WO2009103917A2 - Procede de fabrication d'un materiau de friction et notamment d'une couronne de friction d'embrayage - Google Patents

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WO2009103917A2
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Isabelle Alix
Francis Amilien
Pierrick Pavallier
Guy Fleury
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Valeo Materiaux De Friction
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Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a friction material and more particularly to a friction ring for clutch friction disc, and a friction ring.
  • the friction ring for clutch friction disc is of dry friction type.
  • Such a friction ring is generally made from at least one wire comprising fibers including mineral fibers such as glass fibers, which provide resistance to centrifugal force, rubber for obtaining a good coefficient of friction , various fillers and a binder, in practice a phenolic resin, to make everything coherent.
  • said yarn is fiber-based, that is to say that it mainly comprises fibers.
  • such a friction ring must withstand in a clutch forces related to centrifugal force but also withstand high temperatures during repeated maneuvers or under difficult driving conditions.
  • organic solvents in particular chlorinated solvents, in particular for dissolving the rubber.
  • aqueous cement is produced which generally results from the mixing in water of phenolic resins, fillers, in particular in the form of powders, and latex. This cement is then used to impregnate a wire constituted mainly of mineral fibers which serves to form a blank then baked under pressure to form a friction ring.
  • the Applicant has found that the aqueous cement has a viscosity which increases rapidly over time. This has the consequence of, on the one hand, a short period during which the cement is usable and, on the other hand, variations in the characteristics of friction and wear resistance of the friction crowns subsequently produced.
  • the addition of powdered phenolic resin to the latex-containing mixture causes the water of the latex composition to absorb, leading to a rapid increase in viscosity and rendering the cement unsuitable for impregnation of a yarn.
  • the aqueous impregnating cement contains at least one surfactant compound.
  • the aqueous impregnating cement comprises an aqueous surfactant of the anionic type such as sodium polyphosphate, which makes it possible to stabilize the aqueous cement.
  • the problem of agglomeration of the particles of the cement is a problem which requires constant improvements, in particular when the aqueous cement is of complex type with charges and comprises a high proportion of phenolic resin and / or latex NBR and / or XNBR ( Carboxylated NBR).
  • One of the aims of the invention is to solve this problem.
  • the invention proposes to use at least one surfactant compound which is a polyvinyl alcohol.
  • One purpose of such a use is to stabilize aqueous mixtures for clutch rings, in particular containing mixtures of latices, phenolic resins, melanin formaldehyde and various organic and inorganic powders.
  • the subject of the present invention is a method for producing a friction material, more particularly a friction ring for a clutch friction disk, comprising at least one operation impregnating at least one yarn comprising mineral fibers such as glass fibers by means of at least one aqueous impregnating cement, wherein the aqueous cement contains at least one surfactant compound and fillers, characterized in that the surfactant compound is a polyvinyl alcohol (or PVA).
  • PVA polyvinyl alcohol
  • PVA is used according to the invention in a prior form solubilized in water, most often solutions of 15 to 30%, and then diluted to the percentage of desired stabilizer in an aqueous suspension.
  • the aqueous cement is stabilized, in particular in the presence of many other components in the cement such as high molecular weight formaldehyde resins such as novalaque (generic name denoting a family of phenolic resins marketed by various manufacturers ) for example in the presence of latex rubber Nitrile Budadiene Rubber, carboxylated (XNBR) or non-carboxylated (NBR).
  • high molecular weight formaldehyde resins such as novalaque (generic name denoting a family of phenolic resins marketed by various manufacturers ) for example in the presence of latex rubber Nitrile Budadiene Rubber, carboxylated (XNBR) or non-carboxylated (NBR).
  • XNBR carboxylated
  • NBR non-carboxylated
  • ammonia is generally introduced to buffer when latex is used.
  • the aqueous cement also contains at least one surfactant compound of the anionic type.
  • the anionic surfactant-type compound is chosen from the group of phosphates, polyphosphates, pyrophosphates, sulphates, sulphonates and carboxylates.
  • the cation of the anionic surfactant compound is chosen from the elements sodium +, potassium +, ammonium +, calcium ++ and amines.
  • the polyvinyl alcohol has a molecular weight of 10,000 g / mol to 100,000 g / mol, preferably 20,000 g / mol to 60,000 g / mol, for example 30,000 g / mol, and a degree of hydrolysis of 70% to 90%, preferably 80% to 90%.
