KR0162242B1 - 비석면계 마찰재 - Google Patents
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Abstract
석면 이외의 강화 섬유와, 페놀수지등의 결합제 및 황산 바륨등의 마찰 조정제와로 구성되고, 상기 강화섬유의 일부가 폴리아크릴로니트릴계 특수 탄소섬유인 비석면계 마찰재.
Description
본 발명은, 차량, 산업기계 등의 브레이크 패드, 브레이크 라이닝, 클러치 페이싱등으로서 사용되는 비석면계 마찰재에 관한 것이다.
보다 구체적으로는, 본 발명은, 강도 및 마찰특성에서 우수하고, 브레이크 드럼 또는 브레이크 디스크 로우터 등의 손상이 적은 고성능 비석면계 마찰재에 관한 것이다.
종래의 마찰재는 주성분으로서 석면을 많이 사용하였다.
그러나 석면계보다 더 높은 성능을 갖는 비석면계 마찰재로의 요구가 다음 2가지 이유때문에 높아지고 있다.
하나는, 석면으로부터 발생되는 피할 수 없는 분진이 인체에 해롭다는 것이 발견되어 그 결과 석면의 사용이 규제되고 있다는 점이다.
또 다른 하나는, 차량등이 고성능을 가지게됨에 따라 석면계보다 높은 성능을 갖는 마찰재가 필요하게 된다는 점이다.
그래서, 최근에는, 비석면계 마찰재에 대해 많은 제안이 되고 있으며, 그들중 다수가, 기본성분으로서, 아라미드 섬유와 같은 유기섬유나 유리섬유, 탄소섬유 금속섬유등과 같은 무기섬유를 사용하고 있다.
그러나, 주 강화섬유로서, 아라미드 섬유, 유리섬유, 탄소섬유 또는 금속섬유를 사용하는 종래의 마찰재는, 여러 가지 문제점이 있었다.
상기 마찰재등을 차량등의 브레이크 패드에 사용하는 경우에 이들의 문제점이 나타난다.
아라미드 섬유를 사용하는 마찰재에서는, 브레이크의 계속적인 사용으로 마찰재의 표면 온도가 상승하고, 아라미드섬유의 열분해를 일으켜 결과적으로 강도 및 마찰계수가 감소한다.
유리섬유를 사용하는 마찰재에서는, 고온에서 유리섬유의 탈락이 발생하여, 마모량이 증가한다.
스틸섬유, 동(銅) 섬유 등과 같은 금속섬유를 사용하는 마찰재는, 비록 내마모성에서 우수하지만, 또한 여러 가지 문제점을 가지고 있다.
즉, 온도가 보다 상승함에 따라, 그들의 마찰계수(즉 그들의 효과)가 이상하게 높아지고, 그들의 부피가 증가하고 그들의 열전도율이 높아지며, 따라서, 그들은 고온에서 발화를 초래할 수 있다.
더욱, 유리섬유 또는 금속섬유를 사용하는 마찰재는, 브레이크 드럼이나 브레이크 디스크 로우터등을 손상하거나 연마하여 버릴 염려가 있다.
한편 탄소섬유가 강화섬유로서 사용되면, 탄소섬유의 윤활성 및 높은 강화효과 때문에 브레이크 드럼 또는 브레이크 디스크 로우터의 연마 또는 손상이 적고 내열성이 우수한 마찰재를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.
그러나, 상기 언급된 효과를 실질적으로 얻기 위하여 탄소섬유를 다량으로 사용하면, 고 윤활효과 때문에 마찰계수에서 이상한 감소가 일어난다.
다량의 탄소섬유를 사용하는 이러한 마찰재는, C/C 컴포지트로서 항공기, 레이싱 카 등과 같은 고속주행용 브레이크에만 실용화되고 있으며; 이들은, 저속에서 높은 마모 및 그들의 매우 낮은 마찰계수 때문에, 저속에서 종종 조작되고 자동차 등에 이용할 수 없다고 사료된다.
또한, 상기 언급된 것 이외의 재료를 사용하는 마찰재가 제안되었다.
그러나, 이들 중 대다수가, 고온특성 뿐만 아니라 400℃ 이상의 고온에서 내마모성이 충분하지 않으며, 마찰작용에서 불안정하다.
본 발명은, 종래의 비석면계 마찰재의 상기 문제점을 해결하기 위하여 된 것으로, 통상 사용온도 뿐만 아니라 400℃ 이상의 고온에서 안정한 마찰특성 및 우수한 내마모성을 가지며, 브레이크 드럼 또는 브레이크 디스크 로우터의 손상이 낮고, 높은 강도를 갖는 비석면계 마찰재를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 석면 이외의 강화섬유와, 페놀수지 등의 결합제, 및 황산바륨 등의 마찰조정제와로 구성되는 마찰재에 있어서, 상기 강화섬유의 일부가 폴리아크릴로니트릴계 특수탄소섬유를 포함하여, 또한 이 폴리아크릴로니트릴계 특수탄수섬유의 비중이 1.60~1.74인 것을 특징으로 하는 비석면계 마찰재를 제공한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에 있어서 석면이외의 강화섬유로서, 예컨대, 유기섬유(예컨대 아라미드섬유, 아크릴섬유, 페놀섬유, 폴리비닐알콜섬유, 셀룰로오스 섬유), 무기섬유(예컨대, 유리섬유, 세라믹섬유, 탄소섬유) 및 금속섬유(예컨대, 스틸섬유, 동섬유, 청동섬유)나 이들의 혼합물로부터 선택된 하나의 섬유가 사용된다.
이들 섬유들은 중래섬유재로 사용되는 것과 동일하다.
