KR100360361B1

KR100360361B1 - 섬유상입자상유기성분의블렌드를함유한마찰물질

Info

Publication number: KR100360361B1
Application number: KR1019950024525A
Authority: KR
Inventors: 스탠리지그문트카민스키; 로버트엘스워스에반스
Original assignee: 스터어링 케미컬즈 인터내셔널 인코오포레이팃드
Priority date: 1994-08-09
Filing date: 1995-08-09
Publication date: 2003-02-11
Also published as: KR960007658A; BR9503561A; CA2155488A1; FI953757A; US5520866A; CA2155488C; TW302379B; JPH0859851A; US6110991A; CO4410416A1; FI953757A0; NO953107D0; NO953107L

Abstract

건조하게 제조된 마찰 물질을 공개하며, 상기의 성분은 a) 피브릴화, 유기, 합성 중합체, b) 유기 합성 중합체 스테이플 및 c) 유기, 합성 가용성 중합체 입자의 건조 블렌드를 포함한다.

Description

섬유상 입자상 유기 성분의 블랜드틀 함유한 마찰 물질

본 발명은 a) 피브롬화, 유기, 합성 중합체, b) 합성, 유기 중합체 섬유 스테이플 및 c) 합성, 유기 가용성 중합체 입자의 건조 블랜드, 상기 예비 성형성을 향상시키고, 많은 경우에, 결과얻어진 경화된 마찰 물질의 물리적인 특성을 향상시키고자하는 목적을 위해 비-석면 유형 마찰 물질로 상기 건조 블랜드를 혼입시키는 것에 관한 것이다. 예비성형물은 마찰 물질의 압착된 성분이다. 결과얻어진 경화된 마찰 물질의 일반적 모양인 예비성형물은 주변 온도에서 압력하에 성형되고, 실제로 열과 압력하에 최종 경화를 위해 고온 주형으로 변형시킨다. 다수의 마찰 배합물은 예비성형물이 충분한 보존성을 얻어 예비 성형물을 고온의 주형으로 변형시킬 수 있는 예비성형물의 보조를 이용할 것을 필요로 한다. 예비성형물은 마찰 요소, 예를 들면 브레이크 라이닝, 디스크 패드, 트럭 볼록, 오프 하이웨이(off highway) 브레이크, 클러치 페이싱등의 제작시 중간 생산물로서 보조한다.

널러 알려진 바와 같이, 석면으로 인한 건강, 환경 위험 및 안전 사고때문에 마찰 물질 내 석면에 대한 비용-효과적인 대체물을 발견하는 것이 책임으로 산업에 부과되었다. 석면의 대체물에 대한 다수의 접근은 2개 이상의 주요한 카테고리의비-석면 물질이 결과 얻어지는 실제 기술 및 종래 분야 자체를 야기한다. 상기는 : 1) 반-금속성 물질, 및 2) 유기 비-석면 물질이다. 상기 물질은 미합중국 특허 제 4,866,107호에 보다 포괄적으로 논의되어 있고, 이는 본원에 참고문헌으로 포함된다.

마찰 물질 배합물로부터 석면의 제거는 비교적 성공적이었으나, 다양한 기타의 문제점, 특히 예비성형물을 제조하기 위한 성분의 블랜드를 예비성형하고 가공하는 데, 다른 성분으로부터 생산된 예비성형물의 감소된 강도 및 인성, 석면에 비해 상기 성분의 증가된 비용 및 석면-함유 물질에 비해 상기 최종 생산물의 물리적, 마찰적 성능에서의 어려움을 초래했다. 부가로, 마찰 물질에 대한 다수의 석면 대체형 배합물은 주조된 마찰 물질의 감소된 마찰력/열적 안정 특성이 상기를 덜 경쟁적으로 만들기 때문에, 성공을 얻는 데 실패했다.

마찰 물질 배합물로부터 석면 섬유를 제거하려는 대부분의 시도는 다른 유기 및 무기 섬유 물질을 단독으로, 또는 무수한 다른 성분과 결합시켜 사용하는 데에 중점을 두었다.

예를 들면, 미합중국 특허 제 4,145,223호에서는 유리솜 및 세라믹 섬유를 합하고, 반면 영국 공개 출원 제 2027724A호애서는 미리 산화된 아크릴 섬유를 사용한다. 유사하게, 미합중국 특허 제 4,197,223호 및 영국 특허 제 1604827호에서는 무기 및 유기 섬유, 예를 들면 유리솜, 광물면, 규산알루미늄 섬유, 목재 펄프, 황마, 사이잘 및 무명 린터의 혼합물을 지적한다. 아라미드(aramid) 섬유는 미합중국 특허 제 4,374,211호 및 제 4,384,640호에서 지적하고, 아크릴 섬유는 미합중국특허 제 4,418,115; 4,508,855; 4,539,240 및 4,656,203호; 영국 공개 출원 제 2,129,006A호 및 일본 공개 출원 제 87/106,133; 87/89,784 및 87/149,908호에 제시되어있다.

부가로, 미합중국 특허 제 4,324,706호에서는 펄프와 같은 입자의 내열성 방향족 중합 물질, 무기 또는 유기 섬유상 물질, 마찰-조절제 및 열경화 중합체 결합제의 배합물이 공개되어있다.

미합중국 특허 제 4,866,107호는 열경화성 결합제 수지, 섬유상 강화 물질 및 효능 지수가 약 0.8 - 약 2.0인 피브릴화된 아크릴로니트릴 중합체-기제된 섬유의 조성물을 청구한다.

유럽 공개 특허 출원 제 0,282,004호에 펠라르곤산, 에난트산, 카프릴산, 카르린산 및 상기의 블랜드등의 폴리에틸렌 글리콜 에스테르로 구성된 첨가제를 함유한 폴리아클릴로니트릴 습윤 겔을 사용한 마찰 생산물을 위한 강화 혼합물을 공개한다.

최근 특허 받은 미합중국 특허 제 5,106,887호에 유리솜, 내열성 유기섬유, 무기 섬유 또는 금속성 섬유와 혼합된 피브릴화 아크릴 섬유로 구성된 비-석면 마찰 물질의 형성을 지적하고, 이런 상기 피브릴화 아크릴 섬유는 450 ml 이상의 CANADIAN STANDARD FREENESS(CSF)를 가지나, 미합중국 특허 제 5,004,497호는 0.85-30 중량%의 탄소 섬유 및 2-20중량%의 아라미드 피브릴화 절단 섬유로 구성된 마찰 물질을 청구한다. 상기 물질은 3-20 중량%외 폴리이미드 분진, 멜라민 분진, 캐슈우 분진 또는 페놀 분진을 함유할 수 있다. 상기 분진은 경화된 열경화성 수지이며, 그자체가 비 가용성이어서, 본 발명의 범위내에 해당하지 않는다. '887 특허에는 유기, 합성 중합체 입자의 포함이 언급되어있지 않으며, 실제로 특별히 유기섬유가 아라미드 펄프, 피브릴화 섬유임이 공개되어 있다.

더욱이, PCT 공개 출원 번호 WO93/04300에는 매트릭스 수지, 섬유 강화 물질, 및 아라미드 입자로 구성된 복합 마찰 물질의 생산을 지적한다. 섬유상 강화 물질은 펄프 또는 플룩(floc)일 수 있으나, 모두 다 일 수는 없다.

