KR20160146709A - 마찰재 - Google Patents

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Abstract

구리 성분의 함유량에 관한 법규를 만족하면서, 요구되는 제동 성능, 내페이드성, 내마모성, 마찰재와 백 플레이트의 접착 강도를 확보하고, 또한, 제품 외관이 양호하고 저렴한 마찰재를 얻는 것을 과제로 하고, 디스크 브레이크 패드에 사용되는, 구리 성분을 포함하지 않는 NAO재의 마찰재 조성물을 성형한 마찰재에 있어서, 마찰재 조성물이, 티탄산염을 불포함하고, 평균 입경이 0.5~20㎛이고 모스 경도가 5~8인 무기 마찰 조정재(a)를 마찰재 조성물 전체량에 대해 8~15 부피%와, 마이크로 포러스 구조를 갖는 다공질 무기 마찰 조정재(b)를 마찰재 조성물 전체량에 대해 1~3 부피%와, 탄소질 윤활재(c)를 5~10 부피%를 포함하고, 상기 탄소질 윤활재는 코크스를 마찰재 조성물 전체량에 대해 2~4 부피% 포함하고, 상기 코크스는 평균 입경이 300~800㎛이고, 또한, (a), (b), (c)의 함유량이 다음의 식을 만족하는 것을 사용하는 것에 의해 과제를 해결한다.
1.0≤((a)+(b))/(c)≤2.5

