DE2727541A1 - Reibmaterial mit aramidfaserverstaerkung - Google Patents

Description

• Beschreibung:
• Die Erfindung betrifft ein Reibmaterial für Kupplungen, Bremsen od.dgl., bei dem in ein aus im wesentlichen aus Elastomeren oder Duroplasten bestehendes Bindemittelgemisch neben Reib- und Gleitstützstoffen Fasern durch Verpressen, Vergießen od.dgl. eingebettet sind.
• Wegen der hohen thermischen Belastung, wie sie insbesondere bei Kraftfahrzeug-Reibungskupplungen und -Reibungsbremsen auftreten, wurde bisher der für die betreffenden Bauteile vorgesehene Reibbelag mit Gesteinsfasern, insbesondere mit Asbestfasern verstärkt. Diese sog. "Asbestbeläge" stellen Jedoch wegen des im Betrieb entstehenden, asbesthaltigen Abriebes einen Faktor der Umweltverschmutzung dar, bei dem der begründet Verdacht besteht, daß er für die menschliche Gesundheit schädlich ist. Es wurden daher bereits große Anstrengungen unternommen, asbestfreie bzw. asbestarme Reibbeläge herzustellen, um diese Gefährdung der Umwelt zu beseitigen. Hinzu kommt noch, daß die z.Zt. bekannten Asbestvorkommen in vorhersehbarer Zeit ausgebeutet sein werden, so daß auch unter diesem Gesichtspunkt die Notwendigkeit besteht, einen Ersatzstoff für Asbest für den angegebenen Verwendungszweck zu finden. Die bisher beschrittenen Wege erbrachten aber keinerlei Materialien, die den "Asbestbelägen" in ihren physikalischen Eigenschaften auch nur annähernd gleichwertig gewesen wären. Gleichzeitig wurden Jedoch von der Industrie die Anforderungen an die Reibbeläge in Bezug auf thermische und mechanische Festigkeit, Reibwertstabilität, Verschleißfestigkeit etc. ständig erhöht.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hochstabile Reibbeläge zu schaffen, die einerseits hinsichtlich ihrer technischen Werte den Werten von "Asbestbelägen" gleichkommen, andererseits Jedoch asbestarm bzw. asbestfrei sind, um so den Anforderungen des Umweltschutzes zu genügen.
• Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung für ein Reibmaterial der eingangs bezeichneten Art dadurch gelöst, daß die Fasern aus thermisch hochstabilen, aromatischen Polyamidfasern der Gattung der Aramide bestehen und in Form eines Faserverbandes eingebettet sind. Derartige Fasern sind unter der Bezeichnung Kevlar 29 und Kevlar 49 oder Nomex bekannt. Ein mit derartigen Fasern verstärkter Reibbelag bietet eine Reihe von Vorteilen. Die hohe Verschleißfestigkeit erlaubt den Einsatz sowohl für Trommel- oder Scheibenbremsen an Kraftfahrzeugen als auch an spezifisch hochbelasteten Kupplungen. Der erfindungsgemäße Reibbelag verhält sich schonend gegenüber den Gegenmaterialien, die beispielsweise aus Grauguß GG 26 bzw. Stahl C 45 bestehen.
• Während Asbest als Mineral, das nebenbei auch noch mehr oder weniger stark mit Begleitmineralien verunreinigt ist, zu einem erheblichen Abrieb führt, entfällt dieser beim Einsatz der erfindungsgemäßen Faser, so daß die Gegenmaterialien weniger angegriffen werden und entsprechend glatt bleiben. Glatte Gegenflächen ihrerseits greifen den Reibbelag selbst weniger an als rauhe Gegenflächen, so daß bei dem erfindungsgemäßen Reibmaterial das Verschleißverhalten des Belages verbessert wird. Die besonderen Fasereigenschaften bewirken beispielsweise bei Kupplungen ein ruckfreies Anlaufen und zeigen bei Bremsen wenig Neigung zu Wärmefading, was insbesondere auch bei Bremsbelägen von erheblicher Bedeutung ist.
• Durch Zugabe von bestimmten, an sich bekannten FUllstoffkombinationen lassen sich temperaturstabile Scheiben- und Trommelbremsbeläge herstellen, die beispielsweise den für Anhängerbremsen geforderten Dauerbremsvorschriften gezügen und sich durch hohe Reibwertkonstanz auszeichnen.
• Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Faserverband durch wenigstens eine Gewebeschicht gebildet. Das Gewebe kann hierbei ein- oder mehrlagig in der Bindemittelmatrix eingebettet sein. Hierdurch lassen sich sehr dünne Beläge mit hoher Schleuderfestigkeit erzielen, da durch den geordneten Faserverband eine definierbare Belastbarkeit gegeben ist.
• Gemäß einer anderen Ausführungsform ist der Faserverband in Form von Fasermüll eingebettet. Hierdurch ist man in der Formgebung für die herzustellenden Reibkörper wesentlich freier, ohne daß die für die Festigkeit und Güte der Verstärkung benötigte Faserüberkreuzung fehlt.
• Erfindungsgemäß weisen die Einzelfasern bei Einsatz in Form von Fasermülls eine Länge von 1 - 40 mm, vorzugsweise Jedoch eine Länge von 1 - 20 mm auf. Da gegenüber asbestfaserverstärkten Reibmaterialien bei dem erfindungsgemäßen Reibmaterial eine definierbare Faserlänge eingesetzt werden kann, wobei das eingesetzte Fasermaterial während des Misch- und Formungsprozesses seine vorgegebenen Faserlängenwerte nicht mehr ändern und kein Staub entstehen kann, wie dies bei Asbestfasern der Fall ist, ergibt sich eine hervorragende Verstärkung des Reibmaterials durch eine beständige Verknüpfung des Fasereiner kollektivs. Da die eingesetzten Fasern nebenVhohen Festigkeit und einer großen Elastizität auch eine hohe Temperaturstabilität besitzen und keine thermoplastischen Phasen beim Erwärmen durchmachen, bleibt die verstärkende Eigenschaft auch bei hoher thermischer Belastung erhalten, da auch nach einer thermischen Zersetzung des Fasermaterials ein festes Kohlenstoffgerüst bestehen bleibt.
• Erfindungsgemäß ist ein Faseranteil von 0,5 - 10 Gewichtsprozenten vorgesehen. Auch bei Einsatz eines derart geringen Faseranteils sind infolge der großen Festigkeit der Faser, ihrer Formkonstanz und ihrer hohen Voluminosität Reibbeläge herstellbar, die festigkeitsmäßig und elastisch den bisherigen 'Àsbestbelägen" ebenbürtig sind.
• Das Elastizitätsverhalten kann durch den Zusatz von Kautschuk als Bindemittel eingestellt werden. Im übrigen können die Bindemittel und Füllstoffe, Gleit- und Reibdie stützer eingesetzt werden,auch bei den bisher bekannten organisch gebundenen Reibbelägen eingesetzt werden. So können u.a., neben den üblicherweise verwendeten duroplastischen und elastomeren Bindemitteln, auch z.B. andere Faserstoffe wie Metallfaserstoffe, Keramik- bzw.
• Mineralfaserstoffe und andere organische Faserstoffe entsprechend den Anforderungen des Jeweiligen Verwendungszweckes eingesetzt werden.
• Insbesondere bei der Verwendung von Geweben sind erfindungsgemäß Faseranteile von mehr als 10 Gewichtsprozenten zweckmäßig. Tränkt oder überzieht man den einzusetzenden Fasermüll vor dem Verpressen mit den Bindemitteln, so kann ein Faseranteil bis zu 90 Gewichtsprozenten zweckmäßig sein. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn man Reibbeläge von geringer Dicke jedoch hoher Festigkeit und hoher Leistungsfähigkeit herstellen will.
• Anhand von schematischen Zeichnungen werden Reibbeläge gemäB der Erfindung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Reibbelag mit einer Gewebeverstärkung Fig. 2 einen Reibbelag mit einer Fasermüllverstärkung Reibbeläge können entsprechend der Vielfalt der Einsatzfälle vielfältig geformt sein, beispielsweise platten-, quader- oder Kegelförmig. Der Einfachheit halber sind plattenförmige Reibbeläge dargestellt.
• Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist in einer Bindemittelmatrix 1 ein Aramidfasergewebe 2 eingebettet. Dieser Belag ist durcll Kleben oder dgl. auf einem Trägerkörper 3 befestigt, der beispielsweise aus Metall besteht.
• Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 sind Aromidfasern 4 mit beispielsweise unterschiedlicher faserlänge in Form eines Fasermülls in eine Bindemittelmatrix 5 eingebettet, wobei die einzelnen, ungeordnet sich kreuzenden Masern, die mechanische Festigkeit der Bindemittelmatrix bewirken.
• je nach Stärke des Reibbelages kann dieser mit oder ohne Tragerkörper eingesetzt werden.

