DE2552709C2 - Verfahren zur Herstellung eines hochwarmfesten Verbundteiles - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines hochwarmfestcn Verbundteiles gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (Dissertation von D. Friedrich am 30. Juli 1974 an der TU München, Titel: »Herstellung und Eigenschaften von Sintermetall-Kunststoff-Verbundwerkstoffen«) werden Verbundteile in der Art hergestellt, daß Sintermetallteile von einem Duroplast umspritzt oder umpreßt werden, wobei die mehr oder weniger partielle Durchdringung des porösen Sintermetalls durch de( Kunststoff im Hinblick auf die Haftung der Verbundpartner in dieser Dissertation abgehandelt wird. Solche Verbundteile sind in der dargestellten Art für den Einsatz in hohen Temperaturbereichen nicht geeignet.

Die Problematik beim Spritzpressen von Verbundteilen, welche während des Spritzpressens mit Metallteilen verbunden werden, ist allgemein bekannt, jedoch soll die Reaktion des Phenolharzes während der Verarbeitung noch einmal dargelegt werden. Phenolharz wird durch die Verarbeitung unter Druck und Wärme irreversibel chemisch umgewandelt. Die Molekülgruppen vernetzen zu Makromolekülen, die unschmelzbar und unlöslich sind. Beim Spritzpressen wird bis auf einen geringen Teil die Bildung von Makromolekülen abgeschlossen. Da derartig vernetzte Makromoleküle bei Phenolharz durch Polykondensation unter Abspaltung von flüchtigen Stoffen gebildet werden, ergeben sich beim Spritzen von Phenolharzformteilen, welche von einem Metallmantel umgeben sind, besondere Schwierigkeiten. Nachteilig wirkt sich hierbei aus, daß die flüchtigen Stoffe an den Stellen des Phenolharzformteiles, welche vom Metallmantel abgedeckt werden, nicht oder nur unter Schwierigkeiten austreten können. Somit entstehen an der Verbindung Metallmantel-Phenolharzformteil im Phenolharzformteil Risse und sogenannte ίο Lunkerstellen, die sich auf die mechanische Festigkeit sowie, bei Einsatz des Phenolharzformteiles in der Elektrotechnik, auf die Hochspannungsfestigkeit auswirken und sie vermindern.

Das gleiche vorstehend beschriebene Problem tritt bei der nach dem Spritzpressen erfolgenden anschließenden Wärmenachbehandlung zur Erhöhung der Wärmebeständigkeit auf. Da das Ve. netzen der Moleküle während des Spritzpressens, bedingt durch relativ kurze Zykluszeiten, niemals vollständig abgeschlossen ist — die Anzahl der nicht vernetzten Moleküle nähen sich asymptotisch gegen Null — ist es in der Technik bekannt, zur weiteren Erhöhung der Wärmebeständigkeit die hergestellten Vi;rbundteile einer Wärmenachbehandlung zu unterziehen. Dabei werden nochmals flüchtige Stoffe freigesetzt, die die gleichen nachteiligen Wirkungen auf das Verbundteil haben wie beim Spritzpressen.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Umgehung vorgenannter Nachteile die Verbunciteile so herzustellen, daß keinerlei Materialschäden im Phenolharzformteil entstehen können und die Verbindung so wärmebeständig wird, daß Überhitzungen, die weit über der normalen Wärmebeständigkeit eines Phenolharzes liegen, ohne Schaden überstanden werden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Maßnahmen des Anspruches gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.

Die Erfindung hat somit zum entscheidenden Vorteil, daß bei der Herstellung und der daran anschließenden Wärmenachbehandlung. bedingt durch den ungehinderten Austritt der flüchtigen Stoffe aufgrund der Porosität des Metallmantels, keinerlei Risse und Lunker im Phenolharzformteil entstehen.

Weiterhin ist es von Vorteil, daß durch die spezielle Wärmenachbehandlung das Verbundteil mit Temperaturen beaufschlagt werden kann, die weit über die in der Literatur allgemein als üblich angegebene Höchsttemperatur für Phenolharz hinausgehen. Somit wird bei der so Herstellung von Verbundteilen ein Metallmantel aus Sintermetall verwendet, der gewährleistet, daß während des Herstellens und der anschließenden Wärmenachbehandlung die flüchtigen Stoffe, die aus dem Phenolharzformteil austreten, durch den Metallmantel hindurchtreten können. Im Sintermetall kann das Porenvolumen variiert werden, und somit können verschiedene, für den jeweiligen Zweck günstige Durchlässigkeiten für die flüchtigen Stoffe erzeugt werden. Beim Spritzpressen wird also ein Metallmantel aus Sintermetall in die Form eingelegt, die Form geschlossen und das Phenoiharz eingespritzt. Die dann entstehenden flüchtigen Stoffe können auf der gesamten Oberfläche des gefertigten Verbundteils entweichen, da der Sintermetallmantel für sie durchlässig ist. Somit werden Fehlstellen vermieden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines hochwarmfesten Verbundteiles aus Phenolharz und Sintermetall, wobei das Sintermetall in eine Form eingelegt wird und mit dem Phenolharz durch Spritzpressen verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Spritzpressen des Phenolharzes in einen Metallmantel erfolgt, wobei die beim Spritzpressen entstehenden Gase durch den Metallmantel entweichen,

daß das Verbundteil nach dem Entnehmen aus der Form einer Wärmenachbehandlung unterzogen wird, wobei die dabei entstehenden Gase durch den Metallmantel entweichen und
daß danach das Vsrbundteil ohne zusätzliche Kühlung abgekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die nach dem Herstellen erfolgende Wänücnachbchandltjng in zwei getrennten Schritten erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß während des ersten Schrittes der Wärmenachbehandlung innerhalb einer Zeit von 3-4 Stunden das Verbundteil auf 100-120°C aufgeheizt und über eine Zeit von 10—15 Stunden mit dieser Temperatur beaufschlagt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß während des zweiten Schrittes der Wärmenachbehandlung das Verbundteil innerhalb von 3-4 Stunden von 100- 120⁰C auf 200-250⁰C aufgeheizt wird und über eine Zeit von 2—3 Stunden mit dieser Temperatur beaufschlagt wird.