DE3046963C2

DE3046963C2 - Reibmaterial und seine Verwendung

Info

Publication number: DE3046963C2
Application number: DE3046963A
Authority: DE
Inventors: Philip A. 06483 Oxford Conn. Chuluda
Original assignee: RAYBESTOS-MANHATTAN Inc TRUMBULL CONN US; Raybestos Manhattan Inc Trumbull Conn
Current assignee: RAYMARK INDUSTRIES Inc TRUMBULL CONN US
Priority date: 1979-12-14
Filing date: 1980-12-12
Publication date: 1984-11-22
Also published as: US4256801A; JPH033814B2; DE3046963A1; CA1126452A; JPS5692983A; GB2067227B; JPS6040834A; JPS5830351B2; GB2067227A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes, temperaturbeständiges Reibmaterial auf Basis von Cellulosefasern in poröser, flexibler, miteinander verfilzter Faserbahn- oder -plattenform, wobei die Bahn oder Platte mit einem Harzbindemittel imprägniert ist, das an ein tragendes Teil haftend gebunden oder geklebt ist und in Kupplungen. Bändern. Bremsen und dgl. in öl arbeitend verwendet wird, ein Reibelement oder oine Vorrichtung mit größerer nutzbarer Lebensdauer liefert, insbesondere unter Bedingungen hoher Gesamtenergieabsorption und/oder geringen Kühlöl-Umlaufs.

Asbestfasern werden aufgrund ihrer Wärmebeständigkeits- und Festigkeitseigenschaften herkömmlicherweise in Reibmaterialien auf Papierbasis für automatische Getriebekupplungsscheiben oder -bänder, Ölbremsen und Lenkkupplungen, die in flüssiger Umgebung arbeiten, verwendet. Die US-PS 32 70 846 offenbart ein solches

ji Reibmaterial, das größenordnungsmäßig 5 — 35% Astbestfasern enthäk. Weitere, ähnliche Reibmaterialicn auf Papierbasis können bis zu 40—60% Asbestfasern enthalten.

In jüngerer Zeit ist ein Reibmaterial auf Papierbasis vorgeschlagen worden, das frei von Asbestfasern ist. So weist nach der US-PS 40 45 608 ein solches Reibmaterial auf Papierbasis ein Gemisch aus Cellulosefasern, einem anorganischen absorbierenden Füllstoff und einem sogenannten Retentionsniittel auf, wobei die Bahn oder

4(i Platte zuerst mit einem Harzbindemittel imprägniert und dann mit einem äußeren Überzug aus einem Äthylsilikat-Bindeimprägnicrmittcl versehen wird.

Reibmaterialien der oben beschriebenen Art beruhen in hohem Grade auf einer porösen Struktur und elastischer Rückfederung, um recht hohe Reibungskoeffizienten bei Naßreibung zu erhalten. In mechanischen Anordnungen mit angemessenem Kühlölumlauf trägt die Porosität zum Abführen der Reibungswärme bei,

indem sie ein Eindringen des kühleren äußeren Öls in die inneren Hohlräume des Reibmaterials ermöglicht, wo es das heißere Öl verdrängt. Durch eine solche Verringerung des Wärmestaus an der reibenden Grenzfläche wird die Dauerhaftigkeit und die ScIm undbeständigkeit des Reibmaterials verbessert.

Leider versagen diese Reibmaterialien auf Papierbasis, die typischerweise eine Porosität von etwa 60% und eine verhältnismäßig geringe Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit haben, von vornherein bei Anwendungsbedingungen mit verhältnismäßig hoher Gesamtenergieabsorption und/oder verhältnismäßig geringem Kühlölumlauf. was man häufig z. B. in manchen Mehrfachscheibennaßradbremsen und -kupplungen findet.

