DE2142995A1

DE2142995A1 - Frictional compsn - contg a frictional medium of specific grain size and shape

Info

Publication number: DE2142995A1
Application number: DE19712142995
Authority: DE
Inventors: Bernhard Huettermann; Karl Mertl
Original assignee: Jurid Werke GmbH
Current assignee: Federal Mogul Bremsbelag GmbH
Priority date: 1971-08-27
Filing date: 1971-08-27
Publication date: 1973-03-01
Also published as: DE2142995B2

Abstract

Frictional compsn. comprises usual binders, fillers, and modifiers controlling the frictional characteristics, in form of bonded particles, such modifiers being present as highly compacted granulate having predetermined grain shape (e.g., as truncated pyramids, base 6 x 6 mm., height 3 mm). Performance of frictional elements contg. frictional grains as defined is controllable due to predetermined shape of frictional agent. No waste accrues in prepn. of the latter, which in prior art amounted to =30% of material used. Used in mfr. of braking elements.

Description

Reibwerkstoff Die Erfindung bezieht sich auf einen Reibwerkstoff, der aus für Reibwerkstoffe üblichen Bindemitteln, für Reibwerkstoffe üblichen Füllstoffen und die Reibeigenschaften modifizierenden Zusatzstoffen in Form von gebundenen Partikeln besteht.Friction material The invention relates to a friction material, made from binders customary for friction materials and fillers customary for friction materials and additives which modify the frictional properties in the form of bound particles consists.

Es ist bekannt, daß man zur Verbesserung der Reibeigenscha£-ten, insbesondere zu Erzielung eines bleibenden hohen Reibungskoeffizienten bei Reibbelägen Zusatzstoffe, und zwar entweder anorganisch gebundene, z,Bo Sinterstoffe, oder organisch gebundene keramische oder oxidische Stoffe dem Gemisch aus Bindemittel und FUllstoff zusetzt und daraus in üblicher Weise die Bremsbeläge formt. Die so hergestellten fertigen BremBbelOge zeichnen sich inabesondere bei relativ hohen Temperaturen dadurch ein besonders gutes Reibverhalten aus. Nachteilig ist bei diesen bekannten Reibwerkstoffen die Tatsache, daß die Größe der Partikel, in denen diese Zusatzstoffe entweder in gesinterter Form, wenn es sich um Metallpulver handelt, oder in wärmegehärtetem Zustand, wenn es sich um mit anorganischem oder organischem Bindemittel gebundene pulverförmige Zusatzstoffe, wie beispielsweise feste Schmierstoffe, Metalle, Oxid- oder Kerampulver handelt, verschieden ist. Liegen die Zusatzstoffe in Form von relativ großen Partikeln vor, dann besteht die Gefahr, daß diese bei der Verarbeitung zu den fertigen Reibbelägen teilweise zerstört werden, und es bildet sich unerwünscht hoher Abfall. Kleine Teilchen, die für die Einarbeitung problemitser sind, müssen durch sorgfältige Zerkleinerung der gesinterten bzw. wärmegehärteten Zusatzitoffe zunächst gewonnen werden. Bei dem dazu erforderlichen Aufmahl- oder Brechprozess beträgt die Abfallrate an Material nicht geeigneter Korngröße erfahrungsgemäß mindestens 3C, was wiederum unwirtschaftlich ist.It is known that to improve the friction properties, in particular to achieve a consistently high coefficient of friction in friction linings additives, namely either inorganically bound, z, Bo sintered materials, or organically bound ceramic or oxidic substances added to the mixture of binder and filler and forms the brake linings therefrom in the usual way. The finished ones produced in this way BremBbelOge stand out in particular with relative high temperatures thereby a particularly good friction behavior. This is known to have a disadvantage Friction materials the fact that the size of the particles in which these additives either in sintered form, if it is metal powder, or in thermoset State if it is bound with an inorganic or organic binder powdery additives, such as solid lubricants, metals, oxide or Keram Powder is different. The additives are in the form of relative large particles, there is a risk that they will become too large during processing the finished friction linings are partially destroyed, and it forms undesirably high waste. Small particles that are more problematic for incorporation must be by carefully crushing the sintered or heat-hardened additives to be won first. In the grinding or crushing process required for this experience has shown that the rate of waste of material of unsuitable grain size is at least 3C, which again is uneconomical.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bisherigen Nachteile zu beheben.The invention is based on the previous disadvantages to fix.

