DE2539847B2 - Reibbelag, insbesondere bremsbelag fuer schienenfahrzeuge - Google Patents
Reibbelag, insbesondere bremsbelag fuer schienenfahrzeugeInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf Reibbeläge, die insbesondere für Klotz- und Scheibenbremsen für
Schienenfahrzeuge geeignet sind, mit organisch gebundener Metallwolle als alleiniges Fasermaterial und
gebräuchlichen Füllstoffen als Reib- und Gleitstützer.
Für Schienenfahrzeuge werden bekanntlich neben den aus Gußeisen bestehenden Bremsklötzen häufig
Bremsklötze und Scheibenbremsbeläge aus mit metallischen Rückenteilen befestigten Kunststoff-Belagkörpern
eingesetzt. Klotz- und Scheibenbremsbeläge auf Basis von Kunststoff haben, verglichen mit Gußeisen-Bremsklötzen
den Vorteil eines geringeren Verschleißes und eines höheren Reibwertes. Speziell für hohe
Geschwindigkeiten bis zu maximal 250 kg/Std. und hohen Temperaturen bis zu 400°C müssen dabei solche
Reibbeläge auf das Gegenmaterial, beispielsweise die für Eisenbahn-Räder vorgeschriebenen Stahlsorten,
eingestellt sein, damit möglichst geringe und möglichst gleichmäßige Abnutzung der Laufflächen der Fahrzeugräder
erfolgt.
Es sind Bremsklötze auf der Basis von Kunststoff vorgeschlagen worden» die neben organisch gebundenen
üblichen Reib- und Gleitstützern und organischen Stapelfasern einen relativ hohen Gehalt an bis zu 75
Gew.-% Eisen, wie Gußeisen, aufweisen (DT-PS 10 70 666). Diese haben eine vergleichsweise geringe
Abnutzung gegenüber nur aus Gußeisen bestehenden Klötzen. Aber ihre Wärmeleitfähigkeit ist geringer als
bei Gußeisen und außerdem bilden sie ähnlich wie Gußeisenklötze störenden eisernen Abriebstaub, der
sich auf und in den Teilen des Fahrwerkes sowie auf dem Bahnkörper ablagert und vor allem auf elektrifizierten
Strecken Schwierigkeiten bei der Isolation und Kosten verursacht.
Dem konnte im wesentlichen abgeholfen werden mit einem Anteil von weniger als 25 bis 30% Gußeisen und
einer entsprechenden Menge von 8—17% Asbest (DTPS 16 05 852) oder anstelle von Gußeisen graphitierte
Stahlwolle und Asbest (OE-PS 1 63 600) enthaltenden Belägen mit organischer Matrix. Zwar kann man
mit diesen bekannten Klotz- und Scheibenbremsbelägen für Schienenfahrzeuge recht gute Ergebnisse
erzielen, aber abgesehen davon, daß s;e keine optimale Wärmeleitfähigkeit besitzen, ist die gesundheitsgefährliche
und umweltschädigende Wirkung der dafür erforderlichen Asbestfasern als nachteilig anzusehen. Es
besteht Bedarf an asbestfreien Reibbelägen, die den Materialanforderungen, wie sie insbesondere für solche
Klotz- und Scheibenbremsbeläge für Schienenfahrzeuge gestellt werden, zu genügen vermögen.
