BR0006048B1

BR0006048B1 - processo de fabricação de um material de fricção, e, coroa de fricção para disco de fricção de embreagem.

Info

Publication number: BR0006048B1
Application number: BRPI0006048-8A
Authority: BR
Inventors: Christian Biot
Priority date: 1999-04-16
Filing date: 2000-04-11
Publication date: 2010-12-28
Also published as: ES2209855T3; DE60006473T3; EP1088176B2; JP4963530B2; ES2209855T5; EP1088176A1; DE60006473T2; DE60006473D1; FR2792383B1; FR2792383A1; WO2000063577A1; JP2002542438A; BR0006048A; EP1088176B1

Description

"PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE UM MATERIAL DE FRICÇÃO, E,COROA DE FRICÇÃO PARA DISCO DE FRICÇÃO DE EMBREAGEM"

A presente invenção se refere a um processo de fabricação deum material de fricção e mais especialmente de uma coroa de fricção paradisco de fricção de embreagem, assim como a uma coroa de fricção. Maisespecialmente, a coroa de fricção para disco de fricção de embreagem e dotipo de atrito a seco.

Uma tal coroa de fricção é realizada a partir de fio à base defibras minerais tais como fibras de vidro, que asseguram a resistência à forçacentrífuga, de borracha para a obtenção de um bom coeficiente de atrito, decargas diversas e de um ligante, na prática uma resina fenólica, para tornar oconjunto coerente.

Por ocasião da fabricação da coroa é usual utilizar solventesclorados, em especial para dissolver a borracha.

O problema que se apresenta por ocasião da utilização de taissolventes clorados é seu aspecto nocivo que necessita, em conseqüênciadisso, que sejam efetuadas operações de confinamento e de recuperação a fimde evitar qualquer contato com os operadores e qualquer rejeito na atmosfera.

A fim de superar esse problema, é conhecido substituir essessolventes clorados por água. Isso necessita que se utilize látex no lugar dasborrachas secas. Na prática um cimento aquoso que resulta da mistura naágua de resinas fenólicas, de cargas, notadamente sob a forma de pós, e delátex é realizado. Esse cimento é em seguida utilizado para impregnar um fioconstituído de fibras minerais e outras que serve para formar um esboçocozido em seguida sob pressão para formar uma coroa de fricção. Arequerente constatou que o cimento aquosos apresenta uma viscosidade queaumenta rapidamente no decorrer do tempo. Isso tem como conseqüências,por um lado, uma curto tempo durante o qual o cimento é utilizável e, poroutro lado, variações nas características de atrito e de resistência ao desgastedas coroas de atrito em seguida realizadas. A adjunção de resina fenólica empó na mistura que contém látex provoca a absorção da água de constituiçãodo látex, que leva a um aumento rápido da viscosidade e que torna impróprioo cimento para a impregnação de um fio.

No documento GB-A-2 054 626 o cimento de impregnaçãoaquoso contém pelo menos um composto do tipo tensoativo.

Entretanto o problema pode se apresentar pois as partículas,que o cimento contém, podem se aglomerar.

A invenção propõe para resolver esse problema que sejamutilizados compostos tensoativos aniônicos para estabilizar as misturasaquosas para coroas de embreagem que contêm misturas de látex de resinasfenólicas, de melanina formol e de diversos pós orgânicos e minerais.

Mais precisamente, a presente invenção tem como objeto umprocesso de fabricação de um material de fricção, mais especialmente de umacoroa de fricção para disco de fricção de embreagem que trabalha a seco, quecompreende uma operação de impregnação de um fio à base notadamente defibras minerais tais como fibras de vidro, por meio de um cimento deimpregnação aquoso.

De acordo com a invenção, o cimento aquoso contém pelomenos um composto do tipo tensoativo aniônico.

Graças à invenção o composto tensoativo aniônico leva cargasativas negativas e impede assim a agregação das diferentes partículas de póscarregadas negativamente.

