KR100316113B1 - 분말페놀계수지를포함하는마찰재료및이의제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 섬유성 기초 재료에 혼입된 다음 실리콘수지로 함침된 페놀계 또는 페놀계-개질된 수지(및 특정 태양의 경우, 질화규소 입자)를 포함하는 석면을 함유하지 않는 마찰재료에 관한 것이다. 마찰재료는 페놀계 또는 페놀계-개질된 수진(및 특정 태양의 경우, 질화규소입자)를 수성 제지 제형에 혼합하고, 다공성 섬유성 기초재료를 형성시킨 다음, 섬유성 기초 재료를 실리콘 수지로 함침시키고 함침된 물질을 가열하여 페놀계 수지 및 실리콘 수지를 경화시켜서 제조한다.

Description

분말 페놀 수지를 포함하는 마찰재료 및 이의 제조방법
본 발명은 마찰재료의 제조방법 및 이로부터 제조된 마찰재료에 관한 것이다. 특히, 석면을 함유하지 않는 마찰재료에는 제지용 펄프 형성 원료, 하나 이상의 입상 페놀 수지 및 특정 양태의 경우 질화규소 입자, 및 임의로 기타 물질(예: 규조토 및 캐슈넛 오일 입자)을 포함하는 수성 시스템으로부터 형성되는 실리콘 수지 함침된 종이가 포함된다. 그러나, 마찰 종이 제형에 유용한 다른 성분들도 본 발명에 상용성이다. 마찰재료는 고에너지 적용에 유용하고 통상적인 마찰재료보다 증가된 동마찰계수(coefficient of dynamic friction)를 갖는다.
신규하고 진보된 전동 시스템(transmission system) 및 브레이킹 시스템(braking system)은 자동차 산업 분야에서 개발되었다. 이러한 신규한 시스템에는 종종 고에너지가 필요하다. 그러므로, 마찰재료 기술 또한 개발하여 이러한 진보된 시스템의 증가하는 에너지 필요조건을 만족시켜야 한다.
마찰재료는 신규한 전동 시스템 및 브레이킹 시스템에 유용하도록 하기 위해서 내열성이 커야 한다. 마찰재료는 고온에서도 안정해야할 뿐아니라, 가동 조건하에 생성되는 고열을 신속하게 산일시킬 수 있어야 한다.
신규한 전동 시스템 및 브레이킹 시스템의 가동 및 비가동 동안 생성되는 고속은 마찰재료가 마찰재료의 교락 및 비교락에 걸쳐 비교적 일정한 마찰 접촉을 유지할 수 있어야 한다는 것을 의미한다. 브레이킹 동안의 물질의 "그래빙 (grabbing)" 또는 한 기어에서 또 다른 기어로 동력이 전달되는 동안의 운동 시스템의 "진동"을 최소화하기 위해서는 광범위한 속도 및 온도에 걸쳐 마찰 접촉이 비교적 일정해야 하는 것이 중요하다.
특히, 신규한 고에너지 마찰재료는 표면 속도가 약 12,000ft/분 이하인 고속을 견딜 수 있어야 한다. 또한, 마찰재료는 약 700psi 이하의 고에너지 압력을 견딜 수 있어야 한다. 또한. 마찰재료는 제한된 윤활 조건하에서 유용해야하며 극도의 압력 및 사용 동안에 적용되는 속도를 견딜 수 있어야 하는 것이 중요하다.
이전에는 석면 섬유가 마찰재료에 포함되었다. 예를 들면, 알레드터 (Arledter)등의 미합중국 특허 제3,270,846호에는 석면 충전된 마찰재료중의 페놀수지 및 페놀 개질된 수지가 기술되어 있다. 그러나, 이제 건강 및 환경 문제로 인해 석면은 더이상 사용되지 않는다. 그러나, 석면이 부재한 마찰재료는 가공 동안 구조적 보전성 문제에 직면할 뿐만 아니라 석면이 제공하는 열안정성이 결핍된다. 보다 최근의 마찰재료로는 페놀 개질된 수지 및 기타 신규한 수지를 사용하여 종이 또는 섬유재료를 함침시킴으로써 마찰재료중의 석면의 부재를 극복하고자 하였다. 그러나, 이들 마찰재료는 생성된 고열을 신속히 산일시키지 못하며, 이로인해 내열성이 감소되고 마찰 성능의 계수가 불만족스럽게 될 수 있다.
페놀 수지가 습윤 클러치 용도의 습윤 마찰재료중의 함침제로서 통상적으로 사용되지만 페놀 수지에는 많은 제한이 있다. 페놀 수지 섬유 물질은 신규한 고에너지 전동 시스템에 사용하는데 필요한 높은 내열성이 없다. 특히, 페놀 수지는 약 450℃의 온도에서 탄화되는데, 이는 고에너지 용도로는 너무 낮은 온도여서 유용하지 않다. 또한, 페놀 수지는 강성 물질이고, 페놀 수지를 마찰재료에 사용할 경우, 접촉이 균일하지 않으면 불균일한 라이닝 마모 및 분리기 판 "열점(hot spot)"이 생긴다.
페놀 수지 함침된 마찰재료의 제한 및 결점을 극복하려는 시도로는 페놀 수지를 다른 열경화성 함침 수지로 대체하는 방법이 포함된다. 마찰재료를 제조하는 한가지 시도로는 페놀 수지를 다양한 합성 개질법으로 개질시키는 방법이 포함된다.
마찰재료가 유용하게 되기 위해서는, 광범위한 허용되는 특성들을 갖고 있어야 한다. 마찰재료는 압착, 마멸 및 응력에 대해 탄력적이지만 내성이어야 하고; 내열성이 크며 열을 빨리 산일시켜야 하고; 장기간 동안 안정하고 일정한 마찰 성능을 가져야 한다. 이들 특성중 어느것 하나라도 존재하지 않는다면, 마찰재료의 최적 성능은 만족되지 않는다.
또한, 고에너지 적용 마찰재료를 수득하기 위해서는 적합한 함침 수지가 마찰재료와 함께 사용되는 것이 중요하다. 습윤 마찰재료는 균일한 흡수성을 가져야 하고 함침하는 동안 습윤 수지로 포화되는 경우 및 사용하는 동안 브레이크 액 또는 전동 오일로 포화되었을 경우 모두 인장 강도 및 전단 강도가 우수해야 한다. 선택된 적용에서, 마찰재료의 밀도가 낮고 다공성이 높아서 사용하는 동안 유체 흡수 용량이 크게 되는 것이 중요하다. 그러므로, 마찰재료는 다공성일뿐만 아니라 연질이고 압축성인 것이 중요하다. 마찰재료로 흡수되는 유체는 브레이크 또는 전동 조작 동안 적용되는 압력하에 마찰재료로부터 재빨리 압착되거나 방출될 수 있어야 한다. 또한, 마찰재료는 열전도성이 높아서 브레이크 또는 전동 조작 동안 생성되는 열을 신속하게 산일시키는데 조력하는 것이 중요하다.
