DE10022114A1

DE10022114A1 - Tool for hot forming glass or plastic

Info

Publication number: DE10022114A1
Application number: DE2000122114
Authority: DE
Inventors: Lars Christian Herzbach; Christian Schenk; Steffen Thiel
Original assignee: Schott Glaswerke AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2000-05-06
Filing date: 2000-05-06
Publication date: 2001-11-22
Also published as: GB0110979D0; GB2362156A

Abstract

Bei der Heißformgebung von Glasteilen kommt es während des Herstellungsprozesses zwischen dem zu formenden Glasposten und dem formgebenden Werkzeug zu einem ortsabhängigen Wärmeentzug, der Schlieren und geometrische Oberflächenfehler verursachen kann. Um diesen ungleichmäßigen Wärmeentzug zu vermeiden sieht der Stand der Technik konstruktive Maßnahmen zur Optimierung des Wärmehaushaltes vor, die sehr aufwendig sind. Die Erfindung löst das Problem auf einfachere Weise dadurch, daß das Werkzeug (1) aus einem Materialverbund (2, 4, 8, 9) von Werkstoffen mit unterschiedlichen thermischen Eigenschaften in vorgegebenen Materialstärken besteht.When hot-forming glass parts, there is a location-dependent heat extraction between the glass item to be molded and the molding tool, which can cause streaks and geometric surface defects. In order to avoid this uneven heat removal, the prior art provides constructive measures for optimizing the heat balance, which are very complex. The invention solves the problem in a simpler manner in that the tool (1) consists of a material composite (2, 4, 8, 9) of materials with different thermal properties in predetermined material thicknesses.

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zur Heißformgebung von Glas oder Kunststoff mit ortsabhängig unterschiedlichem Wärmeverhalten zur Optimierung des Wärmehaushaltes bei der Formgebung.The invention relates to a tool for hot forming glass or Plastic with different thermal behavior depending on the location Optimization of the heat balance during shaping.

Bei der Heißformgebung von Glasteilen aus einem Glasposten, der in eine Form eingebracht ist, kommt es während dem Herstellungsprozeß zwischen dem zu formenden Werkzeug wie Formen, Stempel, Walzen zu einem ortsabhängigen Wärmeentzug.When hot-forming glass parts from a glass batch that is in a Form is introduced, it occurs during the manufacturing process the tool to be shaped like molds, stamps, rollers into one location-dependent heat extraction.

Wird beispielsweise ein Glasposten in eine Preßform mit einem ebenen Boden eingebracht, so verläuft der Glasposten infolge seiner typischen Zähigkeit nicht gleichförmig über den Preßform-Boden sondern bildet mittig einen halb kugelförmigen Haufen mit der Folge, daß an dieser Stelle ein hoher Wärmeeintrag in die Form erfolgt und das Glasteil an dieser Stelle stark abkühlt, wogegen die freie Glasfläche relativ heiß bleibt.For example, put a glass batch into a mold with a flat bottom introduced, the glass lot does not run due to its typical toughness uniform over the mold bottom but forms a half in the middle spherical pile with the result that a high at this point Heat is introduced into the mold and the glass part is strong at this point cools, while the free glass surface remains relatively hot.

Dieser ungleichmäßige Wärmeentzug kann sich negativ auf die Glasteileigenschaften auswirken, indem sich Schlieren und/ oder geometrische Oberflächenfehler im Glasteil ausbilden können. Außerdem kann im Fall von Preßwerkzeugen das Auspreßverhalten ungünstig beeinflußt werden. Um die geforderten Glasteileigenschaften zu erreichen, werden Maßnahmen ergriffen, um den Wärmehaushalt der Werkzeuge zu optimieren. Dazu werden gemäß dem Stand der Technik die Werkzeuge mit Hilfe von konstruktiven Maßnahmen ortsabhängig unterschiedlich bearbeitet, z. B. über Kühlbohrungen durch Wasserkühlung gekühlt, an denen die Glasteilwärme entzogen werden muß, wogegen andere Werkzeugbereiche, an denen die Wärme gehalten werden muß, werden thermisch isoliert werden. Durch diese konstruktiven Maßnahmen an den Formwerkzeugen, die auch unterschiedliche Wandstärken bzw. partiell aufgesetzte Formkörper einschließen, wird der Wärmehaushalt eingestellt, der für das jeweilige Produkt gefordert wird.This uneven heat removal can adversely affect the Glass part properties affect by streaks and / or geometric Can form surface defects in the glass part. In addition, in the case of Pressing tools adversely affect the squeezing behavior. To the measures are taken to achieve the required glass part properties, to optimize the heat balance of the tools. According to state of the art tools using constructive Measures processed differently depending on location, e.g. B. via cooling holes cooled by water cooling, from which the glass partial heat is extracted must, whereas other tool areas where the heat is held must be insulated thermally. Through this constructive Measures on the molds that also have different wall thicknesses or include partially attached moldings, the heat balance set, which is required for the respective product.