De acordo com outras características da invenção que podemser tomadas separadamente ou em todas suas combinações técnicas possíveis:

- o cimento aquoso contém um composto tensoativo de tiponão iônico e um composto tensoativo de tipo aniônico;

- o composto de tipo tensoativo aniônico é escolhido dentre ogrupo dos fosfatos, dos polifosfatos, dos pirofosfatos, dos sulfatos, dossulfonatos e dos carboxilatos;

- o cátion do composto de tipo tensoativo aniônico é escolhidodentre os elementos sódio, potássio, amônio, cálcio e aminas;

- o composto de tipo tensoativo não iônico é escolhido entreos compostos que possuem grupos hidroxila e éter;

- o composto de tipo tensoativo não iônico é um poliglicoléter;

- o composto de tipo tensoativo aniônico é uma mistura depolifosfatos de potássio;

- o composto de tipo tensoativo aniônico é uma mistura depolifosfatos de sódio;

- o composto de tipo tensoativo aniônico é uma mistura depirofosfatos de potássio;

- o composto de tipo tensoativo aniônico é uma mistura depirofosfatos de sódio;

- a realização do cimento de impregnação compreende aformação de uma pré-mistura que compreende cargas, resina fenólica,composto de tipo tensoativo e água e a adjunção a essa pré-mistura de látexStyrène Butadiène Rubber, chamado de modo usual de látex SBR;

- o látex é de tipo SBR;

- a porcentagem ponderai dos compostos de tipo tensoativoaniônico em relação ao látex SBR seco é inferior a 6 %;

- a porcentagem ponderai dos compostos de tipo tensoativoaniônico em relação à mistura seca é inferior a 5 %;

- a porcentagem ponderai dos compostos de tipo tensoativoaniônico em relação à guarnição terminada é inferior a 3 %;

- a porcentagem ponderai dos compostos de tipo tensoativonão iônico em relação ao látex SBR seco é inferior a 3 %;

- a porcentagem ponderai dos compostos de tipo tensoativonão iônico em relação à mistura seca é inferior a 2 %;

- a porcentagem ponderai dos compostos de tipo tensoativonão iônico em relação à guarnição terminada é inferior a 1,2 %;

- o fio contém pelo menos um fio de vidro elementartexturado;

- a textura do fio de vidro texturado é de 600 a 5000 tex;

- o fio compreende fio metálico; e,

- a coroa de fricção para disco de fricção de embreagem quetrabalha a seco compreende fio constituído à base de fibras minerais taiscomo fibras de vidro, fibras orgânicas tais como fibras de poliacrilonitrila ouderivadas, um cimento aquoso que compreende cargas do látex e pelo menosum composto de tipo tensoativo.

Se pôde constatar que, graças à invenção, o tempo durante oqual o cimento pode ser utilizado para realizar a impregnação do fio queserve para constituir a estrutura e o esboço da coroa, é consideravelmenteaumentado: ele se encontra multiplicado por um fator da ordem de 10.

Além disso, se nota uma estabilidade das características físico-químicas do cimento durante todo o tempo de utilização, o que tem comoconseqüência vantajosa uma qualidade melhorada e constante do produtofinal, quer dizer da coroa de atrito.

Igualmente, os compostos tensoativos que agem como tampão,protegem o sistema emulsificante do látex SBR ao mesmo tempo em queemulsificam as outras cargas do cimento.

Outras características e vantagens da invenção aparecerão nadescrição de exemplos de execução da invenção em referência às figurasanexas que representam:

- a figura 1, a evolução da viscosidade de uma mistura base delátex SBR mantida a 20°C.

- a figura 2, a evolução da viscosidade de uma mistura base delátex SBR mantida a 45°C.

- a figura 3, a aplicação de um composto tensoativo em um pócarregado negativamente.

Coroas para disco de fricção de embreagem de atrito a seco,destinado a um veículo automóvel, são realizadas como indicado abaixo.

Um cimento aquoso é realizado misturando-se diversosconstituintes. De preferência, a mistura é efetuada em duas etapas.

Uma pré-mistura é primeiramente constituída misturando-secargas notadamente sob a forma de pós, resinas fenólica e melamina-formolcom a água.

