DE1905119C3

DE1905119C3 - Ringförmiger Reibkörper

Info

Publication number: DE1905119C3
Application number: DE1905119A
Authority: DE
Inventors: Lloyd Oscar Lancaster Pa. Bentz (V.St.A.)
Original assignee: Raybestos-Manhattan Inc Manheim Pa (vsta)
Current assignee: Raybestos-Manhattan Inc Manheim Pa (vsta)
Priority date: 1968-02-08
Filing date: 1969-02-03
Publication date: 1974-11-28
Also published as: FR2001562A1; DE1905119B2; GB1246699A; US3520390A; DE1905119A1

Description

Fig, I eine Draufsicht auf einen als Kupplungsbelag dienenden Reibkörper,

Fig, 2 eine Seitenansicht zu Fig. I,

Fig, 3 in vergrößerter Darstellung eine Teilseitenansicht des Reibkörper« gemäß Fig. 2, wobei zur Darstellung des inneren Aufbaues ein Teil weggebrochen ist,

Fi g. 4 in vergrößerter Darstellung eine Ausführungsform eines Faserstoffbandes zur Herstellung des Reibkörpers,

Fig. 5 eine der Fig. 4 entsprechende Darstellung einer anderen Ausführungsform des Faserstoffbandes und

Fig. 6 in einer vergrößerten Darstellung eine weitere Ausführungsform eines nicht gewebten Faserstoffbandes.

ϊη den Zeichnungen ist ein Reibkörper 10 aus einem spiralförmig aufgewickelten Faserstoffband 11 hergestellt, bei dem es sich um ein Gewebe oder um einen nicht gewebten Stoff handeln kann. Die verschiedenen Lagen des Faserstoffbandes 11 sind :.;it einem Binder imprägniert, der ein wärmehärtendes Harz, ein vulkanisierbares Elastomer und einen Reibmaterialfüller enthält.

Der Reibkörper ist mit Nietenlöchern 12 mit einer Senkkopfbohrung 13 versehen, welche beispielsweise eingebohrt sind und zur Aufnahme von Nieten zur Befestigung des Kupplungsbelages an einer nicht dargestellten Kupplungsscheibe dienen.

Das Faserstoff band 11 enthält zahlreiche Stränge aus im wesentlichen parallelen, fortlaufenden Glasfasern, die sich in Längsrichtung des Faserstoffbandes erstrecken.

In der vorliegenden Beschreibung wird als Glasfaser eine fortlaufende, einzelne Glasfaser und als Glasfaserstrang wird ein Bündel aus einer großen Anzahl paraf'eler Einzelglasfasern bezeichnet. So kann ein Strang 100 bis 2000 Einzelfasern enthalten.

Fig. 4 zeigt ein Gewebe 14, das aus Kettfäden 15 und Schußfäden 16 besteht. Die Kettfaden 15 bestehen aus Asbestfasern oder einer Mischung aus Asbestfasern mit anderen Textilfasern, wie etwa Baumwolle, Wolle, Rayon, Leinen oder Jute, und weisen zur Verstärkung einen Kern auf, der aus dünnen Metalldrähten 17 aus Messing, Kupfer, Zink, Blei oder einem anderen Metall und aus einem Glasfaserstrang 18 besteht. Die Schußfäden 16 können bis auf die Glasfasern den gleichen oder einen anderen Aufbau wie die Kettfaden 15 haben und bestehen bei der Darstellung gemäß Fig. 4 aus Asbestfasern mit einem dünnen Kerndraht 19 zur Verstärkung.

Das in Fig. 5 dargestellte Gewebe weist als Kettfäden Stränge 20 und Schußfäden 21 auf, die beide aus Asbestfasern bestehen und mit einem dünnen Kerndraht 22 verstärkt sind. Glasfaserstränge 23 liegen unmittelbar neben den Kettfaden und erstrecken sich im wesentlichen parallel zu diesen. Dieses Gewebe wird zur Verarbeitung — wie das in Fig. 4 dargestellte Gewebe — in Streifen geschnitten, wobei sich die Kettfäden in Längsrichtung der Streifen erstrecken, und dieser Streifen wird dann spiralförmig aufgewickelt.

