ITMI20130998A1 - Materiale di attrito per pastiglie frenanti e relative pastiglie frenanti - Google Patents

Description

“Materiale di attrito per pastiglie frenanti e relative pastiglie frenantiâ€

La presente invenzione riguarda un materiale d’attrito per pastiglie frenanti e relative pastiglie frenanti. La presente invenzione s’inserisce nel settore dei materiali di attrito per pastiglie frenanti, che, come ben noto, devono avere una composizione tale da garantire prestazioni uniformi e affidabili in una vasta gamma di condizioni operative.

In particolare, poichà ̈ le pastiglie dei freni a disco per veicoli operano in condizioni di esercizio che sono dure ed estreme, dovendo garantire allo stesso tempo affidabilità e una lunga durata, i produttori hanno costantemente cercato di migliorare le caratteristiche e le prestazioni dei materiali d’attrito.

La pastiglia frenante à ̈ infatti formata da una base di supporto, in genere metallica, e da uno strato d’attrito composto da materiali vari. A seconda delle proprietà e della composizione del materiale d’attrito, à ̈ possibile favorire l’efficienza (cioà ̈ la forza frenante) o la durata della pastiglia.

Nello stato dell’arte i primi materiali di attrito per pastiglie per freni prevedevano una composizione contenente amianto. Tuttavia, anche in questo settore, non appena la pericolosità dell’amianto ne ha reso l’impiego, dapprima sconsigliabile, e poi vietato, sono stati cercati composti sostitutivi.

Si sono quindi ricercati sostituti che consentissero di realizzare un prodotto caratterizzato da prestazioni uguali o migliori rispetto a quelle ottenute con il materiale d’attrito contenente amianto e sono stati così sviluppati, per esempio, materiali di attrito contenenti acciaio e differenti tipi di metalli in quantità variabili (quali per esempio rame, alluminio, zinco, ecc.) e comprendenti, quale elemento legante, resine termoindurenti quali resine fenoliche tal quali e o fenoliche modificate tra cui siliconiche, acriliche epossidiche.

Queste resine termoindurenti sono attualmente presenti nei materiali di attrito per pastiglie frenanti in una percentuale dell’8-20% in peso rispetto al peso totale della composizione del materiale d’attrito e sono necessarie per consentire lo stampaggio a caldo della mescola frenante, garantendo ottime prestazioni finali della pastiglia frenante, quali capacità frenante, resistenza all’usura e all’abrasione, ecc.

L’impiego delle resine fenoliche termoindurenti presenta però alcuni inconvenienti, primo fra tutti un problema di ecosostenbilità e di potenziale tossicità. Si tratta, infatti, di resine che possono rilasciare fenolo, formaldeide e derivati dalla degradazione termo-ossidativa, sia durante la lavorazione, sia durante l’utilizzo del prodotto finito. Ai sensi del regolamento EC 1272/2008 il fenolo à ̈ classificato come sostanza tossica, nocivo in caso di prolungato contatto con la pelle e mutageno di classe 3. Conseguentemente la ricerca di alternative per ridurre l’immissione di fenoli nell’ambiente à ̈ attiva in tutti i settori.

Di conseguenza tale problema si à ̈ presentato anche nel settore dei materiali di attrito: infatti, nonostante ogni pezzo di materiale di attrito liberi solo quantità ridotte di fenoli e formaldeide, complessivamente la quantità di fenoli liberata può diventare significativa, sia a causa del gran numero di veicoli sulle strade sia per il gran numero di applicazioni industriali che utilizzano detti materiali.

Scopo della presente invenzione à ̈ quindi individuare un materiale d’attrito avente una composizione che consenta di soddisfare allo stesso tempo le necessarie specifiche tecniche, quali quelle termomeccaniche, garantendo però un’elevata eco-sostenibilità, superando cioà ̈ gli inconvenienti dei materiali d’attrito contenenti resine fenoliche secondo lo stato dell’arte.

Ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ l’impiego di tale materiale d’attrito in pastiglie frenanti e in ulteriori applicazioni industriali.

Oggetto della presente invenzione à ̈ quindi un materiale d’attrito comprendente una composizione legante a base di un legante idraulico.

Ulteriore oggetto della presente invenzione sono anche pastiglie frenanti costituite da un materiale d’attrito comprendente una composizione legante a base di un legante idraulico e una base di supporto metallica. Sono anche oggetto della presente invenzione l’uso di una composizione legante a base di un legante idraulico per la realizzazione di materiali d’attrito e l’uso di detti materiali d’attrito in pastiglie frenanti e in ulteriori applicazioni industriali.

La presente invenzione riguarda quindi materiali di attrito che comprendono una composizione legante a base di un legante idraulico.

