KR20040103344A

KR20040103344A - 마찰재

Info

Publication number: KR20040103344A
Application number: KR1020040037777A
Authority: KR
Inventors: 스즈키세이지; 하토리야스키; 야마모토가즈히데
Original assignee: 닛신보세키 가부시키 가이샤
Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2004-05-27
Publication date: 2004-12-08
Also published as: DE602004001917D1; EP1482204B1; JP2004352813A; DE602004001917T2; US20040242432A1; EP1482204A1

Abstract

섬유 기재와, 결합재와, 충전재를 함유하는 마찰재 조성물을 성형, 경화하여 이루어지는 마찰재에 있어서, 주석, 주석 합금 및 주석 화합물로부터 선택되는 서로 융점이 다른 3종 이상을 합계로 5.5~17.5체적% 함유하는 것을 특징으로 하는 마찰재.

본 발명의 마찰재는, 상대면 공격성이 대폭적으로 억제된 것이다.

Description

마찰재{FRICTION MATERIAL}

본 발명은, 자동차 등의 디스크 패드, 브레이크 라이닝, 클러치 페이싱 등으로서 사용되는 마찰재에 관한 것이다.

자동차 등의 디스크 패드나 브레이크 라이닝 등에 사용되는 마찰재에는, 종래 내마모성을 향상시키기 위해 흑연, 코크스 등을 배합하는 것이 행해지고 있다. 또 고온 영역에서 발생하는 스코링 등에 의한 상대면 공격성의 악화를 억제하기 위해, 황화납, 산화안티몬, 황화안티몬 등의 납 및 안티몬 화합물이 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 그러나, 이들 납 및 안티몬 화합물은 환경 문제에의 대응으로 인해 사용을 억제하는 움직임이 높아지고 있다.

더욱이, 금속 황화물을 고체 윤활제로서 배합하는 것도 종래 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1~8: 일본 특개소 54-160호 공보, 일본 특개소 54-109013호 공보, 일본 특개평 4-311789호 공보, 일본 특개평 7-83256호 공보, 일본 특공평 8-26303호 공보, 일본 특표평 10-511732호 공보, 일본 특표 2OO2-511517호 공보, 미국 특허 제 6,228,815호 명세서 참조).

[특허문헌 1] 일본 특개소 54-160호 공보

[특허 문헌 2] 일본 특개소 54-109013호 공보

[특허 문헌 3〕일본 특개평 4-311789호 공보

[특허 문헌 4] 일본 특개평 7-83256호 공보

[특허 문헌 5] 일본 특공평 8-26303호 공보

[특허 문헌 6] 일본 특표평 1O-511732호 공보

[특허 문헌 7] 일본 특표 2002-511517호 공보

[특허 문헌 8] 미국 특허 제 6,228,815호 명세서

그렇지만, 이러한 제안으로도, 또한 상대면 공격성의 악화를 방지할 수 없어, 이 때문에 고 부하시 및 저 부하시의 상대면 공격성의 악화를 억제할 수 있는 기술이 요구된다.

본 발명은 상기 요망에 따른 것으로, 고 부하시, 저 부하시의 상대면 공격성이 양호한 마찰재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해 예의검토를 행한 결과, 금속 주석, 주석 합금 및 주석 화합물로부터 선택되는 서로 융점이 다른 3종 이상, 특히 청동 섬유, 황화 주석, 주석 분말의 3종을 특정량으로 병용함으로써, 메탈 캐치의 발생을 효과적으로 억제하고, 고 부하시 및 저 부하시의 상대면 공격성의 악화를 대폭적으로 억제할 수 있는 것을 알아내고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

따라서, 본 발명은 하기 마찰재를 제공한다.

[Ⅰ] 섬유 기재와, 결합재와, 충전재를 함유하는 마찰재 조성물을 성형, 경화하여 이루어지는 마찰재에 있어서, 주석, 주석 합금 및 주석 화합물로부터 선택되는 서로 융점이 다른 3종 이상을 합계로 5.5~17.5체적% 함유하는 것을 특징으로 하는 마찰재.

[Ⅱ] 청동 섬유를 4~10체적%, 황화주석을 O.5~2.5체적%, 주석 분말을 1~5체적% 함유하는 것을 특징으로 하는 [Ⅰ] 기재의 마찰재.

[Ⅲ] 청동 섬유가 채터 진동 절삭법으로 제조된 것인 [Ⅱ] 기재의 마찰재.

