Brevet FR2000178A1 — publié le 19690829

•*-•? ?xi.e' Il est vrai qu'il est possible d3auçraentar la résistance à la chaleur par un choix approprié de matières de bourrage comme par exemple en mélangeant des poudres de métal avec des liants organiques 15 connus, mais de telsperfectionnements ne suffisant pas à tous les besoins, par exemple pour les garnitures deu; œnbrayages ou des freins à disque et à tambour de camions feautesent sollicités. En ce qui concerne les garnitures connues la résistasse & la tenraérature est améliorée en général au préjudice de iaur élasticitéB ce qui est parfci-20 culièrement critique rsur les garnitures de freins à tambour parce que dans ce cas l'adhésion de la surface de recouyreiEenfc s'est plus assert L'objet da 3 * invention est de fournir une matière de friction ayant des propriétés ~>tié!iorées de résistance aux températures, à l'usure, et d'élasticité.même aux températures élevées et sous des 25 pressions de superficie élevées. Ce résultat est obtenu au moyen de matières de bourrage suivant l'invention qui sont employées comme supports de friction et d'additions qui augmenter.,;; les propriétés de friction et de glissement, aias que d'une matière de friction qui consiste en '.m liant organique et 30 qui est caractérisé en ce qu°il comprend un produit de réaction comme liant organique ou comme addition qui augmente les propriétés de friction, lequel comprend au moins un polyisocyanate et au moins une combinaison qui décharge des atomes d'hydrogène interchangeables. Suivant l'invention on peut augmenter la résistance à la chaleur 35 à l'usure, à la corrosion, à l'élasticité par rapport aux matières de friction organiques connues sans pour cela augmenter les difficultés techniques de production. Il a été trouvé cw*«rt matériau de friction suivant l'invention j-nr^ienJ-ièreseat ccstpssaâ eo coins un produit de réaction. tr: Z'** «n a* et. xvs- liant; organiepae connu poas "v-ç «t&rtaux cb; ■eçnibis'sigsgT, srui âéeharqi} des afcesass SAD ORIGINAL éf 0016© 2000178 . •3sî"4?drcgëas ssasfcsœt s» pfoiluit aie réaction provenant dBun polyisocy-anafcs et dsœi phénoplaste. L'on peut employer aussi avantage---amesit suivant l'invention des produits de réaction consistant en au moins un polyisocyanate et une résine de raéîaaine, une résine coumarone, 5 une résine d'époxyde, de colophane, d'huile d2anacarde, d'huile siccative et/ou du caoutchouc. Selon l'invention la matière de friction peut contenir aussi un produit de réaction qui contient comme com-binaisons qui déchargent des atomes d'hydrogène des hydrures, des hydroxydes et/ou des sels hydrogénés, ou aussi des matières de bour-10 rage employées dans les matériaux de friction ou des additifs tels que l'amiante, le Ca(0H)2/ le BaH2, le HeH2F04. On peut aussi utiliosr des combinaisons de ces produits de réaction. On peut aussi employer ccuiaa phénoplastes tous ceux obtenus par des réactions de condensations entre le formaldéhyde et le phénol 15 comme par exemple le phénol ou le ortho-srésoie, le raéfca-crésole si le para-erésole, ainsi aussi bien des ré-jines phénoliques que des résoles, résitoles ou résites. Il a été crcuvé que dans le mélange de matières de bourrage usueles et de matières de friction et anti-dérapentes les pôlyiso-20 cyanates peuvent réagir avec les phénoplastes et ainsi fournissent des produits gui par rapport aux matériaux de friction constitués exclusivement par des résines phénoliques.possèdent de meilleures propriétés d'usure et une meilleure résistance à la chaleur. Les recherches scientifiques concernant le développement de la 25 réaction ne sont pas encore terminées. L'on suppose cependant que les polyisccyanates, le cas échéant sous i aetici catalytique d'additifs qui sont présents comme aatiëre de de supports de friction et/ou supports de