KR100505812B1 - 마찰재, 마찰 라이너의 제조 방법 및 회전 가능한 클러치 마찰 디스크 - Google Patents

마찰재, 마찰 라이너의 제조 방법 및 회전 가능한 클러치 마찰 디스크 Download PDF

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Abstract

건조 마찰 장치, 특히 자동차용 클러치 마찰 휠 또는 브레이크 디스크는 보강 섬유를 포함한 건조 마찰재로 제조된 적어도 하나의 마찰 라이너를 구비한다.
그러한 마찰재는 열경화성 수지가 함침된 섬유의 매트를 포함하며, 상기 섬유는 적어도 40 mm 의 길이를 갖는다. 유리 섬유가 상기 매트내로 함침되는 것이 바람직하다.

Description

마찰재, 마찰 라이너의 제조 방법 및 회전 가능한 클러치 마찰 디스크
본 발명은 건조 마찰 장치용 마찰재, 건조 마찰재의 제조 방법 및 건조 마찰재를 갖춘 건조 장치에 관한 것이다.
특히, 건조 마찰 장치는 제한되지는 않지만, 예를 들면 자동차용의 클러치 디스크나 브레이크 디스크일 수도 있으며, 이 건조 마찰재는 평판 환상 링 형상의 마찰 라이너로 형성될 수도 있다.
현재 사용되고 있는 건조 마찰재는, 세가지의 주 유형, 즉 필라멘트 기재의 물질, 직물 및 주조품으로 구분된다.
필라멘트 기재의 물질과 직물은 주로 필라멘트로 구성되며, 이 필라멘트에는 보강을 위해서 열경화성 수지나 고무가 함침되며 다양한 충전재가 포함된다. 이러한 일반적인 유형의 재료는 많은 단점을 갖고 있다. 그들의 제조시에는 독성 용제를 사용해야 하며, 독성 용제가 그 주변의 대기중으로 방출되는 것을 방지하려면 특수한 장치가 제작되어야 한다.
독성 용제를 물로 대체하는 것이 제안된 바 있지만, 이 경우에는 물 또는 제조 공정의 말기에 배출되는 증기를 정화하기 위한 수단이 제공되어야 한다.
이러한 구조는 제조 방법에 있어서 어려움과 복잡함을 증가시키며, 전적으로 효율적이지는 않다.
성형 유형의 건조 마찰재의 경우에, 이들은 일반적으로 습윤 진공내에서 혼합공정으로 제조되는데, 이것도 역시 동일한 유형의 단점을 갖고 있다.
게다가, 현재 사용되고 있는 방법에 있어서는, 비교적 짧은 섬유 길이의 보강 섬유만이 사용 가능하다. 일반적으로, 평균 섬유 길이는 5mm 미만이다. 그 결과로서, 이 성형 마찰재는, 특히 그들이 뜨거울 때 원심력의 영향에 저항할만큼 충분히 강하지는 않으며; 이것은 성형 마찰재를, 예를 들면 6000rpm 을 초과할 수도 있는 속도로 회전 구동되는 건조 클러치 마찰 디스크에 사용하기에 부적합하게 한다.
본 발명의 목적은 판매가가 공지된 재료보다 낮고 기술적 특성이 개선된 건조 마찰재를 제안함으로써 상기 언급된 결점을 극복하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 마찰재의 제조 방법이 자연 환경을 오염시키지 않을 뿐만 아니라, 사용된 마찰재와 새로운 마찰재를 기계가공하는 과정에서 만들어진 파편들을 재활용할 수 있게 하는 마찰재를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 내마모성이 높고 안정된 마찰 계수를 갖는 건조 마찰재를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 건조 마찰을 사용한 장치, 특히 클러치나 브레이크 디스크에 장착하기 위한 마찰재는 열경화성 수지가 함침된 섬유의 매트(mat)로 구성되며, 상기 섬유는 40mm 또는 그 이상의 길이를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 섬유는 바람직하게는 적어도 120mm의 평균 길이를 갖는다.
