DE112016007327T5

DE112016007327T5 - Reibungsmaterial

Info

Publication number: DE112016007327T5
Application number: DE112016007327.5T
Authority: DE
Inventors: Jason Bares; Feng Dong; Robert Lam; Wanjun Liu
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2016-11-15
Filing date: 2016-11-15
Publication date: 2019-07-18
Also published as: US10989263B2; CN109844351A; WO2018093353A1; JP6857724B2; US20190264766A1; JP2020504192A; CN109844351B

Abstract

Ein Reibungsmaterial weist eine reibungserzeugende Oberfläche und eine Bondingoberfläche auf, die in die der reibungserzeugenden Oberfläche gegenüberliegende Richtung weist. Das Reibungsmaterial beinhaltet strukturelle Fasern, Reibungspartikel, Polyvinylalkoholfasern und ein Harz. Auch ein Verfahren zur Bildung des Reibungsmaterials wird offenbart. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Kombinieren der strukturellen Fasern, der Reibungspartikel und der Polyvinylalkoholfasern mit einem mittleren Durchmesser von weniger als etwa 11 µm, einer mittleren Länge von weniger als etwa 4 mm und einer mittleren Denierzahl von weniger als etwa 1, um ein Substratmaterial zu bilden; Imprägnieren des Substratmaterials mit dem Harz; und Aushärten des Harzes, um das Reibungsmaterial zu bilden.

Description

GEBIET DER OFFENBARUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein ein Reibungsmaterial. Das Reibungsmaterial kann in einer Reibplatte in einer Kupplungsanordnung in einem Getriebe verwendet werden.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Mehrere Komponenten eines Kraftfahrzeug- Antriebsstrangs können eine Nasskupplung einsetzen, um die Übertragung von Leistung von dem Leistungsgenerator (d. h., einem Verbrennungsmotor, Elektromotor, einer Brennstoffzelle, etc.) auf die Antriebsräder zu ermöglichen. Ein dem Leistungsgenerator nachgeschaltetes Getriebe, das das Anfahren des Fahrzeugs, das Schalten von Gängen und andere Drehmomentübertragungsereignisse ermöglicht, ist eine solche Komponente. Eine Art von Nasskupplung ist in vielen unterschiedlichen Getriebetypen zu finden, die derzeit für den Betrieb von Kraftfahrzeugen verfügbar sind. Eine Nasskupplung kann in einem Drehmomentwandler für ein Automatikgetriebe, einem Mehrplatten-Nasskupplungspaket für ein Automatikgetriebe oder ein halbautomatisches Doppelkupplungsgetriebe (DCT), und einer Nassstarterkupplung eingesetzt werden, welche in ein sportlicheres Automatikgetriebe eingebaut sein kann, das mit bis zu sieben bis neun Gängen als Ersatz für den Drehmomentwandler ausgestattet sein kann, um nur einige beispielhafte Anwendungen zu nennen. Ähnliche Nasskupplungen können außer im Getriebe auch noch an anderen Stellen des Fahrzeugantriebsstrangs zu finden sein.
Eine Nasskupplung ist eine Anordnung, die zwei oder mehr gegenüberliegende drehende Oberflächen in Anwesenheit eines Schmiermittels miteinander sperrt, indem selektiv ein Reibungseingriff zwischen diesen Oberflächen hergestellt wird. Eine Reibplatte, ein Band, ein Synchronisierring oder ein anderes Teil, das eine dieser in Eingriff bringbaren drehenden Oberflächen bereitstellt, trägt in der Regel ein Reibungsmaterial, um den beabsichtigten sperrenden Reibungseingriff zu bewirken. Das Reibungsmaterial ist in der Regel mit einem Klebstoff an der in Eingriff bringbaren drehenden Oberfläche gesichert. Das Vorliegen des Schmiermittels an der Reibungsschnittstelle kühlt und verringert den Verschleiß des Reibungsmaterials und erlaubt einen gewissen anfänglichen Schlupf, damit die Drehmomentübertragung allmählich, aber sehr rasch erfolgt, um die Nachteile, die ein abruptes Drehmomentübertragungsereignis (d. h. Schaltruck) begleiten können, zu vermeiden.
Das Reibungsmaterial muss in Nasskupplungsanwendungen zuverlässig funktionieren, insbesondere in neueren Kupplungsanwendungen, etwa Nassstarter-Kupplungsanwendungen und Schaltanwendungen, z. B. halbautomatischen DCT-Anwendungen. Das heißt, das Reibungsmaterial muss ausreichende Leistungseigenschaften, z. B. Reibungskoeffizient („COF“), Festigkeit und Haltbarkeit, über einen Bereich von Bedingungen beibehalten. Das Reibungsmaterial weist in der Regel eine poröse Struktur auf und umfasst Fasern, Füllpartikel, Additive und Harz-/Polymerbindemittel. Die Zusammensetzung des Reibungsmaterials (z. B. Fasern, Partikel, Harz, etc., sowie deren Mengen) werden formuliert, um die Leistungseigenschaften des Reibungsmaterials in Nasskupplungsanwendungen zu optimieren. Die poröse Struktur des Reibungsmaterials erlaubt die Strömung von Schmiermittel durch das Reibungsmaterial, was das Reibungsmaterial kühlt und die Leistungseigenschaften und die Haltbarkeit des Reibungsmaterials weiter verbessert.
Das Reibungsmaterial wird über ein kontinuierliches Herstellungsverfahren auf einer Herstellungslinie produziert. Während des kontinuierlichen Herstellungsverfahrens wird eine Mischung aus Fasern und Stoffpartikeln kombiniert, um eine faserige Bahn mit einer gewünschten Breite und Dicke zu bilden. Die faserige Bahn wird entlang der Herstellungslinie bewegt und mit Harz getränkt. Wenn sie mit Harz getränkt ist, wird die faserige Bahn durch Rollen gezogen, welche die faserige Bahn auf die gewünschte Dicke komprimieren und überschüssiges Harz auspressen, um das Reibungsmaterial zu bilden. Das Reibungsmaterial tritt aus den Rollen aus und wird durch eine Reihe von Öfen gefördert, die Lösemittel entfernen und das Reibungsmaterial aushärten. Das Reibungsmaterial, das ausgehärtetes Harz beinhaltet, wird aufgerollt und in der Regel für die spätere Verwendung gelagert.
Während des kontinuierlichen Herstellungsverfahrens muss die faserige Bahn bzw. das Reibungsmaterial sich selbst tragen, da sie entlang der Herstellungslinie (z. B. zwischen Bändern, Rollen, Öfen etc.) bewegt wird, während sie/es ohne Stützung in der Luft hängt (z. B. durch die Luft gezogen statt auf einer Fördereinrichtung bewegt). Die Zusammensetzung und poröse Natur der faserigen Bahn und des daraus gebildeten Reibungsmaterials kann zu einer unzureichenden Nassfestigkeit führen, sowie dazu, dass die faserige Bahn und/oder das Reibungsmaterial reißt oder bricht, wodurch das Herstellungsverfahren verlangsamt oder sogar unterbrochen wird, was wiederum zu Qualitätsproblemen und teuren „Stehzeiten“ führen kann. Daher müssen die gewünschte Porosität und Zusammensetzung des Reibungsmaterials mit den Anforderungen für eine effiziente Herstellung abgestimmt werden.
Zu diesem Zweck können Reibungsmaterialien einer bestimmten Zusammensetzung verbesserte Leistungseigenschaften in Nasskupplungsanwendungen aufweisen, aber zu Herstellungsproblemen führen. In ähnlicher Weise können Reibungsmaterialien mit höherer Porosität verbesserte Leistungseigenschaften in Nasskupplungsanwendungen aufweisen, aber Herstellungsprobleme schaffen. Also erfordert die Formulierung und Herstellung von Reibungsmaterial oft einen Kompromiss zwischen Leistungseigenschaften und Herstellbarkeit.
Aufgrund der Unzulänglichkeiten bestehender Reibungsmaterialien gibt es weiter die Möglichkeit, Reibungsmaterial bereitzustellen, das effizient hergestellt werden kann und optimale Leistungseigenschaften zeigt.
ZUSAMMENFASSUNG UND VORTEILE DER OFFENBARUNG
Offenbart wird ein Reibungsmaterial mit einer reibungserzeugenden Oberfläche und einer Bondingoberfläche, die der reibungserzeugenden Oberfläche gegenüberliegt. Das Reibungsmaterial beinhaltet strukturelle Fasern, Reibungspartikel, Polyvinylalkoholfasern und ein Harz. Die Polyvinylalkoholfasern unterscheiden sich von den strukturellen Fasern.
Auch ein Verfahren zur Bildung des Reibungsmaterials wird offenbart. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Kombinieren der strukturellen Fasern, der Reibungspartikel und der Polyvinylalkoholfasern mit einem mittleren Durchmesser von weniger als etwa 11 µm, einer mittleren Länge von weniger als etwa 4 mm und einer mittleren Denierzahl von weniger als etwa 1, um ein Substratmaterial zu bilden; Imprägnieren des Substratmaterials mit dem Harz; und Aushärten des Harzes, um das Reibungsmaterial zu bilden.
Figurenliste
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung insbesondere in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlich werden.

1 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Reibungsmaterials mit ungehärtetem Harz.
2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer Reibplatte mit dem Reibungsmaterial von 1 und einem Substrat.
3 ist eine perspektivische Darstellung eines Getriebes mit einem Ausschnitt, der eine Kupplungsanordnung mit der Reibplatte von 2 zeigt.
1-3 sind rein beispielhafter Natur und nicht maßstabgetreu, und sollen daher nicht die relativen Größen der verschiedenen Komponenten des Reibungsmaterials darstellen, z. B. der Partikel zur Einstellung der Reibung, der strukturellen Fasern, der Polyvinylalkoholfasern, der Poren etc.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER OFFENBARUNG
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfiguren, in denen gleiche Bezugszahlen sich innerhalb der verschiedenen Ansichten auf gleiche Teile beziehen, ist das Reibungsmaterial umfassend Harz allgemein bei 10 dargestellt, und eine Reibplatte umfassend das Reibungsmaterial 10 ist allgemein bei 30 dargestellt.
Das Reibungsmaterial 10 kann effizient hergestellt und ausgehärtet werden. Wenn es ausgehärtet ist, wird das Reibungsmaterial 10 in der Regel auf der Reibplatte 30 verwendet, die in eine Nasskupplungsanordnung in einem Getriebe 36 eines Kraftfahrzeugs inkludiert ist. Die Reibplatte 30 beinhaltet das Reibungsmaterial 10 und ein Substrat 32. Wie im Stand der Technik bekannt ist das Reibungsmaterial 10 konstruiert, um auf das Substrat 32, z. B. eine Metallplatte, geklebt zu werden, um die Reibplatte 30 zu bilden. Das Substrat 32 weist zwei Oberflächen auf, und das Reibungsmaterial 10 kann auf eine oder beide dieser Oberflächen z. B. mit einem beliebigen in der Technik bekannten Klebstoff aufgeklebt werden. Die Reibplatte 30 kann mit einer Trennplatte verwendet, verkauft oder bereitgestellt werden, um einen Kupplungssatz oder eine Kupplungsanordnung zu bilden.
Das Reibungsmaterial 10 umfasst strukturelle Fasern 12, Reibungspartikel 14 und Polyvinylalkoholfasern 16. Die Anordnung der strukturellen Fasern 12, der Reibungspartikel 14 und der Polyvinylalkoholfasern 16 definiert in der Regel eine Vielzahl von Poren 18. Das Reibungsmaterial 10 ist in der Regel porös, mit einem darin dispergierten Harz 20. Das Reibungsmaterial 10 weist eine reibungserzeugende Oberfläche 22 und eine Bondingoberfläche 24 auf, die in die der reibungserzeugenden Oberfläche 22 entgegengesetzte Richtung weist (und parallel zu dieser ist). Sobald das Reibungsmaterial 10 ausgehärtet ist, z. B. erhöhten Temperaturen ausgesetzt wird, so dass das Harz 20 vernetzt wird oder aushärtet, wird die Bondingoberfläche 24 in der Regel auf das Substrat 32 (z. B. die Metallplatte) aufgeklebt, und die reibungserzeugende Oberfläche 22 wird verwendet, um Reibung zu erzeugen. Die strukturellen Fasern 12, die Reibungspartikel 14, die Polyvinylalkoholfasern 16 und das Harz 20 werden im Folgenden noch detaillierter beschrieben.
