Brevet FR2532243A1 — publié le 19840302

R 532243 1 e La présente invention concerne des garnitures pour embrayage à friction et, plus particulièrement, une bande continue revêtue par extrusion qui est destinée à être utili- sée dans la fabrication de garnitures d'embrayage à fric- tion La bande continue comprend au moins un brin ou un fila- ment continu qui est revêtu par extrusion d'une composition de résine durcissable agissant en liant La bande continue est destinée à être enroulée en préforme et durcie thermique- ment sous pression de façon à donner une garniture d'embra- yage, exempte d'amiante, qui présente d'excellentes caracté- ristiques de résistance à l'éclatement. Gr Rce à sa résistance thermique élevée, l'amiante a été utilisée depuis longtemps comme base principale des éléments de friction, en particulier dans l'industrie auto- mobile, Lorsque l'amiante est utilisée avec des compositions de résine de friction appropriées, on obtient des éléments de friction extrêmement satisfaisants, Cependant, tout récem- ment,les dangers que présentent pour La santé la fabrication et l'utilisation de compositions et d'articles renfermant de l'amiante sont apparus, I 1 en est résulté que l'on a con- sacré de plus en plus d'efforts dans la mise au point de compositions exemptes d'amiante pour la fabrication des élé- ments de friction L'utilisation de fibre de verre dans de telles compositions de remplacement a été décrite dans l'art, 2, par exemple dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique n 3.743 069, N O 4 130 537 et no 4 137 214 Dans ces composi- tions de l'art antérieur, la fibre de verre est incorporée soit sous forme de fibre hachée, soit sous forme de brin continu Dans le cas o la fibre de verre est utilisée sous forme de brin continuelle est normalement encollée, puis imprégnéé d'une composition de résine de friction Le brin est généralement imprégné par revêtement par immersion, c'est-à-dire en le faisant d'abord passer dans une cuve con- tenant une solution diluée ou dispersion de la composition de résine (colle) Le brin imprégné, humide, traverse alors une tour ou autre équipement de séchage de manière à provo- quer l'évaporation du solvant et à produire un brin impré- gné de colle à l'état non durci Le brin est utilisé pour être enroulé en préforme, laquelle est alors thermiquement durcie sous pression par des techniques bien connues de ma- nière à obtenir un élément de friction durci. Le processus de revêtement par immersion utilisé pour l'imprégnation du brin continu nécessite généralement l'emploi de colles contenant des quantités importantes de solvant,souvent supérieures à 50 % en poids de la composi- tion totale,de manière à assurer une pénétration convenable du brin et fournir des colles ayant une viscosité permet- tant leur utilisation dans l'équipement de revêtement Lors-, que la colle est une dispersion ou contient des solides dis- persés, le dépôt ou la séparation des composants solides dans la cuve peut soulever un problème En outre,-le brin imprégné de colle doit être sec pour pouvoir être utilisé lors de la phase d'enroulement, laquelle nécessite l'emploi d'une tour de séchage ou autre équipement de séchage De manière à satisfaire des règlements encore plus restrictifs concer- nant l'environnementles solvants extraits lors de l'étape de séchage seront normalement récupérés au moyen d'un équi- pement de récupération de solvants élaboré et co Qteux, puis recyclés Ces étapes de séchage et de récupération de sol- vants sont à l'origine de conts qui viennent s'ajouter aux coûts globaux de fabrication Une réduction sensible ou l'élimination du solvant lors de la fabrication de garnitures 3. d'embrayage serait par conséquent avantageuse, La présente invention concerne une bande continue destinée à être utilisée dans la fabrication de garnitures d'embrayage à friction, la bande comprenant au moins un brin ou filament continu revêtu par extrusion d'une compo- sition de résine de friction theraodurcissable La bande continue peut être utilisée pour construire des garnitures d'embrayage