KR830001417B1 - 유리섬유의 마찰재를 제조하는 공정 - Google Patents

유리섬유의 마찰재를 제조하는 공정 Download PDF

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마크 떠블류 쎄민
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Abstract

내용 없음.

Description

유리섬유의 마찰재를 제조하는 공정
제1도는 본 발명의 원칙에 따라 마찰 라이닝(lining)을 만드는 합성재에 혼합되는 성분을 보여주는 표.
제2도는 전형적인 석면이 기초를 이루는 마찰재와 유리섬유가 기초를 이루는 마찰재의 온도에 대한 마찰계수를 비교하는 그래프.
제3도는 전형적인 석면이 기초를 이루는 마찰재와 유리섬유가 기초를 이루는 마찰재의 온도에 대한 마모를 비교하는 그래프.
제4도는 전형적인 석면이 기초를 이루는 마찰재와 유리 섬유가 기초를 이루는 마찰재의 마찰 안전성, 마찰의 크기, 패드(pad)와 로우터(rotor)의 마모를 나타내는 표.
제5도는 전형적인 석면이 기초를 이루는 마찰재와 유리섬유가 기초를 이루는 마찰재의 훼이드(fade)와 회복을 보여주는 그래프.
제6도는 전형적인 석면이 기초를 이루는 마찰재와 유리 섬유가 기초를 이루는 마찰재의 차량 시험자료를 비교하는 표.
제7도는 전형적인 석면이 기초를 이루는 마찰재와 유리 섬유가 기초를 이루는 마찰재가 사용된 시험 차량의 패드와 로우터의 마모를 나타내는 그래프.
제8도는 여러가지 혼합시간이 유리 섬유에 미치는 영향을 보여주는 사진.
제9도는 혼합전과 10분 혼합후의 유리 섬유를 보여주는 20배 확대된 현미경 사진.
제10도는 본 발명의 원칙에 따라 만들어진 유리 섬유가 기초를 이루는 마찰재들의 온도에 대한 마찰계수를 비교하는 그래프.
제11도는 본 발명의 원칙에 따라 만들어진 유리 섬유가 기초를 이루는 마찰재들의 온도에 대한 마모를 비교하는 그래프이다.
본 발명은 유리 섬유의 마찰재를 제조하는 공정에 대한 것이다.
현재 차량의 클러치(clutch)와 브레이크(break)의 라이닝(lining)에 사용되는 유기질(有機質)의 마찰재 합성물은 반복되는 작동중에 겪는 심한 작동 온도와 동적(動的) 압력을 견딜 수 있어야 한다.
이러한 작동중에 성능의 저하와 물질적인 악화를 방지하기 위하여 라이닝은 수지(樹脂)의 매트릭스(matrix)에 불규칙하게 분산된 석면 섬유로 보강된다.
그러나 최근의 의학적인 증거는 석면섬유가 클러치와 브레이크의 라이닝을 제조하는 동안 그것에 노출된 사람에게 건강에 대한 위험을 초래할 수 있다는 것을 보여준다.
불행하게도 석면 섬유를 사용하는 브레이크 라이닝을 제조하는 동안 미세한 직경의 석면 섬유가 있게되기 때문에 석면의 일부는 1970년의 작업안전 및 건강법에 의하여 규제되는 미국의 석면섬유 노출기준을 초과하는 상당한 양으로 공중에 뜨게 된다. 더구나 자동차 브레이크의 라이닝을 다시 가는 기계공도 또한 라이닝으로부터 나온 석면에 노출된다.
석면 섬유에 의한 환경오염을 줄이고 그리하여 석면이 기초를 이루는 유기질의 마찰 라이닝의 제조를 계속하기 위한 노력으로서 같이 계류중인 미국특허 출원에서 발표된 워터 슬러리(water slurry)공정이 평가 되어 왔다.
워터 슬러리는 석면 섬유로 주위 환경을 오염시키지 않고 제조시설을 통하여 전달될 수 있다.
그러나 그렇게 얻어진 라이닝이 건조한 혼합물로부터 만들어진 라이닝과 본질적으로 같은 작동특성을 갖는다는 것을 확실히 하기 위하여 마찰재료가 경화되기전에 슬러리에 포함된 물이 제거되어야 한다.
