DK175751B1

DK175751B1 - Friktionsmaterialesammensætning uden asbest, fremgangsmåde til fremstilling af en præform deraf og fremgangsmåde til fremstilling af et friktionselement af præformen

Info

Publication number: DK175751B1
Application number: DK198806313A
Authority: DK
Inventors: Leigh Tucker Doxsee; Robert E Evans; Michael P O'toole
Original assignee: Wyeth Corp
Priority date: 1988-07-26
Filing date: 1988-11-11
Publication date: 2005-02-07
Also published as: NO892513D0; JPH0241365A; MX164144B; DK631388A; ES2139561T3; ATE188022T1; DK631388D0; NO892513L; US4866107A; EP0352363B1; EP0352363A1; CA1317392C; GR3032979T3; DE3856383T2; JP2870542B2; DE3856383D1

Description

i DK 175751 B1

Den foreliggende opfindelse angår inkorporeringen af fibrillerede acrylpolymermassefibre i friktionsmaterialer af typen uden asbest til forbedring af den strukturelle integritet af præforme. Præformene tjener som mellempro-5 dukter til fremstilling af friktionselementer.

Det er blevet ønskeligt at finde en erstatning for friktionsmaterialer indeholdende asbest på grund af de sikkerheds- og sundhedsrisici, der tilskrives asbesten. Adskillige fremgangsmåder til erstatning af asbest har ført til 10 et betydeligt teknologikompleks, hvilket har resulteret i mindst tre hovedkategorier af formuleringer af typen uden asbest. Det er: (1) halvmetalliske materialer, (2) organiske materialer uden asbest og (3) carbonhydridmaterialer til koldformning. Sådanne kategorier er generelt belyst ved US-15 -patenterne hhv. nr. 3.856.120, 4.137.214 og 4.125.496.

Andre typiske formuleringer uden asbest er omfattet af US--patent numrene 4.278.584, 4.226.758, 4.226.759 og 4.219.452 .

Ved fjernelsen af asbest fra friktionsmaterialeformuleringer har man imidlertid skabt et betydeligt fremstil-20 lingsproblem. Problemet er, at præformene uden asbest, som normalt presseformes ved omgivelsestemperaturer forud for varmpresning og varmehærdning, almindeligvis ikke har acceptabel strukturel integritet til at gøre dem i stand til at i modstå senere håndtering og opbevaring uden brud. På den 25 anden side har asbestholdige sammensætninger den krævede strukturelle integritet til at modstå en sådan håndtering.

Forsøg på at erstatte asbestfibre med naturlige og syntetiske fibre ved fremstillingen af friktionsmaterialer er der ligeledes givet eksempler på i de følgende publika-30 tioner: US-patentskrift nr. 4.145.223, hvorfra kendes inkorporeringen af glasfibre, stålfibre, organiske syntetiske fibre, såsom fibre af phenolharpikser, og keramiske fibre, GB-offentliggørelsesskrift nr. 2.027.724A, hvorfra kendes præoxiderede acrylfibre, US-patentskrift nr. 4.197.223 og 35 GB-patentskrift nr. 1.604.827, hvorfra kendes blandinger af uorganiske og organiske fibre, såsom glasfibre, mineraluld, i

I DK 175751 B1 I

I 2 I

I aluminiumsilicatfibre, træmasse, jute-, sisal- eller bomulds- I

I grønuldsfibre, US-patentskrift nr. 4.374.211 og 4.384.640, I

I hvorfra kendes aramidpolymerer, US-patentskrift nr. I

I 4.418.115, 4.508.855, 4.539.240, 4.656.203, GB-offentlig- I

I 5 gørelsesskrift nr. 2.129.006A, de japanske offentliggørelses- I

skrifter nr. 87/106.133, 87/89.784 og 87/149.908 hvorfra I

der kendes inkorporering af forskellige acrylpolymerfibre. I

I alle disse referencer undlader man imidlertid at I

I erkende den kritiske sammenhæng mellem fiberlængde og "Cana- I

10 dian Standard Freeness" (CSF) for acrylfibrene, hvilket er I

det centrale i idéen ifølge opfindelsen, fremsat i den fore- I

I liggende beskrivelse. Ved denne opfindelse løses problemet I

I med strukturel integritet, som man møder ved præforme uden I

I asbest, ved at inkorporere en virksom mængde af fibrillerede I

15 acrylfibre med et enestående forhold mellem fiberlængde og I

CSF i friktionsmaterialet for at sikre opnåelsen af tilstræk- I

kelig strukturel integritet til at modstå den senere hånd- I

tering og/eller opbevaring af præformen forud for yderligere I

forarbejdning. I

20 Opfindelsen angår således en friktionsmaterialesam- I

mensætning uden asbest som angivet i krav 1-9, en fremgangs- I

måde til fremstilling af en præform af et friktionsmateriale I

af typen uden asbest som angivet i krav 10 og 11, og en I

H fremgangsmåde til fremstilling af et friktionselement som I

H 25 angivet i krav 12 og 13. I

H Opfindelsen angår generelt en friktionsmaterialesam- I

mensætningstype uden asbest, såsom halvmetalliske typer, I

organiske typer uden asbest eller carbonhydridtyper til I

koldformning. Den her omhandlede sammensætning er egnet til I

30 anvendelse til dannelse af et friktionselement og omfatter I

H et termohærdnende bindemiddel, et fibrøst forstærkende mate- I

H riale og en virkningsfuld mængde af fibrillerede acrylpoly- I

H merfibre, og denne mængde resulterer i god strukturel inte- I

H gritet af præforme, som senere fremstilles deraf. Ved form- I

H 35 ning af en blanding af den her omhandlede friktionsmateriale- I

H sammensætning kan man fremstille et friktionselement ved at I

3 DK 175751 B1 følge de sædvanlige trin, som består i at komprimere blandingen til dannelse af en præform, presse præformen ved forhøjede temperaturer, behandle det pressede materiale ved en temperatur, som er tilstrækkelig til at bevirke hærdning, 5 og derpå forme et friktionselement, såsom skivebremser, bremsebelægninger og koblingsbelægninger af det hærdede materiale.

