KR100918511B1 - 나노입자들의 마찰 변형층을 구비한 마찰 물질 - Google Patents

Abstract

베이스 물질, 적어도 하나의 형태의 수지 물질, 및 적어도 하나의 형태의 나노입자 크기의 마찰 변형 입자들을 포함하는 마찰 물질이 개시된다.

Description

나노입자들의 마찰 변형층을 구비한 마찰 물질{Friction material with nanoparticles of friction modifying layer}

도 1a는 섬유 모양의 베이스와 마찰 변형 입자를 가지는 종래의 마찰 물질을 도시한 개략도.

도 1b 내지 도 1d는 상대적인 크기의 입자들을 도시한 개략도이고; 도 1b는 10-15㎛의 전형적인 섬유 지름; 도 1c는 10-20㎛의 전형적인 평균 크기의 규조 입자; 도 1d는 0.01㎛의 나노입자 크기.

도 2a는 5000 배율의 본 발명의 나노입자 마찰 물질의 SEM 화상이고, 도 2b는 500 배율의 본 발명의 나노입자 마찰 물질의 SEM 화상.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 마찰 물질에 대한 10, 50, 100, 500, 1000, 2000, 3000 및 4000 사이클에서의 습식 시동 클러치 품평 평가를 도시한 일련의 그래프(개방 사이클 선 : 표면에서의 나노입자들의 하나의 최적화된 집결을 도시한 예 1, 및 밀폐된 사각 형상의 선 : 비교 마찰 물질) : 도 3a는 초기 마찰 계수를 도시하고, 도 3b는 중기 마찰 계수를 도시하고, 도 3c는 말기 마찰 계수를 도시하고, 도 3d는 말기/중기 비율을 도시한다.

도 4는 초기 계수 - 비교재(밀폐 사이클);

초기 계수 - 본 발명의 예 1(밀폐된 사각형);

품평 테스트 후 - 비교재(개방 사이클); 및

품평 테스트 후 - 본 발명의 예 1(개방 사이클)에 대한 마찰 계수 대 속도(rpm)를 비교하는 S31 테스트 결과를 도시한 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 종래의 마찰 물질 12 : 섬유 베이스 물질

14 : 규조 마찰 변형 입자

본 발명은 적어도 한 형태의 경화성 수지로 포화된 베이스 물질을 포함하는 제 1 또는 하부 층과 나노입자들의 마찰 변형층들을 포함하는 적어도 한 형태의 마찰 변형 입자를 포함하는 제 2 또는 상부층을 가지는 마찰 물질에 관한 것이다. 본 발명의 마찰 물질은 고 마찰계수, 매우 양호한 떨림 방지(anti-shudder) 특성(즉, 우수한 du/dv 경사도 특성), 및 극히 높은 내열성을 가진다. 마찰 물질은 또한 개선된 강도, 공극율, 내마모성 및 내소음성을 가진다.

연속적인 슬립 토오크 컨버터들 및 쉬프팅 클러치 시스템들을 가지는 새롭고 발전된 연속 토오크 변속 시스템들이 자동차 산업에 의해 개발되고 있다. 이러한 새로운 시스템들은 종종 높은 에너지 요구를 필요로 한다. 그러므로, 마찰 물질 기술은 이러한 발전된 시스템들의 증가하는 에너지 요구에 맞추도록 개발되어야만 한다.

특히, 새로운 고성능의 내구성이 있는 마찰 물질이 요구된다. 새로운 마찰 물질은 표면 속도가 약 65m/sec까지의 고속에 견딜 수 있어야만 된다. 또한, 마찰 물질은 약 1500psi까지의 높은 라이닝 압력에 견딜 수 있어야만 한다. 마찰 물질이 제한된 윤활 조건 하에서 유용하다는 것 또한 중요하다.

마찰 물질은 내구성이 있어야만 되고, 발전된 시스템에서 사용되기 위하여 높은 내열성을 가진다. 마찰 물질은 고온에서 안정하게 유지되어야만 되고, 또한 작동 상태동안 발생되는 높은 열을 신속하게 분산시킬 수 있어야만 된다.

새로운 시스템들의 결합 및 분해동안 발생되는 고속도는 마찰 물질이 결합 전체에 걸쳐서 비교적 일정한 마찰을 유지할 수 있어야만 한다는 것을 의미한다. 하나의 기어로부터 다른 기어로 동력을 전하는 동안 제동 또는 변속 시스템의 재료의 “떨림(shuddering)”을 최소화하기 위하여, 마찰 결합이 폭넓은 범위의 속도 및 온도에 걸쳐서 비교적 일정하여야 하는 것이 중요하다. 또한, 마찰 물질이 마찰 결합동안 소음 또는 “꽥꽥거리는 소리(squawk)”가 없도록, 필요한 토오크 곡선 형상을 가지는 것이 중요하다.

특히, 변속 및 토오크 요구 시스템은 연료 효율 및 승차감을 위해 주로 슬립 클러치를 통합한다. 이러한 시스템들 내에서의 슬립 클러치의 역할은 습식 시동 클러치와 같은 차량 발진 기구로부터 토오크 컨버터 클러치로 변화하다. 작동 상태에 따라서, 슬립 클러치는 3개의 주요 분류로 차별화될 수 있다: (1) 습식 시동 클러치와 같은 저압 고슬립 속도 클러치; (2) 컨버터 클러치와 같은 고압 저슬립 속도 클러치; 및 (3) 중립 내지 공전 클러치와 같은 극저압 저스립 속도 클러치.

슬립 클러치의 모든 응용물들에 관련한 주요 성능은 마찰 계면의 떨림 방지와 에너지 관리이다. 떨림의 발생은 마찰 물질의 마찰 특성, 접합면들의 경도 및 조도, 오일막 보존력, 윤활유의 화학적 성질 및 영향력, 클러치 작동 상태, 구동라인 조립 및 하드웨어 정렬, 및 구동라인 오염을 포함하는 많은 변수에 기인될 수 있다. 마찰 계면 에너지 관리는 주로 계면 온도를 제어하는 것과 관련되고, 펌프 용량, 오일 흐름 경로 및 제어 전략에 의해 영향을 받는다. 마찰 물질 표면 설계는 또한 계면 에너지 관리의 효율성에 기여한다.

이전에, 석면 섬유들이 온도 안정성을 위한 마찰 물질에 포함되었다. 건강 및 환경 물제들로 인하여, 석면은 더 이상 사용되지 않는다. 보다 최근의 마찰 물질들은 마찰 물질에서 석면의 부재를 극복하고자 페놀 또는 페놀 변형 수지로 포화지 또는 섬유 물질들을 변형시키는 것이 시도되었다. 그러나, 이러한 마찰 물질들은 발생된 고열을 신속하게 분산시킬 수 없으며, 필요한 내열성을 가지지 않고, 현재 개발중인 고속 시스템들에서 사용하는데 필요한 새로운 높은 계수의 마찰 성능을 만족시키지 못 한다.

