DE2632102A1 - Reibwerkstoff - Google Patents

Reibwerkstoff

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DE2632102A1
DE2632102A1 DE19762632102 DE2632102A DE2632102A1 DE 2632102 A1 DE2632102 A1 DE 2632102A1 DE 19762632102 DE19762632102 DE 19762632102 DE 2632102 A DE2632102 A DE 2632102A DE 2632102 A1 DE2632102 A1 DE 2632102A1
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matrix
friction
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elastomer
ceramic particles
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DE19762632102
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English (en)
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Roger O Bjerk
William D Brandon
Frederick Engelking
John P Jero
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Caterpillar Inc
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Caterpillar Tractor Co
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    • 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
    • F16D69/02Composition 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
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    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L27/00Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L27/02Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L27/12Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L33/00Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L33/04Homopolymers or copolymers of esters
    • C08L33/06Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, which oxygen atoms are present only as part of the carboxyl radical
    • C08L33/08Homopolymers or copolymers of acrylic acid esters

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Description

  • Reibwerkstoff (Zusatz zu Patent ... (Anmeldung P 24 26 768.3)) Die Erfindugn bezieht sich auf einen Reibwerkstoff mit einer Matrix aus Fluorelastomer mit damit kompoundiertem und durch die Matrix verteiltem Kohlenstoffmaterial und ebenso verteilten Teilchen aus keramischem, insbesondere glasartigem Material, nach Patent (Anmeldung P 24 26 768.3).
  • Derartige, im Hauptpatent näher beschriebene Werkstoffe zeigen hervorragende Eigenschaften bei hohen Arbeitstemperaturen, so daß sie insbesondere als Reibwerkstoff in schweren Fahrzeugen, vor allem in schweren Arbeitsfahrzeugen, eingesetzt werden können und auch unter hohen Belastungen zuverlässig arbeiten. Die vorzugsweise ZU verwendenden Fluorelastomere sind im Hauptpatent näher beschrieben, ebenso die zusammen mit der aus Fluorelastomer bestehenden Matrix zu verwendenden Zusätze, wie Kohlenstoff und keramische Rauhteilchen. In bezug auf die Verwendungsform und die Eigenschaften dieser Komponenten wird auf die Hauptanmeldung Bezug genommen.
  • Bei der praktischen Verwendung derartiger Stoffe ist es vielfach erforderlich, für Spezial zwecke die Zusammensetzung bestimmten Anforderungen anzupassen.
  • Dabei entstehen häufig Schwierigkeiten dadurch, daß Eigenschaften, die durch bestimmte Prozentsätze einzelner Komponenten gewährleistet sind, bei Veränderung der Zusammensetzung verlorengehen.
  • Die vorliegende Erfindung zeigt nun, daß für einen Reibwerkstoff auf Fluorelastomer-Basis die- Zusammensetzung beträchtlich über die im Hauptpatent angegebenen Grenzen für das Fluorelastomer hinaus verändert werden kann, ohne daß die durch das Fluorelastomer gewährleisteten guten Eigenschaften in nennenswertem Umfange beeinträchtigt werden. Nach der Erfindung weist ein Reibwerkstoff der eingangs erwähnten Art einen Gehalt von etwa 20 bis 55 Gewi¢htsprozenten Fluorelastomer, 12 bis 40 Gew.-% Kohlenstoff, insbesondere in Form von Ruß, und 20 bis 40 Gew.-% keramische Teilchen auf. In weiterer Ausgestaltung wird für den Reibwerkstoff 20 bis 60 Gew.-% eines Gemisches aus Fluorelastomer und Polyacrylat verwendet, wobei in dem Gemisch die Bestandteile in einem Gewichtsverhältnis von etwa 11 : 1 bis etwa 1 : 11 vorliegen, so daß das Fluorelastomer wenigstens 5 % des Gesamtgewichtes bildet. Vorzugsweise wird ein Polyacrylat-Elastomer verwendet, das sich aus Gliedern mit der Strukturformel - CH2 - CH (COOR) -aufbaut, wobei R für Wasserstoff oder einen niedermolekularen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen steht. Im allgemeinen empfiehlt sich, das Gewichtsverhältnis von Fluorelastomer und Polyacryl im Bereich von etwa 5 : 1 bis 1 : 5 zu halten.
