DE1017070B

DE1017070B - Process for the production of friction bodies

Info

Publication number: DE1017070B
Application number: DES44806A
Authority: DE
Inventors: Cyril Aubrey Redfarn
Original assignee: Small & Parkes Ltd
Current assignee: Small & Parkes Ltd
Priority date: 1954-07-19
Filing date: 1955-07-18
Publication date: 1957-10-03

Description

Verfahren zur Herstellung von Reibkörpern Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von Reibkkörpern, beispielsweise von verbesserten Brems- oder Kupplungsbelägen.Method of Making Friction Bodies The present invention relates to the production of friction bodies, for example improved braking or clutch linings.

Die bekannten Bremsbeläge werden im allgemeinen unter Verwendung von Phenol-Formaldehyd-Harzen hergestellt, diese werden häufig mit trocknenden Ölen oder anderen Reagenzien abgewandelt. Gewöhnlich besteht ein Brems- oder Kupplungsbelag aus Asbest entweder in Form eines Gewebes oder in Form von Fasern; die Asbestsubstanz wird mit einem wärmehärtbaren Phenol-Formaldehyd-Harz verleimt, das dann durch Erhitzung gehärtet wird.The known brake pads are generally using Phenol-formaldehyde resins are made; these are often made with drying oils or modified other reagents. Usually there is a brake or clutch lining made of asbestos either in the form of a fabric or in the form of fibers; the asbestos substance is glued with a thermosetting phenol-formaldehyde resin, which is then heated by heating is hardened.

Da sich Phenol-Formaldehyd-Harze in Reibungselementen weit unterhalb der Temperaturen zersetzen, die bei extremen Brems- oder Kupplungsbedingungen auftreten, ergibt sich die Aufgabe, die thermische Zersetzung des Reibungsmaterials bei diesen Temperaturen zu vermeiden.Because phenol-formaldehyde resins are far below in friction elements decompose the temperatures that occur in extreme brake or clutch conditions, the task is to prevent the thermal decomposition of the friction material in these Avoid temperatures.

Die von W. Hückel in »Anorganische Strukturchemie«, Ferdinand Enke-Verlag, Stuttgart, 1948, S.791, beschriebenen gummiartigen Stoffe, die aus durch Reaktion von Ammoniumchlorid mit Phosphorpentachlorid erhaltenen polymeren Produkten bestehen, werden als Polyphosphornitrildichloride mit der Formel (P N C2)n bezeichnet. Der Wert von n erstreckt sich von 3 oder 4 an aufwärts, und der Zustand der niederen Polymeren reicht von weichen Kristallen bis zu öligen Flüssigkeiten sowie weichen und harten gummiartigen Materialien. Die Polyphosphornitrildichloride sind anorganischer Natur, wärmebeständig und fähig, bei Temperaturen von 360° C ohne Zersetzung zu polymerisieren.The by W. Hückel in "Inorganische Strukturchemie", Ferdinand Enke-Verlag, Stuttgart, 1948, p.791, described rubber-like substances made by reaction consist of polymeric products obtained from ammonium chloride with phosphorus pentachloride, are referred to as polyphosphoronitrile dichlorides with the formula (P N C2) n. Of the The value of n extends from 3 or 4 upwards, and the state of the lower Polymers range from soft crystals to oily liquids as well as soft ones and hard rubbery materials. The polyphosphonitrile dichlorides are more inorganic Natural, heat resistant and able to at temperatures of 360 ° C without decomposition polymerize.

Seitens des Erfinders ist festgestellt worden, daß niedermolekulare, zu weiterer Polymerisation fähige Polyphosphornitrildichloride gut als Bindemittel zur Herstellung von Reibkörpern geeignet sind. Gemäß der Erfindung erfolgt die Bindung des Reibungsmaterials auch mit einem in situ polymerisierten Polyphosphornitrildichlorid. Diese große Wärmebeständigkeit des Polymeren verhindert das Auftreten der bei den gewöhnlichen Phenol-Formaldehyd-Harzen durch Zersetzungserscheinungen bedingten Nachteile. Polyphosphornitrildichloride mit niedrigem Molekulargewicht können durch Reaktion mit organischen Verbindungen mit mehreren Hydroxylgruppen, wie Äthylenglykol, Glycerin, Resorcin oder Hydrochinon und/oder Phenolharzen, die durch Reaktion von mehrwertigen aromatischen Oxyverbindungen mit mehrbasischen anorganischen Säuren bzw. Säurederivaten erhalten wurden, abgewandelt werden. Diese Verbindungen werden in der Beschreibung und in den Ansprüchen als abgewandelte Polymeren des Polyphosphornitrildichlorids bezeichnet.On the part of the inventor it has been found that low molecular weight, Polyphosphoronitrile dichlorides capable of further polymerization are good binders are suitable for the production of friction bodies. According to the invention, the binding takes place of the friction material also with an in situ polymerized polyphosphoronitrile dichloride. This great heat resistance of the polymer prevents the occurrence of the ordinary phenol-formaldehyde resins caused by decomposition phenomena Disadvantage. Low molecular weight polyphosphonitrile dichlorides can be obtained by Reaction with organic compounds with multiple hydroxyl groups, such as ethylene glycol, Glycerine, resorcinol or hydroquinone and / or phenolic resins, which are produced by the reaction of polyvalent aromatic oxy compounds with polybasic inorganic acids or acid derivatives were obtained. These connections will in the description and in the claims as modified polymers of polyphosphoronitrile dichloride designated.