Die Verwendung von Metallwolle als alleiniges (oder im wesentlichen alleiniges) Fasermaterial in organisch
gebundenen Reibkörpern mit Füllstoffen als Reib- und Gleitstützer ist zwar schon für Brems- und Kupplungszwecke bekannt (DT-PS 7 67 170), wobei ein relativ
geringer Metallwolle-Anteil (15—20%) vorgesehen ist. Diese bekannten Reibbeläge genügen aber den
Anforderungen, die an Kunststoff-Beläge für Schienenfahrzeuge gestellt werden, nicht. Bei den hohen
Temperaturen und sehr hohen Geschwindigkeiten, denen z. B. Scheibenbremsbeläge bei modernen Eisenbahnfahrzeugen
ausgesetzt sein können, befriedigen die Wärmeleiteigenschaften und die Reibeigenschaften
dieser bekannten asbestfreien Beläge nicht mehr. Zwar ist die Wärmebeständigkeit solcher Beläge gut, aber
infolge der relativ geringen Wärmeleitfähigkeit greifen diese Reibwerkstoffe die Gegenreibfläche relativ stark
an, und sie zeigen auch nicht die für Beläge für Schienenfahrzeuge erforderliche Reibungsgleichförmigkeit
unter nassen Bedingungen und trockenen Bedingungen. Dieses sogenannte Naßfading ist ein nicht
tolerierbarer Nachteil bei Belägen für Schienenfahrzeuge.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bisherigen Nachteile zu beheben und asbestfreie
Reibbeläge, insbesondere Klotz- und Scheibenbremsbeläge
für Schienenfahrzeuge zu schaffen, die bei guter Wärmeleitfähigkeit gute Reibungseigenschaften und
hohe Reibungsgleichförmigkeit unter trockenen wie nassen Bedingungen aufweisen, keinen Angriff des
Gegenmaterials sondern geringen, sehr gleichmäßigen Abrieb zeigen.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Reibbelag der eingangs angegebenen Art, der erfindungsgemäß
dadurch gekennzeichnet ist, daß darin neben 5 bis 20 Gew.-% an organischem Bindemittel und 5 bis 25
Gew.-% an Reib- und Gleitstützer-Zusatzstoffen mit 5 bis 20 Gew.-% dieser Zusatzstoffe in Form von
schwerlöslichem Sulfat, vorzugsweise Bariumsulfat, 20 bis 65 Gew.-% an Metallwolle sowie 10 bis 40 Gew.-%
an Oxid- und/oder Sulfid-Verbindungen von Nichteisen-Schwermetallen
und 10 bis 20 Gew.-% an Kohlenstoff in Form von Grafit, Koks und/oder Ruß vorhanden sind.
Wenn als Metallwolle Stahlwolle eingesetzt wird, hat sich ein solcher erfindungsgemäßer Reibbelag als
besonders vorteilhaft erwiesen, der 25 bis 50 Gew.-% an Stahlwolle zusammen mit 5 bis 10 Gew.-% an CuO, 10
bis 20 Gew.-% CuS oder Sb2S5, 15 bis 20 Gew.-% Koks
zusammen mit 5 bis 10Gew.-% Bariumsulfat enthält.
Einen besonders geringen Gegenangriff weisen, wie gefunden wurde, solche erfindungsgemäßen Reibbeläge
auf, die als Nichteisen-Schwermetall-Verbindung CuO und CuS im Verhältnis von etwa 1 :3 enthalten.
Überraschend wurde gefunden, daß ein Reibbelag auf Basis von organisch gebundener Metallwolle, wenn er
als Zusatz ein Gemisch aus Kohlenstoff, beispielsweise Koks, Oxid- und/oder Suifid-Verbindungen von Niehteisen-Schwermetallen
und schwerlöslichem Sulfat, wie z. B. Calciumsulfat, Bariumsulfat, Bleisulfat, enthält, eine
gute Gleichförmigkeit des Reibwertes unter trockenen
<7
und nassen Bedingungen bei im übrigen befriedigenden
Reibiingscigenschaften, die mit asbcMgeferligten Belügen
dieser Art nicht nachstehen, zeigt und der die Laufflächen der Fahrzeugräder auch unter hohen
Anpreßdriicken und hohen Temperaturen praktisch nicht angreift.
