Garniture de friction moulée La présente invention a pour objet une garniture de friction moulée coopérant avec un contre-matériau tel qu'un acier constituant, par exemple, des poulies de mines, des roues, des galets, des tambours de treuils, des ponts roulants, etc..., la garniture étant composée d'un mélange de constituants qui peuvent être moulés sous pression relativement basse et sous température relativement faible et qui comportent au moins d'une part des liants, par exemple caoutchoutiques ou rési neux, et d'autre part des charges modificatrices du co efficient de frottement et/ou de l'usure.
L'invention a pour but de fournir une garniture de friction de ce type permettant de satisfaire mieux que par le passé aux divers désidérata de la pratique, et en particulier permettant une usure très faible de la garni ture, et, en outre, s'il y a lieu, des qualités de cons tance du coefficient de frottement, que le milieu ambiant soit sec ou humide.
La garniture faisant l'objet de l'invention est carac térisée, en ce que les dites charges comportent du coke métallurgique. On peut utiliser des liants composés, connus en soi, tels que caoutchoucs naturels ou synthé tiques et leurs éléments de vulcanisation et avantageu sement aussi des liants à la résine, et introduire du car bone dont une partie au moins est constituée par du coke métallurgique lequel comporte outre du carbone pratiquement amorphe des éléments qui participent au frottement et qui contiennent du silicium, de l'alumi nium de magnésium du fer, éléments que l'on retrouve après grillage transformés en silice, alumine, magnésie, oxyde de fer etc ...
Les liants à la résine comportent des résines thermodurcissables, par exemple résines crésolique ou phénolique modifiée aux huiles siccatives. On pourrait utiliser toutes autres résines thermodurcissables telles que phénoplastes, amnoplastes, résines à base d'huile de coques de noix d'acajou.
On notera que le coke métallurgique qui présente une très grande dureté comporte seulement 2 à 3 % de matières volatiles. Le coke métallurgique utilisé est par exemple tel qu'il présente une teneur en cendres voi sine de 8 à 10 % (après calcination à 800 C). Ces cendres contiennent un certain nombre d'oxydes et de sels tels que les suivants, dans les proportions ci-après:
EMI0001.0004
Oxydes <SEP> ou <SEP> sels <SEP> proportion <SEP> en <SEP> poids
<tb> SiO2 <SEP> 35 <SEP> à <SEP> 40 <SEP> %
<tb> Fe2O3 <SEP> 25%
<tb> A1203 <SEP> 25 <SEP> %
<tb> CaO <SEP> 7 <SEP> %
<tb> Mg0 <SEP> 3 <SEP> %
<tb> Sulfates
<tb> estimés <SEP> en <SEP> S03 <SEP> 2 <SEP> % Il convient de distinguer le coke métallurgique du coke de pétrole lequel a une teneur en cendres négli geable et contient 5 à 10 % de matières volatiles.
Le coke métallurgique est très dur et utilisé avec une granulométrie appropriée qui est indiquée dans le tableau suivant où la première colonne identifie le tamis, la deuxième colonne donne la grandeur des vides et la troisième colonne représente la quantité de coke qui est retenue par le tamis.
EMI0001.0007
quantité
<tb> tamis <SEP> vides <SEP> retenue
<tb> 450 <SEP> 0,035 <SEP> mm <SEP> 90 <SEP> %
<tb> 250 <SEP> 0,063 <SEP> mm <SEP> 70%
<tb> 120 <SEP> 0,141 <SEP> mm <SEP> 50%
<tb> 80 <SEP> 0,198 <SEP> mm <SEP> <B>301/9</B>
<tb> 55 <SEP> 0,310 <SEP> mm <SEP> 15 <SEP> 0/0
<tb> 30 <SEP> 0,600 <SEP> mm <SEP> <B>00/0</B> Ces valeurs correspondent au coke métallurgique tel qu'il a été broyé avant d'être mélangé aux autres constituants pour le moulage en vue de former la gar niture.
La titulaire a fait des essais avec d'autres granulo métries, en particulier des granulométries beaucoup plus fines, résidus 0 au tamis 100 ou au tamis 250, et a constaté que la granulométrie indiquée ci=dessus cons titue le meilleur compromis au double point de vue du frottement etde l'usure.
La substitution du coke métallurgique au graphite dans des garnitures de friction moulées, ne modifie que peu le coefficient de frottement, mais l'usure devient extrêmement faible sourtout en conditions sévères, bien inférieure à ce que l'on obtiendrait avec du gra phite.
La proportion de coke métallurgique dans la charge de carbone prévue dans la garniture de friction peut être comprise entre 20 à 100 % en poids de la charge totale de carbone suivant le coefficient de frot tement désiré et l'usure admissible. Le reste du car bone est formé par du graphite amorphe et/ou naturel qui, utilisé seul, entraînerait des usures plus importantes. On ne fait pas entrer dans le décompte du carbone, le noir de carbone utilisé comme élément renforçateur du caoutchouc.
