DE3800231A1

DE3800231A1 - Verfahren zur herstellung eines verstaerkungselements fuer asbest-freie reibmaterialien

Info

Publication number: DE3800231A1
Application number: DE3800231A
Authority: DE
Inventors: Hideo Shiraishi; Tsutomu Morita
Original assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd
Current assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd
Priority date: 1987-01-08
Filing date: 1988-01-07
Publication date: 1988-07-21
Anticipated expiration: 2008-01-08
Also published as: AU8295087A; GB8800047D0; GB2199595B; GB2199595A; DE3800231C2; AU603169B2; FR2609513A1; FR2609513B1; US4924566A; JPS63175135A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Verstärkungselements für Asbest-freie Reibmaterialien für Bremsen, Kupplungen und dergleichen, und insbesondere ein Verfahren, bei dem das Verstärkungselement mit ausgezeich neter Funktionstüchtigkeit, stabilisierter Qualität und bei niedrigen Kosten hergestellt werden kann.

Gewebte Reibmaterialien sind bisher im allgemeinen in der Weise hergestellt worden, daß man Asbest als Verstärkungs element verwendet hat. Man hat wärmehärtbare Harze, wie Phenolharze, Kautschukmischungen bzw. Kautschukcompoundma- und dergleichen, mit diesem Element verhaftet und diese nach dem Vorformen unter Druck in einer Metallform zur Wärmeformung erhitzt.

In jüngster Zeit ist wegen der ernsten Umweltprobleme ge genüber dem menschlichen Körper die Nachfrage bezüglich As bests-freier Reibmaterialien beträchtlich gestiegen. Zur Herstellung von Verstärkungselementen für diese Asbest- freien Reibmaterialien werden im allgemeinen als Hauptbe standteile Glasfasern verwendet, wobei das verzwirnte Garn (twisted yarn) aus diesen Glasfasern und organischen Fa sern, anorganischen Fasern, Metallfasern oder dergleichen, mit einem wärmehärtbaren Harz, einer Kautschukmischung, usw. behandelt wird. Nach dem Vorformen erhitzt man, wie bereits oben beschrieben, zur Wärmeverformung unter Druck in einer Metallform.

Um das Reibverhalten der Reibmaterialien, bei denen Kunst fasern, wie Glasfasern usw., für das Verstärkungselement verwendet werden, gegenüber dem Reibmaterial mit Asbest als Verstärkungselement beizubehalten oder zu verbessern, ist es notwendig, größere Mengen der Kautschukmischung mit dem Verstärkungselement zu verhaften, um somit einen stabili sierten Zustand zu erreichen, wobei die Dispergierbarkeit der Fasern stärker verbessert werden sollte als im Fall der Verwendung von Asbest als Verstärkungselement.

Um größere Mengen von Kautschukmischungen usw. mit dem Zwirn aus Glasfasern usw. zu verhaften, hat man üblicher weise ein Verfahren angewendet, bei dem die Glasfasern ei ner Aufbauschbehandlung (bulking treatment) unterworfen wurden oder bei dem die Zwirne mit anderen Fasern mit ge ringer Bauschigkeit (Raumgewicht) verwendet worden sind.

Bei den oben beschriebenen verzwirnten Garnen kann es auf grund des Verzwirnens von heterogenen Garnen mit der glei chen Länge zu folgenden Schwierigkeiten kommen:

(1) Durch die Zwirnspannung erniedrigt sich das Volumen bzw. die Raumausdehnung des voluminösen Vorgarns oder Ro vings.
(2) Beim Verzwirnen erniedrigt sich das Volumen, so daß nach dem Verformen die Dispergierbarkeit der Fasern ernie drigt wird.
(3) Beim Verhaften und Durchdringen des Harzes, der Kau tschukmischung usw. mit dem Garn erniedrigt sich das Volu men durch die Spannung auf das Garn.
(4) Durch die Spannungsschwankungen auf das Garn schwankt ebenfalls das Volumen.

