DE2239102B2

DE2239102B2 - Granulierte Formmasse

Info

Publication number: DE2239102B2
Application number: DE19722239102
Authority: DE
Inventors: Wilfried Augustin; Claus Onasch
Original assignee: Jurid Werke GmbH
Current assignee: Federal Mogul Bremsbelag GmbH
Priority date: 1972-08-09
Filing date: 1972-08-09
Publication date: 1974-09-19
Also published as: DE2239102A1; DE2239102C3

Description

ίο mittel anzulösen und damit die Füllstoffpartikeln zu

verkleiden, hat den Nachteil, daß das Arbeiten mit den Lösungsmitteln auf Grund der Feuergefährlich-

Die Erfindung bezieht sich auf eine granulierte keit und der Gesundheitsgefährdung aufwendig ist Formmasse, bestehend aus einem Gemisch aus und zusätzliche, meist platzverbrauchende Einrich-Bindemittel und Füllstoffen. 15 tungen, wie Abzüge, geschützte Trockenöfen, Ab-Es ist bekannt, organisch gebundene Formmassen saugeinrichtungen, erforderlich werden, ganz abgevor dem Verpressen zu granulieren. Kommerziell sehen davon, daß durch Abblasen der Lösungsmittel erhältliche sogenannte »typisierte Formmassen« wer- oder deren Wiedergewinnung infolge des dafür erden in Granulatform geliefert. Bei einigen der be- forderlichen Aufwands zusätzliche Kosten anfallen, kannten Verfahren zur Herstellung solcher granu- 20 Es ergibt sich daraus die der vorliegenden Erfinlierten Formmassen, bei denen Füllstoffe und Binde- dung zugrunde liegende Aufgabe, Formmassen zu mittel unter Verwendung von Bindemittellösung oder schaffen, die frei von den genannten Nachteilen sind Bindemittelschmelzen vermischt werden, fällt die und sich ohne die Schwierigkeiten der vorstehend Mischung in Granulatform an. Formmassen, die mit beschriebenen Art herstellen lassen,
flüssigen oder hochviskosen oder elastomeren Binde- 25 Diese Aufgabe wird gelöst durch eine erfindungsmitteln hergestellt werden, können ebenfalls als Gra- gemäße granulierte Formmasse, bestehend aus einem nulat anfallen. Solche Formmassen in Granulatform Gemisch aus Bindemittel und Füllstoffen, die dalassen sich gut transportieren, hervorragend dosieren durch gekennzeichnet ist, daß die in Pulverform und benötigen für die Lagerung und die Verarbei- trocken miteinander vermischten Bindemittel und tung keine speziellen Einrichtungen. Es sind daher 30 Füllstoffe mit wäßriger Alkalisilikatlösung granuliert viele Verarbeiter bestrebt, Formmassen in Granulat- und getrocknet worden sind.

