Brevet FR2609513A1 — publié le 19880715

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un élément de renforcement utilisé pour des matériaux de friction exempts d'amiante intervenant dans des freins, des embrayages, etc. et elle a trait plus particulièrement à un procédé permettant la fabrication dudit élément de renforcement avec d'excellentes perfor- mances, une qualité stabilisée et un faible coût. D'une manière classique, on a fabriqué géné- ralement des matériaux de friction tissés d'une manière telle que l'amiante soit employée comme un élément de renforcement. Une résine thermodurcissable telle qu'une résine phénolique, un matériau caoutchouté, etc., sont collés sur ledit élément et, après préformage, celui-ci est chauffé sous pression dans un moule métallique en vue d'un thermoformage. Récemment, du fait des problèmes d'environne- ment concernant la protection des personnes humaines, la demande de matériaux de friction exempts d'amiante a augmenté. Pour la fabrication de l'élément de renforcement intervenant dans ces matériaux de friction exempts d'amian- te, des fibres de verre sont utilisées généralement comme composants principaux et, sur le fil formé par retordage desdites fibres de verre, on fait adhérer des fibres organiques, des fibres minérales, des fibres métalliques ou analogues, ainsi qu'une résine thermodurcissable, un matériau caoutchouté, etc. Après un préformage, le matériau est chauffé sous pression dans un moule métallique en vue d'un thermoformage, d'une manière analogue à ce qui a été décrit ci-dessus. Cependant, pour faire en sorte que les performances de friction des matériaux de friction utili- sant des fibres artificielles comme lesdites fibres de verre, etc., pour l'élément de renforcement soient égales ou supérieures à celles du matériau de friction utilisant de l'amiante pour l'élément de renforcement, il est nécessaire de faire adhérer des quantités supérieu- res du matériau caoutchouté sur l'élément de renforcement dans un état plus stabilisé et en outre l'aptitude de dispersion des fibres doit aussi être améliorée par rapport au cas o de l'amiante est utilisée comme élément de renforcement. Ainsi, pour faire adhérer des quantités supérieures du matériau caoutchouté, etc., sur le fil retors de fibres de verre, etc., on a adopté traditionnellement un procédé selon lequel les fibres de verre sont soumises à un traitement de gonflement, ou bien en utilisant des fils retors formés avec d'autres fibres ayant une faible densité apparente. Lors de la fabrication de fils retors comme décrit ci-dessus, on rencontre cependant les inconvénients suivants du fait du retordage de fils hétérogènes ayant la même longueur. (1) Sous l'effet de la tension de retordage, le degré de gonflement de la mèche en vrac est réduit. (2) Par retordage, le degré de gonflement est réduit ce qui se traduit par une diminution de l'aptitude de dispersion des fibres après formage. (3) Lors du collage et de l'imprégnation de la résine, du matériau caoutchouté, etc., sur le fil retors, le degré de gonflement est diminué sous l'effet de la tension agissant sur le fil retors. (4) Du fait de la fluctuation de tension agissant sur le fil retors, le degré de gonflement est soumis à fluctua- tion. En conséquence, lors de l'utilisation du fil retors comme décrit cidessus, le degré d'adhérence du matériau caoutchouté, etc., est diminué, la fluctuation du degré d'adhérence devient grande et en outre l'aptitude de dispersion des fibres est réduite et la fluctuation de l'aptitude de dispersion devient élevée en se traduisant par des difficultés pour obtenir les performances stables de friction après le formage des matériaux de friction, ce qui crée beaucoup de difficultés. En résultat des recherches intensives effec- tuées en regard de cette situation, les inventeurs ont mis au point un procédé de fabrication permettant d'éliminer les inconvénients mentionnés ci-dessus et en outre de réduire le coût