Brevet FR2639695A1 — publié le 19900601

La présente invention concerne un matériau de frottement dont le coefficient de frottement subit moins de modifications. Les matériaux de frottement constituant des pièces de frottement telles que plaquettes et garnitures de freins, garnitures d'embrayages et autres, de véhicules automobiles, chemins de fer, machines industrielles etc..., sont généralement faits par association et moulage de ma- tières principales comprenant une matière de renforcement telle qu'amiante, fibres de métaux, poudre de fer ou autres, un agent modifiant le frottement tel qu'une poudre de matière organique, une poudre d'oxyde de métal ou autres, et un lu- brifiant solide résistant à l'usure, par exemple graphite, disulfure de molybdène ou autres, avec une résine phénoli- que qui est unliant organique thermodurcissable. Ces matériaux de frottement qui comprennent - une résine phénolique comme liant adsorbent en service l'hu- midité atmosphérique, humidité qui est adsorbée par la résine phénolique, ce qui a pour conséquence d'importantes modifications des caractéristiques de frottement et d'usure, et soulève ainsi un problème. Des recherches en vue de résoudre ce pro- blème ont conduit à la présente invention, à savoir à l'éla- boration d'un matériau de frottement qui subit très peu l'effet de l'humidité atmosphérique. Cette invention a ainsi essentiellement pour objet un matériau de frottement comprenant une matière de renforcement, un agent modifiant le frottement, un lubrifiant solide et un liant organique thermodurcissable, matériau caractérisé en ce que le liant organique thermodurcissable est une résine a moindre teneur en groupes hydroxyliques qu'une résine phénolique, l'emploi d'une résine aromatique polycyclicue à cycles condensés ou d'une résine de xylène, comme résine sans groupes hydroxyliques ou ayant peu de groupes hydroxyliques, se montrant efficace. La figure 1 annexée est un graphique mon- trant la variation du coefficient de frottement avec l'hu- midité absolue du matériau de frottement. Le matériau de frottement de la présente invention peut comprendre de 10 à 50 % en volume de la matière de renforcement, de 5 à 10 % en volume de l'agent modifiant le frottement, de 10 à 30 % en volume du lubrifiant solide, de 5 à 20 % en volume d'une charge et de 10 à 30 %' en volume de la résine sans groupes hydroxyliques ou avec peu de groupes hydroxyliques. Comme matière de renforcement on peut uti- liser des fibres d'acier, des fibres de laiton et des fibres d'acier recouvertes de cuivre, associées à une poudre de fer. Comme agents modifiant le frottement on peut prendre un ou plusieurs caoutchoucs en poudre, une poudre d'acajou ou d'alumine ou autres. Comme lubrifiant solide on peut prendre du graphite, du disulfure de molybdène etc... La charge peut être par exemple du sulfate de baryum, du silicate de calcium ou autres. Les résines phénoliques qui sont actuellement très employées comme liants organiques thermodurcissables des matériaux de frottement comportent un grand nombre de groupes hydroxyliqués, et les molécules de l'eau atmosphé- rique sont adsorbées par ces groupes hydrophiles, adsorption que l'on considère comme étant la cause principale de modi- fications des caractéristiques de frottement et d'usure des matériaux de frottement. Ainsi, une diminution aussi forte que possi- ble des groupes hydrophiles du liant organique thermodurcis- sable permet de réduire suffisamment les modifications des caractéristiques de frottement et d'usure des matériaux con- sidérés. On indique, comme liant organique thermodur- cissable à employer dans cette invention, une résine sans groupes hydroxyliques ou à faible teneur en de tels groupes, par exemple une résine aromatique polycyclique à cycles condensés ou une résine de xylène. Les exemples qui suivent illustreront mieux la présente invention. Exemple On a fabriqué les matériaux de frottement respectifs ci-après avec une résine aromatique polycyclique à cycles condensés ayant une teneur en groupes hydroxyliques de 30 % (appelée résine B), une résine de xylène sans aucun groupe hydroxylique (appelée résine C), et une résine aroma- tique polycyclique à cycles condensés également sans aucun groupe hydroxylique (appelée résine D), par rapport à la teneur en groupes hydroxyliques,prise égale à 100 %, de la résine phénolique (appelée résine A). On mélange pour cela 25 % en volumes (tous les pourcentages ci-après sont des pourcentages volumiques) de graphite avec 20 % de fibres d'acier recouvertes de cuivre, 20 % de poudre de fer, 6,5 % d'une poudre de caout- chouc, 0,5 % de poudre d'alumine et 8 % de sulfate de baryum, on ajoute ensuite au mélange 20 % de la résine A, B, C ou D et on moule l'ensemble à chaud pour obtenir le matériau de frottement connu n 5 et les matériaux de frottement de cette invention n0 1, n 2 et n 3. On mélange par ailleurs 20 % (tous pourcen- tages volumiques) de graphite avec 20 % de fibres d'acier, % de poudre de fer, 6,5 %O de poudre de caoutchouc, 0,5 %O de poudre d'alumine et 13 % de sulfate de baryum, mélange auquel on ajoute 20 %O de la résine D, et on moule l'ensemble à chaud pour obtenir le matériau de frottement de l'invention n 4. Comme on ajoute un catalyseur acide dans les cas des résines B, C et D, il est préférable de ne l'a- Jotter qu'après avoir recouvert la surface du sulfate de baryum servant de charge d'un agent de liaison de silanes du genre époxydique, chlore ou autres, ou après l'avoir traitée avec un acide, à savoir une solution à 10 % d'acide p-to- luènesulfonique dans du méthanol. On mesure en atmosphère humide les coeffi- cients de frottement de ces matériaux n 1 à 5, les résul- tats obtenus étant indiqués sur la figure 1, et les résultats des calculs du taux de variation final du coefficient de frottement sont indiqués au tableau 1. Tableau 1 Taux dedi,.;inution FstIériau de Liant Degré d'hydro- du coefficient de frottement No. xyle(e) frottemenS) :atériau de frottement de 1 Résine 30 56 l'invention B ".2 Résine O 58 C *3 Rsine 44 D I, 4 Résine 27 D Matériau de frottement 5 Résine 100 83 courant A On voit que pour le matériau de frottement connu no 5 contenant la résine phénolique comme liant orga- nique thermodurcissable, le coefficient de frottement est abaissé de 83 % enatmosphère humide, alors que les abaisse- ments correspondants du coefficient de frottement pour les matériaux de l'invention n 1, n 2, n 3 et no 4, qui con- tiennent comme liant organique thermodurcissable la résine aromatique polycyclique ou la résine de xylène, ne sont que de 27 à 58 D. Ainsi, le matériau de frottement pour lequel la teneur en groupes hydroxyliques de la résine thermodur- cissable a été abaissée au maximum voit ses caractéristiques de frottement bien stabilisées, caractéristiques qui ne sont que peu modifiées par l'humidité atmosphérique, quelle que soit la teneur en humidité. REVENDICATIONS 1. Un matériau de frottement comprenant une matière de renforcement, un agent modifiant le frottement, un lubrifiant solide et un liant organique thermodurcissa- ble, matériau caractérisé en ce que le liant organique thermodurcissable est une résine à plus faible teneur en groupes hydroxyliques qu'une résine phénolique. 2. Le matériau de frottement selon la reven- dication 1 dans lequel la teneur en groupes hydroxyliques de la résine thermodurcissable est de 0 à 30 t par rapport à celle de la résine phénolique prise égale à 100 %. 3. Le matériau de frottement selon la reven- dication 1 dans lequel le liant organique thermodurcissable est une résine aromatique polycyclique à cycles condensés. 4. Le matériau de frottement selon la reven- diqation 1 dans lequel le liant organique thermodurcissable est une résine de xylène. 5. Un matériau de frottement comprenant de à 50 % en volume d'une matière de renforcement, de 5 à % en volume d'un agent modifiant le frottement, de 10 à 30 % en volume d'un lubrifiant solide, de 5 à 20 % en volu- mes d'une charge et de 10 à 30 % en volumed'un liant orga- nique thermodurcissable, matériau caractérisé en ce que le liant organique thermodurcissable est une résine à plus faible teneur en groupes hydroxyliques qu'une résine phéno- lique. 6. Le matériau de frottement selon la reven- dication 5 dans lequel la teneur en groupes hydroxyliques de la résine thermodurcissable est de 0 à 30 " par rapport à celle de la résine phénolique prise égale à 100 %. 7. Le matériau de frottement selon la reven- dication 5 dont le liant organique thermodurcissable est une résine aromatique polycyclique à cycles condensés. S. Le matériau de frottement selon la reven- dication 5 dont le liant organicue thermodurcissable est une résine de xylène. 9. Le matériau de frottement selon la reven- dication 5 contenant comme charge du sulfate de baryum dont la surface a été recouverte d'un agent de liaison de silanes. 10. Le matériau de frottement selon la reven- dication 5 contenant comme charge du sulfate de baryum dont la surface a été traitée avec un acide.