보다 우수한 마찰재료에 대한 필요성의 관점에서 광범위하게 연구한 결과, 본 발명에 이르러 특성이 개선된 신규한 마찰재료가 개발되었다. 공지되어 있는 한도내에서는, 분말 페놀 수지 및 질화규소를 제지용 펄프의 혼합물에 가하고, 종이 마찰재료를 형성시킨 다음 페놀 수지-종이 마찰재료를 실리콘 물질로 함침시킴으로써 제조된, 전동 시스템에 사용하기 위한 마찰재료에 대해 기술되어 있는 것은 없다.
본 발명 이전에는, 분말 페놀 수지 물질 및 분말 질화규소를 성공적으로 제지용 펄프 원료와 블렌딩하여 마찰 종이 재료를 형성시킨 다음, 실리콘 물질로 함침시켜 마찰 라이닝 재료를 형성시킬 수 있음이 기술되거나 제안되지 않았었다. 반면, 마찰재료에 실리콘 수지를 사용하려는 선행분야의 시도는 마찰 라이닝 산업에서 잘 허용되지 않았다. 실리콘 수지로 함침되거나 포화된 마찰 라이닝은 전형적으로 전단강도 및 내층박리성(delamination resistant)이 불량하다. 또한, 실리콘 수지는 마찰 라이닝을 너무나 탄력적이게 하여 바람직하지 않은 마찰 특성(잠재적으로 마찰 감소가 큰 특성)을 생기게 하는 경향이 있다. 페놀-포름알데히드 또는 폴리실록산 수지로 형성된 선행 마찰 라이닝 조성물이 성공적으로 사용되지 않았음은 놀라운 일이 아니다. 이러한 조성물은 필요한 일정 마찰계수 특성이 없고, 따라서 고에너지 및 고열 조건하에서 사용되지 못한다.
따라서, 본 발명의 목적은 선행분야에 비해 신뢰할 수 있고 개선된 특성을 지닌 개선된 마찰재료를 제공하는 것이다.
본 발명의 추가의 목적은 높은 열전도성, 다공도 및 강도를 지닌 마찰재료를 제공하는 것이다.
상기한 필요조건을 달성하기 위해, 다수의 마찰재료를 가동하는 동안 마찰재료에 의해 직면하는 조건과 유사한 조건하에서 마찰 및 내열 특성에 대해 평가한다. 시판중인 브레이크 라이닝 및 전동 재료를 조사한 결과, 자동차 산업 분야에서 최근 개발된 신규한 고에너지 적용에 사용하기에 적합하지 않은 것으로 판명됐다.
본 발명은 사용되는 동안 마찰재료가 유체(예: 브레이크액 또는 자동 전동액)를 흡수하는, 브레이크 및 클러치 적용과 같은 습윤 마찰 적용에 특히 직합한 신규한 무석면 마찰재료에 관한 것이다. 본 발명에 따라, 섬유재료의 수성 슬러리와 균일하게 블렌딩되거나 혼합되는 분말 페놀 수지 또는 개선된 페놀 수지(및 특정 양태의 경우, 질화규소 입자)를 포함하는 다공성 섬유 기재가 형성된다. 이어서, 다공성 섬유 기재를 실리콘 수지로 함침시켜 고에너지 마찰재료를 형성시킨다. 또한, 페놀 수지 및 실리콘 수지가 용매 상용성일 경우, 페놀 수지를 실리론 수지와 블렌딩하여 섬유 기재를 함침시키거나 포화시키는데 사용할 수 있다. 한 예로는에탄올 중의 액체 페놀 수지 및 이소프로판올 중의 액체 실리콘 수지가 포함된다. 이러한 고에너지 마찰재료는 놀랍게도 마찰 안정성 및 내열성이 높다.
본 발명의 마찰재료는 탄력적인 내열성 마찰재료를 포함한다. 본 발명의 마찰재료는 불균일한 마모성 또는 마찰재료의 사용 동안 나타나는 "열점"을 방지한다. 마찰재료에 대한 마모성이 거의 불균일하지 않으면, 클러치 또는 브레이크에 대한 마모성이 "안정한 상태"일수록 클러치 또는 브레이크의 성능은 더 일정하다. 또한, 본 발명의 마찰재료는 우수한 전단강도를 나타내어서 사용하는 동안 마찰재료는 내층박리성이다.
함침제로서 용매계 페놀 수지를 사용하는 대신, 본 발명에서는 고체 분말 페놀 수지 또는 페놀 개질 수지를 수성 종이 슬러리 또는 펄프 제형에 가한다. 이렇게 제지용 펄프 제형에 분말 페놀 수지를 가하면, 놀랍게도 페놀 수지를 함유하는 용매를 제거해야 하는 단점 없이 마찰재료중에 페놀 수지를 존재하도록 하는 이점이 있다. 또한, 본 발명에 따라 고체 페놀 수지 분말을 함유하는 마찰 종이를 실리콘 수지로 함침시킬 경우, 놀랍게도 우수한 마찰재료가 수득됨이 밝혀겼다. 마찰재료는 통상적인 마찰재료보다 높은 에너지 용량 및 높은 마찰계수를 갖는다. 또한, 놀랍게도 절화규소 분말을 분말 페놀 수지와 함께 수성 종이 슬러리 제형에 혼입시킬 경우 생성되는 마찰재료의 마찰 특성의 동적 계수가 추가로 개선됨이 밝혀졌다. 특히 놀랍게도, 질화규소 섬유는 연마용이어서 최종 제품에 대한 이의 연마성으로 인해 마찰재료에 포함시키는데 적합하지 않기 때문에 분말 절화규소를 포함시켜 마찰재료의 마찰 특성을 개선시킨다.
다양한 유형의 섬유 펄프 재료 또는 펄프 원료가 본 발명에 유용하다. 특히 유용한 섬유 재료에는 면 섬유, 유리 섬유, 탄소 섬유 및/또는 아라미드 중합체 섬유[예: 케블라(Kevlar)플록] 및/또는 일반적으로 방향족 폴리카본아미드 물질로서 지칭되는 펄프 섬유가 포함될 수 있다. 각종 종이 제형이 본 발명에 유용하고 다른 물질이 종이 제형에 존재할 수 있는 것으로 이해된다. 예를 들면, 면은 약 350℃인 비교적 저온에서 연소된다. 그러므로, 마찰재료는 제지 공정 동안에 섬유계 재료에 사용되는 원료 성분들을 기준으로 하여 예측한 열 안정도 범위를 갖는다. 비교적 높은 비율로 면을 포함하는 섬유계 재료는 흑연과 같은 열적으로 보다 안정한 성분을 함유하는 섬유계 물질보다 열적으로 덜 안정하다. 이런한 성분의 범위 및 비율은 마찰재료의 최종 용도 및 이러한 마찰재료가 온화한 에너지를 필요로 하는지 또는 높은 에너지를 필요로 하는지의 여부에 좌우된다.
