KR20180008298A

KR20180008298A - 마찰재

Info

Publication number: KR20180008298A
Application number: KR1020170086296A
Authority: KR
Inventors: 동 펭; 리우 완준
Original assignee: 보르그워너 인코퍼레이티드
Priority date: 2016-07-15
Filing date: 2017-07-07
Publication date: 2018-01-24
Also published as: EP3348855B8; JP2018012833A; JP7184504B2; US10436272B2; US20180017122A1; EP3348855B1; EP3348855A1; CN107620773A; CN107620773B

Abstract

마찰재는 베이스 및 상기 베이스로 관통하며 상기 베이스와 일체형인 다공성 마찰 발생층을 포함한다. 상기 베이스는 접합면을 제공한다. 상기 다공성 마찰 발생층은 상기 베이스의 접합면과 대향하는 마찰 발생면을 제공한다. 상기 다공성 마찰 발생층은 섬유 및 마찰 조절 입자를 포함하고, 상기 섬유의 총 표면적의 약 30 내지 95%가 상기 마찰 조절 입자와 접촉하고 있다. 경화성 수지는 상기 다공성 마찰 발생층 및 상기 베이스 전체에 분산된다.

Description

마찰재{FRICTION MATERIAL}

본 발명의 개시 내용은 일반적으로 베이스와 무분별한 마찰 발생층을 포함하는 마찰재에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명의 개시 내용은 변속기에서 클러치 조립체의 마찰판에서 사용될 수 있는 마찰재에 관한 것이다.

[관련 출원에 대한 상호 참조]

본 출원은 2016년 7월 15일 출원된 미국 가특허출원 제62/362,906호에 대한 우선권 및 그의 모든 이점을 주장하며, 그 내용은 본 명세서에 참조로서 포함된다.

자동차 파워트레인의 여러 부품은 습식 클러치를 이용하여 차량의 동력 발생기(즉, 내연기관, 전기 모터, 연료 전지 등)에서 구동 휠로 동력의 전달을 용이하게 할 수 있다. 동력 발생기로부터 하류에 위치되며, 차량 출발, 기어 변속, 및 다른 토크 전달 현상을 가능하게 하는 변속기는 이러한 구성요소 중 하나이다. 일종의 습식 클러치는 자동차의 작동을 위해 현재 이용가능한 여러 다양한 유형의 변속기 전체를 통해 찾을 수 있다. 습식 클러치는 자동 변속기용 토크 컨버터, 자동 변속기나 반자동 듀얼 클러치 변속기(DCT)용 다판 습식 클러치 팩, 및 토크 컨버터의 대용품으로서 무려 7 내지 9개의 기어를 갖춘 더 스포티한 자동 변속기에 포함될 수 있는 습식 시동 클러치에서 이용될 수 있지만, 이는 몇 개의 예시적인 용도일 뿐이다. 유사한 습식 클러치는 변속기 외에 차량 파워트레인의 어느 곳에서나 찾을 수 있다.

습식 클러치는 둘 이상의 상반된 회전면 간에 선택적 계면 마찰 계합을 부여함으로써 윤활유가 있는 데서 이러한 면을 연동시키는 조립체이다. 이러한 계합가능한 회전면 중 하나를 제공하는 마찰판, 밴드, 싱크로나이저 링, 또는 일부 다른 부품은 통상적으로 마찰재를 지지하여 의도된 연동 마찰 계합을 유발한다. 마찰 계면에서 윤활유의 존재는 마찰재의 마모를 냉각하며 줄여서 약간의 초기 슬립이 일어나게 하여, 갑작스러운 토크 전달 현상(즉, 변속 충격)을 수반하는 불편을 매우 빠르게 회피하려는 노력에도 불구하고 토크 전달이 점진적으로 진행된다.

종래의 마찰재는 일반적으로 이러한 습식 클러치 적용에 있어서, 특히 습식 시동 클러치 적용 및 변속 적용, 예를 들면 반자동 DCT 적용과 같은 보다 최근의 클러치 적용에 있어서 신뢰가능하게 기능하지 않는다. 이러한 습식 클러치 적용의 요구를 충족하기 위하여 향상된 마찰 계수("COF")를 갖는 마찰재가 개발되었지만, 개발된 많은 마찰재는 너무 작은 공극을 갖는 아주 많은 종래의 마찰재로 인해 필요한 COF와 내구성이 부족하다. 더 작은 공극 크기를 갖는 마찰재는 조건 범위를 넘어서면 일관성 없는 COF를 제공하는 경향이 있다. 더 나아가, 더 작은 공극 크기를 갖는 마찰재는 마찰재를 통과하는 윤활유의 흐름을 제한하는 경향이 있고, 이러한 감소된 흐름은 마찰재 발생재의 성능 특성 및 내구성에 영향을 주는 부적당한 냉각을 야기한다. 이와 같이, 이러한 습식 클러치 적용을 위해 개발된 마찰재는 충분한 토크 전달의 부족, 흔들림, 변속 충격, 및 낮은 내구성을 포함하는 다양한 문제의 원인이 된다.

기존 마찰재의 부적당함으로 인해, 향상된 성능 특성 및 내구성을 제공할 기회가 여전히 남아 있다.

상기 다공성 마찰 발생층에서 상기 섬유의 총 표면적의 약 30 내지 95%가 마찰 조절 입자와 접촉하고 있기 때문에, 상기 다공성 마찰 발생층은 증가된 크기의 공극을 갖는다. 상기 다공성 마찰 발생층의 증가된 평균 공극 크기는 습식 클러치 적용에서 마찰재를 통한 윤활유 흐름의 증가를 가능하게 하고; 이러한 증가된 윤활유 흐름은 마찰재에 향상된 성능 특성을 제공한다.

본 발명의 다른 이점은, 첨부된 도면과 관련하여 고려될 때, 다음의 상세한 설명을 참조하여 더 잘 이해될 것이므로 쉽게 인정될 것이다.
도 1a는 종래 기술의 다공성 마찰 발생층과 베이스를 포함하는 마찰재의 확대 단면도이다.
도 1b는 도 1a의 마찰재의 다공성 마찰 발생층의 확대 분리 단면도이다.
도 2는 종래 기술의 마찰재의 다공성 마찰 발생층의 주사 전자 현미경("SEM") 이미지의 평면도이다.
도 3a는 다공성 마찰 발생층과 베이스를 포함하는 마찰재의 확대 단면도이다.
도 3b는 도 3a의 마찰재의 다공성 마찰 발생층의 확대 분리 단면도이다.
도 4는 마찰재의 다공성 마찰 발생층의 SEM 이미지의 평면도이다.
도 5는 마찰재의 다공성 마찰 발생층의 주사 전자 현미경(SEM) 이미지의 다른 평면도이다.
도 6은 도 3의 마찰재를 포함하는 마찰판 및 기재의 확대 단면도이다.
도 1 내지 도 6은 사실상 예시이며 일정한 비율로 그려져 있지 않고, 이에 따라 마찰재의 다양한 구성요소, 예를 들면 마찰 발생층, 베이스, 마찰 조절 입자, 섬유 등의 상대적인 크기를 나타내게 의도되어 있지 않다.

