KR20050033451A

KR20050033451A - 부분적으로 탄화된 탄소섬유를 포함하는 마찰재

Info

Publication number: KR20050033451A
Application number: KR1020040078393A
Authority: KR
Inventors: 로버트씨. 램
Original assignee: 보르그워너 인코퍼레이티드
Priority date: 2003-10-03
Filing date: 2004-10-01
Publication date: 2005-04-12
Also published as: CN1605766A; EP1521009A2; CN100557261C; JP2005163011A; EP1521009A3; US20050074595A1

Abstract

본 발명은 마찰재로서 사용하기 위한 부분적으로 탄화된 탄소 섬유들을 포함하는 섬유상 기초물질에 관한 것이다. 섬유상 기초물질은 마찰재를 형성하기 위해 페놀 또는 페놀을 기초로 하는 수지에 함침된다.

Description

부분적으로 탄화된 탄소섬유를 포함하는 마찰재{FRICTION MATERIAL CONTAINING PARTIALLY CARBONIZED CARBON FIBERS}

본 발명은 2층 마찰재의 표면층 또는 단일층 마찰재의 하나의 성분으로서의 부분적으로 탄화된 탄소 섬유를 포함하는 비석면, 비금속 섬유상 기초물질에 관한 것이다. 본 발명은 더 나아가서는 페놀수지 또는 페놀을 기초로 하는 수지 혼합물로 함침되는 상기 기술한 섬유상 기초물질을 포함하는 복합 마찰재에 관계된 것이다.

본 발명에 따른 마찰재는 향상된 마찰계수 특성과 향상된 강도, 공극률, 내마모성 및 소음에 대한 저항을 갖는다.

새롭고 진보된 변속기 시스템들과 브레이크 시스템들이 자동차 산업계에 의해 개발되었다. 이들 새로운 시스템들은 종종 높은 에너지 요구조건들 수반한다. 따라서 마찰재 기술은 또한 이들 진보된 시스템들의 증대된 에너지 요구조건을 충족하도록 발전되어야만 한다.

특히, 새로운 고에너지형 마찰재가 필요하다. 새로운 고에너지 마찰재는 표면속도가 약 초속 65m에 달하는 높은 속도를 견딜 수 있어야 한다. 또한 마찰재는 제곱인치당 1500파운드(1500psi)에 이르는 높은 라이닝 면압을 견딜 수 있어야 한다. 또한 마찰재는 제한된 윤활조건 하에서 사용될 수 있는 것이 중요하다.

마찰재는 진보된 변속기 및 브레이크 시스템들에서 사용되기 위해서 내구성이 있고 높은 내열성을 가져야 한다. 마찰재는 고온에서 안정성이 유지되어야 할 뿐만 아니라 작동조건에서 생성되는 높은 열을 신속하게 방산할 수 있어야 한다.

새로운 변속기 및 브레이크 시스템들의 물림과 이탈시에 생성되는 높은 속도는 마찰재가 물림의 동안 상대적으로 일정한 마찰을 유지할 수 있어야 함을 의미한다. 브레이크 또는 변속기 시스템의 하나의 기어에서 다른 기어로의 동력의 변경이 있을 동안에 재료들의 떨림을 최소화하기 위해서 마찰적 물림은 폭넓은 속도와 온도에 걸쳐 상대적으로 일정해야 함이 중요하다. 마찰적 맞물림 동안에 마찰재에서 소음 또는 "날카로운 소리"가 없도록 하기 위해 마찰재는 바람직한 토크곡선의 형상을 갖는 것이 또한 중요하다.

특히 변속기 및 토크-요구 시스템들은 주로 연비와 주행의 안락감을 위해 슬립 클러치를 합체시킨다. 이들 시스템들 내의 슬립 클러치의 역할은 습식 시동 클러치와 같은 차량 발진 장치에서부터 토크 변환 클러치들의 그것에 까지 다양하다. 작동 조건들에 따라 슬립 클러치는 근본적으로 3개 분류로 나누어진다: (1) 습식 시동 클러치와 같은 저압 고속 슬립 클러치; (2) 변환 클러치와 같은 고압 저속 슬립 클러치; 및 (3) 중립에서 무부하 클러치와 같은 초저압 저속 슬립 클러치.

슬립 클러치의 모든 적용품들에 관계되는 주요한 성능은 떨림의 방지 및 마찰계면의 에너지의 관리이다. 떨림의 발생은 마찰재의 마찰특성, 접촉면의 경도 및 조도, 오일막의 유지, 윤활제의 화학작용 및 상호작용, 클러치 작동조건, 전동라인 조립체 및 하드웨어의 정렬 및 전동라인의 오염을 포함하는 많은 인자들에 기인한다. 마찰면의 에너지 관리는 일차적으로 접촉면의 온도와 관계되고 펌프용량, 오일소통로 및 제어방법에 의해 영향을 받는다. 마찰재 표면의 설계 또한 접촉면 에너지 관리의 효율에 영향을 준다.

종래에는 온도 안정성을 위해 마찰재에 석면섬유가 포함되었다. 건강 및 환경 문제들 때문에, 석면은 더 이상 사용되지 않는다. 더욱 최신의 마찰재들은 종이 또는 섬유물질에 페놀의 또는 페놀 조정 수지를 함침시키는 것을 변화함으로써 마찰재에서의 석면의 부재를 극복하기 위한 시도를 하였다. 그러나 이들 마찰재들은 생성된 높은 열을 신속하게 방산하지 못하고, 근래에 개발된 고속의 시스템들에 사용하기 위해 지금 필요로 하는 충분한 내열성 및 만족스러운 높은 마찰계수성능을 갖고 있지 않다.

본 발명은 산화된 폴리아크릴로니트릴을 기초로 하는 섬유들로부터 유도된 탄소질 섬유들의 사용을 포함하는 참조문헌인 스미스 등의 미국특허 5,965,659호에 대한 개량이다.

본 발명은 또한 다중단계 함침 및 경화 공정을 포함하는, 즉 코팅 성분으로 함침된 종이, 그 종이 위에 탄소입자들이 위치하고, 종이의 코팅 성분은 부분적으로 경화되고, 상기 부분적으로 경화된 종이에 제2 코팅 성분이 도포되고 그리고 마지막으로 두 코팅 성분들이 경화되는 참조문헌인 자이츠의 미국특허 5,083,650호에 대한 개량이다.

다른 마찰 재료들에서, 탄소 재료들과 결합된 금속성 섬유들이 내마모성을 위해 마찰재에 포함된다. 예를 들면, 후지마키 등의 미국특허 4,451,590호는 금속성 섬유들, 충전제, 탄소 입자들, 탄소 섬유들 및 페놀수지를 갖는 마찰재를 설명한다. 그러나, 금속을 기초로 하는 마찰재들은 사용중에 높은 유체 침투용적을 가능하게 하는 충분한 공극률과 압축성을 갖지 않는다. 또한 금속을 기초로 하는 마찰재들은 충분한 탄력성 또는 신축성이 없고, 약 1500psi(대략 105㎏/㎠)에 달하는 높은 라이닝 접촉 면압을 견딜 수 있도록 하는 압축영구변형에 대한 저항이 없다. 금속을 기초로 하는 마찰재는 또한 새로운 변속기 및 브레이크 시스템들의 물림과 이탈의 동안에 발생하는 약 초속 65m에 달하는 높은 표면 속도를 견딜 수 없다.

