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WO2009027019A1 - Production of plastic molded parts by forming - Google Patents

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Publication number
WO2009027019A1
WO2009027019A1 PCT/EP2008/006683 EP2008006683W WO2009027019A1 WO 2009027019 A1 WO2009027019 A1 WO 2009027019A1 EP 2008006683 W EP2008006683 W EP 2008006683W WO 2009027019 A1 WO2009027019 A1 WO 2009027019A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
polymer material
polymer
temperature
less
materials
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2008/006683
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Michael Schlipf
Claudia Stern
Achim Frick
Arif Rochman
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ElringKlinger AG
Original Assignee
ElringKlinger AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ElringKlinger AG filed Critical ElringKlinger AG
Publication of WO2009027019A1 publication Critical patent/WO2009027019A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/02Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of definite length, i.e. discrete articles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2027/00Use of polyvinylhalogenides or derivatives thereof as moulding material
    • B29K2027/12Use of polyvinylhalogenides or derivatives thereof as moulding material containing fluorine
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2027/00Use of polyvinylhalogenides or derivatives thereof as moulding material
    • B29K2027/12Use of polyvinylhalogenides or derivatives thereof as moulding material containing fluorine
    • B29K2027/18PTFE, i.e. polytetrafluorethene, e.g. ePTFE, i.e. expanded polytetrafluorethene
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2101/00Use of unspecified macromolecular compounds as moulding material
    • B29K2101/12Thermoplastic materials

