Die Erfindung ist anwendbar auf die Herstellung beliebi- ger harzgebundener Formteile, und zwar können diese sowohl als Einzelteil gefertigt als auch gleichzeitig mit Funkti- onsteilen verbunden werden. Hauptanwendungsgebiet der Erfin- dung ist die Herstellung von Reibbelägen für Brems-oder Kupplungsbeläge, und zwar gegebenenfalls unter gleichzeiti- ger Anbindung an zugehörige Trägerplatten mit oder ohne Zwi- schenschaltung einer Underlayer. Ein anderes Anwendungsge- biet ist beispielsweise die Herstellung von Kohlebürsten für Elektromotoren.

Bei den harzhaltigen Preßmassen handelt es sich um pul- verförmige Gemische, die unter hohem Druck und oftmals unter gleichzeitiger Erwärmung gepreßt werden. Die gleichzeitige Erwärmung dient dazu, die Harze anzuschmelzen und, je nach Höhe der Temperatur, die Vernetzung der Harze einzuleiten.

Den Preßvorgang bezeichnet man auch als Formgebung. Aus der amorphen Preßmasse entsteht durch das Pressen ein Produkt, das nahezu seine endgültige Gestalt aufweist.

Allerdings fehlt ihm noch die erforderliche Festigkeit.

Diese wird durch das Härten erzeugt, also durch Wärmezufuhr unter hoher Temperatur, wobei die Vernetzung der als Binde- mittel eingesetzten Phenolharze erfolgt.

Bisher ist es üblich, eine Mehrzahl von einzeln gefer- tigten Preßlingen gleichzeitig dem thermischen Härten zu un- terwerfen. Die Preßlinge wurden daher nach der Formgebung zwischengelagert, wobei sie sich auf Umgebungstemperatur ab- kühlen. Der Wärmeverlaust ist dann besonders groß, wenn das

Pressen bereits unter Wärmezufuhr stattgefunden hat. An- schließend erfolgt dann die erneute Erwärmung im Härteofen.

Die mehrmaligen Erwärmungsvorgänge sind energie-und zeitaufwendig. Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Formteilherstellung zu beschleunigen und ener- getisch günstiger zu gestalten.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das eingangs genannte Ver- fahren erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das Pres- sen und das thermische Härten in einem einzigen Behandlungs- schritt durchgeführt werden, wobei der Druck und die Tempe- ratur gesteuert werden.

Zwischen den beiden Behandlungsschritten erfolgt also keine Abkühlung mehr. Daher ist kein zusätzlicher Erwär- mungsschritt erforderlich. Die Energie-und Zeitersparnis sind entsprechend hoch. Zusätzliche Energie-und Zeiterspar- nisse ergeben sich dadurch, daß sich die beiden Behandlungs- schritte übergreifen, daß also während der Formgebung be- reits das Härten einsetzt.

Da keine Zwischenlagerung stattfindet, vermindert sich der Raumbedarf und auch der Handlingaufwand. Ferner sinken die Umlaufbestände.

Während der Formgebung kann mit deutlich geringeren Preßkräften gearbeitet werden. Dies kommt der Standzeit der Werkzeuge zugute, und zwar auch dann, wenn an den Werkzeug- stahl geringere Ansprüche gestellt werden.

Schließlich ergibt sich eine Verminderung der Betriebs- mittel. Es bedarf lediglich einer beheizbaren Formgebungs- presse, in der die Werkstücke bis zu ihrer Fertigstellung verbleiben. Härteöfen können entfallen.

Entfallen können ferner Spannrahmen zur Aufnahme der Preßlinge nach der Formgebung und vor dem Einsatz in den Härteofen. Auch hier vermindert sich der Handhabungsaufwand.

Spannrahmen sind bisher erforderlich, um die Preßlinge vor und während des Härtevorgangs zu fixieren, weil die Preß- linge noch keine ausreichende Eigenstabilität erreicht ha-

ben. Auch können entstehende und entweichende Gase sonst zu einer Zerstörung der Produkte führen. Da bei dem erfindungs- gemäßen Verfahren keine Handhabung der Preßlinge nach der Formgebung erforderlich ist, erübrigen sich entsprechende Maßnahmen.

Bei Produkten, die eine gezielte Porosität aufweisen, ist oftmals die Endkompressibilität von entscheidender Be- deutung. Diese Produkteigenschaft wird durch den Preßvorganc und durch den Härtevorgang eingestellt. Die Erfindung bietet die Möglichkeit, die Preßkräfte, die Preßzeiten und die Preßtemperaturen sehr exakt zu steuern und auf diese Weise sehr enge Kompressibilitätsgrenzen zu erzielen. Die Erfin- dung ermöglicht eine In Situ-Steuerung zur Einhaltung enger Produkttoleranzen. Die Preßvorgänge können kraft-und/oder wegabhängig gesteuert werden. Dies ermöglicht eine Anpassunc an unterschiedlichste Vorgaben und Betriebsbedingungen.

