ES2209855T3 - Procedimiento de fabricacion de un material de friccion para una transmision por rozamiento de un embrague. - Google Patents
Procedimiento de fabricacion de un material de friccion para una transmision por rozamiento de un embrague.Info
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Abstract
Procedimiento de fabricación de un material de fricción, más particularmente de una corona de fricción para disco de fricción de embrague que trabaje en seco, que comprende una operación de impregnación de un hilo a base especialmente de fibras minerales, tales como fibras de vidrio, por medio de un cemento de impregnación acuoso, en el que el cemento acuoso contiene por lo menos un compuesto de tipo surfactante y cargas, caracterizado por el hecho de que el compuesto de tipo surfactante es aniónico.
Description
Procedimiento de fabricación de un material de
fricción para una transmisión por rozamiento de un embalaje.
La presente invención se refiere a un
procedimiento de fabricación de un material de fricción y, más
particularmente, de una corona de fricción para disco de fricción
de embrague, así como una corona de fricción. Más particularmente,
la corona de fricción para disco de fricción de embrague y del tipo
de frotamiento en seco.
Dicha corona de fricción está realizada a partir
de un hilo a base, especialmente, de fibras minerales, tales como
fibras de vidrio, que aseguran la resistencia a la fuerza
centrífuga, caucho para la obtención de un buen coeficiente de
frotamiento, cargas diversas y un ligante, en la práctica una
resina fenólica, para hacer el todo coherente.
Durante la fabricación de la corona es usual
utilizar disolventes clorados, en particular para disolver el
caucho.
El problema que se plantea durante la utilización
de tales disolventes clorados es su aspecto nocivo, que hace
necesaria, por consiguiente, la realización de operaciones de
confinamiento y de recuperación, a fin de evitar cualquier contacto
con los operarios y cualquier expulsión a la atmósfera.
A fin de salvar dicho problema, es conocido
reemplazar dichos disolventes clorados por agua. Ello precisa
utilizar látex en lugar de cauchos secos. En la práctica se lleva a
cabo un cemento acuoso, que resulta de la mezcla en agua de resinas
fenólicas, de cargas, especialmente en forma de polvos, y de látex.
Dicho cemento es utilizado a continuación para impregnar un hilo
constituido por fibras minerales y otras, que sirve para formar una
preforma, cocida a continuación a presión, para formar una corona de
fricción. La solicitante ha comprobado que el cemento acuoso
presenta una viscosidad que aumenta rápidamente con el tiempo. Ello
tiene como consecuencia, por una parte, un corto período durante la
cual el cemento es utilizable y, por otra parte, unas variaciones en
las características de frotamiento y de resistencia al desgaste de
las coronas de frotamiento realizadas a continuación. La adición de
resina fenólica en polvo a la mezcla que contiene látex, provoca la
absorción del agua de constitución del látex, que conduce a un
aumento rápido de la viscosidad y hace impropio al cemento para la
impregnación de un hilo.
El documento US-A.4.118.528
divulga un procedimiento de fabricación de guarnición de fricción
que utiliza mechas de fibras continuas de vidrio, a la vez como
material de refuerzo y de fricción y, más particularmente, la
utilización de compuesto no aniónico como surfactante.
En el documento
GB-A-2.054.626, correspondiente al
preámbulo de la reivindicación 1, el cemento de impregnación acuoso
contiene por lo menos un compuesto de tipo surfactante.
Sin embargo, puede presentarse un problema, ya
que las partículas que comprende el cemento, pueden
aglomerarse.
La invención propone utilizar, para resolver este
problema, unos compuestos surfactantes aniónicos para estabilizar
las mezclas acuosas para coronas de embrague, que contienen mezclas
de látex de resinas fenólicas, de melamina formol y de diversos
polvos orgánicos y minerales.
