WO2019063316A1 - Ciment d'impregnation aqueux - Google Patents

Ciment d'impregnation aqueux Download PDF

Info

Publication number
WO2019063316A1
WO2019063316A1 PCT/EP2018/074876 EP2018074876W WO2019063316A1 WO 2019063316 A1 WO2019063316 A1 WO 2019063316A1 EP 2018074876 W EP2018074876 W EP 2018074876W WO 2019063316 A1 WO2019063316 A1 WO 2019063316A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
equal
fillers
less
lubricating
mineral
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2018/074876
Other languages
English (en)
Inventor
Emmanuel Bonnet
Isabelle Alix
Morgane PUCENOT
Pascal DEGERY
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Materiaux de Friction SAS
Original Assignee
Valeo Materiaux de Friction SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Materiaux de Friction SAS filed Critical Valeo Materiaux de Friction SAS
Priority to CN201880063744.4A priority Critical patent/CN111479861B/zh
Priority to KR1020207012420A priority patent/KR102553459B1/ko
Publication of WO2019063316A1 publication Critical patent/WO2019063316A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D69/00—Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F16D69/02—Composition of linings ; Methods of manufacturing
    • F16D69/025—Compositions based on an organic binder
    • F16D69/026—Compositions based on an organic binder containing fibres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02—Fibres or whiskers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/02—Ingredients treated with inorganic substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L21/00—Compositions of unspecified rubbers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2200/00—Materials; Production methods therefor
    • F16D2200/006—Materials; Production methods therefor containing fibres or particles
    • F16D2200/0073—Materials; Production methods therefor containing fibres or particles having lubricating properties