Insbesondere bei der Herstellung von Bremsbelägen bedarf es außerdem einer Oberflächenbehandlung, nämlich einer star- ken Erwärmung der Reibfläche, um diese zu karbonisieren.

Erst in karbonisiertem Zustand entwickelt der Reibbelag seine volle Reibwirkung. Durch das sogenannte Scorchen wird sichergestellt, daß der Reibbelag bereits von Beginn an seine volle Wirkung entfaltet.

Auch die gehärteten Reibbeläge werden in der Regel noch- mals zwischengelagert, bis die Oberflächenerwärmung zum Durchführen des Scorchens erfolgt.

In Weiterbildung der Erfindung hingegen besteht die Mög- lichkeit, die thermische Oberflächenbehandlung in den einzi- gen Behandlungsschritt zu integrieren. Auch insoweit entfal- len also zusätzliche Handhabungsschritte sowie eine weitere Erwärmung. Von Bedeutung ist ferner, daß das Scorchen zeit- gleich mit dem thermischen Härten erfolgen kann. Die Behand- lungsdauer vom Beginn des Pressens bis zur Beendigung der Oberflächenbehandlung ist also extrem kurz.

Vorzugsweise wird zum thermischen Härten und zur thermi- schen Oberflächenbehandlung elektrischer Strom durch die Preßmasse hindurchgeleitet. Die Wärme wird also nicht von außen zugeführt, sondern innerhalb der Preßmasse erzeugt.

Man macht sich den Umstand zunutze, daß die Preßmasse elek- trisch leitfähig ist und sich daher unter Stromdurchfluß er- wärmt.

Ferner wird vorgeschlagen, daß gleichzeitig und/oder nacheinander elektrische Stromflüsse erzeugt werden, die ei- nerseits durch die Preßmasse hindurchgehen und andererseits nahe der zu behandelnden Fläche etwa parallel zu dieser ver- laufen. Der durch die Preßmasse hindurchgehende Stromfluß dient dem Härten, während der andere Stromfluß das Scorchen bewirkt. Handelt es sich um einen Reibbelag mit Träger- platte, so beschränkt sich das Scorchen auf die Reibfläche.

Ist keine Trägerplatte vorgesehen, können beide Flächen des Belages gescorcht werden. Wie bereits erwähnt, ist das gleichzeitige Scorchen und Härten besonders vorteilhaft. Die beiden Maßnahmen können sich allerdings zeitlich auch mehr oder weniger überlappen.

Je nach den Anforderungen sind die Stromflüsse von un- terschiedlicher Stärke.

Auf der zu scorchenden Seite des Reibbelags arbeitet man vorzugsweise mit einer Matrix von Elektroden, die abwech- selnd entgegengesetzt gepolt sind. Ein Teil der Elektroden arbeitet dabei sowohl mit der entgegengesetzten Abstützung der Presse als auch mit dem anderen Teil der Elektroden zu- sammen.

Während des Preßvorganges und während des Härtens ent- stehen Reaktionsgase in der Preßmasse. Daher wird in Weiter- bildung der Erfindung vorgeschlagen, die Preßmasse während des Behandlungsschrittes kontinuierlich oder intermitierend zu entgasen. Dabei entweicht dann auch die beim Pressen ein- geschlossene Luft.

Die Entgasung der Preßmasse kann in Preßrichtung und/oder quer dazu durchgeführt werden. Eine radiale Entga- sung ist deshalb ganz besonders vorteilhaft, weil die seit- lichen Flächen des Preßlings weniger geglättet und verfe- stigt sind als die am Stempel und an der Stopfenstempelhal- teplatte anliegenden Flächen. Bevorzugt hält man den Preß- ling zwischen dem Stempel und der Stopfenstempelhalteplatte eingespannt, während man den Profileinsatz der Form, der beim Pressen und anfänglich beim Härten den Spannrahmen bil- det, vom Preßling nach oben oder nach unten abzieht und da- durch die radialen Flächen des Preßlings freilegt. Diese Maßnahme eignet sich insbesondere auch für ein Härten unter Stromzufuhr, da der Stempel und die Stopfenstempelhalte- platte bei abgezogenem Profileinsatz elektrisch gegeneinan- der isoliert sind und nur über den Preßling in elektrisch leitender Verbindung stehen.

Zur weiteren Energieersparnis wird vorgeschlagen, den Behandlungsschritt unter Wärmeisolation durchzuführen.

Von wesentlicher Bedeutung ist, daß durch die angepaßte und optimierte Druck-und Temperatursteuerung eine inte- grierte Wärmebehandlung in einem einzigen Behandlungsschritt ermöglicht wird.

