KR20210107841A

KR20210107841A - 흑연을 포함하는 마찰재, 마찰재의 제조 방법 및 이의 용도

Info

Publication number: KR20210107841A
Application number: KR1020217024059A
Authority: KR
Inventors: 라파엘 길라르디; 미할 굴라스; 미하엘 슈파르
Original assignee: 이머테크 에스아에스
Priority date: 2018-12-31
Filing date: 2019-12-23
Publication date: 2021-09-01
Also published as: US20220090644A1; CN113227262B; CN113227262A; HUE059887T2; JP2022515856A; WO2020141131A1; ES2928558T3; EP3674371A1; EP3906282A1; EP3674371B1

Abstract

본 발명은 c/2가 0.3358 nm 이하이고 스프링백이 40% 이상, 예컨대 41% 이상인 흑연을 포함하는 마찰재에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 마찰재의 제조 방법 및 용도에 관한 것이다.

Description

흑연을 포함하는 마찰재, 마찰재의 제조 방법 및 이의 용도

본 발명은 탄성 흑연 물질을 포함하는 마찰재에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 마찰재의 제조 방법 및 이의 용도에 관한 것이다.

마찰재는 디스크 브레이크, 드럼 브레이크 또는 클러치 및 차량, 예컨대 자동차, 중하중 차량(heavy load vehicle), 풍차, 철도 등에서의 최종 용도와 같은 다양한 용도로 사용된다. 마찰재는 의도된 용도에 따라 다양한 요건을 충족시켜야 한다. 요망되는 특성의 일부는 높은 열전도율, 명확하게 정의되고 안정적인 마찰 계수, 우수한 윤활, 높은 압축성, 진동 감쇠 특성, 소음 감소 및 낮은 디스크 브레이크 저항에 의해 수득되는 우수한 열방산을 포함한다.

마찰재에 석면을 사용하는 것은 작업장 안전, 건강 및 환경 문제로 인한 현재의 명백한 이유로 인해 지난 수십년 동안 단계적으로 중단되었다. 또한, 우수한 열전도율과 우수하고 안정한 마찰 계수를 조합한 마찰재에서 구리의 사용은 향후 몇 년 동안 시행될 환경 법규를 고려하여 단계적으로 폐지되고 있다.

흑연 및 흑연 탄소는 이전에 마찰재에 사용되었다. 특히, 탄성 흑연 물질은 마찰재에 사용하기 위해 필요한 스프링백(spring-back) 특성을 제공한다. 예를 들어, EP 3 088 764 A1은 비석면 유기(NAO) 브레이크 패드에서 탄성 흑연 물질의 사용을 개시한다. X-선 분석에 따라 측정할 경우 80 내지 95%의 흑연화도를 수득하기 위해 탄성 흑연 탄소 입자는 탄소질 메조상 또는 코크를 팽창 및 형성한 후 1900 내지 2700℃에서 흑연화함으로써 제조된다. 이는 추가된 압축 하중이 제거되는 경우 개선된 체적 회복율을 갖는다. 또한, 균열 형성이 감소되며, 이는 결국 칩핑(chipping)을 감소시킨다.

마찰재에 흑연 물질을 사용할 때의 한 가지 단점은 스프링백 특성 및 열전도율과 관련하여 흑연 물질에 대한 상반된 요구 사항으로 인한 것이다. 흑연의 스프링백은 일반적으로 결정도와 상관관계가 있다. 이론에 얽매이지 않으면서, 탄소 스프링백은 결정도가 감소함에 따라 증가하는 경향이 있다. 예를 들어, 약 0.34 nm 초과의 c/2 값 및 약 50 nm 미만의 Lc 값을 갖는 무정형 코크는 50% 이상의 스프링백 값을 가질 것이다. 또한, 약 0.3356 nm 미만의 c/2 및 약 100 내지 약 200 nm의 Lc 값을 갖는 흑연화 탄소의 경우 더 낮은 스프링백을 가질 것이다. 약 0.3358 nm 미만의 c/2 값 및 약 200 nm 초과의 Lc 값을 갖는 전형적인 플레이크형 천연 흑연은 매우 낮은 스프링백 값, 예를 들어 약 10% 이하의 스프링백 값을 가질 것이다. 높은 결정도는 열 방산을 위한 높은 열전도율, 마찰계수의 안정화를 위한 우수한 윤활을 초래하며, 이들 모두는 마찰재의 바람직한 특성이다. 반면에, 높은 스프링백은 우수한 진동 감쇠 및 감소된 소음, 및 낮은 디스크 브레이크 드래그를 위한 마찰재의 높은 압축률로 이어진다.

따라서, 마찰재에서의 흑연 물질의 사용은 마찰재의 하나 또는 여러 특성에 대한 절충을 필요로 하는 물질의 상반되는 특성 사이의 불가피한 균형 작용을 초래한다. 따라서, 최신 기술이 문제를 구성한다.

발명의 간략한 설명

상기 논의된 문제는 첨부된 청구범위에 정의된 바와 같이 본 발명에 의해 해결된다. 더욱 특히, 본 발명은 우수한 열전도율 및/또는 충분한 마찰 계수 및/또는 충분한 윤활성을 조합한 재료를 제공한다. 또한, 본 발명의 재료는 충분히 높은 스프링백을 제공한다.

특히, 본 발명은 c/2가 0.3358 nm 이하, 예를 들어 0.3357 nm 이하, 또는 0.3356 nm 이하이고, 스프링백이 40% 이상이며, 예를 들어, 스프링백이 40.5% 이상 또는 41% 이상인 흑연을 포함하는 마찰재에 의해 구현된다. 당업자에게 공지된 바와 같이, 95.3% 이상의 흑연화는 0.3358 nm 이하의 c/2에 해당한다. 이러한 파라미터를 갖는 흑연이 수득될 수 있으며, 마찰재에서 우수한 특성을 제공함이 발견되었다. 한 구체예에 따르면, 본 발명에 따른 마찰재에 사용되는 흑연은 45% 이상, 예를 들어 50% 이상 또는 60% 이상의 스프링백을 가질 수 있다. 이러한 물질은 마찰 패드 적용 분야에서 사용하기에 특히 유리한 것으로 밝혀졌다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 마찰재에 함유된 흑연은 95.3% 이상, 예컨대 96% 이상, 예컨대 97% 이상과 같은 흑연화도를 갖는다.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 마찰재에 함유되는 흑연의 자일렌 밀도는 2.0 g/cm³ 이상이다.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 마찰재에 함유되는 흑연은 50 nm 이상의 결정도(L_c)를 갖는다.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 마찰재에 함유된 흑연은 9 m²/g 이하의 BET 표면적을 갖는다.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 마찰재에 함유된 흑연은 표면 개질된 흑연이다. 예를 들어, 마찰재에 함유된 흑연은 표면 개질된 천연 흑연 또는 표면 개질된 인조 흑연, 또는 심지어 표면 개질된 천연 흑연과 표면 개질된 인조 흑연의 혼합물, 예를 들어, 열 처리에 의해 표면 개질된 흑연 및 임의적으로 표면 코팅 처리에 의해 코팅된 흑연일 수 있다.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 흑연의 표면 개질은 열 처리에 의한 표면 개질을 포함한다.

본 발명의 한 구체예에 따르면, 표면 개질은 흑연 입자 표면의 추가 코팅을 포함하고, 여기서 상기 표면 코팅은 열 처리와 동시에 또는 이와 별도로 예를 들어, 열 처리 후에 수행될 수 있다.

본 발명의 하나의 추가 구체예에 따르면, 흑연의 표면 개질은 화학 기상 증착(CVD) 공정에 의해 수득될 수 있는 표면 코팅, 예컨대 CVD 공정에 의해 수득되는 탄소 코팅을 포함한다.

본 발명의 또 다른 구체예에 따르면, 흑연의 표면 개질은 열 처리 및 추가로 예를 들어, 흑연 표면을 무정형 탄소로 코팅시키는 CVD 공정, 또는 흑연 표면에서의 탄소 전구체의 코팅으로 수득된 표면 코팅 및 불활성 분위기에서 후속 열 처리에 의한 탄화에 의한 표면 개질을 포함한다.

또한, CVD 공정 후, 물질은 전형적으로 소수성이다. CVD 공정 후 물질의 선택적인 추가 처리는 물에 대한 습윤성 개선을 도울 수 있으며, 필요에 따라 물질을 더욱 친수성 또는 더욱 소수성이 되게 할 수 있다. 따라서, 선택적인 추가 산화 처리는 또한 본 발명의 일부를 형성한다. 산화 정도는 흑연 표면의 친수성 및 따라서, 습도에 의한 이의 습윤성을 제어하게 한다. 동일한 산화가 무정형 탄소의 표면 코팅을 갖는 흑연 물질에 가해질 수 있다.

본 발명의 한 특정 구체예에 따르면, 마찰재는 마찰재의 총 중량을 기준으로 하여 상기 정의된 바와 같은 특성을 갖는 흑연을 0.1 wt% 내지 30 wt% 포함한다.

본 발명의 한 특정 구체예에 따르면, 마찰재는 5 wt% 이하의 구리 함량, 예를 들어, 0.5 wt% 이하의 구리 함량을 갖는다. 본 발명의 한 구체예에 따르면, 마찰재는 본질적으로 구리를 함유하지 않는다.

본 발명의 한 특정 구체예에 따르면, 마찰재는 NETZSCH LFA447의 Laserflash를 사용하여 ASTM E1461에 따라 측정한 1.5 W/mK 이상의 면내 열전도율을 갖는다.

본 발명의 한 특정 구체예에 따르면, 마찰재는 0.5 이하의 마찰 계수를 갖는다.

본 발명의 추가의 구체예에 따르면, 마찰재는 수지 또는 시멘트 결합제, 안티모니 트리설파이드, 구리, 황산바륨, 금속 분말 및 섬유, 광물 섬유, 황화철, 코크, 기타 천연, 인조, 팽창 흑연, 탄산칼슘, 운모, 활석 및 지르코니아, 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 추가 성분뿐만 아니라 당업자에게 공지된 바와 같은 마찰재에서 전형적으로 사용되는 추가의 성분을 포함할 수 있다.

또한, (a) 흑연을 제공하는 단계, (b) 단계 (a)에 제공된 흑연을 600℃ 이상에서 30분 이상 동안 열 처리하는 단계; 및 (c) 단계 (b)의 말기에서 수득된 처리된 흑연을 추가 성분과 혼합하고, 예를 들어, 압축 성형 또는 고온 압축 성형 또는 열 처리에 의한 경화, 또는 이들의 임의의 조합으로 처리하여 마찰재를 형성하는 단계를 포함하여, 마찰재를 제조하는 방법이 본 발명의 일부이다.

일 구체예에 따르면, 제공된 흑연은 천연 흑연, 또는 인조 흑연, 또는 천연 흑연과 인조 흑연의 혼합물일 수 있다.

추가의 일 구체예에 따르면, 단계 (b)의 처리는 예를 들어, CVD 처리 또는 무정형 탄소 표면 코팅 처리와 같은 표면 코팅 처리를 추가로 포함할 수 있다. 한 추가의 구체예에 따르면, 상기 방법의 처리 단계 (b)는 제1 열 처리 및 제2 열 처리를 포함할 수 있으며, 제1 열 처리는 CVD 코팅 또는 피치 코팅과 후속 탄화와 같은 표면 코팅 처리의 일부이며, 제2 열 처리는 표면 코팅 처리의 일부가 아니며, 표면 코팅 처리 전 또는 후에 수행될 수 있다. 추가의 한 구체예에 따르면, 상기 제2 열 처리는 후처리이다(즉, 표면 코팅 처리와 같은 제1 처리 후에 수행된다).

추가의 한 구체예에 따르면, 상기 처리 단계 (b)는 CVD 처리와 같은 표면 코팅 처리를 포함하지 않을 수 있다.

또한, 브레이크 패드의 생산, 예를 들어 구리 함량이 낮은 브레이크 패드의 생산, 또는 구리-비함유 브레이크 패드의 생산에서 본 발명에 따른 마찰재의 용도가 본 발명의 일부이다.

또한, 선택적으로 전기 동력 차량에 사용하기 위한 본 발명에 따른 마찰재를 포함하는 브레이크 패드가 본 발명의 일부이다.

도면에 대한 다음의 설명 및 참조는 본 발명의 예시적인 구체예에 관한 것이며 청구범위의 범위를 제한하지 않는 것으로 이해된다.

발명의 상세한 설명

첨부된 청구항에 따른 본 발명은 흑연을 포함하는 마찰재를 제공하며, 여기서 흑연은 c/2 값이 0.3358 nm 이하, 예컨대 0.3357 nm 이하 또는 0.3356 nm 이하이고, 스프링백이 40% 이상, 예컨대 40.5% 이상 또는 41% 이상이다. 본 발명의 핵심은 마찰재에 효과적으로 사용하기 위해 흑연화와 흑연의 스프링백의 본질적으로 모순되는 특성을 조화시키는 것이 가능하게된 데 있다.

당업자는 흑연의 스프링백이 일반적으로 이의 결정도에 의존적임을 알 것이다. 결정도가 낮은 흑연은 일반적으로 높은 스프링백 특성을 가질 것이며, 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 높은 스프링백은 낮은 압축력을 발생시키고, 흑연 분말의 압축 밀도가 감소된다.

본 발명에 따른 물리적 파라미터의 조합을 갖는 흑연 물질을 포함하는 마찰재는 이전에 제시되지 않았다.

흑연 물질

본 발명에 따르면, 마찰재에 포함된 흑연은 0.3358 nm 이하, 0.3357 nm 이하 또는 0.3356 nm 이하의 c/2값 및 40% 이상의 스프링백, 예컨대, 40.5% 이상, 또는 41% 이상의 스프링백, 예컨대 45% 이상의 스프링백, 예컨대 50% 이상의 스프링백, 예컨대 55% 이상의 스프링백, 예컨대 60% 이상의 스프링백, 예컨대 65% 이상의 스프링백, 예컨대 70% 의 스프링백, 예컨대 75% 이상의 스프링백을 갖는다.

본 발명에 따르면, 마찰재에 포함된 흑연은 0.3358 nm 이하의 c/2 값, 예컨대 0.3357 nm 이하 또는 0.3356 nm 이하의 c/2 값을 갖는다.

높은 흑연화도 및 높은 스프링백을 갖는 것이 가장 유리하다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 0.3358 nm 이하의 c/2 값을 가지며, 40% 초과, 예컨대 41% 이상의 스프링백을 갖는 흑연을 포함하는 마찰재, 및 0.3358 nm 이하의 c/2 값 및 50% 이상의 스프링백을 갖는 흑연을 포함하는 마찰재, 및 0.3358 nm 이하의 c/2 값 및 60% 이상의 스프링백을 갖는 흑연을 포함하는 마찰재, 및 심지어 95.3% 이상의 흑연화도 및 70% 이상의 스프링백을 갖는 흑연을 포함하는 마찰재, 및 심지어 0.3356 nm 이하의 c/2 값(98% 이상의 흑연화도) 및 75% 이상의 스프링백을 갖는 흑연을 포함하는 마찰재가 본 발명의 일부로서 또한 간주될 것이다.

상기 서론 부분에서 논의된 바와 같이, 높은 흑연화도는 흑연의 우수한 열전도율 및 따라서 흑연을 포함하는 마찰재에서 우수한 열방산을 유발한다. 또한, 스프링백이 우수하면 물질의 압축성이 좋아져 결국 진동 감쇠 및 소음 감소가 개선된다.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 마찰재에 포함된 흑연은 95.3% 이상의 흑연화도 및 40% 초과, 예컨대 41% 이상의 스프링백, 예컨대 96% 이상의 흑연화도 또는 97% 이상의 흑연화도 또는 심지어 98% 이상의 흑연화도를 갖는다.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 마찰재는 50 nm 이상의 결정도 L_c를 갖는 흑연을 포함한다. 예를 들어, 마찰재는 100 nm 이상의 결정도 L_c, 또는 150 nm 이상의 결정도 L_c, 또는 200 nm 이상의 결정도 L_c, 또는 심지어 250 nm 이상의 결정도 L_c를 갖는 흑연을 포함한다. 본원에 사용된 바와 같이, 결정도 L_c는 흑연의 평균 결정자 크기를 나타낸다.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 마찰재는 2.0 g/cm³ 이상의 자일렌 밀도, 예컨대 2.1 g/cm³ 이상의 자일렌 밀도, 예컨대 2.2 g/cm³ 이상의 자일렌 밀도, 예컨대 2.23 g/cm³ 이상의 자일렌 밀도, 예컨대 2.24 g/cm³ 이상의 자일렌 밀도, 예컨대 2.25 g/cm³ 이상의 자일렌 밀도, 또는 심지어 2.26 g/cm³ 이상의 자일렌 밀도를 갖는 흑연을 포함한다. 예를 들어, 본 발명의 일 구체예에 따른 마찰재에 포함되는 흑연은 자일렌 밀도가 2.26 g/cm³ 이하일 수 있다.

자일렌 밀도가 높을수록 일반적으로 c/2 거리의 결정자 크기의 수치 값의 직접적인 정보를 제공하지 않으면서 흑연의 더 높은 결정도를 나타내며, 따라서 물질의 향상된 열 확산성을 나타내며 마찰재에 사용하기 위한 개선된 특성을 제공한다.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 마찰재는 9 m²/g 이하의 BET 표면적을 갖는 흑연을 포함한다. 예를 들어, 본 발명에 따른 마찰재에 포함되는 흑연은 8 m²/g 이하의 BET 표면적, 또는 8.0 m²/g 이하의 BET 표면적, 또는 7.0 m²/g 이하의 BET 표면적, 또는 6.0 m²/g 이하의 BET 표면적, 또는 5.0 m²/g 이하의 BET 표면적, 또는 4.5 m²/g 이하의 BET 표면적, 또는 심지어 4.0 m²/g 이하의 BET 표면적을 가질 수 있다. 더 낮은 BET 표면적의 한 가지 이점은 일반적으로 더 낮은 수지 소비이다.

표면 처리에 의한 원하는 특성을 갖는 흑연 물질의 제조

본 발명의 일 구체예에 따르면, 마찰재에 사용하기 위한 흑연 물질은 천연 흑연 또는 인조 흑연 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 예를 들어, 흑연 물질은 표면 처리된 천연 흑연 또는 표면 처리된 인조 흑연일 수 있다.

일 구체예에 따르면, 상기 흑연은 팽창 흑연 및/또는 비팽창 흑연으로부터 선택될 수 있다.

추가 구체예에 따르면, 상기 흑연은 비팽창 흑연으로부터 선택된다.

본 발명의 특정 구체예에 따르면, 흑연 물질의 상기 표면 처리는 열 처리일 수 있다. 예를 들어, 열 처리는 600℃ 이상의 온도, 예컨대 800℃ 이상의 온도, 또는 1000℃ 이상의 온도, 또는 1200℃ 이상의 온도, 예컨대 1400℃의 온도에서 N₂ 하에 열 처리될 수 있다.

본 발명의 특정 구체예에 따르면, 흑연 물질의 상기 표면 처리는 표면 코팅 처리, 예컨대 화학 기상 증착(CVD) 처리, 또는 예컨대 탄소 전구체로의 흑연 입자의 코팅 및 불활성 가스 분위기에서 후속 탄화일 수 있다.

일반적인 표면 코팅 공정은 건식 또는 습식 혼합 공정에서 흑연 표면 상의 콜타르 또는 석유 피치와 같은 탄소 전구체 코팅(일반적으로 피치 코팅으로 지칭됨) 또는 페놀 수지 또는 폴리스티렌, 폴리비닐 알콜, 푸란 수지 또는 푸르푸릴 알콜과 같은 유기 폴리머의 코팅(탄화시 높은 탄소 수율을 발생시키는 것으로 공지됨) 및 불활성 분위기에서 증가된 온도에서 후속 탄화를 기반으로 한다 [Wan et al., Journal of Applied Electrochemistry, 2009, 39 , 1081; Yun et al. Journal of Power Sources, 2001, 94, 68]. 당업계에 기술된 또 다른 공지된 공정은 일반적으로 CVD 코팅으로 지칭되는 증가된 온도에서 탄화수소 가스 또는 증기(화학 기상 증착)에서 흑연 입자를 처리함으로써 달성되는 흑연 표면에서의 열분해 탄소의 코팅을 포함한다. 기술된 표면 코팅은 흑연 입자의 표면에서 무정형 탄소의 코팅을 생성한다.

이러한 표면 개질의 예는 열 처리 및 표면 코팅 처리를 포함하며, 이는 예를 들어, CVD 코팅의 경우 동시적이며, 후속 탄화와 함께 탄소 전구체의 피치 코팅의 경우 독립적이다.

CVD 공정 동안, 기체 상태의 탄소 공급원, 일반적으로 탄화수소는 증가된 온도에서 분해되고, 탄소 입자는 흑연 표면 상의 소위 열분해 탄소로 증착된다. 열분해 탄소, 특히 등방성 탄소의 경화 효과는 문헌에 나와 있다(예를 들어, 문헌 [Handbook Of Carbon, Graphite, Diamond And Fullerenes, Properties, Processing and Applications, Hugh O. Pierson, published in 1993 by Noyes Publications, ISBN: O-8155-1339-9, Printed in the United States, Published in the United States of America by Noyes Publications Mill Road, Park Ridge, New Jersey 07656] 참조). 무작위 구조로 증착된 등방성 열분해 탄소는 방향이 결여되어 결과적으로 매우 단단한다.

특정 구체예에 따르면, CVD 공정은 예를 들어, 선행 기술 출원 WO 2016/008951 또는 EP 0 977 292로부터 공지된 바와 같이 예를 들어, 회전식 가마, 유동층로 또는 고정층로를 사용하여 수행될 수 있다. 이들 간행물에 개시된 방법에 따르면, 탄화수소 가스, 예컨대 프로판, 메탄 또는 톨루엔 및 벤젠 증기는 600℃ 내지 1200℃의 온도에서 분해된다. 얻어진 최종 물질은 10 nm 내지 100 nm 무정형 탄소의 연속층으로 코팅되며, 0.5 내지 30 wt%는 소수성 또는 친수성을 가질 수 있다. 예를 들어, 열 CVD, 플라즈마 강화 CVD, 핫-필라멘트 CVD, 저압 CVD, 액체 주입 CVD 등과 같은 열분해성 탄소를 증착하기 위한 임의의 다른 공지된 CVD 공정이 또한 사용될 수 있다.

마찰재에 사용하기 위한 표면 처리된 흑연 물질을 만드는 더 자세한 방법은 아래에서 추가로 논의된다.

본 발명에 따르면, 이러한 제조된 탄소 코팅된 흑연 물질을 분석하였으며, 스프링백의 증가가 실제로 관찰되었다. 상술한 바와 같이 경화제로서 작용하는 열분해 탄소의 효과 외에 불활성 분위기에서의 열 처리는 스프링백을 증가시키는 효과를 갖는다. 상당한 체류 시간과 > 500℃의 온도에서 이미 흑연 입자 내부의 소량의 비흑연탄소가 스프링 백을 증가시키는 구조적 변화를 겪는 것으로 추측된다.

이러한 이유로, 표면 처리된 인조 또는 천연 흑연으로부터 유도된 흑연 물질을 포함하는 마찰재를 제공하는 것이 본 발명의 일부이며, 여기서 상기 표면 처리는 불활성 분위기 하에서의 열 처리 또는 표면 코팅 처리, 예컨대 CVD 처리, 또는 이들 둘 모두를 포함하며, 이들 둘은 동시에 또는 후속하여 수행될 수 있다.

마찰재

본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 논의된 흑연 물질을 포함하는 마찰재가 제공되며, 상기 흑연 물질은 마찰재의 총 중량을 기준으로 하여 0.1 wt% 내지 30 wt%의 양으로 상기 마찰재에 포함된다.

예를 들어, 상기 흑연 물질은 마찰재에 0.1 wt% 이상의 양, 예컨대 0.1 wt% 이상의 양, 또는 0.5 wt% 이상의 양, 또는 1 wt% 이상의 양, 또는 5 wt% 이상의 양, 또는 10 wt% 이상의 양, 또는 15 wt% 이상의 양, 또는 20 wt% 이상의 양, 또는 25 wt% 이상의 양, 예컨대 약 30 wt%의 양으로 존재할 수 있다.

예를 들어, 상기 흑연 물질은 마찰재에 30 wt% 이하의 양, 예컨대 25 wt% 이하의 양, 또는 20 wt% 이하의 양, 또는 15 wt% 이하의 양, 또는 10 wt% 이하의 양, 또는 5 wt% 이하의 양, 또는 1 wt% 이하의 양, 또는 0.5 wt% 이하의 양, 또는 약 0.1 wt%의 양으로 존재할 수 있다.

예를 들어, 본 발명에 따른 상기 흑연 물질은 마찰재에 마찰재의 총량을 기준으로 하여 0.5 wt% 내지 30 wt%, 예컨대 1 wt% 내지 25 wt%, 또는 예를 들어 2 wt% 내지 10 wt%의 양으로 존재할 수 있다.

마찰재는 당업자에게 공지된 바와 같은 마찰재에 사용하기에 적합한 다른 물질, 예를 들어, 수지 또는 시멘트 결합제, 안티모니 트리설파이드, 구리, 황산바륨, 금속 분말 및 섬유, 광물 섬유, 황화철, 코크, 기타 천연, 인조 또는 팽창 흑연, 탄산칼슘, 운모, 활석 및 지르코니아 등을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 마찰재는 열전도율이 높은 마찰재의 경우 팽창 흑연(예를 들어, TIMREX, C-THERM)을 추가로 포함할 수 있다. 특정 구체예에 따르면, 마찰재는 5 wt% 미만의 구리, 예컨대 1 wt% 미만의 구리, 또는 0.5 wt% 미만의 구리, 또는 0.1 wt% 미만의 구리를 포함한다. 특정 구체예에 따르면, 마찰재는 구리를 함유하지 않는다. 본원에 사용되는 마찰재는 0.05 wt% 미만의 구리를 포함하는 경우 또는 검출가능한 구리를 포함하지 않는 경우 구리를 함유하지 않은 것으로 여겨진다. 마찰재는 예를 들어, 열전도율이 더 많이 요구되는 경우 팽창 흑연(예를 들어, TIMREX C-THERM)을 추가로 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 마찰재는 NETZSCH LFA447의 Laserflash를 사용하여 ASTM E1461에 따라 측정할 경우, 1.5 W/mK 이상, 예를 들어 5 W/mK 이상의 면내 열전도율을 가질 수 있다.

본 발명에 따른 마찰재는 0.5 이하, 예를 들어 0.2 내지 0.5, 또는 0.3 내지 0.5의 마찰 계수를 가질 수 있다.

마찰재의 제조 방법

본 발명의 일 구체예에 따르면, 마찰재는 스프링백이 40% 이상, 또는 41% 이상이고, c/2 값이 0.3358 nm 이하, 예컨대 0.3357 nm 이하, 또는 0.3356 nm 이하인 흑연재를 제공함으로써 형성될 수 있다. 이러한 흑연은 CVD 처리와 같은 인조 또는 천연 미립자 흑연의 열 처리 및/또는 표면 코팅 처리 단계를 포함하는 상기 논의된 방법을 사용하여 얻을 수 있다.

본 발명에 따르면, 마찰재는 흑연을 제공하고, 제공된 흑연을 600℃ 이상에서 30분 이상 동안 열 처리하고; 및 수득된 처리된 흑연을 추가 성분과 혼합하고 처리하여 마찰재를 형성함으로써 형성될 수 있다.

이러한 추가 성분은 수지 또는 시멘트 결합제, 안티모니 트리설파이드, 구리, 황산바륨, 금속 분말 및 섬유, 광물 섬유, 황화철, 코크, 기타 천연, 인조, 팽창 흑연, 탄산칼슘, 운모, 활석 및 지르코니아, 및/또는 마찰재에 전형적으로 사용되는 기타 성분 및 이들의 합물로 구성되는 군으로부터 선택될 수 있다.

이들 추가 성분과의 혼합 후, 혼합물은 압축 성형, 예컨대 냉각 압축 성형 또는 고온 압축 성형, 또는 열 처리에 의한 경화, 또는 이들의 조합으로 처리될 수 있다.

본 발명에 따른 방법에 제공된 흑연은 천연 흑연, 인조 흑연 및 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 흑연은 분쇄된 천연 흑연 또는 분쇄된 인조 흑연, 또는 천연 흑연과 인조 흑연의 분쇄된 조합물일 수 있다.

상기 열 처리는 700℃ 이상, 또는 800℃ 이상, 또는 850℃ 이상의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 열 처리는 30분 이상, 바람직하게는 60분 이상, 또는 심지어 120분 이상의 기간 동안 수행될 수 있다. 일 구체예에 따르면, 상기 열 처리는 120분 이상의 기간 동안 600℃ 내지 850℃를 포함하는 온도에서 수행될 수 있다.

일 구체예에 따르면, 열 처리는 적어도 30분 동안 약 1000℃ 이상에서 수행된다. 일 구체예에 따르면, 열 처리는 적어도 60분 동안 약 1000℃ 이상에서 수행된다. 일 구체예에 따르면, 열 처리는 적어도 30분 동안 약 1200℃ 이상에서 수행된다. 일 구체예에 따르면, 열 처리는 적어도 60분 동안 약 1200℃ 이상에서 수행된다. 일 구체예에 따르면, 열 처리는 적어도 30분 동안 약 1300℃ 이상에서 수행된다. 일 구체예에 따르면, 열 처리는 적어도 60분 동안 약 1300℃ 이상에서 수행된다. 일 구체예에 따르면, 열 처리는 적어도 30분 동안 약 1500℃ 이상에서 수행된다. 일 구체예에 따르면, 열 처리는 적어도 60분 동안 약 1500℃ 이상에서 수행된다.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 마찰재의 제조 방법의 단계 (b)는 CVD 처리와 같은 표면 코팅을 포함할 수 있으며, 여기서 열 처리는 코팅 처리와 동시에 수행될 수 있거나, 표면 코팅 처리, 예를 들어, 흑연 표면의 탄소 전구체로의 코팅과 불활성 가스 하에서의 후속 탄화는 열 처리 전에 수행될 수 있으며, 상기 탄화는 이러한 경우 열 처리이다. 본 발명의 일부 구체예에 따르면, 예를 들어, 이러한 CVD 처리는 질소 또는 아르곤과 같은 운반 가스의 존재하에 무정형 탄화수소, 예컨대 메탄, 에탄, 프로판, 부탄, 벤젠 또는 톨루엔을 사용한다.

한 별도의 구체예에 따르면, 상기 단계 (b)는 상기 기술된 바와 같은 별도의 CVD 처리(이는 열 처리 및 표면 코팅 처리를 포함) 및 별도의 열 처리(이는 CVD 처리의 일부가 아님)를 포함한다. 이 구체예에서, 상기 열 처리는 상기 CVD 처리와 무관하고, 두 처리 모두는 냉각, 켄칭 또는 화학적 처리와 같은 임의의 다른 중간 단계와 함께 또는 없이 서로에 대해 후속으로 수행될 수 있다.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 제공된 흑연은 천연 흑연을 포함하고, 단계 (b)는 열 처리 및 표면 코팅 처리를 포함한다.

한 추가의 구체예에 따르면, 상기 방법의 단계 (b)는 제1 열 처리 및 제2 열 처리를 포함할 수 있으며, 제1 열 처리는 표면 코팅 처리(예컨대 CVD 코팅 또는 피치 코팅과 후속 탄화)의 일부이며, 제2 열 처리(표면 코팅 처리의 일부가 아님)는 표면 코팅 처리 전 또는 후에 수행될 수 있다. 추가 구체예에 따르면, 이러한 제2 열 처리는 후처리이다.

한 추가 구체예에 따르면, 상기 방법의 단계 (b)는 표면 코팅 처리를 포함하지 않을 수 있다.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 제공된 흑연은 인조 흑연을 포함하며, 방법 단계 (b)는 표면 코팅 처리, 예컨대 CVD 처리를 포함하거나 포함하지 않을 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 마찰재를 형성하기 위한 다양한 기타 물질, 예를 들어 수지 또는 시멘트 결합제, 안티모니 트리설파이드, 구리, 황산바륨, 금속 분말 및 섬유, 광물 섬유, 황화철, 코크, 기타 천연, 인조 또는 팽창 흑연, 탄산칼슘, 운모, 활석 및 지르코니아 등이 제공된다.

또한, 본 발명의 일부는 마찰재의 형성에서 본원에 개시된 바와 같은 흑연 물질의 용도, 및 디스크 브레이크, 드럼 브레이크 또는 클러치 및 차량, 예컨대 전기 자동차를 포함하는 자동차, 고하중 차량, 철도 등에서의 적용을 위한 브레이크 패드의 형성에서 이러한 마찰재의 용도이다.

전기 차량의 경우 엔진에서 발생하는 소음이 없기 때문에 소음이 감소된 브레이크 패드를 사용하는 것이 더욱 유리하다.

본 발명에 따른 마찰재는 또한 예를 들어, 연료 전지를 위한 바이폴라 플레이트 및 탄소 브러쉬에 또는 디스크 브레이크, 드럼 브레이크 또는 클러치를 위해, 및 차량, 예컨대 자동차, 중하중 차량, 풍차, 철도 등에서의 적용을 위해 사용될 수 있다.

본 발명의 한 구체예에 따르면, 제공된 흑연은 예를 들어, 자가-윤활성 폴리머 화합물을 위한, 연료 전지를 위한 탄소 브러쉬 및 바이폴라 플레이트에 사용될 수 있다.

또한, 본 발명의 일부는 0.3358 nm 이하, 예컨대 0.3357 nm 이하, 또는 0.3356 nm 이하의 c/2 값, 및 40% 이상, 예컨대 41% 이상의 스프링백을 갖는 흑연을 포함하는 본 발명에 따른 마찰재를 사용하는 것을 포함하는, 브레이크 패드의 성능을 개선시키기 위한 방법이다. 브레이크 패드의 성능은 소음 감소, 내구성, 진동 감쇠, 제동력, 마찰 계수 안정화 등에 있어서 평가될 수 있다.

또한, 본 발명의 일부는 본 발명에 따른 마찰재를 포함하는 브레이크 패드이다.

흑연 스프링백

스프링백은 압축 흑연 분말의 탄성에 대한 정보의 출처이다. 규정된 양의 분말을 직경 20 mm의 다이에 붓는다. 펀치를 삽입하고 다이를 밀봉한 후, 공기는 다이로부터 배기된다. 1.5 미터 톤의 압축력이 가해져서 0.477 t/cm²의 압력을 발생시키고, 분말 높이가 기록된다. 이 높이는 압력이 해제된 후 다시 기록된다. 스프링백은 압력 하에 높이에 대한 높이 차이 퍼센트이다.

층간 간격 c/2 및 흑연화도

층간 공간 c/2는 X선 회절법으로 측정하였다. 반사 프로파일의 피크 최대값의 각도 위치를 결정하고, 브래그 방정식을 적용함으로써, 층간 간격을 계산하였다(Klug and Alexander, Xray diffraction Procedures, John Wiley & Sons Inc., New York, London (1967)). 탄소의 낮은 흡수 계수, 기기 정렬 및 샘플의 비평면성으로 인한 문제를 피하기 위해, 내부 표준 실리콘 분말을 샘플에 첨가하고, 흑연 피크 위치는 실리콘 피크의 위치에 기초하여 재계산되었다. 흑연 샘플을 폴리글리콜과 에탄올의 혼합물을 첨가함으로써 실리콘 표준 분말과 혼합하였다. 얻어진 슬러리를 후속하여 150 μm 간격의 블레이드를 사용하여 유리 플레이트에 도포하고 건조시켰다.

층간 간격(d₀₀₂) 및 흑연화도(g)는 하기 방정식으로 직접 관련된다:

흑연화도:

흑연 결정자 크기 L _c

결정자 크기 L_c는 (002) 및 (004) 회절 프로파일의 분석에 의해 결정된다. 본 발명에 있어서, 이와시타(N. Iwashita, C. Rae Park, H. Fujimoto, M. Shiraishi and M. Inagaki, Carbon 42, 701-714 (2004))가 제안한 방법을 사용한다. 이와시타가 제안한 알고리즘은 탄소 물질에 대해 특별히 개발되었다. 샘플 및 기준의 절반 최대에서 라인 프로파일의 폭이 측정된다. 보정 기능에 의해 순수한 회절 프로파일의 폭이 결정될 수 있다. 결정자 크기는 이후 쉐러(Scherrer) 방정식을 적용하여 계산된다(P. Scherrer,

-Nachrichten 2(1918) p. 98).

자일렌 밀도

분석은 DIN 51 901에 정의된 액체 배제 원리를 기반으로 한다. 약 2.5 g(정확도 0.1 mg)의 분말을 25 mL 비중병에서 칭량한다. 자일렌을 진공(15 Torr) 하에 첨가한다. 정상 압력에서 몇 시간 동안 체류시킨 후 비중병을 컨디셔닝하고 무게를 측정한다. 밀도는 질량과 부피의 비율을 나타낸다. 질량은 샘플의 중량으로 주어지고, 부피는 샘플 분말의 존재 및 부재하에 자일렌 충전된 비중병의 중량 차이로부터 계산된다.

BET 비표면적

이 방법은 77 K에서 p/p0 = 0.04 - 0.26 범위의 액체 질소의 흡수 등온선의 등록을 기반으로 한다. 브루나우어(Brunauer), 엠멧(Emmet) 및 텔러(Teller)가 제안한 절차(Adsorption of Gases in Multimolecular Layers, J. Am. Chem. Soc., 1938, 60, 309-319)에 따라 단층 용량을 결정할 수 있다. 그 후, 질소 분자의 단면적, 단층 용량 및 샘플의 중량을 기반으로 하여 비표면적을 계산할 수 있다.

본 발명은 상호 배타적인 이러한 특징들의 조합을 제외하고는 여기에서 언급된 특징 및/또는 제한의 임의의 조합을 포함할 수 있음을 주목해야 한다. 전술한 설명은 이를 예시할 목적의 본 발명의 특정 구체예에 관한 것이다. 그러나, 본원에 기술된 구체예에 대한 많은 수정 및 변형이 가능하다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 이러한 모든 수정 및 변형은 첨부된 청구범위에 정의된 바와 같이 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.

실시예

실시예 1: 회전로를 사용한 소수성 CVD 코팅된 인조 흑연

D₁₀ = 5 μm 및 D₉₀ = 73 μm의 입도 분포를 갖는 분쇄 인조 흑연 "GRAPHITE SGA"를 흑연을 포함하는 마찰재로 사용할 스프링백 및 기타 특성을 개선하기 위한 출발 물질로 사용하였다. 출발 물질을 2시간 동안 연속 방식으로 1050℃로 가열되고, 약 2000 g의 물질을 생성하는 회전 소성로 반응기에 단일 나사를 사용하여 공급하였다. 화학 기상 증착 (CVD) 처리는 반응기의 압력을 대기압보다 0 내지 8 mbar 높게 유지하기 위해 반응기에 공급된 탄화수소와 불활성 가스의 혼합물(무정형 탄소 전구체: C₃H₈ (3 L/min) 및 운반 가스: N₂(1 L/min))을 사용하여 수행하였다. 튜브의 기울기는 4°로 설정하였고, 회전 속도는 6 rpm으로 설정하였으며, 소성로 내 체류 시간은 약 30분이었다. 다환 방향족 탄화수소(PAH)의 양을 제거하기 위해, 불활성 분위기(N₂)에서 700℃의 회전로 또는 머플로에서 추가 처리를 가하였다.

분쇄된 인조 흑연 "GRAPHITE SGA”는 흑연을 포함하는 마찰재로서 사용하기 위해 스프링백 및 기타 특성을 개선하기 위한 출발 물질로서 다시 사용하였다. 출발 물질을 유동층 반응기에 로딩하고, 불활성 가스 하에 약 900℃로 가열하였다. 화학 기상 증착(CVD)은 반응기에서 대기압을 유지하면서 유기 용매와 불활성 가스(4 L/min의 질소 흐름)의 혼합물을 사용하여 수행하였다. 총 처리 시간은 7시간이었다(가열 및 냉각 포함). 배출된 물질 SG HSB B는 150 마이크로미터 체를 사용하여 그 후 대조체 체질(control sieved)하였다.

비처리된 출발 물질 "GRAPHITE SGA" 및 수득된 고 스프링백 물질 "GRAPHITE SG HSB A”및 “SG HSB B”의 특성은 표 1에 열거하였다:

표 1

실시예 2: 회전로 및 추가 열 처리를 이용한 친수성 CVD 코팅 천연 흑연

D₁₀ = 6 μm 및 D₉₀ = 42 μm의 입도 분포를 갖는 판상 천연 흑연 "GRAPHITE NGB"를 높은 스프링백을 갖는 천연 흑연을 기반으로 하는 친수성 흑연 마찰재의 출발 물질로 사용하였다. 출발 물질을, 2시간 동안 외부에서 1050℃로 가열되고, 약 700 g의 물질을 생성하는 회전 소성로 반응기에 연속적으로 공급하였다. 화학 기상 증착 (CVD) 처리는 반응기 압력을 대기압보다 0 내지 8 mbar 높게 유지하기 위해 반응기에 공급된 탄화수소와 불활성 가스의 혼합물(무정형 탄소 전구체: C₃H₈ (3 L/min) 및 운반 가스: N₂(1 L/min))을 사용하여 수행하였다. 튜브의 기울기는 4°로 설정하였고, 회전 속도는 6 rpm으로 설정하였으며, 소성로 내 체류 시간은 약 30분이었다.

수득된 CVD 개질된 "GRAPHITE NGB"의 습윤성을 개선하기 위해, 실시예 1에 추가 공정 단계를 추가하였다. 수득된 CVD 개질된 "GRAPHITE NGB"를, 6°로 설정된 경사 및 6 rom의 회전 속도로 산소 함유 대기(2 L/min의 합성 공기 흐름)로 채워진 650℃로 가열된 회전 소성로에 공급하였다. 350 g의 물질을 약 30분에 걸쳐 공급하였다.

미처리 출발 물질 "GRAPHITE NGB" 및 얻어진 고스프링백 물질 "GRAPHITE NG HSB B"의 특성은 표 2에 열거하였다.

표 2

실시예 3: 유동층을 사용한 CVD 처리된 인조 흑연

D₁₀ = 7 μm 및 D₉₀ = 36 μm의 입도 분포를 갖는 감자 모양의 인조 흑연 "GRAPHITE PSG"를 유동층 배치 공정의 출발 물질로 사용하였다. 출발 물질(8500 g)을 유동층 반응기에 로딩한 다음 질소 분위기 하에 920℃로 가열하였다. CVD 처리는 탄화수소와 불활성 가스(무정형 탄소 전구체: 톨루엔 C₇H₈ 및 운반 가스: N₂)의 혼합물을 사용하여 260분 동안 수행하였다. 그 후, 반응기와 처리된 흑연을 질소 분위기하에 냉각시켰다. 물질이 주위 온도에 도달하면, 유동층으로부터 배출시켰다.

미처리 출발 물질 "GRAPHITE PSG" 및 얻어진 고스프링백 물질 "GRAPHITE PSG HSB C"의 특성은 표 3에 열거하였다:

표 3

실시예 4: 상자로를 이용한 열 처리 인조 흑연

약 450 g의 분쇄된 인조 흑연 "GRAPHITE PSG"(실시예 3 참조)를 도가니에 넣고 고온의 기밀 상자로에 넣었다. 12%의 스프링백을 갖는 출발 물질을 10℃/분 증가로 1500℃까지 가열하였다. 이는 10 L/min의 일정한 질소 흐름 하에서 수행하였다. 1500℃에 도달했을 때 온도는 60분의 체류 시간 동안 유지하였다. 그 후, 샘플을 질소 분위기(여전히 10 L/min의 흐름 하에)에서 냉각시키고, 주위 온도에 도달하면 배출 및 분석하였다.

미처리 출발 물질 "GRAPHITE PSG" 및 얻어진 열 처리된 고스프링백 물질 "GRAPHITE PSG HSB HT"의 특성은 표 4에 열거하였다:

표 4

실시예 5: 브레이크 패드의 제조

표 5에 따라 하기 성분을 갖는 브레이크 패드를 생성하였다:

표 5

성분을 건식 혼합하고, 140 bar의 퍼포머(performer)에서 냉각 압축하고, 160℃에서 9분 동안 압축 성형으로 경화하고, 오븐(120℃에서 2시간, 이어서 160℃에서 5시간)에서 후경화하고, 그 후 브레이크 패드로 갈고 마무리하였다.

상기 절차에 따라 4개의 브레이크 패드를 제조하였다. BP1은 흑연 타입으로서 "GRAPHITE NGB"를 포함하며, BP2는 흑연 타입으로서 "GRAPHITE SGA"를 포함하며, BP3은 흑연 타입으로서 "GRAPHITE SG HSB A"를 포함하며, BP4는 흑연 타입으로서 "GRAPHITE SG HSB B"를 포함한다. 이러한 흑연 타입의 특성은 상기 표 1 및 2에서 찾을 수 있다.

브레이크 패드 BP1 내지 BP4의 밀도 및 다공성을 측정하였다. 밀도는 표준 SAE 9380을 사용하여 측정하였다. 다공성은 물 또는 오일을 사용하는 표준 JIS D4418:1996를 사용하여 측정하였다. 브레이크 패드의 물리적 특성은 하기 표 6에서 찾아볼 수 있다.

표 6

본 발명의 브레이크 패드 BP3 및 BP4는 비교 브레이크 패드 BP1 및 BP2보다 밀도가 낮고 다공성이 높은 것으로 밝혀졌다. 브레이크 패드의 더 높은 다공성은 사용 중 소음 발생 감소로 이어지는 것으로 생각된다.

그 후, 브레이크 패드 BP1 내지 BP4는 표준 절차에 따라 마찰 계수 및 중량 손실을 테스트하여 그 성능에 대해 테스트하였다. 브레이크 패드를 설치하고, 브레이크 패드에 80km/h 속도에서 30 bar로 100회 브레이크 적용으로 베딩하였다. 베딩 후, 브레이크 디스크는 Ra = 3 내지 4 μm의 표면 거칠기를 갖는 테스트 디스크로 교체하였다. 하기 테스트 주기를 각 테스트 브레이크 패드에 적용하였다:

·주기 1: 브레이크 패드 상에 60 km/h의 속도에서 20 bar로 25회 브레이크 적용, 그 후 30 bar로 25회 브레이크 적용, 그 후 40 bar로 25회 브레이크 적용;

·주기 2: 브레이크 패드 상에 80 km/h의 속도에서 20 bar로 25회 브레이크 적용, 그 후 30 bar로 25회 브레이크 적용, 그 후 40 bar로 25회 브레이크 적용;

·주기 3: 브레이크 패드 상에 100 km/h의 속도에서 20 bar로 25회 브레이크 적용, 그 후 30 bar로 25회 브레이크 적용, 그 후 40 bar로 25회 브레이크 적용.

따라서, 테스트 브레이크 패드 각각에 각각 60km/h, 80km/h 및 100km/h에서 총 225회, 75회 브레이크를 적용하였다. 마찰 계수는 각 압력/속도 조합에 대해 측정하였다. 주기 3 말기에, 테스트 주기 1 전과 테스트 주기 3 후의 브레이크 패드의 중량 차이를 결정함으로써 브레이크 패드의 중량 손실을 측정하였다.

마찰 계수 측정은 표 7에 요약하였다.

표 7

제시된 모든 결과는 동등한 브레이크 패드로 2회 테스트를 실행한 후 얻은 평균이다. 본 발명의 브레이크 패드 BP3 및 BP4에 대해 측정된 중량 손실은 각각 58 mg 및 55 mg인 반면, 비교 브레이크 패드 BP1 및 BP2에 대해 측정된 중량 손실은 각각 50 mg 및 66 mg이었다. 20 bar/60 km/h에서의 저응력 테스트를 제외하고, 본 발명의 브레이크 패드 BP3 및 BP4는 비교 브레이크 패드 BP1 및 BP2에 비해 더 높은 마찰 계수를 달성함을 알 수 있다. 어쨌든 BP4의 마찰 계수는 BP1의 마찰 계수(0.30 내지 0.43의 변동) 및 BP2의 마찰 계수(0.30 내지 0.46의 변동)보다 더 안정적이다(0.33 내지 0.44의 변동).

Claims

c/2가 0.3358 nm 이하, 예컨대 0.3357 nm 이하 또는 0.3356 nm 이하이고, 스프링백이 40% 이상, 예컨대 41% 이상인 흑연을 포함하는 마찰재.
제1항에 있어서, 흑연의 흑연화도가 95.3% 이상, 예컨대 96% 이상, 예컨대 97% 이상인, 마찰재.
제1항 또는 제2항에 있어서, 흑연의 스프링백이 45% 이상 또는 50% 이상 또는 60% 이상인, 마찰재.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 흑연이 2.0 g/cm³ 이상의 자일렌 밀도, 예컨대 2.1 g/cm³ 이상의 자일렌 밀도, 예컨대 2.2 g/cm³ 이상의 자일렌 밀도, 예컨대 2.23 g/cm³ 이상의 자일렌 밀도를 갖는, 마찰재.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 흑연의 결정도(L_c)가 50 nm 이상인, 마찰재.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 흑연이 9 m²/g 이하의 BET 표면적, 예컨대 8.0 m²/g 이하의 BET 표면적, 또는 7.0 m²/g 이하의 BET 표면적, 또는 6.0 m²/g 이하의 BET 표면적, 또는 5.0 m²/g 이하의 BET 표면적, 또는 4.5 m²/g 이하의 BET 표면적, 또는 심지어 4.0 m²/g 이하의 BET 표면적을 갖는, 마찰재.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 흑연이 표면 개질된 흑연, 예컨대 표면 개질된 천연 흑연 또는 표면 개질된 인조 흑연, 또는 이들의 혼합물, 예컨대, 열 처리에 의해 표면 개질된 흑연 및 임의적으로 표면 코팅 처리에 의해 코팅된 흑연인, 마찰재.
제7항에 있어서, 상기 흑연의 상기 표면 개질이 열 처리 및/또는 표면 코팅 처리, 예컨대 임의적으로, 화학 기상 증착(CVD) 공정에 의해 얻어진 표면 코팅에 의한 표면 개질을 포함하며, 상기 표면 개질은 예를 들어, 산화 처리와 같은 습윤성을 증가시키기 위한 추가 처리를 포함하고, 상기 표면 코팅은 열 처리와 동시에 또는 별도로, 예컨대 열 처리 후에 수행될 수 있는, 마찰재.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 마찰재의 총 중량을 기준으로 하여 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 정의된 바와 같은 0.1 wt% 내지 30 wt%의 흑연을 포함하는, 마찰재.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 5 wt% 이하의 구리 함량, 예를 들어 0.5 wt% 이하의 구리 함량을 갖는, 마찰재.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, NETZSCH LFA447의 Laserflash를 사용하여 ASTM E1461에 따라 측정할 경우 면내 열전도율이 1.5 W/mK 이상인, 마찰 재.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 마찰 계수가 0.5 이하인, 마찰재.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 수지 또는 시멘트 결합제, 안티모니 트리설파이드, 구리, 황산바륨, 금속 분말 및 섬유, 광물 섬유, 황화철, 코크, 기타 천연, 인조, 팽창 흑연, 탄산칼슘, 운모, 활석 및 지르코니아로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상을 추가로 포함하는, 마찰재.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 마찰재를 제조하는 방법으로서,
(a) 흑연을 제공하는 단계,
(b) 단계 (a)에서 제공된 흑연을 600℃ 이상에서 30분 이상 동안 열 처리하는 단계;
(c) 단계 (b)의 말기에서 얻은 처리된 흑연을 추가 성분과 혼합하고, 예컨대 압축 성형 또는 고온 압축 성형 또는 열 처리에 의한 경화 또는 이들의 조합에 의해 처리하여 마찰재를 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
제14항에 있어서, 단계 (a)에 제공된 상기 흑연이 천연 흑연, 인조 흑연 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는, 방법.
제14항 또는 제15항에 있어서, 단계 (b)에서 상기 열 처리가 표면 코팅 처리, 예컨대 CVD 처리 또는 무정형 탄소 코팅 처리를 포함하는, 방법.
제16항에 있어서, 상기 열 처리가 제1 열 처리 및 제2 열 처리를 포함하며,
제1 열 처리는 CVD 코팅 또는 피치 코팅과 후속 탄화와 같은 표면 코팅 처리의 일부이며,
제2 열 처리는 표면 코팅 처리의 일부가 아니며, 제1 열 처리 전 또는 후에, 예를 들어 후처리로서 수행될 수 있는, 방법.
제17항에 있어서, 상기 제2 열 처리가 CVD 처리와 같은 표면 코팅 처리를 포함하지 않는, 방법.
브레이크 패드의 생산, 예를 들어 구리 함량이 낮은 브레이크 패드의 생산 또는 구리 비함유 브레이크 패드의 생산에 있어서 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 정의된 바와 같은 마찰재의 용도.
연료 전지용 카본 브러쉬, 바이폴라 플레이트, 자동차, 중하중 차량, 풍차 또는 철도에 적용하기 위한, 디스크 브레이크, 드럼 브레이크 또는 클러치에서의 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 정의된 바와 같은 마찰재의 용도.
임의적으로 전기 동력 차량에 사용하기 위한 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 정의된 바와 같은 마찰재를 포함하는 브레이크 패드.