Reibmaterialien obiger An sind auch hinsichtlich Grad und Art der Oberflächenausrüstung zueinander passender Teile beschränkt, gegen die sie zu laufen vermögen, ohne erheblichen Verlust an Haltbarkeit oder Lebensdauer. Polierte oder geschliffene Oberflächenbeschaffenheiten zusammenpassender Teile mit im allgemeinen nicht mehr als 0,38 μιη werden als annehmbar für geringe Einfahr- und Betriebsverschleißraten angesehen. Abwandlungen bestehender Reibmaterialien auf Papierbasis mit hoher Dichte können gegen rauhere Oberflächen laufen, haben aber im allgemeinen niedrigere dynamische Reibungskoeffizienten aufgrund verringerter Porosität und elastischer Rückfederung.

Es ist daher in erster Linie Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes, temperaturbeständiges Reibmaterial auf

ω Basis von Cellulosefasern zu schaffen, das, an Träger gebunden und in Kupplungen, Bändern, Bremsen und dgl. in öl arbeitend verwendet, ein Reibelement oder eine Reibeinrichtung mit größerer brauchbarer Lebensdauer liefen, insbesondere unter Bedingungen hoher Gesamtenergieabsorption und/oder geringen Kühlölumlaufs. Ferner soll die Erfindung ein verbessertes Reibmaterial auf Basis von Cellulosefasern schaffen, das gegen Oberflächen zueinander passender Teile zu laufen vermag, die rauher als 0,38 μηι sind, bei geringem Einfahr-

π5 Verschleiß und Betriebsverschleiß. Ferner soll die Erfindung die oben aufgezählten Verbesserungen erbringen, ohne die verschiedenen Vorteile bestehender Reibmaterialien auf Cellulosebasis, wie geringe Kosten, hohe Reibungskoeffizienten, geringes Verhältnis statischer zu dynamischer Reibung, hoher Schwundbeständigkeit, Elastizität und die Fähigkeit, mittleren F.inheiisdruckbelastungcn zu widerstehen, zu opfern.

Tabelle I	Gew.-%
Bestandteil	25-65
Cellulosefasern	5-20
Kohlenstoff asern	5-20
feuerfeste organische Fasern	0-30
Graphit	0-30
Diatomeenerde	0-15 (Feststoffe)
elastomerer Leimstoff

Diese sowie weitere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen.

Gelöst werden diese Aufgaben durch ein Reibmaterial gemäß Anspruch 1 und durch seine Verwendung gemäß Anspruch 5.

Insbesondere kann das erfindungsgemäße Reibmaterial auf Basis von Cellulosefasern für Naßreibanwendungen verwendet werden, die bislang als zu hart für bestehende Reibmaterialien auf Papierbasis betrachtet wurden, wofür die Verwendung teurerer Reibmaterialien, wie Sintermetall und Graphitformmassen, erforderlich war. Die verbesserte brauchbare Lebensdauer durch das erfindungsgemäße Reibmaterial im Vergleich zu existierenden Reibmaterialien auf Cellulosebasis, insbesondere unter Bedingungen hoher Gesamtenergieabsorption und/oder geringen Kühlölumlaufs (wo hohe Temperaturen der Reibmaterialmasse anzutreffen sind), ermöglicht eine erhöhte Betriebsdauer von Naßkupplungen und Bremseinrichtungen unter Senkung der mit dem Ersatz verbrauchter Reibflächen verbundenen Ausfallzeit Zugleich ermöglicht es das erfindungsgemäße Reibmaterial aufgrund seiner verbesserten Lebensdauer in Verbindung mit grob passenden Oberflächen dem Hersteller weniger teure Endbearbeitungsvorgänge zur Herstellung einer passenden Scheibe anzuwenden, verglichen mit derzeit bei herkömmlichen Reibmaterialien auf Cellulosebasis angewandten.

Die wesentlichen Bestandteile und ihre relativen Anteilmengen zur Herstellung des erfindungsgemäßen Reibmaterials auf Basis von Cellulosefasern sind in der folgenden Tabelle 1 aufgeführt:

Wie der obigen Tabelle 1 zu entnehmen ist, liegen im erfindungsgemäßen Reibmaterial 25 bis 65 Gew.-% Cellulosefasern vor. Typische verwendbare Cellulosefasern umfassen «-Cellulose, Sulfitcellulose, Sulfatcellulose, Baumwolle, Leinen, Hadern und dgl.

