KR20090038177A - 친환경 브레이크 마찰재 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 친환경 브레이크 마찰재 조성물에 관한 것으로, 윤활제 11-27 중량%, 결합제 8-22 중량%, 강화섬유 7-15 중량%, 연마제 8-15 중량%, 충진제 38-66 중량%로 이루어진 브레이크 마찰재 조성물에 있어서; 상기 윤활제는 천연흑연:3-7 중량%, 인조흑연:2-5 중량%, 망간 황화물:3-5 중량%, 몰리브덴 황화물:1-4 중량%, 철 황화물:2-6 중량%로 구성된 것을 특징으로 하는 친환경 브레이크 마찰재 조성물을 제공한다.
본 발명에 따르면, 종래 마찰재의 성분중 하나로 함유되던 발암물질인 안티몬 산화물을 사용하지 않음으로써 인체에 무해함은 물론 친환경적이고, 환경규제를 받지도 않으면서 성능은 종래와 동등 이상을 유지하는 브레이크용 마찰재를 얻을 수 있다.
자동차, 브레이크, 마찰재, 발암물질, 환경규제, 안티몬 산화물, 망간 황화물, 몰리브덴 황화물, 철 황화물
Description
본 발명은 친환경 브레이크 마찰재 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 윤활제의 성분중 발암물질인 안티몬 산화물을 대체하면서도 성능은 동등 이상을 유지할 수 있도록 개선된 친환경 브레이크 마찰재 조성물에 관한 것이다.
일반적으로, 브레이크는 운동하고 있는 기계의 속도를 감속하거나 정지시키기 위해 사용되는 수단으로서, 특히 자동차용 브레이크는 자동차의 주행속도를 줄이거나 주행자체를 정지시켜 운전자의 안전을 보호하기 위해 사용되는 수단이다.
이러한 자동차용 브레이크에 사용되는 마찰재는 크게 결합제, 강화섬유, 충진제, 연마제, 윤활제의 조성으로 이루어진다.
이때, 결합제는 열적안정성 및 내산화성을 목적으로 주로 페놀레진, 아크릴 고무변성 페놀수지, NBR 고무변성 페놀수지, 멜라민 수지, 에폭시 수지, 아크릴 고무 등이 2종 이상 조합되어 사용되며; 강화섬유는 내마모성 향상을 위해 주로 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유, 티탄산칼륨섬유, 셀룰로이드섬유, 아크릴섬유, 황동섬유, 세라믹섬유 등이 2종 이상 조합되어 사용되고; 충진제는 마찰재의 부피를 증가시킬 목적으로 버미큘라이트, 운모계 광물, 황산바륨, 탄산칼슘, 소석회 등이 2종 이상 조합되어 사용되며; 연마제는 제동시 디스크의 윤활막 제거를 위해 알루미나 실리카, 지르코니아 실리카 등이 2종 이상 조합되어 사용되고; 윤활제는 윤활을 목적으로 천연흑연, 인조흑연, 안티몬 산화물, 금속 황화물 등이 2종 이상 혼합되어 사용된다.
그런데, 이와 같은 마찰재를 구성하는 조성중 윤활제의 구성인 안티몬 산화물(Sb2O3)은 발암물질로서 북미환경규제를 비롯한 많은 나라에서 그 사용을 제한하고 있는 실정이다.
따라서, 발암물질인 안티몬 산화물을 사용하지 않으면서도 기존과 동등 이상의 성능을 갖는 자동차 브레이크용 마찰재의 개발이 시급히 요청되고 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 요청에 부응하기 위해 창출된 것으로, 발암물질로 인해 그 규제 대상이 되고 있는 안티몬 산화물을 사용하지 않으면서도 성능을 종전과 동등 이상을 가지면서 친환경적인 마찰재를 얻을 수 있도록 한 친환경 브레이크 마찰재 조성물의 제공을 그 주된 해결 과제로 한다.
본 발명은 상기한 해결 과제를 달성하기 위한 수단으로, 윤활제 11-27 중량%, 결합제 8-22 중량%, 강화섬유 7-15 중량%, 연마제 8-15 중량%, 충진제 38-66 중 량%로 이루어진 브레이크 마찰재 조성물에 있어서; 상기 윤활제는 천연흑연:3-7 중량%, 인조흑연:2-5 중량%, 망간 황화물:3-5 중량%, 몰리브덴 황화물:1-4 중량%, 철 황화물:2-6 중량%로 구성된 것을 특징으로 하는 친환경 브레이크 마찰재 조성물을 제공한다.
또한, 상기 조성물로 제조되는 마찰재는 압축변형량(㎛):100~130, 경도(HRr):58~75, 밀도(g/㎤):2.45~2.47, 마찰계수:0.35~0.40인 것에도 그 특징이 있다.