Definitions

  • the present invention relates to an aqueous impregnating cement, especially for the manufacture of friction material, a wire impregnated with said cement and a friction material comprising a wire impregnated with said cement.
  • the field of the present invention is that of clutch friction discs, as well as friction rings.
  • a friction ring is made from yarn based in particular on mineral fibers such as glass fibers, which provide resistance to centrifugal force, rubber for obtaining elastic properties and / or damping, various loads. and a binder, in practice a phenolic resin, to make the whole thing coherent.
  • the Applicant has found that the known friction materials tend to have a drop in performance in attenuating hot vibrations, particularly at temperatures above 280 ° C.
  • the object of the invention is to provide an aqueous impregnating cement which makes it possible to solve this problem.
  • the subject of the present invention is an aqueous impregnating cement, in particular for the manufacture of friction material, comprising:
  • the lubricating charge complexes comprising a mixture of lubricating fillers of different densities, the mass fraction ratio in the lubricant charge complexes between the least dense charge and the most dense charge being greater than or equal to 0.6 and less than or equal to at 4.
  • the aqueous impregnating cement according to the invention makes it possible to balance and stabilize the performance of the friction material in hot lubrication, and thus to avoid vibratory phenomena at the origin of the discomfort.
  • the aqueous impregnating cement according to the invention has the additional effect of providing the friction material with increased resistance to friction and wear compared with friction materials derived from aqueous impregnation cements of the state of the art. the technique.
  • the mass fraction ratio in the lubricant charge complexes between the least dense charge and the most dense charge is greater than or equal to 1, preferably greater than or equal to 1.3, preferably less than or equal to 3 , preferably less than or equal to 2, preferably less than or equal to 1.8, preferably equal to 1.6.
  • the aqueous impregnating cement according to the invention may also comprise one or more of the following characteristics, considered individually or in any technically possible combination: the density ratio in the lubricant charge complexes is greater than or equal to 1.2 and less than or equal to 4, preferably less than or equal to 3, preferably less than or equal to 2; and or
  • the granulometry of the lubricating charge complexes is greater than or equal to 5 ⁇ m and less than or equal to 30 ⁇ m, preferably less than or equal to 20 ⁇ m; and or
  • the lubricant charge complexes comprise mineral fillers; and or
  • each mineral lubricating charge is a metal sulphide
  • the lubricant charge complexes comprise mineral fillers of different densities, the density ratio in the lubricant charge complexes of the mineral fillers is greater than or equal to 1.2 and less than or equal to 2, preferably equal to 1.3; and or
  • the lubricant charge complexes consist of mineral fillers; and or
  • the lubricant charge complexes comprise mineral fillers and organic fillers; and or
  • the lubricant charge complexes consist of mineral fillers and organic fillers; and or
  • the mass fraction ratio in the lubricant charge complexes between the organic fillers and the mineral fillers is greater than or equal to 1 and less than or equal to 3;
  • the mass fraction ratio in the lubricant charge complexes between the organic fillers and the densest mineral fillers is greater than or equal to 0.65 and less than or equal to 1, preferably equal to 0.8; and or
  • the organic filler is graphite; and or
  • the lubricant charge complexes comprise charges with a density greater than or equal to 2 and less than or equal to 8; and or
  • the aqueous impregnating cement comprises a mass quantity of lubricating charge complexes greater than or equal to 3% and less than or equal to 10% relative to the total dry matter in the cement; and or
  • the rubber is synthetic of the SBR or NBR type; and or
  • the aqueous impregnating cement comprises a thermosetting resin
  • thermosetting resin comprises a phenolic resin, for example a novolac phenolic resin, and / or a melamine formaldehyde resin; and or the aqueous impregnating cement comprises a total mass quantity of rubber and thermosetting resin greater than or equal to 60% and less than or equal to 70% of the total dry matter in the cement; and or
  • the aqueous impregnating cement comprises a surfactant
  • the aqueous impregnating cement comprises a thickener
  • the aqueous impregnating cement comprises friction mineral fibers of different unit volume
  • the unit volume ratio between the largest and the smallest fiber being greater than or equal to 10 and less than or equal to 1000;
  • the aqueous impregnating cement comprises a dry matter mass percentage greater than or equal to 60% and less than or equal to 65% and / or
  • the mineral fibers comprise potassium titanate and / or wollastonite and / or glass and / or slag and / or basalt and / or a ceramic; and or
  • the mineral fibers have an identical composition; and or
  • the mineral fibers have an identical density; and or
  • the mass quantity of mineral friction fibers is greater than or equal to 1% of the total dry matter in the cement.
  • the mass quantity of mineral friction fibers is less than or equal to 10% of the total dry matter in the cement.
  • the MOHS hardness of each fiber is greater than or equal to 4, preferably greater than or equal to 6; and or
  • the MOHS hardness of each fiber is less than or equal to 7; and or
  • each mineral fiber is less than or equal to 3 mm;
  • At least a portion of the mineral fibers are made from cut materials;
  • At least a portion of the mineral fibers are made from crushed materials.
  • the invention also relates to a yarn comprising mineral fibers impregnated with an aqueous impregnating cement according to the invention.
  • the invention also relates to a friction material made from at least one thread impregnated with an aqueous impregnating cement according to the invention.
  • FIG. 1 is a schematic representation of an impregnating cement according to the invention
  • FIG. 2 is a diagrammatic representation of an impregnating cement according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 3 is a diagrammatic representation of a mineral fiber of a yarn impregnated with an impregnating cement according to the invention.
  • FIG. 4 is a graph showing the result of chatter tests on two friction materials according to the invention and on a friction material known from the prior art.
  • the invention relates to an aqueous impregnation cement, in particular for the manufacture of friction material, comprising an aqueous suspension of lubricant charge complexes 2, and a rubber emulsion 4.
  • an aqueous impregnating cement is understood to mean a hydraulic binder composition, by aqueous suspension a dispersed phase, that is to say containing particles of size greater than 1 ⁇ m, and by emulsion a continuous phase. , that is to say, the particles that constitute it are less than 1 .mu.m in size.
  • the aqueous impregnating cement according to the invention is a mixture of a dispersed phase and a continuous phase.
  • the lubricant charge complexes 2 comprise a mixture of lubricant charges 6 of different densities, the mass fraction ratio in the lubricant charge complexes 2 between the least dense charge and the densest charge. being greater than or equal to 0.6 and less than or equal to 4.
  • the ratio of the mass fraction between the least dense charge and the most dense charge is the quotient of the mass fraction of the least dense charge in the lubricant charge complexes 2 divided by the mass fraction. of the densest charge in the complexes 2 of lubricating charges.
  • a ratio of the mass fraction in the lubricant charge complexes 2 between the least dense charge and the most dense charge lying in the range specified according to the invention has the effect of distributing the charges.
  • lubricant 6 homogeneously in composition within the aqueous impregnating cement.
  • each load is homogeneously distributed inside the impregnating cement.
  • the impregnating cement makes it possible to produce a friction material capable of regulating vibrations in a balanced and stable manner in hot lubrication.
  • a further effect of an aqueous impregnating cement according to the invention is that by virtue of the homogeneous distribution of the lubricating fillers 6 inside the impregnating cement, the mechanical properties of the friction material are uniform. In particular, the mechanical properties are identical to the surface of the material and in its volume. During the use of a friction material, friction causes surface wear. In this situation, the mechanical properties of a friction material produced from an aqueous impregnating cement according to the invention do not change. Thus a friction material produced from an aqueous impregnating cement according to the invention has a higher resistance to friction and wear compared to friction materials made from aqueous impregnating cements known from the skilled person.
  • the mass fraction ratio between the least dense filler and the most dense filler is preferably greater than or equal to 1, preferably greater than or equal to 1.3, preferably less than or equal to 3, preferably less than or equal to 2, preferably less than or equal to 1.8, preferably equal to 1.6.
  • the homogeneity in composition of the impregnating cement is obtained with a lower stirring speed, resulting in energy saving and costs for manufacturing, as well as better stability of the impregnating cement.
  • the density ratio in the lubricant charge complexes 2 is greater than or equal to 1.2 and less than or equal to 4, preferably less than or equal to 3, preferably less than or equal to 2.
  • the granulometry of the lubricant charges 6, defined by their median diameter is greater than or equal to 5 ⁇ m and less than or equal to 30 ⁇ m.
  • each lubricating load 6 defined by its chemical composition consists of grains of variable diameter. The median diameter of the grains has a diameter greater than or equal to 5 ⁇ m and less than or equal to 30 ⁇ m.
  • a fine particle size gives the friction material better abrasion resistance due to an increased contact surface between the grains and the rubber.
  • the granulometry of the lubricating fillers 6 is less than or equal to 20 ⁇ m.
  • the lubricant charge complexes 2 comprise charges with a density greater than or equal to 2 and less than or equal to 8, preferably the lubricating charge complexes 2 consist of charges of a higher density or equal to 2 and less than or equal to 8.
  • the lubricant charge complexes 2 may comprise mineral fillers and / or organic fillers.
  • the complexes 2 of lubricating fillers may consist of mineral fillers or mineral fillers and organic fillers.
  • the aqueous impregnating cement may comprise an aqueous suspension of lubricating fillers, the lubricating fillers being constituted by mineral fillers or mineral fillers and organic fillers.
  • Mineral lubricating fillers may include metal sulphides, for example sulphides of bismuth, copper, tin, molybdenum, iron or zinc.
  • Organic lubricating fillers may include graphite.
  • the density ratio of the mineral fillers i.e., the quotient of the density of the densest inorganic filler in the lubricant charge complexes 2 divided by the density of the least mineral filler dense in the complexes 2 of lubricating charges, is greater than or equal to 1.2 and less than or equal to 2, preferably equal to 1.3.
  • the mass fraction ratio in the lubricant charge complexes 2 between organic and inorganic fillers is greater than or equal to 1 and less than or equal to 3.
  • the mass fraction ratio in the lubricant charge complexes 2 between the organic feeds and the densest inorganic filler i.e., the quotient of the mass fraction of the organic feeds divided by the mass fraction of the feedstock. the densest mineral filler, is greater than or equal to 0.65 and less than or equal to 1, preferably equal to 0.8.
  • the aqueous impregnating cement comprises a mass quantity of lubricant charge complexes 2 greater than or equal to 3% and less than or equal to 10% relative to the total solids content.
  • the formulation of the impregnating cement which is a heterogeneous medium comprising a continuous phase such as water or an emulsion in water and a dispersed phase, requires controlling many physical and chemical interactions.
