KR102512421B1 - 드럼 브레이크 라이닝용 마찰재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 피브이씨(PVC) 수지 및 실리콘 변성 수지를 포함하는 결합재와, 캐슈 분말(Cashew Dust), 고무 분말(Rubber Powder), 버미큘라이트(Vermiculite), 탄산칼슘(Calcium Carbonate; CaCO3), 황산바륨(Barium Sulfate: BaSO4), 수산화칼슘(Calcium Hydroxide: Ca(OH)2), 운모(Mica), 제올라이트(Zeolite; Na2Al2Si3O10ㆍ2H2O), 규산칼슘(Calcium Silicate; C8H20O4Si), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE, polytetrafluoroethylene) 및 탈크(Talc)를 포함하는 충진재와, 지르코니아를 포함하는 연마재와, 흑연(graphite) 및 안티모니 트리셀파이드(Sb2S3)를 포함하는 윤활재 및 티탄산칼륨(potassium titanate), 아라미드 펄프(aramid pulp) 및 셀루로우스(cellulose)를 포함하는 보강재를 포함하는 드럼 브레이크 라이닝용 마찰재를 개시한다.

Description

드럼 브레이크 라이닝용 마찰재{Friction Material for Drum Brake Lining}
본 발명은 자동차의 브레이크 시스템에 적용되는 드럼 브레이크 라이닝용 마찰재에 관한 것이다.
브레이크 라이닝용 마찰재는 자동차의 브레이크 시스템에서 핵심적인 부품으로 공기압 또는 유압으로 디스크와 접촉 마찰하여 주행 중인 차량을 감속 또는 정지시키는데 중요한 역할을 담당한다. 브레이크 라이닝용 마찰재는 곡면 형상으로 형성되며 외주면이 드럼 형상의 브레이크 드럼의 내주면에 압착되면서 브레이크 드럼의 회전을 감속시키면서 자동차의 제동 기능을 수행할 수 있다.
브레이크 라이닝용 마찰재는 내마모성, 내열성, 제동력 및 소음 방지 기능이 요구된다. 브레이크 라이닝용 마찰재는 일반적으로 구리와 같은 금속 성분을 포함하는 다양한 성분이 혼합되어 형성될 수 있다. 브레이크 라이닝용 마찰재는 최근에 가속화되는 환경 규제에 따라 구리의 함량이 일정 수준이하로 함유되도록 요구받고 있다.
본 발명은 구리의 함량이 작으면서도 제동과정에서 마찰 계수를 안정적으로 확보하며, 내마모성이 감소되지 않은 드럼 브레이크 라이닝용 마찰재를 제공하는 데 있다.
본 발명의 드럼 브레이크 라이닝용 마찰재는 피브이씨(PVC) 수지 및 실리콘 변성 수지를 포함하는 결합재와, 캐슈 분말(Cashew Dust), 고무 분말(Rubber Powder), 버미큘라이트(Vermiculite), 탄산칼슘(Calcium Carbonate; CaCO3), 황산바륨(Barium Sulfate: BaSO4), 수산화칼슘(Calcium Hydroxide: Ca(OH)2), 운모(Mica), 제올라이트(Zeolite; Na2Al2Si3O10ㆍ2H2O), 규산칼슘(Calcium Silicate; C8H20O4Si), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE, polytetrafluoroethylene) 및 탈크(Talc)를 포함하는 충진재와, 지르코니아를 포함하는 연마재와, 흑연(graphite) 및 안티모니 트리셀파이드(Sb2S3)를 포함하는 윤활재 및 티탄산칼륨(potassium titanate), 아라미드 펄프(aramid pulp) 및 셀루로우스(cellulose)를 포함하는 보강재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 결합재는 상기 마찰재의 전체 중량에 대하여 상기 피브이씨 수지가 7 ~ 11 중량%, 상기 실리콘 변성 수지는 9 ~ 13 중량%로 포함될 수 있다.
