Brevet FR2468793A1 — publié le 19810508

La présente invention concerne une garniture perfec- tionnée pour embrayage et plus particulièrement une garniture du type utilisé dans les véhicules automobiles. Les garnitures d'embrayage de l'art antérieur du type utilisé dans les véhicules automobiles sont fabriqués suivant un procédé comportant les étapes suivantes: prépara- tion d'un faisceau de fibres en amiante par enroulement de fi- bres en amiante avec addition d'ingrédients pour améliorer les qualités de friction autour d'une âme fine en laiton; trem- page du faisceau de fibres en amiante dans une composition de colle (liant) telle qu'une résine phénolique thermodurcissa- ble; séchage du produit imbibé, laminage du produit séché pour lui conférer la forme d'une boucle; formation du produit lami- né par apport de chaleur et sous pression; chauffage du pro- duit formé avec un dispositif thermique, puis refroidissement du produit chauffé, lissage du produit refroidi, à la suite de quoi la garniture d'embrayage est obtenue. Une résine en poussière de cajou et du graphite sont utilisés dans la composition de la garniture d'embrayage de façon à en améliorer les caractéristiques de friction. La poussière de cajou est généralement utilisée avec le graphite car leur addition permet d'obtenir des garnitures d'embrayage de bonne qualité. Mais la poudre de graphite est généralement une poudre noire, et pendant son mélange en con- 2. tinu avec la fibre d'amiante, elle est dispersée dans l'usine o elle crée un mauvais environnement. Il peut se faire que la-quantité souhaitée de poudre de graphite ne soit pas mélangée avec les fibres d'amiante et des garnitures d'embrayage de bonne qualité ne sont pas alors produites. Un procédé perfectionné comportant le mélange de la quantité désirée de poudre de graphite avec un liant liquide et l'imbibition du faisceau de fibres d'amiante avec ce mé- lo lange a été présenté récemment comme supprimant l'inconvé- nient cité ci-dessus. Les garnitures d'embrayage obtenues par application de ce procédé perfectionné et à l'issue d'autres étapes indis- pensables telles que l'étape de formation par application de chaleur et de pression n'ont pas les qualités requises parce que la poudre de graphite s'imprègne difficilement dans le faisceau de fibres d'amiante, se diffuse sur la surface de celles-ci, et provoque le phénomène de pelage entre faisceaux de fibres d'amiante. Ce phénomène de pelage constitue un grave inconvénient pour une garniture d'embrayage. En conséquence, un objet de la présente invention est de prévoir une garniture d'embrayage dont les diverses étapes de fabrication n'entraînent pas la pollution de l'ate- lier de fabrication. Un autre objet de la présente invention est d'obte- nir une garniture ayant de bonnes caractéristiques grâce à l'effet géométrique du graphite de la poussière de cajou. Un autre objet de la présente invention est d'amélio- rer le contact entre faisceaux de fibres dans une garniture d'embrayage. En bref, ces objets et d'autres objets sont atteints dans la présente invention en prévoyant une garniture d'em- brayage incorporant un ingrédient perfectionné, constitué d'une combinaison de résine en poussière de cajou et de gra- phite. Un procédé particulier de réalisation de la présente invention consiste à préparer un ingrédient perfectionné cons- 3. titué d'une combinaison de résine en poussière de cajou et de graphite (combinaison appelée ci-après ingrédient A) sui- vant les étapes suivantes: addition de formaldéhyde au liquide provenant de l'écorce de noix de cajou; réaction de condensation avec des catalyseurs acides ou alcalins, ce qui permet d'obtenir un liquide constitué de résine de cajou; addition de poudre de graphite au liquide constitué de résine de cajou suivie de leur mélange intime; le mélange du formal- déhyde et d'un agent acide de durcissement, ou d'hexaméthylè- netétramine (hexamine); synthèse et durcissement de la rési- ne de cajou à la température ambiante, si nécessaire, par chauffage; pulvérisation de la résine de cajou à l'état solide ainsi obtenue, ce qui permet d'obtenir l'ingrédient A (ce pro- cédé sera ci-après appelé procédé A). Un autre procédé de préparation de l'ingrédient A com-* porte les étapes suivantes: obtention d'une résine de cajou liquide de la même manière que précédemment; puis mélange du formaldéhyde et de l'agent de durcissement acide ou d'hexami- ne dans la résine liquide de cajou; synthèse et durcissement du mélange à la température ambiante, si nécessaire, par chauffage, ce qui donne une résine de cajou à l'état solide; pulvérisation de la résine de cajou à l'état solide, ce qui donne une