DE4205645B4

DE4205645B4 - Reibbelag und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE4205645B4
Application number: DE19924205645
Authority: DE
Inventors: Armin Eckert; Richard Bugaj; Manfred Meinbreckse
Original assignee: Ruefas Pagid AG
Current assignee: Ruefas Pagid AG
Priority date: 1992-02-25
Filing date: 1992-02-25
Publication date: 2004-12-23
Anticipated expiration: 2012-02-26
Also published as: DE4205645A1

Abstract

Asbestfreier Reibbelag, enthaltend eine Reibbelagmischung, die ein organisches Bindemittel enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibbelagmischung 0,5 bis 5 Gew.-% eines Siliconöls mit einer Viskosität von 10 bis 1000 mm²s^–1 enthält.

Description

Die Erfindung betrifft einen asbestfreien Reibbelag, enthaltend eine Reibbelagmischung, die ein organisches Bindemittel enthält, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Reibbelages.
Es ist bekannt, asbestfreie Reibbelagmischungen aus Fasern, Füllstoffen, Metallen, Gleitmitteln und Bindemitteln herzustellen. Als Fasern können dabei anorganische Fasern (Diabas, Basalt, Glas, Keramik), organische Fasern (Cellulose, Aramid, Kohlenstoff) und Metallfasern (Stahl) verwendet werden. Bei den Füllstoffen unterscheidet man organische (Ruß, Graphit, "Frictiondust" auf der Basis von Cashewnußschalenöl) und anorganische Füllstoffe (Baryt, Metalloxide, Kaolin, Schiefermehl). Die Metalle sind in der Mischung als Pulver oder Späne (Kupfer, Eisen, Messing) vorhanden. Als Gleitmittel werden meist Antimonsulfid oder Molybdänsulfid und als Bindemittel vorzugsweise Phenolharze und Kautschuk verwendet. Als Bindemittel werden bei fast allen Anwendungen überwiegend Novolak-Hexamethylentetramin-Pulverharze eingesetzt, denen als modifizierende Komponente z. B. feste Synthesekautschuke in Pulverform zugesetzt werden können.
Die Herstellung der Reibmassen, insbesondere für Scheibenbremsbeläge und große Trommelbremsbeläge, erfolgt üblicherweise in Intensivmischern durch Trockenmischung. Dabei und an den Übergangsstellen bei Transport, Lagerung und Dosierung des Gemisches bis zur Formgebung fällt je nach Absaugung und Rezeptur ein Filterstaub unterschiedlicher Zusammensetzung an, der entsorgt werden muß. Durch das Austragen unterschiedlicher Mengen von feinen Bestandteilen wie Füllstoffen und Bindemitteln ändert sich die Rezeptur. Außerdem treten bei den so hergestellten Reibbelagmischungen auch Entmischungserscheinungen auf, die zu einer ungleichmä ßigen Verteilung der Komponenten im Reibbelag führen, der üblicherweise durch Heißpressen bei 140 bis 180° C geformt wird. Solche Inhomogenitäten können zu Bremsgeräuschen führen.
Aus diesem Grunde werden teilweise auch wäßrige Phenolharze oder in Lösungsmitteln gelöste Novolak-Hexa-Harze und flüssige Kautschuktypen eingesetzt und die Reibbelagmischung im Naßverfahren hergestellt.
Die feuchte Mischung läßt sich jedoch nicht heiß verpressen, da durch den Wasser- bzw. Lösungsmitteldampf Risse und Lunker erzeugt werden. So lassen sie sich nur durch Kaltverpressen bei extrem hohen Drücken (100 bis 250 N/mm²) formen und müssen dann im eingespannten Zustand langsam getrocknet und ausgehärtet werden. Wegen der hohen Drücke müssen die Formwerkzeuge entsprechend ausgelegt sein. Dies mag der Grund dafür sein, daß insbesondere für die Herstellung von Scheibenbremsbelägen, hochbeanspruchten Trommelbremsbelägen und regellosen Kupplungsbelägen die feucht aufbereiteten Mischungen zunächst bis auf eine Restfeuchtigkeit von maximal 1 Gew.-% getrocknet werden. Danach lassen sie sich wie die Trockenmischungen bei Drücken von 30 bis 60 N/mm² problemlos heiß pressen, wobei das Bindemittel aushärtet. Bei allen feuchten Mischungen wird der Filterstaubanfall minimiert, und die Mischungskomponenten sind im Reibbelag gleichmäßiger verteilt. Nachteilig ist jedoch die zusätzliche Trocknungsstufe und die damit verbundene Entsorgung des lösungsmittel- bzw. phenolhaltigen Abgases. Dies mag ein Grund dafür sein, daß in den meisten Fällen die Trockenmischung vorgezogen wird, soweit dies möglich ist. Eine Ausnahme ist beispielsweise die Herstellung von gewickelten Kupplungsbelägen.
Aus der EP 0 637 698 A1 ist es bekannt, eine Reibbelagmischung zunächst zu verpressen und danach mit einer Phenolharz/Siliconharz-Mischung zu imprägnieren, um die Hitzebeständigkeit der Reibbelagmischung zu erhöhen.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Reibbelag mit homogener Verteilung der Mischungskomponenten zur Verfügung zu stellen, bei dessen Herstellung der Filterstaubanfall minimiert werden kann, ohne daß eine zusätzliche Trocknungsstufe erforderlich wird.
Diese Aufgabe wird bei einem asbestfreien Reibbelag, enthaltend eine Reibbelagmischung, die ein organisches Bindemittel enthält, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Reibbelagmischung 0,5 bis 5 Gew.-% eines Siliconöls mit einer Viskosität von 10 bis 1000 mm²s^– ¹ enthält. Die erfindungsgemäßen Reibbeläge haben 2 bis 5 % höhere Grindosonic-Werte, was auf eine Verringerung der Bremsgeräusche schließen läßt. Die Reibwerte steigen mit zunehmendem Siliconölanteil an, und der Belagverschleiß nimmt etwas ab, verglichen mit Reibbelägen ohne Siliconölzugabe. Der Verschleiß an der Bremstrommel, bzw. Bremsscheibe verändert sich nicht.
Bei geringeren Viskositäten besteht die Gefahr, daß bei der Verarbeitung ein Teil des Öls ausschwitzt. Bei höheren Viskositäten muß das Öl erwärmt werden, damit es gleichmäßig versprüht und in der Mischung verteilt werden kann.
