CH654506A5 - Process for producing components from polymer concrete - Google Patents

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Walter Greulich
Marcel Voegeli
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Fischer Ag Georg
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Abstract

Components, in particular machine columns for machine tools, made of polymer concrete are heated externally, during production in a casting mould or subsequently after their demoulding, by the supply of heat and, after a certain holding time of the temperature, are cooled in a controlled manner. Inherent stresses are thereby relieved and subsequent permanent dimensional changes are prevented as far as possible.

Description

**WARNUNG** Anfang DESC Feld konnte Ende CLMS uberlappen **. ** WARNING ** beginning of DESC field could overlap end of CLMS **.

PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Herstellung von Bauteilen aus Polymerbeton, insbesondere von Maschinenständern, wobei eine Mischung aus flüssigen Monomeren, die unter exothermer Reaktion zu einem Kunststoff reagieren, Zuschlagstoffen und eines Polymerisationsstarters, in eine Giessform eingefüllt und zur Polymerisation gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass das nach dem Vergiessen der Mischung und nach Ablauf der exothermen Reaktion gebildete Bauteil durch Wärmezufuhr von Aussen wieder erwärmt und nach einer bestimmten Haltezeit der Temperatur kontrolliert abgekühlt wird. PATENT CLAIMS 1. A process for the production of components made of polymer concrete, in particular machine stands, a mixture of liquid monomers which react to form a plastic under an exothermic reaction, additives and a polymerization starter being poured into a casting mold and brought to polymerization, characterized in that after the mixture has been poured and after the exothermic reaction has elapsed, the component formed is heated again by supplying heat from the outside and the temperature is cooled in a controlled manner after a certain holding time.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmezufuhr erfolgt, während das Bauteil sich in der Giessform befindet. 2. The method according to claim 1, characterized in that the heat is supplied while the component is in the casting mold.

3. Verfahren nach anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmezufuhr nach dem Entformen des erkalteten Bauteiles erfolgt. 3. The method according to claim 1, characterized in that the heat is supplied after the cooled component has been removed from the mold.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuschlagstoffe vor dem Einfüllen erwärmt werden. 4. The method according to any one of claims 2 or 3, characterized in that the additives are heated before filling.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Form zusätzlich vorgewärmt wird. 5. The method according to any one of claims 2 to 4, characterized in that the mold is additionally preheated.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil mit einem Temperaturgradienten von 2 bis 10 C pro Stunde auf eine Temperatur von mindestens 60 C, jedoch höchstens auf eine Temperatur die 40 C über der maximalen Gebrauchstemperatur liegt, erwärmt wird und bis zu 6 Stunden auf dieser Temperatur gehalten wird. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the component with a temperature gradient of 2 to 10 C per hour to a temperature of at least 60 C, but at most to a temperature which is 40 C above the maximum operating temperature, heated and is kept at this temperature for up to 6 hours.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil mit einem Temperaturgradienten von 1 bis 5 C pro Stunde abgekühlt wird. 7. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the component is cooled with a temperature gradient of 1 to 5 C per hour.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Bauteilen, insbesondere von Maschinenständern aus Polymerbeton, wie es im Oberbegriff von Anspruch 1 gekennzeichnet ist. The invention relates to a method for producing components, in particular machine stands made of polymer concrete, as characterized in the preamble of claim 1.

Die Herstellung von Bauteilen, insbesondere von Maschinenständern für Werkzeugmaschinen aus Polymerbeton ist bekannt (z. B. EPA-A2- 0046 272). The production of components, in particular machine stands for machine tools, from polymer concrete is known (e.g. EPA-A2- 0046 272).

Es hat sich jedoch gezeigt, dass Eigenspannungen und/ oder eine nicht vollständig abgeschlossene Polymerisation bei Bauteilen aus Polymerbeton beim Auftreten von erhöhten Temperaturen zu Verzug und Massabweichungen im k Bereich führen. Insbesonders bei Maschinenständern für Werkzeugmaschinen sind derartige Veränderungen unerwünscht, da sie zur Verschlechterung der Werkstück Herstellgenauigkeit der Werkzeugmaschine führen. However, it has been shown that residual stresses and / or incomplete polymerization in polymer concrete components lead to distortion and dimensional deviations in the k range when elevated temperatures occur. Such changes are undesirable, particularly in machine stands for machine tools, since they lead to a deterioration in the workpiece manufacturing accuracy of the machine tool.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung richtet sich auf ein Verfahren der eingangs genannten Art, mittels welchem das Entstehen bleibender Deformationen bzw. Massänderungen bei Erwärmung der Bauteile aus Polymerbeton wesentlich reduziert bzw. verhindert werden sollen. The object of the present invention is directed to a method of the type mentioned at the outset, by means of which the formation of permanent deformations or dimensional changes when the components made of polymer concrete are heated should be substantially reduced or prevented.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe mittels den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. According to the invention, this object is achieved by means of the characterizing features of claim 1.

