DE2321301A1

DE2321301A1 - MOTOR VEHICLE FRICTION MATERIAL

Info

Publication number: DE2321301A1
Application number: DE19732321301
Authority: DE
Inventors: Philip H Dougherty
Original assignee: Thiokol Corp
Current assignee: ATK Launch Systems LLC
Priority date: 1972-05-05
Filing date: 1973-04-27
Publication date: 1973-11-08
Also published as: SE400355B; DE2321301B2; IT979754B; GB1421819A; JPS4921544A; FR2183784A1; CA999096A; DE2321301C3; FR2183784B1; JPS5425175B2

Description

Die Funktion von Kraftfahrzeug-Bremsbelägen ist die, die kinetische Energie eines sich bewegenden Fahrzeuges in Wärme umzuwandeln, die Wärme aufzunehmen und schließlich sie an die Atmosphäre abzugeben. Wenn Wärme schneller entwickelt wird als sie abgeführt werden kann, steigt die Temperatur an der Gleitfläche zwischen dem Stator und dem Rotor und kann einen Punkt erreichen,
wo der Bremsbelag oder Komponenten desselben sich zersetzen, oxidieren oder schmelzen. Das Statormaterial nutzt sich dann schnell ab, und der Reibungskoeffizient kann dann abnehmen.The function of automotive brake pads is to convert the kinetic energy of a moving vehicle into heat, absorb the heat and finally release it into the atmosphere. If heat is developed faster than it can be dissipated, the temperature on the sliding surface between the stator and the rotor rises and can reach a point
where the brake lining or components thereof decompose, oxidize or melt. The stator material then wears out quickly and the coefficient of friction can then decrease.

Es wurde postuliert, daß diese Abnahme des Reibungskoeffizienten durch die Gasentwicklung an der Gleitfläche verursacht wird, aufIt has been postulated that this decrease in the coefficient of friction caused by the development of gas on the sliding surface

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Postsdieck: Frankfurt/Main 67 A3Postsdieck: Frankfurt / Main 67 A3 Bank: Dresdner Bank AG, Wiesbaden, Konto-Nr. £76807Bank: Dresdner Bank AG, Wiesbaden, account no. £ 76807

der'sich das Gas in kleinen Taschen ansammelt und einen bemerkenswerten Druck erzeugt, der dazu neigt, den Stator und Rotor aneinanderzustoßen und dabei die Abnahme der Reibungskraft zu verursachen und den Reibungskoeffizienten herabzusetzen.that's the gas accumulates in small pockets and a remarkable one Pressure is generated which tends to collide the stator and rotor, thereby decreasing the frictional force cause and reduce the coefficient of friction.

Ein Versuch, die Herabsetzung des Reibungskoeffizienten zu vermindern oder auszuschalten, besteht darin, in den Belag oder die Zylinderzusairanensetzung ein Molekularsieb einzuarbeiten, das die während des Bremsens entwickelten Gase adsorbiert und sie freigibt, wenn die Bremsen nicht betätigt werden. Außerdem wird durch die Verwendung·des Molekularsiebes überraschenderweise die Kautschukbindung vermindert.An attempt to reduce the reduction in the coefficient of friction or switch off, consists in incorporating a molecular sieve into the lining or the cylinder composition, which the adsorbs gases evolved during braking and releases them when the brakes are not applied. In addition, through the use of the molecular sieve surprisingly the rubber bond reduced.

Der in der Kraftfahrzeugindustrie herkömmlicherweise verwendete Bremsbelag beruht auf der Grundlage von Asbest und eines hitzehärtbaren Harzes, das durch verschiedene Zusatzstoffe modifiziert ist, um spezielle Eigenschaften zu verbessern. Typische Bremsbelagzusammensetzungen sind im einzelnen in den USA-Patentschriften 3 227 249, 3 307 969, 3 492 262, 3 494 384 und 3 585 102 beschrieben. Von besonderem Interesse ist die USA-Patentschrift 3 307 969, die sagt, daß die Verwendung von Perlit in der Form expandierter Zellen für Reibmaterialien ungeeignet ist, da er wahrscheinlich zusammenfällt.The brake lining conventionally used in the automotive industry is based on asbestos and a thermosetting one Resin that has been modified by various additives to improve special properties. Typical Brake pad compositions are detailed in U.S. Patents 3,227,249, 3,307,969, 3,492,262, 3,494,384, and US Pat 3,585,102. The United States patent is of particular interest 3,307,969, which says the use of perlite in the form of expanded cells is unsuitable for friction materials is because it is likely to collapse.

