WO2011095657A1 - Proceso de fabricación de pastillas de freno - Google Patents
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Definitions
- the present invention is related to the brake pads, proposing a manufacturing process that allows the integration of the component parts of said brake pads, into the construction unit thereof, without polluting emissions into the atmosphere and with Very satisfactory structural and economic results.
- the brake pads conventionally consist of a metal support and a block of friction material, the union between both components being essential for the brake pad to adequately comply with the specifications necessary for the function of its application.
- the most common is obtained from resins phenolics and resoles compatible with the resins that are part of the friction material, said phenolic resins and resols dissolving in solvents, for example chlorinated type, such as toluene, trichloro, dichloro, etc., so that this solution is sprayed on the support metallic, then heating is applied to evaporate the solvent and, under these conditions, the metal support is allowed to stand until the adhesive reaches the proper state to fix the friction material.
- solvents for example chlorinated type, such as toluene, trichloro, dichloro, etc.
- the friction material is pre-formed to the fixation on the metal support, forming with said friction material a block called pre-mold, by beating the components of that friction material to mix them together, which are then cold pressed forming the pre-mold, which is arranged on the corresponding metal support when the resin applied on it is dry.
- pre-mold a block called pre-mold
- alcohol as a solvent solvent medium, capturing alcohol when it evaporates, to prevent its dispersion in the atmosphere, and burning it later, which is also a complex solution and also generates alcohol residues , which when burned also produces volatile organic compounds, in turn causing some pollution.
- the resins components of the friction material of the brake pads are organic resins, so that when the brake pad is heated in the application braking, said friction material resins are burned , which decreases the braking intensity.
- a known solution to combine these two conditions is to make the friction material with two different mixtures, one with a higher percentage of resin in the area of fixation to the metal support, and another with a lower percentage of resin in the rest of the friction material, so that the braking characteristics are better.
- This solution has, however, the same problems, as regards the solvent of the fixing resin on the metal support, as the solutions mentioned above.
- the present invention advocates a process with which the adhesive for fixing the friction material of the brake pads is applied in powder form, so that there is evaporation of solvent in the application.
- the powder adhesive is deposited on the metal support of the brake pad to be formed and at a later stage a heating of said powder adhesive is carried out, in a temperature range that allows the resin or resins that are part of the powder adhesive reach their liquid state, to be fixed on the metal support, but without reaching the temperature at which said resins are permanently hardened.
- the friction material pre-mold is incorporated on it, following the process of traditional solutions to form the block of said friction material.
- the powder adhesive can be deposited on the metal support by simple gravity, and it is also provided to provide the powder adhesive with an electrostatic charge, which allows the powder adhesive to hold itself on the metal support, facilitating the process of friction material fixing.
- Figure 1 shows an example of a conventional brake pad.
- Figure 2 is an enlarged view of section II-II indicated in the previous figure.
- Figure 3 is a diagram of the adhesive application process on the metal support of a brake pad according to the invention.
- the object of the invention relates to a manufacturing process of the brake pads comprising a metal support (1) and a block (2) of friction material, with an adhesive (3) that rigidly joins both elements
- a powder adhesive (3) is used for joining between the metal support (1) and the friction material block (2), which is deposited on the metal support (1), then applying a heating (4) that melts the component resins of the powder adhesive (3), so that it is fixed to the metal support (1).
- the heating of the powdered adhesive, for the fusion of the resins thereof can be carried out, for example, by infrared radiation, without this being limiting, said heating being carried out up to a temperature range that allows the resins to be melted for fixing. to the metal support, but without reaching the critical temperature at which said resins harden permanently.
- the metal support and the adhesive (3) are joined together in conditions that allow the friction material block (2) to be incorporated according to the conventional method, that is to say with pressure and temperature, so that the resins that are part of said friction material block (2) and the component resins of the powder adhesive (3) melt together, thus establishing the union of the block (2) of friction material on the metal support (1).
- the application of the powder adhesive (3), on the metal support (1), is carried out by passing the powder adhesive (3) through an electrostatic unit (5), wherein said powder adhesive (3) acquires an electrostatic charge , thanks to which it is held on the metal support (1) in a way that facilitates the subsequent operations of fixing the block (2) of friction material.
- the fastening of the adhesive powder (3) on the metal support (1) thanks to the electrostatic charge, is strong enough, it can even be dispensed with the melting heating of the resin of the adhesive powder (3), in the deposition on the metal support (1), since the function of said heating is only that the resins of the powder adhesive (3) acquire a molten state that allows adhesion on the metal support (1) to carry out the block fixing operations ( 2) friction material.
