KR20030027822A - 비석면계 마찰재 - Google Patents
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Abstract
비석면계 마찰재는 석면을 제외한 섬유기재, 결합재 및 충전재를 포함하는 성형 및 경화된 조성물로 만들어진다. 충전재는 800kg/㎟이하의 비커스 경도 (DPH, 300gf)를 갖는 유리 구 또는 비드를 포함한다. 이와 같이 구성된 마찰재는 적합한 마찰계수를 가지며, 대면으로부터의 녹 제거를 용이하게 하고, 소음 발생과 대면 공격성을 최소화한다.
Description
발명의 분야
본 발명은 자동차 및 각종 산업용 기계에서 브레이크 패드, 브레이크 라이닝 및 클러치 페이싱으로서 사용하기에 크게 적합한 비석면계 마찰재에 관한 것이다.
종래 기술
산화알루미늄, 산화규소 및 산화지르코늄과 같은 세라믹은 디스크 패드 및 기타 자동차용의 마찰재의 성능( 예를 들면, 마찰계수, 대면으로부터 녹 제거의 용이성)을 보장하기 위해 연마재 성분으로서 사용된다.
그러나, 이러한 세라믹의 입자는 그것들의 높은 경도 및 예각(銳角)적인 형상 때문에, 소음 및 대면 공격성을 포함하는 마찰재에 대한 해로운 영향을 갖는다. 이 문제를 해결하기 위한 필요가 있다.
그러므로 소음 및 대면 공격성을 최소화하면서 양호한 마찰계수 및 대면으로부터 녹제거의 용이성을 보장하는 비석면계 마찰재를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
본 발명자들은 비석면계 마찰재에서 충전재의 일부 또는 전부로서 800kg/㎟이하의 비커스 경도 (DPH, 300gf)를 갖는 유리 구 또는 비드를 사용하는 것이 소음 및 대면 공격성에 관하여 양호한 결과를 보장하면서도 충분히 적당한 마찰계수 및 녹 제거의 용이성을 달성할 수 있게 한다는 것을 발견하였다.
따라서, 본 발명은 석면을 제외한 섬유기재, 결합재 그리고 800kg/㎟이하의 비커스 경도 (DPH, 300gf)를 갖는 유리 구 또는 비드를 포함하는 충전재를 포함하는 조성물을 성형 및 경화시킴으로써 만들어진 비석면계 마찰재를 제공한다.
상기 주목한 바와 같이, 본 발명의 비석면계 마찰재는 주로 섬유기재, 결합재 및 충전재로 구성되는 조성물을 성형 및 경화시킴으로써 만들어진다.
섬유기재는 마찰재에 통상 사용되는 어떠한 비석면계 무기섬유 또는 유기섬유도 될 수 있다. 적합한 섬유기재의 예들은 금속섬유(예를 들면, 철, 구리, 황동, 청동, 알루미늄), 유리섬유, 록울, 월라스토나이트, 세피오라이트, 아타펄가이트 및 인조 광물섬유와 같은 무기섬유; 그리고 탄소섬유, 아라미드 섬유, 아라미드 펄프, 폴리이미드 섬유, 폴리아미드 섬유, 페놀 섬유, 셀룰로오스 및 아크릴 섬유와 같은 유기섬유를 포함한다. 이들 섬유기재는 단독으로 또는 두가지 이상의 조합으로서 사용될 수 있다.
섬유기재는 단섬유 또는 분말의 형태로 사용될 수도 있고, 전체 마찰재 조성물을 기준으로 바람직하게는 10 내지 50부피%, 가장 바람직하게는 15 내지 40부피%의 양으로 포함된다.
결합재는 바람직하게는 열경화성 수지 결합재이나, 마찰재에 통상 사용되는 어떤 공지의 결합재도 될 수 있다. 예들은 페놀수지, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(NBR)로 변성된 하이-오르토 페놀수지, NBR-변성된 페놀수지 및 아크릴 고무-변성된 페놀수지와 같은 각종 고무-변성된 페놀수지 그리고 또한 멜라민수지, 에폭시 수지, NBR, 니트릴 고무 및 아크릴 고무를 포함한다. 이것들 중 한가지 또는 두가지 이상의 조합도 사용될 수 있다. 본 발명의 실시에서, 이러한 결합재는 전체 마찰재 조성물을 기준으로 바람직하게는 적어도 15부피%, 더 바람직하게는 15 내지 30부피%, 가장 바람직하게는 15 내지 25부피%의 양으로 포함된다.
