SE440912B - Sammansatt friktionsmaterial bestaende av en friktionsdel och en stoddel samt forfarande for framstellning derav - Google Patents

Description

7813178-6 a) en form med den volym som friktionsdelen skall uppvisa fylles med en blandning innehållande ca 10 - ca 30 vikt-% av ett fenol- -aldehydharts och ca 70 - ca 90 vikt-% fyllmaterial, varvid fyll- materialet huvudsakligen är metalliskt eller är asbest, K b) en friktionsdel formas i formen under mindre stränga betingel- ser än de som väsentligen skulle härda hartskomponenten i delen, c) en andra form fylles med en blandning innehållande ca 20 - ca 50 vikt-% av ett härdande fenol-aldehydharts och ca 50 - ca 80 vikt-% fyllmaterial, varvid den andra formen har den volym som stöddelen skall uppvisa och använder en yta på den förformade friktionsdelen såsom en inre del däri, d) stöddelen formas eller pressas under sådana betingelser att hartskomponenterna i båda delarna härdas för framställning av det sammansatta materialet.

Fenolhartset kan framställas av fenoler, såsom fenol, m-kresol, m,p-kresolblandningar, kresylsyra, blandningar av fenol och kre- sylsyra, xylenol, resorcinol, bisfenol A eller vilken annan fenol som helst, som kan bilda härdhartser med aldehyder. Lämpliga alde- hyder är exempelvis formaldehyd, acetaldehyd, bensaldehyd, furfu- ral, propionaldehyd, glyoxal, akrolein och krotonaldehyd. Det fö- redragna härdhartset utgöres av femflkformaldehydharts.

Fenol-formaldehydhartser användbara i föreliggande uppfinning kan utgöras av ett- eller tvåstegshartser. Om mindre än'1 mol av alde- hyden bringas att reagera per mol fenol, kallas hartset i allmänhet ett novolack eller tvåstegsharts. En novolockblandning bearbetas i allmänhet vidare genom malning och blandning ned ett yttre tvär- bindande medel, såsom hexametylentetramin, för framställning av en härdhartskomposition, som blir osmältbar vid förhöjda tempera- turer. I allmänhet är haltförhållandet mellan aldehyd och fenol i ett novolackharts ca 0,5 - ca 0,9 mol aldehyd per mol fenol och företrädesvis är området ca 0,6 - ca 0,8. Om mer än 1 mol aldehyd per mol fenol användes, bildas ett ettstegsharts eller resolharts.

Sådana blandningar blir osmältbara genom att utsättas för förhöj- da temperaturer. I allmänhet är molförhållandet mellan aldehyd och fenol i denna typ av harts mellan ca 1,1 och ca 3,0 och före- trädesvis mellan ca 1,5 och ca 2,5.

Fenol-aldehydhartserna lämpliga för framställning av grundmassan r fsiäïßt* WÜÄQ i? 7813178-6 till föreliggande sammansatta material kan utgöras av antingen ettstegs- eller tvåstegshartser eller blandningar därav, varvid det enda kravet är att hartserna använda i de olika delarna skall vara kombinerbara, t.ex. att de skall kunna vulkas eller härdas gemensamt under ungefär samma temperatur- och tidsbetingelser.

Fyllmedel användbara i stöddelen kan utgöras av organiska eller oorganiska fyllmedel. Fyllmedel tillsättes för det första för för- bättring av egenskaperna i den färdiga pressade produkten och för det andra för att man med ett mindre dyrt material skall ersätta det dyrare hartsmaterialet. Exempel på oorganiska fyllmaterial är metaller och metalloxider, asbest, lera, kiseldioxid, klippta glas- fibrer, kalciumkarbonat, mineraler, t.ex. wollastonit, talk och kvarts, kol, glimmer och kolsvart. Exempel på organiska fyllmate- rial är gummi, trämjöl, tygfibrer, lumpmassa, trä och bomullsflock.

Kännetecknen för den färdiga härdade produkten, t.ex. konstruk- tionshållfasthet, elektrisk ledningsförmåga, fuktbeständighet, vär- mebeständighet, nötningsbeständighet, värmeutvidgning och -lednings- förmåga, kan modifieras eller förbättras på lämpligt sätt genom val av sort och mängder av fyllnadsmaterial. I friktionsdelen användes ett fyllmaterial som huvudsakligen är metalliskt eller som utgöres av asbest. Även om fyllnadsmaterialen kan utväljas inom ett vidsträckt områ- de, är mängden av fyllnadsmaterial, som vanligen ingår i press- hartskompositioner, som är användbara för framställning av pres- sade eller formade alster med komplicerade former, begränsad bero- ende på ökad viskositet (minskad flytförmåga) för kompositionen då mängden fyllmedel ökas. I allmänhet är den totala mängden fyll- medel i presskompositioner ca 20 - ca 70 vikt-% av kompositionen.

De maximala mängderna fyllmedel som ingår i presskompositioner kan ökas till ca 80% genom användning av bearbetningshjälpmedel, som sänker kompositionens viskositet. I allmänhet kan emellertid kom- positioner med en fyllmedelshalt över ca 70% endast strängsprutas och pressas till komplicerade former med svårighet.

Hartskompositioner med en fyllmedelshalt av 90 vikt-% eller mer är användbara inom många områden, varvid mängden fyllmedel begrän- sas av kohesionsförmåga och konstruktionshållfasthet som önskas i den färdiga härdade produkten. Sådana kompositioner anses ej poOR QUALEYY 7813178-6 formbara i samma mån som de ovan diskuterade presskompositionerna är form- och pressbara för framställning av alster med komplice- rad form. Emellertid kan sådana kompositioner formas eller pres- sas till enkla former med användning av raka positiva former och med anbringande av formningstrycket direkt på kompositionen. Frik- tionsdelen enligt föreliggande uppfinning innehåller en relativt hög halt fyllmedel, från ca 70 till ca 90 vikt-%, och formas lämp- ligen på detta sätt. Stöddelen enligt föreliggande uppfinning fram- ställes lämpligen av konventionella presskompositioner för under- lättande av formning av stöddelar med mer komplicerade former och innehåller ca 50 till ca 80 vikt-% fyllmaterial.

Fenol-aldehydhartskomponenten utgör i friktionsdelen ca 10 till ca 30 vikt-% av kompositionen och i stöddelen ca 20 till ca 50 vikt-% av kompositionen. I allmänhet användes i konventionella presskom- positioner ett haltområde av ca 20 till ca 50 vikt-%. Vanligtvis 'ger en hartshalt under ca 10 vikt-% ej en produkt med sådan kohe- sion som erfordras för de flesta användningsområden. En produkt med en hartshalt av mer än ca 60 vikt-% har i allmänhet ej godtag- bara fysikaliska egenskaper, t.ex. hårdhet, värmeledningsförmåga eller nötning och kan ekonomiskt ej tävla med kompositioner inne- hållande större mängder fyllmedel.

Fyllmedlet väljes på sådant sätt att det är lämpligt för funktio- nen av delen i det sammansatta materialet. Således kan friktions- delen framställas av ca 40 - ca 90 vikt-% metall, lämpligen i form av pulver, partiklar eller tråd, för erhållande av en friktions- yta, medan stöddelen kan framställas av en hartskomposition inne- hållande lämpliga fyllmaterial för erhållande av högre konstruk- tionshållfasthet.

Föreliggande uppfinning är speciellt lämpad för framställning av enhetliga sammansatta broms- eller kopplingskonstruktioner, där den sammansatta konstruktionen är sammansatt av en friktionsdel och enrstöddel. Även om föreliggande uppfinning kommer att beskrivas med avseende på en enda friktionsdel och detta utgör en föredragen utföringsform för många användningsområden, underförstås att ett flertal frik- tionsdelar kan användas på samma sätt som det beskrivet häri för 7813178-6 användning av en enda del och att föreliggande uppfinning omfat- tar en sammansatt konstruktion med mer än en friktionsdel före- nad med en enda stöddel.

Friktionsdelen i föreliggande sammansatta material eller konstruk- tion framställes av härdbara fenol-aldehydhartser innehållande en relativt hög halt, ca 70 - ca 90 vikt-%, fyllmedel. Fyllmaterialet är huvudsakligen (mer än 50 vikt-%) metalliskt eller asbest, lämp- ligen innehållande metaller i form av pulver, partiklar eller tråd, för erhållande av en friktionshaltig yta.

Stöddelen framställes av ett härdbart fenol-aldehydharts innehål- -lande en relativt lägre halt, vanligtvis mindre än 70 vikt-% el- ler med tillsats av processhjälpmedel för sänkning av viskosite- ten, mindre än 80 vikt-%, fyllmedel. Stöddelen består lämpligen av en komposition, som underlättar formning eller pressning av mer komplicerade former. Stöddelen formas lämpligen för att innehålla hål eller andra konstruktionskännetecken för att hålla eller fast- sätta det sammansatta materialet vid andra delar i systemet, vari materialet skall användas.

Föreliggande sammansatta materialkonstruktioner framställes genom att en rak positiv form med formen av friktionsdelen först fylles med en lämplig mängd harts-fyllmedelsblandning. Formen kan lämpli- gen upphettas till en temperatur något ovanför hartsets flyttempe- ratur, vanligtvis mellan ca 160 och ca 180°C. Ett relativt högt tryck, vanligtvis mellan ca 207 - ca 345 MPa, utövas på blandnin- gen för formning därav mot formen. En tid av ca 2 - ca 10 sekun- der är vanligen tillräcklig för formning av friktionsdelen.

Den förformade friktionsdelen kvarhâlles i formen för förhindran- de av efterföljande migrering eller flytning runtom friktionsdelen av harts av presskompositionen, som därefter skall användas för formning av stöddelen. Sådan migrering kan ha en skadlig effekt på den friktionsbärande ytan på friktionsdelen.

Formen innehållande den förformade friktionsdelen öppnas för att frilägga en yta av friktionsdelen. Den frilagda ytan användes som en del av den inre ytan eller formhåligheten i en andra eller ytterligare form, som har den volym som önskas för stöddelen.

Formen innehållande den förformade friktionsdelen kan lämpligen PO OR 'QUALITY 7813178-6 föras fram och tillbaka eller roteras för att den frilagda ytan på friktionsdelen skall inriktas med den andra delen på formen som bildar stödet. Formen fylles därefter med en lämplig mängd presshartskomposition och stöddelen formas under betingelser sådana att hartskomponenten i båda delarna härdar, företrädesvis samtidigt. Delarna förenas på detta sätt längs med åtminstone en yta av en gemensam yta av härdharts. Resultatet är en sammansatt friktionskonstruktion, som består av en friktionsdel permanent bun- den vid en stöddel.

De sammansatta konstruktionerna eller materialen är synnerligen lämpade för användning såsom broms- och kopplingskonstruktioner.

I en utföringsform av föreliggande uppfinning framställes en sam- mansatt bromskonstruktion för ett fordon. Den sammansatta konstruk- tionen består aven kloss eller friktionsdel och en basplatta el- ler stöddel. I en sådan utföringsform framställes friktionsdelen i allmänhet av ca 10 - ca 30 vikt-% fenol-aldehydharts med ett fyllmaterial, som huvudsakligen utgöres av metall i form av pul- ver, partiklar eller fin tråd. Vanligtvis innehåller kompositionen ca 50 - ca 60 vikt-% metall och ca 20 - ca 30 vikt-% av andra fyll- material för att ge friktionsdelen kohesion, värmestabilitet och nånfasthet. i Friktionsdelen formas med användning av en positiv form med raka sidor vid ett tryck av ca 138 - ca 345 MPa, som anbringas under en period av ca 2 - ca 10 sekunder. Den formade friktionsdelen kvarhâlles i formen och en yta på friktionsdelen användes såsom en del i formhåligheten till en andra eller ytterligare form, som har den volym som stöddelen skall uppvisa. Den andra formen fyl- les därefter med tillräcklig mängd modulär fenol-aldehydpresskom~ position för formning av stöddelen. Lämpligen innehåller press- kompositionen ca 20 - ca 50 vikt-% fenol-aldehydharts, ca 20 - ca 40 vikt-% wollastomit, ca 10 - ca 20 vikt-% bomullsflock, ca 5 - ca 15 vikt-% huggna glasfibrer och ca 5 - ca 10 vikt-% bear- betade mineralfibrer för sänkning av kompositionens viskositet.

Företrädesvis förupphettas formen till en temperatur mellan ca 160 - ca 180°C. Ett tryck av ca 28 - ca 345 MPa anbringas under en period av ca 2 - ca 6 minuter. Formen öppnas därefter och den 2,. _ -- ;I" .// Éfšíx ' 4' '___"°'°'_'_ “ _/ i 'J évfi' -í-w 7813178-6 sammansatta bromskonstruktionen uttages.

Sammansatta bromskonstruktioner kan därefter upphettas för stabi- lisering av det sammansatta materialet, dvs för avlägsnande av eventuella lösningsmedel eller andra flyktiga material, som kan ha införlivats med hartskomponenten eller som kan ingå i fyllmate- rialet. Upphettningstider av ca 9 - ca 15 timmar vid temperaturer av ca 120 - ca 175°C användes lämpligen. Upphettnings- eller härd- ningssteget användes för minimering av den svällning eller distor- sion av friktionsdelen som annars skulle kunna uppträda om frik- tionskonstruktionen omedelbart började användas under högtempera- turbetingelser.

Det underförstås att vulkning eller härdning av fenol-aldehydhart- ser utgör en funktion av värme, tid och tryck och även varierar med hartsets sammansättning. Härdningsbetingelser som angivits häri är typiska för de som användes för fenol-aldehydhartser.

Emellertid kan förändringar i värme, tid eller tryck utföras lik- som förändringar i mängder av katalysator, vilket kan påverka härd- ningsbetingelserna. För föreliggande uppfinning erfordras att va- riationerna sker inom omfånget för patentkraven.

PooR QUALITY

Claims (14)

7815178-6 Patentkrav

1. Sammansatt friktionsmaterial betående av en friktionsdel och en stöddel. k ä n n e t e c k n a t av a) att friktionsdelen innehåller ca 10 - ca 30 vikt-% av ett fenol-aldehydharts och ca 70 - ca 90 vikt-2 fyllmaterial. varvid fyllmaterialet huvudsakligen är metallískt eller är asbest. b) att stöddelen innehåller ca 20 - ca 50 vikt-% av ett fenol-aldehydharts och ca 50 - ca 80 vikt-% fyllmaterial. c) att friktionsdelen har förformats separat under mindre stränga betingelser än de som erfordras för härdning av hartskomponenten däri och d) att friktíonsdelen har förenats längs med åtminstone en yta därpå vid stöddelen genom gemensam härdning av hartskomponen- terna i friktionsdelen och stöddelen.

2. Material enligt krav 1. k ä n n e t e c k n a t av att fenol-aldehydhartset utgöres av fenol-formaldehydharts,

3. Material enligt krav 1. k ä n n e t e c k n a t av att metallen i friktionsdelen är i form av pulver

4. Material enligt krav l. k ä n n e t e c k n a t av att materialet utgöres av en bromskonstruktion.

5. S. Material enligt krav l. k ä n n e t e c k n a t av att det utgöres av en kopplingskonstruktion.

6. Material enligt krav 1. k ä n n e t e c k n a t av att det innehåller ett flertal friktionsdelar.

7. Förfarande för framställning av ett sammansatt friktions- material som består av en friktionsdel och en stöddel. k ä n n e t e c k n a t av att a) en form med den volym som friktionsdelen skall uppvisa fylles med en blandning innehållande ca 10 - ca 30 vikt-% av 7813178-6 9 ett fenol-aldehydharts och ca 70 - ca 90 vikt-1 fyllmaterial. varvid fyllmaterialet huvudsakligen är metalliskt eller är asbest. b) en friktionsdel formas i formen under mindre stränga be- tingelser än de som väsentligen skulle härda hartskomponenten i delen. c) en andra form fylles med en blandning innehållande ca 20 - - ca 50 vikt-% av ett härdande fenol-aldehydharts och ca 50 - - ca 80 vikt-2 fyllmaterial. varvid den andra formen har den volym som stöddelen skall uppvisa och använder en yta på den förformade friktionsdelen såsom en inre del däri. d) stöddelen formas eller pressas under sådana betingelser att hartskomponenterna i båda delarna härdas för framställning av Öet Sölfllllânåatilä mätefíålêt .

8. Förfarande enligt krav 7. K ä n n e t e c k n a t av att produkten från steg d) bakas vid en temperatur av ca 120 - ca l75°C under en tid av ca 9 - ca 15 timmar.

9. Förfarande enligt krav 7. k ä n n e t e c k n a t av att fenol-aldehydhartset utgöres av fenol-formaldehydharts.

10. Förfarande enligt krav 7. k ä n n e t e c k n a t av att steg b) utföres vid tryck av ca 138 - ca 345 MPa.

11. Förfarande enligt krav 7. k ä n n e t e c k n a t av att steg d) utföres vid tryck av ca 28 - ca 345 MPa.

12. Förfarande enligt krav 7. k ä n n e t e c k n a t av att det sammansatta materialet utgöres av en bromskonstruktion.

13. Förfarande enligt krav 7. k ä n n e t e c k n a t av att det sammansatta materialet utgöres av en kopplingskonstruktion.

14. Förfarande enligt krav 7. k ä n n e t e c k n a t av att det sammansatta materialet innehåller ett flertal friktions- delar. POOR QUALITY