상기 인용된 모든 참고문헌에서는 본 발명의 독특한 건조 블랜드를 사용하여 얻어지는 독특한 협동효과가 인식되어있지 않다. 참고문헌에서는 합성, 가용성 유기 중합체 입자의 사용을 지적하는 데 실패하거나, 만약 상기 입자들이 제안되다면 본 발명의 다른 결정적인 성분의 하나 또는 둘 다른 포함하는데 실패했다. 보다 특별히, 미합중국 제 4,324,706호에는 각각 이 인조 섬유와 배합하여 다수의 촉수-같은(fentacle- like) 투영으로 제공된 펄프와 같은 입자, 예를 들면 섬유, 필름, 플레이크 또는 리본을 지적한다. 60 미크론 미만의 직경을 갖는 어떤 중합체 입자도 '706 특허에 공개되어 있지 않고, 상기 참고 문헌의 입자는 입자 c) 보다 본원의 피브릴화 섬유 성분 a)와 더욱 유사하다.

미합중국 제 4,866,107호에서는 피브릴화 섬유 및 다른 유기, 합성 중합체 섬유의 블렌드를 지적하나, 상기 다른 섬유가 스테이플이라는 것, 또는 유기, 합성 중합체의 입자가 본원에 사용되어야만 한다는 것을 언급하지는 않는다.

WO93/04300 공개 출원은 아마도 본 발명에 관련된 가장 근접한 종래 기술일 것이다. '300 출원에서는 플록 또는 펄프의 형태인 섬유와 합하여 마찰 물질을 형성하는 데에 마멸 첨가제로서 아라미드 입자를 사용한다. 플록은 1-10 mm의 길이로 절단된 섬유를 나타내고, 펄프는 피브릴화 섬유를 나타낸다. 펄프 또는 플록 둘다는 바람직하게 아라미드-유형 중합체로 구성된다. 아라미드 입자는 10-250 미크론의 범위의 크기이고, 가장 작은 것은 혼합시키는 동안 피브릴화 섬유가 열리는 것을 보조함으로써 가공조제를 제공하는 것으로 기재되어 있으나, 본 출원은 성능 잇점을 논의하지는 않는다. 본 발명의 마찰 물질은 본원에서는 피브릴화 섬유 및 섬유 스테이플을 가용성, 유기, 합성 중합체 입자와 함께 사용한다는 점에서 '300 출원에 의해 지적된 바와 상이하다. 성분의 상기 조합물은 성능에 대해 예기지 않은 탁월한 결과를, 그리고 많은 경우에 하기 제시된 바와 같은 탁월한 물리적 마찰적/열적 특성을 제공함이 발견되었다.

섬유상 물질 및 중합체 입자의 블렌드를 제시한 관련된 특허는 피브릴화 셀룰로즈 섬유로 제한한 미합중국 특허 제 3,325,345호; 폴리아크릴 라텍스의 존재가 요구되는 미합중국 특허 제 4,387,178호; 섬유의 가황된 블렌드를 제조하기위해 고무의 존재를 필요로 하는 미합중국 특허 제 4,485,138호; 독성 중기 흡착 섬유 물질 내 미크론 이하(submicron) 크기의 유리솜을 포함하는 미합중국 제 4,495,030호; 세가지(3) 이상의 상이한 섬유, 천연 섬유, 합성 유기 섬유 및 광물 또는 금속 섬유로 구성된 연질 가스켓팅(gasketing) 물질을 지적한 미합중국 특허 제 4,748,075호를 포함한다. 상기에 어떤 유기, 합성, 가용성 중합체 입자도 첨가되지 않는다.

미합중국 특허 제 4,769,274호에서는 성긴, 셀룰로스 섬유, 열가소성 합성중합체 섬유 및 비-섬유상, 열가소성, 합성 중합체 입자를 사용한 저렴한 매트의 생산을 지적한다. 상기 생산물은 다른 공개된 성분으로 박층 모양으로될 때 도어 패널, 내부/외부 분배물, 주조된 도어 등으로서 사용된다. 어떠한 마찰 물질도 공개되어 있지 않다.

미합중국 특허 제 5,190,657호는 미합중국 특허 제 4,274,914호에서 지적된 바와 같이 특정 데니어 인터룩킹된, 방직 섬유 및 중합체 물질의 특정 피브릴화 입자로 구성된 혈액 여과기에 판한 것이다. 입자는 섬유가 아닌 것으로 기재된다.

본 발명의 발명자에 의한 미합중국 특허 제 5,272,198호는 탄성 매트릭스 및 작은 데니어 아크릴 섬유로 구성된 강화된 물질에 관한 것이며, 상기는 다른 섬유, 예를 들면 유리솜, 폴리올레핀 섬유, 폴리아미드 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리이미드 섬유 등과 함께 사용될 수 있다. 어떤 합성, 가용성 유기 중합체의 입자도 첨가되지 않는다.

본 발명은 하기로 구성된 약 1 - 약 30 중량%의 건조 블렌드로 구성된 건조 가공된 마찰 물질에 관한 것이다 :

a) 약 25 - 약 90 중량%의 피브릴화, 합성, 유기 중합체 섬유;

b) 약 2.0 이상 - 약 60중량%의 합성 유기 중합체 스테이플 섬유; 및

c) 약 5 - 약 70 중량%의 합성, 가용성 유기 중합체 입자.

보다 구체적으로, 본 발명은 하기로 구성된 약 1 - 약 30 중량%로 구성된 마찰 물질에 관한 것이며 ;

a) 약 25 - 약 90 중량%의 피브릴화, 합성 유기 중합체 섬유;

b) 약 5 이상 - 약 20 중량%의 합성, 유기 중합체 스테이플 섬유 및

c) 약 5 - 약 70 중량%의 합성, 가용성, 유기 중합체 입자,

이때, a), b) 및 c) 중 하나 이상은 아크릴 중합체이다.

a), b), 및 c) 중 하나 이상이 고분자량 아크릴 또는 미리 산화된 중합체아크릴일 때, 최종 마찰 흔합물 내에 개선된 물리적/열적 특성을 제공한다.

또한, 분말형 열경화성 수지 및 상기 건조 블렌드 중 하나를 함유하는 혼합물을 제조하고, 상기 혼합물을 압착시켜 예비성형물을 형성하는, 비-석면 마찰 물질의 생산 방법은 본 발명의 일부를 형성한다. 상기 예비성형물이 승온에서 경화되고, 이로부터 마찰 물질을 형성하는 방법은 부가로 본 발명의 일부를 형성한다.

비-석면 유형 마찰 물질 예비성형물의 생산은 실질적으로 본 발명의 건조한 섬유/입자 블렌드를 사용함으로써 강화될 수 있음이 발견되었다. 특히, 따로따로 사용할 때, 일반적으로 예비성형물 및 가공 보조제가 아닌 스테이플 섬유 및 입자는 피브릴화 섬유 또는 섬유와 합하여 함께 사용될 때 건조한 비-석면 마찰 혼합물의 예비성형성에 중요하게 기여한다. 예비 성형 보조제로서의 상기 상승작용 블렌드의 성능은 동등한 펄프 함량 기재상에서, 단독인 피브릴화 섬유에 비해 예기치 않게 우세하고, 많은 경우에 건조한 블렌드는 동등한 중량 기재상에서 단독인 피브릴화 섬유보다 더욱 효과적인 예비성형 보조제이다.

더욱이, 건조 피브릴화 섬유/스테이플 섬유/입자 블렌드는 보다 낮은 생산비로 특히 정확한 성능 필요성을 요구하도록 제조될 수 있다. 블렌드는 이로부터 생산된 예비성형물에 강도나 강연도를 부여하여 예비성형물이 동량의 단독인 피브릴화 섬유에 비해 향상된 물리적 특성 및 마찰적/열적 안정성을 제공할 뿐만 아니라, 브레이크 슈즈, 패드 등으로 경화시키는 것에 대해 이들을 해롭게 손상시키지 않고 예비성형물을 고온의 주형으로 변형시킬 수 있다.

