Brevet FR3032761A1 — publié le 20160819

- 1 - L'invention se rapporte à un disque de friction comprenant un disque support et une garniture de friction collée à l'état non-réticulé sur l'une des faces du disque support et un procédé de fixation par collage d'une garniture de friction à l'état non-réticulé sur une surface d'un disque support. Les disques de friction selon l'invention sont notamment destinés à des véhicules automobiles, en particulier pour des embrayages à sec ou humides ou encore pour des disques et plaquettes de frein. Il est connu, par exemple de EP0781937, des procédés de collage d'un matériau de friction sur un support en acier afin d'obtenir des disques de friction. Le procédé de collage décrit dans EP0781937 comprend le collage d'un matériau de friction sur un support en acier préalablement enduit de colle contenant un solvant. Le procédé de collage comprend l'application d'une pression à température donnée de sorte que le chauffage soit plus rapide côté support métallique enduit de colle, afin que la colle commence à durcir au contact du matériau de friction avant que celui-ci ne se dilate. Les procédés de collage existant peuvent être améliorés, en particulier concernant la résistance de la liaison entre le matériau de friction et le support. Il est particulièrement avantageux d'augmenter la résistance de liaison entre le matériau de friction et le support aux contraintes de cisaillement radial et/ou tangentiel. Ainsi, l'un des buts de la présente invention est de fournir un disque de friction ayant une résistance aux contraintes de cisaillement radiales et/ou tangentielles améliorée. L'invention propose ainsi un disque de friction comprenant un disque support et une garniture de friction collée à l'état non-réticulé sur l'une des faces du disque support, caractérisé en ce que le collage de la garniture de friction à l'état non-réticulé sur ladite face du disque support résiste à une force centrifuge correspondant à une rotation de 15000 rpm à une température de 200°C. De manière surprenante, les inventeurs se sont aperçus qu'un collage de la garniture de friction à l'état non-réticulé résistant à une force de centrifuge correspondant à une rotation de 15000 rpm à une température de 200°C permet également d'améliorer la résistance aux contraintes de cisaillement radiales et/ou tangentielles de la liaison entre la garniture de friction et le disque 30 support. Le disque de friction selon l'invention peut également comprendre une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - le collage de la garniture de friction sur ladite face du disque support résiste à une force 35 centrifuge correspondant à une rotation de 15000 rpm à une température de 200°C après avoir subi un traitement thermique à une température supérieure ou égale à 350°C et inférieure ou égale à 400°C ; et/ou 3032761 - 2 - - après arrachement de la matière de friction, la surface totale de rupture adhésive représente moins de 4% de la surface de la face du disque support sur laquelle la garniture de friction est collée ; et/ou - chaque zone de rupture adhésive, dont la réunion forme la surface totale de rupture adhésive ci- 5 dessus, a une surface de dimension inférieure à 1 cm2, et/ou - la colle utilisée pour coller la garniture de friction sur l'une des faces du disque support est une colle en poudre sans solvant, par exemple un colle en poudre solide sans solvant ; et/ou - le grammage surfacique de colle sur la surface du disque support sur lequel est collée la garniture de friction est inférieur ou égal 13 mg/cm2; ce grammage surfacique étant notamment 10 inférieur à 5 mg/cm2, et/ou - la colle en poudre comprend une résine solide phénolique ; et/ou - la colle en poudre comprend un taux massique de catalyseur inférieur à 7%, ce taux massique étant notamment compris entre 0 et 4 % (un taux massique de catalyseur égal à 0 étant possible) ; et/ou 15 - la colle en poudre comprend un taux massique d'agent fluidifiant supérieur ou égal à 0.1% et inférieur ou égal à 1 %. Tout ou partie des caractéristiques qui viennent d'être mentionnées peuvent permettre d'améliorer encore la résistance aux contraintes de cisaillement radial et/ou tangentiel de la liaison entre la garniture de friction et le disque support. 