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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von dickwandigen
Formkörpern durch Verpressen von härtbaren Massen, die härtbare Kunststoffe, Verdickungsmittel,
Füllstoffe und gegebenenfalls Katalysatoren enthalten, in Formen.
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Die gebräuchlichen Verfahren zum Herstellen dickwandiger Formkörper
haben verschiedene Nachteile. Beim Gießen zähflüssiger Gemische aus Kunstharzen
und Füllstoffen in Formen ist die Füllstoffmenge begrenzt, damit die Fließfähigkeit
der Massen erhalten bleibt. Es ist außerdem nötig, die Massen bis zur Aushärtung
in den Formen zu belassen. Bei Hinterschneidungen im Formkörper müssen kostspielige
flexible Formen verwendet werden, um die bei der Aushärtung auftretenden Volumenkontraktionen
auszugleichen. Andernfalls treten im Formkörper innere Spannungen auf, die bis zur
Zerstörung des Teiles führen können.
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Die Verwendung von Füllstoffen in härtbaren Formmassen ist bekannt
(vgl. H. H a g e n »Glasfaserverstärkte Kunststoffe«). Desgleichen ist aus der deutschen
Patentschrift 553 703 ein Verfahren zum Formen und Härten von faserstoffhaltigen
Kunstharzkörpern bekannt, die mindestens in einer Richtung von ebenen Flächen begrenzt
sind, bei dem die zu verarbeitenden Massen so lange in Preßformen behandelt werden,
bis sie genügend formbeständig geworden sind und die vorzugsweise aus geschichtetem
Material bestehenden Platten oder Blöcke der Preßformen entnommen und anschließend
einer weiteren Pressung unmittelbar zwischen Preßplatten unter Einwirkung von Druck
und Hitze unterworfen werden.
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Dieses Verfahren bezieht sich ausschließlich auf faserstoffhaltige
Kunstharzkörper, und diese faserhaltigen Kunstharzmassen müssen in der Preßform
vorgehärtet werden. Die Verarbeitung in dem zweiten Verfahrensschritt ist gemäß
diesem Patent nur dann möglich, wenn die Blöcke oder Platten an der Außenfläche
genügend weit gehärtet worden sind, da nur so das seitliche Herausquellen der Harzmasse
beim zweiten Preßvorgang verhindert wird.
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Das Verfahren, For.mkörper durch Schleudern von Kunststoffmassen
zu erzeugen, ist auf Körper mit bestimmter Symmetrie begrenzt; außerdem werden die
Schleudervorrichtungen bis zur Aushärtung der Formmassen beansprucht.
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Beim Einrütteln oder Pressen von zähflüssigen bis rieselfähigen Massen
in Formen können zwar höhere Füllstoffmengen verwendet werden, doch werden durch
die lange Aufheiz- und Härtungszeit der Formmassen in den oft teuren Formen diese
unwirtschaftlich lange beansprucht. Es lassen sich bei diesem Verfahren nur solche
Formteile herstellen, die keine Hinterschneidungen aufweisen, da diese beim Aushärten
in der Form zu inneren Spannungen oder Rissen führen können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs
genannten Gattung zu finden, das eine schnellere Verfahrensführung bei geringerem
Ausschuß auch bei Formlingen mit Hinterschneidungen ermöglicht. Zur Lösung dieser
Aufgabe wird nach der Erfindung vorgeschlagen, daß man Massen, die mindestens 80
Gewichtsprozent körnigen bis pulverförmigen Füllstoff, bezogen auf die Gesamtmasse,
enthalten, in den Formen kurz preßt, ohne daß hierbei in wesentlichem Umfange eine
Härtung stattfindet, die gepreßten Formlinge aus den Formen nimmt und die Aushärtung
der Formlinge außerhalb
der Formen gegebenenfalls durch Wärmeeinwirkung durchführt.
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Unter dickwandigen Formkörpern gemäß der Erfindung sollen solche
verstanden werden, die eine Wandstärke oder Dicke von mindestens 5 mm aufweisen.
Beispielsweise kommen in Betracht gerade und gebogene Rohre, Platten, Wannen, Tröge,
Bekken, Schächte, Bausteine, gerippte Platten und Balken oder durch Rippen versteifte
Formkörper.
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Als härtbare Kunststoffe eignen sich vorzugsweise ungesättigte Polyesterharze,
die anpolymerisierbare Vinylverbindungen, insbesondere Styrol, enthalten, ferner
heiß- oder kalthärtende Epoxidverbindungen oder Mischungen derselben mit üblichen
Härtern, wie Polyanhydriden oder Polyaminen. Es kommen aber auch härtbare Aminoplast-
oder Phenoplastharze und -vorkondensate in Frage.
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Als Verdickungsmittel haben sich die Oxide und Hydroxide der Elemente
der II. Hauptgruppe des Periodischen Systems, insbesondere Magnesiumoxid, aber auch
feindisperse Kieselsäuren bewährt. Die Verdickungsmittel werden zweckmäßigerweise
in Mengen von 0,5 bis 50, vorzugsweise von 5 bis 20 Gewichtsprozent, bezogen auf
härtbaren Kunststoff, verwendet.