  • the anionic surfactant-type compound is a mixture of potassium and / or sodium polyphosphates and / or pyrophosphates, that is to say a mixture of potassium polyphosphates or a mixture of sodium polyphosphates or a mixture of pyrophosphates of potassium or a mixture of sodium pyrophosphates or a combination of these mixtures.
  • hydrolysis rate is intended to mean a proportion, in molecular percentage, of the acetate groups substituted by hydroxyl radicals.
  • the aqueous cement also comprises at least one high molecular weight formaldehyde resin, that is to say according to the invention in general from 2000 to 6000 g / mol, preferably in the presence of nitrile budadiene rubber latex;
  • XNBR non-carboxylated resin
  • NBR non-carboxylated
  • the embodiment of the impregnating cement comprises either the formation of a premix comprising fillers, optionally at least one resin, optionally at least one compound of the anionic surfactant type, PVA and water, and the addition to this premix of latex, that is preferably the formation of a substantially liquid premix comprising water, PVA, optionally at least one anionic surfactant compound and latex, and the addition to this premixing of a premix comprising dry matter (ie fillers and optionally at least one resin).
  • the latex is of the NBR or XNBR type.
  • the weight percentage of the PVA relative to the solid raw materials present (dry extract) in the cement is 0.4 to 3%, preferably 0.4 to 2 6%
  • the wire comprises at least one textured elementary glass wire.
  • the texture of the glass fiber texture is 600 to 5000 tex.
  • the wire comprises wire.
  • the friction ring for clutch friction disc working dry comprises at least one wire made of particularly mineral fibers such as glass fibers, organic fibers such as polyacrylonitrile or derived fibers, an aqueous cement comprising fillers, latex and PVA.
  • the aqueous cement according to the invention may comprise other components known to those skilled in the art such as, as previously expressed, thermosetting melamine formadhyde resins, but also water-soluble resorcinol resins, friction fillers such as barium sulphate and carbon black, and other adjuvants such as ammonia. All liquid precursors are placed at substantially the same time, preferably first.
  • the viscosity of the mixtures is less important especially in the presence of stabilized NBR latex, but also with latex
  • the dried impregnated yarn has a better tackiness than the yarns of the prior art, which facilitates further shaping for the production of friction materials for clutch lining .
  • the PVA acting as a specific surfactant allows drying of the yarn to control the moisture content of the yarn, essentially from 2 to 7%, and to maintain a flexible character to this yarn, especially in the case where the cement contains carboxylated NBR latex capable of stiffening the dried impregnated yarn.
  • compositions for clutch friction materials are given below.
  • the compositions are expressed in percentages by weight relative to the total solid dry matter in the cement.
  • the PVA used is a commercial product, of degree of hydrolysis 88%, pH 6.8 to 8.2, solution concentration if 18% , Brookfield viscosity 10 Po and molecular weight 30,000 g / mol.
  • a suspension is available with 100% phenol formaldehyde novolac resin in water (dry extract of 58 to 60%) is unstable without addition of stabilizer or by addition of thickener alone (carboxymethylcellulose); surfactants such as PPNa (sodium polyphosphate) and a polyglycol ether of fatty alcohol (HLB - or Hydrophile Lipophilic Balance - 9 to 16) are difficult to stabilize with conventional anionic surfactants.
  • a water-soluble resin such as melamine formaldehyde for example, makes it possible to have a stable suspension but in a proportion limited to 50% by weight for 50% by weight of phenolic resin insoluble in the suspension.
  • a cement is made. Its main composition is defined as follows:
  • Water-insoluble resin, novolac type phenol formaldehyde from 70 to 100% by weight
  • Figure No. 1 represents, for each of the cements No. 1-1, 1-2 and 1-3, the response in terms of kinetic stability of the dispersion cited in Example No. 1, in the presence of PVA.
  • the ordinate is the viscosity V (in Po), and the abscissa is the time T (in minutes).
  • Anionic surfactants such as PPNa, and nonionic surfactants such as polyglycol ethers of fatty alcohol (HLB of 9 to 16) do not improve the stability of this type of aqueous suspensions.