Beispiel Ein Preßwerkzeug wird in üblicher Weise mit Preßmasse gefüllt. Sodann wird die Stopfenstempelhalteplatte auf den Profileinsatz des Werkzeugs abgesenkt. Zwischen dem Profil- einsatz und der Stopfenstempelhalteplatte wird eine Schließ- kraft erzeugt, und sodann wird zwischen dem Stempel und der aus Stopfenstempelhalteplatte und Profileinsatz bestehende Baugruppe die Formgebungskraft erzeugt. Der Formgebungsvor- gang ist im Sekundenzeitraum abgeschlossen. Sodann kann die Schließkraft aufgehoben werden. Gleichzeitig wird die Form- gebungskraft auf dasjenige Maß minimiert, daß notwenig ist,

um eine unzulässige Verformung des Preßlings unter dem Gas- innendruck zu vermeiden und um die Kompressibilitäts- eigenschaften des Preßlings einzustellen. Diese Kraft wird als Spannkraft bezeichnet.

Synchron mit dem Abbau der Kräfte wird der Profileinsatz abgesenkt. Der Preßling kann nun über seine radialen Berei- che ausgasen.

Da harzgebundene Preßmassen unter Spannkrafteinwirkung in bestimmten Temperaturbereichen irreversibel komprimiert werden können, bleibt die Spannkraft nur über einen festzu- legenden Weg aufrechterhalten. Sie muß auf ein Maß reduziert werden, daß nur eine vorher eingestellte, zulässige Kompri- mierung ergibt. wird der im Spannvorgang zurückgelegt Weg begrenzt und ist ein akzeptiertes Schrumpfmaß erreicht, wird durch eine Arretierung jede weitere Wegänderung verhindert.

Sobald der Profileinsatz abgesenkt worden ist, kann zwi- schen der Reibseite des eingespannten Preßlings und der Stopfenstempelhalteplatte eine elektrische Spannung angelegt werden. Hierzu ist die Stopfenstempelhalteplatte elektrisch gegen den Maschinenkörper isoliert. Der durch den Preßling hindurchfließende Strom erwärmt die Preßmasse homogen von innen heraus.

Zum gleichzeitigen Härten und Scorchen durch elektri- schen Strom verwendet man auf derjenigen Seite des Preß- lings, die oberflächenbehandelt werden soll, eine Matrix aus Elektroden mit abwechselnder Polarität. Ein Teil des Stroms fließt zur anderen Seite des Werkzeugs und bewirkt das Här- ten. Ein anderer Teil des Stroms fließt zwischen benachbar- ten Elektroden und besorgt das Scorchen der zugehörigen Oberfläche.

Die Anlage ist mit Einrichtungen versehen, welche die Dicke des Preßlings erfassen, Wegänderungen während des Pro- zesses registrieren und der In Situ-Steuerung des Prozesses dienen.

Temperaturfühler mit Produktkontakt befinden sind im Stempel und in der Stopfenstempelhalteplatte. Die Produkt- temperatur während des Spannens wird durch Kontakt eines Sensors an der Ausformschräge des Preßlings gemessen. Die Temperaturerfassung dient ebenfalls der In Situ-Steuerung des Prozesses.

Die relativ hohe Formgebungskraft kann aus dem Druck ei- nes Hydrauliksystems oder über den Stempel abgegriffen wer- den. Die niedrigere Spannkraft muß genau gemessen und ein- gehalten werden. Daher ist die Stopfenstempelhalteplatte mit entsprechenden Kraftsensoren ausgestattet. Die Informationen aus den Kraftmessungen dienen ebenfalls der In Situ-Steue- rung des Prozesses.

Gase, die während des Prozesses entstehen, werden durch eine den Preßling umschließende Absaubeinrichtung so abge- führt, daß möglichst wenig Fremdluft erfaßt wird. Der Preß- ling soll sich durch Fremdlufteinwirkung nicht abkühlen.

Ggf. wird konditionierte Zuluft zugeführt.

Die Formgebungszeit kann unter einer Sekunde liegen. Die Formgebungstemperatur beträgt 20°C bis 230°C. Die Spanntem- peratur während des Härtens kann bis zu 800°C betragen.

Die Formgebungskraft liegt bei 5kN bis 250kN oder mehr, während die Spannkraft 0,5kN bis 7kN oder mehr beträgt.

Beide Kräfte sind während der Behandlung veränderbar. Die Dauer des Spannens kann unter fünf Sekunden liegen.

Das Verfahren läßt sich mit einer Anlage geringer Bau- größe durchführen, beispielsweise mit einer Anlage, die ei- nen mobilen und modularen Aufbau besitzt. Dabei besteht kein Unterschied zwischen Kalt-und Heißpressen. Da gasbedingte Fehler (Blasen, Risse, ggf. Kantenlösen) vermieden werden, ergibt sich eine sehr geringe Schrottrate.