DE2426768C2 - Reibwerkstoff auf Basis von Fluorelastomer - Google Patents

Reibwerkstoff auf Basis von Fluorelastomer

Info

Publication number
DE2426768C2
DE2426768C2 DE2426768A DE2426768A DE2426768C2 DE 2426768 C2 DE2426768 C2 DE 2426768C2 DE 2426768 A DE2426768 A DE 2426768A DE 2426768 A DE2426768 A DE 2426768A DE 2426768 C2 DE2426768 C2 DE 2426768C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
friction
fluoroelastomer
friction material
particles
material according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE2426768A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2426768A1 (de
Inventor
Roger Odell Edelstein Ill. Bjerk
William Donaldson Brandon
Frederick Scott Peoria Ill. Engelking
John Parker Washington Ill. Jero
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Caterpillar Inc
Original Assignee
Caterpillar Tractor Co 61629 Peoria Ill
Caterpillar Tractor Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Caterpillar Tractor Co 61629 Peoria Ill, Caterpillar Tractor Co filed Critical Caterpillar Tractor Co 61629 Peoria Ill
Publication of DE2426768A1 publication Critical patent/DE2426768A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2426768C2 publication Critical patent/DE2426768C2/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D69/00Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F16D69/02Compositions of linings; Methods of manufacturing
    • F16D69/025Compositions based on an organic binder
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/01Use of inorganic substances as compounding ingredients characterized by their specific function
    • C08K3/013Fillers, pigments or reinforcing additives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02Elements
    • C08K3/04Carbon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22Oxides; Hydroxides of metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02Fibres or whiskers
    • C08K7/04Fibres or whiskers inorganic
    • C08K7/10Silicon-containing compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02Fibres or whiskers
    • C08K7/04Fibres or whiskers inorganic
    • C08K7/14Glass
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/16Solid spheres
    • C08K7/18Solid spheres inorganic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/16Solid spheres
    • C08K7/18Solid spheres inorganic
    • C08K7/20Glass
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/25Web or sheet containing structurally defined element or component and including a second component containing structurally defined particles
    • Y10T428/252Glass or ceramic [i.e., fired or glazed clay, cement, etc.] [porcelain, quartz, etc.]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/26Web or sheet containing structurally defined element or component, the element or component having a specified physical dimension
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/31504Composite [nonstructural laminate]
    • Y10T428/3154Of fluorinated addition polymer from unsaturated monomers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen neuen Werkstoff, der insbesondere ein hochwertiger Reibwerkstoff m'·. hohem und über weite Temperaturbereiche gleichbleibendem Reibwert darstellt.
Die bisher bekannten Werkstoffe auf Basis von elastomerem Material haben den Nachteil, daß sie, wenn sie hohen Arbeitstemperaturen ausgesetzt sind, beispielsweise solchen, wie s'e an Kupplungen und Bremsen von schweren Fahrzeugen auftreten, den Anforderungen nicht genügen. Im allgemeinen werden solche Werkstoffe auf Basis von hitzehärtbaren Harzen, wie beispielsweise Phenol-Aldehyd-Harzen gefertigt, und diese haben die Tendenz, unter gelegentlichen hohen Erhitzungen und auch der Erhitzung im laufenden Betrieb, wie sie in den Brems- und Kupplungssystemen von schweren Lastfahrzeugen aufzutreten pflegen, durch wärmebedingten Zersetzungen zu unterliegen. Durch solche Zersetzungen verschlechtern sich die physikalischen Eigenschaften dieser Werkstoffe, und durch das darauffolgende Weichwerden des Materials und das Vorhandensein der Zersetzungsprodukte wird die Funktionsweise des Bremssystems beeinträchtigt. Darüber hinaus kommt es häufig vor, daß ein solcher Reibwerkstoff mit teilweise wärmezersetztem wärmehärtendem Harz, nachdem das Material abgekühlt ist, einen höheren Reibungskoeffizienten aufweist, als der
Reibwerkstoff ihn ursprünglich hatte.
Dadurch und infolge anderer damit verbundener
Probleme verliert ein mit solchen oder ähnlichen Reibwerkstoffen ausgerüstetes Bremssystem seine Effizienz und wird für den Fahrzeugbetrieb ungeeignet, was äußerst unerwünscht ist
