Bremsbelag und Verfahren zu dessen Herstellung. Die Erfindung betrifft einen Bremsbelag, der aus unverwebten, durch ein vulkanisiertes Bindemittel untereinander zusammengehalte nen Fasern besteht und in Form von Platten oder Streifen hergestellt werden kann.
Erfin dungsgemäss ist der Bremsbelag mit im wesentlichen gleichmässig verteilten Ein- drückungen versehen, die sich von mindestens einer seiner beiden Reibungsflächen aus in (las Material des Belages hineinerstrecken, zum Zwecke, die Biegsmakeit des Belages zu erhöhen und die während des praktischen Ge brauches des Belages entstehenden Dämpfe oder Gase durch diese Eindrückungen aus dem Innern des Belages abziehen zu lassen, #o dass sogenannte Blasenbildungen in letzte rem unter allen Umständen ausgeschlossen sind.
Die Erfindung betrifft weiter ein Ver fahren zur Herstellung des oben genannten Bremsbelages, unter Verwendung einer pla stischen Masse, die neben Faserstoffen ein zu vulkanisierendes Bindemittel untl wenigstens für einen Teil des letzteren ein leicht flüch tiges Lösungsmittel enthält.
Dieses Verfah ren kennzeichnet sich dadurch, dass in einen aus solcher Masse geformten Rohbelag im wesentlichen gleichmässig verteilte, von min destens einer der beiden Reiboberflächen des Rohbelages aus sich erstreckende Ein- drückungen eingearbeitet werden, der Roh belag dann bei einer Temperatur, die nied riger liegt als diejenige die zum Vulkanisie ren des Bindemittels nötig ist, getrocknet wird, um das Lösungsmittel zu verdampfen und es aus den Oberflächen des Belages, so wie durch die eingearbeiteten Eindrückungen aus dem Innern des Rohbelages entweichen zu lassen,
und dass endlich der Rohbelag unter Offenlassung der Eindrückungen vulkani-_ siert wird.
Die beiliegende Zeichnung stellt ein Aus führungsbeispiel des Bremsbelages gemäss der Erfindung dar und deutet rein sehema- tisch auch einige Stufen des zur Herstellung des Bremsbelages vorzugsweise verwendeten Verfahrens an.
Fig. 1 zeigt,: wie in der ersten Stufe des Herstellungsverfahrens die plastische Masse zu einem breitstreifigen Rohbelag verarbeitet wird: Fig. 2 und 3 zeigen von oben und von der Seite gesehen, wie der Rohbelag auf einer Seite eingekerbt wird; Fig. 4 zeigt, ähnlich wie Fig. 3, wie der Rohbelag auf der andern Seite eingekerbt wird; Fig. 5 zeigt wie in der letzten Stufe des Verfahrens der eingekerbte Belag unter Druck und Wärme behandelt wird; Fig. ,6 zeigt ein Bruchstück des fertigen Bremsbelages von oben gesehen;
Fig. 7 ist .ein Längsschnitt nach Linie 7-7 der Fig. 6, und Fig. 8 ein Schnitt ähnlich dem der Fig. 7, jedoch in grösserem Massstabe, um die Anord nung der Fasern im Bremsbelag deutlicher zu zeigen.
Zur Herstellung des Bremsbelages wird zunächst eine plastische Masse vorbereitet und gemischt. Die Masse besteht aus einer Menge zerrissenen Fasergutes, beispielsweise Asbest, aus einem Bindemittel, welches zum Erhärten einer Wärmebehandlung unterwor fen werden muss, und aus einer Flüssigkeit, die ein leicht verdampfendes Lösungsmittel für wenigstens einen Teil des Bindemittels enthält. Gewöhnlich und vorzugsweise be steht das Bindemittel wenigstens zum Teil aus unvulkanisiertem Gummi, jedoch könn ten auch andere Bindemittel verwendet wer den.
Die erste Mischung enthält auch ein Quantum Schwefel und andere ähnliche Substanzen, soweit es für die schnelle Vul- kanisation des Gummis für notwendig oder zweckentsprechend befunden wird. Der Cha rakter des erwähnten Lösungsmittels hängt von dem verwendeten Bindemittel ab. Sofern jedoch das Bindemittel wenigstens zum Teil aus Gummi besteht, enthält die Lösungs- flüssigkeit zweckmässig Gasolin oder Naphtha.
