CS216920B2

CS216920B2 - Friction material

Info

Publication number: CS216920B2
Application number: CS524478A
Authority: CS
Inventors: Ronald Swinburn
Original assignee: Ronald Swinburn
Priority date: 1977-08-10
Filing date: 1978-08-10
Publication date: 1982-12-31
Also published as: JPS5434350A; EP0000840A1; DE2860811D1; EP0000840B1; DD138075A5; BR7805105A; AU3875578A; IN148772B

Description

Vynález se týká třecího materiálu, zejména pro brzdová obložení, na bázi teplem tvrditelného pojivá, vlákenného vyztužení, plnidel a přísad.

Vlákenné vyztužení sestává obyčejně · z osinku. Byly již učiněny různé návrhy, pokud jdé o náhradu osinku jinými materiály, avšak bez dokonalého výsledku vzhledem ke · strohým pracovním teplotám a tlakům, které materiály musí vydržet při jejich opětovném působení bez selhání nebo zhoršení třecích vlastností.

Podle vynálezu tvoří teplem tvrditelné pojivo 15 až 40 obj. % materiálu a sestává z fenolformaldehydové pryskyřice nebo kaučuku odolného proti teplu a chemikáliím, zejména nitrilového kaučuku, nebo ze směsi, jejíž objem sestává nejméně z poloviny z pryskyřice, vlákenné vyztužení tvoří 10 až 60 obj. % materiálu a sestává z organického vlákenného materiálu a anorganického vlákenného materiálu, vybraného z kovových vláken, skleněných vláken, struskových vln vyrobených ze strusek nebo přírodně · se ·vyskytujících kamenů, křemenných vláken a keramických vláken hlinitokřemičitanového typu, množství organického vlákenného materiálu tvoří 3 až 20 obj. % třecího materiálu a množství anorganického vlákenného materiálu je v rozmezí 40 až 30 obj. % · třecí2 ho materiálu, plnidla a přísady sestávající z organického částicového plnidla v množství stopy až 34,5· obj. % a anorganického částicového plnidla a modifikátorů tření a opotřebení v množství 13 až 33,5 obj. %.

Jestliže anorganický vlákenný materiál je ve tvaru kovových vláken, například ocelového vlákna, Jeho množství bude s· výhodou v dolní části výhodného rozmezí, například 3 až 15 obj. %, zatímco je-li anorganický vlákenný materiál . v podobě skleněných vláken, bude jeho množství s výhodou v horní části výhodného rozmezí, například 9 až 40 obj. °/o.

Organický vlákenný materiál sestává z krátkých úseků vláken a může sestávat z celulózových vláken ze zdrojů jako buničina, juta, sisal nebo krátká bavlna z druhého vyzrňování. Funkcí orga^crlcl^lo· vlákenného materiálu je dodávat materiálu při výrobě pevnost za syrová a za tím účelem organická vlákna musí být rozvolněná vlákna, když se užívá přírodních materiálů. Proto je buničina vhodným organickým vlákenným materiálem, zatímco dřevitá moučka jím není, jelikož vlákna dřeva jsou těsně udržována pryskyřicí a dřevitá moučka působí pouze jako plnidlo.

Anorganický vlákenný materiál je také v podobě krátkých úseků vláken a tvoří hlav216920 ní vyztužení třecího materiálu. Kde se užívá . jako anorganického vyztužení struskové vlny, je výhodné, aby obsahovala minimální množství malých . nevlákonitých aglomerátů nerostu, jež se obvykle označují jako zrna. Když má být užito velkých množství skleněných vláken v určitém složení, je výhodné použít rozemletých skleněných vláken nebo nasekaného pramenového skla, tj. skla v podobě souvislých svazků jemných skleněných vláken, navzájem vázaných povlaky o velikostech běžně užívaných průmyslem skleněných vláken, a pak nasekány na krátké prameny složené z velkého počtu jemných rovnoběžných vláken. Výhodná délka nasekaného pramene je 3 až 13 mm. Avšak lze užít i kratších vláken, je-li žádáno. Je-li také žádoucí užít skla, jehož jednotlivá vlákna jsou povlečena pojivým činidlem naneseným při výrobním postupu za účelem zlepšení vazby mezi sklem a teplem tvrditelným pojidlem.