마찰재 조성물에 사용되는 충전재는 유기 충전재와 무기 충전재로 구성될 수도 있다. 적합한 유기 충전재의 예들은 캐슈더스트, 타이어 고무 입자, 고무 더스트(고무 분말 및 과립), 니트릴고무 더스트(가황품) 및 아크릴 고무 더스트(가황품)을 포함한다. 이것들은 한가지 또는 두가지 이상의 조합도 사용될 수 있다. 이러한 유기 충전재는 전체 마찰재 조성물을 기준으로 바람직하게는 5 내지 30부피%, 가장 바람직하게는 10 내지 25부피%의 양으로 포함된다.
적합한 무기 충전재의 예는 소석회, 황산바륨, 탄산칼슘, 마이카, 버미큘라이트, 코크스, 흑연 및 이황화몰리브덴과 또한 철, 구리 및 알루미늄과 같은 금속 분말을 포함한다. 이러한 무기 충전재는 일반적으로 전체 마찰재 조성물을 기준으로 바람직하게는 30 내지 75부피%, 가장 바람직하게는 30 내지 65부피%의 양으로 포함된다. 본 발명에서, 충전재는 특히, 유리 구 또는 비드를 포함한다. 구 또는 비드를 만드는 유리는 800kg/㎟이하, 바람직하게는 400 내지 800kg/㎟, 가장 바람직하게는 500 내지 800kg/㎟ 의 비커스 경도 (DPH, 300gf)를 갖는다. 800kg/㎟ 보다 큰 비커스 경도 (DPH, 300gf)는 증가된 대면 공격성 및 소음 발생과 같은 바람직하지 않은 영향을 일으킨다. 바람직하게는, 유리는 주로 이산화규소(SiO2), 산화칼슘(CaO), 산화바륨(BaO), 이산화티탄(TiO2), 산화알루미늄(Al2O3) 및 산화아연(ZnO)과 같은 금속 산화물로부터 선택된 한가지 이상의 성분으로 구성된다. 유리 구 또는 비드는 전형적으로 15 내지 500㎛, 바람직하게는 20 내지 400㎛, 더 바람직하게는 30 내지 350㎛, 가장 바람직하게는 40 내지 300㎛의 평균입도를 갖는다.
이러한 유리는 전체 조성물에 대해 바람직하게는 0.5 내지 15부피%, 가장 바람직하게는 2 내지 12부피%를 차지하는 것이 유리하다.
본 발명을 실시하기 위해 사용된 마찰재 조성물에 상기한 유리의 포함은 마찰재 성분으로서 이제까지 사용되어온 산화알루미늄, 산화규소 및 산화지르코늄과 같은 세라믹을 조성물로부터 제외하도록 허용한다.
본 발명의 마찰재는 일반적으로 헨쉘 믹서, 로디지 믹서 또는 아이리히 믹서와 같은 적합한 혼합기에서 상기한 성분들을 균일하게 배합하고 배합물을 몰드에서 예비성형함으로써 제조된다. 그 다음 예비성형물을 130 내지 200℃의 온도 및 100 내지 1,000kg/㎠의 압력에서 2 내지 15분의 기간동안 성형한다.
결과된 성형품은 전형적으로 2 내지 48 시간의 기간동안 140 내지 250℃에서 열처리에 의해 후경화된 다음, 도장하고, 소성하고, 필요에 따라 표면 연마처리하여 완성품을 얻는다.
자동차의 디스크 패드의 경우에, 사전세척, 표면처리 및 접착제로 도포된 철 또는 알루미늄 판상에 예비성형물을 놓고 예비성형물을 이 상태로 몰드내에서 성형하고 이어서 열처리, 도장, 소성 및 표면 연마처리를 함으로써 제조를 수행할 수 있다.
본 발명의 비석면계 마찰재는 자동차, 대형 트럭, 철도차량 및 각종 형태의 산업용 기계에서 브레이크 라이닝, 클러치 페이싱, 디스크 패드, 페이퍼 클러치 페이싱 및 브레이크 슈를 포함하는 광범위한 용도에서 사용될 수 있다.
실시예
실시예 및 비교예를 이하에 예시로서 제공하나, 본 발명을 제한하는 것은 아니다.
