BE874456A - Matiere de friction pour vehicules de chemins de fer - Google Patents

Description

   <EMI ID=1.1> 

  
La présente invention concerne des matières de

  
friction appropriées pour véhicules de chemins de fer.

  
Pendant plusieurs années, on a décrite dans la

  
technique antérieure, un certain nombre de types différents de compositions pour les sabots de freins des véhicules de chemins de

  
fer. Ces compositions comprennent normalement une matrice de caoutchouc et/ou de résine fortement renforcée de fibres d'amiante et contenant du plomb sous forme élémentaire et/ou sous forme d'oxydes

  
de plomb comme composants critiques. Des compositions spécifiques

  
ont été décrites dans les Brevets des Etats-Unis d'Amérique n[deg.]  <EMI ID=2.1> 
-non nombre des matières décrites dans ces Brevets ont joui d'un large succès commercial en tant que compositions pour les sabots de freins des véhicules de chemins de fer sous la marque commerciale "COBRA". Toutefois, les problèmes relatifs à l'environnement et à l'hygiène ont amené les fabricants à rechercher des compositions de matières de friction ne contenant ni des fibres ci' amiante,ni du plomb métallique ou ses composés. Récemment, on a décrit une composition contenant peu ou pas de plomb. On a constaté que cette composition était très avantageuse pour réduire l'usure des roues, en particulier lorsqu'on utilise des aciers plus doux (voir le

  
 <EMI ID=3.1> 

  
des efforts tentés en vue d'éliminer les fibres d'amiante des compositions des sabots de freins, on s'est heurté à des difficultés majeures principalement du fait que les fibres d'amiante contribuent à conférer, aux compositions, une combinaison exceptionnelle

  
de propriétés de renforcement et de propriétés thermiques. En cours d'utilisation, les sabots de freins subissent d'importantes tensions physiques, ainsi que de fortes élévations de température

  
 <EMI ID=4.1> 

  
escompter qu'elles seraient des produits de remplacement appropriés pour les fibres d'amiante (par exemple, les fibres de verre et les fibres organiques) ne possédaient pas une résistance adéquate aux forces thermiques et physiques intervenant au cours; d'une mise en service intensive.

  
Récemment, un fabricant de matières de friction

  
a fait mention du remplacement, pour les sabots de freins des véhicules de chemins de fer, des fibres d'amiante par un "alliage

  
 <EMI ID=5.1> 

  
cette matière est de forme fibreuse ou autre. 

  
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contenant ni du plomb, ni de l'amiante.

  
De plus, il a été antérieurement de pratique courante de prévoir différente types de compositions de matières de friction pour différents types de véhicules de chemins de fer.

  
 <EMI ID=7.1> 

  
on utilise des matières de friction et, par conséquent, de nombreusescompositions ont été destinées à une telle utilisation filiale.  Toutefois, d'autres applications exigent également des quantités importantes de matières de friction, par exemple, pour les mises en service intensives (principalement, les sabots de freins destinés

  
aux locomotives) et les freins à disque (que l'on peut considérer comme une application à pression relativement faible et à haut

  
 <EMI ID=8.1> 

  
ces autres applications ont été des compositions totalement diffé-

  
 <EMI ID=9.1> 

  
friction ont dû élaborer des lignes de fabrication pour des types de matières totalement différents avec les frais élevés qui en on*

  
 <EMI ID=10.1> 

  
sans compter les frais supplémentaires qui se sont nécessairement répercutés dans le prix d'achat de l'équipement du matériel de chemin de fer. 

  
En conséquence, il serait très avantageux de dis-

  
 <EMI ID=11.1> 

  
service intensive ou comme matière de friction pour freins à disque. 

  
La présenta invention concerne une matière de friction appropriée pour les véhicules de chemins de fer et comprenant, en pour-cent en volume : 

  

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Dans d'autres formes de réalisation, cette compo-

  
 <EMI ID=13.1> 

  
 <EMI ID=14.1> 

  
de plomb. 