Výhodným kovovým · vláknem, je ocelové vlákno, které může být z měkké .ocelí a je účelně v podobě krátkých úseků jemných ocelových vláken, například o· průměru řádově 0,125 mm a o délce rozmezí 1 až 5 mm.

U třecího materiálu Je pojidlo, s výhodou organické pojidlo, například teplem tvrditelná pryskyřice jako fenolformaldehydová pryskyřice nebo přírodní nebo· syntetický kaučuk, odolný vůči teplu a chemikáliím, jako je nitrilový kaučuk.

Ostatní plnidla a přísady v třecím materiálu mohou být převzaty z četných tříd ' takových materiálů a povaha množství každého takového materiálu se zvolí tak, aby se nesáhlo právě žádané kombinace nákladů a vlastností. Podle potřeby ' lze užít nebo přidat anorganická částicová plnidla, jako baryt, plavená křída a trypl, vyztužující plnidla jako¹ slída, modifikátory tření a· opotřebení včetně mazadel jako tuha nebo sirník molybdeničitý, sirník antimonitý, kovy jako· měď, zinek, mosaz nebo· hliník v podobě drátů, třísek od soustružení nebo částic. Třecí slože nebo· částice složené z vytvrzených a rozemletých teplem tvrditelných pryskyřic nebo kaučuků mohou být rovněž přidány.

Kompozice podle vynálezu, které mají celkový .obsah vláken menší než asi 40 obj. %, jsou zvlášť vhodné pro užití při způsobu výroby třecích materiálů, který záleží v tom, že se

a) důkladně promísí všechny složky kompozice navzájem, přičemž nevytvrzené kapalné pryskyřičné pojidlo slouží pro vzájemné vázání složeného· materiálu, nebo k témuž účelu slouží lepivé nevytvrzené kaučukové pojidlo,

b) kompozice se tvaruje do tabule,

c) tabule se vytvaruje, je-li zapotřebí, (jako při výrobě zakřivených obložení pro bubnové brzdy] a

d) materiál se vytvrdí.

U tohoto způsobu se vyžaduje, aby tabule měla přiměřenou pevnost před sušením, přičemž bylo vynálezem zjištěno, že potřebnou pevnost dodávají organická vlákna smísená s anorganickými vlákny. Uvedený postup je zvlášť vhodný pro výrobu brzdových obložení.

Podle jiného· provedení, zejména pro· takové kompozice, jež mají celkový obsah vláken nad asi 30 obj. %, je vhodné vyrábět třecí materiál podle vynálezu technikou· užívající kaše, při které vlákna, pojidlo a ostatní složky se dispergují ve vodě pomocí šlehače za · účelem vytvoření kaše.' Kaše se pak uvede do tvaru tabule uložením na drátěném sítu nebo· plsti a voda se odsaje. Tabule se pak usuší,· rozřeže na žádané tvary a vytvrdí působením tepla a tlaku. Tato technika je zvlášť vhodná pro výrobu obložení spojek.

Vynález bude nyní blíže vysvětlen na několika příkladech provedení.

Příklady 1 až 3

Prstencová spojková obložení o vnějším průměru 152,4 mm a vnitřním průměru · 127 milimetrů byla ' vyrobena shora uvedenou · technikou· užívající kaše z třecích materiálů o · složeních uvedených v tabulce I, přičemž · všechna množství jsou udána jako objemové díly.

TABULKA I příklad č. 1.2 3 pojidlo fenolformaldehydová

pryskyřice	25	26	26
vlákenné materiály
skleněná vlákna
(3 mm až 6 mm ]	40	25	—
Kaovlna (hlinitokřemičitanové
vlákno ] *	—	—	30
celulóza (dřevěná vláknina]	20	10	5
Plnidla atd.
třecí slož	—	17	17
plavená křída	12	14	14
sirník antimonitý	—	5	5
mosaz	3	3	3

* Kaovlna je obchodně dostupná z morganitu a při použití v uvedeném příkladu měla délku vlákna 6 mm.

