KR101541885B1 - 친환경 브레이크 패드용 조성물 및 이를 이용한 브레이크 패드 제조방법 - Google Patents

친환경 브레이크 패드용 조성물 및 이를 이용한 브레이크 패드 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 친환경 브레이크 패드용 조성물 및 이를 이용한 브레이크 패드 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유해물질인 안티몬 화합물과 중금속이 포함되지 않는 브레이크 패드용 조성물을 이용하여, 제동시 브레이크 패드 마모로 인하여 배출되는 입자가 환경에 무해한 브레이크 패드를 제조하는 방법에 관한 것으로, 브레이크 패드용 조성물에 중금속 및 안티몬 화합물 등 유해물질 대신에 보론계 페놀수지와 평균 입경이 1 ~ 100 ㎛의 연삭재가 포함되어 인체에 무해하고 기계적 물성이 우수할 뿐만 아니라, 고온의 열충격에 안전하고 내마모성이 우수하다. 또한, 내열 및 내화력이 증대되어, 강한 제동력이 가해질 때 빠른 정지가 이루어지도록 함은 물론, 이 급제동이 자주 반복되더라도 자체 성질은 안정되게 유지되고, 제동력이 저하되는 것을 방지하는 효과를 얻을 수 있는 브레이크 패드를 제공한다.

Description

친환경 브레이크 패드용 조성물 및 이를 이용한 브레이크 패드 제조방법{ENVIRONMENTALLY FAVORABLE COMPOSITION MATERIALS FOR BRAKE PADS AND METHOD OF MAKING BRAKE PAD USING THE SAM}
본 발명은 친환경 브레이크 패드용 조성물 및 이를 이용한 브레이크 패드 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유해물질인 안티몬 화합물과 중금속이 포함되지 않는 브레이크 패드용 조성물을 이용하여 제동시 브레이크 패드 마모로 인하여 배출되는 입자가 환경에 무해한 장점이 있는 브레이크 패드 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
계속적으로 증가하는 자동차와 도로 확장으로 인해 도로에서 발생되는 비산먼지가 지속적으로 늘어남에 따라 도심지의 대기오염현상은 악화되고 있다. 상기 도로에서 발생되는 비산먼지는 자동차 배기가스 이외에 타이어 및 브레이크 패드의 마모에 의해 다량의 비산먼지가 동시에 배출되고 있으며, 그 중 브레이크 패드의 마모에 의한 비산먼지의 발생률은 약 12 %이지만, 브레이크 패드의 재료 성분(납, 주석, 구리, 비스무트 등 유해한 중금속 일부 또는 암 유발물질로 삼황화안티몬, 세라믹섬유, 침상티탄산칼륨등) 특성상 다른 비산 먼지에 비해 유해성이 높은 것으로 알려져 있다.
자동차의 부품, 소재 가운데 복합재료로 분류되는 브레이크 패드는 다른 부품과 달리 주기적으로 교체해 주어야 하는 소모성이 많은 부품으로, 주행시 마찰에 의해 발생된 분진이 그대로 대기에 방출되므로, 상기 브레이크 패드에 중금속이 함유되었을 경우 대기 환경 오염에 의한 인체의 직접적인 영향을 미치는 것은 물론이고, 하수원을 통해 유입됨으로써 상수원과 토양을 오염시켜 심각한 문제가 발생된다.
브레이크 패드는 내용물의 조성이 약간씩은 다르지만 석면재료 및 비석면 재료로 분류되고, 석면재료는 유해물질로 사용이 금지되고 있는 추세이며, 현재에는 일부 특수 차량에서만 사용되고 있는데 마찰특성이 커서 마찰에 의한 제동효율이 뛰어나나, 과다한 마찰 제동으로 인해 높은 마찰열이 발생하여 산화가 촉진됨은 물론 고온 마찰에 대한 안정성이 결여되어 원활하고 유연한 제동을 할 수 없게 되고, 마찰소음 또한 크다는 단점이 있다.