Seiz의 미합중국 특허 제5,083,650호는 다단계 포화 및 경화 공정, 즉 종이가 코팅 합성물로 포화되고, 그 종이 위에 탄소 입자들이 배치되고, 종이에 있는 코팅 합성물들이 부분적으로 경화되고, 제 2 코팅 조성물이 부분적으로 경화된 종이에 부착되고, 끝으로 두 코팅 조성물들이 경화된다.

마찰 물질에서 사용하기 위하여 본 발명의 양수인인, 보그워너사(BorgWarner Inc.,)에 의해 공유된 다양한 종이 베이스 섬유들이 개발되었었다. 이러한 참조물 들은 참조에 의해 본 명세서에 전체적으로 통합된다.

특히, Lam 등의 미합중국 특허 제5,998,307호는 경화성 수지로 포화된 주로 섬유 기재 물질을 가지는 마찰 물질에 관한 것이고, 다공성 주요층이 적어도 하나의 섬유물질을 포함하고, 제 2 층이 주요층 표면의 적어도 3 내지 90%를 덮는 탄소 입자들을 포함한다.

Lam 등의 미합중국 특허 제5,858,883호는 덜 원섬유로 된(fibrillation) 아라미드 섬유들, 인조 흑연 및 중전재로 만들어진 주요층과, 주요층의 표면 상의 탄소 입자들을 포함하는 제 2 층을 가지는 베이스 물질에 관한 것이다.

Lam 등의 미합중국 특허 제5,856,224호는 경화성 수지로 포화된 베이스를 포함하는 마찰 물질에 관한 것이다. 주요층은 덜 원섬유로 된 아라미드 섬유들, 인조 흑연 및 중전재로 만들어지고, 제 2 층은 탄소 입자와 보존력 조력물(retention aid)을 포함한다.

Lam 등의 미합중국 특허 제5,958,507호는 덜 원섬유로 된 아라미드 섬유들을 포함하는 섬유재의 적어도 한 쪽 표면의 3 내지 90%가 탄소 입자들로 코팅되는 마찰 물질을 만들기 위한 공정에 관한 것이다.

Lam 등의 미합중국 특허 제6,001,750호는 경화성 수지로 포화된 섬유 베이스 물질을 포함하는 마찰 물질에 관한 것이다. 다공성 주요층은 덜 원섬유로 된 아라미드 섬유들, 탄소 입자, 탄소 섬유, 중전재, 페놀 노볼로이드(novoloid) 섬유, 및 선택적으로 면섬유를 포함한다. 제 2 층은 표면의 적어도 3 내지 90%를 덮는 탄소 입자들을 포함한다.

또 다른 공유된 미합중국 특허 출원 제09/707,224호는 주요층의 표면 영역의 3 내지 90%를 덮는 마찰 변형 입자들과 함께 다공성 주요 섬유 베이스층을 가지는 종이형 마찰 물질에 관한 것이다.

아울러, 다양한 종이형 섬유 베이스 물질들은 BorgWarner Inc.,에 의해 공유된 Lam 등의 미합중국 특허 제5,753,356호 및 제5,707,905호에 개시되어 있으며, 이 특허들은 덜 원섬유로 된 아라미드 섬유들, 인조 흑연 및 충전재를 포함하는 베이스 물질을 개시하고, 참조에 의해 본 명세서에 통합된다.

또 다른 공유된 Lam의 미합중국 특허 제6,130,176호는 덜 원섬유로 된 아라미드 섬유드, 탄소 섬유, 탄소 입자들 및 충전재를 포함하는 비금속성 중이형 섬유 베이스 물질에 관한 것이다.

모든 형태의 마찰 물질에 대하여, “습식” 응용물에서 사용하기 위하여, 마찰 물질은 광범위한 다양성의 수용 가능한 특성을 가져야만 한다. 마찰 물질은 양호한 떨림 방지 특성을 가져야만 하고; 높은 내열성을 가져야만 하고 신속하게 열을 분산시킬 수 있어야 하고; 긴 내구성, 안정성 및 일관적인 마찰 성능을 가져야만 한다. 이러한 특성들이 부합되지 않으면, 마찰 물질의 최적의 성능이 달성되지 못한다.

적절한 포화 수지가 고에너지 응용 마찰 물질을 형성하기 위하여 마찰 물질에 사용되는 것이 또한 중요하다. 마찰 물질이 사용시에 제동 유체 또는 변속 오일에 주입될 때, 마찰 물질은 사용시에 양호한 전단 강도를 가져야 한다.

따라서, 본 발명의 목적은 종래의 것들과 비교하여 확실하고 개선된 성질들을 구비한 개선된 마찰 물질을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 개선된 “떨림 방지”, “높은 내스폿성” , 높은 내열성, 고마찰 안정성 및 내구성, 및 강도를 구비한 마찰 물질을 제공하는데 있다.

마찰 물질에 대한 보다 양호한 포화의 필요성의 관점에서 광범위한 조사의 연구의 결과로서, 개선된 특징을 가지는 마찰 물질이 본 발명에 의해 개발되었다.

마찰 물질은 베이스 물질과 적어도 하나의 형태의 수지 물질을 포함하는 제 1 층과, 베이스 물질의 상부면 상의 적어도 하나의 형태의 나노입자 크기의 마찰 변형 입자를 포함하는 제 2 층을 포함한다. 마찰 물질은 약 10 내지 약 250㎛의 두께를 가진 나노입자 크기의 마찰 변형 입자들의 층을 가질 수 있다. 나노입자 크기의 마찰 변형 입자들은 약 10㎚ 내지 약 150㎚의 평균 지름 크기를 가진다. 특정의 실시예에서, 나노입자 층은 면적을 근거로 약 베이스 물질의 3 내지 90%를 덮고, 다른 실시예에서, 나노입자들은 면적을 근거로 베이스 물질의 약 3 내지 20%를 덮는다. 아울러, 특정의 실시예에서, 나노입자들은 개개의 섬유들 및/또는 베이스 물질의 충전재를 적어도 부분적으로 덮는다.

특정의 바람직한 실시예에서, 마찰 변형 입자들은 실리카 나노입자들을 포함한다.

특정의 다른 실시예에서, 마찰 변형 입자들은 실리카 입자들과 적어도 하나 의 다른 나노입자 크기의 마찰 변형 입자들을 추가적으로 포함한다.

상기된 요구들을 달성하기 위하여, 많은 마찰 물질들이 작동 동안 마주치는 것들과 유사한 조건 하에서 마찰 및 높은 내열 특성에 대해 평가되었다. 상업적으로 이용 가능한 마찰 물질들은 고에너지 응용물들에서 사용하는데 적합하지 않은 것으로 연구 및 판명되었다.

