DE865198C - Verfahren zur Herstellung von Reibkoerpern, insbesondere Brems- und Kupplungsbelaegen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Reibkörpern, insbesondere Brems- und Kupplungsbelägen Die Herstellung von Bremskörpern nach einem Holländerverfahren aus Asbestfaser mit oder ohne Mitverarbeitung pulveriger Füller und unter Verwendung von Phenolharzen als Bindemittel ist bekannt. Die so herstellbaren mechanisch festen Bremskörper haben den Nachteil, daß ihr Reibwert sich bei Gebrauch, insbesondere bei Überbeanspruchung, stark vermindert, wobei die Reibfläche ein glasiges Aussehen annehmen kann.
• Es ist ferner bekannt, Asbestpappe oder -papier mit Kunstharzen, wie Phenol- oder Aminotriazinharz, zu imprägnieren, zu trocknen und zu Bremsbelägen zu verpressen. Dieses Verfahren hat aber verschiedene Nachteile. Einerseits ist es zweistufig, indem Papierherstellung und Imprägnierung gesondert vorgenommen werden müssen, anderseits ist in der Regel wegen der Teilung der Arbeitsgänge eine Mitverwendung von pulverigen Füllern mit Schwierigkeiten verbunden.
• Diese Nachteile des Imprägnierungsverfahrens wurden überwunden, indem pulverige Füllstoffe, wie z. B. Asbestine und gegebenenfalls andere anorganische Füller, mit pulverigem Aminotriazinharz trocken gemischt und wie eine Heißpreßmasse zu Reibkörpern geformt werden (schweizerische Patentschrift 227 6g2). Dabei wurde erstmalig die wichtige Beobachtung gemacht, daß die Aminotriazinharze, z. B. Melaminharze, Bremskörper herzustellen gestatten, deren Reibungskoeffizient beim Gebrauch nicht mehr abfällt, sondern sich auf einen höheren Wert als den Anfangswert einstellt. Diese Bremskörper haben sich gut bewährt, aber ihre mechanische Festigkeit ist im allgemeinen geringer als diejenige der nach dem einleitend erwähnten Holländerverfahren hergestellten Bremskörper.
• Die Bestrebungen, diesen Nachteil zu -überwinden, gingen dahin, im Holländerverfahren solche Aminotriazinharze zu verwenden, die zwar bereits bis zur hydrophoben Stufe kondensiert, jedoch noch flüssig oder schmelzbar sind (A-Stufe). Trotz ihrer Eigenschaft, aus ihren konzentrierten wäßrigen Lösungen durch Wasser ausgefällt zu werden, eignen sich jedoch diese Harze für die Verwendung im Holländerverfahren nicht, indem infolge der großen zur Anwendung gelangenden Wassermengen hohe Harzverluste auftreten, so daß mit großen Harzüberschüssen gearbeitet und die verwendete Imprägnierungsflüssigkeit zirkuliert werden mußte, um auf einigermaßen befriedigende Harzgehalte in der Pulpe zu kommen: Ferner bestand eine große Unsicherheit hinsichtlich des Grades der Aufnahme des Harzes durch die Pulpe, und eine befriedigende Fabrikation wäre nicht möglich wegen der großen Menge des zirkulierenden Harzes.
• Es wurde nun gefunden, daß man im Holländerverfahren zu befriedigenden Ergebnissen gelangen kann, wenn man Aminotriazinharze verwendet, welche über die A-Stufe hinaus kondensiert sind. Als besonders geeignet haben sich solche Harze erwiesen, die weitgehend gehärtet, d. h. praktisch unlöslich und unschmelzbar sind, jedoch noch eine gewisse Wärmeplastizität aufweisen (fortgeschrittene B-Stufe), während anderseits Harze der C-Stufe, d. h. solche, die vollkommen ausgehärtet sind, nicht mehr genügende Bindefähigkeit mit dem Füllstoff ergeben und sich deshalb nicht mehr unter Hitze ' und Druck zu mechanisch festen Bremskörpern verpressen lassen.
• Um zu den für die vorliegende Erfindung verwendbaren Harzen. zu gelangen,, kann man z. B. ein wasserlösliches Aminotriazin-Formaldehyd-Kondensationsprodukt in wäßriger Lösung unter Zusatz einer Säure in bekannter Weise weiterkondensieren, bis eine Probe der Lösung in alkalischem Medium eine scheinbar inerte, voluminöse Fällung eines festen Harzes ergibt. Dieses Harz hat, wenn rein hergestellt, so wenig Fluß, daß es- als Bindemittel für eine -Preßmasse nicht mehr in Frage käme.
• Wird nun diese Harzfällung aus der sauren Lösung in Gegenwart einer alkalischen Suspension von faserigen Füllstoffen im Holländer vorgenommen, so kann aus der entstehenden neutralisierten Pulpe Papier bzw. Pappe hergestellt werden, das nach der Trocknung zu mechanisch festen Reibkörpern verpreßbar ist, obwohl in dem verwendeten Harz kaum mehr Fluß nachzuweisen ist.