본 발명은 또한 여기의 양수인인 보그워너사(BorgWarner)에 의해 공유된 마찰재들에 대한 이전의 특허들의 개량이다. 특히, 미국특허 제5,998,307호는 다공성의 제1층이 적어도 하나의 섬유상 물질을 포함하고 제2층이 제1층의 표면의 적어도 약 3 내지 90%를 덮는 탄소입자들을 포함하는 경화성 수지로 함침된 베이스를 갖는 마찰재에 관한 것이다. 미국특허 제5,858,883호는 세섬유가 적은 아라미드 섬유들, 인조 흑연 및 충전제의 제1층과 상기 제1층의 표면 위의 탄소입자들을 포함하는 제2층을 갖는 기초 재료에 관한 것이다. 미국특허 제5,856,224호는 경화성 수지로 함침된 베이스를 포함하는 마찰재에 관한 것이다. 제1층은 세섬유가 적은 아라미드 섬유들, 인조 흑연 및 충전제를 포함하고; 제2층은 탄소입자들과 유지보조제를 포함한다. 미국특허 제5,958,507호는 적어도 3 내지 90%의 표면이 페놀 또는 변화된 페놀 수지 및 경화제로 함침된 경우에 세섬유가 적은 아라미드 섬유들을 포함하는 섬유상 물질의 적어도 하나의 표면이 탄소입자와 유지보조제로 코팅된 마찰재를 제조하는 공정에 관한 것이다. 미국특허 제6,001,750호는 경화성 수지로 함침된 섬유상의 기초물질은 포함하는 마찰재에 관한 것이다. 다공성의 제1층은 세섬유가 적은 아라미드 섬유들, 탄소 입자들, 탄소 섬유들, 충전제 물질, 페놀 노볼로이드 섬유들 및, 선택적으로, 무명 섬유들을 포함한다. 제2층은 그 표면의 약 3 내지 90%를 덮는 탄소입자들을 포함한다. 2003년 10월 7일 허여된 미국특허 제6,630,416호는 습식의 고에너지 탄소질 마찰재들을 형성하기 위해 다공성 제1층에 실리카 마찰 조정제를 부착함에 의해 형성되는 마찰재에 관한 것이다.

여기에 참조된 보그워너 특허들 및 적용예들에 설명된 다양한 제1층들은 본 발명에 유익하며 이는 여기에 참조로서 전체가 합체된다.

게다가, 일반적으로 소유된 보그워너사 소유의 미국특허 제5,753,356호, 제5,707,905호(세섬유가 적은 아라미드 섬유들, 인조 흑연 및 충전제를 포함하는 기초물질을 기술함)에서 설명된 다양한 기초물질들이 또한 본 발명에 유용한 것으로 기대되며 그 자체가 여기에 참조로서 전체가 합체된다. 또 다른 일반적으로 소유된 2000년 10월 10일 허여된 미국특허 제6,130,176호는 세섬유가 적은 아라미드 섬유들, 탄소섬유들, 탄소 입자들 및 충전제를 포함하는 비금속성 섬유상 기초물질에 관한 것이며, 본 발명의 제1층으로서 또한 유용한 것으로 여겨지며 여기에 참조로서 전체가 합체되는 것임을 유의해야 한다.

마찰재가 "습식의" 적용예들에서 유용하려면, 마찰재는 넓은 다양한 조건에 맞는 특성을 가져야 한다. 마찰재는 탄력성 또는 신축성이 있고 그러나 압축변형, 마모 및 응력에 대해 저항할 수 있어야 하며, 장기간 지속되는 안정적이고 일정한 마찰성능을 가져야 한다. 이들 특성들의 어느 하나라도 충족되지 못하면, 마찰재의 최적의 성능은 얻어지지 않는다.

고에너지 적용품 마찰재를 형성하기 위해서는 섬유상의 기초물질과 함께 적절한 함침수지가 사용되는 것이 또한 중요하다. 마찰재는 함침되는 동안에 습식의 수지로 적셔지는 때 및 사용중에 브레이크 유액 또는 변속기 오일로 적셔지는 때 모두에서 양호한 전단강도를 가져야 한다.

특정한 적용품에서, 마찰재가 사용중에 높은 유체 침투용적을 가질 수 있도록 높은 다공성을 갖는 것이 또한 중요하다. 따라서, 마찰재는 다공성일 뿐만 아니라 또한 압축성을 갖는 것이 중요하다. 마찰재로 침투된 유체들은 브레이크 또는 변속기의 작동중에 가해지는 압력하에서 마찰재로부터 신속하게 짜내어지거나 방출될 수 있어야 하며, 그러나 마찰재는 파손되어서는 안된다. 마찰재는 브레이크 또는 변속기의 작동중에 생성되는 열을 급속히 방산하는 것을 돕기 위해 높은 열전도성을 갖는 것이 또한 중요하다.

알려진 바에 있어서, 부분적으로 탄화된 탄소섬유들이 제2층으로서 또는 다른 실시예들에서는 단일층 마찰재에서의 한 성분으로서 포함되는 섬유상 기초물질을 포함하며 변속기 시스템들에 사용되는 떨림방지 마찰재에 대한 개시는 없다.

따라서, 본 발명의 목적은 종래기술의 것들에 비해 신뢰성이 있고 향상된 특성을 갖는 개량된 마찰재를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 향상된 마찰계수 특성과 높은 열전도성을 갖는 마찰재를 제공하는 것이다.

더 나은 마찰재에 대한 필요를 고려한 광범위한 연구결과로서, 본 발명에 의해 향상된 특성을 갖는 마찰재가 개발되었다. 지금의 습식 마찰재는 마찰재가 "젖어있거나" 또는 사용중에 브레이크 유액이나 자동변속기 유액과 같은 액체로 함침되는 "습식의" 적용예에서 유용하다. "습식의" 마찰재들을 사용하는 동안에, 유체는 마침내 마찰재로부터 짜내어지거나 또는 마찰재를 함침한다. 습식의 마찰재들은 그것들의 성분들이나 물리적인 특성들에 있어서 "건식의" 마찰재들과는 상당한 차이가 있다.

상기 기술된 요구들을 달성하기 위해, 작동중에 마주치는 것들에 유사한 조건하에서 많은 재료들에 대한 마찰 및 내열특성이 평가되었다. 상업적으로 유용가능한 브레이크 라이닝들 및 변속기 재료들 양자가 조사되었고 고에너지 적용예들에서는 적합하지 않음이 입증되었다.

본 발명은 특히 브레이크와 클러치 적용예들에서 유용하다. 본 발명은 최적량의 부분적으로 탄화된 탄소 섬유들을 갖는 섬유상의 기초물질을 제공한다.

