DE69002090T2

DE69002090T2 - Verfahren zur Herstellung eines Reibelements.

Info

Publication number: DE69002090T2
Application number: DE1990602090
Authority: DE
Inventors: Mitsuhiko Nakagawa
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1989-09-01
Filing date: 1990-08-29
Publication date: 1993-10-07
Anticipated expiration: 2010-08-30
Also published as: EP0415381B1; EP0415381A3; DE69002090D1; JPH0343134U; EP0415381A2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Reibelemente und ein Verfahren zur Herstellung derselben. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Reibelemente zum Gebrauch in Bremsen von Automobilen oder ähnlichem und einem Verfahren zur Herstellung derselben.
Es wird eine Beschreibung von Scheibenbelägen gegeben, die beispielhaft für Reibelemente zum Gebrauch in Scheibenbremsen stehen.
Ein üblicher Scheibenbelag wird gewöhnlich durch Aufkleben eines Belages, das heißt eines Reibmaterials, auf eine Trägerplatte hergestellt. Der Scheibenbelag wird gegen eine rotierende Scheibe gepreßt, um die Rotation der Scheibe durch Anwendung von Reibungskräften zu kontrollieren, wodurch die Fahrt eines Automobils gestoppt wird. In diesem Falle ist der scheibenbelag starken Scherkräften, Reibungswärme und direkt der Luft ausgesetzt, sodaß er auch direkt von Wind und Regen und Streumitteln wie NaCl und CaCl&sub2; angegriffen wird. Der Scheibenbelag unterliegt daher sehr schwierigen Bedingungen der mechanischen Stärke und Korrosion.
Gleichzeitig darf aus Sicherheitsgründen den Scheibenbremsen nichts passieren. Entsprechend wird von den verbundflächen des Belages und der Trägerplatte gefordert, daß sie eine solche Verbundstärke haben, daß ein Ablösen der Flächen vermieden wird.
Aus diesem Grunde wird üblicherweise das verbinden des Belages mit der Trägerplatte mechanisch durch das Aufrauhen der Fläche der Trägerplatte durch Aufbohren verstärkt. Diese Methode ist wirkungsvoll, wenn der Belag neu ist, doch rosten die Ränder oder die Einbohrlöcherteile der Trägerplatte bei längerem Gebrauch oder bei Fahrten auf einer Straße mit geschmolzenem Schnee vermischt mit Salz oder ähnlichem. Der Rost nimmt allmählich zu und breitet sich auf der Verbundfläche der Trägerplatte aus, was zu einem Ablösen des Belages von der Trägerplatte oder einer Verminderung der Verbundstärke führt, wodurch ein Aussetzen der Steuerung während der Fahrt des Automobils verursacht wird, was zu einem Unfall führen kann.
Aus diesem Grund wurden Verfahren zur Verhinderung des Rostens zwischen der Trägerplatte und dem Belag vorgeschlagen. Sie sind z. B. in der Japanischen Patent-Publikation Nr. 57- 45939, der Japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 51- 24533 und der Japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 59- 144836 publiziert, deren Beschreibungen im folgenden gegeben werden.
Die Japanische Patent-Publikation Nr. 57-45939 offenbart eine Technik zur Bildung eines Tri-Eisen-Tetroxid-Belages von 0,1- 5,0 um Filmdicke auf der Fläche einer Trägerplatte. Jedoch ist es nach diesem Verfahren nicht möglich, einen so wirkungsvollen Rostschutz zu gewinnen, daß die für den Scheibenbelag notwendige Zuverlässigkeit erreicht wird.
Die Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 51-24533 offenbart eine Technik zur Verbesserung des Rostschutzes der Trägerplatte durch Aussetzen derselben einer weichen Gasnitrierbehandlung. Jedoch macht dieses Verfahren die Herstellung kompliziert und eine bemerkenswerte Wirkung bei der Kostenreduktion und dem Rostschutz kann nicht erzielt werden.
Die Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 59-144836 offenbart eine Verbesserung eines Rostschutzes durch Anwendung von Chromsäurebehandlungsflüssigkeit, die 5 Gew. % von Zn- Teilchen mit einem Teilchendurchmesser von 5 um enthält. Jedoch, während diese Chromsäurebehandlung mit dieser Flüssigkeit eine Verbesserung des Rostschutzes ergibt, ist die Flüssigkeit vom Standpunkt der Sicherheit, der Hygiene und der Verunreinigung schwierig zu handhaben und kann hohe Herstellungskosten mit sich bringen.
Wie oben beschrieben, sind verschiedene Verfahren zur Verhinderung des Rostes zwischen der Trägerplatte und dem Belag vorgeschlagen worden. Jedoch ist es mit jeglichem Verfahren schwierig, einen solchen Rostschutz zu erhalten, daß er hochzuverlässig für einen Belag wäre, und selbst wenn es möglich wäre, gäbe es Probleme mit der Sicherheit, der Hygiene, der Verschmutzung und den Herstellungskosten.
Ein üblicher Scheibenbelag wird integral durch Verbinden mit einer Trägerplatte und Ausfüttern durch ein Klebemittel hergestellt. Hierbei wird das Klebeinittel während des Pressens des Reibmaterials durch Wärme und Druck ausgebreitet und durch das Reibmaterial absorbiert, sodaß es praktisch unmöglich ist, die Dicke desselben zu spezifizieren. Selbst, wenn die Dicke des Klebers vergrößert wird, ist es ebenfalls schwierig, diese Dicke wegen des Fließens des Klebers vor seinem Aushärten zu bestimmen. Entsprechend ist es schwierig, einen Kleber vorzusehen, der in einem Scheibenbelag rostschützend wirkt, was ein Beispiel für ein konventionelles Reibelement ist. Außerdem, selbst ein konventioneller Scheibenbelag (Reibelement), das so behandelt ist, daß es das Rosten verhindert, zeigt einen ungenügende Rostschutz zwischen der Trägerplatte und dem Belag, was zu Schwierigkeiten beim Erhalten der Scherungsstärke des Reibelementes über eine längere Zeit führt.
Die US-A-2 631 961 offenbart ein Verfahren zum Verbinden eines Bremsfutters mit einem Bremsschuh, das die Beschichtung eines imprägnierten Fibermaterials, Anwendung eines festen Klebers, der aus einer Mischung von bestimmten Elastomeren besteht, auf ein metallisches Trägerbauteil, Zusammenbau des Reibmaterials und des Trägerbauteils, wobei die Beschichtung und der Kleber in Kontakt stehen, und Anwendung von Wärme und Druck auf den gesamten Aufbau umfaßt.

