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DE2006169C3 - Verfahren zur Herstellung von Reibnngsstanhfn und daraus hergestellte Reibungselemente BP Chemicals International Ltd - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Reibnngsstanhfn und daraus hergestellte Reibungselemente BP Chemicals International Ltd

Info

Publication number
DE2006169C3
DE2006169C3 DE19702006169 DE2006169A DE2006169C3 DE 2006169 C3 DE2006169 C3 DE 2006169C3 DE 19702006169 DE19702006169 DE 19702006169 DE 2006169 A DE2006169 A DE 2006169A DE 2006169 C3 DE2006169 C3 DE 2006169C3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
friction
production
dust
phenols
elements made
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE19702006169
Other languages
English (en)
Other versions
DE2006169B2 (de
DE2006169A1 (de
Inventor
Kerry David Cardiff Wales Jeffreys (Grossbritannien)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BP Chemicals Ltd
Original Assignee
BP Chemicals Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BP Chemicals Ltd filed Critical BP Chemicals Ltd
Publication of DE2006169A1 publication Critical patent/DE2006169A1/de
Publication of DE2006169B2 publication Critical patent/DE2006169B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2006169C3 publication Critical patent/DE2006169C3/de
Expired legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D69/00Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F16D69/02Composition of linings ; Methods of manufacturing
    • F16D69/025Compositions based on an organic binder
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G16/00Condensation polymers of aldehydes or ketones with monomers not provided for in the groups C08G4/00 - C08G14/00
    • C08G16/02Condensation polymers of aldehydes or ketones with monomers not provided for in the groups C08G4/00 - C08G14/00 of aldehydes
    • C08G16/0293Condensation polymers of aldehydes or ketones with monomers not provided for in the groups C08G4/00 - C08G14/00 of aldehydes with natural products, oils, bitumens, residues
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L61/00Compositions of condensation polymers of aldehydes or ketones; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L61/04Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
    • C08L61/06Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes with phenols
    • C08L61/14Modified phenol-aldehyde condensates