Também se introduz nessa pré-mistura compostos tensoativosaniônicos tal como por exemplo, fosfatos, sulfonatos, sulfatos, sulfonatos oucarboxilatos. Os cátions utilizados podendo ser sódio, potássio, amônio,cálcio ou aminas.

Em referência à figura 3, a maior parte dos pós 1 utilizadossendo carregados negativamente, o composto tensoativo aniônico 2 que levauma carga negativa ativa 5, produz através da mesma uma barreira 3 queimpede a agregação das diferentes partículas de pós.

Do mesmo modo, esse composto tensoativo age seadsorvendo nos pós, em especial nos pós de grande superfície específica (talcomo o negro de fumo, resina finamente triturada...) Por esse viés, ele formauma nova interface pó/água 4 e evita assim que as cargas de grande superfícieespecífica adsorvam água, e notadamente a do látex, e permite assim reduziros riscos de desestabilização do látex.

Vantajosamente, o composto tensoativo age também comotampão mantendo o pH das misturas. O látex, que é sensível a qualquervariação de pH vê assim sua estabilidade reforçada.

Esses compostos tensoativos aniônicos são introduzidos àrazão de 3 % no máximo em peso da mistura aquosa. Essa porcentagemdepende da quantidade de pós, de suas cargas elétricas e de suas superfíciesespecíficas e também da quantidade de látex e do pH do látex.

A coroa de fricção assim obtida, apresenta uma porcentagemponderai de composto tensoativo aniônico em relação ao látex SBR secoinferior a 6 %, ou seja uma porcentagem ponderai de composto tensoativoaniônico em relação à mistura seca, quer dizer cimento seco sem o fio,inferior a 5 %, ou ainda, uma porcentagem ponderai de composto tensoativoaniônico em relação à guarnição terminada, que compreende o fio e ocimento seco, inferior a 3 %.

Vantajosamente, também se pode introduzir nessa pré-misturacompostos tensoativos não iônicos tais como por exemplo, compostostensoativos que possuem grupos hidroxilas (R-OH) e ésteres (R-O-R).

Esses compostos tensoativos não iônicos vão sobretudo agirpara reduzir o tempo de mistura do cimento para obter uma dispersãohomogênea. Eles são perfeitamente compatíveis com os compostostensoativos aniônicos com os quais eles apresentam uma grande sinergia.

Vantajosamente, esses compostos tensoativos não iônicos sãointroduzidos á razão de 1% no máximo em peso da mistura aquosa.

A coroa de fricção assim obtida apresenta uma porcentagemponderai de compostos tensoativo não iônico em relação ao látex SBR secoinferior a 3 %, ou seja uma porcentagem ponderai de composto tensoativonão iônico em relação à mistura seca, quer dizer cimento seco sem o fio,inferior a 2 %, ou ainda, uma porcentagem ponderai de composto tensoativonão iônico em relação à guarnição terminada, que compreende o fio e ocimento seco, inferior a 1,2 %.

Em um modo preferido da invenção se introduz na misturafosfato, (vantajosamente sob a forma de uma mistura de polifosfatos de sódioou de potássio, ou, sob a forma de uma mistura de pirofosfatos de sódio ou depotássio) e água. O tempo da mistura é determinado de maneira que a misturaseja homogênea e que a resina fenólica esteja inteiramente dissolvida.

Para formar a mistura final, látex SBR é introduzido na pré-mistura fazendo-se de modo com que se obtenha uma mistura homogênea.

Um fio constituído à base de fibras minerais, tais como fibrasde vidro, de fibras orgânicas, tais como fibras de poliacrilonitrila ouderivadas, e de fios metálicos cujo teor pode ir até 75 % do peso da coroa émergulhado no cimento para ser impregnado com ele.

O fio impregnado é em seguida secado.

Um esboço de coroa de fricção é obtido distribuindo-se o fioimpregnado em lóbulos entre um diâmetro exterior e um diâmetro interior.

O esboço é em seguida cozido sob pressão.

Um pós-cozimento é vantajosamente previsto para estabilizaro produto.

Usinagens diversas tais como retificações, perfurações, assimcomo em seguida um tratamento anti-poeira, são realizados.

