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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
Scheibenbremsbelägen für Bremsen verschiedener Fahrzeuge, zu welchen Kraftfahrzeuge und andere
Industriemaschinen zählen, sowie höchst zuverlässige Bremsbeläge, die mit dem
Verfahren hergestellt werden, wie z. B. in dem Dokument DE-A-29 28 572 offenbart.
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Im Allgemeinen werden Scheibenbremsbeläge an eine metallische Grundplatte
angeformt, indem ein Reibelement (Einlage), das durch die Verbindung von
Verstärkungsfasern, wie z. B. anorganischen Fasern, zu welchen Mineralfasern, Stahlfasern, Glasfasern,
Keramikfasern oder Verbundwerkstoffe hieraus gehören, bzw. Verbundwerkstoffen aus
derartigen anorganischen Fasern und organischen Fasern, wie z. B. Aramidfasern,
Reibungseinstellungsstoffen wie Graphit und Bariumsulfat, und Füllstoffen mittels eines
thermoplastischen Bindemittels wie Phenolharz erzeugt wird, mit einer metallischen
Grundplatte verbunden wird.
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Derartige Beläge müssen nicht nur Reibelemente mit hohem Reibungskoeffizienten und
mit hoher Verschleißfestigkeit aufweisen, sondern die Bindungsfestigkeit zwischen dem
Reibelement und der Grundplatte muss auch konstant aufrechterhalten werden, damit
ersteres sich nicht von der Grundplatte abschält.
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Um Risse zu vermeiden, die sich aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnung durch
die beim Bremsen entstehende Wärme an der Grenzfläche zwischen dem Reibelement
und der Grundplatte bilden können, ist es allgemein üblich, eine Bindeschicht mit
Wärmeisolierfunktion und Dämpfungsfunktion zwischen dem Reibelement und der
Grundplatte anzuordnen. Da Grundplatten aus einem Eisenmaterial bestehen, müssen
geeignete Maßnahmen ergriffen werden, um die Bildung von Rost an dem
Verbindungsbereich zwischen der Grundplatte und dem Reibelement zu verhindern.
Andernfalls würde die Bindungsfestigkeit zwischen diesen Elementen mit fortschreitender
Rostbildung abnehmen.
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Die Bildung von Rost an der Verbindungsfläche beginnt fortzuschreiten, wenn das
Reibelement des Belags nach längerem Gebrauch Wasser enthält, und wenn das
enthaltene Wasser die Grenzfläche durch Poren in dem Reibelement erreicht. Ist die Porosität
in dem Reibelement gering genug, so können Rostfaktoren wie z. B. Wasser die
Grenzfläche nicht erreichen, so dass eine Rostbildung vermieden werden kann. Ein weiteres
herkömmliches Mittel zur Vermeidung von Rost besteht darin, die Grundplatte einer
speziellen Behandlung (Dacrotizing-Behandlung) zu unterziehen. Dies ist jedoch relativ
teuer. Daher ist es zur Vermeidung von Rostbildung vorteilhafter, die Porosität zu
reduzieren und damit zu verhindern, dass Wasser in das Reibelement eintritt.
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Die Porosität muss jedoch an der Reibkontaktfläche des Reibelements oberhalb eines
vorherbestimmten Werts gehalten werden. Andernfalls würde dessen Reibfläche
übermäßig erhitzt, wenn sie schwindet. Dies führt zu einer erhöhten Produktion von
Zersetzungsgasen, wie z. B. organischen Gasen, und zu einer drastischen Verringerung des
Reibungskoeffizienten. Um dies zu vermeiden, sollten asbestfreie Beläge eine Porosität
von etwa 15% haben, was zu hoch ist, um wirksam zu verhindern, dass das enthaltene
Wasser die Grenzfläche erreicht.
