Brevet FR2599448A1 — publié le 19871204

PP-CEDE DE FABRICATION D'UN SEGMENT DE FREIN POUR FREIN A DISQUE, ET SEGMENT DE FREIN AINSI OBTENU La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un segment de frein pour frein à disque, notamment pour frein à disque à garniture partielle, segment qui est constitué d'une plaquette de support, d'une couche intermédiaire et d'une couche de friction, et le segment de frein ainsi obtenu. I1 est connu, dans le cas des garnitures de frein à disque, de disposer une couche intermédiaire entre la plaquette de support et la 10 couche de friction. Vu les propriétés souhaitées, telles que l'isolation thermique, l'amortissement des bruits, la protection contre la corrosion, la résistance d'assemblage et analogues, cette couche intermédiaire peut comprernre divers composants en plus de la masse principale constituée d'une matière plastique thermodurcissable et elle a en outre pour r8le 15 d'améliorer la liaison de la matière de friction sur la plaquette de support et d'accroître ainsi la résistance au cisaillement de la garniture. Il est en outre connu de prévoir un renforcement réalisé à l'aide de tronçons de fibre de verre, dans la couche intermédiaire en 20 matière plastique thermodurcissable, par exemple en résine phénoplaste, en résine époxy ou analogue. La fabrication du segment de frein s'effectue en général en plaçant la couche intermédiaire sous forme de poudre dans un moule et en la comrimant en commun avec la matière de friction pulvérulente et la 25 plaquetze de support qui est revêtue d'une colle à activation thermique, pour donnrer un segment de frein. Bien que l'on obtienne dans ce cas de bonnes valeurs de résistance mécanique, il se trouve que, dans la zone de transition entre la couc-he de friction et la couche intermédiaire, le plan de joint entre 30 ces deux dernières couches ne soit pas défini d'une manière précise, étant doDné que, en raison des conditions de production, il n'est pas possible de déverser la poudre de cette couche intermédiaire d'une manière entièrement uniforme dans le moule. De ce fait, au fur et à mesure de l'usure de la garniture, il peut se produire, du fait de l'attacqe partielle de la couche intermédiaire, une modification indé- sirable du coefficient de frottement avant que soit atteinte la limite d'usure de la garniture de friction. Par ailleurs, la complexité des moyens techniques utilisés pour la compression d'une matière pulvérulente formant la couche in5 terméiaire est considérable, étant donné que l'on a besoin sur chaque presse d'un dispositif de pesée et dosage propre à cette matière de la couche intermédiaire. Pour éviter cet inconvénient, on a procédé, dans des cas déterminés d'application, en façonnant la matière de couche intermé10 diaire sous forme d'une plaquette intermédiaire par laminage ou analogue. On place dans le moule la plaquette de support de garniture revêtue de colle, la plaquette de couche intermédiaire et la matière de friction pulvérulente et on comprime l'ensemble pour former un bloc. Cela e-traine des surfaces de joint qui peuvent être définies d'une 15 manière exacte dans une large mesure, entre la matière de friction et la couche intermédiaire et cela simplifie également le processus de production par rapport à la compression d'une couche intermédiaire pulvérulente. Il s'avère toutefois que les valeurs de résistance mécanique des segments de frein produits de cette manière n'atteignent 20 pas d'une manière sûre les niveaux souhaités, étant donné que, du fait du prczédé de fabrication de la plaquette intermédiaire par laminage ou analogue, il se produit une vitrification de la surface de cette plaquette intermédiaire qui a une influence négative sur l'adhérence entre la matière de friction et cette plaquette intermédiaire. Dans ce procédé, des limites étroites sont fixées à l'adaptation de la couche intermédiaire permettant de respecter les conditions requises considérées, comme l'isolation thermique, l'amortissement des bruits, la résistance d'assemblage, la protection contre la corrosion et analogues, étant donné que l'on ne peut atteindre les 30 valeurs minimales nécessaires de résistance mécanique que dans quelques variantes de mélange de la matière de la couche intermédiaire, en faible nombre. L'invention a pour but de fournir un procédé de fabrication d'un segment de frein, et un segment de frein lui-même, ce procédé ou 35 ce segent de frein permettant de combiner entre eux, dans le segment de frein, une résistance élevée de la garniture au cisaillement et un maintien des autres