KR20080031639A - 마찰 라이닝의 과경화 방법 - Google Patents

마찰 라이닝의 과경화 방법 Download PDF

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Abstract

마찰 면 및 접촉 면을 포함하는 특히 클러치 또는 브레이크용 마찰 라이닝의제조 방법에 있어서,
a) 섬유, 고착제 및 충전재를 혼합하는 단계,
b) 150℃ 내지 250℃, 바람직하게는 180℃ 내지 220℃의 온도(TF)에서 혼합물을 형성하되, 고착제가 완전히 중합화되지 않도록 하여, 고착제의 구조를 상당히 변경시키지 않도록 하는 단계,
c) 적어도 하나의 평삭(planing)을 포함하는 적어도 마찰 면상의 물질을 제거하는 단계, 및
d) 고착제의 후속 가교 처리 단계를 포함하는 마찰 라이닝의 제조 방법.

Description

마찰 라이닝의 과경화 방법{OVERCURING OF FRICTION LINING}
본 발명은 특히 자동차용 클러치 또는 브레이크용의 마찰 라이닝에 관한 것이다. 그러한 라이닝은 주로 섬유, 접합제 및 충전재로 이루어져 있다. 그것들은 일반적으로 직사각형 단면 또는 부분들을 갖는 링의 형태로 제조된다.
마찰 라이닝은 다른 부분과 접촉하도록 되어 있는 마찰 면과, 지지체, 특히 디스크 클러치에 라이닝을 고정하기 위한 접촉면을 포함한다.
주로, 그러한 라이닝은, 부품들을 혼합한 다음 "경화"를 실시하는 것에 의해서 제조되며, 경화 시간의 대부분은 고온 압축 단계 또는 분사 단계에 대응한다. 그 후에, 일반적으로 평행한 면을 갖는 조각을 얻도록 2개의 표면을 평삭(plaing)하는 것에 의해서 얻은 조각이 기계 가공된다. 자동차의 일정 작동 상태에서, 그러한 라이닝은 예컨대 추울 때 이상 진동(juddering)[저크(jerk) 및 요동(jolt)현상]과 같은 바람직하지 않은 반응에 이를 수 있다는 것이 발견되었다. 그러한 이상 진동은, 예컨대 야간 저온을 지난 후에 자동차가 출발할 때 처음 수킬로미터 동 안 발견될 수도 있다.
이러한 단점을 개선하기 위해서, 프랑스 특허 출원 2 742 503 호에 마찰 라이닝 및 그 제조 방법이 개시되어 있다. 개시된 방법에 따르면, 특히 마찰 클러치 또는 브레이크용의 마찰 라이닝은, 섬유, 고착제 및 충전물로 구성되고, 이들 재료를 혼합한 다음 이하의 공정 단계 순서에 의해서 제작된다.
- 예컨대 고온 압축 또는 사출 성형과 같은 "경화 단계"라 칭하는 형성 단계,
- 표면경화(hardening) 공정 등의 가교 단계("후속 경화" "후속 가교" 또는 후속 중합"이라 칭함),
- 적어도 라이닝의 마찰 면을 연마하는 공정 등의 표면 처리 단계,
- 표면경화 공정 등의 가교 단계(즉, 제 2 "후속 가교" 단계).
그러한 방법은, 얻은 라이닝의 청결도면에서 바람직하기는 하지만, 특히 추울 때 이상요동과 관련하여, 통상의 라이닝 제조 방법에 비해서 적어도 하나의 가교 단계를 추가하는 것으로 발견되었다.
그 결과, 주기 시간이 연장되고 비용이 상당히 추가된다.
후속 가교 단계는 일반적으로 가장 긴 공정이고 그리고 주로 시간이 많이 걸리기 때문에 이러한 시간 연장은 중요하다.
본 발명의 목적은 상기 단점들을 제거하고 간단하고 보다 경제적인 방법을 제공하는 것이다.
이 목적은, 특히 클러치 또는 브레이크용의 마찰 면과 접촉 면을 포함하는 마찰 라이닝의 제조 방법에 있어서,
a) 섬유, 고착제 및 충전물을 혼합하는 단계,
b) 150℃내지 250℃, 바람직하게는 180℃ 내지 220℃의 온도(TF)에서 혼합물을 형성하여, 고착제 구조의 상당한 변형이 없이 고착제가 완전히 중합화 되지 않도록 하는 단계,
c) 적어도 마찰 면상의 물질을 제거하는 단계로서, 적어도 하나의 평삭을 포 함하는 제거 단계와,
d) 고착제의 후속 가교 처리 단계
를 포함하는 마찰 라이닝의 제조 방법에 의해서 달성된다.
이 방법에 의하면, 추울 때 이상요동의 문제가 상당히 감소되고 프랑스 특허 제 2 742 503 호에 개시된 방법보다 주기 시간이 짧은 라이닝을 얻는다.