Weitere vorteilhafte Verfahrensmerkmale sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet. Further advantageous method features are characterized in the dependent claims.

Durch die Erwärmung des Bauteils zusätzlich zu der exothermen Reaktion bei der Polymerisation werden die im Bauteil vorhandenen Eigenspannungen durch kaltes Fliessen der Matrix abgebaut und/oder eingefrorene Reaktivität aus- reagiert. By heating the component in addition to the exothermic reaction during the polymerization, the residual stresses present in the component are reduced by cold flow of the matrix and / or frozen reactivity is reacted.

Die Zufuhr der Wärme kann gemäss Anspruch 2 erfolgen, wenn sich das Bauteil noch in der Form befindet, wobei diese noch während oder nach Beendigung der exothermen Reaktion bzw. auch noch während oder nach Beendigung der Erstarrung des Bauteiles erfolgen kann. The supply of heat can take place according to claim 2 if the component is still in the mold, which can still take place during or after the end of the exothermic reaction or even during or after the solidification of the component.

Gemäss Anspruch 3 kann das abgekühlte und erstarrte Bauteil aus der Form entnommen und nachträglich einer Wärmezufuhr ausgesetzt werden, wobei es anschliessend nach einer bestimmten Haltezeit der Temperatur kontrolliert abgekühlt wird. According to claim 3, the cooled and solidified component can be removed from the mold and subsequently exposed to heat, after which it is cooled in a controlled manner after a certain holding time of the temperature.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. The invention is described below using exemplary embodiments.

Beispiel 1 Zur Herstellung eines Bauteiles mit hohen Anforderungen an die Form und Massstabilität während dessen Gebrauchs, z. B. eines Werkzeugmaschinenständers, wird eine Mischung eines Kunstharzes, wie z. B. ein Methylmethacrylatharz, mit Dimethylanilin als Beschleuniger und mit Zuschlag- bzw. Füllstoffen, wie z. B. Sand, Kies, Schotter oder ähnlichen Materialien unter Zugabe eines Polymerisationsstarters bzw. eines Startersystems, wie z. B. Benzoylperoxid oder einem organischen Peroxyd und einem aromatischen tertiären Amin hergestellt in eine Giessform entsprechend der Form des Bauteiles eingefüllt und vorzugsweise durch Vibration verdichtet. Der Zuschlagstoff kann auch vor Herstellung der Mischung zusätzlich erwärmt werden, und/oder es kann die gesamte Form erwärmt werden. example 1 To manufacture a component with high demands on the shape and dimensional stability during its use, for. B. a machine tool stand, a mixture of a synthetic resin, such as. B. a methyl methacrylate resin, with dimethylaniline as an accelerator and with additives or fillers such. B. sand, gravel, crushed stone or similar materials with the addition of a polymerization starter or a starter system, such as. B. benzoyl peroxide or an organic peroxide and an aromatic tertiary amine made in a mold according to the shape of the component and preferably compacted by vibration. The additive can also be additionally heated before the mixture is prepared, and / or the entire mold can be heated.

Hierbei setzt die Polymerisation des Kunstharzes ein, wobei aus den flüssigen Monomeren das die Festigkeit des Bauteiles ergebende Polymernetzwerk entsteht und gleichzeitig dabei eine exotherme Reaktion abläuft. Noch während oder nach dem Ablauf der exothermen Reaktion kann von aussen, z. B. durch eine heizbare Giessform, Wärme zugeführt werden. Dies fördert bzw. setzt eine unterbrochene Polymerisation wieder in Gang. This is where the polymerisation of the synthetic resin begins, whereby the polymer network resulting in the strength of the component is formed from the liquid monomers and at the same time an exothermic reaction takes place. Even during or after the course of the exothermic reaction can from the outside, for. B. heat can be supplied by a heatable mold. This promotes or starts an interrupted polymerization again.