Diese Aufgabe wird dadurch gelegt, daß in einem Reibwerkstoff der eingangs angegebenen Art, bestehend aus für Reibwerkstoffe üblichen Bindemitteln, für Reibwerkstoffe Ublichen Füllstoffenund üblichen die Reibeigenschaftenmodifizierenden Zusatzstoffen in Form von gebundenen Partikeln erfindungsgemäl die modifizierenden Zusatzstoffe als hochverdichtetes Granulat definierter Kornform vorhanden sind. Dabei hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn das hochverdichtete Granulat in Form von Kleinstpreßlingen vorliegt. Zweckmäßig ist es, wenn die modifizierenden Zusatzstoffe in Form von Teilchen mit Pyramidenstumpf-Form mit einer quadratischen Grundfläche von einer Kantenlänge von 6 mm, einer Höhe von ca. 3 mm und formgleichen Seitenflächen vorliegen. Falls die Gefahr einer Entmischung besteht, kann es auch vorteilhaft sein, die modifizierenden Zusätze als verschieden geformte definierte Granulatkörper in einen Bremsbelag einzuarbeiten.This task is set in that in a friction material the Type specified at the beginning, consisting of for friction materials usual Binders, fillers customary for friction materials and customary frictional properties modifiers Additives in the form of bound particles according to the invention, the modifying There are additives in the form of high-density granules with a defined grain shape. It has proven to be useful if the highly compressed granulate in In the form of small pressings. It is useful if the modifying Additives in the form of particles with a truncated pyramid shape with a square Base area with an edge length of 6 mm, a height of approx. 3 mm and of the same shape Side faces are present. If there is a risk of segregation, so can it It may be advantageous to define the modifying additives as differently shaped Incorporate granules into a brake lining.

Es wurde gefunden, daß die Reibeigenschaften des erfindungsgemäßen Reibwerkstoffes, in welchem die modifizierenden Zusatzstoffe als hochverdichtete Granulate definierter Kornform vorliegen, sehr zufriedenstellend sind, so daß die Materialersparnis, die sich infolge der praktisch abfallfreien Fertigung des erfindungsgemäßen Reibwerkstoffes ergibt, nicht zu Lasten des Reibverhaltens geht, vielmehr einen echten technischen Vorteil bringt.It has been found that the frictional properties of the invention Friction material, in which the modifying additives as highly compressed Granules of defined grain shape are very satisfactory, so that the Material savings resulting from the practically waste-free manufacture of the inventive Friction material results, is not at the expense of the friction behavior, but rather a brings real technical advantage.

Die in dem erfindungsgemäßen Reibwerkstoff vorhandenen hochverdichteten Granulate definierter Kornform sind vorteilhaft Kleinstpreßlinge, die in praktisch ähnlicher Weise hergestellt werden wie die bekannten relativ großen Zusatzstoff"Kdrper, und zwar - wenn es sich um metallische Zusätze handelt - durch Vermischen der pulverfdrmigen Ausgangssubstanzen, Verpressen dieser, Jedoch unter einem vergleichsweise hohen Preßdruck von etwa 1 bis 4 Mp/cm2, und Sintern nach bekannten Methoden -- oder, wenn es sich um oxidische und keramische Stoffe handelt, die anorganisch oder organisoh gebunden sind, durch Vermischen der pulverförmigen Ausgangsbestandteile, Verpressen dieser, 3 Jedoch unter einem vergleichsweise hohen Preßdruck von etwa bis 4 Mp/cm2 und Aushärten nach bekannten Methoden. Dabei wird, im Unterschied zu der Herstellung der bekannten Zusatzstoff-Partikel, zur Gewinnung des im erfindungsge maßen Reibwerkstoff benötigten Granulats definierter Kornform das Ausgangspulvergemisch portionsweise in kleine Formen bestimmter Gestalt eingefüllt und darin unter dem Preßdruck zu bestimmten Körpern mit definierten Dimensionen verformt und verfestigt. Es lassen sich dabei in einfacher Weise Preßlinge mit einer definierten Eelzahl von Körperflächen in definierten Dimensionen gewinnen. Infolge der definierten Dimensionen liegen die einzelnen Preßlinge auch mit definiertem Gewicht vor, was sich auf die Eigenschaften des Reibwerkstoffes vorteilhaft auswirkt, da das Granulat auf diese Weise auf die Funktionsnotwndigkeit der mit dem Reibwerkstoff herzustellenden Beläge abgestimmt und den im Reibwerkstoff-Gemisch einsetzbaren verschiedenen Reibwerkstoff-Anteilen angepaßt benutzt werden kann. Insbesondere durch die definierte Vielzahl von KörperflEchen der Preßlinge kann eine gute Verklammerung mit den vorhandenen Reibwerkstoff-Bestandteilen erreicht und einer eventuellen Entmischung während des Produktionsablaufs entgegengewirkt werden.The highly compressed ones present in the friction material according to the invention Granules with a defined grain shape are advantageous miniature compacts that come in practical are produced in a similar way as the well-known relatively large additive "body, namely - when it comes to metallic additives - by mixing the powdery ones Starting substances, pressing these, however, at a comparatively high level Compression pressure of about 1 to 4 Mp / cm2, and sintering according to known methods - or, when it comes to oxidic and ceramic substances that are inorganic or organic are bound by mixing the powdery starting components, pressing this, 3 However, under a comparatively high pressure of about up to 4 Mp / cm2 and curing according to known methods. In contrast to the production the known additive particles to obtain the friction material in the erfindungsge measured required granulate of defined grain shape the starting powder mixture in portions filled into small shapes of a certain shape and closed under the pressure deformed and solidified certain bodies with defined dimensions. Leave it In this case, compacts with a defined Eel number of body surfaces are made in a simple manner win in defined dimensions. As a result of the defined dimensions lie the individual compacts also with a defined weight, which affects the properties of the friction material has an advantageous effect, since the Granules on this Way on the functional necessity of the linings to be produced with the friction material matched and the various frictional material proportions that can be used in the friction material mixture can be used adapted. In particular due to the defined number of body surfaces the compacts can be well interlocked with the existing friction material components achieved and counteracted any segregation during the production process will.

