WO2007098628A1 - Apparatus for the production of sprueless molded parts in a transfer molding process and an injection-compression molding process - Google Patents

Apparatus for the production of sprueless molded parts in a transfer molding process and an injection-compression molding process Download PDF

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WO2007098628A1
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    • B29K2105/25Solid
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Definitions

  • the present invention relates to a device for the production of non-casting moldings in the transfer molding process and the injection-stamping process.
  • the invention further relates to a process for the production of non-casting molded parts in the transfer molding process and in the injection-embossing process, in particular of thermoplastic and thermosetting fiber-reinforced molded parts, in particular of duroplastic reinforced with long fibers molded parts.
  • thermoplastic and thermosetting molding compositions It is known to process thermoplastic and thermosetting molding compositions by compression, transfer molding and injection molding to form parts.
  • Fiber-reinforced polymeric molding compositions in particular molding compositions reinforced with long fibers, are primarily processed by the compression method, since in this method the fiber degradation is lower and the fiber distribution is better than, for example, in transfer molding or in the screw injection molding process.
  • Expensive molding compounds such as Based on carbon fibers reinforced polyimides can be processed by injection molding or injection molding process only with considerable gate losses, which significantly increases the cost of moldings.
  • the molded parts made of long-fiber-reinforced molding compounds with a large gate cross-section must be connected in order to avoid further fiber degradation and loss of strength. Moldings produced in this way must be separated or deburred from the gate in a subsequent operation.
  • the compression method has the advantage that the fiber degradation is low. However, the fiber distribution in pressed moldings is insufficient, especially in the case of short flow paths
  • the device according to the invention described below consists of a pressing tool containing at least one individual mold cavity or a plurality of such individual mold cavities, wherein the pressing tool has at least one cylindrical mold wall (herein also referred to as a cylindrical bushing) and inside this cylindrical mold wall two pistons displaceable along the mold inner wall, namely an upper piston and an onterkolben, wherein the single mold cavity, or more such individual mold cavities, arranged concentrically in the outside of the mold wall in circles and at the same height and are integrated into the mold wall such that the piston side wall at the level of the mold cavity, or Formnester, an integral wall component of the mold cavity, or the mold cavities, forms and closes the mold cavity or mold cavities.
  • a cylindrical mold wall herein also referred to as a cylindrical bushing
  • two pistons displaceable along the mold inner wall namely an upper piston and an onterkolben
  • the interface of the mold cavity in the wall of the pressing tool is replaced by a part of the piston side wall as a molded part wall, so that deburring of the produced molded part is no longer necessary and also unfavorable fiber orientation in the mold
  • the present invention makes it possible with long fibers comparable reinforced thermoplastic or thermoset molding compositions fiber ⁇ gently to process and therefore a high residual fiber length in ⁇ "5 _
  • the gate loss is very low in the inventive method, so that the material loss is economically insignificant.
  • Another advantage of the method according to the invention is the possibility of choosing the pressure on the counter-piston so that the injection gap adapts itself variably to the state of the molding compound, thereby achieving a gentle fiber transport and a sufficient granulate disruption in order to ensure a good fiber distribution in the molded part.
  • Another benefit of the method lies in the reduction of the processing cycles compared with the pressing and transfer molding process.
  • the reason lies in the short curing time of the thin residual cake.
  • the curing time is not determined by the cross section of the sprue, which according to the invention is not present, but determined solely by the reaction time of the molding compound in the mold cavity.
  • the fiber degradation in the transfer molding and in particular the injection molding process is largely determined by reversals of the mass flow during the plasticizing and the injection process, in particular in the nozzle, the sprue, the sprue channels, by the cross-sectional changes and the gate cross-section.
  • the present invention makes it possible to inject the long-fiber molding compounds in the piston chamber so that the first direction change of the mass flow takes place only when the molding compound enters the mold cavity.
  • the present invention is defined in the claims.
  • the present invention relates to a device for the production of non-casting moldings in the transfer molding process and the injection-embossing process, wherein the device consists of a pressing tool and at least one mold cavity, characterized in that the pressing tool is a two-piston press with two displaceable plunger, wherein (i) these (ii) the two pressing pistons are arranged inside the cylindrical bush of the pressing tool opposite to each other
  • Formnest is arranged on the outer wall of the cylindrical bushing of the pressing tool or the mold cavities are arranged concentrically and at the same height on the outer wall of the cylindrical sleeve of the pressing tool in circles and (iii) are integrated in this outer wall such that the side wall of the plunger on the Height of the mold cavity, or the mold cavity, at the same time partially also the wall of the mold cavity, or the mold cavities, forms and closes the mold cavity or mold cavities.
  • the molded parts produced according to the invention in this device are preferably composites consisting of thermoplastic or thermosetting polymers, preferably fiber-reinforced molded parts, in particular made of thermosetting polymers reinforced with long fibers molded parts.
  • the present invention also relates to a process for the production of non-casting molded parts in the transfer molding process and in the injection-embossing process, which is characterized in that one according to the invention for their production
  • the invention also relates to the moldings produced according to the invention, such as, for example, toothed wheels or sliding composites, - tJ_
  • Mold cavities compression molds
  • Not known is the inventive combination of such two-piston presses with single or multiple mold cavities.
  • mold cavity is to be understood as a mold cavity, which according to the invention is arranged on the cylindrical bushing of the press tool such that the gate cross-section of the cavity preferably extends only over part of the circumference of the cylindrical bushing of the press tool, so that the side wall of the press piston At the level of the mold cavity, only partially, or only with part of its circumference, also forms the wall of the mold cavity
  • the gate cross-section of the mold cavity extends at most over half the circumference of the inner wall of the cylindrical bushing the gate cross-section of the mold cavity is not more than one third, preferably not more than one quarter, and preferably not more than one fifth of the circumference of the cylindrical bushing of the die, so preferably at least two, preferably at least three, preferably at least four, and preferably at least five Mold nests in the cylindrical socket of the pressing tool can be arranged side by side.
  • non-casting molded part means that the molded part does not have any sprue that needs to be removed, so the sprue is missing entirely or the sprue is just so large that it does not bother and is considered part of the molded part.
  • the two-piston press also contains a feeder equipped with at least one preheating unit for the ending raw material. Furthermore, the two-piston press, ie the pressing tool, can be heated, so that the supplied material can be preheated in the press, optionally digested, and brought into a flowable, plasticized, optionally compacted state.
  • the pressing tool is preferably equipped with a hydraulic ejector.
  • FIG. 1 illustrates an open two-piston pressing tool according to the invention.
  • the piston position shows the position when filling the tool with the molding compound.
  • the lower plunger together with the cylindrical inner wall of the pressing tool forms a space in which the still solid or preheated molding compound is filled.
  • the lower injection piston (1), the opposing piston (2), the upper tool half (3) are open, the mold cavity (4), the material supply (5), the metal insert (6), which encloses in the subsequent injection process and to a composite is processed.
  • FIG. 2 illustrates the piston position in a two-piston pressing tool during the injection process of the molding compound.
  • the upper counter-piston (2) is positioned in this process on the lower level of the molding and subjected to a variable back pressure (back pressure).
  • the injection piston (1) below presses the molding compound against the opposing piston, so that the plastic molding compound flows through a (depending on the back pressure) variable gap in the mold cavity.
  • Also indicated are the upper mold half (3), the mold cavity (4), the metal insert (5).
  • FIG. 3 illustrates the piston position in a two-piston press tool after the end of the mold filling operation.
  • the injection piston (1) below is now driven down through the upper counter-piston until the remaining cake is below the mold cavity.
  • the two plunger together with the cylindrical inner wall of the pressing tool form a closed space.
  • the opposed piston (2), the upper tool half (3), the mold cavity (4) and the metal insert (5) are also indicated.
  • FIG. 4 illustrates the piston positions after the completed curing or during the ejection process of the molded part.
  • the moldings produced according to the invention are preferably composites based on fiber-reinforced thermoplastic or thermosetting polymers, preferably fiber-reinforced molded parts, in particular made of thermosetting polymers reinforced with long fibers molded parts.
  • the starting material for the production of such composites are preferably powders and / or granules, in particular granules, consisting of plastics-coated fibers, preferably short fibers and / or long fibers, preferably long fibers, which are (i) a thermoplastic polymer or a mixture such polymers are coated, and which polymers optionally contain additives, or which (ii) with a thermosetting plastic powder, which is optionally precured, or coated with a mixture of such plastic powders, which are optionally precured, and these plastic powders optionally contain additives ,
  • the granules can be processed, for example, into a wadding, or be open-minded, and fed as cotton wool into the pressing device.
  • UP-SMC dough-like polyester molding compositions
  • UP-DMC dough-like polyester molding compositions
  • commercially available polymeric materials reinforced with short fibers or long fibers can be used.
  • These materials or molding compositions may contain per se known mineral aggregates and be used with them.
  • the feeding of the molding compositions into the transfer space can also be effected by means of extrusion.
  • Long fiber granules preferably consist of substantially parallel aligned plastic coated and cut long fibers.
  • fiber strands which consist of continuous fibers, are usually coated with a plastic or a mixture of plastics, which may contain various additives, and cut into granules in further processing stages. These granules are further processed into moldings.
  • fibers having an average length in the range of about 0.2-0.6 mm in length are referred to as "short fibers.” Fibers having an average length of more than 0.6 mm in length, especially fibers having an average length in the range of more than 0.6 mm in length up to about 50 mm in length, are referred to here as “long fibers”. In the context of the present invention and the description of the invention, however, the term "long fibers" also includes fibers having an average length of more than 50 mm in length which behave the same or similar to fibers having an average length in the range of more than 0.6 mm in length to approximately 50 mm in length The coating techniques for such fibers and their processing into granules are known per se.
  • fibers which are present in the form of short fibers or long fibers in the granules all fibers known per se can be used, which are known for the production of materials.
  • Such fibers have a melting point which is preferably at least 100 ° C. higher than the melting point or softening point of the coating polymer.
  • Examples are synthetic inorganic fibers known per se, in particular glass or ceramic fibers, C fibers, synthetic fibers, in particular aramid fibers (aromatic polyamide), or natural fibers, in particular cellulose fibers.
  • the filament thickness is preferably about 5 ⁇ m to 20 ⁇ m and about 100 tex 4800 tex (0.1 g / m-4.8 g / m), preferably 600 tex-2400 tex, as such are commonly used.
  • thermoplastic materials as a compound, LFTP, or as a premix
  • thermosetting molding compositions preferably as a premix
  • Thermoplastic molding compounds or plastics and their additives are known from the literature in large numbers.
