, bevorzugt 10 bis 30 Nanometern Durchmesser;
- b) organofunktionellen Trialkoxysilanen der allgemeinen Formel R'-Si(OR)3, worin R' einen Alkylsubstituenten mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Vinyl-, Acryloyl-, Methacryloyl-, γ-Glycidoxypropyl- oder γ-Methacryloxypropyl- Substituenten, bevorzugt einen Methyl-, Ethyl-, Acryloyl-, Methacryloyl-, oder Fluoralkyl-Substituenten mit 1 bis 6 Kohlen stoffatomen, besonders bevorzugt einen Methyl-, Methacryloyl-, 3,3,3-Tri fluorpropyl-, Nonafluorbutyl- oder Tridekafluorhexyl-Substituenten bedeutet und R ein Alkylsubstituent mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, bevorzugt ein Methyl-, Ethyl-, Isopropyl- oder sek-Butylsubstituent ist. Es können auch unterschiedliche Substituenten R in einem Trialkoxysilan vorliegen. Weiter hin können auch Mischungen verschiedener Trialkoxysilane eingesetzt werden;
- c) den pH-Wert regulierenden Zusätzen;
- d) einem Katalysator.
Ausgangskomponente a) bei der Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten
Beschichtungsmittel sind wässrige kolloidale Siliziumdioxid-Lösungen mit einer
mittleren Teilchengröße von 5 bis 30 Nanometern Durchmesser. Vorzugsweise
werden Siliziumdioxid-Dispersionen mit einer mittleren Teilchengröße von 10 bis 30
Nanometern eingesetzt, um Dispersionen mit guter Stabilität zu erhalten. Diese
Siliziumdioxid-Dispersionen werden nach bekannten Verfahren hergestellt und sind
kommerziell erhältlich. Dispersionen von kolloidalem Siliziumdioxid sind von
verschiedenen Herstellern wie DuPont, Nalco Chemical Company oder der Bayer
AG zu beziehen. Kolloidale Dispersionen von Siliziumdioxid sind entweder in saurer
oder alkalischer Form erhältlich. Für die Herstellung der Beschichtungsmaterialien
wird vorzugsweise die saure Form verwendet, da diese bessere Eigenschaften der
Beschichtungen liefern als die alkalischen Formen.
Ausgangskomponente b) besteht bevorzugt zu mindestens 70 Gew.-% aus Trialk
oxyalkylsilan, bevorzugt Trialkoxyalkylsilan Trialkoxymethylsilan, Trialkoxyethyl
silan oder Trialkoxypropylsilan, besonders bevorzugt Trialkoxymethylsilan.
Ausgangskomponente c) bei der Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten
Beschichtungsmittel sind den pH-Wert regulierende Zusätze. In der Regel handelt es
sich dabei um anorganische oder organische Säuren. Die Mischungen enthalten
ausreichende Mengen Säure, um den pH-Wert bei der Umsetzung in einem Bereich
zwischen 3,0 und 6,0 zu halten. Der pH-Wert wird in diesem Bereich gehalten, um
ein vorzeitiges Kondensieren und Gelieren der Mischung zu vermeiden, um die
Lagerfähigkeit der Mischung zu verlängern, sowie um optimale Eigenschaften der
Zusammensetzung nach Härtung zu erhalten. Geeignete Säuren sind sowohl
organische als auch anorganische Säuren wie Chlorwasserstoffsäure, Chloressig
säure, Essigsäure, Zitronensäure, Benzoesäure, Ameisensäure, Propionsäure, Malein
säure, Oxalsäure, Glycolsäure und ähnliche. Die Säure wird bevorzugt entweder dem
Trialkoxysilan zugegeben oder der kolloidalen Kieselsäure vor der Vermischung mit
dem Trialkoxysilan zugesetzt. Es können zur Einstellung des pH-Werts auch
Puffersysteme eingestzt werden, beispielsweise ein Chlorwasserstoffsäure/Ammo
niumchlorid-Puffer.
Katalysator d) wird zur Steigerung der Aushärtungsgeschwindigkeit zugesetzt.