Das flüssige Bindemittel wird in einer Menge verarbeitet, die genügt, um eine Masse zu erhalten, die nach Beendigung der Misch operation noch weich ist und sich leicht be arbeiten lässt. Nachdem die plastische Masse vorgerichtet und gemischt worden ist, wird sie zunächst zu einem streifenförmigen Roh belag verarbeitet. Zu diesem Zwecke wird die Masse auf eine mit Walzen versehene Ma schine der in Fig. 1 schematisch angedeuteten Art übertragen. Zur Maschine gehören zwei drehbare, vorzugsweise verschieden grosse Walzen 1, 2, die so miteinander verbunden sind, dass sie sich mit gleichen Umfangsge schwindigkeiten drehen müssen. Eine der Walzen, vorzugsweise die kleinere Walze 1, ist gegenüber der andern Walze radial ver stellbar angeordnet.
Die erste Einstellung ge schieht so, dass beide Walzen einander ganz nahe sind. Nun wird bei A ein gewisses Quan tum des plastischen Gemenges zwischen die Rollen gebracht. Ein Teil der Masse wird auf der in zweckentsprechender Weise be heizten grösseren Walze 2 haften bleiben. Auf diese Weise wird aus der betreffenden Masse auf der Walze 2 eine sehr dünne Schicht ge wonnen. Die verstellbare Walze 1 wird dann ganz allmählich zurückgenommen, um von der Masse A nach und nach weitere Schich ten auf die Walze 2 aufzutragen, bis ein streifenförmiger Rohbelag 13 von der ge wünschten Dicke erzeugt ist.
Indem der Roh belag B allmählich und vorzugsweise lang sam erzeugt wird, werden die einzelnen Schichten aus der Masse A in solch einer Weise gebildet, dass die Fasern des Fasergutes in .der Hauptsache in die Umfangsrichtung der Rolle 2 und in zueinander parallele Ebe nen zu liegen kommen. Bemerkt sei, dass die Herstellung des Rohbelages ss, soweit sie bis jetzt beschrieben wurde, einem dem Fach mann wohl bekannten Verfahren entspricht. Der Einfachheit halber mag dieses Verfahren als "Aufbau-Verfahren" bezeichnet werden.
Während der Rohbelag B so wie beschrie ben aufgebaut wird, ist dafür zu sorgen, dass das Material eine Temperatur behält, die noch unterhalb jener Temperatur liegt, welche man für die endgültige Wärmebehandlung des Bindemittels benötigt. Die Herstellung des Rohbelages wird zeitlich und in bezug auf Verdampfung der Lösungsflüssigkeit sehr sorgfältir überwacht. Es ist notwendig, den Rohbelag genügend langsam entstehen zu lassen, um dem grössten Teil der Flüssigkeit in all den einzelnen, nacheinander aufge brachten Schichten genügend Gelegenheit zur Verdampfung zu geben, noch bevor die nächstfolgende Schicht aufgebracht wird.
Ein übermässiges Quantum Flüssigkeit im Rohbelag hätte zur Folge, dass bei der spä teren Wärmebehandlung desselben die Flüs sigkeit verdampfen und dadurch Blasen ent stehen lassen würde, die das Fertigprodukt vollkommen wertlos machen.
Obwohl es sich, wie aus dem Gesagten her vorgeht, als notwendig erweist, den grössten Teil der Lösungsflüssigkeit schon bei der Herstellung des Rohbelages B verdampfen zu lassen, so ist es anderseits aber auch not wendig, eine vollständige Verdampfung der Flüssigkeit zu verhüten, denn es ist sehr wesentlich, dass das Bindemittel in jeder Schicht genügend plastisch bleibt, um sich mit dem Bindemittel der unmittelbar darüber gebrachten Schicht sofort zu binden. Wenn die Arbeit so langsam verrichtet würde, dass jede Schicht vollkommen austrocknet, noch bevor die nächste Schicht aufgebracht wird, so versteht man, dass man einen lediglich aus dünnen, von einander lösbaren Einzelschich ten bestehenden Rohbelag erhalten würde.
Ein solcher Rohbelag würde dem beabsichtig ten Zwecke nicht, genügen.
