-
-
Verfahren zum Verpressen von Prepregs in einer Etagen-
-
presse mit einer Rutschsicherung Die Erfindung bezieht sich auf ein
Verfahren zum Verpressen von zu Paketen geschichteten mit hrtbaren Harzen imprägnierten
Faserbahnen (Prepregs) unter Anwendung von Druck und Wärme in einer Etagenpresse
mit zueinander bewegbaren heiz - und kühlbaren Pressplatten, bei dem ein Stapel
aus ein oder mehreren durch Presseinlegebleche voneinander getrennten Paketen oben
und unten mittels je eines Deckbleches, das etwas größer als die Presseinlegebleche
ausgebildet ist, bedeckt ist und der Stapel zwischen zwei Pressplatten eingelegt
und gegen Verrutschen mechanisch gesichert wird. Die Erfindung beschreibt ferner
eine Vorrichtung zur Sicherung des Stapels gegen Verrutschen.
-
Für die Herstellung von Laminaten für gedruckte Schaltungen werden
Faserbahnen aus Glasfasern oder Cellulosepapier oder Polyesterfasern oder Gemische
hiervon mit einem wärmehärtenden Harz, zum Beispiel Phenolharz, Epoxidharz, Polyesterharz,
Polyimidharz imprägniert und in die B-Stufe des Harzes vorgehärtet. Diese als Prepregs
bezeichneten Faserbahnen werden dann zu Platten ge-
schnitten und
zu Laminaten gewünschter Qualitäten und Dicke aufgeschichtet, gegebenenfalls noch
mit Kupferfolien ein oder beidseitig abgedeckt und dann in Etagenpressen unter Anwendung
von Druck und Wärme zu den Laminaten verpresst. Hierbei werden sehr hohe Anforderungen
an die Toleranzen in den Abmessungen der hergestellten Laminate gestellt, sodaß
die geschichteten Prepreg.paket#- und Stapel sehr exakt positioniert sein müssen,
damit keine Lagefehler auftreten. Des weiteren besteht die Gefahr, daß während des
Verpressens in der Etagenpresse die Prepregs sich seitlich verschieben, das heißt
verrutschen, wenn ein zu starker Harzfluß während des Pressens in der Wärme auftritt,
Aus der DE- AS 24 44 698 ist es nun bereits bekannt, einen in eine Etage einer Etagenpresse
eingelegten Stapel von aufgeschichteten Prepregs durch mechanisches Verstiften mit
den Pressplatten der Etage gegen Verrutschen zu sichern. Dies ist jedoch eine sehr
aufwendige Methode, da jeweils in der Etagenpresse gearbeitet werden muß, und dies
bei automatischen Beschickungs einrichtungen schwierig durchzuführen ist.
-
Nach der DE-OS 30 26 738 hingegen wird vorgeschlagen um Laminate mit
engen Toleranzen herzustellen, in den aufgeschichteten Stapel von Prepregs, die
in eine Etage einer Presse eingelegt werden sollen ,kompressible mit gewölbtem Querschnitt
ausgebildete Einlagen einzulegen.
-
it diesem relativ aufwendige speziell ausgebildeten Einlagen, die
zwischen die einzelnen Prepregspakete eingelegt werden, ist jedoch eine seitliche
Rutschsicherung der Prepregs nicht gegeben. Im Gegenteil besteht die Gefahr, bei
nicht ausreichender Komprimierung, daß die Prepregs beziehungsweise Stahlbleche
noch eher zum Verrutschen bei hohem Harzfluß während des Verpressens neigen.
