03.- 04. Mai 2012
RCC Fachtagung
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03.- 04. May 2012
RCC Symposium
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RCC Polymertechnik GmbH Berlin-Brandenburg
Um aus den reaktiven Polymerkomponenten - ein additionsvernetzendes mit einem silanfunktionalisierten Polysiloxan bei Anwesenheit eines Platinkatalysators - ein Siliconelastomer mit seinen Endeigenschaften herzustellen, müssen die Verfahrensparameter für den Vernetzungsprozess ermittelt werden.
Für unsere Anwendung stehen hauptsächlich 2 Vernetzungsarten im Vordergrund, nämlich die additive- und die peroxidische Vernetzung. Da sich aus verschiedenen Gründen das Verfahren der Additionsvernetzung in der Prozesstechnik immer stärker durchsetzt, wollen wir die hier zu behandelnden Probleme aus verfahrenstechnischer Sicht auf dieses Vernetzungsverfahren beschränken.
Um bei der Verarbeitung der Reaktionskomponenten, die vom Hersteller genannten Endeigenschaften des Elastomers zu erreichen, sind für den Vernetzungsprozess zur Bildung derartiger Makromoleküle 3 grundlegende Voraussetzungen zu erfüllen:
Die Vernetzungsreaktion muss ausreichend schnell verlaufen. Es ist notwendig, dass die Monomere bzw. die funktionellen Gruppen eine genügende Reaktivität aufweisen, damit die Polyreaktion zum Makromolekül abläuft. Hier müssen eventuelle Konkurrenzreaktionen zum Aufbau der makromolekularen Ketten abwesend sein oder genügend langsam verlaufen.
Wir unterscheiden Kettenwachstums- und Stufenwachstumsreaktionen, die zu den makromolekularen Aufbauten führen.
Zu letzteren gehören die Polyadditionsreaktionen.
Die letzten Zwei der aufgeführten Voraussetzungen sind beim Verarbeiter meist nicht oder unzureichend bekannt, so dass später eintretende Probleme nicht eingeschätzt werden können.
So kommt es z.B. zu Ausfällen in der Haftfestigkeit / Verbundfestigkeit zwischen SIR und SIR oder bei der elektrischen Prüfung zu unbefriedigenden Durchschlagsfestigkeiten (typisch dafür ist die Blitzimpulsspannungsprüfung bei Verbindungsmuffen) und man hat dafür zunächst keine Erklärung.
Nach Materialauswahl und Überprüfung der Werkstoffkompatibilität werden die daraus resultierenden Verfahrensparameter vorgegeben und in der Prototyp-Phase abgestimmt. Hierfür wird das Verfahren zur Ermittlung des Fließverhaltens von Reaktionsmassen (s. Patent Nr. 198 03 765 im Angebot) eingesetzt. Dabei wird nach der Entformung im Isolierkörper ein sichtbares Fließbild hinterlassen. Im nachfolgenden Beispiel wird die Herstellung eines Überspannungsableiters mit einer Beschirmung aus LSR gezeigt, wobei im Formkörper das Fließverhalten der Reaktionsmasse als Fließbilder bleibend wiedergegeben wird. Zeigen sich geometrisch ungleiche Fließbilder und eventuelle Fehler, dann können die Verfahrensparameter schnell und einfach nachreguliert werden. Das Verfahren spart Zeit und Kosten.
Die Mehrkomponenten-Dosier - und Misch-Technik (MDM-T.) vereint das kontinuierliche und volumengenaue Dosieren in einem Arbeitsgang. Es werden keine Schnecken oder Booster benötigt. Die Anlage arbeitet ohne Vakuum. Bei einer Viskosität von 60 Pa s ist mit der MDM-Technik eine etwa 30mal schnellere Dosierung als mit der Standardtechnik möglich. Die MDM-Anlagen zeichnen sich durch ihre prozeßgesteuerte Dosierung und ihre Bedienerfreundlichkeit aus. Die Prozeßsicherheit ist zu jedem Zeitpunkt gewährleistet, da der Verfahrensablauf vollständig reproduzierbar ist. Der Wegfall sowohl einer Klimaanlage als auch umweltbelastender Lösemittel zur Reinigung macht die MDM-Anlage besonders wartungsfreundlich. Weiterhin ist keine Materialaufbereitung notwendig. (Karsten Kurda, RCC Falkensee)
Mit der neuen Verarbeitungstechnik können in einem Arbeitsgang großvolumige Formkörper bis zu 60 Liter Schußvolumen hergestellt werden. Für die Verarbeitung von LSR wird eine Mehrkomponenten-Dosier- und Mischanlage (MDM-Anlage) von RCC eingesetzt. Mit dieser Technik wird das Reaktionsgemisch kontinuierlich ohne Booster oder Schneckenaggregate direkt in die Form eingespritzt.
Für die Herstellung der großvolumigen Teile ist eine spezielle Formtechnologie zu konzipieren. Hierbei wird das Fließverhalten der Reaktionsmasse einbezogen, wobei u.a. die Anspritzkanäle auf die Verfahrensparameter abgestimmt werden. Wahlweise werden auch Kaltkanalsysteme integriert. Mit den Erfahrungen im Form- und Werkzeugbau für die Verarbeitung von reaktiven Siliconpolymeren wie LSR steht die Firma Eisenhuth Präzisionsformenbau GmbH im Vordergrund.
In der Schließeinheit wird die Form eingebaut. Die Zuhaltekräfte der Schließeinheit sind nicht besonders hoch, sie betragen max. 150 kN. Die Steuerung der Schließeinheit kommuniziert mit der MDM-Anlage. Form und Schließeinheit müssen ebenfalls genau aufeinander abgestimmt sein.