또한, 상기 충진재는 상기 마찰재 전체 중량에 대하여, 상기 캐슈 분말이 4 ~ 6 중량%, 상기 고무 분말이 6 ~ 8 중량%, 상기 버미큘라이트가 0.5 ~ 1.5 중량%, 상기 탄산칼슘이 4 ~ 6 중량%, 상기 황산바륨이 14 ~ 18 중량%, 상기 수산화칼슘이 1 ~ 3 중량%, 상기 운모가 2.5 ~ 4.5 중량%, 상기 제올라이트가 1 ~ 3 중량%, 상기 규산칼슘이 2.5 ~ 4.5 중량%, 상기 폴리테트라플루오로에틸렌이 5 ~ 9 중량%, 상기 탈크가 5 ~ 7 중량%로 포함될 수 있다.
또한, 상기 연마재는 상기 마찰재 전체 중량에 대하여 상기 지르코니아가 2 ~ 4 중량%로 포함될 수 있다.
또한, 상기 윤활재는 상기 마찰재 전체 중량에 대하여 상기 흑연이 4 ~ 6중량%, 상기 안티모니 트리셀파이드(Sb2S3)가 1 ~ 3중량%로 포함될 수 있다.
또한, 상기 보강재는 상기 마찰재의 전체 중량에 대하여, 상기 티탄산칼륨이 5 ~ 7 중량%, 상기 아라미드 펄프가 2 ~ 4 중량%, 상기 셀룰로우스는 2 ~ 4 중량%로 포함될 수 있다.
본 발명의 드럼 브레이크 라이닝용 마찰재는 구리의 함량이 작으면서도 마찰 계수 또는 마찰력이 안정적으로 확보되면서 내마모성이 증가될 수 있다.
이하 본 발명의 실시예에 따른 드럼 브레이크 라이닝용 마찰재에 대해 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 드럼 브레이크 라이닝용 마찰재는, 기능별로 구성 성분을 분류하면, 결합재, 충진재, 연마재, 윤활재 및 보강재를 포함할 수 있다.
상기 결합재는 마찰재를 이루는 구성 성분들을 결합시키는 작용을 할 수 있다. 보다 구체적으로는, 상기 결합재는 마찰재에 포함되는 충전재와 연마재와 윤활재 및 보강재를 결합시켜 마찰재에 강도를 부여하는 역할을 할 수 있다. 또한, 상기 결합재는 마찰재의 열적 안정성을 증가시킬 수 있다. 또한, 상기 결합재는 마찰재에 혼합되는 함량에 따라 마찰재의 마찰 계수를 조정할 수 있다. 상기 결합재는 마찰재 전체 중량에 대하여 16 ~ 24 중량%로 포함될 수 있다. 상기 결합재의 함량이 너무 작으면 마찰재의 내부 결합력과 강도가 저하되어 마찰재의 마모가 증가할 수 있다. 또한, 상기 결합재의 함량이 너무 많으면 결합재가 상대적으로 낮은 융점을 가지므로 고온에서 마찰재의 내열성이 저하되어 고온에서 불안정한 마찰 특성을 나타낸다.
상기 결합재는 열경화성 수지를 포함할 수 있다. 상기 결합재는 피브이씨(PVC) 수지 및 실리콘 변성 수지를 포함할 수 있다. 상기 피브이씨 수지는 마찰재 전체 중량에 대하여 7 ~ 11 중량%로 포함될 수 있다. 상기 실리콘 변성 수지는 마찰재 전체 중량에 대하여 9 ~ 13 중량%로 포함될 수 있다.
상기 충진재는 마찰재의 부피를 유지하는 작용을 할 수 있다. 또한, 상기 충진재는 제동 과정에서 마찰 소음을 감소시키는 작용을 할 수 있다. 또한, 상기 충진재는 무기 충전재 또는/및 유기 충전재를 포함할 수 있다. 상기 무기 충전재는 마찰재의 내열성 악화를 방지하고 내마모성을 향상시켜 마찰재의 크랙을 방지할 수 있다. 상기 유기 충전재는 제동 과정에서 발생되는 마찰재의 마찰 소음을 감소시킬 수 있다.
