DE2933244A1

DE2933244A1 - Verfahren und vorrichtung zur bildung eines waermegehaerteten in-der- form-ueberzugs

Info

Publication number: DE2933244A1
Application number: DE19792933244
Authority: DE
Inventors: Sigurdur Isfeld Arnason; Edward J Kleese
Original assignee: General Tire and Rubber Co
Current assignee: Aerojet Rocketdyne Holdings Inc
Priority date: 1978-12-29
Filing date: 1979-08-16
Publication date: 1980-07-10
Also published as: DE2933244C2; FR2445208B1; MX154089A; IT7924933A0; IT1122435B; ES485217A1; CA1117266A; FR2445208A1; AU4954979A

Description

DR.-ING. WALTER A3ITZ DR. DIETER F. MOKF DIPL.-PHYS. M. GRITSCHNEDSR Patentanwälte

Müuchen. 1g. AUCUSt 1979

Postanschrift / Postal Address Postfach 800109. 8OOO München 8Θ

Pienzenauerstraße 28

Telefon 08 3322

Telegramme: Ctiemiadus München

Telex: (O) 533993

THE GENERAL TIRE & RUBBER COMPANY Akron, Ohio 44 329, V. St. A.

GT-1183

Verfahren und Vorrichtung zur Bildung eines wärmegehärteten in-der-Form-Überzugs

030028/QS34

Beschreibung

Die DE-OS 28 30 433, die DE-PS (Patentanmeldung

P 28 53 361.1), sowie die der US-Patentanmeldung Serial Number 944,093 vom 20. September 197 entsprechende Patentanmeldung P 29 28 714.7 betreffen in-der-Form-Überzugszusammensetzungen und verwandte Verfahren während der Härtung.

In-der-Form-Überzugsverfahren bestehen darin, zuerst ein Basisteil des Gegenstandes im Hohlraum eines Paares von in bezug aufeinander beweglichen Formteilen einer Formungseinrichtung bzw. Pressformungseinrichtung mit Form zu formen. Man lässt das Basisteil des Gegenstandes härten, worauf man ein hautbildendes Überzugsmaterial auf die zu verbessernde Oberfläche injiziert. Man legt an die Formteile einen Druck an, um das haut- bzw. filmbiidende Überzugsmaterial im wesentlichen gleichmässig über die Oberfläche des Basisteils zu verteilen und dadurch die Porosität und jegliche Schrumpfungsanteile an der Oberfläche im wesentlichen aufzufüllen. Diese Verfahren werden am besten in den US-PSen 4 076 788, 4 076 78Ο und 4 082 426, sowie in "The Mechanics for Molded Coating for Compression Molded Reinforced Plastic Parts" von Robert Ongena, 33. jährliche technische Konferenz 1978, Reinforced Plastics/ Composites Institute, The Society of the Plastics Industry, Inc. Section 14B, Seiten 1-7 und in Modem Plastics vom Juni 1976, Seiten 54 - 56 vom William Todd beschrieben.

Die Vorrichtung nach dem Stand der Technik besteht aus einem Paar gegeneinander beweglicher Formglieder, von denen eines mittels eines hydraulischen Druckkolbens gegen das andere beweglich ist. Sind die Formglieder geschlossen, so wird zwischen ihnen ein Hohlraum gebildet zur Formung eines Gegenstands

03002S/OS34

GT-1183 ,

mit einer gewünschten Struktur. Eines der Formglieder zeichnet sich dadurch aus, dass darin eine Kammer gebildet wird, die mit dem Hohlraum kommuniziert und dazu geeignet ist, eine abgemessene Menge eines flüssigen Überzugsmaterials in Form eines wärmehärtenden Harzes aufzunehmen, das anschliessend zur Überzugsbildung auf einer Oberfläche des Formkörpers verwendet wird. Die Kammer ist mit einem gleitbaren Kolben oder Stempel ausgerüstet, der durch eine geeignete Betätigungsvorrichtung bewegt werden kann, um das flüssige Überzugsmaterial aus der Kammer in den Hohlraum und auf eine Oberfläche des Formkörpers zu verschieben, ohne eine Öffnung der Formglieder zu erfordern. Das Überzugsmaterial wird mittels einer Injektorvorrichtung in die Kammer eingebracht, die ein Körperteil aufweist, von dem ein Ende mit einer Düse ausgebildet ist, die angrenzend an die Kammer liegt. Die Düse kann selektiv in die und aus der Dichtungseinrichtung mittels einer Einlassöffnung bewegt werden, die in den vereinten Formgliedern ausgebildet ist und mit der Kammer in Kommunikation bzw. Verbindung steht. Wird das Basisteil des Körpers zuerst in dem Hohlraum ausgebildet, so liegt der Kolben in der Kammer glatt in den Formungshohlraum eingebettet, und seine Lage ist so, dass sowohl die Kammer, als auch die Einlassöffnung von der Verbindung mit dem Hohlraum abgeschlossen sind. Nach ausreichender Härtung des Basisteils des Körpers, so dass es seine Form beibehält, wird der Kolben durch die Betätigungseinrichtung in eine zweite Position bewegt, wodurch ein vorbestimmtes Volumen der Kammer zum Hohlraum freigesetzt wird. Gleichzeitig wird die Injektorvorrichtung in die Einlassöffnung bewegt, und das flüssige Überzugsmaterial wird der Kammer zugeführt, wobei der hydraulische Druck auf den Kolben erleichtert wird. Die Düse des Injektors liegt in der Einlassöffnung und der Kolben wird durch die Betätigungseinrichtung gegen den Hohlraum bewegt, so dass das Überzugsmaterial unter Druck auf die zu überziehende Oberfläche gepresst wird. Der Druckkolben wird erneut betätig, so dass die Formglieder gegeneinander bewegt werden und ein Druck auf das Überzugsmaterial

