KR20170087492A

KR20170087492A - 마찰재 조성물, 상기 마찰재 조성물을 이용한 마찰재 및 마찰 부재

Info

Publication number: KR20170087492A
Application number: KR1020177017227A
Authority: KR
Inventors: 미쓰오 운노; 마사미치 미쓰모토
Original assignee: 니혼 브레이크 고오교 가부시키가이샤
Priority date: 2014-11-26
Filing date: 2015-11-13
Publication date: 2017-07-28
Also published as: EP3225674A1; CN107001915A; US20180216686A1; US20170284492A1; WO2016084628A1; EP3225674A4

Abstract

자동차용 디스크 브레이크 패드 등의 마찰재에 이용했을 때, 환경 부하가 높은 구리를 함유하지 않거나, 혹은 구리를 함유하는 경우라도 0.5질량% 이하의 소량인 경우에, 고온 제동에 있어서의 브레이크 진동이 적은 마찰재 조성물 및 그것을 성형하여 얻어지는 마찰재를 제공한다. 결합제, 유기 충전재, 무기 충전재 및 섬유기재를 포함하는 마찰재 조성물로서, 상기 마찰재 조성물 중에 원소로서의 구리를 포함하지 않거나, 또는 구리의 함유량이 0.5질량% 이하이며, 섬유 길이가 2500μm 이하인 스틸 섬유를 2~5질량% 함유한다.

Description

마찰재 조성물, 상기 마찰재 조성물을 이용한 마찰재 및 마찰 부재{FRICTION MATERIAL COMPOSITION, AND FRICTION MATERIAL AND FRICTION MEMBER USING SAID FRICTION MATERIAL COMPOSITION}

본 발명은, 자동차 등의 제동에 이용되는 디스크 브레이크 패드 등의 마찰재에 적합한 마찰재 조성물 및 마찰재 조성물을 이용한 마찰재에 관한 것이다.

자동차 등에는, 그 제동을 위해서 디스크 브레이크 패드, 브레이크 라이닝 등의 마찰재가 사용되고 있다. 마찰재는, 디스크 로터, 브레이크 드럼 등의 대면재와 마찰함으로써, 제동의 역할을 발휘하고 있다. 그로 인해, 마찰재에는, 양호한 마찰 계수, 내마모성(마찰재의 수명이 긴 것), 강도, 음진성(브레이크 스퀼이나 이상음이 발생하기 어려운 것) 등이 요구된다. 마찰 계수는 차속, 감속도나 브레이크 온도에 상관없이 안정된 것이 요구된다.

또 근래에는, 마찰재 중에 사용되는 구리가, 브레이크의 마모분으로서 비산되어, 하천, 호수나 해양 오염 등의 원인이 되고 있으며, 사용을 제한하는 움직임이 높아지고 있다. 구리는 섬유나 분말의 형태로 마찰재에 배합되고, 열전도율의 부여나 내마모성 개선에 유효한 성분이다. 마찰재의 열전도율이 저하되면, 그로 인해, 구리를 함유하지 않는 조성에 있어서는, 열전도율이 저하되면, 고온에서의 제동시에 마찰계면의 열이 확산되지 않아, 마찰재의 마모량의 증대나 불균일한 온도 상승이 원인인 브레이크 진동의 발생 등이 증가한다고 하는 문제가 있었다.

이 문제에 대응하여, 구리를 함유하지 않는 마찰재 조성에 있어서의 열전도율이나 내마모성을 개선하기 위해서, 열전도가 높은 흑연이나 산화마그네슘을 첨가하는 수법이 제안되고 있다(특허문헌 1).

일본국 특허 공개 2003-322183호 공보

특허문헌 1의 마찰재 조성물은, 구리를 함유하지 않는 것인데, 불균일한 온도 상승이 원인인 브레이크 진동의 억제에는 효과가 불충분하고, 고온 제동에 있어서의 브레이크 진동이 증가한다는 문제를 갖는다.

본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 환경 유해성이 높은 구리를 함유하지 않거나, 혹은 구리를 함유하는 경우라도 0.5질량% 이하의 소량인 마찰재 조성물에 있어서, 고온 제동에 있어서의 브레이크 진동을 억제할 수 있는 마찰재 조성물 및 그것을 성형하여 이루어지는 마찰재를 얻는 것을 과제로 했다.

