DE19520761A1

DE19520761A1 - Verfahren zur Herstellung von Riemenscheiben aus Phenolharz

Info

Publication number: DE19520761A1
Application number: DE19520761A
Authority: DE
Inventors: Atsushi Funatsu; Yoshifumi Kimura; Hidemi Yazawa
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 1994-06-08
Filing date: 1995-06-07
Publication date: 1995-12-14
Also published as: GB2290254B; CN1085583C; GB9511554D0; GB2290254A; CN1118735A; MY121560A; US5846470A; US6355195B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Riemenscheiben aus Phenolharz mit einem darin eingebetteten Metalleinsatz sowie eine Phenolharz-Zusammensetzung, die in diesem Verfahren verwendet wird.

In Kraftfahrzeugen werden zunehmend kleinere und leichtere Teile verwendet, um einen niedrigeren Kraftstoffverbrauch zu erreichen. Geringeres Gewicht und höhere Leistungsfähigkeit sind auch bei mechanischen Teilen erforderlich, wie Kolben, Getrieben, Riemenscheiben und dergleichen. Die Umstellung von Teilen aus Metall (wie Teile aus Spritzguß, Blechen und Sinterwerkstoffen) zu Kunstharzteilen wird untersucht.

Bei Riemenscheiben für Kraftfahrzeuge, die eine gute Riemenabriebfestigkeit, präzise Abmessungen und eine hohe Hitzebeständigkeit aufweisen müssen, wurden z. B. Riemenscheiben aus Polyamidharz oder Phenolharz, die Glasfasern als Füllstoff enthalten, und Riemenscheiben aus Phenolharz, die ein Baumwollgewebe als Füllstoff enthalten (z. B. JP-A-64-87968), untersucht.

Bei den Riemenscheiben aus Kunstharzen ergeben sich jedoch die nachstehenden Probleme. Die Riemenscheiben aus Polyamidharz mit Glasfasern als Füllstoff neigen dazu, bei den extrem hohen Temperaturen, die beim Durchrutschen der Riemenscheibe und des Riemens entstehen, zu schmelzen und abzufallen und sind daher nicht ausreichend verläßlich. Die Riemenscheiben aus Phenolharz mit Glasfasern als Füllstoff haben den wesentlichen Nachteil, das die Riemenscheibe einen schnellen Verschleiß des Riemens bewirkt.

Riemenscheiben aus Phenolharz mit einem Baumwollgewebe als Füllstoff zeigen zwar eine verbesserte Riemenabriebfestigkeit, besitzen aber keine ausreichende Festigkeit, wenn ein festes oder pulverförmiges Harz verwendet und Trockenkneten angewendet wird, da keine ausreichende Imprägnierung (Tränken) des Füllstoffs mit dem Harz erfolgt.

Aufgrund der geschilderten Situation war es erforderlich, eine Riemenscheibe aus Phenolharz mit exzellenter Hitzebeständigkeit, Festigkeit und Abriebfestigkeit zu entwickeln.

Riemenscheiben aus Kunstharz werden im allgemeinen durch Pressen oder Spritzgießen hergestellt. Bei der Herstellung durch Pressen zeigt die gepreßte bzw. geformte Riemenscheibe für die praktische Verwendung keine Probleme bezüglich der Festigkeit etc. Jedoch ist die Form- bzw. Preßzeit lang, und die Herstellung einer Vielzahl von Riemenscheiben ist unmöglich, was eine niedrige Produktivität zur Folge hat.

Mittlerweile ist die Produktivität beim Spritzgießen hoch. Jedoch wird das Pressen bzw. Formen (oder auch Formpressen) von Riemenscheiben im allgemeinen unter Verwendung von Punktanschnitten bzw. Punktangüssen ausgeführt, die bis zum Scheibenabschnitt einer zu pressenden bzw. formenden Riemenscheibe reichen. Fig. 3 A zeigt eine Riemenscheibe aus Kunstharz, die durch ein Punktanschnittverfahren gepreßt bzw. geformt wurde. Derartige Riemenscheiben haben eine sehr geringe Festigkeit an den zusammengelaufenen Stellen bzw. Schweißlinien (welded portions) (22) um den Metalleinsatz (21) herum und erfüllen demgemäß nicht vollständig die erforderlichen Eigenschaften, wenn sie als wichtiger mechanischer Bestandteil eines Kraftfahrzeugs etc. verwendet werden. Im Falle einer Riemenscheibe mit Löchern (23) im Bereich der Scheibe (Scheibenabschnitt), wie dies in Fig. 3 B gezeigt wird, liegen die Punktanschnitte bzw. Punktangüsse (20) zwangsläufig nahe den Metalleinsatz-Kunstharz-Verbindungsstücken, was zu einer noch geringeren Festigkeit der Riemenscheibe führt.

Beim Spritzgießen wird die Verwendung eines Seitenanschnittverfahrens in Betracht gezogen. In diesem Verfahren werden jedoch die zusammengelaufenen Stellen bzw. Schweißlinien auf dem Riemenscheibenabschnitt, der auf der gegenüberliegenden Seite des Anschnitts bzw. Angusses liegt, gebildet, und die Festigkeit der zusammengelaufenen Stellen bzw. Schweißlinien ist nochmals geringer als die, die man beim Punktanschnitt- bzw. Punktangußverfahren erhalten hat. Im Fall einer Riemenscheibe mit Löchern werden die Stifte, die zur Bildung der Löcher verwendet werden, bevorzugt als Teil des Gesenks (Formhöhlung; Matrize) bereitgestellt, um die Gesamtlänge des Gesenks zu vergrößern. Daher unterbrechen die Stifte beim Einführen der Formmasse in das Gesenk das fließende Einbringen der Formmasse, und ein Sprungphänomen erfolgt in dem Riemenscheibenabschnitt, der auf der gegenüberliegenden Seite des Anschnitts liegt, und die Festigkeit der zusammengelaufenen Stellen bzw. Schweißlinien wird nochmals herabgesetzt. Auf jeden Fall ist die Festigkeit einer Riemenscheibe aus Phenolharz, die durch Spritzgießen hergestellt wurde, an den zusammengelaufenen Stellen bzw. Schweißlinien zwangsläufig klein und eine derartige Riemenscheibe findet bisher keine praktische Anwendung als ein mechanisches Bauteil eines Kraftfahrzeugs etc.

