KR20240078522A - 브레이크 패드용 친환경 마찰재 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수지를 포함하는 결합재와, 캐슈 고무(cashew rubber), 고무 가루, NBR(nitrile-butadiene rubber), 질석, 탄산칼슘(calcium carbonate), 황산바륨(BaSO4), 수산화칼슘(calcium hydroxide), 운모(mica) 및 제올라이트(zeolite)를 포함하는 충진재와, 산화지르코늄(zirconium oxide) 및 산화마그네슘(magnesium oxide)을 포함하는 연마재와, 인상 흑연 및 인조 흑연을 포함하는 윤활재 및 아라미드 펄프, 세라믹 파이버 및 티탄산칼륨을 포함하는 보강재를 포함하는 브레이크 패드용 친환경 마찰재를 개시한다.
Description
본 발명은 차량에 장착되는 브레이크 패드용 친환경 마찰재에 관한 것이다.
브레이크 패드용 마찰재는 차량에 장착되어 브레이크 디스크와 접촉 마찰하여 차량의 운동 에너지를 열에너지로 바꾸어 주행 중인 차량을 감속 및 정지시키고 정지 상태를 유지하는 작용을 한다.
상기 마찰재는 브레이크 디스크와 마찰되는 과정에서 미크론 단위의 미세 먼지를 배출할 수 있다. 상기 마찰재는 금속 재질과 유기 재질이 혼합되어 형성되므로 금속 성분의 미세 먼지를 배출할 수 있다. 특히, 상기 미세 먼지는 구리 성분을 포함하는 경우에 대기 오염과 인체에 유해한 영향을 줄 수가 있다.
본 발명은 구리 성분을 포함하는 미세 먼지를 배출하지 않는 브레이크 패드용 친환경 마찰재를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 브레이크 패드용 친환경 마찰재는 수지를 포함하는 결합재와, 캐슈 고무(cashew rubber), 고무 가루, NBR(nitrile-butadiene rubber), 질석, 탄산칼슘(calcium carbonate), 황산바륨(BaSO4), 수산화칼슘(calcium hydroxide), 운모(mica) 및 제올라이트(zeolite)를 포함하는 충진재와, 산화지르코늄(zirconium oxide) 및 산화마그네슘(magnesium oxide)을 포함하는 연마재와, 인상 흑연 및 인조 흑연을 포함하는 윤활재 및 아라미드 펄프, 세라믹 파이버 및 티탄산칼륨을 포함하는 보강재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 결합재는 상기 마찰재의 전체 중량에 대하여 14 ~ 19 중량%로 포함될 수 있다.
또한, 상기 충진재는 상기 마찰재 전체 중량에 대하여, 상기 캐슈 고무가 7 ~ 9 중량%, 상기 고무 가루가 7 ~ 9 중량%, 상기 NBR이 2 ~ 3 중량%, 상기 질석이 0.9 ~ 1.1 중량%, 상기 탄산칼슘이 3 ~ 4 중량%, 상기 황산바륨이 16 ~ 18 중량%, 상기 수산화칼슘이 1.4 ~ 1.6 중량%, 상기 운모가 1.4 ~ 1.6 중량% 및 상기 제올라이트가 1.8 ~ 2.2 중량%로 포함될 수 있다.
또한, 상기 연마재는 상기 마찰재 전체 중량에 대하여 상기 산화지르코늄이 1.8 ~ 2.2중량% 및 산화마그네슘이 3.5 ~ 4.5 중량%로 포함될 수 있다.
또한, 상기 윤활재는 상기 마찰재 전체 중량에 대하여 상기 인상 흑연이 4 ~ 5 중량% 및 상기 인조 흑연이 14 ~ 19 중량%로 포함될 수 있다.
또한, 상기 보강재는 상기 마찰재의 전체 중량에 대하여, 상기 아라미드 펄프가 1.8 ~ 2.2 중량%, 상기 세라믹 파이버가 1.8 ~ 2.2 중량% 및 상기 티탄산칼륨이 3.0 ~ 3.4 중량%로 포함될 수 있다.