Definitions

  • the present invention relates to a process for the production of plastic moldings from a room temperature amorphous or partially crystalline partially or fully fluorinated thermoplastic polymer material using a press mold with a punch and a counterpart corresponding to the stamp with a recess for receiving polymer material and the stamp, wherein the Stamp and the corresponding counterpart in an arrangement of the punch in a predetermined end position define a cavity whose shape corresponds substantially to the shape of the molded part to be produced.
  • the invention further relates to a molded part produced or producible according to such a method.
  • thermoforming processes For the production of molded parts from plastics, a whole series of processes are known from the prior art, in particular primary molding processes such as injection molding or reaction injection molding (RIM) and forming processes, in particular thermoforming processes.
  • primary molding processes such as injection molding or reaction injection molding (RIM)
  • forming processes in particular thermoforming processes.
  • a polymer material is plasticized and injected into an injection mold.
  • the shape and surface structure of the molded part to be produced are determined by the cavity of the injection mold into which the plasticized material is injected.
  • Even small parts, also called microform parts, with a weight of well below 1 g can be easily produced by injection molding.
  • a disadvantage however, the possible formation of weld lines and the mandatory sprue, which produces a percentage of waste, especially in the production of small moldings percentage.
  • problems occur in the processing of polymers with high viscosity, especially at high flow path wall thickness ratio. Above a certain molecular weight, many polymers are no longer processable by injection molding. Many of these disadvantages also occur in reaction injection molding.
  • reaction masses are mixed together and immediately injected as a reaction mass into a molding tool.
  • reaction masses generally have a more favorable flow behavior, which is why larger flow paths can be achieved with the same wall thickness.
  • the mold life may be slightly higher than in the competitive injection molding.
  • MEMS microelectromechanical systems
  • MST microsystem technology
  • thermoforming processes are, in particular, thermoforming and vacuum deep drawing processes. In these processes, films or thin plates are usually processed. Other semi-finished products are usually not usable as starting materials. As a result, usually only molded parts with almost homogeneous wall thickness can be produced.
  • the object of the present invention is to provide a new process for the production of molded plastic parts, which does not have the disadvantages of the known from the prior art method.
  • plastic molding according to claim 18 is the subject of the present invention.
  • Preferred embodiments of the plastic molding according to the invention can be found in the dependent claims 19 to 23. The wording of all claims is hereby incorporated by reference into the content of this specification.
  • An inventive method is particularly suitable for the production of moldings, in particular micro-components, with sub-areas with significantly different wall thicknesses, including very thin-walled areas which have a thickness of about 500 microns or less at least in a partial area.
  • the inventive method is suitable for the production of molded parts with complex geometry.
  • the method according to the invention allows the production of essentially distortion-free molded parts, since at most slight pressure differences prevail within the cavity. This advantage is above all compared with the molded parts produced by extrusion molding.
  • the method according to the invention further provides molded parts with a substantially homogeneous morphology over the molded part cross-section. This results in homogeneous usage properties.
  • the process of the invention presents itself as a largely waste-free production process. This is of particular importance in the case of high-priced polymer materials, since waste recycling does not always succeed without sacrificing quality.
  • thermo-oxidative stress of the polymer materials used can be further reduced by an inert gas purging of the press-forming tool.
  • the processing temperatures for the polymer material used can be set lower in comparison with the methods described above. Furthermore, the method according to the invention has virtually no venting problem.
  • the method according to the invention can be designed relatively independently of the wall thickness / flow path ratio.
  • the process according to the invention can be used to process thermoplastic polymer materials which have high molar masses and are unsatisfactory or can not be processed at all using conventional processes.
  • the polymer materials may well have molecular weights that reach up to about 10 8 g / mol.
  • solid polymer material is introduced into the recess.
  • the solid polymer material is introduced into the recess in an amount corresponding to the weight of the molded part to be produced.
  • the polymer material is heated until it reaches a thermoelastic state.
  • the glass transition temperature is the temperature at which amorphous or partially crystalline polymers transition from the hard-elastic or glassy state into the liquid or rubber-elastic region.
  • this temperature is usually limited by the decomposition temperature of the polymer material used in each case. Furthermore, it is preferred that the polymer material is not heated to the melt.
  • the polymeric material is heated to below about half of its glass transition temperature (at 0 C) below the glass transition temperature.
  • the polymer material is added by the heating in a pressurizable flowable thermoelastic state, which differs from the molten state.
  • the punch is pressed into the recess until it reaches the predetermined end position, in which it encloses a cavity with the counterpart, which corresponds in shape and thus also in volume to the molded part to be produced or whose dimensions fall just short of its dimensions.
  • the punch exerts a usually very high pressure from.
  • the method according to the invention is a special type of thermoforming process.
  • the solid polymer material is introduced into the recess in the form of particles and / or in the form of a preformed blank.
  • a preformed blank in particular a semifinished product can be used which already partially corresponds in its dimensions to the molded part to be produced.
  • blanks can be punched out of sheets or films.
  • Other blank types include bodies derived from rod, tube or tubular semi-finished products.
  • the forming factor can be specified. Particularly preferred methods have a forming factor of 20% of the molded part volume or more.
  • the deformation factor is preferably not more than 70%, in particular not more than 50%.
  • the polymer material is preferably selected from PTFE, modified PTFE, PFA, MFA, FEP, ETFE, ECTFE, PVDF, PCTFE, THF and mixtures of two or more of these polymers.
  • PPVE perfluoropropyl vinyl ether
  • ETFE ethylene-tetrafluoroethylene copolymer.
  • ECTFE ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer.
  • PVDF polyvinylidene fluoride. Poly-chlorotrifluoroethylene.
  • THV tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene-vinylidene fluoride terpolymer.
  • the process according to the invention particularly preferably uses polymer material which comprises a substantially fully fluorinated polymer.
  • Such substantially fully fluorinated polymers are preferably a TFE copolymer whose co-monomer content is about 3.5 mol% or less, preferably 3 mol% or less, in particular about 1 mol% or less.
  • Such materials have properties that are very similar to conventional standard PTFE, but such materials are melt-processable and can be used to great advantage in the present inventive process.
  • Preferred co-monomers for the aforementioned TFE copolymers are selected from hexafluoropropylene, perfluoroalkyl vinyl ether, perfluoro (2,2-dimethyl-1,3-dioxole) and chlorotrifluoroethylene.
  • polymer materials which comprise a polymer compound with a filler material whose proportion is about 60% by weight or less, based on the mass of the polymer compound.
  • the filler material used in the polymer compounds preferably has a filler in fiber form and / or in granular form.
  • the filler material comprises one or more components selected from glass fibers, glass spheres, hard and soft carbon. leparticles and fibers, graphite, conductive carbon black, metal fibers, metal particles, in particular bronze particles and steel powder, quartz, Al 2 O 3 , CaF 2 , mica, minerals, in particular BaSO 4 and organic polymer materials.
  • the last-mentioned filling materials, namely the organic polymer materials in turn, are preferably selected from polyamide, polyamide, PPS, PEEK, PPSO 2 , aromatic polyesters and aramids and mixtures of two or more of these materials.
  • the proportion of the organic polymer material is limited to about 25 wt.% Or less, based on the mass of the polymer compound.
  • this proportion is limited to about 20 wt.% Or less.
  • Particularly preferred polymeric materials include a blend of a thermoplastic PTFE and another thermoplastic polymer.
  • the polymer material in the case of partially crystalline materials for forming, the polymer material must, according to the invention, be heated to a temperature above the glass transition temperature of the respective material.
  • a temperature is particularly preferred.
  • a temperature range of about 100 0 C to about 350 0 C is preferred.
  • the temperature will be lower, preferably in the range of half the glass transition temperature (in 0 C) to below the glass transition temperature, that is for the example of the polymer material THV about 55 0 C bis about 140 0 C, wherein the choice of the glass transition temperature of the type of polymer used in each case depends.
  • the heating of the polymer material is particularly preferably carried out by means of an induction or microwave heating.
  • a polymer material can be brought to very high temperatures within a few seconds.
  • the use of an induction heater thus enables a high throughput.
  • the heating can be direct or indirect, depending on the electrical conductivity of the polymer material used.
  • the polymer material used comprises as one component at least one polymer selected from the group consisting of polyethylene (PE), ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE), polypropylene (PP), polyoxymethylene (POM), polyphenylene sulfide (PPS), polytetrafluoroethylene (PTFE), and polyetheretherketone (PEEK).
  • PE polyethylene
  • UHMWPE ultra-high molecular weight polyethylene
  • PP polypropylene
  • POM polyoxymethylene
  • PPS polyphenylene sulfide
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PEEK polyetheretherketone
  • polymer materials which can no longer be processed by conventional processes due to their high viscosity or their infusibility can also be processed by a process according to the invention.
  • Especially such materials are often very interesting as materials, for example because of their high resistance to chemicals.
  • polymer materials with average molecular weights of up to 10 8 g / mol are processed according to the invention.
  • both pure polymer materials can be processed and polymer materials which have one or more fillers.
  • fillers a polymer which can be used in a process according to the invention can comprise organic and / or inorganic, in particular also metallic, fillers.
  • Fig. 1 is a schematic representation for explaining the
  • FIG. 2 to 4 in a schematic representation of the sequence of individual steps of the method according to the invention.
  • FIG. 1 shows a cuboid 10, which is intended to represent the geometry of a blank which is to be processed by the method according to the invention.
  • FIG. 1 shows a cuboid 12 which is intended to represent the shaped part as a result of the method according to the invention schematically.
  • the two cuboids 10 and 12 are identical in volume.
  • the dimensions in height and width differ.
  • the difference volumes .DELTA.V illustrated on the one hand in the cuboid 10, on the other hand in the cuboid 12, are identical in each case and correspond to the volume which was displaced spatially during the forming step according to the inventive method under pressure in a flow movement.
  • the deformation factor is defined by the ratio of ⁇ V to the volume of the cuboid 10 or of the identical volume of the cuboid 12.
  • FIGS. 2 to 4 show in a schematic way the sequence of the method according to the invention with reference to a substantially disk-shaped component to be produced.
  • a blank 20 is produced in a conventional manner in the form of a precisely annular disk-shaped component.
  • the production of such blanks, whether by extrusion, sintering or another method, is widely known in the art, so that will not be discussed in detail.
  • the blank can be punched out of a plate-shaped semi-finished product.
  • This blank 20 is then reshaped by means of a die 22 comprising a punch 24 and a corresponding counterpart 26.
  • the counterpart 26 has a receptacle 28 for the polymer material, in the present example in the form of the blank 20, as well as the punch 24.
  • the receptacle 28 has centrally a pin-shaped projection 29 which serves to center the blank 20 in the receptacle 28.
  • the pin 29 is the shaping.
  • the punch 24 is in an initial position in which this engagement with the counterpart 26 is positioned. Such a situation is shown in FIG.
  • the blank 20 is positioned in the receptacle 28.
  • the polymer material of the blank 20 is heated via the press-forming tool 22 to the temperature dependent on the polymer material itself (cf the above discussion), in which the polymer material is in the thermoelastic state.
  • the heating is preferably done by means of an inductive heating device (not shown).
  • the tool 22 is closed, so that the punch 24 engages in the recess 28.
  • the punch 24 is further acted upon by a force F (compare situation shown in Fig. 3), due to which the now heated to the process temperature polymer material of the blank 20 begins to flow and in the radial direction to the side walls of the recess 28 expands. Furthermore, the polymer material of the blank 20 is able to flow into a part of a recess 30 in the punch 24, forming an upwardly projecting annular volume fraction.
  • the forming process is completed by, as shown in Fig. 4, the punch 24 of the die is transferred to its final position in which the die 24 defines together with the counterpart 26, a cavity corresponding in shape and volume of the molded part 32 to be produced.
  • the molding 32 shown schematically here has an annular disc-shaped base body 34 and an integrally formed thereon, upstanding Covenant 36 on.
  • the resulting workpiece has no voids, weld lines or other undesirable features and can be fed substantially readily to its destination.
  • inventive method can be combined with other molding processes, such as deep drawing, or even processes in which the polymer material is in a molten state.
  • the method according to the invention is then preferably used for the final shaping.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

A method for producing molded parts (32), particularly micro-molded parts, is proposed. In the process, a press molding tool (22) having a die (24) and a counter-piece (26) corresponding to the die is used, wherein in an arrangement of the die in a predefined final position said die together with the counter-piece defines a cavity (28), the shape of which substantially corresponds to the shape of the molded part to be produced. The method uses a partially or fully fluorinated thermoplastic polymer material, which at room temperature is amorphous or semi-crystalline.