Die im erfindungsgemäßen Reibmaterial verwendeten Kohlenstoffasern sind fadenförmige Kohlenstofformen mit einem Kohlenstoffgehalt im allgemeinen über etwa 92 Gew.-% und zeichnen sich durch Flexibilität, elektrische und Wärmeleitfähigkeit, chemische Inertheit, ausgenommen gegenüber Oxidation, und Hochtemperaturfestigkeit aus. Solche Fasern stehen im Gegensatz zu sogenannten »Graphitfascrn«, die die dreidimensionale Charakteristik polykristallinen Graphits aufweisen.

Die Kohlenstoffasern können von der relativ wenig festen Art mit niedriger,. Modul sein, wie sie durch Verkohlen von Rayon-Gewebe oder Filz erhalten wird, von der Art hoher Festigkeit und hohen Moduls, wie sie auch aus Kohlenstoffgarnen auf Rayon-Basis erhalten werden können, oder von mittlerem Modul, hoher Festigkeit, wie sie durch Verkohlen von Garnen auf Polyacrylnitril-Basis (PAN) erhalten werden. Die Kohlenstoffasern mit hohem Modul und mittlerer Festigkeit können auch aus einer Mesophasen (Flüssigkristall)-Pechvorstufe hergestellt werden, und solche von geringer Festigkeit und niedrigem Modul können aus gewöhnlichem Pech (keinem Mesophasen-Pech) hergestellt werden. Verschiedene Kohlenstoffasern, die in dem erfindungsgemäßen Reibmaterial enthalten sein können, sind im einzelnen in der Encyclopedia of Chemical Technology 3d (1978), Band 4, S. 622—628, beschrieben. Bevorzugte Kohlenstoffasern sind solche, die aus einer Pechvorstufe erhalten wurden.

Die Kohlenstoffasern können in einem Durchmesserbereich von ca. 5 bis 25 μπι liegen, wobei Fasern mit einem Durchmesser von etwa 9 bis 16 μιτι bevorzugt sind. Die Länge der Kohlenstoffasern kann erheblich variieren. Doch sind Fasern einer Länge von etwa 0,4 bis 3 mm bevorzugt.

Die feuerfesten organischen Fasern, die ein wesentlicher Bestandteil des erfindungsgemäßen Reibmaterials sind, sind vernetzte phenolische Fasern, die von der Federal Trade Commission allgemein als »Novoloid«-Fasern klassifiziert werden. Die Fasern variieren im Durchmesser von etwa 9 bis 35 μιτι. und ihre Zähigkeit (g/den). Dehnung (%) und Modul (g/den) hängen wesentlich vom Faserdurchmesser ab, wobei die Werte mit zunehmendem Durchmesser abnehmen.

Die Novoloid-Fasern zeigen, obgleich sie in Luft bei 200⁰C langsam zur Zersetzung neigen, sehr gute Stabilität bei hohen Temperaturen in inerter Umgebung. Im erfindungsgemäßen Reibmaterial verdrängt das öl die Luft aus den inneren Hohlräumen des Reibmaterials während der Verwendung, was eine Atmosphäre schafft, durch die die thermischen Grenzen aller organischen Bestandteile, einschließlich der Phenolfasern, erhöht werden. Die Novoloid-Fasern zeigen auch einzigartige Feuerfestigkeit, indem sie dem Verbrennen in to einer Flamme widerstehen, und bieten Wärmeisoliereigenschaften, die denen anderer verfügbarer Fasern überlegen sind. Eine bevorzugte feuerfeste organische Faser zur Verwendung im erfindungsgemäßen Reibmaterial ist eine phenolische Faser, die wenigstens 85Gew.-% eines vernetzten Novolak-Harzes enthält. Vorzugsweise haben solche Fasern einen Durchmesser von etwa 30 bis 35 μπι und eine Länge von etwa 0,2 bis 2 mm.