  • Das erfindungsgemäße Material ist hauptsächlich für die Verwendung in öllaufkupplungen und -bremsen gedacht, wobei die im Hauptpatent beschriebenen Eigenschaften auch bei der angegebenen Abwandlung der Zusammensetzung weitestgehend erhalten bleiben.
  • Weitere Vorzüge und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Erläuterung von Beispielen sowie den Zeichnungen.
  • Es zeigen: zeigt 1 einen beträchtlich vergrößert dargestellten Schnitt durch das erfindungsgemäße Material, das auf einem Träger angeordnet ist und durch einen verhältnismäßig dünnen, Energie absorbierenden Ölfilm getrennt, einer Gegenreibfläche gegenüberliegt, und Fig. 2 eine ähnliche Darstellung zur Veranschaulichung der Oberfläche des erfindungsgemäßen Materiales nach dem Einfahren, wodurch die in der Matrix im wesentlichen mechanisch gehaltenen Rauteilchen abgeflachte Außenflächen erhalten.
  • In einer bevorzugten Ausfiahrung;sform besteht der erfindungsgemäße Werkstoff aus einer Matrix au: Basis eines Fluorelastomer-Polyacrylat-Gemisches mit darin fein verteilten glasartigen-oder keramischen Teilchen. Das Material zeigt Zugfestigkeiten, die denen des reinen Matrixmateriales vergleichbar sind, hat jedoch darüberhinaus einen besseren Verformungs- und Spannungsrelaxationswiderstand.
  • Als Fluorelastomer ist für die Ausführung der Erfindung vorzugsweise ein Copolymer geeignet, das aus Hexafluorpropylen und Polyvinylidenfluorid aufgebaut ist. Derartige Materialien sind im Handel erhältlich.Als für die Erfindung geeignete Polyacrylate werden vorzugsweise wärmehärtende Elastomere der Acrylsäure und ihrer Ester benutzt, die aus Gliedern mit der Strukturformel - CH2 - OH (COOR) - aufgebaut sind, wobei R für Wasserstoff oder einen Alkylrest mit niedrigem Molekulargewicht besteht, der eins bis sechs Kohlenstoffatome aufweist, z. B. eine Methyl -oder Äthylgruppe oder eines der Propyl- , Butyl-, Penty- oder Hexyl-Isomere. Im allgemeinen werden Äthyl-, Propyl- und Butyl-Ester bevorzugt. Gemischte Polyacrylate, d. h. solche, in denen einige der R-Gruppen von anderen verschieden sind, d. h., die sowohl Äthyl- als auch Butyl-Gruppen aufweisen, sind gut brauchbar. Ebenso weisen Polyacrylate, in denen R als Äthylrest ausgebildet ist, sehr gute Eigenschaften auf. Die Monomeren polymerisieren im allgemeinen leicht in Gegenwart von Wärme, Licht oder von Katalysatoren, z.B. Benzoylperoxid oder dgl. Um zu gewährleisten, daß das sich ergebende Harz unlöslich und wärmehärtend ist, empfiehlt sich vorteilhaft der Zusatz von Acrylsäure Anhydrid, Glycolestern, Acryl- oder Methacrylsäure oder Acrylamid. Zur Einstellung der Elastizität kann sich ein Zusatz von Acrylnitril empfehlen.
  • Das hier als "Rauhteilchen" erwähnte Material besteht aus in der Matrix verteilten, feinen und verhältnismäßig harten Teilchen aus glasartigem oder keramischem Material. Die Teilchen können kleine Kügelchen oder Fasern sein oder irgendeine unregelmäßige Form aufweisen.
  • Die Größe und Form dieser Rauhteilchen hängt in gewissem Umfange von der Art des Materiales ab.
