KR20190045070A - 마찰 재료 - Google Patents

마찰 재료 Download PDF

Info

Publication number
KR20190045070A
KR20190045070A KR1020180124722A KR20180124722A KR20190045070A KR 20190045070 A KR20190045070 A KR 20190045070A KR 1020180124722 A KR1020180124722 A KR 1020180124722A KR 20180124722 A KR20180124722 A KR 20180124722A KR 20190045070 A KR20190045070 A KR 20190045070A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
friction material
friction
alternatively
group
organopolysiloxane resin
Prior art date
Application number
KR1020180124722A
Other languages
English (en)
Inventor
동 펭
리우 완준
Original Assignee
보르그워너 인코퍼레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 보르그워너 인코퍼레이티드 filed Critical 보르그워너 인코퍼레이티드
Publication of KR20190045070A publication Critical patent/KR20190045070A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D69/00—Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F16D69/02—Composition of linings ; Methods of manufacturing
    • F16D69/025—Compositions based on an organic binder
    • F16D69/026—Compositions based on an organic binder containing fibres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L83/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L83/04—Polysiloxanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1436—Composite particles, e.g. coated particles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/149—Antislip compositions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D69/00—Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F16D69/02—Composition of linings ; Methods of manufacturing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D69/00—Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F16D69/02—Composition of linings ; Methods of manufacturing
    • F16D69/023—Composite materials containing carbon and carbon fibres or fibres made of carbonizable material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D69/00—Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F16D69/02—Composition of linings ; Methods of manufacturing
    • F16D69/027—Compositions based on metals or inorganic oxides
    • F16D69/028—Compositions based on metals or inorganic oxides containing fibres
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D69/00—Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F16D69/04—Attachment of linings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B15/08—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2264/00—Composition or properties of particles which form a particulate layer or are present as additives
    • B32B2264/06—Vegetal particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2264/00—Composition or properties of particles which form a particulate layer or are present as additives
    • B32B2264/10—Inorganic particles
    • B32B2264/102—Oxide or hydroxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2264/00—Composition or properties of particles which form a particulate layer or are present as additives
    • B32B2264/10—Inorganic particles
    • B32B2264/107—Ceramic
    • B32B2264/108—Carbon, e.g. graphite particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2383/00—Polysiloxanes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2475/00—Frictional elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/28—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising synthetic resins not wholly covered by any one of the sub-groups B32B27/30 - B32B27/42
    • B32B27/283—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising synthetic resins not wholly covered by any one of the sub-groups B32B27/30 - B32B27/42 comprising polysiloxanes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
    • B32B3/26—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer
    • B32B3/30—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer characterised by a layer formed with recesses or projections, e.g. hollows, grooves, protuberances, ribs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B33/00—Layered products characterised by particular properties or particular surface features, e.g. particular surface coatings; Layered products designed for particular purposes not covered by another single class
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/16—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by features of a layer formed of particles, e.g. chips, powder or granules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/04—Interconnection of layers
    • B32B7/12—Interconnection of layers using interposed adhesives or interposed materials with bonding properties
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D69/00—Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F16D2069/002—Combination of different friction materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D69/00—Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F16D2069/003—Selection of coacting friction materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D69/00—Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F16D2069/005—Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces having a layered structure
    • F16D2069/008—Layers of fibrous materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D69/00—Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F16D69/04—Attachment of linings
    • F16D2069/0425—Attachment methods or devices
    • F16D2069/045—Bonding
    • F16D2069/0466—Bonding chemical, e.g. using adhesives, vulcanising
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2200/00—Materials; Production methods therefor
    • F16D2200/0034—Materials; Production methods therefor non-metallic
    • F16D2200/0052—Carbon
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2200/00—Materials; Production methods therefor
    • F16D2200/0034—Materials; Production methods therefor non-metallic
    • F16D2200/0056—Elastomers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2200/00—Materials; Production methods therefor
    • F16D2200/006—Materials; Production methods therefor containing fibres or particles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2200/00—Materials; Production methods therefor
    • F16D2200/0082—Production methods therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2250/00—Manufacturing; Assembly
    • F16D2250/0061—Joining
    • F16D2250/0069—Adhesive bonding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)
  • Mechanical Operated Clutches (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

마찰 재료는 마찰 발생 표면, 및 마찰 발생 표면에 대향하는 본딩 표면을 제공한다. 마찰 재료는 오르가노폴리실록산 수지, 복수의 섬유 및 복수의 마찰 입자를 포함한다. 오르가노폴리실록산 수지는 독립적으로 하기 화학식에 의해 표시되는 실록시 단위를 포함하며: (R1SiO3/2) 및/또는 (R2SiO2/2); 여기서, R1 및 R2 각각은 1개 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 1가의 탄화수소 기로부터 독립적으로 선택된다.

