DE102006046926A1 - Method of molding hardening masses using microwave heating, sets up temperature gradient decreasing from inner- to outer zones of material in mold - Google Patents

Method of molding hardening masses using microwave heating, sets up temperature gradient decreasing from inner- to outer zones of material in mold Download PDF

Info

Publication number
DE102006046926A1
DE102006046926A1 DE200610046926 DE102006046926A DE102006046926A1 DE 102006046926 A1 DE102006046926 A1 DE 102006046926A1 DE 200610046926 DE200610046926 DE 200610046926 DE 102006046926 A DE102006046926 A DE 102006046926A DE 102006046926 A1 DE102006046926 A1 DE 102006046926A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
radiation
frequency radiation
molding
mold
microwave
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.)
Withdrawn
Application number
DE200610046926
Other languages
German (de)
Inventor
Uwe Dr. Weinzierl
Michael Dipl.-Chem. Weinholdt
Klaus D. Prof. Dr. Jandt
Jörg Priv.-Doz. Dr. habil. Bossert
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.)
Friedrich Schiller Universtaet Jena FSU
Original Assignee
Friedrich Schiller Universtaet Jena FSU
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 Friedrich Schiller Universtaet Jena FSU filed Critical Friedrich Schiller Universtaet Jena FSU
Priority to DE200610046926 priority Critical patent/DE102006046926A1/en
Publication of DE102006046926A1 publication Critical patent/DE102006046926A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/32—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C43/54—Compensating volume change, e.g. retraction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/32—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C43/52—Heating or cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
    • B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
    • B29C35/08—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation
    • B29C35/0805—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation
    • B29C2035/0855—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation using microwave
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/02—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C43/021—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of definite length, i.e. discrete articles characterised by the shape of the surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING 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
    • B29K2101/00—Use of unspecified macromolecular compounds as moulding material
    • B29K2101/10—Thermosetting resins

Landscapes

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

Abstract

In the molding mass (5) contained in the mold (1a, 1b, 2a, 2b), a controller (9) determines the duration, location and/or intensity of high frequency radiation, to set up a temperature gradient. This decreases from the interior of the mass, to the outer edge regions. Additional molding mass is introduced during the outward progression of hardening. It is injected into the still-fluid outer regions. The high frequency radiation is at a wavelength of 1-1000 mm. It is at a constant or variable wavelength. The mass inside, is subjected to microwave radiation by distributed sources (8) integrated into the mold. To set up the temperature gradient, they are controlled individually or in groups. An injection unit (3, 4) and an injection channel (6) introduce additional molding mass during hardening, into the outer, still-fluid regions. Screening prevents microwaves from reaching the exterior. An independent claim IS INCLUDED FOR corresponding equipment.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur hochgenauen Herstellung von Formteilen aus härtbaren Formmassen, auch als Reaktivharze, duromere Formmassen oder Duroplaste bezeichnet, wie z. B. Epoxidharze, ungesättigte Polyesterharze, Polyurethane, Phenolharze, Vinyesterharze und andere, wobei die Formmassen unter Druck sowie Einwirkung von Hochfrequenzstrahlung, insbesondere Mikrowellenstrahlung, aushärten.The The invention relates to a method and a device for highly accurate Production of moldings from hardenable Molding compounds, also as reactive resins, duromer molding compounds or thermosets referred to as As epoxy resins, unsaturated polyester resins, polyurethanes, Phenolic resins, vinylester resins and others, the molding materials being Pressure and exposure to high-frequency radiation, in particular microwave radiation, Harden.

Die Formmassen können auch durch verschiedenste Zusatzstoffe und Additive modifiziert sein. Hierzu zählen vor allem Füllstoffe, wie Kreide (gemahlen oder gefällt) und Quarzmehl, welche insbesondere die mechanischen Eigenschaften der Formteile verändern. Es können aber auch spezielle Füllstoffe eingesetzt werden, die sich auf die elektromagnetischen Eigenschaften der Materialien auswirken, beispielsweise Ferrite, Ruße, Graphit, Metallpulver oder -fasern. Bei den Füllstoffen kann es sich ebenfalls um elektrisch aktive oder inaktive Verstärkungsfasern, wie Glasfasern oder Kohlefasern, handeln. Auch Gase, wie Luft, oder Flüssigkeiten, wie z. B. andere geschmolzenen Polymere, können als Zusatzstoffe eingesetzt werden. Die Verarbeitung dieser Werkstoffe zu einem Formteil erfolgt in einem Werkzeug. Das Werkzeug besteht aus mindestens zwei, die Formteilgeometrie wiedergebenden, Bauteilen, wobei mindestens eines der Werkzeugteile steif ausgeführt ist.The Molding compounds can also be modified by a variety of additives and additives. Which includes especially fillers, like chalk (ground or felled) and quartz powder, which in particular the mechanical properties change the moldings. It can but also special fillers be used, referring to the electromagnetic properties materials, such as ferrites, carbon blacks, graphite, Metal powder or fibers. The fillers may as well electrically active or inactive reinforcing fibers, such as glass fibers or carbon fibers, act. Also gases, like air, or liquids, such as B. other molten polymers can be used as additives become. The processing of these materials to a molding takes place in a tool. The tool consists of at least two, the Part geometry reproducing, components, wherein at least one the tool parts stiff is.