-
ach dem deutschen Gebrauchsmuster 83 07 901 hingegen wird vorgeschlagen,
die Prepregs in einem Rahmen aufzuschichten der gleichzeitig als Uakuumrahmen zur
Verhinderung der Bildung von Blasen und Hohlräumen beim Pressvorgang ausgebildet
ist, um auch den Prepregs eventuelle Restfeuchte zu entziehen. Diese Rahmen haben
jedoch den Nachteil, daß sie durch während des Verpressens austretendes Harz aus
den Prepregs sehr schnell verkleben und verschmutzen und immer wieder mit erheblichem
Aufwand gereinigt werden müssen. Stark verharzte Rahmen erschweren auch das einwandfreie
Entleere der Rahmen nach dem Pressvorgang.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach zu handhabende
Sicherung gegen Verrutschen der Prepregs während des Verpressens in einer Etagenpresse
zu schaffen, die weder den Pressvorgang noch das Beladen und Entladen der Presse
nachteilig beeinflußt.
-
Erfindungsgenß wird die gestellte Aufgabe in der Weise gelöst, daß
mindestens zwei kompressibel ausgebildete Formkörper an zwei einander gegenüberliegenden
Seiten in den von den über einen Stapel vorstehenden Deckblechen gebildeten Zwischenraum
unter Komprimierung ein gesetzt werden, danach beim Einlegen des Stapels zwischen
die Pressplatten die Formkörper weiter komprimitiert werden und dann die Formkörper
während des Verpressens der Prepregs entsprechend der Dickenverringerung des Stapels
noch weiter komprimiert werden.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht, die Prepreg pakete und
einen hieraus für eine Etage einer Etagenpresse bestimmten Stapel in der exakt aufgeschichteten
Form mechanisch zu fixieren und des weiteren diese Lag sicherung auch während des
Verpressens der Prepregs un ter Anwendung von Wärme, wobei das Harz zum Schmelzen
kommt und die Gefahr des Verrutschens sich erhöht, auf recht zu erhalten. Besonders
vorteilhaft läßt sich
das erfindungsgemäße Verfahren bei hochbeharzten
Prepregs, insbesondere Epoxidharz imprägnierten Faserbahnen auf Basis von Glasfasern
anwenden, da diese erhöht zum Verrutschen neigen. Da das Harz während des Verpressens
in der Etagenpresse zu schmelzen und zu fließen anfängt, wird auch die Dicke des
Stapels verringert und dieser Dickenverringerung wird durch eine entsprechende Kompressibilität
der Formkörper,die der Lagesicherung und Rutschsicherung dienen, Rechnung getragen,
damit Sie diesen Dickenunterschied auffangen können.
-
Des weiteren ist in vorteilhafter Weiterbildung vorgesehen, daß die
Formkörper insbesondere magnetisch örtlich auf dem Deckblech fixiert werden. Diese
zusätzliche mechanische Sicherung der Formkörper auf dem Deckblech verhindert auch
das Wegschieben der Formkörper und des weiteren dient sie der Fixierung des aufgeschichteten
Stapels während des Belade- und Transportvorganges in die Presse.
-
Eine bevorzugte Anordnung der Formkörper sieht eine paarweise Anordnung
über Eck des Stapels vor, die zumindestens über eine Diagonale, das heißt an zwei
einander gegenüberliegenden Ecken ,vorgenommen werden sollte.
-
Durch die erfindungsgemäß nur an einigen wenigen Stellen außen an
dem zu verpressenden Stapel vorzusehenden Formkörpern wird auch der Harzfluß, das
heißt daß A usfließen des geschmolzenen Harzes aus den Prepregs seitlich nicht behindert.
Da die Deckbleche eben, das heißt ohne fest aufgesetzten Rahmen ausgebildet sind,
können diese dann auch in einfacher Weise gereinigt werden. Wenn die Formkörper
zudem aus einem das Harz abweisenden material oder mit einer entsprechenden Oberflächenbeschichtung
ausgebildet sind, wird auch ein Verschmutzen der Formkörper verhindert, sodaß diese
kontinuierlich wieder in den Verfahrensablauf eingesetzt und benutzt werden können.
