DE202018105384U1 - Reibmaterial - Google Patents

Abstract

Mischung von künstlichen glasartigen Fasern, umfassend 1 bis 100 Gewichts-% künstlicher glasartiger Fasern in Form von Clustern, wobei mindestens 95 Gew.-% der Cluster eine Größe im Bereich von 0,6 mm bis 1,6 mm aufweisen.

Description

• Gebiet der Erfindung
• Die Erfindung betrifft ein Reibmaterial, das einen verringerten Abrieb im Gebrauch zeigt, und Verfahren zur Herstellung eines solchen Reibmaterials. Die Erfindung betrifft auch künstliche glasartige Faser (MMVF)-Cluster, die für die Verwendung bei der Herstellung dieser Reibmaterialien und zur Reduzierung des Abriebs der Reibmaterialien geeignet sind.
• Hintergrund
• Reibmaterialien sind in einer Vielzahl von Anwendungen weit verbreitet, wie z.B. in Brems- oder Kupplungsvorrichtungen. Sie werden z.B. häufig in der Form von Bremsbelägen, Bremsbacken, Bremsbelägen, Reibscheiben und Kupplungsbelägen verwendet. Sie können in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet werden, einschließlich Industriemaschinen und Transportmaschinen oder Fahrzeugen, wie z.B. Aufzüge, Personenkraftwagen und dergleichen.
• Eine wichtige Eigenschaft eines Reibmaterials besteht darin, dass es im Gebrauch einen geringen Abrieb zeigen soll. Der Abrieb des Reibmaterials kann zu einem Anstieg der Emissionen führen, was nicht erwünscht ist. Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, Reibmaterialien herzustellen, die einen verringerten Abrieb zeigen.
• WO 2011/042533 beschreibt die Verwendung von anorganischen Faserbällen in einem Reibmaterial zur Verringerung von NVH (Geräusch und Vibration Rauigkeit). Dieses Dokument lehrt die Verwendung normaler Schmiermittel und Schleifstoffe als Füllstoffe, um die Abriebeigenschaften des Reibmaterials einzustellen. Es gibt auch kein Erfordernis, dass die anorganischen Faserbälle irgendeine bestimmte Größenverteilung aufweisen.
• WO 2017/212029 und der technische Artikel „White stone fibres for reduced wear in friction applications“, Persoon et al., EB2016-MDS-003, vorgestellt und veröffentlicht in der EuroBrake 2016, Mailand, Italien, beschreiben beide eine Lösung zur Verringerung des Abriebs in Reibmaterialien. Dies beinhaltet die Verwendung von einer anderen als der normalen Faserchemie für künstliche glasartige Fasern (MMVF), die in das Reibmaterial als Verstärkungsfasern aufgenommen werden. Die Fasern werden als „lose“ Fasern einverleibt und haben eine geringere Abriebwirkung als andere MMVF, die gewöhnlich in Reibmaterialien, wie z.B. Bremsbelägen, verwendet werden, wodurch der Abrieb verringert wird.
• Es ist wohlbekannt, MMVF als Komponenten von Formulierungen für Reibmaterialien zu verwenden. Die vorliegende Erfindung basiert auf dem Befund, dass die Aufnahme von MMVF in der Form von diskreten Clustern in die Reibmaterialformulierung im Vergleich mit der Aufnahme von MMVF in Form von losen Fasern zu einem verringerten Abrieb führen kann.
• Zusammenfassung
• Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung stellen wir die Verwendung von MMVF-Clustern in einer Reibmaterialformulierung zur Verringerung des Abriebs des Reibmaterials im Gebrauch bereit.
• Ein Reibmaterial, das MMVF in Form von Clustern enthält, zeigt daher einen verringerten Abrieb im Gebrauch im Vergleich mit einem Reibmaterial mit der gleichen Formulierung, die aber den gleichen Prozentsatz der gleichen MMVF in loser Form enthält. Der Abrieb kann bestimmt werden gemäß Standardtests, wie z.B. den Abriebelementen von SAE J2521: 2003-06, SAE J 2522: 2006-01 und SAE J 2707: 2005-02.
• Fasern des MMVF-Typs werden, wenn sie in Reibmaterialien aufgenommen werden, gewöhnlich als lose Fasern aufgenommen, d.h. einzelne individuelle Fasern, die im Wesentlichen nicht miteinander verwickelt sind. Wenn in einer Matrix enthalten, werden solche lose Fasern manchmal als dispergierte Fasern bezeichnet, da sie in der ganzen Matrix dispergiert sind. Im Gegensatz dazu sind Fasercluster, die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, Bälle von agglomerierten MMVF, die in einem gewissen Umfang verflochten oder verwickelt sein können. Sie können daher die Form von Körnchen aufweisen. Sie sind bevorzugt regelmäßig in der Gestalt, z.B. ovoid oder sphäroid (im Wesentlichen kugelförmig). Sie können eine scheibenförmige Gestalt aufweisen, wenn sie in einem Reibmaterial aufgenommen sind.
• Wir haben festgestellt, dass die Größenverteilung der MMVF-Cluster zur Optimierung der Abriebreduktion wichtig ist. Um als Cluster definiert zu werden, sollte eine Sammlung von Fasern eine minimale Abmessung von mindestens 0,4 mm aufweisen. Wir haben festgestellt, dass die beste Abriebreduktions-Leistung sich durch MMVF-Cluster mit Größen im Bereich von 0,6 bis 1,6 mm, bevorzugt 0,6 bis 1,0 mm, ergibt. Demgemäß haben die MMVF-Cluster, die in der Erfindung verwendet werden, bevorzugt eine Größenverteilung, bei der mindestens 95 Gew.-% der MMVF-Cluster eine Größe im Bereich von 0,6 bis 1,6 mm aufweisen. Bevorzugt haben mindestens 97 Gew.-%, bevorzugter mindestens 98 Gew.-% und noch bevorzugter im Wesentlichen 100 Gew.-% der MMVF-Cluster eine Größe in diesem Bereich. Die Größe kann durch Sieben bestimmt werden. Die Bereitstellung der definierten Größenverteilung kann auch durch Anwendung des Siebens erfolgen.
• Somit wird gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Reibmaterials bereitgestellt, das den Schritt der Aufnahme von MMVF-Clustern in eine Reibmaterialformulierung umfasst, wobei die MMVF-Cluster eine solche Größenverteilung aufweisen, dass mindestens 95 Gew.-% eine Größe im Bereich von 0,6 bis 1,6 mm aufweisen.
• Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die Verwendung von MMVF-Clustern bei der Herstellung einer Reibmaterialformulierung bereitgestellt, wobei die MMVF-Cluster eine solche Größenverteilung aufweisen, dass mindestens 95 Gew.-% eine Größe im Bereich von 0,6 bis 1,6 mm aufweisen.
• Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird eine Mischung von künstlichen glasartigen Fasern bereitgestellt, die 1 bis 100 Gewichts-% MMVF in Form von Clustern umfasst, wobei mindestens 95 Gew.-% der Cluster eine Größe im Bereich von 0,6 bis 1,6 mm aufweisen.
• Die Mischung kann mindestens 50 Gew.-%, bevorzugt mindestens 75 Gew.-% und sogar 100 Gew.-% MMVF in Form von Clustern umfassen. Der Rest ist aus MMVF in der Form von losen Fasern gebildet.
• Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung wird ein Reibmaterial bereitgestellt, das erhältlich ist durch das Verfahren des zweiten Aspekts der Erfindung.