본 발명에 따라서, 마찰 물질은 베이스 물질 전체에 걸쳐서 균일한 분산의 경화성 수지와, 베이스 물질의 주 표면상에 있는 실질적으로 균일층의 나노입자 마찰 변형 물질을 가진다.

본 발명에 따라서, 나노입자 층은 섬유 마찰 베이스 물질의 주 표면상에 놓여진다. 베이스 층은 나노입자들로 완전하게 덮여지거나 또는 대안적으로, 나노입자들로 부분적으로 덮여진다. 어느 한 실시예에서, 나노입자들은 내부 구조물로 침투하여 베이스 물질의 섬유 및/또는 충전재 성분들에 부착한다.

학설에 의해 속박되는 것을 바라진 않지만, 나노입자들은 베이스 물질의 섬유들에 부착될 때 마찰 물질에 대한 추가적인 기계적 강도 및 마찰 특성에 있어서의 증가를 제공한다. 나노입자들의 극히 작은 크기로 인하여 그리고 섬유/충전재들 자체에 의해 제공되는 나노입자들에 비해 비교적 큰 표면적으로 인하여, 나노입자들은 베이스 물질에서 존재하는 섬유/충전재의 표면에 부착된다. 베이스 물질의 섬유/충전재에 비하여 극히 작은 크기의 나노입자들은 나노입자들이 하여금 베이스 물질의 성분(즉, 예를 들어 섬유 및/또는 충전재들)의 표면에 상당히 고르게 분포되도록 한다.

표면에서의 나노입자들의 배치의 하나의 이점은 마찰 성능(예를 들어, 보다 높은 마찰 계수; 보다 양호한 mu-v 구배 등)이 향상되는 것이다.

특정 실시예에서, 나노입자 지름 크기는 약 10㎚ 내지 150㎚의 범위에 놓인다. 또한, 특정 실시예에서, 나노입자들은 나노입자 송이를 형성한다. 본 발명의 한 양태에 따라서, 나노입자 마찰 변형 입자들의 상부층은, 반경 및 법선 방향으로 베이스 층보다 낮은 투과성을 가지는 밀집 또는 실질적으로 비다공성 층을 형성한다. 나노입자 마찰 변형 입자들의 상부층의 보다 낮은 투과성은 마찰 물질로 하여금 상부 표면에서 필요한 양의 유체를 유지하게 한다.

본 발명의 또 다른 양태에 따라서, 나노입자 마찰 변형 입자들의 상부층은 베이스 물질 층보다 높은 투과성을 가지는 개방, 또는 실질적으로 다공성인 층을 형성한다. 나노입자 마찰 변형 입자들의 상부층의 보다 높은 투과성은 마찰 물질로 하여금 마찰 물질의 상부층에서 필요한 양의 유체를 유지하게 하는 한편, 필요한 특성을 가진 마찰 물질을 제공한다.

그러므로, 본 발명의 여전히 또 다른 양태는 상기된 바와 같이 새로운 마이크로구조의 표면(즉,“밀집”또는“다공성”나노입자 표면)을 가지는 마찰 물질에 관한 것이다. 이러한 나노입자, 또는 마이크로구조의 마찰 물질들은 필요한 높은 계수의 마찰, 보다 굳건한 떨림 방지 특성, 및 극히 높은 내열성을 가진다.

특정의 실시예에서, 본 발명은 다공성 또는 당당하게 개방된 베이스 물질을 가지는 마찰 물질에 관한 것이다. 마찰 물질은 필요한 낮은 밀도를 가지며, 수지 물질이 마찰 물질로 스며들도록 하는 섬유 속성을 가진다. 마찰 물질은 마찰 물질 이 열 및 기계적 응력하에서 잘 반응하도록 하는 극히 양호한 내열성과 마찰 계수 특성을 가진다.

본 발명의 또 다른 양태에 있어서, 본 발명은 나노입자 크기의 마찰 변형 물질에 의해 부분적으로 덮여지는 표면을 가지는 “대형의 다공성”섬유 베이스 물질(예를 들어 직조 베이스 물질과 같은)에 관한 것이다. 다공성 베이스 물질에 있는 큰 기공들은 나노입자 크기의 마찰 변형 물질들이 다공성 베이스 물질에 있는 공백 또는 틈새에 정착되게 한다. 본 발명의 대형의 다공성 마찰 물질에서, 큰 기공들은 유체에 있는 오염물들이 마찰 물질을 신속하게 통과하게 한다. 통상의 지식을 가진 자에게 널리 공지된 바와 같이, 윤활은 시간이 경과함에 따라 악화되고 파편들이 발생된다. 본 발명의 마찰 물질은 마찰 물질의 사용 수명 전체에 걸쳐 마찰 물질의 마찰 상태를 일정하게 유지한다.

본 발명의 또 다른 양태에 있어서, 베이스 물질 평균 공백 체적은 약 40% 내지 80%이다. 특정 실시예에서, 베이스 물질은 약 2 내지 10㎛의 평균 세공/공백/틈새 지름을 가지며, 약 5 내지 7㎛의 평균 지름을 가진다.

아울러, 특정 실시예에서, 마찰 변형 입자들은 실리카의 나노입자들을 포함하고, 다른 실시예에서, 나노입자들은 다른 마찰 변형입자들의 혼합물을 결합한다.

여전히 다른 실시예에서, 마찰 변형 입자들은 또한 금속 산화물, 질화물, 탄화물들과 같은 다른 마찰 변형 입자들을 포함하고, 다른 실시예에서, 탄소 입자들의 혼합물과 실리카 입자들을 포함한다. 이러한 실시예들이 예를 들어 실리카 산화물, 철 산화물, 알루미늄 산화물, 티타늄 산화물 등; 실리카 질화물, 철 질화물, 알루미늄 질화물, 티타늄 질화물 등; 그리고 실리카 탄화물, 철 탄화물, 알루미늄 탄화물, 티타늄 탄화물 등이 본 발명의 심사숙고된 범위 내에 놓인다.

예를 들어 섬유 물질, 직조 및/또는 비직조 물질을 포함하는 비석면 베이스 물질들을 포함하는 다양한 베이스 물질들이 본 발명의 마찰 물질에서 사용될 수 있다. 적절한 베이스 물질은 예를 들어 섬유들과 충전재들을 포함한다. 섬유들은 유기 섬유, 무기 섬유 및 탄소 섬유일 수 있다. 유기 섬유들은 원섬유로 되거나 도는 덜 원섬유로 된 아라미드 섬유, 아크릴 섬유, 폴리에스터 섬유, 나일론 섬유, 폴리아미드 섬유, 면/셀롤로스 섬유 등과 같은 아라미드 섬유들일 수 있다. 충전재들은 예를 들어 실리카, 규조토, 흑연, 알루미나, 캐슈(cashew) 분진 등일 수 있다.