20 Les zones de rupture cohésive correspondent aux surfaces du disque support après arrachement qui présentent de la garniture de friction résiduelle. Les zones de rupture adhésive correspondent aux surfaces qui ne présentent pas de matière résiduelle de friction et traduisant une rupture adhésive. Au sens de l'invention, on peut considérer qu'une zone ne présente pas de matière résiduelle lorsque la matière résiduelle avec des fils 25 continus a une épaisseur inférieure à 80jam. L'invention se rapporte également à un disque de friction comprenant un disque support et une garniture de friction collée sur l'une des faces du disque support, dans lequel après arrachement de la matière de friction, la surface de rupture adhésive représente moins de 4% de la surface de la face du disque support sur laquelle la garniture de friction est collée. Avantageusement, les inventeurs se sont aperçus qu'un tel disque de friction présente une grande résistance à un force centrifuge dans des conditions thermiques classiques, d'environ 200°C et même dans des conditions thermiques pouvant aller jusqu'à 360°C. L'invention concerne également un embrayage, notamment de véhicule automobile, comprenant un disque de friction selon l'invention. L'invention se rapporte en outre à un procédé de fixation par collage d'une garniture de friction sur une surface d'un disque support, dans lequel : - on dépose de la colle en poudre sans solvant à base de résine sur la surface du disque support, 3032761 - 3 - - on étale la colle sur la surface du disque support par chauffage à une température inférieure à la température de réticulation de la résine, - on met en contact la garniture de friction à l'état non-réticulé avec la surface encollée du disque support, 5 - on chauffe l'ensemble à une température supérieure ou égale à 180 °C et inférieure ou égale à 210°C pendant une durée supérieure ou égale à 1 min et inférieure ou égale à 15min sous une pression supérieure ou égale à 50 bars et inférieure ou égale à 300 bars, - on chauffe l'ensemble à une température supérieure ou égale à 200 °C et inférieure ou égale à 260 °C pendant une durée supérieure ou égale à lh et inférieure ou égale à 15h à pression 10 atmosphérique. Avantageusement, le procédé de fixation selon l'invention permet d'obtenir un disque de friction avec une liaison entre le matériau de friction et le disque support ayant une grande résistance aux contraintes de cisaillement et à la force de centrifugation. Le procédé de fixation selon l'invention peut également comprendre une ou plusieurs des 15 caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - on étale la colle en poudre sur la surface du disque support avec un grammage surfacique inférieur ou égal à 13 mg/cm2; et/ou - la colle en poudre comprend une résine solide phénolique ; et/ou 20 - la colle en poudre comprend un taux massique de catalyseur inférieur à 7%; et/ou - la colle en poudre comprend un taux massique d'agent fluidifiant supérieur ou égal à 0.1% et inférieur ou égal à 1 % et/ou - la colle en poudre sans solvant présente un écoulement supérieur ou égal à 90 mm. L'invention se rapporte aussi à un disque de friction obtenu par un procédé de fixation par 25 collage d'une garniture de friction sur une surface d'un disque support selon l'invention. Dans tout ce qui précède, un matériau de friction non réticulé peut correspondre à un mélange de constituants non transformés d'une formulation de matériau de friction. Cette formulation de matériau de friction peut être dans une des deux formes suivantes: - une forme granulée contenant des résines non transformées. Les constituants peuvent être 30 granulés avec un liant pour obtenir des éléments sphériques de diamètre compris entre 5 mm et 0,200 mm, ces éléments sphériques pouvant être transférés dans un moule sur la surface du disque support enduit de colle, ou - une préforme annulaire avec une structure de fils continus ou de fibres coupées contenant des résines non transformées. Les fils continus ou les fibres coupées sont revêtus par imprégnation des 35 autres constituants, et forment des nappes ou couches dans une forme annulaire par compression à froid. 