본 발명에 따라, 하나 이상의 페놀 수지 또는 페놀 개질된 수지를 수성 제지용 펄프 또는 슬러리에 혼입시킨다. 본 발명에 유용한 각종 페놀 수지 및 페놀 개질된 수지에는, 예를 들면, 수용성 고체 입상 페놀-포름알데히드 수지인 페놀계 노볼락(novolac) 수지가 포함된다.
본 발명에 유용한 페놀 수지에는 애쉬랜드 케미칼 인코포레이티드(Ashland Chemical Inc., Columbus, Ohio)의 다음 노볼락 수지가 포함된다; 유리 페놀 약 3 내지 4%를 함유하는 분쇄된 노볼락 페놀 수지 PB-200A; 헥사메틸렌테트라민 가교결합제 및 유리 페놀 약 3 내지 4%를 함유하는 분쇄된 노볼락 페놀 수지 PB-200B; 유리 페놀 약 1 내지 2%(전형적으로, 유리 페놀 약 1%)를 함유하는 고분자량, 분말또는 분쇄된 열가소성 노볼락 페놀산-포름알데히드 축합물 수지 PB-206; 및 헥사메틸렌테트라민 가교결합제 및 유리 페놀 약 1 내지 2%(전형적으로, 유리 페놀 약 1%)를 함유하는 고분자량, 분말 또는 분쇄된 노볼락 페놀-포름알데히드 축합물 수지인 PB-207, 다른 각종 페놀계 노볼락 수지를 사용할 수 있고 본 발명에 유용한 것으로 예상된다고 이해된다.
높은 정지 마찰계수(static friction coefficient) 및 높은 동마찰계수 (dynamic friction coefficient) 모두 신규한 마찰재료 용도에 필요하다. 마찰재료의 마찰 및 마모 성능은 제지 공정 동안 질화규소 입자를 종이 슬러리 원료에 혼시킴으로써 추가로 개선시킬 수 있다. 바람직한 양태에서, 질화규소 입자의 평균 직경 크기는 약 0.5 내지 약 1.5이다. 특정 양태에서, 평균 직경 크기가 약1인 질화규소 입자가 매우 잘 작용하는 것으로 밝혀졌다. 적합한 질화규소 입자의 한 유형은 Si3N4등급 SN-E-03으로서 유비이 인더스트리즈 인코포레이티드(UBE Industries Inc.)로부터 시판중이다. 질화규소 입자는 약 5%의 소량으로 사용되는 경우 동마찰계수를 증가시킨다. 정지 마찰계수는 질화규소 입자가 종이 제형중에 약 15%의 고농도로 사용되는 경우 증가된다.
마찰 초기 계수가 낮은 경우, 마찰재료는 이를 다수회 사용하거나 순환시킨 후까지 일정한, 목적하는 마찰계수를 달성하지 않는다. 본 발명은 마찰 초기 계수가 높은 마찰재료를 제공한다. 또한, 동마찰계수는 정지 마찰계수에 근사하고, 클러치 가동시 한 기어에서 또 다른 기어로 부드럽게 이동된다. 본 발명으로 놀랍게도 마찰 종이에 질화규소 입자를 가해 정지 마찰계수 대 동마찰계수 비가 우수하게 된다.
마찰재료를 포화시키기 위해 사용된 수지는 마찰재료의 성능에 대단한 영향을 줄 수 있다. 수지가 나타내는 인성도는 시험시 이의 보전성을 유지할 수 있는 마찰재료에 의해 반영될 수 있다. 최종 용도 제품(예: 클러치판 또는 브레이크 라이닝)의 예상된 사용 기간 동안 마찰재료의 물리적 특성 및 마찰 특성 모두 손상되지 않고 잔류하는 것이 중요하다. 취성 수지로 함침된 마찰재료는 마찰 종이 매트릭스의 개방 구조를 붕괴시키는 무거운 하중하에 균열될 수 있다. 다른 한편으로, 탄성중합체성 수지로 함침된 마찰재료는 목적하는 마찰계수 및 토크를 제공하지만, 마찰 종이 매트릭스를 손상시키지 않고 유지시키는데 필요한 내마모성 및 강도가 부족할 수 있다. 그러므로, 이상적인 수지는 강도가 커야 하고 유연해야 한다. 인성이 높은 수지는 또한 최적 마찰 성능을 제공할 수 있다.
종이 제형의 성분으로서 페놀 수지 입자를 사용하고 종이 제형을 실리콘 수지로 포화시키면 실리콘 수지를 포화시키는 반응을 일으키고, 경화 후 최종 제품으로서 신규한 종류의 수지가 생성되는 것으로 여겨진다. 놀랍게도, 포화 수지로서 실리콘 수지를 사용할 경우, 마찰재료 성능에 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. 다공성 섬유 기재를 실리콘 수지로 함침시키면 함침 수지가 레졸 페놀계 액체 수지인 경우보다 동마찰계수가 더 높은 마찰재료가 제공된다. 그러나, 본 발명을 이러한 이론적 또는 기계적 사고로 제한하려는 것은 아니다. 주안점은 공정이 작동되고, 실제로 작용하는 정확한 방법에 관계없이 잘 작동되는 것이다.
포화에 유용한 실리콘 수지에는, 예를 들면, 열경화 실리콘 밀봉제 및 실리콘 고무가 포함된다. 다른 적합한 수지는 왁커 실리콘즈 코포레이션(Wacker Silicones Corporation, Adrian, Michigan)이 생산하는 MTV 실리콘 고무 T40으로, 이는 열경화 시스템의 일부이고, 크실렌 및 아세틸아세톤(2,4-펜탄디온)을 포함한다. T40 실리콘 수지의 비점은 약 362 °F(183℃)이고; 68 °F에서의 증기압은 21mmHg이고; 증기 밀도(공기-1)는 4.8이고; 물에 거의 용해되지 않고; 25 ℃에서의 비중은 약 1.09이고; 휘발률은 5중량%이며; 증발률(에테르=1)은 0.1 미만이고; 펜스키-마르텐스(Pensky-Martens) 방법을 사용한 발화점은 약 149°F(65℃)이며, 25℃에서의 점도는 약 900cps이다.