Beim Weben des Gewebes gemäß Fig. 5 werden die Glasfasersträngj zusätzlich zu den kerndrahtverstärkten Asbestkettfäden auf Aufsteckgatter aufgesteckt, und die zwei Fäden werden beispielsweise durch Verdrillung vereinigt und gemeinsam durch den Webstuhl gezogen. In Fig. 5 ist jedem zweiten Asbestkettfaden ein Glasfaserstrang zugeordnet, man kann jedoch auch jedem Asbestkettfaden oder auch nur jedem dritten Kettfaden usw. einen Glasfaserstrang zuordnen,

Fig. 6 zeigt ein nicht gewebtes Faserstoffband. Dieses besteht aus einer Vielzahl paralleler Fäden 25, S die jeweils aus Asbestfasern bestehen und durch einen dünnen Kerndraht 26 verstärkt sind. Zwischen benachbarten Asbestfaden 25 sind Glasfaserstränge 27 angeordnet. Die Fäden werden durch einen Kleber oder Binder zusammengehalten.

ίο Das Faserstoffband gemäß Fig. 6 wird derart in Streifen geschnitten, daß die Fäden in Längsrichtung des Streifens verlaufen, wobei die einzelnen Streifen spiralförmig aufgewickelt werden.

Eine andere Ausführungsform sieht vor, daß das nicht gev/ebte Faserstoffband gemäß Fig. 6 aus Asbestfaserfäden besteht, die durch einen Kern verstärkt sind, der einen dünnen Metalldraht und Glasfaserstränge enthält, so daß diese Fäden von dei Art der im Gewebe gemäß Fig. 4 dargestellten Kettfaden 15 sind.

Eine andere Art eines für die Herstellung der Reibkörper nicht gewebten Stoffes bestrht aus trocken kardierten, versponnenen Asbestfasern, wobei zur Verstärkung zahlreiche parallele Glasfaserstränge sich

^a5 in Längsrichtung des Stoffes erstrecken.

Statt den Peibkörper aus einer einzigen Stoffart herzustellen, kanu man ihn auch aus einem spiralförmig aufgewickelten Band bilden, das zwei oder mehr Schichten aus verschiedenen Stoff aufweist, wobei wenigstens eine dieser Schichten in der oben beschriebenen Weise durch Glasfaserstränge verstärkt ist.

Das Faserstoffband 11 wird mit einem Bindemittel imprägniert, das ein wärmehärtendes Harz, ein vulkanisierbares Elastomer und einen Reibmaterialfüller enthält.

Das wärmehärtende Harz kann ein Phenolharz, etwa ein Phenolaldehyd oder ein Phenolformaldehydharz sein, das nach Wunsch durch Reaktion mit Leinsamen- oder Nierenbaumkernöl öllöslich gemacht sein kann.

Das vulkanisierbare Elactomer des Bindemittels kann natürliches Gummi oder auch ein synthetisches Elastomer sein, wie etwa Neopren, Polychloropren, Butadienstyrol, Butadienacrylonitril, Isopren, die in jüngerer Zeit entwickelten Kohlenwasserstoffelastomere, wie etwa diejenigen, die ein Mischpolymerisat des Äthylens, Propylens und ein drittes Monomer enthalten, wie etwa Dicyclopentadien, das die fehlende Sättigung zur Härtung liefert, und dergleichen, und insbesondere kann es sich dabei um diejenigen elastomeren Materialien handeln, die durch Peroxid oder durch Schwefelverbindungen zu einem festen Zustand härtbar oder vulkanisierbar sind. Der ein Elastomer enthaltende Binder enthält selbstverständlich auch bekannte Vulkanisierungs- und Stabilisierungsmittel.

Das Bindemittel enthält einen Reibmaterialfüller.

Derartige Füller enthalten gewöhlich anorganische Materialien, wie etwa Bleioxid mid Baryt, oder orga-

nische Füller, wie etwa Partikeln, die aus polymerisiertem Nierenbaumkernöl gebildet sind.