상기 섬유는 면, 비스코스(viscose), 린넨, 폴리아크릴로니트릴, 사전 산화처리된 폴리아크릴로니트릴, 파라-아라미드, 메타-아라미드, E-C-R 유리와 같은 광물섬유, 암면, 세라믹의 섬유로 구성된 그룹에서 선택된다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 유리는 연속성 필라멘트("실리온")의 형상, 조방사(粗紡絲)의 형상, 및/또는 텍스쳐되거나 벌크된 형상으로 매트내에 혼입된다.
유리 섬유의 직경은 6 내지 21 ㎛인 것이 바람직하다.
유리 섬유는 페놀 수지가 부착, 함침 및/또는 고무가 함침되는 것이 바람직하다.
분말 충전재가 바람직하게 매트 내에 혼입되는 것이 바람직하다. 상기 분말 충전재는 하기의 요소나 화합물로부터 선택된 적어도 하나의 물질을 전제적으로나 부분적으로 포함한다: 구리, 암면, 니트릴 고무 분말, 카본 블랙, 헥사메틸렌 텍트라민, 길소나이트, 일산화납, 멜라민 수지, 페놀 수지, 황, 카돌라이트, 지르코늄 실리케이트, 황화 철, 산화 알루미늄, 라텍스, 분말로 축소된 클러치 라이너, 마찰 라이너 정류 분말, 산화 아연.
짧은 섬유질의 충전재는 매트내에 함침되거나 후자에 제공될 수도 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 건조 마찰 작동용 마찰 라이너의 제조 방법이 하기의 단계를 특징으로 한다.
(a) 본 발명의 제 1 실시예와 관련하여 기술한 것과 동일한 성질을 갖거나 상이한 재료로 이루어진 섬유의 혼합물을 혼합기 내에서 제조한다;
(b) 상기 혼합물을 카드(card)하여 카디드(carded) 웨브를 형성한다;
(c) 상기 카디드 웨브를 냅가공(nap) 한다;
(d) 냅가공 단계와 동시에 카디드 웨브에 유리를 혼입한다:
(e) 상기 매트를 예비 압연 처리하거나 압축한다.
분말 충전재는 (b) 단계 및 (c) 단계의 사이에서 카디드 웨브 상에 살포되는 것이 바람직하다.
카딩(carding) 동작은 양모 카딩 유형의 카드를 사용하여 수행되는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 특징의 제 2 실시예에 따르면, 매트는 가열 플래튼의 사이에서 3mm 내지 10mm 의 두께로 압축된다. 이 단계는 바람직하게 50℃ 내지 100℃ 의 온도와, 바람직하게 1bar 내지 10bar 의 압력에서 수행된다. 매트는 그 후 바람직하게 매트의 폭을 가로질러서 밴드 형상으로 절단되며, 이 절단 밴드는 바람직하게 100mm 내지 450mm 의 폭을 갖는다. 절단 밴드는 그 후 바람직하게 얇은 가열 플레이트를 사용하여 바람직하게 함께 용접되며, 이 때의 온도는 50℃ 내지 100℃ 인 것이 바람직하다. 절단 밴드는 3mm 내지 20mm 가 중첩되면서 함께 용접되는 것이 바람직하다.
이것은 연속적으로 용접된 밴드나 스트립을 생산하며, 바람직하게는 그 후 보빈과 같은 권취 부재 상에 권취되고, 그리고 나서 보빈으로부터 인출되어 가변 직경을 가진 맨드렐에 의해 규정된 내경을 갖는 관으로 형성된다. 이 관의 외경은 바람직하게 적절한 인출 길이에 의해서, 즉 용접된 밴드가 보빈으로부터 맨드렐로 인출되는 속도를 적절히 제어함에 의해서 얻어진다. 이 관의 내경은 100mm 내지 250mm 인 것이 바람직하고, 외경은 140mm 내지 450mm 인 것이 바람직하다. 맨드렐상에 용접 밴드를 권취하는 것은 가열 실린더와 접촉한 상태로 수행되는 것이 바람직하다.
관이 형성된 후에, 환상 링이 튜브로부터 절단될 수 있다. 이 환상 링의 깊이는 8mm 내지 25mm 인 것이 바람직하며, 관으로부터 환상 링을 절단하는 단계는 회전형 슬리터(rotary slitter)로 수행되는 것이 바람직하다.
