DE2254294A1 - Reibmaterial - Google Patents

Description

. R. SPLANEMANN dipl-chem. dr. B. REITZNER - dipu-ινθ. J. RICHTER

MÜNCHEN HAMBURG

BBA Group limited,
Gleekheaton_s Yorkshire, England

Patentanmeldung

4 ο Hoveiaber 1972

8QQQ MÜNCHEN 2 w .tr -

Tal 13

Telefon (0811) 22 62 07 / 22 62 09 Teiegrqmme: Inventius München

- ι

Reib&aterial

Erfindung besieht sich auf Reibraaterial für Vorrichtungen oder Anordnungen j toai denen die Ileibusig aus·= gentitst wird, insbesondere auf geformte ReibungsTbeläge für Bremsen oder Kupplungen=

Ein gutes Reifomaterial aiuß für den in Frage kommenden Verwendungszweck einen hinreichenden Reibungskoeffizienten beeitgenj, der unter wechselnden Bedingungen_ρ aioBo bei unterschiedlichen Temperaturen, Drücken und Gleitgeschwindigkeiten der reibenden Oberflächen_s konstant bleibt. auf der Reibfläche einen geringen Abrieb zeigßnund auf einer gegenüberliegenden Reibfläche nur einen geringen Abrieb bzw, eine geringe Kratgwirkung hervorrufen. Die bekannten Reibwerkstoffe, die aus einem Gemisch geformt sind _? das in der Hauptsache, aiig fasern mit eine© prganisQhen Ein^emil!*©! {%

iar^} und anderen füllstoffen un4 igt, haben %muh$X±Q& Jeeine

BADORiGlNAIr

- 2 -optimalen Eigenschaften»

Ggemilß aollen diese Nachteile behoben werden»

Gegenstand clor Erfindung iat ein Reibmaterial, das dadurch gekennzeichnet iat, öaS oa Basaltfaaern und ein hitsehärtenöeo Harsübißdemittel sowie gs&obsnenfalls einen oder mehrere andoro !Füllstoffe und/oder einen oder mehrere andere Zusätze enthält»

Unter dem Ausdruck "Basalt" '/ersteht man ein« Gruppe, von vulkanischen Gesteinen mit einem KieselöMurogehalU {SiOg-Gehalt) von etwa 45 bis 50 °ß>„ Inn.b»sondere versteht man unter "Basalt" sswei imterochiödlicha Arts η von vulkaaisoh«ra GeRt^inp näolioh

1 ο Iriti'unlvg@3tein, da» sv/ioehoa anfl^ven G (schichton oingeochl^DOfiii .f.at;

2o Extrusivgestöln» «lar; als Ίμύβ. auf clile B^dobsrflache geflossen iat,

Baealtfasorn werden üblichen/eise au3 flem baoiaohen,

Extruaiv-ErstarrungegoKteia hergostallt, i?iiao typische Analyse iet wie folgt;

SlO₂ 49 ο OS ^rp

¹SlO₂ 1,36 #

Al₂O₃ 15,70 $ '

f&2®^ 5,30 5a'

Ji¹SO ^:S ο 57 /^

MgO 6,1? ^S

CaO 8,95 £

0 S ,11 s5

309819/1072

BAD ORIGlÄ" ^¹

Ein typischer Extrasivbasalt besteht aua eisern basische» Plagioklag-Felclspat (uuateadorit) und Augit_s mit kleinen Anteilen an Msg&atit' ujad XXm@&±t»

Die Herstellung von Fasern aus derartigen Basalten ist aia sich bekannt? ' Beispiel® für derartig© Handelßpro~ sind Basalan (Ws) uad J=IEXi¹O (Ws)₀ Ira allgemeinen L derartige Faeerra durch Schmelzspinnen und an·=

eMlöß Seiapern in eines³ Planke ©der durch Spinnen m? l?B.B&r £128 eier Schmelze in eins Zentrifuge, gegebenen« rails uiitei? gl©iehseitig@ia 2?©apero_P hergestellt ₀ Der Purcfeiaesser der so, hergestellten B&e&ltfa-semj, die iür ßas Reibiaatßrial geröäi der Brfiadiaag brauchbar sind_s kann im Bereich von 1 bis 22yu liegeiag' der Mittelwert betragt normalerweise 10 bis' 11/la. Die Mag© der in eineia trocken©-» ßenieoh für ©in Reibmaterial verwendeten Basalt fasern soll jeöoch üen Wart von etwa 2,5 miß nicht überschreitenι vorzugsweise sollen die Pas©rn einen Länge von etwa 1_P5 bis 1_r6 ram haben.