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Die Erfinder des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung untersuchten Reibelemente
mit mehrschichtigen Strukturen, die einen Reibkontaktbereich aufweisen, dessen
Porosität einen vorherbestimmten Wert übersteigt, und eine Bindeschicht, die an die
Grundplatte angrenzt und eine geringere Porosität hat. Ein Reibelement mit einer derartigen
mehrschichtigen Struktur, d. h. ein Reibelement, dessen Porosität sich in Richtung der
Dicke ändert, ist in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung 56-167929
offenbart.
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Der in der vorgenannten Veröffentlichung offenbarte Belag wird hergestellt, indem eine
Tafel mit höherer Dichte und eine Tafel mit niedrigerer Dichte vorgeformt werden und
indem diese übereinander gelagert und erwärmt werden. Bei diesem Verfahren ist eine
Einrichtung zum Vorformen erforderlich; außerdem ist dessen Produktivität niedrig und
die Herstellungskosten sind hoch.
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Derartige vorgeformte Tafeln sind an ihren Verbindungsflächen flach, so dass ihre
Verstärkungsmaterialien an ihren Grenzflächen keinen ausreichenden
Verstärkungseffekt erzielen können. Der so hergestellte Belag neigt zu geringer Bindungsfestigkeit
zwischen den Schichten, so dass sein Widerstand gegen eine Trennung der Schichten
entsprechend gering ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung
von Scheibenbremsbelägen zu schaffen, durch das die vorgenannten Probleme wirksam
beseitigt werden, sowie Bremsbeläge zu schaffen, die mit diesem Verfahren hergestellt
werden und bei welchen eine Trennung der einzelnen Schichten weniger wahrscheinlich
ist.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Fasern
enthaltendes, pelletisiertes Material, das zur Herstellung von Scheibenbremsbelägen verwendet
wird, sowie dessen Herstellungsverfahren zu schaffen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines
Scheibenbremsbelags geschaffen, bei welchem mehrere Anteile eines Materials für ein
Reibelement, welches eine Mischung aus Verstärkungsfasern, einem organischen und
anorganischen Füllstoff und einem Harz-Bindemittel darstellt, in einem Hohlraum aufeinander
angeordnet werden, der zwischen einer Form und einer Grundplatte definiert ist, um die
Anteile in dem Hohlraum in einer Vielzahl von Schichten anzuordnen, wobei eine der
Schichten, die mit der Grundplatte in Kontakt ist, eine aus einem pelletisierten Material
bestehende Bindeschicht ist, bei welchem das Material in dem Hohlraum einschließlich
des pelletisierten Materials einer Thermoformung unter Druck unterzogen wird, und bei
welchem das Material durch Erwärmen getrocknet wird.
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Die in dem pelletisierten Material enthaltenen organischen Füllstoffe sollten
vorzugsweise Styren-Butadien-Kautschuk (SBR), Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR),
Acrylkautschuk (ACM), Butylkautschuk (IIR), Isoprenkautschuk (IR),
Butadienkautschuk (BR), Urethankautschuk, Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPM), Silikonkautschuk
oder ein anderer unvulkanisierter Kautschuk, der unter Wärmeeinfluss weich wird, sein.
Ein derartiger Kautschuk sollte bei 100ºC vorzugsweise eine Mooney-Viskosität von 20
bis 150 haben. Das pelletisierte Material sollte vorzugsweise insgesamt 15-40
Volumenprozent an Kautschuk und Harz-Bindemittel enthalten.
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Die Harz-Bindemittel sollten so beschaffen sein, dass sie bei einer Temperatur von
60ºC-200ºC fluidisieren, was beispielsweise auf Phenolharz, Epoxidharz,
Polyimidharz und Melaminharz zutrifft.
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Das Reibelement des Scheibenbremsbelags gemäß der vorliegenden Erfindung, das mit
dem vorgenannten Verfahren hergestellt wird, hat eine mehrschichtige Struktur, und
eine der Schichten des Reibelements, die mit der Grundplatte in Kontakt ist, ist eine
Bindeschicht, die aus einem pelletisierten Material besteht und eine obere
Verbindungsfläche besitzt, die auf komplizierte Weise in eine Schicht auf der Bindeschicht eindringt.
