KR20200036609A - 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물 및 상기 수지 조성물로 제조된 브레이크 패드 마찰재 - Google Patents
브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물 및 상기 수지 조성물로 제조된 브레이크 패드 마찰재 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물 및 상기 수지 조성물로 제조된 브레이크 패드 마찰재에 관한 것이다. 본 발명에 따른 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물은 높은 내열성과 우수한 가공성을 가져, 향상된 내구성과 안정적인 브레이크 성능을 확보할 수 있는 브레이크 패드 마찰재의 제공을 가능케 한다.
Description
본 발명은 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물 및 상기 수지 조성물로 제조된 브레이크 패드 마찰재에 관한 것이다.
일반적으로 브레이크 또는 제동장치는 고속으로 주행 또는 회전하는 물체에 마찰을 가하여 강제적으로 정지시키는 장치를 의미한다. 자동차의 경우 주행 속도의 제어를 위해 브레이크 시스템이 구비되며, 해당 제동장치 내부에는 운전자의 제어에 의해 마찰면과 접촉하는 브레이크 패드가 설치되어 있다.
보통의 제동 조건에서는 브레이크 패드에 소정 온도의 열이 발생하더라도 브레이크 패드가 크게 손상되지 않는다. 그러나 지속적인 고속 조건이나 내리막길 조건에서는 마찰에 의한 발열이 심화된다.
예를 들어, 일반적인 주행 조건에서는 브레이크 패드에서 100 내지 200 ℃ 정도의 열이 발생하지만, 내리막길 주행에서는 1000 ℃가 넘는 온도까지 마찰열이 상승하기도 한다. 브레이크 패드에서의 이러한 발열은 마찰계수의 급격한 감소가 발생하는 페이드 현상 등을 유발할 수 있어 안전상에 큰 문제를 일으킬 수 있다.
브레이크 패드 마찰재의 제조에는 일반적으로 충전제, 보강제 및 바인더 수지를 포함하는 조성물이 사용되며, 그 중 내열성이 상대적으로 낮은 물질은 바인더 수지이다.
일반적으로 상기 바인더 수지로는 페놀 수지, 아크릴 고무변성 페놀 수지, NBR (nitrile butadiene rubber) 고무변성 페놀 수지, 멜라민 수지, 에폭시 수지, 아크릴 고무 등이 사용되고 있다. 하지만 이러한 바인더 수지는 대부분 내열성이 150 ℃ 수준을 넘지 못하여, 극한의 상황에서 브레이크 패드 마찰재의 신뢰도와 주행 안정성을 보장할 수 없는 한계가 있다.
본 발명은 높은 내열성과 우수한 가공성을 갖는 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.
그리고, 본 발명은 상기 수지 조성물로 제조되어 향상된 내구성과 안정적인 브레이크 성능을 확보할 수 있는 브레이크 패드 마찰재를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따르면,
(a) 하기 화학식 1로 표시되는 하나 이상의 반복단위를 포함하는 프탈로니트릴 올리고머 및 경화제를 포함하는 수지 결합제,
(b) 강화 섬유,
(c) 충전제,
(d) 연마제, 및
(e) 윤활제
를 포함하는, 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물이 제공된다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 수소, C1-5의 알킬기, C1-3의 하이드록시알킬기, 또는 
로 표시되는 그룹이고,
상기 L은 직접 결합 또는 C1-5의 알킬기로 치환 또는 비치환된 C1-5의 알킬렌기이고,
Za 및 Zb는 각각 독립적으로 수소 또는 
그룹이고, 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위에 포함된 Za 및 Zb 중 적어도 하나는 Z1은 
그룹이고,
p는 1 내지 10 이고,
q는 0 또는 1 이고,
n은 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위의 중합도이다.
그리고, 본 발명에 따르면, 상기 수지 조성물로 제조된 브레이크 패드 마찰재가 제공된다.
이하, 발명의 구현 예들에 따른 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물 및 상기 수지 조성물로 제조된 브레이크 패드 마찰재에 대해 상세히 설명하기로 한다.
그에 앞서, 본 명세서에서 명시적인 언급이 없는 한, 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다.
본 명세서에서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 '포함'의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
본 명세서의 화학식에서 
표시는 해당 그룹이 다른 그룹에 연결되는 위치를 의미한다.
I. 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물
발명의 일 구현 예에 따르면,
(a) 하기 화학식 1로 표시되는 하나 이상의 반복단위를 포함하는 프탈로니트릴 올리고머 및 경화제를 포함하는 수지 결합제,
(b) 강화 섬유,
(c) 충전제,
(d) 연마제, 및
(e) 윤활제
를 포함하는, 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물이 제공된다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 수소, C1-5의 알킬기, C1-3의 하이드록시알킬기, 또는 
로 표시되는 그룹이고,
상기 L은 직접 결합 또는 C1-5의 알킬기로 치환 또는 비치환된 C1-5의 알킬렌기이고,
Za 및 Zb는 각각 독립적으로 수소 또는 
그룹이고, 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위에 포함된 Za 및 Zb 중 적어도 하나는 Z1은 
그룹이고,
p는 1 내지 10 이고,
q는 0 또는 1 이고,
n은 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위의 중합도이다.
본 발명자들의 계속적인 연구 결과, 상기 화학식 1로 표시되는 하나 이상의 반복단위를 포함하는 프탈로니트릴 올리고머는 낮은 연화점을 가져 우수한 공정성의 발현을 가능케 함이 확인되었다.
상기 프탈로니트릴 올리고머는 일반적인 프탈로니트릴 모노머 대비 큰 분자량을 가져 용융 조건 하에서도 일정 수준 이상의 용융 점도를 유지할 수 있다. 특히, 상기 프탈로니트릴 올리고머는 그 분자량의 조절을 통해 넓은 범위에서 조절 가능한 용융 점도를 가질 수 있다.
상기 프탈로니트릴 올리고머를 수지 결합제의 주요 성분으로 포함하는 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물은 필러에 대한 우수한 젖음성과 적정한 용융 점도를 동시에 가질 수 있다.
특히, 본 발명을 통해 제공되는 상기 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물은 상기 수지 결합제를 포함함에 따라 마찰열에 의한 브레이크 패드 마찰재의 열분해 혹은 열적 파손을 최소화할 수 있어 브레이크 패드 마찰재가 갖는 내구도 및 수명의 향상과 안정적인 브레이크 성능의 확보를 가능케 한다.
이하, 상기 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물에 포함될 수 있는 성분에 대해 설명한다.
(a) 수지 결합제
(a-i) 프탈로니트릴 올리고머
발명의 구현 예에 따르면, 상기 수지 결합제에는 하기 화학식 1로 표시되는 하나 이상의 반복단위를 포함하는 프탈로니트릴 올리고머가 포함된다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 수소, C1-5의 알킬기, C1-3의 하이드록시알킬기, 또는 
로 표시되는 그룹이고,
상기 L은 직접 결합 또는 C1-5의 알킬기로 치환 또는 비치환된 C1-5의 알킬렌기이고,
Za 및 Zb는 각각 독립적으로 수소 또는 
그룹이고, 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위에 포함된 Za 및 Zb 중 적어도 하나는 Z1은 
그룹이고,
p는 1 내지 10 이고,
q는 0 또는 1 이고,
n은 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위의 중합도이다.
본 명세서에서 "치환 또는 비치환된"이라는 용어는 하나 이상의 치환기로 단일 또는 다중 치환되거나 치환되지 않은 경우를 포함한다.
