KR20070044376A - 마찰재 - Google Patents

Abstract

특히 고온·고부하인 경우에 페이드 성능이 요구되는 디스크 패드용 마찰재에 있어서, AMS 페이드 시험 시에 350℃를 초과하는 고 온도, 고 감속도 영역에 있어서도 마찰 계수가 높고, 페이드 성능이 좋고, 내마모성도 뛰어난 마찰재를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명의 마찰재는, 섬유 기재, 결합재, 충전재를 함유하는 마찰재에 있어서, 그 충전재로서 적어도 코우크스를 10 ~16 체적%, 캐슈더스트를 5 ~ 10 체적%, 미 소성 버미큘라이트를 7 ~ 14 체적% 함유하는 것을 특징으로 한다.

마찰재

Description

마찰재{Frictional material}

특허문헌 1 : 일본국 특허공개 2004-155843호 공보

특허문헌 2 : 일본국 특허 제 2,961,177호 공보

본 발명은, 섬유 기재와, 결합재와, 충전재를 함유한 마찰재에 관한 것으로서, 특히, 고온도, 고감속도 역(域)에서 페이드(fade) 성능이 양호한 디스크 패드용 마찰재에 관한 것이다.

자동차, 대형 트럭 등에는, 그것의 제동을 위하여 마찰재가 사용되고 있고, 이 마찰재에는, 내마모성이 뛰어날 것, 마찰 계수가 높을 것, 내(耐) 페이드 성능이 뛰어날 것 등의 성능이 요구되고 있고, 이러한 제 성능을 실현하도록 다양한 제안이 이루어지고 있다.

그런데, 자동차, 대형 트럭 등의 상품 전개는 글로벌이어서, 각 국, 각 지역에 따라 요구 성능이 다르다. 이 중에서 유럽 용의 사양에 있어서는, 아우토반등에서 초고속 운전을 하는 것도 있어서, 일본 내에서는 생각되지 않는 가혹한 성능이 요구되는 경우가 있다.

그 중에서도, 고온·고부하인 경우의 페이드 성능, 즉 AMS 페이드 연속 제동 시험 시의 연속제동 7회째 이후(마찰재의 표면온도 350℃이상)인 경우에 마찰재의 효과(리커버리)는 큰 문제이고, 종래의 페이드 성능 개선책으로는 이를 쫓아가지 못하는 것이다.

특허 문헌 1 에는 고온·고부하에 사용하는 로스틸(low steel) 디스크 패드로서, 평균 입자경 50 ~ 150㎛의 코우크스 및 평균 입자경 5 ~ 30㎛의 경질 무기물 입자를 함유한 마찰재가 공개되어 있다. 이 마찰재는 고 부하 시에 있어서 내마모성, 마찰 계수등이 우수한 것이다.

또, 특허 문헌 2에는 최대 지름 0.005 ~ 0.05 mm의 황동 섬유를 사용하는 것에 의하여 기공율을 10 ~ 25 체적%로 한 마찰재가 공개되어 있다. 이 마찰재도 마찰 계수, 내 페이드 성이 우수한 것이다.

그러나 각각이 우수한 이러한 발명이라도, 상당히 가혹한 페이드 시험인 AMS 페이드 연속 제동 시험시에 350℃를 초과하는 고 온도, 고 감속도 역(域)에 있어서는, 마찰 계수, 내 페이드 성이 공히 불충분하게 되기 때문에, 더 개량, 개선되는 마찰재가 요구되고 있는 것이 현실이다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 마찰재, 특히 고온·고부하에 있어서 페이드 성능이 요구되는 디스크 패드용 마찰재에 있어서, AMS 페이드 시험 시에 350℃를 초과한 고 온도, 고 감속도 역(域)에 있어서도 마찰 계수가 높고, 페이드 성능이 좋고, 내 마모성도 뛰어난 마찰재를 제공하는 것을 과제로 한 다.

종래 페이드 성능 향상을 위해 당업자가 이용하여 왔던 수법은 하기와 같다.

(1) 마찰재 표면을 고온 열처리(스코칭, scorching)해서, 마찰재 원료 중의 분해 성분을 미리 제거해 두는 것.

(2) 마찰재 자신의 기공율을 크게 하여, 분해 성분을 제거하는 것.

(3) 분해 성분의 발생 원으로 되는 캐슈더스트(chshew dust), 고무, 페놀 수지등의 첨가량의 삭감 또는 첨가하지 않는 것, 혹은 그 자신의 내열성 향상.

본 발명자는 상기 과제를 달성하는데, 종래의 수법의 조합으로는 곤란하다는 시점에 서서 열심히 검토를 실시하여, 페이드 성능 향상에 관해서는 첨가량을 삭감 또는 첨가하지 않는 쪽이 바람직하다고 생각되고 있던 캐슈더스트가, 의외로 열(熱)열화하고 분해하는 것으로서 300℃근처 이상에서 마찰재의 표면에 기공을 형성하는 것을 이해하였다.