한 측면에서, 본 발명은 아라미드 섬유들 단독으로 및/또는 세섬유가 적은 아라미드 섬유들의 위에 적어도 하나의 무명 섬유들, 탄소 섬유들, 탄소 입자들 및 적어도 하나의 충전제 물질 및, 선택적으로, 다른 성분들의 조합들을 포함하는 섬유상 기초물질을 포함하는 제1층 및 부분적으로 탄화된 탄소 섬유들을 포함하는 제2층을 갖는 마찰재에 관한 것이다. 특정한 실시예들에서, 탄소섬유들의 탄화의 정도는 약 65% 내지 약 90%이다. 또한 특정한 실시예들에서, 부분적으로 탄화된 섬유들은 중량비로서 약 10 내지 30% 존재하고, 바람직하게는 약 15 내지 약 25% 존재한다. 부분적으로 탄화된 탄소섬유들은 바람직하게는 평균적인 섬유길이가 약 0/5 내지 약 6㎜이고 섬유 직경은 약 1 내지 15㎛이다.

부분적으로 탄화된 탄소 섬유들은 의도한 내열성을 가지면서도 양호한 열전도성을 갖는 마찰재를 제공한다. 부분적으로 탄화된 탄소 입자들은 또한 기어변속의 "느낌"이 좋거나 또는 부드러우며 브레이크들과 클러치들의 작동에서 필수적으로 소음 또는 "날카로운 소음"이 없는 양호한 마찰특성을 갖는 마찰재를 제공한다. 특정한 실시예에서, 상대적으로 소량의 무명 섬유들의 존재는 마찰재의 초기 사용의 동안에 떨림이 완전히 또는 거의 없는 것과 같은 바람직한 "브레이크 인" 특성을 갖는 마찰재를 제공한다.

2개층들이 형성되는 실시예들에서, 부분적으로 탄화된 탄소 섬유들의 제2의 또는 최상의 층은 섬유상의 기초물질을 형성하기 위해 제1층의 위에 부착된다. 제2층은 또한 섬유상의 기초물질의 위의 제2층에서 또한 유용성이 있는 다양한 마찰조정 입자들을 포함할 수 있다. 특히 규조토, 세라이트(celite), 세라톰(celatom) 및/또는 실리콘 디산화물과 같은 실리카 입자들이 특히 유용하다. 표면 마찰조정 입자들은 중량을 기준으로 섬유상 기초물질의 약 0.2 내지 약 20%, 바람직하게는 약 2-1%, 더 바람직하게는 3-5%가 존재한다.

섬유상 기초물질은 다른 수지 시스템들을 사용하여 함침될 수 있다. 특정한 실시예들에서, 섬유상 기초물질을 페놀수지 또는 조정된 페놀기초수지로 함침하는 것이 유용하다. 특정한 실시예들에서, 실리콘 수지가 친화성 용제들에서 페놀수지와 섞이거나 혼합되고, 그 실리콘-페놀 수지 혼합물은 본 발명의 섬유상 기초물질을 함침하는데 사용되며, 특별하게 유용한 고에너지 마찰재가 형성된다.

본 발명의 마찰재는 마찰계수특성을 향상하였다. 또는 마찰재는 마찰재의 사용중에 더 균일한 열방산을 허용하도록 탄성과 다공성을 향상시켰다. 변속기 또는 브레이크의 유체는 마찰재의 다공성 구조를 통해 신속하게 이동할 수 있다. 더욱이, 증가된 탄성은 불균일한 라이닝 마모 또는 분리판의 "과열점"이 제거되도록 마찰재에 대하여 더 균일한 압력 또는 압력분포를 제공한다.

마찰재의 구조의 다공성이 클 수록, 열방산도 더 효과적이다. 사용중의 마찰재의 물림의 동안에 마찰재로의 오일의 유입 및 유출은 마찰재가 다공성일 때에 더 신속하게 일어난다.

본 발명의 마찰재들을 함침하는 다양한 방법들이 사용될 수 있다. 섬유상의 기초물질은 바람직하게는 함침수지물질이 마찰재의 중량을 기준으로 100의 성분당 약 45 내지 65성분이 포함되도록 페놀 또는 페놀기초수지로 함침된다. 섬유상의 기초물질이 수지로 함침된 후에는, 함침된 섬유상 기초물질은 마찰재를 형성하기 위해 소정의 시간동안 소정의 온도로 가열된다. 약 화씨 300도 온도에서의 가열로 페놀수지를 경화시킨다. 실리콘 수지와 같은 다른 수지들이 존재할 때에는 약 화씨 400도에서의 가열로 실리콘 수지를 경화시킨다. 따라서 함침되고 경화된 마찰재가 적합한 수단들에 의해 소정의 기재에 부착된다.

섬유상의 기초물질을 함침하는데 유용한 다양한 수지들은 페놀수지들 및 페놀을 기초로 하는 수지들을 포함한다. 수지 혼합물에 에폭시, 부타디엔, 실리콘, 동유, 벤젠, 캐슈넛오일 등과 같은 다른 조정용 성분들이 포함된 다양한 페놀을 기초로 하는 수지들이 본 발명에 유용한 것으로 고려될 수 있음은 당연하다. 페놀 조정 수지들에서, 페놀수지는 일반적으로 중량을 기준으로 수지 혼합물(다른 용제들의 존재를 제외한)의 50% 또는 그 이상 존재한다. 그러나, 마찰재들은 함침 수지 혼합물이 실리콘-페놀 혼합물(용제들과 다른 공정 보조제들을 제외한)의 중량에 기초할 때에 중량을 기준으로 약 5 내지 80%, 그리고 특정한 목적을 위해서는 약 15 내지 55%, 그리고 특정한 실시예들에서는 약 15 내지 25%의 실리콘 수지를 포함할 때에 특정한 실시예들에서 향상되는 것이 발견되었다.

본 발명에서 유용한 훌륭한 페놀 또는 페놀-실리콘 수지들의 예들이 상기 참조된 그 전체가 여기에 참조로서 합체된 브그워너사의 미국 특허들에 개시된다. 본 발명에 유용한 실리콘 수지들은 예를 들면 열경화 실리콘 봉합제 및 실리콘 고무들을 포함한다. 다양한 실리콘 수지들이 본 발명에 유용하다. 하나의 수지는 특히 크실렌 및 아세틸아세톤(2,4-펜탄디온)을 포함한다. 실리콘 수지는 끊는점이 약 화씨 362도(섭씨 183도), 화씨 68도에서의 증기압이 21㎜Hg, 증기밀도가 4.8(공기=1), 무시할만한 물에 대한 용해성, 약 1.09의 비중, 5% 휘발 증발속도가 0.1이하(에테르=1), 펜스키-마틴 방법을 사용한 인화점이 화씨 149도(섭씨 65도)를 갖는다. 본 발명에 다른 실리콘 수지들이 사용될 수 있음은 당연하다. 다른 유용한 수지 혼합물들은 예를 들면 약 55 내지 60%의 페놀수지; 약 20 내지 25%의 에틸알콜; 약 10 내지 14%의 페놀; 약 3 내지 4%의 메틸알콜; 약 0.3 내지 0.8%의 포름알데히드; 및 약 10 내지 20%의 물로 구성되는 적절한 페놀수지를 포함한다. 다른 적합한 페놀을 기초로 하는 수지는 (중량%로) 약 50 내지 55%의 페놀/포름알데히드 수지; 약 0.5%의 포름알데히드; 약 11%의 페놀; 약 30 내지 35%의 이소프로판올 및 약 1 내지 5%의 물을 포함한다.

