DE69008079T2

DE69008079T2 - Reibungsmaterial und Verfahren zur Herstellung desselben.

Info

Publication number: DE69008079T2
Application number: DE1990608079
Authority: DE
Inventors: Hiroya Kishimoto; Mitsuhiko Nakagawa; Yukinori Yamashita
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Advics Co Ltd
Priority date: 1989-09-01
Filing date: 1990-09-03
Publication date: 1994-10-06
Anticipated expiration: 2010-09-04
Also published as: CA2024478C; EP0415459A3; ES2055252T5; EP0415459B2; ES2055252T3; DE69008079D1; DE69008079T3; EP0415459A2; CA2024478A1; EP0415459B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Reibungsmaterialien und ein Verfahren zur Herstellung derselben, und insbesondere auf Reibungsmaterialien für Scheibenbremsen, Trommelbremsen und ähnliches von Fahrzeugen wie Lastkraftwagen und Personenkraftfahrzeugen und ein Verfahren zur Herstellung derselben.

BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK

Herkömmlich ist ein Material, das Asbest als Hauptmaterial verwendet, als Reibungsmaterial für Bremsen für Lastkraftwagen, Personenkraftfahrzeuge und dergleichen bekannt. Jedoch besteht vom Gesichtspunkt der Sicherheit und Hygiene der Bedarf nach Reibungsmaterialien, die keinen Asbest verwenden. Die Japanische Offenlegungsschrift Nr. 54-34349, die Japanische Patent-Veröffentlichung Nr. 64-4541, die Japanische Patent-Veröffentlichung Nr. 57-37187 und die Japanische Patent- Veröffentlichung Nr. 59-4459 offenbaren herkömmlich und allgemein bekannte Reibungsmaterialien, die keinen Asbest verwenden, die im folgenden nacheinander beschrieben werden. Die Japanische Offenlegungsschrift Nr. 54-34349 offenbart das Reibungsmaterial, das durch Bilden einer aus Phenol-Formaldehyd-Harz sowie einer Stahlfaser oder einer Glasfaser und einer anderen anorganischen Verstärkung außer Asbest gebildeten Mischung erhalten wird, wobei Glimmer als eines der faserverstärkenden Korn-Materialien genannt wird.
Die Japanische Patent-Veröffentlichung Nr. 64-4541 offenbart die Verwendung von Glimmer als einen der Füllstoffe für ein Reibungsmaterial, das eine Glasfaser und geschmolzenen flüssigen kristallinen Polyester als Hauptmaterial verwendet, um die Materialeigenschaften zu ändern und die Herstellungskosten zu reduzieren.
Die Japanische Patent-Veröffentlichung Nr. 57-37187 offenbart das Reibungsmaterial, das 0-5 Vol.-% Faserstoff, 20-60 Vol.-% Glimmer, 5-30 Vol.-% Phenolharz, 5-30 Vol.-% BaSO&sub4;, 5-15 Vol.-% Cashewstaub und 5-30 Vol.-% Metallteilchen enthält, wobei beschrieben wird, daß Glimmer Asbest als Hauptmaterial ersetzen kann.
Eine große Anzahl von Reibungsmaterialien wie die vorgenannten, die keinen Asbest verwenden, wurden herkömmlich vorgeschlagen. Jedoch wurde kein Hauptmaterial entwickelt, das das gleiche kostet wie Asbest und Eigenschaften des Asbest hat wie Elastizität, Festigkeit, Verschleißfestigkeit und Weichheit, um Asbest zu ersetzen und folglich werden eine Anzahl von Fasern zusammen als Ersatz für Asbest verwendet. Jedoch sind die meisten Ersatzfasern dick und steif und haben die Eigenschaft wie Asbest, andere Pulverstoffe abzudecken, so daß die Trennung und Entmischung abhängig von der Behandlung nach der Vermischung von Glimmer und anderen Pulverstoffen auftreten kann. Trennung und Entmischung verhindern die Bildung einer homogenen Mischung.
Da sich Pulver in Blättchen- oder Schuppenform wie Glimmer, das als Ersatz für Asbest wirksam verwendet werden kann, lewicht aufbläht, ist es sehr schwierig, eine homogene Mischung zu bilden.
Außerdem ist es unwahrscheinlich, daß Glimmer u.ä. sich mit Harz u.ä.vermischt, das als Bindemittel verwendet wird, so daß es schwierig ist, sie miteinander ausreichend zu verbinden, was die Festigkeit eines Reibungsmaterials verringern könnte oder während der Bildung und der Aushärtung Bruch und durch Gas bedingte Ausdehnung verursachen könnte. Die erhöhte Menge Harz als Bindemittel zur Vermeidung dieser Probleme vwerschlechtert eine Hitzebeständigkeit des Reibungsmaterials, wobei die durch Gas verursachte Ausdehnung gefördert wird. Es ist nämlich schwierig, eine gleichmäßige Qualität von Glimmer o.ä. zu schaffen, das wirksam als Ersatz von Asbest während der Herstellung verwendet wird.
