KR101483722B1 - 교체 시기 알람 기능을 갖는 차량용 브레이크 패드 및 이의 제조방법 - Google Patents
교체 시기 알람 기능을 갖는 차량용 브레이크 패드 및 이의 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101483722B1 KR101483722B1 KR20140150102A KR20140150102A KR101483722B1 KR 101483722 B1 KR101483722 B1 KR 101483722B1 KR 20140150102 A KR20140150102 A KR 20140150102A KR 20140150102 A KR20140150102 A KR 20140150102A KR 101483722 B1 KR101483722 B1 KR 101483722B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- layer
- brake pad
- abrasive
- fibers
- lubricant
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 63
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 50
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 45
- 238000004040 coloring Methods 0.000 claims description 44
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims description 31
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 claims description 30
- 239000000049 pigment Substances 0.000 claims description 29
- 244000226021 Anacardium occidentale Species 0.000 claims description 27
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 27
- 235000020226 cashew nut Nutrition 0.000 claims description 27
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 27
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 26
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 25
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 25
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 claims description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 21
- 239000001023 inorganic pigment Substances 0.000 claims description 20
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 17
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 13
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 12
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 11
- 239000012784 inorganic fiber Substances 0.000 claims description 10
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 claims description 10
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 9
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 9
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 8
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 claims description 7
- INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N boron carbide Chemical compound B12B3B4C32B41 INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- NJLLQSBAHIKGKF-UHFFFAOYSA-N dipotassium dioxido(oxo)titanium Chemical compound [K+].[K+].[O-][Ti]([O-])=O NJLLQSBAHIKGKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 7
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 7
- 229910052845 zircon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010445 mica Substances 0.000 claims description 6
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 claims description 6
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 claims description 5
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 5
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 claims description 5
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 5
- 239000010455 vermiculite Substances 0.000 claims description 5
- 229910052902 vermiculite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 235000019354 vermiculite Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 claims description 4
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 4
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 4
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 4
- 239000010456 wollastonite Substances 0.000 claims description 4
- 229910052882 wollastonite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229920002972 Acrylic fiber Polymers 0.000 claims description 3
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000007799 cork Substances 0.000 claims description 3
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims description 3
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 claims description 3
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 3
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 150000001639 boron compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 241000276425 Xiphophorus maculatus Species 0.000 claims 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 abstract description 2
- 239000003973 paint Substances 0.000 abstract 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 115
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 39
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 31
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 18
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 15
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 12
- 239000002783 friction material Substances 0.000 description 9
- 241000220259 Raphanus Species 0.000 description 7
- 235000006140 Raphanus sativus var sativus Nutrition 0.000 description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 7
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 6
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 description 6
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 5
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 5
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 5
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 4
- 229920003986 novolac Polymers 0.000 description 4
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 4
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 3
- 238000005562 fading Methods 0.000 description 3
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 2
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 abrasive Substances 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 2
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 2
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001723 curing Methods 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 230000003405 preventing effect Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- WKBPZYKAUNRMKP-UHFFFAOYSA-N 1-[2-(2,4-dichlorophenyl)pentyl]1,2,4-triazole Chemical compound C=1C=C(Cl)C=C(Cl)C=1C(CCC)CN1C=NC=N1 WKBPZYKAUNRMKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021532 Calcite Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000043261 Hevea brasiliensis Species 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000003377 acid catalyst Substances 0.000 description 1
- 229920000800 acrylic rubber Polymers 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 229920003180 amino resin Polymers 0.000 description 1
- 229910052586 apatite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 1
- 239000007767 bonding agent Substances 0.000 description 1
- 229910052810 boron oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 229910000152 cobalt phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006482 condensation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N diboron trioxide Chemical compound O=BOB=O JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002845 discoloration Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004312 hexamethylene tetramine Substances 0.000 description 1
- 235000010299 hexamethylene tetramine Nutrition 0.000 description 1
- VKYKSIONXSXAKP-UHFFFAOYSA-N hexamethylenetetramine Chemical compound C1N(C2)CN3CN1CN2C3 VKYKSIONXSXAKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- DCYOBGZUOMKFPA-UHFFFAOYSA-N iron(2+);iron(3+);octadecacyanide Chemical compound [Fe+2].[Fe+2].[Fe+2].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-] DCYOBGZUOMKFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;fluoride;triphosphate Chemical compound [F-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D 0.000 description 1
- 229920001084 poly(chloroprene) Polymers 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229960003351 prussian blue Drugs 0.000 description 1
- 239000013225 prussian blue Substances 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229920003987 resole Polymers 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 1
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001029 thermal curing Methods 0.000 description 1
- 239000011031 topaz Substances 0.000 description 1
- 229910052853 topaz Inorganic materials 0.000 description 1
- FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N trichloroborane Chemical compound ClB(Cl)Cl FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D66/00—Arrangements for monitoring working conditions, e.g. wear, temperature
- F16D66/02—Apparatus for indicating wear
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D69/00—Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
- F16D69/02—Composition of linings ; Methods of manufacturing
- F16D69/025—Compositions based on an organic binder
- F16D69/026—Compositions based on an organic binder containing fibres
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D69/00—Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
- F16D2069/005—Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces having a layered structure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D2200/00—Materials; Production methods therefor
- F16D2200/006—Materials; Production methods therefor containing fibres or particles
- F16D2200/0065—Inorganic, e.g. non-asbestos mineral fibres
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D2200/00—Materials; Production methods therefor
- F16D2200/006—Materials; Production methods therefor containing fibres or particles
- F16D2200/0073—Materials; Production methods therefor containing fibres or particles having lubricating properties
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D2250/00—Manufacturing; Assembly
- F16D2250/0038—Surface treatment
- F16D2250/0046—Coating
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Braking Arrangements (AREA)
Abstract
본 발명은 교체시기를 알려주는 브레이크 패드 및 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 착색층 및 마모층을 포함하는 브레이크 패드로서 제동시 브레이크 패드의 마모층이 마모되고 난 뒤, 착색층에 포함된 안료가 마찰로 인하여 디스크에 착색되면서 브레이크 패드의 교체시기를 알려주는 브레이크 패드 및 제조방법에 관한 것으로, 상기 마모층이 모두 마모된 뒤, 착색층에 포함된 안료로 인하여 디스크가 변색됨으로써 상기 브레이크 패드의 교환시기를 자동으로 사용자에게 알려줌으로써 사용자의 편의성을 높여준다. 또한, 상기 변색된 디스크를 육안을 확인한 뒤 브레이크 패드를 교환함으로써 사용가능한 브레이크 패드를 미리 교환하는 오류를 범하지 않게 되어 실질적으로 브레이크 패드의 수명을 연장시키는 효과를 갖고, 정확한 교환시기에 브레이크 패드의 교체가 이루어짐으로서 브레이크 디스크의 손상방지 효과도 얻을 수 있다.
Description
본 발명은 교체 시기 알람 기능을 갖는 브레이크 패드 및 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 착색층 및 마모층을 포함하는 브레이크 패드로서 제동시 브레이크 패드의 마모층이 마모되고 난 뒤, 착색층에 포함된 안료가 마찰로 인하여 디스크에 착색되면서 브레이크 패드의 교체시기를 알려주는 브레이크 패드 및 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 브레이크는 차량의 바퀴에 설치되어 자동차의 진행을 제어하는 역할을 하는 제동장치이다. 상기 브레이크는 원통 형상의 드럼에 마찰패드를 접촉하여 제동하는 드럼식 브레이크 및 디스크에 마찰패드를 접촉하여 제동하는 디스크형 브레이크로 구분된다.
이러한 브레이크의 능력은 자동차의 경우 타이어와 노면 사이의 마찰력에 따라서 한정되어 브레이크의 마찰력이 넘으면 타이어는 완전히 록크(lock)되고 이때 노면을 타이어가 미끄러짐으로 마찰재가 마모되면서 제어 능력을 발휘하게 되는 것이다.
차량의 브레이크 시스템은 주로 마스터실린더에서 공급되는 유압으로 제동력을 발생시키는 브레이크 본체를 구비하고, 이 브레이크 본체는 구조상으로 드럼식 브레이크와 디스크식 브레이크로 나누어지는데, 상기 디스크식 브레이크는 차륜과 함께 회전하는 브레이크 디스크의 양쪽에서 브레이크 패드를 유압으로 눌러서 제동하도록 되어 있다.
즉 상기 디스크 브레이크는 휘일 허브에 결합되어 휘일과 함께 회전하는 디스크와, 이 디스크의 일측 외주면을 감싸도록 차체에 고정되게 장착되는 캘리퍼, 상기 캘리퍼 내에서 상기 디스크와 인접하게 배치되면서 디스크와 선택적으로 밀착되어 마찰 제동력을 발생시키는 브레이크 패드 및 상기 패드를 디스크 쪽으로 가압하기 위한 유압실린더 등으로 이루어져 있다.