Más precisamente, la presente invención tiene por
objeto un procedimiento de fabricación de un material de fricción,
más particularmente de una corona de fricción para disco de
fricción de embrague que trabaja en seco, que comprende una
operación de impregnación de un hilo a base especialmente de fibras
minerales, tales como fibras de vidrio, por medio de un cemento de
impregnación acuoso.
De acuerdo con la invención, el cemento acuoso
contiene por lo menos un compuesto de tipo surfactante
aniónico.
Gracias a la invención, el compuesto surfactante
aniónico lleva unas cargas activas negativas e impide así la
agregación de las diferentes partículas de polvos cargadas
negativamente.
De acuerdo con otras características de la
invención, pueden tomarse separadamente, o en cualesquiera de sus
combinaciones técnicas posibles:
- el cemento acuoso contiene un compuesto
surfactante de tipo no iónico y un compuesto surfactante de tipo
aniónico;
- el compuesto de tipo surfactante aniónico es
escogido entre el grupo de los fosfatos, de los polifosfatos, de
los pirofosfatos, de los sulfatos, de los sulfonatos y de los
carboxilatos;
- el catión del compuesto de tipo surfactante
aniónico es escogido entre los elementos sodio+, potasio+, amonio+,
calcio++ y aminas;
- el compuesto de tipo surfactante no iónico es
escogido entre el grupo de los hidroxilos, de los éteres;
- el compuesto de tipo surfactante no iónico es
un éter de poliglicol;
- el compuesto de tipo surfactante aniónico es
una mezcla de polifosfatos de potasio;
- el compuesto de tipo surfactante aniónico es
una mezcla de polifosfatos de sodio;
- el compuesto de tipo surfactante aniónico es
una mezcla de pirofosfatos de potasio;
- el compuesto de tipo surfactante aniónico es
una mezcla de pirofosfatos de sodio;
- la realización del cemento de impregnación
comprende la formación de una mezcla previa que comprende cargas,
resina fenólica, compuesto de tipo surfactante y agua y la adición
a dicha mezcla previa de látex Estireno Butadieno Rubber, denominado
de manera usual latex SBR;
- el látex es de tipo SBR;
- el porcentaje ponderal de los compuestos de
tipo surfactante aniónico con relación al látex SBR seco es
inferior al 6%;
- el porcentaje ponderal de los compuestos de
tipo surfactante aniónico con relación a la mezcla seca es inferior
al 5%;
- el porcentaje ponderal de los compuestos de
tipo surfactante aniónico con relación a la guarnición acabada es
inferior al 3%;
- el porcentaje ponderal de los compuestos de
tipo surfactante no iónico con relación al látex SBR seco es
inferior al 3%;
- el porcentaje ponderal de los compuestos de
tipo surfactante no iónico con relación a la mezcla seca es
inferior al 2%;
- el porcentaje ponderal de los compuestos de
tipo surfactante no iónico con relación a la guarnición acabada es
inferior al 1.2%;
- el hilo comprende por lo menos un hilo de
vidrio elemental texturado;
- la textura del hilo de vidrio texturado es de
600 a 5000 tex;
- el hilo comprende hilo metálico;
- la corona de fricción para disco de fricción de
embrague que trabaja en seco comprende hilo constituido a base de
fibras minerales, tales como fibras de vidrio, fibras orgánicas,
tales como fibras de poliacrilonitrilo o derivados, un cemento
acuoso que comprende cargas de látex y por lo menos un compuesto de
tipo surfactante del tipo aniónico.
Se ha podido comprobar que, gracias a la
invención, el período durante el cual puede ser utilizado el
cemento, para realizar la impregnación del hilo que sirve para
constituir el esqueleto y la preforma de la corona, aumenta
considerablemente: se encuentra multiplicado por un factor del orden
de 10.
Además, se observa una estabilidad de las
características fisicoquímicas del cemento durante todo el tiempo
de utilización, lo que tiene como consecuencia ventajosa una
calidad mejorada y constante del producto final, es decir, de la
corona de frotamiento.