Währenddessen ist das herkömmliche zu lösende Problem in bezug auf die für ein Bremsenmaterial erforderlichen Eigenschaften, der Bremslärm zur Zeit des Bremsens. Im allgemeinen ist ein Reibungsmaterial, das eine große Menge eines festen Schmiermittels wie Graphit enthält, bekannt als Reibungsmaterial, bei dem es unwahrscheinlich ist, daß es beim Bremsen den Bremslärm verursacht. Wenn jedoch eine große Menge Graphit o.ä. verwendet wird, wird ein Reibungskoeffizient u verringert, wodurch sich die Bremskraft verringert. Auch ein Reibungsmaterial mit einer großen Menge eines organischen Füllmaterials wie Gummi oder Cashewstaub ist wirksam zur Vermeidung von Bremslärm beim Bremsen, und wird beispielsweise in der Japanischen Patent-Veröffentlichung Nr. 59-4459 offenbart. Jedoch ermöglicht ein derartiges Reibungsmaterial auch die Verringerung des Reibungskoeffizienten u bei einer hohen Geschwindigkeit und einer hohen Temperatur, wodurch sich der Verschleiß erhöht. Es ist nämlich schwierig, Bremslärm beim Bremsen ohne Verringerung der Bremskraft wirksam zu verhindern, was ein herkömmliches Problem darstellt.
Das US-Patent 4388423 offenbart ein Reibungsmaterial, das grundlegend Vermiculit, aber auch etwas Asbest verwendet. Die Mischung des Bremsfutters enthält ein nicht-faseriges natürliches oder synthetisches Mineral oder mineralähnliches Material zusammen mit einer kleinen Menge von Nicht-Asbest-Fasern und nadelförmigen Mineral-Partikeln.
Eine andere Zusammensetzung eines Reibungsmaterials wird in dem Europäischen Patent 0000839 offenbart. Das Material enthält keinen Asbest, sondern ein wärmeausgehärtetes Bindemittel, das 20 - 60% Phenolformaldehyd-Harz und 10 bis 35% einer auf Fasern basierenden Verstärkung enthält, die aus einer Mischung von Stahlfasern oder Glasfasern mit einem oder mehreren anderen anorganischen Nicht-Asbest-Verstärkungsmaterialien besteht.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Reibungsmaterial bereitzustellen, das es ermöglicht, das Problem einer hygienischen Umgebung zu lösen, und Bremslärm zur Zeit des Bremsens wirksam zu verhindern, während eine Reduzierung der Bremskraft aufgrund einer Abnahme des Reibungskoeffizienten verhindert wird.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Reibungsmaterials anzugeben, durch das das Problem der hygienischen Umgebung gelöst werden kann und die gleichmäßige Qualität der Reibungsmaterialien bei der Herstellung erreicht werden kann.
Kurz dargestellt, enthält nach einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ein Reibungsmaterial ein Granulat, das die Reibung und den Verschleiß reguliert, wobei das Granulat anorganische Stoffe mit einer ebenen netzartigen Kristallstruktur enthält und so gestreut ist, daß die Trennung zwischen Kristallschichten der anorganischen Stoffe ungefähr entlang der Reibungsfläche des Reibungsmaterials auftritt.
Da die anorganischen Stoffe so gestreut sind, daß die Trennung zwischen Schichten der Kristalle ungefähr entlang der Richtung der Reibungsfläche des Reibungsmaterials auftritt, tritt beim Betrieb leicht eine Mikrotrennung in der Reibungsfläche des Granulats auf.
Nach einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung umfaßt das Verfahren zur Herstellung eines Reibungsmaterials das Granulieren durch ein Bindemittel zumindest eines Teils des Granulats mit anorganischen Stoffen mit einer ebenen netzartigen Kristallstruktur; das Flachformen der Granulierungs-Anordnung des Granulats durch Formen des granulierten Granulats durch Druck oder Wärme oder beides; und Abschleifen des Reibungsmaterials, das das Granulat mit der Granulierungs-Anordnung enthält, die durch Formung verdickt wurde, um eine vorgeschriebene Dicke aufzuweisen.