본 발명의 브레이크 패드용 친환경 마찰재는 구리 성분을 포함하지 않으므로 구리 성분을 포함하는 미세 먼지의 배출을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 브레이크 패드용 상대적으로 비중이 높은 황산바륨 성분의 함량을 상대적으로 증가시켜 제동 과정에서 발생되는 미세 먼지가 공기중으로 비산하는 것을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 브레이크 패드용 친환경 마찰재는 공기중에서 PM2.5 ~ PM10의 함유량을 감소시켜 대기 오염을 방지하고 인체에 유해한 요소를 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 브레이크 패드용 친환경 마찰재는 구리 성분을 대신하여 타탄산칼륨을 보강재로 첨가하고, 윤활재인 인조흑연의 함량을 상대적으로 감소시킴으로써 고온 마찰 계수가 감소하는 것을 방지할 수 있다.
이하 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 패드용 친환경 마찰재에 대해 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 패드용 친환경 마찰재는 결합재와 충진재와 연마재와 윤활재 및 보강재를 포함할 수 있다. 상기 브레이크 패드용 친환경 마찰재는 보강재로 구리 성분을 포함하지 않는다. 따라서, 상기 브레이크 패드용 친환경 마찰재는 배출되는 미세 먼지에 구리 성분을 포함하지 않는다. 또한, 본 발명의 브레이크 패드용 친환경 마찰재는 구리 성분을 대신하여 타탄산칼륨을 보강재로 첨가하고, 윤활재인 인조흑연의 함량을 상대적으로 감소시킴으로써 고온 마찰 계수가 감소하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 브레이크 패드용 친환경 마찰재는 상대적으로 비중이 높은 황산바륨 성분의 함량을 상대적으로 증가시켜 제동 과정에서 발생되는 미세 먼지가 공기중으로 비산하는 것을 감소시킬 수 있다. 따라서, 상기 브레이크 패드용 친환경 마찰재는 공기중에서 PM2.5 ~ PM10의 미세 입자의 함유량을 감소시켜 대기 오염을 방지하고 인체에 유해한 요소를 감소시킬 수 있다. 여기서, PM 10은 particulate matter 10을 의미하며, 미세 먼지(particulate matter)의 입경(입자의 지름)을 의미한다. 따라서, PM2.5 ~ PM10은 입경이 2.5 ~ 10㎛인 미세 먼지를 의미한다.
상기 결합재는 수지를 포함할 수 있다. 상기 결합재는 열경화성 수지를 포함할 수 있다. 상기 결합재는 페놀 수지, 아크릴 고무변성 페놀 수지, NBR 고무변성 페놀 수지, 실리콘 변성 페놀 수지, 알킬 벤젠 변성 페놀 수지, 멜라민 수지, 에폭시 수지, 아크릴 고무 수지, 폴리이미드 수지 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 결합재는 마찰재 전체 중량에 대하여 14 ~ 19 중량%로 포함될 수 있다. 상기 결합재의 함량이 너무 작으면 마찰재의 내부 결합력과 강도가 저하되어 브레이크 패드의 마모가 증가할 수 있다. 또한, 상기 결합재의 함량이 너무 많으면 결합재가 상대적으로 낮은 융점을 가지므로 고온에서 내열성이 저하되어 고온에서 불안정한 마찰 특성을 나타낸다.
상기 결합재는 마찰재를 이루는 구성 성분들을 결합시키는 작용을 할 수 있다. 즉, 상기 결합재는 마찰재에 포함되는 유기 충진재, 무기 충진재 및 보강재들을 서로 결합시켜 마찰재에 강도를 부여하는 역할을 한다. 또한, 상기 결합재는 마찰재의 구성 성분들을 서로 결합시키는 역할을 수행함으로써 마찰재의 열적 안정성을 증가시킬 수 있다. 상기 결합재는 마찰재에 포함되는 구성 성분들을 서로 결합시키므로, 마찰재에 혼합되는 함량을 조정함으로써 마찰재의 마찰 계수를 조정할 수 있다.
상기 충진재는 캐슈 고무(cashew rubber), 고무 가루, NBR(nitrile-butadiene rubber), 질석, 탄산칼슘(calcium carbonate), 황산바륨(BaSO4), 수산화칼슘(calcium hydroxide), 운모(mica) 및 제올라이트(zeolite)를 포함할 수 있다. 상기 마찰재 전체 중량에 대하여, 캐슈 고무는 7 ~ 9 중량%, 고무 가루는 7 ~ 9 중량%, NBR은 2 ~ 3 중량%, 질석은 0.9 ~ 1.1 중량%, 탄산칼슘은 3 ~ 4 중량%, 황산바륨은 16 ~ 18 중량%, 수산화칼슘은 1.4 ~ 1.6 중량%, 운모는 1.4 ~ 1.6 중량% 및 제올라이트는 1.8 ~ 2.2 중량%로 포함될 수 있다.