불행하게도 이 공정은 브레이크나 클러치 라이닝의 제조비용에 상당한 비용을 추가하고 또 마무리 작업과 검사하는 동안의 방출문제를 해결하지는 않는다.
즉시 이용할 수 있는 재료와 같은 제조시설들을 사용하려는 노력으로서 현재도 이용되는 바와같이 석면 충전재(充塡材)의 적어도 일부분 대신에 유리나 광물섬유를 사용하자는 것이 제안되었다.
예를들어 미국특허 3,967,037은 석면대신에 유리섬유를 이용하는 몇가지 라이닝 합성물을 발표하고 있다. 실험으로 부터 이러한 라이닝 합성물이 라이닝이 주철제의 로우터나 드럼(drum)과 맞물리면 정상작동조건하에서 브레이크 소음, 심한 로우터 긁힘과 마모, 그리고 마찰재료의 나쁜 수명등을 일으킨다는 것이 결정되었다.
대응하는 주철제의 드럼이나 로우터에 긁힘과 마모를 동시에 줄이는 반면에 마찰계수를 안정화 시키기 위한 노력으로서 또하나의 같이 계류중인 미국특허 출원은 합성물의 유리섬유가 대응하는 물림표면에 가할 해로운 영향들을 완화시키는 탄소와 흑연 입자를 그 안에 가지고 있으며 마찰라이닝에 사용될 합성재료를 발포하고 있다.
본 발명은 마찰재료의 알려진 합성물에서 유리 섬유의 해로운 영향을 극복하는 다른 방법을 제안하는 주된 목적을 가지고 있으며 이러한 해로운 영향들이 마찰재료의 제조공정에서 유리 섬유의 개개의 다발들을 분리함으로서 상당히 줄어든다는 발견에 근거를 두고 있다.
본 발명에 따른 공정은 결과적으로 접합제, 마찰 수정제, 중량으로 5-30%의 유리섬유를 섞어 합성물을 이루는 단계와 혼합된 합성물을 주형(鑄型)으로 운반하여 압력을 가하여 브리케트(briquette)를 형성하고 접합제를 굳히기 위하여 어떤 온도와 압력하에 브리케트를 경하시켜 마찰재로서 원하는 모양과 밀도를 갖게하는 것으로 이루어지며 합성물의 혼합이 수행되어 유리섬유를 구성하고 있는 각각의 단섬 유(單纖維)를 분리함으로서 전체밀도가 0.1에서 0.6g/㎤까지 되는데 특성이 있다.
제출된 발표에는 합성물의 혼합이 5-20분동안 이루어지며 합성물의 전체 밀도는 대략 0.25g/㎤으로 된다.
위에 정의된 공정을 통하여 얻어지고 유리섬유의 분리되고 균일하게 분포된 단섬유들을 포함하는 합성물은 실질적으로 120℃에서 350℃까지 온도범위에서 일정한 마찰계수와 받아 들일 수 있는 마모특성을 가지고 있음이 발견 되었다.
본 발명에 따라 제조된 마찰재를 평가하기 위하여 자동차의 브레이크 라이닝에 대한 받아들일 수 있는 마찰계수와 마모율을 나타내는 기준을 세우기 위하여 제1도에 나타낸 전형적인 석면의 마찰재 A가 만들어지고 특성이 설명 되었다.
제1도는 또한 본 발명에 따라 제조된 합성물에 관련된 수정사항을 보여준다.
합성물 A의 요소들이 다음과 같은 방법으로 브레이크의 마찰재료로 처리된다.
석면섬유, 아연가루, 유기질(有機質)의 수정제, (두부분의 캐슈(cashew) 열매가루와 한 부분의 고무조각), 무기질(無機質)의 수정체(중정석(重晶石)와 마른 페놀수지가 제1도에서 보여진 중량비로 균질의 혼합이 될때까지 30분가량 함께 섞인다.
그후 이 균질의 혼합물을 주형에 넣어서 브리케트(briquette)로 만든다.
이 브리케트가 프레스(press)가 있는 곳으로 옮겨져 온도가 약 135℃로 올려져서 정해진 모양과 밀도를 갖게 약 420kg/㎠로 각각 눌려진다.