Da zumindest ein Teil der anorganischen Stoffe mit der ebenen netzartigen Kristallstruktur durch das Bindemittel granuliert wird und die Granulierungs-Anordnung des Granulats während der Bildung durch Druck oder Wärme oder beides flachgeformt wird, wird beim Betrieb ein anorganischer Block mit der ebenen netzartigen Kristallstruktur geformt, so daß die Umgebung zur Herstellung des Reibungsmaterials uniformiert werden kann und die anorganischen Stoffe mit der ebenen netzartigen Kristallstruktur so angeordnet werden, daß die Trennung zwischen deren Schichten in der Richtung entlang der Reibung des Reibungsmaterials auftritt, wobei leicht eine Mikrotrennung in der Reibungsfläche auftritt.
Die vorgenannten und andere Ziele, Eigenschaften, Gesichtspunkte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen deutlicher.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig.1 ist eine graphische Darstellung, die Bremsgeräusch- Auftrittsverhältnisse von A-I-Bremsklötzen zeigt, die nach Tabelle 2 hergestellt wurden.
Fig.2 ist eine graphische Darstellung, die zusätzlich zum in Fig.1 gezeigten Bremslärm-Auftrittsverhältnis von F-1 die Bremslärm-Auftrittsverhältnisse von F-3, F-4, F-5, F-6 und F-7 zeigt, von denen jedes einzele gleich Vol.-% an Glimmer und Graphit besitzt, die bei den gleichen Bedingungen, wie bei F-1 in Fig.1 gemessen wurden.
Fig.3 ist eine graphische Darstellung, die den Reibungskoeffizienten u in einem Test zeigt, der mit Verwendung eines Dynamometers durchgeführt wurde, der ein kleines Auto von 2000 cm³ in Übereinstimmung mit einem Prüfungsstandard von JAS06914 simuliert.
Fig.4 ist ein Verfahrensdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung von in Tabelle 3 gezeigten Scheiben- Bremsklötzen erläutert.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die nachstehend gezeigte Tabelle 1 zeigt Anteile der Zusammensetzung von Materialien für Scheiben-Bremsklötzen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Tabelle 2 zeigt 18 Kombinationen (A, B, C1, C2, D1, D2, E, F1-7, G1, G2, H und I) mit Graphitteilchen-Durchmessern, Glimmerteilchen-Durchmessern, ein Verfahren zur Granulierung von Graphit und Glimmer, Bindemittelarten und -mengen, Lösungsmittelarten und dergleichen. Tabelle 1 Materialien der Zuammensetzung Anteile der Zusammensetzung Kevlar (Aramidmasse) Kupferpulver Glasfaser Cashew-Staub Molybdändisulfid Phenolharz Graphit Glimmer Calciumcarbonat Zwischensumme Restmenge
(Bemerkung) Bei Verwendung der gebildeten granulierten Substanz aus Graphit und Glimmer wird die Menge an Phenolharz, die der Hälfte der in der granulierten Substanz verwendeten Bindemittelmenge (vol.) entspricht, verringert.
Die übrige Hälfte des Bindemittels zur Granulierung ist in den vorstehend beschriebenen 100 vol. % nicht enthalten. Tabelle 2 Glimmer Graphit Granulierungsverfahren Rotationspfanne Extrusion Walze keines Art des Bindemittels Menge an Bindemittel zu Glimmer Graphit vol. % Lösungsmittel Phenol Polyethylen Polyethylenglykol Trichlorethylen NBR Polyvinylbutyral Natrium Alginat Polyvinylalkohol Vinylacetat Isopropanol (Bemerkung) Phenol ist ein wasserlösliches Harz von Resol-Typ und NBR ist Latex (Bemerkung) F-6 wird durch 5-stündiges Erhitzen bei einer Temperatur von 200ºC gehärtet. (F-6 hat die gleiche Zusammensetzung wie F-3) F-2 ist gleich F-1 und ist ein einfacher Zusatz ohne Granulierung
A ist ein Vergleichsbeispiel, das überhaupt keinen Glimmer und Graphit enthält und nicht granuliert ist. Die Bildungsbedingungen des in Tabelle 1 gezeigten Scheiben-Bremsklotzes waren wie folgt: Die Temperatur zur Druckausübung betrug 160ºC, die Zeit der Druckausübung betrug 10 Minuten und der Druck wurde so eingestellt, daß der Vollständige Klotz eine Porösität von 10 % besitzt. Nach thermischer Bildung wurde der Scheiben-Bremsklotz in einem Ofen 10 Stunden lang auf 220ºC erhitzt, um das Aushärten zu vervollständigen und wurde danach auf eine vorgeschriebene Dicke abgeschliffen.