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Das Fasern enthaltende, pelletisierte Material gemäß der vorliegenden Erfindung, das
als Material für einen Scheibenbremsbelag verwendet wird, wird durch Mischen
mindestens eines der Materialien anorganische Fasern, organische Fasern und Metallfasern
mit Kautschukpulver und Duroplast-Pulver sowie einem organischen oder
anorganischen Füllstoff hergestellt. Es hat einen durchschnittlichen Pellet-Durchmesser von 0,1
mm bis 3 mm. Das Kautschukpulver und das Duroplast-Pulver verformen sich bzw.
schmelzen unter Wärmeeinfluss und dienen als Bindemittel, um das Material in der
Form von Pellets zu erhalten.
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Ein derartiges pelletisiertes Material wird hergestellt, indem eine Mischung aus
mindestens einem der Materialien organische Fasern, anorganische Fasern und Metallfasern
mit Kautschukpulver und Duroplast-Pulver sowie einem organischen oder
anorganischen Füllstoff erzeugt wird, indem die Mischung in nicht befeuchtetem Zustand einer
Extrudierplatte zugeführt wird, die auf eine Temperatur zwischen 60ºC und der
Erstarrungstemperatur des Duroplasten erwärmt wurde, indem das Material unter Druck durch
in der Extrudierplatte ausgebildete Öffnungen extrudiert und indem das extrudierte
Material in eine vorherbestimmte Größe geschnitten wird.
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Die Extrudierplatte sollte auf eine Temperatur zwischen 80ºC und 120ºC erwärmt
werden, und das Material sollte unter einem Druck von 1 kg/cm² bis 100 kg/cm² extrudiert
werden.
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Da die Materialmischung beim Pelletisieren verdichtet wird, hat die Bindeschicht, die
aus derartigen Pellets gebildet wird, nach dem Wärmeformpressen eine geringere
Porosität als die anderen Schichten des Reibelements. Damit ist es möglich, die Infiltration
von Wasser dadurch zu verhindern, dass die Bindeschicht eine geringe Porosität hat,
während in dem Reibkontaktbereich eine ausreichend hohe Porosität beibehalten wird.
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Die Verwendung des pelletisierten Materials ermöglicht es, einige Schichten aus dem
pelletisierten Material zu bilden, die eine geringe Porosität haben, und gleichzeitig die
anderen Schichten aus einem nicht-pelletisierten Material oder einem pelletisierten
Material mit höherer Porosität zu bilden. Es besteht keine Notwendigkeit, Materialien
vorzuformen; somit ist auch keine Einrichtung zum Vorformen erforderlich. Die
Bindeschicht hat eine Porosität, die an jeder Stelle gleichmäßig ist und die geringer ist als die
der anderen Schichten.
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Wenn die Materialien zur Bildung der oberen Schicht in dem Hohlraum auf das
pelletisierte Material gegeben werden, das die Bindeschicht bildet, tritt das Material, das eine
Schicht bildet, nach dem Zufallsprinzip in die Materialien ein, die die angrenzenden
Schichten bilden. Dies hat zur Folge, dass die Grenzflächen zwischen den Schichten
praktisch verschwinden. Da dieser Zustand auch nach dem Wärmeformpressen unverändert
bleibt, werden die jeweiligen Schichten fest miteinander verbunden. Damit kann
die Möglichkeit einer Trennung nicht nur zwischen dem Reibelement und der
Grundplatte aufgrund von Rost, sondern auch zwischen den Schichten in dem Reibelement
praktisch beseitigt werden.
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Darüber hinaus enthalten herkömmliche Materialmischungen für Reibelemente
gewöhnlich auch baumwollartige Fasern und sind schwierig zu handhaben. Bei der
vorliegenden Erfindung werden Pellets verwendet. Pellets sind viel leichter zu handhaben und
erzeugen nur wenig Staub.
