DE2017506A1

DE2017506A1 - Verfahren zur Herstellung von Kunststofformteilen

Info

Publication number: DE2017506A1
Application number: DE19702017506
Authority: DE
Inventors: Rolf Dr. 5074 Odenthal Kubens
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1970-04-13
Filing date: 1970-04-13
Publication date: 1971-10-28
Also published as: AT340129B; GB1352225A; CH542710A; FR2086036B1; ATA287671A; DE2017506B2; BE765647A; NL7104802A; FR2086036A1

Description

FARBENFABRIKEN

LEVERKUSEN-Bayewerk 1 O. &ΡΠ! 197Q Patent-Abteilung ^₁

'■ Fr/Kr Verfahren zur Herstellung von Kunststoffoimteilen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von lunker- und blasenfreien Kunststofformteilen durch Härten von reaktiven, flüssigen Gießharzmischungen. ,

Es ist bekannt, Kunststofformteile durch Härten von reaktionsfähigen, flüssigen Gießharzmassen herzustellen. Nach dem Stand der Technik werden die Gießharzmassen unter Normaldruck oder im Vakuum in die das herzustellende Kunststofformteil bildende Form gegossen. Nach dem Gießen verbleiben die Gießharzmassen bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur unter normalem Atmosphärendruck in der Form bis zur Verfestigung. Die nach diesem Verfahren erhaltenen Gießlinge enthalten nach dem Härten häufig Lunkereinfallstellen oder innere Hohlräume infolge der bei der Verfestigung aller bekannten Gießharzmassen auftretenden Volumenschwindung.

Man hat vorgeschlagen, durch Mitverwendung von Füllstoffen diesen Nachteil entgegenzuwirken. Dies ist jedoch nur im begrenzten Umfang möglich, weil einerseits die Viskosität der Gießharzmasse um so mehr gesteigert wird, je mehr Füllstoffe sie enthält und dadurch die Fließfähigkeit und das Ausf Ulivermögen der Form beeinträchtigt wird; andererseits hohe Füllstoffanteile die mechanischen Eigenschaften des Fertigteils beeinflussen.

Le A 12 974i5" -■ 1 -

1Q98U/U73

Man hat weiterhin vorgeschlagen, das Auftreten der Lunkereinfallstellen und inneren Hohlräume dadurch zu verringern, daß die die reagierende flüssige Gießharzmasse enthaltene Form unterschiedliche Temperaturen aufweist, um somit ein Nachlaufen der noch flüssigen Gießharzmasse aus kühleren Teilen der Form während des Härtungsprozesses zu ermöglichen. Es gelingt indes nicht, die beschriebenen Nachteile mit dieser Methode in·jedem Fall zu vermeiden.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun ein Verfahren zur Herstellung von lunker- und blasenfreien Kunststofformteilen durch Härtung von reaktionsfähigen, flüssigen Gießharzmassen, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießharzmasse mittels Druck durch eine Rohrleitung in eine Form überführt wird, die eine höhere Temperatur als die Gießharzmasse aufweist und in der Form unter dem durch die flüssige Gießharzmasse in der Rohrleitung übertragenen Druck bis zur Verfestigung verbleibt.

Der wesentliche Vorteil des Verfahrens liegt darin, daß selbst großvolumige Formen durch ein am unteren Ende angepreßtes Mundstück durch einen relativ geringen Überdruck in kurzer Zeit gefüllt werden können, wobei die Luft durch einen am oberen Ende der Form angebrachten Entlüftungskanal entweichen kann. Bs ist auch möglich, die Form mit Entlüftungskanälen zu versehen, die so dimensioniert sind, daß sie nur ein Entweichen der Luft ermöglichen, nicht dagegen ein Entweichen der Gießharzmasse. Nach Entweichen der Luft wird der obere Entlüftungskanal verschlossen und der Druck der flüssigen Gießharzmasse kann beliebig erhöht werden, so daß der innerhalb der Form auftretende Schrumpf durch Nachfließen der flüssigen Gießharzmasse aus der kälteren Rohrleitung über das angepreßte Mundstück bis zur Verfestigung der Gießharzmasse innerhalb der Form ausgeglichen wird. Die Berührungsfläche zwischen dem angepreßten Mundstück und dem Anguß der Form