In Bezug auf Tabelle 2 ist das hier verwendete Graphit Naturgraphit in Schuppenform hergestellt in Sri Lanka und der Glimmer war Phlogopit, hergestellt in Kanada, wobei beide anorganische Substanzen mit ebener netzartiger Kristallstruktur waren. Die anorganischen Stoffe mit ebener netzartiger Kristallstruktur sind Stoffe mit einer Kristallstruktur, in der SiO&sub4;-Reste, feste, polymere Säurereste von SiO&sub4; und copolymere Säurereste von SiO&sub4; und AlO&sub4; als Hauptbestandteile und Kieselsäurereste mit daran gebundenen positiven Ionen in einer zweidimensionalen ebenen netzartigen Weise erzeugt werden. Eine genauere Erklärung ist in dem Keramischen Handbuch, herausgegeben von der Association of Ceramics, S. 11-18 gegeben. Diese Stoffe besitzen in ebenen Schichten erzeugte Kristalle und in den Schichten entsteht ein Gleitphänomen, da diese Schichten durch schwache van-der-Waals-Kräfte gebunden sind.
Die anorganischen Stoffe mit den ebenen netzartigen Kristallstruktur beinhalten Talg, Vermiculit, Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Algamatolit, Kaolin, Chlorit, Sericit, Eisenhydroxid und Montmorillonit, etc. zusätzlich zu Glimmer und Graphit. Die Teilchendurchmesser von Glimmer waren 70 um, 100 um und 500 um und die von Graphit waren 60 um, 100 um und 270 um. Die Granulierungsverfahren waren das Verfahren mit Verwendung eines Granulators mit einer Rotationspfanne, das Verfahren mit Verwendung eines Zwei-Schaft-Extruders unter Verwendung eines Schlitzes mit einem Innendurchmesser von 1 mm und das Verfahren der Kompression einer gekneteten Substanz zwischen zwei getrennten Formen in ein Blatt von 0,5 mm mit einer Walze. In Tabelle 2 wurden F-3 und F-6 mit dem Verfahren unter Verwendung des Zwei-Schaft-Extruders granuliert und F-4 wurde mit dem Kompressionsverfahren unter Verwendung einer Walze granuliert, wobei F-6 nach fünf stündigem Erhitzen bei 200ºC granuliert wurde und die übrigen lediglich bei einer Temperatur unter dem Siedepunkt des Lösungsmittels getrocknet wurden. Die granulierte Substanz mit einem mittleren Teilchendurchmesser 300 um kann durch Klassifizierung und Mahlen gewonnen werden. Außer F-6 wurden die granulierten Stoffe der abgeschliffenen Oberflächen der Scheiben-Bremsklötze die die granulierten Substanzen enthielten um 10 % oder mehr und die von C-1, D, E, H und I um 30 % oder mehr gestreckt.
Fig.1 ist der Kurvenverlauf, der das Bremsgeräusch- Auftrittsverhältnis für die aufgrund von Tabelle 2 hergestellten Bremsklötze A-I zeigt. Die Messung des Bremsgeräusch-Auftrittsverhältnis wurde in Bezug auf die Bremsklötze A-H ausgeführt, indem diese an kleinen Fahrzeugen mit 2000 cm³ angebracht wurden, die mit einer Geschwindigkeit von 40 km/h fuhren, wobei die Temperatur der Klötze sich vor den Bremsen von 40 ºC auf 260 ºC und von 260 ºC auf 60 ºC in ei- nem Zyklus veränderte und die Verzögerung bei jeder Temperatur jedes Zyklus im Bereich von 0,05 - 0,5 g 10-fach um 0,05 g abgestuft wurde. Insgesamt wurde die Messung des Verhältnisses des auftretenden Bremsgeräusches bei 2200 Stops in 10 Zyklen ausgeführt.
Fig. 2 ist der Kurvenverlauf, der zusätzlich zu dem in Fig. 1 gezeigten Bremsgeräusch-Auftrittsverhältnis von F-1, das bei den gleichen Bedingungen wie in Fig. 1 gemessene Bremsgeräusch-Auftrittsverhältnis von F-3, F-4, F-5, F-6 und F-7 zeigt, die jeweils gleiche Vol.-% an Glimmer und Graphit wie F-1 besitzen.
Fig.3 ist ein Kurvenverlauf, der die Reibungskoeffizienten u der Scheibenbremsklötze in dem Test zeigt, der unter Verwendung eines Dynamometers durchgeführt wurde, der ein kleines Fahrzeug mit 2000 cm³ gemäß dem Prüfungsstandard von JASO 6914 simulierte, wobei der zweite Widerstand 130 km/h und die Verzögerung 0,6 g betrug. Das ausgeübte Trägheitsmoment war 6,0 kg m s² und es wurden Scheibenbremsen mit einer Dicke von 22 mm und einem Außendurchmesser von 250 mm verwendet.
