DE19623938A1 - Verfahren zur Herstellung einer Reibbelagmischung für Brems- und Kupplungsbeläge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Reibbelagmischung für Brems- und Kupplungsbeläge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Reibbelagrezepturen haben beispielsweise folgen­ den Aufbau:

• - Metalle (als Fasern oder Pulver)
• - Füllstoffe (evt. anorganische Fasern)
• - Gleitmittel (Festschmierstoffe) und
• - organische Bestandteile (Harze, Kautschucke, organi­ sche Fasern, organische Füllstoffe).

Je nach Anforderungsprofil sind diese vier Rohstoffblöcke unterschiedlich in ihrer Mengenverteilung proportioniert. Feinabstimmungen der Reibbelagrezepturen werden dann über unterschiedliche Anteile der einzelnen Rohstoffblöcke erzielt.

Bei der Herstellung der Reibbelagmischung entstehen durch die pulver-, korn- und faserförmigen Bestandteile Staub, der zu unerwünschten Materialverlusten sowie zur Stauban­ reicherung am Arbeitsplatz führt.

Das Absaugen der Stäube durch eine Absauganlage führt zu einem nicht konstanten Feinstaubverlust, der bis zu 2% betragen kann, wodurch auch die Reproduzierbarkeit der Reibmaterialmischung größeren Schwankungen unterliegt.

Ein bekanntes Verfahren zur Staubvermeidung besteht darin, Lösungsmittel, z. B. Isopropanol in die Reibmaterial­ mischung einzugeben, wobei das Lösungsmittel mit Unter­ druck wieder entzogen wird. Der Nachteil dieser Staubver­ meidungsmethode besteht in der Giftigkeit des Isopropanols und in der Notwendigkeit explosionsgeschützter Anlagen.

Ein weiteres bekanntes Verfahren zur Staubvermeidung be­ steht darin, Heißdampf während des Mischvorganges einzu­ blasen. Dieses Verfahren macht es erforderlich, die Reib­ materialmischung anschließend zu trocknen. Bei der Reib­ materialherstellung ist daher ein weiterer Verfahrens­ schritt notwendig, nämlich ein aufwendiger Trocknungspro­ zeß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Herstellver­ fahren für eine Reibmaterialmischung anzugeben, mit dem die Staubverluste bei der Herstellung der Reibmaterial­ mischung reduziert werden können und mit dem die Reprodu­ zierbarkeit der Reibmaterialmischung erhöht werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des An­ spruchs 1.

Die Erfindung sieht in vorteilhafter Weise vor, daß wäh­ rend des Mischvorganges ein verflüssigter Weichmacher für Kunststoffe in den Mischbehälter eingesprüht wird. Der verflüssigte Weichmacher kann bei der Herstellung der Reibmaterialmischung die Staubbildung in erheblichem Um­ fang reduzieren und den Materialverlust von Feinstäuben soweit reduzieren, daß eine erheblich verbesserte Reprodu­ zierbarkeit der Reibmaterialmischung erzielbar ist. Gleichzeitig wird durch die erheblich verringerte Staub­ emission die Luftqualität am Arbeitsplatz verbessert und die Verschmutzung der Umgebung verringert. Der verflüssig­ te Weichmacher bindet beim Einsprühen den aufsteigenden Staub und bringt diesen in einem hohen Anteil in die Mischung ein. Der verflüssigte Weichmacher wirkt darüber hinaus in der Reibmaterialmischung als Schmiermittel, was sich beim Verpressen der Reibmaterialmischung an den Wan­ dungen der Preßform vorteilhaft auswirkt. Zusätzlich wirkt der verflüssigte Weichmacher als Fließhilfe. In der Summe ergibt sich dadurch ein verringerter Kraftverlust an den Wandungen und damit eine Energieersparnis. Aufgrund der verringerten Kräfte sind kürzere Preßzeiten möglich mit der Folge der Erhöhung der Preßzyklenzahl und mit der weiteren Folge einer erhöhten Werkzeugstanzzeit.

Aufgrund der verringerten Staubbelastung am Arbeitsplatz ergibt sich eine geringere gesundheitliche Mitarbeiterbe­ lastung und eine verringerte Umweltbelastung. Die Verrin­ gerung der Materialverluste führt zu einer höheren Wirt­ schaftlichkeit des Herstellverfahrens und zugleich zu einer verbesserten Homogenität der Mischung aufgrund ver­ ringerter Mischungsverluste und damit im Resultat eine verbesserte Reproduzierbarkeit der Reibmaterialmischung.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß der verflüssigte Weich­ macher über eine Düse feindispers verteilt wird. Die fein­ disperse Verteilung des Weichmachers in flüssigem Zustand ermöglicht die vollständige Erfassung des während des Mischvorganges aufsteigenden Staubes. Aufgrund der fein­ dispersen Verteilung erfolgt eine Verringerung der Tröpfchengröße des verflüssigten Weichmachers und damit eine Erhöhung der Abscheiderate der Staubpartikel. Es wird vorzugsweise Triphenylphosphat als Weichmacher verwendet. Dieser verflüssigte Weichmacher ist nicht flüchtig, nicht explosiv und weist eine geringe Toxizität auf.