특정 실시예에서, 마찰 물질은 다수의 공백 또는 틈새들을 가지는 베이스 물질을 포함한다. 베이스 물질에 있는 공백의 크기는 약 0.5㎛ 내지 약 20㎛의 범위에 놓인다.

특정 실시예에서, 베이스 물질은 섬유 베이스 물질과 같은 어떤 적절한 물질일 수 있다. 마찰 물질은 적어도 베이스 물질에 있는 공백들을 부분적으로 채우는 수지 물질을 포함한다. 수지 물질은 베이스 물질의 두께에 걸쳐서 상당히 고르게 분산된다.

특정 실시예에서, 베이스 물질은 덜 원섬유로 된 섬유들과 탄소 섬유들이 마찰 물질에 대해 필요한 세공 구조를 제공하도록 섬유 베이스 물질에서 사용되는 섬유 베이스 물질을 포함한다. 섬유 기하학은 증가된 내열성을 제공할 뿐만 아니라, 내엽렬성(delamination resistance) 및 꽥꽥거리거나 소음에 대한 내성을 제공한다. 또한, 특정 실시예에서, 탄소 섬유들과 탄소 입자들의 존재는 섬유 베이스 물질에 있어서 내열성의 증가, 마찰 계수의 불변성과 내소음성을 유지한다. 섬유 베이스 물질에서의 비교적 적은 양의 면섬유들은 마찰 물질의 클러치 “제동(brake-in) 특성”들을 개선하도록 포함될 수 있다.

특정 실시예에서, 섬유 베이스 물질에서의 덜 원섬유로 된 아라미드 섬유들과 탄소 섬유들은 고온에 견디는 마찰 물질들의 능력을 개선한다. 일반적으로, 덜 원섬유로 된 아라미드 섬유들은 코어 섬유에 부착되는 약간의 섬유들을 가진다. 덜 원섬유로 된 아라미드 섬유들의 사용은 보다 다공성인 구조를 가지는 마찰 물질을 제공하고; 즉, 세공들이 전형적인 원섬유로 된 아라미드가 사용되는 것보다 보다 많고 크다. 다공성 구조는 일반적으로 세공 크기 및 액체 침투성에 의해 정의된다.

특정 실시예에서, 섬유 베이스 물질은 지름에 있어서 약 2.0 내지 25㎛의 산술 평균 크기에 놓이는 세공들을 한정한다. 특정 실시예에서, 산술 세공 크기는 지름에 있어서 2.5 내지 8㎛의 범위에 놓이고, 마찰 물질은 적어도 약 50%, 특정 실시예에서는 약 60% 또는 그 이상의 공기 공백을 용이하게 이용할 수 있었다.

또한, 특정 실시예에서, 아라미드 섬유들이 약 0.5 내지 10㎜의 길이와 약 300이상의 카나다 표준형 여수도(Canadian Standard Freeness, CSF)를 가지는 것이 요구된다. 특정 실시예에서, 약 450 내지 550, 바람직하게 약 530 이상, 특정 실시예에서 약 580-650 및 그 이상, 그리고 바람직하게 650이상의 CSF를 가지는 덜 원섬유로 된 아라미드 섬유들을 사용하는 것이 요구된다. 대조적으로, 아라미드 펄프 와 같은 보다 많이 원섬유로 된 섬유들은 약 285-290의 여수도를 가진다.

“카나다 표준형 여수도(Canadian Standard Freeness, CSF)”는 섬유들의 미소 섬유 형성(fibrillation)의 정도가 섬유들의 여수도의 측정으로서 개시될 수 있다는 것을 의미한다. CSF 측정은 경험적인 절차이며, 이는 1ℓ의 물에서의 3g의 섬유 현탁액이 드레인될 수도 있는 속도의 임의의 측정을 준다. 그러므로, 덜 원섬유로 된 아라미드 섬유들은 다른 아라미드 섬유들 또는 펄프보다 높은 여수도 또는 마찰 물질로부터 유체의 높은 드레인 속도를 가진다. 430-650의 범위(특정 실시예에서 바람직하게 580-640, 또는 바람직하게 약 620-640)에 놓이는 CSF를 가지는 아라미드 섬유들을 포함하는 마찰 물질들은 보다 우월한 마찰 성능을 제공하고, 종래의 보다 많이 원섬유로 된 아라미드 섬유들을 포함하는 마찰 물질들보다 양호한 물질 성질들을 가진다. 높은 카나다 여수도와 함께 보다 긴 섬유 길이는 높은 강도, 높은 다공성 및 양호한 내마모성을 가진 마찰 물질들을 제공한다. 덜 원섬유로 된 아라미드 섬유(약 530-650의 CSF)들은 특히 양호한 긴 기간의 내구성과 안정한 마찰 계수를 가진다.

다양한 섬유들이 또한 본 발명의 섬유 베이스 물질의 주요층에서 사용할 수 있다. 다른 실시예들은 페놀 수지, 실리콘 수지, 에폭시 수지 및 그 혼합물과 같은 수지 분말과 같은 마찰 변형 입자들을 가질 수 있다. 여전히 다른 실시예들은 부분적 및/또는 전체적으로 탄화된 탄소 분말들 및/또는 입자들, 그 혼합물; 그리고 그러한 마찰 변형 입자들의 혼합물을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 규조토, 등록 상표 셀라이트(Celite), 등록상표 셀라톰(Celatom), 및/또는 실리콘 이산화물과 같은 실리카 입자들이 특히 유용하다. 특히, 규조토와 같은 실리카 충전재가 유용하다. 그러나, 다른 형태의 충전재들이 본 발명에서 사용하는데 적합하다는 것과 충전재 선택이 마찰 물질의 특정한 요구 조건에 좌우된다는 것이 관찰되었다.

특정 실시예에서, 면섬유가 보다 높은 마찰 계수를 섬유 물질에 주도록 본 발명의 섬유 베이스 물질에 추가된다. 특정 실시예에서, 약 5내지 20%, 그리고 특정 실시예에서 약10%의 면이 또한 섬유 베이스 물질에 추가될 수 있다.

상기된 바와 같은 섬유 베이스 물질의 주요층에 대한 공식화의 한 예가 참조에 의해 본 명세서에 통합된 미합중국 특허 제6,130,176호에 개시되어 있으며, 이 특허에서 덜 원섬유로 된 아라미드 섬유는 중량으로 약 10 내지 50%이고; 활성화된 탄소 입자들이 중량으로 약 10 내지 35%이고; 면섬유들은 중량으로 약 5 내지 20%이고; 탄소 섬유들은 중량으로 약 2 내지 15%이고; 충전재 물질들이 중량으로 약 25 내지 약 35%이다.