Man hat zahlreiche Versuche gemacht, diese dem Einsatz von Elastomeren für Reibwerkstoffe ganz allgemein entgegenstehende Nachteile zu beheben. Es
ίο ist mit zahlreichen verschiedenen Harzen experimentiert worden, wobei man versucht hat, Reibwerkstoffe zu erhalten, die einen hohen und gleichbleibenden Reibungskoeffizienten über einen weiten Temperaturbereich haben. Dazu hat man Modifikationen der wärmehärtenden Harze mit sonstigen polymeren Substanzen untersucht Jedoch sind diese vielen Reibwerkstoff-Zusammensetzungen nicht voll befriedigend gewesen. Andere Zusammensetzungen erforderten vielstufige Verfahren, was kostspielige Herstellungsanlagen und häufig kostspielige Materialien, die für solche Zusammensetzungen gebraucht wurden, erforderte.
Besonders bedeutsam ist dabei auch, daß zahlreiche dieser bekannten Reibwerkstoffe die Verwendung eines Haftmittels zur Befestigung des Reibbelags an der Trägerplatte bzw. dem »Körper« der Bremseinrichtung notwendig machen. Dadurch wird die Möglichkeit der Verformungsmethoden und der Formkonfigurationen, die man beim Ausformen solcher Reibelemente einsetzen kann, sehr stark eingeschränkt Beispielsweise beim Spritzgießen unterliegt das Haftmittel während des Formvorgangs einer Abscharr-Beanspruchung, wodurch die Bindung desaktiviert oder zerstört werden kann, so daß dieses Verform-Verfahren für solche Reibwerkstoffe unbrauchbar ist. Im allgemeinen kann man, wenn man Haftmittel mitbenutzen muß, nur durch Kompression verformen, und bei diesem Formvorgang kann man für ein Reibelement nur Formen mit sehr einfacher Konfiguration einsetzen.
•to Es wurde in der Industrie dann, wenn ein Reibwerkstoff mit einem befriedigend hohen „"ieibungskoeffizienten, der über einen weiten Temperaturbereich stabil ist, gewünscht wurde, gewöhnlich nicht federnd elastische anorganische Reibwerkstoffe, wie beispielsweise Sinterbronze, eingesetzt. Zwar sind die Reibeigenschaften solcher Sinterreibwerkstoffe auf Basis von Bronze und ähnlichen metallischen Materialien im allgemeinen unter Temperaturbelastung ausreichend, jedoch haben diese Werkstoffe infolge ihres hohen Moduls und des fehlenden Rückstellvermögens sowie der Unfähigkeit, sich während des Bremsvorgangs der Gegenreibfläche anzupassen und in ausreichendem Maß Energie zu absorbieren den Nachteil, daß der Verschleiß relativ hoch und die Lebensdauer verkürzt ist. Darüber hinaus muß man ganz besonders sorgfältig die ölsorte auswählen, die mit solchen Reibwerkstoffen benutzt wird, damit der gewünschte Reibungskoeffizient nicht nachteilig beeinflußt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bisherigen Nachteile zu beheben und einen zum Einsatz als Reibwerkstoff geeigneten verbesserten Werkstoff zu schaffen, der über einen weiten Arbeitsbereich unter wechselnden Arbeitsbedingungen einen hohen gleichbleibenden Reibungskoeffizienten aufweist, der darüber hinaus in einem weiten Temperaturbereich wirksam ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem solchen verbesserten Werkstoff auf Basis, von Polymer-Material erreicht, der erfindungsgemäß gekennzeichnet
ist durch eine Matrix aus Fluorelastomer mit mit dieser Matrixmasse vermischtem und darin verteiltem Kohlenstoffmaterial, worin außerdem Teilchen aus glasartigem und/oder keramischem Material verteilt vorhanden sind.
Dieser erfindungsgemäße Werkstoff hat insbesondere den Vorteil, daß er als Reibmaterial eingesetzt und in geeigneter Weise mit einem Metallträger verbunden werden kann, daß er kompressionsverformt werden kann und sich in Formen mit komplexen Konfigurationen ausformen läßt. Im Gebrauch zeichnet sich der erfindungsgemäße Reibwerkstoff durch gute Anpassungsfähigkeit, geringen Verschleiß und hohe Lebensdauer sowie einen hohen und über einen weiten Temperaturbereich gleichbleibenden Reibungskoeffizienten aus.
Sonstige Vorteile und Verwendungsarten des erfindungsgemäßen Werkstoffes sind aus der nachfolgenden speziellen Beschreibung zu ersehen.
Die erfindungsgemäße Reibwerkstoff-Komposition besteht aus einem Fluorelastomer, das mit in Form von Einzelteilchen vorliegenden Reibstützer bzw. »temperaturbeständiger, und abriebfesten Rauhmaterialien« oder »schleifend wirkenden Substanzen« kompc-jndiert ist. Die Fluorelastomer-Matrix hat eine ausgezeichnete thermische Stabilität und weist gleichzeitig einen relativ geringen Modul auf, so daß die Matrix federnd elastisch ist und das Reibmaterial die Fähigkeit hat, sich den rasch ändernden wechselnden Gegebenheiten mit Bezug auf die Gegenreibfläche anzupassen, dadurch die dynamischen Belastungen und die Energieabsorption über eine sehr viel größere wirkliche Reiboberfläche zu verteilen, als dies bei metallischen oder sonstigen nicht federnd elastischen Materialien mit hohem Modul möglich ist.
