Brevet FR2489455A1 — publié le 19820305

La présente invention se rapporte à une garniture de friction, notamment pour freins, embrayages et autres appli- cations, du type comportant des fibres minérales, des fibres organiques, des charges et un liant. Les fibres utilisées peuvent se présenter sous formes diverses, par exemple fibres libres, fils de fibres conti- nues ou discontinues, miches, torons, mats, feutres, tis- sus3.** Jusqu'à présent, les fibres organiques ont été généra- lement prévues pour améliorer les conditions de filature des fibres minérales, c'est-à-dire pour des raisons de fabrica- tion, plut8t que pour améliorer les performances de frotte- ment. En fait, jusqu'à présent, les fibres organiques ont été réputées plus nuisibles qu'utiles pour le service proprement dit de la garniture. C'est la raison pour-laquelle, elles ont été généralement choisies sous forme de fibres cellulo- siques, fibres animales, fibres végétales, ou analogues, c'est-à-dire d'un type infusible dans lequel la fibre ne se liquéfie pas lorsque la température de la garniture s'élève au cours du service mais se décompose sans perturber les conditions de frottement de la garniture. De telles fibres organiques infusibles peuvent avoir un effet adoucissant sur l'action plus ou moins agressive des fibres minérales, notamment des fibres de verre, sur le contre-matériau, par exemple tambour, disque, couronne, pla- teau etc... contre lequel la garniture est admise à frotter. Mais ces fibres organiques infusibles ont pour inconvénient majeur de réduire la résistance à l'usure de la garniture elle-même. La présente invention a pour objet une garniture de friction, notamment pour freins, embrayages et autres appli- cations du type comportant des fibres minérales, des fibres organiques, des charges et un liant, qui est exempte de ces divers inconvénients et dans laquelle la résistance à l'usu- re de la garniture est excellente. Suivant l'invention, une garniture de friction compor- tant des fibres minérales, des fibres organiques, des char- ges et un liant est caractérisée en ce que lesdites fibres organiques sont composées, au moins en partie, de fibres organiques de type fusible, telles que fibres polyester, polyamides, polypropylène, acryliques, modacryliques Des essais ont montré qu'il peut se produire, de maniè- re inattendue, un phénomène de passivation, faisant que, lorsque la garniture est exposée à frotter sur le contre- matériau avec élévation de la température, une croûte pro- tectrice est créée superficiellement sur la garniture et retarde, par modification de l'état physique des fibres fu- sibles, la fusion de celles-ci à l'endroit de cette couche superficielle. Une phase liquide abondante qui serait nuisible aux conditions de frottement est ainsi évitée au niveau de l'in- terface avec le contre-matériau. Par contre, dans les cou- ches de la garniture qui sont plus éloignées de l'interface et qui sont donc soumises à une température moins forte, les fibres organiques fusibles subissent une fusion importante qui ne nuit pas au frottement mais qui présente plutôt l'a- vantage de permettre un compactage de la garniture par rem- plissage des vides qui peuvent exister dans celle-ci. Il en résulte une excellente résistance à l'usure de la garniture. Les fibres organiques fusibles apparaissent ainsi, grâ- ce à l'invention, comme ayant un rôle utile grâce à l'augmen- tation de la résistance à l'usure de la garniture plut8t que nuisible ainsi qu'on le pensait jusqu'à présent. Mais, comme on le comprend, l'utilisation de fibres or- ganiques fusibles doit de préférence s'accompagner de quel- ques précautions afin que la garniture puisse bénéficier sans aléa du phénomène de passivation susvisé. En particulier, suivant l'invention, les fibres organi- ques fusibles doivent être utilisées en quantité limitée dans la garniture et, suivant une autre caractéristique de l'invention, la proportion en poids des fibres organiques de type fusible dans la garniture de friction est avantageuse- ment comprise entre 5 % et 40 %. En outre, les fibres organiques fusibles sont choisies d'une nature telle que leur fusion soit limitée dans le temps et qu'en particulier leur fusion cesse peu après qu' elle a commencé, et, suivant une autre caractéristique-de l'invention, les fibres organiques de type fusible sont choisies de type fusible