Derartige Maßnahmen werden beispielsweise in der Informationsschrift 50, "Glas und Glasprodukte" von A. W. Fröhler, erschienen im Verlag J. Moers 1996, Seiten 212-214, beschrieben.Such measures are described, for example, in information document 50 , "Glass and Glass Products" by AW Fröhler, published by J. Moers 1996 , pages 212-214.

Die Einstellung des ortsabhängigen Wärmehaushaltes der Werkzeuge durch die bekannten konstruktiven Änderungen am Werkzeug erfordert aufwendige konstruktive Maßnahmen und hohen Bearbeitungsaufwand. Dabei macht sich erschwerend bemerkbar, daß die Anzahl der Werkstoffe, die als Kontaktmaterialien für die Heißformgebung von Glas zur Verfügung stehen, aufgrund der speziellen Anforderungen wie Verschleiß-, Korrosionsbeanspruchung, Antihafteigenschaften und hohen Betriebstemperaturen, begrenzt ist.The setting of the location-dependent heat balance of the tools by the known design changes to the tool requires extensive constructive measures and high processing costs. Doing so complicating noticeable that the number of materials that as Contact materials for the hot forming of glass are available, due to the special requirements such as wear, Corrosion stress, non-stick properties and high Operating temperatures is limited.

Bei der Heißformgebung von Kunststoffen, beispielsweise beim Spritzgießen, sind die Verhältnisse ähnlich. Hierbei kommt es insbesondere auf die gute Entformbarkeit und kurze Taktzeiten an.In the hot molding of plastics, for example in injection molding, the conditions are similar. Here it comes down to the good Removability and short cycle times.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs bezeichnete Werkzeug zur Heißformgebung von Glas oder Kunststoff mit ortsabhängig unterschiedlichem Wärmeverhalten zur Optimierung des Wärmehaushaltes bei der Formgebung so auszubilden, daß die zur Erzielung des Wärmehaushaltes aufwendige konstruktive Bearbeitung des Werkzeuges entfallen kann bzw. diese Bearbeitung zur Optimierung ergänzt werden kann. The invention is based, the tool referred to in the introduction for hot forming of glass or plastic with location-dependent different heat behavior to optimize the heat balance the shape so that to achieve the heat balance elaborate structural processing of the tool can be omitted or this processing can be supplemented for optimization.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt ausgehend von dem eingangs bezeichneten Werkzeug gemäß der Erfindung dadurch, daß das Werkzeug aus einem Materialverbund von Werkstoffen mit unterschiedlichen thermischen Eigenschaften in vorgegebenen Materialstärken besteht.This problem is solved on the basis of the above Tool according to the invention in that the tool from a Material composite of materials with different thermal Properties exist in predetermined material thicknesses.

Bei dem erfindungsgemäßen Werkzeug wird daher der Wärmehaushalt durch Materialverbunde optimiert. Der Wärmehaushalt wird dabei durch die ortsabhängigen thermischen Eigenschaften des Werkzeuges, vorgegeben durch entsprechende Werkstoffe in vorgegebenen Stärken, und nicht mehr ausschließlich durch aufwendige konstruktive Änderungen erzielt.In the tool according to the invention, therefore, the heat balance is achieved Composites optimized. The heat balance is controlled by the location-dependent thermal properties of the tool, given by appropriate materials in given strengths, and no more achieved only through complex design changes.