특정한 다른 실시예에서, 하나의 특정한 공식화는 중량으로 약 35 내지 45%의 덜 원섬유로 된 아라미드 섬유들; 중량으로 약 10 내지 20%의 활성화된 탄소 섬유; 중량으로 약 5 내지 15%의 면섬유들; 주량으로 약 2 내지 20%의 탄소 섬유들; 및 중량으로 약 25 내지 35%의 충전재를 포함하는 것이 유용하다는 것을 알았다.

여전히 또 다른 실시예에서, 베이스 물질은 약 15 내지 25%의 면, 약 40 내지 50%의 아라미드 섬유, 약 10 내지 20%의 탄소 섬유들, 약 5 내지 15%의 탄소 입자들, 약 5 내지 15%의 셀라이트, 및 선택적으로 약 1 내지 3%의 라텍스 애드 온(latex add-on)을 포함한다.

베이스 물질이 높은 산술 유동 세공 지름 및 침투성을 가질 때, 마찰 물질은 쿨러를 구동하는데 보다 적합하거나 또는 마찰 물질의 세공 구조 전체에 걸친 보다 양호한 자동 변속 유체로 인하여 변속시에 열이 덜 발생될 수 있다. 변속 시스템의 작동 동안, 유체는 내내 고장을 일으키려 하고, 특히 고온에서 “오일 침전물”을 형성한다. 이러한 “오일 침전물”은 베이스 물질에서의 세공 개구도를 감소시킨다. 그러므로, 마찰 물질이 초기에 베이스 물질에서의 보다 큰 세공들로 개시할 때, 보다 많이 개방된 세공들이 마찰 물질의 유효 수명 동안 남는다. 아울러, 적어도 부분적으로 실리콘 수지로 포화된 실시예에 있어서, 그 탄성 특성으로 인하여, 실리콘 수지는 마찰 물질에 있는 수지로 하여금 고르게 보다 개방된 구조를 가지도록 한다.

그러므로, 마찰 물질은 베이스 물질의 제 1 또는 상부 표면상의 나노입자의 마찰 변형 입자들의 상부 또는 제 2 층을 추가적으로 포함한다. 베이스 물질 상의 상부층으로서 나노 입자의 마찰 변형 물질의 존재는 양호한 오일 보존 성질을 포함하는 많은 이로운 성질들을 구비한 마찰 물질을 제공한다.

베이스 물질의 상부면 상의 나노입자의 마찰 변형 입자들은 결과적인 마찰 물질에 개선된 삼차원 구조를 제공한다.

본 발명의 마찰 물질의 사용 동안, 상부 마찰 변형 나노입자층 상의 오일 또는 유체층은 표면상에 오일 막을 유지하므로, 오일 또는 유체가 초기에 마찰 물질로 침투하는 것을 보다 어렵게 만든다. 상부 마찰 나노입자 층 물질은 표면상에서 윤활유를 유지하고, 마찰 물질의 오일 보존 용량을 증가시킨다. 그러므로, 본 발명의 마찰 물질은 그 표면에 오일막이 유지되도록 한다. 이러한 것은 또한 양호한 마찰 계수와 양호한 슬립 내구 특성을 제공한다.

특정 실시예에서, 상부층을 형성하는 마찰 변형 입자들의 평균 적용 범위 면적은 표면 영역의 약 3 내지 약 100%의 범위에 있다. 다른 특정 실시예에서, 평균 적용 범위 면적은 약 97 내지 99%의 범위에 있다. 실질적으로 마찰 변형 입자들은 약 10 내지 200㎛의 바람직한평균 두께에서 베이스 물질의 개개의 성분들(즉, 예를 들어 섬유 및/또는 충전재들)을 표면에서 유지한다. 특정 실시예에서, 상부층은 약 60 내지 100㎛의 바람직한 평균 두께를 가진다.

다양한 다른 실시예에서, 나노입자들의 적용 범위는 다소 분산되어서, 절용 범위의 면적은 약 3 내지 20%의 범위에 놓인다. 특정 실시예에서, 나노입자들은 베이스 물질을 포함하는 개개의 섬유들 및/또는 충전재들을 덮는다. 베이스 물질의 표면상에서의 마찰 변형 입자들의 침전된 층의 균일성은 주요 입자 크기로서 지름으로 약 10내지 150㎚의 범위, 바람직하게 10 내지 50㎚의 범위에 놓일 수 있는 크기의 마찰 변형 입자를 이용하는 것에 의해 달성된다. 특정 실시예에 있어서, 입자들은 주요 나노입자 크기로서 약 15㎚ 내지 30㎚의 평균 나노입자 지름을 가진다.

도 1a는 섬유 베이스 물질(12)과 규조 마찰 변형 입자(14)들을 가지는 종래의 마찰 물질(10)을 도시한 개략도이다. 도 1b, 도 1c 및 도 1d는 섬유(도 1b), 종래의 실리카 입자(도 1c), 및 본 발명에서 사용된 나노입자들(도 1d)의 크기 사이의 비교를 도시한 도면이다. 도 5는 섬유의 표면에서의 나노입자들을 가지는 개략 도이다.

특정 실시예에서, 마찰 변형 입자 크기가 극히 작을 때, 필요한 최적의 3차원 구조가 달성되고, 결과적으로 열분산 및 떨림 방지 특성들이 최적화되는 것을 알았다.

특정 실시예에서, 마찰 변형 입자들의 나노입자들은 베이스 층의 외부 표면을 형성하는 개개의 섬유들 및 충전재들 상에 나노입자들의 송이 또는 덩어리를 형성한다. 특정 실시예에서, 송이들은 약 30 내지 100㎚의 평균 지름을 가진다.

베이스 물질상의 마찰 변형 입자들의 적용 범위가 베이스 물질의 개개의 섬유들 및/또는 충전재들 상에서 충분히 두꺼워서, 마찰 변형 입자들의 층은 나노입자들의 개개의 입자들(그리고, 특정 실시예에서 송이들)로 구성된 유익한 3차원 구조를 제공한다. 나노입자들의 상부층은 베이스 물질상에서 3차원 구조물을 형성하고, 이는 마찰 물질의 상부면상에서 유체의 유지를 돕는다.

다양한 형태의 마찰 변형 입자들의 나노입자들은 마찰 물질에서 유용하다. 하나의 실시예에서, 유용한 마찰 변형 입자들은 나노입자들의 실리카 입자들을 포함한다. 실리카 나노입자들은 베이스 물질에 강하게 결합되는 유기 물질이다. 실리카 나노입자들은 마찰 물질에 높은 마찰 계수를 제공한다. 실리카 나노입자들은 또한 매끄러운 마찰 표면을 구비한 베이스 물질을 제공하고, 마찰 물질에 양호한 “쉬프트 느낌”과 마찰 특성을 제공하여서, 어떠한 “떨림”도 최소화된다.

