KR100741621B1 - 마찰재 원료 조립물의 제조방법 및 마찰재 원료 조립물을이용하여 제조된 마찰재 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 조립 후에 가열가압 성형할 때, 균열 발생이 없고, 충분한 결합력과 강도를 갖는 마찰재를 얻을 수 있는 마찰재 원료 조립물의 제조방법과, 그 마찰재 원료 조립물을 이용하여 제조된 충분한 강도를 가지는 마찰재를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 과제를 해결하는 수단은, 마찰재에 혼입된 결합재의 일부는 마찰재를 조립할 때 혼입하고, 나머지는 성형된 입자상 마찰재에 분말상으로 하여 혼합한다. 분말상의 결합재는, 반데르발스 힘, 정전력, 결합재와 마찰재 원료에 포함되는 미량 수분의 접착력 등에 의해서 입자상 마찰재에 부착하는 것으로서, 가압·가열하여 마찰재로 할 때의 마찰재의 강도를 충분하게 하는 것이 가능하다.
마찰재
Description
도 1은 본 발명의 입자상 마찰재의 제조방법의 일 예를 보이는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
a : 분말상 원료
c : 입자상 원료
100 : 조립장치
일본 특허공개공보 평 7-290447호
일본 특허공개공보 평 6-136145호
일본 특허공개공보 평 10-310765호
본 발명은 자동차 등의 디스크 브레이크 패드나, 브레이크 라이닝, 클러치 페이싱 등의 마찰재에 관한 것으로서, 특히, 분말상의 마찰재 원료 혼합물을 태블 릿(tablet) 상으로 조립(造粒)한 마찰재 원료 조립물(造粒物)의 제조방법과, 그 마찰재 원료 조립물을 이용하여 제조된 마찰재에 관한 것이다.
마찰재는, 유기섬유, 무기섬유, 금속섬유 등의 섬유재와, 흑연, 황산바륨 등의 마찰조정재와, 천연고무 혹은 합성고무 등의 충전재를, 페놀수지 등의 열경화성 수지를 결합재로서 혼합한 분말상의 마찰재 원료 혼합물로부터 성형된다.
디스크 브레이크 패드는, 상기 분말상의 마찰재 원료 혼합물을 가압 및 가열하여 마찰재를 성형함과 동시에 백 플레이트에 부착되는 것에 의해서 성형된다. 혹은, 브레이크 라이닝과 같이, 상기 분말상의 마찰재 원료 혼합물을 가압 및 가열하여 성형하는 것 만으로서, 성형과 동시에 백 플레이트에 부착되지 않는 것도 있다. 그런데, 분말상의 마찰재 원료 혼합물은 전술한 복수의 원료가, 섬유상의 것에서 부터 분말상의 것까지 혼합되어서, 각 원료에 따른 입자의 크기가 다르기 때문에 편석이 일어나기 쉬운 문제가 있고, 품질의 균일화가 문제이다.
이 문제를 해결한 것으로서, 분말상의 마찰재 원료 혼합물을 태블릿 상으로 입자화하는 방법이 알려져 있다. 복수의 원료를 균일하게 혼합한 상태에서, 입자상으로 뭉쳐서, 마찰재 원료 조립물로 하는 것으로서, 편석을 방지하는 것이다.
입자상으로 뭉치는 조립방법(造粒方法)으로서는, 특허문헌 1 (특개평 7-290447호), 특허문헌 2 (특개평 6-136145호), 특허문헌 3 (특개평 10-310765호)에 기재된 것 등이 알려져 있다.
특허문헌 1에는, 보강용 화이버, 유기, 무기의 충전재, 고무분말 및 열경화성 수지를 혼합한 분말상의 마찰재 원료 혼합물을 60℃이상으로 열경화성 수지의 경화온도 이하로 가열하고, 반 용융 상태의 원료를 압출판의 압출공으로부터 압출하여 초퍼(chopper)로 미세하게 절단하여, 마찰재 원료 조립물을 얻는 조립방법이 제안되어 있다.
