DE2142995B2 - Friction material - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Reibwerkstoff, der aus für Reibwerkstoffe üblichen Bindemitteln, für Reibwerkstoffe üblichen Füllstoffen und die Reibeigenschaften modifizierenden Zusatzstoffen in Form von gebundenen Partikeln besteht.The invention relates to a friction material made from binders customary for friction materials, for Friction materials customary fillers and additives modifying the friction properties in the form of bound particles.
Es ist bekannt, daß man zur Verbesserung der Reibeigenschaften, insbesondere zur Erzielung eines bleibenden hohen Reibungskoeffizienten bei Reibbelägen Zusatzstoffe, und zwar entweder anorganisch gebundene, z. B. Sinterstoffe, oder organisch gebundene keramische oder oxidische Stoffe dem Gemisch aus Bindemittel und Füllstoff zusetzt und daraus in üblicher Weise die Bremsbeläge formt Die so hergestellten fertigen Bremsbeläge zeichnen sich insbesondere bei relativ hohen Temperaturen durch ein besonders gutes Reibverhalten aus. Nachteilig ist bei diesen bekannten Reibwerkstoffen die Tatsache, daß die Größe der Partikeln, in denen diese Zusatzstoffe entweder in gesinterter Form, wenn es sich um Metallpulver handelt, oder in wärmegehärtetem Zustand, wenn es sich um mit anorganischem oder organischem Bindemittel gebundene pulverförmige Zusatzstoffe, wie beispielsweise feste Schmierstoffe, Metalle, Oxid- oder Kerampulver, handelt, verschieden ist. Liegen die Zusatzstoffe in Form von relativ großen Partikeln vor, dann besteht die Gefahr, daß diese bei der Verarbeitung zu den fertigen Reibbelägen teilweise zerstört werden, und es bildet sich unerwünscht hoher Abfall. Kleine Teilchen, die für die Einarbeitung problemloser sind, müssen durch sorgfältige Zerkleinerung der gesinterten bzw. wärmegehärteten Zusatzstoffe zunächst gewonnen werden. Bei dem dazu erforderlichen Aufmahl- oder Brechprozeß beträgt die Abfallrate an Material nicht geeigneter Korngröße erfahrungsgemäß mindestens 30%, was wiederum unwirtschaftlich ist.It is known that to improve the frictional properties, in particular to achieve a permanent high coefficient of friction in friction linings additives, either inorganic bound, e.g. B. sintered materials, or organically bound ceramic or oxidic materials from the mixture Binder and filler are added and the brake linings are formed from them in the usual way finished brake linings are characterized by a particularly good quality, especially at relatively high temperatures Frictional behavior. The disadvantage of these known friction materials is the fact that the size of the Particles in which these additives are either in sintered form, if it is metal powder, or in the thermoset state, if they are bound with an inorganic or organic binder powder additives, such as solid lubricants, metals, oxide or ceramic powder, acts, is different. If the additives are in the form of relatively large particles, then there is There is a risk that these will be partially destroyed during processing into the finished friction linings, and that it will form undesirably high waste. Small particles, which are more problematic for incorporation, have to pass through careful crushing of the sintered or thermoset additives are obtained first. In the grinding or crushing process required for this, the waste rate of material is not more suitable Experience has shown that the grain size is at least 30%, which in turn is uneconomical.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bisherigen Nachteile zu beheben.The invention is based on the object of eliminating the previous disadvantages.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in einem Reibwerkstoff der eingangs angegebenen Art, bestehend aus für Reibwerkstoffe üblichen Bindemitteln, für Reibwerkstoffe üblichen Füllstoffen und üblichen die Reibeigenschaften modifizierenden Zusatzstoffen in Form von gebundenen Partikeln erfindungsgemäß die modifizierenden Zusatzstoffe als hochverdichtetes Granulat definierter Kornform vorhanden sind. Dabei hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn das hochverdichtete Granulat in Form von Kleinstpreßlingen vorliegt Zweckmäßig ist es, wenn die modifizierenden Zusatzstoffe in Form von Teilchen mii Pyramidenstumpf-Form mit einer quadratischen Grundfläche von einer Kantenlänge von 6 mm, einer Höhe von etwa 3 mm und formgleichen Seitenflächen vorliegen. Falls die Gefahr einer Entmischung besteht, kann es auch vorteilhaft sein, die modifizierenden Zusätze als verschieden geformte definierte Granulatkörper in einen Bremsbelag einzuarbeiten. This object is achieved in that there is a friction material of the type specified at the beginning from binders customary for friction materials, fillers customary for friction materials and customary die Additives modifying friction properties in the form of bound particles according to the invention Modifying additives are available as highly compressed granules of defined grain shape. It has Proven to be useful when the highly compressed granulate is in the form of miniature pellets It is useful if the modifying additives are in the form of particles with a truncated pyramid with a square base with an edge length of 6 mm, a height of about 3 mm and side surfaces of the same shape are present. If there is a risk of segregation, it can also be advantageous to incorporate the modifying additives into a brake lining as differently shaped, defined granules.
