CH629708A5

CH629708A5 - Process for producing a collector shoe for current collectors of electric railways and collector shoe produced according to this process

Info

Publication number: CH629708A5
Application number: CH680677A
Authority: CH
Inventors: Wilhelm Buchberger
Original assignee: Wilhelm Buchberger
Priority date: 1977-01-19
Filing date: 1977-06-02
Publication date: 1982-05-14
Also published as: SE7707020L; BE856263A; ATA29677A; AU510942B2; AT349060B; IT1085237B; FR2378074A1; DE2718759A1; GB1551193A; FR2378074B1; AU2839377A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifstücks für Stromabnehmer elektrischer Bahnen, wobei ein Kunstkohlekörper mit einem metallischen Träger elektrisch leitend verbunden und die gegenseitigen Kontaktflächen des Kunstkohlekörpers und des metallischen Trägers zumindest bereichsweise verklebt werden.

Die Erfindung betrifft auch ein nach diesem Verfahren hergestelltes Schleifstück, bei dem der Kunstkohlekörper mit dem Träger durch wenigstens eine zumindest einen Teil der gegenseitigen Kontakflächen von Träger und Kohlekörper bedeckende Klebschicht verbunden ist.

Aus der österreichischen Patentschrift Nr. 331 856 ist ein Kohleschleifstück für elektrische Triebfahrzeuge bekannt, bei welchem die Kohle durch sogenannte Klebefolien mit ihrem Träger verbunden ist. Ein solches Verfahren bietet gegenüber den herkömmlichen Klebemethoden, welche vorzugsweise im Auftragen von pastösen bzw. flüssigen Klebstoffen auf die zu verbindenden Teile bestehen, erhebliche Vorteile, da die Klebefolien unter Druckanwendung ihre ursprüngliche Form beibehalten, so dass definierbare klebstofffreie Zonen zur Stromübertragung erhalten bleiben.

Solche Klebefolien bestehen im allgemeinen aus dünnen porösen Trägermaterialien, welche mit Klebstoffen beschichtet sind, die bereits Klebeeigenschaften im kalten Zustand besitzen. Unter diesen Klebefolien gibt es einige Gruppen, welche thermisch relativ hoch belastbar sind, jedoch verlieren sie in Temperaturbereichen um 100 °C allgemein sehr rasch ihre ursprüngliche Festigkeit. Da aber moderne Triebfahrzeuge sehr hohe Leistungen installiert haben, können die Schleifstücktemperaturen oft über diese Temperaturgrenze ansteigen, wobei noch zu berücksichtigen ist, dass sehr häufig thermische Wechselbelastungen auftreten. Daher sind solche, durch die österreichische Patentschrift Nr. 331 856 bekannt gewordene Schleifstücke nur beschränkt einsetzbar. Ausserdem vermisst man bei den herkömmlichen Klebefolien, welche aus verschiedenen und unterschiedlich reagierenden chemischen Substanzen bestehen, die Homogenität der Klebschicht, was erhebliche Nachteile mit sich bringt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung von Schleifstücken auf der Basis des bisherigen, zu Beginn erwähnten Verfahrens zu verbessern, wobei nicht nur dieselben Vorteile wie bei der Verwendung von Kelbefolien erzielt werden sollen, sondern darüber hinaus auch noch ausreichende Festigkeitseigenschaften gegen hohe Schwingungsbelastungen bei hohen Temperaturen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss durch das Verfahren gemäss Anspruch 1 gelöst. Ein nach diesem Verfahren hergestelltes Schleifstück ist erfindungsgemäss durch die Merkmale des Anspruchs 6 gekennzeichnet.

