KR20020063817A - 비석면계 마찰재 - Google Patents

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Abstract

비석면계 마찰재는 섬유기재, 충전재, 결합재, 및 주석 및/또는 주석황화물로 이루어지는 조성물을 성형 및 경화함으로써 제조되며, 이것은 고온에서 우수한 내마모성 및 낮은 금속픽업성을 나타낸다.

Description

비석면계 마찰재{NON-ASBESTOS FRICTION MATERIAL}
기술분야
본 발명은 고온에서의 내마모성 및 대면공격성 억제효과(즉, 로터 공격성 억제효과 및 드럼 공격성 억제효과)가 우수하여, 자동차 및 다른 장비용 브레이크에서 마찰재로서의 사용에 적당한 비석면계 마찰재에 관한 것이다.
종래기술
자동차 및 다른 장비용 드럼브레이크에서는 브레이크 라이닝으로서 그리고 디스크브레이크에서는 디스크패드로서 사용되는 비석면계 마찰재는 내마모성을 향상시키기 위해 흑연 및 이황화 몰리브덴과 같은 기재를 포함한다. 더욱이 이들은 종종 고온에서 발생하는 금속픽업에 의한 대면공격성의 악화를 방지하기 위해 산화안티몬 또는 황화안티몬과 같은 안티몬 화합물을 포함한다.
그러나, 환경문제 때문에 안티몬 화합물의 사용을 억제하려는 노력이 증가하고 있다. 따라서 안티몬 화합물의 사용에 의지하지 않고 고온 내마모성 및 대면공격성 억제효과를 확보하는 방법이 필요하게 되었다.
그러므로, 본 발명의 목적은 우수한 고온 내마모성 및 우수한 대면공격성 억제효과(즉, 로터 공격성 억제효과 및 드럼 공격성 억제효과)를 가지는 비석면계 마찰재를 제공하는 것이다.
본 발명자들은 비석면계 마찰재-형성 조성물중에 주석 및/또는 주석황화물(예를 들어, SnS, SnS2)의 혼입이, 200℃ 이상의 고온에서, 안티몬 화합물의 사용을 필요로하지 않고 우수한 내마모성 및 적은 금속픽업 그리고 양호한 대면공격성 억제효과를 가지는 비석면계 마찰재를 얻을 수 있다는 것을 발견하였다.
따라서, 본 발명은 섬유기재, 충전재, 결합재, 및 주석 및/또는 주석황화물로 제조된 비석면계 마찰재를 제공한다.
본 발명의 비석면계 마찰재를 형성하기 위해 사용된 마찰재 조성물은 주석 및 SnS, SnS2와 같은 주석황화물중 하나 이상의 첨가제를 포함한다. 주석 또는 주석 황화물의 존재는 상술된 원하는 효과를 부여하는 역할을 한다. 주석 및 주석황화물은 바람직하게는 100 ㎛까지, 특히 1 내지 50 ㎛까지의 평균 입자크기를 가진다. 주석 및 주석황화물은 전체 조성물을 기준으로 바람직하게는 0.1 내지 15 체적%, 특히 0.5 내지 10 체적%의 총 양으로 마찰재 조성물중에 포함된다.
조성물중에 흑연을 포함하는 것 또한 바람직하다. 흑연은 통상 마찰재에 사용되는 어떤 공지의 흑연일 수 있다. 즉, 흑연은 자연적으로 산출된 것 이거나 합성된 흑연일 수 있으며, 비늘상, 침상 또는 구상과 같은 어떠한 형태일 수도 있다.흑연은 바람직하게는 50 내지 1,000 ㎛, 및 특히 50 내지 500 ㎛의 평균 입자크기를 가진다.
흑연은 전체 마찰재 조성물을 기준으로 바람직하게는 적어도 2 체적%, 보다 바람직하게는 3 내지 12 체적%, 가장 바람직하게는 4 내지 10 체적%인 적당히 선택된 양으로 가해진다.
흑연을, 작은 입자크기, 즉 50㎛ 미만, 바람직하게는 30㎛ 이하의 평균 입자크기를 가지는 형태로 그리고 주석 및/또는 황화주석에 대하여 적어도 1 체적%, 특히 3 내지 10 체적%의 비율로, 첨가하는 것이 본 발명의 목적을 더욱 유리하게 달성하기 위해 유리하다.