In vielen Ausführungsformen umfasst das Reibungsmaterial 10 das ausgehärtete Produkt der strukturellen Fasern 12, der Reibungspartikel 14, der Polyvinylalkoholfasern 16 und des Harzes 20. In solchen Ausführungsformen werden die Polyvinylalkoholfasern 16 mit einem mittleren Durchmesser von weniger als etwa 11 µm, einer mittleren Länge von weniger als etwa 4 mm, und einer mittleren Denierzahl von weniger als etwa 1 mit den strukturellen Fasern 12 und den Reibungspartikeln 14 in Anwesenheit von Wasser kombiniert. Wenn sie kombiniert werden, solubilisieren die Polyvinylalkoholfasern 16 und binden die strukturellen Fasern 12 und die Reibungspartikel 14. In einer typischen Ausführungsform werden die Polyvinylalkoholfasern 16 mit den strukturellen Fasern 12 und den Reibungspartikeln 14 mit bestimmtem Durchmesser, Länge, Denierzahl und anderen Eigenschaften kombiniert (die innerhalb dieser Offenbarung beschrieben werden), doch können sich diese Eigenschaften während der Bildung des Reibungsmaterials 10 aufgrund der Solubilisierung, Faltung etc. der Polyvinylalkoholfasern 16 während der Verarbeitung verändern. Ohne sich natürlich an eine Theorie binden zu wollen, wird angenommen, dass die Solubilisierung der Polyvinylalkoholfasern 16 für Flexibilität sorgt, die den Polyvinylalkoholfasern 16 erlaubt, als ein Bindemittel zu wirken, und auch eine Vielzahl von Poren 18 mit größerer Größe bereitstellt.
Strukturelle Fasern:
Das Reibungsmaterial 10 beinhaltet strukturelle Fasern 12. Die strukturellen Fasern 12 können alternativ als eine Vielzahl von strukturellen Fasern 12 beschrieben werden. In verschiedenen Ausführungsformen liegen die strukturellen Fasern 12 in dem Reibungsmaterial 10 in einer Menge von etwa 1 bis etwa 300, alternativ von etwa 2 bis etwa 250, alternativ von etwa 2 bis etwa 150, alternativ von etwa 10 bis etwa 150, alternativ von etwa 10 bis etwa 120 lbs pro 3.000 ft2 der reibungserzeugenden Oberfläche 22 vor. In zusätzlichen, nicht einschränkenden Ausführungsformen werden ausdrücklich alle Werte und Wertebereiche innerhalb der und einschließlich die vorstehend erwähnten Bereichsendpunkte in Betracht gezogen.
Insbesondere sind die hierin angegebenen Mengen der Komponenten in dem Reibungsmaterial 10 in Einheiten von Pfund (lbs) pro 3.000 ft2 angegeben. Solche Einheiten werden in der Materialherstellungsindustrie üblicherweise als ein Maß für das Gewicht bezogen auf einen gegebenen Oberflächenbereichs einer dünnen Schicht verwendet, egal, ob sie mit dem Harz 20 imprägniert ist oder nicht.
In verschiedenen Ausführungsformen liegen die strukturellen Fasern 12 in dem Reibungsmaterial 10 in einer Menge von 10 Gewichtsprozent bis weniger als 95 Gewichtsprozent bezogen auf ein Gesamtgewicht des Reibungsmaterials 10 (ohne Harz) vor. In verschiedenen Ausführungsformen liegen die strukturellen Fasern 12 in einer Menge von etwa 14 bis etwa 89, alternativ von etwa 34 bis etwa 79, alternativ von etwa 44 bis etwa 74, alternativ von etwa 61 bis etwa 69, Gewichtsprozent bezogen auf ein Gesamtgewicht des Reibungsmaterials 10 (ohne Harz) vor. In zusätzlichen, nicht einschränkenden Ausführungsformen werden ausdrücklich alle Werte und Wertebereiche innerhalb der und einschließlich die vorstehend erwähnten Bereichsendpunkte in Betracht gezogen.
Die Menge der strukturellen Fasern 12, die in dem Reibungsmaterial 10 vorliegen, kann außerhalb der obigen Bereiche variieren, weist aber in der Regel ganze Werte und Bruchwerte innerhalb dieser Bereiche auf. Ferner sollte klar sein, dass auch mehr als ein Typ der strukturellen Fasern 12 in das Reibungsmaterial 10 einbezogen sein kann. In diesem Fall liegt die Gesamtmenge aller strukturellen Fasern 12, die in dem Reibungsmaterial 10 vorliegen, innerhalb der obigen Bereiche.
Die strukturellen Fasern 12 sind bezüglich ihres Typs nicht besonders eingeschränkt und können aus Acrylfasern, Aramidfasern, Cellulosefasern, Karbonfasern und Kombinationen davon ausgewählt werden. Die strukturellen Fasern 12 können verwebt, nicht verwebt sein oder eine beliebige andere Konstruktion aufweisen. In verschiedenen Ausführungsformen sind, beinhalten, umfassen oder bestehen die strukturellen Fasern 12 des Reibungsmaterials 10 im Wesentlichen aus Acrylfasern, Aramidfasern, Cellulosefasern, Karbonfasern und Kombinationen davon. Alle Gewichtsbereiche und Verhältnisse der verschiedenen Kombinationen der vorstehend erwähnten Fasertypen werden in verschiedenen nicht einschränkenden Ausführungsformen hierin ausdrücklich in Betracht gezogen.
In verschiedenen Ausführungsformen können die strukturellen Fasern 12 ferner so definiert sein, dass sie eine beliebige der oben beschriebenen beinhalten, umfassen, oder im Wesentlichen daraus bestehen, z. B. AB-Homopolymere, AABB-Polymere, etc. Für Aramidfasern werden, wie dies im Stand der Technik bekannt ist, Aramide allgemein durch die Reaktion zwischen einer Amingruppe und einem Karbonsäurehalogenid hergestellt. Einfache AB-Homopolymere können somit eine Form wie nNH2-Ar-COCl → -(NH-Ar-CO)n- + nHCl annehmen. Verschiedene nicht einschränkende Beispiele für Aramide beinhalten Kevlar, Twaron, Nomex, New Star und Teijinconex, die AABB-Polymere sind. Nomex, Teijinconex und New Star beinhalten vorwiegend Metavernetzungen und sind Polymetaphenylenisophthalamide (MPIA). Kevlar und Twaron sind beide p-Phenylenterephthalamide (PPTA), die einfachste Form des AABB-para-Polyaramids. PPTA ist ein Produkt von p-Phenylendiamin (PPD) und Terephthaloyldichlorid (OT oder TC1). Es können ein oder mehrere Typen von Aramiden verwendet werden. In einer Ausführungsform ist das Aramid poly-Paraphenylenterephthalamid. In einer weiteren Ausführungsform ist oder beinhaltet das Aramid zwei oder mehr Typen von Aramiden, z. B. ein erstes Poly-Paraphenylenterephthalamid und ein zweites Poly-Paraphenylenterephthalamid, das sich von dem ersten unterscheidet. In einer Ausführungsform werden Twaron-Produkte verwendet. In anderen Ausführungsformen wird Kevlar verwendet. In noch weiteren Ausführungsformen werden andere Aramide verwendet.
In bestimmten Ausführungsformen hilft das Vorhandensein von Karbonfasern, die Hitzefestigkeit zu erhöhen, einen stabilen Reibungskoeffizienten aufrechtzuerhalten und die Geräuschfestigkeit zu erhöhen. Karbonfasern können eine gute Wärmeleitung bereitstellen, so dass das Reibungsmaterial 10 eine gewünschte Hitzefestigkeit aufweist. In anderen Ausführungsformen verbessert die Verwendung von Aramidfasein und Karbonfasern die Fähigkeit des Reibungsmaterials 10, um hohen Temperaturen zu widerstehen.
In anderen Ausführungsformen tragen die Cellulosefasern zur Glattheit der Oberfläche des Reibungsmaterials 10 bei, was das Reibungsmaterial 10 während des Betriebs stabiler macht. In bestimmten Ausführungsformen beinhalten Cellulosefasein Fasern, die eine flache und breite Oberfläche aufweisen. Die flachen, breiten Cellulosefasern können mehr reibungsregulierendes Mittel an der Oberfläche der einzelnen Fasern halten, die das Reibungsmaterial 10 ausmachen. In einigen Ausführungsformen werden aus Holz gewonnene Cellulosefasern verwendet, etwa Birkenfasern und/oder Eukalyptusfasern. Die Cellulosefasern können auch die „Einlauf“-Eigenschaften des Reibungsmaterials zu wirtschaftlichen Kosten verbessern.
In weiteren Ausführungsformen helfen Baumwollfasern, dem Reibungsmaterial 10 Scherfestigkeit zu verleihen. Die Baumwollfasern weisen in der Regel feinfaserige Stränge auf, die an einem Hauptfaserkern anhängen und dabei helfen, ein Ablösen des Reibungsmaterials 10 während des Einsatzes zu verhindern. In noch weiteren Ausführungsformen können die Acrylfasern aus einem oder mehreren synthetischen Acrylpolymeren bestehen oder daraus gebildet sein, etwa jenen, die aus zumindest 85 Gew.- % Acrylonitrilmonomeren gebildet sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform beinhaltet das Reibungsmaterial 10 Aramidfasern und Karbonfasern. In verschiedenen Ausführungsformen kann, wenn zwei oder mehr Typen von strukturellen Fasern 12 verwendet werden, jeder Typ von strukturellen Fasern 12 in einer beliebigen Menge von etwa 1 bis etwa 99 Gewichtsprozent auf Grundlage eines kombinierten Gesamtgewichts der strukturellen Fasern 12 vorliegen, solange das Gesamtgewicht aller strukturellen Fasern 12, die verwendet werden, von etwa 20 bis etwa 80 Gewichtsprozent bezogen auf ein Gesamtgewicht des Reibungsmaterials 10 beträgt. Zum Beispiel können eine oder mehrere beliebige einzelne strukturelle Fasern 12 eingesetzt werden, in einer Menge von etwa 1, etwa 5, etwa 10, etwa 15, etwa 20, etwa 25, etwa 30, etwa 35, etwa 40, etwa 45, etwa 50, etwa 55, etwa 60, etwa 65, etwa 70, etwa 75, oder etwa 80 Gewichtsprozent auf Grundlage eines kombinierten Gesamtgewichts der strukturellen Fasern 12. In einigen Ausführungsformen werden zwei Typen von strukturellen Fasern 12 verwendet, wobei ein erster Typ Faser in einer Menge von etwa 50 bis etwa 95, alternativ etwa 60 bis etwa 90, alternativ etwa 70 bis etwa 90, alternativ etwa 75 bis etwa 85, alternativ etwa 10 bis etwa 50, alternativ etwa 10 bis etwa 40, alternativ etwa 10 bis etwa 30, alternativ etwa 15 bis etwa 25 Gewichtsprozent auf Grundlage eines kombinierten Gesamtgewichts der strukturellen Fasern 12 verwendet wird, und ein zweiter Typ Faser in einer Restmenge verwendet wird, so dass der Gesamtgewichtsprozentsatz der strukturellen Fasern 12 von 20 bis 80 Gewichtsprozent, bezogen auf ein Gesamtgewicht des Reibungsmaterials 10 beträgt, wie oben beschrieben. In zusätzlichen, nicht einschränkenden Ausführungsformen werden ausdrücklich alle Werte und Wertebereiche innerhalb der und einschließlich die vorstehend erwähnten Bereichsendpunkte in Betracht gezogen.
In verschiedenen Ausführungsformen weisen die strukturellen Fasern 12 einen mittleren Durchmesser von etwa 1 bis etwa 500, alternativ von etwa 2 bis etwa 80, alternativ von etwa 2 bis etwa 60, µm, und mittlere Längen von etwa 1 bis etwa 20, alternativ von etwa 2 bis etwa 20, alternativ von etwa 2 bis etwa 15, alternativ von etwa 2 bis etwa 10, alternativ von etwa 2 bis etwa 8, alternativ von etwa 4 bis etwa 6 mm auf. In zusätzlichen, nicht einschränkenden Ausführungsformen werden ausdrücklich alle Werte und Wertebereiche innerhalb der und einschließlich die vorstehend erwähnten Bereichsendpunkte in Betracht gezogen. In solchen Ausführungsformen weisen die strukturellen Fasern 12 in der Regel einen Grad der Fibrillation gemessen nach Canadian Standard Freeness („CSF“) von etwa 5 bis etwa 650, alternativ von etwa 5 bis etwa 300, alternativ von etwa 10 bis etwa 200, alternativ von etwa 10 bis etwa 100 ml CSF auf. In zusätzlichen, nicht einschränkenden Ausführungsformen werden ausdrücklich alle Werte und Wertebereiche innerhalb der und einschließlich die vorstehend erwähnten Bereichsendpunkte in Betracht gezogen. CSF ist ein empirisches Prüfverfahren, das die Rate misst, mit welcher 3 Gramm einer Faserpulpe in 1 Liter Wasser entwässert werden können. Die CSF-Messungen erfolgen gemäß dem Prüfverfahren TAPPI T227. Bei der Vornahme von CSF-Messungen ist zu beachten, dass ein stärker fibrilliertes Faserpulpematerial eine niedrigere Entwässerungsrate und somit einen niedrigeren „ml CSF“-Wert aufweist, und dass ein weniger fibrilliertes Faserpulpematerial einen höheren „ml CSF“-Wert hat.