Üblicherweise werden Reibungsmaterialien zur Veränderung des Reibungskoeffizienten mit anorganischen oder organischen Füllstoffen versetzt; auch bei der erfindungsgemäßen Verwendung von polymeren Polyphosphornitrildichloriden bzw. ihren abgewandelten Polymeren als Bindemittel können die bekannten Füllstoffe zur Mischung zugesetzt werden.Friction materials are usually used to change the coefficient of friction mixed with inorganic or organic fillers; also with the invention Use of polymeric polyphosphoronitrile dichlorides or their modified ones The known fillers can be added to the mixture of polymers as binders will.

Die anorganischen polymeren Substanzen können in die Reibungsmaterialien in vorkondensiertem oder teilweise polymerisiertem Zustand eingebracht werden. worauf die Molekülvergrößerung in situ abgeschlossen wird.The inorganic polymeric substances can be used in the friction materials be introduced in a precondensed or partially polymerized state. on what the molecular enlargement is completed in situ.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht in der Verwendung von Polyphosphornitrildichloriden oder modifizierten Polymeren derselben als Mittel zur Abstimmung der Reibungseigenschaften, entweder allein oder zusätzlich zu den bekannten Füllstoffen. Hierzu werden kleine Teilchen der gummiähnlichen Polymeren verwandt, die mit Asbestfasern und anderen Hilfsstoffen in das zu formende Reibungsmaterial eingemischt werden.Another feature of the invention is the use of polyphosphoronitrile dichlorides or modified polymers of the same as a means of adjusting the friction properties, either alone or in addition to the known fillers. To do this, small Particles of rubber-like polymers related to asbestos fibers and others Auxiliaries are mixed into the friction material to be formed.

Es kann angenommen werden, daß die bei der Herstellung von Reibkörpern mit Asbestgehalt eingesetzten Polyphosphornitrildichloride oder ihre modifizierten Polymeren während des Herstellungsverfahrens deir Reibungsmaterialien mit dem Asbest reagieren, und zwar besonders die niedermolekularen Polymeren.It can be assumed that in the manufacture of friction bodies Polyphosphoronitrile dichlorides used with asbestos content or their modified ones Polymers during the manufacturing process of the friction materials with the asbestos react, especially the low molecular weight polymers.

Die folgenden Beispiele dienen zur Veranschaulichung der Erfindung; die -1\7engenangaben erfolgen in Gewichtsteilen. Beispiel 1 Eine Mischung zur Herstellung eines Reibkörpers setzt sich aus folgenden Bestandteilen zusammen: Asbest ........................ 135 Teile Öliges Polyphosphornitril- dichlorid (P N C12)n ... .. .. ... 40 " Eisenoxyd .................... 32 " Die Bestandteile werden 5 Minuten gründlich gemischt und in einer Form 2 Stunden bei einer Temperatur von 240° C und einem Druck von 315 kg/cm2 geformt. Das Reibungsmaterial wurde dann in der Form durch 1stündiges Erwärmen in einem Ofen bei einer Temperatur von 300° C hitzebeständig gemacht. Beispiel 2 Die Mischung zur Herstellung eines Reibkörpers setzt sich aus folgenden Bestandteilen zusammen: Asbest ........................ 115 Teile Öliges Polyphosphornitril- dichlorid (P N C12)" .......... 140 " Eisenoxyd .................... 20 " Bleiglätte ..................... 20 " Die Herstellung des Reibkörpers wird -wie im Beispiel 1 durchgeführt.The following examples serve to illustrate the invention; the amounts given are in parts by weight. Example 1 A mixture for the production of a friction body consists of the following components: Asbestos ........................ 135 parts Oily Polyphosphonitrile dichloride (PN C12) n ... .. .. ... 40 " Iron oxide .................... 32 " The ingredients are thoroughly mixed for 5 minutes and molded in a mold for 2 hours at a temperature of 240 ° C and a pressure of 315 kg / cm2. The friction material was then made heat resistant in the mold by heating it in an oven at a temperature of 300 ° C for 1 hour. Example 2 The mixture for the production of a friction body consists of the following components: Asbestos ........................ 115 parts Oily Polyphosphonitrile dichloride (PN C12) ".......... 140" Iron oxide .................... 20 " Metallic lead ..................... 20 " The production of the friction body is carried out as in Example 1.