마찰재 조성물의 다른 성분은 본 분야에 이미 알려진 마찰재에 사용된 성분일 수 있다.
구체적으로, 섬유기재는 석면이외의 마찰재에 통상 사용되는 유기섬유 또는 무기섬유일 수 있다. 예로는 금속섬유(예를 들어, 철, 구리, 황동, 청동, 및 알루미늄), 유리섬유, 탄소섬유, 암면, 월라스토나이트, 세피올라이트, 및 아타풀가이트와 같은 무기섬유; 및 아라미드 섬유, 폴리이미드 섬유, 폴리아미드섬유, 페놀섬유, 셀룰로스, 및 아크릴섬유와 같은 유기섬유를 포함한다. 이들중 어느 한가지 또는 두가지 이상의 조합이 사용될 수 있다.
섬유기재는 단섬유이거나 분말의 형태로 사용될 수 있다. 이것은 전체 마찰재 조성물을 기준으로 바람직하게는 5 내지 30 체적%, 가장 바람직하게는 10 내지 20 체적%의 양으로 첨가된다.
마찰재에 통상적으로 사용되는 공지의 유기 또는 무기 섬유가 본 발명의 마찰재에서 충전재로서 사용될 수 있다. 예로는 이황화 몰리브덴, 탄산칼슘, 경질 탄산칼슘, 황산바륨, 산화마그네슘, 수산화칼슘, 플루오르화 칼슘, 소석회, 활석, 3산화 몰리브덴, 규산지르코늄, 산화철, 운모, 황화철, 산화지르코늄, 금속분말, 2산화규소, 알루미나, 버미큘라이트, 그라운드 타이어 고무, 고무더스트(고무분말 및 과립), 니트릴고무 더스트(가황품), 아크릴고무 더스트(가황품), 및 캐슈 더스트를 포함한다. 이들은 단독으로 또는 두가지 이상의 조합으로서 사용될 수 있다.
이들 충전재의 양은 전체 마찰재 조성물을 기준으로 바람직하게는 25 내지 85 체적%, 특히 45 내지 70 체적%이다.
결합재는 통상적으로 마찰재에 사용되는 어떤 공지의 결합재일 수 있다. 예로는 페놀수지, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(NBR)로 변성된 하이-오르토 페놀수지, NBR-변성 페놀수지 및 아크릴 고무-변성 페놀수지와 같은 여러가지의 고무-변성 페놀수지, 및 또한 멜라민수지, 에폭시수지, NBR, 니트릴고무 및 아크릴고무를 포함한다. 이들중 어느 한가지 또는 두가지 이상의 조합이 사용될 수 있다. 결합재는 마찰재 전체양을 기준으로 바람직하게는 5 내지 30 체적%, 더욱 바람직하게는 7 내지 27 체적%, 가장 바람직하게는 10 내지 25 체적%인 총량으로 포함된다. 만약 첨가된 결합재의 전체 양이 너무 크면, 마찰재내의 유기성분 함량이 과도하게 되어, 내열성을 떨어뜨린다.
본 발명의 마찰재를 제조하는 방법은 대체로 헨셀(Henschel) 믹서, 로디지(Loedige) 믹서 또는 아이리히(Eirich) 믹서와 같은 적당한 믹서에서 소정량의 상기 성분들을 균일하게 혼합하는 것, 및 몰드내에서 이 혼합물을 예비성형하는 것을 포함한다. 그 다음 이 예비성형물을 130 내지 200℃의 온도에서 100 내지 1,000kg/㎠의 압력으로 2 내지 15분의 기간 동안 성형한다. 결과의 성형체를 전형적으로 140 내지 250℃에서 2 내지 48시간 동안의 열처리로 후경화한 후, 필요에 따라 스프레이-도장, 베이킹, 표면연마하여 완성품을 얻는다.
자동차 디스크패드의 경우, 예비세정되고, 표면처리되고 접착제로 코팅된 철 또는 알루미늄 플레이트상에 예비성형물을 배치하고, 몰드내에서 이 상태로 예비성형물을 성형하고, 이어서 열처리, 스프레이-도장, 베이킹 및 표면연마함으로써 제조할 수 있다.