Description

마찰재{FRICTION MATERIAL}
본 발명은, 자동차 등의 디스크 브레이크 패드에 사용되는, NAO(Non-Asbestos-Organic)재의 마찰재 조성물을 성형한 마찰재에 관한 것이다.
종래에, 자동차의 제동 장치로서, 디스크 브레이크가 사용되고 있고, 그 마찰 부재로서, 금속제의 베이스 부재에 마찰재가 부착된 디스크 브레이크 패드가 사용되고 있다.
마찰재는, 섬유 기재로서 강섬유(steel fiber)를 마찰재 조성물 전체량에 대해 30중량% 이상 60중량% 미만 함유하는 세미 메탈릭 마찰재와, 섬유 기재의 일부에 강섬유를 포함하면서, 강섬유를 마찰재 조성물 전체량에 대해 30중량% 미만 함유하는 로우 스틸(low steel) 마찰재와, 섬유 기재로서 강섬유 및 스테인리스 섬유 등의 스틸계 섬유를 포함하지 않는 NAO재로 분류되고 있다.
브레이크 노이즈의 발생이 적은 마찰재가 요구되고 있는 최근에는, 강섬유나 스틸계 섬유를 포함하지 않으면서, 결합재, 섬유 기재, 윤활재, 티탄산 금속염, 무기 마찰 조정재, 유기 마찰 조정재, pH 조정재, 충전재 등으로 이루어지는, NAO재의 마찰재를 사용한 디스크 브레이크 패드가 널리 사용되고 있다.
디스크 브레이크 패드에 사용되는 NAO재의 마찰재에는, 요구되는 성능을 확보하기 위해, 구리나 구리 합금의 섬유 또는 입자 등의 구리 성분이 필수 성분으로서 마찰재 조성물 전체량에 대해, 5~20중량% 정도 첨가되어 있다.
그러나, 최근 이와 같은 마찰재는 제동시에 마모 분말로서 구리를 배출하고, 이 배출된 구리가 하천, 호수, 해양에 유입되는 것에 의해 수역을 오염시킬 가능성이 있음이 시사되고 있다.
이와 같은 배경에서, 미국의 캘리포니아주나 워싱턴주에서는, 2021년 이후, 구리 성분을 5중량% 이상 함유하는 마찰재를 사용한 마찰 부재의 판매 및 신차에 대한 장착을 금지하고, 2023년 또는 2025년 이후, 구리 성분을 0.5중량% 이상 함유하는 마찰재를 사용한 마찰 부재의 판매 및 신차에 대한 장착을 금지하는 법안이 가결되었다.
이에 따라, 구리 성분의 함유량에 관한 법규를 만족하면서, 마찰 성능을 확보할 수 있는 마찰재의 연구가 진행되고 있다.
특허문헌 1(일본국 특허공개공보 2012-255052호 공보)에는, 결합재, 유기 충전재, 무기 충전재 및 섬유 기재를 포함하는 마찰재 조성물에 있어서, 해당 마찰재 조성물 중의 구리의 함유량이 구리원소로서 5 중량% 이하이고, 구리 및 구리 합금 이외의 금속 섬유의 함유량이 0.5 중량% 이하이고, 티탄산염 및 입경이 30㎛ 이하인 산화 지르코늄을 함유하고, 또한, 해당 티탄산염의 함유량이 10~35 중량%이고, 입경이 30㎛를 넘는 산화 지르코늄을 실질적으로 함유하지 않는 비석면(non asbestos) 마찰재 조성물을 사용한 디스크 브레이크 패드가 기재되어 있다.
특허문헌 2(일본국 특허공개공보 2012-255053호 공보)에는, 결합재, 유기 충전재, 무기 충전재 및 섬유 기재를 포함하는 마찰재 조성물에 있어서, 해당 마찰재 조성물 중의 구리의 함유량이 구리원소로서 5 중량% 이하이고, 구리 및 구리 합금 이외의 금속 섬유의 함유량이 0.5 중량% 이하이고, 티탄산염 및 아연 분말을 함유하고, 해당 티탄산염의 함유량이 10~35 중량%인 비석면 마찰재 조성물을 사용한 디스크 브레이크 패드가 기재되어 있다.
특허문헌 1이나 특허문헌 2와 같이, 티탄산 칼륨이나 티탄산 리튬 칼륨 등의 티탄산염을 NAO재의 마찰재에 비교적 다량으로 첨가하면, 마찰재와 디스크 로터가 제동에 의해 상대재(相對材)인 디스크 로터의 슬라이딩면에 티탄산염의 이착층(transfer layer)이 형성되고, 그 이착층과 마찰재 표면에 존재하는 티탄산염과의 사이에서 응착마찰이 발생하기 때문에, 구리 성분을 줄여도 충분한 마찰 계수를 확보할 수 있고, 제동 성능이 양호한 마찰재를 얻을 수 있다.
그러나, 티탄산염은 마찰재 원료로서는 고가이기 때문에, 특허문헌 1이나 특허문헌 2에 기재된 기술을 사용하면, 저렴한 마찰재를 제공할 수 없는 문제가 있다.
일본국 특허공개공보 2012-255052호 공보 일본국 특허공개공보 2012-255053호 공보
본 발명은, 디스크 브레이크 패드에 사용되는, NAO재의 마찰재 조성물을 성형한 마찰재에 있어서, 구리 성분의 함유량에 관한 법규를 만족하면서, 요구되는 제동 성능, 내페이드성, 내마모성, 마찰재와 백 플레이트의 접착 강도를 확보하고, 또한, 제품 외관이 양호하고 저렴한 마찰재를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명자는, 예의 검토를 거듭한 결과, 디스크 브레이크 패드에 사용되는, 구리 성분을 포함하지 않는 NAO재의 마찰재 조성물을 성형한 마찰재에 있어서, 티탄산염을 포함하지 않고, 특정의 입경과 모스 경도를 구비하는 무기 마찰 조정재와, 마이크로 포러스 구조를 갖는 다공질 무기 마찰 조정재와, 탄소질 윤활재를 특정량 포함하면서, 탄소질 윤활재의 일부에 특정의 코크스를 특정량 포함하는 마찰재 조성물을 사용하는 것에 의해 상기 과제를 해결할 수 있음을 알아내고, 본 발명을 완성 시켰다.