• Ausführliche Beschreibung
• In dem Verfahren der Erfindung weisen mindestens 95 Gew.-% der MMVF-Cluster eine Größe im Bereich von 0,6 mm bis 1,6 mm, bevorzugt von 0,6 mm bis 1,0 mm, auf. Bevorzugt weisen alle in dem Verfahren verwendeten MMVF-Cluster eine Größe in diesem Bereich auf. Die Größe kann durch die Verwendung üblicher Siebtechniken gesteuert werden. Die Größe bezieht sich auf die größte Abmessung der künstlichen glasartigen Fasercluster, die keine regelmäßige kugelförmige Gestalt aufweisen müssen.
• Die Erfinder haben festgestellt, dass die Verwendung von MMVF-Clustern in diesem engen Größenbereich überraschenderweise Nutzen für die Abriebreduktion bietet, wenn das Reibmaterial im Gebrauch ist. Insbesondere der Abrieb des Reibmaterials selbst wird verringert. Dies betrifft aktuelle Sorgen in der Automobilindustrie, in der die Verringerung des Abriebs von Bremsbelägen gewünscht ist, um teilchenförmige Emissionen in die Umgebung zu reduzieren. Die Verwendung von MMVF-Clustern in diesem engen Größenbereich kann aufgrund der Größe des Reservoirs, welches durch die MMVF-Cluster bereitgestellt wird, in die sich Abriebbruchstücke eher akkumulieren können, als in die Umgebung verloren zu gehen, zur Verringerung der Abriebrate beitragen.
• In dem Reibmaterial erstellt gemäß der Erfindung ist der Gehalt an MMVF-Clustern bevorzugt weniger als 15 Gew.-%, wie z.B. weniger als 12 Gew.-%. Es ist möglich, lose Fasern und auch MMVF-Cluster aufzunehmen. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass die losen Fasern auch MMVF sind, bevorzugter vom gleichen Typ und von gleicher Zusammensetzung wie die MMVF, die zur Bildung der Cluster verwendet werden. In diesem Fall ist es auch bevorzugt, dass der Gesamtgehalt an MMVF-Clustern und losen Fasern weniger als 15 Gew.-%, bevorzugt weniger als 12 Gew.-%, beträgt. Der Gehalt an MMVF-Clustern in dem Reibmaterial ist bevorzugt mindestens 1 Gew.-%, bevorzugt mindestens 3 Gew.-%, bevorzugter mindestens 5 Gew.-%.
• Die Verwendung einer Mischung von losen MMVF-Fasern und MMVF-Clustern ist zur Erzielung der Abriebreduktionseigenschaften, die mit den Clustern verbunden sind, neben den Festigkeitseigenschaften, die mit den losen Fasern verbunden sind, vorteilhaft.
• Wenn sowohl MMVF-Cluster als auch lose MMVF verwendet werden, werden bevorzugt mindestens 50 Gew.-%, bevorzugter mindestens 75 Gew.-%, der Mischung aus MMVF-Clustern gebildet, wobei der Rest lose MMVF ist.
• Das Reibmaterial kann andere Typen von losen Fasern umfassen, wie z.B. Aramidfasern, Stahlfasern, Carbonfasern und andere Typen von Mineralfasern. Andere Fasertypen können z.B. als Verstärkungsfasern verwendet werden. Eine Mischung von verschiedenen Typen von Verstärkungsfasern mit ergänzenden Eigenschaften wird verwendet. Beispiele für Verstärkungsfasern, die von MMVF verschieden sind, sind Glasfasern, Mineralfasern, Metallfasern, Carbonfasern, Aramidfasern, Kaliumtitanatfasern, Sepiolitfasern und Keramikfasern. Metallische Komponenten zur Verstärkung können auch eine von einer Fasergestalt verschiedene Gestalt aufweisen. Wie in der Technik üblich werden in der vorliegenden Anmeldung alle metallischen Komponenten, die in dem Reibmaterial enthalten sind, als metallische Verstärkungsfasern angesehen, egal welche Gestalt sie haben (Faser, Späne, Wolle usw.). Beispiele für Metallfasern beinhalten Stahl, Messing und Kupfer. Da Stahlfasern oft unter dem Nachteil des Rostens leiden, wird Zinkmetall oft über das Reibmaterial verteilt, wenn Stahlfasern verwendet werden. Metallfasern können oxidiert oder phosphatiert sein. Ein Beispiel für Aramidfasern sind Kevlarfasern. Keramikfasern sind typischerweise aus Metalloxiden, wie z.B. Aluminiumoxid, oder Carbiden, wie z.B. Siliciumcarbid.
• Bevorzugt sind alle losen Fasern lose MMVF.
• Die zur Bildung der Cluster verwendeten MMVF haben bevorzugt eine Länge im Bereich von 100 bis 650 µm, bevorzugt 100 bis 350 µm.
• Fasercluster aus Fasern mittlerer Länge (250-350 µm) können zu einem besonders stabilen Reibungskoeffizienten führen. Die Verwendung von Faserclustern aus Fasern kurzer oder mittlerer Länge (100-350 µm) können zur Verringerung des Abriebs im Vergleich zur Verwendung von losen Fasern führen.
• Der Faserdurchmesser liegt auch typischerweise im Bereich von 3 bis 10 Mikron.
• Der Faserdurchmesser und die Faserlänge der Vielzahl von künstlichen glasartigen Fasern, die jeden MMVF-Cluster bilden, sind beide Zahlenmittel. Das Aspektverhältnis wird berechnet als das Zahlenmittel der Länge dividiert durch das Zahlenmittel des Durchmessers. Das Zahlenmittel der Faserlänge ist bevorzugt nicht mehr als 200 µm. Das Zahlenmittel des Faserdurchmessers ist bevorzugt nicht weniger als 4,5 µm. Das Aspektverhältnis beträgt bevorzugt nicht mehr als 60, bevorzugter nicht mehr als 40, bevorzugter nicht mehr als 30.
• Im Allgemeinen werden die MMVF-Cluster mit dem Rest der Reibmaterialformulierung in einer solchen Weise gemischt, dass sie als diskrete und kohärente Cluster von MMVF in dem fertigen Reibmaterial erhalten bleiben. Die Reibmaterialformulierung wird im Allgemeinen wie üblich durch Formgebung und Kompression in die gewünschte Endform geformt. Die MMVF-Cluster, und gegebenenfalls die losen MMVF, werden bevorzugt im finalen Mischschritt vor dem Pressen und Härten in die Mischung der Komponenten gegeben, um die Gestalt der MMVF-Cluster zu bewahren. Alternativ können die MMVF-Cluster vor dem Mischen mit einem geeigneten Bindemittel beschichtet werden, so dass die Gestalt der Cluster bewahrt wird, selbst wenn sie zur gleichen Zeit wie die anderen Komponenten des Reibmaterials in die Mischung gegeben werden.
• Wir haben festgestellt, dass in einem gemäß dem Verfahren der Erfindung hergestellten Produkt die Cluster als diskrete und kohärent Cluster verbleiben, aber dann statt in ovoider oder im Wesentlichen kugelförmiger Form in Scheibenform sind. D.h., ihr Durchmesser ist oft mindestens 3-mal, manchmal mindestens 4-mal die Höhe. Höhe ist definiert als die Richtung in dem Reibmaterial entlang der die Kompression stattgefunden hat.
• Die MMVF, die für die Fasercluster in dieser Erfindung verwendet werden, können eine Zusammensetzung aufweisen, die z.B. 35-45 Gew.-% SiO₂, 16-23 Gew.-% Al₂O₃, 0,3-0,7 Gew.-% TiO₂, < 1,5 Gew.-% Fe₂O₃, 20 bis 30 Gew.-% CaO, insbesondere 25-27 Gew.-% CaO, 1 bis 5 Gew.-% MgO, insbesondere 3-7 Gew.-% MgO, < 2,0 Gew.-% Na₂O, < 0,6 Gew.-% K₂O, < 0,3 Gew.-% P₂O₅, < 0,2 Gew.-% MnO enthält. Die chemischen Eigenschaften können unter Einsatz von XRF ermittelt werden.
