DD142683B1 - Verfahren zur automatisierten herstellung von formkoerpern aus duroplast-giessharzmassen - Google Patents

Description

Titel der Srfindung

Verfahren zur automatisierten. Heratellung топ. Formkörpern aus Duroplast-Gießharzmassen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung топ Farmkorpern. aus Duroolast-Gießharzmassen für Bauelemente mit elektrischer Isolier funktion und/oder für meaJianische Beanspruchungen, mit und ohna Einlageteile insbesondere zur Anwendung in der Elektrotechnik.

Charakteristik der bekannten technischen. Lösungen.

Zur Herstellung топ Formkörpern aus synthetischen, hitze— härtenden Materialien sand zahlreiche Verfahren bekannt, die das Ziel Terfolgen, duroplastische Formstoffe wegen, ihres, günstigen Verhaltens bei dielektrischen. Beanspruchungen, sowie im Brandüall, hoher Chemikalienresistenz und Tem.pera.turfestigkeit einzusetzen.· Die bekannten Verfahren der Isolierstoffтегarbeitung zu gehärteten Farmkörpern wie das. Gießen., das. Spritzgießen, ohne Kolben und Schnecke und. das. Spritzgießen, mit mechanisch, bewegten. Teilen haben insgesamt alle Nachteile, die ein kontinuierliches, automatisiertes Verarbeiten, топ insbesondere hochgefüllten Duroplastgießharzmassen behindern.. Das klassische GießTerfahren ist manuell aufwendig und mit relatiT langen Formbelagungszeiten behaftet, auch ermöglicht es keine hohen. Füllstoffanteile· Das Spritz—

gießen ahne bewegliche Teile wie Kalben und Schnecke gestattet nur die Verarbeitung flüssiger Epoxidharzmassen. Eine rationelle Art der Herstellung топ Duroplast-Gieß— harz-Formteilen wurde auch, im Spritzgießverfahren gesehen., weil hier eine enge Kopplung der Verfahrensschritte praktisch in einem. Aggregat möglich ist und gute Voraussetzungen zum Mechanisieren und Automatisieren bestehen_e Ungelöst blieb aber bisher der Einsatz hoehreaktiver Gießharzgemische mit hohem Fests.toffan.teil·

IQ Ea hat nicht an Yerauohan. gefehlt, wegen der relativ unkomplizierten Terarbeitbarkeit thermoplastischer Kunststoffe auf Spritzgiaßmaschinen, diese Technologie auch auf Gießharzmassen anzuwenden· Aus der DL-PS 122494 ist ζ·Β· ein. Verfahren zur Herstellung von geformten synthetischen Kunststoffgegenständen bekannt, wonach durch Zuführen eines Füllstoffes und eines hitzehärtenden Materials zu der Schnecke einer Einspritzvorrichtung oder eines Schneckenextruder die direkte Erzeugung eines, gehärteten Farmlings oder Sxtru—

2.0 dats erfolgt· Dabei wird das hitzehärtende Material, welches im wesentlichen aus festen Sinze!teilchen besteht und der Füllstoff einzeln, oder zusammen dem Zylinder einer Vorrichtung zugeführt und im Zylinder innig vermisch·:. Es sind auch Verfahren bekannt, die dsis Problem, der Auf-

2.5 bereitung von duroplastischen. Preßmassen betreffen. In der DL-PS Hr.· 94883 wird z.B· eine kontinuierliche Aufbereitung von. duroplastischen Preßmassen in ein- oder mehrwelügen. Schneckenmaschinen mit direkt anschließendem. Zerkleinern beschrieben, wobei nach einer Mischaone der Schneckenmaschine j in der die Masse in an sich bekannter Weise aufgeschmolzen, und homogenisiert wird und in der sie anfängt auszuhärten ein die Kondensationsre— ak-tion unterbrechendes und die Yiskasotät erniedrigendes Mittel zugegeben wird·

Mit dieser Maßnahme soll es gelingen, die топ der Thermoplastaufbereitung bekannte Methode der Granulierung direkt

im Anschloß an die Aufbereitung in einer Schneckenma— schine auch für die Eerstellung топ duroplastischen Preßmassen nutzbar au machen. Diese und andere bekannte Te r fahr en orientieren zwar darauf, in Anlehnung an die Aufbereitung und Verarbeitung топ Thermoplastformmassen Sohneckanmaschinen, SpritzrgießTorrichtungen und Extruder zu rerwenden, um. eine endgültige Vermischung топ Füllstoffen und hitzehärtenden Materialien ohne Verwendung speziell ausgelegter IhCLschTorrichtungen. zu bewirken so— wie gegebenfalls die Füllstoffe und hitzehärtenden Materialien direkt einer Form oder einem Spritzkopf zuzuführen, und gehärtete Gegenstände in diesen Maschinen herzustellen· Solche Lösungen sind aber auf die sog, klassischen Duroplaste, d.h.· Aminoplast— Phenolplastharzie