이에 따라 운전자가 브레이크 페달을 조작하면 그 조작력에 의해 생성되는 유압이 상기 유압실린더로 공급되어져, 유압실린더 내의 피스톤이 상기 패드를 디스크 쪽으로 밀어줌으로써, 브레이크 패드와 디스크 사이의 마찰 제동력이 발생해서 회전하는 디스크를 제동시켜주게 되어 있다.
따라서, 브레이크 패드는 차량의 제동 중에 브레이크 디스크와 지속적으로 마찰하여 마모되므로 적절한 시기에 브레이크 패드를 교체해주어야 브레이크 시스템이 정상적으로 작동된다.
도 1에서 알 수 있듯이, 종래의 브레이크 패드는 백플레이트(1)에 마모되는 마모층(100)만으로 구성되어 있어, 사용자가 마모량을 알 수가 없었기 때문에 육안으로 확인하여 브레이크 패드의 교체 여부를 결정해야 하는 불편함이 있었고, 또한 브레이크 패드 내에 경고음 발생장치를 설치하여 브레이크 패드가 마모되면 마모의 정도를 알리는 경고음이 발생하는 경우도 있었으나, 이러한 경우 노약자나 청각장애인처럼 마찰에 의한 경고음을 듣기 어려운 운전자들에게는 어려움이 있었다.
미국특허공보 제6257374호(2001.07.10)는 브레이크슈에 영구자석을 장착하고 캘리퍼에 센서를 장착하여 브레이크 패드가 닳아지게 됨에 따라 영구자석과 센서 사이의 거리가 가까워져 감지되는 신호의 세기가 커짐에 따라 브레이크 패드의 마모상태를 감지하는 기술을 제시하였다.
공개특허 제2005-0117223호(2005.12.14)는 브레이크 패드 내부에 와이어를 설치하고, 와이어에서 감지된 신호가 회로부를 통해 표시장치로 전달되어 브레이크 패드의 마모 및 편마모를 단계적으로 파악할 수 있는 브레이크 패드의 마모경고장치를 제시하였다.
그러나 종래의 브레이크 패드의 마모감지 장치들은 이물질의 침입 등으로 인하여 항상 오작동의 위험이 있어 육안으로도 쉽게 교체시기를 확인할 수 없다는 문제점이 있었다.
본 발명은 착색층 및 마모층이 포함된 브레이크 패드를 제시하여, 브레이크 패드의 마모층이 닳은 후, 착색층에 포함된 안료가 디스크에 착색되어 사용자에게 브레이크 패드 교환시기를 알려줌으로써 정확한 교체시기를 사용자가 인지할 수 있도록 한 브레이크 패드를 제공하고자 한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명이 일 실시형태는, 차량용 브레이크 패드에 있어서, 결합제, 섬유기재, 입경이 1~100 ㎛인 연삭재, 윤활재 및 충전재를 포함하는 마모층(100)과 상기 마모층(100) 위에 결합제, 섬유기재, 입경이 1~100 ㎛인 연삭재, 윤활재, 충전재 및 열경화성 수지로 코팅된 안료를 포함하는 착색층(300)이 차례대로 적층되고, 상기 착색층(300)의 두께는 상기 마모층(100)의 두께의 10~15 %이며, 사용 과정 중에 상기 마모층(100)이 닳아 제거되면, 상기 착색층(300)에 포함된 열경화성 수지로 코팅된 안료가 노출되어 변색됨으로써, 교체시기가 도래하였음을 지시해주는 교체 시기 알림 기능을 갖는 차량용 브레이크 패드를 제공한다.
상기 착색층(300)에는, 결합제 10~35 wt%, 섬유기개 9~30 wt%, 연삭재 0.5~3 wt%, 윤활재 13~30 wt%, 적어도 30wt% 이상의 충전재 및 열경화성 수지로 코팅된 안료가 포함되고, 상기 결합제, 섬유기재, 연삭재, 윤활재, 충전재 및 안료의 합이 100 wt%를 넘지 않는다. 상기 열경화성 수지로 코팅된 안료는, 100 ~ 300 ㎛ 입경을 갖는 코어/쉘 형태의 무기안료입자이다.
상기 마모층(100)에는, 결합제 10~35 wt%, 섬유기개 9~30 wt%, 연삭재 0.5~3 wt%, 윤활재 13~30 wt% 및 적어도 30wt% 이상의 충전재가 포함되고, 상기 결합제, 섬유기재, 연삭재, 윤활재 및 충전재의 합이 100 wt%를 넘지 않는 것으로, 상기 결합제는, 상기 마모층 전체 중량을 기준으로 보론계 페놀수지 5 ~ 20 wt%, SBR고무로 피복된 캐슈 더스트 3 ~ 10 wt% 및 에폭시지 2 ~ 5 wt%를 포함한다.
상기 보론계 페놀수지는, 페놀수지를 기준으로 보론계 화합물이 10 ~ 30 wt% 포함된 수지이다.
상기 섬유기재는, 상기 마모층 전체 중량을 기준으로 내염화 섬유 3 ~ 15 wt%, 무기 섬유 3 ~ 10 wt% 및 유기 섬유 3 ~ 5 wt%가 포함되고, 상기 무기 섬유는, 판상 티탄산칼륨 섬유와 아라미드 섬유의 혼합섬유에,슬래그 섬유, 월라스토나이트 및 견운모로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택된 것이 더 포함되거, 상기 유기 섬유는, 셀룰로오스 섬유, 아크릴 섬유, 전방향족 폴리에스테르 섬유 및 PVA(polyvinyl alcohol)섬유로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택된다. 제4항에 있어서,
상기 연삭재는, 석영, α-알루미나,γ-알루미나, 지르콘, 탄화규소, 탄화붕소, 질화티탄, 탄화티탄, 탄화붕소 및 질화규소로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택되는 모스경도 7이상의 무기물질이고, 상기 충전재는, 버미큘라이트, 돌로마이트(dolomite), 운모계 광물, 마이카, 멀라이트 및 크로마이트로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택되고, 상기 윤활재는, 천연흑연, 인조흑연, 석유코르크 및 플루오르화칼슘으로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택된다.
본 발명의 다른 실시 형태로는, 차량용 브레이크 패드의 제조 방법에 있어서, 결합제 10~35 wt%, 섬유기개 9~30 wt%, 입경이 1~100 ㎛인 연삭재 0.5~3 wt%, 윤활재 13~30 wt%, 적어도 30wt% 이상의 충전재 및 열경화성 수지로 코팅된 안료를 혼합하여 착색층 조성물을 제조하는 단계, 결합제 10~35 wt%, 섬유기개 9~30 wt%, 입경이 1~100 ㎛인 연삭재 0.5~3 wt%, 윤활재 13~30 wt% 및 적어도 30wt% 이상의 충전재를 혼합하여 마모층 조성물을 제조하는 단계, 상기 착색층 조성물을 착색층 압축 몰드에 넣고, 80~120 ℃에서 2~5 분 동안 열처리 성형하여 착색층을 제조하는 단계 및 상기 착색층을 마모층 압축 몰드에 넣고, 상기 마모층 조성물을 투입하여 밀폐된 진공 조건에서 가온 가압하여 브레이크 패드를 성형하는 단계를 포함하는 교체시기 알람기능을 갖는 차량용 브레이크 패드 제조방법이다.
상기 브레이크 패드를 성형하는 단계는, 150 ~ 250 ℃ 온도에서 20 ~ 50 MPa 압력으로 가온가압한다.
본 발명은 마모층 및 착색층이 포함된 교체 시기 알람 기능을 갖는 브레이크 패드로써, 상기 마모층이 모두 마모된 뒤, 착색층의 마모로 인하여 상기 착색층에 포함된 안료가 디스크에 착색된다. 따라서 착색된 디스크를 사용자가 육안으로 확인하여 상기 브레이크 패드의 교환시기를 알려줌으로써 사용자의 편의성을 높이는 교체시기를 알려주는 브레이크 패드를 제공한다.
또한, 상기 변색된 디스크를 육안을 확인한 뒤 브레이크 패드를 교환함으로써 사용가능한 브레이크 패드를 미리 교환하는 오류를 범하지 않게 되어 실질적으로 브레이크 패드의 수명을 연장시키는 효과를 갖고, 정확한 교환시기에 브레이크 패드의 교체가 이루어짐으로서 브레이크 디스크의 손상방지 효과도 얻을 수 있다.
도 1은 종래의 브레이크 패드를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 패드를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 패드를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하에서는 도면을 사용하여 본 발명의 교체시기를 알려주는 브레이크 패드 및 이의 제조방법에 관하여 보다 상세히 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 패드를 개략적으로 그린 모식도로, 결합제, 섬유기재, 입경이 1~100 ㎛인 연삭재, 윤활재 및 충전재를 포함하는 마모층(100)과 상기 마모층(100) 위에 결합제, 섬유기재, 입경이 1~100 ㎛인 연삭재, 윤활재, 충전재 및 열경화성 수지로 코팅된 안료를 포함하는 착색층(300)이 차례로 적층되고, 상기 착색층(300)의 두께는 상기 마모층(100)의 두께의 10~15 %이며, 사용 과정 중에 상기 마모층(100)이 닳아 제거되면, 상기 착색층(300)에 포함된 열경화성 수지로 코팅된 안료가 노출되어 변색됨으로써, 교체시기가 도래하였음을 지시해주는 교체 시기 알림 기능을 갖는 차량용 브레이크 패드를 제공한다.
