FR2541294A1

FR2541294A1 - Process for manufacturing friction materials

Info

Publication number: FR2541294A1
Application number: FR8302927A
Authority: FR
Inventors: Antonio Monzo Orcajada
Original assignee: MATERIALES FRICCION FRENOS EMB
Current assignee: MATERIALES FRICCION FRENOS EMB
Priority date: 1983-02-23
Filing date: 1983-02-23
Publication date: 1984-08-24

Abstract

This process consists in preparing a composition containing neither polluting constituent nor solvent and which contains, as agglomerating agent, a cold setting substance. The moistened composition is subjected to moulding by cold compression in order to obtain a preform, this preform is then treated in suitable moulds under normal pressure and temperature conditions in order to cause it to set, and then mechanical machining of the component is carried out, suppressing the polymerisation and/or hot vulcanisation stages used in the prior art after the manufacture of the preform. The composition contains 2 to 4 % of an elastomer and 20 to 40 % or more of inorganic fillers.

Description

La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication de materiaux de friction, en particulier de pla- quettes de frein à disque pour les freins qui utilisent des pieces rigides, tels que les freins à disques pour véhicules automobiles, avions, véhicules ferroviaires, machines industrielles, etc. The present invention relates to a method of manufacturing friction materials, in particular disc brake pads for brakes which use rigid parts, such as disc brakes for motor vehicles, aircraft, rail vehicles, machines. industrial, etc.

Tous les matériaux de friction utilisés jusqu'à pré- sent comportent l'incorporation de constituants nocifs et dangereux à manipuler comme l'amiante, la silice, la poudre de plomb, la poudre de cuivre, le soufre, des solvants de type aliphatique ou alomatique, etc. All the friction materials used until now include the incorporation of harmful and dangerous components to handle such as asbestos, silica, lead powder, copper powder, sulfur, aliphatic solvents or alomatic, etc.

D'un autre côté ils exigent la préparation de solutions de caoutchouc ou de résines synthétiques dans des solvants appropriés destinées à agglomérer lesdits constituants. On the other hand, they require the preparation of solutions of rubber or synthetic resins in suitable solvents intended to agglomerate said constituents.

En outre, ils exigent de préparer le mélange en plu- sieurs opérations et avec des mélangeurs distincts, en raison du fait que les constituants possèdent des caractéristiques physiques différentes
En raison de l'utilisation de solvants volatils, la manipulation du mélange est difficile.In addition, they require the preparation of the mixture in several operations and with separate mixers, due to the fact that the constituents have different physical characteristics.
Due to the use of volatile solvents, handling of the mixture is difficult.

Le dosage est également difficile, du fait que la fabrication exige une forte pression de moulage, avec plusieurs opérations de compression & des températurés élevées, ainsi qu'un proccessus de durcissement à chaud qui est très coûteux. Dosing is also difficult, since the manufacturing requires a high molding pressure, with several compression operations & high temperatures, as well as a process of hot curing which is very expensive.

La fabrication exige l'utilisation en usine d'installations de captage des gaz et poudres nocives ou dangereuses a manipuler, ce qui entzaSne des frais considérables dinves- tissement de première installation. Les coûts de fabrication et la consommation d'énergie électrique et de combustible, les frais de personnel, etc., sont également très considérables. Manufacturing requires the use in the factory of capture systems for gases and powders which are harmful or dangerous to handle, which entails considerable investment costs for the first installation. The manufacturing costs and consumption of electrical energy and fuel, personnel costs, etc. are also very considerable.

