DE1202076B

DE1202076B - Reibbelag

Info

Publication number: DE1202076B
Application number: DEE9905A
Authority: DE
Original assignee: PHYSICO CHIMIQUES ET DE REALIS
Current assignee: PHYSICO CHIMIQUES ET DE REALIS
Priority date: 1953-12-02
Filing date: 1954-11-30
Publication date: 1965-09-30

Description

Reibbelag Die Erfindung betrifft Reibbeläge für Bremsen und Kupplungen aus in üblicher Weise gebundenen Belagwerkstoffen, z. B. Asbest, die als Zusatzstoffe Kupfer, Messing, calcinierte Tonerde, Titanoxyd, Ruß, Graphit, die Metalle oder Oxyde von Zink, Eisen, Nickel, Kobalt, Blei, Molybdän, Wolfram, Chrom einzeln oder zu mehreren in feiner Verteilung enthalten.
Bei Reibbelägen dieser Art ist es bekannt, einen Grundwerkstoff, wie Hornmasse, Leim oder Casein in feinverteiltem Zustande, Metallspäne, Metalloxyde und Faserstoffe zuzusetzen. Ferner ist bekannt, die metallischen Bestandteile solcher Reibwerkstoffe, auch solche, deren Grundwerkstoff oder Mischungsträger Gummi ist, nicht nur durch Aushärten des Grundwerkstoffs, sondern auch durch Sintern zu verbinden.
Die bislang auf dem Markt befindlichen Reibbeläge, insbesondere diejenigen, die man durch verschiedene Behandlungen von Asbestfasern erhält, weisen im allgemeinen folgende Nachteile auf: Einerseits stellt man bei Inbetriebnahme eines neuen Belages fest, daß der Reibungskoeffizient am Anfang sehr starken Schwankungen unterliegt und nur langsam stabil wird. Andererseits machen sieh im Betrieb, d. h. bei fortschreitender Abnutzung des Belages, Änderungen des Reibungskoeffizienten bemerkbar, die auf die mehr oder weniger starke Erwärmung des Belages, je nach seiner Beanspruchung, zurückzuführen sind. Insbesondere nimmt der Reibungskoeffizient bei Temperaturerhöhung stark ab.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Reibbelag zu schaffen, dessen Reibungskoeffizient sowohl von der Lebensdauer des Belages als auch von den Arbeitstemperaturen unabhängig ist und der auch in hohen Temperaturbereichen einen hohen oder konstanten Wert aufweist.
Die Lösung dieser Aufgabe wird dadurch erreicht, daß der Reibbelag, zumindest in der Oberflächenschicht, an sich als Zusatz zu Hornmasse, Leim oder Casein als Baustoff für Reibkörper bekanntes Kupferoxyd (Kupfer(II)-oxyd) enthält.
Günstige Eigenschaften ergeben sich, wenn zum Kupferoxyd (Kupfer(lI)-oxyd) Kupferoxydul (Kupfer(I)-oxyd) zugesetzt ist. Für einen besonders konstanten Reibungskoeffizienten beträgt der Gehalt an Kupferoxyd oder Kupferoxyd mit Kupferoxydul 25 bis 75 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischungsbestandteile des Reibbelages.
Außerdem kann man der Masse des Reibbelages zur besseren Wärmeleitfähigkeit etwa 1 bis 60°(a feinpulverisierten Flußspat zufügen.
Der Zusatz von Kupferoxyd und der weiteren die Wärmeleitfähigkeit erhöhenden Bestandteile kann entweder auf direktem Wege durch Mischen oder mit Hilfe von Stoffen durchgeführt werden, die das Vermischen oder die Schichtung erleichtern, wie Leim, Lack oder Kunstharzen von hoher mechanischer und Wärmewiderstandsfähigkeit mit hohem Erweichungspunkt nach dem Trocknen oder nach der Polymerisation. Hierfür eignen sich solche, die bei der Polymerisation oder in Kombination mit einem Beschleuniger - beispielsweise vom Typ der Phenoplaste oder Harnstoffaldehydharze - härten und bis zur Verkohlung hart bleiben.
Vorzugsweise benutzt man Lacke oder Leime auf der Basis von Phenol-, Kresol-, Vinyl- oder anderen analogen Harzen, desgleichen solche auf Siliconbasis, die den vorstehend angegebenen Ansprüchen genügen, oder Harze, die entweder beim Verdampfen des Lösungsmittels oder bei Polymerisation härten. Man kann mit gleichem Erfolg auch Lacke oder Leime auf der Basis von chloriertem Kautschuk in Lösung von aromatischen Kohlenwasserstoffen verwenden.
