DE102016218216A1

DE102016218216A1 - Verfahren und Anlage zur Herstellung großer Duromerteile

Info

Publication number: DE102016218216A1
Application number: DE102016218216.1A
Authority: DE
Inventors: Jörg Hain; Oliver Schauerte
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2016-09-22
Filing date: 2016-09-22
Publication date: 2018-03-22
Anticipated expiration: 2036-09-23
Also published as: DE102016218216B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage (10) zur Herstellung großer Duromerteile (12). Zunächst wird in einer Extrusionseinheit (14) eine teigartige Masse (56) hergestellt und diese einem Vorratsspeicher (20) zugeführt. Aus dem Vorratsspeicher (20) wird eine Verarbeitungsmenge (58) in einen Dosierspeicher (38) abgeführt und mit einer Einspritzvorrichtung (40) in eine Kavität (48) eines Formwerkzeugs (50) eingespritzt. Die einzelnen Anlagenabschnitte: Extrusionseinheit (14), Vorratsspeicher (20) und Dosierspeicher (38) sind dabei voneinander thermisch entkoppelt. Auf die teigartige Masse (56) wird in der Extrusionseinheit (14) auf eine Extrudertemperatur (te) gekühlt und dann in dem Vorratsspeicher (20) auf eine unter der Extrudertemperatur (te) liegende Vorratsspeichertemperatur (tv) heruntergekühlt. Erst in dem Dosierspeicher (38) erfolgt eine Erwärmung der Verarbeitungsmenge (58) der teigartigen Masse (56) auf eine Temperatur oberhalb einer Vernetzungstemperatur.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Duromerteils gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine entsprechende Anlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6.
Dem Fachmann sind eine Vielzahl von Verfahren zur Herstellung von Duromerteilen bekannt. Bei der Auswahl des konkret verwendeten polymeren Werkstoffs spielen dessen Eigenschaften eine entscheidende Rolle. Diese variieren bei den bekannten Polymeren signifikant. Bei der Konstruktion von Teilen, beispielsweise im Fahrzeugbereich, spielen Eigenschaften wie Belastbarkeit und Temperaturbeständigkeit sowie Formstabilität und Steifigkeit große Rollen. Elastomere und Thermoplasten scheiden daher für bestimmte Anwendungsgebiete aus. Beispielsweise im Motorraum eines Fahrzeugs werden große Teile mit guter Temperaturbeständigkeit gebraucht. Konventionell werden hier duroplastische Werkstoffe oder falls nötig auch metallische Werkstoffe verwendet.
Hinsichtlich der duroplastischen Werkstoffe stellt insbesondere die Verarbeitbarkeit dieser Werkstoffe zu einem großem Bauteil eine große Herausforderung dar. Bei bekannten Verarbeitungsverfahren für duroplastische Werkstoffe, wie beispielsweise dem Spritzprägen, Transferpressen, Spritzgießen und Duroplastpressen besteht bislang ein Konflikt zwischen den erreichbaren Bauteilgrößen und Taktzeiten. Konventionell sind hier bislang lediglich Duromerteile bis zu einer Masse von etwa 1 kg zu entsprechend kurzen Taktzeiten herstellbar.
Beispielsweise beschreibt die EP 2 127 846 A1 eine Vorrichtung zur Verarbeitung von duroplastischem Polyurethan. Die Schrift lehrt zwei miteinander vernetzungsfähige Reaktionskomponenten in einem Schneckenförderer zu vermischen und in eine Kavität eines Formwerkzeugs einzuspritzen.
Ferner offenbart die DE 21 44 069 A1 ein Verfahren zum Spritzgießen von Formkörpern aus reagierenden Massen. Ein Reaktionszusatz einer geschmolzenen Reaktionsmasse wird dabei erst unmittelbar vor dem Eintritt in ein Mischkammersystem eines Formwerkzeugs beigegeben.
Ferner beschreibt die DE 10 2006 038 197 A1 ein Verfahren zur Verarbeitung von Duroplasten. Dabei werden Reaktionskomponenten einer Extrudereinrichtung zugeführt und Material aus der Extrudereinrichtung kontinuierlich in ein Speichervolumen extrudiert. Mit einem Speicherkolben wird dann ein Einspritzvolumen in eine Einspritzeinrichtung abgeführt und mit der Einspritzeinrichtung in ein Werkzeug gegeben.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine entsprechende Anlage zur Herstellung eines Duromerteils bereitzustellen, mit denen große Duromerteile bei sehr geringen Taktzeiten herstellbar sind.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 und 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den übrigen Merkmalen der Unteransprüche.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Duromerteils, umfassend wenigstens die folgenden Schritte:

a) Bereitstellung von Ausgangsstoffen, von denen wenigstens einige zu einem duroplastischen Polymer vernetzbar sind;
b) simultane oder sukzessive Zuführung der Ausgangsstoffe zu wenigstens einer Extrusionseinheit;
c) Vermengen der Ausgangsstoffe in der Extrusionseinheit, so dass eine teigartige Masse entsteht;
d) Temperierung der teigartigen Masse mit einer Extruderkühlung, mit der die Extrusionseinheit wenigstens abschnittsweise ausgerüstet ist, so dass eine Extrudertemperatur der teigartigen Masse unterhalb einer Vernetzungstemperatur der vernetzbaren Ausgangsstoffe gehalten wird;
e) Extrusion der teigartigen Masse in wenigstens einen Vorratsspeicher;
f) Abführung einer Verarbeitungsmenge der teigartigen Masse aus dem Vorratsspeicher in wenigstens einen Dosierspeicher;
g) Injektion der Verarbeitungsmenge aus dem Dosierspeicher in ein Formwerkzeug mittels einer Einspritzvorrichtung; und
h) Aushärtung des Duromerteils in dem Formwerkzeug.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Vorratsspeicher mit einer Vorratsspeicherkühlung ausgerüstet ist, mit der die teigartige Masse in dem Vorratsspeicher auf eine Vorratsspeichertemperatur unterhalb der Extrudertemperatur der teigartigen Masse temperiert wird und der Vorratsspeicher weiterhin mit einem Vorratsspeichermischer ausgerüstet ist, mit dem die teigartige Masse in dem Vorratsspeicher homogenisiert wird und dass weiterhin zumindest der Dosierspeicher mit einer Injektionstemperierung ausgerüstet ist, mit der die Verarbeitungsmenge wenigstens auf Vernetzungstemperatur erwärmt wird, bevor sie in das Formwerkzeug gelangt.