form einzusetzen, und die Formmassenhersteller sind Die erfindungsgemäßen Formmassen können mit demzufolge daran interessiert, auch solche Form- beliebigen Arten von Bindemitteln, insbesondere mit massen, die nach dem Vermischen in Pulverform organischen Bindemitteln, aufgebaut sein; es können anfallen, nachträglich zu granulieren. Bekannter- 35 z. B. auch hochschmelzbare, schlecht lösliche Bindemaßen geschieht dies entweder dadurch, daß die mittel enthalten sein und ebenfalls solche, die bisher Formmassen unter Druck, z. B. durch Verpressen nicht oder nur schlecht oder nur durch Zusatz oder Walzen, zu Granulaten geformt werden oder anderer Polymerer, die dann jedoch die Matrixdadurch, daß man das Bindemittel mit einem eigenschaften verschlechterten, granulierbar waren. Lösungsmittel anlöst und anschließend die Masse 40 Alkalisilikatlösung ist zwar schon zur Herstellung unter entsprechender Bewegung trocknet. von Quarzsand- bzw. Diabasmehlmassen und zum Insbesondere bei Formmassen, die zu Reibmate- Brikettieren von feinkörnigen Stoffen, insbesondere rialien, das sind für einen bestimmten Reibungs- Feinerzen und Feinkohlen, als Bindemittel eingesetzt koeffizienten sichernde Werkstoffe für z. B. Kupp- worden. Aber abgesehen davon, daß in diesen Maslungs- und Bremsbeläge, verarbeitet werden sollen, 45 sen Wasserglas mit Quarz und insbesondere mit hat man die Vorteile erkannt, die sich ergeben, wenn Diabasmehl reagiert und diese Massen nur begrenzt man gewisse Komponenten einer Reibmaterial- oxydationsbeständig sind, dient bekanntermaßen müchung in granulierter Form einsetzen kann. Der- dabei die Alkalisilikatlösung einem anderen Zweck, artige granulierte Anteile einer Reibmaterialmischung der Verfestigung von feinkörnigen Stoffen, die in den sind unter der Bezeichnung »Vormischungen« be- 50 erfindungsgemäßen Formmassen von in Pulverform kannt. Reibmaterialien, die solche Vormischungen vorliegenden Bindemitteln bewirkt wird. Erfindungsenthalten, werden z. B. in der USA.-Patentschrift gemäß wird im Gegensatz zum Stand der Technik 3 434 998 und in der deutschen Offenlegungsschrift Alkalisilikatlösung zur Verarbeitung, zum Granulie-1 135 025 beschrieben. ren, von in Pulverform vorliegenden trocken mit-Die Herstellung von Reibmaterialien aus einer 55 einander vermischten Bindemitteln und Füllstoffen Formmasse, die eine oder mehrere Vormischungen eingesetzt.

enthält, ist jedoch nur dann sinnvoll, wenn die Ein vorteilhaftes Verfahren zur Gewinnung der erFestigkeit des Vormischungsgranulats so groß ist, findungsgemäßen Formmassen, bei dem die pulverdaß es den Mischvorgang und die weitere Verarbei- förmigen Bestandteile des Gemischs, das Bindetung zu überstehen vermag und gegebenenfalls auch 60 mittel und die Füllstoffe, trocken vermischt werden, im fertigen Reibmaterial noch als Granulat vorliegt. besteht darin, daß nach der Gemischbildung unter Es hat sich gezeigt, daß ein einfaches Vermischen Zugabe von wäßriger Alkalisilikatlösung, vorzugseinzelner Bestandteile der Formmasse nur dann zu weise in einer Konzentration von 37/40° Be, bis zur Granulaten führt, wenn das Bindemittel als Elasto- Granulatbildung weiter gemischt und danach die mer, Flüssigharz oder Lösung vorliegt. 65 granulierte Formmasse getrocknet wird. Die Trock-Bei pulverförmigen Bindemitteln war man bisher nung nimmt man vorteilhaft im Luftstrom bei Temzur Gewinnung von Granulaten gezwungen, ober- peraturen von 50 bis 85° C vor.
halb der Schmelztemperatur des Bindemittels zu Abgesehen davon, daß sich erfindungsgemäß alle

Arien von Fonnmassen granulieren lassen, auch solche, die, wie zuvor angegeben, hochschmelzbare, schlecht lösliche Bindemittel enthalten, kann erfindungsgemäß ohne Zusatz organischer Lösungsmittel granuliert werden, so daß die mit der Verarbeitung von organischen Lösungsmitteln bekanntermaßen verbundenen Nachteile vermieden werden.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß erfindungsgemäße, mit Alkalisilikatlösungen gewonnene Granulate die gute Verpreßbarkeit der Formmassen in keiner Weise beeinträchtigen, was nicht vorhersehbar war, denn nach dem in der Literatur beschriebenen Verhalten von Alkalisilikatlösungen mußte angenommen werden, daß damit vermischte und getrocknete Formmassen durch Koagulation des Alkalisilikats verhärten bzw. brüchig werden und nicht mehr fließfähig und verformbar sein würden. Im Gegensatz dazu wurde gefunden, daß selbst nach 5 Monate langer Lagerung erfmdungsgemäße granulierte Formmassen noch einwandfrei verpreßbar waren. Darüber hinaus sind die erfindungsgemäßen Formmassengranulate hervorragend dosierbar.