Darüber hinaus liegt der besondere Vorteil darin, daß aus dem gepreßten Materialvolumen eine hohe Ausbeute an Granulatkörpern definierter Kornform gewonnen werden kann.In addition, the particular advantage is that from the pressed Material volume a high yield of granules of defined grain shape obtained can be.

Es wurde gefunden, daß ein hoher Ausnutzungsgrad der eingesetzten Pulvermenge zu gewonnenes (rajilatkörpern von über 90 erreicht werden kann.It has been found that a high degree of utilization of the used Amount of powder to be obtained (rajilat bodies of over 90 can be achieved.

In der beiliegenden Zeichnung sind verschiedene Formen, in denen die mit dem erfindungsgemäßen Reibwerkstoff verarbeiteten Kleinstpreßlinge gefertigt werden können, beispielsweise veranschaulicht. Es zeigen: Fig. 1 vergrdßert die Form eines pyramidenstumpfförmigen Granulatkörpers, Fig. 2 vergrößert eine andere Form für die Granulatkörper, sogenannte "Eiundekuchen", Fig. 3 vergrdßert die Form eines zylinderförmigen Granulatkörpers, Fig. 4 in Plattenform mit vorbestimmten Sollbruchstellen gefertigte hantelförmige und pyramidenstwnp£-förmige Granulatkdrper, Fig. 5 die Granulatkörper der Fig. 1 in Plattenform mit Sollbruchkanten gefertigt, und Fig. 6 einen Bremsbelag mit darin eingearbeiteten verschiedenen geformten definierten Granulatkörpern, Beispiel 1 Ein Pulvergemisch folgender Zusammensetzung: 70 Gew. ffi Kohlenstoff 10 Gew.-% Blei 10 Gew.- Molybdändisulfid 10 Gew.- Aluminiumsilikat wurde in einem Lödiger-Mischer unter Zusatz von 5% Trockenharz (Markenbezeichnung IßVulkadur A", Handelsprodukt der Firma Farbenfabriken Bayer) 15 Minuten lang innig vermischt.In the accompanying drawing are various forms in which the manufactured with the processed micro-compacts according to the invention can be illustrated, for example. They show: Fig. 1 enlarges the Shape of a truncated pyramid-shaped granular body, Fig. 2 shows another enlarged Form for the granules, so-called "egg undecakes", Fig. 3 is enlarged the shape of a cylindrical granular body, Fig. 4 in plate form with predetermined Dumbbell-shaped and pyramidal-shaped granules made of predetermined breaking points, FIG. 5 shows the granulate bodies of FIG. 1 manufactured in plate form with predetermined breaking edges, and FIG. 6 shows a brake pad with variously defined shapes incorporated therein Granules, Example 1 A powder mixture of the following composition: 70 wt. ffi carbon 10% by weight lead 10% by weight molybdenum disulfide 10% by weight aluminum silicate was in a Lödiger mixer with the addition of 5% dry resin (brand name IßVulkadur A ", commercial product from the company Farbenfabriken Bayer) intimately for 15 minutes mixed.

