KR100350332B1 - 분말실리콘수지와분말페놀수지를포함하는불포화마찰재료및이의제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수성지 제형에 혼입시킨 다음 마찰재료로 성형시킨, 실리콘 수지, 페놀 수지 및, 특정 양태로는, 질화규소 입상체를 포함하는 마찰재료에 관한 것이다. 마찰재료는 실리콘 수지와 페놀 수지(및, 특정 양태로는 질화규소 입상체)를 종이 원료 제형에 혼합시키고, 다공성 마찰재료를 형성시키고, 마찰재료를 가열하여 페놀 수지와 실리콘 수지를 경화시킴으로써 제조한다.

Description

분말 실리콘 수지와 분말 페놀 수지를 포함하는 불포화 마찰 재료 및 이의 제조방법
본 발명은 비석면 마찰 재료를 제조하는 방법 및 이에 의해 제조된 마찰 재료에 관한 것이다. 특히, 마찰 재료는 섬유 재료, 하나 이상의 입상 실리콘 수지, 하나 이상의 입상 페놀 수지(및, 특정 양태로는, 질화규소) 및, 임의로, 다른 재료들, 충전제 및 불활성 재료(예: 규조토 및 고형 캐슈넛유 입상체)를 포함하는 함침되지 않은 종이를 포함한다. 마찰 재료는 고에너지 용품내에서 유용하며 통상의 마찰 재료 이상으로 증가된 동적 마찰 계수를 나타낸다.
진보된 신형 전동 시스템 및 제동 시스템이 자동차 산업에 의해 개발되어져 왔다. 이들 신규한 시스템은 종종 고에너지를 필요로 한다. 따라서, 마찰 재료 기술은 또한 이들 신형 시스템의 증가되는 에너지 요구조건에 상충되도록 개발되어 져야 한다.
마찰 재료는 신형 전동 시스템 및 제동 시스템내에서 유용할 수 있도록 고내열성이어야 한다. 마찰 재료는 고온에서 안정한 상태이어야 할 뿐만 아니라, 또한 작동 조건하에서 생성되는 고열을 신속하게 방산할 수 있어야 한다.
신형 전동 시스템과 제동 시스템이 접합 및 차단되는 동안 생성되는 고속은마찰 재료가 접합 및 차단되는 동안 상당히 일정한 마찰 접합이 유지될 수 있어야함을 의미한다. 동력이 하나의 기어 상태에서 다른 기어 상태로 변속되는 동안 전동 시스템이 "진동(shuddering)"하는 것을 최소화하고 제동되는 동안 재료가 "그래빙(grabbing)"하는 것을 최소화하도록 광범위한 속도 및 온도에 걸쳐 마찰 접합이 상당히 일정하게 이루어져야 한다는 사실이 중요하다.
특히, 신규한 고에너지 마찰 재료는 표면속도가 약 14,000ft/분 이하인 고속에도 견딜수 있어야 한다. 또한, 마찰 재료는 약 700psi 이하의 고 에너지 압력을 견딜 수 있어야 한다. 또한, 마찰 재료는 한정된 윤활 조건하에서 유용해야 하며 또한 사용하는 동안 부가되는 극단적인 압력 및 속도를 견딜수 있어야 한다는 사실이 중요하다.
예전에는, 석면 섬유가 마찰 재료내에 포함되었다. 예를 들어, 미국 특허 제3,270,846호(Arledter 등)에는 석면 충전 마찰 재료에서의 페놀 수지 및 페놀 개질 수지가 기술되어 있다. 그러나, 이제는, 건강 및 환경 문제로 인해, 석면은 더이상 사용되지 않고 있다. 그러나, 석면의 부재하에서의 마찰 재료는 가공하는 동안 구조적인 보전 문제에 직면하게 될 뿐만 아니라 석면이 제공하는 열적 안정성이 결여되어 있다. 보다 최근의 마찰 재료에 대해서는 종이 또는 섬유 재료에 페놀 수지 또는 페놀 개질 수지 및 다른 신규한 수지를 함침시킴으로써 마찰 재료내에서의 석면의 부재를 극복하려는 시도가 있어 왔다. 페놀 수지 함침된 마찰 재료의 한계 및 단점을 극복하려는 시도에는 함침 수지로서의 페놀 수지를 다른 경화성 수지로 대체하는 방법이 포함된다. 마찰 재료를 제조하려는 하나의 시도에는 미국 특허제4,657,951호 (Takarada 등)에 기술되어 있는 바와 같이, 페놀 수지를 각종 합성 수지로 개질시키는 방법이 포함된다. 그러나, 이들 마찰 재료는 사용하는 동안 생성되는 고열을 신속하게 방산시키지 못함으로써 마찰 수행 계수가 만족스럽지 못하고 내열성을 감소시키는데 기여한다.
페놀 수지는 통상적으로 "습식" 용품용 마찰 재료내에서 함침제로서 사용되나, 이는 다양한 한계성이 있다. 페놀 수지 마찰 재료는 신형 고에너지 전동 시스템과 함께 사용하는데 필요한 고내열성을 지니지 못한다. 특히, 페놀 수지는 고에너지 용품내에서 사용하기에는 너무 낮은 약 450℃의 온도에서 탄소화되는 경향이 있다. 또한, 페놀 수지는 강성 재료이고, 페놀 수지를 마찰 재료내에서 함침제로서 사용했을때, 마찰 재료들간에 균일한 접촉이 이루어지지 않은 경우, 균일하지 않은 라이닝 마모 및 분리기 판 "열점(hot spot)"이 생성되기 쉽다.
과거에는, 마찰지를 적당한 용매 기본 함침 수지에 함침시키고 함침지를 가열시켜 수지를 경화시킴으로써 마찰 재료를 제조하였다. 용매 재료는 환경적으로 안정한 방법으로 증발 및 수집해야 한다. 또한, 용매가 증발되는 동안, 함침 수지는 종이의 표면으로 이동하기 쉽다. 이러한 이동은 함침 수지를 마찰지 재료에 불균일하게 분포시킨다.
예기되는 마찰 재료의 수명동안 마찰 재료의 물리적 특성 및 마찰 특성이 둘다 완전하게 유지되는 것이 중요하다.
취성 수지가 함침된 마찰 재료는 고하중하에서 균열될 수 있고 마찰지 라이닝 매트릭스의 개방 구조를 붕괴시킬 수 있다.
한편, 탄성중합체성 수지에 의해 함침된 마찰 재료는 목적하는 마찰 토크를 제공하나, 내마모성 및 마찰지 매트릭스의 보전을 위해 필요한 강도 특성이 결여되어 있다.
마찰 재료가 유용하게 되기 위해서는, 마찰 재료는 광범위하게 허용가능한 물리적 특성을 지녀야 한다. 마찰 재료는 탄성이어야 하고, 압축 경화, 마모 및 응력에 대해 여전히 내성을 지녀야 하고, 고내열성을 지녀야 하고, 열을 신속하게 방산시킬 수 있어야 한다. 마찰 재료는 또한 내구성이 커야 하고 안정하고 일정한 마찰 성능을 지녀야 한다. 이들 특성 중의 어느 하나라도 없으면, 마찰 재료의 적절한 성능은 수득할 수 없다.
마찰 재료는 다공성이며 균일한 흡수능을 지녀야 한다는 것과 또한 사용하는 동안 제동 윤활제 또는 전동액으로 포화되는 경우 탄성 및 전단 강도가 양호해야 한다는 사실이 또한 중요하다. 선택된 용도에 있어서, 마찰 재료는 사용하는 동안 고 유체 흡수능을 지니도록 저밀도 및 고다공성을 지녀야 한다는 사실도 또한 중요하다. 따라서, 마찰 재료는 다공성이어야 할 뿐만 아니라 굴곡성 및 압축성이어야 한다는 사실이 중요하다.
마찰 재료내로 흡수된 유체는 제동 또는 전동 작동동안 적용되는 압력하에서 신속하게 마찰 재료로부터 급냉 또는 방출시킬 수 있어야 한다. 또한, 마찰 재료는 제동 또는 전동 작동동안 생성되는 열을 신속하게 방산시키는데 도움을 줄 수 있도록 열 전도율이 높아야 한다는 사실도 또한 중요하다.
보다 양호한 마찰 재료에 대한 요구 측면에서, 그리고 심도깊은 연구 결과,개선된 특성을 지니는 신규한 마찰 재료가 본 발명에 의해 개발되었다. 알려져 있는 바로는, 분말 페놀 수지 및 분말 실리콘 수지(및, 특정 양태로는, 질화규소)를 섬유 재료의 혼합물에 가하여 마찰 재료를 형성시킴으로써 마찰 재료를 제조하는 "습식" 용품내에서 사용하기 위한 마찰 재료에 대해서는 기술된 바 없다.
본 발명에 이르기까지, 분말 실리콘 수지 및 분말 페놀 수지 재료(및, 특정 양태로는, 분말 질화규소)를 섬유 재료 및, 마찰 재료의 제지 공정이 수행되는 동안 슬러리내에서 사용되는 다른 종이 원료와 성공적으로 혼합시킬 수 있다는 제안 또는 기술은 제시된 바 없다. 본 발명의 마찰 재료는 다공성 섬유 기재를 함침 수지에 함침시킬 필요성을 감소시킨다.
마찰 재료내에 실리콘 수지를 사용하는 이전의 시도는 마찰 라이닝 산업에서 양호한 허용성을 지니지 못한다. 실리콘 수지에 의해 함침되거나 포화된 마찰 라이닝은 통상적으로 전단 강도 및 탈적층내성이 불량하다. 또한, 이전에 제조된 마찰 라이닝에 있어서, 실리콘 수지는 마찰 라이닝이 너무 탄성이 커져서 바람직하지 못한 마찰 특성을 생성시키기 쉽다. 따라서, 전체적으로 페놀-포름알데히드 수지-폴리실록산 수지로 마찰 라이닝 조성물을 성공적으로 사용할 수 없었던 것은 놀라운 일도 아니다. 이러한 조성물은 목적하는 일정한 마찰 계수 특성을 지니지 못하므로, 고에너지 조건 및 고열 조건하에서 실패한다.