Wenn man also demzufolge die vorstehend beschriebenen Garne verwendet, erniedrigt sich die Verhaftungsgeschwindigkeit der Kautschukmischung usw. und die Verhaftungsgeschwindig keit schwankt stark. Ferner erniedrigt sich die Disper gierbarkeit der Fasern und die Dispergierbarkeit schwankt stark, so daß es mit Schwierigkeiten verbunden ist, ein stabilisiertes Reibungsverhalten nach der Bildung des Reib materials zu erhalten.

Angesichts dieser Situation hat man als Ergebnis intensiver Untersuchungen ein Herstellungsverfahren entwickelt, bei dem die vorher angesprochenen Schwierigkeiten zur gleichen Zeit gelöst werden und wobei die Herstellungskosten außer dem vermindert werden können, indem man die Verzwirnungs stufe ausläßt.

Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Herstellung eines Verstärkungselements für Asbest-freie Reibmaterial lien, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man während der Herstellung eines Asbest-freien Vielfachgarns, das hetero gene Garne enthält und als Verstärkungselement für Reibma terialien verwendet wird, eine Vervielfachungsbehandlung ohne Verzwirnen gleichzeitig mit einer Aufbauschbehandlung (bulking treatment) durchführt, wobei die heterogenen Garne mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten unter Bildung einer Zufuhrüberschußrate (overfeed rate) (Geschwindigkeit des Anstiegs bei der Garngeschwindigkeit mit schneller Zufuhr geschwindigkeit zur Garngeschwindigkeit mit niedriger Zu fuhrgeschwindigkeit) von 0,1 bis 20% zugeführt werden, und ein Flüssigkeitsstrahl eingesetzt wird.

Der Grund, warum ein Geschwindigkeitsunterschied von 0,1 bis 20% in der Zufuhrüberschußrate für die Zufuhrge schwindigkeit der Fasern vorgesehen ist, ist darin zu se hen, daß, wenn man die Fasern schnell zuführt, was für das Volumen, das wiederum auf das Ausmaß der Verhaftung und Durchdringung der Kautschukmischung Einfluß hat, notwendig ist, ein geeignetes und konstantes Volumen gegeben ist. Wenn die Zufuhrüberschußrate unterhalb von 0,1% liegt, werden kein wirksames Volumen und keine Entzwirnbarkeit er reicht, und wenn die Zufuhrüberschußrate 20% überschrei tet, so erniedrigt sich die Verhaftung mit der Kautschukmi schung umgekehrt zur eingesetzten Menge und es tritt eine Instabilität auf, so daß es unmöglich ist, ein wirkungs volles Volumen und Entzwirnbarkeit zu erhalten.

Der Grund dafür, daß ein Flüssigkeitsstrahl eingesetzt wird, um die Fasern mit unterschiedlichen Zufuhrüberschuß raten zu vervielfachen und somit ein nicht-gezwirntes Viel fachgarn gleichzeitig mit einer Aufbauschbehandlung herzu stellen, ist darin zu sehen, daß beim Verzwirnen das Volu men erniedrigt wird, was zu einer schlechten Dispergierbarkeit der Fasern nach der Bildung des Reibmaterials führt.

Beispiel

Strangförmige Glasfasern werden gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren schnell bei den in Tabelle 1 angegebenen Zufuhr überschußraten zugeführt, und diese werden dann mit anderen Fasern kombiniert und durch Einblasen komprimierter Luft miteinander verfilzt, um Proben aus nichtgezwirntem Viel fachgarn herzustellen. Zum Vergleich hat man gezwirnte Gar ne nach einer herkömmlichen Methode hergestellt, wobei man voluminöse Glasvorgarne bzw. Glasrovings mit anderen Fasern der gleichen Länge bei einer 30fachen Verdrehung pro Meter verzwirnt. Die Ergebnisse sind der Tabelle 1 zu entnehmen.