Description

마찰 재료{FRICTION MATERIAL}
본 개시는 일반적으로 마찰 재료에 관한 것이다. 마찰 재료는 변속기에 있어서의 클러치 조립체 내의 마찰 플레이트에 사용될 수 있다.
차량 파워트레인(motor vehicle powertrain)의 몇몇의 구성 요소는 습식 클러치를 이용하여 차량의 동력 발생기(즉, 내연 기관, 전기 모터, 연료 전지 등)로부터 구동 휠로의 동력 전달을 용이하게 할 수 있다. 차량 발진(vehicle launch), 기어 시프팅 및 다른 토크 전달 이벤트를 가능하게 하는, 동력 발생기로부터 하류에 위치된 변속기가 이와 같은 하나의 구성 요소이다. 습식 클러치의 일부 형태는 현재 차량 작동에 이용 가능한 많은 상이한 유형의 변속기에 걸쳐서 찾아볼 수 있다. 습식 클러치는, 몇 개의 예시적인 응용을 예를 들자면, 자동 변속기용 토크 컨버터, 자동 변속기 또는 반자동 이중-클러치 변속기(dual-clutch transmission; DCT)용 다중-플레이트 습식 클러치 팩, 및 토크 컨버터에 대한 대체품으로서 7개 내지 9개만큼 많은 기어가 장착된 보다 스포티한 자동 변속기에 합체될 수 있는 습식 스타트 클러치에 이용될 수 있다. 유사한 습식 클러치는 변속기 이외에 차량 파워트레인의 다른 곳에서도 찾아볼 수 있다.
습식 클러치는 2개 이상의 대향하는 회전 표면 사이에 선택적인 계면 마찰 결합을 가함으로써 윤활제의 존재 하에서 이들 표면을 인터로킹시키는 조립체이다. 이들 결합 가능한 회전 표면 중 하나를 제공하는 마찰 플레이트, 밴드(band), 싱크로나이저 링(synchronizer ring) 또는 일부 다른 부품은 통상적으로 마찰 재료를 지지하여 의도된 인터로킹 마찰 결합을 달성한다. 마찰 재료는 통상적으로 접착제로 결합 가능한 회전 표면에 고정된다. 마찰 계면에서의 윤활제의 존재는 마찰 재료를 냉각시키고 마찰 재료의 마모를 감소시키며, 갑작스런 토크 전달 이벤트(즉, 시프트 충격)를 수반할 수 있는 장애(discomfort)를 회피하기 위한 노력으로, 토크 전달이 점진적으로, 그렇지만 매우 신속하게 진행하도록 약간의 초기 슬립이 일어나게 한다.
마찰 재료는 습식 클러치 응용, 특히 습식 스타트 클러치 응용 및 시프팅 응용, 예를 들어 반자동 DCT 응용과 같은, 보다 최근의 클러치 응용에 신뢰성있게 기능해야 한다. 즉, 마찰 재료는 광범위한 조건에 걸쳐, 특히 보다 고온에서 그리고 수분의 존재 하에서, 충분한 성능 특성, 예를 들어 마찰 계수("COF"), 강도 및 내구성을 유지해야 한다. 보다 고온에서 그리고 수분의 존재 하에서, 충분한 성능 특성, 예를 들어 마찰 계수("COF"), 강도 및 내구성을 유지하는 개선된 마찰 재료에 대한 필요성이 있다.
마찰 재료는 마찰 발생 표면, 및 마찰 발생 표면에 대향하는 본딩 표면을 제공한다. 마찰 재료는 오르가노폴리실록산 수지, 복수의 섬유 및 복수의 마찰 입자를 포함한다. 오르가노폴리실록산 수지는 독립적으로 하기 화학식에 의해 표시되는 실록시 단위를 포함하며: (R1SiO3/2) 및/또는 (R2SiO2/2); 여기서, R1 및 R2 각각은 1개 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 1가의 탄화수소 기로부터 독립적으로 선택된다. 마찰 재료의 제조 방법은: 오르가노폴리실록산 수지, 복수의 섬유 및 복수의 마찰 입자를 제공하는 단계; 복수의 섬유 및 복수의 마찰 입자를 조합하여 기판 재료를 형성하는 단계; 기판 재료에 수지를 함침시키는 단계; 및 수지를 경화시켜 마찰 재료를 형성하는 단계를 포함한다.
마찰 재료의 성분, 특히 오르가노폴리실록산 수지는 광범위한 조건에 걸쳐 우수한 마찰 특성(예를 들면, 마찰 계수(COF)), 강도 및 내구성을 갖는 경화된 마찰 재료를 산출한다. 보다 구체적으로는, 오르가노폴리실록산 수지는 마찰 재료의 내온도성(temperature resistance)을 향상시키고, 마찰 재료의 COF를 현저하게 향상시킨다.
본 발명의 다른 이점은, 첨부된 도면과 관련하여 고려될 때 하기의 상세한 설명을 참조함으로써 보다 잘 이해될 것이므로, 용이하게 이해될 것이다.
도 1은 오르가노폴리실록산 수지를 포함하는 마찰 재료의 확대 단면도이다.
도 2는 도 1의 마찰 재료 및 기판을 포함하는 마찰 플레이트의 확대 단면도이다.
도 3은 도 2의 마찰 플레이트를 포함하는 클러치 조립체를 보여주는 절결부를 갖는 변속기의 사시도이다.
도 4는 오르가노폴리실록산 수지를 포함하는 마찰 재료의 수분 흡수(중량%)를 나타내는 막대 그래프이다.
도 5는 오르가노폴리실록산 수지를 포함하는 마찰 재료의 수분 흡수(중량/단위 체적)를 나타내는 막대 그래프이다.
도 6은 오르가노폴리실록산 수지를 포함하는 마찰 재료의 100 rpm까지의 상이한 속도에서의 COF의 그래프이다.
도 7은 오르가노폴리실록산 수지를 포함하는 마찰 재료의 1.5 m/s까지의 상이한 속도에 걸친 고온에서의 COF의 그래프이다.
도 8은 오르가노폴리실록산 수지를 포함하는 마찰 재료의 열 중량 분석이다.
도 9는 오르가노폴리실록산 수지를 포함하는 마찰 재료의 일 구현예의 다수의 결합/결합해제 사이클에 걸친 동적 COF의 그래프이다.
도 10은 오르가노폴리실록산 수지를 포함하는 마찰 재료의 다수의 결합/결합해제 사이클에 걸친 동적 COF의 그래프이다.
도 11은 오르가노폴리실록산 수지를 포함하는 마찰 재료의 일 구현예의 다수의 결합/결합해제 사이클에 걸친 COF의 내구성 그래프이다.
도 12는 오르가노폴리실록산 수지를 포함하는 마찰 재료의 다수의 결합/결합해제 사이클에 걸친 동적 COF의 그래프이다.
도 1 내지 도 12는 본질적으로 예시적인 것이고, 일정한 비율로 도시되어 있지 않으며, 따라서 마찰 재료의 다양한 성분, 예를 들면 섬유, 마찰 입자, 기공 등의 상대적인 크기를 나타내는 것으로 의도되지 않는다.
유사한 부호는 몇몇의 도면에 걸쳐 대응하는 부분을 나타내는 도면을 참조하면, 오르가노폴리실록산 수지(12)를 포함하는 마찰 재료는 일반적으로 10으로 나타내고, 마찰 재료(10)를 포함하는 마찰 플레이트는 일반적으로 36으로 나타내고 있다.
마찰 재료(10)는 효율적으로 제조되고 경화될 수 있다. 일단 경화되면, 마찰 재료(10)는 통상적으로 차량의 변속기(42) 내의 습식 클러치 조립체에 포함된 마찰 플레이트(36) 상에 사용된다. 마찰 플레이트(36)는 마찰 재료(10) 및 기판(38)을 포함한다. 당업계에 공지된 바와 같이, 마찰 재료(10)는 기판(38), 예를 들어 금속 플레이트에 부착되어 마찰 플레이트(36)를 형성하도록 설계된다. 기판(38)은 2개의 표면을 가지며, 마찰 재료(10)는 이들 표면 중 하나 또는 둘 모두에, 예를 들어 당업계에 공지된 바와 같은 본딩 접착제(40)로 부착될 수 있다. 마찰 플레이트(36)에는, 클러치 팩 또는 클러치 조립체를 형성하도록 세퍼레이터 플레이트(separator plate)가 사용, 판매 또는 제공될 수 있다.
마찰 재료(10)는 오르가노폴리실록산 수지(12), 복수의 섬유(14) 및 복수의 마찰 입자(16)를 포함한다. 마찰 재료(10)는 통상적으로 다공성이며, 오르가노폴리실록산 수지(12)가 전체적으로 분산되어 있다. 마찰 재료(10)는 마찰 발생 표면(32), 및 마찰 발생 표면(32)에 대향하는(그리고 그에 평행한) 본딩 표면(34)을 제공한다. 일단 마찰 재료(10)가 경화되면, 예를 들어 오르가노폴리실록산 수지(12)가 가교-결합 또는 경화되도록 상승된 온도에 노출되면, 본딩 표면(34)은 통상적으로 기판(38)(예를 들면, 금속 플레이트)에 부착되고, 마찰 발생 표면(32)은 마찰을 발생시키는 데 사용된다. 오르가노폴리실록산 수지(12), 섬유(14) 및 마찰 입자(16)가 하기에서 보다 상세하게 논의된다.
오르가노폴리실록산 수지:
마찰 재료(10)는 오르가노폴리실록산 수지(12)(경화 또는 미경화될 수 있음)를 포함한다. 오르가노폴리실록산 수지(12)는 또한 당업계에서 바인더(binder)라고도 지칭된다. 용어 "기판 재료"는 오르가노폴리실록산 수지(12)가 없는(아직 함침되지 않은) 마찰 재료(10)의 구현예를 기술한다. 다시 말해서, 기판 재료는 오르가노폴리실록산 수지(12)를 제외하고 마찰 재료(10)의 모든 성분을 포함한다.
다양한 구현예에서, 오르가노폴리실록산 수지(12)는, 기판 재료의 전체 중량을 기준으로, 약 105 중량% 미만, 대안적으로 약 60 중량% 미만, 대안적으로 약 55 중량% 미만, 대안적으로 약 45 중량% 미만, 대안적으로 약 40 중량% 미만, 대안적으로 약 35 중량% 미만, 대안적으로 약 15 내지 약 100 중량%, 대안적으로 약 30 내지 약 70 중량%, 대안적으로 약 35 내지 약 55 중량%, 대안적으로 약 40 내지 약 55 중량%, 대안적으로 약 20 내지 약 35 중량%, 대안적으로 약 25 내지 약 30 중량%의 양으로 마찰 재료(10)에 존재한다. 이러한 양은 때때로 오르가노폴리실록산 수지(12) "픽업"으로 기술된다. 추가의 비제한적인 구현예에서, 전술한 범위의 종점 내 및 이를 포함하는 모든 값 및 값의 범위가 이로써 명시적으로 고려된다. 마찰 재료(10)에 존재하는 오르가노폴리실록산 수지(12)의 양은 상기 범위를 벗어나 변할 수 있지만, 통상적으로 이들 범위 내에 전체 값 및 부분 값 둘 모두가 있다. 또한, 하나 초과의 유형의 오르가노폴리실록산 수지(12)가 마찰 재료(10)에 포함될 수 있으며, 이러한 경우에 마찰 재료(10)에 존재하는 오르가노폴리실록산 수지(12)의 총량이 상기 범위 내에 있다는 것이 이해되어야 한다. 오르가노폴리실록산 수지(12)는 마찰 재료(10) 전체에 걸쳐 배치 또는 분산되어 있다. 다시 말해서, 오르가노폴리실록산 수지(12)는 마찰 재료(10) 전체에 걸쳐 균질하게 또는 불균질하게 분산되어 있을 수 있다. 다양한 구현예에서, 오르가노폴리실록산 수지(12)는 섬유(들)(14) 및/또는 마찰 입자(들)(16)를 부분적으로 또는 전체적으로 캡슐화할 수 있다.
다양한 구현예에서, 마찰 재료(10)의 형성 단계에 따라, 오르가노폴리실록산 수지(12)는 전혀 경화되지 않거나, 부분적으로 경화되거나, 또는 덜 완전하게 경화될 수 있다. 다시 말해서, 오르가노폴리실록산 수지(12)는 제조 공정의 어느 단계가 검토되는지에 따라, 경화되거나, 미경화되거나, 부분 경화될 수 있다. 통상적인 구현예에서, 오르가노폴리실록산 수지(12)는 (예를 들면, 고온 베이크(bake)를 통해) 열 경화된다. 일단 경화되면, 오르가노폴리실록산 수지(12)는 마찰 재료(10)에 강도 및 강성을 부여하고, 적절한 윤활제 유동 및 보유를 위해 원하는 다공성을 유지하면서 섬유(14), 마찰 입자(16) 등을 부착시킨다. 또한, 마찰 재료(10)가 "경화된" 것 또는 "반응 생성물"을 포함하는 것으로 기술될 때, 마찰 재료(10)는 경화된 오르가노폴리실록산 수지(12)를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
상기에 제시된 바와 같이, 마찰 재료(10)는 오르가노폴리실록산 수지(12)를 포함한다. 오르가노폴리실록산 수지(12)는 (R3SiO1/2), (R2SiO2/2), (R1SiO3/2) 또는 (SiO4/2) 실록시 단위로부터 독립적으로 선택된 실록시 단위를 포함하는 중합체(들)이며, 여기서 R1, R2 및 R3 각각은 독립적으로 임의의 유기 기(organic group)일 수 있고, 대안적으로 R1, R2 및 R3 각각은 독립적으로 1개 내지 30개의 탄소를 함유하는 탄화수소 기일 수 있고, 대안적으로 R1, R2 및 R3 각각은 독립적으로 1개 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는 알킬 기일 수 있고, 대안적으로 R1, R2 및 R3 각각은 독립적으로 메틸 또는 페닐일 수 있다. 이들 실록시 단위는 통상적으로 각각 M, D, T 및 Q 단위로 지칭된다. 그들의 분자 구조는 하기에 나타낸다:
Figure pat00001
이들 실록시 단위는 다양한 방식으로 결합되어 고리형, 선형 또는 분지형 구조를 형성할 수 있다. 결과적인 중합체 구조의 화학적 및 물리적 특성은 오르가노폴리실록산 내의 실록시 단위의 개수 및 유형에 따라 변한다.
많은 구현예에서, 오르가노폴리실록산 수지(12)는 하기 화학식에 의해 표시되는 실록산 단위를 포함하며: (R1SiO3/2) 및/또는 (R2SiO2/2), 여기서, R1 및 R2 각각은 1개 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 1가의 탄화수소 기이다. 일부의 보다 특정한 구현예에서, R1 및 R2 각각은 메틸 기, 에틸 기, 프로필 기, 부틸 기, 헥실 기, 옥틸 기, 데실 기, 시클로헥실 기, 페닐 기, 톨릴 기, 크실릴 기, 벤질 기 및 페닐에틸 기로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 오르가노폴리실록산 수지(12)는 페닐 메틸 폴리실록산 수지이다. 다른 구현예에서, 오르가노폴리실록산 수지(12)는 메틸 폴리실록산 수지이다.
오르가노폴리실록산 수지(12)는 통상적으로 [-OH], [-OCH3] 및 [-OC2H5]로부터 선택된 말단 기(end group)를 포함한다.
일부 구현예에서, 오르가노폴리실록산 수지(12)는 하기 화학식에 의해 독립적으로 표시되는 실록시 단위를 포함하며:
(R1SiO3/2);
여기서, 각각의 R1은 독립적으로 알킬 기, 지환족 기 또는 아랄킬 기이다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 각각의 R1은 메틸 기, 에틸 기, 프로필 기, 부틸 기, 헥실 기, 옥틸 기, 데실 기, 시클로헥실 기, 페닐 기, 톨릴 기, 크실릴 기, 벤질 기 및 페닐에틸 기로부터 독립적으로 선택된다.
이와 같은 일부 구현예에서, 오르가노폴리실록산 수지(12)는 하기 화학식에 의해 독립적으로 표시되는 실록시 단위를 포함하는 실세스퀴옥산이며:
(R1SiO3/2);
여기서, 각각의 R1은 메틸 기 및/또는 페닐 기로부터 선택된다. 이와 같은 일부 구현예에서, 마찰 재료(10)는 R1 메틸 기 및 R1 페닐 기를 약 1:1 내지 약 1:3, 대안적으로 약 1:1.5 내지 약 1:2.5의 비율로 포함한다. 이와 같은 다른 구현예에서, 오르가노폴리실록산 수지(12)에서의 전체 R1 기의, 약 30% 초과, 대안적으로 약 50% 초과, 대안적으로 약 70% 초과, 대안적으로 약 75% 초과, 대안적으로 약 80% 초과, 대안적으로 약 85% 초과, 대안적으로 약 90% 초과, 대안적으로 약 95% 초과, 대안적으로 약 96% 초과, 대안적으로 약 97% 초과, 대안적으로 약 98% 초과, 대안적으로 약 99% 초과가 메틸 기이다. 물론, 일부 구현예에서, 오르가노폴리실록산 수지(12)에서의 모든 R1 기가 메틸 기이며, 즉 각각의 R1은 메틸 기이다. 즉, 오르가노폴리실록산 수지(12)에서의 R1 기의 100%가 메틸 기이다.