Eines der Probleme, das bei der Verarbeitung von Duromeren gelöst werden muss, ist die Schwindung.One the problems that are solved in the processing of thermosets must, is the shrinkage.

Die Gesamtvolumenschwindung beruht auf der Differenz der Dichten der Ausgangsstoffe und denen der Reaktionsprodukte. Die Dichte der Reaktionsprodukte (des ausgehärteten Harzes) ist im Allgemeinen höher als die der eingesetzten Flüssigkunststoffe. Die Gesamtvolumenschwindung setzt sich zusammen aus der Härtungs- und Abkühlungsschwindung (DIN EN ISO 3521, 1999). Genauer dargestellt, setzt sich die Gesamtvolumenschwindung aus den Beiträgen der thermischen Volumenexpansion der Aufheizphase, der Reaktions schwindung während der Härtung und der thermischen Volumenkontraktion der Abkühlphase zusammen ( M. Shimbo, M. Ochi, Y. Shigeta, J. Appl. Polym. Sci. 26, 1981, 2123 ).The total volume shrinkage is based on the difference in the densities of the starting materials and those of the reaction products. The density of the reaction products (the cured resin) is generally higher than that of the liquid plastics used. The total volume shrinkage is composed of shrinkage and cooling (DIN EN ISO 3521, 1999). More specifically, the total volume shrinkage is composed of the contributions of the thermal volume expansion of the heating phase, the reaction shrinkage during curing and the thermal volume contraction of the cooling phase ( M. Shimbo, M. Ochi, Y. Shigeta, J. Appl. Polym. Sci. 26, 1981, 2123 ).

Zur Herstellung von Formteilen aus Duromeren bzw. gefüllten oder auch faserverstärkten Harzen gibt es eine große Anzahl verschiedener Verfahren ( K. Oberbach, E. Baur, S. Brinkmann, F. Pabst, Saechtling Kunststoff Taschenbuch, Hanser Fachbuchverlag, 2004 ). In diesen Verfahren finden sich jedoch grundlegende Prozessschritte immer wieder. In ein formgebendes Werkzeug werden Füllstoffe und Harz eingebracht. Dies kann manuell, maschinell oder automatisiert erfolgen. Das Werkzeug hat zumindest eine konturgebende Oberfläche, die wiederum mindestens eine Oberfläche des herzustellenden Formteils abformt.For the production of molded parts from thermosets or filled or fiber-reinforced resins, there are a large number of different processes ( K. Oberbach, E. Baur, S. Brinkmann, F. Pabst, Saechtling Plastic Paperback, Hanser Fachbuchverlag, 2004 ). In these processes, however, fundamental process steps are found again and again. In a forming tool fillers and resin are introduced. This can be done manually, mechanically or automatically. The tool has at least one contouring surface, which in turn molds at least one surface of the molded part to be produced.

Sofern mehrere gegeneinander bewegliche Werkzeugteile vorhanden sind und wenn das Material nicht aus dem Werkzeug zurückfließen kann, d. h. wenn der Anguss verschlossen (versiegelt) ist, z. B. durch erstarrtes Harz oder durch Verschlussmechanismen), kann auf die Formmasse während der Polymerisation durch Relativbewegung der Werkzeugteile gegeneinander ein Druck aufgebracht werden. In diesem Fall werden die Werkzeugteile der Schwindung des Materials nachgeführt und die Schwindung wird indirekt kompensiert. Sie muss bei der Auslegung der Werkzeuge als Aufmaß berücksichtigt werden. Dieses Prinzip wird beim Spritzpressen oder beim Vakuumsackverfahren angewendet. Bei anderen Verfahren (Vakuuminjektionsverfahren, Resin Tranfer Moulding) wird solange wie möglich Harz in die Form nachgedrückt. Die Zuhaltekräfte des Werkzeuges dienen in dieser Phase dazu, die Werkzugteile auf einen konstanten Abstand zu halten, der die Dicke des Formteils bestimmen soll. Solange noch fließfähiges Harz während des Härtungsprozesses in die Kavität nachfließen kann, wird die Schwindung, die bei der chemischen Reaktion auftritt, kompensiert.Provided several mutually movable tool parts are present and if the material can not flow back out of the tool, d. H. if the sprue closed (sealed), z. B. by solidified resin or by closure mechanisms), can be applied to the molding compound during the Polymerization by relative movement of the tool parts against each other to apply a pressure. In this case, the tool parts the shrinkage of the material tracked and the shrinkage is indirectly compensated. It must be considered when designing the tools Oversize taken into account become. This principle is used in transfer molding or in the vacuum bag process applied. In other methods (vacuum injection method, resin transfer Molding) will last as long as possible Resin pressed into the mold. The locking forces of the tool serve in this phase, the Werkzugteile on Keep a constant distance, the thickness of the molding to determine. As long as still flowable resin during the curing into the cavity flow back can, the shrinkage that occurs in the chemical reaction, compensated.