또 다른 적합한 실리콘 수지는 왁커 실리콘즈 코포레이션이 생산하는 T-103 실리콘 수지로, 이는 열경화 시스템의 일부이고, 고체가 약 50%이고; 20℃에서의 점도는 약 60cps이고; 25℃에서의 비중은 0.80이고; 200℃에서의 경화 또는 겔화 시간은 약 10분이고; 200℃에서의 완전 경화 시간은 약 60분이며; 경화되었을때 쇼어 D에 의한 경도가 약 90이다.
또 다른 적합한 실리콘 수지는 왁커 실리콘즈 코포레이션이 생산하는 MTV 실리콘 고무 T-107로, 이는 열경화 시스템의 일부로 약 100%의 고체이고; 25℃에서의 점도는 약 80cps이고; 25℃에서의 비중은 1.00이며; 150℃에서의 경화 시간은 약 15초이고 200℃에서는 약 10초이다. 또 다른 적합한 수지는 왁커 실리콘즈 코포레이션이 생산하는 ER-84002 폴리디메틸실록산 실리콘 수지로서, 이는 고체 수지의 일부로 반응성 및 내열성이 높고, 용융 범위는 약 50 내지 100℃이고, 전형적이고입자 크기가 100미만이며, 에스테르, 알콜 및 방향족 탄화수소에 가용성이다. 그러나, 본 발명에 기타의 실리콘 수지도 이용할 수 있다.
수지 블렌드를 제조하고 섬유 기재를 함침시키는데 사용되는 각종 수지 모두에 유용한 다른 성분들도 마찰재료에 추가로 포함시킬 수 있다고 예상된다. 이들 성분들에는, 예를 들면, 흑연 입자, 탄성중합체성(중합체) 입자 및 고체 캐슈 쉘 오일 입자가 포함된다. 예를 들면, 탄성중합체성 물질 약 70 내지 75%를 포함하고 잔여량은 팔머 인터내셔날(Palmer International, Worcester, Pennsylvania)의 제품 4198과 같은 가공보조제인 탄성중합체성 중합체 입자가 마찰 라이닝 내마모성을 추가로 제공하는데 유용하다. 고무형 입자는, 예를 들면, 마찰재료가 클러치에서 그 짝이 되는 분리판에 좀더 근접하게 가게 해서 분리판 사이에서의 접촉되는 "실질" 면적 대 "외견상" 면적의 비율을 증가시킨다.
또한, 본 발명의 마찰재료에는 각종 충전재가 사용된다. 특히, 규조토(셀라이트)와 같은 실리카 충전재가 유용하다. 그러나, 다른 유형의 충전재도 본 발명에 사용하기에 적합하고 충전재는 마찰재료의 특정한 필요조건에 좌우된다고 예상된다.
특정 양태에서, 섬유 기재를, 섬유 기재에 대한 수성 슬러리 제형의 중량을 기준으로 하여, 아라미드 플록 또는 섬유 약 3 내지 약 70중량%; 면 섬유 0 내지 약 70중량%; 충전재 약 5 내지 약 70중량%; 페놀 수지 물질 약 3 내지 약 80중량%; 질화규소 분말입자 약 3 내지 약 50중량%; 흑연 및/또는 탄소 입자 0 내지 약 50중량%; 탄성중합체성 중합체 입자 0 내지 약 40중량%; 캐슈넛 쉘 액체 입자 0 내지약 40 중량%; 실리카 입자 0 내지 약 40중량% 및 유리 섬유 0 내지 약 20중량%를 포함하는 수성 슬러리로부터 형성시킬 수 있다.
특정 양태에서, 섬유 기재는 바람직하게는 아라미드 플록 또는 섬유 약 5 내지 약 35중량%; 면 섬유 약 15 내지 약 55 중량%; 충전재 약 15 내지 약 35중량%; 페놀 수지 물질 약 3 내지 약 15중량%; 질화규소 입자 약 3 내지 약 10중량%; 흑연 및/또는 탄소 입자 0 내지 약 35중량%; 탄성중합체성 중합체 입자 약 2 내지 약 20 중량% 및 캐슈넛 쉘 액체 입자 약 2 내지 약 25중량%를 포함한다.
특정 양태에서, 섬유 기재는 가장 바람직하게는 아라미드 플록 또는 섬유 약 3 내지 7중량%; 면 약 40 내지 55중량%; 충전재 약 15 내지 30중량%; 페놀 수지 약 5 내지 약 15중량%; 탄성중합체성 입자 0 내지 약 5중량%: 캐슈넛 쉘 액체 입자 약 2 내지 약 7중량% 및 질화규소 입자 약 4 내지 약 6중량%를 포함한다.
본 발명에 따라, 실리콘 수지를 섬유 기재를 함침시키는데 사용하는 경우, 실리콘 수지의 존재로 마찰재료가 유연해지거나 탄력적으로 된다. 본 발명의 마찰재료에 압력을 적용할 경우, 압력이 더욱 균일하게 분포되어 차례로 불균일한 내마모성이 감소될 수 있다. 바람직한 양태에서, 섬유 기재는 약 45내지 55% 수지 픽업(Pick up)의 실리콘 수지로 포화시킬 수 있다. 마찰재료를 함침시키는 다양한 방법을 본 발명으로 실행할 수 있다. 마찰재료를 실리콘 수지로 함침시킨 후, 함침된 마찰재료를 가열한다. 가열로 페놀 수지는 약 350°F의 온도에서 경화되고 실리콘 수지는 약 400 °F의 온도에서 경화된다. 또한, 가열로 인해 존재할 수 있는(실리콘 수지의 함침을 수행하는데 사용되기도 하는) 어떠한 용매도 증발된다. 이어서, 이들 용매를 수집하고 환경적으로 적합한 방법으로 처리한다. 그후, 함침되고 경화된 마찰재료를 적합한 방법으로 목적하는 지지체(예: 클러치판 또는 브레이크슈)에 접착시킨다. 마찰재료의 최종 밀도는 접착시키는 동안 추가로 조절하거나 맞출 수 있다.
하기 실시예는 본 발명의 마찰재료가 통상적인 마찰재료에 비해 개선된 것임을 추가로 증명한다. 본 발명의 다양한 바람직한 양태를 하기 실시예로 기술하지만, 본 발명의 범위를 제한하려는 것은 아니다.
실시예 1
일련의 저속 마찰 장치(Low Velocity Friction Apparatus, LVFA) 시험을 수행하여 수지 포화도가 높은 경우 및 낮은 경우에 마찰 입자로서의 질화규소 분말 및 고체 캐슈 쉘 오일 입자의 효능을 비교한다. 모든 시험은 윤활제로서 텍사코 (Texaco) TL8570 ATF를 사용하여 120psi하에 진동 강철 분리기 판을 사용하여 실시한다.