-
Es ist zweckmäßig, für verschiedene Presshöhen des Stapels mit entsprechend
angepaßter Höhe ausgebildete Formkörper vorzusehen, um ein möglichst exaktes Verpressen
zu erzielen. Hingegen können erfindungsgemäße Formkörper für beliebige Tafelgrößen,
die zu verpressen sind, eingesetzt werden.
-
Die magnetische Fixierung der Formkörper auf den Deckblechen ermöglicht
die einfache Montage und Cemontage, ohne das geschraubt oder in anderer Weise Krcifte
aufgebracht werden müssen oder eine Beschädigung, wie das beispielsweise beim Einschlagen
von eilen auftreten kann, besteht.
-
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders geeignete
kompressible Formkörper weisen im nicht komprimierten Zustand eine etwas größere
Höhe als der Höhe des auszufüllenden Zwischenraumes entspricht, auf. Hierbei kann
die Höhe des Formkörpers im nichtkomprimierten Zustand etwa bis zu 20% größer sein.
Es werden hierbei mittel elastische Formkörper bevorzugt, di sich auf maximal etwa
die Hälfte ihrer Körperhöhe komprimieren lassen. Bevorzugt werden Formkörper, die
sich nur auf etwa ein Drittel ihrer Höhe komprimieren lassen.
-
Die Formkörper können vollständig aus einem elastischen komprimierbaren
Material hergestellt sein, beispielsweise auf Basis natürlichen oder synthetischen
Kautschuks, der jedoch für den vorgesehenen EinsatzzwecI< in den Etagenpressen
wärmeformbeständig sein sollte, bei spielsweise Silikonkautschuk. Es ist auch möglich,
den Formkörper durch geeignete Ausbildung mit Hohlräumen oder dergleichen in der
gewünschten Weise kompressibel zu gestalten. Für das erfindungsgemaße Verfahren
können jedoch auch Formkörper eingesetzt werden, die unter Verwendung von Federn
nachgiebig ausgebildet sind, beispielsweise Schraubenfedern oder aber in Verbindung
mit einer teleskopartigen zweiteiligen Ausbildung des Formkörpers aus Metall und/oder
Kunstoff.
-
Eine vorteilhafte Ausbildung der erfindungsgemäßen Formkörper stellt
das paarweise Verbinden der Formkörper zu einer Hantel dar. Diese Hanteln können
dann vorteilhaft über Eck an den Stapeln angesetzt werden. Jede Hantel bei derdie
Formkörper mittels eines biegsamen Verbindungsgliedes miteinander verbunden sein
können, weist dann zumindest einen Haltemagneten auf, mit dem die Hantel örtlich
fixiert auf dem Deckblech festgesetzt wird. Hierbei werden leine Permanentmagnete
entweder an der Auflagefläche der Formkörper auf dem Deckblech angebracht oder beispielsweise
an den Verbindungsglieder der zu Hanteln verbundene Formkörper.
-
Die an den Stapel anliegende Seite oder Fläche des Formkörpers sollte
so gestaltet sein, daß sie kantengerade anliegt und dieses kantengerade Anliegen
auch während des Verpressens erhalten bleibt.
-
Die Erfindung wird in der Zeichnung an den Ausführungsbeispielen beispielhaft
erläutert. Es zeigen Figur 1 das Schema einer Etagenpresse Figur 2 schematisch den
Aufbau eines Etagen-Pressstapels im Querschnitt Figur 3 schematisch die Ansicht
eines Stapels mit Formkörpern als Rutschsicherung und Figur 4 bis 8 schematische
Skizzen von verschieden ausgebildeten Formkörpern als Rutschsicherung In der Figur
1 ist schematisch eine Etagenpresse zum Herstellen von Laminaten durch Verpressen
geschichteter Prepregs dargestellt. Die Etagenpresse weist das Rahmengebil 1 auf,
die Etagenpressplatten 2 , wobei jeweils zwischen zwei Pressplatten eine Etage 12
gebildet wird.