Ohne daß die Anmeldcrin dies bisher im einzelnen
theoretisch untersucht hai, nimmt sie an, daß sich bei den erfindungsgemäßen Reibbelägen wahrend des
Reibvorganges Reaktionen zwischen den im Reibmaterial enthaltenen Metalloxid bzw. Metallsulfidverbindiingen
und dem Kohlenstoff abspielen, die möglicherweise den beim Rösten sulfidischer oder oxidischer Erze
ablaufenden Vorgängen ähneln und bei denen die schwerlöslichen Sulfate einbezogen sind, so daß sich
daraus wahrscheinlich Sulfide nachbilden können, wenn diese durch die röstähnlichen Reaktionen umgesetzt
werden. Damit wird möglicherweise die den Gegenangriff fördernde stellenweise örtliche Überhitzung des
Belags »verbraucht«, so daß die in der Belagmassc enthaltene Metallwolle nicht ungleichmäßig heiß wird.
Da Mctallwolle, was an sich erwünscht ist, besonders gut wärmeleitend ist. nimmt sie die beim Bremsvorgang
entstehende Wärme auch sehr rasch auf. Dieses führt jedoch andererseits dazu, daß an den Stellen örtlicher
Überhitzung die in dem angrenzenden Bereich des Reibmaterials vorhandene Metallwolle vergleichsweise
sehr heiß wird und in diesem Zustand das Gegenmaterial stärker angreift. Offenbar lassen sich diese
Unregelmäßigkeiten durch die Belagziisammcnsctzimg
des erfindungsgemäßen Belags vollständig ausgleichen.
Als Metallwolle kann unlegierte oder legierte Stahlwolle, Aluminiumwollc, Messingwolle oder sonstige
gebräuchliche, im Handel erhältliche oder verfügbare Mctallwolle eingesetzt werden.
Als Bindemittel können die für Rcibbclagzwccke
bekannten Materialien, in der Regel organische Polymere oder Polymergeinische verwendet werden. Ks
eignen sich insbesondere Duroplaste, wie Phenol-Formaldchyd-Harze,
Harnstoff-Harze und Melamin-Harzc.
Als Oxid- und Sulfid-Verbindungen von Nichtciscn-Schwermctallen
lassen sich besonders vorteilhaft die energiereichen Oxide bzw. Sulfide solcher Metalle wie
Cu(II)-SuIHd Cu(ll)-Oxid. Sb2S-,. Sb-S,, PbS. PbO
einsetzen. Es empfiehlt sich, die Oxid- und Sulfid-Vcrbindungcn
in möglichst kleiner Korngröße, vorteilhaft mit Korngrößen von etwa 5 bis 80 μιη, zu verwenden.
Dadurch wird bei der Formulierung des Reibwerkstoff-Gemischcs eine besonders homogene Vormischung der
Metalloxid- und/oder Metallsulfid-Teilchen mit den Kohlenstoff- und Sulfat-Teilchen und eine gleichmäßige
Verteilung dieses Tcilchcngcmisches auf den Fascroberflächen der Metallwolle erreicht, vas, wie gefunden
wurde, anscheinend den Ablauf der zuvor beschriebenen Reaktionen zwischen den Komponenten unter der
Einwirkung der beim Bremsvorgang entstehenden Reibungswärme fördert.
Der Kohlenstoff kann grundsätzlich in beliebige! Form als natürlicher oder synthetischer Grafit oder Ruß
verwendet werden. Als besonders geeignet hat sich der Zusatz von Kohlenstoff in Form von Koks in
feinzerklcinertcm Zustand, möglichst in Korngrößen von 30 bis 500 μηι. erwiesen. Man kann den Koks in
mindestens derjenigen Mcngi- /USfi/cn. die 7ur
Reduktion der vorhandenen Menge an cncrgiercichcr Oxid- bzw. Sulfid-Verbindung in den energieärmeren
Zustand erforderlich ist.
