IT201800008182A1 - Metodo per la preparazione di materiale di attrito, in particolare per la fabbricazione di pastiglie freno, e pastiglia freno associata - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“METODO PER LA PREPARAZIONE DI MATERIALE DI ATTRITO, IN PARTICOLARE PER LA FABBRICAZIONE DI PASTIGLIE FRENO, E PASTIGLIA FRENO ASSOCIATA”

Settore Tecnico dell’Invenzione

La presente invenzione è relativa ad un metodo per la preparazione di un materiale di attrito, in particolare per la fabbricazione di pastiglie freno. L’invenzione è inoltre relativa ad una pastiglia freno associata.

Il materiale di attrito dell’invenzione è specificamente destinato alla fabbricazione di strati/blocchi d’attrito per elementi di frizione quali elementi frenanti, ad esempio pastiglie o ceppi freno di veicoli, e/o dischi frizione, privi di amianto, aventi prestazioni similari a, o migliori di, quelli appartenenti alle classi di materiali d’attrito note come NAO (“Asbestosfree Organic friction material”), “Low Steel” e “Semi-met”.

Tecnica Nota

Dalla domanda di brevetto europeo n. 3128201 a nome della stessa Richiedente, il cui contenuto è qui incorporato per le parti necessarie per semplice riferimento, è noto un processo per ottenere un legante per pastiglie freno, costituito per almeno il 90% da un geopolimero, nonché un materiale di attrito e pastiglie freno associati.

Il processo secondo EP3128201 prevede la produzione del legante tramite un processo di macinazione a secco di scaglie di soda caustica con successiva miscelazione secca della polvere di soda con caolino. Questa procedura, pur essendo chimicamente efficiente, comporta tuttavia una serie non trascurabile di rischi potenziali per la sicurezza degli operatori.

La macinazione a secco della soda caustica è un processo ad alto rischio, poiché tramite essa si producono polveri molto fini e volatili di idrossido di sodio, altamente caustico ed irritante, che potrebbero venire inalate dagli operatori, ad esempio al momento dell’apertura del macinatore per eseguire lo scarico del prodotto, oppure durante la pulizia della macchina.

La macinazione a secco comporta inoltre un altro svantaggio: durante la macinazione (eseguita in aria) e durante l’apertura del macinatore e lo scarico del prodotto, le polveri di soda possono adsorbire una importante quantità di umidità dall’ambiente (la soda è estremamente igroscopica, e questa proprietà viene esasperata quando si ha un prodotto in polvere con elevata area superficiale). Questa umidità residua viene trattenuta dalla soda nelle successive miscelazioni col caolino e con le altre cariche aggiunte nella mescola di materiale di attrito, e viene rilasciata sotto forma di vapore in fase di stampaggio a caldo delle pastiglie freno, comportando gravi problemi produttivi a carico degli strati/blocchi di materiale di attrito finito, che tendono a sfogliare e criccarsi.

Altri processi noti che coinvolgono l’uso di geopolimeri non risolvono queste problematiche.

Ad esempio, Lee et al / SAE Int. J. Passeng. Cars -Mech. Syst. / Volume 6, Issue 3(Novembre 2013) prende in esame possibili materiali di attrito ecocompatibili, in cui le fibre organiche e/o di rame o a base di leghe di rame sono sostituite con fibre naturali, come canapa, ed in cui una parte dell’usuale legante organico a base di resine fenoliche è sostituito con un legante geopolimerico.

WO2014081277A1 fornisce una possibile composizione di un composito in geopolimero a base di cenere vulcanica da utilizzare in miscele di materiali d’attrito destinati alla realizzazione di pastiglie freno, ma non fornisce alcun dato, né esempio o metodo di preparazione sia del geopolimero, sia di miscele di materiale di attrito utilizzanti tale geopolimero.

Lee et al / WEAR, Vol. 302, no.1-2, Jan. 9, 2013, pages 1404-1413 riprende il medesimo studio pubblicato precedentemente in SAE Int. J. Passeng. Cars indicato sopra, specificando che il geopolimero (il cui metodo di preparazione non viene per nulla descritto) costituisce solo una parte minoritaria (circa 1/3) del legante utilizzato nelle pastiglie freno sperimentate, in cui il resto del legante è un tradizionale legante organico a base fenolica.

US7208432, infine, insegna una composizione inorganica di materiale d'attrito per elementi di frenatura in cui il legante è costituito da un vetro o da una matrice ceramica, materiali che sono completamente diversi dai geopolimeri e non hanno caratteristiche in comune con essi, a parte quella di essere anch’essi composti inorganici, il che comporta anche temperature di processo molto più elevate e non compatibili con i processi attuali per l’ottenimento di pastiglie freno.

Sintesi dell’Invenzione

Scopo della presente invenzione è dunque quello di fornire metodo per la fabbricazione di strati/blocchi d’attrito per elementi di frizione quali elementi frenanti, ad esempio pastiglie o ceppi freno di veicoli e per preparare il relativo materiale d'attrito ed un rispettivo legante inorganico, che siano privi degli inconvenienti sopra descritti del processo di EP3128201, e che permettano di ottenere materiali di attrito e pastiglie freno associate che siano resistenti al calore generato in fase di frenata, presentando al contempo prestazioni in frenata e caratteristiche tribologiche ottimali.

L'invenzione è dunque relativa ad un metodo per realizzare strati/blocchi d’attrito per elementi di frizione quali elementi frenanti, ad esempio pastiglie o ceppi freno di veicoli come definito nelle rivendicazioni annesse.

L’invenzione è anche relativa ad un legante associato e ad un elemento di attrito, in particolare pastiglia o ceppo freno, presentante uno strato o blocco di attrito realizzati con il metodo dell’invenzione.

