DE69510616T2

DE69510616T2 - Durch ein Nassverfahren hergestelltes Reibungsmaterial und Verfahren zu seinen Herstellung

Info

Publication number: DE69510616T2
Application number: DE69510616T
Authority: DE
Inventors: Robert Ellsworth Evans; Stanley Sigmund Kaminski
Original assignee: Sterling Chemicals International Inc
Current assignee: Sterling Chemicals International Inc
Priority date: 1994-08-09
Filing date: 1995-08-09
Publication date: 2000-03-02
Anticipated expiration: 2015-08-10
Also published as: IN183563B; KR100360362B1; BR9503564A; DK0696692T3; CA2155492C; ATE181993T1; ES2133623T3; US5889082A; FI953760A; KR960007659A; EP0696692A1; TW335408B; CO4410415A1; DE69510616D1; CA2155492A1; FI953760A0; AU698291B2; NO953104L; GR3031239T3; JPH0859850A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen naß verarbeiteten Reibwerkstoff und ein Verfahren zur Herstellung desselben.
Nasse Mischungen für Walzenbeläge werden oft durch Formen kleiner Speichermodule in Radwalzenmaschinen hergestellt. Die Maschine besteht aus zwei Rädern, die sich langsam in entgegengesetzten Richtungen drehen. Das obere Rad dreht sich zwischen Flanschen genau eingepaßt auf dem unteren Rad, und der Abstand zwischen den Flanschen bestimmt die Belagsbreite, während der Abstand zwischen den Rädern seine Dicke bestimmt. Teig aus einem Mischer wird zu kleinen Körnchen zerbrochen und geht durch den Spalt zwischen den Rädern. Der Teig wird geformt und auf die geeignete Dichte gepreßt, und das entstehende kontinuierliche Teigband wird dann für die Verarbeitung zu Bremsbelägen, Scheibenbremsen, Lastwagenbremsen, Geländebremsen, Kupplungsbelägen und Ähnlichem zu Streifen der erforderlichen Länge geschnitten. Im Speicher wird ein Lösemittel zur Verdünnung des Harzbindemittels verwendet, um das Benetzen der trockenen Bestandteile zu beschleunigen. Nach der Formung der Beläge wird der Großteil des Lösemittels durch Trocknen entfernt. Jegliches restliche Lösemittel wird während der frühen Phasen der stufenweisen Härtung entfernt. Wie gut bekannt ist, wurde es wegen der Gesundheits-, Umwelt- und Sicherheitsrisiken, die Asbest zugeschrieben werden, für die Industrie Pflicht, bei Reibwerkstoffen einen kosteneffektiven Ersatz für Asbest zu suchen. Mehrere Annäherungen für den Ersatz von Asbest haben zu einem wesentlichen Umfang der Technologie und des Stands der Technik geführt, der mindestens zwei Hauptgruppen von nicht-Asbest Ansätzen ergab. Sie sind 1) halbmetallische Materialien; und 2) organische nicht-Asbest Materialien. Diese Materialien werden im US-Patent Nr. 4,866,107 genauer erörtert.
Die Entfernung von Asbest aus Reibwerkstoffansätzen hat, obwohl sie relativ erfolgreich war, jedoch verschiedene andere Probleme verursacht, von denen die Schwierigkeit, Mischungen der Bestandteile für die Herstellung von Belägen zu verarbeiten, die verminderte Festigkeit und Zähigkeit der Beläge, die aus anderen Bestandteilen hergestellt werden, die erhöhten Kosten der Bestandteile gegenüber Asbest und die mechanische und Reibleistung der Fertigprodukte im Vergleich mit Asbest enthaltenden Materialien nicht die geringsten sind. Zusätzlich versäumten viele Ansätze des Asbestersatztyps für Reibwerkstoffe, Erfolg zu erzielen aufgrund der verminderten Reibungs-/thermischen Stabilitätseigenschaften der geformten Reibwerkstoffe, die sie weniger konkurrenzfähig machen.
Die meisten Bemühungen zur Entfernung von Asbestfasern aus Ansätzen für Reibwerkstoffe konzentrierten sich auf die Verwendung anderer organischer und anorganischer Fasermaterialien allein oder in Verbindung mit einer Unzahl unterschiedlicher Bestandteile.
Zum Beispiel beinhaltet das US-Patent Nr. 4,145,223 Glasfasern und Keramikfasern, während die im U. K. veröffentlichte Schrift Nr. 2027724A voroxidierte Acrylfasern einsetzt. In gleicher Weise lehren das US-Patent Nr. 4,197,223 und das U. K.-Patent Nr. 1604827 Mischungen anorganischer, und organischer Fasern wie Glasfasern, Mineralwollen, Aluminosilikatfasern, Zellstoff, Jute, Sisal und Baumwollinters. Aramidfasern werden in den US-Patenten Nr. 4,374,211 und 4,384,640 gelehrt, und Acrylfasern werden in den US-Patenten Nr. 4,418,115; 4,508,855; 4,539,240 und 4,656,203; der in G. B. veröffentlichten Schrift Nr. 2,129,006A und den in Japan veröffentlichten Schriften Nr. 87/106,133; 87/89,784 und 87/149,908 gezeigt.
Zusätzlich ist im US-Patent Nr. 4,324,706 die Kombination von pulpenähnlichen Teilchen aus hitzebeständigen aromatischen Polymermaterialien, anorganischen oder organischen Fasermaterialien, reibungsregelnden Mitteln und wärmehärtbaren Polymerbindemitteln offenbart.
Das US-Patent Nr. 4,866,107 beansprucht eine Zusammensetzung eines wärmehärtbaren Bindeharzes, eines faserigen Verstärkungsmaterials und einer fibrillierten Faser auf Acrylnitrilpolymerbasis mit einem Wirkungsindex von etwa 0,8 bis etwa 2,0.
Die in Europa veröffentlichte Patentschrift Nr. 0,282,004 offenbart eine verstärkende Mischung für Reibungserzeugnisse unter Verwendung eines Naßgels aus Polyacrylnitril, das einen Zusatz enthält, der Polyethylenglycolester der Pelargonsäure, der Önanthsäure, der Caprylsäure, der Caprinsäure und deren Mischungen usw. umfaßt.
Das unlängst herausgegebene US-Patent Nr. 5,106,887 lehrt die Bildung von nicht-Asbest Reibwerkstoffen, die fibrillierte Acrylfasern vermischt mit Glasfasern, hitzebeständigen organischen Fasern, anorganischen Fasern oder Metallfasern umfassen, wobei die fibrillierten Acrylfasern eine KANADISCHE STANDARDDURCHLÄSSIGKEIT (CSF) von mindestens 450 ml aufweisen, während das US-Patent Nr. 5,004,497 einen Reibwerkstoff beansprucht, der 0,85-30 Gewichts% Kohlenstoffasern und 2-20 Gewichts% an fibrillierten und zerhackten Aramidfasern umfaßt. Das Material kann 3-20 Gewichts% Polyimidstaub, Melaminstaub, Cashewstaub oder Phenolstaub enthalten. Diese Stäube sind ausgehärtete, wärmehärtbare Harze, und als solche sind sie nicht löslich und fallen daher nicht in den Rahmen der vorliegenden Erfindung. Das Patent 887 erwähnt nicht den Einschluß von organischen, synthetischen Polymerteilchen und offenbart tatsächlich kennzeichnend, daß die organischen Fasern Aramidpulpe sind, eine fibrillierte Faser. Organische, synthetische Polymerteilchen werden nicht erwähnt.
