DE2119089C3 - Verfahren zur Herstellung von Reibelementen aus Asbestfasern enthaltenden wärmehärtenden Kunstharzen - Google Patents

Description

mit einem größeren Asbestbesuuidleil die Neigung des Spaltens bei der Warmhärtung zu vermeiden. Auch bei einem größeren Asbestbestandteil braucht man also die Reibelemente für die Warmhärtung nicht mehr in der Preßform zu belassen, sondern kann die Preßform bereits wieder zur Herstellung weileiei Reibelemente einsetzen und die vorher gefertigten Reihelemente in einem Ofen ohne Preßform der erforderlichen Warmhärlung unterwerfen.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels und dei Zeichnungen näher erläutert.

F i g. 1 ist eine efvas schematische Schniltansicht einer Presse;

!·' i g. 2 ist eine Schnittansicht eines Eisenbahnbremsschuhes, welcher ert'mdungsgcmäß gefertigt wurde, und

f-'i g. 3 stellt den Kurvenvenauf dar, welcher die Arbeit der Presse beim erfindun_o.;gemäß durchgeführten Verfahren wiedergibt.

Die Zusammensetzung und die anteilige Bemessung des zu pressenden Gemisches hängt davon ab, ob das gefertigte Reibelement z. B. die Form eines Reibbelages für Kraftfahrzeuge, die Form eines Eisenbahnbremsschubes oder einer Kupplungsscheibe besitzt. So können sich die Reib- und Verschleißcigenschaften je nach Gebrauch innerhalb weiter Grenzen ändern und werden in entsprechender Form durch Veränderungen der das Gemisch bildenden Bestandteile bestimmt. In jedem Fall wird das erlindungsgemäße Verfahren mit einem Asbestanteil von wenigstens 5 oder mehr Gewichtsprozent durchgeführt. Für den Anwendungsfuill eines Eisenbahnbremsschuhes ist nachfolgend das Ausführungsbeispiel wiedergegeben:

Ausführungsbeispiel

	Bereich	Wi./ügi-
Bestandteile		weise
	Gewichts	Gewichts
	prozent	prozent
Phenolformaldehydharz	14 bis 24	24
(Novolak)
Gußeisenteilchen	12 bis 30	17,5
(120 Maschen/25,4 mm)
Graphitteilchen	20 bis 55	21
(- 60, +325 Manchen/
25,4 mm)
Asbestfasern (Grade 4 K)	8 bis 17	8,8
Reibungswandler	0 bis 30	29
(Baryte oder Aluminium
oxyde, 95%
— 325 Maschen/25,4 mm
Koks, — 20 Maschen/
25,4 min)

Das sogenannte Novolak ist wärmehärtbar (Aushärtung durch Hexamethylentetramin) und kann in den wärmehärtbaren bzw. duroplastischcn Zustand übergeführt werden. Die Trockenanteile gemäß Ausführungsbeispie! werden homogen vermischt, wonach ein bemessener Anteil 10 gemäß F i g. I der Zeichnungen auf die Rückseite des aus Stahl bestehenden Profilkörpers 12 aufgebracht wird. Der Profilkörper ist einem Teil 13 angepaßt und bildet mit diesem eine Form bzw. ein Gesenk 15. Ein wärmeaktivierbares Klebemittel oder Band kann an der angrenzenden Fläche der Profilkörperrückseite angebracht werden, um die Abbindung des Reibg nisches !U /u uiverstützen, obwohl die Veibindung zwischen dem Reibgemisch 10 und dem Prolilkörper 12 im wesentlichen durch öffnungen 12 I im Prol'ilkörper, in welche das

Gemisch während des Pressens eingediückt wird, geschieht.