Es hat sich außerdem gezeigt, daß erfindungsgemäße Formmassengranulate gegenüber nach bekannten Verfahren hergestellten Granulaten eine höhere Festigkeit aufweisen. Dadurch überstehen sie besser als andere Granulate bei der Verarbeitung der Formmassen angewandte Mischvorgänge, wie sie z. B. bei der Herstellung von Reibmaterial durchlaufen werden. Man kann wahlweise so arbeiten, daß das erfindungsgemäße Formmassengranulat in seiner ursprünglichen Form im fertigen Reibmaterial wiedergefunden wird, d. h. die Formmasse als vollständig erhaltene oder teilweise erhaltene Granulate darin vorhanden sind; man kann jedoch auch die erfindungsgemäßen Formmassengranulate zu homogenem Reibmaterial verarbeiten, in dem dann die Granulate nicht mehr als solche erhalten sind. Ferner ist es möglich, erfindungsgemäßes Formmassengranulat mit anderer Formmasse kombiniert zu verarbeiten, z. B. zu verpressen. Man hat dabei die Möglichkeit, durch bestimmte Farbgebung der verschiedenen Formmassen strukturgemusterte fertig verpreßte Produkte zu erhalten, z. B. marmorierte Produkte zu gewinnen.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Eigenschaften, insbesondere die thermomechanischen Eigenschaften, der granulierten Formmassen sich gegenüber den Eigenschaften anderer Formmassen verbessert haben. So weisen die erfindungsgemäßen Formmassen, die als Reibmaterialien dienen, eine höhere Thermostabilität auf,

ίο und damit hergestellte Reibbeläge haben einen geringeren Verschleiß und ein geringeres Fading, verglichen mit Reibbelägen, die aus aus unbehandelten Formmassen gewonnenen Reibmaterialien oder aus nach bekannten Verfahren granulierten Formmassen

gefertigt worden sind.

Die Erfindung soll im folgenden an Hand einiger Beispiele erläutert werden.

Vergleichsbeispiel 1

Es wurde wie folgt ein Reibmaterial hergestellt:

50 g Phenolharz-Novolak,
140 g Asbest,

55 g Kupfer,

60 g Bariumsulfat,
25 g Calcium-Aluminiumsilikat,

10 g Graphit

wurden trocken vermischt. In die Mischapparatur wurden alsdann 100 ml Äthanol eingegeben, und es

wurde so lange weitergemischt, bis sich ein Granulat gebildet hatte, was nach etwa 5 Minuten der Fall war. Dieses Produkt wurde 1 Stunde lang bei 70° C im Luftstrom getrocknet. Es lag ein Formmassegranulat vor, das ein Rohmaterial für ein Reibmate-

rial darstellte und durch folgende Behandlung:

10 Minuten langes Verpressen bei 180° C mit einem

Druck von 400 kp/cm² und 4stündiges Nachhärten

bei 200° C, zu einem Reibbelag verarbeitet wurde.

In der nachstehenden Tabelle sind die Eigenschaf-

ten der gemäß Vergleichsbeispiel 1 einerseits und gemäß Beispiel 1 andererseits hergestellten Formmassengranulate und der daraus gefertigten Reibbeläge gegenübergestellt.