실시예 1A
동마찰계수는 질화규소 분말 약 5%와 고체 캐슈 쉘 오일 입자 약 5%를 포화페놀 수지 약 35 내지 40% 정도와 커플링시킬 경우 증가한다. 질화규소 분말과 고체 캐슈 쉘 오일 입자들의 상호 작용 효과는 사실상 동마찰계수에 기여하는 반면, 질화규소 입자는 고체 캐슈 쉘 오일 입자보다 동마찰계수 크기를 사실상 더 증가시킨다. 따라서, 질화규소 분말은 정지 마찰계수 및 동마찰계수 크기에 기여하는 변수이다. 또한, 마찰재료중의 포화 페놀 수지 함량은 정지 마찰을 증가시키는데 영향을 미치는 주요 변수로 밝혀졌다. 고농도의 질화규소 분말(약 15%) 및 포화 페놀 수지(약 48%)는 정지 마찰 크기를 증가시킬 수 있는 반면, 저농도의 질화규소/고체 캐슈 쉘 오일 입자(약 5%)와 저농도의 페놀 수지(약 38%)의 상호 작용은 동마찰 크기를 증가시킬 수 있다.
실시예 1B
일련의 저속 마찰 장치 시험으로 마찰 입자로서의 고체 수지 유형을 평가한다. 하기 표 I은 시험한 모든 윤활제 저장 온도에서 정지 마찰계수 및 동마찰계수를 증가시킨 포화에 사용되는 실리콘 수지를 나타낸다. 실리콘 수지로 포화시키는 경우 증가되는 동마찰은 저농도의 페놀계 노볼락 고체 입자를 종이 제형에 포함시킬 경우 추가로 증가된다. 그러나, 포화 수지로서 페놀 수지(예: 아로펜 295)를 사용할 경우, 고농도(약 15%)의 페놀계 노볼락 고체 입자는 동마찰 성능을 개선시키지 않는다,
실시예 2
실리콘 수지로 포화된 마찰재료는 높은 마찰계수 및 최대 열 용량을 제공한다. 라이닝 마모성을 더 감소시키고 높은 마찰계수를 여전히 유지시키기 위해, 상이한 유형의 탄성중합체성 수지를 평가한다. 특히, 왁커 실리콘즈 코포레이션의 T-40 및 T-103 실리콘 수지 계열을 몇개의 페놀 수지와 비교한다. 이 실험에서, 페놀 수지 분말을 0%, 5% 및 15% 함유하는 마찰재료는 페놀계 분말을 종이 제형 원료에 가하여 제조한다. 이 종이를 실리콘 T-103 또는 T-40 수지로 포화시킨다. 마찰재료를 온화한 에너지 공정 528C에 따라 풀 팩(Full Pack)으로 처리한다. 마찰 및 마모성 데이타를 표로 만들고 시판중인 마찰재료와 비교한다.
표 II에 나타낸 데이타에 대해 사용된 물질은 다음과 같다:
마찰재료 면 섬유/케블라섬유/셀라이트/고체 캐슈 쉘 오일 입자/Si3N4입자/0% PB200B 페놀 수지 입자 2001b 기본중량/캘리퍼 0.030in
실시예 1 42.8% P.U.(픽업률)에서의 T103 수지/F.L.T.(최종 라이닝 두께)
= 0.025in
실시예 4 43.7% P.U.에서의 T40 수지/F.L.T. = 0.025in
마찰재료 면 섬유/캐블라섬유/셀라이트/고체 캐슈 쉘 오일 입자/Si3N4
입자/5%, PB200B 페놀 수지 입자 2001b 기본중량/캘리퍼 0.030in
실시예 2 42.0% P.U.에서의 T103 수지/F.L.T. = 0.025in
실시예 5 39.8% P.U.에서의 T40 수지/F.L.T = 0.025in
마찰재료 면 섬유/케블라섬유/셀라이트/고체 캐슈 쉘 오일 입자/Si3N4
입자/15% PB200B 페놀 수지 입자 2001b 기본중량/캘리퍼 0.030in
실시예 3 42.8% P.U.에서의 T103 수지/F.L.T. = 0.025in
실시예 6 39.8% P.U.에서의 T40 수지/F.L.T = 0.025in
페놀 분말 수지를 종이 제형 원료로 첨가하여 합한 수지 제형을 변형시킨다. 페놀 분말을 마찰 제지용 펄프에 가하고 생성된 마찰 종이를 실리콘 수지로 포화시켜 수지를 개별적으로 포함하는 마찰재료에 의해서는 나타나지 않는 성능 이점을 갖는 마찰재료를 제공한다. 특정 양태에서, 요구되는 페놀 분말의 양은 사용되는 실리콘 수지의 유형 및 제지 원료에 사용되는 성분들에 따라 다를 수 있다. 예를 들면, T-40 실리콘 수지로 포화된 어셈블리의 마모성 특성을 증진시키기 위해서는 T-103 실리콘 수지로 포화된 어셈블리에 비해 더 많은 양의 페놀 수지 분말이 요구된다.
이제 하기의 표 II를 참조하여, 종이 제형중의 페놀 수지 분말(5%)을 소량 가하면 마찰 및 내마모성에 유리하다. 실시예 1 및 2를 다음에 비교한다: 동마찰 계수가 0.163에서 0.170으로 4.3% 증가하였고; 팩 손실이 7mils에서 5mils로 감소되었고; 마찰 퇴색률이 5.2%에서 4.5%로 감소되었다.
최종 정지 마찰을 판독한 결과, 마찰재료에 가해진 페놀 수지 분말 농도가 0% 및 5%일때 모두 약 0.145 내지 0.149였다. 페놀 수지 분말 농도가 15%이면, 정지 마찰 정도가 0.137로서 이는 모든 페놀 수지 포화된 비교용 물질과 동일하다.
원료에 가해지는 페놀 수지 분말이 약 15%를 초과하면, 마찰재료는 모든 페놀성 시스템으로부터의 성능과 동일한 성능에 가까와지기 시작하는 반대의 성능을나타낸다. 제1도는 T103 포화 재료 및 비교용 제조 재료를 포함하는 표 II에 기술된 샘플에 대한 고속 마찰 대 사이클을 나타내는 그래프이다.
마찰 재료의 표면 외관 등급은 개선된다: 숫자가 작을수록 보다 우수하거나 바람직한 1 내지 5로 나눈 등급에서, 마모 등급은 "2"에서 "0"으로 감소되고, 광택등급은 "3"에서 "1"로 감소된다. 이러한 모든 성능 개선 효과를 합하면 확실히 페놀계 분말을 종이 제형 원료에 가하는 것이 유리한 것으로 나타난다.