C'est ainsi qu'un procédé classique comprend les opé- rations suivantes
1) Dosage de constituants (au nombre de 10 à 18);
2) Découpage du caoutchouc (éventuellement);
3) Tamisage de certains constituants
4) Broyage ae l'amiante
5) Préparation d'une dissolution de caoutchouc
6) Préparation d'un pré mélange
7) Préparation du mélange
8) Broyage du mélange
9) Dégraissage du support métallique
10) Grenaillage
11) Préparation de l'adhésif
2) Application
13) Préformage à froid
14) Séchage (éventuellement)
15) Compression à chaud
16) Polymérisation en moules en étuve
17) Usinage mécanique
18) Finition
19) Marquage.This is how a conventional process comprises the following operations
1) Determination of constituents (10 to 18 in number);
2) Cutting of the rubber (possibly);
3) Screening of certain constituents
4) Crushing with asbestos
5) Preparation of a rubber dissolution
6) Preparation of a premix
7) Preparation of the mixture
8) Grinding the mixture
9) Degreasing of the metal support
10) Shot blasting
11) Preparation of the adhesive
2) Application
13) Cold preforming
14) Drying (possibly)
15) Hot compression
16) Polymerization in molds in an oven
17) Mechanical machining
18) Finishing
19) Marking.

La Demanderesse se propose d'éviter les risques men tonnés et, en outre, d'abaisser considérablement le coût de l'ensemble du processus de fabrication. The Applicant proposes to avoid the risks mentioned and, furthermore, to considerably lower the cost of the entire manufacturing process.

L'invention a donc pour objet un procédé tel que des crit dans le brevet espagnol N 495 446 qui consiste en ce que, tout d abord, on prépare selon la formule appropriée la composition du matériau, qui ne contient aucun constituant nocif ni polluant, et, en particulier, aucun solvant, et qui contient comme agglomerant un agglomérant durcissant a' froid ;; on soumet la composition humidifiée à un moulage par compression à froid pour obtenir la préforme correspondante s ensuite, on traite ladite préforme dans des conditions normales de pression et de température (c'est-à-dire approximativement une atmosphère et la température ambiante) pour réaliser le durcissement de cette préforme au moyen de moules et d'outils appropriés, et finalement, on realise l'usinage mécanique de la pièce obtenue. The subject of the invention is therefore a process such as crit in Spanish patent N 495 446 which consists first of all in preparing the composition of the material according to the appropriate formula, which does not contain any harmful or polluting component, and, in particular, no solvent, and which contains as agglomerant a cold hardening agglomerate; the moistened composition is subjected to cold compression molding in order to obtain the corresponding preform s then, said preform is treated under normal conditions of pressure and temperature (that is to say approximately one atmosphere and room temperature) to hardening of this preform by means of suitable molds and tools, and finally, mechanical machining of the part obtained is carried out.

Avec ce procédé, on obtient des avantages considérables que l'on peut énumérer comme suit
1) On n'utilise aucun type de constituant qui soit nocif ou dangereux dans sa manipulation comme les constituants mentionnés plus haut.With this process, considerable advantages are obtained which can be listed as follows
1) No type of constituent is used which is harmful or dangerous in its handling like the constituents mentioned above.

2) Il n'est nécessaire de préparer aucune dissolution de caoutchouc ou de résines synthétiques dans des solvants appropriés. 2) It is not necessary to prepare any dissolution of rubber or synthetic resins in suitable solvents.

3) On prépare le mélange en une seule opération et avec un seul mélangeur puisque, maintenant, tous les constituants possèdent des caractéristiques physiques analogues
4) Du fait qu'on n'utilise pas de solvant volatil, le mélange peut être manipulé facilement.3) The mixture is prepared in a single operation and with a single mixer since, now, all the constituents have similar physical characteristics
4) Because no volatile solvent is used, the mixture can be easily handled.

5) Le dosage est tres facile puisqu'il s'agit d'un mélanye sous forme de poudre comprenant un nombre réduit de constituants. 5) The dosage is very easy since it is a melanye in powder form comprising a reduced number of constituents.

6) On utilise une faible pression de moulage
7) On réalise une seule compression à froid.6) Low molding pressure is used
7) A single cold compression is carried out.

8) On n'a besoin d'aucun processus de durcissement à chaud. 8) No hot curing process is needed.

9) Le processus de fabrication et les channes de fabrication correspondantes sont simplifiées. 9) The manufacturing process and the corresponding manufacturing lines are simplified.