- the parts of the metal support (1) in which the powder adhesive (3) should not be deposited and that, however, are exposed to receiving it, are protected by a previous coating that prevents the fixing of the adhesive (3) by electrostatic effect.
- powder adhesive (3) free of liquid solvent, contaminating evaporations in the manufacture of brake pads are avoided; while the powder adhesive (3) that is not fixed on the metal support (1) of application, it can be collected for reuse in a subsequent application, thus achieving a use of virtually all the adhesive, with a consequent economic advantage.
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Abstract
Proceso de fabricación de pastillas de freno, según el cual la unión entre el soporte metálico (1) y el bloque de material de fricción que componen la pastilla de freno, se realiza mediante un adhesivo (3) en polvo, el cual se deposita sobre el soporte metálico (1) pasando por una unidad electrostática (5), aplicándose después un calentamiento (4) que funde las resinas componentes de dicho adhesivo (3), para la adherencia del mismo sobre el soporte metálico (1).
Description
PROCESO DE FABRICACIÓN DE PASTILLAS DE FRENO
Sector de la técnica La presente invención está relacionada con las pastillas de freno, proponiendo un proceso de fabricación que permite la integración de las partes componentes de dichas pastillas de freno, en la unidad constructiva de las mismas, sin emisiones contaminantes a la atmósfera y con unos resultados estructurales y económicos muy satisfactorios.
Estado de la técnica Las pastillas de freno constan convencionalmente de un soporte metálico y un bloque de material de fricción, siendo fundamental la unión entre ambos componentes para que la pastilla de freno cumpla adecuadamente con las especificaciones necesarias para la función de su aplicación.
En tal sentido son conocidas varias soluciones para realizar la unión entre el material de fricción y el sopóte metálico en la formación constructiva de las pastillas de freno, consistiendo la solución más habitual en realizar un granallado sobre una cara del soporte metálico, en donde se aplica después un adhesivo destinado a fijar sobre dicho soporte metálico el material de fricción, de manera que con el granallado se consigue en la superficie del soporte metálico una rugosidad que favorece la fijación del adhesivo .
Entre los adhesivos utilizados para la fijación, el más habitual se obtiene a partir de resinas
fenólicas y resoles compatibles con las resinas que forman parte del material de fricción, disolviéndose dichas resinas fenólicas y resoles en disolventes, por ejemplo de tipo clorado, como tolueno, tricloro, dicloro, etc., de manera que esa disolución se pulveriza sobre el soporte metálico, aplicándose después un calentamiento para evaporar el disolvente y, en esas condiciones, se deja reposar el soporte metálico hasta que el adhesivo alcanza el estado adecuado para fijar el material de fricción.
El material de fricción se conforma previamente a la fijación sobre el soporte metálico, formando con dicho material de fricción un bloque denominado pre- molde, mediante batido de los componentes de ese material de fricción para mezclarlos entre si, los cuales se prensan luego en frío conformando el pre- molde, el cual se dispone sobre el correspondiente soporte metálico cuando la resina aplicada sobre éste está seca. Con ello asi, mediante presión y temperatura se licúan las resinas componentes del material de fricción y la resina aplicada sobre el soporte metálico, con lo que se produce una fusión entre esas resinas, lo cual determina la fijación del material de fricción sobre el soporte metálico.
Esta solución convencional de unión entre el material de fricción y el soporte metálico de las pastillas de freno, tiene el inconveniente de que los disolventes clorados son cancerígenos para los seres humanos y además generan compuestos orgánicos volátiles, de manera que su evaporación crea problemas medio ambientales graves de contaminación. Por esa causa se ha evolucionado hacia el uso de
disolventes tales como bicloruro de propano, que no es cancerígeno, pero que sigue ocasionando un problema de contaminación medio ambiental. Para evitar el problema de la contaminación se han desarrollado soluciones encaminadas a captar la evaporación del disolvente de la resina que se aplica en el soporte metálico de las pastillas de freno, de manera que con esa captación se evitan las emisiones contaminantes a la atmósfera. Estas soluciones son, sin embargo, muy complejas y costosas.
Otra alternativa que se conoce, es el uso de alcohol como medio disolvente de las resinas, captando el alcohol cuando se evapora, para evitar su dispersión en la atmósfera, y quemándolo después, lo cual es también una solución compleja y además genera restos del alcohol, el cual al quemarse produce también compuestos orgánicos volátiles, ocasionando a su vez una cierta contaminación.