Als Sulfate können die normalen neutralen in Wasser schwer bzw. unlöslichen Sulfate, wie Bariumsulfat,
Calciumsulfat, Strontiumsulfat und Blcisulfat eingesetzt
werden. Die leichter zerfallenden Sulfate dreiweniger Metalle, wie Eisensulfat oder Aluminiumsulfat, können
zumindest anteilmäßig mitverwendet werden. Es empfiehlt sich jedoch, wenigstens einen Anteil der Sulfate
von etwa 30 bis 50%, bezogen auf die Gesamtmenge an Sulfaten, in Form von Barium- oder Calciumsulfat
einzusetzen.
Das Bariumsulfat kann auch in Form von dem als Lithopone bekannten Weißpigment, das ist gefälltes und
geglühtes bariumsulfathaltiges Zinksulfid, verwendet werden. Man setzt dann Lithopone-Typcn mit relativ
niedrigem Zinksulfid-Anteil ein.
Zur Beeinflussung der Reib-, Gleit-, Fesligkcits- und thermischen Eigenschaften können gewünschtenfalls
sonstige beliebige der für diese Zwecke dem Fachmann bekannten Zusätze, wie beispielsweise Kaolin, Talkum,
Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Mullit, Calciumhydroxid, Bariumhydroxid, Zinkoxid, Molybdändisulfid und
dergleichen einschlägig bekannte Substanzen mitverwendet werden.
Die erfindungsgemäßen Beläge zeichnen sich dadurch aus, daß sie neben guten reibtechnischen
Eigenschaften einen sehr geringen Verschleiß haben und das Gegenmaterial praktisch nicht angreifen. Der
weitere und grundsätzliche Vorteil besteht darin, daß aufgrund der Zusammensetzung der erfindungsgemäßen
Reibbeläge kein asbesthaltiger Abriebstaub an die Umgebung abgegeben wird. Als großer Vorteil stellte
sich weiterhin heraus, daß durch die gute Wärmeleitfähigkeit eines erfindungsgemäßen Belags die Temperatur
des Radreifens herabgesetzt wird, wodurch die Bildung von Radreifenrissen verhindert wird.
Mit einer Stahlwolle der Graduierung 0 mit durchschnittlicher Stärke der Stahlfasern von 0,05 mm,
durchschnittlicher Breite von 0,t0 mm und durchschnittlicher
Länge von 3,0 mm, die in Form von feinen grauen Spänen von einem Stahldraht abgespant worden war,
wurden die in der nachstehenden Tabelle angegebenen Belag-Gemisch-Rezepturen 1 bis 4 formuliert.
Für die Rezeptur 5 wurde Aluminiiimwolle der
Graduierimg 1 eingesetzt.
Die Bestandteile wurden für jeden Rezeptur-Ansatz 20 Minuten lang innig vermischt, anschließend unter
einem Preßdruck von 300 kp/ctV verpreßt und bei 1800C ausgehärtet.
Die so gewonnenen Beläge erwiesen sich besonders geeignet als Klotz- und Scheibenbeläge vom Kunst
sloff-Typ bzw. für nicht-typisierte Beläge für Schienenfahrzeuge.
In der Zeichnung ist ein erfindungsgeniäßer Klot/.bclag
beispielsweise veranschaulicht. Es zeigt
Fig. 1 einen Bremsklotz mit einem erfindungsgcmä
ßen Belag in der Seitenansicht und
Fi g. 2 einen Schnitt nach 2 — 2 der Fig. I.
Bei dem in den F i g. 1 und 2 gezeigten Bremsklotz ist auf dem Trägcrblcch I der Belagkörper 2 befestigt, der
aus dem Reibwerkstoffgemisch der Rezeptur 2 in der Tabelle hergestellt worden war. Man erkennt in der
F i g. 2 (vergrößert dargestellt) die Stahlwolle Fasern .3, dem
) LIIlIIlMfLlUl^LM
VJ I ti ι , ι
Λ PKO 1^
Bariumsulfat 7 ummantelt sind.
