DE2732041C3 - Verfahren zur Herstellung von Reibbelägen für Kupplungen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Reibbelägen für KupplungenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Reibbelägen von Kupplungen, gemäß dem ein
spiralförmig gewebter Asbestfaserstrang mit einem Phenolharz-enthaltenden Bindemittel getränkt und der
getränkte Strang in Schlingenform gebracht und zu dem Reibbelag verbunden wird.
Normalerweise werden Kupplungsbeläge aus einem auf einer anorganischen Faser basierenden Reibmaterial
hergestelit. Derartige Beläge existieren in vielen Ausfühmngsformen. In neuerer Zeit werden für
Automobile u. ä. benötigte Kupplungsbeläge aus spiralförmig gewebten Strängen hergestellt, da über ein
derartiges Verfahren hergestellte Beläge bessere Eigenschaften bezüglich ihres Betriebsverhaltens und
ihrer Haltbarkeit aufweisen.
Bei Kupplungsbelägen kommt es im wesentlichen auf die Haltbarkeit gegenüber Verschleiß, den Reibungskoeffizienten
und die Widerstandsfähigkeit gegenüber Vibration an. Es ist bekannt, daß eine gute Haltbarkeit
gegenüber Verschleiß nicht gleichzeitig eine gute Widerstandsfähigkeit gegenüber Vibration bedeutet.
Folglich ist es bei Kupplungsbelägen ein Problem. derartige einander entgegenstehende Eigenschaften zu
verbessern. So weist beispielsweise bei den nach dem bekannten Verfahren hergestellten Kupplungsbelägcn
das Bindemittel einen relativ hohen Harzanteil auf, was bedeutet, daß der fertige Reibbelag eine relativ große
Härte und somit eine gute Haltbarkeit gegenüber Verschleiß besitzt. Je größer die Härte des Reibbelages
ist, desto geringer ist jedoch dessen Widerstandsfähigkeit gegenüber Vibrationen. Die nach dem bekannten
Verfahren hergestellten Reibbeläge mit großer Härte weisen daher eine unzureichende Widerstandsfähigkeil
gegenüber Vibrationen auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verfugung zu stellen, mit dem sich
Kupplungsbeläge herstellen lassen, die sowohl eine gule Haltbarkeit gegenüber Verschleiß als auch eine hohe
Widerslandsfähigkeit gegenüber Vibrationen aufweisen.
Diese Aufgabe wird bei einem eingangs beschriebenen Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
zum Tränken ein Graphit-enthaltendes Phenolharz in der Weise verwendet wird, daß auf IOOGew.-% des
getränkten Asbestfaserstranges 12-24 Gew.-% Phenolharz und ! --8 Gew.-% Graphit kommen, so daß der
hergestellte Reibbelag eine Rockwell-Härte von 20-60 auf der Mohs-Skala erhält.
Erfindungsgemäß wird somit zum Tränken ein
ίο Graphit-enthaltendes Bindemittel verwendet, und zwar
deshalb, um die durch den vorhandenen niedrigeren Harzanteil verursachte geringere Härte zu verbessern.
Mit anderen Worten, durch den geringeren Harzanteil des Bindemittels wird die Widerstandsfähigkeit gegenüber
Vibrationen verbessert, gleichzeitig jedoch die Haltbarkeit gegenüber Verschleiß verschlechtert. Diese
Verschlechterung der Haltbarkeit wird durch den Zusatz von Graphit wieder ausgeglichen, s>o daß sich
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Kupplungsbeläge herstellen lassen, die sowohl eine gute Haltbarkeit
gegenüber Verschleiß als auch eine hohe Widerstandsfähigkeit
gegenüber Vibrationen aufweisen.
Ergänzend zum Stand der Technik sei noch erwähnt, daß es bekannt ist, zur Herstellung von Reibbelägert für
Kupplungen geeignete Asbestfaserstränge durch Vermischen von Asbestfasern mit als Schmiermittel
fungierenden Substanzen, beispielsweise Graphit, zu fertigen. Diese Asbestfaserstränge werden jedoch
danach mit einem phenolharzhaltigen Bindemittel
jo getränkt, das kein Graphit enthält. Während daher bei
dem bekannten Verfahren der Grundsubstanz (Asbestfaser) Graphit als Schmiermittel zugesetzt wird, wird bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Graphit-enthaltendes Bindemittel eingesetzt.
r> Es wird vermutet, daß durch den Zusatz von Graphit
und die dadurch erreichte verbesserte Wärmeleitfähigkeit des Reibbelages die im Gebrauch erzeugte Wärme
besser und schneller abgeführt wird, so daß dadurch die Haltbarkeit gegenüber Verschleiß wirksam verbessert
wird. Das Mateiial der nach dem bekannten Verfahren hergestellten Reibbeläge weist eine wesentlich geringere
Wärmeleitfähigkeit auf.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann im einzelnen in der folgenden Weise vorgegangen werden:
Zuerst werden relativ lange Asbestfasern mit einem Schmiermittel, einer organischen Faser u. ä. vermischt.