예를 들면, 일부의 바람직한 구현예에서, 오르가노폴리실록산 수지(12)는 하기 화학식을 갖는 페닐 메틸 실세스퀴옥산이며:
[(C6H5)0.62-(CH3)0.31RO.07SiO1.5]n
여기서, n은 20이고, R은 [-OH] 기 및 [-OC2H5] 기로부터 선택된다. 이와 같은 많은 구현예에서, 오르가노폴리실록산 수지(12)는 약 40℃ 이상의 Tg 및/또는 약 500℃ 이상의 분해 온도를 갖는다.
다른 구현예에서, 오르가노폴리실록산 수지(12)는 하기 화학식에 의해 독립적으로 표시되는 실록시 단위를 포함하며:
(R3SiO1/2), (R2SiO2/2), (R1SiO3/2) 및/또는 (SiO4/2)
여기서, R1, R2 및 R3 각각은 알킬 기, 지환족 기 또는 아랄킬 기로부터 독립적으로 선택된다. 예를 들면, 일부 구현예에서, R1, R2 및 R3 각각은 메틸 기, 에틸 기, 프로필 기, 부틸 기, 헥실 기, 옥틸 기, 데실 기, 사이클로헥실 기, 페닐 기, 톨릴 기, 크실릴 기, 벤질 기, 페닐에틸 기로부터 독립적으로 선택된다.
이와 같은 일부 구현예에서, 오르가노폴리실록산 수지(12)는 또한 분지형 실록산으로 규정된다. 이와 같은 구현예에서는, 화학식 (R1SiO3/2) 및/또는 (SiO4/2)에 의해 독립적으로 표시되는 적어도 하나의 실록시 단위가 존재한다.
예를 들면, 일부 구현예에서, 오르가노폴리실록산 수지(12)는 하기 화학식에 의해 독립적으로 표시되는 실록시 단위를 포함하며:
(R1SiO3/2), (R2SiO2/2), 및 선택적으로 (SiO4/2)
여기서, R1 및 R2 각각은 알킬 기, 지환족 기 또는 아랄킬 기로부터 독립적으로 선택된다. 하나의 특정 구현예에서, R1 및 R2 각각은 독립적으로 메틸 기이다.
많은 구현예에서, 오르가노폴리실록산 수지(12)는 하기 화학식에 의해 독립적으로 표시되는 실록시 단위를 포함하며:
(R1SiO3/2), (R2SiO2/2) 및/또는 (SiO4/2)
여기서, R1 및 R2 각각은 페닐 기 및 메틸 기로부터 독립적으로 선택된다. 대안적으로, 이와 같은 일부 구현예에서, 오르가노폴리실록산 수지(12)에서의 전체 R1기 및 R2기의, 약 50% 초과, 대안적으로 약 60% 초과, 대안적으로 약 70% 초과, 대안적으로 약 75% 초과, 대안적으로 약 80% 초과, 대안적으로 약 85% 초과, 대안적으로 약 90% 초과, 대안적으로 약 95% 초과, 대안적으로 약 96% 초과, 대안적으로 약 97% 초과, 대안적으로 약 98% 초과, 대안적으로 약 99% 초과가 메틸 기이다. 물론, 일부 구현예에서, 오르가노폴리실록산 수지(12)에서의 모든 R1기 및 R2기가 메틸 기이다. 즉, 오르가노폴리실록산 수지(12)에서의 R1기 및 R2기의 100%가 메틸 기이다.
많은 구현예에서, 오르가노폴리실록산 수지(12)는 수지(12)의 전체 중량을 기준으로, 약 55 중량% 초과, 대안적으로 약 60 중량% 초과, 대안적으로 약 65 중량% 초과, 대안적으로 약 70 중량% 초과, 대안적으로 약 75 중량% 초과, 대안적으로 약 80 중량% 초과의 SiO2 함량을 갖는다.
오르가노폴리실록산 수지(12)는 약 300℃, 대안적으로 약 350℃, 대안적으로 약 400℃, 대안적으로 약 450℃, 대안적으로 약 500℃ 이상의 열 분해 온도를 갖는 우수한 열 안정성을 가질 수 있다.
일부 구현예에서, 오르가노폴리실록산 수지(12)는 약 35℃ 내지 약 60℃, 대안적으로 약 45℃ 내지 약 55℃의 융점을 갖는 고체이다.
일 구현예에서, 오르가노폴리실록산 수지(12)는 또한 바커 케미 아게(Wacker Chemie AG)로부터 상업적으로 입수 가능한 Silres® H44와 같은 페닐 메틸 폴리실록산 수지로서 규정된다. 바람직한 구현예에서, 오르가노폴리실록산 수지(12)는 또한 Wacker Chemie AG(바커 케미 아게)로부터 상업적으로 입수 가능한 Silres® MK와 같은 메틸 폴리실록산 수지로서 규정된다.
일부 구현예에서, 오르가노폴리실록산 수지(12)는 촉매와 함께 사용된다. 촉매는 상승된 온도에 노출 시에 오르가노폴리실록산 수지(12)의 경화를 촉진시킬 수 있다. 촉매는 개별적으로 또는 2개 이상의 조합으로서 사용될 수 있다. 적합한 촉매의 예는, 카르복실산, 예를 들어 포름산, 아세트산, 프로피온산, 부티르산 및/또는 발레르산과 같은 산; 테트라부틸암모늄 아세테이트와 같은 염기 및 염기성 유기 염; 디부틸 주석 디옥토에이트, 디부틸 주석 디라우레이트(DBTL), 철 스테아레이트 및/또는 납 옥토에이트와 같은 유기산의 금속 염; 테트라이소프로필 티타네이트 및/또는 테트라부틸 티타네이트와 같은 티타네이트 에스테르; 아세틸아세토나토 티타늄과 같은 킬레이트 화합물; 아미노프로필트리에톡시실란 등; 트리에탄올아민, 아민의 하이드로클로라이드 염 및 아민의 하이드로브로마이드 염과 같은 아민 및 그 유도체; N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란과 같은 유기 작용성 실란; 티타늄 아세틸아세토네이트, 아연 아세틸아세토네이트와 같은 금속 아세틸아세토네이트를 포함한다. 일부의 특정 구현예에서, 촉매는 트리에탄올아민, 테트라부틸암모늄 아세테이트, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, 벤질(트리메틸)암모늄 아세테이트, 디부틸 주석 디라우레이트 및 이들의 조합으로부터 선택된다. 포함되는 경우, 촉매는 통상적으로, 마찰 재료(10)에 포함된 수지의 전체 중량을 기준으로, 약 0 내지 약 6 중량%, 대안적으로 약 0.5 내지 약 5 중량%, 대안적으로 약 0.5 내지 약 3.5 중량%의 양으로 존재한다. 추가의 비제한적인 구현예에서, 전술한 범위의 종점 내 및 이를 포함하는 모든 값 및 값의 범위가 이로써 명시적으로 고려된다. 마찰 재료(10)에 존재하는 촉매의 양은 상기 범위를 벗어나 변할 수 있지만, 통상적으로 이들 범위 내에 전체 값 및 부분 값 둘 모두가 있다. 또한, 하나 초과의 유형의 촉매가 마찰 재료(10)에 포함될 수 있으며, 이러한 경우에 마찰 재료(10)에 존재하는 모든 촉매의 총량이 상기 범위 내에 있다는 것이 이해되어야 한다. 물론, 일부 구현예에서, 마찰 재료(10)는 촉매가 없을 수 있다.
일부 구현예에서, 마찰 재료(10)는 오르가노폴리실록산 수지(12) 이외에 보충 수지(supplemental resin)를 포함할 수 있다. 보충 수지는 마찰 재료(10)에 구조적 강도를 제공하기에 적합한 임의의 열경화성 오르가노폴리실록산 수지(12)일 수 있다. 예를 들면, 보충 수지는 페놀 수지 또는 개질된 페놀 수지(예컨대, 에폭시 페놀 등)일 수 있다. 페놀 수지는 방향족 알코올, 통상적으로 페놀, 및 알데히드, 통상적으로 포름알데히드의 축합에 의해 생성되는 열경화성 수지의 부류이다. 다른 보충 수지의 일부 예는 에폭시 수지, 폴리부타디엔 수지 등을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다. 보충 수지를 포함하는 구현예에서, 보충 수지는 통상적으로, 마찰 재료(10)에 포함된 수지의 전체 중량을 기준으로, 약 80 중량% 미만, 대안적으로 약 45 중량% 미만, 대안적으로 약 40 중량% 미만, 대안적으로 약 35 중량% 미만, 대안적으로 약 30 중량% 미만, 대안적으로 약 25 중량% 미만, 대안적으로 약 20 중량% 미만, 대안적으로 약 15 중량% 미만, 대안적으로 약 10 중량% 미만, 대안적으로 약 5 중량% 미만, 대안적으로 약 4 중량% 미만, 대안적으로 약 3 중량% 미만의 양으로 존재한다. 추가의 비제한적인 구현예에서, 전술한 범위의 종점 내 및 이를 포함하는 모든 값 및 값의 범위가 이로써 명시적으로 고려된다. 마찰 재료(10)에 존재하는 보충 수지의 양은 상기 범위를 벗어나 변할 수 있지만, 통상적으로 이들 범위 내에 전체 값 및 부분 값 둘 모두가 있다. 또한, 하나 초과의 유형의 보충 수지가 마찰 재료(10)에 포함될 수 있으며, 이러한 경우에 마찰 재료(10)에 존재하는 모든 보충 수지의 총량이 상기 범위 내에 있다는 것이 이해되어야 한다.
다양한 구현예에서, 오르가노폴리실록산 수지(12)는, 기판 재료의 전체 중량을 기준으로, 약 1 내지 약 100 중량%, 대안적으로 약 15 내지 약 100 중량%, 대안적으로 약 15 내지 약 80 중량%, 대안적으로 약 25 내지 약 80 중량%, 대안적으로 약 30 내지 약 60 중량%의 양으로 존재한다. 추가의 비제한적인 구현예에서, 전술한 범위의 종점 내 및 이를 포함하는 모든 값 및 값의 범위가 이로써 명시적으로 고려된다. 마찰 재료(10)에 존재하는 오르가노폴리실록산 수지(12)의 양은 상기 범위를 벗어나 변할 수 있지만, 통상적으로 이들 범위 내에 전체 값 및 부분 값 둘 모두가 있다. 또한, 하나 초과의 유형의 오르가노폴리실록산 수지(12)가 마찰 재료(10)에 포함될 수 있으며, 이러한 경우에 마찰 재료(10)에 존재하는 모든 오르가노폴리실록산 수지(12)의 총량이 상기 범위 내에 있다는 것이 이해되어야 한다. 더욱이, 보충 수지(12)가 또한 마찰 재료(10)에 포함될 수 있으며, 이러한 경우에 마찰 재료(10)에 존재 하는 모든 오르가노폴리실록산 수지(12) 및 보충 수지의 총량이 상기 범위 내에 있다는 것이 이해되어야 한다.
섬유:
마찰 재료(10)는 복수의 섬유(14)를 포함한다. 섬유(14)는 대안적으로 섬유들(14) 또는 섬유(14)로 기술될 수 있다. 섬유(14)는 직포, 부직포 또는 임의의 다른 적절한 구조일 수 있다. 다양한 구현예에서, 마찰 재료(10)의 섬유(14)는 아라미드 섬유, 탄소 섬유, 셀룰로오스 섬유, 아크릴 섬유, 폴리비닐 알코올 섬유, 유리 섬유, 미네랄 섬유, 및 이들의 조합을 구비하거나, 포함하거나, 또는 이것으로 본질적으로 구성되거나, 구성된다. 전술한 섬유 유형의 다양한 조합의 모든 중량 범위 및 비율은 이로써 다양한 비제한적인 구현예에서 명시적으로 고려된다.
일부 구현예에서, 섬유(14)는 아라미드를 포함한다. 많은 구현예에서, 섬유(14)는 방향족 폴리아미드, 즉 아라미드를 구비하거나, 포함하거나, 또는 이것으로 구성되거나, 본질적으로 구성된다. 아라미드 섬유는 내열성 및 강한 합성 섬유의 부류이다. 일부 구현예에서, 방향족 폴리아미드는 메타-아라미드 섬유이다. 다른 구현예에서, 방향족 폴리아미드는 파라-아라미드이다. 아라미드 섬유는 다양한 길이 및 직경의 펄프 또는 플록(flock)일 수 있다. 바람직한 구현예에서, 섬유(14)는 파라-아라미드(파라-방향족 폴리아미드)를 구비하거나, 포함하거나, 또는 이것으로 구성되거나, 본질적으로 구성된다.
아라미드는 통상적으로 아민 및 카르복실산 할라이드를 반응시킴으로써 형성된다. 일 구현예에서, 아라미드는 또한 2개의 방향족 고리에 직접 부착된 적어도 약 85%의 아미드 결합(-CO-NH-)을 갖는 것으로 규정된다. 일부 구현예에서, 첨가제가 아라미드와 함께 사용될 수 있고, 10 중량%만큼까지의 다른 중합체 재료가 아라미드와 블렌딩될 수 있거나, 아라미드의 디아민이 10%만큼의 다른 디아민으로 치환되거나, 아라미드의 이산 염화물이 10%만큼의 다른 이산 염화물로 치환된 공중합체가 사용될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 이러한 목적을 위해, 본 명서세에서 고려되고 개시된 아라미드 섬유는 또한 아라미드 공중합체, 예를 들어 아미드 및 다른 결합을 포함하는 중합체를 포함한다.
일부 구현예에서, 아라미드 섬유는 약 1 내지 약 500 ㎛, 대안적으로 약 1 내지 약 50 ㎛, 대안적으로 약 2 내지 약 50 ㎛, 대안적으로 약 1 내지 약 25 ㎛, 대안적으로 약 2 내지 약 25 ㎛, 대안적으로 약 1 내지 약 15 ㎛, 대안적으로 약 1 내지 약 10 ㎛의 직경, 및 약 6 ㎜ 이하, 대안적으로 약 5 ㎜ 이하, 대안적으로 약 4 ㎜ 이하, 대안적으로 약 3 ㎜ 이하, 대안적으로 약 1 내지 약 6 ㎜, 대안적으로 약 1 내지 약 5 ㎜, 대안적으로 약 1 내지 약 4 ㎜, 대안적으로 약 2 내지 약 4 ㎜, 대안적으로 약 2 내지 약 3 ㎜의 길이를 갖는다. 대안적으로, 일부 구현예에서, 아라미드는 약 0.08 내지 약 0.6 ㎡/g의 표면적을 갖는다.
일부 구현예에서, 섬유(14)는: (1) 약 2 내지 약 50 ㎛의 직경 및 약 3 내지 약 15 ㎜의 길이를 갖는 아라미드 펄프; 및 (2) 약 2 내지 약 50 ㎛의 직경 및 약 3 ㎜ 이하의 길이를 갖는 아라미드 플록(floc)의 조합을 포함한다. 이와 같은 일부 구현예에서, 펄프 및 플록은 각각 약 2:1 내지 약 20:1, 또는 약 3:1 내지 약 7:1의 중량비로 존재한다.
일부 구현예에서, 섬유(14)는 탄소 섬유를 포함한다. 탄소 섬유의 존재는 열 저항성을 증가시키고 일정한 마찰 계수를 유지하고 스퀼 저항성(squeal resistance)을 증가시키는 것을 돕는다. 탄소 섬유는 마찰 재료(10)가 원하는 내열성을 갖도록 양호한 열 전도성을 제공할 수 있다. 많은 구현예에서, 아라미드 섬유 및 탄소 섬유의 사용은 고온을 견디는 마찰 재료(10)의 능력을 향상시킨다.
일부 구현예에서, 섬유(14)는 셀룰로오스 섬유를 포함한다. 셀룰로오스 섬유는 마찰 재료(10)의 표면 평활도에 기여하고, 이에 의해 작동 중에 마찰 재료(10)를 보다 안정하게 만든다. 특정 구현예에서, 셀룰로오스 섬유는 편평하고 넓은 표면을 갖는 섬유를 포함한다. 셀룰로오스 섬유는 또한 경제적 비용으로 마찰 재료(10)의 "길들이기(break-in)" 특성을 향상시킬 수 있다.
예를 들면, 다양한 구현예에서, 섬유(14)는 천연 셀룰로오스, 재생 셀룰로오스, 셀룰로오스 유도체 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 일부 구현예에서, 섬유(14)는 적어도 약 50 중량%, 대안적으로 적어도 약 60 중량%, 대안적으로 적어도 약 70 중량%, 대안적으로 적어도 약 80 중량%의 천연 셀룰로오스, 재생 셀룰로오스, 셀룰로오스 유도체 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 천연 셀룰로오스는, 반복 β(1→4)-글리코시드-결합 글루코스 단위를 포함하고, 반복 단위("n")의 수가 통상적으로 100 내지 10,000 범위인 일반 중합체 화학식(C6H105)n을 갖는 직쇄 다당류이다. 재생 셀룰로오스는 천연 셀룰로오스와 동일한 화학식을 가지며, 비스코스 공정, 구리암모늄 공정 및 유기 용매 스피닝 공정을 포함하는 몇몇의 공정 중 하나로부터 천연-발생 중합체(예를 들면, 목재 펄프 또는 대나무)로부터 제조된다. 재생 셀룰로오스의 일부 예는 레이온, 모달 및 라이오셀이다. 셀룰로오스 유도체는 글루코스 단위 상의 하이드록실기가, 예를 들어 에스테르 기로 완전히 또는 부분적으로 치환된 개질된 셀룰로오스이다. 셀룰로오스 유도체의 일부 예는 셀룰로오스 아세테이트 및 셀룰로오스 트리아세테이트이다.