Per far fronte alle problematiche sopra esposte, è stato sviluppato un diverso tipo di legante geopolimerico. In questo processo si opera con metacaolino invece del caolino e con una soluzione in acqua di silicato di sodio con un minimo d’idrossido di sodio, che può essere comunque usato come agente di reazione. In generale, oltre al metacaolino anche altre fonti di alluminosilicati possono essere utilizzati, come il caolino stesso o ceneri volanti. Il caolino tuttavia presenta tempi di reazione troppo lunghi, mentre le ceneri volanti hanno come aspetto negativo il fatto di non avere composizione costante nel tempo da parte dei fornitori. Motivo per il quale ci si riferirà d’ora in poi al metacaolino, anche se le altre materie prime sopra descritte, oppure una generica fonte di silice, quale quarzo, o silice colloidale che viene sciolta in una soluzione basica di idrossido di sodio o potassio in opportune condizioni fanno comunque parte dell’invenzione. Allo stesso modo, oltre al sistema silicato di sodio e idrossido di sodio, anche il sistema idrossido di potassio e silicato di potassio può essere usato e fa anch’esso parte dell’invenzione; similmente, anche gli altri metalli alcalini sui quali possono essere sviluppati geopolimeri, ovvero litio, cesio e rubidio, sono compresi nella presente invenzione, potendo essere usati in alternativa o in combinazione con sodio e/o potassio. Ci si riferirà qui di seguito, però, per semplicità, al sistema a base sodio.

La malta umida, prodotta addizionando la soluzione sopracitata al metacaolino, viene miscelata meccanicamente e successivamente essiccata tramite un processo di essiccazione in regime di pressione atmosferica, che comunque può essere condizionata fino ad arrivare allo stato di vuoto (ad esempio a valori pari o superiori a 0,018 mBar), con temperature da 20° a 300°C. In questo caso particolare, l’essiccamento viene condotto in regime di pressione atmosferica a temperature da 80 a 200°C. L’essiccamento comunque può essere condotto anche utilizzando altre tecniche, temperature e pressioni possibili per tutte le fasi di essiccamento, compresa la liofilizzazione. Si arriva ad ottenere un prodotto essiccato, avente una perdita in peso dal 5% al 40% del peso originale, che è relativo all’umidità residua controllata minore del 30% in peso finale. Questo prodotto viene successivamente macinato fino ad ottenere dimensioni uguali o inferiori a 800 micron, preferibilmente inferiori a 400 micron. Tale valore è preferito, in quanto con esso si ottengono le migliori prestazioni. Per la conduzione di prove comparative per gli esempi di attuazione forniti qui di seguito è stato selezionato quest’ultimo valore, ed il prodotto essiccato e macinato finale è stato utilizzato come legante in polvere per la produzione di mescole per pastiglie freno in maniera analoga a quanto avveniva nel processo originale di EP3128201. Le fasi del processo innovativo secondo l’invenzione sono descritte nel dettaglio di seguito.

In particolare, il materiale di attrito secondo il metodo dell’invenzione comprende come suoi materiali componenti: fibre inorganiche e/o organiche e/o metalliche; un legante quasi interamente o completamente ed esclusivamente costituito da un geopolimero o da una miscela di geopolimeri; almeno un modificatore di attrito o lubrificante, ad esempio includente solfuri e/o un materiale o nano-materiale carbonioso; ed almeno un riempitivo o abrasivo inorganico o metallico. Tuttavia il principale compito di abrasivo nel materiale di attrito dell’invenzione viene deputato alla matrice geopolimerica delle pastiglie generata dal legante.

Qui e di seguito per “legante quasi interamente costituito da un geopolimero” si intende un legante per elementi di attrito in cui il geopolimero o miscela di geopolimeri costituisce almeno il 90% in peso della quantità totale di legante presente.

Il legante geopolimerico è, preferibilmente ma non necessariamente, presente nella mescola di materiale di attrito secondo l’invenzione in una quantità pari o superiore al 5% in volume e ancora più preferibilmente superiore al 20% in volume, calcolati sul volume totale della mescola. Infatti si è sperimentalmente riscontrato che con quantità troppo esigue di legante inorganico, dipendentemente dal tipo di legante e dalla natura degli altri materiali utilizzati nella mescola, si possono non raggiungere le caratteristiche meccaniche necessarie all’utilizzo come materiale di attrito.

Il materiale di attrito secondo il metodo dell’invenzione è dunque quasi completamente o totalmente privo di leganti organici (che possono essere presenti al massimo in una quantità pari o inferiore al 10% in peso) e per questo motivo non può essere soggetto a degradazione termica per ossidazione a temperature elevate, ad esempio superiori a 300°C, e fino ad oltre 600°C.

Il legante geopolimerico realizzato secondo il metodo dell’invenzione e utilizzato nel materiale di attrito secondo l’invenzione come legante unico o principale e, quindi, prevalente (cioè presente in misura di almeno del 90% del totale di legante presente), in completa o pressoché completa assenza di leganti organici tradizionali, si ottiene a seguito di una reazione chimica a partire da precursori di natura inorganica quali SiO2 e Al2O3, e specificamente utilizzando, secondo un importante aspetto dell’invenzione, silicato di Sodio (o potassio) commerciale, ad esempio quello della ditta “PQ Corporation – Olanda”, eventualmente addizionato con una piccola quantità di idrossido di sodio o potassio (si può comunque operare anche con pressoché completa assenza di idrossido), e metacaolino commerciale, ad esempio metacaolino ottenuto calcinando del caolino ad alta temperatura della ditta “Imerys Refractory Minerals – Argical-M 1200S”, metacaolino contenente circa il 55% di SiO2 e 39% di Al2O3 più impurezze di Fe2O3, TiO2, K2O, Na2O, Cao e MgO, il quale si assume generalmente avere la seguente formula chimica generale:

Al2O3•2SiO2

Secondo l’invenzione, il legante inorganico geopolimerico viene preparato a parte in forma pre-miscelata e poi unito a tutti gli altri materiali componenti la miscela di materiale di attrito, preferibilmente in un miscelatore Loedige, oppure anche in uno qualsiasi degli altri miscelatori comunemente utilizzati per i materiali di attrito, ad esempio in un miscelatore Henschel o Eirich.

Successivamente, la mescola grezza così ottenuta viene sottoposta ad un processo di stampaggio, mediante il quale si ottiene l’elemento di attrito desiderato, ad esempio pastiglia o ceppo freno.

Sintesi legante geopolimerico

Secondo l’invenzione, il legante geopolimerico da utilizzare nelle mescole di attrito per elementi frenanti viene preparato in modo differente rispetto sia alla sintesi idrotermale che alla sintesi in soluzione, descritte in EP3128201.