도면을 참조하면, 유사한 참조 부호는 여러 도면 전체에 걸쳐 대응하는 부품을 나타내고 있고, 마찰재는 일반적으로 10으로 도시되어 있고, 마찰판은 일반적으로 30으로 도시되어 있다.

통상적으로, 여기에서 설명된 마찰재(10)는 자동차의 변속기 내의 습식 클러치 조립체에 포함되는 마찰판(30) 상에서 이용된다. 그러나, 여기에서 설명된 마찰재(10)와 마찰판(30)은 다른 차량의 적용에서 이용될 수 있고 차동차를 넘어서 적용되는 것을 이해하여야 한다.

이제 도 3a를 참조하면, 마찰재(10)는 베이스(12) 및 이러한 베이스(12)로 관통하며 베이스(12)와 일체로 이루어진 무분별한 다공성 마찰 발생층(14)을 포함한다. 베이스(12)는 접합면(16)을 제공한다. 다공성 마찰 발생층(14)은 베이스(12)의 접합면(16)의 반대편에서 대향하는(그리고 베이스(12)의 접합면(16)에 평행한) 마찰 발생면(18)을 제공한다. 경화성 수지(26)가 마찰재(10)의 다공성 마찰 발생층(14)과 베이스(12) 전체에 걸쳐 분산되어 있다.

여전히 도 3a를 참조하면, 마찰재(10)는 마찰 발생면(18)과 접합면(16) 간의 거리로서 정의된 두께(T₁)를 갖는다. 다양한 실시형태에서, 다공성 마찰 발생층(14)은, 두께(T₁)의 약 40%까지, 또는 약 30%까지, 또는 약 20%까지, 또는 약 10%까지, 또는 약 5%까지, 마찰 발생면(18)으로부터 접합면(16)을 향해 연장된다. 베이스(12)는 통상적으로 약 2 mm 미만, 또는 약 0.3 내지 1 mm의 두께(T₂)를 갖는다. 마찰재(10)가, 변속기의 클러치 플레이트(습식 클러치)에 적용되는 마찰재(10)에 대한 전형적인 두께인, 약 0.25 내지 2 mm의 두께이면, 다공성 마찰 발생층(14)은 마찰 발생면(18)으로부터 약 0.0125 mm(0.25 mm의 5%)에서 0.80 mm(2 mm의 40%)까지의 깊이로 내측방향으로 연장될 수 있다.

도 3a를 참조하면, 다공성 마찰 발생층(14)은 섬유(20) 및 마찰 조절 입자(22)를 포함한다. 섬유(20) 및 마찰 조절 입자(22)의 배열은 복수의 공극 (24)을 형성한다. 섬유(20)와 마찰 조절 입자(22)는 베이스(12)에 적용되고 통상적으로 베이스(12)로 관통하기 때문에, 다공성 마찰 발생층(14)은 연속형으로 불리울 수 있다. 이와 유사하게, 베이스(12)의 입자와 섬유는 다공성 마찰 발생층(14)으로 관통할 수 있다. 따라서, 다공성 마찰 발생층(14)과 베이스(12)는 마찰재(10) 내의 일체형 층이다.

그렇지만, 일부 실시형태에서, 베이스(12)는 마찰 발생층(14)의 구조적 속성, 예를 들면 섬유와 접촉하고 있는 입자, 증가되는 공극 크기 등의 일부나 심지어는 그 모두를 포함한다. 이러한 실시형태에서, 베이스(12)는 구성적으로 마찰 발생층(14)과 동일하거나, 구성적으로 상이할 수 있지만, 마찰 발생층(14)과 동일한 구조적 속성, 예를 들면 섬유와 접촉하고 있는 입자, 증가되는 공극 크기 등을 가질 수 있다. 베이스(12)가 마찰 발생층(14)과 동일한 실시형태에서, 마찰 발생재(10)는 단일 층, 단분자 층, 또는 동질의 마찰 발생재(10)로 불리울 수 있다.

섬유(20)는 총 표면적을 갖는다. 섬유(20)의 총 표면적은 다공성 마찰 발생층(14)에서 각 섬유의 개별적인 표면적의 합이다. 섬유(20)의 표면적의 약 30 내지 95%, 또는 약 40 내지 90%가 마찰 조절 입자(22)와 접촉하고 있도록 섬유 조절 입자(22)는 섬유(20)와 접촉하고 있다. 광학 현미경(예를 들면, Nikan Microphat-Sa) 또는 주사 전자 현미경("SEM")(예를 들면, Jeol JSM-6610LV)과 같은 광학 촬상 기구가 마찰 조절 입자(22)와 접촉하고 있는 섬유(20)의 표면적뿐만 아니라 섬유(20)의 총 표면적을 측정하는데 이용될 수 있다. 여러 실시형태에서, 마찰 조절 입자(22)와 접촉하고 있는 섬유(20)의 % 표면적("접촉률")은 100을 곱한 섬유(20)의 표면적으로 나눈 마찰 조절 입자(22)와 접촉하고 있는 섬유(20)의 표면적이다.

예를 들어, SEM 또는 광학 현미경은 섬유(20) 및 그와 접촉하고 있는 마찰 조절 입자(22)의 이미지를 얻는데 사용될 수 있다. (Media Cybernetics, Inc., Rockville, MD로부터 상업적으로 이용가능한 IMAGE-PRO® PLUS 소프트웨어와 같은) 촬상 소프트웨어가 섬유(20)의 표면적 및 마찰 조절 입자(22)와 접촉하고 있는 섬유(20)의 표면적(즉, 마찰 조절 입자(22)가 차지하는 섬유(20)의 표면적)을 결정하는데 이용될 수 있다. 접촉률은 (퍼센트로 환산된) 100을 곱한 섬유(20)의 총 표면적에 대한 점유 표면적의 비율이다.

다른 예로서, EDAX 방법이 접촉률을 계산하는데 이용될 수 있다. 때때로 EDS로 불리우는 EDAX는 기본적 조성물을 결정하기 위한 엑스선 분광 방법이다. EDAX는 SEM 기구 상의 SEM에서의 촬상과 함께 이용될 수 있다. 예를 들어, 실리카(마찰 조절 입자(22)) 대 탄소(섬유(20)) 비율이 EDAX를 통해 측정된다. EDAX로 접촉율을 측정하기 위하여, 섬유 상의 입자의 접촉율과 비율 간의 표준 곡선이 확립된다.