-
Die dargestellte Etagenpresse hat zehn Etagen. Des Weiteren sind die
Pressplatten 2 mit Rohren 3 für Heiz-und Kühlmittel sowie Schläuchen 4 für Heiz-
und Kühlmittel verbunden. Mit 5 ist der Arbeitszylinder bezeichnet,
die
dargestellte Etagenpresse arbeitet hydraulich als Unterdruck - oder auch als Dberdruckpresse.
Die Pressplatten sind heiz- und kühlbar, beheizt wird meist mit Dampf oder Wasser,
gekühlt mit Wasser. Die einzelnen Etagen werden dann mit den vorgeschichteten Stapeln
von Prepregs beschickt, danach wird die Presse zugefahren, un nach Verpressen unter
Druck, einschließlich des Abkühlens, die Presse wieder aufgefahren und die Etagen
entladen und dann wiederum neu beladen.
-
Der Aufbau eines Stapels ist in Figur 2 im Querschnitt dargestellt.
Die Aufschichtung des Stapels erfolgt in der Weise, daß auf ein unteres Deckblech
6, das auch als Zugblech bezeichnet werden kann, zuerst eine Polsterlage 8, beispielsweise
aus Papierbahnen, aufgelegt wird, hierauf ein vorgeschichtetes Paket 10 aus Prepregs,
beispiels weise acht gleich Prepregs, dann als Trennlage ein Presseinlegeblech 9
aus poliertem Stahl, hierauf wiederum ein vorgeschichtetes Paket aus Prepregs 10,
wiederum ein Presseinlegeblech 9, und so fort, wobei ein Stapel bis zu zehn Prepregpakete
enthalten kann. Auf das letzte Prepregpaket 10 wird wieder eine Polsterlage 8, und
abschließend das Deckblech 7 gelegt. Das obere Deckblech 7 und das untere Deckblech
6 sind etwas größer dimensionier jund stehen als die Prepregpakete ringsumlaufend
mit einem Rand von mindestens fünf bis etwa 10 Zentimeter über. Dieser so gebildete
Stapel wird dann in eine Etage 12 zwischen zwei Pressplatten 2 der Etagenpresse
eingefahren. Die Prepregpakete können auch noch oben und/oder unten eine Kupferfolienauflage
aufweisen.
-
Der Stapel einer Etage ist gegen Verrutschen und Verschieben durch
Formkörper 11, die in den von den überstehenden Rändern der Deckbleche 6, 7 gebildeten
Zwischenraum unter leichter Komprimierung eingesetzt sind, gesichert. Die Formkörper
11 liegen direkt an den Seitenkanten der Presseinlegebleche 9 an. Auf diese Weise
find t
eine Lagesicherung und exakte Positionierung der Presseinlegebleche
und damit des gesamten beschichteten Stapels statt.
-
In der Figur 3 ist der Stapel in Ansicht perspektivisc mit einer beispielhaften
Ausführung der Formkörper, die als Hanteln ausgebildet und über Eck angeordnet sind
dargestellt. Das untere Deckblech 6 ist dabei als Zugblech mit Griff 61 ausgeführt,
auf diesem sind die zu Verpressenden Prepregs in entsprechend den herzustellenden
Laminaten vorgeschichteten Pakten 10 abwechselnd mit Presseinlegeblechen 9 aufgeschichtet,
wobei jeweils gege -über dem unteren Deck blech 6 und dem oberen Deckblech 7 abschließend
eine Polstereinlage 8, beispielsweise aus mehreren Papierlagen, oder aus Filz oder
Gummilagen zur Wärmedämmung und Druckverteilung vorgesehen sind.