  • a cement is made. Its main composition is defined as follows:
  • Water-insoluble resin, phenol formaldehyde of novolak type 80 to 90% by weight carboxylated nitrile butadiene latex (XNBR) (A) or non-carboxylated (NBR) (B): 20 to 10% by weight
  • XNBR carboxylated nitrile butadiene latex
  • NBR non-carboxylated
  • Figures 2 (2 carboxylated NBR sources, latex A and latex B), 3 (carboxylated NBR), 4 (carboxylated NBR) and 5 (NBR no. carboxylate) respectively represent, for each of the cements No. 2-1, 2-2, 2-4 and 2-3, the kinetic stability response of the dispersion cited in Example No. 2, in the presence of PVA. whose content varies.
  • the ordinate is the viscosity V (in Po)
  • the abscissa is the time T (in minutes).
  • Example cement 3 complex suspension of insoluble thermosetting organic resins / carboxylated nitrile butadiene latex and friction fillers, and soluble resins
  • Carrier-free NBR rubbers are available, which are generally stable in organic medium, or in aqueous phase with soluble phenol formaldehyde resins (low molecular weight, generally less than 1000 g / mol).
  • soluble phenol formaldehyde resins low molecular weight, generally less than 1000 g / mol.
  • the introduction of these NBR rubbers makes the system metastable: caking in less than 15 minutes of mixing.
  • the latex containing an anionic surfactant is sensitive to pH and is stable only in a range of pH 8.2 to 9.
  • the novolak-type phenolic resin releases functions acids (protons) in water that can destabilize NBR latexes (build-up, solidification of particles between them) because:
  • Anionic surfactants such as PPNa, effective with SBR latices, or nonionic surfactants such as fatty alcohol polyglycol ether (hlb between 9 and 16), tested separately, do not improve the stability of this type of suspension. aqueous.
  • a cement is made. Its main composition is defined as follows:
  • Carboxylated nitrile butadiene latex (XNBR): 19% by weight other organic components (melamine, dermulsene):
  • FIGS. 6 (source XNBR) and 7 respectively represent, for each of cements 3-1, and 3-2, the kinetic stability response of the dispersion cited in example 3, in the presence of of PVA.
  • the ordinate is the viscosity V (in Po)
  • the abscissa is the time T (in minutes).
  • FIG. 7 shows the stability of the system without anionic TA (PPNa) but only with the PVA stabilizer: with the carboxylated NBR latex: the viscosity changes over time, but remains correct for the impregnation with a lifetime 2h (variation of 5 Po).
  • PPNa anionic TA
  • carboxylated NBR latex the viscosity changes over time, but remains correct for the impregnation with a lifetime 2h (variation of 5 Po).
  • the SBR latex is not stabilized.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'un matériau de friction, plus particulièrement d'une couronne de friction pour disque de friction d'embrayage, comportant une opération d'imprégnation d'un fil comprenant des fibres minérales, au moyen d'un ciment d'imprégnation aqueux contenant au moins un composé de type surfactant et des charges, caractérisé en ce que le composé de type surfactant es t un polyvinylalcool. Couronne de friction de préférence obtenue par ledit procédé.

Description

Procédé de fabrication d'un matériau de friction et notamment d'une couronne de friction d'embrayage
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un matériau de friction et plus particulièrement d'une couronne de friction pour disque de friction d'embrayage, ainsi qu'une couronne de friction. Plus particulièrement, la couronne de friction pour disque de friction d'embrayage est du type frottement à sec. Une telle couronne de friction est généralement réalisée à partir d'au moins un fil comprenant des fibres notamment minérales telles que des fibres de verre, qui assurent la résistance à la force centrifuge, de caoutchouc pour l'obtention d'un bon coefficient de frottement, de charges diverses et d'un liant, en pratique une résine phénolique, pour rendre le tout cohérent. Le plus souvent, ledit fil est à base de fibres c'est-à-dire qu'il comporte principalement des fibres. En effet, une telle couronne de friction doit résister dans un embrayage aux efforts liés à la force centrifuge mais également supporter des températures importantes lors de manœuvres répétées ou dans des conditions difficiles de conduite.
Lors de la fabrication de la couronne il est usuel d'utiliser des solvants organiques, notamment chlorés, en particulier pour dissoudre le caoutchouc.
Le problème qui se pose lors de l'utilisation de tels solvants est leur aspect nocif qui nécessite, par conséquent, la mise en place d'opérations de confinement et de récupération afin d'éviter tout contact avec les opérateurs et tout rejet dans l'atmosphère.