  • the mass fractions of these various constituents must be adapted.
  • the impregnating cement according to the invention comprises a rubber in the form of an aqueous emulsion 4, also called latex.
  • the rubber comprises a synthetic rubber of styrene-butadiene (SBR), nitrile-butadiene (NBR) or carboxylated nitrile-butadiene (XNBR) type.
  • SBR styrene-butadiene
  • NBR nitrile-butadiene
  • XNBR carboxylated nitrile-butadiene
  • the rubber comprises a NBR latex.
  • the aqueous impregnating cement comprises a thermosetting resin, which may comprise a phenolic resin, for example a novolac phenolic resin, and / or a melamine formaldehyde resin.
  • a thermosetting resin which may comprise a phenolic resin, for example a novolac phenolic resin, and / or a melamine formaldehyde resin.
  • the aqueous impregnating cement comprises a dry matter mass percentage greater than or equal to 60% and less than or equal to 65%.
  • the complement consists of water.
  • the dry matter of the aqueous impregnating cement comprises a total mass quantity of rubber and thermosetting resin greater than or equal to 60% and less than or equal to 70% of the total dry matter.
  • the aqueous impregnating cement may include one or more additives.
  • the aqueous impregnating cement may thus comprise alone or in combination, at least one surfactant, at least one thickener.
  • a surfactant may be of the anionic type, for example a sodium, potassium or ammonium polyphosphate, or a sodium, potassium or ammonium sulfonate, or a sodium, potassium or ammonium sulfate.
  • a surfactant may be of the nonionic type, for example a polyacrylate or a polyvinyl alcohol.
  • a thickener may comprise cellulose or calcium silicate.
  • the cellulose may be of the microcrystalline colloidal cellulose type.
  • the cellulose is insoluble in water but the presence of hydroxyl group -OH gives it a hydrophilic nature, these bonds cause swelling of the cellulose or a thickening in the continuous phase.
  • the cellulose is introduced in low concentrations, of the order of 0.3% to 1% by mass fraction of the total dry matter.
  • the viscosity of the impregnating cement is sufficiently low to facilitate impregnation with the cement.
  • the calcium silicate becomes the hydrated calcium silicate in the aqueous dispersion.
  • the hydrated calcium silicate hydrates gradually join and form a gel, which makes it possible to keep the charges in suspension in the dispersion.
  • the concentration of calcium silicate may be higher than that of cellulose.
  • the viscosity of the mixture is more favorable to impregnation.
  • the calcium silicate is introduced into the cement in concentrations of less than or equal to 5% of the total dry matter.
  • the aqueous impregnating cement comprises cellulose and calcium silicate in combination with at least one surfactant.
  • the aqueous impregnating cement comprises cellulose in a concentration of greater than or equal to 0.3% and less than or equal to 1% of the total dry matter, calcium silicate in a concentration of greater than or equal to 0% and below or equal to 5% of the total dry matter, and a surfactant, preferably of the anionic or nonionic type.
  • cellulose in a concentration of greater than or equal to 0.3% and less than or equal to 1% of the total dry matter
  • calcium silicate in a concentration of greater than or equal to 0% and below or equal to 5% of the total dry matter
  • a surfactant preferably of the anionic or nonionic type.
  • the homogeneity of the mineral fibers 2 in the cement is more easily maintained with moderate agitation.
  • the aqueous impregnating cement may comprise mineral fibers 12 of friction of different unit volume.
  • These mineral friction fibers have the effect of increasing the frictional resistance of a friction material from the aqueous impregnating cement.
  • the unit volume ratio between the largest and the smallest fiber is greater than or equal to 10 and less than or equal to 1000.
  • a ratio of unit volume between the largest and the smallest fiber lying in the range specified according to the invention has the effect of distributing the fibers 12 homogeneously in volume within the aqueous impregnating cement.
  • the performance of the fibers 12 acting in different temperature ranges overlap.
  • the mineral fibers 12 are homogeneously distributed in volume inside the impregnating cement.
  • the impregnating cement makes it possible to produce a friction material having a better resistance to friction.
  • a further effect is that due to the homogeneous distribution of the fibers 12 inside the impregnating cement, the mechanical properties of the friction material are uniform. In particular, the mechanical properties are identical to the surface of the material and in its volume. During the use of a friction material, friction causes surface wear. In this situation, the mechanical properties of a friction material produced from an aqueous impregnating cement according to the invention do not change. Thus, a friction material produced from an aqueous impregnating cement according to the invention has an increased resistance to wear compared to friction materials made from aqueous impregnating cements known to those skilled in the art. .
  • the unit length of each mineral fiber is less than or equal to 3 mm.
  • a fine particle size gives the friction material better resistance to abrasion because of an increased contact surface between the fibers and the rubber.
  • the MOHS hardness of each fiber is greater than or equal to 4, preferably greater than or equal to 6. According to one embodiment of the invention, the MOHS hardness of each fiber is lower or equal to 7.
  • the MOHS hardness value of the fibers is directly related to the abrasion resistance of the friction material.
  • the mineral fibers 12 have a composition and / or an identical density.
  • the unit volume ratio between the largest fiber, that is to say of greater volume and the smaller fiber that is to say smaller volume, greater or equal at 10 and less than or equal to 1000 allows a homogeneous distribution of the fibers in the cement.
  • the performance of the friction material in terms of resistance to friction and wear is uniform. Indeed, if all the mineral fibers 12 have the same composition, then they have the same MOHS hardness.
  • all the mineral fibers are distributed homogeneously in the friction material.
  • the mineral fibers may be synthetic and / or natural and may include glass, ceramic material, basalt, slag, wollastonite and / or potassium titanate. Those skilled in the art can freely choose to use mineral fibers made of other materials that are exemplified and having characteristics, in particular mechanical and thermal, adapted to an aqueous impregnating cement.
  • the mass quantity of mineral fibers 12 is greater than or equal to 1% of the total dry matter. According to one embodiment of the invention, the mass quantity of mineral fibers 12 is less than or equal to 10% of the total dry matter.
  • the mineral fibers 12 comprise cut fibers.
  • the mineral fibers 12 comprise crushed fibers.
  • the invention also relates to a yarn 8 comprising mineral fibers 10 impregnated with an aqueous impregnating cement.
  • impregnated is understood to include the impregnating cement which penetrates the gap between the mineral fibers of a yarn, around the mineral fibers 10, around the mineral fiber strand 10 and / or the core mineral fibers 10.
  • the aqueous impregnating cement coats the mineral fibers 10, so that the lubricant charge complexes 2 and the lubricating fillers 6 are distributed homogeneously along the mineral fibers 10.
  • the invention also relates to a friction material made from at least one thread 8 impregnated with an aqueous impregnating cement according to the invention.
  • the friction material results from the drying of impregnated threads 8, the space between the mineral fibers 10 of each thread 8, and possibly the space between the threads, being filled with a solid material comprising the impregnating cement according to the invention. dried invention.
  • an aqueous impregnating cement is an aqueous dispersion comprising:
  • polymers 60 to 70% of polymers, of which: NBR latex, phenolic resin and melamine resin,
  • a first complex of lubricating fillers based on metal and graphite sulphides comprising 20 to 50% by weight of medium density metal sulphides 4.3 and 40 to
  • a second complex of metal sulphide-based lubricant fillers comprising 20 to 60% by mass of denser metal sulphides, of average density 6.2 and 40 to 80% by mass of metal sulphides minus dense, average density 4.7,
  • the quotient of the mass fraction of the least dense lubricant load divided by the mass fraction of the densest lubricating charge is 0.8.
  • the density quotient of the densest lubricating load divided by the density of the least dense lubricant load is 2.8.
  • an aqueous impregnating cement is an aqueous dispersion comprising:
  • polymers 60 to 70% of polymers, of which: NBR latex, phenolic resin and melamine resin,
  • metal sulphide lubricant fillers comprising 20 to 60% by mass of denser metal sulphides, of average density 6.2 and 40 to 80% by mass of less dense metal sulphides , average density 4.7, - 3% calcium silicate,
  • the quotient of the mass fraction of the least dense lubricant load divided by the mass fraction of the densest lubricating charge is 1, 4.
  • the density quotient of the densest lubricating load divided by the density of the least dense lubricating load is 1.3.
  • aqueous impregnating cements according to the first and second examples are diluted with water up to 35% water by mass, then homogenized by stirring and then left to stand.
  • the aqueous impregnating cements according to the first and second examples are left standing for several hours. No settling occurs. The viscosity is high and remains at a constant level.
  • the lubricating fillers are distributed homogeneously in the friction materials resulting from the drying of the first and second impregnating cement without phase separation.
  • Chatter tests were carried out on friction materials resulting from the impregnation of yarns with aqueous impregnating cements according to the first and second examples.
  • friction material known to those skilled in the art was also subjected to the same test.
  • This friction material known to those skilled in the art is derived from an impregnating cement not comprising lubricating charge complexes.
  • a grazing test consists of subjecting a manual transmission clutch equipped with two identical friction linings to cycles representing sloped starts at an energy of 50 kJ. The test is repeated for each friction material at different temperatures from 50 ° C to 320 ° C.
  • the measurement points represented by squares show the response of the friction material according to example 1.
  • the measuring points represented by crosses show the response of the friction material according to Example 2.
  • the friction material according to Example 1 has the best average performance between 50 and 230 ° C with the lowest excitation coefficient of the three materials tested in this temperature range.
  • the material according to Example 2 is the one with the best performance, with the lowest excitation coefficient of the three materials tested in this temperature range.
  • a monolithic block made of a friction material is produced from an aqueous impregnating cement including in particular:
  • a complex of lubricating fillers expressed as a mass fraction of the dry matter in the cement
  • the complex of lubricating fillers comprising, expressed in mass fraction, 47.5% of graphite and 29.1% of sulphides of metals, the metal sulphides being a mixture of tin and zinc disulfides of average density 4.2.
  • the quotient RI of the mass fraction of the graphite divided by the mass fraction of the metal sulfides is 1.63.
  • the ash from the second calcination is analyzed by X-ray fluorescence to determine their metal sulfide composition.
  • the absence of segregation of the charges is also verified by means of a scanning electron microscope coupled to an EDS (energy scanning X-ray spectroscopy) probe.
  • EDS energy scanning X-ray spectroscopy
  • the analyzes of the samples of the friction material produced from an impregnating cement according to the third example confirm, on the one hand, that the lubricant charge complexes are distributed homogeneously in the friction material, and on the other hand This is because graphite and metal sulphides are homogeneously distributed in the friction material, respectively.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Lubricants (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)