이것은, 본 발명자들이 놀랍게도 후속 가교 단계 전으로 표면 처리 단계를 이동시킴으로써, 프랑스 특허 제 2 742 503 호에 개시된 2개의 가교 단계 중 하나를 없애는 것이 가능하다는 것을 발견하였기 때문이다.
본 발명에 따르면, 형성 단계 b)는, 프랑스 특허 제 2 742 503 호에 개시된 방법과는 달리, 상기 물질 제거 단계 c)에 의해서 고착제의 구조를 상당히 변경하는 일 없이 직접 수행되고, 상기 물질 제거 단계는, 형성 단계 후에 고착제의 구조를 상당히 변경하는 가교 단계 후에 실시된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 물질 제거 단계(c)는 어떠한 중간 단계도 없이 단계(b) 후에 실시된다. 다른 실시예에 따르면, 상기 단계(b)로부터 발생되는 중간 제품은 단계(c)의 실행 전에 일시적으로 저장된다.
본 발명의 배경에서, "고착제가 완전히 중합화되지 않도록 선택되는 온도(TF)로 형성하는" 것은, 고착제의 상당 부분이 가교된 후의 형성 단계를 의미하지만, 여기서 후속 처리는 특히 가교, 확산 또는 임의의 다른 기구에 의해서 고착제의 구조의 재배열에 이를 수 있다. 그러한 재배열은, 특히 가스 크로마토그래 피(gas chromatography: GC) 또는 라이닝의 표면 또는 코어의 시차 주사 열계량법(Differential Scanning Calorimetry: DSC) 또는 당업자에게 공지된 임의의 다른 기법에 의한 측정에 의해서, 주사 전자 현미경(scanning electron microscope: SEM)에 의한 관찰에 의해서 확인할 수 있다. 따라서, 당업자라면, 고착제가 완전히 중합회된 후에 형성 사이클의 상태를 간단한 방식으로 확인할 수 있다. 그러한 사이클의 주요 파라메터는 온도(TF)(형성 주기 시간과 같은 파라메터)이지만, 형성 주기 시간, 가해진 압력 또는 형성 단계 중의 임의의 탈가스(degassing) 등의 파라메터도 역할을 수행할 수 있다. 단계(d)의 후속 가교는, 상술한 기술에 의해서 관찰 가능한 고착제의 구조의 상당한 재배열로 이어진다.
본 발명자들은 라이닝이 이들 방법 중 하나 또는 다른 것에 의해서 제조될 때 물질의 구조가 실질적으로 동일하다는 것을 발견하였다.
양자의 경우에 껍질 모양을 취하는 입상 표면층의 형성이 발견되었다. 통상적으로, 형성된 입자의 크기는 5 내지 20㎛이고, 서로 유착될 수도 있다. 껍질은 라이닝의 전체 표면을 덮을 수는 없다. 그러한 구조는 주사 전자 현미경(SEM)으로 용이하게 관찰된다. 일반적으로, 그러한 층은 50 내지 100㎛의 두께에 달한다.
본 발명자들은, 놀랍게도 본 발명에 따르는 방법으로 얻은 라이닝이 후속 가교 사이클 후에 그들의 표면 균등성을 유지하는 동시에, 표면 처리가 이어지는 후속 가교 사이클 및 그 후의 제2 후속 가교 사이클이, 추울 때 이상요동과 관련하여 바람직한 가동을 하는, 특히 평탄한 고품질 라이닝을 얻는데 필요하다는 것을 발견 하였다.
따라서, 본 발명의 특징 중 하나는, 일반적으로 후속 가교 단계(d) 후에 임의의 후속 치수설정 단계를 포함하지 않는다는 것이다.
개별적으로 또는 조합된 본 발명의 실시예들에 따르면,
- 단계(a)는, 용액 중의 고착제 및 충전재를 포함하는 접합제에 포함된 섬유스레드(fiber thread)의 함침(impregnation) 및 그 후의 예비 성형품의 도입을 포함하고, 단계(b)는 고압 압축을 포함한다. 그러한 스레드는 일반적으로 직조된 유리 섬유를 포함한다. 그것은 폴리아크릴로니트릴 또는 유도체 및/또는 아라미드의 섬유 등의 유기 섬유 뿐만아니라 금속 가닥, 특히 구리 및/또는 황동 스레드를 포함할 수도 있다. 함침은 공지된 방식으로 일반적으로 접합제에 스레드를 담그는 것에 의해서 수행된다. 일반적으로, 예비 함침된 스레드는, 예컨대 국제 특허 WO 2005/040633 호 문헌의 지시에 따라 고온 압축 단계 전에 지지체상에 로브(lobe) 형태로 배치된다.
- 고착제는 수용매에 의해 용해된다. 그 방법은, 예컨대 국제 특허 공개 WO 00/063577 호의 지시로부터 유래된다.
