DE102016104348A1

DE102016104348A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Aufbereiten einer Gießharzkomponente

Info

Publication number: DE102016104348A1
Application number: DE102016104348.6A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Karl Mais; Hans-Joachim Steindorf
Original assignee: Hedrich GmbH
Current assignee: Hedrich GmbH
Priority date: 2016-03-10
Filing date: 2016-03-10
Publication date: 2017-09-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbereiten einer Gießharzkomponente (A), ein Verfahren zur Aufbereitung einer Gießharzmasse sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Gießharzbauteils, ferner einen Misch-/Pufferbehälter (2), eine Aufbereitungsanlage (19) für die Herstellung einer Gießharzkomponente (A), eine Aufbereitungsanlage (27) zur Herstellung einer Gießharzmasse sowie eine Gießanlage (28) zur Herstellung von Gießharzbauteilen, die dadurch gekennzeichnet sind, das wenigstens ein flüssiger Bestandteil (A1, A2, An) sowie wenigstens eine Füllstoffkomponente (F) vor dem Einbringen in den Misch-/Pufferbehälter (2) entgast werden, und dass der wenigstens eine flüssige Bestandteil (A1, A2, An) sowie die wenigstens eine Füllstoffkomponente (F) in dem Misch-/Pufferbehälter (2) zunächst dynamisch in einem darin vorgesehenen Mischraum (5) zu der Gießharzkomponente (A) gemischt werden, und die Gießharzkomponente (A) danach unter Schwerkrafteinfluß in einen unterhalb des Mischraums (5) angeordneten Pufferraum (6) des Misch-/Pufferbehälters (2) gelangt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbereiten einer Gießharzkomponente, die eine Füllstoffkomponente enthält. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Misch-/Pufferbehälter für die Herstellung einer Gießharzkomponente, eine Aufbereitungsanlage für die Herstellung einer Gießharzkomponente sowie eine Anlage zur Herstellung von Gießharzprodukten.
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Verfahren bekannt, eine Gießharzmasse für die Herstellung von Gießharzbauteilen, wie beispielsweise Gussbauteile oder druckimprägnierte Verbundbauteile, herzustellen. Solche Bauteile werden beispielsweise in der Elektroindustrie, der Elektronikindustrie oder bei der Herstellung von leichten Strukturbauteilen verwendet.
Die darin verwendete Gießharzmasse besteht aus einer Vielzahl von Komponenten, mit denen die Eigenschaften des Materials während der Verarbeitung sowie die Eigenschaften des Endproduktes eingestellt werden. Die Gießharzmasse wird in flüssigem Zustand in eine Gießform eingebracht und erstarrt darin aufgrund von in der Gießharzmasse ablaufenden chemischen Reaktionen.
Diese chemischen Reaktionen werden üblicherweise dadurch in Gang gesetzt, dass eine erste in sich nicht reaktive Gießharzkomponente A mit einer zweiten in sich nicht reaktiven Gießharzkomponente B vermischt wird. Im vermischten Zustand bilden diese Komponenten ein reaktives Stoffgemisch, welches durch Vernetzungsreaktionen aushärtet. Dabei enthält die erste Gießharzkomponente A beispielsweise ein Kunstharz wie etwa Polyesterharz, Polyurethanharz (Polyurethane), Epoxidharz, Silikonharz, Vinylesterharz, Phenolharz, Acrylharz (PMMA). Die zweite Gießharzkomponente B enthält dabei beispielsweise einen Härter.
Das Vermischen der beiden Gießharzkomponenten A und B wird üblicherweise erst unmittelbar vor dem Einbringen der Gießharzmasse in die Gießform vorgenommen, um eine vorzeitige Umwandlung der Gießharzmasse in einen Feststoff zu vermeiden.
Die Gießharzmasse enthält ferner wenigstens eine Füllstoffkomponente, mit welcher Eigenschaften des ausgehärteten, fertigen Bauteils eingestellt werden. Die Füllstoffkomponente enthält wenigstens einen Füllstoff. Beispielsweise kann als Füllstoff ein Quarzmaterial zugesetzt werden, welches etwa die elektrische Durchschlagsfestigkeit des ausgehärteten Bauteils erhöht. Alternativ oder zusätzlich können auch weitere Stoffe wie Fasermaterialien zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit des ausgehärteten Bauteils zugesetzt werden.
Bei der Aufbereitung der Gießharzmasse für die Herstellung der zuvor beschriebenen Gießharzbauteile muss zur Vermeidung von Lufteinschlüssen im fertigen Gießharzbauteil eine ausreichende Entgasung der Gießharzmasse vor dem Verfestigen in der Gießform gewährleistet sein. Lufteinschlüsse im fertigen Gießharzbauteil sind ein gravierender Qualitätsmangel, da diese Lufteinschlüsse das Material des Gießharzbauteils lokal schwächen oder die gewünschten Materialeigenschaften lokal und unvorhersehbar verschlechtern. Das Betrifft beispielsweise die elektrische Durchschlagsfestigkeit eines Isolators oder die mechanische Festigkeit eines Rotorblatts einer Windkraftanlage.
Darüber hinaus muss gewährleistet sein, dass der in die Gießharzmasse eingebrachte Füllstoff bestmöglich mit den flüssigen Bestandteilen der Gießharzmasse benetzt und gleichmäßig verteilt ist, da ansonsten ebenfalls lokale Fehlerstellen mit den vorgenannten Nachteilen im fertigen Bauteilmaterial entstehen können.
In den aus dem Stand der Technik bekannten Aufbereitungsverfahren wird in Batchverfahren und kontinuierliche Verfahren unterschieden.
