DE1905119A1

DE1905119A1 - Friktionskoerper,insbesondere Kupplungsbelag

Info

Publication number: DE1905119A1
Application number: DE19691905119
Authority: DE
Inventors: Bentz Lloyd Oscar
Original assignee: Raybestos Manhattan Inc
Current assignee: Raybestos Manhattan Inc
Priority date: 1968-02-08
Filing date: 1969-02-03
Publication date: 1969-08-14
Also published as: DE1905119B2; FR2001562A1; GB1246699A; US3520390A; DE1905119C3

Description

Dr. Ing. E. BERKENFELD · DIpl.-lng. H. BERKENFELD, Patentanwälte, Köln Anlage Aktenzeichen

zur Eingabe vom 22. Januar 1969 Sch+ Name d. Anm. Raybe st os -Manhattan, Ine,

Friktionskörper, insbesondere Kupplungsbelag.

Kurz zusammengefaßt ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Friktionskörper, insbesondere ein Kupplungsbelag, der aus einer spiralförmig aufgewickelten, komprimierten Spule aus einem Faserstoffband besteht, wobei dieses Band durch mehrere im Abstand voneinander und im wesentlichen parallel zueinander aifjgeordnete Stränge aus fortlaufenden Glasfasern verstärkt istj diese Glasfaserstränge verlaufen in Längsrichtung des Stoffbandes; die Glasfasern der Glasfaserstränge haben eine Oberfläche, die zu einer festen Bindung mit einem vulkanisierbaren Elastomer in der Lage ist; jeder der Glasfaserstränge ist mit einem vulkanisierbaren Elastomer imprägniert und das Stoffband ist mit einem wärmehärtenden Binder aus einem wärmehärtenden Harz und einem vul· kanisierbaren Elastomer imprägniert, das sich hinsichtlich der Vulkanisierung mit dem vulkanisierbaren Elastomer verträgt, mit dem die Giasfaserstränge imprägniert sind.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, Kupplungsbeläge, die aus einem spiralförmig aufgewickelten Werkstoffband gebildet sind, gegen ein Bersten unter der Zentrifugalkraft dadurch zu verstärken, daß man an einer Seite des Kupplungsbelages ein Metallblech gleicher Größe oder eine Fasermaterialunterlagsschicht aus Filz oder gewebtem Material befestigt. Ein wesentlicher Nachteil dieser Verwendung eines Metallbleches ist die große Trägheit, die eine größere Kraft zur Drehung der Kupplung erforderlich macht. Weitere Nachteile eines Metallverstärkungsbleches sind die erhöhten Kosten und die Schwierigkeit, ein im wesentlichen flaches Blech zu erhalten, das den Bemessungstoleranzen von Kupplungsan-

R 7Q/1

'^y/1 , 909833/101/

Ordnungen gerecht wird. Mit Fasermaterialunterlagsschichten verstärkte Küpplungsbeläge,wie sie beispielsweise im USA Patent
2 640 795 beschrieben sind, sind zwar verhältnismäßig billig
herzustellen und weisen eine erhöhte Berstfestigkeit auf, die
durch die Fasermaterialunterlagsschicht erzielte erhöhte Berstfestigkeit reicht jedoch für die sehr hohen Drehgeschwindigkeiten nicht aus, denen Kupplungsbeläge in modernen Motorfahrzeugen unterworfen sind.

Die vorliegende Erfindung soll neue, verstärkte Kupplungsbeläge der oben beschriebenen Art schaffen, die verhältnismäßig preiswert herstellbar sind und dennoch eine erheblich höhere Berstfestigkeit aufweisen.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben

sich aus der folgenden Beschreibung einiger AusfUhrungsbeispiele> in der auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigt? ' \

Pig. 1 eine Draufsicht auf einen verstärkten Kupplungsbelag gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Kupplungsbelages gemäß der Erfindung, . ■

^ Pig. 3 in vergrößerter Darstellung eine Teilseitenansicht des

Kupplungsbelages gemäß Fig. 2, wobei zur Darstellung
eines bevorzugten inneren Aufbaues ein Teil weggebrochen ist,

Fig. 4 in vergrößerter Darstellung eine Ausführungsform eines Gewebes, das in den Kupplungsbelägen gemäß der Erfindung verwendbar ist,

Fig. 5 eine der Fig. 4 entsprechende Darstellung eines anderen in den Kupplungsbelägen gemäß der Erfindung verwendbaren Gewebes und "■ \ :V '

909833/1014

Pig. 6 in einer vergrößerten Darstellung äne Ausführungsform eines nicht gewebten Stoffes, der im verbesserten Kupplungsbelag gemäß der Erfindung verwendet werden kann.

In den Zeichnungen besteht ein Kupplungsbelag 10 gemäß der Erfindung aus einem aufgespulten Band 11 aus Paserstoff, bei dem es sich gemäß der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung um ein Gewebe oder einen nicht gewebten Stoff handeln kann. Die verschiedenen Lagen des Stoffbandes 11 sind mit einem Binder verbunden, der ein wärmehärtendes Harz, ein vulkanisierbares Elastomer und einen Priktionsrnaterialfüller aufweist und mit dem das Band imprägniert ist.

