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PEBFECTIf1i1NTS AUX b7ATIE8ES SUBISSANT UN FBMTEMLENT, ET IVOT9b AUX MATIE- -rets SERVA1IlT à LA C01lVSTIroTIOH DES F&1N8.
La présente invention se rapporte à des matières nouvelles, des- tinées à résister au frottement et convenant particulièrement au freinage des véhicules et aux emplois analogues-
De telles substances sont d'ordinaire fabriquées par tissage d'une matière fibreuse, telle que l'amiante, de manière à réaliser un tissu qui peut ensuite être tressé avec ou sans insertion de fil métallique, puis la matière est imprégnée ou saturée avec une substance, comme le brai, l'as- ];halte, les résines naturelles, les huiles etc.... et finalement séchée.
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nant une autre méthode, on réalise des pièces saablables à partir du caut-
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chouc, généralement pris sous forme de latex, avec une matière comme la fibre d'amiante, après quoi la masse est filée à la presse ou laminée en feuilles et durcie par traitement convenable.
Les appareils pour le frottement fabriqués suivant la première méthode ci-dessus se sont montrés défectueux dans la pratique, parce que la matière d'imprégnation employée se ramollit par la chaleur développée au cours du frottement: ils sont en outre affectés par l'eau, par l'huile, et générale- ment tendent à se carboniser par la chaleur due au frottement. Un autre défaut réside dans la perte de leur flexibilité lorsque les conditions normales de travail nnt provoqué réchauffement et l'abrasion de ces matières.
Les dispositifs réalisés suivant la seconde méthode ci-dessus sont particulièrement défectueux parce que leur flexibilité est temporaire et qu'elle disparaît très rapidement au cours de l'abrasion produite par le fane.. tionnement normal de ces pièces comme freins sur leh véhicules.
La Société demanderesse a réalisé un dispositif contenant par- tioulièrement au freinage des véhicules, et dont la flexibilité se maintient, quelles que soient les conditions opératoires, tandis que le liant ne s'altère pas on perdant ses qualités mécaniques, contrairement à ce qu'on observe avec les liants antérieurement utilisés. De plus, suivant l'invention, la matière peut être préparée sous forme de feuilles, ce qui amène une économie supplé- mentaire du fait qu'on n'a plus besoin des opérations de tressage et que l'op peut obtenir les pièces frottantes direcrement sous leur forme d'utilisation par découpage, pour leur donner la section ou l'épaisseur désirée.
La matière fabriquée suivant l'invention comporte un liant très flexible et qui le reste dans les conditions normales de fonctionnement! le coefficient de frottement reste bon. Le frein n'est pas altéré par les huiles ; il ne se carbonise pas sous la chaleur dégagée au cours du frottement. On peut mouler aisément la matière sous dos formes variées, comme par exemple des fouilles de toutes dimensions et de toutes épaisseurs.
Afin que l'invention soit mieux comprise, il en est indiqué ci-dessous une description.
La Société demanderesse utilise un liant particulier à base d'une résine alkyd constituée par l'association d'un produit de réaction d'un alcool possédant au moins trois groupes hydroxyles sur un acide polybasique (de préférence un acide polybasique aromatique) et d'un produit résineux dé-
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rivant d'un alcool dihydrique et d'un acide aliphatique bibasique. Une telle résine peut être préparée à des degrés variés de flexibilité, suivant la com- position' mais, pour une composition donnée, la résine obtenue conserve cette flexibilité de manière permanente.
Le degré de flexibilité dépend surtout des rapports pondéreux entre les ingrédients utilisés au cours de la préparation du liant résineux*
Par exemple, dans le cas d'un liant servant à imprégner des pièces frottantes pour freins et réalisé suivant l'invention, on peut utiliser la forme ci-dessous dont les proportions, données à titre indicatif, peuvent être modifiées dans de larges limites, si on le désire, et sans cesser de faire partie de l'invention-
La glycérine, l'anhydride phtalique, l'éthylène-glycol et l'a- cide succinique sont mis à réagir dans des proportions correspondant à six mo- lécules de succinate glycolique par molécule de phtalate glycérique.