특허문헌 2에는, 열 경화성 수지 결합재, 섬유기재 및 마찰조정재를 주된 성분으로 하는 원료를 건식혼합하면서, 물-알콜 혼합용매로 되는 점결응집제를 첨가, 혼합하여 원료혼합물을 습윤화하는 것과 함께 점성을 부여하고, 이것을 입자상으로 조립하고 건조해서, 마찰재 원료 조립물을 얻는 조립방법이 제안되어 있다.
또한, 본원의 출원인의 선원(특원 2004-334342호)에는, 적어도 점착성물질을 포함하는 복수의 물질을 혼합하여서 된 분말상의 마찰재 원료 혼합물에, 용제를 첨가하지 않거나, 혹은 5 중량% 이하의 미량의 용제를 첨가하고, 가압 롤러로 가압하여 띠 형상으로 하고, 이것을 분쇄하여 마찰재 원료 조립물을 얻는 조립방법을 제안하고 있다.
그러나, 특허문헌 1 및 2에 기재된 마찰재 원료 조립물은, 가열가압 성형한 후의 마찰재에 균열이 발생하거나, 강도가 저하되기 쉬운 문제가 있다. 이것은, 조립물 끼리의 결합력이 작아지기 때문으로 생각된다. 특히, 특허문헌 1의 건식조립에는, 마찰재 원료 조립물에 포함되는 결합재가, 태블릿 상으로 조립(성형)될 때, 온도가 상승하여서 결합재의 경화가 발생하는 정도로 진행해 버려서, 가열가압 성형하여 마찰재로 할 때의 조립물 끼리의 결합력이 저하하기 때문으로 생각된다.
이 문제에 대하여, 특허문헌 3에는, 전동(轉動)유동에 의해 마찰재 원료 조립물의 표면에 결합재 층을 형성하는 것을 제안하고 있다. 전동유동에 의한 조립법 은, 금속 망의 위에 분체 원료를 투입하고, 하방으로부터 공기를 제공하고, 상방으로부터 액체를 스프레이하는 것에 의해서 일정의 습기를 줘서, 원료를 유동화시켜서 조립(造粒)하는 방법이다. 금속 망 대신에 회전판을 이용하면, 회전판 주변부로부터의 공기 흐름에 의한 유동화와 함께 전동을 동반하는 전동유동에 의한 조립이 행하여 진다. 액체는 유기용제, 수계액체를 사용하는 것이 가능하지만, 유기용제는 작업위생면이나, 작업안전면에 문제가 있어서, 수계액체가 바람직하게 사용된다.
특허문헌 3에는, 최초에 통상의 조립을 행하고, 그 후, 결합재에 의한 전동유동에 의해서 마찰재 원료 조립물의 표면에 결합재 층을 성형하는 것이 가능하다. 이 방법에 따르면, 가열가압 성형된 마찰재의 강도를 크게 하는 것이 가능하다.
그러나, 이 특허문헌 3에 보이는 전동유동방식은, 입자 상호 간의 압축, 압밀을 할 때, 고체, 액체, 기체의 계면 에너지를 기본적인 힘으로서 이용하기 때문에, 액체의 첨가가 필요해서, 조립물의 건조공정과, 습도조절공정이 필요하게 되고, 조립에 필요한 시간이 길게 걸리기 때문에, 효율적이지 않다. 또한, 사용가능한 결합재는 액체의 첨가에 따른 강도저하가 없는 수지로 한정된다. 예를 들면, 노블락(novolac)형의 페놀수지는, 내열성이 높기 때문에 마찰재의 결합재로서 많이 사용되고 있지만, 물을 흡수하기 쉽고, 물을 흡수하면 적화열화하는 성질을 가지고 있어서, 가열가압 성형된 마찰재에 균열이 발생하거나, 강도가 저하하는 문제가 있다.