브레이크 패드는 세라믹, 탄소복합재료 등을 주체로 한 무기계 마찰재, 페놀 수지 등의 유기화합물 결합제 등 복합재료로 구성되어져 있으며, 충진되는 금속산화물의 양에 따라 다음과 같이 구분된다.
- 메탈릭(Metallic) 패드 : 금속산화물의 양이 80 wt% 이상의 제품
- 세미메탈릭(Semi metallic) 패드 : 금속산화물의 양이 30 ~ 60 wt% 이내의 제품
- 로우메탈릭(Low metallic) 패드 : 금속산화물의 양이 1 ~ 10 wt% 이내의 제품
- 슈퍼로우메탈릭(Super low metallic) 패드 : 금속산화물의 양이 1 wt% 이내의 제품
- 논메탈릭(Non Metallic) 패드 : 금속산화물의 양이 0 wt%인 제품
일반적으로 사용하는 브레이크 패드는 메탈릭패드와 세미메탈릭패드가 주종을 이루고 있다.
브레이크 패드용 마찰재의 요구 성능은 저온뿐만 아니라 고속 및 고온에서도 제동성능과 함께 내마모성이 안정되는 것이다. 특히, 고온에서의 마찰재의 메탈케취(Metal Catchup)에 의한 대면 손상에 따른 디스크의 마모를 방지하기 위하여 산화 안티몬과 유화 안티몬 등의 안티몬 화합물을 사용하고 있는데, 이러한 안티몬 화합물은 고온제동시 내마모성을 향상시키는 장점이 있기 때문이다. 하지만 마찰재에 사용되고 있는 가장 대표적인 유해성 원료로 산화안티몬과 유화안티몬 등의 안티몬 화합물이 지적되고 있다.
또한, 침상 티탄산칼륨은 내열성, 내마모성들이 우수하여 마찰재로 널리 사용되고 있다. 그러나 구조적으로 휘스커상 구조를 갖고 있어 흡입시 안전위생상 인체에 해로운 문제가 있다. 이와 관련하여, 국제 암연구기관(IARC), 미국환경보호국(US EPA), EU 발암성 기준(67/548/EEC)에서는 티탄산칼륨(침상), 납/무기납 화합물, 삼황화안티몬이 암을 유발시킬 수 있는 재료들이라고 공표하고 있어 북미환경규제를 비롯한 많은 나라에서 그 사용을 제한하고 있는 실정이다.
등록특허 제0765638호(2007.10.02)에서는 발암물질로 알려진 흡입성 미세세라믹 섬유를 사용하지 않고 알칼리 산화물 및 알칼리 토금속 성분이 18 wt% 이상 첨가된 광물 섬유를 사용하여 제조된 마찰재를 제시하고 있다.
일본공개특허 제2003-3133312호(2003.11.06) 에서는 산화안티몬, 유화안티몬등의 안티몬화합물을 사용하지 않는 마찰재로서 주석 분말 또는 유화주석을 사용하여 제조된 마찰재를 제시하고 있다.
일본공개특허 제2005-200530호(2005.07.28)에서는 마찰재 제조 중 발생하는 독성의 흄(fume)을 발생시키지 않기 위하여 상온에서 경화되는 수지를 사용하는 것을 마찰재를 제시하고 있다.
그러나 상술한 종래의 기술들은 유해물질인 세라믹섬유나 안티몬 화합물을 포함하지 않는 마찰재를 제시하고 있으나, 여전히 중금속 성분이 포함되어있어 브레이크 패드로 사용시 마모로 인해 유해물질이 포함된 비산먼지가 발생하여, 환경에 유해한 영향을 끼치게 된다. 따라서, 유해물질인 중금속 및 안티몬 화합물을 포함하지 않으면서도 기존과 동등 이상의 성능을 갖는 친환경 브레이크용 마찰재의 개발이 필요하다.