In Bezug auf die Figuren 1, 2 und 3 werden die Untersuchungsergebnisse beschrieben. Zuerst ist aus den Figuren 1 und 3 ersichtlich, daß B mit einer kleinen Menge an Glimmer ein großes Bremsgeräusch-Auftrittsverhältnis besaß. Im Gegensatz dazu besaß (I) mit einer großen Glimmermenge im Vergleich zu B ein geringeres Bremsgeräusch-Auftrittsverhältnis. Es ist auch ersichtlich, daß D und F, die sowohl Glimmer als auch Graphit enthalten, noch geringere Bremsgeräusch-Auftrittsverhältnisse besagen als (I) und daß deren Reibungskoeffizienten u größer waren als der von I. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß F-6 das mit dem wärmehärtenden Harz gehärtet wurde, das höchste Bremsgeräusch-Auftrittsverhältnis besaß und F-3, das nicht thermisch gehärtet wurde das geringste Verhältnis hatte. Ferner besaß F-4, das mit dem Granulierungsverfahren der Kompression unter Verwendung der Walze hergestellt wurde, ein geringeres Bremsgeräusch-Auftrittsverhältnis besaß als F- 3. Es ist auch ersichtlich, daß F-7 mit Glimmer und Graphit und kleinen Teilchendurchmessern ein solch geringes Bremsgeräusch-Auftrittsverhältnis wie F-3 besaß. Die vorstehend beschriebenen Ergebnisse der Untersuchung werden im folgenden beurteilt.
Glimmer mit einem kleineren Teilchendurchmesser verhindert bei Verwendung des gleichen Volumens das Bremsgeräusch wirksamer als solches mit einem größeren Teilchendurchmesser. Das Bremsgeräusch konnte mit punktförmigen Blöcken aus Glimmer mit kleinerer Teilchengröße wirksamer verhindert werden, als mit gleichmäßig verstreutem Glimmer in dem Reibungsmaterial. Der aus einem Verbundmaterial gebildete Block, der unter Verwendung des wärmeaushärtenden Harzes als Bindemittel gehärtet und dann mit dem herkömmlich vorgeschlagenen Verfahren gemahlen wurde, verringert jedoch lediglich die Wirkung hinsichtlich der Vermeidung von Bremsgeräusch. Das liegt daran, daß Glimmer mit plattenartiger Schuppenform längs, seitlich und diagonal zufällig in dem Reibungsmaterial angeordnet ist. Daher muß Glimmer in der Reibungsoberfläche annähernd parallel angeordnet werden, um die Wirkung hinsichtlich der Vermeidung von Bremsgeräusch zu verbessern. Der Grund für die wirksamere Vermeidung von Bremsgeräusch durch den parallel angeordneten Glimmer auf der Reibungsoberfläche mit kleinerem Teilchendurchmesser ist der, daß aufgrund des Reibungswiderstandes, der durch den Kontakt des Bremsklotzes mit der Scheibe zur Zeit des Bremsens entsteht, eine Mikrotrennung des Glimmers auftritt und das Haft-Rutsch-Phänomen beseitigt.
Zusätzlich sind die Teilchendurchmesser des Graphits und des Glimmers vorzugsweise 300 um oder mehr, insbesondere vorzugsweise 200 um oder mehr und am besten 150 um oder mehr.
Ein Teil des abgeflachten Glimmers oder Glimmers und Graphits in der Reibungsoberfläche besitzt vorzugsweise einen Teilchendurchmesser von nicht mehr als 500 um.
Das Bindemittel kann aus einem Haftmittel wie Melasse, Natriumalginat, Latex, Polyvinylalkohol, Cellulosen, Gelatine, Pech und Lignin, thermoplastischem Harz und wärmehärtendem Harz, das nicht Vollständig gehärtet ist, hergestellt werden. Derartige Bindemittel können einzeln verwendet werden. Jedoch wird das Bindemittel bevorzugt zusammen mit dem Haftmittel und dem Harz verwendet, um die Granulierung von Glimmer und Graphit zu erleichtern, die sich nicht leicht miteinander vermischen. Zu diesem Zeitpunkt vergrößert thermoplastisches Harz vorzugsweise die Fluidität einer granulierten Substanz bei dessen Bildung. Das Bindemittel ist nicht auf eine organische Substanz beschränkt, sondern kann eine anorganische Substanz wie Natriumsilikat und Natriumpolyphosphorat sein.
Das Volumenverhältnis der Bindemittelmenge zu einer nicht granulierten Substanz ist vorzugsweise 0,02 : 1 bis 1,0 : 1, vorzugsweise 0,04 : 1 bis 0,5 : 1 und wünschenswerter Weise 0,06 : 1 bis 0,35 : 1. Ein unzureichendes Bindemittel ergibt eine unzureichende Granulierung, wodurch Staub leicht erzeugt wird und eine große Menge des Bindemittels in einem Reibungsmaterial den Reibungseffekt verschlechtert.
