Brevet FR2483032A1 — publié le 19811127

La présente invention concerne des matériaux pour garnitures d'embrayage de véhicules automobiles, et un procédé de fabrication de ces matériaux. Dans l'industrie automobile, les matériaux des garnitures d'embrayage sont préparés à partir de fibres d'amiante enroulées autour de l'âme d'un fil fin en laiton et imprégnées d'additifs destinés à améliorer les caracté- ristiques de friction afin de former des cordons en amiante. Ces cordons en amiante sont mélangés avec un liant tel qu'une résine phènolique, puis soumis à divers traitements, dont une opération de séchage et de mise en forme.L'utili- sation d'additifs a pour but d'améliorer les caractéristi- ques de résistance à l'usure et d'ajuster le coefficient de frottement. Pour de tels additifs, des poussières de graphite ou d'acajou sont utilisées et sont généralement employées ensemble étant donné qu'il est préférable de les utiliser ensemble plutôt que séparément. Du graphite de couleur noire et généralement sous forme de poudre pose des problèmes lors de son addition aux fibres d'amiante étant donné que la poudre peut se disperser et contaminer l'atmosphère. Ainsi, dans l'art antérieur, il s'est avéré difficile d'ajouter la quantité souhaitée de graphite aux fibres d'amiante avec l'objectif 2.- d'obtenir des caractéristiques convenables de résistance au frottement. Les présents inventeurs ont par conséquent pro- posé un nouvel additif incorporant de façon inséparable le graphite et les poussières d'acajou de façon à conférer une bonne résistance à l'usure. Le matériau des garnitures d'em- brayage utilisant l'additif selon la présente invention s'est avéré posséder d'excellentes propriétés de résistance à l'usure. Un objet de la présente invention est par consé- quent un matériau pour garnitures d'embrayage qui soit d'une utilisation très pratique. Un autre objet de la présente invention est un matériau pour garnitures d'embrayage qui présente de meilleu- res caractéristiques de résistance à l'usure ainsi qu'un bon coefficient de frottement. Un autre objet de la présente invention est un pro- cédé de fabrication d'un matériau pour garnitures d'embra- yage qui présente une résistance élevée à l'usure ainsi qu'un meilleur coefficient de frottement dans une vaste plage de températures. Selon la présente invention, les objets précédents ainsi que d'autres objets peuvent être atteints avec un ma- tériau pour garnitures d'embrayage comprenant des cordons d'amiante, des poussières d'acajou et du graphite, le graphi- te étant contenu dans les poussières d'acajou sous forme d'une poudre d'un premier additif contenant de manière in- séparable le graphite et les poussières d'acajou, la poudre du premier additif étant mélangée avec les poussières d'aca- jou et appliquée aux cordons en amiante. D'autres additifs peuvent naturellement être utilisés de façon à obtenir cer- taines des caractéristiques souhaitables. Selon la présente invention, on prévoit en outre un procédé de fabrication d'un matériau pour garnitures d'embrayage comprenant les étapes suivantes: fourniture d'une poudre d'un premier additif contenant de façon insé- parable du graphite et des poussières d'acajou, mélange de la poudre du premier additif avec des poussières d'acajou 3. de façon à obtenir un mélange,et application du mélange aux cordonsd'amiante. Lors de l'application du mélange aux fi- bres d'amiante-, un liant approprié en solution peut être utilisé. Ainsi, on notera que la présente invention est caractérisée par le fait que le premier additif contenant le graphite et les poussières d'acajou est uniformément mé- langé avec des poussières d'acajou avant d'être appliqué aux fibresd'amiante. Le premier additif peut être préparé de deux façons distinctes.Dans la première, le liquide de la coque de noix d'acajou est mélangé avec de la formaldéhy- de puis soumis à une réaction de condensation en présence d'un catalyseur acide ou alcalin approprié de façon à for- mer une résine d'acajou liquide qui est ensuite mélangée intimement avec du graphite en poudre. Le mélange est alors mélangé avec de la formaldéhyde et un durcisseur acide ou hexaméthylènetétramine, et solidifié à la température am- biante ou chauffé si nécessaire. Le mélange solidifié est alors concassé de façon à donner la poudre du premier addi- tif. Dans l'autre procédé, la résine d'acajou liquide telle qu'elle est obtenue dans le premier procédé est mélangée à de la formaldéhyde et à un durcisseur acide ou