030028/0534

ausgeübt wird, und Druck und Temperatur werden während einer ausreichenden Zeit beibehalten, um das Überzugsmaterial ausreichend zu härten, so dass die Formglieder geöffnet und der überzogene Formkörper ausgeworfen werden können.

Die bekannten Pressformen werden durch hydraulische Zylinder, die an den Bodenpressplatten angebracht sind, und gegen die obere Platte in Aufwärtsrichtung drücken, in paralleler Anordnung gehalten. Die Zylinder trennen auch die Formen für die Injektion. Ein Druckkolben von etwa 1 65Ot (1 5OO ton) drückt die oberen Platten nach unten, was zu zwei hydraulischen Einrichtungen führt, die gegeneinander arbeiten. Die bekannte Vorrichtung stellt zwar einen beträchtlichen Fortschritt dar, ist jedoch äusserst kompliziert, da sie eine mit Gelenken versehene Düse aufweist, die mit der Form in Kontakt kommt, einen Behälter füllt und anschliessend zurückgezogen wird, worauf der Inhalt des Behälters in die Form injiziert wird.

Durch die Erfindung wird die Notwendigkeit eines Gelenkmechanismus¹, des Behälters, des Fluid-Ejektorsystems des Behälters und des hydraulischen Nivelliersystems der bekannten Vorrichtung beseitigt.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, die eine mit Wasser gekühlte mit Röhren bestückte Injektordüse aufweist, die in einem Heissformglied dauerhaft montiert ist. Die Injektordüse injiziert direkt in den Hohlraum der Form. Ein Strom wird parallel zu einer aufgerauhten Substratoberfläche injiziert. Die Form, die die aufgerauhte Oberfläche bildet, weist ihrerseits eine rauhe Oberfläche auf. Es müssen keine mechanischen Hilfseinrichtungen an den Kanten der beweglichen oberen Form verwendet werden, um die Anhebekraft, die durch das hydraulische Fluid bzw. die hydraulische Flüssigkeit erzeugt wird, die zur Öffnung der Form verwendet wird, zu unterstützen. Es werden übliche Auflageblöcke (heel blocks) verwen-

030028/OS34

det, um die Formen in paralleler Konfiguration zu halten. Ausserdem müssen keine geeigneten Steuerungen eingesetzt werden, um mit dem öffnen der Form oder mit der Strömungsgeschwindigkeit des Überzugsmaterials in den Hohlraum synchronzugehen.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im folgenden genauer beschrieben.

Figur 1 stellt teilweise im Schnitt die Ansicht einer Pressform dar, bei der die mit Rohren versehene Düse in der unteren Form montiert ist.

Figur 1 a stellt teilweise im Schnitt eine Ansicht der mit Röhren bestückten Injektionsdüse dar.

Figur 2 ist eine Ansicht der Teflon-Ablenkvorrichtung (Teflon baffel), die in der Injektionsdüse der Figur 1 verwendet wird.

Figur 3 ist eine Darstellung der Formen, die Lagerböcke zeigt.

