KR101688312B1 - 클러치 페이싱 제조방법 - Google Patents

Abstract

클러치 페이싱 및 이의 제조방법에 관한 발명이 개시된다. 개시된 클러치 페이싱 제조방법은: (a) 마찰프리폼을 형성하는 형성단계와, (b) 강성프리폼을 형성하는 형성단계와, (c) 마찰프리폼과 강성프리폼을 함께 가열 및 가압하여 성형품을 형성하는 단계 및 (d) 성형품을 가공하여 페이싱을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

클러치 페이싱 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF CLUTCH FACING}

본 발명은 클러치 페이싱 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 친환경, 고강도, 고마찰계수를 실현할 수 있는 클러치 페이싱 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 클러치는 엔진의 동력을 변속기에 전달하기 위하여 사용되는 필수적인 자동차 부품으로 구조가 간단하고, 보수와 점검이 용이하며, 비교적 가격이 저렴한 마찰 클러치가 가장 널리 사용되고 있다.

클러치 페이싱은 클러치에 필수적으로 요구되는 배합조성물로서 트랜스미션의 벨하우징 내에서 고속으로 회전하고 고온의 환경에서 장시간 사용되어야 하므로 저온에서 고온까지 광범위한 온도 영역에서 일정한 마찰계수를 유지하여야 하며 마모도 적어야 하는 등 가혹한 환경에 견딜 수 있는 특성을 구비하여야 할 뿐만 아니라 소음이나 진동을 유발하지 않아야 한다.

클러치 페이싱의 재질로는 현재 유리섬유의 기재와 페놀수지 및 합성고무의 바인더에 여러가지 첨가제를 포함하는 기능성 복합재료가 이용되고 있다.

이와 같은 복합재료를 바탕으로 한 클러치 페이싱의 제조는 일반적으로 소정의 함침액에 유리 섬유와 금속선을 주성분으로 하는 보강섬유를 함침한 후 건조하여 열성형한다.

이러한 클러치 페이싱 제조 공정에서 발생되는 유해 물질로 환경오염 유발 물질은 건조공정에서 발생되는 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compound, 이하 VOC)가 있다. 이러한 VOC는 그 자체가 직접적으로 유해할 뿐 아니라 대기 중에서 광화학 반응을 통한 스모그의 원인이 되어 국내외에서 환경 규제의 대상이 되고 있을 뿐만 아니라 규제의 강도도 점차 강화되고 있다.

관련 선행기술로는 대한민국 공개특허공보 제2008-0031193호 (공개일:2008.04.08.,발명의 명칭 : 마찰 플레이트를 및 이들의 다양한 제조방법)이 있다.

본 발명의 목적은 배합조성물과 합연사로 이루어진 마찰부와 열경화성수지와 보강섬유로 이뤄진 강성부에 의해 강성을 향상시킬 수 있으며 제조단가를 줄일 수 있는 클러치 페이싱 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 마찰부 형성에 있어서 배합조성물과 합연사의 압출공정을 통해 친환경, 고강도, 고마찰계수를 실현할 수 있는 클러치 페이싱 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 기존의 용제를 배제하여 건조공정을 제거할 수 있어 생산성이 우수하고, 제조설비의 부피를 축소할 수 있으며, 페이싱의 제조단가를 낮출 수 있는 클러치 페이싱 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 클러치 페이싱 제조방법은: (a) 마찰프리폼을 형성하는 형성단계와, (b) 강성프리폼을 형성하는 형성단계와, (c) 상기 마찰프리폼과 상기 강성프리폼을 함께 가열 및 가압하여 성형품을 형성하는 단계 및 (d) 상기 성형품을 가공하여 페이싱을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (a)단계는 배합조성물을 형성하는 배합조성물 형성단계와, 상기 배합조성물과 합연사를 압출하여 마찰프리프레그를 형성하는 압출단계 및 상기 마찰프리프레그를 상기 마찰프리폼으로 성형하는 마찰프리폼 성형단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 배합조성물은 페놀수지, 열경화성수지, 고무 및 첨가제를 포함하고, 상기 배합조성물 형성단계는 상기 배합조성물을 계량하는 계량단계와, 상기 배합조성물을 믹싱하는 믹싱단계 및 상기 배합조성물을 슬리팅하는 슬리팅단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 압출단계 이전, 상기 합연사에 수지를 코팅하는 강화코팅단계를 더 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (b)단계는 열경화성수지와 보강섬유를 함침하여 강성프리프레그를 형성하는 함침단계 및 상기 강성프리프레그를 상기 강성프리폼으로 성형하는 강성프리폼 성형단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (d)단계는 상기 성형품의 플래쉬를 제거하는 트리밍단계와, 상기 성형품을 열처리하는 열처리단계와, 상기 성형품의 두께를 사용조건에 맞게 조절하는 연마단계 및 상기 성형품에 조립홀을 형성하는 드릴가공단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 클러치 페이싱은: 배합조성물과 합연사로 이루어지는 마찰부 및 상기 마찰부의 이면에 일체로 구비되고, 열경화성수지와 보강섬유로 이루어지는 강성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 클러치 페이싱 및 이의 제조방법은 배합조성물과 합연사로 이루어지는 마찰부와 마찰부의 이면에 열경화성수지와 보강섬유로 이루어지는 강성부가 형성되어 고강도의 제품을 제공할 수 있으며, 마찰프리폼과 강성프리폼을 함께 열성형함으로써, 제조가 용이한 효과를 지닌다.