Ein wesentlicher Vorteil des Verfahrens der Erfindung besteht darin, dass sehr große Duromerteile zu äußerst geringen Taktzeiten herstellbar sind. Die erreichbare Masse der Duromerteile kann hier neben den konventionell beherrschten Größenordnungen auch über 1 kg liegen und sogar bis zu 10 kg oder mehr betragen. Volumina der herstellbaren Duromerteile können dabei zwischen 1 dm³ und 20 dm³ liegen. Gleichzeitig lassen sich sehr geringe Taktzeiten realisieren, die lediglich 240 s betragen können oder sogar darunter liegen können.
Gegenüber konventionellen Verfahren vermeidet das erfindungsgemäße Verfahren einen vorzeitigen Start der Vernetzungsreaktion der vernetzbaren Ausgangsstoffe mittels einer durchgehenden Temperaturregelung der vernetzbaren Ausgangsstoffe. Diese erfolgt von der Extrusionseinheit bis kurz vor Eintritt der teigartigen Masse in das Formwerkzeug. Durch das Homogenisieren der teigartigen Masse im Vorratsspeicher wird erreicht, dass die Vernetzungsreaktion auch bei großen Duromerteilen sehr gleichmäßig einsetzt und abläuft und zu einer Teileausbildung von besonders hoher Qualität führt.
Es werden sehr kurze Taktzeiten erreicht, da die Verarbeitungsmenge der teigartigen Masse nicht erst im Formwerkzeug auf Vernetzungstemperatur erwärmt wird, sondern bereits kurz vor der Injektion. Konventionell erfolgte bei der Herstellung großer Duromerteile bislang ein Einlegen vorgefertigter Duroplastmassen in ein Werkzeug, gefolgt von einem Aufheizen des Werkzeugs, Pressen der Duroplastmasse und Abkühlen des Duroplastteils. In dem vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahren werden das Einlegen, Aufheizen und Pressen gewissermaßen parallel durchgeführt und zwar durch Temperierung auf Vernetzungstemperatur kurz vor dem Formwerkzeug und unmittelbar anschließendes oder sogar abschnittsweise simultanes Einspritzen unter Druck in das Formwerkzeug. Dabei kann durch die Bevorratung der teigartigen Masse in dem Vorratsspeicher bereits die nächste Verarbeitungsmenge vorbereitet werden, während die zuvor injizierte Verarbeitungsmenge noch in dem Formwerkzeug abkühlt. Gleichzeitig ist durch die geringe Vorratsspeichertemperatur sichergestellt, dass auch bei längeren Verweilzeiten im Vorratsspeicher keine vorzeitige unerwünschte Vernetzungsreaktion eintritt, wobei die teigartige Masse mit dem Vorratsspeichermischer homogen gehalten wird.
Ein weiterer Vorteil der sehr geringen Vorratsspeichertemperatur ist, dass die extrudierte teigartige Masse schnell von der Extrudertemperatur auf die Vorratsspeichertemperatur heruntergekühlt werden kann. In der Extrusionseinheit ist eine höhere Extrusionstemperatur erforderlich, um die Vermengung der Ausgangsstoffe zu der teigartigen Masse zu realisieren. Auch wenn selbst die Extrudertemperatur unterhalb der Vernetzungstemperatur gehalten wird, so liegt diese jedoch um Einiges näher an der Vernetzungstemperatur, als die Vorratsspeichertemperatur. Dies führt in der Extrusionseinheit zu einem Risiko, das durch statistisch verteilte und nicht vorhersagbare Vorgänge, wie beispielsweise Reibungsvorgänge zwischen einzelnen Partikeln der teigartigen Masse, lokale Temperaturspitzen entstehen können, welche die Vernetzungstemperatur erreichen können. Daher wird eine rudimentär einsetzende Vernetzungsreaktion in der technischen Praxis während der Extrusion kaum vermeidbar sein. Diese wird jedoch schnell wieder unterdrückt, da die Extrusionseinheit insgesamt, die Extrudertemperatur hat, als Wärmesenke die lokalen Temperaturspitzen schnell kompensiert.
Dennoch bietet die weitaus geringere Vorratsspeichertemperatur hier ein signifikant gesteigertes Maß an Sicherheit gegen eine unerwünschte Vernetzungsreaktion im Vorratsspeicher, beispielsweise infolge unerwünschter lokaler Temperaturspitzen durch Friktionswärme, erzeugt durch Mischarbeit (beispielswiese Rührarbeit).
Durch den schnellen Abbau lokaler Temperaturspitzen eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren auch besonders gut für vernetzbare Ausgangsstoffe, die eine exotherme Reaktivität aufweisen. Ein gewissermaßen Aufschaukeln der Temperatur der teigartigen Masse durch die angesprochenen statistisch verteilten und rudimentären exothermen Vernetzungsreaktionen, die in der technischen Praxis toleranzbedingt kaum 100%ig vermieden werden können, kann so vorgebeugt werden.
In bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass die Extrudertemperatur der teigartigen Masse bei 71 °C bis 110 °C liegt und die Vorratsspeichertemperatur bei 0 °C bis 70 °C. Innerhalb dieses Fensters der Extrudertemperatur lassen sich die bekannten vernetzbaren Ausgangsstoffe unterhalb ihrer Vernetzungstemperatur verarbeiten. Vorzugsweise wird die Extrudertemperatur der teigartigen Masse in dem Bereich von 50 °C bis 110 °C, weiter bevorzugt 60 °C bis 90 °C und besonders bevorzugt 70 °C bis 80 °C gewählt. Die Vorratsspeichertemperatur liegt dann jeweils unterhalb der minimalen Extrudertemperatur, beispielswies bei 0° C bis 49° C, 0° C bis 59° C oder 0° C bis 69° C.
Es wurde gefunden, dass beispielsweise zwischen 70 °C und 80 °C Phenol und Formaldehyd als vernetzbare Ausgangsstoffe ohne wesentliche Vernetzungsreaktionen zu der teigartigen Masse mit günstigen Viskositätseigenschaften verarbeitet werden können. Duroplastteile aus Phenolharz, auch unter der Bezeichnung Phenoplast bekannt, eignen sich hervorragend für die Herstellung von Teilen im Motorraum von Kraftfahrzeugen. Einige Beispiele sind hier Motorgehäuse oder Ventildeckel, die neben einem sehr geringen Gewicht eine sehr gute Temperaturstabilität aufweisen.
Die Vernetzungstemperaturen unterschiedlicher vernetzbarer Ausgangsstoffe für duroplastische Polymere sind dem Fachmann durchweg bekannt.

