CS245694B1

CS245694B1 - Friction material with high friction coefficient

Info

Publication number: CS245694B1
Application number: CS1060684A
Authority: CS
Inventors: Miroslav Matusek; Karel Dlabola
Original assignee: Miroslav Matusek; Karel Dlabola
Priority date: 1984-12-29
Filing date: 1984-12-29
Publication date: 1986-10-16

Abstract

Řešení se týká třecího materiálu, zejména pro práci za sucha, sestávajícího ze syntetických pryskyřic, žáruvzdorných araaidových vláken a mikropráěku karbidu křemíku.The solution relates to a friction material, especially for dry operation, consisting of synthetic resins, refractory araide fibers and silicon carbide micropowder.

Description

Předmětem vynálezu je třecí materiál s vysokým a stabilním součinitelem tření, zejména vhodný pro práci za sucha.The subject of the invention is a friction material with a high and stable coefficient of friction, particularly suitable for dry operation.

Třecí materiály se vyrábějí ze směsi azbestových vláken, anorganických plniv Jako jsou prášky minerálů vápence, kaolínu, barytu, karbidu křemíku nebo vyráběných oxidů hořečnatých, vápenatých, organických plniv jako třecích prášků, kovových plniv jako prášky, jemné granule, třísky z obrábění (železo, měď, mosaz, hliník), přičemž se jako pojivo běžně používají fenolformaldehydová pryskyřice nebo syntetický nebo přírodní kaučuk, případně jejich směsi.Friction materials are made from a mixture of asbestos fibers, inorganic fillers such as powders of minerals such as limestone, kaolin, barite, silicon carbide or manufactured oxides of magnesium and calcium, organic fillers such as friction powders, metal fillers such as powders, fine granules, machining chips (iron, copper, brass, aluminum), with phenol-formaldehyde resin or synthetic or natural rubber, or mixtures thereof, commonly used as a binder.

Nevýhodou současných azbestových třecích materiálů je zjištění, že rozprášené částečky azbestu z opotřebovaného obložení jsou karcinogenní a znečišťují tak životní prostředí. Další nepříznivou skutečností jsou snižující se zásoby přírodního azbestu va světě. Při zachování současného objemu těžby se odhadují zbývající zdroje již jen na několik desítek let.The disadvantage of current asbestos friction materials is the discovery that the dispersed asbestos particles from worn linings are carcinogenic and pollute the environment. Another unfavorable fact is the decreasing reserves of natural asbestos in the world. If the current volume of mining is maintained, the remaining resources are estimated to last only a few decades.

K odstranění těchto nedostatků azbestových vláken byla již navržena celá řada řešení. Jsou například známé bezazbestové třecí materiály a použitím vláken tzv. aromatických polyamidových polymerů. Tato tzv. aramidová vlákna se vyznačuji vysokou žáruvzdorností při nezměněných základních fyzikálních vlastnostech. Toto řešení, přestože patří poměrně k najpoužívanějším, má nedostatek v tom, že používaná uhlíková vlákna mají nižší součinitel tření při vyšších teplotách.A number of solutions have already been proposed to eliminate these shortcomings of asbestos fibers. For example, asbestos-free friction materials and the use of fibers of so-called aromatic polyamide polymers are known. These so-called aramid fibers are characterized by high heat resistance while maintaining their basic physical properties. This solution, although it is relatively one of the most widely used, has the disadvantage that the carbon fibers used have a lower coefficient of friction at higher temperatures.

Rovněž jsou známa provedení nahrazující azbestová vlákna jinými plastovými, ocelovými vlákny, jejich kombinacemi nebo vlákny oxidu hlinitého.Embodiments replacing asbestos fibers with other plastic, steel fibers, combinations thereof, or alumina fibers are also known.