본 발명은, 디스크 브레이크 패드에 사용되는, 구리 성분을 포함하지 않는 NAO재의 마찰재 조성물을 성형한 마찰재이고, 이하의 기술을 기초로 하는 것이다.
(1) 디스크 브레이크 패드에 사용되는, 구리 성분을 포함하지 않는 NAO재의 마찰재 조성물을 성형한 마찰재에 있어서, 상기 마찰재 조성물은, 티탄산염을 포함하지 않고, 평균 입경이 0.5~20㎛이고 모스 경도가 5~8인 무기 마찰 조정재(a)를 마찰재 조성물 전체량에 대해 8~15 부피%와, 마이크로 포러스 구조를 갖는 다공질 무기 마찰 조정재(b)를 마찰재 조성물 전체량에 대해 1~3 부피%와, 탄소질 윤활재(c)를 마찰재 조성물 전체량에 대해 5~10 부피%를 포함하고, 여기서, 상기 탄소질 윤활재는, 코크스를 마찰재 조성물 전체량에 대해 2~4 부피% 포함하고, 상기 코크스는 평균 입경이 300~800㎛이고, 또한, (a), (b), (c)의 함유량이 다음의 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 마찰재.
1.0≤((a)+(b))/(c)≤2.5
(2) 마이크로 포러스 구조를 갖는 다공질 무기 마찰 조정재가 제올라이트인 상기 (1)에 기재된 마찰재.
본 발명에 의하면, 디스크 브레이크 패드에 사용되는, NAO재의 마찰재 조성물을 성형한 마찰재에 있어서, 구리 성분의 함유량에 관한 법규를 만족하면서, 요구되는 제동 성능, 내페이드성, 내마모성, 마찰재와 백 플레이트의 접착 강도를 확보하고, 또한, 제품 외관이 양호하고 저렴한 마찰재를 제공할 수 있다.
본 발명에 있어서 제동 성능을 향상시키기 위해, 평균 입경이 0.5~20㎛이고 모스 경도가 5~8인 무기 마찰 조정재(무기 마찰 개질제)를 마찰재 조성물 전체량에 대해 8~15 부피% 첨가한다.
평균 입경이 0.5~20㎛이고 모스 경도가 5~8인 무기 마찰 조정재를 8~15 부피% 첨가한 마찰재에 있어서는, 제동에 의해 마찰재와 상대재인 디스크 로터가 슬라이딩하면, 디스크 로터의 슬라이딩면이 상기 무기 마찰 조정재에 의해 적당하게 연마되어, 주철의 연마 분말이 마찰재의 마찰면에 이착하는 현상이 일어난다.
더욱이, 그 후의 제동에 있어서 마찰재의 마찰면에 이착한 주철의 성분과 디스크 로터 슬라이딩면 사이에서 응착마찰이 일어나, 충분한 마찰 계수가 확보되고, 제동 성능이 양호한 마찰재를 얻을 수 있다.
모스 경도가 5~8인 무기 마찰 조정재로서는, 산화 마그네슘, ?-알루미나, 사산화삼철, 규산 지르코늄, 산화 지르코늄 등을 들 수 있고, 이들을 1종 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
한편, 본 발명에 있어서 모스 경도는, 1. 활석 2. 석고 3. 방해석 4. 형석 5. 인회석 6. 정장석 7. 수정 8. 황옥 9. 강옥 10. 다이아몬드로 표시되는 구모스 경도를 적용한다.
또한, 본 발명에 있어서 평균 입경은, 레이저 회절 입도 분포법에 의해 측정한 50% 입경의 수치를 사용했다.
또한, 본 발명에서는, 마찰재로부터 티탄산염을 제거함으로써 야기되는 내페이드성의 저하를, 마이크로 포러스 구조를 갖는 다공질 무기 마찰 조정재를 마찰재 조성물 전체량에 대해 1~3 부피% 첨가하는 것에 의해 억제한다.
마이크로 포러스 구조를 갖는 다공질 무기 마찰 조정재로서는, 제올라이트, 마이크로 포러스 알루미나를 들 수 있고, 이들을 1종 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있지만, 제올라이트를 단독으로 사용하는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이 본 발명에서는, 내페이드성을 악화시키지 않고 충분한 제동 성능을 얻기 위해, 0.5~20㎛와 같은 평균 입경이 비교적 작은 무기 마찰 조정재와, 마이크로 포러스 구조를 갖는 다공질 무기 마찰 조정재를 사용한다.
이들의 원료는 비표면적이 비교적 크기 때문에, 원료를 결합시키기 위한 결합재(바인더)를 다량으로 소비해버린다.
결합재는 마찰재와 백 플레이트의 접착 강도 향상에도 기여하고 있지만, 비표면적이 큰 원료를 많이 사용하면, 마찰재와 백 플레이트의 접착 강도를 확보하기 위한 결합재가 부족하여, 접착 강도가 저하되기 쉬워지는 문제가 있다.
따라서, 본 발명에서는, 탄소질 윤활재의 일부에 평균 입경이 300~800㎛인 코크스를 마찰재 조성물 전체량에 대해 2~4 부피% 첨가한다.
비교적 입경이 큰 코크스는 비표면적이 작고, 적당량 첨가하는 것에 의해, 원료를 결합시키기 위한 결합재의 소비를 억제할 수 있고, 마찰재와 백 플레이트의 접착 강도의 저하를 억제할 수 있다.