Abstract

Ciment d'imprégnation aqueux notamment pour la fabrication de matériau de friction, comprenant : - une suspension aqueuse de charges lubrifiantes, les charges lubrifiantes étant constituées par des charges minérales ou des charges minérales et des charges organiques, le rapport de densité des charges minérales étant supérieur ou égal à 1,2 et inférieur ou égal à 2 et - une émulsion de caoutchouc, les charges lubrifiantes étant de densités différentes, le rapport de fraction massique de charges lubrifiantes entre la charge la moins dense et la charge la plus dense étant supérieur ou égal à 0,6 et inférieur ou égal à 4.

Description

CIMENT D'IMPREGNATION AQUEUX
DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un ciment d'imprégnation aqueux, notamment pour la fabrication de matériau de friction, un fil imprégné dudit ciment et un matériau de friction comprenant un fil imprégné dudit ciment.
En particulier, le domaine de la présente invention est celui des disques de friction d'embrayage, ainsi que des couronnes de friction. Une telle couronne de friction est réalisée à partir de fil à base notamment de fibres minérales telles que des fibres de verre, qui assurent la résistance à la force centrifuge, de caoutchouc pour l'obtention de propriétés élastiques et/ou amortissantes, de charges diverses et d'un liant, en pratique une résine phénolique, pour rendre le tout cohérent. ETAT DE LA TECHNIQUE
Lors de la fabrication d'une couronne de friction il est usuel d'utiliser des solvants chlorés, en particulier pour dissoudre le caoutchouc. Le problème qui se pose lors de l'utilisation de tels solvants chlorés est leur aspect nocif qui nécessite, par conséquent, la mise en place d'opérations de confinement et de récupération afin d'éviter tout contact avec les opérateurs et tout rejet dans l'atmosphère. Afin de surmonter ce problème, il est connu de remplacer ces solvants chlorés par de l'eau. Ceci nécessite d'utiliser du latex plutôt que des caoutchoucs secs. En pratique un ciment aqueux est réalisé, qui résulte du mélange dans de l'eau de résines phénoliques, de charges, notamment sous forme de poudres, et de latex. Ce ciment est ensuite utilisé pour imprégner un fil constitué de fibres minérales et autres qui sert à former une ébauche cuite sous pression pour former une couronne de friction.
Les documents FR2927965 et FR2941758 décrivent de tels ciments d'imprégnation aqueux.
La demanderesse a constaté que les matériaux de friction connus ont tendance à présenter une chute de performance dans l'atténuation des vibrations à chaud, particulièrement aux températures supérieures à 280°C.
L'homme du métier souhaite améliorer les performances de régulation des vibrations en température au sein des matériaux de friction. Il existe donc un besoin pour un ciment d'imprégnation aqueux permettant de réaliser un matériau de friction capable de réguler les vibrations de manière équilibrée et stable en lubrification à chaud. RÉSUME DE L'INVENTION
Aussi, l'invention a pour objet de fournir un ciment d'imprégnation aqueux qui permet de résoudre ce problème.
A cet effet, la présente invention a pour objet un ciment d'imprégnation aqueux notamment pour la fabrication de matériau de friction, comprenant :
- une suspension aqueuse de complexes de charges lubrifiantes, et
- une émulsion de caoutchouc,
les complexes de charges lubrifiantes comprenant un mélange de charges lubrifiantes de densités différentes, le rapport de fraction massique dans les complexes de charges lubrifiantes entre la charge la moins dense et la charge la plus dense étant supérieur ou égal à 0,6 et inférieur ou égal à 4.
Avantageusement, le ciment d'imprégnation aqueux selon l'invention permet d'équilibrer et de stabiliser les performances du matériau de friction en lubrification à chaud, et ainsi éviter des phénomènes vibratoires à l'origine de l'inconfort.
Avantageusement, le ciment d'imprégnation aqueux selon l'invention a pour effet supplémentaire de fournir au matériau de friction une résistance au frottement et à l'usure accrue par rapport aux matériaux de friction issus de ciments d'imprégnation aqueux de l'état de la technique.
De préférence, le rapport de fraction massique dans les complexes de charges lubrifiantes entre la charge la moins dense et la charge la plus dense est supérieur ou égal à 1, de préférence supérieur ou égal à 1,3, de préférence inférieur ou égal à 3, de préférence inférieur ou égal à 2, de préférence inférieur ou égal à 1,8, de préférence égal à 1,6.
Le ciment d'imprégnation aqueux selon l'invention peut également comprendre une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - le rapport de densité dans les complexes de charges lubrifiantes est supérieur ou égal à 1,2 et inférieur ou égal à 4, de préférence inférieur ou égal à 3, de préférence inférieur ou égal à 2 ; et/ou
la granulométrie des complexes de charges lubrifiantes, définie par leur diamètre médian, est supérieure ou égale à 5 μm et inférieure ou égale à30 μm, de préférence inférieure ou égale à 20 μm ; et/ou
- les complexes de charges lubrifiantes comprennent des charges minérales ; et/ou
- chaque charge lubrifiante minérale est un sulfure de métal ; et/ou
- les complexes de charges lubrifiantes comprennent des charges minérales de densité différentes, le rapport de densité dans les complexes de charges lubrifiantes des charges minérales est supérieur ou égal à 1,2 et inférieur ou égal à 2, de préférence égal à 1,3 ; et/ou
- les complexes de charges lubrifiantes sont constitués de charges minérales ; et/ou
- les complexes de charges lubrifiantes comprennent des charges minérales et des charges organiques ; et/ou
- les complexes de charges lubrifiantes sont constitués de charges minérales et de charges organiques ; et/ou
- le rapport de fraction massique dans les complexes de charges lubrifiantes entre les charges organiques et les charges minérales est supérieur ou égal à 1 et inférieur ou égal à 3 ; et/ou
- le rapport de fraction massique dans les complexes de charges lubrifiantes entre les charges organiques et les charges minérales les plus denses est supérieur ou égal à 0,65 et inférieur ou égal à 1, de préférence égal à 0,8 ; et/ou
- la charge organique est du graphite ; et/ou
- les complexes de charges lubrifiantes comprennent des charges d'une densité supérieure ou égale à 2 et inférieure ou égale à 8 ; et/ou
- le ciment d'imprégnation aqueux comprend une quantité massique de complexes de charges lubrifiantes supérieure ou égale à 3% et inférieure ou égale à 10% par rapport à la matière sèche totale dans le ciment ; et/ou
- le caoutchouc est synthétique de type SBR ou NBR ; et/ou
- le ciment d'imprégnation aqueux comprend une résine thermodurcissable ; et/ou
- la résine thermodurcissable comprend une résine phénolique, par exemple une résine phénolique novolaque, et/ou une résine mélamine formaldéhyde ; et/ou - le ciment d'imprégnation aqueux comprend une quantité massique totale de caoutchouc et de résine thermodurcissable supérieure ou égale à 60% et inférieure ou égale à 70% de la matière sèche totale dans le ciment ; et/ou
- le ciment d'imprégnation aqueux comprend un agent surfactant ; et/ou
- le ciment d'imprégnation aqueux comprend un épaississant ; et/ou
le ciment d'imprégnation aqueux comprend des fibres minérales de friction de volume unitaire différent ; et/ou
le rapport de volume unitaire entre la fibre la plus grande et la moins grande étant supérieur ou égal à 10 et inférieur ou égal à 1000 ; et/ou
- le ciment d'imprégnation aqueux comprend un pourcentage massique en matière sèche supérieur ou égale à 60% et inférieur ou égale à 65% et/ou
- au moins une partie des fibres minérales comprend du titanate de potassium et/ou de la wollastonite et/ou du verre et/ou du laitier et/ou du basalte et/ou une céramique ; et/ou
- les fibres minérales ont une composition identique ; et/ou
- les fibres minérales ont une densité identique ; et/ou
- la quantité massique de fibres minérales de friction est supérieure ou égale à 1% de la matière sèche totale dans le ciment ; et/ou
la quantité massique de fibres minérales de friction est inférieure ou égale à 10% de la matière sèche totale dans le ciment ; et/ou
- la dureté MOHS de chaque fibre est supérieure ou égale à 4, de préférence supérieure ou égale à 6 ; et/ou
- la dureté MOHS de chaque fibre est inférieure ou égale à 7 ; et/ou
la longueur unitaire de chaque fibre minérale est inférieure ou égale à 3 mm ; et/ou
- au moins une partie des fibres minérales est fabriquée à partir de matériaux coupés ; et/ou
au moins une partie des fibres minérales est fabriquée à partir de matériaux broyés.
L'invention se rapporte également à un fil comprenant des fibres minérales imprégné d'un ciment d'imprégnation aqueux selon l'invention.
L'invention se rapporte également à un matériau de friction fabriqué à partir d'au moins un fil imprégné d'un ciment d'imprégnation aqueux selon l'invention. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de modes de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs et illustrés, accompagnée des figures suivantes :
- la figure 1 est une représentation schématique d'un ciment d'imprégnation selon l'invention ;
- la figure 2 est une représentation schématique d'un ciment d'imprégnation selon un mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 3 est une représentation schématique d'une fibre minérale d'un fil imprégné d'un ciment d'imprégnation selon l'invention, et