본 발명자들은, 마찰재 조성물 중에 섬유 길이가 짧은 스틸 섬유를 함유시킴으로써, 환경 유해성이 높은 구리를 함유하지 않는 조성에 있어서 고온 제동에 있어서의 브레이크 진동을 효과적으로 저감할 수 있음을 발견했다. 즉, 섬유 길이가 짧은 스틸 섬유는, 마찰계면에서 마찰열을 확산시켜, 불균일한 온도 상승을 억제할 뿐만 아니라, 마찰계면에서 생성되는 유기 분해물을 적절히 클리닝하는 결과, 제동 중에 발생하는 브레이크 토크의 변동이 작아져, 브레이크 진동이 발생하기 어려워지는 것, 및, 이 효과는, 구리를 함유하지 않는 조성에 있어서 현저하게 발현됨을 발견했다.

또, 짧은 스틸 섬유에 추가해 층상 결정 구조의 티탄산염을 함유시킴으로써, 쪼개진 티탄산염에 의한 윤활성과 짧은 스틸 섬유에 의한 보강 효과가 마찰계면에서 효과적으로 작용해, 브레이크 진동이 더욱 저감될 뿐만 아니라 저온에서의 내마모성을 향상시킬 수 있으므로 바람직한 것을 발견했다.

또한, 특정 섬유 길이의 스틸 섬유에 추가해 터널 구조의 결정 구조인 티탄산염 및 층상 구조의 결정 구조인 티탄산염을 조합하여 함유시킴으로써, 경도가 상이한 2종의 티탄산염이 마찰계면에서 효과적으로 작용해, 상기 효과에 더해 로터의 마모량이 저감되므로 보다 바람직한 것을 발견했다.

이들 지견에 의거하는 본 발명의 마찰재 조성물은, 결합제, 유기 충전재, 무기 충전재 및 섬유기재를 포함하는 마찰재 조성물로서, 상기 마찰재 조성물 중에 원소로서의 구리를 포함하지 않거나, 또는 구리의 함유량이 0.5질량% 이하이며, 섬유 길이가 2500μm 이하인 스틸 섬유를 2~5질량% 함유하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 마찰재 조성물에 있어서는, 상기 스틸 섬유의 섬유 형상이 컬형상인 것이 바람직하고, 상기 스틸 섬유의 평균 섬유 직경이 100μm 이하인 것이 바람직하다.

또, 티탄산염으로서, 층상 구조의 결정 구조인 티탄산염을 함유하는 것이 바람직하고, 티탄산염으로서 터널 구조의 결정 구조인 티탄산염 및 층상 구조의 결정 구조인 티탄산염을 함유하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 상기 층상 구조의 결정 구조인 티탄산염이, 티탄산리튬칼륨 또는 티탄산마그네슘칼륨인 것이 바람직하고, 상기 터널 구조의 결정 구조인 티탄산염이, 6티탄산칼륨 또는 8티탄산칼륨 혹은 티탄산나트륨인 것이 바람직하다.

본 발명의 마찰재는, 상기 마찰재 조성물을 성형하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이며, 본 발명의 마찰 부재는, 상기 마찰재 조성물을 성형하여 이루어지는 마찰재와 백 메탈(back metal)을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 의하면, 자동차용 디스크 브레이크 패드 등의 마찰재에 이용했을 때, 환경 부하가 높은 구리를 이용하지 않고, 고온 제동에 있어서의 브레이크 진동이 적은 마찰재 조성물, 마찰재 및 마찰 부재를 제공할 수 있다.

이하, 본 발명의 마찰재 조성물, 이것을 이용한 마찰재 및 마찰 부재에 대해서 상술한다. 또한, 본 발명의 마찰재 조성물은, 석면을 포함하지 않는, 소위 비석면 마찰재 조성물이다.

[마찰재 조성물]

본 실시형태의 마찰재 조성물은, 구리를 함유하지 않거나, 혹은 구리를 함유하는 경우라도 0.5질량% 이하의 소량인 것을 특징으로 하는 마찰재 조성물이다. 즉, 환경 유해성이 높은 구리 및 구리 합금을 실질적으로 함유하지 않고, 원소로서의 구리의 함유량이 0.5질량% 이하이며, 바람직하게는 함유량이 0질량%이다. 이 때문에, 제동시에 마모분이 생성되어도, 하천, 호수나 해양 오염의 원인이 되지 않는다.