glisseassit, peuver.;; réagir avec les groupas OH qui sont toujours présents dans les plrlaopiacfces et changent ainsi 30 la composition et le comportement des pbâacplù&tee de la manière indiquée. La production des matériaux de friction est effectuée essentiellement de la même manière que celle des iaatériesax de friction connus. Ainsi l'on peut mélanger les composants dans des mélangeurs ordinaires, 2 35 ensuite les comprimer sous une pression entre 100 et 800 kp/cm à froid ou à chaud â des températures entre 80 à 2Q0°C, et ensuite les durcir entre 80 à 300°C pendant plusieurs heures, de préférence de 8 S 12 heures. Après la solidification et le refroidissement les matériaux- de friction 3ont prêts à être employés. CC Sas ma-fcfeiaiïK de friction. peuvent aussi être produits suivant «sa isapzégaaat des fibres p&s des solutions de liants BAD ORIGINAL 69 00569 3 2000178 prévus suivant l'invention. Dans les exemples suivants on a indiqué quelques compositions typiques qui décrivent en détail les matériaux suivant l'invention ainsi que leurs valeurs d'essai mécaniques et comparées avec des 5 matériaux de friction connus composés de manière semblable mais sans le liant suivant l'invention, conc seulement avec, le liant connu. Le pourcentage et les autres indications de quantité sont donnés en pourcentage de poids et en parties de poids pour faciliter la compréhension. 10 Exemple 1 Un matériau de friction a été préparé qui contient les produits suivants : 13,80 % 2,50 % 7,70 % Résine phénolaldéhydique soluble (Phénol-Novolak) 15 Cacutchouc-polyacrylonitrile Diisocyanate (Diphenylmethadiisocyanate) Supports de friction habituels 35,00 % 20 Amiante (courte fibre) 38,50 % Additifs de glissement usuels 2,50 % Les composants sont alors mélangés suivant la façon usuelle, ensuite comprimés dans une forme désirée soit à froid à une pression ' de 600 kp/cm^ soit à chaud à des températures entre 80 et 120°C à une 2 25 pression de 40C kp/cm et ensuite extraits de leur forme et durcis, la température de durcissement étant auamentée le cas échéant pendant une période de 10 heures pour atteindre la température finale indiquée sur le tableau illustré ci-après. La phase finale fut conservée pendant cinq heures. Pendant le durcissement aucune difficulté ne se 30 présenta dans aucun des cas. Selon les conditions de pression et de durcissement on obtient des produits ayant les caractéristiques suivantes : Conditions de pression Dureté de la Densité du et de durcissement matière synthétique produit 35 comprimé à froid 955 kp/cm pressé à 30°C 1768 kp/cm^ pressé à 120°C durci à 200°C 1675 kp/cm^ pressé à 120°C _ 40 durci à 26û°C 1179 kp/cm pressé à 120°C _ durci à 300°C 1179 kp/cm alcalinités non-durci = 2,4 % durci à 300°C = 2,6 % 1,49 1,69 1,71 1.67 1.68 BAQ QRIGINM- 69 00569 4 2000178 Une garniture de friction pressée à 120°C et durcie à 200°C qui contient comme liant seulement une résine phénol-formaldéhyque 2 usuelle a une dureté de matière synthétique de 2 500 - 3000 kp/cm . L'amélioration des valeurs d'usure est dans l'exemple 1 comparée à 5 une garniture de friction avec un liant classique de 30 à 45 *Z. Le matériau de friction ainsi obtenu a de bonnes propriétés d'usure et une bonne thermostabilité qui le rend particulièrement apte à l'emploi pour les garnitures de freins de camions. Exemple 2 10 Un matériau de friction a été produit avec les composants tel que décrit plus amplement ci-après : du crésole-résole 7,2 9 % résine phénolformaldéhique soluble modifiée minéralement 15 (phénol-Novolak modifié minéralement) 4,G8 % résine d'anacarde 1,32 % huile de bois 2,23 % diisocyanate (suivant l'exemple 1) 3,45 % 20 amiante (courte fibre) 17,48 % supports de friction usuels 54,02 % additifs de glissement usuels 9,50 % Les composants ont été mélangés comme dans l'exemple 1 et ensuite pressés à une température de 140 jusqu'à 170°C. Il ne se présenta 25 aucune difficulté pendant le durcissement. Le durcissement a été effectué jusqu'à la température finale de 250°C. Le produit obtenu avait les caractéristiques suivantes: 2 dureté: 1384 kp/cm (suivant la norme DIN 53456 - dureté de matières synthétiques par l'impression d'une bille). 