Es wurde gefunden, daß die Reibeigenschaften des erfindungsgemäßen Reibwerkstoffes, in welchem die modifizierenden Zusatzstoffe als hochverdichtete Granulate definierter Kornform vorliegen, sehr zufriedenstellend sind, so daß die Materialersparnis, die sich infolge der praktisch abfallfreien Fertigung des erfindungsgemäben Reibwerkstoffes ergibt, nicht zu Lasten des Reibverhaltens geht, vielmehr einen echten technischen Vorteil bringtIt has been found that the frictional properties of the friction material according to the invention, in which the modifying additives are present as highly compressed granules of defined grain shape, very satisfactorily are, so that the material savings that result from the practically waste-free production of the friction material according to the invention results, not at the expense of the friction behavior, but rather a real one brings technical advantage
Die in dem erfindungsgemäßen Reibwerkstoff vorhandenen hochverdichteten Granulate definierter Kornform sind vorteilhaft Kleinstpreßlinge, die in praktisch ähnlicher Weise hergestellt werden wie die bekannten relativ großen Zusatzstoff-Körper, und zwar — wenn es sich um metallische Zusätze handelt — durch Vermischen der pulverförmigen Ausgangssubstanzen, Verpressen dieser, jedoch unter einem vergleichsweise hohen Preßdruck von etwa 1 bis 4 Mp/cm2, und Sintern nach bekannten Methoden — oder, wenn es sich um oxidische und keramische Stoffe handelt, die anorganisch oder organisch gebunden sind, durch Vermischen der pulverförmigen Ausgangsbestandteile, Verpressen dieser, jedoch unter einem vergleichsweise hohen Preßdruck von etwa bis 4 M p/cm2 und Aushärten nach bekannten Methoden. Dabei wird, im Unterschied zu der Herstellung der bekannten Zusatzstoff-Partikeln, zur Gewinnung des im erfindungsgemäßen Reibwerkstoff benötigten Granulats definierter Kornform das Ausgangspulvergemisch portionsweise in kleine Formen bestimmter Gestalt eingefüllt und darin unter dem Preßdruck zu bestimmten Körpern mit definierten Dimensionen verformt und verfestigt. Es lassen sich dabei in einfacher Weise Preßlinge mit einer definierten Vielzahl von Körperflächen in definierten Dimensionen gewinnen. Infolge der definierten Dimensionen liegen die einzelnen Preßlinge auch mit definiertem Gewicht vor, was sich auf die Eigenschaften des Reibwerkstoffes vorteilhaft auswirkt, da das Granulat auf diese Weise auf die Funktionsnotwendigkeit der mit dem Reibwerkstoff herzustellenden Beläge abgestimmt und den im Reibwerkstoff-Gemisch einsetzbaren verschiedenen Reibwerkstoff-Anteilen angepaßt benutzt werden kann. Insbesondere durch die definierte Vielzahl von Körperflächen der Preßlinge kann eine gute Verklammerung mit den vorhandenen Reibwerkstoff-Bestandteilen erreicht und einer eveuiuellen Entmischung während des Produktionsablaufs entgegengewirkt werden.The highly compressed granules of defined grain shape present in the friction material according to the invention are advantageously miniature compacts that are produced in a practically similar manner to the known, relatively large additive bodies, namely - if it is metallic additives - by mixing the powdery starting substances, pressing them, but under a comparatively high compression pressure of about 1 to 4 Mp / cm 2 , and sintering according to known methods - or, if it is oxidic and ceramic materials that are inorganically or organically bound, by mixing the powdery starting components, pressing them, but under a comparatively high pressure of about up to 4 M p / cm 2 and curing according to known methods. In contrast to the production of the known additive particles, to obtain the granulate of defined grain shape required in the friction material according to the invention, the starting powder mixture is poured into small shapes of a certain shape in portions and then shaped and solidified under the pressure to form certain bodies with defined dimensions. In this way, compacts with a defined multiplicity of body surfaces in defined dimensions can be obtained in a simple manner. As a result of the defined dimensions, the individual compacts are also available with a defined weight, which has an advantageous effect on the properties of the friction material, since the granulate is matched in this way to the functional requirements of the linings to be produced with the friction material and to the various friction materials that can be used in the friction material mixture. Proportions can be used adjusted. In particular, through the defined number of body surfaces of the compacts, good interlocking with the existing friction material components can be achieved and any possible segregation can be counteracted during the production process.