상기 착색층(300)에는, 결합제 10~35 wt%, 섬유기개 9~30 wt%, 연삭재 0.5~3 wt%, 윤활재 13~30 wt%, 적어도 30wt% 이상의 충전재 및 열경화성 수지로 코팅된 안료가 포함되고, 상기 결합제, 섬유기재, 연삭재, 윤활재, 충전재 및 안료의 합이 100 wt%를 넘지 않는다. 상기 열경화성 수지로 코팅된 안료는, 100 ~ 300 ㎛ 입경을 갖는 코어/쉘 형태의 무기안료입자이다.
상기 마모층(100)에는, 결합제 10~35 wt%, 섬유기개 9~30 wt%, 연삭재 0.5~3 wt%, 윤활재 13~30 wt% 및 적어도 30wt% 이상의 충전재가 포함되고, 상기 결합제, 섬유기재, 연삭재, 윤활재 및 충전재의 합이 100 wt%를 넘지 않는다.
상기 결합제는 섬유기재, 연삭재, 윤활재, 충전재 등의 결합기능을 하는 것으로, 상기 마모층 전체 중량을 기준으로 보론계 페놀수지 5~20 wt%, SBR고무(Styrene-Butadiene Rubber)로 피복된 캐슈 더스트 3~10 wt% 및 에폭시 수지 2~5 wt%가 포함되는데, 상기 조성들은 각 성분들의 효과를 상쇄시키지 않고 최적의 효과를 발휘할 수 있는 비율들로 중요한 의미를 갖는다.
본 발명에서 결합제는 바람직하게는 상기 마모층의 전체 중량을 기준으로 10 ~ 35 wt%의 범위로 사용될 수 있는데, 10 wt% 미만으로 사용될 경우 결합제로서의 기능을 제대로 발휘할 수가 없게 되고 35 wt% 초과하여 사용될 경우 경도의 상승으로 인하여 마찰접촉이 불안정해지고 소음발생의 우려가 높아지게 된다.
상기 보론계 페놀수지는 마찰재의 마모성능을 향상시키고, 노이즈를 저감시키는 것으로서, 열경화성 페놀수지의 중합반응 중에 보론계화합물을 투입하여 페놀계수지와 혼합(Blending)하여 제조하거나 페놀계 수지를 변성(Modify)시킨 것이다.
상기 열경화성 페놀계수지는 분자구조 내에 방향족기가 많이 포함되어 있어서 내열성(내화성)이 매우 우수하고, 점결력 및 내마모재와의 혼련작업성도 매우 우수하다. 상기 열경화성 페놀계수지는 노블락타입(Novolac Type)과 레졸타입(Resol Type)으로 구분할 수 있으며, 노블락타입은 분자량(Mw) 1000~4000의 고분자형으로 헥사민 경화제에 의한 열경화가 이루어지고, 레졸타입은 분자량(Mw) 500 ~ 1500으로서 열경화 내지 산경화에 의한 경화가 이루어진다.
본 발명의 보론계 페놀수지는 노블락타입의 페놀수지에 1~5 ㎛의 입경을 갖는 붕산(boric acid), 산화붕소(boron oxide), 삼염화붕소(boron trichloride), 보론나이트라이드(boron nitride), 탄화붕소(boron carbide) 및 붕소(boron)로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택된 화합물이 포함된 액상 노블락타입의 변성페놀수지이다. 바람직하게는 상기 페놀수지에 대하여 보론계화합물이 10~30 wt% 포함되는 것으로 10 wt% 미만으로 포함될 경우 내마모성 향상이 미미하게 되고, 30 wt% 초과하여 포함될 경우 점결력이 저하되어 제조된 브레이크 패드에 크랙이 발생할 가능성이 있고, 상기 보론계화합물의 입경이 5 ㎛를 초과하는 경우에는 내마모성이 떨어지고, 입경이 1 ㎛ 미만이면 원하는 마찰계수를 얻지 못한다.
캐슈 더스트는 캐슈넛셸 오일을 경화시킨 것을 분쇄하여 얻어지는 통상의 마찰재에 이용되는 것으로, 마찰재의 탄성률을 높이고 스퀼 등의 음진성능의 악화, 내열성의 악화 및 열이력에 의한 강도 저하를 예방한다.
상기 캐슈 더스트는 액상고무로 피복하면 편석이 억제되는데, 상기 피복되는 액상고무의 양은 캐슈 더스트를 기준으로 3~20 wt%인 것이 바람직하다. 액상 고무의 양이 3 wt% 미만이면 캐슈 더스트가 결합제에서 탈락하기 쉽고 점착력의 효과가 떨어지며, 20 wt% 초과하면 액상 고무의 점착력에 의한 캐슈 더스트의 응집이 악영향을 받고 분산하기 어렵기 때문에 편석이 발생한다.
상기 액상고무로는 NBR, SBR, IR, 아크릴 고무, 천연 고무 및 클로로프렌 고무 등이 사용될 수 있다. 상기 액상고무는 음진 성능 측면에서 SBR 고무를 사용하는 것이 바람직하며, 점도는 20 ℃에서 용해 점도가 40000~60000 cps인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 범위를 벗어나는 점도의 SBR 고무로 캐슈 더스트를 피복하면 상기 SBR의 점착력에 의하여 캐슈더스트 응집을 방해하고, 제조된 브레이크 패드의 성형성이 떨어질 수 있다. 상기 캐슈 더스트를 액상 고무로 피복하는 방법은 특별히 제한은 없지만 가압 혼련하는 방법이 바람직하다.
상기 SBR고무로 피복된 캐슈 더스트는 스퀼의 발생 방지 및 균열 발생 방지를 위하여 상기 마모층 전체 중량을 기준으로 3~10 wt% 포함되는 것이 바람직하다. 상기 SBR고무로 피복된 캐슈 더스트가 3 wt% 미만으로 포함되면 마찰재의 탄성률이 떨어지고, 10 wt% 초과되어 포함되면 분산성 저하로 인한 기계적 물성 및 내마모성이 감소하는 문제점이 발생한다.
상기 에폭시 수지는 상기 마모층 전체 중량을 기준으로 2~5 wt% 포함되는 것이 바람직한데, 2 wt% 미만으로 포함되면 마찰재 강도 저하가 유발되고 5 wt% 초과로 포함되면 마찰재의 기공율이 커지는 문제점이 발생한다.
본 발명에 이용되는 섬유기재는 마찰재에 있어서 보강 작용을 나타내는 것으로, 내염화섬유, 무기섬유, 유기섬유 등을 포함할 수 있다.
상기 내염화섬유는 고속 페이드 시 마찰 계수가 더욱 향상되는 효과를 얻을 수 있는 것으로, 상기 마모층 전체 중량을 기준으로 3~15 wt% 포함되는 것이 바람직한데, 3 wt% 미만이면 고속 페이드 특성의 개선 효과를 얻을 수 없고, 15 wt% 초과하면 마찰시 소음이 커지는 문제점이 발생한다. 또한, 내염화 섬유는 분산성, 보강 효과를 얻기 위하여 평균 섬유 길이는 1~10 mm가 바람직하고, 평균 섬유 지름은 10~15 ㎛가 바람직하다.
본 발명에서 상기 마모층(100)에 포함되는 무기섬유는, 판상티탄산칼륨 섬유와 아라미드 섬유의 혼합섬유에 슬래그 섬유, 월라스토나이트로 및 견운모 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택된 것이 더 포함된 것으로, 상기 마모층의 전체 중량을 기준으로 3~10 wt% 포함되는 것이 바람직하다. 상기 무기섬유가 3 wt%미만으로 첨가될 경우 마찰력 향상효과가 미미하고, 10 wt%를 초과하여 첨가될 경우 내마모성이 떨어지게 된다.
