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EP0703944A1 - Aufbereitung einer novolak-formmasse für kollektoren - Google Patents

Aufbereitung einer novolak-formmasse für kollektoren

Info

Publication number
EP0703944A1
EP0703944A1 EP94915506A EP94915506A EP0703944A1 EP 0703944 A1 EP0703944 A1 EP 0703944A1 EP 94915506 A EP94915506 A EP 94915506A EP 94915506 A EP94915506 A EP 94915506A EP 0703944 A1 EP0703944 A1 EP 0703944A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
molding composition
composition according
molding
fibers
weight
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP94915506A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Werner Baun
Ursula Glatz
Frank Ludwig
Thomas Moser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP0703944A1 publication Critical patent/EP0703944A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/80—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29B7/88—Adding charges, i.e. additives
    • B29B7/90—Fillers or reinforcements, e.g. fibres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02—Fibres or whiskers
    • C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
    • C08K7/14—Glass
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/02—Mixing; Kneading non-continuous, with mechanical mixing or kneading devices, i.e. batch type
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    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B9/00—Making granules
    • B29B9/10—Making granules by moulding the material, i.e. treating it in the molten state
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B9/00—Making granules
    • B29B9/12—Making granules characterised by structure or composition
    • B29B9/14—Making granules characterised by structure or composition fibre-reinforced
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2061/00—Use of condensation polymers of aldehydes or ketones or derivatives thereof, as moulding material
    • B29K2061/04—Phenoplasts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
    • B29K2105/12—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of short lengths, e.g. chopped filaments, staple fibres or bristles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
    • B29K2105/16—Fillers

Definitions

  • the invention relates to glass fiber reinforced phenoplasts, in particular for collectors and commutators of electric motors in accordance with the preamble of the main claim.
  • molding compounds with novolaks are described.
  • Conventional molding compounds, including novolak molding compounds are usually mechanically stabilized or reinforced by fibers and fabrics.
  • the proportion of phenolic resin, especially novolak is usually 30-50 percent by weight of the total mass of the molding composition.
  • Phenolic resin molding compositions, in particular novolak molding compositions are therefore usually prepared on heated roller mills or by use with extruders.
  • the molding compound is obtained in flatbread, which are ground. Grains of dust with an amount of up to 15 percent by weight of the molding compound inevitably form as undesirable by-products, which means that filters that are frequently changed have to be used.
  • a disadvantage of the preparation in the fluid mixer is that, with conventional resin contents, sufficient fiber impregnation becomes inadequate and reproducible novolak molding compound preparation cannot be guaranteed. Further disadvantages come to light in the case of high proportions of filler in the molding compound, because no granules but woolly products with low filler contents, because undefined conglomerates are created as products.
  • the object of the invention is to produce asbestos-free, plasticizable and / or compressible molding compositions based on phenolic resins, especially solid novolak resins, in a fluid mixer, which meet the above-mentioned property profile for the manufacture of collectors for electric motors.
  • Glass fibers Has fillers.
  • the replacement of asbestos takes into account the legal asbestos ban and the avoidance of carcinogenic substances.
  • the measures and procedural details listed in the subclaims bring about numerous improvements over the general features given in the main claim. It is possible to achieve a homogeneous mixing of the individual components and reliable impregnation of fibers of the molding compound in the molding compound production and to avoid melting of the phenolic resin by a clever choice of the processing temperature.
  • the mechanical stability can be set by the ratio of the long-fiber to the short-fiber glass fractions as well as the mineral fillers and the mixtures of mineral fillers and their respective proportions of the total mass of the molding composition.
  • Suitable solid novolak resins and modified novolak resins are readily available commercially.
  • the proportion of the novolak resin component or a corresponding mixture of the phenolic resin component in the total mass of the molding composition was a minimum of 20 to a maximum of 30 percent by weight.
  • Hexamethylenetetramine is used as the crosslinker in a proportion of 0.1 to 4 percent by weight based on the total mass of the molding composition. Occasionally, epoxy-modified resins can be used for cross-linking.
