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Simulation zur Verarbeitung von reaktiven Non-Post-Cure-Epoxidharz-Systemen im Druckgelieren und konventionellen Vergießen

Bei der Fertigung von Bauteilen aus Epoxidharz-Systemen werden diese in einem ersten Schritt der Formgebung in beheizte Werkzeuge gegossen. Zum Zeitpunkt des Entformens ist die Härtungsreaktion mit 75÷85 % nicht abgeschlossen und die entformten Bauteile werden einem zweiten aufwendigen Nachhärtungsschritt unterzogen. Seit kurzem erlauben neue Non-Post-Cure-(NPC)-Epoxidharz-Systeme auf das Nachhärten zu verzichten.

Diese Arbeit bietet erste detailierte Einblicke in die beschleunigten Abläufe von Aushärtung und Temperaturentwicklung, die in NPC-Epoxidharz-Systemen während des konventionellen Gießens und beim automatischen Druckgelieren in den Formen vorliegen.

Für ein NPC-Epoxidharz-System wurde eine modifizierte zweistufige Parallelreaktion mit Diffusionskontrolle im zweiten Reaktionsschritt als optimierte Härtungskinetik vorgeschlagen. Ein industrietaugliches Konzept zur Erarbeitung der rheokinetischen Parameter wird aufgezeigt.

Schließlich wurde das kommerzielle Strömungsmechanik-Programm Flow-3D® als geeignet für die Simulationen ausgewählt und über Programmierung von Unterprogrammen entsprechend der spezifischen Anforderungen adaptiert. Die implementierte Härtungskinetik ermöglicht auch eine Berechnung und Darstellung der erreichten Glasübergangstemperaturen, die in der Industrie zur Beurteilung der erzielten Aushärtegrade der Bauteile herangezogen werden.

Zur Validierung der Simulation diente ein eigens konzipierter Messstand, mit dem neben Temperaturmessungen auch die Härtungsverläufe online mittels Dielektrischer Analyse (DEA) erstmals an verschiedenen Punkten eines Druckgelierwerkzeugs verfolgt werden konnten. Die simulierten und gemessenen Härtungs- sowie Temperaturverläufe stimmen insgesamt gut überein.

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 Josef Grindling

Josef Grindling
Institut f. Mechanische Verfahrenstechnik u. Umweltverfahrenst.
Universität Paderborn

Informationen

Freie Schlagwörter: Epoxidharze, Non-Post-Cure, Druckgelieren und konventionelles Vergießen, Härtungsreaktion, Härtungskinetik, Diffusionskontrolle, rheokinetische Parameter, Simulation, Glasübergangstemperatur, Dielektrische Analyse (DEA), Strömungsmechanik-Programm Flow-3D
Institut / Lehrstuhl: Fakultät für Maschinenbau der Universität Paderborn
Sprache: Deutsch
Fachgutachter: Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. Manfred H. Pahl (Betreuer), Prof. Dr.-Ing. Andreas Limper, Prof. Dipl.-Ing. Udo Fuhrmann
Erscheinungsjahr: 2006
Anbieter: Wissenschaftlicher Arbeitskreis Kunststofftechnik (WAK) / Kunststoffe.de

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