propriétés positives de la couche intermédiaire qui sont habituellement souhaitées, comme l'amortissement des bruits, l'is-lation thermique, la protection contre la corrosion et analogues. A cet effet, l'invention se caractérise par le fait que l'on mélange l'un avec l'autre la matière de couche intermédiaire (compound), une colle à activation thermique et éventuellement un addit-f permettant de régler la viscosité voulue et on applique le mélange pâteux sur un réseau de fibres de verre et on l'étale de manière 10 uniforme, c'est-à-dire sous une épaisseur uniforme, sur ce réseau de fibres de verre, par exemple en le répartissant à l'aide d'une raclette, puis on fait ensuite sécher le matériau de couche intermédiaire. De ce matériau de couche intermédiaire séché ainsi produit, se présentant de préférence sous forme de nappe continue, on peut réaliser à partir de cette nappe continue, par découpage / poinçonnage, un seg-ment de plaquette de couche intermédiaire adapté à la plaquette de support et on le rend solidaire de la plaquette de support et d'une matière de couche de friction pulvérulente, par compression et chauffage, de façon à former le segment de frein définitif par durcissement 20 de la matière plastique. La colle à activation thermique, qui est incorporée dans le matérfau de couche intermédiaire, permet d'obtenir, sur la face de la plaquette support située du c8té de la plaquette intermédiaire, une bonne liaison de la plaquette de support avec la plaquette intermé25 diaire-. Une bonne liaison de la matière de friction avec la plaquette intermédiaire provient de ce que, certes, lors de la fabrication de cette plaquette intermédlaire, il se présente une surface plane qui assure-_ un plan de joint défini entre la matière de friction et le matériau de couche intermédiaire, toutefois la surface de la plaquette 30 intermédiaire qui se trcuve sur ce plan de joint offre une rugosité suffisante conduisant à une imbrication particulièrement bonne avec la matière de friction. Cela accroit considérablement la résistance de la garniture au cisaillement, contrairement à une opération, habituellemern intercalée, de laminage et/ou de compression de la couche in35 termé:iaire lors de la fabrication d'une plaquette intermédiaire qui en rend a surface trop lisse. En outre, la structure porteuse, en forme de scqelette, du réseau de fibres de verre accroît la résistance mécanique de la plaquette intermédiaire et contribue ainsi, d'une manière qui n'est absolument pas négligeable, à la résistance nécessaire de la garniture au cisaillement à l'égard de la plaquette de support. Il s'est avéré que-la colle à activation thermique, incorporée dans le matériau de couche intermédiaire, peut également être activé à l'aide d'un solvant pour des collages légers. Cette situation met avantageusement à profit le fait que, en appliquant une goutte de 10 solvant, on réalise une adhérence légère entre une plaquette de support et une plaquette de couche intermédiaire produite conformément à l'invent on. Une plaquette de support préfabriquée de cette manière permet de faciliter considérablement la production, étant donné que, pour 15 la réalisation définitive du segment de frein, il n'y a que deux pièces à renfle solidaires, à savoir la plaquette de support préfabriquée et la macière de couche de friction pulvérulente, pour fabriquer ce segment de frein par compression de-chauffage. Pour cette fabrication, on utilise avantageusement un tissu 20 de fitres de verre présentant les caractéristiques suivantes: Tissu de fibres de verre avec liaison à fils de tour Réparzition des fils de chaîne environ 4 - 8 par cm Répartition des fils de trame environ 2 - 3 par cm Epaisseur des fils environ 0,6 - 1,2 mm La plaquette intermédiaire fabriquée conformément à l'invention peut être optimisée à différents égards. Les exemples 1 à 3 indiquent, en % en poids, la composition du ccDound servant de matière de départ pour la couche intermédiaire. Exemple 1 Optimisation de l'isolation thermique Exemple 2 Optimisation de la résistance d'assemblage Exemple 3 Optimisation de l'amortissement des bruits matière première exemple 1 exemple 2 exemple 3 phénzl-novolaque 15 20 phénoi-crésol5 novolaque - - 15 fibre minérale 30 20 20 Fe ou métaux non ferreux 40 35 45 hydroxyde de calcium 5 5 5 barytine - 11 5 polyaramide 3 5 2 caoutchouc - - 3 vermiculite 7 4 5 L'invention va être détaillée à l'aide d'exemples représentés sur les dessins. La fig. 1 est une illustration schématique du déroulement du procédé Les figs. 2 à 5 représentent schématiquement un mode de