또 다른 예로서, XRF가 접촉율을 측정하는데 간접적으로 이용될 수도 있다. 접촉률을 구하는 촬상 방법과 XRF 계량(account) 간의 표준 곡선이 확립된다. 마찰 조절 입자(22)가 차지하는 섬유(20)의 표면적을 위해 XRF 계량이 측정된 후, 접촉률은 표준 곡선을 통해 얻을 수 있다.

이처럼, 본 개시 내용의 다공성 마찰 발생층(14)에 의해 형성된 복수의 공극(24)은, (섬유의 표면적의 접촉%를 통해) 위에서 정의된 바와 같이, 마찰 조절 입자와 접촉하고 있는 섬유를 포함하는 다공성 마찰 발생층에 의해 형성된 공극보다 통상적으로 크다. 이를 위하여, 도 3b는 복수의 공극(24)을 포함하는 본 개시 내용의 다공성 마찰 발생층(14)의 단면도이다. 도 1b의 다공성 마찰 발생층(14)은 도 3b의 마찰 발생층(14)보다 작은 평균 공극 크기를 갖는다. 본 개시 내용의 다공성 마찰 발생층(14)에서 섬유(20)의 표면적의 약 30 내지 95%는 마찰 조절 입자(22)와 접촉하고 있기 때문에, 다공성 마찰 발생층(14)은 증가된 평균 공극 크기를 갖는 복수의 공극(24)을 갖는다.

도 4 및 5는 마찰재(10)의 다공성 마찰 발생층(14)의 주사 전자 현미경(SEM) 이미지의 평면도를 나타내고 있고, 여기에서 마찰 조절 입자(22)는 섬유(20)의 표면과 접촉하고 있다. 도 4 및 5에서, 마찰 조절 입자(22)가 섬유(20)의 표면과 접촉하고 있고 다공성 마찰 발생층(14)의 복수의 공극(24)이, 섬유(20)와 마찰 조절 입자(22)가 무작위로 배열되어 있는 마찰재(10)의 다공성 마찰 발생층(14)의 SEM 이미지의 평면도인 도 2에 도시된 바에서와 같은, 마찰 조절 입자(22)와 섬유(20)의 무작위 배열보다 큰 평균 공극 크기를 갖는 것은 명백하다. 본 개시 내용의 이러한 두 구성요소(섬유(20) 및 마찰 조절 입자(22))의 배열은 마찰재(10)에 우수한 동마찰계수 및 정마찰 계수("COF")를 제공한다.

다양한 실시형태에서, 다공성 마찰 발생층(14)은 약 5 내지 100 μm, 또는 약 10 내지 80 μm의 평균 공극 크기를 갖는 복수의 공극(24)을 형성한다. 공극 부피, 평균 공극 크기/공극 크기 분포, 및 공극률은 통상적으로 ASTM D4404 -10에 따라 (마찰재로 관통하기 위하여 가압된 수은을 이용하는 수은 침입 방법으로) 측정된다.

이론상의 제한 없이, 다공성 마찰 발생층(14)의 증가된 공극 크기는 습식 클러치 적용에서 마찰재(10)를 통한 윤활유 흐름의 증가를 가능하게 한다고 여겨지고; 이러한 증가된 윤활유 흐름은 마찰재(10)에 향상된 성능 특성을 제공한다.

다양한 실시형태에서, 다공성 마찰 발생층(14)은 약 0.4 내지 0.9 g/cm³, 또는 약 0.4 내지 0.8 g/cm³의 밀도를 갖는다. 본 개시 내용의 다공성 마찰 발생층(14)은 비교 마찰 발생층과 동일한 밀도를 가질 수 있지만, 본 개시 내용의 마찰 조절 입자(22)가 본 대상 개시 내용의 섬유(20)와 접촉하고 있기 때문에 본 개시 내용의 다공성 마찰 발생층(14)은 증가된 평균 공극 크기를 갖는다.

전술한 바와 같이, 다공성 마찰 발생층(14)은 마찰 조절 입자(22)를 포함한다. 다양한 적절한 마찰 조절 입자(22)는 실리카, 탄소, 흑연, 알루미나, 마그네시아, 산화칼슘, 티타니아, 세리아, 지르코니아, 코디어라이트, 멀라이트, 실리마나이트, 스포듀민, 페타라이트, 지르콘, 탄화규소, 탄화티타늄, 탄화붕소, 탄화하프늄, 질화규소, 질화티타늄, 붕소화티타늄, 캐슈 너트, 고무, 또는 이들의 조합을 포함하거나, 이들로 본질적으로 이루어지거나, 또는 이들로 이루어진다. 여기에서 사용된 바와 같이, "본질적으로 이루어진다"라 함은 다른 구성요소와 첨가물이 없거나 또는 대략 없는(예를 들면, 5 중량% 미만, 1 중량% 미만, 0.1 중량% 미만을 포함하는) 지정된 구성요소(예를 들면, 마찰 조절 입자(22))를 포함하는 실시형태를 설명하는데 사용된다.

대안적으로, 마찰 조절 입자(22)는 실리카, 탄소, 흑연, 알루미나, 마그네시아, 산화칼슘, 티타니아, 세리아, 지르코니아, 코디어라이트, 멀라이트, 실리마나이트, 스포듀민, 페타라이트, 지르콘, 탄화규소, 탄화티타늄, 탄화붕소, 탄화하프늄, 질화규소, 질화티타늄, 붕소화티타늄, 캐슈 너트, 고무, 및 이들의 조합으로부터 선택된다.

다양한 실시형태에서, 마찰 조절 입자(22)는 규조토를 포함한다. 규조토는 실리카를 포함하는 미네랄이다. 규조토는 다공성 마찰 발생층(14)의 섬유(20) 전체를 통해 쉽게 분산하는 비교적 높은 마찰 계수를 발휘하는 비싸지 않은 연마재이다. 물론, 다공성 마찰 발생층(14)에 포함된 모든 마찰 조절 입자(22)가 규조토일 수 있거나, 또는, 대안적으로, 마찰 조절 입자(22)는, 규조토, 탄소, 흑연, 및 알루미나의 다양한 조합에서와 같은, 상이한 유형의 마찰 조절 입자(22)의 조합을 포함할 수 있다. 다공성 마찰 발생층(14)에 포함된 마찰 조절 입자(22)의 유형 또는 유형들은 마찰재(10)의 마찰 발생면(18)에서 확인된 마찰 특성에 따라 달라질 수 있다.

다양한 실시형태에서, 마찰 조절 입자(22)는 약 0.04 내지 40 μm, 또는 약 1 내지 20 μm의 평균 직경을 갖는다. 더 나아가, 다양한 실시형태에서, 마찰 조절 입자(22)는 약 400℃ 이상, 또는 약 450℃ 이상, 또는 약 500℃ 이상의 열적 안정성을 갖는다. 열적 안정성에 의해, 마찰 조절 입자(22)는 녹지 않고, 연화되지 않고, 또는 분해되지 않는다. 마찰 조절 입자(22)의 열적 안정성은 통상적으로 열 중량 분석("TGA")에 의해 결정된다. TGA를 통해 분석된 마찰 조절 입자(22)의 시료가 이러한 시료의 총 중량을 기준으로 10 중량을 상실하는 온도는 마찰 조절 입자(22)가 열적 안정성을 상실하는 온도이다.