Les compositions suivantes ont donné des résultats satisfaisants:
EMI0002.0004
SBR
<tb> (caoutchouc <SEP> synthétique) <SEP> 15 <SEP> à <SEP> 35 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> éléments <SEP> de <SEP> vulcanisation <SEP> et <SEP> de
<tb> renforcement <SEP> du <SEP> caoutchouc
<tb> soufre <SEP> 3 <SEP> à <SEP> 8 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> - <SEP> noir <SEP> de <SEP> carbone
<tb> ou <SEP> oxyde <SEP> de <SEP> zinc <SEP> 4 <SEP> à <SEP> 12 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> - <SEP> antioxydants
<tb> et <SEP> accélérateurs <SEP> 0,4 <SEP> à <SEP> 1,
5 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> résine <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 20 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> graphite <SEP> et/ou
<tb> sulfure <SEP> de <SEP> molybdène <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 25 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> coke <SEP> métallurgique <SEP> 20 <SEP> à <SEP> 45 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids La proportion de résine est avantageusement choisie inférieure à celle du caoutchouc pour donner au liant une élasticité qui favorise l'action du coke métallurgique en vue d'une usure aussi faible que pos sible.
Ces garnitures ont une tenue exceptionnelle à l'usure. Toutefois on a constaté que la coefficient de frottement varie de manière sensible au cours d'un même coup de frein et au cours de la vie de la garni ture.
Pour un matériau contenant 30 % de coke métal lurgique et des quantités moyennes de liant caoutchouc et résine on a obtenu un coefficient de frottement à sec compris entre 0,20 et 0,40 c'est à dire ayant une valeur moyenne de 0,30, les conditions de l'essai étant telles que la température du contre-matériau atteigne dans sa masse une température d'environ 100 C.
L'usure en volume ramenée au cheval/heure .est d'environ 0,015 cm3, c'est-à-dire une usure insigni fiante, le contre-matériau en acier présentant un excel lant poli.
Lorsque l'on désire également une constance accrue du frottement .à sec, ou peut introduire des quantités notables de sulfate de baryte et de carbonate de chaux (blanc de Meudon), quantités variant de 2.0 à 62 % en poids. En général, la quantité de carbonate de chaux représente en poids un tiers ou un quart de la quantité de sulfate de baryte.
Dans ces conditions, on obtient un matériau dont le coefficient de frottement à sec devient remarquable ment constant dans le temps mais un peu plus bas que celui obtenu précédemment.
On peut obtenir un coefficient de frottement voisin de 0,25.
Les compositions suivantes ont donné des résultats satisfaisants:
EMI0002.0008
SBR
<tb> (caoutchouc <SEP> synthétique) <SEP> 10 <SEP> à <SEP> 30 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> éléments <SEP> combinés <SEP> au <SEP> caoutchouc
<tb> t <SEP> soufre <SEP> 2à <SEP> 7 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> - <SEP> noir <SEP> de <SEP> carbone
<tb> et/ou <SEP> oxyde <SEP> de <SEP> zinc <SEP> 3 <SEP> à <SEP> 10 <SEP> 0% <SEP> en <SEP> poids
<tb> - <SEP> produits <SEP> antioxydants
<tb> et <SEP> accélérateurs <SEP> 0,5 <SEP> à <SEP> 1,5 <SEP> 0/a <SEP> en <SEP> poids
<tb> résine <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 8 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> graphite <SEP> et/ou
<tb> sulfure <SEP> de <SEP> molybdène <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 10,9/o <SEP> en <SEP> poids
<tb> sulfate <SEP> de <SEP> baryte <SEP> 20 <SEP> à <SEP> 50,
<SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> carbonate <SEP> de <SEP> chaux <SEP> 6 <SEP> à <SEP> 12 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> coke <SEP> métallurgique <SEP> 12 <SEP> à <SEP> 25 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids Toutefois, -le coefficient de frottement de ces garni tures ne reste pas le même suivant que le fonctionne- ment-est à sec au dans un milieu humide.
Pour un matériau contenant 35 0% de sulfate de baryte et 10 % de carbonate de chaux et des quantités moyennes de liants et d'autres éléments carbonés, les conditions de l'essais étant telles que la température du contre-matériau dans sa masse atteigne une tempéra ture d'environ 100, C, le coefficient de frottement à sec reste voisin de 0,
25 tandis que l'usure à sec est de 0,03 cms par cheval heure. Le coefficient de frotte- ment en présence d'eau prend une valeur plus faible, de l'ordre de 0,10 à 0,14.