등록특허 제0765638호(2007.10.02) 일본공개특허 제2003-3133312호(2003.11.06) 일본공개특허 제2005-200530호(2005.07.28)
본 발명은 유해물질인 중금속, 안티몬 화합물을 포함하지 않으면서도 기존과 동등 또는 더 우수한 성능을 갖는 친환경 브레이크 패드용 조성물을 제시하여, 친환경적이면서 제동 성능이 우수하고, 내마모성이 뛰어난 친환경 브레이크 패드를 제공한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시형태는, 결합제 10 ~ 35 wt%, 섬유기재 9 ~ 30 wt%, 입경이 1 ~ 100 ㎛의 연삭재 0.5 ~ 3 wt%, 윤활재 13 ~ 30 wt% 및 충전재가 30 wt% 이상 포함되어, 상기 결합제, 섬유기재, 연삭재, 윤활재 및 충전재의 합이 100 wt%를 초과하지 않는 브레이크 패드용 조성물에 있어서, 상기 결합제는 보론계 페놀수지, SBR고무(Styrene-Butadiene Rubber)로 피복된 캐슈 더스트(Cashew Dust) 및 에폭시 수지를 포함하고, 상기 섬유기재는 무기섬유, 내염화섬유 및 유기섬유를 포함하고, 중금속 및 안티몬화합물이 포함되지 않는 친환경 브레이크 패드용 조성물이다.
상기 결합제는 상기 브레이크 패드용 조성물 전체 중량을 기준으로 보론계 페놀수지 5 ~ 20 wt%, SBR고무로 피복된 캐슈 더스트 3 ~ 10 wt% 및 에폭시수지 2 ~ 5 wt%를 포함한다.
상기 보론계 페놀수지는, 페놀수지를 기준으로 보론계 화합물이 10 ~ 30 wt% 포함된 수지이고, 상기 SBR고무로 피복된 캐슈 더스트는, 캐슈 더스트를 기준으로 SBR고무가 3 ~ 20 wt% 포함되어 있다.
상기 섬유기재는 상기 브레이크 패드용 조성물 전체 중량을 기준으로 내염화 섬유 3 ~ 15 wt%, 무기 섬유 3 ~ 10 wt% 및 유기 섬유 3 ~ 5 wt%가 포함된다.
상기 내염화 섬유는 PAN(Polyacrylonitrile)계 전구체 섬유이고, 상기 무기 섬유는 판상 티탄산칼륨 섬유와 아라미드 섬유의 혼합섬유에 슬래그 섬유, 월라스토나이트 및 견운모로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택된 것이 더 포함되고, 상기 유기 섬유는 셀룰로오스 섬유, 아크릴 섬유, 전방향족 폴리에스테르 섬유 및 PVA(polyvinyl alcohol)섬유로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택된다.
상기 연삭재는 석영, α-알루미나,γ-알루미나, 지르콘, 탄화규소, 탄화붕소, 질화티탄, 탄화티탄, 탄화붕소 및 질화규소로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택되는 모스경도 7이상의 무기물질이다.
상기 충전재는 버미큘라이트, 돌로마이트(dolomite), 운모계 광물, 마이카, 멀라이트 및 크로마이트로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택되고, 상기 윤활재는 천연흑연, 인조흑연, 석유 코크 및 플루오르화칼슘으로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택된다.
본 발명의 다른 실시 형태로는, 결합제 10 ~ 35 wt%, 섬유기재 9 ~ 30 wt%, 입경이 1 ~ 3 ㎛의 연삭재 0.5 ~ 3 wt%, 충전재 30 ~ 50 wt% 및 윤활재 13 ~ 30 wt%를 혼합하여 교반하는 혼합단계, 상기 혼합단계에서 교반된 혼합물을 밀폐된 진공하에 압축하는 압축단계, 상기 압축단계에서 압축된 혼합물을 150 ~ 250 ℃의 고온을 가하는 열처리 단계, 상기 열처리단계에서 열처리된 혼합물을 성형하는 성형단계를 포함하고, 상기 혼합물에 중금속 및 안티몬화합물을 포함하지 않는 친환경 브레이크 패드의 제조방법이다.