Vergleich der Eigenschaften

Hergestellt nach Vergleichsbeispiel 1

Hergestellt nach Beispiel 1

Eigenschaften der Formmassen-Granulate

Beschaffenheit

Verhalten bei mechanischer Belastung (Weitermischen nach der
Trocknung)

Beschaffenheit

Reibtest,
12kp/cm2
9 m/sec
45O⁰C

Reibwert in μ

μ-Streubereich

Verschleiß, g

sehr lockere Teilchen mit großem
Anteil ungebundener Partikeln

Granulat zerfällt größtenteils

hartes, festes Granulat ohne einen Anteil ungebundener Teilchen

Granulat bleibt stabil

Eigenschaften der aus den Formmassen-Granulaten
gefertigten Reibbeläge

einwandfrei einwandfrei

0,54

0,30 bis 0,57

0,58

0,52 bis 0,63

3,4

Beispiel 1

Es wurde wie folgt ein Reibmaterial hergestellt: Die gleichen Bestandteile wie im Vergleichsbeispiel 1 angegeben wurden in den gleichen dort genannten Mengen trocken miteinander vermischt. In die Misf happaratur wurde dann im Handel erhältliches Natronwasserglas (37/40° Be) gegeben, und es wurde so lange weitergemischt, bis sich ein Granulat gebildet hatte, was nach etwa 5 Minuten der Fall war. Dieses Produkt wurde 1 Stunde lang bei 70° C im Luftstrom getrocknet, und es wurde ein lagerfähiges Formmassengranulat erhalten. Aus diesem Formmassengranulat wurde unter folgenden Bedingungen: 10 Minuten langes Verpressen bei 180° C mit einem Druck von 400 kp/cm² und 4stündiges Nachhärten bei 200° C, ein Reibbelag gefertigt.

Die Angaben machen deutlich, daß die erfindungsgemäßen Formmassengranulate eine bessere Stabilität aufweisen und die daraus gefertigten Reibbeläge einen mindestens gleich guten Reibungskoeffizienten (Reibwert) haben, dessen Konstanz gegenüber den in bekannter Weise gefertigten Reibbelägen stark verbessert ist und dessen Verschleißeigenschaften beinahe doppelt so gut sind.

Beispiel 2

Zur Herstellung eines Reibmaterials wurden zu 300 g eines Gemisches aus

50 g Phenolharz-Novolak,

100 g Asbest,

50 g Magnesiumoxid,
100 g Graphit,
100 g Bleisulfid,
100 g Eisensulfid

100 g des erfindungsgemäßen Formmassegranulats gemäß Beispiel 1 gegeben und damit vermischt. Das entstandene Gemisch wurde bei 100° C 10 Minuten lang mit einem Druck von 400 kp/cm² verpreßt und anschließend 4 Stunden bei 200° C gehärtet. Ein Schliff des gefertigten Formkörpers zeigte, daß das Granulat während der Fertigung vollständig erhalten geblieben war. Ein derartiges Produkt zeigte ausgezeichnete Eigenschaften als Reibmaterial für Scheibenbremsen.

Beispiel 3

Zur Herstellung eines Reibmaterials wurden zu 200 g eines Gemisches aus

50 g Phenol-Novolak,
100 g Asbest,

50 g Magnesiumoxid,
100 g Graphit,

100 g Bleisulfid,

100 g Eisensulfid

100 g eines Granulates gemäß Vergleichsbeispiel 1 zugemischt, und weiterhin wurden 100 g eines Granulates zugegeben, das wie folgt hergestellt worden war:

80 g Phenol-Novolak,

50 g Asbest,
700 g Stahlspäne,

50 g Graphit,

50 g Calcium-Aluminiumsilikat

⁶5

wurden trocken gemischt und durch Zusatz von 100 g Natronwasserglas (37/40° Be) in einer Mischapparatur granuliert. Das erhaltene Granulat wurde

35 1 Stunde lang bei 70° C im Luftstrom getrocknet

Das Gemisch dieser beiden Granulate und der pulverförmigen Grundformmasse wurde anschließend bei 180° C mit 400 kp/cm² 10 Minuten lang verpreßt und danach 4 Stunden lang bei 200° C gehärtet.