  • Advantageously used release agents are stearates, in particular zinc and calcium stearate, their mixtures or chemically related stearates in a proportion of 0.3 to 3.5 percent by weight based on the total mass of the molding composition.
  • Other fatty acid salts, fatty acid levels and fatty acid esters were also beneficial.
  • Accelerators were oxides of divalent cations, in particular the alkaline earth oxides MgO, CaO, SrO, BaO with a proportion of 0.1 to 0.5 percent by weight based on the total mass of the molding composition.
  • Glass fibers were used with fiber lengths according to the tables below.
  • the glass fibers are commercially available from conventional silicate glass, in particular E-glass in various fiber lengths of, for example, 3, 4.5, 6, 12 and 30 millimeters.
  • Short glass fibers are obtained by suitable comminution, for example by grinding the glass fibers under defined, reproducible grinding conditions and sieves.
  • molding compositions with the desired property profile by means of short glass fibers, for example 0.5 millimeter in fiber length.
  • short glass fibers for example 0.5 millimeter in fiber length.
  • polyacrylonitrile fibers or mixtures of glass fibers and polyacrylonitrile fibers The proportion of glass fibers in the total mass of the molding composition was 20 to 35 percent by weight and a mass ratio of short fibers: long fibers of 4: 1 to 1: 0.
  • Chalk, leaf silicates, mica, wollastonite and aluminum hydroxide were used as fillers. It is also conceivable to use aluminum oxide, rare earth oxides and their mixtures with 20 to 55 percent by weight of the total mass of the molding composition. A mixture of 13 weight percent chalk and 20 weight percent leaf silicate fulfilled the property profile very well. A mixture of 10 percent by weight of leaf silicate and 20 percent by weight of chalk still fulfilled the property profile well. Wood flour, cellulose, textile fibers, textile fabrics and veneer chips are also conceivable as fillers for special molding compounds.
  • the molding composition can also be colored by incorporating a coloring inorganic or organic substance as a pigment, color paste or solution.
  • the coloring substance is optionally added in amounts which are usually between 0.1 to 2.5 percent by weight, based on the sum of the components of the molding composition.
  • the plasticizing of the molding compounds takes place at 60 to 80 degrees Celsius. Pressing the pre-product granules into tablets or strands before further processing in automatic production plants is no problem. Final processing is possible by further processing the molding compound at 180 degrees Celsius.
  • the turbo mixing process is carried out in a cylindrical container of a fluid mixer, in particular a heating / cooling mixer from Henschel, for example of the type FM 10 in an open design, speed 560-3800 revolutions / minute stirring power, 3 kW, 2.5 kg batch.
  • a fluid mixer in particular a heating / cooling mixer from Henschel, for example of the type FM 10 in an open design, speed 560-3800 revolutions / minute stirring power, 3 kW, 2.5 kg batch.
  • the solid phenolic resin, the crosslinking agent, the release agent, the accelerator, the glass fibers and the fillers as well as possibly the dye are weighed out and placed in the mixer.
  • the mixing material introduced is mixed by the rotating, ring-shaped or wing-like tools of the mixer, thrown against the wall as a result of the centrifugal forces and pushed up. It leaves the influence of the rotors and returns to the bottom of the container under the influence of gravity in the middle of the container.
  • the temperature of the mix is kept at 100 degrees Celsius, which is achieved by cooling the container.
  • the power consumption of the stirrer is recorded to record the change in the viscous properties of the mix.
  • the resin is sintered within the mixing time, which is usually between 2 and 15 minutes. If the suitable first threshold value of the stirrer performance is reached due to changed viscous properties of the mix, up to 5% by weight of water is added in order to impregnate the fillers and fibers, to achieve homogeneous mixing of all components and to adjust the granule size.
  • a homogeneous molding composition is obtained as a homogeneous, fine-grained granulate.
  • the molding compound is discharged into the cooling mixer and cooled after reaching a second threshold value of the stirring power, coarse particles present are broken up by rotating knives.
  • the molding compound is cooled on a cooling belt.