그리고 더 검토를 한 결과, 중 ~ 고온 역(域)에 있어서 마찰 계수를 높게 유지하는 효과가 있는 코우크스를 첨가하고, 또한 열(熱)열화·분해하여 마찰 대(對)면에 이착한 캐슈더스트 피막을 균일하게 제거하기 위하여 미(未) 소성(燒成) 버미큘라이트를 첨가한 것으로서, AMS 페이드 시험시의 350℃를 초과한 고 온도, 고 감속도 역에 있어도 마찰 계수가 높고, 페이드 성능이 좋고, 내 마모성도 뛰어난 마찰재를 제공할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명에 이르렀다.

즉, 본 발명은 아래와 같은 마찰재를 제공한다.

(1) 섬유 기재, 결합재, 충전재를 함유하는 마찰재에 있어서, 그 충전재로서 적어도 코우크스를 10 ~ 16 체적%, 캐슈더스트를 5 ~10 체적%, 미 소성 버미큘라이트를 7 ~ 14 체적% 함유하는 것을 특징으로 하는 마찰재.

(2) 섬유 기재, 결합재, 충전재를 함유하는 마찰재에 있어서, 그 충전재로서 적어도 코우크스를 12 ~ 14 체적%, 캐슈더스트를 6 ~ 8 체적%, 미 소성 버미큘라이트를 9 ~ 12 체적% 함유하는 것을 특징으로 한 마찰재.

본 발명은 마찰재, 특히 고온·고부하인 경우에 페이드 성능이 요구되는 디스크 패드용 마찰재에 있어서, AMS 페이드 시험시에 350℃를 초과한 고온도, 고 감속도 역에 있어서도 마찰 계수가 높고, 페이드 성능이 좋고, 내 마모성도 뛰어난 마찰재를 제공한다.

본 발명은, 섬유 기재, 결합재, 충전재를 함유한 마찰재에 있어서, 그 충전재로서 적어도 코우크스를 10 ~ 16 체적%, 캐슈더스트를 5 ~ 10 체적%, 미 소성 버미큘라이트를 7 ~ 14 체적% 함유한 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 사용된 코우크스는 통상의 마찰재에 사용되는 범용품이라면 사용 가능하다. 그 평균 입자경은 30 ~ 250㎛, 보다 바람직하게는 50 ~ 150㎛이다. 평균 입자경이 이보다 크다면 마찰 계수가 저하하는 경향이 있고, 작다면 고온 영역에서 내 마모성이 개선되지 않는다.

또 마찰재 조성물 전량에 대한 첨가량은 10 ~ 16 체적%, 바람직하게는 12 ~ 14 체적%이다. 이것보다 적으면 마모 성능이 악화하고, 또 많다면 마찰 계수의 유지가 어렵다.

제 2의 본 발명으로는, 미 소성 버미큘라이트를 사용한다. 그 입자의 평균 입자경은 710㎛ 이하, 바람직하게는 480 ~ 680㎛이다. 평균 입자경이 이보다 크다면 분산성 및 마찰재의 기계적 강도가 떨어지고, 작다면 마찰대(對) 면에 이착한 캐슈더스트 피막을 균일하게 제거하는 것이 곤란해진다.

또 그 마찰재 조성물 전량에 대한 첨가량은 7 ~ 14 체적%, 바람직하게는 9 ~ 12 체적%이다. 이것보다 적으면 페이드 성능이 나오기 어려워지고, 또 이보다 많다면 마모성이 떨어진다.

제 3의 본 발명으로는, 캐슈더스트를 이용한다. 이 캐슈더스트는 종래 페이드 성능 향상에 관해서는 첨가량을 삭감 또는 첨가하지 않는 쪽이 바람직하다고 생각되고 있던 것이다.

그러나 본 발명으로는 열(熱) 열화하여 분해한 것으로 300℃부근 이상으로 마찰재의 표면에 기공을 형성하는 성질을 알아내어 사용한 것이다.

그 입자의 평균 입자경은 250㎛이하, 바람직하게는 70 ~ 200㎛이다. 평균 입자경이 이보다 크다면 열 열화되어 분해할 때에 마찰 계수가 대폭적으로 저하되고, 작다면 열 열화 분해 후의 기공 형성 능력이 불충분하게 된다.

또 그 마찰재 조성물 전량에 대한 첨가량은 5 ~ 10 체적%, 바람직하게는 6 ~ 8체적%이다. 이 범위에서 벗어난다면 AMS 페이드 성능에 문제가 생긴다.

그 밖에 충전재로서는 마찰재에 통상 사용된 충전재가 사용 가능하다. 충전재는 유기 충전재와 무기 충전재로 나뉘어진다. 유기 충전재로서, 예를 들어 타이어 러버 더스트, 아크릴 고무 더스트, 멜라민 더스트 등을 들 수 있다. 이들은 1 종을 단독으로 또는 ２종 이상을 조합시켜서 이용할 수 있다. 한편 무기 충전재로서는, 황산 바륨, 탄산 칼슘, 흑연, 마그네타이트(Fe304), 황화철, 운모 등 외에, 청동, 동, 주석(錫) 등의 금속분을 들 수 있다. 이들은 1 종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합시켜서 이용할 수 있다.