  • Besonders gute Ergebnisse werden mit-Glasfaserteilchen von etwa 0,0025 mm bis etwa 0,127 mm Durchmesser, vorteilhaft etwa 0,0127 mm Durchmesser erzielt, bei denen das Verhältnis von Länge zu Durchmesser im Bereich von etwa 3 bis 10 000 liegt. Faserteilchen dieser Art sind zu bevorzugen, obwohl die Rauhteilchen auch die Form kleiner Späne, Kügelchen oder dgl. haben können.
  • Das Material der Rauhteilchen soll, falls es sich um glasartiges Material handelt, einen Schmelzpunkt in dem Bereich von etwa 7600C haben. Als keramische Rauhteilchen können z. B. solche verwendet werden, die neben der Erfüllung der hier angegebenen Maßbedingungen einen Schmelzpunkt im Bereich von etwa 1750°C aufweisen. Derartiges Material ist z.B.
  • unter der Bezeichnung "Fiberfrax" im Handel.
  • Die Rauhteilchen werden mit dem Matrixmaterial in einem Verhältnis kompoundiert, das ausreicht, um für eine hohe Oberflächenkonzentration der Rauhteilchen in dem fertigen Reibbelag zu sorgen. Dabei werden, bezogen auf das Gesamtgewicht, z.B. 20 bis 60 Gew.-% Faserglasteilchen mit etwa 20 bis 60 Gew.-% des Matrixmateriales vermischt, damit das fertige Reibmaterial eine Außenfläche mit makroskopisch statistisch unregelmäßiger Struktur erhält. Diese angegebenen Proportionen können jedoch, Je nach den für das fertige Material angestrebten Eigenschaften, noch überschritten werden.
  • Das Matrixmaterial enthält Fluorelastomer und Polyacrylat in einem Verhältnis, das etwa 1 : 11 bis 11 : 1, vorzugsweise 1 : 5 bis 5 s 1, beträgt. Dabeienthält das Matrixmaterial, bezogen auf das Gesamtgewicht, wenigstens 5 Gew.-% an Fluorelastomer. Das heißt, daß das Material etwa 5 bis 55 % Fluorelastomer und etwa 55 bis 5 % Polyacrylat enthalten kann.
  • Vorzugsweise gleichzeitig wird dem Material misch ein Anteil an Ruß zugesetzt9 etwa 12 bis etwa 40 Gew.-% bei etwa 20 bis etwa 60 Gew.-% des Matrixmaterilales. Weiter werden entsprechende, insgesamt gesehen jedoch geringfügige Mengen an Beschleunigern, Stabilisatoren und Härtungsmitteln zugesetzt, die allgemein für Fluorelastomer und/oder Polyacrylatprodukte benutzt werden.
  • Die Rauhteilchen sollten vorzugsweise im Arbeitsflächenbereich des fertigen Materiales konzentriert werden. Dies ist jedoch schwierig zu verwirklichen.
  • Befriedigende Ergebnisse werden schon damit erzielt, daß die Rauhteilchen innig mit; @trixmaterial vermischt werden9 so daß sie eine beliebige und zufällige Ausrichtung innerhalb der Matrix aufweisen.
  • Um eine Verbindung mit einem Träger aus Stahl oder einem anderen Material zu ermöglichen,kann dem Matrixmaterial vor dem Aushärten noch CaO zugesetzt werden, vorzugsweise gleichzeitig mit den Rauhteilchen und den anderen Zusätzen.
  • Das neue Material kann durch Schub- oder Zwangsmischung der festen Teilchen der Fluo rel as Fluorelastomerkomponente e und der festen Teilchen der Polyacrylatkomponente hergestellt werden9 wobei in diesen Komponenten vorher Beschleuniger, Stabilisatoren und Härtungsmittel dispergiert worden sind. Damit wird eine homogene gleichmäßige und innige Vermischung der Fluorelastomer- und der Polyacrylat-Komponente erreicht. Ruß, Rauhteilchen und OaO können entweder vorher mit einer der beiden Kunststoffkomponenten vermischt oder während des Mischens von Fluorelastomer und Polyacrylat zugesetzt werden. Allgemein wird wenigstens der Ruß vorher sowohl im Fluorelastomer als auch im Polyacrylat dispergiert.