Darüber hinaus liegt der besondere Vorteil darin, daß aus dem gepreßten Materialvolumen eine hohe Ausbeute an Granulatkörpern definierter Kornform gewonnen werden kann. Es wurde gefunden, daß ein hoher Ausnutzungsgrad der eingesetzten Pulvermenge zu gewonnenen Granulatkörpern von über 90% erreicht werden kann.In addition, the particular advantage lies in the fact that a high volume of material is obtained from the pressed material volume Yield of granules of defined grain shape can be obtained. It was found that a High degree of utilization of the amount of powder used to obtain granulate bodies of over 90% can be reached.
In der Zeichnung sind verschiedene Formen, in denen die mit dem erfindungsgemäßen Reibwerkstoff verarbeiteten Kleinstpreßlinge gefertigt werden können,In the drawing are different forms in which the processed with the friction material according to the invention Small pressed parts can be manufactured,
beispielsweise veranschaulicht. Es zeigtfor example illustrated. It shows
F i g. 1 vergrößert die Form eines pyramidenstumpf-Förmigen Granulatkörpers,F i g. 1 enlarges the shape of a truncated pyramid-shaped granulate body,
Fig.2 vergrößert eine andere Form für die Granulatkörper, sogenannte »Hundekuchen«,Fig. 2 enlarges another shape for the granules, so-called "dog biscuits",
F i g. 3 vergrößert die Form eines zylinderförmigen Granulatkörpers,F i g. 3 enlarges the shape of a cylindrical granulate body,
Fig.4 in Plattenform mit vorbestimmten Sollbruchstellen gefertigte hanteiförmige und pyramidenstumpfförmige Granulatkörper,4 in plate form with predetermined breaking points manufactured dumbbell-shaped and truncated pyramid-shaped granules,
F i g. 5 die Granulatkörper der F i g. 1 in Plattenform mit Sollbruchkanten gefertigt undF i g. 5 the granules of FIG. 1 manufactured in plate form with predetermined breaking edges and
F i g. 6 einen Bremsbelag mit darin eingearbeiteten verschiedenen geformten definierten Granulatkörpern.F i g. 6 shows a brake lining with various shaped, defined granular bodies incorporated therein.
hergestellten Reibbeläge ergaben mindestens ebenso gute Reibeigenschaften wie Vergieichsreibbeläge, die mit vergleichbarem Reibwerkstoff, jedoch mit Zusatzstoff-Partikeln unspezifischer Form gefertigt wordenFriction linings produced gave at least as good friction properties as Vergieichsreibbeläge that with a comparable friction material, but with additive particles of unspecific shape
waren.was.
IOIO
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Ein Pulvergemisch folgender Zusammensetzung:A powder mixture of the following composition:
70 Gewichtsprozent Kohlenstoff,70 percent by weight carbon,
10 Gewichtsprozent Blei,10 weight percent lead,
10 Gewichtsprozent Molybdändisulfid,10 percent by weight molybdenum disulfide,
10 Gewichtsprozent Aluminiumsilikat
wurde in einem Lödiger-Mischer unter Zusatz von 5% Trockenharz 15 Minuten lang innig vermischt.