Lorsque le système de frein est exposé aux intem péries il importe -d'éliminer les variations du coefficient de frottement suivant que le fonctionnement est à sec ou en présence d'eau, et ce résultat est obtenu en intro duisant dans le matériau, une quantité appropriée de fonte phosphoreuse ayant de préférence la composition suivante:
EMI0003.0001
C <SEP> 3,0 <SEP> <SEP> 0,25
<tb> Si <SEP> 1,2 <SEP> <SEP> 0;30
<tb> Mn <SEP> 0,6 <SEP> <SEP> 0,20
<tb> P <SEP> 1,0 <SEP> <SEP> 0,30
<tb> S <SEP> 0,2 <SEP> <SEP> 0,05
<tb> Fe <SEP> 94 <SEP> <SEP> 1,10 L'introduction de cette fonte dans le matériau, même en quantité relativement faible, permet de régu lariser le coefficient de frottement dans toutes les conditions d'humidité. En particulier, des résultats très favorables peuvent être obtenus en introduisant 5 % en poids de cette fonte, lorsque le matériau ne contient pas de silicates d'aluminium naturels ou synthétiques.
Les meilleurs résultats sont obtenus avec une quan tité de fonte variant de 20 à 25 %, lorsque le matériau contient un ou plusieurs silicates d'aluminium ou de magnésium naturels ou synthétiques.
On pense que l'action de rodage doux exercée par la fonte blanche phosphoreuse peut s exercer avec de plus faibles quantités de fonte lorsque cette action n'est pas contrariée par l'action beaucoup plus érodante des silicates d'aluminium ou de magnésium.
Dans ces conditions le coefficient de frottement moyen varie très peu, que le dispositif comportant la garniture de friction soit ou non exposé aux intempé ries; Les compositions suivantes ont donné des résultats satisfaisants:
EMI0003.0002
SBR
<tb> (caoutchouc <SEP> synthétique) <SEP> 8 <SEP> à <SEP> 24 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> éléments <SEP> combinés <SEP> au <SEP> caoutchouc:
<tb> - <SEP> soufre <SEP> 1,5 <SEP> à <SEP> 5,5 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> - <SEP> noir <SEP> de <SEP> carbone <SEP> 2,5 <SEP> à <SEP> 7,5 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> - <SEP> antioxydants
<tb> et <SEP> accélérateurs <SEP> 0,5 <SEP> à <SEP> 1,5 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> résine <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 6 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> graphite <SEP> et/ou
<tb> sulfure <SEP> de <SEP> molybdène <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 9 <SEP> 0/0 <SEP> en <SEP> poids
<tb> sulfate <SEP> de <SEP> baryte <SEP> 12 <SEP> à <SEP> 40 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> carbonate <SEP> de <SEP> chaux <SEP> 3 <SEP> à <SEP> 9 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> coke <SEP> métallurgique <SEP> 5 <SEP> à <SEP> 16 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> fonte <SEP> blanche <SEP> phosphoreuse
<tb> en <SEP> grenailles <SEP> 5 <SEP> à <SEP> 25 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb>
silicate <SEP> d'aluminium <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 10 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> oxyde <SEP> de <SEP> zinc <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 8 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids Bien entendu, ainsi qu'il a été dit précédemment, la quantité de fonte est de préférence prévue comprise entre 20 à 25 % si l'on introduit dans la formule des silicates de magnésium ou d'aluminium. L'oxyde de zinc peut remplacer en partie de noir de carbone en vue d'accroître le coefficient de frottement.
La granulométrie de la grenaille de fonte blanche phosphoreuse est avantageusement celle qui est indi quée dans le tableau suivant où la première colonne identifie le tamis, la deuxième colonne donne la gran deur des vides, et la troisième colonne représente la quantité de fonte blanche phosphoreuse qui est retenue par le tamis.
EMI0003.0003
quantité
<tb> tamis <SEP> vides <SEP> retenue
<tb> 120 <SEP> 0,141 <SEP> mm <SEP> 90 <SEP> à <SEP> 95 <SEP> %
<tb> 80 <SEP> 0,198 <SEP> mm <SEP> 65 <SEP> à <SEP> 75 <SEP> %
<tb> 100 <SEP> 0,160 <SEP> mm <SEP> 80 <SEP> à <SEP> 90 <SEP> %
<tb> 70 <SEP> 0,250 <SEP> mm <SEP> 45 <SEP> à <SEP> 55 <SEP> %
<tb> 55 <SEP> 0,310 <SEP> mm <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 5 <SEP> % On notera que la densité apparente de la poudre de fonte utilisée est de 2,9 à 3,2.
Pour un matériau contenant 21 % de fonte blanche phosphoreuse, 20 % de sulfate de baryte, 5 % de car bonate de chaux, 0 % de silicate et d'oxyde de zinc, et des quantités moyennes de liant et de coke métallur gique, on a obtenu un coefficient de frottement à sec 0,25 à 0,35 et en présence d'eau de 0,20 à 0,30.