  • Synthetic thermoplastic polymers are preferably selected from the group of
  • Polyolefins preferably polyethylene, in particular HDPE, or polypropylenes (PP); polycarbonates; Polyoxymethylene (POM); Polyethylene terephthalate (PET); Polybutylene terephthalate (PBT); Polyethylene sulfides (PES); Polyphenylene oxides (PPO); Polyphenylene sulfides (PPS); PSO; PVDS; thermoplastic polycondensates, preferably polyesters and polyamides, such as polyamide 66, polyamide 12, among others; polyvinyl acetates; polystyrenes; polyacrylate; Polymethacrylic acid esters; Alkylene / acrylic acid copolymers or alkylene / methacrylic acid copolymers, preferably ethylene / acrylic acid copolymers; PEEK (polyaryletheretherketone) and PEK (polyaryletherketone), alkylene / maleic anhydride copolymers; or alkylene / vinyl alcohol copolymers.
  • HDPE high density polyethylene
  • PP polycarbonates
  • POM PET
  • PBT PES
  • PPO polyphosphate
  • PPS polystyrene
  • PVDS thermoplastic polyamides
  • Synthetic polymers are preferred with a softening point of 100 0 C or higher, preferably in the range from 140 0 C to 390 0 C and especially in the range of 150 ° C to 350 0 C.
  • Thermosetting plastics in the form of polycondensates are, for example, curable phenol / formaldehyde plastics (PF casting resins), curable bisphenol resins, curable urea / formaldehyde plastics (MF molding compounds, UP-SMC or UP-DMC), polyimides (PI), BMI Molding materials and polybenzimidazoles (PBI).
  • PF casting resins curable phenol / formaldehyde plastics
  • curable bisphenol resins curable bisphenol resins
  • curable urea / formaldehyde plastics MF molding compounds, UP-SMC or UP-DMC
  • PI polyimides
  • BMI Molding materials polybenzimidazoles
  • Thermosetting plastics in the form of polyadducts are, for example, epoxy resins (EP), molding compositions of unsaturated polyester resins (UP foams), DAP resins (polydiallyl phthalate), MF molding compounds, eg curable melaxin / phenol / formaldehyde molding compounds, or crosslinked polyurethanes (PUR).
  • EP epoxy resins
  • UP foams molding compositions of unsaturated polyester resins
  • DAP resins polydiallyl phthalate
  • MF molding compounds eg curable melaxin / phenol / formaldehyde molding compounds
  • PUR crosslinked polyurethanes
  • thermosetting plastic powders or the plastic powder starting mixture are applied as non-crosslinked, or non-hardened, or very little hardened powder on the fibers and also present in this form in the granules and are then processed further.
  • the granules, or the long fibers contained therein, according to the invention preferably have a length in the range of 2 mm-25 mm, preferably in the range of 5 mm-15 mm and preferably in the range of 7 mm-14 mm. If the fibers to be treated were coated in a fluidized bed by the dry coating method, the particle size distribution of the fiber coating or of the coating components in the dry coating is preferably in the range from 30 ⁇ m to 300 ⁇ m, preferably in the range from 50 ⁇ m to 250 ⁇ m.
  • the average grain size is mainly about 50 ⁇ m-150 ⁇ m.
  • thermoplastic polymers and for thermosetting plastics in the form of polycondensates or polyadducts for example, in addition to the resin / hardener / accelerator system for thermosets, release agents, lubricants, fillers, pigments, adhesion promoters, stabilizers and inhibitors are present.
  • release agents for thermosets
  • lubricants for thermosets
  • fillers for example, in addition to the resin / hardener / accelerator system for thermosets, release agents, lubricants, fillers, pigments, adhesion promoters, stabilizers and inhibitors are present.
  • the starting material which is preferably present as a powder, granules or cotton wool, cold or preheated introduced into the pressing tool, brought in this to a reasonably elevated temperature, so that it becomes fluid. Then the flowable mass is degassed, compressed and placed in the mold cavity under the necessary pressure.
  • These process steps according to the invention can be carried out in the pressing tool itself and can be readily realized in the press tool by means of suitable piston guide by the skilled person.
  • the molding is cured or cooled until it is solid and then ejected.
  • the heating of the mass introduced into the pressing tool preferably takes place via the heating by IR conveying channels, circulating air oven or by means of extrusion.
  • the granules can be digested beforehand for introduction into the pressing tool.
  • the digested granules are then present as pulp (ie in cotton wool) with a random fiber structure, in which the long fibers in all directions evenly (ie as a random fiber), isotropic, distributed.
  • the coated continuous fibers or granules are heated under pressure to a sufficiently high temperature in a closed volume, so that at this temperature the volatiles present in the coating are removed on removal of the increased pressure and preferably also on an increase in the available pressure Volume, preferably with rapid reduction of the increased pressure to atmospheric pressure, escape at high speed from the coating and expand the coating material.
  • the softening temperature of the fiber coating ie usually to at least about 100 ° C, preferably to a temperature at which the fiber coating is liquid or in low viscosity state.
  • this is about 140 ° C.-390 ° C., preferably about 150 ° C.-250 ° C., and preferably about 180 ° C.-220 ° C.
  • the process pressure at elevated temperature within the closed volume is determined by the applied pressure of the volatiles at that temperature and the size of the closed volume and is typically 400 atm-2000 atm, preferably 500 atm-800 atm.
  • the granules are digested in the pressing tool itself. This allows continuous processing of the granules to the final molded part in a single device without isolating an intermediate.
  • the granules are introduced into the pressing tool and digested there with a corresponding piston guide according to the procedure of the previous section.
  • the granules in the pressing tool are preferably heated by heating the vessel wall or by means of IR radiation.
  • the present invention relates to a process for the production of non-casting moldings in the transfer molding process or in the injection-embossing process, which is characterized in that one (A) device in an inventive device, or in an inventive pressing tool, a
  • Powder and / or granules, preferably granules, consisting of plastic coated fibers introduces, preferably short fibers and / or long fibers, preferably long fibers, which (i) are coated with a thermoplastic polymer, or with a mixture of such polymers, and these Polymers optionally contain additives, or which (ii) are coated with a thermosetting plastic powder or with a mixture of such plastic powders, which are optionally precured, and these plastic powders optionally contain additives, (B) the introduced powder and / or granules in the closed volume under pressure to at least the softening temperature of the fiber coating, heated, then
  • (D) introduces the random fiber mixture thus obtained under pressure into the mold cavity or mold cavities, optionally embossing, and hardens the finished molding.
  • the procedure is such that the discharge piston during the injection process [step (D)] with. a variable back pressure is applied and thus the shearing action can be controlled during mold filling.
  • the fiber coating consists of a thermoplastic polymer powder in which, if appropriate, additives have been incorporated, this coating can generally be expanded at the stated conditions without addition of further auxiliaries.
  • the coating material used may be a thermoplastic polymer powder in which an additional component which is volatile at the stated temperature has been incorporated (compounded), which may be necessary for thermoplastics having a high melt viscosity.
  • a component may for example be a solvent, such as a saturated or unsaturated hydrocarbon, an ester compound, such as an acetate of the formula (C 2 - 4 ) alkyl-O (O) CCH 3 or a ketone having a boiling point, preferably in the Range of 60 ° C-180 ° C. In practice, this creates a pressure in the closed volume which is predominantly due to the applied partial pressure of the volatiles and the size of the closed volume.
  • thermosetting plastic powder or plastic powder starting mixture which does not or only slightly As a rule, they always contain fractions which are volatile at the indicated elevated temperatures.
  • the volume ratio of original unexpanded coating volume to pure fiber volume is in the range from 9: 1 to 1: 4, preferably in the range from 6: 1 to 2: 3 and preferably in the range from 1: 4 to 1: 6.
  • molded articles can be obtained which contain a fiber content in the upper range of 60 wt .-% to about 80 wt .-%, preferably up to about 75 wt .-% of fiber material, based on the total weight of fiber material plus plastic.
  • such moldings and components are produced as composites for industry, e.g. for the construction, automotive, aircraft and / or shipbuilding industry.
  • examples include: plastic gears, worm wheels, gearbox housings, slide bearings, threaded spindles, steel spares, implants, air-permeable grinding wheels for working wood, plastic and metals.
  • plastic gears e.g. for the construction, automotive, aircraft and / or shipbuilding industry.
  • gearbox housings e.g. for the construction, automotive, aircraft and / or shipbuilding industry.
  • slide bearings e.g., threaded spindles, steel spares, implants, air-permeable grinding wheels for working wood, plastic and metals.
  • Example 1 (Expanding a granulate) a)
  • the starting material used was a granular fibrous structure consisting of coated carbon fibers with a filament diameter of 10 microns (Tenax®) and a length of 12 mm, which was obtained by coating carbon continuous fibers in the Fluidized bed process was prepared with the following curable epoxy composition and subsequent granulation: Fiber coating (composition):

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Abstract

Disclosed is an apparatus for producing sprueless molded parts in a transfer molding process and an injection-compression molding process. Said apparatus is composed of a compression mold and at least one mold cavity (4). The compression mold represents a double-ram press with two movable force plates (1, 2). (i) Said two force plates are disposed across from each other within the cylindrical bush of the compression mold, (ii) the mold cavity is arranged on the exterior wall of the cylindrical tube of the compression mold, or the mold cavities are circularly and concentrically placed at the same level on the exterior wall of the cylindrical tube of the compression mold and (iii) are integrated into said exterior wall in such a way that the sidewall of the force plates simultaneously forms part of the wall of the mold cavity/cavities at the level of the mold cavity/cavities and seals said mold cavity/cavities. Also disclosed is a method for producing sprueless molded parts in a transfer molding process and an injection-compression molding process with the aid of the inventive apparatus.

Description

Vorrichtung zur Herstellung von angussfreien Formteilen im Spritz-Pressverfahren und im Spritz-PrägeverfahrenApparatus for the production of non-casting molded parts by injection molding and injection molding
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von angussfreien Formteilen im Spritzpressverfahren und im Spritz-Prägeverfahren. Die Erfindung betrifft im weiteren ein Verfahren zur Herstellung von angussfreien Formteilen im Spritzpressverfahren und im Spritz-Prägeverfahren, insbe- sondere von thermoplastischen und duroplastischen faserverstärkten Formteilen, insbesondere von duroplastischen mit Langfasern verstärkten Formteilen.The present invention relates to a device for the production of non-casting moldings in the transfer molding process and the injection-stamping process. The invention further relates to a process for the production of non-casting molded parts in the transfer molding process and in the injection-embossing process, in particular of thermoplastic and thermosetting fiber-reinforced molded parts, in particular of duroplastic reinforced with long fibers molded parts.
