DE1290272B - Form fuer die Waermebehandlung von Formkoerpern im elektrischen Hochfrequenzfeld und Verfahren zur Herstellung solcher Formen - Google Patents

Form fuer die Waermebehandlung von Formkoerpern im elektrischen Hochfrequenzfeld und Verfahren zur Herstellung solcher Formen

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DE1290272B
DE1290272B DE1961C0024834 DEC0024834A DE1290272B DE 1290272 B DE1290272 B DE 1290272B DE 1961C0024834 DE1961C0024834 DE 1961C0024834 DE C0024834 A DEC0024834 A DE C0024834A DE 1290272 B DE1290272 B DE 1290272B
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mold
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granules
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Walther Emil
Baum Max
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Novartis AG
BASF Schweiz AG
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Ciba Geigy AG
Ciba AG
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/46Dielectric heating
    • H05B6/62Apparatus for specific applications
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22CFOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/12Treating moulds or cores, e.g. drying, hardening
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28BSHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B7/00Moulds; Cores; Mandrels
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    • B28B7/42Moulds; Cores; Mandrels characterised by means for modifying the properties of the moulding material for heating or cooling, e.g. steam jackets, by means of treating agents acting directly on the moulding material
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26DRYING
    • F26BDRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/32Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by development of heat within the materials or objects to be dried, e.g. by fermentation or other microbiological action
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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Form für die Wärmebehandlung von Formkörpern im elektrischen Hochfrequenzfeld und ein Verfahren zur Herstellung solcher Formen.
  • Bei der Wärmebehandlung, wie z. B. Trocknen, Erhitzen, Aushärten von Formkörpern, welche aus einem vor oder bei Beginn der Behandlung weichem Ausgangsmaterial bestehen, ist es erforderlich, den Formkörper während der Behandlung in einer Form zu lagern, welche Formveränderungen verhindert. Diese Form soll die Wärmebehandlung nicht behindern, d. h., sie darf das zur Erhitzung dienende HF-Feld möglichst wenig stören oder beeinflussen. Sie soll wenig Energie aus: dem Feld aufnehmen, so daß diese möglichst vollständig zur Erwärmung des Formkörpers ausgenutzt wird. Die Oberfläche der Form soll sich zwar miterwärmen, damit kein Kondenswasser auftritt, der übrige Teil der Form soll aber kalt bleiben, um die Verluste niedrig zu halten. Trotz der geforderten Oberflächenerwärmung dürfen keine größeren mechanischen Spannungen in der Form auftreten, die zu Verwindungen oder Rissen führen können. Gefordert wird außerdem für den Formkörper und damit die Form eine Maßgenauigkeit bis zu 0,1 mm bei einer Länge von etwa 1 m. Diese Maßgenauigkeit muß bei der Erwärmung des Formkörpers eingehalten werden. Die Form muß fernerhin eine ausreichende mechanische Festigkeit aufweisen. Sie soll wärmedämmend (wärmeisolierend) wirken, um Wärmeverluste zu vermeiden, und sie soll einfach, billig und schnell herzustellen sein.
  • Diese Forderungen sind zum Teil widersprechender Art und konnten von den bisher bekanntgewordenen Formen; weiche iüwesentlichen - nur aus einem Material aufgebaut sind, insgesamt nicht erfüllt-werden. Wenn die Form nur aus einem Material besteht, dann kann zwar beispielsweise bei glatter Oberfläche und kleinen Verlusten eine große Maßgenauigkeit eingehalten werden, solange die Form kalt bleibt. Bei Erwärmung treten jedoch mechanische Spannungen auf, die eine bleibende Verwindung und Risse zur Folge haben. Würde man ein Material verwenden, das die nötige Temperaturbeständigkeit aufweist, dann könnte die Form, wenigstens mit den bisher bekannten Materialien, nicht mit der erforderlichen Oberflächenglätte und -härte hergestellt werden. Die zum Hochfrequenzvorwärmen hartbarer Preßmassen bekanntgewordenen Behälter aus Pappe, Holz oder Kunststoff sind daher als Formen ungeeignet, obwohlsie einen niedrigen Verlustfäktor=äuftveisen"und somit Hochfrequenzfelder kaum störend beeinflussen.