También se conoce el uso de adhesivos que utilizan agua como disolvente, pero la adherencia que se consigue con estos adhesivos entre el soporte metálico y el material de fricción de las pastillas de freno, no es tan efectiva como la que se consigue con las otras soluciones descritas, lo que hace que esta solución sea poco práctica, ya que la unión entre el soporte metálico y el material de fricción, es lo más trascendental de una pastilla de freno, porque el desprendimiento del material de fricción puede tener consecuencias graves en el uso de aplicación de la pastilla de freno. La utilización de adhesivos formados por resinas
fenólicas y resoles disueltos en disolvente liquido, como medio para poder aplicar el adhesivo por pulverización sobre el soporte metálico de las pastillas de freno, conlleva además otros problemas adicionales, ya que si la mezcla de la resina con el disolvente es muy liquida se produce una elevada evaporación y por consiguiente una gran contaminación, mientras que si se reduce la cantidad de disolvente, la mezcla resulta con un grado de viscosidad que dificulta la pulverización, debiendo hacerse la aplicación a rodillo, lo cual requiere soluciones de realización más comple as .
Por otro lado, hay que tener en cuenta que las resinas componentes del material de fricción de las pastillas de freno son resinas orgánicas, de manera que cuando la pastilla de freno se calienta en el frenado de aplicación, dichas resinas del material de fricción se queman, con lo cual disminuye la intensidad del frenado. Sin embargo es conveniente tener una cantidad suficiente de resina para lograr una buena adherencia entre el material de fricción y el soporte metálico de las pastillas de freno. Una solución conocida para compaginar estas dos condiciones es realizar el material de fricción con dos mezclas diferentes, una con porcentaje más alto de resina en la zona de fijación al soporte metálico, y otra con menor porcentaje de resina en el resto del material de fricción, para que las características de frenado sean mejores. Esta solución tiene, no obstante, los mismos problemas, en cuanto al disolvente de la resina de fijación sobre el soporte metálico, que las soluciones mencionadas anteriormente. Objeto de la invención
Frente a todos esos problemas de las soluciones conocidas de realización de las pastillas de freno, la presente invención preconiza un proceso con el que el adhesivo de fijación del material de fricción de las pastillas de freno se aplica en forma de polvo, de manera que no existe evaporación de disolvente en la aplicación .
Según este proceso de la invención, el adhesivo en polvo se deposita sobre el soporte metálico de la pastilla de freno a formar y en una fase posterior se realiza un calentamiento de dicho adhesivo en polvo, en un rango de temperatura que permite que la resina o resinas que forman parte del adhesivo en polvo alcancen su estado liquido, para fijarse sobre el soporte metálico, pero sin alcanzar la temperatura en la que dichas resinas quedan endurecidas de manera permanente.
Una vez fijado el adhesivo sobre el soporte metálico, sobre él se incorpora el pre-molde del material de fricción, siguiendo el proceso de las soluciones tradicionales para formar el bloque de dicho material de fricción. El adhesivo en polvo, puede depositarse sobre el soporte metálico por simple gravedad, estando previsto además dotar al adhesivo en polvo de una carga electrostática, lo cual permite una sujeción del adhesivo en polvo por si mismo sobre el soporte metálico, facilitando el proceso de la fijación del material de fricción.
Con este proceso de la invención se evita, por lo tanto, la utilización de disolventes cancerígenos, eliminando las emisiones de evaporación a la atmósfera
y por consiguiente la contaminación medioambiental; todo ello con una solución que constructivamente es, cuando menos, tan sencilla de realización como las aplicaciones por pulverización de los adhesivos con disolvente liquido.
Por otro lado, en las soluciones tradicionales de aplicación por pulverización de adhesivos con disolventes líquidos, solo se deposita sobre el soporte metálico una cantidad del orden del 25% del adhesivo que se pulveriza, dispersándose el resto sin poder ser recuperado; mientras que con la aplicación de adhesivo en polvo, según la invención, se mejora la cantidad de adhesivo que se deposita sobre el soporte metálico de aplicación y, además, el polvo que no se deposita sobre el soporte metálico se puede recuperar para su reutilización, lográndose de este modo, una considerable reducción del consumo de adhesivo. Por todo ello, el proceso de la invención resulta de unas características ciertamente ventajosas, adquiriendo vida propia y carácter preferente para la aplicación constructiva de las pastillas de freno a la dicho proceso que está destinado.
Descripción de las figuras
La figura 1 muestra un ejemplo de pastilla de freno convencional.
La figura 2 es una vista ampliada de la sección II-II indicada en la figura anterior.
La figura 3 es un esquema del proceso de aplicación de adhesivo sobre el soporte metálico de una
pastilla de freno, según la invención.
Descripción detallada de la invención El objeto de la invención se refiere a un proceso de fabricación de las pastillas de freno que comprenden un soporte metálico (1) y un bloque (2) de material de fricción, con un adhesivo (3) que une rígidamente ambos elementos .
