KR0166571B1

KR0166571B1 - 폐 인쇄회로기판을 이용한 마찰재 제조방법

Info

Publication number: KR0166571B1
Application number: KR1019960012132A
Authority: KR
Inventors: 반봉찬; 김형순; 김유상
Original assignee: 장경천; 주식회사대원정밀; 반봉찬
Priority date: 1996-04-18
Filing date: 1996-04-18
Publication date: 1999-03-20
Also published as: KR970069288A

Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

마찰재 제조방법.

나. 그 발명이해결하려고 하는 기술과제

국내에서는 PCB 제조공정중 발생하는 불량 PCB와 사용후 폐기된 PCB는 고가의 조성성분으로 이루어져 있으나 거의 전량 폐기하여 매립처리하므로 PCB 속에 포함되어 있던 금속의 침출로 인한 토양을 오염문제와 PCB를 매립하기 위한 매립지 확보에 어려움 등의 폐단을 갖는 것임.

다. 그 발명의 해결방법의 요지

본 발명은 PCB가 차량의 브레이크 등에 사용되는 마찰재 구성성분과 거의 동일하고, 또한 마찰재의 사용되어지는 구리분말의 편상(扁牀)을 가져야 하는데 PCB에는 구리가 이미 편상으로 코팅되어 있는 상태이므로 이는 마찰재 제조에 매우 용이하다는 것에 착안하여 폐기물인 PCB를 고부가가치의 마찰재로 재활용한 것임.

라. 발명의 중요한 온도

폐 인쇄회로기판(PCB)를 이용한 마찰재 제조방법.

Description

폐 인쇄회로기판을 이용한 마찰재 제조방법

제1도는 본 발명 마찰재의 제조방법을 설명하기 위한 제조공정도.

본 발명은 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, 이하 PCB라 함) 제조공정중 발생하는 불량PCB 및 사용후 폐기되는 PCB을 이용하여 마찰재를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.

현재 국내에서는 PCB 제조공정중 발생하는 불량 PCB와 사용후 폐기된 PCB는 저부가가치의 기포성 유리나 블럭제조용의 충진재로 약간량 사용될 뿐 거의 전량 폐기하여 매립처리하고 있으나 이는 PCB 속에 포함되었던 금속의 침출로 인한 토양의 오염문제와 PCB를 매립하기 위한 매립지 확보에 어려움 등의 폐단을 가지는 것이다.

그런데 상기 PCB는 페놀수지나 에폭시수지를 주성분으로 하는 페놀수지, 유리섬유, 종이, 구리 등의 집합체이거나 에폭시 수지, 유리섬유, 구리 등의 혼합체로 고가의 성분들로 이루어지는 것이므로 이들 PCB를 매립 폐기하기에는 너무나 아까운 일이 아닐 수 없다.

따라서 본 발명자들은고부가가치 자원인 폐PCB의 재활용방안을 다양한 방면으로 모색하다가 현재 차량의 브레이크라이닝 등에 사용되고 있는 마찰재가 크게 보강재와 결합제, 첨가재(충전재 및 마찰마모조정제)로 이루어지고 있고, 마찰재의 내 패드성 향상, 고온 마모의 개량 또는 상대 마찰면의 청정 작용등에 사용되어지는 첨가재 중 금속질의 재료로는 구리(Cu), 황동, 알루미늄, 아연 등이 사용되며, 기지로 작용하는 결합재는 포름알데히드를 산성촉매로 반응시키고 중측합체에서 경화제로 핵산을 사용하는 페놀수지가 가장 많이 사용되어지고 있고, 특히 철계 마찰재의 경우에는 Fe, Fe0분의 고온산화에 의해 자동차의 휠의 주변에 붉은색을 띄게되므로 비석면계의 경우 대부분 금속질은 Cu분말을 이용하고 있으며, 보강재로는 유리섬유를 함유하는 페놀이나 에폭시 수지를 결합재로 사용하고 있다는 것을 알게 되었다.