Afin de surmonter ce problème, il est connu de remplacer ces solvants chlorés par de l'eau. Ceci nécessite d'utiliser du latex plutôt que des caoutchoucs secs. En pratique un ciment aqueux est réalisé qui résulte généralement du mélange dans de l'eau de résines phénoliques, de charges, notamment sous forme de poudres, et de latex. Ce ciment est ensuite utilisé pour imprégner un fil constitué principalement de fibres minérales qui sert à former une ébauche cuite ensuite sous pression pour former une couronne de friction. La demanderesse a constaté que le ciment aqueux présente une viscosité qui augmente rapidement au cours du temps. Cela a pour conséquences, d'une part, une courte durée pendant laquelle le ciment est utilisable et, d'autre part, des variations dans les caractéristiques de frottement et de résistance à l'usure des couronnes de frottement ensuite réalisées. L'adjonction de résine phénolique en poudre dans le mélange contenant du latex provoque l'absorption de l'eau de constitution du latex, conduisant à une augmentation rapide de la viscosité et rendant impropre le ciment pour l'imprégnation d'un fil.
Dans le document GB-A-2 054 626 le ciment d'imprégnation aqueux contient au moins un composé du type surfactant .
Dans le document EP-Bl-I 088 176, le ciment d' imprégnation aqueux comporte un surfactant aqueux de type anionique tel que du polyphosphate de sodium, ce qui permet de stabiliser le ciment aqueux.
Néanmoins le problème d'agglomération des particules du ciment est un problème qui nécessite des améliorations constantes, en particulier lorsque le ciment aqueux est de type complexe avec charges et comporte une forte proportion de résine phénolique et/ou du latex NBR et/ou XNBR (NBR carboxylé) . Un des buts de l'invention est de résoudre ce problème .
A cette fin, l'invention propose d'utiliser au moins un composé surfactant qui est un polyvinylalcool . Une telle utilisation a notamment pour but de stabiliser les mélanges aqueux pour couronnes d'embrayage en particulier contenant des mélanges de latex, de résines phénoliques, de mélanine formol et de diverses poudres organiques et minérales.
Plus précisément, la présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un matériau de friction, plus particulièrement d'une couronne de friction pour disque de friction d'embrayage, comportant au moins une opération d'imprégnation d'au moins un fil comprenant des fibres minérales telles que des fibres de verre, au moyen d'au moins un ciment d'imprégnation aqueux, dans lequel le ciment aqueux contient au moins un composé du type surfactant et des charges, caractérisé en ce que le composé de type surfactant est un polyvinylalcool (ou PVA) .
En général, le PVA est utilisé selon l'invention sous forme préalable solubilisée dans l'eau, le plus souvent des solutions de 15 à 30%, puis dilué au pourcentage de stabilisant souhaité dans une suspension aqueuse.
Grâce à l'invention, le ciment aqueux est stabilisé, en particulier lors de la présence de nombreux autres composants dans le ciment comme des résines formaldéhydes à haut poids moléculaire tel que la novalaque (nom générique désignant une famille de résines phénoliques commercialisée par divers fabricants) par exemple en présence de latex caoutchouc Nitrile Budadiène Rubber, carboxylé (XNBR) ou non carboxylé (NBR) . Sans vouloir se limiter, la demanderesse pense qu'un lien existe entre cet effet et le caractère fortement non ionique stérique (colloïde protecteur) du PVA.
Il est connu de l'homme du métier que, en présence de latex, il faut rendre le pH du ciment basique pour ne pas déstabiliser le latex. Selon l'invention, de façon générale on introduit de l'ammoniaque pour tamponner quand on utilise du latex.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention, pouvant être prises séparément ou dans toutes leurs combinaisons possibles :
- le ciment aqueux contient en outre au moins un composé surfactant de type anionique.
- le composé de type surfactant anionique est choisi parmi le groupe des phosphates, des polyphosphates, des pyrophosphates, des sulfates, des sulphonates et des carboxylates . - le cation du composé de type surfactant anionique est choisi parmi les éléments sodium+, potassium+, ammonium+, calcium++ et aminés. le polyvinylalcool a un poids moléculaire de 10 000 g/mol à 100 000 g/mol, de préférence de 20 000 g/mol à 60 000 g/mol, par exemple de 30 000 g/mol, et un taux d'hydrolyse de 70% à 90%, de préférence de 80% à 90%. - le composé de type surfactant anionique est un mélange de polyphosphates et/ou pyrophosphates de potassium et/ou de sodium, c'est-à-dire un mélange de polyphosphates de potassium ou un mélange de polyphosphates de sodium ou un mélange de pyrophosphates de potassium ou un mélange de pyrophosphates de sodium ou une combinaison de ces mélanges.