  • Durch die Erfindung soll eine Form geschaffen werden, welche die. gestellten- Forderungen insgesamt erfüllt.
  • Die Erfindung= betrifft- ehe Form für .die Wärmebehandlung von Formkörpern großer Maßgenauigkeit im elektrischen Hochfrequenzfeld, enthaltend ein Material mit kleiner Dielektrizitätskonstante und kleinem Verlustwinkel, und ist gekennzeichnet durch eine Unterteilung der Form in eine dünne Formschale und einem aus dem Material mit kleiner Dielektrizitätskonstante bestehenden Stützkörper.
  • Bei der zweiteiligen Form nach der Erfindung wird die dünne Formschale erwärmt. Hierbei treten bei geeigneter Wahl des Materials keine mechanischen Spannungen auf; die dünne Schicht verformt sich vielmehr elastisch. Diese Verformung ist so geringfügig, daß die Maßgenauigkeit erhalten bleibt. Der Stützkörper selbst bleibt bei geeigneter Materialauswahl kalt und hält die gesamte Form verwindungsfrei fest. Die Wärmeabfuhr durch den Stützkörper ist so gering, daß die dünne Schicht der Formschale erwärmt bleibt und sich kein Kondenswasser in der Form bilden kann.
  • Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung solcher Formen. Dieses ist dadurch gekennzeichnet, daß man die Formschale mit einem Granulat mit kleiner Dielektrizitätskonstante und kleinem Verlustwinkel hinterfüttert und dieses Granulat zu einem mechanisch widerstandsfähigen Körper verfestigt.
  • In folgendem werden weitere Einzelheiten der Erfindung an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels besprochen.
  • Die Zeichnung zeigt eine erfindungsgemäße Form im Schnitt. Der zu behandelnde Formkörper 10 ist darstellungsgemäß im Schnitt halbkreisförmig. Er liegt während der Behandlung in der beispielsweise aus einem Kunststoff bestehenden Formschale 12, welche nach einem der bekannten Aufbau-Verfahren hergestellt wurde. Die- Formschale weist eine Wandstärke von wenigen Millimetern auf. Um ihr die notwendige Festigkeit sowie eine zur bequemen Hantierung geeignete äußere Form zu geben, befindet sich auf der Rückseite der Formschale 12 ein Stützkörper 14, welcher gemäß der vorliegenden Erfindung aus einem Material mit kleiner Dielektrizitätskonstante und kleinem Verlustwinkel besteht.
  • Als Material für diesen Stützkörper stehen verschiedene Stoffe, insbesondere Kunststoffe zur Verfügung, so beispielsweise Polyäthylen und Polystyrol, welche eine niedrige Dielektrizitätskonstante a in der Größe von etwa 2,3 und einem kleinen Verlustwinkel tgb von etwa 4 - 10-4 aufweisen. Weiterhin eignen sich als Material für den Stützkörper auch Kunststoffe in Schaumform (Kunststoffschäume). Je nach den Erfordernissen des Behandlungsverfahrens kann der Stützkörper noch.- einen Metallrahmen:16 beispielsweise aus Aluminium aufweisen oder in einem Formkasten gehalten sein.-.--, -_: Die erfindungsgemäße Form hat den Vorteil, daß die Erwärmung durch das Hochfrequenzfeld auf den zu behandelnden Formkörper und in einem bestimmten Maß auf die Formschale beschränkt ist, da der Stützkörper infolge der elektrischen Werte seines Materials praktisch keine Energie aus dem Feld aufnimmt und sich somit nicht erwärmt oder sonst Energie verbaucht. -Die Formschale 12 besteht aus einem an die Erfordernisse des Behandlungsverfahrens angepaßten Material. Beispielsweise muß die Formschale widerstandsfähig sein gegen mechanische und chemische Beanspruchung durch. das zu behandelnde Material. Die elektrischen Eigenschaften des Materials für die Formschale sollen im allgemeinen so gewählt werden, daß sich die Formschale im HF-Feld nur geringfügig erwärmt. Gegebenenfalls kann aber auch eine Wärmeleitung der Formschale oder eine Aufheizung der Formschale durch das HF-Feld erwünscht sein, um den Behandlungsprozeß zu unterstützen, z. B. indem sie die Bildung von Kondenswasser verhindert. In diesem Fall muß das Material der Formschale entsprechende dielektrische Werte aufweisen.