본 발명의 건조 블렌드의 제 1 성분을 형성하는 피브릴화 섬유는 당업자에게 널리 공지되어 있으며, 마찰 물질로 유용하다고 공지된 임의의 피볼릴화 섬유는 본원에서 유용하다. 피브릴화 아크릴 중합체 섬유는 특별히, 그리고 가장 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 피브릴화 섬유는 바람직하게 약 600 ml 미만의 Canadian Standard Freeness (CSF)를 가지고, 바람직하게 융점이 약 232.2℃(450°F) 이상인 중합체로부터 형성되었다. 상기는 약 2 mm - 약 10 mm 범위외 길이, 및 약 8 미크론 - 약 50 미크론의 직경을 가져야 한다.

바람직한 섬유는 (예비-중합 혼합물의 총 단량체 함량에 대한 아크릴로니트릴 단량체 함량의 중량을 기준으로) 85% 이상의 아크릴로니트릴 함량을 갖는 중합체 섬유이다. 특별히 유용한 섬유는 약 89%를 초과하는 아크릴로니트릴 함량을 갖는 중합체의 섬유이다. 바람직한 공단량체는 상기 논외된 바와 같이 바람직하게 약 8.5 중량%의 농도로 존재하는 메타크릴산 메틸 또는 아세트산 비닐로 구성된다.

보다 더욱 바람직한 피브릴화 섬유는 90/10 아크릴로니트릴/메타크릴산메틸 또는 아세트산 비닐 공중합체 및 93/7 아크릴로니트릴/메타크릴산 메틸 또는 아세트산 비닐 공중합체의 50/50 혼할물로부터 제조된 무작위 2중성분 섬유로부터 생산된 것이다. 다른 공단량체는, 이들의 포함이 섬유가 피브릴화 될 수 있는 가능성 및 생산된 피브릴화 섬유의 특성을 상당히 줄이지 않으면, 제한함 없이 사용될 수있다. 상기 다른 공단량체들의 부합성은 간단한 실험으로 당업자에 의해 쉽게 측정될 수 있다. 대안적으로, 아크릴 섬유는 단일 중합체일 수 있다.

Canadian Standard Freeness는 "Freeness of Pulp"로 명명된 문헌; Tentative Standard 1943; Official Standard 1946; Revised 1958 및 Official Test method 1985; Tappi 협회의 기술 모임에 의해 제작됨에 설명된 시험에 개재되어있는 바와 같이 측정한다.

본 발명에서 유용한 피브릴화 아크릴로니트릴 섬유는 임의의 공지된 방식, 예를 들면 변형된 상업적 블렌더를 사용하여 제조할 수 있다. 일반적으로, 구비된 칼날이 변형되어 작동 가장자리 상에 약 0.25 mm의 파괴 가장자리를 제공하는 변형된 Waring 상표 상업적 블렌더를 사용할 수 있다. 작동시에 일반적으로 수중 전구체 섬유의 비교적 희석된 슬러리를 블렌더 장치로 도입시키고, 이어서 상기를 사용되는 섬유의 분자량 및 직경에 따라, 약 반시간 이상-약 한시간 이상 동안 작동시킨다. 피브릴화 섬유는 당업자에게 널리 공지되어있으며, 상기 언급된 특허, 예를 들면 미합중국 제4,866,107호에 기재된 바와 같이 이들에게 공지된 대로 제조할 수 있다. 부가로 미합중국 특허 제 4,811,908호에서는 이와 같은 방법을 지적하고, 이로써 상기 특허는 본원에 참고문헌으로 포함된다.

피브릴화 고 모듈러스/고분자량 아크릴 섬유 또한 사용될 수 있다. "고 분자량"은 약 150,000 이상의 중량 평균 분자량을 의미한다. 또한 본원에 유용한 피브릴화 섬유는 첨가제, 예를 들면 시아노구아니딘(DICY), 금속 염, N-치환된 말이미드 등을 함유하여 열 안정성을 강화시킬 수 있다.

또한, 피브릴화 섬유는 다른 중합체로부터 형성될 수 있으며, 본 발명에 더욱 유용하다. 따라서, 지방족 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리비닐 알콜, 폴리올레핀, 폴리염화비닐, 폴리 염화 비닐리덴, 폴리우레탄, 폴리플루오로탄소, 페놀류, 폴리벤즈이미다졸, 폴리페닐렌트리아졸, 폴리황화페닐렌, 폴리옥사디아졸, 폴리이미드, 방향족 폴리아미드 등을 사용할 수 있다. 방향족 폴리아미드(아라미드)는 상기 논의된 아크릴 중합체 이후 두번째로 가장 바람직하며, 이어서 아세트산 셀룰로스, 폴리벤즈옥사디아졸, 폴리벤즈이미다졸등이 바람직하다. 아라미드 중합체, 예를 들면, 폴리(p-페닐렌 테르프탈아미드) 및 폴리(m-페닐렌 이소프탈아미드)가 전형적이다.

본원에 사용된 바와 같이 아라미드는 전체적으로 하기 일반식의 반복단위

- HN - AR₁- NH - CO - AR₂- CO -

(식에서, AR₁및 AR₂는 같거나 다를 수 있으며, 이가 방향족 기를 나타낸다)의 방향족 폴리카르본아미드 중합체 및 공중합체를 포함하는 경향이 있다. 파라-아라미드는 상기 일반식 I (식에서, AR₁및 AR₃는 같거나 다를 수 있으며 이가, 파라-배향된 (para-oriented) 방향족 기를 나타낸다)의 파라-배향된 방향족 폴리카르본아미드를 말한다. "파라-배향된"은 방향족 기로부터의 사슬 연장 결합이 동축이거나 평행이고, 반대방향으로 향하고, 예를 들면, 1,4-페닐렌, 4,4'-비페닐렌, 2,6-나프탈렌, 및 1,5-나프탈렌을 포함하는 치환되거나 치환되지 않은 방향족기인 것을 의미한다. 일부 사슬 연장 부분인 치환체 이외의 방향족 상의 치환체는 비반응성이어야 하고, 본 발명의 실시예서 사용하기에 중합체의 특성에 역으로 영향을 미쳐서는 안된다. 적합한 치환체의 예는 염소, 저급 알킬 및 메톡시 기이다. 또한, 용어 파라-아라미드는 산 및 아민 관능이 동일한 방향족 종류상에 공존하는 소량의 공단량체를 포함하는 2개 이상의 파라-배향된 공단량체의 파라-아라미드 공중합체, 예를 들면, 반응물, 예컨대 4-아미노벤조일 염화물 히드로클로라이드, 6-아미노-2-나프토일 클로라이드 히드로클로라이드 등으로 부터 생산된 공중합체를 포함한다. 부가로, 파라-아라미드는 파라-배향되지 않은 방향족 기를 함유한 소량의 공단량체, 예를 들면 m-페닐렌 및 3,4'-비페닐렌을 함유한 공중합체를 포함한다. 본원에 참고문헌으로 포함된 WO93/04300에 지적된 바가 전형적이다.

본 발명의 블렌드의 피브릴화 섬유 성분은 주름지거나 주름지지 않을 수 있다.

바람직하게 피브릴화 아크릴 섬유는 5M²/g 이상의 BET 표면적, 50-600의 CSF, 2.75 GPa-16.5 GPa의 모듈러스, 75,000-500,000의 수 평균 분자량, 1.1-1.2의 비중을 가진다.