본 발명에 이르기까지, "습식" 마찰 재료로서 사용하기 위한 종이 원료 제형에 분말 수지를 직접 가할 수 있다는 기술 또는 제안은 이루어진 바 없다. "습식" 마찰 재료는 통상적으로, 적어도 부분적으로 습식 제동 장치 또는 자동차 전동액또는 다른 유사 매체에서 사용되는 액체에 의해 윤활화된 용품내에서 사용한다. "습식" 마찰 재료를 사용하는 동안, 유체는 급냉되거나 마찰 재료를 함침시킨다. 습식 마찰 재료는 "건식" 마찰 재료와는 조성 및 물리적 특성면에서 대단히 상이하다.
성능상에 기여하는 "습식" 재료와 "건식" 재료의 표면 화학적 및 기계적 계면 마찰 현상은 상이하다. 이는 접촉된 상태로 존재하는 마찰 재료와 강철 분리기판의 계면이라고 한다.
이와 같이, 본 발명의 목적은 선행기술의 마찰 재료보다 믿을 만하고 개선된 특성을 지니는 개선된 마찰 재료를 제공하는 것이다.
본 발명의 추가의 목적은 열적 수행능, 다공성 및 강도가 높은 마찰 재료를 제공하는 것이다.
위에서 논의한 요구조건을 수득하기 위해, 마찰 재료가 공정이 수행되는 동안 직면하게 되는 조건과 유사한 조건하에서의 마찰성 및 내열성에 대해 시험 평가한다.
통상적으로 시판되는 제동 라이닝 및 전동 재료는 통상적으로 자동차 산업에서 개발되는 고에너지 용품내에서 사용하기에는 적합하지 못한 것으로 연구 발표되었다.
본 발명은 특히 제동장치 및 전동장치와 같은 습식 마찰 용품내에서 유용한 비석면 마찰 재료에 관한 것이다. 본 발명에 따라, 분말 실리콘 수지와 분말 페놀 수지(특정 양태로는, 질화규소 입상체)를 섬유 재료의 수성지 슬러리와 혼합하고마찰 재료로 성형하면, 고에너지 마찰 재료가 형성되는 것으로 밝혀졌다. 이러한 고에너지 마찰 재료는 놀랍게도 마찰 안정성 및 내열성이 높다.
본 발명에 있어서, 다공성 섬유 기재를 함침용 수지로 포화시킬 필요는 없다. 오히려, 마찰 재료에서의 목적하는 수지의 양은 소정의 농도의 분말 실리콘 및 페놀 수지 재료를 섬유 기재의 종이 원료 슬러리에 가함으로써 설정한다. 분말 수지 입상체는 제지 공정이 수행되는 동안 슬러리로 직접 혼입시킨다. 분말 페놀 및 실리콘 수지 입상체를 전체 종이 제형에 가한다. 이들 수지 입상체는 불용성인 상태로 잔류하며 종이 원료 슬러리내로 잘 분산된다. 섬유 기재가 형성되면, 수지 입상체는 다른 성분들을 포함하는 균일한 혼합물내로 혼합된다. 섬유 기재를 형성시킨 후, 열을 가하여 수지를 경화시킨다. 이와 동시에, 압력을 또한 가하여 마찰 재료를 목적하는 최종 라이닝 두께 또는 밀도로 만들고, 마찰 재료를 지지 강철(또는 이러한 다른 재료) 코어 배면판에 결합시킨다. 경화 초기 단계에 있어서, 수지는 유동하고, 수지의 농도에 따라, 성분들을 섬유 기재내에서 피복시킨다. 특정 양태에 있어서, 최종 마찰 재료는 페놀 수지를 약 3 내지 80중량% 포함하고, 실리콘 수지 재료를 약 10 내지 약 80중량% 포함한다.
본 발명에 따라, 함침용 수지가 포함되지 않기 때문에, 불포화 마찰 재료는 포화 마찰 재료와는 상이하게 경화된다.
섬유 기재로부터 이동되는 섬유 기재내에 존재하는 모든 용매는 가열 속도, 수지 농도 및 존재하는 용매의 유형에 의해 영향을 받을 수 있다. 또한, 수지의 분자량은 종이 재료의 중심으로부터 측면으로 수지의 분포 경사에 영향을 미칠 수 있다.
따라서, 본 발명에 따라, 페놀 수지 및 실리콘 수지가 섬유 기재내에 존재할 경우, 수지는 마찰 재료를 통해 더욱 균일하게 분포한다.
본 발명의 불포화 실리콘-페놀 수지 기본 마찰 재료의 동적 마찰 계수는 라이닝 마모도가 실제적으로 증가하지 않은 포화 마찰 재료의 동적 마찰 계수보다 25% 정도 더 증가하였음을 알 수 있다. 또한, 본 발명의 불포화 재료의 정적 마찰 계수는 통상의 포화 재료에 비견할만하다. 또한, 동적 마찰 계수에 대한 정적 마찰 계수의 비율이 작은 것은 마찰 재료가 접합되는 동안 성능이 유연하거나 더욱 일정함을 나타낸다.
본 발명의 불포화 실리콘-페놀 수지 기본 마찰 재료는 마찰 재료의 균일하지 않은 마모를 방지하고, 따라서 마찰 재료의 유용 수명 기간 동안의 전개로부터 분리판에 "열점"이 형성되는 것을 방지한다. 마찰 재료상에 균일하지 않은 마모가 거의 없는 경우, 전동장치 또는 제동장치의 "안정 상태"가 유지되기가 더욱 용이하고, 따라서 전동장치 및 제동장치의 성능이 더욱 견고해진다. 또한, 본 발명의 마찰 재료는 마찰 재료가 사용되는 동안 탈적층화되는 것을 방지할 수 있도록 양호한 전단 강도를 나타낸다.
본 발명의 하나의 양태에서, 함침제로서 용매 기본 페놀 수지를 사용하는 대신, 본 발명은 고형 분말 페놀 수지를 섬유 재료를 포함하는 수성 제지 슬러리 또는 제형으로 가함을 포함한다. 이러한 분말 페놀 수지를 가하면 놀랍게도 모든 함침 수지로부터 용매를 제거하기 위해 마찰 재료를 가열시켜야만 하는 단점없이 마찰 재료내에 페놀 수지를 포함시키는 잇점이 있다. 또한, 본 발명에 따라, 분말 실리콘 수지를 분말 페놀 수지와 함께 종이 제형에 가하면, 놀랍게도 양호한 마찰 재료가 생성된다는 것이 밝혀졌다. 이러한 마찰 재료의 에너지 용량 및 마찰 계수는 통상의 마찰 재료의 것들보다 크다. 또한, 놀랍게도 질화규소 분말을 분말 실리콘 수지 및 분말 페놀 수지와 함께 종이 제형에 혼입시키는 경우, 생성된 마찰 재료의 동적 마찰 계수 특성이 개선된다는 사실도 본 발명에 의해 밝혀졌다. 이는 특히 강철 분리판 표면에 대한 질화규소 섬유의 마모로 인해 질화규소 섬유를 마찰 재료내에 함입시키는 것이 부적당하기 때문에 특히 놀라운 일이다.
다양한 유형의 섬유 기재 또는 펄프 원료가 본 발명에 유용하다. 특히 유용한 섬유 기재는 일반적으로 방향족 폴리카보아미드 재료로서 표시되는 면 섬유, 유리 섬유, 탄소 섬유 및/또는 아라미드 플록(floc) 또는 섬유를 포함할 수 있다.
각종 종이 제형이 본 발명에 유용하며 다른 재료가 종이 제형내에 존재할 수 있음을 이해해야 할 것이다.
유용한 것으로 생각되어지는 다른 성분에는 약 70 내지 75%의 탄성중합체성 재료를 포함하고 추가의 마찰 라이닝 내마모성을 제공하기에 유용한 팔머 인터내셔날(Palmer International; Worcester, Pennyslvania)에서 시판되는 제품 4198과 같은 가공 보조제로 균형을 맞춘 탄성중합체성 입상체이다. 고무 유형의 입상체는 예를 들어 마찰 재료를 전동장치의 접합 분리판에 더욱 가깝게 만듦으로써 분리판들 사이의 접촉 "가시" 면적에 대한 "실제" 면적을 증가시킨다.
본 발명에 따라, 하나 이상의 페놀 수지를 수성 종이 펄프 또는 슬러리에 혼입시킨다. 본 발명에서 유용한 각종 페놀 수지에는 예를 들어 수용성 고체 미립상 페놀포름알데히드 수지인 페놀 노볼락 수지가 포함된다.
본 발명에서 유용한 페놀 수지에는 애쉬랜드 케미칼스 인코포레이티드 (Ashland Chemicals Inc., Columbus, Ohio)에서 시판하는 다음과 같은 노볼락 수지가 포함된다: 약 3 내지 4% 유리 페놀을 포함하는 미분 노볼락 페놀 수지인 PB-200A, 헥사메틸렌테트라민 가교결합제와 약 3 내지 4% 유리 페놀을 포함하는 미분 노볼락 페놀 수지인 PB-200B, 약 1 내지 2% 유리 페놀(통상적으로 약 1% 유리 페놀)을 포함하는 고분자량 분말 또는 미분 열가소성 노볼락 페놀-포름알데히드 농축 수지인 PB-206 및 헥사메틸렌테트라민 가교결합제와 약 1 내지 2% 유리 페놀(통상적으로 약 1% 유리 페놀)을 포함하는 고분자량 분말 또는 미분 노볼락 페놀-포름알데히드 농축 수지인 PB-207.
본 발명에 유용한 것으로 생각되어지는 다른 각종 페놀 노볼락 수지도 사용할 수 있는 것으로 이해된다.