Geeignete Beispiele sind Tetraalkylammoniumsalze organischer Säuren wie Tetra
butylammoniumacetat oder Tetrabutylammoniumformiat, Lewissäuren wie Alumi
niumchlorid, Natriumacetat, organische Borsäureester wie Methylborat oder Ethyl
borat, Titanate wie Tetraisopropoxytitanat, Metallacetylacetonate wie Aluminium
acetylacetonat oder Titanacetylacetonat.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Beschichtungsmaterialien erfolgt bei Tem
peraturen von 10 bis 40°C, bevorzugt bei Temperaturen von 20 bis 30°C. Üblicher
weise erfolgt die Hydrolyse der verwendeten Silane im Verlauf mehrerer Stunden
unter Zusatz der genannten Komponenten. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die
Reaktions- bzw. Hydrolysegeschwindigkeit abhängig ist von der Art der eingesetzten
Alkoxyverbindung. Am schnellsten reagieren Methoxysilane, etwas langsamer
Ethoxy- und Propoxysilanen. Die Zugabe des Alkohols erfolgt normalerweise direkt
zum Reaktionsansatz zur Regelung der Kondensation und zur Stabilisierung des
entstehenden Sols.
Die nach der Umsetzung erhaltene Zusammensetzung enthält normalerweise etwa 10
bis etwa 50 Gew.-% Festsubstanz, wobei diese zu etwa 10 bis 70 Gew.-% aus
kolloidalem Siliziumdioxid und etwa 30 bis 90 Gew.-% Silanol-Teilkondensat bzw
Siloxanol besteht. Das Silanol-Teilkondensat entsteht vorzugsweise durch Konden
sation von Monomethyltrisilanol, jedoch kann es auch durch Co-Kondensation von
Monomethyltrisilanol mit Monoethyltrisilanol, Monopropyltrisilanol, Monovinyl
trisilanol, Mono-γ-methacryloxy-propyltrisilanol, Mono-γ-glycidoxypropyltrisilanol
oder Mischungen daraus erhalten werden.
Das Teilkondensat wird in situ durch Zusatz des entsprechenden Trialkoxysilans zur
wässrigen kolloidalen Dispersion des Siliziumdioxids gebildet. Geeignete Trialkoxy
silane sind solche, die Methoxy-, Ethoxy-, Isopropoxy- und sek.-Butoxy-Substituen
ten enthalten. Nachfolgend auf die Bildung des Silanols in der sauren wässrigen
Lösung erfolgt die Kondensation der Hydroxyl-Substituenten unter Bildung von Si-
O-Si-Bindungen. Die Kondensation verläuft nicht vollständig. Es verbleibt eine
gewisse Menge an Silizium gebundenen Hydroxylgruppen, die das gebildete Orga
nopolysiloxan in Lösung des wässrig-alkoholischen Mediums halten. Dieses lösliche
Teilkondensat kann als Siloxanol-Polymer mit wenigstens einer an Silizium gebun
denen Hydroxylgruppe pro drei SiO-Einheiten charakterisiert werden.
Wahrend des Härtungsprozesses der Antiadhäsiv-Beschichtung kondensieren diese
verbleibenden Hydroxylgruppen, um ein Silsesquioxan der Formel R-SiO3/2 zu
bilden.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungen können durch thermische oder photo
chemische (UV-)Behandlung ausgehärtet werden, wobei die jeweilige Methode von
der Natur der Beschichtung und/oder den vor Ort gegebenen technischen Rand
bedingungen abhängt.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungen können auf alle gängigen Formwerkzeug
materialien, wie z. B. Stahl, Aluminium, Kunststoffe etc. aufgebracht werden. Bevor
zugte Formenmaterialien sind beispielsweise die hochfeste Aluminiumlegierung
AlZnMgCu 1.5, Type 3.4365, der unlegierte Werkzeugstahl C 45, Type 1.1730, der
korrosionsfeste Durchhärtestahl X 42, Type 1.2083 oder andere für den Wekzeugbau
eingesetzte Stahlsorten. Je nach Formwerkzeugmaterial kann eine gesonderte
Reinigung und Vorbehandlung der Oberfläche, z. B. durch Auftrag geeigneter Primer
notwendig sein.
Als Primer können z. B. 1%ige alkoholische Lösungen der Teilhydrolysate von
organofunktionellen Silanen wie beispielsweise Vinyltrimethoxysilan, Vinyltri
ethoxysilan, γ-Glycidoxypropyl-trimethoxysilan, γ-Methacryloxypropyl-trimethoxy
silan, γ-Glycidoxypropyl-triacetoxysilan, Tris-(glycidoxypropyl)methoxysilan,
γ-Aminopropyl-trimethoxysilan, γ-Aminopropyl-triethoxysilan sowie Mischungen
hieraus verwendet werden. Bevorzugt werden γ-Glycidoxypropyl-trimethoxysilan
oder γ-Aminopropyltrimethoxysilan als Komponenten eingesetzt.