Im erfindungsgemäßen Reibmaterial liegen besondere, die Eigenschaften modifizierende Komponenten vor. tr> So kann das Reibmaterial Flockengraphit enthalten, um die Reibung zu steuern und den Abrieb oder Verschleiß zu verbessern, sowie ferner einen Mineralstoff, wie Diatomeenerde, die ebenfalls die dynamische Reibung und die Verschleißfestigkeit bei minimalen Kosten verbessernd wirkt.

Der Flockengraphit sollte, wie in Tabelle 1 angegeben, bis zu 30, vorzugsweise 20 bis 30 Gew.-°/o des Reibmaterials ausmachen. Die Teilchengröße kann beträchtlich variieren, liegt aber im allgemeinen unter 0,54 mm (30 mesh Tyler Screen Analysis).

Die Diatomeenerde kann auch in einer Menge bis zu 30% vorliegen und macht vorzugsweise 5 bis 15% des Reibmaterials aus. Die Teilchengröße der Diatomeenerde k=inn beträchtlich variieren, liegt aber im allgemeinen unter einer Größe entsprechend %iner lichten Maschenweite von 0,104 mm (150 mesh Tyler Screen Analysis).

Das Reibmaterial kann geringe Mengen anderer die Eigenschaften modifizierender Komponenten nichtschleifender und schleifender Art enthalten. Beispiele für erstere sind Cashew-Reibstaub und vermahlener Gummi. Zur schleifenden Art gehören harte Materialien, wie Aluminiumoxid und Siliciumcarbid. Im allgemeinen machen solche zusätzlichen modifizierenden Bestandteile nicht mehr als 5% des Reibmaterials aus.

Da» erfindungsgemäße Reibmaterial in Bahn- oder Plattenform kann auf herkömmlichen Naßpapiermaschinen und nach solchen Verfahren hergestellt werden, beispielsweise unter Verwendung einer Fourdrinier-Papiermaschine oder eines Rotoformer-Siebes. Nach üblicher Praxis bei solcher Arbeitsweise kann in die Bahn ein Leimstoff eingearbeitet werden, der die Naßfestigkeit der Bahn erhöht. Bevorzugte Leime sind ölfeste Elastomerlatices, wie ein Acrylnitril- oder Chloropren-Latex, die in einer Menge bis zu 15 Gew.-% (auf Feststoffbasis) der Bahn vorhanden sein können. Solche Latices werden dem Ausgangsmaterial für die Papierherstellung zugesetzt, das einen wäßrigen Brei der Fasern und der die besondere Eigenschaft modifizierenden Bestandteile darstellt.

Das erhaltene Gemisch wird dann auf eine Festsloffkonzentration von 2 bis 3% verdünnt und in den Stoffauflaufkasten einer Standardpapiermaschine gebracht. Das Reibmaterial wird auf der Papiermaschine zu einer Bahn oder Platte geformt und getrocknet.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das trockene Bahnmaterial in geeignete Stücke geschnitten, z. B. in ringförmige Wafern, und mit einem synthetischen wärmehärtenden Harz, in einem Lösungsmittel gelöst, gesättigt, so daß nach dem Härten die Restharzaufnahme, bezogen auf das Anfangsgewicht der Bahn oder Platte aus Reibmaterial vor dem Imprägnieren mit Harz zu einem Material mit einer Endporosität von etwa 40 bis 55% nach dem Komprimieren beim Binden des Bahnmaterials an einen Träger führt. Das wärmehärtende Harz kann ein Einstufen-Phenol/Formaldehyd-Resoltyp in denaturiertem Alkohol, ein Einstufen-Phenol/Formaldehyd-Resoltyp in Form wäßriger Emulsion, ein pulverisiertes Einstufen-Resol-Harz oder ein pulverisiertes Zweistufen-Harz auf einem Novolak-Harz und Hexamethylentetramin als Katalysator sein. SoI-ehe Harze können unter genau angegebenen Zeit/Temperaturbedingungen gehärtet werden, um die gewünschten Eigenschaften im Reibmaterial zu erhalten Ein bevorzugtes Imprägniermittel ist eine Lösung eines Einstufen-Phenol/Formaldehyd-Harzes in denaturiertem Alkohol, wofür eine Lösung mit etwa 37 Gew.-% Harzfeststoffen typisch ist. Andererseits kann das Harz in das Bahnmaterial durch Zusatz im Holländer zum Papierausgangsmaterial eingearbeitet werden.