T40 실리콘 수지를 포화 수지로서 사용할 경우, 종이 제형 원료중의 페놀계 분말의 비율이 높은 것이 최적 성능 이점을 수득하는데 유용할 수 있다. 페놀 수지 분말 농도 15%에서의 마찰 퇴색률은 저농도일에서의 10.2% 및 13.2%에 비해 3.9%로 감소된다. T103 실리콘 수지에 비해 T40 실리콘 수지의 탄성 특성이 더 크기 때문에, 종이 제형중의 약 15%의 페놀 수지 분말로 마찰재료에 최적 결과가 제공된다. 페놀 수지 농도가 15%인 샘플에 대한 최종 동마찰계수는 0.170이다. 페놀 수지 분말을 종이 제형 원료에 가할 경우 마찰 및 마모성 값이 개선된다.
라이닝 표면 조건 등급은 페놀 수지 분말 농도 15%에서 우수하다. 광택은 등급이 낮아서 "1"이다. 마모, 부스러짐 및 적층박리성은 모두 "0"이다. 이들은 모두 5% 페놀 수지 분말 농도에서 T103 실리콘 수지로 포화된 샘플과 동일한 등급이다.
T40 및 T103 실리콘 포화된 물질 둘다에 대한 정지 마찰계수는 약 0.149로 유사하다. 모든 시험에서, 비교 실시예 7 및 8에서의 정지 마찰계수는 실리콘 수지 포화된 마찰재료에 비해 낮다. 제2도는 T40 포화된 재료 및 비교용 제조 재료에 대한 고속 마찰 대 사이클을 나타내는 그래프이다. 평균 마찰계수를 모든 시험에 대한 사이클 수에 대해 플로팅한다.
페놀 수지를 함유하고, 실리콘 T103 및 T40 수지로 포화되고, 비교용 제조 재료에 비해 정지 마찰계수(약 8 내지 약 9%) 및 동마찰계수(약 20 내지 약 24%)가 더 높은 재료로 수행한다.
팩 손실 데이타는 T103 수지로 포화된 마찰재료의 마모성이 비교용 제조 재료의 약 반임을 나타낸다.
페놀계 분말을 섬유 기재 제형에 가하고 실리콘 수지로 포화시키면 동마찰계수의 증가, 고속 동마찰 퇴색에 대한 증가된 내성, 표면 손상에 대한 증가된 내성및 증가된 어셈블리 내마모성이 제공된다.
(a) 저속 동마찰계수
(b) 사이클 200과 1050간의 고속 동마찰 퇴색률
(c) 제시된 어셈블리 등급값은 각각 마모, 브레이크아웃(breakout), 글레이징(glazing) 및 적층분리에 대한 값이다.
실시예 3
이제 하기의 표 III을 참조하여, 수성 종이 제형중의 성분으로서 페놀 수지만을 함유하는 것과 질화규소 입자도 함께 함유하는 것을 비교한다. 최종 생성되는 수지 혼합물은 약 5%의 PB206 페놀 수지 분말을 포함한다. 5개의 상이한 종이 제형 원료인 XP116, XP121, 9416, RHS30 및 HS95를 제조한다.
제형은 다음과 같다:
XP116 : 탄소 섬유/케블라섬유/셀라이트/흑연 입자/탄소 입자/PB206 페놀 수지
XP121 : 탄소 섬유/케블라섬유/셀라이트/흑연 입자/PB206 페놀 수지
9416 : 탄소 섬유/케블라섬유/셀라이트/고체 캐슈 쉘 오일 입자/탄성종합체(중합체)입자/Si3N4입자/PB 206 페놀 수지
RHS-30 : 캐블라섬유/셀라이트/실리카 입자/탄성중합체성(중합체) 입자/유리섬유/PB206 페놀 수지
HS95 : 면 섬유/케블라섬유/셀라이트/고체 캐슈 쉘 오일 입자/Si3N4입자/PB206 페놀 수지
하기의 표 III 및 IV의 데이타는 섬유 기재중의 분말 페놀 수지와 실리콘 수지 사이의 상승 효과를 지지한다. 이 데이타는 최종 생성물중에 존재하는 2가지의 수지의 성능을 효과적으로 설명해준다. 페놀계 분말 및 페놀계 포화 수지를 사용할 경우는 동일한 유형의 바람직한 상승 효과가 나타나지 않는다.
실시예 3A
상기의 수동 시트 제형을 액체 실리콘 수지로 포화시켜 실리콘 수지 픽업률을 약 50 내지 55%로 한 다음, 400°F에서 120분 동안 경화시켜 마찰재료를 형성시킨다. 모든 마찰재료를 기본중량 200lb로 제조하고 와이어 측면에 접착하여 어셈블리 부품을 형성시킨다. 마찰재료를 공정 528 및 527에 따라 클러치 팩 시험을 한다. 모든 시험은 엑손 1975형 "H" 윤활기로 수행한다. 결과를 하기 표 III에 나타낸다.
시험 후, 대부분의 마찰재료로 팩이 생성된다. 시험한 모든 재료의 표면 외관 등급은 "0" 또는 "1"이다. T103 실리콘 수지로 포화된 재료의 S/D 비는 0.95 내지 1.25 범위이다. 표 II에 열거된 각각의 재료에 대한 평균 마찰 대 사이클의 그래프를 제3도에 나타낸다.
HS 121(6-1187) 및 9416(6-1190)형 재료로 이루어진 마찰재료의 동마찰계수는 각각 약 6% 및 10%의 퇴색후 0.160이다.
실리콘 T103B(6-1189)로 포화된 XP1116형 재료는 19% 퇴색 후 동마찰계수가 0.105로 최저이다. 이 재료를 상승 커브로 시험한다(1.25 S/D 비).
RHS30형 재료(6-1188)는 13% 퇴색 후 동마찰계수가 0.142이다. HS95형 재료(6-1177)는 550회 사이클 후 시험에 실패한다.
(a) 마찰 ui는 고속에서의 동마찰계수이다.
(b) 마찰 ud는 중속 마찰계수이다.
(c) 마찰 us는 저속 마찰계수이다.
(d) 퇴색률(ui)은 200 내지 1050 사이클로 계산한다.
(e) 제시된 어셈블리 등급값은 각각 마모, 브레이크아웃, 글레이징 및 적층분리에 대한 값이다.
* 제시된 사이클 수에서 중단되거나 실패한 시험을 나타낸다.
실시예 3B
하기의 표 IV를 참조하여, 상기 종이 제형의 샘플을 페놀계 아로펜295 수지로 포화시킨다. 9416 종이 제형만 제외하고는, 아로펜295 페놀 수지로 포화된 모든 마찰재료가 시험에 실패했다. 9416형 재료(시험 6-1182)는 15% 퇴색 후 동마찰계수가 0.115이다. 이 시험 결과, 불리한 상승(S/D 비) 곡선이 생기나, 표면 외관 등급은 바람직하다. "3"의 광택 등급만이 높다. 하기 표 IV는 마찰 및 마모성 데이타를 요약한 것이다. 제4도는 페놀계 아로펜295 포화 재료에 대한 합한 마찰 대 사이클을 나타낸다.
