NO142230B - Friksjonsmaterial for koblinger, bremser o.l. - Google Patents

Abstract

Friksjonsmaterial for koblinger, bremser o.l.

Description

Oppfinnelsen angår et friksjonsmaterial for koblinger, bremser o.l., og som består av fiberformede jernpartikler, organiske bindemidler og vanlige fyllstoffer.

De såkalte organiske friksjonsmaterialer, særlig for koblinger og bremser, er i alminnelighet sammensatt av asbestfiber, organiske bindemidler, f.eks. nettdannende syntetiske harpikser, slik som fenolharpiks, og naturlige eller syntetiske gummiarter, samt fyllstoffer, som utgjøres av metallspon, metalloksyder og andre mineralske konstruksjonsmaterialer. Mineralpartikler utgjør den overveiende andel av organiske friksjonsmaterialer.

Ved tilvirkning av sådanne organiske friksjonsmaterialer har

det vist seg at asbestfiber, særlig av en bestemt fiberlengde, kan oppvise helseskadelige virkninger. Det formodes således at sådanne fibre under fremstillingsprosessen kan medføre sykdommer som asbestose eller silikose. Denne fare for at det skal oppstå yrkessykdom, motvirkes vanligvis ved god utlufting og ventilasjon av arbeidsplassene under tilvirkning av sådanne friksjonsmaterialer. På denne måte forebygges riktignok faren for utvikling av nevnte sykdommer, men disse tilleggstiltak fører på den annen side til vesentlig forhøyede tilvirknings-omkostninger for det ferdige produkt.

Det er allerede gjort omfattende forsøk på å -finne stoffer som kan erstatte asbéstfibre ved tilvirkning av friksjonsmaterialer. Alle sådanne forsøk har imidlertid hittil vist at de spesielle egenskaper som asbestfibrene gir friksjonsmaterialet, ikke kan oppnås på annen måte. Man har derfor fortsatt med en vidtgående anvendelse av asbest ved fremstilling av organiske friksjonsbelegg av foreliggende art.

På den annen side er det kjent å fremstille såkalte kombina-sjonsmaterialer, som oppviser et sintret skjelett av metall-tråder som danner en matrise og hvis porer er fylt med organiske og/eller anorganiske fyllstoffer. Fransk patentskrift nr. 1.286.571 og tysk patentskrift nr. 1A25-261 befatter seg med sådanne materialer i en annen forbindelse, nemlig som friksjonsbelegg på sintrede legemer, idet et jern-materiale utgjør den overveiende del av sintringslegemet. Metallblandingen av jern med tilsats av kobber og karbon-material, særlig grafitt, sintres til et sintringslegeme. Herunder kan jernmaterialet også foreligge i form av tråder eller fibre, som imidlertid er av makroskopisk størrelsesorden, f.eks. med en midlere lengde på 3 mm og en diameter på ca. 0.1 mm. Fra US patentskrift nr. 3-18M-.368 er det videre kjent å anvende metallfibre av betraktelig lengde i sintrede kombina-sjonsmaterialer for fremstilling av formlegemer, slik som verktøydeler og lignende maskindeler, idet fibrene danner et fint trådmønster for å oppnå et porøst produkt. Ved sådanne sintringslegemer er det en selvfølge at hovedandelen av legemet utgjøres av jern. De anorganiske eller organiske porefyll-stoffer som inngår i kombinasjonsmaterialet har herunder som oftest det formål å meddele vedkommende materiale en varig ^smørevirkning og/eller å forhøye materialets trykkfasthet. Friks jonsteknisk kan imidlertid sådanne konstruksjonsmaterialer ikke få noen betydning, da de ikke oppviser noen som helst fordeler sammenlignet med konvensjonelle sintringsmaterialer.

Videre er det forsøkt å erstatte asbestfibrene i organiske friksjonsmaterialer på enkel måte med metallull. Sådanne friksjonsmaterialer har imidlertid på grunn av sine ugunstige fysikalske egenskaper ikke fått noen betydning. For det første er en over gjennomsnittlig slitasje av motmateriale (bremsetrommel eller -skive) hindrende for en videre anvendelse Videre er den såkalte "morgensyke" som f riks jonsbelegg ,med stålull er utsatt for, ytterst ugunstig. Denne "morgensyke" ytrer seg ved at bremser i kjøretøy som har vært parkert utendørs om natten, har en tendens til blokkering ved de første oppbremsninger om morgenen, da det er avsatt rust på de frittliggende stålfibre i friksjonsflaten, således at friksjonskoeffisientens begynnelsesverdi er gjenstand for en sterk økning.