L'ensem- ble des ingrédients est porté jusqu'à 180 ou 2000 C. dans un récipient d'alu- minium, la température étant maintenue jusqu'à ce que la résinification soit réalisme*
On limite la réaction, de manière à atteindre l'état A de la ré- sine, état sous lequel elle est encore fusible et soluble. Cette résine peut être ainsi fondue en présence d'une charge susceptible de'la renforcer, comme par exemple l'amiante, le malaxage étant effectué de préférence sur des cylin- dres mélangeurs tels qu'on en emploie dans le travail usuel du caoutchouc, et les constituants charge et résine ayant été préalablement mélangés.
Bien que les proportions d-u liant et de la charge soient modifiables entre des limites étendues, on a obtenu de bons résultats en mélangeant des poids sensiblement égaux de la résine et de la charge. La feuille brute obtenue après laminage, est alors finie, soit par laminage ou calandrage, soit par compression dans une presse hydraulique. La feuille comprimée est ensuite cuite dans un four ordinaire, de préférence chauffé électriquement et à la température de 125 C. dusqu'à ce que la résinification soit complète.
On élève alors la température' vers 150-175 C. en prolongaant la chauffe jusqu'à ce que la polymérisation de la résine soit terminée*
Au lieu de comprimer d'abord, puis de durcir à la chaleur, la feuille comprimée qui renferme la résine à l'état A peut être directement dur- cie dans la presse hydraulique où l'on maintient la température de 2000 C. pan- @
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dant -uns demi-heure à une heure.
Une autre méthode d'incorporation de la résine à la charge qui est parfois préférable, est la suivante : On convertit d'abord la résine à l'état B, ou bien on atteint marna le début de l'état C, au lieu de l'état A, pub l'on fait gonfler cette résine dans un solvant convenable, comme l'acétone. La masse gélatineuse ainsi gonflée est incorporée à une charge, telle que l'amiante puis elle est chauffée sur des cylindres mélangeurs jusqu'à ce que, pratiquagent la totalité du solvant se soit évaporée.
On comprime alors le mélange dans une presse hydraulique chauffée par résistance vers 200- 210 C, jusqu'à l'achèvement; de la polymérisation- La compression à chaud doit toujours être faite entre des plaques perforées, où entre des grilles de manière à permettre l'échappement de tous les gaz qui se forment au cours de la polymérisation. Les feuilles sont alors prêtes à 1'emploi. Au lieu do comprimer dans une presse (ce qui est pré- férable), le mélange de la résine et de la charge peut être aussi mis en feuil- les sur des cylindres différentiels, de façon à réaliser la fouille finie qui est ensuite durcie vers 150-160* C. comme ci-dessus.
Les feuilles peuvent être préparées à toutes dimensions et à toutes épaisseurs désirées; ou bien des feuilles de grande largeur seront décou- pées en toutes dimensions plus petites.
L'exemple ci-dessus concerne l'emploi d'une résine à base de glycérine, anhydride phtalique, glycol et acide succinique, mais l'invention n'est pas limitée à ces seuls ingrédients. On peut en effet substituer au glycol d'autres alcools dihydriques, comme le diéthylène-glycol, le propylène-glycol, le tétraméthylène-glycol, etc.... A l'acide succinique, on peut substituer les acides adipique, sébacique, maléique, malique, etc.... Au lieu de l'anhydride phtalique ou de l'acide correspondant, on peut également utiliser d'autres aci- des polybasiques et faire une substitution analogue de polyalcools à la glycé- rine.