10) Les installations de captage des gaz et poudres nocifs et dangereux à manipuler sont simplifiées ou éliminées en grande partie. 10) The installations for capturing harmful and dangerous gases and powders to be handled are simplified or largely eliminated.

11) Les coûts d'investissement de première installation sont réduits d'environ 50 %0
12) Les coûts de fabrication, en énergie électrique, combustible, personnel, etc. sont réduits dans des ordres de grandeur considérables.11) The initial installation investment costs are reduced by around 50% 0
12) Manufacturing costs, in electrical energy, fuel, personnel, etc. are reduced in considerable orders of magnitude.

13) Les matériaux obtenus possèdent des caractéris tiques supérieures ou au moins égales à celles des matières classiques actuellement connues. 13) The materials obtained have characteristics greater than or at least equal to those of conventional materials currently known.

Au total, en combinaison avec les avantages précités, l'abaissement des coûts permet de réaliser une économie de jusqu'à 60 %. In total, in combination with the aforementioned advantages, the lowering of the costs allows savings of up to 60%.

Pour mieux faire ressortir les avantages précités, on aonne ci-après un tableau synoptique dans lequel les phases du nouveau procédé sont comparées aux phases du procédé clas- sique. In order to bring out the aforementioned advantages more clearly, a synoptic table is given below in which the phases of the new process are compared with the phases of the conventional process.

PROCEDE DE FABRICATION
PHASES DU PROCEDE CLASSIQUE PHASES DU NOUVEAU PROCEDE
1) Dosage des constituants 1) Dosage des constituants
(10 à 18) (5 ou 6)
2) Découpage du caoutchouc
(éventuellement)
3) Traitement de certains
constituants
4) Broyage de l'amiante
5) Préparation d'une dissolu-
tlon de caoutchouc
6) Préparation du pré-mélange
7) Préparation du mélange 2) Préparation du mélange
8) Broyage du mélange
9) Dégraissage du support 3) Dégraissage ùu support
métallique métallique 10) Grenaillage 11) Préparation de l'encollage 12) Application A) Application de llencol-
lage 13) Préformage à froid 5) Préformage à froid 15) Compression à chaud 16) Polymérisation en moules 6) Mise en moules
en étuve 17) Usinage mécanique 7) Usinage mécanique 18) Finition 8) Finition 19) Marquage 9) Marquage
Dans le développement ultérieur de ce procédé, la
Demanderesse a constaté que
a) Le coefficient de friction ou de frottement des matières peut être augmenté de 50 70, en passant d'un coefficient moyen de 0,30 à un coefficient de 0,45. MANUFACTURING PROCESS
PHASES OF THE CLASSIC PROCESS PHASES OF THE NEW PROCESS
1) Determination of constituents 1) Determination of constituents
(10 to 18) (5 or 6)
2) Cutting the rubber
(eventually)
3) Treatment of some
constituents
4) Grinding of asbestos
5) Preparation of a dissolu-
rubber tlon
6) Preparation of the premix
7) Preparation of the mixture 2) Preparation of the mixture
8) Grinding the mixture
9) Degreasing of the support 3) Degreasing of the support
metallic metallic 10) Shot blasting 11) Preparation of gluing 12) Application A) Application of llencol-
13) Cold preforming 5) Cold preforming 15) Hot compression 16) Polymerization in molds 6) Putting in molds
in an oven 17) Mechanical machining 7) Mechanical machining 18) Finishing 8) Finishing 19) Marking 9) Marking
In the further development of this process, the
Applicant has found that
a) The coefficient of friction or friction of the materials can be increased by 50 70, passing from an average coefficient of 0.30 to a coefficient of 0.45.

Cette amélioration est obtenue en utilisant dans les compositions, en un pourcentage de 2 à 4 X, des substances comprises dans le groupe des élastomères, parmi lesquelles on peut mentionner, par exemple, le caoutchouc synthétique ou naturel, les hauts polymères ou copolymères acryliques, etc. This improvement is obtained by using in the compositions, in a percentage of 2 to 4 X, substances included in the group of elastomers, among which there may be mentioned, for example, synthetic or natural rubber, high acrylic polymers or copolymers, etc.