réalisation des parties élémentaires et du segment de frein. La fig. 6 représente une coupe transversale prise à travers an segment de frein fabriqué conformément à l'invention. Pour 2a fabrication de la plaquette intermédiaire, on fait avantageusement en sorte de produire tout d'abord de manière continue, suivant un processus continu, un tronçon de bande de grande dimension. Le point de départ du procédé de fabrication est constitué par un compound qui est par exemple formé de l'un des trois mélanges indiqués plus haut. On mélange ce compound 1 de manière intime dans un malaxeur à solvant 4, en y ajoutant une colle à activation thermique 2 et éventuellement, suivant le besoin, des additifs de réglage de visco30 sité _3, jusqu'à ce qu'il se forme une masse pâteuse coulante. On peut alors, à l'aide d'une pompe doseuse 6, prélever cette pâte à partir d'un réservoir de stockage 5. Grâce à la pompe doseuse, cette masse est amenée dans la quantité convenable à un dispositif à raclette 9 qui, dans le procédé de fabrication présenté à titre 35 d'exemple, est constitué sous la forme d'une raclette à air comprimé. On peut toutefois également utiliser le procédé de raclette sur roulea- ou de raclette sur blanchet. Par le processus de la raclette, le matériau de couche intermédiaire, se présentant sous forme pâteuse, est appliqué sous une épaisseur uniforme sur un réseau de fibres de verre 7 qui est prélevé sur une bobine/coil. Pour que, pendant le processus de production, ce matériau de couche intermédiaire n'adhère pas ou ne colle pas sur le dispositif de transport, on introduit encore sous le réseau de fibres de verre un papier traité au silicone 8. Suivant le degré de séchage qui peut être atteint pour les 10 diverses formulations dans le banc de séchage 10, on utilise du papier traité au silicone sur une face ou sur deux faces. Le papier traité au silicone sur deux faces trouve une application lorsque, après le banc de séchage, le degré de séchage de la couche intermédiaire qui peut être obtenu dans le processus continu est si faible 15 qu'il existe le risque d'un collage mutuel des différentes épaisseurs de la couche intermédiaire lorsqu'on l'enroule sous forme d'une bobine. Dans ce cas, qui est précisément à la base du processus de production conforme à la fig. 1, on enroule alors ensemble sous forme d'ure bobine le papier traité au silicone sur deux faces en même temps 20 que -a couche intermédiaire en forme de bande. Si le degré de séchage est suffisant, on utilise seulement un papier traité au silicone sur une face, que l'on retire ensuite avan: l'enroulement sous forme de bobines 12. Dans les deux procédés, il est encore prévu derrière le banc de séchage un dispositif divi25 seur 11 (par exemple des ciseaux à couteaux circulaires) dans lequel on fend le matériau en bande suivant les largeurs nécessaires à la poursuite du traitement, avant de l'enrouler en bobines 12 de différentes largeurs. Après transport et éventuellement stockage, on découpe/ 30 poinçonne, dans une machine de découpage ou poinçonnage 15, des plaquettes intermédiaires à partir du matériau de couche intermédiaire 13 en leur donnant la largeur convenant pour la réalisation dimensiornnelle de la plaquette intermédiaire. Lorsqu'on utilise un papier traité au silicone sur deux 35 faces que l'on enroule simultanément sur la bobine, on le sépare du matériau de couche intermédiaire en forme de bande en 14, avant l'opératior. de découpage/poinçonnage. Après cette opération de découpage/ poinçonnage, dans laquelle on détermine le contour de la plaquette intermédiaire 24 (fig. 3) d'une manière adaptée au contour extérieur de la garniture de friction et aux trous d'ancrage, on effectue alors l'addition d'une petite quantité de solvant 16 sur la face de la plaquette intermédiaire 24 qui est tournée vers la plaquette de support 22 (fig. 2). Ce solvant assure une activation légère de la colle qui est incorporée dans le matériau de couche intermédiaire. Après amenée 10 en 17 de la plaquette de support de garniture 22, on applique alors sur cette plaquette de support la plaquette intermédiaire 24 présentant maintenant le contour convenable et on la comprime sous une légère pression 18. La colle, rendue active par le solvant, assure alors un collage léger entre cette plaquette de support et cette plaquette 15 intermédiaire. La plaquette de support maintenant préfabriquée en commun avec ia plaquette intermédiaire (fig. 4) constitue un bloc assemblé manizulable de manière indépendante et qui peut être stocké provisoiremernz, en réserve, avant la