Ί5 beschränkt und klären nicht die anstehende Problematik hei hochreaktiren Gießharzgemischen mit hohem Füllstoffanteil unter Einschluß einer erforderlichen Entgasung der Aus gangs komponenten. Die Verarbeitung, ταη hochquarz— mehlgefüllten Formmassen auf der Basis insbesondere Epoxidharze beliebiger Viskosität auf Spritzgießmaschi— nen stößt тог allen Dingen auf die Problematik des Verschleißes bei Maschine und Werkzeug (bedingt durch die abrasire ',Virkung des Quarzmehls) sowie der Beschädigung empfindlicher Einlegeteile als Folge der relatiT hohen,

2.5 anzuwendenden Drücke· Abgesehen оат»п_г konnte eine то 11-ständige Aufbereitung eines по ehre aktiven Gießharzes und anschließende unmittelbare Verarbeitung zu qualit atiT hochwertigen Formkörpern bisher nicht befriedigend gelöst werden»

Die bisher praktizierte Aufbereitung ist nicht nur zeit- und energieaufwendig, sondern erfordert auch, grö'ßere Häume und eine aufwendige Anlagentechnik· Der ganze Verdarb eitungsprozeß wird diskontinuierlich ader nuß durch Rücklauf überschüssiger Isolierstoffmassen kontinuierlieh gestaltet werden.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung топ Eormkörpern aus hochreaktiven, gefüllten und hochgefüllten. Duraplast-Gießharzraassen anzugeben, wonach die Formkörper auf rationelle, ökonomische Art und Welse automatisiert und mit hoher Qualität hergestellt v/erden, können und dabei ein vertretbarer Verschleiß an Maschinenteilen, und Werkzeug auftritt und empfindliche Einlegeteile nicht beschädigt werden*

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur automatisierten. Herstellung von Formkörper^ mit oder ohne Einlege teilen, für elektrische und mechanische Beanspruchungen aus hitzehärtendem Material zu schaffen, bei dem. die Herateilung aus den Ausgangskomponenten. einer hochreaktiven, hoohquarzmehlgefHüten Gießharzmasse kontinuierlich in einam. Arbeitsgang, d.h. unter Einbeziehung einer vollständigen Aufbereitung, bei unmittelbar nachfolgender Formfüllung und Verfestigung erfolgt, Srfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Verfahren in seinen. 2 Hauptteilen, einer Aufbereitung der Ausgangskomponenten bei ca 80⁰C und einer Verarbeitung der Gießharzmasse bei> 100⁰C entsprechend ausgestaltet und aufeinander abgestimmt wird.

Die Problematik einer vollständigen Aufbereitung, d.h. auch unter Einschluß einer notwendigen Entgasung der Gießharzkomponentenanteile wird über eine ein- oder mehrstufige Dünnschicht entgasung mit Vakuum im Schneckenextruder gelöst·

Entgegen, der bisher angewendeten Methoden, eine Entgasung von. verarbeitungsfähigen hoohreaktlven gefüllten Gießharacassen durch Verrühren im Vakuum, in einea oder mehreren Behältern ilskon-cmurerlieh -r-raur-ehmer., wurde überraschenderweise gefunden, daß eine solche Aufberei-