Bei der Heißformgebung von Kunststoffen läßt sich ortsabhängig der Entzug von Wärme einstellen, wodurch die Entformbarkeit des Kunststoffteiles verbessert wird. Ferner ist ein höherer Wärmefluß realisierbar, wodurch höhere Taktzeiten erzielbar sind.With the hot molding of plastics, the withdrawal can be location-dependent of heat adjust, thereby the demoldability of the plastic part is improved. Furthermore, a higher heat flow can be realized, whereby higher cycle times can be achieved.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Materialverbund des Heißformgebungswerkzeug in der Weise aufgebaut, daß auf einem Werkzeuggrundkörper aus einem Grundwerkstoff Werkstoffschichten mit unterschiedlichen thermischen Eigenschaften an vorgegebenen Orten des Grundkörpers, die den Wärmeentzug aus der Glas- oder Kunststoffschmelze prozeßspezifisch einstellen, aufgebracht sind. Diese Ausbildung erlaubt eine unkritische, einfache ortsabhängige Vorgabe der thermischen Eigenschaften. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Werkstoffschichten durch mindestens eine Wärmedämmschicht und/oder mindesten eine wärmeleitende Schicht gebildet sind. Diese Ausbildung unterstützt das ortsabhängige Vorgeben der thermischen Eigenschaften.According to a development of the invention, the composite material of the Hot forming tool built in such a way that on a Tool body made of a basic material with layers of material different thermal properties at given locations of the Basic body that removes heat from the glass or plastic melt process-specific, are applied. This training allows one uncritical, simple location-dependent specification of the thermal properties. It is advantageous if the material layers by at least one Thermal insulation layer and / or at least one heat-conducting layer is formed are. This training supports the location-dependent specification of thermal properties.

Zur Herstellung des Materialverbundes stehen dem Fachmann verschiedene, einschlägige Maßnahmen zur Verfügung. Gemäß einer ersten Weiterbildung der Erfindung ist der Materialverbund der Werkstoffe mit unterschiedlichen thermischen Eigenschaften durch das Verfahren des heißisostatischen Pressens (HIP) in einer Kapsel aufgebaut, wobei die Kapsel zudem endkonturnah der Kontur des Heißformgebungswerkzeuges ausgebildet werden kann. Diese Methode des Herstellens eines Materialverbundes ist immer dann vorteilhaft, wenn homogene, dichte und festhaftende Werkzeugverbunde gefordert sind.The person skilled in the art has various relevant measures available. According to a first training The invention is the composite of materials with different thermal properties through the process of hot isostatic pressing (HIP) in a capsule, the capsule also close to the final contour Contour of the hot forming tool can be formed. This The method of producing a composite material is always advantageous when homogeneous, dense and firmly adhering tool assemblies are required.

Gemäß einer zweiten Weiterbildung ist der Materialverbund der Werkstoffe mit unterschiedlichen thermischen Eigenschaften in der Weise aufgebaut, daß auf einer Werkstoffschicht mit einer ersten thermischen Eigenschaft partiell eine zweite Werkstoffschicht mit einer zweiten thermischen Eigenschaft durch thermisches Spritzen aufgebracht ist. Diese Methode ist bei relativ dünnen Materialschichten (bis ca. 2 mm) sowie als preiswerte Alternative zum HIP- Verfahren vorteilhaft.According to a second development, the material composite is the materials with different thermal properties in such a way that partial on a material layer with a first thermal property through a second material layer with a second thermal property thermal spraying is applied. This method is relatively thin Material layers (up to approx. 2 mm) and as an inexpensive alternative to the HIP Process advantageous.

Gemäß einer dritten Weiterbildung ist der Materialverbund der Werkstoffe mit unterschiedlichen thermischen Eigenschaften in der Weise aufgebaut, daß entsprechende Werkstoffkörper durch konstruktive Maßnahmen wie Schraubverbindungen, Löten, Schweißen, Schrumpfen miteinander verbunden sind. Dabei ist es für das definierte thermische Verhalten vorteilhaft, wenn die zu verbindenden Körper des Materialverbundes, unter Überbrücken der Hohlräume zwischen ihnen, durch wärmeleitende Schichten, beispielsweise aus h-BN (hexagonales Bornitrit), oder AlN Graphit, oder durch wärmedämmende Schichten, beispielsweise aus Quarzal, SiO₂, bestehen.According to a third development, the material composite of the materials with different thermal properties is constructed in such a way that corresponding material bodies are connected to one another by constructive measures such as screw connections, soldering, welding, and shrinking. It is advantageous for the defined thermal behavior if the bodies of the material composite to be connected, by bridging the cavities between them, are made of heat-conducting layers, for example made of h-BN (hexagonal boron nitride), or AlN graphite, or of heat-insulating layers, for example Quartz, SiO ₂ , exist.