La composizione legante a base di un legante idraulico presente nel materiale d’attrito secondo la presente invenzione sostituisce completamente la resina termoindurente (attualmente presente in una percentuale dell’8-20% in peso rispetto al peso totale della composizione del materiale d’attrito per consentire lo stampaggio a caldo della mescola frenante), garantendo globalmente migliorate prestazioni della pastiglia frenante. Infatti, capacità frenante, resistenza all’usura, all’abrasione, ecc. sono comparabili rispetto alle pastiglie frenanti secondo lo stato dell’arte, realizzate con leganti in resina termoindurente.

I materiali d’attrito secondo la presente invenzione sono quindi caratterizzati da vantaggi assolutamente sorprendenti in quanto, pur non impiegando alcun tipo di resina termoindurente quale legante, forniscono prestazioni in termini di attrito, resistenza all’usura, durata e altre caratteristiche uguali, rispetto a un prodotto convenzionale che utilizza materiali a base di resine termoindurenti.

Un primo vantaggio perciò dei materiali di attrito secondo la presente invenzione à ̈ individuabile nell’assenza di rilascio di fenoli nell’ambiente; sono quindi materiali di particolare interesse che, anche a parità di altre caratteristiche termomeccaniche, superano tale problematica, con un’ecosostenibilità decisamente migliorata.

Inoltre, poiché le resine fenoliche sono per loro stessa natura termoindurenti, la presenza di resine fenoliche come leganti, necessita di temperature di processo (stampaggio) non inferiori a 130°C per la produzione della pastiglia frenante.

Per tali resine infatti l’azione legante si esplica solo con l’indurimento che à ̈ indotto appunto da condizioni di temperatura non inferiori a 130°C. In alcuni casi à ̈ necessario ricorrere anche a un trattamento di reticolazione successivo a temperature non inferiori a 130°C.

Nel caso dell’utilizzo di una composizione legante a base di un legante idraulico, oggetto della presente invenzione, il processo d’indurimento della parte legante à ̈ indotto dalla presenza dell’acqua, secondo la definizione di legante idraulico, sotto riportata.

Pertanto durante il processo di produzione della pastiglia frenante, si adoperano temperature significativamente più basse, inferiori a 90°C circa, unicamente per accelerare il processo di indurimento del legante idraulico alle brevi stagionature, secondo quanto noto nello stato dell’arte sui manufatti a base cementizia, e rendere il processo di indurimento compatibile con i tempi di stampaggio del processo di produzione della pastiglia frenante.

L’utilizzo di una resina fenolica in condizioni di stampaggio con temperatura inferiore a 90°C non porterebbe all’azione legante necessaria per la formazione della pastiglia frenante con le caratteristiche desiderate.

Come noto dallo stato dell’arte, materiali a base cementizia quali malte/paste cementizie, quando sottoposte a trattamenti termici superiori ai 300°C, subiscono una perdita progressiva delle proprietà fisiche meccaniche finali del manufatto. Infatti, indipendentemente dal tipo di maturazione, il decremento prestazionale del modulo elastico di un provino in malta trattato termicamente a 300°C, rispetto a un identico provino non trattato termicamente, oscilla intorno al 30% rispetto al valore iniziale.

E’ evidente che da tali premesse appare del tutto inatteso e sorprendente che una composizione legante a base di un legante idraulico possa essere impiegata quale legante in materiali d’attrito in sostituzione delle resine termoindurenti, e soprattutto che il materiale d’attrito così ottenuto soddisfi le necessarie specifiche, considerato che i sistemi frenanti sono sottoposti a temperature locali elevate (anche >600°C) in condizioni di “shear†(sollecitazioni di taglio) meccanico.

Il materiale d’attrito secondo la presente invenzione comprende una composizione legante a base di un legante idraulico.

Con il termine “composizione legante a base di legante idraulico†, secondo la presente invenzione, s’intende un materiale in polvere comprendente un legante idraulico ed eventualmente additivi e aggiunte di tipo inorganico. Con il termine “legante idraulico†s’intende un materiale in polvere che, mescolato con acqua, indurisce per idratazione indipendentemente dalle condizioni di temperatura purché superiori a 4°C (temperatura alla quale l’acqua non à ̈ più presente in forma liquida, ma solida) e che, dopo l’indurimento, mantiene la sua resistenza e stabilità.

Un clinker utilizzabile per la preparazione di un legante idraulico secondo la presente invenzione à ̈ un qualsiasi clinker di cemento comune, come definito secondo la norma UNI EN 197.1, cioà ̈ un materiale idraulico composto da almeno due terzi in massa di silicati di calcio (3CaO•SiO2) e (2CaO•SiO2), la parte rimanente essendo Al2O3, Fe2O3e altri ossidi; per esempio un clinker di cemento Portland.