Come indicato in precedenza e come dettagliatamente descritto in EP3128201, nella sintesi idrotermale di EP3128201 caolino commerciale veniva miscelato a secco (in forma di polvere) con soda caustica (idrossido di sodio) precedentemente macinata da pellet commerciali e quindi pure in forma di polvere (eventualmente pre-idratata con acqua con rapporto 1:1 e quindi ancora in forma di polvere) e poi la pre-miscela in polvere ottenuta veniva mescolata agli altri componenti la mescola di materiale di attrito; questa miscela finale (mescola completa, cioè legante più tutti gli altri componenti) veniva direttamente stampata a formare pastiglie freno, oppure miscelata con acqua, poi essiccata in forno ad alta temperatura, macinata e infine stampata a formare pastiglie freno. La reazione di geopolimerizzazione con produzione di idrosodalite avveniva durante la fase di stampaggio.

Secondo la variante della sintesi in soluzione, invece, si partiva da metacaolino che veniva fatto reagire con una soluzione acquosa di soda o potassa caustica. Tuttavia, come indicato in EP3128201, tale miscela non reagiva e, quindi, non portava alla formazione di geopolimero, a meno che alla soluzione caustica non fosse aggiunto anche sodio disilicato. Inoltre, tale metodo portava alla formazione di un geopolimero amorfo, che poteva essere convertito in forma almeno parzialmente cristallina solo mediante ulteriore trattamento termico.

Secondo l’invenzione, similmente al metodo della sintesi in soluzione di EP3128201, si forma prima di tutto una soluzione acquosa basica (ad esempio per aggiunta di soda caustica) di silicato di sodio, sciogliendo in acqua silicato di sodio in qualsiasi forma, con eventuale aggiunta di pellet commerciali di soda. Quindi a tale soluzione acquosa basica viene aggiunto, sia in un'unica soluzione, sia poco per volta e sotto miscelazione, metacaolino, o viceversa viene aggiunta poco per volta la soluzione basica di soda e silicato al metacaolino in polvere, fino ad ottenere una pasta omogenea, con un rapporto di SiO2 / Al2O3 più elevato rispetto a quello ottenuto con la tecnica di geopolimerizzazione di caolino-soda sopra riportata di EP3128201, operando nel range / intervallo del rapporto SiO2 / Al2O3 compreso tra 3 e 10, cioè essendo “x” il rapporto molare SiO2 / Al2O3 deve valere la relazione:

3 < x < 10

A questo punto vi è la fase chiave di questa invenzione. Questa pasta umida viene recuperata dal miscelatore e sottoposta, secondo un importante aspetto dell’invenzione, ad un processo di formatura ed essiccazione in qualsiasi regime atmosferico (quindi anche sottovuoto) a qualsiasi regime di temperatura fino a 300°C utilizzando un appropriato sistema di formatura ed essiccazione, ad esempio il tape casting, dotato di materiale specifico non sensibile all’ambiente basico, adatto a paste / malte neutre o alcaline, come ad esempio il Mylar o altri tipi di materiali idonei a paste / malte neutre / alcaline. Durante la formatura (nella fattispecie indicata atta ad applicare anche una sollecitazione meccanica con elevato sforzo di taglio alla pasta) e l’essiccazione della pasta, avviene la reazione di geopolimerizzazione nella quale il metacaolino viene disciolto nella soluzione alcalina di silicato di sodio. Gli oligomeri formatisi poi condensano tra loro a creare il network 3D del geopolimero. Al termine del trattamento di essiccazione, condotta a temperature tra 100 e 250°C, si ottiene un aggregato residuo essiccato, chiamato geopolimero amorfo, con una perdita di peso iniziale variabile dal 10 al 50% in peso ed avente un contenuto di umidità residua comunque inferiore al 30% in peso sul peso complessivo della “pre-miscela” silicato-metacaolino-soda. Questo aggregato essiccato (quindi non una mescola di attrito completa come in EP3128201), viene macinato e ridotto in polvere, utilizzando diversi sistemi di macinazione, preferibilmente il macinatore a palle o comunemente denominato gira giare, fino ad ottenere una granulometria inferiore a 600 micron, preferibilmente inferiore a 400 micron: il prodotto finale è il geopolimero che viene a costituire il legante inorganico secondo l’invenzione, che si presenta in forma amorfa, ma soprattutto di polvere con l’aspetto positivo di non avere idrossido di sodio libero; tale prodotto finale viene quindi mescolato ad altri componenti usuali le mescole di attrito, come riempitivi o cariche (filler), lubrificanti, abrasivi, fibre, eccetera, ottenendo una mescola di materiale d’attrito che viene stampato come in EP3128201. Durante lo stampaggio, per il semplice effetto dell’applicazione della pressione e della temperatura, si consolidano le particelle di geopolimero precedentemente sintetizzato e che restano amorfe, per cui si ottiene un elemento di attrito, tipicamente una pastiglia freno, in cui i materiali componenti sono dispersi in una matrice costituita dal solo legante inorganico (salvo eventuali limitate quantità, minori del 10%, di legante organico) geopolimerizzato amorfo.

Gli elementi di attrito così ottenuti non presentano scarti dovuti a cricche o sfogliamento, utilizzando pressioni nell’ordine di decine di MPa. Quel che si viene ad avere è un riconsolidamento della polvere in condizioni di stampaggio comparabili con EP3128201 e con le normali condizioni di stampaggio delle pastiglie freno, permettendo di ottenere prestazioni in frenata paragonabili a quelle del materiale di attrito realizzato secondo la sintesi idrotermale di EP3128201 e presentando una usura in esercizio del materiale e del disco confrontabili a quelle di componenti identici realizzati secondo EP3128201.

Stampaggio per riconsolidamento della polvere di geopolimero Lo stampaggio delle pastiglie freno ottenute con il metodo dell’invenzione viene effettuato immettendo la mescola grezza in uno stampo in cui viene disposto anche un supporto metallico o backplate, opportunamente trattato e provvisto o meno di uno strato smorzante/isolante noto, denominato “underlayer”, per cui durante la fase di stampaggio non solo si forma lo strato o blocco di materiale di attrito, eventualmente sopra l’underlayer quando presente, ma si ottiene anche l’adesione di tale strato o blocco al supporto metallico. Lo stampaggio viene eseguito lavorando a temperature comprese tra 40 e 250 °C e ad una pressione da 50 a 2000 Kg/cm2 per un tempo compreso tra 1 e 30 minuti, oppure preformando la mescola grezza o miscela in uno stampo e successivamente stampando la mescola preformata sul backplate ad una temperatura da 40 a 250 °C ad una pressione da 150 a 2000 kg/cm<2 >(14,7-49 MPa) per un periodo da 3 a 15 minuti.