Bei den Batchverfahren werden die Gießharzkomponenten A und B in je einem großen Mischbehälter angesetzt, der über ein Rührwerk verfügt, welches für eine ausreichende Durchmischung der Bestandteile der jeweiligen Gießharzkomponente sorgt.
Jeder Mischbehälter ist mit einer Evakuierungseinrichtung verbunden, die den Mischbehälter mit Vakuum beaufschlagt. Auf diese Weise erfolgt die Entgasung der jeweiligen Gießharzkomponente in dem Mischbehälter. Typischerweise fassen solche Mischbehälter Mengen von über 200 Liter Material, so dass die richtigen Mengenverhältnisse der Bestandteile der Gießharzkomponenten zwar mit geringem technischen Aufwand dosiert werden können, aber eine ausreichende Entgasung und damit die Bereitstellung mehrere Stunden dauern kann, da Gasblasen aus der in dem Mischbehälter befindlichen Gießharzkomponente an die Oberfläche aufsteigen müssen.
So sind Variationen der aufbereiteten Materialmenge, das heißt des Durchsatzes pro Zeiteinheit für die Gießharzmasse nur durch das Bereitstellen mehrerer Mischbehälter möglich, wodurch die Anlagenkosten steigen. Die DE 10 2011 013 742 A1 offenbart ein solches Verfahren.
Demgegenüber werden bei einem bekannten kontinuierlichen Verfahren die flüssigen Bestandteile der Gießharzkomponente in einem Extruder mit dem vorab getrockneten Füllstoff gemischt und dann über eine lineare Entgasungseinrichtung entgast, die mit einer Evakuierungseinrichtung verbunden ist. Ein Beispiel für eine kontinuierliche Entgasungseinrichtung ist ein der DE 42 22 695 C2 beschrieben.
Das kontinuierliche Verfahren hat den Vorteil, dass die Menge der bereitgestellten Gießharzkomponenten immer genau an den Mengenbedarf des jeweiligen Gießvorganges anpassbar ist, da ein solches Verfahren einfacher beschleunigt werden kann. Allerdings erfordert das kontinuierliche Verfahren hochpräzise, und damit kostenintensive Wäge- und Dosiereinrichtungen, um ein gleichbleibendes Mengenverhältnis der eingesetzten Stoffe zu gewährleisten.
Die so aufbereiteten Gießharzkomponenten, sowohl bei dem Batchverfahren als auch bei dem kontinuierlichen Verfahren, werden dann in einen jeweils zugeordneten Pufferbehälter überführt, aus dem die jeweilige Gießharzkomponente über einen Mischer der Gießform zugeführt wird. In dem Mischer werden die beiden Gießharzkomponenten A und B zusammengeführt und gemischt, so dass die reaktive Gießharzmasse entsteht, die ohne Verzögerung in die Gießform fließt.
Der Pufferbehälter gewährleistet, dass während des Gießvorganges ein der Gießform vorgeschalteter Mischer stets mit ausreichenden Mengen der Gießharzkomponenten A und B für das Herstellen der Gießharzmasse und damit für das Befüllen der Gießform vorhanden ist.
Die DE 27 48 982 C2 offenbart eine Anordnung zum Füllen von Gießformen mit Gießharz, jedoch ohne eine Entgasungseinrichtung.
Die DE 10 2009 014 363 A1 offenbart ein Verfahren sowie eine Anlage zur taktweisen Herstellung und kontinuierlichen Bereitstellung eines Harz-Füllstoffgemisches. Das Verfahren beinhaltet folgende Verfahrensschritte: die einzelnen Anteile einer festgelegten Vormischung werden unter einem Vordruck über Dosierventile aus verschiedenen Vorratsbehältern gravimetrisch geregelt in einen Mischtopf zur Erzeugung einer Vormischung eindosiert, wobei während der Eindosierung der einzelnen Anteile eine am Mischtopf angebrachte Wiegevorrichtung und eine damit verbundene Steuer- oder Regelvorrichtung die Menge jedes einzelnen Anteils der Vormischung einstellt und kontrolliert. Anschließend oder gleichzeitig werden die einzelnen eingebrachten Anteile im Mischtopf zu einer Vormischung mit einer Rührvorrichtung vermischt und diese Vormischung wird nach ausreichender Vermischung taktweise an einen Dosierbehälter übergeben. Der Dosierbehälter dosiert während der vorhergehenden Verfahrensschritte über eine am Dosierbehälter angebrachte zweite Wiegevorrichtung und eine zugehörige zweite Steuer- oder Regelvorrichtung und eine Förderpumpe die Vormischung kontinuierlich in zumindest einen Extruder zur Erstellung eines Harz-Füllstoffgemisches. Während der kontinuierlichen Übergabe der Vormischung wird an den Extruder im Mischtopf eine weitere Vormischung hergestellt. Dieses Verfahren ist recht aufwändig.
In einer anderen, vorbekannten und vereinfachten Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung einer Gießharzmasse werden die Gießharzkomponenten A und B in je einem Misch-/Pufferbehälter aufbereitet, welcher gleichzeitig als Mischbehälter und Pufferbehälter dient und zur Beschickung eines Mischers vorgesehen sind, in welchem die Gießharzmasse hergestellt und unmittelbar in die Gießform übergeleitet wird.
Die flüssigen Bestandteile der Gießharzkomponenten A und B werden nach einer Vormischung den jeweiligen Misch-/Pufferbehältern direkt zugeführt. Die Füllstoffkomponente wird ebenfalls nach erfolgter Trocknung direkt dem jeweiligen Misch-Pufferbehälter an dessen Oberseite zugeführt. Eine Evakuierungseinrichtung ist mit dem Behälter verbunden, um die darin zu mischenden Komponenten gleichzeitig zu entgasen. Über einen an der Unterseite des Mischbehälters vorgesehenen Ablauf steht der Mischbehälter in Verbindung mit dem Mischer.