놀랍게도, 본 발명에 의해 종이 제형내에서의 실리콘 수지의 존재는 마찰 재료의 성능에 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. 본 발명에 따라, 실리콘 수지가 존재하면, 생성된 마찰 재료가 굴곡성이 되거나 탄성이 된다. 본 발명의 마찰 재료를 가압시키면, 보다 균일한 압력 분포가 이루어지고, 이는 역으로 불균일한 마모 경향을 감소시킨다. 유용한 실리콘 수지의 예는 반응성 및 내열성이 높고, 융점 범위가 약 50 내지 100℃이며, 통상적으로 입자 크기가 100μ 미만이고, 에스테르, 알콜 및 방향족 탄화수소에 가용성인 일부의 고체 수지인 워커 실리콘즈 코포레이션(Wacker Silicones Corporation; Adrian, Michigan)에 의해 제조된 ER-84002 폴리디메틸실록산 실리콘 수지가 포함된다. 그러나, 기타 실리콘 수지를 본 발명에 사용할 수 있음을 이해해야 할 것이다.
신규한 마찰 재료 용품에는 높은 정적 마찰 계수 및 높은 동적 마찰 계수 둘다가 필요하다. 마찰 재료의 마찰 및 마모 성능은 또한 제지 공정이 수행되는 동안 질화규소 입상체를 종이 원료 슬러리로 혼입시킴으로써 개선시킬 수 있다.
바람직한 양태에서, 질화규소 입상체는 평균 직경 크기가 약 1μ이다. 그러나, 약 5 내지 약 1.5μ의 크기 변화 범위를 또한 이용할 수 있다. 적당한 질화규소 입상체 중의 한가지 유형은 Si3N4등급의 SN-E-03으로서 우베 인더스트리즈 인코포레이티드(UBE Industries Inc.)에서 시판되는 것이 있다.
질화규소 입상체는 약 5% 정도 사용할 경우 동적 마찰 계수를 증가시킨다. 약 15% 정도의 질화규소 입상체를 종이 제형내에서 사용할 경우 정적 마찰 계수가 증가한다.
초기 마찰 계수가 작을 경우, 마찰 재료를 많이 사용한 후 또는 오랜 주기후까지 마찰 재료는 목적하는 일정한 마찰 계수치를 달성할 수 없다. 재료를 파손시키는데 필요한 주기수를 최소화시키는 것이 유리하다. 본 발명은 초기 마찰 계수가 높은 마찰 재료를 제공한다. 또한, 동적 마찰 계수가 정적 마찰 계수에 근접한 경우, 전동 장치 작동시 하나의 기어 상태에서 다른 기어 상태로 완만하게 변속된다. 본 발명은 마찰지에 질화규소 입상체를 가함으로써 동적 마찰 계수에 대한 정적 마찰 계수의 비율(S/D)을 놀랍게도 양호하게 만든다.
수지 혼합물을 제조하는데 있어서 유용하고 섬유 기재를 함침시키는데 사용되는 각종 수지내에서 유용한 다른 성분들을 마찰 재료에 함입시킬 수 있음을 고려할 수 있다. 이러한 성분 중의 하나는 캐슈넛 쉘액(Cashew Nut Shell Liquid, CNSL) 입상체이다. 또한, 각종 충전제가 본 발명의 마찰 라이닝 재료내에서 유용하다. 특히, 실리카 충전제 [예: 규조토(셀라이트)]가 유용하다. 그러나, 다른 유형의 성분 및 충전제도 본 발명에 사용하는데 적합하고 마찰 재료에 사용되는 성분 및 충전재의 선택은 마찰 재료의 특정 요구 조건에 의존하는 것으로 생각되어진다.
예를 들어, 탄소 섬유는 마찰 재료 매트릭스용 보강재로서 작용한다. 이들 섬유는 내마모성 및 라이닝 내압축성을 증가시킨다. 마찰 재료가 이들 두가지 특성을 나타내는 경우, 유체 모세관 유동도가 증가된다. 내압축성이 증가하면, 모세관 유동이 유기되고 종종 개선되는 정도로, 재료가 응집될 기회가 감소되거나 억제된다.
특정의 바람직한 양태로, 섬유 기재는 아라미드 펄프, 플록 또는 섬유 약 3 내지 약 70중량%, 면 섬유 약 5 내지 약 70중량%, 충전재 약 5 내지 약 70중량%, 실리콘 수지 약 10 내지 약 80중량%, 페놀 재료 약 3 내지 약 80중량%, 캐슈넛 쉘액 입상체 약 3 내지 약 25중량% 및 질화규소 분말 약 3 내지 약 25중량%(섬유 기재의 수성 슬러리 제형의 중량 기준)를 포함하는 수성 슬러리로부터 형성시킬 수 있는 것으로 생각되어진다.
더욱 바람직한 다양한 형태로, 섬유 기재는 아라미드 플록 또는 섬유 약 3내지 약 10중량%, 면 섬유 약 30 내지 약 50중량%, 충전재 약 10 내지 약 30중량%, 실리콘 수지 약 25 내지 약 55중량%, 페놀 수지 약 5 내지 약 15중량%, 캐슈넛 쉘액 입상체 약 3 내지 약 15중량% 및 질화규소 분말 약 2 내지 약 7중량%를 포함하는 수성 슬러리로부터 형성시킬 수 있다.
섬유 기재를 마찰 재료 또는 종이로 형성시킨 후, 마찰 재료를 가열시킨다. 페놀 수지를 약 300°F의 온도에서 가열시킴으로써 경화시키고, 실리콘 수지는 약 400°F의 온도에서 가열시킴으로써 경화시킨다. 그후, 경화 마찰 재료를 적당한 수단에 의해 목적하는 기재(전동판 또는 제동슈즈)에 접착시킨다.
습식 진동 장치내에서 사용된 윤활제의 유형은 마찰 재료의 특성에 영향을 미치는 것으로 이해되어야 할 것이다.
윤활제는 정적 마찰 계수, 동적 마찰 계수(및, 따라서 정적 마찰 계수/동적 마찰 계수비), 점도, 점도 계수, 산화 안정성, 극압 수용력, 발포 안정성 등을 포함하는 생성된 마찰 재료의 각종 특성의 성능에 영향을 미친다. 마찰 재료와 목적하는 기재 사이의 계면 및 기계적 및 화학적 변수는 시스템의 성능에 영향을 미친다. 본 발명의 마찰 재료는 각종 윤활제와 함께 유용하다. 최적 성분들의 선택 및 성분의 범위는 마찰 재료가 노출되는 조건 및 이러한 시스템 내에서 사용되는 윤활재의 유형을 평가함으로써 결정할 수 있다.
다음 실시예는 본 발명의 마찰 재료가 통상의 마찰 라이닝 이상으로 개선되었다는 사실을 추가로 입증하기 위해 제공하는 것이다. 본 발명의 각종 바람직한 양태를 다음 실시예를 통해 기술하였으나, 이는 본 발명의 범주를 제한하려는 것이아니다.
실시예 1
분말 실리콘 수지 및 분말 페놀 수지를 두가지 기초 중량하에 종이 제형내에서 평가한다. 두가지 밀도를 각각의 기초 중량에서 평가한다.
각종 핸드 시이트(hand sheet) 제형은 실리콘 수지 또는 페놀 수지를 포함한다. 또한, 하나의 제형은 실리콘 수지와 페놀 수지 분말을 포함한다. 핸드 시이트 제형은 또한 내마모성을 증가시키기 위해 캐슈넛 쉘유(CNSL) 입상체를 포함한다.
적당한 에너지 시험 공정 528C 및 고에너지 시험 공정 527C를 사용하여 풀팩 마찰 계수(Full Pack friction)와 마모도를 평가한 재료들을 어셈블리 상태로 사용한다. LVFA 시험을 수행한다. 모든 시험은 Exxon 1975 형태의 "H" 윤활제를 사용하여 수행한다.
마찰 섬유 재료는 면섬유, KevlarR아라미드 섬유 펄프, 셀라이트 및, 특정 경우에 있어서, 탄소 섬유 및/또는 CNSL 입상체를 다음에 명시된 양으로 포함한다:
HS-110-90 면 섬유/KevlarR섬유/셀라이트/탄소 섬유/PB-200B 페놀 분말 (3.0%)/ER-84002 실리콘 수지 분말(32%), 기초 중량 = 270 lb./두께 = 0.038in
실시예 (저농도)/F.L.T.=0.025in
1-1 최종 어셈블리 두께 = 0.078-0.082in
실시예 (고농도)/F.L.T.=0.035in
1-2 최종 어셈블리 두께 = 0.098-0.102in
HS-111-90 면 섬유/KevlarR섬유/셀라이트/탄소섬유/ CNSL/ES-84002
실리콘 수지 분말(35%), 기초 중량 = 270 lb./두께 = 0.037in
실시예 (고농도)/F.L.T.=0.035in
1-3 최종 어셈블리 두께 = 0.098-0.102in
실시예 (저농도)/F.L.T.=0.025in
1-4 최종 어셈블리 두께 = 0.078-0.082in
HS-112-90 면 섬유/KevlarR섬유/셀라이트/PB-207
페놀 수지(35%), 기초 중량 = 200 lb./두께 = 0.028in
실시예 F.L.T,=0.025in
1-5 최종 어셈블리 두께 = 0.074-0.082in
HS-113-90 면 섬유/KevlarR섬유/셀라이트/PB-206
페놀 수지(35%), 기초 중량 = 200 lb./두께 = 0.028in
실시예 F.L.T.=0.025in
1-6 최종 어셈블리 두께 = 0.074-0.082in
HS-66-90 면 섬유/KevlarR섬유/셀라이트/ER-84002
실시예 실리콘/탄소 섬유, 기초 중량 =275 lb.
1-7
재료의 평균 기공 크기 직경을 측정하기 위해 선택된 마찰 재료상에서 모세관 유동 분석을 수행한다, 마찰 재료 제형의 탄성을 측정하기 위해 압축-이완 시험을 수행한다.
실시예 1A
LVFA는 페놀 분말을 실리콘 분말과 탄소 섬유를 함유하는 종이 제형에 가하는 경우 팩 손실도가 감소됨을 나타낸다.
아래의 표 I에서 알 수 있는 바와 같이, 실리콘 ER-84002 수지 분말을 함유하는 종이 제형에 페놀 PB-200B 수지 분말을 가함으로써 라이닝 마모도가 4.6mil에서 3.9mil로 감소된다. 라이닝 재료를 추가로 압축시키는 경우, 마모도는 추가로 3.0mil로 균일하게 감소된다. 라이닝 압축 및 영구 경화 데이타는 실리콘 수지 분말만을 포함하는 라이닝이 페놀 수지를 함유하는 라이닝에 비해 더욱 영구 경화되었음을 나타낸다.