- 고착제는 유기 용매, 특히 트리클로로에틸렌에 의해 용해된다.
- 단계(b) 및 선택적으로 단계 (a)는, 섬유가 비연속 섬유인 사출 공정 중에 실행된다. 그러한 공정은 국제 특허 공개 WO 02/075175 호 또는 국제 특허 공개 WO 03/074899 호의 지시로부터 유래된다.
- 고착제는 에폭시, 폴리에스테르, 멜라민, 폴리실록산, 석탄산, 폴리아미드 -이미드, 폴리이미드, 폴리벤지미다졸 및 실리콘의 목록에서 선택되는 수지 또는 수지의 혼합물을 포함한다.
- 물질은 단계(c) 중에 접촉면상에서 제거된다.
- 단계(c) 중에, 0.3 내지 1㎜ 두께의 물질이 처리된 면의 전체로부터 제거된다.
- 후속 가교 처리는 단계(b)의 온도(TF)보다 높은 온도(TT)에서의 열처리이다.
- 온도(TF)와 온도(TT) 사이의 온도차는 적어도 30℃, 바람직하게는 약 50℃이다.
- 온도(TT)는 200℃ 내지 300℃, 바람직하게는 220℃ 내지 280℃이다.
- 후속 가교 처리는 조사, 예컨대 자외선(UV), 적외선(IR) 또는 기사광에 의한 처리이다.
접촉면을 평삭하는 작업은, 예컨대 2개의 표면의 병행의 허용오차가 매우 심한 경우에 사이클의 말기에, 단계(d) 후에 실행될 수 있다.
본 발명을 비 제한적으로 설명하기 위하여 이하의 실시예들을 설명한다.
외경 200㎜, 내경 137㎜, 두께 3.2㎜인 클러치 라이닝을 발레오 마테리오 드 프릭시옹(VALEO MATERIAUX DE FRICTION)으로부터 상업 기준 F810의 구성요소로부터 제작하였고, 국제 특허 공개 WO 00/63577 호의 지시에 따라 섬유, 고착제 및 충전재의 혼합 단계를 수행하였다.
수성 접합제로 함침한 후에, 스레드를 지지체상에 놓고 예비성형체를 구성하도록 주형 내에 배치하였다.
200℃에서 4분간 예비성형체를 고온 압축함으로써 혼합물을 형성하는 단계를 수행한다. 이 단계 중에, 고압 및 저압 사이클을 탈가스하면서 반복적으로 가한다.
그 다음, 평행 면을 얻도록 라이닝(EX1)을 표면 가공하고, 그의 특성을 측정한다.
0.3mm 두께를 각 표면에서 제거하는 평삭에 의한 표면 가공 작업에 의해서 분리된 240℃ 내지 260℃의 수 시간의 2회의 후속 가교 사이클을 포함하는, 프랑스 특허 제 2 742 503 호에 개시된 유형의 처리를 라이닝(EX2)에 실시한다.
라이닝(EX3)에, 본 발명에 따르는 처리를 실시하였는데, 여기서 형성 단계 후에 EX2와 동일한 평삭에 의한 표면 가공을 실행하고, 그 후에 240℃ 내지 260℃에서 수시산의 후속 가교 사이클을 실시하였다.
이 실시예에서는, 라이닝이 적층식으로 이동하는 터널 오븐(tunnel oven)을 통과시킴으로써 후속 가교 사이클을 실행한다.
각 라이닝 종류마다 액 10회의 시험을 실시하였다.
그에 따라 얻은 라이닝은 평탄한 평행면을 갖는 것을 발견하였다.
각종 온도 범위, 특히 40℃ 내지 60℃, 80℃ 내지 140℃ 및 150℃ 내지 250 ℃에 대해 진동 시험 중에 감쇠 계수를 측정하는 "포괄적 저더 시험(Global Judder Test)라 칭하는 시험 과정에 따라 각 라이닝의 종류마다 저더 시험을 실행하였다.
시험 결과는 하기의 표에 정리하였는데, 여기는 3개의 온도 범위에 대해 그리고 3개의 라이닝의 예에 대해서 감쇠 계수의 평균 값(7회 이상 시험) 및 최대 값이 기재되어 있다.
Figure 112007071031148-PAT00001
"포괄적 저더 시험"을 비준하는 시험은, 40℃ 내지 60℃ 범위의 감쇠 계수가 낮을수록 저온시의 시동 작동이 양호하고, 추울 때의 이상요동 현상이 더욱 많이 회피된다는 것을 입증한다.
이런 방식으로, EX1형 라이닝에 비해서 EX2형 라이닝의 상당한 개선이 발견되었다. 본 발명에 따르는 EX3형 라이닝의 가동은 EX2형 라이닝에 비해서 더욱 개선되었다.
본 발명에 따르는 방법에 의해 얻은 라이닝은, 추울 때 이상요동의 위험과 관련하여 특히 바람직하게 작동한다.
본 발명은 이들 유형의 실시예에 한정되지 않으며, 비 제한적으로 해석되어야 하며, 모든 동일한 실시예들을 포괄하여야 한다.

