DE3023188C2

DE3023188C2 - Scheibenförmiger Reibbelag

Info

Publication number: DE3023188C2
Application number: DE3023188A
Authority: DE
Inventors: John C. Stratford Conn. Adelman; Stanley F. Milford Conn. Covaleski; James T. Huntington Conn. Trainor
Original assignee: RAYMARK INDUSTRIES Inc TRUMBULL CONN US; Raymark Industries Inc Trumbull Conn
Current assignee: RAYMARK INDUSTRIES Inc TRUMBULL CONN US
Priority date: 1979-06-21
Filing date: 1980-06-20
Publication date: 1986-10-02
Also published as: US4349595A; JPS6028293B2; DE3023188A1; JPS5616526A

Description

Die Erfindung betrifft einen scheibenförmigen Reibbelag gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Automobilindustrie ist immer auf der Suche nach verbesserten Reibungsmaterialien zur Verwendung in Automobilen, Lastwagen und anderen Motorfahrzeugen. Ein besonderes Gebiet, für das verbesserte Reibungsmaterialien gesucht wurden, ist das der Gestaltung und Herstellung von Kupplungsbelägen. Kriterien von besonderer Bedeutung bei der Gestaltung von Kupplungsbelägen sind eine zur Erfüllung immer höherer Umlaufgeschwindigkeiten von Fahrzeugantriebsketten angemessene Berstfestigkeit, ein angemessener Reibungskoeffizient und eine Verringerung des Abriebs zur Erhöhung der brauchbaren Lebensdauer von Kupplungen.

Die Haupthersteller von Kraftfahrzeug-Kupplungsbelägen fordern, daß Kupplungsbeläge einen besonderen Leistungsstandard beim Heißberstfestigkeitstest erfüllen. Bei diesem Test wird das angetriebene Teil der Kupplung mit zwei daran befestigten Belägen auf 26O⁰C 15 min erhitzt und dann als Vorerfordernis für eine Annahme des Produkts spingetestet. Dieser Test ist einer der schwierigsten Tests, die ein Kupplungsbelag durchmachen muß, da bei erhöhten Temperaturen faserige Materialien und der Harz und/oder Kautschuk umfassende Binder, woraus der Kupplungsbelag hergestellt ist, an Festigkeit verlieren, was zum Bersten bei verhältnismäßig niedrigen Umlaufgeschwindigkeiten führt. Herkömmliche Kupplungsbeläge aus Asbestfasern mit einem Außendurchmesser von 27,9 cm und einem Innendurchmesser von 16,5 cm widerstehen bekanntlich Spin- oder Drehgeschwindigkeiten von etwa 8000 bis 9000 U/min beim Heißberstfestigkeitstest.

Da die Drehanforderungen für Kupplungsbeläge nachdrücklicher geworden sind, wurden Glasfasern verwendet, um den Belägen mehr Festigkeit zu verleihen, während Asbest als Reibungsmaterial beibehalten wurde.

In jüngerer Zeit wurden bei einem Versuch zur Verbesserung der Heißberstfestigkeit Kupplungsbeläge aus Bündeln von parallelen, kontinuierlichen Glasfäden hergestellt, die spiralig oder statistisch umeinander in Form einer ringförmigen Scheibe gewunden und mit wärmehärtbarem Zement imprägniert wurden. Solche Konstruktionen sind in den US-Patentschriften 37 43 069 und 37 56 910 beschrieben.

Nach der US-PS 41 30 537 ist Glas als aktiver Reibungsbestandteil eines Reibteils zu »aggressiv« für die meisten kommerziellen Anwendungen, wobei die Aggressivität bei Gebrauch durch Geräusch, Vibration und/oder ungleichmäßige Reibungswirkungen in Erscheinung tritt, wenn das Reibteil mit einer dazu passenden Oberfläche in Eingriff gelangt Um diesen Nachteil zu überwinden, lehrt die Patentschrift die Einbeziehung unschmelzbarer organischer Fasern mit einer Zersetzungstemperatur über 204⁰C, aber unter 427° C. Handelsüblich? Aramidfasern dieser Art sind erhältlich.
Herkömmliche Kupplungsbeläge aus Asbestfasern zeigen, obgleich sie angemessene Reibungseigenschaften, z. B. einen Reibungskoeffizienten von etwa 0,22 bis etwa 0,44 haben, außer begrenzter Heißberstfestigkeit auch eine verhältnismäßig hohe Abriebgeschwindigkeit in der Größenordnung von etwa 0,025—0,03 mm auf jeweils 10 000 Eingriffvorgänge. Wenngleich Glasfaser-Kupplungsbeläge verbesserte Heißberstfestigkeit und etwas geringeren Abrieb zeigen, verglichen mit Asbestfaser-Kupplungsbelägen, besteht dennoch ein ständiges Bedürfnis, diese beiden wesentlichen Eigenschaften zu verbessern.