• Geeignete Typen von MMVF für die MMVF-Cluster beinhalten Steinfasern, Glasfasern, Schlackenfasern und Keramikfasern. Steinfasern werden bevorzugt verwendet.
• Die Zusammensetzung der Fasern, die die künstlichen glasartigen Fasercluster bilden, umfasst bevorzugt weniger als 50 Gew.-% SiO₂ und mehr als 15 Gew.-% Al₂O₃. Dies kann dazu dienen, die MMVF biolöslich zu machen.
• Die künstlichen glasartigen Fasercluster umfassen bevorzugt nicht mehr als 2 Gew.-%, bevorzugt nicht mehr als 1 Gew.-%, Shot mit einer Größe von >63 µm.
• Die Fasern können mit bekannten Beschichtungen versehen sein.
• Die Fasercluster zur Verwendung in dem Verfahren der Erfindung weisen bevorzugt eine Feuchtegehalt von weniger als 0,05 Gew.-% auf.
• In einem bevorzugten Verfahren zur Herstellung von MMVF-Clustern werden MMVF (künstliche glasartige Fasern) in einem Mischer gemischt. Durch diesen Mischprozess werden lose MMVF gegeneinander bewegt oder gerollt, so dass Agglomeration unter Bildung der MMVF-Cluster stattfindet. Der Mischer stellt bevorzugt eine Drehbewegung bereit.
• Es ist bevorzugter, die MMVF mit einer Flüssigkeit in einem Mischer zu mischen und die erhaltene Mischung zu trocknen, um die MMVF-Cluster zu erhalten. Die Anwesenheit der Flüssigkeit verstärkt die Festigkeit der erhaltenen Cluster. Die eingesetzte Flüssigkeit sollte verdampfbar sein. Eine Flüssigkeit von geringer Viskosität ist bevorzugt. Beispiele für geeignete Flüssigkeiten sind Wasser und organische Lösungsmittel, z.B. Alkohole, auf Wasser basierende Emulsionen und Mischungen davon. Bevorzugte Flüssigkeiten sind Wasser und auf Wasser basierende Emulsionen. Die Flüssigkeit und die MMVF können einfach in den Mischer geführt werden. Es ist auch möglich, die Flüssigkeit auf die MMVF zu sprühen, was zu einer besseren vorbereitenden Verteilung der Flüssigkeit auf den Fasern führen kann. Es ist ferner bevorzugt, dass die eingesetzte Flüssigkeit ein Bindemittel enthält, da das Bindemittel die Festigkeit der erhaltenen MMVF-Cluster weiter verbessert.
• Die zur Herstellung der MMVF-Cluster verwendeten MMVF sind bevorzugt relativ kurze Fasern, wie z.B. eine Länge von 100 bis 500 µm, bevorzugt 100 bis 350 µm, andernfalls kann die Flüssigkeit nicht gut auf der Faseroberfläche verteilt werden. Die MMVF sind zweckmäßigerweise in der Form von losen MMVF oder überwiegend in der Form von losen MMVF. In dem bevorzugten Mischschritt werden die MMVF mit der Flüssigkeit gemischt, die bevorzugt ein Bindemittel enthält, so dass die Flüssigkeit auf der Oberfläche der Fasern verteilt wird. Die MMVF werden außerdem bewegt, bevorzugt durch eine Drehbewegung, so dass die MMVF agglomerieren bzw. zusammenballen, um die MMVF-Cluster zu bilden. Der Mischschritt umfasst daher bevorzugt das Mischen der MMVF mit der Flüssigkeit, bevorzugt enthaltend das Bindemittel, und Rollen der MMVF, auf die die Flüssigkeit verteilt wird, um die MMVF-Cluster zu bilden. Die Flüssigkeit unterstützt die Bildung der Cluster.
• Im Allgemeinen kann der Mischschritt gegebenenfalls zwei Stufen umfassen: ein erstes heftigeres Mischen, um das Mischen der Flüssigkeit mit den MMVF zu erreichen, und ein zweites sanfteres Mischen oder Rollen, um die MMVF, auf denen die Flüssigkeit verteilt ist, zusammenzuballen.
• Der in dem Mischschritt eingesetzte Mischer kann jede übliche Mischvorrichtung sein, die in der Technik allgemein bekannt ist, z.B. ein Horizontalmischer oder ein Vertikalmischer. Es kann zweckmäßig sein, dass der Mischer Häcksler beinhaltet, z.B. ein Vertikal- oder Horizontalmischer mit Häckslern. Die Mischzeit kann geeigneterweise im Bereich von 1 bis 20 Minuten und bevorzugt im Bereich von 2 bis 8 Minuten sein. Die Achskopf-Geschwindigkeit ist geeigneterweise im Bereich von 50-300 U/min. Der Mischprozess besteht bevorzugt aus einer ersten Stufe mit Häckslerrotation, z.B. bei 2500-3500 U/min oder etwa 3000 U/min, um die Flüssigkeit zu verteilen, und einer zweiten Stufe ohne Hacktätigkeit für eine maximale Kugelbildung. Die Mischparameter können aber in Abhängigkeit von dem Typ an MMVF, dem Mischer, der gewünschten Kugelgröße usw. variieren.
• Wird zur Herstellung eine Flüssigkeit verwendet, muss das erhaltene, MMVF-Cluster enthaltende Produkt bei der Entnahme aus dem Mischer getrocknet werden, da Produkte mit einem zu hohen Flüssigkeitsgehalt in Reibmaterialien nicht toleriert werden können. Im Trocknungsschritt wird die Flüssigkeit aus den MMVF-Clustern verdampft, wofür gängige Verfahren verwendet werden können, z.B. Trocknung in einem Ofen (statische Trocknung), Trocknung in einem Dispersionstrockner oder Trocknung in einem Wirbelschichttrockner. Der Trocknungsschritt kann zu einer vollständigen Entfernung der Flüssigkeit führen, obwohl eine geringe Menge an Flüssigkeit, die in den MVMF-Clustern verbleibt, akzeptabel sein kann. Bei der Verwendung von Wasser als Flüssigkeit sind die gebildeten MMVF-Cluster nach dem Trocknen nicht sehr stark, so dass die Cluster sich vielleicht zu leicht öffnen, wenn sie in eine Reibmaterialformulierung gemischt werden, falls die mechanische Belastung zu hoch ist.
• MMVF-Cluster mit einer bemerkenswert verbesserten Festigkeit können erhalten werden, wenn die anorganischen Fasern mit einer Flüssigkeit gemischt werden, die ein Bindemittel enthält, was eine bevorzugte Ausführungsform gemäß der Erfindung darstellt. Die so erhaltenen MMVF-Cluster sind nach dem Trocknen sehr „stark“ und öffnen sich kaum, wenn sie in die Reibmaterialformulierung gemischt werden. Es wird angenommen, dass die verbesserte Festigkeit der MMVF-Cluster durch das Bindemittel auf der Faseroberfläche verursacht wird, was die Fasern nach Trocknung miteinander verklebt.
• Als Bindemittel ist es möglich, organische und anorganische Bindemittel zu verwenden, die dem Fachmann bekannt sind. Es kann ein einzelnes Bindemittel oder eine Mischung aus zwei oder mehr Bindemitteln verwendet werden. Beispiele für geeignete Bindemittel sind Acrylharze, wie z.B. Acrylate oder Methacrylate, Alkydharze, gesättigte und ungesättigte Polyesterharze, Polyurethane auf Basis von Di- oder Polyisocyanaten und Di- oder Polyolen, Epoxidharze, Siliconharze, Harnstoffharze, Melaminharze, Phenolharze, Wasserglas, Alkylsilicatbinder, Celluloseester, wie z.B. Ester von Cellulose mit Essigsäure oder Buttersäure, Polyvinylharze, wie z.B. Polyolefine, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat, Polyvinylether, Polyvinylester, Polyvinylpyrrolidon und Polystyrolharze und Derivate und Copolymere dieser Polyvinylharze, Nitrocellulose, chlorierte Kautschuke, Glucose und Öllacke.