-
Je nach Anzahl der Prepregs in einem Paket 10, und der damit gewünschten
Enddicke des Laminates können bis zu zehn PaktetelD beispielsweise zu einem Stapel,
der in einer Etage verpresst wird ~aufgeschichtet werden. Das untere und obere Deckblech
6,7 weist einen über den aufgeschichteten Stapel 8,9,10 umlaufend überstehenden
Rand auf, in dem die Formkörper 11, die man auch als Rutschstopper bezeichnen könnte,
eingespannt sind. In dem gezeigten Beispiel sind quaderförmige Formkörper 111 112
vorgesehen, die mittels eines biegsamen Verbidungsgliedes 113 miteinander verbunden
sind und die über Eck jeweils an jeder Ecke des Stapels angeordnet sind. Die quaderförmigen
Formkörper 111, 112 können beispielsweis aus Silikonkautschuk oder Kork oder einem
vergleichbaren relativ steifen aber trotzdem kompressiblen Material, das zugleich
die Temperaturen in der Presse von etwa 150 bis 200 Grad Celsius bei Drucken zwischen
20 und 80 bar wärmeformbeständig bleibt. Die nach Figur 3 gezeigte Anordnung von
Rutschstoppern, die als Hantel 111, 113, 112 ausgebildet sind und jeweils über Eck
an den
Stapeln angeordnet sind, verhindern mit Sicherheit das Verrutschen
der Presseinelgebleche 9 und der hochbeharzten Prepregs, die zu den Paketen 10 aufgeschichtet
sind beim Hochheizen in der Presse unter Druck. Bei den angegebenen Temperaturen
schmilzt das Harz der Prepregs und durch den ausgeübten Pressdruck beginnt es, bevor
es endgültig vernetzt1 seitlich aus dem Stapel auszufließen. Damit während des Pressvorganges
kein Verkanten oder Verbiegen der Presseinlegebleche 9 und der Pakete 10 erfolgt,
müssen die Formkörper 11, die als Rutschstopper eingesetzt sind, in gewissem Umfang
kompressibel und kantengerade sein. Ein beispielsweise Stapel von einer Einlegehöhe
von 50-55 Milimeter enthaltend zehn Prepreg -pakete mit jeweils acht Epoxidharzimprägnierten
Prepregs 2 aus Glasfasergeweben mit einem Flächengewicht von 2009/mol2 wobei jedes
Prepregpaket beidseitig mit einer Kupferfolie von 35 pm abgedeckt ist, hat nach
dem Verpressen eine Enddicke von etwa 35-42 Millimeter. Die Enddicke ist abhängig
von dem Prepregaufbau und -qualität. Entsprechend ist die Höhe des Formkörpers 11
zu bemessen, deh. der Formkörper, beispielsweise aus Silikonkautschuk, hat in diesem
Fall eine Höhe in nicht komprimierten Zustand von etwa 60 Millimeter. Er wird dann
auf eine Höhe von etwa 35 bis 42 mm zusammengedrückt.
-
Für verschiedene Stapelhöhen, die zu Verpressen sind, sind jeweils
in ihrer Höhe entsprechend angepaßte Formkörper erforderlich, um die engen gewünschten
Toleranzen in der Enddicke der herzustellenden Laminate zu erreichen.
-
Die Hantel 111,112, d.h. die Formkörper 11 werden nach Figur 3 beispielsweise
mittels zweier an dem Verbindungsglied 113 angebrachter Permamentmagnete 114 auf
dem unteren Deckblech fixiert. Die über Eck angeordnete Hantel nach Figur 3 hat
den weiteren Vorteil, daß sie bereits in kaltem Zustand, d.h. vor dem Verpressen
des Stapels eine kraftschlüssige Verbindung herstellt. Durch ein oder zwei Permamentmagnete
je Sicherungseinrichtung, d.h. Hant 1
oder Formkörper, wird zugleich
das aufgeschichtete Paket, das heißt der Stapel, während des Belade- und Transportvorganges
in die Presse gesichert.