Es ist bekannt, thermoplastische und duroplastische Formmassen im Press-, Spritzpress- und Spritzgiessverfahren zu Formteilen zu verarbeiten. Mit Fasern verstärkte polymere Formmassen, insbesondere mit Langfasern verstärkte Formmassen, werden primär im Kompressionsverfahren verarbeitet, da in diesem Verfahren der Faserabbau geringer und die Faserverteilung besser ist als beispielsweise im Spritzpressen oder im Schneckenspritzgiess- verfahren. Teure Formmassen, wie z.B. auf der Basis von mit Kohlefasern verstärkte Polyimide, können im Spritzpress- oder Spritzgiessverfahren nur mit erheblichen Angussverlusten verarbeitet werden, was die Formteile deutlich verteuert.It is known to process thermoplastic and thermosetting molding compositions by compression, transfer molding and injection molding to form parts. Fiber-reinforced polymeric molding compositions, in particular molding compositions reinforced with long fibers, are primarily processed by the compression method, since in this method the fiber degradation is lower and the fiber distribution is better than, for example, in transfer molding or in the screw injection molding process. Expensive molding compounds, such as Based on carbon fibers reinforced polyimides can be processed by injection molding or injection molding process only with considerable gate losses, which significantly increases the cost of moldings.
Sowohl im Spritzpressen wie im Spritzgiessen müssen die Formteile aus langfaserverstärkten Formmassen mit grossem Anschnittquerschnitt angebunden werden, um einen weiteren Faserabbau und Festigkeitsabfall zu vermeiden. So hergestellte Form- teile müssen in einem nachfolgenden Arbeitsgang vom Anguss getrennt bzw. entgratet werden.Both in transfer molding as well as in injection molding, the molded parts made of long-fiber-reinforced molding compounds with a large gate cross-section must be connected in order to avoid further fiber degradation and loss of strength. Moldings produced in this way must be separated or deburred from the gate in a subsequent operation.
Das Kompressionverfahren hat den Vorteil, dass der Faserabbau gering ist. Die Faserverteilung in gepressten Formteilen ist jedoch, insbesondere bei kurzen Fliesswegen, ungenügend, daThe compression method has the advantage that the fiber degradation is low. However, the fiber distribution in pressed moldings is insufficient, especially in the case of short flow paths
iestätlguπgskcpie sich die Faserbündel bei sehr kurzem Fliessweg nicht genügend öffnen. Durch die Volumenschwankung der Formmassen muss zudem das Presswerkzeug mit einer Tauchkante versehen sein. Überschüssiges Material wird während der Verdichtungsphase über diesen Werkzeugspalt ausgetrieben, was Nacharbeitskosten (Entgraten) zur Folge hat. Im Spritzpressen und Spritzgiessen mit kleinen Anschnitten entsteht im Bereich des Anschnitts eine ungünstige Faserausrichtung, welche zu Schwachstellen oder sogar zur Rissbildung im Bereich der gescheitelten Fasern führt.iestätlguπgskcpie the fiber bundles do not open sufficiently with a very short flow path. Due to the volumetric variation of the molding compositions, moreover, the pressing tool must be provided with a dipping edge. Excess material is expelled during the compression phase over this tool gap, which has reworking costs (deburring) result. In injection molding and injection molding with small gates, unfavorable fiber alignment occurs in the area of the gate, which leads to weak spots or even cracking in the area of the parted fibers.
Die im weiteren beschriebene erfindungsgemässe Vorrichtung besteht aus einem Presswerkzeug enthaltend mindestens ein einzelnes Formnest oder mehrere solche einzelne Formnester, wobei das Presswerkzeug mindestens eine zylindrische Werkzeugwand (hierin auch als zylindrische Buchse bezeichnet) und innerhalb dieser zylindrischen Werkzeugwand zwei entlang der Werkzeuginnenwand verschiebbare Kolben aufweist, nämlich einem Oberkolben und einem Onterkolben, wobei das einzelne Formnest, oder mehrere solche einzelne Formnester, in der Aussenseite der Werkzeugwand im Kreise konzentrisch und in gleicher Höhe angeordnet und in die Werkzeugwand derart integriert sind, dass die Kolbenseitenwand auf der Höhe des Formnests, bzw. der Formnester, einen integralen Wandbestandteil des Formnests, bzw. der Formnester, bildet und das Formnest bzw. die Formnester abschliesst. Durch die erfindungsgemässe Vorrichtung, bzw. durch das mit der erfindungsgemässen Vorrichtung durchführbare Verfahren, wird die Anschnittstelle des Formnestes in der Wand des Presswerkzeugs durch einen Teil der Kolbenseitenwand als Formteilwand ersetzt, sodass keine Entgratung des hergestellten Formteils mehr nötig ist und auch eine ungünstige Faserausrichtung imThe device according to the invention described below consists of a pressing tool containing at least one individual mold cavity or a plurality of such individual mold cavities, wherein the pressing tool has at least one cylindrical mold wall (herein also referred to as a cylindrical bushing) and inside this cylindrical mold wall two pistons displaceable along the mold inner wall, namely an upper piston and an onterkolben, wherein the single mold cavity, or more such individual mold cavities, arranged concentrically in the outside of the mold wall in circles and at the same height and are integrated into the mold wall such that the piston side wall at the level of the mold cavity, or Formnester, an integral wall component of the mold cavity, or the mold cavities, forms and closes the mold cavity or mold cavities. By means of the device according to the invention, or by the method which can be carried out with the device according to the invention, the interface of the mold cavity in the wall of the pressing tool is replaced by a part of the piston side wall as a molded part wall, so that deburring of the produced molded part is no longer necessary and also unfavorable fiber orientation in the mold
Angussbereich und dadurch verursachte Schwachstellen vermieden werden.Gating area and thus caused vulnerabilities are avoided.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, mit Langfasern ver- stärkte thermoplastische oder duroplastische Formmassen faser¬ schonend zu verarbeiten und somit eine hohe Restfaserlänge im ~ "5 _The present invention makes it possible with long fibers comparable reinforced thermoplastic or thermoset molding compositions fiber ¬ gently to process and therefore a high residual fiber length in ~ "5 _
Formteil zu erhalten. Volumenschwankungen der Formmassen bzw. der Einlegeteile können vollständig ausgeglichen werden, unkontrollierte Druckspitzen im Formnest, wie sie bei Mehrkolbenwerkzeugen auftreten, werden erfindungsgemäss durch die Gegen- kolben begrenzt und ausgeglichen. Damit wird ein Überspritzen der Werkzeugtrennebene vermieden. Das Ergebnis ist eine Fertigung mit definiertem reproduzierbarem Forminnendruck und damit auch mit reproduzierbaren gleich bleibenden Formteileigenschaften.To obtain molding. Volume fluctuations of the molding compounds or of the inserts can be completely compensated, uncontrolled pressure peaks in the mold cavity, as they occur in multi-piston tools, according to the invention limited and compensated by the counter-piston. This overspray the mold parting plane is avoided. The result is a production with a defined reproducible internal mold pressure and thus also with reproducible consistent molded part properties.
Der Anschnittverlust ist beim erfindungsgemässen Verfahren sehr gering, so dass der Materialverlust wirtschaftlich unbedeutend ist. Ein weiterer Nutzen des erfindungsgemässen Verfahrens besteht in der Möglichkeit, den Druck am Gegenkolben so zu wählen, dass der Einspritzspalt sich variabel dem Zustand der Formmasse anpasst, wodurch ein schonender Fasertransport und ein ausreichender Granulataufschluss erzielt wird, um damit eine gute Faserverteilung im Formteil sicherzustellen.The gate loss is very low in the inventive method, so that the material loss is economically insignificant. Another advantage of the method according to the invention is the possibility of choosing the pressure on the counter-piston so that the injection gap adapts itself variably to the state of the molding compound, thereby achieving a gentle fiber transport and a sufficient granulate disruption in order to ensure a good fiber distribution in the molded part.
Ein weiterer Nutzen des Verfahrens liegt in der Reduktion der Verarbeitungs zyklen verglichen mit dem Press- und Spritzpressverfahren. Der Grund liegt in der kurzen Aushärtezeit des dünnen Restkuchens. Auch wird die Härtezeit nicht durch den Querschnitt des Angussverteilers, der erfindungsgemäss nicht vorhanden ist, sondern ausschliesslich durch die Reaktionszeit der Formmasse im Formnest bestimmt.Another benefit of the method lies in the reduction of the processing cycles compared with the pressing and transfer molding process. The reason lies in the short curing time of the thin residual cake. Also, the curing time is not determined by the cross section of the sprue, which according to the invention is not present, but determined solely by the reaction time of the molding compound in the mold cavity.
Der Faserabbau im Spritzpress- und insbesondere im Spritzgiess- verfahren wird weitgehend durch Umkehrungen des Massestroms während dem Plastifizieren und dem Einspritzvorgang, insbesondere in der Düse, dem Angusskegel, den Angusskanälen, durch die Querschnittsveränderungen und den Anschnittquerschnitt, bestimmt. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, die Langfaser- Formmassen im Kolbenraum so einzuspritzen, dass der erste Rich- tungswechsel des Massestroms erst beim Eintreten der Formmasse in das Formnest erfolgt. Die vorliegende Erfindung ist in den Patentansprüchen definiert. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von angussfreien Formteilen im Spritzpressverfahren und im Spritz-Prägeverfahren, wobei die Vorrichtung aus einem Presswerkzeug und mindestens einem Formnest besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das Presswerkzeug eine Zweikolbenpresse mit zwei verschiebbaren Presskolben darstellt, worin (i) diese beiden Presskolben innerhalb der zylindrischen Buchse des Presswerkzeugs einander gegenüber angeordnet sind, (ii) dasThe fiber degradation in the transfer molding and in particular the injection molding process is largely determined by reversals of the mass flow during the plasticizing and the injection process, in particular in the nozzle, the sprue, the sprue channels, by the cross-sectional changes and the gate cross-section. The present invention makes it possible to inject the long-fiber molding compounds in the piston chamber so that the first direction change of the mass flow takes place only when the molding compound enters the mold cavity. The present invention is defined in the claims. The present invention relates to a device for the production of non-casting moldings in the transfer molding process and the injection-embossing process, wherein the device consists of a pressing tool and at least one mold cavity, characterized in that the pressing tool is a two-piston press with two displaceable plunger, wherein (i) these (ii) the two pressing pistons are arranged inside the cylindrical bush of the pressing tool opposite to each other
Formnest an der Aussenwand der zylindrischen Buchse des Presswerkzeugs angeordnet ist bzw. die Formnester an der Aussenwand der zylindrischen Buchse des Presswerkzeugs im Kreise konzentrisch und in gleicher Höhe angeordnet sind und (iii) in diese Aussenwand derart integriert sind, dass die Seitenwand der Presskolben auf der Höhe des Formnests, bzw. der Formnester, gleichzeitig partiell auch die Wand des Formnests, bzw. der Formnester, bildet und das Formnest bzw. die Formnester abschliesst .Formnest is arranged on the outer wall of the cylindrical bushing of the pressing tool or the mold cavities are arranged concentrically and at the same height on the outer wall of the cylindrical sleeve of the pressing tool in circles and (iii) are integrated in this outer wall such that the side wall of the plunger on the Height of the mold cavity, or the mold cavity, at the same time partially also the wall of the mold cavity, or the mold cavities, forms and closes the mold cavity or mold cavities.