Figur 4 ist eine Draufsicht bzw. ein Grundriss der Bodenform, die eine aufgerauhte Oberfläche zeigt.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen trägt eine übliche hydraulische Presse, die nicht dargestellt ist, ein Paar von gegeneinander beweglichen Formgliedern 2 und 4, von denen das untere, das durch die Bezugsnummer 2 bezeichnet wird, starr an der Basis befestigt ist, wohingegen das obere Formglied 4 fest mit einem Plattenglied verbunden ist, das seinerseits vertikal durch einen doppeltwirkenden hydraulischen Druckkolben bewegt werden kann, der an dem Träger- bzw. Stützglied montiert ist. Der hydraulische Druckkolben dient dazu, das obere Formglied in bezug auf das untere Formglied 2 anzuheben, und das obere Formglied 4 wird, was nicht dargestellt ist, während dieser

030028/0534

Bewegung durch geeignete Führungsglieder geführt. Wird so der hydraulische Druckkolben in Bewegung gesetzt, so kann das obere Formglied 2 eine angehobene geöffnete Stellung oder eine geschlossene herabgesenkte Stellung, wie in der Figur 1 gezeigt, annehmen. Sind die Formglieder 2 und 4 geschlossen, so bilden sie einen Hohlraum zur Formung eines Kunststoffkörpers, unter Wärme und Druck in einer gewünschten Struktur. Die Formglieder 2 und 4 können nicht nur dazu dienen, einen Kunststoffkörper, wie in Figur 1 gezeigt, zu formen, sondern das Formglied 2 umfasst Teile und Bestandteile, die im folgenden beschrieben werden, die einen Überzug auf einer Oberfläche des Formkörpers ausbilden. Die überzugsbildung erfolgt in der Form aus einen? flüssigen, haut- bzw. filmbildenden wärmehärtbaren Harz, das gegen die zu überziehende Oberfläche injiziert wird.

Um das flüssige wärmehärtende Harzüberzugsmaterial auf die zu verbessernde Oberfläche zu führen, wurde das untere Formglied bzw. die untere Formhälfte233 ausgestaltet, dass sie eine mit Röhren bestückte Injektordüse 6 umfasst . im Hinblick hierauf ist das untere Formglied 2 mit einer waagerecht orientierten zylindrischen Aussparung 8 ausgebildet, in der die mit Röhren bzw. Ventilen bestückte Injektordüse 6 dauerhaft montiert ist. Ein Röhrenstift bzw. Röhrensockelstift 10 ist mit einer Betätigungseinrichtung in der Form eines doppelt wirkenden hydraulischen Kolbens 12 verbunden, der in dem Zylinder 14 beweglich ist. Durch Richten eines unter Druck befindlichen Fluids bzw. einer unter Druck befindlichen Flüssigkeit gegen eines oder das andere Ende des hydraulischen Zylinders 14 kann sich der Kolben 12 zwischen dem Gewebepuffer 16 und dem Gewebepuffer 18 bewegen. Die Bewegung des Kolbens 12 zum Gewebepuffer 18 öffnet die Injektordüse 20. In der offenen Stellung fliesst das wärmehärtende Harz 22 durch den Materialeinlass 24, durch die Hülse 26 aus rostfreiem Stahl, durch das offene Ventil 20 und in den Formhohlraum 28.

030028/0534

Die Injektorvorrichtung 6 wird durch das untere Formglied 2 getragen und umfasst, wie in der Figur 1 dargestellt, eine zylindrische Aussparung 8, deren Endteil 30 mit einem Gewinde versehen ist, das dazu dient, die Injektorvorrichtung sicher an das untere Formglied 2 mittels des mit Gewinde versehenen Düsenendes 32 zu binden. Das äussere Mantelrohrglied 34 ist an seinem linken Ende, wie in der Figur 1 gezeigt, an eine lange Innenhülse 26 durch den Flansch 34 befestigt, an seinem rechten Ende ist das äussere Mantelglied 34 an die Hülse 26 durch die Injektordüsenanordnung 36 befestigt. Die innere periphere Oberfläche bzw. Umfa^gsoberfläche eines Teils des Mantelrohrglieds 34 bildet zusammen mit der äusseren Oberfläche der Hülse 26 Passagen für ein Kühlfluid bzw. eine Kühlflüssigkeit, die von dem Einlass 38 um die Hülse 26 herum dirigiert wird und anschliessend an der Auslassöffnung 40 austritt. Teflon-Ablenkvorrichtungen (Teflon-baffeis) 42 sind in der Kühlpassage, um den Strom des Kühlwassers in die Kühlkammer 43 der Injektordüsenanordnung 36 zu dirigieren. Wie aus der Figur 2 ersichtlich, weist die Teflon-Ablenkvorrichtung 42 flache Oberflächen 44 und 45 auf, wodurch es möglich wird, dass Wasser zwischen dem äusseren Mantelrohrglied 34 und der Teflon-Ablenkvorrichtung 42 fliesst, und in die Injektordüsenanordnung 36 eintritt. Diese Hülse 26 passt durch die öffnung 46. Durch das Leiten der Wasserkühlung zu der Injektordüsenanordnung 36 wird die In j ektordusenanordnung kühl genug gehalten, so dass kein durch die Düse injiziertes Harz gehärtet wird, jedoch warm genug, so dass das Teil der Form nicht gekühlt wird, an das sie befestigt ist, und eine schlechte Härtung des Harzes in dieser Gegend bewirkt wird.