Einige wichtige Temperaturschwellen und -bereiche die Vernetzungstemperatur, Extrudertemperatur und Vorratsspeichertemperatur, zugeordnet zu geläufigen vernetzbaren Ausgangsstoffen (Reaktionspartner der Vernetzungsreaktion), sind in der folgenden Tabelle aufgelistet.

Ausgangsstoffe für Vernetzungsreaktion	Vernetzungstemperatur [°C]	vorzugsweise Extrudertemperatur te [°C]	vorzugsweise Vorratsspeichertemperatur tv [°C], aber stets kleiner als te
Phenol, Formaldehyd	ab 90	von 70 bis 90	von 10 bis 70
Phenol, Formaldehyd, saure Katalysatoren	ab 100	von 30 bis 80	von 10 bis 50

Während eine unerwünschte Vernetzungsreaktion weitestgehend vermieden wird, können gleichzeitig in den genannten Temperaturbereichen einige der Ausgangsstoffe, beispielsweise zugesetzte Harze, von einem festen in einen flüssigen Zustand übergehen. Dies fördert signifikant die Herstellbarkeit der teigartigen Masse.
In weiterer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Extruderviskosität der teigartigen Masse in der Extrusionseinheit bei 10³ Pas bis 10⁶ Pas, weiterhin bevorzugt bei 10³ Pas bis 10⁵ Pas und weiterhin bevorzugt bei 10³ Pas bis 10⁴ Pas und eine Vorratsspeicherviskosität der teigartigen Masse bei 2·10³ Pas bis 2·10⁶ Pas, weiterhin bevorzugt 10³ Pas bis 10⁶ Pas, weiterhin bevorzugt bei 2·10⁵ Pas bis 10⁶ Pas und weiterhin bevorzugt bei 10⁴ Pas bis 10⁵ Pas liegt. Jedenfalls werden stets Prozessbedingungen eingestellt, bei denen die Vorratsspeicherviskosität oberhalb der Extruderviskosität liegt.
Bei den gefundenen Viskositätswerten ist eine besonders vorteilhafte Vermengung der Ausgangsstoffe in der Extrusionseinheit zu der teigartigen Masse möglich. Ferner bieten die genannten Werte in dem Vorratsspeicher eine signifikant gesteigerte Zähigkeit der teigartigen Masse, wodurch diese sich besonders gut verkneten lässt. Je zäher die teigartige Masse im Vorratsspeicher ist, desto besser lässt sie sich hinsichtlich ihrer Temperaturverteilung homogenisieren. Der Hintergrund dabei ist, dass nach Austritt der teigartigen Masse aus der Extrusionseinheit und Eintritt in den Vorratsspeicher, diese gegenüber der bereits in dem Vorratsspeicher angesammelten teigartigen Masse noch ein höheres Temperaturniveau hat. Durch die gesteigerte Zähigkeit kann der Vorratsspeichermischer die neu hinzugekommene teigartige Masse besonders gut mitnehmen, gewissermaßen mitreißen und so die teigartige Masse mit der übrigen im Vorratsspeicher befindlichen teigartigen Masse besonders gut verkneten. Läge beispielsweise eine geringere Vorratsspeicherviskosität, also auch geringere Zähigkeit vor, hätte dies eine Tendenz zu einer lediglich lokalen Vermischung beziehungsweise Verwirbelung der teigartigen Masse zur Folge, in Verbindung mit einem abnehmenden absoluten Massentransport im Vorratsspeicher.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verarbeitungsmenge eine Masse von 0,1 kg bis 10 kg aufweist. Weiterhin bevorzugt liegt die Verarbeitungsmenge bei einer Masse von 1 kg bis 9 kg, weiterhin bevorzugt 2 kg bis 8 kg, weiterhin bevorzugt 3 kg bis 7 kg, weiterhin bevorzugt 4 kg bis 6 kg, und weiterhin bevorzugt im Bereich von 5 kg. Korrespondierende Volumina solcher Duromerteile liegen dabei vorzugsweise im Bereich von 1 dm³ bis 20 dm³, weiterhin bevorzugt 1 dm³ bis 10 dm³ und weiterhin bevorzugt 2 dm³ bis 8 dm³.
Dies bietet den Vorteil, dass beispielsweise im Fahrzeugbereich auch große Teile, die beispielsweise vorher aus metallischen Werkstoffen gefertigt worden sind, nun aus temperaturbeständigem duroplastischen Material hergestellt werden können.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass Duromerteile mit einer Taktzeit von 60 s bis 900 s hergestellt werden. Als Taktzeit wird im Kontext dieser Anmeldung jene Zeitspanne bezeichnet, die von der Abführung der Verarbeitungsmenge (Schritt F) bis zur vollständigen Aushärtung des Duromerteils (Schritt H) vergeht. Vorzugsweise liegt die Taktzeit bei 60 s bis 600 s, weiterhin bevorzugt 60 s bis 300 s und weiterhin bevorzugt 120 s bis 240 s. Selbstverständlich verfolgt der Fachmann das Ziel, die Taktzeit auf ein Minimum zu reduzieren, so dass die gegebenen Werte lediglich Beispiele sind, bei denen in der Praxis bisher die bauteilqualitativ hochwertigsten Ergebnisse erreicht werden konnte.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet so den Vorteil, dass gegenüber konventionellen Verfahren die Produktivität signifikant erhöht wird. Gleichzeitig wird durch die große Bandbreite an herstellbaren Duroplastteilen die Flexibilität des Verfahrens der Erfindung stark erhöht.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Anlage zur Herstellung eines Duromerteils, umfassend wenigstens die folgenden Elemente:

– wenigstens einer Extrusionseinheit, ausgebildet zur Herstellung einer teigartige Masse aus Ausgangsstoffen, von denen wenigstens einige zu einem duroplastischen Polymer vernetzbar sind;
– wenigstens eine Extruderkühlung, mit der die Extrusionseinheit wenigstens abschnittsweise ausgerüstet ist und die ausgebildet ist, eine Extrudertemperatur der teigartigen Masse unterhalb einer Vernetzungstemperatur der vernetzbaren Ausgangsstoffe zu temperieren;
– wenigstens einen Vorratsspeicher, der mit der Extrusionseinheit gekoppelt ist und die teigartige Masse aus der Extrusionseinheit aufzunehmen vermag;
– wenigstens einen Dosierspeicher, der mit dem Vorratsspeicher gekoppelt ist und eine Verarbeitungsmenge aus dem Vorratsspeicher aufzunehmen vermag; und weiterhin
– wenigstens ein Formwerkzeug und wenigstens eine Einspritzvorrichtung, wobei die Einspritzvorrichtung einer Injektion der Verarbeitungsmenge aus dem Dosierspeicher in das Formwerkzeug dient.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Vorratsspeicher mit einer Vorratsspeicherkühlung ausgerüstet ist, mit der die teigartige Masse in dem Vorratsspeicher auf eine Vorratsspeichertemperatur unterhalb der Extrudertemperatur der teigartigen Masse temperierbar ist und der Vorratsspeicher weiterhin mit einem Vorratsspeichermischer ausgerüstet ist, mit dem die teigartige Masse in dem Vorratsspeicher homogenisiert werden kann und dass weiterhin zumindest der Dosierspeicher mit einer Injektionstemperierung ausgerüstet ist, mit der die Verarbeitungsmenge wenigstens auf Vernetzungstemperatur erwärmt werden kann, bevor sie in das Formwerkzeug gelangt.