Die in dieser Vorrichtung erfindungsgemäss hergestellten Formteile sind vorzugsweise aus thermoplastischen oder duroplastischen Polymeren bestehende Composits, vorzugsweise faserverstärkte Formteile, insbesondere aus duroplastischen Polymeren bestehende mit Langfasern verstärkte Formteile.The molded parts produced according to the invention in this device are preferably composites consisting of thermoplastic or thermosetting polymers, preferably fiber-reinforced molded parts, in particular made of thermosetting polymers reinforced with long fibers molded parts.
Die vorliegenden Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung von angussfreien Formteilen im Spritzpressverfahren und im Spritz-Prägeverfahren, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man für deren Herstellung eine erfindungsgemässeThe present invention also relates to a process for the production of non-casting molded parts in the transfer molding process and in the injection-embossing process, which is characterized in that one according to the invention for their production
Vorrichtung verwendet, wie dies im weiteren hierin beschrieben ist.Device used, as described hereinafter.
Die Erfindung betrifft auch die erfindungsgemäss hergestellten Formteile, wie beispielsweise Zahnräder oder Gleit-Composites, — t-J _The invention also relates to the moldings produced according to the invention, such as, for example, toothed wheels or sliding composites, - tJ_
d.h. Gleitelemente mit integrierten Metallteilen, hergestellt in Mehrfachformen.i.e. Sliding elements with integrated metal parts, manufactured in multiple forms.
Presswerkzeuge wie Zweikolbenpressen sind an sich bekannt. Auch Formnester (Pressformen) sind in sehr vielen Ausführungsformen bekannt. Nicht bekannt ist die erfindungsgemässe Kombination solcher Zweikolbenpressen mit einzelnen oder mehreren Formnestern.Press tools such as two-piston presses are known per se. Mold cavities (compression molds) are also known in many embodiments. Not known is the inventive combination of such two-piston presses with single or multiple mold cavities.
Unter dem Begriff „Formnest" ist ein Formnest zu verstehen, welches erfindungsgemäss an der zylindrischen Buchse des Presswerkzeugs derart angeordnet ist, dass sich der Anschnittquerschnitt des Formnests vorzugsweise nur über einen Teil des Umfangs der zylindrischen Buchse des Presswerkzeugs erstreckt, so dass die Seitenwand des Presskolbens auf der Höhe des Formnests, nur partiell, bzw. nur mit einem Teil von deren Umfang, auch die Wand des Formnests bildet. Vorzugsweise erstreckt sich der Anschnittquerschnitt des Formnests höchstens über die Hälfte des Umfangs der Innenwand der zylindrischen Buchse. Vor- zugsweise erstreckt sich der Anschnittquerschnitt des Formnests höchstens über einen Drittel, vorzugsweise höchstens über einen Viertel, und vorzugsweise höchstens über einen Fünftel des Umfangs der zylindrischen Buchse des Presswerkzeugs, so dass vorzugsweise mindestens zwei, vorzugsweise mindestens drei, vorzugsweise mindestens vier, und vorzugsweise mindestens fünf Formnester in der zylindrischen Buchse des Presswerkzeugs nebeneinander angeordnet werden können.The term "mold cavity" is to be understood as a mold cavity, which according to the invention is arranged on the cylindrical bushing of the press tool such that the gate cross-section of the cavity preferably extends only over part of the circumference of the cylindrical bushing of the press tool, so that the side wall of the press piston At the level of the mold cavity, only partially, or only with part of its circumference, also forms the wall of the mold cavity Preferably, the gate cross-section of the mold cavity extends at most over half the circumference of the inner wall of the cylindrical bushing the gate cross-section of the mold cavity is not more than one third, preferably not more than one quarter, and preferably not more than one fifth of the circumference of the cylindrical bushing of the die, so preferably at least two, preferably at least three, preferably at least four, and preferably at least five Mold nests in the cylindrical socket of the pressing tool can be arranged side by side.
Der Ausdruck „angussfreies Formteil" bedeutet, dass das herge- stellte Formteil keinen Anguss aufweist, der entfernt werden muss. In diesem Sinne fehlt ein Anguss gänzlich oder der Anguss ist nur so gross, dass er nicht stört und als Teil des Formteils betrachtet wird.The term "non-casting molded part" means that the molded part does not have any sprue that needs to be removed, so the sprue is missing entirely or the sprue is just so large that it does not bother and is considered part of the molded part.
Die Zweikolbenpresse enthält auch eine Zuführung, ausgerüstet mit mindestens einem Vorwärmungsaggregat für das zu verarbei- tende Ausgangsmaterial. Im weiteren ist die Zweikolbenpresse, d.i. das Presswerkzeug, beheizbar, so dass das zugeführte Material in der Presse vorgewärmt, gegebenenfalls aufgeschlossen, und in einen fliessfähigen plastifizierten, gegebenenfalls verdichteten, Zustand gebracht werden kann. Das Presswerkzeug ist vorzugsweise mit hydraulischem Auswerfer ausgerüstet.The two-piston press also contains a feeder equipped with at least one preheating unit for the ending raw material. Furthermore, the two-piston press, ie the pressing tool, can be heated, so that the supplied material can be preheated in the press, optionally digested, and brought into a flowable, plasticized, optionally compacted state. The pressing tool is preferably equipped with a hydraulic ejector.
Figur 1 illustriert ein erfindungsgemässes geöffnetes Zweikolben-Presswerkzeug. Die Kolbenposition zeigt die Position bei der Befüllung des Werkzeugs mit der Formmasse. Darin bildet der untere Presskolben zusammen mit der zylindrischen Innenwand des Presswerkzeugs einen Raum, in welchen die noch feste oder vorgewärmte Formmasse eingefüllt wird. Bezeichnet sind der untere Spritzkolben (1) , der Gegenkolben (2) , die obere Werkzeug- hälfte(3) geöffnet, das Formnest (4), die Materialzuführung (5) , die Metalleinlage (6) , welche im anschliessenden Spritzvorgang umhüllt und zu einem Composit verarbeitet wird.FIG. 1 illustrates an open two-piston pressing tool according to the invention. The piston position shows the position when filling the tool with the molding compound. Therein, the lower plunger together with the cylindrical inner wall of the pressing tool forms a space in which the still solid or preheated molding compound is filled. The lower injection piston (1), the opposing piston (2), the upper tool half (3) are open, the mold cavity (4), the material supply (5), the metal insert (6), which encloses in the subsequent injection process and to a composite is processed.
Figur 2 illustriert die Kolbenposition in einem Zweikolben- Presswerkzeug während des Einspritzvorgangs der Formmasse. Der obere Gegenkolben (2) ist bei diesem Vorgang auf die untere Ebene des Formteils positioniert und mit einem variierbaren Staudruck (Gegendruck) beaufschlagt. Der Spritzkolben (1) unten presst die Formmasse gegen den Gegenkolben, sodass die plasti- sehe Formmasse durch einen (abhängig vom Staudruck) variierbaren Spalt in das Formnest einfliesst. Bezeichnet sind auch die obere Werkzeughälfte (3) , das Formnest(4), die Metalleinlage (5) .FIG. 2 illustrates the piston position in a two-piston pressing tool during the injection process of the molding compound. The upper counter-piston (2) is positioned in this process on the lower level of the molding and subjected to a variable back pressure (back pressure). The injection piston (1) below presses the molding compound against the opposing piston, so that the plastic molding compound flows through a (depending on the back pressure) variable gap in the mold cavity. Also indicated are the upper mold half (3), the mold cavity (4), the metal insert (5).
Figur 3 illustriert die Kolbenposition in einem Zweikolben- Presswerkzeug nach dem Ende des Formfüllvorgangs. Der Spritzkolben (1) unten wird nun durch den oberen Gegenkolben nach unten gefahren bis der Restkuchen unterhalb des Formnests liegt. Darin bilden die beiden Presskolben zusammen mit der zylindrischen Innenwand des Presswerkzeugs einen geschlossenen Raum. Bezeichnet sind auch der Gegenkolben (2) , die obere Werkzeughälfte (3), das Formnest (4) und die Metalleinlage (5) . Figur 4 illustriert die Kolbenpositionen nach der abgeschlossenen Aushärtung bzw. während dem Auswerfvorgang des Formteils.Figure 3 illustrates the piston position in a two-piston press tool after the end of the mold filling operation. The injection piston (1) below is now driven down through the upper counter-piston until the remaining cake is below the mold cavity. In it, the two plunger together with the cylindrical inner wall of the pressing tool form a closed space. Also indicated are the opposed piston (2), the upper tool half (3), the mold cavity (4) and the metal insert (5). FIG. 4 illustrates the piston positions after the completed curing or during the ejection process of the molded part.
Die erfindungsgemäss hergestellten Formteile sind vorzugsweise Composits auf der Basis von faserverstärkten thermoplastischen oder duroplastischen Polymeren, vorzugsweise faserverstärkte Formteile, insbesondere aus duroplastischen Polymeren bestehende mit Langfasern verstärkte Formteile.The moldings produced according to the invention are preferably composites based on fiber-reinforced thermoplastic or thermosetting polymers, preferably fiber-reinforced molded parts, in particular made of thermosetting polymers reinforced with long fibers molded parts.
Als Ausgangsmaterial für die Herstellung solcher Composits dienen vorzugsweise Pulver und/oder Granulate, insbesondere Granulate, bestehend aus mit Kunststoff beschichteten Fasern, vorzugsweise Kurzfasern und/oder Langfasern, vorzugsweise Lang- fasern, welche (i) mit einem thermoplastischen Polymeren, oder mit einem Gemisch solcher Polymeren, beschichtet sind, und diese Polymere gegebenenfalls Zusatzstoffe enthalten, oder welche (ii) mit einem duroplastisch härtbaren Kunststoffpulver, welches gegebenenfalls vorgehärtet ist, oder mit einem Gemisch solcher Kunststoffpulver, welche gegebenenfalls vorgehärtet sind, beschichtet sind, und diese Kunststoffpulver gegebenenfalls Zusatzstoffe enthalten. Dabei können die Granulate beispielsweise zu einer Watte verarbeitet, bzw. aufgeschlossen sein, und als Watte in die Pressvorrichtung eingespeist werden.The starting material for the production of such composites are preferably powders and / or granules, in particular granules, consisting of plastics-coated fibers, preferably short fibers and / or long fibers, preferably long fibers, which are (i) a thermoplastic polymer or a mixture such polymers are coated, and which polymers optionally contain additives, or which (ii) with a thermosetting plastic powder, which is optionally precured, or coated with a mixture of such plastic powders, which are optionally precured, and these plastic powders optionally contain additives , In this case, the granules can be processed, for example, into a wadding, or be open-minded, and fed as cotton wool into the pressing device.