Ein scheibenförmiger Reibbelag der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art ist in der DE-OS 27 08 488 beschrieben. Nach dieser OS können auch Aramidfasern mit einer Zersetzungstemperatur von weniger als 454° C benutzt werden, wie die entsprechende Nen.iung handelsüblicher Aramidfasern zeigt. Der wärmehärtba >-e Zement kann nach der genannten OS 10 bis 99 Vol.-% des Gesamtvolumens aus Zement und Fasern ausmachen. Der Reibbelag nach der DE-OS 27 08 488 soll hinsichtlich seiner technischen Werte den Werten von »Asbestbelägen« wenigstens gleichkommen, jedoch asbestarm bzw. asbestfrei sein.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines scheibenförmigen Reibbelages der im Oberbegriff des Paso tentanspruchs 1 genannten Art, der erhöhte Heißberstfestigkeit und verbesserte Abriebeigenschaften aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Reibbelag ein mit dem wärmehärtbaren Zement imprägniertes Band aus einer Vielzahl praktisch kontinuierlicher Aramidfaser-Spinnfäden, das in ispiraliger oder welliger Form angeordnet ist, aufweist.

Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Reibbelages finden sich in den Unteransprüchen.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden näheren Beschreibung der Erfindung und den Figuren; von diesen zeigt

F i g. 1 ein aus kontinuierlichen Aramid-Fasern, imprägniert mit wärmehärtbarem Zement, um sich selbst in Scheibenform gewickelt, gebildetes Band,

F i g. 2 einen Kupplungsbelag aus Aramidfaserband, imprägniert mit wärmehärtbarem Zement in drei Stadien der Herstellung,

F i g. 3 eine Aufriß- oder Frontalansicht eines mit dem erfindungsgemäßen Reibbelag erhaltenen Kupplungsbelags und

Fig.4 eine Seiten- oder Kantenansichi des Kupplungsbelags der F i g. 3.

Die Erfindung führt zu einem Reibbelag mit Aramidfasern und einem wärmehärtenden Binder oder Zement als wesentlichen Bestandteilen. Der Binder bildet wärmegehärtet eine Matrix für die Aramidfasern in dem aus dem Reibmaterial hergestellten Reibbelag.

Die erfindungsgemäß verwendeten Aramidfasern sind in Garnform im Handel erhältlich. Aramid ist eine Stammbezeichnung für Fasern, die durch Umsetzen eines aromatischen Disäurechlorids mit einem aromatischen Diamin hergestellt worden sind, wobei die Säuregruppe des Disäurechlorids und die Aminogruppen des Diamins relativ zueinander m- oder p-orientiert sind, und zwar bei tiefen Temperaturen (unter 100⁰C). Die Aramidpolymeren, aus denen die Fasern hergestellt sind, sind hochmolekular und zeichnen sich überwiegend durch die wiederkehrende Struktureinheit

Ri

R, O

— N — Ar, — N — C — Ar₂—C —

aus, worin Ri Wasserstoff oder Niederalkyl ist und Ari und Ar2 gleich oder verschieden und ein unsubstituierter zweiwertiger aromatischer Rest oder ein substituierter zweiwertiger aromatischer Rest sein können, wobei die kettenverlängernden Bindungen dieser zweiwertigen aromatischen Reste zueinander m- oder p-orientiert und die Substituenten an jedem aromatischen Kern einer oder mehrere oder ein Gemisch aus der Gruppe Niederalkyl, Niederalkoxy, Halogen, Nitro, Niedercarbalkoxy oder anderer Gruppen, die während der Polymerisation kein Polyamid bilden, sind.

