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Verfahren zum Herstellen von Werkstücken aus mit einem Härter versetztem
Gießharz Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Werkstücken
aus mit einem Härter versetztem, gegebenenfalls Füllstoffe enthaltendem Gießharz
im Vakuumgießverfahren.
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Die fortscllreitende Verwendung von Gießharzen, z.B. Epoxydharzen,
zur Herstellung von Massenartikeln, wie elektrischen Isolatoren, erfordert die Anwendung
von besonderen Verfahren, falls bei der Serienherstellunig eine gleichmäßige, gute
Qualität erzielt werden soll.
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Die bekannten Arbeitsverfahren mischen in einer Gießpfanne den flüssigen
oder pulverförmigen Härter, meist Phthalsäureanhydrid, unter das Gießharz und fügen
je nach den gewünschten Qualitäten der Gießmasse eine größere oder kleinere Menge
eines Füllstoffes, z. B. Steinmehl, bei.
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Da ein derartiges Gemenge bei höherem Zusatz von Füllstoffen sehr
zähflüssig wird und bis zum Einsetzen des Erstarrungsvorganges nur eine relativ
kurze Zeitspanne (etwa 15 Minuten) zur Verfügung steht, gelingt es nicht, die Gießmasse
von Lufteinschlüssen zu befreien, so daß die fertigen Guß stücke durch eingeschlossene
Lunkerstellen verschlechtert werden.
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Es ist bekannt, den ans dem Gießharz und dem Härter bestehenden gießfertigen
Ansatz zur Entfernung von Lufteinschlüssen in einem Vorratsgefäß einem Vakuum auszusetzen.
Jedoch steht hierfür, wie bereits oben erwähnt, nur eine kurze Evakluierungszeit
zur Verfügung, die nicht überschritten werden darf, wenn der Ansatz nicht zu zähflüssilg
werden soll, und es kann außerdem in dem erwähnten Vorratsgefäß während des Evakuierungsprozesses
durch Verdampfen des Härters das Mengenverhältnis von Härter und Gießharz unzulässig
verändert werden.
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Außerdem haben Zwischengefäße zur Aufnahme des fertig gemischten
Gießharzes den Nachteil, daß sich an den Gefäß wänden und in den Zuleitungen außerordentlich
schwer entfernbare Gießharzschichten ablagern.
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Beim Evakuieren im Vorratsgefäß ist es praktisch unmöglich, eine
stöchiometrisch genaue Dosierung des zugesetzten Härters durchzuführen, was sich
auf die Gleichmäßigkeit der fertilgen Guß stücke sehr ungünstig auswirkt. Dies liegt
darin begründet, daß bei pulverförmigen Härtern die Ablesung einer genauen Menge
im Vorratsgefäß schwer durchführbar ist. Bei den flüssigen und festen Härtern verdampft
während des Einrührvorganges bereits ein recht erheblicher Anteil, so daß sich auch
aus diesem Grunde keine genaue Dosierung erreichen läßt.
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Die Erfindung besteht darin, daß die Mischung von Gießharz und Härter
im Vakuum erfolgt und daß vor und/oder während der Zugabe des Härters zur Gieß-
masse
in den Vakuumraum aus einem getrennten Vorrat eine solche Menge des Härters verdampft
wird, daß im Umgebungsraum der Gießmasse annähernd Sättigungspartialdruck des Härterdampfes
herrscht.
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Der Mischvorgang findet somit im Vakuum statt, und die Gießmasse
kann vor dem Zusatz des Härters bereits gut entgast, d. h. von Lufteinschlüssen
befreit werden. Außerdem werden aber auch durch das Aufrechterhalten der Härterdampf-Atmosphäre
Verdampfungsverluste an Härtermasse vermieden; es wird eine genaue Dosierung der
Härtermenge ermöglicht. Liegt der Härter nicht bereits in flüssiger Form vor, wird
zunächst durch Sublimation in einem Vorratsgefäß, das den Härter enthält, der Dampfdruck
so gesteigert, daß unter weiterer Wärmezufuhr ein Schmelzen des Härters erfolgt
und damit eine exakte Dosierung möglich wird. Während des Härterzusatzes herrscht
im -Um,ebungsraum der Gießmasse eine Härterkonzentration vom Sättigungspartialdruck,
und dadurch werden alle Verdampfungsverlluste beim Einrühren vermieden.
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Durch das Verfahren nach der Erfindung können völlig gleichmäßige
Gußstücke im Seriengießverfahren hergestellt werden, was den Gießharzen ein weites
Anwendungsgei>iet neu erschiießt.
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In der Abbildung ist als Ausführungsbeispiel eine Anlage zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt, an Hand welcher der genaue
Ablauf des Verfahrens im folgenden erläutern wird.
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In einer Gießpfanne 1, die im Innern eines Vakuumkessels 2 verschiebbar
und über ein Gestänge 3 kippbar angeordnet ist, befindet sich stückfestes Gießharz,
das zunächst vorentgast werden soll. Hierbei erfolgt eine laufende Durchmischung
durch ein Rührwerk 31 von an sich bekannter Konstruktion, während
der
Innenraum des Kessels 2 über eine Zuleitung 4 von Rder Vakuumpumpe 5 evakuiert wird.
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Das Absperrventil 6 in der Leitung 4 ist dabei geöffnet, die Ventile
7 und 8 der anderen anoden Kessel 2 angeschlossenen Leitungen 23 und 18 bleiben
vorläufig noch geschlossen.
