Brevet FR2844565A1 — publié le 20040319

i La présente invention a pour objet une garniture de frottement destinée à équiper un dispositif mettant en oeuvre un frottement sec, par exemple de forme générale annulaire plate. L'invention concerne aussi un procédé de réalisation d'une telle garniture 5 de frottement ainsi qu'un disque de friction, tel qu'un disque de friction d'embrayage tournant, mettant en oeuvre un frottement à sec. On connaît notamment de nombreux exemples de telles garnitures annulaires de frottement se présentant sous la forme d'un anneau plat et qui sont utilisées pour équiper un disque d'embrayage, ou un disque de frein, 10 mettant en oeuvre un frottement à sec. Chaque garniture de frottement est réalisée sous la forme d'une ébauche qui subit une opération finale de cuisson afin d'obtenir une polymérisation de certains de ces composants, éventuellement suivie d'une opération de postcuisson. L'ébauche annulaire plate peut, selon différentes techniques connues, être par exemple constituée de fils imprégnés d'une résine thermodurcissable, l'ébauche étant préformée dans un moule. Elle peut aussi être constituée à base de fils imprégnés et tressés. L'ébauche peut être constituée par des fils tissés et imprégnés pour 20 obtenir une bande de tissu. L'ébauche peut être réalisée à partir de non tissés imprégnés qui sont découpés en lanières puis enroulés sur un mandrin au diamètre intérieur de l'ébauche pour réaliser des ébauches annulaires plates. L'ébauche peut être réalisée à partir de fils imprégnés qui sont enroulés 25 en superposant des lobes correspondant au diamètre extérieur de l'ébauche. L'ébauche est ensuite mise en forme par pressage à chaud. La garniture ainsi formée subit enfin différentes opérations de durcissement et d'usinage. Les fibres sont choisies parmi le groupe des fibres de coton, de viscose, de lin, de polyacrylonitrile, de polyacrylonitrile préoxidées, de paraaramide, de 30 méta-aramide, des fibres minérales: verre E-C-R, laine de roche, céramique. Des charges poudreuses sont incorporées; elles comprennent tout ou partie des éléments ou composés suivants: cuivre, laine de roche, caoutchouc nitrile en poudre, noir de carbone, hexaméthylène tétramine, gilsonite, litharge, résine mélamine, résine phénolique, soufre, cardolite, silicate de zirconium, 5 sulfure de fer, alumine, latex, garnitures d'embrayages usagées réduites en poudre, poussières de rectification de garnitures de frottement, oxyde de zinc. La présente invention concerne une garniture de frottement se composant notamment de fibres, de liants et de charges, plus particulièrement destinée à équiper un embrayage pour véhicule automobile, des freins ou analogues. La présente invention a pour objet une garniture de friction qui présente une très bonne résistance à la température à long terme, une faible usure, un coefficient de frottement stable et une faible tendance à induire des vibrations et du bruit. Par ailleurs, elle a pour objet d'optimiser le processus de fabrication d'une 15 telle garniture, en améliorant les conditions d'hygiène et en réduisant le cot, tout en améliorant les performances mécaniques de la garniture ainsi réalisée telles que la tenue en centrifugation notamment. Par le passé, l'intérêt des fibres de basalte a pu être démontré en terme de friction, notamment dans le brevet US 3 896 075. Malheureusement, ces fibres n'existaient que sous forme discontinue et nécessitaient un matériel conséquent pour réaliser un fil et ce dans de mauvaises conditions d'hygiène, étant donné le caractère urticant de ces fibres. La présente invention a pour objet une garniture de friction exempte de ces inconvénients. Selon l'invention, une garniture de frottement destinée à équiper un dispositif mettant en oeuvre un frottement à sec, comportant des fibres, au moins un liant et au moins une charge, est caractérisée par le fait que les fibres comprennent des fibres de basalte dites continues en une quantité en poids comprise entre 5 et 70 pour cent du poids total de la garniture. On entend ici par fibres continues des stratifils (ou rovings) assemblés, obtenus par l'assemblage de plusieurs fils de base identiques, ou silionnes, euxmêmes obtenus par l'assemblage de filaments continus étirés sur un bobinoir. De préférence, la quantité de fibres de basalte dites continues est en poids comprise entre 20 et 50 pour cent du