Ein typisches Dindemittel hat folgende Zusammensetzung:

⁶S Gewichtsteile

Vulkanisierbares Elastomer S bis 1S

Beschleuniger 0,05 bis 0,5

Schwefel 1 bis 12

5 ' 6

Gewichtsteile Glasfasern anschließend mit einem Elastomer zu

Baryt 30 bis 50 imprägnieren.

Bleioxid 10 bis 40 Geeignete Haftmittel sind die Aminosilane, wie

Graphit 0,5 bis 10 etwa Gamma-Arninopropyltriäthoxysilan oder ein

wärmehärtendes Harz 5 bis 25 5 gleichartiges Silan mit einer Carboxylgruppe in der an

das Siliciumatom gebundenen organischen Gruppe

Das Bindemittel enthält etwa 25 bis 75% vulkanisier- oder einer Amino- oder Carboxylgruppe in der

bare, elastomere Feststoffe und etwa 75 bis 25% war- Carboxylgruppe einer Wernerschen Komplexverbin-

mehärtende Harzfeststoffe bezogen auf das Gesamt- dung. Diese können auf die Glasfaseroberflächen auf-

gewicht der beiden. i« gebracht oder als ein Bestandteil in eine Zurichtver-

Zur Imprägnierung des Faserstoffbandes 11 mit bindung eingebracht werden (vgl. z. B. die USA.-

dem Bindemittel kann man dieses durch eine Lösung Patentschrift 3 287 204).

des Bindemittels in einem Kohlenwasserstofflösungs- Gemäß einer anderen Behandlung zur Verbesserung mittel führen und dann mit Quetschwalzen den Über- der Bindung eines Elastomers an die Glasfasern kann schuß entfernen. Das Faserstoffband wird dann auf 15 man auf diese eine wäßrige Lösung des Magnesiumeine Temperatur erhitzt, bei der das Lösungsmittel chloride oder Zinkchlorids oder Magnesiumhydroxyds verdampft, die jedoch unter der Härtungstemperatur oder Zinkhydroxyds aufbringen. Nach der Aufbringung des Harzes und Elastomers liegt. in Form eines Chlorids wird die wäßrige Lösung auf Die bei der Herstellung der Glasfaserstränge be- einen alkalischen pH-Wert eingestellt, um die Ablagenutzten einzelnen Fasern haben einen Durchmesser »° rung auf den Glasfasern in Form des Hydroxyds zu von etwa 500*10-* bis etwa 1900 · 10~⁶ mm, oder bewirken. Die Hydroxyde werden dann durch Hitzebe-890 · 10-⁶ bis 1016 · 10"^e mm. Die einzelnen Fasern handlung in die entsprechenden Oxyde umgewandelt, haben ferner die in der folgenden Tabelle aufgezählten Die Glasfasern kann man auch zur Erzeugung einer Eigenschaften: starken Bindung mit einem vulkanisierbaren Elasto-

^a5 mer ri.it einem Zurichtmittel behandeln, das als we-

Tabelle I sentlichen Bestandteil das Reaktionsprodukt eines

Imidazoline enthält, welches eine Fettsäurekette mit

Zugfestigkeit (min.) 35000 kg/cm² mindestens fünf Kohlenstoffatomen und einem unge-

Festigkeit (min.) 15,3 gr/Denier sättigtes Polyesterharz in einem ungehärteten Zustand

Bruchdehnung 4,8 % 3» enthält.