Diese Vorgehensweise unter Anwendung von Nachdruck ist die verbreitetste Methode, um die Verarbeitungsschwindung zu kompensieren. In Ihrer Funktion ist sie jedoch durch die Notwendigkeit der Verfügbarkeit von fließfähigem Material begrenzt. Der Nachdruck verhindert die Schwindung bis zu einem Zeitpunkt nach welchem kein Material mehr in die Form nachgedrückt werden kann. Wenn die Formmasse in Anguss erstarrt (nicht mehr fließfähig ist, Siegelpunkt), kann der Nachdruck nichts mehr bewirken. Um den Anguss offen, d. h. das darin befindliche Material fließfähig, zu halten, kann derselbe gekühlt werden ( US 3,591,897 ). Am Prozessende muss natürlich immer noch dafür gesorgt werden, dass das Formteil bis in alle Randbereiche hinein ausgehärtet wird. Dies bedeutet allerdings einen erhöhten apparativen Aufwand durch Integration und Steuerung von Heizung und Kühlung in diesen Werkzeugbereich.This reprinting approach is the most common way to compensate for processing shrinkage. In its function, however, it is limited by the need for the availability of flowable material. The reprint prevents the shrinkage until a time after which no material can be pressed into the mold. If the molding compound solidifies in sprue (is no longer flowable, seal point), the reprint can not do anything more. In order to keep the sprue open, ie to keep the material flowing in it, it can be cooled ( US 3,591,897 ). At the end of the process, of course, care must still be taken to harden the molded part into all marginal areas. However, this means an increased expenditure on equipment through integration and control of heating and cooling in this tool area.

Problematisch ist darüber hinaus, dass bei den herkömmlichen Verfahren auch dann, wenn der Anguss noch offen ist, der Fließquerschnitt während der Härtung immer kleiner wird, und somit in angussfernen Bereichen die Schwindungskompensation naturgemäß geringer ausfallt.Problematic is about it addition, that in the conventional Method even if the gate is still open, the flow cross-section during the hardening becomes ever smaller, and thus in off-axis areas, the shrinkage compensation naturally lower precipitates.

Bei allen Verfahren erfolgt die Polymerisation und damit der Viskositätsanstieg, die Verfestigung des Materials, natürlich im Bereich höherer Temperatur schneller als im kälteren Bereich. Herkömmliche Verfahren bringen die notwendige Wärmeenergie durch Wärmeleitung und/oder Konvektion zum Harz. Die bedeutet wiederum, dass der Formkörper von außen nach innen polymerisiert. Dies begrenzt die Wirksamkeit der Schwindungskompensation insbesondere bei Prozessen, die eine Relativbewegung der Werkzeugteile zueinander ausnutzen.In all processes, the polymerization and thus the increase in viscosity, the solidification of the material, naturally faster in the higher temperature range than in the colder range. Conventional methods bring the necessary heat energy by heat conduction and / or convection to the resin. This in turn means that the shaped body polymerizes from the outside to the inside. This limits the effectiveness of shrinkage compensation, especially in processes that exploit a relative movement of the tool parts to each other.