  
 <EMI ID=15.1> 

  
 <EMI ID=16.1> 

  
gories basées sur la pression de contact appliquée sur la face du sabot ou du patin de frein .au cours de l'application spécifique du frein. Parmi les valeurs spécifiques pour les véhicules équipés de freins à disque , il y a des pressions d'application allant jusqu'à

  
 <EMI ID=17.1> 

  
les véhicules à mise en service intensive'; les pressions d'appli-

  
 <EMI ID=18.1> 

  
 <EMI ID=19.1> 

  
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valeurs réelles adoptées dépendert du type d'équipement de chemin de fer sur lequel est utilisé un frein, de l'application légère ou d'urgence des freins, ainsi que de facteurs semblables. Toutefois, les distinctions sont évidentes et elles seront clairement

  
 <EMI ID=21.1>   <EMI ID=22.1> 

  
service intensive, on emploie habituellement des freins à garniture au lieu de freins à disque . Ces distinctions servent également

  
à illustrer l'universalité des compositions de la présente inven-

  
 <EMI ID=23.1> 

  
dans des applications différentes moyennant de simples variantes apportées dans ses formes de réalisation spécifiques.

  
Le premier composant le plus important, de la casposition de la préseate invention est un composant organique cons-

  
 <EMI ID=24.1> 

  
phénolique. Ce composant 'sert de liant et de matrice où sont enrobés les autres composants. Le composant organique peut contenir du caoutchouc naturel, du caoutchouc synthétique, une matière élastomère ou une résine phénolique que -L'on peut vulcaniser ou soumet-

  
 <EMI ID=25.1> 

  
autres composants . Parmi les caoutchoucs préférés , il y a les

  
 <EMI ID=26.1> 

  
caoutchoucs nitrile. Un certain nombre de différents caoutchoucs naturels ou synthétiques et de résines phénoliques peuvent être obtenus aisément et sont abondamment décrits dans la littérature.

  
 <EMI ID=27.1> 

  
 <EMI ID=28.1> 

  
en une quantité de 30 à 60% en volume, de préférence, en une quantité de '34 à 53% en volume de la composition.

  
Comme on le décrira ci-après, il existe plusieurs méthodes différentes pour mélanger et mouler les compositions de la présente invention et certaines de ces compositions sont conçues

  
 <EMI ID=29.1> 

  
Toutefois, dans toutes les compositions, il est indispensable que

  
 <EMI ID=30.1>   <EMI ID=31.1> 

  
moins 33 à 67% du composant organique). Les compositions dans  lesquelles le caoutchouc représente une quantité aussi faible que
20% en volume de la composition, sont parfaitement appropriées pour un mélange à froid et un moulage par compression. Toutefois,

  
 <EMI ID=32.1> 

  
chaud (par exemple, dans un mélangeur Banbury) . en a constaté que le caoutchouc devait représenter au moins 35% en volume de la composition totale (c'est-à-dire 58 à 100% du composant organique). Dès lors, darus certaines formes de réalisation, le composant organique peut être constitué entièrement de caoutchouc, encore qu'il

  
 <EMI ID=33.1> 

  
 <EMI ID=34.1> 

  
on effectue un mélange à chaud, le rapport volumétrique entre le

  
 <EMI ID=35.1> 

  
préférence, d'au moins 10:1 ou plus.

  
(Dans la présente spécification, sauf indication contraire, tous les composants sont mentionnés avec leurs quantités mesurées en pour-cent en volume plutôt qu'en pour-cent en poids

  
 <EMI ID=36.1> 

  
en volume reflète les propriétés physiques d'une forme et d'une dimension données d'un sabot de frein ou d'un patin de disque en dépit des variations intervenant dans la composition chimique réelle de ce sabot ou de ce patin car, lors du freinage d'un véhicule, un facteur important est la quantité de claque matière exposée à la surface de freinage entrant en contact avec le disque de

  
 <EMI ID=37.1> 

  
 <EMI ID=38.1> 

  
tion, car ainsi il n'est plus nécessaire de recalculer les quantités des composants pour tenir compte des densités variables de matières telles que le composant organique). 