또한, 본 발명은 배합조성물과 합연사의 압출공정을 통해 용제의 사용을 배제하고, 건조과정을 제거할 수 있어 친환경적으로 페이싱을 제조할 수 있다.

또한, 본 발명은 압출공정에 의해 기존의 환경오염 유발물질인 휘발성 유기화합물를 처리하는 설비를 제거할 수 있어 제조설비의 부피를 축소할 수 있으며, 페이싱의 제조단가를 낮출 수 있는 효과를 지닌다.

또한, 본 발명은 강화코팅단계에 의해 배합조성물과 합연사의 결합력을 증가시키고, 페이싱의 강도를 향상시킬 수 있어 고강도, 고마찰계수를 실현할 수 있다.

또한, 본 발명은 배합조성물이 페놀수지, 열경화성수지, 고무 및 첨가제로 이루어지고, 첨가제가 멜라민계 난연제가 적용되어 페이드현상과 내열성 저하를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 클러치 페이싱 제조방법을 보인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 클러치 페이싱 제조방법을 보인 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 클러치 페이싱 제조방법의 마찰프리폼 형성을 보인 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 클러치 페이싱 제조방법의 강성프리폼 형성을 보인 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 클러치 페이싱 제조방법의 성형품 가공을 보인 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 클러치 페이싱 제조방법으로 제조된 페이싱을 보인 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 클러치 페이싱 제조방법으로 제조된 페이싱을 보인 단면도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 클러치 페이싱 제조방법의 일 실시예를 설명한다.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 클러치 페이싱 제조방법을 보인 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 클러치 페이싱 제조방법을 보인 흐름도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 클러치 페이싱 제조방법의 마찰프리폼 형성을 보인 흐름도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 클러치 페이싱 제조방법의 강성프리폼 형성을 보인 흐름도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 클러치 페이싱 제조방법의 성형품 가공을 보인 흐름도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 클러치 페이싱 제조방법으로 제조된 페이싱을 보인 도면이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 클러치 페이싱 제조방법으로 제조된 페이싱을 보인 도면이다.

우선, 본 발명은 클러치 페이싱을 제조함에 있어 용제를 사용하지 않으므로 대기 및 수질 오염 물질 배출에 대한 환경적인 문제, 화재 및 폭발 위험성에 대한 안전적인 문제, 용제의 건조를 위한 건조설비 운영에 따른 에너지 소비 과다와 같은 생산적인 문제 등을 해소할 수 있고, 강성을 향상시킬 수 있는 친환경 클러치 페이싱 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 페이싱 제조방법은 마찰프리폼 형성단계(S100), 강성프리폼 형성단계(S200), 열성형단계(S300) 및 성형품 가공단계(S400)를 포함한다.