Nachdem der Rohbelag auf der Wälz maschine so wie beschrieben hergestellt wor den ist, wird er von der Walze 2 abgenommen und zum Trocknen bereit gehalten. Bei der Trocknung wird die restliche Lösungsflüssig keit dann vollständig beseitigt. Der Rohbelac kann alsdann in Streifen von einer den ge wünschten Bremsbelägen entsprechenden Breite zerschnitten werden. Die Streifen wer den vorzugsweise so geschnitten, dass die Fasern des Fasergutes in die Längsrichtung der Streifen zu liegen kommen. Soweit es das Zerschneiden in Streifen betrifft, kann die Arbeitsfolge auch anders eingerichtet wer den.
So wäre es zum Beispiel möglich, das Zerschneiden nach der Fertigstellung des Roh belages auf der Walzmaschine oder später vorzunehmen, nachdem die eine oder die an dere der noch übrigen im folgenden des näheren beschriebenen Behandlungsstufen durchgeführt ist.
Um die Trocknung zu erleichtern und weitere Vorteile, auf die des näheren erst weiter unten eingegangen wird, zu erzielen, werden im Rohbelag zum mindesten auf einer Seite desselben und in grösserer Anzahl verhältnismässig kleine Luftlöcher geformt bezw. Eindrückungen oder Einkerbungen dicht beieinander und im allgemeinen in gleichmässiger Verteilung eingearbeitet, und zwar nachdem der Rohbelag auf der Walz- maschine fertiggestellt worden ist, und bevor er der Trocknung unterworfen wird.
In gewissen Fällen wird es vorgezogen, die Einkerbungen auf beiden Seiten des Be lages vorzusehen. In der vorliegenden Dar stellung sind die Einkerbungen im Quer schnitt quadratisch. An diese besondere Quer- schnittsform ist man jedoch nicht gebunden.
Fig. 2 und 3 veranschaulichen, wie dpr Rohbelag mit Eindrückungen versehen wird. Es soll angenommen werden, dass der verhält nismässig breite Rohbelag B in Streifen C zerschnitten worden ist. Fig. 2 und 3 veranschaulichen also, wie einer dieser Strei fen durch die Walzen 3 und 4 geschickt wird. Die Walze 3 ist eine Gegenwalze mit glattem Umfang, während die Walze 4 mit vielen kleinen eng zusammengerückten, im wesentlichen gleichmässig verteilten Dornen besetzt ist. Die Aufgabe der Dorne 5 ist, auf der einen Seite des Streifens C entsprechende Eindrückungen oder Luftlöcher D herzu stellen.
Die Grösse des Abstandes der einzel nen, einander benachbarten Eindrückungen oder Luftlöcher kann ganz verschieden ge halten werden. Vorgezogen wird es, dieselben mit Bezug aufeinander, wie dargestellt ist, in einem Abstande ungefähr gleich der Stärke des Belages anzuordnen. Wenn auch von die ser Teilung ganz erheblich abgewichen wer den kann, darf dieselbe jedoch keineswegs so gross sein, dass auf dem Bremsbelag breite glatte Flächen verbleiben. In der Zeichnung sind die Dorne 5 normal zu der Umfangs fläche der Walze 4 in Reihen auf letzterer angeordnet.
Diese Anordnung liefert Ein drückungen oder Luftlöcher D, die auf dem Streifen C ebenfalls in Reihen quer und längs gruppiert sind. Diese besondere An ordnung der Dorne bezw. der Luftlöcher ist besonders zweckmässig, jedoch ist man nicht speziell auf diese Anordnung angewiesen. Nachdem die Eindrückungen oder Luftlöcher im Streifen C geformt worden sind (Fig. 2 und ä), wird der Streifen einer Trocknung unterworfen. Die Trocknung geschieht vor teilhaft in einem Vakuum, um die Lösungs flüssigkeit vollständig zur Verdampfung zu bringen.
Der Streifen wird aber dabei auf einer Temperatur unterhalb der für die eigentliche Wärmebehandlung des Bindemit tels erforderlichen Temperatur gehalten. Die Dämpfe in den den Oberflächen des Belags streifens C unmittelbar benachbarten Teilen treten an den betreffenden Oberflächen aus, während die Dämpfe im Innern des Streifens das eine oder das andere der vielen vorhan denen Luftlöcher D erreichen und durch diese entweichen.
Nach Beendigung der beschrie benen Trocknung wird der Streifen vorteil haft auf der entgegengesetzten Seite eben falls mit Eindrückungen versehen, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, und dann einer aber maligen Trocknung unterworfenen, die in einer der soeben beschriebenen Trocknung ähnlichen Weise durchgeführt wird.