이들 충전재의 첨가량은, 마찰재 조성물 전량에 대하여 바람직하게는 30 ~ 80 체적%, 보다 바람직하게는 40 ~ 80 체적%이다.

섬유 기재로서는 마찰재에 통상 사용되는 섬유 기재를 들 수 있다. 예를 들면 스틸, 스테인리스, 동, 황동, 청동, 알루미늄 등의 금속 섬유; 티탄산 칼륨 섬유, 유리 섬유, 암면, 월라스토나이트 등의 무기 섬유; 아라미드 섬유, 탄소 섬유, 폴리이미드 섬유, 셀룰로오스 섬유, 아크릴 섬유 등의 유기 섬유; 등이다. 이들은 1 종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합시켜서 이용할 수 있다. 섬유 기재 전체의 첨가량은, 마찰재 조성물 전량에 대하여 바람직하게는 5 ~ 50 체적%, 보다 바람직하게는 10 ~ 40 체적%이다. 이들은 본 발명의 효과를 유지할 수 있는 범위에서, 적절히 첨가하는 것이 가능하다.

결합재로서는 마찰재에 통상 이용되는 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 페놀 수지, 아크릴 고무 변성 페놀 수지, NBR 고무 변성 페놀 수지, 멜라민 수지, 에폭시 수지, NBR, 아크릴 고무(미가황 품)등을 들 수 있다. 이들은 1 종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합시켜서 이용할 수 있다. 이 결합재의 첨가량은 마찰재 조성물 전량에 대하여 바람직하게는 10 ~ 30 체적%, 보다 바람직하게는 15 ~ 30 체적%이다.

본 발명의 마찰재의 제조 방법은, 상기 성분을 뢰디게 믹서, 아이리히 믹서 등의 혼합기를 이용하여 균일하게 혼합하여 성형 금형 내에서 예비 성형하고, 이 예비 성형물을 성형 온도 130 ~ 180℃, 성형 압력 15 ~ 49MPa로, 3 ~ 10분 성형한 것이다.

다음에, 얻어진 성형품을 140 ~ 250℃의 온도로 2 ~ 12시간 열처리(후 경화)한 후, 필요에 따라 도장, 구워 붙임, 연마 처리를 실시하여 완성품이 얻어진다.

또한 자동차 등의 디스크 패드를 제조하는 경우에는, 예비 세척, 표면 처리, 접착제를 도포한 철 또는 알루미늄 제의 플레이트 위에 예비 성형물을 싣고, 이 상태에서 성형용 금형으로 성형, 열처리, 도장, 구워 붙임, 연마하는 것에 의하여 제조하는 것이 가능하다.

본 발명의 마찰재는, 특히 고온·고부하인 경우에 페이드 성능이 요구되는 디스크 패드용 마찰재에 있어서 사용되는 것이지만, 자동차, 철도 차량, 각종 산업 기계등의 제동용 브레이크에도 이용할 수 있다.

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

실시예 및 비교예에 있어서, 코우크스로서 평균 입자경 100㎛의 것을 사용하였다. 또 미 소성 버미큘라이트는 평균 입자경 580㎛의 것을 사용하였다. 또한 캐슈더스트는 평균 입자경 140㎛의 것을 사용하였다. 또한 평균 입자경은 레이저 회절 입자 분포법에 의하여 측정한 50% 입자경의 수치를 이용하고 있다.

표 1에 나타내는 조성의 마찰재 조성물을 뢰디게 믹서에서 5분간 혼합하고, 가압형(型) 내에서 10MPa로 20초 가압하여 예비 성형을 하였다. 이 예비 성형품을 성형 온도 150℃, 성형 압력 20MPa의 조건 하에서 10분 간 성형한 후, 180℃에서 5 시간 열처리(후 경화)를 행하여, 마찰재를 제작하였다.

얻어진 마찰재에 관하여, 마찰 계수, 내 페이드 성, 마모성을 평가하였다. 결과를 표 1에, 평가 기준을 표 2에, 마모 시험법을 표 3에 나타낸다.

본 발명에 따르면, 마찰재, 특히 고온·고부하인 경우에 페이드 성능이 요구되는 디스크 패드용 마찰재에 있어서, AMS 페이드 시험시에 350℃를 초과한 고온 도, 고 감속도 역에 있어서도 마찰 계수가 높고, 페이드 성능이 좋고, 내 마모성도 뛰어난 마찰재를 제공할 수 있다.

Claims (2)

1. 섬유 기재, 결합재, 충전재를 함유하는 마찰재에 있어서, 그 충전재로서 적어도 코우크스를 10 ~ 16 체적%, 캐슈더스트를 5 ~ 10 체적%, 미 소성 버미큘라이트를 7 ~ 14 체적% 함유하는 것을 특징으로 하는 마찰재.
2. 섬유 기재, 결합재, 충전재를 함유하는 마찰재에 있어서, 그 충전재로서 적어도 코우크스를 12 ~ 14 체적%, 캐슈더스트를 6 ~ 8 체적%, 미 소성 버미큘라이트를 9 ~ 12 체적% 함유하는 것을 특징으로 하는 마찰재.