Le rapport de six molécules à une molécule, donné dans l'exemple caractéristique ci-dessus, n'est pas impératif, et d'une façon générale, on obtient de bons xésultata pour des rapports moléculaires compris entre 4 et 1 d'une part, et 8 et 1 d'autre part, le premier chiffre désignant le nombre des molécules de l'ester d'alcool dihydrique, et le second nombre celui des molécu- les de l'ester glycérique ou analogue- L'expérience a toutefois montré que la rapport de 6 à 1 est en général le meilleur.
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En ce qui concerne la charge, il est bien entendu que l'amiante ne constitue qu'un exemple particulier, et que toute matière, fibreuse ou non, peut être employée, comme par exemple les noirs de c:rbone ou de fumée, l'argi- le, la silice, l'alumine, les débris textiles, etc.... Au lieu d'incorporer la charge sous forme dispersée, il peut être désirable, en certains cas, d'employer des charges sous formas de feuillets, ou encore d'associer la charge pulvérulerr te et la charge en feuille- A titre d'exemple, la résine peut être mise en feul le en présence d'un tissu ou de papier d'amiante, ou analogue, ou encore avant d'exécuter la compression, plusieurs feuilles de cette charge peuvent être im- prégaéss ou recouvertes de résine, puis comprimées ensemble.
Quand on associe à des charges en feuille et en poudre, les proportions respectives de ces far- mes de la charge peuvent être variées. On peut enfin associer à une charge en poudre des charges en feuilles de nature différente; par exemple des déchets de coton seront associés à des substances comme l'amiante tissé, le papier, les tissus de matières végétales, ets...
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PEBFECTIf1i1NTS TO B7ATIE8ES SUBJECT TO FBMTEMLENT, AND IVOT9b TO MATIE- -rets SERVA1IlT TO C01lVSTIroTIOH OF F & 1N8.
The present invention relates to new materials, intended to resist friction and particularly suitable for braking vehicles and similar uses.
Such substances are usually made by weaving a fibrous material, such as asbestos, so as to provide a fabric which can then be braided with or without the insertion of wire, and then the material is impregnated or saturated with a. substance, such as pitch, as-]; halt, natural resins, oils etc ... and finally dried.
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n another method, sandable parts are made from the caut-
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cabbage, usually taken as a latex, with a material such as asbestos fiber, after which the mass is press-spun or rolled into sheets and hardened by suitable processing.
The friction devices manufactured according to the first method above have been shown to be defective in practice, because the impregnation material used softens by the heat developed during the friction: they are also affected by water, by oil, and generally tend to carbonize by heat due to friction. Another defect lies in the loss of their flexibility when normal working conditions have caused heating and abrasion of these materials.
The devices made according to the second method above are particularly defective because their flexibility is temporary and disappears very quickly during the abrasion produced by the normal fading of these parts as brakes on the vehicles.
The Applicant Company has produced a device containing partially when braking vehicles, and whose flexibility is maintained, whatever the operating conditions, while the binder does not deteriorate or lose its mechanical qualities, contrary to what ' it is observed with the binders used previously. In addition, according to the invention, the material can be prepared in the form of sheets, which brings about an additional economy in that the braiding operations are no longer required and that the friction parts can be obtained. directly in their form of use by cutting, to give them the desired section or thickness.
The material produced according to the invention comprises a very flexible binder which remains so under normal operating conditions! the coefficient of friction remains good. The brake is not affected by oils; it does not carbonize under the heat given off during friction. The material can easily be molded into various shapes, such as excavations of all sizes and all thicknesses.
In order for the invention to be better understood, a description thereof is given below.
The Applicant Company uses a particular binder based on an alkyd resin constituted by the combination of a reaction product of an alcohol having at least three hydroxyl groups on a polybasic acid (preferably an aromatic polybasic acid) and of a resinous product de-
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derived from a dihydric alcohol and a bibasic aliphatic acid. Such a resin can be prepared with varying degrees of flexibility, depending on the composition, but for a given composition the resulting resin will retain this flexibility permanently.