Die Lacke, Leime oder Kunstharze sollen so ausgewählt werden, daß sie einerseits nach dem Trocknen eine feste Schicht von 0,2 bis 0,8 mm Stärke hinterlassen, andererseits das Kupferoxyd, Kupferoxydul und die sonstigen körnigen Bestandteile in gutem Kontakt miteinander halten und beim einmaligen Trocknen oder Härten möglichst geringe Trockenrückstände hinterlassen. Das gewünschte Fließvermögen der Lacke oder Leime kann mit einem Verdünnungsmittel eingestellt werden.
Mit derartigen Lacken, Leimen oder Harzen kann man in vorteilhafter Weise abgenutzten oder neuen Belägen, die nicht gemäß der Erfindung zusammengesetzt sind, eine Oberflächenbeschaffenheit gemäß Erfindung geben oder das Eindringen der aktiven Stoffe in die bislang gewöhnlich zur Herstellung von Brems- oder Kupplungsbelägen verwendeten Massen erleichtern. Hohe Reibungskoeffizienten bestimmter Werte lassen sich mit einer Masse erzielen, die neben Kupferoxyd als Grundsubstanz, gegebenenfalls mit einem Zusatz von Kupferoxydul, bis zu 10 °/Q calcinierte Tonerde, bis zu 15 Q/Q Zink, Kupfer, Eisen, Blei, Nickel, Kobalt, Molybdän und/oder Wolfram und/oder bis zu 5001, Oxyde des Eisens, Bleis, Zinks, Chroms, Nickels Kobalts, Molybdäns, Wolframs und/oder Titans und/oder 0,1 bis 10°/Q Ruß oder pulverisierten Graphit enthält.
Die Verteilung der Mischung gemäß Erfindung auf der wirksamen Oberfläche eines zu behandelnden Belages kann durch Reibung während des Betriebes erfolgen. Zu diesem Zweck ordnet man in bekannter Weise eine aus der gepreßten Mischung bestehende Reibplatte an einem Ende des zu behandelnden Belages so an, daß die Platte mit der Fläche der Trommel unter Reibung in Berührung kommt. Infolge der Abnutzung während des Betriebes werden die wirksamen Stoffe, d. h. das Kupferoxyd, vorzugsweise in Mischung mit Kupferoxydul, und die die Wärmeleitfähigkeit erhöhenden Stoffe mitgeführt und die gewünschte Oberflächenzusammensetzung erzeugt, durch die der Reibungskoeffizient stabilisiert wird.
Solche Reibplatten kann man beispielsweise als Formkörper oder -platten einfach durch Sintern der oben angegebenen Bestandteile ohne Bindemittelzusatz herstellen. So ist es beispielsweise möglich, vorzugsweise Kupferoxydul enthaltendes Kupferoxyd bei hohen Temperaturen unter Druck und in einer entsprechenden Atmosphäre zusammenzusintern und in dieser Form zu verwenden. Man kann aber auch das Gemisch aus Kupferoxyd, vorzugsweise mit einem Zusatz von Kupferoxydul und den anderen, gewöhnlich in Reibbelägen enthaltenen Stoffen, gegebenen- , falls mit Stoffen hoher Wärmeleitfähigkeit, mit Hilfe eines mineralischen Binders, z. B. eines basischen komplexen Kupferphosphats oder verschiedener Fluorsilikate, abbinden. Diese Bindung wird durch exotherme chemische Reaktionen zwischen den Phosphorsäuren auf der einen Seite und überschüssigem, vorzugsweise Kupferoxydul enthaltendem Kupferoxyd, dem eventuell noch ein oder mehrere der gewöhnlich in den in Frage stehenden Belägen enthaltenen Bestandteile zugemischt sein kann, auf der anderen Seite erzielt. Eine derartige Reaktion findet schon beim Vermischen von Phosphorsäure mit Kupferoxyd statt. Das Abbinden geht je nach der Temperatur mehr oder weniger rasch vor sich. Im allgemeinen wird aber der Füllstoff zur Verbesserung des lkeibungskoeffizienten direkt der Masse zugesetzt, aus der die üblichen Beläge hergestellt werden.