Alternativamente, la mescola grezza può essere stampata ad ottenere il blocco di materiale di attrito, il quale è solo successivamente incollato al supporto metallico o backplate (provvisto o meno dell’underlayer), ad esempio utilizzando colle a base fenolica o siliconica.

Altri componenti del materiale di attrito

I componenti della composizione o mescola grezza di materiale di attrito da realizzare secondo l’invenzione possono essere i componenti utilizzati nei materiali di attrito già noti nella tecnica, con l’unica accortezza di sostituire completamente gli attuali leganti organici con il legante inorganico ottenuto con il metodo sopra indicato, riducendo al contempo il contenuto di abrasivi ed aumentando invece il contenuto di lubrificanti.

Il materiale di attrito ottenibile secondo l’invenzione è anche preferibilmente privo di rame e/o sue leghe, sia in forma di polveri che di fibre.

In particolare, il componente costituito da fibre può consistere in qualsiasi fibra organica o fibra inorganica diversa dall’amianto, oppure in qualsiasi fibra metallica che è comunemente usata in materiali di attrito, preferibilmente con l’esclusione del rame e sue leghe. Esempi illustrativi includono fibre inorganiche, quali fibre di vetro, lana o fibra di roccia, wollastonite, sepiolite e attapulgite, e fibre organiche, quali fibre aramidiche, fibre poli-imidiche, fibre poliammidiche, fibre fenoliche, cellulosa e fibre acriliche o PAN (Poli-Acrilo-Nitrile), fibre metalliche, quali ad esempio fibre di acciaio, acciaio inox, fibre di alluminio, zinco, eccetera.

Le fibre possono essere utilizzate nella forma di fibre corte o polvere.

La quantità di fibre è preferibilmente compresa tra il 2 % in volume ed il 30 % in volume rispetto al volume complessivo del materiale di attrito e più preferibilmente tra il 8 % ed il 15 % in volume ed il componente fibroso include preferibilmente sempre fibre di roccia, che si sono dimostrate avere una forte affinità con i geopolimeri utilizzati come legante.

Numerosi materiali conosciuti nella tecnica possono essere usati come cariche organiche o inorganiche. Esempi illustrativi includono carbonato di calcio precipitato, solfato di bario, ossido di magnesio, idrossido di calcio, fluoruro di calcio, calce spenta, talco, mica.

Questi possono essere usati da soli o in combinazioni di due o più di essi. La quantità di tali cariche è preferibilmente compresa tra il 2% a 40% in volume basato sulla composizione totale del materiale di attrito.

Il modificatore di attrito (che può eventualmente includere tutto o parte del riempitivo o carica) può includere, oltre a materiali o nano-materiali carboniosi, ad esempio grafene, una carica organica come polvere di anacardo, polvere di gomma, polvere di gomma da battistrada polverizzato, una varietà di particelle di gomma non vulcanizzata, una varietà di particelle di gomma vulcanizzata, una carica inorganica come un solfato di bario, carbonato di calcio, un idrossido di calcio, vermiculite e/o mica, un abrasivo come un carburo di silicio, allumina, un silicato di zirconio, un lubrificante a base di solfuri metallici, come il bisolfuro di molibdeno, un solfuro di stagno, un solfuro di zinco, solfuri di ferro e non ferrosi, particelle metalliche diverse da rame e leghe di rame, e/o una combinazione di quanto sopra.

Gli abrasivi possono essere così classificati (l’elenco che segue è solamente indicativo, non necessariamente esaustivo e non limitativo):

• Abrasivi Blandi (Mohs 1-3): talco, idrossido di calcio, titanato di potassio, mica, caolino, vermiculite;

• Abrasivi Medi (Mohs 4-6): solfato di bario, ossido di magnesio, fluoruro di calcio, carbonato di calcio, wollastonite, silicato di calcio, ossido di ferro, silice, cromite, ossido di zinco;

• Abrasivi Forti (Mohs 7-9): carburo di silicio, sabbia di zirconia (ossido di zirconio), silicato di zirconio, zirconio, corindone, allumina, mullite.

Preferibilmente, ma non necessariamente, il materiale di attrito ottenibile secondo l’invenzione non contiene abrasivi forti, ma solo abrasivi medi o blandi, in quanto il geopolimero risultate come legante già costituisce esso stesso un abrasivo medio.

Il materiale di attrito realizzato secondo l’invenzione include inoltre preferibilmente anche grafite, in una quantità compresa tra il 5% ed il 15% in volume basato sulla composizione totale del materiale di attrito.

Il contenuto totale dei lubrificanti, secondo le caratteristiche di attrito desiderate, è preferibilmente compreso tra il 4% in volume e il 20% in volume rispetto al volume dell'intero materiale di attrito e, in particolare, può includere grafene.

Curing e verniciatura

L'articolo stampato (pastiglia freno), che ha già ricevuto il trattamento di curing durante la pressatura e generalmente già utilizzabile dopo tale semplice stampaggio alla pressa, viene opzionalmente, laddove eventualmente richiesto dalla formulazione e/o dalle specifiche progettuali, ulteriormente post-curato mediante trattamento termico supplementare da 80 a 450°C di durata da 10 minuti a 15 ore, poi verniciato a spruzzo o a polvere, essiccato in forno ed eventualmente lavorato meccanicamente ove necessario per dare il prodotto finito.

Il materiale di attrito ottenuto con il metodo dell'invenzione, sia dopo semplice stampaggio alla pressa, sia dopo eventuale trattamento termico supplementare opzionale, può essere utilizzato in applicazioni quali pastiglie disco, ganasce e guarnizioni dei freni per automobili, camion, vagoni ferroviari e altri vari tipi veicoli e di macchine industriali, oppure nei dischi frizione.