135℃의 온도는 페놀수지가 혼합물 사이를 흐르게 하여 다른 성분들을 고정된 장소에 갖는 매트릭스를 형성하게 한다. 그후 브리케트는 페놀수지를 더욱 굳히기 위하여 약260℃의 온도를 갖는 경화로(硬化爐)로 이송된다.
경화된 브리케트의 마찰면(面)은 브레이크 패드에 대응하는 특정한 치수로 갈아진다. 그후의 패드의 일부분이 체이스(chase) 형(型)의 시편동력계(試版動力計)에서 시험된다.
이 시험은 2.5cm 정방향의 마찰재 시편을 525rpm(64km/h)로 회전하는 주철재(鑄鐵材)의 드럼에 대해 20초씩 지속되게 40회 마찰을 가하는 것으로 이루어진다.
버니쉬(burnish)의 연속후에 시험은 120℃,177℃,232℃,288℃,343℃와 120℃(다시돌림)에서 이루어진다. 조절된 출력 토오크(torque)는 시험중에 3.94m.kg에 고정되었다.
제2도의 시편동력계 자료는 120℃,177℃,232℃,288℃와 343℃의 정상상태의 마찰의 크기를 나타내며 제3도의 자료는 120℃,177℃,232℃,288℃와 343℃의 마모값을 나타낸다.
합성물 A의 마찰계수가 측정되어 제2도의 곡선 100으로 표시되었고 각각 다른 온도에서 겪은 브레이크 패드의 마모가 계산되고 제3에서 곡선 102로 나타내어 졌다.
합성물 A의 마모율이 177℃(350℉) 아래에서는 받아들일 수 있다는 것을 주목하여야 한다.
그러나 그러한 브레이크를 갖춘 차량이 반복적으로 브레이크를 사용하면 방출되는 열에너지가 마모율이 원치않는 수준에 도달하는 232℃(450℉) 이상으로 급격히 증가한다.
교통부에서 세운 정지기준에 의하면 계속된 급작스러운 정지 조건하에서 차량을 정지시키는데 일어나는 최대 작동온도는 때때로 232℃에 도달한다.
따라서 전형적인 석면의 유기질 마찰재료는 받아들일 수 있는 마찰계수를 주지만 제3도에서 보여지는 것처럼177℃(350℉) 이상에서는 마모율이 지수적(指數的)으로 증가하기 때문에 손상된다.
합성물 A의 브레이크 패드는 캘리퍼(caliper)와 로우터의 조립부에 완전 브레이크(full brake)로 물려서 관성 동력계에 설치된다.
관성동력계의 시험절차는 온도에 따른 성능과 마모를 결합하는데 증가된 임무 사용에 따른 마찰의 변화에 강조를 둔다.
이 시험절차는 초기패드온도가 93℃에서 버니쉬(burnish)전의 유효성 검사(48,96,128km/h의 속도에서 각각 0.4,0.6,0.7G의 감가속도(減加速度), 200번의 버니쉬 정지(120℃의 초기 패드온도에서 64km/h, 3.6m/sec2), 버니쉬 후의 유효성검사(48,96,128km/h에서 각각 0.4,0.6,0.7G의 감가속도)와 이후에 세번의 SAE형식의 232℃,315℃,371℃에서의 감속(減速)과 가속(加速)검사와 최종의 유효성검사(48,96,128km/h에서 0.4,0.6,0.7G의 감가속도)를 포함한다.
합성물 A의 마찰크기와 마찰안정성이 96km/h, 0.7G의 감가속도에서 세번의 연속된 정지를 하기 위하여 요구되는 선압(線壓)으로 표시되는데 제4도의 표에 제시되었다. 또한 패드와 로우터의 마모자료도 포함되었다.
제5도에서 혼합물 A의 훼이드(fade)특성이 선 108,110,112로 표시되고 회복특성이 선 114,116,118로 표시된다. 마찰재료로 적합한 다른 섬유질의 재료에 대한 유리섬유의 우월한 마찰특성과 높은 인장강도 때문에 합성물 A를 유리 섬유와 금속산화물입자를 치환하여 약간 변화시켜서 제1도에서 보여진 유리섬유가 기초를 이루는 합성물 B를 만들 것이 결정되었다.