Anhand von in den Zeichnungen beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher beschrieben.Based on the embodiments described in the drawings Invention described in more detail.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 in einer schematisierten Längsschnitt-Darstellung das Prinzip des Aufbaues eines Heißformgebungswerkzeuges in Form eines Preßwerkzeuges mit ortsabhängig unterschiedlichem Wärmeverhalten Preßwerkzeuges mit ortsabhängig unterschiedlichem Wärmeverhalten zur Optimierung des Wärmehaushaltes bei der Formgebung durch einen Materialverbund von Werkstoffen mit unterschiedlichen thermischen Eigenschaften unter Verwendung nur einer wärmedämmenden Schicht, Fig. 1 shows a schematic longitudinal section of the principle of the structure of a hot forming tool in the form of a pressing tool with different location-dependent thermal behavior ,

Fig. 2 in einer schematischen Längsschnitt-Darstellung ein durch einen Materialverbund gebildetes Heißformgebungswerkzeug in Form eines Preßwerkzeuges analog Fig. 1 mit einer besonders stark isolierenden und einer sehr gut leitenden Schicht, Fig. 2 is a schematic longitudinal sectional representation of a system constituted by a composite material hot forming tool in the form of a pressing tool analogous to FIG. 1 with a particularly highly insulating and a highly conductive layer,

Fig. 3 in einer schematischen Längsschnitt-Darstellung die Ausbildung des Materialverbundes für das Preßwerkzeug nach Fig. 1 durch heißisostatisches Pressen, Fig. 3 is a schematic longitudinal sectional view of the formation of the composite material for the press tool according to Fig. 1 by hot isostatic pressing,

Fig. 4 in einer zweiteiligen schematischen Längsschnitt-Darstellung ein symbolisch angedeutetes Heißformgebungswerkzeug bestehend aus zwei unterschiedlichen Werkstoffen, wobei der eine Werkstoff durch thermisches Flammspritzen auf den anderen Werkstoff zur Bildung eines Materialverbundes aufgebracht ist, und anschließend durch Materialien eingeschlossen wird, Fig. 4 in a two-part schematic longitudinal sectional representation, a symbolic, indicated hot-forming tool is made, and then enclosed in two different materials, wherein the one material is applied by thermal flame spraying on the other material to form a composite material by materials

Fig. 5 in einer schematischen Längsschnitt-Darstellung ein Heißformgebungswerkzeug nach Fig. 1, bei dem die Werkstoffe durch konstruktive Änderungen, hier einer Schraubverbindung, zu einem Materialverbund zusammengeführt werden. Fig. 5 is a schematic longitudinal sectional representation of a hot molding tool according to Fig. 1, in which the materials by design changes, here a screw connection, are combined into a composite material.

Die Fig. 1 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung ein Beispiel für eine Ausbildung eines Heißformgebungswerkzeuges 1 mit ortsabhängig unterschiedlichem Wärmeverhalten zur Optimierung des Wärmehaushaltes bei der Formgebung durch einen Materialverbund von Werkstoffen mit unterschiedlichen thermischen Eigenschaften in vorgegebenen Materialstärken. Fig. 1 shows an example of a configuration of a hot-forming tool 1 with a location-dependent varying thermal behavior to optimize the heat balance in the molding by a material composite of materials with different thermal properties at predetermined thicknesses in a schematic sectional illustration.

Als Beispiel wurde ein Preßwerkzeug gewählt, mit einer wärmedämmenden Schicht im Materialverbund.As an example, a press tool was chosen with a heat-insulating one Layer in the material composite.