Takto vytvořená obložení měla pevnost v roztržení 10 000 až 12 000 ot/min při teplotě' •okolí a 7 000 až 7 500 ot/min při 200 ^CC.

Vytvořená spojková obložení ukázala při běhu proti litinové opěrné ploše na malém stroji pro· zkoušení tření a opotřebení menší hodnoty opotřebení a vyšší koeficienty tření než podobné materiály obsahující osinek.

Koeficienty tření podle určení byly · v rozmezí 0,3 až 0,4 ve vinuté pružinové spojce o rozměrech 203,2 mm x 146,05 mm proti litinovému setrvačníku a tlačné desce.

Příklad 4

Prstencové - spojkové · obložení o vnějším průměru 203,2 mm bylo· vyrobeno technikou užívající kaše shora uvedenou z materiálu o složení uvedeném v tabulce II.

TABULKA II objemové složka díly latex nitrilového kaučuku20 fenolformaldehydová pryskyřice20 rozemletá skleněná vlákna (190 μ jmenovitá délka a 9 až ' 13 μ průměr] 30 buničina10 kaolín10 síra1 bentonit2 rozemletý drobkový kaučuk6

Takto vyrobená spojková obložení měla pevnost v roztržení 11 000 až 11 500 ot/min při teplotě okolí a 6 750 až 8 000 ot/min při 200 °C (pevnost v roztržení byla měřena otáčením spojkového obložení kolem jeho osy při vzrůstajících otáčkách, až se roztrhlo odstředivou silou) a příčná mez pevnosti byla 75 842 až 82 737 kN/m2, příčná mez pevnosti byla změřena tím, že se vzorek obložení umístil na dvě podpěry oddálené o

25,4 mim a pak se měřilo zatížení potřebné mezi podpěrami; aby se obložení rozdrtilo.

Příklad 5

Prstencové ' spojkové obložení o vnějším průměru 152,4 mm bylo vyrobeno technikou užívající kaše z materiálu o složení udaném v tabulce III.

TABULKA III

Příklad . 6

Prstencové spojkové obložení o vnějším průměru 203,2 mm bylo vyrobeno- technikou užívající kaše z materiálu -o složení udaném v tabulce IV.

TABULKA IV objemové složka díly fenolformaldehydová pryskyřice26 rozemleté skleněné vlákno (jmenovitá délka 190 μ, průměr· 9 až 12 μ ]30 dřevěná vláknina10 třecí -slož17 sirník antimonitý2 mosaz3 plavená křída9 síra3

Takto vytvořená obložení měla pevnost v roztržení 11 000 až 11 500 ot/min při teplotě okolí a 9 250 až 9 750 ot/min při .200 °C a příčnou mez pevnosti 82 737 kN/m2.

Předcházející - příklady - vesměs - ilustrují použití třecích materiálů podle vynálezu ve spojkových obloženích. Následující příklady ilustrují použití těchto- materiálů pro brzdová -obložení.

Příklady 7 až 16

Byly -namíchány -kompozice podle složení udaných v tabulkách V a VI a byly vyváloovány do -tvaru tabule, tvarovány do zakřiveného tvaru vhodného pro- brzdová obložení vytvrzeny, čímž -byly obdrženy vzorky brzdových -obložení. Tvrzení bylo prováděno v peci při teplotě 238 '°C po ' období 90 minut.

V každém případě byly určeny vlastnosti materiálu, pokud jde -o- tření a opotřebení, na -soustavu -hydraulické špalíkové vrstvy orozměrech 354 mm x 69,85 mm, umístěné na dynamometru, a bylo zjištěno, že jsou Srovnatelné s -běžnými brzdovými -obloženími obsahujícími losinék.

