DE2636902A1

DE2636902A1 - Verfahren zum spritzgiessen heisshaertender epoxyharze und anlage zur ausfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2636902A1
Application number: DE19762636902
Authority: DE
Inventors: Alois Suter
Original assignee: SUTER FA ALOIS
Current assignee: SUTER FA ALOIS
Priority date: 1975-09-16
Filing date: 1976-08-17
Publication date: 1977-03-24
Also published as: CH598939A5; DE2636902C2; US4256444A

Description

16. August 1976 D 5370 - retr

ffirma A. Suter, Basel, Schweiz

Verfahren zum Spritzgiessen heisshärtender Epoxyharze und Anlage zur Ausführung des Verfahrens

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spritzgiessen heisshärtender Epoxyharze sowie eine Anlage zur Ausführung des Verfahrens. Für die Verarbeitung von heisshärtenden Epoxyharzen werden Anlagen verwendet, die aus einer "beheizten, meist zweiteiligen G-iessform, einer Schliesseinheit für die Dichthaltung der Giessform, einem Druckschlauch mit Abschlussorgan und einem Druckgefäss "bestehen. In diesem Druckgefäss werden "bei Raumtemperatur vorgemischte, flüssige Epoxyharzsysteme bestehend aus Harz, Härter, mineralischem Füllstoff und Beschleuniger eingebracht und mittels Druckluft, bei einem Druck von 2 at oder mehr auf den Flüssigkeitsspiegel, durch den Druckschlauch in die auf 160° C oder höher aufgeheizte G-iessform eingefüllt. Bei diesem Temperaturanstieg um mehr als 140° G wird die Reaktion des Harzgemisches beschleunigt, sodass die Aushärtung

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in weniger als zehn Minuten derart fortgeschritten ist, dass der Giessling mit genügender Formsteife aus der geöffneten G-iessform entnommen werden kann.

Nachteilig an diesem Verfahren ist, dass die im Druckgefäss überlagerte Druckluft in die oberste Flüssigkeitsschicht eindringt, was bei einer beaufschlagten Hache von

2000 cm und einer mittleren Viskosität der Giessharzmenge von 15 000 cP eine Eindringtiefe von 20 mm ergibt. Die Verarbeitung dieser mit Gas angereichten Giessharzschicht gibt keine blasenfreien Giesslinge, was bei elektrischen Bauteilen, z.B. Stützisolatoren für Hochspannungsanwendungen, eine Verschlechterung der elektrischen Festigkeit zur Folge hat. Hohlräume im Giessharz führen bei Belastungen durch elektrische Felder zu Teilentladungen.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diesen Nachteil zu umgehen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass man die Ausgangsprodukte für das Harzgemisch in mindestens zwei Mischgruppen unterschiedlicher Zusammensetzung trennt, diese einer Vakuumbehandlung unterzieht und die Gruppen in entgastem Zustand getrennt zum Heizen und Mischen und anschliessend zum

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Spritzgiessen führt.

Die erfindungsgemässe Anlage zur Ausführung dieses Verfahrens

ist gekennzeichnet durch mindestens zwei Lagerbehälter zur Aufnahme der Mischgruppen, welche Lagerbehälter an eine V äteuumanlage anschliessbar sind. Die Erfindung wird anschliessend "beispielsweise anhand von Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Anlageschema,

!"ig. 2 einen Ausschnitt aus der Zustellvorrichtung der Speiseeinrichtung mit Düse und Spritzgiessform im Längsschnitt.

In Fig. 1 ist eine Giessanlage 1 mit zwei Lagerbehältern 3 und 4- ersichtlich, welche "beide mit einem Rührwerk 5 bzw. 6 versehen sind. Den beiden Behältern 3 "und 4- sind zwei Schraubenförderer 8 und 9 nachgeschaltet, die mittels Hydromotoren 11 und 12 angetrieben sind. Die Hydromotoren 11 und werden durch eine Flügelzellen- oder Radialkolbenpumpe 15 gespiesen, die ihrerseits durch einen Elektromotor 18 angetrieben wird. Ein Druckregler 20 sorgt für die Eonstanthaltung des Druckes im Antriebsnetz der beiden Hydromotoren 11 und 12.

