DE2239102C3

DE2239102C3 - Granulierte Formmasse

Info

Publication number: DE2239102C3
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: 1975-05-15
Also published as: DE2239102A1; DE2239102B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine granulierte Formmasse, bestehend aus einem Gemisch aus Bindemittel und Füllstoffen.

Es ist bekannt, organisch gebundene Formmassen vor dem Vorpressen zu granulieren. Kommerziell erhältliche sogenannte »typisierte Formmassen« werden in Granulation« geliefert. Bei einigen der bekannten Verfahren zur Herstellung solcher granulierten Formmassen, bei denen Füllstoffe und Bindemittel unter Verwendung von BindemiucHösung oder Bindemittelschmelzen vermischt werden, fällt die Mischung in Granulation« an. Formmassen, die mit flüssigen oder hochviskosen oder elastomeren Bindemitteln hergestellt weiden, können ebenfalls als Granulat anfallen. Solche Formmassen in Granulatform lassen sich gut transportieren, hervorragend dosieren und benötigen für die Lagerung und die Verarbeitung keine speziellen Einuchiungen. Fs sind daher viele Verarbeiter bestrebt. Formmassen in Granulation« einzusetzen, und tue Formmassenhcrsteller sind demzufolge daran interessiert, auch solche Formmassen, die nach dem Vermischen in Pulverform anfallen, nachträglich zu granulieren. Bekanntermaßen geschieht dies entweder dadurch, daß die Formmassen unter Druck, z. B. durch Verpressen oder Walzen, zu Granulaten geformt werden oder dadurch, daß man das Bindemittel mil einem Lösungsmittel anlöst und anschließend die Masse unter entsprechender Bewegung trocknet.

Insbesondere bei Formmassen, die zu Reibmaterialien, das sind für einen bestimmten Reibungskoeffizienten sichernde Werkstoffe für z. B. Kupplungs- und Bremsbeläge, verarbeitet werden sollen, hat man die Vorteile erkannt, die sich ergeben, wenn man gewisse Komponenten einer Reibmaterialmischung in granulierter Form einsetzen kann. Derlutige granulierte Anteile einer Reibmaterialmischung sind unter der Bezeichnung »Vormischungen« bekannt. Reibmaterialien, die solche Vormischungen enthalten, werden z. B. in der USA.-Paten schrill ^4.i4 49K und in der deutschen OITenlenungsschrift 1 135 025 beschrieben.

Die Herstellung von Reibmaterialien aus einer Formmasse, die eine oder mehrere Vormischungen enthält, ist jedoch nur dann sinnvoll, wenn die Festigkeit des Vormischungsgranulats so groß ist. daß es den Mischvorgang und die weitere Verarbeitung zu überstehen vermag und gegebenenfalls auch im fertigen Reibmai :rial noch als Granulat vorliegt. Es hat sich gezeigt, daß ein einfaches Vermischen einzelner Bestandteile der Formmasse nur dann zu Granulaten führt, wenn das Bindemittel als Elastomer. Flüssigharz oder Lösung vorliegt.

Bei pulverförmiger) Bindemitteln war man bisher zur Gewinnung von Granulaten gezwungen, oberhalb der Schmelztemperatur des Bindemittels zu mischen oder mechanisch durch Druckverformung zu granuHeren. Beide Arbeitsweisen sind aufwendig und nicht mit jedem Bindemittel durchführbar. Insbesondere für mit organischen Bindemitteln gebundene Reibmaterialien, in denen Phenolharze mit geringer B-Zeit, schlechtem Fließverhalten und hohem Schmelzpunkt als Bindemittel enthalten sind, läßt sich diese Arbeitsweise nicht verwenden. Ein weiteres Verfahren, ein solches Bindemittel mit Lösungsmittel anzulösen und damit die Füllstoffpa- -kein zu verkleiden, hat den Nachteil, daß das Aj = . len mit den Lösungsmitteln auf Grund der Feuergefährlichkeit und der Gesundheitsgefährdung aufwendig ist und zusätzliche, meist platzverbrauchende Einrichtungen, wie Abzüge, geschützte Trockenöfen, Absaugeinrichtungen, erforderlich werden, ganz abgesehen davon, daß durch Abblasen der Lösungsmittel oder deren Wiedergewinnung infolge des dafür erforderlichen Aufwands zusätzliche Kosten anfallen.