Die imprägnierten Proben werden dann unter kontrollierten Bedingungen getrocknet, um den Hauptanteil, z. B. wenigstens 85%, des Lösungsmittels zu entfernen, worauf die getrockneten Proben im Abstand zueinander in einem Umluftofen aufgehängt werden, in dem sie über etwa eine halbe Stunde von Raumtemperatur auf etwa 177°C erwärmt werden, auf eine Temperatur, bei der sie eine Zeitlang, z. B. etwa eine Stunde, gehalten werden, um das Harz zu härten.

Die gehärteten Proben werden nach ihrer Entnahme aus dem Ofen und dem Abkühlen Standard-Endbearbeitungsschritten unterzogen, bevor sie unter Wärme und Druck auf einen Träger gewünschter Gestalt geklebt werden. Das so gebundene Reibmaterial sollte eine Endporosität von 40 bis 55% haben. Dann kann abschließend geschliffen werden, worauf das erhaltene Reibelement mit Standard-Ausnehmungen versehen wird.

Die folgenden Beispiele sind spezielle Ausführungsformen, die das erfindungsgemäßc Reibmateriai auf Basis von Cellulosufasern weiter beschreiben.

Beispiel 1

Die nachfolgend aufgeführten Bestandteile in den in Tabelle II angegebenen Mengen wurden, wie später beschrieben, nach der Papierherstellung verarbeitet:

Tabelle Il

Bestandteil	Gewichtsteile
Baumwoll-Linters(vor-raffiniert)	40,0
Kohlenstoffasern (amorph)	5,0
phenolische Fasern	5,0
Flockengraphit	30,0
Diatomeenerde	13,0
Zinkstearat (benetzbare Qualität)	2,0
Nitrillatex(41,5% Feststoffe)	5,0 Feststoffe
Aluminiumsulfat	1,2

Die obige Masse wurde hergestellt, indem die Baumwoll-Liniers in Wasser zu einem Brei dispergiert wurden, dem die Kohlenstofffasern, phenolischen Fasern, Flockengraphit, Diatomeenerde und Zinkstearat zugesetzt wurden, worauf gründlich gemischt wurde. Der erhaltene Brei wurde dann mit Wasser auf 2,5% Feststoffe verdünnt und der Niirillatex zugesetzt und eingemischt. Eine Aluminiumsullat-Lösung in Wasser wurde dem

fertigen Material auch zugesetzt, und dieses Vorratsmuterial wurde in den Stoffauflaufkasten einer Siandard-Fourdrinier-Papiermaschine gebracht, gemeinsam mit einer wäßrigen Lösung eines Polyelektrolyt-Retentionshilfsmittels. Auf der Maschine wurde aus dieser Masse eine Papierbahn gebildet und getrocknet.

Ringförmige Wafern aus der getrockneten Bahn wurden dann mit einer 37,5 gew.-%igen Lösung eines Einstufen-Phenol/Formaldehyd-Harzes in denaturiertem Alkohol gesättigt, und die Wafern wurden unter gesteuerten Bedingungen getrocknet, um mindestens 87% des verbliebenen Alkohols zu entfernen. Die vorgehärteten Wafern wurden im Abstand voneinander auf Stäben aufgehängt und in einen Umluftofen gebracht, in dem sie in 0,5 h von Raumtemperatur auf 177°C erwärmt wurden, und bei dieser Temperatur wurden sie eine weitere Stunde gehalten. Die gehärteten Wafern wurden nach ihrer F.ntnahme aus dem Ofen und dem Abkühlen Standard-Endbehandlungen unterworfen, einschließlich einem Oberflächenabschleifen, und dann unter Wärme und Druck auf beide Seiten von Metallkeilen verschiedener Gestalt geklebt. Das Reibmaterial hatte in so gebundenem Zustand eine Endporositäi von etwa 47%. Nach einem abschließenden Schleifen wurden beide Seiten eines jeden einzelnen Reibteils mechanisch mit Standard-Ausnehmungen versehen.