상기 아라미드섬유는 특정하지는 않으나 피브릴(분지)을 가지는 형상을 사용하는 것이 바람직하고 또한, 단독으로 사용하더라도 만족할 수 있을만큼의 성능을 얻을 수 있게 되나, 판상티탄산칼륨섬유와 혼합하여 사용하는 것이 마찰성능을 유지하고 또 내마모성을 향상시키는데 도움을 주며, 아라미드 섬유와 판상티탄산칼륨섬유의 혼합섬유에 슬래그 섬유, 월라스토나이트 및 견운모로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택된 것이 더 포함되는 것이 바람직하다. 특히, 아라미드 섬유 : 견운모 : 판상티탄산칼륨섬유가 2:2:1의 혼합비율을 가지는 혼합섬유를 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
유기섬유는 상기 마모층 전체 중량을 기준으로 3~5 wt% 포함되고, 셀룰로오스 섬유, 아크릴 섬유, 전방향족 폴리에스테르 섬유 및 PVA(polyvinyl alcohol)섬유로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택되어 사용된다. 상기 유기섬유가 3 wt% 미만으로 포함되면, 고속 페이드 상승효과를 얻기 힘들고, 5 wt% 초과하여 포함될 경우, 성형성이 떨어지게 된다. 상기 유기섬유는 고속 페이드 시 마찰 계수의 상승 효과가 있는 셀룰로오스 섬유를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 내산화섬유, 무기 섬유 및 유기섬유 등의 모든 섬유기재는 상기 마모층의 전체중량을 기준으로 9~30 wt%로 포함되는 바람직하고, 상기 섬유기재가 9 wt% 미만으로 혼합될 경우 강도저하를 가져오게 됨은 물론 내마모성이 떨어지게 되고, 30 wt% 초과되어 혼합될 경우 가공성이 떨어져 성형에 어려움이 따르게 되고, 사용시 마찰소음이 발생하게 된다.
연삭재는 마찰시 연삭작용을 일으켜 마찰력을 높이는 역할을 하는 것으로서, 입경이 10 ~ 100 ㎛인 모스 경도 7 이상의 무기물질로, 석영, α알루미나, γ알루미나, 지르콘, 탄화규소, 탄화붕소, 질화티탄, 탄화티탄, 탄화붕소 및 질화규소로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택되어 사용되는 것이 바람직하며, 특히 γ-알루미나를 이용하면, 고온 시의 페이드 현상을 억제할 수 있다.
모스 경도가 7 미만의 무기물질이면, 충분한 마찰력을 얻기 힘들어 내페이드성이 저하된다. 또한, 모스 경도 7 이상인 무기물질의 입경이 10 ㎛ 미만이면 충분한 마찰력 증가 효과를 얻을 수 없게 되어 내페이드성이 저하되고, 상기 입경이 100 ㎛ 초과되면 대면공격성이 커져 디스크 로터의 연삭가루의 발생량이 많아지기 때문에, 스티킹현상이 발생하기 쉽고, 또한, 디스크 로터의 마모량이 커지게 된다. 본 발명에 있어서 상기 입경은 평균 입경으로서, 레이저 회절 입도 분포법에 의해 측정한 50 % 인경인 수치를 사용하고, 모스 경도는, "1: 활석, 2: 석고, 3: 방해석, 4: 형석, 5: 인회석, 6: 정장석, 7: 수정, 8: 황옥, 9: 강옥, 10: 다이아몬드"로 표시되는 구(舊) 모스 경도를 적용한다.
상기 연삭재는 상기 마모층 전체 중량을 기준으로 0.5~3 wt% 포함되는 것이 바람직한데, 0.5 wt% 미만으로 포함될 경우 마찰면에 적당한 거칠기를 형성하는 것이 가능하지 않아 제동 시 원하는 만큼의 마찰력을 얻을 수 없고, 3 wt%를 초과하여 포함될 경우 브레이크의 효과는 증가하지만 로터의 마모 현상과 스퀼 특성의 악화를 초래할 수 있다.
충전재는 결합제와의 결합성이 좋게 강도를 저해하지 않으며 마찰시 마찰안정성을 가지는 것과 pH를 조정하여 방청효과를 주는 특성이 요구되는 것으로서, 버미큘라이트, 돌로마이트(dolomite), 운모계 광물, 마이카, 멀라이트 및 크로마이트로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택되는 것을 사용할 수 있다.
상기 충전재는 마모층 전체 중량을 기준으로 30 wt% 이상 포함되는데, 30 wt% 미만으로 포함되면 내열성이 떨어지게된다.
윤활재는 연삭효과에서 수반되는 연삭마모를 안정화시키기 위해 사용되는 것으로서 천연흑연, 인조흑연, 석유코르크 및 플루오르화칼슘으로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택되어 사용된다. 바람직하게는 인조흑연 및 천연흑연인데 흑연은 1 : 1 배위결합의 탄소결합층이 층간결합에 의해 형성되어 있어 이러한 층간결합이 분리되는 과정에서 우수한 윤활효과를 가져오게 되고, 다면 천연흑연의 경우 불순물로서 천연광물이 포함된 경우 소음에 불리할 수 있으므로 유의하여야한다.
윤활재가 상기 마모층 전체 중량을 기준으로 13 wt% 미만이면, 충분한 윤활작용을 얻을 수 없어, 내마모성이 나빠지고, 상기 마모층 전체 중량을 기준으로 30 wt% 초과하면, 마찰계수가 불안정하여, 충분한 효과를 얻을 수 없다.
상기 윤활재는 천연흑연, 인조흑연, 석유 코크스 및 플루오르화칼슘으로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택되는 것이 바람직한데, 흑연과 석유 코크스는 질량비로 2 : 8 ~ 3 : 7의 범위가 되도록 혼합하여 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 천연흑연 및 인조흑연의 평균 입경이 50~200 ㎛인 것을 사용하는 것이 바람직한데, 평균 입경이 50 ㎛ 미만이면, 상대재와의 접촉면적이 작아지기 때문에, 윤활재로서의 효과가 불충분해지고 내마모성이 저하되고, 평균 입경이 200 ㎛을 초과하면 상대재로의 접촉면적이 커지기 때문에 상대재에 피막을 형성하기 쉬워 제조된 브레이크 패드가 물에 젖으면 마찰 계수가 작아져 브레이크의 작용이 일시적으로 떨어지는 현상이 발생하게 된다.
상기 석유 코크스는 평균 입경이 300~700 ㎛인 것을 사용하는 것이 바람직한데, 상기 평균 입경이 300 ㎛미만이면 상대재와의 접촉면적이 작아지기 때문에 윤활재로서의 효과가 불충분해져 내마모성이 저하하고, 700 ㎛를 초과하면 석유 코크스가 브레이크 패드의 표면으로부터 탈락하기 쉬워져 내마모성이 저하된다.
본 발명의 브레이크 패드는 마모층 상부에 착색층(300)이 포함되어 있어, 브레이크 제어로 인한 마모층(100)이 전부 마모가 되면, 착색층(300)에 포함된 안료가 마찰이 되면서 브레이크 디스크를 착색시킨다.
상기 착색층(300)은 열경화성 수지에 둘러싸인 안료와 상기 마모층(100) 조성물이 포함된 것으로, 상기 열경화성 수지는 페놀 수지, 에폭시 수지, 아미노 수지, 폴리에스테르 수지 등 열을 가하면 경화되는 특성을 지닌 것이면 한정되지 않으나, 상기 마모층(100) 조성물에 포함된 페놀수지가 점착성 측면에서 바람직하다.
상기 열경화성 수지로 둘러싸인 안료는 100~300 ㎛ 입경을 가진 코어/쉘 형태로 무기안료입자로, 적색으로서 연단, 황색으로서 오레그린, 바나듐, 황연 중선택되어지는 한가지나 녹색으로서 코발트그린, 비리시안중 선택되어지는 한가지나, 청색으로서 코발트 블루우, 바나듐블루, 웰트라마린블루, 프루시안블루 중 선택되어지는 한가지나, 자색으로서 코발트 바이올렛중에서 선택된 필요한 색상의 통상의 무기안료를 페놀 수지와 혼합한 것이 바람직하며, 상기 페놀수지로 둘러싸인 무기안료는 당업계에 공지된 방법으로 제조할 수 있으며, 그 방법은 특별히 한정되지 않는다.
상기 무기 안료 입자의 입경이 100 ㎛ 미만이면 착색층(300)의 제동력이 급격히 떨어지고, 입경이 300 ㎛ 초과하면 점착력이 저하되어 크랙이 발생할 가능성이 있다.
상기 착색층(300)은 착색층(300) 전체 중량을 기준으로 열경화성 수지에 둘러싸인 안료가 10~25 wt% 포함되는데, 상기 안료가 10 wt% 미만으로 포함되면 착색효과가 미미하고, 25 wt% 초과하여 포함되면 마모층(100)에 비하여 착색층(300)의 마찰력이 급격히 떨어져 제동력이 떨어진다.
상기 착색층의 두께는 상기 마모층 두께의 10~15 %가 바람직한데, 착색층의 두께가 상기 마모층의 두께의 10% 미만이 되면, 사용자가 착색된 디스크를 인식하고 브레이크 패드를 교체하기까지 주어지는 시간이 짧아 브레이크 패드가 모두 마모되어 디스크에 손상을 가져올 수 있고, 상기 착색층의 두께가 상기 마모층 두께의 15 %이상이 되면, 사용자가 착색된 디스크에 사용가능한 브레이크 패드를 미리 교환하는 오류를 범하게 된다.
본 발명의 다른 실시형태는, 앞서 언급한 본 발명의 교체시기를 알려주는 브레이크 패드의 제조방법이다.