Die mit Röhren bzw. Ventilen versehene Düse wird durch Luft von 689 kPa (100 psi) oder ein hydraulisches Fluid von 6894 kPa (1000 psi) geöffnet und geschlossen. Wenn das hydraulische Fluid (einschliesslich der Luft) über eine öffnung 48 im Flansch 34 zur Kammer an der linken Seite des Kolbens 12 gerichtet wird,

030028/0534

so wird der Stift IO nach links verschoben, wodurch das Harz in die Form injiziert werden kann. Wird andererseits das hydraulische Fluid über eine öffnung 50 im Flansch 52 zur Kammer an der rechten Seite des Kolbengliedes 12 geführt, so bewegt sich der Stift 10 der Injektorvorrichtung nach rechts, wodurch das Ventil bei 20 und der Stift 10 geschlossen werden, wodurch die glatte Oberfläche im Inneren der Form 2 vervollständigt wird.

Als bevorzugtes Fluid dient Luft, da die Gefahr der Verunreinigung des Injektorharzes mit einem hydraulischen Fluid bzw. einer hydraulischen Flüssigkeit ausgeschaltet wird. Das Injektorharz wird bei6894 kPa (1000 psi) gehalten, so dass jegliches Lecken in die Luftkammer und nicht umgekehrt erfolgt. Das in-der-Form-Überzugsharz wird in den mit Röhren bzw. Ventilen versehenen Injektor beim Harzeinlass 24 eingebracht, der so angepasst ist, dass er durch eine (nicht gezeigte) Leitung mit einer Quelle für mit Druck bestückte Bestandteile verbunden v/erden kann, die ein wärmehärtbares Harzsystem oder ein Zwei-Komponenten-wärmehärtbares Harzsystem zuliefern. Wird ein Zweikomponentenharz verwendet, so dient ein statischer Mischer, wie der der Kenics Corporation, dazu, die beiden flüssigen Komponenten des wärmehärtenden Harzsystems vor dem Einbringen durch die Öffnung 24 zu vermischen. Es können auch andere bekannte Mischer verwendet werden. Es ist ersichtlich, dass beim Bewegen des Stiftes 10 nach links die Düse geöffnet wird und das wärmehärtende Harz-Überzugsmaterial in das obere Formglied 2 fliessen kann, wenn der Druck gross genug ist, um den Druck zu überwinden, der durch die Presse auf die Form ausgeübt wird. Die untere Form 2 weist eine aufgerauhte Innenoberfläche 3 auf. Hierdurch wird dem Substratteil eine aufgerauhte Oberfläche verliehen. Der Fluss des in-der-Form-überzugsharzes über die aufgerauhte Oberfläche bewirkt eine Trennung von Harz und Füllstoff, wodurch eine harzreiche Schicht an der Substratoberfläche verbleibt. Die harzreiche Schicht scheint die Adhäsion zu unterstützen. Die Einkerbungen inder Oberfläche der Form können im Bereich von etwa 0,001 mm bis 0,01 mm liegen.

030028/OS3A

GT-1183

Die vorstehend beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt. Zunächst wird das obere Formglied 4 in bezug auf das untere Formglied2 so angehoben, dass der Hohlraumanteil in dem unteren Formglied freigelegt wird. Tafeln von Folienformmassen bzw. Folienpressmassen bzw. Plattenformmassen bzw. Plattenpressmassen ("Sheet Molding Compound") (im folgenden zur Vereinfachung als "Folienformmassen" bezeichnet) werden anschliessend in den

Boden des unteren Formglieds 2 in den Hohlraum an geeigneten Stellen eingebracht. Der Stift 10 liegt so, dass er eine glatte Innenoberfläche mit der Innenfläche der Form 2 durch Unterdrucksetzen der Öffnung 50 bildet. Die Form wird unter Druck gesetzt, wobei das geheizte obere Formglied 4 abwärts in teleskopartigen Eingriff bzw. teleskopartige Verbindung mit dem feststehenden geheizten unteren Formglied 2 geführt wird. Wenn das obere Formglied 4 sich auf das untere Formglied 2 schliesst, so werden die Tafeln der Folienformmasse unter Wärme und Druck deformiert und fliessen unter Auffüllung des Pressformhohlraumes und jeglicher rippenbildender Kerben darin, unter Bildung eines gerippten Substrats, das durch die Bezugsnummer 28 bezeichnet wird. Der Formungsdruck, der durch den Druckkolben der Pressform erzeugt wird, wird auf das obere Formglied 18 beibehalten, bis das Substrat 28 härtet und ausreichend hart ist, um eine Trennung des oberen Formgliedes 4 ohne nachteilige Beeinflussung des Substrats zu ermöglichen. Ein Pressformzeitschalter Nr. 1 (Mold timer No. 1) wird auf 1/2 bis 5 Minuten eingestellt, um die Ausgangshärtung vollständig zu erzielen.