Hierzu werden die Silane in der Regel in Methanol, Ethanol oder einem anderen
polaren Lösungsmittel gelöst und in dünner Schicht mit dem Pinsel auf die gereinigte
Form aufgetragen oder mit einer Sprühvorrichtung aufgesprüht und anschließend bei
Raumtemperatur abgelüftet.
Es ist vorteilhaft aber nicht notwendig, den aufgetrockneten Primer bei milden Tem
peraturen, z. B. bei 60 bis 90°C, über einen Zeitraum von 15 bis 30 Minuten zu
tempern, um eine besonders gute Haftung der nachfolgend aufgetragenen Beschich
tung auf dem Untergrundmaterial zu gewährleisten.
Die erfindungsgemäßen beschichteten Formwerkzeuge können bei der Herstellung
von Formteilen aus verschiedensten thermo- und duroplastischen Kunststoffen
eingesetzt werden. Beispiele sind Polyethylen, Polypropylen, PVC oder Polyurethan.
Besondere Vorteile zeigen sich bei der Herstellung von Formteilen aus Polyurethan,
insbesondere Polyurethanschaum, ganz besonders Polyurethanweichschaum.
19,8 g Eisessig, 210 g destilliertes Wasser und 227 g Isopropanol werden zu 300 g
kolloidaler Kieselsäure mit einem SiO2-Gehalt von 30 Gew.-% gegeben. Nach
gründlicher Durchmischung der Komponenten werden 900 g Methyltriethoxysilan
zugesetzt und die Mischung unter Rühren auf 60°C erwärmt. Sie wird bei dieser
Temperatur für 4 Stunden belassen; danach werden weitere 1200 g Isopropanol zu
der Mischung zugegeben. Nach Abkühlung auf Raumtemperatur wird die Lösung
filtriert. Die so hergestellte schwach opake, kolloidale Lösung wird als Beschich
tungsmittel in den Beispielen 4 und 6 eingesetzt.
250 g Methyltrimethoxysilan, 160 g kolloidale Kieselsäure mit einem SiO2-Gehalt
von 30 Gew.-%, 40 g Wasser und 1,5 g Essigsäure werden in einem Reaktionsgefäß
gemischt und anschließend eine Mischung von 250 g n-Butanol und 250 g Isobutanol
zugegeben. Diese Mischung wird bei Raumtemperatur 16 h lang gerührt und an
schließend filtriert. Die so hergestellte schwach opake, kolloidale Lösung wurde als
Beschichtungsmittel in den Beispielen 4 und 6 eingesetzt.
Es wurden Formteile aus einem handelsüblichen Standard-Weichformschaumsystem
(Bayfit® VP.PU 20SA71/Desmodur® VP.PU 70SA69, Bayer AG) hergestellt. Die
Innenwand einer Laborform und die verwendeten Einlegeteile (übliche Laborform
aus Aluminiumplatten und Stahlrahmen mit Aluminium-Einlegeteilen (200 × 200 ×
40 mm) wurde vor jedem Eintrag des flüssigen PUR-Reaktionsgemisches mit einer
handelsüblichen mit Wachs oder einer handelsüblichen Trennmittelpaste (P 180-52,
Acmos-Chemie GmbH & Co., D-28199 Bremen) behandelt, um eine einwandfreie
Entformung des Formkörpers nach der Herstellung zu gewährleisten.
Wenn die Form nicht vor jeder Formteilherstellung entsprechend behandelt wurde,
hafteten nach der zweiten oder dritten Entformung die PUR-Formteile zunächst
partiell und nach weiteren Entformungen großflächig an der Laborform. Bei den
ersten Entformungen blieben dann zunächst kleinere Formteil-Oberflächenpartikel an
der Laborformoberfläche zurück. Bei weiteren Entformungen trat eine derart starke
Haftung auf, dass eine zerstörungsfreie Entnahme des Formteils nicht mehr möglich
war.
Die in Beispiel 3 verwendete Laborform wurde von anhaftenden Rückständen durch
Sandstrahlen befreit und mit dem erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel nach
Beispiel 1 durch Auftragen mit dem Pinsel beschichtet. Das Lösemittel wurde durch
10minütiges offenes Stehen bei Raumtemperatur abgelüftet und die Beschichtung
anschließend durch Erwärmen in einem Wärmeofen bei 130°C über 20 Minuten
ausgehärtet. Die so vorbereitete Form wurde zur Herstellung von Formteilen
eingesetzt. Eine gesonderte Aufbringung von Trennmittel wurde nicht durchgeführt.