일부 구현예에서, 셀룰로오스 섬유는 목재, 예를 들어 자작나무 섬유 및/또는 유칼립투스 섬유로부터 유도된다. 다른 구현예에서, 셀룰로오스 섬유는 면 섬유를 포함한다. 면 섬유는 마찰 재료(10)에 전단 강도를 제공하는 것을 돕는다. 면 섬유는 통상적으로 메인 섬유 코어에 부착된 피브릴화된 스트랜드를 가지며, 사용 중에 마찰 재료(10)의 박리를 방지하는 것을 돕는다.
일부 구현예에서, 섬유(14)는 폴리비닐 알코올 섬유를 포함한다. 폴리비닐 알코올은 상업적으로 입수 가능하거나, 비닐 아세테이트 단량체를 중합함으로써 제조될 수 있다. 다양한 구현예에서, 섬유(14)는 약 60℃ 이상의 온도에서 물에 용해된다. 섬유(14)의 용해도는 마찰 재료(10)의 "습윤 강도"를 향상시키는 것으로 여겨진다. 마찰 재료(10)의 증가된 습윤 강도는 재료에 포함된 성분의 최적화를 허용하고, 또한 효율적인 제조를 허용한다. 오르가노폴리실록산 수지(12) 첨가 전의 마찰 재료(10)의 습윤 강도는 시험 방법 ASTM D 828-97에 의해 평가된다.
일부 구현예에서, 섬유(14)는 외주면 섬유(14) 주위에 배치되는 실란 표면 처리를 포함한다. 실란은 마찰 재료(10) 내의 성분(예를 들면, 마찰 입자(16), 오르가노폴리실록산 수지(12) 등)에 대한 섬유(14)의 접착을 향상시킨다. 실란은 글리시독시프로필트리메톡시실란, 아미노에틸아미노프로필트리메톡시실란, 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 감마-아미노프로필트리에톡시실란, 비닐벤질아미노에틸아미노프로필트리메톡시실란, 글리시독시프로필메틸디에톡시실란, 클로로프로필트리메톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 테트라에톡시실란, 메틸디메톡시실란, 비스-트리에톡시실릴프로필디설파이도실란, 비스-트리에톡시실릴프로필테트라설파이도실란, 페닐트리에톡시실란, 아미노실란 및 이들의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다.
다양한 구현예에서, 섬유(14)는 약 1 내지 약 500 ㎛, 대안적으로 약 2 내지 약 80 ㎛, 대안적으로 약 2 내지 약 60 ㎛의 평균 직경, 및 약 1 내지 약 20 ㎜, 대안적으로 약 1 내지 약 15 ㎜, 대안적으로 약 1 내지 약 10 ㎜, 대안적으로 약 1 내지 약 6 ㎜, 대안적으로 약 1 내지 약 5 ㎜, 대안적으로 약 1 내지 약 4 ㎜, 대안적으로 약 1 내지 약 3 ㎜, 대안적으로 약 2 내지 약 20 ㎜, 대안적으로 약 2 내지 약 15 ㎜, 대안적으로 약 2 내지 약 10 ㎜, 대안적으로 약 2 내지 약 8 ㎜, 대안적으로 약 4 내지 약 6 ㎜의 평균 길이를 갖는다. 대안적으로, 일부 구현예에서, 섬유(14)는 약 0.6 내지 약 20 ㎡/g의 표면적을 갖는다. 추가의 비제한적인 구현예에서, 전술한 범위의 종점 내 및 이를 포함하는 모든 값 및 값의 범위가 이로써 명시적으로 고려된다.
많은 구현예에서, 복수의 섬유는 약 5 내지 약 800의 캐나다 표준 여수도(Canadian Standard Freeness; "CSF")에 따라 측정된 피브릴화도를 갖는다. CSF는 1 리터의 물 내의 3 그램의 섬유상 펄프 재료가 배수될 수 있는 비율을 측정하는 경험적 시험 절차이다. CSF 측정은 TAPPI T227 시험 절차에 따라 실행된다. CSF 측정을 함에 있어서, 보다 많은 피브릴화된 섬유가 보다 낮은 배수율, 및 그에 따라 보다 낮은 "㎖ CSF" 값을 가지며, 보다 적은 피브릴화된 섬유는 보다 높은 "㎖ CSF" 값을 가질 것이라는 것이 주목된다. 이러한 목적을 위해, CSF는 당업자에 의해 피브릴화도의 척도로 간주된다.
다양한 구현예에서, 섬유(14)는 통상적으로, 약 5 내지 약 800 ㎖ CSF, 대안적으로 약 100 내지 약 800 ㎖ CSF, 대안적으로 약 200 내지 약 800 ㎖ CSF, 대안적으로 약 300 내지 800 ㎖ CSF, 대안적으로 약 200 내지 약 600 ㎖ CSF, 대안적으로 약 10 내지 약 200 ㎖ CSF, 대안적으로 약 10 내지 약 100 ㎖ CSF, 대안적으로 약 10 내지 약 640 ㎖ CSF, 대안적으로 약 10 내지 약 500 ㎖ CSF, 대안적으로 약 100 내지 약 640 ㎖ CSF, 대안적으로 약 100 내지 약 500 ㎖ CSF의 CSF에 따라 측정된 피브릴화도를 갖는다. 추가의 비제한적인 구현예에서, 전술한 범위의 종점 내 및 이를 포함하는 모든 값 및 값의 범위가 이로써 명시적으로 고려된다.
다양한 구현예에서, 섬유(14)는, 기판 재료의 전체 중량을 기준으로, 약 1 내지 약 90 중량%, 대안적으로 약 1 내지 약 75 중량%, 대안적으로 약 5 내지 약 75 중량%, 대안적으로 약 20 내지 약 75 중량%, 대안적으로 약 30 내지 약 75 중량%의 양으로 존재한다. 추가의 비제한적인 구현예에서, 전술한 범위의 종점 내 및 이를 포함하는 모든 값 및 값의 범위가 이로써 명시적으로 고려된다. 마찰 재료(10)에 존재하는 섬유(14)의 양은 상기 범위를 벗어나 변할 수 있지만, 통상적으로 이들 범위 내에 전체 값 및 부분 값 모두가 있다. 또한, 하나 초과의 유형의 섬유(14)가 마찰 재료(10)에 포함될 수 있으며, 이러한 경우에 마찰 재료(10)에 존재하는 모든 섬유(14)의 총량이 상기 범위 내에 있다는 것이 이해되어야 한다.
마찰 입자:
마찰 재료(10)는 복수의 마찰 입자(16)를 포함한다. 복수의 마찰 입자(16)는 마찰 입자들(16) 또는 마찰 입자(16)로서 대안적으로 기술될 수 있다.
마찰 입자(16)의 유형은 특별히 한정되지 않으며, 규조토, 흑연, 실리카 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 마찰 입자(16)는 강화성 또는 비강화성일 수 있다. 다양한 구현예에서, 마찰 재료(10)의 마찰 입자(16)는 규조토, 흑연, 실리카 및 이들의 조합을 구비하거나, 포함하거나, 또는 이것으로 구성되거나, 본질적으로 구성된다. 다양한 구현예에서, 마찰 입자(16)는 규조토이다. 마찰 입자(16)는 실리카가 없을 수 있다. 전술한 마찰 입자 유형의 모든 중량 범위 및 비율 및 조합은 이로써 다양한 비제한적인 구현예에서 명백하게 고려된다. 예를 들면, 일부 구현예는 규조토 및 흑연을 포함할 수 있지만, 실리카가 없는 한편, 다른 구현예는 규조토, 흑연 및 실리카를 포함할 수 있다.
다른 구현예에서, 마찰 입자(16)는 실리카, 탄소, 흑연, 알루미나, 마그네시아, 산화칼슘, 티타니아, 세리아(ceria), 지르코니아, 코디에라이트(cordierite), 멀라이트(mullite), 실리마나이트(sillimanite), 스포듀민(spodumene), 페탈라이트(petalite), 지르콘(zircon), 탄화규소, 탄화티타늄, 탄화붕소, 탄화하프늄, 질화규소, 질화티타늄, 붕화티타늄, 캐슈넛, 고무 및 이들의 조합을 포함하거나, 또는 이것으로 구성되거나, 본질적으로 구성된다.
다양한 구현예에서, 마찰 입자(16)는 규조토이거나, 또는 이것을 포함하거나, 또는 이것으로 구성되거나, 본질적으로 구성된다. 규조토는 실리카를 포함하는 광물이다. 이와 같은 일부 구현예에서, 규조토는 약 0.1 ㎛ 내지 약 30 ㎛의 평균 직경, 및 약 3 내지 약 9의 모스 경도(Mohs hardness)를 갖는다. 물론, 마찰 입자(16)의 모든 입자는 규조토일 수 있거나, 대안적으로 규조토, 탄소, 흑연 및 알루미나의 다양한 조합과 같은 상이한 유형의 입자의 조합을 포함할 수 있다. 마찰 입자(16)의 유형 또는 유형들은 요구되는 물리적 특성에 따라 변할 수 있다.
다양한 구현예에서, 규조토는, 기판 재료의 전체 중량을 기준으로, 약 1 내지 약 80 중량%, 대안적으로 약 2 내지 약 70 중량%, 대안적으로 약 3 내지 약 60 중량%, 대안적으로 약 4 내지 약 50 중량%, 대안적으로 약 5 내지 약 40 중량%, 대안적으로 약 10 내지 약 30 중량%, 대안적으로 약 15 내지 약 25 중량%의 양으로 마찰 재료(10)에 존재한다. 추가의 비제한적인 구현예에서, 전술한 범위의 종점 내 및 이를 포함하는 모든 값 및 값의 범위가 이로써 명시적으로 고려된다.
다양한 구현예에서, 마찰 입자(16)는 흑연을 포함한다. 이와 같은 많은 구현예에서, 흑연은, 기판 재료의 전체 중량을 기준으로, 약 1 내지 약 20 중량%, 대안적으로 약 2 내지 약 19 중량%, 대안적으로 약 3 내지 약 18 중량%, 대안적으로 약 4 내지 약 17 중량%, 대안적으로 약 5 내지 약 16 중량%, 대안적으로 약 6 내지 약 15 중량%, 대안적으로 약 7 내지 약 14 중량%의 양으로 마찰 재료(10)에 존재한다. 추가의 비제한적인 구현예에서, 전술한 범위의 종점 내 및 이를 포함하는 모든 값 및 값의 범위가 이로써 명시적으로 고려된다.
다양한 구현예에서, 마찰 입자(16)는 실리카를 포함한다. 이와 같은 많은 구현예에서, 실리카는, 기판 재료의 전체 중량을 기준으로, 약 1 내지 약 20 중량%, 대안적으로 약 2 내지 약 19 중량%, 대안적으로 약 3 내지 약 18 중량%, 대안적으로 약 4 내지 약 17 중량%, 대안적으로 약 5 내지 약 16 중량%, 대안적으로 약 6 내지 약 15 중량%, 대안적으로 약 7 내지 약 14 중량%의 양으로 마찰 재료(10)에 존재한다. 추가의 비제한적인 구현예에서, 전술한 범위의 종점 내 및 이를 포함하는 모든 값 및 값의 범위가 이로써 명시적으로 고려된다.
다양한 구현예에서, 마찰 입자(16)는 캐슈넛 껍질 오일, 고무 또는 이들의 조합으로부터 유도된 입자를 포함한다. 캐슈넛 껍질 오일로부터 유도되거나 고무를 포함하는 마찰 입자(16)는 탄성이고 고무와 유사한 특성을 나타낸다. 본 개시에서, 캐슈넛 껍질 오일 및/또는 고무로부터 유도된 마찰 입자(16)는 또한 탄성중합체 입자로 지칭될 수 있다. 일부 구현예에서, 마찰 입자(16)는 실리콘 고무, 스티렌 부타디엔 고무("SBR"), 부틸 고무, 할로겐화 고무(예를 들면, 클로로부틸 고무, 브로모부틸 고무, 폴리클로로프렌 고무, 니트릴 고무) 및 이들의 조합을 구비하거나, 포함하거나, 또는 이것으로 구성되거나, 본질적으로 구성되는 고무 입자를 포함한다. 이와 같은 많은 구현예에서, 캐슈넛 껍질 오일, 고무 또는 이들의 조합으로부터 유도된 입자는, 기판 재료의 전체 중량을 기준으로, 약 1 내지 약 20 중량%, 대안적으로 약 2 내지 약 15 중량%, 대안적으로 약 3 내지 약 10 중량%의 양으로 마찰 재료(10)에 포함된다. 추가의 비제한적인 구현예에서, 전술한 범위의 종점 내 및 이를 포함하는 모든 값 및 값의 범위가 이로써 명시적으로 고려된다.
다양한 구현예에서, 마찰 입자(16)는 약 0.04 ㎛ 내지 약 80 ㎛, 대안적으로 약 1 ㎛ 내지 약 80 ㎛, 대안적으로 약 1 ㎛ 내지 약 60 ㎛, 대안적으로 약 1 ㎛ 내지 약 40 ㎛의 평균 직경을 갖는다. 추가의 비제한적인 구현예에서, 전술한 범위의 종점 내 및 이를 포함하는 모든 값 및 값의 범위가 이로써 명시적으로 고려된다.
마찰 입자(16)는 마찰 재료(10)의 기공 크기에 영향을 미치고, 또한 탄성/압축성에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들면, 캐슈넛 껍질 오일 및/또는 고무로부터 유도된 마찰 입자(16)의 사용은 마찰 재료(10)의 탄성 및 압축성을 향상시킬 수 있다. 다른 예로서, 마찰 입자(16)의 개별 입자의 크기가 보다 큰 경우, 입자는 마찰 재료(10)가 형성될 때 함께 조밀하게 충진되지 않는다. 이것은 보다 큰 기공 크기의 형성을 초래하는 경향이 있다. 반대로, 마찰 입자(16)의 개별 입자의 크기가 보다 작은 경우, 입자는 마찰 재료(10)가 형성될 때 함께 조밀하게 충진된다. 이것은 보다 작은 기공 크기의 형성을 초래하는 경향이 있다.
다양한 구현예에서, 마찰 입자(16)는, 기판 재료의 전체 중량을 기준으로, 약 10 내지 약 85 중량%, 대안적으로 약 15 내지 약 75 중량%, 대안적으로 약 15 내지 약 70 중량%, 대안적으로 약 15 내지 약 65 중량%, 대안적으로 약 20 내지 약 60 중량%, 대안적으로 약 21 내지 약 39 중량%, 대안적으로 약 31 내지 약 39 중량%의 양으로 존재한다. 추가의 비제한적인 구현예에서, 전술한 범위의 종점 내 및 이를 포함하는 모든 값 및 값의 범위가 이로써 명시적으로 고려된다. 마찰 재료(10)에 존재하는 마찰 입자(16)의 양은 상기 범위를 벗어나 변할 수 있지만, 통상적으로는 이들 범위 내에 전체 값 및 부분 값 둘 모두가 있다. 또한, 하나 초과의 유형의 마찰 입자(16)가 마찰 재료(10)에 포함될 수 있으며, 이러한 경우에 마찰 재료(10)에 존재하는 모든 마찰 입자(16)의 총량이 상기 범위 내에 있다는 것이 이해되어야 한다.
마찰 재료(10)의 마찰 발생 표면(32) 상에는, 마찰 입자(16)의 제2 또는 상부의 마찰 발생 층이 또한 증착될 수 있다. 규조토를 포함하는 다양한 마찰 개질 입자가 섬유상의 베이스 재료 상의 제2 층으로서 유용하다. 일부 구현예에서, 전술한 마찰 입자(16)의 임의의 조합은, 마찰 재료(10)(또는 기판 재료)의 마찰 발생 표면(32) 상에, 기판 재료의 전체 중량을 기준으로, 약 0.2 내지 약 20 중량%, 대안적으로 약 2 내지 약 10 중량%, 대안적으로 약 3 내지 약 5 중량%의 양으로 증착될 수 있다. 추가의 비제한적인 구현예에서, 전술한 범위의 종점 내 및 이를 포함하는 모든 값 및 값의 범위가 이로써 명시적으로 고려된다.
첨가제:
마찰 재료(10)는 또한 하나 이상의 첨가제를 포함할 수 있다. 이와 같은 첨가제는 소포제anti-foaming agent), 가공 첨가제, 가소제, 표면 활성제, 접착 촉진제, 난연제, 산화 방지제, 수분 제거제(water scavenger), 착색제, 염료, 자외선 안정제, 충진제, 요변성 부여제(thixotropic agent), 발포제, 계면 활성제, 불활성 희석제 및 이들의 조합의 그룹으로부터 선택될 수 있다. 첨가제(들)는 당업자의 요망에 따라 임의의 양으로 포함될 수 있다. 물론, 마찰 재료(10)는 전술한 첨가제 중 임의의 것이 없거나 실질적으로 없을 수 있다(5, 4, 3, 2, 1, 0.5 또는 0.1 중량% 미만을 포함함).
마찰 재료:
이제 도 1을 참조하면, 마찰 재료(10)는 마찰 발생 표면(32), 및 마찰 발생 표면(32)에 대향하는(그리고 그에 평행한) 본딩 표면(34)을 제공한다. 본딩 표면(34)은 통상적으로 기판(38)(예를 들면, 금속 플레이트)에 부착되고, 마찰 발생 표면(32)은 마찰을 발생시키는 데 사용된다.