본 발명은 이와 같은 사실로부터 제안된 것으로서, 조립(造粒) 후에 가열· 가압을 가하여 마찰재로 할 때에 균열의 발생이 없고, 마찰재의 강도도 충분히 강하게 되고, 나아가서, 습도조절작업과 건조공정이 불필요하여서 짧은 시간에 제조가 가능하고, 사용가능한 수지가 한정되지 않는 마찰재 원료 조립물의 제조방법과, 그 마찰재 원료 조립물을 사용하여 제조한 마찰재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본원의 마찰재 원료 조립물의 제조방법은, 결합재를 포함하는 복수의 소재를 혼합하여 조립(造粒)하는 마찰재 원료 조립물의 조립방법에 있어서, 상기 결합재의 일부를 제외한 상태에서 복수의 소재를 혼합하여 조립하고, 조립된 입자상 마찰재에 상기 제외해 둔 결합재를 분말의 상태로 혼입하여 교반하는 것을 특징으로 한다.
마찰재에 혼입된 결합재의 20~97 체적%를 마찰재를 조립할 때에 혼입하고, 잔여분인 3~80 체적%를 성형된 입자상 마찰재에 분말상으로 하여 혼합한 구성으로 하고, 상기 분말상의 결합재의 전량은 입자상 마찰재에 부착하는 구성으로 하는 것이 가능하다.
유기, 무기, 금속 등의 섬유재와, 흑연, 황산바륨 등의 마찰조정재와, 천연고무 등의 충전재와, 페놀수지 등의 열 경화성 수지로 되는 결합재를 소정의 비율로 혼합한 분말상의 원료 혼합물로 한다. 이때, 결합재에 대해서는, 소정의 투입비율보다 적게 하고, 나머지의 부분은 분말로 하여 나눠둔다.
혼합된 분말상 원료 혼합물을, 건식 조립법(造粒法), 습식 조립법, 전동유동식 조립법 혹은, 특원 2004-334342호에 기재된 방법 등, 어느 방법에 의해서 태블 릿 상으로 조립한다. 이 조립된 입자상 마찰재에, 나머지 결합재의 분말을 혼합하고 교반한다. 이 분말은, 반데르발스 힘, 정전력, 결합재와 마찰재 원료에 포함되는 미량 수분의 접착력 등에 의해서 입자상 마찰재의 표면과 움푹한 곳 등에 부착한다. 분말상의 결합재의 양이 적당하다면, 결합재는 전부 입자상 마찰재에 부착하고, 편석하는 분말상 결합재는 발생하지 않는다.
본 발명의 마찰재 원료 조립물의 제조방법에 따르면, 태블릿 상으로 조립하는 것으로서, 마찰재 소재를 균일하게 하는 것이 가능함과 함께, 마찰재 원료 조립물의 표면에는, 대략 균일한 분포로 분말상의 결합재가 부착하기 때문에, 가압·가열하여 백 플레이트에 붙여서 마찰재로 할 경우, 마찰재 원료 조립물 서로가 강력하게 결합하고, 균열의 발생이 없게 되고, 마찰재로서 필요한 강도를 얻는 것이 가능하다.
또한, 조립 후에 추가하는 분말상의 결합재의 양이, 반데르발스 힘, 정전력, 결합재와 마찰재 원료에 포함되는 미량의 수분의 접착력 등으로 부착하는 양 이내라면, 결합재가 분리하여 편석하는 것도 생기지 않고, 소재의 균일성을 유지하는 것이 가능하다. 또한, 조립 후의 마찰재에 분말상의 결합재를 혼합하고, 교반하는 것 만으로 제조가능하고, 건조와 습도조절등이 일절 불필요하여, 상당히 간단하게 제조가능하다. 또한, 분말상의 결합재를 입자상 마찰재로 부착시킬 때에 액체를 사용하지 않기 때문에, 노블락 형 페놀수지와 같이 물의 첨가에 따라서 강도가 저하하는 수지도 문제없이 사용하는 것이 가능하다.
이하, 본 발명의 실시의 형태를 첨부도면을 참조하여 설명한다.