(스틸 섬유)

본 발명의 마찰재 조성물은, 섬유 길이가 2500μm 이하인 스틸 섬유를 2~5질량%로 함유한다. 스틸 섬유는, 채터링 진동 절삭법 등으로 얻어지는 스트레이트 섬유와, 장섬유의 컷 등으로 얻어지는 컬형상 섬유가 있다. 스트레이트 섬유가 직선형상의 섬유 형상인 반면, 컬형상 섬유는 곡선부를 갖는 형상을 나타내는 것이며, 단순한 원호형상인 것이나, 꾸불꾸불한 것, 나선형상 혹은 소용돌이형상으로 구부러진 것 등을 포함한다. 섬유 길이가 2500μm 이하인 스틸 섬유는, 스트레이트 섬유나 컬형상 섬유 중 어느 것이라도, 마찰계면에서 마찰열을 확산시켜, 불균일한 온도 상승을 억제할 뿐만 아니라, 마찰계면에서 생성되는 유기 분해물을 적절하게 클리닝하는 효과를 가지므로, 제동 중에 발생하는 브레이크 토크의 변동이 작아져, 브레이크 진동을 발생시키기 어렵게 하여 억제할 수 있다. 단, 컬형상 섬유가 마찰계면에 있어서 마찰재로부터의 탈락이 적고, 고온 제동에 있어서의 마찰 특성 유지를 보다 효과적으로 행할 수 있으므로 바람직하다. 또한, 컬형상 섬유로는, 곡률 반경이 100μm 이하인 부분을 포함하는 것이면, 마찰재로의 고착이 보다 강고해져, 마찰계면에 있어서의 마찰재의 탈락이 보다 적어지므로, 보다 바람직하다. 컬형상의 스틸 섬유는, 예를 들면 일본스틸울주식회사 제조 컷 울 등, 시판되고 있는 것을 사용할 수 있다.

마찰재 조성물 중의 스틸 섬유의 평균 섬유 직경은, 고온에서의 브레이크 진동의 관점에서, 100μm 이하인 것이 바람직하다. 스틸 섬유의 섬유 길이 및 평균 섬유 직경은, 현미경 등으로 확인할 수 있다. 마찰재에 포함되는 스틸 섬유의 섬유 길이 및 평균 섬유 직경은, 마찰재를 공기 기류중 800℃에서 가열하고, 남은 회분중으로부터 철 섬유를 전자선 마이크로 애널라이저(EPMA) 등에 의해 Fe 성분을 관찰함으로써 확인할 수 있다. 또, 회분으로부터 자력 선별함으로써 가려내어 현미경이나 전자선 마이크로 애널라이저(EPMA) 등에 의해 관찰해도 된다.

또, 스틸 섬유의 함유량을 2~5질량%로 함으로써 브레이크 진동을 효과적으로 억제할 수 있다. 스틸 섬유의 함유량이 2질량%를 밑돌면 마찰계면에서의 마찰열의 확산이 불충분해지고, 5질량%를 초과하면 스틸 섬유와 대면재가 되는 주철 사이의 응착 마찰이 커져, 브레이크 진동이 커진다. 마찰재 조성물 중 혹은 마찰재 중의 스틸 섬유의 함유량은, 예를 들면, 전자선 마이크로 애널라이저(EPMA) 등에 의해 마찰재의 임의의 단면에 대해서 Fe 성분을 정량 분석함으로써 구할 수 있다. 이 경우에 있어서, 마찰재가 스틸 섬유 이외에 Fe 성분을 함유하지 않는 경우, 정량 분석치가 그대로 스틸 섬유의 함유량이다. 또, 마찰재가 스틸 섬유 이외의 Fe 성분(철분 등)을 함유하는 경우, 관찰을 행하는 임의의 단면의 시야에 있어서의 스틸 섬유와 그 이외의 Fe 성분의 합계의 Fe량이 정량 분석치로서 측정되는데, 이 경우, 상기 관찰 시야에 있어서의 스틸 섬유와 스틸 섬유 이외의 Fe 성분의 면적비를 측정함과 더불어, 스틸 섬유와 스틸 섬유 이외의 Fe 성분의 합계의 면적비에 대한 스틸 섬유의 면적비의 비율과, 정량 분석된 합계의 Fe량의 곱을 구함으로써 간이적으로 스틸 섬유의 함유량을 구할 수 있다.