Nell’ampia definizione di legante idraulico secondo la presente invenzione sono compresi sia i cementi bianchi, grigi o pigmentati definiti secondo la già citata norma UNI EN 197.1, sia i cosiddetti cementi per sbarramenti di ritenuta, gli agglomeranti cementizi e le calci idrauliche come definiti nella Legge italiana 26 Maggio 1965 N. 595, e i silicati inorganici.

Come “legante idraulico†secondo la presente invenzione, possono essere utilizzati anche leganti a base di solfoalluminosi di calcio, quali i composti descritti nei brevetti e/o domande di brevetto WO2006/18569, EP-A-1306356 e EP-A-0181739, così come leganti derivati da clinker solfoalluminosi di calcio descritti nella Review “Green Chemistry for sustainable cement production and Use†di John W. Phair Green Chem., 2006, 8, 763-780, in particolare nel capitolo 5.3 a pagina 776, e anche da clinker solfoalluminosi di calcio descritti nell’articolo “Calcium sulfoaluminates cements–low energy cements, special cements†J.H. Sharp et al., Advances in Cement Research, 1999, 11, n.1, pp.

3-13. Alternativamente possono essere opportunamente utilizzati anche cementi alluminosi, solfo-ferro alluminosi come descritto in Advances in Cement Research, 1999, 11, No. 1, Jan.,15-21.

Cementi preferiti quale base per il “legante idraulico†secondo la presente invenzione sono il cemento Portland, cemento pozzolanico o cemento alla loppa. Ancora più preferibilmente, il “legante idraulico†a base di cemento Portland del tipo I 52.5R prevede una finezza blaine compresa tra 3500 e 9000, più preferibilmente tra 4000 e 7000 e ancor più preferibilmente con una finezza uguale a 6500 blaine. La scelta di questi particolari tipi di cemento permette, infatti, di incrementare maggiormente la stabilità termica e la resistenza meccanica, che risultano massime nel caso del cemento Portland del tipo I 52.5R, ulteriormente macinato fino a ottenere una finezza di circa 6500 blaine.

La composizione legante a base di legante idraulico può comprendere anche aggregati.

Gli aggregati, o inerti, definiti anche aggregati inerti, secondo la presente invenzione possono comprendere:

- aggregati fini quali polveri e sabbie, definiti nella normativa UNI EN 206, aventi secondo la presente invenzione diametro massimo, dmax, pari a 40 micron; - aggregati non fini con dmaxsuperiore a 40 micron. Gli aggregati possono essere opportunamente scelti tra aggregati calcarei, di quarzo o silico-calcarei, di qualsiasi forma, o frantumati, oppure sferici, per esempio polveri di marmo, ceramizzati e anche di tipo alleggerito.

Opzionalmente, la miscela può anche contenere una o più sostanze ausiliari, quali cariche di origine mineraria o pozzolanica, pigmenti di natura organica e/o inorganica o altro. Per cariche minerali o pozzolaniche s’intendono microsilice, fumo di silice, loppa, ceneri volanti, metacaolino, pozzolane naturali, calcari naturali e carbonati di calcio precipitati.

Ai fini della presente invenzione la composizione legante a base di un legante idraulico può contenere un agente o additivo impermeabilizzante o idrofobizzante.

Tali agenti includono un’ampia varietà di composti di natura organica o organo-silicea, quali ad esempio una miscela di polivinilalcol e silano, cioà ̈ alchilossisilani. In aggiunta ai suddetti componenti, la composizione legante a base di legante idraulico presente nel materiale d’attrito oggetto della presente invenzione, può comprendere vari altri additivi per adattare le caratteristiche della miscela a specifiche richieste. Esempi di tali additivi possono essere superfluidificanti, preferibilmente di tipo policarbossilico, agenti antiritiro, acceleratori di indurimento e/o presa, modificatori di reologia o di proprietà fisico-meccaniche, quali ad esempio cellulose o lattici, agenti espansivi, aeranti, disaeranti e adesivizzanti. Tali additivi sono opzionali ai fini dell’invenzione.

La composizione legante a base di un legante idraulico può anche comprendere l’aggiunta di fibre di diversa natura, quali fibre inorganiche come fibre metalliche o fibre di vetro e wollastonite, e fibre organiche come fibre a base di polivinalcol o polipropilene o fibre aramidiche, scelte in base all’applicazione finale. La composizione legante a base di legante idraulico à ̈ presente in una percentuale che varia dal 5 al 30% in peso rispetto al peso totale della miscela costituente il materiale d’attrito, preferibilmente à ̈ presente in una percentuale che varia dal 10 al 15% e ancor più preferibilmente à ̈ uguale a circa il 12% in peso rispetto al peso totale della miscela costituente il materiale d’attrito.