ι Le A 12 9Ί\?Γ - - 2 -

109844/1^3

wird dabei zweckmäßigervreise so klein gehalten, daß praktisch kein Wärmeübergang von der heißeren Form auf das kältere Mundstück auftritt. Dadurch wird erreicht, daß lediglich die Gießharzmasse innerhalb der Form härtet, nicht aber innerhalb der Rohrleitung bzw. innerhalb des. Mundstückes. Nach Reduzierung des Druckes der flüssigen Gießharzmasse oder durch Schließen eines in der Leitung zwischen Mundstück und Druckerzeuger angeordneten Ventils kann das Mundstück ohne Verluste an flüssiger Gießharzmasse herabgeführt werden. Die Gebrauchsdauer der flüssigen Gießharzmasse ist infolge der geringeren Temperatur ausreichend hoch, so daß nach dem Entformen die gleiche oder eine andere Form auf die beschriebe- ne Art mit flüssiger Gießharzmasse gefüllt werden kann.

Infolge der Härtung der Gießharzmasse innerhalb der Form bei hohem Druck werden Kunststofformteile erhalten, die frei von Lunkern, Einfallstellen oder inneren Hohlräumen sind.

Gegenüber der bekannten Verarbeitung von Preßmassen nach dem Spritzgußverfahren bietet das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil der wesentlich besseren Fließfähigkeit der Gießharzmasse und des geringeren Druckbedarfes zum Füllen der Form, wodurch» im Gegensatz zur Verwendung von Preßmassen, mechanisch nicht sehr widerstandsfähige Einbettungen möglich sind.

Die Erzeugung des Druckes innerhalb der Gießharzmasse kann auf die verschiedensten Arten erreicht werden. Bei Verwendung von ungefüllten oder mit nicht abrasiven Füllstoffen gefüllten Gießharzmassen eignen sich Förderpumpen, wie z. B. Zahnrad- oder Kolbenpumpen. Auch einfache aus Kolben und Zylinder bestehende Druckerzeuger sind geeignet. Bei Verwendung von abrasiven Füllstoffen in der Gießharzmasse ist es zweckmäßiger _r den Druck mittels eines indifferenten Gases, wie z. B. Luft oder Stickstoff oder einer indifferenten Flüssig-

Le A 12 974.iT - 3 -

.109844/1473

keit, wie ζ. B. Mineral- oder Hydrauliköl, zu übertragen. Eine einfache Art der Ausführung besteht z. B₀ darin, daß die reaktionsfähige Gießharzmasse sich innerhalb eines Druckkessels befindet, der mit einem Preßluftanschluß versehen ist. Durch ein in die Gießharzmasse geführtes Tauchrohr wird infolge des Gasdruckes innerhalb des Druckkessels die Gießharzmasse zur Form gefördert und später auf Druck gehalten bzw. der- Druck während der Härtung weiter gesteigert. Weiterhin ist es möglich, die zum Füllen der Form dienende Rohrleitung bzw. das Mundstück oder Teile der Rohrleitung oder Mundstücks aus flexiblen Materialien oder Membranen herzustellen, die von außen mit Druck beaufschlagt werden und den Druck auf die Gießharzmasse übertragen. Dieses Verfahren ist besonders dann günstig, wenn die Härtezeiten der Gießharzmasse innerhalb der Form lange sind und damit auch die Zeit für den benötigten Nachdruck.

Als Gießharzmassen können für das erfindungsgemäße Verfahren alle bekannten Gießharzmassen verwendet werden. Als Beispiele seien die folgenden angeführt: Mischungen aus Epoxidharzen mit Epoxidharz-Härtern und gegebenenfalls Beschleunigern. Als Epoxidharze sind hier solche Verbindungen zu verstehen, die eine zur Härtung ausreichende Anzahl von Epoxidgruppen pro Molekül, d. h. mehr als eine, enthalten. Als Härter sind hier solche Verbindungen zu verstehen, die sich auch bei anderen Verarbeitungstechniken als Stoffe zum Härten der Epoxidharze bewährt haben, wie z. B. Anhydride mehrbasischer Carbonsäuren, aliphatische oder aromatische Amine, Bortrifluoridaddukte und sonstige. Als Beschleuniger sind solche Verbindungen zu verstehen, die die Härtungsreaktion zwischen Epoxidharz und Härter beschleunigen, ζ. Β· tertiäre Amine, phenolische Körper u. ä.