(층상 결정 구조의 티탄산염)

본 발명에 있어서는, 구리를 함유하지 않는 조성에 있어서의 고온 제동에 있어서의 브레이크 진동 저감과 저온에서의 내마모성의 개선을 위해서, 상기 스틸 섬유에 추가해 층상 결정 구조의 티탄산염을 함유하는 것이 바람직하다. 층상 결정 구조의 티탄산염으로는, 섬유형상, 인편형상, 기둥형상, 판형상인 것을 사용할 수 있는데, 인체 유해성의 관점에서 인편형상, 기둥형상, 판형상인 것이 바람직하다. 층상 결정 구조의 티탄산염으로는, 티탄산리튬칼륨 및 티탄산마그네슘칼륨 중 적어도 1종을 이용하는 것이 바람직하다. 또, 층상 결정 구조의 티탄산염의 함유량은 3~30질량%가 바람직하고, 5~10질량%인 것이 특히 바람직하다. 층상 결정 구조의 티탄산염의 함유량이 3질량%를 밑돌면 저온에서의 내마모성이 악화되고, 30질량%를 초과하면 마찰 계수가 저하된다.

(터널형상 결정 구조의 티탄산염)

본 발명에 있어서는, 상기 층상 결정 구조의 티탄산염에 추가해 터널형상 결정 구조의 티탄산염과 층상 결정 구조의 티탄산염을 조합하여 함유하면, 상대재가 되는 로터의 마모량을 저감할 수 있으므로, 보다 바람직하다. 터널형상 결정 구조의 티탄산염도, 층상 결정 구조의 티탄산염과 마찬가지로, 섬유형상, 인편형상, 기둥형상, 판형상인 것을 사용할 수 있는데, 인체 유해성의 관점에서 인편형상, 기둥형상, 판형상인 것이 바람직하다.

터널형상 결정 구조의 티탄산염으로는, 8티탄산칼륨, 6티탄산칼륨, 티탄산나트륨을 이용할 수 있고, 함유량은 3~30질량%가 바람직하고, 5~10질량%인 것이 특히 바람직하다. 터널형상 결정 구조의 티탄산염의 함유량이 3질량%를 밑돌면 로터 마모량이 증대하고, 30질량%를 초과하면 마찰 계수가 저하된다.

(결합제)

결합제는, 마찰재용 조성물에 포함되는 유기 충전재, 무기 충전재 및 섬유기재 등을 일체화하여, 강도를 부여하는 것이다. 본 발명의 마찰재용 조성물에 포함되는 결합제로는 특별히 제한은 없고, 통상, 마찰재의 결합제로서 이용되는 열경화성 수지를 이용할 수 있다.

상기 열경화성 수지로는, 예를 들면, 페놀 수지;아크릴 엘라스토머 분산 페놀 수지 및 실리콘 엘라스토머 분산 페놀 수지 등의 각종 엘라스토머 분산 페놀 수지;아크릴 변성 페놀 수지, 실리콘 변성 페놀 수지, 캐슈 변성 페놀 수지, 에폭시 변성 페놀 수지 및 알킬벤젠 변성 페놀 수지 등의 각종 변성 페놀 수지 등을 들 수 있으며, 이들을 단독으로 또는 2종류 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 특히, 양호한 내열성, 성형성 및 마찰 계수를 부여한다는 점에서, 페놀 수지, 아크릴 변성 페놀 수지, 실리콘 변성 페놀 수지, 알킬벤젠 변성 페놀 수지를 이용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 마찰재 조성물 중에 있어서의, 결합제의 함유량은, 5~20질량%인 것이 바람직하고, 5~10질량%인 것이 보다 바람직하다. 결합제의 함유량을 5~20질량%의 범위로 함으로써, 마찰재의 강도 저하를 보다 억제할 수 있고, 또, 마찰재의 기공률이 감소해, 탄성률이 높아지는 것으로 인한 스퀼 등의 음진성능 악화를 보다 억제할 수 있다.