Wie vorstehend beschrieben, sind die Riemenscheiben aus Phenolharz, die durch Spritzgießen einer herkömmlichen Phenolharz-Formmasse hergestellt wurden, von geringer Festigkeit etc. und erfüllen nicht die Erfordernisse, die an Riemenscheiben gestellt werden. Die vorliegende Erfindung stellt eine Riemenscheibe aus Phenolharz zur Verfügung, die die vorstehend genannten Problemen nicht aufweist und die sehr gut herzustellen ist.

Die vorliegende Erfindung stellt somit ein Verfahren zur Herstellung einer Riemenscheibe aus Phenolharz mit einem darin eingebetteten Metalleinsatz zur Verfügung, wobei das Verfahren umfaßt:
Einsetzen eines Metalleinsatzes in der Form eines Zylinders oder einer runden Vollwelle in ein Gesenk eines Formwerkzeugs für die Kunststoffverarbeitung mit einem beweglichen Seitenwerkzeug, einem fixierten Seitenwerkzeug und dem Gesenk,
Verschließen des Formwerkzeugs für die Kunststoffverarbeitung in einer Lage, in der ein Teil oder das gesamte bewegliche Seitenwerkzeug aus seiner vorbestimmten Position um eine vorgegebene Strecke nach hinten verschoben wurde, um darin aufgenommen zu werden, wenn eine herzustellende Riemenscheibe ihre endgültige Form hat,
Einspritzen einer Phenolharz-Formmasse in das Gesenk, um das Gesenk mit Formmasse zu füllen,
vorzugsweise Abdichten des Anschnitts des Formwerkzeugs mit einem Anschnitt-Abdichtungsstift, und praktisch zeitgleich mit oder nach dem Abdichten des Anschnitts, und
Vorwärtsbewegen eines Teils oder des gesamten zurückbeweglichen Seitenwerkzeugs in die vorbestimmte Position, um die Riemenscheibe zu pressen bzw. zu formen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders geeignet, um Riemenscheiben aus Phenolharz mit Löchern im Scheibenabschnitt zu pressen bzw. zu formen. Eine derartige Riemenscheibe ist gemäß dem vorstehenden Verfahren erhältlich, z. B. durch
Verschließen des Formwerkzeugs für die Kunststoffverarbeitung in einer Lage, in der die Stifte, die zur Bildung der Löcher verwendet werden, aus ihrer vorbestimmten Position nach hinten verschoben wurden, um später aufgenommen zu werden,
Einspritzen einer Phenolharz-Formmasse in das Gesenk, um das Gesenk mit Formmasse zu füllen,
vorzugsweise Abdichten eines Angusses des Formwerkzeugs für die Kunststoffverarbeitung mit einem Anschnitt-Abdichtungsstift, und praktisch gleichzeitig mit oder nach dem Abdichten des Angusses,
Vorwärtsbewegen der Stifte in die vorbestimmte Position, um die Riemenscheibe zu pressen bzw. zu formen.

Fig. 1 A bis 1 C und Fig. 2 A bis 2 D sind Schnittansichten, die Beispiele für das Formwerkzeug für die Kunststoffverarbeitung zeigen, das im vorliegenden Verfahren zur Herstellung einer Riemenscheibe aus Phenolharz durch Spritzgießen verwendet wird. Fig. 3 A und 3 B sind Draufsichten, die jeweils eine Riemenscheibe aus Kunstharz zeigen, erhältlich durch ein herkömmliches Spritzgießverfahren, wobei die Positionen der Angüsse und die zusammengelaufenen Stellen bzw. Schweißlinien gekennzeichnet sind. In diesen Figuren sind (1) ein bewegliches Seitenwerkzeug, (2) ein fixiertes Seitenwerkzeug, (3) ein Metalleinsatz-Haltestift, (4) ein Metalleinsatz in Form eines Zylinders, (5) ein Metalleinsatz-Befestigungsstift, (6) Stifte zur Bildung der Löcher und (7) ein Anschnitt-Abdichtungsstift.

In Fig. 1 A wird der Metalleinsatz (4) durch den Stift (3) des fixierten Seitenwerkzeugs (2) gehalten und durch den Stift (5) fixiert. Fig. 1 A zeigt eine Lage, in der das bewegliche Seitenwerkzeug (1) aus der vorbestimmten Position nach hinten verschoben und eine Formmasse in das Gesenk eingefüllt wurde. Fig. 1 B zeigt eine Lage, in der der Abdichtungsstift (7) nach vorne verschoben wurde, um den Anguß des Formwerkzeugs für die Kunststoffverarbeitung abzudichten. Anschließend wurde das bewegliche Seitenwerkzeug (1) in die vorbestimmte Position nach vorne verschoben. Danach wird das Formwerkzeug für die Kunststoffverarbeitung geöffnet, um die gepreßte bzw. geformte Kunstharzriemenscheibe herauszunehmen. Fig. 1 C zeigt eine Lage, in der das Formwerkzeug für die Kunststoffverarbeitung geöffnet wurde. In der vorstehenden Abfolge der Arbeitsschritte kann das Abdichten des Angusses auch weggelassen werden. Wird keine Anschnitt-Abdichtung durchgeführt, fließt jedoch die Formmasse zurück in einen Zylinder der Spritzgieß-Vorrichtung, wenn das bewegliche Seitenwerkzeug nach vorne verschoben wird und es erfolgt keine ausreichende Druckbildung (d. h., es wird kein ausreichender Druckanstieg im Gesenk erhalten). Als Ergebnis davon zeigt die erhaltene Riemenscheibe eine unzureichende Festigkeit. Folglich wird vorzugsweise eine Anschnitt-Abdichtung durchgeführt.