• Speziellere Beispiele des Bindemittels beinhalten Polyvinylacetatharz, Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymer, Polyacrylnitrilharz, Polycarbonatharz, Polyamidharz, Butyralharz, Polyurethan (PU)-Harze, Vinylidenchlorid-Vinylchlorid-Copolymer, Styrol-Butadien-Copolymer, Vinylidenchlorid-Acrylnitril-Copolymer, Vinylchlorid-Vinylacetat-Maleinsäureanhydrid-Copolymer, Silicon-Alkydharz, Phenol-Formaldehydharz, Styrol-Alkydharz, Benzoguanaminharz, Epoxyacrylatharz, Urethanacrylatharz, Poly-N-vinylcarbazolharz, Polyvinylbutyralharz, Polyvinylformalharz, Polysulfonharz, Kasein, Gelatine, Ethylcellulose, Carboxymethylcellulose, Polymerlatex auf Vinylidenchloridbasis, Acrylnitril-Butadien-Copolymer, Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Vinyltoluol-Styrol-Copolymer, Sojabohnenöl-modifiziertes Alkydharz, nitriertes Polystyrolharz, Polymethylstyrolharz, Polyisoprenharz, Polyarylatharz, Polyhalogenarylatharz, Polyaryletherharz, Polyvinylacrylatharz und Polyesteracrylatharz. Geeignete Bindemittel sind z.B. SBR- und PU-basierte Bindemittel. Die Flüssigkeit, die ein Bindemittel enthält, kann eine wässrige oder nichtwässrige Lösung oder Dispersion sein und ist bevorzugt ein Latex, eine Latexemulsion oder eine Polymerdispersion. Die Flüssigkeit ist bevorzugt Wasser oder eine wässrige Flüssigkeit. Die Flüssigkeit, die ein Bindemittel enthält, ist bevorzugt eine Emulsion auf Wasserbasis.
• Der Gehalt an Bindemittel in der Flüssigkeit kann variieren. Im Allgemeinen ist der Bindemittelgehalt in der Flüssigkeit zweckmäßigerweise im Bereich von 10 bis 90 Gewichts-%, bevorzugt 30 bis 60 Gewichts-%. Das Verhältnis von Flüssigkeit zu MMVF, die zu mischen sind, kann variieren, aber ein zweckmäßiges Gewichtsverhältnis von Flüssigkeit zu MMVF kann im Bereich von 1 bis 30 % sein, wobei ein Bereich von 5 bis 15 % bevorzugt ist, wobei die Flüssigkeit sich auf die eingesetzte Flüssigkeit bezieht, d.h. gegebenenfalls einschließlich des Bindemittels und/oder anderer Additive.
• Abgesehen von dem Bindemittel kann die Flüssigkeit auch andere Additive enthalten, aber im Allgemeinen ist es nicht vorteilhaft, solche weitere Additive zuzugeben. Insbesondere beinhalten die MMVF-Cluster gemäß der Erfindung im Allgemeinen keine MMVF mit Benetzungsmitteln oder Tensiden auf der Faseroberfläche. Das liegt daran, dass Benetzungsmittel und Tenside im Allgemeinen die Festigkeit der MMVF-Cluster schwächen, was zu einer Öffnung der Cluster und einer homogenen Verteilung der Fasern in der Reibmaterialformulierung führt. Daher ist es im Allgemeinen bevorzugt, dass die zur Herstellung der MMVF-Cluster verwendete Flüssigkeit keine Benetzungsmittel oder Tenside enthält.
• Mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren zur Herstellung von MMVF-Clustern, bei dem bevorzugt MMVF mit der Bindemittel enthaltenden Flüssigkeit gemischt und anschließend getrocknet werden, ist es möglich, MMVF-Mischungen herzustellen, die mehr als 80 Gewichts-% und bis zu 100 Gewichts-%, bevorzugt mehr als 90 Gewichts-% MMVF-Cluster und bis zu 100 Gewichts-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der MMVF-Mischung, enthalten. Das heißt, die erhaltene MMVF-Mischung enthält 20 Gewichts-% oder weniger und bevorzugt 10 Gewichts-% oder weniger lose MMVF. Außerdem ist es bevorzugt, dass die erhaltene MMVF-Mischung im Wesentlichen frei ist von Shots, was bedeutet, dass Shots von > 125 µm in der anorganischen Fasermischung in einer Menge von 0 bis höchstens 0 2 Gewichts-% enthalten sind. Das beschriebene Verfahren der Erfindung erlaubt sogar die Herstellung von MMVF-Mischungen, die etwa 100 Gewichts-% MMVF-Cluster enthalten. Mit dem beschriebenen Verfahren können MMVF-Cluster mit einer kleinen mittleren Größe (< 2 mm) hergestellt werden.
• Die MMVF-Cluster enthaltende MMVF-Mischung wie vorstehend beschrieben kann wie sie ist für die Aufnahme in die Reibmaterialformulierung verwendet werden wie nachstehend beschrieben. Da lose MMVF auch eine vorteilhafte Wirkung in Reibmaterialien bezüglich der Verstärkung aufweisen können, ist es auch möglich, die MMVF-Mischung, die hauptsächlich MVMF-Cluster umfasst, wie vorstehend beschrieben, mit einer üblichen MMVF-Mischung, die hauptsächlich lose MMVF umfasst, zu mischen, um eine MMVF-Mischung mit einem eingestellten Gehalt an MMVF-Clustern gemäß den Bedürfnissen des Anwenders zu erhalten. Somit können MMVF-Mischungen hergestellt und für die Aufnahme in die Reibmaterialformulierung verwendet werden. Alternativ ist es natürlich auch möglich, MMVF-Mischungen enthaltend MMVF-Cluster gemäß dem Verfahren der Erfindung und normale lose MMVF-Mischungen getrennt in die Reibmaterialformulierung aufzunehmen.
• MMVF, die geeignet sind zur Verwendung bei der Herstellung von MMVF-Clustern und/oder zur Aufnahme in das Reibmaterial als lose Fasern können nach jedem geeigneten Verfahren hergestellt werden, z.B. durch Zuführen einer Glasschmelze, Gesteinsschmelze oder Schlackenschmelze zu einer Kaskadenschleudervorrichtung oder einem Schleuderbecher und Sammeln der so gebildeten Fasern. Shots können durch herkömmliche Siebtechniken entfernt werden.
• Die Reibmaterialformulierung bezieht sich auf eine Mischung der Komponenten, die zur Herstellung des Reibmaterials verwendet werden. Durch Aufnahme der anorganischen Fasern, bevorzugt Mineralfasern, bzw. MMVF-Cluster in das Reibmaterial werden die anorganischen Fasern bzw. MMVF-Cluster zu den Komponenten zugegeben oder damit gemischt. Die Reihenfolge des Mischens der Komponenten der Reibmaterialformulierung und der anorganischen Fasern bzw. MMVF-Cluster ist nicht beschränkt. Das heißt, die MMVF-Cluster können z.B. zu dem Bindemittel des Reibmaterials gegeben und gemischt werden, und gleichzeitig oder nachfolgend können andere Komponenten der Reibmaterialformulierung, wie z.B. Verstärkungsfasern, Füllstoffe oder Reibungsadditive, zugegeben werden. Jegliche andere Reihenfolge ist auch möglich. Es kann aber vorteilhaft sein, die MMVF-Cluster zu einer Vormischung aller anderen oder der meisten anderen Komponenten der Reibmaterialzusammensetzung zuzugeben, um die mechanische Belastung zu minimieren, die auf die anorganischen Faserbälle angewendet wird.