다양한 실시형태에서, 마찰 조절 입자(22)는 캐슈 너트 쉘 오일, 고무, 또는 이들의 조합으로부터 얻은 입자를 포함한다. 캐슈 너트 쉘 오일로부터 얻은 또는 고무를 포함하는 마찰 조절 입자(22)는 탄성을 가지며 고무 같은 속성을 발휘한다. 본 개시 내용에서, 캐슈 너트 쉘 오일 및/또는 고무로부터 얻은 입자는 탄성 입자라 지칭한다.

일부 실시형태에서, 마찰 조절 입자(22)는 실리콘 고무, 스틸렌 부타디엔 고무("SBR"), 부틸 고무, 및 클로로부틸 고무, 브로모부틸 고무, 폴리클로로프렌 고무, 니트릴 고무, 또는 이들의 조합과 같은 할로겐화 고무를 포함하거나, 이들로 본질적으로 이루어지거나, 또는 이들로 이루어지는 고무 입자이다.

다양한 실시형태에서, 탄성 입자는 약 40 μm 미만, 또는 약 2 내지 40 μm, 또는 약 5 내지 30 μm, 또는 약 5 내지 15 μm의 평균 직경을 갖는다. 유리하게는, 약 40 μm 미만의 평균 직경을 갖는 다공성 마찰 발생층(14)의 탄성 입자는 통상적으로 다공성 마찰 발생층(14)의 압축을 향상시키고, 중요하게는, 다른 마찰 조절 입자(22)와 섬유(20)와의 조합에서 사용될 때에 향상된 정적 COF를 갖는 마찰 발생면(18)을 예상외로 생성한다. 이론상의 제한 없이, 탄성 입자에 의해 제공된 탄성과 상대적으로 부족한 강성은 마찰재(10)의 마찰 발생면(18)의 압축시에 쿠션 효과를 제공하고, 이는 증가된 온도에서 압력을 균일하게 분포시켜 마찰 발생면(18)의 동적 COF에 부정적 영향을 주지 않으면서 마찰 발생면(18)의 정적 COF를 향상시킨다.

다양한 실시형태에서, 탄성 입자는 약 200℃ 이상, 또는 약 250℃, 또는 약 300℃ 이상, 또는 약 350℃ 이상의 열적 안정성을 갖는다. 열적 안정성에 의해, 탄성 입자는 녹지 않고, 연화되지 않고, 또는 분해되지 않는다. 탄성 입자의 열적 안정성은 통상적으로 TGA에 의해 결정된다. TGA를 통해 분석된 탄성 입자의 시료가 이러한 시료의 총 중량을 기준으로 10 중량%를 상실하는 온도는 탄성 입자가 열적 안정성을 상실하는 온도이다.

마찰 조절 입자(22)는 통상적으로 마찰 발생면(18)의 3000 ft²당 약 10 내지 40 lbs, 또는 마찰 발생면(18)의 3000 ft²당 약 15 내지 35 lbs의 양으로 다공성 마찰 발생층(14)에 존재한다. 다공성 마찰 발생층(14)에 존재하는 마찰 조절 입자(22)의 양은 상기 범위 외에서 달라질 수 있지만, 통상적으로 이러한 범위 내의 전체 및 부분적인 값의 양자이다. 더 나아가, 한 유형 이상의 마찰 조절 입자(22)가 다공성 마찰 발생층(14)에 포함될 수 있고, 이 경우 다공성 마찰 발생층(14)에 존재하는 모든 마찰 조절 입자(22)의 총 양이 상기 범위 내에 있다는 것이 이해될 것이다.

마찰 조절 입자(22)는 통상적으로 마찰 발생면(18)의 3000 ft²당 약 10 내지 100 lbs, 대안적으로 마찰 발생면(18)의 3000 ft²당 약 15 내지 80 lbs의 양으로 마찰재(10)에 존재한다. 마찰재(10)에 존재하는 마찰 조절 입자(22)의 양은 상기 범위 외에서 달라질 수 있지만, 통상적으로 이러한 범위 내의 전체 및 부분적인 값의 양자이다. 더 나아가, 한 유형 이상의 마찰 조절 입자(22)가 마찰재(10)에 포함될 수 있고, 이 경우 마찰재(10)에 존재하는 모든 마찰 조절 입자(22)의 총 양이 상기 범위 내에 있다는 것이 이해될 것이다.

일 실시형태에서, 마찰재(10)는 단층 마찰재이고, 마찰 조절 입자(22)는 통상적으로 마찰 발생면(18)의 3000 ft²당 약 10 내지 100 lbs, 또는 마찰 발생면(18)의 3000 ft²당 약 15 내지 80 lbs의 양으로 마찰재(10)에 존재한다. 마찰재(10)에 존재하는 마찰 조절 입자(22)의 양은 상기 범위 외에서 달라질 수 있지만, 통상적으로 이러한 범위 내의 전체 및 부분적인 값의 양자이다. 더 나아가, 한 유형 이상의 마찰 조절 입자(22)가 마찰재(10)에 포함될 수 있고, 이 경우 마찰재(10)에 존재하는 모든 마찰 조절 입자(22)의 총 양이 상기 범위 내에 있다는 것이 이해될 것이다.

특히, 여기에서 제공된 다공성 마찰 발생층(14)에서 구성요소의 양은 3000 ft²당 파운드의 단위이고, 이러한 단위는 경화성 수지(26)의 함침 여부에 대하여 박층의 소정의 표면적을 기준으로 중량의 계측으로서 제지 산업에서 관례적으로 사용된다.

이제 다공성 마찰 발생층(14)의 섬유(20)를 살펴보면, 섬유(20)는 셀룰로오스 섬유, 아라미드 섬유, 아크릴 섬유, 탄소 섬유, 또는 이들의 조합을 포함하거나, 이들로 본질적으로 이루어지거나, 또는 이들로 이루어진다. 대안적으로, 섬유(20)는 셀룰로오스 섬유, 아라미드 섬유, 아크릴 섬유, 탄소 섬유, 및 이들의 조합으로부터 선택된다.

일 실시형태에서, 다공성 마찰 발생층(14)의 섬유(20)는 아라미드 섬유로 본질적으로 이루어지거나 아라미드 섬유로 이루어진다. 다른 실시형태에서, 다공성 마찰 발생층(14)의 섬유(20)는 아라미드 및 셀룰로오스(예를 들면, 목화) 섬유로 본질적으로 이루어지거나 이들로 이루어진다.