마찰프리폼 형성단계(S100)는 배합조성물(1)을 형성하는 배합조성물 형성단계(S110)와, 배합조성물(1)과 합연사(2)를 압출하여 마찰프리프레그(4)를 형성하는 압출단계(S130) 및 마찰프리프레그(4)를 마찰프리폼(6)으로 성형하는 마찰프리폼 성형단계(S140)를 포함한다.

배합조성물(1)은 페놀수지, 열경화성수지, 고무 및 첨가제를 포함한다. 페놀수지는 배합조성물(1)의 원자재 중 결합제의 하나로 복합재료의 기지(Matrix) 역할을 하며, 강도 및 내열성, 마모 성능에 아주 중요한 영향을 준다, 이러한 페놀수지는 산성 촉매 하에서 제조되며 분자량이 크고 강도가 높은 노볼락(Novolac)형 분말 페놀수지가 사용된다.

그리고, 고무는 배합조성물(1)에서 탄성을 부여하며 마찰 진동을 흡수하는 역할을 하며, 내열성 및 분산성이 우수한 NBR고무를 사용한다.

또한, 첨가제는 필러와 난연제를 포함하고, 난연제는 친환경적인 난연제를 사용한다. 친환경적인 난연제로는 무기계와 멜라민계 난연제가 있으며, 이중 고온 마찰계수 및 내마모성 저하를 방지하고, 페이드(Fade)현상 및 내열성을 개선하기 위해 멜라민계 난연제를 사용한다.

배합조성물 형성단계는 배합조성물(1)을 계량하는 계량단계(S112)와, 배합조성물(1)을 믹싱하는 믹싱단계(S114) 및 배합조성물(1)을 슬리팅하는 슬리팅단계(S114)를 포함한다. 즉, 도 1에서 도시된 바와 같이 페놀수지, 열경화성수지, 고무 및 첨가제를 계량기(10)에서 계량하고, 계량된 페놀수지, 열경화성수지, 고무 및 첨가제는 믹싱기(20)에서 믹싱되며, 믹싱된 배합조성물(1)을 시트화하여 압출기(40)에 투입하기 위해 슬리팅기(30)에서 슬리팅한다. 이처럼 시트화된 배합조성물(1)은 압출기(40)로 투입된다.

이때, 배합조성물(1)은 펠렛(Pellet)투입 방식으로 압출기(40)에 투입될 수 있다. 이는 배합조성물(1)의 내구성능과 제품 강도를 향상시키기 위해 페놀수지의 함량을 높여야 하는데, 페놀수지의 함량이 증가하게 되면 고무의 경도가 상승하게 되며 고무가 단단해지므로 팔렛투입 방식에 의해 투입이 안정화되고, 후 공정인 마찰프리폼 형성단계(S140)의 중량 산포를 해소할 수 있다.

이후, 압출단계(S130)를 수행한다. 압출단계(S130)는 배합조성물(1)과 합연사(2)를 압출하여 마찰프리프레그(4)를 형성한다. 여기서 합연사(2)는 FRP에 많이 사용되는 유리섬유 외에 아크릴 등과 유리섬유를 혼용방적 가공한 혼방사와 사용 중 발생되는 열을 빨리 방출시키기 위한 금속선이 함께 합연되어 형성된다. 클러치 페이싱(9)은 자동차의 벨 하우징(Bell housing) 내에서 엔진의 회전수와 동일한 회전속도로 회전되며 작동 중에 발생하는 마찰열로 인하여 350℃ 이상의 고온 환경에서도 사용되기도 하기 때문에 이로 인한 열열화에서도 파손되지 않을 정도의 높은 고속 파괴 강도를 지녀야 하는데, 이를 위해 상기한 합연사(2)가 사용된다.

압출기(40)를 통과한 배합조성물(1)은 합연사(2)의 둘레에 코팅되어 마찰프리프레그(4)를 형성한다.