Beispiel 3 Eine Mischung zur Herstellung eines Reibkörpers setzt sich aus folgenden Bestandteilen zusammen: Asbest ........................ 115 Teile Öliges Polyphosphornitril- dichlorid (P N Cl2) " .......... 40 " Eisenoxyd ................... 20 " Bleiglätte ..................... 20 Hydrochinon .................. 24 " Die Herstellung des Reibkörpers wird wie im Beispiel 1 durchgeführt.Example 3 A mixture for the production of a friction body is composed of the following components: Asbestos ........................ 115 parts Oily Polyphosphonitrile dichloride (PN Cl2) ".......... 40" Iron oxide ................... 20 " Metallic lead ..................... 20 Hydroquinone .................. 24 " The production of the friction body is carried out as in Example 1.

Beispiel 4 Die Mischung zur Herstellung eines Reibkörpers setzt sich aus folgenden Bestandteilen zusammen: Asbest ..................... 110,00 Teile Harzbindemittel ............ 53,25 " Messingschnitzel ............ 20,00 Kieselger .................. 30,00 " Kunstharz aus Phenol, Form- aldehyd und Cachounuß- schalen .................. 10,00 " Bariumsulfat ............... 10,00 " Das Harzbindemittel enthält: Öliges Polyphosphornitril- dichlorid (P N C12)" ....... 18,00 Hydrochinon ............... 18,00 " Diese wurden zur Bildung eines harten Harzes erhitzt, dann gepulvert und mit 3,6 Teilen Hexamethylentetramin zur Reaktion gebracht.Example 4 The mixture for the production of a friction body consists of the following components: Asbestos ..................... 110.00 parts Resin binder ............ 53.25 " Brass chips ............ 20.00 Kieselger .................. 30.00 " Synthetic resin made of phenol, aldehyde and cachu nut bowls .................. 10.00 " Barium sulfate ............... 10.00 " The resin binder contains: Oily Polyphosphonitrile dichloride (PN C12) "....... 18.00 Hydroquinone ............... 18.00 " These were heated to form a hard resin, then powdered and reacted with 3.6 parts of hexamethylenetetramine.

Die Herstellung des Reibkörpers wird wie im Beispiel 1 durchgeführt.The production of the friction body is carried out as in Example 1.

Beispiel s Die Mischung zur Herstellung eines Reibkörpers setzt sich aus folgenden Bestandteilen zusammen: Asbest ..................... ... 115 Teile Öliges Polyphosphornitril- dichlorid (P N C12)" ...... . ... 40 Kleine Teilchen aus gummiähn- lichem Polyphosphornitril- dichlorid (P N C12)" .......... 10 Eisenoxyd .................... 10 Bleiglätte ..................... 20 Die Herstellung des Reibkörpers wird wie im Beispiel 1 durchgeführt.Example s The mixture for the production of a friction body consists of the following components: Asbestos ..................... ... 115 parts Oily Polyphosphonitrile dichloride (PN C12) "....... ... 40 Small particles of rubber-like lichen polyphosphonitrile dichloride (PN C12) ".......... 10 Iron oxide .................... 10 Metallic lead ..................... 20 The production of the friction body is carried out as in Example 1.

Beispiel 6 Die Mischung zur Herstellung eines Reibkärpers setzt sich aus folgenden Bestandteilen zusammen: Asbest ....................... 115 Teile Öliges Polyphosphornitril- dichlorid (P N C12)" .......... 140 Kleine Teilchen aus gummiähn- lichem Polyphosphornitril- dichlorid (P N Cl2)" .......... 20 Eisenoxyd .................... 20 " Bleiglätte ..................... 20 ,; Die Herstellung des Reibkörpers wird wie im Beispiel 1 durchgeführt.Example 6 The mixture for the production of a friction body consists of the following components: Asbestos ....................... 115 parts Oily Polyphosphonitrile dichloride (PN C12) ".......... 140 Small particles of rubber-like lichen polyphosphonitrile dichloride (PN Cl2) ".......... 20 Iron oxide .................... 20 " Metallic lead ..................... 20,; The production of the friction body is carried out as in Example 1.

