DE4337970C2 - Verfahren zur Herstellung eines plattenförmigen Werkstoffs aus Glasfaser - Epoxid - Mahlgut - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines plattenförmigen Werkstoffs aus Glasfaser - Epoxid - Mahlgut

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Description

Die Entsorgung alter Leiterplatten mit Glasfaser-Epoxidharz-Träger für das Leiterbild und für die darauf montierten Elektronik-Bauteile ist bisher nicht befriedigend gelöst.
Pyrolytisch arbeitende Verfahren sind wegen der hohen Toxizität der entstehenden Verbrennungsgase teuer, wenn diese Gase z. B. durch Waschen gelöst und in unge­ fährlichere Verbindungen überführt werden sollen. Der Anlagenaufwand ist be­ trächtlich, die Prozesse nicht leicht umweltgerecht und sicher zu führen.
Aus der DE 22 37 464 B2 ist eine Einrichtung zur kontinu­ ierlichen Herstellung von Platten oder Bahnen aus vegetabi­ lischen Stoffen, beispielsweise behandelten Holzspänen oder Kunststoffen bekannt, bei der Kunststoff in Form von Schnitzeln oder Granulat verwendet wird. Das Mahlgut wird auf geeignete - Weise innig vermischt und mit einem für den Gebrauchszweck geeigneten Bindemittel versehen.
Da sich Kunststoffschnitzel und -granulat deutlich von Glasfaser-Epoxidharz-Mahlgut unterscheiden, kann dieser Druckschrift nicht entnommen werden, wie bahn- oder plat­ tenförmige Werkstoffe, insbesondere Leiterplatten-Basis­ material, aus Glasfaser-Epoxidharz-Mahlgut hergestellt werden können.
Es sind Vorschläge bekanntgeworden, metallhaltiges und metallfreies Trägergranu­ lat als Zuschlagstoffe für Straßenbeläge, für Betonformteile oder Ortbeton oder als Füller und Armierungsfaser für z. B. Transportpaletten aus thermoplastischen Kunstoffen wir Polyäthylen oder Polypropylen einzusetzen. Alle diese Vorschläge sind fraglich hinsichtlich der Langzeitwirkung der metallischen und halogenhal­ tigen Inhaltsstoffe.
Trotz vielfältiger Bemühungen, halogenfreie Bindemittel anstelle der bisher durch Halogenverbindungen flammwidrig gemachten einzusetzen wird noch über Jahr­ zehnte hinweg Leiterplattenschrott anfallen, dessen Rückführung in Leiterbild­ träger die werterhaltendste Beseitigung darstellt.
Aufgabe der Erfindung ist, diese Werkstoffe im Kreislauf zu halten bei geringstmöglichem Wertverlust je Verwendungszyklus. Das Problem wird durch die in den Ansprüchen 1 oder 6 aufgeführten Verfahrensmerkmale gelöst.
Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielten Vorteile bestehen insbeson­ dere darin, daß nur langjährig bewährte Materialien verwendet werden, deren Betriebsverhalten in Leiterplatten bekannt ist. Auch für die Neubindung des Mahlgranulates werden im wesentlichen die gleichen Epoxidharze verwendet, die schon in der Schrottplatte leicht erkennbar Verwendung gefunden hatten.
Zwar kann es je nach den technischen Anforderungen an die neue Leiterplatte not­ wendig sein, z. B. größere Leiterbahnbreiten und -abstände, Montage- und Durch­ kontaktierungsbohrungen und auch größere Trägerdicken vorzusehen. In vielen Fällen können jedoch teure Armierungsgewebe aus Glasfaser und bis zu 80% Epo­ xidharz gespart werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich besonders dann anwenden, wenn das Glasfaser-Epoxid-Mahlgut metallfrei ist. Des weiteren ist es besonders vorteilhaft, wenn das Bindemittel Epoxidharz ist, dem Härter und Katalysator beigemischt sind, so daß das Endprodukt als Basismaterial für Leiterplatten verwendet werden kann. Das Epoxidharz mit Härter und Katalysator kann pulverförmig vorliegen. Das Epoxidharz kann aber auch zusammen mit Härter und Katalysator in Aceton, Dimethylketon oder einem anderen Lösungsmittel vorliegen, dem das Glasfaser-Epoxid-Mahlgut zugemischt und die Mischung zum Beispiel im Sprühturm ge­ trocknet wird. In vorteilhafter Weise ist es möglich, das Mahlgut an das Epoxidharz mit Härter und Katalysator zum Beispiel durch Erhitzen bis kurz unterhalb des Schmelz­ punkts des Epoxidharzes koagulierend anzulagern.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann in vorteilhafter Weise die Träger- und/oder Deckschicht so gewählt werden, daß der Werkstoff eine dekorative Oberfläche erhält. Die Träger- und/oder die Deckschicht kann eine Dekorfolie oder ein Dekorpapier sein. Des weiteren ist es möglich, den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten plat­ ten- oder bahnförmigen Werkstoff zur Verwendung beispiels­ weise für Verkleidungen im Bauwesen, Fahrzeug- oder Schiff­ bau vorzusehen.
Die flammhemmenden Eigenschaften des Epoxidharz-Glasfaser-Mahlguts sind auch dort wünschenswert. Mit einer dekorativen Oberfläche versehen, ergeben Platten aus Mahlgut in einer thermoplastischen oder duroplastischen Matrix einen stabilen und wahrscheinlich preiswerten Verkleidungswerkstoff, der zudem die Deponien und Verbrennungsanlagen entlastet und die Rohstoffvorräte schont.
Eine weitere, vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, die mit Epoxidharz imprägnierten Glasgewebe so harzreich zu ver­ wenden, daß das Imprägnieren des Mahlgutes entfallen kann. Dies ist besonders dann möglich, wenn die Mahlgutlage im Verhältnis zu den Glasgewebe-Prepregs so dünn ist, daß der Harzüberschuß ausreicht, das verdichtete Mahlgut bis zu voller Homogenität zu durchtränken (Anspruch 10).
Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert.
Eine einfach zu realisierende Vorrichtung für diese Verfahrensvariante zeigt
Fig. 1. Der Reaktionszone 1 einer Doppelbandpresse 2 wird über die untere Einlauftrommel 3 Kupferfolie 4 und so harzreich imprägniertes Glasgewebe 5 zugeführt, daß zusammen mit der mit einer bekannten Streumaschine 6 erzeugten Mahlgutbahn 7 und der über die obere Einlauftrommel 8 zugeführten Kupferfolie 9 sowie dem gleichermaßen harzreich imprägnierten Glasgewebe 10 nach dem Aufhei­ zen und Aushärten in der Reaktionszone 11 und dem Kühlen in der Reaktionszone 12 ein spezifikationsgerechtes Kupferlaminat 13 entsteht, das als kontinuierlich erzeugte Bahn bedarfsgerecht aufgeteilt und ausgeliefert werden kann.
Eine weitere Verfahrensvariante in Anlehnung an DE 38 34 993 A1 ist in Fig. 2 dargestellt. Die Reaktionszone 1 der Dreitrommel-Doppelbandpresse 2 steht senkrecht. Auf die beiden Preßbänder 3, 3′ wird in galvanischen Bädern 4, 4′ Kupfer abgeschieden. Harzreiche Prepregs 5, 5′ werden zugeführt, bevor die Streueinrich­ tung 6 das Granulat in den Einlaufspalt streut. Eine Meßeinrichtung 7 überwacht die Schütthöhe, die über einen geschlossenen Regelkreis kontrolliert wird.

