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Brems- oder Reibbelag Gußeiserne Bremsschuhe werden für Eisenbahnfahrzeuge
seit langem verwendet. Sie haben jedoch nicht die zu fordernde Lebensdauer und üben
auch keine gleichmäßige Bremswirkung über einen großen Geschwindigkeitsbereich des
Fahrzeugs und über einen weiten Temperaturbereich der Bremsschuhe und Räder oder
bei stark unterschiedlichen Bedingungen der Schienen, wie bei Trockenheit, Regen,
Frost usw., aus. Infolgedessen sind bei gußeisernen Bremsschuhen Beschädigungen
der Räder durch übermäßige Abnutzung und Erwärmung der Radkränze nicht zu vermeiden,
so daß sie ausgewechselt oder mit neuen Radkränzen versehen werden müssen.
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Die Erfindung betrifft einen Brems- oder Reibbelag, der unter Verwendung
von Asbest und Metallspänen sowie Phenol-Formaldehyd-Harz als Bindemittel hergestellt
wird und sich ausgezeichnet für die Herstellung von Bremsschuhen für Eisenbahnf
ahrzeuge eignet, aber auch für andere Zwecke brauchbar ist. Es ist bekannt, einen
Reibkörp#er für Bremsen und Reibungskupplungen aus Hornmasse entweder in natürlicher
Form oder feinverteilt mit Zusätzen, wie Metallspänen, Metalloxyden, Faserstoffen,
herzustellen. Dabei soll als Hornersatz gehärteter Leim oder Kasein verwendet werden
können. Die nur in gering-en Mengen beigemischten Metallspäne sollten etwaigenfalls
den Reibungskoeffizienten verändern und die Wärmeleitfähigkeit erhöhen.
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Ein anderer bekannter Brerns- oder Reibkörper bestand aus Faserstoffen
und einem Gemisch von Resinotannolharz oder mehreren solcher Harze und Formaldehyd
oder Formaldehyd abspaltenden Substanzen als Bindemittel. Die Masse wurde unter
Druck gehärtet und gleichzeitig geformt. Der überwiegende Anteil des Brernskörpers
bestand dabei aus den Faser-Stoffen, insbesondere Faserasbest. Bekannt ist ebenso
ein Walzverfahren zum Herstellen von Brems- und Kupplungsbelägen sowie Dichtungsplatten
aus. Teigmassen von Faserstoffen, wie Asbest, Kautschuk und Härtemitteln, unter
Verwendung eines Transportbandes, bei dem aus der plastischen, Lösungsmittel oder
sonstige Flüssigkeit enthaltenden Belagmasse durch an sich bekanntes Auftragen auf
das Transportband ein endloses Band gebildet und auf dem Band als Walzunterlage
durch eine umlaufende Walze ausgewalzt, nach Bildung einer harten Schicht quer zum
Transportband aufgeschnitten und. dann von diesem entfernt wird. Diese bekannten
Verfahren zur Herstellung von Reibkörpern wiesen den Nachteil des Erfordernisses
einer Flüssigkeit oder Lösung auf, die nicht nur eine besondere Apparatur erfordert,
sondern auch keine gleichmäßige Verteilung der Bestandteile unterschiedlichen Gewichts
in dem zum Schluß geformten Material ermöglicht. Bei einem anderen bekannten Verfahren
zur Herstellung eines Reibbelages aus einem innigen Gefüge von Metall und Kunstharz
od. dgl. müssen Metallpulver und organische Stoffe, z. B. Kunstharz, Hartlacke,
Kautschuk, gemischt, die Mischung geformt und die Metallbestandteile zum Sintern
gebracht werden. Als Metallpulver kann auch eine Metallpulvermischung aus verschiedenen
Metallen verwendet werden, die gegebenenfalls durch Wechselstromeinwirkung gesintert
wird. Das Herstellungsverfahren ist in diesem Fall noch umständlicher und kostspieliger,
ohne daß das Ergebnis ein allen Anforderungen entsprechender Reibkörper ist, der
den Aufwand rechtfertigte.
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Schließlich ist noch ein Verfahren zur Herstellung von Reibkörpern
aus Mischungen bekannt, die Asbest, metallisches Reibmaterial, wie Stahlwolle, natürlichen
oder synthetischen Kantschuk und gegebenenfalls Zusatzstoffe, wie härtbare, harzartige
Kondensationsprodukte enthalten, bei dem der vulkanisierte oder unvulkanisierte
Kautschuk in Gegenwart eines bekannten Polymerisationsbeschleunigers, z. B. Benzoylperoxyd,
zusätzlich, am besten beim Verformen der Reibkörper, polymerisiert wird, wodurch
das Kautschukbindemittel in der Reibmasse hitzebeständig gemacht wird. Bei diesem
Verfahren wird aber entweder Altgummi, der bereits vulkanisiert ist, oder unvulkanisierter
-Kautschuk mit einem Zusatz an Vulkanisiermitteln einschließlich Schwefels verwendet,
die eine Vulkanisation während des Formens der Reibkörper bedingen.