Výhodou všech těchto řešení je vytvořeni nosné kostry třecího materiálu bez azbestu, protože však azbestová vlékna jak známe mají rovněž frikční vlastnosti, jejich nevýhodou je, že nedosahují plně vlastností azbestových, vzhledem k výši součinitele tření a jeho stability v závislosti na teplotě.The advantage of all these solutions is the creation of a supporting skeleton of the friction material without asbestos, but since asbestos fibers, as we know, also have friction properties, their disadvantage is that they do not fully achieve the properties of asbestos, due to the high coefficient of friction and its stability depending on temperature.

Takovéto třecí materiály plní svou funkci v součinnosti s kovovým protilehlým materiálem obvykle ze šedé litiny. Při tření protilehlých kusů vlivem přítlaku a vzájemného posuvu, vzniká na 3tyčné ploše mařením kinetické energie teplo, které urychluje opotřebení protilehlých třecích materiálů. K dosažení požadované životnosti jsou do třecích materiálů používány částice nebo vlákna kovů nebo jejich slitin jako zinek, hliník, měň, mosaz a jiné.Such friction materials perform their function in cooperation with a metal opposing material, usually made of gray cast iron. When opposing pieces rub due to pressure and mutual displacement, heat is generated on the 3-point surface by thwarting kinetic energy, which accelerates the wear of the opposing friction materials. To achieve the required service life, particles or fibers of metals or their alloys such as zinc, aluminum, silver, brass and others are used in friction materials.

Kovová plniva se používají pro rychlý odvod tepla, aby nedocházelo na kontaktní ploše vzhledem k vysokým izolačním vlastnostem žáruvzdorných vláken k enormnímu vzrůstu teplot, přičemž by teplotní gradient k podpovrchové vrstvě dosahovat nežádoucí hodnoty, což by vedlo k narušení povrchu obložení, jeho rozpraskání vzhledem k překročení meze pevnosti organického pojivá. Významnou nevýhodou současných třecích materiálů azbestového nebo bezazbestového typu, vhodných zejména pro brzdové obloženi motorových vozidel, je pak přítomnost těchto kovových částic, které se při brzdění uvolňuji z obložení, mechanickým tlakem obložení na bradový litinový kotouč se zabudovávají do povrchové vrstvy třecí plochy kotouče a zde zapříčiňují vznik lokálních galvanických článků. Tyto pak výrazně zrychlují hloubkovou korozi brzdových kotoučů, zejména v zimním období, kdy vzdušná vlhkost a zhoršené provozní podmínky vlivem chemicích posypových prostředků způsobují, že do brzd vniká aerosol anorganických elektrolytů, který zapříčiňuje na zmíněných lokálních galvanických článcích vnitřní elektrolýzu materiálu. Cílem vynálezu je vytvoření třecího materiálu s vysokým a stabilním součinitelem tření.Metal fillers are used for rapid heat dissipation to prevent an enormous increase in temperatures on the contact surface due to the high insulating properties of refractory fibers, while the temperature gradient to the subsurface layer would reach undesirable values, which would lead to damage to the lining surface, its cracking due to exceeding the strength limit of the organic binder. A significant disadvantage of current friction materials of asbestos or asbestos-free type, suitable especially for brake linings of motor vehicles, is the presence of these metal particles, which are released from the lining during braking, and by the mechanical pressure of the lining on the grooved cast iron disc, they are incorporated into the surface layer of the friction surface of the disc and cause the formation of local galvanic cells there. These then significantly accelerate the deep corrosion of brake discs, especially in winter, when air humidity and deteriorated operating conditions due to chemical gritting agents cause an aerosol of inorganic electrolytes to enter the brakes, which causes internal electrolysis of the material in the aforementioned local galvanic cells. The aim of the invention is to create a friction material with a high and stable coefficient of friction.

Podstatou vynálezu je třecí materiál na bázi syntetických pryskyřic s nosnou kostrou z uhlíkových žáruvzdorných vláken, který obsahuje 15 až 50 % hmotnosti polymerových vláken v kombinaci s 20 až 40 % hmotnosti mikroprášku karbidu křemíku o velikosti části 10 yum.The essence of the invention is a friction material based on synthetic resins with a supporting skeleton of carbon refractory fibers, which contains 15 to 50% by weight of polymer fibers in combination with 20 to 40% by weight of silicon carbide micropowder with a particle size of 10 μm.