Description

Herstellung von Kunststoff- Formteilen durch Umformung Production of plastic molded parts by forming

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffformteilen aus einem bei Raumtemperatur amorphen oder teilkristallinen teil- oder vollfluorierten thermoplastischen Polymermaterial unter Verwendung eines Pressformwerkzeugs mit einem Stempel und einem zu dem Stempel korrespondierenden Gegenstück mit einer Ausnehmung zur Aufnahme von Polymermaterial und des Stempels, wobei der Stempel und das korrespondierende Gegenstück bei einer Anordnung des Stempels in einer vorgegebenen Endposition eine Kavität definieren, deren Form im Wesentlichen der Form des herzustellenden Formteils entspricht. Die Erfindung betrifft ferner ein gemäß einem solchen Verfahren hergestelltes oder herstellbares Formteil.The present invention relates to a process for the production of plastic moldings from a room temperature amorphous or partially crystalline partially or fully fluorinated thermoplastic polymer material using a press mold with a punch and a counterpart corresponding to the stamp with a recess for receiving polymer material and the stamp, wherein the Stamp and the corresponding counterpart in an arrangement of the punch in a predetermined end position define a cavity whose shape corresponds substantially to the shape of the molded part to be produced. The invention further relates to a molded part produced or producible according to such a method.

Zur Herstellung von Formteilen aus Kunststoffen sind eine ganze Reihe von Verfahren aus dem Stand der Technik bekannt, insbesondere Urformverfahren wie das Spritzgießen oder das Reaction Injection Moulding (RIM) und Umformverfahren, insbesondere Thermoformverfahren.For the production of molded parts from plastics, a whole series of processes are known from the prior art, in particular primary molding processes such as injection molding or reaction injection molding (RIM) and forming processes, in particular thermoforming processes.

Beim Spritzgießen wird ein Polymerwerkstoff plastifiziert und in ein Spritzgießwerkzeug eingespritzt. Form und Oberflächenstruktur des herzustellenden Formteils werden durch die Kavität des Spritzgießwerkzeugs bestimmt, in die der plastifizierte Werkstoff eingespritzt wird. Auch Kleinteile, auch Mikroform- teile genannt, mit einem Gewicht von deutlich unter 1 g sind problemlos durch Spritzgießen herstellbar. Nachteilig sind allerdings die mögliche Ausbildung von Bindenähten und der zwingend auftretende Anguß, der insbesondere bei der Herstellung kleiner Formteile prozentual einen hohen Anteil an Abfall erzeugt. Daneben treten insbesondere Probleme bei der Verarbeitung von Polymeren mit hoher Viskosität auf, insbesondere bei hohem Fließweg-Wanddicken-Verhältnis. Oberhalb einer gewissen Molmasse sind viele Polymere durch Spritzgießen überhaupt nicht mehr verarbeitbar. Viele dieser Nachteile treten auch beim Reaction Injection Molding auf. Dabei werden mindestens zwei Komponenten miteinander vermischt und unmittelbar anschließend als Reaktionsmasse in ein formgebendes Werkzeug gespritzt. Gegenüber thermoplastischen Schmelzen weisen derartige Reaktionsmassen in der Regel ein günstigeres Fließverhalten auf, weshalb sich bei gleicher Wanddicke größere Fließwege erreichen lassen. Dafür können die Formstandzeiten gegebenenfalls etwas höher liegen als beim konkurrierenden Spritzgießverfahren.In injection molding, a polymer material is plasticized and injected into an injection mold. The shape and surface structure of the molded part to be produced are determined by the cavity of the injection mold into which the plasticized material is injected. Even small parts, also called microform parts, with a weight of well below 1 g can be easily produced by injection molding. A disadvantage, however, the possible formation of weld lines and the mandatory sprue, which produces a percentage of waste, especially in the production of small moldings percentage. In addition, in particular problems occur in the processing of polymers with high viscosity, especially at high flow path wall thickness ratio. Above a certain molecular weight, many polymers are no longer processable by injection molding. Many of these disadvantages also occur in reaction injection molding. In this case, at least two components are mixed together and immediately injected as a reaction mass into a molding tool. Compared with thermoplastic melts, such reaction masses generally have a more favorable flow behavior, which is why larger flow paths can be achieved with the same wall thickness. For this, the mold life may be slightly higher than in the competitive injection molding.

Mikroformteile haben mittlerweile, insbesondere als Komponenten von sogenannten Mikroelektromechanischen Systemen (MEMS) und der Mikrosystem- technik (MST) erhebliche Bedeutung erlangt.In the meantime, microformed parts have gained considerable importance, in particular as components of so-called microelectromechanical systems (MEMS) and microsystem technology (MST).

Bekannte Thermoformverfahren sind insbesondere Tiefzieh- und Vakuumtief- ziehverfahren. In diesen Verfahren werden in der Regel Folien oder dünne Platten verarbeitet. Andere Halbzeuge sind als Ausgangsmaterialien in der Regel nicht einsetzbar. In der Folge sind üblicherweise nur Formteile mit nahezu homogener Wanddicke produzierbar.Known thermoforming processes are, in particular, thermoforming and vacuum deep drawing processes. In these processes, films or thin plates are usually processed. Other semi-finished products are usually not usable as starting materials. As a result, usually only molded parts with almost homogeneous wall thickness can be produced.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Bereitstellung eines neuen Verfahrens zur Herstellung von Formteilen aus Kunststoff, das die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren nicht aufweist.The object of the present invention is to provide a new process for the production of molded plastic parts, which does not have the disadvantages of the known from the prior art method.

Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.This object is achieved by the method having the features of claim 1.

Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 17 definiert.Preferred embodiments of the method according to the invention are defined in the dependent claims 2 to 17.

Auch ein Kunststoffformteil gemäß Anspruch 18 ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Kunststoffformteils finden sich in den abhängigen Ansprüchen 19 bis 23. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird hiermit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht.Also, a plastic molding according to claim 18 is the subject of the present invention. Preferred embodiments of the plastic molding according to the invention can be found in the dependent claims 19 to 23. The wording of all claims is hereby incorporated by reference into the content of this specification.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren eignet sich insbesondere zur Herstellung von Formteilen, insbesondere Mikrobauteile, mit Teilbereichen mit deutlich verschiedenen Wanddicken, einschließlich sehr dünnwandigen Bereichen, die zumindest in einem Teilbereich eine Dicke von ca. 500 μm oder weniger aufweisen. Insbesondere eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Formteilen mit komplexer Geometrie.An inventive method is particularly suitable for the production of moldings, in particular micro-components, with sub-areas with significantly different wall thicknesses, including very thin-walled areas which have a thickness of about 500 microns or less at least in a partial area. In particular, the inventive method is suitable for the production of molded parts with complex geometry.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt insbesondere die Herstellung von im Wesentlichen verzugsfreien Formteilen, da innerhalb der Kavität bestenfalls geringfügige Druckunterschiede herrschen. Dieser Vorteil besteht vor allem gegenüber den im S pritzgu ssverfahren hergestellten Formteilen.In particular, the method according to the invention allows the production of essentially distortion-free molded parts, since at most slight pressure differences prevail within the cavity. This advantage is above all compared with the molded parts produced by extrusion molding.

Das erfindungsgemäße Verfahren stellt ferner Formteile mit einer im Wesentlichen homogenen Morphologie über den Formteilquerschnitt bereit. Daraus resultieren homogene Gebrauchseigenschaften.The method according to the invention further provides molded parts with a substantially homogeneous morphology over the molded part cross-section. This results in homogeneous usage properties.