Es. ist also msnoimal erfordern oh _p di© Xäiig© der Basaltfasern vor der Herstellung eiaes trockenen Geraieohes für das Heibsiaterial si?, vermindern ₀ Die Faserlänge kann leicht durch msohaniseiiee Reiben vermindert werden. Der Etiofestand der BssaXtf&a©ra mit einer Einselfa@erlSn.ge i&. der ßrößetiordiiUBg von 1_f5 ram ist immer noch Im v/esentlicheii faserartigp so daß die 3?ori&fcö'rp©r, die aus den faserhaltigen Hansen hergestellt %?<srden_p noch die

laeclianisehen Eigenschaften, wie Bruckfeetig=» Biegefestigkeit und Scherfestigkeitd haben»

309819/107 2 BAD &

Bint Aueführungefom der Erfindung sieht Reibmaterial vor, in welohem die Baoaltfasern als Ersatz für dl« üblichen Asbestfasern verwendet werden.

Insbesondere betrifft die Erfindung ein Reibmaterial für Vorrichtungen, in denen die Reibung angewendet wird, das 40 bis 60 Gew.-$> Baoaltfasern und 8 bis 15 $> eines hitzehärtbaren Harzbindemittels enthält,,wobei der Rest mindestens eines Füllstoff'und/oder Zusatz darstellt.

Vorzugswelse enthält das Reibmaterial gemäß der Erfindung 45 bis 55 Gew.-5^ Basaltfasern, 8 bio 15 Gew.-^ eines hitzehärtbaren Harzbihdemlttels, 15 bis 45 Gew<>-?6 eines inerten Füllstoffes und 0 bis 30 Gew.-^ eines Zusatzes zur Modifizierung der Reibeigenschaften des Materials.

Die Erfindung betrifft weiterhin Reibungsbeläge für Bremoen oder Kupplungen, die das vorstehend angegebene Reibmaterial enthalten.

Das hitzehärtbare Harzbindemittel besteht aus einem oder mehreren Arten der Üblichen Bindemittel, wie phenol-Aldehyd-Harzen. In einigen Fällen kann die Verwendung von Bindemitteln vom Typ der bekannten Kautschukharze erwünscht sein,, Diese Bindemittel gehören dem Typ der Butadien-Acrylnitril- oder Butadiftn-Styrol-KautBchukarten an und sind mit Phenol-Aldehydharzen verschnitten oder vermisoht.

9019/1072 BAD ORIGINAL·

Als inerte Füllstoffe können ein oder mehrere üblioha Füllstoffe, wie Baryte, Graphit, Bleiglätte, Kaolin, Ghromit, Metallpulver Und Leg!βrungapulvor verwandet werden. Die Verwendung von Asbestfasern ist nicht ausgeschlossen* d<?ch sind diese in dem Tlöibmatarial gemäß der Erfindung nicht erwünscht oder notwendig.

Der Zusatz zur Modifizierung der Reibeigenschaften des Materials kann einen oder mehrerei Übliche zusetze darstellen, z_oB, Bleidioxid, Bleisulfld und die. polymeren Produkte von Cashewschalenö1, die manchmal auch als "Reibungsstaub" (friction dust) bezeichnet werden. Durch diese üblichen ZusKtze werden die Heibeigensohaften des Materials, insbesondere bei hohon Temperaturen, modifiaiert.

Ein trockenes Öemiach für ein Heizmaterial gemäß der Erfindung wird in der Üblichen Waise erhitzt und geformt « Bas Röibmaterial gemäß der Erfindung hat gegenüber bekannten Werkstoffen bessere "Siganschaften, ZoB. einen praktisch konstanten Reibungskoeffiaieten Über einen weiten Temperatur-^eibungsgesohwindlgkeit- und Oberfläohenreibdruck-Bereich; weiterhin sind der Abrieb und die Krätzfestigkeit von gegenüberliegenden Reibflächen besser, und die Eignung für Kupplungs- und Bremsbeläge ist besonders gut«

Die Erfindung ist durch die nachstehendaii erläutert? .

ϋ 1 -H) 3 / Η» 1
BAD ORIGfN^L ^v

Beispiel 1

Es wurde eine Mischung mit den nachstehend angegebenen Bestandteilen hergeotellt:

Basaltfaeern	5	Teile
Ihenol-Aldehyd-Harz	1	Teil
Chromitataub	1	Teil
Baryte	2	Teile
Meeaingetaub	1	Teil

Anteile von 80 g des Gemischeο wurden in einer erhitzten Stahlform geformt, und die Formteile wurden nooh in heißen Zustand aus der Form entfernt« Die starren Formteile, die ein gutes Aussehen zeigten, wurden naohgehärtet.