På denne bakgrunn er det et formål for foreliggende oppfinnelse å fremskaffe et friksjonsmaterial som i sin sammensetning er tilpasset tidligere kjente organiske friksjonsmaterialer, men som er fritt for asbéstfibre og har minst like gode friksjonsegenskaper som de tidligere kjente materialer.

I henhold til foreliggende oppfinnelse oppnås dette ved at asbesttrådene erstattes av jernpartikler som.har en fiberformet mikrostruktur med mikrofibre i forgrenet form, fortrinnsvis med tallrike forgreninger, og en masse-egenvekt under 1,5 g/cm^.

Anvendelse av metallspori eller metallpulver som-støttematerial i såkalt organisk friksjonsmaterial er i og for seg kjent. Sådanne metallspon og særlig metallpulver er imidlertid ikke i stand til å overta asbestfibrenes rolle i et friksjonsmaterial av foreliggende art. Det-har imidlertid overraskende vist seg at det ved samvirke av de ovenfor angitte særtrekk i henhold til oppfinnelsen kan oppnås et organisk friksjonsmaterial som har minst like gode og delvis bedre friksjonsegenskaper enn tilsvarende materialer med innhold av asbéstfibre.

Det har således vist seg at flyteegenskapene for friksjonsmaterialet i henhold til oppfinnelsen ved sammenpresning til ferdige produkter er vesentlig gunstigere enn ved anvendelse av asbéstfibre. Den oppnådde friksjonskoeffisient overtreffer også tilsvarende verdi for et material oppbygd på asbéstfibre.

Jernpartiklenes sterkt forgrenede fiberstruktur gir en fin-fordelt og omfattende forankring av de mikroskopiske jernpartikler, hvilket gir en fast sammenføyning og øket for-sterkning av friksjonsmaterialet. Det oppnås således en stor og sterkt fordelt overflate som hefter godt til matrisen. Mikrostrukturen av dette vedheftede metallfiberskjelett

fører videre til vesentlig gunstigere sllteegenskaper enn ved anvendelse av asbéstfibre.

I henhold til et ytterligere særtrekk ved foreliggende oppfinnelse har mikrofibrene ved de anvendte jernpartikler et tverrsnitt som er mindre enn ca. 10 jam, mens forholdet mellom fibrenes lengde og tverrsnittsdiameter kan være 5:1 til 20:1. Andelen av mikrofibre av jern i friksjonsmaterialet kan utgjøre ca. 20 - 70 vektprosent.

På den eneste vedføyde tegning er det i sterkt forstørret målestokk vist et eksempel på mikrostrukturen av metallpartikler av foreliggende art. Som vist i denne figur oppviser jernpartiklenes mikrostruktur fibre av forholdsvis stor lengde og med mange knekkpunkter og forgreninger, idet forgreningene griper mer eller mindre inn i hverandre. Disse jernpartikler med mikrofiberstruktur kan oppvise varierende diameter langs sin lengdeutstrekning. Tverrsnittsdiameteren på det tykkeste sted er likevel vanligvis mindre enn 10 ^um. På grunn av de hyppige forgreninger av fibrene og deres tallrike knekkpunkter kan sådanne jernpartikler med mikrofiberstruktur lett og i betraktelig grad bringes til sammenfUtring.

Et jernmaterial for foreliggende partikler med mikrifiber-struktur har fortrinnsvis følgende sammensetning: C: 0.1 - 1%, S: 0.02%, P: 0.03%, Mn: 0. 3%, Si: 0.15%, metallisk Fe: 97% og resten Fe II og Fe III i oksydform.

Friksjonsmaterialet i henhold til oppfinnelsen kan som et utførelseseksempel ha følgende sammensetning:

Claims (2)

1. Friksjonsmaterial for koblinger, bremser o.l., og som består av fiberformede jernpartikler, organiske bindemidler, og vanlige fyllstoffer, karakterisert ved at nevnte jernpartikler har en fiberformet mikrostruktur med mikrofibre i forgrenet form, fortrinnsvis med tallrike forgreninger, og en masse-egenvekt under 1,5 g/crn^.

2. Friksjonsmaterial som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte mikrofibre har en diameter mindre enn ca. 10 pm og et forhold mellom lengde og diameter fra 5:1 til 20:1.