DE1771328A1 - Reibmasse und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
Reibmasse und Verfahren zu ihrer HerstellungInfo
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Description
Zusatz zu Patent
Patentanmeldung P 15 71 467.7 vom 29.November 1965.
Die Erfindung betrifft eine weitere Verbesserung der Reibmasse nach Patent (Patentanmeldung
P 15 71 467.7). Diese Reibmasse besteht aus Asbest oder anderen organischen Pasern, die durch ein
Bindemittel zusammengehalten werden, das vollständig oder nahezu vollständig aus in situ gebildetem Kupfersulfid
besteht, welches durch Reaktion von Schwefel mit Kupferpulver oder Kuprosulfid entstanden ist.
Es wurde gefunden, dass eine sehr brauchbare Reibmasse erzeugt werden kann, wenn der Kupfergehalt ganz oder
teilweise durch Eisen ersetzt wird (unter entsprechender Anpassung des Schwefelgehalts). Das Bindemittel besteht
dann wenigstens teilweise aus Eisensulfid.
Eisen und Schwefel gehen, angesehen von den beiden genau definierten Sulfiden PeS und Pe3S,, auch ausserhalb des
stöchiometrisch bestimmten Verhältnisses in weitem Masse
Verbindungen ein. Alle diese Verbindungen werden in der nachfolgenden Beschreibung als Eisensulfide bezeichnet,
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ORIGINAL INSPECTED
gleichgültig, ob sie einer genau definierten chemischen Formel entsprechen oder nicht. Ausserdem werden nachstehend
als niedere Eisensulfide solche Eisensulfide bezeichnet, die imstande sind, mit weiteren Schwefelteilen zu reagieren
und Eisensulfide mit höherem Valenzwert zu bilden.
Die Reibmasse nach vorliegender Erfindung besteht also aus Asbest oder einem anderen anorganischen Fasermaterial und
einem Bindemittel, das vollständig oder nahezu vollständig aus in situ gebildetem Metallsulfid besteht, welches ein
Eisensulfid ist, das sich aus Schwefel und Eisenpulver bzw. einem niederen Eisensulfid bildet, und gegebenenfalls
Kupfersulfid enthält, das aus der Reaktion des Schwefels mit Kupferpulver oder Kuprosulfid entsteht.
Es kann allein Eisensulfideals Bindemittel in der Reibmasse
enthalten sein. Das Bindemittel kann jedoch auch teilweise aus Eisensulfid und teilweise aus Kupfersulfid bestehen.
Eine aus Asbest oder einem anderen anorganischen Fasermaterial zusammen mit Füllstoffen und Reibmodifikatoren
bestehende Reibmasse erfordert gewöhnlich einen Anteil von wenigstens 10 Volumenprozent eines Metallsulfid-Bindemittels.
Dieser Wert hängt in gewissem Masse von dem Anteil an anorganischem
Fasermaterial bzw. den sonstigen Bastandteilen ab, führt aber im allgemeinen zu einem brauchbaren Reibmaterial.
Der Anteil an Metalleulfid kann natürlich erhöht
werden, aber ein Metallsulfidanteil, der 50 Volumenprozent
überschreitet, wirkt nicht mehr als Bindemittel, sondern nur noch als Füllstoff. Die Reibmasse kann weiterhin noch
andere übliche Zusatzstoffe enthalten, wie beispielsweise pulverförmiges Metall, z.B. Blei, Zinn, Messing und Aluminium,
oder Füllstoffe, wie Baryte, Triple-Schlemmkreide ("rottenstone-whiting"), Kohleruss und organische Füllmassen, ferner
Reibmodifikatoren, wie Graphit, Aluminiumoxyd,Siliziumdioxyd
und Metalloxyde. Ausser Asbest kommen als anorganische
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Fasern z.B. Glassfasern oder Metallfasern in Betracht.