Insbesondere ist die Anlage der Erfindung dazu ausgebildet, das oben beschriebene erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Die in dieser Anmeldung beschriebenen technischen Merkmale hinsichtlich der Verfahrensschritte und dazu verwendeten technischen Mittel sowie die resultierenden Vorteile gelten demnach sinngemäß sowohl für das Verfahren, als auch für die Anlage der Erfindung.
Die Extrusionseinheit kann vorzugsweise als Schneckenextruder ausgebildet sein. Dieser eignet sich besonders gut für eine kontinuierliche Herstellung von teigartiger Masse. Der Vorratsspeicher, der einen Übergang zu einem diskontinuierlichen Prozess darstellt, kann so stets mit ausreichend viel teigiger Masse versorgt werden. Vorzugsweise können auch mehrere Schneckenextruder vorgesehen sein, um den Vorratsspeicher zu versorgen. Selbstverständlich obliegt es dem Fachmann auch, unterschiedliche Vorratsspeicher und/oder unterschiedliche Dosierspeicher, Einspritzvorrichtungen und Formwerkzeuge vorzusehen, um beispielsweise simultan unterschiedliche Duromerteile herzustellen oder die Leistungsfähigkeit der Extrusionseinheit hinsichtlich des Durchsatzes in den nachgelagerten diskontinuierlichen Prozessschritten voll auszunutzen.
In bevorzugter Ausgestaltung der Anlage der Erfindung ist vorgesehen, dass die Extruderkühlung eine Nenn-Temperierleistung von 1000 W bis 20 kW, weiterhin bevorzugt 1000 W bis 15 kW und weiterhin bevorzugt 2000 W bis 10 kW aufweist und die Vorratsspeicherkühlung eine Nenn-Kühlleistung von 1000 W bis 20 kW, weiterhin bevorzugt 1000 W bis 15 kW und weiterhin bevorzugt 2000 W bis 10 kW aufweist.
Untersuchungen haben gezeigt, dass die erforderlichen Temperaturniveaus und die erforderliche Temperaturstabilität der teigartigen Masse in der Extrusionseinheit sowie im Vorratsspeicher somit sicher und für alle bekannten Ausgangsstoffe erreicht und gehalten werden können.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Anlage der Erfindung ist vorgesehen, dass die Extrusionseinheit eine Nenn-Extrusionsleistung von 30 kW bis 150 kW, weiterhin bevorzugt 50 kW bis 100 kW und weiterhin bevorzugt 80 kW bis 100 kW aufweist und der Vorratsspeichermischer eine Nenn-Mischleistung von 3 kW bis 30 kW, weiterhin bevorzugt 4 kW bis 20 kW und weiterhin bevorzugt 5 kW bis 10 kW aufweist.
Untersuchungen haben gezeigt, dass die teigartige Masse mit den oben genannten bevorzugten Viskositätswerten sich in diesen Nennleistungsbereichen in der Extrusionseinheit besonders gut herstellen und fördern lässt sowie im Vorratsspeicher besonders gut mischen beziehungsweise verkneten lässt.
In weiterer bevorzugten Ausgestaltung der Anlage der Erfindung ist vorgesehen, dass der Dosierspeicher eine Verarbeitungsmenge mit einer Masse von 0,1 kg bis 10 kg aufzunehmen vermag, weiterhin bevorzugt 1 kg bis 9 kg, weiterhin bevorzugt 2 kg bis 8 kg, weiterhin bevorzugt 3 kg bis 7 kg, weiterhin bevorzugt 4 kg bis 6 kg, und weiterhin bevorzugt etwa 5 kg aufzunehmen vermag. Korrespondierende Volumina einer Speicherkavität des Dosierspeichers liegen dabei vorzugsweise im Bereich von 1 dm³ bis 20 dm³, weiterhin bevorzugt 1 dm³ bis 10 dm³ und weiterhin bevorzugt 2 dm³ bis 8 dm³.
In weiterer bevorzugten Ausgestaltung der Anlage der Erfindung ist vorgesehen, dass die Injektionstemperierung eine Nenn-Temperierungsleistung von 100 W bis 30 kW, weiterhin bevorzugt 100 W bis 20 kW, weiterhin bevorzugt 1000 W bis 15 kW und weiterhin bevorzugt 2000 W bis 10 kW aufweist. In Unterscheidung zur Extruderkühlung und Vorratsspeicherkühlung betrifft die Injektionstemperierung insbesondere eine Heizung und Kühlung. Dies ergibt sich, da die teigartige Masse vor der Injektion erwärmt werden muss, und zwar auf eine ganz bestimmte Temperatur geregelt werden muss. In der Extrusionseinheit entsteht die erforderliche Wärme in hinreichenden Größenordnungen durch Friktion und in dem Vorratsspeicher durch Mischarbeit.
Untersuchungen haben gezeigt, dass sich in den angegebenen Leistungsbereichen der Injektionstemperierung die Verarbeitungsmengen besonders vorteilhaft auf die benötigten Temperaturen regeln lassen. Eine Erwärmungszeit der Verarbeitungsmenge beträgt vorzugsweise zwischen 60 s und 900 s, weiterhin bevorzugt 60 s und 600 s und weiterhin bevorzugt 60 s und 300 s. Diese Erwärmungszeiten ermöglichen eine optimale Injektion der Verarbeitungsmenge in das Formwerkzeug, bevor eine nennenswerte Vernetzung stattgefunden hat.
