Brevet FR2683824A3 — publié le 19930521

FR 2683824 A3 19930521 FR 9213685 A 19921113 Garniture de friction sans amiante Description La nouveauté concerne une garniture de friction sans amiante, notamment pour freins de chemin de fer et ceci aussi bien pour des freins à disque que pour des freins à sabot. Pour les freins à sabot, on utilise par ex. des semelles de frein en fonte grise, car on n observe avec celles-ci qu'une faible chute du coefficient de frottement à l'humidité. Un autre avantage est qu'elles ne contiennent pas d'amiante. Leur longévité comparativement faible et la formation intempestive d'étincelles lors de la manoeuvre des freins constituent toutefois un inconvénient en comparaison des garnitures de friction avec amiante liées par une matière synthétique. Pour éviter la formation d'étincelles, il a été proposé des garnitures de friction en fonte grise à forte teneur en phosphore. Les garnitures de friction avec amiante liées par une matière synthétique offrent une faible formation d'étincelles et une longévité nettement plus élevée qui, dans un cas d'espèce, est multipliée par 12. A cause du problème de l'amiante, de nouveaux mélanges pour garnitures de friction ont été formulés dont la composition approximative est la suivante 5 à 35% en poids de liant, 10 à 60% en poids de matières de charge minérales, 5 à 40% en poids de lubrifiants, 10 à 65% en poids de métaux et éventuellement des accélérateurs de durcissement, des renforçateurs de friction et additifs analogues. Des matières de charge minérales sont par exemple la barytine et l'oxyde de magnésium à l'état pulvérulent. Les métaux peuvent être incorporés aussi bien sous la forme de poudres que sous la forme de fibres. Les lubrifiants sont surtout de la poudre de carbone comme le graphite, le noir de carbone et le coke. Tous les mélanges contiennent du fer en tant que métal et cela jusqu'à environ 40% en poids. Cette proportion de fer provoque, suivant la quantité, une formation d'étincelles plus ou moins forte. La formation d'étincelles peut en effet être réduite par l'adjonction d'un lubrifiant, mais ne peut être supprimée. On y ajoute habituellement environ trois parties en volume de graphite pour une partie en volume de fer pour obtenir des conditions optimales. Des garnitures de friction réalisées à partir de ces mélanges ne conviennent pas pour de nombreux domaines d'application, comme par exemple pour les freins sur des véhicules protégés contre les explosions ou sur les trains à grande vitesse. I1 se posait par conséquent le problème de mettre au point des garnitures de friction sans amiante liées par une matière synthétique qui présentent une formation d'étincelles encore plus faible lors du freinage. Le problème est résolu, conformément à la nouveauté, par une garniture de friction du type précité qui contient, outre les matières de charges usuelles, 2 à 35% en poids, en particulier 10 à 25% en poids d'un mélange obtenu à partir de phosphates alcalins et/ou d'ammonium et de trisulfure d'anti moine en tant que matières de charge. La proportion de mélange phosphates à trisulfure d'antimoine s'étend de 1:3 à 9:1. Comme phosphate, on utilise de préférence un mélange de phosphate hydraté et de phosphate anhydre avec une proportion de mélange phosphate hydraté à phosphate anhydre de 1:3 à 6:1. Le trisulfure d'antimoine est connu en soi comme composant de lubrifiants solides dans des garnitures de friction. Selon les brevets EP-A-0 198 420 et EP-A-0 328 514, des lubrifiants solides de ce type sont constitués de graphite, de sulfure de zinc, de sulfure d'antimoine et de phosphates de calcium, de fer, de magnésium, d'aluminium ou de zinc. De tels lubrifiants solides améliorent les propriétés de frottement des garnitures mais n'empêchent pas la formation d'étincelles. La nouveauté sera expliquée plus en détail à l'aide des exemples suivants. Exemples 1 à 4 Des mélanges pour garnitures de friction sont pré- parés selon la manière habituelle à partir des formulations exposées dans le tableau, sont pressés en des semelles de frein à sabot selon la fiche technique UIC n" 541 et testés sur le ban d'essai pour freins à une vitesse de 240 km/h et avec une force de pression de 2500 daN. Dans ce cas, la formation d'étincelles est évaluée par attribution de points de 1 à 10. Un point signifie une formation d'étincelles très prononcée comme dans le cas d'une semelle de frein en fonte grise. A 10 points, il ne se produit absolument plus de formation d'étincelles. Les résultats sont également présentés dans le tableau. Ainsi, l'exemple 1 part d'une garniture de friction courante (comparaison). Les exemples 2 et 3 concernent les garnitures de friction conformes à la nouveauté et dans l'exemple comparatif 4, le phosphate de sodium (exemple 2) a été remplacé par du phosphate de calcium. Comme le montrent les exemples, la formation d'étincelles dans les garnitures de friction peut être efficacement réduite par remplacemeht d'une partie des matières de charge minérales par un mélange de phosphate de sodium et de trisulfure d'antimoine, alors que l'addition d'un mélange de phosphate de calcium et de trisulfure d'antimoine accentue encore la formation d'étincelles. L'emploi de phosphate de sodium hydraté (exemple 2) conduit en effet à des garnitures plus molles et de ce fait à une usure accrue par rapport à des garnitures standards (exemple 1). L'emploi de phosphate de sodium anhydre seul entraîne également une diminution de la formation d'étincelles, mais la garniture est trop dure et possède des propriétés de frottement plus mauvaises que la garniture standard. Pour la formation d'étincelles, la dureté de la garniture n'est cependant pas déterminante. La dureté et par conséquent l'usure et lesprçriétés de frottement peuvent être ajustées par l'intermédiaire du rapport de mélange du phosphate hydraté au phosphate anhydre. D'autres essais ont montré que la dureté de la garniture pouvait être augmentée par une addition accrue de trisulfure d'antimoine mais, dans ce cas, la formation d'étincelles augmente également. Tableau Exemple n 1 2 3 4 Composition en poids Liant 14 14 14 14 Fer 16 16 16 16 Autres métaux 8 8 8 8 Phosphate + -- Na3PO4 + Na3PO4 + Ca2P2O6 + Eau de cristallisation 12H2 2 2 12H20 : 8 2H2O : 12 12H2O : 12 12H2O 8 2 Phosphate anhydre -- -- Na3PO4 : 4 Trisulfure d'antimoine -- -- -- - Matières de charge inorganiques 50 38 38 38 Graphite 12 12 12 12 Formation d'étincelles Points 7 9 9 à 10 5 Revendications 1. Garniture de friction sans amiante pour freins à sabot et à disque dans les chemins de fer, consistant en un liant, des matières de charge minérales, des lubrifiants, du fer, d'autres métaux et éventuellement en des additifs supplémentaires usuels, caractérisée en ce qu'elle contient, outre les matières de charge usuelles, 2 à 35% en poids, en particulier 10 à 25% en poids d'un mélange obtenu à partir de phosphates alcalins et/ou d'ammonium et de trisulfure d'antimoine en tant que matières de charge. 2. Garniture de friction sans amiante selon larevendication 1, caractérisée en ce que le rapport de mélange phosphate à trisulfure d'antimoine s'étend de 1 : 3 à 9 : 1. 3. Garniture de friction sans amiante selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les mélanges de phosphates sont présents dans un rapport de mélange de phosphate hydraté à phosphate anhydre de 1 : 3 à 6 ; 1. 4. Garniture de friction sans amiante selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les phosphates sont des phosphates de sodium, en particulier des phosphates trisodiques.