Brevet FR2446267A1 — publié le 19800808

La présente invention concerne une nouvelle matière fibreuse, destinée à assurer la liaison feutrée des éléments de composition employés dans la fabrication des garnitures de freins et embrayages, notamment pour des véhicules poids lourds, en remplacement de l'amiante réputée toxique. La matière fibreuse selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle est constituée par un mélange broyé de fibres organiques imprégnées à l'aide d'un durcisseur en solution constitué par une colle à bois modifiée par un apport de graphite colloSdal, et de fibres inorganiques siliceuses, dans un rapport compris entre une partie de fibres inorganiques pour îoo parties de fibres organiques et loo parties de fibres inorganiques pour une partie de fibres organiques, les parties étant en poids. ha proportion de graphite colloïdal est comprise, de préférence, entre 50 et 400 grammes de graphite par litre de la solu- tion aqueuse de colle. Cette colle sert de liant pour le graphite qui ensime les fibres organiques. Le but de ce traitement, qui est décrit dans le brevet français 78 24222 du demandeur, est de rendre les fibres organiques plus rigides, dfaugmenter leur résistance à la traction, de les rendre incombustibles et imperméables à l'eau, bonnes conductrices de la température, et d'accrottre leur résis tance & la friction et à la température développée par le friction. Ainsi imprégnées et traitées, les fibres sont broyées ou cisaillées, pour obtenir une longueur réduite nécessaire à un mélange homogène avec les fibres inorganiques complémentaires et les diverses matières de charge habituelles, composant les masses de friction. Les fibres inorganiques utilisées selon l'invention sont notamment des fibres ou laines de basalte, des fibres ou de la laine minérale, des fibres ou de la laine de laitier, des fibres ou de la laine de céramique, éventuellement poreuse, des fibres ou de la laine d'alumine, des fibres ou de la laine de verre ou encore des fibres de quartz. Toutes ces fibres utilisées étant d'origine siliceuse, possèdent une rigidité relative qui permet leur broyage ou cisaillage facile, pour obtenir une longueur réduite s'accor dant aux longueurs des fibres organiques. Par le fait même de leur origine siliceuse, ces fibres inorganiques broyées sont rugueuses, voire abrasives et possèdent à ce titre, un pouvoir de séparation micrométrique lorsqu'elles sont mélangées aux fibres organiques, préparées comme ci-dessus, qui ont, elles, un état de surface légèrement happant et se rassemblent facilement en boules ou boulettes dans les malaxeurs. Les fibres inorganiques sont ainsi complémentaires des fibres organiques préparées et broyées. Le mélange des fibres inorganiques broyées avec les fibres organiques également broyées est homogène et se disperse de manière absolument régulière dans les matières de charge. On obtient une masse de friction crue parfaitement homogène. Les proportions des fibres organiques et des fibres inorganiques sont variables et dépendent des qualités désirées pour la matière de friction ainsi que de l'usage ultérieur de cette matière de friction, notamment de la nature de la surface métallique avec laquelle elle viendra en contact, de la vitesse de friction et de la température développée. L'invention a également pour objet les masses de friction obtenues par agglomération à l'aide d'une matière élastomère vulcanisée, du mélange de fibres organiques et inorganiques défini cidessus. Pour fabriquer ces masses de friction, on malaxe tout d'abord ce mélange avec une résine synthétique et des matières de charge, de préférence dans un malaxeur vertical, du type malaxeur à poudre, dans lequel on ajoute successivement les différents produits à mélanger. On incorpore ensuite une matière élastomère au mélange précédent. Cette incorporation est avantageusement effectuée dans un mélangeur à cylindres.ouverts, du type mélangeur à caoutchouc, dont les rapports de friction entre les cylindres peuvent être modifiés, de façon à obtenir, outre l'entratnement de la matière, une pression différentielle sur l'une des faces de la nappe plastique qui sera produite. On commence par introduire entre les cylindres froids,, par apports successifs, la quantité désirée d'élastomère. Celle-ci s'échauffe, sous l'effet de la chaleur développée par la friction entre les cylindres et devient piteuse. Il peut hêtre nécessaire de modérer cette élévation de température, par une circulation d'eau à l'intérieur des cylindres de friction du mOlangeur. Lorsque cet état pateux est obtenu, on verse, en une ou plusieurs fois, entre les cylindres, le mélange de fibres, de résine et de matières de charge. 