KR20200065027A - 수성 함침 시멘트 - Google Patents

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발레오 마테리오 드 프릭시옹
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Abstract

수성 함침 시멘트, 특히 마찰재의 제조를 위한 수성 함침 시멘트는 다음을 포함한다:
- 미네랄 충전제 또는 미네랄 충전제 및 유기 충전제로 이루어진 윤활 충전제의 수성 현탁액 (여기서 미네랄 충전제의 밀도 비는 1.2 이상 2 이하임); 및
- 고무 에멀젼
(이때, 윤활 충전제는 밀도가 다르고, 윤활 충전제에서 가장 덜 조밀한 충전제와 가장 조밀한 충전제 간의 질량 분율 비는 0.6 이상 및 4 이하이다).

Description

수성 함침 시멘트
본 발명은 특히 마찰재의 제조를 위한 수성 함침 시멘트, 상기 시멘트로 함침된 얀(yarn) 및 상기 시멘트로 함침된 얀을 포함하는 마찰재에 관한 것이다.
특히, 본 발명의 분야는 클러치 마찰 디스크 및 마찰 링에 관한 것이다. 이러한 마찰 링은, 특히, 원심력에 대한 저항을 갖도록 하는 미네랄 섬유, 예컨대 유리 섬유, 탄성 및/또는 감쇠 특성을 얻기 위한 고무, 전체를 일체성으로 만드는 다양한 충전제 및 결합제, 실용적으로 페놀 수지를 기초로 하는 얀으로부터 제조된다.
마찰 링을 제조할 때는 염소화된 용매를, 특히 고무 용해에 사용함이 일반적이다. 이러한 염소화된 용매를 사용할 때의 문제점은 이들이 유해하기 때문에 작업자와의 접촉을 피하고 대기로 방출되지 않도록 격리 및 회수 작업이 필요하다는 것이다. 이 문제를 극복하기 위해, 염소화된 용매를 물로 대체하는 것이 알려져 있다. 이를 위해서는 건조 고무 대신 라텍스를 사용해야 한다. 실시 시에, 수성 시멘트가 제조되는데, 이는 페놀 수지, 특히 분말 형태의 충전제, 및 라텍스를 물에 혼합하여 생성된다. 그런 다음 이 시멘트를 사용하여 미네랄 및 기타 섬유로 만든 얀을 함침하여 압력-경화된 블랭크를 형성하여 마찰 링을 형성한다.
문서 FR2927965 및 FR2941758은 이러한 수성 함침 시멘트를 기술한다.
본 출원인은 공지된 마찰재가 특히 280℃ 이상의 온도에서 고온 진동 감쇠에서 성능 저하를 나타내는 경향이 있음을 확인했다.
당업자는 마찰재에서 온도 진동 제어의 성능을 향상시키기를 희망한다.
따라서, 고온 윤활(hot lubrication)에서 균형있고 안정된 방식으로 진동을 제어할 수 있는 마찰재를 생성하기 위한 수성 함침 시멘트가 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 이 문제를 해결하는 수성 함침 시멘트를 제공하는 것이다.
이를 위해, 본 발명은, 특히 마찰재 제조를 위한, 수성 함침 시멘트에 관한 것으로, 이는
- 윤활 충전제 복합체의 수성 현탁액, 및
- 고무 에멀젼
을 포함하며, 이때 상기 윤활 충전제 복합체는 상이한 밀도의 윤활 충전제의 혼합물을 포함하고, 윤활 충전제 복합체에서 가장 덜 조밀한 충전제와 가장 조밀한 충전제 간의 질량 분율 비는 0.6 이상 및 4 이하이다.
유리하게는, 본 발명에 따른 수성 함침 시멘트는 고온 윤활에서 마찰재의 성능을 균형있게 하고 안정화시킬 수 있어, 불편을 유발하는 진동 현상을 피할 수 있다.
유리하게는, 본 발명에 따른 수성 함침 시멘트는, 종래 기술의 수성 함침 시멘트로부터의 마찰재와 비교하여 마찰 저항 및 내마모성이 증가된 마찰재를 제공하는 추가적인 효과를 갖는다.
바람직하게는, 윤활 충전제 복합체에서 가장 덜 조밀한 충전제와 가장 조밀한 충전제 간의 질량 분율 비는 1 이상, 바람직하게는 1.3 이상, 바람직하게는 3 이하, 바람직하게는 2 이하, 바람직하게는 1.8 이하, 바람직하게는 1.6이다.
