DE2028873A1 - Verfahren zur Herstellung von gehärteten Kunststoff-Formkörpern - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von gehärteten Kunststoff-Formkörpern

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Description

DPI. BIRQ DIPL.-INQ. STAPF
PATENTANWALT* η MC)NCSHCN β,ΗΙΙΛΙΛΟΤΚΑββββΟ 7028873
CIBA AKTIENGESELLSCHAFT, BASEL (SCHWEIZ) Anwaltsakte 19 7^1 München, den 11. Juni 197o
Case 6797/R
Verfahren zur Herstellung von gehärteten Kunststoff-Formkörpern.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von dickwandigen gehärteten Kunststoff-Pormkörpern, insbesondere elektrischen Isolatoren, durch Giessen, wobei die flüssige härtbare Giessharzmasse im wesentlichen ohne üeberdruck in die Giessform eingefüllt und anschliessend bis zu ihrer Verfestigung unter schwachem
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Druck weitere Giessharzmasse zum Volumenschwundausgleich nachgeschoben wird.
Im Gegensatz zum Formpressen, Spritzpressen und Spritzgiessen wird beim Giessverfahren die Giessharzmischung im wesentlichen ohne Ueberdruck in die Form eingefüllt und dort — gehärtet. Da zum Füllen der Form zumeist die Schwerkraft ausreicht und während der Aushärtung die fc Giessharzmischung keinen höheren Drucken ausgesetzt wird, wie dies bei den Pressverfahren erforderlich ist, kann man das Giessverfahren mit einer sehr einfachen und billigen Ausrüstung durchführen. Die für die Pressverfahren notwendigen teueren Maschinen (meist hydraulische Pressen bzw. Spritzgussmaschinen) sind hier unnötig und auch die Werkzeuge können entsprechend einfacher und billiger hergestellt werden.
Die genannten Vorteile des Giessens gegenüber
^ dem Pressen fallen besonders dann ins Gewicht, wenn grosse Formkörper herzustellen sind oder wenn eine relativ geringe Anzahl von gleichartigen Formkörpern produziert werden soll, wo die Kosten für Formen und Maschinen gegenüber den Materialkosten besonders stark in Erscheinung treten.
Anderseits haben die bisher bekannt gewordenen Giessverfahren gegenüber dem Pressverfahren den grossen Nachteil, <$ass die Zykluszeiten wesentlich höher sind.
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Dabei müssen Formbelegungszeiten von vielen Stunden in Kauf genommen werden.
Ziel der Erfindung ist es, das bekannte Giessverfahren so zu verbessern, dass ——damit in wesentlich kürzeren Zelten qualitativ gleichwertige oder bessere Formkörper hergestellt werden können. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass eine hochreaktive, in drei bis sechzig Minuten gehärtet entformbare Giessharzmasse verwendet wird, dass die Giessform auf eine die Härtungsreaktion auslösende Temperatur vorgewärmt wird, und dass in Celsiusgraden gemessen die Einfülltemperatur der Giessharzmasse um mindestens 10$ unterhalb der Giessformtemperatur gewählt wird.
Unter dickwandigen Formkörpern sind im Sinne der Erfindung solche zu verstehen, welche mindestens einen kompakten Bereich aufweisen, dessen Volumen zumindest so gross ist, dass eine Kugel mit 4 cm Durchmesser eingeschrieben «erden könnte.
Üeberraschenderweise hat sich gezeigt, dass mit dem erfindungsgemässen Verfahren praktisch beliebig grosse Kompaktkörper in durchschnittlich fünf bis fünfzehn Minuten in einwandfreier Qualität hergestellt werden können.
Gegen den Einsatz besonders hochreäktiver Giessharzmassen bestand unter Fachleuten des Giessyerfahrens ein Vorurteil, weil bekannt ist, dass sich derartige Giessharz-
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ORIGINAL INSPECTED
mischungen - besonders in grossen kompakten Mengen durch die exotherme Härtungsreaktion stark erwärmen, was unter Umständen nicht nur zu schlechten Formkörpern sondern zu einer Verkohlung der Giessharzmassen führen kann.