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung eines plattenförmigen Werk­ stoffs aus Glasfaser-Epoxidharz-Mahlgut, bei dem das Mahl­ gut innig mit einem thermoplastischen oder duroplastischen Bindemittel vermischt wird, die Mischung, zum Beispiel durch Aufstreuen in geeigneter Schütthöhe auf einen Trä­ ger, in die Reaktionszone einer isobaren Doppelbandpresse eingeführt wird, die Mischung in der Doppelbandpresse er­ hitzt und unter Druck homogenisiert und gegebenenfalls aus­ gehärtet wird, und bei dem anschließend in der Reaktions­ zone zurückgekühlt wird, so daß keine Verformungen oder andere Veränderungen des Materials durch Abkühlen mehr stattfinden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schütthöhe des aufgestreuten Mahlguts über einen Sensor und einen geschlossenen Regelkreis kontrolliert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger, auf den gestreut wird, eine Kupferfolie ist, die mit dem Werkstoff fest verbunden bleibt und als Grundlage für den Leiterbildaufbau bei der Verwendung als Leiterplatten-Basismaterial dient.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kupferfolie von oben mit in die Reaktionszone ein­ geführt wird, welche als Deckschicht mit dem Werkstoff ver­ bunden bleibt.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu den Kupferfolien mit Epoxidharz impräg­ nierte Glasgewebebahnen, sogenannte Prepregs, als Träger und/oder Deckschicht in die Doppelbandpresse eingeführt werden.
6. Verfahren zur Herstellung eines plattenförmigen Werk­ stoffs aus Glasfaserepoxidharz-Mahlgut, dadurch gekennzeichnet,
daß das rohe Epoxid-Glasfaser-Mahlgut durch Aufstreuen in geeigneter Schütthöhe auf einen Träger in die Reaktions­ zone einer isobaren Doppelbandpresse eingeführt wird, wo­ bei der Träger eine Kupferfolie ist, die mit dem Werkstoff fest verbunden bleibt und als Grundlage für den Leiterbild­ aufbau bei der Verwendung als Leiterplatten-Basismaterial dient,
zusätzlich zu der Kupferfolie mit Epoxidharz imprägnierte Glasgewebebahnen, sogenannte Prepregs, als Träger in die Doppelbandpresse eingeführt werden, wobei die Prepregs so harzreich ausgeführt werden, daß das rohe Epoxid-Glasfa­ ser-Mahlgut ohne Vermischung mit zusätzlichem Epoxidharz als Bindemittel verwendet werden kann,
daß Mahlgut in der Doppelbandpresse erhitzt und unter Druck gesetzt wird, um das Material zu homogenisieren und gegebenenfalls auszuhärten,
und das Mahlgut anschließend soweit zurückgekühlt wird, daß keine Verformungen oder andere Veränderungen des Mate­ rials durch Abkühlung mehr stattfinden.
7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger, auf den aufgestreut wird, das vorgezogene Unterband der Doppelbandpresse ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionszone der Doppelbandpresse senkrecht steht und das Mahlgut von oben in den Einlaufspalt gestreut wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bänder der Doppelbandpresse über je drei Umlenktrommeln laufen, die jeweils ein rechtwinkliges Drei­ eck bilden, wobei die rechten Winkel innen unten aufeinan­ der treffen, und daß auf die unteren waagrechten Bandtrums galvanisch Kupfer oder/und ein anderes Metall abgeschieden wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Träger und/oder Deckschicht Papiere und/oder Fo­ lien mit in die Doppelbandpresse eingeführt werden zur Her­ stellung eines plattenförmigen Werkstoffs für Innen- oder Außenverkleidungen im Bauwesen, Fahrzeug- oder Schiffbau.
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