La percentuale preferita del 12% circa in peso rispetto al peso totale della miscela costituente il materiale d’attrito consente di ottenere un materiale d’attrito ottimale rispetto alle caratteristiche di tenuta meccanica nel processo di “shear†in condizioni termoossidative.

Ai fini della presente invenzione l’acqua aggiunta necessaria per il processo d’indurimento del legante idraulico, à ̈ compresa in una percentuale che varia dal 5 al 20% in peso rispetto al peso totale della miscela costituente il materiale d’attrito, preferibilmente varia dall’8 al 15% in peso, più preferibilmente dal 10 al 12% in peso.

Il materiale di attrito secondo la presente invenzione à ̈ un materiale che oltre alla composizione legante può comprendere fibre, lubrificanti, abrasivi, modificatori di attrito e/o altri materiali aggiuntivi, definiti nella presente invenzione con il termine “Mescola Multicomponente†.

Un materiale di attrito secondo la presente invenzione, oltre alla composizione legante a base di legante idraulico in una percentuale che varia dal 5 al 30% in peso e acqua in una percentuale che varia dal 5 al 20% in peso, prevede una mescola multicomponente comprendente almeno un lubrificante in una percentuale che varia dal 5 al 15% in peso, almeno un abrasivo in una percentuale che varia dall’8 al 25% in peso, almeno una componente contenente carbonio in una percentuale che varia dall’8 al 25% in peso, almeno un modificante in una percentuale che varia dal 15 al 30% in peso, tutte le percentuali essendo calcolate rispetto al peso totale della composizione che costituisce il materiale d’attrito.

Opzionalmente, il materiale d’attrito secondo la presente invenzione può comprendere una o più fibre in una percentuale che varia dal 7 al 30% in peso rispetto al peso totale della composizione che costituisce il materiale d’attrito.

Quali possibili esempi di fibre, tra cui à ̈ scelta la fibra impiegata nel materiale d’attrito secondo la presente invenzione, si possono indicare fibre a base di poliacrilonitrile, PAN, poliaramidi, fibre di cellulosa fibre metalliche.

Le fibre nel materiale d’attrito secondo la presente invenzione sono preferibilmente fibre di acciaio e fibre aramidiche.

Quali possibili esempi di lubrificanti, tra cui à ̈ scelto il lubrificante impiegato nel materiale d’attrito secondo la presente invenzione, si possono indicare lubrificanti organici e lubrificanti metallici, miscele di solfuri metallici, quali solfuri di stagno, solfuro di zinco, solfuri di ferro e solfuro di molibdeno, nitruro di boro, polvere di stagno e polvere di zinco.

Il lubrificante nel materiale d’attrito secondo la presente invenzione à ̈ preferibilmente scelto tra i solfuri metallici.

Quali possibili esempi di abrasivi, generalmente classificati in base alla loro durezza Mohs, tra cui à ̈ scelto l’abrasivo impiegato nel materiale d’attrito secondo la presente invenzione, si possono indicare fibre minerali, ossido di zirconio, zircone, silicato di zirconio, mica, allumina, fibre ceramiche; silicati di calcio, magnesio, zirconio e/o alluminio; fibre minerali sintetiche come hardwool, slagwool e lana di roccia, silice, biossido di silicio, sabbia, carburo di silicio, ossido di ferro, cromite di ferro e ossido di magnesio, titanato di potassio.

L’abrasivo nel materiale d’attrito secondo la presente invenzione à ̈ preferibilmente scelto tra ossidi di metalli e altri abrasivi con durezza secondo scala mohs superiore a 6.

Quali possibili esempi di componente contenente carbonio, tra cui à ̈ scelta la componente impiegata nel materiale d’attrito secondo la presente invenzione, si possono indicare grafite naturale, grafite sintetica, coke di petrolio, coke di petrolio desolforizzato e carbon black.

La suddetta componente contenente carbonio nel materiale d’attrito secondo la presente invenzione à ̈ preferibilmente scelta tra grafiti e coke.

Quali possibili esempi di modificanti, tra cui sono scelti i modificanti impiegati nel materiale d’attrito secondo la presente invenzione, si citano calce, ossido di calcio, idrossido di calcio, talco, carbonato di calcio, silicato di calcio, barite, composti fluorurati, polveri metalliche, gomma in forma di polvere di gomma o gomma riciclata in pezzi e vari tipi di polveri di attrito.

Il modificante nel materiale d’attrito secondo la presente invenzione à ̈ preferibilmente scelto tra barite, gomma e polveri metalliche.