poids total de la garniture. Avantageusement, les fibres autres que les fibres de basalte dites continues comprennent des fibres acryliques. De préférence, les fibres autres que les fibres de basalte dites continues comprennent des fibres de viscose. Avantageusement, les fibres autres que les fibres de basalte dites continues comprennent des fibres de verre. De préférence, les fibres autres que les fibres de basalte dites continues 10 comprennent des fibres métalliques. Avantageusement, les fibres métalliques sont des fibres cuivre. De préférence, la garniture comporte un ou des constituants du groupe formé par une résine phénolique, une résine mélamine, caoutchouc, du noir de carbone, du sulfate de baryum, du graphite, du soufre, du zircon. La présente invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une garniture de frottement telle que ci-dessus, lequel comporte les étapes consistant à: a) imprégner d'un ciment, constitué par le (ou les) liant(s) et la (ou les) charge(s), un fil de fibres de basalte continues et d'autres fils tels que 20 des fils organiques ou métalliques; b) mettre en forme; c) mettre sous pression d) durcir; e) mettre en épaisseur par usinage. Avantageusement, à l'étape b), la mise en forme est un lobage. Un autre procédé pour réaliser une garniture selon l'invention consiste à a) mélanger des fibres dans un mélangeur; b) carder le mélange pour former un voile de carde; c) saupoudrer sur le voile de carde des charges pulvérulentes 30 d) napper le voile de carde en y incorporant du verre; e) condenser le mat; f) mettre le mat en épaisseur; g) découper le mat en lanières h) enrouler les lanières et les fibres de basalte dites continues pour former une ébauche; i) cuire l'ébauche sous pression. La présente invention a également pour objet un disque de friction, caractérisé par le fait qu'il est équipé d'une garniture telle que cidessus. Avantageusement, le disque de friction est un disque de friction d'embrayage, notamment pour véhicule automobile. L'utilisation de fibres de basalte continues permet de nettement améliorer les conditions d'hygiène par rapport à la fibre de basalte discontinue, tout en 10 réduisant le cot d'obtention et en améliorant les performances en centrifugation. Cela s'explique par la meilleure résistance mécanique de ces fibres. Comparé au verre continu du type E, couramment utilisé dans les garnitures de friction, les fibres de basalte continues apportent également une amélioration. Une garniture de friction, selon l'invention, comprend des fibres ou fils 15 minéraux, des fibres ou fils organiques, des fibres ou fils métalliques, des charges et des liants organiques. On a fabriqué deux garnitures d'embrayage, d'une manière usuelle, au moyen d'un fil constitué par des fibres minérales, métalliques et organiques imprégné d'un ciment constitué par des charges et des liants organiques. Dans 20 la première garniture, utilisée comme témoin, le fil est constitué d'un fil de verre E, d'un fil organique et d'un fil de cuivre. Dans la deuxième garniture conforme à l'invention, le fil est constitué de fibres de basalte continues, d'un fil organique et d'un fil de cuivre. Ces deux fils ont été imprégnés avec le même ciment et des garnitures ont été réalisées suivant un processus conventionnel, à savoir, mise 25 en forme par lobage, cuisson sous pression, durcissement, mise à épaisseur par usinage et perçage. La figure unique montre la réalisation de l'ébauche par lobage. Les compositions en poids des deux garnitures sont les suivantes Témoin Selon invention Fibres acryliques 6 % 6 % Fibres de viscose 7 % 7 % Fibres de verre 25 % Fibres de basalte continues 25 % Fil de cuivre 5 % 5% Résine phénolique 8 % 8 % Résine mélamine 12 % 12 % Caoutchouc 15 % 15 % Noirde carbone 5 % 5 % Sulfate de baryum 9 % 9 % Graphite 2 % 2 % Soufre 2 % 2 % Zircon 4% 4% Aucune gène particulière n'a été ressentie lors de l'élaboration de la garniture selon l'invention, contrairement aux réalisations à partir de fibres de basalte discontinues en raison du caractère urticant de ces fibres discontinues. Cette élaboration est à moindre cot, les fibres de basalte discontinues pouvant être utilisées directement en phase de retordage. Pour des garnitures de diamètres extérieur et intérieur respectivement de et 137 mm, leur épaisseur étant de 3,2 mm, le témoin a conduit à une tenue en centrifugation de 11530 