Par l'incorporation de ces substances, on parvient en outre à améliorer la plasticité des mélanges pendant leur manipulation, ainsi qùe l'élasticité des matières obtenues à partir de ces mélanges, en même temps qu'on les rend plus hy drophobes. By incorporating these substances, it also succeeds in improving the plasticity of the mixtures during their handling, as well as the elasticity of the materials obtained from these mixtures, while at the same time making them more hydrophobic.

b) On peut obtenir une amélioration de l'ordre de 200 S0 des propriétés d'usure et de résistance à l'abrasion des produits obtenus. Ceci se traduit par une plus longue du rée des matières et un abaissement du coût du mme ordre de grandeur. b) An improvement of the order of 200 SO can be obtained in the wear and abrasion resistance properties of the products obtained. This results in a longer material yield and a lowering of the cost of the same order of magnitude.

Ceci stobtient en introduisant dans les formules, en un pourcentage assez élevé, de 20 à 40 ffi ou plus de charges du type minéral telles que la terre de diatomées (Kieselguhr3s etc., qui sont çnéralement d'un coût plus élevé, ce qui abaisse considérablement le coût des compositions;
c) Par suite de l'utilisation des élastomères, on peut se dispenser de la phase de mise en moules à une certain ne pression, puisqu'on obtient une plus grande plasticité des mélanges et une plus grande élasticité pendant le temps de durcissement.This is achieved by introducing into the formulas, in a fairly high percentage, from 20 to 40 ffi or more of fillers of the mineral type such as diatomaceous earth (Kieselguhr3s etc., which are generally of higher cost, which lowers considerably the cost of the compositions;
c) As a result of the use of elastomers, the mold-setting phase can be dispensed with at a certain pressure, since greater plasticity of the mixtures and greater elasticity are obtained during the curing time.

A titre d'exemple de la formule préférée qui est utilisée dans le présent: procédé de fabrication perfectionné, on peut donner les doses qui figurent au tableau suivant
Constituante Pourcentage
Agglomérant (durcissant à froid) 20 à 40
Constituants métalliques (par exemple
limaille d'acier) 5 à 15 Graphite 2 à 6
Charges minérales (par exemple
terre de diatomées) 20 à 40
Elastomeres (par exemple caoutchouc
naturel ou synthétique) 2 à 4
Humidifiant 5 à 10 As an example of the preferred formula which is used in the present: improved manufacturing process, the doses given in the following table may be given.
Constituent Percent
Bonding agent (cold hardening) 20 to 40
Metallic components (for example
steel filings) 5 to 15 Graphite 2 to 6
Mineral fillers (e.g.
diatomaceous earth) 20 to 40
Elastomers (e.g. rubber
natural or synthetic) 2 to 4
Humidifier 5 to 10

Claims

R E V E N I D C A T I O N S

1 - Method of manufacturing friction materials which consists in preparing according to the appropriate formula the composition of the material, which contains no polluting component and, in particular, no solvent and which contains as agglomerating a cold hardening agglomerant, to submit the com - position moistened with cold compression molding to obtain the corresponding preform, then to process this preform under normal conditions at pressure and temperature (for example roughly the atmosphere and ambient temperature) to cause hardening of the mixing, clans of appropriate molds and, finally, performing mechanical machining of the part obtained, thereby avoiding the manufacturing phases subsequent to the production of the preform, which are used in conventional processes, including the operations of polymerization and / or hot vulcanization, characterized in that it is incorporated in the prepaid compositions according to the formula appr required for the material a percentage of 2 to 4 percent of a material included in the group of elastomers, as well as a percentage of 20 to 40 percent or more of fillers of mineral type

2 - Method according to claim 1 characterized in that said material from the group of elastomers is chosen between synthetic or natural rubber, high polymers and acrylic copolymers or other similar polymers.

3 - Process according to claim 1 characterized in that the mineral filler is a diatomaceous earth

4 - Friction lining, in particular brake pad, prepared according to the method according to any shell of claims 1 to 3.