par la suppression du procédé de retorda- ge. Notamment l'invention est caractérisée en ce que, dans le procédé de fabrication d'un fil multiple ne conte- nant pas d'amiante, qui comprend des fils hétérogènes et qui est utilisé comme un élément de renforcement pour des matériaux de friction, un traitement de multiplication sans retordage est effectué en même temps que le traitement de gonflement en permettant que lesdits fils hétérogènes présentent une différence entre leurs vitesses d'alimenta- tion respectives pour faire en-sorte que le taux de surali- mentation ( le taux d'augmentation de la vitesse de fil en alimentation rapide par rapport à la vitesse de fil en alimentation lente) ait une valeur comprise entre 0,1 et % et en utilisant un jet de fluide. La raison pour laquelle il est prévu pour la vitesse d'alimentation des fibres une différence de vitesse de 0,1 à 20 % dans le taux de suralimentation est due au fait que, par une alimentation rapide des fibres, qui est nécessitée par le gonflement ayant une influence sur les degrés d'adhérence et de pénétration de la matière caout- choutée, on obtient un degré de gonflement approprié et constant. Si le taux de suralimentation est inférieur à 0,1 %, il ne se produit aucun effet permettant d'obtenir un gonflement efficace et une impossibilité de retordage alors que, quand le taux de suralimentation dépasse 20 %, l'adhérence de la matière caoutchoutée est réduite inver- sement en correspondance et on obtient également une insta- bilité se traduisant par une impossibilité d'obtenir un gonflement efficace et une impossibilité de retordage. En outre la raison pour laquelle le jet de fluide est utilisé pour une multiplication des fibres, avec une influence différente sur la vitesse d'alimentation pour - empêcher un retordage de fils multipliés en même temps qu'un traitement de gonflement, s'explique par le fait que, s'il y a retordage, le degré de gonflement est réduit et se traduit par une mauvaise aptitude de dispersion des fibres après la formation du matériau de friction. Exemple Conformément au procédé de l'invention, des fibres de verre en brins ont été traitées rapidement au taux de suralimentation indiqué dans le Tableau 1 et elles ont été combinées avec d'autres fibres et imbriquées ensemble par soufflage à l'air comprimé de façon à préparer des échantillons d'un fil multiplié non retors. En outre, à titre de comparaison, des fils retors ont été réalisés conformément au procédé classique par un retordage d'une mèche de filaments de verre avec d'autres fibres ayant la même longueur selon un retordage de 30 fois par mètre, comme indiqué dans le Tableau 1. Tableau 1 _____.___ ___ ___ ___ ____ __( Nombre de f ils) Divi-. Exemple de l'invention Exemple classi- Dsvi- Type de fibre que s ion __ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 12 3 4 5 6 7 8 9 Brin de verre (1200 Tex) 1 1 1 1 1 1 _ _ Mèche de filaments t 600 Tex) - - 2- 2 2 - _de vere|_ Super polynosique (1000 De) 1 1 1 1 1 1 - Fibre d'aramide (cornex)(1000 De) - - - - _ - - - 1 B Brin de verre ( 67 Tex) Fil de laiton (diamètre:0.15 mm) 1 1 1 1 1 1 ____. _,_ _.__. _. e Taux de suralimentation%) 3 6 10 6 6 6 NO o -A En utilisant des fils multipliés non retors et des fils retors réalisés de cette manière, en premier lieu la quantité de matière caoutchoutée ayant adhéré a été étudiée de la façon suivante: on a laissé la matière caoutchoutée adhérer sur chaque fil et on a déterminé les valeurs numériques de parties en poids de matière caoutchoutée ayant adhéré pour 100 parties en poids de fil lors d'une application de X (g), 2X (g) et 4X (g) de tension à des fils respectifs en opérant ainsi pour dix fils soumis chacun à des conditions respectives. Ces résultats sont indiqués dans le Tableau 2 o on a donné la valeur moyenne de x et la gamme R entre une valeur maximale et une valeur minimale. En second lieu, lors de l'étude de la dispersibilité des fibres, on a choisi une quantité de matière caoutchoutée adhérant sur chaque fil à une valeur identique et, après formage, on a exprimé la dispersibilité des fibres de verre par la grandeur du diamètre de fil en donnant à l'exemple classique n' 7 la valeur de 1,0. Les résultats sont indiqués dans le Tableau 3. Tableau 2 Taux d'adhérence de la matière caoutchoutée ( parties en poids d'adhérence pour parties en poids de fil) TensionPara- Exemple de l'invention Exemple classique (g) mètre No. 1 No. 2 No. 3 No. 4 No. 5 No. 6 No. 7 No. 8 No. 9 170 200 180 170 160. 