Dichte	2,7Γ	χ 105
Härte	99 R(	>ckwel
Oberflächen-Scher festigkeit	35,8	HH/m2
Biegefestigkeit	62,7	MH/m2
Kompressibilität bei 15,4 MH/m2	0,18 i>

KR =» Heganowton

Wurden die Forme tücke mit einer Dynaiaooe t erano rdnung unter geregelten Bedingungen geprüft, 00 wursten hohe Und äußerst gleichmäßige Warte für den Relbvmgokoeffisiiitein bei stark unterochledllbh-ih TöiBpclrfilui*eh, iieibgoachwlndlgkeiton und Kalbflfichehdruckan

BAD ORIGINAL

Ein durchschnittlicher Wert für den Reibungskoeffizienten dieses Gemisches bei 70⁰G wr. 0„41» der Schwund- index (Fade indes) betrug 4i der Reibuagswert "bei 240⁰C betrug 0,38ο

Der Sehwundindex ist ein willkürliches Maß für das Vereagen, wobei der Schwund umso niedriger ist, ^e niedriger dieeer viert iet_o

Bgdapiel 2

Ee wurde ein© Mischung mit den nachstellenden Bestand teilen hergestallt;

10 (Deile

Phenol-AMefefö-Hars 2 5?eile

ChroBiitotaifD 2 Sa.il© . . .

Baryt® 4 Teil©

Heseingstaub " 2 Seile Caslsewehalesöl-Polymerieat 2 Teile

Anteile von 100 g des Gemisches wurden in einer erhitzten stahlfpna geformt_P und die formstücke wurden noch im heißen Zustand aus der Form entfernt. Die etarren Fona8tüctee₈ die ©in gutes Auseehen seigten₉ wurden naehgehärtet·

Vferden die Foriaetxieke mit einer Dynaiaometeranordnung unter geregelten Bedingungen geprüft, so wurden hohe imä äußeret gleichmäßige Vierte für den Reibungakoeffiisionten über höchst untöreohiedliche Temperaturen ₉ Reibgeechwindigkeiten und Reibflächendrucke gefunden«

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BAD ORIGINAL

Durchschnittlicher Reibungskoeffizient

der Formetücke bei 7O⁰C 0,425

Schwundindex 4t25

Reibungskoeffizient bei 24O⁰C 0,395

Beispiel 3

Bq wurde ein Gemisch mit dan nachstehenden Bestand* teilen hergestellt:

Basaltfasern , 10 Teilo

Phenol-Aldehyd-Hars 2 Teile

Chromitotaub , 2 feile

Baryte 4 Teile

Gummiβtaub (von Reifen) 2 Teile

MessingBtaub 2 Teile

Anteile von 80 g dieeee Gemisches wurden in einer erhitzten Stahlform geformt, und die Formstücke wurden noch im heißen Zustand aus der Form entfernt. Die etRrren Formstücke, die ein gutes Aussehen zeigten, wurden nachgehärtet.

Sie nach Beispiel 1 geprüften Formstücke zeigten einen sehr gleichmäßigen Reibungskoeffizienten Über höchst unterschiedliche Temperaturen, Reibgeschwindigkeiten und Reibflächendrucke.

309819/1072 BAD ORIGINAL

Durchschnittlicher Reibungskoeffizient bei 70⁰C 0,34

Schwundindex 2,0

Reibungskoeffizient, bei 24O⁰C ' 0,325

Beispiel 4

Es wurde ein Gemisch rait den nachstehenden Bestandteilen hergestellt s

Basaltfasern	5 feile
Baryte	3 Teile
Phenol~Aldehyd»Harz	1 Teil
Messingstaub	1 Teil

Anteile von 100 g des Gemisches wurden in einer er-? hitzten stalilform geformt, und die Formstücke wurden noch im heißen ßustand au3 der Form entfernt. Die starren Formstücke, die ein gutes Aussehen zeigten, wurden nachgehärtet.