Es ergibt sich daraus die der vorhegenden Erfindung zusirunde liegende Aufgabe, Formmassen zu schaffen, die frei von den genannten Nachteilen sind und sich ohne die Schwierigkeiten der vorstehend beschriebenen Art herstellen lassen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine erfindungseemäße granulierte Formmasse, bestehend aus einem Gemisch aus Bindemittel und Füllstoffen, die dadurch gekennzeichnet ist. daß die in Pulverform trocken miteinander vermischten Bindemittel und Füllstoffe mit wäßriger Alkalisilikatlösung granuliert und getrocknet worden sind.

Die erfindungsgemäßen Formmassen können mit beliebigen Arten von Bindemitteln, insbesondere mit organischen Bindemitteln, aufgebaut sein; es können

z.B. auch huchschmelzbare. schlecht lösliche Bindemittel enthalten sein und ebenfalls solche, die bisher nicht oder nur schlecht oder nur durch Zusatz anderer Polymerer, die dann jedoch die Matrixeigenschaften verschlechterten, grainilicrbar waren.

Alkalisilikatlösung ist zwar schon zur Herstellung vein Quarzsand- bzw. Diabasmehlmassen und zum Brikettieren von feinkörnigen Stoffen, insbesondere Feinerzen und Feinkohlen, als Bindemittel eingesetzt worden. Aber abgesehen davon, daß in diesen Massen Wasserglas mit Quarz und insbesondere mit Diahasmehl reagiert und diese Massen nur begrenzt 1 xvdationsbesländig sind, dient bekanntermaßen dabei die Alkalisilikatlösung einem anderen Zweck, der Verfestigung von feinkörnigen Stoffen, die in den erfindungsgemäßen Formmassen von in Pulverfonr vorliegenden Bindemitteln bewirkt wird. Erfindungsgemäß wird im Gegensatz zum Stand der Technik Alkalisilikatlösung zur Verarbeitung, zum Granulieren, von in Pulverform vorliegenden trocken miteinander vermischten Bindemitteln und Füllstoffen eingesetzt.

Ein vorteilhaftes Verfahren zur Gewinnung der erfindungsgemäßen Formmassen, bei dem die pulverlörmigen Bestandteile des Gemischs, das Bindemittel und die Füllstoffe, trocken vermischt werden, besteht darin, daß nach der Gemischbildung unter Zugabe von wäßriger Alkalisilikatlösung, vorzugsweise in einer Konzentration von 37/40 Be, bis zur Granulatbildung weiter gemischt und danach die granulierte Formmasse getrocknet wird. Die Trocknung nimmt man vorteilhaft im Luftstrom bei Temperaturen von 50 bis H5 C vor.

Abgesehen davon, daß sich erfindungsgemäß alle

Arten von Formmassen 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 wurden. Im Gegensatz dazu wurde gefunden, daß selbst nach 5 Monaie langer Lagerung erfindungsgemäße granulierte Formmassen noch einwandfrei verpreßbar waren. Darüber hinaus sind die erfindungsgemäßen Formmassengranulate hervorragend dosierbar.

Es hat sich außerdem gezeigt, daß crfindungsgemäße 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. 13. bei der Herstellung von Reihmaterial 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. Fenier ist es möglich, erfindungsgemäßes Formmassengranulat mit anderer Formmasse kombiniert zu verarbeiten, z. B. zu vorpressen. Man hat dabei die Möglichkeit, durch bestimmte Farbgebung der verschiedenen Formmassen strtikturgemustertc fertiü 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 Therniostabilität 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.
²^ 25 c Calcium-Aluniiniumsilika;.

10 g Graphit

wurden trocken vermischt. In die Mischapparatur wurden alsdann 100 ml Äthanol eingegeben, und es wurde so l.mge weitergemischt, bis sich ein Granulat gebildet halte, was nach etwa 5 Minuten der Fall war. Dieses Produkt wurde 1 Stunde lang bei 70 C im Luftstrom getrocknet. Es lag ein Formmasseüranulat wir. das ein Rohmaterial für ein Reibmaterial darstellte und durch folgende Behandlung: 10 Minuten langes Vorpressen bei 180 C mil einem Druck von 400 kp cm- und 4stündigcs Nachhärten bei 200 C. zu einem Reibbelag verarbeitet wurde. In der nachstehenden Tabelle sind die Eigensch;'.ften der ucrnäß Vcrglcichsbeispiel I einerseits und gemäß Beispiel 1 andererseits hergestellten Formmassengranulate und der daraus gefertigten Reibbeläiie ucnenübcriiestellt.