Maximale Energieabsorptionsgeschwindigkeiten von etwa 3 bis etwa 5 HP/in2 sind für Reibwerkstoffe auf Basis von Fluorelastomer typisch. Verglichen mit solchen Werkstoffen, die einen hohen Modul haben, führt eine Matrix mit einem niedrigen Modul zu einer signifikanten Erhöhung der Belastbarkeitsmöglichkeit des Bremselementes, das einen Bremsbelag aus diesem Werkstoff Ljfweist, und weiterhin sind die Verschleißeigenschaften ganz erheblich höher, wenn Reibstützer mit hohem Modul, wie zuvor angegeben, in dem Reibwerkstoff eingearbeitet sind.
Die erfindungsgemäß vorhandenen Reibstützer-Rauhteilchen mit hohem Modul, bei denen es sich um glasartige Substanzen oder Substanzen ähnlicher Eigenschaften handelt, sind in so ausreichender Menge mit dem Fluorelastomer kompoundiert, da3 das Rauhmaterial in relativ hoher Konzentration an der der Reibung ausgesetzten Ooerfläche der Fluorelastomer-Matrix vorliegt. Abgesehen davon, daß diese Rauhmateriaiteilchen als die Reibung verstärkende Mittel in dem Reibwerkstoff wirken, dienen sie weiterhin dazu, die Trägermatrix zu verfestigen und die Verformung durch Kompression oder permanente Deformation unter der aufgebrachten Last zu vermindern.
Nach dem Kompoundieren wird das Reibmaterial in dafür bekannter Art auf den tragenden Bremskörper aufgebracht, beispielsweise so, wie dies in der noch anhängigen Patentanmeldung P 23 57 883.8 vom 16.11. 1973 beschrieben ist.
In der beiliegenden Zeichnung ist der erfindungsgemäße verbesserte Werkstoff beispielsweise näher erläutert. Es zeigt
F i g. I eine Mikrophotographie (50Ofache Vergrößerung) der Oberfläche von erfindungsgemäßem Werkstoff, nachdem die Oberfläche »eingefahren« (»wornin«) worden ist; die kugel- and stabförmigen Rauhigkeiten sind deutlich zu erkennen, und man sieht die durch die Abnutzung abgeflachten Oberflächen darauf;
> F i g. 2 eine Mikrophotographie (500fache Vergröberung) einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Werkstoffes; man erkennt, daß die Rauhigkeiten oben abgeflachte Flächen aufweisen, die durch das »Abnutzen« (»wearing in«) des Werkstoffes entstanden
ίο sind.
Bei dem erfindungsgemäßen Werkstoff handelt es sich, wie oben ausgeführt, um ein auf der Basis von Fluorelastomer aufgebautes Material, das glasartige Teilchen darin verteilt enthält. Dieser Werkstoff weist Zugfestigkeitswerte auf, die mit denen von reinem Fluorelastomer vergleichbar sind, hat jedoch darüber hinaus einen besseren Verformungs- und Spannungs-Relaxationswiderstand, als das reine Fluorelastomer.
Ein Beispiel für den erfindungsgemäßen Werkstoff brauchbar einzusetzende Fluorelastomere ist das unter dem Handelsnamen »Viton E60C« von der Firma E. I. DuPont Inc., Wilmington, Delawa-". USA vertriebene Produkt, ein Copolymer aus Hexefluorpropylen und Polyvinylidenfluorid, sowie das von der Firma 3M Company of Minneapolis, Minnesota, USA, unter der Handelsbezeichnung »Fluorel FC2170« verttiebene Handelsprodukt. Für den erfindungsgemäßen Reibwerkstoff werden vorzugsweise Viton E60C und/oder Fluorel FC2170aIs Matrix-Material eingesetzt.
)ίι Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Werkstoffs wird das Fluorelastomer mit Teilchen eines relativ harten Materials, das nachstehend als »Rauhmaterial« bezeichnet wird, kompoundiert. Bei dem Rauhmaterial handelt es sich vorzugsweise um glasartige oder keramische Materialien in Form von sehr kleinen Körnchen, Fasern, oder sonstigen Teilchen ;nit unregelmäßiger Konfiguration.
Die besonders vorteilhafte Größe dieser Rauhteilchen kann je nach der Art des Materials und anderer Faktoren etwas unterschiedlich sein, die besten Ergebnisse ließen sich erzielen mit Glasfaserteilchen von etwa 0,0025 mm bis etwa 0,127 mm Durchmesser, vorteilhaft etwa 0,0127 mm Durchmesser. Solche Teilchen haben vorteilhaft ein Verhältnis von Länge zu
•45 Durchmesser von etwa 3 bis etwa 10 000. Man kann die Glasfasern oder sonstigen Rauhteilchen auch in Form von Chips, Kügelchen, Spänen oder Teilchen sonstiger Konfiguration zumischen, jedoch ist die Zugabe in Form von Fasern besonders vorteilhaft.
Die Rauhteilchen werden in einem solchen Verhältnis mit dem Fluorelastomer vermischt, daß in dem fertigen Reibkörper an dessen Reibfläche die Rauhteilchen in hoher Oberflächenkonzentration vorhanden sind. Vorzugsweise vermischt man 20 bis etwa 50 Gew.-% Glasfaserteilchen, etwa 30 bis etwa 50 Gew.-% an Fluorelastomer zu, damit in dem Reibwerkstoff eine Reibfläche mit statistisch makroskopisch unregelmäßiger Struktur entsteht. Es kann jedoch für manche Zwecke vorteilhaft sein, diese Verhältnisanteile je nach den in dem fertigen Reibwerkstoff gewünschle-i Reibeigenschafte.ι zu überschreiten.