실시예 3C
성분들을 혼합하여 섬유 기재를 형성시키고, 성분들을 스크린 위에 놓은 다음 중력 및 진공을 사용하여 물을 제거한다. 섬유 기재의 와이어 측면은 사용된 스크린의 분포 상태와 유사한 분포 상태를 나타내는 경향이 있다. 또한, 각각의 성분, 밀도 및 물 추출 속도에 따라 보다 작고 가벼운 입자들이 섬유 기재의 펠트 측면보다는 악간 스크린 측면으로 향하여 축적되는 경향이 있을 수 있다. 섬유 기재의 펠트 측면은 수 슬러리의 유동으로부터 생성되는 분포 상태와 유사한 분포 상태를 갖는다. 전형적으로, 마찰재료의 와이어 측면은 약간 대칭적인 패턴을 나타내는 반면, 펠트 측면은 보다 랜덤한 물의 유동 또는 소용돌이형 패턴을 나타낸다.
상기 제형의 재료 표면 프로파일을 어셈블리의 "와이어" 측면 및 "펠트" 측면 모두에 대해 비교한다. 표면 텍스쳐에 대해 하기 표 V에 요약한다. 상기 표 III에서, 실리콘 수지로 포화된 XP116 및 XP121 재료로 풀 팩 시험을 성공적으로 완결하였지만, 각각 750 및 300 사이클내에서 페놀 수지로 포화시켰을 경우는 동일한 물질이 실패했음을 알 수 있다. 페놀계 물질의 이러한 와이어 측면 실패는 표면 분포 상태와 클러치 성능과의 관계를 나타낸다. 9416 재료가 산술평균(Ra) 면에서 가장 거칠다. 제형에 사용되는 성분들은 생성된 마찰재료의 분포상태에 영향을 미친다. 마찰재료의 와이어 측면은 펠트 측면보다 거친 경향이 있다.
(a) 마찰 ui는 고속에서의 동마찰계수이다.
(b) 마찰 ud는 중속 마찰계수이다.
(c) 마찰 us는 저속 마찰계수이다.
(d) 퇴색률(ui)은 200 내지 1050 사이클 사이에서 계산한다.
(e) 제시된 어셈블리 등급 값은 각각 마모, 브레이크아웃, 글레이징 및 적층분리에 대한 값이다.
* 제시된 사이클 수에서 중단되거나 실패한 시험을 나타낸다.
*5 내지 30%의 HTP
Ra = 평균 라인으로부터의 조도 프로파일 이탈의 산술평균
Rp = 사정길이 내의 평균 라인 위의 프로파일 최대 높이
Rv = 사정길이내의 평균 라인 아래의 프로파일 최대 깊이
Rt = Rp + Rv
Sm = 사정 길이에 걸쳐 측정한 평균 라인에서의 프로파일 피크들간의 평균 간격
HTP = 재료가 갖는 비율
실시예 4
PB206 페놀 수지 분말을 0%, 5% 및 15% 농도로 함유하는 9416 종이 제형으로 부터 마찰재료를 제조한 다음 실리콘 수지로 포화시킨다.
실시예 4A
5% 분말을 함유하는 마찰재료를 실리콘 수지로 포화시킬 경우, 팩 마모성은 최소이고 마찰은 최대이다. 하기 표 VI의 시험 6-1186 및 6-1190에 나타낸 바와 같이 초기 마찰 및 중속 마찰이 0.152에서 0.158로 약간 증가한다. 5% 페놀 수지에 대한 내마모성은 -3.0mils(시험 6-1186)에서 0(시험 6-1190)으로 향상된다. 그러나, 15% 농도의 페놀 수지 분말을 사용할 경우 (시험 6-1191), 재료는 750 사이클내에서 시험에 실패한다.
섬유 기재를 상이한 유형의 실리콘 수지로 포화[예를 들면, T40 실리콘(시험6-1154) 대 T103 실리콘(시험 6-1186)에 나타낸 바와 같음]시키면 마찰재료의 마찰 및 마모성 결과가 상이하게 된다(하기 표 VI 참조). T40 실리콘 수지로 포화시킨 마찰재료는 마찰계수 및 내마모성이 더 높다. 그러나, 이들 T40 실리콘 포화된 마찰재료의 표면 외관은 T103 실리콘 포화된 마찰재료로 포화된 동일한 재료에 비해 사실상 마모성이 더 큰 것으로 나타난다.
제5도는 페놀 수지 분말을 표 VI에 기재된 T103 실리콘 수지로 포화(시험 6-1186, 6-1190 및 6-1191)된 섬유 기재용 종이 제형에 가함으로써 개선되는 마찰성능을 나타낸다.
(a) 마찰 ui는 고속에서의 동마찰계수이다.
(b) 마찰 ud는 중속 마찰계수이다.
(c) 마찰 us는 저속 마찰계수이다.
(d) 퇴색률(ui 사용)은 200 내지 1050 사이클로 계산한다.
(e) 제시된 어셈블리 등급 값은 각각 마모, 브레이크아웃, 글레이징 및 적층분리에 대한 값이다.
* 제시된 사이클 수에서 중단되거나 실패한 시험을 나타낸다.
실시예 4B
페놀 수지 분말을 페놀 수지로 포화된 재료에 가함으로써 성능 이점이 생기는 지를 측정하기 위해, 3가지의 추가 시험을 수행한다. 9416 제형의 마찰재료를 0%, 5% 및 15% 농도의 페놀 수지 분말을 사용하여 제조한 다음 페놀계 아로펜295수지로 포화시킨다. 하기 표 VII로 알 수 있듯이, 페놀 수지 분말을 섬유 기재에 가하여 포화시키는 것에는 이점이 없다. 섬유 기재에 대한 페놀 수지의 양이 많을 수록 동마찰계수는 약간 낮고 내마모성은 낮다. 페놀 수지 분말 15%를 가하면 마찰이 0.113에서 0.097로 저하된다. 또한, 분말을 가하면 팩 손실이 0에서 거의 9로 증가한다.
제6도는 섬유 기본 제형에 상이한 양의 페놀 수지 분말을 함유하고 페놀 수지로 함침시킨 마찰재료에 대한 마찰 성능을 나타낸다.
(a) 마찰 ui는 고속에서의 동마찰계수이다.
(b) 마찰 ud는 중속 마찰계수이다.
(c) 마찰 us는 저속 마찰계수이다.
(d) 퇴색률(ui)은 200 내지 1050 사이클 사이에서 계산한다.
(e) 제시된 어셈블리 등급 값은 각각 마모, 브레이크아웃, 글레이징 및 적층분리에 대한 값이다.
본 발명은 클러치 판, 전동 밴드, 브레이크 슈, 동기장치 링, 마찰 디스크 또는 시스템 판에 사용되기 위한 고에너지 마찰재료로서 유용하다.
