CS254860B1

CS254860B1 - Process for producing asbestos-free friction materials

Info

Publication number: CS254860B1
Application number: CS852830A
Authority: CS
Inventors: Jiri Duska
Original assignee: Jiri Duska
Priority date: 1985-04-17
Filing date: 1985-04-17
Publication date: 1988-02-15
Also published as: CS283085A1

Abstract

Podstata způsobu spočívá v tom, že objemované skleněné hedvábí, tkanina z něj vyrobená či rohož se za teploty 20 až 70 °C protahováním, poléváním či nástřikem opatří nánosem emulsní impregnace tvořené roztokem kaučuku a vodného fenolického resolu, případně lihového roztoku fenolické pryskyřice, kdy v obou fázích emulse jsou rozptýlena plniva, modifikátory tření, částice kovů, vzniklý polotovar se za teploty 50 až 140 °C zbávi alespoň 70 % organického rozpouštědla a svinováním nebo vrstvením za tlaku 0,05 až 10 mPa se převádí na polotovar tvaru blízkého konečnému tvaru výrobku, který se potom lisovacím tlakem 10 až 60 MPa za teploty 130 až 190 °C přetvařuje na dílec žádaného tvaru.The essence of the method is that the bulked glass silk, fabric made from it or mat is provided with a layer of emulsion impregnation consisting of a solution of rubber and aqueous phenolic resol, or an alcoholic solution of phenolic resin, at a temperature of 20 to 70 °C by stretching, pouring or spraying, where fillers, friction modifiers, metal particles are dispersed in both phases of the emulsion, the resulting semi-finished product is freed from at least 70% of the organic solvent at a temperature of 50 to 140 °C and, by rolling or layering at a pressure of 0.05 to 10 mPa, it is converted into a semi-finished product with a shape close to the final shape of the product, which is then reshaped into a part of the desired shape with a pressing pressure of 10 to 60 MPa at a temperature of 130 to 190 °C.

Description

Vynález se týká postupu výroby bezazbestových třecích materiálů na bázi objemového skleněného hedvábí.The present invention relates to a process for producing asbestos-free friction materials based on bulk glass silk.

))

Bezazbestové třecí materiály se často vyrábějí tak, že kombinovaná příze vzniklá naobjemováním pramence skleněných vláken s přiskanou přízí z organických vláken a kovovým drátem se opatří nánosem pojivá protažením roztokem elastoméru ve vhodném organickém rozpouštědle, v němž jsou rozptýleny práškovíté složky, někdy i fenolická pryskyřice, za teploty místnosti. Po průchodu a setření přebytku impregnační složky stěračem se za teploty 80 až 130 °C odpaří rozpouštědlo a vzniklá lepivá příze se nádrží a poté se vrstvením vyrobí polotovar tvaru blízkého požadovanému výrobku (při výrobě spojkového obložení polotovar tvaru mezikruží a podobně).Asbestos-free friction materials are often made by combining a yarn formed by the expansion of a glass fiber strand with an interleaved organic fiber yarn and a metal wire with a binder coating by passing a solution of elastomer in a suitable organic solvent in which powdered components, sometimes phenolic resin room temperature. After passing and wiping off the excess impregnating component with a wiper, the solvent is evaporated at a temperature of 80 to 130 ° C and the resulting sticky yarn is tanked and then laminated to produce a shape close to the desired product (in the production of clutch lining semi-circular or similar).

K dosaženi dobrého rovnoměrného prostoupení příze pojivou složkou musí se použít poměrně zředěných roztoků elastomerů (obvykle s více než 70 % objemovými rozpouštědla). Rozpouštědla, schopná rozpustit používaný elastomer, jsou hořlavé a výbušné kapaliny, často též značně toxické, proto Impregnaci přízí s následným vysoušením nutno zabezpečit proti požáru, výbuchu a výpary vysoušených rozpouštědel nutno zachycovat. Přitom do zředěných roztoků kaučuku možno bez rizika oddělováni míchat jen omezená množství plniv, jejichž přítomnost v hotovém výrobku příznivě ovlivňuje funkční vlastnosti a jeho cenu.Relatively dilute elastomeric solutions (usually with more than 70% by volume of solvent) must be used to achieve good uniform penetration of the yarn through the binder. Solvents capable of dissolving the elastomer used are flammable and explosive liquids, often also highly toxic, so the impregnation of the yarns with subsequent drying must be protected against fire, explosion and the vapors of the dried solvents must be collected. At the same time, only limited amounts of fillers can be mixed into the diluted rubber solutions without risk of separation, the presence of which in the finished product positively affects the functional properties and the cost thereof.