Das Kohlenstoffmaterial wird gewöhnlich gleichzeitig mit dem Rauhteilchenmaterial in das Fluorelastomer eingearbeitet. Dieser Zusatz wird verzugsweise in Mengen von etwa 12 bis 30 Gew.-% Kohlenstoffmaterial zu etwa 30 bis 50 Gew.-% an Fluorelastomer zugegeben. Weiteren können Beschleuniger, Stabilisatoren und Härtungsmittel, wie sie gewöhnlich in
Fluorelastomer-Produkten verwendet sverden. dem Fluorelastomer zukompoundiert werden.
Die Rauhteilchen, das Kohlenstoffmaterial und die sonstigen Zusätze werden durch übliche Mischtechniken, beispielsweise in einem Banbury-Mischer. in das Fluorelastomer eingearbeitet. Idealerweise sollten die Rauhteilchen nahe an der Oberfläche bzw. der der Reibung ausgesetzten Flächen der Fluorelastomer-Matrix konzentriert werden. Jedoch ist es in der Praxis schwierig dies zu erreichen, und man erhält ausreichende F.rgebnisse auch dann, wenn man die Rnuhteilchen innig in dem Fluorelastomer vermischt, so d;il3 eine statistische Verteilung der Rauhteilchen durch die Matrix erzielt wird.
Das Fluorelastomer kann mit einer tragenden Stahlunterlage oder einem sonstigen Metallträger verbunden werden, wie dies beispielsweise in der oben genannten noch abhängigen Patentanmeldung P il Önj.Ö
Octl IM. K-JAWXX Wim CIi!
beschrieben, bei dem vor dem Aushärten des Fluorelastomer darin CaO eingearbeitet und danach das Fluorelastomer aufgepreßt auf das Trägermaterial bei hohen Temperaturen gehärtet wird.
Fur den erfindungsgemäßen Werkstoff kann gleichzeitig mit den Rauhteilchen und den sonstigen oben Li'ifgeführten Zusätzen auch CaO in das Fluorelastomer eingearbeitet werden.
Für die Formung des Fluorelastomer/Trägerplatte-Reibelements kann man die üblichen Formtechniken, beispielsweise das Druckverpressen oder die .Spritzgußtechnik benutzen. Wenn man den Reibwerkstoff auf die Trägerplaue des Reibelemcntes aufbringt, ist es üblicherweise wünschenswert, den Reibwerkstoff in einer so ausreichenden Menge auf die Platte aufzutragen, daß im fertigen Reibelement eine Reibwerkstoffschich! mn einer Dicke von etwa 0.508 mm bis etwa 6.35 mm vorhanden ist. insbesondere dann, wenn der Werkstoff in Schaltkupplungen verwendet werden soll.
Der erfindungsgemäße Reibwerkstoff besitzt einen hohen und über einen weiten Bereich von Gleitgeschwindigkeiten und normaler Belastung stabilen dynamischen Reibungskoeffizienten gegen eine Vielzahl von Gegenreibflächen. Beispielsweise sind dynamische Reibungskoeffizienten (μϋ) von etwa 0.14 bis etwa 0.06 bei \on etwa 610 bis 3350 m/min Gleitgeschwindigkeit und bei etwa 3.5 bis 48 kg/cm; Flächenpressung typisch fur Reibelemente, in denen das erfindungsgemäße Re;bmaterial verwendet ist.
Darüber hinaus hat der erfindungsgemäße Fluorelastomer-Reibwerkstoff einen guten statischen Reibungskoeffizienten (· Erholeigenschaften nach Beanspruchung»): charakteristisch·= Werte liegen zwischen etwa 0.! 7 bis etwa 0.26.
Der erfindungsgemäße Reibwerkstoff läßt sich mit Gegenreibflächen der verschiedensten Art fahren, beispielsweise solchen aus hartem oder weichem Stahi. Gußeisen. Sintermetallen und aufgerauhten, entgrateten oder geläppten Oberflächen. Jedoch kann das Oberflächenfinish der Gegenfläche auch die Reibeigenschaften des Reibwerkstoffes negativ beieinflussen. wenn diese Gegenfläche zu rauh oder zu glatt gefinisht ist. Im allgemeinen wird dann eine gute Wirkungsweise des
Beis Reibwerkstoffes erzielt, wenn das Finish der Gegenfläche etwa 20 - 65 mu beträgt.
Der erfindungsgemiiße Reibwerkstoff zeichnet sich weiterhin durch seinen geringen Verschleiß und seine ' Dimensionsstabilität während zeillich ausgedehnter dynamischer Beanspruchung aus. Darüber hinaus ergibt dieser Werkstoff eine relativ flache Verdreh-Kurve, die eine »Verwringung« von etwa 10-25% über der dynamischen Verdrehung, dem Drehmoment, hat.
Der erfindungsgemäße Reibwerkstoff spricht an in cinrm weiten Arbeitstemperaturbereich bis herauf zu (.■iwa J60"C. Im allgemeinen kann man erwarten, daß Jas Material optimale Ergebnisse bringt bei Durchschnittstemperaturen unterhalb etwa 245°C. d. h. unter Arbeitsbedingungen, bei denen die Durchschnittsoberflächentemperatur des Reibwerkstoffs zwischen den Bremsungen, den Arbeitsphasen des Reibelements, niedriger als etwa 245°C liegt. Maximale Temperaturanstiege können u'auei uis /.u etwa 235 —300 C betragen, bevor die Leistungsfähigkeit des Werkstoffs merklich beeinträchtigt wird.
