KR100691221B1 - 승용차 후륜용 브레이크 패드의 마찰재료 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기재, 결합재, 연마제, 충진제 및 윤활제를 포함하는 승용차 후륜용 브레이크 패드의 마찰재료 조성물에 있어서, 기재로서 미세한 단결정의 침상 섬유상이 응집된 티탄산칼륨을 포함하는 섬유상 기재를 사용하고, 여기에 결합재로서 에폭시변성 페놀수지 및 미변성 페놀수지를 사용함으로써 마찰성능 및 마모성능이 향상되고, 브레이크 소음을 줄일 수 있다.
마모성능*마찰성능*저소음*브레이크*패드
Description
도 1은 본 발명의 섬유상 기재로 사용된 침상의 티탄산칼륨의 입자형상을 주사전자현미경으로 측정한 것이고,
도 2는 비교예 및 실시예의 마찰성능을 시험한 결과를 나타낸 그래프이고,
도 3은 비교예 및 실시예의 마모성능을 시험한 결과를 나타낸 그래프이고,
도 4는 비교예 및 실시예의 소음특성을 시험한 결과를 나타낸 그래프이다.
본 발명은 승용차 후륜용 브레이크 패드의 마찰재료 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기재로서 침상의 티탄산칼륨을 사용하고, 결합재로서 에폭시(Epoxy) 변성 페놀수지와 미변성 페놀수지를 사용한 승용차 후륜용 브레이크 패드의 마찰재료 조성물에 관한 것이다.
자동차 브레이크 부품 중 일반 승용차용 브레이크의 후륜(Rear wheel)에 적 용되는 형식이 기존의 드럼 브레이크 형식에서 전륜(Front wheel)과 동일하게 디스크 브레이크 형식으로 변경 적용되는 것이 일반화되고 있다.
이는 승용차용 브레이크 시스템에 ABS(Anti-lock brake system)가 확산적용 되기도 하지만, ABS가 미장착된 배기량 2000㏄ 이상 차량의 후륜에도 디스크 브레이크가 적용되기 때문이다. 후륜의 브레이크 형식이 드럼 브레이크에서 디스크 브레이크로 변경 적용됨에 따라 마찰재의 형태도 브레이크 라이닝에서 브레이크 패드로 변경되며, 후륜용 브레이크 패드의 역할도 기존의 제동, 감속, 주차에서 전륜과 동일하게 제동 및 감속의 기능만을 갖는다.
또한, 후륜용 브레이크 라이닝에 사용되는 마찰재료 조성물 역시 전륜에 적용되는 마찰재료 조성물과 비교하여 역할과 기능이 다르기 때문에 기존의 브레이크 라이닝 전용 마찰재료 조성물을 사용해서는 안되며, 후륜 전용의 마찰재료 조성물을 적용해야 한다.
이러한 승용차 후륜용 브레이크 패드의 요구특성은 1)전륜 브레이크 패드와의 상대 마찰력을 고려한 제동력, 2)속도와 감속도 변화에 따른 마찰력 변화가 적은 제동안정성, 3)브레이크 소음과 진동(Judder)이 없는 우수한 필링(Feeling), 4)내마모성, 5)마찰온도 상승에 따른 제동력 저하가 적은 내열성(Heat resistance)과 내페이드성(Fade resistance), 5)최소의 상대재 공격성(Rotor attack), 6)적은 마모 분진(Wear debris) 등이다.
상기와 같은 브레이크 패드를 구성하는 마찰재료 조성물에는 기재, 결합재, 연마제, 윤활제, 충진제 등이 포함되며, 이 중에서 기재로는 석면(Asbestos) 대체 로 유리 섬유(Glass fiber)와 아크릴 섬유(Acrylic fiber)를 사용하였으나, 마모 분진의 유해성 문제가 대두되어 사용에 제약을 받고 있다.
또한, 스틸계 섬유(Steel fiber)를 기재로 사용할 경우, 1)브레이크 소음 유발, 2)높은 경도에 의한 상대재 공격성 증가, 3)높은 제동력에 의한 마찰재 마모 증가 및 휠 표면 오염 등의 다양한 문제점을 가지므로 승용차 후륜용 브레이크 패드에 적용되는 마찰재료 조성물로는 부적당한 문제가 있다.