Darüberhinaus lehrt die PCT veröffentlichte Schrift Nr. WO93/04300 die Erzeugung eines zusammengesetzten Reibwerkstoffes, der ein Matrixharz, ein Faserverstärkungsmaterial und Aramidteilchen umfaßt. Das Faserverstärkungsmaterial kann Pulpe oder Ausflockung sein, aber nicht beides.
Alle oben angeführten Hinweise versäumen es, die einzigartige zusammenarbeitende Wirkung zu erkennen, die durch den Einsatz der einzigartigen Trockenmischung der vorliegenden Erfindung erreicht wird. Die Hinweise versäumen entweder die Lehre der Verwendung von Teilchen aus synthetischem, löslichem, organischem Polymer, oder wenn derartige Teilchen vorgeschlagen werden, versäumen sie die Einbeziehung eines oder beider anderen kritischen Bestandteile der vorliegenden Erfindung. Genauer lehrt US 4,324,706 pulpenähnliche Teilchen wie Fasern, Filme, Flocken oder Bänder, die in Kombination mit Stapelfasern jeweils mit einer Vielzahl an Tentakel-ähnlichen Fortsätzen versehen sind. Es werden im Patent '706 keine Polymerteilchen mit Durchmessern von weniger als 60 Mikrometer offenbart, wobei die Teilchen dieses Verweises dem fibrillierten Faserbestandteil a) hier ähnlicher sind als die Teilchen c).
US 4,866,107 lehrt eine Mischung einer fibrillierten Faser und anderer organischer, synthetischer Polymerfasern, aber erwähnt nicht, daß die anderen Fasern Stapel sind oder daß Teilchen aus organischem, synthetischem Polymer damit eingesetzt werden müssen.
Die veröffentlichte Schrift WO93/04300 ist wahrscheinlich der näheste Stand der Technik, der die augenblickliche Erfindung betrifft. Die Schrift '300 verwendet Aramidteilchen als Gleitzusätze bei der Bildung von Reibwerkstoffen in Verbindung mit Fasern in Form von Flocken oder Pulpe. Die Flocken sind als Fasern beschrieben, die auf Längen mit 1-10 mm geschnitten sind, während die Pulpe als fibrillierte Fasern beschrieben ist. Sowohl die Pulpe als auch die Flocken sind vorzugsweise aus Polymeren des Aramidtyps zusammengesetzt. Die Aramidteilchen liegen im Größenbereich von 10-250 Mikrometer, wobei vom kleinsten beschrieben wird, daß es eine Verarbeitungshilfe liefert, indem es während dem Mischen bei der Öffnung der fibrillierten Faser hilft, aber die Schrift erörtert nicht den Festigkeitsgewinn der nassen grünen Mischung. Die augenblicklichen Reibwerkstoffe unterscheiden sich von jenen, die von der Schrift '300 gelehrt werden dadurch, daß hier sowohl eine fibrillierte Faser als auch ein Faserstapel in Kombination mit den löslichen, organischen, synthetischen Polymerteilchen eingesetzt werden. Es stellte sich heraus, daß diese Kombination an Bestandteilen hinsichtlich der Grünlingsfestigkeit unerwartet bessere Ergebnisse und in vielen Fällen bessere mechanische, Reibungs-/thermische Eigenschaften liefert.
Verwandte Patente, die Mischungen von Fasermaterialien und Polymerteilchen zeigen, umfassen das US-Patent Nr. 3,325,345, das auf fibrillierte Cellulosefasern beschränkt ist; das US-Patent Nr. 4,387,178, das die Anwesenheit eines Polyacryllatex erfordert; das US-Patent Nr. 4,485,138, das die Anwesenheit von Gummi zur Herstellung einer vulkanisierten Fasermischung erfordert; das US-Patent Nr. 4,495,030, das Glasfasern in der Submikrometergröße in einem Absorptionsfiltermaterial für toxische Gase umfaßt; das US-Patent Nr. 4,748,075, das ein weiches Dichtungsmaterial lehrt, das aus mindestens drei (3) unterschiedlichen Fasern besteht, Naturfasern, synthetischen, organischen Fasern und Mineral- oder Metallfasern. Es werden keine organischen, synthetischen, löslichen Polymerteilchen dazu zugegeben.
Das US-Patent Nr. 4,769,274 lehrt die Erzeugung preiswerter Matten unter Verwendung einer rauhen Cellulosefaser, thermoplastischer, synthetischer Polymerfibrillen und nicht faseriger, thermoplastischer, synthetischer Polymerteilchen. Die Erzeugnisse werden bei Laminierung mit anderen offenbarten Bestandteilen als Türfüllungen, Innen/Außen- Trennwände, geformte Türen usw. verwendet. Reibwerkstoffe werden nicht offenbart.
Das US-Patent Nr. 5,190,657 betrifft Blutfilter, die aus ineinandergreifenden Textilfasern mit bestimmtem Denier und gewissen fibrillierten Teilchen aus Polymermaterial bestehen, wie im US-Patent Nr. 4,274,914 gelehrt wird. Es wird beschrieben, daß die Teilchen keine Fasern sind.
Das US-Patent Nr. 5,272,198 der gegenwärtigen Erfinder betrifft ein verstärktes Material, das aus einer Elastomermatrix und einer Acrylfaser mit geringem Denier besteht, die in Kombination mit anderen Fasern wie Glasfasern, Polyolefinfasern, Polyamidfasern, Polyesterfasern, Polyimidfasern usw. verwendet werden können. Es werden keine Teilchen aus synthetischem, löslichem, organischem Polymer zugegeben.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile der oben erwähnten nicht-Asbest Reibwerkstoffe zu vermeiden. Diese Aufgabe wird durch den naß verarbeiteten Reibwerkstoff des unabhängigen Anspruchs 1 und der Verfahren der unabhängigen Ansprüche 14 und 15 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale, Aspekte und Einzelheiten der Erfindung sind aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Beispielen ersichtlich.
Diese Erfindung betrifft eine Mischung eines a) fibrillierten, organischen, synthetischen Polymers, b) einer synthetischen, organischen Polymerstapelfaser und c) synthetischen, organischen, löslichen Polymerteilchen und ihre Einbeziehung in nasse Mischungen für Reibwerkstoffe des nicht- Asbesttyps zum Zweck der Verbesserung ihrer Verarbeitbarkeit, ihrer Grünlingsfestigkeit und in vielen Fällen zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften des entstehenden gehärteten Reibwerkstoffs.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen naß verarbeiteten Reibwerkstoff, der etwa 1 bis etwa 30 Gewichtsprozent einer Mischung umfaßt mit:
a) etwa 5 bis etwa 75 Gewichtsprozent einer fibrillierten, synthetischen, organischen Polymerfaser;
b) etwa 20 bis etwa 90 Gewichtsprozent einer synthetischen, organischen Polymerstapelfaser; und