Im allgemeinen erreicht man die beste Leistung des Reibwerkstoffs wenn das Reibelement ölgekühlt gefahren wird. Jedoch lassen sich sehr viel mehr Öle für
-■"■ wirksamen Einsatz mit dem erfindungsgemäßen Fluorelastomer-Reibwerkstoff auswählen, als dies beispielsweise für Bronze möglich ist.
Bei (jer Fertigung von Reibelementen, die unter Verwendung des erfindungsgemäßen Reibwerkstoffs hergestellt werden, wird im allgemeinen festgestellt werden, daß nach JeIn Entformen auch der Reiboberfläche des Materials wenn überhaupt nur wenige Rauhigkeiten vorhanden sind. Die dünne Elastomer-Überzugsschicht. die die Rauhigkeiten bedeckt, muß " daher abgetragen werden, um die Rauhigkeiten an die Oberfläche zu bringen und einen beständigen Reibungskoeffizienten für das Reibelement zu erhalten. Dies kann entweder insitu geschehen dadurch, daß man die gummiartige Überzugsschicht während der ersten
-" Bremsung, die mit dem Reibelement in einem Fahrzeug durchgeführt wird, abträgt bzw. sich abschleißen läßt, oder dadurch, daß man das Reibmaterial, bevor man das Reibelement einbaut, oberflächlich abschleift. Die Menge an Matrixmaterial, die zur Erzielung eines
:"· beständigen Reibungskoeffizienten für das Material als Ganzes entfernt werden muß. ist natürlich je nach den speziellen Formulationen verschieden. Im allgemeinen jedoch ist es vorteilhaft, einen Hauptteil der zunächst abgedeckten Rauhigkeiten ausreichend bis zu einem
=■ solchen Punkt freizulegen, daß die Rauhigkeiten in Kontakt mit der Schleif- oder Gegenfläche kormuen.
Während der ersten Benutzung werden diese Rauhigkeiten bis zu einem solchen Punkt abgeschliffen, daß sie gut »abgetragen« erscheinen, wie dies in den
i: Fig. 1 und 2 dargestellt ist, damit ein stabiler Reibungskoeffizient erhalten wird. Anscheinend sind die Rauhteilchen mechanisch in der Matrix gebunden.
In den nachfolgenden Beispielen sind einige spezielle Zusammensetzungen von erfindungsgemäßen Reiben werkstoffen sowie deren reibcharakteristische Werte illustriert, ohne daß die Erfindung auf diese speziellen Zusammensetzungen Iimiert ist
pie! I
Bestandteils
Menge (Ge-*jch;s:eilei
Gestaii
Viton F. 60
Glasfaser Typ E
100 Teile IiO Teile 0.0'27 mm Durchmesser
Bestandteile
Menge (Gewichtstelle) Gestalt
Kohlenstoff
Beschleuniger
Stabilisator
llitrtungsmlttel
CaO
60 Teile geringe Mengen 5 Teile
Die oben angegebenen Bestandteile wij'den durch Vermischen in einem Banbury-Mischer kompoundiert und dabei wurden die Zusätze in der Fluorelastomer-Matrix gleichförmig dispergiert, und die Glasteilchen wurden statistisch gleichmäßig orientiert. Das Gemisch ι "> wurde auf eine Stahlunterlageplatte aufgebracht und in der gewünschten Musterung mit einem Druck von etwa 176 kg/rm2 verpreüt. Das Gemisch wurde dann etwa ?0 Splmnrlpn lang hri ?00°Γ gphärrpt i\ wiirrip auf Hip Platte eine so ausreichende Menge an gemischtem > Material aufgebracht, daß die Dicke des Materials nach dem Härten 0,125 cm/Belagstück betrug. E>as gehärtete Elastomer und die Unterlageplatte, d. h. die Kupplungsscheibe, wurden dann 16 Stunden lang bei 232"C nachgehärtet.
Es wurde gefunden, daß der Reibwerkstoff eine Shore Λ Härte von 90 — 95 und eine Zugfestigkeit von 134 bis 148 kg/cm- hatte. Das Schaltkupplungs-Reibelement. das gemäß Beispiel I hergestellt worden war, wurde dann einer Verschleißprüfung in einer Landfahrzeug Transmission mit 220,000 Umdrehungen vom dritten Gang rückwärts zum dritten Gang vorwärts unterzogpn Am FnHp dieser Prüfung wurde ie Reibmaterial-Belagstück des Elementes ein Verschleiß von etwa 0,2 mm festgestellt. Es wurde gefunden, daß der Reibwerkstoff ausgezeichnete Wärmestabilität bis zu etwa 245"C (im großen und ganzen (bulk)) bzw. 360" C (einzelne Temperaturanstiege (peak)) aufwies.
Beispiel Vollständige Schaitkupplunfis-Prüfergebnlsse
Reibwerkstoff
Abmessung O. D - cm
Fläche/Belagstück - cm1
Belagstück/Kupplung
Öltemperatur
Zyklusdauer
Reaktlonsflächen
Hie wie In Beispiel I
31.12
78.74
S
λ\. 99 C
30 Sekunden
aufgerauhter und entgrateter Weichstahl
I V IR 3 V
2.000
Schaltung
Schaltdrehzahl, UpM
3R 1.800 1.800
Reibungskoeffizient 2.000 0.112
0.070
0.083
Maximum
Minimum
Verdrehung (wrlng-In)
0.110
0,068
0.075
0.116
0.074
0.083
Kupplungsdrehmoment 1 ta - Γι / i η - 0.110
0.065
0.073
12.6
14.9
1.9
0.73
max. dynamisch
Verdrehung
Peak HP/ln:
Total BTU/In!
11.7
13.0
2.7
0.51
13.3
14.9
1.7
0.48
Platten-Temperatur 11.2
12.6
3.2
0.65
109
88
Max.. ■- C
Gesamtmasse. = C
228
107
182
99
256
113
Zeichnungen
rzu 1 Blatt