Breve Descrizione dei Disegni

La presente invenzione sarà ora descritta più in dettaglio con riferimento a esempi pratici non limitativi di attuazione e con riferimento alle figure da 1 a 6 dei disegni annessi, in cui:

- La figura 1 illustra schematicamente il risultato di spettroscopia infrarossa in trasformata di Fourier (FTIR) secondo una analisi eseguita rispettivamente sul metacaolino e sul geopolimero dopo formatura, trattamento termico e macinazione;

- La figura 2 illustra lo spettro diffrattometrico ai raggi X di un campione in polvere di puro legante geopolimerico ottenuto secondo il metodo descritto dalla presente invenzione;

- Le figure 3 e 4 illustrano gli spettri diffrattometrici ai raggi X di campioni di legante inorganico dopo stampaggio del solo legante, rispettivamente, secondo il metodo dell’invenzione e secondo il sistema caolino-soda di EP3128201;

- La figura 5 illustra i risultati in forma grafica semplificata di test comparativi di efficienza in frenata secondo lo standard AKM di medesime pastiglie freno realizzate con una formulazione di materiale di attrito dello stato della tecnica (linea tratteggiata) e con una formulazione di materiale di attrito identica, ma realizzata secondo l’invenzione (linea continua); e

- La figura 6 illustra una serie di fotografie di pastiglie freno e rispettivi dischi freno al termine delle prove di efficienza in frenata secondo lo standard AKM realizzate con una identica formulazione di materiale di attrito, ma utilizzando rispettivamente il metodo dell’arte nota (figura 6a) e quello dell’invenzione (figura 6b).

Descrizione Dettagliata

Gli esempi ed esempi comparativi sono qui riportati a titolo di illustrazione, e non sono intesi a limitare l'invenzione.

ARTE NOTA – ESEMPIO COMPARATIVO

Operando come descritto in EP3128201, l'idrossido di sodio viene macinato in un mulino a martelli, in aria. Successivamente, l'idrossido di sodio e il caolino vengono miscelati in condizioni di polvere secca utilizzando un miscelatore noto, ad esempio del tipo Loedige o Eirich, per ottenere un legante grezzo (non ancora polimerizzato), con un rapporto in peso 78:22 tra Caolino e soda caustica, NaOH.

Il legante così prodotto viene aggiunto alle altre materie prime previste nella miscela o composizione prescelta di materiale di attrito, per miscelazione a secco, utilizzando un miscelatore noto, ad esempio del tipo Loedige o Eirich.

La miscela o composizione di materiale di attrito “verde” così ottenuta viene poi stampata a caldo, sotto pressione, per ottenere una prima serie di pastiglie freno. METODO SECONDO L’INVENZIONE – ESEMPIO OPERATIVO

Si prepara una soluzione di silicato di sodio e NaOH in acqua (H2O) fra 1 e il 6% in peso di NaOH sciogliendo pellet commerciali di soda direttamente in acqua, portando la soluzione a pH 14.

Questa soluzione alcalina ed il metacaolino commerciale sono mescolati con un rapporto in peso soluzione / metacaolino compreso tra 1 e 10 (includente gli estremi) per avere un rapporto molare Si / Al nel range 1 < x < 10; preferibilmente tale range può variare da 2 a 6. Rapporti diversi con un più alto contenuto di Al o di Si sono anche possibili; tuttavia, i risultati sperimentali ed i calcoli teorici portano a ritenere che l’invenzione sia operativa con la massima efficienza con un rapporto Si / Al compreso tra 2 e 6.

La soluzione di silicato e soda caustica e il metacaolino vengono miscelati mediante agitazione meccanica, per ottenere la formazione di una pasta omogenea.

La pasta così ottenuta viene spalmata su un tappeto di materiale plastico mediante la tecnica chiamata “Tape Casting” ed essiccata nel range di temperatura 70-250°C ed in regime di pressione atmosferica, in un tempo spaziante tra 10’ (minuti primi) e 90’ (minuti primi), per ridurre il peso dell’impasto fino al 10-40% del peso originale, e trasformarsi in geopolimero puro amorfo.

Il sistema geopolimerico essiccato silicato-sodametacaolino viene recuperato dall’essiccatore e macinato con un mulino a palle. Il suo contenuto in acqua finale deve essere inferiore al 35% in peso. Tale contenuto è calcolato conoscendo la quantità massima d’acqua che il sistema è in grado di perdere al quale corrisponde un’umidità della polvere dello 0%. Perdite di peso inferiori a questo valore determineranno un contenuto d’acqua pari al rapporto tra l’acqua residua e il peso dopo essicazione.

Il legante così prodotto si presenta in forma di polvere e viene aggiunto alle altre materie prime previste nella miscela o composizione prescelta di materiale di attrito, per miscelazione a secco, utilizzando un miscelatore noto, ad esempio del tipo Loedige o Eirich.

La miscela o composizione di materiale di attrito “verde” così ottenuta viene poi stampata a caldo, sotto pressione, per ottenere una seconda serie di pastiglie freno. STAMPAGGIO

La fase di stampaggio secondo entrambi i metodi sopra descritti viene eseguita inserendo la mescola grezza o “verde” ed eventualmente un supporto metallico con un eventuale underlayer in uno stampo (stampo ed i citati componenti di una pastiglia freno sono noti e non sono illustrati per semplicità) che viene riscaldato ad una temperatura compresa tra 60 e 250 °C, sottoponendo la mescola grezza ad una pressione di stampaggio compresa tra 150 e 2000 Kg/cm<2 >per un tempo compreso tra 1 e 15 minuti, oppure preformando la mescola grezza 11 in uno stampo e successivamente stampando la mescola preformata sul supporto metallico operando ad una temperatura compresa tra 100 e 250 °C e con una pressione di stampaggio compresa tra 150 e 2000 kg/cm<2 >per un periodo da 1 a 15 minuti. Alternativamente, la mescola grezza può essere stampata senza la presenza del supporto metallico, in modo da ottenere solo un blocco di materiale di attrito, il quale viene poi successivamente incollato in modo noto al supporto metallico, provvisto o meno di uno strato isolante/smorzante (noto) o underlayer, utilizzando colle a base fenolica o siliconica, ad esempio pressando il blocco di materiale di attrito contro il supporto metallico con l’eventuale underlayer operando ad una temperatura di 180°C per 30 secondi.

In ogni caso, la pressione di stampaggio deve essere sempre maggiore della pressione di saturazione dell’acqua alla temperatura di stampaggio.

Al termine di entrambi i processi sopra descritti, si ottiene pertanto un materiale di attrito privo di amianto comprendente come materiali componenti fibre inorganiche e/o organiche e/o metalliche, almeno un legante, almeno un modificatore di attrito o lubrificante ed almeno un riempitivo o abrasivo, dove il legante è costituito per almeno il 90% da un geopolimero silico-alluminoso.

I materiali componenti la mescola grezza vengono aggiunti al legante inorganico in quantità opportune e tali che la quantità totale di legante inorganico geopolimerico è preferibilmente ma non necessariamente pari o superiore al 10% in volume e preferibilmente superiore al 25% in volume rispetto al volume dell'intero materiale di attrito.