도 1은, 본 발명에 따른 마찰재의 조립방법을 실시하기 위한 조립장치의 구성을 보이는 도면이다. 이 조립장치(100)는, 원통형상의 호퍼(hopper)(110), 이 호퍼(110)의 하부에 설치된 스크류 피더(screw feeder)(120), 스크류 피더(120)의 출구에 설치된 상하 한 쌍의 가압롤러(130), 가압롤러(130)의 출구하방에 배치된 분쇄기(140), 분쇄기(140)의 하부에 연결된 정립기(整粒機)(150)로 구성된다.
호퍼(110) 내에는, 나선상의 교반체(112)가 회전이 자유롭게 설치되어 있다. 이 교반체(112)가 축(114)을 중심으로 회전하는 것으로서, 호퍼(110) 내의 분말상 원료를 교반하여 막힘을 방지하고, 스무스하게 스크류 피더(120)에 공급가능하도록 하고 있다.
스크류 피더(120)는, 수평한 회전축(121)에 나선상의 반송익(122)을 취부한 것으로서, 호퍼(110)로부터 투하된 분말상 원료 a를 교반하면서 다음의 가압 롤러(130)로 보낸다.
가압롤러(130)는, 상하 한 쌍의 평행하게 배치된 강철제의 롤러로 되고, 일방의 롤러가 타방의 롤러를 향하여 탄성체에 의해 압접되어 선접촉되어 있고, 압접력은, 조정가능하여, 실시예로는, 2.4×104N/cm로 세팅되어 있다. 그리고, 물질이 가압롤러(130)를 통과하면, 판상으로 압축되도록 되어 있다.
분쇄기(140)는, 예비 분쇄기(142)와 본 분쇄기(144)의 두 개의 분쇄기를 구비하고 있다. 예비 분쇄기(142)는, 3 매의 분쇄익을 취부한 회전원판을 다수 매 회전축(142a)에 취부하고, 분쇄익은 회전축(142a)을 둘러서 삼중의 나선을 구성하도 록 배치되어 있다. 본 분쇄기(144)도 3 매의 분쇄익 대신에 8 매의 작은 분쇄익을 가지고, 각 분쇄익이 회전축(144a)을 둘러서 8 중의 나선을 형성하도록 구성되어 있다. 이들의 분쇄익은, 회전하는 것으로서 물체를 미세한 입자상으로 분쇄하는 것이다.
정립기(150)는, 육각 기둥의 각 변에 압압판(押壓板)(152)을 취부한 것으로, 압압판(152)의 외측에 금속망(154)을 설치하고 있다. 분쇄기(140)로 분쇄된 입자상 물체를 압압판(152)을 이용하여 금속망(154)으로 눌러붙여, 입자를 파쇄하면서 금속망(154)의 눈을 통과시키고, 일정 거칠기의 입자상 물체로 만든다.
다음으로, 마찰재의 조립(造粒)방법을 설명한다.
호퍼(110) 내에는, 분말상 원료 a가 투입된다. 분말상 원료 a는, 섬유재, 충전재, 결합재 등을 혼합한 것이다. 분말상 원료 a에는, 0.1~5.0 중량%이하의 용제를 첨가한다. 용제로서는 물을 사용하고 있다. 분말상 원료 a에 점착성 물질을 가하면, 첨가량은, 5 중량% 이하이면 좋고, 하한으로서는, 0 중량%, 즉 무첨가라도 좋다. 점착성물질의 유무에 관계없이 가장 바람직한 첨가량은 2~3 중량%이다.
또한, 용제로서 물을 사용하는 경우, 분말상 원료 a의 각 소재에 포함되어 있는 물과의 관계가 문제로 된다. 여기서, 분말상 원료 a에 포함되는 수분은 20℃, 관계습도 65%에 있어서 평형상태로 될 때의 수분율로 하여, 여기서 첨가하는 물은, 수분은 20℃, 관계습도 65%에 있어서 평형상태로 될 때의 수분율을 함유하는 분말상 원료 a에 첨가되는 양을 나타내는 것으로 한다.