Mit Hilfe derartig zusammengesetzter Massen, die beispielsweise ein Kunstharz als Binder enthalten, können auch die in einem geeigneten gesinterten Reibbelag vorhandenen oder gebildeten Löcher wieder aufgefüllt werden, wobei die metallischen Bestandteile gleichzeitig als Wärmeleiter dienen. Gemäß Erfindung sind für Brems- oder Kupplungsbeläge von Kraftfahrzeugen Mischungen folgender Zusammensetzung geeignet:

1. Kupfer(Il)-oxyd ................. 40 bis 50°/o

Zink in Pulverform .............. 5 bis 1501"

Tonerde, calciniert ............... 1 bis 6 Q/Q

Phenoplast ...................... auf 100 Q/Q

2. Kupfer(II)-oxyd ................. 32 bis 40°/o

Eisenoxyd (Fe203) ............... 8 bis 10"/,

Zink in Pulverform .............. 5 bis 1501,

Tonerde, calciniert ............... 1 bis 6 Q/Q

Phenoplast ...................... auf 100 Q/Q

3. Kupfer(II)-oxyd ................. 15 g

Bleiglätte ....................... 15 g

Chlorierter Kautschuk in Pulverform 3 g

'Benzol ......................... 19 g

Isobutylalkohol .................. 1 g

Mit derartigen Reibbelägen wird während des Betriebes eine Glasur erzielt, die sich auf der aktiven Oberfläche der Reibbeläge selbst sowie auf der metallischen Gegenfläche der Trommeln oder der Scheiben, die mit ihnen Kontakt haben, ausbreitet. Die Oberfläche des Belages wird unter der Wirkung des Kupferoxyds schwarz und glänzend. Die erreichten Reibungskoeffizienten liegen oberhalb der Werte, die bislang erzielt wurden. Sie sind während des ganzen Betriebes konstant und, wenn die Masse Flußspat enthält, auch weitgehend von der Temperatur der Reibflächen unabhängig. Diese Unabhängigkeit wird damit erklärt, daß die Wärmeleitfähigkeit von Flußspat etwa 100mal so groß ist wie diejenige von Asbest, der Grundsubstanz der üblichen Bremsbeläge. Man erhöht demnach in beachtlicher Weise die Wärmeleitung innerhalb des Belages. Weiterhin weist auch das Kupfer(II)-oxyd selbst eine relativ gute Wärmeleitfähigkeit auf.

Claims

Patentansprüche: 1. Reibbelag für Bremsen und Kupplungen aus in üblicher Weise gebundenen Belagwerkstoffen, z. B. Asbest, der als Zusatzstoffe Kupfer, Messing, calcinierte Tonerde, Titanoxyd, Ruß, Graphit, die Metalle oder Oxyde von Zink, Eisen, Nickel, Kobalt, Blei, Molybdän, Wolfram, Chrom einzeln oder zu mehreren in feiner Verteilung enthält, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest in der Oberflächenschicht an sich als Zusatz zu Hornmasse, Leim oder Casein als Baustoff für Reibkörper bekanntes Kupferoxyd enthalten ist.
2. Reibbelag nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Zusatz von Kupferoxydul zum Kupferoxyd.
3. Reibbelag nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Kupferoxyd oder Kupferoxyd mit Kupferoxydul etwa 25 bis 75 Gewichtsprozent beträgt, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischungsbestandteile des Reibbelages.
4. Reibbelag nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Masse zur besseren Wärmeleitfähigkeit etwa 1 bis 60 Gewichtsprozent feinpulverisierter Flußspat beigemischt sind.
5. Reibbelag nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzstoffe zur besseren Mischung oder Schichtung an einen Lack, einen Leim oder ein Kunstharz, wie sie als Bestandteile für Reibbeläge bekannt sind, gebunden sind.
6. Reibbelag nach Anspruch 5, insbesondere zum Auftragen auf die Oberfläche üblicher Beläge, dadurch gekennzeichnet, daß das als Zusatzstoff= träger eingesetzte Kunstharz oder der dem gleichen Zweck dienende Lack hohe mechanische und Wärmewiderstandsfähigkeit mit hohem Erweichungspunkt nach dem Trocknen oder nach der Polymerisation aufweist.
7. Reibbelag nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Lack als Zusatzstoffträger, der auf der Basis von chloriertem Kautschuk in Lösung von aromatischen Kohlenwasserstoffen oder auf der Basis von Phenolharzen, Vinylharzen, Siliconen oder anderen plastischen Stoffen aufgebaut ist. B.
Reibbelag nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Gehalt von 40 bis 50 Gewichtsprozent Kupferoxyd, 5 bis 15 Gewichtsprozent Zink in Pulverform, 1 bis 6 Gewichtsprozent calcinierter Tonerde und 54 bis 29 Gewichtsprozent Phenoplast.
9. Reibbelag nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Masse neben Kupferoxyd als Grundsubstanz, vorzugsweise mit einem Gehalt von Kupferoxydul, bis zu 10 Gewichtsprozent calcinierte Tonerde, bis zu 15 Gewichtsprozent Zink, Kupfer, Eisen, Blei, Nickel, Kobalt, Molybdän und/oder Wolfram und/oder bis zu 50 Gewichtsprozent Oxyde des Eisens, Bleis, Zinks, Chroms, Nickels, Kobalts, Molybdäns, Wolframs und/oder Titans und/oder 0,1 bis 10 Gewichtsprozent Ruß oder pulverisierter Graphit als weitere Mischungsbestandteile enthalten sind.
10. Reibbelag nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Bestandteile in an sich bekannter Weise zusammengesintert sind.
11. Reibbelag nach Anspruch 1 bis 4 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein mineralisches Bindemittel vorliegt, beispielsweise basische Kupferphosphatkomplexe, gebildet durch eine Reaktion zwischen Phosphorsäure und Kupferoxyd oder Fluorsilikaten. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 506 221, 871312, 884 890, 916 609; britische Patentschrift Nr. 530156.