환상 링은 150℃ 내지 250℃ 의 온도에서 압력 하에 열처리를 받는 몰드의 저면에 배치되는 것이 바람직하며, 그 재료에는 20bar 내지 300bar 에서 변하는 압력이 인가된다.
본 발명의 제 3 실시예에 따르면, 건조 마찰 작동용 회전식 클러치 마찰 디스크는 적어도 하나의 마찰 라이너, 바람직하게는 지지 부재의 양 측면에 배치된 두개의 마찰 라이너를 구비하고, 상기 마찰 라이너가 본 발명의 제 1 실시예에 따른 마찰재로 제조되는 것을 특징으로 한다. 이 마찰재는 본 발명의 상기 제 2 실시예에 따른 방법으로 제조되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 제품과 방법의 또 다른 특징과 이점은 제품과 방법의 양 관점에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 하기의 상세한 설명을 첨부도면과 관련하여 읽으면 보다 분명해질 것이며, 모든 실시예는 단순히 예시를 위한 것이다.
하기의 표에 대해 설명하면, 각기 실험예 A, B 및 C로 표시된 세개의 섬유 매트는 표에 기재된 바와 같은 조성으로 만들어지며 표시된 섬유의 중량부를 포함한다.
사용된 섬유의 평균 길이는 하기와 같다:
- 팬 섬유 : 42mm;
- 유리 섬유 : 40mm.
섬유, 또는 혼합기 내에서 혼합된 상기 섬유의 혼합물은 양모를 카딩하는데 사용되는 유형의 카드(3)용 피더(feeder :2)의 호퍼(1)내로 도입된다(제 1 도에 도시함). 피더(2)는 공급 굴뚝(4)을 갖는다. 미립자 충전재가 카드(3)의 출구에 있는 살포 장치(5)에 의해서 카디드 웨브 상에 살포된다.
미립자 충전재는 하기의 조성을 갖는다. 이 조성은 전술한 섬유의 중량부에 대한 중량 조성이다.
유리는 어플리케이터(applicator : 7)에 의하여 카디드 웨브 내로 함침된다.
유리는 하기의 조성을 가지며, 이 조성은 전술한 미립자 충전재와 섬유의 중량부에 대한 중량 조성이다.
사용된 유리는 E-유리이며, 그것의 평균 직경은 하기와 같다:
-연속성 유리 필라멘트("실리온") : 9㎛;
-디피브릴화된 유리 필라멘트 : 12㎛.
카디드 웨브는 그 후 냅가공기(6)에 의해서 냅가공되며, 이렇게 형성된 냅은 롤러(8)에 의해서 예비 압연 처리를 받는다. 이렇게 형성된 부직 매트(unwoven mat)는, 이 실험예에서, 한 쌍의 가열된 플래튼(9) 사이에서 필요 두께로 압축되며, 그 후 횡단방향으로, 즉 매트의 폭을 따라 절단하는 재단기(guillotine)(10)에 의해서 연속적인 섹션(본 명세서에서는 절단 밴드라 함)으로 절단된다.
도면에 도시된 실험예에 있어서는 그 후 절단 밴드가, 50-100℃ 의 온도에서 얇은 가열 플레이트(도시하지 않음)에 의해 서로 중첩되고 함께 용접되어 연속성 용접 밴드를 형성한다. 3 내지 20mm의 사이에서 중첩이 있고, 절단 밴드(및 따라서 용접 밴드)는 100-450mm 의 폭을 갖는다.
용접 밴드는 제 1 도에 도시된 생산 라인의 제 1 섹션 또는 상류 섹션의 출구단에 있는 보빈(11) 상에서 압연된다.
생산 라인의 하류 섹션 또는 제 2 섹션을 도시하는 제 2 도에 대해서 설명하면, 보빈(11)은 생산 라인의 이 부분에 포함되는 것으로서 도시되어 있다. 제조 공정의 나머지에서는 매트가 보빈(11)으로부터 풀린다.
이 실험예에 있어서, 관(14)은 가열 실린더(13)와의 접촉에 의해서 형성된다. 관(14)의 내경은 한 셋트의 링을 포함하는 가변 직경의 맨드렐(15)로 규정되는 반면에, 관(14)의 외경은 밴드가 보빈(11)으로부터 인출되는 속도를 제어하는 공급 조정기(12)에 의해서 규정된다. 관(14)은 슬리터(16)에 의해서 다수의 환상 링으로 절단된다. 환상 링의 평균 폭은 15mm 이다.