그리고, 제동 성능, 내페이드성, 내마모성의 균형을 맞추기 위해, 상기 코크스와 상기 코크스 이외의 탄소질 윤활재를 합계로 마찰재 조성물 전체량에 대해 5~10 부피% 첨가하고, 또한, 평균 입경이 0.5~20㎛이고 모스 경도가 5~8인 무기 마찰 조정재(a)와, 마이크로 포러스 구조를 갖는 다공질 무기 마찰 조정재(b)와, 탄소질 윤활재(c)의 함유량이 다음의 식을 만족하도록 한다.
1.0≤((a)+(b))/(c)≤2.5
상기 코크스 이외의 탄소질 윤활재로서는, 천연흑연, 인조흑연, 팽창흑연을 들 수 있고, 이들을 1종 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 마찰재는, 상기한 평균 입경이 0.5~20㎛이고 모스 경도가 5~8인 무기 마찰 조정재, 마이크로 포러스 구조를 갖는 다공질 무기 마찰 조정재, 탄소질 윤활재 이외에, 통상 마찰재에 사용되는 결합재, 섬유 기재, 윤활재, 무기 마찰 조정재, 유기 마찰 조정재, pH 조정재, 충전재 등을 포함하는 마찰재 조성물로 이루어진다.
결합재로서, 직쇄형 페놀 수지나, 페놀 수지를 캐슈 오일이나 실리콘 오일, 아크릴 고무 등의 각종 엘라스토머로 변성한 수지, 페놀류와 아랄킬에테르류와 알데히드류를 반응시켜 얻어지는 아랄킬(aralkyl) 변성 페놀 수지, 페놀 수지에 각종 엘라스토머, 불소 폴리머 등을 분산시킨 열경화성 수지 등의 마찰재에 통상 사용되는 결합재를 들 수 있고, 이들은 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 결합재의 함유량은 마찰재 조성물 전체량에 대해 10~20 부피%로 하는 것이 바람직하고, 12~15 부피%로 하는 것이 더욱 바람직하다.
섬유 기재로서는, 아라미드 섬유, 셀룰로오스 섬유, 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸 섬유, 아크릴 섬유 등의 마찰재에 통상 사용되는 유기 섬유를 들 수 있고, 이들은 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 섬유 기재의 함유량은 마찰재 조성물 전체량에 대해 3~10 부피%로 하는 것이 바람직하고, 4~8 부피%로 하는 것이 더욱 바람직하다.
윤활재로서는, 상기한 탄소질 윤활재 이외에, 이황화 몰리브덴, 황화 아연, 황화 주석, 복합 금속 황화물 등의 금속 황화물계 윤활재를 들 수 있고, 이들은 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수도 있다. 금속 황화물계 윤활재는 마찰재 조성물 전체량에 대해 0~3 부피%로 하는 것이 바람직하고, 1~2 부피%로 하는 것이 더욱 바람직하다.
무기 마찰 조정재로서는, 상기한 평균 입경이 0.5~20㎛이고 모스 경도가 5~8인 무기 마찰 조정재, 마이크로 포러스 구조를 갖는 다공질 무기 마찰 조정재 이외에, 탈크, 운모, 질석, 돌로마이트 플라스터 등의 입자 형태의 무기 마찰 조정재나, 규회석, 세피올라이트, 현무암 섬유, 유리 섬유, 생체 용해성 인조광물 섬유, 암면 등의 섬유 형태의 무기 마찰 조정재를 들 수 있고, 이들은 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
무기 마찰 조정재의 함유량은, 상기한 평균 입경이 0.5~20㎛이고 모스 경도가 5~8인 무기 마찰 조정재와 마이크로 포러스 구조를 갖는 다공질 무기 마찰 조정재를 합계로, 마찰재 조성물 전체량에 대해 18~30 부피%로 하는 것이 바람직하고, 20~25 부피%로 하는 것이 더욱 바람직하다.
유기 마찰 조정재로서, 캐슈 더스트, 타이어 트레드 고무의 분쇄 분말이나, 니트릴 고무, 아크릴 고무, 실리콘 고무, 부틸 고무 등의 가황 고무 분말 또는 미가황 고무 분말 등의 마찰재에 통상 사용되는 유기 마찰 조정재를 들 수 있고, 이들은 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
유기 마찰 조정재의 함량은 마찰재 조성물 전체량에 대해 10~25 부피%로 하는 것이 바람직하고, 15~20 부피%로 하는 것이 더욱 바람직하다.
pH 조정재로서 수산화 칼슘 등의 통상 마찰재에 사용되는 pH 조정재를 사용할 수 있다.
pH 조정재는, 마찰재 조성물 전체량에 대해 4~8 부피%로 하는 것이 바람직하고, 5~7 부피%로 하는 것이 더욱 바람직하다.
마찰재 조성물의 잔부로서는, 황산 바륨, 탄산 칼슘 등의 충전재를 사용한다.
본 발명의 디스크 브레이크에 사용되는 마찰재는, 소정의 양으로 배합한 마찰재 조성물을, 혼합기를 사용하여 균일하게 혼합하는 혼합 공정, 얻어진 마찰재 원료 혼합물과, 별도로 미리 세정, 표면처리 하고, 접착재를 도포한 백 플레이트를 중첩하여 열성형용 금형에 투입하고, 가열 가압하여 성형하는 가열 가압 성형 공정, 얻어진 성형품을 가열하여 결합재의 경화 반응을 완료시키는 열처리 공정, 도료를 코팅하는 코팅 공정, 도료를 소성하는 코팅 소성 공정, 그라인더에 의해 마찰면을 형성하는 연마 공정을 거쳐 제조된다.
