DE2602672A1

DE2602672A1 - Reibmaterial fuer kupplungen und bremsen

Info

Publication number: DE2602672A1
Application number: DE19762602672
Authority: DE
Inventors: Harmut Soenneken; Hermann Theissen
Original assignee: Textar GmbH
Current assignee: Textar GmbH
Priority date: 1976-01-24
Filing date: 1976-01-24
Publication date: 1977-07-28
Also published as: SE7614581L; DE2602672B2; CH631526A5; NO142230C; NO770191L; SE415206B; NO142230B

Description

Reibmaterial für Kupplungen und Bremsen
Die sogenannten organischen Reibmaterialien, insbesondere für Kupplungen und Bremsen, setzen sich im allgemeinen aus Asbestfasern, organischen Bindemitteln, z.B. vernetzbaren Kunstharzen wie Phenolharz, und natürlichen bzw. synthetischen Kautschuken sowie Füllstoffen zusammen, wobei als Füllstoffe Metallspäne, Metalloxyde und sonstige mineralische Werkstoffe verwendet werden.
Bei der Herstellung solcher organischer Reibmaterialien hat sich gezeigt, daß die Asbestfasern, insbesondere solche bestimmter Faserlänge, gesundheitsschädliche Wirkungen zeigen können. So vermutet man, daß sie während der Verarbeitung zu der Krankheit der Asbestose oder Silicose Anlaß geben können. Dieser Gefahr des Entstehens einer Berufskrankheit wird in der Regel bei der Herstellung solcher Reibmaterialien durch eine gute Be- und Entlüftung des Arbeitsraumes begegnet. Dadurch wird der Gefahr des Entstehens einer Berufskrankheit entgegengetreten. Diese zusätzlichen Maßnahmen führen jedoch zu einer erheblichen Erhöhung der Produktionskosten für das Fertigprodukt.
Man hat schon intensiv versucht Stoffe zu finden, die die Asbestfaser bei der Reibmaterialherstellung ersetzen können. Alle bisherigen Versuche zeigten jedoch, daß die Eigenschaften, die die Asbestfaser einem Reibmaterial verleiht, nicht erreicht werden konnten. So ist es bei einer weitgehenden Verwendung von Asbest zur Herstellung von organischen Reibbelägen geblieben.
Es ist andererseits bekannt, sogenannte Verbundwerkstoffe herzustellen, die als Matrix ein aus Metallfäden gesintertes Skelett aufweisen, dessen Poren mit organischen und/oder anorganischen Füllstoffen geschlossen werden.
Im wesentlichen handelt es sich hier um Sinterwerkstoffe, bei denen als Grundmaterial nicht Metallpulver, sondern Metallfasern einem Sinterprozeß unterworfen werden. Die anorganischen oder organischen Porenfüller haben dabei häufig den Zweck, dem Material eine dauerschmierende Wirkung zu verleihen und/oder seine Druckfestigkeit zu erhöhen. Reibtechnisch konnten derartige Werkstoffe keine Bedeutung erlangen, da sie gegenüber konventionellen Sintermaterialien keine Vorteile aufweisen.
Weiterhin hat man versucht, die Asbestfasern in organischen Reibwerkstoffen in einfachster Weise durch Metallwolle zu ersetzen.
Derartige Reibwerkstoffe haben Jedoch wegen ihrer nachteiligen physikalischen Eigenschaften keine Bedeutung erlangt.
In erster Linie stand der überdurchschnittlich starke Gegenmaterialangriff (Bremstrommel oder -scheibe) einer breiteren Einführung entgegen. Weiterhin nachteilig war die sogenannte "Morgenkrankheit" der mit Stahlwolle durchsetzten Reibbeläge, die sich darin äußerte, daß die Bremsen von Fahrzeugen, die nachts im Freien geparkt waren, morgens bei den ersten Bremsungen zur Blockade neigten, da sich auf der Reibfläche an den freiliegenden Stahlfäden Rost angesetzt hatte, der den Anfangsreibwert stark ansteigen ließ.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein der Zusammensetzung des herkömmlichen organischen Reibmaterials angepaßtes Reibmaterial zu schaffen, das frei von Asbestfasern und in seinen Reibeigenschaften ersterem mindestens ebenbürtig ist.
Gemäß dieser Erfindung ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Asbestfasern durch mikrofaserige Eisenpartikel mit einem super leichten Schüttgewicht ersetzt werden.