상기 압축단계는 상기 교반된 혼합물로부터 발생되는 가스를 외부로 배출하면서 130 ~ 160 ℃ 온도에서, 20 ~ 50MPa 압력으로 가압한다.
상기 결합제는 보론계 페놀수지, SBR고무(Styrene-Butadiene Rubber)로 피복된 캐슈 더스트(Cashew Dust) 및 에폭시 수지를 포함하고, 상기 SBR고무로 피복된 캐슈 더스트는 액상인 SBR고무를 0.2 ~ 0.6 MPa의 압력을 가하여 혼련하고, 상기 섬유기재는 무기섬유, 내염화섬유 및 유기섬유를 포함하고, 상기 내염화섬유는 PAN(Polyacrylonitrile)계 응고사를 180 ~ 220 ℃에서 예비 내염화 시킨 후, 200 ~ 350 ℃에서 가열처리한 것이다.
본 발명의 또 다른 실시 형태로, 앞서 언급한 본 발명의 친환경 브레이크 패드의 제조방법으로 제조된 친환경 브레이크 패드가 포함된다.
본 발명의 친환경 브레이크 패드용 조성물을 이용하여 브레이크 패드를 제조함으로써, 제동시 상기 브레이크 패드가 마모되어 비산먼지가 발생하더라도 유해물질인 중금속, 안티몬 화합물이 포함되지 않아 친환경적인 브레이크 패드를 제공한다.
또한, 브레이크 패드용 조성물에 중금속 및 안티몬 화합물 등 환경유해물질 대신에 보론계 페놀수지와 평균 입경이 1 ~ 100 ㎛의 연삭재가 포함되어, 인체에 무해하고 기계적 물성이 우수할 뿐만 아니라 고온의 열충격에 안전하고 내마모성이 우수한 특성이 있다.
그리고 본 발명의 친환경 브레이크 패드용 조성물로 제조된 친환경 브레이크 패드는 내열 및 내화력이 증대되어, 강한 제동력이 가해질 때 빠른 정지가 이루어지도록 함은 물론 급제동이 자주 반복되더라도 자체 물성이 안정적으로 유지되어, 제동력이 저하되는 것을 방지하는 효과가 있다.
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 본 발명의 친환경 브레이크 패드용 조성물 및 이를 이용한 브레이크 패드 제조방법에 관하여 보다 상세히 설명하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에서는 결합제 10 ~ 35 wt%, 섬유기재 9 ~ 30 wt%, 입경이 1 ~ 100 ㎛의 연삭재 0.5 ~ 3 wt%, 윤활재 13 ~ 30 wt% 및 충전재가 30 wt% 이상 포함되어, 상기 결합제, 섬유기재, 연삭재, 윤활재 및 충전재의 합이 100 wt%를 초과하지 않는 브레이크 패드용 조성물에 있어서, 상기 결합제는 보론계 페놀수지, SBR고무(Styrene-Butadiene Rubber)로 피복된 캐슈 더스트(Cashew Dust) 및 에폭시 수지를 포함하고, 상기 섬유기재는 무기섬유, 내염화섬유 및 유기섬유를 포함하고, 중금속 및 안티몬화합물을 포함하지 않는 친환경 브레이크 패드용 조성물을 제공한다.