통상적인 실시형태에서, 섬유(20)는 셀룰로오스를 포함한다. 예를 들어, 다양한 실시형태에서, 섬유(20)는 천연 셀룰로오스, 재생 셀룰로오스, 셀룰로오스 유도체, 또는 그의 혼합물을 포함한다. 일부 실시형태에서, 섬유(20)는 적어도 50 중량%, 또는 적어도 60 중량%, 또는 적어도 70 중량%, 또는 적어도 80 중량%, 또는 적어도 90 중량%, 또는 적어도 99 중량%, 또는 적어도 100 중량%의 천연 셀룰로오스, 재생 셀룰로오스, 셀룰로오스 유도체, 또는 그의 혼합물을 포함한다. 다양한 실시형태에서, 섬유(20)는 셀룰로오스로 본질적으로 이루어지거나 이들로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 섬유(20)는 천연 셀룰로오스를 포함하거나, 이들로 본질적으로 이루어지거나, 또는 이들로 이루어진다. 다른 실시형태에서, 섬유(20)는 재생 셀룰로오스를 포함하거나, 이들로 본질적으로 이루어지거나, 또는 이들로 이루어진다. 예를 들어, 이러한 다른 실시형태에서, 섬유(20)는 재생 리셀 셀룰로오스를 포함하거나, 이들로 본질적으로 이루어지거나, 또는 이들로 이루어진다.

천연 셀룰로오스는 반복적인 β(1>4)-글리코시드 결합된 글루코오스 단위를 포함하고, 반복 단위("n")의 수가 대개 100 내지 10,000 범위의 고분자 일반식 (C₆H₁0₅)_n을 갖는 직쇄 다당류이다. 재생 셀룰로오스는 천연 셀룰로오스와 동일한 화학식을 갖고, 비스코스 공정, 구리 암모늄 공정, 및 유기 용제 방사 공정을 포함하는 여러 공정 중 하나로부터 천연계 폴리머(예를 들면, 목재 펄프나 대나무)로부터 제조된다. 재생 셀룰로오스의 일부 예는 레이온, 모달, 및 리오셀이다. 셀룰로오스 유도체는 글루코오스 단위 상의 하이드록실 그룹이 완전히 또는 부분적으로, 예를 들어 에스테르 그룹으로 치환된 변형 셀룰로오스이다. 셀룰로오스 유도체의 일부 예는 셀룰로오스 아세테이트 및 셀룰로오스 트리아세테이트이다.

일부 실시형태에서, 섬유(20)는 아라미드를 포함한다. 예를 들어, 다양한 실시형태에서, 아라미드는 합성 방향족 폴리아미드이다. 이러한 방향족 폴리아미드의 일 예는 1,4-페닐렌-디아민과 테레프탈로일 염화물의 축합물과 같은 파라-아라미드이다. 이러한 방향족 폴리아미드의 다른 예는 m-페닐렌디아민과 이소프탈로일 염화물의 축합물과 같은 메타-아라미드이다.

일 실시형태에서, 마찰재(10)는 아라미드 섬유만을 포함한다. 즉, 마찰재(10)에 포함된 (종이를 제외한) 섬유(20)는 아라미드 섬유를 포함하거나, 이들로 본질적으로 이루어지거나, 또는 이들로 이루어진다.

일부 실시형태에서, 섬유(20)는 아크릴을 포함한다. 예를 들어, 다양한 실시형태에서, 아크릴은 적어도 85 중량% 아크릴로니트릴 단량체로부터 형성된 합성 아크릴 폴리머이다.

일부 실시형태에서, 섬유(20)는 탄소를 포함한다. 일부 실시형태에서, 탄소 섬유의 존재는 내열성을 증가시키고, 마찰 계수를 안정적으로 유지시키고, 스퀼 저항(squeal resistance)을 증가시키는데 도움을 준다. 마찰재(10)가 원하는 내열성을 갖도록 탄소 섬유는 양호한 열 전도를 제공할 수 있다. 다른 실시형태에서, 아라미드 섬유와 탄소 섬유의 사용은 고온을 견디기 위한 마찰재(10)의 능력을 향상시킨다.

다양한 실시형태에서, 섬유(20)는 약 1 내지 500 μm, 또는 약 2 내지 80 μm, 또는 약 2 내지 60 μm의 평균 직경, 및 약 1 내지 10 mm, 또는 약 2 내지 8 mm, 또는 약 4 내지 6 mm의 평균 길이를 갖는다. 이러한 실시형태에서, 섬유(20)는 통상적으로, 캐나디안 표준 여수도("CSF")에 따라 측정된 바와 같은, 약 5 내지 650 ml CSF, 또는 약 5 내지 300 ml CSF, 대안적으로 약 10 내지 200 ml CSF, 또는 약 10 내지 100 ml CSF의 피브릴화도(degree of fibrillation)를 갖는다. 일부 실시형태에서, 마찰재(10)는 단층 마찰재이고, 섬유(20)는 약 5 내지 10 ml CSF의 피브릴화도를 갖는다. CSF는 1리터의 물에서 3그램의 섬유 펄프재가 배수되는 비율을 측정하는 경험적 시험 절차이다. CSF 계측은 TAPPI T227 시험 절차에 따라 행해진다. CSF 계측을 하는데 있어서, 더 피브릴화된 섬유 펄프재가 더 낮은 배수율 및 이에 따른 더 낮은 "ml CSF" 값을 가질 것이고, 덜 피브릴화된 섬유 펄프재가 더 높은 "ml CSF" 값을 가질 것이라는 것을 유의하라.

더 나아가, 다양한 실시형태에서, 섬유(20)는 약 200℃ 이상, 대안적으로 약 250℃ 이상, 또는 약 350℃ 이상의 열적 안정성을 갖는다. 열적 안정성에 의해, 섬유(20)는 녹지 않고, 연화되지 않고, 또는 분해되지 않는다. 섬유(20)의 열적 안정성은 통상적으로 TGA에 의해 결정된다. TGA를 통해 분석된 탄성 입자의 시료가 이러한 시료의 총 중량을 기준으로 10 중량%를 상실하는 온도는 탄성 입자가 열적 안정성을 상실하는 온도이다.

섬유(20)는 통상적으로 마찰 발생면(18)의 3000 ft²당 약 1 내지 6 lbs, 또는 약 2 내지 5 lbs, 또는 약 2 내지 4 lbs, 또는 약 3 lbs의 양으로 다공성 마찰 발생층(14)에 존재한다. 다공성 마찰 발생층(14)에 존재하는 섬유(20)의 양은 상기 범위 외에서 달라질 수 있지만, 통상적으로 이러한 범위 내의 전체 및 부분적인 값의 양자이다. 더 나아가, 한 유형 이상의 섬유가 다공성 마찰 발생층(14)에 포함될 수 있고, 이 경우 다공성 마찰 발생층(14)에 존재하는 모든 섬유(20)의 총 양이 상기 범위 내에 있다는 것이 이해될 것이다.