- la figure 4 est un graphique montrant le résultat de tests de broutement sur deux matériaux de friction selon l'invention et sur un matériau de friction connu de l'art antérieur.
Sur les figures, les éléments analogues sont désignés par des références identiques. En outre, les différents éléments ne sont pas nécessairement représentés à l'échelle afin de présenter une vue permettant de faciliter la compréhension de l'invention.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION Comme illustrée sur la figure 1, l'invention concerne un ciment d'imprégnation aqueux notamment pour la fabrication de matériau de friction, comprenant une suspension aqueuse de complexes 2 de charges lubrifiantes, et une émulsion 4 de caoutchouc.
Au sens de l'invention, on entend par ciment d'imprégnation aqueux une composition liante hydraulique, par suspension aqueuse une phase dispersée, c'est-à-dire contenant des particules de taille supérieure à 1 μm, et par émulsion une phase continue, c'est-à-dire dont les particules qui la constituent sont de taille inférieure à 1 μm.
Ainsi, le ciment d'imprégnation aqueux selon l'invention est un mélange d'une phase dispersée et d'une phase continue.
De plus, selon l'invention, les complexes 2 de charges lubrifiantes comprennent un mélange de charges lubrifiantes 6 de densités différentes, le rapport de fraction massique dans les complexes 2 de charges lubrifiantes 6 entre la charge la moins dense et la charge la plus dense étant supérieur ou égal à 0,6 et inférieur ou égal à 4. Au sens de l'invention, on entend par rapport de fraction massique entre la charge la moins dense et la charge la plus dense le quotient de la fraction massique de la charge la moins dense dans les complexes 2 de charges lubrifiantes divisée par la fraction massique de la charge la plus dense dans les complexes 2 de charges lubrifiantes.
Les inventeurs ont remarqué de façon surprenante qu'un rapport de fraction massique dans les complexes 2 de charges lubrifiantes entre la charge la moins dense et la charge la plus dense se situant dans la gamme spécifiée selon l'invention a pour effet de répartir les charges lubrifiantes 6 de manière homogène en composition au sein du ciment d'imprégnation aqueux.
Les performances des charges lubrifiantes 6 agissant dans différentes plages de température se chevauchent. De plus, chaque charge est répartie de manière homogène à l'intérieur du ciment d'imprégnation. Ainsi, le ciment d'imprégnation permet de réaliser un matériau de friction capable de réguler les vibrations de manière équilibrée et stable en lubrification à chaud.
Un effet supplémentaire d'un ciment d'imprégnation aqueux selon l'invention est que grâce à la répartition homogène des charges lubrifiantes 6 à l'intérieur du ciment d'imprégnation, les propriétés mécaniques du matériau de friction sont uniformes. En particulier, les propriétés mécaniques sont identiques à la surface du matériau et dans son volume. Au cours de l'utilisation d'un matériau de friction, les frottements occasionnent une usure en surface. Dans cette situation, les propriétés mécaniques d'un matériau de friction élaboré à partir d'un ciment d'imprégnation aqueux selon l'invention n'évoluent pas. Ainsi un matériau de friction élaboré à partir d'un ciment d'imprégnation aqueux selon l'invention présente une résistance au frottement et à l'usure accrue par rapport aux matériaux de friction élaborés à partir de ciments d'imprégnation aqueux connus de l'homme du métier.
Selon un mode de réalisation, le rapport de fraction massique entre la charge la moins dense et la charge la plus dense est de préférence supérieur ou égal à 1 , de préférence supérieur ou égal à 1,3, de préférence inférieur ou égal à 3, de préférence inférieur ou égal à 2, de préférence inférieur ou égal à 1,8, de préférence égal à 1,6.
Avantageusement, l'homogénéité en composition du ciment d'imprégnation est obtenue avec une vitesse d'agitation plus faible, occasionnant une économie d'énergie et de coûts pour la fabrication, ainsi qu'une meilleure stabilité du ciment d'imprégnation.
Selon un mode de réalisation, le rapport de densité dans les complexes 2 de charges lubrifiantes est supérieur ou égal à 1,2 et inférieur ou égal à 4, de préférence inférieur ou égal à 3, de préférence inférieur ou égal à 2. Selon un mode de réalisation, la granulométrie des charges lubrifiantes 6, définie par leur diamètre médian, est supérieure ou égale à 5 μm et inférieure ou égale à 30 μm. En d'autres termes, chaque charge lubrifiante 6 définie par sa composition chimique est constituée de grains de diamètre variable. Le diamètre médian des grains a un diamètre supérieur ou égal à 5 μm et inférieur ou égal à 30 μm.
En effet, à composition massique égale, une granulométrie fine confère au matériau de friction une meilleure résistance à l'abrasion en raison d'une surface de contact accrue entre les grains et le caoutchouc.
De préférence, la granulométrie des charges lubrifiantes 6 est inférieure ou égale à 20 μm.
Selon certains modes de réalisation, les complexes 2 de charges lubrifiantes comprennent des charges d'une densité supérieure ou égale à 2 et inférieure ou égale à 8, de préférence, les complexes 2 de charges lubrifiantes sont constitués de charges d'une densité supérieure ou égale à 2 et inférieure ou égale à 8.
Selon certains modes de réalisation, les complexes 2 de charges lubrifiantes peuvent comprendre des charges minérales et/ou des charges organiques. Selon un mode de réalisation, les complexes 2 de charges lubrifiantes peuvent être constitués de charges minérales ou de charges minérales et charges organiques.
Ainsi, de manière avantageuse, le ciment d'imprégnation aqueux peut comprendre une suspension aqueuse de charges lubrifiantes, les charges lubrifiantes étant constituées par des charges minérales ou des charges minérales et des charges organiques.
Les charges lubrifiantes minérales peuvent comprendre notamment des sulfures de métal, par exemple des sulfures de bismuth, de cuivre, d'étain, de molybdène, de fer ou de zinc. Les charges lubrifiantes organiques peuvent comprendre du graphite.
Selon certains modes de réalisation, le rapport de densité des charges minérales, c'est- à-dire le quotient de la densité de la charge minérale la plus dense dans les complexes 2 de charges lubrifiantes divisé par la densité de la charge minérale la moins dense dans les complexes 2 de charges lubrifiantes, est supérieur ou égal à 1,2 et inférieur ou égal à 2, de préférence égal à 1,3.
De préférence, le rapport de fraction massique dans les complexes 2 de charges lubrifiantes entre les charges organiques et les charges minérales, c'est-à-dire le quotient de la fraction massique de charges organiques divisée par la fraction massique de charges minérales, est supérieur ou égal à 1 et inférieur ou égal à 3. De préférence, le rapport de fraction massique dans les complexes 2 de charges lubrifiantes entre les charges organiques et la charge minérale la plus dense, c'est-à-dire le quotient de la fraction massique des charges organiques divisée par la fraction massique de la charge minérale la plus dense, est supérieur ou égal à 0,65 et inférieur ou égal à 1 , de préférence égal à 0,8.
Le ciment d'imprégnation aqueux comprend une quantité massique de complexes 2 de charges lubrifiantes supérieure ou égale à 3% et inférieure ou égale à 10% par rapport à la matière sèche totale.
La formulation du ciment d'imprégnation, qui est un milieu hétérogène comprenant une phase continue comme l'eau ou une émulsion dans l'eau et une phase dispersée, requiert de maîtriser de nombreuses interactions physiques et chimiques. Ainsi, en fonction de la nature des constituants du ciment d'imprégnation, les fractions massiques de ces différents constituants doivent être adaptées.
Le ciment d'imprégnation selon l'invention comprend un caoutchouc sous forme d' émulsion aqueuse 4, également appelée latex. De préférence, le caoutchouc comprend un caoutchouc synthétique de type styrène-butadiène (SBR), nitrile-butadiène (NBR) ou nitrile- butadiène carboxylé (XNBR). De préférence, le caoutchouc comprend un latex de type NBR.
Selon certains modes de réalisation, le ciment d'imprégnation aqueux comprend une résine thermodurcissable, qui peut comprendre une résine phénolique, par exemple une résine phénolique novolaque, et/ou une résine mélamine formaldéhyde.
Selon certains modes de réalisation, le ciment d'imprégnation aqueux comprend un pourcentage massique en matière sèche supérieur ou égale à 60% et inférieur ou égale à 65%. Le complément est constitué d'eau.
Selon certains modes de réalisation, la matière sèche du ciment d'imprégnation aqueux comprend une quantité massique totale de caoutchouc et de résine thermodurcissable supérieure ou égale à 60% et inférieure ou égale à 70% de la matière sèche totale.
Selon certains modes de réalisation, le ciment d'imprégnation aqueux peut comprendre un ou plusieurs additifs. Le ciment d'imprégnation aqueux peut ainsi comprendre seuls ou en combinaison, au moins un agent surfactant, au moins un épaississant.
Un agent surfactant peut être de type anionique, par exemple un polyphosphate de sodium, de potassium ou d'ammonium, ou un sulfonate de sodium, de potassium ou d'ammonium, ou un sulfate de sodium, de potassium ou d'ammonium.