도 1을 여전히 참조하면, 마찰 재료(10)는 오르가노폴리실록산 수지(12), 복수의 섬유(14) 및 복수의 마찰 입자(16)를 포함한다. 마찰 재료(10)의 조성 및 성분은 바로 전술한 바와 같다. 오르가노폴리실록산 수지(12), 섬유(14) 및 마찰 입자(16)의 배열은 통상적으로 복수의 기공(20)(또는 기공(20))을 정의한다. 즉, 마찰 재료(10)는 통상적으로 다공성이다. 본 개시의 목적을 위해, 마찰 재료(10)는 오르가노폴리실록산 수지(12)(경화 또는 미경화됨)를 포함한다.
섬유(14) 및 마찰 입자(16)를 포함하지만 오르가노폴리실록산 수지(12)를 포함하지 않는 마찰 재료(10)는 기판 재료로 지칭된다. 일단 마찰 재료(10)의 오르가노폴리실록산 수지(12)가 경화되면, 마찰 재료(10)는 사용을 위해, 예를 들어 마찰 플레이트(36) 상에 끼워 맞춰진다.
마찰 재료(10)는 단일-플라이(single-ply)로 기술될 수 있는데, 이는 단일 층이고 2-플라이가 아니라는 것을 의미한다. 다시 말해서, 마찰 재료(10)는 2-플라이 구조로 존재하는 2개의 별개 층을 포함하지 않는다. 그러나, 일부 구현예에서, 마찰 재료(10)는 베이스 및 증착 또는 마찰 발생 층을 포함하는 것으로 기술될 수 있다.
예를 들면, 마찰 재료(10)는 상기 마찰 재료(10) 내로 침투하고 상기 마찰 재료와 일체형이며, 상기 베이스의 상기 본딩 표면에 대향하는 상기 마찰 발생 표면(32)을 제공하는 마찰 발생 층을 포함할 수 있으며, 상기 마찰 발생 층은, (i) 섬유(14)(예를 들면, 피브릴화된 나노섬유); 및 (ii) 마찰 입자(16)(예를 들면, 규조토 입자 및/또는 탄성중합체 입자)를 포함한다.
마찰 재료(10)는 기공(20), 예를 들어 복수의 기공(20)을 정의한다. 각각의 기공(20)은 기공 크기를 갖는다. 평균 또는 중간의 기공 크기는 통상적으로 분포로서 표현된다. 기공 크기는 ASTM D4404-10을 사용하여 결정될 수 있다. 다양한 구현예에서, 마찰 재료(10) 내의 중간의 기공 크기, 또는 대안적으로 모든 기공 크기의 범위는, ASTM D4404-10을 사용하여 결정될 때, 약 2 ㎛ 내지 약 100 ㎛, 대안적으로 약 5 ㎛ 내지 약 100 ㎛, 대안적으로 0.5 ㎛ 내지 약 50 ㎛, 대안적으로 약 1 ㎛ 내지 약 50 ㎛, 대안적으로 약 1 ㎛ 내지 약 25 ㎛, 대안적으로 약 1 ㎛ 내지 약 15 ㎛, 대안적으로 약 15 ㎛ 내지 약 40 ㎛, 대안적으로 약 20 ㎛ 내지 약 35 ㎛, 대안적으로 약 25 ㎛ 내지 약 30 ㎛, 대안적으로 약 30 ㎛ 내지 약 35 ㎛, 대안적으로 약 5 ㎛ 내지 약 15 ㎛, 대안적으로 약 5 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 대안적으로 약 10 ㎛ 내지 약 15 ㎛, 대안적으로 약 10 ㎛ 내지 약 20 ㎛, 대안적으로 약 5 ㎛ 내지 약 20 ㎛, 대안적으로 약 5 ㎛ 내지 약 7 ㎛, 대안적으로 약 4 ㎛ 내지 약 8 ㎛, 대안적으로 약 5 ㎛ 내지 약 8 ㎛, 대안적으로는 약 7 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 대안적으로 약 7 ㎛ 내지 약 15 ㎛이다. 다양한 구현예에서, 마찰 재료(10) 내의 중간의 구멍 크기, 또는 대안적으로 모든 구멍 크기의 범위는 약 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 또는 20 ㎛ 초과 및 50 ㎛ 미만이다. 추가의 비제한적인 구현예에서, 전술한 범위의 종점 내 및 이를 포함하는 모든 값 및 값의 범위가 이로써 명시적으로 고려된다.
다른 구현예에서, 마찰 재료(10)는 ASTM D4404-10을 사용하여 측정될 때 약 25% 내지 약 85%의 다공성을 갖는다. 마찰 재료(10)의 다공성은 대안적으로 공기에 개방된 전체 마찰 재료(10)의 백분율 또는 공기 또는 고체가 아닌 부피에 기초한 전체 마찰 재료(10)의 백분율로서 기술될 수 있다. 다양한 구현예에서, 마찰 재료(10)는, ASTM D4404-10을 사용하여 측정될 때, 약 25% 내지 약 80%, 대안적으로 약 35% 내지 약 80%, 대안적으로 약 25% 내지 약 70%, 대안적으로 약 35% 내지 약 70%, 대안적으로 약 45% 내지 약 85%, 대안적으로 약 45% 내지 약 75%, 대안적으로 약 55% 내지 약 85%, 대안적으로 약 55% 내지 약 75%, 대안적으로 약 60% 내지 약 80%, 대안적으로 약 60% 내지 약 75%, 대안적으로 약 60% 내지 약 70%, 대안적으로 약 60% 내지 약 65%, 대안적으로 약 65% 내지 약 85%, 대안적으로 약 65% 내지 약 75%, 대안적으로 약 65% 내지 약 70%, 대안적으로 약 70% 내지 약 85%, 대안적으로 약 70% 내지 약 80%, 대안적으로 약 70% 내지 약 75%, 대안적으로 약 75% 내지 약 85%, 대안적으로 약 75% 내지 약 80%, 대안적으로 약 80% 내지 약 85%의 다공성을 갖는다. 추가의 비제한적인 구현예에서, 전술한 범위의 종점 내 및 이를 포함하는 모든 값 및 값의 범위가 이로써 명시적으로 고려된다.
마찰 재료(10)의 구조가 보다 다공성일수록, 열이 보다 효율적으로 소산된다. 마찰 재료(10)가 다공성인 경우, 사용 중에 마찰 재료(10)의 결합 동안에 마찰 재료(10)의 내부 및 외부에서의 오일 유동은 보다 빠르게 발생한다. 예를 들면, 마찰 재료(10)가 보다 높은 중간 기공 직경 및 다공성을 갖는 경우, 마찰 재료(10)는 마찰 재료(10)의 기공(20) 전체에 걸친 보다 양호한 자동 변속기 유체 유동으로 인해 보다 저온으로 또는 변속기(42)에서 보다 적은 열이 발생된 상태로 더 작동하기 쉽다. 변속기 시스템의 작동 동안, 특히 고온에서 자동 변속기 유체의 분해로 인해 마찰 재료(10) 상의 오일 침착물이 시간 경과에 따라 발달하는 경향이 있다. 오일 침착물은 기공(20)의 크기를 감소시키는 경향이 있다. 따라서, 마찰 재료(10)에 보다 큰 기공(20)이 형성되는 경우, 오일 침착 후에 남은/결과적인 기공 크기가 보다 커진다. 마찰 재료(10)의 다공성은 또한 섬유 유형 및 크기, 마찰 입자 유형 및 크기, 및 기판 재료 두께 및 중량의 선택에 기초하여 변형될 수 있다.
다양한 구현예에서, 마찰 재료(10)는 사용 중에 높은 유체 침투 능력이 있도록 높은 다공성을 가질 수 있다. 이와 같은 구현예에서, 마찰 재료(10)는 다공성일 뿐만 아니라 압축성인 것이 중요할 수 있다. 예를 들면, 마찰 재료(10) 내로 침투된 유체는 통상적으로 변속기(42)의 작동 중에 인가된 압력하에서 마찰 재료(10)로부터 신속하게 압착 또는 해제될 수 있어야 하지만, 마찰 재료(10)는 통상적으로 붕괴되지 않아야 한다.
다양한 구현예에서, 마찰 재료(10)는 약 0.4 내지 약 1.5 g/㎤, 대안적으로 약 0.4 내지 약 1.0 g/㎤, 대안적으로 약 0.4 내지 약 0.8, g/㎤, 대안적으로 약 0.5 내지 약 0.8, g/㎤의 밀도를 갖는다. 이와 같은 구현예에서, 마찰 재료(10)의 전체 두께는 통상적으로 약 0.3 ㎜ 내지 약 1 ㎜, 예를 들어 0.3 내지 0.9 ㎜, 0.4 내지 0.8 ㎜, 0.5 내지 0.7 ㎜, 0.6 내지 0.7 ㎜, 약 0.5 ㎜ 미만, 대안적으로 약 0.3 ㎜ 내지 약 5 ㎜, 대안적으로 약 0.3 ㎜ 내지 약 3 ㎜, 대안적으로 약 0.3 ㎜ 내지 약 2 ㎜, 대안적으로 약 0.31 내지 약 0.39 ㎜, 대안적으로 약 0.32 내지 약 0.38 ㎜, 대안적으로 약 0.33 내지 약 0.37 ㎜, 대안적으로 약 0.34 내지 약 0.36 ㎜, 대안적으로 약 0.34 ㎜이다. 추가의 비제한적인 구현예에서, 전술한 범위의 종점 내 및 이를 포함하는 모든 값 및 값의 범위가 이로써 명시적으로 고려된다. 이러한 두께는 오르가노폴리실록산 수지(12)를 포함하기 이전 또는 이후의 두께를 지칭할 수 있다.
다양한 구현예에서, 마찰 재료(10)는 사용 중에 보다 균일한 열 소산을 허용하는 개선된 다공성, 및/또는 탄성/압축성과 함께 개선된 떨림 방지(anti-shudder) 특성을 나타낸다. 변속기(42) 내의 유체는 마찰 재료(10)의 기공(20)을 통해 신속하게 이동할 수 있다. 또한, 개선된 탄성/압축성 및/또는 다공성은 마찰 재료(10) 상에 보다 균일한 압력 또는 심지어 압력 분포를 제공하여 불균일한 라이닝 마모 또는 "핫 스폿"이 최소화되게 한다.
마찰 재료(10)의 압축성은 섬유(14), 마찰 입자(16), 오르가노폴리실록산 수지(12) 및 기판 재료 중량 및 두께의 선택에 기초하여 추가로 변형될 수 있다. 추가의 비제한적인 구현예에서, 전술한 범위의 종점 내 및 이를 포함하는 모든 값 및 값의 범위가 이로써 명시적으로 고려된다.
본 개시의 마찰 재료(10)는, 예를 들어 마찰 플레이트(36)를 형성하는 데 사용되는 경우, 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 하기에서 설명되는 시험 및 그로부터 생성된 토크 곡선을 사용하여 결정될 때, 통상적으로 약 0.10 내지 약 0.16, 대안적으로 약 0.11 내지 약 0.15, 대안적으로 약 0.12 내지 0.14, 대안적으로 약 0.12 내지 약 0.13의 동적 마찰 계수("COF")를 나타낸다. 다양한 구현예에서, 마찰 재료(10)는, 당업자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 특히 보다 낮은 속도에서 시간 경과에 따라 일정하거나 점진적으로 감소하는 토크 곡선을 나타낸다. 추가의 비제한적인 구현예에서, 전술한 범위의 종점 내 및 이를 포함하는 모든 값 및 값의 범위가 이로써 명시적으로 고려된다.
COF 시험은 SAE no. 2 기계 및/또는 GK 3 시험 벤치에서 실행된다. 4개의 양면 마찰 플레이트(36) 및 대응하는 적용 DCT 유체는 약 440℃까지의 계면 온도에서 차량 발진 시에 이중-클러치 변속기(42)의 작동 환경을 시뮬레이션하는 데 사용된다.
다양한 구현예에서, 마찰 재료(10)는, ASTM D3528-96에 따라 시험될 때, 통상적으로 약 2,250 kPa 초과, 대안적으로 약 2,500 kPa 초과, 대안적으로 약 2,000 내지 약 10,000 kPa, 대안적으로 약 2,000 내지 약 8,000 kPa, 대안적으로 약 2,000 내지 약 5,000 kPa, 대안적으로 약 2,000 내지 약 4,000 kPa, 대안적으로 약 3,000 내지 약 5,000 kPa, 대안적으로 약 3,000 내지 약 4,000 kPa의 전단 강도를 갖는다. ASTM D3528-96과 관련하여, 시험 방법은 대기 중에서 4 in2의 전체 샘플 전단 면적을 갖는 건식 마찰 재료(10) 상에 수행된 이중 랩 전단 시험(double lap shear test)이다.
마찰 플레이트:
이제 도 2를 참조하면, 본 개시는 또한, 상기에서 처음에 소개된 바와 같이 기판(38)(예를 들면, 금속 플레이트) 및 마찰 재료(10)를 포함하는 마찰 플레이트(36)를 제공한다. 기판(38)은 (적어도) 2개의 표면을 가지며, 마찰 재료(10)는 통상적으로 이들 표면 중 하나 또는 둘 모두에 본딩된다. 통상적으로, 일단 마찰 재료(10)가 한쪽 또는 양쪽 표면에 부착 또는 본딩되면 마찰 플레이트(36)가 형성된다. 한쪽 또는 양쪽 표면에 대한 마찰 재료(10)의 본딩 또는 부착은 당업계에 공지된 바와 같은 본딩 접착제(40), 예를 들어 전술한 페놀 오르가노폴리실록산 수지(12) 또는 임의의 오르가노폴리실록산 수지(12)에 의해 달성될 수 있다. 본 개시는 또한 당업자에 의해 선택되는 바와 같이, 마찰 플레이트(36) 및 세퍼레이터 플레이트를 포함하는 클러치 조립체를 제공한다. 본 개시는 또한 클러치 조립체를 포함하는 변속기(42)를 제공한다. 도 3은 클러치 조립체를 보여주는 절결부를 갖는 변속기(42)의 사시도이다. 변속기(42)는 자동 변속기(42) 또는 수동 변속기(42)일 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 마찰 플레이트(36)는 당업계에 공지된 바와 같이, 본딩 접착제(40)로 기판(38)에 본딩되는 경화된 마찰 재료(10)(즉, 경화된 오르가노폴리실록산 수지(12)를 포함함)를 포함한다. 마찰 재료(10)의 본딩 표면(34)은 기판(38) 또는 다른 재료에 대한 본딩이 달성되는 것으로 의미되는 곳이다. 이와 같이, 마찰 재료(10)의 본딩 표면(34)은 기판(38)에 본딩된다.
마찰 재료(10)는 당업자에게 공지된 임의의 적합한 기술에 의해 기판(38)에 본딩된다. 통상적으로, 마찰 재료(10)는 당업자에게 일반적으로 공지된 본딩 접착제(40), 예를 들어 페놀 개질 니트릴 고무를 포함하는 본딩 접착제(40)로 기판(38)에 본딩된다. 예시적인 기판(38)은 마찰/클러치 플레이트, 싱크로나이저 링 및 전송 밴드(transmission band)를 포함하지만 이에 한정되지는 않는다. 기판(38)은 통상적으로 금속이다.
상기에서 언급된 바와 같이, 본 명세서에 설명된 마찰 재료(10)의 다양한 구현예가 습식 클러치에 사용될 수 있다. 마찰 재료(10)의 마찰 발생 표면(32)은 윤활제의 존재 하에서 대향하는 맞물림 표면(도시되지 않음)과의 계면 마찰 결합을 경험한다. 마찰 발생 표면(32)은 윤활제의 존재 하에서 대향하는 회전 표면(도시되지 않음)과의 선택적인 계면 마찰 결합을 경험하고, 본딩 표면(34)은 본딩 접착제(40) 또는 일부의 다른 적합한 본딩 기술의 도움으로 기판(38)에 대한 본딩 부착을 달성한다. 윤활제는, 예를 들어 자동 변속기 유체와 같은 임의의 적합한 윤활유일 수 있다. 마찰 재료(10)는 마찰 발생 표면(32)에서의 온도를 약 350℃ 미만으로 유지하도록 설계된 습식 클러치에서 만족스럽게 수행하지만, 또한 원한다면, 약 350℃, 대안적으로 약 400℃, 대안적으로 약 450℃ 초과의 고온 환경에서 사용될 수도 있다.
많은 구현예에서, 본 개시의 마찰 재료(10)는, 마찰 플레이트(36)를 형성하는 데 사용되는 경우, 0.4 내지 1.2 ㎜의, 오르가노폴리실록산 수지(12)의 경화 및 금속 플레이트에의 본딩 후의 최종 라이닝 두께를 갖는다. 다른 구현예에서, 이러한 두께는 약 0.5 내지 약 1.1 ㎜, 약 0.6 내지 약 1 ㎜, 약 0.7 내지 약 0.9 ㎜, 또는 약 0.8 내지 약 0.9 ㎜이다. 추가의 비제한적인 구현예에서, 전술한 범위의 종점 내 및 이를 포함하는 모든 값 및 값의 범위가 이로써 명시적으로 고려된다.