Danach wird ein Asbestfaserstrang mit einem feinen Messingkern hergestellt, und der Asbestfaserstrang
wird in das Phenolharz und Graphit enthaltende
vt Bindemittel eingetaucht. Danach v/'m'j der getränkte
Asbestfaserstrang unter Druck in Schlingenform gebracht, wonach der schlingenförmige Strang zum
Aushärten erhitzt wird. Schließlich wird die Oberfläche des schlingenförmigen Strangs mittels einer Schleifmaschine
geglättet. Bei der Verformung unter Druck wird auf der Reibfläche von einigen Kupplungsbelägen eine
Vielzahl von radialen Schlitzen vorgesehen. Es ist Aufgabe dieser Schlitze, die Beeinträchtigung des
Schwungrades oder der Druckplatte durch den Kupp-
Mi lungsbelag und die Haftung daran nach dem Ausrücken
der Kupplung zu vermindern.
Wenn in der nachfolgenden Beschreibung von »Härte« gesprochen wird, so ist damit die Rockwell-Härte
auf der Mohs-Skala (HRM) gemeint, wobei eine
bi große Härte den Bereich über 60 und eine geringe Härte den Bereich unter 60 abdecken soll. Bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Reibbelag erhalten, der demnach eine geringe Härte aufweist. Auf
der Reibfläche des erfindungsgemäß hergestellten Belages kann eine Vielzahl von radialen Schlitzen
vorgesehen werden, um auf diese Weise wie bei herkömmlichen Belägen das Haftvermögen oder die
Beeinträchtigung der Schwungscheibe zu verringern.
Zweckmäßigerweise wird das Bindemittel durch Vermischen von Phenolharz und Graphit in einem
Lösungsmittel hergestellt Die Bezeichnung Phenolharz soll reine Phenolharze vom Resol-Typ oder Novolak-Typ
umfassen sowie modifizierte Phenolharze, die durch Polyamidharz, Epoxydharz, Melaminharz, Trokkenöl
usw. modifiziert sind, und Harze, die durch die Kondensation von Bisphenol A und Formaldehyd oder
Bisphenol A und Furfural erhalten werden. Wenn gewünscht, kann auch ein Härter, wie Hexamethylentetramin,
in ein Phenolharz eingemischt werden.
Zweckmäßigerweise findet bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Bindemittel Verwendung, das
ausschließlich Graphit und Phenolharz enthält.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beispiele näher eriäuterL In den Beispielen sind alle
Prozentangaben Gewichtsprozent
20% Graphit wurden mit 100% (nicht flüchtige Anteile) eines Resolharzes mittels finer Kugelmühle
vermischt, und es wurde das Graphitgemisch A hergestellt. Das Graphitgemisch A wurde über ein
Lösungsmittel bis auf 20% reguliert, wonach damit herkömmliche Asbestfaserstränge mit langen Fasern
getränkt wurden. Danach wurden die Stränge herausgenommen und bei einer Temperatur von 1300C zehn
Minuten lang getrocknet, wobei getränkte Stränge A erhalten wurden. In dem getränkten £>bestfaserstrang
A betrug der Graphitanteil 3% und der Resolharzanteil 16%.
Der getränkte Strang A wurde in Schlingenform gebracht, fünf Minuten lang mit einem Druck von
30 kp/cm2 beaufschlagt und einer Temperatur von 15O0C ausgesetzt und danach zwölf Stunden lang auf
150° C erhitzt. Darauf wurde er abgekühlt und geglättet.
Die Härte des Belages betrug 21 HRM.
Es wurde wie in Beispiel 1 vorgegangen, wobei jedoch 25% Graphit mit 100% (nicht flüchtige Anteile)
Resolharz mit Hilfe einer Kugelmühle vermischt wurden. Dabei wurde das Graphitgemisch B hergestellt.
Dieses Gemisch B wurde über ein Lösungsmittel auf 25% eingestellt. Danach wurde der Kupplungsbelag in
der gleichen Weise wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt. In dem getränkten Asbestfaserstrang B
betrug der Graphitanteil 5% und der Resolharzanteil 19%. Es lag eine Härte von 38 HRM vor.