• Bevorzugt werden alle Ausgangsmaterialien für das Reibmaterial außer den MMVF-Clustern vor der Zugabe der MMVF-Cluster vereint, um soweit wie möglich die dreidimensionale Gestalt der MMVF-Cluster beizubehalten. Alternativ können die MMVF-Cluster in dem gleichen Schritt wie die anderen Ausgangsmaterialien für das Reibmaterial in die Mischung aufgenommen werden. In diesem Fall können die MMVF-Cluster mit einer Beschichtung versehen sein, wie z.B. einem Bindemittel, zur Unterstützung der Beibehaltung der 3-dimensionalen Gestalt der MMVF-Cluster.
• In einer bevorzugten Ausführungsform sind 5 Gewichts-% bis 100 Gewichts-%, bevorzugt von 10 Gewichts-% bis 100 Gewichts-%, der Gesamtmenge an Mineralfasern, die in die Reibmaterialformulierung zugegeben werden, MVMF-Cluster, wobei der Rest lose Mineralfasern sind. Daneben kann das Reibmaterial andere anorganische Fasern enthalten. In einer anderen Ausführungsform kann es zweckmäßig sein, dass 5 Gewichts-% bis 100 Gewichts-%, bevorzugt von 10 Gewichts-% bis 100 Gewichts-%, der Gesamtmenge an anorganischen Fasern, die in die Reibmaterialformulierung zugegeben werden, MMVF-Cluster sind, wobei der Rest lose anorganische Fasern sind.
• In dem Verfahren der Erfindung ist die Menge an MMVF-Clustern, die in der Mischung aufgenommen ist, vor dem Pressen und Härten bevorzugt von 1 bis 10 Vol./Vol.% der Ausgangsmaterialien.
• Das Reibmaterial bezieht sich auf das Produkt, das nach Formen und Härten der Reibmaterialformulierung, in die die MMVF-Cluster aufgenommen worden sind, erhalten wird, und beinhaltet auch jene Produkte, bei denen die Reibmaterialien einer Nachbehandlung unterworfen wurden, wie z.B. Scorching, Schneiden, Schleifen, Kleben auf Substrate. Die Härtung kann eine einfache Härtung oder Verfestigung sein, z.B. durch Entfernen von Lösungsmittel aus der Formulierung oder Kühlung. Die Reibmaterialformulierung wird bevorzugt durch Vernetzen der Reibmaterialformulierung bzw. des Bindemittels gehärtet.
• Das Reibmaterial kann ein oder mehrere Bindemittel umfassen. Nach der Härtung, bevorzugt während der Vernetzung, hält das Bindemittel die strukturelle Integrität unter mechanischer und thermischer Belastung aufrecht. Das Bindemittel bildet die Matrix, in der die anderen Komponenten eingebettet sind.
• Das Bindemittel kann organisch oder anorganisch sein, aber gewöhnlich und bevorzugt wird ein organisches Bindemittel verwendet. Wärmehärtende und thermoplastische Bindemittel können eingesetzt werden, wobei wärmehärtende Bindemittel bevorzugt sind. Beispiele für geeignete Bindemittel für die Reibmaterialformulierung sind Phenolharze, einschließlich Phenol-FormaldehydHarzen, z.B. Novolakharzen, sogenannte COPNA-Harze (kondensierte mehrkernige aromatische Harze), Silicon-modifizierte Harze, die auch als Phenol-Siloxanharze bezeichnet werden, die Reaktionsprodukte von Siliconöl oder Siliconkautschuk und Phenolharzen sind, Cyanatesterharze, Epoxy-modifizierte Harze, wie z.B. Epoxy-modifizierte Phenolharze, Epoxyharze in Kombination mit bestimmten Vernetzungsmitteln, wie z.B. Anhydriden, Polyimidharze, z.B. ein Produkt von einem Fluorharz und Calciumcarbonat. Bevorzugte Bindemittel sind Harze auf Phenolbasis, insbesondere Phenol-Formaldehyd-Schlagfestmacher, wie z.B. Epoxyharz oder gefüllt mit Holzmehl. COPNA-Harze werden häufig in Kombination mit Graphit verwendet.
• Außerdem kann die Reibmaterialformulierung einen oder mehrere Typen an Verstärkungsfasern umfassen. Typischerweise wird eine Mischung von verschiedenen Typen an Verstärkungsfasern mit ergänzenden Eigenschaften verwendet. Beispiele für Verstärkungsfasern sind Glasfasern, Mineralfasern, Metallfasern, Carbonfasern, Aramidfasern, Kaliumtitanatfasern, Sepiolitfasern und Keramikfasern. Metallische Komponenten zur Verstärkung können auch eine von einer Fasergestalt verschiedene Gestalt aufweisen. Wie in der Technik üblich werden in der vorliegenden Anmeldung alle metallischen Komponenten, die in den Reibmaterialien enthalten sind, als metallische Verstärkungsfasern angesehen, egal welche Gestalt sie haben, wie z.B. als Faser, Späne, Wolle usw. Beispiele für Metallfasern beinhalten Stahl, Messing und Kupfer, bevorzugt Stahl. Da Stahlfasern oft unter dem Nachteil des Rostens leiden, wird Zinkmetall oft über das Reibmaterial verteilt, wenn Stahlfasern verwendet werden. Metallfasern können oxidiert oder phosphatiert sein. Ein Beispiel für Aramidfasern sind Kevlarfasern. Keramikfasern sind typischerweise aus Metalloxiden, wie z.B. Aluminiumoxid oder Carbiden, wie z.B. Siliciumcarbid. Verstärkungsfasern sind typischerweise eher lose Fasern als Fasercluster.
• Die Reibmaterialformulierung der Erfindung kann lose Mineralfasern als Verstärkungsfasern umfassen, zusätzlich zu den MMVF-Clustern zur Verringerung des Abriebs. Die Reibmaterialformulierung kann Verstärkungsfasern enthalten, die lose MMVF als Teil einer Mischung unterschiedlicher Typen an Fasern umfassen.
• Die Reibmaterialformulierung kann auch Additive, wie z.B. Schmierstoffe, Schleifmittel, Härter, Vernetzer und Lösungsmittel beinhalten. Typische Schmierstoffe sind Graphit und Metallsulfide, wie z.B. Antimonsulfid, Zinnsulfid, Kupfersulfid und Bleisulfid. Schleifmittel haben typischerweise Mohs-Härtewerte von etwa 7-8. Typische Schleifmittel sind Metalloxid-Schleifmittel und Silicat-Schleifmittel, z.B. Quarz, Zirkonsilicat, Zirkonoxid, Aluminiumoxid und Chromoxid.
• Andere typische Füllstoffe können organisch oder anorganisch sein und umfassen Bariumsulfat, Calciumcarbonat, Glimmer, Vermiculit, Alkalimetalltitanate, Molybdäntrioxid, Cashewstaub, Gummistaub, Sillimanit, Mullit, Magnesiumoxid, Siliziumdioxid und Eisenoxid. Die Füllstoffe können eine Rolle bei der Modifikation bestimmter Eigenschaften des Reibmaterials spielen, z.B. die Verbesserung der Wärmestabilität oder der Geräuschreduzierung. Daher hängt der spezielle Füllstoff oder die speziellen Füllstoffe, die zu verwenden sind, von den anderen Bestandteilen des Reibmaterials ab. Glimmer, Vermiculit, Cashewstaub und Gummistaub sind als Geräuschunterdrücker bekannt.
• Das Reibmaterial kann jede geeignete Formulierung aufweisen. Bevorzugte Formulierungen beinhalten solche, die in der Technik als NAO/Low Steel und NAO/Non steel bezeichnet werden. „NAO“ bezieht sich auf „Non Asbestos Organic“. NAO/Low steel und NAO/Non steel sind besonders geeignet für Automobilanwendungen, wie z.B. Bremsbelägen und Kupplungsbelägen. NAO/Low steel-Formulierungen enthalten typischerweise etwa 5 bis 25 Vol.-% metallischer Komponenten. NAO/Non steel-Formulierungen enthalten keinen Stahl.
• Eine geeignete Formulierung für die Herstellung des Reibmaterials ist:

  Komponente	Menge min. (% Vol./Vol.)	Menge max. (% Vol./Vol.)
  Novolakharz	10	20
  Aramidfaser	1	6
  feste Schmiermittel	6	18
  Reibungsteilchen	1	20
  Kaliumtitanat	8	20
  Schleifmittel	3	15
  Füllstoffe	10	25
  Promaxon®-D (anorganische poröse Teilchen)	1	6
  MMVF-Cluster und optional lose MMVF	8	18
  Gesamt

• In dem fertigen Reibprodukt ist die Menge an MMVF-Clustern bevorzugt mindestens 1 Gew.-%, wie z.B. mindestens 3 Gew.-%, bevorzugter mindestens 5 Gew.-%. Das fertige Reibprodukt umfasst bevorzugt weniger als 15 Gew.-% MMVF-Cluster, wie z.B. weniger als 12 Gew.-% MMVF-Cluster.
• Geeignete Anwendungen für die Abriebverringerung für Reibmaterialien gemäß der Erfindung beinhalten Automobil-Bremsbeläge, Kupplungsbeläge, Industrie-Reibmaterialien, Klötze für die Eisenbahn, Beläge für die Eisenbahn und Reibpapiere. Das Reibmaterial der Erfindung ist bevorzugt Teil eines Automobil-Bremsbelags, bevorzugter in einer NAO/Non steel- oder NAO/Low steel-Bremsbelagformulierung für einen Personenkraftwagen.
• Das Reibmaterial der Erfindung weist bevorzugt eine Dichte von 2,0 bis 3,0 g/cm³ auf.
• Das Reibmaterial der Erfindung weist bevorzugt eine Porosität von 10% bis 25%, bevorzugt von 15% bis 25%, auf.
• Das Reibmaterial der Erfindung hat bevorzugt eine Härte (HRS) von 50 bis 100.
• Das Reibmaterial der Erfindung ist besonders geeignet zur Verringerung des Abriebs bei erhöhten Temperaturen. Das Reibmaterial wird bevorzugt verwendet, um den Abrieb bei Temperaturen von mindestens 300 °C, wie z.B. mindestens 500 °C, zu verringern. Solche Temperaturen kann man zu Perioden der Fahrzeugbremsung finden, worin das Reibmaterial der Erfindung als ein Bremsbelag für einen Personenkraftwagen verwendet wird.
• Beispiel 1
• Beispiel 1 vergleicht Reibmaterialien, umfassend Fasercluster mit Durchmessern, die alle im Bereich von 0,6 bis 1 mm liegen, gemäß den Aspekten 2-5 der Erfindung, in den Daten als Beispiel 1A bezeichnet sind, mit Vergleichs-Reibmaterialien, umfassend handelsübliche Faserkugeln (Jiangsu REK High-Tec Materials Co., Ltd.) mit einem breiten Bereich an Durchmessern, in den Daten als Beispiele 1B und 1C bezeichnet. Ein anderer Produkttyp von handelsüblichen Faserkugeln wurde jeweils für die Beispiele 1B und 1C verwendet.
• Die angegebene Größenverteilung für das handelsübliche Produkt beträgt 8-16 Mesh (1180 - 2360 µm), aber gemessene Werte zeigen eine größere Variation in der Größenverteilung (Tabelle 2.1).
• Die Fasercluster erstellt gemäß der Erfindung waren alle innerhalb des Bereichs von 0,6 bis 1 mm, wobei Cluster außerhalb dieses Bereichs durch Sieben entfernt wurden.
• Die Reibmaterialien wurden unter Verwendung einer NAO/Non steel-Formulierung hergestellt (Tabelle 1). Tabelle 1: NAO/Non steel-Formulierung für die Abriebtests von Beispiel 1.