Dalším postupem je impregnace tkaniny vyrobené z kombinovaných přízí z objemových skleněných vláken, organických vláken a drátků roztoky vysychavých olejů nebo fenolické pryskyřice v organickém rozpouštědle. Aby se v tomto případě dosáhlo přiměřeného nánosu pryskyřice, je nutno používat zředěné roztoky, u nichž je vmíchání těžších práškovitých složek vyloučeno pro jejich nízkou viskozitu a tím ovlivněnou sedimentaci příměsí plniv.Another method is to impregnate a fabric made from a combination of bulk yarns of bulk glass fibers, organic fibers and wires with solutions of drying oils or phenolic resin in an organic solvent. In this case, dilute solutions must be used in order to achieve an adequate resin deposit, in which mixing of the heavier powder components is avoided because of their low viscosity and consequently the sedimentation of the filler admixtures.

Tim jsou z použití k tomuto účelu prakticky vyloučena plniva o práškovité modifikátory třeni, jejichž nepřítomnost se výrazně projevuje v nedostatečných funkčních vlastnostech výrobku. Přitom organická rozpouštědla, v nichž lze rozpouštět použitá pojivá, jsou opět hořlavé, výbušné a toxické látky.Fillers with pulverulent friction modifiers, the absence of which is manifested in insufficient functional properties of the product, are practically excluded from the use for this purpose. The organic solvents in which the binders used are dissolved are again flammable, explosive and toxic substances.

Nevýhody těchto postupů jsou podstatným způsobem omezeny postupem podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že objemové skleněné hedvábí, tkanina z něj vyrobená či rohož nebo netkaná textilie ze skleněných vláken se za teploty 20 až 70 °C protahováním, poléváním či nástřikem opatří nánosem emulsní impregnace, vytvořené smísením roztoku kaučuku v organickém rozpouštědle a vodného fenolického resolu nebo lihového roztoku fenolické pryskyřice, přičemž v obou fázích emulse jsou rozptýleny částice kovů, plniva, modifikátory třeni, vzniklý polotovar se poté za teploty 50 až 140 °C zbaví alespoň 70 % organického rozpouštědla a svinováním nebo vrstvením za tlaku 0,05 až 15 MPa převádí na polotovar tvaru blízkého požadovanému výrobku, který se poté lisováním tlakem 10 až 60 MPa za teploty 130 až 190 °C přetváří na dílce požadovaného tvaru.The disadvantages of these processes are substantially reduced by the process according to the invention, which consists in that bulk glass silk, a fabric made from it or a mat or a non-woven glass fiber fabric is provided with an emulsion coating at 20 to 70 ° C by stretching, pouring or spraying. impregnation, formed by mixing a solution of a rubber in an organic solvent and an aqueous phenolic resol or an alcoholic solution of a phenolic resin, in which both metal particles, fillers, friction modifiers are dispersed in both phases of the emulsion; of solvent and by rolling or laminating at a pressure of 0.05 to 15 MPa transforms into a workpiece close to the desired product, which is then molded to a desired shape by pressing at 10 to 60 MPa at a temperature of 130 to 190 ° C.

Do emulsní impregnace se zavádí skupina 2 až 16 objemovaných skleněných přízí, které se uvnitř lázně sdružují do pramenců požadované hmotnosti nejvýhodněji tím, že se protahují průvlakem.A group of 2 to 16 bulk glass yarns are introduced into the emulsion impregnation, which are combined within the bath into strands of desired weight most preferably by being drawn through the die.

Vrstvením lze vyrobit polotovar, který se poté rozřezáním převádí na polotovary tvaru a hmotnosti odpovídající požadovanému výrobku.A laminate can be produced by lamination, which is then converted into cuts of shape and weight corresponding to the desired product by cutting.