Anschließend wurde das Gemisch in eine Formplatte gemäß Fig. 5 eingefüllt und darin unter einem Preßdruck von 2 Mp/cm² verpreßt und bei 200 C ausgehärtet. Nach dem Aushärten ließ man abkUhlen, und danach wurde die Platte an ihren Sollbruchstellen aufgebrochen. Das Material fiei praktisch vollständig in Form von Kleinpreßlingen der in Fig. 1 gezeigten Form an, und diese hatten untereinander praktisch gleiche Größe und die Lage der vorhandenen Flächen war bei allen Kleinpreßlingen praktisch ebenfalls die gleiche.The mixture was then poured into a mold plate according to FIG. 5 and pressed therein under a pressure of 2 Mp / cm² and cured at 200.degree. After hardening, it was allowed to cool, and then the plate was at its predetermined breaking points broken up. The material fiei practically entirely in the form of Small compacts of the form shown in Fig. 1, and these had one another practically the same size and the location of the existing surfaces was in all small pressings practically the same as well.

Dieses definierte Granulat wurde einem üblichen organischen Reibwerkstoff-Material in einer Menge von ca. 15 Vol.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des Reibbelags, eingearbeitet.These defined granules became a common organic friction material incorporated in an amount of approx. 15% by volume, based on the total mass of the friction lining.

Die daraus hergestellten Reibbeläge ergaben mindestens ebenso gute Reibeigenschaften wie VergleichsreibbelEge, die mit vergleichbarem Reibwerkstorf, jedoch mit Zusatzstoff-Partikeln unspezifischer Form gefertigt worden waren.The friction linings produced therefrom were at least as good Frictional properties such as comparison friction pads, which with comparable friction material, however, they were made with additive particles of unspecific shape.

Beispiel 2 Ein Pulvergemiach folgender Zusammensetzung: 20 Vol-% Phenolharz-Bindemittel 15 Vol- Graphit 25 Vol-% pulverförmiges keramisches Material (Mullit) 50 Vol-% pulverförmige Metalloxide (Eisenoxid) wurden miteinander innig vermischt. Anschließend wurde das Gemisch in eine Formplatte gemäß Fig. 5 eingefüllt und darin unter einem Preßdruck von 2 Mp/cm² und bei Temperaturen bis etwa 1800C verpreßt und ausgehärtet, Nach dem Aushärten ließ man abkühlen, und danach wurde die Platte an ihren Sollbruchste]lerl aufgebrochen. Das Material fiel praktisch vollständig in Form von kleinen Preßlingen der in Fig. 1 gezeigten Form an. Diese hatten untereinander praktisch gleiche Größe und die Lage der vorhandenen Flächen war bei allen Kleinpreßlingen praktisch ebenfalls die gleiche.Example 2 A powder mixture of the following composition: 20% by volume phenolic resin binder 15 vol- graphite 25 vol-% powdery ceramic material (mullite) 50 vol-% powdery Metal oxides (iron oxide) were intimately mixed with one another. Then the Mixture is poured into a mold plate according to FIG. 5 and therein under a compression pressure of 2 Mp / cm² and pressed and cured at temperatures up to about 1800C, after the hardening was allowed to cool, and then the plate was at its predetermined breaking point broken up. The material fell practically entirely in the form of small compacts of the shape shown in Fig. 1. These had practical among themselves The same size and the location of the existing surfaces was the same for all small pressings practically the same as well.

Dieses definierte Granulat wurde wie in Beispiel 1 beschrieben mit einem organischen Material verarbeitet. Die daraus hergestellten Reibbeläge hatten ebenfalls mindestens ebenso gute Reibeigenschaften wie Vergleichsreibbeläge, die mit undefinierten Zusatzstoff-Partikeln gefertigt worden waren.This defined granulate was as described in Example 1 with processed from an organic material. The friction linings made from it had also at least as good friction properties as comparative friction linings that were made with undefined additive particles.

Auf diese Weise lassen sich Vormischungen beliebigen Charakters, sowohl anorganisch gebundene, gesinterte und organisch gebundene, in Reibwerkstoff-Gemischen auf Basis von anorganischem, organischem oder Sinter-Bindemittel verarbeiten.In this way, premixes of any character, both inorganically bound, sintered and organically bound in friction material mixtures process based on inorganic, organic or sinter binders.

Claims

1. Friction material consisting of binders customary for friction materials, Common fillers for friction materials and modifying the friction properties Additives in the form of bound particles, characterized in that the modifying additives as highly compressed granules with a defined grain shape available.

2. Friction material according to Claim 1, characterized in that the highly compressed Granules are available in the form of small pressings.

3. Friction material according to claim 1 or 2> characterized in that that the modifying additives are in particles of stub-pyramid shape with a square base with an edge length of 6 mm, a height of approx. 3 mm and side surfaces of the same shape are present.