Die Erfindung beruht nun auf der Feststellung, daß die Zugabe eines Molekularsiebes in unbeladenem Zustand .zu einer Bremsbelagzusammensetzung ein Produkt liefert, das die Abnahme des Reibungskoeffizienten verhindert und auch die Kautschukbindung vermindert.The invention is based on the finding that the addition of a molecular sieve in the unloaded state .zu a brake lining composition provides a product that prevents the decrease in the coefficient of friction and also the rubber bond reduced.

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Um die Erfindung zu erläutern, wurde eine Bremsbelagzusammen-Setzung aus einer Standardproduktion durch Zugabe unterschiedlicher Mengen verschiedener Molekularsiebe modifiziert.In order to illustrate the invention, a brake pad composition was created modified from a standard production by adding different amounts of different molecular sieves.

Molekularsiebe, die für die Erfindung brauchbar sind, sind jene Materialien, die allgemein als kristalline Metallaluminosilikate beschrieben sind, die in der dehydratisieren Form ein stabiles dreidimensionales Netzwerk von SiO₄- und AlO^-Tetraedern besitzen und in^trakristalline Hohlräume aufweisen, welche durch Zugangsöffnungen oder Poren gleichmäßiger Größe miteinander verbunden sind. Die Elektrovalenz der aluminiumhaltigen Tetraeder ist durch den Einschluß eines Kations in dem Kristall abgesättigt, besonders durch Alkali- oder Erdalkalikationen, besonders Natrium-, Kalium- und Calciumionen. Das gesamte Hohlraumvolumen nach der Dehydratisierung liegt allgemein in der Größenordnung von etwa 25 bis 35 %.Molecular sieves that are useful for the invention are those materials which are generally described as crystalline metal aluminosilicates, which in the dehydrated form have a stable three-dimensional network of SiO ₄ - and AlO ^ tetrahedra and have in ^ tracrystalline cavities, which through access openings or pores of uniform size are interconnected. The electrovalence of the aluminum-containing tetrahedra is satisfied by the inclusion of a cation in the crystal, especially by alkali or alkaline earth cations, especially sodium, potassium and calcium ions. The total void volume after dehydration is generally on the order of about 25 to 35 percent.

Pie zeolithischen Molekularsiebtypen, die in den USA-Patentschriften 2 832 243 und 2 882 244 beschrieben sind, sind für die Verwendung nach der Erfindung besonders geeignet. Diese Siebe sind unter den Bezeichnungen 3A, 4A, 5A, 1OX und 13X erhältlich und besitzen wirksame Porendurchmesser von 3, 4, 5, 9 bzw. 10 Ängstrom.Pie zeolitic molecular sieve types described in the USA patents 2,832,243 and 2,882,244 are particularly suitable for use in accordance with the invention. These sieves are available under the designations 3A, 4A, 5A, 1OX and 13X and have effective pore diameters of 3, 4, 5, 9 and 10 angstroms, respectively.

nie mit den so aufgebauten Bremsbelägen im Vergleich miteinander und gegenüber unveränderten Bremsbelägen erhaltenen Ergebnisse versteht man am besten aufgrund der Fig. 1 bis 3. Diese Figuren zeigen Ergebnisse, die man mit einer Bremsbelagtestmaschine bekommt, die in der Publikation Nr. 670 079 der Society of Automotive Engineers, veröffentlicht am 9. bis 13. Januar 1967 mitresults never obtained with the brake linings constructed in this way in comparison with one another and with unchanged brake linings is best understood from FIGS. 1 to 3. These figures show results obtained with a brake pad testing machine, those in Society of Automotive Engineers Publication No. 670 079 published Jan. 9-13, 1967 with

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dem Titel "A New Laboratory Friction and Wear Test for the Characterization of Brake Linings", beschrieben ist. Die Autoren sind Anderson, Gratch und Hayes. Die hervorstechende Eigenschaft dieser Maschine ist die, daß sie eine konstante Reibgeschwindigkeit verwendet und mit dieser konstanten Reibgeschwindigkeit mit einer feststehenden Geschwindigkeit Energie adsorbiert, indem der Druck zwischen dem getesteten Bremsbelag und dem Teil, auf dem der Bremsbelag reibt, variiert wird.entitled "A New Laboratory Friction and Wear Test for the Characterization of Brake Linings, "The authors are Anderson, Gratch, and Hayes. The salient property This machine is that it uses a constant rubbing speed and at that constant rubbing speed adsorbed energy at a fixed rate by increasing the pressure between the tested brake pad and the part on which the brake lining rubs is varied.