réticulable, par exemple des fibres acryliques et/ou modacryliques. Grâce à cette disposition, les fibres organiques de type fusible réticulable, sont, au cours du service, et peu après leur fusion, admises à constituer un véritable réseau qui définit une structure rigide favorable dans la garniture, sans nuire aux conditions de frottement. Dans une forme d'exécution, les fibres organiques de la garniture de friction sont en totalité des fibres organiques de type fusible, tandis qu'en variante, les fibres organi- ques de la garniture de friction comportent non seulement des fibres organiques de type fusible mais également des fibres organiques de type infusible, par exemple, des fibres de fibranne. Suivant l'invention, la garniture de friction comporte avantageusement une proportion en poids de 5 à 30 % de fi- bres minérales, de 5 à 40 % de fibres organiques de type fusible, de 0 à 25 % de fibres organiques de type infusible, de 30 à 60 % de charges sous forme de poudre et/ou de fil et de 10 à 25 % de liant. De préférence, les fibres minérales sont des fibres de verre et/ou d'amiante, les fibres organi- ques de type fusible sont des fibres acryliques et/ou moda- cryliques, les charges comportent en tout ou partie du sou- fre, du carbon black, du graphite, du sulfate de baryte, du blanc de Meudon, de la pyrite, du zircon, du cuivre, du lai- ton et le liant comporte en tout ou partie de la résine et du caoutchouc. Des exemples sont ci-après donnés à titre non-limitatif. EXEMPLE I Pour constituer une garniture de friction, notamment pour freins et embrayages, on utilise des fibres minérales, des fibres organiques, des charges et un liant. Les fibres utilisées peuvent se présenter sous formes diverses, par exemple fibres libres, fils de fibres conti- nues ou discontinues, moches, torons, mats, feutres, tissus... Les fibres minérales sont des fibres de verre avec une proportion en poids comprise entre 5 % et 30 % et, dans cet exemple, voisine de 20 %, dans la garniture de friction. Les fibres organiques sont des fibres organiques de type fusible réticulable constituées par des fibres acryliques avec une proportion en poids, comprise entre 5 % et 40 % et, dans cet exemple, voisine de 5 %, dans la garniture. Les fibres acryliques sont par exemple des fibres con- nues dans le commerce sous les dénominations: ACRIBEL"1, "ACRILANt", "COURTELLE", "CRYLORti, "DRALONt"... Les charges sont constituées par du soufre, du carbon black, du graphite, du sulfate de baryte, de la pyrite, du cuivre et du laiton, sous forme de poudre et/ou de fil, avec, dans leur ensemble, une proportion en poids, dans la garni- ture, comprise entre 50 et 60 %, dans cet exemple, voisine de 55 %. Le liant est constitué par de la résine et du caoutchouc avec, dans l'ensemble, une proportion en poids dans la gar- niture comprise entre 10 % et 25 % et, dans oet exemple, voisine de 10 %.. Plus particulièrement, la garniture de friction suivant cet exemple a la composition donnée dans le Tableau I. (Voir Tableau I page 5) TABLEAU I Composition % Détail % fibres de verre 20 fibres minérales 20 fibres d'amiante 0 fibres organiques fibres acryliques 5 fusibles 5 réticulables fibres modacryliques 0 fibres organiques fibres de fibranne O infusibles 0 soufre 5 carbon black 5 graphite 15 sulfate de baryte 15 charges 55 blanc de Meudon 0 pyrite 5 zircon 0 cuivre 10 laiton 0 liant 20 résine 10 caoutchouc 10 0 100,, La garniture ainsi constituée est fabriquée d'une ma- nière usuelle au moyen d'un fil constitué par les fibres minérales ft les fibres organiques, avec imprégnation par un ciment constitué par les charges et le liant puis une mise en forme de galette suivie d'une cuisson sous pression. La garniture ainsi fabriquée présente d'excellentes performances de frottement. On ne constate aucun inconvé- nient dû à une fusion des fibres organiques de type fusible réticulable mais plut8t un avantage en l'excellente résis- tance à l'usure de la garniture de friction. En particulier, la résistance à l'usure est considéra- blement supérieure à celle qui est observée lorsque les fi- bres organiques de type fusible sont remplacées par des fibres organiques de type infusible. Par ailleurs, bien que les fibres minérales soient constituées par des fibres de verre généralement considérées comme agressives pour le contrematériau, on ne relève aucun