한편, 가열 가압 성형 공정 후, 코팅 공정, 도료 소성(baking)을 겸한 열처리 공정, 연마 공정의 순으로 제조하는 경우도 있다.
필요에 따라, 가열 가압 성형 공정 전에, 마찰재 원료 혼합물을 조립(granulating)하는 조립 공정, 마찰재 원료 혼합물을 혼련하는 혼련 공정, 마찰재 원료 혼합물 또는 조립 공정에서 얻어진 조립물, 혼련 공정에서 얻어진 혼련물을 예비 성형 금형에 투입하고, 예비 성형물을 성형하는 예비 성형 공정이 실시되고, 가열 가압 성형 공정 후에 스코치(scorching) 공정이 실시된다.
<실시예>
이하, 실시예 및 비교예를 나타내고, 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 하기의 실시예에 제한되지 않는다.
[실시예 1~10 / 비교예 1~9의 마찰재의 제조 방법]
표 1, 표 2에 나타내는 조성의 마찰재 조성물을 LOEDIGE MIXER로 5분간 혼합하고, 성형 금형 내에서 30MPa로 10초간 가압하여 예비 성형을 했다. 이 예비 성형물을, 미리 세정, 표면 처리, 접착재를 도포한 강철제의 백 플레이트 상에 중첩하고, 열성형용 금형 내에서 성형 온도 150℃, 성형 압력 40MPa의 조건에서 10분간 성형한 후, 200℃에서 5시간 열처리(후 경화)를 하고, 연마하여 마찰면을 형성하고, 승용차용 디스크 브레이크 패드를 제작했다(실시예 1~10, 비교예 1~9).
　 실시예
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
결합재 직쇄형 페놀 수지 　 14.0 14.0 14.0 14.0 14.0 14.0 14.0 14.0 14.0 14.0
섬유 기재 아라미드 섬유 　 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0
무기 마찰 조정재 규산 지르코늄(평균 입경 0.3㎛) 모스 경도 7.5 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
규산 지르코늄(평균 입경 0.5㎛) 모스 경도 7.5 （a） 　 　 6.0 　 　 　 　 　 　 　
규산 지르코늄(평균 입경 10㎛) 모스 경도 7.5 （a） 6.0 6.0 　 　 2.5 9.5 5.0 9.0 6.0 6.0
규산 지르코늄(평균 입경 20㎛) 모스 경도 7.5 （a） 　 　 　 6.0 　 　 　 　 　 　
규산 지르코늄(평균 입경 30㎛) 모스 경도 7.5 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
활성 알루미나(평균 입경 10㎛) 모스 경도 6 （a） 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0
흑산화철(평균 입경 1㎛) 모스 경도 6.5 （a） 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
탄화 규소(평균 입경 10㎛) 모스 경도 9 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
제올라이트 （b） 2.0 　 2.0 2.0 1.0 3.0 2.0 2.0 2.0 2.0
마이크로 포러스 알루미나 （b） 　 2.0 　 　 　 　 　 　 　 　
백운모 　 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0
미소성 질석 　 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0
탄소질 윤활재 인조 흑연 （c） 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 2.0 6.0 5.0 5.0
석유 코크스(평균 입경 100㎛) 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
석유 코크스(평균 입경 300㎛) （c） 　 　 　 　 　 　 　 　 3.0 　
석유 코크스(평균 입경 450㎛) （c） 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 4.0 　 　
석유 코크스(평균 입경 800㎛) （c） 　 　 　 　 　 　 　 　 　 3.0
석유 코크스(평균 입경 1000㎛) 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
금속 황화물 윤활재 이황화 몰리브덴 　 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
유기 마찰 조정재 캐슈 더스트 　 12.0 12.0 12.0 12.0 12.0 12.0 12.0 12.0 12.0 12.0
타이어 트레드 고무 분쇄 분말 　 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0
pH 조정재 수산화 칼슘 　 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0