Par « taux d'hydrolyse », on entend selon l'invention une proportion, en pourcentage moléculaire, des radicaux acétate substitués par des radicaux hydroxyle.
- le ciment aqueux comporte en outre au moins une résine formaldéhyde à haut poids moléculaire, c'est-à-dire selon l'invention en général de 2000 à 6000 g/mol, de préférence en présence de latex caoutchouc nitrile budadiène
(ou « Nitrile Butadiene Rubber » acronyme de NBR) , carboxylé
(XNBR) ou non carboxylé (NBR) , par exemple plus de 80% massique de ladite résine dans ledit ciment.
- la réalisation du ciment d'imprégnation comporte soit la formation d'un pré-mélange comprenant des charges, éventuellement au moins une résine, éventuellement au moins un composé de type surfactant anionique, du PVA et de l'eau, et l'adjonction à ce pré-mélange de latex, soit, de préférence, la formation d'un pré-mélange essentiellement liquide comprenant de l'eau, du PVA, éventuellement au moins un composé de type surfactant anionique et du latex, et l'adjonction à ce pré-mélange d'un mélange préalable comprenant des matières sèches (i.e. des charges et éventuellement au moins une résine) .
- le latex est de type NBR ou XNBR. le pourcentage pondéral du PVA par rapport aux matières premières solides présentes (extrait sec) dans le ciment (soit généralement le latex, les charges et la ou les résines) est de 0,4 à 3%, de préférence de 0,4 à 2,6% le fil comporte au moins un fil de verre élémentaire texture.
- la texture du fil de verre texture est de 600 à 5000 tex. - le fil comprend du fil métallique.
- la couronne de friction pour disque de friction d'embrayage travaillant à sec comporte au moins un fil constitué à base de fibres notamment minérales telles que des fibres de verre, des fibres organiques telles que des fibres de polyacrylonitrile ou dérivées, un ciment aqueux comprenant des charges, du latex et du PVA.
- la couronne de friction est obtenue par le procédé précédemment décrit.
Le ciment aqueux selon l'invention peut comporter d'autres composants connus de l' hommes du métier telles que, comme exprimé précédemment, des résines mélamines formadéhydes thermodurcissables, mais aussi des résines résorcinols hydrosolubles, des charges de friction tel que du sulfate de baryum et du noir de carbone, et d'autres adjuvants tels que de l'ammoniaque. Tous les précurseurs liquides sont mis sensiblement au même moment, d e préférence en premier.
On a pu constater que, grâce à l'invention, la viscosité des mélanges est moins importante surtout en présence de latex NBR stabilisés, mais aussi avec le latex
SBR, ce qui permet aux solutions de ciment aqueux d'être plus concentrées et donc de durée de séchage réduite.
Un des autres avantages de l'invention est que le fil imprégné séché possède un meilleur pouvoir collant que les fils de l'art antérieur, ce qui facilité la suite de la mise en forme pour la réalisation de matériaux de friction pour garniture d'embrayage.
De plus, on note une stabilité des caractéristiques physico-chimiques du ciment pendant tout le temps d'utilisation, ce qui a pour conséquence avantageuse une qualité améliorée et constante du produit final, c'est-à-dire de la couronne de frottement. Egalement, le PVA agissant comme agent de surface spécifique permet au séchage du fil de maîtrise le taux d'humidité du fil, essentiellement de 2 à 7%, et de maintenir un caractère souple à ce fil, surtout dans le cas où le ciment contient du latex NBR carboxylé susceptible de raidir le fil imprégné séché.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtrons dans la description d'exemples de mise en oeuvre de l'invention en références aux figures annexées qui représentent :
- la figure 1, l'évolution de la viscosité (V) en fonction du temps (T) pour les ciments n°l-l (o) , 1-2 (Δ) et 1-3 (D) selon l'invention.
- la figure 2, l'évolution de la viscosité (V) en fonction du temps (T) pour un ciment n°2-l selon l'invention, pour différentes teneurs en PVA.
- la figure 3, l'évolution de la viscosité (V) en fonction du temps (T) d'un ciment n°2-2 selon l'invention, pour différentes teneurs en PVA. - la figure 4, l'évolution de la viscosité (V) en fonction du temps (T) d'un ciment n°2-3 selon l'invention, pour différentes teneurs en PVA.