Aus der Literatur sind verschiedene Vorrichtungen bekannt mit Hilfe derer Reaktivharze durch Erwärmung im Mikrowellenfeld ausgehärtet werden können (z. B. EP 0347299 A1 und CN 1,548,287 ). Sie beschreiben Vorrichtungen bei denen sich ein mikrowellentransparentes oder nur gering mikrowellenabsorbierendes Werkzeug zwischen zwei Pressenstempeln befindet. Die Mikrowellenenergie wird aus den entsprechenden Quellen direkt oder über Wellenleiter in das Harzverarbeitungswerkzeug eingekoppelt. Das Werkzeug wird zum Schutz der Umgebung mikrowellendicht eingekapselt. Diese Vorgehensweise hat zwei wesentliche Nachteile. Einerseits erlaubt die dichte Einhausung keine direkte Zuführung von Reaktivharz in die Form, somit kann die Schwindung nur indirekt durch die Nachführung der Werkzughälften und nicht durch Nachdruck von Harz durch den Anguss kompensiert werden. Andererseits bedingt die Integration der Mikrowellenquellen an den Werkzeugen eine eingeschränkte Flexibilität bei der Fertigung verschiedener Teile, da die Werkzeuge für verschiedene Teile immer wieder neu mit den Mikrowellenquellen ausgerüstet werden müssen.Various devices are known from the literature with the help of which reactive resins can be cured by heating in the microwave field (eg. EP 0347299 A1 and CN 1,548,287 ). They describe devices in which a microwave-transparent or only slightly microwave-absorbing tool is located between two press dies. The microwave energy is coupled from the respective sources directly or via waveguides in the resin processing tool. The tool is encapsulated microwave-tight to protect the environment. This approach has two major disadvantages. On the one hand, the tight enclosure does not allow direct supply of reactive resin into the mold, thus shrinkage can be compensated only indirectly by tracking the mold halves and not by repressing resin through the gate. On the other hand, the integration of the microwave sources on the tools requires limited flexibility in the production of various parts, since the tools for different parts must be re-equipped with the microwave sources again and again.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Abformgenauigkeit bei der Aushärtung der Formmassen zu verbessern.task The invention is the molding accuracy in the curing of the Improve molding compounds.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst, indem durch eine zeitlich, räumlich und/oder in der Intensität gesteuerte Hochfrequenzstrahlung ein vom Innenbereich der härtbaren Formmasse zu deren Randgebiet abnehmender Temperaturgradient erzeugt wird und während des Härtungsvorgangs zusätzliche Formmasse in den noch fließfähigen äußeren Aushärtungsbereich eingebracht wird.According to the invention this Task solved by through a temporal, spatial and / or in intensity controlled high-frequency radiation from the interior of the curable Molding composition to the edge region of decreasing temperature gradient generated will and during the curing process additional Molding material in the still flowable outer curing area is introduced.

Auf diese Weise erfolgt die Aushärtung im Gegensatz zum bekannten Stand der Technik nicht von den Abformflächen nach innen, sondern umgekehrt vom Innern der Formmasse hin zu den Abformflächen, so dass der innere Kern der Formmasse, gesteuert durch die Hochfrequenzstrahlung, zuerst aushärtet. Die während des Prozesses noch zusätzlich eingebrachte Formmasse wird, da der Kern der Formmasse bereits hinreichend ausgehärtet ist, durch den vorhandenen Abformdruck des Werkzeugs in den noch fließfähigen äußeren Bereich der Formmasse gepresst, wodurch dort der eingangs beschriebene und durch die Aushärtung (Polymerisation) der Formmasse entstehende Volumenschwund kompensiert wird. Die Kompensation des Volumenschwundes im Randbereich der Formmasse führt zu einer Verbesserung der Oberflächenqualität der abgeformten Objekte und somit zur Erhöhung der Abformgenauigkeit.On this way, the curing takes place in contrast to the known state of the art, not from the impression surfaces inside, but vice versa from the interior of the molding compound to the molding surfaces, so that the inner core of the molding compound, controlled by the high-frequency radiation, first hardens. The while additionally added to the process Molding composition is, since the core of the molding material is already sufficiently cured by the existing impression pressure of the tool in the still flowable outer area pressed the molding material, which there the initially described and through the curing (Polymerization) of the molding compound resulting volume shrinkage compensated becomes. The compensation of the volume shrinkage in the edge region of the molding compound leads to a Improvement of the surface quality of the molded Objects and thus to increase the impression accuracy.

Bei einem Formwerkzeug, bei welchem die Formmasse zwischen die relativ zueinander bewegbaren Werkzeugteile eingebracht sowie zur Abformung unter Druck sowie Einwirkung von Hochfrequenzstrahlung, insbesondere Mikrowellenstrahlung, ausgehärtet wird, sind zu diesem Zweck, vorzugsweise unmittelbar in die Werkzeugteile integriert, über den Aushärtungsbereich der Formmasse verteilt mehrere Hochfrequenzstrahlungsquellen, angeordnet, welche zum Zweck des besagten abnehmenden Temperaturgradienten vom Innenbereich zwischen den Abformflächen der härtbaren Formmasse zu deren Randgebiet einzeln und/oder gruppenweise in ihrer Strahlungswirkung (zeitlich, räumlich und/oder in ihrer Strahlungsintensität) auf die härtbare Formmasse getrennt steuerbar sind. Die Steuerung kann kontinuierlich oder in Stufen erfolgen.at a mold in which the molding material between the relative introduced to each other movable tool parts and for impression under pressure and exposure to radio frequency radiation, in particular Microwave radiation, cured is, are for this purpose, preferably directly into the tool parts integrated, over the curing area the molding compound distributes several high-frequency radiation sources, arranged which for the purpose of said decreasing temperature gradient of Interior between the molding surfaces of the curable molding material to the Peripheral area individually and / or in groups in their radiation effect (temporally, spatially and / or in their radiation intensity) on the hardenable Molding compound are controlled separately. The control can be continuous or in stages.