Zweckmässig wird das Eisensulfid-Bindemittel aus Eisenpulver und Schwefel gebildet. Das Verhältnis von Eisen zu Schwefel
kann in weiten Grenzen schwanken. Die Grenzen liegen zweckmässig in den Gewichtsverhältnissen von Eisen zu Schwefel
zwischen 4 : 1 und 1 : 1 1/2. Überschüssige Mengen an Eisenpulver oder Schwefel, die sich nicht zu Eisensulfid verbunden
haben, bilden Füllstoffe. Das Vorhandensein nicht miteinander in Reaktion getretener Eisen- oder Schwefelmengen kann durchaus
von Vorteil sein. Wenn ein Teil des Bindemittels aus Kupfersulfid besteht, kann das Vorhandensein freien,also
ungebundenen Kupfers in der Reibmasse ebenfalls vorteilhaft sein.
Eisen ist billiger als Kupfer, geht*aber nicht so leicht wie
Kupfer mit dem Schwefel eine Verbindung ein; deshalb muss eine höhere Temperatur beim Aushärten angewendet werden.
Die Eigenschaften des fertigen Reibmaterials sind im wesentlichen die gleichen, ob nun Kupfersulfid, Eisensulfid oder
eine Mischung dieser beiden Sulfide als Bindemittel verwendet wird. Es können die Bindemittelanteile also leicht den gegebenen
Umständen angepasst werden. In der Beschreibung des
Patentes (Patentanmeldung P 15 71 467.7)
ist erwähnt, dass die Härtuiigsdauer bei Verwendung von
Kupfersulfid bei Drucken von 315 - 3150 kg/cm (2-20 ton/
Zoll ) und Temperaturen von 80 - 220 0C etwa von 1/2 Minute
an aufwärts liegt. Entsprechende Zeiten und Drucke kommen auch für die Bildung von Eisensulfid- Bindemitteln in Betracht.
Die erforderlichen Temperaturen liegen jedoch höher, nämlich etwa zwischen 300 und 600 0C. Natürlich
hängen die Zeiten, Temperaturen und Drücke voneinander ab. Im allgemeinen aber wird die Härtungsdauer 10 Minuten niorht
überschreiten. Soll das Bindemittel sowohl Kupfer- als auch Eisensulfide enthalten, so liegen die erforderlichen Temperaturen
zwischen den angegebenen äussersten Grenzwerten, d.h.
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zwischen 80 0C und 600 0C, je nach den Anteilen der beiden
Metalle.
Del? Gehalt an Fasermaterial und Zusatzstoffen in der
Reibmasse nach der Erfindung ist im wesentlichen der gleiche, wie in der erwähnten älteren Beschreibung angegeben.
Das Gleiche trifft auf die Güteklassen der Materialien zu.
In den nachstehenden beiden Mischungsbeispielen sind die Anteile in Gewichtsteilen angegeben :
Folgende Bestandteile wurden miteinander gemischt und durch ein Sieb mit 3,2 mm Maschenweite (l/8 inch
mesh screen) gegeben :
Bestandteile: Gewichtsteile:
Eisenpulver 29
Schwefel l6.5
Graphit 18.8
Asbestfasern (Gütekl.5 u. 7) 21.3
Kieselsäure 10.4
Aluminiumoxyd 4.0
Da es notwendig ist, mit einer höheren Temperatur zu arbeiten, um die Reaktion zwischen Eisen und Schwefel
einzuleiten, werden alle Bestandteile gleichzeitig miteinander gemischt. Findet jedoch zusammen mit den
anderen Bestandteilen Kupferpulver oder Kuprosulfid Anwendung, so müssen diese Stoffe später zugesetzt
werden, wie dies in der früheren Beschreibung erläutert wurde.
Die Mischung wurde anschliessend kalt geformt und dann
8 Minuten lang unter Anwendung eines Drucks von 315 kg/
cm (2 ton/Zoll ) und einer Temperatur von 450 C ge-
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härtet.