L'usure en volume ramenée au cheval/heure à sec est de 0,10 cm3.
Les conditions de l'essai étaient telles que le maté riau dans sa masse atteigne une température d'environ 80 C.
Des exemples de fabrication des garnitures de fric tion suivant l'invention sont décrits ci-après: <I>Exemple 1</I> On mélange par mastication les constituants sui vants ayant les proportions en poids ci-après:
EMI0003.0004
proportion
<tb> Constituants <SEP> en <SEP> poids
<tb> caoutchouc <SEP> synthétique <SEP> 28%
<tb> soufre <SEP> 4 <SEP> 0/0
<tb> noir <SEP> de <SEP> carbone <SEP> <B>60/,</B>
<tb> antioxydants <SEP> et <SEP> accélérateurs <SEP> 10/0
<tb> résine <SEP> <B>100/0</B>
<tb> graphite <SEP> 20 <SEP> %
<tb> coke <SEP> métallurgique <SEP> 30%
<tb> amiante <SEP> 1 <SEP> 0/0
<tb> Mélange <SEP> <B>100%</B> Le mélange ainsi réalisé est moulé sous pression voisine de 100 hectopièces dans un moule de forme appropriée à une température de 160 à 170 C, durant trente minute à une heure.
Une surcuisson en étuve ou en autoclave peut remplacer tout ou partie de la cuisson précédente.
L'usure est très faible. Elle est d'environ 0,015 cm3/ CVH. Le coefficient de frottement varie de 0,24 à 0,37. Exemple 11 On procède comme dans l'exemple I mais en par tant des constituants suivants, avec les pourcentages ci-après:
EMI0004.0001
proportion
<tb> Constituants <SEP> en <SEP> poids
<tb> caoutchouc <SEP> synthétique <SEP> 22%
<tb> soufre <SEP> 4 <SEP> 0/0
<tb> oxyde <SEP> de <SEP> zinc <SEP> 6 <SEP> %
<tb> Produits <SEP> anti-oxydants <SEP> et <SEP> accélérateurs <SEP> 1 <SEP> %
<tb> résine <SEP> 3 <SEP> %
<tb> graphite <SEP> 1 <SEP> %
<tb> sulfure <SEP> de <SEP> molybdène <SEP> 1 <SEP> %
<tb> sulfate <SEP> de <SEP> baryte <SEP> 35%
<tb> carbonate <SEP> de <SEP> chaux <SEP> 7 <SEP> %
<tb> coke <SEP> métallurgique <SEP> 20%
<tb> Mélange <SEP> 100% L'usure est très faible, de l'ordre de 0,03 cm3/ CVH et, en outre,
le coefficient de frottement reste très constant au cours d'un fonctionnement à sec. Ce coefficient de frottement reste compris entre 0,25 et 0,27. Par contre, en présence d'eau, le coefficient de frottement tombe 0,12 environ. Exemple III On procède toujours comme dans l'exemple I mais le mélange est effectué dans un mélangeur à cylindre.
Les constituants du mélange sont les suivants avec les pourcentages ci-après: Constituants proportion en poids
EMI0004.0003
caoutchouc <SEP> synthétique <SEP> 16%
<tb> soufre <SEP> 50%
<tb> noir <SEP> de <SEP> carbone <SEP> 6%
<tb> antioxydants <SEP> et <SEP> accélérateurs <SEP> 1%
<tb> résine <SEP> 4%,
<tb> graphite <SEP> 5%
<tb> sulfate <SEP> de <SEP> baryte <SEP> 21 <SEP> %
<tb> carbonate <SEP> de <SEP> chaux <SEP> 4%
<tb> coke <SEP> métallurgique <SEP> 10%
EMI0004.0004
proportion
<tb> Constituants <SEP> en <SEP> poids
<tb> fonte <SEP> blanche <SEP> phosphoreuse <SEP> en <SEP> grenaille <SEP> 23%
<tb> mullite <SEP> 5%
<tb> Mélange <SEP> 100% La garniture du présente exemple contenant simul tanément du coke métallurgique, du sulfate de baryte,
du carbonate de chaux et de la fonte blanche phospho reuse donne d'excellents résultats: l'usure de la garni ture est très faible et on ne constate pratiquement aucune érosion du contre-matériau tel qu'acier. Le coefficient de frottement est régulier et voisin de 0,30. On appréciera notamment que cette garniture convient, entre autres applications, comme sabot de freinage pour le matèriel roulant de chemin de fer, car les valeurs du coefficient de frottement dans les diverses conditions d'utilisation, c'est-à-dire par temps sec ou pluvieux sont voisines de celles qui sont les plus appropriées à un freinage correct de ce matériel rou lant.