Výhodou řešení podle vynálezu je možnost podstatně omezit množství používaných organických rozpouštědel, takže vystačíme pouze s 35 až 40 % objemovými rozpouštědla. Vznikají přitom kaučukové roztoky o vysoké viskozitě, v nichž lze bez rizika separace rozptýlit podstatně vyšší podíl práškovitých a zrnitých složek. Tyto látky poté ve výrobku příznivě ovlivňují funkční parametry a vzhledem k jejich ceně i snižují celkovou cenu výrobku. i’V takovýchto viskozních roztocích lze dokonce bez zvláštního rizika separace rozptýlit částice kovů, takže kov, který je velmi příznivou složkou kompozitního materiálu, není nutné zavádět jako drahý drát, nýbrž ve formě levnějších částic kovů a podobně.The advantage of the solution according to the invention is the possibility of substantially reducing the amount of organic solvents used, so that only 35 to 40% by volume of the solvent is sufficient. This results in high viscosity rubber solutions in which substantially higher proportions of pulverulent and granular components can be dispersed without risk of separation. These substances then favorably influence the functional parameters in the product and, due to their price, also reduce the total price of the product. In such viscous solutions, even metal particles can be dispersed even without a particular risk of separation, so that the metal, which is a very favorable component of the composite material, is not required to be introduced as expensive wire but in the form of cheaper metal particles and the like.

Další výraznou předností postupu podle vynálezu je velmi dobrá lepivost impregnovaného vysušeného polotovaru za studená.Another significant advantage of the process according to the invention is the very good cold tack of the impregnated dried blank.

Příznivá lepivost tohoto polotovaru, kde alespoň část pojivá tvoří vodný fenolický resol, umožňuje vytvořit kompozice, v nichž převládá fenolická pryskyřice, jejíž teplotní stabilita za zvýšené teploty je příznivější než při přebytku elastoméru. Dokonce pokud vlivem selhání teplotní regulace došlo při vysoušení k přerušení polotovaru, u něhož je nutné vždy zachovat určitý zbytkový podíl rozpouštědla, které změkčuje pojivo a tím podmiňuje lepivost za studená, dochází u kompositu s převahou fenolického resolu při odležení k zpětné adsorpci vzdušné vlhkosti a vzrůstu lepivosti produktu, takže tento jde pak zpracovat bez potíží.The favorable tackiness of the preform, wherein at least a portion of the binder is an aqueous phenolic resol, makes it possible to form compositions in which a phenolic resin predominates, whose temperature stability at elevated temperature is more favorable than an excess of elastomer. Even if, due to a failure of temperature control, a blank has been interrupted during drying, which always has to retain a certain proportion of solvent which softens the binder and thus conditions cold tack, composites with a phenolic resol predominate at maturity retent adsorb air humidity and increase the tackiness of the product so that it can then be processed without difficulty.

Pokud se k vrstvení používá plošný útvar (tkanina, rohož) malé tlouštky, postačí jednostranný nános pojivové složky v přebytku a materiál se poté vrství nánosovanou a nenánosovanou vrstvou na sebe. Postup výroby je vysvětlen na následujících příkladech.If a sheet (fabric, mat) of small thickness is used for the lamination, a one-sided application of the binder component in excess is sufficient and the material is then layered on the deposited and uncoated layer. The production process is explained in the following examples.

Příklad 1Example 1

Do 1 690 gramů roztoku butadienakrylonitrilového kaučuku v trichloretylenu o sušiněUp to 1 690 grams of a solution of butadiene acrylonitrile rubber in trichlorethylene of dry matter