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Derartige Pellets können unter Verwendung einer beliebigen herkömmlichen
Extrusions-Pelletisiervorrichtung erzeugt werden. Es ist zu bevorzugen, dass die Pellets
Kautschuk enthalten, wie z. B. unvulkanisierten Styren-Butadien-Kautschuk (SBR),
Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR), Acrylkautschuk (ACM), Isoprenkautschuk (IR),
Butadienkautschuk (BR), da derartige Kautschukarten weich werden, wenn man sie
erwärmt, und die Fließfähigkeit der gesamten Materialmischung verbessern, wenn sie
pelletisiert wird. Hierdurch kann die Porosität des pelletisierten Materials durch
unbefeuchtetes Extrusions-Pelletisieren frei gesteuert werden. Denn es ist möglich, durch
Einstellen der Fließfähigkeit der Materialmischung und des Extrusionsdrucks
pelletisierte Materialien mit unterschiedlicher Porosität zu bilden. Hierdurch wird die
Möglichkeit nahegelegt, alle Materialien, die in den Hohlraum der Form zu geben sind, aus
pelletisierten Materialien herzustellen, die sich in ihrer Porosität voneinander
unterscheiden. In diesem Fall gibt es keine bestimmte Einschränkung, was die Verteilung der
Porosität in den anderen Schichten als der Bindeschicht betrifft.
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Das pelletisierte Material, das die Bindeschicht bildet, sollte vorzugsweise insgesamt
15-40 Volumenprozent an Kautschuk und Harz-Bindemitteln enthalten. Bei einem Wert
von weniger als 15% ist die Bindungsfestigkeit gering. Bei einem Wert von mehr als
40% steigt die Bildung von Gasen bei der Herstellung auf einen so hohen Wert, dass der
Herstellungsvorgang beeinträchtigt wird. Am meisten ist es zu bevorzugen, dass der
Gesamtgehalt dieser Bestandteile zwischen 20 und 30% liegt.
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Da das pelletisierte Material gemäß der vorliegenden Erfindung keine Flüssigkeit
enthält, um Fließfähigkeit zu verleihen, tritt bei dem Duroplast nur eine geringe
Verschlechterung auf. Würde das Material mit Wasser angefeuchtet, so könnte die Pellet-
Form des Materials nicht beibehalten werden, da die Kautschuk- und Harzbestandteile
sich niemals verformen oder schmelzen. Gemäß der vorliegenden Erfindung verformen
sich das Kautschukpulver und das Duroplast-Pulver bzw. schmelzen unter dem Einfluss
von Wärme und werden so in eine Art Bindemittel verwandelt, wodurch die Pelletform
beibehalten wird.
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Bei dem Verfahren zur Herstellung eines pelletisierten Materials gemäß der
vorliegenden Erfindung weicht der Kautschuk in dem Material auf und der Duroplast schmilzt
durch die Wärme, die von der Extrudierplatte übertragen wird, so dass die
Fließfähigkeit des Materials auf einen für die Extrusion notwendigen Wert ansteigt. Damit ist es
möglich, das Material zu extrudieren, ohne dass das Material durch Zufügen einer
Flüssigkeit angefeuchtet werden muss und ohne dass es daher nach dem Pelletisieren
trocknen muss. Da für die Extrusion kein Befeuchter verwendet wird, wird die Qualität des
Endprodukts nicht beeinträchtigt.
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Der Pellet-Durchmesser sollte zwischen 0,1 mm und 3 mm liegen. Bei einem Wert von
weniger als 0,1 mm würden die Pellets Staub erzeugen. Bei einem Wert von mehr als 3
mm würde es schwierig werden, die Pellets gleichmäßig in der Form zu platzieren. Dies
führt vermehrt zu falschen Abmessungen des Endprodukts. Der Pellet-Durchmesser
sollte vorzugsweise zwischen 0,5 mm und 2 mm liegen.
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Wenn Kautschukarten verwendet werden, die bei 100ºC eine Mooney-Viskosität von
weniger als 20 haben, hätte das pelletisierte Material eine ungenügende Festigkeit.