résine de poussière de cajou; placement, mélange et diffusion de la résine de poussière de cajoude graphite à l'état de poudre et d'un liquide de revêtement tel qu'une résine phénolique du type novolaque, si nécessaire, par chauf- fage dans un dispositif de mélange approprié tel qu'un mala- xeur dit Speed Maler et Henshel, ce qui permet d'obtenir l'in- grédient A en résine de poussière de cajou revêtue de poudre de graphite (ce procédé sera appelé ci-après procédé B). Tout ingrédient obtenu par application du procédé A et du procédé B comprend la combinaison de la résine-de pous- sière de cajou et le graphite, et ces deux composants sont liés l'un à l'autre. Le graphite ne se disperse par conséquent pas dans les ateliers de fabrication. L'avantage présenté par ces procédés est que le rap- port entre le graphite et la résine de poussière de cajou 4. n'est pas fixe. Le pourcentage de poudre de graphite peut être de à 100 % en poids pour 100 % en poids de résine de poussiè- re de cajou, de préférence de 5 à 60 % en poids, de préféren- ce encore de 5 à 40 % en poids dans-les deux procédés A et B. Le pourcentage de résine phénolique du type novolaque utilisé dans le procédé B est tel que la poudre de graphite ne quitte pas la surface de la résine de poussière de cajou, lors du revêtement en poudre de graphite. La dimension de particule de la résine de poussière de cajou obtenue par pulvérisation dans les procédés A et B est telle que la résine puisse être ajoutée facilement au faisceau de fibres d'amiante et est de préférence inférieure à 350 microns. L'expression "liquide de l'écorce de noix de cajou" s'entend pour désigner la gomme contenue dans l'écor- ce extérieure de la noix de cajou, et cette gomme est consti- tuée principalement de cardol et de cardanol. Le procédé de fabrication d'une garniture d'embrayage selon la présente invention s'applique aux procédés classiques de cette nature, de préférence au procédé dit à "tissage en spirale" utilisé par exemple pour la fabrication des garnitu- res d'embrayage de véhicules automobiles dont les caractéris- tiques doivent être excellentes. L'expression "procédé de tissage en spirale"s'entend pour le procédé dont les étapes sont les suivantes: fabri- cation d'un faisceau de fibres d'amiante avec addition de l'ingrédient A dans la fibre d'amiante et, si nécessaire, d'autres ingrédients sur une âme fine en laiton; imbibition du faisceau en fibres d'amiante avec un liant comprenant un solvant; séchage des produits imbibés; laminage du pro- duit séché pour lui conférer la forme d'une boucle; forma- tion du produit laminé avec application de chaleur et de pres- sion; chauffage du produit formé; lissage de la surface du produit chauffé, ce qui donne une garniture complète d'em- brayage. Le pourcentage d'ingrédient A est compris entre 5 et % en poids pour 100 % en poids de fibres d'amiante, de pré- 5. férence entre 10 et 40 % en poids. Le pourcentage des ingré- dients utilisés dans le procédé de la présente invention, à l'exception de l'ingrédient A, est compris entre 0 et 30 % en poids pour 100 % en poids de fibres d'amiante, de préférence entre 5 et 10 % en poids. Les ingrédients, à l'exception de l'ingrédient A, sont généralement classés en lubrifiants, en ingrédients per- mettant d'améliorer le coefficient de frottement, en ingré- dients permettant d'augmenter la tenue à l'usure, etc. et sont utilisés pour améliorer les caractéristiques de la gar- niture. Cependant, la distinction entre ces ingrédients n'est pas assez claire; par exemple, les lubrifiants et les ingré- dients permettant d'améliorer le coefficient de frottement sont des composants qui s'opposent. Les ingrédients de la présente invention sont généra- lement utilisés dans le but d'obtenir l'effet géométrique ré- pondant à l'usage qui est fait d'une garniture d'un embraya- ge. Des exemples typiques des ingrédients dont il a été question cidessus sont la poudre de caoutchouc,les fibres de carbone, diverses poudres métalliques et analogues. Dans les exemples donnés ci-après, tous les pourcen- tages s'entendent en poids. EXEMPLE DE REFERENCE 1 296 % de liquide d'écorce de noix de cajou et 97 % de formaldéhyde comprenant 63 % d'eau sont placés dans un flacon avec un condenseur de reflux et un agitateur; le mélange est fait pendant qu'il y a addition de 2,1 % de soude caustique comprenant moins de 80 % d'eau et chauffage; le tout est mé- langé et le mélange maintenu à une température de 800C pen- dant 3 heures; on procède ensuite à une déshydratation sous à 70 cm de mercure, tout en chauffant le mélange jusqu'à ce que sa température atteigne 750C; le mélange est alors ex- trait du flacon, ce qui