Inoltre, rispetto a quanto riportato in EP3128201, per il fatto che il metacaolino sia stato, secondo l’invenzione, sciolto in una soluzione acquosa di silicato di sodio e soda, il legante inorganico geopolimerico del materiale di attrito che si ottiene presenta una struttura completamente amorfa che rimane amorfa anche dopo stampaggio grazie al consolidamento della polvere di geopolimero.

Nel metodo secondo l’invenzione, dopo l’ottenimento del legante, ma prima della fase di curaggio (che normalmente coincide con la fase di stampaggio) non vengono aggiunti come materiali componenti la mescola di materiale d’attrito sia amianto o derivati, sia rame o sue leghe; pertanto il materiale di attrito che si ottiene secondo l’invenzione è sostanzialmente privo o quasi privo di leganti organici, è sostanzialmente privo di rame o sue leghe e/o di fibre di rame o sue leghe, e, preferibilmente ma non necessariamente, è sostanzialmente privo di abrasivi forti, laddove, qui e nel seguito, con il termine “sostanzialmente privo” si intende che i materiali indicati possono essere presenti al più come impurezze; l’almeno un abrasivo contenuto nel materiale di attrito secondo l’invenzione è pertanto, preferibilmente ma non necessariamente, un abrasivo medio o blando; ove con tali termini ci si riferisce alla classificazione seguente, già indicata in precedenza:

• Abrasivi Blandi (aventi durezza Mohs tra 1 e 3):

ad esempio talco, idrossido di calcio, titanato di potassio, mica, vermiculite, caolino;

• Abrasivi Medi (aventi durezza Mohs tra 4 e 6): ad esempio solfato di bario, ossido di magnesio, fluoruro di calcio, carbonato di calcio, wollastonite, silicato di calcio, ossido di ferro, silice, cromite, ossido di zinco;

• Abrasivi Forti (aventi durezza Mohs tra 7 e 9): ad esempio carburo di silicio, sabbia di zirconia (ossido di zirconio), silicato di zirconio, zirconio, corindone, allumina, mullite. Secondo un ulteriore aspetto dell’invenzione, infine, il rapporto in volume tra i lubrificanti e gli abrasivi contenuti nel materiale di attrito da formare viene preferibilmente scelto tra 1:1 ed 1:4 (per confronto, tale rapporto è generalmente 1:8 o oltre nei materiali di attrito noti con legante organico).

Inoltre, le materie prime di partenza per l’ottenimento del legante geopolimero vengono scelte in modo che il legante inorganico geopolimerico nel materiale di attrito secondo l’invenzione presenta un rapporto SiO2/Al2O3 compreso tra 3 e 10 ed un rapporto SiO2/Na2O compreso tra 3 e 10.

Più in generale, il legante inorganico geopolimero viene ottenuto secondo l’invenzione, e contrariamente a EP3128201, prima dello stampaggio del materiale di attrito desiderato. Operando lo stampaggio del blocco di materiale d’attrito ad una temperatura T compresa tra 80°C e 500°C e preferibilmente compresa tra 110°C e 250°C, sotto una pressione P maggiore della pressione di saturazione (tensione di vapore) dell’acqua alla temperatura di stampaggio, in modo tale da avere acqua allo stato liquido.

Durante lo stampaggio si ottiene la densificazione della polvere di geopolimero.

ESEMPIO 1 – confronto tra metodi di sintesi Legante 115,7 gr di metacaolino della ditta “Imerys Refractory Minerals” vengono miscelati con 300,0 gr di soluzione acquosa di 139,4 g di silicato di sodio (come già accennato anche il silicato di potassio andrebbe bene) in qualsiasi forma, in questo caso della ditta “PQ Corporation – Olanda” e di 1,51 g di soda caustica in pellets, precedentemente preparata, in un tempo variabile tra 5’ e 45’, ad una velocità di 800 rpm, utilizzando un trapano agitatore corredato di frusta di miscelazione specifica per fluidi di media – alta viscosità. La pasta umida, ottenuta dalla miscelazione del metacaolino con la soluzione composta di silicato di sodio – soda caustica, viene spalmata ed essiccata usando un foglio di materiale Mylar, specifico per paste / malte umide ed alcaline utilizzando i seguenti parametri: spessore pasta spalmata tra 0.1 e 3 mm, temperatura di essiccazione compresa tra 40° e 250°C, dimensioni dei fogli tra A3 ed A4, tempo di essiccamento variabile tra 10’ e 90’. Il legante essiccato in forma di aggregato solido viene successivamente distaccato dai fogli e macinato con mulino a palle rotante a 275 giri/min, per 14 ore, per portare la granulometria del prodotto ad arrivare a meno di 150 micron.

Il prodotto finale è una polvere pronta per essere utilizzata come legante.

Le caratteristiche granulometriche del legante in polvere così prodotto sono riportate nella seguente TABELLA 1.

TABELLA 1

Come si può apprezzare, il prodotto macinato ha granulometria compresa tra 300 micron e 7,0 micron, con almeno il 50% del prodotto con granulometria pari a circa 50-70 micron

La polvere ottenuta viene quindi caratterizzata.

All’analisi della spettrofotometria a infrarossi secondo trasformata di Fourier sul metacaolino e sulla polvere di geopolimero realizzata si ottiene il grafico di figura 1. Si può osservare come il picco a 1038cm<-1 >relativo al legame Si-O nel metacaolino, subisca uno shift (spostamento) a 988cm<-1 >per il geopolimero reagito dopo essicazione. Questo shift è indice del fatto che l’alluminio, contenuto nel metacaolino, grazie alla presenza del sodio ha assunto coordinazione 4 ed è quindi entrato nel reticolo tridimensionale della silice dando quindi luogo alla formazione di un geopolimero stabile.

All’analisi diffrattografica ai raggi X della polvere, si ottiene il grafico di figura 2. Esso mostra come il geopolimero possegga una struttura amorfa, com’è logico aspettarsi dal meccanismo di reazione descritto per l’ottenimento di questa tipologia di geopolimero.

ESEMPIO 2 – realizzazione pastiglie freno Sono state preparate due formulazioni identiche di materiale di attrito utilizzando per ciascun componente il valore medio degli intervalli riportati nella seguente tabella 2 ed utilizzando come legante le polveri ottenute mediante l’esempio 1, indicate come “mix legante”.