- la figure 5, l'évolution de la viscosité (V) en fonction du temps (T) d'un ciment n°2-4 selon l'invention, pour différentes teneurs en PVA. la figure 6, l'évolution de la viscosité en fonction du temps d'un ciment n°3-l selon l'invention. la figure 7, l'évolution de la viscosité en fonction du temps d'un ciment n°3-2 selon l'invention. Les figures servent à illustrer les exemples ci-après, et sont explicitées dans les exemples ci-après. Exemples
Plusieurs exemples de formules de ciments pour matériaux de friction d'embrayage sont donnés ci-après. Dans ce qui suit, les compositions sont exprimées en pourcentages massiques rapportés à la matière sèche solide totale dans le ciment.
Dans les exemples ci-après, le PVA utilisé, dont on peut faire varier la concentration, est un produit commercial, de degré d'hydrolyse 88%, de pH de 6,8 à 8,2, de concentration de solution si 18%, de viscosité Brookfield 10 Po et de poids moléculaire de 30 000 g/mol.
1) Exemple de ciments n°l : suspension de résines organiques thermodures insolubles
On dispose d'une suspension avec 100% résine phénol formaldéhyde novolaque dans l'eau (extrait sec de 58 à 60%) est instable sans ajout de stabilisant ou par ajout d'épaississant seul (carboxyméthylcellulose) ; des tensioactifs comme le PPNa (polyphosphate de sodium) et comme un polyglycoléther d'alcool gras (HLB - ou Balance Lipophile Hydrophile - de 9 à 16) sont difficilement stabilisables par des surfactants anioniques classiques. L'introduction d'une résine hydrosoluble, comme la mélamine formaldéhyde par exemple, permet d'avoir une suspension stable mais dans une proportion limitée à 50% en poids pour 50% en poids de résine phénolique insoluble dans la suspension.
Un ciment est réalisé. Sa composition principale est définie comme suit :
•=!> résine insoluble dans l'eau, phénol formaldéhyde de type novolaque : de 70 à 100% massique, et
•=> résine mélamine formaldéhyde soluble : de 30 à 0% massique Ce ciment est stabilisé grâce à l'ajout de PVA. Trois types de formules de ciment n°l, à savoir le ciment n°l-l, le ciment n°l-2 et le ciment n°l-3 sont réalisés, comportant du PVA dont les compositions sont données dans le tableau 1 ci- après .
Tableau 1
Figure imgf000009_0001
*épaississant = carboxyméthylcellulose
La Figure n°l représente, pour chacun des ciments n°l-l, 1-2 et 1-3, la réponse en terme de stabilité cinétique de la dispersion citée dans l'exemple n°l, en présence de PVA. L'ordonnée est la viscosité V (en Po) , et l'abscisse est le temps T (en minutes) .
On constate une stabilisation qui s'expliquerait par l'effet stérique du polymère à l'interface entre les particules de résine phénol formaldéhyde insoluble et la phase continue (eau) .
2) Exemple de ciments n°2 : suspension de résines organiques thermodures insolubles/ latex nitrile butadiène carboxylé et non carboxylé
On dispose d'une suspension riche en résine phénolique et contenant du latex nitrile butadiène avec ou sans fonction de surface carboxylée. Le latex contenant un tensioactif anionique, il est sensible au pH et n'est stable que dans une gamme de pH 8,2 à 9. La résine phénolique de type novolaque libère des fonctions acides dans l'eau qui peuvent déstabiliser les latex NBR, et XNBR (prise en masse, solidification des particules entre elles) ; une telle suspension n'est généralement pas stable car :
•=> la stabilisation du pH seule par ajout d'un tampon chimique n'est pas suffisante pour assurer la stabilité cinétique de la dispersion, et
•=> des tensioactifs anioniques comme le PPNa, et des tensioactifs non ioniques comme un polyglycoléther d'alcool gras (HLB de 9 à 16) n'améliorent pas la stabilité de ce type de suspensions aqueuses.
