DE2239164C2 - Verfahren zur Herstellung eines Reibwerkstoffes - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines ReibwerkstoffesInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Reibwerkstoffes, bei dem die eigentlichen
Reibstoffe mit einem organischen Bindemittel gemischt und verpreßt werden und das Gemisch an-•chließend
einer Wärmebehandlung unterworfen wird.
Es ist bekannt, Reibmaterialien dadurch herzuitellen,
daß anorganische Reibstoffe, wie Asbest, Metalloxide, Metallsalze und Metallpulver djrch
organische Bindemittel gebunden werden. Das organische Bindemittel kann dabei ein Elastomer sein
(deutsche OffenlegungsschriCt 1 470 855), oder es kann sich um ein Duromer, z. B. ein Phtnolharz,
handeln (britische Patentschriften 1 144 785, 120138"/, 1225 402). Es sind auch schon P.eibmateriali:n
bekannt, die sowohl elastomer als auch duromer gebunden sind (USA.-Patentschriften
3 344 094, 2 954 853). Die bekannten organisch gebundenen Reibmaterialien haben einige Nachteile.
Elastomer gebundene Beläge haben eine unzureichende: Temperaturstabilität. In Temperaturbereichen
von 200 bis 300° C beginnt sich das elastomere Bindemittel chemisch zu zersetzen. Ein Verlust
an mechanischer Festigkeit kann schon bei Temperaturen unter 200"C erfolgen. Bei hohen Temperaturen,
sehr hohen Gleitgeschwindigkeiten und, oder hohen Flächenpressumgen befriedigen diese
Reibmaterialien daher nicht. Man muß daher Pur Reibzwecke, damit auch härtere Materialien verwendet
werden können, duromer gebundene Reibmaterialkn einsetzen. Diese haben zwar eine sehr
viel weitergehende thennische Beständigkeit, denn die chemische Zersetzung und das Absinken der
mechanischen Werte findet erst im Bereich von 300 bis 500' C statt, jedoch muß man dabei den Nachteil
in Kauf nehmen, daß, bedingt durch die Härte der Reibmaterialien, Angriff auf das Gegenmal erial
erfolgt und die Neigung zur Geräuschbildung vorhanden ist, was zu mangelnder Flexibilität des Einsatzgebietes
führt und insbesondere die Anwendung für LKW-Trommelbeläge merklich einschränkt. Verbesserte
Wärmebeständigkeit geht also im allgemeinen auf Kosten der Elastizität, was bei Trommelbremsbelägen
besonders kritisch ist, weil dann die Anlage der Belagfläche nicht mehr gewährleistet ist.
Einen Kompromiß zwischen den genannten organischen Bindungsarten stellen die elastomer und
duromer gebundenen Reibmaterialien dar, wie sie beispielsweise gemäß der USA.-Patentschrift
2 954 853 hergestellt werden. Nach diesem bekannten Verfahren werden die eigentlichen Reibstoffe mit
aus einem Gemisch aus Nitrilkautschuk und Phenol-Formaldehydharz bestehendem organischem Bindemittel
gebunden. Das hat zwar den Vorteil, daß eine höhere Thermostabilität und damit eine höhere Temperaturbelastbarkeit
des Reibmaterials erreicht wird, jedoch kann die chemische Zersetzung des Elastomer-Anteils
im Bindemittel im Bereich von 200 bis 300° C nicht aufgehalten werden, so daß auch bei diesen
ι ο Reibmaterialien bei solchen Temperaturen ein sprunghafter
Verschleiß sowie, infolge der Bildung von Pyrolyseprodukten, ein sogenanntes Fading zu verzeichnen
ist.
Es sind außerdem, beispielsweise aus der USA.-Patentschrift
3 270 846, Reibmaterialicü bekannt, bei denen die organisch gebundenen Reibstoffe nicht
selbsttragend, sondern mittels des organischen Bindemittels, das gleichzeitig als Imprägnier- bzw. Haftmittel
wirkt, auf einem aus Cellulose-, Asbest- und gegebenenfalls Synthese-Fasern, wie Polyacrylnitrilfasern,
gebildeten Vliesstoff-Träger aufgebracht sind. Diese Reibinaterialien haben in der Regel sehr gute
Elastizitätseigenschaflen, aber ihre Wärmebeständigkeit läßt aus den zuvor genannten Gründen wegen
der relativen Instabilität der Bindemittel ebenfalls zu wünschen übrig.