Beispiel? Die Mischung zur Herstellung eines Reibkörpers setzt sich aus folgenden Bestandteilen zusammen: Asbest ........................ 135 Teile Harzbindemittel . . ......... . ... 36 Öliges Polyphosphornitril- dichlorid (P N C12)" . .. .. .. .. . 40 Kleine Teilchen aus gummiähn- lichem Polyphosphornitril- dichlorid (P N C12)" .......... 16 Eisenoxyd .....:.............. 32 Hexamethylentetramin ......... 4 Das Harzbindemittel enthielt gleiche Teile von öligem Polyphosphornitrildichlorid und Hydrochinon, die miteinander zur Ausbildung eines Harzes erhitzt und dann gepulvert wurden.Example? The mixture for the production of a friction body consists of the following components: Asbestos ........................ 135 parts Resin binder. . .......... ... 36 Oily Polyphosphonitrile dichloride (PN C12) ". .. .. .. ... 40 Small particles of rubber-like lichen polyphosphonitrile dichloride (PN C12) ".......... 16 Iron oxide .....: .............. 32 Hexamethylenetetramine ......... 4 The resin binder contained equal parts of oily polyphosphoronitrile dichloride and hydroquinone which were heated together to form a resin and then powdered.

Beispiel 8 Die Mischung zur Herstellung eines Reibkörpers setzt sich aus folgenden Bestandteilen zusammen: Asbest ..................... 110,00 Teile Harzbindemittel ............ 53,25 " Messingschnitzel ............ 20,00 ; Kieselgur .................. 30,00 " Kleine Teilchen aus gummi- ähnlichem Polyphosphor- nitrildichlorid (P N C12)" .. 10,00 ,; Bariumsulfat ............... 10,00 Das Harzbindemittel enthält: Öliges Polyphosphornitril- dichlorid (P N C12)" ....... 18,00 Hydrochinon ............. 18,00 ,; Diese wurden zur Bildung eines harten Harzes erhitzt, dann gepulvert und mit 3,6 Teilen Hexamethylentetramin zur Reaktion gebracht.Example 8 The mixture for the production of a friction body consists of the following components: Asbestos ..................... 110.00 parts Resin binder ............ 53.25 " Brass chips ............ 20.00; Kieselguhr .................. 30.00 " Small particles of rubber similar polyphosphorus nitrile dichloride (PN C12) ".. 10.00,; Barium sulfate ............... 10.00 The resin binder contains: Oily Polyphosphonitrile dichloride (PN C12) " ....... 18.00 Hydroquinone ............. 18.00; These were heated to form a hard resin, then powdered and reacted with 3.6 parts of hexamethylenetetramine.

Die Herstellung des Reibkörpers wurde wie im Beispiel 1 durchgeführt. 111 jedem der vorliegenden Beispiele kann die Härtungsreaktion in einer beheizten hydraulischen Presse bei einer Temperatur von etwa 300° C vorgenommen werden.The production of the friction body was carried out as in Example 1. 111 Any of the present examples can carry out the curing reaction in a heated hydraulic Press can be made at a temperature of about 300 ° C.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Process for the production of friction bodies, thereby characterized in that the starting mixture is polyphosphoronitrile dichloride as the binder and / or by reaction with organic polyoxy compounds and / or phenolic resins modified from aromatic polyoxy compounds and polybasic inorganic acids Polyphosphonitrile chloride is added in total or partial replacement or in addition to a conventional binder, the mixing, shaping and Curing takes place in a known manner.

2. The method according to claim 1, characterized in that that as a binder, oily polyphosphoronitrile dichloride of low molecular weight is added, either alone or in conjunction with the usual binders.

3. Process according to Claims 1 and 2, characterized in that the binder several phosphorus nitrile dichlorides of different degrees of polymerization are added, either alone or in conjunction with the usual binders.

4. Procedure according to claim 2 or 3, characterized in that one or more modified Polyphosphoronitrile dichlorides according to claim 1 are added.

5. Procedure according to, claims 1 to 4, characterized in that the polyphosphoronitrile dichloride components added in a precondensed or partially polymerized state and the polymerization is completed in situ.

6. The method according to claim 4 or 5, characterized in that that a reaction of a low molecular weight polyphosphoronitrile dichloride with an aromatic polyoxy compound such as hydroquinone or another di- or Polyoxybenzene, naphthalene, anthracene or the like, modified polyphosphoronitrile dichloride added and a formaldehyde leaving the mixture prior to shaping Substance is added.

7. The method according to claims 1 to 6, characterized in that that the mixture also contains small particles to modify the frictional properties of rubbery polyphosphoronitrile dichloride can be added, either alone or in conjunction with one or more fillers. B. Method according to the claims 1 to 7, characterized in that asbestos is added to the mixture before shaping will.