Fig. 2 A zeigt eine Lage, in der das Formwerkzeug für die Kunststoffverarbeitung geschlossen wurde. Die Stifte (6) zur Bildung der Löcher und der Anschnitt-Abdichtungsstift (7) wurden nach hinten verschoben und die Formmasse wurde in das Gesenk eingefüllt. Fig. 2 B zeigt eine Lage, in der der Anschnitt-Abdichtungsstift (7) nach vorne verschoben und der Anguß abgedichtet wurde. Fig. 2 C zeigt eine Lage, in der die Stifte (6) zur Bildung der Löcher nach vorne in ihre vorbestimmten Positionen verschoben wurden. Fig. 2 D zeigt eine Lage, in der das Formwerkzeug für die Kunststoffverarbeitung geöffnet wurde, um eine gepreßte bzw. geformte Riemenscheibe herauszunehmen.

Typische Beispiele für die Verfahren zum Pressen bzw. Formen von Riemenscheiben aus Kunstharz unter Verwendung der vorstehenden Formwerkzeuge für die Kunststoffverarbeitung werden nachstehend beschrieben.

Wird das in den Fig. 1 A bis 1 C gezeigte Formwerkzeug verwendet, so wird das Formwerkzeug in einer Lage geschlossen, bei der das bewegliche Seitenwerkzeug um eine vorgegebene Strecke aus der vorbestimmten Position nach hinten verschoben wurde, und eine Formmasse wird in das Gesenk eingefüllt [Fig. 1 A]. Anschließend wird der Anguß schnell unter Verwendung eines Anschnitt-Abdichtungsstiftes abgedichtet. Des weiteren wird das bewegliche Seitenwerkzeug in die vorbestimmte Position nach vorne verschoben, wobei die Packungsdichte der Formmasse im Gesenk erhöht wird und die Festigkeit des Teils der Riemenscheibe, der den zusammengelaufenen Stellen bzw. Schweißlinien (22) der herkömmlichen Riemenscheibe entspricht, wie in Fig. 3 A dargestellt, wird erhöht [Fig. 1 B]. Anschließend wird, wenn die Formmasse im Gesenk ausreichend ausgehärtet oder verfestigt ist, das Formwerkzeug geöffnet [Fig. 1 C], und eine gepreßte bzw. geformte Riemenscheibe aus Kunstharz kann herausgenommen werden.

Wird das in den Fig. 2 A bis 2 D gezeigte Formwerkzeug verwendet, wird das Formwerkzeug in einer Lage geschlossen, in der die Stifte (6) für die Bildung der Löcher nach hinten verschoben wurden. Eine Formmasse wird in das Gesenk eingefüllt [Fig. 2 A]. Anschließend wird der Anguß schnell mittels eines Anschnitt-Abdichtungsstiftes abgedichtet [Fig. 2 B]. Anschließend werden die Stifte (6) nach vorne in ihre vorbestimmte Position verschoben, um Löcher in der Formmasse im Gesenk zu bilden, wobei die Packungsdichte der Formmasse im Gesenk erhöht wird und die Festigkeit des Teils der Riemenscheibe, der den zusammengelaufenen Stellen bzw. Schweißlinien (22) der herkömmlichen Riemenscheibe entspricht, wie in Fig. 3 B dargestellt, wird erhöht [Fig. 2 C]. Danach wird, wenn die Formmasse im Gesenk ausreichend ausgehärtet oder verfestigt ist, das Formwerkzeug geöffnet [Fig. 2 D] und eine gepreßte Riemenscheibe aus Kunstharz wird herausgenommen.

In der vorstehenden Beschreibung werden die Stifte (6), die zur Bildung der Löcher verwendet werden, von dem beweglichen Seitenwerkzeug (1) bereitgestellt, können aber auch durch das fixierte Seitenwerkzeug (2) bereitgestellt werden. Die Stifte (6) werden durch eine externe Kraft nach vorne und hinten verschoben. Die Anschnitt-Abdichtung erfolgt durch die Verwendung eines Anschnitt-Abdichtungsstiftes, bevor die Stifte (6) nach vorne in ihre vorbestimmte Position verschoben werden. Die Anschnitt- Abdichtung und die Vorwärtsbewegung der Stifte kann aber auch im wesentlichen gleichzeitig erfolgen.

Die vorstehenden Erläuterungen bezogen sich auf den Fall, daß der Metalleinsatz die Form eines Zylinders hat. Für den Fall, daß der Metalleinsatz die Form einer runden Vollwelle besitzt, wird kein Metall- Einsatz-Haltestift bereitgestellt, aber an seiner Stelle befindet sich in dem fixierten Seitenwerkzeug eine Vertiefung. Ein Metalleinsatz in Form einer runden Vollwelle wird in die Vertiefung eingesetzt und mit einem Metalleinsatz-Fixierungsstift fixiert. Anschließend können die entsprechenden, vorstehend beschriebenen Verfahrensoperationen ausgeführt werden, um eine Riemenscheibe aus Phenolharz herzustellen.

