DE3134939C2 - - Google Patents
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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.
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.
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.
Die Modacrylfasern sind beispielsweise solche Fasern,
die im Handel unter den Bezeichnungen "Crylor", "Verel"
erhältlich sind.
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.
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.
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%.
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.
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