상기 충진재는 캐슈 분말(Cashew Dust), 고무 분말(Rubber Powder), 버미큘라이트(Vermiculite), 탄산칼슘(Calcium Carbonate; CaCO3), 황산바륨(Barium Sulfate: BaSO4), 수산화칼슘(Calcium Hydroxide: Ca(OH)2), 운모(Mica), 제올라이트(Zeolite; Na2Al2Si3O10ㆍ2H2O), 규산칼슘(Calcium Silicate; C8H20O4Si), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE, polytetrafluoroethylene) 및 탈크(Talc)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 황산바륨 및 버미큘라이트는 높은 용융 온도를 가지고 있어 마찰재의 내열 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 버미큘라이트는 제동 과정에서 마찰 소음을 감소시킬 수 있다. 상기 운모는 높은 용융 온도를 가지며 제동 과정에서 마찰 소음을 감소시킬 수 있다. 상기 폴리테트라플루오로에틸렌은 마찰재의 내마모성과 내열성을 증가시킬 수 있다. 상기 탈크는 마찰재의 내마모성을 감소시킬 수 있다.
상기 마찰재 전체 중량에 대하여, 캐슈 분말은 4 ~ 6 중량%, 고무 분말은 6 ~ 8 중량%, 버미큘라이트는 0.5 ~ 1.5 중량%, 탄산칼슘은 4 ~ 6 중량%, 황산바륨은 14 ~ 18 중량%, 수산화칼슘은 1 ~ 3 중량%, 운모는 2.5 ~ 4.5 중량%, 제올라이트는 1 ~ 3 중량%, 규산칼슘은 2.5 ~ 4.5 중량%, 폴리테트라플루오로에틸렌은 5 ~ 9 중량% 및 탈크는 5 ~ 7 중량%를 포함할 수 있다. 상기 충진재는 위와 같은 성분들의 함량을 조절하여 마찰재 전체 중량에 대하여 소정 함량으로 포함되도록 할 수 있다. 상기 충진재의 함량이 너무 많으면, 마찰재의 밀도가 감소되어 마찰재의 내마모성이 감소될 수 있으며, 여분의 충진재 성분이 결합재와 미결합되어 마찰재의 표면으로부터 쉽게 탈락되는 문제가 발생할 수 있다. 상기 충진재의 함량이 너무 작으면 마찰재의 부피가 감소되면서 마찰재의 형상이 변형될 수 있다.
상기 연마재는 마찰재의 마찰 계수를 유지시킬 수 있다. 보다 구체적으로는 상기 연마재는 제동 과정에서 마찰재와 마찰되는 디스크의 표면에 형성되는 윤활막을 제거하여 디스크와 마찰재 사이의 마찰력을 유지하는 역할을 한다. 상기 연마재는 지르코니아(zirconia)를 포함할 수 있다. 상기 지르코니아는 마찰재 전체 중량에 대하여 2 ~ 4 중량%을 포함할 수 있다. 상기 연마재는 함량이 너무 많으면 마찰재와 마찰되는 디스크의 마모율을 증가시키고 토크 진폭의 증가 및 소음의 발생 빈도를 증가시킬 수 있다. 또한, 상기 마찰재의 함량이 너무 작으면 제동 과정에서 마찰 계수가 낮아지며, 충분한 마찰력을 유지할 수 없을 수 있다.
상기 윤활재는 제동 과정에서 마찰재의 마찰 계수를 안정화시키고 내마모성을 향상시킬 수 있다. 즉, 상기 윤활재는 마찰재와 디스크의 마모를 감소시킬 수 있다. 상기 윤활재는 흑연(graphite)와 안티모니 트리셀파이드(Sb2S3)를 포함할 수 있다.
상기 흑연은 인상 흑연(flaky graphite) 또는 인조 흑연(artificial graphite)을 포함할 수 있다. 상기 흑연은 마찰재 전체 중량에 대하여 4 ~ 6중량%로 포함될 수 있다. 상기 안티모니 트리셀파이드(Sb2S3)는 1 ~ 3중량%로 포함될 수 있다. 상기 윤활재의 함량이 너무 작으면 마찰재의 제동 과정에서 마찰열이 상승하여 연속 제동시 마찰재의 제동력이 저하되는 페이드 현상이 발생할 가능성이 있다. 따라서, 상기 마찰재는 고온 윤활 특성을 상실하여 내열성이 저하될 수 있다. 또한, 상기 윤활재의 함량이 너무 많으면, 제동 과정에서 윤활재가 고온에서 산화물로 되면서 윤활재의 역할을 상실할 수 있다.
