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Verarbeitung von Reaktionsharzen - Pressen

Fließpressen von Sheet Molding Compound (SMC)

Auszug aus

Handbuch Verbundwerkstoffe

Herausgeber: Manfred Neitzel, Peter Mitschang, Ulf Breuer
07/2014, 576 Seiten, € 179,99
ISBN: 978-3-446-43696-1
Seite 387

Bei der SMC-Verarbeitung wird das flächige Halbzeug so in der Kavität positioniert, dass während des Fließvorgangs alle Tauchkanten gleichzeitig erreicht werden. Das heiße Werkzeug bringt Wärmeenergie in das Halbzeug ein, so dass sich die Viskosität des Materials während des Pressvorgangs verringert.

Die Verarbeitung von SMC lässt sich in drei Prozessschritte gliedern:

  • Vorbereitung der Halbzeugzuschnitte,
  • Transfer des knetartigen flächigen Halbzeuges in das heiße Werkzeug,
  • Pressvorgang und Entnahme des Bauteils.

Prozesskettendarstellung der SMC Verarbeitung (Bild: [1])

Das Verhalten der duroplastischen Werkstoffe stellt sich während der Bauteilherstellung nahezu konträr zu der Herstellung von thermoplastischen FKV-Bauteilen dar. Die Werkzeugtemperatur beträgt, z. B. bei mit Füllstoffen und Faserverstärkung versehenen ungesättigten Polyesterharzen, zwischen 140 °C und 160 °C. Das Halbzeug besitzt vor der Verarbeitung eine flächige Form und wird nach Volumen (Gewicht) konfektioniert. Das knetartige Halbzeug wird ebenso wie das thermoplastische Halbzeug derart in der Kavität positioniert, dass während des Fließvorgangs alle Tauchkanten gleichzeitig erreicht werden. Da die Temperatur, die das Halbzeug in den flüssigen Zustand überführt, von der Werkzeugwand eingebracht wird, erfolgt das Fließen von außen nach innen.

Eine Unterscheidung von Einlegebereich und Fließbereich ist am duroplastischen Bauteil nicht mehr zu erkennen, dennoch ist bei der beanspruchungsgerechten Bauteilauslegung ebenso auf die Faserorientierung zu achten wie bei thermoplastischen FKV.

Fließverhalten duroplastischer Plastifikate während des Pressvorgangs (Bild: Handbuch Verbundwerkstoffe)

Die Verarbeitung von duroplastischen Verbundwerkstoffen kann bei geringeren Drücken als bei faserverstärkten Thermoplasten erfolgen. So betragen die Verarbeitungsdrücke zwischen 25 und 250 bar. Für diese Verarbeitungsart werden die gleichen Pressen wie beim Fließpressen von thermoplastischen Verbundwerkstoffen eingesetzt. Mit der ersten Berührung des Oberwerkzeuges mit dem in der Kavität platzierten Halbzeug steigt die applizierte Kraft an. Der Werkzeugspalt verringert sich jedoch erst mit dem Fließen des Materials, dass durch die Änderung der Viskosität hervorgerufen wird. Die Viskositätsänderung wird durch die vom Werkzeug in das Halbzeug eingebrachte Temperatur erzeugt.

Im Folgenden startet die exotherme Vernetzungsreaktion von Harz und Härter, was zu einem zusätzlichen Anstieg des Werkzeuginnendrucks führt. Werkzeugtemperatur und die durch die Vernetzungsreaktion ansteigende Temperatur überlagern sich und erreichen im Verlauf des Pressvorgangs ein Maximum. Dieses Maximum, das von der Dicke des eingelegten Zuschnittpaketes abhängt, kann als Maß eines 95-prozentigen Vernetzungsgrades angesehen werden [2]. Mittels der Kombination aus Temperatur- und Druckverlaufanalyse kann der optimale Zeitpunkt zum Öffnen bestimmt werden, der bei Überschreitung des Tmax und bei Erreichung des Pmax liegt. Die Analyse und Auswertung des Wegmesssystems, das Auskunft über den Pressspalt gibt, stellt bei gleichzeitig konstant applizierter Kraft durch die Presse für den Zeitraum der Vernetzungsreaktion ein Ansteigen des Werkzeuginnendrucks und des Pressspalts fest. Der Pressspalt fällt schließlich mit dem Ende der Reaktion auf ein Minimum.

In jüngster Zeit werden zur Fertigungsoptimierung zunehmend Wärmeflusssensoren eingesetzt. Gerade bei Verfahren mit exothermen Reaktionen werden diese Sensoren zur stärkeren Ausnutzung des Wirtschaftlichkeitspotenzials genutzt. Sie ermöglichen, dass beim Fließpressen von SMC die Presse zu dem Zeitpunkt öffnet, an dem keine Wärme mehr vom Werkstoff an das Werkzeug abgeben wird, sondern nur Wärme zur Aufrechterhaltung der Bauteiltemperatur auf dem Niveau der Werkzeugtemperatur eingebracht wird. Mit Erreichen dieses Zeitpunkts ist das Ende der Vernetzungsreaktion erreicht.

Auszug aus

Handbuch Verbundwerkstoffe

Herausgeber: Manfred Neitzel, Peter Mitschang, Ulf Breuer
07/2014, 576 Seiten, € 179,99
ISBN: 978-3-446-43696-1
Seite 387
Literaturhinweis

[1] Davis, B. A.; et al.: Compression Moulding, Hanser, München, 2003, S. 15

[2] Derek, H.: Zur Technologie der Verarbeitung von Harzmatten, RWTH, Aachen Juni 1982, S. 62

  • 28.06.2015 von ??? und ich weiß immer noch nicht was das für ein Stoff ist???

    .. hmm .. auch der Text stellt mich vor 1000 Fragen . Derzeit baue ich meinen Wohnwagen um und somit auch das Bad. Es soll ein platzsparendes Waschbecken mit Unterschrank hinein.. gefunden habe ich sowas aber ich kann mit dem Material nix anfangen .. Kopie der Anzeige:-----
    Waschbecken aus SMC---- ist das nun leicht oder so schwer wie ein normales Waschbecken???.. hat das ein Gewicht wie eine Plastikwäschewanne??? Wo finde ich den Hinweis wie schwer so ein Material ist?

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