상기 결합제는 마찰재료의 결합기능을 하는 것으로, 상기 친환경 브레이크 패드용 조성물 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 전체 조성물의 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 패드용 조성물의 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 친환경 브레이크 패드용 조성물 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 브레이크 패드용 조성물에 대하여 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, 친환경 브레이크 패드용 조성물 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 친환경 브레이크 패드 조성물에 포함되는 무기섬유는, 판상티탄산칼륨 섬유와 아라미드 섬유의 혼합섬유에 슬래그 섬유, 월라스토나이트로 및 견운모 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택된 것이 더 포함된 것으로, 상기 친환경 브레이크 패드용 조성물 전체 중량을 기준으로 3 ~ 10 wt% 포함되는 것이 바람직하다. 상기 무기섬유가 3 wt%미만으로 첨가될 경우 마찰력향상효과가 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 브레이크 패드용 조성물에 대하여 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 친환경 브레이크 패드용 조성물에 대하여 9 ~ 30 wt%로 포함되는 바람직하고, 상기 섬유기재가 9 wt% 미만으로 혼합될 경우 강도저하를 가져오게 됨은 물론 내마모성이 떨어지게 되며, 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 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 브레이크 패드용 조성물에 있어서 30 wt% 이상 포함되는데, 30 wt% 미만으로 포함되면 내열성이 떨어지게된다.
윤활재는 연삭효과에서 수반되는 연삭마모를 안정화시키기 위해 사용되는 것으로서 천연흑연, 인조흑연, 석유 코크 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 13 wt% 미만이면, 충분한 윤활작용을 얻을 수 없어, 내마모성이 나빠지고, 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 마찰재가 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 마찰재 표면으로부터 탈락하기 쉬워져 내마모성이 저하된다.
본 발명의 다른 실시형태는, 앞서 언급한 본 발명의 친환경 브레이크 패드용 조성물을 사용하여 브레이크 패드를 제조하는 방법이다.
좀 더 구체적으로 설명하면, 결합제 10 ~ 35 wt%, 섬유기재 9 ~ 30 wt%, 입경이 1 ~ 3 ㎛의 연삭재 0.5 ~ 1 wt%, 충전재 30 ~ 50 wt% 및 윤활재 13 ~ 30 wt%를 혼합하여 교반하는 혼합단계, 상기 교반된 혼합물을 밀폐된 진공하에 압축하는 압축단계, 상기 압축된 혼합물을 성형하는 성형단계, 상기 성형된 혼합물을 150 ~ 250 ℃의 고온을 가하는 열처리 단계를 포함한다.
상기 압축단계는 진공하에 130 ~ 160 ℃ 온도에서, 20 ~ 50 MPa 압력으로 가압한다. 따라서, 상기 교반된 혼합물로부터 발생되는 가스는 진공압에 의해 즉시 외부로 배출된다. 상기 발생되는 가스를 외부로 배출시키지 않고 가온압축시 가스가 마찰재 내에 잔류하여 내부에 다수의 기공이 형성된다. 마찰재 내부에 다수의 기공이 발생하면 제조된 브레이크 패드에 크랙이 발생시키고 마찰재의 내구성을 떨어뜨려, 브레이크력이 크게 저하되는 문제점이 발생하기 때문에 반드시 압축단계에서 발생되는 가스를 외부로 방출하여 마찰재 내부에 잔류하는 것을 방지하여야 한다. 상기 압축단계의 압력이 20 MPa 미만이면, 마찰재의 내부의 다수의 기공이 형성되고, 압력이 50 MPa를 초과하면 열처리로 인한 소결반응이 일어나기 전에 큰 압력이 혼합물에 가해져 압축된 혼합물에 균열이 발생하게 된다.
상기 열처리 단계는 성형된 혼합물을 4 ~ 6시간동안 150 ~ 250 ℃의 고온을 가하여 열처리함으로써, 기계적 강도 향상과 내열성 강화 효과를 얻게 된다. 상기 열처리 시간이 4시간 이하이면, 성형물의 합금조직이 정상적으로 열처리되지 않아 성형물의 강도가 감소될 뿐만 아니라 마찰계수도 감소하게 되고, 상기 열처리 시간이 6시간 이상이면, 성형물의 합금조직이 과도하게 소결되어 불균일한 조직이 나타나게 되어 마찰계수가 감소하게 된다.