Die Kupplungsbeläge sind mit Nietenlöchern 12 mit einer Senkkopfbohrung 13 versehen, welche beispielsweise in die Kupplungsbeläge eingebohrt sind und zur Aufnahme von Befestigungsnieten zur Befestigung der Kupplungsbeläge an einer geeigneten, nicht dargestellten Kupplungsscheibe dehaeR.dienen.

Das Stoffband 11, bei dem es sich um ein Gewebe oder um einen nicht gewebten Stoff handeln kann, enthält zahlreiche Bündel oder Stränge aus im wesentlichen parallelen, fortlaufenden Glasfasern, die sich im wesentlichen in Längsrichtung des Stoffbandes erstrecken. Auf Grund der Eigenart dieser Glasfasern und der neuen Art ihres Einbaues in das Stoffband weisen die Kuppiungsbeläge gemäß der Erfindung eine wesentlich höhere Berstfestigkeit auf.

In der vorliegenden Beschreibung wird als "Glasfjaser" eine im wesentlichen fortlaufende einzelne Glasfaser bezeichnet. Als "Strang" wird andererseitseine Saramlnng oder Zusammenstellung einer großen Anzahl im wesentlichen paralleler Einzelfasern beseichnet. So kann ein Strang 100 bis 2000 Einzeliäsern enthalten, die auf eine in der Glasfaserverarbeitungstechnik bekannte Weise zusammengefaßt sind. Ein "Faden" besteht aus zahlreichen Strängen, beispielsweise aus zwei bis dreißig oder sogar bis zu fünfzig Strängen, die kontinuferlich vereinigt oder gefacht sind. Sowohl die Stränge als auch der Faden können in der einen oder anderen Richtung verdrillt sein oder auch keine Verdrillung aufweisen.

909833/10 14 "³"

Die Glasfasern in Gestalt von Strängen oder Fäden können auf verschiedene Weiee in das Stoffband eingearbeitet sein, um die vorteilhaften Ergebnisse gemäß der vorliegenden Erfindung zu . erzielen. Die Figuren 4, 5 und 6 zeigen verschiedene Gewebe- bzw, Stofformen, die zur Verwendung als Stoffband 11 der neuen Kupplungsbeläge geeignet sind.

Fig. 4 zeigt einen gewebten Stoff 14, der aus Kettfäden 15 und Schußfäden 16 besteht. Die. Kettfäden 15 bestehen aus Asbestfasern oder einer Mischung von Asbestfasern mit anderen Textilfasern, wie etwa Baumwolle, Wolle, Rayon, Leinen oder Jute, und weisen zur Verstärkung einen Kern auf, der aus dünnen Metalldrähten 17 aus Messing, Kupfer, Zink, Blei oder einem anderen Metall und einem Strang 18 aus zahlreichen im wesentlichen fortlaufenden, parallelen Glasfasern der oben beschriebenen Art besteht. Die _; Schußfäden 16 können den gleichen oder einen anderen Aufbau wie die Kettfäden 15 haben und bestehen bei der Darstellung inFig. aus Asbestfasern mit einem dünnen Metallkerndraht 19 zur Ver- . . Stärkung.

Kett ■-■■■■ ■■:/■: ^:

Die Schussfäden 15 können beim Verdrillen auf die gleiche Art hergestellt werden, wie ähnliche Fäden mit einem Verstärkungskerndraht bisher hergestellt wurden, so daß ihre Herstellung_tdefti Asbestfadenhersteller keine Schwierigkeiten bereitet. For faden 15 kann unter Anwendung eines herkömmlichen Textilwebver-

»fahrens und einer herkömmlichen Webvorrichtung dann zu einem geeigneten Gewebe verwebt werden, bäspielsweise zu dem in Fig. 4 dargestellten Gewebe mit der Fadenzahl 14 χ 4.

Das in Fig. 5 dargestellte Gewebe weist Kettfäden 20 und Schuß-* fäden 21 auf, die beide aus Asbestfasern bestehen urid mit einem dünnen Metallkerndraht 22 verstärkt sind. Zahlreiche Qlasfaserfkden 2> aus im wesentlichen parallelen, fortlaufenden Oa^sfasern liegen unmittelbar neben den Kettfäden und erstrecken siöh im wesentlichen parallel zu diesen. Zur Benutzung wird dieses Gewebe - wie das in Fig. 4 dargestellte Gewebe - in Streifen geschnitten, wobei sich die Kettfäden im wesentlichen in Längs-• richtung der Streifen erstrecken, und zur Herstellung der Kupplungsbeläge gemäß der Erfindung werden diese Streifen gesondert ^- ■■■■ ■.-.:■ .■■ / · ■, . -: -. ■ .;. ■■■... ..-. ^*--- -;>λ ^: . . 909833/10U

spiralförmig aufgewickelt. Auf diese Weise verbessern die Glasfaserfäden die Berstfestigkeit der Kupplungsbeläge ganz erheblich.- ' "

Bei der Herstellung des Gewebes gemäß Fig. 5 werden die Glasfaserfäden zusätzlich zu den kerndrahtverstarkten Asbestkettfäden auf Aufsteckgatter aufgesteckt und die zwei Fäden werden beispielsweise durch Verdrillung vereinigt und gemeinsam durch den Webstuhl gezogen. In Fig. 5 ist jedem'zweiten Asbestkettfaden ein Glasfaserfaden zugeordnet, man ^ kann jedoch auch jedem Asbestkettfaden oder auch nur jedem dritten Kettfaden usw. einen GladRserfaden zuordnen.