Rückdehnung (min.) 100% Nach der Behandlungder Glasfasern mit einem Haft-Zähigkeit (min.) 833 kg/cm² mittel für ein Elastomer wird der Glasfaserstrang mit

Modul 735000 kg/cm² einem vulkanisierbaren Elastomer imprägniert, das

Wärmedehnungs- hinsichtlich seiner Vulkanisierbarkeit mit dem vulkani-

koeffizient (max.) 2,8 · 10-· 35 sierbaren Elastomer verträglich ist, das zur Impräg-

Wasserabsorptions- nierung des Faserstoffbandes benutzt wird. Zu diesem fähigkeit (max.) 0,3 % Zweck wird der Glasfaserstrang oder der Glasfaser-Feuchtigkeitsgehalt (max.)... 0,0 % faden einfach von einer Vorratstrommel abgewickelt

und eintauchend in ein elastomeres Imprägnierungs-

Gewöhnlich sind die Glasfasern in Form eines oder ⁴° mittelbad geführt. Anschließend wird der imprägnierte mehrerer Fäden vorgesehen, die jeweils aus mehreren Strang durch eine Abstreifvorrichtung gezogen, die Strängen bestehen. Diese Fäden haben im allgemeinen die Imprägnierungsflüssigkeit in das Innere des Fasereinen Durchmesser von etwa 0,4 bis 0,6 mm. Die stranges hineinarbeitet und zugleich das überschüssige Anzahl der verwendeten Fäden hängt von den Abmes- Imprägnierungsmittel abstreicht
sungen des Reibkörpers ab. Zur Erzielung der erfor- ⁴⁵ Die Glasfaserstränge können mit dem gleichen vulderlichen Verstärkung verwendet man bei Reibkör- kanisierbaren Elastomer imprägniert werden das auch pern, ζ. B. Kuppiungsbelägen, mit größerem Durch- im Bindemittel des Faserstoffbandes verwendet wird, messer eine größere Anzahl von Fäden als bei Körpern oder auch mit einem anderen Imprägnierungsmittel, mit kleinerem Durchmesser. vorausgesetzt allerdings, daß die beiden Elastomere Damit die Glasfasern wirksam zur Verstärkung des ⁵° hinsichtlich ihrer Vulkanisierbarkeit verträglich sind Reibkörpers beitragen können, werden sie zunächst und sich miteinander verbinden,
zum Schutz gegen eine Zerstörung oder Beschädigung Das imprägnierte Faserstoff band, das eine Breite und zur Erlangung einer Oberfläche behandelt, die von 1 m oder mehr haben kann, wird fest auf einen mit einem vulkanisierbaren Elastomer eine feste und Dorn gewickelt Der Durchmesser des Domes und die dauerhafte Bindung einzugehen vermag. Man kann ⁵⁵ Menge des auf diesen gewickelten Faserstoffbandes dies dadurch erreichen, daß man die Glasfasern un- hängen vom Innendurchmesser und vom Außenmittelbar nach ihrer Herstellung ein oder mehrere durchmesser der gewünschten Reibkörper ab. Dei Male mit flüssigen Zurichtmitteln besprüht und später Reibkörper wird dann in Scheiben der gewünschten die Stränge oder Fäden bei ihrer Herstellung gewöhn- Dicke, z. B. 12,7 mm, geschnitten und die Scheiben lieh einfach durch Eintauchen der Fasern in einen Teil ^6o werden vom Dorn abgenommen und unter Hitze und einer Behandlungsflüssigkeit imprägniert, während die Druck verfestigt,

Faserstränge zur Verbesserung der Eindringung der Nach dem spiralförmigen Aufwickeln des Faser-Imprägnierungsflüssigkeit gleichzeitig verformt wer- Stoffbandes wird der so gebildete Ringkörper kompriden. Eine Art der Behandlung von Glasfasern besteht miert und unter Hitzeanwendung und Druck verdarin, daß man zunächst eine Oberflächenbehandlung ^6s festigt. Beispielsweise kann man den Ringkörper fünJ vornimmt, um ein Haftmittel aufzubringen, das die Minuten lang bei 160 ⁰C einem Druck in der Größen Bindung zwischen der Glasfaseroberfläche und dem Ordnung von 350 kg/cm⁸ aussetzen, um ihn zu ver schließlich verwendeten Elastomer verbessert, um die dichten und das Bindemittel teilweise zu härten

Anschließend kann man den Ringkörper einige Stunden lang auf etwa 200C erhitzen, um das wärmchärtende Harz des Bindemittels in den im wesentlichen nicht schmelzbaren, unlöslichen Zustand zu bringen und um die Elastomere im Bindemittel und in den G'asfasern zu vulkanisieren.