In dem Misch-/Pufferbehälter vermischen sich die flüssigen Bestandteile der Gießharzkomponente mit dem eingebrachten Füllstoff durch langsames Rühren, und sinken langsam nach unten in Richtung des Ablaufes ab. Die Entgasung findet an der Flüssigkeitsoberfläche statt.
Auf diese Weise kann auf den Pufferbehälter und aufwändige Technik zur Mischung der Gießharzkomponente verzichtet werden. Allerdings sind eine ausreichende Benetzung des Füllstoffs und eine ausreichende Entgasung nicht immer sichergestellt. Außerdem lässt sich der Prozess bei erhöhtem Bedarf an Gießharzmasse nicht beschleunigen, ohne Qualitätsmängel in der Gießharzmasse durch unvollständige Entgasung und/oder mangelhafte Benetzung des Füllstoffs zu riskieren. Dies liegt daran, dass der Prozess darauf beruht, dass durch das langsame Rühren ein zu schnelles Absinken von unvermischten Komponenten zum Behälterablauf hin vermieden werden soll.
Ausgehend von den zuvor beschriebenen Nachteilen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit der eine Gießharzmasse auf einfache Weise und bei Sicherstellung einer Mindestqualität aufbereitet werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren nach den Ansprüchen 1, 5 und 6 sowie einer Vorrichtung nach den Ansprüchen 7, 13, 14 und 15.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Aufbereiten einer Gießharzkomponente weist diese wenigstens einen flüssigen Bestandteil sowie wenigstens eine Füllstoffkomponente auf. Die Füllstoffkomponente enthält wenigstens einen Füllstoff, beispielsweise Quarzmehl. Die flüssigen Bestandteile enthalten beispielsweise wenigstens das Kunstharz und können ferner Additive und andere Zusatzstoffe enthalten, die die Verarbeitbarkeit und/oder die späteren Produkteigenschaften verändern. Der wenigstens eine flüssige Bestandteil sowie die wenigstens eine Füllstoffkomponente werden erfindungsgemäß einem Misch-/Pufferbehälter zugeführt und darin vermischt. Der wenigstens eine flüssige Bestandteil sowie die wenigstens eine Füllstoffkomponente werden in dem Misch-/Pufferbehälter zunächst dynamisch in einem darin vorgesehenen Mischraum zu der Gießharzkomponente gemischt, wobei die Gießharzkomponente danach unter Schwerkrafteinfluss in einen unterhalb des Mischraums angeordneten Pufferraum des Misch-/Pufferbehälters gelangt.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass der wenigstens eine flüssige Bestandteil sowie die wenigstens eine Füllstoffkomponente vor dem Einbringen in den Misch-/Pufferbehälter entgast werden. Dies hat den Vorteil, dass die Dauer und Qualität der Entgasung nicht von den Gegebenheiten des Misch-/Pufferbehälters abhängig sind und bei Bedarf der Zulauf zu dem Misch-/Pufferbehälter erhöht werden kann, ohne eine schlechtere Entgasung der resultierenden Gießharzkomponente zu riskieren.
Unter dynamischem Mischen versteht man eine zwangsweise Bewegung der einzelnen Komponenten bzw. Bestandteile, die in dem Misch-/Pufferbehälter eingebracht werden. Das Rührwerk ist vorzugweise in der Lage, die in den Misch-/Pufferbehälter eintretenden Komponenten schnell und im Wesentlichen vollständig zu vermischen und zu homogenisieren. Die gemischte Gießharzkomponente gelangt unter Schwerkrafteinfluss, beispielsweise nach Überwindung eines Überlaufs in einen Pufferraum des Misch-/Pufferbehälters, welcher unterhalb des Mischraums angeordnet ist.
Dieser Aspekt der Erfindung hat den Vorteil, dass auf eine gut kontrollierbare Art und Weise zunächst eine gut durchmischte Gießharzkomponente in dem Mischraum hergestellt wird, die dann erst in den Pufferraum gelangt. So kann eine ungewollte Vermischung von noch nicht ausreichend vermischten Bestandteilen mit bereits fertiger Gießharzkomponente vermieden oder zumindest deutlich herabgesetzt werden.
Vorzugsweise gelangt die fertig gemischte Gießharzkomponente, also der wenigstens eine flüssige Bestandteil sowie die Füllstoffkomponente nach erfolgter Durchmischung über einen Überlauf in den Pufferraum des Misch-/Pufferbehälters. Dies hat den Vorteil, dass in dem Misch-/Pufferbehälter ein kontinuierlicher Mischprozess ablaufen kann, bei dem kontinuierlich flüssiger Bestandteil und Füllstoffkomponente zugeführt werden, kontinuierlich durchmischt werden, und fertiggemischte Gießharzkomponente dem Pufferraum zugeführt wird.
Günstigerweise kann in dem Pufferraum ein weiteres Rührwerk vorgesehen sein, welches die darin befindliche, fertig gemischte Gießharzkomponente rührt. Auf diese Weise kann eine Entmischung der Gießharzkomponente vermindert werden, da die Gießharzkomponente dauerhaft in Bewegung bleibt.
Vorzugsweise kann das in dem Pufferraum vorgesehene Rührwerk langsamer laufen als das Rührwerk in dem Mischraum, da zur Aufrechterhaltung der Durchmischung der Gießharzkomponente nicht die hohen Scherkräfte erforderlich sind, wie sie für eine initiale Durchmischung gewünscht sind.