잔부 황산 바륨 　 25.5 25.5 25.5 25.5 30.0 21.0 29.5 20.5 25.5 25.5
합계 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0
(a) 합계 11.5 11.5 11.5 11.5 8.0 15.0 10.5 14.5 11.5 11.5
(b) 합계 2.0 2.0 2.0 2.0 1.0 3.0 2.0 2.0 2.0 2.0
(c) 합계 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 5.0 10.0 8.0 8.0
（（a）＋（b））／（c） 1.69 1.69 1.69 1.69 1.13 2.25 2.50 1.65 1.69 1.69
　 비교예
1 2 3 4 5 6 7 8 9
결합재 직쇄형 페놀 수지 　 14.0 14.0 14.0 14.0 14.0 14.0 14.0 14.0 14.0
섬유 기재 아라미드 섬유 　 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0
무기 마찰 조정재
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　		 규산 지르코늄(평균 입경 0.3㎛) 모스 경도 7.5 　 　 　 6.0 　 　 　 　 　 　
규산 지르코늄(평균 입경 0.5㎛) 모스 경도 7.5 （a） 　 　 　 　 　 　 　 　 　
규산 지르코늄(평균 입경 10㎛) 모스 경도 7.5 （a） 6.0 6.0 　 　 　 1.5 11.0 2.5 9.0
규산 지르코늄(평균 입경 20㎛) 모스 경도 7.5 （a） 　 　 　 　 　 　 　 　 　
규산 지르코늄(평균 입경 30㎛) 모스 경도 7.5 　 　 　 　 6.0 　 　 　 　 　
활성 알루미나(평균 입경 10㎛) 모스 경도 6 （a） 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0
흑산화철(평균 입경 1㎛) 모스 경도 6.5 （a） 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
탄화 규소(평균 입경 10㎛) 모스 경도 9 　 　 　 　 　 6.0 　 　 　 　
제올라이트 （b） 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 0.5 5.0 2.0 2.0
마이크로 포러스 알루미나 （b） 　 　 　 　 　 　 　 　 　
백운모 　 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0
미소성 질석 　 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0
탄소질 윤활재
　
　
　
　
　		 인조 흑연 （c） 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 4.0 6.0 　 8.0
석유 코크스(평균 입경 100㎛) 　 3.0 　 　 　 　 　 　 　 　
석유 코크스(평균 입경 300㎛) （c） 　 　 　 　 　 　 　 　 　
석유 코크스(평균 입경 450㎛) （c） 　 　 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 4.0
석유 코크스(평균 입경 800㎛) （c） 　 　 　 　 　 　 　 　 　
석유 코크스(평균 입경 1000㎛) 　 　 3.0 　 　 　 　 　 　 　
금속 황화물 윤활재 이황화 몰리브덴 　 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
유기 마찰 조정재　 캐슈 더스트 　 12.0 12.0 12.0 12.0 12.0 12.0 12.0 12.0 12.0
타이어 트레드 고무 분쇄 분말 　 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0
pH 조정재 수산화 칼슘 　 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0
잔부 황산 바륨 　 25.5 25.5 25.5 25.5 25.5 32.5 16.5 34.0 18.5
합계 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0
(a) 합계 11.5 11.5 5.5 5.5 5.5 7.0 16.5 8.0 14.5
(b) 합계 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 0.5 5.0 2.0 2.0
(c) 합계 5.0 5.0 8.0 8.0 8.0 7.0 9.0 3.0 12.0
（（a）＋（b））／（c） 2.70 2.70 0.94 0.94 0.94 1.07 2.39 3.33 1.38
얻어진 마찰재에 있어서, 브레이크의 제동 성능, 내페이드성, 내마모성, 마찰재와 백 플레이트의 접착 강도, 제품 외관을 평가했다. 평가 결과를 표 3, 표 4에, 평가 기준을 표 5, 표 6에 나타낸다.