Kautschukarten mit einer Mooney-Viskosität von mehr als 100 würden nicht weich
genug werden, wenn sie durch Extrusion pelletisiert werden. Die Mooney-Viskosität
von Kautschuk sollte also zwischen 20 und 100 liegen.
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Die Extrusionsplatte sollte auf mindestens 60ºC erwärmt werden. Unterhalb von 60ºC
würde der Kautschuk nicht weich genug werden, um die Fließfähigkeit des Materials zu
erhöhen. Würde sie jedoch auf eine Temperatur oberhalb der Temperatur, bei der das
Wärmehärten des Harzes eintritt, erwärmt, so würde das Harz hart werden, was die
Herstellung des Materials erschwert. In beiden Fällen ist ein reibungsloses Pelletisieren
nicht möglich. Die Extrusionsplatte sollte vorzugsweise auf eine Temperatur zwischen
80ºC und 120ºC erwärmt werden. Der Druck, der bei einer derartigen Temperatur auf
das Material ausgeübt wird, sollte zwischen 1 kg/cm² und 100 kg/cm² liegen. Innerhalb
dieses Bereichs kann das Material mit einer Geschwindigkeit von 0,1 kg/h bis 10 kg/h
pro Quadratzentimeter der Fläche der in der Extrusionsplatte ausgebildeten Öffnungen
extrudiert werden. Damit ist die Produktivität hoch genug.
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Als Duroplast sollte vorzugsweise ein Duroplast verwendet werden, der (in nicht
ausgehärtetem Zustand) einen Schmelzpunkt zwischen 60ºC und 200ºC hat. Bei einem
Schmelzpunkt unter 60ºC wäre die Festigkeit des pelletisierten Materials gering. Bei
einem Schmelzpunkt von mehr als 200ºC würde sich der Kautschuk in dem Material bei
der Herstellung des Endprodukts verschlechtern.
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Mit dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung kann ein Reibelement, das aus
mindestens zwei Schichten mit unterschiedlicher Porosität besteht, ohne Vorformen auf
einer Grundplatte eines Bremsbelags gebildet werden. Somit ist es möglich, eine
Bindeschicht mit geringer Porosität hocheffizient und kostengünstig herzustellen. Durch die
Reduzierung der Porosität der Bindeschicht kann verhindert werden, dass die
Grundplatte rostet, und damit kann die Bindungsfestigkeit zwischen der Grundplatte und dem
Reibelement erhöht werden.
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Bei dem mit diesem Verfahren hergestellten Bremsbelag ist es weniger wahrscheinlich,
dass sich Rost an dem Verbindungsbereich zwischen der Grundplatte und dem
Reibelement bildet. Somit bleibt die Bindungsfestigkeit zwischen der Bindeschicht und der
Grundplatte auf einem hohen Wert. In ähnlicher Weise ist die Bindungsfestigkeit
zwischen der Bindeschicht und dem Trägermaterial sehr hoch. Somit tritt nur selten eine
Trennung des Reibelements von der Grundplatte oder der Schichten des Reibelements
auf, so dass der Bremsbelag der vorliegenden Erfindung über einen langen Zeitraum
eine hohe Leistung erbringen kann.
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Weitere Merkmale und Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend
anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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Fig. 1 eine Seitenansicht eines Beispiels für einen Scheibenbremsbelag, der mit
dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde;
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Fig. 2 eine Darstellung eines Schritts des Verfahrens zur Herstellung des Belags
nach Fig. 1 gemäß der vorliegenden Erfindung; und
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Fig. 3 einen Schnitt durch eine Scheiben-Pelletisiervorrichtung, die bei dem
Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
(Beispiele 1-4)
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Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines Scheibenbremsbelags, der ein Reibelement 3
mit Doppelschichtstruktur aufweist. In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine
Trägerschicht als Reibkontaktbereich. Das Bezugszeichen 2 steht für eine Bindeschicht,
durch die die Trägerschicht 1 mit einer Grundplatte 4 verbunden werden soll. Die
Bindeschicht 2 wird in vielen Fällen in eine in der Grundplatte ausgebildete Ausnehmung
oder Öffnung eingesetzt. Hier wurde die Bindeschicht 2 einfach mit der Oberfläche
einer flachen Grundplatte ohne Ausnehmung oder Öffnung verbunden. Es wurden sechs
Probestücke mit dieser Struktur hergestellt. Vier der sechs Probestücke waren die
Beispiele 1-4, während die beiden übrigen die Vergleichsbeispiele 1 und 2 waren.