본 발명에 따른 수성 함침 시멘트는 또한, 개별적으로 또는 기술적으로 가능한 임의의 조합으로 고려되는 하나 이상의 다음 특징을 포함할 수 있다:
- 윤활 충전제 복합체에서의 밀도 비는 1.2 이상 4 이하, 바람직하게는 3 이하, 바람직하게는 2 이하이고; 및/또는
- 중간 직경으로 정의되는 윤활 충전제 복합체의 입자 크기는 5 ㎛ 이상 30 ㎛ 이하, 바람직하게는 20 ㎛ 이하이고; 및/또는
- 윤활 충전제 복합체는 미네랄 충전제를 포함하고; 및/또는
- 각각의 미네랄 윤활 충전제는 금속 황화물이고; 및/또는
- 윤활 충전제 복합체는 상이한 밀도의 미네랄 충전제를 포함하고, 미네랄 충전제의 윤활 충전제 복합체에서의 밀도 비는 1.2 이상 2 이하, 바람직하게는 1.3이고; 및/또는
- 윤활 충전제 복합체는 미네랄 충전제로 이루어지고; 및/또는
- 윤활 충전제 복합체는 미네랄 충전제 및 유기 충전제를 포함하고; 및/또는
- 윤활 충전제 복합체는 미네랄 충전제 및 유기 충전제로 이루어지고; 및/또는
- 윤활 충전제 복합체에서 유기 충전제와 미네랄 충전제 간의 질량 분율 비는 1 이상 3 이하이며; 및/또는
- 윤활 충전제 복합체에서 유기 충전제와 가장 조밀한 미네랄 충전제 간의 질량 분율 비는 0.65 이상 1 이하, 바람직하게는 0.8이며; 및/또는
- 유기 충전제는 흑연이고; 및/또는
- 윤활 충전제 복합체는 2 이상 8 이하의 밀도를 갖는 충전제를 포함하고; 및/또는
- 수성 함침 시멘트는 시멘트 내의 총 건조 물질을 기준으로 3% 이상 10% 이하의 질량의 윤활 충전제 복합체를 포함하고; 및/또는
- 고무는 합성 SBR 또는 NBR 유형이고; 및/또는
- 수성 함침 시멘트는 열경화성 수지를 포함하고; 및/또는
- 열경화성 수지는 페놀 수지, 예를 들어 페놀 노볼락 수지 및/또는 멜라민 포름알데히드 수지를 포함하고; 및/또는
- 수성 함침 시멘트는 시멘트 내의 총 건조 물질의 60% 이상 70% 이하의 총 질량의 고무 및 열경화성 수지를 포함하고; 및/또는
- 수성 함침 시멘트는 계면 활성제를 포함하고; 및/또는
- 수성 함침 시멘트는 증점제를 포함하고; 및/또는
- 수성 함침 시멘트는 상이한 단위 부피의 미네랄 마찰 섬유를 포함하고; 및/또는
- 최대 섬유와 최소 섬유 간의 단위 부피 비는 10 이상 1000 이하이며; 및/또는
- 수성 함침 시멘트는 60% 이상 65% 이하의 건조 물질 질량 백분율를 갖고; 및/또는
- 미네랄 섬유의 적어도 일부는 티탄산 칼륨 및/또는 월라스토나이트 및/또는 유리 및/또는 슬래그 및/또는 현무암(basalt) 및/또는 세라믹을 포함하고; 및/또는
- 미네랄 섬유는 동일한 조성을 갖고; 및/또는
- 미네랄 섬유는 동일한 밀도를 갖고; 및/또는
- 미네랄 마찰 섬유의 질량이 시멘트의 총 건조 물질의 1% 이상이며; 및/또는
- 미네랄 마찰 섬유의 질량은 시멘트의 총 건조 물질의 10% 이하이며; 및/또는
- 각각의 섬유의 모스 경도는 4 이상, 바람직하게는 6 이상이며; 및/또는
- 각각의 섬유의 모스 경도는 7 이하이며; 및/또는
- 각각의 미네랄 섬유의 단위 길이는 3 mm 이하이며; 및/또는
- 미네랄 섬유의 적어도 일부는 절단된 물질로 제조되고; 및/또는
- 미네랄 섬유의 적어도 일부는 분쇄된 물질로 제조된다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 수성 함침 시멘트로 함침된 미네랄 섬유를 포함하는 얀에 관한 것이다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 수성 함침 시멘트로 함침된 하나 이상의 얀으로 제조된 마찰재에 관한 것이다.
본 발명의 다른 특징 및 장점은 하기 도면과 함께 비제한적이고 예시된 실시예에 의해 주어진 실시양태의 상세한 설명을 읽을 때 나타날 것이다:
도 1은 본 발명에 따른 함침 시멘트의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시양태에 따른 함침 시멘트의 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 함침 시멘트로 함침된 얀의 미네랄 섬유의 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 2개의 마찰재 및 종래 기술의 공지된 마찰재에 대한 마찰 시험 결과의 결과를 나타내는 그래프이다.
도면에서, 유사한 요소는 동일한 참조 번호로 표시된다.
또한, 본 발명의 이해를 용이하게 하는 관점을 제시하기 위해 다양한 요소들이 반드시 축척대로 표현되는 것은 아니다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 특히 마찰재의 제조를 위한, 윤활 충전제 복합체 (2)의 수성 현탁액 및 고무 에멀젼 (4)을 포함하는 수성 함침 시멘트에 관한 것이다.
본 발명의 목적 상, 수성 함침 시멘트는 수압(hydraulic) 결합제 조성물을 의미하고, 수성 현탁액은 분산 상, 즉 1 ㎛보다 큰 입자를 함유하는 상을 의미하고, 에멀젼은 연속 상, 즉 1 ㎛보다 작은 입자를 가진 상을 의미한다.
따라서, 본 발명에 따른 수성 함침 시멘트는 분산 상과 연속 상의 혼합물이다.
또한, 본 발명에 따르면, 윤활 충전제 복합체 (2)는 밀도가 다른 윤활 충전제 (6)의 혼합물을 포함하며, 윤활 충전제 (6) 복합체 (2)에서 가장 덜 조밀한 충전제와 가장 조밀한 충전제 간의 질량 분율 비는 0.6 이상 4 이하이다.
본 발명의 목적 상, 가장 덜 조밀한 충전제와 가장 조밀한 충전제 간의 질량 분율 비는, 윤활 충전제 복합체 (2) 중의 가장 덜 조밀한 충전제의 질량 분율을 윤활 충전제 복합체 (2) 중의 가장 조밀한 충전제의 질량 분율로 나눈 값을 의미한다.
본 발명자들은 놀랍게도, 윤활 충전제 복합체 (2)에서 본 발명에 따라 명시된 범위 내의 가장 덜 조밀한 충전제와 가장 조밀한 충전제 간의 질량 분율 비가, 수성 함침 시멘트 내에서 윤활 충전제 (6)를 균일한 조성으로 분포시키는 효과를 갖는다는 것을 알았다.
상이한 온도 범위에서 작용하는 윤활 충전제 (6)의 성능은 중첩된다. 또한, 각 충전제는 함침 시멘트 내에 균일하게 분포된다. 따라서, 상기 함침 시멘트는 고온 윤활시에 균형 있고 안정된 방식으로 진동을 제어할 수 있는 마찰재를 생성할 수 있게 한다.
본 발명에 따른 수성 함침 시멘트의 추가 효과는 함침 시멘트 내에 윤활 충전제 (6)의 균일한 분포로 인해 마찰재의 기계적 특성이 균일하다는 것이다. 특히, 기계적 특성은 물질의 표면 상에서 및 부피 내에서 동일하다. 마찰재를 사용할 때 마찰로 인해 표면이 마모된다. 이러한 상황에서, 본 발명에 따른 수성 함침 시멘트로 제조된 마찰재의 기계적 특성은 변하지 않는다. 따라서, 본 발명에 따른 수성 함침 시멘트로 제조된 마찰재는, 당업자에게 공지된 수성 함침 시멘트로 제조된 마찰재에 비해 증가된 마찰 저항 및 내마모성을 갖는다.
일 실시양태에 따르면, 가장 덜 조밀한 충전제와 가장 조밀한 충전제 간의 질량 분율 비는 바람직하게는 1 이상, 바람직하게는 1.3 이상, 바람직하게는 3 이하, 바람직하게는 2 이하, 바람직하게는 1.8 이하, 바람직하게는 1.6이다.
유리하게는, 함침 시멘트의 조성의 균일성은 더 낮은 교반 속도에서 얻어져서, 함침 시멘트의 제조를 위한 에너지 및 비용 절감뿐만 아니라 우수한 안정성을 제공한다.
일 실시양태에 따르면, 윤활 충전제 복합체 (2)에서의 밀도 비는 1.2 이상 4 이하, 바람직하게는 3 이하, 바람직하게는 2 이하이다.
일 실시양태에 따르면, 중간 직경에 의해 정의된 윤활 충전제 (6)의 입자 크기는 5 ㎛ 이상 30 ㎛ 이하이다. 다시 말해서, 화학적 조성에 의해 정의된 각각의 윤활 충전제 (6)는 다양한 직경의 입자로 이루어진다. 입자의 중간 직경은 5 ㎛ 이상 30 ㎛ 이하의 직경을 갖는다.
실제로, 동일한 질량 조성에서, 미세한 입자 크기는 입자와 고무 사이의 증가된 접촉 표면으로 인해 마찰재에 더 우수한 내마모성을 제공한다.
바람직하게는, 윤활 충전제 (6)의 입자 크기는 20 ㎛ 이하이다.
특정 실시양태에 따르면, 윤활 충전제 복합체 (2)는 2 이상 8 이하의 밀도를 갖는 충전제를 포함하고, 바람직하게는 윤활 충전제 복합체 (2)는 2 이상 8 이하의 밀도를 갖는 충전제를 포함한다.
특정 실시양태에 따르면, 윤활 충전제 복합체 (2)는 미네랄 충전제 및/또는 유기 충전제를 포함할 수 있다. 일 실시양태에 따르면, 윤활 충전제 복합체 (2)는 미네랄 충전제로 또는 미네랄 충전제 및 유기 충전제로 이루어질 수 있다.
따라서, 유리하게는, 수성 함침 시멘트는, 미네랄 충전제로 또는 미네랄 충전제 및 유기 충전제로 이루어진 윤활 충전제의 수성 현탁액을 포함할 수 있다.
미네랄 윤활 충전제는 특히 금속 황화물, 예를 들어 비스무트, 구리, 주석, 몰리브덴, 철 또는 아연의 황화물을 포함할 수 있다. 유기 윤활 충전제는 흑연을 포함할 수 있다.
특정 실시양태에 따르면, 미네랄 충전제의 밀도 비 (즉, 윤활 충전제 복합체 (2) 중의 가장 조밀한 미네랄 충전제의 밀도를 윤활 충전제 복합체 (2) 중의 가장 덜 조밀한 미네랄 충전제의 밀도로 나눈 값)는 1.2 이상 2 이하, 바람직하게는 1.3이다.
바람직하게는, 윤활 충전제 복합체 (2)에서 유기 충전제와 미네랄 충전제 간의 질량 분율 비 (즉, 유기 충전제의 질량 분율을 미네랄 충전제의 질량 분율로 나눈 값)는 1 이상 3 이하이다.
바람직하게는, 윤활 충전제 복합체 (2)에서 유기 충전제와 가장 조밀한 미네랄 충전제 간의 질량 분율 비 (즉, 유기 충전제의 질량 분율을 가장 조밀한 미네랄 충전제의 질량 분율로 나눈 값)는 0.65 이상 1 이하, 바람직하게는 0.8이다.
수성 함침 시멘트는 총 건조 물질을 기준으로 3% 이상 10% 이하의 질량의 윤활 충전제 복합체 (2)를 포함한다.
물 또는 수중 에멀젼과 같은 연속 상 및 분산 상을 포함하는 비균질 매질인 함침 시멘트의 제형은 수많은 물리적 및 화학적 상호 작용의 조절을 필요로 한다. 따라서, 함침 시멘트의 성분의 성질에 따라, 이들 상이한 성분의 질량 분율이 조정되어야 한다.
본 발명에 따른 함침 시멘트는 라텍스라고도 불리는 수성 에멀젼 (4) 형태의 고무를 포함한다. 바람직하게는, 고무는 스티렌-부타디엔 고무 (SBR), 니트릴-부타디엔 고무 (NBR) 또는 카르복실화된 니트릴-부타디엔 고무 (XNBR) 유형의 합성 고무를 포함한다. 바람직하게는, 고무는 NBR형 라텍스를 포함한다.
특정 실시양태에 따르면, 수성 함침 시멘트는 열경화성 수지를 포함하고, 이는 페놀 수지, 예를 들어 페놀 노볼락 수지 및/또는 멜라민 포름알데히드 수지를 포함할 수 있다.
특정 실시양태에 따르면, 수성 함침 시멘트는 60% 이상 65% 이하의 질량 백분율의 건조 물질을 갖는다. 보충물은 물이다.
특정 실시양태에 따르면, 수성 함침 시멘트의 건조 물질은 총 건조 물질의 60% 이상 70% 이하의 총 질량의 고무 및 열경화성 수지를 포함한다.
특정 실시양태에 따르면, 수성 함침 시멘트는 하나 이상의 첨가제를 포함할 수 있다. 따라서 수성 함침 시멘트는 하나 이상의 계면 활성제, 하나 이상의 증점제를 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
계면 활성제는 음이온성 유형, 예컨대 나트륨, 칼륨 또는 암모늄 폴리포스페이트, 또는 나트륨, 칼륨 또는 암모늄 설포네이트, 또는 나트륨, 칼륨 또는 암모늄 설페이트일 수 있다.
계면 활성제는 폴리아크릴레이트 또는 폴리비닐 알코올과 같은 비이온성 유형일 수 있다.
증점제는 셀룰로스 또는 규산 칼슘을 포함할 수 있다. 셀룰로스는 콜로이드성 미세결정질 셀룰로스 유형일 수 있다.
셀룰로스는 물에 녹지 않지만 수산기 -OH가 있으면 친수성이며, 이러한 결합은 연속 상에서 셀룰로스가 팽창하거나 증점되게 한다. 바람직하게는, 셀룰로스는 총 건조 물질의 0.3% 내지 1% 질량 분율 정도의 저농도로 도입된다. 유리하게는, 함침 시멘트의 점도는 시멘트에 의한 함침을 촉진하기에 충분할 정도로 낮다.
규산 칼슘은 수성 분산액에서 수화된 규산 칼슘이 된다. 유리하게는, 수화된 규산 칼슘 수화물은 점차적으로 합쳐져 겔을 형성하여, 충전제를 분산액 중에 현탁 상태로 유지시킨다. 규산 칼슘의 농도는 셀룰로스의 농도보다 높을 수 있다. 유리하게는, 혼합물의 점도는 함침에 보다 유리하다.
바람직하게는, 규산 칼슘은 총 건조 물질의 5% 이하의 농도로 시멘트에 도입된다.
바람직하게는, 수성 함침 시멘트는 하나 이상의 계면 활성제와 함께 셀룰로스 및 규산 칼슘을 포함한다.
바람직하게는, 수성 함침 시멘트는 총 건조 물질의 0.3% 이상 1% 이하의 농도의 셀룰로스, 총 건조 물질의 0% 이상 5% 이하의 농도의 규산 칼슘, 및 계면활성제, 바람직하게는 음이온성 또는 비이온성 유형의 계면활성제를 포함한다. 유리하게는, 시멘트 내 미네랄 섬유 (2)의 균일성은 적당한 교반 하에서 보다 쉽게 유지된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 일 실시양태에 따르면, 수성 함침 시멘트는 상이한 단위 부피의 미네랄 마찰 섬유 (12)를 포함할 수 있다.
이러한 미네랄 마찰 섬유는 수성 함침 시멘트로부터 유도된 마찰재의 마찰 저항을 증가시키는 효과가 있다.
일 실시양태에 따르면, 최대 섬유와 최소 섬유 간의 단위 부피 비율은 10 이상 1000 이하이다.
본 발명자들은 놀랍게도, 본 발명에 따른 특정 범위 내의 최대 섬유와 최소 섬유 간의 단위 부피 비가 수성 함침 시멘트 내의 부피에서 섬유 (12)를 균일하게 분포시키는 효과를 가짐을 알았다.
상이한 온도 범위에서 작용하는 섬유 (12)의 성능은 중첩된다. 또한, 미네랄 섬유 (12)는 함침 시멘트 내의 부피에서 균일하게 분포된다. 따라서, 함침 시멘트는 보다 우수한 마찰 저항을 갖는 마찰재를 생성할 수 있게 한다.
추가적인 효과는 함침 시멘트 내의 섬유 (12)의 균일한 분포로 인해 마찰재의 기계적 특성이 균일하다는 것이다. 특히, 기계적 특성은 물질의 표면 상에서 및 부피 내에서 동일하다. 마찰재를 사용할 때 마찰로 인해 표면이 마모된다. 이러한 상황에서, 본 발명에 따른 수성 함침 시멘트로 제조된 마찰재의 기계적 특성은 변하지 않는다. 따라서, 본 발명에 따른 수성 함침 시멘트로 제조된 마찰재는 당업자에게 공지된 수성 함침 시멘트로 제조된 마찰재에 비해 증가된 내마모성을 갖는다.
본 발명의 일 실시양태에 따르면, 각각의 미네랄 섬유의 단위 길이는 3 mm 이하이다.
유리하게는, 동일한 물질 조성의 경우, 미세한 입자 크기는 섬유와 고무 간의 증가된 접촉 표면으로 인해 마찰재에 더 우수한 내마모성을 제공한다.
본 발명의 일 실시양태에 따르면, 각각의 섬유의 모스 경도는 4 이상, 바람직하게는 6 이상이다. 본 발명의 일 실시양태에 따르면, 각 섬유의 모스 경도는 7 이하이다.
섬유의 모스 경도 값은 마찰재의 내마모성과 직접 관련이 있다.
본 발명의 일 실시양태에 따르면, 미네랄 섬유 (12)는 동일한 조성 및/또는 밀도를 갖는다.
본 발명의 맥락에서, 최대 섬유 (즉, 더 큰 부피의 섬유)와 최소 섬유 (즉, 더 작은 부피의 섬유) 간의 10 이상 1000 이하의 단위 부피 비는 시멘트에서 섬유의 균일한 분포를 가능하게 한다.