qui présentent d'excellentes caractéristiques de résistance à l'éclatement, et le procédé de fabrication d'une telle bande permet d'éviter les étapes élaborées de séchage et de récupération de solvant dans le processus de revêtement grâce à l'élimination ou à la réduction sensi- ble de l'emploi de solvants pour la composition de résine de friction, La bande continue fabriquée selon la présente in- vention comprend au moins un brin ou filament continu, revê- tu parextrusion d'une composition de résine de friction, Le brin ou filament continu utilisé dans la présen- te invention peut être constitué de l'une quelconque des fibres de renforcement connues telles que les fibres de verre,coton, graphite, aramide et analogues, ainsi que des combinaisons de deux ou plusieurs de ces fibres De préfé- rence, le brin continu sera constitué de fibre de verre et sera traité avec des agents de couplage de manière à ren- forcer l'adhérence de la résine selon des pratiques bien connues dans l'art Le brin sera de préférence encollé par imprégnation avec un agent d'encollage tel qu'un latex de revêtement dit RFL, en faisant appel à des procédés et des compositions connus dans l'art et décrits, par exemple, dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique n 3,973 071 et n 3 925 286. La composition de résine de friction peut être l'une des composition de résine modifiées au caoutchouc, thermodurcissables, employées couramment dans la fabrica- tion des éléments de friction, Les compositions standard comprennent généralement une résine phénolique durcissable, c'est-à-dire une résine thermodurcissable provenant d'un phénol et d'un aldéhyde, avec un modificateur caoutchou- 253224 w teux, tel qu'un caoutchouc naturel ou un polymère caoutchouteux de chloroprène, butadiène, isoprène ou ana- logues,ou un copolymère de ceux-ci avec un ou plusieurs monomères copolymérisables tels qu'un acrylate, méthacryla- te ou autres alkylacrylate, acrylonitrile, styrène, al- pha-méthylstyrène, éthylène, propylène, vinylpyridine et analogues. La composition peut en outre comprendre d'autres addîtifs,à savoir des agents de vulcanisation, des accélé- rateurs,des aides à la réticulation, des modificateurs de friction et analogues selon la pratique bien connue Des charges telles que le noir de carbone, le graphite, l'argi- le et analogues peuvent être également incorporées, ainsi qu'une fibre minérale ou organique hâchée, par exemple, la wollastonite, la fibre d'aramide, la fibre de verre et analogues Des compositions de résine de friction de cette nature sont généralement bien connues dans l'art. La brin continu est revêtu par extrusion de la composition de résine de friction N'importe lequel des pro- cédés de l'art antérieur de revêtement par extrusion des fils peut être employé dans la pratique de la présente in- vention Un exemple de machine de revêtement de fils par extrusion avec un matériau pâteux et visqueux est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 2,315 645 et fait appel à une filière de revêtement de fil En variante, le filament ou brin continu peut traverser une filière de revêtement de fil alimoentée par une extrudeuse classique. D'autres variantes, dont le calendrage en continu,qui ont été largement utilisées pour le revêtement des fils peu- vent être également employées pour revêtir le brin ou fila- ment continu La composition de résine de friction sera ap- pliquée à la température ambiante ou à une température éle- vée inférieure à la température de durcissement de la rési- ne particulière employée, Dans le cas o la viscosité de la composition de résine de friction, même aux hautftes tempéra- tures, est trop élevée pour donner un revêtement satisfai- sant, il peut s'avérer souhaitable de diluer la composition de résine avec une faible quantité de solvant de manière à 253224 i 3 , abaisser la viscosité et améliorer la vitesse de revêtement. Le brin sortant de la filière d'extrusion sera ainsi revêtu d'une composition de résine de friction sensiblement sèche, à l'état non durci. Le processus de revêtement par extrusion peut