다른 유용한 수지는 중량을 기준으로 약 5 내지 25%의, 바람직하게는 약 10 내지 15%의 에폭시 합성물과 잔여 페놀수지(용제들과 다른 공정 보조제들을 제외함)를 포함하는 에폭시 조정 페놀 수지임이 발견되었다. 에폭시-페놀 수지 합성물은 특정한 실시예들에서 마찰재에 페놀수지 단독으로 보다는 높은 내열성을 제공한다.

어떤 실시예들에서, 섬유상 기초물질에 대한 수지의 취득 목표는 중량을 기준으로 전체 실리콘-페놀 수지의 약 40 내지 65%, 특정 실시예에서는 약 60 내지 65%의 범위에 있는 것이 바람직하다. 섬유상 기초물질이 수지로 함침된 이후에, 섬유상 기초물질은 수지 접합제를 경화하고 마찰재를 형성하기 위해 섭씨 300-400도 사이의 범위의 온도에서 소정의 시간(어떤 실시예들에서는 1/2시간)동안 경화된다. 마찰재의 최종 두께는 특정 실시예에서 바람직하게는 약 0.014 내지 0.040인치의 범위에 있는 섬유상 기초물질의 최초 두께에 의존한다.

수지 혼합물들을 준비하거나 섬유상 기초물질들의 함침을 준비하는데 유용한 다른 성분들과 공정 보조제들이 마찰재들에 포함되는 것을 고려할 수 있다. 실리콘 수지와 페놀수지 양자는 상호간에 친화성이 있는 용제들 내에 존재한다. 이들 수지들은 (바람직한 실시예에서) 함께 혼합되어 순수한 혼합물을 형성하고 그후 섬유상 기초물질을 함침하는데 사용된다. 섬유상 기초물질이 페놀수지에 함침되고 그후 실리콘 수지가 그에 더해지거나 또는 그 반대가 되는 것은 동일한 효과를 내지 않는다. 실리콘-페놀 수지 용액의 혼합물과 실리콘 수지 분말 및/또는 페놀 수지 분말 사이에는 또한 차이가 존재한다. 실리콘 수지들과 페놀 수지들이 용액상태에 있을 때에 그것들은 경화되지 않는다. 이와 대조적으로, 실리콘 수지들과 페놀 수지들의 분말 입자들은 부분적으로 경화된다. 실리콘 수지들과 페놀 수지들의 부분적인 경화는 섬유상 기초물질의 양호한 함침을 방해한다.

본 발명의 특정한 실시예들에서, 섬유상 기초물질은 패놀수지 및 그 용제와 친화력이 있는 용제에서 실리콘 수지의 혼합물에 함침된다. 한 실시예에서, 이소프로판올은 특별히 적합한 용제임이 밝혀졌다. 그러나, 에탄올, 메틸-에틸 케톤, 부탄올, 이소프로판올, 톨루엔 등과 같은 다양한 다른 용제들이 본 발명의 실시에 사용될 수 있음은 당연하다. 페놀수지와 혼합되고 섬유상 기초물질을 함침하는데 사용될 때에 실리콘 수지의 존재는 오직 페놀수지만을 함침한 섬유상 기초물질보다 결과적으로 마찰재가 더 큰 탄성을 갖게 한다. 실리콘-페놀 수지 혼합물이 함침된 마찰재에 압력이 가해질 때에 더욱 고른 압력의 분포가 있게 되고, 이는 차례로 불균일한 라이닝 마모의 가능성을 감소시킨다. 실리콘 수지와 페놀 수지가 함께 혼합된 후에 혼합물은 섬유상 기초물질을 함침하는데 사용된다.

특정 실시예들에서, 세섬유가 적은 섬유들과 부분적으로 탄화된 탄소 섬유들이 마찰재에 바람직한 다공성의 구조를 제공하기 위해 섬유상 기초물질로 사용되고, 이는 다음으로 마찰재에 내열성의 증가를 가져온다. 섬유의 기하학적 구조는 내열성의 증가를 가져올 뿐만 아니라, 또한 박리저항 및 날카로운 소음 또는 소음에 대한 저항을 제공한다. 부분적으로 탄화된 탄소 섬유의 존재는 내열성의 증가, 안정된 마찰계수의 유지 및 내소음성의 증가를 돕게 된다. 또한, 특정한 실시예들에서, 섬유상 기초물질의 상대적으로 적은 양의 무명 섬유들은 마찰재의 클러치 "브레이크 인" 특성을 향상시킨다.

섬유상 기초물질에 세섬유가 적은 아라미드 섬유를 사용하는 것은 마찰재의 고온에 견디는 능력을 향상시킨다. 세섬유가 적은 아라미드 섬유들은 일반적으로 중심섬유에 부착된 가는 섬유가 거의 없다. 세섬유가 적은 아라미드 섬유들의 사용은 다공성이 큰 구조를 갖는 마찰재를 제공한다. 즉 전형적으로 세섬유로 된 아라미드 섬유가 사용되는 경우보다 구멍들이 더 많고 더 크다. 다공성 구조는 일반적으로 구멍의 크기와 유체 침투능력에 의해 정의된다. 바람직한 실시예에서, 섬유상 기초물질은 직경의 평균 크기가 약 2.0 내지 25미크론 범위에 있는 구멍을 정의한다. 특정한 실시예에서, 구멍의 평균 크기는 직경이 약 2.5 내지 8미크론이고 마찰재는 적어도 50%의, 어떤 실시예들에서는 적어도 60% 또는 그 이상의 즉시 유효한 공극률을 갖는다.

마찰재가 높은 평균 유동 구멍 직경 및 투과성을 가질 때, 마찰재는 더 냉각이 잘 일어나고 또는 마찰재의 다공성 구조를 통과하는 자동 변속기 유체의 유동이 향상되기 때문에 더 적은 열이 생성된다. 변속기 시스템의 작동중에, 마찰재 표면의 오일의 침전은 특히 고온에서 자동변속기 오일의 파괴 때문에 시간이 지남에 따라 증가하는 경향을 보인다. 섬유들 위의 오일 침전은 구멍의 개구들을 감소시킨다. 따라서 마찰재가 초기에 더 큰 구멍으로 시작할 때에, 마찰재의 유효수명 동안에 개구된 구멍들이 더 많이 남아있게 된다. 게다가, 실리콘 수지가 적어도 부분적으로 함침된 실시예들에서, 실리콘 수지는, 그 탄성의 특성에 의해, 마찰재의 섬유들이 더 많은 개구 구조를 갖도록 한다.

아라미드 섬유들은 약 0.5 내지 10㎜의 길이와 약 300 이상의 카나디안 여수도(Canadian Standard Freeness: CSF)를 가질 것이 요구된다. 특정한 실시예들에서, 약 450 내지 550의, 바람직하게는 약 530 및 그 이상의; 다른 특정 실시예들에서는 약 580-650의 및 그 이상의, 바람직하게는 약 650 및 그 이상의 CSF를 갖는 세섬유가 적은 아라미드 섬유를 사용할 것이 요구된다. 이와 대조적으로, 아라미드 펄프와 같은 더 많은 세섬유를 포함하는 섬유들은 약 285-290의 유수도를 갖는다.

