DD220257A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von hochgefuellten formkoerpern - Google Patents

Abstract

DIE ERFINDUNG BETRIFFT EIN VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR HERSTELLUNG VON FORMKOERPERN AUS THERMOPLASTISCHEM ODER DUROPLASTISCHEM WERKSTOFF MIT HOHEM FUELLSTOFFANTEIL. ZIEL UND AUFGABE DER ERFINDUNG IST ES, FORMKOERPER MIT DURCHGAENGIG HOEHEREM ANTEIL AN FESTEN FUELLSTOFFEN UND IN EINEM TECHNOLOGISCHEN ARBEITSGANG HERZUSTELLEN UND DABEI AN SICH BEKANNTE URFORMVERFAHREN ZU VERWENDEN UND EINE DAFUER GEEIGNETE VORRICHTUNG ZUR DURCHFUEHRUNG DES VERFAHRENS EINZUSCHLIESSEN. ERFINDUNGSWESENTLICH IST, DASS EINE FORMSTOFFMISCHUNG IN EIN FORMWERKZEUG GEFUELLT UND UNTER DRUCKANWENDUNG EINE WEITERE MENGE ZUGEFUEHRT WIRD UND EIN AEQUIVALENTER ANTEIL DER FORMSTOFFMISCHUNG DURCH EINE ODER MEHRERE SIEB- UND/ODER FILTERFOERMIGE OEFFNUNG(EN) DES FORMWERKZEUGES ZUM AUSTRITT GEBRACHT WERDEN, WOBEI DIE FLUESSIGEN POLYMERANTEILE AUS DEM FORMWERKZEUG ABFLIESSEN UND DIE FESTEN BESTANDTEILE IM FORMWERKZEUG SICH ANREICHERN.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern mit hohem Anteil an Füll- und/oder Zuschlagstoffen, der in einen flüssigen thermoplastischen oder duroplastischen Werkstoff eingebracht wird, aus Feststoff besteht und durch an sich bekannte Urformverfahren, wie z.B. Gießen in eine endgültige geometrische Form überführt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Derartig hergestellte Formkörper werden in der Elektrotechnik insbesondere zur Isolierung unterschiedlicher elektrischer Potentiale verwendet und erfüllen auch tragende Funktionen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Formkörper aus Kunststoffen mit hohem. Anteil an Füll- und/oder Zuschlagstoffen werden in der Elektrotechnik als Isolier- und/oder Tragekörper verwendet, finden aber auch in der Bauindustrie Anwendung.

Es sind Verfahren zur Herstellung solcher Formkörper bekannt, die vorsehen, daß Polymerlcomponenten auf eine solche Temperatur gebracht werden, daß man in sie feste, meist gemahlene Füllstoffe bis zu der Menge einrühren kann, die eine gleichmäßige Verteilung des in Teilchenstruktur vorliegenden Füllstoffes gewährleistet. Zusammen mit dem ohne oder mit Füllstoff versetzten Härter entsteht so eine verarbeitungsfähige Masse. Die Verarbeitungsfähigkeit wird im wesentlichen durch eine Grenzviskosität bestimmt, die nicht überschritten werden darf, damit bei der. Verarbeitungstemperatur und bei dem angewendeten Werkzeugfüllverfahren die geforderte Geometrie des Formkörpers fehlerfrei entsteht und die jeweils geforderten Gütemerkmale, insbesondere die Lunkerfreiheit bzw. Begrenzung der zulässigen Größe und Häufigkeit von Gasblasen eingehalten werden. Der Formstoff wird je nach Anforderung durch die eigene Schwerkraft, durch Anwendung von Druck und/oder Vakuum in das Formwerkzeug eingebracht und verbleibt in ihm mindestens so lange, bis eine solche Anhärtung erfolgt ist, daß er bei Entfernen der Werkzeughülle seine geometrische Form beibehält.

AHe bekannten Verfahren sind hinsichtlich der Höhe des Füllgrades mit festen, meist gemahlenen Materialien dadurch begrenzt, daß beim Einbringen der Formmasse in das Formwerkzeug ein genügendes Fließverhalten, hauptsächlich gekennzeichnet durch die Viskosität, gewährleistet sein muß, damit der Formstoff die durch das Werkzeug und eventuell vorhandene Einlegeteile vorgegebenen Hohlräume vollständig ausfüllt. Über diese Grenze hinaus läßt sich der Füllstoffanteil nicht mehr erhöhen. Zwar ist mit dem sogenannten Schleudergußverfahren ein Verfahren bekannt, das einen höheren Anteil an Füllstoffen gegenüber dem Gießverfahren erreichen läßt, jedoch lassen sich mit diesem Verfahren im wesentlichen nur rotationssymmetrische Teile herstellen und durch die nach außen zunehmende Drückwirkung tritt ein Schichtungseffekt auf, d. h. ein diskontinuierlicher oder kontinuierlicher Übergang zu Schichten geringerer und höherer spezifischer Dichte. In der DE-AS 1704302 ist ferner ein Verfahren beschrieben, bei dem eine Vergußmasse mit einem Füllstoffgehalt von 90 VoL-% eingesetzt wird. Derartige hohe Füllstoffgehalte bewirken jedoch eine so hohe Viskosität, daß damit Formkörper, wie sie für die Isolierung unterschiedlicher Hochspannungspotentiale benötigt werden, nicht lunkerfrei ausgefüllt werden. Nach der DE-OS 2262484 als Zusatzpatent zur DE-AS 1704302 wird die Füllung so vorgenommen, daß erst der Füllstoff in die Form eingebracht und anschließend unter Vakuum die flüssigen Harzkomponenten eingezogen werden. Wie ausgeführt, stehen die Füllstoffpartikel in direktem Kontakt zueinander. Damit ist aber das Anliegen des Isolierkörpers, nämlich lunkerfrei zu sein, nicht mehr erfüllt. Die Füllstoff partikel sind als Mahlgut mit einer Undefinierten Oberfläche ausgeschaltet. Nur wenn jedes Partikel von einer Harzschicht eingeschlossen ist, können die Anforderungen an hohe elektrische Spannungsbeanspruchungen gesichert werden. Das ist aber mit dem angegebenen Verfahren ganz offensichtlich nicht mehr gewährleistet. , ^

