DE1704440B2

DE1704440B2 - Verfahren zur herstellung von reibelementen

Info

Publication number: DE1704440B2
Application number: DE19671704440
Authority: DE
Inventors: Arvon M Valley Cottage N Y Griffith (V St A )
Original assignee: Abex Corp, New York, NY (V St A )
Priority date: 1966-12-06
Filing date: 1967-12-05
Publication date: 1973-06-28
Also published as: US3404832A; DE1704440A1; DE1704440C3

Description

35 Herstellungsgang weiter zu

vereinfachen und zu be-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Reibelementen aus einem homogenen Gemisch fester Füllerpartikeln mit einem Bindemittel, welches aus einer organischen Verbindung aus Gummi und einem wärmehärtbaren Harz gewonnen ist. wobei die homogene Mischung unter Verwendung eines Lösungsmittels so zubereitet wird, daß sich das Bindemittel in unvollständig ausgehärtetem Zustand gleichförmig in den Füllerpartikeln verteilt, dann das das Lösungsmittel enthaltende Gemisch in einer Presse auf seine Enddichte verdichtet und dann das verdichtete Gemisch aus der Presse entnommen und bei e-höhter Temperatur thermisch nachgehärtet wird.

Während man ursprünglich bei der Herstellung derartiger Reibelemente die Ausgangsmischung in einer zum Entweichenlassen des Lösungsmittels wiederholt geöffnenten Form während einiger Stunden in einer Presse hat aushärten lassen, ist es später dann auch bereits bekanntgeworden, die Zeit der unter Druck in der Presse erfolgenden Warmhärtung zu verkürzen, so daß nur eine Anhärtung erfolgt, woraufhin dann der Formkörper außerhalb der Form in der Wärme, z. B. in einem Ofen, fertiggehärtet wird. Man wollte damit die Formen wieder früher verfügbar machen, hat es aber nach wie vor für erforderlich gehalten, zunächst unter gleichzeitiger Anwendung \cii Wärme und Druck eine Anhärtung vorzunehmen.

schleunigen."Ausgehend von einem Verfahren der einsanas voraussetzten Art wird zur Losung der Aufaabe derart v"or₂e_aangen. daß der Lösungsm.ttelaehilt nicht mehr ah'etwa 2 bis 4 Gewichtsprozent der Mischung beträgt und die Verdichtung des das Lösungsmittel enthaltenden Gemisches auf seine hnddichtebei Raumtemperatur erfolgt.

Dabei ist der Lösungsmittelgehalt ausreichend gewählt, um das organische Bindemittel plastisch zu machen und den oei Raumtemperatur verdichteten Körper zusammenzuhalten. Dabei ergibt sich erstaunlicherweise auch wäh.end der nachfolgenden Warmehärtuna der Reibelemente kein unerwünschtes Aufgehen Oder Ausdehnen derselben, obwohl während des ersten Verfahrensschrittes, nämlich der bei Raumtemperatur erfolgenden Verdichtung, keine ausreichende Härtung des BindemittPls erfolgt, um merklich flüchtige Stoffe entweichen zu lassen. Der Verzicht auf eine Lösungsmittels erfiüchtigung während des ersten Verfahrensschrittes wiederum hat den Vorteil, daß keine Schwierigkeiten hinsichtlich der richtigen Verflüchtigungszeit in dem ersten Verfahrensschritt auftreten und die Verdichtungszeit so kurz wie möglich gehalten werden kann. Die Einsatzzeit der für die Verdichtung verwendeten Gesenke wird damit erheblich verkürzt. Es können aber darüber hinaus auch weniger kostspielige Gesenke und Pressen angewendet -.verden. weil ja keinerlei Vorkehrungen getroffen zu sein brauchen, um bei dem Verdichtungsschritt das Entweichen von gasförmigen Stoffen zu "ermöglichen. Auch ein chemischer Angriff der Gesenke durch ausgeschiedene gasförmige Stoffe tritt also nicht auf. ManTbraucht während der Verdichtung keinerlei Rücksicht auf chemische Reaktionsvorgänge zu nehmen. Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren angewendete Lösungsmittelmenge reicht aus. um dem Gemisch ein für die bleibende Formpressung ausreichendes Fließ vermögen zu geben. Das Gemisch kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren unmittelbar praktisch bis auf die rechnerisch mögliche Dichte verdichtet werden. Vorzugsweise wird das Gemisch auf eine Dichte von etwa 95" η der theoretischen Enddichte verdichtet. Diese Verdichtung erfolgt bei der Erfindung innerhalb einer Minute oder sogar noch kürzerer Zeit, während sich die mit gleichzeitigem Lösungsmittelentzug verbundene Verdichtung gemäß dem Stand der Technik bis zu Stunden hinzog und auch kompliziertere Vorrichtungen erforderlich machte.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsart des Verfahrens ist das warmehärtbare Harz entweder Phenolformaldehyd oder Kaschu-Nußschalen-Flüssigpolymer oder eine Mischung daraus, und die Mischung enthält Asbest und Gußeisenteilchen.