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung organischer Reibungsmodifikatoren und die daraus hergestellten Reibungselemente.
Reibungselemente, wie Brems- und Kupplungsbeläge, bestehen aus einem harzartigen Binder in Komibination mit Asbest und Füllmitteln. Geeignete Füllmitfc/ sind die bekannten anorganischen Materialien, wie Baryte oder Metalle, z. B. Kupferpulver; oft werden jedoch auch organische Füllmittel oder Reibungsmodifikatoren zugefügt. Diese organischen Reibungsmodifizierungsmittel sind zweckmäßig wärmegehärtete, vernetzte Polymerisate in granulärer Form; ihr Zweck ist die verminderte Abnutzung des Reibungselementes und das Ausglätten von Unregelmäßigkeiten im Reibungskoeffizienten des Elementes unter einer Vielzahl von Arbeitsbedingungen. Jedoch zersetzen beim heftigen Bremsen oder Kuppeln die, hohen Temperaturen oft das organische Reibungsmo-•difizicrungsmaterial (im folgenden Reibungsstaub genannt), was /UT Abnutzung und/oder dem Verlust der Reibungseieenschaftcn des Elementes führt.
Es ist /.B. aus DE-AS 123360h oder FR-PS 1 4524K5 bekannt. Arylboratestcr mit Aldehyden zu Harzen umzusetzen, die man gegebenenfalls unter Wärmezufuhr aushärten und danach vermählen kann. Diese haben jedoch besonders bei hoher Temperatur, nicht immer, ein. den hohen Anforderungen für Reibungsstaube entsprechendes Verhalten.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung von Reibungsstauben Ivw. Reibungsmndifizierungsmaterialien mit verbesserten Eigenschaften bei hoher Temperatur. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung von Reibungselementen aus den verbesserten Reibungsstauben mit verbessertem Verhalten unter scharfen Arbeitsbedingungen.
Das erfiridürigsgcma'ße Verfahren betrifft die Herstellung von Reibungsstauben mit guten Eigenschaften bei hoher Temperatur, bei dem man einen Aldehyd, insbesondere Formaldehydjmiteinem Arylborat^ ester unter üblichen Resol* oder NovolakbedingungCn zur Bildung eines Harzes umsetzt Und dieses anschließend zu Staub vermählt, welches dadurch ge^ Kennzeichnet ist, daß man einen Arylboratester verwendet, der aus Phenolen hergestellt worden ist, die zu 5 bis 100 Teilen pro 100 Teile Gesamtgewicht der Phenole aus Cashew-Nußschalenflüssigkeit bestehen, > und das Harz anschließend bei einer Temperatur zwischen 50 bis 250° C zu einem unschmelzbaren Material aushärtet, worauf dieses auf eine Größe zwischen 10 und 600 mesh vermählen wird.
Arylboratester sind bekannt, und die erfindungsge-
I» maß verwendeten Materialien sind die Reaktionsprodukte eines oder mehrerer Phenole, die sich von Cashew-Nußschalenflüssigkeit herleiten, oder Mischungen von solchen Phenolen mit anderen Phenolen und esterbildenden Borverbindungen, wie Borsäure
ii oder deren Anhydrid, Borhalogenide und Borax. In Abhängigkeit von den relativen Verhältnissen der Reaktionsteilnehmer kann der erhaltene Bi.ratester ein Orthoborat, Metaborai: oder ein Polyborat oder eine Mischung derselben sein. Arylborate und deren Herstellung sind in »Organoboron Chemistry«, Bd. I, »Boron-oxygen and boron-suiphur compound:.« H. Steinberg, Interscience Publishers,New York 1964, und in der US-PS 2623866 beschrieben.
Andere geeignete Phenole, die neben den von Cashew-Nußschalenflüssigkeit abgeleiteten Phenolen, zur Verwendung bei der Herstellung der Arylboratesters mitverwendet werden können, sind solche üblichen Phenole, die gegenüber Formaldehyd reaktionsfähige Stellungen im aromatischen Kern enthalten, wie Hydroxylbenzol, Kresole, Xylenole und andere Alkylphenole oder Dihydroxybenzole, wie Resorcin. Die erfindungsgemäßen unschmelzbaren Harze werden hergestellt, indem man zuerst die obigen Arylboratester, deren Arylgruppen noch reaktionsfähig
π sind, mit Aldehyden unter üblichen Resol- oder Novolakbedingungen umsetzt und dis Produkte anschließend aushärtet. Geeignete Aldehyde sind Formaldehyd, der in Form von Paraformaldehyd vorliegen kann, oder Hexamethylentetramin, Acetaldehyd, höhere aliphatische Aldehyde und Tetrahydrofurfuraldehyd. Zur Vermeidung einer schädlichen Hydrolyse des Boratesters sollte das System zweckmäßig unter praktisch wasserfreien Bedingungen gehalten werden.
4-, Das harzartige Produkt aus Arylboratester und Formaldehyd wird entweder allein oder in Anwesenheit eines Aushärtungsmittels, wie Hexamethylentetramin, Paraformaldehyd, p-Toluolsulfonsäure, Phosphorsäure usw. in den unschmelzbaren, wärme-
jd gehärteten Zustand erhitzt. Geringere Mengen anderer Bestandteile, wie Asbest, Baryte, Metallpulver, Metalloxyde, Graphit, Schwefel, Peche, Gums, öle, Leinsamenöl, Tungöl. Cashew-Nußschalenflüssigkeit oder andere wärmehärtende Harze können vor der
-,-, Warmehärtung einverleiht werden, vorausgesetzt, daß sie nicht verhindern, das Harz in den unschmelzbaren Zustand überzuführen und zu pulverisieren.
Die Warmehärtung erfolgt vorzugsweise, indem man das harzartige Material auf mit Papier belegte
f,Q oder mit Polytetrafluoräthylen überzogene Böden ausbreitet, um die anschließende Entfernung der aus·· gehärteten Masse vom Boden zu erleichtern. Dann wird das Material auf eine Temperatur zwischen 50-250° C, vorzugsweise 110-200° C, erhitzt, bis es
ausgehärtet Und in Lösungsmitteln, wie Aceton und methyliertem Industriespiritus, praktisch unlöslich ist, Die für die Warmehärtung des Harzes erforderliche
Zeit hangt von der Aushärtüngsterripefätür sowie der
möglichen Verwendung eines Aushärtungskatalysators ab; üblich sind Zeiten von 12 Stunden bei 150" C.