Über einen Zeitraum von mehreren Tagen wurden Formteile hergestellt. Jedes
Formteil konnte ohne Probleme, rückstands- und zerstörungsfrei entnommen wer
den.
Die Innenwand eines Aluminiumformwerkzeuges zur Herstellung von Stirnwand
dämmungen im Automobilbereich wurde vor jedem Eintrag des flüssigen PUR-
Reaktionsgemisches mit einer handelsüblichen Trennmittellösung behandelt, um eine
einwandfreie Entformung des Formkörpers nach der Herstellung zu gewährleisten.
Wenn die Form nicht vor jeder Formteilherstellung entsprechend behandelt wurde,
hafteten nach der zweiten oder dritten Entformung die PUR-Formteile zunächst
partiell und nach weiteren Entformungen großflächig an der Formoberfläche. Bei den
ersten Entformungen blieben dann zunächst kleinere Formteilpartikel an der
Formoberfläche zurück. Bei weiteren Entformungen trat eine derart starke Haftung
auf, dass eine zerstörungsfreie Entnahme des Formteils nicht mehr möglich war.
Zu 200 g einer kommerziell erhältlichen kolloidalen Dispersion von Siliziumdioxid
mit einem pH-Wert von 3,1 und einem SiO2-Gehalt von 34 Gew.-% und einer
Teilchengröße von ungefähr 15 Nanometern sowie einem Na2O-Gehalt von weniger
als 0,01 Gew.-% wurden 0,2 g Eisessig gegeben. 138 g Methyltrimethoxysilan
wurden zugesetzt und gerührt. Hierbei wurden Methanol und Methyltrisilanol
gebildet. Nach etwa 1 Stunde stabilisierte sich der pH-Wert bei 4,5. Das Reak
tionsgemisch wurde weitere 4 Tage stehen gelassen, um die Bildung des Teil
kondensates in der Kieselsol-Wasser-Methanol-Mischung zu gewährleisten. Diese
Mischung enthielt 40 Gew.-% Feststoffe, wovon 50 Gew.-% aus SiO2 und die andere
Hälfte aus Methylsilsesquioxan bestand.
Das in Beispiel 5 verwendete Aluminiumformwerkzeug wurde von anhaftenden
Rückständen durch Sandstrahlen befreit und durch Einsprühen mit der Beschich
tungslösung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung nach Beispiel 2 auf den
Kontaktflächen zum PU-Schaum beschichtet. Anschließend wurde die Form auf
90°C über 1 h beheizt. Danach wurde die Form zur Herstellung von PUR-
Formschaumteilen verwendet. Über einen Zeitraum von 2 Tagen wurden täglich 15
Formteile hergestellt. Jedes Formteil konnte ohne Probleme, rückstands- und
zerstörungsfrei entnommen werden.
Claims (3)
1. Formwerkzeug, das eine Antiadhäsiv-Beschichtung auf Basis organomodi
fizierter nanoskaliger SiO2-Teilchen aufweist, die durch Härtung bei 60 bis
130°C erhältlich ist aus
- a) kolloidalen Siliziumdioxid-Lösungen mit einer mittleren Teilchen größe von 5 bis 30 Nanometern Durchmesser,
- b) organofunktionellen Trialkoxysilanen der allgemeinen Formel R'-Si(OR)3, worin R' einen Alkylsubstituenten mit 1 bis 6 Kohlen stoffatomen bedeutet und R ein Alkylsubstituent mit 1 bis 8 Koh lenstoffatomen ist,
- c) den pH-Wert regulierenden Zusätzen, und
- d) einem Katalysator.
2. Verfahren zur Herstellung eines Formwerkzeugs gemäß Anspruch 1, bei dem
- 1. ein durch Umsetzung von
- a) kolloidalen Siliziumdioxid-Lösungen mit einer mittleren Teil chengröße von 5 bis 30 Nanometern Durchmesser,
- b) organofunktionellen Trialkoxysilanen der allgemeinen Formel R'-Si(OR)3, worin R' einen Alkylsubstituenten mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeutet und R ein Alkylsubstituent mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen ist,
- c) den pH-Wert regulierenden Zusätzen, und
- d) einem Katalysator
- 2. die in Schritt (1) erzeugte Beschichtung bei 60 bis 130°C ausgehärtet wird.
3. Verwendung eines Formwerkzeugs gemäß Anspruch 1 zur Herstellung von
Formteilen aus Kunststoff.
Priority Applications (7)
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