Der Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Aufbereitung einer Gießharzmasse, wobei eine erste in sich nicht reaktive Gießharzkomponente mit einer zweiten in sich nicht reaktiven Gießharzkomponente zusammengeführt und gemischt werden, insbesondere statisch gemischt werden, wobei wenigstens eine der Gießharzkomponenten mit einem der zuvor beschriebenen Verfahren aufbereitet wird. Unter statischer Mischung versteht man im Gegensatz zur dynamischen Mischung eine Mischung, bei der wenigstens zwei Flüssigkeiten in einer Vorrichtung gemischt werden, die keine beweglichen Teile aufweist. Beispielsweise können zwei Flüssigkeitsströme über verschränkte Oberflächen geführt werden, so dass diese sich selbstständig vermischen.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen von Gießharzbauteilen, wobei eine Gießharzmasse in eine Gießform eingebracht wird und die Gießharzmasse mittels des zuvor beschriebenen Verfahrens aufbereitet wird.
Die Erfindung betrifft ferner Vorrichtungen, die geeignet sind, die zuvor beschriebenen Verfahren, wenigstens in Teilen durchzuführen.
Erfindungsgemäß ist ein Misch-/Pufferbehälter für die Herstellung einer Gießharzkomponente vorgesehen, die wenigstens einen flüssigen Bestandteil sowie wenigstens eine Füllstoffkomponente aufweist, welche wenigstens einen Füllstoff enthält. Der Misch-/Pufferbehälter weist eine Zufuhr für wenigstens den einen flüssigen Bestandteil auf, sowie eine Zufuhr für den wenigstens einen Füllstoff bzw. die wenigstens eine Füllstoffkomponente auf. Ferner ist in dem Misch-/Pufferbehälter ein Mischtrog vorgesehen, der den Misch-/Pufferbehälter in einen Mischraum und einen Pufferraum unterteilt.
Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass die Durchführung der Mischung separat von der Pufferung vorgesehen wird, aber dennoch lediglich ein Misch-/Pufferbehälter in der Anlage vorgesehen werden muss. Auf diese Weise lässt sich eine hohe Qualität der resultierenden Gießharzkomponente bei variablem Durchsatz und kleinem Bauraum erzielen.
Vorzugsweise ist in dem Mischraum ein Rührwerk zum dynamischen Mischen vorgesehen. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die für eine ausreichende Durchmischung erforderlichen hohen Scherkräfte in dem Mischraum auf die wenigstens eine Füllstoffkomponente und den wenigstens einen flüssigen Bestandteil der Gießharzkomponente ausgeübt werden können. Das Rührwerk ist vorzugweise in der Lage, die in den Misch-/Pufferbehälter eintretenden Komponenten schnell und im Wesentlichen vollständig zu vermischen und zu homogenisieren.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung, kann in dem Pufferraum ein weiteres Rührwerk zum Verhindern einer Entmischung der Gießharzkomponente vorgesehen sein. Auf diese Weise kann eine ungewollte Entmischung der Gießharzkomponente vermindert oder sogar verhindert werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann in dem Misch-/Pufferbehälter ein Überlauf vorgesehen sein, der den Mischraum mit dem Pufferraum verbindet, so dass in dem Mischtrog hergestellte Gießharzkomponente unter Schwerkrafteinfluss aus dem Mischraum heraus in den Pufferraum eintritt. Auf diese Weise kann mit einfachen Mitteln eine kontinuierliche Verarbeitung erreicht werden.
In einer Variante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die beiden Rührwerke in dem Mischraum und dem Pufferraum von einem gemeinsamen Antrieb angetrieben werden. Auf diese Weise kann ein vereinfachter Aufbau des Misch-/Pufferbehälters erzielt werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass sich die beiden Rührwerke mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen bzw. betreibbar sind. Auf diese Weise können die in dem Pufferraum bzw. im Mischraum gewünschten Scherkräfte, die auf die darin befindlichen Stoffe wirken, auf einfache Weise eingestellt werden.
Insbesondere kann hier vorgesehen sein, dass die beiden Rührwerke über koaxial zueinander angeordneten Antriebswellen mit dem Antrieb verbunden sind. Dies setzt den konstruktionstechnischen Aufwand herab und erlaubt es, beide Rührwerke mit nur einem Zugang zum Misch-/Pufferbehälter zu betreiben.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Aufbereitungsanlage für die Herstellung einer Gießharzkomponente vorgesehen, wobei die Gießharzkomponente wenigstens einen flüssigen Bestandteil und wenigstens eine Füllstoffkomponente aufweist. Die wenigstens eine Füllstoffkomponente enthält wenigstens ein Füllstoff. Ferner weist die Aufbereitungsanlage wenigstens einen Misch-/Pufferbehälter auf, insbesondere einen Misch-/Pufferbehälter gemäß der zuvor beschriebenen Erfindungen, der zum Mischen des wenigstens einen flüssigen Bestandteils mit der Füllstoffkomponente vorgesehen ist. Außerdem weist die Aufbereitungsanlage wenigstens eine Entgasungseinrichtung auf, welche stromaufwärts zu dem Misch-/Pufferbehälter vorgesehen ist. Damit wird erzielt, dass der wenigstens eine flüssige Bestandteil und die wenigstens eine Füllstoffkomponente bereits vor dem Eintritt in den Misch-/Pufferbehälter bis zu dem erforderlichen Grad entgast sind, so dass während des Mischvorgangs zum Herstellen der Gießharzkomponente keine weitere Entgasung mehr vorgesehen werden muss. Auf diese Weise kann ein kontinuierlicher und mengenflexibler Prozess in der Aufbereitungsanlage gefahren werden, mit dem gleichzeitig ein hoher Durchsatz bei hoher Qualität erzielt werden kann.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Aufbereitungsanlage zur Herstellung einer Gießharzmasse vorgesehen, mit einem Mischer, insbesondere einem statischen Mischer, wobei der Mischer mit wenigstens einer Aufbereitungsanlage für eine erste Gießharzkomponente gemäß der zuvor beschriebenen Erfindung verbunden ist, und mit wenigstens einer zweiten Aufbereitungsanlage für eine zweite Gießharzkomponente.