공업에서 E형으로 알려진 유리 섬유가 규사(硅砂), 석회암, 백운석(白雲石), 붕산, 소오다회(灰)와 다른 소량의 성분들을 고온의 로(爐)에서 직접 용융공정으로 유리를 만들도록 열을 가함으로서 제조된다.
유리는 로의 밑부분에 있는 포어하스(fore hearth)로 흐른다.
유리는 백금합금(白金合金)의 부싱(bushing)이나 스피너렛(spinnerette)에 위치한 많은 구멍이나 오리피스(orifice)를 통하여 흘러서 용융된 유리의 단섬유(單纖維)를 만든다.
숫자로 20 내지 2000저의 범위에 있는 단섬유들이 실이나 끈실로서 모여지고 75000rpm의 속도로 회전하는 드럼에 부착되어 유리 섬유를 만든다.
그 후에 유리 섬유는 실레인(silane)과 같은 가호제(加糊濟)로 처리되어 수지와 섬유의 부착을 향상시킨다. 그 후에 연속된 섬유가 250 내지 10000미크론의 길이로 절단된다.
제1도에서 도시된 합성물 B 또는 합성물 A와 같은 방법으로 합성되어 브레이크 패드로 처리 된다.
합성물 B의 브레이크 패드는 체이스형의 시편 동력계에 설치되어 마찰마모 시험이 수행된다.
합성물 B의 마찰계수는 제2도에서 곡선 104로 표시되었고 마모율은 제3도에서 곡선 106으로 표시되었다. 제2도에서 도시된 바와같이 합성물 B의 마찰계수는 합성물 A의 마찰계수와 실질적으로 동등하다.
그러나 제3도에서 도시된 바와같이 마모율은 마찰재로서 사용하기에는 부적당하다.
제2도에서 도시된 바와같이 합성물 B의 마찰계수가 실질적으로 232℃(450℉) 이상에서 안정하기 때문에 마모율을 줄이는 합성물 B의 변경을 평가하기로 결정되었다.
그리하여 닳아없애는 금속산화물 입자를 제거하고 캐슈(cashew) 열매 입자와 닳아 없애지 않는 광물입자(중정석(重晶石))을 혼합물에 치환하여 제1도에 도시된 합성물 C를 만든다. 합성물 C의 처리된 광물 섬유는 규사, 산화알루미늄, 산화칼슘, 산화마그레슘과 다른 산화물의 성분으로 이루어진다.
섬유의 직경은 1-15미크론이고 길이는 40-1000미크론이다. 이 섬유들을 제조하는 동안 섬유의 표면을 가호제로 처리하여 수지와 섬유의 부착을 향상시킨다.
합성물 C가 합성되어 원판형의 브레이크 패드로 처리되었다. 관성동력계에서 측정한 마모와 마찰의 크기가 제4도에 도시되었다.
제5도에서 합성물 C의 훼이드(fade) 특성은 곡선 120,122,124로 표시되고 회복특성은 곡선 126,128,130으로 표시된다. 합성물 C의 마찰과 마모자료를 합성물 A와 비교하여 보면 합성물 C가 합성물 A보다 우수하다는 것이 명백하다.
그후에 시험 차량에 합성물 A와 C로 만들어진 마찰재 패드를 장치하고 여기서 얻어진 시험자료로부터 유리섬유 합성물 C를 더욱 평가하였다.
시험 차량은 총중량 2.25톤의 스테이션 웨곤(station wagon)이 었다. 버니쉬와 리버니쉬(reburnish)와 약하고 심한 작업주기 운전을 제외하고는 성능자료는 앞의 원판형 브레이크만 작동시켜서 얻었다.
소음정격(定格)은 가장 좋은 소음의 증폭과 감지(感知)를 위하여 비활동적인 주차장과 같은 조용한 지역에서 저속에서 (8 내지 48km/h) 약한 브레이크 작동(1.4 내지 10.5kg/㎠의 선압)으로 결정되었다.
각 소음조사에서 창문은 열려졌고 낮은 소음 배경을 만들기 위하여 라디오와 열 공기 조절기의 회전날개는 껐다.