B e i s ρ i e I 2

Reibteile, hergestellt, wie in Beispiel 1 beschrieben, wurden unter Laborbedingungen auf einer Mehrscheiben-Naßradbremse unter Verwendung eines landwirtschaftlichen Traktors als Testdynamometer dauergetestet.
Ein modifizierter Bremsverschleißtest erfolgte nach folgendem Schema:

Phase I:

Die Bremse durchläuft 100 Zyklen, bei einem Drehmomentwert, bei dem 30% der Kraftübertragungs-Nennleistung in der Testbremse absorbiert werden. Die Bremswellengeschwindigkeil wird so eingestellt, daß etwa 5,472 km/h tatsächliche Bodengeschwindigkeit simuliert werden. Die Bremse wird so betätigt, daß sie 10 s greift und 80 s nicht greift. Der Test sollte beendet werden, wenn der zur Aufrechterhaltung der Drehmomentleistung erforderliche angewandte Druck um mehr als 25% variiert. Nach 100 Zyklen wird die Bremse zerlegt und begutachtet, und die Bremselemente werden auf Reibflächen-Verschleiß vermessen.

Phase II:

Die Testbremse wird wieder zusammengebaut und durchläuft weitere 2600 Zyklen bei einem Drehmomentwert, bei dem 45% der Kraftübertragungsnennleistung absorbiert werden. Die Bremswellengeschwindig- keit und die Zyklusgeschwindigkeit sind die gleichen wie bei Phase I. Der Test sollte beendet werden, wenn der zur Aufrechterhaltung der Drehmomentleistung erforderliche Druck um mehr als 25% variiert. Nach 2600 Zyklen wird die Bremse zerlegt und inspiziert, und die Reibelemente werden auf Bremsbelagverschleiß gemessen.

Phase III:

Ist die Testbremse in gebrauchsfähigem Zustand geblieben, wird sie für Zyklen bei einem Drehmomentwert unter Absorption von 80% der Kraftübertragungsnennleistung wieder zusammengebaut. Die Bremswellengeschwindigkeit wird erhöht, um etwa 9,82 km/h zu simulieren, und die Zyklusgeschwindigkeit wird so geändert, daß die Bremse 15 s greift und 75 s nicht greift. Diese Zyklusgeschwindigkeit und Bremskraft werden 2600 Zyklen hindurch oder bis zum Versagen der Bremse fortgesetzt. Die Bremse wird zerlegt und inspiziert, und die Reibelemente werden auf Belag-Verschleiß vermessen.

Nach der vorstehenden Arbeitsweise wurden die in der folgenden Tabelle III zusammengestellten Testergebnisse erhalten.

45 Tabelle III

J/cm²/Zyklus durchsehn. Abrieb/Scheibe Anzahl der

mm Zyklen

Phase I 121 0,00 100

Phase ii iSi 0,048 2600

Phase III 485 0,178 847

insgesamt — 0,226 3547

Zu Vergleichszwecken wurde ein handelsübliches Reibmaterial auf Cellulosebasis, das Asbestfasern enthielt, ebenso getestet, und die erzielten Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle IV zusammengefaßt:

	30 46	963	Anzahl der	I
			Zyklen
Tabelle IV	l/cnr/Zyklus	durchschn. Abrieb/Scheibe	100	i
		nun	2600
	121	0.038	22	P
Phase 1	181	0,114	2722
Phasell	485	0,188	l'i
Phase 111		0,340	Ii
insgesamt			I

Wie einem Vergleich der Daten in den Tabellen III und IV zu entnehmen ist, ist das erfindungsgemäße Reibmaterial erheblich dauerhafter als das handelsübliche, da es 847 Zyklen der Phase III durchsteht, bevor es versagt, verglichen mit nur 22 Zyklen für das handelsübliche Produkt.