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Das Vorratsgefäß 9 für den Härter ist über eine Zuleitung 10 mit
dem Absperrventil 11 an eine andere Vaknumpumpe 12 angeschlossen. Bei geöffnetem
Absperrventil 11 wird das Vorratsgefäß 9 entlüftet und der eingebrachte Härter entgast.
Falls er in Form eines festen kristallinen Pulvers vorliegt, schließt man nach Erreichen
eines bestimmten niedrigen Druckes das Absperrventil 11 und setzt die Heizvorrichtung
13 des Vorratsgefäßes 9 in Betrieb, indem man durch die Zuleitungen 14 und 15 ein
entsprechendes Heizmedium, z.B. Wasserdampf, zirkulieren läßt, Unter dem Einfluß
der Wärmtezsufiuhr ,bei entsprechenden niedrigen Drücken wird das kristalline Pulver
zunächst so weit absublimieren, bis der zu der entsprechenden Temperatur gehörende
Sättgungsdampfdruck erreicht ist. Unter weiterer Wärme zufuhr erfolgt dann der Schmelzprozeß.
Damit liegt der Härter in flüssiger Form vor, und seine benötigte Menge läßt sich
mit einem kalibrierten Standglas 16 genau festlegen.
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Vor dem eigentlichen Mlischungsvongang wird das Absperrventil 6 in
der Leitung 4 geschlossen und das Absperrventil 8 der Leitung 18 geöffnet. Im Dampfdruckeinstellgefäß
17 verdampft unter Wärmezufuhr eine entsprechende Menge des Härters und tritt über
die Zuleitung 18 in den Vakuumkessel 2 ein. Die Ver--dampfung!des Härters im Dampfdruckeinstellgefäß
17 w.ird dadurch die Heizvorrichtung 19 bewirkt. Diese ist über Zuleitungen 20,
21 nach Öffnen des Ventils 22 ebenfalls an den Kreislauf eines Heizmediums angeschlossen.
Man setzt die Verdampfung unter Wärmezufuhr so lange fort, bis im Vakuumkessel 2
der -Sättigungspartialdruck des Härters etwa erreicht ist.
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Jetzt kann Ventil 7 geöffnet werden, und der flüssige Härter strömt
über Zuleitung 23 in die Gießpfanne.
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Etwaige Zugaben an Füllstoffen sind bereits vorher mitwdem Gießharz
vermisoht worden.
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Nachdem die Mischung kurze Zeit umgerührt wurde, schließt der eigentliche
GieBBvor/gang an. Dabei soll der absolute Druck im Vaknumkessel 2 kleiner gewählt
werden als der Sättigungspartialdruck des Härters und gröBenordnungsmäß!ig etwa
einige Zehntel Torr betragen. Bevor die ValauumpumpeS eine weitere Evakuierung durchführen
kann, müssen die Härterdämpfe aus dem Vakuumkessel 2 wieder entfernt werden. Dies
geschieht bei geöffnetem Ventil 8 der Leitung 18 durch eine starke Abkühlung des
Damp fdruckeinstellgefäßes 17 mittels der Kühlvorrichtung 24, nachdem vorher das
Absperrventil 22 geschlossen und damit die Zufuhr,des Heizmediums zu dem Gefäß 17
unterbrochen wurde. Die Zuführung des Kühl'mittels in die Kühlvorrichtung24 erfolgt
über Zuleitungen 25,26 bei geöffnetem Absperrventil 27.
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Infolge des durch die starke Abkühlung erzeugten Temperaturgefälles
strömen die Härterdämp,fe durch die Leitung 18 in das abgekühlte Dampfidruckeinstellgefäß
17 zurück und werden dort in flüssiger oder fester Form niedergeschlagen. Der Vakuumkessel
2 ist nunmehr weitgehend dampffrei, und die Vakuumpumpe 5 stellt Idas gewünschte
Vakuum von etwa
einigen Zehntel Torr nach Öffnen von Ventil 6 in der Leitung 4 wieder
her. Vorher ist das Absperrventil 8 in der Leitung 18 zu schließen.
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Nachdem eine genau ,dosierte und genügend entgaste Gießmasse vorliegt,
kann der Gießvorgang ablaufen. Die Gießpfanne 2 wird hierzu mit Hilfe des Gestänges
3 gekippt, und das Gießharz fließt durch den Trichter 28 und anschließend Ibei geöffnetem
Absperrorgan 30 in freiem Strahl in die darunter aufgestellte Gießform 29.
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Das Absperrorgan 30 Ibleibt während allen Verfahrensschritten geschlossen
und wird nur beim Gießvorgang geöffnet. Hierdurch ist es möglich, -die einzelnen
Gießformen vorher getrennt zu entgasen, was besonders Bedeutung besitzt, falls noch
ein Imprägnierungsprozeß angeschlossen werden soll.
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Zur Reinigung der Gießpfanne 2 und des Rührwerkes 31 kann die gesamte
Gießvorrichtung aus dem Vakuumkessel 2 herausgefahren werden und ist damit leicht
zugängig.
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PATENTANspRUcnE: 1. Verfahren zum Herstellen von Werkstücken aus
mit einem Härter versetztem, gegebenenfalls Füllstoffe enthaltendem Gießharz im
Vakuumgießverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung von Gießharz und Härter
im Vakuum erfolgt und daß vor und/oder während der Zugabe des Härters zur Gießmasse
in den Vakuumraum aus einem getrennten Vorrat eine solche Menge des Härters verdampft
wird, daß im Umgebungsraum der Gießmasse annähernd Sättigungspartialdruck des Härterdampfes
herrscht.