Aramidpolymere des Typs, aus dem die in den erfindungsgemäßen Reibbelägen verwendeten Fasern hergestellt sind, sind ziemlich ausführlich in der US-PS 30 94 511 beschrieben. Solche Aramidfasern sollten eine Zersetzungstemperatur von wenigstens etwa 454° C, vorzugsweise über etwa 482° C haben.

Besonders bevorzugte Aramidfasern, die in den erfindungsgemäßen Reibteilen der Reibbeläge verwendet werden können, bestehen aus Polymeren, die das Kondensationsprodukt von Terephthalsäure und p-Phenylendiamin sind. Ein Beispiel für Fasern dieses Typs sind solche mit einer Zersetzungstemperatur im allgemeinen in der Größenordnung von etwa 500° C, einer Dichte von 1,44 g/cm³, einem Faserdurchmesser von etwa i,27 · 10- ³cm, einer Festigkeit von etwa 21 g/9000 m und einer Zugfestigkeit von etwa 2800 N/mm².

Neben den Aramidfasern enthalten die erfindungsgemäßen Reibmaterialien eine Zementmasse mit einem wärmehärtbaren Harz, vulkanisierbarem Elastomer und die Reibung modifizierenden Mitteln.

Das wärmehärtbare Harz kann vom Phenoltyp sein, wie Phenol/Aldehyde, wofür Beispiele Phenol/Formaldehyd, Resorcin/Formaldehyd, Phenyl/Kresol/Formaldehyd und Phenyl/Furfural-Harze sind. Wenn gewünscht, können solche Harze durch Umsetzen mit Leinöl oder Cashewnußöl öllöslich gemacht worden sein. Ein bevorzugtes Phenolharz ist ein Phenol/Formaldehyd-Harz. Andere geeignete wärmehärtende Harze sind z. B. Epoxyharze, epoxidierte Phenolharze, MeIamin/Formaldehyd-Harze und dgl.

Das vulkanisierbare Elastomer in dem Zement kann ein Naturkautschuk oder ein synthetisches Elastomer, wie Neopren, Butadien/Styrol, Butadien/Acrylnitril, Isopren, Acrylatkautschuk, die in jüngerer Zeit entwickelten Kohlenwaserstoff-Elastomeren mit einem Copolymerisat aus Äthylen, Propylen und einem dritten Monomeren, wie Dicylopentadien, das Unsättigung für die Härtung liefert, und dgl. und insbesondere solche Elastomerenmaterialien sein, die durch Reaktion zu einer Abbindestufe durch Peroxid oder durch Schwefelbindüngen härtbar oder vulkanisierbar sind. Der elastomerhaltige Zement umfaßt natürlich auch wohlbekannte Vulkanisier- und Stabilisiermittel.

Die Zementmasse enthält vorzugsweise herkömmliche, die Reibung modifizierende Mittel, wozu gewöhn-Hch teilchenförmige anorganische Materialien, wie Ton, Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Kryolit, Bleiglätte und Baryte, oder organische Materialien, wie Graphit, Ruß und aus polymerisiertem Cashewnußöl gebildete Teilchen gehören.

Typische Zementzusammensetzungen, die sich besonders zum Binden der Aramidfasern gemäß der Erfindung eignen, sind in der folgenden Tabelle 1 wiedergegeben:

Tabelle I

Bestandteil	Gewichtsteile
Vulkaniserbares Elastomer	5-15
wärmehärtendes Harz	5-25
Beschleuniger	0,05-0,5
Härter	1-12
teilchenförmige, die Reibung
modifizierende Mittel	10-50

Die Zementmasse enthält im allgemeinen etwa 20 bis etwa 80% vulkanisierbare Elastomerfeststoffe und etwa 80 bis etwa 20% wärmehärtbare Harzfeststoffe, bezogen auf das Gesamtgewicht der beiden Bestandteile.

Vorzugsweise enthält die Zementmasse gleiche Gewichtsteile an Elastomeren und Harz.

Der Zement kann auf die Aramidfasern in Form eines Gemischs auf Lösungsmittelbasis aufgebracht werden. Geeignete Lösungsmittel sind z. B. Toluol und andere wohlbekannte flüchtige organische Lösungsmittel, die verhältnismäßig nicht-toxisch sind.