permet d'obtenir une résine de cajou à l'état liquide (le mélange) ayant une viscosité de 1600 centipoises (à 250C); 100 % de résine de cajou à l'état liqui- 6. de et 20 % de poudre de graphite sont mélangés, et 15 % de paraformaldéhyde sont ajoutés comprenant 15 % d'eau et 22 % d'acide benzène-sulfonique, l'ensemble étant agité et chauf- fé jusqu'à une température de 1200C; le mélange est extrait du flacon; il est pulvérisé pour obtenir un diamètre de par- ticule inférieur à 150 microns, ce qui permet d'obtenir un ingrédient A1. EXEMPLE DE REFERENCE 2 296 % de liquide d'écorce de noix de cajou et 65 % de formaldéhyde comprenant 63 % d'eau sont placés et agités dans un flacon avec un condenseur de reflux et un agitateur, le mélange s'effectuant pendant qu'il y a chauffage jusqu'à une température de 800C; 2,1 % d'acide oxalique à 80C sont ajoutés; la température du mélange est élevée jusqu'à obten- tion de la température de reflux; il y a ensuite mélange et synthèse du mélange pendant 2 heures à la température de re- flux; enlèvement de l'eau d'une phase supérieure du mélange (produit après synthèse) dans le flacon; condensation de dés- hydratation sous 65 à 70 cm de mercure, en même temps que chauffage jusqu'à une température de 1800C; addition de 96 % de méthanol, ce qui permet d'obtenir la résine de ca- jou à l'état liquide; addition de 20 % de poudre de graphite et de 4,5 % d'hexamine dans 100 % de résine de cajou à l'état liquide, avec mélange et chauffage simultanés jusqu'à une tem- pérature de 140'C; mélange et synthèse du mélange à une tem- pérature de 1400C jusqu'à solidification du mélange à la tem- pérature ambiante par chauffage; extraction du mélange du flacon; pulvérisation du mélange pour obtenir un diamètre de particule inférieur à 150 microns, après refroidissement et solidification du mélange ce qui permet d'obtenir l'ingrédient A2. EXEMPLE DE REFERENCE 3 Une résine de poussière de cajou d'un diamètre de particule inférieur à 150 microns est obtenue de la même ma- nière que dans l'exemple 2, sauf toutefois qu'il n'y a pas addition de 20 % de poudre de graphite après synthèse de la résine de cajou à l'état liquide; 100 % de résine de poussiè- 7. re de cajou et 200 % de poudre de graphite sont alors placés dans un malaxeur Henshel; 120 % de résine phénolique compre- nant 35 % de méthanol et 12 % d'hexamine sont ajoutés; il est procédé à un mélange suffisant pour qu'il y ait dépôt,puis le mélange est sorti du flacon ce qui permet d'obtenir l'ingré- dient A3. EXEMPLE 1 Le faisceau de fibres d'amiante est préparé par en- roulement de la fibre d'amiante avec adjonction de l'ingré- dient Al obtenu dans l'exemple de référence 1, et de fibre de rayonne; le faisceau de fibres d'amiante est alors imbibé de résine phénolique liquide (15 % de parties non volatiles) dissoute dans le méthanol; le produit imbibé est séché à une température de 800C pendant une durée de 12 minutes; le pro- duit séché est laminé pour former une boucle avec une machine de laminage; le produit laminé est placé dans un moule mé- tallique d'une machine de moulage par compression à une tem- pérature de 170'C pendant 3 minutes sous une pression de 100 kg/cm2; le produit ainsi formé est chauffé à une température de 150'C pendant 12 heures; la surface du produit chauffé est refroidie et lissée, ce qui permet d'obtenir la garniture d'embrayage. EXEMPLE 2 La garniture d'embrayage est obtenue de la même façon que dans l'exemple 1, sauf toutefois qu'il y a utilisation de l'ingrédient A2 obtenu en suivant le processus de l'exem- ple de référence 2, cet ingrédient A2 remplaçant l'ingrédient Al. EXEMPLE 3 *La garniture d'embrayage est obtenue de la même maniè- re que dans l'exemple 1, sauf toutefois qu'il y a utilisation de l'ingrédient A3 obtenu en suivant le processus de l'exem- ple de référence 3, cet ingrédient A3 remplaçant l'ingrédient Al. EXEMPLE DE COMPARAISON La garniture d'embrayage est obtenue de la même maniè- re que dans les exemples sauf toutefois que la résine de pous- 8. sière de cajou et la poudre de graphite sont utilisées indé- pendamment sous forme d'ingrédient séparé. Les valeurs figurant dans le tableau I ci-dessous sont les résultats d'essais exécutés avec une garniture d'em- brayage obtenue en suivant le processus des exemples 1 à 3 et de l'exemple de comparaison. TABLEAU I Le coefficient de frottement et l'usure sont mesurés sur la surface de friction avec un dynamomètre normal à une température de 200'C. Un détecteur de vibrations (accéléromètre) est monté sur le plancher d'un véhicule automobile pour mesurer les vibrations produites dans la caisse et en ergistrer la va- leur maximum lorsque le véhicule démarre alors qu'il est se- mi-embrayé. Les chiffres figurant dans le tableau I repré- sentent la moyenne de 200 valeurs maximum obtenues pendant les essais. La valeur de la résistance à la dégradation pendant des rotations à grande vitesse est mesurée par un dispositif d'essai destructif à grande vitesse. Comme le montre le tableau I, les objets de la pré- sente invention sont atteints. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au con- traire susceptible de variantes et de modifications qui appa- raitront à l'homme de l'art. Produit essa- Exemple Exemple Exemple Exempli 1 2 3 de com parai- Caractéristiques __--_ _ son Coefficient de frottement à l'état stable ( 0,35 0,35 0,35 0,38 Usure (x 10 8 mm/kg/m) 4,60 4,65 4,70 6,00 Résistance aux vibra- tions (G) 0,090 0,090 0,095 0,105 Résistance au désagrége- ment par rotation à gran- de vitesse (tours par mi- nute) 15,500 15,500 15,000 14,500 9. REVENDICATIONS 1 - Garniture d'embrayage, caractérisée en ce qu'elle est constituée d'au moins un faisceau de fibres d'amiante et d'un ingrédient comprenant une résine de pous- sière de cajou et de la poudre de graphite qui sont combinées l'une à l'autre. 2 - Garniture d'embrayage selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'ingrédient est incorporé à l'in- térieur du faisceau de fibres d'amiante. 3 - Garniture d'embrayage selon la revendication 2, caractérisée en ce que le pourcentage d'ingrédient est compris entre 5 et 50 % en poids pour 100 % en poids du faisceau de fibres d'amiante. 4 - Garniture d'embrayage selon la revendication 3, caractérisée en ce que le pourcentage d'ingrédient est com- pris entre 10 et 40 % en poids pour 100 % en poids du fais- ceau de fibres d'amiante. - Garniture d'embrayage selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'ingrédient est obtenu par addition de formaldéhyde au liquide de l'écorce de noix de cajou; réac- tion de condensation avec des catalyseurs acides ou alcalins, ce qui permet d'obtenir une résine de cajou liquide; addition de poudre de graphite dans la résine de cajou liquide, et mélange uniforme de ceux-ci; mélange de formaldéhyde et d'un agent de durcissement ou d'hexaméthylènetétramine; synthèse et durcissement de la résine de cajou; puis pulvérisation de la résine de cajou à l'état solide obtenue. 6 - Garniture d'embrayage selon la revendication 5, caractérisée en ce que le pourcentage de poudre de graphite est compris entre 5 et 100 % en poids pour 100 % en poids de la résine de cajou à l'état liquide. 7 - Garniture d'embrayage selon la revendication 6, caractérisée en ce que le pourcentage de poudre de graphite est compris entre 5 et 60 % en poids pour 100 % en poids de résine de cajou à l'état liquide. 8 - Garniture d'embrayage selon la revendication 7, caractérisée en ce que le pourcentage de poudre de graphite 10. est compris entre 5 et 40 % en poids pour 100 % en poids de la poussière de cajou à l'état liquide. 9 - Garniture d'embrayage selon la revendication 5, caractérisée en ce que le diamètre des particules d'ingrédient est inférieur à 350 microns. Garniture d'embrayage selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'ingrédient est obtenu par applica- tion des étapes suivantes: addition de formaldéhyde au liqui- de de l'écorce de noix de cajou; réaction de condensation avec des catalyseurs acide ou alcalin; ce qui permet d'obte- nir une résine de cajou liquide; mélange du formaldéhyde et d'un agent de durcissement acide ou d'hexaméthylènetétrami- ne dans la résine de cajou liquide; synthèse et durcissement, ce qui permet d'obtenir la résine de cajou à l'état solide; pulvérisation de la résine de cajou à l'état solide, ce qui permet d'obtenir une résine de poussière de cajou; mise en place et diffusion de la résine de poussière de cajou, de la poudre de graphite et d'une résine phénolique liquide du type novolaque dans un dispositif de malaxage. 11 - Garniture d'embrayage selon la revendication 11, caractérisée en ce que le pourcentage de poudre de graphite est compris entre 5 et 60 % en poids pour 100 % en poids de résine de poussière de cajou.. 12 - Garniture d'embrayage selon la revendication 11, caractérisée en ce que le pourcentage de poudre de gra- phite est compris entre 5 et 60 % en poids pour 100 % en poids de résine de poussière de cajou. 13 - Garniture d'embrayage selon la revendication 12, caractérisée en ce que le pourcentage de la poudre de graphi- te est compris entre 5 et 40 % en poids pour 100 % en poids de la résine de poussière de cajou. 14 - Garniture d'embrayage selon la revendication 10, caractérisée en ce que le diamètre des particules d'ingrédient est inférieur à 350 microns.