본 발명에 유용한 건조 블렌드의 제 2 결정적인 성분은 합성, 유기 중합체, 스테이플 섬유이다. 피브릴화 섬유 성분에 대해 상기 논의된 임의의 중합체는 스테이플 섬유 성분을 형성하는 중합체를 생산하는 데에 사용될 수 있다. 바람직한 스테이플 섬유는 상기 논외된 바와 같이 아크릴중합체, 즉 아크릴로니트릴 중합체로부터 제조된 것이다. 또한 스테이플 섬유는 주름지거나 주름지지 않을 수 있다. 바람직하게 상기는 약 0.5 mm - 약 12 mm, 보다 바람직하게 약 1.5 mm - 약 7 mm의 길이를 가진다. 바람직하게 상기는 약 8 미크론 - 약 50 미크론, 더욱 바람직하게 약 10 - 약 25 미크론의 직경, 2.75 GPa -85 GPa의 모듈러스 및 0.90-2.00의 비중을 가진다.

바람직하게, 스테이플 섬유는 2.75 GPa의 최소 모듈러스 및 75,000의 최소 중량 평균 분자량 및 1.15-1.2의 비중을 가진 아크릴 스테이플이다. 아크릴 스테이플 섬유는 상기 논의된 바와 같이 공중합체 또는 단일 중합체로부터 제조될 수 있다.

바람직하게, 고온 및/또는 구조적 성능을 위한 스테이플 섬유는 1) 열 안정성을 증가시키는 첨가제 또는 2) 5.5 GPa의 최소 모듈러스 및 150,000의 최소 중략 평균 분자량을 가진 고 모듈러스/고 분자량, 또는 3) 이의 니트릴 기 함량에서 30% 이상의 감소로 예비 산화되어 열처리로 인해 5.5 GPa의 최소 모듈러스로 결과 얻어진 것 또는 4) 1)-3)의 임의의 베합물을 가진 아크릴 스테이플 섬유이다. 상기 바람직한 아크릴 스테이플 섬유는 이로부터 생산된 마찰 물질에 향상된 마찰적/열적 안정성 및/또는 강도를 제공한다.

섬유 스테이플은 고리형 또는 비-고리형 단면을 가질 수 있고, 즉 리본섬유일 수 있거나, 아령 형태, S 자형, C 자형등일 수 있다. 스테이플 섬유는 제분될 수 있고, 플록의 형태일 수 있고, 열 안정성 강화 참가제를 함유할 수 있고, 일부 내지 전체적으로 미리 산화될 수 있고, 탄소 섬유일 수도 있다.

본 발명의 건조한 블렌드의 제 3 성분은 입자상, 합성, 가용성 유기 중합체이다. 또한 입자상 성분은 다수의 상기-논의된 중합체로부터 생산될 수 있고, 이로부터 피브릴화 섬유 성분을 상기가 가용성이라면 제조할 수 있다. 본원에 사용된 용어 "가용성"은 입자가 제조된 중합체가 몇몇 매질, 즉 유기 용매, 물, 산 등에 가용성이고, 궁극적 마찰 장치로 경화된 후에 입자가 이의 물리적 특성을 유지한다는 것을 의미한다. 입자는 반응시킴으로써 또는 중합체의 보다 큰 조각을 분쇄 및/또는 미분시킴으로써 형성할 수 있다.

다시, 바람직하게, 입자 성분은 아크릴 중합체로부터 생산된다. 입자는 고체 또는 다공성일 수 있고, 약 60 미크론 이하의 직경을 가질 수 있다. 보다 바람직하게, 중합체 입자가 미합중국 특허 제 2,963,718호, 독일 특허 제 1,093,990호 영국 특허 제 866,445호, 미합중국 특허 제 2,691,645호 및 미합중국 특허 제 2,963,457호에서 논외된 바와 같이 단량체 또는 용해된 단량체의 액적으로부터 침전되거나 현탁되도록 야기하는, 괴상, 에멀션, 수성-현탁액 또는 슬러리 공정으로 아르릴로니트릴을 중합하는 동안 입자가 형성된다. 입자 성분은 바람직하게 약 1 m²/g 이상의 BET 표면적 및 약 1.10 - 약 1.20의 비중을 가진다. 보다 높은 온도 안정성을 위해, 바람직하게 입자 아크릴 성분은 니트릴기 함량이 30% 이상 감소되도록 예비산화되어, 이의 비중을 약 1.25 - 1.38로 증가시킨다.

본 발명의 마찰 물질 예비성형물 보조 건조 블렌드는 약 25 - 약 90 중량%, 바람직하게 약 35 - 약 90 중량%의 피브릴화 섬유; 약 5 이상 - 약 20 중량%, 바람직하게 약 5 - 약 15 중량%의 스테이플 섬유 및 약 5 - 약 70 중량%, 바람직하게약 5 - 약 60 중량%의 입자 가용성 중합체로 구성되고, 이때 과정의 모든 세가지 성분의 총 중량%은 100% 이다.

바람직하게, 블렌드의 3가지 성분 중 하나 이상은 아크릴 중합체이다. 보다 바람직하게, 2개의 성분은 아크릴 중합체이고, 가장 바람직하게 모든 성분은 아크릴 중합체이다.

적어도 스테이플 섬유 또는 입자 성분이 아크릴 중합체일 때, 입자 성분은 탄화될 수 있으나, 입자 중합체가 탄화되지 않는 것이 바람직하다.

건조 성분의 혼합물과 같이 화합된 2가지 일반적 유형의 비-석면 유형마찰 물질은 당 분야에 포함되었다. 상기는 반-금속성 물질 및 유기 비-석면 물질이다. 각각의 유형을 상기 논외된 바와 같이 본 발명에 따라 상기 논의된 블렌드로 효과적으로 변성시킬 수 있다.

반-금속성 시스템은 전형적으로 분말형 페놀성 수지; 탄소질 입자, 예를 들면 흑연 또는 탄소 입자; 비-석면 섬유; 무기, 예를 들면 산화 마그네슘, 지르콘, 뮬라이트(mullite) 및 알루미나; 금속, 예를 들면 분말, 쉐이빙(shaving), 섬유 등의 형태인 철, 구리, 황동 및 스테인레스 스틸의 금속; 및 다른 변성제, 예를 들면 탄성체 및 무기 마멸 충전제 포함한다.

전형적으로 반-금속성 시스템은 하기 양의 하기 구성 물질을 함유할 수 있다.

⁽¹⁾스틸, 세라믹 또는 탄소 섬유

⁽²⁾산화 마그네슘, 지르콘, 뮬라이트, 알루미나

⁽³⁾철, 구리, 황동, 스테인레스 스틸

⁽⁴⁾탄성체, 무기 섬유

건조한 블렌딩 기술에 의한 마찰 요소의 제조에서, 반-금속성 마찰 물질 구성물질은 함께 혼합되어 균질인 혼합물을 형성한다. 이어서, 혼합물을 일반적으로 예비성형물로 압착시킨다. 이어서, 예비성형물을 압력 및 열을 동시에 적용시키는 제 2 압착기에 옮겨 다른 성분을 고정시키기위한 연속 매트릭스를 형성하는 조각을 통해 수지를 응용시키고 흐르게 한다. 이어서 라이닝 패드를 경화 오븐으로 옮기고 148.9°-315.6℃ (300°-600°F)범위의 온도에서 경화시켜 수지를 부가로 정착시킨다.

