DE2006169A1

DE2006169A1 - Verfahren zur Herstellung von Reibungs stauben und daraus hergestellte Reibungs elemente

Info

Publication number: DE2006169A1
Application number: DE19702006169
Authority: DE
Inventors: Kerrv David Cardiff Wales Jeffreys (Großbritannien) M
Original assignee: BP Chemicals Ltd
Current assignee: BP Chemicals Ltd
Priority date: 1969-02-13
Filing date: 1970-02-11
Publication date: 1971-03-04
Also published as: FR2032877A5; JPS495130B1; BE745985A; DE2006169C3; DE2006169B2; NL7001847A; GB1294121A

Description

PATENTANWÄLTE

DR. W. SCHALK · DI PL.-I NG. P. Wl RTH · DI PL.-I NG. G. DAN N EN BERG DR. V. SCHMIED-KOWARZIK · DR. P. WEI NHOLD · DR. D. CUDEL

6 FRANKFURT AM MAIN

CR. ESCHENHEIMER STRAS(E 39 OK/bK

BA 7826/69 BP Chemicals Limited Britannic House, Moor Lane London E.C. 2, England

Verfahren zur Herstellung von Reibungsstauben und daraus hergestellte Reibungselemente .

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung organischer Reibungsmodifikatoren und die daraus hergestellten Reibungselemente.

Reibungselemente, wie Brems- und Kupplungsgeläge, bestehen aus einem harzartigen Binder in Korabination mit Asbest und Füllmitteln. Geeignete Füllmittel s-ind die bekannten anorganischen Materialien, wie Baryte oder Metalle, z.B. Kupferpulver; oft werden jedoch auch organische Füllmittel oder Reibungsmodifikatoren zugefügt. Diese organischen Reibr-.ungsmodifizierungsmittel sind zweckmäßig wärmegehärtete, vernetzte Polymerisate in granulärer Form? ihr Zweck ist die verminderte Abnutzung des Reibungselementes und das Ausglätten von Unregelmäßigkeiten im Reibungskoeffizienten des Elementes unter einer Vielzahl von Arbeitsbedingungen. Jedoch zersetzen beim heftigen Bremsen oder Kuppeln die hohen Temperaturen oft das organische Reibungsmodif izierungsmaterial (im folgenden Reibungsstaub genannt), was zur Abnutzung und/oder dem Verlust der Reibungseigenschaften des Elementes führt.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung von Reibungsstauben bzw. Reibungsmodifizierungsmaterialien mit verbesserten Eigenschaften bei hoher Temperatur. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung von Reibungselementen aus den verbesserten Reibungsstauben mit verbesserten Verhalten unter scharfen Arbeitsbedingungen.

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Λ - 2 -

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Reibungsstauben mit guten Eigenschaften bei hoher Temperatur ist dadurch gekennzeichnet, daß man einen Aldehyd und einen Arylboratester zur Bildung eines unschmelzbaren Harzes umsetzt und das Harz anschliei3end zu einem Staub vermahlt·, wobei das Verhältnis der aus Cahsew-Nußschalenflüssigkeit hergeleiteten Phenolen im Arylboratester zwischen 5-100 Teilen pro 100 Teilen Gesamtgewicht an Phenolen liegt.

Arylboratester sind bekannt ..und die Reaktionsprodukte eines oder mehrerer, von Cashew-Nußschalenflüssigkeit oder' Mischungen derselben hergeleiteten Phenolen mit anderen Phenolen und esterbildenden Borverbindungen, wie Borsäure oder deren Anhydrid, Borhalogenide und Borax. In Abhängigkeit von den relativen Verhältnissen der Reaktions-teilnehmer kann der erhaltene Boratester ein Orthoborat, Metaborat oder ein Polyborat oder ehe Mischung derselben sein. Arylboratester und deren Herstellung sind in "Organoboron Chemistry" , Bd. I,

"Boron-oxygen and boron-sulphur compounds" H. Steinberg, Intersience Publishers, New York 196^, und in der US-Patentschrift 2 623 866 beschrieben. .

Andere geeignete Phenole zur Verwendung bei der Herstellung der Arylboratester sind Phenole, die gegenüber Formaldehyd reaktionfähige Stellungen im aromatischen Kern enthalten, wie Hydroxylbenzol, Kresole, Xylenole und andere Alkylphenole oder Dihydroxylbenzole, wie Resorcin.

Die erfindungsgemäßen unschmelzbaren Harze werden her-gesteUt, indem man zuerst die obigen Arylboratester, deren Arylgruppen noch reaktionsfähig sind, mit Aldehydentnter üblichen Resol- oder Novolakbedingungen umsetzt und die Produkte anschließend aushärtet. Geeignete Aldehyde sind Formaldehyd, der in Form von Paraformaldehyd vorliegen kann, oder Hexamethylentetramin, Acetaldehyd, höhere aliphatisch© Aldehyde und Tetrahydrofurfuraldehyd.

