DD244346B1 - Verfahren zur herstellung eines asbestfreien reibwerkstoffes - Google Patents

Description

ein Teil der Zellulosebestandteile in Form eines in den Resitzustand überführten, mit Zellulose gefüllten Amino- oder Phenoplastpreßmasse in die Mischung eingebracht wird, wie zum Beispiel Melaminharzpreßmasse des Typs 152 oder Phenolharzpreßmasse des Typs 51.

Diese Preßmassen sind unausgehärtet unter den vorgenannten Bezeichnungen handelsüblich und werden zu den verschiedensten Form körpern geformt. Erfindungsgemäß wird jedoch die jeweilige Preßmasse durch Temperaturbeaufschlagung freihärtend in den Resitzustand überführt und nach dem Abkühlen vermählen.

Die technische Wirkung der Erfindung besteht darin, daß durch die Imprägnierung der Zellulosefaser deren thermische Stabilität wesentlich erhöht wird, wodurch das gesamte thermische Verhalten der Reibwerkstoffmischung verbessert wird.

Eine geeignete Reibwerkstoffmischung, hergestellt nach dem vorgeschlagenem Verfahren, kann sich wie folgt zusammensetzen:

25-45 Vol.-% Kunstharzbindemittel, vorzugsweise Phenol-Formaldehyd-Harz

3-12Vol.-% Synthetischer Kautschuk

15-25 Vol.-% eines Fasergemisches aus Glas- und Stahlfaser im Mischungsverhältnis 6:1 bis 9:1

10-30 Vol.-% Zellulose, z. B. Holzmehl, Zellulosefasern, Pulp oder ähnliches, davon mindestens 50 % als Amino- oder

Phenoplast-Preßmasse, erfindungsgemäß behandelt

2-20 Vol.-% mineralische Füllstoffe

2-10Vol.-% Grafit

0,5-3,5 Vol.-% Reibungsmodifikatoren

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

In den Figuren 1 und 2 ist dargestellt die Abhängigkeit des Reibwertes und des Verschleißes von der jeweiligen Temperaturbelastung des erfindungsgemäß hergestellten zu einem Reibwerkstoff ohne Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Prüfungen dazu wurden durchgeführt auf einem Teilbelagsschwungmassenprüfstand mit allgemeingültiger Aussage.

Es wurden zwei Reibwerkstoffmischungen nachstehend ausgeführter Zusammensetzung hergestellt:

Rohstoff	Mischung I	Mischung Il
Angaben in Vol.-%	ohne erfindungsgem.	mit erfindungs
	Verfahrens	gem. Verfahrens
Phenol-Formaldehyd-Harz	30	30
Synthetischer Kautschuk	10	10
Stahl-Glasfaser-Gemisch 6:1	17	17
Zellulose	15	10 ~
Melaminharzpreßmasse Typ 152 ausgehärtet	—	5 -
Mineralischer Füllstoff	15	15
Grafit	10	10
Reibmodifikator	3	3

In der Figur 1 ist gezeigt, daß die negative Absenkung des Reibwertes bei steigender Temperatur deutlich geringer ist. Damit ergibt sich bei der Maximaltemperatur von 400-500 °C ein höheres Reibwertminimum, trotz eines niedrigeren Ausgangswertes bei geringen Temperaturen.

Figur 2 zeigt den abgesenkten Verschleiß beim erfindungsgemäß hergestellten Reibwerkstoff. Es ist erkennbar, daß der positive Einfluß im Verhältnis zum Vergleichswerkstoff mit steigender Temperatur zunimmt und bei 400⁰C zum Beispiel eine35%ige Verschleißminderung eingetreten ist.

Weitere Untersuchungen haben ergeben, daß mit anderen, in den Resitzustand überführte, zellulosehaltige Preßmassen, wie zum Beispiel auch Typ 51 auf Basis Phenol-Formaldehyd-Harz, ähnliche Ergebnisse erreicht werden.

Es sei noch bemerkt, daß die in den Resitzustand überführten Preßmassen nach dem Aushärteprozeß zerkleinert werden sollten und zwar soweit, daß die Homogenität der Reibwerkstoffmischung gesichert ist.

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung eines asbestfreien Reibwerkstoffes für die Verarbeitung zu Brems-und Kupplungsbelägen, bestehend aus Phenolharz- und Kautschukbindemitteln, einer Fasermischung aus Glas- und Stahlfaser, mineralischen Füllstoffen, Reibmodifikatoren usw. und Zellulose, dadurch gekennzeichnet, daß 30 bis 70% des für die Reibbelagmischung vorgesehenen Zelluloseanteiles in Form von in den Resitzustand überführten zellulosehaltigen Amino- oder Phe'&plastpreßmassen eingebracht wird.

2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zelluloseanteil an der Gesamtmischung 10 bis 30Vol.-% beträgt.

