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Bremsbeläge mit Kühlrippen im Einbauzustand.
Quelle: Borflex Rex

Bremsbeläge mit Kühlrippen im Einbauzustand.
Quelle: Borflex Rex

Handelte es sich vor 50 Jahren um „Bremsklötze“, so werden die Bremsbeläge heute aus funktionale Mischungen hergestellt, die den verschiedenen Fahrrädern und ihren Fahrern gerecht werden. Durch die höheren Geschwindigkeiten, die gerade auch mit E-Bikes erzielt werden, werden neue Herausforderungen an die Beläge gestellt. Dr. Andreas Spittel, kaufmännischer Geschäftsführer bei Borflex Rex, erläutert im Interview mit KGK die Veränderungen, die sich für einen Compoundhersteller von Bremsbelägen ergeben.

KGK: Straßen-, Renn-, Trekking- oder Mountainrad. Was fällt Ihnen als Hersteller von Fahrradbremsbelägen zu der Vielzahl der Modelle ein?

Dr. Andreas Spittel, kaufmännischer Geschäftsführer bei Borflex Rex.
Quelle: Borflex Rex

Dr. Andreas Spittel, kaufmännischer Geschäftsführer bei Borflex Rex.
Quelle: Borflex Rex

Dr. Andreas Spittel: Die Vielzahl der Fahrradmodelle ist für uns zweitrangig. Unsere Beläge sind an die Bremssättel und -systeme angepasst und wir gehen auf die Anforderungen der Fahrer ein. Ein Straßenfahrer benötigt eine universale, verlässliche Bremsleistung, ein Rennradfahrer eine leichte Bremse, die aber auch aus höhere Geschwindigkeit extrem gut greift und beim Mountainbike müssen auch längere Abfahrten im Gelände gut möglich sein.

Welche Eigenschaft ist für Sie DIE Eigenschaft, die ein Bremsbelag besitzen muss?

Spittel: Für uns sind es die Sicherheit und die Standfestigkeit. Der Fahrer soll immer ein sicheres und gutes Gefühl haben. Wenn er beispielsweise einen Pass überquert, soll die Bremse unten noch genauso gut funktionieren wie in den ersten Kehren oben am Berg. Es sollte zu keiner Zeit zum Brems-Fading – dem Nachlassen der Bremskraft aufgrund von überhitzten Bauteilen – kommen. Dadurch könnte sich der sicherheitskritische Bremsweg verlängern. Scheibenbremsen sind für Fading anfälliger als Felgenbremsen, da für das Ableiten der Hitze von der Bremsscheibe deutlich weniger Material zur Verfügung steht als bei einer Felge.

Ihr Unternehmen hat 1966 mit dem Fertigen von Bremsbelägen begonnen. Wie unterscheiden sich die heutigen Elastomer-beläge von denen aus den Anfängen?

Spittel: In diesen Jahrzehnten ist die Entwicklung der Gummiindustrie weitergegangen, gerade auch hinsichtlich der Materialkenntnisse. Es haben immer wieder neue Materialien und Zusätze Einzug in die Belagsmischungen gehalten, sodass diese den gestiegenen Anforderungen standhalten konnten. Für die ersten Beläge wurde ein spezieller NBR-Typ eingesetzt, der aufgrund seiner Geräuschentwicklung ausgewählt worden war. Er hat beim Eingriff auf die Felge die wenigsten Geräusche bei sehr guter Bremsleistung verur-sacht. Der Mischungsaufbau ist sehr speziell. Es fanden intensive Entwicklungen hinsichtlich der Wärmestand-festigkeit des Polymers, der Vernetzung und der Füllstoffe statt. So bewirken metallische Zusätze eine erhöhte Bremswirkung, „schmirgeln“ aber gleichzeitig von der Oberfläche der Felge ab.

Im Labor werden die Felgenbremsbeläge produktionsbegleitend geprüft.
Quelle Borflex Rex

Im Labor werden die Felgenbremsbeläge produktionsbegleitend geprüft.
Quelle Borflex Rex

Aluminium- und Carbonfelgen sind die gängigen Felgenmaterialien am Markt. Können Sie in beiden Fällen die gleiche Elastomermischung einsetzen?