Während des Härtungszyklus¹ werden über den Rippen wegen der auftretenden Schrumpfung gewöhnlich Einsackstellen gebildet. In gleichq»r Weise kann die Oberfläche des Substrats auch andere Fehlerhaftigkeiten aufweisen, wie Porosität, geradlinige Sprünge usw. Derartige Fehler an der äusseren Oberfläche des Substrats 28 werden durch Ausbildung eines kosmetischen Überzuges auf der zu verbessernden Oberfläche ausgeglichen. Dieser Überzug wird erfindungsgemäss während der Endstufen der Härtung des Substrats aufgebracht. - 8 -

O3Q028/0S34

Ad

Beim Auftrag des Überzugs wird der Druckkolbendruck der Druckform auf das obere Formglied 4 zunächst erleichtert durch Betrieb eines Zeitschalters T-2, der auf etwa 1-4 Sekunden eingestellt wird. Dieser öffnet die Form 1,27 cm (1/2 inch). Unter Druck stehendes Fluid wird durch die Öffnung 48 auf die linke Seite des Kolbengliedes 12 geführt, während die andere Seite des Kolbengliedes über die Öffnung 50 entlüftet wird. Der Entgasungszeitschalter T-3 der Form wird dazu verwendet, sowohl die Bewegung des Stiftes 10, als auch die Formöffnungszeit zu steuern. Das in-der-Form-Überzugsmaterial wird während etwa 1-15 Sekunden durch die Materialeinlassöffnung 24 injiziert. Hat T-3 ausgeschalten, so kommt die Presse wieder herab auf Tonnage und wird durch T-4 zeitlich eingestellt (etwa 1-15 Minuten), um den Überzug zu härten. Gleichzeitig mit dem Herabkommen der Presse wird der Stift 10 zurückgezogen, um einen Teil der Innenwandung der Pressform zu bilden.

Während der Rückzugszeit des Stifts 10 fliesst das Überzugsmaterial in den Hohlraum. Das Überzugsmaterial bewegt sich äusserlich parallel zur Oberfläche des Substrats 28, wodurch letzteres hydraulisch fest gegen das obere Formglied 4 gepresst wird, wodurch verhindert wird, dass Verschiebungen auftreten oder es aus seiner Lage gebracht wird. Anschliessend auf die Zufuhr des Überzugsmaterials unter Druck auf die untere Oberfläche des Substrats 28 wird die Presse erneut aktiviert, so dass die Formglieder 2 und 4 geschlossen und das Überzugsmaterial gleichmassig auf der zu überziehenden Oberfläche verteilt wird. Auflageblöcke 6 0 die den Aussparungen 62 entsprechen, richten die Formen der sich schliessenden Pressform aus. Führungsstäbe und passende Aussparungen können ebenfalls zusammen mit den Auflageblöcken verwendet werden. Die Drücke und Temperaturen sowie die Art des Überzugsmaterials, die bei der erfindungsgemässen Vorrichtung verwendet werden können, sind in den eingangs genannten Literaturstellen bzw. Patentanmeldungen und Offenlegungsschriften beschrieben. Zur diesbezüglichen weiteren Erläuterung des Verfahrens wird daher auf diese Literaturstellen

030028/0534

GT-1183

Bezug genommen.

Spezielle Beispiele für das Einspritzen bzw. die Injektion des Überzugs unter Anwendung einer Einspritzdüse mit einem Stab, der durch die Öffnung in der Düse herausragt, werden im folgenden aufgeführt. In der geschlossenen Darstellung bildet das Ende des Stabes einen kleinen Anteil der Innenfläche der Pressform. Im offenen Zustand wird der Stab von der Form und von der Öffnung in der Düse zurückgezogen, wodurch das Überzugsmaterial in die Pressform injiziert werden kann. Der Stab ist gegen Rotation stabilisiert, so dass er im geschlossenen Zustand mit der Formwandung immer eine glatte Oberfläche bildet. Die Düse weist eine von der Form unterschiedliche Temperatur auf, da sie wassergekühlt ist.