Der Weichmacher wird in einem Vorwärmbehälter auf eine Temperatur von ca. 80°C bis 220°C erhitzt. Dabei weist der Weichmacher eine Schmelzpunkt von ca. 50°C auf und weist bei der angegebenen Temperatur eine ausreichende Viskosität auf, um feindispers verteilt zu werden.

Der Weichmacher kann mit einer Heißluftummantelung in den Mischbehälter eingespritzt werden. Die Heißluftummantelung bewirkt, daß der Weichmacher nicht schnell abkühlen kann, so daß seine Aufnahmefähigkeit für Staubpartikel bis zum Auftreffen auf die Reibmaterialmischung beibehalten bleibt.

Bei einem bevorzugten Verfahren ist vorgesehen, daß der Weichmacher mit einer Dosierung von ca. 50 bis 200 g/s, vorzugsweise ca. 140 bis 180 g/s, eingesprüht wird. Eine solch hohe Dosierung ist zweckmäßig, um eine kurze Mischungszeit zu erzielen.

Zur Erzielung kurzer Mischzeiten ist desweiteren eine Dosierzeit von ca. 120 bis 300 s, vorzugsweise ca. 150 bis 200 s, vorgesehen.

Der Anteil des Weichmachers in der Reibmaterialmischung beträgt zwischen ca. 0,1 bis 5 Gew.-%.

Der Weichmacher wird vorzugsweise zentral in das Mischgut eingesprüht, wodurch ein Anhaften des Weichmachers an den Mischerinnenwänden und/oder an den Mischwerkzeugen ver­ mieden werden kann.

Die Einspritzung des Weichmachers kann auch inter­ mittierend erfolgen.

Im folgenden werden Anwendungsbeispiele der Erfindung in den Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Lödige-Mischer mit Einspritzeinrichtung zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und

Fig. 2 einen Eirich-Mischer mit Einspritzeinrichtung zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die in Fig. 1 gezeigte Mischvorrichtung 1 ist als Lödige-Mischer bekannt und besteht im wesentlichen aus einer Mischtrommel 2, in der koaxial zur Längsachse der Misch­ trommel 2 eine von einem Motor 4 angetriebene Welle 6 gelagert ist. Die Welle trägt radial gleichmäßig verteilte Mischschaufeln 8, die die in die Mischtrommel 2 einge­ brachte Reibmaterialmischung kräftig durchmischt.

Die Reibmaterialmischung wird über eine Einfüllöffnung 10 in die Mischtrommel 2 eingebracht und seitlich an der Mischtrommel 2 über eine Entnahmeöffnung 12 nach dem Mischvorgang wieder entnommen. Auf einer Seite der Misch­ trommel 2 können Fenster 14 angeordnet sein, die die Beob­ achtung des Mischvorganges erlauben. Auf der Oberseite der Mischtrommel 2 sind zwei Einspritzdüsen 16 schematisch dargestellt, über die der verflüssigte Weichmacher, vor­ zugsweise Triphenylphosphat bei einer Temperatur von ca. 80 bis 220°C, z. B. 170°C, in den Mischraum der Misch­ trommel 2 eingespritzt wird, um während des Mischvorganges freiwerdenden Staub zu binden.

Fig. 2 zeigte eine Mischvorrichtung, die unter der Be­ zeichnung Eirich-Mischer bekannt ist. Bei dieser Mischvor­ richtung wird die Reibmaterialmischung über eine Einfüll­ öffnung 10 in eine Mischkammer 18 eingebracht, die in einer rotierenden Mischtrommel 2 angeordnet ist. Die ro­ tierende Mischtrommel 2 weist eine Rotationsachse auf, die gegenüber der Vertikalen geneigt ist. Die rotierende Mischtrommel 2 weist einen eigenen Antrieb 20 auf. Exzen­ trisch zu der Rotationsachse der Mischtrommel 2 ist ein Rührwerk in der Mischtrommel 2 gelagert, mit einer paral­ lel zur Rotationsachse der Mischtrommel 2 verlaufenden Welle 6, an der wiederum Mischschaufeln 8 befestigt sind. Das Rührwerk wird von einem Motor 4 angetrieben. Am Boden der Mischtrommel 2 ist eine Entnahmeöffnung 12 für die Reibmaterialmischung vorgesehen. Am oberen Ende der Misch­ trommel ist zentrisch eine Einspritzdüse angeordnet, über die der verflüssigte Weichmacher in die Mischkammer 18 eingespritzt werden kann. Es versteht sich, daß anstelle einer einzigen Einspritzdüse 16 auch mehrere Einspritzdü­ sen am oberen Ende der Mischtrommel 2 vorgesehen sein können.