An dem Bremsklotzrücken t ist zur Montage des Bremsklotzes mit dem Bremsschuh in üblicher Weise
eine Halterung 6 vorgesehen.
| Metallwollc | 1 | % | Kohlenstoff | % | 25 39 | 847 | % | Sulfid | % | 6 | o/o | Zusatzstoffe | O/i | |
| 5 | 35 | 20 | 10 | 10 | Bindemittel | 16 | I | |||||||
| Rezeptur | Art | 60 | Art. | 10 | Oxid | 15 | IO | Art | ||||||
| Nr. | Stahlwolle | Koks | verbindungen | Art | BaSO« | |||||||||
| Stahlwolle | 25 | Natur | 20 | 7 | verbindungen | 20 | Phenolharz | 18 | BaSOi | K | ||||
| 1 | 45 | grafit | 20 | CuO | 4 | 12 | Phenolharz | 13 | ι | |||||
| 2 | Stahlwolle | 40 | Koks | 15 | PbO | 5 | Sb2Ss | 10 | 14 | BaSO4 | H | |||
| Stahlwolle | Ruß | — | Phenolharz | BaSO4 | ||||||||||
| 3 | Aluminium | Koks | CuO | Phenolharz | BaSO4 | |||||||||
| 4 | wolle | CuO | CuS | Phenolharz | ||||||||||
| 5 | CuO | CuS | ||||||||||||
| CuS | ||||||||||||||
| Hierzu 1 Blatt.' | ||||||||||||||
| Zeichnungen | ||||||||||||||
Claims (2)
1. Reibbelag, insbesondere Bremsbelag für Schienenfahrzeuge, mit organisch gebundener Metallwol- ;
Ie als alleiniges Fasermaterial sowie gebräuchlichen Füllstoffen als Reib- und Gleitstützerzusätzen,
dadurch gekennzeichnet, daß darin neben
5 bis 20 Gew.-% an organischem Bindemittel und 5 bis 25 Gew.-% an Reib- und Gleitstützerzusatzstof- m
fen mit 5 bis 20 Gew.-% dieser Zusatzstoffe in Form von schwerlöslichem Sulfat, vorzugsweise Bariumsulfat,
20 bis 65 Gew.-% an Metallwolle sowie 10 bis 40 Gew.-°/o an Oxid- und/oder Sulfidverbindungen
von Nichteisen-Schwermetallen und 10 bis 20 π Gew.-% an in Form von Grafit, Koks und/oder Ruß
vorliegendem Kohlensztoff vorhanden sind.
2. Reibbelag nach Anspruch !, dadurch gekennzeichnet, daß er als Metallwolle 25 bis 50 Gew.-% an
Stahlwolle zusammen mit 5 bis 10 Gew.-% CuO, 10 _>n
bis 20 Gew.-% CuS oder Sb2S5, 15 bis 20 Gew.-%
Koks und 5 bis 10 Gew.-% Bariumsulfat enthält.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19752539847 DE2539847B2 (de) | 1975-09-08 | 1975-09-08 | Reibbelag, insbesondere bremsbelag fuer schienenfahrzeuge |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19752539847 DE2539847B2 (de) | 1975-09-08 | 1975-09-08 | Reibbelag, insbesondere bremsbelag fuer schienenfahrzeuge |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2539847A1 DE2539847A1 (de) | 1977-03-10 |
| DE2539847B2 true DE2539847B2 (de) | 1977-12-22 |
Family
ID=5955854
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19752539847 Withdrawn DE2539847B2 (de) | 1975-09-08 | 1975-09-08 | Reibbelag, insbesondere bremsbelag fuer schienenfahrzeuge |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE2539847B2 (de) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1975
- 1975-09-08 DE DE19752539847 patent/DE2539847B2/de not_active Withdrawn
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Also Published As
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|---|---|
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OI | Miscellaneous see part 1 | ||
| BHN | Withdrawal |