Wie in Beispiel 1 wurden 35% Graphit mit 100% (nicht flüchtige Anteile) Resolharz mit Hilfe einer
Kugelmühle vermischt, und es wurde das Graphitgemisch C hergestellt. Das Graphitgemisch C wurde über
das Lösungsmittel auf 30% eingestellt. Danach wurde der Kupplungsbelag in der gleichen Weise wie in
Beispiel 1 beschrieben hergestellt. In dem getränkten Asbestfaserstrang C betrug der Graphitanteil 7% und
der Resolharzanteil 22%. Die Härte lag bei 58 HRM.
Es wurde wie in Beispiel 3 vorgegangen, wobei das Graphitgemisch C über das Lösungsmittel auf 22%
eingestellt wurde. Damit wurden herkömmliche Asbestfaserstränge mit langen Fasern getränkt. Danach
wurden die Stränge herausgenommen und zehn Minuten lang bei einer Temperatur von 130°C
getrocknet. In dem getränkten Asbesifaserstrang D war
ίο ein Graphitanteil von 5% und ein Resolharzanteil von
16% vorhanden. Der getränkte Strang D wurde in Schleifenform gebracht, fünf Minuten lang mit einem
Druck von 60 kg/cm2 beaufschlagt und einer Temperatur von 160° C ausgesetzt, wonach er zwölf Stunden lang
Ii auf 150°C erhitzt wurde. Danach wurde er abgekühlt
und geglättet, um den fertigen Belag zu erhalten. Die Härte des Belages betrug 60 H RM.
23% Graphit wurden mit 100% (nicht flüchtige Anteile) Resolharz mit Hilfe einer Kugelmühle vermischt,
und es wurde das Graphitgemisch E hergestellt. Dieses Graphitgemisch E wurde über das Lösungsmittel
auf 29% eingestellt. Damit wurde ein üblicher Asbestfaserstrang mit langen Fasern getränkt. Der
Strang wurde aus der Tränkflüssigkeit herausgenommen und zehn Minuten i'ang bei einer Temperatur von
130°C getrocknet. Auf diese Weise wurde der getränkte
jo Strang E erhalten. In diesem Strang betrug der
Graphitanteil 5% und der Resolharzanteil 22%. Der getränkte Strang E wurde in Schleifenform gebracht,
fünf Minuten lang einem Druck von 60 kp/cm2 und einer Temperatur von 150° C ausgesetzt und danach zehn
ii Stunden lang auf 150°C erhitzt. Schließlich wurde er
abgekühlt und geglättet, um den fertiger. Belag zu erhalten. Die Härte des Belages betrug 23 HRM.
Bei diesem Beispiel wurde der Resolharz des Beispiels 2 durch einen Melamin-Resolharz ersetzt. Auf
diese Weise wurde ein Asbestfaserstrang F hergestellt. Danach wurde der Kupplungsbelag in der gleichen
4i Weise wie in Beispiel 2 beschrieben hergestellt. In dem
getränkten Asbestfaserstrang F betrug der Graphitanteil 5% und der Melamin-Resolharzanteil 19%. Die
Härte betrug 39 HRM.
In diesem Beispiel wurde der Resolharz des Beispiels 2 durch einen Novolakharz ersetzt, der mit
Hexamethylentetramin als Härter vermischt war. Auf diese Weise wurde ein Asbestfaserstrang G hergestellt.
Danach wurde der Kupplungsbelag in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 beschrieben gefertigt. In dem
getränkten Asbestfaserstrang G betrug der Graphitanteil 5% und der Novolakanteil 19%. Die Härte betrug
37 HRM.
Vergleichsbeispiel 1
Es wurde wie in Beispiel 2 vorgegangen, wobei ein Asbestfaserstrang H nur aus einem Resolharz und ohne
Graphit hergestellt wurde. Danach wurde der Kupplungsbelag in der gleichen Weise wie in Beispiel 2
beschrieben geformt. In dem getränkten Asbestfaserstrang H betrug der Resolharzantcil 19%. Die Hiirte
betrug37 HRM.
Vergleichsbeispiel 2
Der Resolharz wurde über das Lösungsmittel auf
30% eingestellt, worin herkömmliche Asbestfaserstränge mit langen Fasern eingetaucht wurden. Danach
wurden die Stränge herausgenommen und bei einer Temperatur von 130rC zehn Minuten lang getrocknet.
In dem auf diese Weise hergestellten getränkten Asbestfaserstrang I betrug der Resolharzanteil 36%.
