Brevet FR2099534A1 — publié le 19720317

n 24376 2099534 La présente invention se rapporte aux matériaux de friction et plus particulièrement à ur procédé de fabrication d'un matériau de friction semi-métallique pour garnitures ou patins de freins, d'embrayage ou autre dispositif à friction. 5 Les matériaux de friction dits "semi-métalliques" sont prévus pour équiper les freins de véhicules automobiles et donner à ces freins une grande résistance à l'usure et à 1'évanescence du freinage, une bonne propriété de récupération, une efficacité accrue aussi bien aux fortes températures qu'aux températures basses. Les matériaux 10 semi-métalliques peuvent être utilisés à des températures comprises entre 250°C et 500°C, comblant ainsi l'intervalle entre les matériaux dits "organiques" et les matériaux métalliques frittés. Des compositions de matériaux semi-métalliques sont données dans le Brevet Américain N° 3434 998. Les matériaux semi-métalliques ont une forte 15 conductivité thermique, et une faible compressibilité. Ils deviennent polis, mais il ne s'usent pas et ils ne creusent pas les surfaces sur lesquelles ils frottent. Leurs ingrédients sont analogues à ceux des matériaux frittés, mais ils ont une teneur plus forte en fer et en graphite. Toutefois, à la différence des matériaux frittés, le fer 20 (ou autre partie métallique) et le graphite sont noyés dans un liant organique polymérisé. Jusqu'à maintenant, les matériaux de friction semi-organiques ont été préparés par une technique de mélange sec suivant laquelle on mélange des ingrédients pris à l'état sec. Toutefois, les matériaux'de friction réalisés avec des mélanges secs ont 25 une résistance transversale à la rupture relativement faible. De plus avec des mélanges secs, la fabrication des garnitures courbes pour segments de frein est relativement coûteuse en matière première et en main-d'oeuvre. Enft», avec des mélanges secs, les garnitures courbes ne peuvent être fabriqués que par moulage sous pression. 30 La présente invention se propose de développer un procédé de préparation d'un mélange pâteux pouvant être formé au rouleau ou par extrusion, permettant d'augmenter la solidité du liant et de fabriquer un matériau de friction semi-métallique à moindre frais et plus rapidement . 35 Dans le procédé conforme à l'invention, on mélange les ingré dients secs d'un matériau de friction semi-métallique avec des ingrédients liquides comprenant un liant phénolique liquide. De préférence, les ingrédients liquides, comprennent en outre des agents adhésifi-cateurs et un latex de caoutchouc. 40 Le liant comprend de préférence une résine phénolique sèche dis 71 24376 2 2099534 soute dans l'alcool et dans un solvant organique. Une telle solution a des propriétés qui ne se trouvent pas dans une résine organique prise à l'état liquide. Le mélange pâteux ainsi obtenu peut être utilisé pour former 5 des garnitures de friction semi-métalliques aussi bien par moulage sous pression que par ëxtrusion. En choisissant un agent adhésifica-teur telle qu'une solution à 20% de butyral de polyvinyle dans du toluol et dans de l'isopropanol, il est possible de conserver le mélange pâteux à l'état de colle pendant un temps relativement long 10 par exemple de 1 à 3 jours, ce qui allonge le délai pendant lequel le mélange peut être extrudé. Le fait d'apporter le liant à l'état liquide, favorise la répartition uniforme du liant et augmente l'efficacité de ce liant. De plus, 1'ëxtrusion est une opération plus rapide que le moulage 15 sous pression, et elle a un effet d'orientation, qui augmente la solidité et la résistance et la résistance à l'usure du produit final. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre. 20 Suivant une forme d'exécution préférée, le procédé suivant l'invention comporte d'abord une opération consistant à mêler intimement les ingrédients secs comprenant du graphite, de la poudre de métal, et un modificateur de coefficient de frottement tel que de la fibre d'acier. Lorsque l'on a obtenu un mélange uniforme, on le 25 mêle aux ingrédients liquides pour obtenir un mélange pâteux. Les ingrédients liquides seront définis plus loin, et ils sont ajoutés aux ingrédients secs en quantités comprises environ entre 5% et 20%, de préférence entre 15% et 17% en poids. Le mélange présente alors une cohésion suffisante pour être extrudé ; en effet, à la différence 30 d'un mélange sec qui ne peut être moulé que par compression, le mélange pâteux peut être extrudé. Après avoir extrudé le matériau on le fait passer dans un four de séchage à environ 85°C pour éliminer les solv#nts liquides. Ensuite, on coupe le matériau à longueur (par exemple en le sciant), on le fait passer dans un four 35 de préchauffage à environ 120°C, et on le met,en forme par compression sous une pression de 350 à 450 bars qui a également pour effet de densifier la garniture. On place ensuite les pièces densi-fiées sur un support et on les met dans un four à 200°C environ pour durcir la résine. La garniture dé frein que 1'on obtient ainsi 40 possède une résistance à la' rupture transversale supérieure à celle 71 24376 3 2099534 des garnitures de freins réalisées à l'aide de mélanges secs. Les ingrédients liquides permettant d'obtenir le mélange humide comprennent une solution de liant, un adhésificateur et un agent mouillant. 