Des Weiteren sind Mittel, beispielsweise druckbeaufschlagte Vorratsbehälter, vorhanden, um während der Aushärtung der zwischen den Werkzeugteilen verpressten Formmasse zusätzliche Formmasse in den noch fließfähigen äußeren Aushärtungsbereich einzubringen.Of Furthermore, there are means, for example pressurized storage containers, around during the curing the compressed between the tool parts molding compound additional molding material in the still flowable outer curing area contribute.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.The Invention will be described below with reference to an illustrated in the drawing embodiment be explained in more detail.

Die Figur zeigt eine mikrowellenbeheizte Vorrichtung zur Polymerisation von duromeren Formmassen, bestehend aus einer an sich bekannten Presse mit einer oberen. Presseeinheit 1a sowie einer unteren Presseeinheit 1b. Obere und untere Presseneinheit 1a, 1b bilden einen Arbeitsraum aus, dessen Höhe im geschlossenen Zustand durch die Höhe des darin befindlichen mikrowellentransparenten Werkzeuges (obere Werkzeughälfte 2a und untere Werkzeughälfte 2b) bestimmt wird. Mittels einer mikrowellendichten Injektionseinrichtung 3 wird die in einem Vorratsbehälter 4 der Injektionseinrichtung 3 befindliche duromere Formmasse 5 über einen Anguss 6 zum Verpressen in den Raum zwischen den Abformflächen der durch korrespondierende Hubelemente 7a bzw. 7b vertikal gegeneinander verschiebbaren Werkzeughälften 2a und 2b eingefüllt.The figure shows a microwave-heated device for the polymerization of thermosetting molding compositions, consisting of a known press with an upper. press unit 1a and a lower press unit 1b , Upper and lower press unit 1a . 1b form a working space whose height in the closed state by the height of the therein microwave-transparent tool (upper mold half 2a and lower mold half 2 B ) is determined. By means of a microwave-tight injection device 3 is the in a storage container 4 the injection device 3 located thermosetting molding material 5 over a sprue 6 for pressing into the space between the molding surfaces of the corresponding lifting elements 7a respectively. 7b vertically mutually displaceable tool halves 2a and 2 B filled.

Mit der Vorrichtung können Zuhaltekräfte übertragen werden, die genügend hoch sind, um einer Injektion der duromeren Formmasse 5 unter Druck durch den Anguss 6 in das geschlossene Werkzeug (zusammengepresste Werkzeughälften 2a und 2b) zu widerstehen. Dieser Druck kann als Nachdruck über die gesamte Zeitdauer der Verarbeitung aufrechterhalten werden. Die Grundprinzipien der Harzinjektion sind aus der Fachliteratur als Resin Tranfer Moulding bekannt ( K. Oberbach, E. Baur, S. Brinkmann, F. Pabst, Saechtling Kunststoff Taschenbuch, Hanser Fachbuchverlag, 2004 ).With the device locking forces can be transmitted, which are sufficiently high, to an injection of thermosetting molding material 5 under pressure through the sprue 6 into the closed tool (compressed tool halves 2a and 2 B ) to resist. This print can be as Be maintained over the entire duration of the processing. The basic principles of resin injection are known from the literature as Resin Tranfer Molding ( K. Oberbach, E. Baur, S. Brinkmann, F. Pabst, Saechtling Plastic Paperback, Hanser Fachbuchverlag, 2004 ).

In die obere und untere Presseneinheit 1a, 1b sind um das Werkzeug (Werkzeughälften 2a und 2b Mikrowellenstrahler 8 (Magnetrone) integriert. Weitere Magnetrone können seitlich in den Pressenaufbau integriert sein. Die Mikrowellenstrahlung kann dabei direkt oder über (aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht explizit dargestellte) Hohleiter in das Innere des Werkzeug-Arbeitsraumes der Werkzeughälften 2a und 2b geleitet werden. Die einzelnen Mirowellenstrahler sind dabei so ausgelegt, dass sie einzeln oder in Gruppen (Cluster) in ihrer Leistung zeitabhängig geregelt werden können. Auf diese Art ist es möglich, in einzelnen Kompartimenten des Werkzeug-Arbeitsraumes zeitlich und räumlich unterschiedliche Mikrowellenleistungen einzustrahlen und damit die im mikrowellentransparenten (bzw. lediglich gering mikrowellenabsorbierenden) Werkzeug befindliche duromere Formmasse über eine Stromversorgungs-/Steuereinheit 9 zeitlich und räumlich definiert steuerbaren Energieeinstrahlungen auszusetzen.In the upper and lower press unit 1a . 1b are around the tool (tool halves 2a and 2 B microwave radiators 8th Integrated (magnetrons). Further magnetrons can be integrated laterally in the press structure. The microwave radiation can be directly or via (for reasons of clarity not explicitly shown) hollow conductor in the interior of the tool-working space of the tool halves 2a and 2 B be directed. The individual Mirowellenstrahler are designed so that they can be controlled individually or in groups (clusters) in their performance time-dependent. In this way, it is possible to irradiate different microwave powers temporally and spatially in individual compartments of the tool working space, and thus the thermosetting molding compound located in the microwave-transparent (or only slightly microwave-absorbing) tool via a power supply / control unit 9 temporally and spatially defined to suspend controllable energy inputs.