Wie vorstehend erwähnt, haben die zusammengelaufenen Stellen bzw. Schweißlinien der herkömmlichen, nach herkömmlichen Spritzgießverfahren hergestellten Kunstharzriemenscheiben eine sehr geringe Festigkeit. Im Gegensatz dazu wird in der vorliegenden Erfindung die Formmasse gleichmäßig in das Gesenk eingefüllt, wobei zuvor die Stifte (zur Bildung der Löcher) aus ihrer vorbestimmten Position nach hinten verschoben wurden, um im wesentlichen nicht im Gesenk zu sein (vgl. Fig. 2 A). Anschließend werden die Stifte mit Hilfe einer externen Kraft nach vorne in das Gesenk verschoben, um die Löcher zu bilden. Dabei wird die Packungsdichte der in das Gesenk eingefüllten Formmasse erhöht und die zusammengelaufenen Stellen bzw. Schweißlinien besitzen eine ausreichende Festigkeit.

Im vorliegenden Verfahren zum Pressen bzw. Formen von Riemenscheiben kann z. B. ein Seiten-Anschnitt-Verfahren oder ein Mehrfachpunktanguß- Verfahren angewendet werden. Ein Seiten-Anschnitt-Verfahren ist einem Mehrfachpunktanguß-Verfahren vorzuziehen, da in dem zuerst genannten Verfahren die restliche Beanspruchung in der Umgebung des Angusses gering ist und kaum ein Quellen in der Umgebung des Angusses erfolgt. Der Preßzyklus (Formungszyklus) kann verkürzt werden, und die Herstellung einer Vielzahl von Riemenscheiben ist möglich. Weiter kann in dem zuerst genannten Verfahren ein Abdichten des Angusses unter Verwendung eines Anschnitt-Abdichtungsstiftes nach dem Befüllen mit der Formmasse erfolgen und daher kann der Druck im Gesenk konstant beim Maximalwert gehalten werden und die zusammengelaufenen Stellen bzw. Schweißlinien besitzen eine höhere Festigkeit.

Typische Materialien zum Presse n von Kunstharzriemenscheiben schließen Phenolharz-Formmassen ein. Im vorliegenden Verfahren zur Herstellung von Kunstharzriemenscheiben wird eine Phenolharz-Formmasse verwendet, insbesondere eine Phenolharz-Formmasse, enthaltend als Hauptfüllstoff pulverisiertes Gewebe, erhalten durch Pulverisieren von Baumwollgewebe, wie Wirkware ("knitting"), Krepp ("crepe"), Baumwolldrillich ("denim") oder dergleichen.

In der vorliegenden Erfindung ist das Matrixharz, das für die Phenolharz- Formmasse verwendet wird, ein Phenolharz. Thermoplastische Kunstharze (technische Kunststoffe), wie Polyamide und dergleichen, haben keine ausreichende Hitzebeständigkeit. Sie sind nicht geeignet zur Verwendung für mechanische Teile, die hohen Temperaturen ausgesetzt sind. Werden diese Kunstharze in einer Riemenscheibe verwendet, bewirken sie insbesondere ein Schmelzen und Abfallen, wenn durch Durchrutschen des Riemens und der Riemenscheibe eine extreme Hitzebildung erfolgt. Im Gegensatz dazu ist das Phenolharz (ein hitzehärtbares Harz) frei von den vorstehenden Problemen und am besten geeignet als Matrixharz für die Verwendung in mechanischen Teilen in Kraftfahrzeugen, wie Riemenscheiben und dergleichen. Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Phenolharz kann jedes Phenolharz vom Novolak-Typ, ein Phenolharz vom Resoltyp oder ein modifiziertes Phenolharz sein.

In der vorliegenden Erfindung ist der hauptsächlich verwendete Füllstoff in der Phenolharz-Formmasse ein pulverisiertes Baumwollgewebe oder ein pulverisiertes Baumwollgewebe zusammen mit einer pulverförmigen organischen Faser, wie Holzmehl, Pulpe (Papierbrei) oder dergleichen. Wenn die Phenolharz-Formmasse zu einer Riemenscheibe verarbeitet wird, ist es hinsichtlich der Riemenabriebfestigkeit ausreichend, wenn die Formmasse als Füllstoff feine Stücke Gewebe (z. B. Baumwollgewebe) enthält. Jedoch zeigt die aus einer derartigen Phenolharz-Formmasse hergestellte Riemenscheibe (1) eine teilweise geringe Festigkeit aufgrund der geringen Imprägnierung mit der Formmasse, und (2) eine schlechte Oberflächenbeschaffenheit, wenn sich Blitze (elektrische Entladungen) bilden.

Im Gegensatz dazu zeigt eine Riemenscheibe aus einer Phenolharz- Formmasse mit pulverisiertem Baumwollgewebe als Füllstoff nicht nur eine exzellente Riemenabriebfestigkeit, sondern auch eine sehr hohe Schlagzähigkeit bzw. Schlagbiegefestigkeit. Die "Schlagbiegefestigkeit" einer Riemenscheibe bezieht sich in diesem Zusammenhang darauf, wenn z. B. eine Riemenscheibe beim Handhaben auf den Boden fällt. Diese Schlagbiegefestigkeit wurde durch eine Kugelfallprobe getestet. Eine Riemenscheibe wurde schräg in einem Winkel von 45° aufgestellt und eine Stahlkugel mit 50 mm Durchmesser wurde aus einer vorgegebenen Höhe fallengelassen, so daß die Riemenscheibe am oberen Ende getroffen wurde. Die Bildung von Defekten, wie Risse und dergleichen, wurde untersucht. Das in der vorliegenden Erfindung verwendete pulverisierte Baumwollgewebe ist pulverisiertes Krepp, pulverisierte Wirkware, pulverisiertes Baumwolldrillich oder dergleichen und kann eine Kombination von zwei oder mehreren davon sein.