Als Ausgangsmaterialien können im erfindungsgemässen Verfahren auch sog. teigförmigen Polyesterformmassen (UP-SMC oder UP-DMC) verwendet werden. Ebenso können im erfindungsgemässen Verfahren handelsübliche mit Kurzfasern oder Langfasern verstärkte poly- mere Materialien verwendet werden. Diese Materialien bzw. Formmassen können an sich bekannte mineralische Zuschlagstoffe enthalten und mit diesen verwendet werden.Also suitable as starting materials in the process according to the invention are so-called dough-like polyester molding compositions (UP-SMC or UP-DMC). Likewise, in the process according to the invention, commercially available polymeric materials reinforced with short fibers or long fibers can be used. These materials or molding compositions may contain per se known mineral aggregates and be used with them.
Die Zuführung der Formmassen in den Transferraum, insbesondere die mit Langfasern verstärkten Thermoplasten, kann auch mittels Extrusion erfolgen. Langfaserngranulate bestehen vorzugsweise aus im wesentlichen parallel ausgerichteten mit Kunststoff beschichteten und geschnittenen Langfasern. Dabei werden für deren Herstellung üblicherweise Faserstränge, welche aus Endlosfasern bestehen, mit einem Kunststoff, oder einem Gemisch von Kunststoffen, welche diverse Zusatzstoffe enthalten können, beschichtet und in weiteren Verarbeitungsstufen zu Granulaten geschnitten. Diese Granulate werden weiter zu Formteilen verarbeitet.The feeding of the molding compositions into the transfer space, in particular the thermoplastics reinforced with long fibers, can also be effected by means of extrusion. Long fiber granules preferably consist of substantially parallel aligned plastic coated and cut long fibers. For the production thereof, fiber strands, which consist of continuous fibers, are usually coated with a plastic or a mixture of plastics, which may contain various additives, and cut into granules in further processing stages. These granules are further processed into moldings.
Im vorliegenden Text werden Fasern mit einer durchschnittlichen Länge im Bereich von etwa 0.2-0.6 mm Länge als „Kurzfasern" bezeichnet. Fasern mit einer durchschnittlichen Länge von mehr als 0.6 mm Länge, insbesondere Fasern mit einer durchschnittlichen Länge im Bereich von mehr als 0.6 mm Länge bis etwa 50 mm Länge, werden hier als „Langfasern" bezeichnet. Unter den Begriff „Langfasern" fallen im Rahmen der vorliegenden Erfindung und Erfindungsbeschreibung aber auch Fasern mit einer durchschnittlichen Länge von mehr als 50 mm Länge, welche sich gleich oder ähnlich verhalten wie Fasern mit einer durchschnittlichen Länge im Bereich von mehr als 0.6 mm Länge bis etwa 50 mm Länge. Die Beschichtungstechniken für solche Fasern und deren Verarbeitung zu Granulaten sind an sich bekannt.As used herein, fibers having an average length in the range of about 0.2-0.6 mm in length are referred to as "short fibers." Fibers having an average length of more than 0.6 mm in length, especially fibers having an average length in the range of more than 0.6 mm in length up to about 50 mm in length, are referred to here as "long fibers". In the context of the present invention and the description of the invention, however, the term "long fibers" also includes fibers having an average length of more than 50 mm in length which behave the same or similar to fibers having an average length in the range of more than 0.6 mm in length to approximately 50 mm in length The coating techniques for such fibers and their processing into granules are known per se.
Als Fasern, welche in Form von Kurzfasern oder Langfasern im Granulat vorhanden sind, können erfindungsgemäss alle an sich bekannten Fasern verwendet werden, welche für die Herstellung von Werkstoffen bekannt sind. Solche Fasern haben einen Schmelzpunkt, der vorzugsweise mindestens 100°C höher ist als der Schmelzpunkt bzw. Erweichungspunkt des Beschichtungspoly- mers . Beispiele sind synthetische an sich bekannte anorganische Fasern, insbesondere Glas- oder Keramikfasern, C-Fasern, Kunst- stofffasern, insbesondere Aramidfasern (aromatisches Polyamid) , oder Naturfasern, insbesondere Cellulosefasern. Die Filament- stärke beträgt vorzugsweise etwa 5μm bis 20μm und etwa 100 tex- 4800 tex (0.1 g/m-4.8 g/m) , vorzugsweise 600 tex-2400 tex, wie solche üblicherweise verwendet werden.As fibers which are present in the form of short fibers or long fibers in the granules, according to the invention all fibers known per se can be used, which are known for the production of materials. Such fibers have a melting point which is preferably at least 100 ° C. higher than the melting point or softening point of the coating polymer. Examples are synthetic inorganic fibers known per se, in particular glass or ceramic fibers, C fibers, synthetic fibers, in particular aramid fibers (aromatic polyamide), or natural fibers, in particular cellulose fibers. The filament thickness is preferably about 5 μm to 20 μm and about 100 tex 4800 tex (0.1 g / m-4.8 g / m), preferably 600 tex-2400 tex, as such are commonly used.
Als Kunststoff für die Beschichtung kann man erfindungsgemäss an sich bekannte thermoplastische Kunststoffe (als Compound, LFTP, oder als Premix) und/oder an sich bekannte duroplastische Formmassen (vorzugsweise als Premix) verwenden. Thermoplastische Formmassen bzw. Kunststoffe und deren Zusatzstoffe sind aus der Literatur in grosser Zahl bekannt. Synthetische thermoplastische Polymere sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe derAs plastic for the coating can be used according to the invention per se known thermoplastic materials (as a compound, LFTP, or as a premix) and / or per se known thermosetting molding compositions (preferably as a premix). Thermoplastic molding compounds or plastics and their additives are known from the literature in large numbers. Synthetic thermoplastic polymers are preferably selected from the group of
Polyolefine, vorzugsweise Polyäthylen, insbesondere HDPE, oder Polypropylene (PP) ; Polykarbonate; Polyoxymethylene (POM) ; PoIy- ethylenterephthalate (PET) ; Polybutylenterephthalate (PBT) ; Polyethylensulfide (PES) ; Polyphenylenoxide (PPO) ; Polyphenylen- sulfide (PPS); PSO; PVDS; thermoplastischee Polykondensate, vorzugsweise Polyester und Polyamide, wie Polyamid 66, Polyamid 12, u.a.; Polyvinylacetate; Polystyrole; Polyacrylsäureester; PoIy- methacrylsäureester; Alkylen/Acrylsäure-Copolymere oder Alkyl- en/Methacrylsäure-Copolymere, vorzugsweise Äthylen/Acrylsäure- Copolymere; PEEK (Polyaryletheretherketon) und PEK (Polaryl- etherketon) , Alkylen/Maleinanhydrid-Copolymere; oder Alkylen/Vi- nylalkohol-Copolymere . Bevorzugt sind HDPE, PP, Polykarbonate, POM, PET, PBT, PES, PPO, PPS, PSO, PVDS, und thermoplastische Polyamide. Bevorzugt sind synthetische Polymere mit einem Erwei- chungspunkt von 1000C oder höher, vorzugsweise im Bereich von 1400C bis 3900C und besonders im Bereich von 150°C bis 3500C.Polyolefins, preferably polyethylene, in particular HDPE, or polypropylenes (PP); polycarbonates; Polyoxymethylene (POM); Polyethylene terephthalate (PET); Polybutylene terephthalate (PBT); Polyethylene sulfides (PES); Polyphenylene oxides (PPO); Polyphenylene sulfides (PPS); PSO; PVDS; thermoplastic polycondensates, preferably polyesters and polyamides, such as polyamide 66, polyamide 12, among others; polyvinyl acetates; polystyrenes; polyacrylate; Polymethacrylic acid esters; Alkylene / acrylic acid copolymers or alkylene / methacrylic acid copolymers, preferably ethylene / acrylic acid copolymers; PEEK (polyaryletheretherketone) and PEK (polyaryletherketone), alkylene / maleic anhydride copolymers; or alkylene / vinyl alcohol copolymers. Preferred are HDPE, PP, polycarbonates, POM, PET, PBT, PES, PPO, PPS, PSO, PVDS, and thermoplastic polyamides. Synthetic polymers are preferred with a softening point of 100 0 C or higher, preferably in the range from 140 0 C to 390 0 C and especially in the range of 150 ° C to 350 0 C.
Duroplastische Kunststoffe in Form von Polykondensaten sind beispielsweise härtbare Phenol/Formaldehyd Kunststoffe (PF-Giess- harze) , härtbare Bisphenolharze, härtbare Harnstoff/Formaldehyd- Kunststoffe (ÜF-Formmassen, UP-SMC oder UP-DMC), Polyimide (PI), BMI-Formmassen und Polybenzimidazole (PBI) . Duroplastische Kunststoffe in Form von Polyaddukten sind beispielsweise Epoxidharze (EP) , Formmassen aus ungesättigten Polyesterharzen (UP- Foππmassen) , DAP-Harze (Polydiallylphthalat) , MF-Formmassen, z.B. härtbare Melaxαin/Phenol/Formaldehyd-Formmassen, oder vernetzte Polyurethane (PUR) .Thermosetting plastics in the form of polycondensates are, for example, curable phenol / formaldehyde plastics (PF casting resins), curable bisphenol resins, curable urea / formaldehyde plastics (MF molding compounds, UP-SMC or UP-DMC), polyimides (PI), BMI Molding materials and polybenzimidazoles (PBI). Thermosetting plastics in the form of polyadducts are, for example, epoxy resins (EP), molding compositions of unsaturated polyester resins (UP foams), DAP resins (polydiallyl phthalate), MF molding compounds, eg curable melaxin / phenol / formaldehyde molding compounds, or crosslinked polyurethanes (PUR).
Dabei werden die duroplastisch härtbaren Kunststoffpulver oder das Kunststoffpulver-Ausgangsgemisch als nicht-vernetzte, bzw. nicht-gehärtete, oder sehr wenig gehärtete Pulver auf die Fasern aufgebracht und legen auch in dieser Form im Granulat vor und werden dann weiter verarbeitet. Die Granulate, bzw. die darin enthaltenen Langfasern, haben erfindungsgemäss vorzugswei- se eine Länge im Bereich von 2 mm-25 mm, vorzugsweise im Bereich von 5 mm-15 mm und vorzugsweise im Bereich von 7 mm-14 mm. Wurden die zu behandelnden Fasern im Trockenbeschichtungsverfahren im Wirbelbett beschichtet, so liegt die Korngrössenverteilung der Faserbeschichtung, bzw. der Beschichtungskomponenten in der Trockenbeschichtung, vorzugsweise im Bereich von 30 μm-300 μm, vorzugsweise im Bereich von 50 μm-250 μm. Die durchschnittliche Korngrösse liegt zur Hauptsache vorzugsweise bei etwa 50μm-150 μm.The thermosetting plastic powders or the plastic powder starting mixture are applied as non-crosslinked, or non-hardened, or very little hardened powder on the fibers and also present in this form in the granules and are then processed further. The granules, or the long fibers contained therein, according to the invention preferably have a length in the range of 2 mm-25 mm, preferably in the range of 5 mm-15 mm and preferably in the range of 7 mm-14 mm. If the fibers to be treated were coated in a fluidized bed by the dry coating method, the particle size distribution of the fiber coating or of the coating components in the dry coating is preferably in the range from 30 μm to 300 μm, preferably in the range from 50 μm to 250 μm. The average grain size is mainly about 50μm-150μm.