이처럼 본 발명자들은 PCB가 마찰재 구성성분과 거의 동일하고, 또한 마찰재에 사용되어지는 구리분말은 편상(扁狀)을 가져야 하는데 PCB에는 구리가 편상으로 코팅되어 있는 상태이므로 이는 마찰재 제조에 최적의 상태라는 것에 착안하여 폐PCB를 분쇄하여 PCB분말을 얻고 상기 PCB분말에 마찰재의 구성에 필요한 원료의 일부를 첨가시켜 성형 및 열처리공정을 거쳐 고가의 마찰재를 제조하므로써 폐기되는 자원을 고부가가치화하여 재활용할 수 있게 하였고, PCB의 폐기로 인한 토양공해를 줄일 수 있도록 하였다.

이하 본 발명의 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 제조과정중에서 불량으로 폐기되거나, 사용후 폐기된 PCB, 즉 페놀 또는 에폭시수지 25~50%, 구리(Cu) 10~25%, 유리섬유 15~40%, 종이 5~10%, 주석(Sn) 0.2~0.3%, 니켈(Ni) 3~4%의 조성을 가지는 PCB를 이용하여 마찰재를 얻는 방법에 있어서 상기 PCB분말중 수분을 건조시키기 위한 제2공정과, 상기 건조된 PCB분말 중 42mesh이하의 분말을 얻기 위해 체질하는 제3공정과, 상기 42mesh이하의 PCB분말과 마찰재 조성원료, 5~10%정도의 페놀수지를 서로 균일하게 혼합하는 제4공정과, 상기 혼합물을 성형온도 100~200℃, 압력 100~300kg/cm²인 몰드에 넣고 약 10분간 유지하여 일정크기의 형태로 성형하는 제5공정과, 상기 성형된 혼합물을 150~180℃의 온도에서 4~6시간 정도 열처리하는 제6공정에 의해 마찰재가 제조되어지는 것이다.

이와같은 공정에 의해 제조되는 본 발명에 있어서 상기 제4공정중 5~10중량%정도의 페놀수지를 새롭게 첨가하는 이유는 PCB 내에 포함된 페놀수지 및 에폭시수지는 이미 열경화된 상태이므로 마찰재조성원료들을 결합시키기에는 점도가 부족하여 쉽게 고화되지 않기 때문이다.

또한 제1공정에서 수거된 PCB의 분쇄는 슈레더에 의한 조쇄공정, 햄머밀이나 커팅밀에 의한 분쇄공정, 진동밀에 의한 미쇄공정을 순으로 분쇄공정을 거쳐야만 원하는 크기 및 형태의 분만을 얻을 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

[실시예 1]

폐PCB를 상기의 제1공정에 의하여 슈레더에서 1~2cm크기까지 파쇄하여 커팅밀(cutting mill)에서 분쇄하였다. 이후 진동밀에 넣고 미분화하여 0.355~1.7mm의 고운 분말을 얻었다. 이와같이 처리된 PCB분말 30중량%를 페놀수지 10%, 흑연 10%, 황산바륨(BaSO₄) 15%, 탄소-분진 10%, 산화알루미늄(Al₂O₃) 5%과 혼합하여 성형몰드에 넣고 120~130℃로 가열한 후 2ton의 하중을 가한후 10분 동안 유지하였다. 이때 발생한 가스를 배출하기 위해서 패드에 가한 성형압력을 몇차례 변화시켰다. 이렇게 열성형된 패드를 마지막 단계에서 열처리된 조건은 약 150℃, 성형시간은 약 5시간 이었다. 제조된 패드를 이용하여 물리적, 기계적 특성, 열적특성, 마찰계수, 마모율을 측정하였다.

[실시예 2]

암면섬유를 대체할 목적으로 실시예 1에서의 조성과 다른 철계 마찰재에서 성질을 파악하기 위해서 PCB를 42메쉬이하로 분쇄후 PCB분말 30중량%를 변화시키지 않고, 다른 조성의 원료를 섞어 마찰재 패드를 제조하였다.

이때 성형온도는 100~200℃, 압력은 100~300kg/cm²로 10분간 유지하였다. 역시 발생한 가스를 배출하기 위해서 패드에 가한 성형압력을 몇차례 변화시켰다. 이렇게 열성형된 패드를 마지막 단계에서 열처리 조건은 성형온도 약 150℃, 성형시간은 약 5시간 이었다.