Ein derartiges Schleifstück besitzt gegenüber allen anderen bekannten Schleifstücktypen erhebliche Vorteile, die vor allem auf die hohe innere Zähigkeit der Kunstharzklebschicht zwischen Träger und Kohlekörper zurückzuführen sind. Es wurde nämlich festgestellt, dass es für den hier vorliegenden Anwendungsfall nur durch Verwendung von Kunstharz-Klebefilmen gelingt, derart zähelastische Verbindungen herzustellen, dass das Schleifstück auch bei den im Betrieb nicht selten auftretenden, hohen Temperaturen den durch Schwingungen relativ hoher Frequenz hervorgerufenen Wechselbelastungen standhält. Dies mag einerseits mit dem hochmolekularen Aufbau der in den Kunstharzklebefilmen enthaltenen polymeren Verbindungen und anderseits damit zusammenhängen, dass mittels solcher Klebefilme völlig porenfreie Klebeverbindungen ohne Lufteinschlüsse möglich sind. Hinzu kommt schliesslich noch, dass die Kunstharz-Klebefilme eine sehr gute chemische Resistenz zeigen, so dass die Klebschicht gleichzeitig als korrosions-schützender Überzug wirkt. Weiter besitzen die Kunstharz-Klebefilme als einzige unter der Gruppe der Kunstharzkleber die Eigenart, dass die Klebschichten auch nach der Aushärtung weitgehend ihre ursprüngliche Form beibehalten. So ist es möglich, ähnlich wie bei Verwendung von Klebefolien auch mit Kunstharzklebefilmen streng getrennte Zonen zu schaffen, welche einerseits als Klebezonen und anderseits als elektrische Kontaktzonen wirken.

Des weiteren, und dies ist gerade für die Herstellung von verklebten Schleifstücken ein beachtlicher Vorteil, hat man bei den gemäss der Erfindung benutzten, trockenen Kunstharz-Klebefilmen beispielsweise auf der Basis von synthetischen Elastomeren mit thermoplastischen und hitzehärtenden Harzen die Möglichkeit, auf eine Warmaushärtung zu verzichten, da auch hohe Klebefestigkeiten unter Einwir5

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kung von chemischen Lösungsmitteln erreicht werden. Auf diese Weise werden Spannungsprobleme vermieden, die bei einer Aushärtung unter Anwendung von Hitze speziell bei der Verklebung von Kohle und Aluminium wegen deren sehr unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten unver- 5 meidbar auftreten.

Ein weiterer Vorteil der Kunstharz-Klebefilme besteht darin, dass die Klebschichten bis zu Temperaturen von etwa 200 °C einen Anstieg der ursprünglichen Scherfestigkeit erfahren, und diese Werte dann praktisch bis zum Endpunkt 10 beibehalten werden. Kurzzeitig darf die Temperatur sogar auf400 °C und noch etwa darüber ansteigen, ohne dass eine Delaminierung der Klebschichten erfolgt. Obwohl derartig hohe Temperaturen in der Praxis keinesfalls erreicht werden, offenbart sich gerade hierin, welche Sicherheitsreserven ein 15 Schleifstück nach der Erfindung bietet. Zwar gibt es auch pastose oder flüssige Klebstofftypen, die so hohe Temperaturen aushalten, doch haben sie - abgesehen von den einleitend genannten Nachteilen - alle den weiteren Nachteil,

dass ihnen die bei Schleifstücken zwingend erforderliche in- 20 nere Zähigkeit fehlt.

Von hohem Wert bei der Verwendung von Kunstharz-Klebefilmen ist ferner die Tatsache, dass die damit erzielbaren Festigkeiten überdurchschnittlich gut sind und man 25 daher in der Lage ist, klebstoflfrei gebliebene Trägerteile durch beliebige mechanische Mittel sehr stark an die Kohle anzupressen, wodurch eine sehr gute elektrische Kontak-tierung zwischen Kohle und Träger erzielt wird. Dies ist nur bei derartig hochfesten und zähelastischen Klebeverbindun- 30 gen, wie sie durch Kunstharz-Klebefilme erreichbar sind, möglich, da sonst die Gefahr, dass die Kohle ausbricht, zu gross wäre.

Es ist ohne weiteres möglich, die Art und die Form des Klebefilms den jeweiligen konstruktiven Verhältnissen an- 35 zupassen. Insbesondere lassen sich die Schichtstärken durch die Wahl verschieden starker Filme bzw. durch Übereinan-derliegen mehrerer Kunstharz-Klebefilme variieren.

Ausserdem haben die Kunstharz-Klebefilme noch den unschätzbaren Vorteil, dass Mischfehler, wie sie bei flüssigen bzw. pastösen Mehrkomponentenklebern ohne weiteres vorkommen können, ausgeschlossen bleiben.