Die Teilchengröße des pulverisierten Baumwollgewebes ist vorzugsweise derart, daß das Baumwollgewebe durch ein Sieb im Bereich von 4,00 bis 0,105 mm (5 bis 140 mesh) paßt. Wird pulverisiertes Baumwollgewebe verwendet, das durch Siebe paßt, die gröber als 4,00 mm (5 mesh) sind, ergibt die Phenolharz-Formmasse eine Riemenscheibe von hoher Fall- Biegefestigkeit und hoher Kugelfall-Biegefestigkeit, aber die Riemenscheibe hat keine glatte Oberfläche und in vielen Fällen hat sie einen geringen Glanz und eine rauhe Oberfläche. Wird pulverisiertes Baumwollgewebe verwendet, das durch ein Sieb paßt, das feiner als 0,105 mm (140 mesh) ist, ergibt die Phenolharz-Formmasse eine Riemenscheibe mit unzureichender Fall-Biegefestigkeit und unzureichender Kugelfall-Festigkeit. Die Teilchengröße des pulverisierten Baumwollgewebes ist vorzugsweise derart, daß es durch ein Sieb im Bereich von 2,00 bis 0,250 mm (10 bis 60 mesh) paßt.

Die gewöhnlich in den Phenolharz-Formmassen verwendete pulverförmige organische Faser, wie Holzmehl, Pulpe oder dergleichen, kann in einer Teilchengröße feiner als 0,177 bis 0,149 mm (80 bis 100 mesh) verwendet werden. Hinsichtlich der Abriebeigenschaften sollte die Verwendung von Glasfasern vermieden werden. Ein gewöhnlich in Phenolharz-Formmassen verwendeter pulverförmiger anorganischer Füllstoff kann verwendet werden, wenn er nicht nachteilig die Abriebsfestigkeit der resultierenden Phenolharz-Formmasse beeinträchtigt. Typische Beispiele für pulverförmige anorganische Füllstoffe sind Ton, Calciumcarbonat, Glimmer (Mica) und Aluminiumhydroxid. Ein jeder von diesen Füllstoffen kann in Kombination mit dem Haupt-Füllstoff verwendet werden. Kieselsäure (Siliciumdioxid) ist eine sehr harte Verbindung und wird besser nicht verwendet.

Die verwendete Menge am gesamten Füllstoff beträgt vorzugsweise 50 bis 200 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile verwendetes Phenolharz. Liegt die Menge unterhalb von 50 Gewichtsteilen, liefert die resultierende Phenolharz-Formmasse keine ausreichende Festigkeit. Liegt die Menge oberhalb von 200 Gewichtsteilen, besitzt die resultierende Phenolharz- Formmasse eine geringe Formbarkeit (Verpreßbarkeit), die die praktische Anwendung in manchen Fällen unmöglich macht. Die Menge von X (Gew.-%) pulverisierten Baumwollgewebes und die Menge von Y (Gew.-%) pulverisierten organischen Füllstoffs (wie Holzmehl oder Pulpe) im gesamten Füllstoff ist vorzugsweise wie nachstehend angegeben.

15 X 100

60 X + Y 100.

Hat X einen Wert von X 15, kann keine ausreichende Festigkeit erreicht werden. Hat (X + Y) einen Wert von (X + Y ) 60, ergibt sich eine geringe Formbarkeit (Verpreßbarkeit), insbesondere schlechte Beschickungseigenschaften beim Spritzgießen. Die bevorzugte Menge von pulverisiertem Baumwollgewebe liegt bei 15 X 50. Hat X einen Wert von 15 X 50, kann die Phenolharz-Formmasse nach einem herkömmlichen Verfahren hergestellt werden, d. h. Kneten unter Erwärmen und Mahlen. Wenn X einen Wert von X < 50 hat, nimmt das pulverisierte Baumwollgewebe ein großes Volumen ein und wird zu einem Hindernis beim Spritzgießen. Daher wird vorzugsweise eine Granulierung angewendet, wobei Hochgeschwindigkeitsrühren unter Erwärmen in Gegenwart einer geeigneten Menge an Lösungsmittel ausgeführt wird.

Gemäß dem vorliegenden Verfahren wird eine Riemenscheibe aus Phenolharz bereitgestellt, die praktisch keine Reduzierung der Festigkeit durch Zusammenlaufen zeigt und die durch die verwendeten Komponenten die exzellente Hitzebeständigkeit, Abriebfestigkeit und Festigkeit beibehält.

Des weiteren ist in der vorliegenden Erfindung, wenn ein Seiten- Anschnittverfahren angewendet wird, eine Verkürzung des Preßzyklus und die Herstellung einer Vielzahl von Riemenscheiben möglich, was zu einer hohen Produktivität und verringertem Anguß (Sprue) und Angußverteiler (Runner) (Anguß und Angußverteiler sind Abfallprodukte) führt. Folglich kann in dem vorliegenden Verfahren eine preisgünstigere Riemenscheibe aus Kunstharz mit einem hohen industriellen Wert als Teil für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt werden.