Allgemein kann dabei gesagt werden, daß für den einzustellenden Wärmeahaushalt prinzipiell jeder Werkstoff, wie Metall oder Keramik, eingesetzt werden kann. Dabei werden vorzugsweise mittels einer mathematischen Simulation des Wärmehaushaltes für den konkreten Fall eines Heißformwerkzeuges die Werkstoffe mit unterschiedlichen thermischen Eigenschaften und Schichtdicken derart variiert, daß der im jeweiligen Anwendungsfall geforderte prozeßspezifische Wärmehaushalt des Werkzeuges bereitgestellt wird.In general, it can be said that for the person to be hired Heat balance in principle any material, such as metal or ceramic, can be used. It is preferably by means of a mathematical simulation of the heat balance for a specific case Hot-forming tool with different thermal materials Properties and layer thicknesses vary in such a way that each Application required process-specific heat balance of the tool provided.

Dazu erfolgt für den konkreten Anwendungsfall eine Auswahl von Materialien, die bezüglich ihrer thermischen Eigenschaften (thermische Leitfähigkeit, thermische Ausdehnung, spezifische Wärmekapazität) zur Optimierung des Wärmehaushaltes benötigt werden. Dabei werden wärmedämmende Werkstoffe hinter dem eigentlichen Kontaktmaterial das die im Glaskontakt geforderten Eigenschaften wie Korrosions-, Verschleißbeständigkeit und Antihafteigenschaften aufweist, an den thermisch zu isolierenden Stellen angebracht. Dadurch wird der Wärmeentzug minimiert und die Kontakttemperatur zwischen Glas und Formwerkstoff erhöht. Besonders gut wärmeleitende Werkstoffe werden an diejenigen Stellen angebracht, an denen die Wärme abgeführt werden muß.For this purpose, a selection of materials is made for the specific application, with regard to their thermal properties (thermal conductivity, thermal expansion, specific heat capacity) to optimize the Heat balance are needed. Thereby, insulating materials behind the actual contact material that required in the glass contact Properties such as resistance to corrosion, wear and tear Has non-stick properties at the places to be thermally insulated appropriate. This minimizes heat removal and the Contact temperature between glass and molded material increased. Particularly good thermally conductive materials are attached to those places where the heat must be dissipated.

Das Heißformgebungswerkzeug 1 besteht im Beispiel nach Fig. 1 aus einer Preß-Formschale 2 aus einem geeigneten Grundwerkstoff. Dieser Grundwerkstoff ist vorzugsweise ein Gußwerkstoff GGG 40 mit der Werkstoff- Nr. 0.7040. Es können auch andere Werkstoffe wie ST 52 mit der Nummer 1.0580, 1.4923, 1.2787 als Grundwerkstoff eingesetzt werden. Mit dem Grundwerkstoff des Preß-Werkzeuges 2 materialverbunden ist eine Wärmedämmschicht 3 aus einem thermisch schlecht leitenden Werkstoff, beispielsweise aus einer SiO₂-Keramik. Auch andere schlechtleitenden Werkstoffe wie Al₂O₃, ZrO₂ und Si₃N₄ können verwendet werden. Der Materialverbund des Heißformgebungs-Verbundwerkzeuges 1 weist schließlich noch einen Glas-Kontaktwerkstoff 4 auf, der beispielsweise ein Stellite 21 der Firma Deloro Stellite in Koblenz sein kann. Diese Kontaktmaterialien sind unterschiedlich, je nachdem ob Glas oder Kunststoff einer Formgebung unterzogen werden soll. Da bei der Glasformgebung höhere Temperaturen herrschen, werden je nach Anwendungsfall warmfeste korrosionsbeständige Stähle, z. B. solche mit den Werkstoffnummern 1.4923,1 1.2787, bzw. Nickel- oder Kobaltbasislegierungen, z. B. Stellite, Inconellegierungen, Nicrofer Legierungen oder Beschichtungen z. B. aus Nickel-Wolfram oder Cr2O3, eingesetzt. Bei der Kunststoffformgebung genügen aufgrund der niedrigeren Temperaturen Werkstoffe mit geringeren Legierungsanteilen, z. B. solche mit den Werkstoffnummern 1.2311, 1.2767, 1.2343, 1.2738.In the example according to FIG. 1, the hot-forming tool 1 consists of a press-molded shell 2 made of a suitable base material. This base material is preferably a cast material GGG 40 with the material number 0.7040. Other materials such as ST 52 with the number 1.0580, 1.4923, 1.2787 can also be used as the base material. A heat insulation layer 3 made of a thermally poorly conductive material, for example of an SiO ₂ ceramic, is bonded to the base material of the pressing tool 2 . Other poorly conductive materials such as Al ₂ O ₃ , ZrO ₂ and Si ₃ N ₄ can also be used. Finally, the composite material of the hot-forming composite tool 1 also has a glass contact material 4 , which can be, for example, a Stellite 21 from the Deloro Stellite company in Koblenz. These contact materials differ depending on whether glass or plastic is to be shaped. Since higher temperatures prevail in glass shaping, heat-resistant, corrosion-resistant steels, e.g. B. those with the material numbers 1.4923.1 1.2787, or nickel or cobalt-based alloys, for. B. Stellite, Inconelle alloys, Nicrofer alloys or coatings z. B. made of nickel-tungsten or Cr2O3. Due to the lower temperatures, materials with lower alloy proportions, e.g. B. those with the material numbers 1.2311 , 1.2767 , 1.2343 , 1.2738 .