본 명세서에서 "알킬기"는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있다. 바람직하게는, 상기 알킬기는 1 내지 5의 탄소수 혹은 1 내지 3의 탄소수를 가진다. 구체적으로, 상기 알킬기는 메틸, 에틸, 프로필, n-프로필, 이소프로필, 부틸, n-부틸, 이소부틸, tert-부틸, sec-부틸, 1-메틸-부틸, 1-에틸-부틸, n-펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, 및 tert-펜틸 등일 수 있다.
본 명세서에서 "하이드록시알킬기"는 알킬렌기의 말단에 하이드록시가 치환된 그룹을 의미한다. 예를 들어, 상기 하이드록시알킬기는 하이드록시메틸기(-CH2OH), 하이드록시에틸기(-CH2CH2OH), 하이드록시프로필기(-CH2CH2CH2OH) 등일 수 있다.
본 명세서에서 "아릴기"는 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있다. 바람직하게는, 상기 아릴기는 6 내지 30의 탄소수를 가진다. 구체적으로, 상기 아릴기는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트릴기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 크라이세닐기, 및 플루오레닐기 등일 수 있다.
본 명세서에서 "직접 결합"은 해당 그룹에 원자가 존재하지 않고 그 양측의 그룹들이 서로 직접 연결되어 있는 것을 의미한다.
상기 프탈로니트릴 올리고머는 상기 화학식 1로 표시되는 하나 이상의 반복단위를 포함한다.
바람직하게는, 상기 프탈로니트릴 올리고머는 상기 화학식 1로 표시되는 하나, 둘 또는 셋의 반복단위를 포함할 수 있다.
상기 프탈로니트릴 올리고머가 상기 화학식 1로 표시되는 둘 이상의 반복단위를 포함하는 경우, 각 반복단위의 구조는 서로 다를 수 있다.
상기 화학식 1에서, 상기 Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 수소, C1-5의 알킬기, C1-3의 하이드록시알킬기, 또는 
로 표시되는 그룹이다. 여기서, 상기 L은 직접 결합 또는 C1-5의 알킬기로 치환 또는 비치환된 C1-5의 알킬렌기이다.
상기 화학식 1에서, 상기 Za 및 Zb는 각각 독립적으로 수소 또는 
그룹이다. 단, 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위에 포함된 상기 Za 및 Zb 중 적어도 하나는 Z1은 
그룹이다.
상기 화학식 1에서 상기 p는 1 내지 10, 혹은 1 내지 5, 혹은 1 내지 2이다.
상기 화학식 1에서 상기 q는 0 또는 1 이다.
그리고, 상기 화학식 1에서 상기 n은 상기 반복단위의 중합도이다.
발명의 구현 예에 따르면, 상기 프탈로니트릴 올리고머는 하기 화학식 A 내지 D 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 A]
[화학식 B]
[화학식 C]
[화학식 D]
상기 화학식 A 내지 D에서,
R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, C1-5의 알킬기, C1-3의 하이드록시알킬기, 또는 
로 표시되는 그룹이고, 상기 L은 직접 결합 또는 C1-5의 알킬기로 치환 또는 비치환된 C1-5의 알킬렌기이고,
Z1 내지 Z5는 각각 독립적으로 수소 또는 
그룹이고, 각 화학식에서 Z1 내지 Z5 중 적어도 하나는 
그룹이고,
p는 1 내지 10 이고,
n 및 m은 각각 반복단위의 중합도이다.
발명의 구현 예에 따르면, 상기 화학식 A는 하기 화학식 A-1 내지 A-3으로 표시될 수 있다.
[화학식 A-1]
[화학식 A-2]
[화학식 A-3]
상기 화학식 A-1 내지 A-3에서,
Z1 내지 Z6은 각각 독립적으로 수소 또는 
그룹이고, 각 화학식에 포함된 Z1 내지 Z6 중 적어도 하나는 
그룹이고,
L1 내지 L3는 각각 C1-5의 알킬기로 치환된 C1-5의 알킬렌기이고,
n은 각 반복단위의 중합도이다.
구체적으로, 상기 화학식 A-3은 하기 화학식 (A-3)'로 표시될 수 있다.
[화학식 (A-3)']
상기 화학식 (A-3)'에서 Z1 내지 Z6은 상기 화학식 A-3에 정의된 바와 같다.
발명의 구현 예에 따르면, 상기 화학식 B는 하기 화학식 B-1로 표시될 수 있다.
[화학식 B-1]
상기 화학식 B-1에서 Z1 내지 Z5 및 n은 각각 상기 화학식 B에 정의된 바와 같다.
발명의 구현 예에 따르면, 상기 화학식 C는 하기 화학식 C-1로 표시될 수 있다.
[화학식 C-1]
상기 화학식 C-1에서 Z1 내지 Z5, n, 및 m은 각각 상기 화학식 C에 정의된 바와 같다.
발명의 구현 예에 따르면, 상기 화학식 D는 하기 화학식 D-1로 표시될 수 있다.
[화학식 D-1]
상기 화학식 D에서 Z1 내지 Z3, p 및 n은 각각 상기 화학식 D에 정의된 바와 같다.
한편, 상기 프탈로니트릴 올리고머는 하기 화학식 1'로 표시되는 하나 이상의 반복단위를 포함하는 올리고머(이하 "화학식 1'의 올리고머"라 함)와 프탈로니트릴 화합물(예를 들어 4-nitrophthalonitrile)을 반응시켜 제조될 수 있다.
[화학식 1']
상기 화학식 1'에서,
Ra' 및 Rb '는 각각 독립적으로 수소, C1-5의 알킬기, C1-3의 하이드록시알킬기, 또는 
로 표시되는 그룹이고,
상기 L은 직접 결합 또는 C1-5의 알킬기로 치환 또는 비치환된 C1-5의 알킬렌기이고,
p는 1 내지 10 이고,
q는 0 또는 1 이고,
n은 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위의 중합도이다.
상기 화학식 1'의 올리고머와 상기 프탈로니트릴 화합물의 반응에 의해 상기 화학식 1'의 올리고머에 포함된 -OH 그룹에 프탈로니트릴 그룹이 결합되어 상기 프탈로니트릴 올리고머가 합성될 수 있다.
상기 반응에서 상기 화학식 1'의 올리고머와 상기 프탈로니트릴 화합물의 반응 비율에 따라 상기 화학식 1의 반복단위에 도입되는 
그룹(상기 Za 및 Zb에 대응하는 그룹)의 양이 달라질 수 있다.
상기 화학식 1'의 올리고머로는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 방법으로 제조된 것이 사용될 수 있다.
또한, 상기 화학식 1'의 올리고머로는 상기 화학식 1'로 표시되는 하나 이상의 반복단위를 포함하는 상용 제품이 사용될 수 있다.
한편, 상기 프탈로니트릴 올리고머는 1,000 g/mol 내지 30,000 g/mol의 중량 평균 분자량을 가질 수 있다.
본 명세서에서 용어 "중량 평균 분자량"은, GPC(gel permeation chromatograph)를 사용하여 측정한 표준 폴리스티렌에 대한 환산 수치이다. 본 명세서에서 용어 "분자량"은 특별히 달리 규정하지 않는 한 중량 평균 분자량을 의미한다.