Fig. 6 zeigt einen für die Kupplungsbeläge gemäß der Erfindung geeigneten nicht gewebten Faserstoff. Der nicht gewebte Stoff gemäß Fig. 6 besteht aus einer Vielzahl paralleler Fäden 25, die jeweils aus Asbestfasern bestehen und durch einen dünnen Kermmetalldraht 26 verstärkt sind. Zwischen benachbarten Asbestfäden 25 sind Bündel 27 aus im wesentlichen parallelen, fortlaufenden Glasfasern angeordnet. Die Fäden werden durch einen geeigneten Kleber oder Binder der nachfolgend ausführlich beschriebenen Art zusammengehalten.

Der nicht gewebte Stoff gemäß Fig. 6 wird derart in Streifen geschnitten, daß die Fäden im wesentlichen in Längerichtung des Streifens verlaufen, woraufhin die einzelnen Streifen zur Schaffung der Kupplungsbeläge spiralförmig aufgewickelt werden.

Eine andere Ausführungsform sieht vor, daß der nicht gewebte Stoff gemäß Fig. 6 aus Asbestfaserfäden besteht, die durch einen Kern verstärkt sind, der einen dünnen Metalldraht und Glasfaserfäden enthält, so daß diese Fäden von der Art der im Gewebe gemäß Flg. 4 dargestellten Kettfäden 15 sind.

Eine andere Art eines für die Herstellung der Kupplungsbeläge gemäß der Erfindung geeigneten, nicht gewebten Stoffes besteht aus frockenkardierten, versponnenen Asbestfasern, wobei zur Verstärkung zahlreiche im wesentliche parallele Glasfaserfäden vorgesehen sind, die sich in Längsrichtung des Stoffes erstrecken.

909833/1 OU

Aus der obigen Erörterung ist leicht ,zu ersehen, daß im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Stoff sowohl als gewebfiter als , auch als nicht gewebter Stoff in seinem Aufbau vielfältige Formen haben kann. Ein wesentliches Merkmal ist dabei Jedoch das Vorhandensein einer Vielzahl von Bündeln (Fäden, Strängen usw.) aus im wesentlichen parallelen, fortlaufenden Glasfasern, die sich in Längsrichtung des Stoffes erstrecken.

Statt den Kupplungsbelag aus einer einzigen Stoffart der,oben beschriebenen Art herzustellen, kann man ihn auch aus einem spiralförmig aufgewickelten Band bilden, das zwei oder mehr Schichten aus verschiedenem Stoff aufweist, wobei wenigstens einer dieser Schichten in der oben beschriebenen Weise durch Glasfasern verstärkt ist.

Das Stoffband 11 wird mit einem Binder imprägniert, der ein wärmehärtendes Harz, ein vulkanisierbares Elastomer und einen Friktionsmaterialfüller enthält. ·

Das wärmehärtende Harz kann ein Phenolharz, etwa ein Phenolaldehyd und insbesondere ein Phenolformaldehydharz, sein, das nach Wunsch durch Reaktion mit Leinensamen-oder Nierenbaumkernöl öllöslich gemacht sein kann.

Das vulkanisierbare Elastomer des Binders kann natürliches Gummi oder auch ein synthetisches Elastomer sein, wie etwa Neopren, PolychlOHpren, Butadienstyrol, Eutadieriacrylonitril, Isopren, die in jüngerer Zeit entwickelten Kohlenwasserstoffelastomere, wie etwa diejenigen, die enthalten ein Mischpolymerisat des Äthylens, Propylene und ein drittes Monomer, wie etwa Dicyclopentadien, das die fehlende Sättigung zur Härtung liefert, und dergleichen, und insbesondere kann es sich dabei um diejenigen elastorheren Materialien handeln, die durch Peroxid oder durch Schwefelbindungen zu einem festen Zustand härtbar oder vulkanisierbar sind. Der ein Elastomer enthaltende Binder enthält selbstverständlich auch-bekannte Vulkanisierungs- und Stabilisierungsmittel.

Der Binder enthält vorzugsweise einen Friktionsmaterialfüllerv Derartige Füller enthalten gewöhnlich anorganische Materialien,

809833/1014 -6-

5 -	15	Gew.	-Teile
0,05-	0,5	ti	It
1 -	12	It	N
50 -	50	ti	It
10 -	40	• It	It
0,5-	10	Il	Il
	ΛΓ	Il	Il

wie etwa Bleioxid und Baryt,, oder oragnische Füller, wie etwa Partikel, die aus polymerisiertem Nierenbaumkernöl gebildet sind.

Ein typischer Binder, der sich insbesondere zum Imprägnieren des Stoffes 11 des Kupplungsbelages gemäß der Erfindung eigenet, hat folgende Zusammensetzung $

Vulkanisierbares Elastomer Beschleuniger

Schwefel

Baryt

B/leioxid

«raphit

Wärmehärtendes Harz .