  • Der Stützkörper wiederum wirkt vorteilhafterweise wärmedämmend. Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung besteht er aus einem Kunstharzschaum oder dem verfestigten Granulat eines Materials mit kleiner Dielektrizitätskonstante und kleinem Verlustwinkel, wobei die einzelnen Teilchen des Granulats zu einem festen Körper verbunden sind. Diese Ausbildung ergibt ein ganz besonders einfaches Verfahren zur Herstellung der Form. Die obenerwähnten zur Herstellung des Stützkörpers geeigneten Materialien sind im allgemeinen thermohärtende oder thermoplastische Stoffe. Die zur Formgebung solcher Stoffe üblichen Verfahren, wie insbesondere der Spritzguß, wären für den vorliegenden Fall der Herstellung des Stützkörpers viel zu umständlich und kostspielig; zur Herstellung der selbst nur als Produktionshilfsmittel dienenden Form müßte nämlich für jeden Stützkörper erst eine teure Spritzgußform angefertigt werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Formschale durch einen Schaum verstärkt oder das im allgemeinen als Granulat zur Verfügung stehende Rohmaterial unmittelbar zur Hinterfütterung der Formschale verwendet, wobei die einzelnen Teilchen des Granulats zu einem einen festen Körper bildenden Konglomerat verbunden werden. Dies kann nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung dadurch erfolgen, daß man ein kalthärtendes Kunstharz als Bindemittel für die einzelnen Teilchen des Granulats verwendet.
  • Bei der Herstellung des Stützkörpers geht man so vor, daß man die mit Kunstharz-Bindemittel versehenen Granulatteilchen in der gewünschten Form auf der Rückfläche der Formschale aufbringt und den so erhaltenen Stützkörper verfestigt. Bei der Verwgndung eines Granulats aus Polystyrol haben sich kalthärtende Epoxydharze ausgezeichnet bewährt. Es können aber auch andere Granulate wie Polyäthylen oder auch vorgeschäumte Kunststoffe verwendet werden.
  • Die Verfestigung des Granulats zu einem festen Stützkörper kann auch durch andere Methoden erfolgen. So kann man z. B. die einzelnen Teile des Granulats durch Behandeln mit einem Lösungsmittel oberflächlich erweichen und klebrig machen, worauf nach dem Hinterfüttern der Schale das Lösungsmittel wieder ausgetrieben wird, wodurch die einzelnen Teilchen oberflächlich miteinander verkleben. Man kann auch die einzelnen Teilchen oberflächlich bis zu einer Temperatur erwärmen, bei der ein oberflächliches Verkleben der Teilchen eintritt, und einen festen Stützkörper nach Art eines Sinterverfahrens aufbauen.
  • Die erfindungsgemäße Herstellung des Stützkörpers, ausgehend von einem Granulat, ist außerordentlich vorteilhaft wegen seiner Einfachheit, da jegliche formgebende oder spanabhebende Bearbeitung vermieden wird. Vielmehr kann das Hinterfüttern der Formschale, die gewünschte Formgebung und die darauffolgende Verfestigung gänzlich ohne oder nur mit ganz primitiven Hilfsmitteln ohne Anwendung von Druck und Wärme erfolgen.
  • Ein aus einem solche verfestigten Granulat bestehender Stützkörper bietet weiterhin große Vorteile für die Wärmebehandlung im elektrischen HF-Feld, da der Stützkörper gut wärmebeständig ist und wegen seines Aufbaus eine äußerst geringe Wärmeleitung aufweist. Er wirkt somit wärmedämmend, so daß die im behandelten Formkörper erzeugte Wärme auf diesen konzentriert bleibt. Die erfindungsgemäße Form läßt sich auf vielen Gebieten der HF-Erwärmung verwenden, so beispielsweise zum Aushärten und zur Trocknung von Formkernen für Gießformen, zum Vortrocknen von Gegenständen aus plastischen Massen wie Porzellanmasse und Ton, welche vor dem eigentlichen Brennen einem Trocknungsprozeß unterworfen werden. Die vorliegende Form und das Verfahren ist weder auf dieses Anwendungsgebiet noch auf das erläuterte Ausführungsbeispiel beschränkt.