Un materiale d’attrito preferito secondo la presente invenzione à ̈ costituito da una composizione legante a base di cemento Portland tipo I 52.5R con finezza 6500 Blaine e acqua e da una mescola multicomponente comprendente componenti preferibilmente scelti tra ossidi metallici, fibre di acciaio, fibre aramidiche, cromite, solfuri metallici, grafite, coke, polveri metalliche, barite e gomma.

La Figura 1 Ã ̈ una vista prospettica di una pastiglia frenante esemplificativa, che incorpora un materiale di attrito secondo una forma di realizzazione della presente invenzione

Le diverse componenti sopra elencate formano il materiale d’attrito e, quando miscelati nel modo e nelle proporzioni suggerite, forniscono una famiglia di materiali di attrito che presentano prestazioni uguali o superiori a quelle di un materiale contenente resine fenoliche, in completa assenza di alcun tipo di resina fenolica quale legante.

Per una completa omogeneizzazione, il cemento, l’acqua, e le altre componenti che costituiscono il materiale d’attrito sono miscelati, nelle opportune proporzioni, fino all’ottenimento di un impasto omogeneo privo di grumi e di consistenza idonea, che à ̈ quindi sottoposto alla procedura di stampaggio per la realizzazione delle pastiglie frenanti.

La mescola frenante così realizzata à ̈, infatti, sottoposta a un processo di stampaggio a compressione a una temperatura che varia da 4 a 90°C preferibilmente da 40 a 80°C e a una pressione che varia da 2 a 6 KN/cm<2>, preferibilmente da 4 a 5 KN/cm<2>, condizioni di temperatura e pressione che si sono dimostrate ottimali per lo stampaggio di pastiglie frenanti a partire dai materiali d’attrito secondo la presente invenzione. Dopo una settimana di maturazione in aria, le pastiglie sono rettificate e verniciate. Trascorsi poi 28 giorni circa di maturazione dallo stampaggio, le pastiglie sono caratterizzate e testate come sotto indicato.

La caratterizzazione delle pastiglie realizzate mediante il procedimento di stampaggio con le formulazioni prescelte si basa sulla valutazione dei seguenti aspetti:

A) uniformità e regolarità del profilo dei bordi e assenza di difetti di forma;

B) compressibilità e durezza superficiale;

C) caratteristiche tribologiche del materiale d’attrito, determinate attraverso le prove denominate “AK Master†e “AMS†.

Le caratterizzazioni A) e B) sono realizzate mediante i seguenti test:

A) uniformità e regolarità del profilo dei bordi e assenza di difetti di forma: si tratta sostanzialmente di una valutazione della prova di stampaggio che consiste nell’osservare i seguenti parametri: A1) riempimento omogeneo dello stampo con il materiale con il conseguente ottenimento di un manufatto privo di difetti; A2) osservazione di eventuali ossidazioni superficiali o rigonfiamenti anomali. Tali osservazioni sono condotte mediante verifica visiva e tramite misura di planarità e parallelismo del manufatto.

B) “compressibilità†secondo ISO-6310 e “durezza superficiale†secondo JIS D4421; la compressibilità e la durezza superficiale forniscono un’indicazione sull’omogeneità delle proprietà meccaniche tra bordo e parte interna della pastiglia.

C) Caratteristiche tribologiche.

Le caratteristiche tribologiche del materiale d’attrito sono determinate attraverso le prove denominate “SAE J2522†(detta “AK Master†) e “AMS†. La prova denominata “AK Master†à ̈ un test di carattere prestazionale, durante il quale si testa una coppia di pastiglie in vari scenari di frenata, tra i quali, dopo una fase di rodaggio, si simulano una serie di frenate a diversa pressione e a velocità basse, intermedie e alte, e frenate caratteristiche, come frenate a freddo e frenate autostradali.

La prova denominata “AMS†à ̈ il test sul comportamento del sistema frenante a elevate e ripetute sollecitazioni e simula situazioni estreme cui potrebbero essere sottoposti i sistemi frenanti. Si tratta di 10 frenate consecutive ad alta pressione da 100 Km/h a 0. Rispetto al test AK-Master si arriva alle stesse temperature, ma con pressioni maggiori. Con questa prova si misura l’attrito e il consumo di fluido.

Il principale vantaggio del materiale d’attrito secondo la presente invenzione à ̈ che esso permette di realizzare pastiglie frenanti, come anche altre applicazioni industriali a base di tale materiale, che sono ecosostenibili, non presentando alcun rilascio di fenoli nell’ambiente.

Inoltre, le particolari caratteristiche della composizione legante consentono di realizzare materiali di attrito che garantiscono prestazioni uguali o superiori a quelle di un materiale contenente resine fenoliche, in completa assenza di alcun tipo di resina fenolica quale legante.

Altre caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno evidenti dai seguenti esempi riportati a scopo illustrativo e non limitativo.