Der Biiader «nthält vorzugsweise etwa 25 « 75$ vulkanisier bare, elastomere Feststoffe und etwa 75 - etwa 25# wärmehärtende Harzfeststoffe bezogen auf das Gesamtgewicht der beiden.

Zur Imprägnierung des Stoffes 11 mit dem Binder kann man diesen durch eine Lösung des Binders in einem Kohlenwasserstofflösungsmittel führen und dann mit irgendwelchen geeigneten Mitteln, beispielsweise mit Quetschwalzen, den Überschuß entfernen. Der Stoff wird dann auf eine Temperatur erhitzt, bei der das Lösungsmittel verdampft, die jedoch unter der Härtungstemperatur des Harzes und Elastomers liegt.

Bs wurde oben bereits erwähnt, daß eine wesentliche Verbesserung der Berstfestigkeit der Kupplungsbeläge gemäß der Erfindung durch derenVieue Bauweise unter Benutzung einer besonderen Art einer Glasfaser erreicht wird.

Bie bei der Herstellung der Stränge und Fäden benutzten einzel* nen Fasern haben vorzugsweise einen DurchraesserVon etwa 50θ χ ΙΟ"-* ,bis etwa 1905 x 10 mm. Der Durchmesser der Fasern beträgt vorzugsweise etwa 890 χ 1Q~⁵ bis 1016 χ 10*"-* mm. Die einzelnen Fasern haben ferner vorzugsweise die in der folgenden Tabelle I aufgezählten Eigenschaften. .

909833/10U

	Tabelle I	(min.)
Zugfestigkeit	(min.)
Festigkeit	(max.)
Bruchdehnung	(müh.)
Rückdehnung	(min.)
Zähigkeit	(min.)
Modul (

55 000 kg/cm². 1-5,3 gr/Denier 4,8: % 100 %
833 kg/cm² 735 000 kg/cm²

Wärmedehnungskoeffizient (max.) · 2,8 χ 10 Wasserabsorbtionsfähigkeit (max.) 0,3 %

Feuchtigkeitsgehalt (max.) 0,0 %

Gewöhnlich sind die Glasfasern in Form eines oder mehrerer

»Fäden vorgesehen, die Jeweils aus mehreren Strängen bestehen. Diese Fäden haben im allgemeinen verschiedenen Durchmesser von etwa 0,396 bis etwa 0,635 mm und vorzugsweise von etwa 0,508 mm* Die Anzahl der verwendeten Fäden hängt von den Abmessungen des Kupplungsbelages ab. Zur Erzielung der erforderlichen Verstärkung verwendet man bei Kupplungsbelägen mit großem Durchmesser eine größere Anzahl von Fäden als bei Kupplungsbeläagen.mit kleinerem Durehmesser. Die nachfolgende Tabelle II gibt die Berstfestigkeit an, die man bei den erfindungsgemäßen Kupplungsbelägen verschiedener Abmessungen unter Verwendung verschiedener Anzahlen von Glasfaserfäden erreichen kann.

Damit die Glasfasern wirksam zur Verstärkung des Kupplungsbela- \ ges beitragen können, 1st es wünschenswert, daß die Glasfasern zunächst zum. Schutz gegen eine Zerstörung oder Beschädigung und zur Erlangung einer Oberfläche behandelt werden, die mit e.inern vulkanisierbaren Elastomer eine feste und dauernde Bindung einzugehen vermag. Man kann dies dadurch erreichen, daß man die Glasfasern unmittelbar nach ihrer Herstellung ein oder mehrere Male mit flüssigen "Zuriohtmitteln" besprüht und später die Stränge oder Fäden bei ihrer Herstellung gewöhnlich einfach durch Eintauchen der Fasern in einen Teil einer Behandlungsflüssigkeit imprägniert, während die Faserstränge zur Verbesserung der Eindringung der Imprägnierungsflüssigkeit gleichzeitig verförmt wer-• den. Eine Art der Behandlung von Glasfasern besteht darin, daß man zunächst eine Oberflächenbehandlung vornimmt, um ein Veran-, kerungsmlttel aufzubringen, das die Bindung zwischen der Glas-

909833/10U -8-

faseroberflache und dem schließlich verwendeten Elastomer verbessert, um die Glasfasern anschließend mit einem Elastomer zu imprägnieren.

Ein geeignetes Verankerungsmittel sind die Aminosilane, wie etwa Gamma-Aminopropyltriäthoxysilan oder ein gleichartiges Silan mit einer Carboxylgruppe in der an das Siliciumatom gebundenen organischen Gruppe oder einer Amino- oder Carboxylgruppe in der Carboxylgruppe einer Wernerschen Komplexverbindung. Diese können auf die Glasfaseroberflächen aufgebracht oder als ein Bestandteil in eine "Zurichtverbindung" eingebracht werden. Die Verwendung derartiger Silane als Verankerungsmittel ist im USA-Patent Nr. 3 287 204 vom 22. November 1966 beschrieben.