Es folgt eine Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung an Hand von Zeichnungen.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht einer Vorrichtung, weiche für das Verfahren versvendet werden kann;

Fig. 2 ist eine teilweise gebrochene Seitenansicht eines fertigen Eisenbahnbremsschubes, und

F i g. 3 ist eine schematische Ansicht eines Gesenks, welches zur Fertigung des in F i g. 2 dargestellten Bremsschuhs eingesetzt wurde.

Es werden zunächst zwei Ausgangsmischungen angeführt, mit denen sich das Verfahren zur Herstellung von Reibelementen durchführen läßt.

Material

Beispiel
(Gewichtsteilei

ι. ;

Bindemittel (A)

Weißüuß-Eisenteilchen

Gebrannter Kyanit

Bleisulfid

Blei

Gebrannter Ölkoks

Asbest (Grad 4 K)

Aloxit

Härtung^mittel

Kri't'.iilinisches Bleioxyd ..
ZinA.-xyd

Naph'.hi (Lösungsmittel) ...

Bindemitte! A

15	12.2
10.0
lO.n	13.0
19.5 .	22.5
4.6	5.6
2j.fi	39.3
10.S

4.0

Bestandteil

Bur - ■- ■. 23.V .. Snrol)

Ka- ' -Nußschalen-Flüssigpolymer
(L /henstufe des Wärmezuwachses!

Cur.'.li-Hürter:

So .'.-iel

B.: - ^thiazol Disulfid

K.: Jr Dimethyl-Dithiokarbana: . . .
H. ..rnethylentetramin

0.91

0.46
1.83

! ·■,:■■; Bindemittel besteht primär aus einem wärmeh;^:. ! v.ren Material wie geradkettiges Phenolhar/.. modi .cries Phenolharz oder Kaschu-Harz. vermischt mi" ι iiimmi. Die Härte eines geradkettigen Phenolharz-B; :Jcr·- kann mit weicheren, wärme'.iärtboren Harzen m^iriziert werden, so beispielsweise mit ölmodinzuvu-n Phenolharzen oder Flüssigen Kaschu-Harzen. D.:> ^;-t auch mit einem thermoplastischen Elastomer. he.-: .dsweise mit natürlichem oder synthetischem Gummi oder passenden Elastomer-Materialien mögluii. In jedem Fall enthalten die Bindemittel Zusätze. gewöhnlich feste Partikeln, wie teilweise ausgehärtete-Phenolformaldehydharz, teilweise ausgehärtete Kasc!:u-Harz-Polyrrierfestteilchen und unvulkanisicftes Dienkautschuk wie Butadien-Styrol oder Butadien-Akrylnitril-Mischpolymerisatteiichen. welche auf herkömmliche Weise mit einem Lösungsmittel gemischt werden, um genügend Fließvermögen zu erzielen. Dadurch wird das unter Hitze aushärtbare Bindemittel im übrigen Gemisch, welches durch die hitzewiiierstandsfähigen. abriebfesten, verstärkenden, die Reibung vergrößernden und modifizierenden FüiSerteilchen gebildet ist. gleichförmig verteilt.