Nachdem die bemessene Menge des Reibgemisches auf dem in der Form befindlichen Profil- oder Gegenkörper 12 aufgebracht ist, wird der Plunger oder

ίο Stempel 20 zur Anwendung gebracht, um das trockene Reibgemisch zu verdichten. Diese Verdichtung geschieht nach Meßgahc der Kurve ΛRC gemäß F i g. 3, welche auf das im Ausführungsbeispiel genannte Gemisch abgestellt ist. So wird mit Hilfe des Kolbens zur Festigung bzw. Setzung der. Gemisches bei Raumtemperatm ein Druck von 140 kg/cm² (Linie A-B in F i g. 3) während einer Zeit von etwa 20 Sekunden ausgeübt. Dieser Druck stellt .:ur einen Biuchteil des ( nddruckes dar. Anschließend wird der Druck während etwa 50 Sekunden entlang des in F i g. 3 daigestellten Schrägverlaufes auf einen F.ndwert vt-n etwa 1690 kg pro cm² erhöht, wobei das Gemisch eine Enddichte erlangt, welche etwa 90⁰O der theoretischen Dichte beträgt. Vorzugs-jedoch nicht notwendigerweise kann der Druck \on 1690 kg cmⁱ während etwa 15 weiteren Sekunden angelegt weiden, wie durch die gestrichelte Linie in F i g. 3 dargestellt ist.

Der Plunger bzw. Kolben wird anschließend zurückgezogen, so daß man die Einheit gemäß F i g. 2 aus der Form herausnehmer, kann. Die Einheit ist in F i g. 2 als ein Eisenbahnbremsschuh 30 dargestellt, welcher aus dem Profil- bzw. Gegenkörper 12 und aus dem verdichteten Reibblock 10/! besteht.

Die in F i g. 2 dargestellte verdichtete Einheit wird nunmehr in einen Wärmeofen eingebracht, um dort etwa 10 Stunden erhitzt zu werden; während dieser Zeit wird die Temperatur im Ofen auf etwa 150 bis etwa 230'C ciiiülil. Die obere Temperatur wird dann für etwa weitere 6 Stunden beibehalten, was zu einer vollständigen Aushärtung des Phenolformaldehydharzbindeis führt. Der l-henolharzbinder gemäß Ausführungsbeispiel besteht aus Novolak, welches etwa 6⁰Z₀ eines zur Beschleunigung der Aushärtung dienenden Beschleunigers, so Hexamethylentetramin.

enthält. Es kann jedoch auch ein in einer Stufe wärmehärtbares Phenolformaldehydharz, auch in Kombination mit Novolak, verwendet werden In gewissen Fällen kann das Bindemittel ein ölmodifiziertes Phenolformaldehydharz enthalten, als auch andere Wandler, so vulkanisierbarer Buna-N-Gummi oder ein wärmehärtbares Polymer des Cashewnußschalenöls. In jedem Fall ist der wesentliche Bestandteil des Bindemittels aus einem bekannten, wärmehärtbaren Phenolformaldehyd, larz gebildet, so wie es bislang bei der Her-Stellung von Reibelementen eingesetzt wurde.

Unabhängig von der genauen Zusammensetzung des zu pressenden Trockengemisches und unabhängig davon, ob das Ausführungsbeispiel durch Zugabe großer Mengen von Asbest, d. h. durch Zugabe von 50 oder 60 Gewichtsprozent Asbest, verändert wird, um den Erfordernissen für Reibbeläge an Kraftfahrzeugen zu entsprechen, und weiterhin unabhängig von verschiedenen Formen der zu fertigenden Reib- und Verschleißteile, wird der Druck im wesentlichen in Form der Kurve ABC gemäß F i g. 3 der Zeichnungen ausgeübt, d. h., daß anfänglich entlang des steten Kurvenverlaufes ASeine Halteperiode besteht, welcher ein Druckanriieg entlang des Schrägverlaufes BC

folgl. So kann für ein Reibgemisch, welches sich von dem durch das Ausführungsbcispiel dargelegten unterscheidet, der Kurvenverlauf AB sielen Anfangdruckes an einem Druck-Ordinaten-Wert beginnen, welcher etwas kleiner oder etwas größer als der in F i g. 3 dargestellte ist. Dies hängt vom Asbestgehalt ab, welcher im wesentlichen für den Einschluß von Luft verantwortlich ist. Der Punkt B kann entlang der Zeitachse (Abszisse) mehr oder weniger gestreckt werden, was wieder in direkter Proportion zum Asbeslgchalt geschieht. In anderen Worten, wenn.die Dichte des Gemisches abnimmt (z. B. schließen mehr Asbestfasern mehr Luft ein), dann werden die Parameter des Kurvcnverlaufes AB größer gewählt, gemessen in angelegtem Druck, längerer Druckzeit, oder gemessen in beiden Verfahrensgrößen.
Die Neigung bzw. der Gradient des Schrägvcrlaufes BC der Gesanitkurve ABC hängt von der Kapazität der in F i g. 1 dargestellten, durch Form und Stempel gebildeten Presse ab, was bedeutet, daß die Veränderungen des Druckes pro Zeiteinheit entlang des Schrägverlaufes BC eine geradlinige Funktion oder eine Exponentialfunktion darstellen können. Dies stellt jedoch keinen Unterschied dar, da der Idealzustand darin besteht, innerhalb bestimmter Kostengrenzen den Eindruck so schnell als möglich zu erreichen.