Anschließend wurde das Gemisch in eine Formplatte gemäß F i g. 5 eingefüllt und darin unter einem
Preßdruck von 2 Mp/cm2 verpreßt und bei 2000C
ausgehärtet Nach dem Aushärten ließ man abkühlen, und danach wurde die Platte an ihren Sollbruchstellen
aufgebrochen. Das Material fiel praktisch vollständig in Form von Kleinpreßlingen der in F i g. 1 gezeigten
Form an, und diese hatten untereinander praktisch gleiche Größe, und die Lage der vorhandenen Flächen
war bei allen Kleinpreßlingen praktisch ebenfalls die gleiche.10 weight percent aluminum silicate
was intimately mixed for 15 minutes in a Lödiger mixer with the addition of 5% dry resin. The mixture was then poured into a mold plate as shown in FIG. 5 is filled and compressed therein under a pressure of 2 Mp / cm 2 and cured at 200 0 C after curing was allowed to cool, and then the plate was broken at their break points. The material fell almost entirely in the form of small compacts of the type shown in FIG. 1, and these were practically the same size as each other, and the position of the existing surfaces was also practically the same for all small pressings.
Dieses definierte Granulat wurde einem üblichen organischen Reibwerkstoff-Material in einer Menge von etwa 15 Volumprozent bezogen auf die Gesamtmasse des Reibbelags, eingearbeitet. Die darausThese defined granules became a common organic friction material in a quantity of about 15 percent by volume based on the total mass of the friction lining. The one from it
Ein Pulvergemisch folgender Zusammensetzung:A powder mixture of the following composition:
20 Volumprozent Phenolharz-Bindemittel,20 percent by volume phenolic resin binder,
15 Volumprozent Graphit,15 percent by volume graphite,
25 Volumprozent pulverförmiges keramisches Material (Mullit),25 percent by volume powdered ceramic material (mullite),
50 Volumprozent pulverförmige Metalloxide50 percent by volume powdered metal oxides
(Eisenoxid)(Iron oxide)
wurden miteinander innig vermischt Anschließend wurde das Gemisch in eine Formplatte gemäß F i g. 5 eingefüllt und darin unter einem Preßdruck von 2 Mp/cm2 und bei Temperaturen bis etwa 1800C verpreßt und ausgehärtet. Nach dem Aushärten ließ man abkühlen, und danach wurde die Platte an ihren Sollbruchstellen aufgebrochen. Das Material fiel praktisch vollständig in Form von kleinen Preßlingen der in F i g. 1 gezeigten Form an. Diese hatten untereinander praktisch gleiche Größe, und die Lage der vorhandenen Flächen war bei allen Kleinpreßlingen praktisch ebenfalls die gleiche.were intimately mixed with one another. The mixture was then poured into a mold plate as shown in FIG. 5 filled and then pressed under a pressure of 2 Mp / cm 2 and at temperatures up to about 180 0 C and cured. After hardening, it was allowed to cool, and then the plate was broken open at its predetermined breaking points. The material fell practically completely in the form of small compacts of the type shown in FIG. 1 shape shown. These were practically the same size as one another, and the position of the existing surfaces was also practically the same for all the small pressings.
Dieses definierte Granulat wurde wie in Beispiel 1 beschrieben mit einem organischen Material verarbeitet. Die daraus hergestellten Reibbeläge hatten ebenfalls mindestens ebenso gute Reibeigenschaften wie Vergieichsreibbeläge, die mit Undefinierten Zusatzstoff-Partikeln gefertigt worden waren.These defined granules were processed as described in Example 1 with an organic material. The friction linings produced therefrom also had at least as good friction properties like Vergieichsreibbeläge with undefined additive particles had been made.
Auf diese Weise lassen sich Vormischungen beliebigen Charakters, sowohl anorganisch gebundene, gesinterte und organisch gebundene, in Reibwerkstoff-Gemischen auf Basis von anorganischem, organischem oder Sinter-Bindemittel verarbeiten.In this way, premixes of any character, both inorganically bound and sintered and organically bound, in friction material mixtures based on inorganic, organic or Process sinter binders.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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