본 발명에 따르면, 종래 마찰재의 성분중 하나로 함유되던 발암물질인 안티몬 산화물을 사용하지 않음으로써 인체에 무해함은 물론 친환경적이고, 환경규제를 받지도 않으면서 성능은 종래와 동등 이상을 유지하는 브레이크용 마찰재를 얻을 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 친환경 브레이크 마찰재 제조를 위해, 윤활제의 성분중 안티몬 산화물이 1-7중량% 함유되어 있던 것을 망간 황화물(MnS) 3-5중량%, 몰리브덴 황화물(MoS2) 1-4중량%, 철 황화물(FeS) 2-6중량%로 대체하여 발암물질을 제외한 브레이크용 마찰재를 제조할 수 있도록 한 마찰재 조성물을 제공한다.
즉, 본 발명에서는 마찰재 조성물을 구성하는 윤활제의 구성비(5-15 중량%) 내에서 상기 윤활제를 구성하는 성분들중 안티몬 산화물 대신 망간 황화물, 몰리브덴 황화물, 철 황화물을 혼합 사용토록 한 것이다.
이때, 안티몬 산화물을 사용하지 않음으로 인해 마찰재의 전체 특성이 변화되지 않도록 하기 위해 마찰재를 구성하는 다른 조성들에도 변화가 있어야 하는 바, 이를 설명하면 다음과 같다.
예컨대, 종래 마찰재 조성은 윤활제(Solid Lubricant) 5-15중량%, 결합제(Binder) 15-20중량%, 강화섬유(Reinforcing Fiber) 5-10중량%, 연마제(Abrasive Partkcle) 5-20중량%, 충진제(Filler) 30-70중량%로 구성되었으나, 본 발명에서는 상기 안티몬 산화물을 망간 황화물, 몰리브덴 황화물, 철 황화물로 대체함으로써 조성비에 있어 변화가 생기게 되었으며, 윤활제 11-27 중량%, 결합제 8-22 중량%, 강화섬유 7-15 중량%, 연마제 8-15 중량%, 충진제 38-66 중량%가 그것이다.
이와 같이, 본 발명에 따라 윤활제의 첨가량이 기존에 비해 증가된 반면, 결합제, 연마제는 다소 감소된 경향을 갖는다.
그리고, 상기 마찰재 조성물을 구성하는 윤활제, 결합제, 강화섬유, 연마제, 충진제의 기능은 앞서 배경기술 부분에서 설명한 바와 같다.
아울러, 본 발명은 상기 마찰재 조성물의 구성중 특히, 윤활제(11-27 중량% 기준)가 천연흑연:3-7 중량%, 인조흑연:2-5 중량%, 망간 황화물:3-5 중량%, 몰리브덴 황화물:1-4 중량%, 철 황화물:2-6 중량%로 구성된 것에 가장 큰 특징이 있다.
여기에서, 상기 안티몬 산화물을 대체하여 상기 망간 황화물, 몰리브덴 황화 물, 철 황화물을 사용하는 이유는 이들 황화물들이 안티몬 산화물 사용시의 마찰재가 갖는 물리적 성질(이는 KS R 0080에 준한 한국산업규격의 평가에 의해 밝혀진 사실임)과 마찰계수 특성(KS R 4024에 의해 0.35-0.40의 범위에 포함됨을 확인)이 가장 근사하기 때문이며, 나아가 이들 황화물들은 인체에 무해하여 친환경적이며, 규제대상 물질도 아니기 때문이다.
이렇게 함으로써, 본 발명에 따른 조성물에 의한 마찰재는 주된 특성 요구치인 압축변형량(㎛) 100~130, 경도(HRr) 58~75, 밀도(g/㎤) 2.45~2.47, 마찰계수 0.35~0.40 내에 들어 안티몬 산화물을 완전히 대체할 수 있게 된다.
그러면, 본 발명에 따른 윤활제의 조성에 대한 수치한정 사유에 대하여 설명하기로 한다.
이들 윤활제를 구성하는 천연흑연, 인조흑연, 망간 황화물, 몰리브덴 황화물, 철 황화물은 모두 마찰계수를 안정적으로 유지하기 위한 기능을 수행한다.
즉, 천연흑연은 미세한 낟알 모양의 표면이 바인더(결합제)에 의해 비결정질로 코팅되어 윤활성을 향상시키는 것으로, 3중량% 이하로 첨가되게 되면 브레이크 디스크의 마모를 촉진시키고, 7중량% 이상으로 첨가되게 되면 디스크에 필름 이착을 크게 하여 성능 저하를 초래하므로 상기 범위로 첨가함이 바람직하다.