Nach der Prüfung wie in Beispiel 1 zeigten die Form« stücke hohe und gleichmäßige Werte für den Reibungskoeffizienten über stark unterschiedliche Temperaturen; Reibgeschwindigkeiten und Oberflächenreibdrucke»

Durchschnittlicher Reibungskoeffizient bei 7O⁰C Ο,39

Sohwundindex 6,5

Reibungskoeffizient bei 240⁰C 0,375

3098 19/107 2 BAD ORIGINAL

Beispiel 5

Es vmrde ein Gemisch mit d$n nachstehenden Beatandteilen hergestellt:

Baealtfasern 500 g

Phenol-Aldehyd-Harz 100 g

Baryte 120 g

Bleieulfid 90 g

Cashewschalenöl-Polymerisat 160 g

Messingstaub 80 g

Anteile von 80 g des Gemiscima wurden in eine erhitsste StahlfoKi, eingefüllt und unter Druok über einen Zeitraum von 5 bio 10 Minuten vorformt. Die Formstück« wurden noch ia heißen Zustand aus der Form entfernt j wobei starre Produkte mit gutem Aua«= sehen erhalten wurden* diö noch nachgehärtet wurden,,

Sie fertigen Foxmstüoke hatten die nachstehenden mechanischen Eigenschaften:

Dichte 2,08 χ 10³ kg/m⁵

Härte 47 Rockwell M-Skala

Oberflächensoher^ »

festigkeit 7,55 ^

Biegefestigkeit 12,75 MN/m²

Kompressibilität bei

15,4 MN/m² 2,1 i>

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BAD ORIGINAL

" - 11 ■=,

Wurden die Formetüoke mit einet SjnamemeteraiiQrdnung unter geregelten Bedingungen geprüft, ao i*urdLen hohe und gleichmäßige Werte für den Reibungskoeffizienten über höchst unterschiedliche !üeinperatiirenj, Heibgeschwindigkeiten und Reibfläehendrucke erhalten»

Wurden die Formstücke in einem itupplungssiiaulator ge» prüfte so wurden hohe und gleichiaäßige Drehmomentwerte bei einem Versuch mit 2000 Perioden erhalten* wobei eine sehr er-wtinechte 5?emp©raturäad@rung von 20⁰G erhalten wur-de«

Burcheohaittliclie Eeibmig !sei 70^pG 0,36 Sehwundindex . 6»Ö

R&lhnng bei 240⁰O ' 0_?31

Pie Reib%Y@rkstoff©, die statt der üblichen Asbestfasern Bsoaltfasern enthalten_p eipd eis Kissen für Soheibenbreussen und Beläge für bremsen sehr gut geeignet» Insbesondere haben die Reibwerkstoffe auf Basaltfssergrundlage gegenüber den bekannten Reibwerkstoffen mit Asbestfasern den ITorteil besserer Hochtemperatursigenschafteric, Die besseren Hochtemperatursigenschaften sind wahrscheinlich dadurch bedingt, daß Basalt bis zu etwa 1000⁰C beständig ist_t während Asbest bei etwa 45O^GO das in seiner Struktur gebundene Wasser su verlieren beginnt und sich bei (Oeaperaturen im 80O⁰C thermisch zu eersetsen beginnt,

Weiterhin hat das ßeibuiigsmaterial auf der Grundlage von Basalt bessere mechanische Eigenschaften als die bekannte» Reibwerkstoffe auf der Grundlage von Asbest„ insbesondere ein© bessere Obsrfläehenscherfestigkeit und eine bessere Biegefestigkeit,

- Patentansprüche -

309819/Ί-07.2", .- ;.·,...; - BAO

Claims (4)

- 12 Patentanspruch«?

1. Reibmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß es Basaltfasern, oin hitzehärtbarea Harzbindemittel und gegebenenfalls einen oder mehrere Fülletoffθ und/oder eine oder me&rerc weitere Zusätze enthält«

2. Reibmatorial nach Anspruch 1 für Vorrichtungen oder Anordnungen, in denen die Reibung angewendet wird» dadurch gekennzeichnet, daß eo 40 biß 60 Gew. -$> Basaltfaaern und 8 biß 15 Gew.-jC hitzehirtbares Harsbindecittel enthält, wobei der Rest mindestens einen Fülletoff und/oder einen Zusatz darstellte

3. Reibmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es 45 bis 55 Gew.-^ Basaltfasern enthalte

4. Reibmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3 t dadurch gekennzeichnet, daß das hltzeMrtbare Harzbinaeaittel ein Phenol-Aldehyd-Harz darstellt«

5ο Reibmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß es 45 bis 55 Gew.-$> Basaltfaaern, 8 bis 15 Gew.-^ hitaehärtbaree Harzbindemittel, 15 bis 45 Gew.-# inerte Füllstoffe und 0 bis 30 Gew.^ Zusätze zur Modifizierung der Reibeigenschaften des Materials enthalte

6ο Reibung3belag für Bremsen oder Kupplungen, bestehend aus einem Reibmaterial nach einem der Ansprüche 1 bio 5.

3ÜS819/1072

BAD ORIGINAL