Gegebenenfalls kann von der -ersten Trocknung abgesehen, die Platte gleich auf beiden Seiten mit Eindrückungen versehen und darnach in einem einzigen Arbeitsgange getrocknet werden. Dieses Vorgehen gestattet wohl an Zeitaufwand zu sparen; es ist jedoch insofern nicht so befriedigend wie das erst beschriebene, da die Luftlöcher auf der einen Seite des Streifens von der Gegenwalze bei der Bearbeitung der andern Streifenseite zum Teil wieder zurückgedrückt werden.
Entsprechend der im wirklichen Gebrauch zu erwartenden Wärmeentwicklung muss die endgültige Wärmebehandlung der Harze und die endgültige Vulkanisation des Gummis durchgeführt werden. In Anbetracht der Tatsache, dass die Eindrückungen oder Lift löcher eine vollkommene Trocknung ermög licht haben, ist eine Tendenz, bei eintretender Erhitzung innere Lufteinschlüsse oder Bla sen zu bilden, nicht vorhanden.
Selbst wenn der Streifen unvollkommen getrocknet wor den ist, würden die eng nebeneinander sitzen den Eindrückungen verhindern, dass sich in grösserem Ausmasse innere Lufteinschlüsse oder Blasen bilden. Dämpfe, die möglicher weise derartige Lufteinschlüsse oder Blasen bilden könnten, werden durch das nächstge legene Luftloch entweichen, ohne ernstlichen Schaden anzurichten.
Nach der Trocknung wird der Rohbelag einer geregelten Wärmebehandlung (Vuika- nisation) vorzugsweise im Verein mit einem zweckentsprechenden Druck unterworfen. Wenn zur Vulkanisation sowohl mit Wärme, als auch mit Druck gearbeitet werden soll, wird der Streifen, nachdem er mit Ein drückungen versehen und getrocknet worden ist, in eine Form gelegt und die Form q.ls dann in eine zweckentsprechende Presse ge bracht, bis auf die richtige Temperatur er hitzt und gleichzeitig unter Druck gesetzt.
Fig. 5 zeigt den in die Form gelegten Strei fen C von einem Ende desselben aus gesehen; er wird zwischen den zwei Formteilen 6 und 7 gehalten, die ihrerseits mit Hilfe einer Presse, deren Grundplatte und Stempel bei 8 und 9 schematisch angedeutet sind, in der gezeichneten Stellung gehalten werden. Die endgültige Wärme- und Druckbehaudluug soll nicht nur die erforderliche Wärmebe handlung der Harze und die Vulkanisation des Gummis bewirken, sondern auch dazu dienen, die durch das Schneiden und Bear beiten des Belagsteifens C etwas rauh gewor- denen Kanten und die etwas uneben gewor denen Oberflächen desselben zu glätten.
Das beschriebene Verfahren ermöglicht, eine Faserstoffplatte herzustellen, die sich zur Verwendung als Bremsbelag ganz beson ders eignet. Wenn die Platte so wie beschrie ben, langsam aufgebaut wird, werden die Fasern des Fasergutes grösstenteils parallel zueinander und parallel zu den Oberflächen der Platte gerichtet. Auf Grund sachgemässer Überwachung und zeitlicher Regelung der Plattenherstellung wird das Bindemittel durchwegs einen so gut wie homogenen Cha rakter erhalten und der Belag im Innern von Stellen verminderter Festigkeit frei bleiben. Derartige Stellen würden sich ergeben, wenn man eine Lage oder Schicht vor Aufbringung der nächsten Lage oder Schicht trocken oder doch nahezu trocken werden liesse.
Auf Grund dieses homogenen Charakters des Bindemit tels ist eine Tendenz zur Spaltung in einzelne Lagen oder Schichten nicht vorhanden. Jeder Bemühung, eine solche Spaltung herbeizufüh ren, wird durch die strenge Homogenität des Bindemittels gehörig widerstanden.
Hinzu kommt, dass auf Grund der sorgfältigen Trocknung, die der Belag vor der endgültigen Wärmebehandlung des Bindemittels (Vulka- nisation) erfährt, es keine innern Luftein- schliisse oder Blasen auf der Oberfläche mehr gibt, nämlich Lufteinschlüsse oder Blasen, wie sie bei der endgültigen Wärmebehand lung (Vulkanisation) durch Verdampfung von in der Platte in übermässiger Menge zu rückgebliebener Lösungsflüssigkeit entstehen könnten. Derartige Lufteinschlüsse oder Bla sen würden den Belag in sehr starkem Masse schwächen und, wenn in zu grosser Zahl vor handen, vollkommen wertlos machen.