c) etwa 5 bis etwa 30 Gewichtsprozent an synthetischen, löslichen, organischen Polymerteilchen.
Genauer betrifft die vorliegende Erfindung einen Reibwerkstoff, der etwa 1 bis etwa 30 Gewichtsprozent einer Mischung umfaßt, in der mindestens einer der Bestandteile a), b), und c) ein Acrylpolymer ist.
Wenn mindestens einer der Bestandteile a), b), c) ein Acryl mit hohem Molekulargewicht und/oder ein voroxidiertes Acrylpolymer ist, werden in der Endreibmischung verbesserte mechanische/thermische Eigenschaften geliefert.
Ein Verfahren zur Herstellung eines nicht-Asbest Reibwerkstoffes bildet ebenso Teil dieser Erfindung, wobei eine Mischung bereitet wird, die ein primäres Harzbindemittel und die obigen Trockenmischungen enthält, und der Teig wird zu einer Reibvorrichtung verarbeitet.
Es hat sich gezeigt, daß die Herstellung von Reibwerkstoffen des nicht-Asbesttyps durch Verwendung der Faser- /Teilchenmischungen der vorliegenden Erfindung im Material verbessert werden kann. Insbesondere tragen die Stapelfasern und Teilchen, die allein angewendet im allgemeinen keine Verarbeitungshilfen sind, bei der gemeinsamen Verwendung in Kombination mit einer fibrillierten Faser oder Fasern wesentlich zur Verarbeitbarkeit und Grünlingsfestigkeit von feuchten nicht-Asbest Reibmischungen bei. Die Leistung dieser synergistischen Mischungen als Verarbeitungs hilfen ist bei einer Grundlage von gleichem Pulpengehalt unerwartet höher als bei der fibrillierten Faser allein, und bei einer Grundlage von gleichen Massen sind die Mischungen in vielen Fällen wirksamere Verarbeitungshilfen als die fibrillierte Faser allein.
Des weiteren können die Mischungen aus fibrillierten Fasern/ Stapelfasern/Teilchen insbesondere mit geringeren Produktionskosten auf genaue Leistungsanforderungen zugeschnitten werden. Die Mischungen verleihen den daraus gefertigten Belägen im Vergleich mit ähnlichen Mengen der fibrillierten Faser allein Festigkeit und Steifheit, um sie sowohl zu Bremsbacken, Belägen usw. zu härten, als auch um verbesserte mechanische Eigenschaften und Reibungs-/thermische Stabilität zu liefern.
Die fibrillierten Fasern, die den ersten Bestandteil der Mischungen der augenblicklichen Erfindung bilden, sind den Fachleuten gut bekannt, und jede fibrillierte Faser, die für ihren Nützlichkeit in Reibwerkstoffen bekannt ist, ist hier verwendbar. Insbesondere und am bevorzugtesten können fibrillierte Acrylpolymerfasern verwendet werden. Diese fibrillierten Fasern weisen vorzugsweise eine CSF von unter etwa 600 ml auf und/oder wurden vorzugsweise aus einem Polymer gebildet, dessen Schmelzpunkt über etwa 232ºC (etwa 450ºF) liegt. Sie sollten eine Länge im Bereich von etwa 2 mm bis etwa 10 mm und einen Durchmesser von etwa 8 um bis etwa 50 um aufweisen.
Bevorzugte Fasern sind Fasern aus Polymeren mit einem Acrylnitrilgehalt von mindestens 85% (beruhend auf der Masse des Acrylnitrilmonomergehalts zum Gesamtmonomergehalt der Mischung vor der Polymerisation). Insbesondere nützliche Fasern sind jene aus Polymeren mit einem Acrylnitrilgehalt im Überschuß von etwa 89%. Die bevorzugten Komonomere umfassen Methylmethacrylat oder Vinylacetat, die vorzugsweise mit Gehalten von annähernd 8,5 Gewichts% vorlie gen, wie oben erörtert wird.
Eine noch bevorzugtere fibrillierte Faser ist jene, die aus einer Zufalls-Zweikomponentenfaser erzeugt wird, die aus einer 50/50 Mischung aus einem 90/10 Acrylnitril/Methylmethacrylat oder Vinylacetatkopolymer und einem 93/7 Acrylnitril/Methylmethacrylat oder Vinylacetatkopolymer hergestellt wurde. Andere Komonomere können ohne Begrenzung verwendet werden, vorausgesetzt ihre Aufnahme beeinträchtigt nicht stofflich die Fähigkeit der Faser, fibrilliert zu werden, noch die Eigenschaften der erzeugten fibrillierten Faser. Die Verträglichkeit derartiger anderer Monomere kann durch einfache Experimente vom Fachmann leicht bestimmt werden. Andernfalls kann die Acrylfaser homopolymer sein.
Die Kanadische Standarddurchlässigkeit wird gemessen, wie in einem Versuch beschrieben wird, der in einem Artikel mit dem Titel "Freeness of Pulp" bekanntgegeben wurde; vorläufiger Standard 1943; offizieller Standard 1946; überarbeitet 1958 und offizielles Prüfverfahren 1985; verfertigt vom Technischen Ausschuß der Tappigesellschaft.
Die fibrillierten Acrylnitrilfasern, die in der augenblicklichen Erfindung verwendbar sind, können auf jede bekannte Art wie durch Verwendung eines abgeänderten handelsüblichen Mischers hergestellt werden. Im allgemeinen können abgeänderte, handelsübliche Mischer der Marke Waring verwendet werden, bei denen das gelieferte Messer zur Lieferung einer Bruchkante von etwa 0,25 mm auf der Arbeitskante abgeändert wurde. Bei Betrieb wird im allgemeinen eine relativ verdünnte Aufschlämmung der Vorläuferfaser in Wasser in die Mischvorrichtung eingeführt, die dann abhängig vom Molekulargewicht und vom Durchmesser der verwendeten Faser mindestens etwa eine halbe Stunde bis zu mindestens etwa eine Stunde läuft. Die fibrillierten Fasern sind den Fachleuten gut bekannt und können hergestellt werden, wie es ihnen bekannt ist, wie in den oben erwähnten Patenten z. B. US 4,866,107 beschrieben wurde. Zusätzlich lehrt das US-Patent Nr. 4,811,908 ein derartiges Verfahren.
Fibrillierte Acrylfasern mit hohem Modulhohem Molekulargewicht können ebenso verwendet werden. Mit "hohem Molekulargewicht" ist ein gewichtsdurchschnittliches Molekulargewicht von mindestens etwa 150.000 gemeint. Die hier verwendbaren fibrillierten Fasern können zur Verbesserung der thermischen Stabilität ebenso Zusätze wie Cyanoguanidin (DICY), Metallsalze, n-substituierte Malimide usw. enthalten.
Die fibrillierten Fasern können auch aus anderen Polymeren gebildet werden und dennoch in der vorliegenden Erfindung verwendbar sein. So können aliphatische Polyamide, Polyester, Polyvinylalkohole, Polyolefine, Polyvinylchloride, Polyvinylidenchloride, Polyurethane, Polyfluorkohlenwasserstoffe, Phenole, Polybenzimidazole, Polyphenylentriazole, Polyphenylensulfide, Polyoxadiazole, Polyimide, aromatische Polyamide usw. verwendet werden. Die aromatischen Polyamide (Aramide) sind nach den oben erörterten Acrylpolymeren die zweitbevorzugtesten, gefolgt von den Celluloseacetaten, Polybenzoxadiazolen, Polybenzimidazolen usw. Aramidpolymere wie Poly-(p-phenylenterephthalamid) und Poly-(m-phenylenisophthalamid) sind Beispiele.