Die Granulierung wurde unter Verwendung eines Banbury-Mixers, einer Gummiwalze zum Kneten, eines Druckkneters und eines Extruders ausgeführt, wodurch ein Block entweder durch Hitze oder Druck oder beides gewonnen wurde. Danach wurde der Block, falls nötig, getrocknet und gemahlen. Zur Vergrößerung der Fluidität während der Bildung wird eine Mühle mit einer Rotationspfanne bevorzugt, mit der granulierte Substanzen mit einer kleinen scheinbaren Dichte ohne Druckausübung gewonnen werden können. Ein Sprühtrockner kann abhängig von der Teilchengröße des Glimmers und Graphits verwendet werden. Zusätzlich ermöglicht das Verfahren der Kompression des Blocks in ein dünnes Blatt mit einer Walze ausnahmsweise, daß Glimmer und Graphit in einer Richtung angerichtet werden, wodurch das Bremsgeräusch wirksam vermieden wird.
Die anorganischen Substanzen mit der ebenen netzartigen Kristallstruktur beinhalten Talg, Vermiculit, Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Agalmatolit, Kaolin, Chlorit, Sericit, Eisenhydroxid, Montmorillonit, etc. mit Ausnahme von Glimmer, dessen Granulierung mit Graphit die gleiche Wirkung erzeugen kann.
Die im folgenden gezeigte Tabelle 3 zeigt Verhältnisse der Zusammensetzung von Materialien für Scheiben-Bremsklötzen unter Verwendung von anorganischen Substanzen mit der ebenen netzartigen Kristallstruktur mit Ausnahme von Glimmer nach der zweiten Ausführungsform der Erfindung. Tabelle 4 zeigt das Bremsgeräusch-Auftrittsverhältnis der in Tabelle 3 gezeigten Scheiben-Bremsklötze in dem Bremsgeräuschtest, der bei den gleichen Bedingungen wie die in Fig. 1 gezeigte Messung durchgeführt wurde. Tabelle 3 Materialien d. Zusammensetzung Quebracho-Masse Kupferpulver Glasfaser Cashew-Staub Molybdändisulfid Phenolharz Calciumcarbonat Graphit Glimmer Talg Aluminiumhydroxid Vermiculit Magnesiumhydroxid Agalmatolit Kaolin Chlorit Sericit Eisenhydroxid Montmorillonit Bindemittel für die Granulierung gesamt Tabelle 4 Verhältnis auftretenden Bremsgeräusches %
Fig. 4 ist das Verfahrensschema, das das Herstellungsverfahren der in Tabelle 3 gezeigten Scheiben-Bremsklötze erklärt. Bezüglich Fig. 4 wird das Herstellungsverfahren für die in Tabelle 3 gezeigten Scheiben-Bremsklötze beschrieben.
Zuerst werden wie in Schritt 101 gezeigt, die in Tabelle 3 gezeigten Granulierungsmaterialien mit dem Granulator mit einer Rotationspfanne granuliert. Natriumalginat und Polyvinylalkohol werden als Bindemittel und Wasser als Verdünnungsmittel verwendet. Wie in Schritt 102 gezeigt sind die Bildungsbedingungen für die in Tabelle 3 gezeigten Scheibenbremsklötze die gleichen wie in Tabelle 1. Die Temperatur der Druckausübung ist 160 ºC, die Zeit der Druckausübung ist 10 Minuten und der Druck wird so eingestellt, daß der Vollständige Klotz eine Porösität von 10 % besitzt. Nach Thermobildung wird der Klotz 10 Stunden lang in einem Ofen bei 220 ºC erhitzt, um die Härtung zu vervollständigen. Danach wird, wie in Schritt 103 gezeigt, der Klotz auf eine vorgeschriebene Dicke abgeschliffen. Im Bezug auf die Tabellen 3 und 4 verringern Talg, Aluminiumhydroxid, Vermiculit, Magnesiumhydroxid, Agalmatolit, Kaolin, Chlorit, Sericit, Eisenhydroxid und Montmorillonit, ähnlich wie Glimmer, das Bremsgeräusch-Auftrittsverhältnis eines Bremsklotzes wirksam. Die Volumenmenge von diesem ist vorzugsweise nicht mehr als die Hälfte der Gesamtmenge der Substanz mit der ebenen netzartigen Kristallstruktur und insbesondere bevorzugt nicht mehr als die Hälfte der Gesamtmenge der Substanz mit der ebenen netzartigen Kristallstruktur und insbesondere bevorzugt nicht mehr als 1/5. Die Menge an Graphit ist nicht mehr als maximal 2,0 Vol-%. in Bezug auf die Substanz mit der ebenen netzartigen Kristallstruktur von 1,0 Vol.-%, vorzugsweise nicht mehr als 1,5 Vol.-% und insbesondere bevorzugt nicht mehr als 1,0 Vol.-%. Während die erhöhte Menge an Graphit das Bremsgeräusch wirksam vermeidet, verringert sie den Reibungskoeffizienten.