  • Allgemein sind die für das Fluorelastomer zu verwendenden Beschleuniger, Stabilisatoren und Härtemittel von den für Polyacrylat gebräuchlichen verschieden. Es ist daher überraschend, daß nach dem Herstellungsgang ein Endprodukt erzielt wird, das eine ausreichend kräftige Struktur hat, um unter schweren Reibungsbelastungen gute Reibungs- und Struktureigenschaften zu gewährleisten. Wegen der beträchtlich verschiedenen Beschleuniger, Stabilisatoren und Härtemittel, die im allgemeinen für Fluorelastomer und Polyacrylat verwendet werden, wird angenommen, daß zwischen den beiden Polymersystemen eine Quervernetzung höchstens in geringfügigem Umfang auftritt. Das sich ergebende Reibmaterial hat Jedoch, wie erwähnt, sowohl gute Reib- als auch Struktur-Eigenschaften. Das Reibmaterial zeigt ferner einen guten Wärme- Arbeitsbereich, obwohl es jeweils eine merkliche Menge der nicht halogenisierten Polyacrylatkomponente enthält.
  • Zur Herstellung des aus Matrix und Trägerplatte bestehenden Reibelementes werden übliche Formungsverfahren, wie Formpressen oder Spritzgußtechnik, verwendet. Bei der Anordnung des Werkstoffes auf der Trägerplatte ist es allgemein erwünscht, das Material in einer solchen Menge auf die Platte aufzutragen, das im fertigen Reibelement die Reibwerkstoffschicht eine Dicke von etwa 0,508 bis etwa 6,35 mm hat, insbesondere dann, wenn das Element für Schaltkupplungen verwendet werden soll.
  • Für das erfindungsgemäße Reibmaterial ergeben sich im wesentlichen die gleichen Arbeitsparameter und Koeffizienten wie bei dem des Hauptpatentes, z.B.
  • dynamische Reibungskoeffizienten von etwa 0,14 bis etwa 0,06 bei etwa 610 bis 3350 m/min Gleitgeschwin-2 digkeit und etwa 3,5 bis 48 kg/cm Flächenpressung.
  • Charakteristische Werte für den statischen Reibungskoeffizienten liegen zwischen etwa 0,17 bis 0,26.
  • Der erfindungsgemäße Reibwerkstoff läßt sich mit Gegenreibflächen der verschiedensten Art fahren, z.B. solchen aus hartem oder weichem Stahl, Gußeisen, Sintermetallen, und aufgerauhten, entgrateten oder geläppten Oberflächen.
  • Die Oberflächeneigenschaft der Gegenfläche kann aber auch die Reibeigenschaften des neuen Reibwerkstoffes negativ beeinflussen, wenn die Endbearbeitung der Gegenfläche zu rauh oder zu glatt ist. Allgemein ergibt sich eine befriedigende Leistung für das Reibmaterial bei einer Endbearbeitung der Gegenfläche auf etwa 10 bis etwa 45 Das neue Material zeichnet sich ferner durch geringen Verschleiß und durch Formbeständigkeit bei zeitlich ausgedehnter dynamischer Beanspruchung aus.
  • Weiter hat das Material eine verhältnismäßig flache Drehmomentkurve, die ein Eindrehen (wring in) etwa 10 bis 50% über dem dynamischen Drehmoment zeigt.
  • Das neue Material ist innerhalb eines weiten Arbeitstemperaturbereiches einsetzbar mit guten Ergebnissen.
  • Im allgemeinen kann erwartet werden, daß das Material optimale Ansprecheigenschaften bei Durchschnittstemperaturen unterhalb etwa 245° C bewahrt, daß ha dann, wenn die durchschnittliche Oberflächentemperatur des Reib materiales zwischen den Einsetzen unter etwa 245°C liegt.
  • Maximale Spitzentemperaturen können jedoch zwischen etwa 295 und 360°C liegen, bevor die Leistungsfähigkeit des Reibmaterials merklich beeinträchtigt wird.