Aramide, wie sie hier verwendet werden, sollen aromatische Polyamidpolymere und Kopolymere mit wiederkehrenden Einheiten der Formel
- HN-AR&sub1;-NH-CO-AR&sub2;-CO-
vollständig einbeziehen, wobei AR&sub1; und AR&sub2;, die gleich oder verschieden sein können, zweiwertige aromatische Gruppen darstellen. Para-Aramide betreffen para-ausgerichtete aromatische Polyamide der Formel I oben, wobei AR&sub1; und AR&sub2;, die gleich oder verschieden sein können, zweiwertige, para ausgerichtete aromatische Gruppen darstellen. Mit "paraausgerichtet" ist gemeint, daß die Ketten verlängernden Bindungen der aromatischen Gruppen entweder koaxial oder parallel und entgegengesetzt gerichtet sind, zum Beispiel substituierte oder unsubstituierte aromatische Gruppen einschließlich 1,4-Phenylen, 4,4'-Biphenylen, 2,6-Naphthalin und 1,5-Naphthalin. Andere Substituenten an den aromatischen Gruppen als jene, die Teil der Ketten verlängernden Teile sind, sollten reaktionsträge sein und dürfen die Eigenschaften des Polymers für die Verwendung dieser Erfindung in der Praxis nicht nachteilig beeinflussen. Beispiele geeigneter Substituenten sind Chlor-, geringere Alkyl- und Methoxygruppen. Der Ausdruck para-Aramid umfaßt ebenso para-Aramidkopolymere aus zwei oder mehreren para-ausgerichteten Komonomeren einschließlich geringerer Mengen von Komonomeren, bei denen die Säure- und Aminfunktionalitäten an derselben Aromatenart nebeneinander bestehen, zum Beispiel Kopolymere, die aus Reaktanten wie 4-Aminobenzoylchloridhydrochlorid, 6-Amino-2-naphthoylchloridhydrochlorid und Ähnlichem hergestellt werden. Zusätzlich umfaßt para- Aramid Kopolymere, die geringere Mengen an Komonomeren enthalten, die aromatische Gruppen enthalten, die nicht paraausgerichtet sind wie zum Beispiel m-Phenylen und 3,4'- Biphenylen. Jene, die in WO93/04300 gelehrt werden, sind Beispiele.
Die fibrillierten Faserbestandteilen der Mischungen der vorliegenden Erfindung können gekräuselt oder nicht gekräuselt sein.
Die fibrillierte Acrylfaser sollte vorzugsweise einen BET Oberflächenbereich von über 5 m²/g, eine CSF von 50 bis 600, ein Modul von 2,75 GPa bis 16,5 GPa, ein zahlendurchschnittliches Molekulargewicht von 75.000 bis 500.000 und/oder ein spezifisches Gewicht von 1,1 bis 1,2 aufweisen.
Der zweite kritische Bestandteil der Trockenmischungen, die in der augenblicklichen Erfindung verwendbar sind, ist eine Stapelfaser aus synthetischem, organischem Polymer. Jedes der oben hinsichtlich des fibrillierten Faserbestandteils erwähnten Polymere kann zur Herstellung des Polymers verwendet werden, das den Stapelfaserbestandteil bildet. Die bevorzugte Stapelfaser ist eine, die aus einem Acrylpolymer gefertigt wird, das heißt aus einem Acrylnitrilpolymer, wie oben erwähnt wurde. Die Stapelfaser kann ebenso gekräuselt oder nicht gekräuselt sein. Sie weist vorzugsweise eine Länge von etwa 0,5 mm bis etwa 12 mm, bevorzugter von etwa 1,5 mm bis etwa 7 mm auf. Sie weist vorzugsweise einen Durchmesser von etwa 8 um bis etwa 50 um, bevorzugter etwa 10 bis etwa 25 um, ein Modul von 2,75 GPa bis 85 GPa und/oder ein spezifisches Gewicht von 0,90 bis 2,00 auf.
Die Stapelfaser ist vorzugsweise ein Acrylstapel mit einem geringsten Modul von 2,75 GPa, einem minimalen gewichtsdurchschnittlichen Molekulargewicht von 75.000 und/oder einem spezifischen Gewicht von 1,15 bis 1,2. Die Acrylstapelfasern können entweder aus Kopolymeren oder Homopolymeren hergestellt werden, wie oben erörtert wird.
Die Stapelfaser für eine höhere Temperatur und/oder strukturelle Leistung ist vorzugsweise eine Acrylstapelfaser mit 1) Zusätzen zur Erhöhung der thermischen Stabilität oder 2) hohem Modulhohem Molekulargewicht mit einem geringsten Modul von 5,5 GPa und einem geringsten gewichtsdurchschnittlichen Molekulargewicht von 150.000 oder wurde 3) auf eine mehr als 30% Verminderung seines Nitrilgruppengehalts voroxidiert, um ein geringstes Modul von 5,5 GPa wegen thermischer Behandlung zu ergeben, oder 4) jede Kombination von 1)-3). Diese bevorzugten Acrylstapelfasern liefern dem daraus hergestellten Reibwerkstoff verbesserte Reibungs-/thermische Stabilität und/oder Festigkeit.
Die Stapelfaser kann einen kreisförmigen oder einen nicht kreisförmigen Querschnitt aufweisen, das heißt, kann eine Bandfaser sein, oder kann hundeknochenförmig, S-förmig, C- förmig usw. sein. Die Stapelfaser kann gemahlen werden, kann in Form von Flocken sein, kann Zusätze zur Verbesserung der thermischen Stabilität enthalten, kann leicht bis vollständig voroxidiert sein, kann eine Kohlenstoffaser sein oder Ähnliches.
Der dritte Bestandteil der Mischungen der vorliegenden Erfindung ist ein teilchenförmiges, synthetisches, lösliches, organisches Polymer. Der teilchenförmige Bestandteil kann ebenso aus vielen der oben erwähnten Polymere hergestellt werden, aus denen der fibrillierte Faserbestandteil hergestellt wird, solange er löslich ist. Mit dem Ausdruck "löslich", wie er hier verwendet wird, ist gemeint, daß das Polymer, aus dem die Teilchen gefertigt werden, in irgendeinem Medium löslich ist, das heißt in organischem Lösemittel, Wasser, Säure usw., und daß das Teilchen seine physikalische Identität beibehält, nachdem es zur endgültigen Reibvorrichtung gehärtet wurde. Das Teilchen kann durch Reaktion oder durch Schleifen und/oder Pulverisieren größerer Polymerstücke gebildet werden.