5 La solution de liant est formée par une résine phénolique dissoute dans l'alcool et dans un solvant hydrocarboné» Par exemple, on peut prendre une résine phénol-formaldéhyde dissoute dans l'isopropanol et le xylol. Après dissolution complète, la solution a une apparence claire. Il est préférable de partir d'une résine phénolique 10 sèche et la faire dissoudre, plutôt que de partir d'une résine liquide, car une solution a des propriétés plus favorables. Une solution est moins fluide et possède une structure moléculaire plus grosse, comparativement à une résine liquide. L'agent adhésificateur que l'on ajoute à la solution de résine 15 comprend un butyral de polyvinyle dissout dans l'alcool et dans un solvant hydrocarboné. Plus précisément, '1'adhésificateur est une solution à 20$ en poids de butyral de polyvinyle dans de l'isopro-nol et du toluol. Parmi d'autres adhésificateurs utilisables, on peut citer les matériaux asPiia^i L'agent mouillant est un latex de caoutchouc synthétique, par exemple un latex de -styrène-butadiène ou un latex de caoutchouc 25 acrylonitrilé. On peut, par exemple, recommander le latex connu sous la marque "HYCAR (T) 1270X1 qui a un pH de 6,5 et une teneur de 52 à 55# en matières solides. Il est recommandé de mélanger sous vitesse élevée le liant de résine, l'agent adhésificateur et l'agent mouillant, afin d'obtenir 30 une solution uniforme. Ensuite, on verse les ingrédients liquides sur les ingrédients solides en malaxant l'ensemble, de façon à obtenir un mélange pâteux. Il doit être entendu que la description ci-dessus est donnée à titre d'exemple, et que l'on peut exécuter le procédé de l'invention 35 en omettant ou en modifiant certaines opérations. Par exemple, puisque le procédé améliore la résistance des garnitures de frein semi-métalliques, il est possible de Modifier la composition semi-métallique en remplaçant une partie de la fibre de métal par 2 à 10# de fibre d'amiante, ce qui diminue le prix de revient de la garniture sans 40 affecter sensiblement son coefficient de frottement et sa résistance à l'usure. 71 24376 4 2099534 REVENDICATIONS 1. Procédé de préparation d'un matériau de friction: semi-métallique comprenant des ingrédients minéraux secs, notamment du graphite et des métaux, pris à l'état divisé et noyés dans un liant phénolique, caractérisé en ce que l'on prépare un mélange pâteux 5 comprenant lesdits secs ingrédients liquides qui contiennent une composition liquide dudit liant phénolique, ledit mélange étant capable d'être extrudé. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le liant phénolique liquide comprend une résine phénol-formaldehyde 10 prise à l'état sec et dissoute dans un alcool et dans un solvant hydrocarboné. 3. Procédé, suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le solvant hydrocarboné est du xylol. 4. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que 15 l'alcool est de l'isopropanol. 5. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 4» caractérisé en ce que les ingrédients liquides constituent 5 à 20# en poids de mélange. 6. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé 20 en ce que les ingrédients liquides comprennent en outre des agents adhésificateurs et un latex de caoutchouc synthétique. 7. Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les agents adhésificateurs comprennent une solution de butyral de polyvinyl dans un alcool et dans un solvant hydrocarboné. 25 8. Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce que ladite solution est une solution à 20# eh poids de' butyral de polyvinyl dans du tcrluol. 9. Procédé suivant l'une des revendications 6,7 ou 8, caractérisé en ce que le latex élastomère est un latex de styrène-butadiène. 30 10. Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les agents adhésificateurs sont choisis dans le groupe constitué par les mélasses brutes, l'alcool de polyvinyl, les huiles de résine et les liquides asphaltiques. 11. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 10, caractérisé. 35 en ce que le procédé comprend en outre une opération d'ëxtrusion du mélange. 12. Procédé suivant la revendication 11, caractérisé en ce qu'il crampxeaaêL en ofttr® les opérations suivantes : séchage» pressage et polymérisation du ttélange.