Die in den erfindungsgemäßen Reibbelägen verwendeten Anteilmengen an Aramidfasern und wärmehärtbarem Zement hängen von dem besonderen, daraus herzustellenden Reibelement ab. Im Falle von Reibbeiägen kann der wärmehärtbare Zement etwa 40 bis etwa 95 Gew.-% (Trockenbasis), bezogen auf das Gesamtgewicht an Zement und Fasern, umfassen. Vorzugsweise umfaßt in Reibbelägen der wärmehärtbare Zement etwa 60 bis etwa 80%. Im Falle von Reibbelägen in Form von Scheibenbremsbelägen und dgl. kann der Zement in einer Menge von etwa 65 bis etwa 90%, bezogen auf das Gesamtgewicht an Zement und Fasern, in Abhängigkeit von der gewünschten Bremsleistung, vorliegen.

Die erfindungsgemäßen Reibbeläge sind auch brauchbar bei der Herstellung von Scheibenbremsbelägen und Bremsbelägen.

Scheibenbremsvorformen können aus einer ringförmiger. Kupplungsbelag-Vorform, hergestellt wie nachfolgend in Verbindung mit den Figuren beschrieben, herausgearbeitet werden. Die so erhaltenen Scheibenbremsvorformen können in eine vorerwärmte Form gebracht und gepreßt, nachgehärtet und auf die erforderli-

chen Toleranzen geschliffen werden.

In den erfindungsgemäßen Reibbelägen kann ein Teil, z. B. bis zu etwa 30 Gew.-%, der Arämidfasern durch andere Fasern, sowohl organische als auch anorganische, ersetzt sein, wofür Baumwoll-, Jute-, Hanf-, Nylon-, Rayon-, Glas- und Asbestfasern Beispiele sind.

Unter Bezugnahme auf die Figuren bezeichnet die Bezugsziffer 10 einen ringförmig geformten, scheibenähnlichen Reibbelag, wie einen Kupplungsbelag.

Der Kupplungsbelag wird durch Umwickeln eines kontinuierlichen Bandes 12 im allgemeinen kontinuierlicher Aramidfäden, überzogen mit einem wärmehärtbaren Zement mit wärmehärtbarem Harz und wärmehärtbarem Elastomer, wie oben beschrieben, in Wellenform, wie in den F i g. 1 und 2 dargestellt, zu einer scheibenartigen Vorform, die dann verfestigt und deren Zement durch Anwendung von Wärme und Druck gehärtet wird, hergestellt. F i g. 1 zeigt schematisch das Verfahren, nach rlem das kontinuierliche Band 12 wellig auf einen sich drehenden Dorn 20 aufgewickelt wird, wodurch das Band den augenblicklichen Radius, mit dem es aufgewickelt wird, ständig variiert.

Wie insbesondere in F i g. 2 veranschaulicht, hat der Kupplungsbelag 10 drei Segmente I, II und III, die den fertigen Kupplungsbelag I und die Zwischenstadien II und III der Bildung der Vorform veranschaulichen.

Das Band 12 wird durch Vereinigen einer Vielzahl, im allgemeinen 2 bis 15 und bevorzugt 5 bis 10 Garne kontinuierlicher Aramidfäden oder -fasern gebildet.

Die Arämidfasern können mit wärmehärtbarem Zement nach jeder geeigneten Maßnahme überzogen werden. Vorzugsweise erfolgt das Überziehen so, daß die Faserbündel aufgespreizt oder geöffnet werden, um die Zementdispersion leichter eindringen zu lassen, so daß alle Fäden mit dem Zement in Berührung kommen und Zementfeststoffe über ihre Länge aufnehmen.

Auf dem Textilgebiet gibt es verschiedene Vorrichtungen, die dazu ausgelegt sind, Faserbündel zu spreizen oder zu trennen, um die Aufnahme verschiedener Überzugsmaterialien zu verstärken. Beispielsweise können die Garne durch eine kammähnliche Vorrichtung geführt werden, bevor sie in die Überzugsvorrichtung gelangsn, die im allgemeinen vom Walzentyp ist, wodurch die Faserbünde! zu innigem Kontakt mit dem Überzugsmittel geöffnet werden.