Die in den Fig. 1 bis 3 wiedergegebenen graphischen Darstellungen haben Zeit und Temperatur als Abszisse und den Bremsbelagdruck für eine konstante Energieverteilung als Ordinate. Je kleiner der Wert der auf der Ordinate aufgezeichneten Drücke ist, ist bei sonst gleichen anderen Faktoren der geprüfte Bremsbelag umso zufriedenstellender.The graphs shown in FIGS. 1 to 3 have time and temperature as the abscissa and the brake lining pressure for constant energy distribution as the ordinate. The smaller the value of the pressures recorded on the ordinate, is the tested brake pad with other factors remaining the same all the more satisfactory.

Die vier Kurven in Fig. 1 repräsentieren einen unveränderten Bremsbelag, einen Bremsbelag mit 1 % Molekularsieb 3A, einen Bremsbelag mit 3 % Molekularsieb 3A und einen Bremsbelag mit 5 % Molekularsieb 3A.The four curves in FIG. 1 represent an unchanged brake lining, a brake lining with 1% molecular sieve 3A Brake lining with 3% molecular sieve 3A and a brake lining with 5% molecular sieve 3A.

Diese vier Kurven zeigen sehr deutlich den größeren Effekt des MolekularSiebes, was die Reibungsqualitäten und die Verminderung des Reibungskoeffizienten betrifft.These four curves clearly show the greater effect of the Molecular sieve, what the frictional qualities and the reduction the coefficient of friction.

Fig. 2 enthält die Kurven für vier Zusammensetzungent Einen ungeänderten Bremsbelag, einen Bremsbelag mit 1 % Molekularsieb 4A, einen Bremsbelag mit 5 % Molekularsieb 4A und einen Bremsbelag mit 10 % Molekularsieb 4A. Wieder zeigen diese Kurven deutlich die große Verbesserung durch Zugabe des Molekularsiebes.2 contains the curves for four compositions t an unchanged brake lining, a brake lining with 1% molecular sieve 4A, a brake lining with 5% molecular sieve 4A and a brake lining with 10% molecular sieve 4A. Again, these curves clearly show the great improvement by adding the molecular sieve.

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Die vier Kurven in Fig. 3 repräsentieren ungeänderten Bremsbelag, Bremsbelag mit 3 % Molekularsieb 13X, Bremsbelag mit 5 % Molekularsieb 13X und Bremsbelag mit 10 % Molekularsieb 13X. Die Wirkung des Molekularsiebzusatzes wird wieder deutlich.The four curves in FIG. 3 represent unchanged brake lining, brake lining with 3% molecular sieve 13X, brake lining with 5% molecular sieve 13X and brake lining with 10 % molecular sieve 13X. The effect of the addition of molecular sieves becomes clear again.

Fig. 4 ergibt sich bei der gleichen Bremsbelagtestmaschine mit einem herkömmlichen Bremsbelag, einem experimentellen Bremsbelag und einem experimentellen Bremsbelag mit 9,1 % Molekularsieb. Dieser letzte Bremsbelag bestand aus 50 % Asbest, 22,7 % Bariumsulfat, 13,2 % Phenolharz und 9,1 % Molekularsieb 3Ά. Die überlegenen Eigenschaften des Molekularsiebzusatzes sind wiederum leicht ersichtlich.Fig. 4 results with the same brake lining test machine a conventional brake lining, an experimental brake lining and an experimental brake lining with 9.1% molecular sieve. This last brake pad consisted of 50% asbestos, 22.7% barium sulfate, 13.2% phenolic resin and 9.1% molecular sieve 3Ά. The superior ones Again, properties of the molecular sieve additive are readily apparent.

liatürlich erstreckt sich der Erfindungsgedanke auch auf andere Reibmaterialien, wie Kupplungsbeläge.Of course, the idea of the invention also extends to others Friction materials such as clutch linings.

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Claims

Patent claims

l.j motor vehicle friction material, characterized in that it is in consists essentially of asbestos, a synthetic thermosetting resin and a molecular sieve.

2. Motor vehicle friction material according to claim 1, characterized in that that it contains the molecular sieve in such an amount that it increases the resistance of the friction material to the decrease in the Coefficient of friction increased significantly, and the amount of molecular sieve Does not significantly exceed 15%.

3. Kraftfahrseug friction material according to claim 1 and 2, characterized in that that it contains the molecular sieve in an amount of 1 to 15% by weight.

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L e e r s e i t eL e r s e i t e