Man har erkendt, at friktionsmaterialepræformer af typen uden asbest kan forbedres væsentligt ved inkorporering 10 af relativt små mængder fibrillerede acrylpolymerfibre i friktionsmaterialet forudsat, at effektivitetsindekset, som defineret nedenfor, af fibrene varierer fra 0,8 til 2,0.

Acrylmassefibre per se er velkendte som godtgjort af den ovenfor citerede kendte teknik og kan typisk være inkluderede 15 i præforme i mængder, der varierer fra en effektiv mængde, der skal resultere i god strukturel integritet af præformen, til ca. 15 vægtprocent, beregnet på den samlede vægt af alle bestanddelene. Der ses ikke nogen bestemt fordel ved at overskride 15%'s niveauet, hvilket skyldes økonomiske 20 faktorer. Man foretrækker at anvende fra ca. 0,5 til ca. 10 vægtprocent, beregnet på samme basis, da sådanne mængder sædvanligvis er tilstrækkelige til at sikre opnåelsen af god strukturel integritet af præformen og tjener til at optimere bøj estyrken.

25 Udtrykket "effektivitetsindeks" af de fibrillerede acrylfibre, som det anvendes i den foreliggende beskrivelse, defineres som kvadratroden af den maksimale fiberlængde gange gennemsnitsfiberlængden divideret med CSF gange 1000, dvs.

30 2/_ Ι/L..max. X L gns. , χ 1q3 = effektivitetsindeks

35 CSF

idet L er fiberlængden.

Det har nu overraskende vist sig, at når effektivitetsindekset ligger indenfor de ovenfor definerede grænser, har den artikel, der fremstilles deraf, de samme eller bedre 40 egenskaber end de fleste kommercielt tilgængelige friktions- i

I DK 175751 B1 I

materialer, udtrykt ved den målte brudbelastning og stivhed I

deraf. I

Massefibre, der er anvendelige i den foreliggende I

opfindelse, er fibrillerede acrylfibre, hvori fibrene har I

5 en CSF fra 150 til 350, fortrinsvis fra 175 til 325. Den I

fibrillerede fiberlængde skal variere fra 3,8 mm til 11,4 I

mm, fortrinsvis fra 5,1 mm til 10,2 mm. I

Foretrukne fibre er fibre med et acrylonitrilindhold I

på mindst 85% (beregnet på vægten af acrylonitrilmonomer- I

10 indhold i forhold til det samlede monomerindhold i præpoly- I

meriseringsblandingen). Især anvendelige fibre har et acrylo- I

nitrilindhold, der ligger over 89% og især mellem 89 og

91,5%, beregnet på samme basis. Den foretrukne comonomer I

omfatter methylmethacrylat, som fortrinsvis er til stede i I

15 andele på mindst ca. 8,5 vægtprocent som ovenfor omtalt. I

Endog mere foretrukne fibrillerede fiber er fibre, I

fremstillet ud fra vilkårlige tokomponentfibre, fremstillet I

af en blanding i forholdet 50:50 af en 90:10 acrylonitril/-

methylmethacrylatcopolymer og en 93:7 acrylonitril/methyl- I

20 methacrylatcopolymer. Andre comonomere kan anvendes uden I

begrænsning forudsat, at deres inklusion ikke væsentligt I

forringer fibrenes evne til at blive fibrillerede eller I

egenskaberne af de fremstillede fibrillerede fibre. Kom-

patibiliteten af sådanne andre monomere kan let bestemmes I

25 af en fagmand ved simple forsøg, jfr. US-patentskrift nr. I

3.047.455. I

CSF måles, som det er beskrevet i en prøve, anført i I

en artikel med titlen "Freeness of Pulp", foreløbig standard I

1943; officiel standard 1946; revideret 1958 og officiel I

30 prøvemetode 1985; udarbejdet af den tekniske komite i Tappi I

Association. Uden at det ønskes at være bundet af teorien, I

mener man, at fibre, der er anvendelige til fremstilling af I

de fibrillerede fibre, som er anvendelige i den foreliggende I

opfindelse, er fibre, hvori comonomerblandingen giver en I

35 fiber med svaghed i tværretningen og styrke i længderetnin- I

gen. Til acrylonitrilbaserede fibre kan de fibrillerede I

5 DK 175751 B1 fiber for løbere være fremstillet ved gængse vådspindings-, tørspindings- eller smeltespindingsmetoder. På indleveringstidspunktet for den til grund for dette patent liggende ansøgning anvendes våd-spundne, gel-, varme-strakte og ukol-5 laberede fibre, baseret på acrylonitril, i deres fibril-lerede form som den formodede bedste måde.