tours/min; la garniture selon l'invention a conduit à une tenue en centrifugation de 12100 tours/min. Selon un autre mode de réalisation, une garniture de frottement annulaire 20 plate, ou tout au moins son ébauche avant les opérations finales de cuisson, est réalisée par découpe puis enroulement sur un mandrin à diamètre réglable d'une bande d'un matériau de frottement. Pour ce faire, on mélange des fibres, notamment d'une longueur moyenne inférieure à 120 mm, dans un mélangeur; le mélange est cardé, 25 avantageusement avec une carde type laine, pour former un voile de carde; des charges pulvérulentes sont saupoudrées sur le voile de carde le voile de carde est nappé; du verre est incorporé au voile de carde au moment du nappage; le mat est condensé; le mat est mis à épaisseur entre deux plateaux chauffants, de préférence à une température comprise entre 500C et 100'C, sous une 30 pression de 1 à 10 bars; le mat est préformé dans une machine à former; les bandes de mat sont découpées en lanières puis enroulées, en même temps que des fibres de basalte dites continues, sur un enrouleur pour former des ébauches qui sont cuites dans un moule sous pression, à une température comprise par exemple entre 150 et 250C et sous une pression de l'ordre, par exemple, de 20 à 300 bars. REVENDICATIONS 1. Garniture de frottement destinée à équiper un dispositif mettant en oeuvre un frottement à sec, comportant des fibres, au moins un liant et au moins une charge, caractérisée par le fait que les fibres comprennent des fibres de 5 basalte dites continues en une quantité en poids comprise entre 5 et 70 pour cent du poids total de la garniture. 2. Garniture de frottement selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la quantité de fibres de basalte dites continues est en poids comprise entre et 50 pour cent du poids total de la garniture. 3. Garniture de frottement selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait que les fibres autres que les fibres de basalte dites continues comprennent des fibres acryliques. 4. Garniture de frottement selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait que les fibres autres que les fibres de basalte dites 15 continues comprennent des fibres de viscose. 5. Garniture de frottement selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait que les fibres autres que les fibres de basalte dites continues comprennent des fibres de verre. 6. Garniture de frottement selon l'une des revendications 1 ou 2, 20 caractérisée par le fait que les fibres autres que les fibres de basalte dites continues comprennent des fibres métalliques. 7. Garniture de frottement selon la revendication 6, caractérisée par le fait que les fibres métalliques sont des fibres cuivre. 8. Garniture de frottement selon l'une des revendications 1 à 7, 25 caractérisée par le fait qu'elle comporte un ou des constituants du groupe formé par une résine phénolique, une résine mélamine, caoutchouc, du noir de carbone, du sulfate de baryum, du graphite, du soufre, du zircon. 9. Procédé de fabrication d'une garniture de frottement selon l'une des revendications 1 à 8, comportant les étapes consistant à: a) imprégner d'un ciment, constitué par le (ou les) liant(s) et la (ou les) charge(s), un fil de fibres de basalte continues et d'autres fils tels que des fils organiques ou métalliques; b) mettre en forme; c) mettre sous pression; d) durcir; e) mettre en épaisseur par usinage. 10. Procédé de fabrication selon la revendication 9, caractérisé par le fait que, à l'étape b), la mise en forme est un lobage. 11 Procédé de fabrication d'une garniture de frottement selon l'une des revendications 1 à 8, comportant les étapes consistant à a) mélanger des fibres dans un mélangeur; b) carder le mélange pour former un voile de carde; c) saupoudrer sur le voile de carde des charges pulvérulentes; d) napper le voile de carde en y incorporant du verre; e) condenser le mat; f) mettre le mat en épaisseur; g) découper le mat en lanières; h) enrouler les lanières et les fibres de basalte dites continues pour former une ébauche; i) cuire l'ébauche sous pression. 12. Disque de friction, caractérisé par le fait qu'il est équipé d'une garniture selon l'une des revendications 1 à 8. 13. Disque de friction selon la revendication 12, caractérisé par le fait que c'est un disque de friction d'embrayage, notamment pour véhicule automobile.