각각의 환상 링은 그 후 도시되지 않은 몰드내에 배치되며, 이 몰드는 그 공정에 의해서 제작된 마찰재가 설치될 특정 장치에 따라 달라지긴 하지만, 홈이 패일 수도 있고 패이지 않을 수도 있는 평판 형상의 기부를 구비한다. 마찰재는 20 내지 300bar 사이에서 변하는 압력 하에서 150-200℃로 가열하는 것에 의하여 몰드 내에서 경화되며, 그 후에 몰드는 개방되고 이렇게 형성된 마찰재의 환상 링이 냉각된다. 냉각된 링은 그 후 연삭에 의해서 매끄럽게 다듬어진다.
환상 링은 그 후 상이한 상승 온도로 가열되는 도시하지 않은 가열 사이클에 의하여, 터널내에서 초경화된다. 초경화된 링은 그 후 정확한 두께로의 치수 가공, 관통 가공 및 평탄화 가공을 받는다. 이 치수 가공, 관통 가공 및 평탄화 가공에 의해 만들어진 파편은 그 후 재사용을 위하여 복원된다.
본 명세서에서 일찌기 언급한 바 있는 실험예 A, B 및 C의 조성물로부터 상기 방법에 따라 제조된 각각 두개의 클러치 마찰 디스크로 구성된 3 셋트는 후술된 조건하에서 내구 시험을 받는다.
본 발명의 일 실시예에 대응하는 일 셋트의 2 디스크는 표준 ECF07005 에 의하여 규정된 유형의 시험기내에 배치된다. 시험은 네가지 시리즈의 사이클을 포함하며, 각 사이클은 3000rpm 의 회전 속도로 이미 돌고 있었던 관성 질량에 제동을 걸어 정지시키는 것으로 이루어진다.
제 1 시리즈는 43 킬로주울의 관성으로 500 사이클 반복하는 것이다. 제 2 시리즈는 43 킬로주울의 관성으로 1000 사이클 반복하는 것이다. 제 3 시리즈는 62 킬로주울의 관성으로 1000 사이클 반복하는 것이고, 제 4 시리즈는 81 킬로주울의 관성으로 500 사이클 반복하는 것이다.
전술한 내구 시험에서 얻어진 세개의 시험 샘플의 각각의 평균 동 마찰 계수는 아래 표와 같다.
마찰재의 마찰 계수가 현저한 안정도를 나타낸다는 것을 발견할 수 있다. 게다가, 극히 소량의 마모만이 마찰재에서 발생한다는 것을 발견할 수 있다.
제 1 도는 본 발명에 따른 방법을 실시하기 위한 구조체의 제 1 부분의 다이아그램.
제 2 도는 동구조체의 제 2 부분을 도시한 다이아그램.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※
1 : 호퍼 2 : 피더
3 : 카드 5 : 살포 장치
6 : 냅 가공기(napper) 7 : 어플리케이터
8 : 롤러 9 : 가열된 플래튼
10 : 재단기 11 : 보빈

Claims (20)

  1. 건조 마찰을 이용한 장치를 장착하기 위한 마찰재에 있어서,
    열경화성 수지가 함침된 섬유의 매트로 구성되며, 상기 섬유는 40mm 또는 그 이상의 길이를 가지며,
    상기 섬유는 면, 비스코스, 린넨, 폴리아크릴로니트릴, 사전 산화처리된 폴리아크릴로니트릴, 파라-아라미드, 메타-아라미드, E-C-R 유리와 같은 광물섬유, 암면 및 세라믹 섬유로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는
    마찰재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    유리는 연속성 필라멘트("실리온")의 형상, 조방사의 형상, 또는 텍스쳐되거나 벌크된 형상으로 매트내에 혼입되는 것을 특징으로 하는
    마찰재.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 유리 섬유의 직경이 6 내지 21㎛인 것을 특징으로 하는
    마찰재.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 유리 섬유는 페놀 수지가 부착, 함침 또는 고무가 함침되는 것을 특징으로 하는
    마찰재.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,
    미립자 충전재가 상기 매트내에 혼입되는 것을 특징으로 하는
    마찰재.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 미립자 충전재가 하기의 요소나 화합물: 구리, 암면, 니트릴 고무 분말, 카본 블랙, 헥사메틸렌 텍트라민, 길소나이트, 일산화납, 멜라민 수지, 페놀수지, 황, 카돌라이트, 지르코늄 실리케이트, 황화철, 산화 알루미늄, 라텍스, 분말로 축소된 클러치 라이너, 마찰 라이너 정류 분말 및 산화 아연으로부터 선택된 적어도 하나의 물질을 전체적으로 또는 부분적으로 포함하는 것을 특징으로 하는
    마찰재.