De fibrillerede acrylonitrilfibre, som er.anvendelige i forbindelse med den foreliggende opfindelse, kan fremstilles på hvilken som helst kendt måde, såsom ved anvendelse 10 af en modificeret kommerciel blender. Almindeligvis kan man anvendes modificerede kommercielle blendere af mærket "Waring", hvori det leverede blad er blevet modificeret til at give et brudskær på ca. 0,25 mm i forhold til det arbejdende skær. Ved drift indføres en relativt fortyndet opslæm-15 ning af forløberfiber i vand almindeligvis i blenderudstyret, som derpå kører fra mindst ca. 1/2 time til mindst ca. 1 time afhængigt af de anvendte fibres molekylvægt. Med acrylonitrilfibre med, hvad der betragtes som en høj molekylvægt, dvs. ca. 58.000, er en behandlingstid så kort som 1/2 time 20 tilstrækkelig, medens der ved fibre med, hvad der anses som en lav molekylvægt, dvs. ca. 48.000, sædvanligvis kræves en behandlingstid på mindst ca. 1 time. Vedrørende den foreliggende opfindelse er den nøjagtige behandlingstid ikke kritisk og varierer med karakteren og tilberedningen af forløberen, 25 dvs. molekylvægt og monomerindhold, og kan let bestemmes med henblik på denne beskrivelse ved simple forsøg. Hvad der har vist sig at være kritisk, er kontrol af opslæmningstemperaturen under behandlingen. I den kendte teknik har man ikke skænket varmen i opslæmningsblandingen nogen op-30 mærksomhed. Uden hensyn til de normale udgangstemperaturer, dvs. stuetemperatur, resulterer behandlingens mekaniske virkning i bibringelse af varmeenergi til opslæmningen, og man erfarer opslæmningstemperaturer på over ca. 50°C. Således, fremstillede fibre har CSF-værdier fra ca. 500 til ca. 700, 35 og lavere værdier end disse kan normalt ikke opnås før tab af nyttige egenskaber, definerede ved disse forbedrede fibre.

I DK 175751 B1 I

I 6 I

I Ved at tilvejebringe måder til at holde opslæmningstempera- I

I turen i et lavere interval fås fortrinlige fibrillerede I

I fibre med ønsket CSF. Almindeligvis giver opslæmnings tempera- I

I turer, der holdes under ca. 40°C, anvendelige fibre. Man I

I 5 forventer, at variation af opslæmningstemperaturen ved og . I

I omkring 20-40°C under anvendelse af den ovenfor beskrevne I

I fremgangsmåde alene eller i forening med variationer af I

I indhold af faste stoffer i opslæmningen vil muliggøre uende- I

I lig variation af CSF's kritiske parametre, som det kan kræves I

I 10 til slutanvendelsen af de fibrillerede fibre. I

I Det erkendes, at anvendelsen af den kommercielle blen- I

der som beskrevet ovenfor er noget begrænset med hensyn I

H til den mængde fibre, som kan fremstilles i hvilken som I

helst vilkårlig portion. Imidlertid kan man fremstille større I

I 15 mængder af materialet ved anvendelse af større udstyr. Ofte I

H giver gængse snitte- og findelingsanordninger ikke de ønskede I

I fiberegenskaber. Når et 37,85 liters blandeapparat af mærket I

H "Daymax" eksempelvis ændres ligesom ændringen på det mindre I

"Waring” udstyr (dvs. en ændring af brudskæret på ca. 0,25) I

20 giver 0,7%'s forløberopslæmninger, der holdes under 30“C I

og behandles i ca. 4 timer, fortrinlige fibrillerede fibre I

H til anvendelse ifølge den foreliggende opfindelse. I

Desuden kan man anvende findelingsmaskiner, såsom de . I

kendte, som inkorporerer formede findelingskar og roterende, I

I 25 cylindriske knivtromler, som både behandler fibrene i sam- I

arbejde med en stationær plade og får fiberopslæmningen til I

I at strømme kontinuerligt rundt i en aflang kanal, der dannes I

ved hjælp af en midterskillevæg i karret. I knivtromlen er I

I monteret udskiftelige knive i i længderetningen orienterede I

30 spalter analogt i udseende til agterstævnshjulet i en flod- I

båd. Materialet (eksempelvis en 4%'s opslæmning) strømmer I

ind i mellemrummene mellem knivene og kastes udefter i en I

højere liggende del. På grund af karrets skrånende bund I

cirkuleres opslæmningen gentagne gange, medens fibre, som I

35 fanges på knivskærene, underkastes fysisk deformation, idet I

de stryges hen over den stationære kniv. Man kan anvende I

7 DK 175751 B1 opholdstider på op til ca. 30 timer. Knivtromlen kan hæves eller sænkes til at indstille frigang og/eller drivtryk for tromleknivene i forhold til den stationære kniv. Sådanne findelingsmaskiner sælges af Belort/Jones Company.

5 Kaustisk soda (NaOH) kan sættes til fiberopslæmningen for at hjælpe til dispergering og fibrillering deraf, især under de tidlige stadier af fibrilleringsprocessen. Man kan anvende tilstrækkeligt med kaustisk soda til at indstille pH-værdien af opslæmningen på fra ca. 7 til ca. 12.

10 Eventuelt kan man anvende et dispergerende middel under fibrilleringen, såsom "Aerosol* OT-75", der fås fra American Cyanamid Company, Wayne, New Jersey, USA, eller man kan tilsætte hvilket som helst sådant lignende materiale for at lette fibrilleringen. De nøjagtige blandingsparametre 15 eller det anvendte udstyr er imidlertid ikke begrænset med hensyn til den foreliggende opfindelse, og det forventes, at sådanne kan varieres og ændres ved simple forsøg af en fagmand med henblik på denne beskrivelse.