Un ciment est réalisé. Sa composition principale est définie comme suit :
•=> résine insoluble dans l'eau, phénol formaldéhyde de type novolaque : 80 à 90% massique ^> latex nitrile butadiène carboxylé (XNBR) (A) ou non carboxylé (NBR) (B) : 20 à 10% massique
•=> autres : 1 à 5% (exemple : 2% Résorcinol, tampon de pH, activateur vulcanisation caoutchouc)
Ce ciment est stabilisé grâce à l'ajout de PVA. Quatre types de formules de ciment n°2, à savoir le ciment n°2-l, le ciment n°2-2, le ciment n°2-3 et le ciment n°2-4 sont réalisés, comportant du PVA, dont les compositions sont données dans le tableau 2 ci-après.
Tableau 2
Figure imgf000010_0001
Les Figures n°2 (2 sources NBR carboxylé, latex A et latex B) , 3 (NBR carboxylé) , 4 (NBR carboxylé) et 5 (NBR non carboxylé) représentent respectivement, pour chacun des ciments n°2-l, 2-2, 2-4 et 2-3, la réponse en terme de stabilité cinétique de la dispersion citée dans l'exemple n°2, en présence de PVA dont la teneur varie. L'ordonnée est la viscosité V (en Po) , et l'abscisse est le temps T (en minute) .
On constate que, si la réponse peut varier en fonction de la composition et complexité du système à disperser (cas où le nombre de constituants différents augmente) , globalement de 1 à 2,6% de PVA (ratio massique par rapport à l'extrait sec du ciment) , pour ce type de composition de dispersion, permet une excellente stabilisation, sans que l'on ait pu par ailleurs observer d'adhésion colloïde- colloïde ni de floculation dans le système.
Tous les résultats sont satisfaisants pour la maîtrise de l'imprégnation du fil.
3) Exemple ciment 3 : suspension complexe de résines organiques thermodures insolubles/ latex nitrile butadiène carboxylé et charges de friction, et résines solubles
On dispose de caoutchoucs de type NBR, carboxylé ou non, qui sont en général stable en milieu organique, ou en phase aqueuse avec des résines phénol formaldéhyde solubles (bas poids moléculaire, soit généralement inférieur à 1000 g/mol) . Par contre, en milieu aqueux et en présence de résine phénol formaldéhyde de type novolaque à haut poids moléculaire, avec les stabilisants actuels (TA anionique de type polyphosphates de sodium, et ammoniaque) , l'introduction de ces caoutchoucs NBR rendent le système métastable : prise en masse en moins de 15 minutes de mélangeage.
Le latex contenant un tensioactif anionique, il est sensible au pH et n'est stable que dans une gamme de pH 8,2 à 9. La résine phénolique de type novolaque libère des fonctions acides (protons) dans l'eau qui peuvent déstabiliser les latex NBR (prise en masse, solidification des particules entre elles) car :
•=> la stabilisation du pH seule par ajout d'un tampon chimique n'est pas suffisante pour assurer la stabilité cinétique de la dispersion, et
•=> des tensioactifs anioniques comme le PPNa, efficaces avec les latex SBR, ou des tensioactifs non ioniques comme le polyglycoléther d'alcool gras (hlb entre 9 et 16) , testés séparément, n'améliorent pas la stabilité de ce type de suspensions aqueuses.
Compte tenu de la complexité du système, notamment par la présence de résines solubles et de charges inorganiques ajoutant des interactions supplémentaires dans la dispersion, deux systèmes de stabilisation différents (TA anionique type PPNa + PVA pour ciment n°3-l ou PVA seul pour ciment n°3-2) ont été testés.
Un ciment est réalisé. Sa composition principale est définie comme suit :
•=!> résine insoluble dans l'eau, phénol formaldéhyde de type novolaque : 27% massique
•=> latex nitrile butadiène carboxylé (XNBR) : 19% massique ^> autres composants organiques (mélamine, dermulsène) :
22%
•=> adjuvants friction (BaSO4, noir de carbone) : 29% •=> autres (PPNa, ammoniaque, S) : 3%
Le pH du ciment est maintenu entre 8,5 et 9 dans tous les cas pour ne pas précipiter le latex. Ce ciment est stabilisé grâce à l'ajout de PVA. Deux types de formules de ciment n°3, à savoir le ciment n°3-l et le ciment n°3-2 sont réalisés, comportant du PVA, dont les compositions sont données dans le tableau 3 ci-après. Tableau 3
Figure imgf000013_0001
Les Figures n°6 (source XNBR) et 7 représentent respectivement, pour chacun des ciments n°3-l, et 3-2, la réponse en terme de stabilité cinétique de la dispersion citée dans l'exemple n°3, en présence de PVA. L'ordonnée est la viscosité V (en Po) , et l'abscisse est le temps T (en minute) .