être employé pour revêtir simultanément un ou plusieurs brins de manière à constituer une bande, Dans le cas ot une pluralité de brins sont revêtus, les brins sont distants les uns des autres, côte à côte, et sortent de l'équipement de revête- ment par extrusion en passant par une filière de ruban plat. Dans la fabrication des garnitures d'embrayage,la bande de la présente invention sera introduite dans une ma- chine d'enroulement et enroulée en préforme Une préforme est un article à la structure lache, composé de constituants de renforcement tissés ou enroulés qui sont imprégnés d'une composition de résine durcissable à l'état non durci ou par- tiellement durci, Dans un procédé de formation d'une préfor- me,une ou plusieurs bandes revêtues par extrusion sont enrou- lées en spirale, face à face, de façon à constituer une pré- forme ayant l'aspect d'un disque annulaire enroulé présen- tant les dimensions et le poids désirés Une seconde techni- que de préparation de préforme consiste à enrouler par came une bande revêtue dans une configuration ondulée, comme ce- la est décrit,par exempledans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3, 600 258, de façon à constituer une préforme se présentant en disque annulaire ayant les dimensions et le poids désirés. La préforme est alors soumise à la chaleur et à la pression de manière à donner un élément de friction durci selon des procédés bien connus dans l'art. Les exemples suivants sont donnés à tire d'illus- tration de la pratique de la présente invention, EXEMPLE 1 Une composition de ré 4 ine de friction comprenant 16 % en poids d'élastomère et 26,6 % en poids de résine phé- nolique avec des charges minéralesf des aides ou durcisse- ment, un agent collant et du graphite, est enduite par extru- sion sur un brin de fibre de verre encollé, Le revêtement 2243 6. par extrusion est exécuté en faisant passer le brin de fibre dans une filière d'extrusion pour revêtement de fils alimentée par une extrudeuse dite Brabender, dans laquelle la température de cylindre est de 35 WC pour extruder la com- position de résine Le brin ou bande revêtu est constitué de 35 % en poids de fibre de verre (en moyenne) et de- % en poids de composition de résine à l'état partielle- ment durci, La bande revêtue est enroulée par came de manière à former une préforme de garniture d'embrayage La préfor- me est placée dans un moule sous une pression de x 105 Pa et chauffée à une température de 175 C pendant une durée de cinq minutes, puis durcie à une température de 200 C pendant une durée de 5 heures Les garnitures d'em- brayage durcies ont une résistance moyenne à l'éclatement de 13 100 t/mn. EXEMPLE 2 - Une composition de résine de friction est préparée qui contient 20,7 % en poids d'élastomère, et 10,8 % en poids de résine phénolique avec des charges minérales,des agents curatifs, des modificateurs de friction et des fi- bres d'aramide coupées en peluche ( 6 mm, fabriquées sous la marque Kevlar par la société dite Dupont Co) La composi- tion est mélangée à de la méthyléthylcétone de manière à réduire la viscosité et extrudée à une température de 30 C en brin de fibre de verre de manière à former une bande,en utilisant une filière de revêtement par extrusion de fils montée sur une extrudeuse Brabender La bande est enroulée par came pour donner une préforme de garniture d'embraya- ge La préforme est séchée à l'air de manière à extraire le solvant, puis placée dans un moule sous une pression-de x 105 Pa et chauffée à une température de 175 C pendant minutes pour durcir la préfo Qre, La garniture est ensuite durcie à une température de 200 C pendant une durée de-5 heures sous une pression de 35 x 105 Pa, Les garnitures d'embrayage durcies ont une résistance moyenne à l'éclate- ment de 11 300 t/mn, 7 * EXEMPLE 3 La composition de résine de friction de l'exemple 1 est utilisée pour revêtir par extrusion 4 brins de fibre de verre parallèles en faisant passer simultanément les -5 brins dans une filière comportant une filière pour ruban plat à l'orifice de sortie et alimentée par une extrudeuse