Un agent surfactant peut être de type non ionique, par exemple un polyacrylate ou un polyvinylalcool. Un épaississant peut comprendre de la cellulose ou du silicate de calcium. La cellulose peut être de type cellulose microcristalline colloïdale.
La cellulose est insoluble dans l'eau mais la présence de groupe hydroxyle -OH lui donne un caractère hydrophile, ces liaisons entraînent un gonflement de la cellulose soit un épaississement dans la phase continue. De préférence, la cellulose est introduite dans de faibles concentrations, de l'ordre de 0,3% à 1% en fraction massique de la matière sèche totale. Avantageusement, la viscosité du ciment d'imprégnation est suffisamment faible pour faciliter une imprégnation par le ciment.
Le silicate de calcium devient le silicate de calcium hydraté dans la dispersion aqueuse. Avantageusement, les hydrates de silicate de calcium hydraté se rejoignent progressivement et forment un gel, ce qui permet de maintenir les charges en suspension dans la dispersion. La concentration de silicate de calcium peut être supérieure à celle de la cellulose. Avantageusement, la viscosité du mélange est plus favorable à une imprégnation.
De préférence, le silicate de calcium est introduit dans le ciment dans des concentrations inférieures ou égales à 5% de la matière sèche totale.
De préférence, le ciment d'imprégnation aqueux comprend de la cellulose et du silicate de calcium en combinaison avec au moins un agent surfactant.
De préférence, le ciment d'imprégnation aqueux comprend de la cellulose en concentration supérieure ou égale à 0,3% et inférieure ou égale à 1% de la matière sèche totale, du silicate de calcium en concentration supérieure ou égale à 0% et inférieure ou égale à 5% de la matière sèche totale, et un agent surfactant, de préférence de type anionique ou non ionique. Avantageusement, l'homogénéité des fibres minérales 2 dans le ciment est plus facilement maintenue sous agitation modérée.
Comme illustré sur la figure 2, selon un mode de réalisation, le ciment d'imprégnation aqueux peut comprendre des fibres minérales 12 de friction de volume unitaire différent.
Ces fibres minérales de friction ont pour effet d'augmenter la résistance au frottement d'un matériau de friction issu du ciment d'imprégnation aqueux.
Selon un mode de réalisation, le rapport de volume unitaire entre la fibre la plus grande et la moins grande est supérieur ou égal à 10 et inférieur ou égal à 1000.
Les inventeurs ont remarqué de façon surprenante qu'un rapport de volume unitaire entre la fibre la plus grande et la moins grande se situant dans la gamme spécifiée selon l'invention a pour effet de répartir les fibres 12 de manière homogène en volume au sein du ciment d'imprégnation aqueux. Les performances des fibres 12 agissant dans différentes plages de température se chevauchent. De plus, les fibres minérales 12 sont réparties de manière homogène en volume à l'intérieur du ciment d'imprégnation. Ainsi, le ciment d'imprégnation permet de réaliser un matériau de friction présentant une meilleure résistance au frottement.
Un effet supplémentaire est que grâce à la répartition homogène des fibres 12 à l'intérieur du ciment d'imprégnation, les propriétés mécaniques du matériau de friction sont uniformes. En particulier, les propriétés mécaniques sont identiques à la surface du matériau et dans son volume. Au cours de l'utilisation d'un matériau de friction, les frottements occasionnent une usure en surface. Dans cette situation, les propriétés mécaniques d'un matériau de friction élaboré à partir d'un ciment d'imprégnation aqueux selon l'invention n'évoluent pas. Ainsi un matériau de friction élaboré à partir d'un ciment d'imprégnation aqueux selon l'invention présente une résistance à l'usure accrue par rapport aux matériaux de friction élaborés à partir de ciments d'imprégnation aqueux connus de l'homme du métier.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la longueur unitaire de chaque fibre minérale est inférieure ou égale à 3 mm.
Avantageusement, à composition massique égale, une granulométrie fine confère au matériau de friction une meilleure résistance à l'abrasion en raison d'une surface de contact accrue entre les fibres et le caoutchouc.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la dureté MOHS de chaque fibre est supérieure ou égale à 4, de préférence supérieure ou égale à 6. Selon un mode de réalisation de l'invention, la dureté MOHS de chaque fibre est inférieure ou égale à 7.
La valeur de dureté MOHS des fibres est directement reliée à la résistance à l'abrasion du matériau de friction.
Selon un mode de réalisation de l'invention, les fibres minérales 12 ont une composition et/ou une densité identique.
Dans le cadre de l'invention, le rapport de volume unitaire entre la fibre la plus grande, c'est à dire de plus grand volume et la fibre la moins grande c'est-à-dire de moins grand volume, supérieur ou égal à 10 et inférieur ou égal à 1000, permet une répartition homogène des fibres dans le ciment.
Avantageusement, les performances du matériau de friction en termes de résistance au frottement et à l'usure sont uniformes. En effet, si toutes les fibres minérales 12 ont la même composition, alors elles ont notamment la même dureté MOHS. De plus, selon l'invention toutes les fibres minérales sont réparties de manière homogène dans le matériau de friction. Les fibres minérales peuvent être synthétiques et/ou naturelles et peuvent comprendre du verre, un matériau céramique, du basalte, du laitier, de la wollastonite et/ou du titanate de potassium. L'homme du métier peut librement choisir d'utiliser des fibres minérales constituées d'autres matériaux que cités en exemple et ayant des caractéristiques, notamment mécaniques et thermiques, adaptées à un ciment d'imprégnation aqueux.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la quantité massique de fibres minérales 12 est supérieure ou égale à 1% de la matière sèche totale. Selon un mode de réalisation de l'invention, la quantité massique de fibres minérales 12 est inférieure ou égale à 10% de la matière sèche totale.
Selon un mode de réalisation de l'invention, les fibres minérales 12 comprennent des fibres coupées.
Selon un mode de réalisation de l'invention, les fibres minérales 12 comprennent des fibres broyées.
L'invention concerne également un fil 8 comprenant des fibres minérales 10 imprégné d'un ciment d'imprégnation aqueux.
Dans ce contexte, le terme imprégné est compris comme comprenant le ciment d'imprégnation qui pénètre dans l'espace entre les fibres minérales 10 d'un fil, autour des fibres minérales 10, autour du toron de fibres minérales 10 et/ou du cœur des fibres minérales 10.
Comme illustré sur la figure 3, le ciment d'imprégnation aqueux enrobe les fibres minérales 10, de sorte que les complexes 2 de charges lubrifiantes et les charges lubrifiantes 6 sont répartis de manière homogène le long des fibres minérales 10.
L'invention concerne également un matériau de friction réalisé à partir d'au moins un fil 8 imprégné d'un ciment d'imprégnation aqueux selon l'invention. Le matériau de friction résulte du séchage de fils 8 imprégnés, l'espace entre les fibres minérales 10 de chaque fil 8, et éventuellement l'espace entre les fils, étant rempli d'un matériau solide comprenant le ciment d'imprégnation selon l'invention séché. EXEMPLES DE MODES DE RÉALISATION DE L'INVENTION
Les exemples ci-dessous démontrent l'effet du ciment d'imprégnation selon l'invention sur la stabilité de la dispersion aqueuse sans décantation des charges lubrifiantes et l'effet du matériau de friction selon l'invention sur l'amortissement des vibrations à chaud.
Selon un premier exemple, un ciment d'imprégnation aqueux est une dispersion aqueuse comprenant :
- 60 à 70% de polymères, dont : latex NBR, résine phénolique et résine mélamine,
- 3% d'un premier complexe de charges lubrifiantes à base de sulfures de métaux et de graphite, comprenant 20 à 50% en masse de sulfures de métaux de densité moyenne 4,3 et 40 à
60% en masse de graphite,
- 6 % d'un deuxième complexe de charges lubrifiantes à base de sulfures de métaux, comprenant 20 à 60% en masse de sulfures de métaux plus denses, de densité moyenne 6,2 et 40 à 80% en masse de sulfures de métaux moins denses, de densité moyenne 4,7,
- 3 % de silicate de calcium,
- 0,3% de cellulose, et
- 18 à 28% d'autres poudres, dont 1/3 de sulfates de barium, 1/3 de noir de carbone, 1/3 de poudres pouvant être des charges neutres comme le carbonate de calcium, et/ou des activateurs de vulcanisation du caoutchouc comme le soufre ou l'oxyde de zinc.
Tous les pourcentages sont exprimés en fraction massique de la matière sèche.
Selon le premier exemple, le quotient de la fraction massique de la charge lubrifiante la moins dense divisée par la fraction massique de la charge lubrifiante la plus dense est de 0,8. Le quotient de la densité de la charge lubrifiante la plus dense divisée par la densité de la charge lubrifiante la moins dense est de 2,8.
Selon un deuxième exemple, un ciment d'imprégnation aqueux est une dispersion aqueuse comprenant :
- 60 à 70% de polymères, dont : latex NBR, résine phénolique et résine mélamine,
- 9 % d'un complexe de charges lubrifiantes à base de sulfures de métaux, comprenant 20 à 60% en masse de sulfures de métaux plus denses, de densité moyenne 6,2 et 40 à 80% en masse de sulfures de métaux moins denses, de densité moyenne 4,7, - 3 % de silicate de calcium,
- 0,3% de cellulose, et