  • These molding compounds are very free-flowing and almost dust-free. The absence of dust is determined by sieve analysis of the molding compound.
  • the average grain diameter of the granules was 1 to 5 millimeters, depending on the mixture.
  • a grain size of 0.7 millimeters or smaller is defined as dust, which may be screened out. 0 to 5 percent by weight, usually less than 3 percent by weight, of dust, based on the molding composition, is obtained.
  • the granulate can be stored or pre-plastified for automatic production and further processed, for example in the form of tablets, into the end product.
  • HMTA hexamethylenetetramine

Landscapes

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Abstract

Es werden asbestfreie Formmassen auf der Basis von Phenol-Formaldehyd-Harzen, auch als Phenolharze bezeichnet, vorgestellt, die mit einem Turbomischverfahren und Wasserzusatz hergestellt werden. Die Formmassen bestehen aus bis zu 30 Gewichtsprozent Novolakharz, kurzfaserigen Glasfasern und langfaserigen Glasfasern mit zusammen etwa 30 Gewichtsprozent. Die Glasfasern werden vorzugsweise im Massenverhältnis Kurzfasern:Langfasern = 2:1 gemischt. Mineralische Füllstoffe der Formmasse sind vorzugsweise Kreide und Blattsilikate mit zusammen etwa 30 Gewichtsprozent. Zusätzlich sind Vernetzer, Trennmittel, Beschleuniger und gegebenenfalls Farbstoffe Bestandteile der Formmasse mit Anteilen von meist weniger als 3 Gewichtsprozent. Die Formmassen fallen als staubarme Granulate an, sie sind plastifizierbar und durch automatische Fertigung weiterzuverarbeiten. Die gewonnenen Formmassen weisen vorteilhafte Eigenschaften für die Herstellung von Kollektoren für Elektromotoren auf.

Description

Aufbereitung einer Novolak-Formmasse für Kollektoren
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft glasfaserverstärkte Phenoplaste, insbesondere für Kollektoren und Kommutatoren von Elektromotoren entsprechend der Gattung des Hauptanspruchs. In dem Buch A. Knop und L. Pilato, Penolic Resins, Springer Verlag, Berlin, 1985 sind Formmassen mit Novolaken beschrieben. Herkömmliche Formmassen, unter anderem auch Novolak-Formmassen, werden üblicherweise durch Fasern und Gewebe mechanisch stabilisiert oder verstärkt. Der Anteil an Phenolharz, insbesondere Novolak liegt üblicherweise bei 30-50 Gewichtsprozent an der Gesamtmasse der Formmasse. Man pflegt daher Phenolharz-Form¬ massen, insbesondere Novolak-Formmassen, auf beheizten Walzenstühlen oder über den Einsatz mit Extrudern aufzubereiten. Die Formmasse fällt in Fladen an, die gemahlen werden. Unvermeidbar bilden sich Staubkörnchen mit einem Anteil von bis zu 15 Gewichtsprozent der Formmasse als unerwünschte Begleitprodukte, wodurch ein Einsatz von Filtern notwendig ist, die häufig gewechselt werden.
Nachteilig bei der Aufbereitung im Fluidmischer ist, daß bei üblichen Harzanteilen eine ausreichende Faserimprägnierung unzureichend wird und eine reproduzierbare Novolak-Formmassen- aufbereitung nicht gewährleistet ist. Weitere Nachteile treten zutage bei hohen Füllstoffanteilen an der Formmasse, weil kein Granulat sondern wollige Produkte, bei geringen Füllstoffan¬ teilen, weil als Produkte Undefinierte Konglomerate entstehen.
Für die Anwendung als For masse für Kollektoren wird folgendes Eigenschaftsprofil der Phenolharz-Formmassen auf der Basis von festen Novolakharzen gefordert:
- asbestfreie Formmassen
- temperaturbeständige Formmasse bis kurzzeitig 400 Grad Celsius Einsatztemperatur
- gute Adhäsion an Metallen, insbesondere Kupfer
- keine schädlichen Einflüsse durch das Hervorrufen von Metallkorrosion
- gute Plastifizierbarkeit der Formmasse für die Weiterverarbeitung
- feinkörniges, staubfreies Granulat für die Verarbeitung.