[Ⅳ] 황화주석이 2종 이상의 황화주석의 혼합물인 [Ⅱ] 또는 [Ⅲ] 기재의 마찰재.

이하, 본 발명에 대해 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명의 마찰재는, 섬유 기재와, 결합제와, 충전재를 함유한다.

상기 섬유 기재로서는, 마찰재로 통상 사용되는 아라미드 섬유 등의 유기 섬유, 유리 섬유, 암면 및 철, 구리, 황동 등의 금속 섬유 등의 무기 섬유를 들 수 있고, 이들중 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합시켜 사용할 수 있다.

이 경우, 섬유 기재의 배합량은, 마찰재 조성물 전체중 바람직하게는 2~30체적%, 특히 바람직하게는 10~20체적%이다.

또한, 섬유 기재의 길이는 2~3.5mm, 직경은 60~120㎛인 것이 바람직하다.

결합제로서는, 통상 마찰재로 사용되는 공지의 것을 사용할 수 있고, 예를 들면 페놀 수지, 멜라민 수지, 에폭시 수지, 에폭시 변성 페놀 수지, 오일 변성 페놀 수지, 알킬 벤젠 변성 페놀 수지, 캐슈 변성 페놀 수지 등의 각종 변성 페놀 수지, NBR 등을 들 수 있고, 이들중 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합시켜서 사용할 수 있다.

이 결합제의 첨가량은 마찰재 조성물 전체에 대하여, 바람직하게는 10~25체적%, 특히 바람직하게는 12~20체적%이다.

충전재로서는, 고무 더스트, 타이어 분말 등의 각종 고무 분말이나, 캐슈 더스트, 멜라민 더스트 등의 유기 충전재, 탄산 칼슘, 황산 바륨, 산화 마그네슘, 흑연, 수산화 칼슘, 규산 지르코늄, 산화철, 운모, 산화 지르코늄, 금속 분말, 산화 규소, 알루미나, 버미쿨라이트 등의 무기 충전재를 들 수 있고, 이들중 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합시켜 사용할 수 있다.

이들 충전재의 배합량은, 바람직하게는 조성물 전체중 40~85체적%, 특히 바람직하게는 50~80체적%이다.

본 발명에 있어서는, 주석, 주석 합금 및 주석 화합물로부터 선택되는 서로 융점이 다른 3종 이상을 합계로 5.5~17.5체적%, 특히 7.5~15체적% 배합한다. 너무 적으면 메탈 캐치를 억제할 수 없고, 너무 많으면 비용이 상승한다.

이 경우, 주석으로서는, 주석 섬유, 주석 분말을 들 수 있다. 또, 주석 합금으로서는, 주석을 6질량% 이상, 특히 8질량% 이상 함유하는 합금을 들 수 있고, 청동(Cu-Sn) 등을 들 수 있다. 이 합금로서는, 섬유라도 좋고, 분말이라도 좋다. 주석 화합물로서는, 제1 주석 화합물이라도 제2 주석 화합물이라도 좋고, SnS₂, SnS 등을 들 수 있다. 또한, 섬유의 크기는 전술한 바와 같고, 분말의 경우, 그 평균입경은 3~20㎛, 특히 5~15㎛인 것이 바람직하다.

이들중에서는, 고부하시의 상대면 공격성의 악화를 억제하기 위해, 중~고융점의 청동 섬유와 황화 주석, 저부하시의 상대면 공격성의 악화를 억제하기 위해, 저융점의 금속 주석 분말의 3자를 병용하는 것이 바람직하고, 이 경우, 청동 섬유를 4~10체적%, 황화 주석을 O.5~2.5체적%, 주석 분말을 1~5체적%의 비율로 사용하는 것이 바람직하다. 모두 그 양이 너무 적으면 메탈 캐치의 억제 효과가 저하되고, 너무 많으면 비용이 상승하고, 특히 주석 분말의 경우는 페이드 성능이 저하될 우려가 있다.

또한, 청동 섬유는, 형상을 갖기 때문에 채터 진동 절삭법으로 제조된 것이 바람직하다. 또 황화주석은 2종 이상의 황화 주석, 특히 SnS₂와 SnS와의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이와 같은 황화주석 혼합물로서는, 시판품으로서 Stannolube(CEMETALL사제, SnS₂+SnS+그래파이트)를 사용할 수 있다.