In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung liegt die Viskosität des Siliconöls bei 25°C in dem Bereich von 10 bis 100 mm²s^–1.
Verfahrensmäßig wird die o. g. Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 3 gelöst.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Reibbeläge werden den Mischungskomponenten bei der Trockenmischung 0,5 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 1,5 bis 2,5 Gew.-%, eines Siliconöls mit einer Viskosität von 10 bis 1000 mm²s^–1 zugesetzt und das Gemisch ohne Trocknung in üblicher Weise zu Reibbelägen geformt, ausgehärtet, mit dem Träger verbunden und ggf. mechanisch bearbeitet.
Die Reibbelagmischung kann kalt oder heiß geformt werden. Häufig wird sie zunächst kalt vorgepreßt, um sie schon teilweise zu entlüften, und anschließend heiß gepreßt und da bei teilweise gehärtet. Danach schließt sich im allgemeinen eine mechanische Bearbeitung an, bevor der Belag dann im Ofen nachgehärtet wird. Am Schluß kann er noch nachgeschliffen und seine Oberfläche thermisch behandelt werden. Je nach Art des Reibbelages ist es üblich, ihn bereits beim Heißpressen oder Aushärten mit dem Reibbelagträger zu verbinden. Bei Trommelbremsbelägen wird der Reibbelag häufig am Ende des Herstellungsprozesses auf den Träger aufgenietet.
Es hat sich gezeigt, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine homogene, rieselfähige Reibbelagmischung erhalten wird, die ein geringeres Schüttgewicht hat als eine vergleichbare Mischung ohne Siliconöl und sich leichter formen läßt, da die Form besser ausgefüllt wird und weniger Risse entstehen als bei einer vergleichbaren Trockenmischung. Aus diesem Grunde verringert sich der Ausschuß.
Wegen des geringen Staubanfalls beim Mischen, vor allem aber beim Transport, Zwischenlagern und Dosieren können die Rezepturen viel genauer eingehalten werden.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beispiele näher erläutert.
Beispiel 1
Für die Herstellung einer Reibbelagmischung werden
1,5 Gew.-% organische Fasern
7,0 Gew.-% Mineralfasern
20,0 Gew.-% Metallfasern und -späne
25,0 Gew.-% Metallpulver
14,5 Gew.-% Füllstoffe
21,0 Gew.-% fester Schmierstoff und Reibstützer
und 11,0 Gew.-% Bindemittelpulver
in einem Intensivmischer unter Zugabe von 0,5 Gew.-% Siliconöl, bezogen auf das Trockengemisch, homogen gemischt. Das Siliconöl hat bei 25 °C eine Viskosität von 20 mm²s^–1. Das rieselfähige Gemisch wird in einen Vorratsbehälter gefördert und gelangt von dort über eine Dosiervorrichtung in die Presse, wo es in üblicher Weise durch Vorverdichten und Heißpressen zu Scheibenbremsbelägen geformt und mit den Rückenplatten verbunden wird. Die so erhaltenen Beläge werden maßhaltig geschliffen und im Ofen nachgehärtet.
Die Reibbelagmischung ließ sich gut verpressen. Die im Ofen nachgehärteten Beläge waren frei von Lunkern und Rissen und zeigten unter dem Mikroskop eine gleichmäßige Verteilung der Komponenten in der angeschliffenen Oberfläche. Die Beläge wurden einer Krauss-Prüfung unterzogen, deren wichtigste Ergebnisse in der Tabelle wiedergegeben sind. Alle Werte liegen im geforderten Soll-Bereich. Außerdem wurde der Grindosonic-Wert bestimmt.
Beispiel 2
Wie im Beispiel 1 wird eine Reibbelagmischung hergestellt und zu Scheibenbremsbelägen weiterverarbeitet, wobei jedoch 2 Gew.-% des Siliconöls, bezogen auf das Trockengemisch zugesetzt werden. Die Beläge sind ebenfalls riß- und lunkerfrei. Die Ergebnisse der Krauss-Prüfung und der Grindosonic-Wert sind in der Tabelle wiedergegeben.
Zur Bestimmung des Staubanteils werden 100 g der rieselfähigen Mischung in eine rotierende Trommel gefüllt, und die Staubpartikel mit einem konstanten Luftstrom vom 200 1 cm^–2h^–1 über eine Zeit von 0,1 h ausgetragen. Die Staubpartikel werden in einer Beruhigungszone und an einem nachgeschalteten Filter abgeschieden. Die gesamte Staubmenge betrug 0,55 g.
Beispiel 3 (Vergleich)
Wie in den Beispielen 1 und 2 wird eine Reibbelagmischung jedoch ohne Siliconöl hergestellt und zu Scheibenbremsbelägen weiterverarbeitet. Die Beläge sind zwar frei von Rissen und Lunkern, zeigen aber teilweise im Anschliff Bereiche unterschiedlicher Porosität und eine ungleichmäßige Verteilung der Komponenten. Die Ergebnisse der Krauss-Prüfung und der Grindosonic-Wert sind in der Tabelle wiedergegeben.
Wie im Beispiel 2 wird der Staubanteil der Reibbelagmischung bestimmt. Er beträgt 5,31 g und liegt somit fast um den Faktor 10 höher als bei der Mischung mit 2 Gew.-% Siliconöl.
Es ist bekannt, daß durch dosierten Flüssigkeitszusatz Staub gebunden und ein homogeneres rieselfähiges Gemisch erhalten wird. Da aber das Siliconöl im Reibbelag verbleibt, muß es auch dessen Eigenschaften verändern. Siliconöle werden häufig als Schmiermittel verwendet. Es war daher überraschend, daß der Zusatz von Siliconöl bei den Belägen eine Erhöhung der Reibwerte bewirkt.
Außerdem reduziert das Siliconöl durch seine wasserabweisende Wirkung das Naßfading, verhindert das Quellen der Beläge und wirkt als Korrosionsschutz. Wegen der Reibwerterhöhung durch den Siliconölzusatz ist es möglich, den Anteil schmirgelnder Bestandteile (Reibkörner, Reibstützer) in der Reibbelagmischung zu reduzieren. Dadurch wird der Verschleiß an der Scheibe, bzw. Trommel verringert und die Geräuschentwicklung beim Bremsen vermindert.
TABELLE