Claims (8)

Patentansprüche:
1. Reibwerkstoff auf Basis von halogenhaltigen! Polymer,gekennzeichnet durch eine Fluorelastomer-Matrix aus einem Copolymer aus Hexafluorpropylen und Vinylidenfluorid mit darin verteiltem Kohlenstoff und außerdem Reibstützer-Rauhteilchen aus glasartigem oder keramischem Material, wobei das Fluorelastomer zu etwa 30 bis 50 Gew.-%, die Reibstützer-Rauhteilchen zu etwa 20 bis 50 Gew.-% und das Kohlenstoffmaterial zu etwa 12 bis 30 Gew.-°/o, bezogen auf die Polymer-Komposition, vorhanden sind.
2. Reibwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich CaO der Matrixmasse zugemischt ist.
3. Reibwerkstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibstützer-Rauhteilchen in Form von kleinen Kugeln, Fasern oder unregelmäßig geformten Einzelteilchen darin vorhanden sind.
4. Reibwerkstoff nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Rcibstützer-Rauhtcüchen Glasfasern mit einem Durchmesser von etwa 0,0025 bis 0,127 mm und einem Verhältnis von Länge zu Durchmesser von 3 bis 10,000 vorhanden sind.
5. Verwendung eines Reibwerkstoffs nach Anspruch ! bis 4 als Reibschicht bzw. Bremsbelag, befestigt an einer Trägergrundplatte, in einem Reibelement für Schaltscheibenkupplungen bzw. einem Bremselement.
6. Verwendung nach Anspruch 5, wobei die Reibschicht t-'ne Dicke von 0,508 bis 6,35 mm hat.
7. Verwendung nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Reibstützer-Rauhteilchen der Reibschicht wenigstens einen Teil der Reiboberflache des Reibelementes ausmachen.
8. Verwendung nach Anspruch 5 bis 7 für Öllauf.
DE2426768A 1973-06-04 1974-05-31 Reibwerkstoff auf Basis von Fluorelastomer Expired DE2426768C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05366967 US3898361A (en) 1973-06-04 1973-06-04 Fluoroelastomer-based composite material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2426768A1 DE2426768A1 (de) 1975-01-02
DE2426768C2 true DE2426768C2 (de) 1982-07-15