Es können auch andere Formen von Rcibclementen aus einem Gemisch trockener Anteile mit Hilfe einer Presse gefertigt werden, bei welcher der anfängliche Druck nur einen Bruchteil des Enddruckes daistellt und genügend lange ausgeübt wird, um eingeschlossene Luft zu verdrängen und um auf diese Weise eine Qualitälsniindcrung des Produktes zu verhindern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. türen, vermieden werden können, wenn ein im wesent-

   Patentanspruch: liehen von Lösemitteln freies Gemisch gepreßt wird,

   d. h., daß das Gemisch zunächst bei Raumtempeiatur

   Verfahren zur Herstellung von Reibelemenien, auf seine Enddichte gepreßt wird, wonach die therwelche Füller einschließlich wenigstens 5 Gewichts- 5 mische Aushärtung des Harzes außerhalb der Form prozent Asbestfasern unter Abbindung durch ein vorgenommen werden kann, ohne gleichzeitig einen wärmehürtendes Harz enthalten, durch Pressen hohen Druck ausüben zu müssen. Die hier gestellte des von Lösungsmitteln freien Gemisches bei Aufgabe der Senkung hoher Kosten kann innerhalb Raumtemperaiur in einer Gesenkform, deren Ab- bestimmter Bedingungen ei füllt werden; die Erfahrung messungen dem zu fertigenden Reibelement ent- io hat jedoch gezeigt, daß bei einem 5 Gewichtsprozent sprechen, und anschließende Wärmehärtung außer- übersteigenden Anteil des Asbestes das Trockenhalb der Form ohne Druckanwendung, dadurch gemisch die Neigung oesitzt, aufzugeben bzw. sich zu gekennzeichnet, daß das Gemisch an- spalier., wenn es aus der Form herausgenommen fänglich einem vorbestimmten, konstanten Druck und der hohen Temperatur ausgesetzt ist, um das ausgesetzt wird, welcher lediglich einen Bruchteil 15 wärmehartbare Harz in den vollständig wärn.edes Fnddruckes darstellt, bis im wesentlichen die gchäneten Zustand überzuführen, gesamte, im Gemisch eingeschlossene Luft ver- Wenn man also auch schon die Möglichkeil eidrängt ist, uai'3 anschließend in einer zweiten Ver- kannt hat, das umständliche Aushärten der Reibfahrensstufe ein Druck angelegt wird, welcher bei elemente in einer erhitzten Preßform zu umgehen allmählicher Zunahme den Endwert erreicht, 20 und das Pressen bei Raumtemperatur vorzunehmen, welcher /ur erwünschten Verdichtung des Gemi- woraufhin die zur Aushärtung erforderliche Wärmesches erforderlich ist, und daß dann die Wärme- einwirkung außerhalb der Form erfolgt, so war ι··, härtung außerhalb der Form durchgeführt wird. doch bisher nicht möglich, ein solches Verfahren bei

   einem 5 Gewichtsnrozent übersteige.iden Anteil Asbest

   25 anzuwenden. Hs sind /war die verschiedensten Vei

   fahren zur Aushärtung von Reibelementen auch mit

   Asbesthestandteil beschrieben worden. Keines dieser Verfahren hat es aber ermöglicht, Reibelemente nut