Wieder wird der teilchenförmige Bestandteil vorzugsweise aus einem Acrylpolymer hergestellt. Der teilchenförmige Bestandteil kann fest oder porös sein und/oder kann einen durchschnittlichen Durchmesser unter etwa 60 um aufweisen. Bevorzugter werden die Teilchen während der Polymerisation von Actrylnitril in einem Massen-, Emulsions-, wäßrigem Suspensions- oder Aufschlämmverfahren gebildet, das verursacht, daß ein Polymerteilchen aus Monomertropfen oder gelöstem Monomer ausfallen oder suspendiert werden soll, wie im US-Patent 2,983,718, im Deutschen Patent 1,093,990, im Britischen Patent 866,445, im US-Patent 2,691,645 und im US-Patent 2,963,457 erörtert wird. Die teilchenförmigen Bestandteile weisen vorzugsweise einen BET Oberflächenbereich von mindestens etwa 1 m²/g und/oder ein spezifisches Gewicht von etwa 1,10 bis etwa 1,20 auf. Für höhere Temperaturstabilität und zur Erhöhung seines spezifischen Gewichts auf etwa 1,25 bis 1,38 wird der teilchenförmige Acrylbestandteil vorzugsweise bis zu einer mehr als 30% Verminderung des Nitrilgruppengehalts voroxidiert.
Die Mischung als Verarbeitungshilfe für den Reibwerkstoff der vorliegenden Erfindung umfaßt etwa 5 bis etwa 75 Gewichtsprozent, vorzugsweise etwa 15 bis etwa 50 Gewichtsprozent der fibrillierten Faser; etwa 20 bis etwa 90 Gewichtsprozent, vorzugsweise etwa 40 bis etwa 80 Gewichtsprozent der Stapelfaser und etwa 5 bis etwa 30 Gewichtsprozent, vorzugsweise etwa 5 bis etwa 15 Gewichtsprozent des teilchenförmigen, löslichen Polymers, wobei die Gesamtgewichtsprozente aller drei Bestandteile natürlich 100% betragen.
Vorzugsweise ist mindestens einer der drei Bestandteile der Mischung ein Acrylpolymer. Bevorzugter sind zwei Bestandteile Acrylpolymere, und am bevorzugtesten sind alle Bestandteile Acrylpolymere.
Wenn mindestens entweder die Stapelfaser oder der teilchenförmige Bestandteil ein Acrylpolymer ist, kann der teilchenförmige Bestandteil verkokt sein, aber es wird bevorzugt, daß das teilchenförmige Polymer nicht verkokt ist.
Eine getrennte Aufschlämmung oder Dispersion der Harzlösung, die Reibungszusätze und Härtemittel enthält, wird hergestellt und in einem geeigneten Mischer zum Beispiel einem Baker Perkins Mischer, einem Day Mischer oder einem W&P Mischer zu den Mischungsbestandteilen zugegeben. Ein Lösemittel wird zugegeben, um die Bildung einer nassen, plastischen, einheitlichen Masse unter Druck zu ermöglichen, die aber eine Beschaffenheit aufweist, die sie für einen Zufluß zur Schraube einer Extrusionsmaschine oder zu den Arbeitsteilen jedes anderen Gerätes zur Verarbeitung der Zusammensetzung zu Elementen durch Schwerkraftsfluß anpaßt. Im allgemeinen werden zum klebrig Machen Mischungen gleicher Volumina an Butanol und Toluol als Lösemittel verwendet, aber andere Kombinationen organischer Lösemittel, die auf das Kopolymer schwellend wirken, können ebenso wirksam sein.
Die Menge des zuzugebenden Lösemittels hängt vom Ansatz der Zusammensetzung und vom Zweck ab, wofür das Produkt verwendet werden soll. Im allgemeinen ist ein Bereich von 10 bis 25 Gewichts% des Lösemittels beruhend auf dem Gesamtgewicht der trockenen Bestandteile brauchbar. Die Verwendung einer zu großen Menge an Lösemittel wird die Grünlingsfestigkeit des gebildeten Reibungselementes vermindern, wird die Trocknungszeit des gebildeten Elementes verlängern, und am wichtigsten wird eine übermäßige Schrumpfung des Reibungselementes während des Trocknungsschrittes verursachen. Auf der anderen Seite wird die Verwendung einer zu geringen Menge an Lösemittel die Zusammensetzung nicht ausreichend plastifizieren und klebrig machen, so daß eine leichte Bildung der Reibungselemente nach jedem der Naßverfahren, die hier später genauer beschrieben werden, durchgeführt werden kann. Die Verwendung einer zu geringen Menge an Lösemittel kann ebenso schlecht gebundene, leicht brechende und nicht homogene Strukturen verursachen. Die Mischzeit für die Bestandteile wird von der bestimmten Mischung abhängen und kann von 5 bis 30 Minuten schwanken. Das Mischen wird durchgeführt, bis eine homogen vermischte Masse erhalten wird. Das Aussehen der Masse kann in einem Bereich eines feuchten Pulvers bis zu feuchten, gummiartigen Agglomeraten des Reibungselementes liegen.
Der feucht vermischte Ansatz der Bestandteile wird aus dem Mischer entfernt und in eine Radwalzenmaschine überführt, wie oben erörtert wird, oder in einen Trichter einer Extrusionsmaschine mit einer einzelnen Schraube eingefüllt, von wo sie von der Schraube aufgenommen wird und unter Druck zur Düse am Ende der Maschine gezwungen wird. Die Extrusionsdüse weist die geeignete Öffnungsgestalt und -größe auf (unter Berücksichtigung der Schrumpfung leicht zu groß), um die erforderliche Breite und Dicke des gewünschten Reibungselementes zu liefern. Abhängig vom Ansatz kann die Düse entweder erhitzt oder gekühlt werden. Eine erhitzte Düse wird vorzugsweise für Materialien verwendet, die wenig Lösemittel enthalten oder wenn die Mischung sehr viskos ist. Andererseits wird zur Herstellung von Reibungselementen vorzugsweise eine gekühlte Düse verwendet, wenn die Masse ein ausreichendes Fließvermögen für einen leichten Fluß aufweist. Die Extrusionsgeschwindigkeit wird so geregelt, daß ein homogener, kontinuierlicher Streifen des Reibungselementes mit maximaler Dichte gebildet wird. Die Extrusionsgeschwindigkeit ist von der Mischung abhängig und kann von 1,5 m/min (5 Fuß pro Minute) bis 18,3 m/min (60 Fuß pro Minute) schwanken. Die Streifen des Grünlingsmaterials für das Material des Reibelementes werden vorzugsweise auf die gewünschte Länge des Reibungselementes geschnitten, sobald sie extrudiert wurden, und diese werden zur Verdampfung der Extrusionslösemittel und der Weichmacher vorzugsweise in einen Dampf beheizten Ofen gestellt.
Während die Elemente dieser Erfindung am besten gebildet werden, wie es zuvor erwähnt wurde, wird es selbstverständlich sein, daß sie nach jeder der verschiedenen im Fach bekannten Methoden hergestellt werden können. Bei der Herstellung von Belägen kann die feuchte Mischung zum Beispiel durch einen Dornextruder oder einem Modifizierschraubenextruder wie dem Baker Perkins "Ko-Kneter" extrudiert werden. Darüber hinaus können die Reibelemente unter Verwendung der gleichen Mischung, wie oben beschrieben wurde, auf einer Profil-Kalandriermaschine gebildet werden, die manchmal als Langsiebpapiermaschine oder Walzenextruder bezeichnet wird. Durch den Einsatz einer größeren Menge an Lösungsmittel in der Mischung kann die Belagsmischung an einer so genannten Schneidemaschine gehandhabt werden, bei der auf einer heißen Walze eine kontinuierliche Platte des Reibelementmaterials aufgebaut wird, während sie von einer gegenläufigen kalten Walze zusammengepreßt wird.