Ferner stellt sich das erfindungsgemäße Verfahren als weitgehend abfallloser Herstellprozess dar. Dies ist von besonderer Bedeutung bei hochpreisigen Polymermaterialien, da ein Recyclen von Abfällen nicht immer ohne Qualitätseinbußen gelingt.Furthermore, the process of the invention presents itself as a largely waste-free production process. This is of particular importance in the case of high-priced polymer materials, since waste recycling does not always succeed without sacrificing quality.

Besondere Bedeutung kommt dem erfindungsgemäßen Verfahren auch wegen einer geringen Verweilzeitproblematik zu. Damit lassen sich auch thermisch weniger stabile Polymermaterialien, insbesondere solche mit thermisch sensiblen Füllstoffen und dergleichen, ohne größeren Aufwand verarbeiten.Special importance is given to the method according to the invention also because of a small residence time problem. This also thermally less stable polymer materials, especially those with thermally sensitive fillers and the like, can be processed without much effort.

Die thermooxidative Belastung der verwendeten Polymermaterialien lässt sich weiter durch eine Inertgasspülung des Pressformwerkzeugs reduzieren. Die Verarbeitungstemperaturen für das verwendete Polymermaterial können im Vergleich mit den eingangs beschriebenen Verfahren niedriger gewählt werden. Ferner kennt das erfindungsgemäße Verfahren praktisch keine Entlüftungsproblematik.The thermo-oxidative stress of the polymer materials used can be further reduced by an inert gas purging of the press-forming tool. The processing temperatures for the polymer material used can be set lower in comparison with the methods described above. Furthermore, the method according to the invention has virtually no venting problem.

Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich darüber hinaus relativ unabhängig vom Wanddicken-Fließweg-Verhältnis gestalten.Moreover, the method according to the invention can be designed relatively independently of the wall thickness / flow path ratio.

Ferner lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren thermoplastische Polymermaterialien verarbeiten, die hohe Molmassen aufweisen und mit herkömmlichen Verfahren nur unbefriedigend oder gar nicht verarbeitbar sind.Furthermore, the process according to the invention can be used to process thermoplastic polymer materials which have high molar masses and are unsatisfactory or can not be processed at all using conventional processes.

Die Polymermaterialien können dabei durchaus Molmassen aufweisen, die bis zu ca. 108 g/Mol erreichen.The polymer materials may well have molecular weights that reach up to about 10 8 g / mol.

In einem ersten Schritt eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird festes Polymermaterial in die Ausnehmung eingebracht. Das feste Polymermaterial wird dabei in einer Menge in die Ausnehmung eingebracht, die dem Gewicht des herzustellenden Formteils entspricht.In a first step of a method according to the invention, solid polymer material is introduced into the recess. The solid polymer material is introduced into the recess in an amount corresponding to the weight of the molded part to be produced.

In einem weiteren Schritt wird das Polymermaterial erwärmt, bis es einen thermoelastischen Zustand erreicht.In a further step, the polymer material is heated until it reaches a thermoelastic state.

Bei der Verarbeitung von teilkristallinem Polymermaterial wird dieses auf eine Temperatur oberhalb seiner Glasübergangstemperatur erwärmt. Die Glasübergangstemperatur ist die Temperatur, bei der amorphe oder teilkristalline Polymere vom hartelastischen oder glasigen Zustand in den flüssigen oder gummielastischen Bereich übergehen.In the processing of semi-crystalline polymer material, this is heated to a temperature above its glass transition temperature. The glass transition temperature is the temperature at which amorphous or partially crystalline polymers transition from the hard-elastic or glassy state into the liquid or rubber-elastic region.

Nach oben hin ist diese Temperatur in der Regel durch die Zersetzungstemperatur des jeweils verwendeten Polymermaterials begrenzt. Weiterhin ist es bevorzugt, dass das Polymermaterial nicht bis zur Schmelze erwärmt wird.At the top, this temperature is usually limited by the decomposition temperature of the polymer material used in each case. Furthermore, it is preferred that the polymer material is not heated to the melt.

Deshalb wird bei im Wesentlichen vollständig amorph vorliegenden Polymermaterialien das Polymermaterial nur auf etwa die Hälfte seiner Glasübergangstemperatur (in 0C) bis unter die Glasübergangstemperatur erwärmt.Therefore, with substantially completely amorphous polymeric materials, the polymeric material is heated to below about half of its glass transition temperature (at 0 C) below the glass transition temperature.

Das Polymermaterial wird durch die Erwärmung in einen unter Druckeinwirkung fließfähigen thermoelastischen Zustand versetzt, der sich vom schmelzflüssigen Zustand unterscheidet.The polymer material is added by the heating in a pressurizable flowable thermoelastic state, which differs from the molten state.

Der Stempel wird in die Ausnehmung hineingepresst, bis er die vorgegebene Endposition erreicht, in der er mit dem Gegenstück eine Kavität einschließt, die in Form und damit auch in Volumen dem herzustellenden Formteil entspricht oder dessen Abmessungen knapp unterschreitet. Auf das zunächst noch nicht an die Abmessungen und Form der Kavität angepasste Polymermaterial übt der Stempel dabei einen in der Regel sehr hohen Pressdruck aus.The punch is pressed into the recess until it reaches the predetermined end position, in which it encloses a cavity with the counterpart, which corresponds in shape and thus also in volume to the molded part to be produced or whose dimensions fall just short of its dimensions. On the initially not yet adapted to the dimensions and shape of the cavity polymer material, the punch exerts a usually very high pressure from.

Unter dem Druck des Stempels wird ein Fließvorgang eingeleitet und das Polymermaterial verteilt sich in der Folge im Wesentlichen gleichmäßig in der Kavität. Es erfolgt also eine Umformung unter dem Einfluss von Temperatur und Druck. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich entsprechend um eine besondere Art eines Thermo-Umformverfahrens.Under the pressure of the stamp, a flow is initiated and the polymer material is distributed in the sequence substantially uniformly in the cavity. So there is a transformation under the influence of temperature and pressure. Accordingly, the method according to the invention is a special type of thermoforming process.

Besonders bevorzugt wird das feste Polymermaterial in Form von Partikeln und/oder in Form eines vorgeformten Rohlings in die Ausnehmung eingebracht. Besonders bevorzugt ist die letztere Variante. Als vorgeformter Rohling kann dabei insbesondere ein Halbzeug verwendet werden, das in seinen Abmessungen dem herzustellenden Formteil bereits teilweise entspricht.Particularly preferably, the solid polymer material is introduced into the recess in the form of particles and / or in the form of a preformed blank. Particularly preferred is the latter variant. As a preformed blank, in particular a semifinished product can be used which already partially corresponds in its dimensions to the molded part to be produced.

Beispielsweise können Rohlinge aus Platten oder Folien ausgestanzt werden. Andere Rohlingstypen umfassen von Stangen-, schlauch- oder rohrförmigen Halbzeugen abgeleitete Körper. Um die geometrische Veränderung eines Formteils bei einem Umformverfahren zu erfassen, kann beispielsweise der Umformfaktor angegeben werden. Besonders bevorzugte Verfahren weisen einen Umformfaktor von 20 % des Formteilvolumens auf oder mehr. Bevorzugt liegt der Umformfaktor nicht über 70 %, insbesondere nicht über 50 %.For example, blanks can be punched out of sheets or films. Other blank types include bodies derived from rod, tube or tubular semi-finished products. To capture the geometric change of a molded part in a forming process, for example, the forming factor can be specified. Particularly preferred methods have a forming factor of 20% of the molded part volume or more. The deformation factor is preferably not more than 70%, in particular not more than 50%.

Bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Polymermaterial ausgewählt aus PTFE, modifiziertem PTFE, PFA, MFA, FEP, ETFE, ECTFE, PVDF, PCTFE, THF und Mischungen von zwei oder mehreren dieser Polymere.In the method according to the invention, the polymer material is preferably selected from PTFE, modified PTFE, PFA, MFA, FEP, ETFE, ECTFE, PVDF, PCTFE, THF and mixtures of two or more of these polymers.

Die weniger gebräuchlichen Abkürzungen der Polymermaterialien seien im Folgenden kurz erläutert:The less common abbreviations of the polymer materials are briefly explained below:

PFA:PFA:

Perfluoralkylvinylether-modifiziertes PTFE-Polymer, wobei das Co-MonomerPerfluoroalkyl vinyl ether modified PTFE polymer, wherein the co-monomer

PPVE (Perfluorpropylvinylether) ist.PPVE (perfluoropropyl vinyl ether).

MFA:MFA:

Perfluoralkylvinylether-modifiziertes PTFE-Polymer, wobei das Co-MonomerPerfluoroalkyl vinyl ether modified PTFE polymer, wherein the co-monomer

Perfluormethylvinylether ist.Perfluoromethyl vinyl ether.

FEP:FEP:

Vollfluoriertes Ethylen-Propylen-Copolymer.Fully fluorinated ethylene-propylene copolymer.

ETFE: Ethylen-Tetrafluorethylen-Copolymer.ETFE: ethylene-tetrafluoroethylene copolymer.

ECTFE: Ethylen-Chlortrifluorethylen-Copolymer.ECTFE: ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer.

PVDF: Polyvinylidenfluorid. Poly-Chlortrifluorethylen.PVDF: polyvinylidene fluoride. Poly-chlorotrifluoroethylene.

THV: Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Vinylidenfluorid-Terpolymer.THV: tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene-vinylidene fluoride terpolymer.

Besonders bevorzugt setzt das erfindungsgemäße Verfahren Polymermaterial ein, welches ein im Wesentlichen vollfluoriertes Polymer umfasst.The process according to the invention particularly preferably uses polymer material which comprises a substantially fully fluorinated polymer.

Solche im Wesentlichen vollfluorierte Polymere sind bevorzugt ein TFE-Copo- lymer, dessen Co-Monomeranteil ca. 3,5 Mol-% oder weniger, bevorzugt 3 Mol-% oder weniger, insbesondere ca. 1 Mol-% oder weniger, beträgt.Such substantially fully fluorinated polymers are preferably a TFE copolymer whose co-monomer content is about 3.5 mol% or less, preferably 3 mol% or less, in particular about 1 mol% or less.

Solche Werkstoffe weisen Eigenschaften auf, die sehr ähnlich dem herkömmlichen Standard-PTFE sind, jedoch sind solche Materialien schmelzverarbeitbar und lassen sich mit großem Vorteil in dem vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahren einsetzen.Such materials have properties that are very similar to conventional standard PTFE, but such materials are melt-processable and can be used to great advantage in the present inventive process.

Bevorzugte Co-Monomere für die vorgenannten TFE-Copolymeren sind ausgewählt aus Hexafluorpropylen, Perfluoralkylvinylether, Perfluor-(2,2-dimethyl- 1,3-dioxol) und Chlortrifluorethylen.Preferred co-monomers for the aforementioned TFE copolymers are selected from hexafluoropropylene, perfluoroalkyl vinyl ether, perfluoro (2,2-dimethyl-1,3-dioxole) and chlorotrifluoroethylene.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren können auch Polymermaterialien zum Einsatz kommen, die ein Polymer-Compound mit einem Füllstoffmaterial umfassen, dessen Anteil ca. 60 Gew.% oder weniger beträgt, bezogen auf die Masse des Polymer-Compounds.In the process according to the invention, it is also possible to use polymer materials which comprise a polymer compound with a filler material whose proportion is about 60% by weight or less, based on the mass of the polymer compound.

Das verwendete Füllstoffmaterial in den Polymer-Compounds weist bevorzugt einen Füllstoff in Faserform und/oder in granulärer Form auf.The filler material used in the polymer compounds preferably has a filler in fiber form and / or in granular form.

Bevorzugt weist das Füllstoffmaterial eine oder mehrere Komponenten auf, welche ausgewählt sind aus Glasfasern, Glaskugeln, harten und weichen Koh- lepartikeln und -fasern, Graphit, Leitfähigkeitsruß, Metallfasern, Metallpartikeln, insbesondere Bronzepartikel und Stahlpulver, Quarz, AI2O3, CaF2, Glimmer, Mineralstoffe, insbesondere BaSO4 sowie organischen Polymermaterialien. Die zuletzt genannten Füllmaterialien, nämlich die organischen Polymermaterialien wiederum, sind vorzugsweise ausgewählt aus Polyamid, PoIy- amidimid, PPS, PEEK, PPSO2, aromatischen Polyestern und Aramiden sowie Mischungen von zwei oder mehrerer dieser Materialien.Preferably, the filler material comprises one or more components selected from glass fibers, glass spheres, hard and soft carbon. leparticles and fibers, graphite, conductive carbon black, metal fibers, metal particles, in particular bronze particles and steel powder, quartz, Al 2 O 3 , CaF 2 , mica, minerals, in particular BaSO 4 and organic polymer materials. The last-mentioned filling materials, namely the organic polymer materials in turn, are preferably selected from polyamide, polyamide, PPS, PEEK, PPSO 2 , aromatic polyesters and aramids and mixtures of two or more of these materials.

Bevorzugt ist der Anteil des organischen Polymermaterials limitiert auf ca. 25 Gew.% oder weniger, bezogen auf die Masse des Polymer-Compounds.Preferably, the proportion of the organic polymer material is limited to about 25 wt.% Or less, based on the mass of the polymer compound.

Weiter bevorzugt ist dieser Anteil auf ca. 20 Gew.% oder weniger beschränkt.More preferably, this proportion is limited to about 20 wt.% Or less.

Besonders bevorzugte Polymermaterialien umfassen eine Mischung eines thermoplastischen PTFE und eines weiteren thermoplastischen Polymers.Particularly preferred polymeric materials include a blend of a thermoplastic PTFE and another thermoplastic polymer.

Wie oben bereits erwähnt, muss das Polymermaterial im Falle von teilkristallinen Materialien zum Umformen erfindungsgemäß auf eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur des jeweiligen Materials erwärmt werden. Besonders bevorzugt wird eine Temperatur von ca. 140 0C oder mehr, besonders bevorzugt von ca. 160 0C bis ca. 400 0C bei vollfluorierten Polymermaterialien, gewählt. Bei teilfluorierten wird ein Temperaturbereich von ca. 100 0C bis ca. 350 0C bevorzugt.As already mentioned above, in the case of partially crystalline materials for forming, the polymer material must, according to the invention, be heated to a temperature above the glass transition temperature of the respective material. Particularly preferred is a temperature of about 140 0 C or more, more preferably from about 160 0 C to about 400 0 C in fully fluorinated polymeric materials selected. In partially fluorinated, a temperature range of about 100 0 C to about 350 0 C is preferred.