Infolge der Strahlungsenergie der Mikrowellenstrahler 8 härtet die in das Werkzeug zwischen die Abformflächen der Werkzeughälften 2a und 2b verfüllte und dort verpresste duromere Formmasse 5 aus. Erfindungsgemäß wird durch die besagte und über die Stromversorgungs-/Steuereinheit 9 zeitlich, räumlich und/oder in der Intensität gesteuerte Mikrowellenstrahlung ein vom Innenbereich der härtbaren duromeren Formmasse 5 zu deren Randgebiet abnehmender Temperaturgradient erzeugt, so dass die Formmasse in ihrem Innern stärker aushärtet und sich damit schneller verfestigt als in den an die Abformflächen der Werkzeughälften 2a und 2b grenzenden Randgebieten. Während dieser Aushärtung im Kernbereich der Formmasse wird zusätzliche duromere Formmasse 5 von der Injektionseinrichtung 3 über den Anguss 6 in die in den Aushärtungsbereich der Formmasse 5 eingefüllt. Diese wird, da der Kern der Formmasse bereits hinreichend ausgehärtet ist, durch den vorhandenen Abformdruck des Werkzeugs in den noch fließfähigen äußeren Bereich der Formmasse gepresst, wodurch dort der durch die Aushärtung (Polymerisation) der Formmasse entstehende Volumenschwund kompensiert wird. Die Volumenschwund-Kompensation führt zu einer Verbesserung der Oberflächenqualität der abgeformten Objekte und somit zur Erhöhung der Abformgenauigkeit. Eine Mikrowellenabschirmung 10 um die gesamte Presse herum verhindert, das die zur Aushärtung der duromeren Formmasse 5 eingesetzte Strahlung der Mikrowellenstrahler 8 nach außen dringt.As a result of the radiant energy of the microwave radiators 8th hardens the tool into the mold between the mold surfaces of the mold halves 2a and 2 B filled and pressed there duromere molding compound 5 out. According to the invention by the said and the power supply / control unit 9 temporally, spatially and / or intensity-controlled microwave radiation from the interior of the curable thermosetting molding composition 5 produced to the edge region decreasing temperature gradient, so that the molding compound hardens harder in its interior and thus solidifies faster than in the molding surfaces of the mold halves 2a and 2 B bordering areas. During this curing in the core of the molding compound is additional thermosetting molding compound 5 from the injection device 3 over the sprue 6 in the in the curing of the molding material 5 filled. This is, since the core of the molding material is already sufficiently cured, pressed by the existing impression pressure of the tool in the still flowable outer region of the molding material, whereby there is compensated by the curing (polymerization) of the molding material resulting volume shrinkage. The volume shrinkage compensation leads to an improvement in the surface quality of the molded objects and thus to increase the accuracy of the impression. A microwave shield 10 around the entire press prevents the curing of the thermosetting molding compound 5 used radiation of the microwave radiator 8th penetrates to the outside.

1a1a
obere Presseeinheitupper press unit
1b1b
untere Presseeinheitlower press unit
2a2a
obere Werkzeughälfteupper tool half
2b2 B
untere Werkzeughälftelower tool half
33
Injektionseinrichtunginjection device
44
Vorratsbehälterreservoir
55
duromere Formmassethermoset molding compound
66
Angusssprue
7a7a
oberes Hubelementupper lifting
7b7b
unteres Hubelementlower lifting
88th
Mikrowellenstrahlermicrowave radiators
99
Stromversorgungs-/SteuereinheitPower / control unit
1010
Mikrowellenabschirmungmicrowave shield

Claims (13)