본 발명의 비-석면 마찰재는 디스크 브레이크 및 드럼 브레이크에 사용될 수 있으며, 자동차, 대형 트럭, 철도차량 및 다양한 형태의 산업용 기계류에서 디스크 패드, 브레이크 슈 및 브레이크 라이닝을 포함하는 다양한 관련된 용도에 크게 적합하다. 이들은 특히 드럼 브레이크에서 브레이크라이닝으로서의 사용에 매우 적합하다.
[실시예]
실시예 및 비교예를 예시로서 아래에 제시하지만, 이들은 본 발명을 한정하고자 한 것은 아니다.
실시예 1 내지 8, 및 비교예 1 내지 4
표 1에 나타낸 성분을 로디지 믹서에서 균일하게 혼합하고 100 kg/㎠의 압력하에서 1분 동안 프레스몰드에서 예비성형하였다. 각 예비성형체를 160℃의 온도및 250kg/㎠의 압력으로 원하는 길이의 시간동안 성형한 후, 200℃에서 5 시간의 열처리에 의해 후경화하여, 실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 4 각각의 마찰재를 얻었다.
따라서 얻어진 마찰재 각각에 대한 마모 및 금속픽업의 양을 아래 기술된 방법으로 측정하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
마모시험(JASO C406에 준거)
마찰재에서의 마모량을 다음의 시험조건하에서 측정하였다: 초기 제동속도, 50km/h; 제동감속, 0.3G; 적당한 수의 제동주기; 제동전 브레이크 온도, 100℃, 200℃, 300℃ 또는 400℃. 실제 측정된 마모량을 1,000 제동주기당 마모량으로 환산하였다. 환산된 값을 아래의 표에 나타낸다.
금속픽업
마모시험에서 여러 온도에서의 마모량을 측정하는 동안 마찰재에 의한 금속픽업을 관찰하고, 다음 기준에 따라 등급을 정하였다.
매우 양호: 어떠한 금속조각도 마찰재에 의해 픽업되지 안음.
양호: 3mm 이하의 직경을 가지는 기껏해야 몇 개의 작은 금속조각이 픽업됨.
약간 불량: 다수의 작은 금속조각이 픽업됨.
불량: 적어도 5mm의 큰 금속조각이 픽업됨.
상기의 결과로부터 명백하듯이, 본 발명의 비석면 마찰재는 고온에서 우수한 내마모성 및 낮은 금속픽업성 또는 대면공격성 억제효과(즉, 로터 공격성 억제효과 및 드럼 공격성 억제효과)를 나타낸다.
일본 특허출원 제 2001-022104 호는 본 원에서 참고로서 포함된다.
비록 일부의 바람직한 구체예가 기술되었지만, 상기 교시를 감안하여 다수의변형 및 변경이 만들어질 수 있다. 그러므로 본 발명은, 첨부된 청구항의 범위를 벗어나지 않고, 구체적으로 기술된 바와는 달리 실시될 수 있음을 알 수 있다.

Claims (3)

  1. 섬유기재, 충전재 및 결합재로 이루어지는 조성물을 성형 및 경화함으로써 제조된 비석면계 마찰재에 있어서,
    조성물은 주석, 주석황화물, 또는 주석 및 주석황화물의 조합을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비석면계 마찰재.
  2. 제 1 항에 있어서, 주석, 주석황화물, 또는 주석 및 주석황화물의 조합은 전체 조성물을 기준으로 0.1 내지 15 체적%의 양으로 포함되는 것을 특징으로 하는 비석면계 마찰재.
  3. 제 1 항에 있어서, 조성물은 흑연을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비석면계 마찰재.
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