30 densité: 2,04 alcalinité: 2,0 % Les garnitures de freins fabriquées à partir de ces produits donnés, ne présentant aucune fissure même aux grandes dimensions, montrent une faible usure et un bon comportement à la friction. 35 Elles sont surtout adaptées comme garnitures pour les freins à disque. Exemple 3 Un matériau de friction a été produit avec les composants et tel que décrit plus amplement ci-après : crésole-résole 13,80 % 40 résine de mélamine 2,50 % diisocyanate de toluyline 5,70 % amiante (courte fibre) 38,50 % BAD ORIGINAL b~t uG„ 2000178 d>~ frici* :.oa u3C.g1s ' 32, SQ & wùôifcifs de icssaea^ 6,SO ;; T t.? ~-rt été ir.élaniré.3 corne décrit dans l'exemple 1 •t cc;nrrd^és en-desscy? es I4n°C. Ls durcissement fut-conduit jusqu'à -"S ~ ~- Le rro-3*îit obtea-* possède les caractéristiques suivantes: 2 2 ^'are-aés 1989 fep/cra (2SOO kp/cm avec un liant ordinaire) densités 1,82 Le coefficient de friction et le processus du coefficient de iO friction étaient satisfaisants et avaient une bonne résistance à la cfealaur. L'amélioration de la résistance à l'usure comparée à un .liant ordinaire était d'environ 20 ^r-ple 4 Un matériau de friction a été obtenu des composants suivants; "ï résine crésolaldéhydique solubls (crésole-j^ovolak) 10,00 % résine de coumarone 1,50 % colophane 3,50 % diisocyanate (craune décrit dans 20 l'exeiapls 3) 5,0 % araiçiKte (courte £lÊ>re) 36,G0 % supports* ùe t.; .1.01.x. s: usuels 29,00 % add.vtir ce glisee-àciit: 15,OO % Le railanje est afircctué de manière eue £;abord 20 % de fibres 25 û*aaiante, 15 % de l'iddifci-i ds glissement, % du résole et 1,5 % CC.Y-. râi.?.ngés pendant 5 tainu £-ss sans prossion. Ba- 2 s :^L' -.i>t .hûi'ffé paadaat une heure à 150°C, ensuite -i. • • le r-j;-- oiSisaœsant ccasassé. Easuifce les eœaposanû; r'-- rï: _ ' :"r ^jo'î'Ss c-Z r:: x'Jisrsgs esas prs-ssion 6 fois pendant une JO : ^rcui*.r. la sacs s sst eareprimée à ISO^C* De cetta façon on r.«>. r. f.-arif -.s=.:-r -^.ss gErai-ttîres ê grandes superficies pour camions -■•cniplètsa'sr ôC-, -urvuss d8occlusioao dsair et de fissures. Ensuit s le durcisssaeat est effectué jusqu'aux températures Anales suivantes s 170°C, 2CO°C. 35 lis produits ainsi obtenus ont les valeurs caractéristiques suivantes s Puretés s 170GC ~ 1872 îcp/ciE 2,Oj°C = 2448 rfp/em^ aensita t xTO°a - J.,86 20"t5°u -- 1-Eô Vss propÀ-iéïês -ài .ir.i -il1 £ -l JC :-ï-.v jec au» astésiaux ORiGlMAL 69 005èf 2000178 de friction usuels sans l'addition du polyisocyan Les résultats ont été illustrés sous forme d La figure 1 représente le processus du coefficient de friction du matériau de friction préparé selon l'exemple 1 comparé à un raa-. tériau de friction connu correspondant composé de manière ssablable à l'exemple, mais sans l'addition en diisocyanate. 13 La figure 2 représente le processus du coefficient de friction - du matériau suivant 18invention obtenu selon l'exemple 2 comparé à un matériau de friction correspondant connu. La figure 3 représenta 1s processus du coefficient de friction de matériau de irictio" prépara selon l'exemple 3 coopéré un raaté-20 riau de friction correspondant connu. La figura 4 représenta le processus du coefficient de friction du matériau de friction préparé suivant l'exesrple 4 comparé à un matériau de friction correspondant connu. Sur toutes les ficrurss la température c-»" usante (en degré 2-5 centigrade) est indiquée «•uivent l'abaissa et coefficient de friction croi?33Rt (".) o.