Die nachstehend genannten Bestandteile (mit Ausnahme des Kupferpulvers) wurden miteinander
gemischt, durch ein Sieb mit 3*2 mm Maschenweite
(1/8 inch mesh screen) gegeben und danach zum Abkühlen in einer flachen Pfanne ausgebreitet :
Bestandteile: | Gewichtsteile: |
Eisenpulver | 14.5 |
Kupferpulver | 14.5 |
Schwefel | 16.5 |
Graphit | 18.8 |
Asbestfasern (Gütekl | .5 u.7) 21.3 |
Kieselsäure | 10.4 |
Aluminiumoxyd | 4.0 |
Anschliessend wurde das Kupferpulver beigemischt, die Mischung kalt geformt und 5 Minuten lang bei
ρ ρ einem Druck von 315 kg/cm ( 2 ton/Zoll ) und
einer Temperatur von 450 0C gehärtet.
Die Reibwerte der Materialien nach den Beispielen 1 und 2 wurden in einer Scheibenbremsvorrichtung mittels eines
Trägheitsdynamometers geprüft, und zwar wurde eine Kraftfahrzeug-Scheibenbremsanordnung
benutzt mit einer Gusseisen-BremsschBibe, deren Druckmesser ca 25 cm und deren Dicke
ca 1,3 cm betrug. Die beiden aus der Reibmasse hergestellten
Reibbolzen wurden einander gegenüberliegend zu beiden Seiten der Bremsscheibe in die Anpressorgane eingesetzt. Die Ver
suche wurden so durchgeführt, dass sie den normalen Oebrauoh
von Kraftfahrzeugbremeen nachahmten, wobei zwei Arten von
Betriebsbedingungen angewandt wurden :
'ORIGINAL INSPECTED - 6 -
P 4
bei jedem Bremsvorgang 34,44 χ 10 mkg ( 2.46 χ 10 ft Ib.)
kinetische Energie vernichtet wurden. Die Pause zwischen auseinanderfolgenden Bremsvorgängen betrug jeweils 60 Sekunden,
In wechselnden Gruppen von jeweils 25 Bremsvorgängen betrug
das Bremsdrehmoment 25,2 bzw. 50,4 mkg ( l80 bzw. 36Ο ft Ib.).
Die Stoppzeiten für diese Bremsdrehmomente waren 2,8 bzw. 1,4 see. Die Bremsscheibentemperatur lag zu Beginn jedes
Bremsvorganges bei 120 0C.
Versuch B i Es wurden 200 Bremsvorgänge durchgeführt und bei
jedem Bremsvorgang 59,22 χ 10 mkg ( 4,23 χ 10 ft Ib.)
kinetische Energie vernichtet. Die Pausen zwischen aufeinanderfolgenden Bremsvorgängen betrugen jeweils 40 Sekunden. In
wechselnden Gruppen von jeweils 25 Bremsvorgängen betrug das Bremsdrehmoment 25,2 bzw. 50.4 mkg ( 180 bzw. 360 ft Ib.).
Die Stoppzeiten für diese Bremsdrehmomente waren 2.0 bzw.
4.0 see. Zu Beginn eines jeden Bremsvorganges betrug die
BremsScheibentemperatur 210 0C.
Insgesamt wurde bei der Prüfung der Versuch A dreimal und anschliessend der Versuch B zweimal durchgeführt. Dickenmessungen
wurden an den Reibbolzen nach jedem Versuch A und nach jedem Versuch B vorgenommen·
/A
Bei jedem Versuch betrug der Reibungskoeffizient des Materials nach Beispiel 1 o,4l und derjenige des Materials nach Beispiel 2 0,37· Der mittlere Abrieb der Reibbolzen betrug nach jedem Versuch A: 23,9; 23,4 und 24,4 χ 10 "^ cm ( 9A; 9*2 und 9,6 χ 10 "^ Zoll) beziehungsweise 43,2 (Fehlresultat); 19,3 und 16,2 χ 10"5 cm ( 17,0 - Fehlresultat j 7,62 und 6,37 x ΙΟ""5 Zoll )· Bei jedem Versuch B betrugen die Reibungskoeffizienten 0,42 bzw. 0,37, der mittlere Abrieb der Reibbolcen nach jeden Vereuch B 1 8J,9 und 27,2 χ 10"3 cm ( 9.4 und 10,7 x ΙΟ"5 Zoll) bzw. 17,8 und 26,3 x 10~3 cm ( 7.0 und 10,37 x 10~* Zoll).