Man har udviklet tre kendte generelle typer af frik-20 tionsmaterialer uden asbest. Det er halvmetalliske materialer, organiske materialer uden asbest og carbonhydridmateria-ler til koldformning. Hver enkelt type kan effektivt modificeres med de fibrillerede acrylonitrilfibre, omtalt ovenfor i overensstemmelse med den foreliggende opfindelse, som 25 omtalt ovenfor. ;

Halvmetalliske systemer omfatter typisk phenolharpik- j ser, carbonlignende partikler, såsom grafit eller carbonpar- ' tikler, fibre uden asbest, såsom fibre af magnesiumoxid, zirconium, mullit og aluminiumoxid, metalpulvere, såsom 30 pulvere af jern, kobber, messing og rustfrit stål, og andre modificerende stoffer, såsom elastomere og uorganiske slidfyldstoffer. Stålfibrene, de keramiske fibre eller carbon-fibrene af denne type system kan erstattes helt eller delvis af de fibrillerede acrylonitrilfibre anvendt ifølge den 35 foreliggende opfindelse.

Halvmetalliske systemer kan typisk indeholde de føl-

DK 175751 B1 I

gende mængder af de ovennævnte bestanddele: I

Ingrediens Væqt% I

Phenolharpiks 4-13 I

5 Grafit eller carbonpartikler 14-15 I

Fibre0-25 I

Keramiske pulvere^ 2-10 I

Metalpulvere^ 14-15 I

Andre modificerende stoffer0-20 I

10 -:-— I

(1) Stål-, keramiske eller carbonfibre

^2) Magnesiumoxid, zirconium, mullit, aluminiumoxid I

Jern, kobber, messing, rustfrit stål I

Elastomere, uorganiske slidfyldstoffer. I

15 I

Til fremstilling af friktionselementerne blandes de I

halvmetalliske friktionsmaterialebestanddele sammen til I

dannelse af en homogen blanding. Blandingen presses derpå ! I

til en præform. Præformen overføres derefter til en anden I

20 presse, hvor der samtidigt pålægges tryk og varme, hvilket I

får harpiksen til at smelte og strømme gennem den del, der I

danner en kontinuert matrix til at rumme de andre bestand- I

dele. Beklædningen overføres derpå til hærdeovne og hærdes I

ved temperaturer, der varierer fra 149 til 316°C for yder- I

25 ligere at få harpikserne til at stivne. I

Organiske systemer uden asbest omfatter typisk en I

termohærdnende harpiks, acajoupartikler, fibre uden asbest I

og mere end 20 vægtprocent af en pulveriseret uorganisk

forbindelse med et MOH-hårdhedstal fra højere end 2 til I

30 mindre end 5, og som kan underkastes temperaturer, der er I

højere end ca. 425°C uden væsentlig kemisk eller fysisk I

ændring. Sådanne komponenter er beskrevet i større enkelt- I

heder i US-patentskrift nr. 4.137.214. Organiske systemer I

uden asbest kan typisk indeholde den følgende mængde af de I

35 ovennævnte bestanddele: I

9 DK 175751 B1

Ingrediens Væqt%

Termohærdnende harpiks 10-30

Acajounøddepartikler 5-25

Fibre uden asbest 5-15 5 Uorganisk forbindelse 20-60

Et andet såkaldt organisk friktionsmateriale uden asbest er kendt fra US-patentskrift nr. 4.278.584. Fra dette 10 patentskrift er kendt den følgende generelle sammensætning:

Ingrediens Vægt%

Phenol-formaldehydharpiks 6-12

Carbonfibre 10-40 15 Stålfibre 30-60

Uorganiske og/eller organiske fyldstoffer 10-20

Atter kan fibrene af sådanne systemer erstattes helt 20 eller delvis af fibrillerede acrylonitrilfibre i overensstemmelse hermed.

Friktionselementer kan typisk fremstilles af organiske blandinger uden asbest ved at anbringe en mængde af blandingen i en form og komprimere ved et tryk på 82,7 x 105 Pa 25 med en kvældetid på 10 sekunder i formen til dannelse af en præform og derpå hærde præformen ved 149°C i 15 minutter ved et tryk på 275,8 x 105 Pa med afgasning ved den ene ende efter 1 og 2,5 minutter. Kanterne i den hærdede præform rettes derefter til for at fjerne overskydende materiale, 30 og præformen efterbages under indespærring i en formende beholder for at hindre kvældning i 8 timer. Temperaturen øges til 204° i løbet af 1,5 timer og holdes derefter på ' dette punkt i det resterende tidsrum.