"카나다 유수도 표준"(T227 om-85)는 섬유들의 세섬유의 양이 섬유들의 유수도의 측정으로서 기술될 수 있음을 의미한다. CSF 테스트는 1리터의 물에서 섬유들의 부유물 3그램이 배출되는 속도의 임의의 측정을 가져오는 경험적인 절차이다. 따라서 세섬유가 적은 아라미드 섬유들은 높은 유수도 또는 다른 아라미드 섬유들 또는 펄프보다 마찰재로부터의 유체의 배출이 높은 속도를 갖는다. 약 430-640의 범위(및 특정 실시예들에서 바람직하게는 약 580-640, 또는 바람직하게 약 620-640)의 CSF를 갖는 아라미드 섬유들을 포함하는 마찰재는 월등한 마찰성능을 제공하며 종래의 더 많은 세섬유로 된 아라미드 섬유들을 포함하는 마찰재들보다 우수한 재료의 특성을 갖는다. 높은 카나디안 유수도와 함께 섬유의 길이가 길면 높은 강도, 높은 다공성 및 양호한 내마모성을 갖는 마찰재를 제공한다. 세섬유가 적은 아라미드 섬유들(CSF가 약 530 내지 약 650임)은 특별히 양호한 장기 내구성 및 안정적인 마찰계수를 갖는다.

본 발명의 섬유상 기초물질의 제1층에 다양한 충전제들이 또한 사용될 수 있다. 특히, 규조토와 같은 실리카 충전제들이 유용하다. 그러나, 다른 형태의 충전제들이 본 발명에의 사용에 적합할 수 있으며 충전제의 선택은 마찰재의 특별한 요구사항에 의존하는 것임이 고려되어야 한다.

특정한 실시예들에서, 섬유상 물질에 높은 마찰계수를 주기 위해서 본 발명의 섬유상 기초물질에 무명 섬유가 더해진다. 특정한 실시예들에서, 약 5 내지 약 20%, 및 특정한 실시예들에서 약 10%의 무명이 섬유상 기초물질에 또한 더해질 수 있다.

섬유상 기초물질의 제1층에 대한 형식의 한 예로는, 상기 참조로서 합체된 미국특허 제6,130,176호에 기재된 바와 같이, 중량을 기준으로 약 10 내지 50%의 세섬유가 적은 아라미드 섬유; 약 10 내지 35%의 활성화된 탄소 입자들; 약 5 내지 20%의 무명 섬유들; 약 2 내지 15%의 탄소 섬유들; 및 약 10 내지 35%의 충전제물질을 포함한다. 특정한 실시예들에서, 유용성이 드러난 하나의 특정한 형식은 중량을 기준으로 약 10 내지 20%의 활성화된 탄소 입자들; 약 5 내지 15%의 무명 섬유들; 약 2 내지 10%의 탄소 섬유들; 및 약 25 내지 35%의 충전제를 포함한다.

섬유상 기초물질의 제1층으로서 부분적으로 탄화된 섬유들을 사용하는 것은 섬유상 기초물질에 3차원 구조를 제공한다.

섬유상 기초물질의 제1층의 표면 위의 부분적으로 탄화된 탄소 섬유들의 제2층의 균일성은 입자들의 범위와 크기가 바람직하게는 길이가 약 0.5 내지 6㎜이고 직경이 약 1 내지 15㎛인 것에서 얻어진다. 이들 특정한 실시예들에서, 부분적으로 탄화된 탄소 섬유들이 너무 크거나 또는 너무 작으면 최적의 3차원 구조가 얻어지지 못하고 결과적으로 최적의 열방산을 얻을 수 없게 된다.

바람직한 실시예들에서, 제1층 표면의 부분적으로 탄화된 탄소 섬유들이 차지하는 영역은 표면영역의 약 3 내지 90%의 범위에 있다.

부분적으로 탄화된 탄소 섬유들의 제2층은 섬유상 기초물질을 형성하기 위해 제1층의 위에 부착된다. 특정한 실시예들에서, 제2층은 마찰 조정 입자들을 더 포함할 수 있다. 다양한 마찰 조정 입자들이 섬유상 기초물질의 제2층으로서 유용하다. 유용한 마찰 조정 입자들은 실리카 입자들; 페놀수지와 같은 수지 분말들, 실리콘 수지들 에폭시 수지들 및 그들의 혼합물들; 부분적 및/또는 전체적으로 탄화된 탄소 분말들 및/또는 입자들 및 그것들의 혼합물들; 및 이러한 마찰 조정 입자들의 혼합물들을 포함한다. 특히, 규조토, 세라이트(Celite), 세라톰(Celatom) 및/또는 실리콘 이산화물이 특별하게 유용하다. 실리카 입자들은 섬유상 물질들에 강하게 부착되는 저렴한 유기 물질이다. 실리카 입자들은 마찰재에 높은 마찰계수를 제공한다. 실리카 입자들은 또한 마찰재에 매끄러운 마찰면을 제공하고 어떤 "떨림"도 최소화되도록 양호한 "기어변경 느낌" 및 마찰특성을 제공한다.

마찰재를 제조하는 바람직한 공정은 섬유상 기초물질의 제1층을 섬유 형성하는 것을 포함한다. 섬유상 기초물질의 제1층의 적어도 하나의 표면은 마찰조정 입자들로 코팅된다. 마찰 조정 입자들이 그 위에 코팅된 섬유상 기초물질은 그후 적어도 하나의 페놀 또는 페놀기초 수지에 함침된다. 함침되고 코팅된 섬유상 기초물질은 마찰재를 형성하기 위해 소정의 시간동안 소정의 온도에서 경화된다.

본 발명의 마찰재(10)를 만드는 한 바람직한 실시예가 도 2에 도시된다. 섬유상 기초물질(12)은 위쪽 또는 최상 표면(16)과 아래 또는 바닥 표면(18)을 갖는 아래층(14)을 포함한다. 아래층(14)이 젖은 동안에, 마찰조정 입자들(20)이 젖은 아래층(14)의 최상 표면(16)에 놓여진다.

어떤 방법들에서 층(14)의 최상 표면(16)의 위에 마찰 조정 입자들(20)을 놓기 이전에 젖은 층(14)의 아래표면(18)에 진공 압력기(미도시)를 사용하는 것도 또한 유용하다.

섬유상 기초물질의 제1층의 위의 부분적으로 탄화된 탄소 섬유들의 제2층은 마찰재에 양호한 마찰계수특성, 뛰어난 내구성, 양호한 내마모성 및 향상된 브레이크-인 특성을 제공하는 것이 발견되었다.

다음의 예들은 부분적으로 탄화된 탄소 섬유들로 코팅된 섬유상 기초물질 및 결과적인 본 발명의 마찰재는 종래의 마찰재들에 대한 개량이라는 것의 더 나은 증거를 제공한다. 본 발명의 다양한 바람직한 실시예들이 다음의 예들에 기술되며, 그러나 이것들이 본 발명의 범위를 제한하지는 않는다.