특정 실시예에서, 본 발명의 마찰에서 마찰 물질의 상부층을 포함하는 나노입자들의 마찰 변형 물질은 불규칙한 형상을 가진다. 불규칙하게 형상화된 마찰 변 형 입자들은 불규칙하게 형상화된 마찰 변형 입자의 표면에서 많은 칼집홈의 모세관 작용으로 인하여 베이스 물질의 표면에서 필요한 양의 윤활유를 유지하도록 작용한다.

마찰 물질은 상이한 수지 시스템들을 이용하여 포화될 수 있다. 특정 실시예에서, 페놀 수지 또는 변형된 페놀기 수지, 실리콘 또는 변형된 실리콘기 수지, 에폭시 또는 변형된 에폭시기 수지, 및 이것들의 결합물을 사용하는 것이 유용하다.

특정 실시예에서, 실리콘 수지는 유용한 양립성 용매에서 페놀 수지와 섞이거나 혼합된다.

본 발명의 마찰 물질을 만드는데 사용되는 수지 혼합물은 적어도 하나의 형태의 수지와 적어도 하나의 형태의 나노입자 크기의 마찰 변형 물질들을 포함한다. 수지와 마찰 변형 물질의 혼합물은 베이스 물질 전체에 걸쳐서 매트릭스를 형성하여서, 수지 물질은 베이스 물질 전체에 걸쳐서 실질적으로 고르게 분산되는 한편, 상당한 양의 나노입자 크기의 마찰 변형 입자들은 베이스 물질의 상부면 상에서 상부층을 형성한다. 포화제에서의 수지 물질은 수지 물질이 포화 공정동안 베이스 물질을 통해 흐르도록 필요한 점도를 가진다. 보다 큰 백분율의 나노입자 크기의 마찰 변형 입자들은 포화된 베이스 물질의 상부면상의 층을 형성한다.

다양한 수지들은 본 발명에서 유용하다. 특정 실시예에서, 수지는 페놀 또는 페놀기 수지들을 포함할 수 있어서, 포화된 물질은 중량에 있어서 100 중량부에 대해 약 45 내지 65 중량부의 마찰 물질을 포함한다. 수지 혼합물이 베이스 물질에 적용되고 베이스 물질이 수지 혼합물로 포화된 후에, 포화된 베이스 물질은 마찰 물질을 형성하도록 소정 시간동안 필요한 온도로 가열된다. 특정 실시예에서, 가열은 약 300℉의 온도에서 포화제에서 존재하는 페놀 수지를 경화시킨다. 실리콘 수지와 같은 다른 수지들이 포화제에 존재할 때, 가열은 약 400℉의 온도에서 실리콘 수지를 경화시킨다. 그런 후에, 경화된 마찰 물질은 적절한 수단에 의해 필요한 기질에 부착된다.

다양한 유용한 수지들은 페놀 수지와 페놀기 수지를 포함한다. 에폭시, 부타디엔, 실리콘, 동유, 벤젠, 캐슈 너트 오일 등과 같은 다른 변형 원료를 수지 혼합물에 포함하는 다양한 페놀기 수지들이 본 발명과 함께 유용한 것으로서 고려된다. 페놀 변형 수지들에서, 페놀 수지는 일반적으로 수지 혼합물의 중량으로 약 50% 이상 존재한다. 그러나, 특정 실시예에서, 혼합물이 실리콘-페놀 혼합물(용매와 다른 처리 조력물은 배제)에 근거하여 중량부로 약 5 내지 80%를, 그리고 특정 목적을 위하여 15 내지 55%, 그리고 특정 실시예에서 15 내지 25%의 실리콘기 수지를 포함하는 수지 혼합물을 포함할 때, 마찰 물질이 개선될 수 있다는 것을 알 수 있었다.

본 발명에서의 유용한 페놀 및 페놀-실리콘 수지들의 예들은 참조에 의해 본 명세서에 통합되는 상기된 보그워너의 미합중국 특허들에 전체적으로 개시되어 있다. 본 발명에서 유용한 실리콘 수지들은 예를 들어 열경화 실리콘 밀봉재와 실리콘 러버들을 포함한다. 다양한 실리콘 수지들이 본 발명과 함께 사용할 수 있다. 특히, 하나의 수지는 크실렌 및 아세틸아세톤(2,4-pentanedione)을 포함한다. 실리콘 수지는 펜스키-마르텐스(Pensky-Martens) 방법을 사용하여 약 362℉(183℃)의 비등점을, 68℉에서 21 ㎜Hg의 증기압을, 4.8의 증기밀도(공기=1), 물에서 무시할 만한 용해도, 약 1.09의 비중, 0.1 이하의 백분율 휘발성, 5%의 증발율(에테르 = 1), 149℉(65℃)의 발화점을 가진다. 다른 실리콘 수지들은 본 발명과 함께 사용할 수 있다. 다른 유용한 수지 혼합제들은 예를 들어 적절한 페놀 수지를 포함하고, 페놀 수지는 (중량%로) 약 55 내지 약 60%의 페놀 수지; 약 20 내지 25%의 에틸 알콜; 약 10 내지 약 14%의 페놀; 약 3 내지 약 4%의 메틸 알콜; 약 0.3 내지 약 0.8%의 포름알데히드; 및 약 10 내지 20%의 물을 포함한다. 다른 적절한 페놀기 수지는 (중량%로) 약 50 내지 55%의 페놀/포름알데히드 수지; 약 0.5%의 포름알데히드; 약 11%의 페놀; 약 30 내지 35%의 이소프로판올; 및 약 1 내지 5%의 물을 포함한다.

또 다른 유용한 수지는 중량으로 약 5 내지 약 35%, 바람직하게는 10 내지 15%의 에폭시 복합물과 페놀 수지 잔량(용매와 다른 처리 조력물은 배제)을 포함하는 에폭시 변형 페놀 수지이다. 에폭시-페놀 수지 복합물은, 특정 실시예에서, 페놀 수지보다 마찰 물질에 보다 높은 내열성을 제공한다.

특정 실시예에서, 수지 혼합물이 필요한 양의 수지와 마찰 변형 입자들을 포함하여서, 베이스 물질에 의한 수지의 목표 픽업이 전체 실리콘-페놀 수지에서 중량으로 약 25 내지 70%, 특정 실시예에서는 약 60 내지 적어도 65%의 범위에 있는 것이 바람직하다. 베이스 물질이 수지로 포화된 후에, 베이스 물질은 수지 결합제를 경화시켜 마찰 물질을 형성하도록 300-400℃ 사이의 온도에서 일정 시간동안(특정 실시예에서 약 1/2시간 동안) 경화된다. 마찰 물질의 최종 두께는 베이스 물질의 초기 두께에 따라 좌우된다.

수지 혼합제들을 준비하고 베이스 물질을 준비하는 단계에서 유용하다는 것이 공지된 다른 성분들 및 처리 조력물이 포함될 수 있고 본 발명의 범위 내에 있다는 것이 추가적으로 고려된다.