In weiterer bevorzugten Ausgestaltung der Anlage der Erfindung ist vorgesehen, dass an einer Kopplungsstelle der Extrusionseinheit und des Vorratsspeichers ein thermischer Entkopplungsbereich ausgebildet ist, der einen Wärmefluss von teigartiger Masse vor der Kopplungsstelle hin zu teigartiger Masse hinter der Kopplungsstelle vermeidet. Der Wärmefluss meint dabei den reinen Energiefluss im Sinne von Wärmeleitung. Selbstverständlich kann, wenn teigartige Masse aus der Extrusionseinheit in den Vorratsspeicher transportiert wird, bereits in dieser gespeicherte thermische Energie mit in den Vorratsspeicher eintreten. Vermieden wird jedoch eine reine Wärmeleitung über die Kopplungsstelle hinweg, sowohl durch die teigartige Masse, als auch durch Maschinenkomponenten der Extrusionseinheit und des Vorratsspeichers.
Dies gewährleistet eine schnelle Anpassung des Temperaturniveaus der aus der Extrusionseinheit kommenden teigartigen Masse an das Temperaturniveau, welches in dem Vorratsspeicher herrscht. Vorzugsweise werden hierzu die Extruderkühlung und die Vorratsspeicherkühlung derart ausgebildet, dass deren thermische Einflussbereiche aneinandergrenzen und so den thermischen Entkopplungsbereich bilden.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
1 ein erfindungsgemäßes Verfahren anhand einer erfindungsgemäßen Anlage in einer bevorzugten Ausführungsform;
2 einen Prozessplan des erfindungsgemäßen Verfahrens aus 1;
3 einen Vorratsspeicher der erfindungsgemäßen Anlage aus 1 und eine Kopplungsstelle des Vorratsspeichers zu einer Extrusionseinheit der Anlage; und
4 eine Dosieröffnung des Vorratsspeichers der erfindungsgemäßen Anlage aus 1
1 zeigt eine erfindungsgemäße Anlage 10 zur Herstellung eines Duromerteils 12. Die Anlage 10 umfasst eine Extrusionseinheit 14, die vorzugsweise als Schneckenextruder 16 ausgebildet ist. Die Extrusionseinheit 14 weist einen Extruderkühler 18 auf. Der Extruderkühler 18 ist vorzugsweise entlang der gesamten Extrusionseinheit 14 vorgesehen. Bei dem Schneckenextruder 16 bedeutet dies, dass die Extruderkühlung 18 entlang der gesamten Länge einer hier nicht dargestellten Extruderschnecke an und/oder in der Extrusionseinheit 14 angeordnet ist. An die Extrusionseinheit 14 schließt sich ein Vorratsspeicher 20 an. Der Vorratsspeicher 20 umfasst einen Speicherraum 22, einen Dosierkolben 24 sowie einen Vorratsspeichermischer 26. Der Vorratsspeichermischer 26 kann vorzugsweise ein Rührwerk 28 sein, welches vorzugsweise über mehrere Stufen von Rührblättern 30 verfügt. Da in dem Speicherraum 22 befindliche teigartige Masse 56 sehr zäh ist, stellt ein Rührwerk 28 hier eine besonders vorteilhafte Lösung zum Verkneten der teigartigen Masse 56 dar. Somit wird eine besonders homogene Durchmischung erreicht. Der Vorratsspeicher 20 ist ferner mit einer Vorratsspeicherkühlung 32 ausgerüstet (vergleiche hierzu 3). Ferner weist der Vorratsspeicher 20 eine Kopplungsstelle 34 auf, über welche er mit der Extrusionseinheit 14 verbunden ist. Während sich die Kopplungsstelle 34 vorzugsweise seitlich an dem Vorratsspeicher 20 befindet, weist dieser an einem unteren Ende des Vorratsspeichers 20 eine Dosieröffnung 36 auf. Die Dosieröffnung kann beispielsweise mit einem hier nicht dargestellten Schieber 54 (vergleiche 4) geöffnet beziehungsweise geschlossen werden. An die Dosieröffnung 36 schließt sich ein Dosierspeicher 38 an. Der Dosierspeicher 38 ist mit einer Einspritzvorrichtung 40 verbunden. Die Einspritzvorrichtung 40 umfasst vorzugsweise einen Einspritzkolben 42, der durch den Dosierspeicher 38 hindurch und durch eine daran angeschlossene Leitung 44 hindurch bis hin zu einem Austritt 46 der Leitung 44 an der Grenze zu einer Kavität 48 eines Formwerkzeugs 50 führt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des Duromerteils 12 beginnt in Verfahrensschritt a) mit einer Bereitstellung von Ausgangsstoffen 52. Zumindest einige der Ausgangsstoffe 52 sind dabei zu einem duroplastischen Polymer vernetzbar. Die Ausgangsstoffe 52 können beispielsweise in Form von Pulver, Granulat, Fasern und dergleichen bereitgestellt werden und dabei neben den vernetzbaren Ausgangsstoffen auch Füllstoffe und sonstige Additive enthalten. Das vorliegende Ausführungsbeispiel bezieht sich auf die bevorzugte Herstellung eines Duromerteils 12 aus Phenolharz. Hierzu werden in Schritt a) Phenol, Formaldehyd, Glasfasern als Füllstoffe und Härter als Additive zugegeben.
Die Ausgangsstoffe werden dann in Schritt b) sukzessive entlang der Extrusionseinheit 14 der selbigen zugeführt.
Die Ausgangsstoffe 52 werden in Schritt c) dann in der Extrusionseinheit 14 vermengt, so dass die teigartige Masse 56 entsteht. Da es sich bei der Extrusionseinheit 14 wie gesagt um einen Schneckenextruder 16 handelt, erfolgt die Herstellung der teigartigen Masse 56 unter Wirksamkeit von Friktion.
Dabei wird in Schritt d) mit der Extruderkühlung 18 eine Extrudertemperatur t_e in einem Bereich von 80 °C bis 90 °C eingestellt. Dies führt dazu, dass lediglich in den Ausgangsstoffen 52 enthaltene Harze von einem festen in einen flüssigen Zustand übergehen, so dass die teigartige Masse 56 entstehen kann. Deren Konsistenz kann auch als breiig oder zementartig beschrieben werden, wobei sich die teigartige Masse 56 in einem gerade so gießfähigen Zustand befindet. Dabei bleibt die Extrudertemperatur t_e der teigartigen Masse 56 stets unterhalb einer Vernetzungstemperatur der vernetzbaren Ausgangsstoffe. Eine Extruderviskosität η_e der teigartigen Masse 56 liegt in der Extrudereinheit 14 bei 10⁴ Pas bis 10⁵ Pas. Eine auf das vorliegende Ausführungsbeispiel angepasste Nenn-Extrusionsleistung der Extrusionseinheit 14 beträgt 60 kW bis 80 kW und eine Nenn-Temperierleistung der Extruderkühlung 18 beträgt 5 kW.