  
 <EMI ID=39.1> 

  
d'acier., de préférence, de filaments d'acier doux à faible teneur en carbone finement déchiquetés. (Un acier préféré a la composition

  
 <EMI ID=40.1> 

  
ea différents diamètres qui sent représentés par des désignations

  
 <EMI ID=41.1> 

  
 <EMI ID=42.1> 

  
 <EMI ID=43.1> 

  
maximum des fibres ont des diamètres inférieurs à la "limite inférieure de tandis que 5% mari= des fibres ont des diamètres

  
 <EMI ID=44.1> 

TABLEAU I

  

 <EMI ID=45.1> 


  
Les fibres ont des longueurs se situait habituelle^

  
 <EMI ID=46.1> 

  
 <EMI ID=47.1> 

  
12% en volume, de préférence, à raison de 1 à 9% ea volume de la composition 

  
le troisième composant de la composition de la présente invention est un composant carboné constitué de particules

  
 <EMI ID=48.1> 

  
la farine de carbone, le graphite or_ l'anthracite broyé. On peut

  
 <EMI ID=49.1> 

  
 <EMI ID=50.1>   <EMI ID=51.1> 

  
 <EMI ID=52.1> 

  
 <EMI ID=53.1> 

  
Un autre composant de la composition de l'invention est constitué de charges inorganiques. Celles-ci peuvent faire partie d'une large variété de matières granulaires n'influen-

  
 <EMI ID=54.1> 

  
 <EMI ID=55.1> 

  
utiliser une plus grande quantité du composant organique coûteux.  En outre, ces charges confèrent des propriétés thermiques dans une certaine mesure en ce sens qu'elles font office de "pièges thermiques". Parmi les matières spécifiques que l'on peut utiliser, il y a l'alumine, les barytes, la silice, les oxydes de fer, le blanc d'Espagne, le talc, la diatomite, la laine de roche granulaire,

  
 <EMI ID=56.1> 

  
d'amiante, ni du plomb métallique, ai des composés de plomb (tels que les oxydes de plomba la litharge, la galène, etc.). Non seulement ces matières sont préjudiciables à 1 " environnement, .nais, en

  
 <EMI ID=57.1> 

  
néfastes au rendement des freins.

  
Les matières finales requises suivant la présente invention sont des "additifs" utilisés pour vulcaniser, durcir ou modifier d'une autre manière les caoutchoucs et les résines du composant organique. Bien entendu, ces additifs varient suivait la rature du composant organique particulier utilisé mais, en règle générale, ; ils englobent des matières telles que le soufre,  <EMI ID=58.1> 

  
adjuvant" de traitement. Une large variété de ces matières est décrite dans la technique, notamment dans le manuel précité

  
 <EMI ID=59.1> 

  
volume 

  
En outre, la composition peut éventuellement  contenir également l'un ou l'autre ou les deux composants supplémentaires suivants : des modificateurs de friction et/ou des particules de résine de coquilles de noix d'acajou. Les modificateurs de friction sont des matières inorganiques influençant sensiblement les propriétés de friction de la matière. Pour l'objet de la présente invention, on considère que ces modificateurs de friction sont habituellement des matières minérales ou des matières céramiques ayant une dureté de rions supérieure à 5. Parmi ces matières, il y a spécifiquement le carbure de silicium, le zircon, le grenat,

  
 <EMI ID=60.1> 

  
 <EMI ID=61.1> 

  
 <EMI ID=62.1> 

  
 <EMI ID=63.1> 

  
lique peut être utilisée dans une certaine mesure pour des raisons économiques afin de réduire la quantité totale des fibres d'acier requises. Toutefois, le pourcentage en volume requis des fibres d'acier sera-au moins égal moitié du pourcentage en volume de grésille métallique présente et, de préférence, au moins égal

  
 <EMI ID=64.1> 

  
fibres d'acier, les matières pour garnitures de freins n'ont pas répondu, lors des essais, aux normes requises concernant la vitesse d'usure et/ou la qualité pour mise en service intensive. Les modificateurs de friction sont sous forme de granules d'une granularité comprise entre environ 0,05 et 200 microns. Les modificateurs de  <EMI ID=65.1> 

  
la composition.

  
Les particules de résine de coquilles de noix d'acajou sont obtenues à partir de résines de condensation complè-

  
 <EMI ID=66.1> 

  
 <EMI ID=67.1> 

  
 <EMI ID=68.1> 

  
composition. La granularité de ces particules se situe généralement

  
 <EMI ID=69.1> 

  
Les compositions de la présente invention peuvent

  
 <EMI ID=70.1> 

  
à disque pour véhicules de chemins de fer en adoptant diverses techniques de moulage suivant la forme de réalisation particulière de la composition utilisée. Pour les produits d'un haut volume il est préférable d'adopter un mélange à chaud, par exemple, dans un mélangeur Banbury, de même qu'une technique de moulage par injec-

  
 <EMI ID=71.1> 

  
de la formulation ne doit pas dépasser 140 au viscosimètre de Mooney dans lequel on utilise un grand rotor, cette viscosité étant mesurée après fonctionnement pendant 4 minutes à 100[deg.]C. D'autres compositions peuvent être mélangées et moulées plus aisément en adoptant des techniques de mélange à froid, par exemple, dans un mélangeur de Ross. Certaines de ces matières mélangées à froid peuvent être moulées par injection ou par compression, crue d'autres ne sont appropriées'que pour un moulage par compression. A la lecture des exemples donnés ci-après, l'homme de métier reconnaîtra les variantes apportées dans la composition et déterminant

  
 <EMI ID=72.1>   <EMI ID=73.1> 

  
pour garnitures de freins rentrant dans le cadre de la présente 

  
 <EMI ID=74.1> 

  
calculées en pour-cent en volume (le pourcentage total pour chaque

  
 <EMI ID=75.1> 

  
que le pourcentage pour chaque matière individuelle est indiqué

  
 <EMI ID=76.1> 

TABLEAU II

  

 <EMI ID=77.1> 
 

  

 <EMI ID=78.1> 


  

 <EMI ID=79.1> 
 

  
Parmi les exemples ci-dessus, les compositions des exemples 1, 2 et 3 sont préférées, car elles possèdent les propriétés optimales.pour le traitement et donnent des résultats de freinage hautement satisfaisants. Les compositions des exemples

  
 <EMI ID=80.1> 

  
 <EMI ID=81.1> 

  
plus variable que celles des exemples 1, 2 et 2, tandis qu'elles sont généralement plue bruyantes lors de leur mise en service.

  
On a soumis la composition de l'exemple 7a des essais sur locomotives et on a trouvé qu'elle donnait des résultats identiques, voire supérieurs à ceux d'une composition classique pour sabots de freins contenant du plomb et/ou de l'amiante. Bien qu'elle soit indiquée ici comme matière pour freina à disque , la composition de 1 ' exemple
- 8 peut également être utilisée pour certains freins à garniture . 

REVENDICATIONS

  
1. Composition. de matière de friction pouvant

  
être utilisée pour les sabots de freins des véhicules de chemins

  
de fer, caractérisée en ce qu'elle comprend, en pour-cent en

  
volume :

  

 <EMI ID=82.1> 


  
cette composition ne contenant ni du plomb métallique, ni des composés de plomb, ni des fibres d'amiante, tandis que le composant

  
organique est constitué de caoutchouc en une quantité représentant

  
 <EMI ID=83.1> 

  
2. Composition de matière de friction suivant

Claims (1)

1. la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle contient jusqu'à

   15% en volume de modificateurs de friction.

   3. Composition de matière de friction, suivant

   l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce

   qu'elle contient jusqu'à 20% en volume de particules de résine de

   coquilles de noix d'acajou.