  Komponente	Menge (% Vol./Vol.)
  Novolakharz	16
  Aramidfaser	3
  Feste Schmiermittel	12
  Reibungsteilchen	10
  Kaliumtitanat	17
  Schmierstoffe	11
  Füllstoffe	16
  Promaxon®-D (anorganische poröse Teilchen)	5
  Handelsübliche Faserkugeln oder Fasercluster gemäß der Erfindung	10
  Gesamt	100

• Reibmaterialbeläge wurden wie folgt hergestellt. Alle Komponenten außer den Faserkugeln oder Faserclustern wurden in einem MTI Hochleistungsmischer in zwei Mischschritten kombiniert. Die im Handel erhältlichen Faserkugeln (Beispiele 1B und 1C) oder die Fasercluster gemäß der Erfindung (Beispiel 1A) wurden mit den restlichen Komponenten in einem Mischschritt kombiniert. Die sich ergebende Mischung wurde in Formen gefüllt und heißgepresst. Im Anschluss an die Heißpressung wurde die Härtung ausgeführt (2 Stunden, 200 °C).
• Die Reibmaterialbeläge wurden als Autobremsbeläge zur Abriebprüfung hergestellt. Tabelle 2.1: gemessene Größenverteilung von handelsüblichen Faserkugeln

  	Faserball-Verteilung
  	<600 mu	>600 mu	>1000 mu	>1600 mu	>2360 mu
  		<1000 mu	<1600 mu	<2360 mu
  	(%)	(%)	(%)	(%)	(%)
  Beispiel 1B	3,2	1,5	14,0	71,5	9,0
  Beispiel 1C	7,5	17,0	26,5	39,5	9,5

  Tabelle 2.2: Zahlenmittel des Faserdurchmessers und der Länge der Faserkugeln und Fasercluster, die in den Reibmaterialien für Beispiel 1 verwendet werden

  	Zahlenmittel der Faserlänge, µm	Zahlenmittel des Faserdurchmessers, µm	Aspektverhältnis L/D
  1A - Fasercluster gemäß Erfindung	118	4,66	25
  1B-handelsübliche Faserkugeln	305	4,21	72
  1C-handelsübliche Faserkugeln	244	3,70	66

  Tabelle 2.3: gemessene Eigenschaften von für Beispiel 1 hergestellte Reibmaterialien

  		Beispiel 1A - Fasercluster gemäß Erfindung	Beispiel 1B - handelsübliche Faserkugeln	Beispiel 1C - handelsübliche Faserkugeln
  Dichte	(g/cm3)	2,17	2,19	2,21
  Porosität	(%)	23,2	22,7	22,0
  Härte	(HRS)	63 SD 5	55 SD 6	69 SD 12

  Tabelle 3: Abriebergebnisse gemäß SAE J2521-Prüfung

  		Beispiel 1A - Fasercluster gemäß Erfindung	Beispiel 1B - handelsübliche Faserkugeln	Beispiel 1C - handelsübliche Faserkugeln
  µ-Mittel	(µm)	0,39	0,39	0,39
  Belagabrieb	(g)	2,5	2,8	3,4
  Belagabrieb	(mm)	0,25	0,28	0,33
  Scheibenabrieb	(g)	1,5	1,4	1,9

• Wie aus Tabelle 3 ersichtlich, zeigte der Bremsbelag, der Fasercluster gemäß der Erfindung enthält, einen geringeren Abrieb in der Prüfanordnung SAE J2521 im Vergleich zu Bremsbelägen, die die gleiche Menge von im Handel erhältlichen Faserkugeln mit einer breiten Verteilung der Größen der Faserkugeln enthalten. Tabelle 4: Abriebergebnisse aus AKM (SAE J2522)-Test

  		Beispiel 1A - Fasercluster gemäß Erfindung	Beispiel 1B - handelsübliche Faserkugeln	Beispiel 1C - handelsübliche Faserkugeln
  Scheibenabrieb	(g)	3,0	3,0	2,9
  mu gesamt (Mittel)	(mu)	0,41	0,42	0,44
  µ 80 km/h, 30 Bar, 100° (Mittel)	(mu)	0,41	0,43	0,44

• Beispiel 2
• Beispiel 2 vergleicht die Abriebeigenschaften der Reibmaterialien, umfassend Fasern, die nur in loser Form vorliegen, wie in der Technik bekannt, mit den Abriebeigenschaften der Fasercluster umfassenden Reibmaterialien gemäß der vorliegenden Erfindung.
• Die Proben werden wie folgt bezeichnet:
• • Beispiel 2A - lose Fasern (kurz); die die Cluster bildenden Fasern haben eine Länge von 125 ± 25 µm;
• • Beispiel 2B - Fasercluster einer Größe von 0,6 mm bis 1,0 mm, hergestellt unter Verwendung der gleichen Fasern wie 2A (kurz); die die Cluster bildenden Fasern haben eine Länge von 125 ± 25 µm;
• • Beispiel 2C - Fasercluster einer Größe von 0,6 mm bis 1,0 mm, hergestellt mit Fasern mittlerer Länge; die die Cluster bildenden Fasern haben eine Länge von 300 ± 50 µm;
• • Beispiel 2D - Fasercluster einer Größe von 0,6 mm bis 1,0 mm, hergestellt mit langen Fasern; die die Cluster bildenden Fasern haben eine Länge von 500 ± 150 µm.
• In Beispiel 2 wurden Reibmaterialien gemäß einer NAO Non steel-Formulierung (Tabelle 5) und entweder mit losen Fasern oder Faserclustern gemäß der Erfindung gebildet. Tabelle 5: Reibmaterialzusammensetzung für Abriebtests von Beispiel 2

  Komponente	Menge (% Vol./Vol.)
  Novolakharz	16
  Aramidfaser	3
  feste Schmiermittel	12
  Reibungsteilchen	10
  Kaliumtitanat	17
  Schmierstoffe	11
  Füllstoffe	16
  Promaxon®-D (anorganischen poröse Teilchen)	5
  	10
  Gesamt	100

• Die Reibmaterialien wurden wie folgt hergestellt. Alle Komponenten außer den losen Fasern oder den Faserclustern wurden in zwei Stufen gemischt (Gesamtzeit 4 Minuten, 2000 U/min). Die losen Fasern oder Fasercluster wurden in einem dritten Mischschritt in die Mischung aufgenommen (Gesamtzeit 1 Minute, 500 U/min).
• Die sich ergebende Mischung wurde in Formen gefüllt und gepresst. Im Anschluss an den Pressvorgang wurde ein Härtungsschritt ausgeführt (2 Stunden, 200 °).
• Drei Abriebergebnisse ergebende Tests wurden nacheinander unter Verwendung der gleichen Reibmaterialbeläge ausgeführt: erster Test SAE J2521 Dynamometer, zweiter Test SAE J2522 Dynamometer, dritter Test Krauss Abrieb 150/300/500 °C. Tabelle 6: Abriebergebnisse aus SAE J2521 Dynamometer-Tests

  		Beispiel 2A (lose Fasern)	Beispiel 2B (Fasercluster)	Beispiel 2C (Fasercluster)	Beispiel 2D (Fasercluster)
  µ-Mittel	(µ)	0,42	0,40	0,39	0,38
  Belagabrieb	(g)	4,21	2,89	3,38	2,72
  Belagabrieb	(mm)	0,41	0,29	0,34	0,27
  Scheibenabrieb	(g)	3,4	2,0	2,1	1,2

  Tabelle 7: Abriebergebnisse aus SAE J2522 (AKM) Dynamometer-Tests

  		Beispiel 2A (lose Fasern)	Beispiel 2B (Fasercluster)	Beispiel 2C (Fasercluster)	Beispiel 2D (Fasercluster)
  Belagabrieb	(g)	8,48	8,94	8,26	8,26
  Scheibenabrieb	(g)	3,3	3,4	2,4	2,5
  mu gesamt (Mittel)	(µ)	0,45	0,43	0,42	0,43
  µ 80 km/h, 30 Bar, 100° (Mittel)	(µ)	0,45	0,43	0,42	0,43