Der getränkte Strang I wurde in Schleifenform gebracht, fünf Minuten lang einem Druck von
200 kp/cm3 und einer Temperatur von 1700C ausgesetzt
und zehn Stunden lang auf 170°C erhitzt. Danach wurde
er abgekühlt und geglättet, um den fertigen Kupplungsbelag zu erhalten. Die Härte des Belages betrug
84 HRM.
Vergleichsbeispiel 3
In Beispiel 2 wurde das Graphitgemisch B über das
Lösungsmittel auf 38% eingesteilt, und es wurde der getränkte Asbestfaserstrang J hergestellt. Danach
wurde der Kupplungsbelag in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 beschrieben geformt In dem getränkten
Asbestfaserstrang J betrug der Graphitanteil 10% und der Resolharzanteil 36%. Die Härte betrug 90 HRM.
In der folgenden Tabelle I sind die Eigenschaften der
Kupplungsbeläge zusammengefaßt, die gemäß den vorstehenden Beispielen hergestellt worden waren.
Die nachfolgende Tabelle II gibt die Eigenschaften derjenigen Kupplungsbeläge wieder, die gemäß den
vorstehenden Vergleichsbeispielen hergestellt worden waren.
Beispiele 1 2
Menge Phenolharz (Gewichtsprozent) 16 19 22 16 22
Menge Graphit (Gewichtsprozent) 3 5 7 5 5
Rockwell-Härte (Mohs-Skala) 21 38 58 60 23
Druck beim Druckformen (kp/cm2) 30 30 30 60 15
Widerstandsfähigkeit gegenüber 0,090 0,095 0,100 0,100 0.095'
Vibration1) (G)
Reibungskoeffizient über eine 0,38 0,35 0,33 0,35 035
beständige Periode2) (μ)
Verschleißrate3) (χ 10-8mm/kg ■ m) 6,00 5,50 4,80 5,80 530
19
39
30
0,095
0,36
5,70
5,70
19
37
30
0,100
0,33
5,80
5,80
Menge an Phenolharz (Gewichtsprozent) Menge Graphit (Gewichtsprozent)
Rockwell-Härte (Mohs-Skala)
Druck beim Druckformen (kp/cm2) Widerstandsfähigkeit gegenüber Vibration1) (G) Reibungskoeffizient über eine beständige Periode2) (μ) Verschleißrate3) ( χ 10-8mm/kg - m)
Druck beim Druckformen (kp/cm2) Widerstandsfähigkeit gegenüber Vibration1) (G) Reibungskoeffizient über eine beständige Periode2) (μ) Verschleißrate3) ( χ 10-8mm/kg - m)
Anmerkung:
') Die ^m Boden des Automobils ei .zeugte Vibration wurde mittels eines Vibrationsanzeigers (Beschleunigungsmeßgerätes) gemessen,
der am Boden des Automobils befestigt war. Der Maximalwert beim Starten des Automobils wurde aufgezeichnet.
Der Durchschnittswert von 200 Maximalwerten ist in den Tabellen aufgeführt. Ein geringerer Wert als 0,10OG wird als ausgezeichnet,
ein Wert zwischen 0,100—0.120 als gut und ein Wert oberhalb 0,12OG als nicht gut angesehen.
2) Dieser Wert wurde mittels eines Dynamometers bei 200°C auf der Reibfläche gemessen. Er wird zwischen 030 und 0,40 als
ausgezeichnet angesehen.
') Dieser Wert wurde ebenfalls mittels eines Dynamometers bei 200°C auf dei Reibfläche gemessen. Er wird unterhalb
6005* IO~8mm/kg ■ m als ausgezeichnet angesehen.
| Vergleichs | Vergleichs | Vergleichs |
| beispiel 1 | beispiel 2 | beispiel 3 |
| 19 | 36 | 36 |
| 0 | 0 | 10 |
| 37 | 84 | 90 |
| 30 | 200 | 200 |
| 0,105 | 0,200 | 0,200 |
| 035 | 0,25 | 0,28 |
| 7,50 | 6,00 | 4,50 |
Claims (3)
1. Verfahren zur Herstellung von Reibbelägen von
Kupplungen, gemäß dem ein spiralförmig gewebter Asbestfaserstrang mit einem Phenolharz-enthaltenden
Bindemittel getränkt und der getränkte Strang in Schlingenform gebracht und zu dem Reibbelag
verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum Tränken ein Graphit-enthaltendes Phenolharz
in der Weise verwendet wird, daß auf 100 Gew.-% des getränkten Asbestfaserstranges 12-24
Ge\v.-% Phenolharz und 1-8 Gew.-% Graphit kommen, so daß der hergestellte Reibbelag eine
Rockwell-Härte von 20-60 auf der Mohs-Skala erhält
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Bindemittel durch Vermischen von Phenolharz und Graphit in einem Lösungsmittel
hergestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bindemittel verwendet
wird, das ausschließlich Graphit und Phenolharz enthält.
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