Das Reibungsmaterial 10 mit strukturellen Fasern 12, die eine CSF von etwa 430 bis etwa 650 aufweisen, können eine überlegene Reibungsleistung aufweisen und bessere Materialeigenschaften haben als Reibungsmaterial 10, das stärker fibrillierte strukturelle Fasern 12 beinhaltet. Eine längere Faserlänge neigt zusammen mit hoher Canadian Standard Freeness dazu, ein Reibungsmaterial 10 mit hoher Porosität und guter Verschleißfestigkeit zu liefern. Weniger fibrillierte strukturelle Fasern 12 (CSF von etwa 530 bis etwa 650) können gute Langzeithaltbarkeit und stabile Reibungskoeffizienten zeigen. In zusätzlichen, nicht einschränkenden Ausführungsformen werden ausdrücklich alle Werte und Wertebereiche innerhalb der und einschließlich die vorstehend erwähnten Bereichsendpunkte in Betracht gezogen.
Ferner weisen in verschiedenen Ausführungsformen die strukturellen Fasern 12 eine Hitzestabilität von etwa 200 °C oder größer, alternativ 250 °C oder größer, alternativ 350 °C oder größer auf. Mit Hitzestabilität ist gemeint, dass die strukturellen Fasern 12 nicht schmelzen, weich werden oder sich zersetzen. Die Hitzestabilität der strukturellen Fasern 12 wird in der Regel durch TGA bestimmt. Die Temperatur, bei welcher eine Prüfprobe der mittels TGA analysierten Elastomerpartikel 5 Gewichtsprozent bezogen auf ein Gesamtgewicht der Prüfprobe verliert, ist die Temperatur, bei welcher die Elastomerpartikel ihre Hitzestabilität verlieren.
Reibungspartikel:
Das Reibungsmaterial 10 beinhaltet die Reibungspartikel 14. Die Reibungspartikel 14 können alternativ als eine Vielzahl von Reibungspartikeln 14 beschrieben werden.
In verschiedenen Ausführungsformen liegen die Reibungspartikel 14 in dem Reibungsmaterial 10 in einer Menge von etwa 1 bis etwa 300, alternativ von etwa 2 bis etwa 200, alternativ von etwa 10 bis etwa 100, alternativ von etwa 15 bis etwa 80 lbs pro 3.000 ft2 der reibungserzeugenden Oberfläche 22 vor. In zusätzlichen, nicht einschränkenden Ausführungsformen werden ausdrücklich alle Werte und Wertebereiche innerhalb der und einschließlich die vorstehend erwähnten Bereichsendpunkte in Betracht gezogen.
In verschiedenen Ausführungsformen liegen die Reibungspartikel 14 in dem Reibungsmaterial 10 in einer Menge von 10 Gewichtsprozent bis weniger als 85 Gewichtsprozent bezogen auf ein Gesamtgewicht des Reibungsmaterials 10 (ohne Harz) vor. In verschiedenen Ausführungsformen liegen die Reibungspartikel 14 in einer Menge von etwa 15 bis etwa 75, alternativ von etwa 15 bis etwa 70, alternativ von etwa 15 bis etwa 65, alternativ von etwa 20 bis etwa 60, alternativ von etwa 21 bis etwa 39, alternativ von etwa 31 bis etwa 39, Gewichtsprozent bezogen auf ein Gesamtgewicht des Reibungsmaterials 10 (ohne Harz) vor. In zusätzlichen, nicht einschränkenden Ausführungsformen werden ausdrücklich alle Werte und Wertebereiche innerhalb der und einschließlich die vorstehend erwähnten Bereichsendpunkte in Betracht gezogen.
Die Menge der Reibungspartikel 14, die in dem Reibungsmaterial 10 vorliegen, kann außerhalb der obigen Bereiche variieren, weist aber in der Regel ganze Werte und Bruchwerte innerhalb dieser Bereiche auf. Ferner sollte klar sein, dass auch mehr als ein Typ von Reibungspartikeln in das Reibungsmaterial 10 einbezogen sein kann. In diesem Fall liegt die Gesamtmenge aller Reibungspartikel 14, die in dem Reibungsmaterial 10 vorliegen, innerhalb der obigen Bereiche.
Die Reibungspartikel 14 sind bezüglich ihres Typs nicht besonders eingeschränkt und können aus Siliziumdioxid, Kieselgur, Graphit und Kombinationen davon ausgewählt werden. Die Reibungspartikel 14 können verstärkend oder nicht verstärkend sein. In verschiedenen Ausführungsformen sind, beinhalten, umfassen oder bestehen die Reibungspartikel 14 des Reibungsmaterials 10 aus Siliziumidoxid, Kieselgur, Graphit und Kombinationen davon. In verschiedenen Ausführungsformen bestehen die Reibungspartikel 14 aus Kieselgur. Die Reibungspartikel 14 können frei von Siliziumdioxid sein. Alle Gewichtsbereiche und Verhältnisse der verschiedenen Kombinationen der vorstehend erwähnten Reibungspartikel werden in verschiedenen nicht einschränkenden Ausführungsformen hierin ausdrücklich in Betracht gezogen. Zum Beispiel kann eine solche Ausführungsform Graphit beinhalten, aber frei von Siliziumdioxid und/oder Kieselgur sein.
In anderen Ausführungsformen sind, beinhalten, oder bestehen die Reibungspartikel 14 ausschließlich oder im Wesentlichen aus Siliziumdioxid, Kohlenstoff, Graphit, Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Calciumoxid, Titanoxid, Ceroxid, Zirkonoxid, Cordierit, Mullit, Sillimanit, Spodumen, Petalit, Zirkon, Siliziumkarbid, Titankarbid, Borkarbid, Hafniumkarbid, Siliziumnitrid, Titannitrid, Titanborid, Cashewnuss, Gummi und Kombinationen davon.
In verschiedenen Ausführungsformen sind, beinhalten, oder bestehen die Reibungspartikel 14 ausschließlich oder im Wesentlichen aus Kieselgur. Kieselgur ist ein Mineral, das Siliziumdioxid beinhaltet. In einigen solchen Ausführungsformen weist Kieselgur einen mittleren Durchmesser von etwa 0,1 µm bis etwa 30 µm und eine Härte nach Mohs von etwa 3 bis etwa 9 auf. Natürlich können alle Partikel der Reibungspartikel 14 Kieselgur sein, oder können alternativ eine Kombination unterschiedlicher Typen von Partikeln beinhalten, etwa verschiedene Kombinationen von Kieselgur, Kohlenstoff, Graphit und Aluminiumoxid. Der Typ oder die Typen von Reibungspartikeln 14 können in Abhängigkeit von den gewünschten physikalischen Eigenschaften variieren.
In verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet das Reibungsmaterial 10 Kieselgur, entweder als Teil der Reibungspartikel 14 oder unabhängig davon. Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen das Reibungsmaterial 10 ferner Kieselgur in einer Menge von bis zu etwa 50 Gewichtsprozent bezogen auf ein Gesamtgewicht des Reibungsmaterials 10 (ohne Harz) beinhalten. Wenn Kieselgur enthalten ist, wird sie in einer Menge von mehr als null und in der Regel weniger als etwa 40 Gewichtsprozent bezogen auf ein Gesamtgewicht des Reibungsmaterials 10 einbezogen. In verschiedenen Ausführungsformen liegt Kieselgur in einer Menge von etwa 1 bis etwa 80, alternativ etwa 2 bis etwa 70, alternativ etwa 3 bis etwa 60, alternativ etwa 4 bis etwa 50, alternativ etwa 5 bis etwa 40, alternativ etwa 10 bis etwa 30, alternativ etwa 15 bis etwa 25 Gewichtsprozent bezogen auf ein Gesamtgewicht des Reibungsmaterials 10 (ohne Harz) vor. In zusätzlichen, nicht einschränkenden Ausführungsformen werden ausdrücklich alle Werte und Wertebereiche innerhalb der und einschließlich die vorstehend erwähnten Bereichsendpunkte in Betracht gezogen.
Eine sekundäre oder oberste Schicht Reibungspartikel kann ebenfalls auf der reibungserzeugenden Oberfläche 22 des Reibungsmaterials 10 abgeschieden werden. Verschiedene reibungsmodifizierende Partikel, darunter Kieselgur, sind nützlich als sekundäre Schicht auf dem faserigen Basismaterial. In einigen Ausführungsformen kann eine beliebige Kombination der vorstehend beschriebenen reibungsmodifizierenden Partikel gleichmäßig auf der reibungserzeugenden Oberfläche 22 des Reibungsmaterials 10 in einer Menge von etwa 0,2 bis etwa 20, alternativ etwa 2 bis etwa 10, alternativ etwa 3 bis etwa 5 Gewichtsprozent bezogen auf ein Gesamtgewicht des Reibungsmaterials 10 (ohne Harz) abgeschieden werden. In zusätzlichen, nicht einschränkenden Ausführungsformen werden ausdrücklich alle Werte und Wertebereiche innerhalb der und einschließlich die vorstehend erwähnten Bereichsendpunkte in Betracht gezogen.
In anderen Ausführungsformen ist Kieselgur in einer beliebigen, vorstehend in Bezug auf die Reibungspartikel 14 beschriebenen Menge enthalten, z. B. in einer Menge von etwa 5 bis etwa 100, alternativ etwa 10 bis etwa 50, alternativ etwa 10 bis etwa 30, alternativ etwa 15 bis etwa 25 Gewichtsprozent bezogen auf ein Gesamtgewicht der Reibungspartikel 14 in dem Reibungsmaterial 10. Mit anderen Worten kann Kieselgur die Reibungspartikel 14 bilden und daher in einer beliebigen, vorstehend beschriebenen Menge vorliegen, in der die Reibungspartikel 14 vorliegen können. In zusätzlichen, nicht einschränkenden Ausführungsformen werden ausdrücklich alle Werte und Wertebereiche innerhalb der und einschließlich die vorstehend erwähnten Bereichsendpunkte in Betracht gezogen. Die Begriffswahl „besteht im Wesentlichen aus“ kann Ausführungsformen beschreiben, die einen oder mehrere Typen der vorstehend erwähnten Reibungspartikel 14 enthalten und gleichzeitig frei von einem oder mehreren Typen der vorstehend erwähnten Reibungspartikel 14 sind.
In verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet das Reibungsmaterial 10 Graphit, entweder als Teil der Reibungspartikel 14 oder unabhängig davon. Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen das Reibungsmaterial 10 ferner Graphit in einer Menge von bis zu etwa 20 Gewichtsprozent bezogen auf ein Gesamtgewicht des Reibungsmaterials 10 beinhalten. Wenn Graphit enthalten ist, wird es in einer Menge von mehr als null und in der Regel weniger als etwa 20 Gewichtsprozent bezogen auf ein Gesamtgewicht des Reibungsmaterials 10 einbezogen. In verschiedenen Ausführungsformen liegt das Graphit in einer Menge von 1 bis 20, 2 bis 19, 3 bis 18, 4 bis 17, 5 bis 16, 6 bis 15, 7 bis 14, 8 bis 13, 9 bis 12, 10 bis 11, 5 bis 10, 5 bis 15, 5 bis 19, 10 bis 15, 10 bis 19, oder 15 bis 19 Gewichtsprozent bezogen auf ein Gesamtgewicht des Reibungsmaterials 10 vor. In zusätzlichen, nicht einschränkenden Ausführungsformen werden ausdrücklich alle Werte und Wertebereiche innerhalb der und einschließlich die vorstehend erwähnten Bereichsendpunkte in Betracht gezogen.