Carbonhydridfriktionsmaterialer af typen uden asbest 35 til koldformning kan typisk omfatte mindst to systemer. Det første system omfatter uorganiske fibre uden asbest, cel-

I DK 175751 B1 I

I 10 I

I lulosefibre, eventuelt carbon- og/eller grafitpartikler og I

I et termohærdnende organisk bindemiddel omfattende en hydrox- I

I yltermineret butadiencopolymer med formlen: I

5 HO + —fCH2-CH = CH-(¾½-(CH-CH^ + n0H ' I

I I

I idet X er phenyl eller CN, a har en værdi fra 0,05 til 0,95, I

I 10 b har en værdi fra 0,005 til 0,5, og n er et helt tal fra I

I 10 til 140, idet bindemidlet er blevet hærdet med fra ca. I

I 0,1 til ca. 5% af en peroxidkatalysator. I

I Et andet carbonhydridsystem uden asbest til koldform- I

I ning omfatter metalliske materialer, grafitpartikler, klæbet I

I 15 sammen med en termohærdnende hydroxylbutadiencopolymer med I

I formlen I

I HO + —(CH2-CH = CH-CH24-§-(CH-CH^ + nOH I

I 20 X I

I idet X er phenyl eller CN, a har en værdi fra 0,5 til 0,95, I

b har en værdi fra 0,005 til 0,5, og n er et helt tal fra I

I ca. 10 til ca. 14 0, idet den copolymere er blevet hærdet I

25 med fra ca. 0,02 til ca. 12,5% af en peroxidkatalysator. I

De bestanddele, der er nævnt ovenfor for begge syste- I

mer, er omtalt i større enkeltheder i US-patentskrift nr.

I 4.125.496. I

De ovennævnte carbonhydridsystemer til koldformning I

30 kan typisk indeholde de følgende mængder af de ovennævnte I

bestanddele: I

11 DK 175751 B1 Første system

Ingrediens Vaeqt%

Uorganiske fibre 20-70

Cellulosefibre 5-25 5 Kokspartikler 0-15

Grafitpartikler 0-10 Kønrøg 0-15

Termohaerdnende organisk bindemiddel 10-60 10 Andet system j

Ingrediens Vægt%_

Metallisk materiale (1) 15-75 :

Grafitpartikler 5-20

Termohaerdnende organisk bindemiddel 2-50 15 - -1-) Metalfibre, metalpulver eller blandinger deraf.

Ifølge den foreliggende opfindelse kan de fibrillerede acrylonitrilfibre helt eller delvis erstatte fibrene i disse systemer til koldformning. * 20 Til fremstilling af friktionselementer blandes car- bonhydridsammensætninger til koldformning typisk ensartet og koldformes ved tryk i en størrelsesorden fra 137,9 x 10^

Pa til 344,7 x 105 Pa til dannelse af en praeform. Hærdning af præformen kan ske véd opvarmning til forhøjede tempera-25 turer i en størrelsesorden fra ca. 177 til ca. 316°C i adskillige timer.

i

Sammensætningen, fremstillet ud fra disse materialer, ] kan formes til præformer ved et tryk på ca. 103,4 x 10^ Pa ved omgivelsestemperatur. En procentdel af de fibrillerede 30 acrylonitrilfibre kan kombineres med andre fibre, såsom aramidpolymerfibre eller -masse, såsom "Kevlar" fibre eller masse eller for den sags skyld, "Kevlar" 29, "Kevlar" 49 eller "nomex" fibre, kommercielt tilgængelige fra Du Pont de Nemours, Wilmington, Delaware, USA. , 35 Tilføjelse af de fibrillerede acrylonitrilfibre for- i øger brudbelastningen af præformen. Desuden er fibrene effek-

I I

I DK 175751 B1 I

I 12 I

tive til at forbedre præformens strukturelle integritet i I

I de mængder, der er anført ovenfor. De mindre mængder sikrer, I

I at der fås en passende brudbelastningsforbedring, og de I

I større mængder optimerer forstærkningsvirkningen. Generelt I

I 5 er det på grund af overvejelser med hensyn til bøjestyrken I

I endog mere foretrukket, at der tilsættes mindre end ca. 4 I

I vægtprocent fibrillerede acrylonitrilfibre til materialet. I

I Ved et maksimum på ca. 4 vægtprocent fibre nåes en acceptabel I

I afvejning mellem brudbelastning og forarbejdelighed. I

I 10 I hvert af de nedenfor angivne eksempler, hvori der I

anvendes fibrillerede acrylonitrilfibre, er fibrene enten I

"Type 110-1" fra American Cyanamid Company, hvilke fibre er I

I fremstillet af en blanding i forholdet 50:50 af en 90:10 I

acrylonitril/methylmethacrylatcopolymer og en 93:7 acrylo- I

15 nitril/methylmethacrylatcopolymer, idet de har en specifik | I

densitet på 1,17 ± 0,05 og en termisk dekomponeringstempera- \ I

I tur på 177°C, og yderligere egenskaber er angivet nedenfor: j I

I il

I Sigtefinhed* 50-80% (14 mesh) j I

I 20 Trækstyrke** 107-357 kg/m I

I Fugtindhold 0-4% I

I Udseende fin, hvid masse I

*målt på våd masse I

I **beregnet på 100 g/m2 håndark fra våd masse- I

H 25 -tørret I

eller "Type T-98", som er fremstillet af en copolymer af I

I acrylonitril og methylmethacrylat i forholdet 91,5:8,5. Γ I

De følgende eksempler er anført udelukkende til be- I

H 30 lysning og skal ikke opfattes som begrænsninger på den fore- I

liggende opfindelse med undtagelse af det, der er anført i I

de tilhørende krav. Alle dele og procenter er angivet i I

forhold til vægt, medmindre andet er specificeret. I hvert I

I eksempel er E.I. = effektivitetsindeks. Brudbelastningen I

I 35 bestemmes ved anvendelse af en 3-punkts bøjeprøve med prøve- I

I legemer med størrelsen 76,2 mm x 76,2 mm I

13 DK 175751 B1

Eksempel A

Fremstilling af en bremseskoblanding 3000 dele "Bakelite" 7716 phenol/formaldehydharpiks, 4000 dele "Asbury sea" kul (carbon) og 11.000 dele barium-5 sulfat sættes til en blander af mærket "LittlefordFM-130-D", og materialet blandes i 3 minutter. Det fremkomne produkt identificeres som bremseblånding A.

