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MEMOIRE DESCRIPTIF à l'appui d'une demande de B R E V E T D'INVENTION "Procédé de préparation de corps de frottement, notamment de garnitures de freins et d'embrayages" la société dite : CIBA Société Anonyme,
EMI1.1
QgB'f1B - PG13R- -Ir L :rm -(HH3#!-QU-BA Baie, Suisse.
Faisant l'objet d'une première demande de brevet déposée en Suisse le 9 décembre 1943.
On sait qu'on peut fabriquer des corps de freins par le pro- cédé à la pile raffineuse à partir de fibres d!amiante avec *ou sans charges pulvérulentes, en employant des résines phénoliques comme agents liants. Les corps de freins ainsi préparés, d'une bonne résistance mécanique, présentent le désavantage que leur coefficient de frottement diminue fortement au fur et à mesure qu'on les emploie, notamment lorsqu'ils sont surchargés par un trop fort freinage, la surface de frottement pouvant prendre un aspect vitreux.
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Un autre procédé consiste à imprégner du papier ou du car- ton d'amiante avec des résines synthétiques, par exemple des résines phénoliques ou aminotriaziniques, à sécher, puis à fabri- quer des garnitures de freins avec cette matière. Ce procédé a cependant certains inconvénients. D'une part il faut l'exécuter en deux phases, la fabrication du papier et l'imprégnation devant être effectuées séparément ; part, il est en général diffi- cile d'incorporer en même temps des charges pulvérulentes puisque ce procédé doit être exécuté en deux phases.
Ces inconvénients du procédé par imprégnation ont été évités en mélangeant les charges pulvérulentes (par exemple de l'amiante en poudre et le cas échéant d'autres charges inorganiques) avec une résine aminotriazinique en poudre, à l'état sec, et en mou- lant ce mélange à châud en corps de frottement (cf. brevet bel- ge No. 446.704 du 4.8.42 de la demanderesse). Les produits obtenus par ce procédé permirent pour la première fois de consta- ter que les résines aminotriaziniques, par exemple les résines de la mélamine, permettent de fabriquer des corps de freins dont le coefficient de frottement ne diminue pas, mais atteint au con- traire une valeur plus élevée lorsqu'on les emploie.
Ces corps de freins ont donné de très bons résultats; leur résistance méca- nique est cependant en général plus faible que la résistance mé- canique des corps de freins obtenus par le procédé à la pile raf- fineuse décrit ci-dessus.
Pour chercher à améliorer cette résistance mécanique, on employa pour le procédé à la pile raffineuse des résines amino- triaziniques condensées jusqu'au stade hydrophobe tout en étant
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encore liquides ou fusibles (stade A). Malgré leur propriété d'être précipitées par l'eau de leur solution aqueuse concentrée, ces résines ne peuvent cependant pas être employées pour le pro- cédé à la pile raffineuse parce que les grandes quantités d'eau employées pour ce procédé provoquent de grandes pertes de résine; il fallait donc opérer avec de grands excès de résine et faire circuler le liquide d'imprégnation employé pour arriver à une teneur en résine de la pulpe à peu près satisfaisante.
De plus, étant donné les grandes quantités de résine en circulation, on ne pouvait pas du tout prévoir la quantité de résine que prend la pulpe, de sorte qu'une fabrication satisfaisante n'était pas pos- sible.
La demanderesse a trouvé qu'on peut arriver à des résultats satisfaisants par le procédé à la pile raffineuse, lorsqu'on em- ploie des résines aminotriaziniques dont le degré de condensation: est plus avancé que le stade A. On emploiera avantageusement des résines d'un degré de'condensation avancé, c'est-à-dire qui sont pratiquement insolubles et infusibles, mais qui possèdent encore une certaine plasticité à chaud (stade B avancé), tandis que, par contre, les résines du stade C, c'est-à-dire les résines complète- ment durcies, ne possèdent plus un pouvoir liant suffisant pour se lier avec la charge et ne peuvent donc plus être moulées par pression et chaleur en corps de freins d'une résistance mécanique suffisante.
Pour préparer les résines qu'on emploiera pour le procédé de la présente invention, on peut continuer de condenser par exemple un produit de condensation aminotriazine-formaldéhyde soluble dans
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l'eau, en solution aqueuse, en ajoutant un acide, de manière connue, jusqu'à ce qu'une prise d'essai de la solution donne, en milieu alcalin, un précipité volumineux, en apparence inerte, d'une résine solide. Cette résine, lorsqu'on l'isole telle quelle, possède une fluidité à chaud si faible qu'elle ne peut pas être employée comme agent liant pour une masse à mouler.