12.6 % se vmíchává postupně 800 gramů práškovitých složek, které tvoří saze, tuha, surna, částice mosazi, urychlovače, difenylguanidin, Pneumax MB, stearan zinečnatý a síra. Vzniklý viskózní roztok se mísí s 650 gramy vodného fenolického resolu o sušině 50 %, v němž jsou rozptýleny další práškovité složky, tj. baryt, bakelitový tmel, dřevitá moučka. Obě viskózní kapaliny se dobře promíchají k vytvoření homogenní emulze. Touto emulzí se za teploty °C protahuje 5 pramenců skleněného objemovaného hedvábí 0,85 ktex, které se uvnitř roztoku sdružují do jediného pramence a přebytek impregnační suspenze se setře v průvlaku kruhovitého průřezu.12.6% are blended sequentially with 800 grams of pulverulent constituents comprising carbon black, graphite, crude, brass particles, accelerators, diphenylguanidine, Pneumax MB, zinc stearate and sulfur. The resulting viscous solution is mixed with 650 grams of 50% aqueous phenolic resol, in which other pulverulent components, i.e. barite, bakelite putty, wood flour, are dispersed. The two viscous liquids are mixed well to form a homogeneous emulsion. 5 strands of 0.85 ktex glass volumetric silk are drawn through this emulsion at a temperature of 0 ° C, which are combined into a single strand inside the solution and the excess impregnating suspension is wiped off in a die of circular cross-section.

Vycházející pramenec se vysouší vzduchem o teplotě 130 °C po dobu 3,5 minuty v průbě'.né sušárně, čímž se odstranilo 90 % rozpouštědla. Vysušený pramenec so na svinovacím stroji svinuje trojúhelníkovým návinem do tvaru mezikruží za přítlaku 0,15 MPa, takže po návinu vzniká předlisek tvaru mezikruží. Tento předlisek se vylisuje v tvárnici požadovaných rozměrů za tlaku 35 MPa a teploty 170 °C po dobu 4 minut na spojkové obložení pro osobní vozy. Při výrobě spojkového obložení pro užitková vozidla či nákladní vozidla se uvnitř emulzní impregnace sdružuje větší počet přízí, až 16. Pramenec ze 2 až 4 přízí slouží k výrobě spojkového obložení,do průměru 160 mm.The resulting strand was air dried at 130 ° C for 3.5 minutes in a continuous drier to remove 90% of the solvent. The dried strand s0 on the wrapping machine is rolled in a triangular winding in the form of an annulus under a pressure of 0.15 MPa, so that after the winding a preform of the shape of the annulus is formed. This preform is pressed in a block of the desired dimensions at a pressure of 35 MPa and a temperature of 170 ° C for 4 minutes on a clutch lining for passenger cars. In the production of clutch linings for commercial vehicles or trucks, a number of yarns, up to 16, are combined inside the emulsion impregnation. A strand of 2 to 4 yarns is used to produce clutch linings up to 160 mm in diameter.

Příklad 2Example 2

Do 5 800 gramů roztoku butadienakrylonitrilového kaučuku v trichloretylenu o sušiněUp to 5 800 grams of a solution of butadiene acrylonitrile rubber in trichlorethylene of dry matter

12.7 % se vmíchá 3 520 gramů práškovitých složek (saze, grafit, baryt, surna, práškovitá měS, síra, sulfenax CB, oxid zinečnatý, stearin) vzniklý viskózní roztok se smísí se12.7% is mixed with 3,520 grams of powdered components (carbon black, graphite, barite, crude, powdered copper, sulfur, sulfenax CB, zinc oxide, stearin) and the resulting viscous solution is mixed with