In anderen Ausführungsformen ist das Graphit in einer beliebigen Menge enthalten, die vorstehend in Bezug auf die Reibungspartikel 14 beschrieben wurde, z. B. in einer Menge von etwa 31 bis etwa 49, 32 bis 48, 33 bis 47, 34 bis 46, 35 bis 45, 36 bis 44, 37 bis 43, 38 bis 42, 39 bis 41, 30 bis 45, 30 bis 40, 30 bis 35, 35 bis 49, 35 bis 45, 35 bis 40, 40 bis 49, 40 bis 45, oder 45 bis 49 Gewichtsprozent bezogen auf ein Gesamtgewicht des Reibungsmaterials 10. Mit anderen Worten kann Graphit die Reibungspartikel 14 bilden und daher in einer beliebigen, vorstehend beschriebenen Menge vorliegen, in der die Reibungspartikel 14 vorliegen können. In zusätzlichen, nicht einschränkenden Ausführungsformen werden ausdrücklich alle Werte und Wertebereiche innerhalb der und einschließlich die vorstehend erwähnten Bereichsendpunkte in Betracht gezogen. Die Begriffswahl „besteht im Wesentlichen aus“ kann Ausführungsformen beschreiben, die einen oder mehrere Typen der vorstehend erwähnten Reibungspartikel 14 enthalten und gleichzeitig frei von einem oder mehreren Typen der vorstehend erwähnten Reibungspartikel 14 sind.
In verschiedenen Ausführungsformen beinhalten die Reibungspartikel 14 Partikel, die aus Cashewnussschalenöl, Gummi oder Kombinationen davon abgeleitet sind. Reibungspartikel 14, die von Cashewnussschalenöl abgeleitet sind oder Gummi umfassen, sind elastisch und zeigen gummiähnliche Eigenschaften. In dieser Offenbarung können Reibungspartikel 14, die von Cashewnussschalenöl und/oder Gummi abgeleitet sind, auch als Elastomerpartikel bezeichnet werden.
In einigen Ausführungsformen beinhalten die Reibungspartikel 14 Gummipartikel, die Silikongummi, Styrolbutadiengummi („SBR“), Butylgummi, halogenierte Kautschuke (z. B. Chlorbutylgummi, Brombutylgummi, Polychloroprengummi, Nitrilgummi), und Kombinationen davon sind, diese beinhalten, oder ausschließlich oder im Wesentlichen aus diesen bestehen.
In verschiedenen Ausführungsformen haben die Reibungspartikel 14 einen mittleren Durchmesser von etwa 0,04 µm bis etwa 40 µm, alternativ von etwa 1 µm bis etwa 20 µm. In zusätzlichen, nicht einschränkenden Ausführungsformen werden ausdrücklich alle Werte und Wertebereiche innerhalb der und einschließlich die vorstehend erwähnten Bereichsendpunkte in Betracht gezogen. Ferner weisen in verschiedenen Ausführungsformen die Reibungspartikel 14 eine Hitzestabilität von etwa 400 °C oder größer, alternativ 450 °C oder größer, alternativ 500 °C oder größer auf. Mit Hitzestabilität ist gemeint, dass die Reibungspartikel 14 nicht schmelzen, weich werden oder sich zersetzen. Die Hitzestabilität der Reibungspartikel 14 wird in der Regel durch thermogravimetrische Analyse („TGA“) bestimmt. Die Temperatur, bei welcher eine Prüfprobe der mittels TGA analysierten Reibungspartikel 14 10 Gewichtsprozent bezogen auf ein Gesamtgewicht der Prüfprobe verliert, ist die Temperatur, bei welcher die Reibungspartikel 14 ihre Hitzestabilität verlieren.
Die Reibungspartikel 14 beeinflussen die Porengröße des Reibungsmaterials 10 und können auch die Elastizität/Kompression beeinflussen, die jeweils im Folgenden noch detaillierter beschrieben werden. Wenn zum Beispiel die Größe der einzelnen Partikel der Reibungspartikel 14 größer ist, werden die Partikel nicht so dicht gepackt, wenn das Reibungsmaterial 10 gebildet wird. Dies führt tendenziell zur Bildung von größeren Porengrößen. Wenn umgekehrt die Größe der einzelnen Partikel der Reibungspartikel 14 kleiner ist, werden die Partikel dichter gepackt, wenn das Reibungsmaterial 10 gebildet wird. Dies führt tendenziell zur Bildung von kleineren Porengrößen.
Polyvinylalkoholfasern:
Das Reibungsmaterial 10 beinhaltet Polyvinylalkoholfasern 16. Die Polyvinylalkoholfasern 16 können alternativ als eine Vielzahl von Polyvinylalkoholfasern 16 beschrieben werden. In verschiedenen Ausführungsformen liegen die Polyvinylalkoholfasern 16 in dem Reibungsmaterial 10 in einer Menge von etwa 1 bis etwa 50, alternativ von etwa 2 bis etwa 25, alternativ von etwa 2 bis etwa 15 lbs pro 3.000 ft2 der reibungserzeugenden Oberfläche 22 vor. In zusätzlichen, nicht einschränkenden Ausführungsformen werden ausdrücklich alle Werte und Wertebereiche innerhalb der und einschließlich die vorstehend erwähnten Bereichsendpunkte in Betracht gezogen.
Alternativ liegen die Polyvinylalkoholfasern 16 in verschiedenen Ausführungsformen in dem Reibungsmaterial 10 in einer Menge von 1 Gewichtsprozent bis weniger als 50 Gewichtsprozent bezogen auf ein Gesamtgewicht des Reibungsmaterials 10 (ohne Harz) vor. In verschiedenen Ausführungsformen liegen die Polyvinylalkoholfasern 16 in einer Menge von etwa 1 bis etwa 19, alternativ von etwa 1 bis etwa 14, alternativ von etwa 1 bis etwa 9, alternativ von etwa 1 bis etwa 4 Gewichtsprozent bezogen auf ein Gesamtgewicht des Reibungsmaterials 10 (ohne Harz) vor. In zusätzlichen, nicht einschränkenden Ausführungsformen werden ausdrücklich alle Werte und Wertebereiche innerhalb der und einschließlich die vorstehend erwähnten Bereichsendpunkte in Betracht gezogen.
Die Menge der Polyvinylalkoholfasern 16, die in dem Reibungsmaterial 10 vorliegen, kann außerhalb der obigen Bereiche variieren, weist aber in der Regel ganze Werte und Bruchwerte innerhalb dieser Bereiche auf. Ferner sollte klar sein, dass auch mehr als ein Typ von Polyvinylalkoholfasern 16 in das Reibungsmaterial 10 einbezogen sein kann. In diesem Fall liegt die Gesamtmenge aller Polyvinylalkoholfasern 16, die in dem Reibungsmaterial 10 vorliegen, innerhalb der obigen Bereiche.
Die Polyvinylalkoholfasern 16 beinhalten Polyvinylalkohol. Polyvinylalkohole sind kommerziell verfügbar und oder können durch Polymerisieren eines Vinylacetatmonomers hergestellt werden. Es wird in Betracht gezogen, dass der Polyvinylalkohol durch Polymerisation eines entsprechenden Momomers hergestellt werden kann. In vielen Ausführungsformen wird der Polyvinylalkohol nicht durch Polymerisation eines entsprechenden Monomers hergestellt. Vielmehr liegt das Monomer Vinylalkohol in der Regel in einer tautomeren Form Acetaldehyd vor. Dementsprechend wird Polyvinylalkohol in der Regel durch partielle oder vollständige Hydrolyse (z. B. Verseifung) von Polyvinylacetat zur Entfernung der Acetatgruppen hergestellt. In dieser Offenbarung kann der Polyvinylalkohol einen beliebigen Grad, Prozentsatz oder ein beliebiges Ausmaß der Hydrolyse aufweisen. In verschiedenen Ausführungsformen weist der Polyvinylalkohol einen Prozentsatz der Hydrolyse von (zumindest) 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98, oder 99 Mol- % auf. Der Polyvinylalkohol kann auch vollständig, z. B. zu 100 Mol- %, hydrolysiert sein.
In verschiedenen Ausführungsformen weist der Polyvinylalkohol ein zahlenmittleres Molekulargewicht (Mn) von etwa 2.000 bis etwa 800.000, alternativ von etwa 5.000 bis etwa 450.000, alternativ von etwa 10.000 bis etwa 300.000, alternativ von etwa 15.000 bis etwa 200.000, alternativ von etwa 20.000 bis etwa 200.000, alternativ von etwa 25.000 bis etwa 200.000, alternativ von etwa 30.000 bis etwa 200.000, alternativ von etwa 35.000 bis etwa 200.000, alternativ von etwa 40.000 bis etwa 200.000, alternativ von etwa 45.000 bis etwa 200.000, alternativ von etwa 50.000 bis etwa 200.000, alternativ von etwa 55.000 bis etwa 200.000, alternativ von etwa 60.000 bis etwa 200.000, alternativ von etwa 60.000 bis etwa 120.000 g/mol auf. In anderen Ausführungsformen weist der Polyvinylalkohol ein Mn von etwa 70.000 bis etwa 190.000, alternativ von etwa 80.000 bis etwa 180.000, alternativ von etwa 90.000 bis etwa 170.000, alternativ von etwa 100.000 bis etwa 160.000, alternativ von etwa 110.000 bis etwa 150.000, alternativ von etwa 120.000 bis etwa 140.000, alternativ von etwa 130.000 bis etwa 140.000 g/mol auf. In noch weiteren Ausführungsformen weist der Polyvinylalkohol ein Mn von weniger als etwa 85.000 g/mol oder von etwa 60.000 bis weniger als etwa 85.000 g/mol auf. Es wird in Betracht gezogen, dass das Molekulargewicht ein beliebiger Wert, oder Bereich von Werten sein kann, sowohl ganze Werte als auch Bruchwerte zwischen einem oder mehreren beliebigen der oben beschriebenen Werte. In verschiedenen Ausführungsformen können eines oder mehrere beliebige der vorstehend erwähnten Molekulargewichte um ±1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 % variieren.
In verschiedenen Ausführungsformen sind die Polyvinylalkoholfasern 16 in Wasser bei einer Temperatur von 60 °C oder mehr löslich. Man nimmt an, dass die Löslichkeit der Polyvinylalkoholfasern 16 die „Nassfestigkeit“ des Reibungsmaterials 10 verbessert. Die erhöhte Nassfestigkeit des Reibungsmaterials 10 erlaubt die Optimierung der in dem Material enthaltenen Komponenten und auch eine effiziente Herstellung. Die Nassfestigkeit des Reibungsmaterials 10 vor der Harzzugabe wird durch das Prüfverfahren nach ASTM D 828-97 evaluiert.
In vielen Ausführungsformen weisen die Polyvinylalkoholfasern 16 einen mittleren Durchmesser von weniger als etwa 11 µm, eine mittlere Länge von weniger als etwa 4 mm, und eine mittlere Denierzahl von weniger als etwa 1 auf. In verschiedenen Ausführungsformen weisen die Polyvinylalkoholfasern 16 folgende Eigenschaften auf: einen mittleren Durchmesser von weniger als etwa 11, von etwa 1 bis etwa 11, alternativ von etwa 2 bis etwa 10, alternativ von etwa 3 bis etwa 9, alternativ von etwa 5 bis etwa 7, alternativ etwa 6 µm; eine mittlere Länge von etwa 0,5 bis etwa 3,9, alternativ von etwa 1 bis etwa 3,9, alternativ von etwa 2 bis etwa 3,9, alternativ von etwa 2 bis etwa 3,5, alternativ von etwa 2,5 bis etwa 3,5 mm; und/oder eine mittlere Denierzahl von weniger als etwa 1, alternativ von etwa 0,2 bis etwa 0,9.
In einigen Ausführungsformen haben die Polyvinylalkoholfasern 16 ein mittleres Seitenverhältnis von mehr als etwa 2 µm, und einen mittleren Durchmesser von weniger als etwa 11 µm. Natürlich können die Polyvinylalkoholfasern 16 Polyvinylalkoholfasern mit denselben oder unterschiedlichen Eigenschaften (z. B. Fasern mit Mn, Durchmesser, Länge und Denierzahl) beinhalten. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Reibungsmaterial 10 Polyvinylalkoholfasern 16 und Polyvinylalkoholpartikel. In solchen Ausführungsformen kann das Reibungsmaterial 10 ferner Polyvinylalkoholpartikel mit einem mittleren Seitenverhältnis von weniger als etwa 2 µm beinhalten. Natürlich kann das Reibungsmaterial 10 Polyvinylalkoholpartikel mit denselben oder unterschiedlichen Eigenschaften beinhalten, z. B. Polyvinylalkoholpartikel mit anderen Durchmessern und Seitenverhältnissen).