Sur la figure 6, on constate la stabilité du latex NBR carboxylé dans le ciment n°3-l, ceci pour des quantités faibles de stabilisant PVA combiné à un stabilisant anionique (PPNa) .
Sur la figure 7, on constate la stabilité du système sans TA anionique (PPNa) mais uniquement avec le stabilisant PVA : avec le latex NBR carboxylé : la viscosité évolue plus dans le temps, mais reste correcte pour l'imprégnation avec une durée de vie de 2h (variation de 5 Po) . D'autre part, sur cette figure 7, le latex SBR n'est pas stabilisé.

Claims

REVENDICATIONS
1) Procédé de fabrication d'un matériau de friction, plus particulièrement d'une couronne de friction, généralement pour disque de friction d'embrayage, comportant au moins une opération d'imprégnation d'au moins un fil comprenant des fibres minérales telles que des fibres de verre, au moyen d'au moins un ciment d'imprégnation aqueux, dans lequel le ciment aqueux comportant une résine phénolique et/ou du latex, contient au moins un composé du type surfactant et des charges, caractérisé en ce que le composé de type surfactant est un polyvinylalcool .
2) Procédé de fabrication d'un matériau de friction selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ciment aqueux contient en outre au moins un composé surfactant de type anionique.
3) Procédé de fabrication d'un matériau de friction selon la revendication précédente tel que le composé de type surfactant anionique est choisi parmi le groupe des phosphates, des polyphosphates, des pyrophosphates, des sulfates, des sulphonates et des carboxylates .
4) Procédé de fabrication d'un matériau de friction selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3 tel que le cation du composé de type surfactant anionique est choisi parmi les éléments sodium+, potassium+, ammonium+, calcium++ et aminés.
5) Procédé de fabrication d'un matériau de friction selon l'une quelconque des revendications précédentes tel que le polyvinylalcool a un poids moléculaire de 10 000 à 100 000 g/mol, de préférence de 20 000 g/mol à 60 000 g/mol, par exemple de 30 000 g/mol, et un taux d'hydrolyse de 70% à 90%, de préférence de 80 à 90%.
6) Procédé de fabrication d'un matériau de friction selon l'une quelconque des revendications précédentes, tel que le composé de type surfactant anionique est un mélange de polyphosphates de potassium ou un mélange de polyphosphates de sodium ou un mélange de pyrophosphates de potassium ou un mélange de pyrophosphates de sodium ou une combinaison de ces mélanges .
7) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, tel que le ciment aqueux comporte une résine formaldéhyde à haut poids moléculaire, de préférence en présence de latex NBR, carboxylé ou non carboxylé.
8) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, tel que la réalisation du ciment d'imprégnation comporte soit la formation d'un pré-mélange comprenant des charges, éventuellement au moins une résine, éventuellement au moins un composé de type surfactant anionique, du PVA et de l'eau, et l'adjonction à ce pré-mélange de latex, soit, de préférence, la formation d'un pré-mélange essentiellement liquide comprenant de l'eau, du PVA, éventuellement au moins un composé de type surfactant anionique et du latex, et l'adjonction à ce pré-mélange d'un mélange préalable comprenant les matières sèches (i.e. des charges et éventuellement au moins une résine) .
9) Procédé de fabrication d'un matériau de friction selon la revendication 8, caractérisé en ce que le latex est de type NBR ou XNBR.
10) Procédé de fabrication d'un matériau de friction selon l'une quelconque des revendications précédentes, tel que le pourcentage pondéral du PVA par rapport à l'extrait sec dans le ciment est de 0,4 à 3%, de préférence de 0,4 à 2, 6%.
11) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, tel que le fil comporte au moins un fil de verre élémentaire texture. 12) Procédé selon la revendication précédente, tel que la texture du fil de verre texture est de 600 à 5000 tex.
13) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes tel que le fil comprend du fil métallique.
14) Couronne de friction pour disque de friction d'embrayage travaillant à sec, comportant au moins un fil constitué à base de fibres notamment minérales telles que des fibres de verre, des fibres organiques telles que des fibres de polyacrylonitrile ou dérivées, un ciment aqueux comprenant des charges, une résine phénolique et/ou du latex, et du PVA. 15) Couronne de friction selon la revendication précédente, telle qu'elle est obtenue par le procédé selon l'une des revendications 1 à 13.
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