KR102307996B1

KR102307996B1 - 브레이크 패드용 마찰재

Info

Publication number: KR102307996B1
Application number: KR1020180130566A
Authority: KR
Inventors: 이영일
Original assignee: 주식회사 에스비앤에프 엔지니어링
Priority date: 2018-10-30
Filing date: 2018-10-30
Publication date: 2021-10-01
Also published as: KR20200048455A

Abstract

마찰재는 결합재 10 ~ 20 중량%, 충진재 21 ~ 40 중량%, 연마재 7 ~ 15 중량%, 윤활재 13 ~ 20 중량%, 마찰 안정재 5 ~ 11 중량% 및 보강재를 포함한다. 상기 결합재는 수지(resin)를 포함하며, 상기 충진재는 황산바륨, 버미큘라이트(vermiculite), 안티몬, 금운모(phlogopite) 또는 니트릴-부타디엔 고무 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함하며, 상기 연마재는 산화알루미늄, 산화마그네슘 또는 지르코니아 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함하며, 상기 윤활재는 흑연(graphite)을 포함하며, 상기 마찰 안정재는 황동 섬유, 구리 파우더 또는 아연 파우더 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함한다. 상기 보강재는 아라미드 펄프, 카본 섬유, 강섬유(steel fiber), 세라믹 섬유 또는 티탄산칼륨 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함한다.

Description

브레이크 패드용 마찰재{Friction material for brake pad}

본 발명은 브레이크 패드용 마찰재에 관한 것이다.

브레이크 패드용 마찰재는 차량의 제동 장치 중 핵심 부품으로 공기압 또는 유압으로 디스크와 접촉 마찰하여 차량의 운동 에너지를 열에너지로 바꾸어 주행 중인 차량을 감속 및 정지시키고 정지 상태를 유지하는 중요한 역할을 담당한다. 예를 들어, 마찰재는 디스크를 양쪽에서 패드로 압착하여 바퀴의 회전을 구속하여 차량의 제동 기능을 수행할 수 있다. 마찰재는 내마모성, 내열성, 안정적인 속도/온도 제동력, 및 소음 방지 기능이 요구된다. 특히 스포츠카, 레이싱카 또는 튜닝카에 사용되는 디스크는 고속으로 회전하므로, 이를 제동하기 위해서는 높은 마찰 계수를 가지며 고열에서 페이드를 방지하는 마찰재가 필요하다.

본 개시의 기술적 사상의 실시예들에 따른 과제는 높은 마찰 계수를 가지며, 고열에서 페이드를 방지할 수 있고 내마모성을 갖는 마찰재를 제공하는 데 있다.

본 개시의 마찰재는 결합재 10 ~ 20 중량%, 충진재 21 ~ 40 중량%, 연마재 7 ~ 15 중량%, 윤활재 13 ~ 20 중량%, 마찰 안정재 5 ~ 11 중량% 및 보강재를 포함한다. 상기 결합재는 수지(resin)를 포함하며, 상기 충진재는 황산바륨, 버미큘라이트(vermiculite), 안티몬, 금운모(phlogopite) 또는 니트릴-부타디엔 고무 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함하며, 상기 연마재는 산화알루미늄, 산화마그네슘 또는 지르코니아 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함하며, 상기 윤활재는 흑연(graphite)을 포함한다. 상기 마찰 안정재는 황동 섬유, 구리 파우더 또는 아연 파우더 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함하며, 상기 보강재는 아라미드 펄프, 카본 섬유, 강섬유(steel fiber), 세라믹 섬유 또는 티탄산칼륨 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함한다.

본 개시의 실시예들에 따르면, 충진재, 연마재, 마찰 안정재 등의 조성비를 조정하여 높은 마찰 계수를 가지며, 고열에서 페이드를 방지할 수 있고, 내마모성을 갖는 마찰재를 얻을 수 있다.

이하 본 발명의 실시예에 따른 마찰재에 대해 설명한다.

차량 브레이크 패드용 마찰재의 성분을 기능별로 분류하면, 마찰재를 이루는 구성 요소를 결합시키는 결합재, 전반적인 마찰재의 볼륨을 유지시키기 위한 충진재, 마찰 계수를 높이기 위한 연마재, 마찰재와 디스크의 마모를 줄이는 윤활재, 마찰 계수를 안정시키는 마찰 안정재 및 상기 원료 간의 가교 역할을 하는 보강재 등으로 구성된다.