(유기 충전재)

유기 충전재는, 마찰재의 음진성능이나 내마모성 등을 향상시키기 위한 마찰 조정제로서 포함되는 것이다. 본 발명의 마찰재 조성물에 포함되는 유기 충전재로는, 상기 성능을 발휘할 수 있는 것이면 특별히 제한은 없고, 통상, 유기 충전재로서 이용되는, 캐슈 더스트나 고무 성분 등을 이용할 수 있다.

상기 캐슈 더스트는, 캐슈넛 쉘 오일을 경화시킨 것을 분쇄하여 얻어지는, 통상, 마찰재에 이용되는 것이면 된다.

상기 고무 성분으로는, 예를 들면, 타이어 고무, 아크릴 고무, 이소프렌 고무, NBR(니트릴부타디엔 고무), SBR(스티렌부타디엔 고무), 염소화 부틸 고무, 부틸 고무, 실리콘 고무 등을 들 수 있고, 이들을 단독으로 또는 2종류 이상을 조합하여 사용된다.

본 발명의 마찰재 조성물 중에 있어서의, 유기 충전재의 함유량은, 1~20질량%인 것이 바람직하고, 1~10질량%인 것이 보다 바람직하고, 3~8질량%인 것이 특히 바람직하다. 유기 충전재의 함유량을 1~20질량%의 범위로 함으로써, 마찰재의 탄성률이 높아지는 것, 스퀼 등의 음진성능의 악화를 피할 수 있고, 또 내열성의 악화, 열 이력에 의한 강도 저하를 피할 수 있다.

(무기 충전재)

무기 충전재는, 마찰재의 내열성의 악화를 피하기 위해서나, 내마모성을 향상시키기 위해서, 마찰 계수를 향상시키는 목적으로 첨가되는 마찰 조정제로서 포함되는 것이다. 본 발명의 마찰재용 조성물은, 통상, 마찰재에 이용되는 무기 충전재이면 특별히 제한은 없다.

상기 무기 충전재로는, 예를 들면, 황화주석, 황화비스무트, 이황화몰리브덴, 황화철, 삼황화안티몬, 황화아연, 수산화칼슘, 산화칼슘, 탄산나트륨, 황산바륨, 코크스, 운모, 버미큘라이트, 황산칼슘, 탈크, 클레이, 제올라이트, 멀라이트, 크로마이트, 산화티탄, 산화마그네슘, 실리카, 드로마이트, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 입자형상 또는 판형상의 티탄산염, 규산지르코늄, γ알루미나, 이산화망간, 산화아연, 사삼산화철, 산화세륨, 지르코니아, 흑연 등을 이용할 수 있고, 이들을 단독으로 또는 2종류 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 입자형상 또는 판형상의 티탄산염으로는, 6티탄산칼륨, 8티탄산칼륨, 티탄산리튬칼륨, 티탄산마그네슘칼륨, 티탄산나트륨 등을 이용할 수 있다.

본 발명의 마찰재 조성물 중에 있어서의, 무기 충전재의 함유량은, 30~80질량%인 것이 바람직하고, 40~70질량%인 것이 보다 바람직하고, 50~60질량%인 것이 특히 바람직하다. 무기 충전재의 함유량을 30~80질량%의 범위로 함으로써, 내열성의 악화를 피할 수 있어, 마찰재의 그 외 성분의 함유량 밸런스의 점에서도 바람직하다.

(섬유기재)

섬유기재는, 마찰재에 있어서 보강 작용을 나타내는 것이다.

본 발명의 마찰재 조성물은, 통상, 섬유기재로서 이용되는, 무기 섬유, 금속 섬유, 유기 섬유, 탄소계 섬유 등을 이용할 수 있고, 이들을 단독으로 또는 2종류 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

상기 무기 섬유로는, 세라믹 섬유, 생분해성 세라믹 섬유, 광물 섬유, 유리 섬유, 실리케이트 섬유 등을 이용할 수 있고, 1종 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다. 이들, 무기 섬유 중에서는, SiO₂, Al₂O₃, CaO, MgO, FeO, Na₂O 등을 임의의 조합으로 함유한 생분해성 광물 섬유가 바람직하고, 시판품으로는 LAPINUS FIBERS B.V 제조의 Roxul 시리즈 등을 들 수 있다.