Die chemische Zusammensetzung der vorgenannten, mit den Werkstoffnummern beschriebenen Werkstoffe ergeben sich aus den einschlägigen, jedermann zugänglichen Werkstoff-Datenbanken. Die im Prinzipbeispiel nach Fig. 1 verwendeten Werkstoffe Stellite 21, SiO₂- Keramik und GGG 40 weisen folgende chemische Zusammensetzung und Wärmeleitfähigkeiten auf:The chemical composition of the above-mentioned materials, described with the material numbers, can be found in the relevant, accessible material databases. The materials Stellite 21 , SiO ₂ ceramic and GGG 40 used in the principle example according to FIG. 1 have the following chemical composition and thermal conductivities:

Thermal conductivities

Stellite Stellite

2121

: ca. 15 W/mK
SiO₂ : approx. 15 W / mK
SiO ₂

-Keramik: ca. 1 W/mK
GGG -Ceramic: approx. 1 W / mK
GGG

4040

: ca. 34 W/mK bei 500°C.: approx. 34 W / mK at 500 ° C.

Chemical composition

Stellite Stellite

2121

: Cr: 27%; Mo: 5,5%; Ni: 2,5%; Si: 1%; Fe: 3%; Mn: 1%; C: 0,25% Rest: Co
SiO₂ : Cr: 27%; Mo: 5.5%; Ni: 2.5%; Si: 1%; Fe: 3%; Mn: 1%; C: 0.25% balance: Co
SiO ₂

: < als 99,8%
GGG : <than 99.8%
GGG

4040

: C: 3,5-3,8%; Si: 2-3%; Mn_max : C: 3.5-3.8%; Si: 2-3%; Mn _max

0,4%; P_max 0.4%; P _max

0,1%; S_max 0.1%; S _max

: 0,01%; Mg: 0,06-0,12%; Fe: Rest.: 0.01%; Mg: 0.06-0.12%; Fe: rest.

Die Fig. 2 zeigt in einer schematischen Schnitt-Darstellung eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäß aus einem Materialverbund bestehenden Heißformwerkzeuges 1 in Form eines Preßwerkzeuges mit einer Preßform 2 entsprechend Fig. 1, unter Darstellung eines zugehörigen Preßstempels 5 und eines Deckels 6, der die Preßform oben abschließt. In der Preßform befindet sich dabei ein schmelzflüssiger Glasposten 7. Beim Auspressen wird das Glas 7 nach oben an den Deckel 6 geschoben. Fig. 2 shows a schematic sectional view of another embodiment of the hot-forming tool 1 according to the invention, consisting of a material composite, in the form of a pressing tool with a pressing mold 2 corresponding to FIG. 1, showing an associated pressing die 5 and a cover 6 , which shows the pressing mold at the top completes. There is a molten glass batch 7 in the press mold. When pressed, the glass 7 is pushed upwards onto the cover 6 .