또한, 상기 온도가 150 ℃ 미만이면, 성형된 혼합물이 불안정하게 열처리되어 합금조직이 불안정해지고 잘 부서질 뿐만 아니라 내부에 기공이 발생할 수 있고, 온도가 250 ℃ 이상이면, 성형된 혼합물이 과도하게 열처리되어 강도가 낮아지고 불균일한 조직이 나타나 마찰계수가 감소하게 된다.
상기 혼합단계의 섬유기재는 무기섬유, 내염화섬유 및 유기섬유를 포함하고,
상기 내염화섬유는 PAN(polyacrylonitrile)계 중합체를 주모노머 성분인 아크릴로니트릴(Acrylonitrile, AN)에 적어도 1종 이상의 카르복실기 함유 비닐계 공중합체와 수계현탁중합을 이용하여 반응시키고, 카복실기의 변형이 없는 최적조건하에서 건조후 이를 습식 또는 건습식 방사를 이용하여 응고하여 섬유형태의 응고사를 생성한다. 상기 섬유형태의 응고사를 180 ~ 220℃ 에서 예비 내염화 시킨 후, 200 ~ 350 ℃에서 가열처리하여 내염화 섬유를 제조한다. 상기 응고사를 예비 내염화 시킬 때, 온도가 180 ℃ 이하면 내염화 효과가 미미하고, 온도가 220 ℃ 초과하면 급속한 탄화가 진행되어 내열성이 악하되고, 상기 예비 내염화 후, 200 ~ 350 ℃의 온도 범위에서 추가로 가열처리를 함으로써 내열성이 더욱 향상될 수 있다.
상기 열처리된 혼합물을 필요에 따라 도장, 스코치 처리, 연마 처리를 한 후, 원하는 모양으로 성형하여 브레이크 패드를 제조한다.
따라서, 본 발명의 친환경 브레이크 패드용 조성물을 사용하여 앞서 설명한 제조방법으로 제조한 브레이크 패드는 중금속 및 안티몬화합물을 포함하지 않아 친환경적이고 인체에 무해하며, 기존의 브레이크 패드에 비하여 기계적 물성이 우수하고 열전도가 크고 열팽창율이 낮으며 고온의 열충격에 안전하고 인장강도 및 내마모성이 우수하고, 내열 및 내화력이 증대되어, 강한 제동력이 가해질 때 빠른 정지가 이루어지도록 하는 효과를 얻을 수 있다.
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 패드용 조성물 제조
하기 표 1 및 표 2에 제시된 배합 비율에 따라 플라우쉐어 믹서(Ploughshare mixer, 대성기계공업)를 사용하여 재료를 배합하여 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1 ~ 7의 친환경 브레이크 패드용 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.
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
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
[실험예 2]
브레이크 패드 제조
상기 비교예 1 ~ 7 및 실시예 1 ~ 4의 브레이크 패드용 조성물을 145 ℃온도에서, 30 MPa 압력으로 진공하에 10 분간 발생되는 기체를 외부로 배출하면서 압축한 뒤, 성형 프레스를 이용하여 5분간 성형온도 130 ℃, 성형압력 50 MPa 으로 가열 가압 성형하고, 얻어진 성형물을 불활성 가스 분위기 하에서 200 ℃로 5시간 열처리(후 경화)를 하고, 로터리 연마기를 이용하여 연마하고, 450 ℃의 스코치 처리를 실시하여 브레이크 패드를 얻었다.
[실험예 3]
캐슈 더스트 결합성능 평가
실시예1 ~ 4 및 비교예 1 ~7 의 브레이크 패드용 조성물을 각각 폴리에틸렌제 자루에 넣어 10회 흔들고, 상기 자루의 하부로 떨어진 캐슈 더스트의 중량을 측정함으로써 평가하였다.