비제한적인 예로, 분자량은 길이 300 mm의 PolarGel MIXED-L 칼럼(Polymer Laboratories)이 장착된 Agilent PL-GPC 220 기기를 이용하여 측정한다. 측정 온도는 65 °C이며, 디메틸포름아미드를 용매로 사용하였고 유속은 1 mL/min의 속도로 측정한다. 샘플은 10mg/10mL의 농도로 조제한 다음, 100 μL의 양으로 공급한다. 폴리스티렌 표준을 이용하여 형성된 검정 곡선을 참고로 Mw 및 Mn 의 값을 유도한다. 폴리스티렌 표준의 분자량(g/mol)은 580/ 3,940/ 8,450/ 31,400/ 70,950/ 316,500/ 956,000/ 4,230,000의 8 종을 사용한다.
상기 프탈로니트릴 올리고머에는 1,000 g/mol 내지 30,000 g/mol의 넓은 범위에서 분자량이 부여될 수 있다. 이러한 분자량의 조절을 통해 상기 프탈로니트릴 올리고머가 갖는 연화점, 용융 점도 등을 유변학적 물성이 조절될 수 있다.
한편, 상기 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물에는 상기 프탈로니트릴 올리고머 이외에, 본 발명이 속하는 기술분야에 잘 알려진 프탈로니트릴 화합물이 더 포함될 수 있다.
비제한적인 예로, 상기 프탈로니트릴 화합물로는 미국 특허 제4,408,035호, 미국 특허 제5,003,039호, 미국 특허 제5,003,078호, 미국 특허 제5,004,801호, 미국 특허 제5,132,396호, 미국 특허 제5,139,054호, 미국 특허 제5,208,318호, 미국 특허 제5,237,045호, 미국 특허 제5,292,854호, 또는 미국 특허 제5,350,828호 등에 개시된 화합물들이 예시될 수 있다.
바람직하게는, 상기 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물에는 하기 화학식 P1으로 표시되는 프탈로니트릴 화합물이 더 포함될 수 있다.
[화학식 P1]
상기 화학식 P1에서, RP11 내지 RP16은 각각 독립적으로 수소, C1-5의 알킬기, C1-5의 알콕시기, C6-30의 아릴기, 하기 화학식 P2 그룹, 또는 하기 화학식 P3 그룹으로서, RP11 내지 RP16 중 둘 이상은 하기 화학식 P2 그룹 또는 하기 화학식 P3 그룹이고,
[화학식 P2]
상기 화학식 P2에서,
LP2는 직접 결합, C1-5의 알킬렌기, -O-, -S-, -C(=O)-, -S(=O)-, 또는 -S(=O)2- 이고,
RP21 내지 RP25는 각각 독립적으로 수소, C1-5의 알킬기, C1-5의 알콕시기, C6-30의 아릴기, 시아노기로서, 상기 RP21 내지 RP25 중 둘 이상은 시아노기이다,
[화학식 P3]
상기 화학식 P3에서,
LP3는 직접 결합, C1-5의 알킬렌기, -O-, -S-, -C(=O)-, -S(=O)-, 또는 -S(=O)2- 이고,
*RP31 내지 RP35는 각각 독립적으로 수소, C1-5의 알킬기, C1-5의 알콕시기, C6-30의 아릴기, 상기 화학식 P2 그룹으로서, 상기 RP31 내지 RP35 중 하나 이상은 상기 화학식 P2 그룹이다.
비제한적인 예로, 상기 프탈로니트릴 화합물은 하기 화학식 P1'로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 P1']
상기 화학식 P1'에서,
LP2 및 LP3는 각각 독립적으로 직접 결합, C1-5의 알킬렌기, -O-, -S-, -C(=O)-, -S(=O)-, 또는 -S(=O)2- 이다.
RP11 내지 RP16, RP21 내지 RP25, 및 RP31 내지 RP35는 각각 독립적으로 수소, C1-5의 알킬기, C1-5의 알콕시기, 또는 C6-30의 아릴기이다.
상기 수지 결합제에 상기 프탈로니트릴 올리고머 및 상기 화학식 P1으로 표시되는 프탈로니트릴 화합물이 포함되는 경우, 상기 프탈로니트릴 올리고머는 프탈로니트릴 성분 전체의 중량을 기준으로 20 중량% 이상으로 포함되는 것이 바람직하다.
즉, 상기 프탈로니트릴 올리고머의 적용에 따른 효과가 충분히 발현될 수 있도록 하기 위하여, 상기 프탈로니트릴 올리고머는 상기 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물에 적용되는 상기 프탈로니트릴 성분 중 20 중량% 이상, 혹은 20 내지 100 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 프탈로니트릴 올리고머의 함량은 상기 프탈로니트릴 성분 중 20 내지 100 중량%의 범위에서 필요에 따라(예를 들어 필요로 하는 용융 점도 범위에 따라) 조절될 수 있다.
(a-ii) 경화제
발명의 구현 예에 따르면, 상기 수지 결합제에는 경화제가 포함된다.
상기 경화제는 상기 프탈로니트릴 올리고머와 반응하여 프탈로니트릴 수지를 형성할 수 있는 화합물이다.
예를 들어, 상기 경화제는 분자 내에 상기 프탈로니트릴 올리고머의 시아노기와 반응할 수 있는 관능기를 포함하는 화합물일 수 있다.
바람직하게는, 상기 경화제는 아민기, 히드록시기 및 이미드기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 관능기를 갖는 화합물일 수 있다.
구체적으로, 상기 경화제는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 2]
상기 화학식 2에서, R21 내지 R26은 각각 독립적으로 수소, C1-5의 알킬기, C1-5의 알콕시기, C6-30의 아릴기, 아민기, 또는 하기 화학식 3의 그룹으로서, 상기 R21 내지 R26 중 둘 이상은 아민기 또는 하기 화학식 3의 그룹이고,
[화학식 3]
상기 화학식 3에서,
L30은 직접 결합, C1-5의 알킬렌기, -O- 또는 -S- 이고,
R31 내지 R35는 각각 독립적으로 수소, C1-5의 알킬기, C1-5의 알콕시기, C6-30의 아릴기, 아민기로서, 상기 R31 내지 R35 중 적어도 하나는 아민기이다.
비제한적인 예로, 상기 경화제는 하기 화학식 2'로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 2']
상기 화학식 2'에서
R21, R23, R24, 및 R25는 각각 독립적으로 수소, C1-5의 알킬기, C1-5의 알콕시기, C6-30의 아릴기이고,
L30은 각각 직접 결합, C1-5의 알킬렌기, -O- 또는 -S- 이고,
R31 내지 R35는 각각 독립적으로 수소, C1-5의 알킬기, C1-5의 알콕시기, C6-30의 아릴기, 아민기로서, 상기 R31 내지 R35 중 적어도 하나는 아민기이다
또한, 상기 경화제는 하기 화학식 4로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 4]
상기 화학식 4에서,
M은 하기 화학식 5 내지 7 중 어느 하나로 표시되는 화합물 유래의 4가 라디칼이고,
X41 및 X42는 독립적으로 하기 화학식 8 및 9 중 어느 하나로 표시되는 화합물 유래의 2가 라이디칼이고,
*n은 1 이상의 수이다;
[화학식 5]
상기 화학식 5에서, R50 내지 R55는 각각 독립적으로 수소, C1-5의 알킬기, C1-5의 알콕시기, 또는 C6-30의 아릴기이다;
[화학식 6]
상기 화학식 6에서, R60 내지 R67은 각각 독립적으로 수소, C1-5의 알킬기, C1-5의 알콕시기, 또는 C6-30의 아릴기이다;
[화학식 7]
상기 화학식 7에서,
R70 내지 R79는 각각 독립적으로 수소, C1-5의 알킬기, C1-5의 알콕시기, 또는 C6-30의 아릴기이고,
X는 직접 결합, C1-5의 알킬렌기, -O-, -S-, -C(=O)-, -S(=O)-, -S(=O)2-, -C(=O)-O-L1-O-C(=O)-, -L2-C(=O)-O-L3-, -L4-O-C(=O)-L5-, 또는 -L6-Ar1-L7-Ar2-L8-이며; 여기에서 상기 L1 내지 L8는 각각 독립적으로 직접 결합, -O-, 또는 C1-5의 알킬렌기이고; 상기 Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 C6-30의 아릴렌기이다;
[화학식 8]
상기 화학식 8에서, R80 내지 R85는 각각 독립적으로 수소, C1-5의 알킬기, C1-5의 알콕시기, C6-30의 아릴기, 히드록시기, 또는 카르복실기이다;
[화학식 9]
상기 화학식 9에서,
R90 내지 R99는 각각 독립적으로 수소, C1-5의 알킬기, C1-5의 알콕시기, C6-30의 아릴기, 히드록시기, 또는 카르복실기이고,
X'는 직접 결합, C1-5의 알킬렌기, -O-, -S-, -C(=O)-, -NRa-, -S(=O)-, -S(=O)2-, -L9-Ar3-L10-, 또는 -L11-Ar4-L12-Ar5-L13-이며; 여기에서 상기 Ra는 수소, C1-5의 알킬기, C1-5의 알콕시기, 또는 C6-30의 아릴기이고; 상기 L9 내지 L13은 각각 독립적으로 직접 결합, -O-, 또는 C1-5의 알킬렌기이고; 상기 Ar3 내지 Ar5는 각각 독립적으로 C6-30의 아릴렌기이다.