Spittel: Nein, dies ist aus verschiedenen Gründen nicht möglich. Die zuvor genannten metallisch gefüllten Beläge können auf einer Carbonfelge nicht eingesetzt werden, da sie deren Oberfläche zu stark beschädigen. Auch verhalten sich polierte und strukturierte Aluminiumoberflächen unterschiedlich. Und die Oberfläche einer Carbonfelge erst recht.

Wird vom Hersteller ohne unser Wissen die Oberflächengüte hinsichtlich Struktur oder Lack verändert, so kommt es vor, dass die Bremsbeläge nicht wie gewohnt greifen und wir nachjustieren müssen. Als dieses Verhalten zum ersten Mal auftrat, hat der OEM zunächst das Bremsversagen auf die Gummirezeptur zurückgeführt. Aluminiumfelgen können sich bis auf 180 °C aufheizen, Carbonfelgen halten rund 100 °C mehr aus, sodass die unterschiedliche Temperaturstabilität ein weiterer Grund für verschiedene Belagsmischungen ist. Wir empfehlen aus den genannten Gründen, die Beläge nicht zwischen verschiedenen Felgenarten zu wechseln.

Welchen Einfluss nimmt das Profil der Felgenbremsbeläge auf die Bremswirkung?

Yellow King Mischung für Carbonfelgen
Quelle Borflex Rex

Yellow King Mischung für Carbonfelgen
Quelle Borflex Rex

Spittel: Die Bremseigenschaften per se unterscheiden sich durch das Profil im trockenen Zustand nicht von geschlossenen Bremsbelägen. Die Rillen sind wichtig für den Wasserabtrag bei einer Fahrt im Regen. Auf der Felge bildet sich ein Wasserfilm, der gebrochen werden muss, damit der Belag seine Bremswirkung entfalten kann. Wir haben festgestellt, dass es Profilgeometrien gibt, die bei leichter Feuchtigkeit mit der Oberflächenbeschaffenheit der Felge besser funktionieren als bei heftigem Regen und umgekehrt.

2015 haben Sie mit der Entwicklung von Scheibenbremsbelägen begonnen. Was war bei dieser Entwicklung die größte Herausforderung?

Die Scheibenbremsbeläge werden paarweise bedruckt.
Quelle: Borflex Rex

Die Scheibenbremsbeläge werden paarweise bedruckt.
Quelle: Borflex Rex

Spittel: Wir mussten die Mischung der Beläge neu überdenken. Die Anforderungen an den Belag blieben gleich, jedoch stieg das zu erfüllende Temperaturniveau deutlich an. War bisher das Elastomer der Träger, so reden wir bei diesen temperaturbeständigen Materialien von Harzen, die die Matrix bilden, in die die Mischungsbestandteile eingebettet werden. Die Komponenten werden zunächst in einem Trockenmischer gemischt und nach ausgiebiger Homogenisierung in der Presse mit der Trägerplatte verbunden. Der Werkzeug-kasten, den wir für die Elastomerbeläge hatten, wurde aufgebrochen und musste für die Scheibenbremsbeläge neu zusammengestellt werden. Ebenso mussten die Stellschrauben, mit denen wir das bisherige Eigenschaftsdiagramm beeinflussen konnten, überdacht werden. Wichtigste Vorgabe auch hier: Die Beläge dürfen beim Eingriff auf die Bremsscheibe nicht quietschen.

Sie haben sich vom Gummihersteller zum Duroplastverarbeiter für diese Bremsbeläge gewandelt?