다양한 구현예에서, 마찰 재료(10)/마찰 플레이트(36)는, 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 기판(38)에의 본딩 후의 마찰 재료(10)(경화된 오르가노폴리실록산 수지(12)를 포함함)의 두께와 비교하여 기판(38)에의 본딩 전의 섬유 및 마찰 입자(16)(오르가노폴리실록산 수지(12)를 갖지 않고; "기판 재료"라고도 공지됨)의 두께를 측정한 후에 결정될 때, 약 10% 내지 약 30% 또는 약 10% 내지 약 20%, 예를 들어 약 11% 내지 약 19%, 약 12% 내지 약 18%, 약 13% 내지 약 17%, 약 14% 내지 약 16%, 또는 약 15%의 압축률을 나타낸다. 추가의 비제한적인 구현예에서, 전술한 범위의 종점 내 및 이를 포함하는 모든 값 및 값의 범위가 이로써 명시적으로 고려된다.
마찰 재료 형성 방법:
본 발명은 또한 마찰 재료(10)를 형성하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 오르가노폴리실록산 수지(12)를 제공하는 단계; 약 300 내지 약 800의 캐나다 표준 여수도("CSF")에 따라 측정된 피브릴화도를 갖는 복수의 섬유(14)를 제공하는 단계; 복수의 마찰 입자(16)를 제공하는 단계; 오르가노폴리실록산 수지(12)를 제공하는 단계; 복수의 섬유(14) 및 마찰 입자(16)를 조합하여 기판 재료를 형성하는 단계; 기판 재료에 오르가노폴리실록산 수지(12)를 함침시키는 단계; 및 오르가노폴리실록산 수지(12)를 경화시켜 마찰 재료(10)를 형성하는 단계를 포함한다. 오르가노폴리실록산 수지(12), 섬유(14), 마찰 입자(16) 및 다른 모든 성분은 바로 전술한 바와 같다.
통상적인 구현예에서, 마찰 재료(10)는 제조 라인 상에서의 연속적인 제조 공정을 통해 생성된다. 연속 제조 공정 동안, 섬유(14), 마찰 입자(16) 및 모든 다른 성분은 조합되어 원하는 폭 및 두께를 갖는 기판 재료를 형성한다. 기판 재료는 제조 라인을 따라 이동되고, 오르가노폴리실록산 수지(12)로 포화된다. 일단 오르가노폴리실록산 수지(12)로 포화되면, 기판 재료는 마찰 재료(10)를 형성하기 위해 섬유 웹을 원하는 두께로 압축하고 여분의 오르가노폴리실록산 수지(12)를 짜내는 롤러를 통해 당겨진다. 마찰 재료(10)는 롤러를 빠져나와 수분을 제거하고 마찰 재료(10)를 경화시키는 일련의 오븐을 통해 이송된다. 다음에, 경화된 오르가노폴리실록산 수지(12)를 포함하는 마찰 재료(10)는 압연되어 통상적으로 추후 사용을 위해 보관된다.
이와 같은 구현예에서, 연속 제조 공정 전체에 걸쳐서, 섬유상 기판 재료 자체가 지지되어야 하는 데, 이는 지지되지 않은 방식으로 공기 중에 현수되면서(예를 들면, 컨베이어 상에서 이송되기보다는 공기를 통해 당겨짐) 제조 라인을 따라 (예를 들면, 벨트, 롤러, 오븐 사이 등에서) 이동되기 때문이다. 다양한 다른 구현예에서, 상기 방법은 추가적인 섬유(14) 및 마찰 입자(16)를 마찰 재료(10)에 선택적으로 도포하여 마찰 발생 표면(32) 상에 침착물(또는 마찰 발생 층)을 형성하는 단계를 추가로 포함한다.
다양한 구현예에서, 마찰 재료(10)는 오르가노폴리실록산 수지(12)로 함침되고, 다음에 미리 결정된 시간 길이 동안 원하는 온도로 가열되어 마찰 재료(10)를 형성할 수 있다(예를 들면, 오르가노폴리실록산 수지(12)를 경화시킴). 많은 구현예에서, 가열은 약 170℃ 내지 약 380℃의 온도에서 오르가노폴리실록산 수지(12)(예를 들면, 실리콘 수지)를 경화시킨다. 그 후, 함침되고 경화된 마찰 재료(10)는 적합한 수단에 의해 원하는 기판(38)에 부착될 수 있다.
하기의 실시예는 본 발명을 예시하도록 의도된 것이며, 어떠한 방식으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 여겨져서는 안 된다.
실시예
실시예 1 및 2는 본 개시를 대표하는 오르가노폴리실록산 수지를 포함하는 마찰 재료이고, 비교예 1 내지 4는 본 개시의 오르가노폴리실록산 수지와 상이한 비교 수지를 포함한다. 실시예 1 및 2와 비교예 1 내지 4의 마찰 재료 사이의 유일한 조성 차이는 수지 유형이다. 실시예 1 및 2와 비교예 1 내지 4는 일반적으로 하기 표 1에 기술되어 있다.
Figure pat00002
이제 도 4를 참조하면, 실시예 1 및 비교예 1 내지 3의 마찰 재료의 수분 흡수가 제시되어 있다. 수분 흡수를 측정하기 위해, 각각의 마찰 재료 각각의 샘플은 150℃의 오븐에서 3시간 동안 건조되고, 중량 측정된다. 일단 건조되면, 샘플은 23℃의 온도로 90% 습도의 챔버에서 에이징된다. 습도 에이징 후에, 샘플은 중량 측정되고, 건조 후의 샘플과 습도 에이징 후의 동일한 샘플 사이의 중량% 증가를 계산함으로써 수분 흡수가 결정된다. 메틸 오르가노폴리실록산 수지를 포함하는 실시예 1의 마찰 재료는 페놀 수지(이와 같은 마찰 재료에 전통적으로 사용됨)를 포함하는 비교예 1의 마찰 재료보다 적은 수분을 흡수한다. 또한, 메틸 오르가노폴리실록산 수지를 포함하는 실시예 1의 마찰 재료는 오르가노폴리실록산 및 폴리이미드를 포함하는 수지를 포함하는 비교예 2의 마찰 재료보다 적은 수분을 흡수한다. 예기치 않게, 메틸 오르가노폴리실록산 수지를 포함하는 실시예 1은 실시예 1의 메틸 오르가노폴리실록산 수지와 상이한 구조의 오르가노폴리실록산 수지를 포함하는 비교예 3의 마찰 재료보다 적은 수분을 흡수한다.
실시예 1은 본 개시를 대표하는 오르가노폴리실록산 수지를 포함하는 마찰 재료이고, 비교예 1은 페놀 수지를 포함한다. 실시예 1과 비교예 2의 마찰 재료들 사이의 유일한 조성 차이는 수지 유형이다. 실시예 1 및 비교예 1은 일반적으로 상기 표 1에 기술되어 있다. 실시예 1 및 비교예 1의 마찰 재료의 수분 흡수가 시험되고, 그 결과가 도 5에 제시되어 있다. 수분 흡수를 시험하기 위해, 마찰 재료 샘플은 150℃의 오븐에서 3 시간 동안 건조되고, 중량 측정된다. 일단 건조되면, 샘플은 23℃의 온도로 90% 습도의 챔버에서 에어징된다. 습도 에이징 후에, 샘플은 중량 측정되고, 수분 흡수가 단위 체적당 중량으로 기록된다(도 4에 나타낸 중량%와는 대조적임). 이제 도 5를 참조하면, 실시예 1의 마찰 재료는 비교예 1에 의해 흡수된 수분의 절반 미만을 흡수한다. 유리하게는, 실시예 1의 마찰 재료는 최소의 수분 흡수를 나타낸다.
이제 도 6 및 도 7을 참조하면, 실시예 1 및 2와 비교예 3 및 4의 마찰 재료의 마찰 계수("COF")는 SAE no. 2 기계 상에서 시험된다. 하나의 양면 마찰 플레이트 및 변속기 유체가 저속 슬리핑 클러치 상태의 작동 환경을 시뮬레이션하는 데 사용된다. 실시예 1 및 2와 비교예 4의 COF는 도 6에 제시되어 있다. 도 6에서, 메틸 오르가노폴리실록산 수지를 포함하는 실시예 1의 마찰 재료는 페닐 메틸 오르가노폴리실록산 수지를 포함하는 실시예 2에 비해 보다 긍정적이고 보다 높은 COF를 나타낸다. 또한, 실시예 1 및 2 둘 모두는 페닐 오르가노폴리실록산 수지를 포함하는 비교예 4에 비해 저속 영역에서 보다 양호한 COF를 나타낸다. 이론에 얽매이지 않고, 마찰 재료의 COF는 오르가노폴리실록산 수지에 포함된 메틸 함량이 증가함에 따라 향상되고, 즉 주로 메틸인 R기를 갖는 분지형 오르가노폴리실록산 수지(실시예 1 및 2 및 상기 명세서에 설명됨)가 예기치 않게 우수한 COF를 나타내는 것으로 여겨진다.
이제 도 7을 참조하면, 실시예 1은 실시예 1의 메틸 오르가노폴리실록산 수지와 상이한 오르가노폴리실록산 수지를 포함하는 비교예 3보다 고온에서 더 긍정적이고 높은 COF를 나타낸다.
실시예 3은 본 개시를 대표하는 오르가노폴리실록산 수지를 포함하는 마찰 재료이고, 비교예 5는 페놀 수지를 포함한다. 실시예 3 및 비교예 5의 마찰 재료들 사이의 유일한 조성 차이는 수지 유형이다. 실시예 3 및 비교예 5는 하기 표 2에 일반적으로 기술되어 있다.
Figure pat00003
실시예 3 및 비교예 5의 열적 안정성은 20℃/분의 온도 램프에서 열 중량 분석(TGA)을 통해 시험된다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 실시예 3은 350℃ 초과의 열 분해 온도를 나타내고, 또한 비교예 5보다 고온에서 더 양호한 열적 안정성을 나타낸다.
초기 COF, 동적 COF, 정적 COF 및 E/M 비에 대한 측정치가 마찰 재료 결합/결합해제 사이클의 수에 대해 플롯되었다. 실시예 3 및 비교예 5의 동적 COF가 도 9에 제시되어 있다. 도 9에서, 실시예 3은 비교예 5에 비해 향상된 또는 보다 높은 동적 COF를 나타낸다.
실시예 4는 본 개시를 대표하는 오르가노폴리실록산 수지를 포함하는 마찰 재료이고, 비교예 6은 페놀 수지를 포함한다. 실시예 4 및 비교예 6의 마찰 재료들 사이의 유일한 조성 차이는 수지 유형이다. 실시예 4 및 비교예 6의 마찰 재료는: (1) 약 2 내지 약 50 ㎛의 직경 및 약 3 내지 약 15 ㎜의 길이를 갖는 아라미드 펄프; 및 (2) 약 2 내지 약 50 ㎛의 직경 및 약 3 ㎜ 이하의 길이를 갖는 아라미드 플록의 조합을 포함한다. 실시예 4 및 비교예 6은 일반적으로 하기 표 3에 기술되어 있다.
Figure pat00004
실시예 4 및 비교예 6의 동적 및 정적 COF가 도 10에 제시되어 있다. 도 10에서, 실시예 4는 비교예 6에 비해 향상된 동적 및 정적 COF를 나타낸다.
내구성 시험은 GK3 시험 벤치 상에서 실시예 4 및 비교예 6에 대해 실행되었다. 실시예 4 및 비교예 6의 내구성이 도 11에 제시되어 있다. 보다 구체적으로는, 중간점 COF에 대한 측정치는 마찰 재료 결합/결합해제 사이클의 수에 대해 플롯되었다. 실시예 4는 시험 전체 걸쳐 보다 높은 COF를 나타내고 유지했다. 이와 같이, 실시예 4의 마찰 재료는 향상된 마찰 및 내구성 특성을 나타낸다.
실시예 5는 본 개시를 대표하는 오르가노폴리실록산 수지를 포함하는 마찰 재료이고, 비교예 7은 페놀 수지를 포함한다. 실시예 5 및 비교예 7의 마찰 재료들 사이의 유일한 조성 차이는 수지 유형이다. 실시예 5 및 비교예 7의 마찰 재료는 증착 또는 마찰 발생 층을 포함한다. 실시예 5 및 비교예 7은 일반적으로 하기 표 4에 기술되어 있다.
Figure pat00005
섬유 A, B 및 C는 각각 아라미드, 천연 셀룰로오스 및 라이오셀 셀룰로오스를 포함한다.
마찰 입자 A, B 및 C는 약 5.5 내지 약 6의 모스 경도를 갖는 규조토, 흑연 및 규조토를 포함한다.
초기 COF, 동적 COF, 정적 COF 및 E/M 비에 대한 측정치는 SAE no. 2 기계에서 측정되고, 마찰 재료 결합/결합해제 사이클의 수에 대해 플롯되었다. 실시예 5 및 비교예 7의 동적 COF가 도 12에 제시되어 있다. 도 12에서, 실시예 5는 비교예 7에 비해 향상된 동적 COF를 나타낸다.
이제 표 5를 참조하면, 비교예 7에 비해 실시예 5의 동적 COF의 향상(% 증가)이 하기에서 제시된다.
Figure pat00006
이제 표 5를 참조하면, 오르가노폴리실록산 수지를 포함하는 실시예 5는 페놀 수지를 포함하는 비교예 7에 비해 향상된 동적 및 정적 COF를 나타낸다.
요약하면, 오르가노폴리실록산 수지를 포함하는 실시예 1 내지 5는 하기의 물리적 특성을 나타낸다:
● 낮은 수분 흡수;
● 고온 저항성;
● 높은 동적 및 정적 COF;
● 내구성; 및
● 글레이즈 저항성.
특히, 오르가노폴리실록산 수지를 포함하는 실시예 1 내지 5는 수지 유형만이 상이한 대응하는 비교예보다 양호한 물리적 특성을 나타낸다.
전체 개시에 걸친 전술한 구현예의 모든 조합은, 이와 같은 개시가 상기의 단일의 단락 또는 섹션에서 글자 그대로 설명되지 않더라도, 이로써 하나 이상의 비제한적인 구현예에서 명시적으로 고려된다. 다시 말해서, 명시적으로 고려된 구현예는 본 개시의 임의의 부분으로부터 선택되고 조합된 임의의 하나 이상의 요소를 포함할 수 있다.
전술한 값들 중 하나 이상은, 그 변화가 본 개시의 범위 내에 있는 한, ±5%, ±10%, ±15%, ±20%, ±25% 등만큼 변할 수 있다. 예상치 않은 결과가 모든 다른 부재와 독립적인 마쿠쉬(Markush) 그룹의 각 부재로부터 얻어질 수 있다. 각각의 부재는 첨부된 청구범위의 범위 내의 특정 구현예에 개별적으로 및/또는 조합하여 의존될 수 있고 이 특정 구현예에 대한 적절한 지지를 제공한다. 독립 및 종속 청구항(단독 및 다수 종속 청구항 둘 모두)의 모든 조합의 주제는 본 명세서에서 명시적으로 고려된다. 본 개시는 제한이 아닌 설명의 단어를 포함하는 예시적인 것이다. 본 개시의 많은 변형 및 변경이 상기 교시에 비추어 가능하며, 본 개시는 본 명세서에 구체적으로 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다.
또한, 본 개시의 다양한 구현예를 설명함에 있어서 의존하는 임의의 범위 및 하위 범위는 독립적으로 및 집합적으로 첨부된 청구범위의 범위 내에 있으며, 이와 같은 값이 본 명세서에 명시적으로 기재되어 있지 않더라도, 전체 값 및/또는 그 내의 부분 값을 포함하는 모든 범위를 설명하고 고려하는 것으로 이해된다는 것이 이해되어야 한다. 당업자는, 열거된 범위 및 하위 범위가 본 개시의 다양한 구현예를 충분히 설명하고 가능하게 하고, 이와 같은 범위 및 하위 범위가 또한 관련 2분의 1, 3분의 1, 4분의 1, 5분의 1 등으로 묘사될 수 있다는 것을 쉽게 인식한다. 단지 하나의 예로서, "0.1 내지 0.9"의 범위는 또한 하위 3분의 1, 즉 0.1 내지 0.3, 중간 3분의 1, 즉 0.4 내지 0.6, 및 상위 3분의 1, 즉 0.7 내지 0.9로 묘사될 수 있고, 이는 개별적으로 및 집합적으로 첨부된 청구범위의 범위 내에 있으며, 첨부된 청구범위의 범위 내의 특정 구현예에 개별적으로 및/또는 집합적으로 의존될 수 있고 이 특정 구현예에 대한 적절한 지지를 제공할 수 있다. 또한, "적어도", "초과", "미만", "이상" 등과 같은 범위를 한정하거나 변경하는 언어와 관련하여, 이와 같은 언어는 하위 범위 및/또는 상한 또는 하한을 포함한다는 것이 이해되어야 한다. 다른 예로서, "적어도 10"의 범위는 본질적으로 적어도 10 내지 35의 하위 범위, 적어도 10 내지 25의 하위 범위, 25 내지 35의 하위 범위 등을 포함하며, 각각의 하위 범위는 첨부된 청구범위의 범위 내의 특정 구현예에 개별적으로 및/또는 집합적으로 의존될 수 있고 이 특정 구현예에 대한 적절한 지지를 제공한다. 마지막으로, 개시된 범위 내의 개별 수치는 첨부된 청구범위의 범위 내의 특정 구현예에 의존될 수 있고 이 특정 구현예에 대한 적절한 지지를 제공한다. 예를 들면, "1 내지 9"의 범위는 3과 같은 다양한 개별 정수뿐만 아니라, 4.1과 같은 소수점(또는 분수)을 포함하는 개별 수치를 포함하며, 이는 첨부된 청구범위의 범위 내의 특정 구현예에 의존될 수 있고 이 특정 구현예에 대한 적절한 지지를 제공한다.

