Rückblick GEFTA Jahrestagung 1999

Duroplaste werden im Preß- und Spritzgießprozeß durch Einbringen der Formmasse in das heiße Werkzeug verarbeitet. In kurzer Folge durchlaufen die Formmassen den Prozeß der Erweichung und der Vernetzungsreaktion. Zur Entwicklung einer Online-Prozeßkontrolle mit Hilfe von Sensoren im Werkzeug ist es erforderlich, die im Verarbeitungsprozeß ablaufenden Reaktionen sehr detailliert zu verfolgen. Dazu wurden verschiedene thermoanalytische Verfahren wie die DDK, TG-MS, TMA, DTMA , Thermolumineszenz (TL) und die dielektrische Analyse eingesetzt.

Exemplarisch werden hier Untersuchungsergebnisse an kommerziellen Phenolharzformmassen PF 31 und PF 51 mit der TG-MS-Kopplung vorgestellt. Als Hauptbestandteile werden in der Literatur 40 % Novolakharz, 6 % Hexamethylentetramin als Härter und ca. 50 % Holzmehl (PF31) bzw. Zellulose (PF 51) als Füllstoff angegeben. Für die Prozeßkontrolle ist die Erfassung des Zeitpunktes des Abschlusses der Vernetzungsreaktion von wesentlicher Bedeutung. Die Untersuchungen wurden an Original-Formmassen und nach unterschiedlichen Standzeiten und Temperaturen im Preßwerkzeug durchgeführt. Die TG-MS-Unter-suchungen an der Originalformmasse zeigen im Temperaturbereich bis  230 °C drei charakteristische Bereiche. Um 80 °C tritt ein Massenverlust auf, der im Zusammenhang mit dem in der Formmasse enthaltenen Wasser steht. Oberhalb von 120 °C setzt die Vernetzungsreaktion (Polykondensation) ein, die durch die  im Massenspektrometer nachgewiesenen Bruchstücke mit den Massenzahlen m/e =  15, 17, 41,  43 und 94 charakterisiert wird. Eine zweite  Reaktion (Nachvernetzung) deutet sich in der TG-MS Kurve um 210 °C an. Oberhalb von 230 °C beginnt die thermische Degradation der Formmasse mit dem Abbau des Füllmaterials (siehe Abb.). Die Höhe des Peaks für die Ionenströme der Bruchstücke m/e = 17 (NH₃), 41 (C₃H₅) und 94 (C₆H₅OH)  in Abhängigkeit von der Standzeit charakterisiert gut den Aushärtungsgrad der Formmasse. Aufgrund der nachgewiesenen Bruchstücke wird ein Modell für den Aushärtungsprozeß entwickelt.  Die Ergebnisse  der TG-MS-Untersuchungen werden mit  Thermolumineszenzmessungen verglichen.

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