Zusammenfassung

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Rostschutz eines Reibelementes über einen längeren Zeitraum zu erhalten.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, die Scherstärke eines Reibelementes zu verbessern.
Kurz gesagt, gemäß einem Aspekt der Erfindung, enthält ein Reibelement ein Reibinaterial zur Steuerung eines Objektes durch Anwendung von Reibung, eine Trägerplatte, die das Reibmaterial unter Verwendung einer Klebeschicht festhält und eine ausgehärteter wärmeaushärtender organischer Film, der auf der Oberfläche der Trägerplatte gebildet wurde, und zwischen der Klebeschicht unter dem Reibmaterial und der Trägerplatte angeordnet ist und eine vorbestimmte Filmdicke aufweist.
Da der ausgehärtete wärmeaushärtende Film, der eine vorbestimmte Filmdicke hat, auf der Oberfläche der Trägerplatte gebildet wurde, wird der ausgehärtete organische Film nicht durch Wärme oder Druck während des Pressens in Mitleidenschaft gezogen.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung schließt das Verfahren zur Herstellung des Reibelementes die Schritte ein: Herstellung der erforderlichen rauhen Oberfläche auf der Trägerplatte nach Entfetten derselben, Pulverbeschichtung der Oberfläche der Trägerplatte mit einem Harzpulver, das zu einem ausgehärteten organischen Film wird, Vollendung des ausgehärteten organischen Films durch Wärmebehandlung, Trocknung eines Klebers, der auf dem ausgehärteten organischen Film aufgetragen wurde, und Anordnung eines Reibmaterials gegenüber und auf dem Kleber, der auf der Oberfläche der Trägerplatte aufgetragen wurde, und danach Aussetzen desselben einer Wärmebehandlung.
Da die Oberfläche der Trägerplatte mit dem wärmeaushärtenden, organischen Film pulverbeschichtet und ausgehärtet ist und danach das Reibmaterial zur Integration verklebt ist in dem Arbeitsvorgang, wird der ausgehärtete organische Film, der auf der Trägerplatte gebildet ist, nicht von der Wärme oder dem Druck während des Pressens in Mitleidenschaft gezogen.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen verständlicher werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig.1 ist eine Schnittansicht der Struktur eines Scheibenbelages, die eine Ausführungsform des Reibelementes gemäß der Erfindung zeigt.
Fig.2 ist ein Flußdiagramm, das den Herstellungprozess des Scheibenbelages gemäß einer Ausführungsform des Reibelementes von Fig. 1 erklärt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Mit Bezug auf Fig. 1 umfaßt der Scheibenbelag eine Trägerplatte 1 aus SAPH, das ein Eisenmaterial ist, einen organischen Film 2, der auf der Oberfläche der Trägerplatte 1 gebildet ist, und schon zum Rostschutz ausgehärtet ist, ein Reibmaterial 4, das auf dem organischen Film 2 mit einer dazwischen vorgesehenen Klebeschicht 3 aus Phenolharz gebildet wurde und aus 30 Gew. % Stahlfiber, 10 Gew. % Glasfiber, 10 Gew. % Aramid, 20 Gew. % Phenolharz, 10 Gew. % Bariumsulfat, 10 Gew. % Kupferpulver und 10 Gew. % Reibstaub besteht. Ein Sackloch 5 ist in der Trägerplatte 1 vorgesehen, worein das Reibmaterial 4 eingreift.
Das Verfahren zur Herstellung des Scheibenbelags (Fig. 1) wird mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben. Wie im ersten Schritt 101 gezeigt ist, werden nach dem Entfetten der Trägerplatte 1 mit Trichloräthylen rauhe Oberflächen durch Aufbohren hergestellt. Dann, wie in dem zweiten Schritt 102 gezeigt ist, wird die Oberfläche der Trägerplatte 1 mit einem Harzpulver wie Epoxy beschichtet, das durch elektrostatisches Aufsprühen zu einem organischen Film wird.