Igualmente, los compuestos surfactantes, que
actúan como tampón, protegen el sistema emulsionante del látex SBR,
a la vez que emulsionan las otras cargas del cemento.
Otras características y ventajas de la invención
se desprenderán de la descripción de ejemplos de puesta en práctica
de la invención, con referencia a las figuras anexas, que
representan:
- La figura 1, la evolución de la viscosidad de
una mezcla base látex SBR mantenida a 20ºC;
- la figura 2, la evolución de la viscosidad de
una mezcla a base de látex SBR, mantenida a 45ºC;
- la figura 3, la aplicación de un compuesto
surfactante sobre un polvo cargado negativamente.
Unas coronas para disco de fricción de embrague
de frotamiento en seco, destinado a un vehículo automóvil, se
realizan como se indica a continuación.
Se prepara un cemento acuoso mezclando diversos
componentes. Preferentemente, la mezcla es efectuada en dos
etapas.
Se empieza por constituir una mezcla previa,
mezclando cargas, especialmente en forma de polvos, de resinas
fenólicas y melamina-formol con agua.
Se introducen igualmente en esta mezcla previa
unos compuestos surfactantes aniónicos, tales como, por ejemplo,
fosfatos, sulfatos, sulfonatos o carboxilatos. Los cationes
utilizados pueden ser sodio+, potasio+, amonio+, calcio++ o
aminas.
Con referencia a la figura 3, al estar la mayor
parte de los polvos 1 utilizados cargados negativamente, llevando
el compuesto surfactante aniónico 2 una carga activa negativa 5,
produce por la misma una barrera 3 que impide la agregación de las
diferentes partículas de polvos.
Asimismo, dicho compuesto surfactante actúa
adsorbiéndose sobre los polvos, en particular los de gran
superficie específica (tales como el negro de carbón, resina
finamente triturada,...). Como consecuencia, forma una nueva
interfase polvo/agua 4 y evita así a las cargas con gran superficie
específica adsorber el agua, y especialmente la del látex, y
permite así reducir los riesgos de desestabilización del látex.
Ventajosamente, el compuesto surfactante actúa
también como tampón, manteniendo el pH de las mezclas. El látex,
que es sensible a cualquier variación de pH ve reforzada de esta
manera su estabilidad.
Estos compuestos surfactantes aniónicos son
introducidos a razón del 3% como máximo en peso de la mezcla
acuosa. Dicho porcentaje depende de la cantidad de polvos, de sus
cargas eléctricas y de sus superficies específicas e igualmente de
la cantidad de látex y del pH del látex.
La corona de fricción así obtenida presenta un
porcentaje ponderal de compuesto surfactante aniónico con relación
al látex SBR seco, inferior al 6%, o sea un porcentaje ponderal de
compuesto surfactante aniónico con relación a la mezcla seca, es
decir cemento seco sin el hilo, inferior al 5%, o incluso, un
porcentaje ponderal de compuesto surfactante aniónico con relación a
la guarnición acabada, que comprende el hilo y el cemento seco,
inferior al 3%.
Ventajosamente, pueden introducirse igualmente en
dicha mezcla previa, compuestos surfactantes no iónicos, tales
como, por ejemplo, compuestos surfactantes que posean grupos
hidroxilos (R-OH) y ésteres
(R-O-R).
Estos compuestos surfactantes no iónicos
actuarán, sobre todo, para reducir el tiempo de mezcla del cemento
para obtener una dispersión homogénea. Los mismos son perfectamente
compatibles con los compuestos surfactantes aniónicos con los
cuales presentan una fuerte sinergia.
Ventajosamente, dichos compuestos surfactantes no
iónicos son introducidos a razón del 1% máximo en peso de la mezcla
acuosa.
La corona de fricción así obtenida presenta un
porcentaje ponderal de compuesto surfactante no iónico con relación
al látex SBR seco inferior al 3%, o sea un porcentaje ponderal de
compuesto surfactante no iónico con relación a la mezcla seca, es
decir cemento seco sin el hilo, inferior al 2%, o incluso, un
porcentaje ponderal de compuesto surfactante no iónico con relación
a la guarnición acabada, que comprende el hilo y el cemento seco,
inferior al 1.2%.