35

Vergleich der Eigenschaften

Hergestellt nach Vergleichsheispiel I

Hergestellt nach Beispiel I

Beschaffenheit

Verhalten bei mechanischer Belastung (Weitermischen nach der
Trocknung)

Beschaffenheit
Reibtest.

i 2 kp'Ctn-⁽) m see
450 C

Reibwert in π .
Ii-Streubereich
Verschleiß, u .

Eigenschaften der Fornimassen-Granulate

sehr lockere Teilchen mit großem Anteil unuebundcnei Partikeln

Granulat zerfällt i>rößtenteil

hartes, festes Granulat ohne einen Anteil ungebundener Teilchen

Granulat bleibt stabil

Eigenschaften der aus den Formmassen-Granulaten
gefertigten Reibbeläge

einwandfrei

0.30 bis 0.57

6,4

einwandfrei

0,58

0,52 bis 0.63

3,4

Beispiel

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 Mischapparatur 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^J 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/cm-' und 4stündiges Nachhärten bei 200~ C. ein Reibbelag gefertigt.

Die Angaben machen deutlich, daß die erfindungsgemäßen Formmassengranulate eine bessere St?- bilität 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 Reibmatcrials wurden zu 300 g eines Gemisches aus

50 g Phenolharz-Novolak.

100 g Asbest,

50 i> Maanesiumoxid,

100 g Graphit,

100 g Bleisulfid,

100 g Eisensulfid

100 g des erfindungsgemäßen Formmassegranulats gemäß Beispiel I gegeben und damit vermischt. Das entstandene Gemisch wurde bei 100° C 10 Minuten lang mit einem Druck von 400 kp/cm-' verpreßt und anschließend 4 Stunden bei 200" C gehartet. Ein Schüff 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 K)Og 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

wurden trocken gemischt und durch Zusatz von 100 g Natronwasscrglas (37/40 Bc) in einer Mischapparatur granuliert. Das erhaltene Granulat wurde 1 Stunde lang bei 70° C im Luftstrom getrocknet.

Das Gemisch dieser beiden Granulate und der pulverförmigen Grundformmassc wurde anschließend bei 180° C mit 400 kp/cm- 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

ίο Eigenschaften.

B e i s ρ i e ! 4
Zur Herstellung eines Formmasse-Granulates wurden 150 Gewichtsteile Asbest,
150 Gewichtsteile BaSO₄,

50 Gewichtsteile handelsüblicher Füllsioffver-

stärker.
25 Gewichtsteile Zement

trocken vermischt. In die Mischapparatur wurden dann 125 Gewichtsteile handelsübliches Nalronwasserglas (37,40° Be) gegeben, und es wurde so fange weitergemischt, bis sich ein Granulat gebildet hatte, was nach etwa 10 Minuten der Fall war. Dieses Produkt wurde '/· 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 Hcistellung von gefärbten bzw. strukturierten Formkörpern wurde zunächst eine Grundmischimg aus

150 Gewichtsteilen Asbest,
!50 Gewichtsteilcn Kreide,
50 Gewichtsteilcn Handelsüblicher Füllstoflvcr

verstärker,
25 Gewichtsteiien 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

I 50 Gewichtsteile

100 Gewichtsteile

50 Gewichtsteile

25 Gewichtsteile
50 Gewichtsteile

Asbest,
Kreide,

Handelsüblicher FüllstofFvcr stärker.
Zement und
eines Farbpicments
(Cr₂O.,: Grün oder CdS: Gelb oder Sb.,S_s: 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 plaltenförmigc Formkörper einer homogenen Struktur, die ein marmorisiertcs Aussehen hatten, hergestellt. Diese Formkörper sind z. B. zur Herstellung von Fensterbänken über Heizungen brauchbar.

Claims

Patentanspruch:

Granulierte Formmasse, bestehend aus einem Gemisch aus Bindemittel und Füllstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß die in Pulverform trocken miteinander vermischten Bindemitte! und Füllstoffe mit wäßriger Alkalisilikatlösung granuliert und getrocknet worden sind.