따라서, 상기와 같은 요구특성을 충족하기 위해서는 브레이크 패드를 구성하는 마찰재료 조성물 중 브레이크 소음을 유발시키고 디스크와 패드의 수명을 감소시키는 스틸(Steel)계 원료를 대체하면서도, 후륜용 브레이크 패드의 요구성능에 적합하며, 기존 스틸계 조성물의 장점을 유지하면서 단점을 보완할 수 있는 마찰재료 조성물이 필요하다. 또한, 마찰재를 구성하는 다양한 원료들의 마찰재 내 결합을 위해 사용하는 결합재(Binder)도 상기 기재의 변화에 적당하고 내열성이 우수한 수지(Phenolic resin)로 변경 적용해야 한다.
기존 특허인 비석면 기재의 마찰재료(일본, Nissinbo, 2003-0011643, Non-asbestos-based friction materials)에서는 스틸계 섬유의 함량 증가로 상대재와 마찰재의 마모가 증가되므로 마찰재 조성에 순수한 철에 가까운 탄소원소를 함유하는 폐연강(Dead soft steel)을 포함시키면 마모가 현저하게 감소한다고 하지만 스틸계 섬유가 마찰재에 포함되면 그 양에 상관없이 상기의 문제가 발생할 가능성이 높다
이에 본 발명자는 상기와 같은 종래 승용차용 브레이크 패드를 구성하는 마찰재료 조성물이 스틸계 원료를 마찰재 기재로 사용함에 따라 발생되는 브레이크 소음, 마찰재와 상대재의 마모 증가, 내열성 및 내페이드 저하등의 마찰특성 개선을 위해 연구하던 중, 스틸계 섬유를 사용하는 대신 비철(Non-steel)계 원료인 미세한 단결정(Fine single crystal)의 침상 형태인 티탄산칼륨(Potassium titanate whisker)을 사용하고, 또한 이러한 기재를 바꿈에 따라 이에 적합한 결합재로서 에폭시변성 페놀수지와 미변성 페놀수지를 동시에 첨가시켜 승용차용 브레이크 패드를 구성하는 마찰재료 조성물을 가성형, 열성형 후 열처리 공정을 거쳐 경화시키고 연마, 태움(Scorch) 공정을 거친 결과, 승용차 후륜용 브레이크 패드에 적합하게 내열성과 수명이 향상되었고, 스틸계 원료의 제거로 소음특성이 월등히 개선된 승용차 후륜용 브레이크 패드의 마찰재료 조성물을 제조할 수 있다는 것을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 브레이크의 소음이 줄어들고, 마찰재와 상대재의 마모 증가, 내열성 및 내페이드 저하 등의 마찰특성이 개선된 승용차 후륜용 브레이크 패드의 마찰재료 조성물을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 승용차 후륜용 브레이크 패드의 마찰재료 조성물은 기재, 결합재, 연마제, 충진제 및 윤활제를 포함하는 승용차 후륜용 브레이크 패드의 마찰재료 조성물에 있어서, 상기 기재는 미세한 단결정의 침상 섬유상이 응집된 티탄산칼륨을 포함하는 섬유상 기재로 전체 마찰 재료 조성 물 중 15 내지 25부피%로 포함되고, 상기 결합재는 에폭시변성 페놀수지 및 미변성 페놀수지 중에서 선택된 것으로, 전체 마찰재료 조성물 중 5 내지 25부피%로 포함되는 것을 그 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 기재, 결합재, 연마제, 충진제 및 윤활제를 포함하는 승용차 후륜용 브레이크 패드의 마찰재료 조성물에 있어서, 기재로서 미세한 단결정의 침상 섬유상이 응집된 티탄산칼륨을 포함하는 섬유상 기재를 사용하고, 결합재로서 에폭시변성 페놀수지와 미변성 페놀수지를 사용한다.
본 발명의 조성물에서 기재로는 종래 스틸계 기재를 사용하던 것을 비철계 기재를 섬유상 기재로 사용함으로써, 스틸계 기재를 사용시의 여러가지 문제들을 해결할 수 있다.
즉, 본 발명에서는 상기 섬유상 기재로서 K2Oㅇ8TiO2의 화학식을 갖는 백색 결정인 티탄산칼륨을 사용하는 바, 이는 침상 섬유상(Needle fiber)의 일종이다. 본 발명의 티탄산칼륨은 다음 도 1에서 보는 바와 같이, 미세한 단결정의 침상 섬유상들이 서로 응집(Agglomeration)되어 있는 형태를 가지며, 폭(Diameter) 0.3~0.6㎛, 직경(Fiber length) 10~20㎛인 단섬유(Short fiber)이다.