Als Gießharzmassen sind ebenfalls geeignet; Mischungen von Le A 12 97*k/T - 4 -

109B&4/1473

S"

Di- oder Polyisocyanaten mit Verbindungen, die pro Molekül mehr als eine OH-Gruppe aufweisen, Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist bei den Isocyanatgruppen enthaltenen Gießharzmassen besonders vorteilhaft, weil die Druckanwendung während der Härtung die Neigung der Isocyanate zur Bläschen- oder Schaumbildung unterdrückt bzw. wesentlich verringert .;■·■■-■ . ■

Als weiteres Beispiel für Gießharzmassen seien Mischungen aus ungesättigten Polyestern und polymerisierbaren Monomeren (beispielsweise Styrol) und organischen Peroxiden (z. B. Benzoylperoxid) genannt. Derartige Systeme weisen einen besonders hohen Volumenschrumpf während der Härtung auf, so daß die rationale Fertigung von dickwandigen Formkörpern aus ihnen bisher nicht möglich war. Bei der Anwendung des vorliegenden Verfahrens treten die Nachteile der Gießharzmassen aus ungesättigten Polyesterharzen nicht mehr in Erscheinung.

Es ist auch möglich, den Gießharzmassen Füllstoffe, wie anorganische oder organische pulverförmige Materialien, Verstärkerstoffe, wie kurze Glasfasern oder Asbestschnitzel, Weichmacher, Farbstoffe, Pigmente und sonstige Zuschlagstoffe, zuzumischen, um die Eigenschaften der herzustellenden Kunst-. stofformteile zu beeinflussen.

Der nach diesem Verfahren erforderliche Druck zur Härtung der flüssigen, reaktionsfähigen Gießharzmassen richtet sich nach der Fließfähigkeit der Gießharzmasse, dem Formvolumen und dem Härtungsschrumpf der Gießharzmasse. Er kann in den Grenzen zwischen 1 bis etwa 2000 atü liegen. Im allgemeinen beträgt der Druck zwischen 2 und 100atü.

Le A 12 97*k>T -5-

109844/147

Beispiel 1 Q

Eine durch Rühren im Vakuum entgaste Mischung aus 1Ot) Gew.-Teilen Hexahydrophthalsäurediglycidylester, 90 Gew.-Teilen Hexahydrophthalsäureanhydrid, 2 Gew.-Teilen Benzyldimethylamin und 300 Gew.-Teilen Quarzmehl, die eine Temperatur von 40° C aufweist und bei dieser Temperatur eine Viskosität von ca. 3000 cP und eine Gebrauchsdauer von ca. 8 Stunden hat, wird aus einem Druckkessel heraus über eine Schlauchleitung mit Ventil und ein aus Polytetrafluoräthylen gefertigtes Mundstück in die untere 5 mm starke Öffnung einer Aluminiumform eines 10 kV-Stützisolators mit Hilfe von Preßluft mit einem Druck von 5 kp/cm gedrückt. Das Mundstück wird bei diesem Vorgang gegen die Form gepreßt, so daß die Gießharzmasse nicht ins Freie treten kann. Die Form hat eine Temperatur von 155° C und, am oberen Ende einen Entlüftungskanal von 1,5 mm Durchmesser, der durch einen mit einem Gewicht von 1 kp belasteten Stahlkegel derart verschlossen ist, daß die Luft durch den Ringspalt entweichen kann, nicht dagegen die Gießharzmasse.

3 Minuten nach Beginn des Einspritzens wird das Ventil vor dem Mundstück geschlossen und das Mundstück durch Absenken von. der Form entfernt. Nach Auseinanderfahren der Formhälften erhält man einen lunker- und blasenfreien Isolator, der auch an der Oberfläche keine Einfallstellen aufweist.