Nach dem Überziehen der Fasern mit Zement werden die Fasern, gewöhnlich in Form eines Garns, durch Hindurchführen durch einen Ofen, wie einen Heißumluftofen, oder eine mit Infrarotheizung ausgestattete Einrichtung, getrocknet

Vorzugsweise erhalten die Fasern einen Vorüberzug aus einem Phenolharz, z. B. einem Phenol/Formaldehyd-Harz, bevor sie mit wärmehärtbarem Zement überzogen werden. Dies kann dadurch geschehen, daß die Garnbündel durch eine Alkohol/Wasser-Lösung des Phenolharzes geführt werden. Solche Lösungen können größenordnungsmäßig etwa 10 bis 12% Harzfeststoffe enthalten, und die gewichtsmäßige Anteilmenge von Alkohol zu Wasser in solchen Lösungen kann zwischen etwa 60 :40 und 40 :60 variieren. Die Harzaufnahme durch die Arämidfasern liegt bei etwa 10 bis 12%, bezogen auf das Gesamtgewicht von Harz und Fasern.

Nach dem Aufbringen des wärmehärtbaren Zements auf die Fasern und Entfernen des Lösungsmittels werden die Garne zu einem Band vereinigt, indem eine Vielzahl von Garnen, z.B. 5 bis 10, durch rotierende Rollen oder Walzen oder dgL zusammengeführt werden, die die Garne miteinander verdrillen. In dem anfallenden Band kann in geringem Umfang Verdrillung vorliegen.

Der Begriff »Garn«, wie er in der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen verwendet wird, bezieht sich auf eine Ansammlung oder Einheit einer großen Zahl im wesentlichen kontinuierlicher einzelner Aramidfäden. So kann ein Garn 100 bis 2000, vorzugsweise 1500 bis 2000 einzelne Fäden umfassen, die in irgendeiner auf dem Fachgebiet bekannten Weise miteinander vereinigt sind. Solche Garne sind gewöhnlich nicht verdrillt, können aber eine relativ schwache, nicht über etwa 1 Drehung/30,5 cm hinausgehende Verdrillung aufweisen. Die Aramidfäden, aus denen die Garne bestehen, sind extrem fein, wofür ein Beispiel 1.27 -10-³ cm sind. Das Garn kann auch aus Stapelfasern sein, dann von etwa 500 bis 10 000, vorzugsweise 4000 bis 6000 g/9000 m sein.

Wie oben bemerkt, wird ein aus kontinuierlichen Aramidfäden oder, wenn gewünscht, aus Stapelfasern gebildetes Band, vorüberzogen mit wärmehärtendem Harz und überzogen mit wärmehärtbarem Zement, vorzugsweise wellig auf einen sich drehenden Dorn so aufgewickelt, daß in der sich ergebenden Vorform die Umdrehungen des Bandes im augenblicklichen Radius, mit dem aufgewickelt wird, variieren. Diese Anordnung ist am besten in F i g. 2 veranschaulicht. Doch kann das Band eher spiralig als statistisch zufällig zu einer ringförmigen Reibbelag-Vorform gewickelt werden.

Statt ein Band aus Aramidgarn zu verwenden, kann das Band in Form einer gewirkten Struktur oder eines Gewebes vorliegen. Beispielsweise kann ein geeignetes Band durch Wickeln eines Arämidfasern enthaltenden Gewebes um einen Dorn und Schneiden des Gewebes in Streifen geeigneter Breite, z. B. 1,27 — 1,59 cm, erhalten werden. Auch ein gewirktes Band kann unter Verwendung von Arämidfasern in Kette und Schuß mit einem Fangfaden aus Nylon, Polyester oder anderer organischer Faser zur Stabilisierung des Bandes hergestellt werden. Solche Bänder werden dann mit wärmehärtbarem Harz überzogen, getrocknet und spiralig oder wellig zu einer Ringvorform aufgewickelt.

Die anfallende scheibenförmige Reibbelag-Vorform wird dann in eine Form gebracht und auf eine Temperatur im Bereich von etwa 177 bis 190° C unter einem Druck von etwa 241 bis 345 bar für kurze Zeit, z. B. 2 bis 3 min, zum Verfestigen und Verdichten der Vorform und zum wenigstens teilweise Härten des Zements vorerwärmt. Dann werden die erhaltenen Beläge in einen auf eine Temperatur von etwa 204—232° C erhitzten Ofen gebracht, wo sie mehrere Stunden bleiben. Während dieser letzteren Wärmebehandlung wird der Binder in den unschmelzbaren, unlöslichen Zustand überführt.
Die Kupplungsbeläge werden dann in herkömmlicher Weise mechanisch weiter bearbeitet, z. B. durch Schleifen zur Erzielung annehmbarer Toleranz, und gebohrt, um Löcher zu schaffen, mit deren Hilfe die Beläge am Getriebe einer Verbrennungskraftmaschine befestigt werden (vgl. insbesondere F i g. 3 und 4).