- 18 à 28% d'autres poudres, dont 1/3 de sulfates de barium, 1/3 de noir de carbone, 1/3 de poudres pouvant être des charges neutres comme le carbonate de calcium, et/ou des activateurs de vulcanisation du caoutchouc comme le soufre ou l'oxyde de zinc.
Tous les pourcentages sont exprimés en fraction massique de la matière sèche.
Selon le deuxième exemple, le quotient de la fraction massique de la charge lubrifiante la moins dense divisée par la fraction massique de la charge lubrifiante la plus dense est de 1 ,4. Le quotient de la densité de la charge lubrifiante la plus dense divisée par la densité de la charge lubrifiante la moins dense est de 1,3.
Les ciments d'imprégnation aqueux selon le premier et le deuxième exemple sont dilués avec de l'eau jusqu'à 35% d'eau en masse, puis homogénéisés par agitation, puis laissés au repos.
Les ciments d'imprégnation aqueux selon le premier et le deuxième exemple sont laissés au repos pendant plusieurs heures. Aucune décantation ne se produit. La viscosité est élevée et reste à un niveau constant.
De plus, les charges lubrifiantes sont réparties de manière homogène dans les matériaux de friction résultant du séchage du premier et du deuxième ciment d'imprégnation sans séparation de phase.
Des tests de broutement ont été effectués sur des matériaux de friction issus de l'imprégnation de fils par des ciments d'imprégnation aqueux selon le premier et le deuxième exemple.
A titre de comparaison, un matériau de friction connu de l'homme du métier a également été soumis au même test. Ce matériau de friction connu de l'homme du métier est issu d'un ciment d'imprégnation ne comprenant pas de complexes de charges lubrifiantes.
Le déroulement d'un test de broutement consiste à soumettre un embrayage de transmission manuelle muni de deux garnitures de friction identiques à des cycles représentant des démarrages en pente à une énergie de 50 kJ. Le test est répété pour chaque matériau de friction à différentes températures de 50°C à 320°C.
A chaque engagement, lors du glissement continu, les vibrations sont mesurées au travers d'un coefficient d'excitation de l'arbre de transmission. En fonction de la température, sur la figure 4 est représentée la limite inférieure à partir de laquelle des vibrations, et donc de l'inconfort peuvent être ressenties dans le fonctionnement de l'embrayage sur véhicule automobile.
En trait plein figure la réponse de la formulation de base sans complexes de charges lubrifiantes.
Les points de mesure représentés par des carrés montrent la réponse du matériau de friction selon l'exemple 1.
Les points de mesure représentés par des croix montrent la réponse du matériau de friction selon l'exemple 2.
Les résultats montrent que les matériaux de friction selon l'invention, plus particulièrement selon l'exemple 1 et selon l'exemple 2, font état tous deux de meilleures performances que celles du matériau connu de l'homme du métier. En effet, à partir de 280°C, le matériau connu de l'homme du métier atténue insuffisamment les vibrations, ce qui cause un inconfort. En revanche, les matériaux de friction selon l'exemple 1 et selon l'exemple 2 atténuent suffisamment les vibrations dans la plage de lubrification à chaud (au-delà de 280°C) pour ne pas créer d'inconfort.
Le matériau de friction selon l'exemple 1 présente les meilleures performances moyennes entre 50 et 230°C avec le coefficient d'excitation le plus faible des trois matériaux testés sur cette plage de température.
A partir de 230°C et jusqu'au moins 320°C, le matériau selon l'exemple 2 est celui présentant les meilleures performances, avec le coefficient d'excitation le plus faible des trois matériaux testés sur cette plage de température.
Selon un troisième exemple, un bloc monolithique constitué d'un matériau de friction est élaboré à partir d'un ciment d'imprégnation aqueux comprenant notamment :
- une émulsion de caoutchouc,
- un mélange de résines et
- 5,6% d'un complexe de charges lubrifiantes, exprimés en fraction massique de la matière sèche dans le ciment, le complexe de charges lubrifiantes comprenant, exprimés en fraction massique, 47,5% de graphite et 29,1% de sulfures de métaux, les sulfures de métaux étant un mélange de disulfures d'étain et de zinc, de densité moyenne 4,2.
Selon le troisième exemple, le quotient RI de la fraction massique du graphite divisée par la fraction massique des sulfures de métaux est de 1,63.
Pour vérifier que les charges lubrifiantes sont réparties de manière homogène dans le matériau de friction élaboré à partir du ciment d'imprégnation selon le troisième exemple, plusieurs échantillons représentant entre 1/5 et 1/3 du bloc monolithique sont prélevés aléatoirement le long de sa surface.
Chaque échantillon subit le traitement thermique suivant :
- une première calcination à 480°C pendant 12h pour éliminer le caoutchouc et les résines sans brûler le graphite présent, et
- une deuxième calcination à 800°C pour déterminer la quantité de graphite présente. Les cendres issues de la deuxième calcination sont analysées par fluorescence X afin de déterminer leur composition en sulfures de métaux.
Les résultats des analyses effectuées sont fournis dans le tableau ci-dessous :
Figure imgf000017_0001
L'absence de ségrégation des charges est également vérifiée au moyen d'un microscope électronique à balayage couplé à une sonde EDS (spectroscopie à rayons X à balayage d'énergie). Les charges sont recherchées dans la matrice, identifiées, et leur présence homogène en distribution volumique est vérifiée.
Il est connu de l'homme du métier d'adapter les méthodes d'analyse présentées ci- dessus afin de rechercher, identifier et mesurer la fraction massique de charges lubrifiantes d'une autre nature que le graphite ou les sulfures de métaux dans un matériau de friction.
Les analyses des échantillons du matériau de friction élaboré à partir d'un ciment d'imprégnation suivant le troisième exemple confirment d'une part que les complexes de charges lubrifiantes sont répartis de manière homogène dans le matériau de friction, et d'autre part que le graphite et les sulfures de métaux sont respectivement répartis de manière homogène dans le matériau de friction.
L'invention a été décrite ci-dessus avec l'aide de modes de réalisation et d'exemples sans limitation du concept inventif général.
Bien d'autres modifications et variations se suggèrent d'elles même à l'homme du métier, après réflexion sur les différents modes de réalisation et les différents exemples illustrés dans cette demande. Ces modes de réalisation sont donnés à titre d'exemple et ne sont pas destinés à limiter la portée de l'invention, qui est déterminée exclusivement par les revendications ci-dessous.
Dans les revendications, le mot « comprenant » n'exclut pas d'autres éléments ou étapes, et l'utilisation de l'article indéfini « un » ou « une » n'exclut pas une pluralité. Le simple fait que différentes caractéristiques sont énumérées en revendications mutuellement dépendantes n'indique pas qu'une combinaison de ces caractéristiques ne puisse être avantageusement utilisée. Enfin, toute référence numérique utilisée dans les revendications ne doit pas être interprétée comme une limitation de la portée de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Ciment d'imprégnation aqueux notamment pour la fabrication de matériau de friction, comprenant :
- une suspension aqueuse de charges lubrifiantes, les charges lubrifiantes étant constituées par des charges minérales ou des charges minérales et des charges organiques, le rapport de densité des charges minérales étant supérieur ou égal à 1,2 et inférieur ou égal à 2 et
- une émulsion de caoutchouc,
les charges lubrifiantes étant de densités différentes,
le rapport de fraction massique de charges lubrifiantes entre la charge la moins dense et la charge la plus dense étant supérieur ou égal à 0,6 et inférieur ou égal à 4.
2. Ciment d'imprégnation aqueux selon la revendication 1, dans lequel le rapport de densité de charges lubrifiantes est supérieur ou égal à 1,2 et inférieur ou égal à 4.
3. Ciment d'imprégnation aqueux selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la granulométrie des charges lubrifiantes est supérieure ou égale à 5 μm et inférieure ou égale à 30 μm.
4. Ciment d'imprégnation aqueux selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le rapport de fraction massique entre les charges organiques et les charges minérales est supérieur ou égal à 1 et inférieur ou égal à 3.
5. Ciment d'imprégnation aqueux selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le rapport de fraction massique entre les charges organiques et les charges minérales les plus denses est supérieur ou égal à 0,65 et inférieur ou égal à 1.
6. Ciment d'imprégnation aqueux selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant des fibres minérales de friction de volume unitaire différent, le rapport de volume unitaire entre la fibre la plus grande et la moins grande étant supérieur ou égal à 10 et inférieur ou égal à 1000.
7. Fil comprenant des fibres minérales imprégné d'un ciment d'imprégnation aqueux selon l'une quelconque des revendications précédentes.
8. Matériau de friction fabriqué à partir d'au moins un fil imprégné selon la revendication 7.
PCT/EP2018/074876 2017-09-29 2018-09-14 Ciment d'impregnation aqueux Ceased WO2019063316A1 (fr)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201880063744.4A CN111479861B (zh) 2017-09-29 2018-09-14 含水浸渍接合剂
KR1020207012420A KR102553459B1 (ko) 2017-09-29 2018-09-14 수성 함침 시멘트