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Die Reibelemente der Beläge der Beispiele 1-4 wurden aus den in Tabelle 1
dargestellten Materialien hergestellt, während die der Beläge der Vergleichsbeispiele 1 und 2 aus
den in Tabelle 2 dargestellten Materialien hergestellt wurden.
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Die Beläge wurden jeweils folgendermaßen hergestellt:
(i) Beläge der Beispiele 1-4
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Als Material für die Trägerschicht wurde eine Mischung verwendet, die erhalten wurde,
indem Fasern, Reibungseinstellungsstoffe, Füllstoffe und Harz-Bindemittel gemäß
Tabelle 1 in den in dieser Tabelle angegebenen Mengen in einen Eirich-Mischer
gegeben und gleichmäßig durchgemischt wurden. Als Material für die Bindeschicht wurde
ein pelletisiertes Material verwendet, das erhalten wurde, indem die Bestandteile gemäß
Tabelle 2 ebenfalls in einem Eirich-Mischer gleichmäßig gemischt wurden und die
Mischung pelletisiert wurde.
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Zum Pelletisieren der Mischung wurde eine Scheiben-Pelletisiervorrichtung der Fa. Fuji
Paudal verwendet. Die nicht befeuchtete Materialmischung wurde unter Druck aus den
in der erwärmten Extrudierplatte der Pelletisiervorrichtung ausgebildeten
Extrusionsöffnungen extrudiert, und die extrudierte Mischung wurde in kleine Stücke
geschnitten.
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Wie in Fig. 2 dargestellt, wurde das Reibelement warmgeformt, indem 10 g eines
pelletisierten Materials 7, aus dem die Bindeschicht gebildet werden soll, und dann 100 g
einer Mischung 8, aus der die Trägerschicht gebildet werden soll, in einen Hohlraum 6
einer Form 5 gegeben wurden, die auf 160ºC erwärmt wurde, wobei die Grundplatte 4
unter dem Hohlraum 6 platziert wurde, indem diese für 10 Minuten einem Druck von
200 kg/cm² ausgesetzt wurden, und indem sie schließlich drei Stunden lang auf 230ºC
erwärmt wurden, um das duroplastische Harz-Bindemittel, das in dem Material
enthalten ist, zu härten bzw. fest werden zu lassen.
(Vergleichsbeispiele 1 und 2)
(ii) Belag des Vergleichsbeispiels 1
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Die Materialien für die Trägerschicht und die Bindeschicht wurden hergestellt, indem
die in Tabelle 2 dargestellten Bestandteile in den in Tabelle 2 angegebenen Mengen in
einen Eirich-Mischer gegeben und gleichmäßig miteinander vermischt wurden. Die so
gebildeten Mischungen wurden nicht pelletisiert. 10 g der Mischung wurden für die
Bindeschicht verwendet, während 100 g der Mischung zur Bildung der Trägerschicht
verwendet wurden, wie bei den Beispielen 1-4. Der Belag des Vergleichsbeispiels 1
wurde mit der gleichen Formtemperatur und unter den gleichen Warmformbedingungen
und den gleichen Aushärtebedingungen wie bei den Beispielen 1-4 gebildet.
(iii) Belag des Vergleichsbeispiels 2
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Die Bindeschicht wurde durch Pelletisieren des Materials für die Bindeschicht gebildet,
wie bei den Beispielen 1-4. Der Belag dieses Beispiels wurde exakt unter den gleichen
Bedingungen wie bei den Beispielen gebildet, mit Ausnahme dessen, dass die
Zusammensetzung des pelletisierten Materials unterschiedlich ist.