Gemäß einer anderen Behandlung zur Verbesserung der Bindung eines Elastomers an die Glasfasern kann man auf diese eine wässrige Lösung des Magnesiumchlorids oder Zinkchlorids oder Magnesiumhydroxid oder Zinkhydroxid aufbringen. Nach der Aufbringung in Form eines Chlorids wird die wässrige Lösung auf einen alkalischen pH-Wert eingestellt, um die Ablagerung auf den Glasfasern in Form des Hydrofedds zu bewirken. Die Hydroxide werden dann durch Hitzebehandlung in die entsprechenden Oxide umgewandelt. Dies Verfahren ist im USA-Patent 3 3II 528 vom 28, März I967 beschrieben.

Die Glasfasern kann man auch zur Erzeugung einer starken Bindung mit einem vulkanisierbaren Elastomer mit einem "Zurichtmittel" behandeln, das als wesentlichen Bestandteil das Reaktionsprodukt eines Imidazoline (imidazoline) enthält, welches eine lange Fettsäurekette mit mindestens 5 Kohlenstoffatomen und ein ungesättigtes Polyesterharz in einem ungehärteten .-Zustandenthält, wie es im USA-Patent Nr. 3 O97 963 vom 16. Juli 1963 beschrieben ist.

Andere geeignete Verfahren, um die Glasfasern zu einer kräftigen Bindung mit einem vulkanisierbaren Elastomer, zu befähigen, sehen die Verwendung (Wernersoher) Ghromkomplexverbindungen vor, die einer Carboxylgruppe aufweisen, welche mit einem dreiwertigen Chromatomkern koordiniert ist, in dem die Carboxylogruppe we-

909833/10 U ' "^9--

niger als 6 Kohlenstoff atome aufweist und eine äußerst wirksame Gruppe enthält (USA-Patent 2 552 910), sie sehen ferner die Verwendung eines Silans vor, dessen Hydrolyseprodukte oder dessen Polymerisationsprodukte, von denen wenigstens eine der organischen Gruppen an das SiIiciumatom gebunden ist, weniger als 7 Knienstoffatome enthalten und mit ungesättigtem Äthylen göildet sind (USA-Patent 2 5β> 288), ferner die Verwendung einer organischen Silaripolymerverbindung mit Filmbildungseigenschaften (USA-Patent 3 169 844) und die Verwendung eines Zurichtmittels, das aus einer organischen Siliciumverbindung in Gestalt eines Silans, einem in Wasser dispergierbaren Polyvinylpyrrolidin , ^iner Gelatine und einem in Wasser dispergierbaren Polyesterharz besteht (USA-Patent Nr. ? 207 62>).

Die Erfindung ist nicht auf irgendeine spezielle Behandlung der Glasfasern beschränkt, sofern diese Behandlung nur den Glasfaseroberflächen die Fähigkeit verleiht, mit einem vulkanisierbaren Elastomer eine kräftige Bindung einzugehen.

Nach der Behandlung der Glasfasern mit einem Verankerungsmittel für ein Elastomer, wie sie beispielsweise oben beschrieben wurden, wird das Glasfaserbündel vorzugsweise mit einem vulkanisierbaren Elastomer imprägniert, das hinsichtlich seiner Vulkänisierbarkeit mit dem vulkanisierbaren Elastomer verträglich ist, das zur Imprägnierung des Stoffstreifens benutzt wird. Zu diesem Zwecke wird der Glasfaserstrang oder der Glasfaserfaden einfachen einer Vorratstrommel abgewickelt und eintauchend durch ein elasto-meres Imprägnierungsmittelbad geführt. Anschließend wird der imprägnierte Faden durch eine Abstreifvorrichtung gezogen, die die Imprägnierungsflüssigkeit in das Innere des Faserbündels oder Stranges hineinarbeitet und zugleich das überschüssige Imprägnierungsmittel abstreicht·

Die Glasfaserstränge können mit dem gleichen vulkanisierbin' Elastomer imprägniert werden, das auch im Binder des Stoffes verwendet wird, oder auch mit einem anderen Imprägnierungsmittel, vorausgesetzt allerdings, daß die beiden Elastomere hinsichtlich ihrer Vulkänisierbarkeit vertraglich sind und sich miteinander verbinden. ' -.„." - ; Λ" -.-.". ^T . ""■ .. ■; . ■■■. ;\ ■""_ -

9 018 3 3 /T Q14 "¹ °"

Der Imprägnierte Stoff, der eine Breite von 1 m oder mehr haben kann, wird fest auf einen Dorn gewickelt. Der Durchmesser des ' Domes und die Menge des auf diesen gewickelten Stoffes hängen vom Innendurchmesser und vom Außendurchmesser der gewünschten Kupplungsbeläge ä>. Der Stoff wird dann in Scheiben der gewünschten Dicke, beispielsweise 12,7 nun , geschnitten und die Scheiben werden vom Dorn abgenommen und auf die nachfolgend beschriebene Weise unter Hitze Und Druck verfestigt. Pig» j5 zeigt in vergrößerter Darstellung eine Endansicht eines Kupplungsbelages, der auf diese Weiae aus einem Gewebe gemäß Fig. 5 hergestellt J3>, wobei zur Darstellung des inneren Aufbaues ein Teil weggebrochen ist.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann man den Stoff derart in Streifen schneiden, daß die Gläsfaserfäden in Längsrichtung der Streifen verlaufen. Die einzelnen Streifen werden dann spiralförmig aufgewickelt, um die Kupplungsbeläge zu bilden. Nach Wunsch kann man den Stoff formen oder in Längsrichtung falten, um ihm eine bogenförmige, V-förmige oder andere Querschnittsform zu geben. Dies kann vor dem oder auch zugleich mit dem spiralförmigen Aufwickeln des Stoffstreifens geschehen. Eine geeignete Vorrichtung zum Falten des Stoffstreifens in Längsrich-. tung, während dieser gleichzeitig aufgewickelt wird, ist im USA-Patent 2 096 692 beschrieben*