Außerdem sind für die Herstellung der Formmassen folgende Anforderungen zu erfüllen:
- Herstellung in einem Fluidmischer
- reproduzierbare Faser- und Füllstoffimprägnierung, das heißt homogenes Produkt
- Abstimmung der mechanischen Stabilität durch Fasern- oder Gewebemasse.
Aufgabe der Erfindung ist es, asbestfreie, plastifizier- und/oder verpreßbare Formmassen auf der Basis von Phenolharzen, speziell von festen Novolakharzen, in einem Fluidmischer herzustellen, die das oben genannte Eigenschaftsprofil zur Fertigung von Kollektoren für Elektromotoren erfüllen.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäßen Formmassen gemäß der Gattung des Hauptanspruchs vermeiden die Nachteile des Standes der Technik. Das Vorurteil der Fachwelt, daß Phenoplaste aus festen Phenol-Formaldehyd-Harzen nicht mit Turbomischverfahren in Fluidmischern herzustellen sind, wird unhaltbar für Formmassen, deren Massenanteil an Novolakharz 30 Gewichtsprozent der Formmasse unterschreitet und ein besonderes Verhältnis von
Glasfasern:Füllstoffen aufweist. Durch die Herstellung feinkörnigen Formmassengranulats, das keine Staubpartikel aufweist, verringert sich der Herstellungsaufwand und Verarbeitungsaufwand durch Einsparung von Filtern und des Atemschutzes. Da kein Überkorn entsteht, entfällt der Mahlvorgang. Der Ersatz von Asbest trägt dem gesetzlichen Asbest-Verbot und der Vermeidung von carcinogenen Substanzen Rechnung.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen und Verfahrenseinzelheiten sind zahlreiche Verbesserungen gegenüber den im Hauptanspruch gegebenen allgemeinen Merkmalen erreichbar. Es ist möglich, eine homogene Durchmischung der Einzelkomponenten und zuverlässige Imprägnierung von Fasern der Formmasse bei der Formmassenherstellung zu erreichen und durch geschickte Wahl der Aufbereitungstemperatur ein Schmelzen des Phenolharzes zu vermeiden. Die mechanische Stabilität läßt sich durch das Verhältnis der langfaserigen zu den kurzfaserigen Glasfaser-Anteilen sowie der mineralischen Füllstoffe und der Mischungen aus mineralischen Füllstoffen und deren jeweiligen Anteile an der Gesamtmasse der Formmasse einstellen. Die Mischungszeiten sind außerordentlich kurz und entsprechen den Anforderungen an eine moderne, automatisierte Fertigung und ermöglichen die Produktion eines granulierten, feinkörnigen Formmassengranulats, das plastifizierbar oder verpreßbar ist und dadurch Vorprodukte, zum Beispiel Tabletten als Ausgangsbasis für die Fertigung von elektrotechnischen Endprodukten liefert. Ausführungsbeispiel
Geeignete feste Novolak-Harze sowie modifizierte Novolak-Harze sind im Handel ohne weiteres erhältlich.
Der Anteil der Novolak-Harz-Komponente, beziehungsweise eine entsprechende Mischung der Phenolharzkomponente an der Gesamtmasse der Formmasse betrug minimal 20 bis maximal 30 Gewichtsprozent.
Als Vernetzer dient Hexamethylentetramin (HMTA) in einem Anteil von 0.1 bis 4 Gewichtsprozent bezogen auf die Gesamtmasse der Formmasse. Vereinzelt können epoxidmodifizierte Harze zur Vernetzung hilfreich eingesetzt werden.
Vorteilhafte eingesetzte Trennmittel sind Stearate, insbesondere Zink- und Calciumstearat, deren Mischungen oder chemisch verwandte Stearate mit einem Anteil von 0.3 bis 3.5 Gewichtsprozent bezogen auf die Gesamtmasse der Formmasse. Andere Fettsäuresalze, Fettsäureanteile und Fettsäureester waren ebenfalls vorteilhaft.