Im nächsten Schritt e) des Verfahrens der Erfindung erfolgt eine Extrusion der teigartigen Masse 56 durch die Kopplungsstelle 34 hindurch in den Vorratsspeicher 20. Im Vorratsspeicher 20 herrscht eine sehr viel geringere Vorratsspeichertemperatur t_v von lediglich 5 bis 10 °C. Dies führt dazu, dass die teigartige Masse 56 im Vorratsspeicher 20 beziehungsweise in dessen Speicherraum 22 auf eine Vorratsspeicherviskosität η_ν von 2·10⁵ Pas verzähigt wird. Die teigartige Masse 56 ist hier nicht mehr fließfähig. Hierdurch lässt sich die teigartige Masse 56 im Speicherraum 26 sehr gut verkneten und neu eintretende, von dem Schneckenextruder 16 gelieferte teigartige Masse 56 kann von der bereits in dem Speicherraum 22 befindlichen teigartigen Masse besonders gut mitgenommen, gewissermaßen mitgerissen werden. Die Verknetung durch das Rührwerk 28 führt so zu einer besonders homogenen Temperaturverteilung in der teigartigen Masse 56 innerhalb des Vorratsspeichers 20. Die neu eintreffende teigartige Masse 56 wird so schnell und sicher auf das Niveau der Vorratsspeichertemperatur t_v heruntergekühlt. Der Vorratsspeichermischer 26 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Nenn-Mischleistung von 5 kW bis 10 kW auf und die Vorratsspeicherkühlung 32 weist eine Nenn-Kühlleistung von 5 kW bis 20 kW auf.
In Schritt f) des Verfahrens (vergleiche 4) erfolgt dann eine Abführung einer Verarbeitungsmenge 58 der teigartigen Masse 56 aus dem Vorratsspeicher 20, über die Dosieröffnung 36 und hinein in den Dosierspeicher 38. Der Dosierspeicher 38 verfügt über eine Injektionstemperierung 60, mit der die teigartige Masse 56 auf eine Injektionstemperatur t_i gebracht wird. Die Injektionstemperierung 60 kann sich auch über weitere Bereiche der Anlage 10 erstrecken, wie beispielsweise die Leitung 44, bis hin zum Austritt der Leitung 46. Die Injektionstemperierung 60 dient der Temperierung der Verarbeitungsmenge 58 beginnend mit der Abführung in Schritt f), sobald die Verarbeitungsmenge 58 den Vorratsspeicher 20 verlassen hat, bis hin zur Injektion der Verarbeitungsmenge 58 aus dem Dosierspeicher 38 in das Formwerkzeug 50 in Schritt g).
Die Injektionstemperierung 60 dient insbesondere einer Temperaturregelung durch gezielte Zu- und/oder Abführung von Wärme in die beziehungsweise aus der teigartigen Masse 56. Die Injektionstemperierung 60 hat eine Nenn-Temperierungsleistung von 2 kW bis 30 kW. Der Dosierspeicher 38 nimmt im Schritt f) die Verarbeitungsmenge 58 der teigartigen Masse 56 mit einer Masse von 10 kg auf. Innerhalb einer Zeit von 60 s bis 180 s wird diese Verarbeitungsmenge 58 dann mit der Injektionstemperierung 60 auf die Injektionstemperatur t_i von 170 °C erwärmt, die somit oberhalb der Vernetzungstemperatur liegt. Die Injektionstemperatur t_i kann bereits im Dosierspeicher 38 oder erst am Austritt 46 oder auf dem Weg dort hin in der Leitung 44 erreicht werden. Mit Beginn der Erwärmung ist die Dosieröffnung 36 mit dem Schieber 54 bereits geschlossen. Der Schieber 54 und/oder ein umliegender Bereich der Dosieröffnung 36 ist vorzugsweise temperaturgeregelt, so dass der Dosierspeicher 38 von dem Vorratsspeicher 20 thermisch entkoppelt ist. Die Erwärmung der Verarbeitungsmenge 58 kann dann auch bereits beginnen, wenn der Schieber 54 noch geöffnet ist. Die Injektionstemperatur t_i im Dosierspeicher 38 oberhalb der Vernetzungstemperatur kann sich dabei zu keinem Zeitpunkt auf den Vorratsspeicher 20 ausbreiten.
Die thermische Entkopplung der einzelnen Anlagenbestandteile Extrusionseinheit 14, Vorratsspeicher 20 und Dosierspeicher 38 stellt hier einen wichtigen Aspekt dar, um über den gesamten Prozess eine unerwünschte vorzeitige Vernetzungsreaktion zu vermeiden.
Sogleich erfolgt dann im Schritt g), die Injektion der Verarbeitungsmenge 58 in das Formwerkzeug 50 mittels der Einspritzvorrichtung 40. Die Injektion dauert lediglich 1 s bis 30 s. Eine Taktzeit t_t (vergleiche 2) zur Herstellung eines Duromerteils 12, die von einem ersten Öffnen des Schiebers 54 zur Abführung der Verarbeitungsmenge 58 in Schritt f) bis hin zur vollständigen Aushärtung des Duromerteils 12 in dem Formwerkzeug 50 in Schritt h) gemessen wird, beträgt lediglich 30 s bis 600 s, in Abhängigkeit der gewählten Wandstärken und Druckverhältnissen.
In 2 ist ein Prozessplan gezeigt, der die Verfahrensschritte a) bis h) des erfindungsgemäßen Verfahrens aus 1 hinsichtlich ihrer zeitlichen Abfolge illustriert. Entlang der nicht bezeichneten vertikalen Achse sind die unterschiedlichen Verfahrensschritte a) bis h) sowie weitere Verfahrensschritte 62, 64, 66 aufgetragen. Entlang der Zeitachse t ist in Form von Balken der jeweilige Anfang und das jeweilige Ende des betreffenden Verfahrensschritts gekennzeichnet.
Gut erkennbar ist, dass es sich bei dem Verfahren um eine Mischung aus kontinuierlichen und nicht-kontinuierlichen Prozessen handelt. Die Schritte a), b), c), d), e) und ein Schritt 62 erfolgen kontinuierlich. Der Schritt 62 betrifft dabei die Temperierung und Homogenisierung der teigartigen Masse 56 im Vorratsspeicher 20 und ist somit erfindungswesentlich. Die Schritte f), ein Schritt 64 sowie Schritte g), h) und ein Schritt 66 erfolgen demgegenüber diskontinuierlich.
Bei dem Schritt 64 handelt es sich um die Erwärmung der Verarbeitungsmenge 58 wenigstens auf Vernetzungstemperatur mit der Injektionstemperierung 60, so dass auch dieser Schritt erfindungswesentlich ist.