섬유재로서는, 유기섬유, 무기섬유, 금속섬유가 사용되고, 유기섬유로서는, 아라미드 섬유, 셀룰로오스 섬유, 아크릴 섬유 등이 있고, 무기섬유로서는, 암면(rock wool), 유리섬유, 세피오라이트(sepiolite) 등이 있고, 금속섬유로서는 스테인레스 스틸 섬유, 스틸섬유, 동섬유, 황동섬유, 청동섬유 등이 열거된다.
충전재는, 증량목적과, 윤활특성을 부여하여 안정한 마찰을 얻을 수 있도록 하기 위한 것으로, 금속편/금속분, 황산바륨, 탄산칼슘, 흑연, 점착성 유기 충전재로서 NBR(acryloNitrile Butadiene Rubber) 등의 합성고무와 천연고무 등이 사용된다.
결합재는, 섬유재와 충전재를 결부시키는 것으로, 페놀수지, 요소수지, 에폭시 수지, 벤즈옥사진 수지 등의 열 경화성 수지가 사용된다. 이 발명에는, 마찰재에 포함되는 결합재의 양은 10~20 체적%정도 이지만, 이 발명에는, 여기서 혼입된 결합재는 혼입되어지는 양의 20~97 체적%정도 만으로서, 나머지 3~80 체적%는 분말상 그대로 별도로 나누어 둔다. 20 체적% 미만으로 하면, 결합재의 존재가 치우쳐서, 편석과 유사한 현상이 생기고, 마찰재의 균일성이 손상되는 것에 의해서, 강도가 저하하기 때문이다.
또, 97 체적%를 넘어서면, 입자상으로 조립한 후에 부가하는 분말상의 결합재의 양이 적어지게 되고, 마찰재로 하였을 때 균열이 발생하기 쉽게 되고, 강도를 얻을 수 없기 때문이다.
이와 같은 소재를 혼합한 분말상 원료 a를 호퍼(110) 안에 투입한다. 호퍼(110) 내에 투입된 분말상 원료 a는, 다량으로 공기를 포함하고 있고, 이 분말상 원료 a는, 부드럽게 호퍼(110)내를 강하해 간다. 이 과정에서 상부에 퇴적된 원료 의 압력을 받아 탈기된다.
탈기된 분말상 원료 a는, 도중에 아치(arch)상으로 굳어 버리는 일이 있기 때문에, 교반체(112)가 교반하는 것으로서 이것을 방지하고 있다. 분말상 원료 a는 호퍼(110) 내를 강하하여, 스크류 피더(120)에 도달한다.
호퍼(110) 내의 분말상 원료 a의 양이 일정량 이상이면, 스크류 피더(120)에 공급된 분말상 원료 a도 일정량으로 된다. 스크류 피더(120)는 분말상 원료 a를 가압롤러(130)로 향하여 교반하면서 반송하고, 가압롤러(130)의 입구에 설치된 공급상(供給箱)(132)으로 밀어 넣는다.
공급상(132)에 밀어 넣어진 분말상 원료 a는, 가압롤러(130)의 사이로 들어가며 탈기되고, 점착성 충전재의 점착력에 의해, 띠상 원료 b로 된다. 띠상 원료 b는, 가압롤러(130)를 나가면, 하방에 있는 분쇄기(140)로 들어가고, 분쇄기(140)에 들어간 띠상 원료 b는, 예비 분쇄기(142)에서 눈이 굵은 입자상으로 되고, 본 분쇄기(144)에서 더 세밀하게 분쇄된다.
그리고, 정립기(150)로 들어가면, 압압판(152)에 의해서 금속망(154)으로 눌려지고, 망의 눈 크기로 입자가 맞추어진 입자상 원료 c로 된다. 이 조립장치(100)로 형성된 입자상 원료 c는, 인편상(鱗片狀)으로 되어 있다. 여기서, 인편상은, 중앙이 두껍고, 주변이 얇게 된 편평한 판상을 가리키고 있다.