Außerdem war die Abriebgeschwindigkeit des erfindungsgemäßen Reibmaterials geringer als die des handelsüblichen Materials für jede der drei Phasen des beschriebenen Tests. Das erfindungsgemäße Reibmaterial behielt auch annehmbare Drehmoment/Druck-Charakteristiken, was einen stabilen dynamischen Reibungskoeffizienten anzeigt. Die Abriebgeschwindigkeit des erfindungsgemäßen Reibmaterials war etwa 40-mal kleiner ais die des handelsüblichen Materials während der hohen Gesamtenergieabsorption der Phase 111 des Tests, was eine erhebliche Verbesserung darstellt.

Beispiel 3

Ein gemäß Beispiel 1 hergestelltes Reibelement wurde über 2500 Zyklen auf einem Schwungmassen-Bremsprüfstand dauergetestet, wo das Reibmaterial als Bremse verwendet wird, um die Schwungmasse eines rotieren-25 den Schwungrades zu stoppen, wobei folgende Arbeitsweise angewandt wurde:

Tabelle V

Testbedingungen: Testfläche: Testoberflächen: Paßscheiben-Oberflächenbeschaffenheit: Schwungrad-Trägheitsmoment öllyp: Öl-Temperatur: ölfluß: Gesamt-Druckbeaufschlagung: Berührungsgeschwindigkeit: Energie: Anzahl der Berührungen:

28,58 cm AD χ 22,78 cm ID

0,508-0.889 μίτι (Blanchard-Schliff)

1,0236 kg-m²

Shell Hi Base (Serie 3, CD, 1OW)

82° C (Sumpf)

3,785 l/min

6,8 bar

1890 U/min bei mittlerem Radius

19.795 N-m

Folgende Daten wurden aufgezeichnet, und sie sind in der Tabelle VI aufgeführt:

1. Dynamische Reibung vom Stopp-Zeitpunkt

2. Statische Reibung vom »Inneren« (»lock-up«) Drehmoment

3. Belagabrieb nach 100 und 2500 Berührungen.

Tabelle VI

5Q Stopp-Zahl

Stopp-Zahl

10 25 50

100

0.155 0,149 0,147 0,144 0,146 0,147

0,176 0,176 0,177 0,182 0,185 0,186

Teil-Abrieb nach 100 Stops — 0,025 mm

Teil-Abrieb nach 2500 Stops — 0,043 mm Gesamt-Abrieb — 0,0686 mm

101	0,147
110	ö,'i47
250	0,154
500	0,159
750	0,165
1000	0,165
1500	0,168
2000	0,168
2500	0,162
Durchschnitt	0,155

0,181 0,178 0,187 0,187 0,187 0,186

0,183 0,182 0,187 0,183

Wie zuvor erwähnt, bieten vorhandene Reibmatcrialien auf Cellulosebasis hoher Dichte verbesserte Beständigkeit gegenüber rauhen Oberflächen von Paßtcilen auf Kosten der Senkung des dynamischen Reibungskoeffizienten. Das erfindungsgemäße Material, wie oben getestet, mit etwa 47% Endporosität, wurde mit einem vorhandenen Standardmaterial hoher Dichte und einer Endporosität von etwa 30% verglichen. Die Ergebnisse für das Material hoher Dichte sind in der folgenden Tabelle VlI zusammengefaßt:

Tabelle VII

Stopp-Zahl μα ns

0,121
0,100
0,099
0,094
0,094
0,096

0.178 0,196 0,196 0,198 0,196 0,197

Teil-Abrieb nach 100 Stops — 0,048 mm

Teil-Abrieb nach 2500 Stops - 0,043 mm Gesamt-Abrieb — 0,091 mm

Stopp-Zahl	μα
101	0,111
UO	0,096
250	0,099
500	0.099
750	0,099
ΐ ^AnG	Q, !06
1500	0.113
2000	0,113
2500	0,113
Durchschnitt	0,098