이때, 압출단계(S130) 이전, 합연사(2)에 수지를 코팅하는 강화코팅단계(S120)를 더 수행할 수도 있다. 본 실시예에 따른 압출단계(S130)는 건식 혼합인 압출공법으로 습식 혼합인 함침공법과 비교시 배합조성물(1)이 합연사(2) 내부로 침투가 되지 않기 때문에 결합력이 저하되면서 제품강도가 약화될 수 있는데, 강화코팅단계(S200)에 의해 이를 개선할 수 있다. 수지는 액상멜라민수지와 액상패널수지 및 이의 혼합물로 합연사(2)의 강도를 증가시키고, 압출에 의한 합연사(2)와 배합조성물(1)의 결합력을 증가시킬 수 있다.

마찰프리폼 성형단계(S140)를 수행한다. 마찰프리폼 성형단계(S140)는 제1와인딩기(50)의 와인딩공정을 통해 마찰프리프레그(4)를 원형태로 정렬하고, 가압하여 마찰프리폼(6)을 형성할 수 있다.

이후, 강성프리폼 형성단계(S200)를 수행한다. 강성프리폼 형성단계(S200)는 마찰프리폼 형성단계(S100)와 별개의 공정으로 마찰프리폼 형성단계(S100) 이전에 수행되어도 무방하다.

이러한 강성프리폼 형성단계(S200)는 열경화성수지(3)와 보강섬유(2')를 함침하여 강성프리프레그(5)를 형성하는 함침단계(S210) 및 강성프리프레그(5)를 강성프리폼(7)으로 성형하는 강성프리폼 성형단계(S220)를 포함한다.

함침단계(S210)는 권취보빈(62)에 감긴 보강섬유(2')가 열경화성수지(3)가 수용된 수지액통(65)을 거치게 되어 보강섬유(2')에 열경화성수지(3)가 함침되며, 함침된 보강섬유(2')는 건조로(67)를 통과하면서 내외면의 열경화성수지(3)가 열건조된다. 건조후 권취보빈(64)에 권취되어 함침이 완료된다. 이로서, 강성프리프레그(5)가 형성된다. 이처럼 형성된 강성프리프레그(5)는 강성프리폼 성형단계(220)를 거쳐 강성프리폼(7)으로 성형된다.

강성프리폼 성형단계(S220)는 제2와인딩기(70)의 와인딩공정을 통해 강성프리프레그(5)를 원형태로 정렬하고, 가압하여 강성프리폼(7)을 형성할 수 있다.

상기한 바와 같이 마찰프리폼(6)과 강성프리폼(7)이 완성되면, 열성형단계(S300)를 거쳐 성형품(8)을 형성한다.

열성형단계(S300)는 마찰프리폼(6)과 강성프리폼(7)을 함께 가열 및 가압하여 성형품(8)을 형성하는 것으로서, 핫프레스(80)를 통해 성형품(8)을 형성한다. 즉, 마찰프리폼(6)과 강성프리폼(7)이 겹쳐져 핫프레스(8)에 의해 일체화되어 일면은 마찰부(9a)를 형성하고, 이면은 강성부(9b)를 형성한다.

이후, 성형품 가공단계(S400)를 수행한다. 성형품 가공단계(S400)는 성형품(8)의 플래쉬를 제거하는 트리밍단계(S410)와, 성형품(8)을 열처리하는 열처리단계(S420)와, 성형품(8)의 두께를 사용조건에 맞게 조절하는 연마단계(S430) 및 성형품(8)에 조립홀을 형성하는 드릴가공단계(S440)를 포함한다. 즉, 성형된 성형품(8)을 트리밍(trimming)하여 성형시 발생하는 플래쉬를 제거하고, 이를 열처리하여 가황 및 미경화 수지를 후경화한다. 또한, 연마를 통해 사용조건에 맞게 두께를 조절하고, 드릴공정을 통하여 조립용 리벳홀을 가공하여 페이싱(9)을 형성한다.

이때, 연마단계(S430) 이후, 페이싱(9)의 녹방지를 위해 녹방지용 약품을 처리하는 방청단계를 더 수행할 수도 있다.