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1759084A FR3071891B1 (fr) 2017-09-29 2017-09-29 Ciment d'impregnation aqueux
FR1759084 2017-09-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019063316A1 true WO2019063316A1 (fr) 2019-04-04

Family

ID=61027849

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2018/074876 Ceased WO2019063316A1 (fr) 2017-09-29 2018-09-14 Ciment d'impregnation aqueux

Country Status (4)

Country Link
KR (1) KR102553459B1 (fr)
CN (1) CN111479861B (fr)
FR (1) FR3071891B1 (fr)
WO (1) WO2019063316A1 (fr)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021122315A1 (fr) * 2019-12-20 2021-06-24 Valeo Materiaux De Friction Ciment d'impregnation aqueux

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0965770A1 (fr) * 1998-06-17 1999-12-22 Valeo Procédé de fabrication d'un matériau de friction et plus particulièrement d'une couronne de friction pour disque de friction d'embrayage et couronne d'embrayage
EP1482204A1 (fr) * 2003-05-28 2004-12-01 Nisshinbo Industries, Inc. Matériau tribologique
FR2927965A1 (fr) 2008-02-22 2009-08-28 Valeo Materiaux De Friction Sa Procede de fabrication d'un materiau de friction et notamment d'une couronne de friction d'embrayage.
FR2941758A1 (fr) 2009-01-30 2010-08-06 Valeo Materiaux De Friction Sa Garniture de friction notamment pour embrayage
WO2011049576A1 (fr) * 2009-10-23 2011-04-28 Federal-Mogul Products, Inc. Materiau de frottement pour freins friction

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000021900A1 (fr) * 1998-10-13 2000-04-20 Ppg Industries Ohio, Inc. Plaquettes de circuits electroniques, stratifies et feuilles preimpregnees renforces par fibres de verre, et procede d'assemblage d'un tissu
JP5272396B2 (ja) * 2007-06-20 2013-08-28 日立化成株式会社 摩擦材組成物及びこれを用いた摩擦材
FR2990853B1 (fr) * 2012-05-22 2014-06-13 Rhodia Poliamida E Especialidades Ltda Composition cosmetique contenant une dispersion de particules a base de polymere et de charges minerales

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0965770A1 (fr) * 1998-06-17 1999-12-22 Valeo Procédé de fabrication d'un matériau de friction et plus particulièrement d'une couronne de friction pour disque de friction d'embrayage et couronne d'embrayage
EP1482204A1 (fr) * 2003-05-28 2004-12-01 Nisshinbo Industries, Inc. Matériau tribologique
FR2927965A1 (fr) 2008-02-22 2009-08-28 Valeo Materiaux De Friction Sa Procede de fabrication d'un materiau de friction et notamment d'une couronne de friction d'embrayage.
FR2941758A1 (fr) 2009-01-30 2010-08-06 Valeo Materiaux De Friction Sa Garniture de friction notamment pour embrayage
WO2011049576A1 (fr) * 2009-10-23 2011-04-28 Federal-Mogul Products, Inc. Materiau de frottement pour freins friction

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021122315A1 (fr) * 2019-12-20 2021-06-24 Valeo Materiaux De Friction Ciment d'impregnation aqueux
FR3105247A1 (fr) * 2019-12-20 2021-06-25 Valeo Materiaux De Friction Ciment d’imprégnation aqueux

Also Published As

Publication number Publication date
CN111479861A (zh) 2020-07-31
FR3071891A1 (fr) 2019-04-05
KR102553459B1 (ko) 2023-07-07
FR3071891B1 (fr) 2021-04-23
KR20200065027A (ko) 2020-06-08
CN111479861B (zh) 2022-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Singh et al. Application of waste tire rubber particles in non-asbestos organic brake friction composite materials
KR100419887B1 (ko) 평베어링재료
Rajan et al. Waste and natural fiber based automotive brake composite materials: Influence of slag and coir on tribological performance
CN1141498C (zh) 轴承材料及制造轴承材料的方法
Singh et al. Natural fiber reinforced non-asbestos brake friction composites: influence of ramie fiber on physico-mechanical and tribological properties
El-Tayeb et al. Effect of water spray on friction and wear behaviour of noncommercial and commercial brake pad materials
CA2932361A1 (fr) Couches thermoplastiques autolubrifiantes additionnees de ptfe a distribution polymodale de poids moleculaire
Zhao et al. Tribological investigations of glass fiber reinforced epoxy composites under oil lubrication conditions
Zhou et al. Influences of carbon fabric/epoxy composites fabrication process on its friction and wear properties
Gehlen et al. Tribological behavior of glass/sisal fiber reinforced polyester composites
Lu et al. Effect of pre-impregnated organosilicon layer on friction and wear properties of paper-based friction materials
Sugözü et al. Investigation of the Effect on Tribological Properties of the use of Pinus Brutia Cone as a Binder in Brake Pads
WO2019063316A1 (fr) Ciment d'impregnation aqueux
FR2779989A1 (fr) Procede de fabrication d'un materiau de friction et plus particulierement d'une couronne de friction pour disque de friction d'embrayage et couronne d'embrayage
FR3071892B1 (fr) Ciment d'impregnation aqueux
Darshan et al. Optimization of abrasive wear parameters of Halloysite nanotubes reinforced silk/basalt hybrid epoxy composites using Taguchi approach
Akbulut et al. Experimental comparison of manufacturing parameters in automotive friction materials
Pinca-Bretotean et al. Laboratory testing of brake pads made of organic materials intended for small and medium vehicles
Bernard et al. Friction and wear properties of bio-based abrasive in a high-friction composite material
Li et al. Green and self‐lubricating polyoxymethylene composites filled with low‐density polyethylene and rice husk flour
Stephen Bernard et al. Friction and wear properties of bio-based abrasive in a high-friction composite material
Saindane et al. Performance evaluation of brake pads developed using two different manufacturing methods
Su et al. Friction and wear of Synfluo 180XF wax and nano-SiO2 filled hybrid glass/PTFE fabric composites with phenolic resin binder
RU2688134C1 (ru) Полимерная композиция триботехнического назначения на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена и 2-меркаптобензотиазола
EP4077530B1 (fr) Ciment d'impregnation aqueux

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18770001

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20207012420

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18770001

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1