Nach der Formung des Reibungselementes zu den annähernden Größen, die dafür erforderlich sind, werden die Lösemittel und Weichmacher dann vorzugsweise entfernt. Die Länge der Austrocknungszeit wird von der Menge des Lösemittels und der Weichmacher, die in der Mischung vorliegen, von der Dicke der Reibungselemente, von der Austrocknungstemperatur und davon abhängen, ob ein verminderter Druck zur beschleunigten Entfernung des Lösemittels aus dem Element angewendet wird oder nicht. Für die Abschnitte der meisten Reibungselemente sind in der Praxis Zeiten von 12 bis 48 Stunden bei 48,9ºC bis 65,6ºC (120ºF bis 150ºF) zufriedenstellend. Diese Trocknungszeiten können natürlich herabgesetzt werden, wenn höhere Trocknungstemperaturen eingesetzt werden.
Nach dem Trocknen und vor dem Aushärten der Reibungselemente wird vorzugsweise eine Verdichtung der Reibungselemente durchgeführt. Das wird zum Beispiel bewirkt, indem die flachen Elemente in einer hydraulischen Presse zwischen zwei erhitzten Platten gepreßt werden. Die Drücke sind nicht kritisch, sie liegen zwischen einigen kPa und bis zu 13800 kPa (einige Pfund bis zu 2.000 Pfund pro Quadratinch). Einheitsdrücke in der Größenordnung von 3450 bis 6900 kPa (500 bis 1000 Pfund pro Quadratinch) bei einer Temperatur im Bereich von 121ºC bis 160ºC (250ºF bis 320ºF) stellen sich als befriedigend heraus. Die Aufenthaltszeit in der Presse ist ebenfalls nicht kritisch und kann in Abhängigkeit von der Dicke des Reibungselementes und der bestimmten Temperatur, die für das Verdichtungsverfahren gewählt wurde, im Bereich von 2 bis 10 Minuten liegen. Die Aufenthaltszeit in einem Druck aktivierten Mechanismus kann auf einige Sekunden verringert werden, wenn für das Weichmachen des Bindemittels ein getrennter Vorheizschritt verwendet wird. In diesem Verdichtungsverfahren werden die Elemente vorzugsweise auf einen Bereich innerhalb von 75% bis 95% der theoretischen Dichte verdichtet.
Nach der Verdichtung werden die Reibungselemente, während sie noch heiß sind oder nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur, zur Erzeugung eines gebogenen Abschnitts geformt, der im wesentlichen den gleichen Krümmungsradius aufweist wie der Radius der Bremstrommel oder wie eine andere Vorrichtung, mit der das Reibungselement verwendet werden soll. Wenn die Elemente im flachen Zustand verwendet werden sollen, ist eine derartige Formung natürlich nicht nötig. Das Formungsverfahren kann händisch durchgeführt werden, indem die Elemente über eine Trommel oder einen Zylinder mit dem richtigen Radius geformt werden, oder durch maschinelles Führen der Reibungselemente über eine Trommel, während auf das Reibungselement Druck ausgeübt wird. Dieser Formungs- oder Härtungsschritt ist bei der Herstellung von Bremsbelägen nicht kritisch, ermöglicht aber eine schnellere Beladung der Härtungsformen, die anschließend für den Endschritt verwendet werden.
Die Reibungselemente können, wenn gewünscht, durch die gleichzeitige Anwendung von Hitze und Druck gleichzeitig verdichtet und gekrümmt werden, während die trockenen Reibelemente in einer gekrümmten Form mit genauen, richtigen Abmessungen gehalten werden.
Die im wesentlichen lösemittelfreien, verdichteten, geformten Reibungselemente werden vorzugsweise über eine längere Zeitspanne bei erhöhten Temperaturen gehärtet. Die genaue Härtungszeit und -temperatur wird augenfällig hauptsächlich vom einzelnen, gewählten Ansatz und von den gewünschten Härteendeigenschaften und dem zu wünschenden Reibungskoeffizienten abhängen. Im allgemeinen kann ein Bereich von 176,6ºC bis 315,6ºC (350ºF bis 600ºF) für Zeitspannen von 1 bis 36 Stunden verwendet werden, wobei kürzere Zeit spannen und geringere Aushärttemperaturen weichere Reibungselemente ergeben, die bei der Verwendung eine verbesserte Wirksamkeit und eine geringere Neigung zur Lärmerzeugung besitzen. Obwohl es vorgezogen wird, daß die Elemente dieser Erfindung gehärtet werden, kann darauf hingewiesen werden, daß Reibungselement ohne Einsatz jeglicher Härtung hergestellt werden können.
Die gewünschte Härte des Reibungselementes kann in gewissem Ausmaß durch die geeignete Auswahl der Zeit und der Temperatur geregelt werden, wobei eine höhere Härtungstemperatur eine kürzere Härtungszeit und eine geringere Härtungstemperatur eine längere Härtungszeit erfordert.
Wenn die Reibungselemente in Verbindung mit Trommelbremsen verwendet werden sollen, wird das Zusammenstellen des Reibungselementes mit dem Bremsschuh durch Härtung des Belags in einer gekrümmten Form erleichtert werden, so daß der Innenradius dem des Schuhs angepaßt ist. Zu diesem Zweck kann jede herkömmliche Härtungsform wie eine starre Trommel oder ein Rohr zur Bildung des Innenradius verwendet werden. Auf die äußere Oberfläche des ungehärteten Elementes kann durch Verwendung eines gestrafften oder Feder-gehaltenen, beweglichen Metallstreifens Druck ausgeübt werden. Zur Erreichung höherer Erzeugungsgeschwindigkeiten kann eine Vielfachsetzmaschine verwendet wird, die als eine "Lünette" bekannt ist, bei der eine verschachtelte Gruppe von halbmondförmigen, durchlöcherten Metallzusammenstellungen verwendet werden, um zwanzig oder mehr Stücke des Reibelementmaterials zur gleichen Zeit zu halten. Es wird ein Sandwichaufbau errichtet, der aus einem halbmondförmigen Metallteil, einem Belagstück, einem weiteren halbmondförmigen Teil, einem weiteren Belag usw. besteht, bis das Bündel eine ausreichende Höhe erreicht hat. Ein fester Rahmen wird dann um das Bündel gestellt, und durch Straffen eines Gewindebolzens im Rahmen wird Druck aufgebaut.