3032761 - 4 - L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description suivante qui n'est donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de limiter ladite invention, accompagnée de la figure 1 illustrant un disque de friction selon l'invention. L'invention concerne un procédé de fixation par collage d'une garniture de friction à l'état 5 non-réticulé sur une surface d'un disque support. Le procédé selon l'invention comprend selon un exemple: - une étape de fourniture d'un disque support, - une étape d'encollage d'une des surfaces du disque support, - une étape de fourniture d'un matériau de friction à l'état non-réticulé, 10 - une étape de collage. Un disque support est fourni au cours de l'étape de fourniture d'un disque support. Le disque support est par exemple en acier, d'une épaisseur supérieure ou égale à 0,3 mm et inférieure ou égale à 1 mm et d'un diamètre extérieur supérieur ou égal à 100 mm, de préférence supérieur ou égal à 200 mm et inférieur ou égal à 500 mm, de préférence inférieur ou égal à 280 mm. Le 15 diamètre extérieur du disque support est par exemple compris entre 200 mm et 280 mm ou entre 380 mm et 500 mm. De préférence, le disque support subit un traitement de surface préalable à l'étape d'encollage. L'étape de traitement de surface permet d'une part de dégraisser la surface, en particulier d'éliminer des traces d'huile de coupe pouvant être présentes suite à l'opération d'emboutissage, 20 et d'autre part de préparer la surface pour favoriser l'adhésion avec la colle et la garniture de friction. Le traitement de surface préalable peut comprendre : - un décapage chimique de la surface du disque support sur laquelle la garniture de friction est destinée à être collée, le décapage comprenant un lessivage, une attaque à l'acide sulfurique et une 25 passivation à l'acide orthophosphorique H3PO4, ou - un traitement surtec® de la surface du disque support sur laquelle la garniture de friction est destinée à être collée, le traitement surtec® comprenant: un lessivage, i.e. une attaque chimique de la surface avec un agent commercial comme SURTEC412® et un traitement avec un additif évitant la corrosion comme SURTEC533®, ou 30 - une attaque mécanique de la surface du disque support sur laquelle la garniture de friction est destinée à être collée, par exemple par abrasion avec des particules d'oxyde de fer fine. Au cours de l'étape d'encollage, la surface du disque support préalablement traitée est encollée avec une colle en poudre sans solvant. La colle utilisée dans le procédé selon l'invention est une colle en poudre sans solvant. 35 Avantageusement, l'utilisation d'une colle en poudre sans solvant permet d'éviter les problèmes environnementaux liés aux solvants des colles solvantées. Il permet en outre d'éviter les problématiques de parfaite maîtrise de l'étape de séchage nécessaire dans le cas de colles 3032761 - 5 - solvantées pouvant initier la polymérisation de la colle ou laisser des traces de solvants générant la formation de poches de gaz lors du collage. De préférence, la colle en poudre sans solvant utilisée dans le procédé selon l'invention est une résine solide, par exemple de base phénolique novolac et/ou novolac résol, fonctionnalisée ou non 5 chimiquement, et comprenant un catalyseur, par exemple de l'hexaméthylènetétramine (HMTA). Les inventeurs ont constaté qu'un taux massique de catalyseur inférieur à 7% est particulièrement avantageux, de préférence le taux massique de catalyseur est inférieur à 4%. En effet, un taux massique de catalyseur inférieur à 7% permet de contrôler la quantité d'ammoniac gazeux libéré pendant la réticulation de la résine sous l'effet dudit catalyseur. 10 L'ammoniac pouvant dégrader la surface de l'acier décapé chimiquement à l'acide, il est préférable de limiter la quantité d'ammoniac gazeux libéré pendant la réticulation de la résine. De préférence, la colle en poudre selon l'invention se présente sous forme poudreuse de diamètre médian inférieur à 50jam, de préférence entre 10 et 30jam. Contrairement aux colles usuelles liquides avec un solvant organique ou aqueux, ces résines ont l'avantage d'être déposées 15 sur les substrats sans générer de dégagement de composés organiques volatiles (COV) pouvant être nocifs à l'environnement. Les inventeurs se sont aperçus que pour améliorer la répartition d'une colle en poudre sur la surface du disque support, il peut être préférable d'adapter son comportement rhéologique. En particulier, il est possible d'ajouter un agent fluidifiant minéral à la colle en poudre 20 micronisée ( REVENDICATIONS1. Disque de friction