Es wurden Chargengewichte, die soviel wie 0,5mm Überzug ergaben, verwendet, jedoch hat sich im Durchschnitt ein Überzug von 0,07 bis 0,10 mm als allgemein ausreichend erwiesen, um sowohl eine Opazität bzw. eine Trübung als auch eine vollständige Bedeckung zu erzielen. Da das übliche Substrat im Durchschnitt 2,5 mm Dicke aufweist, erforderte ein typischer Überzug etwa 0,03 bis 0,05 g Überzug pro g verwendeter SMC (Folienformmasse).

Einfache Einbringungen von Überzugsbeschickungen, häufig ein einziger Pool oder Streifen, der durch Hochdruckinjektion gebildet wurde, ergaben gewöhnlich einen vollständigen Überzug.

Pressformungstemperaturen von 140 - 160 C gaben zufriedenstellende Überzüge. Eine minimale Härtungszeit von 10 - 3O Sekunden bei 150C wurde angewendet, jedoch waren manchmal langsamere Härtungsgeschwindigkeiten erforderlich, um eine zu rasche Gelbildung zu verhindern, die zu einer unvollständigen Bedeckung führte .

- 10 -

030028/0634

AB

Höhere Formungsdrücke als erwartet ergeben eine bessere überzugsbildung von schrofferen, weniger gezogenen (lower draft) Oberflächen. Jedoch waren auch die typischen Drücke, die zur Formung des Basis-SMC-Teils notwendig waren, im allgemeinen zur Erzielung eines vollständigen Überzugs geeignet. Das Hauptziel des in-der-Form-Überzugs lag darin, Leerstellen aufzufüllen, Schrumpfungen zu verringern und als Ersatz für die Grundierungs-Versiegelung zu dienen, die derzeit gewöhnlich von gewerblichen Pressformern für SMC verwendet wird.

In-der-Form-überzogene Teile bestanden die Kraftfahrzeugtests, die normalerweise angewendet werden.

In den folgenden Beispielen und an allen anderen Stellen der Beschreibung undPatentansprüche beziehen sich alle Teile und Prozentangaben auf das Gewicht, falls nicht anders angegeben.

Beispiel 1

Ein Kühlergrill für ein -1973er Oldsmobil wurde unter Verwendung einer Standardfolienpressmasse von Rohm SHaas auf der Basis eines ungesättigten Polyesters geformt, unter Anwendung eines Drucks von 6895 kPa (1000 psi). Die Presse wurde von der Erie Press in Erie, PA hergestellt. Die meisten Pressen der verschiedenen Hersteller weisen automatische Entgasungssteuerungen auf oder können diese zugefügt werden.

Der automatische Entgasungszyklus der Presse wurde so aktiviert, dass die zur Formung der Teile notwendige Sequenz der öffnung der Form zur Injektion des in-der-Form-überzugs und zur erneuten Schliessung unter dem geeigneten Druck zur Beschichtung der Teile gesteuert wurde. Die Teile wurden geformt und zeigten ein ausgezeichnetes Aussehen. Sie wurden untersucht und bestan—

- 11 030028/0534

GT-1183

den alle Testdurchsätze. Der Überzug war in manchen Fällen so dick, dass ein Kreuz-Schraffier-Adhäsiv nicht durchgeführt werden konnte. Eine Komponente des in-der-Form-überzugs war 2,2 nun dick. Es wurde folgende Formungssequenz durchgeführt.

Es wurden alle 4 Zeitschalter der Presse verwendet. Der Zeitschalter Nr. 1 (T-1) ist der Vorhärtungszeitschalter und wurde auf 2,5 Minuten eingestellt, um das Teil zu formen und zu härten. War die Härtungszeit vergangen und wurde der Druck von der Presse abgesetzt, so reguliert T-2 den ölstrom zur Rückkehr des Druckkolbens (eingestellt auf 1-11/12 Sekunden), was die Form 13 mm öffnet.

Das in-der-Form-Uberzugsmaterial wurde anschliessend in die Form injiziert, wobei der Zeitgeber auf dem Injektor die T-3-Zeit angab, die in diesem Falle auf 13 Sekunden eingestellt war. Hatte T-3 zeitlich abgeschalten, so kam die Presse erneut abwärts und unter Druck und wurde zur Härtung des Überzugs durch T-4 eingestellt (60 Sekunden).

Diese gesamte Folge arbeitete sehr gut zur Formung und Überzugsbildung von Teilen, und die Presse wiederholte die gleiche Folge korrekt zu jedem Zeitpunkt mit Ausnahme von T-2, der hin und wieder um 3 mm abzuweichen schien. Dies ist verständlich, da die benötigte Abbruchskraft mit Änderungen des Beschickungsgewichts und der Lage der Beschickung variieren kann und wird, wenn die Scheren bzw. Formhälften so weit offen sind, wie in diesem Teil.