본 발명의 바람직하고 대체적인 양태의 상기한 기술은 본 발명을 설명하려는 것이며 하기 특허청구의 범위의 범주 및 내용을 제한하려는 것은 아니다.
제1도는 실리콘 T-103 수지로 함침시킨 표 II에 기재된 다양한 마찰 라이닝재료(friction lining materials)(실시예 1, 2 및 3) 및 비교용 마찰재료(실시예 7 및 8)에 대해, 사이클 수가 증가하는데 따른 마찰계수를 비교한 그래프이다.
제2도는 실리콘 T-40 수지로 함침시킨 표 II에 기재된 다양한 마찰 라이닝재료(실시예 4, 5 및 6) 및 비교용 마찰재료(실시예 7 및 8)에 대해, 사이클 수가 증가하는데 따른 마찰계수를 비교한 그래프이다.
제3도는 종이 제형(종이 슬러리 원료중에 5% PB 206 페놀 수지함유) 및 이후에 실리콘 T-103 수지로 함침시킨 종이 제형에 대한 표 III에 기재된 다양한 마찰 라이닝 재료에 대해, 사이클 수가 증가하는데 따른 마찰계수를 비교한 그래프이다.
제4도는 종이 제형(종이 슬러리 원료중에 5% PB 206 페놀 수지 함유) 및 이후에 페놀계 아포펜(Arophene)295 수지로 함침시킨 종이 제형에 대한 표 IV에 기재된 다양한 마찰 라이닝 재료에 대해, 사이클 수가 증가하는데 따른 마찰계수를 비교한 그래프이다.
제5도는 종이 제형(종이 슬러리 원료중에 페놀계 PB 206 수지 분말을 각각 0%, 5% 및 1.5% 농도로 함유) 및 이후에 실리콘 T-103B 수지로 함침시킨 종이 제형에 대한 표 VI에 기재된 다양한 마찰 라이닝 재료에 대해, 사이클 수가 증가하는데따른 마찰계수를 비교한 그래프이다.
제6도는 다양한 종이 제형(종이 슬러리 원료중에 페놀계 PB 206 수지 분말을 각각 0%, 5% 및 15% 농도로 함유) 및 이후에 페놀계 아로펜295 수지로 함침시킨 종이 제형에 대한 표 VII에 기재된 다양한 마찰 라이닝 재료에 대해, 사이클 수가 증가하는데 따른 마찰계수를 비교한 그래프이다.

Claims (15)

  1. 섬유재료, 하나 이상의 페놀 수지 또는 페놀 개질된 수지, 및 하나 이상의 불활성 충전재를, 수성 슬러리가 다공성 섬유 기재로 형성될 수 있게 하기에 충분한 양으로 포함하는 수성 슬러리를 포함하고, 형성된 섬유 기재를 실리콘 수지로 함침시켜 높은 내열성 및 비교적 균일한 마찰계수를 나타내도록 형설한, 사실상 습윤한 환경에서 사용하기 위한 무석면 마찰재료(non-asbestos friction material).
  2. 제1항에 있어서, 페놀 수지 또는 페놀 개질된 수지가 섬유 기재의 중량을 기준으로 하여 약 3 내지 약 80중량%의 양으로 분말로서 섬유 기재중에 존재하는 마찰재료.
  3. 제1항에 있어서, 섬유 기재가 질화규소 입자를 마찰 안정성이 있는 마찰재료를 제공하기에 충분한 양으로 추가로 포함하는 마찰재료.
  4. 제1항에 있어서, 섬유 기재가 탄성중합체성 마찰 입자를 라이닝 내마모성(lining wear resistance)이 있는 마찰재료를 제공하기에 충분한 양으로 추가로 포함하는 마찰재료.
  5. 제3항에 있어서, 섬유 기재가 섬유 기재에 대한 수성 슬러리 제형의 중량을기준으로 하여, 아라미드 섬유 약 3 내지 약 70중량%, 면 섬유 0 내지 약 70중량%; 충전재 약 5 내지 약 70중량%; 페놀 수지 또는 페놀 개질된 수지 약 3 내지 약 80중량%; 질화규소 분말 약 3 내지 약 50중량%; 탄성 중합체성 마찰 입자 0 내지 약 40중량%; 및 캐슈넛 쉘 액체 입자 약 0 내지 약 40중량%를 포함하는 수성슬러리 제형으로부터 형성되는 마찰재료.
  6. 섬유재료 및 하나 이상의 충전재를 포함하는 수성 슬러리에 하나 이상의 페놀 수지 또는 페놀 개질된 수지를 가하고, 수성 슬러리로부터 다공성 섬유기재를 형성시키고, 다공성 섬유 기재를 실리콘 수지로 함침시킨 후, 함침된 섬유기재를 가열하여 페놀 수지 또는 페놀 개질된 수지 및 실리콘 수지를 경화시킴을 포함하는 무석면 마찰재료의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 페놀 수지가 페놀계 노볼락(novolac) 수지이고, 존재하는 페놀계 노볼락 수지의 양이 섬유 기재의 중량을 기준으로 하여 약 3 내지 약 80중량%인 방법.
  8. 제7항에 있어서, 질화규소 입자를 수성 슬러리에 가하고, 존재하는 질화규소 입자의 양이 섬유 기재의 약 3내지 약 50중량%의 범위인 방법.
  9. 제7항의 방법에 따라 제조되는 제품.
  10. 다공성 섬유 기재를 형성시키고 다공성 섬유 기재를 수지로 함침시킴을 포함하는 무석면 마찰재료의 형성방법에 있어서,
    소정량의 하나 이상의 분말 페놀 수지 또는 페놀 개질된 수지와 소정량의 질화규소 입자를 혼입시켜 다공성 섬유 기재를 형성하고, 다공성 섬유 기재를 실리콘 수지로 함침시키는 공정에서; 실리콘 수지가, 함침 수지가 레졸 페놀계 액체 수지 일때보다 높은 동마찰계수를 마찰재료에 제공하고, 분말 페놀 수지를 종이 제형에 혼입하는 공정이 마찰재료의 내마모성을 개선시킴을 특징으로 하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 정지 마찰계수 대 동마찰계수의 비가, 실리콘 수지가 함침제로서 사용되지 않고 레졸 페놀 수지가 함침제로서 사용될 때보다 낮은 방법.
  12. 클러치 페이싱(clutch facing) 형태의 제1항에 따르는 마찰 소자(element).
  13. 클러치 페이싱 형태의 제5항에 따르는 마찰 소자.
  14. 브레이크 슈 라이닝(brake shoe lining) 형태의 제1항에 따르는 마찰소자.
  15. 브레이크 슈 라이닝 형태의 제5항에 따르는 마찰 소자.
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