평가기준 : 브레이크 패드용 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 2의 결과 액상고무인 SBR로 피복이 된 캐슈더스트를 포함한 브레이크 패드용 조성물인 비교예 2,3,5,6,7 및 실시예 1 ~ 4가 피복이 되지 않은 캐슈더스트를 포함한 브레이크 패드용 조성물인 비교예 1 또는 4에 비하여 탈락된 캐슈더스트의 양이 현저하게 작음을 확인할 수 있었다.
[실험예 4]
브레이크 패드 성능 실험
브레이크 패드 성능 실험은 본 발명의 실험예 2를 통해 제조된 브레이크 패드의 KS R 4024의 시험법에 의하여 정속 마찰 시험기를 사용하여 온도변화를 주어 마찰계수와 마모율을 측정하고, 내균열성을 측정하였다.
시험편은 실험예 2에 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.
Figure 112014105087011-pat00001
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 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 2를 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 3 및 4의 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 4의 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 친환경 브레이크 패드의 전체 중량을 기준으로 각각 4 wt%, 21 wt% 포함된 친환경 브레이크 패드로써, 비교예 2는 마찰계수가 평가기준에 미달하였고, 비교예 4는 마모율이 평가기준을 만족하지 못하였다. 반면에 실시예 1 ~ 3은 보론계 페놀수지 함량이 친환경 브레이크 패드의 전체 중량을 기준으로 각각 5, 18, 20 wt%로, 마찰계수와 마모율 평가기준을 만족하였고 크랙도 발생되지 않아 우수한 물성을 가지고 있음을 확인할 수 있었다.
실시예 4의 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 친환경 브레이크 패드의 전체 중량을 기준으로 연삭재 함량이 각각 0.3 wt%, 4 wt% 포함된 친환경 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 친환경 브레이크 패드로 마찰계수와 마모율 모두 평가기준을 만족하지 못하였고, 비교예 7은 모스경도 7 미만의 크로마이트가 포함된 친환경 브레이크 패드로 마찰계수의 평가기준을 만족하지 못하였다.
실시예 1는 입경 1 ~ 100 ㎛의 모스경도 7이상인 α-알루미나와 지르콘이 친환경 브레이크 패드의 전체 중량을 기준으로 3 wt% 포함된 친환경 브레이크 패드로써, 마찰성능과 내균열성평가에서 우수한 물성을 나타냄을 알 수 있었다.
실시예 3은 α-알루미나, γ-알루미나와 지르콘이 연삭재로 친환경 브레이크 패드 전체 중량을 기준으로 3 wt% 포함된 친환경 브레이크 패드로서, γ-알루미나가 포함되지 않은 실시예 1에 비하여 마찰계수에서 우수한 물성이 있음을 확인할 수 있었다.
본 발명의 친환경 브레이크 패드용 조성물을 이용하여 제조된 브레이크 패드는 중금속 및 안티몬 등 유해물질을 포함하지 않아 친환경적이고, 상기 유해물질 대신에 보론계 페놀수지와 평균 입경이 1 ~ 100 ㎛의 연삭재가 포함되어 인체에 무해하고 기계적 물성이 우수할 뿐만 아니라, 고온의 열충격에 안전하고 내마모성이 우수하다.