Brabender La bande plate résultante est utilisée dans la préparation d'une préforme enroulée par came qui-est alors durcie sous une pression de 140 x 105 Pa à une température de 1750 C comme auparavant de manière à obtenir une garnitu- re d'embrayage à friction. EXEMPLE 4 Une composition de résine de friction comprenant -15,5 % en poids d'élastomère, 8,0 % en poids de résine phé- nolique, 19,3 % en poids de fibre de verre hachée et 5,5 % en poids de fibre d'aramide (sous forme de pulpe d'aramide Kevlar sèche provenant de la société E I Dupont Co), avec des charges minérales, des agents curatifs et des modi- fications de friction, est préparée par mélange de poudre à sec Le mélange de poudre est alors introduit directement dans une extrudeuse Brabender et extrudé à une température- de 100 WC dans une filière pour ruban, de manière à faire la démonstration de l'aptitude à une extrusion facile de la com- position. Il apparaîtra d'après les exemples précédents qu'un brin ou filament continu peut être revêtu par extru- sion d'une composition de résine de friction pour constituer une bande destinée à être utilisée dans l'enroulement de filaments en préformes de manière à donner des garnitures d'embrayage à friction présentant d'excellentes caractéris- tiques de résistance à l'éclatement La composition de rési- ne de friction peut être utilisée directement dans le pro- cessus d'extrusion (exemple 1) ou mélangée 3 un solvant de manière à modifier la viscosité de la résine comme dans l'exemple 2 La bande résultante ne nécessite aucun péchage ultérieur avant l'enroulement de la préforme Dans le cas o des solvants sont employés pour modifier la viscosité à l'ex- trusion de'la résine, la bande résultante peut être enroulée o. sans séchage pour former une préforme La préforme est alors séchée dans un équipement moins complexe, o la récupéra- tion du solvant est facilitée,ce qui permet de réduire les pertes de solvant et d'améliorer les facteurs de co Cit cor- respondants, L'incorporation de fibres courtes, telles que la fibre d'aramide hachée (exemple 2),ou la pulpe d'aramide (exemple 4) permet d'améliorer remarquablement la résistan- ce à l'usure des éléments de friction fésfltants L'utilisa- tion de fibre hachée (exemple 2) a nécessité l'incorporation d'un solvant de manière à réduire la viscosité de la compo- sition de résine de friction à un niveau permettant le revê- tement par extrusion Dans le cas o l'on a utilisé la fi- bre d'aramide sous forme de pulpe constituée de fibres hau- tement fibrillées, la composition de résine de friction pou- vait être facilement extrudée sans qu'il soit nécessaire d'inclure un solvant Une bande appropriée peut être facile- ment préparée par le procédé de la présente invention qui utilise unepulpe de fibre d'aramide dans la composition de résine de friction. On notera ainsi que la présente invention concer- ne une bande continue qui est destinée à être utilisée dans la fabrication de garnitures d'embrayage à friction compre- nant des brins de fibre continue revêtus par extrusion d'une composition de résine de friction durcissable. La présente invention n'est pas limitée aux exem- ples de réalisation qui viennent d'être décrits; elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art, REVENDICATIONS 1 Bande continue destinée à être utilisée dans l'enroulement de préformes d'éléments de friction, caracté- risée en ce qu'elle comprend au moins un brin de fibre de verre continue revêtu par extrusion d'une composition de ré- sine de frictiondurcissable,comprenant une composition de résine modifiée par caoutchouc, thermodurcissable, et une fibre choisie dans le groupe formé de la fibre d'aramide hachée et de la pulpe de fibre d'aramide. 2 Bande continue selon la revendication 1, carac- térisée en ce que le brin en fibre de verre est revêtu d'un élastomère avant d'être revêtu par extrusion. 3 Bande continue selon la revendication 1, caractérisée en ce que la fibre est une fibre d'aramide. 4 Bande continue selon la revendication 1, caractérisée en ce que la fibre est une pulpe de fibre d'aramide.