물리적 특성은 7 ㎬의 높은 인장강도(Tensile strength)와 카본 섬유(Carbon fiber)와 같이 동일한 견고(Rigidity)함, 3.3g/㎤의 진비중(Real specific density) 및 1300~1350℃의 높은 융점(Melting point, DTA)을 갖는다.
본 발명의 섬유상 기재인 상기 미세한 단결정의 침상 섬유상이 응집된 티탄산칼륨은 전체 조성물 중 5 내지 10 부피%로 포함된다. 섬유상 기재인 티탄산칼륨의 함량이 전체 조성물 중 5부피% 미만일 경우 스틸계 기재를 대체하는 비철계 마찰재의 기재로서의 역할을 대체할 수 없고, 또한 10부피%를 초과할 경우 스틸계 원료 대비 마찰재의 원가가 과도하게 상승하는 요인이 된다. 또한, 상기의 티탄산칼륨 이외에도 아라미드 섬유, 천연섬유 및 자성이 없는 금속 분말 중에서 선택된 1종 이상의 기재를 더 포함하는 것도 가능한 바, 이러한 섬유상 기재를 포함하는 본 발명의 전체 섬유상 기재의 함량은 전체 조성물 중 15 내지 25부피%인 것이 바람직하다.
마찰재를 구성하는 원료들의 마찰재 내 결합을 위해 사용하는 결합재의 요구조건은 1)스틸계 대비 취약한 비철계 마찰재의 내열성과 내부 결합력 향상, 2)비철계 마찰재의 경도와 강도 보강, 3)티탄산칼륨과의 결합력 증대이다.
따라서, 본 발명에 사용한 결합재는 마찰재의 내열성과 내마모성 및 마찰안정성 향상을 위해 에폭시변성 페놀수지를, 내페이드성과 마찰재 강도 및 경도 보강을 위해 미변성 페놀수지를 동시에 사용한다. 상기 에폭시 변성 페놀수지로는 페놀수지 함량 중에 헥사민(Hexamine)을 8.8~9.3중량% 함유하고, 경화시간이 60~80초(146.5℃)이며, 유동도는 20~40㎜이고, 융점은 79~89℃이면서 에폭시로 변성된 페놀수지 중에서 선택된 것을 사용하며, 미변성 페놀수지로는 페놀수지 함량 중에 헥 사민을 4.7~5.3중량% 함유하고, 경화시간이 80~120초(146.5℃)이며, 유동도는 20~35㎜이고 융점은 85~95℃인 특성을 갖는 미변성된 페놀수지 중에서 선택된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 마찰재료 조성물 중 결합재의 함량은 전체 조성물 중 5 내지 25부피%로 포함되는 바, 그 함량이 5부피% 미만일 경우 내부결합력과 강도가 저하되어 브레이크 패드의 마모가 증가하므로 결합재로서 역할을 다하지 못하고, 또한 25부피%를 초과할 경우 상대적으로 낮은 융점을 가지므로 고온에서 내열성이 저하되어 고온에서 불안정한 마찰특성을 나타낸다.
또한, 연마제로서 철산화물, 지르콘, 마그네슘 산화물 등을 사용하며, 그 함량은 전체 조성물 중 5 내지 10부피%인 것이 바람직하다. 연마제의 함량이 10부피%를 초과하여 첨가되면 브레이크 소음과 상대재 공격성이 증가할 수 있다.
또한, 충진제로는 폐고무, 캐슈 분말 및 합성고무등과 같은 유기충진제 및 마이카, 황산바륨 및 소석회 등과 같은 무기충진제 중에서 선택된 것을 사용하며, 그 함량은 전체 조성물 중 30 내지 50부피%로 사용하는 것이 바람직하다. 충진제의 함량이 50부피%를 초과하여 첨가되면 마찰재 내부의 결합력이 저하되어 마찰재의 수명이 감소할 수 있다.