=t représenté sur Les valeurs Bi'icériques po»sr le« tas^é-raturea st les de friction ne sent par indiqués?, car celles-ci peuvent, Ôtro ;rlâ«îs pour chaque emploi suivant le cas d'utilisation et les runpcv-*-»-'? d-s friction et 30 d a glissement pour chaq-.ic matériau cia friet* na jont pas une caractéristique sssan :.i ïî.i.s ds l^isventiŒi» ..o,â mesures sont -, 2 prises à une pression do contact constants de p = 14 ïxp/cE» et à une vitesse de glissement constante de v ~ 14 m/sec. jusqu'à des températures d'environ 400°C. Le coefficient de friction moyen varie entre 35 0,2 et 0,5 suivant la composition des matériaux friction. Sur chacune des figures ! à 4 la courba fox ;:«?seat étirée représente le processus du coefficient de friction pour le matériau de friction suivant l'invention tandis que la courbe 0«s peut zemïxqjpQr les '"égalité et d'uni- - 8AD 0R1G5NÂL 69 00569 7 2000178 formité du coefficient de friction du matériau de friction comparées à celles des matériaux de friction connus. Ces propriétés sont surtout apparentes aux hautes températures. Exemple 5 5 Un autre mode de réalisation approprié de l'invention sera dé crit ci-après, dans lequel on emploie de la résine rendue inactive à la chaleur,comme support de friction. Un support de friction organique a été produit d'abord au moyen des composants suivants : 10 résine phénolaldéhydique soluble (phénol-novolak) 23,20 % diphénylméthane-diisocyanate 7,60 % amiante (courtes fibres) 32,60 % oxydes métalliques facilitant la friction 36,60 % 15 Après son mélange le matériau est durci sur des grilles métal liques à 200°C, ensuite broyé et ajouté au mélange suivant: crésole-résole 17,OO % caoutchouc-butadiène-styrol 6,00 % amiante (courtes fibres) 24,00 % 20 amiante (longues fibres) 13,OO % supports de friction minéraux 20,OO % supports organiques suivant les indications données ci-haut 20,00 % Ce mélange est comprimé à une température de 160°C et à une 2 5 pression de 400 lsp/cm et durci jusqu'à 180°C. La résistance à la température du coefficient de friction était fortement améliorée comparé aux matériaux de friction connus. 69 00569 8 2000178 Revendications 1. Matériau de friction qui consiste en matières de bourrage utilisées comme supports de friction et en additifs augmentant les propriétés de friction et de glissement ainsi qu'en un liant organique 5 caractérisé en ce qu'il comprend comme liant organique et/ou comme additif augmentant les propriétés de friction un produit de réaction comportant au moins un polyisocyanate et au moins une combinaison déchargeant des atomes d'hydrogène interchangeables. 2. Matériau de friction selon la revendication 1 caractérisé en ce 10 que le produit de réaction consiste en au moins un polyisocyanate et un liant organique connu dans les matériaux de friction comme combinaison déchargeant des atomes d'hydrogène. 3. Matériau de friction selon,la revendication 2 caractérisé en ce que le produit de réaction consiste en au moins un polyisocyanate et 15 un phénoplaste. 4. Matériau de friction selon une des revendications 2 ou 3 caractérisé en ce que le produit de réaction contient au moins un polyisocyanate et une résine de raélaaine, coumarone et époxyde, un colophane, une huile d'anacarde, de l'huile siccative ou du caoutchouc. 20 5. Matériau de friction selon la'revendication 1 caractérisé en ce que le produit de réaction consiste en au moins un polyisocyanate et en un hydrure, hydroxyde et/ou un sel hydrogéné comme liant déchargeant des atomes d'hydrogène. 6. Matériau de friction selon la revendication 1 caractérisé en 25 ce que le produit de réaction consiste en au moins un polyisocyanate et une matière de bourrage ou un additif connus dans la production de matériaux de friction tel que l'amiante, le Ca(0H)2, le BaH2, le Na^PO^ comme combinaison déchargeant des atomes d'hydrogène.