Nach dem spiralförmigen Aufwickeln des Stoffstreifens zur Bildung eines Ringkörpers wird dieser Ringkörper komprimiert und unter Hitzeanwendung und Druck verfestigt. Beispielsweise kann man den Ringkörper 5 Minuten lang bei 16O⁰C einem Druck in der Größenord-

nung von 250 kg/cm aussetzen, um ihn zu verdichten und den Binder im Stoff teilweise zu härten. Anschließend kann man den Ringkörper einige Stunden lang auf etwa 204°C erhitzen, um das wärmehärtende Harz des Binders im Stoff in den im wesentlichen nicht schmelzbaren* Zustand zu bringen und um die Elastomere im Binder und in den Glasfasern zu vulkanisieren. + unlöslichen

Anschließend kann man die sich ergebenden Kupplungsbeläge einer Oberflächenbearbeitung unterziehen, um beispielsweise die Oberfläche auf dia gewünschten Abmessungen zu schleifen. Die Nietlö-

1 formen

eher 12 kann man während des Formvorganges'oder auch analieSend

909833/1014 <*

bohren.

"cm .. ··' . . '■ ■■■".-■ :^:

Die folgenden speziellen Ausführungsbeispiele dienen zur weiteren Beschreibung der Vorteile der Erfindung» ·

Die gemäß den folgenden Beispielen hergestellten Kupplungsbelä- > ge wurden unter Anwendung des folgenden Verfahrens auf ihre Berstfestigkeit hin untersucht. Die Berstfestigkeitswerte sind in Tabelle II angegeben. .

Jeder Kupplungsbelag wurde auf das angetriebene Teil genietet, wobei sichergestellt wurde, daß die Nieten riohtig fest saßen. Der montierte Kupplungsbelag wurde dann 15 Minuten lang in einem auf 260°C gehaltenen Luftzirkulationsofen erhitzt. Der montierte Kupplungsbelag wurde dann aus dem Ofen herausgenommen und sofort (innerhalb von 15 Sekunden} auf der Welle einer Zehtrifugalberstmaschine montiert. Der Test wurde sofort begonnen und das angetriebene Teil, auf dem der zu untersuchende Kupplungsbelag montiert war, erreichte in etwa 2 Sekunden 3500 Umdrehungen pro Minute. Daran anschließend wurde die Drehgeschwindigkeit des angetriebenen Teils weiter je Sekunde um etwa I35 ümdrehungen/fllinute erhöht, bis der Kupplungsbelag barst, wobei die Drehgeschwindigkeit im Augenblick des Berstens .aufgezeichnet wurde.

Beispiel I

Ein Gewebe von einem Meter Breite mit einer Fadenzahl von 14 χ 4 wurde unter Verwendung von Kett- und Schußfäden mit einem dünnen Kernmessingdraht (etwa 0,202 mm Durchmesser) gewebt. Dieses Gewebe wurde in einem senkrechten Turm mit.ätwa 55 Gew.-% (Lösungsmittelfreie Basis) des folgenden wärmehärtenden Binders imprägniert, der in einem Kohlenwasserstofflösungsmittel aufgelöst wart

Butadienstyrolgummi Phenolaldehydharz

Bleioxid

Graphit

Baryt

Beschleuniger

Schwefel ·

Weichmacher _ΛΛΛΑΑ

90 98 3 3/ 10U

-12-

9,0	Gew.	-Teile
17,0	η	M
27> 0	It	if
2,0	ti	η
36,0	H	Il
•0,3	η	Il
6,7	It	Il
2*0	If ¹ Il	Il H

Das getrocknete Bewebe wurde auf einen Dorn von etwa 165,1 mm Durchmesser aufgewickelt, so daß eine Ringwalze von etwa 279 mm Außendurchmesser entstand. Diese Hingwalze wurde dann in Ringscheiben von etwa.3,43 mm Dicke zerschnitten.

Mehrere Scheiben wurden in erhitzte Formen eingelegt und bei einer Temperatur von 16O⁰G 3,5 Minuten lang einem Druck von 350 kg/cm ausgesetzt, um eine Verdichtung zu bewirken und den Binder teilweise zu härten. Anschließend wurden die Scheiben 5 Stunden lang auf 204°C erhitzt, um das wärmehärtende Phenolharz in den unschmelzbaren, unlöslichen Zustand zu verbringen und- um die Elastomere zu vulkanisieren.

Die sich ergebenden Kupplungsbeläge wurden auf die folgenden Abmessungen geschlieffen: Außendurchmesser 279 mm; Innendurchmesser 165,1 mm; Dicke 3,43 mm.

Mehrere Kupplungsbeläge wurden unter Anwendung dee oben beschriebenen Verfahrens auf ihre Berstfestigkeit untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle II aufgezeichnet.