Das Bauteil kann dabei auf eine Temperatur, welche in einem Bereich zwischen einer Temperatur von 60 C und einer Temperatur welche 40 - C über der maximalen Gebrauchs- temperatur liegt gebracht und bis zu 6 Stunden auf dieser Temperatur gehalten werden. Die Aufheizung erfolgt mit einem Temperaturgradienten von 2 bis 10 C/Std. im Formteil. The component can be brought to a temperature in a range between a temperature of 60 C and a temperature which is 40 - C above the maximum service temperature and kept at this temperature for up to 6 hours. The heating takes place with a temperature gradient of 2 to 10 C / hour. in the molding.

Anschliessend erfolgt eine gezielt gesteuerte Abkühlungsphase, wobei im Bauteil mit einem Temperaturgradienten von 1 bis 5 C/h abgekühlt wird, welcher z. B. durch die Formheizung bzw. eine Kühlung steuerbar ist. This is followed by a specifically controlled cooling phase, cooling in the component with a temperature gradient of 1 to 5 C / h, which, for. B. is controllable by the mold heating or cooling.

Danach kann das erkaltete und erstarrte Bauteil entformt werden. The cooled and solidified component can then be removed from the mold.

Beispiel 2 Bei dieser Verfahrensvariante wird das Bauteil ohne zusätzliche Wärmezufuhr in der Giessform hergestellt, so dass es nach dem normalen Ablauf der Polymerisation und der Erstarrung aus der Form entnommen wird. Anschliessend oder nach einem gewissen Zeitraum wird das Bauteil erwärmt, was z. B. in einem Temper-Ofen erfolgen kann. Example 2 In this variant of the method, the component is produced in the casting mold without additional heat so that it is removed from the mold after the normal course of polymerization and solidification. Then or after a certain period of time, the component is heated, which z. B. can be done in a tempering furnace.

Erwärmungstemperatun Zeitdauer und Ablauf der kontrollierten Abkühlung können dabei entsprechend den in Beispiel 1 angegebenen Angaben erfolgen.  The heating time and duration of the controlled cooling can take place according to the information given in Example 1.