Esempio 1

E’ stato preparato un materiale d’attrito (FB41) con la composizione riportata nella seguente tabella 1.

Tabella 1

FB41

Composizione legante a 11.79%

base di Cemento Portland

tipo I 52,5 R Calusco

(6500 blaine)

Mescola Multicomponente 78.05%

Acqua 10.16%

Precisamente il materiale d’attrito à ̈ stato preparato utilizzando una composizione legante contenente un cemento Portland tipo I 52.5R della cementeria di Calusco sovramacinato fino a ottenere una finezza di circa 6500 blaine. Tale composizione legante à ̈ stata aggiunta in una percentuale pari all’11,79% in peso rispetto al peso totale della composizione che costituisce il materiale d’attrito e contiene oltre al legante cementizio Portland tipo I 52.5R della cementeria di Calusco, l’additivo impermeabilizzante Seal 200 (una miscela di polivinilalcol e silano, cioà ̈ un alchilossisilano) in una percentuale uguale all’1,15% in peso, rispetto al peso totale della composizione legante.

La mescola multicomponente impiegata nel presente esempio à ̈ costituita da:

Ossidi di alluminio e 12

magnesio

Fibre d’acciaio 27.2

Fibre aramidiche 2.2

Cromite 4.3

7.6

Solfuri di stagno e

molibdeno

Grafite 6.5

Coke 12

Polveri metalliche 17.4

Barite 8.7

Gomma 2.2

Le % della mescola multicomponente sono percentuali in peso rispetto al peso totale della sola mescola multicomponente.

Il materiale d’attrito così realizzato à ̈ stato stampato a compressione alle condizioni di temperatura e pressione di 80°C e 4,5 KN/cm<2>, impiegando stampi che hanno portato alla realizzazione di una pastiglia con una superficie di 77 cm<2>, di spessore pari a 1 cm.

Più precisamente gli stampi utilizzati nelle prove riportate nel presente esempio sono stampi che prevedono la realizzazione di una pastiglia con una superficie di 77 cm<2>, di spessore pari a 1 cm, che rappresenta il formato Ferrari F152 posteriore e Alfa 939 anteriore.

Dopo una settimana di maturazione in aria, le pastiglie sono state rettificate e verniciate. Trascorsi poi 28 giorni circa di maturazione dallo stampaggio, le pastiglie sono state caratterizzate e testate come sotto indicato.

Le pastiglie ottenute dalla formulazione riportata in tabella 1 sono state osservate visivamente e non mostrano né ossidazioni superficiali, nà ̈ rigonfiamenti anomali. Sono state successivamente condotte misure di durezza superficiale HRR del manufatto così ottenuto secondo la norma JIS D4421, ottenendo un valore medio di 91 e osservando anche una buona omogeneità delle proprietà meccaniche tra bordo e parte centrale della pastiglia. Tale aspetto à ̈ di fondamentale importanza per realizzare un materiale di attrito che non presenti potenziali punti di distacco e sia caratterizzato quindi da un’elevata resistenza all’usura.

Un’uniformità e regolarità del profilo dei bordi e l’omogeneità della parte centrale della pastiglia rispetto ai bordi sono quindi elementi essenziali per avere un’usura della pastiglia analoga o migliorata rispetto ai valori tipici di pastiglie che utilizzano resine fenoliche quali leganti.

Le prove di “Compressibilità†secondo ISO-6310 hanno evidenziato un valore medio uguale a 40.

Le pastiglie, testate secondo la prova “AK Master†precedentemente descritta, hanno mostrato valori in termini di usura e aspetto dei dischi e delle pastiglie pari a 0.33-0.33 mm (il dato si riferisce alla misura eseguita sulla coppia di pastiglie), quindi del tutto sorprendenti, e un coefficiente d’attrito medio uguale a 0.42.

Si tratta di valori di coefficiente di attrito assolutamente in linea con le specifiche richieste.

Tale dato à ̈ in linea con quanto ottenuto per pastiglie realizzate con resine termoindurenti.

Le pastiglie già testate con la prova AK-MASTER sono state quindi sottoposte alla prova AMS.

Rispetto alla prova AK-Master, la prova AMS opera alle stesse temperature ma con pressioni maggiori, misurando l’attrito e il consumo di fluido frenante.

Anche i test secondo la prova AMS hanno avuto esito positivo: le prestazioni ottenute in termini di coefficiente d’attrito sono buone anche ad alta temperatura.

Le pastiglie, testate secondo la prova “AMS†hanno mostrato valori in termini di usura e aspetto dei dischi e delle pastiglie pari a 0.11-0.10 mm (il dato si riferisce sempre alla misura eseguita sulla coppia di pastiglie).

Anche tale dato à ̈ in linea con quanto ottenuto per pastiglie realizzate con resine termoindurenti.