상기의 조립장치(100)에는, 가열장치가 없고, 가열은 일절 하지 않는다. 가압롤러(130)로 가압되는 것에 의해서, 약간의 열이 발생하지만, 60℃정도가 한도이고, 열 경화성 수지를 용융시키는 것은 아니다.
분말상 원료 a내에는, NBR 등의 점착성 물질이 포함되어 있다. 분말상 원료 a가 압축될 때, 이 점착성 물질이 다른 물질에 달라붙어서 고체상의 띠상 원료 b로 된다. 점착성 물질은, 부드러운 점토와 같은 느낌으로 다른 물질에 붙어서, 접착제적인 기능을 다하지만, 가열을 받지 않기 때문에, 입자상 원료 c는 분말상 원료 a와 동일한 양상으로 예비성형이 가능하게 된다.
또한, 입자상 원료 c로 되면, NBR 등의 점착성 물질은 단독으로 존재하지 않고 다른 물질에 부착한 상태로 되어 있다. 그 때문에, 금형의 내벽에 붙는 일이 없어지고, 예비 성형 시의 형 붕괴가 발생하지 않게 되는 것으로 생각된다.
상기 실시예는, 가압롤러(130)의 사이에 분말상 원료 a를 통과시키는 것이지만, 분말상 원료 a를 프레스 용 금형 내에 투입하고, 프레스 기로 압력을 가하는 것으로, 띠상 원료 b와 같은 고화된 원료를 만들고, 이것을 적당한 수단에 의해서 분쇄하여 조립하는 것도 가능하다. 이 경우도, 용제는 무첨가 내지 5 중량% 이하의 미량 첨가하고, 더욱이, 가열도 하지 않는다. 통상의 예비 성형품의 제작의 경우, 분말상 원료 a에 가하는 압력은, 20~70MPa로 하지만, 본 발명으로 조립하는 경우는, 이것의 수배 높은 압력인 50~300MPa로 한다.
이 압력은, 상기 가압롤러(130)에 가하는 압축력인, 5×103~3×104N/cm과 실질적으로 같은 정도로 생각된다.
본 발명의 조립방법으로 형성된 입자는, 지름이 1~4mm정도가 바람직하다. 4mm를 초과하면 조립물의 라벨링 계량 특성(擦切性)이 저하되고, 1mm미만으로 되 면, 섬유성분이 절단되어 버리기 때문이다.
상기의 실시예는 점착성 물질을 포함하지만, 점착성 물질을 첨가하지 않은 분말상 원료에 대해서도 조립(造粒)을 하는 경우, 0.1~5.0 중량%의 용제가 첨가되면, 점착성 물질을 첨가한 경우와 동일한 양상으로 조립하는 것이 가능하였다. 이것은, 상술한 바와 같이, 본 발명의 조립방법에는, 통상의 예비성형보다 수배 높은 압력을 가하기 때문으로 생각된다.
이와 같이 조립된 입자상 마찰재에, 상기 가려내 둔 3~80 체적%의 결합재의 분말을 혼합하고, 교반한다. 결합재는, 입자상 마찰재가 1~4mm정도의 지름으로 되는 것에 대하여, 0.005~2000㎛ 정도로 상당히 작기 때문에, 반데르발스 힘, 정전력, 결합재와 마찰재 원료에 포함되는 미량의 수분의 접착력 등에 의해서, 입자상 마찰재의 표면과 표면에 있는 요(凹)부 내에 흡착된다. 추가된 결합재의 전량은 입자상 마찰재의 표면에 부착하고, 결합재의 분말로서 편석하지 않도록 하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하여 조립된 마찰재 원료 조립물은, 가압, 가열하여 백 플레이트에 붙였을 때, 마찰재 원료 조립물의 표면에 부착한 결합재가 전부 용융하여 경화하고, 브레이크 패드 등의 마찰재로서 필요한 강도를 얻는 것이 가능하다.