poursuite du traitement. On place alors cette plaquette de support préfabriquée (fig. 4) dans la presse 20 et on la comprime avec la matière de frictiorn pulvérulente 19 de façon à former un segment de frein. La fig. 5 montre ce segment de frein 21 sur lequel on constate clairement que le cont:ur extérieur de la plaquette intermédiaire 24 correspond de maniè25 re exacte au contour extérieur de la garniture de friction 23. Ce segment de frein (fig. 5) qui comprend une plaquette de support 22 de configuration préfixée et une garniture de friction 23, contient un segment de plaquette de couche intermédiaire 24 qui est constitué d'un mélange de matière de couche intermédiaire et de colle 30 à activation thermique, mélange dans lequel est incorporé un réseau de fibres de verre 7. Ce segment de plaquette de couche intermédiaire est d'une épaisseur uniforme et présente une surface 26 et 27 s'étendant dans n plan et rugueuse. Du fait que l'on assure la résistance nécessaire du segment 35 de frein au cisaillement, il est possible d'optimiser dans un vaste domaine les propriétés de la couche intermédiaire, en modifiant la formulation du compound de la couche intermédiaire de façon qu'elle respecte diverses conditions requises, came l'isolation thermique, l'amortissement des bruits, la résistance d'assemblage et la protec5 tion contre la corrosion, et il est simultanément possible d'assurer une manipulation simplifiée au cours de la production. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un segment de frein (21) pour frein à disque, notamment pour frein à disque à garniture partiel-e, segment (21) qui est constitué d'une plaquette de support 5 (22), d'une couche intermédiaire (24) et d'une couche de friction (23), la couche intermédiaire étant constituée d'une matière plastique thermodurcissable et d'une armature, de préférence de fibres de verre, cette couche intermédiaire étant produite sous la forme d'un segment de plaquette ou analogue que l'on assemble avec la plaquette de support et la couche de friction, dans un moule par compression et durcissement, de façon à constituer un bloc- unitaire, caractérisé en ce qu'on mélange l'une avec l'autre la matière (1) de couche intermédiaire et une colle à activation thermique (2) et on applique le mélange, en forme de plaquette, sur un réseau de fi15 bres de verre (7) et on l'étale de manière uniforme, c'est-à-dire sous une épaisseur uniforme, sur ce réseau de fibres de verre, par exem:le en le répartissant à l'aide d'une raclette (9), puis on le fait ensuite sécher, et en ce qu'on rend le segment de plaquette intermédiaire (24) ainsi obtenu, de taille appropriée, solidaire de la 20 plaquette de support (22) et d'une matière de couche de friction pulvérulente (19), par compression et chauffage, de façon à former le segment de frein définitif. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise une colle qui peut également être rendue active à l'aide 25 d'ur solvant et en ce qu'on amène le segment de plaquette de couche intermédiaire à adhérer sur la plaquette de support, grâce à un solvant prévu pour cette colle, et en ce que, par compression et chauffage, on rend la plaquette de support ainsi préfabriquée solidaire d'une matière de couche de friction pulvérulente, de façon à obtenir 30 le segment de frein définitif; 3. Segment de frein pour frein à disque, notamment pour freirn à disque à garniture partielle du type constitué d'une plaquette de suDport, d'une couche intermédiaire et d'une couche de friction, la c:uche intermédiaire étant constituée d'une matière plastique 35 thermDdurcissable et d'un renforcement, de préférence de fibres de verre, caractérisé en ce que le segment de plaquette de couche intermédia-ire (24) est constitué d'un mélange formé d'une matière de couche intermédiaire et d'une colle à activation thermique qui contient également un réseau de fibres de verre (7) incorporé et qui est d'une épaisseur uniforme et présente des surfaces (26, 27) rugueuses. 4. Segment de frein selon la revendication 3, caractérisé en ce que le segment de plaquette de couche intermédiaire (24) et la plaquette de support (22) constituent un bloc assemblé pouvant être manipulé de manière indépendante. 5. Segment de frein selon l'une quelconque des revendicatiorns 3 ou 4, caractérisé en ce que le réseau de fibres de verre comprernf, sous forme d'un tissu de fibres de verre, des fils de chaîne à erl-iron quatre à huit fils par cm et des fils de trame à environ deux à trois fils par cm, l'épaisseur des fils se trouvant dans la 15 gamme d'environ 0,6 à 1,2 mm.