Experimentell kann der organische Film 2 mit einer vorbestimmten Dicke durch Heizen der Trägerplatte auf 180ºC und Auftragen des Harzpulvers durch ein Drahtnetz von 100 Maschen erhalten werden. Danach, wie im dritten Schritt 103 gezeigt ist, wird die Wärmebehandlung bei 180ºC für eine Stunde urchgeführt, um den Organischen Film 2 zu vervollständdigen. In einem vierten Schritt 104 wird ein Kleber, der Phenolharz enthält, auf den Organischen Film 2 aufgetragen, um eine Klebeschicht 3 zu bilden, die bei Temperaturen von 80ºC für eine halbe Stunde getrocknet wird. Dann wird im fünften Schritt 105 dieser mit dem Reibmaterial 4 in einer Formpresse bei einer Temperatur von 160º C gepresst. Danach wird es einer weiteren Wärmebehandlung bei Temperaturen von 200ºC für 10 Stunden ausgesetzt, um den Scheibenbelag zu erhalten. Der organische Film muß nicht unbedingt Epoxyharz sein, sondern kann auch Phenol-, Melamin-, Acryl, wärmeaushärtendes Harz oder Guinini-Phenol-Pulver sein. Es kann zwar ein Füllmaterial oder Farbstoff zu diesem Organischen Material zugegeben werden, doch vorzugsweise ist nichts beizugeben.
Es ist wünschenswert, das gleiche oder ähnliches Material wie der organische Film 2 für das Material der Klebeschicht 3 zu verwenden, weil der Gebrauch des gleichen oder ähnlichen Materials die Verbesserung der Bindestärke zwischen dem organischen Film 2 und der Klebeschicht 3 erlaubt. Eine beträchtliche Rostschutzwirkung kann mit dem organischen Film 2 erzielt werden, der eine Filmdicke von nicht weniger als 5 um hat, und vorzugsweise 10 um oder mehr und noch bevorzugter 15 um oder inehr hat.
Es ist auch möglich, einen ähnlichen Film zu dem oben beschriebenen organischen Film 2 durch Aufsprühen eines Harzes zu erhalten, das in einem organischen Lösungsmittel gelöst ist, wobei das Lösungsmittel ausgetrocknet wird und danach Wärme zum Aushärten angewendet wird. Mit diesem Verfahren jedoch ist die Rate des anhaftenden Harzes gering und verschiedene Defekte, wie z.B. Blasen und Narben im Film treten auf, wenn das organische Lösungsmittel in dem Aushärteschritt verdunstet. Je größer die Dicke des Filmes wird, desto mehr Defekte werden durch Blasen verursacht, und es ist daher schwierig, einen Film von einer ausreichenden Dicke zu erhalten, ohne daß dies zu Defekten führt. Außerdem, in Hinsicht auf die Arbeitsumgebung, Sicherheit (Entflammen) und Hygiene (organische Lösungsmittelvergiftung), überschüssiges Harz und Verstreuen von Lösungsmittel durch Spray ist dies nicht erwünscht.
Auf der anderen Seite, wenn Pulverharz ohne organisches Lösungsmittel je nach der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, können Probleme wie Defekte durch das organische Lösungsmittel und Probleme in der Arbeitsumgebung, Sicherheit und Hygiene gelöst werden. Einige verwendete Harzpulver erzeugen Gase wie H&sub2;O mit Ammoniak aufgrund der Kondensatonsreaktionen während des Trocknens und Aushärtens. Obwohl dieses Gas im Vergleich mit den oben beschriebenen Lösungsmittel von vernachlässigbarem Voluinen ist, besteht die Möglichkeit, das Defekte auftreten, sodaß die Verwendung von Epoxyharz oder Bis-Malemide-Triazin-Harz vorzuziehen ist.
Die folgende Tabelle zeigt Testergebnisse zur Scherungsstärke und Rostschutz eines Scheibenbelags, der ein Beispiel eines Reibelementes gemäß der vorliegenden Erfindung ist, und eines konventionellen Scheibenbelags. Tabelle 1 Scherstärke Anteil nicht gerosteter Bereiche Beispiel 1 Bezugsbeispiel 1
(Bemerkung) Ergebnisse der Messung von 20 Zyklen des Korrisions-Haftungs-Testes durch JASO C444-78
Mit Bezug auf Tabelle 1 in Beispiel 1 ist die Dicke des organischen Filmes 2 gleich 30 um in dem oben beschriebenen Verfahren zur Herstellung des Scheibenbelages gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wohingegen in Beispiel 2 die Filmdicke 6 um und in Beispiel 3 gleich 11 um ist.