Als Zusätze für thermoplastische Polymere sowie für duroplastische Kunststoffe in Form von Polykondensaten oder Polyaddukten sind beispielsweise, neben dem Harz/Härter/Beschleuniger-System für Duroplaste, Trennmittel, Gleitmittel, Füllstoffe, Pigmente, Haftvermittler, Stabilisatoren und Inhibitoren anwesend. Solche Verbindungen sind an sich bekannt, ebenso wie die für die Be- schichtungen gemäss der vorliegenden Erfindung zu verwendenden bevorzugten Zusammensetzungen.As additives for thermoplastic polymers and for thermosetting plastics in the form of polycondensates or polyadducts, for example, in addition to the resin / hardener / accelerator system for thermosets, release agents, lubricants, fillers, pigments, adhesion promoters, stabilizers and inhibitors are present. Such compounds are known per se, as are the preferred compositions to be used for the coatings according to the present invention.
Für die erfindungsgerαässe Herstellung der angussfreien Formteile wird das Ausgangsmaterial, das vorzugsweise als Pulver, Granulat oder als Watte vorliegt, kalt oder vorgewärmt in das Presswerkzeug eingebracht, in diesem auf eine angemessene erhöhte Temperatur gebracht, so dass es fliessfähig wird. Dann wird die fliessfähige Masse entgast, komprimiert und in das Formnest unter dem nötigen Druck eingebracht. Diese Verfahrensschritte sind erfindungsgemäss im Presswerkzeug selbst durchführbar und können im Presswerkzeug mittels geeigneter Kolbenführung vom Fachmann ohne weiteres realisiert werden. Im Formnest wird das Formteil ausgehärtet bzw. gekühlt bis es fest ist und dann ausgeworfen. Die Erwärmung der in das Presswerkzeug einge- brachten Masse geschieht vorzugsweise über die Erwärmung durch IR-Förderrinnen, Umluftofen oder mittels Extrusion.For the erfindungsgerαässe production of non-casting moldings, the starting material, which is preferably present as a powder, granules or cotton wool, cold or preheated introduced into the pressing tool, brought in this to a reasonably elevated temperature, so that it becomes fluid. Then the flowable mass is degassed, compressed and placed in the mold cavity under the necessary pressure. These process steps according to the invention can be carried out in the pressing tool itself and can be readily realized in the press tool by means of suitable piston guide by the skilled person. In the mold cavity, the molding is cured or cooled until it is solid and then ejected. The heating of the mass introduced into the pressing tool preferably takes place via the heating by IR conveying channels, circulating air oven or by means of extrusion.
Als weitere Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens kann das Granulat vorgängig zur Einbringung in das Presswerkzeug aufgeschlossen werden. Das aufgeschlossene Granulat liegt dann als Pulpe (d.i. in Watteform) mit Wirrfaserstruktur vor, in welcher die Langfasern in allen Richtungen gleichmässig (d.h. als Wirrfaser) , isotrop, verteilt sind. Hierzu erhitzt man die beschichteten Endlosfasern oder das Granulat in einem geschlos- senen Volumen unter Druck auf eine genügend hohe Temperatur, so dass bei dieser Temperatur die in der Beschichtung vorhandenen flüchtigen Anteile bei Entfernung des erhöhten Druckes und vorzugsweise auch bei einer Vergrösserung des zur Verfügung stehenden Volumens, vorzugsweise bei schneller Reduktion des erhöhten Druckes auf Normaldruck, mit hoher Geschwindigkeit aus der Beschichtung entweichen und das Beschichtungsmaterial expandieren. Dabei erhitzt man in einem geschlossenem, möglichst kleinem, Volumen unter Druck, vorzugsweise auf mindestens die Erweichungstemperatur der Faserbeschichtung, d.i. in der Regel auf mindestens etwa 100°C, vorzugsweise auf eine Temperatur bei der die Faserbeschichtung flüssig bzw. in niederviskosem Zustand ist. Dies liegt je nach dem verwendeten Beschichtungsma- terials bei etwa 140°C-390°C, vorzugsweise bei etwa 150°C-250°C und vorzugsweise bei etwa 180°C-220°C. Vorzugsweise erhitzt man etwa 20°C-80°C über den Erweichungspunkt der Faserbeschichtung. Der Verfahrensdruck bei erhöhter Temperatur innerhalb des geschlossenen Volumens ist durch den ausgeübten Druck der flüchtigen Stoffe bei dieser Temperatur und die Grosse des geschlossenen Volumens bestimmt und liegt in der Regel bei 400 atm-2000 atm, vorzugsweise bei 500 atm-800 atm. In einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Granulat im Presswerkzeug selbst aufgeschlossen. Dies ermöglicht die kontinuierliche Verarbeitung des Granulats bis zum fertigen Formteil in einer einzigen Vorrichtung ohne Iso- lation eines Zwischenprodukts. Das Granulat wird in das Presswerkzeug eingebracht und dort mit entsprechender Kolbenführung gemäss den Verfahrensangaben des vorgehenden Abschnitts aufgeschlossen. Dabei wird das Granulat im Presswerkzeug vorzugsweise über die Erwärmung der Gefässwand oder mittels IR-Strahlung erhitzt. Es entsteht ein watteartiges Produkt (Pulpe) mit Wirrfaseranordnung, welches anschliessend im Presswerkzeug komprimiert, zur Fliessfähigkeit erhitzt, entgast und anschliessend unter angemessenem Druck in das Formnest, bzw. die Formnester, eingebracht wird. Das gebildete und gehärtete Formteil wird anschliessend ausgeworfen. Dieses Verfahren ergibt angussfreie und spannungsarme Formteile mit geringer Porosität, bei sehr geringem Faserabbau, mit sehr guter Faserverteilung und hoher Restfaserlänge und sehr guten ausgeglichenen Festigkeitseigenschaften .As a further embodiment of the present method, the granules can be digested beforehand for introduction into the pressing tool. The digested granules are then present as pulp (ie in cotton wool) with a random fiber structure, in which the long fibers in all directions evenly (ie as a random fiber), isotropic, distributed. For this purpose, the coated continuous fibers or granules are heated under pressure to a sufficiently high temperature in a closed volume, so that at this temperature the volatiles present in the coating are removed on removal of the increased pressure and preferably also on an increase in the available pressure Volume, preferably with rapid reduction of the increased pressure to atmospheric pressure, escape at high speed from the coating and expand the coating material. It is heated in a closed, as small as possible, volume under pressure, preferably at least the softening temperature of the fiber coating, ie usually to at least about 100 ° C, preferably to a temperature at which the fiber coating is liquid or in low viscosity state. Depending on the coating material used, this is about 140 ° C.-390 ° C., preferably about 150 ° C.-250 ° C., and preferably about 180 ° C.-220 ° C. Preferably, one heats about 20 ° C-80 ° C above the softening point of the fiber coating. The process pressure at elevated temperature within the closed volume is determined by the applied pressure of the volatiles at that temperature and the size of the closed volume and is typically 400 atm-2000 atm, preferably 500 atm-800 atm. In a particular embodiment of the present invention, the granules are digested in the pressing tool itself. This allows continuous processing of the granules to the final molded part in a single device without isolating an intermediate. The granules are introduced into the pressing tool and digested there with a corresponding piston guide according to the procedure of the previous section. In this case, the granules in the pressing tool are preferably heated by heating the vessel wall or by means of IR radiation. The result is a cotton-like product (pulp) with random fiber arrangement, which is then compressed in the pressing tool, heated to flowability, degassed and then under appropriate pressure in the mold cavity, or the mold cavities, is introduced. The formed and cured molding is then ejected. This process results in non-molded and low-stress molded parts with low porosity, with very low fiber degradation, with very good fiber distribution and high residual fiber length and very good balanced strength properties.
In diesem Sinne betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von angussfreien Formteilen im Spritzpressverfahren oder im Spritz-Prägeverfahren, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man (A) in eine erfindungsgemässe Vor- richtung, bzw. in ein erfindungsgemässes Presswerkzeug, einIn this sense, the present invention relates to a process for the production of non-casting moldings in the transfer molding process or in the injection-embossing process, which is characterized in that one (A) device in an inventive device, or in an inventive pressing tool, a
Pulver und/oder Granulat, vorzugsweise ein Granulat, bestehend aus mit Kunststoff beschichteten Fasern, einbringt, vorzugsweise Kurzfasern und/oder Langfasern, vorzugsweise Langfasern, welche (i) mit einem thermoplastischen Polymeren, oder mit einem Gemisch solcher Polymeren, beschichtet sind, und diese Polymere gegebenenfalls Zusatzstoffe enthalten, oder welche (ii) mit einem duroplastisch härtbaren Kunststoffpulver oder mit einem Gemisch solcher Kunststoffpulver, welche gegebenenfalls vorgehärtet sind, beschichtet sind, und diese Kunststoffpulver gege- benenfalls Zusatzstoffe enthalten, (B) das eingebrachte Pulver und/oder Granulat im geschlossenen Volumen unter Druck auf mindestens die Erweichungstemperatur der Faserbeschichtung, erhitzt, anschliessendPowder and / or granules, preferably granules, consisting of plastic coated fibers, introduces, preferably short fibers and / or long fibers, preferably long fibers, which (i) are coated with a thermoplastic polymer, or with a mixture of such polymers, and these Polymers optionally contain additives, or which (ii) are coated with a thermosetting plastic powder or with a mixture of such plastic powders, which are optionally precured, and these plastic powders optionally contain additives, (B) the introduced powder and / or granules in the closed volume under pressure to at least the softening temperature of the fiber coating, heated, then
(C) den erhöhten Druck schnell auf Normaldruck reduziert, so dass die in der Beschichtung vorhandenen flüchtigen Anteile aus der Beschichtung entweichen und diese expandieren, und(C) rapidly reducing the elevated pressure to normal pressure so that the volatiles present in the coating escape from and expand the coating, and
(D) das derart erhaltene Wirrfasergemisch unter Druck in das Formnest bzw. die Formnester einbringt, gegebenenfalls prägt, und zum fertigen Formteil aushärtet. .(D) introduces the random fiber mixture thus obtained under pressure into the mold cavity or mold cavities, optionally embossing, and hardens the finished molding. ,
Vorzugsweise verfährt man so, dass der Staukolben während dem Einspritzvorgang [Schritt (D) ] mit. einem variablen Gegendruck beaufschlagt wird und derart die Scherwirkung während der Formfüllung gesteuert werden kann.Preferably, the procedure is such that the discharge piston during the injection process [step (D)] with. a variable back pressure is applied and thus the shearing action can be controlled during mold filling.
