Brevet FR2541294A1 — publié le 19840824

La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication de materiaux de friction, en particulier de pla- quettes de frein à disque pour les freins qui utilisent des pieces rigides, tels que les freins à disques pour véhicules automobiles, avions, véhicules ferroviaires, machines industrielles, etc. Tous les matériaux de friction utilisés jusqu'à pré- sent comportent l'incorporation de constituants nocifs et dangereux à manipuler comme l'amiante, la silice, la poudre de plomb, la poudre de cuivre, le soufre, des solvants de type aliphatique ou alomatique, etc. D'un autre côté ils exigent la préparation de solutions de caoutchouc ou de résines synthétiques dans des solvants appropriés destinées à agglomérer lesdits constituants. En outre, ils exigent de préparer le mélange en plu- sieurs opérations et avec des mélangeurs distincts, en raison du fait que les constituants possèdent des caractéristiques physiques différentes En raison de l'utilisation de solvants volatils, la manipulation du mélange est difficile. Le dosage est également difficile, du fait que la fabrication exige une forte pression de moulage, avec plusieurs opérations de compression & des températurés élevées, ainsi qu'un proccessus de durcissement à chaud qui est très coûteux. La fabrication exige l'utilisation en usine d'installations de captage des gaz et poudres nocives ou dangereuses a manipuler, ce qui entzaSne des frais considérables dinves- tissement de première installation. Les coûts de fabrication et la consommation d'énergie électrique et de combustible, les frais de personnel, etc., sont également très considérables. C'est ainsi qu'un procédé classique comprend les opé- rations suivantes 1) Dosage de constituants (au nombre de 10 à 18); 2) Découpage du caoutchouc (éventuellement); 3) Tamisage de certains constituants 4) Broyage ae l'amiante 5) Préparation d'une dissolution de caoutchouc 6) Préparation d'un pré mélange 7) Préparation du mélange 8) Broyage du mélange 9) Dégraissage du support métallique 10) Grenaillage 11) Préparation de l'adhésif 2) Application 13) Préformage à froid 14) Séchage (éventuellement) 15) Compression à chaud 16) Polymérisation en moules en étuve 17) Usinage mécanique 18) Finition 19) Marquage. La Demanderesse se propose d'éviter les risques men tonnés et, en outre, d'abaisser considérablement le coût de l'ensemble du processus de fabrication. L'invention a donc pour objet un procédé tel que des crit dans le brevet espagnol N 495 446 qui consiste en ce que, tout d abord, on prépare selon la formule appropriée la composition du matériau, qui ne contient aucun constituant nocif ni polluant, et, en particulier, aucun solvant, et qui contient comme agglomerant un agglomérant durcissant a' froid ;; on soumet la composition humidifiée à un moulage par compression à froid pour obtenir la préforme correspondante s ensuite, on traite ladite préforme dans des conditions normales de pression et de température (c'est-à-dire approximativement une atmosphère et la température ambiante) pour réaliser le durcissement de cette préforme au moyen de moules et d'outils appropriés, et finalement, on realise l'usinage mécanique de la pièce obtenue. Avec ce procédé, on obtient des avantages considérables que l'on peut énumérer comme suit 1) On n'utilise aucun type de constituant qui soit nocif ou dangereux dans sa manipulation comme les constituants mentionnés plus haut. 2) Il n'est nécessaire de préparer aucune dissolution de caoutchouc ou de résines synthétiques dans des solvants appropriés. 3) On prépare le mélange en une seule opération et avec un seul mélangeur puisque, maintenant, tous les constituants possèdent des caractéristiques physiques analogues 4) Du fait qu'on n'utilise pas de solvant volatil, le mélange peut être manipulé facilement. 5) Le dosage est tres facile puisqu'il s'agit d'un mélanye sous forme de poudre comprenant un nombre réduit de constituants. 6) On utilise une faible pression de moulage 7) On réalise une seule compression à froid. 8) On n'a besoin d'aucun processus de durcissement à chaud. 9) Le processus de fabrication et les channes de fabrication correspondantes sont simplifiées. 10) Les installations de captage des gaz et poudres nocifs et dangereux à manipuler sont simplifiées ou éliminées en grande partie. 11) Les coûts d'investissement de première installation sont réduits d'environ 50 %0 12) Les coûts de fabrication, en énergie électrique, combustible, personnel, etc. sont réduits dans des ordres de grandeur considérables. 