Anschließend kann man die so geschaffenen Reib körper einer Oberflächenbearbeitung unterziehen, un beispielsweise die Oberfläche auf die gewünschte! Abmessungen zu schleifen. Die Nietlöcher 12 kam man während des l'ormvorganges formen oder aucl anschließend bohren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 Kupplungsbelag für Kraftfahrzeuge. Er weist eine Patentansprüche: hohe Berstfestigkeit auf. Diese erklärt sich aus der hohen Festigkeit der in das Faserstoffband einge-

1. Ringförmiger Reibkörper bestehend aus einem wickelten Glasfasern. Wegen dieser hohen Berstfestigspiralförmig aufgewickelten Faserstoffband aus 5 keit kann dieser Reibkörper auch den Fliehkräften metalldrahtverstärkter Asbest-, Baumwoll-, WoII-, widerstehen, die bei Betriebsdrehzahlen von mehr als Kunstseide-, Leinen-, Jute- oder aus diesen Fasern 8000 Umdrehungen pro Minute auftreten. Zur ubergemischten Fäden, das mit einem aus einem wärme- tragung der hohen Festigkeit der Glasfasern auf das härtenden Harz und einem vulkanisierbaren EIa- Faserstoffband dient die Beschichtung der glatten stomer bestehenden Bindemittel imprägniert, aufge- io Oberflächen der Glasfasern mit einem Verankerungswickelt und zur Verfestigung der Windungen auf- mittel. Gleichzeitig wird damit verhindert, daß zwieinandergepreßt ist und bei dem nach einer Wärme- sehen dem Faseatoffband und den Glasfasern bei behandlung das Bindemittel gehärtet und das den auftretenden hohen Fliehkräften und anderen Elastomer vulkanisiert vorliegt, dadurch ge- Beanspruchungen relativ Bewegungen auftreten, die kennzeichnet, daß das Faserstoffband (11) 15 zu einer Reibung an und zum Bruch der Glasfasern Glasfaserstränge (18) enthält, die ausschließlich in führen könnten (deutsche Patentschrift 1 905 118).
Wickelrichtung verlaufen und in an sich bekannter Die Beschichtung der Oberflächen vor, Glasfasern Weise aus c'nzeln mit einem Haftmittel beschich- mit einem Verankerungsmittel ist im Stand der Technik teten Glasfasern bestehen. beschrieben (Kunststoffe, Bd.57, Jahrgang 1967.S.442)

2. Ringförmiger Reibkörper nach Anspruch 1, 10 und wird dort als Auftragen eines Haftvermittlers auf dadurch gekennzeichnet, daß das Faserstoff band die Oberfläche der Fasern von Glasseide bezeichnet. (11) ein gewebtes Band ist, dessen in Längsrichtung Bekannt sind weiter noch aus faserverstärkten verlaufende Kettfäden (15) die Glasfaserstränge Kunststoffteilen bestehende Trag- oder Antriebsflügel (18) enthalten. für Flugzeuge, bei denen Faserstränge in der Haupt-

3. Ringförmiger Reibkörper nach Anspruch 2, 25 beanspruchungsrichtung im Kunststoff eingebettet dadurch gekennzeichnet, daß die Kettfaden (15), sind (deutsche Patentschrift I 045 810).

deren Kern die Glasfaserstränge (18) enthält, aus Ausgehend von dem genannten älteren Vorschlag