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Es wurde nun gefunden, daß sich ein allen zu stellenden Anforderungen
entsprechender Brems- oder Reibbelag herstellen läßt, wenn eine Mischung aus 4 bis
10"/o unvulkanisiertem Naturkautschuk oder synthetischem Butadien-Acrylsäurenitrilkantschuk,
8
bis 15 % Phenol-Formaldehyd-Harz, 12 bis 201)/o
Asbestfasern, bis zu 10-% Ruß (carbon black) und 60 bis 70% Gußeisenspänen ohne
Zusatz von Vulkanisiermitteln bereitet wird. Eine besonders gute Wirkung hat sich
ergeben, wenn Gußeisenspäne in einer Größe von 16 bis 6,35 mm verwendet
werden. Die so hergestellten Beläge zeigen bessere und dauerhaftere keibungscharakteristiken
für Bremsschuhe unter den verschiedensten Betriebsbediiigungen, z. B. bei verschiedenen
Raddrehzahlen, Betriebstemperaturen und anderen sich ändernden Faktoren, und weisen
eine längere Lebensdauer bei geringerem Verschleiß der Laufräder als die bekannten
Beläge auf.
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Die Herstellung von Bremsschuhen mit den gewünschten Eigenschaften
und Charakteristiken geschieht nach folgenden! Verfahren: Die obengenannten Bestandteile
werden unter genauer Innehaltung ihrer Gewichtsprozente trocken gemischt, zweckmäßig
in einer Mischmaschine. Eine bestimmte Menge der trockenen Mischung wird in einer
Form unter Druck geformt. Die trockene Mischung wird so weit vorgewärmt, daß das
in ihr enthaltene Harz erweicht wird. Dann wird die vorgeformte und vorgewärmte
Mischung in eine warme Bremsschuhform gebracht und erneut einem hydraulischen Druck
unterworfen, -um die Mischung weiter zusammenzudrücken. Der Druck wird so lange
aufrechterhalten, bis die von der Form ausgehende Hitze den so geformten Bremsschuh
härtet oder abbinden läßt.
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Gemäß der Erfindung hat das Vorformen der trokkenen Mischung des Bremsschuhmaterials
den Zweck, dieses Material so kompakt zu machen, daß während der nachfolgenden Vorwärmung
und Härtung bzw. des Abbindens ein Eindringen von Luft verhindert wird, während
der Zweck des Vorwärmens der trocken vorgeformten Mischung des Bremsschuhmaterials
darin besteht, das Harz in dieser Mischung zu erweichen, ehe anschließend der Druck
in der Form ausgeübt wird, so daß durch die Druckeinwirkung eine größtmögliche und
gleichmäßige endgültige Dichte des Materials in der ganzen Masse des Breinsschuhes
erzielt wird und ferner erreicht wird, daß eine innige Mischung der Harze als Bindemittel
mit anderen Materialien in der Mischung erfolgt.
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Da die zur Erweichung der Harze ausreichende anfängliche Wärmebehandlung
auch bei genügend langer Dauer das Harz härtet, und da die Härtung des Harzes in
der Mischung ausschließt, daß man bei weiterem Druck eine gleichmäßigere Verdichtung
und innigere Mischung der anderen Bestandteile erzielt, ist es wichtig, daß die
Temperatur, bei welcher die trockene Mischung des Bremsschuhmaterials vorgewärmt
wird, lediglich dazu ausreicht, um die Harze in der gesamten vorgeformten Masse
der Bremsschuhmischung zu erwärmen, ohne jedoch eines der Harze in dieser M-ischung
zu härten. Es wurde z. B. gefunden, daß für eine Mischungsmasse von etwa
2,5 kg in einem Behälter eine gleichmäßige Erweichung der Harze ohne ihre
Härtung dadurch erzielt wird, daß man diese Mischung in einem Ofen mit Luftzirkulation
bei etwa 90 bis 110' C während eines Zeitraumes von etwa
30 Minuten erwärmt, oder indem man diese vorgeformte Mischung in einem dielektrischen
Heizofen nach dem Prinzip eines Hochfrequenz-Röhrenaenerators wesentlich kürzer,
z. B. 10- Minuten, bei Temperaturen von 90 bis 150' C erwärmt.
Bei der Erwärmung mittels Luftumlaufofen ist der Zeitaufwand größer, damit die Wärme
die gesamte vorgeformte Masse durchdringen kann, und man muß niedrigere Temperaturen
wählen, um zu verhindern, daß das Harz sich während der verhältnismäßig langen Erwärmungszeit
an der Oberfläche der Masse härtet. Bei der dielektrischen Heizung erfolgt die Erwärmung
gleichmäßig durch die ganze Masse, wodurch die Erwärmung der Harze beschleunigt
wird. Dadurch ist die Vorh-eiztemperatur der Mischung weniger kritisch und weniger
von der Masse der Mischung abhängig.
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Die Temperatur der heißen Form, in welche eine bestimmte Menge vorgewärmten
und vorgeformten Materials eingebracht wird, beträgt vorzugsweise 150 bis
170' C, um die Härtung dieses Materials, während es unter Druck steht, zu
beschleunigen. Bei einer solchen Temperatur und bei einem Verdichtungsdruck von
etwa 250 kg/cm2 kann die Härtung in einem Zeitraum von etwa 40 Minuten durchgeführt
werden. Anschließend wird der Druck gelöst und der fertige Schuh aus der Form entfernt,
worauf man ihn abkühlen läßt.