13) Les matériaux obtenus possèdent des caractéris tiques supérieures ou au moins égales à celles des matières classiques actuellement connues. Au total, en combinaison avec les avantages précités, l'abaissement des coûts permet de réaliser une économie de jusqu'à 60 %. Pour mieux faire ressortir les avantages précités, on aonne ci-après un tableau synoptique dans lequel les phases du nouveau procédé sont comparées aux phases du procédé clas- sique. PROCEDE DE FABRICATION PHASES DU PROCEDE CLASSIQUE PHASES DU NOUVEAU PROCEDE 1) Dosage des constituants 1) Dosage des constituants (10 à 18) (5 ou 6) 2) Découpage du caoutchouc (éventuellement) 3) Traitement de certains constituants 4) Broyage de l'amiante 5) Préparation d'une dissolu- tlon de caoutchouc 6) Préparation du pré-mélange 7) Préparation du mélange 2) Préparation du mélange 8) Broyage du mélange 9) Dégraissage du support 3) Dégraissage ùu support métallique métallique 10) Grenaillage 11) Préparation de l'encollage 12) Application A) Application de llencol- lage 13) Préformage à froid 5) Préformage à froid 15) Compression à chaud 16) Polymérisation en moules 6) Mise en moules en étuve 17) Usinage mécanique 7) Usinage mécanique 18) Finition 8) Finition 19) Marquage 9) Marquage Dans le développement ultérieur de ce procédé, la Demanderesse a constaté que a) Le coefficient de friction ou de frottement des matières peut être augmenté de 50 70, en passant d'un coefficient moyen de 0,30 à un coefficient de 0,45. Cette amélioration est obtenue en utilisant dans les compositions, en un pourcentage de 2 à 4 X, des substances comprises dans le groupe des élastomères, parmi lesquelles on peut mentionner, par exemple, le caoutchouc synthétique ou naturel, les hauts polymères ou copolymères acryliques, etc. Par l'incorporation de ces substances, on parvient en outre à améliorer la plasticité des mélanges pendant leur manipulation, ainsi qùe l'élasticité des matières obtenues à partir de ces mélanges, en même temps qu'on les rend plus hy drophobes. b) On peut obtenir une amélioration de l'ordre de 200 S0 des propriétés d'usure et de résistance à l'abrasion des produits obtenus. Ceci se traduit par une plus longue du rée des matières et un abaissement du coût du mme ordre de grandeur. Ceci stobtient en introduisant dans les formules, en un pourcentage assez élevé, de 20 à 40 ffi ou plus de charges du type minéral telles que la terre de diatomées (Kieselguhr3s etc., qui sont çnéralement d'un coût plus élevé, ce qui abaisse considérablement le coût des compositions; c) Par suite de l'utilisation des élastomères, on peut se dispenser de la phase de mise en moules à une certain ne pression, puisqu'on obtient une plus grande plasticité des mélanges et une plus grande élasticité pendant le temps de durcissement. A titre d'exemple de la formule préférée qui est utilisée dans le présent: procédé de fabrication perfectionné, on peut donner les doses qui figurent au tableau suivant Constituante Pourcentage Agglomérant (durcissant à froid) 20 à 40 Constituants métalliques (par exemple limaille d'acier) 5 à 15 Graphite 2 à 6 Charges minérales (par exemple terre de diatomées) 20 à 40 Elastomeres (par exemple caoutchouc naturel ou synthétique) 2 à 4 Humidifiant 5 à 10 R E V E N I D C A T I O N S 1 - Procédé de fabrication de matériaux de friction qui consiste à préparer selon la formule appropriée la composition du matériau, qui ne contient aucun constituant polluant et, en particulier, aucun solvant et qui contient comme agglomérant un agglomérant durcissant à froid, à soumettre la com- position humidifiée à un moulage par compression à froid pour obtenir la préforme correspondante, ensuite, à traiter cette préforme dans des conditions normales ae pression et de température, (par exemple à peu près l'atmosphère et température ambiante) pour provoquer le durcissement du mélange, clans des moules appropriés et, finalement, réaliser l'usinage mécanique de la pièce obtenue, en évitant de cette façon les phases de fabrication postérieures à la production de la préforme, qui sont utilises dans les procédés classiques, y compris les opérations de polymérisation et/ou de vulcanisation à chaud, caractérisé en ce qu'on incorpore dans les compositions prépaya rees selon la formule appropriée pour le matériau un pourcentage de 2 à 4 pour cent d1une matière comprise dans le groupe des élastomères, ainsi qu'un pourcentage de 20 à 40 pour cent ou plus de charges de type minérale 2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite matière du groupe des élastomètres est choisie entre le caoutchouc synthétique ou naturel, les hauts polymè res et copolymères acryliques ou d'autres polymères analogues. 3 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la charge minérale est une terre de diatomées 4 - Garniture de friction, en particulier plaquette de frein, préparée conformément au procédé selon l'une quel conque des revendications 1 à 3.