tung in Anlehnung an dia Thermcplastaufbereitung vorteilhaft in einem einzigen Arbeitsgang mit dosierter Zuführung und Mischung der Ausgangs !componentenanteile einschließlich, des Härtexs in Eorm einer Dünnschichtentga— sung im Schneckenextruder erfolgen kann, der die unmit— telbar angekoppelte Spritzgießmaschine mit der vollständig aufbereiteten. Gießharzmasse beschickt. Je nach Anforderung an. dia Qualität des aufzubereitenden Gießharzes werden, ein ader mehr eis Ent gasung se Inhe it en verwendet. In der Entgasungseinheit wird infolge der Änderung der Schnecken^geemetrie CSohneckendurcnmasser) Q^₁₁ Druokauf— bau durch Verengung und nachfolgend ein Druckabbau durch Erweiterung des Schneckankanals erzielt, wobei die freiwerdenden flüchtigen Bestandteile mit einer Vakuumpumpe bei£ 1 Torr abgesaugt werden. Am Ende das Extruders erfolgt ein weiterer Druckaufbau zum Transportieren des Gießharzes zur Schnecke der Terarbeitungseinheit«. Im Gegensatz zum Spritzgießen von Duroplasten, das in bekannter Vfeisa zwangsläufig mit hohen Drücken erfolgt, wurde überraschend gefunden, daß dia zur Erweiterung des Anwendungsbereiches von Spritzgießautomaten für die G2b.erm.oplastverarbeitung geschaffene Zusatzeinrichtung Intrusion, welche mit niedrigen Drücken arbeitet, auch für die Verarbeitung von hochreaktiven qjiarzmehlgefu.iltem Epoxidharz auf Spritzgießautomaten eingesetzt werden kann. Damit wird, zugleich der allgemeinen Auffassung <vidersprochan, daß ein Verarbeiten von hochreaktiven quarz— mehlgefIlltem Gießharz auf herkömmlichen SpritzgiLsßmaschinen auf Grund, des Verschleißes bei Maschine und Yferkz:eug unzweckmäßig, und. mit großen ökonomischen Sachteilen

3Q -verbunden ist. Erreicht wird dia vorteilhafte Anwendung, indem die Schnecke der Spritzgießmaschina als Förderschnecke ohne zusätzlichen statischen Druck arbeitet und die Gießharzmassa in die beheizte Eorm schiebt. Ззі ?ormfillung wird die Rotation unterbrochen und bei auftreten—

dam Materialschwund erf algt; durch, axiale Verschiebung der letzt als Kolben wirkenden, Förderschnecke, der Schwund— ausgleich· Infolge ihrer hohen Viskosität ist die. in den Γαhohlraum einströmende Gießharzmasse in der lage, die dort befindliche Luft deren -vergleichsweise sehr geringe innere Reibung- praktisch ohne Einfluß ist zu verdrängen. Bei entsprechender Wahl der Fachdruckhöhe kann unter Beachtung einer äquivalenten. V/er kzaugzuhaltekr aft auf Lüftungsschlitz; e im. Wsskzeug bezüglich einer ausreichenden 0 Entlüftung ohne Kaenteile verzichtet werden. Die Torteile der Intrusion, gegenüber dem normalen. Spritzguß fallen besonders dann ins Gewicht, wenn vergleichsweise große Formkörper, wie z«b. die im Ausführungsbeispiel beschriebene 12 kV Durchführung, aus Gießharzmasse herzustellen sind, Das STennvolumen dieser Formkörper kann dabei weit über dem der Gießeinheit der Terarbeitungsmaschina liegen und! wird, nur durch die Abmessungen der Schließeinheit begrenzt. Dadurch ist es möglich, Formkörper mit großen Volumina auf kleinen Spritzgießmaschinen herzustellen» Weitere Vorteile sind geringe Investitionskosten und vergleichsweise geringe Werkzeugkasten infolge der im Verfahren angewandten relativ kleinen Schließ— und Spritzdrucken Durch die kontinuierliche Aufbereitung großer biengen Gießharz im Extruderdurchlauf und die unmittelbar nachfolgende Vorbereitung der hochreaktiven Gisßharzniasse durch Intrusion, wird eine ents-cheidende Senkung- der Zykluszeit pro Formkörper erreicht» Die quantitativ hohen Füllst of fan taue gestalten gegenüber dam Gießverfahren den Materialpreis, günstig. Die dadurch entstehende hohe Vlskositätfler Giaßharzmasse läßt eine Verarbeitung im Gießverfahren, nicht zu, wirkt sich jedoch vorteilhaft auf das Einzugs- und Füeßvermögen in der Förderschnecke der Spritzgießmaschine aus· Srfindungswesentlich ist, daß die ans den unterschiedlichsten Anwendungsgebieten im einzelnen und in einen, anderen Zusammenhang, an sich bekannten. Verfahrenselemente sich sinnvoll zur erfindungs— gemäßen Lösung dar gestellten Aufgabe vereinigen lassen und durch die Kombination dar offenbarten. Merkmals be-

sonders vorteilhaft großrolumige Formkörper, dia ggf. auch, empfindliche Sinlegeteile enthalten, aus hochreaktiren, hochq.uarzraehlgefullten Gießharzmassen hergestellt werden können. Damit wurde ein längst bestehendes Bedürfnis auijdiesem. Gebiet erfüllt.