En un ejemplo preferido de la invención, se
introduce en la mezcla fosfato, (ventajosamente en forma de una
mezcla de polifosfatos de sodio o de potasio, o en la forma de una
mezcla de pirofosfatos de sodio o de potasio) y agua. El tiempo de
mezclado viene determinado de manera que la mezcla sea homogénea y
que la resina fenólica esté completamente disuelta.
Para formar la mezcla final, se introduce en la
mezcla previa látex SBR, actuando de manera que se obtenga una
mezcla homogénea.
Un hilo constituido a base de fibras minerales,
tales como fibras de vidrio, fibras orgánicas, tales como fibras de
poliacrilonitrilo o derivados, y por hilos metálicos cuyo contenido
puede hasta el 75% del peso de la corona es sumergida en el cemento
para ser impregnada.
El hilo impregnado es secado a continuación.
Una preforma de corona de fricción se obtiene
distribuyendo el hilo impregnado en lóbulos entre un diámetro
exterior y un diámetro interior.
La preforma se somete a continuación a una
cocción a presión.
Ventajosamente, queda prevista una posterior
cocción, para estabilizar el producto.
Se llevan a cabo unos mecanizados diversos,
tales como rectificaciones, taladrados, así como a continuación un
tratamiento anti-polvo.
\newpage
Las coronas así obtenidas son destinadas a ser
montadas a uno y otro lado de un soporte con elasticidad axial de
un disco de fricción de embrague.
De manera más precisa, se han realizado cinco
muestras de cemento en la forma indicada anteriormente, a partir de
los componentes cuyas proporciones quedan indicadas en los cuadros
a continuación. Primeramente en parte en peso y luego,
respectivamente, en porcentaje en peso con relación al látex seco
SBR, a la mezcla acuosa, a la mezcla seca y, finalmente, en
porcentaje en peso en la guarnición de embrague.
Se llevan a cabo medidas de la evolución de la
viscosidad de las mezclas, por medio de un viscosímetro
"Brookfield", a las temperaturas de 20ºC y 45ºC.
Las medidas de evolución de la viscosidad con el
tiempo, han sido realizadas sobre dichas cinco mezclas. Por una
parte, una mezcla Testigo que no presenta compuestos surfactantes
en cualquier forma que sea. Por otra parte, cuatro mezclas que
comprenden compuestos surfactantes, en este caso en forma de una
mezcla de polifosfatos de sodio. La quinta mezcla presentada por la
fórmula 4 contiene además, con relación a las otras mezclas, un
compuesto surfactante no iónico a base de éter de poliglicol.
Como puede verse en el cuadro anterior, la
fórmula 4, que contiene, además de las otras fórmulas, compuesto
surfactante no iónico, necesita un período de mezcla de los polvos
para obtener una dispersión homogénea netamente inferior a las otras
fórmulas sin componente surfactante no iónico.
Los resultados de dichas medidas quedan
representados en los gráficos de las figuras 1 y 2.
Sabiendo que en la práctica una impregnación
correcta de un hilo del tipo indicado precedentemente se obtiene
con un cemento cuya viscosidad es inferior a 80 poises y de manera
optima inferior a 40 poises, se comprueba en los gráficos de la
figura 1 que, para una mezcla mantenida a 20ºC, la duración de
utilización de la mezcla Testigo, contada a partir de la
constitución de la misma, realizada de acuerdo con el estado de la
técnica, es decir utilizando una resina fenólica y sin aporte de
compuesto surfactante, se obtiene una duración de utilización muy
corta, inferior a 50 mn (tomando 80 poises como límite máximo).