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Die Porosität der Trägerschicht und der Bindeschicht des Reibelements wurde für jeden
der Beläge, der durch die vorgenannten Verfahren erhalten wurde, gemessen.
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Darüber hinaus wurden die Scherfestigkeit des Reibelements und der Grad der
Rostbildung an der Verbindungsfläche zwischen der Grundplatte und dem Reib-element
gemessen.
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Um den Grad der Rostbildung zu messen, wurde ein Zyklus 100 Mal wiederholt, bei
dem jeder Belag eine Stunde lang in Salzwasser getaucht, getrocknet, auf 200ºC
erwärmt und bei Raumtemperatur liegen gelassen wurde. Dann wurde die Grundplatte
abgeschält und die Flächenausdehnung des rostigen Bereichs der Verbindungsfläche
gemessen.
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Die Messergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt. Wie aus Tabelle 3 ersichtlich wird,
hatten die Bindeschichten der Beläge des Beispiels 1-4 eine viel geringere Porosität als
der herkömmliche Belag (Vergleichsbeispiel 1), bei dem die Bindeschicht aus einem
baumwollartigen Material gebildet wurde. Daher ist es weniger wahrscheinlich, dass die
Bindungsfestigkeit an der Grenzfläche zwischen dem Reibelement und der Grundplatte
mit der Zeit aufgrund von Rostbildung abnimmt. Auch die Festigkeit an dem
Verbindungsbereich war im Wesentlichen hoch. Dies bedeutet, dass eine Trennung der Beläge
der Beispiele 1-4 weniger wahrscheinlich ist.
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Aufgrund des geringen Gesamtgehalts von Kautschuk und Harz-Bindemittel hatte die
Bindeschicht des Vergleichsbeispiels 2 eine geringe Porosität, obwohl sie unter den
gleichen Bedingungen gebildet wurde wie die Beispiele 1-4. Daher hatte sie eine
geringe Festigkeit und konnte die Bildung von Rost nicht wirksam verhindern.
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Die Tabellen 4 und 5 zeigen die Arten und Mengen von Materialien, die in den
Beispielen und den Vergleichsbeispielen verwendet wurden. Sie wurden folgendermaßen
hergestellt:
(Beispiel 5)
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Der Träger und die Bindeschicht wurden gebildet, indem die in Tabelle 4 und 5
dargestellten Materialien in den in Tabelle 4 und 5 angegebenen Mengen in einen Eirich-
Mischer gegeben und gleichmäßig miteinander vermischt wurden.
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Die so hergestellten Mischungen wurden einer von der Fa. Fuji Paudal hergestellten
Scheiben-Pelletisiervorrichtung (Fig. 3) zugeführt, nachdem deren Extrudierplatte, die
Öffnungen mit 1 mm Durchmesser aufweist, auf 60ºC erwärmt wurde, und wurden mit
einem Druck von 20 kg/cm² extrudiert, um Pellets mit einem durschnittlichen
Durchmesser von 1 mm herzustellen. Die Pellets erzeugten keinen Staub. Derartige Pellets
konnten gewogen werden, indem sie einfach in einen Behälter gegeben wurden und der
Anteil abgeschabt wurde, der über den Rand des Behälters hinausragte.
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10 g derartiger Pellets wurden in eine Form gegeben, die auf 160ºC erwärmt wurde;
dann wurden 100 g der Materialmischung für die Trägerschicht in die gleiche Form
gegeben. Sie wurden 10 Minuten lang einem Druck von 200 kg/cm² ausgesetzt. Der so
geformte Gegenstand wurde drei Stunden lang bei 230ºC gehärtet, um einen
Bremsbelag zu bilden. Tabelle 7 zeigt die physikalischen Eigenschaften dieses Belags. Dieser
Belag hatte eine Bindeschicht mit geringerer Porosität, hatte eine höhere Festigkeit und
neigte weniger zur Bildung von Rost als ein herkömmlicher Belag, der aus einer
baumwollartigen Materialmischung hergestellt wird.