hexaméthylène- tétramine, et le mélange est solidifié à la température ambiante ou chauffé si nécessaire de façon à produire une résine d'acajou solide qui est alors concassée de façon à obtenir une résine de poussière d'acajou.La résine de pous- sière d'acajou est ensuite mélangée avec une quantité pré- déterminée de poudre de graphite dans un mélangeur appro- prié, une solution de revêtement convenable telle que la solution dite novolak étant ajoutée et le mélangeagité avec, si nécessaire, apport de chaleur. Ainsi, on obtient une ré- sine de poussière d'acajou revêtue de graphite. L'additif ainsi obtenu par l'une ou l'autre des mé- thodes précédentes comprend la résine de poussière d'aca- jou et le graphite qui sont unis ensemble de sorte qu'il n'est pas possible que le graphite se trouve séparé de l'additif et soit dispersé. Le rapport entre le graphite et 4. la résine de poussière d'acajou peut être choisi dans une vaste plage. Par exemple, selon un premier mode de réali- sation du procédé de la présente invention, le pourcentage de graphite en poudre peut être compris entre 5 et 100 par- ties, de préférence entre 5 et 60 parties, et-de préféren- ce encore entre 5 et 41 parties en poids pour 100 parties de la résine d'acajou liquide. Selon un second mode de réalisation, par rapport à la résine de poussière d'acajou représentant 100 parties en poids, le graphite en poudre peut être compris entre 5 et 100 parties, de préférence entre 5 et 60 parties. Dans ce procédé, la solution de résine telle que la résine phé- nolique du type novolak qui est prévue pour être mélangée au graphite en poudre peut être présente suivant une quan- tité permettant d'éviter que le graphite ne soit enlevé- de la résine de poussière d'acajou lorsque la surface de cette résine est recouverte de graphite en poudre. En outre, dans le premier procédé, la résine d'acajou solide contenant le graphite peut être broyée suivant une dimension de parti- cule n'empêchant pas son application aux cordons d'amiante, la dimension préférée des particules étant inférieure à 350 Il. Dans le second procédé, la résine d'acajou solide est concassée suivant des dimensions analogues, de préféren- ce suivant des dimensions inférieures à 350 p. Le liquide de la coque de noix d'acajou servant à la production de ré- sine d'acajou liquide est un liquide contenu dans les par- ties de la coque des noix d'acajou naturelles et contient principalement du cardanol et du cardol. La poudre du premier additif ainsi obtenue est mélangée avec les poussières d'acajou de façon à obtenir un second additif. Le premier additif et les poussières d'aca- jou doivent avoir de préférence la forme de poudres fines et il est recommandé que les dimensions de leurs particu- les soient inférieures à 150 microns. Dans la préparation du second additif, entre 50 et 300 parties en poids de pous- sières d'acajou peuvent être ajoutées au premier additif représentant 100 parties. Entre 20 et 50 parties en poids 5. du second additif sont appliquées aux cordons d'amiante, celles-ci représentant 100 parties en poids. Dans la formation de la garniture d'embrayage selon la présente invention on peut faire appel à n'importe quel procédé de moulage connu, par exemple à un procédé de moulage de résine,à un procédé de semi-moulage et à un procédé de tissage en spirale. Pour fabriquer des garnitu- res d'embrayage de hautes performances telles que les embrayages destinés aux automobiles, il est préférable d'utiliser le processus de tissage en spirale. Le processus de tissage en spirale dont il est question veut dire processus dans lequel les fibres d'amian- te sont enroulées sur de fins fils en laiton et appliquées avec le second additif,et si nécessaire, avec d'autres agents améliorant les propriétés de frottement, de façon à obtenir des cordons d'amiante qui sont alors soumis aux éta- pes d'imprégnation avec la composition de colle, de séchage, d'enroulement en boucles, de façonnage sous chaleur et pres- sion, de chauffage et finition. Les agents améliorant les propriétés de frotte- ment qui peuvent être appliqués en plus du second additif peuvent comprendre un lubrifiant, un agent d'amélioration du coefficient de frottement et un agent d'amélioration de la résistance à l'usure. Ces agents peuvent être ajoutés en quantités convenables de façon à obtenir le résultat souhai- té en ce qui concerne les propriétés de frottement. Des exem- ples typiques de ces agents sont des poussières de caout- chouc, des fibres de carbone et diverses poudres métalliques. Référence 1 Dans un flacon muni d'un dispositif de refroidis- sement et d'un agitateur, 296 parties en poids de liquide de coque de noix d'acajou et 97 parties en poids d'une so- lution à 37 % de formaline sont introduites, et agitées avec application de chaleur alors qu'elles sont ajoutées à 2,1 parties en poids d'une solution à 20 % d'hydrate de soude. Le mélange est maintenu à une température de 800C pendant 3 heures de façon que les composants réagissent ensemble. 