DE3134939C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Reibbelag, insbesondere für Bremsen, Kupplungen und weitere Anwendungsgebiete, des Typs, der Mineralfasern, organische Fasern, Charge und Binder enthält.

Die verwendeten Fasern können verschiedene Formen aufweisen, zum Beispiel freie Fasern, kontinuierliche oder diskontinuierliche Faserfäden, grobes Gewebe, Litzen, Matten, Filzgewebe usw.

Bisher wurden die organischen Fasern allgemein dazu benutzt, die Bedingungen des Spinnens der Mineralfasern zu verbessern, d. h. aus Gründen der Fabrikation und nicht, um die Reibleistung zu verbessern.

Tatsächlich sind bis heute die organischen Fasern für diesen Zweck, besser gesagt für Reibbeläge, als ungünstig eingeschätzt worden. Das ist der Grund, weshalb sie allgemein aus Zellulosefasern, tierischen Fasern, pflanzlichen Fasern oder ähnlichen bestehen, d. h. aus einer unschmelzbaren Faserart, bei der die Faser sich nicht verflüssigt, wenn die Temperatur des Reibbelages sich während des Gebrauchs erhöht, die Faser sich jedoch auflöst bzw. zersetzt, ohne die Reibkonditionen des Reibbelages zu stören.

Aus der DE-OS 29 26 616 ist ein Material für Bremsbeläge bekannt, bei dem als Basis eine Mischung aus voroxidierten Acrylfasern und einem Binder verwendet wird. Zusätzlich können Stahlwolle/Metallpulver, anorganische Fasern, wie Glasfasern oder Phenolformaldehydfasern und auch ein Anteil Kalziumcarbonat vorgesehen sein. Als voroxidierte Fasern werden bei einem Ausführungsbeispiel eine Acrylfaser mit 97% Acrylnitril und 3% Methylacrylat verwendet.

Solche organischen unschmelzbaren Fasern können einen abschwächenden Effekt auf das mehr oder weniger agressive Einwirken des Fasermaterials, insbesondere Glasfasern, auf das Gegenmaterial haben, beispielsweise eine Trommel, eine Scheibe, ein Kranz, eine Platte oder ähnliches, auf oder gegen welches der Reibbelag reibt. Aber diese organischen unschmelzbaren Fasern weisen als bedeutenden Nachteil eine Verringerung der Verschleißfestigkeit des Reibbelages selber auf.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, einen Reibbelag der eingangs genannten Art zu schaffen, der frei von diesen verschiedenen Nachteilen ist, und bei der Verschleißfestigkeit ausgezeichnet ist.

Gemäß der Erfindung ist ein Reibbelag, bestehend aus Mineralfasern, organischen Fasern, Charge und Binder, dadurch gekennzeichnet, daß die organischen Fasern zumindest zum Teil aus schmelzbaren organischen Fasern wie z. B. Polyesterfasern, Polyamidfasern, Polypropylenfasern, Acrylfasern, Modacrylfasern usw. bestehen.

Versuche haben gezeigt, daß sich unerwarteterweise ein Passivationsphänomen in der Weise ausbilden kann, daß sich eine schützende Kruste auf der Oberfläche des Belags ausbildet, wenn der Belag unter Erhöhung der Temperatur an das Gegenmaterial reibend angedrückt wird, wobei die Kruste infolge Änderung des physikalischen Zustands der schmelzbaren Fasern das Schmelzen an der Stelle des Oberflächenüberzugs verzögert.

Eine ausgedehnte Flüssigphase, die für die Reibbedingungen schädlich wäre, wird so auf dem Niveau der Grenzfläche mit dem Gegenmaterial vermieden. Im Gegenteil, in den Schichten des Belages, die von der Grenzfläche weiter entfernt liegen und die daher einer geringeren Temperatur ausgesetzt sind, erfahren die schmelzbaren organischen Fasern eine wichtige Verschmelzung, die der Reibung nicht schadet, vielmehr den Vorteil einer Verdichtung des Belages durch das Ausfüllen von Hohlräumen mit sich bringt, die in dem Belag enthalten sein können.

Daraus resultiert eine hervorragende Verschleißfestigkeit des Reibbelages.

Es zeigt sich dank der Erfindung, daß die organischen schmelzbaren Fasern wegen der Steigerung der Verschleißfestigkeit des Belages eher eine nützliche als eine, wie man bislang angenommen hatte, schädliche Rolle spielen.