합성물 C와 합성물 A의 성능자료가 제6도에 제시되었다. 처음 4개의 유효성자료는 각 브레이크 작동전에 초기온도가 65℃일때 얻어졌다.
브레이크 작동은 16,48,96km/h에서 규정된대로 3 혹은 4.5m/sec2의 감가속도에서 행해졌다. 다섯째의 유효성 자료는 초기의 패드 온도가 150℃로 유지되었다는 것을 제외하고는 같은 방법으로 얻어졌다.
첫째의 유효성 시험은 패드가 버니쉬 되기전에 둘째는 버니쉬 후와 훼이드 전에, 세째는 232℃를 지나 315℃ 훼이드에서, 네째는 371℃ 훼이드 후에 유효선압을 측정한다.
제6도의 자료에서 합성물 C와 합성물 A는 시험의 초기에는 비교할 만한마찰 크기를 갖는다는 것이 명백하다.
그러나 석면이 포함되지 않은 합성물 C는 석면이 기초를 이루는 합성물 A보다 더좋은 마찰 안정성을 갖는데 이것은 더 작은 마찰크기의 변화와 브레이크가 타는 것과 마찰 불안정성을 초래하는 사용에 따라 마찰이 증가가 없다는 것에 의하여 나타내 진다.
제6도의 표에 발표된 일련의 실험후에 합성물 A와 C의 오른쪽앞 패드와 로우터의 마모가 제7도에서 선 RF와 LF로 각각 나타내졌다.
제7도를 봄으로서 합성물 C의 패드 마모저항이 합성물 A보다 확실히 우수하다는 것이 명백하다. 합성물 A와 C의 로우터 마모도 비교할 만하다(각각 0.0000과 0.0025mm).
유리 섬유를 보강(補强)성분으로 포함하는 합성물 집단을 더욱 평가하기 위하여 합성물 C를 변경시켜 탄소입자를 제거하고 페놀수지의 함유량을 줄이는 반면 유리섬유와 광물섬유를 증가시켜 제1도에서 도시된 합성물 D를 만든다.
체이스형의 시편 동력계에서 나온 합성물 D의 마찰 및 마모자료는 각각 제2도와 제3도에서 곡선 105와 107로 표시 되었다. 합성물 D의 관성동력계 시험의 결과는 제4도에서 나타내었다. 그 후에 합성물 D가 브레이크 패드로 처리되어 시험 차량에 설치되었다.
합성물 D의 차량 브레이크시험의 결과는 제6도에서 나타내었다.
제6도의 표에 제시된 자료를 비교하면 유리섬유보강과 캐슈열매가루로 마찰가루가 변경된 성분의 두합성물 C와 D가 합성물 A보다 더 좋은 마찰안정성과 낮은 패드 마모율을 가지고 있다.
제6도의 표에 도시된 합성물 D의 자료를 두배로 하기 위하여 제1도의 합성물 D와 같은 중량비의 재료를 사용하여 다른 자료 값들을 얻었다.
같은 재료로 부터 다른자료의 발생을 설명하기 위하여 마른 성분의 섞음이 한번과 다음번것에 약간의 차이가 발생 한다는 것이 결정 되었다.
조사결과 합성물의 전체밀도가 혼합시간의 증가에 따라 변한다는 것이 관측되었다.
이 전체밀도의 변화는 유리섬유를 이루는 단섬유들의 분리에 기인한다.
유리섬유의 혼합시간에 대한 영향을 평가하기 위하여 각 10그람의 무게를 갖는 유리섬유의 6개 표본이 평가되었다. 5개의 표본은 혼합기에 순서적으로 넣어져 1분에서 10분까지 시간을 변화시키며 혼합되었다. 혼합후의 5개의 표본은 혼합기에서 꺼내어져 제8도의 사진에서 보는 바와같이 XF-10으로 명명된 시험표본 옆에 쌓아 두었다.