  • Auf Grund ihrer guten mechanischen Eigenschaften sind die beschriebenen Formen auch geeignet zur Formgebung der Formkörper, also z. B. zur Herstellung von Kernschieß- und -blasformen sowie zur Herstellung von Preßformen.
  • Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Form gegeben, wobei selbstverständlich die Erfindung nicht auf die Einzelheiten dieses Beispiels eingeschränkt sein soll.
  • Die Formfläche bestand aus einer kaltgehärteten Epoxydharzmasse, die im ungehärteten Zustand folgende Zusammensetzung besitzt: Gemisch eines flüssigen Polyglycidyläthers, erhalten durch Kondensation von Epichlorhydrin und 2,2-Bis-(p-oxyphenyl-)propan, welcher einen Epoxydgehalt von 5,3 Epoxydäquivalenten pro Kilogramm besitzt, mit der äquivalenten Menge Triäthylentetramin. Dieses Gemisch war vor dem Abhärten versetzt worden mit 150% Gewichtsteilen Quarzmehl. Der Stützkörper besteht aus einem Polystyrolgranulat, gebunden mit einer gehärteten Epoxydharzmasse der oben angegebenen Zusammensetzung.
  • Es ist selbstverständlich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Weiterhin ist selbstverständlich, das Anwendungsgebiet bezüglich der verwendeten Frequenzen (Wellenlängen) des elektrischen Hochfrequenzfeldes nicht eng begrenzt zu verstehen, sondern die Form ist sinngemäß anwendbar in allen Frequenzbereichen, wie HF-Wellen, Mikrowellen usw.

Claims (7)

  1. Patentansprüche: 1. Form für die Wärmebehandlung von Formkörpern großer Maßgenauigkeit im elektrischen Hochfrequenzfeld, enthaltend ein Material mit kleiner Dielektrizitätskonstante und kleinem Verlustwinkel, gekennzeichnet durch eine Unterteilung der Form in eine dünne Formschale und einen aus dem Material mit kleiner Dielektrizitätskonstante bestehenden Stützkörper.
  2. 2. Form gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper wärmedämmend ist.
  3. 3. Form gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper aus einem Kunstharzschaum besteht.
  4. 4. Form gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper aus einem verfestigten Granulat eines Materials mit kleiner Dielektrizitätskonstante und kleinem Verlustwinkel besteht.
  5. 5. Form gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper aus einem Granulat besteht, dessen einzelne Teilchen mittels eines Kunststoffes zu einem festen Körper verbunden sind.
  6. 6. Form gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper aus einem Polystyrolgranulat besteht, dessen einzelne Teilchen mit einem Epoxydharz verklebt sind.
  7. 7. Verfahren zur Herstellung einer Form gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das man die Formschale Fait einem Granulat mit kleiner IDielektrizitätskoßstante und kleinem Verlustwinkel hißterfiittert ßßd dieses Granulat zu einem mechanisch widerstandsfähigen Körper verfestigt. B. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dal3 das Verfestigen durch Verkleben der einzelnen Teilelters mit einem Kunstharz vorgenommen wird, g. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, das das Verfestigen durch oberflächliches Weichmachen der Granulatteilchen mit einem Lösungsmittel und darauffolgendes Austreiben des. Lösungsmittels vorgenommen wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0085319A1 (de) * 1982-01-30 1983-08-10 SICOWA Verfahrenstechnik für Baustoffe GmbH & Co. KG Einrichtung zur kapazitiven Erwärmung sowie deren Verwendung

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0085319A1 (de) * 1982-01-30 1983-08-10 SICOWA Verfahrenstechnik für Baustoffe GmbH & Co. KG Einrichtung zur kapazitiven Erwärmung sowie deren Verwendung

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