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter veranschaulicht

Beispiel 1

Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung von erfindungsgemäßen Kupplungsbeiägen.

Acht Fäden eines Garns mit kontinuierlichen Fäden (1500 g/9000 m) aus handelsüblichen Aramidpolymer

mit einer Zersetzungstemperatur von mehr als 454°C wurden mit einer wärmehärtenden Zementmasse der in Tabelle II aufgeführten Zusammensetzung überzogen:

Tabelle II	Gew.-%
Bestandteil	54,0
Toluol	4,6
Naturkautschuk	2,5
Phenol/Formaldehyd-Harz	34,6
teilchenförmige.die Reibung
modifizierende Mittel	0,7
Klebrigmacher	0,2
Beschleuniger	3,4
Härter

Beispiel 2

Ein gemäß Beispiel 1 hergestellter Kupplungsbelag wurde nach der nachfolgend beschriebenen Arbeitsweise auf Heißberstfestigkeit getestet.

Der Kupplungsbelag wurde an das Antriebsteil genietet und der befestigte Belag dann 15 min in einem auf 260⁰C gehaltenen Ofen erhitzt. Der befestigte Kupplungsbelag wurde dem Ofen entnommen und an der drehbaren Welle einer Zentrifugalberstmaschine angebracht Der Test wurde sofort begonnen, und das Antriebsteil, an dem der Testkupplungsbelag befestigt war, erreichte in etwa 2 s 3500 U/min. Danach wurde die Geschwindigkeit des Antriebsteils mit durchschnittlich etwa 135 Upm/s gesteigert Testergebnisse sind in Form von Rotationsgeschwindigkeiten zum Zeitpunkt des Berstens des Kupplungsbelags aufgezeichnet

Der Aramidfasern enthaltende Kupplungsbelag, hergestellt, wie in Beispiel 1 beschrieben, barst selbst bei Erreichen der Maximalgeschwindigkeit von 10 000 U/ min für die Maschine nicht Dies zeigte, daß die Heißberstfestigkeit der Kupplungsbeläge über 10 000 U/min lag.

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Beispiel 3

Dieser Überzug wurde kontinuierlich aufgebracht, indem die Garne durch einen Tauchtank geführt wurden, der den Zement enthielt, und dann das überzogene Garn in einem bei 120° C gehaltenen Trockenofen getrocknet wurden. Mit dieser Arbeitsweise war die Zementaufnahme 75 bis 83% an getrocknetem Zement, bezogen auf das Gesamtgewicht der überzogenen Fasern.

Ein Band wurde durch Zusammenführen von vier der überzogenen und getrockneten Garne gebildet, und dieses Band wurde wellig auf einen sich drehenden Dorn so aufgewickelt, daß die Umdrehungen des Bandes im augenblicklichen Radius, mit dem aufgewickelt wurde, variierten. Die so hergestellten Vorformen wogen 390 g und wurden in einer Kupplungsbelagform 3 min bei 276 bar und 160° C geformt. Dann wurden die Kupplungsbeläge bei 204 bis 232⁰C einige Stunden weiter erwärmt, um den Binder in den unschmelzbaren, unlöslichen Zustand zu überführen.

Die Beläge wurden auf folgende Abmessungen geschliffen:

Außendurchmesser 27,9 cm, Innendurchmesser 16,5 cm, Dicke 0,348 cm und dann durchbohrt, um sie auf Reibungs- und Abriebeigenschaften sowie auf Heißberstfesligkeit testen zu können.