실시예

슬립 클러치 접촉면 기술 요구조건: 본 발명의 마찰재는 특별한 요구조건을 만족하는 슬리핑 클러치 적용품들을 위해 설계되었다. 이들 요구조건들은 뛰어난 기계적 강도, 내열성, 글레이징 저항 및 떨림 방지를 포함한다. 본 발명의 마찰재는 높은 다공성, 뛰어난 기계적 강도를 갖는 독특한 물질 구조, 높은 열전도성 및 떨림 방지 마찰 조정 특성들을 갖는다. 이들 물질 특성들은 부드러운 슬립 토크 출력과 장기간 마찰 안정성을 위한 필요조건이다.

바람직한 슬립 토크 응답과 장기 내구성을 위한 슬립 클러치 물질의 요구조건은 양호한 곡선 형상과 장기간 마찰 안정성을 포함한다. 양호한 곡선 형상은 높은 물질 다공성 및 높은 마찰 조정제의 양에 의존한다. 장기간 마찰 안정성은 높은 다공성(글레이징 저항) 및 고온 성분에 의존한다.

섬유상 기초물질 구조는 높은 열방산과 마찰 안정성을 제공하기 위해 다공성의 그리고 고온 인조 섬유들의 그물을 포함한다. "떨림 방지" 특성을 제공하기 위해 마찰 조정 입자들이 섬유상 기초 물질의 위해 놓여진다. 슬립 클러치를 위한 본 발명의 마찰재가 도 2에 도시된다. BW는 중량을 기준으로 약 38-40%의 세섬유가 적은 아라미드 섬유들; 약 13-15%의 탄소 입자들; 약 10-12%의 무명 섬유들. 약 4-6%의 탄소 섬유들; 및 약 28-30%의 세라이트 충전제 물질을 포함하는 섬유상 기초물질의 제1층; 및 중량을 기준으로 약 3내지 5%의 세라이트 마찰 조정 입자들을 포함하는 제2의 또는 최상층을 갖는 본 발명의 마찰재이다. M1은 중량을 기준으로 약 25%의 아라미드 섬유들; 약 25%의 무명 섬유들; 및 약 15%의 충전제 물질을 포함하는 종래의 저속 슬립 재료이다.

마찰 특성 시험: 슬립 클러치 마찰 재료들 성능 및 내구성은 다음의 시험들에 의해 평가된다.

고속 슬립 내구성 벤치 시험(P25): 극도로 높은 에너지, 확장된 슬립 내구성.

저속 슬립 스크린 벤치 시험(P31): 저속. 연속 슬립, 다양한 작동 조건들에서의 μ-ν마찰특성.

변속기 동력계 내구성 시험.

차량 성능 시험.

슬립 클러치 재료들의 시험 절차는 쉬프팅 클러치 재료들의 것들과 다르다. 슬립 클러치 물질(스타트 클러치와 같은)의 주요 특징은 클러치가 완전히 물리기 이전에 긴 슬립시간이 소요되는 점이며, 이는 단위 접촉면적당 높은 마찰에너지를 필요로 하고, 클러치가 높은 관성을 수반한다. 표 1은 고속 슬립 내구성 벤치 시험 P25와 저속 슬립 스크린 벤치 시험 P31의 시험조건을 나타낸다.

- P25 및 P31 절차의 시험 조건

	P25 물림 슬립, 고속 슬립 내구성	P31 계속적 슬립, 저속 슬립 스크린
오일 온도(℃)	100	100
오일 유량(리터/분)	3	1
사이클	2000	30
관성 모멘트(㎏-㎡)	1.060	해당없음
슬립 속도(rpm)	3300	1-500
면압(㎪)	400	1500
에너지 밀도(J/㎟)	5.826	해당없음
정지 시간(초)	9.75	해당없음
출력(W)	6491	5.7-2866
출력 밀도(W/㎟)	0.597	0.001-0.57

벤치 시험들의 재료들은 BW, M1 및 탄소 직물을 포함한다. BW물질은 본 발명의 마찰재이고 높은 열방산을 제공하는 다공성의 인조 섬유그물을 포함한다. 게다가, 떨림 방지특성을 제공하기 위해 BW의 표면에 마찰 조정제들이 놓여진다. M1 물질은 종래의 저속 슬립 클러치 마찰재이고 중간의 고에너지 용량, 밀집성(구조 및 저 다공성)을 갖고 고온 섬유들과 저온 유기 섬유들의 조합이며 양호한 "초기" 떨림 저항을 갖는다. 탄소 직물은 직조된 물질이며, 3재료 모두중에서 최고의 다공성을 갖는다. 그러나, 탄소 직물은 직조 패턴 때문에 높은 표면 거칠기를 갖는다. 게다가, 탄소 직물은 도 2a도 도시된 바와 같이 높은 압축 영구 변형 때문에 기계적 변형에 가장 취약하다.

BW와 M1 재료들의 재료 특성의 비교가 아래의 표 2에 도시된다. M1의 평균 구멍 직경은 4㎛이다. 다른 특징들에 부가하여, 마찰재 BW는 평균구멍 직경이 약 7㎛인 큰 구멍구조를 포함한다. 큰 구멍은 그 증가된 직경때문에 글레이즈의 형성을 통한 막힘에 덜 취약하다.

	BW	M1
다공성(%)	67.3	61.0
중간 구멍 크기(㎛)	7.0	4.0

도 3 내지 5는 고속 슬립에 대한 P25 벤치 시험 결과를 나타낸다. 재료 M1은 초기에는 좋은 토크 궤적(또는 마찰계수 μ곡선)을 나타내며, 그후 도 3에 도시된 바와 같이 500사이클이 지나면 수탉 꼬리형 토크 곡선으로 발전하기 시작하며 2000사이클 이후에는 분명해진다. 수탉 꼬리형 토크 궤적은 떨림과 관계된 음의 μ-ν곡선을 형성하기 때문에 바람직하지 않다. 도 4는 본 발명의 마찰재에 대한 동일한 시험에 대한 결과를 나타낸다. 출력 토크의 궤적은 약간 하강하거나 평탄하다. μ의 수준도 모든 2000사이클의 동안에 안정적이다. 마찰재 BW의 이들 특성들은 즉 안정한 μ 및 하강하는/평탄한 토크 궤적은 양호한 성능을 나타내는 강력한 증거이다. 탄소 직물 재료의 시험 결과가 도 5에 도시된다. 도 5는 모드 토크 궤적(또는 μ 곡선)에서 명백하게 낮은 μ값과 거대한 수탉 꼬리를 나타낸다. 이는 이들 3개 시험에서 가장 바람직하지 않은 경우이다. 유사한 관찰 및 특성들의 경향이 다른 형태의 자동변속기 유체들을 사용하여 이들 3개의 다른 재료들에 대하여 관찰되었다.