Según el proceso preconizado, para la unión entre el soporte metálico (1) y el bloque (2) de material de fricción se utiliza un adhesivo (3) en polvo, el cual se deposita sobre el soporte metálico (1), aplicándose después un calentamiento (4) que hace fundir las resinas componentes del adhesivo en polvo (3), de manera que éste se fija al soporte metálico (1) .
El calentamiento del adhesivo en polvo, para la fusión de las resinas del mismo, puede efectuarse, por ejemplo, mediante radiaciones infrarrojas, sin que esto sea limitativo, realizándose dicho calentamiento hasta un rango de temperatura que permite la fusión de las resinas para la fijación al soporte metálico, pero sin alcanzar la temperatura crítica en la que dichas resinas endurecen de una manera permanente.
De este modo, el soporte metálico y el adhesivo (3) quedan unidos en unas en condiciones que permiten incorporar el bloque (2) de material de fricción según el método convencional, es decir con presión y temperatura, para que las resinas que forman parte de dicho bloque (2) de material de fricción y las resinas componentes del adhesivo (3) en polvo se fundan entre sí, estableciéndose así la unión del bloque (2) de
material de fricción sobre el soporte metálico (1) .
La aplicación del adhesivo (3) en polvo, sobre el soporte metálico (1), se realiza haciendo pasar al adhesivo (3) en polvo por una unidad (5) electrostática, en donde dicho adhesivo (3) en polvo adquiere una carga electrostática, merced a la cual se sujeta sobre el soporte metálico (1) de forma que facilita las operaciones posteriores de fijación del bloque (2) de material de fricción.
Si la sujeción del adhesivo (3) en polvo sobre el soporte metálico (1), merced a la carga electrostática, es suficientemente fuerte, puede incluso prescindirse del calentamiento de fusión de las resinas del adhesivo (3) en polvo, en la deposición sobre el soporte metálico (1), ya que la función de dicho calentamiento es solo que las resinas del adhesivo (3) en polvo adquieran un estado fundido que permita la adhesión sobre el soporte metálico (1) para efectuar las operaciones de fijación del bloque (2) de material de fricción .
Se ha previsto, que las partes del soporte metálico (1) en las que no se debe depositar el adhesivo (3) en polvo y que, sin embargo, están expuestas a recibirlo, se hallen protegidas mediante un recubrimiento previo que evite la fijación del adhesivo (3) por el efecto electrostático.
En cualquier caso, con la utilización del adhesivo (3) en polvo, exento de disolvente liquido, se evitan las evaporaciones contaminantes en la fabricación de las pastillas de freno; mientras que el adhesivo (3) en polvo que no queda fijado sobre el soporte metálico (1)
de aplicación, puede recogerse para su reutilización en una aplicación posterior, lográndose asi un aprovechamiento de prácticamente todo el adhesivo, con una consiguiente ventaja económica.
Claims
1. - Proceso de fabricación de pastillas de freno, para la fabricación de pastillas de freno que comprenden un soporte metálico (1) y un bloque (2) de material de fricción compuesto por una o dos mezclas con diferentes cantidades de resinas, con unión rígida entre dicho soporte metálico (1) y dicho bloque (2) de material de fricción mediante un adhesivo (3), caracterizado en que para la unión del bloque (2) de material de fricción sobre el soporte metálico (1) se utiliza un adhesivo (3) en polvo, el cual se deposita sobre el soporte metálico (1), aplicándose después un calentamiento (4) de fusión de las resinas componentes de dicho adhesivo (3) en polvo, para la adherencia del mismo sobre el soporte metálico (1) .
2. - Proceso de fabricación de pastillas de freno, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado en que el calentamiento (4) se realiza hasta un rango de temperatura que produce la fusión de las resinas componentes del adhesivo (3) en polvo, pero sin alcanzar la temperatura crítica de endurecimiento de dichas resinas.
3. - Proceso de fabricación de pastillas de freno, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado en que el adhesivo (3) en polvo se aplica pasando por una unidad electrostática (5), en donde dicho adhesivo (3) en polvo adquiere una carga electrostática por la que se sujeta sobre el soporte metálico (1) al ser depositado en el mismo.
4. - Proceso de fabricación de pastillas de freno, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado - li en que el adhesivo (3) en polvo que es aplicado y no se deposita en el soporte metálico (1), se recoge para su reutilización.
5.- Proceso de fabricación de pastillas de freno, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado en que las zonas del soporte metálico (1) que no tienen que recibir adhesivo (3) en polvo, se disponen con un recubrimiento que evita la fijación del adhesivo (3) en polvo.
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