Nach Beispiel 1 hergestellte Kupplungsbeläge wurden einem gesteuerten Verdrehungsmomenttest unter Verwendung eines Langkupplungs-Dynamometers, wie nachfolgend beschrieben, unterzogen. Die Dicke der Beläge wurde an zehn verschiedenen Stellen am Außendurchmesser und Innendurchmesser gemessen, und dann wurden die Beläge auf Reibungseigenschaften unter Anwendung folgender Arbeitsweise getestet:

1. Die Kupplung wird 4 s bei 1100 U/min und einem konstanten Drehmoment von 320 N^m bei jeder Anwendung eingesetzt. Das Kupplungs-Ausgangsdrehmoment wird durch Begrenzung des Eingriffs der Kupplung mit Hilfe der Einstellung im Freigabemechanismus gesteuert. Die Einstellung kann erfolgen, um nur einen Durchschnittswert des Ausgangsdrehmoments während des 4 s-Eingriffs zu erzielen.

2. Die Kupplung wird 56 s freigegeben, darauf erneut eingesetzt.

3. Nach 100 Einsätzen erfolgt bei vollem Druck ein 15 s-Test aufwärmebedingten Wirkungsschwund.

4. Ohne Kühlung wird der Druck sofort auf ein gesteuertes Drehmoment von 320 N -m eingestellt und weitere lOOma! eingesetzt.

5. Ein weiterer 15 s-Test auf wärmebedingten Wirkungsschwund bei vollem Druck erfolgt, darauf weitere 100 Einsätze bei gesteuertem Drehmoment ohne Kühlung.

Die Reibungskoeffizienten (maximal und minimal) werden während des ersten, zweiten und dritten Schwundtests bestimmt, und die erhaltenen Daten sind in der folgenden Tabelle III aufgeführt.

Tabelle III

Schwund

Reibungskoeffizient
maximal minimal

0,38	0,22
0,38	0,27
0,37	0,26

50 Die Dicke der Testkupplungsbeläge wurde nach dem Test erneut gemessen und der Abrieb zu nur 5,08 χ ΙΟ-³ cm ermittelt.

Beispiel 4

Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung von Kupplungsbelägen unter Verwendung von Aramidgarn mit kontinuierlichen Fäden, vorüberzogen mit einem wärmehärtenden Phenol/Formaldehyd-Harz.

Sechs Fäden (1500 g/9000 m) aus handelsüblichen Aramidgarn wie in Beispiel 1 wurden mit einem wasserlöslichen, wärmehärtbaren Phenol/Formaldehyd-Harz vorüberzogen, indem das Garn durch eine Alkohol/ Wasser-Lösung mit 10% Harzfeststoffen geführt wurde, um eine Harzaufnahme von 103 Gew.-% trockenen Harzes, bezogen auf das Gesamtgewicht des überzogenen Garns, zu erzielen.

Das getrocknete, vorüberzogene Garn wurde dann mit dem Zement der Tabelle II auf Lösungsmittelbasis überzogen, und sechs Fäden des überzogenen Garns wurden zu einem Band zusammengeführt, mit einer Ze-

mentaufnahme von 75 Gew.-°/o des trockenen Überzugs, bezogen auf das Gesamtgewicht des überzogenen Bandes.

Unter Verwendung dieses Bandes wurden Vorformen für Kupplungsbeläge hergestellt, geformt und nachgehärtet, wie in Beispiel 1 beschrieben.

Beispiel 5

Die nach Beispiel 4 hergestellten Kupplungsbeläge wurden dem gesteuerten Verdrehungsmomenttest unterworfen, wie in Beispiel 3 beschrieben, und die erzielten Ergebnisse sind wie folgt:

Tabelle IV

Schwund

Reibungskoeffizient
maximal minimal

0,38
0,37
0,36

0,28
0,28
0,27

Es wurde ein durchschnittlicher Abriebwert von 1,143 χ 10-²cm beobachtet.

Beispiel 6

Ein nach Beispiel 4 hergestellter Kupplungsbelag wurde in einem 1978er Ford F-150-LKW mit einem Vier-Gang-Getriebe eingebaut, und der Kupplungsbelag wurde mäßig in Betrieb genommen, ohne übermäßig abschleifend zu sein.

Nach jeweils 10 000 Betätigungen wurde der Kupplungsbelag-Abrieb durch Messen der Veränderung der Dicke des Belags ermittelt. Die Ergebnisse dieses Tests sind in der folgenden Tabelle V aufgeführt:

Tabelle V

Zahl der Betätigungen

Teilabrieb
cm, xlO-²

10 000
20 000
30 000
40 000
50 000
60 000

3,1

0,051

0,152

0,102

0,152

0,051

Der verhältnismäßig hohe Anfangsabrieb nach den ersten 10 000 Betätigungen beruht vermutlich auf der Nichtgleichförmigkeit der geschliffenen Oberfläche des Bremsbelags, was zu nur teilweiser Berührung mit dem dazupassenden Teil der Kupplung führt.