Bei dieser Anordnung waren Vorhärtungs- und Härtungsdruck unterschiedlich, um ein Einsinken über hervortretende Teile und Rippen unsichtbar zu machen. Der Formhärtungsdruck wurde auf 78 740 kg/Frontstückfläche (100 tons/Fronts tückf lache) weniger als der Vorhärtungsdruck verringert, um die Tendenz zur Rissbildung der Teile zu verringern.

- 12 -

030028/0534

^GT~¹¹⁸³

Zur Aktivierung des Injektors wird ein Grenzflächensignal von T-2 verwendet/ und ein weiteres Signal von T-3 wird zum Abschalten verwendet. Hierdurch ist kein getrennter Zeitgeber für den Injektor notwendig. Während des Einspritzens blieb an der Scherkante der Form eine Abdichtung erhalten. Die nachstehend angegebene in-der-Form-Beschichtungszusammensetzung wurde durch eine gekühlte Einspritzdüse eingespritzt, die zwischen den sich trennenden Oberflächen der Form lag, und wurde parallel zu den sich trennenden Oberflächen eingespritzt. Die verwendete Überzugs— zusammensetzung wies folgende Formulierung auf:

Komponenten Teile

Vinylesterharz in Styrol
(Man nimmt an, dass es sich um 66 % eines Copolymeren von Acrylsäure und Diglycidyläther von Bisphenol A in 44 % Styrol handelt, wobei etwas Trimethoxyphenol zur Quervernetzung vorhanden ist) 200

40 % Polyvinylacetat, frei von Carboxylgruppen, gelöst in 60 %

Styrol^) 80

Styrol 40

Kanadischer Talk, durchschnittliche Teilchenlänge 0,03 mm 200

Suzorit glimmer

(Phlogopit) 0,03 mm durchschnittliche Teilchenlänge 140

tert-Butylbenzoat 6

gesättigte Lösung von p-Benzochinon

in Styrol (Inhibitor) 0,6

Dialkylphosphat ' (Entformungsmittel) 3,0

¹⁾ Dow XD 9013.02 ³⁾ Zelac NE du Pont

Union Carbide LP 90

- 13 -

030028/0534

CT-1183

Im folgenden sind die Verfahrensparameter und Untersuchungsergebnisse des Beispiels 1 aufgeführt:

Formtemperatur 146°C (295°F)

SMC-Härtungszeit 2 Minuten ;

Überzugshartungszeit 1 Minute Dicke des Überzugs 0,0762 bis 0,457 mm

(3 bis 18 mil), 0,457 mm (18 mil) in der Horizontale gleichmassig

Die Teile wurden hinsichtlich ihrer praktischen Handhabung und Verwendung bewertet. Fehler konnten nicht festgestellt werden.

Beispiel 2

Das Beispiel 1 wurde wiederholt, unter Herstellung von Teststücken unter Verwendung einer in-der-Form-überzugszusammen-Setzung aus zwei Komponenten. Die Formulierung wird allgemein in der US-PS 4 081 578 angegeben. Es wurde eine Proportionierpumpe verwendet. Die Pumpe weist zwei grosse Zylinder auf. Der Kolben in jedem Zylinder wurde durch einen gemeinsamen Antrieb bewegt, so dass sich jeder Kolben genau in der gleichen Entfernung bewegte. Ein Zylinder enthielt eine reaktive Komponente, und der andere Zylinder enthielt die andere reaktive Komponente. Die Verdrängung der beiden Zylinder ist mehr als ausreichend für einen in-der-Form-überzug. Der Ausstoss aus den beiden Zylindern wurde in einem statischen Mischer (Kinex-Mischer) vermischt und in die Form injiziert, unter Verwendung der mit Röhren bestückten Injektordüse gemäss der Erfindung. Die Härtungszeit für den in-der-Form-Überzug betrug 1 Minute.

-14 -

030028/0534

Abgesehen von den vorstehend aufgezeigten Unterschieden wurde die gleiche Arbeitsweise wie im Beispiel 1 angewendet.

Die bevorzugte Pressform weist einen mit Chrom oder Nickel ausgekleideten Hohlraum auf. Die Innenflächen der Form werden vor dem Plattieren mit Chrom vorzugsweise durch eine Prallbehandlung mit Glasperlen oder durch Sandstrahlblasen aufgerauht.
Die aufgerauhte Oberfläche bewirkt eine Trennung von Harz und Füllstoff des in-der-Form-Überzugs, wobei man eine mit Harz
angereicherte Phase an der Grenzfläche zwischen dem Substrat
und dem in-der-Form-Überzug erhält.