BW재료와 M1재료의 마찰판들이, P25 시험후에, SEM을 사용하여 검사되었다. 도 6에 도시된 바와 같이, 마찰재 BW는 깨끗한 표면을 갖고 다공성이 남아있는 반면에 재료 M1은 표면 글레이징에 처하게 됨이 발견되었다. 낮은 다공성 재료 M1은 내구성 시험후에 글레이즈 되었다. BW 마찰재의 높은 다공성은 글레이징을 방지하는 것을 돕는다. 탄소 직물 재료는 양호한 에너지 용적을 갖지만, 그러나 높은 압축성(기계적 변형), 표면 거칠기 및 탄소 화학의 본질은 도 5에 도시된 바와 같이 탄소 직물 재료를 고에너지 슬립 내구성 시험에서 매우 불안정하게 한다.

재료 BW, M1 및 탄소직물에 대하여 저 슬립 속도에서의 μ-ν관계가 도 7 내지 9에 도시된다. BW 및 M1 재료들은 양의 μ-ν경사를 가지며, 반면에 탄소 직물 재료는 음의 μ-ν경사를 보여준다. 양의 μ-ν경사는 양호한 떨림 저항에 필수적이다. 탄소 직물 재료의 음의 μ-ν경사는 탄소 직물 재료가 차량에서 떨림을 야기할 가능성이 크다는 것을 의미한다. BW 및 M1 재료들의 떨림 방지 성분들은 양의 μ-ν경사를 생성하는 것을 돕는다. 탄소 자체는 그러한 양의 μ-ν경사를 제공하지 못한다.

변속기의 내구성을 평가하기 위해 완전한 변속기를 사용하여 동력계 시험이 수행되었다. 시험장비는 엔진 2개 및/또는 차량관성을 모의한 플라이휠을 구비하였다. 오일 온도는 섭씨 85-100 사이로 하였다. 최대 슬립 속도는 약 2500rpm으로 하였다. 클러치 압력은 500KPa로 하였다. 슬립 시간은 약 5초로 하였다. 전체 시험은 18개의 다른 형태의 시동으로 구성되고, 각 형태는 다른 조건(슬립 속도, 슬립 시간, 압력 등)을 갖는다.

도 10 및 11은 차량 작동을 모의 가장한 동력계 시험의 결과들을 나타낸다. 마찰재 BW는 중간-테스트(44000사이클) 및 테스트의 종말부(시동의 77000사이틀)에서 균일한 μ값을 갖고 떨림이 없다. 출력 슬립 토크는 입력 토크에 선형 비례한다. 제어할 수 없는 토크 진동은 관찰되지 않았다. 이들 결과는 고속 슬립 클러치 적용품에 대하여 마찰재 BW가 좋은 품질을 갖는 것을 보여준다.

도 12 및 13은 차량 시험 결과를 나타낸다. 마찰재 BW는 평탄한(안정한 μ) μ-ν곡선 및 부드러운 출력 토크(진동 없음)를 보여준다. 그러나 재료 M1은 음의 μ-ν경사 및 심각한 진동(또는 떨림)을 갖는 출력 토크를 보여준다. 이들 데이터들은 고속 슬립 적용예들에서 마찰재 BW가 재료 M1에 대하여 우수함을 확신시킨다.

본 발명은 클러치 플레이트, 변속기 밴드, 브레이크 슈, 싱크로나이저 링, 마찰 디스크 또는 시스템 플레이트에 사용되는 고에너지 마찰재로서 유용하다.

상기 기술한 본 발명의 바람직한 및 대용의 실시예들은 설명을 위해 의도되었고 뒤따르는 청구사항의 내용이나 범위를 제한하는 것은 아니다.

도 1은 50사이클과 2000사이클에서 물질의 양호한 곡선 형상을 나타내는 슬립 클러치 물질의 성능 그래프이다.

도 2는 본 발명에 따른 마찰재를 만드는 하나의 방법을 나타낸 개략적인 도면이다.

도 2a는 본 발명의 마찰재인 BW와 직조된 탄소섬유재료의 압축 거동을 나타낸 그래프이다.

도 3은 종래 물질 M1의 고속 슬립 내구성 벤치 시험(P25)을 나타낸 그래프이다.

도 4는 본 발명의 마찰재, BW의 고속 슬립 내구성 벤치 시험(P25)을 나타낸 그래프이다.

도 5는 직조된 탄소섬유재료의 고속 슬립 내구성 벤치 시험(P25)을 나타낸 그래프이다.

도 6a와 6b는 P25 시험 이후의 표면 양상을 나타내며; 도 6a는 본 발명의 마찰재인 BW에 관한 것이고, 도 6b는 종래의 슬립 마찰재 M1에 관한 것이다.

도 7 내지 9는 저속 슬립 스크리닝 벤치 시험(P31)을 나타낸 그래프이고, 도 7은 종래 마찰재 M1에 관한 것이고, 도 8은 본 발명의 마찰재에 관한 것이고, 도 9는 직조된 탄소섬유재료에 관한 것이다.

도 10과 도 11은 45,000사이클(도 10) 및 77,000사이클(도 11)에서 본 발명의 마찰재 BW의 다이나모미터 시험(엔진 토크, 클러치 압력, 출력 토크 및 슬립 속도)을 나타낸 그래프이다.

도 12a와 도 13a는 슬립 속도(rpm)와 μ-ν경사 및 슬립토크 차량 시험 결과들을 나타낸 그래프이고, 도 12a는 종래의 마찰재인 M1에 관한 것이고, 도 13a는 본 발명의 마찰재 BW에 관한 것이다.

도 12b 및 도 13b는 가해진 압력, 엔진속도, 클러치속도, 슬립토크(도 12b의 떨림시의), μ-ν경사 및 슬립토크 차량 시험 결과를 나타낸 그래프들이고, 도 12b는 종래의 마찰재 M1, 도 13b는 본 발명의 마찰재 BW에 관한 것이다.

Claims

적어도 하나의 경화성 수지로 함침된 섬유상 기초물질을 포함하고, 상기 섬유상 기초 물질은 부분적으로 탄화된 탄소 섬유들을 포함하는 마찰재.
제 1 항에 있어서,

상기 섬유상 기초 물질은 상기 섬유상 기초물질의 중량을 기초로 하여 중량을 기준으로 약 5% 내지 약 35%의 부분적으로 탄화된 탄소 섬유들을 포함하는 것인 마찰재.
제 1 항에 있어서,

상기 섬유상 기초 물질은 상기 섬유상 기초물질의 중량을 기초로 하여 중량을 기준으로 약 10% 내지 약 30%의 부분적으로 탄화된 탄소 섬유들을 포함하는 것인 마찰재.
제 1 항에 있어서,

상기 부분적으로 탄화된 탄소 섬유들은 약 0.5 내지 약 6㎜의 범위의 평균길이 및 약 1 내지 약 15㎛의 크기 범위의 평균 직경을 갖는 것인 마찰재.
제 4 항에 있어서,