페놀 분말 또는 캐슈넛 쉘액 입상체를 제형내에 가하면, 마찰 계수가 증가한다. 페놀 PB-200B 분말(실시예 1-1)을 함유하는 압축 재료는 가장 높은 정적 마찰 계수와 가장 높은 동적 마찰 계수가 아래의 표 I에 나타낸 바와 같이 각각 0.127 및 0.181이다. 캐슈 넛 쉘 입상체를 사용하여 재료의 라이닝 두께를 감소시키면 마찰 계수 및 마모도가 감소된다(실시예 1 - 3 : 실시예 1 - 4).
표 1
저속 마찰 장치
Exxon 1975 형태의 "H" ATF-12psi-300°F 마찰 데이터
실시예 1B
아래의 표 II에 있어서, 풀 팩 시험(Full Pack Test) (528C)-적당한 에너지 시험(Moderate Energy test)을 위에서 기술한 핸드 시이트 제형을 사용하여 수행한다.
3% 페놀 PB-200B 분말을 제형에 가하는 경우 전동장치의 팩 손실도는 시험 6-0866에 비해 높다. 페놀 PB-200B 분말을 사용하는 시험과 이를 사용하지 않는 시험을 수행함으로써 종료시킨다. 그러나, 페놀 PB-200B 분말을 가함으로써 실시예 1 - 2(시험 6-0939)를 수행하면 종료되었을때의 마모도가 45.1mil이다.
재료의 밀도를 약 48 내지 66으로 증가시키면 내마모성이 증가한다. CNSL 입상체를 가한 저농도 이상의 제형은 고농도 이하의 제형보다 양호하게 수행된다.
CNSL 입상체를 사용하는 경우, "고농도" 이하의 농축 재료는 17.5mil가 손실되며(실시예 1 - 3, 시험 6-0940), "저농도" 이상의 형태는 14.8mil가 손실된다(실시예 1 - 4, 시험 6-0941). 라이닝 재료의 압축량이 증가하면(즉, 라이닝 밀도가 증가하면), 팩 손실도는 감소한다.
CNSL 입상체를 가한 시험 및 이를 가하지 않은 시험으로 부터의 최종 마찰 계수는 각각 실시예 1 - 3(시험 6-0940) 및 실시예 1-7(시험 6-0866)에 나타낸 바와 유사하다. 두 시험 모두 표면 글레이징 등급이 "1" 정도로 낮다. 그러나, CNSL 입상체를 가한 실시예 1 - 3(시험 6-0940)은 4% 정도로 낮은 동적 마찰 계수 감소도를 나타낸다. 주기 200 및 1050에서의 동적 마찰 계수는 각각 0.178 및 0.171이다. 소량의 CNSL 입상체를 제형에 가하면 마찰 안정성 및 내마모성 면에서 유리하다. 제1도는 표 II에 기술된 실시예 1-1, 1-2, 1-3, 1-4 및 1-7에서의 주기수에 대한 고속 동적 마찰 계수를 나타낸 것이다.
페놀 PB-200B 분말을 농축 제형에 가하면 실시예 1 - 2 (시험 6-0939)에 대한 실시예 1 - 7(시험 6-0866)에서 알 수 있는 바와 같이 동적 마찰 계수가 9%에서 4%로 감소된다.
소량의 페놀 PB-200B 분말을 가한 재료(실시예 1-2)의 동적 마찰 계수는 각각 주기 200 및 1050에서 0.169 및 0.162이다.
그러나, 표면 글레이징의 양의 등급은 "1"에서 "4"로 증가한다.
동적 마찰 계수가 낮은 감소도(%)를 나타낼지라도 글레이징 및 라이닝 마모도는 증가한다.
표 II
풀 팩 시험-실험 데이터-주기수 : 1050
파트 제8655619호-공정 528C-적당한 에너지
Exxon 1975 형태의 "H" ATF-200°F
실시예 1C
표 III에 있어서, 위에서 기술한 핸드 시이트 제형을 사용하여 풀 팩 시험(527C)-고에너지 시험을 수행한다.
페놀 PB-200B 분말을 포함하는 마찰 재료의 에너지 용량은 고압축 라이닝을 시험하는 경우 증가한다. 라이닝 밀도가 대략적으로 48에서 66으로 증가한 경우,재료는 더욱 양호하게 수행된다. 특히, 66의 밀도(실시예 1-1, 시험 6-0942)로 압축시킨 페놀 PB-200B 분말을 포함하는 라이닝은 8%만의 동적 마찰 계수 감소도로 시험을 완료시킬 수 있다. 이 재료의 글레이징 등급은 "1" 정도로 낮다. 탈적층화도 및 마모도는 등급이 "0"이다. 동일한 재료를 700 주기수만에 저압축 종료시킨다 (실시예 1-2).
실시예 1-2(시험 6-0943)에 대한 고에너지 시험 결과는 페놀 PB-200B 분말을 제형내에 함입시킨 경우, 실리콘 농축 재료 (실시예 1-7, 시험 6-0883)에 비해 마찰 잇점이 없다. 그러나, 페놀 PB-200B 분말을 가하면 라이닝 경화 내성이 증가한다.
페놀 PB-200B 분말을 가하면 또한 라이닝의 전단 강도가 증가할 수 있다.
재료에 CNSL 입상체를 가하면 압축에 대해 민감하지 않다. 아래의 표 III은 풀 팩 고 에너지 시험 결과를 요약한 것이다. 주기수에 대한 고속 동적 마찰 계수의 데이타를 제2도에 도시하였다.
페놀 분말 PB-206을 포함하는 재료 또는 페놀 분말 PB-207을 포함하는 재료(실시예 1-5 및 실시예 1-6)로부터의 적당한 에너지 및 고에너지 시험 결과를 위의 표 II 및 표 III에 나타내었다. 공정 528C 및 공정 527C를 사용한 시험의 주기수에 대한 고속 동적 마찰 계수의 곡선을 각각 제3도 및 제4도에 도시하였다.
페놀 분말 PB-200B 재료(참조: 위의 표 II의 시험 6-0838)가 페놀 분말 PB-206 및 PB-207을 비교하기 위한 기본선으로서 유용하다.
열가소성 페놀 PB-206 분말은 목적하는 마찰 성능 및 마모 성능을 나타낸다.예를 들어, 실시예 1-6, 시험 6-0952 (참조: 표 II)의 결과는 0.160 정도로 높은 최종 동적 마찰 계수, 매우 양호한 팩 어셈블리 외관 및 12.6mil 정도로 낮은 재료 손실도를 나타낸다. 페놀 PB-200B 분말과 유사하게 수행한 PB-207 재료의 시험 결과는 위의 표 II의 시험 6-0838과 비교하여 실시예 1-5, 시험 6-0949를 참고한다.
표 III
풀 팩 시험-실험 데이터-주기수 : 1050
파트 제8655619호-공정 527C-고에너지
Exxon 1975 형태의 "H" ATF-200°F
실시예 1D
아래의 표 IV에 있어서, 모세관 유동 분석 시험을 수행한다.
재료의 기초 중량(BW)을 200#에서 275#로 증가시키면, 마찰 재료의 평균 기공 크기 직경은 약 5.5μ 에서 약 5.0μ 으로 감소한다. 특정 양태에 있어서, 제형내에 탄소 섬유를 가하면 라이닝 매트릭스를 추가로 개방시키고 기공 크기 직경을 증가시키는데 유용하다.
표 IV
실시예 1E
HS-66-90, 면 섬유/KevlarR섬유/셀라이트/ER-84002 실리콘 수지/탄소 섬유, 기초 중량 = 275 lb;
HS-169-90, 면 섬유/KevlarR섬유/셀라이트/탄소 섬유/ PB200B 페놀 수지 (3%)/실리콘 수지 ER-84002(32%);
652C, AropheneR295 페놀 수지(38%)로 포화된 면 섬유/KevlarR섬유/셀라이트;
HS-39-90, 면 섬유/KevlarR섬유/셀라이트/PB200B 페놀 수지 및
HS-40-90, 면 섬유/KevlarR섬유/셀라이트/ER-84002 실리콘 수지를 포함하는 마찰 재료 제형을 사용하여 압축-이완 시험을 수행한다.
압축성은 압축시킨 후 최초 크기로 회수되는 재료의 성능을 측정한 것이다. 제5a도, 제5b도, 제6a도 및 제6b도에서 알 수 있는 바와 같이, 소량의 페놀 분말을 제형에 가한 경우, 포화되지 않은 실리콘 분말 마찰 재료의 영구 경화도는 낮다.
재료는 둘다 제형에 함입된 소량의 탄소 섬유를 포함한다. 마찰 재료 제형내에 페놀 PB-200B 분말을 가하면 영구 경화치가 0.128in/in(제6a도)에서 0.105in/in(제6b도)로 약 18% 저하된다.
이 값은 실제적으로 탄소 섬유의 부재하에서 페놀 PB-200B 분말을 가하지 않은 재료로부터 제공된 영구 경화치인 0.285in/in 보다 낮다(이 데이타는 도면에 도시된 바 없다).
제7a도 및 제7b도에 있어서, 38% 수지 함침 페놀 ApropheneR295 수지로 포화된 압축 및 비압축 재료(652C)를 압축에 대해 평가한다. 200lb 기초 중량 재료의영구 경화치는 압축되지 않은 경우에는 0.115in/in(제7a도)이고, 일단 압축되면 0.016in/in(제7b도)로 감소된다. 통상적으로 포화된 재료의 영구 경화치는 압축되지 않은 경우에는 0.245in/in (제7a도)이고 압축된 경우에는 0.076in/in(제7b도)이다.
제8a도, 제8b도, 제9a도 및 제9b도에 있어서, HS-39-90 및 HS-40-90 재료는 각각 페놀 PB-200B분말 및 실리콘 ER-84002 분말을 함유한다. 페놀 PB-200B 분말을 포함하는 재료의 영구 경화치는 압축되지 않은 경우에는 0.277in/in(제8b도)이고, 실리콘 ER-84002 분말을 포함하는 재료의 영구 경화치는 0.380in/in(제8a도)이다. 실리콘 ER-84002 분말을 포함하는 재료가 영구 경화시키기가 더 쉽다.