  • Im allgemeinen wird für einen wirksamen Einsatz des Reibmateriales die Benutzung mit Ölkühlung vorgesehen. Das Material gestattet aber die Wahl eines passenden Öles aus einer erheblich größeren Gruppe als z.B. Bronze Bei der Herstellung von Reibelementen mit dem neuen Material sind nach dem Herausnehmen aus der Form9 falls überhaupt, nur wenige Rauhteilchen an der Oberfläche vorhanden. Die dünne Elastomerschicht, die die Rauhteilchen überdeckt, muß daher abgetragen werden, um die Rauhteilchen freizulegen und dadurch einen stabilen Reibungskoeffizienten für das Element zu erhalten. Das kann entweder in situ geschehen, wobei die Deckschicht während eines anfänglichen Einfahrvorganges für das Reibelement in dem damit ausgestatteten Fahrzeug abgetragen wird; stattdessen kann das Reibmaterial vor dem Einbau des Elementes vorgeschliffen werden. Die Menge des Matrix-Materiales, die entfernt werden muß, um den gewünschten beständigen Reibungskoeffizienten für das Material als ganzes zu erhaten, hängt von der Zusammensetzung im einzelnen ab. Es ist jedoch allgemein vorteilhaft, einen Hauptteil der zunächst überdeckten Rauhteilchen soweit freizulegen, daß diese Rauhteilchen in Berührung mit der Gegenfläche treten können, Während der anfänglichen Benutzung werden die Rauhteilchen soweit abgeschliffen, daß sie, siehe Fig. 1 und 2, gut eingefahren erscheinen und damit einen beständigen Reibungskoffizienten gewährleisten. Die Rauhteilchen erscheinen als in der Matrix mechanisch gebunden, d. h. mechanisch gehalten und nicht in einer chemischen Bindung.
  • Die aus Fluorelastomer und Polyacrylatelastomer bestehende Matrix hat den entschiedenen Vorzug, daß sie bei normaler Gebrauchstemperatur elastisch ausweichend ist, z.B. bei Benutzung als Teil einer Kupplungsplatte.
  • Die normale Gebrauchstemperatur ist die durchschnittliche Oberflächentemperatur zwischen den Einsetzen und liegt allgemein unter etwa 2450C, und bei üblichem Reibungseinsatz wenigstens bei etwa 80°C. Die Matrix ist demnach elastisch ausweichend im Temperaturbereich von etwa 80 his etwa 245°C. "Elastisch ausweichend" bedeutet, daß die Rauhteilchen, die an der Oberfläche des Materiales sind, während der Berührung mit der Gegenfläche, z.B. in einer Kupplung, in das Matrixmaterial hineingedrückt werden oder in dieses hinein ausweichen, Jedoch zurückspringen, wenn das Material seinen ursprünglichen oder unbeanspruchten Zustand wieder erlangt, nachdem die Reaktions- oder Gegenplatte außer Eingriff getreten ist. Diese Eigenschaft des elastischen Ausweichens bei Benutzungstemperatur ist ein großer Vorzug, der dafür sorgt, daß die Rauhteilchen sich nicht schnell und leicht abnutzen und daß der Reibungszustand sich verhältnismäßig sanft ändert, wenn der Reibkörper gegen eine Reaktionsplatte gedrückt wird. Besonders die Lebensdauer des Materials wird dadurch günstig beeinflußt.
  • In den Zeichnungsfiguren ist ein Körper 10 aus dem erfindungsgemäßen Material dargestellt. Er besteht im wesentlichen aus einer Matrix 12, die die oben erwähnte Zusammensetzung hat und in der Rauhteilchen 14 verteilt und mechanisch gehalten sind0 Das Reibmaterilal 10 haftet auf einer Metallträgerplatte 16. Im Einsatz liegt die von der Trägerplatte 16 abgekehrte Oberfläche des Reibmateriales 10 einer Gegenplatte 18 gegenüber, wobei allgemein dazwischen eine Flüssigkeitsschicht 20 ist.