Bien que les matériaux décrits donnent satisfaction dans les applications courantes, on pourrait y incor porer un apport d'amiante afin d'accroître le coeffi cient de frottement ou la résistance mécanique, l'ap port d'amiante devant rester faible, par exemple au plus 10 0/0, afin de ne pas augmenter l'usure d'un contre-matériau en acier. Les contre-matériaux princi palement envisagés sont en général à base de fer, de préférence à haute résistante mécanique, tels qu'acier, enclins à l'érosion.
Les garnitures décrites s'appliquent avec un intérêt particulier à tous contre-matériaux, sujets à l'érosion, l'acier par exemple, et conviennent à fortiori pour des contre-matériaux s'érodant à un moindre degré, par exemples des fontes.
Molded friction lining The present invention relates to a molded friction lining cooperating with a counter-material such as a steel constituting, for example, mine pulleys, wheels, rollers, winch drums, overhead cranes. , etc ..., the lining being composed of a mixture of constituents which can be molded under relatively low pressure and under relatively low temperature and which include at least on the one hand binders, for example rubber or resinous, and d 'on the other hand of the modifying charges of the coefficient of friction and / or wear.
The object of the invention is to provide a friction lining of this type making it possible to satisfy the various requirements of practice better than in the past, and in particular allowing very low wear of the lining, and, in addition, s' the consistency of the coefficient of friction is necessary, whether the ambient environment is dry or humid.
The lining forming the subject of the invention is characterized in that said charges include metallurgical coke. It is possible to use compound binders, known per se, such as natural or synthetic rubbers and their vulcanization elements and advantageously also resin binders, and introduce carbon, at least part of which consists of metallurgical coke which In addition to practically amorphous carbon, there are elements which participate in friction and which contain silicon, aluminum, magnesium iron, elements which are found after roasting transformed into silica, alumina, magnesia, iron oxide, etc. .
Resin binders include thermosetting resins, for example cresolic or phenolic resins modified with drying oils. Any other thermosetting resins could be used, such as phenoplasts, amnoplasts, resins based on oil from mahogany nut shells.
It will be noted that the metallurgical coke which has a very high hardness contains only 2 to 3% of volatile matter. The metallurgical coke used is, for example, such that it has an ash content of around 8 to 10% (after calcination at 800 ° C.). These ashes contain a number of oxides and salts such as the following, in the following proportions:
EMI0001.0004
Oxides <SEP> or <SEP> salts <SEP> proportion <SEP> in <SEP> weight
<tb> SiO2 <SEP> 35 <SEP> to <SEP> 40 <SEP>%
<tb> Fe2O3 <SEP> 25%
<tb> A1203 <SEP> 25 <SEP>%
<tb> CaO <SEP> 7 <SEP>%
<tb> Mg0 <SEP> 3 <SEP>%
<tb> Sulphates
<tb> estimated <SEP> in <SEP> S03 <SEP> 2 <SEP>% Metallurgical coke should be distinguished from petroleum coke which has a negligible ash content and contains 5 to 10% volatile matter.
Metallurgical coke is very hard and used with an appropriate particle size which is indicated in the following table where the first column identifies the sieve, the second column gives the size of the voids and the third column represents the amount of coke which is retained by the sieve. .
EMI0001.0007
amount
<tb> sieve <SEP> empty <SEP> retained
<tb> 450 <SEP> 0.035 <SEP> mm <SEP> 90 <SEP>%
<tb> 250 <SEP> 0.063 <SEP> mm <SEP> 70%
<tb> 120 <SEP> 0.141 <SEP> mm <SEP> 50%
<tb> 80 <SEP> 0.198 <SEP> mm <SEP> <B> 301/9 </B>
<tb> 55 <SEP> 0.310 <SEP> mm <SEP> 15 <SEP> 0/0
<tb> 30 <SEP> 0.600 <SEP> mm <SEP> <B> 00/0 </B> These values correspond to metallurgical coke as it was ground before being mixed with the other constituents for molding in view to form the gar niture.
The licensee has carried out tests with other particle sizes, in particular much finer particle sizes, residue 0 on a 100 sieve or on a 250 sieve, and found that the particle size indicated above constitutes the best compromise at the double point of view of friction and wear.
Substituting metallurgical coke for graphite in molded friction linings only slightly changes the coefficient of friction, but the wear becomes extremely low especially under severe conditions, much lower than what would be obtained with graphite.
The proportion of metallurgical coke in the carbon charge provided in the friction lining may be between 20 to 100% by weight of the total carbon charge depending on the desired coefficient of friction and the admissible wear. The rest of the carbon is formed by amorphous and / or natural graphite which, used alone, would cause more wear. Carbon black used as a reinforcing element in rubber is not included in the carbon count.