Beispiel II

Kupplungsbeläge mit den gleichen Abmessungen wie im Beispiel I wurden mit dem in diesem Beispiel beschriebenen Verfahren hergestellt, wobei jedoch ein Gewebe von 1 m Breite mit einer Fadenzahl von 14 χ 4 verwendet wurde, dessen Kettfäden Asbestfaserfäden mit einem Kern waren, wobei dieser Kern aus einem dünnen Messingdraht (Durchmesser etwa 0,202 mm) und einem Glasfaserfaden von etwa 0,508 mm Durchmesser bestand; dieser Glasfaserfaden enthielt 5 Stränge, die um eine Drehung je Zentimter miteinander verdrillt waren. Jeder Strang enthielt etwa 400 fortlaufende Glasfasern, die jeweils einen Durchmesser von etwa 9^5 χ 1Q~* mm hatten. Die Oberflächen der Fasern waren echemisch behandelt worden, um sie in die Lage zu versetzen, mit Gummi eine feste Bindung einzugehen, und die Stränge waren mit einem Butadienstyrolgummi imprägniert. Die Schußfäden teestanden aus mit Messingdrähten verstärkten Asbestfaserfäden.

Die JBerstfestigkeitswerte dieser Kupplungsbeläge sind in der

909833/1014 - >

nachfolgenden Tabelle II angegeben·

' Beispiel III

Kupplungsbeläge mit den im Beispiel I angegebenen Abmessungen wurden nach dem im Beispiel I beschriebenen Verfahren hergestellt, wobei jedoch ein Gewebe mit einer Fadenzahl von 14 χ 4 verwendet wurde, dessen Kettfäden Asbestfaserfäden mit einem dünnen Messingkerndraht von etwa 0,202 mm Durchmesser waren. Unmittelbar neben jedem zweiten Kettfaden und im wesentlichen parallel zu diesem wurde ein Glasfaserfaden im Webstuhl in das Gewebe eingearbeitet. Als Glasfaserfaden wurde der im Beispiel II beschriebene Glasfaserfaden verwendet.

.■■- . "■-■ Die Berstfestigkeitswerte für diese Kupplungsbeläge sind in der folgenden Tabelle II angegeben.

^s Beispiel IV

Kupplungsbeläge, die den im Beispiel III beschriebenen Kupplungsbelägen glichen und auf die dort beschriebene Weise hergestellt ' waren, wurden aus der gleichen Art von Asbestgewebe hergestellt, mit der Ausnahme, daß ein Glasfaserfaden unmittelbar neben jedem Kettfaden und im wesentlichen parallel zu diesem eingewebt wurde. Als Glasfaserfaden wurde der im Beispiel II ausführlich beschriebene Glasfaserfaden verwendet.

> ■■■■.■ ■■.■■ ' ■■■,. ; ■ Die Berstfestigkeitswerte für diese Kupplungsbeläge sind in Tabelle II angegeben. -"—""' ~

Beispiel V - -

Kupplungsbeläge mit einem Außendurchmesser von 327,025 mm und einem Innendurchmesser von 184,15 mm sowie mit einer Dicke von 5,81 mm und einem inneren Aufbau gemäß Beispiel I wurden auf die im Beispiel I beschriebene Weise hergestellt und mit dem oben beschriebenen Verfahren auf ihre Bei*festigfceit untersucht. Die Berstfestigkeitswerte dieser Kupplungsbeläge sind in der folgenden Tabelle II angegeben.

909833/1ÖU

Tabelle VI

Kupplungsbeläge mit einem Außendurchtnesser von 327*025 mm und einem Innendurchmesser von 184,15 mm sowie mit einer Dicke von 3,81 mm und mit einem inneren Aufbau gemäß dem Beispiel II wurden nach dem im Beispiel II besehriebenen Verfahren hergestellt und auf ihre Berstfestigkeit mit dem oben besehriebenen Verfahren untersucht. Die Berstigfestigkeitswerte dieser Kupplungsbeläge sind in der folgenden Tabelle II angegeben.

Beispiel VII

Kupplungsbeläge mit einem Außendurchmesser von 327,025 mm und einem Innendurchmesser von 184,15 mm sowie einer Dicke von 3*81 mm und einem inneren Aufbau gemäß Beispiel III wurden nach dem im Beispiel III besehriebenen Verfahren hergestellt und unter Anwendung des oben besehriebenen Verfahren auf ihre Berstfestigkeit untersucht. Die Berstfestigkeitswerte für diese Kupplungsbeläge · sind in der folgenden Tabelle ΙΙϊ angegeben.

Beispiel VIII

Kupplungsbeläge mit einem Außendurchmesser von 327,025 mm und einem Innendurchmesser von 184,15 mm sowie mit einer Dicke von 3,81 mm und einem Inneren Aufbau gemäß !Beispiel IV wurden nach dem im Beispiel IV beschriebenen Verfahren hergestellt und mit dem oben besehriebenen Verfahren auf ihre Berstfestigkeit untersucht. Die Berstfestigkeitswerte dieser Kupplungsbeläge sind in der folgenden Tabelle II angegeben.