전형적으로 유기 비-석면 시스템은 전형적으로 분말형의 열경화성 수지: 캐슈우 입자; 비-석면 섬유; 및 2-5의 모스 경도 등급을 갖고, 주요한 화학적 또는 물리적 변형 없이 약 425℃ 이상의 온도에서 사용될 수 있는 20 중량% 이상의 분말형 무기 화합물을 포함한다. 상기 성분은 상기 부가의 설명의 목적을 위해 본원에 참고문헌으로 포함된 특허인 미합중국 특허 제 4,137,214호에 보다 상세하게 서술되어 있다. 전형적으로 비-석면 시스템은 하기 양의 상기 성분을 함유할 수 있다 :

다른 소위 유기 비-석면 마찰 물질은 미합중극 특허 제 4,278,584호에 공개되어 있다. 상기 특허는 하기 일반적 배합물을 공개한다 :

전형적으로 마찰 요소는 주형 내 일정량의 혼합물을 치환하고, 혼합물을 가압하여 예비성형물을 형성하고나서, 열 및 압력하에서 예비성형물을 경화시켜, 건조한 유기 비-석면 혼합물로부터 제조할 수 있다. 이어서, 경화된 예비성형물의 가장자리를 다듬어, 과량의 물질을 제거한 후, 예비성형물을 팽창을 방지하는 성형 용기 내 억제하에 굽는다.

본 발명의 마찰 물질은 의도한 사용 및 원하는 결과에 따라, 상기-기재된 건조 블렌드 이외에, 상기의 다른 성분을 위한 부형제로서 보조하는 열경화성 열가소성 매트릭스 수지로 구성된다. 열경화성 (또는 열경화된) 물질은 융점이 없고 높은 목탄 잔류물을 얻는 것이다. 의도된 사용이 고온, 고 응력 특성을 위한 것일 때, 일반적으로 매트릭스 수지는 열경화성 수지이며, 따라서 상기는 고온에서 용융되기 보다는 분해된다. 매트릭스 물질이 용융되거나 흐를 때, 강도가 유지되기는 어렵다. 적합한 열경화성 물질은 페놀함유 수지, 방향족 폴리아미드, 폴리벤즈옥사디아졸, 폴리이미드, 폴리벤즈이미다졸, 멜라민 수지, 우레아 수지, 에폭시 수지등을 포함한다.

열가소성 매트릭스는 특정 온도에서 특정 조건하에 용융되고 재고체화되는 경향이 있는 것이다. 일반적으로 상기는 가스켓팅 및 저온, 저 마찰적용시 사용된다. 유용한 열가소성 물질은 폴리아미드, 예를 들면 나일론, 폴리에스테르, 아크릴류, 플루오로 중합체 등을 포함한다.

매트릭스 수지는 약 10 - 약 40%의 본 발명의 마찰 물질로 구성되며, 잔여량은 예를 들어 마찰을 촉진시키는 데에 관한 충전제와 같은 널리 공지된 마찰 성분, 예를 들면 철 굵은 모래, 녹은 실리카, 모래; 마찰 변성제, 예를 들면 흑연, 부분적으로 경화된 캐슈우-수지 고체, 납, 황화 납: 마찰조절제, 예를 들면 알루미나, 실리카, 규조토, 백악, 탈컴(talcum), 고령토, 운모, 활석 등이다. 상기 충전제를 일반적 300 미크론 이하의 평균 직경을 갖는 고체로서 사용한다.

본 발명의 개별적인 블렌드 성분은 효과적으로 마찰 물질로 혼입될 수 있으나, 모든 성분이 예비성형 혼합기내로 혼입되기 전에 미리 블렌딩되거나, 다른 성분들이 혼입되기 전에 혼합기내에서 미리 블렌딩되는 것이 바람직하다. 혼합하는 동안 촉수형 분출을 통해, 피브릴화 섬유는 스테이플 섬유 및 입자형 중합체를 얽어서 이들을 편평하게 분배하고 과도한 체적을 방지한다. 본 방법에 성분은 당업자에게 공지된 기술을 사용하여, 건조 또는 습윤 상태에서 미리 혼합될 수 있다. 예를들면, 히드로펄러(hydropulper), 교반기, 디스크 리파이너 (disc refiner), 또는 당업자에게 공지된 다른 형태의 설비내에서 습윤 슬러리로서 혼합시키고나서, 예를 들어 제지기 또는 벨트 압착기 상에서 약 30-60% 고체로 건조시킬 수 있다. 적합한 양이온 및/또는 음이온 보유 보조기는 피브릴화 섬유내 입자 중합체 및 섬유 스테이플을 보유하는데 사용할 수 있다. 부가로, 입자 중합체 및/또는 스테이플 섬유는 Rennelburg 회전식 건조기와 같은 설비 내에서 건조시키고 부풀리는 동안 30-60% 고체 함량인 습윤 피브릴화 섬유와 블렌딩시킬 수 있다. 또한, 모든 또는 몇몇 성분은 littleford 혼합기, Wrassmann 처리장치, 회전식 건조기, Fitzmill, 또는 당업자에게 공지된 다른 유사한 혼합용 설비를 사용하여 건조한 또는 부분적으로 건조한 상태에서 블렌딩시킬 수 있다. 상기 언급된 바와 같이, 피브릴화 섬유-섬유 스테이플-입자상 중합체 블렌드는 약 1 - 약 30 중량%, 바람직하게 약 5 - 약 25중량%의 마찰 물질로 구성될 수 있다.

하기 실시예는 단지 설명하고자 서술된 것이고, 첨부된 청구범위에 서술된 것을 제외하고는 본 발명 상에서 제한하는 것으로 구성되지는 않는다. 모든 부는 달리 명시되지 않으면 중량에 의한 것이다.

실시예 A

비-석면 유기(NAO) 마찰 배합물 13.6 kg (30 파운드)를 표 1에 서술된 성분을 사용하여 제조한다. 배합물을 Littleford Model FM-130-D Mixer에서 혼합시킨다. 유리솜을 제외한 모든 성분을 10분 동안 미리 혼합한다. 이어서 유리솜을 첨가하고 베합물을 부가로 1분 동안 혼합한다. Star/bar 단절기 및 벡커 플라우(Becker plow)가 Littleford Mixer에 사용된다. 결과 얻어진 생산물은 Brake Mix A로서 명시된다.

실시예 1(비교)

100부의 Brake Mix A를 상업용 Waring 블렌더에 첨가하고, 저속 설정상에서 40% 파워에서 1분 동안 혼합시킨다. 이어서, 배합물을 하기 단계를 사용하여 예비성형물로 압착시켰다.

● 혼합물 150 gm 샘플을 FMSI 728A 디스크 패드 예비성형물 주형에 편평하게 편다. 과도한 혼합물 체적으로 인한 주형을 채우는 어려움이 발생하면 상기 혼합물 특질이 명기된다. 2,500 psi의 압력을 적용하고, 5초간 유지한다. 결과 얻어진 예비성형물을 주형으로부터 제거하고, 임의의 부드러운 가장자리, 균열 또는 비균질성에 대해 검사한다. 7개의 예비성형물을 제조한다. 외양에 대한 해설이 표2에서술되어 있다.

● 예비성형물을 테스트하기 전에 주변 온도 및 습도 (23℃ - 50% RH)에서 안정화시킨다. 이어서, 예비성형물의 높이 및 재생도를 이 기간 말기에 측정한다. 결과는 표 2에 서술되어 있다.

● 3-포인트 굽힘 강도 측정을 0.25cm/분 (0.1 인치/분)의 크로스-헤드 속도에서 INSTRON Model 1125 시험 기계를 사용하여 예비성형물에 대해 측정한다. 시험 간격은 10cm (4인치)이다.

