Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus heisshärten¬ den Kunststoffen durch Niederdruckgiessen in einer räumlich begrenzten, vor dem Giessen durch Begasung isolierenden Umgebung und eine Einrichtung zur Durch¬ führung des Verfahrens.

Die Herstellung von mit Epoxiharzen isolierten elektrischen Anlageteilen, wie bei¬ spielsweise Messwandler, stellt hohe Anforderungen an ein Giessverfahren, sowohl in technischer als auch in wirtschaftlicher Hinsicht.

Der verwendete duroplastische Werkstoff wird dabei über eine längere Zeitdauer in verschiedenen Verfahrensschritten von einem flüssigen in einen festen Zustand umgewandelt.

Der aus Harzen und Härtern sowie allfälligen Füllstoffen gebildete Werkstoff rea¬ giert auf Wärme und beginnt in einer erwärmten Form von aussen nach innen aus¬ zuhärten.

Nach dem Einspritzen der mehr oder weniger flüssigen Epoxiharzmasse beginnt schon bald die Aushärtung durch die heissen Wände der Form. Es entsteht durch diese Wärmeübertragung eine harte Aussenschicht oder Aus¬ senhaut, die es nach einer gewissen Zeit erlaubt, das Werkstück vor der vollständi¬ gen Erstarrung zu entformen bzw. der Form zu entnehmen, da letztere einen hohen Kostenanteil bei der Herstellung derartiger Teile bildet und eine längere Aύshärte- zeit für die Werkstücke unumgänglich ist.

Zur Erzielung eines hohen Isolationswertes ist es entscheidend, dass in der frühen Gelierphase eine Vernetzung der Moleküle im Harzgemisch entstehen kann.

Von Bedeutung ist dabei, dass ein Giessvorgang und die erste Gelierzeit bis zur Entformung des Werkstückes in einer optimierten Umgebung stattfinden können. Hierzu wird u.a. Schwefelhexafluorid (SF ₆ ) verwendet. Schwefelhexafluorid SF ₆ eignet sich als Isolierstoff besonders und ist in ausreichenden Megen vorhanden. Fluor (F) könnte auch durch ein anderes Halogen (z.B. Chlor, Brom, oder Jod aus der VII. Gruppe des Periodensystems substituiert werden). Diese Stoffe( SXg) gehören allgemein zu den künstlich hergestellten anorganischen Isolierstoffen.

Schwefelhexafluorid -SF ₆ - wird in einer Reaktion zwischen geschmolzenem Schwe¬ fel und gasförmigem Fluor bei etwa 300°C hergestellt. Es weist einen hohen Rein¬ heitsgrad auf, da es mehrere Reinigungsstufen durchläuft. Schefelhexafluorid wird schliesslich komprimiert und dabei verflüssigt sowie bei einem Druck von etwa 70 bar in Stahlflaschen versandt.

Schon bei relativ niedrigen Drücken geht das Schwefelhexafluorid von der gasförmi¬ gen in die flüssige Phase über und ist deshalb bei der Verarbeitung einer plasti¬ schen Masse -wie vorliegend- beschränkt anwendbar. Gemäss Dampfdruckkurve von Schwefelhexafluorid ändert sich dessen Aggregats-

zustand von gasförmig zu flüssig bei etwa 20°C und einem Druck von über 20 bar.

Daneben ist Schwefelhexafluorid färb- sowie geruchlos und etwa fünfmal schwerer als Luft.

Seine Verwendung führt jedoch zu erheblich höheren Kosten als die Erzeugung eines die Form umgebenden Vakuums.

Dennoch zeigt die Erfahrung, dass Giessvorgänge dieser Art in einer Umgebung von neutralisierenden Gasen spannungsfreiere Werkstücke mit homogenerem Ge¬ füge ergeben, als dies in einer evakuierten Kammer möglich ist. Deshalb ist beim Vergiessen von Harzgemischen, insbesondere für hochwertige Teile, die Verwendung von gasförmigen Halogenverbindungen vorzuziehen.

Die hohen Kosten des Gases machen sich insbesondere durch dessen Verlust beim Entformen eines Werkstückes durch das Oeffnen der begasten Kammer bemerkbar, indem das Gas ausströmt und dabei zusätzlich die Umgebung belastet.

Aufgabe der Erfindung ist es, beim Vergiessen von Harzen für anspruchsvolle Werkstücke in einer mit neutralisierenden Gasen angereicherten Umgebung die entstehenden Betriebskosten durch eine wirtschaftliche Vorgehensweise bzw. durch eine wirtschaftlicherer Verwendung, die Kosten der zu einer neutralisierenden Um¬ gebung führenden Gase zu senken.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das isolierende Gas wenigstens nittelbar durch Zufuhr eines gasförmigen Mediums an die Umgebung aus dieser in einen Auffangraum zur Weiterverwendung verdrängt oder abgesaugt wird.

Die Verdrängung oder Entnahme des isolierenden Gases kann durch Zufuhr eines

komprimierten gasförmigen Mediums oder durch Absaugen des isolierenden Gases erfolgen, so dass zur Formentnahme resp. anschliessender Formöffnung nachträg¬ lich Luft von ausserhalb an die begrenzte Umgebung nachströmen kann.

Die Entstehung eines Vakuums durch die Entnahme des isolierenden Gases ohne Luftnachführung in die begrenzte Umgebung hätte einerseits wohl einen höheren Energieaufwand zur Folge, würde andererseits aber den aufkommenden Misch¬ effekt des zugeführten gasförmigen Mediums mit dem isolierenden Gas ausschlies- sen, sodass nach dem Absaugen des isolierenden Gases zur Entnahme der Form¬ teile aus der begrenzten Umgebung mittelbar anschliessend an den Giessvorgang das gasförmige Medium von aussen in die begrenzte Umgebung nachgeführt wer¬ den muss.

Vorteilhaft ist das zur Verdrängung des isolierenden Gases zugeführte oder nach dessen Entnahme durch Absaugen nachgeführte gasförmige Medium beispiels¬ weise - nicht zuletzt aus Kostengründen - durch atmosphärische Luft gebildet.

Alternativ könnte die begrenzte Umgebung bzw. das isolierende Gas nach dem Giessen einem den Aggregatszustand des Gases ändernden Druck ausgesetzt werden, so dass das isolierende Gas in flüssiger Form transportiert werden kann.

Der zur Verflüssigung des isolierenden Gases aufgewendete Druck könnte vorzugs¬ weise als auf die vergossene Masse einwirkender Nachdruck verwendet werden.

Zweckmässig und im Sinne einer wirtschaftlichen Formgebung resp. Herstellung der Formteile wird das verdrängte resp. abgesaugte isolierende Gas für einen folgen¬ den Giessvorgang verwendet bzw. in die begrenzte Umgebung für einen nachfol-

genden Giessvorgang zurückgeführt.

Die für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens eingesetzte Einrich¬ tung besteht vorteilhaft aus einem an eine Zufuhrleitung für das Harzgemisch an¬ geschlossenen Formhohlraum, der von einer durch Begasung isolierenden, mehr¬ teiligen Kammer umgeben ist, wobei diese Kammer eine Eintrittsöffnung und eine Austrittsöffnung für das isolierende Gas aufweist, und die sich durch eine mit einem Auffangbehälter für das isolierende Gas verbundenen Gasleitung und einer Förder¬ leitung für der Kammer zuführbare Luft oder ein anderes gasförmiges Medium aus¬ zeichnet, so, dass das isolierende Gas nach einem Giessvorgang für einen weiteren Verformungsvorgang oder einen anderen Zweck verwendet resp. wiedergewonnen werden kann.

Diese erfindungsgemässe Anordnungsweise zeigt sich als besonders günstig bei der Weiterverwendung des isolierenden Gases für einen weiteren Giessvorgang, wenn die Förderleitung für das zugeführte gasförmige Medium oberhalb der mit dem Auffangbehälter verbundenen, an der Unterseite der Kammer vorgesehenen Aus¬ trittsöffnung einer Gasleitung für das isolierende Gas angeschlossen ist, sodass letzteres aufgrund des höheren Mol-Gewichtes von oben aus der Kammer verdrängt werden kann.

Zum Ausgleich von Verlusten an der Menge des isolierenden Gases ist es zweck¬ mässig, wenn die Gasleitung mit einem ein isolierendes Gas aufweisenden Gas¬ speicher ansperrbar verbunden ist.

Vorzugsweise ist bei einer, eine Pumpe zur Gasentnahme aufweisenden Gaslei¬ tung, ein die Pumpe ausschliessender, als Bypass ausgebildeter Förderabschnitt mit einem Absperrventil vorgesehen.

Vorteilhaft ist der Förderabschnitt unter Umgehung der Pumpe als Rückführung für das aus dem Auffangbehälter in die Kammer strömende Gas vorgesehen.

Zur Abscheidung des gasförmigen Mediums von dem isolierenden Gas ist der Auf¬ fangbehälter durch einen Luft-/Sauerstoffsensor ausgebildet.

Anschliessend ist die Funktions- und Anordnungsweise der in der einzigen Figur dargestellten Einrichtung beschrieben.

Diese besteht aus zwei begasbaren Kammern 1 , 2, in denen jeweils eine Giessform 3, 4 angeordnet ist, die durch eine Zufuhrleitung 5 an eine Harzgemischquelle (nicht gezeigt) angeschlossen ist. In der Zufuhrleitung 5 ist ein Ventil 6 vorgesehen, mit dem die Verbindung zwischen der Giessform 3, 4 und der Harzgemischquelle unter¬ brochen werden kann.

Weiterhin weisen die die begasbare Umgebung bildenden Kammern 1 , 2 ein Luft- zufuhrventil 7 sowie einen Drucksensor 8 auf.

Mittels Ventil 9 kann ein Druckausgleich zwischen der Kammer 1 , 2 und der At¬ mosphäre geschaffen werden.

Selbstverständlich ist auch eine Kammeröffnung durch eine Mehrteiligkeit der Kam¬ mer 1 , 2 vorgesehen, durch die eine Form in die Kammer 1 , 2 versetzt und wieder entnommen werden kann. Sobald die Vorbereitungsarbeiten zum Niederdruckgies¬ sen durchgeführt sind und die Form sich in der Kammer 1 , 2 befindet, wird über Leitung 10, die nach aussen dichte Kammer 1 , 2 und der Formhohlraum mit dem eingelegten Teil evakuiert.

Anschliessend wird der Kammer 1 , 2 das isolierende Gas, bspw. Schwefelhexafluo¬ rid -SF ₆ genannt-, unter einem Druck von unter 1000 mbar zugeführt, damit eine Blasenbildung im Giessteil durch den Umgebungsdruck vermieden werden kann.

Beim anschliessenden Giessvorgang wird das Schwefelhexafluorid durch das inji¬ zierte Harzgemisch von der Giessform in die Kammer 1 , 2 zurückgedrängt und sinkt dort aufgrund des mehrfach höheren Gewichtes als Luft in einen unterhalb der Giessform 3, 4 mit 11 bezeichneten Auffangraum der Kammer 1 , 2 ab.

Durch Zufuhr von Luft oder einem anderen gasförmigen Medium höheren Druckes als in der Kammer 1 , 2 herrschend, wird nun vor dem Entformen der sich zusehends erhärtenden Masse das isolierende Gas - über eine Entleerungsleitung 12 - der Kammer 1 , 2 entzogen resp. aus dieser abgeführt.

Dies geschieht beispielsweise durch einen höheren Druck in der Kammer 1 , 2 als in der Entleerungsleitung 12 bzw. als in dem an diese anschliessenden Auffangbehäl¬ ter 13. Ein Sperrventil 14 sorgt für die Trennung der Kammer 1 , 2 vom Auffangbe¬ hälter 13 während dem Giessvorgang.

Durch eine Pumpe 15 in der Entleerungsleitung 12 kann die Gasentnahme aus der Kammer 1 , 2 beschleunigt werden.

Es wäre auch möglich, das isolierende Gas in der Kammer 1 , 2 unter Druck zu set¬ zen, derart, dass es sich verflüssigt, so dass es in diesem Zustand in den Auffang¬ behälter 13 abgeführt werden kann.

Zur Entnahme der Giessform 3, 4 aus der Kammer 1 , 2 wird das Sperrventil 14 ge¬ schlossen und Ventil 9 zum Druckausgleich in der Kammer 1 , 2 geöffnet. Die Giess¬ form 3, 4 wird sodann zur Forsetzung des Härteprozesses im Formhohlraum einem wärmenden Ofen übergeben.

Das zuvor mittels Vakuumpumpe 15 abgesaugte isolierende Gas resp. das Schwe¬ felhexafluorid wird in dem Auffangbehälter 13 bis zu seinem nächsten Einsatz unter Verschluss gehalten.

Allfälliges Luftvorkommen und das isolierende Gas bilden im Auffangbehälter 13 getrennte Bereiche, wobei die Luft über dem schwereren Gas schwebt.

Diese Luft kann aber eine den Auffangbehälter 13 im oberen Bereich verbindende Entnahmeleitung 16 mittels Vakuumpumpe entfernt werden. Ein Entlüftungsventil 17 in der Entnahmeleitung 16 sichert den Auffangbehälter 13 gegen nachströmende Luft aus der Umgebung oder gegen ausströmendes Gas aus dem Auffangbehälter 13.

Die Trennebene zwischen Luft und Schwefelhexafluorid resp. isolierendem Gas wird durch eine Luft-/Sauerstoffsensor im Auffangbehälter 13 festgestellt bzw. wahrge¬ nommen, womit der Luftanteil im Auffangbehälter 13 auf ein Minimum reduziert wer¬ den kann.

Die erstmals aus einem Gasspeicher 18 mit isolierendem Gas über die Zufuhrlei¬ tung 22 versorgte Kammer 1 , 2 bleibt für weitere Giessvorgänge mit dem Gasspei¬ cher 18 verbunden.

Zwischen der Kammer 1 , 2 und dem Auffangbehälter 13 kann ein Gasaustausch stattfinden, d.h., das Schwefelhexafluorid strömt nun über Leitung 12, den Leitungs¬ abschnitt 20 der Pumpe 15 umgehend, über Bypass 21 bei geöffnetem Sperrventil 14 in die Kammer 1 , 2 zurück.

Hierzu ist das Gaszufuhrventil 19 selbstverständlich geschlossen, könnte jedoch für eine Nachführung von Gas aus dem Speicher 18 kurzzeitig geöffnet werden. Eine Evakuierung des Systems könnte über eine weitere Vakuumpumpe 23 vor¬ genommen werden, deren Anschlussleitung 24 an die Gasleitung 12 über ein Ent¬ leerungsventil 25 führt.

Eine Notbelüftung des Systems könnte über ein mit der Gasleitung 12 verbundenes Notventil 26 durchgeführt werden.