Claims (12)

  1. 마찰 발생 표면, 및 상기 마찰 발생 표면에 대향하는 본딩 표면을 제공하는 마찰 재료로서, 상기 마찰 재료는:
    (A) 약 300 내지 약 800의 캐나다 표준 여수도("CSF")에 따라 측정된 피브릴화도를 갖는 복수의 섬유;
    (B) 복수의 마찰 입자; 및
    (C) 하기 화학식에 의해 독립적으로 표시되는 실록시 단위를 포함하는 오르가노폴리실록산 수지의 경화된 생성물을 포함하며: (R1SiO3/2) 및/또는 (R2SiO2/2); 여기서, R1 및 R2 각각은 1개 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 1가의 탄화수소 기로부터 독립적으로 선택되는, 마찰 재료.
  2. 제1항에 있어서, R1 및 R2 각각은 메틸 기, 에틸 기, 프로필 기, 부틸 기, 헥실 기, 옥틸 기, 데실 기, 시클로헥실 기, 페닐 기, 톨릴 기, 크실릴 기, 벤질 기 및 페닐에틸 기로부터 독립적으로 선택되는, 마찰 재료.
  3. 제1항에 있어서, 상기 오르가노폴리실록산 수지는 [-OH], [-OCH3] 및 [-OC2H5]로부터 선택된 말단기를 포함하는, 마찰 재료.
  4. 제1항에 있어서, 상기 오르가노폴리실록산 수지는 하기 화학식에 의해 독립적으로 표시되는 실록시 단위를 포함하는 실세스퀴옥산이며:
    (R1SiO3/2);
    여기서, 각각의 R1은 메틸 기 및 페닐 기로부터 선택되는, 마찰 재료.
  5. 제4항에 있어서, 상기 오르가노폴리실록산 수지는 R1 메틸 기 및 R1 페닐 기를 약 1:1 내지 약 1:3의 비율로 포함하는, 마찰 재료.
  6. 제4항에 있어서, 각각의 R1은 메틸 기인, 마찰 재료.
  7. 제1항에 있어서, 상기 오르가노폴리실록산 수지는 하기 화학식에 의해 독립적으로 표시되는 실록시 단위를 포함하며:
    (R1SiO3/2) 및 (R2SiO2/2),
    여기서, R1 및 R2 각각은 알킬 기, 지환족 기 또는 아랄킬 기로부터 독립적으로 선택되는, 마찰 재료.
  8. 제7항에 있어서, R1 및 R2 각각은 메틸 기인, 마찰 재료.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 오르가노폴리실록산 수지는 약 350℃ 초과의 분해 온도 및/또는 약 55 중량% 초과의 SiO2 함량을 갖는, 마찰 재료.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 섬유는 파라-아라미드 섬유를 포함하는, 마찰 재료.
  11. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마찰 재료 내로 침투하고 상기 마찰 재료와 일체형이며, 상기 본딩 표면에 대향하는 상기 마찰 발생 표면을 제공하는 마찰 발생 층을 추가로 포함하며, 상기 마찰 발생 층은:
    (i) 셀룰로오스 섬유;
    (ii) 규조토 입자; 및 선택적으로,
    (iii) 탄성중합체 입자를 포함하는, 마찰 재료.
  12. 경화된 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 마찰 재료를 포함하는 마찰 플레이트로서,
    상기 경화된 마찰 재료의 상기 베이스의 상기 본딩 표면은 기판에 본딩되는, 마찰 플레이트.
KR1020180124722A 2017-10-23 2018-10-18 마찰 재료 KR20190045070A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762575870P 2017-10-23 2017-10-23
US62/575,870 2017-10-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20190045070A true KR20190045070A (ko) 2019-05-02

