KR910009540B1

KR910009540B1 - 비석면재 브레이크라이닝과 그 제조방법

Info

Publication number: KR910009540B1
Application number: KR1019890020378A
Authority: KR
Inventors: 하상록; 박현달
Original assignee: 현대자동차 주식회사; 이양섭
Priority date: 1989-12-30
Filing date: 1989-12-30
Publication date: 1991-11-21
Also published as: KR910012569A

Abstract

내용 없음.

Description

비석면재 브레이크라이닝과 그 제조방법

본 발명은 비석면제 브레이크라이닝에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동차 브레이크라이닝(Brake Lining)으로 사용되어 왔던 종래의 석면재라이닝과는 달리 보강재로서 유기질아라미드섬유와 무기질섬유를 사용함으로서, 유해성이 없고 제동성능도 우수한 새로운 조성의 비석면재 브레이크라이닝과 그를 제조하는 방법에 관한 것이다.

종래의 자동차용 브레이크라이닝으로는 석면을 주재로 하는 석면재라이닝이 사용되어 왔는바, 이 경우 인체에 치명적인 발암물질로 보고되어 있는 석면분진이 생성되고, 자극성의 냄새가 나는등 좋지 않을 뿐 아니라 제동성능면에서도 개선의 여지가 많았다.

즉, 종래의 석면재라이닝의 경우 마찰재의 주요특성을 나타내는 보강재로서 석면을 사용하였는 바, 이러한 석면재라이닝의 성분과 각 함량비는다음 표 1과 같다.

[표 1]

그러나, 상기와 같은 석면을 사용하는 라이닝의 경우에 있어서 마찰재의 강도유지나 마찰계수 조정등을 위해 석면을 사용하는 경우, 석면의 낮은 열전도도로 인해 윤활성분을 분해하게 되고, 이때 분해성분이 가스층을 형성라이닝과 드럼(rotor)의 접촉을 방해하고 이 결과 원활한 자기윤활작용이 소실되게 되고 또한 이 유기성분의 분해는 라이닝 자체의 기계적 성질을 약화시켜 마찰계수가 감소시키며, 결국은 제동성능이 저하되고 마모가 커지는 문제가 있었다.

또한, 세계적으로 그 사용이 강력억제되어 있는 유해성분인 석면의 사용으로 인해 공해문제도 심각하였다.

따라서, 본 발명은 종래와는 달리 석면을 전혀 사용치 아니하고 보강재로서 유기질아라미드 섬유와 무기질섬유를 사용하므로써, 공해문제를 해결하고 마모율 및 마찰특성을 향상시켜서 제동성능이 개선된 새로운 비석면재 브레이크라이닝과 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 보강제와 결합제, 충전제 및 마찰마모조절제로 이루어진 브레이크라이닝에 있어서, 그 구성성분이 보강재로서는 유기질아라미드섬유 3~7중량%와 Si, Al 및 Mg가 주성분인 무기질섬유 10~30중량%가 함유되어 있고, 결합재로서 열경화수지와 천연유기질분말 중에서 선택된 하나 이상의 성분이 10~30중량%가 함유되어 있으며, 충전제로서 Ba의 화합물과 Ca의 화합물이 10~35중량%, 그리고 마찰 및 마모조절재로서 Mo화합물, 흑연, 구리, 금속섬유 및 고무분말중 어느 하나이상의 성분이 40~60중량%로 함유되어 있는 비석면재 브레이크라이닝을 그 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 비석면재 브레이크라이닝을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서 사용된 보강재로서 사용되는 아라미드 섬유는 그 섬유자체가 지닌 내마모성, 내열성 등의 독특한 물성으로 인해 최근들어 각종 보강재로서 널리 사용되는 섬유성분으로서, 본 발명에서는 이러한 유기질 아라미드 섬유의 특성을 이용하기 위해 보강재로서 전체 라이닝 제품의 조성성분에 대해 3~7중량%, 바람직하기로는 4~6중량%로 사용한다.