TABELLA 2

Il mix legante viene addizionato agli altri ingredienti della mescola secondo uno schema generale: legante 20-60% in peso - altri componenti 80-40% in peso; la miscelazione viene effettuata con un miscelatore Loedige.

Successivamente, con le due mescole ottenute, identiche per quantità e componenti, salvo per il fatto di utilizzare il legante secondo EP3128201 e secondo la presente invenzione, si procede allo stampaggio di due serie di pastiglie freno identiche, inserendo la mescola grezza o “verde” ed un supporto metallico in uno stampo. Lo stampaggio avviene a passi alle temperature di 100-150 / 70-135 / 70-135°C, sottoponendo la mescola grezza ad una pressione di stampaggio di 250 - 720 Kg/cm<2 >per un tempo di 2-15 minuti.

Il materiale di attrito così ottenuto viene analizzato per effettuarne la caratterizzazione.

La prima caratterizzazione effettuata è l’analisi diffrattografica ai raggi X. Si rende però necessaria un’importante precisazione. Presentando come già evidenziato la polvere di geopolimero, ottenuta secondo la presente invenzione, una struttura amorfa, si renderebbe difficilmente valutabile l’analisi dell’amorfo nel sistema del materiale d’attrito dopo stampaggio. Questo perché un materiale amorfo dà una risposta in segnale molto più bassa di un materiale cristallino e non caratterizzata dalla presenza di picchi di diffrazione ben definiti. Inoltre, essendo presente grafite che ha una risposta elevatissima in termini di qualità del segnale per analisi XRD, l’amorfo si renderebbe difficilmente distinguibile dalla linea di base del grafico XRD. Per questo motivo si effettua a parte lo stampaggio secondo le medesime modalità sopra riportate del solo legante, per cui le analisi XRD mostrate in figure sono state condotte sulla sola matrice dopo stampaggio. Misure condotte sul sistema pastiglia freno non si rendono infatti possibili. Tuttavia sembra ovvio ritenere che non vi siano differenza tra la pura matrice geopolimerica, ottenuta secondo la presente invenzione, stampata da sola e la stessa matrice stampata all’interno della pastiglia freno.

All’analisi diffrattografica ai raggi X del materiale di attrito realizzato con il legante prodotto per dissoluzione in soluzione acquosa della soda e silicato, e miscelazione con il metacaolino in polvere e successiva essiccazione (di seguito “metodo di miscelazione ad umido”) si ottiene il grafico in figura 3 dopo lo stampaggio a caldo della polvere di geopolimero ottenuta, che ne causa un consolidamento.

All’analisi diffrattografica ai raggi X del materiale di attrito realizzato con il legante secondo EP31228201, si ottiene il grafico in figura 4 dopo lo stampaggio a caldo del relativo legante.

Come si può apprezzare, mentre per la presente invenzione la struttura rimane amorfa anche dopo lo stampaggio perché si partiva da un geopolimero già reagito che dà luogo a solo riconsolidamento della polvere in un blocco solido, nel caso di EP31228201 a seguito dello stampaggio con conseguente reazione di geopolimerizzazione del legante, si forma idrosodalite.

In sostanza, si evidenzia come la capacità del legante geopolimerico dell’invenzione di mantenere la sua struttura amorfa anche dopo la fase di consolidamento, permette di distinguerlo nettamente da quello ottenibile dalla sintesi idrotermale secondo l’arte nota.

ESEMPIO 3 – Test di frenata

I due lotti di pastiglie freno prodotte nel modo descritto sono stati sottoposti ai seguenti test:

Test di efficienza secondo AKM comprendente: frenate di assestamento, frenate a diverse pressioni di fluido, frenata di valutazione “a freddo” (< 50 °C) freddo, frenate di simulazione autostrada, due serie di frenate ad alta energia (primo FADE test) intervallate da una serie di frenate di recupero. Da questo test è anche possibile estrapolare, in modo noto ai tecnici del ramo, l’usura a cui pastiglia e disco freno sono sottoposti.

I risultati ottenuti sono illustrati nella figura 5, che rappresenta schematicamente un estratto dei dati significativi delle curve sperimentali ottenute. Il grafico a tratteggio in figura 5 si riferisce alle pastiglie freno con legante prodotto con metodo “a secco” secondo EP3128201, mentre il grafico a linea continua si riferisce a pastiglie freno prodotte con legate ottenuto con metodo “ad umido” più essiccazione, secondo l’invenzione. Come si può apprezzare, i risultati sperimentai sono del tutto confrontabili e comunque migliori per il materiale ottenuto secondo l’invenzione.

Al termine delle prove di frenata, le pastiglie ed i dischi freno vengono smontati, esaminati e fotografati ed i risultati sono riportati nella figura 6 e nella relativa tabella 3, che riporta le usure calcolate sia a carico delle pastiglie freno che dei dischi freno.

TABELLA 3

Come si può apprezzare, le pastiglie freno prodotte secondo l’invenzione presentano una usura pastiglie e disco molto simile, non significativamente diverse. Però si nota come il disco freno non viene né intaccato, né macchiato dalle pastiglie con legante geopolimerico ottenuto con il procedimento della presente invenzione.

Da quanto descritto risultano evidenti i vantaggi del metodo descritto nel presente brevetto:

• Non si rende necessario dover operare con polvere di soda caustica libera e volatile, con tutti i problemi di sicurezza conseguenti;

• Il prodotto finale essiccato non risulta aggressivo, in quanto si ha una polvere di geopolimero già reagita e molto meno alcalina dei reagenti di partenza;

• Si ha un migliore controllo dell'umidità finale.

• Il prodotto così ottenuto è molto meno igroscopico del sistema basato sul caolino-soda; questo permette di avere una polvere molto più stabile all’aria che non presenta pertanto i problemi di stampaggio già descritti legati all’assorbimento di umidità.