Besteht die Faserbeschichtung aus einem thermoplastischen Polymerpulver, in welchem gegebenenfalls Zusatzstoffe eingearbeitet sind, so kann diese Beschichtung in der Regel bei den angegebenen Bedingungen ohne Zusatz von weiteren Hilfsstoffen expan- diert werden. Gegebenenfalls kann als Beschichtungsmaterial ein thermoplastisches Polymerpulver verwendet werden, in welches zusätzlich eine bei der angegebenen Temperatur flüchtige Komponente eingearbeitet (compoundiert) wurde, was bei Thermoplasten mit hoher Schmelzviskosität nötig sein kann. Eine solche Kompo- nente kann beispielsweise ein Lösungsmittel sein, wie ein gesättigter oder ungesättigter Kohlenwasserstoff, eine Esterverbindung, wie z.B. ein Acetat der Formel (C2-4) Alkyl-0 (O) CCH3 oder ein Keton mit einem Siedepunkt, vorzugsweise im Bereich von 60°C-180°C. Dabei entsteht im geschlossenen Volumen in der Praxis ein Druck, der vorwiegend durch den ausgeübte Partial- druck der flüchtigen Bestandteile und die Grosse des geschlossenen Volumens gegeben ist.If the fiber coating consists of a thermoplastic polymer powder in which, if appropriate, additives have been incorporated, this coating can generally be expanded at the stated conditions without addition of further auxiliaries. Optionally, the coating material used may be a thermoplastic polymer powder in which an additional component which is volatile at the stated temperature has been incorporated (compounded), which may be necessary for thermoplastics having a high melt viscosity. Such a component may for example be a solvent, such as a saturated or unsaturated hydrocarbon, an ester compound, such as an acetate of the formula (C 2 - 4 ) alkyl-O (O) CCH 3 or a ketone having a boiling point, preferably in the Range of 60 ° C-180 ° C. In practice, this creates a pressure in the closed volume which is predominantly due to the applied partial pressure of the volatiles and the size of the closed volume.
Besteht die Faserbeschichtung aus einem kommerziell erhält- liehen duroplastisch härtbarem Kunststoffpulver oder Kunst- stoffpulver-Ausgangsgemisch, welche nicht oder nur wenig ge- härtet sind, so enthalten diese in der Regel immer Anteile, welche bei den angegebenen erhöhten Temperaturen flüchtig sind.Does the fiber coating consist of a commercially available thermosetting plastic powder or plastic powder starting mixture which does not or only slightly As a rule, they always contain fractions which are volatile at the indicated elevated temperatures.
Dabei ist das Volumenverhältnis von ursprünglichem nicht-expan- diertem Beschichtungsvolumen zum reinen Faservolumen im Bereich von 9:1 bis 1:4, vorzugsweise im Bereich von 6:1 bis 2:3 und vorzugsweise im Bereich von 1:4 bis 1:6. So können Formkörper erhalten werden, welche einen Faseranteil im oberen Bereich von 60 Gew.-% bis etwa 80 Gew.-%, vorzugsweise bis zu etwa 75 Gew.-% an Fasermaterial, bezogen auf das Gesamtgewicht von Fasermaterial plus Kunststoff, enthalten.The volume ratio of original unexpanded coating volume to pure fiber volume is in the range from 9: 1 to 1: 4, preferably in the range from 6: 1 to 2: 3 and preferably in the range from 1: 4 to 1: 6. Thus, molded articles can be obtained which contain a fiber content in the upper range of 60 wt .-% to about 80 wt .-%, preferably up to about 75 wt .-% of fiber material, based on the total weight of fiber material plus plastic.
Vorzugsweise stellt man derart Form- und Bauteile als Verbundwerkstoffe für die Industrie her, wie z.B. für die Bau-, Auto-, Flugzeug- und/oder Schiffbauindustrie. Beispiele hierfür sind: Kunststoffzahnräder, Schneckenräder, Getriebegehäuse, Gleitlager, Gewindespindeln, Stahlersatzteile, Implantate, Luft durchlässige Schleifkörper für die Bearbeitung von Holz, Kunststoff und Metallen. Die folgenden Beispiele erläutert die Erfindung.Preferably, such moldings and components are produced as composites for industry, e.g. for the construction, automotive, aircraft and / or shipbuilding industry. Examples include: plastic gears, worm wheels, gearbox housings, slide bearings, threaded spindles, steel spares, implants, air-permeable grinding wheels for working wood, plastic and metals. The following examples illustrate the invention.
Beispiel 1 (Expandieren eines Granulats) a) Als Ausgangsprodukt diente eine Faseranordnung in Form eines Granulats, bestehend aus beschichteten Kohlenstofffasern mit einem Filament-Durchmesser von 10 micron (Tenax®) und einer Länge von 12 mm, welches durch Beschichten von Kohlenstoff-Endlosfasern im Wirbelschichtverfahren mit der folgenden härtbaren Epoxidzusammensetzung und anschliessender Granulation hergestellt wurde: Faserbeschichtung (Zusammensetzung) :Example 1 (Expanding a granulate) a) The starting material used was a granular fibrous structure consisting of coated carbon fibers with a filament diameter of 10 microns (Tenax®) and a length of 12 mm, which was obtained by coating carbon continuous fibers in the Fluidized bed process was prepared with the following curable epoxy composition and subsequent granulation: Fiber coating (composition):
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b) 430 gr Granulat wurden in einem Umluftofen auf 900C vorgewärmt. Das vorgewärmte Granulat wurde in ein heizbares Presswerkzeug gemäss Figur 1 eingebracht. Die fünf Stahl-Einlageteile mit einem Volumenschwankung von ±10% wurden in die fünf Formnester eingelegt. Das Werkzeug wurde geschlossen. Gemäss Figur 2 wurde der obere Gegenkolben mit einem Staudruck von 2000 N/cm2 beaufschlagt. Der Spritzkolben wurde mit einem Spritzdruck von 5000 N/cm2 beaufschlagt und die Formmasse innerhalb von fünf Sekunden eingespritzt und danach der obere Gegenkolben bis zur oberen Formteilwand verschoben. Gemäss Fi- gur 3 wurde nach 60 Sekunden der obere Gegenkolben mit demb) 430 grams of granules were preheated in a convection oven to 90 0 C. The preheated granules were introduced into a heatable pressing tool according to FIG. The five steel inserts with a volume fluctuation of ± 10% were placed in the five mold cavities. The tool has been closed. According to FIG. 2, the upper opposing piston was subjected to a dynamic pressure of 2000 N / cm 2 . The injection piston was charged with an injection pressure of 5000 N / cm 2 and injected the molding compound within five seconds and then moved the upper counter-piston to the upper molding wall. According to FIG. 3, after 60 seconds the upper opposing piston with the
Restkuchen unter die untere Formteilwand gepresst. Dann wurde, gemäss Figur 4, nach einer Aushärtezeit von 150 Sekunden das Werkzeug geöffnet und die fünf Formteile ausgeworfen. Rest cake pressed under the lower molding wall. Then, according to FIG. 4, after a curing time of 150 seconds, the tool was opened and the five molded parts were ejected.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zur Herstellung von angussfreien Formteilen im Spritzpressverfahren und im Spritz-Prägeverfahren, wobei die Vorrichtung aus einem Presswerkzeug und mindestens einem Form- nest besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das Presswerkzeug eine Zweikolbenpresse mit zwei verschiebbaren Presskolben darstellt, worin (i) diese beiden Presskolben innerhalb der zylindrischen Buchse des Presswerkzeugs einander gegenüber angeordnet sind, (ii) das Formnest an der Aussenwand der zylind- rischen Buchse des Presswerkzeugs angeordnet ist bzw. die Formnester an der Aussenwand der zylindrischen Buchse des Presswerkzeugs im Kreise konzentrisch und in gleicher Höhe angeordnet sind und (iii) in diese Aussenwand derart integriert sind, dass die Seitenwand der Presskolben auf der Höhe des Formnests, bzw. der Formnester, gleichzeitig partiell auch die Wand des Formnests, bzw. der Formnester, bildet und das Formnest bzw. die Formnester abschliesst.1. A device for the production of non-casting moldings in the transfer molding process and the injection-embossing process, wherein the device consists of a pressing tool and at least one nest nest, characterized in that the pressing tool is a two-piston press with two displaceable plunger, wherein (i) these two (Ii) the mold cavity is arranged on the outer wall of the cylindrical bushing of the pressing tool or the mold cavities are arranged concentrically and at the same height on the outer wall of the cylindrical bushing of the pressing tool and (iii) are integrated in this outer wall such that the side wall of the plunger at the level of the mold cavity, or the mold cavity, at the same time partially also the wall of the mold cavity, or the mold cavities, forms and closes the mold cavity or mold cavities.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zweikolbenpresse beheizbar ist.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the two-piston press is heated.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zweikolbenpresse eine Zuführung aufweist, welche mit mindestens einem Vorwärmungsaggregat für das zu verarbei- tende Ausgangsmaterial ausgerüstet ist.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the two-piston press has a feed which is equipped with at least one preheating unit for the starting material to be processed.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass das Presswerkzeug mit einem hydraulischen Auswerfer ausgerüstet ist.4. Device according to one of claims 1-3, characterized in that the pressing tool is equipped with a hydraulic ejector.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass das Formnest an der zylindrischen Buchse des Presswerkzeugs derart angeordnet ist, dass sich der Anschnittquerschnitt des Formnests nur einen Teil des Umfangs der zy- lindrischen Buchse des Presswerkzeugs erstreckt. - XI -5. Device according to one of claims 1-4, characterized in that the mold cavity is arranged on the cylindrical sleeve of the pressing tool such that the gate cross-section of the cavity extends only a portion of the circumference of the cylindrical bushing of the pressing tool. - XI -
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Anschnittquerschnitt des Formnests höchstens über die Hälfte, vorzugsweise höchstens über einen Drittel, vorzugsweise höchstens über einen Viertel, und vorzugsweise höchstens über einen Fünftel des Umfangs der Innenwand der zylindrischen Buchse des Presswerkzeugs erstreckt.6. The device according to claim 5, characterized in that extending the gate cross-section of the mold cavity at most over half, preferably at most over a third, preferably at most over a quarter, and preferably at most over one fifth of the circumference of the inner wall of the cylindrical sleeve of the pressing tool.