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für einen asbestfreien, thermostabilen Reibwerkstoff für die Verarbeitung zu Brems- und Kupplungsbelägen in Kraftfahrzeugen und Industriemaschinen. Ein solcher Reibwerkstoff eignet sich besonders für Anwendungsfälle, bei denen die Brems- und Kupplungsbeläge höheren Wärmebelastungen durch hohen Arbeits- und Leistungsumsatz bei Brems- und Kupplungsvorgängen ausgesetzt sind, wie zum Beispiel in der LKW-Radbremse.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Für die beschriebenen Anwendungsfälle wurden bisher Reibwerkstoffe unter Verwendung von faserförmigen Asbest und hitzehärtbaren Bindemitteln, wie zum Beispiel Phenol-Formaldehyd-Harze, hergestellt. Der Einsatz von Asbest ist auf Grund der nachgewiesenen Gesundheitsgefährlichkeit nicht mehr zulässig.

Wegen der bekannten komplexen Eigenschaften des Asbestes, wie hohe Wärmebeständigkeit, hohe mechanische Verstärkerwirkung in der Mischung sowie auch günstiges Reib- und Verschleißverhalten haben sich die Arbeiten zur Substitution des Asbestes durch andere Armierungsmittel als sehr kompliziert und aufwendig erwiesen. Annäherungen an das vielschichtige Wirkungsverhalten des Asbestes werden durch Kombinationen von verschiedenen Faserstoffen, wie zum Beispiel Glas- und/ oder Stahlfasern (DD-AP 138075,138076,138220) oder auch durch Verwendung hochtemperaturbeständiger organischer Faserstoffe, vorgeschlagen.

Ökonomisch von Nachteil sind die im Vergleich zu Asbest generell und besonders die hochtemperaturbeständigen organischen Faserstoffe bezüglich ihrer Beschaffungspreise, so daß die Verwendung von Stahl- und/oder Glasfasern eine ökonomische Lösung darstellen kann, wobei sich hinsichtlich der Annäherung an die Verhaltensweise des Asbestes eine ausgewogene Kombination von Glas- und Stahlfasern als Optimum erwiesen hat.

Ohne die dabei erreichten positiven Effekte in Abrede stellen zu wollen, konnten jedoch damit nicht alle der komplexen Eigenschaften des Asbestes beziehungsweise deren Wirkungen in Reibwerkstoffen erreicht werden, so daß noch erhebliche Mängel bestehen. Dieses betrifft die Verminderung der Bremswirkung bei hohen Bremsentemperaturen, wie sie zum Beispiel bei Gefällebremsungen eines LKW auftreten sowie die Erhöhung des Verschleißes und die Zerstörung beziehungsweise Schädigung der Reibfläche des Brems- oder Kupplungsbelages durch Blasen- und Rißbildung und das Auftreten von Zerfallserscheinungen infolge oberflächiger Bindekraftreduzierung. Eine der Ursachen der Bindekraftreduzierung besteht in der guten Wärmeleitfähigkeit metallischer Stoffe, indem die Stahlfasern, die als Träger der mechanischen Festigkeit verwendet werden, einen intensiven Wärmetransport von der heißen Reibkontaktstelle in die tieferen, aber noch oberflächennahen Reibbelagsschichten entsprechend der Faserlänge und Faserlage realisieren. Die damit in diesen Schichten auftretende hohe Temperatur führt zur Verminderung der Bindekräfte der Reibwerkstoffkomposition. Es ist üblich, solchen Reibwerkstoffkompositionen aus verschiedenen Gründen Zellulose in Form von Fasern, Pulp und anderen Formen zuzusetzen. Die Zellulose unterliegt durch die Einwirkung hoher Temperaturen an der Reibfläche und im oberflächennahen Bereich oxidativen Abbaureaktionen bis zur Verkohlung, wodurch ihre Festigkeit verloren geht. Durch diese Vorgänge entsteht eine starke Schrumpfung unter Bildung von kleinen Hohlräumen im Brems- beziehungsweise Kupplungsbelag. Diese Hohlräume sind mit Lochstellen vergleichbar und bilden den Ausgangspunkt für die Rißbildung und Zerstörung der Reibfläche. Diese Erscheinung wird bei asbesthaltigen Brems- und Kupplungsbelägen nicht beobachtet. Durch die hohe Verstärkerwirkung des Asbestes wird der Festigkeitsabfall der Zellulose kompensiert.

Ziel der Erfindung

Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung eines asbestfreien Reibwerkstoffes, der auch bei hohen Temperaturen vergleichsweise zu Reibwerkstoffen mit Asbest gleiche oder bessere Reib- und Verschleißeigenschaften aufweist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

DerErfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von asbestfreiem Reibmaterial mit Glasfasern und /oder Stahlfasern und Zellulosebestandteile zu schaffen, bei dem die Grenze der thermischen Stabilität der aus diesem Reibmaterial gefertigten Brems- und Kupplungsbeläge in höhere Temperaturbereiche verschoben wird. Überraschenderweise wurde gefunden, daß die oberflächige Thermostabilität von Brems- und Kupplungsbelägen aus Reibwerkstoffmischungen mit aus oben genannten Verstärkungsstoffen wesentlich verbessert werden kann, wenn mindestens