endommagement du contre-matériau au cours du service. EXEMPLE II On procède comme à l'exemple I mais la composition de la garniture de friction est celle qui est donnée dans le tableau II.. Les performances de cette garniture sont analogues à celles qui ont été décrites dans l'exemple I. (Voir Tableau II page 7) TABLEAU II Composition % Détail % fibres de verre 10 fibres minérales 10 fibres d'amiante O fibres organiques 12 fibres acryliques O fusibles réticulables fibres modacryliques 12 fibres organiques O fibres de fibranne O infusibles soufre 7 carbon black 10 graphite 10 sulfate de baryte 8 charges 58 blanc de Meudon 8 pyrite 0 zircon 5 cuivne 0 laiton 10 -20 résine 7 liant 20 -3 caoutchouc 13 Les fibres modacryliques sont par exemple des fibres connues dans le commerce sous la dénomination "CRYLOR", "VEREL", EXEMPLE III On procède comme à l'exemple I, mais la composition de la garniture de friction est celle qui est donnée dans le tableau III. Les performances de la garniture sont analogues & cel- les qui ont été décrites dans l'exemple I. TABLEAU III Composition Détail % fibres de verre 5 fibres minérales 5 fibres d'amiante O fibres organiques fibres acryliques 40 fusibles 40 réticulables fibres modacryliques O fibres organiques 5 fibres de fibranne.5 infusibles soufre 7 carbon black 6 graphite 5 sulfate de baryte 0 charges 35 blanc de Meudon 5 pyrite 5 zircon 0 cuivre 7 laiton O résine 5 liant 15 caoutchouc 10 EXEMPLE IV On procède comme à l'exemple I, mais la composition de la garniture de friction est celle qui est donnée dans le tableau IV. Les performances de la garniture sont analogues à cel- les qui ont été décrites dans l'exemple I. ^T.^BEU IV Composition % Détail % fibres de verre 0 fibres minérales 5 fibres d'amiante 5 fibres organiques 35 fibres acryliques 35 fusibles réticulables Lfibres modacryliques 0 fibres organiques 0 fibres de fibranne 0 infusibles soufre 2 carbon black 3 graphite 15 sulfate de baryte 10 charges 40 blanc de Meudon 0 pyrite 0 zircon 0 cuivre 10 laiton 0 résine 15 liant 20. caoutchouc 5 ,,,,,..00,10. REVENDICATIONS 1. Garniture de friction, comportant des fibres miné- rales, des fibres organiques, des charges et un liant, ca- ractérisée en ce que lesdites fibres organiques sont compo- sées au moins en partie de fibres organiques de type fusi- ble. 2. Garniture de friction suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la proportion en poids des fibres organiques de type fusible dans la garniture de friction est comprise entre 5 % et 40 %. 3. Garniture de friction suivant la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que les fibres orga- niques de type fusible sont de type fusible réticulable. 4. Garniture de friction suivant la revendication 3, caractérisée en ce que les fibres organiques de type fusible réticulable sont des fibres acryliques et/ou modacryliques. 5. Garniture de friction suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les fibres or- ganiques de la garniture de friction sont en totalité des fibres organiques de type fusible. 6. Garniture de friction suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les fibres or- ganiques de la garniture de friction comportent non seule- ment des fibres organiques de type fusible mais également des fibres organiques de type infusible. 7. Garniture de friction suivant la revendication 6, caractérisée en ce que les fibres organiques de type infusi- ble sont des fibres de fibranne. 8. Garniture de friction suivant la revendication 6 ou la revendication 7, caractérisée en ce que la proportion en poids de fibres organiques de type infusible dans la garni- ture de friction est comprise entre 5 % et 25 %. 9. Garniture de friction suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle com- porte une proportion en poids, de 5 à 30 % de fibres minéra- les, de 5 à'40 % de fibres organiques de type fusible, de O à 25 % de fibres organiques de type infusible, de 30 à 60 % de charges et de 10 à 25 % de liant. 10. Garniture de friction suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les fibres minérales sont des fibres de verre et/ou d'amiante, les charges comportent en tout ou partie du soufre, du car- bon black, du graphite, du sulfate de baryte, du blanc de Meudon, de la pyrite, du zircon, du cuivre, du laiton et le liant comporte en tout ou partie de la résine et du caout- chouc.