Eksempel B

10 Fremstilling af bremseskoblanding 16 dele phenol/formaldehydharpiks, 4,7 dele fiberglas, 6,5 dele granulært carbon, 38,8 dele kautsjuk, 34 dele findelt bariumsulfat og vermiculit sættes til en blander som i eksempel A. Materialet blandes i 4 minutter, og det fremkomne 15 produkt identificeres som bremseblanding B.

Eksempel 1 (Sammenligning) 474,1 dele bremseblanding A og 52,7 dele fiberglas sættes til et kommerciel "Waring" blandeapparat. Materialerne 20 blandes i 1 minut, og der fjernes 170 dele, som fordeles jævnt i en skivebelægningsform. Formen komprimeres derpå ved et tryk på 172,4 x 105 Pa i 5 sekunder i en "Carver Model C" laboratoriepresse. Der fremstilles 3 prøvelegemer, som knækkes ved en 3-punkts bøjeprøve under anvendelse af et 25 "Instron Model 1123" 24 timer senere. Gennemsnitsresul taterne er angivet i tabel I nedenfor.

Eksempel 2-4

Fremgangsmåden ifølge eksempel 1 følges atter med 30 den undtagelse, at der hver for sig sættes 13,2 dele 1) i fibrillerede acrylonitrilfibre "B (T-98)", 2) fibrillerede ! acrylonitrilfibre "D (T-110-1)" og 3) "Kevlar" 305 aramid-fibre til lige dele af bremsebl andingen A. Resultaterne er angivet i tabel I nedenfor.

I DK 175751 B1 I

I 14 I

if N W I

in Γ' oo rs I

in o r-

Ό h m ro rH

0>— -H-H-H-H

χ £ <-o cn ro oo

I > \ - ' - I

·Η cn CTl CN CO r-H

u Λ! ro oo t" o co— oj h σ\ o\

I Oi I

Μ h o in vo

— H ι-H O O

H ^ ^ ^ - QJ o o o o XI C +1 -H +1 +1 t3 j-> o\ r- ro cn 3 ΟΙ (N ID O Ch

Vc Π3 ' ' ' '

CQ f—i O O t—I O

o co ro I

h if æ u) H W i o o o

fc*E I

u ε XI — μ -H 0l CO 00 Η m α> r- ο ο X) Ό ' ' ' IX · cn I Ν 1/1 1/1 is me

< C FB

H OH

Xi

I <uE

E

i—t — r~ O* Nt* π3 m >h i-h

EtU-'' -η T3 Γ» σι cn tn cn

Μ X C

te (B

2H

Du r-π n in in I

U) E Ο ΓΜ U 1 on ^ σ>

Η Ό c I

U C -η cn

(D 0) E -H

X CD rO H H

H -h c m c tu m oq q tc ω

li I

cn

Xi co cn H IX i-ι cn m co DK 175751 B1 15

Som man let kan vurdere, nærmer de støbte belægninger fra eksempel 1 sig ikke til standarden (eksempel 4) i brudbelastning eller stivhed, medens den belægning, der er fremstillet ifølge den foreliggende opfindelse (eksempel 2 og 3) 5 overgår standarden.

Eksempel 5 (Sammenligning) 323,8 dele bremseblånding B og 171,8 dele bariumsulfat sættes til et kommerciel "Waring" blandeapparat og blandes 10 i 1 minut. Der fjernes 150 dele, og de formes til skivebelægninger som i eksempel 1. Gennemsnitsresultaterne er angivet i tabel II nedenfor.

Eksempel 6-9 15 Fremgangsmåden ifølge eksempel 5 følges med den und tagelse, at der hver for sig ligeledes sættes 4,7 dele 6) fibrillerede acrylonitrilfibre "A (T-98)", 7) ovennævnte fibre B, 8) ovennævnte D fibre og 8) "Kevlar" 305 aramidfibre til blandeapparatet. Resultaterne er angivet i tabel II 20 nedenfor.

I DK 175751 B1 I

I 16 . I

^ ro ro cn I

- o\ B

φ ^ ro B

^ qt Η Φ Η N B

0) — +1+1 +1 +1 +1 B

AB m « h o\ o\ B

-H øl co η Η ro Γ' I

4_> O ΙΛ 0\ CO H

CO —' r-l r-4 H C\ ΓΟ B

Η σι I

ϋ in <f n in id

1-40000 B

d) · o o o o o I

Λ c -H +1 +H +1 +1 B

Η Ό JJ Η ΙΛ r-l fl

H pcnm^i/ir-r' B

μ« .....

CQHOOOOO

H ^ O OO Γ0 I

Η I—i 04 ^ CO U) B

ω i o o o o I

I u'i I

<υ ε

H M -H o O CO CO

H ^ 14-1 <D Γ- Γ-- O O B

ts - - ~ ~

H ri · σι I CN) rs 4Λ LO

a n c i

S c æ I

H UrH I

^B

I

Λ _

*H ^—·· I

^B u-ι H

E I

^B rH —' Μ Γ- ·φ τρ

fQ ro ΓΟ H rH

B <u I

·η X5 ^ r~ o> σ'

m σι I

μ c I

ns « I

bu Γ-1 ro CN LO m I

^B co E r- o οι ^B j U ^ m ro <5«.