마지막으로, 윤활제는 안티몬 화합물, 흑연계 원료 등의 화합물을 전체 조성물 중 5 내지 15부피%로 사용하는 것이 통상 바람직하다. 윤활제의 함량이 5% 부피% 미만 첨가되면 제동시 발생되는 마찰열의 상승이 커져서 연속 제동시 브레이크 패드의 제동력이 저하되는 페이드 현상이 발생할 가능성이 커지며, 그에 따른 고온 윤활특성을 상실하여 내열성이 저하될 가능성이 있고, 15부피% 초과하여 첨가되면 브레이크 패드를 계속 사용함에 따라 마찰재에 함유된 윤활제가 고온에서 산화물이 되어 연마제화되므로 윤활제의 역할을 상실하게 된다.
상기와 같은 마찰재료 조성물을 이용한 브레이크 패드의 제조공정은 섬유 기재, 결합재, 연마재, 충진재 및 고체윤활재 등을 고체 분말상태의 혼합물로 만든 후, 성형 대상 차종에 맞도록 계량하여 230 내지 370 ㎏f/㎠의 압력조건에서 가성형시킨다.
본 제품의 성형은 가성형된 조성물과 해당 차종에 적합한 철 강판(Steel plate)을 120 내지 170℃의 온도와 3 내지 6분의 시간 및 450 내지 650 ㎏f/㎠의 압력조건에서 열성형하게 되며, 열성형품은 190 내지 250℃에서 5 내지 11시간동안 열처리공정을 거치고 연마, 표면 태움공정을 거쳐 제품화된다.
상기 본 발명과 같은 섬유상 기재를 사용할 경우에는, 종래 통상의 스틸계 기재를 사용하여 브레이크 패드를 제조시보다 고압과 장시간에서 제조하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예
침상 티탄산 칼륨 10부피%, 아라미드 섬유 4부피%, 천연 섬유 3부피% 및 금속 분말 5부피%를 포함하는 기재 22부피%, 에폭시 변성 페놀수지 5부피% 및 미변성 페놀수지 5부피%의 결합재, 철산화물 3부피%, 지르콘 1부피% 및 산화 마그네슘 3부피%의 연마제, 폐고무 5부피%, 캐슈 분말 10부피% 및 합성고무 3부피%의 유기충진제, 마이카 5부피%, 황산바륨 22부피% 및 소석회 5부피%의 무기충진제, 안티몬 화합물 2부피%, 흑연 9부피%의 윤활제를 혼합하여 고체 분말 형태로 제조하였다. 시험대상 차종은 후륜에 브레이크 패드가 장착되는 배기량 2000㏄의 국내차량 중에서 선정한 후 성형 대상 차종에 맞도록 고체 분말을 계량하여 300 ㎏f/㎠의 압력으로 가성형시켰다.
그 다음, 상기 가성형된 조성물과 해당 차종에 적합한 철 강판을 140℃의 온도와, 540 ㎏f/㎠의 압력에서 6분 동안 열성형시켰다. 상기 열성형품을 200℃에서 7시간동안 열처리 공정을 거치고, 연마, 표면 태움공정을 거쳐 최종적으로 브레이크 패드를 제조하였다.
비교예
비교예 1에서는 종래 통상적으로 사용하던 스틸계 섬유를 기재로 사용하고, 결합재로서 고무(Rubber)변성 페놀수지를 적용한 브레이크 패드를 구입하여 사용하였다.
상기 실시예와 비교예에서 제조된 브레이크 패드의 제동시험을 통한 마찰성능과, 마모성능, 및 소음특성을 다음과 같이 측정하였으며, 그 결과를 다음 도 2 내지 4에 나타내었다.
(1)마찰성능은 제동속도(50→100→130kph)와 감속도(0.1→?0.8g) 변화에 따른 마찰력 변화를 JASO C406-P1 mode(승용차용 브레이크 평가 시험법)에 따라 제동력 변화와 내페이드성 평가를 수행하였으며, 그 결과를 다음 도 2에 나타내었다.
(2) 마모특성은 상기 마찰성능시험 후 마찰재의 두께를 측정하여, 두께 변화에 따른 상대적인 마모특성을 평가하였으며, 그 결과를 다음 도 3에 나타내었다.
(3)또한, 성능시험기에 장착된 마이크와 FFT 분석기로 제동시 발생하는 소음 주파수와 소음음압(Sound pressure, ㏈) 측정 후, 12KHz 이하의 주파수에서 60㏈ 이상 음압이 발생할 경우를 소음으로 정의하는 소음평가를 실시하였으며, 그 결과를 다음 도 4에 나타내었다.