730 gramů lihového roztoku fenolické pryskyřice, v němž jsou smíchány baryt a vápenec o sušině 83 %. Vzniklou emulsí se za teploty 25 °C polévá tkanina vyrobená z objemovaného hedvábí 0,85 ktex. Stěrka polévacího stroje se nastaví 1,5 mm od povrchu tkaniny. Emulse se na tkaninu nanáší jednostranně. Nános se zbaví průchodnou sušárnou při teplotě 130 °C po dobu 1,5 minuty minimálně 70 % rozpouštědla a poté sa navíjí na gumový válec o průměru 130 mm a to tak, že neimpregnovaná strana přichází navrch za současného zažehování dalším válcem přetlačovaným silou 500 N. Při dosažení trubkovitého návinu o tlouštce 28 mm se pruh tkaniny přeruší. Návin se krátce zažehlí a poté se na trnu vloží do sušárny, kde se při teplotě 60 °C zbaví zbytků rozpouštědla. Vzniklý trubkovitý návin vnitřního průměru cca 130 mm, vnějšího 188 mm, délky 980 mm se nařeže soustavou upichovacích nožů na prstence průměru 188x130, tlouštky 10 mm, které se poté slisují na spojkové obložení rozměru 190x130x3,5.730 grams of an alcoholic phenolic resin solution in which barite and limestone are mixed with a dry matter content of 83%. The resulting emulsion is coated at 25 ° C with a fabric made of bulk silk of 0.85 ktex. The scraper of the pouring machine is set 1.5 mm from the fabric surface. The emulsion is applied unilaterally to the fabric. The coating is removed by passing through an oven at 130 ° C for at least 70 minutes with a minimum of 70% solvent, and then wound onto a 130 mm diameter rubber cylinder so that the impregnated side comes on top while igniting with another 500 N force. When the tubular winding is 28 mm thick, the fabric strip is broken. The package is ironed briefly and then placed on a mandrel in an oven where it is freed from solvent residues at 60 ° C. The resulting tubular winding of an inner diameter of approx. 130 mm, an outer 188 mm, a length of 980 mm is cut with a system of parting blades on rings of 188x130 diameter, 10 mm thickness, which are then pressed into a clutch lining of 190x130x3.5.

Příklad 3Example 3

Obdobným způsobem, jako v příkladě 2 lze též vyrobit brzdové obložení. Lze použít shodné emulsní impregnační látky či rozdílného složení. Na trnu o průměru odpovídajícímu dosedacímu průměru vyráběného obložení čelistí se pak navíjí při 25 °C impregnovaná předsušená tkanina zbavená vysoušením při 100 °C 80 % rozpouštědla tak dlouho, až plošná hmotnost suchého návinu odpovídá plošné hmotnosti vyráběného brzdového obložení. Pro dosažení kompakt ního polotovaru následuje po návinu zažehlení tlakem 5 MPa. Návin se pak podélně i příčně rozřeže na části rozměrů shodných s šířkou a délkou opásání příslušného obložení a takovéto polotovary se v lisovací tvárnici daného rozměru dolisují na brzdové obložení za podmínek tlak 40 MPa, teplota 170 °C, doba lisování 1 minuta/1 mm. Místo tkaniny lze též použít rohož či jiné plošné útvary ze skleněných vláken.In a manner similar to Example 2, a brake lining can also be produced. The same emulsion impregnating agents or different compositions may be used. An impregnated pre-dried web is then wound on a mandrel with a diameter corresponding to the bearing diameter of the produced shoe liner at 25 ° C, and dried at 100 ° C to 80% of the solvent until the basis weight of the dry coil corresponds to the basis weight of the produced brake linings. In order to achieve a compact blank, the coil is ironed with a pressure of 5 MPa. The coil is then cut longitudinally and transversely into portions equal to the width and length of the wrap around the lining, and such blanks are pressed into a brake lining under a pressure of 40 MPa, a temperature of 170 ° C, a pressing time of 1 minute / 1 mm. It is also possible to use mats or other glass fiber sheets.

Claims

object of the invention

1. A process for the production of asbestos-free friction materials, characterized in that the bulk glass silk, a woven fabric made from it or a mat or a non-woven glass fiber fabric is coated by emulsion impregnation formed by mixing a rubber solution at 0 to 70 ° C. in an organic solvent and an aqueous phenolic resol or alcoholic phenolic resin solution, in which both metal particles, fillers, friction modifiers are dispersed in both phases of the emulsion, and the resulting semi-finished product is then at a temperature of 50 to 50 ° C.

140 ° C free of at least 70% organic solvent and by rolling or layering at a pressure of 0.05 to 10 MPa transforms into a semi-finished product close to the desired shape of the product, which is then converted by pressing at 10 to 60 MPa at 130 to 190 ° C shape.

2. A process for the production of asbestos-free friction materials according to claim 1, characterized in that a group of 2 to 16 volume glass yarns are introduced into the emulsion impregnation and are entrained within the bath into a strand of desired weight.

3. A process for the production of asbestos-free friction materials according to claim 1, characterized in that a laminate is produced by a lamination, which is then cut by cutting into semi-finished products of shape and weight corresponding to the desired product.