더욱이, 조립방법으로서는, 상기의 실시예의 방법으로 한정되지 않고, 종래로부터 행하여지고 있는 건조식 조립법(예를 들어 특허문헌 1)과 습식 조립법(예를 들어 특허문헌 2)와 전동 유동법(예를 들어 특허 문헌 3)이 채용가능하고, 이것에 의해서 조립된 입자상 마찰재에 분말상의 결합재를 첨가하면 좋다.
<실시예>
본 발명의 실시예를 표 1에, 비교예를 표 2에 나타낸다. 제품의 균열의 발생상태를 육안으로 확인하고, 제품의 전단강도를 JASO(Japanese Automobile Standard Organization) C427에 따라서 측정하였다. 표 1 및 표 2에 걸친 평가란의 기호의 의미는 이하와 같다.
균열의 유무
○ 균열없음
△ 미세한 균열있음
× 큰 균열있음
전단강도
◎ 5MPa 이상
○ 5MPa 미만, 4MPa 이상
△ 4MPa 미만, 3MPa 이상
× 3MPa 미만
실시예 1~12
표 1의 제 1 조성은, 실시예 1~12 의 마찰재 원료와, 각 원료의 혼합율(체적%)을 보이고 있다. 이들에 기재된 제 1 조성의 마찰재 원료를, 도 1의 조립장치를 이용하여 2.4×104N/cm로 압축, 분쇄, 파쇄하는 것에 의해 조립하고, 이후에 가하는 결합재로서 제 2 조성의 노블락형 페놀 수지의 분말을 첨가, 혼합·교반하여 마찰재 원료 조립물을 얻었다. 이 마찰재 원료 조립물을 열성형용 틀에 투입하고, 백 플레이트를 겹치고, 성형온도 170℃, 성형압력 20MPa의 조건하에서 10분 간 가열가압 성형하고, 250℃로 5시간 열처리(후 경화)를 행하고, 도장, 구워붙임, 연마하여, 실시예 1~12 의 브레이크 패드를 얻었다.
실시예 1~3은, 결합재의 첨가량은, 제 1 조성과 제 2 조성을 합해서 10 체적%이다. 실시예 4~8은 동일하게 15 체적%, 실시예 9~12는 20 체적%이다. 이러한 10~20 체적%라고 하는 숫자는, 종래의 마찰재 원료에 첨가된 양과 같은 범위에 있다.
실시예 1~12의 전체로, 균열은 보이지 않았다. 그러나, 실시예 3 및 실시예 8에 나타낸 것처럼, 조립 후에 가하는 결합재가, 전체 결합재의 1 체적%로 되면, 전단강도가 저하되는 것이 밝혀졌다. 이 비율은 3 체적% 이상이면, 문제가 없고, 30~50 체적%로 되면 전단강도가 가장 커지게 되고, 바람직한 범위로 생각된다.
비교예 1~3
표 2에 기재된 제 1 조성의 마찰재 원료를 도 1의 조립장치를 이용하여 2.4×104N/cm으로 압축, 분쇄, 파쇄하는 것에 의해 마찰재 원료 조립물을 얻었다. 이 비교예 1~3에는, 제 2 조성이 0이고, 조립 후에 결합재를 가하지 않는다. 이 마찰재 원료 조립물을 열 성형용 틀에 투입하고, 백 플레이트를 겹치고, 성형온도 170℃, 성형압력 20MPa의 조건하에서 10분간 가열가압 성형하고, 250℃에서 5시간 열처리(후 경화)를 행하고, 도장, 구워붙임, 연마하여, 비교예 1~3의 브레이크 패드를 얻었다. 그 결과, 결합재의 첨가율이 실시예 1~12와 동일한 범위임에도 불구하고, 미세한 균열이 가능하고, 전단강도도 저하하였다. 이것에 의해서, 본 발명인 조립 후에 결합재를 첨가하는 방법이 우월하다는 것이 밝혀졌다.