Family

ID=63857752

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180124722A KR20190045070A (ko) 2017-10-23 2018-10-18 마찰 재료

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10941827B2 (ko)
EP (1) EP3473883B1 (ko)
KR (1) KR20190045070A (ko)
CN (1) CN109695648B (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102382981B1 (ko) * 2021-04-29 2022-04-08 주식회사 아이디엠램프 미끄럼방지성능과 내마모성이 우수한 열경화성 수지 기반 미끄럼 방지구, 및 그 제조방법

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6673602B2 (ja) * 2018-05-31 2020-03-25 株式会社エフ・シー・シー 湿式摩擦プレートおよび同湿式摩擦プレートを備えた湿式多板クラッチ装置
CN113153926A (zh) 2020-01-07 2021-07-23 博格华纳公司 离合器系统和包括离合器系统的车辆传动系统
JP2022035253A (ja) * 2020-08-20 2022-03-04 Ｎｓｋワーナー株式会社 湿式摩擦材および湿式摩擦材を有するクラッチディスク
EP4352300A1 (en) 2021-06-08 2024-04-17 Teijin Aramid B.V. Modified aramid pulp and friction material comprising modified aramid pulp

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5856244A (en) * 1993-08-04 1999-01-05 Borg-Warner Automotive, Inc. Carbon deposit friction lining material
US5753356A (en) * 1993-08-04 1998-05-19 Borg-Warner Automotive, Inc. Friction lining material comprising less fibrillated aramid fibers and synthetic graphite
JP3066700B2 (ja) * 1993-12-28 2000-07-17 エヌエスケー・ワーナー株式会社 湿式摩擦材
JP4249306B2 (ja) 1998-11-16 2009-04-02 Ｎｓｋワーナー株式会社 湿式摩擦材
US6074993A (en) 1999-10-25 2000-06-13 Infineuma Usa L.P. Lubricating oil composition containing two molybdenum additives
US6586373B2 (en) 2000-11-02 2003-07-01 Nsk-Warner Kabushiki Kaisha Wet friction material
US6875473B2 (en) 2001-01-08 2005-04-05 J. D. Lincoln, Inc. Woven fabric with a modified ester resin for use as a wet friction liner
JP2004138121A (ja) 2002-10-16 2004-05-13 Nsk Warner Kk 湿式摩擦材
US8021744B2 (en) * 2004-06-18 2011-09-20 Borgwarner Inc. Fully fibrous structure friction material
US20060009541A1 (en) * 2004-07-09 2006-01-12 Yih-Fang Chen Saturant for friction material containing friction modifying layer
KR101201958B1 (ko) 2005-04-26 2012-11-16 보르그워너 인코퍼레이티드 마찰재
US20120028526A1 (en) * 2010-07-29 2012-02-02 Eaton Corporation Friction member and friction material thereof
US9777785B2 (en) 2011-08-08 2017-10-03 Borgwarner Inc. Wet friction material
EP3387285B1 (en) 2015-12-08 2021-01-13 BorgWarner Inc. Friction material
US10808782B2 (en) 2015-12-30 2020-10-20 Borgwarner Inc. Friction material

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102382981B1 (ko) * 2021-04-29 2022-04-08 주식회사 아이디엠램프 미끄럼방지성능과 내마모성이 우수한 열경화성 수지 기반 미끄럼 방지구, 및 그 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20190120315A1 (en) 2019-04-25
EP3473883B1 (en) 2021-11-17
CN109695648A (zh) 2019-04-30
US10941827B2 (en) 2021-03-09
CN109695648B (zh) 2022-03-04
EP3473883A1 (en) 2019-04-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20190045070A (ko) 마찰 재료
JP6538745B2 (ja) 湿式摩擦材料
JP4166844B2 (ja) 二層摩擦材料
EP3348855B1 (en) Friction material
JP4074364B2 (ja) 高性能二層摩擦材料
EP3397717B1 (en) Friction material
KR100398546B1 (ko) 섬유베이스재료
US11199233B2 (en) Friction matertial
US20210207673A1 (en) Friction material
US10989263B2 (en) Friction material

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application