Verfahren zur hochgenauen Herstellung von Formteilen aus härtbaren Formmassen, bei dem die Formasse zur Abformung unter Druck sowie Einwirkung von Hochfrequenzstrahlung, insbesondere Mikrowellenstrahlung, aushärtet und zur Kompensation von Volumenschwindung bei der Aushärtung zusätzliche Formmasse in die Kavität nachgedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine zeitlich, räumlich und/oder in der Intensität gesteuerte Hochfrequenzstrahlung ein vom Innenbereich der härtbaren Formmasse zu deren Randgebiet abnehmender Temperaturgradient erzeugt wird und dass die zusätzliche Formmasse während des von innen nach außen bewirkten Aushärtungsvorgangs in den noch fließfähigen äußeren Aushärtungsbereich eingebracht wird.Process for the high-precision production of moldings from curable molding compositions, in which the molding composition for impression under pressure and exposure to high frequency radiation, in particular microwave radiation, hardens and is forced to compensate for volume shrinkage during curing additional molding material in the cavity, characterized in that by a temporal , spatially and / or intensity-controlled high-frequency radiation is generated from the inner region of the curable molding composition to the edge region decreasing temperature gradient and that the additional molding compound is introduced during the caused from inside to outside curing in the still flowable outer curing area. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenzstrahlung zeitlich und/oder räumlich und/oder in ihrer Strahlungsintensität gesteuert wird.Method according to claim 1, characterized in that the high-frequency radiation in time and / or spatially and / or controlled in their radiation intensity. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Hochfrequenzstrahlung Mikrowellenstrahlung, vorzugsweise im Wellenlängenbereich von 1 mm bis 1000 mm, Verwendung finden.Method according to claim 1, characterized in that as high-frequency radiation microwave radiation, preferably in the wavelength range from 1 mm to 1000 mm, find use. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenzstrahlung eine konstante Wellenlänge aufweist.Method according to claim 1, characterized in that the high frequency radiation is a constant wavelength having. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenzstrahlung eine variable Wellenlänge aufweist.Method according to claim 1, characterized in that the high frequency radiation is a variable wavelength having. Vorrichtung zur hochgenauen Herstellung von Formteilen aus härtbaren Formmassen in einem mehrteiligen Formwerkzeug, bei welcher die Formmasse zwischen Abformflächen der relativ zueinander bewegbaren Werkzeugteile eingebracht sowie zur Abformung unter Druck sowie Einwirkung von Hochfrequenzstrahlung, insbesondere Mikrowellenstrahlung, ausgehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Formwerkzeug (1a, 1b, 2a, 2b) über den Aushärtungsbereich der Formmasse (5) verteilt mehrere Hochfrequenzstrahlungs quellen (8), angeordnet sind, welche zum Zweck eines abnehmenden Temperaturgradienten vom Innenbereich der härtbaren Formmasse zu deren Randgebiet einzeln und/oder gruppenweise in ihrer Strahlungswirkung auf die härtbare Formmasse (5) getrennt steuerbar sind und dass Mittel (3, 4, 6) vorgesehen sind zur Einbringung zusätzlicher Formmasse (5) in den noch fließfähigen äußeren Aushärtungsbereich.Apparatus for high-precision production of moldings from curable molding compositions in a multi-part mold, wherein the molding compound between mold surfaces of relatively movable tool parts introduced and for impression under pressure and exposure to high frequency radiation, in particular microwaves radiation, is cured, characterized in that in the mold ( 1a . 1b . 2a . 2 B ) over the curing area of the molding compound ( 5 ) distributes several high-frequency radiation sources ( 8th ), which for the purpose of a decreasing temperature gradient from the inner region of the curable molding composition to its peripheral region individually and / or in groups in their radiation effect on the curable molding composition ( 5 ) are separately controllable and that means ( 3 . 4 . 6 ) are provided for introducing additional molding compound ( 5 ) in the still flowable outer curing area. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenzstrahlungsquellen durch Mikrowellenstrahler (8) mit einer Emissionswellenlänge zwischen 1 mm und 1000 mm eingesetzt werden.Apparatus according to claim 6, characterized in that the high-frequency radiation sources by microwave radiators ( 8th ) with an emission wavelength between 1 mm and 1000 mm. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrowellen strahler (8) eine Strahlung mit konstanter Emissionswellenlänge aufweisen.Device according to claim 7, characterized in that the microwave radiators ( 8th ) have a radiation with a constant emission wavelength. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrowellenstrahler (8) eine Strahlung mit variabler Emissionswellenlänge ermöglichen.Device according to claim 7, characterized in that the microwave radiators ( 8th ) allow radiation with variable emission wavelength. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenzstrahlungsquellen (8) zum Zweck der Aushärtung bei einem vom Innenbereich der härtbaren Formmasse zu deren Randgebiet abnehmenden Temperaturgrandienten zeitlich, räumlich und/oder in ihrer Strahlungsintensität steuerbar sind und zu diesem Zweck mit einer Stromversorgungs-/Steuereinheit (9) in Verbindung stehen.Device according to claim 6, characterized in that the high-frequency radiation sources ( 8th ) are temporally, spatially and / or in their radiation intensity controllable for the purpose of curing at a decreasing from the interior of the curable molding material to the edge region Temperaturgrandienten and for this purpose with a power supply / control unit ( 9 ) keep in touch. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenzstrahlungsquellen (8) unmittelbar in zumindest einem Werkzeugteil (1a, 1b, 2a, 2b) integriert sind.Device according to claim 6, characterized in that the high-frequency radiation sources ( 8th ) directly in at least one tool part ( 1a . 1b . 2a . 2 B ) are integrated. Vorrichtung gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugteile (1a, 1b, 2a, 2b) Mittel (10) zur Abschirmung der Strahlung der Hochfrequenzstrahlungsquellen (8) nach außen aufweisen.Device according to claim 11, characterized in that the tool parts ( 1a . 1b . 2a . 2 B ) Medium ( 10 ) for shielding the radiation of the high-frequency radiation sources ( 8th ) to the outside. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, die Mittel zur Einbringung zusätzlicher Formmasse in den noch fließfähigen äußeren Aushärtungsbereich aus einer Injektionseinrichtung (3, 4) und einem Anguss (6) bestehen.Apparatus according to claim 6, characterized in that the means for introducing additional molding compound into the still flowable outer curing region from an injection device ( 3 . 4 ) and a sprue ( 6 ) consist.
DE200610046926 2006-09-29 2006-09-29 Method of molding hardening masses using microwave heating, sets up temperature gradient decreasing from inner- to outer zones of material in mold Withdrawn DE102006046926A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200610046926 DE102006046926A1 (en) 2006-09-29 2006-09-29 Method of molding hardening masses using microwave heating, sets up temperature gradient decreasing from inner- to outer zones of material in mold