9 0 98 33/10U

	327,	K	Tabelle II	χ	165,1 χ 3,43	1	9Ό.51-.ΐ9._:	9020
	327,	Dimensionen (mm)	χ	165,1 χ 3,43			9900
Beispiel	327,	279	X	165,1 χ 3,43	Berstfestig keit (U/Min) Minimum Maximum	10670
I	327,	279	X	165,1 χ 3,43	8910	10560
II		279	X	184,15χ 3,81	, 9900	7500
III		279	X	184/15Χ 3,81	10450	8910
IV		015	X	184,15x3,81	10450	9350
V		015	X	.184,15χ 3,81	6700	10450
VI	015	8030
VII	015	8140
viii	10230

Aus der obigen Tabelle II ist zu ersehen, daß die Kupplungsbeläge gemäß der Erfindung im Vergleich zu den zur Kontrolle untersuchten herkömmlichen Kupplungsbelägen eine wesentlich höhere Berstfestigkeit aufweisen (vergl. die Beispiele II, III und IV mit dem Beispiel I sowie die Beispiele VI, VII und VIII mit dem Beispiel V).

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht an die konstruktiven Einzelheiten sowie die Einzelheiten der Anordnung und der Verfahrensschritte der obigen Ausführungsbeispiele gebunden, die im . Rahmen des fachmännischen Könnens verschiedentlich abgewandelt " werden können, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen.

Pat ent ans prüche

909833/1014

Claims

Dr. Ing. E. BERKENFELD · Dipl.-lng. H. BERKENFELD, Patentanwälte, Köln

Anlage ~ Aktenzeichen

zur Eingab«vom 22. Januar 1969 Sch+ Named. Anm. Raybestos Manhattan, Inc.

Pate η t a η s ρ r ü ο h e

Friktionskörper, insbesondere Kupplungsbelag, beaus einem Ringkörper aus einem spiralförmig aufgewickelten Faserstoffband, dadurch gekennzeichnet, daß das Paserstoffband (11) mit einem wärmehärtenden Binder imprägniert ist, der ein wärmehärtendes Harz und ein vulkanisierbares Elastomer enthält, daß der Paserstoff zahlreiche im Abstand voneinander angeordnete, im wesentlichen parallele, fortlaufende Glasfaser- . stränge (18) enthält, die sich im wesentlichen in Längsrichtung des Bandes (11) erstrecken, daß die Oberflächen der Glasfasern zur Eingehung einer Bindung mit einem vulkanisierbaren Elastomer geeignet gemacht sind, daß die Glasfaserstränge (18) mit einem vulkanisierbaren Elastomer imprägniert sind, das sich bezüglich der Vulkanisierung mit dem vulkanisierbaren Elastomer im Binder des Stoffes verträgt, und daß das spiralförmig aufgewickelte Band (ii) zur Verdichtung der Wicklungen aufeinander zusammengepreßt und zur Härtung des Binders erhitzt wird, um das wärmehärtende Harz in den unschmelzbaren, unlöslichen Zustand zu überführen und die Elastomere zu vulkanisieren.
2. Friktionskörper nach Anspruch 1, dadurch .gekennzeichnet, daß die Glasfaserstränge (18) Fäden bilden, die aus im wesentlichen fortlaufenden, parallelen Glasfasern mit einem Durchmesser von 508 χ 1O^--* bis 1905 x 10"^ mm bestehen. /
3. Friktionskörper naoh Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden einen Durchmesser von etwa O,j58 bis 0,65 mm haben.

'·■■■ -17-

9 0983 3/1014
4. Priktionskörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden mit einem vulkanisierbaren Elastomer imprägniert sind, das Butadien und Styrol enthält.
5· Priktionskörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewebebinder ein öllösliches Phenolaldehydharz und ein Butadien und Styrol aufweisendes vulkanisierbares Elastomer enthält.
6. Priktionskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Paserstoff zahlreiche im wesentlichen parallele Textilfaserstränge mit einem einen Metalldraht (17) und die Glasfaserstränge enthaltenden Kern aufweist.
7· Priktionskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Paserstoff band (H)- zahlreiche im wesentlichen paralleled Stränge aus Textilfasern und einem Metalldrahtkern aufweist, wobei in Längsrichtung unmittelbar neben mehreren dieser Stränge Glasfaserstränge verlaufen.
8. Priktionskörper nach Anspruch T, 2, 3 oder 5,' dadurch gekennzeichnet, daß das Faserstoffband (11) ein gewebtes Band mit in Längsrichtung des Bandes verlaufenden Kettfäden (15) ist, die die Glasfaserstränge (18) enthalten.
9. Priktionskörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kettfäden (15) aus Asbestfasern bestehen und einen den Glasfaser strang (18) enthaltenden Kern aufweisen.
10. Friktionskörper nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Kettfäden im Kern einen Metalldraht aufweist.
11. Priktionskörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß das Paserstoffband (11) eingewebtes Band mit in Längsrichtung des Bandes verlaufenden Textilkett- Äden (20) ist, deren Kern durch einen Metalldraht (22) Verstärkt ist, wobei sich unmittelbarⁿf#S?gstens einem Teil der Kettfäden die Glasfaserstränge (2^) erstrecken.

■■■-'■ " - - : - - -18-

909833/1014 .