The following compositions have given satisfactory results:
EMI0002.0004
SBR
<tb> (synthetic <SEP> rubber) <SEP> 15 <SEP> to <SEP> 35 <SEP>% <SEP> in <SEP> weight
<tb> <SEP> elements of <SEP> vulcanization <SEP> and <SEP> of
<tb> reinforcement <SEP> of the rubber <SEP>
<tb> sulfur <SEP> 3 <SEP> to <SEP> 8 <SEP>% <SEP> in <SEP> weight
<tb> - <SEP> black <SEP> from <SEP> carbon
<tb> or <SEP> oxide <SEP> of <SEP> zinc <SEP> 4 <SEP> to <SEP> 12 <SEP>% <SEP> in <SEP> weight
<tb> - <SEP> antioxidants
<tb> and <SEP> accelerators <SEP> 0.4 <SEP> to <SEP> 1,
5 <SEP>% <SEP> in <SEP> weight
<tb> resin <SEP> 0 <SEP> to <SEP> 20 <SEP>% <SEP> in <SEP> weight
<tb> graphite <SEP> and / or
<tb> sulphide <SEP> of <SEP> molybdenum <SEP> 0 <SEP> to <SEP> 25 <SEP>% <SEP> in <SEP> weight
<tb> coke <SEP> metallurgical <SEP> 20 <SEP> to <SEP> 45 <SEP>% <SEP> by <SEP> weight The proportion of resin is advantageously chosen to be lower than that of rubber to give the binder elasticity which favors the action of the metallurgical coke with a view to wear as low as possible.
These linings have exceptional resistance to wear. However, it has been observed that the coefficient of friction varies significantly during the same brake stroke and during the life of the lining.
For a material containing 30% of lurgical metal coke and average quantities of rubber and resin binder, a dry friction coefficient of between 0.20 and 0.40 was obtained, i.e. having an average value of 0.30 , the test conditions being such that the temperature of the counter-material reaches in its mass a temperature of approximately 100 C.
The wear in volume based on horsepower / hour is about 0.015 cm3, that is to say insignificant wear, the steel backing material exhibiting a polished excel lant.
When it is also desired an increased constancy of the dry friction, or can introduce significant amounts of baryta sulfate and lime carbonate (Meudon white), amounts varying from 2.0 to 62% by weight. In general, the amount of carbonate of lime represents by weight one third or one quarter of the amount of baryta sulfate.
Under these conditions, a material is obtained whose dry friction coefficient becomes remarkably constant over time but a little lower than that obtained previously.
A coefficient of friction close to 0.25 can be obtained.
The following compositions have given satisfactory results:
EMI0002.0008
SBR
<tb> (synthetic <SEP> rubber) <SEP> 10 <SEP> to <SEP> 30 <SEP>% <SEP> in <SEP> weight
<tb> <SEP> elements combined <SEP> with rubber <SEP>
<tb> t <SEP> sulfur <SEP> 2 to <SEP> 7 <SEP>% <SEP> in <SEP> weight
<tb> - <SEP> black <SEP> from <SEP> carbon
<tb> and / or <SEP> oxide <SEP> of <SEP> zinc <SEP> 3 <SEP> to <SEP> 10 <SEP> 0% <SEP> in <SEP> weight
<tb> - <SEP> products <SEP> antioxidants
<tb> and <SEP> accelerators <SEP> 0.5 <SEP> to <SEP> 1.5 <SEP> 0 / a <SEP> in <SEP> weight
<tb> resin <SEP> 0 <SEP> to <SEP> 8 <SEP>% <SEP> in <SEP> weight
<tb> graphite <SEP> and / or
<tb> sulphide <SEP> of <SEP> molybdenum <SEP> 0 <SEP> to <SEP> 10.9 / o <SEP> in <SEP> weight
<tb> sulfate <SEP> from <SEP> barite <SEP> 20 <SEP> to <SEP> 50,
<SEP>% <SEP> in <SEP> weight
<tb> carbonate <SEP> from <SEP> lime <SEP> 6 <SEP> to <SEP> 12 <SEP>% <SEP> in <SEP> weight
<tb> coke <SEP> metallurgical <SEP> 12 <SEP> to <SEP> 25 <SEP>% <SEP> in <SEP> weight However, the coefficient of friction of these linings does not remain the same as operation is dry or in a humid environment.
For a material containing 35 0% of baryta sulphate and 10% of lime carbonate and average quantities of binders and other carbonaceous elements, the test conditions being such that the temperature of the counter-material in its mass reaches a temperature of around 100, C, the dry friction coefficient remains close to 0,
25 while the dry wear is 0.03 cms per horse hour. The coefficient of friction in the presence of water takes on a lower value, of the order of 0.10 to 0.14.