결합재는 마찰재용 조성물에 포함되는 유기 충전재, 무기 충전재 및 섬유 기재 등을 일체화하여 마찰재에 강도를 부여하는 역할을 한다. 또한, 결합재는 마찰재의 구성 원료를 서로 결합시키는 역할을 수행함으로써 마찰재의 열적 안정성을 증가시킬 수 있다. 이와 같이, 결합재는 마찰재에 포함되는 원료를 서로 결합시키므로, 결합재의 비율을 조정함으로써 마찰재의 마찰 계수를 조정할 수 있다. 결합재를 너무 소량 사용하면 내부 결합력과 강도가 저하되어 브레이크 패드의 마모가 증가하므로 결합재로서 역할을 다하지 못하고, 너무 과량 사용하면 상대적으로 낮은 융점을 가지므로 고온에서 내열성이 저하되어 고온에서 불안정한 마찰 특성을 나타낸다.

결합재는 일반적으로 이용되는 열경화성 수지를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 마찰재는 수지(resin) 10 ~ 20 중량%를 포함한다. 예를 들어, 결합재로는 페놀수지, 아크릴 고무변성 페놀수지, NBR 고무변성 페놀수지, 실리콘 변성 페놀 수지, 알킬 벤젠 변성 페놀 수지, 멜라민 수지, 에폭시 수지, 아크릴 고무수지, 폴리아미드 수지 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

충진재는 마찰재의 볼륨을 유지하기 위한 목적으로 사용될 수 있다. 충진재는 브레이크 패드의 마찰시 소음을 감소 또는 방지할 수 있으며, 고온에서의 마찰력을 유지시킬 수 있다. 충진재는 무기 충전재 및 유기 충전재를 포함할 수 있다. 무기 충전재는 마찰재의 내열성 악화를 방지하고 내마모성을 향상시켜 마찰재의 크랙을 방지할 수 있다. 유기 충전재는 마찰재의 브레이크의 소음 감소를 위해 사용된다.

본 발명에 따른 마찰재용 조성물에 포함되는 충진재는 황산바륨(BaSO₄), 버미큘라이트(vermiculite), 안티몬(antimony), 금운모(phlogopite) 및 니트릴-부타디엔 고무(nitrile-butadiene rubber)를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 마찰재는 황산바륨 10 ~ 16 중량%, 버미큘라이트 5 ~ 8 중량%, 안티몬 2 ~ 5 중량%, 금운모 2 ~ 5 중량% 및 니트릴-부타디엔 고무 2 ~ 6 중량%를 포함한다. 황산바륨 및 버미큘라이트는 높은 용융 온도를 가지고 있어 마찰재의 내열 특성을 향상시키기 위해 사용된다. 또한, 버미큘라이트는 브레이크의 소음을 감소시킬 수 있다. 안티몬은 고체 윤활제 역할을 할 수 있다. 금운모는 높은 용융 온도를 가지며 브레이크의 소음을 감소시킬 수 있다. 충진재를 과량 사용하면 마찰재의 밀도가 감소되어 내마모성이 저해되고, 여분의 충진재 성분이 결합재와 미결합되어 마찰재의 표면으로부터 쉽게 탈락되는 문제가 발생할 수 있다. 충진재는 마찰재의 볼륨을 유지하는 기능을 하므로, 충진재를 너무 소량 사용하면 마찰재의 형상을 유지할 수 없다.

연마재는 마찰재의 마찰 계수를 높이기 위해 사용된다. 연마재는 제동시 디스크 윤활막 제거할 수 있으며, 디스크 로터와 패드 사이에서 고마찰력을 확보하는 역할을 한다. 본 발명에 따른 마찰재용 조성물에 포함되는 연마재는 산화알루미늄(alumina), 산화마그네슘(magnesium oxide), 지르코니아(zirconia)를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 마찰재 산화알루미늄 2 ~ 5 중량%, 산화마그네슘 4 ~ 8 중량% 및 지르코니아 1 ~ 2 중량%를 포함한다. 연마재를 과량 사용하면 상대 디스크의 마모율을 증가시키고 토크 진폭의 증가 및 소음의 발생 빈도를 증가시키는 문제가 생길 수 있다. 연마재를 소량 사용하면 마찰 계수가 낮아지며, 충분한 마찰력을 확보할 수 없다.

윤활재는 마찰 계수의 안정성 및 내마모성을 향상시키기 위해 사용된다. 만일 윤활재를 너무 소량 사용하면 제동시 마찰열이 상승하여 연속 제동시 브레이크 패드의 제동력이 저하되는 페이드 현상이 발생할 가능성이 커지며, 그에 따른 고온 윤활 특성을 상실하여 내열성이 저하될 가능성이 있다. 또한 윤활재를 너무 과량 사용하면 마찰재에 함유된 윤활제가 고온에서 산화물이 되어 연마제화되므로 윤활재의 역할을 상실하게 된다. 본 발명에 따른 마찰재용 조성물에 포함되는 윤활재는 흑연(graphite)을 포함한다. 본 발명에 따른 마찰재는 흑연 13 ~ 20 중량%를 포함한다.