섬유(20)는 통상적으로 마찰 발생면(18)의 3000 ft²당 약 1 내지 200 lbs, 또는 약 2 내지 150 lbs의 양으로 마찰재(10)에 존재한다. 마찰재(10)에 존재하는 섬유(20)의 양은 상기 범위 외에서 달라질 수 있지만, 통상적으로 이러한 범위 내의 전체 및 부분적인 값의 양자이다. 더 나아가, 한 유형 이상의 섬유가 마찰재(10)에 포함될 수 있고, 이 경우 마찰재(10)에 존재하는 모든 섬유(20)의 총 양이 상기 범위 내에 있다는 것이 이해될 것이다.

일 실시형태에서, 마찰재(10)는 단층 마찰재이고, 섬유(20)는 통상적으로 마찰 발생면(18)의 3000 ft²당 약 1 내지 200 lbs, 또는 약 2 내지 150 lbs의 양으로 마찰재(10)에 존재한다. 마찰재(10)에 존재하는 섬유(20)의 양은 상기 범위 외에서 달라질 수 있지만, 통상적으로 이러한 범위 내의 전체 및 부분적인 값의 양자이다. 더 나아가, 한 유형 이상의 섬유가 마찰재(10)에 포함될 수 있고, 이 경우 마찰재(10)에 존재하는 모든 섬유(20)의 총 양이 상기 범위 내에 있다는 것이 이해될 것이다.

섬유와 마찰 조절 입자(22)의 양은 마찰재(10)의 마찰 특성에 영향을 주도록 선택될 수 있다. 마찰 발생면(18)에서 마찰재(10)의 공극률은, 예를 들어 다공성 마찰 발생층(14)에 존재하는 섬유(20)의 양에 반비례한다. 다공성 마찰 발생층(14)에 존재하는 마찰 조절 입자(22)의 양은 마찰 발생면(18)에서 달성될 수 있는 정적 및 동적 마찰 계수의 양자에 영향을 준다. 더 높은 마찰계수가 일반적으로 마찰 조절 입자(22)의 더 많은 양을 동반하고 반대의 경우도 같지만, 마찰 조절 입자(22)와 섬유(20) 자체만의 사용은 마찰재(10)의 정적 마찰 계수의 상당한 향상을 가능하게 하지 않는다. 유리하게는, 이러한 두 구성요소(섬유(20) 및 마찰 조절 입자(22))의 배열이 마찰재(10)에 우수한 동적 및 정적 COF를 제공한다.

이제 마찰재(10)의 베이스(12)를 살펴보면, 베이스(12)는 통상적으로 종이, 다양한 구조적 섬유(28), 및 충전제를 포함한다. 마찰재(10)가 단층 마찰재(10)인 경우, 마찰재(10)는 베이스(12)에 포함되는 것으로 설명되는 후술할 종이, 다양한 구조적 섬유(28), 및 충전제중 어느 하나를 포함할 수 있다.

바람직한 실시형태에서, 베이스(12)는 다공성 마찰 발생층(14)으로 관통하며 섬유(20)와 혼합되는 구조 섬유(28)를 포함한다. 이를 위해, 베이스는 마치 다공성 마찰 발생층(14)과 같은 무분별형으로 불리울 수 있다. 일부 실시형태에서, 베이스(12)의 구조 섬유(28)는 마찰 발생면(18)에서 노출되어 있다. 다른 실시형태에서, 베이스(12)의 구조 섬유(28)는 마찰 발생면(18)에서 노출되어 있지 않다.

구조 섬유(28)는 통상적으로 셀룰로오스 섬유, 아라미드 섬유, 아크릴 섬유, 유리 섬유, 세라믹 섬유, 노보로이드(페놀-포름알데히드) 섬유, 탄소 섬유, 미네랄 섬유, 및 이들의 조합으로부터 선택된다. 다양한 유형의 셀룰로오스, 아라미드, 및 아크릴 섬유는 다공성 마찰 발생층(14)의 섬유(20)를 참조하여 전술한 바와 같다. 때때로 흑연 섬유로 불리우는 탄소 섬유는 탄소 원자를 포함하는 섬유이다. 물론, 여기에서 논의된 바와 같은 탄소 섬유는 탄소 및 다른 재료로 형성된 섬유, 즉 복합 탄소 섬유를 포함한다.

다양한 실시형태에서, 구조 섬유(28)는 약 1 내지 500 μm, 또는 약 1 내지 300 μm, 또는 약 1 내지 80 μm의 평균 직경, 및 약 2 내지 20 mm, 또는 약 4 내지 18 mm, 또는 약 6 내지 16 mm의 평균 길이를 갖는다. 이러한 실시형태에서, 구조 섬유(28)는 통상적으로, CSF에 따라 측정되는 피브릴화도가 약 100 내지 1000 ml CSF, 또는 약 100 내지 800 ml CSF, 또는 약 100 내지 650 ml CSF, 또는 100 내지 650 ml이다.

일 실시형태에서, 베이스(12)는 폴리-파라페닐렌 테레프탈아미드와 같은 아라미드를 포함하는 피브릴화 마이크로 구조 섬유(28)를 포함한다. 다른 실시형태에서, 베이스(12)는 셀룰로오스를 포함하는 구조 섬유(28)를 포함한다. 다른 실시형태에서, 베이스(12)는 탄소를 포함하는 구조 섬유(28)를 포함한다. 바람직한 실시형태에서, 베이스(12)는 아라미드와 셀룰로오스를 포함하거나, 이들로 이루어지거나, 또는 이들로부터 본질적으로 이루어지는 개별적 구조 섬유(28)를 포함한다. 이러한 두 마이크로섬유 유형의 조합은 베이스(12)에 열적 화학적 안정성 및 350℃ 이상의 높은 내피로성을 제공한다. 본 실시형태의 베이스(12)에 존재하는 아라미드 및 셀룰로오스 구조적 섬유는 천연이거나 합성일 수 있다.

구조 섬유(28)는 통상적으로 베이스(12)의 총 중량을 기준으로 약 10 내지 90 중량%, 또는 약 20 내지 70 중량%의 양으로 마찰재(10)에 존재한다. 베이스(12)에 존재하는 구조적 섬유(28)의 양은 상기 범위 외에서 달라질 수 있지만, 통상적으로 이러한 범위 내의 전체 및 부분적인 값의 양자이다. 더 나아가, 한 유형 이상의 구조 섬유(28)가 베이스(12)에 포함될 수 있고, 이 경우 베이스(12)에 존재하는 모든 구조 섬유(28)의 총 양이 상기 범위 내에 있다는 것이 이해될 것이다.