Vorteil dieser Anordnung ist, dass der Durchsatz und die Qualität zumindest der Gießharzkomponente verbessert werden kann, welche den Füllstoff aufweist. Es ist auch denkbar, bei den Gießharzkomponenten oder weitere Gießharzkomponenten mit einer erfindungsgemäßen Aufbereitungsanlage herzustellen.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Gießanlage zur Herstellung von Gießharzbauteilen aus einer Gießharzmasse vorgesehen, die wenigstens eine Gießform aufweist, in die die Gießharzmasse eingebracht wird. Die Gießanlage zeichnet sich dadurch aus, dass die Gießform mit einer Aufbereitungsanlage zur Herstellung der Gießharzmasse gemäß der zuvor beschriebenen Erfindung verbunden ist.
Ein wichtiger Grundgedanke, der den zuvor beschriebenen Aspekten zugrunde liegt, beruht im Wesentlichen darauf, dass der gleichzeitig als Pufferbehälter dienende Mischbehälter einen integrierten Mischtrog aufweist, in den zunächst die flüssigen Bestandteile der Gießharzkomponente sowie der Füllstoff in bereits entgastem Zustand zugeführt und in dem Mischtrog dynamisch gemischt werden.
Das in dem Mischtrog vorgesehene Rührwerk vermischt die flüssigen Bestandteile der Gießharzkomponente mit der Füllstoffkomponente auf eine Art und Weise, dass in der zu vermischenden Masse extrem hohe Scherkräfte auftreten, die eine zuverlässige Durchmischung und gute Benetzung des Füllstoffes ermöglichen.
Darstellung der Erfindung
Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Dabei zeigen zum Teil schematisch:
1a ein Fließbild einer Gießanlage zur Herstellung von Gießharzbauteilen, die eine Aufbereitungsanlage zur Herstellung einer Gießharzmasse enthält, welche den erfindungsgemäßen Misch-/Pufferbehälter aufweist und
1b ein Fließbild einer Gießanlage zur Herstellung von Gießharzbauteilen gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Aspekt, mit einer Aufbereitungsanlage zur Herstellung einer Gießharzmasse und erfindungsgemäßem Misch-/Pufferbehälter,
1c ein Fließbild einer Gießanlage zur Herstellung von Gießharzbauteilen gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Aspekt, mit einer Aufbereitungsanlage zur Herstellung einer Gießharzmasse und erfindungsgemäßem Misch-/Pufferbehälter,
1d ein Fließbild einer Gießanlage zur Herstellung von Gießharzbauteilen gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Aspekt, mit einer Aufbereitungsanlage zur Herstellung einer Gießharzmasse und erfindungsgemäßem Misch-/Pufferbehälter und
2 einen erfindungsgemäßen Misch-/Pufferbehälter.
Gleiche oder gleichwirkende Bauteile werden in den nachfolgend dargestellten Figuren der Zeichnung anhand einer Ausführungsform mit Bezugszeichen versehen, um die Lesbarkeit zu verbessern.
Bei der Darstellung in den 1 und 2 ist zu beachten, dass ggf. erforderliche Absperreinrichtungen, Pumpvorrichtungen und sonstige fluidtechnische Einrichtungen zur Förderung, Messung und Dosierung nicht gezeigt sind, um die Darstellung zu vereinfachen. Die Verbindungslinien sind in der Zeichnung nicht separat mit Bezugszeichen gekennzeichnet.
1 zeigt die erfindungsgemäß Gießanlage 28 zur Herstellung von Gießharzbauteilen 26, die in einer Gießform 18 durch Eindringen einer reaktiven Gießharzmasse in Kavitäten 25 hergestellt werden. Nach dem Eindringen der reaktiven Gießharzmasse in die Kavitäten 25 härtet die Gießharzmasse zu dem Gießharzbauteil 26 aus, welches darauf hin aus der Gießform 18 entnommen werden kann. Die Zuführung der reaktiven Gießharzmasse erfolgt aus einer Aufbereitungsanlage 27 für die Gießharzmasse.
Ein Mischer 14, vorzugsweise ein statischer Mischer, und eine Aufbereitungsanlage 19 zur Herstellung der Gießharzkomponente (A) bilden die Aufbereitungsanlage 27 für die Herstellung der Gießharzmasse. Die dem Mischer 14 zugeführte Gießharzkomponente A enthält wenigstens einen flüssigen Bestandteil A₁, A₂, A_n sowie wenigstens eine Füllstoffkomponente F, welche wenigstens einen Füllstoff enthält. Der Mischer 14 wird mit wenigstens zwei Gießharzkomponenten A, B beschickt, die in sich nicht reaktiv sind. Dies bedeutet, dass in den separaten Gießharzkomponenten A, B keine chemische Reaktion stattfindet, die zu einer Aushärtung des Materials führt, bevor diese beiden Gießharzkomponenten A, B miteinander vermischt werden. Gewöhnlich wird so in einer ersten Gießharzkomponente A im Wesentlichen das Gießharz bzw. Kunstharz vorgesehen und in einer zweiten Gießharzkomponente B ein Härter und andere Zusatzstoffe.