Claims (6)

1. Bezeichnung: Reibmaterial mit Aramidfaserverstärkung Ansprüche: 1. Reibmaterial für Kupplungen, Bremsen od.dgl., bei dem in ein im wesentlichen aus Elastomeren oder Duroplasten bestehendes Bindemittelgemisch neben Reib- und Gleitstützstoffen, Fasern durch Verpressen, Vergießen od.dgl. eingebettet sind, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Fasern (1) aus thermisch hochstabilen, aromatischen Polyamidfasern der Gattung der Aramide bestehen und in Form eines Faserverbandes eingebettet sind.
2. 2. Reibmaterial nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß der Faserverband durch wenigstens eine Gewebeschicht gebildet wird.
3. 3. Reibmaterial nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Faserverband in Form von Fasermüll eingebettet ist.
4. 4. Reibmaterial nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Einzelfasern in einer Länge von 1 - 40 mm, vorzugsweise 1 - 20 mm eingesetzt sind.
5. 5. Reibmaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 3 oder 4 g e k e n n -z e i c h n e t durch einen Faseranteil von 0,5 - 10 Gewichtsprozent.
6. 6. Reibmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 5, g e -k e n n z e i c h n e t durch einen Faseranteil von 10 - 90 Gewichtsprozent, wobei die Fasern (1) vor dem Verpressen mit dem Bindemittel getränkt sind.