Das Bezugsbeispiel 1 zeigt einen Fall, worin die Trägerplatte aus SAPH weich nitriert wurde, Phenolharzkleber direkt auf diese angewendet und getrocknet wurde, und ein Klebefilm von 20 um gebildet wurde, um mit einem Reibelement gepreßt zu werden.
Das Bezugsbeispiel 2 zeigt den Fall, worin eine Trägerplatte aus SAPH mit Trichloräthylen entfettet wird und eine Tri-Eisen-Tetroxid-Schicht von 4 um auf der Oberfläche desselben gebildet und dann wie in Bezugsbeispiel 1 behandelt wurde.
In Tabelle 1 kann man sehen, daß sowohl die Scherkraft wie auch der Rostschutz in Beispiel 1 und 3 gegenüber dem Bezugsbeispiel 1 und 2 verbessert ist. Ebenfalls kann man sehen, daß der Rostschutz von Beispiel 1 und 3 umso wirksamer wird, je dicker der Film des organischen Filmes 2 wird. Als ein Ergebnis der Untersuchung des Querschnittes des Scheibenbelages im Beispiel 1 mit Hilfe eines Mikroskopes wurde herausgefunden, daß ein organischer Film von ungefähr 25 pm überall gebildet wurde. Insbesondere ist der organische Film kaum durch Wärme oder Druck während des Pressens mit dem Reibelement in Mitleidenschcaft gezogen worden. Auf der anderen Seite wurde kein Film im Bezugsbeispiel 1 und 2 mit einer definierten Filmdicke gefunden.
Wie oben beschrieben, kann durch Bilden eines ausgehärteten organischen Filmes 2 auf der Oberfläche der Trägerplatte 1 der Scheibenbelag gemäß einem Beispiel eines Reibelementes von Fig.1 die Bildung von Rost zwischen der Trägerplatte 1 und dem Reibmaterial 4 verhindern, wodurch der Rostschutz verbessert wird. Außerdem wird durch Verwendung des gleichen oder ähnlichen Materials sowohl für das Klebeschichtmaterial 3 wie auch des organische Film 2 die Bindungsstärke zwischen dem organischen Film 2 und der Klebeschicht 3 erhöht, wodurch die Scherstärke des Scheibenbelages verbessert wird.
In dem Verfahren zur Herstellung des Scheibenbelages gemäß einem Beispiel eines Reibelementes in Fig. 2 kann das Rosten zwischen der Trägerplatte 1 und dem Reibmaterial 4 wirksam verhindert werden, weil die Klebeschicht 3 und das Reibmaterial 4 miteinander verbunden sind und nach dem Beschichten der Oberfläche der Trägerplatte 1 mit einem Harzpulver wie Epoxy durch elektrostatisches Aufsprühen gepresst, wobei der organische Film 2 durch Wärmebehandlung vervollständigt wird.
Wie vorangegangen, weil bei dem Reibelement gemäß der vorliegenden Erfindung der ausgehärtete wärmeaushärtende organisches Film mit einer vorbestimmten Dicke auf der Oberfläche der Trägerplatte gebildet ist, wird der wärmeaushärtende organische Film nicht durch Wärme oder Druck während des Pressens beeinträchtigt, so daß der Rostschutz des Reibelementes verbessert werden kann und weiterhin kann durch Verwendung von im wesentlichen dem gleichen Material sowohl für die Klebeschicht wie auch für den wärmeaushärtenden organischen Film die Scherstärke des Reibmaterials verbessert werden.
Außerdem wird in dem Verfahren zur Herstellung des Reibelementes gemäß der Erfindung die Oberfläche der Trägerplatte mit wärmeaushärtendem organischem Film pulverbeschichtet und unterliegt einem Aushärten und wird weiterhin mit dem Reibmaterial verbunden, wobei der wärmeaushärtende organische Film auf der Trägerplatte nicht durch Wärme oder Druck während des Pressens beeinträchtigt wird, sodaß der Rostschutz des Reibelementes verbessert werden kann.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Reibelementes, das integral durch Aufkleben eines Reibmaterials an eine Trägerplatte durch eine Klebeverbindungen gebildet wird, wobei das Verfahren zur Herstellung des Reibelementes uinfaßt:

- einen Schritt (101) zur Bildung einer rauhen Oberfläche auf der Trägerplatte, nachdem die Trägerplatte entfettet wurde,

- einen Schritt (102) zur Pulverbeschichtung der Oberfläche der Trägerplatte mit Harzpulver, das zu einem wärmeaushärtenden organischen Film wird,

- einen Schritt (103) zum Aushärten des wärmeaushärtenden organischen Filmes durch Wärmebehandlung,

- einen Schritt (104) zum Entfernen des in dem Kleber enthaltenen Lösungsmittels durch Trocknen, nachdem der Kleber auf den ausgehärteten organischen Film aufgetragen wurde, und

- einen Schritt (105) zum Schmelzen durch Wärmebehandlung, nachdem das Reibmaterial gegenüber und auf der mit Kleber beaufschlagten Fläche der Trägerplatte angeordnet wurde.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin ein wärmeaushärtendes Harz (2) verwendet wird, um den wärmeaushärtenden organischen Filin zu bilden, welcher auf der Trägerplatte pulvergeschichtet ist und dem Aushärten unterliegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, worin ein wärmeaushärtendes Harz (2) verwendet wird, um den wärmeaushärtenden organischen Film zu bilden, der wärmeaushärtendes Harz, Epoxyharz, Phenolharz, Melaminharz, Acrylharz oder ein modifiziertes Phenolharz umfaßt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Klebeschicht (3) im wesentlichen aus dem gleichen Material gebildet ist wie das des wärmeaushärtenden organischen Films.