DE102010024166A1

DE102010024166A1 - Reibbelag und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102010024166A1
Application number: DE102010024166A
Authority: DE
Inventors: Vera RÜHRUP; Oliver Runge; Christian Spandern; Thorsten Weyel
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-07-13
Filing date: 2010-06-17
Publication date: 2011-01-27
Also published as: WO2011006462A1; DE112010002903A5

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Reibbelag für eine Reibungskupplung oder eine Bremse und ein Verfahren zu dessen Herstellung bestehend aus einer mit Füllstoffen versehenen, faserverstärkten, in Ringform gepressten und danach unter Luftausschluss pyrolysierten Kunstharzmatrix. Um einen berstfesten und während des Pyrolysevorgangs gegen Schrumpfen resistenten Reibbelag vorzuschlagen, wird der Reibbelag aus mit Füllstoffen versehenem Kunstharz getränktem, über den Umfang der Ringform gewickeltem, als Endlosfaden konfektioniertem Fasermaterial gepresst und anschließend pyrolysiert.

Description

Die Erfindung betrifft einen Reibbelag für eine Reibungskupplung oder eine Bremse bestehend aus einer mit Füllstoffen versehenen, faserverstärkten, in Ringform gepressten und danach unter Luftausschluss pyrolysierten Kunstharzmatrix sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Aus dem Stand der Technik sind ringförmige Reibbeläge bekannt, bei denen ein Garn mit einer Metallkomponente und gegebenenfalls organischen Fasern in einer Imprägnierlösung getränkt wird. Diese Imprägnierlösung besteht aus nicht ausgehärtetem Harz, Kautschuk und verschiedenen anorganischen Füllstoffen. Das auf diese Weise imprägnierte Garn wird getrocknet, zu einer Ringform gewickelt, verpresst und gehärtet. Derartige Reibbeläge weisen für hohe Reibansprüche, insbesondere bei hohen Flächenpressungen keine ausreichende Abrieb- und Temperaturfestigkeit auf und verschleißen daher schnell.
In der WO 2008/009261 A1 wird daher ein Hochtemperaturbelag vorgeschlagen, der nach einem artfremden Fertigungsverfahren hergestellt ist. Hierbei wird eine Pulvermischung aus Harz, Glas, Metall und anorganischen Füllstoffen zu einer Ringform verpresst, gehärtet und anschließend unter Sauerstoffausschluss pyrolysiert. Dabei wandelt sich das Harz teilweise oder vollständig in Kohlenstoff um, der auf die Temperaturfestigkeit des Reibbelags einen positiven Einfluss hat. Allerdings ist insbesondere durch das Fertigungsverfahren bedingt eine verminderte Berstfestigkeit festgestellt worden, die dadurch kompensiert wird, dass der Reibbelag auf ein Trägerblech aufgebracht wird. Die Verwendung derartiger Trägerbleche bedeutet einen höheren Kosten- und Fertigungsaufwand. Weiterhin sind während des Pyrolysevorgangs unerwünschte Materialschrumpfungen beobachtet worden, die ein Vorhalten eines entsprechenden Schrumpfmaßes nötig machen und damit den Planungsaufwand erhöhen und die Einhaltung der Fertigungstoleranzen erschwert.
Aufgabe der Erfindung ist daher, einen berstfesten Hochtemperaturreibbelag vorzuschlagen, der ein geringes Schrumpfverhalten aufweist und einfach sowie kostengünstig zu fertigen ist.
Die Aufgabe wird durch einen Reibbelag für eine Reibungskupplung oder eine Bremse bestehend aus einer mit Füllstoffen versehenen, faserverstärkten, in Ringform gepressten und danach unter Luftausschluss pyrolysierten Kunstharzmatrix gelöst, wobei der Reibbelag aus mit Füllstoffen versehenem Kunstharz getränktem, über den Umfang der Ringform gewickeltem, als Endlosfaden konfektioniertem Fasermaterial gepresst und anschließend pyrolysiert wird. Es hat sich dabei überraschend gezeigt, dass bei Verwendung eines sogenannten gewickelten Reibbelags mit anschließender Pyrolyse die Struktur der Wicklung soweit erhalten bleibt, dass durch die Wicklung sowohl eine hohe Berstfestigkeit als auch eine geringe Schrumpfneigung des Reibbelags erzielt wird. Bei der erfindungsgemäßen Auslegung der Rezeptur an einen Hochtemperaturreibbelag kann weiterhin in vorteilhafter Weise als Grundverfahren die Wickelmethode für Reibbeläge verwendet werden und um den Pyrolyseschritt erweitert werden, so dass für alle Reibbeläge ein im Wesentlichen einheitliches Fertigungsverfahren verwendet werden kann.
Nach dem erfinderischen Gedanken wird als Kunstharz in vorteilhafter Weise temperaturbeständiges Resol eingesetzt. Bei Verwendung von Resol können die Pyrolysetemperaturen gesteigert werden, so dass eine verbesserte Pyrolysierung mit sehr hochtemperaturfesten Reibbelägen erzielt werden kann. Dabei bleibt das Resol auch bei hohen Pyrolysetemperaturen soweit stabil, dass lediglich geringer Schwund bei hoher Berstfestigkeit zu beobachten ist. Ein auf diese Weise mit Resol hergestellter Rohling kann beispielsweise bei 400°C bis 600°C unter Luft- beziehungsweise Sauerstoffausschluss pyrolysiert werden.
Als Fasermaterial hat sich beispielsweise eine Glasfaser als vorteilhaft erwiesen, die bereits Metallanteile, beispielsweise in beigeflochtener Drahtform bereits enthalten kann. Alternativ oder zusätzlich können weitere Fasermaterialien wie beispielsweise Aramidfasern oder dergleichen verwendet beziehungsweise zugemischt werden.
Nach einer vorteilhaften Rezeptur können als Grundbestandteile in Form von Gewichtsanteilen folgender Komponenten verwendet werden:

– 15% bis 40% Fasermaterial,
– 12% bis 35% Kunstharz,
– 5% bis 25% Schwerspat,
– 5% bis 25% Ruß.

Unter Verminderung des Anteils einer oder mehrerer dieser Komponenten können wahlweise eine oder mehrere der nachfolgenden Komponenten in Form der angegebenen Gewichtsanteile beigefügt werden:

– 0% bis 10% Kupfer,
– 0% bis 10% Messing,
– 0% bis 10% Polyphosphat, beispielsweise Tricalciumphosphat,
– 0% bis 10% Graphit,
– 0% bis 15% voroxidiertes Polyacrylnitril,
– 0% bis 10% Kreide,
– 0% bis 8% Eisenoxid.

Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren zur Herstellung eines Reibbelags für eine Reibungskupplung gemäß zumindest folgender Verfahrensschritte gelöst:

– Tränken von als Endlosfaden konfektioniertem Fasermaterial in ungehärtetem, mit Füllstoffen versehenen Kunstharz,
– Trocknen des Fasermaterials,
– Wickeln des getrockneten Fasermaterials zu einem ringförmigen Rohling,
– Verpressen des Rohlings zu einem Reibbelag,
– Pyrolysieren des Rohlings unter Luftausschluss.

Wie bereits oben erwähnt wird dabei vorzugsweise Resol als Kunstharz verwendet, so dass ein besonders hochtemperaturfester Reibbelag durch Pyrolyse des Reibbelags bei Temperaturen zwischen 400°C und 600°C hergestellt werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 2008/009261 A1 [0003]

Claims

Reibbelag für eine Reibungskupplung oder eine Bremse bestehend aus einer mit Füllstoffen versehenen, faserverstärkten, in Ringform gepressten und danach unter Luftausschluss pyrolysierten Kunstharzmatrix, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbelag aus mit Füllstoffen versehenem Kunstharz getränktem, über den Umfang der Ringform gewickeltem, als Endlosfaden konfektioniertem Fasermaterial gepresst und anschließend pyrolysiert wird.
Reibbelag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunstharz Resol ist.
Reibbelag nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der gepresste Reibbelag zwischen 400°C und 600°C unter Luftausschluss pyrolysiert wird.
Reibbelag nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasermaterial eine Glasfaser ist.
Reibbelag nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit nach Gewichtsanteilen folgender Zusammensetzung: – 15% bis 40% Fasermaterial, – 12% bis 35% Kunstharz, – 5% bis 25% Schwerspat, – 5% bis 25% Ruß, – 0% bis 10% Kupfer, – 0% bis 10% Messing, – 0% bis 10% Polyphosphat, – 0% bis 10% Graphit, – 0% bis 15% voroxidiertes Polyacrylnitril, – 0% bis 10% Kreide, – 0% bis 8% Eisenoxid.
Verfahren zur Herstellung eines Reibbelags für eine Reibungskupplung gemäß zumindest folgender Verfahrensschritte: – Tränken von als Endlosfaden konfektioniertem Fasermaterial in ungehärtetem, mit Füllstoffen versehenen Kunstharz, – Trocknen des Fasermaterials, – Wickeln des getrockneten Fasermaterials zu einem ringförmigen Rohling, – Verpressen des Rohlings zu einem Reibbelag, – Pyrolysieren des Rohlings unter Luftausschluss.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Pyrolyse des Reibbelags bei Temperaturen zwischen 400°C und 600°C erfolgt.