Durch die beim erfindungsgemässen Verfahren gewählte Differenz zwischen der Temperatur der Form und der Einfülltemperatur der Giessharzmasse kann erreicht werden, dass an verschiedenen Stellen des Giesskörpers während des Gelierens und Härtens nur relativ kleine Temperaturgradienten auftreten. Die beiden Temperaturen können auch so gewählt werden, dass die Temperatur in der Mitte des Giesskörpers bzw. der Giessharzmasse erst zu jenem Zeitpunkt die Grosse der Temperatur der Giessharzmasse an der Formwand erreicht, in welchem der Giessharzkörper entformbar gehärtet ist. Wird ausserdem noch dafür gesorgt,
* dass während der Gelierphase Material in die Form nachfliessen kann, um den Schwund auszugleichen, so ergeben sich Giesskörper mit geringeren inneren Spannungen. Auf diese Weise erhält man rissfreie und lunkerfreie Formkörper hoher Qualität. Das Nachf Hessen der Giessharzmasse während der Gelierphase kann z.B. dadurch erreicht werden, dass die Temperatur der Giessharzmasse im Zuflussrohr möglichst auf der ursprünglichen Temperatur der Giessharzmasse gehalten wird. Zusätzlich kann dabei durch einen
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Kolben oder durch Anschluss an eine Gasleitung für einen geringen Druck auf die Masse im Zuflussrohr gesorgt werden.
Das neue Giessverfahren hat vor allem folgende Vorteile gegenüber dem bisherigen Stand des Giessverfahrens:
• ■ ■
- Wesentliche Verkürzung der Pormbelegungszeiten.
- Ausschaltung der Gefahr der Lunkerbildung.
- Geringere innere Spannungen, dadurch günstigere Festigkeiten der so hergestellten Formkörper, keine Gefahr von Rissbildung und geringere Schwankungen in den mechanischen Eigenschaften auf gleiche Art gegossener Formkörper, bedingt durch geringe Temperaturgradienten in der Giessharzmasse an verschiedenen Stellen innerhalb der Form während der Härtung.
- Eignung zur Herstellung grosser Formkörper, insbesondere solcher, welche in einem Stück sehr unterschiedliche Querschnitte aufweisen, wie z.B. Isolatoren mit einem kompakten Strunk und schlanken Schirmen.
Die im folgenden angegebenen Ausführungsbeispiele des neuen Giessverfahrens wurden in der in der Zeichnung im Schnitt im Massstab 1 : 2,5 dargestellten Giessform für einen gerippten elektrischen Vollisolator 5 durchgeführt. Die insgesamt mit 1 bezeichnete Giessform für einen gerippten elektrischen Vollisolator ist mit einem Einlaufkanal 2 und einem Entlüftungskanal 5 ausgestattet. Der Einlaufkanal 2 ist an einen Zylinder 4 angeschlossen,
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in welchen nach dem Einfüllen der Giessharzmasse ein
Kolben 5 zur Erzeugung des Nachdruckes eingesetzt wird. Der Entluftungskanal 3 ist mit einem vorzugsweise druckventilartig ausgebildeten Verschluss 6 versehen. Die Giessform ist weiter mit Halterungen 7a, 7*> und 8 für in den Giessharzkorper einzubettende Armaturen 9 ausgestattet.
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Beispiel 1
In 750 Gew.Teilen eines bei Raumtemperatur festen Polyglycidylaether-Harzes mit einem Epoxydgehalt von 2,6 Epoxydäquivalenten pro kg, hergestellt durch Umsetzung von Epichlorhydrin mit Bis - (4 - hydroxyphenol) - dimethylmethan in Gegenwart von Alkali, wurden bei 120 - 130°C 1500 Gew.Teile des unter dem Handelsnamen Quarzmehl K 8 erhältlichen mineralischen Füllstoffes zugemischt und unter Wasserstrahlvakuum entlüftet. Nach Zugabe von 225 Gew.Teilen Phthalsäureanhydrid, 10 Gew.Teilen isomerisierte Methyltetrahydrophthalsäureanhydrid, 0,33 - 0,66 Gew.Teilen Benzyldimethylamin und 0,39-0 (Null) Gew.Teilen Tetrabutyltitanatwurde nochmals kurz evakuiert.
mit der Temperatur von 120 - 130°C
Die so erhaltene Vergussmasse wurde/in die auf l60 C aufgeheizte 10-KV Isolatorform gemäss Zeichnung eingegossen und
unter Nachdruck (3 kg/cm ) geliert und gehärtet. Bereits nach 10 Minuten konnte entformt werden.
Der so erzeugte Isolator war blasenfrei und wies eine fehlerlose Oberfläche auf. Die nach DIN 48 136 geprüfte Umbruchfestigkeit ergab den hohen Wert von 1700 kg.