본 발명의 마찰재의 제조 방법은, 상기 섬유 기재와, 결합제와, 충전재와의 소정량을 헨셸 믹서, 레디지 믹서, 아이리히 믹서 등의 혼합기를 사용하여 균일하게 혼합하고, 이 혼합물을 성형용 금형내에서 예비 성형하고, 이 예비 성형물을 성형 온도 130~180℃, 성형 압력 150~500kg/cm²(14.7~49MPa)에서 3~10분간 성형하고, 얻어진 성형품을 15O~25O℃의 온도에서 2~10시간 열처리(후 경화)하고, 필요에 따라서, 스프레이 도장, 베이킹, 연마 처리를 실시하여 완성품을 얻을 수 있다.

또한, 자동차 등의 디스크 패드, 라이닝 등을 제조하는 경우에는, 미리 세척, 표면 처리, 접착제를 도포한 철 또는 알루미늄제 플레이트 상에 예비 성형물을 놓고, 이 상태에서 성형용 금형내에서 성형, 열처리, 스프레이 도장, 베이킹, 연마함으로써 완성품을 얻을 수 있다.

본 발명의 마찰재는, 자동차, 대형트럭, 철도 차량, 각종 산업 기계 등의 디스크 패드, 브레이크 슈, 브레이크 라이닝 등에 사용할 수 있다.

[실시예]

이하, 실시예와 비교예를 나타내어, 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 아래와 같은 실시예에 제한되는 것은 아니다.

[실시예 1~5, 비교예 1~7]

표 1~3에 나타내는 조성의 마찰재 조성물을 레디지 믹서를 사용하여 균일하게 혼합하고, 가압형내에서 30MPa에서 1분간 가압하여 예비 성형했다. 이 예비 성형물을 성형 온도 150℃, 성형 압력 40MPa의 조건하에서 7분간 성형하고, 그 후 220℃에서 5시간 열처리(열경화)를 행하여, 마찰재를 얻었다.

얻어진 마찰재에 대하여, 아래와 같은 방법으로 로터 연삭성, 접착 강도, 마찰 계수를 평가했다. 결과를 표 1~3에 나타낸다.

(로터 연삭성)

JASO C427 일반 마모 시험에 준거(표 4에 시험 조건을 나타낸다.) 하여, 제동 초기속도 30~80km/h, 제동 감속도 2m/s³, 제동전 브레이크 온도 50~200℃, 제동 횟수 합계 1600회의 시험 조건에서, 로터의 연삭성을 하기 판정기준에 근거하여 평가했다. 또한, 로터의 연삭성은, 시험 종료후의 로터 표면을 JIS BO601에 따라 측정한 10점 평균 거칠기 Rz에 의해 평가했다.

○: 45㎛ 미만

△: 45㎛ 이상 60㎛ 미만

×: 60㎛ 이상

(접착 강도)

JIS D 4422에 따라, 단위 면적당의 접착 강도를 측정했다.

○: 0.6kN/cm²보다 크다

△: O.5kN/cm²보다 크고 0.6kN/cm²이하

×: 0.5kN/cm²이하

(마찰 계수)

JASO C406 시험에 준거하고, 제2 효력의 평균 μ을 하기 판정 기준에 근거하여 평가했다.

○: 0.37 보다 크다

△: O.32 보다 크고 O.37 이하

×: O.32 이하

(주)

청동 섬유: 길이 2.2mm, 직경 95㎛, 채터 진동 절삭법에 의해 제조. 융점 934℃.

황화 주석 분말: Stannolube(CEMETALL사제), 입경 10㎛(SnS₂+SnS+그래파이트). 융점 860℃.

아토마이즈 주석 분말: 평균 입경 15㎛. 융점 232℃.

Claims

섬유 기재와, 결합재와, 충전재를 함유하는 마찰재 조성물을 성형, 경화하여 이루어지는 마찰재에 있어서, 주석, 주석 합금 및 주석 화합물로부터 선택되는 서로 융점이 다른 3종 이상을 합계로 5.5~17.5 체적% 함유하는 것을 특징으로 하는 마찰재.
제 1 항에 있어서, 청동 섬유를 4~10체적%, 황화주석을 0.5~2.5체적%, 주석 분말을 1~5체적% 함유하는 것을 특징으로 하는 마찰재.
제 2 항에 있어서, 청동 섬유가 채터 진동 절삭법으로 제조된 것을 특징으로 하는 마찰재.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 황화주석이 2종 이상의 황화주석의 혼합물인 것을 특징으로 하는 마찰재.