Bei jedem Versuch betrug der Reibungskoeffizient des Materials nach Beispiel 1 o,4l und derjenige des Materials nach Beispiel 2 0,37· Der mittlere Abrieb der Reibbolzen betrug nach jedem Versuch A: 23,9; 23,4 und 24,4 χ 10 "^ cm ( 9A; 9*2 und 9,6 χ 10 "^ Zoll) beziehungsweise 43,2 (Fehlresultat); 19,3 und 16,2 χ 10"5 cm ( 17,0 - Fehlresultat j 7,62 und 6,37 x ΙΟ""5 Zoll )· Bei jedem Versuch B betrugen die Reibungskoeffizienten 0,42 bzw. 0,37, der mittlere Abrieb der Reibbolcen nach jeden Vereuch B 1 8J,9 und 27,2 χ 10"3 cm ( 9.4 und 10,7 x ΙΟ"5 Zoll) bzw. 17,8 und 26,3 x 10~3 cm ( 7.0 und 10,37 x 10~* Zoll).
209101/014? * 7 "
ORIGINAL INSPECTED
bremsen verwendeten Reibmasse mit einem üblichen Harz-Bindemittel
hergestellt worden waren, wurden in derselben Weise untersucht. Während der Versuche A betrug der Reibungskoeffizient
0,^2 und der mittlere Abrieb lag nach jedem
Versuch bei 16,5; l4,3 und 10,5 x ΙΟ"·5 cm ( 6,6; 5,7 und
4,2 χ 10"' Zoll). Bei den Versuchen B betrüg der Reibungskoeffizient
0,jj8; der Abrieb lag nach jedem Versuch bei
50,0 bzw. 44,5 x 10"5 cm (20,0 bzw. 17,8 χ ΙΟ"-5 Zoll).
Der Versuch B entspricht normalen Fahrbedingungen. Aus den Versuchsergebnissen ist zu erkennen, dass der Abrieb bei
den Reibmassen naoh der Erfindung etwa um 50 # geringer war
als der Abrieb der bisher üblichen Reibmassen.
Patentansprüche:
209808/0547
Claims (1)
- Patentansprüche :1.1 Reibmasse, bestehend aus Asbest oder anderen anorganischen Fasern und einem Bindemittel, gemäss Patent(Patentanmeldung P 15 71 467.7), bei welcher das Bindemittel vollständig oder nahezu vollständig aus in situ gebildetem Metallsulfid besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallsulfid Eisensulfid 1st, das sich aus Schwefel und Eisenpulver biw. einem niederen Eisensulfid bildet und gegebenenfalls Kupfersulfid enthält, das aus der Reaktion des Schwefels mit Kupferpulver oder Kuprosulfid entsteht.2.) Reibmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das als Bindemittel verwendete Metallsulfid 10 bis 50 Volumenprozent der Reibmasse ausmacht.5.) Reibmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallsulfid ausschliesslich aus Eisensulfid besteht und die Masse aus einer Mischung der Beatandteile gebildet ist, in der das Qewichtsverhältnis von Elsen zu Schwefel zwischen k t 1 und 1 : 1 1/2 liegt.4.) Reibmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mischung der Bestandteile auch ein Metallpulver, ein Füllmaterial, ein Antioxydationsmittel oder ein ReIbmodifikator enthalten sind.5.) Verfahren zur Herstellung einer Reibmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mischung aus Eisenpulver oder einem niederen Elsensulfid und Schwefel und gegebenenfalls mit Kupferpulver oder Kupr'o— sulfid verformt und unter einem Pressdruck von J15-315O209808/0547ORIGINAL INSPECTEDkg/cm ( 2 bis 20 Το/Zoll2 ) bei einer Temperatur im Bereiche von 80 bis 600°C ausgehärtet wird.209808/0547
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