(Beispiele 6-9)
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Aus den in Tabelle 4 angegebenen Materialien wurden unter den gleichen Bedingungen
wie in Beispiel 5 Pellets gebildet, wobei jedoch der Durchmesser der Pellets durch
Einstellen des Durchmessers der Öffnungen in der Extrudierplatte geändert wurde. Aus
diesen Pellets wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 5 Bremsbeläge gebildet.
Wie in Tabelle 7 dargestellt, hatten diese Bremsbeläge eine Bindeschicht mit geringerer
Porosität, hatten eine höhere Festigkeit und neigten weniger zur Bildung von Rost als
ein herkömmlicher Belag, der aus einer baumwollartigen Materialmischung hergestellt
wird.
(Vergleichsbeispiel 3)
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Der Träger und die Bindeschichten wurden aus den Materialien hergestellt, die in
Tabelle 5 und 6 angegeben sind. Die Materialien für den Träger und die Bindeschichten
wurden in einem Eirich-Mischer gleichmäßig gemischt. 10 g der nicht-pelletisierten
Materialmischung für die Bindeschicht und 100 g der Materialmischung für die
Trägerschicht wurden in eine auf 160ºC erwärmte Form gegeben und zehn Minuten lang
einem Druck von 200 kg/cm² ausgesetzt. Der so geformte Gegenstand wurde drei
Stunden lang bei 230ºC gehärtet. Tabelle 7 zeigt die physikalischen Eigenschaften des so
hergestellten Belags. Dieser Belag hatte eine Bindeschicht mit höherer Porosität, hatte
eine geringere Festigkeit und neigte eher dazu, durch Rostbildung verschlechtert zu
werden als die Beläge, deren Bindeschicht aus einem pelletisierten Material besteht.
(Vergleichsbeispiel 4)
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Die in Tabelle 6 dargestellten Materialien wurden in einem Eirich-Mischer gleichmäßig
gemischt. Es wurde versucht, die so erhaltene Mischung unter Verwendung des
gleichen Apparats zu pelletisieren, der auch für die Beispiele verwendet wurde, wobei
jedoch die Extrudierplatte nicht erwärmt wurde. Es konnten keine Pellets hergestellt
werden, da die Extrudierplatte verstopft wurde.
(Vergleichsbeispiel 5)
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Aus den in Tabelle 6 dargestellten Materialien wurden unter Verwendung einer
Extrudierplatte mit Öffnungen mit 5 mm Durchmesser auf die gleiche Weise wie in Beispiel
5 Pellets gebildet. Es wurden Bremsbeläge hergestellt, indem die Pellets in eine Form
gegeben wurden. Aufgrund des großen Pellet-Durchmessers war es schwierig, Pellets
mit einheitlichem Gewicht zu erhalten. Die so hergestellten Bremsbeläge hatten keine
gleichbleibende Qualität.
(Vergleichsbeispiel 6)
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Aus den in Tabelle 6 dargestellten Materialien wurden auf die gleiche Weise wie in
Beispiel 5 unter Verwendung einer Extrudierplatte mit Öffnungen mit 1,5 mm
Durchmesser Pellets gebildet. Es wurde versucht, aus diesen Pellets in der gleichen Weise
Bremsbeläge herzustellen wie in Beispiel 5; dieser Versuch scheiterte jedoch.
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Die Scheiben-Pelletisiervorrichtung gemäß Fig. 3 weist Rollen 12 auf, um das Material
11 zusammenzudrücken, eine Extrudierplatte 13 mit Öffnungen 14, durch die das
Material 11 extrudiert wird, und ein Hackmesser 15, um das aus der Extrudierplatte
extrudierte Material in eine vorherbestimmte Länge zu schneiden.
[Tabelle 1]
[Tabelle 2]
[Tabelle 3]
[Tabelle 4]
[Tabelle 5]
[Tabelle 6]
[Tabelle 7]