DE2258081C2 - Reibmaterial und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents
Reibmaterial und Verfahren zu dessen HerstellungInfo
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-
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Description
und einer weiteren Substanz, die sich durch die beim
Reibungseingriff entstehende Wärme fortschreitend zu Nickelsulfid umsetzen und dabei eine zusätzliche
Bindung des Reibmaterials erzeugen, nach Patent 2117991, dadurch gekennzeichnet, daß
die weitere Substanz Antimonsulfid darstellt
Die Erfindung gehl aus von dem älteren Patent
21 17 991, das ein Reibmaterial auf der Basis
A. eines Bindemittels aus einem hitzehärtbaren Harz,
B. von anorgenischem Fasermaterial,
C. gegebenenfalls üblichen Füllstoffen und gegebenenfalls Reibungsmodifizierern und
D. einer Mischung aus feinteiligem Nickel
und einer weiteren Substanz, die sich durch die beim
Reibungseingriff entstehende Wärme fortschreitend zu Nickelsulfid umsetzen und dabei eine zusätzliche
Bindung des Reibmaterials erzeugen, zum Gegenstand hat.
Das Reibmalerial kann zur Herstellung von Eingriffsflächen
in Reibungsbrems- oder Leistungsübertragungssystemen wie Scheibenbremsen, Trommelbremsen,
Kupplungsbelägen und Bremsblöcken für Eisenbahnen verwendet werden.
Die weitere Substanz, die sich nach dem älteren Patent mit dem feinteiligen Nickel zu Nickelsulfid
umsetzt, ist Schwefel. Die Umsetzung erfolgt im allgemeinen bei Temperaturen um 300° C.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Reibmaterial nach dem älteren Patent 21 17 991 den
nutzbaren Temperaturbereich, bei dem sich das Nickel zu Nickelsulfid umsetzt, zu erweitern. Diese Aufgabe
wird erfindungsgemäß durch ein Reibmaterial gelöst, bei dem die weitere Substanz Antimonsulfid darstellt.
Die Umsetzung zwischen dem Nickel und dem Antimonsulfid erfolgt im allgemeinen bei Temperaturen
von mehr als 325° C bis zu etwa 6000C. Man erhält also bei Verwendung von Antimonsulfid eine Ausweitung
des nutzbaren Temperaturbereichs.
Aus der US-PS 30 74 152 ist die Verwendung von metallischem Nickel als Zusatz zu einem Reibmaterial
bekannt. Diese Druckschrift enthält jedoch keine Hinweise darauf, daß das Nickel während des
Reibvorganges unter Erzeugung einer zusätzlichen Bindung des Reibmaterials zu Nickelsulfid umgewandelt
wird.
Es wurde gefunden, daß Nickel und Antimonsulfid nicht nur zur Verbesserung der Bindewirkung von
normalen hitzehärtbaren Harzbindemitteln in einem Reibmaterial brauchbar sind; das Nickelsulfid, das aus
dem Nickel und dem Antimonsulfid gebildet wird, wirkt vielmehr auch als solches als brauchbares Reibmaterial
in Kombination mit einem oder mehreren Füllstoffen und/oder Reibungsmodifizierern.
Nachstehend wird die Erfindung erläutert:
Das hitzehärtbare Harz des Bindemittels A. ist ein organisches Harz, das anorganische substituierende Gruppen enthalten kann. Das anorganische Fasermaterial B. ist beispielsweise Asbest
Das hitzehärtbare Harz des Bindemittels A. ist ein organisches Harz, das anorganische substituierende Gruppen enthalten kann. Das anorganische Fasermaterial B. ist beispielsweise Asbest
Der gegebenenfalls verwendete Füllstoff kann ein Metall, wie Messingpulver, oder ein nichtmetallisches
ίο Metall, wie Calciumcarbonatpulver, Tripel oder Bimsstein
oder einen anderen Füllstoff darstellen. Der Reibungsmodifizierer kann dem Reibmaterial deshalb
zugesetzt werden, um den Reibungskoeffizienten des Reibmaterials über einen relativ weiten Temperaturbereich
auf einem gewünschten Wert zu halten. Beispielsweise können als Reibungsmodifizierer mit Reibwirkung
Aluminiumoxid und/oder Carborundpulver dem Gemisch zugesetzt werden, um den Reibungskoeffizienten
des Endprodukts zu erhöhen; es können aber auch Reibungsmodifzierer mit Schmierwirkung, wie Graphit
oder Baryte, zugesetzt werden, um den Reibungskoeffizienten des fertigen Produkts herabzusetzen.