Tabelle 1

(Anzahl der Garne)

Wenn man die in dieser Weise nichtgezwirnten Vielfachgarne und die gezwirnten Garne verwendet, untersucht man zunächst die Menge der verhafteten Kautschukmischung folgendermaßen:

Die Kautschukmischung wird mit jedem Garn verhaftet und die Zahlenwerte des Verhältnisses von Gewichtsteilen an verhaf teter bzw. anhaftender Kautschukmischung zu 100 Gew.-Teilen Garn, wenn eine Spannung von X (g), 2X (g) bzw. 4X (g) auf die jeweiligen Garne aufgebracht wird, werden für zehn Garne jeweils unter den entsprechenden Bedingungen bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt, wobei x der Durchschnittswert ist und R Bereich zwischen dem Maximal wert und dem Minimalwert ist. Zur Untersuchung der Disper gierbarkeit der Fasern wird die Menge an Kautschukmischung, die mit jedem Garn verhaftet ist, gleich gehalten, und nach der Bildung wird die Dispergierbarkeit der Glasfasern durch die Größe des Garndurchmessers ausgedrückt, wobei der Wert für das Vergleichsbeispiel 7 auf 1,0 gesetzt wurde. Die Ergebnisse sind der Tabelle 3 zu entnehmen.

Tabelle 2

Verhaftungsrate der Kautschukmischung (Gew.-Teile Verhaftung zu 100 Gew.-Teilen Garn)

Tabelle 3

Aus Tabelle 2 ist zu entnehmen, daß alle erfindungsgemäßen Beispiele mit den nichtverzwirnten Vielfachgarnen ein hohes Maß an Verhaftung mit der Kautschukmischung im Vergleich mit den Vergleichsbeispielen mit den gezwirnten Garnen auf weisen und daß weiterhin das Maß der Verhaftung mit dem An stieg der Zufuhrüberschußrate größer wird. Außerdem ist aus den erfindungsgemäßen Beispielen zu ersehen, daß die Schwankungen hinsichtlich des Verhaftungsmaßes ebenfalls sehr gering sind und daß sich das Maß an Verhaftung nur we nig erniedrigt, selbst wenn die Spannung groß wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Volumen der Vielfachgarne fast nicht erniedrigt und die Verhaftung der Kautschukmischung schwankt kaum, selbst wenn sich die Spannung auf das Garn beträchtlich ändert.

Es kann außerdem aus Tabelle 3 entnommen werden, daß sich der Garndurchmesser bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in beträchtlicher Weise im Vergleich mit den Vergleichsbeispielen vergrößert, was zeigt, daß sich die Dispergierbarkeit der Fasern nach der Bildung drastisch verbessert.

Wenn man also das oben beschriebene erfindungsgemäß herge stellte Verstärkungselement für Reibmaterialien verwendet, kann das Reibverhalten der Reibmaterialien ohne die Verwendung von Asbest stabilisiert werden. Auf diese Weise ist eine drastische Verminderung der Produktionskosten möglich ge worden, da auf die Verzwirnstufe verzichtet werden kann.

Infolgedessen nimmt die Erfindung einen bemerkenswerten Stellenwert in der Industrie ein.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Verstärkungselements für Asbest-freie Reibmaterialien, dadurch gekennzeichnet, daß man während der Herstellung eines Asbest-freien Viel fachgarns, das heterogene Garne enthält und als Verstär kungselement für Reibmaterialien verwendet wird, eine Verstär vielfachungsbehandlung ohne Verzwirnen gleichzeitig mit ei ner Aufbauschbehandlung durchführt, bei der die heterogenen Garne mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten zugeführt werden und ein Flüssigkeitsstrahl eingesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl der für das Verstärkungselement verwende ten heterogenen Garne Glasfasern sind und man die Verviel fachung durch Kombination dieser mit einer oder mehreren Arten von organischen Fasern, anorganischen Fasern und Metallfasern durchführt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrüberschußrate, die dem Unterschied der Zu fuhrgeschwindigkeiten entspricht, 0,1 bis 20% beträgt.