본 발명은, 강화섬유의 일부가 폴리아크릴로니트릴(이하 PAN 이라함)계 탄소섬유인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 사용되는 PAN계 특수탄소섬유 는, PAN을 방사하고, 이 얻어진 PAN섬유를 전처리(공기중에서 200 내지 300℃로 연소)하여, 불꽃을 방지하는 산화된 PAN섬유를 얻은후, 800 내지 1000℃로 불활성기체하에서 그 섬유를 탄화하여, 얻어진 탄소섬유기 1.6 내지 1.74의 비중을 갖는 섬유를 의미한다.
PAN계 특수탄소섬유에 있어서, 비중은 섬유의 탄소화율을 나타내며, 본 발명에서, 이 PAN계 특수탄소섬유는, 마찰재의 전체량을 기준으로 하여, 0.5 내지 70 부피 %의 양으로 사용되는 것이 바람직하다.
PAN계 통상의 탄소섬유는, 1000 내지 1500℃의 고온에서 상기 산화된 PAN섬유를 탄화함으로써 얻어지며 1.75 내지 1.80의 비중을 가진다.
결합재로서는, 예컨대, 페놀수지등과 같은 열경화성 수지가 사용되며, 마찰 조정제로서는, 예컨대, 캐슈 더스트(Cashew dust), 황산바륨, 탄산칼슘등이 사용된다.
이들은 종래의 마찰재로 널리 사용되고 있다.
상기 기술한 바와 같이, 본 발명의 비석면계 마찰재는, 강화섬유의 일부로서 PAN계 특수 탄소섬유로 구성된다.
이 PAN계 특수탄소섬유는, 강화섬유로서 마찰재에 사용될 때, 고비중의 PAN계통상의 탄소섬유와 비교하여, 마찰재의 마찰계수를 의미있게 저하시킬 수 없다.
따라서, 다량으로 사용하여 우수한 효과(예컨대, 강화효과)를 나타낼 수 있고 또한 얻어진 마찰재는, 석면계 마찰재나 다른 비석면계 마찰재의 것과 적어도 같은 특성을 나타낼 수 있다.
이하, 본 발명을, 실시예에 의하여 보다 상세히 설명한다.
[실시예]
토호레이욘사 제품인 1.65의 비중을 갖는 테르멕스(삼품명, PAN계 특수탄소섬유)를 표1에 나타난 비율로 다른성분과 믹서를 사용하여 균일하게 혼합하였다.
얻어진 혼합물을, 150℃의 온도, 300㎏/㎠의 압력으로 9분 동안 금형중에서 압축성형하여, 실시예 A 내지 F의 마찰재를 얻었다(표1 중에서 숫자는 부피 %를 나타낸다).
실시예 A 내지 F의 각각에 사용되는 PAN계 특수섬유대신에, 1.79의 비중을 갖는 PAN계 통상의 탄소섬유로 사용하는 것 이외에 상기와 동일한 조작으로하여, 표2에 나타난 비교에 a 내지 f의 마찰재를 얻었다.
또한, 실시예 A 내지 D 및 비교예 a 내지 d의 각각으로 사용되는, PAN계 특수탄소섬유나 PAN계 통상의 탄소섬유, 아라이드 섬유 및 청동섬유 대신에 석면, 동일 아라미드섬유, 동일 동섬유 또는 동일 아라미드섬유 및 동일 청동섬유로 사용하는 것 이외에 상기와 동일한 조작으로 하여 표3에 나타낸 비교에 g 내지 j의 마찰재를 얻었다.
본 발명에 따른 실시예 A 내지 F의 마찰재와 비교예 a 내지 j의 마찰재를, JASO C406 승용차 브레이크 장치 다이나모미터시험방법에 의하여 마찰시험을 행하였다.
또한 샘플을, 상기 시험후에 각 마찰재로부터 절단하여, JASO C444-78 마찰재의 물리적 성질 시험 방법에 의하여 규정되어 있는 전단시험을 행하였다.
표4 내지 표6에서 상기 2가지의 시험의 결과 즉, (a) 각 마찰재가 100℃, 200℃, 300℃, 400℃ 및 450℃의 표면온도를 나타내었을 때 마모시험(fade test)의 마찰계수, (b) 상기 시험후에 각 마찰재의 마모량, (c) 상기 시험후에 브레이크 드럼 또는 브레이크 디스크 로우터의 상태 및 (d) 상기 시험후에 각 마찰재의 전단 강도를 나타낸다.
1.68, 1.70 및 1.72의 비중을 갖는 3개의 다른 PAN계 특수탄소섬유를 사용하여, 상기와 동일한 방법으로 하여 마찰재를 제조하고, 이들을 동일한 시험을 행하였더니 표4 내지 6과 거의 동일한 결과를 얻었다.
상기 설명한 바와 같이, 본 발명의 비석면계 마찰재는 차량, 산업기계등의 브레이크 패드, 브레이크 라이닝, 클러치 페이싱으로서 바람직하게 사용될 수 있다.
Claims (2)
- 석면 이외의 강화섬유와, 페놀수지 등의 결합제 및 황산바륨 등의 마찰조정제와로 구성되는 마찰재에 있어서, 상기 강화섬유의 일부가 폴리아크릴로 니트릴계 특수탄소섬유를 포함하며, 또한 이 폴리아크릴로니트릴계 특수탄소섬유의 비중이 1.60~1.74인 것을 특징으로 하는 비석면계 마찰재.
- 제1항에 있어서, 폴리아크릴로니트릴계 특수탄소섬유는 마찰재의 전체량을 기준으로 하여 0.5 내지 70부피 %인 비석면계 마찰재.
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| KR100446027B1 (ko) * | 1995-09-28 | 2004-11-10 | 보그-워너 인코포레이티드 | 피브릴화가 덜된 아라미드와 합성흑연을 포함하는 섬유상라이닝재료 |
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