Das Nickel und das Antimonsulfid können über einen weiten Verhältnisbereich miteinander erhitzt werden,
um das Reibmaterial zu liefern. Beispielsweise können etwa 15 bis 85 Gew.-% Nickel mit 5 bis 65 Gew.-%
Antimonsulfid erhitzt werden. Normalerweise werden dem Reibmaterial etwa 5 bis 45 Gew.-% eines
Füllstoffes oder eines Reibungsmodifizierers zugesetzt.
jo Als Verstärkungsmaterial können etwa 5 bis 50 Gew.-%
Asbestfasern zugesetzt werden.
Wird ein Reibungsmodifizierer verwendet, so hängt dessen genaue Menge von den erwünschten Reibeigenschaften
des fertigen Produktes ab. Es können
J5 beispielsweise 5 bis 25 Gew.-% Baryte zugesetzt
werden, um den Reibungskoeffizienten des fertigen Materials herabzusetzen.
Das Reibmaterial wird beispielsweise dadurch hergestellt, daß man feinteiliges Nickel, Antimonsuifid, ein
4n hitzehärtbares Harz, ein anorganisches Fasermaterial
und gegebenenfalls mindestens einen Füllstoff und/oder Reibungsmodifizierer miteinander vermischt, das Gemisch
preßt und auf eine Temperatur erhitzt, bei der das hitzehärtbare Harz aushärtet, und daß man die
4"> Erhitzung gegebenenfalls bis zu einer Temperatur
weiterführt bei der sich mindestens ein Teil des feinteiligen Nickels mit mindestens einem Teil des
Antimonsulfids zu Nickelsulfid verbindet.
Die Herstellungsbedingungen bei diesem Verfahren
jo brauchen also nicht so extrem gew :',hlt zu werden, um
eine vollständige Reaktion zwischen Nickel und A ntimonsulfid zu Nickelsulfid hervorzurufen. Unter den
Betriebsbedingungen sind die Oberflächentemperaturen im Reibmaterial ausreichend hoch, um diese
Reaktion zwischen dem Nickel und dem Antimonsulfid zu ermöglichen. Da sich die üblichen hitzehärtbaren
Harze gewöhnlich schon bei Temperaturen von mehr als etwa 3000C zu zersetzen beginnen, so soll die
Bildung des Nickelsulfids beim Gebrauch des Reibkörpers etwa bei der gleichen Temperatur beginnen, bei der
sich da» hitzehärtbare Harzbindemittel zu zersetzen beginnt.
Bei normalen Drücken reagieren Nickel und Antimonsulfid unter Bildung von Nickelsulfid bei Tempera-
fi5 türen von mehr als 325° C; um eine schnelle Reaktion
zwischen Nickel und Antomonsulfid zu erzielen, sind im allgemeinen Temperaturen im Bereich von 600° C
erforderlich.
Bei diesen hohen Temperaturen findet eine schnelle Zersetzung und Verkohlung des hitzehärtbaren Harzes
statt Wird die Reaktion jedoch über einen längeren Zeitraum bei einer niedrigeren Temperatur (beispielsweise
in der Größenordnung von 325 bis 400"C) durchgeführt, so kann das hitzehärtbare Harz ausgehärtet
werden, ohne daß es sich vollständig zersetzt, und mindestens ein Teil des Nickels kann mit mindestens
einem Teil des Antimonsulfids unter Bildung eines Nickelsulfid-Bindemittels reagieren. Bei der langsamen in
Aushärtung wird das Gemisch erhitzt, indem man es unter Druck in einer gewünschten Form hält, um eine
Verformung des verdichteten Gemisches zu verhindern. Das verdichtete Reibmaterial hat z. B. die Form eines
Kissens, eines Blocks oder eines gekrümmten Trommelbremsenbelags, und kann in der üblichen Weise ohne
weitere Verformung in ein Leistungsübertragungs- oder Reibungsbremssystem eingebaut werden.