  • Bei Betätigung z.B. einer Kupplung werden die Gegenplatte 18 und die disser zugekehrten Fläche des Reibmateriales 10 aufeinander gedrückt, während sie relativ zueinander gedreht werden. Dadurch wird eine hohe Scherung in die Flüssigkeitsschicht 20 eingeführt, wodurch eine merkliche Menge der Energie des Kupplungseingriffes aufgenommen wird. Im Kontaktzustand berührt ein oberer Abschnitt 22 jedes vorspringenden Rauhteilchens 14 die Gegenplatte 18.
  • Die Rauhteilchen 14 neigen dadurch zur Abplattung, siehe Fig. 2. Auch werden aufgrund der elastischen Ausweicheigenschaft der Matrix 12 bei Benutzungstemperatur die vorspringenden Rauhteilchen 14 in die Matrix 12 hinein gedrückt. Bei Lösung des Druckes, wenn die Gegenplatte 18 von dem Reibmaterial 10 entfernt wird, springen die Rauhteilchen 14 aufgrund der elastischen Eigenschaften der Matrix 12 wieder hoch und kehren in ihre ursprüngliche Lage zurück, in der sie über die Matrix 12 hinausragen. Es ergibt sich demnach ein verhältnismäßig sanfter Kupplungseingriff, und zwar zu naohst über die Scherung der Flüssigkeitsschicht 20, dann mit Hilfe der Rauhteilchen 14 während ihres teilweisen Ausweichens in die Matrix 12 hinein und schließlich über den unmittelbar abgestützten Kontakt der Rauhteilchen 14 mit der Gegenplatte 18.
  • Nachstehend werden zwei Beispiele für die Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Materiales gegeben:
    Bestandteile Rezept 1 Rezept II
    (Gewichtsteile) (Gewichtsteile)
    Vitron E 60 50 Teile 70 Teile
    (Handelsname für ein
    Copolymer aus Hexa-
    fluorpropylen und
    Vinylydenfluorid)
    Polyacrylat 50 Teile 30 Teile
    Fiberfrax 30 Teile 110 Teile
    Ruß 50 Teile 57 Teile
    Beschleuniger
    Stabilisatoren geringe Mengen geringe Mengen
    Härtungsmittel
    CaO 5 Teile 5Teile
    Eine Kupplungsplatte mit darauf befestigtem Material nach Rezept I zeigte einen dynamischen Reibungskoeffizienten von 0,114 bei 7000 Fuß/min. und 50 psi (etwa 2100 m/min)und 3,5 kg/cm²), 0,086 bei 5000 Fuß/min und 250 psi (etwa 1500 m/min und 17,6 kg/cm²) und 0,071 bei 7000 Fuß/min und 250 psi (etwa 2100 m/min und 17,6kg/cm²).
  • Der Ausfallpunkt dieser Kupplungsplatte lag über 11.000 Fuß/ min ( etwa 3300 m/min). Die Abnutzung des Reibmateriales dieser Platte betrug bei 7000 Fuß/min und 250 psi (etwa 2100 m/min und 17,6 kg/cm2) 1/1000. Diese Zahl ergab sich bei Prüfvorgängen, bei denen zunächst bei 5000 Buß/min und 100 psi (etwa 1500 m/min und 7 kg/cm²) ) 120 bis 200 Einschleif-Kupplungsvorgänge ausgeführt wurden, bis der dynamische Reibungskoeffizient einen stabilen Wert erreichte. Danach folgten 15 Kupplungseingriffe jeweils bei 50 psi, 150 psi und 250 psi und 3000 Fuß/min (3,5 kg/cm2, 10,5 kg/cm2 und 17,6 kg/cm2 bei etwa 900 m/min); Dann folgten je 15 Kupplungseingriffe bei den gleichen Drücken und 5000 Fuß/min (etwa 1500 m/min), und sodann die 15 Kupplungseingriffe bei 50 psi, 100 psi, 150 psi, 200 psi und 250 psi und 7000 Fuß/min (3,5, 7, 10,5, 14,1 und 17,6 kg/cm2 und 2100 m/min). Außerdem wurde die Kupplung periodisch bei 5000 Fuß/min und 100 psi überprüft, um zu gewährleisten, daß der dynamische Reibungskoeffizient keine erhebliche Änderung zeigte. Die sich ergebenden Abnutzungswerte lagen allgemein in einer Grenze von + 0,3 mil (1000tel).