압축시킨 후, 페놀 PB-200B 분말을 포함하는 재료의 영구경화치는 0.160in/in(제9b도)이고, 실리콘 ER-84002 분말 재료의 경우는 0.285in/in(제9a도)이다. 실리콘 ER-84002 분말을 포함하는 재료가 영구 경화시키기가 더 쉽다.
본 발명의 포화되지 않은 재료가 통상적으로 포화된 재료보다 영구경화시키기가 더 쉽다. 따라서, "고 팩 손실도"를 나타내는 포화되지 않은 재료를 사용하여 시험하면 실제적으로 압축 경화 및 영구 경화시킬 수 있다.
포화되지 않은 재료는 통상적으로 액체 포화된 재료보다 실제적으로 압축시키기가 더 쉽다. 페놀 PB-200B 분말을 포함하는 재료의 압축성은 압축시키지 않은 경우에는 0.339in/in (제5b도)이고 압축시킨 경우는 0.258in/in(제5a도)이다.
압축시키지 않은 경우에는 0.518in/in로 압축시키고, 압축시킨 경우에는 0.364in/in로 압축시킨 실리콘 ER-84002 분말을 포함하는 재료가 더욱 압축성이 큰것이다.
밀도가 높은 실리콘 분말 마찰 재료를 사용하는 경우 마모성이 감소된다. 소량의 페놀 분말을 실리콘 분말 함유 마찰 재료에 가하면 압축성이 감소된다. 소량의 페놀 분말을 가한 고밀도 실리콘 마찰 재료는 고에너지 시험을 견딜 수 있다.
실시예 2
마찰 재료 제형을 제조하고 400°F에서 2시간 동안 경화시킨다. 경화 재료를 마찰 및 마모를 평가하기 위해 코어판에 결합시킨다. 적당한 에너지 공정 528C 및 고에너지 공정 527C에 대해 각각 시험한다.
마찰 재료는 면 섬유, KevlarR섬유, 셀라이트, 탄소 섬유 및 PB 200B 페수지 및 ER-84002 실리콘 수지 및, 특정 제형에서는, 질화규소 및/또는 캐슈 넛 쉘액 입상체 (CNSL)를 다음과 같은 조성으로 포함한다:
HS-169-90 면 섬유/KevlarR섬유/셀라이트/탄소 섬유/페놀 수지(3%)/실리콘 수지 (32%)
실시예 2-1 274 lb., 기초 중량/F.L.T. = 0.025in./와이어 업
실시예 2-2 274 lb., 기초 중량/F.L.T. = 0.020in./와이어 업
HS-168-90 면 섬유/KevlarR섬유/셀라이트/탄소 섬유/페놀 수지(5%)/실리콘 수지 (30%)
실시예 2-3 274 lb., 기초 중량/F.L.T. = 0.025in /와이어 업
실시예 2-4 274 lb,, 기초 중량/F.L.T. = 0.020in./와이어 업
HS-167-90 면 섬유/KevlarR섬유/셀라이트/탄소 섬유/페놀 수지(5%)/실리콘 수지(30%)/질화규소 입상체(2%)
실시예 2-5 270 lb,, 기초 중량/F.L.T. = 0.025in./와이어 업
실시예 2-6 270 lb., 기초 중량/F.L.T. = 0.020in./와이어 업
RHS-20-91 면 섬유/KevlarR섬유/셀라이트/탄소 섬유/페놀 수지(5%)/실리콘 수지(32%)/질화 규소(2%)/CNSL(3%)
실시예 2-7 275 lb. 기초 중량/F.L.T. = 0.025in./와이어 업
실시예 2-8 275 lb. 기초 중량/F.L.T. = 0.020in./와이어 업
HS-116-90 면 섬유/KevlarR섬유 및 플록/셀라이트/탄소 섬유 및 입상체/페놀 수지로 포화
실시예 2A
위의 마찰 재료의 마찰 계수 및 % 감소도를 측정한 풀 팩 시험(적당한 에너지 시험 528C) 결과를 아래의 표 V에 나타내었다. 포화되지 않은 실리콘 재료의 평균 최종 동적 마찰 계수는 0.160 이상인데, 이는 생성된 재료를 사용한 시험으로 부터 수득한 계수보다 약 17%높다.
3% 페놀 수지를 가한 실리콘-기본 종이 제형의 최종 동적 마찰 계수는 0.165 이다(참조: 실시예 1-1). 이 제형은 16.7% 감소되었다. 추가량의 페놀 분말(5%)을 가하면, 최종 동적 마찰 계수가 0.173으로 증가되고 8.5% 감소된다(참조: 실시예 2-3). 5% 페놀 수지를 마찰 재료 제형에 가하면, 마찰 계수가 개선되고, 팩 손실도가 감소하며, 동적 마찰 계수의 % 감소도가 감소된다.
실시예 1-1, 실시예 2-3 및 실시예 2-5의 시험 재료의 주기수에 대한 마찰 계수를 비교할 결과를 제10도에 나타내었다.
적당한 에너지(528C-1.2 마력) 시험에 있어서, 소량의 페놀 분말을 실리콘 수지 시스템에 가하는 것이 유리하다. 그러나, 고에너지(527D-1.6마력) 시험을 수행할 경우, 추가의 라이닝 글레이즈는 증가량의 페놀 분말을 수반하는 것으로 밝혀졌다(참조: 실시예 2B 및 표 VII에서 상세히 기술됨).
실리콘-페놀 제형에 2% 질화규소 입상체를 가하면 마찰 계수의 % 감소도가 8.5%에서 6.8%로 감소되는데 도움이 된다. 질화규소 입상체를 가하면 어셈블리 부품의 표면에 이동성 필름이 형성되는 것이 감소된다. 어셈블리 표면에 형성된 이동성 필름의 양이 감소하면 마찰 계수의 % 감소도가 감소되는데 도움이 된다. 이러한 감소는 글레이즈 및 마찰 계수의 감소가 조절되어야 할 가장 어려운 변수들중의 하나일 수 있기 때문에 상당히 중요하다.
팩 손실도 및 마모도를 또한 측정한다. 적당한 에너지 528C 시험 결과는 페놀 분말 함량이 3중량%에서 5중량%로 증가하면 내마모성이 증가함을 나타낸다. 팩 손실도는 20.1mil 에서 12.4mil로 감소한다(참조 각각 실시예 1-1 및 실시예 2-3).
캐슈 넛 쉘액(CNSL) 입상체를 가하면 팩 손실도를 감소시키는데 도움이 된다. 이미 3% 페놀 입상체 및 2% 질화규소 입상체를 함유하는 CNSL 입상체를 제형에 가하면, 마모도가 추가로 감소된다. 팩 손실도는 15.9mil에서 9.0mil로 감소된다 (참조: 각각 실시예 2-5 및 실시예 2-7).
표 Ⅴ
위의 실시예 1에서, 시험 어셈블리 두께는 0.100" 및 0.080"인데, 이는 48.4의 밀도(0.035" FLT) 및 67.8의 밀도(0.025" 최종 라이닝 두께, F.L.T)에 상응한다. 실시예 2에 있어서, 어셈블리의 두께는 0.070"(F.L.T.=0.020")로 감소되는데,이는 84.7의 밀도에 상응한다. 어셈블리의 강철 코어는 두께가 0.030"이다. 밀도는 아래의 계산식에 따라 275lb 기초 중량의 종이 및 54% 수지 함침물을 사용하여 계산한다. 고밀도 라이닝을 증가된 내마모성에 대해 시험한다.
D = BW*1/FLT*(1+PU)*0.004
상기식에서,
D는 라이닝의 밀도이고,
BW는 원료의 기초 중량(lb/3,000ft2)이며,
FLT는 경화 및 압축시킨 후의 최종 라이닝 두께(in)이고,
PU는 수지 함침율이다.
추가로 라이닝을 압축시킨 어셈블리는 일정하게 낮은 팩 손실도를 나타낸다. 3% 페놀 분말을 포함하는 재료는 라이닝 밀도를 증가시킴으로써 팩 손실도를 20.1mil에서 4.9mil로 감소 시킨다(참조: 각각 실시예 1-1 및 실시예 2-2). 그러나, 실시예 2-2의 재료는 마찰 계수의 감소도가 15.8%이고 글레이즈 등급이 "1"이다. 높은 % 감소도 및 낮은 글레이징은 글레이즈/감소도 현상후의 통상적인 증점현상을 억제한다.
질화 규소 입상체와 CNSL 입상체를 함유하는 마찰 재료를 압축시키는 경우, 팩 손실도가 추가로 감소한다. 추가로 압축 시키면, 라이닝 밀도가 84.7로 증가되고, 팩 손실도가 9.0mil에서 3.3mil로 감소된다(참조: 각각 실시예 2-7 및 2-8).
CNSL 입상체 및/또는 질화규소 입상체를 사용하고/하거나 라이닝 압출시키는것이 마찰 재료의 마모도를 감소시키는데 효과적이다.
실시예 2-7 및 2-8에서 알 수 있는 바와 같이, 어셈블리 재료를 0.020"의 최종 라이닝 두께로 압축시키면 팩 손실도가 감소한다. 그러나, 어셈블리 밀도를 증가시키면, 동적 마찰 등급은 0.168로부터 0.149로 감소되고, 글레이즈 등급은 "1" 에서 "3"으로 증가된다. 0.025" 및 0.020"의 최종 라이닝 두께에서 실시예 2-8, 2-7a 및 2-7b(시험 6-0988, 6-0985 및 6-1002)의 재료의 주기수에 대한 마찰 계수를 제11도에 도시하였다.
실시예 2B
마찰 계수 및 % 감소도를 측정하기 위한 풀 팩 시험 (고에너지 시험 527D)을 수행한다. 본 발명의 생성물 어셈블리는 위의 상당히 높은 1.6Hp 시험을 견디지 못한다는 사실을 주목해야 한다. 본 발명의 모든 재료에 대해서는 아래의 표 VI에 나타낸 시험을 수행한다. 어셈블리상에서 AropheneR295 페놀 수지로 포화된 통상의 마찰 재료를 포함하는 대조용 HS-116-90 재료를 사용하여 시험하면, 최종 마찰 계수가 0.129이고 마찰 감소도는 8.5%이다, 공정 527D를 따르는 시험을 수행하는 동안 977°F의 강철-라이닝 계면 온도를 수득한다.