The degree of flexibility depends mainly on the weight ratios between the ingredients used during the preparation of the resinous binder *
For example, in the case of a binder serving to impregnate friction parts for brakes and produced according to the invention, the form below can be used, the proportions of which, given as an indication, can be modified within wide limits, if desired, and without ceasing to be part of the invention-
Glycerin, phthalic anhydride, ethylene glycol and succinic acid are reacted in proportions corresponding to six molecules of glycolic succinate per molecule of glyceric phthalate.
All the ingredients are brought to 180 or 2000 C. in an aluminum container, the temperature being maintained until the resinification is realistic *
The reaction is limited so as to reach state A of the resin, a state in which it is still fusible and soluble. This resin can thus be melted in the presence of a filler capable of reinforcing it, such as for example asbestos, the mixing preferably being carried out on mixing rolls such as are used in the usual working of rubber, and the filler and resin components having been mixed beforehand.
Although the proportions of binder and filler are changeable within wide limits, good results have been obtained by mixing substantially equal weights of resin and filler. The raw sheet obtained after rolling is then finished, either by rolling or calendering, or by compression in a hydraulic press. The compressed sheet is then fired in an ordinary oven, preferably electrically heated and at a temperature of 125 ° C. until the resinification is complete.
The temperature is then raised to 150-175 C. by prolonging the heating until the polymerization of the resin is complete *
Instead of first compressing and then heat hardening, the compressed sheet which contains the resin in state A can be directly cured in the hydraulic press where the temperature of 2000 C. is maintained. @
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from half an hour to an hour.
Another method of incorporating the resin into the load which is sometimes preferable is as follows: The resin is first converted to state B, or else the start of state C is reached, instead of state A, then this resin is swelled in a suitable solvent, such as acetone. The gelatinous mass thus swelled is incorporated into a filler, such as asbestos, and then it is heated on mixing rolls until all of the solvent has evaporated.
The mixture is then compressed in a resistance-heated hydraulic press at around 200-210 C, until completion; Polymerization- Hot compression must always be done between perforated plates, or between grids so as to allow the escape of all gases that form during polymerization. The sheets are then ready for use. Instead of compressing in a press (which is preferable), the mixture of resin and filler can also be sheeted on differential rolls, so as to achieve the finished dig which is then hardened around. 150-160 * C. as above.
Sheets can be prepared in any size and thickness desired; or large width sheets will be cut into any smaller dimensions.
The above example relates to the use of a resin based on glycerin, phthalic anhydride, glycol and succinic acid, but the invention is not limited to these ingredients alone. It is in fact possible to substitute for the glycol other dihydric alcohols, such as diethylene glycol, propylene glycol, tetramethylene glycol, etc .... For succinic acid, one can substitute adipic, sebacic, maleic acids , malic, etc. Instead of the phthalic anhydride or the corresponding acid, it is also possible to use other polybasic acids and make a similar substitution of polyalcohols for glycerin.
The ratio of six molecules to one molecule, given in the characteristic example above, is not imperative, and in general, good results are obtained for molecular ratios between 4 and 1 on the one hand. , and 8 and 1 on the other hand, the first number denoting the number of molecules of the dihydric alcohol ester, and the second number that of the molecules of the glyceric ester or the like. Experience has however shown that the 6 to 1 ratio is generally the best.
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As far as the filler is concerned, it is understood that asbestos is only a specific example, and that any material, fibrous or not, can be used, such as for example carbon or smoke blacks, l 'clay, silica, alumina, textile debris, etc ... Instead of incorporating the filler in dispersed form, it may be desirable in some cases to employ fillers in sheet form. , or even to combine the pulverulent filler and the sheet filler. For example, the resin can be ignited in the presence of a fabric or asbestos paper, or the like, or even before To perform the compression, several sheets of this filler may be impregnated or resin coated, and then compressed together.
When combining sheet and powder fillers, the respective proportions of these fillers in the filler can be varied. Finally, it is possible to combine sheet fillers of a different nature with a powder filler; for example cotton waste will be associated with substances such as woven asbestos, paper, tissues of plant materials, etc.