이제 베이스(12)의 충전제를 살펴보면, 충전제는 실리카, 탄소, 흑연, 알루미나, 마그네시아, 산화칼슘, 티타니아, 산화세륨, 지르코니아, 코디어라이트, 멀라이트, 실리마나이트, 스포듀민, 페타라이트, 지르콘, 탄화규소, 탄화티타늄, 탄화붕소, 탄화하프늄, 질화규소, 질화티타늄, 붕소화티타늄, 규조토, 캐슈 너트 입자, 및 이들의 조합의 입자 및/또는 섬유로부터 선택된다. 바람직한 실시형태에서, 베이스(12)의 충전제는 규조토와 탄소의 조합을 포함한다.

충전제는 통상적으로 베이스(12)의 총 중량을 기준으로 약 20 내지 80 중량%, 또는 약 20 내지 60 중량%의 양으로 마찰재(10)에 존재한다. 베이스(12)에 존재하는 충전제의 양은 상기 범위 외에서 달라질 수 있지만, 통상적으로 이러한 범위 내의 전체 및 부분적인 값의 양자이다. 더 나아가, 한 유형 이상의 충전제가 베이스(12)에 포함될 수 있고, 이 경우 베이스(12)에 존재하는 모든 충전제의 총 양이 상기 범위 내에 있다는 것이 이해될 것이다.

이제 마찰재(10)의 다공성 마찰 발생층(14)과 베이스(12) 전체를 통해 분산되는 경화성 수지(26)를 살펴볼 것이다. 경화성 수지(26)는 마찰재(10)에 구조 강도를 제공하는데 적절한 임의의 열경화성 수지일 수 있다. 예를 들어, 경화성 수지(26)는 페놀 수지 또는 변형된 페놀 수지(예를 들면, 에폭시 페놀 등)일 수 있다. 페놀 수지는 통상적으로 페놀인 방향족 알코올 및 통상적으로 포름알데히드인 알데히드의 축합에 의해 생성되는 열경화성 수지의 한 종류이다. 페놀계 수지는 임의의 용제를 배제하거나 산을 처리하면서 모든 수지의 총 중량을 기준으로 적어도 50 중량%의 페놀 수지를 포함하는 열경화성 수지 혼합물이다. 페놀 수지와 혼합될 수 있는 다른 열경화성 수지의 일부 예는 실리콘 수지, 에폭시 수지, 및 폴리부타디엔 수지를 포함하지만, 이는 몇 개의 예시적인 예일 뿐이다. 일단 경화되면, 경화성 수지(26)는 경화 수지(34)로 불리우고, 경화 수지(34)는 마찰재(10)에 강도 및 내구성을 부여하고, 적절한 윤활유 흐름과 보유를 위한 원하는 공극률을 유지하면서 다공성 마찰 발생층(14) 내의 섬유(20)와 마찰 조절 입자(22)에 부착된다.

경화성 수지(26)는 통상적으로 마찰재(10)의 100 중량부를 기준으로, 약 75 중량% 미만, 또는 약 60 중량% 미만, 또는 약 55 중량% 미만, 또는 약 45 중량% 미만, 또는 약 40 중량% 미만, 또는 약 40 중량% 미만, 또는 약 40 내지 55 중량%, 또는 약 20 내지 35 중량%, 또는 약 25 내지 30 중량%의 양으로 마찰재(10)에 존재한다. 대안적으로, 마찰재에서 모든 다른 구성요소(예를 들면, 섬유, 입자 등)에 대한 경화성 수지(26)의 비율은 약 5:1 내지 1:5, 또는 약 3:1 내지 1:3, 또는, 약 2:1 내지 1:2이다.

이제 도 6을 참조하면, 마찰판(30)은 접합 접착제(36)로 기재(32)에 경화되고 (즉, 경화성 수지(26)를 포함함) 접합되는 마찰재(10)를 포함한다. 접합면(16)은 기재(320나 다른 재료로의 접합이 달성되도록 의도되는 마찰재(10)의 표면이다. 이처럼, 베이스(12)의 접합면(16)은 기재(32)에 접합된다.

마찰재(10)는 당업자에게 알려진 임의의 적절한 기술에 의해 기재(32)에 접합된다. 통상적으로, 마찰재(10)는, 일반적으로 당업자에게 알려진 접합 접착제(36)로, 예를 들면 페놀 변형된 니트릴 고무를 포함하는 접합 접착제(26)로, 기재(32)에 접합된다. 예시적인 기재(32)는 마찰/클러치 플레이트, 싱크로나이저 링, 및 변속기 밴드를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 기재(32)는 통상적으로 금속이다.

다공성 마찰 발생재(10)를 형성하는 방법도 또한 여기에 개시되어 있다. 제1 실시형태에서, 이러한 방법은 (1) 경화성 수지(26)를 베이스 종이에 함침시키는 단계, (2) 섬유(20)와 마찰 조절 입자(22)를 베이스 종이로 분산시키는 단계, 및 (3) 다공성 마찰 발생재(10)를 경화시키는 단계를 포함한다.

제2 실시형태에서, 이러한 방법은 (1) 마찰 조절 입자(22)와 경화성 수지(26)를 혼합하여 수지(26) 코팅된 입자(22)를 형성하는 단계, (2) 섬유(20)가 마찰 조절 입자(22)와 접촉하고 있도록 수지(26) 코팅된 입자(22)와 섬유(20)를 혼합하여 마찰 조절 입자(22)를 섬유(20)에 접합시키는 단계, (3) 마찰 조절 입자(22)와 접촉하고 있는 섬유(20)를 베이스 종이로 분산시키는 단계, 및 (4) 다공성 마찰 발생재(10)를 경화시키는 단계를 포함한다. 물론, 섬유(20)와 수지 코팅된 입자(22)가 두개의 별개 단계에서 베이스 종이로 분산되는 실시형태가 여기에서 또한 고려된다.

제3 실시형태에서, 이러한 방법은 (1) 섬유(20)와 경화성 수지(26)를 혼합하여 수지(26) 코팅된 섬유(20)를 형성하는 단계, (2) 섬유(20)가 마찰 조절 입자(22)와 접촉하고 있도록 수지(26) 코팅된 섬유(20)와 마찰 조절 입자(22)를 혼합하여 마찰 조절 입자(22)를 수지(26) 코팅된 섬유(20)에 접합시키는 단계, (3) 마찰 조절 입자(22)와 접촉하고 있는 섬유(20)를 베이스 종이로 분산시키는 단계, 및 (4) 다공성 마찰 발생재(10)를 경화시키는 단계를 포함한다. 물론, 수지(26) 코팅된 섬유(20)와 마찰 조절 입자(22)가 두개의 별개 단계에서 베이스 종이로 분산되는 실시형태가 여기에서 또한 고려된다.