When the brake system is exposed to the elements, it is important to eliminate the variations in the coefficient of friction depending on whether the operation is dry or in the presence of water, and this result is obtained by introducing into the material a quantity suitable phosphorous cast iron preferably having the following composition:
EMI0003.0001
C <SEP> 3.0 <SEP> <SEP> 0.25
<tb> If <SEP> 1,2 <SEP> <SEP> 0; 30
<tb> Mn <SEP> 0.6 <SEP> <SEP> 0.20
<tb> P <SEP> 1.0 <SEP> <SEP> 0.30
<tb> S <SEP> 0.2 <SEP> <SEP> 0.05
<tb> Fe <SEP> 94 <SEP> <SEP> 1.10 The introduction of this iron into the material, even in relatively small quantities, makes it possible to regulate the coefficient of friction in all humidity conditions. In particular, very favorable results can be obtained by introducing 5% by weight of this cast iron, when the material does not contain natural or synthetic aluminum silicates.
The best results are obtained with a quantity of cast iron varying from 20 to 25%, when the material contains one or more natural or synthetic aluminum or magnesium silicates.
It is believed that the gentle lapping action exerted by phosphorous white iron may be exerted with smaller amounts of iron when this action is not counteracted by the much more eroding action of aluminum or magnesium silicates.
Under these conditions, the average coefficient of friction varies very little, whether or not the device comprising the friction lining is exposed to the elements; The following compositions have given satisfactory results:
EMI0003.0002
SBR
<tb> (synthetic <SEP> rubber) <SEP> 8 <SEP> to <SEP> 24 <SEP>% <SEP> in <SEP> weight
<tb> <SEP> elements combined <SEP> with rubber <SEP>:
<tb> - <SEP> sulfur <SEP> 1.5 <SEP> to <SEP> 5.5 <SEP>% <SEP> in <SEP> weight
<tb> - <SEP> black <SEP> from <SEP> carbon <SEP> 2.5 <SEP> to <SEP> 7.5 <SEP>% <SEP> in <SEP> weight
<tb> - <SEP> antioxidants
<tb> and <SEP> accelerators <SEP> 0.5 <SEP> to <SEP> 1.5 <SEP>% <SEP> in <SEP> weight
<tb> resin <SEP> 0 <SEP> to <SEP> 6 <SEP>% <SEP> in <SEP> weight
<tb> graphite <SEP> and / or
<tb> sulphide <SEP> of <SEP> molybdenum <SEP> 0 <SEP> to <SEP> 9 <SEP> 0/0 <SEP> in <SEP> weight
<tb> sulfate <SEP> from <SEP> barite <SEP> 12 <SEP> to <SEP> 40 <SEP>% <SEP> in <SEP> weight
<tb> carbonate <SEP> from <SEP> lime <SEP> 3 <SEP> to <SEP> 9 <SEP>% <SEP> in <SEP> weight
<tb> coke <SEP> metallurgical <SEP> 5 <SEP> to <SEP> 16 <SEP>% <SEP> in <SEP> weight
<tb> white <SEP> phosphorous <SEP> cast iron
<tb> in <SEP> shot <SEP> 5 <SEP> to <SEP> 25 <SEP>% <SEP> in <SEP> weight
<tb>
aluminum silicate <SEP> 0 <SEP> to <SEP> 10 <SEP>% <SEP> in <SEP> weight
<tb> oxide <SEP> of <SEP> zinc <SEP> 0 <SEP> to <SEP> 8 <SEP>% <SEP> in <SEP> weight Of course, as was said previously, the quantity of cast iron is preferably provided between 20 to 25% if one introduces into the formula silicates of magnesium or aluminum. Zinc oxide can partly replace carbon black in order to increase the coefficient of friction.
The particle size distribution of the phosphorous white iron shot is advantageously that which is indicated in the following table where the first column identifies the sieve, the second column gives the size of the voids, and the third column represents the quantity of phosphorous white iron which is retained by the sieve.
EMI0003.0003
amount
<tb> sieve <SEP> empty <SEP> retained
<tb> 120 <SEP> 0.141 <SEP> mm <SEP> 90 <SEP> to <SEP> 95 <SEP>%
<tb> 80 <SEP> 0.198 <SEP> mm <SEP> 65 <SEP> to <SEP> 75 <SEP>%
<tb> 100 <SEP> 0.160 <SEP> mm <SEP> 80 <SEP> to <SEP> 90 <SEP>%
<tb> 70 <SEP> 0.250 <SEP> mm <SEP> 45 <SEP> to <SEP> 55 <SEP>%
<tb> 55 <SEP> 0.310 <SEP> mm <SEP> 0 <SEP> to <SEP> 5 <SEP>% It will be noted that the apparent density of the cast iron powder used is from 2.9 to 3.2.