상기 섬유상 기초물질은 아라미드 섬유들을 더 포함하는 것인 마찰재.
적어도 하나의 경화성 수지로 함침된 섬유상 기초물질을 포함하고, 상기 섬유상 기초물질은 다공성 제1층 및 하나의 제2층을 포함하고, 상기 제2층은 상기 제1층의 적어도 하나의 표면 위의 부분적으로 탄화된 탄소 섬유들을 포함하고, 상기 부분적으로 탄화된 탄소 섬유들은 상기 제1층의 표면영역의 3% 내지 약 90%를 포함하고, 상기 섬유상 기초물질은 카나디안 유수도(CSF) 지수에서 적어도 약 300의 유수도를 갖는 복수의 세섬유가 적은 아라미드 섬유들; 및 무명 섬유들, 탄소 섬유들, 탄소 입자들 및 적어도 하나의 충전제 물질 중에서 선택적으로 하나 또는 그 이상을 포함하는 마찰재.
제 6 항에 있어서,

상기 세섬유가 적은 아라미드 섬유들은 카나디안 유수도 지수로 약 430 내지 약 650의 유수도를 갖는 것인 마찰재.
제 6 항에 있어서,

상기 아라미드 섬유들은 약 0.5 내지 약 10㎜ 범위의 평균 섬유길이를 갖는 것인 마찰재.
제 6 항에 있어서,

상기 충전제는 규조토를 포함하는 것인 마찰재.
제 1 항에 있어서,

상기 섬유상 기초물질은 구멍 직경의 평균 크기가 약 2.0 내지 약 25미크론의 범위인 것을 규정하는 것인 마찰재.
제 1 항에 있어서,

상기 제1층은 즉시 유휴한 공극률이 적어도 약 50%인 것인 마찰재.
제 6 항에 있어서,

상기 섬유상 기초물질은 중량을 기준으로 약 10 내지 약 50%의 세섬유가 적은 아라미드 섬유; 약 10 내지 35%의 탄소 입자들; 약 5 내지 약 20%의 무명 섬유들; 약 2 내지 약 15%의 탄소 섬유들; 및 약 10 내지 35%의 충전제 물질들을 포함하는 것인 마찰재.
제 12 항에 있어서,

중량%를 기준으로 약 38내지 40%의 세섬유가 적은 아라미드 섬유들; 약 13 내지 약 15%의 탄소 입자들; 약 10 내지 12%의 무명 섬유들; 약 4-6%의 탄소 섬유들; 및 약 28 내지 약 30%의 충전제 물질을 포함하는 것인 마찰재.
제 1 항에 있어서,

페놀수지 또는 페놀 조정 수지로 함침된 것인 마찰재.
제 14 항에 있어서,

중량을 기준으로 대략 25 내지 60%의 수지를 포함하는 것인 마찰재.
제 1 항에 있어서,

페놀수지와 실리콘 수지의 혼합물로 함침되고 상기 혼합물의 실리콘 수지의 양은 상기 혼합물의 중량을 기초로 하여 중량을 기준으로 대략 5 내지 대략 80%의 범위에 있는 것인 마찰재.
제 16 항에 있어서,

상기 페놀수지는 용제물질에 존재하고 상기 실리콘 수지는 상기 페놀수지의 용제물질에 친화성이 있는 용제물질에 존재하는 것인 마찰재.
제 16 항에 있어서,

상기 실리콘-페놀 수지 혼합물에 존재하는 실리콘 수재의 양은 상기 혼합물의 중량을 기초로 하여 중량을 기준으로 약 20 내지 약 25%의 범위에 있는 것인 마찰재.
제 16 항에 있어서,

상기 실리콘 페놀 수지 혼합물에 존재하는 실리콘 수지의 양은 상기 혼합물의 중량을 기초로 하여 중량을 기준으로 약 15 내지 약 25%의 범위에 있는 것인 마찰재.
제 14 항에 있어서,

상기 조정된 페놀수지는 에폭시 페놀 수지를 포함하는 것인 마찰재.
제 20 항에 있어서,

상기 에폭시 페놀수지에 존재하는 에폭시 수지의 양은 상기 에폭시 페놀수지의 중량을 기초로 하여 중략을 기준으로 약 5 내지 약 25%의 범위에 있는 것인 마찰재.
제 20 항에 있어서,

상기 에폭시 페놀수지에 존재하는 에폭시 수지의 양은 상기 에폭시 페놀수지의 중량을 기초로 하여 중략을 기준으로 약 10 내지 약 15%의 범위에 있는 것인 마찰재.
아라미드 섬유들을 포함하는 섬유상 기초물질을 형성하는 단계;

상기 다공성 섬유상 기초물질의 적어도 하나의 표면의 약 3% 내지 약 90%를 부분적으로 탄화된 탄소 섬유들로 코팅하는 단계; 상기 부분적으로 탄화된 탄소 섬유들은 상기 섬유상 기초물질의 중량을 기초로 하여 중량을 기준으로 약 10 내지 약 30%로 존재하고,

상기 코팅된 섬유상 기초물질을 페놀수지 또는 페놀을 기초로하는 수지 혼합물로 함침하는 단계; 및

그후, 소정의 시간동안 소정의 온도에서 상기 함침된 섬유상 기초물질을 경화시키는 단계를 포함하는 마찰재를 제조하는 공정.
제 23 항에 있어서,

상기 아라미드 섬유들은 상기 섬유상 기초물질을 형성하기 위해 탄소 입자들, 무명 섬유들, 탄소 섬유들 및 적어도 하나의 충전제 물질과 혼합되는 것인 마찰재를 제조하는 공정.
제 23 항에 있어서,

상기 부분적으로 탄화된 탄소 섬유들은 약 0.5 내지 약 6㎜ 범위의 평균길이 및 약 1 내지 약 15㎛ 범위의 평균직경을 갖는 것인 마찰재를 제조하는 공정.
다공성 섬유상 기초물질의 적어도 하나의 표면의 약 3% 내지 약 90%를 약 0.5 내지 약 6㎜ 범위의 평균길이 및 약 1 내지 약 15㎛ 크기 범위의 평균직경을 갖는 부분적으로 탄화된 탄소 섬유들로 코팅하는 단계; 상기 부분적으로 탄화된 탄소 섬유들은 상기 섬유상 기초물질의 중량을 기초로 하여 중량을 기준으로 약 10 내지 약 30%로 존재하고,

상기 코팅된 섬유상 기초물질을 페놀수지 또는 페놀을 기초로하는 수지 혼합물로 함침하는 단계; 및

그후, 소정의 시간동안 소정의 온도에서 상기 함침된 섬유상 기초물질을 경화시키는 단계를 포함하는 마찰재를 제조하는 공정.
제 26 항에 있어서,

상기 섬유상 기초물질은 카나디안 유수도(CSF) 지수에서 적어도 약 300의 유수도를 갖는 복수의 세섬유가 적은 아라미드 섬유들; 및 무명 섬유들, 탄소 섬유들, 탄소 입자들 및 적어도 하나의 충전제 물질 중에서 선택적으로 하나 또는 그 이상을 포함하는 것인 마찰재를 제조하는 공정.
제 27 항에 있어서,

상기 섬유상 기초물질은 카나디안 유수도(CSF) 지수에서 적어도 약 430 내지 약 650의 유수도를 갖는 복수의 세섬유가 적은 아라미드 섬유들을 포함하는 것인 마찰재를 제조하는 공정.