Harz:
Das Reibungsmaterial 10 beinhaltet das Harz 20 (das ausgehärtet oder nicht ausgehärtet sein kann). Das Harz 20 kann in der Technik auch als Bindemittel bezeichnet werden. Die Begriffswahl „Substratmaterial“ beschreibt Ausführungsformen des Reibungsmaterials 10, die frei von dem Harz sind.
In verschiedenen Ausführungsformen liegt das Harz 20 in dem Reibungsmaterial 10 in einer Menge von weniger als etwa 300, alternativ weniger als etwa 250, alternativ weniger als etwa 200, alternativ weniger als etwa 150, alternativ weniger als etwa 100, alternativ weniger als etwa 75, alternativ weniger als etwa 60, alternativ weniger als etwa 55, alternativ weniger als etwa 45, alternativ weniger als etwa 40, alternativ weniger als etwa 40, alternativ von etwa 40 bis etwa 55, alternativ von etwa 20 bis etwa 35, alternativ von etwa 25 bis etwa 30 Gewichtsprozent bezogen auf ein Gesamtgewicht des Reibungsmaterials 10 vor. Diese Menge wird manchmal auch als Harz-„Aufnahme“ beschrieben. In zusätzlichen, nicht einschränkenden Ausführungsformen werden ausdrücklich alle Werte und Wertebereiche innerhalb der und einschließlich die vorstehend erwähnten Bereichsendpunkte in Betracht gezogen. Die Menge des Harzes 20, die in dem Reibungsmaterial 10 vorliegt, kann außerhalb der obigen Bereiche variieren, weist aber in der Regel ganze Werte und Bruchwerte innerhalb dieser Bereiche auf. Ferner sollte klar sein, dass auch mehr als ein Typ Harz 20 in das Reibungsmaterial 10 einbezogen sein kann. In diesem Fall liegt die Gesamtmenge des Harzes 20, das in dem Reibungsmaterial 10 vorliegt, innerhalb der obigen Bereiche. Das Harz 20 ist innerhalb des Reibungsmaterials 10 angeordnet oder dispergiert. Mit anderen Worten kann das Harz 20 homogen oder heterogen innerhalb des Reibungsmaterials 10 dispergiert sein. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Harz 20 zum Teil oder vollständig die Faser(n), Reibungspartikel und/oder die Polyvinylalkoholfasern 16 einkapseln oder einhüllen.
In verschiedenen Ausführungsformen kann, in Abhängigkeit von der Stufe der Bildung des Reibungsmaterials 10, das Harz 20 gar nicht ausgehärtet sein, zum Teil ausgehärtet oder weniger als ganz ausgehärtet sein. Mit anderen Worten kann das Harz 20 ausgehärtet, nicht ausgehärtet oder zum Teil ausgehärtet sein, in Abhängigkeit davon, welche Stufe des Herstellungsverfahrens man betrachtet. In einer typischen Ausführungsform wird das Harz durch Wärme ausgehärtet (z. B. durch Ausheizen bei hoher Temperatur). Sobald es ausgehärtet ist, verleiht das Harz 20 dem Reibungsmaterial 10 Festigkeit und Steifigkeit und verklebt die Fasern, Reibungspartikel 14, etc., während eine gewünschte Porosität für die geeignete Strömung und den geeigneten Rückhalt von Schmiermittel aufrecht erhalten wird. Es sollte auch klar sein, dass, wenn das Reibungsmaterial 10 als „ausgehärtet“ oder als ein „Reaktionsprodukt“ umfassend beschrieben wird, das Reibungsmaterial ausgehärtetes Harz umfasst.
Nun wird das Harz 20, das innerhalb des Reibungsmaterial 10 dispergiert ist, betrachtet. Das Harz 20 kann ein beliebiges wärmehärtbares Harz sein, das dazu geeignet ist, dem Reibungsmaterial 10 strukturelle Festigkeit zu verleihen. Das Harz 20 kann zum Beispiel ein Phenolharz oder ein modifiziertes Phenolharz sein (z. B. ein Phenol-Epoxid etc.). Ein Phenolharz stellt eine Klasse wärmehärtbarer Harze dar, die durch Kondensation eines aromatischen Alkohols, in der Regel eines Phenols, und eines Aldehyds, in der Regel eines Formaldehyds, produziert werden. Ein Harz auf Phenolbasis ist eine wärmehärtbare Harzmischung, die zumindest 50 Gewichtsprozent eines Phenolharzes auf Grundlage des Gesamtgewichts aller Harze ohne jegliches Lösungsmittel oder Säuren für die Verarbeitung beinhaltet. Einige Beispiele für andere wärmehärtbare Harze, die mit einem Phenolharz gemischt werden können, umfassen Silikonharze, Epoxidharze und Polybutadienharze, um nur einige Beispiele zu nennen. Das heißt, verschiedene auf Phenol basierende Harze können modifizierende Inhaltsstoffe beinhalten, etwa Silikon, Epoxid, Butadien, Tungöl, Benzol, Cashewnussöl und dergleichen. In phenolmodifizierten Harzen liegt das Phenolharz allgemein mit 50 % oder größer nach Gewicht vor (ohne jegliches Lösungsmittel). Jedoch kann in einer oder in mehreren Ausführungsformen das Harz 20 zum Beispiel 5 bis 80 Gew.- % eines Silikonharzes bezogen auf das Gewicht des Gemischs des Silikon-Phenolharz-Gemischs (ohne Lösungsmittel und andere Säuren zur Verarbeitung) vorliegen. Beispiele für Phenol- und Phenol-Silikon-Harze, die verwendet werden können, sind in dem US-Patent Nr. 5,998,307 beschrieben, das in verschiedenen nicht einschränkenden Ausführungsformen in seiner Gesamtheit hierin aufgenommen ist.
Silikonharze, die verwendet werden können, beinhalten wärmehärtbare Silikondichtmittel und Silikongummis. Verschiedene Silikonharze können ebenfalls verwendet werden, etwa jene, die Xylen und Acetylaceton (2,4-pentandion) beinhalten. In noch weiteren Ausführungsformen kann auch ein epoxidmodifiziertes Phenolharz verwendet werden, das 5 bis 25 Gewichtsprozent einer Epoxidverbindung und den Rest (ohne Lösungsmittel und andere Verarbeitungshilfsmittel) Phenolharz, beinhaltet.
Additive:
Das Reibungsmaterial 10 kann auch 1 oder mehrere Additive beinhalten. Solche Additive können aus ausgewählt sein aus der Gruppe der Entschäumungsmittel, Verarbeitungsadditive, Weichmacher, oberflächenaktiven Wirkstoffe, Haftvermittler, Flammhemmer, Antioxidantien, Wasserabsorber, Farbstoffe, Tinten, UV-Stabilisatoren, Füllstoffe, thixotropen Wirkstoffe, Blaswirkstoffe, Tenside, inerten Verdünnungsmitteln und Kombinationen davon. Das oder die Additive kann/können in einer beliebigen Menge einbezogen werden, wie der Fachmann dies für wünschenswert erachtet.
Das Reibungsmaterial:
Nun Bezug nehmend auf 1 umfasst das Reibungsmaterial 10 strukturelle Fasern 12, Reibungspartikel 14, Polyvinylalkoholfasern 16 und Harz 20. Die Anordnung der strukturellen Fasern 12, der Reibungspartikel 14 und der Polyvinylalkoholfasern 16 definiert in der Regel eine Vielzahl von Poren 18. Das Reibungsmaterial 10 ist in der Regel porös und kann darin dispergiertes Harz 20 beinhalten oder nicht. Für die Zwecke der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Reibungsmaterial 10 Harz (ausgehärtet oder nicht ausgehärtet). Wie vorstehend offenbart werden die Materialien 10, die strukturelle Fasern 12, Reibungspartikel 14, Polyvinylalkoholfasern 16, aber kein Harz 20 beinhalten, als das Substratmaterial bezeichnet. Sobald das aushärtbare Harz des Reibungsmaterials 10 ausgehärtet ist, ist das Reibungsmaterial 10 bereit zur Verwendung, z. B. an einer Reibplatte 30.
Das Reibungsmaterial 10 weist die reibungserzeugende Oberfläche 22 und die Bondingoberfläche 24 auf, die in die der reibungserzeugenden Oberfläche 22 entgegengesetzte Richtung weist (und parallel zu dieser ist). Die Bondingoberfläche 24 ist in der Regel mit dem Substrat 32 (z. B. der Metallplatte) verklebt, und die reibungserzeugende Oberfläche 22 wird verwendet, um Reibung zu erzeugen.
Das Reibungsmaterial 10 kann als einlagig beschrieben werden, was bedeutet, dass es aus einer einzelnen Schicht besteht und nicht zweilagig ist. Mit anderen Worten umfasst das Reibungsmaterial 10 nicht zwei verschiedene Schichten, wie dies bei einem zweilagigen Aufbau der Fall wäre. Jedoch kann das Reibungsmaterial 10 als eine Basis und eine Aufschichtung umfassend beschrieben werden.
Das Reibungsmaterial 10 definiert in der Regel Poren 18, z. B. eine Vielzahl von Poren 18. Jede der Poren 18 hat eine Porengröße. Die mittlere oder durchschnittliche Porengröße ist in der Regel als eine Verteilung dargestellt. Die Porengröße kann unter Verwendung der ASTM D4404-10 bestimmt werden. In verschiedenen Ausführungsformen ist die mittlere Porengröße, oder alternativ der Bereich aller Porengrößen in dem Reibungsmaterial 10, von 0,5 µm bis 50 µm, 1 µm bis 50 µm, 5 µm bis 50 µm, 10 µm bis 45 µm, 15 µm bis 40 µm, 20 µm bis 35 µm, 25 µm bis 30 µm, 30 µm bis 35 µm, 5 µm bis 15 µm, 5 µm bis 10 µm, 10 µm bis 15 µm, 10 µm bis 20 µm, 5 µm bis 20 µm, 5 µm bis 7 µm, 7 µm bis 10 µm, oder 7 µm bis 15 µm, wie unter Verwendung von ASTM D4404-10 bestimmt. In zusätzlichen, nicht einschränkenden Ausführungsformen werden ausdrücklich alle Werte und Wertebereiche innerhalb der und einschließlich die vorstehend erwähnten Bereichsendpunkte in Betracht gezogen.
In anderen Ausführungsformen hat das Reibungsmaterial 10 eine Porosität von 25 % bis 85 % wie unter Verwendung von ASTM D4404-10 bestimmt. Die Porosität des Reibungsmaterials 10 kann alternativ als ein Prozentsatz des gesamten Reibungsmaterials 10 beschrieben werden, das zur Luft offen ist, oder der Prozentsatz des gesamten Reibungsmaterials 10 bezogen auf das Volumen, der Luft oder nicht massiv ist. In verschiedenen Ausführungsformen hat das Reibungsmaterial 10 eine Porosität von 25 bis 80, 35 bis 80, 25 bis 70, 35 bis 70, 45 bis 85, 45 bis 75, 55 bis 85, 55 bis 75, 60 bis 80, 60 bis 75, 60 bis 70, 60 bis 65, 65 bis 85, 65 bis 75, 65 bis 70, 70 bis 85, 70 bis 80, 70 bis 75, 75 bis 85, 75 bis 80, oder 80 bis 85 %, wie unter Verwendung von ASTM D4404-10 bestimmt. In noch weiteren Ausführungsformen hat das Reibungsmaterial 10 eine Porosität von 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 78, 69 oder 70 %, wie unter Verwendung von ASTM D4404-10 bestimmt. In zusätzlichen, nicht einschränkenden Ausführungsformen werden ausdrücklich alle Werte und Wertebereiche innerhalb der und einschließlich die vorstehend erwähnten Bereichsendpunkte in Betracht gezogen.
Je poröser der Aufbau des Reibungsmaterials 10, desto effizienter wird Wärme abgeführt. Die Ölströmung in und aus dem Reibungsmaterial 10 während des Eingriffs des Reibungsmaterials 10 im Einsatz setzt schneller ein, wenn das Reibungsmaterial 10 porös ist. Wenn zum Beispiel das Reibungsmaterial 10 einen höheren mittleren Strömungsporendurchmesser und eine höhere Porosität aufweist, läuft das Reibungsmaterial 10 wahrscheinlich kühler oder mit weniger Wärmeerzeugung in einem Getriebe 36, aufgrund einer besseren Strömung des Fluids des Automatikgetriebes 36 durch die Poren 18 des Reibungsmaterials 10. Im Betrieb eines Getriebesystems 36 bilden sich tendenziell Ölablagerungen an dem Reibungsmaterial 10, aufgrund der Zersetzung von Automatikgetriebefluid, insbesondere bei hohen Temperaturen. Die Ölablagerungen neigen dazu, die Größe der Poren 18 zu verringern. Wenn daher das Reibungsmaterial 10 mit größeren Poren 18 gebildet wird, bleibt die Porengröße auch nach der Ölablagerung größer. Die Porosität des Reibungsmaterials 10 kann ferner auf Grundlage der Auswahl der Fasern, des Harzes, des Füllstoffs, der Partikelgröße des Füllstoffs, und des Gewichts des Substratmaterials modifiziert werden.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das Reibungsmaterial 10 eine hohe Porosität aufweisen, so dass im Einsatz eine hohe Fluiddurchlässigkeit gegeben ist. In solchen Ausführungsformen kann es wichtig sein, dass das Reibungsmaterial 10 nicht nur porös, sondern auch kompressibel ist. Zum Beispiel müssen die Fluide, die in das Reibungsmaterial 10 eindringen, in der Regel in der Lage sein, unter den Drücken, die während des Betriebs des Getriebes 36 ausgeübt werden, rasch in das Reibungsmaterial 10 gepresst oder davon freigesetzt zu werden, doch darf das Reibungsmaterial 10 in der Regel dadurch nicht zusammenfallen. Es kann auch wichtig sein, dass das Reibungsmaterial 10 eine hohe thermische Leitfähigkeit aufweist, um eine rasche Abfuhr der Wärme, die während des Betriebs des Getriebes 36 erzeugt wird, zu unterstützen.
In verschiedenen Ausführungsformen hat das Reibungsmaterial 10 eine Dichte von etwa 0,4 bis etwa 1,5, alternativ von etwa 0,4 bis etwa 1,0, alternativ von etwa 0,4 bis etwa 1,0, alternativ etwa 0,4 bis etwa 0,8 g/cm3, alternativ von etwa 0,5 bis etwa 0,8 g/cm3. In solchen Ausführungsformen beträgt die Gesamtdicke des Reibungsmaterials 10 in der Regel etwa 0,3 bis etwa 1, z. B. 0,3 bis 0,9, 0,4 bis 0,8, 0,5 bis 0,7, 0,6 bis 0,7, weniger als 0,5 mm, alternativ von etwa 0,3 mm bis etwa 5 mm, alternativ etwa 0,3 mm bis 3 mm, alternativ etwa 0,3 mm bis etwa 2 mm, alternativ etwa 0,31 bis etwa 0,39, alternativ etwa 0,32 bis etwa 0,38, alternativ etwa 0,33 bis etwa 0,37, alternativ etwa 0,34 bis etwa 0,36, alternativ etwa 0,34 mm. In zusätzlichen, nicht einschränkenden Ausführungsformen werden ausdrücklich alle Werte und Wertebereiche innerhalb der und einschließlich die vorstehend erwähnten Bereichsendpunkte in Betracht gezogen. Diese Dicke kann sich auf eine Dicke vor oder nach der Einbringung des Harzes beziehen.
In verschiedenen Ausführungsformen weist das Reibungsmaterial 10 in der Regel eine Nassfestigkeit (vor Harzzugabe, mit mehr als 10 Gewichtsprozent Wasser) von mehr als etwa 3.000, alternativ mehr als etwa 3.250, alternativ mehr als etwa 3.500, alternativ von etwa 3.500 bis etwa 8.000, alternativ von etwa 3.800 bis etwa 8.000, g/in auf, wenn es gemäß ASTM D828-97 geprüft wird. In Bezug auf ASTM D828-97 werden Proben von dem Reibungsmaterial 10, die jeweils 1 Zoll breit und 10 Zoll lang sind, mit einer Rate von 1 in/min gestreckt.
In verschiedenen Ausführungsformen weist das Reibungsmaterial 10 (vor Harzzugabe) in der Regel eine Trockenstreckfestigkeit (mit weniger als 2 Gewichtsprozent Wasser) von mehr als etwa 3.500, mehr als etwa 4.000, mehr als etwa 4.500, mehr als etwa 5.000, alternativ mehr als etwa 5.200, alternativ von etwa 3.000 bis etwa 8.000, alternativ von etwa 3.500 bis etwa 7.000, alternativ von etwa 4.800 bis etwa 10.000, alternativ von etwa 5.000 bis etwa 9.000 g/Zoll auf, wenn es gemäß ASTM D828-97 geprüft wird. In Bezug auf ASTM D828-97 werden Proben von dem Reibungsmaterial 10, die jeweils 1 Zoll breit und 10 Zoll lang sind, mit einer Rate von 1 in/min gestreckt.
Ohne sich an eine Theorie binden zu wollen, wird angenommen, dass Polyvinylalkoholfasern 16 für zusätzliche Festigkeit sorgen, wenn sie trocken sind, insbesondere in faseriger Form, und sich auflösen, wenn sie nass sind, um als ein temporäres Bindemittel zu wirken, welches das Reibungsmaterial 10 während der Verarbeitung vor dem Aushärten zusammenhält.
In verschiedenen Ausführungsformen zeigt das Reibungsmaterial 10 verbesserte vibrationsdämpfende Eigenschaften zusammen mit verbesserter Elastizität/Kompression und/oder Porosität, was eine gleichmäßigere Wärmeabfuhr während des Einsatzes ermöglicht. Fluide in Getrieben können sich rasch durch die Poren 18 des Reibungsmaterials 10 bewegen. Ferner sorgt die verbesserte Elastizität/Kompression und/oder Porosität für einen gleichmäßiger Druck oder eine ausgeglichene Druckverteilung an dem Reibungsmaterial 10, so dass ungleichmäßiger Belagsverschleiß oder „heiße Stellen“ minimiert werden.
In noch weiteren Ausführungsformen weist das Reibungsmaterial 10 eine Kompression von 6 bis 8, von 6 bis 7, oder von 7 bis 8 Prozent bei 2 MPa auf. Kompression ist eine Materialeigenschaft des Reibungsmaterials 10, die gemessen werden kann, wenn das Reibungsmaterial 10 auf der Metallplatte angeordnet ist (d. h., gemessen werden kann, wenn es Teil der Reibplatte 30 unten ist) oder wenn das Reibungsmaterial 10 nicht auf der Metallplatte angeordnet ist. In der Regel ist die Kompression ein Maß eines Abstands (z. B. mm), um welchen das Reibungsmaterial 10 unter einer bestimmten Belastung komprimiert wird. Zum Beispiel kann eine Dicke des Reibungsmaterials 10 gemessen werden, bevor eine Last ausgeübt wird. Dann kann die Last ausgeübt werden. In der Folge wird dann die neue Dicke des Reibungsmaterials 10 gemessen, nachdem die Last für eine bestimmte Zeitperiode ausgeübt wurde. Die neue Dicke wird gemessen, wenn das Reibungsmaterial 10 noch unter der Last steht. Die Kompression unterscheidet sich von den Rückbildungs-/Rückkehr-Eigenschaften des Reibungsmaterials 10. In der Regel wird die Kompression als ein Verhältnis der (Dicke vor Belastung):(Dicke nach Belastung für eine bestimmte Zeit) berichtet. In dem vorstehend erwähnten Kompressionsbereich ist die Last, die zum Erreichen von 6 bis 8 % verwendet wird, 2 MPa. Die Kompression von 6 bis 8 % kann alternativ als ein Dickenverlust von 6 bis 8 % berichtet werden, nachdem die Last ausgeübt wurde, im Vergleich zu der ursprünglichen Dicke vor der Belastung. Die Kompression steht in der Regel in Beziehung mit der Elastizität, wie dem Fachmann natürlich klar sein wird. Je elastischer das Reibungsmaterial 10 ist, umso stärker wird eine Rückbildung nach der Kompression zu beobachten sein. Dies führt in der Regel zu weniger Belagsverlust und zur Bildung von weniger heißen Stellen, was beides erwünscht ist. In zusätzlichen, nicht einschränkenden Ausführungsformen werden ausdrücklich alle Werte und Wertebereiche innerhalb der und einschließlich die vorstehend erwähnten Bereichsendpunkte in Betracht gezogen.
Die Kompression des Reibungsmaterials 10 kann ferner auf Grundlage der Auswahl der Fasern, des Harzes, des Füllstoffs, der Partikelgröße des Füllstoffs und des Gewichts des Substratmaterials modifiziert werden. In zusätzlichen, nicht einschränkenden Ausführungsformen werden ausdrücklich alle Werte und Wertebereiche innerhalb der und einschließlich die vorstehend erwähnten Bereichsendpunkte in Betracht gezogen.
Das Reibungsmaterial 10 dieser Offenbarung zeigt, wenn es z. B. zur Bildung einer Reibplatte 30 verwendet wird, in der Regel einen dynamischen Reibungskoeffizienten (COF), z. B. von 0,10 bis 0,16, 0,11 bis 0,15, von 0,12 bis 0,14, oder von 0,12 bis 0,13, bestimmt unter Verwendung der nachstehend beschriebenen Prüfung und der daraus erzeugten Drehmomentkurve, wie dem Fachmann klar sein wird. In verschiedenen Ausführungsformen zeigt das Reibungsmaterial 10 eine stetige oder allmählich abnehmende Drehmomentkurve über die Zeit, insbesondere bei niedrigen Drehzahlen, wie dem Fachmann klar sein wird. In zusätzlichen, nicht einschränkenden Ausführungsformen werden ausdrücklich alle Werte und Wertebereiche innerhalb der und einschließlich die vorstehend erwähnten Bereichsendpunkte in Betracht gezogen.
Die Prüfung zur Bestimmung des COF wird auf einer GK 3-Prüfbank vorgenommen. Vier doppelseitige Reibplatten 30 und das entsprechende DCT-Fluid werden verwendet, um die Betriebsumgebung eines Doppelkupplungsgetriebes 36 bei der Fahrzeuganfahrt bei Schnittstellentemperaturen von bis zu 440 °C zu simulieren.
In verschiedenen Ausführungsformen weist das Reibungsmaterial 10 in der Regel eine Scherfestigkeit von mehr als etwa 2.250, alternativ mehr als etwa 2.500, alternativ von etwa 2.000 bis etwa 10.000, alternativ von etwa 2.000 bis etwa 8.000, alternativ von etwa 2.000 bis etwa 5.000, alternativ von etwa 2.000 bis etwa 4.000, alternativ von etwa 3.000 bis etwa 5.000, alternativ von etwa 3.000 bis etwa 4.000 kPa auf, wenn es gemäß ASTM D3528-96 geprüft wird. Das Prüfverfahren ASTM D3528-96 ist eine doppelt überlappende Scherprüfung, die an trockenem Reibungsmaterial 10 in Umgebungsluft mit einer gesamten Prüfscherfläche von 4 in2 durchgeführt wird. Ohne sich an eine Theorie binden zu wollen, wird angenommen, dass die Polyvinylalkoholfasern 16 für zusätzliche Festigkeit sorgen, da sie die Homogenität des Reibungsmaterials 10 beeinflussen und auch sowohl als Faser als auch als Bindemittel wirken.
Reibplatte:
Die Offenbarung stellt auch eine Reibplatte 30 bereit, die das Substrat 32 (z. B. eine Metallplatte) beinhaltet, wie oben zuerst angeführt wurde. Das Substrat 32 weist (zumindest) zwei Oberflächen auf, und das Reibungsmaterial 10 ist in der Regel auf eine oder beide dieser Oberflächen aufgeklebt. In der Regel wird die Reibplatte 30 gebildet, sobald das Reibungsmaterial 10 mit einer oder beiden Oberflächen verklebt oder verbunden ist. Die Bindung oder Klebung des Reibungsmaterials 10 an eine oder beide Oberflächen kann durch einen beliebigen Klebstoff oder ein anderes Mittel, der/das in der Technik bekannt ist, erfolgen, z. B. ein Phenolharz oder ein beliebiges vorstehend beschriebenes Harz 20. Diese Offenbarung stellt auch eine Kupplungsanordnung bereit, welche die Reibplatte 30 und eine Trennplatte beinhaltet, wie der Fachmann sie auswählen würde. Diese Offenbarung stellt auch ein Getriebe 36 bereit, das die Kupplungsanordnung beinhaltet. 8 ist eine perspektivische Darstellung des Getriebes 36 mit einem Ausschnitt, der die Kupplungsanordnung zeigt. Das Getriebe 36 kann ein Automatikgetriebe 36 oder ein manuelles Getriebe 36 sein.
Nun Bezug nehmend auf 2 umfasst die Reibplatte 30 das Reibungsmaterial 10, das ausgehärtet ist (d. h., ausgehärtetes Harz beinhaltet) und mit dem Substrat 32 durch den Klebstoff 34 verbunden ist. Die Bondingoberfläche 24 des Reibungsmaterials 10 ist jene, wo die Verbindung mit dem Substrat 32 oder anderen Material vorgenommen werden soll. Somit wird die Bondingoberfläche 24 des Reibungsmaterials 10 mit dem Substrat 32 verbunden.
Das Reibungsmaterial 10 wird mit dem Substrat durch eine beliebige geeignete, dem Fachmann bekannte Technik verbunden. In der Regel wird das Reibungsmaterial 10 mit dem Substrat 32 durch den Klebstoff 34 zur Verbindung verbunden, der dem Fachmann allgemein bekannt sein wird, z. B. mit einem Klebstoff 34 umfassend phenolmodifizierten Nitrilgummi. Beispielhafte Substrate 32 beinhalten, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Reibungs-/Kupplungsscheiben, Synchronisierringe, und Riemen/Bänder des Getriebes 36. Das Substrat 32 ist in der Regel Metall.
Wie oben angedeutet können die verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsformen des Reibungsmaterials 10 in einer Nasskupplung verwendet werden. Die reibungserzeugende Oberfläche 22 des Reibungsmaterials 10 erfährt an der Schnittstelle mit einer gegenüberliegend Passfläche (nicht dargestellt) unter Vorhandensein eines Schmiermittels einen Reibungseingriff. Die reibungserzeugende Oberfläche 22 erfährt an der Schnittstelle mit einer gegenüberliegenden, drehenden Oberfläche (nicht dargestellt) unter Vorhandensein eines Schmiermittels einen Reibungseingriff, und die Bondingoberfläche 24 sorgt für eine klebende Befestigung an dem Substrat 32 mit Hilfe des Klebstoffs 34 oder einer anderen geeigneten Verbindungstechnik. Das Schmiermittel kann ein beliebiges geeignetes Schmierfluid sein, beispielsweise etwa ein Automatikgetriebefluid. Während das Reibungsmaterial 10 in einer Nasskupplung zufriedenstellend arbeitet, die dazu konstruiert ist, eine Temperatur an der reibungserzeugenden Oberfläche 22 unter 350 °C zu halten, kann sie auch in Umgebungen mit höherer Temperatur über etwa 350, alternativ etwa 400, alternativ etwa 450 °C verwendet werden, wenn dies gewünscht wird.
In vielen Ausführungsformen weist das Reibungsmaterial 10 dieser Offenbarung, wenn es z. B. verwendet wird, um eine Reibplatte 30 zu bilden, eine Belagsenddicke nach dem Aushärten des Harzes und Verkleben mit der Metallplatte von 0,4 bis 1,2 mm auf. In anderen Ausführungsformen beträgt diese Dicke von 0,5 bis 1,1, von 0,6 bis 1, von 0,7 bis 0,9, oder von 0,8 bis 0,9 mm. Diese kann alternativ als T3 beschrieben werden, wie oben bereits erwähnt. In zusätzlichen, nicht einschränkenden Ausführungsformen werden ausdrücklich alle Werte und Wertebereiche innerhalb der und einschließlich die vorstehend erwähnten Bereichsendpunkte in Betracht gezogen.
In verschiedenen Ausführungsformen weist das Reibungsmaterial 10 bzw. die Reibplatte 30 eine prozentuelle Kompression von 10 bis 30 Prozent oder von 10 bis 20 Prozent, z. B. von 11 bis 19, 12 bis 18, 13 bis 17, 14 bis 16, oder 15 Prozent auf, bestimmt nach Messen der Dicke der Fasern und Reibungspartikel 14 (ohne Harz 20; auch als „Substratmaterial“ bezeichnet) vor dem Verkleben mit dem Substrat 32, verglichen mit der Dicke des Reibungsmaterials 10 (mit dem ausgehärteten Harz) nach dem Verkleben mit dem Substrat 32, wie dies dem Fachmann bekannt ist. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Kompression unter Verwendung von T1 und T3, wie sie oben angeführt sind, berechnet werden. In zusätzlichen, nicht einschränkenden Ausführungsformen werden ausdrücklich alle Werte und Wertebereiche innerhalb der und einschließlich die vorstehend erwähnten Bereichsendpunkte in Betracht gezogen.
In noch weiteren Ausführungsformen zeigt das Reibungsmaterial 10 dieser Offenbarung, wenn es z. B. verwendet wird, um eine Reibplatte 30 zu bilden, keine heißen Stellen und/oder Wärmepunkte auf, wie sie dem Fachmann bekannt sind, und zwar nach 10, 50, 100, 200, 500, 1000, oder 2000 Zyklen, wobei ein Zyklus hier dem üblichen Verständnis des Fachmanns entspricht. In zusätzlichen, nicht einschränkenden Ausführungsformen werden ausdrücklich alle Werte und Wertebereiche innerhalb der und einschließlich die vorstehend erwähnten Bereichsendpunkte in Betracht gezogen.
Verfahren zur Bildung des Reibungsmaterials:
Diese Offenbarung stellt auch ein Verfahren zur Bildung des Reibungsmaterials 10 bereit. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Kombinieren der strukturellen Fasern 12, der Reibungspartikel 14 und der Polyvinylalkoholfasern 16; Imprägnieren des Substratmaterials mit dem Harz 20; und Aushärten des Harzes 20, um das Reibungsmaterial 20 zu bilden. Die strukturellen Fasern 12, die Reibungspartikel 14, die Polyvinylalkoholfasern 16, das Substratmaterial, das Harz 20, und alle weiteren Komponenten entsprechen den oben beschriebenen.
Der Schritt des Kombinierens der strukturellen Fasern 12, der Reibungspartikel 14 und der Polyvinylalkoholfasern 16 erfolgt in der Regel in Anwesenheit von Wasser. Zum Beispiel, können die strukturellen Fasern 12, die Reibungspartikel 14 und die Polyvinylalkoholfasern 16 sowie Wasser in einem Gemisch kombiniert werden, das mehr als etwa 70, oder etwa 80, oder etwa 90, oder von etwa 70 bis etwa 95, oder von etwa 80 bis etwa 95 Gewichtsprozent Wasser bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemischs enthält. In einer typischen Ausführungsform weisen die Polyvinylalkoholfasern 16, die in dem Verfahren verwendet werden, anfänglich den Durchmesser, die Länge, Denierzahl und weiteren Eigenschaften wie oben beschrieben auf, doch können sich diese Eigenschaften während der Verarbeitung aufgrund der Löslichkeit der Polyvinylalkoholfasern 16 in Wasser verändern.
In einer typischen Ausführungsform 10 wird das Reibungsmaterial 10 in einem kontinuierlichen Herstellungsverfahren auf einer Herstellungslinie produziert. Während des kontinuierlichen Herstellungsverfahrens werden die strukturellen Fasern 12, die Reibungspartikel 14 und die Polyvinylalkoholfasern 16 kombiniert, um das Substratmaterial mit einer gewünschten Breite und Dicke zu bilden. Das Substratmaterial wird entlang der Herstellungslinie bewegt und mit dem Harz 20 getränkt. Wenn es mit dem Harz 20 getränkt ist, wird das Substratmaterial durch Walzen gezogen, welche die faserige Bahn auf die gewünschte Dicke komprimieren und überschüssiges Harz 20 auspressen, um das Reibungsmaterial 10 zu bilden. Das Reibungsmaterial 10 tritt aus den Walzen aus und wird durch eine Reihe von Öfen gefördert, die Wasser entfernen und das Reibungsmaterial 10 aushärten. Das Reibungsmaterial 10, das ausgehärtetes Harz 20 beinhaltet, wird aufgerollt und in der Regel für die spätere Verwendung gelagert.
In einer solchen Ausführungsform muss sich das faserige Substratmaterial während des kontinuierlichen Herstellungsverfahrens selbst tragen, da es entlang der Herstellungslinie (z. B. zwischen Bändern, Walzen, Öfen etc.) bewegt wird, während es ohne Unterstützung in der Luft hängt (z. B. durch die Luft gezogen statt auf einer Fördereinrichtung transportiert wird). Die Polyvinylalkoholfasern 16 sorgen für exzellente Trocken- und Nassfestigkeit, was das Reißen oder Brechen des Substratmaterials verhindert, das das Herstellungsverfahren verlangsamen oder sogar stoppen kann, was zu Qualitätsproblemen und teuren „Stehzeiten“ führt. Ferner liefern die Polyvinylalkoholfasern 16 ein Reibungsmaterial mit exzellenter Scherfestigkeit und größerer Porengröße (wie oben beschrieben).
In verschiedenen anderen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner den Schritt der optionalen Zugabe zusätzlicher Reibungspartikel 14 und struktureller Fasern 16 zu dem Reibungsmaterial 10, um eine Ablagerung auf der reibungserzeugenden Oberfläche 22 zu bilden.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das Reibungsmaterial 10 mit dem Phenol- oder phenolbasierten Harz imprägniert und dann für eine vorbestimmte Zeitdauer auf eine gewünschte Temperatur erhitzt werden, um das Reibungsmaterial 10 zu bilden. Die Erhitzung führt zur Aushärtung des Phenolharzes bei einer Temperatur von etwa 350 ° F -450 °F. Wenn andere Harze vorliegen, etwa ein Silikonharz, führt die Erhitzung zur Aushärtung des Silikonharzes bei einer Temperatur von etwa 350 °F - 700 °F. Danach kann das imprägnierte und ausgehärtete Reibungsmaterial 10 durch geeignete Mittel an dem Substrat 32 festgeklebt werden.
Die folgenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung und sollen keinesfalls als Einschränkung des Umfangs der vorliegenden Erfindung ausgelegt werden.
Beispiele

Ein Beispiel eines repräsentativen Reibungsmaterials dieser Offenbarung (Beispiel 1) wird zusammen mit zwei Vergleichsbeispielen für Reibungsmaterialien, die nicht repräsentativ für diese Offenbarung sind (Vergleichsbeispiele 1 und 2) hergestellt. Die Beispiele 1 und die Vergleichsbeispiele 1 und 2 werden bewertet, um eine Reihe von physikalischen Eigenschaften zu bestimmen, wie dies im Folgenden dargelegt ist. Die Zusammensetzungen von Beispiel 1 und den Vergleichsbeispielen 1 und 2 sind in der folgenden Tabelle 1 dargelegt, wobei die Komponenten in Gewichtsprozent bezogen auf ein Gesamtgewicht des Reibungsmaterials angegeben sind. TABELLE 1

	Komponenten	Vergleichsbeispiel 1	Vergleichsbeispiel 2	Beispiel 1
Reibungsmaterial	Fasern A und B	60-70 Gew.- %	60-70 Gew.- %	60-70 Gew.- %
	Reibungspartikel A und B	30-40 Gew.- %	30-40 Gew.- %	30-40 Gew.- %
	Vergleichs-Polyvinylalkoholfaser	---	2-5 Gew.- %	---
	Polyvinylalkoholfaser	---	---	2-5 Gew.- %
Aushärtbares Harz	Phenolharz	30-45 Gew.- %	30-45 Gew.- %	30-45 Gew.- %
Leistungseigenschaften	Gewicht des Materials (lb/3.000 ft² Oberflächenbereich)	100-150 lbs	100-150 lbs	100-150 lbs
	Dichte (g/cm³)	0,5 bis 0,75	0,5 bis 0,75	0,5 bis 0,75
	Nassfestigkeit des Reibungsmaterials (g/in) ASTM D828-97	1583 +/- 75	3150 +/- 122	3933 +/- 234
	Trockenstreckfestigkeit des Reibungsmaterials (g/in) ASTM D828-97	2900 +/- 89	4483 +/- 194	5467 +/- 137
	Scherfestigkeit des Reibungsmaterials (kPa) ASTM D3528-96	1820 +/- 300	2020 +/- 230	2620 +/- 370

Die eingesetzte Harzmenge wird in der Regel in der Technik als „Harzaufnahme“ beschrieben. Die in Tabelle 1 angegebene Menge des Harzes ist ein Gewichtsprozentsatz bezogen auf ein Gesamtgewicht des Reibungsmaterials.
Die Fasern A und B sind Aramidfasern und Karbonfasern.
Die Reibungspartikel A und B sind Graphit und Kieselgur.
„Vergleichs-Polyvinylalkoholfaser“ bezieht sich auf Polyvinylalkoholfasern mit einem mittleren Durchmesser von 11 µm, einer mittleren Denierzahl von 1,0, und einer mittleren Länge von 4 mm.
„Polyvinylalkoholfaser“ bezieht sich auf Polyvinylalkoholfasern mit einem mittleren Durchmesser von 6 µm, einer mittleren Denierzahl von 0,4 und einer mittleren Länge von 3 mm.
Die Reibungsmaterialien werden durch Erhitzung des mit Harz imprägnierten Reibungsmaterials für eine vorbestimmte Zeitdauer bei einer Temperatur von ungefähr 350 - 450 °F ausgehärtet, und anschließend lässt man das Reibungsmaterial auf Raumtemperatur abkühlen.
Nun bezugnehmend auf Tabelle 1 zeigt das Reibungsmaterial von Beispiel 1, das ungefähr 3 % Polyvinylalkoholfaser beinhaltet, eine exzellente Zugfestigkeit (sowohl trocken als auch nass). In Bezug auf die „trockene“ Streckfestigkeit zeigt das Reibungsmaterial von Beispiel 1 eine Erhöhung von 88,5 % in der Trockenfestigkeit gegenüber Vergleichsbeispiel 1 (das keine Polyvinylalkoholfaser beinhaltet) und eine Erhöhung um 21,9 % in der Trockenfestigkeit gegenüber Vergleichsbeispiel 2 (das die Vergleichs-Polyvinylalkoholfaser mit größerem Durchmesser, größerer Länge und höherer Denierzahl als die Polyvinylalkoholfaser beinhaltet). In Bezug auf die „nasse“ Streckfestigkeit zeigt das Reibungsmaterial von Beispiel 1 eine Erhöhung von 148,5 % in der Nassfestigkeit gegenüber Vergleichsbeispiel 1 (das keine Polyvinylalkoholfaser beinhaltet) und eine Erhöhung um 24,9 % in der Nassfestigkeit gegenüber Vergleichsbeispiel 2 (das eine Vergleichs-Polyvinylalkoholfaser mit größerem Durchmesser, größerer Länge und höherer Denierzahl als die Polyvinylalkoholfaser beinhaltet).
Ferner zeigt das Reibungsmaterial von Beispiel 1 (gebildet durch Aushärten des Harzes) eine exzellente Scherfestigkeit. In Bezug auf die Scherfestigkeit zeigt das Reibungsmaterial von Beispiel 1 eine Erhöhung von 44,0 % in der Scherfestigkeit gegenüber Vergleichsbeispiel 1 (das keine Polyvinylalkoholfaser beinhaltet) und eine Erhöhung um 29,7 % in der Scherfestigkeit gegenüber Vergleichsbeispiel 2 (das eine Vergleichs-Polyvinylalkoholfaser mit größerem Durchmesser, größerer Länge und höherer Denierzahl als die Polyvinylalkoholfaser beinhaltet).
Alle Kombinationen der vorstehend erwähnten Ausführungsformen innerhalb der gesamten Offenbarung werden hierin in einem oder mehreren nicht einschränkenden Ausführungsformen ausdrücklich in Betracht gezogen, auch wenn diese Offenbarung nicht wörtlich in einem einzelnen Absatz oder Abschnitt vorstehend beschrieben wird. Mit anderen Worten kann eine ausdrücklich in Betracht gezogene Ausführungsform ein oder mehrere beliebige Elemente beinhalten, die aus einem beliebigen Abschnitt der Offenbarung ausgewählt oder kombiniert werden.
Einer oder mehrere der oben beschriebenen Werte kann um ± 5 %, ± 10 %, ± 15 %, ± 20 %, ± 25 %, etc. variieren, solange die Variation innerhalb des Umfangs der Offenbarung bleibt. Mit jedem Element einer Markush-Gruppe können unabhängig von allen anderen Elementen unerwartete Ergebnisse erzielbar sein. Auf jedes Element kann einzeln und/oder in Kombination zugegriffen werden und dadurch eine ausreichende Stützung für spezifische Ausführungsformen innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche geboten werden. Der Gegenstand aller Kombinationen aus unabhängigen und abhängigen Ansprüchen, sowohl einfach und mehrfach abhängigen, wird hierin ausdrücklich in Betracht gezogen. Die Offenbarung verwendet zur Veranschaulichung rein deskriptive und keinesfalls einschränkende Terminologie. Im Licht der oben angeführten Lehren sind zahlreiche Abwandlungen und Variationen der vorliegenden Erfindung möglich, und die Erfindung kann auf andere Weise praktisch umgesetzt werden, als dies hierin speziell beschrieben wurde.
Es sollte auch klar sein, dass alle Bereiche und Teilbereiche, die zur Beschreibung verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung verwendet werden, unabhängig und gemeinsam in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen, und so auszulegen sind, dass sie alle Bereiche beschreiben und in Betracht ziehen, darunter ganze Werte und/oder Bruchwerte darin, auch wenn solche Werte hierin nicht ausdrücklich schriftlich angeführt werden. Dem Fachmann ist ohne weiteres klar, dass die aufgelisteten Bereiche und Teilbereiche verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ausreichend beschreiben und ermöglichen, und dass solche Bereiche und Teilbereiche weiter in relevante Hälften, Drittel, Viertel, Fünftel usw. abgegrenzt werden können. Als nur ein Beispiel kann ein Bereich „von 0,1 bis 0,9“ weiter in ein unteres Drittel, d. h., von 0,1 bis 0,3, ein mittleres Drittel, d. h., von 0,4 bis 0,6, und ein oberes Drittel, d. h., von 0,7 bis 0,9 abgegrenzt werden, die einzeln oder gemeinsam innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche fallen, und auf die einzeln und/oder gemeinsam zurückgegriffen werden kann, um spezifische Ausführungsformen innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche zu stützen. Darüber hinaus sollte in Bezug auf die Sprache, die einen Bereich definiert oder modifiziert, wie etwa „zumindest“, „größer als“, „kleiner als“, „nicht mehr als“ und dergleichen, klar sein, dass diese Sprache Teilbereiche und/oder einen oberen oder unteren Grenzwert beinhaltet. Als weiteres Beispiel umfasst ein Bereich von „zumindest 10“ inhärent einen Teilbereich von zumindest 10 bis 35, einen Teilbereich von zumindest 10 bis 25, einen Teilbereich von 25 bis 35, und so weiter, und alle Teilbereiche können einzeln und/oder zusammen verwendet werden und spezifische Ausführungsformen innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche stützen. Schließlich kann auch eine einzelne Zahl innerhalb eines offenbarten Bereichs verwendet werden und kann spezifische Ausführungsformen innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche zu stützen. Zum Beispiel beinhaltet ein Bereich „von 1 bis 9“ verschiedene einzelne ganze Zahlen, etwa 3, sowie einzelne Zahlen mit einem Dezimalkomma (bzw. Bruchwerte), etwa 4,1, die verwendet werden und spezifische Ausführungsformen innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche stützen können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 5998307 [0056]

Claims

Reibungsmaterial, das eine reibungserzeugende Oberfläche und eine Bondingoberfläche aufweist, die in die der reibungserzeugenden Oberfläche entgegengesetzte Richtung weist, wobei das Reibungsmaterial das ausgehärtete Produkt aus Folgendem umfasst: (A) strukturellen Fasern; (B) Reibungspartikeln; (C) Polyvinylalkoholfasern, die sich von den strukturellen Fasern unterscheiden; und (D) einem Harz; wobei die Polyvinylalkoholfasern mit einem mittleren Durchmesser von weniger als etwa 11 µm, einer mittleren Länge von weniger als etwa 4 mm, und einer mittleren Denierzahl von weniger als etwa 1 mit den strukturellen Fasern und den Reibungspartikeln in Anwesenheit von Wasser kombiniert werden, und wobei die Polyvinylalkoholfasern solubilisieren und die strukturellen Fasern und die Reibungspartikel binden, so dass das Reibungsmaterial eine mittlere Porengröße von etwa 5 bis etwa 100 µm und/oder eine Dichte von etwa 0,4 bis etwa 1,5 g/cm³ aufweist.
Reibungsmaterial nach Anspruch 1, wobei die Polyvinylalkoholfasern einen mittleren Durchmesser von etwa 3 bis etwa 9 µm und eine mittlere Länge von weniger als etwa 3,5 mm aufweisen.
Reibungsmaterial nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Polyvinylalkoholfasern in Wasser bei einer Temperatur von 60 °C oder mehr löslich sind.
Reibungsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Scherfestigkeit von mehr als etwa 2.500 kPa, wenn es gemäß ASTM D3528-96 geprüft wird.
Reibplatte umfassend ein Substrat, das mit der Bondingoberfläche des Reibungsmaterials nach einem der vorhergehenden Ansprüche verklebt ist.
Nasskupplungsanordnung, umfassend die Reibplatte nach Anspruch 5 und eine Trennplatte.
Verfahren zur Bildung eines Reibungsmaterials umfassend eine reibungserzeugende Oberfläche und eine Bondingoberfläche, die in die der reibungserzeugenden Oberfläche entgegengesetzte Richtung weist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Kombinieren von strukturellen Fasern, Reibungspartikeln und Polyvinylalkoholfasern, die sich von den strukturellen Fasern unterscheiden, wobei die Polyvinylalkoholfasern einen mittleren Durchmesser von weniger als etwa 11 µm, eine mittlere Länge von weniger als etwa 4 mm und eine mittlere Denierzahl von weniger als etwa 1 aufweisen, um ein Substratmaterial zu bilden; Imprägnieren des Substratmaterials mit einem Harz; und Aushärten des Harzes, um das Reibungsmaterial zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Polyvinylalkoholfasern einen mittleren Durchmesser von etwa 3 bis etwa 9 µm und eine mittlere Länge von weniger als etwa 3,5 mm aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Polyvinylalkoholfasern eine mittlere Denierzahl von etwa 0,2 bis etwa 0,9 aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Polyvinylalkoholfasern Polyvinylalkohol mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht (M_n) von etwa 2.000 bis etwa 800.000 g/mol umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Polyvinylalkoholfasern in Wasser bei einer Temperatur von 60 °C oder mehr löslich sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die Polyvinylalkoholfasern in dem Reibungsmaterial in einer Menge von etwa 2 bis etwa 25 lbs pro 3.000 ft² der reibungserzeugenden Oberfläche vorliegen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei die Reibungspartikel ausgewählt sind aus Siliziumdioxid, Kohlenstoff, Graphit, Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Calciumoxid, Titanoxid, Ceroxid, Zirkonoxid, Cordierit, Mullit, Sillimanit, Spodumen, Petalit, Zirkon, Siliziumkarbid, Titankarbid, Borkarbid, Hafniumkarbid, Siliziumnitrid, Titannitrid, Titanborid, Cashewnuss, Gummi und Kombinationen davon, und die Reibungspartikel in einer Menge von etwa 10 bis etwa 100 lbs pro 3.000 ft² der reibungserzeugenden Oberfläche vorliegen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13, wobei die strukturellen Fasern ausgewählt sind aus Acrylfasern, Aramidfasern, Karbonfasern, Cellulosefasern und Kombinationen davon, und die strukturellen Fasern in einer Menge von etwa 2 bis etwa 150 lbs pro 3.000 ft² der reibungserzeugenden Oberfläche vorliegen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 14, wobei das Substratmaterial eine Dicke von etwa 0,3 bis etwa 5 mm aufweist, und wobei das Substratmaterial folgende Eigenschaften aufweist: eine Nassfestigkeit von mehr als etwa 3.250 g/in, wenn es gemäß ASTM D828-97 geprüft wird; und/oder eine Trockenfestigkeit von mehr als etwa 4.500 g/in, wenn es gemäß ASTM D828-97 geprüft wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 15, wobei das Harz ein Phenolharz und/oder ein modifiziertes Phenolharz ist, und wobei das Harz in einer Menge von weniger als etwa 75 Gewichtsprozent bezogen auf 100 Gewichtsteile des Reibungsmaterials vorhanden ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 16, wobei das Reibungsmaterial eine mittlere Porengröße von etwa 5 bis etwa 100 µm und/oder eine Dichte von etwa 0,4 bis etwa 1,5 g/cm³ aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 17, wobei das Reibungsmaterial eine Scherfestigkeit von mehr als etwa 2.500 kPa aufweist, wenn es gemäß ASTM D3528-96 geprüft wird.