특정 실시예에서, 수지 혼합물은 서로 양립할 수 있는 용매들에서 존재하는 실리콘 수지와 페놀 수지 모두를 포함할 수 있다. 이러한 수들은 동종의 혼합제를 형성하도록 서로 혼합되고(바람직한 실시예에서), 베이스 물질을 포화시키는데 사용된다. 특정 실시예에서, 베이스 물질이 페놀 수지로 포화되고 실리콘 수지가 그런 후에 추가되면, 효과가 동일하지 않다. 또한 실리콘-페놀 수지 용액의 혼합물과 실리콘 수지 분말 및/또는 페놀 수지 분말의 유상액 사이에는 차이가 있다. 실리콘 수지와 페놀 수지들은 이것들이 전혀 경화되지 않는 용액에 있다. 대조적으로, 실리콘 수지들과 페놀 수지들의 분말 입자들은 부분적으로 경화된다. 실리콘 수지와 페놀 수지의 부분적인 경화는 양호한 베이스 물질의 포화를 보인다.

본 발명의 특정 실시예에서, 베이스 물질은 페놀 수지와 그 용매와 양립할 수 있는 용매에서 실리콘 수지의 혼합제로 포화된다. 하나의 실시예에서, 이소프로판올은 특히 적절한 용매인 것으로 알려졌었다. 그러나, 에탄올, 메틸-에틸 케톤, 부탄올, 이소프로판올, 톨루엔 등과 같은 다양한 다른 적절한 용매가 본 발명의 입자들에서 이용될 수 있다. 페놀 수지와 혼합되고 베이스 물질을 포화시키도록 사용될 때, 실리콘 수지의 존재는 결과적인 마찰 물질들이 단지 페놀 수지로만 포화된 베이스 물질보다 탄성을 일으키도록 한다. 압력이 본 발명의 실리콘-페놀 수지 혼합 포화된 마찰 물질에 적용될 때, 압력이 보다 고르게 분포되고, 고르지 않은 라 이닝, 마모의 가능성을 감소시킨다. 실리콘 수지와 페놀 수지들이 마찰 변형 입자들과 서로 혼합된 후에, 혼합물은 베이스 물질을 포화시키도록 사용된다.

본 발명의 마찰 물질은 베이스 물질의 상부면 상에 나노입자 크기의 마찰 변형 물질 입자 층을 포함하고, 이 층은 양호한 떨림 방지 특성, 고 내열성, 고 마찰계수, 높은 내구성, 양호한 내마모성 및 개선된 제동 특성을 가지는 마찰 물질을 제공한다.

도 2a는 5000 배율의 본 발명의 나노입자 마찰 물질의 SEM 화상이고, 도 2b는 500 배율의 본 발명의 나노입자 마찰 물질의 SEM 화상.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 마찰 물질에 대한 10, 50, 100, 500, 1000, 2000, 3000 및 4000 사이클에서의 습식 시동 클러치 품평 평가를 도시한 일련의 그래프(개방 사이클 라인 : 표면에서의 나노입자들의 하나의 최적화된 집결을 도시한 예 1, 및 밀폐된 사각 형상 라인 : 비교 마찰 물질) : 도 3a는 초기 마찰 계수를 도시하고, 도 3b는 중기 마찰 계수를 도시하고, 도 3c는 말기 마찰 계수를 도시하고, 도 3d는 말기/중기 비율을 도시한다.

본 발명의 마찰 물질에서 사용된 나노입자 크기의 마찰 변형 입자들 층은 양호한 떨림 방지 특성을 가진 마찰 물질을 제공한다. 도시된 실시예에서, 고온의 합성 섬유와 베이스 물질의 다공성은 개선된 내열성을 제공한다.

도 2a-도 2b에 도시된 본 발명은 베이스 물질에서 포화된 나노입자 크기의 마찰 변형 입자들을 나타내는 본 발명의 마찰 물질이다.

다음의 예들은 본 발명의 마찰 물질 내에서 마찰 변형 입자들의 성분들이 종 래의 마찰 물질 이상의 개선을 제공하는 추가의 증명을 제공한다. 마찰 물질들은 필요한 마찰 계수, 내열 및 내구 특성들을 가진다. 본 발명의 다양한 바람직한 실시예들은 다양한 예들에 기술되었으며, 그러나 이것들이 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

예 I

습식 시동 클러치 품평 평가는 예 1(개방 사이클)과 비교예(사각 형상의 선)에 대해 (4000 사이클, 950㎪, 2100rpm) 수행되었다: 도 3a는 초기 마찰 계수, 도 3b는 중기 마찰 계수, 도 3c는 말기 마찰 계수, 도 3d는 말기/중기 비율이다.

개방 사이클 형상의 선(본 발명)과 사각 형상의 선(종래의 물질) 사이의 곡선 형상에 있어서의 차이는 명확하게 보다 높은 계수를 도시하고 μ-v 경사도가 양이라는 것을 도시한다.

예 II

도 4는 초기 계수 - 비교재(밀폐 사이클); 초기 계수 - 본 발명의 예 1(밀폐된 사각형); 품평 테스트 후 - 비교재(개방 사이클); 및 품평 테스트 후 - 본 발명의 예 1(개방 사이클)에 대한 마찰 계수 대 속도(rpm)를 비교하는 S31 테스트 결과를 도시한 그래프이다.

홈이 파진 물질에 대한 경사도 대 슬립 속도는 예 1이 보다 긴 수명을 가지는 것을 보인다. -1 × 10^-5의 경사도(u-속도)는 산업에서 수용할 수 있다. 그 이하의 레벨의 어떠한 제품도 필요한 마찰 계수 특성을 가지지 못한다. 예 1의 물질은 오일 흐름이 열의 양호한 분산을 위하여 필요한 조건 내에 있도록 한다.

예 III 특정 실시예들

나노입자 크기의 마찰 변형 입자들의 침전은 상부층의 침투성을 감소시키는 밀집 표면층을 만든다. 특정 실시예들에서, 본 발명의 마찰 물질은 반경 방향(즉, 상부 또는 마찰 변형 입자층에 의해 한정된 평면에 대해 평행한 방향)과 법선 방향(즉, 상부층에 의해 한정된 평면에 직각인 방향)으로 제 1 또는 베이스 물질층의 반경 및 법선 방향보다 낮은 침투성을 가진다. 상부 마찰 변형 입자층의 보다 낮은 침투성은 유체 또는 윤활유를 마찰 물질의 표면에서 유지한다.

마찰 변형 입자들의 나노입자들이 실리카를 포함하는 실시예에 있어서, 실리카 입자들은 미세 세공들을 가지며, 이 미세 세공들은 미세 세공들에서의 윤활유의 모세관 작용으로 인하여 그 표면에서 윤활유를 유지하는 것에 있어서 도움이 된다. 특히, 규조토와 같은 다양한 형태의 셀라이트는 표면에서 윤활유를 유지하는데 추가적으로 도움이 되는 불규칙한 형상 및 거칠기 또는 칼집홈 표면을 가진다. 그러므로, 베이스층의 반경 방향 침투성에 대한 상부 마찰 변형 입자층의 반경 방향 침투성의 비는 1이하이고, 베이스층의 법선 방향 침투성에 대한 상부 마찰 변형 입자층의 법선 방향 침투성의 비는 1이하이다.

본 발명은 클러치 판, 변속 밴드, 브레이크 슈, 동기화 링, 마찰 디스크 또는 시스템 판들과 함께 사용하기 위한 고에너지 마찰 물질로서 유용하다.

본 발명의 바람직한 그리고 대안적인 실시예들의 상기된 설명은 예시적인 것 이고 다음의 청구범위의 범위 및 내용을 한정하는 것은 아니다.

Claims (30)

1. 베이스 물질과 상기 베이스 물질에 분산되는 적어도 하나의 형태의 수지 물질을 포함하는 제 1 층 및 상기 베이스 물질의 상부면 상의 적어도 하나의 형태의 나노입자 크기의 마찰 변형 입자들을 포함하는 제 2 층을 포함하며, 상기 나노입자 크기의 마찰 변형 입자들을 포함하는 제 2 층은 10㎚ 내지 250 ㎛의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 마찰 물질.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 나노입자 크기의 마찰 변형 입자들을 포함하는 제 2 층은 10㎚ 내지 250 ㎛의 두께를 가지며, 상기 나노입자 크기의 마찰 변형 입자들은 실리카 산화물, 철 산화물, 알루미늄 산화물, 티타늄 산화물, 실리카 질화물, 철 질화물, 알루미늄 질화물, 티타늄 질화물, 실리카 탄화물, 철 탄화물, 알루미늄 탄화물 또는 티타늄 탄화물 중 하나 이상을 포함하고, 상기 나노입자 크기의 마찰변형입자는 상기 베이스 물질에 부착되는 것을 특징으로 하는 마찰 물질.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 나노입자 크기의 마찰 변형 입자들은 10㎚ 내지 150㎚의 평균 지름을 가지는 마찰 물질.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 나노입자 크기의 마찰 변형 입자들은 면적으로 상기 베이스 물질의 3 내지 99%를 덮는 것을 특징으로 하는 마찰 물질.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 나노입자 크기의 마찰 변형 입자들은 면적으로 상기 베이스 물질의 3 내지 20%를 덮는 것을 특징으로 하는 마찰 물질.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 나노입자 크기의 마찰 변형 입자들은 베이스 물질을 포함하는 개개의 섬유들 및/또는 충전재를 적어도 부분적으로 덮는 것을 특징으로 하는 마찰 물질.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 나노입자 크기의 마찰 변형 입자들은 실리카 입자들을 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 물질.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 나노입자 크기의 마찰 변형 입자들은 실리카 입자들과 적어도 하나의 다른 형태의 나노입자 크기의 마찰 변형 입자들을 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 물질.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 나노입자 크기의 마찰 변형 입자들은 규조토를 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 물질.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 나노입자 크기의 마찰 변형 입자들은 탄소 입자들과 실리카 입자들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 물질.
11. 제 7 항에 있어서, 상기 실리카 입자들은 불규칙한 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 마찰 물질.
12. 제 7 항에 있어서, 상기 실리카 입자들은 10㎚ 내지 150㎚의 범위에 있는 지름 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 마찰 물질.
13. 제 1 항에 있어서, 상기 나노입자 크기의 마찰 변형 입자들은 금속 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 물질.
14. 제 1 항에 있어서, 상기 나노입자 크기의 마찰 변형 입자들은 질화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 물질.
15. 제 1 항에 있어서, 상기 나노입자 크기의 마찰 변형 입자들은 탄화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 물질.
16. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스 물질은 섬유 베이스 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 물질.
17. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스 물질은 비직조 섬유 물질인 마찰 물질.
18. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스 물질은 직조 섬유 물질인 마찰 물질.
19. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스 물질은 15 내지 25%의 면, 40 내지 50%의 아라미드 섬유, 10 내지 20%의 탄소 섬유, 5 내지 15%의 탄소 입자들 및 5 내지 15%의 셀라이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 물질.
20. 제 19 항에 있어서, 상기 마찰 물질의 상부층은 상기 베이스 물질에 있는 섬유들 및/또는 충전재들 상에 침전된 나노입자 크기의 실리카 마찰 변형 입자들을 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 물질.
21. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스 물질은 5 내지 7㎛의 평균 세공 지름을 가지는 것을 특징으로 하는 마찰 물질.
22. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스 물질은 중량으로 10 내지 50%의 덜 원섬유로 된 아라미드 섬유; 10 내지 35%의 활성화된 탄소 입자; 5 내지 20%의 면섬유; 2 내지 15%의 탄소 섬유들; 및 10 내지 35%의 충전재 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 물질.
23. 제 1 항에 있어서, 상기 수지 물질은 적어도 하나의 페놀 수지, 적어도 하나의 변형 페놀 수지, 적어도 하나의 실리콘 수지, 적어도 하나의 실리콘 변형 수지, 적어도 하나의 에폭시 수지, 적어도 하나의 에폭시 변형 수지, 또는 그 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 물질.
24. 제 23 항에 있어서, 상기 수지 물질은 적어도 하나의 페놀 수지와 적어도 하나의 실리콘 수지의 혼합물을 포함하고, 상기 수지 혼합물에서의 실리콘 수지의 양은 수지 혼합물의 중량에 근거하여 중량으로 5 내지 80%의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 마찰 물질.
25. 제 24 항에 있어서, 상기 페놀 수지는 용매 물질에 존재하고, 실리콘 수지는 페놀 수지의 용매 물질과 양립할 수 있는 용매 물질에 존재하는 것을 특징으로 하는 마찰 물질.
26. 제 24 항에 있어서, 상기 수지 혼합물에서 존재하는 실리콘 수지의 양은 상기 혼합물의 중량에 근거하여 중량으로 20 내지 25%의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 마찰 물질.
27. 제 24 항에 있어서, 상기 수지 혼합물에서 존재하는 실리콘 수지의 양은 상기 혼합물의 중량에 근거하여 중량으로 15 내지 25%의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 마찰 물질.
28. 제 23 항에 있어서, 상기 변형 페놀 수지는 적어도 하나의 에폭시 페놀 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 물질.
29. 제 28 항에 있어서, 상기 변형 페놀 수지에서 존재하는 에폭시 수지의 양은 에폭시 페놀 수지의 중량에 근거하여 중량으로 5 내지 25%의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 마찰 물질.
30. 제 28 항에 있어서, 상기 변형 페놀 수지에서 존재하는 에폭시 수지의 양은 에폭시 페놀 수지의 중량에 근거하여 중량으로 10 내지 15%의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 마찰 물질.

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