비제한적인 예로, 상기 경화제는 하기 화학식 4' 또는 하기 화학식 4''로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 4']
[화학식 4'']
상기 화학식 4' 및 4''에서,
X 및 X'는 각각 독립적으로 직접 결합, C1-5의 알킬렌기, -O-, -S-, -C(=O)-, -S(=O)-, -S(=O)2-, -C(=O)-O-L1-O-C(=O)-, -L2-C(=O)-O-L3-, -L4-O-C(=O)-L5-, 또는 -L6-Ar1-L7-Ar2-L8-이며; 여기에서 상기 L1 내지 L8는 각각 독립적으로 직접 결합, -O-, 또는 C1-5의 알킬렌기이고; 상기 Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 C6-30의 아릴렌기이고,
R90 내지 R99는 각각 독립적으로 수소, C1-5의 알킬기, C1-5의 알콕시기, C6-30의 아릴기, 히드록시기, 또는 카르복실기이다.
한편, 상기 경화제의 함량은 상기 수지 결합제에 부여하고자 하는 경화성이 확보될 수 있는 범위에서 조절될 수 있다.
비제한적인 예로, 상기 경화제는 상기 프탈로니트릴 올리고머 1 몰 당 0.01 몰 내지 1.5 몰의 몰 비로 포함될 수 있다.
비제한적인 예로, 상기 경화제는 상기 수지 결합제에 포함된 프탈로니트릴 성분 1 몰 당 0.01 몰 내지 1.5 몰의 몰 비로 포함될 수 있다. 여기서, 상기 "프탈로니트릴 성분"은 상기 수지 결합제에 포함된 상기 화학식 1로 표시되는 프탈로니트릴 올리고머 및 상기 화학식 P1으로 표시되는 프탈로니트릴 화합물을 포괄하는 용어이다.
상기 경화제의 몰 비가 높아지면 프로세스 윈도우가 좁아져 가공성이 떨어지거나 고온의 경화 조건이 요구될 수 있다. 그리고, 상기 경화제의 몰 비가 낮아지면 경화성이 불충분해질 수 있다.
그리고, 상기 수지 결합제의 함량은 상기 연마 입자 및 충전제의 함량, 마찰 대상 물질의 종류 등에 따라 달라질 수 있으며, 바람직하게는 상기 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물 전체 중량의 5 내지 30 중량%일 수 있다. 구체적으로, 상기 수지 결합제는 상기 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물 전체 중량의 5 중량% 이상, 혹은 10 중량% 이상, 혹은 15 중량% 이상, 혹은 20 중량% 이상; 그리고 30 중량% 이하, 혹은 25 중량% 이하로 포함될 수 있다.
상기 브레이크 패드 마찰재가 목표로 하는 내열성을 나타낼 수 있도록 하면서도 마찰재의 강도를 향상시키고, 상기 첨가제들이 브레이크 패드 마찰재에 충분히 결합되어 있을 수 있도록 하기 위하여, 상기 수지 결합제의 함량은 5 중량% 이상인 것이 바람직하다. 다만, 수지 결합제가 과량으로 첨가될 경우 마찰 저항이 낮아져 브레이크 패드의 마찰 성능이 저하될 수 있으므로, 상기 수지 결합제는 30 중량% 이하로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 (a) 수지 결합제는 상기 프탈로니트릴 올리고머와 상기 경화제의 반응물인 프리폴리머(prepolymer) 상태로 제공될 수 있다.
상기 프리폴리머는 상기 수지 결합제 내에서 프탈로니트릴 올리고머와 경화제의 반응이 어느 정도의 일어난 상태(예를 들어, 소위 A 또는 B 스테이지 단계의 중합이 일어난 상태)이나, 완전히 경화된 상태에는 이르지 않고 적절한 유동성을 나타내어 가공이 가능한 상태의 것을 의미한다.
한편, 상기 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물은 본 발명이 속하는 기술분야에서 잘 알려진 첨가제들이 특별한 제한 없이 포함될 수 있다.
바람직하게는, 상기 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물은 상기 첨가제로 강화 섬유, 충전제, 연마제, 및 윤활제를 포함한다.
상기 강화 섬유, 충전제, 연마제, 및 윤활제로는 각각 본 발명이 속하는 기술분야에서 잘 알려진 것이 특별한 제한 없이 적용될 수 있다. 상기 강화 섬유, 충전제, 연마제, 및 윤활제의 구체적인 종류는 브레이크 패드 마찰재에 요구되는 특성에 따라 적절히 조절될 수 있다.
(b) 강화 섬유
일 예로, 상기 강화 섬유는 금속 섬유, 탄소 섬유, 유리 섬유, 아라미드 섬유, 티탄산칼륨 섬유, 셀룰로이드 섬유, 해포석(sepiolite) 섬유, 세라믹 섬유, 암면(rockwool), 및 아크릴 섬유로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 섬유일 수 있다.
상기 강화 섬유의 함량은 목적으로 하는 강화 특성에 따라 상기 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물 전체 중량의 15 내지 45 중량%일 수 있다.
구체적으로, 상기 강화 섬유는 상기 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물 전체 중량의 15 중량% 이상, 혹은 20 중량% 이상, 혹은 25 중량% 이상; 그리고 45 중량% 이하, 혹은 40 중량% 이하, 혹은 35 중량% 이하, 혹은 30 중량% 이하로 포함될 수 있다.
마찰재의 강도를 향상시키고 결합제와의 강화 효과가 충분히 발현될 수 있도록 하기 위하여, 상기 강화 섬유의 함량은 15 중량% 이상인 것이 바람직하다.
다만, 강화 섬유가 과량으로 첨가될 경우 결합제와 결합되지 않은 강화섬유가 고온에서 쉽게 떨어져 나가고, 제동 소음의 발생 빈도를 증가시켜 브레이크 패드의 마찰 성능이 저하될 수 있으므로, 상기 강화 섬유는 45 중량% 이하로 포함되는 것이 바람직하다.