I

u c -η I

Η Λ cn fO I

H bu M < rn Q (0 I

Η M CO W Μ

ω LO O Γ- CO O

17 DK 175751 B1

Atter er de eneste fibrillerede acrylonitril fibre, som nærmer sig standarden med hensyn til brudbelastning og med hensyn til stivhed de fibre, der har et effektivitetsindeks, der ligger indenfor det interval, som er specificeret 5 i den foreliggende beskrivelse som værende kritisk.

Eksempel 10-18

Fremgangsmåden ifølge eksempel 1 følges atter med den undtagelse, at der tilsættes 7,5 dele forskellige fibril-10 lerede acrylonitrilfibre. "Kevlar" 305 aramid anvendes atter som en standard. Resultaterne er angivet nedenfor.

I DK 175751 B1 I

I 18 I

I I

^rr-voin * in h co o . . - - -

«Dinoir-or-iorHin H

»n^jiCO'iJrOi-tCOVOt/ir^

Q) -H +) +1 +1 +1 +1 Ή Ή -H

g α\τί<Γη'χισιΓ'ΐηΓΝΓ'

I -h "cn ooLnch'^r'Tj'HnLn I

u Si οοοο^+'-οσΐΓ-Γ'^οο

(θ'' H

I Dl I

i i/i^noihuioo^ui .

H ^ Γ-ll—(OOr-lt—IOr-|^

dj - OOOOOOOOO

X} c +1+1 +1 +1 +1+1+1+(+1

XJjJ HCOnnlDHO\lDCO

3 cq nioæi'ooioicioi

1-c rC

COH OOOOOOOOO

· o i-ι co r- m ro

H f—i oj<rLncooor\)U5 I

m lOOOOt—IHr-IO I

I u Ί I

<D E

Η XI —

M -H ChOinCOOr-IOOO

m u_i(u [-'[-"OOVDævoo rs J INNINlfllflMOin umc; CQ C «

C OH

I I

XI

H -H «*·"«.

H «-i s

I

rH'-' ΓΝΓ'Γ^'+ι-ΙΟΟι·ςΤ

^B (¾ mrOUIr+r-IHCOH H

E<u ^B ·ηΌ ^(-'ΓτσίΓ'^οοοσλ m en X c <0 w , Η Έ. r-i

Ujf-( ηοίΐηιηοΓ^-οοιη

en E Γ'έτγοοιογ-^γό I

^B U ^ in^cMmiNHoj^

I tj I

H u I

Η a) £ -H . u hi<CQUQUb.Oti

H cq en en I

^B X OiHcNf^'^eneDr'CO B

Cl] i—I i—I rH 1—4 i—i rH rH *"H 1 1 H

19 DK 175751 B1

Det fremgår, at fibrene B, C, D, E, F og G, (T-110-' 1) med effektivitetsindekser, som ligger indenfor det kri tiske interval ifølge den foreliggende opfindelse, står sig særdeles godt mod aramidstandarden. *Fiber C er T-98.

5

Eksempel 19-22

Man følger atter fremgangsmåden fra eksempel 1 med den undtagelse, at der sættes 7,5 dele fibrillerede acrylo-nitrilfibre C og D, omtalt ovenfor, til blandeapparatet, og 10 der komprimeres en belægning i en "Carver Model C" labora-toriepresse ved et tryk på 103,4 x 105 Pa i 5 sekunder. Resultaterne er angivet nedenfor.

i

I DK 175751 B1 I

I 20 I

lo I

co - σι r~

Η - in I

Η ΓΜ CO O

in h in in

(U--.-H+I-H+I

x: E 10 CO H U)

I > ^ - ' I

-H 01 <r «I Π rt ΐ N f o 1/1^ H N n rj

σι I

ϋ o m t" '— rH rH γΗ γΗ Η

φ ο ο ο ο I

Χ5 C -Η +1 +1 +1 Τ3 -U Ο Ο Γ~ ^ 3 w m γ- γ- γ-~ ^ ro ' - - ' Ρ3 r—I ο ο ο ο

η oo η I

Μ LD 00 10

ω ι ο ο ο I

I u'e I

υ Ε

^ χι ^ I

Η ·> ·η ro æ co Μ w α> ο ο ο

η ' - - I

X · σ ι <ν m ιη

£ 03 C

< OH

I

x

H M-l E

£ I

r-\ '-s i" ·3<

H (0 in h rH

ε tu -H T3 i ^ 01 co σ

^ c I

ns fy I

2 H I

pL, i—i in in in I

V) £ ro o tN

^B U(N n •q*

I

p

^B φ E

X ni ^B -H 1-4

H ft, I U Q Ό I

Μ σι o H m

^B ta Η (N OJ CN

21 DK 175751 B1

Fibrene C og D, som har et effektivitetsindeks, der ligger indenfor det kritiske interval, står sig godt mod aramidstandarden.

5 Eksempel 23-37

Man følger fremgangsmåden fra eksempel 1 med den undtagelse, at der tilsættes 13,2 dele forskellige fibril-lerede fibre som i eksempel 2-4. Resultaterne er angivet nedenfor.

10

TABEL V

Brudbe-

Fibrilleret lastning

Eks. fibertype* CSF E.l. (kg) 15 - 23 T-98 442 0,41 1,04 24 T-98 358 0,83 1,65 25 T-98 268 0,88 1,61 26 T-110-1 305 1,00 1,81 20 27 T-110-1 248 0,94 1,71 28 T-110-1 215 0,91 2,11 29 T-98 700 0,47 0,74 30 T-98 573 0,40 0,70 31 T-98 235 0,51 1,03 25 32 S Ingen - - 0,29 33 S Aramid - 0,63 1,27 S = Sammenligning * = Vakuumtørret ved 100° i adskillige timer.