상기 금속 섬유로는, 통상, 마찰재에 이용되는 것이면 특별히 제한은 없고, 예를 들면, 알루미늄, 철, 주철, 아연, 주석, 티탄, 니켈, 마그네슘, 실리콘, 구리, 황동 등의 금속 또는 합금을 주성분으로 하는 섬유를 이용할 수 있다. 또, 이들 금속 혹은 합금은, 섬유 형상 이외에, 분말의 형상으로 함유해도 된다. 그러나, 구리 및 구리를 함유하는 합금은, 환경 유해성의 관점에서 함유하지 않는 것이 바람직하다.

상기 유기 섬유로는, 아라미드 섬유, 셀룰로오스 섬유, 아크릴 섬유, 페놀 수지 섬유 등을 이용할 수 있고, 이들을 단독으로 또는 2종류 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

상기 탄소계 섬유로는, 내염화 섬유, 피치계 탄소 섬유, PAN계 탄소 섬유, 활성탄 섬유 등을 이용할 수 있고, 이들을 단독으로 또는 2종류 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

본 발명의 마찰재 조성물에 있어서의, 섬유기재의 함유량은, 마찰재 조성물에 있어서 5~40질량%인 것이 바람직하고, 5~20질량%인 것이 보다 바람직하고, 5~15질량%인 것이 특히 바람직하다. 섬유기재의 함유량을 5~40질량%의 범위로 함으로써, 마찰재로서의 최적의 기공률이 얻어져, 스퀼 방지가 가능하고, 적정한 재료 강도가 얻어져, 내마모성을 발현시켜, 성형성을 좋게 할 수 있다.

[마찰재]

본 실시형태의 마찰재는, 본 발명의 마찰재 조성물을 일반적으로 사용되고 있는 방법으로 성형하여 제조할 수 있고, 바람직하게는 가열 가압 성형하여 제조된다. 상세하게는, 예를 들면, 본 발명의 마찰재 조성물을 Lodige mixer(「Lodige」는 등록상표), 가압 니더, eirich mixer(「eirich」는 등록상표) 등의 혼합기를 이용하여 균일하게 혼합하고, 이 혼합물을 성형 금형으로 예비 성형하고, 얻어진 예비 성형물을 성형 온도 130~160℃, 성형 압력 20~50MPa, 성형 시간 2~10분간의 조건으로 성형하고, 얻어진 성형물을 150~250℃에서 2~10시간 열처리함으로써 제조된다. 또한, 필요에 따라서 도장, 스코치 처리, 연마 처리를 더 행함으로써 제조된다.

[마찰 부재]

본 실시형태의 마찰 부재는, 상기 본 실시형태의 마찰재를 마찰면이 되는 마찰재로서 이용하여 이루어진다. 상기 마찰 부재로는, 예를 들면, 하기 구성을 들 수 있다.

(1) 마찰재만의 구성.

(2) 백 메탈과, 그 백 메탈 위에 마찰면이 되는 본 발명의 마찰재 조성물로 이루어지는 마찰재를 갖는 구성.

(3) 상기 (2)의 구성에 있어서, 백 메탈과 마찰재 사이에, 백 메탈의 접착 효과를 높이기 위한 표면 개질을 목적으로 한 프라이머층, 및, 백 메탈과 마찰재와의 접착을 목적으로 한 접착층을 더 개재시킨 구성.

상기 백 메탈은, 마찰 부재의 기계적 강도의 향상을 위해서, 통상, 마찰 부재로서 이용하는 것이며, 재질로는, 금속 또는 섬유 강화 플라스틱 등, 구체적으로는, 철, 스테인리스, 무기 섬유 강화 플라스틱, 탄소 섬유 강화 플라스틱 등을 들 수 있다. 프라이머층 및 접착층은, 통상, 브레이크 슈 등의 마찰 부재에 이용되는 것이면 된다.