comprenant un disque support et une garniture de friction collée à l'état non-réticulé sur l'une des faces du disque support, caractérisé en ce que le collage de la garniture de friction à l'état non-réticulé sur ladite face du disque support résiste à une force centrifuge correspondant à une rotation de 15000 rpm à une température de 200°C. 2. Disque de friction selon la revendication 1, dans lequel le collage de la garniture de friction sur ladite face du disque support résiste à une force centrifuge correspondant à une rotation de 15000 rpm à une température de 200°C après avoir subi un traitement thermique à une température supérieure ou égale à 350°C et inférieure ou égale à 400°C. 3. Disque de friction selon l'une des revendication 1 ou 2, dans lequel après arrachement de la matière de friction, la surface de rupture adhésive représente moins de 4% de la surface de la face du disque support sur laquelle la garniture de friction est collée. 4. Disque de friction selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque zone de rupture adhésive a une surface de dimension inférieure à 1 cm2 5. Disque de friction selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la colle utilisée pour coller la garniture de friction sur l'une des faces du disque support est une colle en poudre sans solvant. 6. Disque de friction selon la revendication 5, dans lequel le grammage surfacique de colle sur la surface du disque support sur lequel est collée la garniture de friction est inférieur ou égal à 13 20 mg/cm2. 7. Disque de friction selon l'une des revendications 5 ou 6, dans lequel la colle en poudre comprend une résine solide phénolique. 8. Disque de friction selon l'une des revendications 5 à 7, dans lequel la colle en poudre comprend un taux massique de catalyseur inférieur à 7%. 25 9. Disque de friction selon l'une des revendications 5 à 8, dans lequel la colle en poudre comprend un taux massique d'agent fluidifiant supérieur ou égal à 0.1% et inférieur ou égal à 1 %. 10. Disque de friction comprenant un disque support et une garniture de friction collée sur l'une des faces du disque support, caractérisé en ce qu'après arrachement de la matière de friction, 30 la surface de rupture adhésive représente moins de 4% de la surface de la face du disque support sur laquelle la garniture de friction est collée. 11. Embrayage, notamment de véhicule automobile, comprenant un disque de friction selon l'une des revendications 1 à 10. 12. Procédé de fixation par collage d'une garniture de friction sur une surface d'un disque 35 support, dans lequel : - on dépose de la colle en poudre sans solvant à base de résine sur la surface du disque support, 3032761 - on étale la colle sur la surface du disque support par chauffage à une température inférieure à la température de réticulation de la résine, - on met en contact la garniture de friction à l'état non-réticulé avec la surface encollée du disque support, 5 - on chauffe l'ensemble à une température supérieure ou égale à 180 °C et inférieure ou égale à 210 °C pendant une durée supérieure ou égale à 1 min et inférieure ou égale à 15 min sous une pression supérieure ou égale à 50 bars et inférieure ou égales à 300 bars, - on chauffe l'ensemble à une température supérieure ou égale à 200 °C et inférieure ou égale à 260 °C pendant une durée supérieure ou égale à lh et inférieure ou égale à 15h à pression 10 atmosphérique. 13. Procédé selon la revendication 12, dans lequel on étale la colle en poudre sur la surface du disque support avec un grammage surfacique inférieur ou égal à 13 mg/cm2. 14. Procédé selon l'une des revendications 12 ou 13, dans lequel la colle en poudre comprend une résine solide phénolique. 15 15. Procédé selon l'une des revendications 12 à 14, dans lequel la colle en poudre comprend un taux massique de catalyseur inférieur à 7%. 16. Procédé selon l'une des revendications 12 à 15, dans lequel la colle en poudre comprend un taux massique d'agent fluidifiant supérieur ou égal à 0.1% et inférieur ou égal à 1 %. 17. Procédé selon l'une des revendications 12 à 16, dans lequel la colle en poudre sans solvant 20 présente un écoulement supérieur ou égal à 90 mm. 18. Disque de friction obtenu par un procédé de fixation par collage d'une garniture de friction sur une surface d'un disque support selon l'une des revendications 12 à 17.