  • Die Kupplungsplatte mit einem Material nach Rezept II zeigte dynamische Reibungskoeffizienten von 0,089 bei 7000 Fuß/min und 50 psi, 0,088 bei 5000 Fuß/min und 250 psi und 0,0#81 bei 7000 Fuß/min und 250 psi. Der Ausfallpunkt dieser Kupplungsplatte wurde nicht gemessen. Das Maß der Abnutzung des Reibungsmateriales dieser Platte betrug 0 mil bei 7000 Fuß/min und 250 psi.
  • Bei jedem Rezept wurde das Material in einem Banbury-Mixer vermischt, um eine gleichmäßige Dispersion der Zusätze in der Matrix sowie der beiden Komponenten der Matrix ineinander bei beliebiger Ausrichtung der Rauhteilchen zu erreichen.
  • Beide Materialien wurden jeweils auf eine Stahlträgerplatte aufgetragen und bei etwa 2500 psi (etwa 176 kg/ cm2) in die gewünschte Form gepreßt. Das Material nach Rezept 1 wurde dann 30 Minunten lang bei etwa 1700C und das Material nach Rezept II 10 Minuten lang bei drerselben Temperatur gehärtet. Das Material wurde auf die Trägerplatten jeweils in solcher Menge aufgetragen, daß nach der Härtung der Belag eine Dicke von 0,05 Zoll (1,27 mm) hatte. Die aus gehärtetem Material und Trägerplatte bestehenden Elemente wurden danach jeweils drei Stunden bei etwa 4500 Fahrenheit (etwa 2320C) nachgehärtet.
  • Das Reibmaterial wies eine Shore-A-Härte von 90 bis 95 und eine Zugfestigkeit von 1900 bis 2100 psi (134 bis 148 kg/cm²) auf. Das Material zeigte eine ausgezeichnete Wärmestabilität. -PATENTANSPRÜCHE-

Claims (5)

  1. P A T E N T A N S P R Ü C H E : 1. Reibwerkstoff mit einer Matrix aus Fluorelastomer mit damit kompoundiertem und durch die Matrix verteiltem Kohlenstoffmaterial und ebenso verteilten Teilchen aus keramischem, insbesondere glasartigem Material, nach Patent... (Anmeldung P 24 26 768.3), gekennzeichnet durch einen Gehalt von etwa 20 bis 55 % an Fluorelastomer, 12 bis 40 % an Kohlenstoffteilchen und 20 bis 60 % an keramischen Teilchen.
  2. 2. Werkstoff nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch 1 20 bis 60 0 Gew.-% eines Gemisches aus Fluqrelastomer und Polyacrylatelastomer, bei welchem das Gewichtsverhältnis der beiden Komponenten in einem Bereich von etwa 11 : 1 bis etwa 1 : 11 liegt, so daß wenigstens 5 %, bezogen auf die Gesamtmenge Fluorelastomer ist, ferner durch etwa 12 bis 40 0 Gew.-% Ruß und etwa 20 bis 60 Gew.-% keramische Rauhteilchen.
  3. 3. Werkstoff nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein Polyacrylatelastomer, das aus Gliedern mit der Strukturformel - CH2 - CH (COOR) - aufgebaut ist, wobei R für Wasserstoff oder einen niedermolekularen Alkylreat steht, der 1 bis 6 Kohlenstoffatome hat.
  4. 4. Werkstoff nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis von Fluorelastomer und Polyacrylat in einem Bereich von etwa 5 s 1 bis etwa 1 : 5 liegt.
  5. 5. Werkstoff nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauhteilchen in der Matrix im wesentlichen mechanisch gehalten sind und ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser von etwa drei bis zehntausend bei einer Durchmessergröße von etwa 0,0025 bis etwa 0,125 mm haben.
    L e e r s e i t e
DE19762632102 1975-07-14 1976-07-14 Reibwerkstoff Withdrawn DE2632102A1 (de)

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US05/601,398 US4045402A (en) 1973-06-04 1975-08-01 Fluoroelastomer-polyacrylate based friction material

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