본 실시형태의 마찰재 조성물은, 열전도율이나 내마모성, 마찰 계수가 뛰어나므로, 자동차 등의 디스크 브레이크 패드나 브레이크 라이닝 등의 오버레이재로서 특히 유용하나, 마찰 부재의 언더레이재로서 성형하여 이용할 수도 있다. 또한, 「오버레이재」란, 마찰 부재의 마찰면이 되는 마찰재이며, 「언더레이재」란, 마찰 부재의 마찰면이 되는 마찰재와 백 메탈 사이에 개재하는, 마찰재와 백 메탈의 접착부 부근의 전단 강도, 내크랙성 향상 등을 목적으로 한 층이다.

실시예

이하, 본 발명의 마찰재 조성물, 마찰재 및 마찰 부재에 대해서 실시예 및 비교예를 이용하여 더욱 상세하게 설명하는데, 본 발명은 전혀 이들에 제한되는 것은 아니다.

[실시예 1~17 및 비교예 1~3]

(디스크 브레이크 패드의 제작)

표 1~3에 나타낸 배합 비율에 따라서 재료를 배합해, 실시예 1~17 및 비교예 1~3의 마찰재 조성물을 얻었다. 표 중의 배합 비율은 질량%이다. 실시예 및 비교예에서 이용한 스틸 섬유는, SINOMA사 제조 「Q0-160」(컬형상, 섬유 길이 300~2500μm, 평균 섬유 직경 58μm)을 이용했다. 또한, 섬유 길이는, 주식회사키엔스 제조 현미경으로 100개의 섬유의 섬유 길이를 재서 계측했다. 평균 섬유 직경은, 주식회사키엔스 제조 현미경으로 50개의 섬유의 섬유 직경을 계측해, 그 평균치를 평균 섬유 직경으로 했다.

이 마찰재 조성물을 Lodige mixer(주식회사마츠보 제조, 상품명：Lodige mixer M20)로 혼합하고, 얻어진 혼합물을 성형 프레스(오우지기계공업주식회사 제조)로 예비 성형했다. 얻어진 예비 성형물을 성형 온도 140~160℃, 성형 압력 30MPa, 성형 시간 5분간의 조건으로, 성형 프레스(산키세이코주식회사 제조)를 이용하여 철제의 백 메탈(히타치오토모티브시스템즈주식회사 제조)과 함께 가열 가압 성형했다. 얻어진 성형품을 200℃에서 4.5시간 열처리하고, 로터리 연마기를 이용해 연마하고, 500℃의 스코치 처리를 행하여, 실시예 1~17 및 비교예 1~3의 디스크 브레이크 패드를 얻었다. 또한, 실시예 및 비교예에서는, 백 메탈의 두께 6mm, 마찰재의 두께 11mm, 마찰재 투영 면적 52cm²의 디스크 브레이크 패드를 제작했다.

(브레이크 진동)

일본 자동차 기술회 규격 JASO C406에 의거해 시험을 행하고, 제2 효력 시험의 차속 245km/h, 감속도 0.3G에 있어서의 1제동 중의 토크 변동을 평가했다. 토크 변동은, 1제동 중에서 토크 변동이 가장 커지는 개소를 계측했다.

(저온의 내마모성)

내마모성은, 일본 자동차 기술회 규격 JASO C427에 의거해 측정하고, 브레이크 온도 100℃, 차속 50km/h, 감속도 0.3G의 제동 1000회 상당의 마찰재의 마모량을 평가하고, 저온에서의 내마모성으로 했다.

(로터 마모량)

마찰재 표면으로부터 25mm×25mm×8mm의 테스트 피스를 잘라내고, 이것을 130km·h 상당의 주속으로 회전하는 디스크 로터에 73.5kPa의 압력으로 누르고, 22시간 지속시킨 후의 로터 마모량을 측정했다.

이들 평가는, 다이너모미터를 이용해, 관성 7kgf·m·sec²로 평가를 행했다. 또, 벤틸레이티드 디스크 로터((주)키리우 제조, 재질 FC190), 일반적인 핀 슬라이드식의 콜렛 타입의 캘리퍼를 이용하여 실시했다.