  Tabelle 8: Abriebergebnisse aus Krauss-Abriebtests

  		Beispiel 2A (lose Fasern)	Beispiel 2B (Fasercluster)	Beispiel 2C (Fasercluster)	Beispiel 2D (Fasercluster)
  Abrieb 150°C
  µ Mittel	(µ)	0,496	0,472	0,450	0,455
  Belagabrieb/ Bremse	(mg)	12,1	13,1	12,9	13,5
  Scheiben -abrieb	(g)	4,6	5,2	4,4	5,1

  Abrieb 300°C
  µ Mittel	(µ)	0,415	0,416	0,399	0,408
  Belagabrieb/ Bremse	(mg)	22,3	21,8	25,3	23,0
  Scheiben -abrieb	(g)	2,9	2,6	3,0	3,7

  Abrieb 500°C
  µ Mittel	(µ)	0,442	0,443	0,444	0,434
  Belagabrieb/ Bremse	(mg)	67,1	61,0	57,9	68,1
  Scheiben -abrieb	(g)	2,2	1,6	1,4	2,0

  Gesamtabrieb
  Belagabrieb/ Bremse	(%)	100	94	95	103
  Scheiben -abrieb	(%)	100	86	84	109

• Diese Ergebnisse zeigen, dass die Verwendung von Faserclustern, die aus Fasern mittlere Länge erstellt sind (Beispiel 2C), zu dem stabilsten Reibungskoeffizienten führte und die Verwendung von Faserclustern, die aus Fasern kurzer oder mittlerer Länge erstellt sind, zu einer Verringerung des Abriebs im Vergleich zur Verwendung von losen Fasern führte.
• Beispiel 3
• Beispiel 3 vergleicht die Abriebeigenschaften von Reibmaterialien, die Fasern nur in loser Form umfassen, wie in der Technik bekannt, mit den Abriebeigenschaften von Reibmaterialien, die Fasercluster gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen.
• In Beispiel 3 wurden Reibmaterialien gemäß einer NAO Low steel-Formulierung (Tabelle 9) und entweder mit losen Fasern oder mit Faserclustern gemäß der Erfindung gebildet.
• Beispiel 3A stellt ein Reibmaterial dar, das lose MMVF umfasst, wobei die MMVF eine Faserlänge von 125 ± 25 µm aufweisen.
• Beispiel 3B stellt ein Reibmaterial dar, das MMVF-Cluster alle mit einer Größe von 0,6 mm bis 1,0 mm umfasst. Die die Cluster bildenden MMVF weisen eine Faserlänge von 300 ± 50 µm auf.
• Beispiel 3C stellt ein Reibmaterial dar, das MMVF-Cluster alle mit einer Größe von 1,0 mm bis 1,6 mm umfasst. Die die Cluster bildenden MMVF weisen eine Faserlänge von 300 ± 50 µm auf.
• Der Größenbereich der MMVF-Cluster wurde durch Sieben gesteuert. Tabelle 9: Reibmaterialzusammensetzung für Abriebtests von Beispiel 3

  Komponente	Menge (% Vol./Vol.)
  Gesamt	100
  Cellulose	7,0
  Barite	8,0
  Stahlfaser	3,0
  Reibungsteilchen	6,0
  Harz	18,0
  Petrol koks	22,0
  CPX 24	5,0
  Eisenschwammpulver	4,0
  Messingspäne	3,0
  Glimmer	8,0
  Aluminiumoxid	1,0
  Eisenoxidschwarz	5,0
  Lose Fasern oder Fasercluster gemäß der Erfindung	10,0

• Die Reibmaterialien wurden durch Mischen aller Bestandteile außer den losen Fasern oder den Faserclustern in zwei Mischschritten in einem Mischer hergestellt (Gesamtzeit 2 Minuten, 2000 U/min). Die losen Fasern oder die Fasercluster wurden in einem dritten Mischschritt zugesetzt (1 Minute, 1000 U/min). Die sich ergebende Mischung wurde in Formen gefüllt und gepresst. Die Härtung (2 Stunden, 200 °C) schloss sich der Pressstufe an.
• Die gleichen Reibmaterialbeläge wurden nacheinander für drei Tests verwendet: erster Test SAE J2521, zweiter Test SAE J2522, dritter Test Krauss-Abrieb 150/300/500 °C.
• Die Abriebmessungen von allen drei Tests sind in Tabelle 10 zusammengefasst. Tabelle 10: Abriebergebnisse aus SAE J2521 Dynamometer-Tests, SAE J2522 (AKM) Dynamometer-Tests und Krauss-Abriebtests

  	Beispiel 3A (Vergleich)	Beispiel 3B (Erfindung)	Beispiel 3C (Erfindung
  	Lose Fasern	Fasercluster 0,6-1,0 mm	Fasercluster 1,0-1,6 mm
  Belagabrieb SAE J2521 (NVH) (g)	7,9	7,9	8,3
  Belagabrieb SAE J2522 (AKM) (g)	16,1	14,1	12,3
  Belagabrieb Krauss-Tests (g)	72,8	64,7	66,7
  Belagabrieb gesamt (g)	96,8	86,7	87,3
  Belagabrieb gesamt (%)	100	90	90
  Scheibenabrieb SAE J2521 (NVH) (g)	12,7	12,4	12,7
  Scheibenabrieb SAE J2522 (AKM) (g)	2,9	2,7	3,0
  Scheibenabrieb Krauss-Tests (g)	6,9	9,1	9,4
  Scheibenabrieb gesamt (g)	22,5	24,2	25,1
  Scheibenabrieb gesamt (%)	100	108	112

• Wie ersichtlich war der Belagabrieb für die Beispiele 3B und 3C gemäß der Erfindung geringer im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel 3A, in dem nur lose Fasern und keine Fasercluster verwendet wurden.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• WO 2011/042533 [0004]
• WO 2017/212029 [0005]

Claims (5)

1. Mischung von künstlichen glasartigen Fasern, umfassend 1 bis 100 Gewichts-% künstlicher glasartiger Fasern in Form von Clustern, wobei mindestens 95 Gew.-% der Cluster eine Größe im Bereich von 0,6 mm bis 1,6 mm aufweisen.
2. Mischung nach Anspruch 1, umfassend mindestens 50 Gew.-%, bevorzugt mindestens 75 Gew.-%, künstlicher glasartiger Fasern in Form von Clustern und der Rest an künstlichen glasartigen Fasern in der Form von losen Fasern.
3. Reibmaterial, erhältlich durch ein Verfahren zur Herstellung eines Reibmaterials, umfassend den Schritt der Aufnahme von künstlichen glasartigen Faserclustern in eine Reibmaterialformulierung, wobei die künstlichen glasartigen Fasercluster eine solche Größenverteilung aufweisen, dass mindestens 95 Gew.-% eine Größe im Bereich von 0,6 mm bis 1,6 mm aufweisen.
4. Reibmaterial nach Anspruch 3, wobei die Menge der Fasercluster 1 bis 10 Vol./Vol.% der Ausgangsmaterialien beträgt.
5. Reibmaterial nach irgendeinem der Ansprüche 3 bis 4, wobei die künstlichen glasartigen Fasercluster als Teil einer Mischung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 aufgenommen werden.