Der Mischer wird mit der Gießharzkomponente A aus der Aufbereitungsanlage 19 für die Herstellung der Gießharzkomponente A beschickt. Weiterhin wird der Mischer 14 mit der Gießharzkomponente B beschickt, die in der Aufbereitungsanlage 20 für die Herstellung der Gießharzkomponente B vorgesehen ist.
Beide Aufbereitungsanlagen 19, 20 für die Herstellung der jeweiligen Gießharzkomponente A, B weisen je einen Misch-/Pufferbehälter 2, 3 auf, in dem die jeweilige Gießharzkomponente A, B gemischt und gepuffert wird. Im Fall der Aufbereitungsanlage 20 für die Gießharzkomponente B kann der Misch-/Pufferbehälter 3 auch als einfacher Pufferbehälter vorgesehen sein, der die zuvor in einen Mischer 13 gemischten und entgasten flüssigen Bestandteile B₁, B₂, B_N puffert. Die Aufbereitungsanlage 20 für die Gießharzkomponente B weist für die Entgasung eine Entgasungseinrichtung 22 auf, die durch den Mischer 13 und eine damit verbundene Evakuierungseinrichtung 15 gebildet wird.
Die flüssigen Bestandteile B₁, B₂, B_N für die Gießharzkomponente B werden aus Vorratsbehältern 30 dem Mischer 13 zugeführt.
In der Aufbereitungsanlage 19 für Herstellung der Gießharzkomponente A ist der Misch-/Pufferbehälter 2 vorgesehen (vgl. auch 2). Der Behälter ist durch einen Mischtrog 4 in einen Mischraum 5 und einen im Wesentlichen darunter liegenden Pufferraum 6 aufgeteilt. Verbunden sind beide Räume durch einen Überlauf 7.
Im Pufferraum 6 ist ein Rührwerk 9 vorgesehen, welches über eine Antriebswelle 11 mit dem Antrieb M verbunden ist. Das Rührwerk 9 sorgt dafür, dass die in dem Misch-/Pufferbehälter 2 befindliche Gießharzkomponente A in Bewegung gehalten wird, um eine Entmischung zu verhindern. Dabei wird vorzugsweise ein Flüssigkeitspegel 16 in dem Pufferraum 6 oberhalb des Rührwerks 9 gehalten.
Über den Überlauf 7 läuft kontinuierlich fertig gemischte Gießkomponente A in den Pufferraum 6 nach, so dass der Flüssigkeitspegel 16 in gewissen Grenzen konstant gehalten wird und so eine zuverlässige Beschickung des Mischers 14 gewährleistet werden kann.
Fertig gemischte Gießharzkomponente A tritt in den Überlauf 7 ein, sofern ein Flüssigkeitsspiegel 17 in dem Mischraum 5 hoch genug ist. Der Überlauf 7 ist so ausgebildet und angeordnet, dass die fertig gemischte Gießharzkomponente A nach dem Mischen in den Überlauf 7 eintritt. Dies wird dadurch erzielt, dass die Füllstoffkomponente F und die flüssigen Bestandteile A₁, A₂, A_n über außen angeordnete Zuläufe 23 und 24 dem Mischraum zugeführt werden, so dass keine direkte Verbindung zum Überlauf 7 besteht und die Füllstoffkomponente F und flüssigen Bestandteile A₁, A₂, A_n nicht direkt über den Überlauf in den Pufferraum 6 laufen.
Die Mischung bleibt vielmehr so lange im äußeren Bereich des Mischtrogs 4, bis sie fertig gemischt ist. Dazu bewegt sich das Rührwerk 8 mit hoher Geschwindigkeit, so dass die Mischung so lange außen bleibt, bis sie fertig gemischt ist, und dann in den Überlauf 7 eintreten kann. Dabei sind für eine gute Durchmischung besonders hohe Scherkräfte erwünscht, die die im Mischraum 5 des Mischtrogs 4 befindliche Masse ständig teilen, umschichten und umwälzen.
Das Rührwerk 8 ist über eine koaxial zu der Antriebswelle 11 angeordnete hohle Antriebswelle 10 mit dem Antrieb M verbunden. In dem Antrieb M kann bspw. ein elektrischer Antrieb vorgesehen sein, der beide Rührwerke 8 und 9 antreibt. Es kann vorgesehen sein, dass beide Rührwerke 8 und 9 mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten betrieben werden. Dazu kann im Antrieb M ein Getriebe vorgesehen sein, welches eine Übersetzung zwischen den unterschiedlichen Drehzahlen ermöglicht.
Der Zulauf 24 für die Füllstoffkomponente F ist mit einem Trockner 1 verbunden, der zusammen mit der Evakuierungseinreichung 15 eine Entgasungseinrichtung 21 bildet, die die aus dem Vorratsbehälter 30 zugeführte Füllstoffkomponente F, die auch lediglich aus dem Füllstoff selbst bestehen kann, trocknet und entgast.
Der Zulauf 23 für die flüssigen Bestandteile A₁, A₂, A_n für die Gießharzkomponente A ist mit einem Mischer 12 verbunden, der zusammen mit einer Evakuierungseinrichtung 15 ebenfalls eine Entgasungseinrichtung 21 bildet. Die verschiedenen flüssigen Bestandteile A₁, A₂ und A_n werden in dem Mischer 12 vorgemischt und entgast. Die Bestandteile A₁, A₂, A_n weisen das Gießharz bzw. Kunstharz auf und können ferner Additive aufweisen, die Einfluss auf die Verarbeitbarkeit der Rohstoffe und Rohstoffgemische sowie Einfluss auf die endgültigen Bauteileigenschaften des Gießharzbauteils 26 nehmen können.