In dem Grundwerkstoff der Preßform 2 sind zwei Schichten eingelassen. Eine Wärmedämmschicht 8 im unteren Teil der Preßform, die direkt der Wärme des Glaspostens 7 ausgesetzt ist, und die beispielsweise aus einer SiO₂-Keramik, die eine Wärmeleitfähigkeit von 1 W/mK aufweist, besteht. Diese Wärmedämmschicht 8 sorgt dafür, daß der Wärmeentzug an den heißen Stellen des Formgebungswerkzeuges verkleinert wird. Zum anderen ist eine wärmeleitende Schicht 9 im oberen Teil der Preßform 2 vorgesehen, die beispielsweise aus Nickel mit einer Wärmeleitfähigkeit von 80 W/mK oder einem Werkstoff mit der Nummer 1.2768 mit einer Wärmeleitfähigkeit von 25 W/mK bestehen kann. Durch diese wärmeleitende Schicht 9 wird beim Auspressen der notwendige Wärmeentzug gewährleistet. Das Innere der aus einem Materialverbund mit unterschiedlichen thermisch wirksamen Werkstoffen bestehenden Preßform ist mit einer Schicht 4 aus einem der oben beschriebenen Kontaktmaterialien im Sinne eines Materialverbundes ausgekleidet. Two layers are embedded in the base material of the mold 2 . A heat insulation layer 8 in the lower part of the mold, which is directly exposed to the heat of the glass batch 7 , and which consists for example of an SiO ₂ ceramic, which has a thermal conductivity of 1 W / mK. This thermal barrier coating 8 ensures that the heat removal at the hot points of the shaping tool is reduced. On the other hand, a heat-conducting layer 9 is provided in the upper part of the compression mold 2 , which can consist, for example, of nickel with a thermal conductivity of 80 W / mK or a material with the number 1.2768 with a thermal conductivity of 25 W / mK. This heat-conducting layer 9 ensures the necessary heat removal during the pressing. The inside of the press mold, which consists of a material composite with different thermally active materials, is lined with a layer 4 of one of the contact materials described above in the sense of a material composite.

Das erfindungsgemäße, aus einem Materialverbund bestehende Mehrkomponenten-Heißformgebungswerkzeug kann auf verschiedene Weise aus den einzelnen Werkstoff-Komponenten zusammengesetzt werden, wobei anhand der Darstellungen in den Fig. 3-5 verschiedene Möglichkeiten des Materialverbundes erläutert werden.The multi-component hot-forming tool according to the invention, consisting of a material composite, can be assembled in various ways from the individual material components, various possibilities of the material composite being explained on the basis of the representations in FIGS. 3-5.

Die Fig. 3 zeigt in einer schematischen Schnitt-Darstellung den Aufbau der Preßform 2 nach Fig. 1 aus einem Werkstoffverbund mittels heißisostatischem Pressen (HIP). Dieser HIP-Prozeß ist in der Fachtechnik bekannt und wird beispielsweise in der Veröffentlichung von B. Hofer, "Werkstoffverbund dank heißisostatischem Pressen", Technische Rundschau, 52/1984 beschrieben. Die zu verbindenden Werkstoffe können dabei in folgenden Kombinationen vorliegen: Pulver/Pulver, Fest/Pulver und Fest/Fest. Die benötigten Werkstoffe für die Schichten 2, 3, 4 werden an die vorgegebenen Stellen einer Kapsel 10 eingebracht und während eines HIP-Prozesses zu einer kompakten Form unter Bildung eines Materialverbundes festgesintert. Die HIP-Kapsel 10 wird anschließend entfernt und das Preßwerkzeug 1 endbearbeitet. In der Fig. 3 ist dabei als Beispiel ein Fest/Fest-Verbund mit Stäben als Ausgangsform, die zur produktspezifischen Form zusammengestellt sind, gezeigt. FIG. 3 shows a schematic sectional illustration of the structure of the compression mold 2 according to FIG. 1 from a composite material using hot isostatic pressing (HIP). This HIP process is known in specialist technology and is described, for example, in the publication by B. Hofer, "Material composite thanks to hot isostatic pressing", Technische Rundschau, 52/1984. The materials to be joined can be in the following combinations: powder / powder, solid / powder and solid / solid. The materials required for the layers 2 , 3 , 4 are introduced at the predetermined locations of a capsule 10 and are sintered into a compact shape during a HIP process to form a composite material. The HIP capsule 10 is then removed and the pressing tool 1 is finished. In Fig. 3 there is as an example a solid / solid composite with bars as starting shape, which are collected to the product-specific form shown.