Von den beiden Schraubenförderern 8 und 9 führt je eine

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Druckleitung 17 in ein gemeinsames Mischrohr 23, welches mit statischen Mischelementen 24 versehen ist, um die "beiden getrennt zugeführten Komponenten zu vermischen. Das Mischrohr 23 ist mit einem Schutzrohr umgeben, das als elektrischer Heizkörper ausgebildet ist, um das im Mischrohr 23 vorhandene Gemisch zu erhitzen und zu schmelzen. Im Ende des Mischrohres 23 schliesst sich eine Zuspeiseleitung 49 gefolgt von einem Absperrorgan 27 an, dessen Gehäuse dn Mundstück 29 trägt. Das Absperrorgan 27 ist mit einem Stellglied 31 versehen. In Jig. 1 ist ferner ein Antrieb 33 mit einem Zylinder 35 und einem Kolben 36 ersichtlich, welcher Antrieb über eine Hydraulikleitung 37 gespiesen wird. Eine Kolbenstange 33 (Fig. 2) ist mit einer Zustellvorrichtung 39 verbunden, deren unterer Teil, als Schlitten 40 ausgebildet, auf einer Führungsschiene 42 gleitet. Die Führungsschiene 42 bildet Teil einer Grundplatte 44. Ih Fig. 2 ist ferner ein Gehäuse 46 des Absperrorgans 27 mit einem Absperrkörper 47 dargestellt. Die Zuspeisung vom Mischrohr 23 erfolgt über eine Zuspeiseleitung Iii der dargestellten Lage ist die Zustellvorrichtung mit dem Mundstück 29 an eine Giessformhälfte 51 angepresst. Sie mündet in einen Zuflusskanal 52 der Giessformhälfte 51> welche mit einem Hohlraum 54 verbunden ist. Zur Anlage gemäss Fig. 1 gehören ferner ein Druckschalter 56, ein Stellventil 58, ein Schaltschloss 59 sowie ein Hilfsschalter 61 mit einem Zeitglied 62. Die Hydraulikflüssigkeit, normaler-

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weise Hydrauliköl, ist in einem Reservoir 65 gespeichert.

Die beiden Lagerbehälter 3 und 4 sind, wie schematisch dargestellt, mit je einem Anschiußstutzen 67 und 68 zum Anschliessen an eine Vakuumanlage (nicht dargestellt) vorgesehen.

Das als Pressgussstücke zu formende heisshärtende Epoxyharz wird im vorliegenden Falle in zwei Komponenten aufgeteilt, von welchen die eine, nämlich ein Härter, Füllstoff und Harz in einen Lagerbehälter, z.B. 3, und die andere Komponente Harz, Füllstoff und Beschleuniger im andern Lagerbehälter, z.B. 4, eingefüllt werden.

Es kann gegebenenfalls angezeigt sein, eine weitere Unterteilung von Komponenten vorzunehmen, was durch Anbringen weiterer Lagerbehälter ermöglicht wird. Hach dem Einfüllen dieser zwei Gruppen in ihre Lagerbehälter werden diese verschlossen und bei Raumtemperatur einem Druck von unter 50} vorzugseise 10 Torr ausgesetzt, was zur Folge hat, dass zwischen den Rohrmaterialienteilchen vorhandene Luft abgesaugt wird und das zurückbleibende Gut praktisch vollständig entgast ist. Die Entgasung kann stufenweise mit Zwischenwartezeiten bei den verschiedenen Druckniveaus ausgeführt werden oder aber in einem Zu±ge Kontinuierlich vom Aussendruck auf das angestrebte Vakuum gefahren werden. Die Entgasung beim tiefsten Druck erfolgt

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höchstens während einer Minute.

Das auf diese Weise entgaste Produkt wird mittels der zwei pulsationsfreien Schraubenförderer 8 und 9 in den mit einem T-Stück gekoppelten, "beheizten statischen Mischer, als Mischrohr 23 ausgebildet, gefördert. In diesem Mischer werden die beiden Gruppen vollständig gemischt, erhitzt und in flüssig-teigigen Zustand gebracht. Anschliessend gelangt das spritzfertige Harz durch die Zuspeiseleitung 49 zum Absperrorgan 27, welches in der in Fig. 2 dargestellten Lage den Durchgangabsperrkörper 47 freigibt, so dass das Gemisch durch das Mundstück 29 und den Zuflusskanal 52 ins Innere, d.h. den Hohlraum 54 der Giessform, von welcher nur die eine Formhälfte 51 dargestellt ist, gelangt.

Ein kontinuierliches, selbsttätiges Füllen der Giessform 51 wird dadurch sichergestellt, dass die Schraubenförderer 8,9 von den HyöSmotoren 11 und 12 angetrieben werden, "über die zentrale hydraulische Druckenergieversorgung aus der Flügelzellen- bzw. Eadialkolbenpumpe 15 gelangt weiteres Druckmedium durch die parallelgeschaltete Hydraulikleitung 37 hinter den Kolben 36, worauf dieser, wie in Fig. 2 ersichtlich, in seine vordere Endlage gepresst wird und dabei die Zustellvorrichtung 39 in die Giesslage schiebt. Dieser Zustelldruck auf den Kolben 36 bleibt während des Spritz-