(c) 충전제
상기 충전제는 황산바륨, 탄산칼슘 및 수산화칼슘으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물일 수 있으며, 이로 제한되는 것은 아니다.
상기 충전제의 함량은, 브레이크 패드 마찰재가 나타내는 강성, 압축 강도, 굽힘 계수, 내마모도, 열전도율, 전성 등 기본적인 물성을 유지하면서 가격 저감 및 마찰재의 밀도 증가와 같은 목적으로 하는 특성에 따라, 상기 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물 전체 중량의 10 내지 40 중량%일 수 있다.
구체적으로, 상기 충전제는 상기 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물 전체 중량의 10 중량% 이상, 혹은 15 중량% 이상; 그리고 40 중량% 이하, 혹은 35 중량% 이하로 포함될 수 있다.
충전제가 부족할 경우 마찰재의 밀도가 감소하여 내마모성이 떨어질 수 있으므로 충전 효과가 충분히 발현될 수 있도록 하기 위하여, 상기 충전제의 함량은 10 중량% 이상인 것이 바람직하다.
다만, 충전제가 과량으로 첨가될 경우 브레이크 패드의 마찰 성능이 저하되거나 결합제와 결합되지 않은 충전제가 브레이크 패드 마찰재의 표면으로부터 쉽게 탈락될 수 있으므로, 상기 충전재는 40 중량% 이하로 포함되는 것이 바람직하다.
(d) 연마제
상기 연마제는 지르코니아, 알루미나, 지르코늄 실리케이트, α-석영, 및 실리콘 카바이드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물일 수 있으며, 이로 제한되는 것은 아니다.
상기 연마제의 함량은, 브레이크 패드 마찰재에 부여하고자 하는 마찰 특성에 따라, 상기 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물 전체 중량의 5 내지 20 중량%일 수 있다.
구체적으로, 상기 연마재는 상기 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물 전체 중량의 5 중량% 이상, 혹은 10 중량% 이상; 그리고 20 중량% 이하, 혹은 15 중량% 이하로 포함될 수 있다.
상기 브레이크 패드 마찰재의 마찰력을 조절하고 브레이크 디스크의 표면에 열변형된 마찰막의 제거가 충분히 이루어질 수 있도록 하기 위하여, 상기 연마제의 함량은 5 중량% 이상인 것이 바람직하다.
다만, 연마제가 과량으로 첨가될 경우 브레이크 디스크가 과도하게 마모되어 토크 진폭을 증가시키고 저더(judder)와 같은 진동 및 소음의 발생 빈도를 증가시켜 브레이크 성능을 저하시킬 수 있으므로, 상기 연마제는 20 중량% 이하로 포함되는 것이 바람직하다.
(e) 윤활제
상기 윤활제는 흑연, 코크스, 안티몬 산화물, 몰리브덴 설파이드, 헥사고날 보론나이트라이드, 그래핀, 탄소나노튜브, 및 금속 설파이드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물일 수 있으며, 이로 제한되는 것은 아니다.
상기 윤활제의 함량은, 브레이크 패드 마찰재에 부여하고자 하는 윤활 특성에 따라, 상기 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물 전체 중량의 5 내지 30 중량%일 수 있다. 구체적으로, 상기 윤활제는 상기 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물 전체 중량의 5 중량% 이상, 혹은 10 중량% 이상, 혹은 15 중량% 이상; 그리고 30 중량% 이하, 혹은 25 중량% 이하, 혹은 20 중량% 이하로 포함될 수 있다. 적절한 마찰막 형성을 통해 윤활 효과가 발현될 수 있도록 하기 위하여, 상기 윤활제의 함량은 5 중량% 이상인 것이 바람직하다. 다만, 윤활제가 과량으로 첨가될 경우 브레이크 패드의 마찰 성능이 저하될 수 있으므로, 상기 윤활제는 30 중량% 이하로 포함되는 것이 바람직하다.
이 밖에도, 상기 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물에는 상기 첨가제로 탄소 복합 재료, 금속 합금, 소결 합금, 마찰 조절재 등이 더욱 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 마찰 조절재로는 캐슈 더스트, 고무 더스트, 미가황의 각종 고무 입자, 가황된 각종 고무 입자 등의 유기 충전제가 적용될 수 있다.
II. 브레이크 패드 마찰재
발명의 다른 일 구현 예에 따르면, 상술한 수지 조성물로 제조된 브레이크 패드 마찰재가 제공된다.
특히, 상기 브레이크 패드 마찰재는 상술한 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물에 의해 제조됨에 따라 브레이크의 작동 과정에서 마찰열에 의한 브레이크 패드 마찰재의 열분해 혹은 열적 파손이 최소화될 수 있어, 향상된 내구도와 수명을 나타낼 수 있고, 안정적인 브레이크 성능의 확보를 가능케 한다.
상기 브레이크 패드 마찰재는 상술한 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물을 사용하여 본 발명이 속하는 기술분야에 잘 알려진 방법에 의해 제조될 수 있다.
예를 들어, 상술한 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물의 구성 성분들 중 강화 섬유, 충전제, 연마제, 및 윤활제를 균일하게 혼합한 후, 소정의 온도 및 압력 조건 하에서 상기 수지 결합제를 첨가하여 혼련한 혼합물을 준비한다. 상기 혼합물을 소정의 온도 및 압력 조건 하에서 예비 성형한 후 건조 및 예열하여 예비 성형품을 형성한다. 이어서, 상기 예비 성형품을 소정의 온도와 압력 조건 하에서 패드의 형태로 성형하여 가압 성형품을 형성한다. 그리고, 상기 가압 성형품을 소정의 온도로 열처리하여 브레이크 패드 마찰재의 최종 제품이 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물은 높은 내열성과 우수한 가공성을 가져, 향상된 내구성과 안정적인 브레이크 성능을 확보할 수 있는 브레이크 패드 마찰재의 제공을 가능케 한다.
도 1 내지 도 3은 각각 합성예 1 내지 3에서 제조한 화합물에 대한 1H-NMR 스펙트럼을 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예들을 제시한다. 그러나 하기의 실시예들은 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 이들만으로 한정하는 것은 아니다.
1
H-NMR(Nuclear Magnetic Resonance) 분석
하기에서 제조한 화합물에 대한 NMR 분석은 Agilent사의 500 MHz NMR 장비를 사용하여 제조사의 매뉴얼대로 수행하였다. NMR 측정을 위한 샘플은 화합물을 DMSO(dimethyl sulfoxide)-d6에 용해시켜 제조하였다.
중량 평균 분자량 측정
300 mm의 PolarGel MIXED-L 칼럼(Polymer Laboratories)이 장착된 Agilent PL-GPC 220 기기를 이용하여, 하기 제조예에서 얻은 프탈로니트릴 올리고머의 중량 평균 분자량(Mw)을 측정하였다. 그 결과를 각 제조예에 나타내었다.
측정 온도는 65 °C이며, 디메틸포름아미드를 용매로 사용하였고 유속은 1 mL/min의 속도로 측정한다. 샘플은 10mg/10mL의 농도로 조제한 다음, 100 μL의 양으로 공급한다. 폴리스티렌 표준을 이용하여 형성된 검정 곡선을 참고로 Mw 및 Mn 의 값을 유도한다. 폴리스티렌 표준의 분자량(g/mol)은 580/ 3,940/ 8,450/ 31,400/ 70,950/ 316,500/ 956,000/ 4,230,000의 8 종을 사용한다.
합성예 1. 프탈로니트릴 올리고머(PN-1)의 합성
하기 화학식 PN-1으로 표시되는 프탈로니트릴 올리고머를 아래의 방법으로 합성하였다.