좀 더 구체적으로 설명하면, 결합제 10~35 wt%, 섬유기개 9~30 wt%, 입경이 1~100 ㎛인 연삭재 0.5~3 wt%, 윤활재 13~30 wt%, 적어도 30wt% 이상의 충전재 및 열경화성 수지로 코팅된 안료를 혼합하여 착색층(300) 조성물을 제조하는 단계, 결합제 10~35 wt%, 섬유기개 9~30 wt%, 입경이 1~100 ㎛인 연삭재 0.5~3 wt%, 윤활재 13~30 wt% 및 적어도 30wt% 이상의 충전재를 혼합하여 마모층 조성물을 제조하는 단계, 상기 착색층 조성물을 착색층 압축 몰드에 넣고, 80~120 ℃에서 2~5 분 동안 열처리 성형하여 착색층(300)을 제조하는 단계 및 상기 착색층을 마모층 압축 몰드에 넣고, 상기 마모층 조성물을 투입하여 밀폐된 진공 조건에서 가온 가압하여 브레이크 패드를 성형하는 단계를 포함하는 교체시기 알람기능을 갖는 차량용 브레이크 패드 제조방법으로, 상기 브레이크 패드를 성형하는 단계는, 150 ~ 250 ℃ 온도에서 20 ~ 50 MPa 압력으로 가온가압한다.
상기 착색층 조성물을 제조하는 단계는, 상기 조성물과 상기 열경화성 수지로 코팅된 안료가 4:1 내지 10:1의 비율로 혼합되는데, 이는 상기 열경화성 수지로 코팅된 안료가 상기 비율을 만족하지 못하면 착색효과가 미미하거나 마찰력이 급격히 떨어져 제동력에 문제가 발생하게 되어 사고를 초래할 수 있다.
상기 착색층을 제조하는 단계는 착색층 압축몰드에 착색층 조성물을 넣고 80 ~ 120 ℃에서 2 ~ 5분간 예비소결을 하는데, 이는 착색층 조성물과 마모층 조성물이 서로 혼합되지 않으면서도 접착시키기 위하여 착색층 조성물에 예비소결 후, 마모층 조성물을 넣어 브레이크 패드를 제조한다.
상기 착색층 조성물을 제조하는 단계에서, 상기 온도가 80 ℃ 미만이면 소결효과가 미미하고, 120 ℃ 초과하면 착색층 조성물과 마모층 조성물의 경계사이에 크랙이 발생할 수 있고, 2분 미만으로 열처리하면 소결효과가 미미하고, 5분을 초과하면 착색층 조성물 표면이 딱딱해져 조성물과의 점착력이 떨어져 박리가 일어난다.
상기 브레이크 패드를 성형하는 단계는 150 ~ 250 ℃ 온도에서 20 ~ 50 MPa 압력으로 가온가압한다. 이때, 발생되는 가스는 진공압에 의해 즉시 외부로 배출된다. 상기 발생되는 가스를 외부로 배출시키지 않고 가온가압 시 가스가 착색층 및 마모층 조성물 내에 잔류하여 내부에서 다수의 기공이 형성된다. 착색층 및 마모층 조성물 내부에 다수의 기공이 발생하면 제조된 브레이크 패드에 크랙이 발생되고, 내구성이 떨어져 제동력이 크게 저하되는 문제점이 발생하기 때문에 반드시 압축단계에서 발생되는 가스를 외부로 방출하여 착색층 및 마모층 내부에 잔류하는 것을 방지하여 한다. 상기 브레이크 패드를 성형하는 단계의 압력이 20 MPa 미만이면, 마찰재의 내부에 다수의 기공이 형성되고, 압력이 50 MPa를 초과하면 열처리로 인한 소결반응이 일어나기 전에 큰 압력이 마찰재에 가해져 크랙이 발생하게 된다.
상기 제조된 착색층 및 마모층는 필요에 따라 도장, 스코치 처리, 연마 처리등 추가공정을 거쳐 브레이크 패드를 제조한다.
따라서, 본 발명의 교체시기를 알려주는 브레이크 패드는 마모층(100) 및 착색층(300)이 포함되어, 상기 마모층(100)이 모두 마모된 뒤, 착색층(300)에 포함된 안료로 인하여 디스크가 변색됨으로써 상기 브레이크 패드의 교환시기를 자동으로 사용자에게 알려줌으로써 사용자의 편의성을 높여준다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 하지만 본 발명은 후술되는 특정한 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에 기재된 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.
[실험예 1]
브레이크 패드 제조
하기 표 1 및 표 2에 제시된 배합 비율에 따라 플라우쉐어 믹서(Ploughshare mixer, 대성기계공업)를 사용하여 재료를 배합하여 마모층 조성물을 얻었다.
캐슈 더스트에 SBR고무를 피복하는 방법은, 캐슈 더스트에 액체상태의 SBR을 9:1의 비율로 첨가한 후, 가압니더((주)우성)를 이용하여 0.49 MPa의 압력하에서 4분간 가압혼련을 실시하여 SBR이 피복된 캐슈 더스트를 제조하였고, 보론계 페놀수지는 페놀과 포름알데히드를 황산(H2SO4)을 산촉매로 사용하여 부가 축합반응 중에 보론나이트라이드를 첨가하여 액상 노블락타입타입 보론계 페놀수지를 얻었다.
상기 비교예 1 내지 7 및 실시예 1 내지 3의 조성물과 페놀수지로 둘러싸인 입경 200 ㎛인 바나듐블루를 5:1 의 비율로 플라우쉐어 믹서(Ploughshare mixer, 대성기계공업)를 사용하여 혼합한 착색층(300) 조성물을 압축몰드에 넣어 100 ℃ 오븐에서 3분간 열처리 하였다.
상기 열처리된 각각의 착색층(300) 조성물 위에 같은 조성을 가진 마모층 조성물을 투입하여 145 ℃온도에서, 30 MPa 압력으로 진공하에 10 분간 발생되는 기체를 외부로 배출하면서 가온가압한 뒤, 성형 프레스를 이용하여 5분간 성형온도 130 ℃, 성형압력 50 MPa 으로 성형한 뒤, 로터리 연마기를 이용하여 연마하고, 450 ℃의 스코치 처리를 실시하여 브레이크 패드를 얻었다.
비교예1 | 비교예2 | 비교예3 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | ||||
배합조성 | 결합제 | 보론계 페놀수지 |
270 |
60 |
315 |
75 |
270 |
300 |
|
캐슈더스트 (피복유무) |
135 (무) |
135 (유) |
135 (유) |
135 (유) |
135 (유) |
135 (유) |
|||
에폭시수지 (ESseries: 캠텍) |
30 |
30 |
30 |
30 |
30 |
30 |
|||
섬유기재 | 내염화섬유 (파이로멕스:토호 테낙스) |
135 |
135 |
135 |
135 |
135 |
135 |
||
무기섬유 | 판상 티탄산칼륨섬유 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | ||
아라미드섬유 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | |||
견운모 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | |||
셀룰로오스 섬유 (Concel:에스에스산업) |
45 |
45 |
45 |
45 |
45 |
45 |
|||
연삭재 |
입경 (1 ~ 100 ㎛) |
α-알루미나 (미즈사와화학) |
15 |
15 |
15 |
15 |
15 |
15 |
|
γ-알루미나 (C105W :CIS) |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|||
지르콘 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | |||
입경(100 ㎛이상) | α-알루미나 (미즈사와화학) |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
||
크로마이트 | - |
- |
- |
- |
- |
- |
|||
충전재 | 버미큘라이트 | 195 | 225 | 210 | 225 | 195 | 195 | ||
마이카 | 180 | 225 | 120 | 225 | 180 | 150 | |||
돌로마이트 | 120 | 210 | 120 | 195 | 120 | 120 | |||
수산화칼슘 | 45 | 90 | 45 | 90 | 45 | 45 | |||
윤활재 | 인조흑연 | 45 |
45 |
45 |
45 |
45 |
45 |
||
석유코크스 | 180 | 180 | 180 | 180 | 180 | 180 |
(단위 : g)
비교예4 | 비교예5 | 비교예6 | 비교예7 | 실시예4 | ||||
배합조성 | 결합제 | 보론계 페놀수지 |
270 |
270 |
270 |
270 |
270 |
|
캐슈더스트 (피복유무) |
135 (무) |
135 (유) |
135 (유) |
135 (유) |
135 (유) |
|||
에폭시수지 (ESseries: 캠텍) |
30 |
30 |
30 |
30 |
30 |
|||
섬유기재 | 내염화섬유 (파이로멕스:토호 테낙스) |
135 |
135 |
135 |
135 |
135 |
||
무기섬유 | 판상 티탄산칼륨섬유 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | ||
아라미드섬유 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | |||
견운모 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | |||
셀룰로오스 섬유 (Concel:에스에스산업) |
45 |
45 |
45 |
45 |
45 |
|||
연삭재 |
입경 (1 ~ 100 ㎛) |
α-알루미나 (미즈사와화학) |
- |
30 |
- |
- |
15 |
|
γ-알루미나 (C105W :CIS) |
- |
- |
- |
- |
10 |
|||
지르콘 | 5 | 30 | - | - | 20 | |||
입경(100 ㎛이상) | α-알루미나 (미즈사와화학) |
- |
- |
45 |
- |
- |
||
크로마이트 |
- |
- |
- |
45 |
- |
|||
충전재 | 버미큘라이트 | 195 | 180 | 195 | 195 | 195 | ||
마이카 | 180 | 180 | 180 | 180 | 180 | |||
돌로마이트 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | |||
수산화칼슘 | 85 | 45 | 45 | 45 | 45 | |||
윤활재 | 인조흑연 | 45 |
45 |
45 |
45 |
45 |
||
석유코크스 | 180 | 180 | 180 | 180 | 180 |
(단위 : g)
[실험예 2]
캐슈
더스트
결합성능 평가
실시예1 ~ 4 및 비교예 1 ~7 의 조성물을 각각 폴리에틸렌제 자루에 넣어 10회 흔들고, 상기 자루의 하부로 떨어진 캐슈 더스트의 중량을 측정함으로써 평가하였다.