상기 황산바륨은 높은 용융 온도를 가지고 있어 마찰재의 내열 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 운모는 높은 용융 온도를 가지며 브레이크의 소음을 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 고무 가루는 타이어가 분쇄되어 제조될 수 있다. 상기 충진재는 무기 충진재 또는/및 유기 충진재를 포함할 수 있다. 상기 무기 충진재는 마찰재의 내열성 악화를 방지하고 내마모성을 향상시켜 마찰재의 크랙을 방지할 수 있다. 상기 유기 충진재는 제동 과정에서 발생되는 마찰재의 브레이크 소음을 감소시킬 수 있다.
상기 충진재는 위와 같은 성분들의 함량 범위에서 조절하여 마찰재 전체 중량에 대하여 소정 함량으로 포함될 수 있다. 상기 충진재의 함량이 너무 많으면, 마찰재의 밀도가 감소되어 마찰재의 내마모성이 감소될 수 있으며, 여분의 충진재 성분이 결합재와 결합되어 마찰재의 표면으로부터 쉽게 탈락되는 문제가 발생할 수 있다. 상기 충진재의 함량이 너무 작으면 마찰재의 부피가 감소되면서 마찰재의 형상이 변형될 수 있다. 또한, 상기 충진재는 마찰재의 부피를 유지하는 작용을 할 수 있다. 또한, 상기 충진재는 마찰 과정에서 발생되는 고온에서의 마찰력을 유지시킬 수 있다.
상기 연마재는 산화지르코늄(zirconium oxide) 및 산화마그네슘(magnesium oxide)을 포함할 수 있다. 상기 산화지르코늄은 마찰재 전체 중량에 대하여 1.8 ~ 2.2 중량%로 포함될 수 있다. 상기 산화마그네슘은 마찰재 전체 중량에 대하여 3.5 ~ 4.5 중량%로 포함될 수 있다. 상기 연마재는 함량이 너무 많으면 마찰재와 마찰되는 디스크의 마모율을 증가시키고 토크 진폭의 증가 및 소음의 발생 빈도를 증가시킬 수 있다. 또한, 상기 마찰재의 함량이 너무 작으면 제동 과정에서 마찰 계수가 낮아지며, 충분한 마찰력을 유지할 수 없을 수 있다.
상기 연마재는 마찰재의 마찰 계수를 유지시키는 작용을 할 수 있다. 보다 구체적으로는 상기 연마재는 제동 과정에서 마찰재와 마찰되는 디스크의 표면에 형성되는 윤활막을 제거하여 디스크와 마찰재 사이의 마찰력을 유지하는 역할을 한다.
상기 윤활재는 인상 흑연(flaky graphite) 및 인조 흑연(artificial graphite)을 포함할 수 있다. 상기 인상 흑연은 마찰재 전체 중량에 대하여 4 ~ 5 중량%로 포함될 수 있다. 상기 인조 흑연은 마찰재 전체 중량에 대하여 14 ~ 19 중량%로 포함될 수 있다.
상기 윤활재는 제동 과정에서 윤활 작용을 하여 마찰재와 디스크의 마모를 줄이는 작용을 할 수 있다. 즉, 상기 윤활재는 제동 과정에서 마찰재의 마찰 계수를 안정화시키고 내마모성을 향상시킬 수 있다. 상기 윤활재의 함량이 너무 작으면 마찰재의 제동 과정에서 마찰열이 상승하여 연속 제동시 마찰재의 제동력이 저하되는 페이드 현상이 발생할 가능성이 있다. 따라서, 상기 마찰재는 고온 윤활 특성을 상실하여 내열성이 저하될 수 있다. 또한, 상기 윤활재의 함량이 너무 많으면, 제동 과정에서 윤활재가 고온에서 산화물로 되면서 윤활재의 역할을 상실할 수 있다.