Aus dem Diagramm geht hervor, dass die Schritte f), 64 und g) zeitlich auch leicht überlappen können. So kann je nach konkret vorliegender Ausgestaltung der Anlage 10 und der verwendeten Ausgangsstoffe 52 der thermische Zustand der teigartigen Masse 56 auf ihrem Weg in die Kavität 48 fein eingestellt werden, um die Taktzeit t_t zu reduzieren. Mit anderen Worten, Temperaturänderungen erfolgen in der Praxis nie sprunghaft. Daher ist es zur Reduzierung der Taktzeit t_t sinnvoll, das Temperaturverhalten in der praktischen Ausführung des Verfahrens zunächst zu simulieren und die Schritte f), 64 und g) soweit wie möglich überlappen zu lassen, ohne dass die thermische Abkopplung der einzelnen Anlagenbestandteile unterbrochen wird. Diese ermöglicht gewissermaßen eine Feinjustierung der Art, dass die Vernetzungsreaktion erst im Formwerkzeug 50 einsetzt, dann jedoch ohne unerwünschten Zeitverzug bei gleichzeitig maximaler Parallelisierung von diskontinuierlichen Abläufen. Dies gewährleistet eine minimale Taktzeit und gleichzeitig eine hohe Bauteilqualität.
Das prozesstechnische Ziel der Taktzeitminimierung ist auch durch die Balken der Schritte g) und h) illustriert. Zwar muss unter allen Umständen vermieden werden, dass ein technisch relevantes Aushärten beziehungsweise Vernetzen (Schritt h)) erfolgt, bevor die Verarbeitungsmenge 56 vollständig in das Formwerkzeug 50 injiziert worden ist (Schritt g)), jedoch gilt es den Zeitraum zwischen diesen Schritten möglichst zu eliminieren. Idealerweise erfolgt die Aushärtung in Schritt h) unmittelbar, nachdem die Injektion in Schritt g) abgeschlossen ist.
An Schritt h) schließt sich dann noch ein weiterer Schritt 66 an, in dem das Duromerteil 12 aus dem Formwerkzeug 50 entnommen wird.
Ein Anfahrzyklus 68 der Anlage 10 ist zu diesem Zeitpunkt abgeschlossen. Das Verfahren kann nun beliebig lang fortgeführt werden, so dass eine Serienproduktion, vorzugsweise Groß-Serienproduktion 70, betrieben werden kann.
3 zeigt den genaueren Aufbau des Vorratsspeichers 20, insbesondere die Vorratsspeicherkühlung 32 sowie die Kopplungsstelle 34. Detail A zeigt hierzu einen vergrößerten Querschnitt einer Vorratsspeicherwand 72. Diese umfasst eine Innenwand 74, einen äußeren Isoliermantel 76 und zwischen diesen angeordnete Vorratsspeicherkühlleitungen 78.
Detail B zeigt einen vergrößerten Querschnitt der Kopplungsstelle 34. Die Extrusionseinheit 14 schließt sich von rechts her an die Kopplungsstelle 34 an. Gut erkennbar ist, dass ein Extrusionsstutzen 80 im Bereich der Kopplungsstelle 34 mit dem Isoliermantel 76 und der Vorratsspeicherkühlung 32 überlappt. In dem Extrusionsstutzen 80 sind Extrusionskühlleitungen 82 der Extruderkühlung 18 vorgesehen. Nach außen hin weist auch der Extrusionsstutzen 80 eine Isolation 84 auf.
An einer schematisch angedeuteten thermischen Grenzlinie 86 findet die thermische Entkopplung statt. So ist der Einfluss der Vorratsspeicherkühlung 32 links von der thermischen Grenzlinie 86 dominant und der Einfluss der Extruderkühlung 18 rechts von der thermischen Grenzlinie 86 dominant. Über die thermische Grenzlinie 86 hinweg tretende teigartige Masse 56 kann so in dem Vorratsspeicher 20 schnell und sicher auf Vorratsspeichertemperatur t_v gekühlt werden. Detail C ist in 4 näher dargestellt.
4 zeigt im Detail C die Dosieröffnung 36 des Vorratsspeichers 20. Gezeigt ist, dass die Dosieröffnung 36 mit dem Schieber 54 geöffnet und geschlossen werden kann. Der Schieber 54 selbst ist bevorzugt selbst temperaturregelbar. Die Temperaturregelung kann auf unterschiedliche Weise realisiert werden. Beispielsweise kann der Schieber 54 aus einem thermisch leitfähigen Material bestehen und mit einer Wärmequelle oder -senke selektiv verbunden werden. Es ist aber auch möglich, beispielsweise ein Heiz- und/oder Kühlelement in dem Schieber 54 selbst zu integrieren. Ebenso ist es möglich, den Schieber 54 wahlweise mit einem Kühl- oder Heizmedium zu durchspülen, um dessen Temperatur zu regeln. Auch die Dosieröffnung 36 kann unabhängig vom restlichen Vorratsspeicher 20 temperaturregelbar ausgelegt werden. Somit ist eine sichere thermische Abkopplung von Vorratsspeicher 20 und Dosierspeicher 38 gewährleistet, wenn beispielsweise der Schieber 54 geschlossen ist und/oder die Dosieröffnung 36 temperaturgeregelt wird.