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Als Füllstoffe kommen pulvrige bis körnige in Frage, gegebenenfalls
in Mischungen. Es können Einkornsysteme als Füllstoffe verwendet werden; zweckmäßigerweise
verwendet man aber Füllstoffe mit Teilchen verschiedenen Durchmessers. Dieser liegt
zweckmäßig zwischen 0,01 und 50 mm, vorteilhafterweise zwischen 0,10 und 5 mm. Die
hochgefüllte Masse soll einen Füllstoffanteil von mindestens 80 und insbesondere
von 85 bis 94 Gewichtsprozent, bezogen auf Gesamtmasse. enthalten. Besonders geeignete
Füllstoffe sind Sande, Quarze, Splitstein, Hartgesteine, Kalkgesteine entsprechender
Teilchengröße.
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In überlicher Weise können den härtbaren Massen, wie beispielsweise
bei der Verwendung von ungesättigten Polyesterharzen, ein Katalysator bzw. Katalysatorsysteme,
zugesetzt werden. Bei Verwendung von Epoxidharzen bzw. Aminoplast- oder Phenoplastharzen
werden diesen die entsprechenden üblichen Polyadduktbildner und/oder Härtungskatalysatoren
zugesetzt.
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Das Verpressen erfolgt zweckmäßig bei Temperaturen unterhalb 50°
C, vorteilhafterweise bei Raumtemperatur, und bei Drücken von 50 bis 200 atü in
Metallformen oder, bei kleinen Stückzahlen, gegebenenfalls in Kunststofformen. Die
Preßzeit beträgt zweckmäßig 10 bis 60, vorteilhafterweise 15 bis 30 sec, anschließend
wird entformt. Während des Pressens soll keine nennenswerte, vorteilhafterweise
keine, Härtung erfolgen. Der Formling wird gegebenenfalls in eine Heizzone gebracht
und ausgehärtet. Im allgemeinen wird bei 60 bis 1500 C, insbesondere bei 1200 C
während 10 bis 50 Minuten gehärtet. Bei den kalthärtenden Epoxidharz-Härter-Kombinationen
erübrigt sich die Anwendung erhöhter Härtungstemperaturen. Die Aushärtung kann gegebenenfalls
auf einem Fließband erfolgen. Es war überraschend, daß der Formling nach der Herausnahme
aus der Form, besonders beim Aufheizen in der Heizzone, nicht seine Gestalt verliert
oder gar zerfließt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine wirtschaftlichere
Ausnutzung oft kostspieliger Preßwerkzeuge.
Es können, da die Zeit
beanspruchende Aushärtung nicht in den Formen erfolgt, pro Zeiteinheit wesentlich
mehr Formkörper gepreßt werden als bisher. Außerdem lassen sich jetzt ohne weiteres
Formkörper mit Hinterschneidungen herstellen, da eine Schrumpfung des Formlings
bei der Aushärtung außerhalb der Form praktisch nicht mehr zu inneren Spannungen
und Rissen in den Formkörpern führt.
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Die gemäß der Erfindung hergestellten Formkörper zeichnen sich im
allgemeinen durch Härte und Abriebfestigkeit aus. Außerdem sind sie lösungsmittel-und
chemikalienbeständig.
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Die in den Beispielen angegebenen Einheiten sind Gewichtseinheiten.
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Beispiel 1 100 Teile einer handelsüblichen, 650/oigen styrolischen
Lösung eines ungesättigten Polyesters, der aus Maleinsäure-, Phthalsäure- und Propylenglykolresten
im Molverhältnis 1 : 2 : 3 aufgebaut ist, werden mit 20 Teilen Magnesiumoxid und
2 Teilen 500/oiger Benzoylperoxidpaste gut vermischt. 13 Teile dieser Mischung werden
mit 87 Teilen Sand mit einem Teilchendurchmesser bis zu 3,0 mm gut vermischt und
in eine Form gepreßt. Der Formling wird etwa 20 sec unter Preßdruck gehalten und
dann aus der Form entfernt. Anschließend wird er bei 1000 C ausgehärtet. Der entstandene
Formkörper hat eine hohe Kratz- und Abriebfestigkeit.
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Beispiel2 50 Teile einer handelsüblichen, aus Pentaerythrit, Glycerin
und Epichlorhydrin aufgebauten Epoxidkomponente, 19 Teile einer handelsüblichen
cyloali-
phatischen Diaminkomponente, 4 Teile feindisperser Kieselsäure und 430 Teile
Sand mit einem Teilchendurchmesser bis zu 1,5 mm werden gut vermischt und in eine
Form gepreßt. Der Formling wird etwa 20 sec unter Preßdruck gehalten und dann aus
der Form entfernt. Anschließend wird er bei Raumtemperatur ausgehärtet.
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Beispiel3 53,5 Teile einer Harzmischung, die 50 Teile eines handelsüblichen
härtbaren Melaminformaldehyd-Harzes, 0,5 Teile konzentrierte Phosphorsäure und 3
Teile feindisperse Kieselsäure enthält, werden mit 300 Teilen Sand mit einem Teilchendurchmesser
bis zu 1,5 mm gut vermischt und in eine Form gepreßt.
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Der Formling wird etwa 20 sec unter Preßdruck gehalten und dann aus
der Form entfernt. Anschließend wird er bei 1000 C ausgehärtet.