• Man kann aber auch in noch einfacherer Weise ein Aminotriazinharz so weit in Substanz vorhärten, daß sein Fluß und seine Wasserlöslichkeit praktisch verschwunden sind, und das pulverisierte vorgehärtete Harz direkt dem Holländer beifügen, welcher an-. organische Fasern und gegebenenfalls andere Füller enthält. Die so erhaltenen Pulpen sind besonders leicht filtrierbar und lassen sich deshalb noch leichter zu plattenförmigem Material aufarbeiten, das nach dem Trocknen direkt zu Reibkörpern heiß verpreßt werden kann. Als besonderer Vorteil muß hier die leichte Dosierbarkeit des Harzes zur Erreichung eines bestimmten Harzgehaltes im Endprodukt erwähnt werden, da es leicht möglich ist, die praktisch wertvollen Harzgehalte von io bis 5o % einzuhalten.
• Die nachfolgende Tabelle gibt ein Bild über den Grad der Wasserunlöslichkeit, welcher erfindungsgemäß vorhanden sein muB. Versuche i bis 3 kennzeichnen die A-Stufe, 4 bis 6 die B-Stufe, wobei natürlich zwischen den Stufen 3 und 4 gewisse- Übergänge bestehen. Die Tabelle zeigt immerhin, daß im Rahmen der A-Stufe die Wasserlöslichkeit noch so groß ist, daß im Holländerwrfahren Harzverluste entstehen müßten, die im allgemeinen das tragbare Maß übersteigen, während beiden Harzen der 3-Stufe diese Verluste mit steigendem Härtungsgrad (gelierte Stufe) schließlich so klein werden, daß man sie vernachlässigen kann.
• Statt reine Aminotriazinharze können auch deren Mischharze verwendet werden. Insbesondere haben Mischharze mit Phenolkörpern Interesse, da deren größere natürliche Wasserunlöslichkeit die gewünschte Wirkung unterstützt. Selbstverständlich ist es vorteilhaft, daß sich der Phenolgehalt in solchen Grenzen bewegt, daß die' wertvollen hohen Bremswerte der reinen Aminotriazinharz-Bremskörper nicht merklich verschlechtert werden: Das Verfahren wird durch folgende Beispiele erläutert, ohne daß dadurch dessen Umfang beschränkt wird. Beispiel i a) In einem Holländer werden ioo Gewichtsteile Asbestkartonabfälle zu einer io%igen Pulpe aufgeschlagen und 5o Gewichtsteile pulverig-feinsandiges Aluminiumoxyd sowie 25 Gewichtsteile Natriumcarbonat zugegeben und gemischt.
• b) 5ö' Gewichtsteile eines wasserlöslichen Aminotriazinformaldehydharzes, hergestellt aus i Mol Melamin und 3 Mol Formaldehyd werden in iooo Gewichtsteilen. Wasser von 7o° gelöst, 22,5 Gewichtsteile konzentrierte Salzsäure zugegeben und 15 Minuten bei 6o bis 7o° weiterkondensiert. Eine Probe der Harzlösung zeigt nun in i%iger Sololösung starke Fällung eines weißlichen, flockigen Harzes.
• c) Die saure Harzlösung b wird nun innerhalb weniger Minuten in den alkalischen Holländerinhalt einlaufen gelassen und gut. durchgemischt, wobei am Schluß der pn-Wert etwa 8,5 betragen soll und wenn nötig auf diesen Wert eingestellt wird. Die Holländermischung wird in bekannter Weise auf einem Drahtsieb zu einer Kartonplatte geformt, die gut abgepreßt und bei etwa 4.o° über Nacht getrocknet wird. Die trockene Asbestpappe enthält etwa 15 % Harz und wird in einer Stahlform bei 16o° während =o Minuten und Zoo kg/cm2 zu einem Bremsbelag gepreßt. Es wird ein hellgrauer, mechanisch fester Preßling erhalten.
• d) Wird in gleicher Weise, aber unter Verwendung von 8o Gewichtsteilen Aminotriazinharz gearbeitet, so wird eine Asbestpappe erhalten, die einen Harzgehalt von etwa 26 % aufweist. Man erhält ähnliche, aber noch dichtere Bremskörper wie die unter c beschriebenen. Beispiel 2 Das in Beispiel i b erwähnte wasserlösliche Aminotriazinharz wird in Pulverform 3 Stunden bei =2o° im Trockenschrank behandelt und dann fein pulverisiert. Das erhaltene Pulver ist praktisch wasserunlöslich und unschmelzbar.
• ioo Gewichtsteile Faserasbest werden mit etwa 2ooo Gewichtsteilen Wasser im Holländer aufgeschlagen und 5o Gewichtsteile Aluminiumoxydpulver sowie 45 Gewichtsteile des obigen, weitgehend gehärteten Aminotriazinharzes zugemischt. Nach gründlicher Mischung wird der Holländerinhalt auf Asbestkarton aufgearbeitet und die trockne Asbestpappe =o Minuten bei =6o° und Zoo kg/cm2 verpreßt. Man erhält einen hellgrauen, mechanisch sehr festen Bremsbelag.
• Werden steigende Mengen des gehärteten Harzes zum gleichen Holländeransatz gegeben, so werden folgende Resultate erhalten:

  Harzgehalt Aussehen

  Zusatz der der Bremskörper

  Asbestpappe

  45 Gewichtsteile Harz =7,o % hellgrau, fest

  75 - - 24,0 % grau, sehr fest

  ioo - - 2815% grau, sehr fest

  150 - - 40,5% gelbgrau, sehr fest

  200 - - 46,o0/, gelbgrau, sehr fest

  Beispiel 3 6o Gewichtsteile Melamin werden mit 26 Gewichtsteilen Xylenol und 155 Volumteilen 33 volumprozentiger Formaldehydlösung bei alkalischer Reaktion am Rückfluß auf dem kochenden Wasserbad bei 95° 30 Minuten reagieren gelassen. Dann wird das Wasser durch Vakuumdestillation entfernt und das klare Harz in dünner Schicht 6 Stunden bei ioo° im Trockenofen nachbehandelt und fein pulverisiert (Harz I).
• In gleicher Weise wird unter Verwendung von 51 Gewichtsteilen Xylenol das Harz II und unter Verwendung von 1o2 Gewichtsteilen Xylenol das Harz III hergestellt.
• Die Herstellung der Bremsbeläge nach dem Holländerverfahren erfolgt wie in Beispiel e unter Verwendung der obigen Harze an Stelle des reinen Triaminotriazinharzes, wobei die folgenden Resultate erzielt werden

  Zusatz- Harz-

  Gewichts- Harz gehalt der Aussehen

  teile Asbest- der Bremskörper

  pappe

  50 I 16,5 % hellgrau, fest

  50 1I =7,o % hellgrau, fest

  50 III 17,50/, hellgrau, fest

  8o 1 26,5 °/o grau, sehr fest

  8o II 9-5,5% grau, sehr fest

  8o III 23,5)/o grau, sehr fest

  ioo III 29,o %

  dunkelgrau, sehr fest

  Statt Asbestfasern können beim vorliegenden Verfahren auch Gemische von Asbestfasern mit anderen faserigen Substanzen, statt Aluminiumoxyd auch andere pulverige anorganische Füller, wie sie bei der Herstellung von Reibkörpern üblich sind, verwendet werden.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Reibkörpern unter Verwendung von anorganischen Füllern und Kunstharzen, dadurch gekennzeichnet, daß man faserige anorganische Füller, vorteilhaft im Gemisch mit pulverigen anorganischen Füllern, zusammen mit solchen Aminotriazinharzen, die über die A-Stufe hinaus kondensiert sind, in wäßriger Dispersion nach bekannten Methoden, zu einem papier- oder pappeartigen Gebilde verarbeitet und hierauf heiß verpreßt.
2. 2. Verfahren gemäß Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man solche Aminotriazinharzc der B-Stufe verwendet, welche praktisch wasserunlöslich und unschmelzbar sind, jedoch noch eine gewisse Wärmeplastizität aufweisen.
3. 3. Verfahren gemäß Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet; daß man Mischharze, vorzugsweise Aminotriazinphenolharze verwendet.