   4. Composition de matière de friction suivant

   l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que

   les fibres d'acier ont des diamètres se situait dans l'intervalle <EMI ID=84.1>

   <EMI ID=85.1>

   <EMI ID=86.1>

   6. Composition de matière de friction suivant

   <EMI ID=87.1>

   le composant organique est présent à raison de 34 à 53% en volume. <EMI ID=88.1>

   <EMI ID=89.1>

   8. Composition de matière de friction suivant

   <EMI ID=90.1>

   <EMI ID=91.1>

   9. Composition de matière de friction suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les charges inorganiques sont présentes à raison de 15 à 30% en volume.

   <EMI ID=92.1>

   <EMI ID=93.1>

   le composant organique est constitué d'un mélange de caoutchouc

   et d'une résine phénolique.

   11. Composition de matière de friction suivant la revendication 10, caractérisée en ce que le rapport volumétrique entre le caoutchouc et la résine est d'au moins 5,3:1.

   <EMI ID=94.1>

   <EMI ID=95.1>

   <EMI ID=96.1>

   <EMI ID=97.1>

   l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que

   <EMI ID=98.1>

   <EMI ID=99.1>

   cent en volume :

   <EMI ID=100.1> cette composition ne contenant ni du plomb métallique, ni des composés de plomb, ai des fibres d'amiante, tandis que le composant organique comprend du caoutchouc en une quantité d'au moins 20% en volume de la composition

   15. Composition de matière de friction suivant

   la revendication 14, caractérisée en ce qu'elle contient 2 à 10%

   en volume de modificateurs de friction.

   16. Composition de matière de friction suivant l'une quelconque des revendications 14 et 15, caractérisée en ce qu'elle contient <2> à 8% en volume de particules de résine de coquilles de noix d'acajou.

   <EMI ID=101.1>

   l'une quelconque des revendications 14 à 16, caractérisée en ce que les fibres d'acier ont des diamètres se situant dans l'intervalle compris entre les qualités n[deg.] 0 et 1.

   18. Composition de matière de friction suivant l'une quelconque des revendications 14 à 17, caractérisée en ce que les fibres d'acier ont une longueur se situant dans l'intervalle

   <EMI ID=102.1>

   19. Composition de matière de friction suivant l'une quelconque des revendications 14 à 18, caractérisée en ce que le composant organique comprend un mélange de caoutchouc et d'une

   <EMI ID=103.1>

   la revendication 19, caractérisée en ce que le rapport volumétrique entre le caoutchouc et la résine est d'au moins 5,3:1.

   21. Composition de matière de friction suivant la revendication 20, caractérisée en ce que le rapport volumétrique entre le caoutchouc et la résine est d'au moins 10:1. <EMI ID=104.1>

   l'une quelconque des revendications 14 à 21, caractérisée en ce que le caoutchouc du composant organique est présent à raison d'au moins 35% en volume de la composition.

   23. Composition de matière de friction suivant

   <EMI ID=105.1>

   lement, en pour-cent en poids :

   <EMI ID=106.1>

   24. Composition de matière de friction suivant

   <EMI ID=107.1>

   lement, en pour-cent en poids :

   <EMI ID=108.1>

   25. Composition de matière de friction suivant la revendication 1(il caractérisée en ce qu'elle comprend essentiellement, en pour-cent en poids : <EMI ID=109.1>

   26. Composition de matière de friction suivant la revendication 16,' caractérisée en ce qu'elle comprend essentiellement., en pour-cent en poids : ,

   <EMI ID=110.1>

   27. Composition de matière de friction suivant

   <EMI ID=111.1>

   lement, en pour-cent en poids :

   <EMI ID=112.1> <EMI ID=113.1>

   de fer, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une composition suivant l'urne quelconque des revendications 1 à 27.

   <EMI ID=114.1>

   de fer, caractérisa en ce qu'il est constitué damier composition

   <EMI ID=115.1>