Claims

1. Priktionsmaterialesammensætning uden asbest, egnet I til anvendelse som et friktionselement, og omfattende et I termohærdende bindemiddel, et fibrøst forstærkende materiale I 5 og mindst 0,5 vægt-%, beregnet på den totale vægt af alle bestanddele, af en fibrilleret acrylonitrilpolymerbaseret I fiber, kendetegnet ved, at den fibrillerede fiber I har et effektivitetsindeks på fra 0,8 til 2,0, idet den I H fibrillerede fibers effektivitetsindeks er defineret som I I 10 følger: I I I I 15 -9ns- x ao3 = effektivitetsindeks I H hvor Lmax er den maksimale fiberlængde (inches), Lgns> er I den gennemsnitlige fiberlængde (inches), og CSF er Canadian I Standard Freenes (ml), og den fibrillerede fiber har en CSF I H 20 på fra 150 til 350 ml og en fiberlængde på fra 3,8 til 11 I mm (0,15 til 0,45 inches). I

2. Sammensætning ifølge krav 1,kendete g- I net ved, at acrylonitrilmonomerbidraget til den fibril- I lerede fiber udgør mindst 85 vægt-%. I

3. Sammensætning ifølge krav 2, kendete g- I net ved, at en comonomer af acrylonitrilpolymeren omfatter I methylmethacrylat. I

4. Sammensætning ifølge krav 2, kendete g- I net ved, at acrylonitrilmonomerbidraget til den fibril- I 30 lerede fiber udgør mindst 89 vægt-% I

5. Sammensætning ifølge krav 4,kendete g- I net ved, at en comonomer af acrylonitrilpolymeren omfatter _ I methylmethacrylat. I

6. Sammensætning ifølge krav 1,kendete g- I 35. e t ved, at friktionsmaterialet uden asbest er valgt I blandt halvmetallisk materiale, organisk materiale uden i I asbest og carbonhydrid-koldformningsmateriale. I

7. Sammensætning ifølge krav 6,kendete g- I H net ved, at det halvmetalliske materiale indeholder pheno- I DK 175751 B1 lisk harpiks, carbonholdige partikler, fibre uden asbest, keramiske pulvere og metalpulver.

8. Sammensætning ifølge krav 6,kendete g- net ved, at det organiske materiale uden asbest indeholder 5 en phenolformaldehydharpiks, carbonfibre og stålfibre.

9. Sammensætning ifølge ethvert af kravene 1-8, kendetegnet ved, at den fibrillerede fiber er en vilkårlig tokomponentfiber fremstillet ud fra en 50/50-blan-ding af en 90/10-acrylonitril/methylmethacrylat-copolymer 10 og et 93/7-acrylonitril/methylmethacrylat.

10. Fremgangsmåde til fremstilling af en præform af et friktionsmateriale af typen uden asbest, kendetegnet ved, at man danner en blanding af et termohærdnende bindemiddel, fibrøst forstærkende materiale og mindst 0,5 15 vægt-%, beregnet på den totale vægt af alle bestanddele, af i en fibrilleret acrylonitrilpolymerfiber med et effektivitetsindeks på fra 0,8 til 2,0, idet den fibrillerede fibers effektivitetesindeks er defineret som følger: n^/l max.___X^L gns. χ ίο3 = effektivitetsindeks 25 hvor Lmax er den maksimale fiberlængde (inches), Lgns_ er den gennemsnitlige fiberlængde (inches), og CSF er Canadian Standard Freenes (ml), og den fibrillerede fiber har en CSF på fra 150 til 350 ml og en fiberlængde på fra 3,8 til 11 J mm (0,15 til 0,45 inches), og komprimerer blandingen til 30 dannelse af en præform.

11. Fremgangsmåde ifølge krav 10, kendete g- « net ved, at friktionsmaterialet af typen uden asbest er valgt blandt halvmetallisk materiale, organisk materiale uden asbest og carbonhydrid-koldformningsmateriale.

12. Fremgangsmåde til fremstilling af et friktions element, omfattende trinene til dannelse af en friktionsmate-rialesammensætning, komprimering af blandingen til dannelse af en præform, hærdning af præformen ved forhøjet temperatur og dannelse af et friktionselement ud fra den hærdede præ- I DK 175751 B1 I I 24 I I form, kendetegnet ved, at der inkluderes mindst I I 0,5 vægt-%, beregnet på den totale vægt af alle bestanddele, I I af en fibrilleret acrylonitrilpolymerfiber med et effek- I I tivitetsindeks på fra 0,8 til 2,0, idet den fibrillerede _ I I 5 fibers effektivitetsindeks er defineret som følger: I I 10 \/L F1**· x 103 = effektivitetsindeks I I hvor Lmax er den maksimale fiberlængde (inches), Lgns< er I I den gennemsnitlige fiberlængde (inches), og CSF er Canadian I Standard Freenes (ml), og den fibrillerede fiber har en CSF I I 15 på fra 150 til 350 ml og en fiberlængde på fra 3,8 til 11 I I mm (0,15 til 0,45 inches). I

13. Fremgangsmåde ifølge krav 12,kendete g- I net ved, at komprimeringstrinnet udføres ved omgivelser- I .nes temperatur. I I 20 I