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen und Vergleichsbeispielen beschrieben. Nachstehend bezeichnen Teile Gewichtsteile. Die Zubereitung der Komponenten und die angewendeten Preß- bzw. Formverfahren sind in Tabelle 1 zusammengefaßt. Die Komponenten werden mittels einer heißen Mühle geknetet oder heiß geknetet mittels eines Henschel-Mixers, um die Phenolharz-Formmasse zu erhalten.

Beispiel 1

Eine Phenolharz-Formmasse wurde gemäß der in Tabelle 1 angegebenen Zubereitung und Knetvorrichtung hergestellt. Die Formmasse wurde dem Spritzgießen unterworfen unter Verwendung eines Formwerkzeugs für die Kunststoffverarbeitung [Gesenk-Größe = 100 mm (Durchmesser) und 70 cm³ (Volumen)], wie in den Fig. 1 A bis 1 C gezeigt, um eine Riemenscheibe mit einem zylinderförmigen Metalleinsatz in der Mitte als Produkt zu erhalten. Folgende Bedingungen wurden angewendet: Preß- bzw. Formtemperatur = 160°C, Zylindertemperatur = 90°C (vorne) und 50°C (hinten), Aushärtzeit = 50 sec und Preß- bzw. Formungszyklus = 70 sec. Bei diesem Verfahren wurde das bewegliche Seitenwerkzeug zuvor aus der vorbestimmten Position um 2 mm nach hinten verschoben und 3 Sekunden nach dem beendeten Einspritzen der Formmasse nach vorne in die vorbestimmte Position verschoben, um eine Riemenscheibe der gewünschten Form zu erhalten.

Beispiel 2

Eine Phenolharz-Formmasse wurde gemäß der in Tabelle 1 angegebenen Zubereitung und Knetvorrichtung hergestellt. Die Formmasse wurde dem Spritzgießen unterworfen unter Verwendung eines Formwerkzeugs für die Kunststoffverarbeitung, wie in den Fig. 1 A bis 1 C gezeigt, um eine Riemenscheibe mit einem zylinderförmigen Metalleinsatz in der Mitte als Produkt zu erhalten. Folgende Bedingungen wurden angewendet: Preß- bzw. Formtemperatur = 170°C, Zylindertemperatur = 90°C (vorne) und 50°C (hinten), Aushärtzeit = 40 sec und Preß- bzw. Formungszyklus = 60 sec. Bei diesem Verfahren wurde das bewegliche Seitenwerkzeug zuvor aus der vorbestimmten Position um 2 mm nach hinten verschoben und 3 Sekunden nach dem beendeten Einspritzen der Formmasse nach vorne in die vorbestimmte Position verschoben, um eine Riemenscheibe der gewünschten Form zu erhalten.

Beispiel 3

Eine Phenolharz-Formmasse wurde gemäß der in Tabelle 1 angegebenen Zubereitung und Knetvorrichtung hergestellt. Die Formmasse wurde dem Spritzgießen unterworfen unter Verwendung eines Formwerkzeugs für die Kunststoffverarbeitung [mit den gleichen Gesenk-Ausmaßen, wie das Formwerkzeug gemäß Fig. 1 A bis 1 C], wie in den Fig. 2 A bis 2 D gezeigt, um eine Riemenscheibe mit einem zylinderförmigen Metalleinsatz in der Mitte als Produkt zu erhalten. Folgende Bedingungen wurden angewendet: Preß- bzw. Formtemperatur = 170°C, Zylindertemperatur = 80°C (vorne) und 40°C (hinten), Aushärtzeit = 50 sec und Preß- bzw. Formungszyklus = 70 sec. Bei diesem Verfahren wurden die Stifte zur Bildung der Löcher zuvor nach hinten zu den oberen Enden der zu bildenden Löcher verschoben und 5 Sekunden nach dem beendeten Einspritzen der Formmasse nach vorne in die vorbestimmte Position verschoben, um eine Riemenscheibe der gewünschten Form mit Löchern zu erhalten.

Beispiel 4

Die in Beispiel 3 verwendete Phenolharz-Formmasse wurde dem Spritzgießen unterworfen, unter Verwendung eines Formwerkzeugs für die Kunststoffverarbeitung, wie in den Fig. 2 A bis 2 D gezeigt, um eine Riemenscheibe mit einem zylinderförmigen Metalleinsatz in der Mitte als Produkt zu erhalten. Folgende Bedingungen wurden angewendet: Preß- bzw. Formtemperatur = 170°C, Zylindertemperatur = 80°C (vorne) und 40°C (hinten), Aushärtzeit = 45 sec und Preß- bzw. Formungszyklus = 65 sec. Bei diesem Verfahren wurden die Stifte zur Bildung der Löcher zuvor nach hinten zu den oberen Enden der zu bildenden Löcher verschoben und 2 Sekunden nach dem beendeten Einspritzen der Formmasse wurde der Anschnitt-Abdichtungsstift nach vorne verschoben, um den Anguß abzudichten. Eine Sekunde nach dem Abdichten wurden die Stifte nach vorne in die vorbestimmte Position verschoben, um eine Riemenscheibe der gewünschten Form mit Löchern zu erhalten.

Vergleichsbeispiel 1

Die in Beispiel 1 verwendete Phenolharz-Formmasse wurde gepreßt, unter Verwendung eines Formwerkzeugs zum Pressen mit der gleichen Gesenk- Form wie das Formwerkzeug gemäß Fig. 1 A bis 1 C, um eine Riemenscheibe mit einem zylinderförmigen Metalleinsatz in der Mitte als Produkt zu erhalten. Folgende Bedingungen wurden angewendet: Tabletten (tablet) Vorwärmtemperatur = 95°C, Preß- bzw. Formtemperatur = 160°C, Aushärtzeit = 3 Minuten und Preß- bzw. Formungszyklus = 5 Minuten.