Wie in der vorhergehenden wird in der gegenwärtigen Ausführungsform eine oder mehrere Substanzen aus Glimmer, Vermiculit, Graphit, Talg, Magnesiumhydroxid, Agalmatolit, Kaolin, Chlorit, Sericit, Eisenhydoxid und Montmorillonit mit einem organischen/anorganischen Bindemittel granuliert, so daß ein Block gebildet wird, der als Teil eines Reibungsmateriais verwendet wird. Dann kann das Bindemittel für die Granulierung entweder durch Hitze oder sowohl Hitze als auch Druck erweicht und zum Fließen gebracht werden, um ein Reibungsmaterial zu bilden und die Anordnung der so gebildeten granulierten Substanz wird flach gestreckt im Unterschied zu der ursprünglichen Anordung. Durch Verwendung eines derartigen Bindemittels werden anorganische Blöcke der ebenen netzartigen Kristallstruktur wie Glimmer in der Oberfläche des Reibungsmaterials verstreut, wobei sie entlang der Reibungsrichtung angeordnet werden und folglich leicht Mikrotrennung auftreten kann, welche das Bremsgeräusch der Bremse wirksam verringert. Forschungsergebnisse mit Materialien, die das Bremsgeräusch von Bremsen wirksam verringeren, wurde gefunden, daß anorganische Substanzen mit ebener netzartiger Kristallstruktur wie Glimmer, Vermiculit, Aluminiumhydroxid und Magnesiumhydroxid wirksam sind und durch deren Verwendung zusammen mit Graphit eine bessere Wirkung gewonnen werden kann. Es ist zweckmäßig, daß eine Menge an granulierter Substanz im Bereich von 1-35 Vol.-% der Gesamtmenge, vorzugsweise im Bereich von 3-30 Vol.-% und insbesondere bevorzugt im Bereich von 5-25 Vol.-% enthalten ist. Wenn die Menge der granulierten Substanz klein ist, kann in diesem Fall das Bremsgeräusch nicht wirksam verhindert werden und im Gegensatz dazu wird der Reibungskoeffizient u bei Hochgeschwindigkeit verringert, wenn die Menge zu groß ist. Nicht granulierter Glimmer, Graphit und dergleichen können zusammen mit dieser granulierten Substanz verwendet werden. Während die anorganischen Substanzen mit der ebenen netzartigen Kristallstruktur in der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt und eine Substanz mit einer ähnlichen Kristallstruktur wie die ebene netzartige Kristallstruktur kann verwendet werden.
Da die anorganische Substanz wie Glimmer mit der ebenen netzartigen Kristallstruktur durch das Bindemittel granuliert wird, das ohne Härtung gebildet wird, so daß die Granulierungs-Anordnung von Glimmer oder dergleichen abgeflacht wird, tritt in dem Herstellungsverfahren für die in Fig. 4 gezeigten Scheiben-Bremsklötze eine Mikrotrennung in der Reibungsoberfläche der Scheiben-Bremsklötze leicht auf. Folglich kann das Bremsgeräusch beim Bremsen verringert werden. Zusätzlich ergibt ein durch Granulierung gebildeter Block wie Glimmer eine schwere Substanz, so daß bei der Herstellung ein Problem wie Aufblähen von Glimmer oder dergleichen wirksam verbessert werden kann. Ferner ist es möglich, Trennung, Absonderung und Abnahme der Festigkeit des Reibungsmaterials aufgrund unzureichender Vermischung des Bindemittels mit Glimmer oder dergleichen, das bei Verwendung herkömmlicher Fasern als Hauptbestandteil problematisch ist, wirksam zu vermeiden, da die Teilchenzahl durch die Granulierung verringert wird.
Wie im vorstehenden dargestellt, löst das erfindungsgemäße Reibungsmaterial das Problem der Umweltverschmutzung und verhindert wirksam das Bremsgeräusch zum Zeitpunkt des Bremsens, wobei die Abnahme der Bremskraft als Ergebnis der Verringerung des Reibungskoeffizienten, die ein bedrohlicher Nachteil bei einem Reibungsmaterial ist, soweit wie möglich vermieden wird.
In dem Herstellungsverfahren für ein Reibungsmaterial nach der Erfindung war es möglich, das Problem der Umweltverschmutzung und gleichmäßiger Herstellungsqualität zu lösen und das Bremsgeräusch beim Bremsen konnte wirksam verhindert werden, wogegen die Verringerung der Bremskraft, die sich durch die Verringerung des Bremskoeffizienten ergibt, was ein bedrohlicher Nachteil bei einem Reibungsmaterial ist, soweit wie möglich verhindert wird.