Beispiel 7

Das Band des Beispiels 1 wurde zur Herstellung einer Reihe von Proben von 5,1 χ 7,6 cm verwendet, die unter den in Beispiel 1 angegebenen Bedingungen geformt, gehärtet und nachgehärtet wurden. Diese Proben wurden dann unter Verwendung eines Tinius-Olsen-Zugfestigkeitstesters auf Zugefestigkeit getestet Etwas Rutschen in den Backen des Testers wurde beobachtet aber Zugfestigkeiten im Bereich von 110 bis 200 N/mm² wurden aus den Testergebnissen errechnet.

Beispiel 8

Kupplungsbeläge wurden hergestellt, wie in Beispiel 4 beschrieben, mit der Ausnahme, daß handelsübliches 2/1-Aramid-Spinngarn mit einer Zersetzungstemperatur von mehr als 454°C anstelle kontinuierlichen Fadengarns verwendet wurde. Die Phenolharz-Vorüberzugs-Aufnahme war 10 Gew.-%, bezogen auf überzogene Fasern, und die Zementaufnahme war etwa 850/0.

Die so hergestellten Kupplungsbeläge wurden dem in Beispiel 3 beschriebenen gesteuerten Verdrehungsmomenttest unterzogen, und die erzielten Ergebnisse waren wie folgt:

Tabelle VI

Schwund

Reibungskoeffizient
maximal minimal

0,33
0,36
0,37

0,32
0,31
0,29

Es wurde ein durchschnittlicher Abriebwert von 7,62 χ 10-³CiTi beobachtet.

Beispiel 9

Kupplungsbeläge wurden wie in Beispiel 4 beschrieben hergestellt mit der Ausnahme, daß 2/1-Aramid-Spinngarn der in Beispiel 8 genannten Art anstelle kontinuierlichen Fadengarns verwendet wurde. Die Phenolharz-Vorüberzugs-Aufnahme betrug etwa 10 Gew.-% und die Zement-Aufnahme etwa 75%.

So hergestellte Kupplungsbeläge wurden dem in Beispiel 3 beschriebenen gesteuerten Verdrehungsmomenttest unterzogen, und die erzielten Ergebnisse sind wie folgt:

Tabelle VIl

Schwund

Reibungskoeffizient
maximal minimal

0,33
0,33
0,33

0,26
0,26
0,26

so Es wurde ein durchschnittlicher Abriebwert von 1,02 χ 10-² cm beobachtet

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Scheibenförmiger Reibbelag mit einem Innendurchmesser und einem Außendurchmesser auf Basis von Aramidfasern mit einer Zersetzungstemperatur von wenigstens 454° C und einem wärmehärtbaren Zement enthaltend ein wärmehärtendes Harz und ein wärmehärtbares Elastomer, wobei der Reibbelag 40 bis 95% des wärmehärtbaren Zements aufweist, wobei die Prozentsätze auf das Gesamtgewicht der Fasern und des Zements in den Belägen bezogen sind, und der Reibbelag zu seiner Ausformung und zum Härten des Zements Wärme und Druck unterworfen worden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibbelag ein mit dem wärmehärtbaren Zement imprägniertes 3and aus einer Vielzahl praktisch kontinuierlicher Aramidfaser-Spinnfäden, das in spiraliger oder welliger Form angeordnet ist, aufweist

2. Reibbelag nach Anspruch 1, in dem der Zement 20 bis 80 Gew.-% wärmehärtendes Harz und 80 bis 20% wärmehärtbares Elastomer, bezogen auf das Gesamtgewicht der beiden Bestandteile, aufweist.

3. Reibbelag nach Anspruch 1, in dem der wärmehärtbare Zement Phenol/Formaldehyd-Harz und Naturkautschuk aufweist.

4. Reibbelag nach Anspruch 1, in dem die Aramid-Fasern aus dem Kondensationsprodukt von Terephthalsäure und p-Phenylendiamin gebildet sind.