Bei der Herstellung eines Reibmaterials, das Nickel, Antimonsulfid und ein hitzehärtbares Harz enthält,
werden die gepreßten Bestandteile gewöhnlich auf eine Temperatur von etwa 120 bis 180°C erhitzt, wobei die
Temperatur von dem jeweils verwendeten Harz abhängt Das hitzehärtbare Harz kann entweder ein
organisches hitzehärtbares Harz sein, z. B. ein Phenol-Formaldehyd-Harz,
oder ein organisches, hitzehärtbares Harz, das durch Substitution von anorganischen
Gruppen am organischen Molekül modifiziert wurde, z. B. ein mit Bor substituiertes Phenolharz. Für das
Reibmaterial können auch Gemische verschiedener jo hitzehärtbarer Harze beider Arten verwendet werden.
Das hitzehärtrare Harz kann in einer Stufe
ausgehärtet werden; insbesondere wird es jedoch in zwei Stufen ausgehärtet, wobei man das Gemisch zuerst
preßt und während des Presscns ausreichend Wärme zuführt um das Harz auszuhärten, worauf das Gemisch
nach dem Pressen weitererhitzt wird, um das Harz vollständig auszuhärten. Gewöhnlich wird auf der
ersten Stufe 5 bis 10 Minuten bei 120 bis 1800C erhitzt,
während auf der zweiten Stufe 2 bis 24 Stunden bei etwa 90 bis 300CC erhitzt wird. Enthält das verdichtete
Reibmaterial ein hitzehärtbares Harz, so werden davon normalerweise 2 bis 25 Gew.-°/o als Bindemitte!
verwendet, wobei andererseits 2 bis 30 Gew.-% Nickel und 2 bis 20 Gew.-% Antimonsulfid verwendet werden.
Falls gewünscht, können etwa 5 bis 60 Gew.-°/o Asbestfasern und/oder 5 bis 50Gew.-°/o Füllstoffe
zugesetzt werden.
B e i s ρ i e I 1
Reibmaterial mit Nickelsulfid und Füllstoff
Es wurde ein Gemisch aus 45 Gew.-% feinteiligem Nickel, 30 Gew.-% Antimonsulfid, 20 Gew.-% Asbestfasern
und 5 Gew.-% Baryten hergestellt Das Gemisch wurde in einer Form bei einem Druck von etwa
2300 kg/cm2 gepreßt aus der Form entfernt und in Luft in einem Muffelofen auf eine Temperatur von 6000C
erhitzt Während des Erhitzens verbinden sich das Nickel und das Antimonsulfid zu Nickelsulfid. Das
erhaltene Material war hart und fest und seine physikalischen Eigenschaften entsprachen dem eines
Reibmatenals für Reibungsbrems- oder Leistun^sübertragungssysteme.
Reibmaterial aus Nickel, Antimonsulfid
und einem hitzehärtbaren Harz
und einem hitzehärtbaren Harz
Es wurde ein Gemisch aus den nachstehenden Bestandteilen hergestellt:
Bestandteil
Gew.-%
Nickel
Antimonsulfid
Phenolharz
Asbestfasern
Graphit
20
15
15
45
15
15
45
Das Material wurde in eine Form gebracht und bei einem Druck von etwa 155 kg/cm2 10 Minuten bei
1500C gepreßt Das Material wurde dann aus der Form
entfernt und in einem Ofen mit einer Temperatur von 200°C 10 Stunden erhitzt. Das erhaltene Material
enthielt nichtumgesetztes Nickel und Antimonsulfid, die durch das Phenolharz verbunden waren; es konnte als
Reibmaterial verwendet werden.
Reibmaterial aus Nickelsulfid und einem
hitzehärtbaren Harz
hitzehärtbaren Harz
Es wurde ein Gemisch aus den Bestandteilen von Beispiel 2 hergestellt. Das Gemisch wurde gepreßt und
im zusammengepreßten Zustand 4 Stunden bei einer von 200 auf 400° C ansteigenden Temperatur erhitzt.
Das Nickel und das Antimonsulfid im ursprünglichen Gemisch hatten sich fast vollständig zu Nickelsulfid
umgesetzt. Es trat eine gewisse Verkohlung des hitzehärtbaren Harzes auf, doch blieb die Hauptmenge
des Harzes unzersetzt. Die Reibeigenschaften dieses Materials entsprachen denen eines Materials für ein
Reibungsbrems- oder Leistungsübertragungssystem.
Claims (1)
- Patentanspruch:
Reibmaterial auf der BasisA. eines Bindemittels aus einem hitzehärtbaren Harz,B. von anorganischem Fasermaterial,C. gegebenenfalls üblichen Füllstoffen und gegebenenfalls Reibungsmodifizierern undD. einer Mischung aus feinteiligem Nickel
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