Die Eindrückungen oder Luftlöcher im Belag sind nicht nur nützlich, um, wie schon beschrieben, eine vollständige Trocknung des Materials zu ermöglichen, sondern auch zur Schaffung weiterer wichtiger Vorteile. Man versteht, da.ss die Eindrückungen gewisser massen Atmungslöcher darstellen, durch die im praktischen Gebrauch bei Überhitzung des Bremsbelages etwa noch entstehende Dämpfe oder Gase . entweichen können. Die Ein- drückungen erweisen sich als besonders vor teilhaft, wenn die Bremse angezogen wird, nachdem der Belag übermässig feucht ge worden ist.
Wenn zwischen Bremsbelag und Bremstrommel ein Feuehtigkeitsschleier liegt, wird derselbe gleich einem Schmiermittel wirken und eine effektive Bremsung nur er zielen lassen, wenn er zwischen Bremsbelag und Trommel ausgequetscht wird. Bei einem Bremsbelag der beschriebenen Art wird die den erwähnten Schleier bildende Feuchtigkeit bei Ausübung eines Druckes in die Ein- drückungen hineingequetscht. Es ist also nicht mehr notwendig, die Feuchtigkeit quer zum Belag bis an die äussersten Ränder des selben zu quetschen.
Die Eindrückungen haben noch einen wei teren Vorteil insofern, als sie den Belag flexibler als sonst gestalten. Entsprechend der Bogenform der Bremstrommel lässt sich der Belag leicht krümmen. Die Eindrückun- gen"erleichtern die notwendige Dehnung des Bremsbelages auf der einen Seite und ebenso die notwendige Zusammendrückung auf der entgegengesetzten Seite.
Es ist schon zum Ausdruck gebracht worden, dass bei einem Bremsbelag der be schriebenen Art die Fasern des Fasergutes grösstenteils zueinander und zu den Ober flächen des Bremsbelages parallel gerichtet sind. Dieser, wenn man so sagen soll, primäre Verlauf der Fasern ist vorhanden, nachdem die Rohplatte als solche hergestellt ist; er wird jedoch durch die beschriebenen Einker bungen oder Eindrückungen etwas geändert. Die in das Material eindringenden Dorne 5 greifen die unter ihnen befindlichen Fasern an und bewirken eine Verlagerung derselben, das heisst die im Bereich der entstehenden Ein drückungen gelegenen Fasern werden ge zwungen, sich aus ihrer Längsrichtung her aus in eine Lage mehr oder weniger quer zur Platte zu begeben.
Zu beachten ist, dass zur Zeit der Vornahme der Eindrückungen das Bindemittel einer Vulkanisation noch nicht unterworfen ist und sich deshalb ganz von selbst der neuen Lage der die Esndrückungen umgebenden Fasern anpasst. Die zu den Ober flächen der Platte parallel laufenden Haupt anteile der Fasern haben für den Widerstand gegen Spaltung des Belages offenbar wenig bezw. gar keinen Wert. Abgesehen von den Fasern an den Eindrückungen muss man sich in dieser Beziehung ganz auf das homogene Bindemittel verlassen.
An den Eindrückun- gen jedoch erstrecken sich die Fasern mehr oder weniger quer, das heisst un ter ziemlich grossen Winkeln zu den be treffenden Oberflächen, so dass auf diese Weise in den verschiedensten Ebenen inner halb der ganzen Dicke der Platte für eine Verriegelung mit dem Bindemittel und mit andern Fasern gesorgt ist. Diese winklig ge# richteten Fasern unterstützen somit das Bindemittel sehr wesentlich im Widerstand gegen eine Spaltung des Belages in einzelne Schichten. Aus Fig. -8 ist diese Anordnung der Fasern deutlich ersichtlich.
Abgesehen von den zahlreichen, bereits erwähnten Vorteilen des beschriebenen Bremsbelages sei noch darauf hingewiesen, dass durch die verhältnismässig kleinen Ein drückungen in demselben weder die Zug festigkeit desselben noch die Grösse seiner Reibungsflächen eine wesentliche Minderung erfahren.