다음 도 1에서 보는 바와 같이, 마찰성능시험 결과 스틸계 섬유를 기재로 사용하여 제조된 비교예 1의 브레이크 패드의 평균 마찰계수 편차(Δμmean)는 0.136인 반면, 비철계 패드인 섬유상 티탄산칼륨을 기재로 사용한 본 발명 실시예 1의 브레이크 패드는 0.096으로 제동 시 마찰계수 편차가 적어서 스틸계 원료 제거와 침상의 티탄산칼륨 적용으로 마찰안정성이 29.4% 개선되었다.
또한, 마찰계면에서 발생한 마찰열이 스틸계 패드를 사용한 비교예 1이 최대 589.1℃인 반면, 비철계 패드를 사용한 본 발명은 558℃로 마찰열의 외부전도가 빨라서 고온에서 스틸계 패드 대비 내페이드 특성이 개선되었다.
마찰속도와 감속도 변화에 따른 제동력변화를 평가한 결과 스틸계 패드는 동일 조건에서 제동력 편차가 발생한 반면, 비철계 패드는 저속에서 감속도 변화에 따른 제동력의 재현성이 우수하고, 패드가 열 이력을 받은(제 3효력) 이후의 고속 및 감속도 변화에도 안정적인 마찰특성을 나타낸다.
시험결과 마찰재료 조성물의 기재로서 스틸계 원료를 제거하고 침상의 티탄산칼륨 섬유를 내열성 결합재와 같이 적용한 본 발명의 비철계 패드의 내열성과 내페이드가 월등히 개선된 것을 확인할 수 있다.
또한, 상기 마찰성능시험 후 브레이크 패드의 두께를 측정한 결과, 다음 도 3에서 확인할 수 있는 바와 같이 스틸계 패드를 사용한 비교예의 경우 총 0.560㎜ 마모된 반면, 비철계 패드를 사용한 본 발명의 실시예는 0.327㎜ 마모되어 마모량이 스틸계 패드 대비 58.4% 수준으로 내마모 특성이 현저히 개선되었다.
이와 같이, 본 발명의 티탄산칼륨을 포함하는 비철계 패드의 내마모성 개선은 1)침상 티탄산칼륨 자체의 높은 강도와 높은 성형압력에 의한 브레이크 패드의 표면 경도(69.7 HRS)가 스틸계 마찰재보다 높고(64.9 HRS), 2)내부 기공율(9.03%)이 스틸계 패드(10.89%)보다 적어서 패드 내부의 빈 공간이 적으며, 3)침상 티탄산칼륨의 미세한 결정구조와 높은 융점에 의해 패드의 내부결합력이 증가되어 성능시험시 최대 마찰온도가 스틸계 패드 대비 31.1℃ 낮으므로 고온 마모특성이 우수하고, 4)내열성과 마찰안정성이 우수한 에폭시변성 페놀수지와 내페이드성이 우수한 미변성 페놀수지의 동시적용으로 패드의 내부 결합력이 증대되었고, 5)침상 티탄산칼륨과 페놀수지와 동시 사용에 의한 상호 보강효과 증가에 기인한다.
또한, 소음특성을 나타낸 다음 도 4에서는, 스틸계 패드를 사용한 비교예의 경우 총 473회 제동 중 11회(60∼69㏈에서 7회, 70∼79㏈에서 3회, 80∼89㏈에서 1 회)의 소음이 발생하여 소음발생율이 2.33%, 소음지수가 9.5, 최대음압은 83㏈로 스틸계 원료 사용으로 소음특성이 불리한 반면, 비철계 패드는 단 1회의 소음도 발생하지 않았다.
이러한 본 발명의 비철계 패드의 우수한 소음특성은 1)스틸계 원료 대신 침상 티탄산칼륨 섬유의 적용에 의해 브레이크 소음특성이 월등히 향상되었고, 2)브레이크 패드의 비철계화에 따른 고경도 연마재 사용 대신 상대적으로 낮은 경도의 연마재를 사용하고, 3) 마이카와 같은 저소음 원료의 적용에 기인한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에서와 같이 통상의 승용차 후륜용 브레이크 패드의 마찰재료 조성물에서, 기재로서 미세한 단결정의 침상의 섬유상이 응집된 티탄산칼륨을 포함하는 섬유상 기재를 사용하고, 여기에 결합재로서 에폭시변성 페놀수지 및 미변성 페놀수지를 사용함으로써 마찰성능 및 마모성능이 향상되고, 브레이크 소음을 줄일 수 있다.