Gli scopi del trovato sono dunque pienamente raggiunti.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per realizzare un blocco o strato di materiale di attrito privo di amianto ed insensibile in uso a degradazione termica, comprendente le seguenti fasi: a)- sciogliere in acqua un silicato alcalino in polvere, preferibilmente di sodio o potassio e, se necessario, idrossido di sodio o potassio, preferibilmente idrossido di sodio commerciale in forma di pellet o scaglie, per ottenere una soluzione acquosa basica, ad un pH prefissato, del silicato alcalino e di un idrossido in acqua; oppure sciogliere in una soluzione basica di idrossido di sodio o potassio in opportune condizioni una generica fonte di silice, quale quarzo, o silice colloidale per ottenere la detta soluzione basica di un silicato alcalino e di un idrossido in acqua; b)- mescolare la soluzione acquosa di idrossido e silicato alcalino con un materiale scelto nel gruppo costituito da metacaolino, caolino, cenere volante, miscele degli stessi, preferibilmente solo metacaolino commerciale in forma di polvere, fino ad ottenere una pasta umida; c)- formare ed essiccare la pasta umida fino ad ottenere un aggregato geopolimerico essiccato; d)- macinare l’aggregato geopolimerico essiccato fino a ridurlo in forma di polvere; e)- utilizzare l’aggregato essiccato macinato come legante inorganico in una mescola di materiale di attrito, miscelandolo con fibre inorganiche e/o organiche e/o metalliche, con almeno un modificatore di attrito o lubrificante e con almeno un riempitivo o abrasivo, in modo da ottenere una mescola grezza di materiale di attrito avente come legante quasi esclusivamente o esclusivamente detto aggregato geopolimerico essiccato macinato; f)- stampare a caldo tra i 40°C e i 300°C la mescola grezza sotto una pressione maggiore di una pressione di saturazione dell’acqua alla temperatura di stampaggio per ottenere un blocco di materiale di attrito avente come legante per almeno il 90% un geopolimero.
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la fase c) viene eseguita in modo da ottenere un contenuto finale di umidità minore del 30% in peso calcolato sul peso totale del legante geopolimerico dopo essicazione.
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la fase c) viene eseguita in modo da ottenere un peso del prodotto finale compreso tra il 5 e il 50% del peso originale, che corrisponde ad un contenuto finale di umidità minore del 30%.
4. 4. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la fase a) viene eseguita in modo da ottenere una soluzione alcalina di silicato di sodio in acqua con un pH compreso tra 12 e 14.
5. 5. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la fase b) viene eseguita in modo da ottenere una percentuale in peso di soda o potassa compresa tra 0 e 10%, preferibilmente del 3,5%; la soluzione caustica di idrossido / silicato alcalino ed il metacaolino, caolino o cenere volante venendo miscelati mediante agitazione meccanica, per ottenere la formazione di una pasta viscosa omogenea nella quale non vi siano agglomerati di metacaolino, caolino o cenere volante non adeguatamente dispersi nella soluzione.
6. 6. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la fase c) viene eseguita con temperature da 20° a 300°C e normalmente in regime di pressione atmosferica, con possibilità di condizionamento fino ad arrivare ad uno stato di vuoto.
7. 7. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la fase d) viene eseguita preferibilmente mediante mulino a palle e, in ogni caso, in modo da ottenere un prodotto, consistente in un aggregato geopolimerico essiccato macinato in forma di polvere, avente granulometria al di sotto di 800 micron.
8. 8. Metodo per ottenere un legante inorganico per materiali di attrito privi di amianto ed insensibili in uso a degradazione termica, comprendente le seguenti fasi: a)- sciogliere in acqua un silicato alcalino in polvere, preferibilmente di sodio o potassio e, se necessario, idrossido di sodio o potassio, preferibilmente idrossido di sodio commerciale in forma di pellet o scaglie, per ottenere una soluzione acquosa basica, ad un pH prefissato, del silicato alcalino e di un idrossido in acqua; oppure sciogliere in una soluzione basica di idrossido di sodio o potassio in opportune condizioni una generica fonte di silice, quale quarzo, o silice colloidale per ottenere la detta soluzione basica di un silicato alcalino e di un idrossido in acqua; b)- mescolare la soluzione acquosa di idrossido e silicato alcalini con un materiale scelto nel gruppo costituito da metacaolino, caolino, cenere volante, miscele degli stessi, preferibilmente solo metacaolino commerciale in forma di polvere, fino ad ottenere una pasta umida; c)- formare ed essiccare in regime di pressione atmosferica la pasta umida fino ad ottenere la sintesi di un aggregato geopolimerico essiccato; d)- macinare l’aggregato geopolimerico essiccato fino a ridurlo in forma di polvere, detto aggregato geopolimerico essiccato macinato costituendo il legante inorganico.
9. 9. Legante inorganico per materiali di attrito privi di amianto ed insensibili in uso a degradazione termica, caratterizzato dal fatto di essere costituito da una miscela macinata in forma di polvere, di geopolimero ottenuto con il metodo della rivendicazione 8 ed avente: • un contenuto di umidità minore del 30% in peso; • Un rapporto Si/Al nell’intervallo 1,5 – 6; • una granulometria inferiore ai 800 micron; • un contenuto di idrossido alcalino nella fase di miscelazione compreso tra 0 e 10%; • uno spettro FTIR con picco associato a una vibrazione simmetrica del legame Si-O che si sposta dalla sua posizione iniziale di 1038 cm<-1 >per il metacaolino a un valore inferiore a 1000 cm<-1 >per il geopolimero ottenuto dopo le fasi di miscelazione con la soluzione di silicato e idrossido alcalino e di essicazione; • una struttura amorfa dopo la fase di sintesi; • la capacità di riconsolidare se esposto a condizioni di pressione e temperatura nell’intervallo 150 e 2000 kg/cm<2 >e 100-250 °C; • un meccanismo di riconsolidamento della polvere di geopolimero per condizioni di temperatura e pressione analoghe a quelle normalmente usate nella produzione di pastiglie freno; • la capacità di mantenere la sua struttura amorfa anche dopo la fase di consolidamento.
10. 10. Pastiglia freno avente un blocco di materiale di attrito privo di amianto comprendente come materiali componenti fibre inorganiche e/o organiche e/o metalliche, almeno un legante, almeno un modificatore di attrito o lubrificante ed almeno un riempitivo o abrasivo, caratterizzata dal fatto che il legante è quasi completamente o completamente ed esclusivamente inorganico essendo costituito per almeno il 90% da un geopolimero amorfo o da una miscela di geopolimeri amorfi ed essendo stata ottenuto con il metodo secondo la rivendicazione 1.
11. 11. Pastiglia freno comprendente un blocco di materiale di attrito secondo la rivendicazione 10 e laddove il blocco di materiale di attrito è stato ottenuto con il metodo secondo la rivendicazione 1, in cui il rapporto in volume tra i lubrificanti e gli abrasivi contenuti nel materiale di attrito da formare viene preferibilmente scelto tra 1:1 ed 1:4.