Para una viscosidad óptima inferior a 40 poises y con una mezcla
Testigo mantenida a 20ºC, la figura 1 indica que el tiempo de
utilización desciende muy por debajo de 40 mn. Por el contrario, en
estas mismas condiciones, las mezclas representadas por las
fórmulas 1, 2, 3 y 4 muestra una viscosidad prácticamente sin
cambios, por lo menos durante las 4 horas contadas a partir del fin
de la preparación de la mezcla.
Con referencia a la figura 2, para una mezcla
Testigo mantenida a 45ºC, realizada de acuerdo con el estado de la
técnica, es decir utilizando una resina fenólica y sin aporte de
compuesto surfactante, se obtiene una duración de utilización de la
mezcla Testigo, contada a partir de la constitución de la misma,
muy corta, inferior a 15 mn C (con un límite máximo de 80 poises).
Considerando una viscosidad máxima de 40 poises y con una mezcla
Testigo mantenida a 45ºC, la figura 2 muestra que el tiempo de
utilización desciende a 5 mn. Por el contrario, en estas mismas
condiciones, las mezclas representadas por las fórmulas 1, 2, 3 y 4
alcanzan la viscosidad límite admitida de 80 poises entre 90 mn y
110 mn.
Unas pruebas complementarias, no resaltadas aquí,
han permitido definir una zona preferida correspondiente a un
porcentaje ponderal de los compuestos surfactantes con relación al
látex SBR seco comprendido entre 0,1% y 3%, que permite alcanzar a
la mezcla que constituye el cemento las propiedades emulsionantes
ideales para una buena impregnación del hilo por una impregnación
más regular y más profundamente, que conducen a unas condiciones más
fiables.
Las ventajas de acuerdo con la invención, son,
por una parte, una impregnación más rica del hilo y, por otra
parte, un secado más rápido del mismo después de la
impregnación.
La invención permite ventajosamente la
impregnación de un hilo compuesto, que comprende por lo menos un
hilo de vidrio elemental texturado (preferentemente de 1 a 3 hilos
texturados de 600 a 5000 tex). Con el cemento realizado de acuerdo
con la invención, se obtiene con este tipo de hilo una mejor
impregnación que tiene como consecuencia una mayor resistencia de la
corona de embrague, realizada a partir de dicho hilo impregnado, a
los efectos de la fuerza centrífuga.
Puede comprobarse que la invención mejora
notablemente la resistencia a la centrifugación y que la misma es
particularmente importante combinando hilo texturado y cemento
acuoso que comprenda componentes surfactantes.
Combinando dicha disposición con la utilización
de látex SBR, se acumulan todas las ventajas precitadas.
Claims (20)
1. Procedimiento de fabricación de un material de
fricción, más particularmente de una corona de fricción para disco
de fricción de embrague que trabaje en seco, que comprende una
operación de impregnación de un hilo a base especialmente de fibras
minerales, tales como fibras de vidrio, por medio de un cemento de
impregnación acuoso, en el que el cemento acuoso contiene por lo
menos un compuesto de tipo surfactante y cargas,
caracterizado por el hecho de que el compuesto de tipo
surfactante es aniónico.
2. Procedimiento de fabricación de un material de
fricción, según la reivindicación 1, caracterizado por el
hecho de que el cemento acuoso contiene un compuesto surfactante de
tipo no iónico y un compuesto surfactante de tipo aniónico.
3. Procedimiento de fabricación de un material de
fricción, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2,
caracterizado por el hecho de que el compuesto de tipo
surfactante aniónico es escogido entre el grupo de los fosfatos, de
los polifosfatos, de los pirofosfatos, de los sulfatos, de los
sulfonatos y de los carboxilatos.
4. Procedimiento de fabricación de un material de
fricción, según una cualquiera de las reivindicaciones 1, 2 ó 4,
caracterizado por el hecho de que el catión del compuesto de
tipo surfactante aniónico es escogido entre los elementos sodio+,
potasio+, amonio+, calcio++ y aminas.