Es kann alternativ auch vorgesehen sein, dass bei den Entgasungseinrichtungen 21 und 22 zunächst die Trocknung oder Mischung der einzelnen Bestandteile oder Komponenten erfolgt und danach eine Entgasung, bevor diese Stoffe in den Misch-/Pufferbehälter 2, 3 eintreten, oder zunächst eine Entgasung gefolgt von einer Trocknung oder Mischung.
Die erfindungsgemäßen Verfahren laufen wir nachfolgend dargestellt ab:
Zunächst werden aus den Vorratsbehältern 30 die flüssigen Bestandteile der Gießharzkomponente A bzw. der Gießharzkomponente B in den jeweiligen Mischer 12, 13 dosiert, dort gemischt und gleichzeitig entgast, bevor diese über den Zulauf 23 im Falle der Gießharzkomponente A dem Misch-/Pufferbehälter 2 zugeführt werden. Die Füllstoffkomponente F wird aus dem Vorratsbehälter 30 in den Trockner 1 dosiert, dort getrocknet und gleichzeitig entgast, bevor diese dann über den Zulauf 24 in den Misch-/Pufferbehälter 2 eingebracht wird.
Dort treten diese Bestandteile und Komponenten außen in den Mischraum 5 ein und werden so in dem Mischtrog 4 durch das Rührwerk 8 unter Aufbringung extrem hoher Scherkräfte gemischt, ständig geteilt, umgeschichtet und umgewälzt. So entsteht die fertig gemischte Gießharzkomponente A, welche dann über einen Überlauf 7 aus dem Mischraum 5 unter dem Einfluss der Schwerkraft in den Pufferraum 6 eintritt. In dem Pufferraum 6 wird die Gießharzkomponente A für die Dauer der Zwischenlagerung bzw. Pufferung von dem Rührwerk 9 in Bewegung gehalten bevor die Gießharzkomponente A in den Mischer 14 eintritt, wo sie mit der Gießharzkomponente B zu einer Gießharzmasse gemischt wird, die dann in die Kavitäten 25 der Gießform 18 überführt wird. In den Kavitäten 25 härtet die Gießharzmasse zu fertigen Gießharzbauteilen 26 aus.
Die 1b zeigt eine Gießanlage zur Herstellung von Gießharzbauteilen 28, die von der in der 1a gezeigten Gießanlage insoweit abweicht, als auch für die Gießharzkomponente B eine Aufbereitung mit einem Füllstoff F erfolgt, welcher in einem Trockner 1 getrocknet und durch eine Evakuierungseinrichtung 15 entgast wird, bevor dieser in einen für die Gießharzkomponente B vorgesehenen Misch-/Pufferbehälter 3 eingeführt wird. Der Misch-/Pufferbehälter 3 weist ebenso wie der Misch-/Pufferbehälter 2 gemäß 1a die gleichen Merkmale auf.
In der 1c ist eine weitere Gießanlage zur Herstellung von Gießharzbauteilen 28 gezeigt, die von der in der 1a gezeigten Gießanlage 28 insoweit abweicht, als bei der Gießharzaufbereitung für die Gießharzkomponente A zwischen den Vorratsbehältern 30 und dem Misch-/Pufferbehälter 2 für jede der einzelnen flüssigen Bestandteile ein separater Mischer 12.1, 12.2 und 12.3 vorgesehen ist, der mit einer eigenen Evakuierungseinrichtung 15 verbunden ist, so dass jeder einzelne flüssige Bestandteil A₁, A₂, A_n separat entgast, und erst dann in den Misch-/Pufferbehälter 2 zugeführt wird.
Die in der 1d gezeigte Gießanlage 28 weist eine Aufbereitungsanlage 27 auf, die die Unterschiede der in den 1a und 1b gezeigten Aufbereitungsanlagen 27 kombiniert. Dazu ist bei der Aufbereitungsanlage 19 für die Gießharzkomponente A eine separate Entgasung für die einzelnen flüssigen Bestandteile A₁, A₂, A_n vorgesehen. Gleiches ist bei der Aufbereitungsanlage 20 für die Gießharzkomponente B vorgesehen, bei der jeder einzelne flüssige Bestandteil B₁, B₂, B_n separat entgast wird, bevor dieser in den Misch-/Pufferbehälter 3 eingeleitet wird.
Der Misch-/Pufferbehälter 3 der Aufbereitungsanlage 20 für die Gießharzkomponente B entspricht dem Misch-/Pufferbehälter 2, dessen Merkmale im Zusammenhang mit der 1a und der 2 bereits erläutert sind.