Coroas assim obtidas são destinadas a ser montadas de umlado e de outro de um suporte com elasticidade axial de um disco de fricçãode embreagem.

De maneira mais precisa, cinco amostras de cimento sãorealizadas como indicado acima, a partir dos componentes cujas proporçõessão indicadas nas tabelas a seguir, primeiramente em parte em peso, e depois,respectivamente, em porcentagem em peso em relação ao látex seco SBR, àmistura aquosa, à mistura seca e finalmente, em porcentagem em peso naguarnição de embreagem.

Medições da evolução da viscosidade das misturas sãorealizadas por meio de um viscosímetro "Brookfield", nas temperaturas de20°C e 45°C.

As medições de evolução da viscosidade no decorrer do tempoforam realizadas nessas cinco misturas. Por um lado, uma mistura deReferência que não contém compostos tensoativos sob qualquer forma queseja. Por outro lado, quatro misturas que compreendem compostostensoativos, aqui sob a forma de uma mistura de polifosfatos de sódio. Aquinta mistura apresentada pela fórmula 4 contém além disso em relação àsoutras misturas um composto tensoativo não iônico à base de poliglicol éter.

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Como poder ser visto na tabela acima, a Fórmula 4 que, alémdas outras fórmulas, contém um composto tensoativo não iônico, necessita deum tempo de mistura dos pós nitidamente inferior às outras fórmulas semcomposto tensoativo não iônico, para se obter uma dispersão homogênea.

Os resultados dessas medições estão relacionados nos gráficosdas figura 1 e figura 2.

Sabendo-se que na prática uma impregnação correta de um fiodo tipo indicado precedentemente é obtida com um cimento cuja viscosidadeé inferior a 80 poises e de maneira ótima inferior a 40 poises, se constata nosgráficos da figura 1 que para uma mistura mantida a 20°C, a duração deutilização da mistura de Referência, contada a partir da constituição dessaúltima, realizada de acordo com o estado da técnica, quer dizer utilizando-seuma resina fenólica e sem aporte de composto tensoativo, se tem umaduração de utilização muito curta, inferior a 50 min (tomando-se 80 poisescomo limite máximo). Para uma viscosidade ótima inferior a 40 poises e comuma mistura de Referência mantida a 20°C, a figura 1 indica que o tempo deutilização desce bem abaixo de 40 min. Em contrapartida, nessas mesmascondições, as misturas representadas pelas fórmulas 1, 2, 3 e 4 apresentamuma viscosidade quase sem modificação pelo menos durante as 4 horascontadas a partir do final da preparação da mistura.

Em referência à figura 2, para uma mistura de Referênciamantida a 45°C, realizada de acordo como estado da técnica, quer dizerutilizando-se uma resina fenólica e sem aporte de composto tensoativo, setem uma duração de utilização da mistura de referência, contada a partir daconstituição dessa última, muito curta inferior a 15 min (com um limitemáximo de 80 poises). Considerando-se uma viscosidade máxima de 40poises e com uma mistura de Referência mantida a 45°C, a figura 2 indicaque o tempo de utilização desce para 5 min. Em contrapartida, nessas mesmascondições, as misturas representadas pelas fórmulas 1, 2, 3 e 4 atingem aviscosidade limite admitida de 80 poises entre 90 min e 110 min.

Testes complementares, não relatados aqui, permitiram definiruma faixa preferida que corresponde a uma porcentagem ponderai doscompostos tensoativos em relação ao látex SBR seco compreendida entre 0,1% e 3 % que permite que a mistura que constitui o cimento atinja aspropriedades emulsificantes ideais para uma boa impregnação do fio atravésde uma impregnação mais regular e mais profunda que levam a desempenhosmais confiáveis.

As vantagens de acordo com a invenção são, por um lado, umaimpregnação mais rica do fio, e por outro lado, uma secagem mais rápidadesse último depois de impregnação.

A invenção permite vantajosamente a impregnação de um fiocompósito que compreende pelo menos um fio de vidro elementar texturado(de preferência de 1 a 3 fios texturados de 600 a 5000 tex). Com o cimentorealizado de acordo com a invenção, se obtém com esse tipo de fio umamelhor impregnação que tem como conseqüência uma maior resistência dacoroa de embreagem, realizada a partir de um tal fio impregnado, aos efeitosda força centrífuga.