Das Schleifstück nach der Erfindung wird ausgehend von einem metallischen Träger und einem Kunststoffkohlekörper wie folgt hergestellt:

Ein Kunstharzklebefilm, der zunächst noch keine Klebeeigenschaften besitzt, und in den bereits Metallgitter, Metallfolien oder feinst verteilte Metallkörper eingebettet sein können, wird in den zu verklebenden Bereichen des metallischen Trägers und des Kunstkohlekörpers angeordnet. Nachfolgend werden der metallische Träger und der Kunstkohlekörper aufeinander gelegt. Nun können sie erhitzt werden, bis die Kustharzklebeschicht ausgehärtet ist.

Alternativ oder zusätzlich können die Kunstharzklebefilme auch vor dem Zusammenfügen der zu verklebenden Teile mittels eines geeigneten chemischen Lösungsmittels aktiviert werden.

In der Zeichnung ist ein Schleifstück nach der Erfindung in beispielsweise gewählten Ausführungsformen dargestellt.

Die Fig. 1 zeigt ein Schleifstück im Schnitt, wobei mit 1 der Kohlekörper, mit 2 zwei getrennte Klebschichten (Schichtstärke vergrössert), mit 3 eine metallische Einläge (vergrössert) und mit 4 ein Metallträger bezeichnet ist.

Die Fig. 2 zeigt ebenso ein erfindungsgemässes Schleifstück im Schnitt. Hier ist der Kohlekörper 1 über nur eine einzige Klebschicht mit dem Metallträger 4 verbunden. Zwei elastische Metalleinlagen 3 sind beidseits der Klebschicht 2 angeordnet.

Die Fig. 3 zeigt ein Schleifstück mit einerseits hochgezogener Trägerflanke im Schnitt, wobei wiederum mit 1 der Kohlekörper, mit 2 mehrere, verteilt angeordnete Klebschichten, welche zur besseren elektrischen Leitbarmachung feinst verteilte, aber nicht gezeichnete Metalleinlagen besitzen können, und mit 4 der Metallträger bezeichnet ist, bzw. sind. Eine der Klebschichten 2 ist zwischen Trägerflanke und Kohlekörper 1 angeordnet.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Verfahren zur Herstellung eines Schleifstücks für Stromabnehmer elektrischer Bahnen, wobei ein Kunstkohlekörper mit einem metallischen Träger elektrisch leitend verbunden und die gegenseitigen Kontaktflächen des Kunstkohlekörpers und des metallischen Trägers zumindest bereichsweise verklebt werden, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Kunstharzklebefilm, der im kalten Zustand keine Klebeeigenschaften besitzt, in den zu verklebenden Bereich eingelegt und sodann die beiden zu verklebenden Teile zur Erzielung der Klebverbindung aneinandergelegt und anschliessend der bzw. alle Kunstharzklebefilme behandelt wird bzw. werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden zu verklebenden Teile bis zur Aushärtung aller Kunstharzklebefilme erwärmt werden.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass alle Kunstharzklebefilme durch ein chemisches Lösungsmittel aktiviert werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in alle Klebefilme vor deren Verarbeitung Metallgitter, Metallfolien oder fein verteilte Metallkörper eingebettet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunstharzklebefilm aus einem Kunstharz auf der Basis von Acrylnitril-Phenolharz, Nylon-Epoxydharz, Ep-oxyd-Phenolharz oder deren Mischungen hergestellt wird.

6. Nach dem Verfahren gemäss Anspruch 1 hergestelltes Schleifstück, bei dem der Kunstkohlekörper mit dem Träger durch wenigstens eine zumindest einen Teil der gegenseitigen Kontaktflächen von Träger und Kohlekörper bedeckende Klebschicht (2) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebschicht eine Kunstharzklebschicht (2) ist.

7. Schleifstück nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebschicht (2) die gegenseitigen Kontaktflächen zwischen metallischem Träger und Kohlekörper nur teilweise bedeckt.

8. Schleifstück nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Träger (4) den Kohlekörper (1) seitlich umfassende, mit ihm über zumindest bereichsweise angeordnete Klebschichten (2) verbundene Metallflanken besitzt.

9. Schleifstück nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen des Trägers und/oder des Kohlekörpers zur Erzielung einer zur teilweisen Durchdringung der Klebschicht ausreichenden Rauhtiefe oberflächenbehandelt, insbesondere metallisiert sind.