Family

ID=23445393

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2426768A Expired DE2426768C2 (de) 1973-06-04 1974-05-31 Reibwerkstoff auf Basis von Fluorelastomer

Country Status (7)

Country Link
US (1) US3898361A (de)
JP (1) JPS5843419B2 (de)
BE (1) BE815854A (de)
DE (1) DE2426768C2 (de)
FR (1) FR2231693B1 (de)
GB (1) GB1465755A (de)
IT (1) IT1013322B (de)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4045402A (en) * 1973-06-04 1977-08-30 Caterpillar Tractor Co. Fluoroelastomer-polyacrylate based friction material
US4051100A (en) * 1973-06-04 1977-09-27 Caterpillar Tractor Co. Fluoroelastomer-based composite material
BE844043R (fr) * 1975-07-14 1977-01-12 Matiere composite a base d'elastomeres fluores
BE844045R (fr) * 1975-08-01 1977-01-12 Matiere composite a base d'elastomeres fluores
FR2319662A1 (fr) * 1975-11-26 1977-02-25 Bourrin Gilbert Perfectionnements aux materiaux anti-friction
DE2608898C3 (de) * 1976-03-04 1978-11-23 Dynamit Nobel Ag, 5210 Troisdorf Verstärkte Polyvinylidenfluorid-Formmassen
US4162900A (en) * 1976-09-13 1979-07-31 The Hutson Corporation Composition having improved wear resistant and compression resilient properties
FR2460199A1 (fr) * 1979-07-05 1981-01-23 Kleber Colombes Agent pour le moulage des objets en caoutchouc
US4400434A (en) * 1981-11-18 1983-08-23 Raymark Industries, Inc. Fluoroelastomer composite friction material
JPS58112712A (ja) * 1981-12-26 1983-07-05 Gunze Ltd 導電性フイルムもしくはシ−ト
JPS58167669A (ja) * 1982-03-29 1983-10-03 Akebono Brake Ind Co Ltd 湿式摩擦材
JPS58183781A (ja) * 1982-04-22 1983-10-27 Akebono Brake Ind Co Ltd 湿式摩擦材
JPS58215478A (ja) * 1982-06-08 1983-12-14 Akebono Brake Ind Co Ltd 焼結摩擦材の摩擦係数制御方法
US4530881A (en) * 1983-02-24 1985-07-23 Raymark Industries, Inc. Fluoroelastomer-based friction material having improved frictional properties
US4593802A (en) * 1983-10-11 1986-06-10 The S. K. Wellman Company Friction material
US4580790A (en) * 1984-06-21 1986-04-08 Hughes Aircraft Company Sintered polytetrafluoroethylene composite material and seal assembly
US4581406A (en) * 1985-06-11 1986-04-08 E. I. Du Pont De Nemours And Company Fluoroelastomer containing polyethylene composition and process for extruding same
US4931338A (en) * 1988-09-14 1990-06-05 Magnetic Peripherals Inc. Test disk having fluorocarbon resin asperities for magnetic disk drive component testing
JPH0571476U (ja) * 1992-03-05 1993-09-28 株式会社シマノ 車輪用制動体
GB9208819D0 (en) * 1992-04-23 1992-06-10 T & N Technology Ltd Friction material
DK0849196T3 (da) * 1996-12-20 2002-08-26 Technic Gum Sa Belægning til transportbånd-drivvalser eller remskiver
EP0849195B1 (de) * 1996-12-20 2001-10-10 Technic Gum, S.A. Belag für eine Förderbandtreibwalze
US6239223B1 (en) 1997-09-05 2001-05-29 Chemfab Corporation Fluoropolymeric composition