Claims

1. Reibungsmaterial, gebildet aus wärmeaushärtendem Harz mit einem Faserstoff als Hauptbestandteil und einem Granulat, das die Reibung und den Verschleiß reguliert, wobei das Granulat anorganische Stoffe mit einer ebenen netzartigen Kristallstruktur aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat so eingestreut ist, daß eine Trennung zwischen Kristallschichten des anorganischen Stoffes ungefähr entlang der Richtung der Oberfläche des Reibungsmaterials auftritt.

2. Reibungsmaterial nach Anspruch 1, wobei die eingestreuten anorganischen Stoffe mit der ebenen netzartigen Kristallstruktur einen Verbundstoff aufweisen, von dem zumindest ein Teil durch ein Bindemittel granuliert wird, und zwar so, daß eine Granulierungs-Anordnung der granulierten anorganischen Stoffe während der Bildung entweder durch Druck oder Wärme oder durch beides flachgeformt wird.

3. Reibungsmaterial nach den Ansprüchen 1 und 2, wobei der anorganische Stoff mit der ebenen netzartigen Kristallstruktur einen oder mehrere der Stoffe Glimmer, Talk, Vermiculit, Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Agalmatolit, Kaolin, Chlorit, Sericit, Eisenhydroxid, Montmorillonit aufweist, oder die gewählten Stoffe Graphit enthalten.

4. Reibungsmaterial nach Anspruch 2, wobei der granulierte anorganische Stoff einen anorganischen Stoff aufweist, der durch Trocknen und Mahlen eines durch Granulieren gebildeten Blokkes hergestellt wird.

5. Verfahren zur Herstellung eines Reibungsmaterials aus wärmeaushärtendem Harz mit einem Faserstoff als Hauptbestandteil und einem Granulat, das die Reibung und den Verschleiß reguliert, wobei das Verfahren zur Herstellung eines Reibungsmaterials folgende Schritte aufweist:

Granulieren durch ein Bindemittel, wobei zumindest ein Teil des Granulats aus einem anorganischen Stoff mit einer ebenen netzartigen Kristallstruktur gebildet ist,

Flachformen der Granulierungs-Anordnung des Granulats durch Formen des granulierten Granulats durch Druck oder Wärme oder beides,

Abschleifen des Reibungsmaterials mit dem Granulat, dessen Granulierungs-Anordnung durch Formung abgeflacht ist, um eine vorgeschriebene Dicke aufzuweisen.

6. Verfahren zur Herstellung eines Reibungsmaterials nach Anspruch 5, wobei der Granulierungsschritt Trocknen und Mahlen des durch ein Bindemittel granulierten Granulats beinhaltet.