구리를 함유하지 않고, 특정 섬유 길이의 스틸 섬유를 특정량 함유하는 실시예 1~17은, 구리를 함유하는 비교예 3과 동등 이하의 브레이크 진동을 나타냈다. 또, 섬유 길이 2500μm 이하인 스틸 섬유를 함유하지 않는 비교예 1 및 섬유 길이 2500μm 이하인 스틸 섬유의 함유량이 5질량%를 초과하는 비교예 2에 대해 브레이크 진동이 작은 것은 분명하다. 또, 층상 구조의 결정 구조인 티탄산염을 함유하는 실시예 2~16은 브레이크 진동이 보다 억제되어, 로터 마모량도 저감할 수 있음을 알 수 있다.

본 발명의 마찰재 조성물은, 종래품에 비해, 환경 부하가 높은 구리를 함유하지 않고, 고온 제동에 있어서의 브레이크 진동이 적기 때문에, 승용차용 브레이크 패드 등의 마찰재 및 마찰 부재에 적합하다.

Claims

결합제, 유기 충전재, 무기 충전재 및 섬유기재를 포함하는 마찰재 조성물로서,
상기 마찰재 조성물 중에 원소로서의 구리를 포함하지 않거나, 또는 구리의 함유량이 0.5질량% 이하이며,
섬유 길이가 2500μm 이하인 스틸 섬유를 2~5질량% 함유하는 마찰재 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 스틸 섬유의 섬유 형상이 컬형상인, 마찰재 조성물.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 스틸 섬유의 평균 섬유 직경이 100μm 이하인, 마찰재 조성물.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
티탄산염으로서, 층상 구조의 결정 구조인 티탄산염을 함유하는, 마찰재 조성물.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
티탄산염으로서, 터널 구조의 결정 구조인 티탄산염 및 층상 구조의 결정 구조인 티탄산염을 함유하는, 마찰재 조성물.
청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
상기 층상 구조의 결정 구조인 티탄산염이 티탄산리튬칼륨 또는 티탄산마그네슘칼륨인, 마찰재 조성물.
청구항 5에 있어서,
상기 터널 구조의 결정 구조인 티탄산염이 6티탄산칼륨 또는 8티탄산칼륨 혹은 티탄산나트륨인, 마찰재 조성물.
결합제, 유기 충전재, 무기 충전재 및 섬유기재를 포함하는 마찰재로서,
상기 마찰재 중에 원소로서의 구리를 포함하지 않거나, 또는 구리의 함유량이 0.5질량% 이하이며,
상기 마찰재 중에 스틸 섬유를 포함함과 더불어, 스틸 섬유 이외의 Fe 성분을 포함하지 않고,
상기 스틸 섬유가, 마찰재를 공기 기류중 800℃에서 가열하고, 남은 회분 중으로부터 철 섬유를 전자선 마이크로 애널라이저(EPMA) 등에 의해 Fe 성분을 관찰하여 구한 섬유 길이의 평균이 2500μm 이하이며, 또한
전자선 마이크로 애널라이저에 의해 마찰재의 임의의 단면 10개소에 대해서 Fe 성분을 정량 분석한 결과로서의 Fe량의 평균이 2~5질량%인, 마찰재.
결합제, 유기 충전재, 무기 충전재 및 섬유기재를 포함하는 마찰재로서,
상기 마찰재 중에 원소로서의 구리를 포함하지 않거나, 또는 구리의 함유량이 0.5질량% 이하이며,
상기 마찰재 중에 스틸 섬유를 포함함과 더불어, 스틸 섬유 이외의 Fe 성분을 포함하고,
상기 스틸 섬유가, 마찰재를 공기 기류중 800℃에서 가열하고, 남은 회분 중으로부터 철 섬유를 전자선 마이크로 애널라이저(EPMA) 등에 의해 Fe 성분을 관찰하여 구한 섬유 길이의 평균이 2500μm 이하이며, 또한
전자선 마이크로 애널라이저에 의해 마찰재의 임의의 단면 10개소에 대해서 Fe 성분을 정량 분석함과 더불어, 상기 Fe 성분을 정량 분석한 값과, 상기 시야에 있어서의, 스틸 섬유의 면적률과 스틸 섬유 이외의 Fe 성분의 면적률의 합계 면적률에 대한 스틸 섬유의 면적률의 비율의 곱의 평균이 2~5질량%인, 마찰재.
청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 기재된 마찰재 조성물을 성형하여 이루어지는 마찰재.
청구항 8 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 기재된 마찰재와 백 메탈(back metal)을 이용하여 형성되는 마찰 부재.