Asbestfasern bestehen. und dem erläuterten bekannten Stand der Technik

liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, mit ein-

30 fachen fertigungstechnischen Maßnahmen einen Reib-

Die Erfindung betrifft einen ringförmigen Reib- körper mit trotzdem hoher Berstfestigkeit zu schaffen, körper bestehend aus einem spirL.förmig aufgewickel- Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß sich dieses ten Faserstoffverband aus metalldrahtverstärkter As- Ziel bei einem Reibkörper der eingangs genannten best-, Baumwoll-, WoIl-, Kunstseide-, Leinen-, Jute- Gattung gemäß der Erfindung dann erreichen läßt, oder aus diesen Fasern gemischten Fäden, das mit 35 wenn das Faserstoffband Glasfaserstränge enthält, die einem aus einem wärmehärtenden Harz und einem ausschließlich in Wickelrichtung verlaufen und in an vulkanisierbaren Elastomer bestehenden Bindemittel sich bekannter Weise au·;- einzigen mit einem Haftimprägniert, aufgewickelt und zur Verfestigung der mittel beschichteten Glasfasern bestehen. Versuche Windungen aufeinandergepreßt ist und bei dem nach haben gezeigt, daß dieses gemeinsame Wickeln des einer Wärmebehandlung das Bindemittel gehärtet und 4° Faserstoffbandes und der Glasfaserstränge zu einer das Elastomer vukanisiert vorliegt. ausreichenden Übertragung der Festigkeit der Glas-Bekannt ist eine sich aus mehreren scheibenförmigen faserstränge auf das Faserstoffband und damit auf Teilen zusammensetzende Reibscheibe, wobei die Teile den gesamten Reibkörper führt. Das gemäß dem Jeweils aus einem spiralförmig aufgewickelten und mit älteren Vorschlag vorgesehene Längsfalten des Geeinem Bindemittel imprägnierten Band bestehen, wo- 45 webebandes und das Einlegen des Glasfaserbündels bei diese Teile zu ihrer Vereinigung zusammengepreßt in den eingezogenen Teil dieses Gewebebandes ist und wärmebehandelt sind. Einer der scheibenförmigen offensichtlich nicht unbedingt erforderlich. Damit ver-Teile ist als Verstärkungsteil ausgebildet und enthält einfacht sich das Wickeln und damit das Herstellen zur Verstärkung ein Glasfasergewebe, in das das des erfindungsgemäßen Reibkörpers,
imprägnierte Band dieses scheibenförmigen Teiles 5° Gegenüber der bekannten sich aus mehreren scheihineingepreßt ist. Die Kettfaden dieses Glasfaser- benförmigen Teilen zusammensetzenden Reibscheibe gewebes bilden parallele, zwischen den Windungen des liegt der Vorteil darin, daß der erfindungsgemäße Faserstoffbandes verlaufende Glasfasern (USA.-Patent- Reibkörper trotz seiner einstückigen Ausführung die schrift 3 365 041). gewünschte hohe Berstfestigkeit erreicht, während bei Vorgeschlagen wurde auch schon ein Reibkörper der 55 der bekannten Reibscheibe zum Beispiel drei sehr im ersten Absatz dieser Beschreibung genannten Gat- schmale und damit empfindliche Ringkörper getrennt tung, bei dem das Faserstoffband längsgefaltet ist und hergestellt und zu der endgültigen Reibseheibe vereinen symmetrischen Querschnitt aufweist, dessen einigt werden müssen.

vorspringender Teil in der Windung radial außen liegt In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist vorgesehen, und bei dem zwischen den Windungen im eingezogenen ^6o daß das Faserstoffband ein gewebtes Band ist, dessen Teil des Faserstoffbandes ein Bünde! aus im wesent- in Längsrichtung verlaufende Kettfaden die Glasfaserlichen parallelen fortlaufenden Glasfasern spiralförmig stränge enthalten.

mitaufgewickelt ist und bei dem die Oberflächen der Eine weitere Ausgestaltung sieht noch vor, daß die

Glasfasern zur Verbesserung ihrer Verbindung mit Kettfaden, deren Kern die Glasfaserstränge enthält,

einem vulkanisierbaren Elastomer mit einem Veranke- ⁶5 aus Asbestfasern bestehen.

rungsmittel beschichtet sind und das Bündel gesondert Am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Ausmit einem Elastomer imprägniert ist. Dieser vorgc- führungsformen wird die Erfindung nun weiter beschlagene Reibkörper eignet sich insbesondere als schrieben. In der Zeichnung ist