Bezugszeichenliste

1: Trockner
2: Misch-/Pufferbehälter (Gießharzkomponente A)
3: Misch-/Pufferbehälter (Gießharzkomponente B)
4: Mischtrog
5: Mischraum
6: Pufferraum
7: Überlauf
8: Rührwerk
9: Rührwerk
10: Antriebswelle
11: Antriebswelle
12: Mischer
12.1: Mischer
12.2: Mischer
12.3: Mischer
13: Mischer
13.1: Mischer
13.2: Mischer
13.3: Mischer
14: Mischer
15: Evakuierungseinrichtung
16: Flüssigkeitspegel
17: Flüssigkeitspegel
18: Gießform
19: Aufbereitungsanlage für Gießharzkomponente A
20: Aufbereitungsanlage für Gießharzkomponente B
21: Entgasungseinrichtung A
22: Entgasungseinrichtung B
23: Zulauf flüssiger Bestandteil
24: Zulauf Füllstoffkomponente
25: Kavität
26: Gießharzbauteil
27: Aufbereitungsanlage zur Herstellung einer Gießharzmasse
28: Gießanlage zur Herstellung von Gießharzbauteilen
30: Vorratsbehälter
F: Füllstoffkomponente
A₁: flüssiger Bestandteil
A₂: flüssiger Bestandteil
A_n: flüssiger Bestandteil
B₁: flüssiger Bestandteil
B₂: flüssiger Bestandteil
B_n: flüssiger Bestandteil
A: Gießharzkomponente
B: Gießharzkomponente
M: Antrieb

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102011013742 A1 [0012]
DE 4222695 C2 [0013]
DE 2748982 C2 [0017]
DE 102009014363 A1 [0018]

Claims

Verfahren zum Aufbereiten einer Gießharzkomponente (A), die wenigstens einen flüssigen Bestandteil (A₁, A₂, A_n) sowie wenigstens eine Füllstoffkomponente (F) aufweist, welche wenigstens einen Füllstoff enthält, wobei der wenigstens eine flüssige Bestandteil (A₁, A₂, A_n) sowie die wenigstens eine Füllstoffkomponente (F) einem Misch-/Pufferbehälter (2) zugeführt und darin vermischt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine flüssige Bestandteil (A₁, A₂, A_n) sowie die wenigstens eine Füllstoffkomponente (F) in dem Misch-/Pufferbehälter (2) zunächst dynamisch in einem darin vorgesehenen Mischraum (5) zu der Gießharzkomponente (A) gemischt werden, und die Gießharzkomponente (A) danach unter Schwerkrafteinfluss in einen unterhalb des Mischraums (5) angeordneten Pufferraum (6) des Misch-/Pufferbehälters (2) gelangt.
Verfahren zum Aufbereiten einer Gießharzkomponente (A) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine flüssige Bestandteil (A₁, A₂, A_n) sowie die wenigstens eine Füllstoffkomponente (F) vor dem Einbringen in den Misch-/Pufferbehälter (2) entgast werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine flüssige Bestandteil (A₁, A₂, A_n) sowie die Füllstoffkomponente (F) nach erfolgter Durchmischung über einen Überlauf (7) in den Pufferraum (6) gelangt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Pufferraum (6) befindliche Gießharzkomponente (A) von einem darin vorgesehenen Rührwerk (8) gerührt wird.
Verfahren zum Aufbereiten einer Gießharzmasse, wobei eine erste in sich nicht reaktive Gießharzkomponente (A) mit einer zweiten in sich nicht reaktiven Gießharzkomponente (B) zusammengeführt und gemischt wird, insbesondere statisch gemischt wird, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Gießharzkomponenten (A, B) vor dem Mischen durch ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufbereitet wird.
Verfahren zum Herstellen von Gießharzbauteilen (26) aus einer Gießharzmasse, welche in wenigstens eine Gießform (18) eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießharzmasse mit einem Verfahren nach dem Anspruch 6 aufbereitet wird.
Misch-/Pufferbehälter (2) für die Herstellung einer Gießharzkomponente (A) die wenigstens einen flüssigen Bestandteil (A₁, A₂, A_n) sowie wenigstens eine Füllstoffkomponente (F) aufweist, welche wenigstens einen Füllstoff enthält, mit einer Zufuhr für wenigstens einen flüssigen Bestandteil und einer Zufuhr für die Füllstoffkomponente (F), dadurch gekennzeichnet, dass ein darin vorgesehenen Mischtrog (4) den Misch-/Pufferbehälter (2) in einen Mischraum (5) und einen Pufferraum (6) unterteilt.
Misch-/Pufferbehälter (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rührwerk (8) zum dynamischem Mischen in dem Mischraum (5) vorgesehen ist.
Misch-/Pufferbehälter (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rührwerk (9) zum Verhindern einer Entmischung in dem Pufferraum (6) vorgesehen ist.
Misch-/Pufferbehälter (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischraum (5) über einen Überlauf (7) mit dem Pufferraum (6) verbunden ist.
Misch-/Pufferbehälter (2) nach Anspruch 8 und 9 oder 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass beide Rührwerke (8, 9) von einem Antrieb (M) gemeinsam angetrieben werden.
Misch-/Pufferbehälter (2) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Rührwerke (8, 9) mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten betreibbar sind, und insbesondere über koaxial zueinander angeordnete Antriebswellen (10, 11) mit dem Antrieb (M) verbunden sind.
Aufbereitungsanlage (19) für die Herstellung einer Gießharzkomponente (A) die wenigstens einen flüssigen Bestandteil (A₁, A₂, A_n) und wenigstens eine Füllstoffkomponente (F) aufweist, welche wenigstens einen Füllstoff enthält, mit einem Misch-/Pufferbehälter (2), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der zum Mischen des wenigstens einen flüssigen Bestandteils (A₁, A₂, A_n) mit der Füllstoffkomponente (F) vorgesehen ist, und wenigstens einer Entgasungseinrichtung (21), dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Entgasungseinrichtung (21) stromaufwärts zu dem Misch-/Pufferbehälter (2) vorgesehen ist.
Aufbereitungsanlage (27) zur Herstellung einer Gießharzmasse, mit einem Mischer, insbesondere einem statischen Mischer (14), dadurch gekennzeichnet, dass das der Mischer (14) mit wenigstens einer Aufbereitungsanlage (19) für eine erste Gießharzkomponente (A) nach Anspruch 13 verbunden ist, und mit wenigstens einer zweiten Aufbereitungsanlage für eine zweite Gießharzkomponente (B).
Gießanlage (28) zur Herstellung von Gießharzbauteilen (26) aus einer Gießharzmasse, mit wenigstens einer Gießform (18), dadurch gekennzeichnet, dass die Gießform (18) mit einer Aufbereitungsanlage (27) nach dem Anspruch 14 verbunden ist.