Es können verschiedene Füllstoffe verwendet werden, was von der zu erzielenden Reibungs- und Abnutzungseigenschaft des Körpers abhängt. Beispielsweise weisen die Füllkörper gewöhnlich einen hitzewiderstandsfähigm Verstärkungskörper, wie Asbest und zusätzliche metallische Teilchen auf. wie Gußeisenteilchen und/oder Mineralien zum Verbessern des Reibungswert, s Es werden auch gewöhnlich andere Stoffe zur Verbesseruns des Reibunaswertes zugesetzt, wie Polymerisate aus Kaschu-NuBö!. Es werden auch Modifikatoren für die Reibungswerte. wie verschiedene Formen von Graphit und oder Bleisulfid beigegeben.

Asbest dient gleichzeitig ;-.ls Füllmittel und als Festigen Blei, Bleisulfid, Graphit und Koks dienen als Füller, um vorteilhafte Reibungs- und Oberflächeneffekte des fertigen Gegenstandes zu erzielen, wenn dieser in beabsichtigter Weise in einer Bremse

ίο eingebaut wird.

Bei der Herstellung der Reibungselemente nach Maßgabe der Beispiele 1 und 2. ν eiche mit dem Bindemittel (A) abgebunden sind, werden der Gummi und das flüssige Kaschu-Nuß-Polymer in

¹S einem ersten bzw. ungehärteten Zustand in einer Mühle ena miteinander vermischt. Danach werden die zum Vulkanisieren. Abhärten und Absetzen des Binders und zum Entwickeln des flüssigen Polymers ! -rritieten Bestandteile /uaegeben. Das Gemisch

so wird dann zu einem Sehr "elmischer weitergeleitet. Das Naphtha-LöMingsmittei u'rd daraufhin den die Verbindung bildenden Zusätzen heigegeben: das Gemisch wird bis zur Bildung einer Paste umgerührt, woraufhin die Füllstoffe einschließlich der Gußeison-'.eilchen. des gebrannten K\anits. des Rcsbungsseredlers und oder Verstärkers und einschließlich des Asbestes zugesetzt werden, wenn sie zur Verstärkung des Korpers dienen sollen. Das Mischen wird fortgeführt, bis eine gleichförmige Verbindung c/ici:

worden ist.

Das mit dem Lösungsmittel (bis 4 Gewichtsprozent) in der oben beschriebenen Weise \orbereitete Gemisch kann bis auf die Enddichte gepreßt werden, ohne dabei Lösungsmittel zu entfernen. Unter Berücksichtigung der Verdunstiings\erlusie soll de^r Lösungsmittelanteil wahrend des VerdichtungsvoT-tiannes nicht weniaer als 2 Gewichtsprozent betragen Das der Pressung unterworfene Gemisch enthält

vollkommen plastische Teilehen und hat genügend Klebe- und Verbindungskraft, um bei der Pressung eine bleibende Formgebung und einen sicheren Zusammenhalt zu erzielen. Der gepreßte Korper dehnt sich während der anschließenden Nachhärtung trot/ der dabei auftretenden chemischen Reaktionen und Gasfreisetzungen nicht aus. Erst während der thermischen Nachhärtung außerhalb der Presse geht die Verbindung \ollständig in eine kontinuierliche Masse über. Dabei reichen die auf Grund des klebrigen Zustandes de, Mischungsbestandteile bestehenden Adhäsionskräfte des bei Raumtemperatur gepreßten Körpers aus. um diesen formbeständig zusammenzuhalten. Erstaunlicherweise ist das der Fall, obwohl im Innern der Masse Gase mit hohem Dampfdruck entstehen können.