Aber es muß, wie man verstehen wird, die Verwendung der organischen schmelzbaren Fasern vorzugsweise von einigen Sicherheitsmaßnahmen begleitet sein, damit der Belag aus dem oben aufgezeigten Phänomen der Passivation ohne Unsicherheiten Nutzen ziehen kann.

Insbesondere müssen gemäß der Erfindung die schmelzbaren organischen Fasern in dem Reibbelag in einer bestimmten Menge verwendet werden.

Gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung beträgt das Gewichtsverhältnis von organischen schmelzbaren Fasern in dem Reibbelag vorteilhafterweise zwischen 5% und 40%.

Des weiteren werden vorzugsweise organische schmelzbare Fasern mit einer solchen Beschaffenheit gewählt, daß ihr Verschmelzen zeitlich begrenzt ist, und daß insbesondere ihr Verschmelzen aufhört, kurz nachdem es angefangen hat. Als organische schmelzbare Fasern eines vernetzbaren Typs werden z. B. Acrylfasern und/oder Modacrylfasern gewählt.

Dank dieser Maßnahme bilden die organischen schmelzbaren und vernetzbaren Fasern im Laufe des Betriebes und kurz nach ihrem Verschmelzen ein echtes Netz, das eine günstige starre Struktur in dem Belag bildet, ohne den Reibbedingungen zu schaden.

Bei einem Ausführungsbeispiel bestehen die organischen Fasern des Reibbelages insgesamt aus schmelzbaren organischen Fasern, während bei einer Abwandlung die organischen Fasern des Reibbelages nicht nur aus schmelzbaren Fasern, sondern auch aus unschmelzbaren organischen Fasern, wie beispielsweise Stapelzellwollfasern oder Chemiestapelfasern bestehen.

Der Reibbelag weist vorteilhafterweise Mineralfasern mit einem Gewichtsverhältnis von 5% bis 30% auf, organische schmelzbare Fasern mit einem Gewichtsverhältnis von 5% bis 40%, organische unschmelzbare Fasern mit einem Gewichtsverhältnis von 0% bis 25%, 30% bis 60% Charge in Form von Pulver oder Fäden und 10% bis 25% Binder. Vorzugsweise bestehen die Mineralfasern aus Glasfasern und/oder Amiantfasern, die schmelzbaren organischen Fasern aus Acryl- und/oder Modacrylfasern, die Charge ganz oder zum Teil aus Schwerfel, Ruß, Graphit, Barytsulvat, Schlämmkreide, Pyrit, Zirkon, Kupfer und Messing, und der Binder besteht ganz oder teilweise aus Harz und Kautschuk.

Die nachfolgend angegebenen Ausführungsbeispiele stellen keine Beschränkung dar.

Beispiel 1

Um einen Reibbelag, insbesondere für Bremsen und Kupplungen herzustellen, verwendet man Mineralfasern, organische Fasern, Charge und einen Binder.

Die verwendeten Fasern können in verschiedener Form vorkommen, z. B. in Form von freien Fasern, kontinuierlichen oder zusammenhängenden Faserfäden, Grobgewebe, Litze, Matten, Filz anderes Gewebe und ähnliches.

Die Mineralfasern, die in dem Reibbelag mit einem Gewichtsverhältnis zwischen 5% und 30%, und in diesem Beispiel in der Nähe von 20% enthalten sind, bestehen aus Glasfasern.

Die organischen Fasern sind organische schmelzbare und vernetzbare Fasern und bestehen aus Acrylfasern und sind in dem Reibbelag mit einem Gewichtsverhältnis zwischen 5% und 40%, in diesem Beispiel in der Nähe von 5% enthalten.

Die Acrylfasern sind beispielsweise solche Fasern, die im Handel unter dem Namen "Acribel, Acrilan, Courtelle, Crylor, Dralon . . ." erhältlich sind.

Die Charge besteht aus Schwefel, Ruß, Graphit, Barytsulvat, Pyrit, Kupfer und Messing, in Form von Puder und/oder Fäden, und weist in ihrer Gesamtheit in dem Reibbelag ein Gewichtsverhältnis zwischen 30% und 60% auf, in diesem Beispiel in der Nähe von 55%.

Der Binder besteht aus Harz und Kautschuk und weist in dem Reibbelag in seiner Gesamtheit ein Gewichtsverhältnis zwischen 10% und 25% auf, in diesem Beispiel in der Nähe von 10%.