  7. 건조 마찰 동작용 마찰 라이너를 제조하는 방법에 있어서,
    (a) 제 1 항에 규정된 것과 동일한 성질 또는 상이한 재료를 갖는 섬유의 혼합물을 혼합기내에서 만드는 단계와;
    (b) 상기 혼합물을 카드(card)하여 카디드 웨브(carded web)를 형성하는 단계와;
    (c) 상기 카디드 웨브를 냅가공하는 단계와;
    (d) 상기 냅가공 단계와 동시에 유리를 상기 카디드 웨브에 혼입시키는 단계와;
    (e) 상기 매트를 예비 압연 처리 또는 응축하는 단계를 포함하며,
    상기 (b) 단계와 (c) 단계의 사이에서, 제 8 항에 규정된 미립자 충전재를 상기 카디드 웨브 상에 살포하는 것을 특징으로 하는
    마찰 라이너의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    양모 카딩 유형의 카드에 의해서 카딩을 수행하는 것을 특징으로 하는
    마찰 라이너의 제조 방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 매트를 가열된 플래튼 사이에서 3mm 내지 10mm 의 두께로 압축하는 것을 특징으로 하는
    마찰 라이너의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    온도는 50℃ 내지 100℃ 이며, 압력은 1bar 내지 10bar 인 것을 특징으로 하는
    마찰 라이너의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 매트는 그것의 폭 방향으로 밴드 형상으로 절단되는 것을 특징으로 하는
    마찰 라이너의 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 절단 밴드의 폭은 100mm 내지 450mm 인 것을 특징으로 하는
    마찰 라이너의 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 절단 밴드는 얇은 가열 플레이트에 의하여 함께 용접되어 용접 밴드를 형성하는 것을 특징으로 하는
    마찰 라이너의 제조 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 얇은 가열 플레이트의 온도는 50℃ 내지 100℃ 이며, 상기 절단 밴드는 3mm 내지 20mm로 중첩 용접되는 것을 특징으로 하는
    마찰 라이너의 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 용접 밴드는 권취 부재 상에서 압연되며, 상기 용접 밴드는 관으로 형성되고, 상기 관의 내경은 가변 직경을 갖는 맨드렐에 의하여 얻어지며, 상기 관의 외경은 권취 부재로부터 용접 밴드의 적절한 길이를 인출함으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는
    마찰 라이너의 제조 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    그렇게 하여 형성된 상기 관으로부터 환상 링이 절단되는 것을 특징으로 하는
    마찰 라이너의 제조 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 환상 링이 몰드의 기부에 배치되며, 상기 몰드 내에서 압력하에 가열이 수행되는 것을 특징으로 하는
    마찰 라이너의 제조 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 가열 온도는 150℃ 내지 250℃ 이며, 상기 재료에 인가된 압력은 20bar 내지 300bar 사이에서 변하는 것을 특징으로 하는
    마찰 라이너의 제조 방법.
  19. 적어도 하나의 마찰 라이너를 포함하는 건조 마찰 동작용의 회전가능한 클러치 마찰 디스크에 있어서,
    상기 마찰 라이너는 제 1 항에 따른 마찰재로 제조되는 것을 특징으로 하는
    회전 가능한 클러치 마찰 디스크.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 마찰재는 제 7 항의 제조 방법에 의해서 제조된 재료인 것을 특징으로 하는
    회전 가능한 클러치 마찰 디스크.
KR1019960022686A 1995-06-21 1996-06-20 마찰재, 마찰 라이너의 제조 방법 및 회전 가능한 클러치 마찰 디스크 KR100505812B1 (ko)

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