Claims

Asbestfreier Reibbelag, enthaltend eine Reibbelagmischung, die ein organisches Bindemittel enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibbelagmischung 0,5 bis 5 Gew.-% eines Siliconöls mit einer Viskosität von 10 bis 1000 mm²s^–1 enthält.
Reibbelag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Viskosität des Siliconöls in dem Bereich von 10 bis 100 mm²s^–1 liegt.
Verfahren zur Herstellung eines asbestfreien Reibbelages, wobei eine Reibbelagmischung aus trockenen Reibbelagkomponenten und einem organischen Bindemittel hergestellt, die Mischung zu einem Reibbelag geformt, der Reibbelag ausgehärtet und ggf. mechanisch bearbeitet und schließlich an einem Reibbelagträger befestigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß den trockenen Reibbelagkomponenten beim Mischen 0,5 bis 5,0 Gew.-% eines Siliconöls mit einer Viskosität von 10 bis 1000 mm²s^–1 zugesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß den trockenen Reibbelagkomponenten beim Mischen 1,5 bis 2,5 Gew.-% eines Siliconöls mit einer Viskosität von 10 bis 1000 mm²s^–1 zugesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibbelagmischung zunächst kalt vorgepreßt und anschließend heißverpreßt wird, wobei der Belag geformt und zumindest teilweise ausgehärtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Belag abschließend im Ofen gehärtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflache des ausgehärteten und ggf. mechanisch bearbeiteten Belags thermisch behandelt wird.