평가기준 : 마모층 조성물에 포함된 캐슈 더스트의 양에 대하여 탈락된 캐슈 더스트의 양이 3 wt% 이상 이하 유무
비교예1 | 비교예2 | 비교예3 | 비교예4 | 비교예5 | 비교예6 | 비교예7 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 실시예4 | |
캐슈 더스트의 양(g) | 135 (무) |
135 (유) |
135 (유) |
135 (무) |
135 (유) |
135 (유) |
135 (유) |
135 (유) |
135 (유) |
135 (유) |
135 (유) |
탈락된 양(g) | 6.9 |
2.3 |
2.3 |
6.1 |
2.3 |
2.6 |
2.5 |
1.8 |
2.1 |
1.7 |
1.9 |
결과 (wt%) |
5.1 |
1.7 |
1.7 |
4.0 |
1.7 |
1.9 |
1.8 |
1.3 |
1.4 |
1.2 |
1.4 |
× | ○ | ○ | × | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
상기 표 3의 결과 액상고무인 SBR로 피복이 된 캐슈더스트를 포함한 마모층 조성물인 비교예 2,3,5,6,7 및 실시예 1 ~ 4가 피복이 되지 않은 캐슈더스트를 포함한 마모층 조성물인 비교예 1 또는 4에 비하여 탈락된 캐슈더스트의 양이 현저하게 작음을 확인할 수 있었다.
[실험예 3]
브레이크 패드 성능 실험
브레이크 패드 성능 실험은 본 발명의 실험예 1을 통해 제조된 브레이크 패드의 KS R 4024의 시험법에 의하여 정속 마찰 시험기를 사용하여 온도변화를 주어 마찰계수와 마모율을 측정하고, 내균열성을 측정하였다.
시험편은 실험예 1에 의하여 제조된 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1 ~ 7의 브레이크 패드를 25 × 25 mm로, 두께는 6 mm로 제작하고, 마찰면을 0.4 mm 제거한 뒤 시험용 드럼의 곡률에 맞추었다.
상기 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1 ~ 7 의 시험편을 정속식 마찰 시험기에 부착하고, 시험 장치의 디스크 마찰면 온도가 100 ℃에서 7 m/s의 미끄러짐 속도로 디스크(KS D 4301에서 규정된 GD 250을 재료로 한 일반적인 디스크)를 5000회 회전시켜 그 사이의 마찰력을 측정하였다.
상기 시험 장치의 디스크 마찰면 온도가 200 ℃ 및 350 ℃ 일 때, 상기 마찰력 측정 방법과 동일하게 측정한 뒤, 각각 시험편의 두께를 측정하여 마모율을 구하였다.
V : 마모율
n : 시험시의 디스크의 총회전수
W1 : 시험편의 시험 전의 무게(g)
W2 : 시험편의 시험 후의 무게(g)
fm : 시험시 평균마찰력(N)
ρ : 시험편의 밀도(g/mm3)
내균열성 평가는 브레이크 온도 400 ℃의 제동(초속도 50 km/h, 종속도 0 km/h, 감속도 0.3 G, 제동 전 브레이크 온도 100 ℃)을 상기 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1 ~ 7 의 시험편이 절반의 두께가 될 때까지 반복하고, 상기 시험편의 측면 및 마찰면 균열 발생 유무를 광학현미경으로 확인하였다.
마찰 성능에 대한 평가 기준은 하기 표 3과 같다.
항목 |
시험 온도 | ||
100 ℃ | 200 ℃ | 350 ℃ | |
마찰 계수 | 0.25 ~ 0.65 | 0.25 ~ 0.70 | 0.20 ~ 0.70 |
지정된 마찰 계수에 대한 허용차 | ±0.08 |
±0.12 |
±0.14 |
마모율 (10-7cm3/N·m) |
0.5 이하 |
1.0 이하 |
3.5 이하 |
하기 표 5는, 본 발명의 실험예 1을 통해 제조된 브레이크 패드에 대해 KS R 0080의 시험법을 적용하여 기공율, 경도를 측정한 결과와 KS R 4024의 시험법에 따른 정속 마찰 시험기를 통해 온도변화에 따른 마찰계수와 마모율을 측정한 시험결과 및 내균열성을 측정한 결과이다.
비교예1 | 비교예2 | 비교예3 | 비교예4 | 비교예5 | 비교예6 | 비교예7 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 실시예4 | ||
밀도 (g/cm2) |
2.40 |
2.34 |
2.35 |
2.40 |
2.41 |
2.45 |
2.44 |
2.40 |
2.41 |
2.41 |
2.39 |
|
기공율(%) | 2.34 | 2.29 | 2.38 | 2.39 | 2.46 | 2.45 | 2.39 | 2.32 | 2.29 | 2.31 | 2.37 | |
곡강도 (MPa) |
52 |
50 |
50 |
52 |
45 |
47 |
50 |
52 |
52.3 |
51.1 |
51.9 |
|
경도(HRS) | 84.2 | 83.1 | 82.1 | 84.3 | 83.4 | 84.1 | 82.5 | 84.2 | 83.7 | 84.9 | 85.1 | |
무게감소율 (%) |
0.84 |
0.75 |
0.74 |
0.67 |
0.83 |
0.93 |
0.86 |
0.72 |
0.73 |
0.75 |
0.75 |
|
마찰계수 |
100 ℃ | 0.36 | 0.22 | 0.41 | 0.19 | 0.57 | 0.76 | 0.24 | 0.34 | 0.41 | 0.43 | 0.47 |
200 ℃ | 0.35 | 0.21 | 0.42 | 0.17 | 0.61 | 0.68 | 0.25 | 0.35 | 0.40 | 0.40 | 0.48 | |
350 ℃ | 0.39 | 0.18 | 0.44 | 0.20 | 0.53 | 0.65 | 0.23 | 0.38 | 0.45 | 0.46 | 0.45 | |
결 과 | ○ | × | ○ | × | ○ | × | × | ○ | ○ | ○ | ○ | |
마모율 (10-7cm3/N·m) |
100 ℃ |
0.45 |
0.19 |
0.38 |
0.20 |
0.49 |
0.54 |
0.51 |
0.34 |
0.37 |
0.39 |
0.37 |
200 ℃ |
0.56 |
0.28 |
0.49 |
0.30 |
1.1 |
1.4 |
1.0 |
0.47 |
0.51 |
0.52 |
0.50 |
|
350 ℃ |
1.3 |
0.38 |
0.57 |
0.38 |
3.7 |
4.1 |
3.8 |
0.61 |
0.67 |
0.65 |
0.72 |
|
결 과 | ○ | ○ | ○ | ○ | × | × | × | ○ | ○ | ○ | ○ | |
내균열성 (크랙유무) |
크랙 발생 |
크랙 미발생 |
크랙 발생 |
크랙 발생 |
크랙 미발생 |
크랙 미발생 |
크랙 미발생 |
크랙 미발생 |
크랙 미발생 |
크랙 미발생 |
크랙 미발생 |
상기 표 5의 결과를 확인해보면, 비교예 1, 3 및 실시예 1 ~ 4는 KS R 4024에서 제시한 표 4의 마찰력 평가 기준을 모두 만족하는 것으로 나타났고, 내균열성 평가에서는 비교예 2, 5, 6, 7 및 실시예 1 ~ 3이 크랙이 발생하지 않는 것으로 확인되었다.
실험예 2 및 3의 결과를 살펴보면, 비교예 1 및 4는 SBR고무가 피복되지 않는 캐슈더스트를 포함하여 제조한 브레이크 패드로, 점착력이 떨어져 캐슈더스트가 조성물에서 탈착하기 쉽고, 그로 인한 내균열성이 악화된 것을 볼 수 있었다.