Vergleichsbeispiel 2

Die in Beispiel 2 verwendete Phenolharz-Formmasse wurde dem Spritzgießen unterworfen unter Verwendung eines Formwerkzeugs für die Kunststoffverarbeitung, das in der gleichen Lage, wie sie in Fig. 1 B gezeigt ist, fixiert wurde, mit der Ausnahme, daß keine Anschnitt- Abdichtung vorgenommen wurde, um eine Riemenscheibe mit einem zylinderförmigen Metalleinsatz in der Mitte als Produkt zu erhalten. Folgende Bedingungen wurden angewendet: Preß- bzw. Formtemperatur = 170°C, Zylindertemperatur = 90°C (vorne) und 50°C (hinten), Aushärtzeit = 40 sec und Preß- bzw. Formungszyklus = 60 sec.

Vergleichsbeispiel 3

Die in Beispiel 3 und 4 verwendete Phenolharz-Formmasse wurde dem Spritzgießen unterworfen unter Verwendung eines Formwerkzeugs für die Kunststoffverarbeitung, das in der gleichen Lage, wie sie in Fig. 2 C gezeigt ist, fixiert wurde, mit der Ausnahme, daß keine Anschnitt- Abdichtung vorgenommen wurde, um eine Riemenscheibe mit einem zylinderförmigen Metalleinsatz in der Mitte und Löchern im Scheibenabschnitt als Produkt zu erhalten. Folgende Bedingungen wurden angewendet: Preß- bzw. Formtemperatur = 170°C, Zylindertemperatur = 80°C (vorne) und 40°C (hinten), Aushärtzeit = 50 sec und Preß- bzw. Formungszyklus = 70 sec.

Vergleichsbeispiel 4

Eine Phenolharz-Formmasse wurde gemäß der in Tabelle 1 angegebenen Zubereitung und Knetvorrichtung hergestellt. Die Formmasse wurde dem Spritzgießen unterworfen unter Verwendung eines Formwerkzeugs für die Kunststoffverarbeitung, das in der gleichen Lage, wie sie in Fig. 2 C gezeigt ist, fixiert wurde, mit der Ausnahme, daß keine Anschnitt- Abdichtung vorgenommen wurde, um eine Riemenscheibe mit einem zylinderförmigen Metalleinsatz in der Mitte und Löchern im Scheibenabschnitt als Produkt zu erhalten. Folgende Bedingungen wurden angewendet: Preß- bzw. Formtemperatur = 170°C, Zylindertemperatur = 90°C (vorne) und 50°C (hinten), Aushärtzeit = 40 sec und Preß- bzw. Formungszyklus = 60 sec.

Tabelle 2 zeigt zusammenfassend die Merkmale der Herstellung (Preß- bzw. Formungszyklus) und die Eigenschaften der Riemenscheibe aus Phenolharz, die bei den Herstellungsverfahren nach den Beispielen 1-4 und den Vergleichsbeispielen 1-4 erhalten werden. Wie Tabelle 2 zu entnehmen ist, kann die, nach dem Spritzgußverfahren der vorliegenden Erfindung, in dem ein Teil oder das gesamte bewegliche Seitenwerkzeug nach beendetem Einspritzen nach vorne verschoben wurde, erhaltene Riemenscheibe aus Phenolharz nicht nur gut hergestellt werden, sondern hat auch exzellente mechanische Eigenschaften, z. B. exzellente Hitzeschock-Beständigkeit. Wenn die verwendete Phenolharz-Formmasse, wie in den Beispielen 3 und 4 gezeigt, eine große Menge eines organischen Füllstoffs enthält (z. B. pulverisiertes Baumwollgewebe), dann erhält die hergestellte Riemenscheibe die Eigenschaften, die inhärent die Komponenten der Formmasse aufweisen. Die Riemenscheiben, die nach herkömmlichen Verfahren durch einfaches Spritzgießen hergestellt werden, weisen diese Eigenschaften nicht auf. Die Riemenscheiben, die durch Pressen hergestellt werden, weisen gute Eigenschaften auf, eignen sich jedoch nicht für eine wirtschaftliche Herstellung in großen Stückzahlen.

Claims

1. Ein Verfahren zur Herstellung einer Riemenscheibe aus Phenolharz mit einem darin eingebetteten Metalleinsatz, wobei das Verfahren umfaßt:
Einsetzen eines Metalleinsatzes in der Form eines Zylinders oder einer runden Vollwelle in ein Gesenk eines Werkzeugs für die Kunststoffverarbeitung mit einem beweglichen Seitenwerkzeug, einem fixierten Seitenwerkzeug und dem Gesenk,
Verschließen des Formwerkzeugs für die Kunststoffverarbeitung in einer Lage, in der ein Teil oder das gesamte bewegliche Seitenwerkzeug aus seiner vorbestimmten Position um eine vorgegebene Strecke nach hinten verschoben wurde, um darin aufgenommen zu werden, wenn eine herzustellende Riemenscheibe ihre endgültige Form hat,
Einspritzen einer Phenolharz-Formmasse in das Gesenk, um das Gesenk mit Formmasse zu füllen, und anschließendes
Vorwärtsbewegen eines Teils oder des gesamten zurückbeweglichen Seitenwerkzeugs in die vorbestimmte Position, um die Riemenscheibe zu pressen bzw. zu formen.