3% PB200B 페놀 분말을 가한 실리콘 수지 제형을 포함하는 어셈블리는 최종 동적 마찰 계수가 0.152이고 마찰 감소도가 8.4%이다. HS-169-90의 최종 라이닝 두께가 0.025"인 시험 6-0942를 참고한다.
2% 질화규소 입상체를 사용하면 % 마찰 계수 감소도가 8.5% 정도로 감소한다. 5% 페놀 분말을 또한 포함하는 마찰 재료의 최종 동적 마찰 계수는 0.151이다 (참조: 시험 6-1041, 실시예 2-5).
3% 페놀 분말, 2% 질화규소 입상체 및 3% CNSL 입상체를 가한 실리콘 수지 제형의 최종 동적 마찰 계수는 낮다. 이러한 재료의 동적 마찰 계수는 0.125이고 % 마찰 계수 감소도는 높다 (참조: 시험 6-0989, 실시예 2-8). 이러한 라이닝 재료의 성능은 0.025"로 압축시키는 한 증가하는데 팩 손실도는 단지 6.8mil일 뿐이다(참조: 시험 6-0989, 실시예 2-8). 이러한 RHS-20-91 재료의 % 마찰 계수 감소도는 라이닝을 압축시키는 경우 저하되고 84.7의 밀도로 압축시키는 경우 내마모성은 증가하나 동적 마찰 계수가 낮다.
그 결과는 HS-116-90 함침된 페놀 295 수지 재료에 비해 RHS-10-91 재료의 마모도가 낮으며 동적 마찰 계수가 높음을 나타낸다. 그러나, 실험 물질에 비해, HS-116-90 재료의 % 마찰 계수 감소도는 약간 낮다. RHS-20-91 시험 6-0989 및 HS-116-90의 주기에 대한 마찰 계수를 비교한 결과를 제12도에 도시하였다.
3% 페놀 분말을 포함하는 HS-169-90 재료를 0.020" 라이닝 두께로 압축시키는 경우, 최종 동적 마찰 계수는 0.152에서 0.130으로 강하된다. 마찰 감소도는 8.4%로부터 19.8%로 증가된다(참조: 시험 6-0990, 실시예 2-2).
표 ⅤI
위의 실시예 1에서, CNSL 입상체를 포함하는 527C 시험은 어셈블리 표면 글레이징이 높으나, 추가의 CNSL 입상체는 어셈블리 내마모성을 증가시키는데 도움을준다. 그러나, 3% 수지를 사용하는 시험 6-0942(F.L.T=0.025")에 의한 글레이징은 "1"이고 3% CNSL을 사용하는 시험 6-0945(F.L.T = 0.025")에 의한 글레이징은 "3" 이다. 두 제형은 모두 실리콘 수지, 면 섬유, KevlarR섬유, 셀라이트 및 탄소 섬유와 페놀 수지 또는 CNSL 입상체를 포함하는 제형으로 이루어져 있다. 제형내에 사용된 CNSL 입상체의 양은 어셈블리 마모도를 감소시키면서 어셈블리 글레이징을 감소시키도록 균형을 맞춘다. 최종 용도상 마찰 재료가 고에너지 및 고온을 견딜 필요가 있을 경우, CNSL 입상체는 열용량이 보다 큰 입상체로 대체할 수 있다. 최종 용도상 적당한 에너지 및 온도 수준(528C 공정에서 생성되는 범위내)이 필요한 경우, 글레이징은 통상적으로 적당한 공정 조건하에서는 걱정할 필요가 없기 때문에 CNSL 입상체를 사용하는 것이 적당하다.
최종 라이닝 두께가 0.025"인 경우 페놀 분말(3%)을 포함하고 CNSL을 포함하지 않는 재료 HS-110-90의 글레이징 등급은 "1"이다(참조: 시험 6-0942, 실시예 1의 표3). 이와 동일한 재료(HS-169-90)를 0.020"의 최종 라이닝 두께로 압축시키는 경우, 글레이징 등급이 "4"로 증가한다(참조. 시험 6-0990).
페놀 분말 함량이 5%로 증가되는 경우, 0.025" 최종 라이닝 두께 재료의 글레이즈 등급은 "2"이다(참조: 시험 6-1037, 실시예 2-3). 시험 6-1036, 실시예 2-4에서와 같이 입상체를 함유하지 않는 동일한 재료(HS-168-90)를 0.020"의 최종 라이닝 두께로 압축시킨 경우 글레이징 등급은 "4"이다.
2% 질화규소 입상체를 제형내에 가하면, 0.025"의 최종 라이닝 두께 재료의글레이징 등급은 "3"이다. 이는 "2" 등급의 HS-168-90과 유사하게 4198 입상체를 포함하지 않는다. 압축도를 0.020"로 증가시키는 경우, 글레이즈 등급은 여전히 "3"으로 남는다.
그러나, CNSL 입상체를 3% 페놀 분말을 함유하는 제형내에 가하면, 글레이즈 등급은 "1"(참조: 0.025" 최종 라이닝 두께에서 HS-110-90을 사용하는 6-0995)에서 "3"으로 증가한다. RHS-20-91을 0.020"의 최종 라이닝 두께로 압축시킨 경우, 글레이즈 등급은 "3"으로 남는다.
페놀 분말의 양, CNSL 입상체의 양 및 압축량(또는 최종 라이닝 두께)은 어셈블리 표면상에서의 글레이즈 형성도에 기여한다.
실시예 2C
HS-169-90, HS-168-90 및 HS-167-90을 사용하는 마찰 밴드 시험을 수행한다. 위의 재료들의 마찰 밴드 시험은 전동판 시험과 밴드 시험 사이의 시험 공정에서의 상관관계를 형성한다.
위의 세개의 재료들의 마찰 계수는 계면 온도에 민감할 수 있다: 접합 소요 시간에 따라, 동적 마찰 계수는 0.143 내지 0.150이고, 250°F에서의 정적 마찰 계수는 약 0.123 내지 0.155이다.
Exxon 1931에서 수행된 공정 SD 1777-B 재료를 사용하여 수행된 마찰 밴드 시험 결과에 따르면 동적 마찰 계수 및 정적 마찰 계수가 각각 0.137 및 0.104이다. LVFA 시험은 이들 온도 민감성을 증명하기 위해 수행한다. 낮은 동적 마찰 계수에 대한 정적 마찰 계수의 비율(S/D)이 1.0에 근사한 것이 밴드 용품용으로 바람직하다.
저속 마찰 장치(LVFA) 시험은 세가지 상이한 윤활제 중에서 상이한 온도하에 마찰 계수의 변화를 입증하기 위해 수행한다. 아래의 표 VII에 있어서, 사용된 윤활제는 (1) Texaco 1825 5286, (2) Exxon 1931 및 (3) Exxon 1975이다.
표 ⅤII
Texaco 1825 5286-Dexron II로 윤활화된 재료
정적 마찰 계수: 세가지 재료 및 제품 SD 1777 재료는 모두 정적 마찰 계수가 윤활제 저장 온도가 증가함에 따라 강하된다. 300°F에서, SD1777 재료의 정적 마찰 계수는 약 0.13 이나, 다른 재료는 20%정도 높은 0.156이다.
가장 높은 정적 마찰 계수(0.160)는 제형내에 질화규소 입상체를 포함하는 HS-167-90을 사용했을때 생성된다. 가장 낮은 정적 마찰 계수(0.153)를 지니는 재료는 HS-168-90을 사용했을 때 생성된다. 이 재료가 가장 안정한 정적 마찰 계수를 지니는 마찰 재료이다. 이 재료는 제형내에 가한 최고량의 페놀 분말을 포함한다.
동적 마찰 계수 : 세가지 재료 및 제품 SD1777 재료 (652C 재료를 포함하는 밴드 완전 전동판인)는 모두 윤활제의 온도가 증가함에 따라 동적 마찰 계수가 증가한다. 제품 SD 1777 재료는 윤활제 저장 온도가 변화하는 경우 동적 마찰 계수가 가장 낮게 5 내지 7% 정도 변화한다. 윤활제 온도가 변화하는 경우 실험 재료의 마찰 계수가 크게는 15 내지 20% 정도 변화한다. 모든 재료는 보다 높은 윤활제 저장 온도를 이용하는 경우 낮은 S/D 비율을 갖는다.
300°F의 증가된 윤활제 온도에서, 세가지 재료들중의 둘은 동적 마찰 계수가 높다. 페놀 함량이 낮은 재료 (HS-169-90)와 질화규소 입상체를 가한 재료(HS-167-90)의 동적 마찰 계수는 300°F에서 0.180 정도로 높다.
페놀 함량이 보다 높은 라이닝 재료는 윤활제 저장 온도가 변화하는 경우 정적 마찰 계수 및 동적 마찰 계수가 보다 덜 변화하는 경향이 있다. 실리콘 수지 함량이 높은 재료는 마찰 계수가 높다.
Exxon 1931-Dexron IIE를 사용하여 윤활화시킨 재료
SD 1777 보다 높은 마찰 계수를 지니는 재료를 사용하여 수행한다. Exxon1931-Dexron IIE로 윤활화시킨 시험은 Texaco 1825 5286-Dexron II로 윤활화시킨 시험에 비해 더 낮은 정적 마찰 계수 및 약간 낮은 동적 마찰 계수로 수행한다.
정적 마찰 계수: 모든 재료는 윤활제 저장 온도가 증가함에 따라 정적 마찰 계수가 강하된다. 윤활제중 추가의 팩키지가 승온에서의 가압 마찰시 더욱 효과적이다. 제품 SD 1777 재료의 정적 마찰 계수는 300°F에서 0.12인 반면, 다른 재료의 정적 마찰 계수는 이보다 10% 정도 높은 0.136이다.
윤활제의 저장 온도가 변화하는 경우, HS-168-90 재료는 다른 재료에 비해 % 정적 마찰 계수 변화도가 약간 낮다.