Claims (15)

  1. 결합제 10 ~ 35 wt%, 섬유기재 9 ~ 30 wt%, 입경이 1 ~ 100 ㎛의 연삭재 0.5 ~ 3 wt%, 윤활재 13 ~ 30 wt% 및 충전재가 30 wt% 이상 포함되어, 상기 결합제, 섬유기재, 연삭재, 윤활재 및 충전재의 합이 100 wt%를 초과하지 않는 브레이크 패드용 조성물에 있어서,
    상기 결합제는 보론계 페놀수지, SBR고무(Styrene-Butadiene Rubber)로 피복된 캐슈 더스트(Cashew Dust) 및 에폭시 수지를 포함하고,
    상기 섬유기재는 무기섬유, 내염화섬유 및 유기섬유를 포함하며,
    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, 석유 코크 및 플루오르화칼슘으로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택되고,
    중금속 및 안티몬화합물이 포함되지 않는 것을 특징으로 하는, 친환경 브레이크 패드용 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 결합제는 상기 브레이크 패드용 조성물 전체 중량을 기준으로 보론계 페놀수지 5 ~ 20 wt%, SBR고무로 피복된 캐슈 더스트 3 ~ 10 wt% 및 에폭시수지 2 ~ 5 wt%를 포함하는, 친환경 브레이크 패드용 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 보론계 페놀수지는,
    페놀수지를 기준으로 보론계 화합물이 10 ~ 30 wt% 포함된 수지인 것을 특징으로 하는, 친환경 브레이크 패드용 조성물.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 SBR고무로 피복된 캐슈 더스트는,
    캐슈 더스트를 기준으로 SBR고무가 3 ~ 20 wt% 포함된 것을 특징으로 하는, 친환경 브레이크 패드용 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 섬유기재는 상기 브레이크 패드용 조성물 전체 중량을 기준으로 내염화 섬유 3 ~ 15 wt%, 무기 섬유 3 ~ 10 wt% 및 유기 섬유 3 ~ 5 wt%가 포함된, 친환경 브레이크 패드용 조성물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 내염화 섬유는,
    PAN(Polyacrylonitrile)계 전구체 섬유인 것을 특징으로 하는, 친환경 브레이크 패드용 조성물.
  7. 제5항에 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, 친환경 브레이크 패드용 조성물.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 유기 섬유는,
    셀룰로오스 섬유, 아크릴 섬유, 전방향족 폴리에스테르 섬유 및 PVA(polyvinyl alcohol)섬유로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택되는, 친환경 브레이크 패드용 조성물.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 결합제 10 ~ 35 wt%, 섬유기재 9 ~ 30 wt%, 입경이 1 ~ 3 ㎛의 연삭재 0.5 ~ 3 wt%, 충전재 30 ~ 50 wt% 및 윤활재 13 ~ 30 wt%를 혼합하여 교반하는 혼합단계;
    상기 혼합단계에서, 교반된 혼합물을 밀폐된 진공하에 압축하는 압축단계;
    상기 압축단계에서, 압축된 혼합물을 150 ~ 250 ℃의 고온을 가하는 열처리 단계; 및
    상기 열처리단계에서, 열처리된 혼합물을 성형하는 성형단계;를 포함하며,
    상기 결합제는, 보론계 페놀수지, SBR고무(Styrene-Butadiene Rubber)로 피복된 캐슈 더스트(Cashew Dust) 및 에폭시 수지를 포함하고,
    상기 연삭재는, 석영, α-알루미나,γ-알루미나, 지르콘, 탄화규소, 탄화붕소, 질화티탄, 탄화티탄, 탄화붕소 및 질화규소로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택되는 모스경도 7 이상의 무기물질이고,
    상기 충전재는, 버미큘라이트, 돌로마이트(dolomite), 운모계 광물, 마이카, 멀라이트 및 크로마이트로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택되고,
    상기 윤활재는, 천연흑연, 인조흑연, 석유 코크 및 플루오르화칼슘으로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택되고,
    상기 혼합물에 중금속 및 안티몬화합물을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는, 친환경 브레이크 패드의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 압축단계는,
    상기 교반된 혼합물로부터 발생되는 가스를 외부로 배출하면서 130 ~ 160 ℃ 온도에서, 20 ~ 50MPa 압력으로 가압하는 것을 특징으로 하는, 친환경 브레이크 패드의 제조방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 섬유기재는 무기섬유, 내염화섬유 및 유기섬유를 포함하고,
    상기 내염화섬유는 PAN(Polyacrylonitrile)계 응고사를 180 ~ 220 ℃에서 예비 내염화 시킨 후, 200 ~ 350 ℃에서 가열처리한 것을 특징으로 하는, 친환경 브레이크 패드의 제조방법.
  15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 친환경 브레이크 패드.
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