-
Nach dem Verpressen kann der Stapel in üblicher Weise Ent laden werden
nach Entfernen der Formkörper 11. Auch die Reinigung der Bleche von Harz ohne Behinderung
durch Rutschsicherungseinrichtung kann nun erfolgen.
-
In den Figuren 4 bis 8 sind weitere Ausbildungen von als Rutschstopper
dienenden Formkörpern,insbesondere in paarweiser Ausbildung als Hanteln skizziert.
-
Pach Figur 4 sind zwei quaderförmige Formkörper 111, 112 mittels eines
Verbindungsgliedes 114,beispielsweise eines biegsamen etallgliedes verbunden, an
dem mittig der Permamentnagnet 114 so angeordnet ist, daß er eine Festhaltefläche
für das Deckblech bietet. Die Hantelkörper können beispielsweise aus einem kompressiblen
hochtemperaturfesten Kunststoff oder beispielsweise Kork hergestellt werden.
-
In der Figur 5 ist eine Variante dargestellt, wobei die Formkörper
111, 112 durch zusätzliche Hohlraume 115 mit einer definierten Kompressibilität
ausgestattet sind.
-
In der Figur 6 sind kompressibel ausgestattete Formkörper 111, 112
dargestellt, wobei die KXompressibilität durch eine teleskopartige zweiteilige Ausbildung
mit einem nachgiebigen Teil 111a und 112a über Federn 115, ermöglicht ist. Hierbei
ist beispielsweise der Basisformkörper 111 napfartig ausgebildet mit im Inner eingesetzter
Schraubfeder 115, auf der das in den Formkörper eingesetzte bewegbare Teil lila
aufsitzt und in einem nicht mehr dargestellten vertikalen Schlitz im Mantel des
Formkörpers 111 mit einem vorstehEnden Steg 116 geführt ist. Die Höhe des gesamten
Formkörpers 111, 111a wird dann durch den Zwischenraum zwischen den Deckblechen
bestimmt, die Nachgiebigkeit beim Komprimieren des Stapels ist gegeben. Diese teleskopartigen
Formkörper 111, lila nach Figur 6 können auch einzeln eingesetzt werden und beispielsweise,
wenn
sie aus metall gefertigt sind, auf der Unterseite mit einem
Permaentmagneten zum Aufsetzen und Festhalten auf den Deckblechen versehen sein.
Es ist auch möglich, die teleskopartigen Formkörper nicht nur, wie in der dargestellten
Form mit rundem Querschnitt, sondern auch mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitt
auszubilden, so daß sie eine entsprechende Anlagefläche und damit Führung an dem
Stapel aufweisen.
-
In der Figur 7 ist eine sehr viel einfachere Ausbildung des Formkörpers
111, 112, beispielsweise als Schraubenfeder schematisch dargestellt. Diese Schrauben
federn 111, 112 müssen relativ stark ausgebildet sein und entsprechend dem Komprimierungsweg
des Stapels bei den ausgeübten Drucken nachgiebig sein. Sie sind au geeignetem Federstahl
herzustellen.
-
Eine andere Möglichkeit besteht auch darin, den Formkörper als Blattfeder
auszubilden, wie in der Figur 8 dargestellt und paarweise über das Verbindungsglied
113 als Gelenk zu koppeln.
-
Die dargestellten Beispiele für die Ausbildung kompressibler Formkörper,
die als Rutschsicherung zwischen die Deck bleche eines Stapels einer Etage von unter
Druck und Wärme zu verpressenden hochbeharzten Prepregs dienen, sind nur als Ausführungsbeispiele
zu betrachten und nicht auf diese beschränkt.
-
Es ist selbstverständlich, daß die Erfindung bei unterschiedlichen
Stapelaufbauten aus Prepregs und/oder Laminaten und gegebenenfalls Kupferfolien
mit oder ohne Polstereinlagen und mit zwischengelegten Presseinlegeblechen, wie
Stahlblechen, angewendet werden kann.