WO2019011374A1

WO2019011374A1 - Reibbelag

Info

Publication number: WO2019011374A1
Application number: PCT/DE2018/100612
Authority: WO
Inventors: Marco Reinhold Rettig; Ralph Kolling; Ralf Deiters
Original assignee: Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority date: 2017-07-14
Filing date: 2018-07-04
Publication date: 2019-01-17
Also published as: DE102017115877A1; DE112018003602A5; DE112018003602B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Reibbelag mit mindestens einem Garn, das Garnkomponenten umfasst und in eine Reibbelagschicht eingebettet ist. Um die Herstellung von Reibbelägen zu vereinfachen, ist das Garn als Hybridgarn (1) mit mindestens einer Kernfaserkomponente (3) ausgeführt, die mit mindestens einer Mantelfaserkomponente (5) ummantelt ist.

Description

Reibbelag

Die Erfindung betrifft einen Reibbelag mit mindestens einem Garn, das Garnkomponenten umfasst und in eine Reibbelagschicht eingebettet ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen eines vorab beschriebenen Reibbelags.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 41 05 308 A1 ist ein asbestfreies Reibungsmaterial bestehend aus Verstärkungsfasern bekannt, die nicht aus Asbest bestehen, einem Bindemittel, wie beispielsweise Phenolharz oder dergleichen, und einer die Reibung steuernden Komponente, wie beispielsweise Bariumsulfat oder dergleichen, wobei ein Teil der Verstärkungsfasern aus speziellen Kohlefasern auf Polyac- rylnitrilbasis bestehen. Aus den japanischen Patentzusammenfassungen JP

57205473 A, JP 56167921 A, JP 61218636 A, JP 62261725 A, JP 58057486 A, JP 58057486 U1 , JP61076531 A, JP 62261725 A, JP 63076928 A, JP 1294553 A, JP 2102937 A, JP 21 13136 A, JP 3009131 A, JP 3179077 A, JP 5086355 A, JP 5247233 A, JP 8014292 A sind eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten von Kohlefasern unter anderem als Komponente in Kupplungsbelägen bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Herstellung von Reibbelägen, mit mindestens einem Garn, das Garnkomponenten umfasst und in eine Reibbelagschicht eingebettet ist, zu vereinfachen.

Die Aufgabe ist bei einem Reibbelag mit mindestens einem Garn, das Garnkomponenten umfasst und in eine Reibbelagschicht eingebettet ist, dadurch gelöst, dass das Garn als Hybridgarn mit mindestens einer Kernfaserkomponente ausgeführt ist, die mit mindestens einer Mantelfaserkomponente ummantelt ist. Bei dem Reibbelag handelt es sich vorzugsweise um einen Kupplungsreibbelag. Der Reibbelag kann eine Reibbelagschicht umfassen, kann aber auch mehrere Reibbelagschichten umfassen. In der Serienfertigung von Garnen für Reibbeläge von Kupplungsscheiben werden die verschiedenen Garnkomponenten zum Beispiel durch Texturieren oder Kablieren miteinander zu einem fertigen Garn verarbeitet. Anschließend wird das fertige Garn zum Beispiel in einem Extrusionsprozess mit Reibzement umspritzt, um ein Band zu erhalten, aus dem anschließend die Reibbeläge, insbesondere Kupplungsbeläge, gewickelt werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde festgestellt, dass spröde Garnkomponenten, wie Kohlenstofffasern oder oxidierte Polyacrylnitrilfasern, in den genannten Prozessschritten durch Abrieb beschädigt werden. Das führt zu schlechteren mechanischen Eigenschaften und zu einer erheblichen Verschmutzung bei der Verarbeitung. Bei der Ausführung des Garns als Hybridgarn dient die Mantelfaserkomponente vorteilhaft zum Schutz der Kernfaserkomponente. Das Hybridgarn kann auch als DREF-Garn bezeichnet werden.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Reibbelags ist dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfaserkomponente organische Fasern umfasst. Die organischen Fasern, aus denen die Mantelfaserkomponente gebildet ist, können aus Aramid, Polyac- rylnitril, Viskose oder Baumwolle gebildet sein.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Reibbelags ist dadurch gekenn- zeichnet, dass die Mantelfaserkomponente Fasern enthält, die eine deutlich geringere Sprödigkeit als Fasern der Kernfaserkomponente aufweisen. Die Güte des Verfahrens wird insbesondere danach bewertet, wieviel Abrieb von der Faser vorhanden ist. Bei nicht ummantelten Kohlenstofffasern ist der Abrieb aufgrund deren Sprödigkeit deutlich größer als bei der Hybridfaser mit organischen Fasern in der Mantelfaserkompo- nente, weil die organischen Fasern nicht so spröde sind.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Reibbelags ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kernfaserkomponente Kohlenstofffasern oder oxidierte Polyacrylnitrilfasern umfasst. Die oxidierten Polyacrylnitrilfasern werden auch PANOX-Fasern bezeichnet. Durch die Ummantelung dieser Fasern wird deren Handhabung bei der Herstellung von Reibbelägen, insbesondere Kupplungsreibbelägen, erheblich vereinfacht. Dabei werden insbesondere unerwünschte Beschädigungen der Kernfaserkomponente vermieden. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Reibbelags ist dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbelag mit dem Hybridgarn Harz, Kautschuk, Glasfasern, organische Fasern, Kohlenstofffasern, Kupfer, Vernetzer, Prozesshilfsstoffe und Füllstoffe enthält. In Gewichtsprozent machen das Harz und die organischen Fasern vorteilhaft den größten Anteil aus. Danach folgen, auch wieder in Gewichtsprozent, die Füllstof- fe, die Kohlenstofffasern, der Kautschuk, die Glasfasern, das Kupfer, der Vernetzer und die Prozesshilfsstoffe.

Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Hybridgarn für einen vorab beschriebenen Reibbelag. Das Hybridgarn ist separat handelbar. Die Erfindung betrifft auch die Verwendung eines Hybridgarns zur Herstellung von Reibbelägen, insbesondere von Kupplungsreibbelägen.

Bei einem Verfahren zum Herstellen eines vorab beschriebenen Reibbelags ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass mindestens eine Kernfaser von einer Ummantelung aus anderen Fasern eingeschlossen wird, um das Hybridgarn für den Reibbelag herzustellen. Bei der Kernfaser handelt es sich vorzugsweise um eine Kohlenstofffaser oder um eine oxidierte Polyacrylnitrilfaser. Die Ummantelung umfasst vorteilhaft organische Fasern, die deutlich weniger spröde als die Kernfaser sind.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Hybridgarn einem Kablierprozess zugeführt wird. Dabei stellt das Hybridgarn ein Vorgarn dar, das mit weiteren Garnkomponenten zu einem fertigen Garn verarbei- tet wird. Weitere Verarbeitungsschritte können Kablieren, Zwirnen, Fachen, Umwinden oder Flechten umfassen.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Hybridgarn einem Extrusionsprozess zugeführt wird. In dem Extru- sionsprozess wird das Hybridgarn mit Reibzement umspritzt.

Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Kupplungsscheibe oder Kupplungslamelle mit mindestens einem vorab beschriebenen Reibbelag. Die Kupplungsscheibe oder Kupplungslamelle ist vorteilhaft auf beiden Seiten mit einem vorab beschriebenen Reibbe- lag ausgestattet.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen: Figur 1 ein Hybridgarn zur Herstellung eines beanspruchten Reibbelags im Querschnitt und Figur 2 das Hybridgarn aus Figur 1 in einer Seitenansicht.

In den Figuren 1 und 2 ist ein Hybridgarn 1 mit einer Kernfaserkomponente 3 und einer Mantelfaserkomponente 5 in verschiedenen Ansichten dargestellt. Die Kernfaserkomponente 3 umfasst relativ spröde Fasern 4. Bei den relativ spröden Fasern 4 han- delt es sich zum Beispiel um Kohlefasern oder um oxidierte Polyacrylnitrilfasern.

Die Kohlenstofffasern oder oxidierten Polyacrylnitrilfasern werden zur Verbesserung der tribologischen Eigenschaften in gewickelten Kupplungsbelägen eingesetzt, insbesondere zur Verbesserung hinsichtlich Komfort und Verschleiß im Betrieb der Kupp- lungsbeläge. Aufgrund der Sprödigkeit der Kohlenstofffasern und der oxidierten Polyacrylnitrilfasern können diese bei einer ungeschützten Verarbeitung beschädigt werden.