그리고, 인조흑연은 혼련시 수분량을 줄여 고내용성을 갖도록 하기 위한 것으로, 2중량% 이하로 첨가되게 되면 내용성이 작아지고, 5중량% 이상으로 첨가되면 내용성을 증가되나 윤활성을 나쁘게 하므로 상기 범위로 첨가됨이 바람직하다.
아울러, 상기 망간 황화물과 몰리브덴 황화물, 철 황화물과 같은 황화물들은 앞서 언급하였던 바와 같이, 마찰계수 및 마찰재의 특성(압축변형량, 경도, 밀도 등)을 종래 안티몬 산화물과 유사범위로 맞추기 위해 인위적으로 조절된 것으로서, 이들 황화물중 어느 하나라도 상기 범위를 벗어나게 되면 마찰계수 혹은 마찰재의 특성이 요구치에 합당하지 않게 되므로 상기 각 황화물들의 범위값으로 첨가됨이 바람직하다.
이와 같은 조성으로 이루어진 브레이크용 마찰재 조성물을 가성형하고 건조한 후 철판으로부터 가공, 세척, 접착제 도포 및 건조된 패드와 결합하여 열성형하고, 클램핑한 다음 다시 열처리하며, 그루빙 및 면취, 연마, 스코칭, 분체도장 및 건조하고, 마모센서와 심커버를 조립하는 통상적인 마찰재 제조공정을 거침으로써 자동차 브레이크용 마찰재를 제조할 수 있게 된다.
[실시예]
이하, 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 마찰재 조성물의 주된 특성 확인을 위해, 윤활제 11-27 중량%, 결합제 8-22 중량%, 강화섬유 7-15 중량%, 연마제 8-15 중량%, 충진제 38-66 중량%로 이루어진 마찰재 조성물중 윤활제의 구성을 하기한 표 1과 같은 조성비로 하여 조성물을 구성한 후 앞서 설명하였던 바와 같은 통상적인 마찰재 제조방법을 거쳐 시편을 제조하였다.
그리고, 종래 마찰재 조성물, 즉 안티몬 산화물이 포함된 마찰재 조성물로 제조된 종래 마찰재의 특성과 비교하여 표 2에 나타내었다.
| 윤활제(11-27중량%) | |||||
| 구분 | 천연흑연 | 인조흑연 | 망간황화물 | 몰리브덴황화물 | 철황화물 |
| 발명재 1 | 4 wt% | 3 wt% | 3 wt% | 2 wt% | 2 wt% |
| 발명재 2 | 5 wt% | 4 wt% | 4 wt% | 3 wt% | 5 wt% |
| 구분 | 압축변형량(㎛) | 경도(HRr) | 밀도(g/㎤) | 마찰계수 |
| 종래재 | 120 | 64 | 2.45 | 0.37 |
| 발명재 1 | 118 | 58 | 2.46 | 0.38 |
| 발명재 2 | 125 | 62 | 2.45 | 0.36 |
상기 표 2에서와 같이, 본 발명에 따른 마찰재 조성을 통해 종래 환경규제물질인 안티몬 산화물 사용시와 동등 이상의 특성을 갖는 마찰재를 제조할 수 있음을 확인함으로써 안티몬 산화물을 충분히 대체할 수 있음을 알았다.
뿐만 아니라, 상기 표 2에서와 같은 주요 특성 외에도, 표로 나타내지는 않았지만 효력특성, 마모수명, 노이즈 등에 있어서도 큰 차이가 없음을 확인하였다.
Claims (2)
- 윤활제 11-27 중량%, 결합제 8-22 중량%, 강화섬유 7-15 중량%, 연마제 8-15 중량%, 충진제 38-66 중량%로 이루어진 브레이크 마찰재 조성물에 있어서;상기 윤활제는 천연흑연:3-7 중량%, 인조흑연:2-5 중량%, 망간 황화물:3-5 중량%, 몰리브덴 황화물:1-4 중량%, 철 황화물:2-6 중량%로 구성된 것을 특징으로 하는 친환경 브레이크 마찰재 조성물.
- 청구항 1에 있어서;상기 조성물로 제조되는 마찰재는 압축변형량(㎛):100~130, 경도(HRr):58~75, 밀도(g/㎤):2.45~2.47, 마찰계수:0.35~0.40인 것을 특징으로 하는 친환경 브레이크 마찰재 조성물.
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|---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| KR101066685B1 (ko) * | 2009-08-26 | 2011-09-21 | 순천대학교 산학협력단 | 브레이크 마찰재 |
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-
2007
- 2007-10-15 KR KR1020070103540A patent/KR101417013B1/ko active IP Right Grant
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|---|---|---|---|---|
| KR101066685B1 (ko) * | 2009-08-26 | 2011-09-21 | 순천대학교 산학협력단 | 브레이크 마찰재 |
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| Publication number | Publication date |
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