질화규소 입상체를 포함하는 HS-167-90 재료는 200°F 및 100°F의 윤활제 저장 온도에서 가장 높은 마찰 계수를 지닌다. 이 재료내에서의 질화규소 입상체는 가압 마찰로부터 윤활제 추가 팩키지를 부분적으로 방지한다.
동적 마찰 계수: 세가지 재료 및 제품 SD 1777 재료는 모두 윤활제의 온도가 증가함에 따라 동적 마찰 계수가 증가한다. 제품 SD 1777 재료는 동적 마찰 계수가 윤활제의 저장 온도가 변화함에 따라 약 5 내지 10% 정도 변화한다. 다른 재료를 사용하면 동적 마찰 계수가 10 내지 20% 정도 변화한다. 이들 다른 재료의 평균 동적 마찰 계수는 300°F에서 0.178인데, 이는 제품 SD 1777 재료보다 약 9% 높은 것이다.
Exxon 1975 - 형태 "H"로 윤활화시킨 재료
정적 마찰 계수: 100 내지 300°F의 저장 온도에서, 모든 마찰 재료는 마찰 계수 변화도가 약 20%이다. SD 1777 재료의 정적 마찰 계수는 200 내지 300°F에서일정한 0.107이다. 다른 재료는 마찰 계수 변화도가 반복적으로 10% 이상 높다.
동적 마찰 계수: 마찰 안정성은 Dexron "II" 및 Dexron "IIE" 유체에 비해 Exxon 1975-형태 "H" 유체를 사용하여 실제적으로 개선시킨다. 모든 재료는 동적 마찰 계수 변화도가 연구 온도범위에 5% 미만이다.
실시예 2D
RHS-20-91 재료를 시험 공정을 강철 재료와 마찰 재료간의 계면온도가 700° F임을 특징으로 하는 Exxon 1975-형태 "H" 윤활제를 사용하여 측정한다.
9,600 주기후에, RHS-20-91 재료는 13.8% 동적 마찰 계수 감소도를 나타낸다. 200의 주기수에서 0.152 계수를 초기 마찰 계수로서 사용하여 감소도를 계산한다. 이 재료로 시험을 종료시키나 주기수 9,600과 10,000 사이에서 마모된다. 총 팩 손실도는 0.069"이다.
풀 팩 시험: 적당한 에너지 (1.2Hp) 시험에 있어서, 실리콘-페놀 불포화 마찰 재료는 동적 마찰 계수가 제품 SD 1777 재료보다 17% 정도 높다. 페놀 분말, CNSL 입상체 및 질화 규소 입상체를 실리콘 수지를 함유하는 종이 원료 제형내에 함입시키는 경우 팩 손실도 및 % 마찰 감소도가 감소한다. 라이닝 재료를 84.7의 밀도로 압축시키는 경우, 마모도가 가장 크게 감소한다. 고밀도에서, 실험 재료는 내마모성이 제품 재료의 2배이다.
RHS-20-91 재료는 주기수 9,600에서 700°F의 계면 온도 하에 상당히 안정한 마찰 성능을 유지시킨다.
LVFA 시험은 고 실리콘 재료의 동적 마찰 계수가 윤활제 저장 온도가 변하는경우 페놀 재료보다 약 10% 정도 높게 변화함을 나타낸다. 10% 더 높은 마찰 변화도는 Texaco 1825 5286과 Exxon 1931 윤활 시스템에서 주목된다. 저장 온도 변화 민감도는 Exxon 1975 Type "H" 윤활 시스템내에서 보다 낮다.
실시예 3
마찰 재료는 분말 실리콘-페놀 수지 시스템을 이용하여 제조한다. 수지를 습윤성 슬러리내에 넣은 후 종이를 형성시킨다. 약 30% 실리콘 ER 84002 분말과 약 5% 페놀 PB206 분말을 포함하는 수지 혼합물을 사용한다. 재료를 400°F에서 129분 동안 경화시킨다. 액상 페놀 수지로 포화된 마찰 재료는 350°F 에서 30분 동안 경화시킨다. 모든 재료를 종이 배면에 결합시켜 어셈블리 부품을 형성시킨다. 어셈블리를 적당한 에너지 공정 528과 높은 에너지 공정 527에 따라 전동장치 팩 시험에 적용시킨다. 모든 시험은 Exxon 1975-형태 "H"의 윤활제를 사용하여 수행한다. 핸드 시이트의 조성을 아래에 나열하였다.
모든 핸드 시이트는 배면을 0.020"의 최종 라이닝 두께 (F.L.T.)로 후처리하고 약 20# 기초 중량(BW)으로 제조한다.
RHS-124-91 면 섬유/KevlarR섬유/셀라이트/CNSL 입상체/
실시예 탄성중합체성(중합체)입상체/Si3N4입상체/
3-1 실리콘 수지 (30%)/페놀수지 (5%)
RHS-121-91 면 섬유/KevlarR섬유/셀라이트/흑연
실시예 입상체/탄소섬유/실리콘 수지(30%)/
3-2 페놀 수지(5%)
RHS-107-91 면 섬유/KevlarR섬유/실리카 입상체/
실시예 탄성중합체성(중합체)입상체/유리 섬유/
3-3 실리콘 수지(30%)/페놀 수지(5%)
RHS-105-91 면 섬유/KevlarR섬유/셀라이트/흑연 입상체/
실시예 실리콘 수지(30%)/페놀 수지(5%)
3-4
RHS-103-91 면 섬유/KevlarR섬유/셀라이트/CNSL 입상체/
실시예 Si3N4입상체/실리콘 수지(30%)/페놀 수지(5%)
3-5
실시예 3A
분말 실리콘-페놀 수지 시스템을 다수의 종이 원료 제형과 혼화시킨다. 분말 수지는 각종 섬유 및 입상체와 잘 결합한다. 본 실시예는 분말 수지 시스템을 고에너지(실시예 3-2) 및 고마찰(실시예 3-5) 재료 제형에 적용시킬 수 있음을 나타낸다. 이들 다섯가지 재료 제형으로 시험하면, 분말 수지 시스템을 아래의 표 VIII에 나타낸 바와 같이 흑연, 탄소, 면 및 기타 성분과 같은 광범위한 재료로 작용시킬 수 있음을 나타낸다. 어셈블리는 표면 마찰 또는 극단적인 라이닝 탈적층화없이 적당한 시험 공정을 완료시킨다.
마찰 계수
실시예 3-5와 실시예 3-1의 두가지 재료를 포함하는 재료를 시험하면 동적 마찰 계수가 0.184 정도로 높으나 또한 팩 손실도도 높다. 그러나, 이들 어셈블리의 팩손실도는 0.018 내지 0.026in이나, % 마찰 계수 감소도는 낮다. 실시예 3-5의 재료는 마찰 계수 감소도가 단지 6.1%이며, 고마찰 저에너지 최종 용도에 사용하기에 적합하다.
불포화된 수지 시스템을 사용하여 측정한 5개의 재료 제형중에서, 실시예 3-1의 재료(6-1144)를 가장 낮은 동적 마찰 계수 감소도(3.2%)로 시험한다. 이 시험에 따르면 동적 마찰 계수가 0.183이고 S/D 비율이 0.82이다. 그러나, 팩 손실도는 26in정도로 높고, 표면 외관 등급은 다량의 캐슈 넛 쉘액이 실리콘 분말 수지와 잘 결합함을 나타낸다.
다른 세가지 재료, 실시예 3-2, 3-4 및 3-3의 재료를 사용하여 시험하면, 동적 마찰 계수가 약 0.170이고 동적 마찰 계수 감소도가 11%이다. 실시예 3-3, 3-2 및 3-4의 재료의 팩 손실도는 각각 3.2mil, 8.4mil 및 13.0mil이다. 세가지 재료는 모두 매우 양호한 어셈블리 표면 외관을 지닌다. 제13도는 위에서 언급한 시험의 주기수에 대해 합한 마찰 계수를 도시한 그래프이다.
모든 시험 어셈블리는 동적 마찰 계수에 대한 정적 마찰 계수의 비율(S/D)을 1 미만으로 제공하는데, 이는 속도 곡선에 대해 마찰 계수가 감소함을 나타낸다(정적 마찰 계수는 용어 "저속 동적 마찰 계수"와 동일한 의미를 지니는 것으로 본원에서 사용된다). S/D 비율은 0.98 내지 0.87범위이다. 낮은 S/D 비율은 완만한 변속 전동장치에 대해 전형적이다.
각각의 제형에 대한 어셈블리 조건을 측정한다. 각각 실시예 3-3(시험 6-1142)의 제형과 실시예 3-2(시험 6-1140)의 제형을 사용한 시험에 의하면 팩 손실도가 3.2mil과 8.4mil 정도로 낮다. 위의 재료들은 둘다 고속 동적 마찰 계수가 약 0.170이다. 어셈블리 표면 조건은 시험후 매우 양호하다. 실시예 3-2 유형의 재료의 표면 글레이즈 등급은 "3"이나, 마모, 파쇄 및 탈적층화된 기타 다른 외관 마모 등급은 "0"이다. 글레이즈 및 마모 등급은 실시예 3-3 재료에 대해서는 "1"이나, 다른 외관 등급은 "0"이다. 528 공정의 시험 조건하에서, 실시예 3-3의 어셈블리의 마모도가 가장 낮다.
실시예 3-4(6-1141) 재료는 13.0mil의 팩 손실도로 시험한다. 어셈블리는 고속 동적 마찰 계수가 약 0.170이고, 글레이징 등급이 "2"이다. 이러한 팩의 모든 다른 표면 등급은 "0"이다.
실시예 3-5의 재료의 팩 손실도는 17.9mil이고, 어셈블리 표면 외관 등급은 마모 및 글레이즈에 대해 "1"이다. 다른 표면 외관 등급 "0"이다.