Le usure sono contenute e hanno confermato la solidità della pastiglia frenante secondo la presente invenzione.

L’aspetto dei dischi e delle pastiglie à ̈ tale per cui non à ̈ stato osservato alcun distacco/cricca, ma solo alcune piccole inclusioni sulla faccia del disco.

Esempio 2

E’ stato preparato un materiale d’attrito (FB42) con la composizione riportata nella seguente tabella 2.

Tabella 2

FB42

Composizione 11.80%

legante a base

di Cemento

tipo IV/B(P)

32,5R (6000

blaine)

Mescola 78.05%

Multicomponente

Acqua 10.15%

Il materiale d’attrito à ̈ stato preparato utilizzando una composizione legante contenente il cemento tipo IV/B(P) 32,5R (6000 blaine). Tale composizione legante à ̈ stata aggiunta in una percentuale pari all’11,80% in peso rispetto al peso totale della composizione che costituisce il materiale d’attrito e contiene, oltre al legante cementizio tipo IV/B(P) 32,5R (6000 blaine), l’additivo impermeabilizzante Seal 200 (una miscela di polivinilalcol e silano, cioà ̈ un alchilossisilano) in una percentuale uguale all’1,15% in peso, rispetto al peso totale della composizione legante.

La mescola multicomponente impiegata nel presente esempio à ̈ la stessa mescola impiegata nell’esempio 1. Mediante lo stesso processo descritto per l’esempio 1 sono state quindi realizzate pastiglie frenanti a partire dalla formulazione riportata in tabella 2.

Sono state effettuate misure di durezza superficiale HRR del manufatto così ottenuto secondo la norma JIS D4421 ottenendo un valore medio di 90 e osservando anche una buona omogeneità delle proprietà meccaniche tra bordo e parte centrale della pastiglia. Le prove di “Compressibilità†secondo ISO-6310 hanno evidenziato un valore medio uguale a 40.

Le pastiglie, testate secondo la prova “AK Master†precedentemente descritta, hanno mostrato valori in termini di usura e aspetto dei dischi e delle pastiglie uguali a 0.29-0.40 mm (il dato si riferisce alla misura eseguita sulla coppia di pastiglie), quindi del tutto sorprendenti, e un coefficiente d’attrito medio uguale a 0.41.

Le pastiglie, testate secondo la prova “AMS†hanno mostrato valori in termini di usura e aspetto dei dischi e delle pastiglie pari a 0.10-0.08 mm (il dato si riferisce alla misura eseguita sulla coppia di pastiglie).

Esempio 3

E’ stato preparato un materiale d’attrito (FB45) con la composizione riportata nella seguente tabella 3.

Tabella 3

FB45

Composizione 11.80%

legante a base di

Cemento Portland

alla Loppa II B-S

42,5N (4000 Blaine)

Mescola 78.05% Multicomponente

Acqua 10.15%

Il materiale d’attrito à ̈ stato preparato utilizzando una composizione legante contenente il cemento Portland alla Loppa II B-S 42,5N (4000 Blaine). Tale composizione legante à ̈ stata aggiunta in una percentuale pari all’11,80% in peso rispetto al peso totale della composizione che costituisce il materiale d’attrito e contiene, oltre al legante cementizio tipo IV/B(P) 32,5R (6000 blaine), l’additivo impermeabilizzante Seal 200 (una miscela di polivinilalcol e silano, cioà ̈ un alchilossisilano) in una percentuale uguale all’1,15% in peso, rispetto al peso totale della composizione legante.

La mescola multicomponente impiegata nel presente esempio à ̈ la stessa mescola impiegata nell’esempio 1. Mediante lo stesso processo descritto per l’esempio 1 sono state quindi realizzate pastiglie frenanti a partire dalla formulazione riportata in tabella 3.

Sono state effettuate misure di durezza superficiale HRR del manufatto così ottenuto secondo la norma JIS D4421, ottenendo un valore medio uguale a 91 e osservando anche una buona omogeneità delle proprietà meccaniche tra bordo e parte centrale della pastiglia. Le prove di “Compressibilità†secondo ISO-6310 hanno evidenziato un valore medio uguale a 38.

Le pastiglie, testate secondo la prova “AK Master†precedentemente descritta, hanno mostrato valori in termini di usura e aspetto dei dischi e delle pastiglie uguali a 0.34-0.30 mm (il dato si riferisce alla misura eseguita su una coppia di pastiglie), quindi del tutto sorprendenti, e un coefficiente d’attrito medio uguale a 0.40.

Le pastiglie, testate secondo la prova “AMS†hanno mostrato valori in termini di usura e aspetto dei dischi e delle pastiglie pari a 0.08-0.08 mm (il dato si riferisce alla misura eseguita sulla coppia di pastiglie).