100 105 100 X -- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - --_- - - - --_- - - - - - - - -155 165-175 195-210 175-185 165-175 155-165 75-120 80-120 75-120 -x165 - - 170 160 80 85 80 2X _- 160-170 165-175 155-165 65-100 70-105 65-100 165 155 60 65 65 4X __ _ __ 155-165 160-170 150-160 50-70 55.-70 55-70 o n 260 9 5 1 3 Tableau 3 Exemple de l'invention Exemple classique N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Diamètre re fil (mm) 2,0 2,5 3,0 2,7 2,6 2,5 1,0 1,1 1,0 Dans le Tableau 2, tous les fils multipliés non retors des exemples de l'invention font ressortir une grande quantité de matière caoutchoutée ayant adhéré par comparaison aux fils retors correspondant aux exemples classiques et en outre ce degré d'adhérence devient plus grand à mesure que le taux de suralimentation augmente. En outre, dans les exemples de l'invention, la fluctuation du degré d'adhérence est également petite et la diminution du degré d'adhérence est diminuée même lorsque la tension devient grande. En conséquence, conformément au procédé de l'invention, on se rend compte que les fils multipliés présentent une diminution du degré de gonflement qui est extrêmement faible et on peut obtenir la fluctuation du degré d'adhérence de la matière caoutchoutée même lorsque la tension agissant sur le fil varie dans des proportions importantes. En outre, on se rend compte à partir du Tableau 3 que, conformément au procédé de l'invention, le diamètre du fil est augmenté sensiblement par comparai- son à celui des exemples classiques, ce qui met en éviden- ce une amélioration considérable de la dispersibilité des fibres après formation du fil. Comme décrit ci-dessus, si on utilise l'élément de renforcement pour des matériaux de friction conformes à l'invention, les performances des matériaux de friction peuvent être stabilisées sans avoir à utiliser de l'amiante et en outre il est possible d'obtenir une réduction considérable du coût de production puisque le processus de retordage peut être supprimé. En conséquence, l'invention permet d'obtenir des résultats remarquables dans le domaine industriel. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un élément de renforcement pour des matériaux de friction exempts d'amiante, caractérisé en ce que, dans le processus de fabrication d'un fil multiplié ne contenant pas d'amiante et qui comprend des fils hétérogènes et qui est utilisé comme élément de renforcement pour lesdits matériaux de friction, un traitement de multiplication sans retordage est effectué en même temps que le traitement de gonflement faisant en sorte que lesdits fils hétérogènes présentent une différence entre les vitesses d'alimentation respecti- ves et en faisant intervenir un jet de fluide. 2. Procédé de fabrication d'un élément de renforcement pour matériaux de friction exempts d'amiante selon la revendication 1, caractérisé en ce que la majorité desdits fils hétérogènes utilisés pour l'élément de renforcement sont des fibres de verre et la multiplication est réalisée par combinaison desdites fibres avec un ou plusieurs types de fibres organiques, de fibres minérales et de fibres métalliques. 3. Procédé de fabrication d'un élément de renfor- cement pour matériaux de friction exempts d'amiante selon la revendication 1, caractérisé en ce que le taux de suralimentation, qui est défini par la différence entre les vitesses d'alimentation, est compris entre 0,1 et 20 %.