● 파괴 하중(파운드)은 챠트 기록기로 직접 기록된다. 곡선에 대한 탄젠트 선을 사용하여, 패드의 휨 인치를 0-0.9kg (0-2파운드)로 계산하고, 휨으로 나누어, 파운드/인치로 강연도를 계측한다.

● 파괴 하중 및 강연도에 대한 평균 및 90% 신뢰도를 계측하고, 결과는 표 2에 서술되어 있다.

● 하기로 정의되는 측정된 성능 치수, MPI 를

MPI = (평균 강도 × 평균 강연도)^1/2

계측하고, 결과는 표 2에 서술된다.

● 비교의 목적을 위해, 예측된 성능 지수를 계산한다. 상기 지수는 블렌드의 피브릴화 섬유 부분만이 사용될 때 기대된 값이다. 상기 예측된 요인을 능가하는 성능은 예비성형에 대한 스테이플 섬유 및 분말의 기여를 나타낸다.

표 1

하기 실시예에서, 다음의 것들은 본원에 사용된 특이한 다양한 블렌드 성분의 명칭이다 :

피브릴화 섬유 / 펄프 설명

스테이플 설명

분말 설명

실시예 2(비교)

4부의 피브릴화 아크릴 섬유 A 를 96부 Brake Mix A 에 첨가하고, Waring 블렌더 내 혼합하는 것을 제외하고는 일반식 I의 절차를 다시 수행한다. 또한, 결과는 하기 표 2에 서술되어 있다.

실시예 3 및 4

하기 서술된 비로 구성된 4부의 혼성된 아크릴 구성물질 혼합물 :

을 96 부의 Brake Mix A 에 첨가하고, Waring 블렌더에 혼합하는 것을 제외하고는 실시예 1의 절차를 다시 수행한다. 결과는 하기 표 2에 서술되어 있다.

용이하게 인식될 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 생산된 실시예 3 및 4의 예비성형된 패드는, 블렌드의 20-30%가 예비성형 보조제로 공지되지 않은 성분으로 구성된다하더라도 파괴 하중, 강연도 및 측정된 성능 지수(MPI)에 있어서 기준치(비교 실시예 2)와 예상치 않게 동일하다. 비교 실시예 1에서 제시된 바와 같이 가공 보조제를 사용하지 않고는, 예비 성형물을 만족스럽게 제조할 수 있다.

표 2

실시예 5(비교)

4부의 피브릴화 아크릴 섬유를 96부의 Brake 혼합물 A에 첨가하는 것을 제외하고는, 실시예 6-8과 동일한 날에 시험하기 위해 실시예 2의 절차를 다시 수행한다. 결과는 표 3에 서술되어 있다.

실시예 6-8

하기 서술된 비로 구성된 4부의 혼성화 아크릴 구성물질 혼합물 :

을 96 부의 Brake 혼합물 A에 첨가하고 Waring 블렌더내에서 혼합하는 것을 제외하고는 실시예 2의 절차를 다시 수행한다. 결과는 표 3에 서술되어 있다.

다시, 피브릴화 섬유, 피브릴화되지 않은 섬유 및 유기 분말의 블렌드로 구성된 혼성화 구성물질 흔합물만은 효과적인 예비성형 및 가공 보조제로서 보조하는 예기치 않게 놀라운 효과를 갖는다. 피브릴화 섬유와 분말만의 사용은 허용 불가능한 예비성형 강도를 결과로 얻고, 피브릴화 섬유와 스테이플만의 사용은 허용 불가능한 연성을 결과로 얻는다.

표 3

실시예 9

3부의 피브릴화 아크릴 섬유(A)를 97부의 Brake Mix A 에 첨가하고, Waring 블렌더내에서 혼합하는 것을 제외하고는 실시예 2의 절차를 다시 수행한다. 결과는 하기 표 4에 서술되어 있다.

실시예 10-16

하기 서술된 비로 구성된 6부의 혼성화 아크릴 구성물질 혼합물을 94부의 Brake Mix A에 첨가하고 Waring 블렌더 내 혼합하는 것을 제외하고는 실시예 2의 절차를 다시 수행한다. 스테이플 섬유 O는 짧고 작은 직경의 아크릴 스테이플이다. 스테이플 섬유 P 및 Q는 상기를 처리하고 줄이는 제분기를 통과시킨 각각의 스테이플 A 및 G 이다. 결과는 표 4에 서술되어 있다.

상기 결과는 피브릴화 섬유 및 스테이플, 또는 피브릴화 섬유 및 분말의 배합물로 몇가지 불충분한 예비성형 잇점을 얻을 수 있으나, 배합된 모든 3가지 성분은 예기치 않게 최대의 성능을 제공한다. 상기 짧은 스테이플에 대해, 혼성화 구성물질 혼합물의 25%의 스테이플 수준에서 효율적인 것으로 나타난다.

표 4

실시예 17-23

하기 서술된 비로 구성된 6부의 혼성화 아크릴 구성물질 혼합물:

을 94부의 Brake Mix A에 첨가하고, Waring 블렌더내에 혼합하는 것을 제외하고는 실시예 2의 절차를 다시 수행한다. 결과는 하기 표 5에 서술되어 있다.

상기 결과는 상기 길이의 스테이플에 있어서, 총 혼성화 구성물질 혼합물의 5-20%의 스테이플 수준이 스테이플이 함유되지 않은 블렌드 또는 20%를 초과하는 스테이플이 함유된 블렌드에 비해 바람직하다는 것을 나타낸다.

표 5

실시예 24(비교)

2.8부의 피브릴화 아크릴 섬유(A)를 97.2부의 Brake Mix A 에 첨가하고, Waring 블렌더에 혼합하는 것을 제외하고는 실시예 2의 절차를 다시 수행한다. 결과는 표 5에 서술되어 있다.

실시예 25-31

을 94부의 Brake Mix A에 첨가하고, Waring 블렌더내에 혼합하는 것을 제외하고는 실시예 2의 절차를 다시 수행한다. 스테이플 섬유 A-G는 데니어, 길이, 및 주름진 정도에 있어서 다양하다. 결과는 표 6에 서술되어 있다.

표 6

실시예 32-34

하기 서술된 비로 구성된 6부의 혼성화 구성물질 아크릴 혼합물:

을 94 부의 Brake Mix A에 첨가하고, Waring 블렌더내에서 혼합하는 것을 제외하고는 실시예 2의 절차를 다시 수행한다. 분말(A)은 50 미크론의 평균 직경 및 8.7㎡/g의 표면적을 갖는다. 분말(B)은 20 미크론의 평균 직경 및 12.4㎡/g의 표면적을 가진다. 분말(C)은 30 미크론의 평균 직경 및 9.5㎡/g의 표면적을 가진다. 결과는 표 7에 서술되어 있다.

표 7

실시예 35

4부의 피브릴화 섬유(A)를 96부의 Brake Mix A에 첨가하고, Waring 블렌더내에 혼합하는 것을 제외하고는, 실시예 28-30에서와 동일한 날에 시험하기위해 실시예 2의 절차를 다시 수행한다. 결과는 표 8에 서술되어 있다.

실시예 36-38

하기 서술된 비로 구성된 4부의 혼성화 아크릴 구성물 혼합물 :

을 96부의 Brake Mix A에 첨가하고, Waring 블렌더내에 혼합하는 것을 제외하고는 실시예 2의 절차를 다시 수행한다. 피브릴화 섬유(A, B, C)는 각각 250, 180 및 430 ml의 Canadian Standard Freeness (CSF)를 갖는다. 결과는 표 8에 서술되어 있다. 모든 예비성형물은 허용가능한 특질을 가진다.