7. Vorrichtung nach Figur 1.7. Device according to FIG. 1
8. Verfahren zur Herstellung von angussfreien Formteilen im Spritzpressverfahren und im Spritz-Prägeverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass man für deren Herstellung eine Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1-7 verwendet.8. A process for the production of non-casting moldings in the transfer molding process and in the injection-embossing process, characterized in that one uses for their preparation, a device according to any one of claims 1-7.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass man aus thermoplastischen oder duroplastischen Polymeren bestehende Composits, vorzugsweise faserverstärkte Formteile, insbesondere aus duroplastischen Polymeren bestehende mit Langfasern verstärkte Formteile, herstellt.9. The method according to claim 8, characterized in that consisting of thermoplastic or thermosetting polymers existing composites, preferably fiber-reinforced molded parts, in particular made of thermosetting polymers reinforced with long fibers molded parts produced.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass man als Ausgangsmaterial für die Herstellung der Composits Pulver und/oder Granulate, insbesondere Granulate, verwendet, bestehend aus mit Kunststoff beschichteten Fasern, vorzugsweise Kurzfasern und/oder Langfasern, vorzugsweise Langfasern, welche (i) mit einem thermoplastischen Polymeren, oder mit einem Gemisch solcher Polymeren, beschichtet sind, und diese Polymere gegebenenfalls Zusatzstoffe enthalten, oder welche (ii) mit einem duroplastisch härtbaren Kunststoffpulver, welches gegebe- nenfalls vorgehärtet ist, oder mit einem Gemisch solcher Kunst- stoffpulver, welche gegebenenfalls vorgehärtet sind, beschichtet sind, und diese Kunststoffpulver gegebenenfalls Zusatzstoffe enthalten. 10. The method according to claim 9, characterized in that one uses as starting material for the production of the composites powder and / or granules, in particular granules, consisting of plastic-coated fibers, preferably short fibers and / or long fibers, preferably long fibers, which (i ) are coated with a thermoplastic polymer, or with a mixture of such polymers, and these polymers optionally contain additives, or which (ii) with a thermosetting plastic powder, which may be pre-cured, or with a mixture of such plastic powder, which are optionally precured, are coated, and these plastic powders optionally contain additives.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial als Watte in die Pressvorrichtung eingespeist wird.11. The method according to claim 10, characterized in that the starting material is fed as cotton wool in the pressing device.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das als Ausgangsmaterial teigförmige Polyesterformmassen (UP- SMC oder UP-DMC) oder handelsübliche mit Kurzfasern oder Langfasern verstärkte polymere Materialien verwendet werden, welche an sich bekannte mineralische Zuschlagstoffe enthalten und gegebenenfalls als Watte aufgearbeitet in die Pressvorrichtung eingespeist werden.12. The method according to claim 10, characterized in that the starting material dough-shaped polyester molding compositions (UP-SMC or UP-DMC) or commercially available with short fibers or long fibers reinforced polymeric materials are used which contain per se known mineral aggregates and optionally worked up as cotton wool in the pressing device are fed.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8-12, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial mittels Extrusion in das Werkzeug eingeführt wird.13. The method according to any one of claims 8-12, characterized in that the starting material is introduced by extrusion into the tool.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8-13, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial synthetische anorganische Fasern, vorzugsweise Glas- oder Keramikfasern, C-Fasern, Kunst- stofffasern, vorzugsweise Aramidfasern, oder Naturfasern, vorzugsweise Cellulosefasern enthält und die Filamentstärke vorzugsweise etwa 5μm bis 20μm und etwa 100 tex-4800 tex (0.1 g/m- 4.8 g/m), vorzugsweise 600 tex-2400 tex, beträgt.14. The method according to any one of claims 8-13, characterized in that the starting material contains synthetic inorganic fibers, preferably glass or ceramic fibers, C fibers, plastic fibers, preferably aramid fibers, or natural fibers, preferably cellulose fibers and the filament thickness preferably about 5 microns to 20 microns and about 100 tex-4800 tex (0.1 g / m- 4.8 g / m), preferably 600 tex-2400 tex.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8-13, dadurch gekennzeichnet, dass als Kunststoff für die Beschichtung mindestens einen thermoplastischen Kunststoff (als Compound, LFT, oder als Premix) und/oder mindestens eine duroplastische Formmasse, vorzugsweise als Premix, verwendet.15. The method according to any one of claims 8-13, characterized in that as plastic for the coating at least one thermoplastic material (as a compound, LFT, or as a premix) and / or at least one thermosetting molding composition, preferably as a premix used.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 8-14, dadurch gekennzeichnet, dass die synthetischen Polymere einen Erweichungspunkt von 1000C oder höher, vorzugsweise im- Bereich von 1400C bis 390°C und besonders im Bereich von 1500C bis 3500C, aufweisen. 16. The method according to any one of claims 8-14, characterized in that the synthetic polymers have a softening point of 100 0 C or higher, preferably in the range of 140 0 C to 390 ° C and especially in the range of 150 0 C to 350 0 C, exhibit.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 8-16, dadurch gekennzeichnet, dass der duroplastische Kunststoff ausgewählt ist aus der Gruppe enthaltend Polykondensate, vorzugsweise härtbare Phenol/Formaldehyd Kunststoffe (PF-Giessharze) , härtbare Bisphenolharze, härtbare Harnstoff/Formaldehyd-Kunststoffe (UF- Formmassen, UP-SMC oder UP-DMC) , Polyimide (PI) , BMI-Formmassen und Polybenzimidazole (PBI) ; oder ausgewählt ist aus der Gruppe enthaltend Polyaddukte, vorzugsweise Epoxidharze (EP) , Form- rαassen aus ungesättigten Polyesterharzen (UP-Formmassen) , DAP- Harze (Polydiallylphthalat) , MF-Formmassen, z.B. härtbare MeI- amin/Phenol/Formaldehyd-Formmassen, oder vernetzte Polyurethane (PUR) .17. The method according to any one of claims 8-16, characterized in that the thermosetting plastic is selected from the group comprising polycondensates, preferably curable phenol / formaldehyde plastics (PF casting resins), curable bisphenol resins, curable urea / formaldehyde plastics (UF- Molding compounds, UP-SMC or UP-DMC), polyimides (PI), BMI molding compounds and polybenzimidazoles (PBI); or is selected from the group comprising polyadducts, preferably epoxy resins (EP), molding compositions of unsaturated polyester resins (UP molding compositions), DAP resins (polydiallyl phthalate), MF molding compounds, e.g. curable melamine / phenol / formaldehyde molding compounds, or crosslinked polyurethanes (PUR).
18. Verfahren zur Herstellung von angussfreien Formteilen im Spritzpressverfahren oder im Spritz-Prägeverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass man (A) in eine Vorrichtung, bzw. in ein erfindungsgemässes Presswerkzeug nach einem der Ansprüche 1-7, ein Pulver und/oder Granulat, vorzugsweise ein Granulat, bestehend aus mit Kunststoff beschichteten Fasern, einbringt, vorzugsweise Kurzfasern und/oder Langfasern, vorzugsweise Langfasern, welche (i) mit einem thermoplastischen Polymeren, oder mit einem Gemisch solcher Polymeren, beschichtet sind, und diese Polymere gegebenenfalls Zusatzstoffe enthalten, oder welche (ii) mit einem duroplastisch härtbaren Kunststoffpulver oder mit einem Gemisch solcher Kunststoffpulver, welche gegebenenfalls vorgehärtet sind, beschichtet sind, und diese Kunststoffpulver gegebenenfalls Zusatzstoffe enthalten,18. A process for the production of non-casting moldings in the transfer molding process or in the injection-embossing process, characterized in that (A) in a device, or in an inventive pressing tool according to any one of claims 1-7, a powder and / or granules, preferably a granulate consisting of plastic-coated fibers, introduces, preferably short fibers and / or long fibers, preferably long fibers, which (i) with a thermoplastic polymer, or with a mixture of such polymers coated, and these polymers optionally contain additives, or which (ii) are coated with a thermosetting plastic powder or with a mixture of such plastic powders, which are optionally precured, and these plastic powders optionally contain additives,
(B) das eingebrachte Pulver und/oder Granulat im geschlossenen Volumen unter Druck auf mindestens die Erweichungstemperatur der Faserbeschichtung, erhitzt, anschliessend(B) the introduced powder and / or granules in the closed volume under pressure to at least the softening temperature of the fiber coating, heated, then
(C) den erhöhten Druck schnell auf Normaldruck reduziert, so dass die in der Beschichtung vorhandenen flüchtigen Anteile aus der Beschichtung entweichen und diese expandieren, und(C) rapidly reducing the elevated pressure to normal pressure so that the volatiles present in the coating escape from and expand the coating, and
(D) das derart erhaltene Wirrfasergemisch unter Druck in das Formnest bzw. die Formnester einbringt, gegebenenfalls prägt, und zum fertigen Formteil aushärtet. (D) introduces the random fiber mixture thus obtained under pressure into the mold cavity or mold cavities, optionally embossing, and hardens the finished molding.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Staukolben (1) während dem Einspritzvorgang [Schritt (D)] mit einem variablen Gegendruck beaufschlagt wird, so dass derart die Scherwirkung während der Formfüllung gesteuert wird.19. The method according to claim 18, characterized in that the Strobolben (1) is acted upon during the injection process [step (D)] with a variable counter pressure, so that the shear effect is controlled during the mold filling.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumenverhältnis von ursprünglichem nicht-expandiertem Beschichtungsvolumen zum reinen Faservolumen im Bereich von 9:1 bis 1:4, vorzugsweise im Bereich von 6:1 bis 2:3 und vorzugsweise im Bereich von 1:4 bis 1:6 liegt und man Formkörper herstellt, welche einen Faseranteil im oberen Bereich von 60 Gew.-% bis etwa 80 Gew.-%, vorzugsweise bis zu etwa 75 Gew.-% an Fasermaterial, bezogen auf das Gesamtgewicht von Fasermaterial plus Kunststoff, enthalten.20. The method according to claim 18 or 19, characterized in that the volume ratio of original unexpanded coating volume to the pure fiber volume in the range of 9: 1 to 1: 4, preferably in the range of 6: 1 to 2: 3 and preferably in the range from 1: 4 to 1: 6 and to produce moldings which have a fiber content in the upper range of 60 wt .-% to about 80 wt .-%, preferably up to about 75 wt .-% of fiber material, based on the total weight of fiber material plus plastic.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18-20, dadurch "gekennzeichnet, dass man Form- und Bauteile als Verbundwerkstoffe für die Industrie herstellt, vorzugsweise für die Bau-, Auto-, Flugzeug- und/oder Schiffbauindustrie, vorzugsweise Kunstoffzahnräder, Schneckenräder, Getriebegehäuse, Gleitlager, Gewindespindeln, Stahlersatzteile, Implantate, Luft durchlässige Schleifkörper für die Bearbeitung von Holz, Kunststoff und Metallen. 21. The method according to any one of claims 18-20, characterized in, "that produces molding and components as composite materials for industry, preferably for the construction, automotive, aircraft and / or shipbuilding industry, preferably Kunstoffzahnräder, worm gears, gear boxes , Plain bearings, threaded spindles, steel spare parts, implants, air-permeable grinding wheels for working wood, plastic and metals.
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