Lorsqu'on effectue cette précipitation de la solution acide dans la pile raffineuse, en présence d'une suspension alcaline de charges fibreuses, la pulpe neutralisée qui en résulte permet de préparer des papiers ou des cartons qui, séchés, peuvent être mou- lés en corps de frottement d'une bonne solidité mécanique, quand bien même la résine employée ne montre pour ainsi dire plus de fluidité à chaud.
D'une manière encore plus simple, on peut aussi durcir une résine aminotriazinique en elle-même, jusqu'à ce que sa fluidité à chaud et sa solubilité dans l'eau aient pratiquement disparu et ajouter directement la résine prédurcie, pulvérisée, à la pile raffineuse contenant des fibres inorganiques et le cas échéant d'autres charges. Les pulpes ainsi obtenues peuvent être facile- ment filtrées et peuvent être par conséquent facilement transfor- mées en plaques, qu'on sèche et qu'on peut ensuite directement mouler à chaud en corps de frottement. Un avantage particulier de ce mode opératoire est le dosage facile de la quantité de rési- ne employée pour arriver à une teneur donnée en résine dans le produit final ; peut ainsi facilement maintenir les teneurs en résine dans les limites particulièrement précieuses de 10 à 50%.
Le tableau suivant donne un aperçu du degré d'insolubilité dans l'eau que les produits employés selon le procédé de la pré- sente invention doivent posséder.
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Essai <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> 5 <SEP> 6
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<tb> Durcissement <SEP> à <SEP> 1100 <SEP> 110 <SEP> 110 <SEP> 1100 <SEP> 110 <SEP> 120
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<tb> Temps <SEP> de <SEP> durcissement <SEP> 0' <SEP> 45' <SEP> 90' <SEP> 180' <SEP> 360' <SEP> 180'
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<tb> Viscosité <SEP> en <SEP> centipoises <SEP> 1350 <SEP> 2600 <SEP> 9500 <SEP> <SEP> <SEP>
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<tb> Quantités <SEP> insolubles
<tb> dans <SEP> l'eau <SEP> 91% <SEP> 44% <SEP> 26% <SEP> 12% <SEP> 2,5% <SEP> env. <SEP> 1%
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Les essais 1 à 3 caractérisent le stade A, les essais 4 à 6 le stade B, étant entendu qu'entre les stades 3 et 4 il peut naturellement y avoir des degrés intermédiaires.
Ce tableau montre cependant que la solubilité dans l'eau des stades A est encore si grande qu'il peut se produire par le procédé à la pile raffineuse des pertes de résine qui dépassent en général les quantités supporta- bles, tandis que pour les résines du stade B, au fur et à mesure que le degré de durcissement augmente (stade d'un gel), ces pertes deviennent si faibles qu'on peut les négliger.
Au lieu d'employer des résines aminotriaziniques pures, on peut aussi employer leurs mélanges avec d'autres résines. Des résines mixtes avec des composés phénoliques présentent notamment de l'intérêt parce que leur insolubilité naturelle plus élevée dans l'eau contribue à l'effet recherché. Il est naturellement avantageux que la teneur en composés phénoliques de ces produits soit maintenue dans des limites telles que le coefficient de frei- nage élevé des corps de freins obtenus à partir de résines amino- triaziniques pures ne soit pas notablement diminué.
Les exemples suivants illustrent la présente invention sans toutefois la limiter. Sauf mention spéciale, les quantités indi- quées s'entendent en poids.
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Exemple 1 a) On désagrège 100 parties de déchets de carton d'amiante dans une pile raffineuse de façon à obtenir une pulpe à 10%, on ajoute 50 parties d'oxyde d'aluminium en poudre sablonneuse, puis on mélange soigneusement. b) On dissout 50 parties d'une résine aminotriazine-formal- déhyde soluble dans l'eau, préparée à partir de 1 molécule de mé- lamine et de 3 molécules de formaldéhyde, dans 1000 parties d'eau à 70 , ajoute 22,5 parties d'acide chlorhydrique concentré et con- dense encore 15 minutes à 60-70 . Une prise d'essai de cette solution de résine donne dans une solution à 1% de carbonate de sodium un fort précipité blanchâtre, floconneux, de résine.
c) On introduit en quelques minutes la solution acide de résine b) dans le contenu alcalin de la pile raffineuse et mélange soigneusement, le pH devant être à la fin d'environ 8,5; si cela est nécessaire, on amène le pH à cette valeur. Avec le mélange contenu dans la pile raffineuse on forme, de manière connue, sur un tamis, une plaque de carton que l'on presse soigneusement et que l'on fait sécher pendant la nuit à environ 40 C. Ce carton d'amiante contient environ 15% de résine; ou le moule dans une forme en acier, à 1600C, pendant 10 minutes, sous une pression de 200 kg/cm2 en une garniture de frein.