실험예 3의 비교예 2 ~ 3 및 실시예 1 ~ 3은 보론계 페놀수지의 함량 변화를 통하여 마찰계수와 마찰율의 변화 및 내균열성을 평가한 시험결과로서, 비교예 2와 비교예 4는 보론계 페놀수지 함량이 조성물의 전체 중량을 기준으로 각각 4 wt%, 21 wt% 포함된 브레이크 패드로써, 비교예 2는 마찰계수가 평가기준에 미달하였고, 비교예 4는 마모율이 평가기준을 만족하지 못하였다. 반면에 실시예 1 ~ 3은 보론계 페놀수지 함량이 조성물의 전체 중량을 기준으로 각각 5, 18, 20 wt%로, 마찰계수와 마모율 평가기준을 만족하였고 크랙도 발생되지 않아 우수한 물성을 가지고 있음을 확인할 수 있었다.
실험예 3의 비교예 4 내지 7 및 실시예 1, 4의 연삭재의 입경차, 모스경도차 및 함량 변화를 통한 마찰계수와 마모율의 변화 및 내균열성을 평가한 실험결과로서, 비교예 4와 비교예 5는 브레이크 패드의 전체 중량을 기준으로 연삭재 함량이 각각 0.3 wt%, 4 wt% 포함된 브레이크 패드로써, 비교예 4는 마찰계수가 평가기준을 만족하지 못하였고, 비교예 5는 마찰계수에서는 우수한 물성을 보였으나, 마모율은 평가기준을 만족하지 못하였다. 비교예 6은 입경이 100 ㎛이상의 연삭재가 포함된 브레이크 패드로 마찰계수와 마모율 모두 평가기준을 만족하지 못하였고, 비교예 7은 모스경도 7 미만의 크로마이트가 포함된 브레이크 패드로 마찰계수의 평가기준을 만족하지 못하였다.
실시예 1는 입경 1 ~ 100 ㎛의 모스경도 7이상인 α-알루미나와 지르콘이 브레이크 패드의 전체 중량을 기준으로 3 wt% 포함된 브레이크 패드로써, 마찰성능과 내균열성평가에서 우수한 물성을 나타냄을 알 수 있었다.
실시예 3은 α-알루미나, γ-알루미나와 지르콘이 연삭재로 브레이크 패드 전체 중량을 기준으로 3 wt% 포함된 브레이크 패드로서, γ-알루미나가 포함되지 않은 실시예 1에 비하여 마찰계수에서 우수한 물성이 있음을 확인할 수 있었다.
[실험예 4]
브레이크 패드의
착색층
성능평가
착색층(300) 전체 중량을 기준으로 하기 표 6과 같은 비율의 바나듐블루와 상기 실시예 4의 조성물을 첨가하여 얻은 100 wt%의 착색층 조성물을 플라우쉐어 믹서(Ploughshare mixer, 대성기계공업)를 사용하여 혼합한 착색층 조성물을 압축몰드에 넣어 100 ℃ 오븐에서 3분간 열처리 하였다.
상기 열처리된 각각의 착색층 조성물 위에 상기 실시예 4의 조성물을 투입하여 145 ℃온도에서, 30 MPa 압력으로 진공하에 10 분간 발생되는 기체를 외부로 배출하면서 가온가압한 뒤, 성형 프레스를 이용하여 5분간 성형온도 130 ℃, 성형압력 50 MPa 으로 성형한 뒤, 로터리 연마기를 이용하여 연마하고, 450 ℃의 스코치 처리를 실시하여 브레이크 패드를 얻었다.
상기 브레이크 패드의 마모층이 1 mm 남을 때까지 마모시킨 후, 착색층 성능평가를 진행하였다.
시험편은 상기 제조된 브레이크 패드를 25 × 25 mm로, 마모층과 착색층이 각각 1 mm, 3 mm 남아있는, 총 4 mm 두께로 제조한 뒤, 시험용 드럼의 곡률에 맞추었다.
상기 시험편을 정속식 마찰 시험기에 부착하고, 시험 장치의 디스크 마찰면 온도가 100 ℃에서 7 m/s의 미끄러짐 속도로 디스크(KS D 4301에서 규정된 GD 250을 재료로 한 일반적인 디스크)를 회전시키고, 디스크에 착색이 된 후부터 디스크를 3000회 회전시켜 그 사이의 마찰력을 측정하였다.
무기안료 첨가율(wt%) |
무기안료입자(㎛) |
착색 후 마찰계수 |
착색 후 마모율 (10-7cm3/N·m) |
5 | 200 | - | - |
10 | 200 | 0.44 | 0.35 |
15 | 200 | 0.44 | 0.36 |
20 | 200 | 0.47 | 0.37 |
25 | 200 | 0.35 | 0.32 |
30 | 200 | 0.24 | 0.31 |
무기안료 첨가율(wt%) |
무기안료입자(㎛) |
착색 후 마찰계수 |
착색 후 마모율 (10-7cm3/N·m) |
20 | 50 | 0.19 | 0.30 |
20 | 90 | 0.24 | 0.31 |
20 | 100 | 0.37 | 0.35 |
20 | 200 | 0.41 | 0.37 |
20 | 300 | 0.43 | 0.41 |
20 | 350 | 0.46 | 0.51 |
상기 표 6과 7의 결과에서 확인해 보면, 무기안료 첨가율이 10 wt% 미만이면, 디스크에 착색이 되지 않아, 착색 후의 마찰계수와 마모율을 측정할 수 없었고, 무기 안료 첨가율이 25 wt%를 초과한 경우, 마찰계수가 떨어져 상기 실험예 3의 마찰성능평가 기준을 만족하지 못하였다.
또한, 무기안료 첨가율이 20 wt% 일 때, 무기안료입자가 각각 50, 90 ㎛ 일때는 마찰계수가 0.19, 0.24이고, 무기안료입자 크기가 350 ㎛ 이면 마모율이 0.51 10-7cm3/N·m로 상기 실험예 3의 마찰성능평가 기준 만족하지 못하였다.
따라서, 무기안료의 첨가율은 10~25 wt%의 범위가 바람직하고, 무기안료입자는 100 ~ 300 ㎛의 범위를 갖도록 제어하는 것이 마찰계수와 마모율 모두의 우수한 성질을 만족하는 브레이크 패드를 제조하는데 바람직함을 알 수 있다.
무기안료 첨가율(wt%) | 피복유무 | 크랙 발생여부 |
5 | 무 | ○ |
10 | 유 | × |
15 | 무 | ○ |
20 | 유 | × |
25 | 유 | × |
30 | 무 | ○ |
상기 표 6은 무기안료의 피복 유무에 따른 내균열성 평가를 실시한 결과로, 마모율과 마찰계수를 측정하고 난 뒤 브레이크 패드의 표면을 광학현미경으로 관찰하였다. 상기 표 6의 결과를 확인해 보면, 페놀수지로 피복된 무기안료가 포함된 착색층을 가지고 있는 브레이크 패드에서 크랙이 발생되지 않았다.
따라서, 페놀수지로 피복된 무기안료를 사용함으로써, 점착성이 향상되므로 크랙을 방지할 수 있음을 알 수 있었다.