Ziel der Erfindung ι

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Formkörpern aus thermo-oder duroplastischem Werkstoff anzugeben, wonach Formkörper mit einem wesentlich höheren Anteil an Füll- und/oder Zuschlagstoffen versehen werden können und gleichzeitig ökonomische Aspekte Berücksichtigung finden.

Darlegung des Wesens der Erfindung ,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern mit hohem Füllstoffariteil, der in einen flüssigen thermoplastischen oder duroplastischen Werkstoff eingebracht und mit an sich bekannten Urformverfahren, wie z.B. Gießen in ein Formwerkzeug, in die endgültige geometrische Form überführt wird, derart auszugestalten, daß

- S- £.ΌΙ

Formkörper obengenannter Art durchgängig einen wesentlich höheren Anteil an festen Füll- bzw. Zuschlagstoffen aufweisen als herkömmliche, technologisch in einem Arbeitsgang hergestellt werden können, sowie die Bereitstellung einer Vorrichtung

zur Durchführung_des^Verfahrens, bestehend aus einem Formwerkzeug, einzuschließen. _ _ ..'

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die in den Kennzeichen der Ansprüche angegebenen Merkmale zur Anwendung kommen, wobei in diesem Zusammenhang erfindungswesentlich ist, daß Teile der Wand des Formwerkzeuges und/oder von Einiegeteilen als Sieb und/oder Filter ausgebildet sind, durch die zwar die flüssigen Polymeranteile, die mehr oder weniger und in Abhängigkeit von der Porengröße der Filtrieranordnung mit Feststoffpartikeln behaftet sind, ungehindert durchgelassen, die festen Bestandteile des Füll- und/oder Zuschlagstoffes in gewünschter Korngröße zurückgehalten werden. .

Während des Füllvorganges treten flüssige Polymeranteile aus dem eingefüllten Gemisch heraus und der Freiraum wird durch eine gegenüber dem bisherigen Verfahren erhöhte Menge an mit Füll- und/oder Zuschlagstoffen versehenen Formstoff aufgefüllt. Dadurch bleibt die für die Füllung des Werkzeuges notwendige Fließfähigkeit der Formstoffmasse bei der Verarbeitungstemperatur erhalten, der Anteil von Füll- und/oder Zuschlagstoffen wird jedoch höher. Der im austretenden flüssigen Polymer enthaltene Härter- und eventuell Beschleunigeranteil wird, wenn der rückgeführte Masseanteil groß ist, bei der Einmischung von härtenden bzw. beschleunigenden Komponenten für eine neue Formstoffmischung berücksichtigt. Je nach Einfüllverfahren und geometrischer Form des späteren Formkörpers und des dazu gehörenden Formwerkzeuges wird der Austritt der Fiüssigkeitskomponente durch das Sieb und/oder Filter durch die Schwerkraft der Flüssigkeit selbst, durch Druckanwendung, entweder äußeren Druck auf den flüssigen Formstoff oder durch Unterdruck an der Austrittsste|le erreicht oder verstärkt. Der Anwendung von Druck über der Einfüllstelle oder einer anderen geeigneten Stelle der Wandung kommt entgegen, daß sich die Einfüllmasse ähnlich einer inkompressiblen Flüssigkeit verhält. ,

Erfindungsgemäß hergestellte Formkörper haben vorteilhaft einen höheren Füllstoffanteil, ohne daß dadurch die Ausfüllung der durch das Formwerkzeug und die Einlegeteile geometrisch bedingten Formen technologisch beeinträchtigt wird. Formteile dieser Art sind auch ökonomisch günstiger, weil jede Erhöhung des Anteils an billigen Füllstoffen eine Verringerung der Kosten des Formteils bewirkt.

In verschiedenen Fällen werden durch den erhöhten Füllstoffanteil auch verbesserte Eigenschaften erreicht, wie es z. B. bei der Beständigkeit der Oberfläche des Formkörpers gegen äußere Einflüsse, von der Feuchtigkeit über Verschmutzung bis zum Lichtbogen der Fall sein kann. ·

Um vorteilhaft solche Eigenschaften des Formkörpers zu erreichen, werden an den gewünschten Stellen besonders hoher Beständigkeit die Teile der Grenzfläche zwischen Werkzeug und Formstoff mit Sieben und/oder Filtern versehen.

Ausführungsbeispiel .

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigt die Figur die Gießform eines Stützers. ,

Ein Formwerkzeug 1, hier die Gießform eines Stützers, wird auf an sich bekannte Weise mit einem so weit gemagerten Gießharz

gefüllt, daß die Viskosität gerade noch eine einwandfreie Ausfüllung des Werkzeuges ermöglicht. . j .-'- "

Das Formvolumen ist um ein definiertes Zusatzvolumen 2 zunächst vergrößert. Der Füllstoffanteil der Gießharzmischung beträgt z. B. 50%. Das Verarbeiten von Gießharzmischungen mit höheren Füllstoffgehalten führt zu gießtechnischen Schwierigkeiten und vergrößert die Gefahr der Anwesenheit von Lufteinschlüssen.

Nach der Füllung der Form wird das zusätzliche Gießharzvolumen langsam in die Form gedrückt. Dabei fließt Reinharz durch eine Filteranordnung: Filter 3, Sieb 4, z. B. eine Glasfritte, ab. Es wird in einer gekühlten Vorlage aufgefangen und damit die Härtungsreaktion gestoppt.

Durch das Einbringen des zusätzlichen definierten Gießharzvolumens erhöht sich der Füllstoffanteil im Formvolumen um einen bestimmten Wert, der sich einfach erfrechnen läßt. Wenn bei dem obengenannten Füllstoffanteil von 50% z. B. 20% des vorhandenen Volumens des Formkörpers nachgedrückt werden, erhält man einen Formkörper mit 60% Füllstoffanteil.

Nach Abschluß dieses Vorganges wird die Filteranordnung entfernt und zwecks Wiederverwendung mit einem Lösungsmittel gereinigt.

Das abgeflossene Reinharz wird nach entsprechender Vorratshaltung (Kühlhaltung) einer neuen Gießharzmischung beigegeben.

Die Filteranordnung 3; 4 ist nicht an eine Formfläche gebunden. Es ist ebenso möglich, Seitenflächen oder Einlegeteile 5 für den Austritt des flüssigen Harzes zu nutzen und damit Flächenteile auszuwählen, in deren Umgebung der etwas höhere Füllstoffgehalt zur Ausbildung besonderer Eigenschaften genutztwerden kann, z.B. zum Erreichen höherer mechanischer Festigkeit oder einer geringeren Beeinflussung des Isolierteiles durch Umgebungseinflüsse.

Claims (3)

Erfindungsansprüche: '

1. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern mit hohem Füllstoffanteil, der in einen flüssigen thermoplastischen oder duroplastischen Werkstoff eingebracht und durch an sich bekannte Urformverfahren, wie z.B. Gießen in ein Formwerkzeug, in eine endgültige geometrische Form überführt wird, gekennzeichnet dadurch, daß eine Formstoffmischung mit einem Füllstoffanteil bis an die Grenze der für die Ausfüllung des Werkzeuges notwendigen Fließfähigkeit gemagert und danach in ein Formwerkzeug gefüllt wird und anschließend nach Füllen der Form unter Druckanwendung ein weiterer Zusatz einer definierten Menge der gemagerten Formstoffmischung erfolgt, wobei ein äquivalenter Anteil der Formstoffmischung durch eine oder mehrere sieb- und/oder filterartige Öffnung(en) des Formwerzeüges austritt und sich dabei in zurückbleibende feste Bestandteile, bestehend aus Füllstoffen und/oder Zuschlagstoffen, sowie in flüssige Polymerantei'e trennt und die flüssigen Polymeranteile aus dem Formwerkzeug abfließen, gekühlt und einer neuen Formstoffmischung zugegeben werden und der Formkörper nach dem Anhalten in bekannter Weise aus der Werkzeugform entfernt wird.

2. Verfahren nach Punkt 1 ,gekennzeichnet dadurch, daß die flüssigen Polymeranteile des Formwerkstoffes allein durch ihre natürliche Schwerkraft durch das Sieb und/oder Filter und aus der Werkzeugform zum Abfließen gebracht werden oder durch Druckaufwendungen eine Beschleunigung erfahren.¹

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1 und 2, bestehend aus einem an sich bekannten.Formwerkzeug für Urformverfahren, gekennzeichnet dadurch, daß Teile der Wand des Formwerkzeuges (1) und/oder von hohlen Einlegeteilen (5) als Sieb (4) und/oder Filter (3) ausgebildet sind, die Sieb^ und/oder Filteranordnungen nicht an eine bestimmte Formfläche gebunden sind und in jedem Falle eine Anreicherung von Füll- und/oder Zuschlagstoffen irh Formkörper gewährleisten. ~

Hierzu 1 Seite Zeichnung '