상기 화학식 KA-1으로 표시되는 올리고머(중량 평균 분자량 1,360 g/mol) 41.1 g 및 165.0 g의 DMF(dimethyl formamide)를 3넥 RBF(3 neck round bottom flask)에 투입하고, 상온에서 교반하여 용해시켰다. 상기에 4-니트로프탈로니트릴 51.9 g을 추가하고, DMF 70.0 g을 추가한 후 교반하여 용해시켰다. 이어서 탄산칼륨 49.8 g 및 DMF 30.0 g을 함께 투입한 후에 교반하면서 온도를 85 ℃까지 승온하였다. 5 시간 정도 반응시킨 후에 상온까지 냉각시킨다. 냉각된 반응 용액을 0.2 N 염산 수용액에 부어 중화 침전하였다. 필터링 후에 물로 세척하였다. 필터링된 반응물을 100 ℃의 진공 오븐에서 하루 동안 건조시켰다. 물과 잔류 용매를 제거한 후에, 상기 화학식 PN-1으로 표시되는 프탈로니트릴 올리고머(중량 평균 분자량 2,000 g/mol)를 95 중량%의 수율로 수득하였다.
상기 프탈로니트릴 올리고머 PN-1에 대한 1H-NMR 분석 결과를 도 1에 나타내었다.
*
합성예 2. 프탈로니트릴 화합물(PN-2)의 합성
[PN-2]
4,4'-Dihydroxybiphenyl 23.3 g 및 140 g의 DMF(dimethyl formamide)를 3넥 RBF(3 neck round bottom flask)에 투입하고, 상온에서 교반하여 용해시켰다. 상기에 4-니트로프탈로니트릴 43.3 g을 추가하고, DMF 70.0 g을 추가한 후 교반하여 용해시켰다. 이어서 탄산칼륨 36.3 g 및 DMF 30.0 g을 함께 투입한 후에 교반하면서 온도를 85 ℃까지 승온하였다. 5 시간 정도 반응시킨 후에 상온까지 냉각시킨다. 냉각된 반응 용액을 0.2 N 염산 수용액에 부어 중화 침전하였다. 필터링 후에 물로 세척하였다. 필터링된 반응물을 100 ℃의 진공 오븐에서 하루 동안 건조시켰다. 물과 잔류 용매를 제거한 후에 상기 화학식 PN-2로 표시되는 화합물(4,4'-bis(3,4-dicyanophenoxy)biphenyl)을 90 중량%의 수율로 수득하였다.
상기 PN-2 화합물에 대한 1H-NMR 분석 결과를 도 2에 나타내었다.
합성예 3. 경화제(CA-1)의 합성
[화학식 a]
[화학식 b]
[화학식 c]
상기 화학식 a의 화합물 24 g 및 NMP(N-methyl-pyrrolidone) 45 g을 3넥 RBF(3 neck round bottom flask)에 투입하고, 상온에서 교반하여 용해시켰다. 워터 배스(water bath)로 상기를 냉각시키고, 상기 화학식 b의 화합물 12.4 g을 서서히 3 번에 나누어 45 g의 NMP와 함께 투입하였다. 투입된 화합물이 모두 용해되면, azeotrope를 위해 반응물에 툴루엔 18 g을 투입하였다. Dean-Stark 장치와 리플럭스 콘덴서를 설치하고, Dean-Stark 장치에 톨루엔을 투입하여 채웠다. 탈수 축합 촉매로 피리딘 4.2 mL를 투입하고, 온도를 170 ℃까지 승온시키고, 3 시간 동안 교반하였다.
이미드 고리가 형성되면서 발생되는 물을 Dean-Stark 장치로 제거해 주면서 2 시간 동안 추가 교반하고, 잔류 톨루엔과 피리딘을 제거하였다. 반응 생성물을 상온까지 냉각하고, 메탄올에 침전시켜서 회수하였다. 회수된 침전물을 메탄올로 추출하여 잔류 반응물을 제거하고, 진공 오븐에서 건조하여 상기 화학식 c로 표시되는 CA-1 화합물을 81 중량%의 수율로 수득하였다.
상기 CA-1 화합물에 대한 1H-NMR 분석 결과를 도 3에 나타내었다.
제조예 1
상기 PN-1의 프탈로니트릴 올리고머 50 중량% 및 상기 PN-2의 프탈로니트릴 화합물 50 중량%의 혼합물을 알루미늄 디쉬를 이용하여 240 ˚C의 핫플레이트 위에서 완전히 용융시킨다. 여기에 경화제인 상기 화학식 CA-1의 화합물을 상기 PN-1 및 PN-2의 혼합물 1 몰당 약 0.15 몰이 존재하도록 첨가하였다. 추가로 240 ˚C의 핫플레이트 위에서 균일하게 혼합한 후 냉각하여 프리폴리머(수지 결합제)를 제조하였다.
제조예 2
상기 PN-1의 프탈로니트릴 올리고머 및 상기 PN-2의 프탈로니트릴 화합물의 혼합물 대신 상기 PN-2의 프탈로니트릴 화합물을 단독으로 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 프리폴리머(수지 결합제)를 제조하였다.
실시예 1
상기 제조예 1의 수지 결합제 20 중량%;
강화 섬유로 아라미드 섬유 5 중량%, 암면 5 중량%, 및 티탄산칼륨 섬유 10 중량%;
충전제로 황산바륨 20 중량% 및 수산화칼슘 5 중량%;
연마제로 지르코늄 실리케이트 10 중량%;
윤활제로 흑연 5 중량% 및 몰리브덴 설파이드 10 중량%; 및
기타 첨가제(마찰 조절재)로 고무 더스트 5 중량% 및 캐슈 더스트 5 중량%
를 뢰디게 믹서에 투입하고, 5 분간 혼합하여 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물을 제조하였다.
상기 수지 조성물을 열 성형 금형에 투입하고 성형 온도 200 ℃ 내지 250 ℃ 및 성형 압력 30 MPa의 조건 하에서 5 분간 가열, 가압 성형하여 성형물을 얻었다. 상기 성형물을 350 ℃에서 6 시간 동안 열처리하여 경화시킨 후, 도장, 소부, 연마하여 브레이크 패드 마찰재 시편을 제조하였다.
비교예 1
상기 제조예 1의 수지 결합제 대신 상기 제조예 2의 수지 결합제를 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 브레이크 패드 마찰재 시편을 제조하였다.
비교예 2
수지 결합제로 페놀 레진(상품명: KC-3002, 강남화성 제조) 20 중량%;
강화 섬유로 아라미드 섬유 5 중량%, 암면 5 중량%, 및 티탄산칼륨 섬유 10 중량%;
충전제로 황산바륨 20 중량% 및 수산화칼슘 5 중량%;
연마제로 지르코늄 실리케이트 10 중량%;
윤활제로 흑연 5 중량% 및 몰리브덴 설파이드 10 중량%; 및
기타 첨가제(마찰 조절재)로 고무 더스트 5 중량% 및 캐슈 더스트 5 중량%
를 뢰디게 믹서에 투입하고, 5 분간 혼합하여 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물을 제조하였다.
상기 수지 조성물을 열 성형 금형에 투입하고 성형 온도 160 ℃ 내지 180 ℃ 및 성형 압력 30 MPa의 조건 하에서 5 분간 가열, 가압 성형하여 성형물을 얻었다. 상기 성형물을 225 ℃에서 8 시간 동안 열처리하여 경화시킨 후, 도장, 소부, 연마하여 브레이크 패드 마찰재 시편을 제조하였다.
시험예 1. 마찰 계수 측정
Krauss-type 마찰 마모 시험기(제조사: MoinSys)를 이용하여 상기 실시예 및 비교예에 따른 시편에 대해 JASO C406 규격에 따라 마찰 계수를 측정하였다. 그 결과를 아래 표 1에 나타내었다.
시험예 2. 내페이드(anti-fade) 특성 평가
상기 브레이크 패드 마찰재 시편을 자동차용 브레이크에 적용하여 브레이크 제동 성능 및 내페이드 특성을 평가 및 비교하였다. 그 결과를 아래 표 1에 나타내었다.
구체적으로, 상기 브레이크 제동 성능은 JASO C406의 공인시험법에 준하여 다이나모 시험을 실행하고, 브레이크의 기본 성능 조건 (차속: 50 km/h, 감속도: 0.1~0.6 G), 브레이크의 고속 성능(차속: 100 km/h, 감속도: 0.5 G)의 평균 마찰계수 및 고온 성능 시험시의 최저 마찰계수를 비교하였다. 그리고, 내페이드 특성 측정을 위해 상기 브레이크 제동 성능 실험 중 평균 마찰계수와 고속 성능 시험시 페이드로 감소한 마찰계수(페이드양 = 평균마찰계수 - 최저마찰계수)를 비교하였다.
시험예 3. 고온 내마모성 평가
상기 브레이크 패드 마찰재를 자동차용 브레이크에 적용하여 브레이크 제동에 따른 고온 내마모성을 비교하였다. 그 결과를 아래 표 1에 나타내었다.
구체적으로, 상기 브레이크 제동 성능은 Krauss식 마찰 시험기를 이용하여 마모 시험을 실행하고, 압력 7 kgf/cm2 및 브레이크 디스크 온도 350 ℃로 유지하면서 제동거리 5 km를 진행하여 고온에서의 내마모성을 평가하였다. 그리고, 내마모성 측정을 위해 브레이크 제동 실험 전 후의 브레이크 마찰재의 두께를 비교하여 마모율(=두께 변화량/마찰력*이동거리)을 측정하였다.
| 마찰 계수 | 내페이드성 (페이드양) | 고온 내마모성 (마모율, mm3/MJ) |
|
| 실시예 1 | 0.338 | 0.04 | 2.5 |
| 비교예 1 | 0.350 | 0.09 | 7.0 |
| 비교예 2 | 0.364 | 0.15 | 10.0 |
상기 표 1을 참조하면, 상기 실시예 1에 따른 브레이크 패드 마찰재 시편은 상기 비교예 1 및 2의 시편에 비하여 상대적으로 높은 내열성과 내구성을 가져 안정적인 브레이크 성능의 제공을 가능하게 함이 확인되었다.
그리고, 상기 실시예 1의 시편은 상기 비교예 2의 시편에 비해 제조가 용이하여 높은 생산성을 나타내었다.
Claims (16)
- (a) 하기 화학식 1로 표시되는 하나 이상의 반복단위를 포함하는 프탈로니트릴 올리고머 및 경화제를 포함하는 수지 결합제,
(b) 강화 섬유,
(c) 충전제,
(d) 연마제, 및
(e) 윤활제
를 포함하는, 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 수소, C1-5의 알킬기, C1-3의 하이드록시알킬기, 또는로 표시되는 그룹이고,
상기 L은 직접 결합 또는 C1-5의 알킬기로 치환 또는 비치환된 C1-5의 알킬렌기이고,
Za 및 Zb는 각각 독립적으로 수소 또는그룹이고, 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위에 포함된 Za 및 Zb 중 적어도 하나는 Z1은
그룹이고,
p는 1 내지 10 이고,
q는 0 또는 1 이고,
n은 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위의 중합도이다.
- 제 1 항에 있어서,
상기 프탈로니트릴 올리고머는 하기 화학식 A 내지 D 중 어느 하나로 표시되는, 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물.
[화학식 A]
[화학식 B]
[화학식 C]
[화학식 D]
상기 화학식 A 내지 D에서,
R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, C1-5의 알킬기, C1-3의 하이드록시알킬기, 또는로 표시되는 그룹이고, 상기 L은 직접 결합 또는 C1-5의 알킬기로 치환 또는 비치환된 C1-5의 알킬렌기이고,
Z1 내지 Z5는 각각 독립적으로 수소 또는그룹이고, 각 화학식에서 Z1 내지 Z5 중 적어도 하나는
그룹이고,
p는 1 내지 10 이고,
n 및 m은 각각 반복단위의 중합도이다.
- 제 2 항에 있어서,
상기 화학식 A는 하기 화학식 A-1 내지 A-3으로 표시되는, 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물.
[화학식 A-1]
[화학식 A-2]
[화학식 A-3]
상기 화학식 A-1 내지 A-3에서,
Z1 내지 Z6은 각각 독립적으로 수소 또는그룹이고, 각 화학식에 포함된 Z1 내지 Z6 중 적어도 하나는
그룹이고,
L1 내지 L3는 각각 C1-5의 알킬기로 치환된 C1-5의 알킬렌기이고,
n은 각 반복단위의 중합도이다.
- 제 2 항에 있어서,
상기 화학식 B는 하기 화학식 B-1로 표시되는, 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물.
[화학식 B-1]
상기 화학식 B-1에서
Z1 내지 Z5는 각각 독립적으로 수소 또는그룹이고, 상기 화학식 B-1에 포함된 Z1 내지 Z5 중 적어도 하나는
그룹이고,
n은 각 반복단위의 중합도이다.
- 제 2 항에 있어서,
상기 화학식 C는 하기 화학식 C-1로 표시되는, 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물.
[화학식 C-1]
상기 화학식 C-1에서,
Z1 내지 Z5는 각각 독립적으로 수소 또는그룹이고, 상기 화학식 B-1에 포함된 Z1 내지 Z5 중 적어도 하나는
그룹이고,
n 및 m은 각각 반복단위의 중합도이다.
- 제 2 항에 있어서,
상기 화학식 D는 하기 화학식 D-1로 표시되는, 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물.
[화학식 D-1]
상기 화학식 D-1에서,
Z1 내지 Z3는 각각 독립적으로 수소 또는그룹이고, 상기 화학식 C-1에 포함된 Z1 내지 Z3 중 적어도 하나는
그룹이고,
p는 1 내지 10 이고,
n은 각 반복단위의 중합도이다.
- 제 1 항에 있어서,
상기 프탈로니트릴 올리고머는 1,000 g/mol 내지 30,000 g/mol의 중량 평균 분자량을 가지는, 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물.
- 제 1 항에 있어서,
상기 수지 결합제는 하기 화학식 P1으로 표시되는 프탈로니트릴 화합물을 더 포함하는, 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물.
[화학식 P1]
상기 화학식 P1에서, RP11 내지 RP16은 각각 독립적으로 수소, C1-5의 알킬기, C1-5의 알콕시기, C6-30의 아릴기, 하기 화학식 P2 그룹, 또는 하기 화학식 P3 그룹으로서, RP11 내지 RP16 중 둘 이상은 하기 화학식 P2 그룹 또는 하기 화학식 P3 그룹이고,
[화학식 P2]
상기 화학식 P2에서,
LP2는 직접 결합, C1-5의 알킬렌기, -O-, -S-, -C(=O)-, -S(=O)-, 또는 -S(=O)2- 이고,
RP21 내지 RP25는 각각 독립적으로 수소, C1-5의 알킬기, C1-5의 알콕시기, C6-30의 아릴기, 시아노기로서, 상기 RP21 내지 RP25 중 둘 이상은 시아노기이다,
[화학식 P3]
상기 화학식 P3에서,
LP3는 직접 결합, C1-5의 알킬렌기, -O-, -S-, -C(=O)-, -S(=O)-, 또는 -S(=O)2- 이고,
RP31 내지 RP35는 각각 독립적으로 수소, C1-5의 알킬기, C1-5의 알콕시기, C6-30의 아릴기, 상기 화학식 P2 그룹으로서, 상기 RP31 내지 RP35 중 하나 이상은 상기 화학식 P2 그룹이다.