실시예 1 내지 6, 비교예 1 내지 4
표 1에 나타낸 바와 같이 조제된 마찰재 조성물을 로다지 믹서에서 균일하게 혼합하고, 가압 몰드에서 100kg/㎠의 압력하에 1 내지 3분의 기간동안 예비성형하였다. 다음에, 예비성형물을 160℃ 및 250kg/㎠의 온도 및 압력에서 2 내지 10분의 기간동안 성형한 다음, 200℃에서 5시간의 열처리에 의해 후경화하여, 각 실시예 및 비교예의 자동차용 브레이크 패드를 제작하였다.
실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 4에서 얻은 브레이크 패드를 하기 조건의 마찰시험을 행하고 이하의 평가기준에 따라 성능을 평가하였다.
<마찰시험 조건>
a. 마찰시험은 JASO C406 ("자동차에서 브레이크 장치의 다이나모미터 시험")에 따라 행하였다.
차량 속도, 50km/h; 제동감속, 0.3G; 제동 회수, 2000회; 온도, 100℃ 또는 200℃.
b. 마찰시험은 JASO C404 ("자동차에서 서비스 브레이크 장치의 실차 시험")에 따라 행하였다.
<성능 평가방법>
실시예 및 비교예에서 제조된 마찰재의 성능을 다음과 같이 평가하였다.
(1) 마찰계수
JASO C406에 따라 측정함.
(2) 대면 공격성
JASO C406에 따라 측정함. 마찰 대면(로터)에서의 마모량을 다음과 같이 등급을 매겼다.
매우 양호: 미소 (10㎛미만)
양호: 적음 (10 내지 20㎛)
보통: 약간 큼 (20 내지 30㎛)
불량: 큼 (30㎛를 초과함)
(3) 소음 성능
JASO C404에 따라 측정함. 제동 중에 발생된 소음의 크기 및 빈도를 실차 시험에서 다음과 같이 등급을 매겼다.
매우 양호: 브레이크 소음 없음.
양호: 브레이크 소음 거의 없음.
보통: 약간 소음.
불량: 소음이 있다.
(4) 대면으로부터 녹 제거의 용이성
시험 조건은 다음과 같았다: 초기 제동속도, 50km/h; 제동 감속, 0.15g; 제동 회수, 200회; 제동 전의 제동온도, 150℃. 시험 전에 고의적으로 형성시킨 대면(로터) 녹이 마찰재에 의해 제거된 정도를 다음과 같이 등급을 매겼다.
매우 양호: 녹이 완전히 제거되었다.
양호: 녹이 거의 제거되었다.
보통: 일부 녹이 남아 있다.
불량: 상당한 녹이 남아 있다.
구상 유리(평균 입도, 200㎛): 비커스 경도, 550; 주성분, Na2O-CaO-SiO2
구상 유리(평균 입도, 50㎛): 비커스 경도, 660; 주성분, CaO-Al2O3-SiO2
상기 논의한 바와 표 1로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 마찰재는 적합한 마찰계수를 가지며, 대면으로부터 녹 제거를 용이하게 하고, 소음 발생과 대면 공격성을 최소화한다.
일본 특허 출원 No.2001-297037은 여기에 참고로 포함된다.
일부 바람직한 구체예를 기술하였으나, 거기에 상기 가르침에 비추어 많은 수정 및 변형이 가해질 수 있다. 그러므로, 본 발명은 첨부된 특허청구의 범위를 벗어나지 않고 구체적으로 기술되는 것과 달리 실시될 수도 있음을 이해하여야 한다.
본 발명의 비석면계 마찰재는 적합한 마찰계수를 가지며, 대면으로부터 녹 제거를 용이하게 하고, 소음 발생과 대면 공격성을 최소화한다.
Claims (4)
- 석면을 제외한 섬유기재, 결합재 및 충전재를 포함하는 조성물을 성형 및 경화함으로써 만들어지고, 여기서 충전재는 800kg/㎟이하의 비커스 경도 (DPH, 300gf)를 갖는 유리 구 또는 비드를 포함하는 것을 특징으로 하는 비석면계 마찰재.
- 제 1 항에 있어서, 유리는 주로 이산화규소, 산화칼슘, 산화바륨, 이산화티탄, 산화알루미늄 및 산화아연으로 구성되는 군으로부터 선택된 한가지 이상의 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 비석면계 마찰재.
- 제 1 항에 있어서, 유리는 15 내지 500㎛의 평균 입도를 갖는 것을 특징으로 하는 비석면계 마찰재.
- 제 1 항에 있어서, 유리는 전체 조성물의 0.5 내지 15부피%를 차지하는 것을 특징으로 하는 비석면계 마찰재.
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