Die Gießharzmasse innerhalb des Mundstückes, des Schlauches und des Druckgefäßes ist flüssig geblieben und kann direkt im Anschluß an das Entformen oder später zum Füllen der gleichen oder einer anderen Form verwendet werden.

Le A 12 97*k 5" - 6 -

109844/1-""*

Beispiel 2 „

Eine Mischung aus 100 Gew.-Teilen eines Isocyanatprepolymers, hergestellt aus Hexamethylendiisocyanat-1,6- und Cyelohexandiol-1,2 im Molverhältnis 2 : 1 mit einem Isocyanatgehalt von 18,2 % und 20 Gew.-Teilen Trimethylolpropan wird bei 30° C mit Hilfe einer Zahnradpumpe aus einem Polyäthylengefäß über ein Stahlrohr, an dessen Ende ein Mundstück aus Polytetrafluoräthylen angebracht ist, in eine Stahlform eines Brillengestelles eingebracht. Die Temperatur der Stahlform beträgt 110° C und das Mundstück wird bis zur Verfestigung der Gießharzmasse gegen die geschlossene Form gepreßt. Zur Entlüftung der Form dient ein Entlüftungskanal von 0,050 mm Durchmesser mit lose eingeführter Nadelspitze. Nachdem die Luft entwichen und die Form mit der flüssigen Gießharzmasse gefüllt ist, baut die Zahnradpumpe über die Rohrleitung und das angepreßte Mundstück einen Druck von ca. 50 kp/cm auf.Nach 4 Minuten wird die Zahnradpumpe stillgesetzt, die Rohrleitung mit dem Mundstück von der Form entfernt und die Form in ihre Hälften getrennt. Man erhält ein blasen-und lunkerfreies Brillengestell, das farblos ist, keine Einfallstellen auf der Oberfläche aufweist und sich von den Brillengestellen auf der Basis von Celluloid oder Celluloseacetat dadurch unterscheidet, daß' es keinen Weichmacher enthält und nicht versprödet.

Die Gießharzmasse innerhalb des Polyäthylengefäßes, der Zahnradpumpe und des Mundstückes ist langer als 4 Stunden flüssig und verarbeitungsfähig.

Le A 12 97fr.r _7-

Claims

Patentansprüche: O

l·1.)] Verfahren zur Herstellung von lunker- und blasenfreien Kunststofformteilen durch Härtung von reaktionsfähigen, flüssigen Gießharzmassen, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießharzmasse mittels Druck durch eine Rohrleitung in eine Form überführt wird, die eine höhere Temperatur als die Gießharzmasse aufweist und in der Form unter dem durch die flüssige Gießharzmasse in der Rohrleitung übertragenen Druck bis zur Verfestigung verbleibt.
2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck durch Pumpen erzeugt wird, wie z. B.. Zahnrad- oder Kolbenpumpen.
3.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in der flüssigen Gießharzmasse in Druckkesseln durch Gasdruck erzeugt wird.
4,) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck über die ganz oder teilweise flexible Rohrleitung durch umgebenden Gas- oder Flüssigkeitsdruck auf die flüssige, reaktionsfähige Gießharzmasse übertragen wird.
5.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderdruck zum Füllen der Form geringer ist als der Druck während der Härtung der flüssigen Gießharzmasse innerhalb der Form.
6.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als reaktionsfähige, flüssige Gießharzmasse Mischungen aus Epoxidharzen und Härtern mit gegebenenfalls Beschleunigern verwendet werden.

Le A 12 97V/T -8-

109844/1473
7.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als reaktionsfähige, flüssige Gießharzmassen Gemische aus Di- oder Polyisocyanaten und Verbindungen mit mehr al einer Hydroxylgruppe im Molekül verwendet werden, die gegebenenfalls Beschleuniger und sonstige Zusatzstoffe enthalten können.
8.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als reaktionsfähige, flüssige Gießharzmässeh Gemische aus ungesättigten Polyesterharzen mit polymerisierbaren monomeren und organischen Peroxiden sowie gegebenenfalls Beschleunigern und sonstigen Zusatzstoffen verwendet werden.

ORIGINAL INSPECTED