Nach dem Erhitzen wird die wärmegehärtete Masse autgebrochen und durch eine geeignete Mahlvorrichtung geleitet. Die erhaltene Teilchengröße kann eine > entscheidende Wirkung auf das Verhältnis des aus dem Reibungsstaub hergestellten Reibungselementes haben. Teilchen einer Größe über 10 mesh (BSS 410:1953) oder kleiner als 600 mesh sind normalerweise nicht geeignet. Das wärmegehärtete Harz wird i" zweckmäßig zu einem solchen Staub vermählen, daß die Mehrzahl der Teilchen durch ein 10-mesh-Sieb hindurchgehen und auf einem 200-mesh-Sieb zurückgehalten werden.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin r> auf Präparate für Reibungselemente, die aus den erfindungsgemäßen Reibungsstauben hergestellt werden, in welchen der Reibungsstaub in einer Menge von 1-40 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teüe Gesamtgewicht des Präpar-isies für das Reibungselement an- .'«) wesend ist. Vorzugsweise werden 5-20 Gew.-Teüe Reibungsstaub pro 100 Teile Gesamtgewicht des Reibungspräparates verwendet.
Der Reibungsstaub kann in das Reibungspräparat nach üblichen Mischverfahren einverleibt werden. 2·>
Weiterhin bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die obengenannten Reibungspräparate, die durch übliche Hitze- und Druckverfahren zu Reibungselemcnten verformt sind.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die vor- «i liegende Erfindung, ohne sie zu beschränken.
Beispiel ι
15 Mol Phenol, 0,5 MoI Cashew-Nußschalenfiüssigkeit, 5,0 Mol Borsäure und 4 Mol Toluol wurden auf 140° C erhitzt, wobei Wasser azeotrop entfernt wurde, bis die Reaktion praktisch beendet war. Zu dieser Mischung von Boratestern v/urden bei 60" C -in absatzweise 97%iger Paraformaldehyd (23 Mol HCHO) zugefügt. Nach der Reaktion wurde die Mischung zur Entfernung flüchtiger Materialien destilliert und auf mit Papier ausgekleidete Böden (Tabletts) gegossen. Die Böden wurden in einem Ofen 4> erhitzt, in dem die Temperatur innerhalb von 12 Stunden von 70° C auf 210° C erhöht wurde. Die erhaltene harte Masse war unschmelzbar und nur zu 1,9% in siedendem Aceton löslich. Sie wurde zu einem organischen Reibungsmodifizierungsmittel mit der fol- ;o genden Teilchengrößenverteilung vermählen:
B.S. Sieb Nr.: keine
+ K) Spuren
- K) + 18 23,4 %
-18+ 36 61,4 %
- 3fi + 100 14.6^r
100
Beispiel 2
12 MoI Phenole, 3 Mol Cashew-Niißschalenflüssigkeit, 5 Mol Borsäure und 4 Mol Toluol wurden wie oben dehydratisiert. Die Mischung wurde mit 97-%igem Paraformaldehyd (22,5 Mol HCHO) umgesetzt und das harzartige Produkt wie in Beispiel 1 in einem Ofen ausgehärtet und vermählen. Das so erhaltene, organische Reibungsmodifizierungsmittel war bei 1500C unschmelzbar, nur zu 3 % in siedendem Aceton löslich und hatte die folgende Siebanalyse: B. S. Sieb Nr.:
+ H) keine
-10 + 18 Spuren
- IS +36 9,0%
- 36 + 60 35,5 %
-60 + 100 31,0%
-100 25,0%
Beispiel 3
Aus den folgenden Bestandteilen wurden Reibungseiemente hergestellt: 67,8 Gew.-Teüe Asbest, 9,8 Teile Baryte, 12,2 Teile phenolisches Binderharz und 12,2 Teile organisches Reibungsmodifizierungsmittel. Die Komponenten wurden zusammen gemischt und die Mischung bei 1800C für 10 Minuten bei 157 kg/cm: Druck Belastung in Scheibenformen verformt. Die erhaltenen Formen wurden 16 Stunden bei 150° C nachgehärtet.
Das Testen der Elemente erfolgte unter Verwendung eines Trägheitsdynamometers mit einer eingebauten Scheibenbremsenanlage. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle angegeben. Die Abnutzungstests wurden über einen Temperaturbereich von 150 bis 650° C" bestimmt (die Temperaturmessung erfolgte durch ein in der Scheibe eingebettetes Wärmeelement); die Abnutzung wurde gemessen als Gewichtsverlust in g eines Paares von Bremsscheiben.
Test org. Reibungsmodifizk·-
rungsmittel
Ab- durchschnittnutliehe
zung Reibung
g vor nach
»Fading«
1 Modifizierungsmittel von B.l
2 Modifizierungsmittel von B.2
3 übl. Präparat aus Cashew/
Formaldehyd
4 übl. Präparat aus Cashew-Formaldehyd/Leinsamenöl
19,1
23,8
0,33
0,38
34.07 0,35 0.39 32.0 0,35 0.37
Wie ersichtlich, ergibt sich durch Verwendung der mit Bor modifizierten organischen Reibungsmodifizierungsmittel eine wesentliche Verbesserung der Abnutzungseigenschaften ohne merkliche Verändcrung im Reibungsverhalten (vgl. Test 1 und 2 mit dem üblichen Reibungsmodifizierungsmitteln ausCaihew-Nußschalenflüssigkeit und Formaldehyd gemäß Test 3 und 4).

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von Reibungsstauben mit guten Eigenschaften bei hoher Temperatur, bei dem man einen Aldehyd mit einem Arylboratester unter üblichen Resol- oder Novo-Iakbedingungen zur Bildung eines Harzes umsetzt und dieses anschließend zu Staub vermahlt, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Arylboratester verwendet, der aus Phenolen hergestellt worden ist, die zu 5 bis 100 Teilen pro 100 Teile Gesamtgewicht der Phenole aus Cashew-Nußschalenflüssigkeit bestehen, und das Harz anschließend bei einer Temperatur zwischen 50 bis 250° C zu einem unschmelzbaren Material aushärtet, worauf dieses auf eine Größe zwischen 10 und 600 mesh vermählen wird.
2. Die Verwendung der gemäß Anspruch 1 hergestellten Reibungsstaube zur Herstellung von Reibungselementen in an sich bekannter Weise.
DE19702006169 1969-02-13 1970-02-11 Verfahren zur Herstellung von Reibnngsstanhfn und daraus hergestellte Reibungselemente BP Chemicals International Ltd Expired DE2006169C3 (de)

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DE2006169A1 DE2006169A1 (de) 1971-03-04
DE2006169B2 DE2006169B2 (de) 1978-10-19
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