Verbesserte Wärmebeständigkeits-, Verschleiß- und
Elastizitätseigenschaften weisen zwar schon die Reibmaterialien gemäß älterem Vorschlag der Anmelderin
(deutsche Offenlegungsschrift 1 694 488, deutsche Patentschrift 1 927 255) auf, die neben den üblichen
Füllstoffen, Reibstützem und Gleitstützern organisches Bindemittel auf Basis von Phenoplasten und
Polyurethan bzw. eine mit einem Trimerisierungskatalysator vorpolymerisierte Isocyanat-Verbindung
enthalten. Aber auch diese Reibmaterialien weisen infolge des Phenoplast-Anteils noch für manche Anwendungszwecke
unliebsame Eigenschaften von duromer gebundenen Materialien auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bisherigen Nachteile auszuschalten und ein Verfahren
der eingangs genannten Art in Vorschlag zu bringen, mit dem ein Reibwerkstoff geschaffen werden
kann, der den elastomer-gebundenen Reibmaterialien ähnliche Flexibilität und gleichzeitig den duromer
gebundenen Reibmaterialien ähnliche thermische Beständigkeit aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Bindemittel Polyacrylnitril ist und das
Gemisch aus Bindemittel und Reibstoffen etwa 20 bis 50 Stunden bei Temperaturen zwischen etwa 230
und 200° C getempert wird.
Es wurde überraschend gefunden, daß die erfindungsgemäß hergestellten Reibmaterialien elastomer
gebundenen Reibmaterialien ähnlich sind, jedoch über eine wesentlich höhere Thermostabilität verfügen.
Das beim erfindungsgemäßen Verfahren als Bindemittel eingesetzte Polyacrylnitril ist ein Thermoplast,
so daß die erfindungsgemäß hergestellten Reibmaterialien nach Gesichtspunkten der Thermoplastverarbeitung
gewonnen werden können. Dadurch sind verfahrenstechnische Vereinfachungen möglich.
Mit dem thermoplastischen Polyacrylnitril lassen sich die anorganischen Reibstoffe binden, und dann läßt
sich das Polyacrylnitril in situ thermisch umwandeln. Es wird seitens der Anmelderin angenommen, daß
der Thermoplast Polyacrylnitril beim erfindungsgemäßen Verfahren thermisch in einen nicht mehr
thermoplastischen Leiterpolynier verwandelt werden
kann, etwa gemäß nachstehender Formel:
-CH1
CH-CH2-CH-CH2-CH
Cs=N
C=N
C=N
-CH,-
CH,
CH
CH2
CH,
CH
"\ .
HC
HC
CH,
nate, Nitrate, und/oder Metalle, wfe Eisenteflehen,
sowie Metallhydroxide, als Rdbstützer: totgebrannte Harze, Duroplaste, Schleifmittel, wie Korund, als
Gleitzusätze: Graphit, Metallsulfide.
Das beim erfindungsgemäßen Verfahren vorgenommene Tempern kann in den angegebenen Bereichen
von Temperatur und Zeit unterschiedlich lange und bei unterschiedlicher Temperatur vorgenommen
werden. Dabei gut, daß je langer die Temperzeit gewählt wird, d&>to niedriger die Temperatur
sein kann und umgekehrt.
(2)
/ \ / V / '5 Es wurden
Die Temperatur, bei der theoretisch diese Umwandlung erfolgen kann, liegt etwa zwischen 100
und 250 C. Die Formel 2 stellt die Idealform des Leiterpolymeren dar. Es kann angenommen werden,
daß in der Praxis die Leiterpolymer-Bildung mehr oder weniger überlagert wird von Folgereaktionen,
wie Kettenabbruch-Reaktion, Umlagerungen und bei Sauerstoff-Gegenwart Oxydations-Reaktionen. Diese
Uberlagerungsreaktionen sind jedoch, wie gefunden wurde, im Temperaturbereich von 200 bis 300 C. in
dem üblicherweise die chemische Zersetzung von elastomeren Bindemitteln in Reibmaterialien stattfindet,
so gering, daß die erfindungsgemäß gewonnenen Reibmaterialien in diesem Temperaturbereich
eine gute Temperaturstabilität zeigen und ihre chemische Zersetzung erst im Bereich von 300 bis 500' C
erfolgt, d. h. in dem Bereich, in dem üblicherweise die bekannten duromer gebundenen Materialien ihre
mechanische und chemische Stabilität verlieren. Die erfindungsgemäß hergestellten Reibmaterialien lassen
sich daher insbesondere für solche Einsatzgebiete verwenden, in denen die Charakteristik von elastomer
gebundenen Reibwerkstoffen erwünscht ist. diese jedoch wegen hoher Beanspruchung und thermischer
Belastung nicht verwendet werden können.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann man z. B. in üblicher Weise die Ausgangsstoffe in zerkleinerter
Form, pulverförmig bzw. als Granulat einsetzen und die beispielsweise pulverförmigen Reibstoffe
mit dem Polyacrylnitril-Granulat, gegebenenfalls nach Vorwärmung, z. B. durch Hochfrequenzerhitzung,
verkneten und verformen. Es ist auch möglieh, bereits verformtes Material wieder umzuformen.
Außerdem kann man das Polyacrylnitril unter Zusatz von Lösungsmittel mit den Reibstoffen zunächst
vermischen und das Lösungsmittel vor dem Verpressen dann verdampfen und danach die angegebene
Wärmebehandlung vornehmen.