비교예 4
표 2에 기재된 제 1 조성의 마찰재 원료를, 도 1의 조립장치를 이용하여 2.4×104N/cm로 압축, 분쇄, 파쇄하는 것에 의해 조립한 것으로, 물을 첨가하면서 제 2 조성의 노블락형 페놀 수지를 전동유동하여 얻어진 마찰재 원료 조립물을, 열성형용 틀에 투입하고, 백 플레이트를 겹치고, 성형온도 170℃, 성형압력 20MPa의 조건하에서 10분간 가열가압 성형하고, 250℃로 5시간 열처리(후 경화)를 행하고, 도장, 구워붙임, 연마하여, 비교예 4의 브레이크 패드를 얻었지만, 미세한 균열이 생기고, 전단강도도 저하하였다. 노블락형 페놀 수지가, 물을 흡수하여 적화열화(赤化劣化)하였기 때문으로 생각된다.
본 발명의 마찰재 원료 조립물의 제조방법에 따르면, 태블릿 상으로 조립하는 것으로서, 마찰재 소재를 균일하게 하는 것이 가능함과 함께, 마찰재 원료 조립물의 표면에는, 대략 균일한 분포로 분말상의 결합재가 부착하기 때문에, 가압·가열하여 백 플레이트에 붙여서 마찰재로 할 경우, 마찰재 원료 조립물 서로가 강력하게 결합하고, 균열의 발생이 없게 되고, 마찰재로서 필요한 강도를 얻는 것이 가능하다.
또한, 조립 후에 추가하는 분말상의 결합재의 양이, 반데르발스 힘, 정전력, 결합재와 마찰재 원료에 포함되는 미량의 수분의 접착력 등으로 부착하는 양 이내라면, 결합재가 분리하여 편석하는 것도 생기지 않고, 소재의 균일성을 유지하는 것이 가능하다. 또한, 조립 후의 마찰재에 분말상의 결합재를 혼합하고, 교반하는 것 만으로 제조가능하고, 건조와 습도조절등이 일절 불필요하여, 상당히 간단하게 제조가능하다. 또한, 분말상의 결합재를 입자상 마찰재로 부착시킬 때에 액체를 사용하지 않기 때문에, 노블락 형 페놀수지와 같이 물의 첨가에 따라서 강도저하하는 수지도 문제없이 사용하는 것이 가능하다.
Claims (6)
- 결합재를 포함하는 복수의 소재를 혼합한 마찰재 원료 혼합물을 조립(造粒)하는 마찰재 원료 조립물의 제조방법에 있어서, 상기 결합재의 일부를 제외한 상태에서 복수의 소재를 혼합하여 조립하고, 조립된 입자상 마찰재에 상기 제외해 둔 결합재를 분말의 상태로 혼입하여 교반하는 것을 특징으로 하는 마찰재 원료 조립물의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,마찰재에 혼입되는 결합재의 20~97 체적%를 마찰재를 조립할 때 혼입하고, 잔여인 3~80 체적%를 성형된 입자상 마찰재에 분말상으로 하여 혼합하는 것을 특징으로 하는 마찰재 원료 조립물의 제조방법.
- 제 1 또는 제 2 항에 있어서,상기 분말상 결합재의 전량은, 입자상 마찰재에 부착하는 것을 특징으로 하는 마찰재 원료 조립물의 제조방법.
- 제 1 항의 방법으로 얻어진 마찰재 원료 조립물을 가열가압 성형한 마찰재.
- 제 2 항의 방법으로 얻어진 마찰재 원료 조립물을 가열가압 성형한 마찰재.
- 제 3 항의 방법으로 얻어진 마찰재 원료 조립물을 가열가압 성형한 마찰재.
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| KR101082454B1 (ko) * | 2010-01-13 | 2011-11-11 | 류재선 | 전철기 클러치용 마찰판의 제조방법 및 그 마찰판 |
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| EP1160481A1 (en) * | 2000-06-02 | 2001-12-05 | Nisshinbo Industries Inc. | Process for producing friction material and friction material obtained by the process |
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