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Pastiglia Freno
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Pastiglia Freno
Tecnica e componenti
 

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La pastiglia, pattino o pasticca è l'elemento di attrito dei freni a disco, in genere alloggiate a pinza che agiscono sulle due facce del disco.
I primi materiali di attrito moderni erano composti essenzialmente da fibre di amianto, resine e pochi altri componenti. L’amianto, del quale non era ancora stata accertata la nocività per la salute, era infatti in grado di assicurare le proprietà fisico-meccaniche richieste ed era poco costoso. Dalla seconda metà degli anni 80 l’uso dell’amianto fu gradualmente bandito nei vari paesi europei costringendo quindi i produttori di materiali di attrito a  “reinventare”, praticamente da zero, il loro prodotto. E non fu facile, dato che non esiste un materiale analogo (né di origine naturale né sintetico); si dovette allora optare per una miscela di diverse materie prime che, insieme e nelle giuste proporzioni, potessero assicurare le stesse caratteristiche dell’amianto. Il numero di ingredienti è quindi aumentato notevolmente: basti pensare che dai 7-8 ingredienti del “periodo amianto” si è passati ai materiali di nuova generazione, composti da 15-20 materie prime differenti. E’ così evidente, data la complessità dei composti in gioco, che solo tutti insieme i componenti [vedi scheda] portano la pastiglia ad avere le caratteristiche fisico-meccaniche richieste per un utilizzo ottimale. Poiché, inoltre, questi vari componenti possono avere anche effetti negativi sulle caratteristiche del materiale di attrito, le mescole rappresentano un vero e proprio compromesso, tagliato su misura in base alla singola applicazione.
Le mescole così ottenute presentano però una conducibilità termica molto elevata che si traduce in un eccessivo trasferimento di calore dal disco al liquido freni con conseguente possibile formazione di bolle di gas all’interno del circuito frenante. In queste condizioni l’efficienza franante della vettura è quasi nulla. La soluzione, derivata dalla competizioni automobilistiche, consiste nell’interporre tra il materiale di attrito e il supporto metallico della pastiglia uno strato isolante denominato “underlayer”, avente generalmente uno spessore pari a 2-3 mm. Data la criticità della zona di interfaccia underlayer-materiale d’attrito, le due mescole che li compongono  devono avere caratteristiche fisiche molto simili, quali coefficiente di dilatazione termica,  densità, porosità, tipo di durezza, leganti utilizzati. 
Per smorzare infine quei fischi indesiderati che si possono innescare durante una frenata, uno dei metodi utilizzati consiste nell’applicare sul dorso del supporto metallico i cosiddetti strati anti-fischio. Ne esistono di diversi tipi: lacche base-gomma, lamelle a base cellulosa, lamelle gomma-fiberglass, lamelle in strati  di gomma-acciaio armonico alternati, ecc.
Viene da sé, quindi, che le necessarie elevate competenze richieste unite alle indispensabili prove che le pastiglie devono sostenere, sia in laboratorio che su banco dinamometrico che su strada, hanno portato ad una naturale selezione delle aziende in grado di sostenere investimenti così corposi in termini di risorse umane e di strumenti di laboratorio.  Il processo di R&D per la messa a punto di un materiale di attrito, infatti, implica varie fasi successive che possono essere grosso modo paragonate a una serie di setacci, a maglie via via più fini.  I vari test a cui vengono sottoposti i materiali diventano durante il percorso di R&D (ricerca e sviluppo) sempre più lunghi e costosi, passando da prove di laboratorio della durata di pochi minuti a prove di esercizio, prima su banco dinamometrico e poi su strada, della durata di alcuni mesi. Ci vogliono persino uno o due anni di sperimentazione, prima di arrivare al prodotto ottimale.
Anche in termini di processi produttivi, l’ultimo decennio ha portato a revisioni tecnologiche e all’introduzione di trattamenti particolari, quali ad esempio il trattamento termico ad alta temperatura (650/700°C) denominato “scorching” che consiste nella degradazione della parte organica della superficie del materiale d’attrito. In questo modo si elimina il fenomeno dell’ “initial fade” che rappresenta una riduzione delle proprietà frenanti in una pastiglia nuova, ancora non sufficientemente rodata.

 

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