Die Mantelfaserkomponente 5 ist mit organischen Fasern 6 ummantelt, die, im Ver- gleich zu den Fasern 4 der Kernfaserkomponente 3 nicht oder deutlich weniger spröde sind. Die organischen Fasern 6 in der Mantelfaserkomponente 5 schützen die Kernfaserkomponente 3 mit den Kohlenstofffasern 4 bei der Verarbeitung.

Dadurch können die mechanischen Eigenschaften eines mit dem Hybridgarn 1 her- stellten Kupplungsreibbelags deutlich verbessert werden, was sich zum Beispiel in niedrigeren Berstdrehzahlen des fertigen Kupplungsbelags auswirkt. Darüber hinaus kann durch die Verwendung des Hybridgarns 1 eine unerwünschte Verschmutzung bei der Verarbeitung durch Kohlenstofffasern vermieden werden. Dadurch werden Störungen bei der Verarbeitung vermieden.

Ein fertiger Kupplungsbelag mit dem Hybridgarn 1 enthält zum Beispiel etwa achtzehn Prozent Harz, etwa zehn Prozent Kautschuk, etwa sieben Prozent Glasfasern, etwa achtzehn Prozent organische Fasern, etwa sechzehn Prozent Kohlenstofffasern, etwa sieben Prozent Kupfer, etwa vier Prozent Vernetzer, etwa drei Prozent Prozesshilfs- stoffe und etwa siebzehn Prozent Füllstoffe. Die Prozentangaben beziehen sich auf Gewichtsprozent.

Kupplungsbeläge werden zum Beispiel aus einem Band gewickelt. Das Band wird zum Beispiel in einem Extrusionsprozess erzeugt. In dem Extrusionsprozess wird das Hybridgarn 1 mit Reibzement umspritzt.

Alternativ kann das Hybridgarn 1 als Vorgarn verwendet werden, das, zum Beispiel durch Texturieren oder Kablieren, mit anderen Garnkomponenten zu einem fertigen Garn verarbeitet wird. Als Texturieren wird eine Bearbeitung mit Druckluft bezeichnet, um den glatten Fasern eine Charakteristik von Naturfasern, wie Wolle oder Baumwolle, zu verleihen, die auch als Texturierung bezeichnet wird.

Das Hybridgarn 1 als Vorgarn kann auch mit weiteren Garnkomponenten durch Zwir- nen, Fachen, Umwinden oder Flechten kombiniert werden. Beim Zwirnen werden mehrere Einzelfäden oder Zwirne zusammengedreht. Beim Fachen werden zwei oder mehr Fäden zusammengenommen.

Bezugszeichenliste

Hybridgarn für Reibbelag

Kernfaserkomponente

Fasern

Mantelfaserkomponente

Fasern

Claims

Patentansprüche

1 . Reibbelag mit mindestens einem Garn, das Garnkomponenten umfasst und in eine Reibbelagschicht eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Garn als Hybridgarn (1 ) mit mindestens einer Kernfaserkomponente (3) ausgeführt ist, die mit mindestens einer Mantelfaserkomponente (5) ummantelt ist.

2. Reibbelag nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfaserkomponente (5) organische Fasern (6) umfasst.

3. Reibbelag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfaserkomponente (5) Fasern (6) enthält, die eine deutlich geringere Sprödigkeit als Fasern der Kernfaserkomponente (3) aufweisen.

4. Reibbelag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernfaserkomponente (3) Kohlenstofffasern (4) oder oxidierte Po- lyacrylnitrilfasern (4) umfasst.

5. Reibbelag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbelag mit dem Hybridgarn (1 ) Harz, Kautschuk, Glasfasern, organische Fasern, Kohlenstofffasern, Kupfer, Vernetzer, Prozesshilfsstoffe und Füllstoffe enthält.

6. Hybridgarn (1 ) für einen Reibbelag nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

7. Verfahren zum Herstellen eines Reibbelags nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Kernfaser (4) von einer Um- mantelung aus anderen Fasern (6) eingeschlossen wird, um das Hybridgarn (1 ) für den Reibbelag herzustellen.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Hybridgarn (1 ) einem Kablierprozess zugeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Hybridgarn (1 ) einem Extrusionsprozess zugeführt wird.

10. Kupplungsscheibe oder Kupplungslamelle mit mindestens einem Reibbelag nach einem der Ansprüche 1 bis 5.