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3056709A (en) * 1958-12-22 1962-10-02 Garlock Inc Etched filler containing polytetrafluoroethylene bearing material
US3007890A (en) * 1959-05-07 1961-11-07 Chrysler Corp Friction elements and method of making the same
US2944927A (en) * 1959-05-15 1960-07-12 Us Rubber Co Cure of chlorofluorocarbon elastomer
FR1336665A (fr) * 1961-08-11 1963-09-06 Saint Gobain Pièces de friction
US3320107A (en) * 1963-01-30 1967-05-16 Gen Motors Corp Method of making a facing for use in energy transmitting device
NL6614937A (de) * 1965-10-23 1967-04-24
US3607606A (en) * 1967-05-16 1971-09-21 Coors Porcelain Co Ceramic-rubber composites
US3607607A (en) * 1968-05-27 1971-09-21 Coors Porcelain Co Organic resin ceramic composite and method for making same
US3585102A (en) * 1968-08-07 1971-06-15 Bernard Lee Burgess Rapid seating friction elements
US3684062A (en) * 1969-02-14 1972-08-15 Kelsey Hayes Co Friction lining composition
GB1324360A (en) * 1969-11-06 1973-07-25 Brico Eng Plastics materials
US3748301A (en) * 1970-01-14 1973-07-24 Goodyear Tire & Rubber Process for making a friction element and polymeric composition
US3738901A (en) * 1971-03-29 1973-06-12 H Matsushima Clutch disk and method of making
US3799832A (en) * 1971-12-06 1974-03-26 F Reick Technique for bonding tetrafluoroethylene sheet to metal substrate

Also Published As

Publication number Publication date
DE2426768A1 (de) 1975-01-02
IT1013322B (it) 1977-03-30
JPS5843419B2 (ja) 1983-09-27
JPS5022849A (de) 1975-03-11
FR2231693B1 (de) 1979-01-26
US3898361A (en) 1975-08-05
GB1465755A (en) 1977-03-02
FR2231693A1 (de) 1974-12-27
BE815854A (fr) 1974-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2426768C2 (de) Reibwerkstoff auf Basis von Fluorelastomer
DE2813258C2 (de) Schleifkörper
DE102007061459B4 (de) Asbestfreies Reibungsmaterial
EP1959152B1 (de) Reibbelag
DE2922251A1 (de) Reibungsmaterial auf organischer basis
DE60129438T2 (de) Dichtungsring
DE2826793A1 (de) Asbest-freies reibmaterial auf organischer basis
EP0229983A2 (de) Schleifscheibe mit Dämpfung
DE1669664B1 (de) Reibwerkstoff, insbesondere fuer bremsbelaege
JPS59164381A (ja) 摩擦材料
DE60006170T2 (de) Asbestfreie Reibungsmaterialien
DE3030506A1 (de) Organisch gebundene schleifkoerper
DE102006034646A1 (de) Bodenbelag
DE112009002461T5 (de) Reibpaar
DE60304408T2 (de) Kunstharzriemenscheibe
US4045402A (en) Fluoroelastomer-polyacrylate based friction material
EP0683807B1 (de) Gleitlager
DE69817059T2 (de) Leistungsübertragungsglied
US4051100A (en) Fluoroelastomer-based composite material
CA1183981A (en) Fluoroelastomer composite friction material
DE3012245C2 (de) Hitzebeständige Schutzabdeckung sowie deren Verwendung
DE102015103646A1 (de) Fluor enthaltendes gummigemisch und dichtungsteil
DE2535152A1 (de) Reibungskupplung
DE2932647C2 (de)
EP2205888B1 (de) Reibbelag

Legal Events

Date Code Title Description
8141 Disposal/no request for examination
8110 Request for examination paragraph 44
D2 Grant after examination
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: CATERPILLAR INC., PEORIA, ILL., US

8328 Change in the person/name/address of the agent

Free format text: WAGNER, K., DIPL.-ING., PAT.-ANW., 8000 MUENCHEN

8339 Ceased/non-payment of the annual fee