Beim Härten der grünen Reibungselemente werden die daraus aufgebauten Bündel vorzugsweise in einen Ofen gestellt, der mit einem geeigneten Mittel für die Induzierung hoher Temperaturen in einer derartigen Kammer ausgestattet ist. Mechanische Luftkonvektion ist vorzugsweise vorgesehen, um einheitliche Temperaturen im Belagsbündel zu erhalten und ein Überhärten, Brennen oder eine ungleichmäßige Härtung der Elemente zu verhindern. Die Reibungselemente können direkt in einen heißen Ofen gestellt werden. Es wird jedoch üblicherweise bevorzugt, daß die Elemente in einen kalten Ofen gestellt werden und eine lange, gleichmäßige Temperaturerhöhung bis zur gewünschten Aushärttemperatur vorgesehen ist. Durch eine derartige Vorgangsweise wird die Bildung von Blasen, Gastaschen und Sprüngen in den Reibungselementen vermieden, die durch die schnelle Entwicklung gasförmigen Materials verursacht werden. In der Folge wird dadurch eine gleichmäßige Härtung im Bündel erleichtert.
Ein weiteres Härtungsverfahren, das anstelle des schubweisen Verfahrens der Ofenhärtung verwendet werden kann, ist der Einsatz eines kontinuierlichen Bandes oder einer Kette, die einen Ofen mit fortschreitend höheren Temperaturzonen durchläuft, so daß den üblichen Zeit-/Temperatur- verhältnissen genügt wird. Ob durch schubweises Härten oder Bandhärten, das Härten des Reibungselementes in der Zone der größten Temperatur für mindestens eine Stunde ist in allen Fällen akzeptierbar.
Die gehärteten, geformten Elemente oder Abschnitte des Reibungsmaterials werden nach dem Abkühlen und der Entfernung aus dem Ofen oder einer anderen Aushärtkammer auf herkömmliche Art durch Schneiden oder Schleifen auf die Gestalt und durch Schleifen der Oberflächen der Reibungselemente verarbeitet.
Obwohl insbesondere die Herstellung und Härtung von Reibungselementen beschrieben wurde, die insbesondere für die Anwendung als Bremsbeläge angepaßt sind, wird es selbstverständlich sein, daß die neuen Zusammensetzungen dieser Erfindung für viele andere Anwendungen wie Kupplungsbeläge, Reibungsbeläge für Scheibenbremsen, Kupplungs- und Bremsringe für automatische Getriebe und Ähnliches geeignet sind.
Eine weitere Methode, die bei der Herstellung der Reibungsmaterialien der augenblicklichen Erfindung nützlich ist, ist die sogenannte "Aufschlämmmethode", bei der die Mischung aus fibrillierter Faser-Stapelfaser-löslichem Polymerteilchen, Harzbindemittel und anderen Zusätzen mit Hilfe eines Kneters zur Bildung einer Pulpe in Wasser dispergiert werden. Die Pulpe wird durch Ablagerung auf einem Drahtschirm oder einem Filz und durch Absaugen des Wassers zu einer Platte geformt. Die Platte wird dann getrocknet, zu den gewünschten Formen geschnitten und durch Anwendung von Hitze und Druck gehärtet.
Die Bindemittelzusammensetzung des Reibwerkstoffes der vorliegenden Erfindung kann jedes wärmehärtbare Harz sein, dessen Nützlichkeit für diesen Zweck den Fachleuten bekannt ist. Beispielhafte Harze umfassen Phenol-Aldehyd-Harze; ölmodifizierte Phenol-Aldehyd-Harze; Silikonharze; Harnstoff- Formaldehyd-Harze; Melamin-Formaldehyd-Harze; Epoxyharze; flüssige hydroxylendständige Butaldienkopolymerharze; Leinsamenölharze; Harze auf Cashewbasis und Ähnliches. Trocknendes Öl kann ebenso verwendet werden. Mischungen der obigen Harze mit vulkanisierbarem Gummi wie Butadien-Styrol Gummi; Butadien-Acrylnitrilgummi können vorzugsweise in Kombination mit einem Vulkanisationsmittel wie Schwefel ebenso verwendet werden.
Andere Zusätze der Reibmaterialien dieser Erfindung umfassen Stahlwolle, Bronzefaser, Glasfaser, Wollastonit, Cellulosefaser, Zinkoxid, Baryte, Zinkstaub, Graphit, Eisenoxid, polymerisiertes Öl der Cashewnußschale; Karborund usw. Typische Ansätze sind die folgenden: Zusammensetzung Typ A (nicht metallisch) Zusammensetzung Typ B (halbmetallisch)
* vorzugsweise 2 : 1 bis 3 : 1 Pulver Fasern
Das Matrixharz macht etwa 10 bis etwa 30% des Reibwerkstoffes der vorliegenden Erfindung aus, wobei die restlichen Mengen gut bekannte Reibbestandteile einschließlich anderer Bestandteile sind, wie oben erörtert wird.
Die einzelnen Faser-Teilchen Mischungsbestandteile der augenblicklichen Erfindung können wirksam einzeln in den Reibwerkstoff eingeführt werden, es wird jedoch bevorzugt, daß vor dem Einführen in den Belagsteigmischer alle Bestandteile vorgemischt werden oder im Mischer vorgemischt werden, bevor andere Bestandteile eingeführt werden. Während dem Mischen fangen die fibrillierten Fasern für ihre gleichmäßige Verteilung und zur Verhinderung überschüssigen Umfangs über ihre Tentakel-ähnlichen Fortsätze die Stapelfasern und das teilchenförmige Polymer. Die Bestandteile der augenblicklichen Erfindung können entweder im nassen oder trockenen Zustand unter Verwendung von den Fachleuten bekannten Methoden vorgemischt sein. Zum Beispiel kann jeder Bestandteil in einem Hydropulper, einem Kneter, einer Scheibenmühle oder anderen, den Fachleuten bekannten Gerätearten als nasse Aufschlämmung gemischt werden und dann auf einer Papiermaschine oder einer Bandpresse auf etwa 30- 60% Feststoffe entwässert werden. Geeignete kationische und/oder anionische Retentionshilfen können verwendet werden, um das teilchenförmige Polymer und die Stapelfaser in der fibrillierten Faser zurückzuhalten. Zusätzlich kann das teilchenförmige Polymer und/oder die Stapelfaser während dem Trocknen und der Staubbildung in einem Gerät wie einem Rennelburg Trommeltrockner mit der nassen, fibrillierten Faser vermischt werden, die einen Feststoffgehalt von 30-60 % aufweist. Alle oder einige Bestandteile können ebenso unter Verwendung eines Littleford Mischers, eines Wrassmann Prozessors, einer Trockentrommel, einer Fitzmühle oder einem ähnlichen, den Fachleuten bekannten Mischgerät in einem trockenen oder teilweise trockenen Zustand vermischt werden. Wie oben erwähnt wurde, kann die Mischung aus fibrillierter Faser-Stapelfaser-teilchenförmigem Polymer etwa 1 bis etwa 30 Gewichtsprozent, vorzugsweise etwa 5 bis etwa 25 Gewichtsprozent des Reibwerkstoffes ausmachen.
Die folgenden Beispiele werden nur zum Zweck der Veranschaulichung bekanntgegeben und sollen nicht als Begrenzungen für die vorliegende Erfindung ausgelegt werden, außer wie in den beigefügten Ansprüchen bekanntgegeben wird. Alle Teile sind Gewichtsteile, außer anders bestimmt. ANSATZ A:

BEISPIELE 1-23

MISCHVORGANG:

1. Trockene Pulver und eine Mischung aus fibrillierter Faser-Stapelfaser-löslichen Polymerteilchen wird zugegeben und 10 Minuten lang mit Hobeln und Hackmesser gemischt.
2A. Das vorerhitzte (60-70ºC) Harz wird während dem Mischen mit Hobeln und Hackmessern über 7-9 Minuten zugegeben.
ODER
2B. Nach dem Vormischen der anderen, trockenen Bestandteile (#1 oben) für 9 Minuten wird die Mischung aus fibrillierter Faser-Stapelfaser-löslichen Polymerteilchen zugegeben und eine Minute lang gemischt. Dann wird das Harz über 7-9 Minuten zugegeben und das Mischen bis zum Endpunkt fortgesetzt.

MISCHUNGSVERARBEITUNG

Nach dem Ausgießen aus dem Mischer werden die Rohmischungen zur Verhinderung der Harzentwicklung, des Lösemittelverlustes und der Feuchtigkeitsaufnahme 2-4 Tage lang unter Kühlung in versiegelten Taschen gelagert. Kurz vor den Walzprüfungen werden die Ansätze wieder 2 Minuten lang im Mischer vermischt, um das Verdichtungsmaterial zu wärmen und zu lockern.

WALZVERSUCHE

Die Ansätze werden zur Erhaltung von Prüfproben durch eine Wälzmaschine verarbeitet. Aufgrund des Gehalts an Harz und flüchtigen Stoffen im Ansatz werden die Walzversuche für ein 50 mm (2") breites Band mit 4 mm (0,115") Dicke bei 150-180 cm (5-6 Fuß)/min durchgeführt. Die Mischung fließt gut durch das Einleitsystem, und die Bandqualität ist gut ohne Anzeichen von Faserklumpen, einzelnen Kügelchen oder Oberflächenrissen. In jedem Fall wird ein ausgezeichneter Reibwerkstoff erzeugt. PULVERBESCHREIBUNGEN STAPELBESCHREIBUNGEN BESCHREIBUNG DER FIBRILLIERTEN FASERN/PULPEN TABELLE 1

BEISPIEL 24

Die Vorgangsweise von Beispiel 1 wird wieder verfolgt mit der Ausnahme, daß die fibrillierte Faser, die Stapelfaser und das Pulver alle aus Aramidpolymer hergestellt werden. Ähnliche Ergebnisse werden erzielt.

BEISPIEL 25

Die Vorgangsweise von Beispiel 1 wird wieder verfolgt mit der Ausnahme, daß das Pulver aus Aramidpolymer hergestellt wird. Ähnliche Ergebnisse werden erreicht.

BEISPIEL 26

Die Vorgangsweise von Beispiel 1 wird wieder verfolgt mit der Ausnahme, daß sowohl die Stapelfaser als auch das Pulver aus Aramidpolymer hergestellt werden. Ähnliche Ergebnisse werden erzielt.

Claims

1. Naß verarbeiteter Reibwerkstoff, welcher von 1 bis 30 Gewichtsprozent einer Mischung beinhaltet, umfassend:

a) 5 bis 75 Gewichtsprozent fibrillierte, synthetische Faser aus organischem Polymer;

b) 20 bis 90 Gewichtsprozent synthetische Stapelfaser aus organischem Polymer und

c) 5 bis 30 Gewichtsprozent lösliche, synthetische Teilchen aus organischem Polymer.

2. Reibwerkstoff nach Anspruch 1, wobei wenigstens einer der Bestandteile, Polymerfaser von a), Stapelfaser von b) oder Polymerteilchen von c), ein Acrylpolymer ist.

3. Reibwerkstoff nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Polymerfaser von a), die Stapelfaser von b) und die Polymerteilchen von c) jeweils ein Acrylpolymer sind.

4. Reibwerkstoff nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Acrylpolymer ein Acrylnitrilpolymer ist.

5. Reibwerkstoff nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der mittlere Durchmesser der Polymerteilchen von c) unter etwa 60 um liegt.

6. Reibwerkstoff nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der CSF der Polymerfasern von a) unter etwa 600 ml und/oder der Schmelzpunkt des Polymers über etwa 232ºC (etwa 450ºF) liegt.

7. Reibwerkstoff nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Polymerteilchen von c) eine BET-Oberfläche von mehr als 1 m²/g aufweisen.

8. Reibwerkstoff nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Stapelfasern von b) eine Länge von 0,5 bis 7 mm aufweisen.

9. Reibwerkstoff nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei entweder die Polymerfasern von a) oder die Stapelfasern von b) oder sowohl als auch gekräuselt sind.

10. Reibwerkstoff nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei entweder die Stapelfaser von b) oder die Polymerteilchen von c) oder sowohl als auch voroxidiert sind.

11. Reibwerkstoff nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Konzentration der Polymerfaser von a) von 15 bis 50 Gewichtsprozent beträgt und/oder die Konzentration der Stapelfaser von b) von 40 bis 15 Gewichtsprozent beträgt und/oder die Konzentration der Polymerteilchen von c) 5 bis 15 Gewichtsprozent beträgt.

12. Reibwerkstoff nach einem der vorangegangenen Ansprüche, welcher überdies ein wärmehärtbares Bindemittel enthält.

13. Reibwerkstoff nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Polymerfaser von a) und/oder die Stapelfaser von b) eine Zweikomponentenfaser ist.

14. Mischung für einen Reibwerkstoff, umfassend:

15. Verfahren zur Herstellung eines asbestfreien Reibwerkstoffs, welches das Bilden einer Mischung in einem Lösemittel aus einem wärmehärtbaren Bindemittel und der Mischung nach Anspruch 14 und das Formen eines Belags aus der Mischung umfaßt.

16. Verfahren zur Herstellung eines Reibelementes, welches das Bilden einer Mischung in einem Lösemittel aus einem wärmehärtbaren Bindemittel und der Mischung nach Anspruch 14, das Formen eines Belags aus der Mischung und das Härten des Belags bei erhöhter Temperatur umfaßt, um ein Reibelement zu bilden.