Für im Wesentlichen amorph vorliegende Polymermaterialien, zum Beispiel THV, wird die Temperatur niedriger liegen, und zwar vorzugsweise im Bereich der Hälfte der Glasübergangstemperatur (in 0C) bis unter die Glasübergangstemperatur, das heißt für das Beispiel des Polymermaterials THV ca. 55 0C bis ca. 140 0C, wobei die Wahl von der Glasübergangstemperatur des jeweils verwendeten Polymertyps abhängig ist.For substantially amorphous polymer materials, for example THV, the temperature will be lower, preferably in the range of half the glass transition temperature (in 0 C) to below the glass transition temperature, that is for the example of the polymer material THV about 55 0 C bis about 140 0 C, wherein the choice of the glass transition temperature of the type of polymer used in each case depends.

Das Erwärmen des Polymermaterials erfolgt besonders bevorzugt mittels einer Induktions- oder Mikrowellenheizung. Insbesondere mittels der zuerst ge- nannten kann ein Polymermaterial binnen weniger Sekunden auf sehr hohe Temperaturen gebracht werden. Die Verwendung einer Induktionsheizung ermöglicht somit einen hohen Durchsatz. Die Erwärmung kann direkt oder indirekt erfolgen, je nach der elektrischen Leitfähigkeit des verwendeten Polymermaterials.The heating of the polymer material is particularly preferably carried out by means of an induction or microwave heating. In particular, by means of the first A polymer material can be brought to very high temperatures within a few seconds. The use of an induction heater thus enables a high throughput. The heating can be direct or indirect, depending on the electrical conductivity of the polymer material used.

Besonders bevorzugt umfasst das verwendete Polymermaterial als eine Komponente mindestens ein Polymer aus der Gruppe mit Polyethylen (PE), ultra- hochmolekulargewichtiges Polyethylen (UHMWPE), Polypropylen (PP), Polyoxymethylen (POM), Polyphenylensulfid (PPS), Polytetrafluorethylen (PTFE) und Polyetheretherketon (PEEK).More preferably, the polymer material used comprises as one component at least one polymer selected from the group consisting of polyethylene (PE), ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE), polypropylene (PP), polyoxymethylene (POM), polyphenylene sulfide (PPS), polytetrafluoroethylene (PTFE), and polyetheretherketone (PEEK).

Überraschenderweise wurde gefunden, dass sich nach einem erfindungsgemäßen Verfahren insbesondere auch Polymermaterialien verarbeiten lassen, die nach konventionellen Verfahren aufgrund ihrer hohen Viskosität oder ihrer Nichtschmelzbarkeit nicht mehr verarbeitbar sind. Gerade solche Materialien sind beispielsweise aufgrund ihrer hohem Chemikalienresistenz häufig als Werkstoffe sehr interessant. In bevorzugten Ausführungsformen werden erfindungsgemäß Polymermaterialien mit mittleren Molgewichten von bis zu 108 g/mol verarbeitet.Surprisingly, it has been found that, in particular, polymer materials which can no longer be processed by conventional processes due to their high viscosity or their infusibility can also be processed by a process according to the invention. Especially such materials are often very interesting as materials, for example because of their high resistance to chemicals. In preferred embodiments, polymer materials with average molecular weights of up to 10 8 g / mol are processed according to the invention.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren sind sowohl reine Polymermaterialien verarbeitbar als auch Polymermaterialien, die einen oder mehrere Füllstoffe aufweisen. Als Füllstoffe kann ein in einem erfindungsgemäßen Verfahren verwendbares Polymer organische und/oder anorganische, insbesondere auch metallische, Füllstoffe aufweisen.According to the method of the invention, both pure polymer materials can be processed and polymer materials which have one or more fillers. As fillers, a polymer which can be used in a process according to the invention can comprise organic and / or inorganic, in particular also metallic, fillers.

Diese und weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigen im Einzelnen:These and other aspects and advantages of the invention are explained in more detail below with reference to the drawing. They show in detail:

Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung desFig. 1 is a schematic representation for explaining the

Umformfaktors;Umformfaktors;

Fig. 2 bis 4 in schematischer Darstellung die Abfolge von Einzelschritten des erfindungsgemäßen Verfahrens.Fig. 2 to 4 in a schematic representation of the sequence of individual steps of the method according to the invention.

Fig. 1 zeigt einen Quader 10, der die Geometrie eines Rohlings, der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zu verarbeiten ist, darstellen soll.1 shows a cuboid 10, which is intended to represent the geometry of a blank which is to be processed by the method according to the invention.

Ferner zeigt die Fig. 1 einen Quader 12, der das Formteil als Resultat des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch darstellen soll.Furthermore, FIG. 1 shows a cuboid 12 which is intended to represent the shaped part as a result of the method according to the invention schematically.

Die beiden Quader 10 und 12 sind vom Volumen her identisch. Die Abmessungen in der Höhe und in der Breite unterscheiden sich. Die dadurch bildlich dargestellten Unterschiedsvolumina ΔV einerseits beim Quader 10, andererseits beim Quader 12, sind jeweils identisch und entsprechen dem Volumen, das während des Umformschrittes gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Druck in einer Fließbewegung räumlich verlagert wurde.The two cuboids 10 and 12 are identical in volume. The dimensions in height and width differ. The difference volumes .DELTA.V illustrated on the one hand in the cuboid 10, on the other hand in the cuboid 12, are identical in each case and correspond to the volume which was displaced spatially during the forming step according to the inventive method under pressure in a flow movement.

Der Umformfaktor definiert sich durch das Verhältnis von ΔV zum Volumen des Quaders 10 bzw. des identischen Volumens des Quaders 12.The deformation factor is defined by the ratio of ΔV to the volume of the cuboid 10 or of the identical volume of the cuboid 12.

Die Fig. 2 bis 4 zeigen in schematischer Weise den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand eines herzustellenden im Wesentlichen scheibenförmigen Bauteils. Zunächst wird ein Rohling 20 in konventioneller Weise in Form eines exakt ringscheibenförmigen Bauteils hergestellt. Die Herstellung solcher Rohlinge, sei es durch Extrudieren, Sintern oder ein anderes Verfahren, ist im Stand der Technik vielfältig bekannt, so dass hierauf nicht näher eingegangen wird. Im Falle dieses Beispiels kann der Rohling aus einem plat- tenförmigen Halbzeug ausgestanzt werden. Dieser Rohling 20 wird dann mit Hilfe eines Pressformwerkzeuges 22, welches einen Stempel 24 und ein korrespondierendes Gegenstück 26 umfasst, umgeformt.FIGS. 2 to 4 show in a schematic way the sequence of the method according to the invention with reference to a substantially disk-shaped component to be produced. First, a blank 20 is produced in a conventional manner in the form of a precisely annular disk-shaped component. The production of such blanks, whether by extrusion, sintering or another method, is widely known in the art, so that will not be discussed in detail. In the case of this example, the blank can be punched out of a plate-shaped semi-finished product. This blank 20 is then reshaped by means of a die 22 comprising a punch 24 and a corresponding counterpart 26.