Beschleuniger waren Oxide zweiwertiger Kationen, insbesondere die Erdalkalioxide MgO, CaO, SrO, BaO mit einem Anteil von 0.1 bis 0.5 Gewichtsprozent bezogen auf die Gesamtmasse der Formmasse.
Glasfasern wurden mit Faserlängen entsprechend den unten gegebenen Tabellen verwendet. Die Glasfasern sind aus üblichem Silikatglas, insbesondere E-Glas in verschiedenen Faserlängen von zum Beispiel 3, 4.5, 6, 12 und 30 Millimeter über den Handel erhältlich. Kurze Glasfasern erhält man durch geeignete Zerkleinerung, beispielsweise durch das Mahlen der Glasfasern bei definierten, reproduzierbaren Mahlbedingungen und Sieben. Besonders gut geeignet als Langfasern waren Glasfasern mit einer Faserlänge von 4,5 Millimetern und Kurzfasern mit einer Faserlänge von 0,2 Millimetern für Kommutatoren der Startermotoren von Anlassern für Kraftfahrzeuge. Diese Auswahl der Faserlängen erwies sich bei einem Massenverhältnis von Langfaser:Kurzfasern = 2:1 als besonders vorteilhaft für das gewünschte Eigenschaftsprofil. Es war ferner möglich, durch kurze Glasfasern von zum Beispiel 0.5 Millimeter Faserlänge Formmassen mit dem gewünschten Eigenschaftsprofil zu erhalten. Vereinzelt erwies es sich als vorteilhaft die Glasfasern durch Polyacrylnitrilfasern oder Mischungen von Glasfasern und Polyacrylnitrilfasern zu ersetzen. Der Anteil der Glasfasern an der Gesamtmasse der Formmasse lag bei 20 bis 35 Gewichtsprozent und einem Masseverhältnis von Kurzfasern:Langfasern von 4:1 bis 1:0.
Als Füllstoffe wurden Kreide, Blattsilikate, Glimmer, Wollastonit, und Aluminiu hydroxid eingesetzt. Weiterhin ist es denkbar Aluminiumoxid, Oxide der Seltenen Erden und deren Mischungen mit 20 bis 55 Gewichtsprozent der Gesamtmasse der Formmasse einzusetzen. Eine Mischung von 13 Gewichtsprozent Kreide und 20 Gewichtsprozent Blattsilikat erfüllte das Eigenschaftsprofil sehr gut. Eine Mischung von 10 Gewichtsprozent Blattsilikat und 20 Gewichtsprozent Kreide erfüllte das Eigenschaftsbild noch gut. Zusätzlich sind für spezielle Formmassen Holzmehl, Zellstoffe, Textilfasern, Textilgewebe und Furnierschnitzel als Füllstoffe denkbar.
Auch kann man gewünschtenfalls die Formmasse einfärben, indem man einen färbenden anorganischen oder organischen Stoff als Pigment, Farbpaste oder -lösung, einarbeitet. Der färbende Stoff wird gegebenenfalls in Mengen zugesetzt, die üblicherweise zwischen 0,1 bis 2,5 Gewichtsprozent, bezogen auf die Summe der Komponenten der Formmasse liegen. Die Plastifizierung der Formmassen im Plastifiziergerät erfolgt bei 60 bis 80 Grad Celsius. Ein Verpressen der Vorprodukt-Granulate in Tabletten oder Stränge vor der Weiterverarbeitung in automatischen Fertigungsanlagen ist problemlos. Durch das Weiterverarbeiten der Formmasse bei 180 Grad Celsius wird eine endgültige Formgebung möglich.
Es wäre vorstellbar, Phenol durch modifizierte Phenole wie zum Beispiel Cresole, thermoplastisch modifizierte Phenolverbindungen oder durch von Phenolen abgeleitete aromatische Verbindungen zu ersetzen oder teilweise zu ersetzen und in Verbindung mit Novolaken in Form von Mischungen einzusetzen. Es ist denkbar Wasser durch andere niedermolekulare Hydroxylgruppen tragende Verbindungen teilweise zu ersetzen. Weiterhin ist es möglich, Glasfasern mit mehr als zwei verschiedenen Faserlängen zu mischen.