Ein Schliff des so gewonnenen Formkörpers zeigte, daß die Granulate während der Fertigung erhalten geblieben waren. Ein derartiges Material zeigte als Reibmaterial für Scheibenbremsen ausgezeichnete Eigenschaften.

Beispiel 4
Zur Herstellung eines Formmasse-Granulates wurden 150 Gewichtsteile Asbest,
150 Gewichtsteile BaSO₄,

50 Gewichtsteile handelsüblicher Füllstoffverstärker,

25 Gewichtsteile Zement

trocken vermischt. In die Mischapparatur wurden dann 125 Gewichtsteile handelsübliches Natronwasserglas (37/40° Be) gegeben, und es wurde so lange weitergemischt, bis sich ein Granulat gebildet hatte, was nach etwa 10 Minuten der Fall war. Dieses Produkt wurde V₂ Stunde lang bei etwa 50° C im Luftstrom getrocknet, und es wurde ein lagerfähiges Formmassengranulat erhalten. Aus diesem Formmassengranulat ließen sich unter Benutzung üblicher Ausformtechniken beliebige Formkörper herstellen, die gute Festigkeitseigenschaften aufwiesen.

Beispiel 5

Zur Herstellung von gefärbten bzw. strukturierten Formkörpern wurde zunächst eine Grundmischung aus

150 Gewichtsteilen Asbest,
150 Gewichtsteilen Kreide,
50 Gewichtsteilen Handelsüblicher Füllstoffver

verstärker,
25 Gewichtsteilen Zement

durch trockenes Mischen hergestellt, und dann wurde durch Zusatz von 125 Gewichtsteilen Natronwasserglas (37/40 Be) in einer Mischapparatur granuliert.

In einem zweiten Ansatz wurden

150 Gewichtsteile

100 Gewichtsteile

50 Gewichtsteile

25 Gewichtsteile
50 Gewichtsteile

Asbest,
Kreide,

Handelsüblicher Füllstoffver stärker,
Zement und
eines Farbpigments
(Cr₂O₈: Grün oder CdS: Gelb oder Sb₂S₅: Orange oder Graphit: Schwarz)

trocken gemischt und durch Zusatz von 125 Gewichtsteilen Natronwasserglas (37/40° Be) in der Mischapparatur granuliert. Die in beiden Ansätzen erhaltenen Granulate wurden 1 Stunde lang bei 70° C im Luftstrom getrocknet.

Die Granulate hatten eine gute Lagerfähigkeit.

Aus einem Gemisch dieser beiden Granulatarten wurden durch 10 Minuten langes Verpressen mit 400 kp/cm² bei 100° C und danach mehrstündigem Nachhärten bei etwa Zimmertemperatur plattenförmige Formkörper einer homogenen Struktur, die ein marmorisiertes Aussehen hatten, hergestellt. Diese Formkörper sind z. B. zur Herstellung von Fensterbänken über Heizungen brauchbar.

Claims

mischen oder mechanisch durch Druckverformung

Patentanspruch: _zu granulieren. Beide Arbeitsweisen sind aufwendig

Granulierte Formmasse, bestehend aus einem und nicht mit jedem Bindemittel durchführbar. Ins-

Gemisch aus Bindemittel und Füllstoffen, da- besondere für mit organischen Bindemitteln gebun-

durch gekennzeichnet, daß die in Pul- 5 dene Reibmaterialien, in denen Phenolharze mit ge-

verform trocken miteinander vermischten Binde- ringer B-Zeit, schlechtem Fließverhalten und hohem

mittel und Füllstoffe mit wäßriger Älkalisilikat- Schmelzpunkt als Bindemittel enthalten sind, läßt

lösung granuliert und getrocknet worden sind. sich diese Arbeitsweise nicht verwenden. Ein weiteres Verfahren, ein solches Bindemittel mit Lösungs-