5. Procedimiento de fabricación de un material de
fricción, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2,
caracterizado por el hecho de que el compuesto de tipo
surfactante no iónico es escogido entre el grupo de los hidroxilos,
de los éteres.
6. Procedimiento de fabricación de un material de
fricción, según una cualquiera de las reivindicaciones 1, 2 ó 5,
caracterizado por el hecho de que el compuesto de tipo
surfactante no iónico es un éter de poliglicol.
7. Procedimiento de fabricación de un material de
fricción, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4,
caracterizado por el hecho de que el compuesto de tipo
surfactante aniónico es una mezcla de polifosfatos de potasio o una
mezcla de polifosfatos de sodio o una mezcla de pirofosfatos de
potasio o una mezcla de pirofosfatos de sodio.
8. Procedimiento de fabricación de un material de
fricción. según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes,
caracterizado por el hecho de que la realización del cemento
de impregnación comprende la formación de una mezcla previa que
comprende cargas, resina fenólica, compuesto de tipo surfactante y
agua y la adición a dicha mezcla previa de látex SBR.
9. Procedimiento de fabricación de un material de
fricción, según la reivindicación 8, caracterizado por el
hecho de que el látex es de tipo SBR.
10. Procedimiento de fabricación de un material
de fricción, según una cualquiera de las reivindicaciones 1, 2, 3,
4, 7, 8 ó 9, caracterizado por el hecho de que el porcentaje
ponderal de los compuestos de tipo surfactante aniónico con relación
al látex SBR seco es inferior al 6%.
11. Procedimiento de fabricación de un material
de fricción, según una cualquiera de las reivindicaciones 1, 2, 3,
4, 7, 8 ó 9, caracterizado por el hecho de que el porcentaje
ponderal de los compuestos de tipo surfactante aniónico con relación
a la mezcla seca es inferior al 5%.
12. Procedimiento de fabricación de un material
de fricción, según una cualquiera de las reivindicaciones 1, 2, 3,
4, 7, 8 ó 9, caracterizado por el hecho de que el porcentaje
ponderal de los compuestos de tipo surfactante aniónico con
relación a la guarnición acabada es inferior al 3%.
13. Procedimiento de fabricación de un material
de fricción, según una cualquiera de las reivindicaciones 1, 2, 5,
6, 8 ó 9, caracterizado por el hecho de que el porcentaje
ponderal de los compuestos de tipo surfactante no iónico con
relación al látex SBR seco es inferior al 3%.
14. Procedimiento de fabricación de un material
de fricción, según una cualquiera de las reivindicaciones 1, 2, 5,
6, 8 ó 9, caracterizado por el hecho de que el porcentaje
ponderal de los compuestos de tipo surfactante no iónico con
relación a la mezcla seca es inferior al 2%.
15. Procedimiento de fabricación de un material
de fricción, según una cualquiera de las reivindicaciones 1, 2, 5,
6, 8 ó 9, caracterizado por el hecho de que el porcentaje
ponderal de los compuestos de tipo surfactante no iónico con
relación a la guarnición acabada es inferior al 1.2%.
16. Procedimiento, según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de
que el hilo comprende por lo menos un hilo de vidrio elemental
texturado.
\newpage
17. Procedimiento, según la reivindicación 16,
caracterizado por el hecho de que la textura del hilo de
vidrio texturado es de 600 a 5000 tex.
18. Procedimiento, según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de
que el hilo comprende hilo metálico.
19. Corona de fricción para disco de fricción de
embrague que trabaja en seco, caracterizado por el hecho de
que la misma comprende hilo constituido a base de fibras minerales,
tales como fibras de vidrio, fibras orgánicas, tales como fibras de
poliacrilonitrilo o derivados, un cemento acuoso que comprende
cargas y por lo menos un compuesto de tipo surfactante del tipo
aniónico.
20. Corona de fricción, según la reivindicación
19, caracterizada por el hecho de que la misma se obtiene
por el procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a
18.
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