Sowohl der Injektor, als auch die Proportionier- bzw. Dosierpumpe sind Handelsprodukte der Tompkins-Johnson Co., 2425 West Michigan Avenue, Jackson, Michigan 49202.

Bei den'vorstehenden Ausführungsformen handelt es sich um Beispiele, die keine Einschränkung darstellen sollen.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ausbildung eines wärmegehärteten in-der-Form-Überzugs auf einem heissen, gehärteten, mit Glasfasern verstärkten bzw. mit gehärteten Glasfasern verstärkten, wärmegehärteten Harzsubstrat, wobei man

1. die Formhälften leicht trennt, wobei man eine Dichtung mit der Scherkante beibehält,

2. das in-der-Form-Überzugsharz in einem Strom injiziert, der parallel von dem Injektor auf eine Oberfläche des Substrats fliesst, und

3. die Form schliesst und den Überzug unter Druck härtet.

- 15 -

030028/0534

Die Trennung der Formhälften wird mittels des üblichen Formbzw. Pressformdruckkolbens durchgeführt. Vorzugsweise ist die Formoberfläche, die die Überzugsoberfläche des Substrats bildet, aufgerauht.

Ende der Beschreibung.

- 16 -

030028/0534

eerse

it

Claims

Patentansprüche

j 1. Verfahren zur Bildung eines wärmegehärteten in-der-Form-"' Überzugs auf einem heissen, gehärteten, mit Glasfasern verstärkten, wärmegehärteten Harzsubstrat durch

a) Einbringen eines ungehärteten Harzes, das Glasfasern enthält, in den Hohlraum einer heissen Form bzw. Pressform, wobei der Hohlraum der Form von zwei Formen bzw. Formhälften mit einer Scherkante gebildet wird,

b) Schliessen der Form zur Formung und Härtung des die Glasfasern enthaltenden Harzes, unter Verwendung des Formzeitschalters zur Steuerung der Härtungszeit,

c) Trennen einer der Formen bzw. Formhälften von dem gehärteten Harz, das die Glasfasern enthält, wobei die Form an der Scherkante weiterhin in einem abgedichteten Zustand erhalten bleibt,

d) Injizieren eines wärmehärtenden in-der-Form-Harzüberzugs

030028/0534

GT-1183 ^

in den Raum zwischen der einen Formhälfte und dem Glasfasern enthaltenden gehärteten Harz,

e) Zusammenbringen der Formhälften zur Ausbreitung des Überzugs über das die Glasfasern enthaltende gehärtete Harz und zur Härtung des in-der-Form-Harzüberzugs,

dadurch gekennzeichnet, dass man

f) das in-der-Form-Harz in einem Strom injiziert, der parallel aus dem Injektor auf die Oberfläche des Substrats fliesst,

g) die Lageänderung der Formhälften zueinander lediglich durch den Druckkolben der Form bzw. Pressform steuert, und

h) die Formungsreihenfolge einschliesslich der Injektionsstufe und der Trennstufe der Formhälften unter Verwendung des Form- bzw. Pressformzeitschalters steuert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man den Entgasungszyklus des Zeitschalters zur Steuerung der Trennung der Formhälften und des Injektionszyklus¹ verwendet.
3. Vorrichtung zur Bildung eines wärmegehärteten in-der-Form-Überzugs auf einem heissen, gehärteten, mit Glasfasern verstärkten, wärmegehärteten Harzsubstrat durch

030028/0534

GT-1183 -^

a) Einbringen eines Glasfasern enthaltenden ungehärteten Harzes in den Hohlraum einer heissen Form bzw. Pressform, wobei der Hohlraum der Form aus zwei Formen bzw. Formhälften mit einer Scherkante gebildet wird,

b) Schliessen der Form zur Formung und Härtung des die Glasfasern enthaltenden Harzes, unter Verwendung des Formzeitschalters zur Steuerung der Härtungszeit,

c) Trennen einer der Formen bzw. Formhälften von dem glasfaserhaltigen gehärteten Harz, wobei die Form an der Scherkante noch in einem abgedichteten Zustand gehalten wird,

d) Injizieren eines wärmehärtenden in-der-Form-Harzüberzugs in den Raum zwischen einer Formhälfte und dem gehärteten Glasfasern enthaltenden Harz,

e) Zusammenbringen der Formen zur Ausbreitung des Oberzugs über das die Glasfasern enthaltende gehärtete Harz und zur Härtung des in-der-Form-Harzüberzugs,

dadurch gekennzeichnet, dass sie eine aufgerauhte Oberfläche auf der Form bzw. der Formhälfte aufweist, die von dem gehärteten Harz getrennt wird.

030028/0B3