이와같이 제조된 패드를 이용하여 물리적, 기계적 특성, 열적특성, 마찰계수, 마모율을 측정하였다.

상기 배합비율에 의하여 제조된 시료의 시험결과를 다음의 표 1에 나타내었다.

상기 표 1에서 나타낸 마모시험과 마찰계수 시험측정은 수치는 KSR 4024규격에 의해 진행된 결과이다.

[비교예]

종래 사용하던 유리섬유 보강재를 이용한 브레이크패드를 제조하였고 그 성능을 실시예 1의 조성성분에 의해 제조된 브레이크패드와 비교하였다.

상기 실시예 1 및 종래의 유리섬유 사용성분을 대비하여 다음 표 2와 같다.

상기 표의 배합율에 따른 마찰재 조성성분을 실시예 1과 동일한 방법으로 브레이크패드를 제조하여 그 기계적 특성을 조사하여 시험결과를 하기의 표 3에 나타내었다.

표 3에서 나타낸 수치는 표 2에 나타낸 성분비의 시험결과 PCB 30%를 이용한 경우와 유리섬유를 사용하는 경우(비교예)를 대비하여 거의 유사한 결과로 나타남을 볼 수 있다.

이상 살펴본 바와 같이 종래의 Cu분말, 수지, 유리섬유에 의해 제조된 마찰재와 폐PCB분말을 사용하여 제조된 마찰재를 물리적 특성이나 밀도, 기공도, 흡수율, 마찰계수, 마모율 등을 비교해 보아도 본 발명 마찰재가 종래의 마찰재에 비해 결코 뒤떨어지지 않는 것임을 알 수 있다.

이처럼 본 발명은 지금까지 별다른 용도가 없이 매립폐기되어 왔던 폐PCB를 재활용하여 고가인 마찰재 보강재로 사용할 수 있도록 함에 큰 의의가 있으며, 특히 산업폐기물을 염가의 비용으로 처리하면서 최근 문제가 되고 있는 석면대신 사용한 비석면계의 마찰재의 보강재로 사용하므로서 공해 방지에 큰 역할을 할 수 있도록 하였고, 마찰재 보강재로써 상당히 고가인 유리섬유를 폐기처분하던 폐PCB분말을 이용함으로써 마찰재의 제조비용도 크게 절감할 수 있는 경제적 이득도 얻을 수 있는 것이다.

Claims

페놀 또는 에폭시수지 25~50%, 구리(Cu) 10~25%, 유리섬유 15~40%, 종이 5~10%, 주석(Sn) 0.2~0.3%, 니켈(Ni) 3~4%의 조성을 가지는 폐PCB를 이용하여 마찰재를 제조하기 위한 방법에 있어서 상기 PCB를 수거하여 이를 분쇄하는 제1공정과, 상기 분쇄된 PCB분말 중 수분을 건조시키기 위한 제2공정과, 상기 건조된 PCB분말 중 42mesh이하의 분말을 얻기위해 체질하는 제3공정과, 상기 42mesh이하의 PCB분말 10~30중량%를 마찰재 조성원료 60~85중량%와 페놀수지 5~10중량%에 혼합하는 제4공정과, 상기 혼합물을 성형온도 100~200℃, 입력 100~300kg/cm²인 몰드에 넣고 약 10분간 유지하여 일정크기의 형태로 성형하는 제5공정과, 상기 성형된 혼합물을 150~180℃의 온도에서 4~6시간 정도 열처리하는 제6공정에 의해 마찰재를 제조할 수 있도록 함을 특징으로 하는 폐 인쇄회로기판(PCB)를 이용한 마찰재 제조방법.
제1항에 있어서, PCB의 분쇄공정이 슈레더에 의한 조쇄공정, 햄머밀이나 커팅밀에 의한 분쇄공정, 진동밀에 의한 미쇄공정을 순으로 이루어짐을 특징으로 하는 폐 인쇄회로기판(PCB)를 이용한 마찰재 제조방법.