Im einzelnen hat der Reibbelag gemäß diesem Beispiel die in Tabelle 1 dargestellte Zusammensetzung (Seite 10).

Der solcher Art zusammengesetzte Reibbelag wird auf übliche Art dadurch hergestellt, daß ein Faden, bestehend aus Mineralfasern und den organischen Fasern mit Zement imprigniert wird, der aus der Charge und dem Binder besteht; das Ganze wird in eine scheibenförmige Form eingebettet und unter Druck gebrannt.

Der solcherart hergestellte Reibbelag weist hervorragende Reibleistungen auf. Man stellt keinen einzigen Nachteil wegen eines Verschmelzen der schmelzbaren und vernetzbaren organischen Fasern fest, sondern vielmehr einen Vorteil bezüglich der exellenten Verschleißfestigkeit des Reibbelages.

Insbesondere ist die Verschleißfestigkeit derjenigen überlegen, die man beobachten kann, wenn man die organischen schmelzbaren Fasern durch organische unschmelzbare ersetzt.

Andererseits erkennt man auch keine Beschädigung des Gegenmaterials während des Betriebes, obwohl die Mineralfasern aus Glasfasern bestehen, die allgemein als agressiv wirkend auf das Gegenmaterial angesehen werden.

Beispiel 2

Man verfährt wie bei Beispiel 1, jedoch ist die Zusammensetzung des Reibbelages die in der Tafel 2 angegebene (Seite 11).

Die Leistungen dieses Reibbelages sind ähnlich denjenigen, die im Beispiel 1 beschrieben worden sind.

Tabelle 1

Tabelle 2

Die Modacrylfasern sind beispielsweise solche Fasern, die im Handel unter den Bezeichnungen "Crylor", "Verel" erhältlich sind.

Beispiel 3

Man verfährt wie in Beispiel 1, jedoch ist die Zusammensetzung des Reibbelages die in Tabelle 3 angegebene (Seite 13).

Die Leistungen dieses Reibbelages sind ähnlich denjenigen, die in Beispiel 1 bereits beschrieben worden sind.

Tabelle 3

Beispiel 4

Man verfährt wie in Beispiel 1, jedoch ist die Zusammensetzung des Reibbelages die in Tabelle 4 angegebene (Seite 15).

Die Leistungen dieses Reibbelages sind die gleichen wie in Beispiel 1 beschriebenen.

Tabelle 4

Claims (10)

1. Reibbelag, bestehend aus Mineralfasern, organischen Fasern, Charge und einem Binder, dadurch gekennzeichnet, daß die organischen Fasern zumindest zum Teil aus organischen schmelzbaren Fasern bestehen.

2. Reibbelag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die organischen schmelzbaren Fasern in dem Reibbelag mit einem Gewichtsverhältnis zwischen 5% und 40% enthalten sind.

3. Reibbelag nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die organischen schmelzbaren Fasern vernetzbar sind.

4. Reibbelag nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die organischen schmelzbaren und vernetzbaren Fasern aus Acrylfasern und/oder Modacrylfasern bestehen.

5. Reibbelag nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die organischen Fasern des Reibbelages in ihrer Gesamtheit schmelzbare organische Fasern sind.

6. Reibbelag nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die organischen Fasern des Reibbelages nicht nur aus schmelzbaren organischen Fasern, sondern auch aus nicht schmelzbaren organischen Fasern gebildet werden.

7. Reibbelag nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die unschmelzbaren organischen Fasern Stapelzellwollefasern oder Chemiestapelfasern sind.

8. Reibbelag nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis der unschmelzbaren organischen Fasern in dem Reibbelag zwischen 5% und 25% liegt.

9. Reibbelag nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Reibbelag die Bestandteile nachfolgende Gewichtsverhältnisse aufweisen:
Mineralfasern zwischen 5% und 30%, schmelzbare organische Fasern zwischen 5% und 40%, unschmelzbare organische Fasern zwischen 0% und 25%, Charge zwischen 30% und 60% und Binder zwischen 10% und 25%.

10. Reibbelag nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mineralfasern aus Glasfasern und/oder Amiantfasern, die Charge ganz oder zum Teil aus Schwefel, Ruß, Graphit, Barytsulvat, Schlämmkreide, Pyrit, Zirkon, Kupfer, Messing, und der Binder ganz oder zum Teil aus Kunstharz und Kautschuk bestehen.