Výhodou kombinace polymerových vláken s mikropráškem karbidu křemíku je podstatné zlep3 žení součinitele tření při vysokách teplotách. Plnivo podle vypálezu zaručuje vysokou a stabilní hodnotu součinitele tření a dobrou tepelnou vodivost, která zajištuje žádoucí odvod tepla z kontaktní třecí zóny.The advantage of combining polymer fibers with silicon carbide micropowder is a significant improvement in the coefficient of friction at high temperatures. The filler, according to the firing method, guarantees a high and stable value of the coefficient of friction and good thermal conductivity, which ensures the desired heat dissipation from the contact friction zone.

Tato příeada tak nahrazuje kovová plniva, zvyšuje tepelnou vodivost, stabilizuje součinitel tření na přijatelné vysoké hodnotě při absenci azbestových vláken a opotřebené částice jsou zcela inertní ke vzniku a průběhu koroze.This process replaces metal fillers, increases thermal conductivity, stabilizes the friction coefficient at an acceptably high value in the absence of asbestos fibers, and the worn particles are completely inert to the onset and course of corrosion.

Dalšími výhodami tohoto třecího materiálu jsou jednak dobrá otěruvzdornost a jednak nízká abrazivnost při dostatečné životnosti. Uvedené vlastnosti jsou zajištěny obsahem mikropréěkového karbidu křemíku, který pozitivně působí na proces tření při vývinu a odvodu tepla ze styčné třecí plochy. Zrnitost mikroprášku s částicemi do 1 0 /um zaručuje větší homogenitu materiálu a-odolnost proti uvolňování plniva a materiálu.Other advantages of this friction material are good wear resistance and low abrasiveness with sufficient service life. The listed properties are ensured by the content of micro-fine silicon carbide, which has a positive effect on the friction process during the development and removal of heat from the contact friction surface. The grain size of the micropowder with particles up to 10 /um guarantees greater homogeneity of the material and resistance to the release of filler and material.

Příkladný výběr základní vláknité kostry a dalších přísad zahrnuje následující složení dle hmotnosti:An exemplary selection of the basic fibrous skeleton and other ingredients includes the following composition by weight:

15 až 50 20 až 40 15 to 50 20 to 40 % % % % vláken z polymeru mikroprášku . o velikosti 1 0/7 /um karbidu křemíku (SiC) fibers made of polymer micropowder . with a size of 1 0/7 /um silicon carbide (SiC) 0 až 20 % 0 to 20% anorganického plniva (práškový vápenec, inorganic filler (powdered limestone, •baryt, kaolin) •barite, kaolin) 30 až 40 30 to 40 % % pojivá - prášková fenolformaldehydová prys- binders - powdered phenol formaldehyde resin- kyřice curry 1 až 3 % 1 to 3% plastifikátoru plasticizer

Třecí materiál podle příkladu je popsán v souvislosti s použitím jako brzdové obložení třecích segmentů kotoučových brzd. Je zřejmé, že stejného účinku použitím mikropréšku karbidu křemíku lze dosáhnout u brzdových obložení určených pro bubnové brzdy nebo jiných typů třecích materiálů, např. v provedení u spojkového obložení.The friction material according to the example is described in connection with its use as a brake lining for friction segments of disc brakes. It is clear that the same effect can be achieved by using silicon carbide micropowder in brake linings intended for drum brakes or other types of friction materials, e.g. in the design of clutch linings.

Claims

High friction friction material, in particular for dry working, based on synthetic resins with a carbon refractory fiber backing and with a filler, characterized in that it contains 15 to 50% by weight of polymer fibers and 20 to 40% by weight of silicon carbide micro-powder particles £ 10 µm.