Brevet FR2394713A1 — publié le 19790112

La présente invention concerne un matériau de friction pour embrayages, freins ou dispositifs analogues dans lequel, en plus de matériaux de friction ou de glissement, des fibres sont noyées dans un mélange de liants essentiellement constitués par des élastomères ou des résines thermodurcissables, par moulage par compression, coulage ou une méthode analogue. En raison des contraintes thermiques élevées comme celles qui interviennent en particulier dans les embrayages à friction et les freins à friction de véhicules à moteur, on a Jusqu'à présent renforcé la garniture de friction, prévue pour les organes considérés, par des fibres minérales, en particulier par des fibres d'amiante. Les garnitures ditest'd'amiante" représentent toutefois, par suite des résidus d'abrasion à base d'amiante qui se forment en cours de service, un facteur de pollution de l'environnement, ce genre de pollution étant suspecté avec raison d'gare nuisible à la santé humaine. On a par suite cherché activement à fabriquer des garnitures de friction exemptes d'amiante ou ayant une faible teneur en amiante afin d'écarter ce risque pour l'environnement.A aela s'aJoute encore que les gisements d'amiante actuellement connus seront épuisés dans un temps prévisible, si bien que de ce point de vue également il est nécessaire de trouver un produit de remplacement de l'amiante pour le domaine d'application précité. Les votes de reeherche abordes Jusqu'à présent n'ont cependant permis de trouver aucune sorte de matériaux qui puisse être équivalente mtme approximativement aux "garnitures dtamiantet', quant à leurs propriétés physiques.En meAme temps, les exigences imposées par l'in- dustrie aux garnitures de friction, en ce qui concerne, entre autres, la résistance thermique et mécanique, la stabilité du ooer- riaient de friction, la résistance à l'usure, se sont constamment accrues0 Le but de l'inventionest de réaliser des garnitures de friction ayant une stabilité élevde qui, d'une part, soient équi- valentes en ce qui concerne leurs caractéristiques techniques, aux caractéristiques des "garnitures à l'amiante", mais qui, d'autre part, soient néanmoins à faible teneur en amiante ou exemptes d'amiante de façon à satisfaire aux conditions de protection de l'environnement. Le but précité est atteint selon l'invention pour un ma tériau de friction du type défini ci-dessus dans lequel les fibres sont en polyamide aromatique, à haute stabilité thermique, du groupe des arylamides (Aramides), ces fibres étant noyées sous la forme d'un assemblage de fibres. Des fibres de ce type sont connues sous les dénominations de "Kevlar 29" et "Kevlar 49" ou "Nomex". Une garniture de friction renforcée par les fibres de ce type offre une série d'avantages. La résistance élevée à l'usure autorise leur emploi aussi bien dans les freins à tambour ou à disque de véhiú- les à moteur que dans les embrayages à haute charge spécifique.La garniture de friction de l'invention se comporte de façon ménagée par rapport aux contre-matériaux qui sont par exemple constitués en fonte grise GG 26 ou en acier C 45. Alors que l'amiante conduit, en tant que minéral qui est en outre plus ou moins fortement contaminée par des minéraux associés, à une abrasion importante, cette dernière est supprimée par l'introduction des fibres de llinven- tion, si bien que les eontre-matériaux se trouvent moins attaques et demeurent en conséquence unis.Des contre-surfaces unies attaquent pour leur part de façon moindre la garniture de friction que des contre-surfaces grossières, de sorte que le comportement de la garniture à l'usure se trouve amélioré avec le matériau de friction de 1'invention. Les propriétés particulières des fibres entrassent un démarrage sans-h-coup, par exemple dans le cas des embrayages, et montrent peu de tendance à l'affaiblissement d'origine thermique dans le cas des freins, ce qui est également d'une importance considérable en particulier dans le cas des garnitures de freins. Par addition de combinaisons déterminées de charges connues en elles-dames, on peut rdaliser des garnitures de freins à disque et à tanbour stables à la tempdrature, qui satisfont, par exemple, aux prescriptions imposées aux freins à service continu pour les freins de remorques et qui se distinguent par une constance élevée du coefficient de friction. Selon une forme de réalisation de l'invention, l'assemblage de fibres est formé par au moins une couche de tissu. Ce tis- su peut entre à cet effet noyé dans la matrice de liants en une ou plusieurs couches. On peut ainsi réaliser des garnitures très minces à haute résistance au dérapage, car une capacité de charge définie est offerte par l'assemblage de fibres ordonné. Selon une autre forme de réalisation de l'invention, l'assemblage de fibres est noyé sous la forme de déchets de fibres. On est alors ainsi nettement plus libre en ce qui concerne la conformat ion à donner au corps de friction à fabriquer, sans qu'il ne manque le croisement des fibres exigé par la résistance et la qualité du renforcement. Conformément à l'invention, les fibres individuelles présentent, dans le cas de leur emploi sous forme de déchets, une lun- gueur de 1-40 min et, de préférence, une longueur de 1-20 mm, Etant