유리하게는, 마찰 저항 및 내마모성 측면에서 마찰재의 성능은 균일하다. 실제로, 모든 미네랄 섬유 (12)가 동일한 조성을 갖는 경우, 특히 이들은 동일한 모스 경도를 갖는다. 또한, 본 발명에 따르면, 모든 미네랄 섬유는 마찰재에 균일하게 분포된다.
미네랄 섬유는 합성 및/또는 천연의 것일 수 있고 유리, 세라믹 물질, 현무암, 슬래그, 월라스토나이트 및/또는 티탄산 칼륨을 포함할 수 있다. 당업자는, 수성 함침 시멘트에 적합한 특성, 특히 기계적 및 열적 특성을 가지며 예로서 제공된 것 이외의 물질로 제조된 미네랄 섬유를 자유롭게 선택하여 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에 따르면, 미네랄 섬유 (12)의 질량은 총 건조 물질의 1% 이상이다. 본 발명의 일 실시양태에 따르면, 미네랄 섬유 (12)의 질량은 총 건조 물질의 10% 이하이다.
본 발명의 일 실시양태에 따르면, 미네랄 섬유 (12)는 절단된 섬유를 포함한다.
본 발명의 일 실시양태에 따르면, 미네랄 섬유 (12)는 분쇄된 섬유를 포함한다.
본 발명은 또한 수성 함침 시멘트로 함침된 미네랄 섬유 (10)를 포함하는 얀 (8)에 관한 것이다.
이와 관련하여, 용어 '함침된'은, 얀 (8)의 미네랄 섬유 (10) 사이, 미네랄 섬유 (10) 주위, 미네랄 섬유 (10)의 가닥 및/또는 미네랄 섬유의 코어 주위의 공간으로 침투하는 함침 시멘트를 포함하는 것으로 이해된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 수성 함침 시멘트는 미네랄 섬유 (10)를 코팅하여, 윤활 충전제 복합체 (2)와 윤활 충전제 (6)가 미네랄 섬유 (10)를 따라 균일하게 분포되도록 한다.
본 발명은 또한, 본 발명에 따른 수성 함침 시멘트로 함침된 하나 이상의 얀 (8)으로 제조된 마찰재에 관한 것이다. 마찰재는 함침된 얀 (8)의 건조로부터 생성되며, 각각의 얀 (8)의 미네랄 섬유 (10) 사이의 공간, 및 임의적으로 얀 사이의 공간은 본 발명에 따른 건조된 함침 시멘트를 포함하는 고체 물질로 채워진다.
본 발명의 예시적인 실시양태
하기 실시예는, 본 발명에 따른 함침 시멘트의 윤활 충전제를 침강시키지 않는 수성 분산액의 안정성에 대한 효과 및 본 발명에 따른 마찰재의 고온시의 진동 감쇠에 대한 효과를 설명한다.
실시예 1에 따르면, 수성 함침 시멘트는 다음을 포함하는 수성 분산액이다:
- NBR 라텍스, 페놀 수지 및 멜라민 수지를 포함하는 중합체 60 내지 70%,
- 평균 밀도가 4.3인 금속 황화물 20 내지 50 질량% 및 흑연 40 내지 60 질량%를 포함하는, 금속 황화물 및 흑연에 기초한 제 1 윤활 충전제 복합체 3%,
- 평균 밀도가 6.2인 고밀도 금속 황화물 20 내지 60 질량% 및 평균 밀도가 4.7인 저밀도 금속 황화물 40 내지 80 질량%를 포함하는, 금속 황화물에 기초한 제 2 윤활 충전제 복합체 6%,
- 규산 칼슘 3%,
- 셀룰로스 0.3%, 및
- 황산 바륨 1/3, 카본 블랙 1/3, 탄산 칼슘과 같은 중성 충전제 및/또는 황 또는 산화 아연과 같은 고무 가황 활성화제일 수 있는 분말 1/3을 포함하는 다른 분말 18 내지 28%.
모든 백분율은 건조 물질의 질량 분율로 표시된다.
실시예 1에 따르면, 가장 덜 조밀한 윤활 충전제의 질량 분율을 가장 조밀한 윤활 충전제의 질량 분율로 나눈 값은 0.8이다. 가장 조밀한 윤활 충전제의 밀도를 가장 덜 조밀한 윤활 충전제의 밀도로 나눈 값은 2.8이다.
실시예 2에 따르면, 수성 함침 시멘트는 다음을 포함하는 수성 분산액이다:
- NBR 라텍스, 페놀 수지 및 멜라민 수지를 포함하는 중합체 60 내지 70%,
- 평균 밀도가 6.2인 고밀도 금속 황화물 20 내지 60 질량% 및 평균 밀도가 4.7인 저밀도 금속 황화물 40 내지 80 질량%를 포함하는, 금속 황화물에 기초한 윤활 충전제 복합체 9%,
- 규산 칼슘 3%,
- 셀룰로스 0.3%
- 황산 바륨 1/3, 카본 블랙 1/3, 탄산 칼슘과 같은 중성 충전제 및/또는 황 또는 산화 아연과 같은 고무 가황 활성화제일 수 있는 분말 1/3을 포함하는 다른 분말 18 내지 28%.
모든 백분율은 건조 물질의 질량 분율로 표시된다.
실시예 2에 따르면, 가장 덜 조밀한 윤활 충전제의 질량 분율을 가장 조밀한 윤활 충전제의 질량 분율로 나눈 값은 1.4이다. 가장 조밀한 윤활 충전제의 밀도를 가장 덜 조밀한 윤활 충전제의 밀도로 나눈 값은 1.3이다.
실시예 1 및 실시예 2에 따른 수성 함침 시멘트는 35 질량% 이하의 물로 희석된 후, 교반에 의해 균일화되고, 그대로 방치된다.
실시예 1 및 실시예 2에 따른 수성 함침 시멘트는 몇 시간 동안 방치된다. 침강이 발생하지 않는다. 점도는 높고 일정한 수준으로 유지된다.
또한, 윤활 충전제는, 제 1 및 제 2 함침 시멘트의 건조로부터, 상 분리 없이 마찰재에 균일하게 분포된다.
실시예 1 및 실시예 2에 따라 얀의 수성 함침 시멘트 함침으로부터 생성된 마찰재에 대해 저더(judder) 시험을 수행하였다.
비교용으로, 당업자에게 공지된 마찰재에 대해서도 동일한 시험을 실시하였다. 당업자에게 공지된 이 마찰재는 윤활 충전제 복합체를 함유하지 않는 함침 시멘트로부터 유도된다.
저더 시험은 동일한 마찰 라이닝을 가진 두 개의 수동 변속기용 클러치에 50 kJ의 에너지에서 힐(hill) 시작을 나타내는 사이클을 적용하는 것으로 이루어진다. 50℃ 내지 320℃의 서로 다른 온도에서 각 마찰재에 대해 시험이 반복된다.
각각의 맞물림(engagement)에서, 연속 미끄러짐(slipping) 동안 드라이브 샤프트의 여기 계수를 통해 진동이 측정된다.
온도의 함수로서, 도 4는 자동차의 클러치 작동시 진동 및 그에 따른 불편함을 느낄 수 있는 하한을 나타낸다.
실선은 윤활 충전제 복합체가 없는 기본 제형의 반응을 나타낸다.
정사각형으로 표시된 측정점은 실시예 1에 따른 마찰재의 반응을 나타낸다.
십자로 표시된 측정점은 실시예 2에 따른 마찰재의 반응을 나타낸다.
결과는 본 발명에 따른, 특히 실시예 1 및 실시예 2에 따른 마찰재 모두가 당업자에게 공지된 물질보다 우수한 성능을 나타내는 것을 보여준다. 실제로, 280℃에서, 당업자에게 공지된 물질은 진동을 불충분하게 감쇠시켜 불편을 야기한다. 한편, 실시예 1 및 실시예 2에 따른 마찰재는 고온 윤활 범위 (280℃ 초과)에서 진동을 충분히 감쇠시켜 불편을 피하게 한다.
실시예 1에 따른 마찰재는 50 내지 230℃의 최고 평균 성능을 나타내고 이 온도 범위에서 시험된 3종의 물질 중 가장 낮은 여기 계수를 갖는다.
230℃ 내지 적어도 320℃에서, 실시예 2에 따른 물질은 가장 좋은 성능을 가지며, 이 온도 범위에서 시험된 3개의 물질 중 가장 낮은 여기 계수를 갖는다.
실시예 3에 따르면, 마찰재로 제조된 모놀리쓰성 블록이 특히 다음을 포함하는 수성 함침 시멘트로 제조된다:
- 고무 에멀젼,
- 수지 혼합물, 및
- 시멘트 내의 건조 물질의 질량 분율로 표시될 때 5.6 질량%의 윤활 충전제 복합체 (이 윤활 충전제 복합체는 질량 분율로 표시될 때 흑연 47.5% 및 금속 황화물 29.1%를 포함하고, 금속 황화물은 주석 및 아연 이황화물의 혼합물로, 평균 밀도 4.2이다).
실시예 3에 따르면, 흑연의 질량 분율을 금속 황화물의 질량 분율로 나눈 값 R1은 1.63이다.
실시예 3에 따라 함침 시멘트로 제조된 마찰재에 윤활 충전제가 균일하게 분포되어 있는지를 확인하기 위해, 그 표면을 따라 모놀리쓰성 블록의 1/5 내지 1/3을 나타내는 몇몇 샘플을 무작위로 취한다.
각 샘플은 다음과 같은 열처리를 거친다:
- 존재하는 흑연을 태우지 않고 고무와 수지를 제거하기 위한 480℃에서 12시간 동안의 초기 하소, 및
- 존재하는 흑연의 양을 결정하기 위한 800℃에서의 두 번째 하소.
두 번째 하소로부터의 재를 X-선 형광에 의해 분석하여 이의 금속 황화물 조성을 결정한다.
수행된 분석 결과는 아래 표에 제공된다.
샘플 샘플 1 샘플 3 이론치
재에서 측정한 윤활 충전제 복합체의 양 (질량%) 5.7% 5.5% 5.6%
추출된 윤활 충전제 복합체에 투입된 흑연의 양 (질량%) 49% 49% 47.5%
추출된 윤활 충전제 복합체에 투입된 금속 황화물의 양 (질량%) 29% 30% 29.1%
R1 1.68 1.63 1.63
또한 에너지-분산성 x-선 분광법 (EDS) 프로브에 연결된 주사전자현미경을 사용하여 충전제 분리의 부재가 확인된다. 충전제는 매트릭스에서 발견되고, 식별되고, 부피 분포에서 균일하게 존재함이 확인된다.
마찰재에서 흑연 또는 금속 황화물과 다른 성질의 윤활 충전제의 질량 분율을 찾고, 식별하고 측정하기 위해 상기 제시된 분석 방법을 적용하는 것은 당업자에게 공지되어 있다.
실시예 3에 따른 함침 시멘트로 제조된 마찰재 샘플의 분석은, 한편으로는, 윤활 충전제 복합체가 마찰재에 균일하게 분포되어 있고, 다른 한편으로는, 흑연 및 금속 황화물이 각각 마찰재에 균일하게 분포되어 있음을 확인시켜 준다.
본 발명은 일반적인 발명의 개념을 제한하지 않으면서 실시양태 및 실시예로써 설명되었다.
본 명세서에 설명된 상이한 실시양태 및 상이한 실시예를 반영한 후, 많은 다른 수정 및 변형이 당업자들에게 제안된다. 이들 실시양태는 예로써 주어지고 본 발명의 범위를 제한하도록 의도되지 않으며, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 결정된다.
청구범위에서, "포함하는"이라는 단어는 다른 요소 또는 단계를 배제하지 않으며, 단수형 표현의 사용은 복수를 배제하지 않는다. 상이한 특징들이 상호 종속 청구항에 열거되어 있는 것이, 그러한 특징들의 조합이 유리하게 사용될 수 없음을 나타내는 것은 아니다. 마지막으로, 청구범위에 사용된 임의의 수치 참조는 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

Claims (8)

  1. 윤활 충전제들의 수성 현탁액으로서, 이때 상기 윤활 충전제는 미네랄 충전제 또는 미네랄 충전제와 유기 충전제로 이루어지고, 상기 미네랄 충전제들의 밀도 비는 1.2 이상 2 이하인, 수성 현탁액; 및
    고무 에멀젼
    을 포함하는, 특히 마찰재의 제조를 위한, 수성 함침 시멘트로서, 이때 상기 윤활 충전제들의 밀도가 다르고, 윤활 충전제에서 가장 덜 조밀한 충전제와 가장 조밀한 충전제 간의 질량 분율 비는 0.6 이상 4 이하인, 수성 함침 시멘트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 윤활 충전제들의 밀도 비가 1.2 이상 4 이하인, 수성 함침 시멘트.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 윤활 충전제의 입자 크기가 5 ㎛ 이상 30 ㎛ 이하인, 수성 함침 시멘트.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기 충전제와 상기 미네랄 충전제 간의 질량 분율 비가 1 이상 3 이하인, 수성 함침 시멘트.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기 충전제와 상기 가장 조밀한 미네랄 충전제 간의 질량 분율 비가 0.65 이상 1 이하인, 수성 함침 시멘트.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상이한 단위 부피의 미네랄 마찰 섬유를 포함하고, 이때 최대 섬유와 최소 섬유 간의 단위 부피 비가 10 이상 1000 이하인, 수성 함침 시멘트.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 수성 함침 시멘트로 함침된 미네랄 섬유를 포함하는 얀(yarn).
  8. 제 7 항에 따른 함침된 얀 하나 이상으로 제조된 마찰재.
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