   Die Erfindung betiiffi ein Verfahren zur Her- einem Asbestbstandteil von mehr als 5 Prozent ohne stellung von Reibelementen welche Füller einschließ- 30 die umständliche Warmpressung auszuhärten, lieh wenigstens 5 Gewichtsprozent Asbestfasern unter So beschreibt ein Aufsatz von Pabst, »Kunststoff-Abbindung durch ein wärmehärtendes Harz enthalten, taschenbuch«, 1952, S. 41 und 42, ein Verfahren /ur durch Pressen des von Lösungsmitteln freien Ge- Warmpressung von Tabletten in einer warmen Form, misches bei Raumtemperatur in einer Gesenkform, Die Form wird vor dem Einfüllen der Preßmasse aufderen Abmessungen dem zu fertigenden Reibelement 35 geheizt. Bis zum Beginn der Druckeinwirkung wird entsprechen, und anschließende Wärmehärtung außer- die Form dann durch schnelle^ Zufahren der Presse halb der Form ohne Druckanwendung. gc ich Ic ssen, MnM alsdann wird der Druck langsam

   In der USA.-Patentschrift 3 492 262 ist ein Gemisch gesteigert, wenn die Pießmasse plastisch wird, zur Herstellung von Eisenbahnbremsschuhen niederer Gemäß einem Aufsatz von Sommerfeld in Reibung beschrieben, welches sich kennzeichnet durch 40 »Plastische Massen«, 1934 (Springer-Verlag), S. 244, 12 bis 30 Gewichtsprozent Gußeisenteilchen, 20 bis 248 und 257, hat man auch wiederum die Möglichkeit 55 Gewichtsprozent Graphitteilchen, 8 bis 17 Ge- erkannt, eine Kaltverformung mit Pressung bei Raumwichtsprozent Asbestfasern, 14 bis 24 Gewichtsprozent temperatur ohne Erwärmung der Form vorzunehmen, wärmehärtendes Phenolformaldehydharz und bis zu Ein Weg, um Reibelemente der in Rede stehenden 30 Gewichtsprozent verschiedener Reibungswandler, 45 Art mit wenigstens 5 Gewichtsprozent Asbestfasern z. B. Baryte, Aluminiumoxyd, Koks. Der relativ hohe als Füller in einer kalten Preßform zu behandeln, ist Anteil von Asbsetfasern ist zum Teil verantwortlich aber auch durch diese Literaturstelle nicht gewiese:i für die Niederfriktionseigenschaften; es sei erwähnt, worden.

   daß Bremsbeläge für Kraftfahrzeuge einen verhältnis- Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zumäßig hohen Anteil von Asbestfasern besitzen. 50 gründe, auch solche Reibelemente, die einen verhältnis-Tn der votgenannten USA.-Patentschrift 3 492 262 mäßig hohen Anteil an Asbest enthalten, in einer ist auch ein herkömmliches Druckformverfahren be- kalten Preßfotm vorpressen und dann anschließend schrieben, bei welchem ein homogenes Gemisch der außerhalb der Form durch Wärmeeinwirkung ausgenannten Bestandteile in eine Form oder in einen härten zu können.

   Gesenkraum eingefüllt wird, um anschließend bei 55 Zur Lösung dieser Aufgabe wird das Verfahren der einer hohen Temperatur und unter einem beträcht- eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß so geliehen Druck während mehrerer Stunden einer an- führt, daß das Gemisch anfänglich einem vorbestimmfänglichen Härtung ausgesetzt zu werden. Durch ten, konstanten Druck ausgesetzt wird, welcher dieses Verfahren wird das Gemisch verdichtet, und es lediglich einen Bruchteil des Enddruckes darstellt, bis wird das wärmehärtende Flarz teilweise ausgehärtet. 60 im wesentlichen die gesamte, im Gemisch eingeschlos-Danach wird das teilweise gehärtete, geformte Produkt sene Luft verdrängt ist, daß anschließend in einer einer abschließenden Härtung ausgesetzt, bei welcher zweiten Verfahrensstufe ein Druck angelegt wird, während 10 Stunden oder mehr mit Temperaturen welcher bei allmählicher Zunahme den Endwert ervon 176⁰C und mehr erhitzt wird. reicht, welcher zur erwünschten Verdichtung des In der USA.-Patentschrift 3 334163 ist erläutert, daß 65 Gemisches erforderlich ist, und daß dann die Wärmedie hohen Kosten bei der Herstellung von Reibelemen- härtung außerhalb der Form durchgeführt wird, •en durch das Druckformverfahren, also durch gleich- Das Verfahren gemäß der Erfindung zeichnet sich zeitiges Anlegen hohen Druckes und hoher Tempera- dadurch aus, daß es gelingt, bei einem Trockengemisch