2. Verfahren zur Herstellung einer Riemenscheibe aus Phenolharz mit einem darin eingebetteten Metalleinsatz, wobei das Verfahren umfaßt:
Einsetzen eines Metalleinsatzes in der Form eines Zylinders oder einer runden Vollwelle in ein Gesenk eines Werkzeugs für die Kunststoffverarbeitung mit einem beweglichen Seitenwerkzeug, einem fixierten Seitenwerkzeug und dem Gesenk,
Verschließen des Formwerkzeugs für die Kunststoffverarbeitung in einer Lage, in der ein Teil oder das gesamte bewegliche Seitenwerkzeug aus seiner vorbestimmten Position um eine vorgegebene Strecke nach hinten verschoben wurde, um darin aufgenommen zu werden, wenn eine herzustellende Riemenscheibe ihre endgültige Form hat,
Einspritzen einer Phenolharz-Formmasse in das Gesenk, um das Gesenk mit Formmasse zu füllen,
Abdichten des Anschnitts des Formwerkzeugs mit einem Anschnitt- Abdichtungsstift und zeitgleich mit oder nach dem Abdichten des Anschnitts, und
Vorwärtsbewegen des Teils oder des gesamten zurückbeweglichen Seitenwerkzeugs in die vorbestimmte Position, um die Riemenscheibe zu pressen bzw. zu formen.

3. Verfahren zur Herstellung einer Riemenscheibe aus Phenolharz mit einem darin eingebetteten Metalleinsatz und Löchern in ihrem Scheibenabschnitt, wobei das Verfahren umfaßt:
Einsetzen eines Metalleinsatzes in der Form eines Zylinders oder einer runden Vollwelle in ein Gesenk eines Werkzeugs für die Kunststoffverarbeitung mit einem beweglichen Seitenwerkzeug, einem fixierten Seitenwerkzeug und dem Gesenk,
Verschließen des Formwerkzeugs für die Kunststoffverarbeitung in einer Lage, in der die Stifte, die zur Bildung der Löcher verwendet werden, aus ihrer vorbestimmten Position nach hinten verschoben wurden, um später aufgenommen zu werden,
Einspritzen einer Phenolharz-Formmasse in das Gesenk, um das Gesenk mit Formmasse zu füllen, und anschließendes Vorwärtsbewegen der Stifte in die vorbestimmte Position, um die Riemenscheibe zu pressen bzw. zu formen.

4. Verfahren zur Herstellung einer Riemenscheibe aus Phenolharz mit einem darin eingebetteten Metalleinsatz und Löchern in ihrem Scheibenabschnitt, wobei das Verfahren umfaßt:
Einsetzen eines Metalleinsatzes in der Form eines Zylinders oder einer runden Vollwelle in ein Gesenk eines Werkzeugs für die Kunststoffverarbeitung mit einem beweglichen Seitenwerkzeug, einem fixierten Seitenwerkzeug und dem Gesenk,
Verschließen des Formwerkzeugs für die Kunststoffverarbeitung in einer Lage, in der die Stifte, die zur Bildung der Löcher verwendet werden, aus ihrer vorbestimmten Position nach hinten verschoben wurden, um später aufgenommen zu werden,
Einspritzen einer Phenolharz-Formmasse in das Gesenk, um das Gesenk mit Formmasse zu füllen,
Abdichten des Anschnitts des Formwerkzeugs mit einem Anschnitt- Abdichtungsstift und zeitgleich mit oder nach dem Abdichten des Anschnitts, und
Vorwärtsbewegen der Stifte in die vorbestimmte Position, um die Riemenscheibe zu pressen bzw. zu formen.

5. Phenolharz-Zusammensetzung zur Verwendung in dem Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein in der Zusammensetzung verwendeter Füllstoff pulverisiertes Baumwollgewebe in einer Menge von X Gewichtsteilen und eine pulverförmige organische Faser ausgewählt aus Holzmehl und einer Pulpe in einer Menge von Y Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen des gesamten Füllstoffes umfaßt, mit der Maßgabe, daß X und Y die nachstehenden Gleichungen (1) und (2) erfüllen. 60 X + Y 100 (1)15 X 100 (2).

6. Phenolharz-Zusammensetzung zur Verwendung in dem Verfahren nach Anspruch 2, wobei ein in der Zusammensetzung verwendeter Füllstoff pulverisiertes Baumwollgewebe in einer Menge von X Gewichtsteilen und eine pulverförmige organische Faser ausgewählt aus Holzmehl und einer Pulpe in einer Menge von Y Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen des gesamten Füllstoffes umfaßt, mit der Maßgabe, daß X und Y die nachstehenden Gleichungen (1) und (2) erfüllen. 60 X + Y 100 (1)15 X 100 (2).

7. Phenolharz-Zusammensetzung zur Verwendung in dem Verfahren nach Anspruch 3, wobei ein in der Zusammensetzung verwendeter Füllstoff pulverisiertes Baumwollgewebe in einer Menge von X Gewichtsteilen und eine pulverförmige organische Faser ausgewählt aus Holzmehl und einer Pulpe in einer Menge von Y Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen des gesamten Füllstoffes umfaßt, mit der Maßgabe, daß X und Y die nachstehenden Gleichungen (1) und (2) erfüllen. 60 X + Y 100 (1)15 X 100 (2).

8. Phenolharz-Zusammensetzung zur Verwendung in dem Verfahren nach Anspruch 4, wobei ein in der Zusammensetzung verwendeter Füllstoff pulverisiertes Baumwollgewebe in einer Menge von X Gewichtsteilen und eine pulverförmige organische Faser ausgewählt aus Holzmehl und einer Pulpe in einer Menge von Y Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen des gesamten Füllstoffes umfaßt, mit der Maßgabe, daß X und Y die nachstehenden Gleichungen (1) und (2) erfüllen. 60 X + Y 100 (1)15 X 100 (2).