표 8

실시예 39

3부의 피브릴화 섬유(A)를 Brake Mix A에 첨가하고 Waring 블렌더내에 혼합하는 것을 제외하고는 실시예 32-35 및 실시예 36-39와 동일한 날에 시혐하기 위해 실시예 2의 절차를 다시 수행한다. 결과는 표 9에 서술되어 있다.

실시예 40-43

하기 서술된 비로 구성된 6부의 블렌딩된 아크릴 구성물질 혼합몰 :

을 94부의 Brake Mix A에 첨가하고, Waring 블렌더내에 혼합하는 것을 제외하고는 실시예 2의 절차를 다시 수행한다. 스테이플(H)는 미합중국 특허 제 4,535,027호의 지적을 따라 생산된 고분자량 아크릴류이다. 스테이플(I)는 부분적으로 미리 산화된 아크릴 섬유이다. 스테이플(J)는 상업적으로 구입가능한 미리산화된 스테이플이다. 스테이플 H, I, J는 당업자들에 의해, 스테이플 A에 비해 향상된 열 안정성 및 보다 높은 모듈러스를 갖는 것으로 인식되어 있다. 결과는 표9에 설명되어 있다. 사용된 스테이플 성분이 향상된 열적 안정성 및 보다 높은 모듈러스를 갖는 혼성화 아크릴 구성물질 혼합물의 예비성형성이 탁월하다.

표 9

실시예 44-47

분말 (B)를 2시간동안 210℃에서 공기 중 가열시켜 부분적으로 미리산화시키는 것을 제외하고는 실시예 40-43의 절차를 다시 수행한다. 분말(D)로 확인된 결과얻어진 분말은 담화갈색의 색상을 가지며, 열적 안정성에 있어서 증가됨이 나타난다. 분말(D)는 혼성화된 구성물질 혼합물 내 분말(B)에 대해 치환되고, 실시예 40-43은 반복된다. 결과는 표 10에 서술되어있다. 아크릴 분말이 향상된 열적 안정성을 갖는 혼성화 아크릴 구성물질 혼합물의 예비성형성은 탁월하다.

표 10

실시예 48

4부의 파브릴화 섬유(A)를 96부의 Brake Mix A에 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 49-50과 같은 날에 테스트하기 위해 실시예 2의 절차를 다시 수행한다. 결과는 표 11에 서술되어 잇다.

실시예 49-50

하기 서술된 비로 구성된 4부의 아크릴류 함유 혼성화 구성물질 혼합물:

을 96부의 Brake Mix A에 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 2의 절차를 다시 수행한다. 상기 실시예에서의 유기 분말은 비-아크릴류이다. 특히, 분말(E)는 50 미크론의 평균 직경을 가진 폴리에테르이미드이고, 분말(F)는 5 미크론의 평균 직경을 가진 폴리아미드이미드이다. 결과는 표 11에 설명되어 있다.

표 11

실시예 51

Brake Mix B로 명한 비-석면 유기 마찰(NAO) 배합물을 표 12에 서술된 성분을 사용하여 제조한다. 배합물을 Littleford Model FM-130-D 혼합기 내에서 혼합시킨다. 97부의 Brake Mix B를 3부의 피브릴화 섬유(A)와 혼합한다. 유리솜을 제외한 모든 성분을 10분 동안 미리 혼합한다. 이어서, 유리솜을 첨가하고, 배합물을 부가로 1분동안 혼합시킨다.

Star/bar 단절기 및 벡커 플라우를 Littleford 혼합기 내에서 사용했다. 혼합물의 뭉침 밀도는 혼합 순환의 말단에 측정한다. 예비성형물을 실시예 1에 기재된 절차를 사용하여 제조하고 시험한다. 결과는 표 13에 서술되어 있다.

실시예 52(비교)

3부의 상업적으로 구입가능한 피브릴화 아크릴 섬유(D)를 97부의 Brake Mix B에 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 51의 절차를 다시 수행한다. 결과는 표 13에 서술되어있다.

실시예 53-54

하기 서술된 비로 구성된 3부의 혼성화 아크릴 구성물질 혼합물 :

을 97부의 Brake Mix B에 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 51의 절차를 다시 수행한다. 결과는 표 13에 서술되어있다. 또한 혼성화 아크릴 구성품질 혼합물의 사용으로 괴상 밀도 및 양호한 예비성형 특성을 탁월하게 조절한다. 블렌드의 예기치 않았던 유리한 상승작용이 명백하게 나타난다.

표 12

표 13

실시예 55(비교)

비-석면 유기(NAO) 마찰 배합몰 13.6kg (30 pound)를 표 14에 서술된 성분을 사용하여 제조한다. 배합물을 Littleford Moder FM-130-D 혼합기내에서 혼합한다. 유리솜을 제외한 모든 성분을 10분동안 미리 혼합시킨다. 이어서, 유리솜을 첨가하고, 배합물을 부가로 1분동안 미리 혼합한다. Star/bar 단절기 및 벡커 풀라우를 Littleford Mixer 내에서 사용한다. 결과 얻은 생성물은 Brake Mix C로 명한다.

표 14

실시예 56(비교)

10부의 피브릴화 아크릴 섬유(A)를 90부의 Brake Mix C에 첨가하고, 1분동안 Waring 블렌더 내에서 혼합한다. 혼합물 220g의 샘플을 실온에서의 압착기 주형 12.7 cm×12.7 cm (5인치 × 5인치)에 편평하게 편다. 주형을 165.6℃ (330°F)로예열된 압착기로 삽입하고, 2500 psi로 가압하여, 30분동안 압력하에 경화시킨다. 이어서, 약 0.71 cm (0.28 인치)의 두께를 갖는 주형된 패널을 압착기 내에서 100 psi 압력하에 12시간동안 176.7℃(350°F)에서 후-경화시킨다. 시험 시료를 패널로부터 기계에 걸고, 굽힘 특성 및 파쇄 인성 특성을 각각 ASTM D-790 및 ASTM E-399에 따라 결정한다. 결과는 하기 표 15에 서술되어있다:

실시예 57-60

하기 서술된 비로 구성된 10부의 혼성화 아크릴 구성물질 혼합물 :

을 10부의 Brake Mix C에 첨가하고 Waring 블렌더 내에 혼합하는 것을 제외하고는 실시예 56의 절차를 다시 수행한다. 결과는 하기 표 15에 서술되어 있다.

스테이플(H) 또는 (I)를 함유한 블렌드를 사용할 때, 굽힘 강도에 있어서 상당한 증가가 발생한다. 모든 경우에, 인성의 증가는 피브릴화 아크릴 섬유 단독인 것에 비해 혼성화된 아크릴 구성물질 혼합물을 사용함으로써 나타난다.

실시예 61-62

하기 서술된 비로 구성된 10부의 아크릴 함유 혼성화 구성물질 혼합물:

을 10부의 Brake Mix C에 첨가하고, Waring 블렌더 내에 혼합하는 것을 제외하고는 실시예 56의 절차를 다시 수행한다. 결과는 하기 표 15에 서술되어있다.

표 15

실시예 63(비교)

10부의 피브릴화 섬유(A)를 90부의 Brake Mix C에 첨가하고, 1분동안 Waring 블렌더내에 혼합한다. 혼합물 60g 샘플을 압착기 주형(6.35 cm×6.35 cm(2 1/2인치×2 2/1 인치))에 편평하게 펴고, 실시예 56에 주어진 절차를 사용하여 주형시킨다. 주형시킨 후, 표면을 연마하고, 2.54 cm (1-인치)의 정사각형으로 조각을 절단한다. 시험 시료를 SAE-J-661-a, "Brake Lining Quality Control Test Procedure" (마찰 및 마멸에 대한 체이스(Chase) 시험)에 따라 시험한다. 결과를 하기 표 16에 서술되어있다.