Der Einsatz von Metallspänen bzw. Metallpulvern als Reibstützer in sogenanntem organischen Reibmaterial ist an sich bekannt. Die Metallspäne und insbesondere das Metallpulver sind Jedoch nicht in der Lage, die Rolle der Asbestfasern zu übernehmen. Überraschend hat sich gezeigt, daß bei Verwendung eines Materials aus superleichtem mikrofaserigem Eisen ein Reibmaterial hergestellt werden kann, das mindestens die gleichen und zum Teil noch bessere Reibeigenschaften aufweist als das mit Asbest versehene Reibmaterial.
Es zeigt sich ferner, daß das Fließverhalten des Ausgangsmaterials beim Verpressen zum Fertigprodukt wesentlich günstiger ist als bei Asbestfasern. Die erzielte Reibwertkonstanz übertrifft noch diejenige eines auf Asbestfasern aufgebauten Materials.
Vorteilhaft kommt ein superleichtes Fasermaterial aus Eisenpartikeln zum Einsatz, dessen Schüttgewicht etwa ein Drittel bis ein Achtel des Schüttgewichtes von normalem, bisher als Reibstützer verwendeten Eisenpulver ausmacht.
Vornehmlich soll das Schüttgewicht des superleichten mikrofaserigen Eisenpulvers kleiner als etwa 1,5 g/cm3 sein.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung haben die Mikrofasern der eingesetzten Eisenpartikel einen Durchmesser, der kleiner als etwa 10 µm ist, und das Verhältnis ihrer Länge zum Durchmesser kann etwa 5 : 1 bis 20 : 1 betragen.
Die superleichten mikrofaserigen Eisenpartikel sollen gemäß der Erfindung insbesondere eine verästelte Gestaltung bzw. mehrfache Verästelung aufweisen. Vorteilhafterweise sind sie nicht geradlinig ausgerichtet, sondern weisen eine oder mehrere Abknickungen mit Verästelungen auf, die sich etwa baumwurzelförmig ineinander verfilzen. Hierdurch wird ein fester Verbund der Mikrofasern untereinander erreicht, der die Festigkeit des Reibmaterials wesentlich unterstützt. Der Anteil der mikrofaserigen Eisenpartikel in dem Reibmaterial kann etwa 20 bis 70 Gewichtsprozent betragen.
In der einzigen Zeichnung ist eine beispielsweise Gestaltung der mikrofaserigen Metallpartikel in größerem Maßstab veranschaulicht.
Wie die Figur zeigt, sind die mikrofaserigen Eisenpartikel von verhältnismäßig großer Länge mit vielen Abknickungen und Verästelungen versehen, wobei die Verästelungen mehr oder weniger ineinandergreifen. Die mikrofaserigen Eisenpartikel können auf ihrer Länge unterschiedliche Durchmesser aufweisen, wobei die Durchmesser der dicksten Stellen im allgemeinen kleiner als 10 µm sind. Durch die starken Verästelungen der Fasern bei knickreichem Verlauf derselben lassen sich die mikrofaserigen Eisenpartikel gut und in erheblichem Maße zum Verfilzen bringen.
Der Eisenwerkstoff für die mikrofaserigen Partikel hat vorzugsweise folgende Zusammensetzung: C 0,1 - 1%; S 0,02%; P 0,03%; Mn 0,3%; Si 0,15%; Rest Fe II und Fe III.
Das Reibmaterial gemäß der Erfindung kann in einem Beispiel folgende Zusammensetzung aufweisen: Gewichtsprozent Superleichte mikrofaserige Eisenpartikel 58 Organische Bindemittel, z.B. Phenolharz 12 Nitrilbutadienkautschuk o.ä. 8 Füllstoffe insgesamt 22 100

Claims

Ansprüche 1. Reibmaterial für Kupplungen, Bremsen u.dgl., bestehend aus Fasermaterial, organischen Bindemitteln, z.B.

Kunstharzen, Kautschuk u.dgl., sowie Füllstoffen anorganischer und/oder organischer Art, z.B. Metalloxyden, mineralischen Werkstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasermaterial aus Eisenpartikeln von faseriger Mikrostruktur besteht.
2. Reibmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schüttgewicht der mikrofaserigen Eisenpartikel geringer als etwa 1,5 g/cm3 ist.
3. Reibmaterial nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Mikrofasern kleiner als etwa 10 µm ist.
4. Reibmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrofasern ein Verhältnis von Länge zum Durchmesser von etwa 5 bis 20 zu 1 aufweisen.
5. Reibmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrofasern eine verästelte Gestaltung bzw. mehrfache Verästelungen besitzen.
6. Reibmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der Mikrofasern in dem Reibmaterial zwischen etwa 20 bis 70 Gewichtsprozent beträgt.