Die beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten, als Reibungsträger dienenden Füllstoffe und
die die Reib- und/oder Gleiteigenschaften fördernden Zusätze unterscheiden sich nicht von den bisher für
diese Zwecke bekannten Substanzen, so daß darauf im vorliegenden Zusammenhang nicht näher eingegangen
zu werden braucht. Beispielsweise können beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden:
als Reibungsträger dienende Füllstoffe: Asbest, Steinwolle, Schlackenwolle, Stahlwolle und/oder
Metalloxide, wie Zinkoxid, Magnesiumoxid, und/ oder Metallsalze, wie Bariumsulfat, Silikate, Carbo-40
Volumteile Polyacrylnitril.
35 Volumteile Asbest,
10 Volumteile Magnesiumoxid,
15 Volumteile totgebrannte Duroplast-Harze mit
Mineralpigmenten
10 Minuten lang trocken miteinander innig vermischt und dann bei 180°C mit 800 kp/cm2 gepreßt.
Der Preßkörper wurde 20 Stunden lang bei 230 C getempert.
Es wurden 40 Volumanteile Polyacrylnitril in 200 ml Dimethylformamid gelöst. Mit dieser Lösung wurden
35 Volumanteile Asbest, 10 Volumanteile Magnesiumoxid und 15 Volumanteile totgebrannte Duroplast-Harze
und Mineralpigmente vermischt, und anschließend wurde bei 1500C im Vakuum das Dimethylformamid
entfernt.
Das entstandene Gemenge wurde bei 190° C mit
500 kp cm2 Druck verpreßt.
Der Preßkörper wurde anschließend 50 Stunden lang bei 200° C getempert.
Das gemäß Beispiel 2 gewonnene Reibmaterial wurde in einem Test bei 3000C, 12,5 kg/cm2 und
12 m see untersucht und mit einem bekannten duromer-gebundenen
Reibmaterial und einem bekannten elastomer-gebundenen Reibmaterial verglichen. Die
Zusammensetzungen der Vergleichs-Reibmaterialien waren die gleichen wie im Beispiel 2 angegeben,
jedoch wurde für das duromer-gebundene Reibmaterial an Stelle von Polyacrylnitril Phenolformaldehyd-Bindemittel
und für das elastomer-gebundene Reibmaterial an Stelle von Polyacrylnitril Butadien-Acrylnitril-Copolymer
benutzt. Die Ergebnisse sind nachfolgend wiedergegeben.
|
Ernndungs-
gemäß |
Vergleichs-Reibmaterial | elastomer | 0.4 | |
| hergestelltes | gebunden | so hoher | ||
| Reibmaterial | duromer | 0,35 | Verschleiß. | |
| (Beispiel 2) | 0,06 g/Min. | daß der | ||
| Reibwert | 0,3 | Test abge | ||
| Verschleiß.... | 0,09 g/Min. | brochen | ||
| wurde | ||||
Es ist zu ersehen, daß der Reibwert des erfindungsgemäß
hergestellten Reibmaterials etwa gleich ist dem des duromer-gebundenen bekannten Reibmaterials
und auch der Verschleiß nicht wesentlich höher liegt als bei dem duromer-gebu$.denen Material,
obwohl das erfindungsgemäß hergestellte Reibmaterial nach Gesichtspunkten der Thermoplastverarbcitung
hergestellt werden kann, eine verglichen mit theraioplastischem, elastomer-gebundenem Material
wesentlich verbesserte Thermostabilität aufweist und diesem entsprechend keinen Angriff auf das Gegenmaterial
zeigt.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung eines Reibwerkstoffes, bei dem die eigentlichen Reibstoffe mit einem organischen Bindemittel gemischt und verpreßt werden und das Gemisch anschließend einer Wärmebehandlung unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel Polyacrylnitril ist und das Gemisch aus Bindemittel und Reibstoffen etwa 20 bis 50. Stunden bei Temperaturen zwischen etwa 230 und 2000C getempert wird.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19722239164 DE2239164C2 (de) | 1972-08-09 | Verfahren zur Herstellung eines Reibwerkstoffes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19722239164 DE2239164C2 (de) | 1972-08-09 | Verfahren zur Herstellung eines Reibwerkstoffes |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2239164B1 DE2239164B1 (de) | 1973-11-08 |
| DE2239164A1 DE2239164A1 (de) | 1973-11-08 |
| DE2239164C2 true DE2239164C2 (de) | 1976-08-05 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004033968A1 (de) * | 2004-07-14 | 2006-02-09 | Ks Kolbenschmidt Gmbh | Beschichtung für hochbelastbare tribologische Oberflächen von bewegten Bauteilen |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004033968A1 (de) * | 2004-07-14 | 2006-02-09 | Ks Kolbenschmidt Gmbh | Beschichtung für hochbelastbare tribologische Oberflächen von bewegten Bauteilen |
| DE102004033968B4 (de) * | 2004-07-14 | 2012-02-02 | Ks Kolbenschmidt Gmbh | Verwendung einer Beschichtung zur Beschichtung von hochbelastbaren tribologischen Oberflächen von bewegten Bauteilen |
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