Claims (3)
- 기재, 결합재, 연마제, 충진제 및 윤활제를 포함하는 승용차 후륜용 브레이크 패드의 마찰재료 조성물에 있어서,상기 기재는 미세한 단결정의 침상 섬유상이 응집된 티탄산칼륨을 포함하는 섬유상 기재로 전체 마찰재료 조성물 중 15 내지 25부피%로 포함되고,상기 결합재는 에폭시변성 페놀수지 및 미변성 페놀수지를 동시에 사용하는 것으로, 전체 마찰재료 조성물 중 5 내지 25부피%로 포함되는 것을 특징으로 하는 승용차 후륜용 브레이크 패드의 마찰재료 조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 미세한 단결정의 침상 섬유상이 응집된 티탄산칼륨은 전체 마찰재료 조성물 중 5 내지 10부피%로 포함되는 것을 특징으로 하는 승용차 후륜용 브레이크 패드의 마찰재료 조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 에폭시변성 페놀수지는 페놀수지 함량 중 헥사민을 8.8 내지 9.3중량%를 포함하고, 경화시간이 60 내지 80초이며, 유동도 20 내지 40mm이고, 융점 79 내지 89℃인 것이며, 상기 미변성 페놀수지는 페놀수지 함량 중 헥사민을 4.7 내지 5.3중량% 함유하고, 경화시간이 80 내지 120초이며, 유동도 20 내지 35mm이고, 융점 85 내지 95℃인 것을 특징으로 하는 승용차 후륜용 브레이크 패드의 마찰재료 조성물.
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|---|---|---|---|---|
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05139808A (ja) * | 1991-06-14 | 1993-06-08 | Kubota Corp | 摩擦材 |
| JPH11106523A (ja) | 1997-10-03 | 1999-04-20 | Mk Kashiyama Kk | ブレーキ用摩擦材 |
| KR20000000087A (ko) * | 1999-09-10 | 2000-01-15 | 홍영근 | 폐타이어 고무가 연속상을 이루는 마찰재 및 그 제조방법 |
| US6080230A (en) | 1997-11-14 | 2000-06-27 | Akebono Brake Industry Co., Ltd. | Friction material composition |
| KR20010112078A (ko) * | 2000-06-02 | 2001-12-20 | 모치즈키 아키히로 | 마찰재의 제조방법 및 그 방법에 의해 얻어진 마찰재 |
| US6596789B2 (en) | 1998-08-26 | 2003-07-22 | Nisshinbo Industries, Inc. | Non-asbestos friction materials |
| KR20050120887A (ko) * | 2004-06-21 | 2005-12-26 | 한국타이어 주식회사 | 비철계 기재의 마찰재료 조성물 |
-
2005
- 2005-11-25 KR KR1020050113242A patent/KR100691221B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05139808A (ja) * | 1991-06-14 | 1993-06-08 | Kubota Corp | 摩擦材 |
| JPH11106523A (ja) | 1997-10-03 | 1999-04-20 | Mk Kashiyama Kk | ブレーキ用摩擦材 |
| US6080230A (en) | 1997-11-14 | 2000-06-27 | Akebono Brake Industry Co., Ltd. | Friction material composition |
| US6596789B2 (en) | 1998-08-26 | 2003-07-22 | Nisshinbo Industries, Inc. | Non-asbestos friction materials |
| KR20000000087A (ko) * | 1999-09-10 | 2000-01-15 | 홍영근 | 폐타이어 고무가 연속상을 이루는 마찰재 및 그 제조방법 |
| KR20010112078A (ko) * | 2000-06-02 | 2001-12-20 | 모치즈키 아키히로 | 마찰재의 제조방법 및 그 방법에 의해 얻어진 마찰재 |
| KR20050120887A (ko) * | 2004-06-21 | 2005-12-26 | 한국타이어 주식회사 | 비철계 기재의 마찰재료 조성물 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2308921A1 (en) * | 2009-10-09 | 2011-04-13 | Rockwool International A/S | Friction material with reduced noise, vibration and harshness generation, and process for the preparation thereof |
| WO2011042533A1 (en) * | 2009-10-09 | 2011-04-14 | Rockwool International A/S | Friction material with reduced noise, vibration and harshness generation, and process for the preparation thereof |
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