마찰 안정재는 마찰재를 보강하는 작용을 한다. 마찰 안정재는 고온에서 디스크와 패드 사이에서 금속분의 코팅과 연마를 반복하여 마찰 계수를 안정시킨다. 일반적으로 마찰 안정재로서 무기 섬유, 금속 섬유, 유기 섬유, 탄소계 섬유 등이 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 마찰재용 조성물에 포함되는 마찰 안정재는 황동 섬유(brass fiber), 구리 파우더(copper powder), 아연 파우더(zink powder)를 포함한다. 본 발명에 따른 마찰재는 황동 섬유 2 ~ 3 중량%, 구리 파우더 2 ~ 5 중량% 및 아연 파우더 1 ~ 3 중량%를 포함한다. 본 발명에 따른 마찰 안정재는 섬유 형상 또는 분말 형상을 가질 수 있다. 또한, 마찰 안정재는 열전도성이 높아 마찰 표면의 열을 효율적으로 방출할 수 있다. 상기 마찰 안정재를 포함하는 마찰재는 높은 마찰 계수를 가지며 페이드 현상을 방지할 수 있다. 스포츠카 등의 차량에서 고속으로 회전하는 디스크를 제동하는 경우, 높은 마찰력에 의해 마찰재의 온도가 증가할 수 있다. 본 발명에 따른 마찰재는 상술한 조성비를 갖는 마찰 안정재를 포함하므로 고온의 조건에서도 기능할 수 있으며 높은 마찰 계수에 의해 페이드 현상을 방지할 수 있다. 마찰 안정재를 소량 사용하면 충분한 마찰 계수를 확보할 수 없다.

보강재는 섬유 형태의 각 원료들이 서로 엉기게 하여 마찰재의 강도를 증가시키는 역할을 한다. 본 발명에 따른 마찰재용 조성물에 포함되는 보강재는 아라미드 펄프(aramid pulp), 카본 섬유(carbon fiber), 강섬유(steel fiber), 세라믹 섬유(ceramic fiber) 및 티탄산칼륨(potassium titanate)을 포함한다. 상기 원료들을 포함하는 보강재는 우수한 내열성을 가진다. 보강재는 마찰재의 강도를 향상시키므로 급제동시에도 디스크와의 마찰에 의해 마찰재가 파괴되지 않도록 마찰재의 강도 안정성을 확보할 수 있다. 본 발명에 따른 마찰재는 아라미드 펄프 5 ~ 10 중량%, 카본 섬유 4 ~ 10 중량%, 강섬유 10 ~ 15 중량%, 세라믹 섬유 2 ~ 4 중량% 및 티탄산칼륨 3 ~ 8 중량%를 포함한다. 보강재를 소량 사용하면 원료끼리 서로 충분히 엉기지 못해 마찰재의 강도가 저하될 수 있다.

이상, 본 발명에 따른 브레이크 패드용 마찰재에 대해 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해하여야 한다.

Claims

결합재 10 ~ 20 중량%, 충진재 21 ~ 40 중량%, 연마재 7 ~ 15 중량%, 윤활재 13 ~ 20 중량%, 마찰 안정재 5 ~ 11 중량% 및 보강재를 포함하는 마찰재에 있어서,
상기 결합재는 수지(resin)를 포함하며,
상기 충진재는 상기 마찰재 전체 중량을 기준으로 황산바륨 10 ~ 16 중량%, 버미큘라이트 5 ~ 8 중량%, 안티몬 2 ~ 5 중량%, 금운모 2 ~ 5 중량% 및 니트릴-부타디엔 고무 2 ~ 6 중량%를 포함하며,
상기 연마재는 상기 마찰재 전체 중량을 기준으로 산화알루미늄 2 ~ 5 중량%, 산화마그네슘 4 ~ 8 중량% 및 지르코니아 1 ~ 2 중량%를 포함하며,
상기 윤활재는 흑연(graphite)을 포함하며,
상기 마찰 안정재는 상기 마찰재 전체 중량을 기준으로 황동 섬유 2 ~ 3 중량%, 구리 파우더 2 ~ 5 중량% 및 아연 파우더 1 ~ 3 중량%를 포함하며,
상기 보강재는 상기 마찰재 전체 중량을 기준으로 아라미드 펄프 5 ~ 10 중량%, 카본 섬유 4 ~ 10 중량%, 강섬유(steel fiber) 10 ~ 15 중량% 및 티탄산칼륨 3 ~ 8 중량%를 포함하는 마찰재.
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