6. Puis, le chauffage est pouruivi sous une pression réduite de 65 à 70 cm de mercure de façon à effectuer la déshydrata- tion et le produit est retiré lorsque la température atteint 750C. AXinsi, il est possible d'obtenir une résine d'acajou liquide ayant une viscosité de 1600 centipoises à 250C. La résine d'acajou liquide ainsi obtenue est mélan- gée à du graphite en poudre dans le rapport de 100 parties en poids de résine pour 1,7 partie en poids de graphite en poudre. Le mélange est alors mélangé à 15 parties en poids de paraformaldéhydé et à 22 parties en poids d'acide benzè- nesulfonique, et agité, le mélange étant chauffé à une tém- pérature de 120QC. Après refroidissement, le produit soli- de ainsi obtenu est concassé en poudre fine ayant une di- mension de particules inférieure à 150 microns de façon à obtenir le premier additif qui est alors mélangé intimement avec des poussières d'acajou,plus de 93 % des poussières d'acajou étant inférieurs à 150 microns, dans le rapport de parties en poids du premier additif pour 100 parties en poids des poussières d'acajou de façon à obtenir le second additif. Référence 2 Un flacon équipé d'un dispositif de refroidissement et d'un agitateur est rempli de 296 parties en poids de li- quide de coque de noix d'acajou et de 65 parties en poids d'une solution à 37 % de formaline qui sont alors agitées et chauffées à une température de 800C. Ensuite, on ajoute au mélange 2,1 parties en poids d'acide oxalique, et on procède au chauffage jusqu'à une température de reflux de façon à provoquer une réaction de deux heures. Ensuite, le liquide surnageant (eau) est extrait et le chauffage est poursuivi sous une pression réduite de 65 à 70 cm de mercure de façon à effectuer la déshydratation et la concentration. Lorsque la température du matériau atteint 180PC, celui-ci est ajouté à 96 parties en poids de méthanol de façon à ob- tenir une solution d'environ 70 'O de résine d'acajou liqui- de. Cette résine est mélangée avec du graphite en poudre et de l'hexaméthylènetétramine dans le rapport de 100 parties 2-483032 7. en poids de résine à 7 parties en poids de graphite et de 4,5 parties en poids d'hexaméthylènetétramine. Le mélange est alors agité et chauffé-à une température de 1400C de fa- çon à provoquer la réaction jusqu'à ce que le matériau se solidifie à la température ambiante. Le matériau est ensui- te extrait du flacon et, après solidification, broyé sui- vant une dimension de particules inférieure à 150 p de façon à obtenir le premier additif. Le premier additif est alors mélangé uniment avec des poussières d'acajou, plus de 93 % des poussières ayant une dimension de- particu- les inférieure à 150 microns, dans le rapport de 75 par- ties en poids de premier additif à 100 parties en poids de poussières d'acajou de façon à obtenir le second addi- tif. Référence 3 Le second additif est obtenu de la même manière que dans la référence 2, sauf toutefois que 28 parties en poids de graphite en poudre sont ajoutées après formation de la résine d'acajou liquide. EXEMPLE 1 Des cordons d'amiante sont préparés par utilisa- tion d'âmes en fil de laiton et de fibres d'amiante auxquel- les on a appliqué le second additif tel qu'il a été obtenu dans la référencé 1 et des fibres de rayonne. Les cordons d'amiante sont imprégnés d'une solution au méthanol de ré- sine phénolique contenant 15 de matières solides. Les cordons d'amiante sont alors séchés à une température de C pendant 12 minutes et enroulés sous forme de boucles. Puis, les cordons sont durcis en les soumettant à une opé- ration de moulage sous pression à une température de 170 C et une pression de 100 bars pendant 3 minutes. Les cordons sont alors chauffés à une température de 1500C pendant 12 heures et une garniture d'embrayage est obtenue en enlevant les matériaux débordant le long des périphéries. La quanti- té de second additif est de 26 parties en poids pour 100 parties en poids de cordons d'amiante. 