Das Gegenstück 26 weist eine Aufnahme 28 für das Polymermaterial, im vorliegenden Beispiel in Form des Rohlings 20, sowie des Stempels 24 auf. Die Aufnahme 28 weist mittig einen zapfenförmigen Vorsprung 29 auf, der der Zentrierung des Rohlings 20 in der Aufnahme 28 dient. Gleichzeitig dient der Zapfen 29 der Formgebung. Zu Beginn des erfindungsgemäßen Verfahrens befindet sich der Stempel 24 in einer Ausgangsposition, in der dieser Eingriff mit dem Gegenstück 26 positioniert ist. Eine solche Situation ist in Fig. 2 dargestellt. Der Rohling 20 wird in der Aufnahme 28 positioniert. Über das Pressformwerkzeug 22 wird das Polymermaterial des Rohlings 20 auf die vom Polymermaterial selbst abhängige Temperatur (vgl. oben geführte Diskussion hierzu) erwärmt, bei der das Polymermaterial im thermoelastischen Zustand vorliegt. Die Erwärmung geschieht vorzugsweise mit Hilfe einer induktiven Heizvorrichtung (nicht dargestellt).The counterpart 26 has a receptacle 28 for the polymer material, in the present example in the form of the blank 20, as well as the punch 24. The receptacle 28 has centrally a pin-shaped projection 29 which serves to center the blank 20 in the receptacle 28. At the same time the pin 29 is the shaping. At the beginning of the method according to the invention, the punch 24 is in an initial position in which this engagement with the counterpart 26 is positioned. Such a situation is shown in FIG. The blank 20 is positioned in the receptacle 28. The polymer material of the blank 20 is heated via the press-forming tool 22 to the temperature dependent on the polymer material itself (cf the above discussion), in which the polymer material is in the thermoelastic state. The heating is preferably done by means of an inductive heating device (not shown).

Das Werkzeug 22 wird geschlossen, so dass der Stempel 24 in die Ausnehmung 28 einrückt. Der Stempel 24 wird ferner mit einer Kraft F beaufschlagt (vgl. Situation dargestellt in Fig. 3), aufgrund welcher das mittlerweile auf die Prozesstemperatur erwärmte Polymermaterial des Rohlings 20 zu fließen beginnt und sich in radialer Richtung bis zu den Seitenwänden der Ausnehmung 28 ausdehnt. Des Weiteren vermag das Polymermaterial des Rohlings 20 in einen Teil einer Ausnehmung 30 im Stempel 24 zu fließen, unter Ausbildung eines nach oben abstehenden ringförmigen Volumenanteils.The tool 22 is closed, so that the punch 24 engages in the recess 28. The punch 24 is further acted upon by a force F (compare situation shown in Fig. 3), due to which the now heated to the process temperature polymer material of the blank 20 begins to flow and in the radial direction to the side walls of the recess 28 expands. Furthermore, the polymer material of the blank 20 is able to flow into a part of a recess 30 in the punch 24, forming an upwardly projecting annular volume fraction.

Der Umformvorgang wird abgeschlossen, indem, wie in Fig. 4 dargestellt, der Stempel 24 des Pressformwerkzeugs in seine Endposition überführt wird, in der der Stempel 24 zusammen mit dem Gegenstück 26 eine Kavität definiert, die in Form und Volumen dem herzustellenden Formteil 32 entspricht. Das hier schematisch dargestellte Formteil 32 weist einen ringscheibenförmigen Grundkörper 34 sowie einen daran einstückig angeformten, nach oben abstehenden Bund 36 auf. Das erhaltene Werkstück weist keinerlei Lunker, Bindenähte oder andere unerwünschten Merkmale auf und kann im Wesentlichen ohne weiteres seiner Bestimmung zugeführt werden.The forming process is completed by, as shown in Fig. 4, the punch 24 of the die is transferred to its final position in which the die 24 defines together with the counterpart 26, a cavity corresponding in shape and volume of the molded part 32 to be produced. The molding 32 shown schematically here has an annular disc-shaped base body 34 and an integrally formed thereon, upstanding Covenant 36 on. The resulting workpiece has no voids, weld lines or other undesirable features and can be fed substantially readily to its destination.

Selbstverständlich lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren mit anderen Formgebungsverfahren kombinieren, wie zum Beispiel Tiefziehen, oder auch Verfahren, bei denen das Polymermaterial in schmelzflüssigem Zustand vorliegt. Das erfindungsgemäße Verfahren wird dann bevorzugt für die abschließende Formgebung eingesetzt. Of course, the inventive method can be combined with other molding processes, such as deep drawing, or even processes in which the polymer material is in a molten state. The method according to the invention is then preferably used for the final shaping.