상기 브레이크 패드용 친환경 마찰재는 인조흑연의 함량을 기존의 함량 범위보다 상대적으로 감소시켜 고온 마찰계수가 감소되는 것을 방지할 수 있다.
상기 보강재는 아라미드 펄프(aramid pulp), 세라믹 파이버(ceramic fiber) 및 티탄산칼륨을 포함할 수 있다. 상기 마찰재 전체 중량에 대하여 아라미드 펄프는 1.8 ~ 2.2 중량%, 세라믹 파이버는 1.8 ~ 2.2 중량%, 티탄산칼륨은 3.0 ~ 3.4 중량%로 포함될 수 있다. 상기 보강재는 기존에 사용되던 구리 파이버를 포함하지 않으며 대신에 티탄산칼륨을 보강재로 포함할 수 있다. 따라서, 상기 마찰재는 제동 과정에서 구리 성분이 포함되는 미세 먼지를 발생시키지 않는다. 또한, 상기 보강재는 섬유 형태로 형성될 수 있다. 상기 보강재는 함량이 너무 작으면, 원료끼리 서로 충분히 엉기지 못해 마찰재의 강도가 저하될 수 있다.
상기 보강재는 마찰재의 구성 성분들 사이의 가교 작용을 할 수 있다. 즉, 상기 보강재는 구성 성분들을 서로 엉기게 하여 마찰재의 강도를 증가시키는 역할을 한다. 상기 보강재는 우수한 내열성을 가질 수 있다. 상기 보강재는 마찰재의 강도를 향상시켜 급제동 과정에서 마찰재가 디스크와의 마찰에 의해 파괴되지 않도록 할 수 있다.
이상, 본 발명에 따른 브레이크 패드용 친환경 마찰재에 대해 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해하여야 한다.
Claims (6)
- 수지를 포함하는 결합재와,
캐슈 고무(cashew rubber), 고무 가루, NBR(nitrile-butadiene rubber), 질석, 탄산칼슘(calcium carbonate), 황산바륨(BaSO4), 수산화칼슘(calcium hydroxide), 운모(mica) 및 제올라이트(zeolite)를 포함하는 충진재와,
산화지르코늄(zirconium oxide) 및 산화마그네슘(magnesium oxide)을 포함하는 연마재와,
인상 흑연 및 인조 흑연을 포함하는 윤활재 및
아라미드 펄프, 세라믹 파이버 및 티탄산칼륨을 포함하는 보강재를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 패드용 친환경 마찰재. - 제 1 항에 있어서,
상기 결합재는 상기 마찰재의 전체 중량에 대하여 14 ~ 19 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 브레이크 패드용 친환경 마찰재. - 제 1 항에 있어서,
상기 충진재는 상기 마찰재 전체 중량에 대하여, 상기 캐슈 고무가 7 ~ 9 중량%, 상기 고무 가루가 7 ~ 9 중량%, 상기 NBR이 2 ~ 3 중량%, 상기 질석이 0.9 ~ 1.1 중량%, 상기 탄산칼슘이 3 ~ 4 중량%, 상기 황산바륨이 16 ~ 18 중량%, 상기 수산화칼슘이 1.4 ~ 1.6 중량%, 상기 운모가 1.4 ~ 1.6 중량% 및 상기 제올라이트가 1.8 ~ 2.2 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 브레이크 패드용 친환경 마찰재. - 제 1 항에 있어서,
상기 연마재는 상기 마찰재 전체 중량에 대하여 상기 산화지르코늄이 1.8 ~ 2.2중량% 및 산화마그네슘이 3.5 ~ 4.5 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 브레이크 패드용 친환경 마찰재. - 제 1 항에 있어서,
상기 윤활재는 상기 마찰재 전체 중량에 대하여 상기 인상 흑연이 4 ~ 5 중량% 및 상기 인조 흑연이 14 ~ 19 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 브레이크 패드용 친환경 마찰재. - 제 1 항에 있어서,
상기 보강재는 상기 마찰재의 전체 중량에 대하여, 상기 아라미드 펄프가 1.8 ~ 2.2 중량%, 상기 세라믹 파이버가 1.8 ~ 2.2 중량% 및 상기 티탄산칼륨이 3.0 ~ 3.4 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 브레이크 패드용 친환경 마찰재.
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