Durch die sogenannte Temperung des Bauteils aus Polymerbeton werden die Eigenspannungen abgebaut und es können keine bzw. nur unerheblich bleibende Massänderungen des Bauteiles bei Temperaturänderungen während dessen Verwendung entstehen. welche über den durch den sehr niedrigen Wärme-Ausdehnungskoeffizienten entstehenden Massänderungen liegen. Due to the so-called tempering of the component made of polymer concrete, the residual stresses are reduced and there can be no or only insignificant dimensional changes of the component due to temperature changes during its use. which lie above the dimensional changes resulting from the very low coefficient of thermal expansion.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS 1. Verfahren zur Herstellung von Bauteilen aus Polymerbeton, insbesondere von Maschinenständern, wobei eine Mischung aus flüssigen Monomeren, die unter exothermer Reaktion zu einem Kunststoff reagieren, Zuschlagstoffen und eines Polymerisationsstarters, in eine Giessform eingefüllt und zur Polymerisation gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass das nach dem Vergiessen der Mischung und nach Ablauf der exothermen Reaktion gebildete Bauteil durch Wärmezufuhr von Aussen wieder erwärmt und nach einer bestimmten Haltezeit der Temperatur kontrolliert abgekühlt wird.1. A process for the production of components made of polymer concrete, in particular machine stands, a mixture of liquid monomers which react to form a plastic under an exothermic reaction, additives and a polymerization starter being poured into a casting mold and brought to polymerization, characterized in that after the mixture has been poured and after the exothermic reaction has elapsed, the component formed is heated again by supplying heat from the outside and the temperature is cooled in a controlled manner after a certain holding time. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmezufuhr erfolgt, während das Bauteil sich in der Giessform befindet.2. The method according to claim 1, characterized in that the heat is supplied while the component is in the casting mold. 3. Verfahren nach anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmezufuhr nach dem Entformen des erkalteten Bauteiles erfolgt.3. The method according to claim 1, characterized in that the heat is supplied after the cooled component has been removed from the mold. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuschlagstoffe vor dem Einfüllen erwärmt werden.4. The method according to any one of claims 2 or 3, characterized in that the additives are heated before filling. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Form zusätzlich vorgewärmt wird.5. The method according to any one of claims 2 to 4, characterized in that the mold is additionally preheated. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil mit einem Temperaturgradienten von 2 bis 10 C pro Stunde auf eine Temperatur von mindestens 60 C, jedoch höchstens auf eine Temperatur die 40 C über der maximalen Gebrauchstemperatur liegt, erwärmt wird und bis zu 6 Stunden auf dieser Temperatur gehalten wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the component with a temperature gradient of 2 to 10 C per hour to a temperature of at least 60 C, but at most to a temperature which is 40 C above the maximum operating temperature, heated and is kept at this temperature for up to 6 hours. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil mit einem Temperaturgradienten von 1 bis 5 C pro Stunde abgekühlt wird.7. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the component is cooled with a temperature gradient of 1 to 5 C per hour. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Bauteilen, insbesondere von Maschinenständern aus Polymerbeton, wie es im Oberbegriff von Anspruch 1 gekennzeichnet ist.The invention relates to a method for producing components, in particular machine stands made of polymer concrete, as characterized in the preamble of claim 1. Die Herstellung von Bauteilen, insbesondere von Maschinenständern für Werkzeugmaschinen aus Polymerbeton ist bekannt (z. B. EPA-A2- 0046 272).The production of components, in particular machine stands for machine tools, from polymer concrete is known (e.g. EPA-A2- 0046 272). Es hat sich jedoch gezeigt, dass Eigenspannungen und/ oder eine nicht vollständig abgeschlossene Polymerisation bei Bauteilen aus Polymerbeton beim Auftreten von erhöhten Temperaturen zu Verzug und Massabweichungen im k Bereich führen. Insbesonders bei Maschinenständern für Werkzeugmaschinen sind derartige Veränderungen unerwünscht, da sie zur Verschlechterung der Werkstück Herstellgenauigkeit der Werkzeugmaschine führen.However, it has been shown that residual stresses and / or incomplete polymerization in polymer concrete components lead to distortion and dimensional deviations in the k range when elevated temperatures occur. Such changes are undesirable, particularly in machine stands for machine tools, since they lead to a deterioration in the workpiece manufacturing accuracy of the machine tool. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung richtet sich auf ein Verfahren der eingangs genannten Art, mittels welchem das Entstehen bleibender Deformationen bzw. Massänderungen bei Erwärmung der Bauteile aus Polymerbeton wesentlich reduziert bzw. verhindert werden sollen.The object of the present invention is directed to a method of the type mentioned at the outset, by means of which the formation of permanent deformations or dimensional changes when the components made of polymer concrete are heated should be substantially reduced or prevented. Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe mittels den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved by means of the characterizing features of claim 1. Weitere vorteilhafte Verfahrensmerkmale sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.Further advantageous method features are characterized in the dependent claims. Durch die Erwärmung des Bauteils zusätzlich zu der exothermen Reaktion bei der Polymerisation werden die im Bauteil vorhandenen Eigenspannungen durch kaltes Fliessen der Matrix abgebaut und/oder eingefrorene Reaktivität aus- reagiert.By heating the component in addition to the exothermic reaction during the polymerization, the residual stresses present in the component are reduced by cold flow of the matrix and / or frozen reactivity is reacted. Die Zufuhr der Wärme kann gemäss Anspruch 2 erfolgen, wenn sich das Bauteil noch in der Form befindet, wobei diese noch während oder nach Beendigung der exothermen Reaktion bzw. auch noch während oder nach Beendigung der Erstarrung des Bauteiles erfolgen kann.The supply of heat can take place according to claim 2 if the component is still in the mold, which can still take place during or after the end of the exothermic reaction or even during or after the solidification of the component. Gemäss Anspruch 3 kann das abgekühlte und erstarrte Bauteil aus der Form entnommen und nachträglich einer Wärmezufuhr ausgesetzt werden, wobei es anschliessend nach einer bestimmten Haltezeit der Temperatur kontrolliert abgekühlt wird.According to claim 3, the cooled and solidified component can be removed from the mold and subsequently exposed to heat, after which it is cooled in a controlled manner after a certain holding time of the temperature. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben.The invention is described below using exemplary embodiments. Beispiel 1 Zur Herstellung eines Bauteiles mit hohen Anforderungen an die Form und Massstabilität während dessen Gebrauchs, z. B. eines Werkzeugmaschinenständers, wird eine Mischung eines Kunstharzes, wie z. B. ein Methylmethacrylatharz, mit Dimethylanilin als Beschleuniger und mit Zuschlag- bzw. Füllstoffen, wie z. B. Sand, Kies, Schotter oder ähnlichen Materialien unter Zugabe eines Polymerisationsstarters bzw. eines Startersystems, wie z. B. Benzoylperoxid oder einem organischen Peroxyd und einem aromatischen tertiären Amin hergestellt in eine Giessform entsprechend der Form des Bauteiles eingefüllt und vorzugsweise durch Vibration verdichtet. Der Zuschlagstoff kann auch vor Herstellung der Mischung zusätzlich erwärmt werden, und/oder es kann die gesamte Form erwärmt werden.example 1 To manufacture a component with high demands on the shape and dimensional stability during its use, for. B. a machine tool stand, a mixture of a synthetic resin, such as. B. a methyl methacrylate resin, with dimethylaniline as an accelerator and with additives or fillers such. B. sand, gravel, crushed stone or similar materials with the addition of a polymerization starter or a starter system, such as. B. benzoyl peroxide or an organic peroxide and an aromatic tertiary amine made in a mold according to the shape of the component and preferably compacted by vibration. The additive can also be additionally heated before the mixture is prepared, and / or the entire mold can be heated. Hierbei setzt die Polymerisation des Kunstharzes ein, wobei aus den flüssigen Monomeren das die Festigkeit des Bauteiles ergebende Polymernetzwerk entsteht und gleichzeitig dabei eine exotherme Reaktion abläuft. Noch während oder nach dem Ablauf der exothermen Reaktion kann von aussen, z. B. durch eine heizbare Giessform, Wärme zugeführt werden. Dies fördert bzw. setzt eine unterbrochene Polymerisation wieder in Gang.This is where the polymerisation of the synthetic resin begins, whereby the polymer network resulting in the strength of the component is formed from the liquid monomers and at the same time an exothermic reaction takes place. Even during or after the course of the exothermic reaction can from the outside, for. B. heat can be supplied by a heatable mold. This promotes or starts an interrupted polymerization again. Das Bauteil kann dabei auf eine Temperatur, welche in einem Bereich zwischen einer Temperatur von 60 C und einer Temperatur welche 40 - C über der maximalen Gebrauchs- temperatur liegt gebracht und bis zu 6 Stunden auf dieser Temperatur gehalten werden. Die Aufheizung erfolgt mit einem Temperaturgradienten von 2 bis 10 C/Std. im Formteil.The component can be brought to a temperature in a range between a temperature of 60 C and a temperature which is 40 - C above the maximum service temperature and kept at this temperature for up to 6 hours. The heating takes place with a temperature gradient of 2 to 10 C / hour. in the molding. Anschliessend erfolgt eine gezielt gesteuerte Abkühlungsphase, wobei im Bauteil mit einem Temperaturgradienten von 1 bis 5 C/h abgekühlt wird, welcher z. B. durch die Formheizung bzw. eine Kühlung steuerbar ist.This is followed by a specifically controlled cooling phase, cooling in the component with a temperature gradient of 1 to 5 C / h, which, for. B. is controllable by the mold heating or cooling. Danach kann das erkaltete und erstarrte Bauteil entformt werden.The cooled and solidified component can then be removed from the mold. Beispiel 2 Bei dieser Verfahrensvariante wird das Bauteil ohne zusätzliche Wärmezufuhr in der Giessform hergestellt, so dass es nach dem normalen Ablauf der Polymerisation und der Erstarrung aus der Form entnommen wird. Anschliessend oder nach einem gewissen Zeitraum wird das Bauteil erwärmt, was z. B. in einem Temper-Ofen erfolgen kann.Example 2 In this variant of the method, the component is produced in the casting mold without additional heat so that it is removed from the mold after the normal course of polymerization and solidification. Then or after a certain period of time, the component is heated, which z. B. can be done in a tempering furnace. Erwärmungstemperatun Zeitdauer und Ablauf der kontrollierten Abkühlung können dabei entsprechend den in Beispiel 1 angegebenen Angaben erfolgen. The heating time and duration of the controlled cooling can take place according to the information given in Example 1. Durch die sogenannte Temperung des Bauteils aus Polymerbeton werden die Eigenspannungen abgebaut und es können keine bzw. nur unerheblich bleibende Massänderungen des Bauteiles bei Temperaturänderungen während dessen Verwendung entstehen. welche über den durch den sehr niedrigen Wärme-Ausdehnungskoeffizienten entstehenden Massänderungen liegen.Due to the so-called tempering of the component made of polymer concrete, the residual stresses are reduced and there can be no or only insignificant dimensional changes of the component due to temperature changes during its use. which lie above the dimensional changes resulting from the very low coefficient of thermal expansion. **WARNUNG** Ende CLMS Feld konnte Anfang DESC uberlappen**.** WARNING ** End of CLMS field could overlap beginning of DESC **.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1988009256A1 (en) * 1987-05-27 1988-12-01 Mannesmann Ag Precision clamping unit for an injection moulding machine
EP0417460A2 (en) * 1989-09-11 1991-03-20 Bosch-Siemens HausgerÀ¤te GmbH Washing machine

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