1 : 백플레이트
100 : 마모층
300 : 착색층
100 : 마모층
300 : 착색층
Claims (14)
- 차량용 브레이크 패드에 있어서,
결합제, 섬유기재, 입경이 1~100 ㎛인 연삭재, 윤활재 및 충전재를 포함하는 마모층(100);과
상기 마모층(100) 위에 결합제, 섬유기재, 입경이 1~100 ㎛인 연삭재, 윤활재, 충전재 및 열경화성 수지로 코팅된 안료를 포함하는 착색층(300);이 차례대로 적층되고,
상기 착색층(300)의 두께는 상기 마모층(100)의 두께의 10~15 %이며,
사용 과정 중에 상기 마모층(100)이 닳아 제거되면, 상기 착색층(300)에 포함된 열경화성 수지로 코팅된 안료가 노출되어 변색됨으로써, 교체시기가 도래하였음을 지시해주는 것을 특징으로 하고,
상기 착색층(300)에는, 결합제 10~35 wt%, 섬유기재 9~30 wt%, 연삭재 0.5~3 wt%, 윤활재 13~30 wt%, 적어도 30wt% 이상의 충전재 및 열경화성 수지로 코팅된 안료가 포함되고, 상기 결합제, 섬유기재, 연삭재, 윤활재, 충전재 및 안료의 합이 100 wt%를 넘지 않는 것을 특징으로 하는, 교체 시기 알림 기능을 갖는 차량용 브레이크 패드. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 열경화성 수지로 코팅된 안료는, 100 ~ 300 ㎛ 입경을 갖는 코어/쉘 형태의 무기안료입자인 것을 특징으로 하는, 교체 시기 알림 기능을 갖는 차량용 브레이크 패드. - 제1항에 있어서,
상기 마모층(100)에는, 결합제 10~35 wt%, 섬유기재 9~30 wt%, 연삭재 0.5~3 wt%, 윤활재 13~30 wt% 및 적어도 30wt% 이상의 충전재가 포함되고, 상기 결합제, 섬유기재, 연삭재, 윤활재 및 충전재의 합이 100 wt%를 넘지 않는 것을 특징으로 하는, 교체 시기 알림 기능을 갖는 차량용 브레이크 패드. - 제4항에 있어서,
상기 결합제는, 상기 마모층 전체 중량을 기준으로 보론계 페놀수지 5~20 wt%, SBR고무로 피복된 캐슈 더스트 3~10 wt% 및 에폭시수지 2~5 wt%를 포함하는, 교체 시기 알림 기능을 갖는 차량용 브레이크 패드. - 제5항에 있어서,
상기 보론계 페놀수지는,
페놀수지를 기준으로 보론계 화합물이 10~30 wt% 포함된 수지인 것을 특징으로 하는, 교체 시기 알림 기능을 갖는 차량용 브레이크 패드. - 제4항에 있어서,
상기 섬유기재는, 상기 마모층 전체 중량을 기준으로 내염화 섬유 3~15 wt%, 무기 섬유 3~10 wt% 및 유기 섬유 3~5 wt%가 포함된, 교체 시기 알림 기능을 갖는 차량용 브레이크 패드. - 제7항에 있어서,
상기 무기 섬유는, 판상 티탄산칼륨 섬유와 아라미드 섬유의 혼합섬유에,
슬래그 섬유, 월라스토나이트 및 견운모로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택된 것이 더 포함된, 교체 시기 알림 기능을 갖는 차량용 브레이크 패드. - 제7항에 있어서,
상기 유기 섬유는, 셀룰로오스 섬유, 아크릴 섬유, 전방향족 폴리에스테르 섬유 및 PVA(polyvinyl alcohol)섬유로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택되는, 교체 시기 알림 기능을 갖는 차량용 브레이크 패드. - 제4항에 있어서,
상기 연삭재는, 석영, α-알루미나,γ-알루미나, 지르콘, 탄화규소, 탄화붕소, 질화티탄, 탄화티탄, 탄화붕소 및 질화규소로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택되는 모스경도 7이상의 무기물질인, 교체 시기 알림 기능을 갖는 차량용 브레이크 패드. - 제4항에 있어서,
상기 충전재는, 버미큘라이트, 돌로마이트(dolomite), 운모계 광물, 마이카, 멀라이트 및 크로마이트로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택되는, 교체 시기 알림 기능을 갖는 차량용 브레이크 패드. - 제4항에 있어서,
상기 윤활재는, 천연흑연, 인조흑연, 석유코르크 및 플루오르화칼슘으로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택되는, 교체 시기 알림 기능을 갖는 차량용 브레이크 패드. - 차량용 브레이크 패드의 제조 방법에 있어서,
결합제 10~35 wt%, 섬유기재 9~30 wt%, 입경이 1~100 ㎛인 연삭재 0.5~3 wt%, 윤활재 13~30 wt%, 적어도 30wt% 이상의 충전재 및 열경화성 수지로 코팅된 안료를 혼합하여 착색층 조성물을 제조하는 단계;
결합제 10~35 wt%, 섬유기재 9~30 wt%, 입경이 1~100 ㎛인 연삭재 0.5~3 wt%, 윤활재 13~30 wt% 및 적어도 30wt% 이상의 충전재를 혼합하여 마모층 조성물을 제조하는 단계;
상기 착색층 조성물을 착색층 압축 몰드에 넣고, 80~120 ℃에서 2~5 분 동안 열처리 성형하여 착색층을 제조하는 단계; 및
상기 착색층을 마모층 압축 몰드에 넣고, 상기 마모층 조성물을 투입하여 밀폐된 진공 조건에서 가온 가압하여 브레이크 패드를 성형하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 교체 시기 알림 기능을 갖는 차량용 브레이크 패드의 제조 방법. - 제13항에 있어서,
상기 브레이크 패드를 성형하는 단계는,
150 ~ 250 ℃ 온도에서 20 ~ 50 MPa 압력으로 가온가압하는 것을 특징으로 하는, 교체 시기 알림 기능을 갖는 차량용 브레이크 패드의 제조 방법.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR20140150102A KR101483722B1 (ko) | 2014-10-31 | 2014-10-31 | 교체 시기 알람 기능을 갖는 차량용 브레이크 패드 및 이의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR20140150102A KR101483722B1 (ko) | 2014-10-31 | 2014-10-31 | 교체 시기 알람 기능을 갖는 차량용 브레이크 패드 및 이의 제조방법 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR101483722B1 true KR101483722B1 (ko) | 2015-01-21 |
Family
ID=52590761
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR20140150102A KR101483722B1 (ko) | 2014-10-31 | 2014-10-31 | 교체 시기 알람 기능을 갖는 차량용 브레이크 패드 및 이의 제조방법 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101483722B1 (ko) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113688153A (zh) * | 2020-05-18 | 2021-11-23 | 广州汽车集团股份有限公司 | 用户与汽车的绑定方法及装置 |
EP3594308B1 (en) | 2017-03-06 | 2023-05-03 | Resonac Corporation | Friction material composition, friction material, and friction member |
US12013004B2 (en) | 2021-08-06 | 2024-06-18 | Geville Gee | Brake warning system |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20100031995A (ko) * | 2008-09-17 | 2010-03-25 | 현대모비스 주식회사 | 마찰재용 조성물 및 이를 이용한 브레이크 패드 |
KR20110043850A (ko) * | 2009-10-22 | 2011-04-28 | 현대자동차주식회사 | 차량용 브레이크 패드 및 그 제조방법 |
JP2012042045A (ja) * | 2010-08-23 | 2012-03-01 | Endless Project:Kk | ブレーキパッド |
US20120285775A1 (en) * | 2011-05-12 | 2012-11-15 | Mcgee Robert | Brake pad wear indicator |
-
2014
- 2014-10-31 KR KR20140150102A patent/KR101483722B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20100031995A (ko) * | 2008-09-17 | 2010-03-25 | 현대모비스 주식회사 | 마찰재용 조성물 및 이를 이용한 브레이크 패드 |
KR20110043850A (ko) * | 2009-10-22 | 2011-04-28 | 현대자동차주식회사 | 차량용 브레이크 패드 및 그 제조방법 |
JP2012042045A (ja) * | 2010-08-23 | 2012-03-01 | Endless Project:Kk | ブレーキパッド |
US20120285775A1 (en) * | 2011-05-12 | 2012-11-15 | Mcgee Robert | Brake pad wear indicator |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3594308B1 (en) | 2017-03-06 | 2023-05-03 | Resonac Corporation | Friction material composition, friction material, and friction member |
CN113688153A (zh) * | 2020-05-18 | 2021-11-23 | 广州汽车集团股份有限公司 | 用户与汽车的绑定方法及装置 |
US12013004B2 (en) | 2021-08-06 | 2024-06-18 | Geville Gee | Brake warning system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101355781B1 (ko) | 마찰재 조성물, 이를 이용한 마찰재 및 마찰 부재 | |
EP2632995B1 (en) | Friction material | |
TWI461321B (zh) | 摩擦材組成物、使用其的摩擦材及摩擦構件 | |
TWI415716B (zh) | 增強的粘結的磨料工具 | |
KR102420373B1 (ko) | 마찰재 | |
KR101318515B1 (ko) | 비석면 마찰재 조성물, 이를 이용한 마찰재 및 마찰 부재 | |
EP2166058B1 (en) | Friction material composition, and friction material produced therewith | |
KR101098493B1 (ko) | 마찰재 | |
KR102255672B1 (ko) | 마찰재 | |
KR20130133168A (ko) | 비석면 마찰재 조성물, 이를 이용한 마찰재 및 마찰 부재 | |
US20120225611A1 (en) | Abrasive wheels and methods for making and using same | |
EP2612892A1 (en) | Friction material | |
JP5987539B2 (ja) | 摩擦材組成物、これを用いた摩擦材及び摩擦部材 | |
JP2018522082A (ja) | 摩擦材料、具体的には、ブレーキパッド製造用の摩擦材料、及び関連する調製法 | |
KR101160666B1 (ko) | 브레이크 마찰재 조성물 | |
KR101483722B1 (ko) | 교체 시기 알람 기능을 갖는 차량용 브레이크 패드 및 이의 제조방법 | |
KR102503720B1 (ko) | 마찰재 | |
EP3232079B1 (en) | Friction material | |
CN113366082A (zh) | 摩擦材料组合物、摩擦材料和摩擦构件 | |
JP2019031616A (ja) | 摩擦材 | |
KR101035240B1 (ko) | 로스틸계 마찰재 및 이를 포함하는 차량용 브레이크 | |
JPWO2019107559A1 (ja) | ディスクブレーキ | |
JP6828791B2 (ja) | 摩擦材組成物、摩擦材組成物を用いた摩擦材および摩擦部材 | |
JP2004155843A (ja) | 非石綿系摩擦材 | |
KR101541885B1 (ko) | 친환경 브레이크 패드용 조성물 및 이를 이용한 브레이크 패드 제조방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |