DE2654222A1

DE2654222A1 - Verfahren zur herstellung metallisierter hohlleiter-bauteile aus kohlefaserverstaerktem kunststoff

Info

Publication number: DE2654222A1
Application number: DE19762654222
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Bierbaum; Bernd Ing Grad Klauder; Hugo Dipl Chem Dr Mangold
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1976-11-30
Filing date: 1976-11-30
Publication date: 1978-06-01

Description

Verfahren zur Herstellung metallisierter Hohlleiter-
Bauteile aus kohlefaserverstärktem Kunststoff Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zum Herstellen metallisierter, kohlefaserverstärkter Kunststoff-Bauteile für die Mikrowellentechnik.
Hohlleiter-Bauelemente und insbesondere Mikrowellenfilter, die einen geringen Temperaturgang aufweisen müssen, werden allgemein aus Werkstoffen mit kleiner Wärmeausdehnung hergestellt.
Ein bevorzugter Werkstoff ist Invar, welcher aber speziell für Raumfahrtanwendung den Nachteil einer hohen Dichte von 8,1 g/cm3 hat. Bestrebungen gehen nun dahin, diesen Werkstoff durch kohlefaserverstärkte Kunststoffe mit einer Dichte von ca. 1,5 g/cm3 und ähnlich kleinem Temperaturausdehnungskoeffizienten zu ersetzen.
Die Eignung kohlefaserverstärkter Kunststoffe zur Herstellung temperaturstabiler Hohlleiter-Bauelemente ist im Prinzip in einer DT-OS der Fa. Hughes Aircraft Co. (DT-OS 22 35 453 vom 22.2. 1973) beschrieben.
Eines der wichtigsten Probleme beim Bau von Hohlleiterteilen ist die Erzeugung einer elektrisch hochleitfähigen Innenraum-Metallisierung,um alektrische Verluste möglichst gering zu halten. Dies geschieht normalerweise durch Versilbern der Innenwände der Bauteile. Bei Bauteilen aus kohlefaserverstärkten Kunststoffen stellt sich nun das Problem, eine gut haftende Metallschicht aufzubringen, welche die geforderte hohe Oberflächenleitfähigkeit gewährleistet.
Die an sich bekannten Verfahren zur galvanischen Metallisiesierung von Kunststoffen inklusive des in obengenannter DT-OS beschriebenen, sind bei ihrer Anwendung für kohlefaserverstärkte Kunststoffe unbefriedigend, erstens in Bezug auf die erzielte Haftfestigkeit und zweitens in Bezug auf die komplizierte Verfahrensweise Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Metallisierungsverfahren zu schaffen, welches gut haftende Schichten ergibt und einfach und billig durchzuführen ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination der folgenden, zum Teil bekannten Verfahrensschritte gelöst, die darin bestehen, daß ein passivierter oder mit einer Ablöseschicht versehener Formkörper metallisiert wird, wobei die Ablöseschicht aus einer Zwischenschicht oder einem Metall mit verminderter Haftung besteht, daß auf die Metallschicht die mit einem aushärtbaren Kunststoff vorimprägnierten Kohlefasern oder Gewebe davon bis zur gewünschten Wandstärke aufgebracht werden, daß eine Aushärtung bei erhöhter Temperatur erfolgt und daß im abgekühlten Zustand der geschrumpfte Formkörper aus dem Bauteil entfernt wird.
Der wesentliche Vorteil des Verfahrens liegt darin, daß die Anwendung von Trennmitteln sich erübrigt. Diese Trennmittel sind notwendig, um ein Entformen des kohlefaserverstärkten Kunststoffteils zu ermöglichen und müssen vor einer galvanischen Behandlung restlos entfernt werden, was nur auf mechanischem Wege (Schleifen) möglich ist. Die restlose Beseitigung kann nur schlecht kontrolliert werden und Trennmittelreste verhindern die Haftung der aufgebrachten galvanischen Schicht.
Dieses Problem wird durch das erfindungsgemäße Verfahren gelöst, in dem die Metallschicht selbst als Trennschicht wirkt. Diese Metallschicht kann entweder direkt verwendet oder problemlos galvanisch weiterverstärkt werden, wie es die spätere Anwendung-bedingt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen, welche Bestandteil eines koaxialen Mikrowellenfilters sind.
Beispiel 1 Zwei Metallplatten werden ginseitig) mit einer geeigneten, wenig haftenden Metallschicht (z.B. 5 Am Kupfer) versehen.
Die Metallschicht -wird vorzugsweise - zur Verbesserung der Haftung Metall-kohlefaserverstärkter Kunststoff - angeäzt und gegebenenfalls mit einem Finisch versehen. Zwischen die Platten wird der nicht ausgehärtete kohlefaserverstärkte Kunststoff unter Druck bei erhöhter Temperatur ausgehärtet.
Nach dem Erkalten lassen sich die Metallplatten leicht entfernen und man erhält eine beidseitig metallkaschierte kohlefaserverstärkte Kunststoffplatte.
Ein weiteres Beispiel wird in den Figuren i bis 3 der Zeichnung erläutert, wobei die einzelnen Schritte des Verfahrens dargestellt sind.
In der Fig. 1 sind zwei als Formkörper dienende Metalldorne 1 und 2, die mit einer auf ihren Außenflächen wenig haftenden Metallschicht 3 und 4 versehen sind, gegeneinandergeführt. Zwischen den Stirnflächen der beiden Dorne 1 und 2 wird eine Blende 5 gehalten, die aus einer beidseitig metallisierten und kohlefaserverstärkten Kunststoffplatte besteht.
Die Fig. 2 zeigt die Anordnung der Fig. 1, bei der nunmehr auf diesen Aufbau eine kohlefaserverstärkte Kunststoffschicht 6 aufgebracht und unter Druck und erhöhter Temperatur ausgehärtet ist. Nach dem Abkühlen läßt sich das neu gewonnene Bauteil infolge der durch die Abkühlung erfolgten Schrumpfung von den Dornen 1 und 2 leicht entfernen, wobei die Dorne in Pfeilrichtung aus dem Bauteil zu ziehen sind. Dieses Bauteil trägt jetzt eine Metallschicht, die leicht haftend auf den Dornen aufgebracht war. An den Stellen 7 wird die Blende mit einem geeigneten Lot an ihren Berührungsstellen mit dem Bauteil verlötet. Statt Lot kann auch geeigneter, elektrisch leitender Zement verwendet werden.
In der Fig. 3 wird auf dieses nach diesem Verfahren hergestellte Bauteil, auf seine metallische Innenoberfläche, eine elektrisch gut leitende Schicht 8, z.B. Silber, aufgebracht. Auch die Stirnflächen der kohlefaserverstärkten Kunststoffschicht werden mit dieser vergüteten Oberfläche versehen.

Claims

Patentanspruch Verfahren zum Herstellen metallisierter, kohlefaserverstärkter Kunststoff-Bauteile für die Mikrowellentechnik, gekennzeichnet durch die kombinierte Anwendung folgender, zum Teil bekannter Verfahrensschritte: daß ein passivierter oder mit einer Ablöseschicht versehener Formkörper metallisiert wird, wobei die Ablöseschicht aus einer Zwischenschicht oder einem Metall mit verminderter Haftung besteht, daß auf die Metallschicht die mit einem aushärtbaren Kunststoff vorimprägnierten Kohlefasern oder Gewebe davon bis zur gewünschten Wandstärke aufgebracht werden, daß eine Aushärtung bei erhöhter Temperatur erfolgt und daß im abgekühlten Zustand der geschrumpfte Formkörper aus dem Bauteil entfernt wird.