Bezugszeichenliste

10: Anlage
12: Duromerteil
14: Extrusionseinheit
16: Schneckenextruder
18: Extruderkühler
20: Vorratsspeicher
22: Speicherraum
24: Dosierkolben
26: Vorratsspeichermischer
28: Rührwerk
30: Rührblätter
32: Vorratsspeicherkühlung
34: Kopplungsstelle
36: Dosieröffnung
38: Dosierspeicher
40: Einspritzvorrichtung
42: Einspritzkolben
44: Leitung
46: Austritt
48: Kavität
50: Formwerkzeug
52: Ausgangsstoff
54: Schieber
56: teigartige Masse
58: Verarbeitungsmenge
60: Injektionstemperierung
62: Schritt
64: Schritt
66: Schritt
68: Anfahrzyklus
70: Groß-Serienproduktion
72: Vorratsspeicherwand
74: Innenwand
76: Isoliermantel
78: Vorratsspeicherkühlleitungen
80: Extrusionsstutzen
82: Extrusionskühlleitungen
84: Isolation
86: thermische Grenzlinie
a): Schritt
b): Schritt
c): Schritt
d): Schritt
e): Schritt
f): Schritt
g): Schritt
h): Schritt
η_e: Extruderviskosität
η_ν: Vorratsspeicherviskosität
t: Zeitachse
t_e: Extrudertemperatur
t_i: Injektionstemperatur
t_t: Taktzeit
t_v: Vorratsspeichertemperatur

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2127846 A1 [0004]
DE 2144069 A1 [0005]
DE 102006038197 A1 [0006]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Duromerteils (12), umfassend wenigstens die folgenden Schritte: a) Bereitstellung von Ausgangsstoffen (52), von denen wenigstens einige zu einem duroplastischen Polymer vernetzbar sind; b) simultane oder sukzessive Zuführung der Ausgangsstoffe (52) zu wenigstens einer Extrusionseinheit (14); c) Vermengen der Ausgangsstoffe (82) in der Extrusionseinheit (14), so dass eine teigartige Masse (56) entsteht; d) Temperierung der teigartigen Masse (56) mit einer Extruderkühlung (18), mit der die Extrusionseinheit (14) wenigstens abschnittsweise ausgerüstet ist, so dass eine Extrudertemperatur (t_e) der teigartigen Masse (56) unterhalb einer Vernetzungstemperatur der vernetzbaren Ausgangsstoffe (52) gehalten wird; e) Extrusion der teigartigen Masse (56) in wenigstens einen Vorratsspeicher (20); f) Abführung einer Verarbeitungsmenge (58) der teigartigen Masse (56) aus dem Vorratsspeicher (20) in wenigstens einen Dosierspeicher (38); g) Injektion der Verarbeitungsmenge (58) aus dem Dosierspeicher (38) in ein Formwerkzeug (50) mittels einer Einspritzvorrichtung (40); und h) Aushärtung des Duromerteils (12) in dem Formwerkzeug (50), dadurch gekennzeichnet, dass – der Vorratsspeicher (20) mit einer Vorratsspeicherkühlung (32) ausgerüstet ist, mit der die teigartige Masse (56) in dem Vorratsspeicher (20) auf eine Vorratsspeichertemperatur (t_v) unterhalb der Extrudertemperatur (t_e) der teigartigen Masse (56) temperiert wird und der Vorratsspeicher (20) weiterhin mit einem Vorratsspeichermischer (26) ausgerüstet ist, mit dem die teigartige Masse (56) in dem Vorratsspeicher (20) homogenisiert wird und dass weiterhin; – zumindest der Dosierspeicher (38) mit einer Injektionstemperierung (60) ausgerüstet ist, mit der die Verarbeitungsmenge (58) wenigstens auf Vernetzungstemperatur erwärmt wird, bevor sie in das Formwerkzeug (50) gelangt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Extrudertemperatur (t_e) der teigartigen Masse (56) bei 71 °C bis 110 °C liegt und die Vorratsspeichertemperatur (t_v) bei 0 °C bis 70 °C.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Extruderviskosität (η_e) der teigartigen Masse (56) in der Extrusionseinheit (14) bei 10³ Pas bis 10⁵ Pas liegt und eine Vorratsspeicherviskosität (η_ν) der teigartigen Masse (56) bei 2·10⁵ Pas bis 10⁶ Pas liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungsmenge (58) eine Masse von 0,1 kg bis 10 kg aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Duromerteile (12) mit einer Taktzeit (t_t) von 60 s bis 900 s hergestellt werden.
Anlage (10) zur Herstellung eines Duromerteils (12), umfassend wenigstens die folgenden Elemente: – wenigstens einer Extrusionseinheit (14), ausgebildet zur Herstellung einer teigartige Masse (56) aus Ausgangsstoffen (52), von denen wenigstens einige zu einem duroplastischen Polymer vernetzbar sind; – wenigstens eine Extruderkühlung (18), mit der die Extrusionseinheit (14) wenigstens abschnittsweise ausgerüstet ist und die ausgebildet ist, eine Extrudertemperatur (t_e) der teigartigen Masse (56) unterhalb einer Vernetzungstemperatur der vernetzbaren Ausgangsstoffe zu temperieren; – wenigstens einen Vorratsspeicher (20), der mit der Extrusionseinheit (14) gekoppelt ist und die teigartige Masse (56) aus der Extrusionseinheit (14) aufzunehmen vermag; – wenigstens einen Dosierspeicher (38), der mit dem Vorratsspeicher (20) gekoppelt ist und eine Verarbeitungsmenge (58) aus dem Vorratsspeicher (20) aufzunehmen vermag; und weiterhin – wenigstens ein Formwerkzeug (50) und wenigstens eine Einspritzvorrichtung (40), wobei die Einspritzvorrichtung (40) einer Injektion der Verarbeitungsmenge (58) aus dem Dosierspeicher (38) in das Formwerkzeug (50) dient, dadurch gekennzeichnet, dass – der Vorratsspeicher (20) mit einer Vorratsspeicherkühlung (32) ausgerüstet ist, mit der die teigartige Masse (56) in dem Vorratsspeicher (20) auf eine Vorratsspeichertemperatur (t_v) unterhalb der Extrudertemperatur (t_e) der teigartigen Masse (56) temperierbar ist und der Vorratsspeicher (20) weiterhin mit einem Vorratsspeichermischer (26) ausgerüstet ist, mit dem die teigartige Masse (56) in dem Vorratsspeicher (20) homogenisiert werden kann und dass weiterhin – zumindest der Dosierspeicher (38) mit einer Injektionstemperierung (60) ausgerüstet ist, mit der die Verarbeitungsmenge (58) wenigstens auf Vernetzungstemperatur erwärmt werden kann, bevor sie in das Formwerkzeug (50) gelangt.
Anlage (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Extruderkühlung (18) eine Nenn-Temperierleistung von 1000 W bis 20 kW aufweist und die Vorratsspeicherkühlung (32) eine Nenn-Kühlleistung von 1000 W bis 20 kW aufweist.
Anlage (10) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Extrusionseinheit (14) eine Nenn-Extrusionsleistung von 30 kW bis 150 kW aufweist und der Vorratsspeichermischer (26) eine Nenn-Mischleistung von 3 kW bis 30 kW aufweist.
Anlage (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Dosierspeicher (38) eine Verarbeitungsmenge (58) mit einer Masse von 0,1 kg bis 10 kg aufzunehmen vermag und die Injektionstemperierung (58) eine Nenn-Temperierungsleistung von 100 W bis 30 kW aufweist.
Anlage (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Kopplungsstelle (34) der Extrusionseinheit (14) und des Vorratsspeichers (20) ein thermischer Entkopplungsbereich ausgebildet ist, der einen Wärmefluss von teigartiger Masse (56) vor der Kopplungsstelle (34) zur teigartiger Masse (56) hinter der Kopplungsstelle (34) vermeidet.