실시예
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10


평가 결과

 제동 성능 ◎ ◎ ○ ◎ ○ ◎ ◎ ○ ◎ ○
내페이드성 ◎ ○ △ ◎ △ ◎ ◎ △ ◎ △
내마모성 ◎ ◎ ◎ △ ◎ △ △ ◎ ◎ ◎
접착 강도 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ △ ◎ ◎ △ ◎
마찰재 외관 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

비교예
1 2 3 4 5 6 7 8 9

평가 결과


 제동 성능 ◎ △ △ ◎ ◎ △ ◎ ◎ △
내페이드성 ◎ △ × ◎ ◎ × ◎ ◎ ×
내마모성 ◎ ◎ ◎ × × ◎ △ × ◎
접착 강도 × ○ ◎ ◎ ◎ ◎ × ◎ ◎
마찰재 외관 ○ × ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
평가 항목 제동 성능 내페이드성 내마모성 접착 강도
평가 방법
 JASO C406
승용차 브레이크 장치 다이너모미터 시험 방법 준거		 JASO C427
자동차 부품 브레이크 라이닝 및 디스크 브레이크 패드 다이너모미터 마모 시험 방법 준거		 JIS D4422
자동차 부품 브레이크 슈 어셈블리 및 디스크 브레이크 패드 전단 시험 방법 준거 (kN/cm2)
제2 효력 시험
평균 마찰 계수
초기 제동속도: 130km/h
감속도: 0.6G		 제1 페이드 회복 시험
최소 마찰 계수		 온도별 마모 시험
마찰재의 마모량
제동전 온도: 100℃
제동 회수: 1000회
(mm)

평가 기준

 ◎ 0.35 이상 0.20 이상 0.10 미만 0.55 이상
○ 0.30 이상 0.35 미만 0.18 이상 0.20 미만 0.10 이상 0.15 미만 0.50 이상 0.55 미만
△ 0.25 이상 0.30 미만 0.15 이상 0.20 미만 0.15 이상 0.20 미만 0.45 이상 0.50 미만
× 0.25 미만 0.15 미만 0.20 이상 0.45 미만
평가 항목 제품 외관
평가 방법 마찰재 표면의 주름, 균열의 유무를 육안으로 판단
평가 기준
 ○ 주름 또는 균열이 없음
× 주름 또는 균열이 있음
본 발명에 의하면, 디스크 브레이크 패드에 사용되는, NAO재의 마찰재 조성물을 성형한 마찰재에 있어서, 구리 성분의 함유량에 관한 법규를 만족하면서, 제동 성능, 내페이드성, 내마모성, 마찰재와 백 플레이트의 접착 강도를 확보하고, 또한, 제품 외관이 양호하고 저렴한 마찰재를 제공할 수 있어, 실용적 가치가 매우 높다.

Claims (2)

  1. 디스크 브레이크 패드에 사용되는, 구리 성분을 포함하지 않는 NAO재의 마찰재 조성물을 성형한 마찰재에 있어서,
    상기 마찰재 조성물은, 티탄산염을 불포함하고,
    평균 입경이 0.5~20㎛이고 모스 경도가 5~8인 무기 마찰 조정재(a)를 마찰재 조성물 전체량에 대해 8~15 부피%와,
    마이크로 포러스 구조를 갖는 다공질 무기 마찰 조정재(b)를 마찰재 조성물 전체량에 대해 1~3 부피%와,
    탄소질 윤활재(c)를 마찰재 조성물 전체량에 대해 5~10 부피%를 포함하고,
    상기 탄소질 윤활재는, 코크스를 마찰재 조성물 전체량에 대해 2~4 부피% 포함하고, 상기 코크스는 평균 입경이 300~800㎛이고,
    (a), (b), (c)의 함유량이 다음의 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 마찰재.
    1.0≤((a)+(b))/(c)≤2.5
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 포러스 구조를 갖는 다공질 무기 마찰 조정재는 제올라이트인 마찰재.
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