Claims (13)

  1. 마찰 면 및 접촉 면을 포함하는 특히 클러치 또는 브레이크용 마찰 라이닝의제조 방법에 있어서,
    a) 섬유, 고착제 및 충전재를 혼합하는 단계,
    b) 150℃ 내지 250℃, 바람직하게는 180℃ 내지 220℃의 온도(TF)에서 혼합물을 형성하되, 고착제가 완전히 중합화되지 않도록 하여, 고착제의 구조를 상당히 변경시키지 않도록 하는 단계,
    c) 적어도 하나의 평삭(planing)을 포함하는 적어도 마찰 면상의 물질을 제거하는 단계, 및
    d) 고착제의 후속 가교 처리 단계를 포함하는
    마찰 라이닝 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계(a)는, 용액 중에 투입된 고착제 및 충전재를 포함하는 접합제 내의 스레드의 연속 섬유의 함침과, 그 후의 예비 성형체의 제작을 포함하고, 상기 단계(b)는 고온 압축을 포함하는 것을 특징으로 하는
    마찰 라이닝 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 고착제는 수용매에 의해 용해되는 것을 특징으로 하는
    마찰 라이닝 제조 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 고착제는 유기 용매, 특히 트리클로로에틸렌에 의해 용해되는 것을 특징으로 하는
    마찰 라이닝 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계(b)와 선택적으로 단계(a)는, 상기 섬유가 비연속 섬유인 사출 공정 도중에 수행되는 것을 특징으로 하는
    마찰 라이닝 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 고착제는, 에폭시, 폴리에스테르, 멜라민, 폴리실록산, 석탄산, 폴리아미드-이미드, 폴리이미드, 폴리벤지미다졸 및 실리콘의 목록에서 선택되는 수지 또는 수지의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는
    마찰 라이닝 제조 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계(c) 중에 물질이 접촉면상에서 제거되는 것을 특징으로 하는
    마찰 라이닝 제조 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계(c) 중에, 0.3 내지 1㎜ 두께의 물질이 전체의 처리 면 위에서 제거되는 것을 특징으로 하는
    마찰 라이닝 제조 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    후속 가교 처리는 단계(b)의 온도(TF)보다 높은 온도(TT)에서의 열처리인 것을 특징으로 하는
    마찰 라이닝 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    온도(TF)와 온도(TT) 사이의 온도차가 적어도 30℃, 바람직하게는 약 50℃인 것을 특징으로 하는
    마찰 라이닝 제조 방법.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 온도(TT)는 200℃ 내지 300℃, 바람직하게는 220℃ 내지 280℃인 것을 특징으로 하는
    마찰 라이닝 제조 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    후속 가교 처리는 예컨대 자외선(UV), 적외선(IR) 또는 기사광의 조사에 의한 처리인 것을 특징으로 하는
    마찰 라이닝 제조 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 후속 가교의 단계(d) 후에 임의의 후속 치수설정 단계를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는
    마찰 라이닝 제조 방법.
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