- 제 1 항에 있어서,
상기 수지 결합제는 상기 경화제로 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는, 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물.
[화학식 2]
상기 화학식 2에서, R21 내지 R26은 각각 독립적으로 수소, C1-5의 알킬기, C1-5의 알콕시기, C6-30의 아릴기, 아민기, 또는 하기 화학식 3의 그룹으로서, 상기 R21 내지 R26 중 둘 이상은 아민기 또는 하기 화학식 3의 그룹이고,
[화학식 3]
상기 화학식 3에서,
L30은 직접 결합, C1-5의 알킬렌기, -O- 또는 -S- 이고,
R31 내지 R35는 각각 독립적으로 수소, C1-5의 알킬기, C1-5의 알콕시기, C6-30의 아릴기, 아민기로서, 상기 R31 내지 R35 중 적어도 하나는 아민기이다.
- 제 1 항에 있어서,
상기 수지 결합제는 상기 경화제로 하기 화학식 4로 표시되는 화합물을 포함하는, 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물.
[화학식 4]
상기 화학식 4에서,
M은 하기 화학식 5 내지 7 중 어느 하나로 표시되는 화합물 유래의 4가 라디칼이고,
X41 및 X42는 독립적으로 하기 화학식 8 및 9 중 어느 하나로 표시되는 화합물 유래의 2가 라이디칼이고,
n은 1 이상의 수이다;
[화학식 5]
상기 화학식 5에서, R50 내지 R55는 각각 독립적으로 수소, C1-5의 알킬기, C1-5의 알콕시기, 또는 C6-30의 아릴기이다;
[화학식 6]
상기 화학식 6에서, R60 내지 R67은 각각 독립적으로 수소, C1-5의 알킬기, C1-5의 알콕시기, 또는 C6-30의 아릴기이다;
[화학식 7]
상기 화학식 7에서,
R70 내지 R79는 각각 독립적으로 수소, C1-5의 알킬기, C1-5의 알콕시기, 또는 C6-30의 아릴기이고,
X는 직접 결합, C1-5의 알킬렌기, -O-, -S-, -C(=O)-, -S(=O)-, -S(=O)2-, -C(=O)-O-L1-O-C(=O)-, -L2-C(=O)-O-L3-, -L4-O-C(=O)-L5-, 또는 -L6-Ar1-L7-Ar2-L8-이며; 여기에서 상기 L1 내지 L8는 각각 독립적으로 직접 결합, -O-, 또는 C1-5의 알킬렌기이고; 상기 Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 C6-30의 아릴렌기이다;
[화학식 8]
상기 화학식 8에서, R80 내지 R85는 각각 독립적으로 수소, C1-5의 알킬기, C1-5의 알콕시기, C6-30의 아릴기, 히드록시기, 또는 카르복실기이다;
[화학식 9]
상기 화학식 9에서,
R90 내지 R99는 각각 독립적으로 수소, C1-5의 알킬기, C1-5의 알콕시기, C6-30의 아릴기, 히드록시기, 또는 카르복실기이고,
X'는 직접 결합, C1-5의 알킬렌기, -O-, -S-, -C(=O)-, -NRa-, -S(=O)-, -S(=O)2-, -L9-Ar3-L10-, 또는 -L11-Ar4-L12-Ar5-L13-이며; 여기에서 상기 Ra는 수소, C1-5의 알킬기, C1-5의 알콕시기, 또는 C6-30의 아릴기이고; 상기 L9 내지 L13은 각각 독립적으로 직접 결합, -O-, 또는 C1-5의 알킬렌기이고; 상기 Ar3 내지 Ar5는 각각 독립적으로 C6-30의 아릴렌기이다.
- 제 1 항에 있어서,
상기 강화 섬유는 금속 섬유, 탄소 섬유, 유리 섬유, 아라미드 섬유, 티탄산칼륨 섬유, 셀룰로이드 섬유, 해포석(sepiolite) 섬유, 세라믹 섬유, 암면(rockwool), 및 아크릴 섬유로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는, 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물.
- 제 1 항에 있어서,
상기 충전제는 황산바륨, 탄산칼슘 및 수산화칼슘으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는, 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물.
- 제 1 항에 있어서,
상기 연마제는 지르코니아, 알루미나, 지르코늄 실리케이트, α-석영, 및 실리콘 카바이드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는, 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물.
- 제 1 항에 있어서,
상기 윤활제는 흑연, 코크스, 안티몬 산화물, 몰리브덴 설파이드, 헥사고날 보론나이트라이드, 그래핀, 탄소나노튜브, 및 금속 설파이드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는, 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물.
- 제 1 항에 있어서,
5 내지 30 중량%의 상기 수지 결합제
15 내지 45 중량%의 상기 강화 섬유,
10 내지 40 중량%의 상기 충전제,
5 내지 20 중량%의 상기 연마제, 및
5 내지 30 중량%의 상기 윤활제
를 포함하는, 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물.
- 제 1 항의 수지 조성물로 제조된 브레이크 패드 마찰재.
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| KR1020180116457A KR102395758B1 (ko) | 2018-09-28 | 2018-09-28 | 브레이크 패드 마찰재용 수지 조성물 및 상기 수지 조성물로 제조된 브레이크 패드 마찰재 |
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| CN114574161A (zh) * | 2022-03-29 | 2022-06-03 | 扬州工业职业技术学院 | 一种用于刹车片的摩擦材料 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20070018159A (ko) * | 2005-08-09 | 2007-02-14 | 현대자동차주식회사 | 친환경 브레이크 마찰재용 이중재 조성물 및 이의 제조방법 |
| KR20110028187A (ko) * | 2009-09-11 | 2011-03-17 | 상신브레이크주식회사 | 자동차 브레이크 패드용 마찰재 |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20070018159A (ko) * | 2005-08-09 | 2007-02-14 | 현대자동차주식회사 | 친환경 브레이크 마찰재용 이중재 조성물 및 이의 제조방법 |
| KR20110028187A (ko) * | 2009-09-11 | 2011-03-17 | 상신브레이크주식회사 | 자동차 브레이크 패드용 마찰재 |
| KR20180050213A (ko) * | 2016-11-04 | 2018-05-14 | 주식회사 엘지화학 | 중합성 조성물 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Polym Int. 2013, vol.62, pp.1068-1076* * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114085524A (zh) * | 2021-11-18 | 2022-02-25 | 航天特种材料及工艺技术研究所 | 一种结构承载-烧蚀一体化邻苯二甲腈树脂预浸料、复合材料及其制备方法 |
| CN114085524B (zh) * | 2021-11-18 | 2023-09-29 | 航天特种材料及工艺技术研究所 | 一种结构承载-烧蚀一体化邻苯二甲腈树脂预浸料、复合材料及其制备方法 |
| CN114574161A (zh) * | 2022-03-29 | 2022-06-03 | 扬州工业职业技术学院 | 一种用于刹车片的摩擦材料 |
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