이와 더불어 보강재로서 Si, Al 및 Mg, Ca의 산화물이 주성분인 무기질섬유를 사용하는데, 그 성분비는 SiO₂35~45중량%, Al₂O₃10~20중량%, MgO 30~40중량%, CaO 10중량%로 한다. 이로서는 예컨대 Si와 Al 및 Mg가 산화물형태로 존재하는 인공광물성섬유인 예컨대, 제품명 1000F, 2000F, 150F 또는 라피너스(Rapinus)등을 10~30중량%, 바람직하기로는 15~25중량%로 사용할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 결합재로서, 열경화성수지와 천연유기질 분말을 10~30중량%, 바람직하기로는 페놀계 열경화성수지와 천연유기질분말을 13~25중량%로 사용하는 것이 좋다.

한편, 본 발명에서는 충전재로서 Ba와 Ca의 화합물을 사용하는데, 구체적으로는 예를들어 BaSO₄: Ca(OH)₂가 18~30 : 1~10의 wt%비율로 혼합된 것을 10~35중량%, 바람직하기로는 15~30중량%로 사용할 수 있다.

본 발명에서는 상기와 같은 성분 이외에도 마찰, 마모조절재로서 Mo 화합물, 흑연, 구리, 금속섬유 및 고무분말을 40~60중량%로 사용하는데, 이때 바람직하기로는 Mo외에도 S(황)성분이 혼합된 Mo화합물 5~10중량%, 흑연 및 구리 6~15중량%, 금속섬유 3~10중량%, 그리고 인공유기물로서의 유기질 마찰조절제로는 고무분말을 1~5중량%를 사용하는 것이 좋으며, 더욱 바람직하기로는 Mo와 S화합물 6~8중량%, 흑연 및 구리 7~10중량%, 금속섬유 4~8중량%, 그리고 고무분말 2~4중량%로 사용하는 것이 좋다.

본 발명에 따른 상기와 같은 브레이크라이닝을 제조하는 공정을 살펴보면, 우선 상기와 같은 각 성분을 각 조성비율대로 평량하고서, 이를 혼합시킨다음, 그 혼합물을 130~160℃의 온도와 100~160kg/cm²의압력으로 열성형시키고, 다시 130~160℃의 온도로 열처리시켜서 제조할 수가 있다.

이때 열성형은 상기의 조건에서 3~10분간 진행시키고, 그후의 열처리는 3~8시간 동안 진행시키면 본 발명의 비석면재 브레이크라이닝을 제조할 수가 있게 된다.

이와 같이 제조된 비석면재 브레이크라이닝은 기존의 석면재에 비해 마찰특성이 개선되어 제동효과면에서 약 1.5배의 개선효과를 얻을 수있게되며, 내마모율면에 있어서도 약 2~3배가 증가되었다.

그뿐만 아니라 유해성분인 석면을 사용하지 아니하므로서 종래 공해분제가 되었던 점도 해소할 수가 있게 되었다.

따라서, 이와 같은 브레이크라이닝은 각종 산업분야에서의 제동장치에 사용가능하며, 특히 자동차용 브레이크라이닝으로 사용하기에 매우 적합하다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

[실시예 1~4]

다음 표 2의 조성에 따라 성분을 혼합하고 믹서기에서 균일하게 혼합시킨 다음, 이를 145℃의 온도에서 140㎏/㎠의 압력으로 5분간 열성형시켰다.

얻어진 성형물을 150℃에서 5시간 동안 열처리시켜 최종제품을 얻었다.

얻어진 제품에 대해 SAE 시험(J661 Al모우드)결과 훼이드(FADE) 특성 및 내마모율 등의 물성은 다음 표 3에 나타내었다. 이때 페이드특성은 낮을수록 제동효과가 우수한 것이다.

[비교예 1~2]

다음 표 2의 조성에 따라 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하고 그 물성은 다음 표 3에 나타내었다.

[표 2]

[표 3]

○ 훼이드(Fade)의 특성

훼이드특성은 fade rate(%)로 나타낸다.

여기서 fade rate란 FADE stage중에서 가장 큰 마찰계수 값과 고온부위(200℃ 이상)에서의 가장 작은 수치의 마찰계수값의 차이의 백분율이다.

○ 물성측정법

비중 및 경도 : 브레이크마찰재의 물성측정에 대해 규정한 KSR 0080에 따른다.

열분석 : DTA, TG 시험을 하여 중량감소(1차)온도가 높고 중량 감소량이 적은 것일수록 좋은 마찰재로 평가되고 있다.