실시예 64-68

하기 서술된 비로 구성된 10부의 혼성화 아크릴 구성물질 혼합물:

을 96부의 Brake Mix C에 첨가하고, Waring 블렌드 내에서 혼합하는 것을 제외하고는 실시예 63의 절차를 다시 수행한다. 분말(G)은, 분말(B)을 210℃인 공기 16시간동안, 이어서 240℃인 공기에서 4시간동안 가열함으로써 미리 산화시켜 제조한다. 결과얻어진 분말은 검정 색상이다. 결과는 표 16에 서술되어있다. 혼성화 구성물질 혼합물을 함유한 배합물은 실시예 63에 비해 보다 높은 브레이크 효능 및 마찰 계수를 가진다.

표 16

실시예 69(비교)

4부의 피브릴화 아라미드 섬유 E를 96부의 Brake Mix A에 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 2의 절차를 다시 수행한다. 결과는 하기 표 17에 서술되어 있다.

실시예 70-71

하기 서술된 비로 구성된 4부의 아크릴 함유 혼성화 구성물질 혼합물 :

을 96부의 Brake Mix A에 첨가하고, Waring 블렌더내에서 혼합하는 것을 제외하고는 실시예 2의 절차를 다시 수행한다. 결과는 표 17에 서술되어 있다.

70/10/20 혼성화 구성물질 혼합물의 스테이플 부분으로서 아크릴 스테이플(A) 또는 아라미드 스테이플(K)의 사용은 모든 아크릴 성분을 사용할때 나타난 바와 유사한 동일한 예기치않던 성능을 제공한다. 아크릴 스테이플을 함유한 혼성화 구성물질은 아라미드 펄프의 성능 특성의 93%를 제공하고, 아라미드 스테이플을 함유한 구성물질은 아라미드 펄프의 성능 특성의 100%를 제공한다.

표 17

실시예 72(비교)

4부의 피브릴화 아크릴 섬유 A를 96부의 Brake Mix A에 첨가하는 것을 제외하고는, 실시예 73-76과 같은 날에 시험하기위해 실시예 2의 절차를 다시 수행한다. 결과는 표 18에 서술되어 있다.

실시예 73-76

하기 서술된 비로 구성된 4부의 아크릴 함유 혼성화 구성물질 혼합물:

을 96부의 Brake Mix A에 첨가하고, Waring 블렌더내에서 혼합하는 것을 제외하고는 실시예 2의 절차를 다시 수행한다. 결과는 하기 표 18에 서술되어 있다.

표 18

실시예 77(비교)

4부의 피브릴화 아크릴 섬유(D)를 96부의 Brake Mix A에 첨가하고 Waring 블렌더내에서 혼합하는 것을 제외하고는 실시예 2의 절차를 다시 수행한다. 결과는 표 19에 서술되어있다.

실시예 78

하기 서술된 비로 구성된 4부의 혼성화 구성물질 아크릴 혼합물:

을 96부의 Brake Mix A에 첨가하고 Waring 블렌더내에서 혼합하는 것을 제외하고는 실시예 2의 절차를 다시 수행한다. 표 19에 서술된 결과는 본 발명의 성능 특성이 비교 실시예 77에 비해 실제로 향상되었음을 나타낸다.

표 19

실시예 78 및 79

피브릴화 섬유, 스테이플 섬유 및 분말 모두를 아라미드 중합체로부터 제조하는 것을 제외하고는 실시예 3 및 4의 절차를 따로따로 수행한다. 유사한 결과를 얻는다.

실시예 80 및 81

분말을 아라미드 중합체로부터 제조하는 것을 제외하고는 실시예 3 및 4의 절차를 따로따로 다시 수행한다. 유사한 결과를 얻는다.

실시예 82 및 83

스테이플 섬유 및 분말 모두를 아라미드 중합체로부터 제조하는 것을 제외하고는 실시예 3 및 4의 절차를 따로따로 다시 수행한다. 유사한 결과를 얻는다.

실시예 84

피브릴화 섬유(A)를 피브릴화 섬유(F)로 대치하는 것을 제외하고는 실시예 76의 절차를 다시 수행한다. 또한, 탁월한 성능을 얻는다.

실시예 85

피브릴화 섬유(A)를 피브릴화 섬유(G)로 대치하는 것을 제외하고는 실시예 77의 절차를 다시 수행한다. 탁월한 결과를 얻는다.

Claims

a) 약 25 - 약 90 중량%의 피브릴화, 합성, 유기 중합체 섬유;

b) 약 5 - 약 20 중량%의 합성, 유기 중합체 스테이플 섬유 및

c) 약 5 - 약 70 중량%의 가용성, 합성, 유기 중합체 입자로 구성된 약 1 - 약 30 중량%의 건조 블렌드로 구성된 건조하게 가공된 마찰 물질.
제 1 항에 있어서, a), b) 및 c) 중 하나 이상이 아크릴 중합체인 마찰 물질.
제 1 항에 있어서, 각각의 a), b) 및 c)가 아크릴 중합체인 마찰 물질.
제 2 항에 있어서, 상기 아크릴 중합체가 아크릴로니트릴 중합체인 마찰 물질.
제 3 항에 있어서, 상기 아크릴 중합체가 아크릴로니트릴 중합체인 마찰 물질.
제 1 항에 있어서, c)의 평균 직경이 약 60 미크론 이하인 마찰 물질.
제 1 항에 있어서, a)의 CSF가 약 600 ml 이하이고, 중합체의 융점이 약 232.2℃(450°F) 이상인 마찰 물질.
제 1 항에 있어서, c)가 1 ㎡/g 이상의 BET 표면적을 갖는 마찰 물질.
제 1 항에 있어서, b)가 약 0.5 - 7 mm의 길이를 가지는 마찰 물질.
제 1 항에 있어서, a) 및/또는 b) 중 하나 또는 모두가 주름진 마찰 물질.
제 1 항에 있어서, b) 및/또는 c) 중 하나 또는 모두가 미리-산화되는 마찰 물질.
제 1 항에 있어서, a)의 농도가 약 35 - 약 90 중량%이고, b)의 농도가 약 5 - 약 15중량% 이고, c)의 농도가 약 5 - 약 60 중량%인 마찰 물질.
제 1 항에 있어서, 반-금속성 물질 및 유기 비-석면 물질로 구성된 군으로부터 선택된 구성요소인 마찰 물질.
제 1 항에 있어서, 부가로 열경화성 결합제로 구성되는 마찰 물질.
제 1 항에 있어서, a) 및/또는 b)가 이중 성분 섬유인 마찰 물질.
열경화성 결합제 및 제 1 항의 블렌드의 혼합물을 형성하고, 상기 혼합물을 압착시켜 예비성형물을 형성하는 것으로 구성되는 비-석면 유형 마찰 물질 제조 방법.
열경화성 결합제 및 제 1 항의 블렌드의 혼합물을 형성하고, 상기 혼합물을 압착시켜 예비성형물을 형성하고, 상기 예비성형물을 승온에서 경화시키고, 상기 경화된 예비성형물로부터 마찰 요소를 형성하는 것으로 구성되는 마찰 요소 제조 방법.
a) 약 25 - 약 90 중량%의 피브릴화, 아크릴 또는 아라미드 중합체 섬유 ;

b) 약 5 - 약 20 중량%의 아크릴 또는 아라미드 중합체 스테이플 섬유 및

c) 약 5 - 약 70 중량%의 가용성, 아크릴 또는 아라미드 중합체 입자로 구성된 건조 블렌드.