Spittel: Gewissermaßen schon, denn es ist in der Mischung kaum mehr Elastomer enthalten. Das Anforderungsprofil an den Belag ist unverändert, die Mischung musste jedoch aufgrund der höheren auftretenden Temperaturen und der dadurch komplett anderen Performance neu gedacht werden. Auf diese Temperaturen musste auch der benötigte Haftvermittler auf der Trägerplatte abgestimmt werden. Wir haben fünf Belagsvarianten für die bereits erwähnten unterschiedlichen Einsatzgebiete entwickelt sowie verschiedene Trägerplatten, die auf die Bremssysteme der OEMs abgestimmt sind. So besitzt der Disc RS für Rennräder beispielsweise eine Trägerplatte von lediglich 1,6 mm Stärke und kann so einen dickeren Belag aufnehmen. Der Exotherm 2 hingegen ist für maximale Lebensdauer und minimales Fading ausgelegt. Er bietet unter allen Bedingungen eine starke Bremsleistung bei niedrigen Temperaturen, sodass sich Beläge und Scheiben weniger abnutzen.
Laut Zweirad Industrieverband (ZIV) wurden im Jahr 2020 in Deutschland 1,3 Mio. E-Bikes produziert. Mit welchen Brems-systemen beliefern Sie diesen Markt?

Spittel: Mit allen Standardscheibenbremssystemen. Da der Motor bei den E-Bikes nur bis 25 km/h unterstützt, brauchten die Belagsmischungen explizit nicht angepasst zu werden. Eingesetzt werden aufgrund der höheren Geschwindigkeit und dem damit einhergehenden stärkeren Verschleiß Beläge, die eine höhere Haltbarkeit besitzen. Für die S-Pedelecs, bei denen der Motor bis zu einer Geschwindigkeit von 45 km/h unterstützt, sind die Beläge derzeit im Test. Fallen diese positiv aus, so muss vor der Markteinführung noch die Freigabe durch die Bremssystemhersteller erfolgen.
Die von Ihnen genannte Zahl aus dem letzten Jahr wird in diesem Jahr deutlich zunehmen. Der Grund ist offensichtlich: Die E-Bikes ermöglichen dem Fahrer ein relativ einfaches Hinkommen bei einer höheren Durchschnittsgeschwindigkeit. Dadurch wird beispielsweise auf einmal der Weg zur Arbeit auch mit dem Fahrrad interessant. Lag die Durchschnittsgeschwindigkeit zuvor bei 12 bis 13 km/h, so erzielt der Fahrer mit dem E-Bike auf der gleichen Strecke eine Durchschnittszeit von 18 bis 19 km/h und der Weg zur Arbeit ist schneller und weniger anstrengend zurückzulegen.

Produktion von Scheibenbremsbelägen mit unterschiedlicher Anzahl je nach Typ der Bremsbeläge und Größe der Form.
Quelle: Borflex Rex

Produktion von Scheibenbremsbelägen mit unterschiedlicher Anzahl je nach Typ der Bremsbeläge und Größe der Form.
Quelle: Borflex Rex

Wie haben sich die Ansprüche an die Materialien durch die höheren Geschwindigkeiten verändert?

Spittel: Die Wärme muss schneller aus dem System abgeführt werden. Deshalb haben wir die Variante mit exothermen Belägen mit Kühlrippen entwickelt, die dafür sorgen, dass Wärme, die beim Bremsvorgang durch das Umwandeln der Fortbewegungsenergie in Wärme-energie entsteht, noch besser abgeführt wird. Eine weitere Stellgröße ist, wie bereits erwähnt, der Durchmesser der Scheibe. Dieser lag beispielsweise bei Mountainbikes lange Zeit bei 180 mm, wurde auf 203 mm erhöht und liegt zwischenzeitlich bei 220 mm. Hier wissen wir nicht, wo die Reise hingeht. Ein weiterer Diskussionspunkt ist die Dicke der Scheibe, bei der Zehntel Millimeter über einen schnelleren Wärmeabbau entscheiden.

Wie wirkt sich der derzeitige Engpass von Vorprodukten auf Ihre Produktion von Bremsbelägen aus?

Spittel: Wir sind in der glücklichen Lage, dass sich die Situation nicht auswirkt. Aus 30 kg Elastomermischung können wir eine sehr große Anzahl von Belägen herstellen. Durch die Mindestabnahmemengen bei den Rohstoffen ist unser Lager gut gefüllt und wir können der Nachfrage gerecht werden.

 

Das Interview führte Simone Fischer, Redakteurin KGK und PLASTVERARBEITER, simone.fischer@huethig.de