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200610046926 DE102006046926A1 (en) 2006-09-29 2006-09-29 Method of molding hardening masses using microwave heating, sets up temperature gradient decreasing from inner- to outer zones of material in mold

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102006046926A1 true DE102006046926A1 (en) 2008-04-03

Family

ID=39134484

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200610046926 Withdrawn DE102006046926A1 (en) 2006-09-29 2006-09-29 Method of molding hardening masses using microwave heating, sets up temperature gradient decreasing from inner- to outer zones of material in mold

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102006046926A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2781327A4 (en) * 2011-11-16 2016-01-13 Jsr Corp Molding device and manufacturing method for thermoplastic molding
EP3284568A4 (en) * 2015-04-17 2018-12-26 JSR Corporation Method for producing three-dimensional object
CN111941702A (en) * 2020-08-14 2020-11-17 沈阳理工大学 Microwave curing device for composite material and curing method thereof

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2781327A4 (en) * 2011-11-16 2016-01-13 Jsr Corp Molding device and manufacturing method for thermoplastic molding
EP3284568A4 (en) * 2015-04-17 2018-12-26 JSR Corporation Method for producing three-dimensional object
CN111941702A (en) * 2020-08-14 2020-11-17 沈阳理工大学 Microwave curing device for composite material and curing method thereof
CN111941702B (en) * 2020-08-14 2022-11-25 沈阳理工大学 Microwave curing device for composite material and curing method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0713755B1 (en) Method and apparatus for the production of plastic pieces
DE7825657U1 (en) DEVICE FOR SHAPING EXPANDED PLASTICS BY ULTRA HIGH FREQUENCY RADIATION
DE3301491A1 (en) METHOD FOR VULCANIZING RUBBER
DE69405373T2 (en) Method and device for casting molded articles made of plastic of different densities
DE102009027646A1 (en) Apparatus and method for producing thick-walled plastic moldings with reduced sink marks by injection molding or stamping
DE102012000822A1 (en) Tool useful for producing fiber-reinforced component, preferably e.g. fiber preform from semifinished product, comprises tool part with cavity surface, comprising heating- or cooling device, base body and temperature-controlled tool element
DE102012010469B4 (en) Process for the production of fiber-reinforced components
DE102006046926A1 (en) Method of molding hardening masses using microwave heating, sets up temperature gradient decreasing from inner- to outer zones of material in mold
EP3720676B1 (en) Device and method for producing a particle foam part
DE19533045A1 (en) Durable mould for forming plastics, metals and glass, mould mfg. process and moulding process
DE102010025297A1 (en) Method for manufacturing latent heat storage body utilized in heat exchanger container, involves forming capsule by capsule parts according to outer contour of filling bodies while introducing capsule filling in solid phase
DE10141858B4 (en) Method and device for producing sheet-like plastic molded parts, in particular plastic discs
JPH0376203B2 (en)
DE102020126017A1 (en) Mold insert for use in a mold for producing a particle foam part
DE112015006020T5 (en) Molds and method for molding a plastic sheet
DE4315014C2 (en) Method and device for producing molded parts from plastic waste
DE69408334T2 (en) DEVICE AND METHOD FOR EDGING A GLAZING PANEL
EP0289808B1 (en) Method for treating the quality of injection mouldings
AT503681A2 (en) DEVICE FOR PRODUCING MICROSTRUCTURED SURFACE FORMED PARTS
DE19744165C2 (en) Tool for producing a particle foam molded body and method for producing such a tool
DE102005037116B3 (en) Forming a molded part from liquid material, e.g. for use injection molding or casting, involves the application of pressure to induce solidification of the melt
EP1277563B1 (en) Method and apparatus for manufacturing moulded bodies
DE102008031391A1 (en) Molded parts manufacturing method, involves removing molded part with foam structure by injection molding tool after completion of filling process by cooling plastic melt in geometrical regions or entire surface of mold cavity
EP0661121A1 (en) Lining plate for moulding chambers
DE69403006T2 (en) Process for molding an object from thermosetting synthetic material

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed

Effective date: 20130925

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee