DE2144367A1 - Reibwerkstoff mit verstaerkungsfasern - Google Patents

Reibwerkstoff mit verstaerkungsfasern

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    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D69/00—Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F16D69/02—Compositions of linings; Methods of manufacturing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16D69/02—Compositions of linings; Methods of manufacturing
    • F16D69/027—Compositions based on metals or inorganic oxides
    • F16D69/028—Compositions based on metals or inorganic oxides containing fibres

Description

meine Akte 767/7I
Reibwerkstoff mit Verstarkungsfasern
Die Erfindung betrifft ein Reibmaterial, das Verstarkungsfasern enthält.
Es ist bekannt, Reibbeläge aus faserverstärkten organischen Duromeren und Elastomeren aufzubauen. Die verwendeten Fasern sind im allgemeinen Asbeste oder synthetische anorganische Pasern, wie zum Beispiel Schlackenwolle, Glaswolle, Steinwolle, Aluminiumsilikatfasern und dergleichen. Pur bestimmte Zwecke werden bekanntermassen auch Metallfasern eingemischt. Es sind ebenfalls bereits Reibmaterialien bekannt, die organische Pasern, wie zum Beispiel Baumwolle oder Synthesefasern enthalten. Diese Art von Reibmaterialien erlauben eine einwandfreie und in Temperatur-
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grenzen problemlose Abbremsung von Fahrzeugen und Maschinen aller Art. Der Nachteil dieser Art von Reibbelägen ist jedoch die begrenzte Gebrauchstemperatur, bedingt durch die Zersetzung des organischen Bindemittels bei höheren Temperaturen.
Man versuchte daher, die organische Bindung durch eine anorganische Bindung auszutauschen. Derartig anorganisch gebundene Reibmaterialien sind bekannt. Sie enthalten neben dem anorganischen Bindemittel, wie beispielsweise Glasfritte oder Sintermetall, pulverförmige Zusätze, wie Metalle, Metalloxide, Metallsalze, und als Gleitmittel Graphitpulver. Reibmaterialien dieser Art vertragen wesentlich höhere Temperaturbelastungen, verglichen mit organisch gebundenen Reibwerkstoffen, sind aber sehr hart und spröde. Sie neigen zu starkem Angriff des Gegenreibmaterials und sind stark geräuschanfällig. Eine weiche Bremsung ist damit nicht möglich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Reibwerkstoff zu schaffen, der die Temperaturbelastbarkeit eines anorganisch gebundenen Materials und die Weichheit, den geringen Gegenmaterialangriff und die Geräuschruhe eines organisch gebundenen Reibwerkstoffs besitzt.
Diese Aufgabe wird gelöst mittels eines Reibwerkstoffs mit Verstärkungsfaser, der erfindungsgemäss dadurch gekenn-
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zeichnet ist, dass er auf Basis von anorganischem Bindemittel aufgebaut ist und Verstärkungsfasern aus kohlenstoffhaltigem Material enthält. Vorteilhaft ist es dabei, das anteilige Volumenverhältnis zwischen anorganischem Bindemittel und kohlenstoffhaltiger Verstärkungsfaser zwischen etwa 99 : 1 und 10 : 90 vorzusehen. In dem erfindungsgemassen Reibwerkstoff können zusätzlich das Reibverhalten modifizierende Stoffe, wie Gleitmittel, Schleifmittel, die Wärmeleitfähigkeit verändernde Stoffe und dergleichen enthalten sein.
Während die bekannten Reibmaterialien so aufgebaut sind, dass die verstärkenden und reibungstragenden Pasern und anderen Stoffe den harten Anteil des Reibmaterials darstellen und durch das organische und bzw. oder anorganische Bindemittel fixiert werden, ist beim erfindungsgemässen Rc-ibwerkstoff diese Punktion umgekehrt; es ist bei diesem neuen Reibwerkstoff das Bindemittel der harte, reibungstragende Anteil, und die verstärkenden Pasern sind der weiche, die schonende Bremsung hervorrufende Teil.
In Umkehrung der Verhältnisse bei den bekannten organischen Belägen, bei denen das Bindemittel ein weiches, kohlenstoffhaltiges Material ist und die Verstärkungs- und Reibung-tragenden Stoffe anorganische, meist mineralische Pasern sind, ist bei dem erfindungsgemässen Reibwerkstoff
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das anorganische Bindemittel gleichzeitig der Reibungsträger, während die weichen, verstärkenden kohlenstoffhaltigen Pasern die gewünschte weiche Bremsung bewirken.
Als anorganisches Bindemittel kann in dem erfindungsgemassen Reibwerkstoff jedes für diese Zwecke bekannte anorganische Material verwendet werden. Es werden darunter Stoffe oder Stoffgemische verstanden, die in der Endphase nichtmetallischer Natur sind und durch Schmelzen, Sintern oder Dehydratisieren vom plastisch-verformbaren Zustand in den starren, nicht mehr verformbaren Zustand übergeführt werden können. Beispiele für solche anorganischen Bindemittel sind! Olasfritten, Tonmassen, Steinzeug, Steingut, Porzellan, AIoO^- Massen, Cordieritmassen, Steatitmassen, Wollastonitmassen, Spinellmassen, Porsteritmassen, Lithiumaluminiumsilikatmassen, Magnesiumoxid, Berylliumoxidmassen, Rutilmassen, Titanatmassen, Ferrite, phosphatgebundene Massen, Metallsulfid-bildende Massen.
Als kohlenstoffhaltige Pasern können im erfindungsgemassen Reibwerkstoff solche Pasern eingesetzt werden, die im MolekülgerUst der Hauptkette Kohlenstoff-Atome besitzen. Dabei kann es sich um Pasern aus synthetischen oder natürlichen Hochpolymeren handeln, wie zum Beispiel Polyacrylnitril, Kunstseide oder Cellulose, sowie um Produkte der
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gezielten Pyrolyse dieser Hochpolymeren, wie Kohlefasern oder Oraphitfasern, die als Handelsprodukte erhältlich sind. Theoretisch kann jede Stufe der gezielten Pyrolyse in Faserform in dem erfindungsgemassen Reibwerkstoff eingesetzt werden. Auch durch thermische Behandlung von Teer, Pech, Bitumen oder sonstigen petrochemischen Materialien hergestellte Pyrolysefasern sind im erfindungsgemassen Reibwerkstoff brauchbar.
Die Herstellung des erfindungsgemassen Reibwerkstoffs erfolgt wie für Reibwerkstoffe bekannt durch Verpressen des Ausgangsgemisches und gegebenenfalls anschliessender Wärmebehandlung mit gegebenenfalls Schutzgasatmosphäre. Es können dabei die üblichen die Reibeigenschaften beeinflussenden Zusatzstoffe mit eingearbeitet werden. Zweckmässig kann es ausserdem sein, die Wärmeleitfähigkeit des Materials in bestimmter Weise beeinflussende Zusätze beizugeben.
Es ist, was besonders vorteilhaft ist, möglich, technisch wenig aufwendiges Blaser mate rial, z.B. Kunststoff-Pasern, wie Polyacrylnitril-Pasern, dem Reibgemisch-Ansatz zuzugeben und diese während der Reibwerkstoff-Herstellung zu Kohlefasern, die als Handelsprodukt ein relativ teures Produkt sind, zu pyrolysieren.
In den nachfolgenden Beispielen, in denen die Mengenangaben als Volumenteile zu verstehen sind, soll die Erfindung
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näher erläutert werden. Die darin detaillierten Angaben haben lediglich beispielhaften Charakter.
Beispiel 1
Es wurde ein Gemisch hergestellt aus
60 Teilen anorganischem Bindemittelgemisch (Specksteinmehl)
30 Teilen Graphitfaser
(Stapelfaser, Schnittlängen ca. 10 mm, Zugfestigkeit
ca. 2 χ 10 kp/cm) . 10 Teilen Metallfaser.
Nach gutem Durchmischen wurde mit 400 kp/om Druck verpresst. Dann wurde langsam aufgeheizt und bei 1100 C unter Schutzgas gebrannt.
Beispiel 2
Es wurde aus folgenden Bestandteilen ein Gemisch gewonnen:
30 Teile anorganisches Bindemittelgemisch (Glasfritte)
40 Teile Kunstseidenfaser partiell pyrolysiert (bei 3000C, N2-Atmosphäre) (Stapelfaser, Schnittlänge ca. 10 mm)
20 Teile Metallpulver
5 Teile Graphitpulver als Gleitmittel 5 Teile SiC-Pulver als Schleifmittel
Das Gemisch wurde mit 400 kp/cm Druck verpresst und nach langsamem Aufheizen bei 9000C unter Schutzgas gebrannt.
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Beispiel jü
Ein Gemisch aus
35 Teilen 40 Teilen
anorganischem Bindemittel (Bindeton) Polyacrylnitril-Faser
(Stapelfaser, Schnittlänge ca. 10 mm)
25 Teilen Metallpulver
wurde mit 400 kp/cm Druck verpresst und nach langsamem Aufheizen bei 900°C unter Schutzgas gebrannt.
Die mit dem erfindungsgemässen Reibwerkstoff gefertigten Reibbeläge konnten mit Erfolg unter hohen Temperaturbelastungen eingesetzt werden. Sie machten eine weiche Bremsung möglich.
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Claims (3)

.*. 21U367 PATENTANSPRÜCHE
1. Reibwerkstoff mit Verstärkungsfaser, dadurch gekennzeichnet, dass er auf Basis von anorganischem Bindemittel aufgebaut ist und Verstärkungsfasern aus kohlenstoffhaltigem Material enthält.
2. Reibwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das anteilige Volumenverhältnis zwischen anorganischem Bindemittel und kohlenstoffhaltiger Verstärkung sf a se r zwischen 99 : 1 und 10 : 90 gelegen ist.
3. Reibwerkstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich darin das Reibverhalten modifizierende Stoffe, wie Gleitmittel, Schleifmittel, die Wärmeleitfähigkeit verändernde Stoffe enthalten sind.
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