V níže uvedených tabulkách jsou všechny veličiny udány v objemových dílech.

objemové

složka	díly
latex nitrilového kaučuku	3,25
fenolformaldehydová pryskyřice	15
vlákna ze skleněného- pramene
nasekaná na délku 3 mm
(304 -texj	25
dřevitá vláknina	10
plavená křída	21,25
mosaz	3

TABULKA V příklad č. 7 8 9 10 11 pojidlo kapalná fenolová pryskyřice

modifikovaná olejem
akažuového ořechu	25	25	27	24	27
nevytvrzený práškový nitrilový kaučuk	0	0	0	12	0
suchá fenolová pryskyřice	5	10	4	0	7
anorganické vlákno ocel (stapl 3 a 6 mm)	0	0	3	3	0
sklo (stapl 3 až 13 mm)	9	0	0	0	3
organické vlákno juta 9	9	9	9	9	9
bavlna	0	6	0	0	0
plnidla dřevitá moučka	5	5	5-	5	5
plavená křída	20	20	20	20	20
drobkový kaučuk (vytvrzený)	2,5	5	5	5	5
tuha	2,5	0	2,5	0	2
rozmělně částice vytvrzené pryskyřice a prach	22	20	24,5	22	22
koeficient tření při 48 km/h a 70 °C	0,37	0,36	0,39	0,36	0,37

TABULKA VI

příklad č.	12	13	14	15	16
pojidlo kapalná fenolová pryskyřice modifikovaná olejem akažuového ořechu	23,5	25,5	23,5	25	15
nevytvrzený práškový nitrilový kaučuk	0	0	4	0	15
suchá fenolová pryskyřice	9,0	0	0	0	0
anorganické vlákno ocel (stapl 3 až 6 mm)	8,5	8,5	8,5	13,5	0
sklo (stapl 3 až 13 mm)	0	0	0	0	25
organické vlákno juta	11,5	11,5	11,5	4,5	5
plnidla plavená křída	19	26	24	19	14
drobkový kaučuk (vytvrzený)	5	5	5	4,5	3
tuha	2,5	2,5	2,5	14,5	10
rozmělně částice vytvrzené pryskyřice a prach	21	21	21	19	13
koeficient tření při 48 km/h a 70 °C	0,40	0,39	0,42	0,43	0,32

pRedmět

Claims

1. Třecí materiál, zejména pro brzdová obložení, n,a bázi teplem tvrditelného pojivá, vlákenného vyztužení, plnidel a přísad, vyznačující se tím, že teplem tvrditelné pojivo tvoří 15 až 40 obj. % materiálu a sestává z fenolformaldehydíové pryskyřice nebo kaučuku odolného proti teplu a chemikáliím, zejména nitrllového kaučuku, nebo ze směsi, jejíž objem sestává nejméně z poloviny z pryskyřice, vlákenné vyztužení tvoří 10 až 60 obj. % materiálu a sestává z organického vlákenného materiálu a anorga- vynAlezu nického vlákenného materiálu, vybraného z kovových vláken, skleněných vláken, struskových vln vyrobených ze strusek nebo přírodně se vyskytujících kamenů, křemenných vláken a keramických vláken hlinitokřemičitanového typu, množství organického vlákenného materiálu tvoří 3 až 20 obj. % třecího materiálu a množství anorganického vlákenného materiálu je v rozmezí 40 až 30 obj. % třecího materiálu, plnidla a přísady sestávají z organického částicového plnidla v množství stopy až 34,5 obj. % a anorganického částicového plnidla a modifikátorů tření a opotřebení v množství 13 až 33,5 obj. %.

2. Třecí materiál podle bodu 1 vyznačující se tím, že vlákenné vyztužení sestává ze směsi alespoň jednoho anorganického vlákenného materiálu s alespoň jedním organickým materiálem.

3. Třecí materiál podle bodu 2 vyznačující se tím, že anorganický vlákenný materiál je v podobě ocelových vláken v rozmezí 3 až 15 obj. °/o třecího materiálu.

4. Třecí materiál podle bodu 2 vyznačující se tím, že anorganickým vlákenným materiálem je buničina, juta, sisal nebo bavlna.

5. Třecí materiál podle bodu 1 vyznačující se tím, že plnidlem je alespoň jedno anorganické čásiticové plnidlo.

6. Třecí materiál podle bodu 1 vyznačující se tím, že modifikátorem tření nebo opotřebení je tuha, sirník molybdeničitý, sirník antimonitý, měď, zinek, mosaz nebo olovo.