In einem zylindrischen Behälter eines Fluidmischers, insbesondere eines Heiz/Kühlmischers der Firma Henschel, zum Beispiel des Typs FM 10 in offener Bauweise, Drehzahl 560-3800 Umdrehungen/Minute Rührleistung, 3 kW, 2,5 kg Charge, wird das Turbomischverfahren durchgeführt. Das feste Phenolharz, der Vernetzer, das Trennmittel, der Beschleuniger, die Glasfasern und die Füllstoffe sowie eventuell der Farbstoff werden abgewogen und im Mischer vorgelegt. Durch die rotierenden ringförmig oder flügelartig ausgebildeten Werkzeuge des Mischers wird das eingebrachte Mischgut vermischt, infolge der Zentrifugalkräfte an die Wand geschleudert und hochgedrückt. Es verläßt den Einfluß der Rotoren und kehrt unter dem Einfluß der Schwerkraft in der Behältermitte zum Behälterboden zurück. Durch die hohen Relativgeschwindigkeiten der einzelnen Mischgutteilchen tritt infolge der Reibung eine intensive Erwärmung auf. Die Temperatur des Mischgutes wird bei 100 Grad Celsius gehalten, was durch das Kühlen des Behälters erreicht wird. Der Leistungsverbrauch des Rührers wird aufgezeichnet, um die Änderung der viskosen Eigenschaften des Mischgutes zu erfassen. Das Harz wird innerhalb der Mischzeit, die meist zwischen 2 und 15 Minuten liegt, aufgesintert. Wird der geeignete erste Schwellwert der Rührerleistung infolge geänderter viskoser Eigenschaften des Mischgutes erreicht, setzt man bis zu 5 Gewichtsprozent Wasser zu, um die Füllstoffe und Fasern zu imprägnieren, eine homogene Vermischung aller Komponenten zu erreichen und um die Korngröße des Granulats einzustellen. Nach weiterem Rühren von 1 bis 5 Minuten, wird eine homogene Formmasse als ein homogenes, feinkörnig aufgebautes Granulat erhalten. Dieses weist im Gegensatz zu gemahlenen Formmassen gemäß dem Stand der Technik nur wenig Staubpartikel auf. Die Formmasse wird nach Erreichen eines zweiten Schwellwertes der Rührleistung in den Kühlmischer abgelassen und abgekühlt, vorhandene Grobpartikel durch umlaufende Messer zerkleinert. Die Kühlung der Formmasse erfolgt bei einer Alternative des Verfahrens auf einem Kühlband. Diese Formmassen sind sehr gut rieselfähig und nahezu staubfrei. Die Staubfreiheit wird durch eine Siebanalyse der Formmasse bestimmt. Der durchschnittliche Korndurchmesser der Granulate lag bei 1 bis 5 Millimeter, je nach Mischung. Eine Korngröße von 0.7 Millimeter oder kleiner definiert man als Staub, der gegebenenfalls ausgesiebt wird. Man erhält 0 bis 5 Gewichtsprozent, meist weniger als 3 Gewichtsprozent Staub bezogen auf die Formmassenmasse. Das Granulat kann gelagert oder für die automatische Fertigung vorplastifiziert und zum Beispiel in Form von Tabletten zum Endprodukt weiterverarbeitet werden.