제8도에서 도시된 것처럼 유리섬유는 거의 혼합기의 혼합시간에 직접 비례하게 분리에 의하여 팽창한다. 유리섬유를 구성하는 단섬유의 전체 다발이 실질적으로 분리된다는 생각을 구체화 하기 위하여 제9도에서 보인 SEM 현미경 사진을 표본 XF-10과 10분혼합후의 유리섬유에 찍었다. 제9도에서 보는 바와같이 혼합 후에 각각의 단섬유는 어떤 일정한 방향이 없이 불규칙하게 분산되어 원래 재료의 유리섬유의 꽉 밀착된 다발에 비교된다. 유리섬유의 단섬유 다발의 확장이나 푸는 것이 마찰 라이닝에 미치는 최적효과를 결정하기 위하여 혼합시간을 바꾸는 제조공정에 의해 만들어진 합성물 D에 일련의 시험이 행해졌다. D-1으로 명명된 첫째 혼합물에서 마른 성분들을 혼합기에 넣고 5분간 혼합시킨다. 5분후에 합성물의 전체밀도는 대략 0.46g/㎤이다.
이 혼합물이 브리케트 주형에 이송되어 합성물 D-1으로부터 브리케트가 만들어진다. 이 각각의 브리케트가 프레스로 옮겨져서 페놀수지가 혼합물전체에 흘러 다른 성분들을 고정된 위치에 있게하기 위하여 135℃까지 온도를 높이고 약 420kg/㎠의 힘으로 정해진 밀도를 갖게 눌려진다. 그후 각 브리케트는 페놀수지를 경화시키기 위해 약 260℃의 온도를 가지는 경화조로 옮겨진다. 합성물 D-1의 각 브리케트는 특정한 치수의 브레이크 패드로 갈려지고 합성물 A에 대하여 앞에서 설명한 체이스형 시편 동력계의 순서에 의하여 실험되어 제10도의 선 130으로 나타내지는 마찰계수와 제11도에서 선 132로 나타내지는 마모율을 내게 된다. 그후 D-2로 명명된 둘째 합성물을 혼합기에 넣고 10분간 혼합한다. 10분후에 합성물 D-2는 전체밀도가 약 0.25g/㎤이다.
이 혼합된 재료가 합성물 D-1과 같은 방식으로 브레이크 패드로 처리되고, 체이스형의 시편 동력계에서 시험되어 제10도의 선 134로 나타내지는 마찰계수와 제11도에서 선 136으로 나타내지는 마모율을 내게 된다. D-3으로 명명된 세째 혼합물을 혼합기에 넣고 15분간 혼합한다. 15분 후에 합성물 D-3는 전체 밀도가 약 0.20g/㎤이다.
이 혼합된 재료가 비슷한 방법으로 브레이크 패드로 처리되고 체이스형의 시편동력계에서 시험되어 제10도에서 선 140으로 나타내지는 마모율을 내게된다.
합성물 D-1, D-2, D-3의 시험자료로 부터 유리섬유를 이용하는 마찰 라이닝의 마찰계수가 제조공정중의 혼합 시간이 5-15분으로 제한되면 향상된다는 것이 발견되었다.
성분들이 후에 만들어지는 브레이크 패드에 균일하게 분포되는 것을 확실히 하기 위하여 유리섬유를 혼합물에 가하기전에 성분들을 미리 혼합하는 것이 결정되었다. 그래서 마찰 수정제와 페놀수지가 혼합기에 넣어지고 합성물 D의 유리섬유가 첨가되기 전에 5분간 미리혼합되어 이합성물 D-4는 5분간 더 혼합되어 유리섬유의 단섬유를 팽창시키거나 분리시킨다. 이 시간(5분간 미리 혼합하고 유리섬유와 함께 5분간 섞는)기간후에 합성물 D-4의 전체밀도는 대략 0.45g/㎤이다.
그후 합성물 D-4가 브레이크 패드로 처리되고 체이스형의 시편동력계에서 시험되어 제10도의 선 142로 나타내지는 마찰계수와 제11도에서 선 144로 나타내지는 마모율을 얻는다.
D-5로 명명된 다섯째 합성물은 마찰수정제와 수지를 유리섬유를 가하기전에 5분간 미리 혼합하고 그후에 추가로 10분간 혼합하여 전체 혼합시간 15분간 혼합하여 만들어진다. 15분 후에 합성물 D-5의 전체밀도는 대략 0.26g/㎤이다.