0.196 0,196 0.197 0,199 0,194 0.189

0,186 0.176 0,178 0.191

Das erfindungsgemäße Reibmaterial zeigte etwa 50% weniger Abrieb beim Einfahren und eine Betriebs-Abriebgeschwindigkeit wie das vorhandene, dichtere Standardmaterial. Dynamische und statische Messungen der Reibungskoeffizienten aufgrund der vorgenannten Dauertests waren 0,155 und 0,183 (Durchschnitt) für das erfindungsgemäße Reibmaterial und 0,098 und 0,191 (Durchschnitt) für das stärker verdichtete Basismaterial. Diese Kombination eines hohen dynamischen Reibungskoeffizienten und verbesserter Beständigkeit gegenüber rauhen Paßteiloberflächen ist auch eine bedeutende Verbesserung.

Um die Vorteile der Erfindung zusammenzufassen, bei den oben beschriebenen Dauertests, bei denen die Leistungsmerkmale des erfindungsgemäßen Reibmaterials auf Basis von Cellulosefasern un der besten verfügbaren, handelsüblichen Standard-Reibmaterialien auf Cellulosebasis verglichen wurden, versagten letztere nach 22 Zyklen (Phase IH), während das erfindungsgemäße Reibmaterial 847 Zyklen durchhielt, bevor es versagte. Die Abriebgeschwindigkeit des erfindungsgemäßen Reibmaterials war 40-mal kleiner als die des Standardtyps während des Teils des Tests unter energiereicher Belastung, was eine wesentliche Verbesserung ist.

Bei den beschriebenen Haltbarkeitstests (siehe Beispiel 3) zeigte das erfindungsgemäße Reibmaterial mit einer Endporosität von etwa 47% etwa 50% weniger Einfahr-Abrieb und gleiche Abriebgeschwindigkeit wie das stärker verdichtete Grundmaterial (30% Porosität). Wie zuvor diskutiert, bieten vorhandene Reibmaterialien auf Cellulosebasis mit größerer Dichte verbesserte Beständigkeit gegenüber rauhen Paßteiloberflächen, aber nur auf Kosten einer Senkung der dynamischen Reibungskoeffizienten. Die Kombination eines hohen dynamischen Reibungskoeffizienten und verbesserter Haltbarkeit gegenüber rauhen Paßteil-Oberflächen ist auch eine erhebliche Verbesserung, die durch die Erfindung ermöglicht wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Reibmaterial auf Basis von Cellulosefasern in poröser, flexibler, miteinander verfilzter Faserbahn- oder -plattenform, wobei aie Bahn oder Platte mit einem Harzbindemittel imprägniert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibmaterial aus einem Gemisch aus 25 bis 65Gew.-°/o Cellulosefasern, 5 bis 20Gew.-°/b Kohlenstoffasern, 5 bis 20 Gew.-% feuerbeständiger organischer Fasern, bis zu 30Gew.-% Graphitteilchen und bis zu 30 Gew.-% Diatomeenerde-Teilchen sowie bis zu 15 Gew.-% (auf FesKtoffbasis) eines elastomeren Leimstoffs, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Bahn oder Platte, und gegebenenfalls modifizierenden Komponenten schleifender und nicht-schleifender Art besteht, wobei die Bahn oder ίο Platte mit einer Menge eines synthetischen wärmehärtenden Harzes so imprägniert ist, daß das Bahn- oder Plattenmaterial eine Endporosität von 40% bis 55% nach dem Komprimieren zum Binden an einen Träger aufweist.

2. Reibmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Graphitteilchen Flockengraphitteilchen sind und der Leimstoff ein ölbeständiges Elastomer aufweist.

3. Reibmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfesten organischen Fasern Novoloid-Fasern umfassen.

4. Reibmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das synthetische wärmehärtende Harz ein einstufiges Phenol/Formaldehyd-Harz umfaßt.

5. Verwendung des Reibmaterials gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung eines Reibelements für kraftschlüssige Vorrichtungen für den Betrieb in öl mit einem tragenden Teil und einem daran gebundenen Reibbelag.