Sechs Beispiele zur Materialauswahl von Novolak-Formmassen mit den
Vorteilen der Erfindung sind in der Tabelle 1 und 2 aufgelistet und geben einen Eindruck einer Auswahl möglicher Mischungsverhältnisse der Formmassen. Die Zahlenangaben beziehen sich auf
100 Gewichtsprozent Formmasse. Variierbar sind in den Tabellen besonders vorteilhaft die Anteile an Glasfasern, Füllstoffen und
Farbstoffen. Tabelle 1
Beispiele
Komponente 1 2 3
Novolak Novolak Novolak
Phenolharz 25 20 26
Vernetzer HMTA HMTA HMTA
Trennmittel Calciumstearat Calciumstearat Zinkstearat 2,5 1 3
Beschleuniger CaO MgO CaO
0,5 0,1 0,5 kurze Glasfasern E-Glas E-Glas E-Glas 20 20 24 lange Glasfasern E-Glas E-Glas E-Glas 10 10 6
Füllstoff Kreide Kreide Kreide 34 24 19,5 Blattsilikat Blattsilikat
19,4 12
Farbstoff Ruß Ruß Ruß
2 2,5 2
Wasser 3 1 3
Gesamt 100 100 100
HMTA = Hexamethylentetramin Tabelle 2
Beispiele
Komponente 4 5 6
Novolak Novolak Novolak
Phenolharz 23 23 23
Vernetzer HMTA HMTA HMTA
Trennmittel Zinkstearat Zinkstearat Zinkstearat 1,8 3 4
Beschleuniger MgO MgO MgO
0,2 0,5 0,1 kurze Glasfasern E-Glas E-Glas E-Glas 30 20 20 lange Glasfasern E-Glas E-Glas E-Glas 10 10
Füllstoff Kreide Kreide Kreide 11 17,5 20,9
Blattsilikat Al-Hydroxid Blattsilikat 25 20 15
Farbstoff 1 - -
Wasser 5 3 4
Gesamt 100 100 100
HMTA = Hexamethylentetramin

Claims

Ansprüche
1. Formmasse mit
(a) Phenolharz oder Mischungen aus Phenolharzen
(b) Glasfasern und
(c) Füllstoffen dadurch gekennzeichnet, daß 10 bis 30 Gewichtsprozent Phenolharzanteile bezogen auf 100 Gewichtsprozent Formmasse zugemischt sind.
2. Formmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Phenolharz Novolakharz oder eine Mischung aus Novolakharz mit modifizierten Phenolharzen ist.
3. Formmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gemischte Massenverhältnis von kurzfaserigen Glasf sern:langfaserigen Glasfasern von 1:0 bis 4:1 ist.
4. Formmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserlänge der Glasfasern 0,01 bis 30 Millimeter ist.
5. Formmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfaserlänge der Langfasern 1 bis 10 Millimeter ist, vorzugsweise 4,5 Millimeter ist, die Glasfaserlänge der Kurzfasern 0,1 bis 1 Millimeter ist, vorzugsweise 0,2 Millimeter ist, und das Mischungsverhältnis von Langfasern:Kurzfasern 1:2 ist.
6. Formmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstoffe asbestfreie mineralische Füllstoffe, insbesondere Silicate, Gesteinsmehl und Kreide oder Mischungen dieser Stoffe sind.
7. Formmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstoffe zusätzlich Holzmehl, Zellstoff, Textilfasern, Textilgewebe, Furnierschnitzel enthalten.
8. Formmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mineralischen Füllstoffe 1 bis 70 Gewichtsprozent der Formmasse sind.
9. Formmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Herstellung von Kollektoren von Elektromotoren und Generatoren verwendet wird.
10. Verfahren zur Aufbereitung einer Formmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die dosierten Bestandteile der Formmasse in einem Heizmischer ohne Mahlvorgang innig gemischt werden.
11. Verfahren zur Aufbereitung einer Formmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischung der Formmasse beim Aufsintern des Harzes 0.1 bis 10 Gewichtsprozent Wasser bezogen auf 100 Gewichtsprozent Formmasse, zugesetzt werden.
12. Verfahren zur Aufbereitung einer Formmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung der Formmasse beim Mischen gekühlt wird oder nach dem Mischvorgang in einen Kühlmischer oder auf ein Kühlband überführt wird.
13. Verfahren zur Aufbereitung einer Formmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die
Aufbereitungstemperatur der Formmasse unterhalb der Schmelztemperatur des Phenolharzes liegt und eine vollständige Faser- und Füllstoffimprägnierung ohne Schmelzen des Harzes erreicht wird.
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