그후 합성물 D-5는 브레이크 패드로 처리되어 체이스형의 시편 동력계에서 시험되어 제10도에서 선 146으로 나타내지는 마찰계수와 제11도에서 선 148로 나타내지는 마모율을 내게된다.
D-6로 명명된 여섯째 합성물은 유리섬유를 가하기 전에 마찰수정제와 페놀수지를 5분간 미리 혼합함으로서 얻어진다. 그후 이 혼합물을 15분간 더 혼합되어 전체 혼합시간은 20분이 되고 전체밀도는 대략 0.21g/㎤이된다.
그후 합성물 D-6는 브레이크 패드로 처리되어 체이스형의 시편 동력계에서 시험되어 제10도의 선 150으로 나타내지는 마찰계수와 제11도에서 선 152로 나타내지는 마모율을 내게된다.
유리섬유의 실들을 구성하고 있는 각각의 단섬유의 팽창에 관련된 발견을 구체화하기 위하여 D-7으로 명명된 혼합물이 원래의 유리섬유 OCF 497-BB-13 대신 E형(型) OCF 405-AA-13으로 알려진 유리섬유로 치환함으로서 얻어졌다. 유리섬유 OCF-405-AA-13의 외형은 OCF 497-BB-13과 같은데 단섬유의 다발을 가호하는데 실라나이징 에이젠트(Silanizing agent)를 사용했다는 것이 다르다. 합성물 D-7의 마찰수정제와 페놀수지가 유리섬유를 첨가하기전에 5분간 미리 혼합된다.
이 혼합물이 추가로 15분을 혼합하여 전체 혼합시간은 20분이되어 혼합물의 전체밀도는 대략 0.54g/㎤이 된다. 그후 이 혼합물은 브레이크 패드로 처리되고 체이스형 시편 동력계에서 시험되어 제10도의 선 154로 나타내지는 마찰계수와 제11도에서 선 156으로 나타내지는 마모율을 내게 된다.
E형 OCF 636-DE-13으로 알려진 다른 유리섬유가 합성물 D의 유리섬유 대신 치환이 되어 다른 합성물 D-8을 만든다. 이 유리섬유는 약 6미크론의 직경을 가지고 있다. 합성물 D-8의 마찰수정제와 페놀수지는 5분간 미리 혼합되고 유리섬유 OCF-636-DE-13이 첨가되어 이 혼합물이 다시 15분간 혼합되어 전체 혼합시간은 20분이 된다.
합성물 D-8은 20분 혼합후에 전체 섬유밀도가 대략0.07g/㎤이다. 그후 합성물 D-8는 브레이크 패드로 처리되고 체이스형의 시편동력계에서 시험되어 제10도에서 선 158로 나타내지는 마찰계수와 제11도에서 선 160으로 나타내지는 마모율을 내게된다.
유리섬유의 마찰라이닝 접단에서 성분들의 범위를 확립하기 위하여 합성물 D의 유리섬유를 줄여서 광물섬유로 바꾸고 캐슈열매가루를 증가시켜 제1도에서 보인 합성물 E를 만든다. 합성물 E는 대략 5분간 혼합된 다음 브레이크 패드로 처리된다. 합성물 E를 체이스형의 시편동력계에서 시험하면 받아들일 수 있는 마찰계수와 마모율을 내게된다.
유리섬유 다발을 푸는 것이 받아들일 수 있는 마모율과 낮은 소음과 주철제의 로우터나 브레이크 드럼과의 적합성을 주는 동시에 유리섬유로 보강된 브레이크 패드의 마찰계수를 안정화한다 는 발견을 구체화하기 위하여 합성물 D가 차량 시험을 통하여 더 평가되었다. C 0005-1로 명명된 합성물이 합성물 D의 마찰수정제와 페놀수지를 유리섬유를 첨가하기 전에 미리 5분간 혼합한 후에 추가로 2분간 혼합함으로서 만들어졌다.
합성물 C 0005-1은 브레이크 패드로 처리되어 차량에 설치되었다. 차량은 미국 미시간주의 디트로이트시의 거리에서 모든 종류의 교통상태에서 4140km를 주행하였다. 차량의 앞바퀴 축의 원판형 패드는 왼쪽앞 바퀴에서 안쪽 2.41mm, 바깥쪽 1.98mm, 오른쪽 앞바퀴에서 안쪽 2.54mm, 바깥쪽 1.55mm의 평균 패드마모를 내었다. 왼쪽과 오른쪽의 모우터는 모두 최대마모 0.178mm 였는데 이것은 받아들일 수 없는 것이다.
합성물 C 0.005-1의 주행평가중에 소음이 실질적으로 각 브레이크 작동마다 발생했으며, 마찰크기도 불규칙하였음이 관찰되었다. 관성동력계에서 나온 시험결과로 부터 2분간의 혼합시간은 섬유다발을 푸는데 불충분하다는 것이 추측되었다. 따라서 합성물 D의 마찰수정제와 페놀수지를 유리섬유를 첨가하기전에 5분간 미리 혼합하고 이 혼합물을 추가로 7분간 혼합함으로서 C 0005-2로 명명된 합성물을 만들었다. 합성물 C 0005-2는 그후 브레이크 패드로 처리되고 시험차량에 설치되었다. 이 차량은 미국 미시간주의 디트로이트시의 거리에서 모든 종류의 교통상태에서 4320km를 주행하였다. 그후 차량의 앞바퀴의 원판형 패드가 평가를 위하여 꺼내어졌다.
이 시험에서 왼쪽 앞바퀴 원판형 패드 마모가 안쪽 패드 1.27mm바깥쪽 패드 0.86mm이었고 오른쪽 앞바퀴 원판형 패드 마모는 안쪽 패드 0.99mm, 바깥쪽 패드 0.81mm이었다. 로우터는 실질적으로 긁힌 흠이 없었으며 마모율은 받아들일수 있는 최대 0.025mm로 측정되었다.
합성물 C 0005-2의 주행시험에서 브레이크 작동중에 발생하는 소음의 수준이 받아들일 수 있는 수준까지 저하됨이 관찰되었다. 따라서 합성물 D의 유리섬유를 푸는데 최적 혼합시간이 대략 10분이라는 관성 동력계 시험을 통하여 얻은 결과가 이 실험에 의하여 구체화되었다.
합성물내에 유리섬유의 단섬유가 균일하게 분포된 효과를 평가하기 위하여 자른 유리섬유가 합성물 D의 섬유다발 대신 치환되어 합성물 F를 만들었다. 합성물 F는 혼합물내에 단섬유들을 균일하게 분포시키기 위하여 15분간 혼합되었다. 합성물 F는 마찰재로 처리되어 체이스형의 시편 동력계에서 시험되었다.
합성물 F는 제2도에서 곡선 109로 나타내지는 마찰계수와 제3도에서 곡선 111로 나타내지는 마모율을 가졌다. 마른 혼합과 관련된 가루가 날리는 상태를 줄이기 위하여 합성물 D의 마른 혼합물에서 고무대신 레이텍스(latex)가 치환이 되어 합성물 G의 습기있는 혼합물을 만든다.
이 레이텍스는 브리케트가 형성될 때까지 성분들을 가지고 있는 것을 도운다. 합성물 G의 마찰재의 시편이 시편 동력계에서 시험되어 제2도의 곡선 113으로 나타내지는 마찰계수와 제3도의 곡선 115로 나타내지는 마모율을 내었다.

Claims (1)

  1. 결합제와 마찰수정제와 5중량%내지 30중량%의 유리섬유를 포함하는 성분들을 함께 혼합하여 조성물을 형성하는 단계와, 그 혼합된 조성물을 주형에 운반하여 거기에 압력을 가해 브리케트를 형성하는 단계와 상기 브리케트를 어떤 온도와 압력하에 경과하여 상기 결합제를 고화시키고 그리하여 결합제로서 소망하는 형상과 밀도를 갖게하는 단계와로 되어있는 특히 차량의 클러치 및 브레이크 라이닝에 사용되는 유리섬유 마찰재를 제조하는 방법에 있어서, 유리섬유를 구성하는 개개 단섬유를 분리함으로써 조성물의 벌크 밀도가 0.1내지 0.6g/㎤이 될때까지 그 조성물을 혼합(blend)시키는 것을 특징으로 하는 유리섬유의 마찰재를 제조하는 공정.
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