On obtient une garniture gris clair d'une bonne résistance mécanique. d) Lorsqu'on opère d'une manière analogue, mais en employant 80 parties de résine aminotriazinique, on obtient un carton d'amiante dont la teneur en résine est d'environ 25%, Ce carton permet d'obtenir des corps de freins analogues mais encore plus compacts que ceux obtenus sous c).
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Exemple 2
On traite la résine aminotriazinique soluble dans l'eau dé- crite sous 1 b de l'exemple précédent, à l'état pulvérulent, pen- dant 3 heures, à 120 C, dans une étuve, puis on pulvérise cette résine. La poudre obtenue est pratiquement insoluble dans l'eau et infusible.
On désagrège 100 parties de fibre d'amiante avec environ 2000 parties d'eau, à la pile raffineuse, et ajoute 50 parties d'oxyde d'aluminium en poudre ainsi que 45 parties de la résine aminotriazinique ci-dessus d'un durcissement avancé. Après avoir mélangé soigneusement, on transforme le contenu de la pile raffi- neuse en carton d'amiante, sèche et moule pendant 10 minutes à 160 C sous 200 kg/cm2. On obtient une garniture de frein gris clair, d'une très bonne résistance mécanique.
Lorsqu'on ajoute des quantités croissantes de la résine dur- cie au même contenu de la pile raffineuse, on obtient les résultats suivants :
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<tb> addition <SEP> de <SEP> teneur <SEP> en <SEP> résine <SEP> du <SEP> aspect <SEP> des <SEP> corps <SEP> de
<tb> résine <SEP> carton <SEP> d'amiante <SEP> freins
<tb>
<tb> 45 <SEP> parties <SEP> 17,0% <SEP> gris <SEP> clair, <SEP> solide
<tb>
<tb> 75 <SEP> " <SEP> 24,0% <SEP> gris, <SEP> très <SEP> solide
<tb>
<tb> 100 <SEP> " <SEP> 28,5% <SEP> gris, <SEP> très <SEP> solide
<tb>
<tb> 150 <SEP> " <SEP> 40,5% <SEP> gris-jaune, <SEP> très <SEP> solide
<tb>
<tb> 200 <SEP> " <SEP> 46,0% <SEP> gris-jaune, <SEP> très <SEP> solide
<tb>
Exemple 3
On fait réagir 60 parties de mélamine avec 26 parties de xylénol et 155 parties en volume d'une solution à 33% en volume de formaldéhyde, en réaction alcaline,
au réfrigérant à reflux, au bain-marie bouillant, à 95 C, pendant 30 minutes. On élimine
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ensuite l'eau par distillation dans le vide, traite la résine claire, en couches minces, pendant 6 heures, à 100 C, au four à sécher, puis on pulvérise soigneusement (résine I).
On prépare de manière analogue la résine II en employant 51 parties de xylénol, et la résine III en employant 102 parties de xylénol.
Poux préparer les garnitures de freins par le procédé à la pile raffineuse, on opère comme on l'a indiqué à l'exemple 2, en employant les résines ci-dessus au lieu de la résine triaminotri- azine pure, ce qui donne les résultats suivants :
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<tb> addition <SEP> teneur <SEP> en <SEP> résine <SEP> du <SEP> aspect <SEP> des <SEP> corps <SEP> de
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<tb> parties <SEP> en <SEP> résine <SEP> carton <SEP> d'amiante <SEP> freins
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<tb>
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<tb> poids
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<tb> 50 <SEP> 1 <SEP> 16,5% <SEP> gris <SEP> clair, <SEP> solide
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<tb> 50 <SEP> II <SEP> 17,0% <SEP> gris <SEP> clair, <SEP> solide
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<tb>
<tb>
<tb>
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<tb> 50 <SEP> III <SEP> 17,5% <SEP> gris <SEP> clair, <SEP> solide
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<tb>
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<tb> 80 <SEP> 1 <SEP> 26,
5% <SEP> gris, <SEP> très <SEP> solide
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<tb> 80 <SEP> II <SEP> 25,5% <SEP> gris, <SEP> très <SEP> solide
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<tb> 80 <SEP> III <SEP> 23,5% <SEP> gris, <SEP> très <SEP> solide
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<tb> 100 <SEP> III <SEP> 29,0% <SEP> gris <SEP> foncé, <SEP> très <SEP> so-
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<tb>
<tb>
<tb> lide
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Au lieu d'employer des fibres d'amiante, on peut aussi employer pour le procédé de la présente invention des mélanges de fibres d'amiante avec d'autres substances fibreuses, et au lieu de l'oxy- de d'aluminium d'autres charges pulvérulentes inorganiques, telles qu'on en emploie habituellement pour la préparation de corps de frottement.
Revendications.
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