For a material containing 21% white phosphorous iron, 20% baryte sulphate, 5% lime carbonate, 0% silicate and zinc oxide, and average amounts of binder and metallural coke, we obtained a coefficient of friction in dryness 0.25 to 0.35 and in the presence of water from 0.20 to 0.30.
The wear in volume reduced to the horse / hour dry is 0.10 cm3.
The conditions of the test were such that the material as a whole reaches a temperature of about 80 C.
Examples of the manufacture of the friction linings according to the invention are described below: <I> Example 1 </I> The following constituents are mixed by chewing having the proportions by weight below:
EMI0003.0004
proportion
<tb> Constituents <SEP> in <SEP> weight
<tb> synthetic <SEP> rubber <SEP> 28%
<tb> sulfur <SEP> 4 <SEP> 0/0
<tb> black <SEP> of <SEP> carbon <SEP> <B> 60 /, </B>
<tb> antioxidants <SEP> and <SEP> accelerators <SEP> 10/0
<tb> resin <SEP> <B> 100/0 </B>
<tb> graphite <SEP> 20 <SEP>%
<tb> coke <SEP> metallurgical <SEP> 30%
<tb> asbestos <SEP> 1 <SEP> 0/0
<tb> Mixture <SEP> <B> 100% </B> The mixture thus produced is molded under pressure close to 100 hectopieces in a mold of suitable shape at a temperature of 160 to 170 ° C., for thirty minutes to one hour.
Overcooking in an oven or autoclave can replace all or part of the previous cooking.
The wear is very low. It is approximately 0.015 cc / CVH. The coefficient of friction varies from 0.24 to 0.37. Example 11 The procedure is as in Example I but using the following constituents, with the following percentages:
EMI0004.0001
proportion
<tb> Constituents <SEP> in <SEP> weight
<tb> synthetic <SEP> rubber <SEP> 22%
<tb> sulfur <SEP> 4 <SEP> 0/0
<tb> <SEP> zinc <SEP> 6 <SEP>% oxide <SEP>
<tb> Antioxidant <SEP> products <SEP> and <SEP> accelerators <SEP> 1 <SEP>%
<tb> resin <SEP> 3 <SEP>%
<tb> graphite <SEP> 1 <SEP>%
<tb> <SEP> molybdenum <SEP> sulphide <SEP> 1 <SEP>%
<tb> <SEP> barite <SEP> <SEP> <SEP> 35%
<tb> carbonate <SEP> of <SEP> lime <SEP> 7 <SEP>%
<tb> coke <SEP> metallurgical <SEP> 20%
<tb> Mixture <SEP> 100% The wear is very low, of the order of 0.03 cm3 / CVH and, in addition,
the coefficient of friction remains very constant during dry running. This coefficient of friction remains between 0.25 and 0.27. On the other hand, in the presence of water, the coefficient of friction drops approximately 0.12. Example III The procedure is still as in Example I but the mixing is carried out in a cylinder mixer.
The constituents of the mixture are as follows with the following percentages: Constituents proportion by weight
EMI0004.0003
16% synthetic <SEP> rubber <SEP>
<tb> sulfur <SEP> 50%
<tb> black <SEP> of <SEP> carbon <SEP> 6%
<tb> antioxidants <SEP> and <SEP> accelerators <SEP> 1%
<tb> resin <SEP> 4%,
<tb> graphite <SEP> 5%
<tb> sulfate <SEP> of <SEP> barite <SEP> 21 <SEP>%
<tb> carbonate <SEP> of <SEP> lime <SEP> 4%
<tb> coke <SEP> metallurgical <SEP> 10%
EMI0004.0004
proportion
<tb> Constituents <SEP> in <SEP> weight
<tb> cast iron <SEP> white <SEP> phosphorous <SEP> in <SEP> shot <SEP> 23%
<tb> mullite <SEP> 5%
<tb> Mixture <SEP> 100% The packing of the present example simultaneously containing metallurgical coke, baryta sulphate,
lime carbonate and phosphorous white cast iron give excellent results: the wear of the lining is very low and there is practically no erosion of the counter-material such as steel. The coefficient of friction is regular and close to 0.30. It will be appreciated in particular that this lining is suitable, among other applications, as a brake shoe for railway rolling stock, since the values of the coefficient of friction under the various conditions of use, that is to say in dry weather or rainy conditions are close to those which are most suitable for correct braking of this rolling stock.
Although the materials described are satisfactory in current applications, an asbestos contribution could be incorporated therein in order to increase the friction coefficient or the mechanical resistance, the asbestos contribution having to remain low, for example at plus 10 0/0, so as not to increase the wear of a steel mating material. Mainly contemplated countermaterials are generally iron based, preferably of high mechanical strength, such as steel, prone to erosion.
The packings described apply with particular interest to all countermaterials, subject to erosion, steel for example, and are suitable a fortiori for countermaterials which erode to a lesser degree, for example cast iron.