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giessens "bestehen, so dass das Mundstück 29 mit hohem Druck an der Giessform anliegt. Dieser .Anpressdruck ist mindestens um 5 at höher als der für die Kompensierung des Druckabfalles im Hohlraum 54- notwendige lülldruck des Hares. Der Druckschalter 56, welcher "bezüglich Druckbegrenzungsert einstellbar ausgebildet ist, überwacht während des Giessvorganges den Spritzdruck und den Verriegelungsdruck der Hydraulikflüssigkeit für das Mundstück 22. Nach dem Erreichen des entsprechenden Anpressdruckes gibt dieser Druckschalter 56 ein Folgesignal für das Öffnen des mit dem Stellglied 31 versehenen Absperrorganes 27· Dieses öffnet und gibt damit den Zugang des Harzes über das Mundstück 29 und den Zuflusskanal 52 zum Hohlraum 54- der Giessform frei. In diesem Sinne wird die Giessharzmenge,die Füllgeschwindigkeit, die Giesstemperatur und der !"ülldruck in Abhängigkeit des Durchgangs quer= schnittes des Äbsperrorganes 27 vom reversierbaren, elektrischen Stellantrieb mit dem Stellglied 31 als Folge des Schaltzustandes des Druckschalters 56 von der Kolbenpumpe 15 mit geregelter Leistung versorgt. Der Druckregler 20 der Pumpe 15 regelt die Menge des Druckmediums, normalerweise OeI, entsprechend dem Energieverbrauch der angeschlossenen Verbraucher inform des Antriebes 33 und der beiden Hydromotoren 11 und 12, wobei der maximale Druck am Druckregler 20 eingestellt wird.

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Die kontrollierte Schliessung des Absperrorganes 27 erfolgt durch, das Zeitglied 62 mit dem Eilfsschalter 61, welche im elektrischen Schaltkreis eingebaut sind. Das Zeitglied 62 "bestimmt den Augenblick der Zuschaltung des Stellgliedes 31, welches das Absperrorgan 27 schliesst und damit auch die !Förderung der beiden Schraubenförderer 8 und 9 in <üe Giessform unterbricht. Nach dem Schliessen des Absperrorganes 27 werden die Schraubenförderer 8 und 9 unter Haltung des Pressdruckes stillgesetzt. Sollte der Pressdruck unter den Sollwert absinken, so werden die Schraubenförderer wieder in Drehung versetzt.

Mit zeitlicher Verzögerung erfolgt ein Folgesignal für die Bntsperrung des elektrisch verriegelten Schaltschlosses 59? welcher Schaltzustand die Weiterschaltung des Stellventils 58 für den Rückzug der Zustellvorrichtung 39 mit Hilfe des ölhydraulischen Antriebes 33 ermöglicht.

Mit der beschriebenen Giessanlage und einer mit der Schliesseinheit bewegten zweiteiligen Giessform, wird in Abhängigkeit der Parameter Menge, Druck, !fallgeschwindigkeit und Temperatur eine gesteuerte Verarbeitung von hochviskösen, mit mineralischen Füllstoffen angereicherten duroplastischen Harzsystemen erreicht, wobei die Spritzgussmenge praktische Homogenität ohne gegliche Luft- oder Gaseinflüsse aufweist.

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Leerseite

Claims

rO Verfahren zum Spritzgiessen heisshärtender Epoxyharze, dadurch gekennzeichnet, dass man die Ausgangsprodukte für das Harzgemisch in mindestens zwei Mischgruppen unterschiedlicher Zusammensetzung trennt, diese einer Vakuumbehandlung unterzieht und die Gruppen in entgastem Zustand getrennt zum Heizen und Mischen und anschliessend zum Spritzgiessen führt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Harzgemisch in zwei Mischgruppen unterteilt wird vonw3lchen die eine einen z.B. mineralischen Füllstoff und einen Härter und die andere ein Harz, einen Füllstoff und einen Beschleuniger enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 1 °d-er 2, dadurch gekennzeichnet,

dass man "bei Haumtemperatur/einem Druck von weniger als 50 ÜEorr, vorzugsweise bei ungefähr 10 Torr, entgast.
4-. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass man stufenweise den Druck senkt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, dass man während höchstens einer Minute beim tiefsten Druck entgast.
6. Anlage zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5? gekennzeichnet durch mindestens zwei Lagerbehälter (3,4) zur Aufnahme der Mischgruppen, welche Lagerbehälter an eine Vakuumanlage anschliessbar (67,68) sind.
7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Förderung der Materialgruppen Schraubenförderer (8,9) dienen, welche vorzugsweise mittels Hydromotoren (11,12) angetrieben sind.

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8. Anlage nach Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbehälter (3»4-) mit Rührwerken (5,6) versehen sind.

9- Anlage nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine, z.B. rohrförmige, Mischkammer (23) mit eingebauten, festen Mischorganen (24) sowie mit einer Heizeinrichtung (25) versehen ist.

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