상기 보강재는 섬유 형태로 형성되며, 구성 성분들 사이의 가교 역할을 하여 구성 성분들을 서로 엉기게 할 수 있다. 상기 보강재는 마찰재의 강도를 증가시키는 역할을 한다. 상기 보강재는 라이닝의 강도를 향상시켜 급제동 과정에서 브레이크 라이닝이 브레이크 드럼과의 마찰에 의해 파괴되지 않도록 할 수 있다. 상기 보강재는 티탄산칼륨(Potassium Titanate), 아라미드 펄프(Aramid Pulp) 및 셀루로우스(Cellulose)를 포함할 수 있다. 상기 마찰재의 전체 중량에 대하여, 티탄산칼륨은 5 ~ 7 중량%, 아라미드 펄프는 2 ~ 4 중량% 및 셀룰로우스는 2 ~ 4 중량%를 포함한다. 상기 보강재는 함량이 너무 작으면, 원료끼리 서로 충분히 엉기지 못해 마찰재의 강도가 저하될 수 있다.
이상, 본 발명에 따른 드럼 브레이크 라이닝용 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 (6)

  1. 피브이씨(PVC) 수지 및 실리콘 변성 수지를 포함하는 결합재와,
    캐슈 분말(Cashew Dust), 고무 분말(Rubber Powder), 버미큘라이트(Vermiculite), 탄산칼슘(Calcium Carbonate; CaCO3), 황산바륨(Barium Sulfate: BaSO4), 수산화칼슘(Calcium Hydroxide: Ca(OH)2), 운모(Mica), 제올라이트(Zeolite; Na2Al2Si3O10ㆍ2H2O), 규산칼슘(Calcium Silicate; C8H20O4Si), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE, polytetrafluoroethylene) 및 탈크(Talc)를 포함하는 충진재와,
    지르코니아를 포함하는 연마재와,
    흑연(graphite) 및 안티모니 트리셀파이드(Sb2S3)를 포함하는 윤활재 및
    티탄산칼륨(potassium titanate), 아라미드 펄프(aramid pulp) 및 셀룰로우스(cellulose)를 포함하는 보강재를 포함하는 것을 특징으로 하는 드럼 브레이크 라이닝용 마찰재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합재는 상기 마찰재의 전체 중량에 대하여 상기 피브이씨 수지가 7 ~ 11 중량%, 상기 실리콘 변성 수지는 9 ~ 13 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 드럼 브레이크 라이닝용 마찰재.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 충진재는 상기 마찰재 전체 중량에 대하여, 상기 캐슈 분말이 4 ~ 6 중량%, 상기 고무 분말이 6 ~ 8 중량%, 상기 버미큘라이트가 0.5 ~ 1.5 중량%, 상기 탄산칼슘이 4 ~ 6 중량%, 상기 황산바륨이 14 ~ 18 중량%, 상기 수산화칼슘이 1 ~ 3 중량%, 상기 운모가 2.5 ~ 4.5 중량%, 상기 제올라이트가 1 ~ 3 중량%, 상기 규산칼슘이 2.5 ~ 4.5 중량%, 상기 폴리테트라플루오로에틸렌이 5 ~ 9 중량%, 상기 탈크가 5 ~ 7 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 드럼 브레이크 라이닝용 마찰재.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 연마재는 상기 마찰재 전체 중량에 대하여 상기 지르코니아가 2 ~ 4 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 드럼 브레이크 라이닝용 마찰재.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 윤활재는 상기 마찰재 전체 중량에 대하여 상기 흑연이 4 ~ 6중량%, 상기 안티모니 트리셀파이드(Sb2S3)가 1 ~ 3중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 드럼 브레이크 라이닝용 마찰재.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 보강재는 상기 마찰재의 전체 중량에 대하여, 상기 티탄산칼륨이 5 ~ 7 중량%, 상기 아라미드 펄프가 2 ~ 4 중량%, 상기 셀룰로우스는 2 ~ 4 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 드럼 브레이크 라이닝용 마찰재.
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