한편, 도 6과 도 7에서 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 클러치 페이싱(9)은 배합조성물(1)과 합연사(2)로 이루어지는 마찰부(9a) 및 마찰부(9a)의 이면에 일체로 구비되고, 열경화성수지(3)와 보강섬유(2')로 이루어지는 강성부(9b)를 포함한다. 마찰부(9a)는 페놀수지, 열경화성수지, 고무 및 첨가재를 포함하여 구성되는 배합조성물(1)과 합연사(2)의 압출공정에 의해 형성되어 마찰력이 향상되도록 형성되고, 강성부(9b)는 열경화성수지(3)와 보강섬유(2')의 함침공정에 의해 강성력이 향상되도록 형성되므로써, 기존의 마찰부(9a)로만 이루어진 클러치 페이싱(9)에 비해 강성이 향상된다. 이때, 강성부(9b)는 클러치 페이싱(9)의 전체 두께의 70~50%의 두께로 형성된다. 이는 일반적으로 클러치 페이싱(9)의 마모가 30~50% 진행하면 교체하게 되는데, 이에 대응하여 클러치 페이싱(9)의 제조단가를 줄일 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 클러치 페이싱 및 이의 제조방법에 의하면, 배합조성물과 합연사로 이루어지는 마찰부와 마찰부의 이면에 열경화성수지와 보강섬유로 이루어지는 강성부가 형성되어 고강도의 제품을 제공할 수 있으며, 배합조성물과 합연사의 압출공정을 통해 용제의 사용을 배제하고, 건조과정을 제거할 수 있어 친환경적으로 페이싱을 제조할 수 있다.

또한, 압출공정에 의해 기존의 환경오염 유발물질인 휘발성 유기화합물를 처리하는 설비를 제거할 수 있어 제조설비의 부피를 축소할 수 있으며, 페이싱의 제조단가를 낮출 수 있는 효과를 지닌다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

1 : 배합조성물 2 : 합연사
2' : 보강섬유 3 : 열경화성수지
4 : 마찰프리프레그 5 : 강성프리프레그
6 : 마찰프리폼 7 : 강성프리폼
8 : 성형품 9 : 페이싱
9a : 마찰부 9b : 강성부
10 : 계량기 20 : 믹싱기
30 : 슬리핑기 40 : 압출기
50 : 제1와인딩기 60 : 함침부
62, 64 : 권취보빈 65 : 수지액통
67 : 건조로 70 : 제2와인딩기
80 : 핫프레스

Claims (7)

1. (a) 마찰프리폼을 형성하는 형성단계와, (b) 강성프리폼을 형성하는 형성단계와, (c) 상기 마찰프리폼과 상기 강성프리폼을 함께 가열 및 가압하여 성형품을 형성하는 단계 및 (d) 상기 성형품을 가공하여 페이싱을 형성하는 단계를 포함하고;
   상기 (a)단계는 배합조성물을 형성하는 배합조성물 형성단계;
   상기 배합조성물과 합연사를 압출하여 마찰프리프레그를 형성하는 압출단계; 및
   상기 마찰프리프레그를 상기 마찰프리폼으로 성형하는 마찰프리폼 성형단계;를 포함하며;
   상기 압출단계 이전, 상기 합연사에 수지를 코팅하는 강화코팅단계를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 클러치 페이싱 제조방법.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 배합조성물을 페놀수지, 열경화성수지, 고무 및 첨가제를 포함하고;
   상기 배합조성물 형성단계는 상기 배합조성물을 계량하는 계량단계;
   상기 배합조성물을 믹싱하는 믹싱단계; 및
   상기 배합조성물을 슬리팅하는 슬리팅단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 클러치 페이싱 제조방법.
   
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,
   상기 (b)단계는 열경화성수지와 보강섬유를 함침하여 강성프리프레그를 형성하는 함침단계; 및
   상기 강성프리프레그를 상기 강성프리폼으로 성형하는 강성프리폼 성형단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 클러치 페이싱 제조방법.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 (d)단계는 상기 성형품의 플래쉬를 제거하는 트리밍단계;
   상기 성형품을 열처리하는 열처리단계;
   상기 성형품의 두께를 사용조건에 맞게 조절하는 연마단계; 및
   상기 성형품에 조립홀을 형성하는 드릴가공단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 클러치 페이싱 제조방법.
   
7. 삭제

Images