마모율측정 : SAE J 661 Al 시험 mode를 시험하면서 시험전의 시편중량과 두께를 측정하고 시험 후의 중량과 두께를 측정하여 이를 계산하여 그 차이와 시험전의 두께중량의 비의 백분율이다.

상기의 표 2에서 알 수 있는 바와 같이 제동특성면에서 석면재의 경우 훼이드값이 20~30%인데 반해, 비석면재의 경우 10~20%로 약 1.5배 이상 개선됨을 보였으며, 내마모율면에 있어서도 석면재의 경우 내마모율이 3.0~8.0%이고, 비석면재의 경우 1.0~3.0%로서 약 3배가량의 개선상태를 보여주고 있다.

Claims

보강재와 결합재, 충전재 및 마찰, 마모조절재로 이루어진 브레이크라이닝에 있어서, 그 구성성분이 보강재로서 유기질아라미드 섬유 3~7중량%와 Si, Al 및 Mg가 주성분인 무기질섬유 10~30중량%가 함유되어 있고, 결합재로서 열경화성수지와 천연수지분말 중에서 선택된 어느 하나이상의 성분이 10~30중량%로 함유되어 있으며, 충전재로서 Ba와 Ca 화합물이 10~35중량% 함유되어 있고, 마찰 및 마모조절재로서 Mo화합물, 흑연, 구리, 금속섬유 및 고무분말중 어느 하나이상의성분이 40~60중량%로 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 비석면재 브레이크라이닝.
제1항에 있어서, 상기 Si, Al 및 Mg가 주성분인 무기질섬유는 Si와 Al 및 Mg가 산화물의 형태로 존재하는 인공광물성섬유인 것을 특징으로 하는 비석면재 브레이크라이닝.
제1항에 있어서, 상기 열경화성수지는 페놀계수지이고, 상기 천연수지분말은 고무분말인 것을 특징으로 하는 비석면재 브레이크라이닝.
제1항에 있어서, 상기 충전재로 사용된 Ba와 Ca화합물은 BaSo₄: Ca(OH)₂가 18~30 : 1~10몰비로 혼합된 것임을 특징으로 하는 비석면재 브레이크라이닝.
제1항에 있어서, 상기 Mo화합물은 S(황)성분을 함유하고 있는 것임을 특징으로 하는 비석면재 브레이크라이닝.
보강재와 결합재, 충전재 및 마찰, 마모조절재로 이루어진 브레이크라이닝을 제조함에 있어서, 그 원료성분으로는 보강재로서 유기질아라미드섬유 3~7중량%와 Si, Al 및 Mg가 주성분인 무기질섬유 10~30중량%를 사용하고, 결합재로서 열경화성수지와 천연수지분말중에서 선택된 어느 하나이상의 성분 10~30중량%를 사용하며, 충전재로서는 Ba와 Ca화합물 10~35중량%를 사용하고, 마찰 및 마모조절재로서는 Mo화합물, 흑연, 구리, 금속섬유 및 고무분말중 어느 하나이상의 성분 40~60중량%를 사용하되 상기 성분들을 균일하게 혼합시킨 다음, 이 혼합물을 130~160℃의 온도와 100~160㎏/㎠의 압력으로 열성형시키고, 다시 130~160℃의 온도로 열처리시켜서 제조함을 특징으로 하는 비석면재 브레이크라이닝의 제조방법.
제6항에 있어서, 상기 Si, Al 및 Mg가 주성분인 무기질섬유로는 Si와 Al 및 Mg가 산화물의 형태로 존재하는 인공광물성 섬유를 사용하는 것을 특징으로 하는 비석면 브레이크라이닝의 제조방법.
제6항에 있어서, 상기 열경화성수지로는 페놀계수지를 사용하고, 상기 천연수지분말로는 고무분말을 사용하는 것을 특징으로 하는 비석면 브레이크라이닝의 제조방법.
제6항에 있어서, 상기 충전재로 사용하는 Ba와 Ca화합물로서는 BaSO₄: Ca(OH)₂가 18~30 : 1~10몰비로 혼합된 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 비석면 브레이크라이닝의 제조방법.
제6항에 있어서, 상기 Mo화합물로는 S(황)성분을 함유하고 있는 화합물을 사용하는 것을 특징으로 하는 비석면 브레이크라이닝의 제조방법.