Se pode constatar que a invenção melhora notavelmente aresistência à centrifugação e que essa última é especialmente grandecombinando-se fio texturado e cimento aquoso que compreende compostostensoativos.

Combinando-se essa disposição com a utilização de látex SBRcumula-se todas as vantagens precitadas.

Claims

1. Processo de fabricação de um material de fricção, maisespecialmente de uma coroa de fricção para disco de fricção de embreagem quetrabalha a seco, que compreende: uma operação de impregnação de um fio à base,principalmente, de fibras minerais, tais como fibras de vidro, por meio de umcimento de impregnação aquoso, no qual o cimento aquoso contém pelo menosum composto do tipo tensoativo e cargas, caracterizado pelo fato de que ocomposto de tipo tensoativo é aniônico, e sendo que inclui a preparação docimento de impregnação a qual compreende a formação de uma pré-mistura quecompreende cargas, resina fenólica, o composto de tipo tensoativo e água e aadição à pré-mistura de látex do tipo resina de estireno-butadieno (SBR).

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que o cimento aquoso contém um composto tensoativo de tipo não-iônico eum composto tensoativo de tipo aniônico.

3. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o composto de tipo tensoativo aniônico éescolhido dentre o grupo dos fosfatos, dos polifosfatos, dos pirofosfatos, dossulfatos, dos sulfonatos e dos carboxilatos.

4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2ou 3, caracterizado pelo fato de que o cátion do composto de tipo tensoativoaniônico é escolhido dentre os elementos sódio, potássio, amônio, cálcio e aminas.

5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o composto de tipo tensoativo não-iônico éescolhido entre compostos que possuem grupos hidroxila e éter.

6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2ou 5, caracterizado pelo fato de que o composto de tipo tensoativo não-iônico é umpoliglicol éter.

7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4,caracterizado pelo fato de que o composto de tipo tensoativo aniônico é umamistura de polifosfatos de potássio ou uma mistura de polifosfatos de sódio ouuma mistura de pirofosfatos de potássio ou uma mistura de pirofosfatos de sódio.

8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2ou 3 ou 4 ou 7, caracterizado pelo fato de que a porcentagem ponderai doscompostos de tipo tensoativo aniônico em relação ao látex SBR seco é inferior a 6%.

9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2ou 3 ou 4 ou 7, caracterizado pelo fato de que a porcentagem ponderai doscompostos de tipo tensoativo aniônico em relação à mistura seca é inferior a 5%.

10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou-2 ou 3 ou 4 ou 7, caracterizado pelo fato de que a porcentagem ponderai doscompostos de tipo tensoativo aniônico em relação à guarnição terminada é inferiora 3%.

11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou-2 ou 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que a porcentagem ponderai dos compostosde tipo tensoativo não-iônico em relação ao látex SBR seco é inferior a 3%.

12. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou-2 ou 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que a porcentagem ponderai dos compostosde tipo tensoativo não-iônico em relação à mistura seca é inferior a 2%.

13. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou-2 ou 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que a porcentagem ponderai dos compostosde tipo tensoativo não-iônico em relação à guarnição terminada é inferior a 1,2%.

14. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-13, caracterizado pelo fato de que o fio contém pelo menos um fio de vidroelementar texturado.

15. Processo de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelofato de que a textura do fio de vidro texturado é de 600 a 5000 tex.

16. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-15, caracterizado pelo fato de que o fio compreende um fio metálico.

17. Coroa de fricção para disco de fricção de embreagem quetrabalha a seco, caracterizada pelo fato de que é obtida pelo processo definido emqualquer uma das reivindicações 1 a 16.

18. Coroa de fricção de acordo com a reivindicação 17,caracterizada pelo fato de que compreende um fio constituído à base de fibrasminerais, tais como fibras de vidro, fibras orgânicas, tais como fibras depoliacrilonitrila ou derivadas, um cimento aquoso que compreende cargas do látexe pelo menos um composto de tipo tensoativo do tipo aniônico.