11 se produit une interpénétration des composants, sous l'effet de la pression des cylindres ,sans qu'il soit nécessaire d'ajouter un solvant ou un diluant liquide. On arrête le mélangeur lorsqu'on obtient une nappe plastique qui n'adhère plus aux cylindres et se détache elle-même de ces cylindres. L'absence de moyens de dilution liquide évite d'avoir à procéder, comme cella est nécessaire lorsque de tels moyens sont utilisés, à un étuvage pour éliminer les gaz qui se produisent. Les divers composants de a nappe obtenue sont cependant répartis d'une manière égale et homogène. Les proportions en poids des différents composants de la nappe sont, de préférence, les suivants Mélange de fibres organiques et inorganiques 4 à 25% Graphite .................................... 2,5 à 6% Résine 5 à 11% Charges .................................... 50 à 75% Elastomère avec agent de vulcanisation et accélérateur de durcissement ................ 10 à 25% S'agissant de fabriquer, par exemple, des segments de freins ou d'embrayage, on découpe la nappe en bandes ou en rectangles, dont les dimensions correspondent aux dimensions habituelles des segments de freins ou dAembrayage à réaliser.On préforme les pièces sous presse de façon à les cintrer approximativement au rayon de cintrage des segments de freins ou dsembrayage définitifs et on les place autour d'un cylindre dont le diamètre extérieur est exactement égal au rayon interne de ces segments de freins ou d'embrayage. Le cylindre ainsi garni est alors muni d'un corset métallique maintenu en serrage constant par des boulons comprimant des ressorts de compensation. Puis l'ensemble est introduit dans un four. Lors de la cuisson, la matière élastomère est vulcanisée, en mEme temps la résine est polymérisée et les fibres organiques partiellement carbonisées. Les segments de freins ou d'embrayage ou, plus généralement, les masses de friction contiennent alors un grand nombre de fibrilles de filaments de carbone qui assurent un feutrage des éléments composants les masses. Les calories développées par la suite, lors de l'utilisation de la masse de friction, se répartissent dans cette masse, contrairement à ce qui est le cas avec les masses de friction à fibres d'amiante. Sous l'effet de ces calories, les fibres organiques continuent de se carboniser et il se produit également une carbonisation de la gangue de graphite et de résine qui entoure ces fibres. Cette carbonisation protège la matière de friction. Par ailleurs, la pression entraîne une pénétration de la gangue dans les réseaux vasculaires et une répartition des agglomérants. L'expérience montre que les masses de friction produites présentent une résistance à l'usure nettement supérieure à celle des masses de friction fabriquées à partir d'amiante. En outre, elles ne sont absolument pas cancérigènes. Elles ne produisent pratiquement aucune abrasion des surfaces métalliques, comme ce serait le cas si l'on avait employé comme matière fibreuse uniquement des fibres inorganiques. I1 va de soi que la présente invention ne doit pas titre considérée comme limitée au mode de réalisation décrit et représenté, mais en couvre, au contraire, toutes les variantes. Revendications 1. - Matière fibreuse, propre à remplacer l'amiante pour fabriquer des masses de friction, caractérisé par un mélange broyé de fibres organiques imprégnées à l'aide d'un durcisseur en solution constitué par une colle à bois modifiée par un apport de graphite colloïdal, et de fibres inorganiques siliceuses, dans un rapport compris entre une partie de fibres inorganiques pour 100 parties de fibres organiques et loo parties de fibres inorganiques pour une partie de fibres organiques, les parties étant en poids. 2. - Matière fibreuse suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les fibres inorganiques sont d'origine siliceuse et employées pour leurs qualités de dispersion micrométrique en présence des fibres organiques imprégnées et des autres composants pulvérulents de la masse de friction crue. 3. - Masse de friction obtenue par agglomération à l'aide d'une matière élastomère vulcanisée, de la matière fibreuse défi nie àB revendication 1 ci-dessus. 4. - Masse de friction selon la revendication 3, caractérisée en ce que les proportions en poids de ses différents composants sont les suivantes Mélange de fibres organiques et inorganiques 4 à 25% Graphite ........................................ 2,5 à 6% Résine s 5 à 11% Charges ........................................ SO à 75% Elastoière avec agent de vulcanisation et accélérateur de durcissement .................... 10 à 25%