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Zur Vermeidung einer schädlichen Hydrolyse des Boratesters sollte das System zweckmäßig unter praktisch wasserfreien Bedingungen gehalten werden.

Das harzartige Produkt aus Arylboratester und Formaldehyd wird entweder allein oder in Anwesenheit eines Aushärtungsmittels, wie Hexamethylentetramin, Paraformaldehyd, p-'foluolsulfonfäure, Phosphorsäure usw. in den unschmelzbaren, wärmegehärteten Zustand erhitzt. Geringere Mengen anderer Bestandteile, wie Asbest, Baryte, Metallpulver, Metalloxyde, Graphit, Schwefel, Peche, Gums, Öle, Leinsamenöl, Tungöl, Cashewnußschalenflüssigkeit oder andere wärmehärtende Harze können vor der Wärmehärtung einverleibt werden, vorausgesetzt, daß sie nicht verhindern, das Harz in den unschmelzbaren Zustand überzuführen und zu pulverisieren.

Die Warmehärtung erfolgt vorzugsweise, indem man das harzartige Material auf mit Papier belegte oder mit Polytetrafluoräthylen überzogene Böden ausbreitet, um die anschließende Entfernung der ausgehärteten Masse vom Boden zu erleichtern. Dann wird das Material auf eine Temperatur zwischen 50-25O⁰C, vorzugsweise 110-20O⁰C, erhitzt, bis es ausgehärtet und in Lösungsmitteln, wie Aceton und methyliertem Industriespiritus, praktisch unlöslich ist.

Die für die Warmehärtung des Harzes erforderliche Zeit hängt von der Aushärtungstemperatur sowie deijntiglichen Verwendung eines Aushärtungskatalysators ab; üblich sind Zeiten von 12 Stunden bei 150°C.

Nach dem Erhitzen wird die wärmegehärtete Masse aufgebrochen und durch eine geeignete Mahlvorrichtung geleitet. Die' haltene Teilchen größe kann eine entscheidende Wirkung auf das Verhältnis des aus dem Reibungestaub hergestellten Reibungselementes haben. Teilchen einer üröüe über 10 mesh (BSS 410:1953) oder kleiner als 600 mesh sind normalerweise nicht geeignet. Das wärmegehärtete Harz wird zweckmäßig zu einem solchen Staub vermählen, daß die Kehrzahl der Teilohen durch ein 10 mesh Sieb hindurchgehen und auf einem

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200 mesh Sieb zurückgehalten werden.

Die vorliegende Erfindung fcezieht sich weiterhin auf ftäparate für Reibungselemente, die aus den erfindungsgemäßen Reibungsstauben hergestellt werden, in welchen der Reibungsstaub in einer Menge von 1-*»O Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile Gesamtgewicht des Präparates für das Reibungselement anwesend ist. Vorzugsweise werden 5-20 Gew.-Teile Reibungsstaub pro 100 Teile Gesamtgewicht des Reibungspräparates verwendet.

Der Reibungsstaub kann in das Reibungspräparat nach üblichen Mischverfahren

einverleibt werden.

Weiterhin bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die oben genannten Reibungspräparate, die durch übliche Hitze- und Druckverfahren zu Reibungae-lementen verformt sind.

Die folgenden Beispiele veranschaulichen die vorliegende Erfindung, ohne sie zu beschränken.

Beispiel 1

15 Mol Phenol, 0,5 Mol Cashew-Nußschal^enflüssigkeit, 5»0 Mol Borsäure und ^fMoI Toluol wurden auf 1 ^K)⁰C. erhitzt, wobei Wasser azeotrop entfernt wurde, bis die Reaktion praktisch beendet war. Zu dieser Mischung von Boratestern wurden bei 6O⁰C. absatzweise 97-^iger Parafo^tialdehyd {23 Mol HCHO) zugefügt. Nach der

/Reaktion wurde die Mischung zur Entfernung flüchtiger Materialien destilliert

(Tabletts)
und auf mit Papier ausgekleidete Boden/ gegossen. Die Böden wurden in einem Ofen erhitzt, in dem die Temperatur innerhalb von 12 Stunden von TO⁰C. auf 210 C. erhöht wurde. Die erhaltene harte Masse war unschmelzbar und nur zu 1,9 # in siedenden Aceton löslich. Sie wurde zu einem organischen Reibungsmodifizierungemi ttel mit der folgenden Teilchengrößenverteilung vermählen:

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B.S. Sieb	Nr.:	2	keine
+ 10			Spuren
-10 + 18		23 Λ i
-18 + 36		61Λ %
-36 +100		IM*
-100
B e i s ρ	i e 1

12 Mol Phenole, 3 Mol Cashew-Nuüschalenflüssigkeit, 5 Mol Borsäure und k Mol Toluol wurden wie oben dehydratisiert. Die Mischung wurde mit97-^igem Paraforaaldehyd £2£Mi HCK)) unseat und das harzartige Prod-ukt wie in Belapiel 1 in einem Ofen ausgehärtete und vermählen, üaa so erhaltene, organische Keibungsmodifizierungsmittel war bei 150⁰C. unschmelzbar, nur xu 3 ^ in siedenden Aceton löslich und hatte die folgende Siebanalyse: B.S. Sieb Mr.:

+ 10 keine

-Io + 18 Spuren

-18 + 36 9,0 %

-36 + 60 35.5 i

-60 + 100 31.0 1»

-100 25,0 i

Beispiel 2

Aus den folgenden Bestandteilen wurden Reibungseleroente hergestellt: 67,8 Gew.-Teile Asbest, 9,8 Teile Baryte, 12,2 Teile phenolisches Binderharz und 12,2 Teile organisches Reibungsnodlfisierungsmittel. Die Komponenten wurden

ο '& 2

zusammen gemischt und. die Mischung bei 180 C. für 10 Minuten bei MO kg/cm Druck Belastung in Scheibenforaen verforat. Die »rhal-tenen Fomen wurden 16 Stunden bei 150⁰C. nachgehärtet·

Das Testen der Elemente erfolgte unter Verwendung eines Trägheitsdyr ■eters mit einer eingebauten Soheibenbreaeenanlage. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle angegeben. Die Abnutzungetest wurden Über einen

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.ο.

Temperaturbereich von 150-650 C, bestimmt (die Temperaturmessung erfolgte durch ein in der Scheibe eingebettetes Wärmeelement)j die Abnutzung wurde gemessen als Gewichtsverlust in g eines Paares von Bremsscheiben.

Test org. Reibungsmodifizierungsmittel Abnutzung durchschnittliche

g Reibung

vor

nach

fading"

19,1	0,33	0,31
23,8	0,38	0,37
3M7	0,35	0,39
32,0	0,35	0,37

1 Modifiz.mittel von B. 1

2 Modifizierungsmittel von B.2

3 übl.Präparat aus Cashew/Fomaldehyd

k übl .Präparat aus Cashew-Formaldehyd/
Leinsamenöl

Wie ersichtlich ergibt sich durch Verwendung der mit Bor modifizierten organischen Reibungsmodifizieringsmittel eine wesentliche Verbesserung der Abnutzungseigenschaften ohne meridiche Veränderung im Reibungsverhalten (vgl. Test 1 und 2 mit dem üblichen Reibungsmodifizierungsmitteln aus Cashew-Nußschalenflüssigkeit und Formaldehyd, gemäß Test 3 und h).

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Claims

Patentansprüche

1.- Verfahren zur Herstellung von Keibungsstauben mit gu-ten Kigenschaften bei hoher Temperatur, dadurch gekennzeichnet, dai3 man einen Aldehyd und einen Arylboratester der angegebenen Definition zur Bildung eines unschmelzbaren Harzes umsetzt und das Harz anschlieiSend zu einem Staub vermahlt, wobei der Anteil der von Cashew-Nußschalenflüssigkeit hergeleiteten Phenole im Arylboratester zwischen 5-100 Teilen pro 100 Teile Gesamtgewicht

der Phenole beträgt.
2,- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arylboratester zuerst mit einem Aldehyd unter üblichen Resol- oder Novolakbedingungen umgesetzt und anschliei3end zu ein-em unsdrelzbaren, wärmegehärteten Material erhitzt wird.

3·- Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Arylboratester hergestellt ist aus einer Mischung aus Cashew-Nußschalenflüssigkeit und einem oder mehreren Phenolen aus der Gruppe von Hydroxylbenzol, Kresolen, Xylenolen oder anderen Alkylphenolen und/oder Dihydraxylbenzolen.

k,- Verfahren nach Anspruch 1 bis 3t dadurch gekennzeichnet, daß als Aldehyd Formaldehyd verwendet wird.

5·- Verfahren nach Anspr uch 1 bis ^, dadurch geke nnzeich net, daß anschlie ßend auf eine Temperatur zwischen 110-200°C. erhitzt wird.

6.- Verfahren nach Anspruch 1 bis 5t dadurch gekennzeichnet, daß das unschmelzbare Material auf eine Größen arischen 10 und 600 mesh vermählen wird.

Der Patentanwalt:

₇J / ι

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