8. EXEMPLE 2 Une garniture d'embrayage est fabriquée de la même manière que dans l'exemple 1 sauf toutefois que le second additif, tel qu'il est obtenu dans la référence 2 est utilisé. La quantité du second additif est la même que dans l'exemple 1. EXEMPLE 3 Une garniture d'embrayage est fabriquée de la même manière que dans l'exemple 1 sauf que le second additif, tel qu'il est obtenu dans la référence 3,est utilisé. La quantité du second additif est la même que dans l'exemple 1. EXEMPLE DE COMPARAISON Une garniture d'embrayage est fabriquée de la même manière que dans l'exemple 1 sauf que le premier addi- tif, tel qu'il est obtenu dans la référence 2, est utilisé à la place du second additif. Les garnitures d'embrayage ainsi préparées sont alors soumises à divers tests, dont les résultats sont les suivants. Méthode J d'essai Dynamomètre Les essais ont été exécutés à une température de 2500C et les garnitures respectivement soumises à 2000 en- gagements d'embrayage. Dans le tableau, on notera que les garnitures d'embrayage selon la présente invention ont un coefficient de frottement satisfaisant même dans le cas des hautes températures. Rubriques essai Coefficient Usure Taux d'usure de frotte- Echan- ment til- Unités m 0-8mmkm ions 10 mm/kg/m Exemple 1 0,32 0,80 12, 5 Exemple 2 0,30 0,65 10,2 Exemple 3 0,25 0,60 9,4 Exemple de comparaison 0,20 0,60 9,4 9. La présente invention ntest pas limitée aux exem- ples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art.: 10. REVENDICATIONS 1 - Matériau pour garnitures d'embrayage, carac- térisé en ce qu'il comprend des cordons d'amiante, des pous- sières d'acajou et du graphite, le graphite étant contenu dans les poussières d'acajou sous forme d'une poudre d'un premier additif contenant de façon inséparable le graphite et les poussières d'acajou, la poudre du premier additif étant mélangée avec les poussières d'acajou et appliquée aux cordons d'amiante. 2 - Matériau selon la revendication 1, caractéri- sé en ce qu'il comprend en outre,au moins des agents d'amélio- ration des caractéristiques de frottement. 3 - Matériau pour garnitures d'embrayage, caracté- risé en ce qu'il comprend des cordons d'amiante,des pous- sières d'acajou et du graphite, le graphite étant contenu dans une résine d'acajou liquide sous forme d'une poudre d'un premier additif de façon à contenir de manière insé- parable, les matériaux d'acajou et le graphitela poudre du premier additif étant en outre mélangée avec des poussières d'acajou de façon à obtenir un second additif et appliquée aux cordons d'amiante, le graphite représentant entre 5 et parties en poids pour 100 parties de la résine d'acajou liquide et les poussières d'acajou entre 50 et 300 parties en poids pour 100 parties du premier additif. 4 - Matériau selon la revendication 3, caractéri- sé en ce que le graphite est présent-entre 5 et 41 parties en poids pour 100 parties de la résine d'acajou liquide et le second additif est appliqué aux cordons d'amiante sui- vant une quantité comprise entre 20 et 50 parties en poids pour 100 parties des cordons d'amiante. - Matériau pour garnitures d'embrayage, carac- térisé en ce qu'il comprend des cordons d'amiante, des pous- sières d'acajou et du graphite, le graphite étant contenu dans la résine de poussières d'acajou sous forme d'un pre- mier additif de façon à contenir de manière inséparable les matériaux d'acajou et le graphite, le premier additif étant en outre mélangé avec des poussières d'acajou de façon à Il. obtenir un second additif et appliqué aux cordons d'amiante, le graphite étant présent suivant 5 à 100 parties en poids pour 100 parties de la résine de poussières d'acajou et les poussières d'acajou étant ajoutées suivant une proportion de à 300 parties en poids pour 100 parties du premier addi- tif. 6 - Matériau pour garnitures d'embrayage selon la revendication 5, caractérisé en ce que legraphite est pré- sent entre 5 et 60 parties en poids pour 100 parties en poids de la résine de poussières d'acajou et le second ad- ditif est appliqué aux cordons d'amiante entre 20 et 50 parties en poids pour 100 parties des cordons d'amiante. 7 - Procédé de fabrication d'un matériau pour gar- nitures d'embrayage, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: la fourniture d'une poudre d'un premier additif contenant de façon inséparable du graphite et des poussières d'acajou,le mélange de la poudre du premier ad- ditif avec des poussières d'acajou de façon à obtenir un mélange, et l'application du mélange aux cordons d'amiante.