KR910004980B1 - 브레이크 라이닝 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

브레이크 라이닝

본 발명은 브레이크 라이닝에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 자동차나 고속주행용 차량에 적합한 새로운 비석면 디스크 브레이크 라이닝에 관한 것이다.

종래의 브레이크 라이닝은 그 주성분이 석면으로 되어 있다. 그런데, 이 석면은 마찰특성이 커서 마찰에 의한 제동은 크나 과다한 마찰제동으로 인해 열이 과다하게 발생되어서 산화가 촉진됨은 물론 고온마찰에 대한 안정성이 결여되어 원활하고 유연한 제동을 할 수 없게 되고 또한 마찰소음이 큰 단점이있다.

그리고, 제동시 발생하는 석면의 분진으로 인해 인체에 유해함은 두말할 나위가 없다. 따라서, 많은 나라에서는 이와 같은 석면의 사용을 엄격히 제한하고 있다.

예를 들면 미국에서는 작업장에 공기 1㎤당 5/um보다 긴 석면 섬유가 두 개이상 존재하지 않도록 제한하고 있다.

이러한 석면에 대한 대체 재료로 최근에는 1983년 미국의 듀풍사에서 개발한 합성섬유(Kevlar)를 가지고 디스크 라이닝 패드의 원료로 이용하였으며, 1985년 서독의 벤즈 자동차 회사에서는 탄소/탄소 복합재료에 리탄화합물을 첨가한 재료를 개발하였다.

그런데 이러한 탄소/탄소 복합재료는 그 생산가가 너무 높아 일반 대중 자동차에는 사용이 적합하지 못하나 재등록성이 우수하고 안정성이 높은 장점이 있다.

따라서, 최근에는 에너지 효율이 높은 자동차가 요구됨으로써 우수한 마찰재료의 사용이 늘고 있다. 이에 따라 브레이크 라이닝은 소형화하고, 가볍고 높은 온도에 견디는 마찰재료의 사용이 요청되고 있는 실정이다.

따라서, 본 발명의 목적은 마찰계수가 매우 높은 비석면 브레이크 라이닝을 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 브레이크 라이닝을 크게 섬유, 충전제 및 결합제로 이루어져 있다.

본 발명에서는 인체에 무해하고, 기계적 물성이 우수할 뿐 아니라, 열전도가 크고 열팽창율이 낮으며, 100-350℃의 높은 열충격에 안전한 탄소섬유와 인장강도가 크고 재동 특성 및 내마모성이 우수한 유리섬유를 원료로 사용하였다.

이러한 섬유들은 특히 결합제로 사용할 수지와의 친화력을 크게 기대할 수 없기 때문에 균일한 분포와 경제적인 가공법을 고려하여 섬유의 길이와 직경이 비가 5-400인 단섬유 형태로 하여 사용하였다.

또한, 충진제로서는 재료의 마찰성능, 열전도도, 부착성 그리고 강도개선을 위해 사용되는데 본 발명에서는 무기 및 유기물질을 사용하였다.

특히, 본 발명에서는 철, 니켈, 마그네슘, 황등 그리고 아연과 같은 금속을 섬유 혹은 분말상태로 충진하여 재료의 열전도도를 향상시켰다.

또, 한편 재료의 윤활성과 내마모성을 부여하기 위하여 천연흑연, 질화붕소 몰리브덴 설파이드등을 첨가하였고, 제동시 소음을 감소시키기 위해 고무를 첨가하였다.

그리고, 코스트감소 및 마찰요소의 특성을 부여하기 위하여 산화알루미늄과 산화규소등이 이용되기도 한다.

그리고, 본 발명에서 사용한 결합제로서는 열경화성 및 열가소성 합성수지가 있다. 여기서 습식공정의 결합제는 열경화성 공정에 적합한 특성을 주는 점성액체이고, 건식공정에 이용되는 결합제는 다른 재료와 혼합되는 분말로된 재료이다. 따라서, 기계적 강도, 내열성 및 내마모성과 경제적인 측면을 고려하여 페놀-포름알데히드 수지를 사용하였다.

한편, 마찰재료의 유연성을 부여하고 브레이크 드럼의 마모를 최소로 줄이기 위해 첨가제로 식물유를 사용하였다.

본 발명의 재료조성은 단섬유 15-25중량부, 결합제 20-25중량부, 충진제 45-55중량부, 첨가제 3-5중량부로 된다.

이때 단섬유는 탄소섬유와 유리섬유를 단독으로 사용하거나 혼합하여 사용할 수 있으며, 결합제와의 친화력 및 강도를 고려할 때 배합량을 15-25중량부가 적합하다.

결합제는 페놀-포름알데히드 수지와 고무를 혼합하여 사용한다. 이때, 고무량이 많으면 마찰유연성은 좋으나 강도가 저하하므로 고무는 1-5중량부를 혼합한다. 충진제는 산화물과 금속물의 혼합물로서, 산화티탄과 산화알루미늄의 혼합물 10-15 중량부, 금속분말 10-14중량, 철분말 12-16중량, 흑연분말 8-13중량부를 혼합한다.

이때 철분말은 열전도성과 마찰특성에 대한 개선효과가 있다. 첨가제는 식물유와 몰리브덴 설파이드를 사용한다.

본 발명의 라이닝의 제조방법은 먼저 열경화성 합성수지인 페놀수지와 고무를 통상적은 용매에 용해시켜 점성액체를 만든다. 그리고 이 액체에 보강할 섬유나 각종 충진제를 첨가하고, 기계적으로 혼합한 후 가해진 온도에서 단섬유와 충진제를 균일하게 혼합하면서 용제를 제거한다.

이렇게 얻은 혼합물은 핫-프레스 볼드에 놓고, 처음에는 저압으로 실온에서 압축시키고, 50-100℃까지는 약 10-90분 동안에 온도를 상승시키면 수지가 용융되어 최저의 점도를 갖게되는 점을 이용하여 압력 40-90bar로 가압하고 100-150℃까지 10-90분에 걸쳐 온도를 상승시킨다.

이 온도에서 30-180분 경화시키고 다시 10-90분에 걸쳐 150-400℃까지 온도를 상승시키고 이 온도에서 30-180분 최종 경화시킨 다음 압력을 제거하지 않은 상태에서 자연냉각시켜 제조한다.

위와 같은 제조방법에 따라 다음과 같은 조성의 브레이크 라이닝을 만들고, 이를 측정한 결과를 정리하면 다음과 같다.

다음의 표는 브레이크 라이닝에 관하여 온도별 마모율과 마찰계수에 관한 KSR 4024의 시험법에 의해 측정한 정속마찰 시험결과이다.

시험성적표

시험성적표에 나타난 마찰계수의 상승효과는 본 발명에서 사용되고 있는 탄소섬유의 물성에 의한 것이라고 판단된다.

즉, 탄소섬유의 물성은 윤활성이 있으면서 공기중에서 350K 불활성 분위기에서는 3000K까지 사용가능한 것으로 본 발명에서 브레이크 작동시 일어나는 일시적인 온도 상승현상을 불활성 분위기와 흡사한 조건을 볼 수 있으며, 이때 온도는 100-350℃의 열이 발생되고 있는 것이어서 이와같은 온도조건에서는 탄소섬유의 물성이 변하지 않게 된다.

따라서 자기 윤활성에 의해 저온마찰에서는 마찰력이 낮으나 약간 마모가 되면서 일시적으로 온도가 상승할 때는 표면이 거칠어지면서 마찰계수가 상승하는 일시적인 현상을 나타내고 있는 것이다.

그리고, 마모율도 낮아 승용차는 물론 고성능 트럭에도 사용가능하다. 이상과 같은 본 발명의 브레이크 라이닝은 난소섬유와 유리섬유의 길이와 직경의 비(Aspect Ratio)rk 5-400인 단섬유를 금속 및 무기층진제와 함께 열경화성 합성수지를 결합제로 하여 가열 가압한 성형재료이다.

이러한 라이닝은 인체에 무해하고, 기계적 강도, 열적특성이 뛰어난 탄소섬유와 유리섬유, 금속, 무기, 유기재료등 총 10-20가지에 혼합물을 합성하여 제조된 브레이크 라이닝은 종래 브레이크 라이닝이 가지는 부차적 마찰에 의한 과다한 마찰열과 원활하지 못한 제동상태를 보유하였던 폐단을 개량하여 고온 마찰 안정성을 포함한 원활한 제동을 수행함에 적당한 마찰계수를 제공하고 마찰의 유연성과 능률적인 제동효과를 부여하는 점에 특징이 있다.

Claims (1)

1. 길이와 직경이 비가 5-400인 단섬유 형태의 탄소섬유와 유리섬유가 혼합된 단섬유 15-25 중량부; 흑연, 금속분말, 철, 산화티탄 및 산화알루미늄으로 이루어진 충진제 45-55중량부; 페놀-포름알데히드 수지와 고무 혼합물의 결합제 20-25중량부; 몰리브덴 설파이드, 식물유로 된 첨가제 3-5중량부를 혼합하여 가열가압하여 되는 자동차용 브레이크 라이닝.