donné que, par rapport aux matériaux de friction renforcés par des fibres d'amiante, on peut employer dans le matériau de friction de l'invention une longueur définie de fibres, et que le matériau fibreux introduit pendant le processus de mélange et de moulage ne varie plus en ce qui concerne les valeurs des longueurs prédéterminées de ces fibres, aucune poussière ne pouvant se former comme dans le cas des fibres d'amiante, il en résulte un renforcement exceptionnel du matériau de friction par une liaison stable de l'ensemble des fibres.Comme les fibres employées possèdent également, en plus de leur résistance élevée et d'une grande élas ticité, une stabilité élevée à la température et ne traversent aucune phase thermoplastique au chauffage, la propriété de renforcement subsiste même dans le cas d'une contrainte thermique élevée car, meme après une décomposition thermique du matériau fibreux, il subsiste un squelette carboné rigide. Il est prévu selon l'invention d'utiliser une proportion de fibres de 0,5-10 % en poids. M8me dans le cas de l'utilisation d'une proportion aussi faible de fibres, par suite de la grande résistanee desdites fibres, de leur constance de forme et de leur nature volumineuse, on peut réaliser des garnitures de friction comparables du point de vue de la résistance et de l'élasticité aux garnitures d'amiante de l'art antérieur. Le comportement élastique peut entre réglé par l'addition de caoutchouc comme liant. Par ailleurs, on peut utiliser les liants ainsi que les charges, les adJuvants de glissement et de friction qui sont également utilisés dans des garnitures de friction à liaison organique de type classique. Ainsi, on peut encore utiliser en plus des liants thermodurcissables et des élastomères d'usage courant, par exemple d'autres matières fibres ses telles que des fibres métalliques, des fibres céramiques ou minérales et d'autres matières fibreuses organiques selon les domaines d'application envisagés. En particulier, dans le cas de l'utilisation de tissus, on emploie avantageusement selon I'imvention des proportions de fibres supérieures à 10 % en poids. En procédant à l'imprégnation ou à l'en- robage de déchets de fibres à employer, avant le moulage par compression avec les liants, on peut alors utiliser convenablement une proportion de fibres pouvant aller Jusqu'à 90 % en poids. Ceci est alors particulièrement avantageux lorsqu'on désire fabriquer des garnitures de friction de plus faible épaisseur ayant toutefois une résistance plus grande et des performances plus élevées. Pour mieux faire comprendre ltobJet de l'invention,on va en décrire ci-après à titre d'exemples purément illustratifs et non lixitatirs, deux modes de réalisation représentés sur le dessin an* nexé. Sur ce dessin : - la figure 1 représente une garniture de friction à armature en tissu ; et - la figure 2 représente une garniture de friction à armature en déchets de fibres. On peut conformer les garnitures de friction de façons diverses correspondant à la multiplicité des cas d'application, par exemple en leur donnant, par exemple la forme de plaques, de parallélépipède ou de cone. Pour des raisons de simplicité, on a reprd- senté des garnitures de friction en forme de plaqueS. Dans le mode de réalisation de la figure 1, un tissu 2 en fibres d'arylailde est noyé dans une matrice de liant 1. On rixe ladite garniture par collage ou par une technique analogue sur un support 3 qui est par exemple en métal Dans le mode de réalisation de la figure 2, des fibres d'arylamide 4,par exemple de longueurs différentes, sont noyées sous forme de déchets ou débris de fibres dans une matrice de liant 5 ; dans ce cas les fibres individuelles se croisant de ra- çon désordonnée pour assurer la résistance mécanique à la matrice de liant. Selon la solidité ou l'épaisseur de la garniture de friction, on peut utiliser celle-ci avec ou sans support. REVENDICATIONS 1. Matériau de friction pour embrayages, freins ou dispositifs analogues dans lequel, en plus de matériaux de friction et de glissement, des fibres sont noyées dans un mélange de liants essentiellement constitués par des élastomères ou des résines thermodurcissables, par moulage par compression, coulage ou une méthode analogue, caractérisé par le rait que lesdites fibres sait en polyamide aromatique, de haute stabilité thermique, du groupe des arylamides (Aramides) et qu'elles sont noyées sous la forme d'un assemblage de fibres. 2. Matériau de friction selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'assemblage de fibres est formé par au moins une couche ou nappe de tissu. 3. Matériau de friction selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'assemblage de fibres est incorporé ou noyé sous forme de déchets ou débris de fibres. 4. Matériau de friction selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'on utilise des fibres isolées ayant une longueur de 1 - 40 mm, de préférence de 1 - 20 mm. 5. Matériau de friction selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la proportion de fibres est de 0,5 - 10 ffi en poids. 6. matériau de friction selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la proportion de fibres est de 10 - 90 ffi en poids, les fibres étant imprégnées de liant avant moulage par compression.