Nelle figure 2 e 3 sono raffigurate pastiglie frenanti dopo essere state sottoposte alla prove AK Master e AMS: più precisamente sono state fotografate una pastiglia di riferimento con resina senza cemento (figura 2) e la pastiglia FB45 (figura 3).

Esempio 4 (comparativo)

E’ stato preparato un materiale d’attrito (FB34) con la composizione riportata nella seguente tabella 4.

Tabella 4

FB34

Composizione 49.40% legante a base di

Cemento Portland

tipo I 52,5 R

Calusco 4200 Blaine

Mescola 36.2% Multicomponente

Acqua 14.4%

Il materiale d’attrito à ̈ stato preparato utilizzando una composizione legante contenente il cemento Portland tipo I 52,5 R Calusco 4200 Blaine. Tale composizione legante à ̈ stata aggiunta in una percentuale pari al 49,40% in peso rispetto al peso totale della composizione che costituisce il materiale d’attrito e contiene, oltre al legante cementizio Portland tipo I 52,5 R Calusco 4200 Blaine, anche l’additivo impermeabilizzante Seal 200 (una miscela di polivinilalcol e silano, cioà ̈ un alchilossisilano) in una percentuale uguale all’1,15% in peso, rispetto al peso totale della composizione legante.

La mescola multicomponente impiegata nel presente esempio à ̈ la stessa mescola impiegata nell’esempio 1. Mediante lo stesso processo descritto per l’esempio 1 sono state quindi realizzate pastiglie frenanti a partire dalla formulazione riportata in tabella 4.

Le pastiglie, testate secondo la prova “AK Master†precedentemente descritta, hanno mostrato valori in termini di usura e aspetto dei dischi e delle pastiglie uguali a 5.22- 5.22 mm (il dato si riferisce alla misura eseguita sulla coppia di pastiglie). Tali valori non sono accettabili poiché risultano troppo elevati rispetto ai valori di riferimento ottenuti con resina termoindurente.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1) Materiale d’attrito comprendente una composizione legante a base di un legante idraulico.
2. 2) Materiale d’attrito secondo la rivendicazione 1, dove il legante idraulico à ̈ a base di cemento, preferibilmente cemento Portland, cemento pozzolanico o cemento alla loppa, più preferibilmente cemento Portland.
3. 3) Materiale d’attrito secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, dove il legante idraulico à ̈ a base di cemento Portland del tipo I 52.5R, preferibilmente con una finezza blaine compresa tra 3500 e 9000, più preferibilmente tra 4000 e 7000 e ancor più preferibilmente con una finezza uguale a 6500 blaine.
4. 4) Materiale d’attrito secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, dove la composizione legante à ̈ presente in una percentuale che varia dal 5 al 30% in peso rispetto al peso totale della miscela costituente il materiale d’attrito, preferibilmente dal 10 al 15% e ancor più preferibilmente à ̈ uguale a circa il 12% in peso rispetto al peso totale della miscela.
5. 5) Materiale d’attrito secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente la composizione legante in una percentuale che varia dal 5 al 30% in peso, acqua in una percentuale che varia dal 5 al 20 % in peso, una mescola multicomponente che prevede almeno un lubrificante, preferibilmente in una percentuale che varia dal 5 al 15% in peso, almeno un abrasivo, preferibilmente in una percentuale che varia dall’8 al 25% in peso, almeno una componente contenente carbonio, preferibilmente in una percentuale che varia dall’8 al 25% in peso, almeno un modificante, preferibilmente in una percentuale che varia dal 15 al 30 % in peso, tutte le percentuali essendo calcolate rispetto al peso totale della composizione che costituisce il materiale d’attrito.
6. 6) Materiale d’attrito secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, dove la mescola multicomponente comprende anche una o più fibre in una percentuale che varia dal 7 al 30% in peso rispetto al peso totale della composizione che costituisce il materiale d’attrito.
7. 7) Materiale d’attrito secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, dove il materiale d’attrito à ̈ costituito da una composizione legante a base di cemento Portland tipo I 52.5R con finezza 6500 Blaine e acqua e da una mescola multicomponente comprendente componenti preferibilmente scelti tra ossidi metallici, fibre di acciaio, fibre aramidiche, cromite, solfuri metallici, grafite, coke, polveri metalliche, barite e gomma.
8. 8) Pastiglie frenanti costituite da un materiale d’attrito secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7 e una base di supporto metallica.
9. 9) Uso di una composizione legante a base di un legante idraulico per la realizzazione di materiali d’attrito.
10. 10) Uso di un materiale d’attrito comprendente una composizione legante a base di un legante idraulico, secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7 in pastiglie frenanti e applicazioni industriali.