Das für die Staubbindung vorgesehene und bei Raumtempera­ tur nur in fester Form vorliegende Triphenylphosphat wird in einem in den Zeichnungen nicht dargestellten Vorwärmbe­ hälter aufgeschmolzen. Die Schmelze wird auf eine Tempera­ tur von ca. 80 bis 220°C erhitzt und dann unter Auf­ rechterhaltung der Temperatur beispielsweise durch beheiz­ te Zuleitungen in einen beheizbaren Düsenkopf oder in eine oder mehrere beheizte Einspritzdüsen 16 unter Druck einge­ leitet. Der Weichmacher wird dann feindispers während des Mischprozesses eingesprüht, wobei mit Hilfe der Einspritz­ düsen 16 eine Zerstäubung des Weichmachers in einem Korn­ größenbereich zwischen 0,5 und 100 µm Tröpfchengröße er­ reichbar ist. Dabei wird verhindert, daß sich Triphenyl­ phosphat an den Gehäusewänden des Mischers niederschlägt, wodurch in vorteilhafter Weise auf eine Beheizung des Mischers verzichtet werden kann. Der feindisperse Sprüh­ strahl aus Triphenylphosphat-Tröpfchen bindet den während des Mischvorganges aufsteigenden Staub schnell und nahezu vollständig, wodurch Materialverluste vermieden werden, ohne daß die Mischzeiten verlängert werden müssen.

Der Einspritz- und Verdüsungsvorgang kann mit Hilfe von Heißluft unterstützt werden, z. B. durch Ummantelung des Sprühstrahls mit Heißluft.

Zur Erzielung kurzer Mischzeiten ist eine Dosierzeit von ca. 120 bis 150 s vorgesehen, wobei beispielsweise ca. 140 bis 180 g/s Triphenylphosphat in die Mischung eingebracht wird. Die Dosierung erfolgt hinsichtlich Temperatur, Ein­ spritzgeschwindigkeit und Einspritzmenge so, daß der Weichmacher erst nach der Staubbindung abkühlen kann. Mit Hilfe der vorgeschlagenen Verfahrensweise läßt sich eine Dosiergenauigkeit von unter 100 g erzielen. Hierzu kann Triphenylphosphat mit Hilfe dosiergenauer Kolben- oder Zahnradpumpen den Dosierköpfen bzw. Einspritzdüsen 16 zugeführt werden. Die hohe Dosiergenauigkeit ergibt in Verbindung mit den erheblich reduzierten Materialverlusten eine pulvrige, in hohem Maße reproduzierbare Reibmaterial­ mischung.

Der Einspritzdruck beträgt vorzugsweise 1 bis 3 bar, wobei der Weichmacher in einem Zeitraum von 2 bis 5 min ggf. intermittierend eingespritzt werden kann. Die zugeführte Menge an Weichmacher wird darauf abgestimmt, daß nach Abschluß des Mischungsvorgangs ca. 0,1 bis 5 Gew.-% Triphe­ nylphosphat in der Reibmaterialmischung enthalten sind.

Claims (11)

1. Verfahren zur Herstellung einer Reibmaterialmischung für Brems- und Kupplungsbeläge, bestehend aus

• - Fasern,
• - organischen und/oder anorganischen Füllstoffen,
• - Schmierstoffen und/oder
• - Metallen oder Metallverbindungen, sowie
• - organischen Bindemitteln,

durch Mischen in einem Mischraum, dadurch gekennzeichnet, daß während des Mischvorganges ein verflüssigter Weichmacher für Kunststoffe in den Mischraum einge­ sprüht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verflüssigte Weichmacher über eine Düse fein­ dispers verteilt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Weichmacher Triphenylphosphat ver­ wendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Weichmacher in einem Vorwärm­ behälter auf eine Temperatur von ca. 80 bis 220°C erhitzt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Weichmacher mit Heißluftum­ mantelung in den Mischbehälter eingespritzt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Weichmacher mit einer Dosie­ rung von ca. 50 bis 200 g/s, vorzugsweise ca. 140 bis 180 g/s eingesprüht wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung kurzer Mischzeiten eine Dosierzeit von ca. 120 bis 360 s, vorzugsweise ca. 150 bis 200 s, vorgesehen wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Weichmacher zentral in das Mischgut eingesprüht wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der verflüssigte Weichmacher einen Gewichtsanteil an der Reibmaterialmischung von ca. 0,1 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 3 Gew.-%, auf­ weist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der verflüssigte Weichmacher intermittierend eingesprüht wird.