Die Fig. 4 zeigt einen Materialverbund für ein Werkzeug zur Heißformgebung, bei dem auf einen Körper 11 aus einem ersten Werkstoff eine Schicht 12 aus einem zweiten Werkstoff durch das bekannte Verfahren des "Thermischen Spritzens", angedeutet durch die Pfeile, unter Bildung eines Materialverbundes aufgebracht wird. Dadurch hat der von der Schicht 12 bedeckte Teil des Grundkörpers 11 eine andere thermische Eigenschaften als der übrige Teil. Auch durch das Thermische Spritzen können daher an die notwendigen Stellen des Heißformgebungswerkzeuges die wärmeoptimierenden Schichten zur optimalen Anpassung des Wärmehaushaltes aufgebracht werden. Durch Thermisches Spritzen kann auch die Kontaktschicht 4 der Fig. 1 auf den Körper 11 aufgebracht werden. Anschließend wird das Bauteil laut Spezifikation, z. B. zum Werkzeug nach Fig. I, zusammengebaut (Fig. 4, rechter Teil). FIG. 4 shows a composite material for a tool for hot forming, in which a layer 12 made of a second material is applied to a body 11 made of a first material by the known method of "thermal spraying", indicated by the arrows, to form a composite material becomes. As a result, the part of the base body 11 covered by the layer 12 has different thermal properties than the rest of the part. Thermal spraying can therefore also be used to apply the heat-optimizing layers for optimal adaptation of the heat balance to the necessary points on the hot forming tool. The contact layer 4 of FIG. 1 can also be applied to the body 11 by thermal spraying. Then the component according to the specification, for. B. assembled to the tool of Fig. I ( Fig. 4, right part).

In der Fig. 5 ist in einer schematischen Schnitt-Darstellung eine weitere Möglichkeit des Erzeugens eines Materialverbundes zwischen den Werkstoffteilen 2, 3 und 4 mit unterschiedlichen thermischen Eigenschaften für ein Heißformgebungswerkzeug gezeigt, wobei hier durch konstruktive Änderungen, wie z. B. durch eine dargestellte Schraubverbindung 13, oder alternativ durch Löten, Schweißen, Schrumpfen oder dergleichen der Materialverbund bereitgestellt wird und wobei die Materialverbunde über wärmeleitende Schichten aus einem pasten- oder pulverförmigen Ausgangsmaterial in Verbindung stehen können.In Fig. 5 is a schematic sectional view shows another way of creating a composite material between the material parts 2 , 3 and 4 with different thermal properties for a hot forming tool, here by design changes, such as. B. by a screw connection 13 shown , or alternatively by soldering, welding, shrinking or the like, the material composite is provided and the material composites can be connected via heat-conducting layers of a paste or powdered starting material.

Claims

1. Tool for hot forming of glass or plastic with location-dependent different thermal behavior to optimize the heat balance during the shaping, characterized in that the tool ( 1 ) from a material composite ( 2 , 3 , 4 ; 2 , 4 , 8 , 9 ; 11 , 12 ) consists of materials with different thermal properties in given material thicknesses.

2. Tool according to claim 1, characterized in that on a tool base body ( 2 ) made of a base material layers ( 3 , 8 , 9 ) with different thermal properties at predetermined locations of the base body, which adjust the heat removal from the glass or plastic melt process-specifically, are upset.

3. Tool according to claim 2, characterized in that the material layers are formed by at least one heat insulation layer ( 8 ) and at least one heat-conducting layer ( 9 ).

4. Tool according to one of claims 1 to 3, characterized in that the material composite of the materials with different thermal properties is constructed by the method of hot isostatic pressing in a capsule ( 10 ).

5. Tool according to claim 4, characterized in that the capsule ( 10 ) near the final contour of the contour of the hot forming tool ( 2 ) is formed.

6. Tool according to one of claims 1 to 3, characterized in that the material composite of the materials with different thermal properties is constructed in such a way that a second material layer ( 12 ) with a partial on a material layer ( 11 ) with a first thermal property second thermal property is applied by thermal spraying.

7. Tool according to one of claims 1 to 3, characterized in that the material composite of the materials with different thermal properties is constructed in such a way that corresponding material body ( 2 , 3 , 4 ) by constructive measures such as screw connections, soldering, welding, shrinking are interconnected.

8. Tool according to claim 7, characterized in that the body ( 2 , 3 , 4 ) of the composite material are connected to one another by heat-conducting layers.

9. Tool according to claim 8, characterized in that the thermally conductive layers made of hexagonal boron nitride (h-BN) or A1N or / and graphite exist.