Claims

Patentansprüche claims 1. Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffformteils aus einem bei Raumtemperatur amorphen oder teilkristallinen teil- oder vollfluorierten thermoplastischen Polymermaterial unter Verwendung eines Pressformwerkzeugs mit einem Stempel und einem zu dem Stempel korrespondierenden Gegenstück mit einer Ausnehmung zur Aufnahme von Polymermaterial und des Stempels, wobei der Stempel und das korrespondierende Gegenstück bei einer Anordnung des Stempels in einer vorgegebenen Endposition eine Kavität definieren, deren Form im Wesentlichen der Form des herzustellenden Formteils entspricht, umfassend die SchritteAnspruch [en] A method for producing a plastic molding from a partially or fully fluorinated thermoplastic polymer material which is amorphous or partially crystalline at room temperature using a press mold with a punch and a counterpart corresponding to the punch with a recess for receiving polymer material and the punch, wherein the punch and the Corresponding counterpart in an arrangement of the stamp in a predetermined end position define a cavity whose shape substantially corresponds to the shape of the molded part to be produced, comprising the steps - Bereitstellen des Pressformwerkzeugs mit dem in eine Ausgangsposition überführten Stempel, bei der dieser außer Eingriff mit der Ausnehmung des Gegenstücks positioniert ist,Providing the press-forming tool with the stamp transferred to a starting position in which it is positioned out of engagement with the recess of the counterpart, - Einbringen einer dem Gewicht des herzustellenden Formteils entsprechenden Menge des Polymermaterials in festem Zustand in die Ausnehmung des Gegenstücks,Introducing a quantity of the polymer material corresponding to the weight of the molded part in the solid state into the recess of the counterpart, - Erwärmen des Polymermaterials auf eine Temperatur oberhalb seiner Glasübergangstemperatur,Heating the polymer material to a temperature above its glass transition temperature, - Beaufschlagen des erwärmten Polymermaterials mit Druck durch Überführen des Stempels in die Endposition, wobei das Polymermaterial zu dem Formteil umgeformt wird,Pressurizing the heated polymer material by transferring the stamp to the final position, the polymer material being shaped into the shaped article, - Abkühlen des Polymermaterials auf eine Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur,Cooling the polymer material to a temperature below the glass transition temperature, - Entfernen des Stempels aus der Endposition und Entnahme des hergestellten Formteils aus dem Pressformwerkzeug.- Removing the stamp from the final position and removal of the molded part produced from the press mold. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymermaterial in Form eines vorgeformten Rohlings (Halbzeug) in die Ausnehmung eingebracht wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the polymer material in the form of a preformed blank (semi-finished product) is introduced into the recess. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformung des Rohlings zu dem Formteil mit einem Umformfaktor des am Prozess beteiligten Materialvolumens von ca. 20 % oder mehr erfolgt.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the deformation of the blank to the molding takes place with a deformation factor of the material volume involved in the process of about 20% or more. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymermaterial in Form von Partikeln in die Ausnehmung eingebracht wird.4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the polymer material is introduced in the form of particles in the recess. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymermaterial ausgewählt wird aus PTFE, modifiziertem PTFE, PFA, MFA FEP, ETFE, ECTFE, PVDF, PCTFE, THF und Mischungen von zwei oder mehreren dieser Polymere.5. The method according to claim 4, characterized in that the polymer material is selected from PTFE, modified PTFE, PFA, MFA FEP, ETFE, ECTFE, PVDF, PCTFE, THF and mixtures of two or more of these polymers. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymermaterial mindestens ein im Wesentlichen vollfluoriertes Polymer umfasst.6. The method according to claim 5, characterized in that the polymer material comprises at least one substantially fully fluorinated polymer. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das im Wesentlichen vollfluorierte Polymer ein TFE-Copolymer ist, dessen Co- Monomeranteil ca. 3,5 Mol-% oder weniger, bevorzugt ca. 3 Mol-% oder weniger, insbesondere ca. 1 Mol-% oder weniger beträgt.7. The method according to claim 6, characterized in that the substantially fully fluorinated polymer is a TFE copolymer whose co-monomer content is about 3.5 mol% or less, preferably about 3 mol% or less, in particular about 1 mole% or less. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Co-Mono- mer ausgewählt ist aus Hexafluorpropylen, Perfluoralkylvinylether, Perfluor-(2,2-dimethyl-l,3-dioxol) und Chlortrifluorethylen.8. The method according to claim 7, characterized in that the co-monomer is selected from hexafluoropropylene, perfluoroalkyl vinyl ether, perfluoro (2,2-dimethyl-l, 3-dioxole) and chlorotrifluoroethylene. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymermaterial ein Polymer-Compound mit einem Füllstoffmaterial umfasst, dessen Anteil ca. 60 Gew.% oder weniger beträgt, bezogen auf die Masse des Polymer-Compounds.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the polymer material comprises a polymer compound with a filler material, the proportion of about 60 wt.% Or less, based on the mass of the polymer compound. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllstoffmaterial einen Füllstoff in Faserform und/oder in granulärer Form umfasst. 10. The method according to claim 9, characterized in that the filler material comprises a filler in fiber form and / or in granular form. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllstoff- material eine oder mehrere Komponenten umfasst, ausgewählt aus Glasfasern, Glaskugeln, harten und weichen Kohlepartikeln und -fasern, Graphit, Leitfähigkeitsruß, Metallfasern, Metallpartikeln, insbesondere Bronzepartikel und Stahlpulver, Quarz, AI2O3, CaF2, Glimmer, Mineralstoffe, insbesondere BaSO4 sowie organischen Polymermaterialien.11. The method according to claim 10, characterized in that the filler material comprises one or more components selected from glass fibers, glass beads, hard and soft carbon particles and fibers, graphite, conductivity soot, metal fibers, metal particles, in particular bronze particles and steel powder, quartz, Al 2 O 3 , CaF 2 , mica, minerals, in particular BaSO 4 and organic polymer materials. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die organischen Polymermaterialien des Füllstoffmaterials ausgewählt sind aus Polyamid, Polyamidimid, PPS, PEEK, PPSO2, aromatischen Polyestern und Aramiden sowie Mischungen von zwei oder mehreren dieser Materialien.12. The method according to claim 11, characterized in that the organic polymer materials of the filler material are selected from polyamide, polyamide-imide, PPS, PEEK, PPSO 2 , aromatic polyesters and aramids and mixtures of two or more of these materials. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des organischen Polymermaterials ca. 25 Gew.% oder weniger beträgt, bezogen auf die Masse des Polymer-Compounds.13. The method according to claim 12, characterized in that the proportion of the organic polymer material is about 25 wt.% Or less, based on the mass of the polymer compound. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil ca. 10 Gew.% oder weniger beträgt.14. The method according to claim 13, characterized in that the proportion is about 10 wt.% Or less. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymermaterial eine Mischung eines thermoplastischen PTFE und eines weiteren thermoplastischen Polymers umfasst.15. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized in that the polymer material comprises a mixture of a thermoplastic PTFE and another thermoplastic polymer. 16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass teilkristallines Polymermaterial im Falle von vollfluorierten Materialien auf eine Temperatur von ca. 140 0C oder mehr, insbesondere von ca. 160 0C bis ca. 400 0C, und im Falle von teilfluorierten Materialien auf eine Temperatur im Bereich von ca. 100 0C bis ca. 350 0C erwärmt wird.16. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that partially crystalline polymer material in the case of fully fluorinated materials to a temperature of about 140 0 C or more, in particular from about 160 0 C to about 400 0 C, and in the case of partially fluorinated materials to a temperature in the range of about 100 0 C to about 350 0 C is heated. 17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass amorphes Polymermaterial auf eine Temperatur im Bereich von der Hälfte der Glasübergangstemperatur (in 0C) bis unter die Glasübergangstemperatur erwärmt wird.17. The method according to any one of claims 1 to 15, characterized in that amorphous polymer material to a temperature in the range of Half the glass transition temperature (in 0 C) is heated to below the glass transition temperature. 18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymermaterial mit einer Induktionsheizung erwärmt wird.18. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the polymer material is heated with an induction heater. 19. Kunststoffformteil, hergestellt oder herstellbar nach einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.19. Plastic molded part, produced or producible by a method according to one of the preceding claims. 20. Kunststoffformteil nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffformteil zumindest in einem Teilbereich eine Dicke von ca. 500 μm oder weniger aufweist.20. Plastic molding according to claim 19, characterized in that the plastic molding has a thickness of about 500 microns or less at least in a partial area. 21. Kunststoffformteil nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass es im Wesentlichen rotationssymmetrisch, insbesondere ring- oder scheibenförmig, ausgebildet ist.21. Plastic molded part according to claim 19 or 20, characterized in that it is essentially rotationally symmetrical, in particular ring-shaped or disk-shaped. 22. Kunststoffformteil nach einem der Ansprüche 19 bis 21, gekennzeichnet durch eine variierende Dicke entlang eines Querschnitts.22. Plastic molding according to one of claims 19 to 21, characterized by a varying thickness along a cross section. 23. Kunststoffformteil nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen seiner maximalen räumlichen Ausdehnung und der Dicke in dem Teilbereich ca. 10 oder mehr, vorzugsweise ca. 50 bis ca. 200, beträgt.23. Plastic molding according to one of claims 20 to 22, characterized in that the ratio between its maximum spatial extent and the thickness in the subregion about 10 or more, preferably about 50 to about 200, is. 24. Kunststoffformteil nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass es frei von einem Anguss und/oder Bindenähten ist. 24. Plastic molding according to one of claims 19 to 23, characterized in that it is free of a sprue and / or weave seams.
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