표 ⅤIII
실시예 3B
본 발명의 분말 수지 실리콘-페놀 시스템을 포함하는 4쌍의 어셈블리를 고에너지 시험에 적용시킨다. 세개의 불포화 재료를 성공적으로 시험에 통과시키고, 감소하는 접합 곡선 형태를 유지시킨다. 동적 마찰 계수에 대한 정적 마찰 계수의 비율(S/D)은 1 미만이다. 고에너지 시험 결과를 아래의 표 IX에 나타내었다. 주기수에 대한 마찰 계수의 비율은 제14도에 나타내었다.
실시예 3-3의 재료를 13.6% 감소시킨 후 0.133의 동적 마찰 계수로 시험 종료시킨다. 팩 외관은 시험 종료후 우수하다. 글레이징 등급만이 "2"이고, 다른 모든 외관 등급은 "0"이다.
불포화 수지 시스템은 각종 마찰 재료 제형과 혼화가능 하다. 다른 세가지 제형뿐만 아니라 고에너지 실시예 3-2 및 3-4 재료는 불포화 수지 시스템으로 잘 수행된다. 적당한 에너지 (공정 528) 시험에 있어서, 동적 마찰 계수는 0.17 내지 0.18 미만 정도로 높고 동적 마찰 계수에 대한 정적 마찰 계수 비율이 0.87미만 정도로 낮고, 어셈블리 표면 외관이 시험후 양호하다.
실시예 3-3, 3-2 및 3-4의 재료로 고에너지 527 시험 공정을 수행한다. 모두 매우 우수한 어셈블리 표면 조건을 지닌다. 16.2mil의 가장 낮은 마모도는 실시예 3-3의 재료를 사용한 시험 결과이다. 실시예 3-3의 재료를 포함하는 어셈블리는 마모, 파쇄 또는 탈적층화되지 않는다.
표 IX
본 발명은 클러치 판, 전동대, 제동 슈(brake shoe), 싱크로나이저 링(synchronizer ring), 마찰 디스크 또는 계기판과 함께 사용하기 위한 고에너지 마찰 재료로서 유용하다.
본 발명의 바람직한 양태 및 또 다른 양태들에 대한 위의 상세한 설명은 단지 설명하기 위한 것으로, 다음의 특허청구의 범위의 범주 및 내용을 한정하려는 것은 아니다.
제1도는 표 II에 나타낸 각종 라이닝 재료의 주기수가 증가함에 따른 마찰계수를 비교한 그래프이다.
제2도는 표 III에 나타낸 각종 제형의 주기수가 증가함에 따른 마찰 계수를 비교한 그래프이다.
제3도는 표 II에 나타낸 각종 제형의 주기수가 증가함에 따른 마찰 계수를 비교한 그래프이다.
제4도는 표 III에 나타낸 각종 제형의 주기수가 증가함에 따른 마찰 계수를 비교한 그래프이다.
제5a도는 분말 실리콘 수지를 포함하는 압축시키지 않은 마찰 재료의 압축과 압축 경화 또는 영구 경화를 비교한 그래프이다.
제5b도는 분말 실리콘 수지와 분말 페놀 수지를 포함하는 압축시키지 않은 마찰 재료의 압축과 압축 경화 또는 영구 경화를 비교한 그래프이다.
제6a도는 분말 실리콘 수지를 포함하는 압축 마찰 재료의 압축과 압축 경화 또는 영구 경화를 비교한 그래프이다.
제6b도는 분말 실리콘 수지와 분말 페놀 수지를 포함하는 압축 마찰 재료의압축과 압축 경화 또는 영구 경화를 비교한 그래프이다.
제7a도는 페놀 수지로 포화된 통상의 압축시키지 않은 마찰 재료의 압축과 영구 경화를 비교한 그래프이다.
제7b도는 페놀 수지로 포화된 통상의 압축 마찰 재료의 압축과 영구 경화를 비교한 그래프이다.
제8a도는 실리콘 수지를 포함하는 압축시키지 않은 마찰 재료의 압축과 영구 경화를 비교한 그래프이다.
제8b도는 페놀 수지를 포함하는 압축시키지 않은 마찰 재료의 압축과 영구 경화를 비교한 그래프이다.
제9a도는 실리콘 수지를 포함하는 압축 마찰 재료의 압축과 영구 경화를 비교한 그래프이다.
제9b도는 실리콘 수지를 포함하는 압축시키지 않은 마찰 재료의 압축과 영구 경화를 비교한 그래프이다.
제10도는 표 II와 표 IV에 나타낸 각종 제형의 주기수가 증가함에 따른 마찰 계수를 비교한 그래프이다.
제11도는 표 V에 나타낸 각종 제형의 주기수가 증가함에 따른 마찰 계수를 비교한 그래프이다.
제12도는 표 VI에 나타낸 각종 제형의 주기수가 증가함에 따른 마찰 계수를 비교한 그래프이다.
제13도는 표 VIII에 나타낸 각종 제형의 주기수가 증가함에 따른 마찰 계수를 비교한 그래프이다.
제14도는 표 IX에 나타낸 각종 제형의 주기수가 증가함에 따른 마찰 계수를 비교한 그래프이다.

Claims (18)

  1. 마찰 재료의 내열성이 높아지고 마찰 계수가 실제적으로 균일해지도록 하나 이상의 분말 실리콘 수지와 하나 이상의 분말 페놀 수지를 혼입시킨 수성지 슬러리 제형으로부터 생성된 다공성 섬유 기재(여기서, 실리콘 수지와 페놀 수지는, 섬유 기재의 중량을 기준으로 하여, 각각 약 10 내지 약 80중량%의 양과 약 3 내지 약 80중량%의 양으로 섬유 기재에 존재한다)를 포함하는, 실제적으로 습식 환경에서 사용하기 위한 비석면 마찰 재료.
  2. 제1항에 있어서, 다공성 섬유 기재가 약 2 내지 약 25중량%의 질화규소 입상체를 추가로 포함하는 마찰 재료.
  3. 제2항에 있어서, 다공성 섬유 기재가 약 3 내지 약 25중량%의 캐슈 넛 쉘액 입상체(cashew nut shell liquid particle)를 추가로 포함하는 마찰 재료.
  4. 제3항에 있어서, 섬유 기재가, 면 섬유, 및 아라미드 펄프, 아라미드 섬유 또는 아라미드 펄프와 아라미드 섬유를 포함하는 마찰 재료.
  5. 제4항에 있어서, 섬유 기재가, 섬유 기재용 수성 슬러리 제형의 중량을 기준으로 하여, 아라미드 펄프, 아라미드 플록(floc) 및 아라미드 섬유로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 물질 약 3 내지 약 70중랑%, 면 섬유 약 5 내지 약 70중량%, 충전재 약 5 내지 약 70중량%, 실리콘 수지 약 10 내지 약 80중량%, 페놀 수지 약 3 내지 약 80중량%, 캐슈 넛 쉘액 입상체 약 3 내지 약 25중량% 및 질화규소 분말 약 2 내지 약 25중량%를 포함하는 수성 슬러리 제형으로부터 형성된 마찰 재료.
  6. 제5항에 있어서, 섬유 기재가, 아라미드 펄프, 아라미드 플록 및 아라미드 섬유로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 물질 약 3 내지 약 10중량%, 면 섬유 약 30 내지 약 50중량%, 충전재 약 10 내지 약 30중량%, 실리콘 수지 약 25 내지 약 55중량%, 페놀 수지 약 5 내지 약 15중량%, 캐슈 넛 쉘액 입상체 약 3 내지 약 15중량% 및 질화규소 분말 약 2 내지 약 7중량%를 포함하는 마찰 재료.
  7. 하나 이상의 실리콘 수지와 하나 이상의 페놀 수지를 수성지 슬러리 제형에 첨가하고, 다공성 섬유 기재를 형성시키고, 섬유 기재를 가열하여 페놀 수지와 실리콘 수지를 경화시킴(여기서, 실리콘 수지와 페놀 수지는, 섬유 기재의 중량을 기준으로 하여, 각각 약 10 내지 약 80중량%의 양과 약 3 내지 약 80중량%의 양으로 섬유 기재에 존재한다)을 포함하여, 비석면 마찰 재료를 제조하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, (lb/3,000ft2단위로 나타낸 원료의 기초 중량)×(1/FLT)×(1 + %수지 함침율)×0.004[여기서, FLT는 경화 및 압축시킨 후의 경화 마찰 재료의 최종 라이닝 두께(in)이다]로 나타낸 마찰 재료의 밀도로서 정의되는 밀도가 약 45 내지 약 85로 되도록 마찰 재료가 압축되는 방법.
  9. 제7항에 있어서, 다공성 섬유 기재가 약 2 내지 약 25중량%의 질화규소 입상체를 추가로 포함하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 다공성 섬유 기재가 약 3 내지 약 25중량%의 캐슈 넛 쉘액 입상체를 추가로 포함하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 섬유 기재가, 면 섬유, 및 아라미드 펄프, 아라미드 섬유 또는 아라미드 펄프와 아라미드 섬유를 포함하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 섬유 기재가, 섬유 기재용 수성지 슬러리 제형의 중량을 기준으로 하여, 아라미드 펄프, 아라미드 플록 및 아라미드 섬유로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 물질 약 3 내지 약 70중량%, 면 섬유 약 5 내지 약 70중량%, 충전재 약 5 내지 약 70중량%, 실리콘 수지 약 10 내지 약 80중량%, 페놀 수지 약 3 내지 약 80중량%, 캐슈 넛 쉘액 입상체 약 3 내지 약 25중량% 및 질화규소 분말 약 2 내지 약 25중량%를 포함하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 섬유 기재가, 실리콘 수지 약 25 내지 약 55중량%, 페놀 수지 약 5 내지 약 15중량%, 캐슈 넛 쉘액 입상체 약 3 내지 약 15중량% 및 질화규소 분말 약 2 내지 약 7중량%를 포함하는 방법.
  14. 제7항의 방법으로 제조된 제품.
  15. 클러치 접촉면(clutch facing)의 형태로 존재하는 제1항에 따르는 마찰 부재.
  16. 클러치 접촉면의 형태로 존재하는 제4항에 따르는 마찰 부재.
  17. 제동 슈 라이닝(brake Shoe lining)의 형태로 존재하는 제1항에 따르는 마찰 부재.
  18. 제동 슈 라이닝의 형태로 존재하는 제4항에 따르는 마찰 부재.
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