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Beispiel 2
In 64O Gew.Teilen eines bei Raumtemperatur flüssigen Polyglycidylaetherharzes mit einem Epoxydgehalt von 5*4 Epoxydaequivalenten pro kg und einer Viskosität von ca. 101OOO cP, gemessen bei 25 C (hergestellt durch Umsetzung von Epichlorhydrin mit Bis - (4-hydroxyphenyl) - dimethylmethan) wurden bei 40 - 50°C l60 Teile Dlbutylphthalat und 1200 Gew.Teile des unter dem Handelsnamen DT 080 der CIBA A.G. Basel erhältlichen Aluminiumoxydtrihydrats zugemischt. Es wurde sodann unter Wasserstrahl-Vakuum entlüftet und mit 60 Teilen Triäthylentetramin als Härtungsmittel vermischt und wiederum kurz evakuiert. Die so erhaltene Giessharz-
n;it der Temperatur von 40q - 50°C mischung wurde/in die auf 90°C vorgewärmte -Form gemäss Zeichnung vergossen und unter Nachdruck ausgehärtet. Bereits nach 10 Minuten konnte entformt werden.
Der so erzeugte Isolator war trotz der beim Aushärten· aufgetretenen hohen exothermem Reaktion überraschenderweise blasenfrei und wies eine einwandfreie Oberfläche auf. Der auf Raumtemperatur abgekühlte Isolator ergab nach DIN 48l>6 geprüft eine Umbruchfestigkeit von ca. 1000 kg.
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Beispiel 3
In 575 Teilen eines bei Raumtemperatur flüssigen 3,4-Tetrahydrophthalatsäurediglycidylesters mit einem Epoxidgehalt von 6,3 * 0,3 Epoxydäquivalenten pro kg und einer Viskosität bei 25°C von 450 - 550 cP wurden bei 80 - 900C 375 Gew.Teile Hexahydrophthalsäureanhydrid als Härtungsmittel und 1650 Gew.Teile des im Beispiel 2 beschriebenen Aluminiumoxydtrihydrates als Füllstoff zugesetzt und während' 10 Minuten am Wasserstrahlvakuum entlüftet. Dann wurden als Beschleuniger 23 Gew.Teile einer Mischung, bestehend aus 21 Gew.Teilen eines Natriumalkoholates, das durch Auflösen von 0,82 Teilen Natrium-Metall bei 120°C in 100 Teilen 2,4-Dihydroxy - 3 - hydroxymethylpentan hergestellt wird, und 2 Gew.
Teilen Benzyldimethylamin beigefügt, kurz unter Wasserstrahl-
mit der Temperatur von 80 - 90°C vakuum entlüftet und/in die auf 137 C erwärmte Form gemäss
Zeichnung vergossen und unter Nachdruck (3 kg/cm ) ausgehärtet. Der Isolator konnte bereits nach 5 Minuten entformt werden.
Am so erzeugten Isolator konnten keinerlei Giessfehler festgestellt werden. Die Umbruchfestigkeit nach DIN 48136 gemessen, betrug l400 kg und die Lichtbogenfestig-, keit nach DIN 53484 gemessen, erreichte die höchste Stufe L 4. Der Isolatorformstoff ist zudem schwer entflammbar und kann für Innenraum und Freiluft eingesetzt werden.
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Claims (2)

  1. TV
    Ansprüche
    l.J Verfahren zur Herstellung von dickwandigen gehärteten Kunststoff-Formkörpern, insbesondere elektrischen Isolatoren, durch Giessen, wobei die flüssige härtbare Giessharzmasse im wesentlichen ohne Ueberdruek in die Giessform eingefüllt und anschliessend bis zu ihrer Verfestigung unter schwachem Druck weitere Giessharzmasse zum Volumenschwundausgleich nachgeschoben wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine hochreaktive, in drei bis sechzig Minuten gehärtet entformbare Giessharzmasse verwendet wird, dass die Giessform auf eine die Härtungsreaktion auslösende Temperatur vorgewärmt wird* und dass in Celsiusgraden gemessen die Einfülltemperatur der Giessharzmasse um mindestens 10$ unterhalb der Giessformtemperatur gewählt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Giessform verwendet wird, bei welcher die Einfüllöffnung am Boden angeordnet ist, und welche oben eine Entlüftung aufweist.
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DE2028873A 1969-06-19 1970-06-11 Verfahren zur Herstellung von riß- und lunkerfreien Formkörpern aus einem Epoxidharz Expired DE2028873C3 (de)

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