In Fig. 1 ist eine Presse 40 mit einem Stempel 41 und einer Matrize 42 dargestellt. Der Gesenk- bzw. Matri/enliohlraum 42Γ ist entsprechend der gewünschten Form eines Reibuneselementes bemessen. so beispielsweise in Form eines Eisenbahnbrems-

δο schuhes. welcher nach der vorliegenden Erfindung gefertigt wird. Eine bestimmte Menge des Gemisches A 'Fig. 1), welches nicht weniger als 2 Gewichtsprozent des Lösungsmittels enthält, wird in den Gesenkraum 42C eingefüllt. Dieses Material wird mit Hilfe des Stempels 41 bei Raumtemperatur auf etwa 95 bis 98" η theoretische Dichte zusammengedrückt. Im Zusammenhang mit der durch die Presse durchgeführten Verdichtuns sei erwähnt, daß das Produkt

mit einem Verdichtungsgrad von 4:1 bis 5 : 1 verdichtet wird. Diesen Wert erzielt man bei einem Druck von bis zu 4,7 kp/inm² in der Presse.

Die in der Presse verdichteten und aus ihr entnommenen Teile werden schnell abgehärtet, um das Bindemittel seinen endgültigen, thermisch ausgehärteten Zustand annehmen zu lassen. Dabei werden die flüchtigen Produkte frei, welche die chemische Reaktion während des Aushärtens der Verbindung kennzeichnen. Dies kann im reinen Ofenverfahren durchgeführt werden. Das Verfahren wird während einer halben bis zu einer Stunde bei einer Temperatur von 176,7 bis 232,2⁰C durchgeführt, was je von der Dicke abhängt. Dabei ist kein Druck erforderlich, um die Dichte während des Aushärtens beizubehalten. Es kann jedoch ein mäßiger Druck (1,4 kp/cm*) angelegt werden, um während des Aus* härtens ein Verwerfen des Körpers zu vermeiden.

Der in Fig. 2 in fertiger Form dargestellte Eisenbahnbremsschuh 50 besteht aus einem Stahlhalte körper 51 und dem Reibungselement 52. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, kann ein solcher Körper gefertigt werden, indem man zunächst den getrennten Haltekörper auf ein Gegenlager bzw. auf ein festes Gesenk 54 der Presse 55 auflegt, über den Haltekörper wird das Gemisch 52 A der oben im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Zusammensetzung aufgefüllt. Das Gesenk ist der Gestalt des Haltekörpers entsprechend ausgebildet. Nachdem der Haltekörper

ίο eingelegt ist, wird der Stempel bzw. das bewegbare Gesenk 56 auf das Gemisch 52 Λ mit genügend großem Druck abgesenkt, um die gewünschte Enddichte zu erzielen. Auch in diesem Falle wird während des Preßvorganges keine Hitze angelegt; das

Bindemittel verfügt Über genügend Klebekraft, um das Reibungselement am Haltekörper abzubinden. Nachdeni der Bremsschuh in der Presse 55 gefertigt wurde, wird er herausgenommen und nachgehärtet, um den in Fig.2 dargestellten fertigen Bremsschuh

ao zu erhalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

I 704 De, Erfindung lieg, die Aulgbe zugrund«; den Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Reibeiernenten aus einem homogenen Gemisch fester Füllerpartikeln mit einem Bindemittel, welches aus einer organischen Verbindung aus Gummi und einem wärmehärtbaren Harz gewonnen ist. wobei die homogene Mischung unter Verwendung eines Lösungsmittels so zubereitet wird, daß sich das Bindemittel in unvollständig ausgehärtetem Zustand gleichförmig in den Füllerpartikeln verteilt, dann das das Lösungsmittel enthaltende Gemisch in einer Presse auf seine Enddichte verdichtet und dann das verdichtete Gemisch aus der Presse entnommen und bei erhöhter Temperatur thermisch nachgehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Lösungsmiuelgehait nicht mehr als c;sa 2 bis 4 Gewichtsprozent der Mischung beträgt und die Verdichtung des das Lösungsmitte! enthaltenden Gemisches auf seine Enddichte bei Raumtemperatur erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1. d .arch gekennzeichnet, daß das Gemisch auf eine Dichte von etwa 95" 0 der theoretif-rhen Enddichtc verdichtet wird

3. Verfahren nach Anspruc'n 1. dadurch gekennzeichnet, daß das wärmehärtbare Harz entweder Phenoiformaldehvd oder Kaschu-Nußschalen-Flüs^gpolymer oder eine Mischung daraus ist und daß die Mischu"g Asbest und Gußeisenteilchen enthalt.