Ausführungsbeispiel·

Zur Herstellung einer 12 kT-Durchführung aus einem hoohreaktivan hach-quarzmahlgefüllten Gießharzgemisch wird nach an sich bekannten Tarfahrenssohritten, einer dosier— ten Zuführung und Misohung топ Ausgangskomponenten eine Dünnschichtentgasung Im. Schneckenextruder: vorgenommen· In einem. Doppelschneckenextruder erfolgt an einer ersten Singabeatelle die Eingabe топ 100 Massateilen Epoxidharz. ED 16 mit einem Epaxidäquivalent 248 und mit einer Yis— kösität топ ca» 4000 cP bei 6Q⁰C. Die Doppelschnecke fördert das Harz, zu einer zweiten Eingabesteils, wo 300 Masse teile Quarzmehl· der MahXung 9 zugegeben werden und durch Rotieren der Schnecke gemischt werden, Die Förderung des Harz-^uarzmehlgemisches zur 1» Sntgasung&einheit erfolgt bei 100⁰C, sowie bei veränderter Schneckengeometrie, die einen Druckaufbau bewirkt» In dieser 3ntg_asungseinheit wird qStl Druckgefälle durch ernaute Änderung der Schneckengeometrie erzeugt, v/obei dia in der Masse enthaltenen gasförmigen Bestandteile freigesetzt und durch ein Yakuum£10 Torr, welches топ einer Drehschiebervakuumpumpe erzeugt wird, abgesaugt werden· Durch die dünne Sohicht des Harz-Quarzmehlgemisches im Schneckengang wird eine effektive Entgasung gewährleistet» Xach dieser Torentgasung werden an einer dritten Eingabestella 55 Masseteiie Hasahydrophthaisäureялhydrid als Härtungsmittal· der Doppel·schпecke bei 90⁰C zugeführt. Anschließend wjfederkolt sich dar Torgaag Druckaufbau und Druokgefälle in der zweiten Entgasungseinheit, wo ein G-robvakuum топ 20 Torr das Gemisch entgast* Danach erfolgt durch Veränderung der Schnsckangeometrie der Druckaufbau für den

Transport des Gießharff-Quarzmehl-Härter-Gemisches zur Terarbeitungseinheit, die aus einer Spritzgießmaschine mit Intrnsions-ZusatzeinricJatmig besteht und das Spritzgießwerkzeug· einschließt· Der im Schneckenextruder entatehende kontinuierliche Materialfluß wird gleichzeitig mit der Rotation, der Förderschnecke der Sρritzgießmaschine unterbrochen, falls nicht Шгег eine Ter te iler einrichtung mehrere Sparitzgießmaschinen. mit Earz-Quarzmehl-Härte—Gemisch beschickt werden· Kombinierte Eeiz-Kühlelemente sorgen, für dia erforderliche Temperaturführung im Sehne kkenzylinde-г» An einer Tiexten. Eingabe stelle wird in die Spritzgießmaschine das Gießharz—QuarzmehL-Härter-Gemisch und ал einer fünften Eingabeatelie 0,1 MT Dime thy Iben— zylamin als Beschleuniger eingegeben und in der Förder— schnecke durch deren Rotation vermischt. Die Förderschnecke der Spritzgießmaschine arbeitet nach dem Intru— sionsprinzip. Durch Rotation der Schnecke wird die Isolierst off masse in das auf 155⁰C temperierte Spritzgießwerkzeug eingegeben* Der bei der Eormfüllung entstehende Gegendruck schiebt die For der achnecke bis zu sinem Anschlag zurilck, die Schneckanrotation. wird unterbrochen und die stillstehende Schnecke wirkt als Kolben, der den Nachdruck erzeugt und die тог ihm befindliche Isülierstoffmasse zum Schwundausgleich in den gelierenden Form-

Z5 körper drückt» Die 12 kT Durchführung wird nach einer Zykluszeit топ 7 Minuten, entformt, sie ist blasenfrei mit einer fehlerlosen glatten Oberfläche,

Claims (1)

1. - 9 ErfindunKsanspruch

   Verfahren zur automatisierten Herstellung von Formkörpein aus Duroplastgießharzmasse in einem kontinuierlichen Prozeß durch. Zuführung zum Mischen und Homogenisieren der Ausgangskomponentenanteile in einem Schneckenextruder, Transport zu einer 7erarbeitungseinheit, Füllen in eine Form und Verfestigen, dadurch gekennzeichnet, daß während des Mischens im Schneckenextruder eine Dünnschichtentgasung der Bestandteile der reaktiven, hochgefüllten, hitzehärtenden Gießharzmasse in der 7erarbeitungseinheit der Beschleuniger beigemischt und die hochreaktive Gießharzmasse durch Intrusion in das Spritzgießwerkzeug gefördert wird·