제4 실시형태에서, 다공성 마찰 발생재(10)는 단일 재료이고, 즉 별개의 베이스 층 및 마찰 발생층을 갖지 않는다. 이를 위해, 이러한 방법은 (1) 마찰 조절 입자(22)와 경화성 수지(26)를 혼합하여 수지(26) 코팅된 입자(22)를 형성하는 단계, (2) 베이스 종이를 상기 혼합물로 포화시키는 단계, 및 (3) 다공성 마찰 발생재(10)를 경화시키는 단계를 포함한다.

위에서 시사된 바와 같이, 여기에서 설명된 마찰재(10)의 다양한 실시형태는 습식 클러치에서 이용될 수 있다. 마찰재(10)의 마찰 발생면(18)은 윤활유가 있는 곳에서 반대되는 부합면(미도시)과 계면 마찰 계합을 겪게 된다. 마찰 발생면(18)은 윤활유가 있는 곳에서 반대되는 회전면(미도시)과 계면 마찰 계합을 겪게 되고, 접합면(16)은 접착제나 일부 다른 적절한 접합 기술의 도움으로 기재(32)로의 접합 부착을 달성하게 된다. 윤활유는, 예를 들면 자동 변속기 유체와 같은 임의의 적절한 윤활 유체일 수 있다. 마찰재(10)가 만족하게는 약 350℃ 초과, 또는 약 400℃, 또는 약 450℃의 온도를 수행하지만, 마찰재는 이러한 고온 환경에만 제한되지 않고, 원하는 경우 마찰면(18)에서 350℃ 아래의 온도를 유지하도록 설계된 습식 클러치에서 이용될 수 있다.

첨부된 청구범위는 상세한 설명에서 설명된 임의의 특정 화합물, 조성물, 또는 방법을 표현하는데 제한되지 않고, 이들은 첨부된 청구범위의 범위를 벗어남이 없이 특정 실시형태 사이에서 달라질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 다양한 실시형태의 특정한 특징이나 양상을 설명하기 위해 여기에서 의존되는 임의의 마쿠시 그룹에 대하여, 상이한, 특별한, 및/또는 예상외의 결과가 모든 다른 마쿠시 부재와 독립적인 각각의 마쿠시 그룹의 각 부재로부터 구해질 수 있다는 것을 이해해야 한다. 마쿠시 그룹의 각 부재는 개별적으로 및/또는 조합하여 첨부된 청구범위의 범위 내에서 특정 실시형태에 의존될 수 있고 이러한 실시형태를 위한 적절한 지원을 제공할 수 있다.

또한, 본 개시 내용의 다양한 실시형태를 설명하는데 의존되는 임의의 범위 및 서브범위는 독립적으로 그리고 총괄적으로 첨부된 청구범위의 범위 내에 포함되는 것을 이해하여야 하고, 여기에 전체 및/또는 부분적인 값이 여기에 명확하게 기재되어 있지 않더라도 이러한 값을 포함하는 모든 범위를 설명하고 고려하는 것을 이해하여야 한다. 당업자는 열거된 범위 및 서브범위가 본 개시 내용의 다양한 실시형태를 충분히 설명하고 가능하게 하는 것을 쉽게 인식할 것이고, 이러한 범위 및 서브범위는 관련된 절반, 3등분, 4등분, 5등분 등으로 나눠서 더 기술될 수 있다. 일례에서와 같이, "0.1 내지 0.9"의 범위는 개별적으로 그리고 총괄적으로 첨부된 청구범위의 범위 내에 있는 3등분 하위, 즉 0.1 내지 0.3, 3등분 중간, 즉 0.4 내지 0.6, 3등분 상위, 즉 0.7 내지 0.9로 더 기술될 수 있고, 개별적으로 및/또는 총괄적으로 첨부된 청구범위의 범위 내에서 특정 실시형태에 의존될 수 있고 이러한 실시형태를 위한 적절한 지원을 제공할 수 있다. 또한, "적어도", "초과", "미만", "불과" 등과 같은 범위를 정의하거나 변경하는 표현에 대하여, 이러한 표현은 서브범위 및/또는 상한이나 하한을 포함하는 것을 이해하여야 한다. 다른 예로서, "적어도 10"의 범위는 본질적으로 적어도 10 내지 35의 서브범위, 적어도 10 내지 25의 서브범위, 25 내지 35의 서브범위 등을 포함하고, 각 서브범위는 개별적으로 및/또는 총괄적으로 첨부된 청구범위의 범위 내에서 특정 실시형태에 의존될 수 있고 이러한 실시형태를 위한 적절한 지원을 제공할 수 있다. 최종적으로, 개시된 범위 내의 개별적인 숫자는 첨부된 청구범위의 범위 내에서 특정 실시형태에 의존될 수 있고 이러한 실시형태를 위한 적절한 지원을 제공할 수 있다. 예를 들어, "1 내지 9"의 범위는 4.1과 같은 소수점(또는 분수)을 포함하는 개별적인 숫자뿐만 아니라 3과 같은 다양한 개개의 정수를 포함하고, 이들은 첨부된 청구범위의 범위 내에서 특정 실시형태에 의존될 수 있고 이러한 실시형태를 위한 적절한 지원을 제공할 수 있다.

본 개시 내용은 예시적인 방식으로 설명되었고, 사용된 용어는 한정하는 것이 아니라 본질적으로 설명하기 위한 것으로 의도되었음을 이해되어야 한다. 상기 교시에 비추어보아, 본 개시 내용의 여러 수정 및 변화가 가능하다는 것은 명백하다. 그러므로, 첨부된 청구범위의 범위 내에서, 본 개시 내용은 구체적으로 기재된 것처럼 실시될 수 있다.

Claims

(A) 접합면을 제공하는 베이스;
(B) 상기 베이스로 관통하며 상기 베이스와 일체형이고 또한 상기 베이스의 상기 접합면과 대향하는 마찰 발생면을 제공하는 다공성 마찰 발생층으로서, 상기 다공성 마찰 발생층은,
(i) 섬유, 및
(ii) 마찰 조절 입자를 포함하고,
상기 섬유의 총 표면적의 약 30 내지 약 95%가 상기 마찰 조절 입자와 접촉하고 있는, 다공성 마찰 발생층; 및
(C) 상기 다공성 마찰 발생층 및 상기 베이스 전체에 분산되는 경화성 수지를 포함하는 마찰재.
제1항에 있어서, 상기 섬유의 총 표면적의 약 30 내지 약 90%가 상기 마찰 조절 입자와 접촉하고 있는, 마찰재.
제1항에 있어서, 상기 다공성 마찰 발생층은 약 5 내지 약 100 μm의 평균 공극 크기 및/또는 약 0.4 내지 약 0.9 g/cm³의 밀도를 갖는, 마찰재.
제1항에 있어서, 상기 마찰 조절 입자는 실리카, 탄소, 흑연, 알루미나, 마그네시아, 산화칼슘, 티타니아, 세리아, 지르코니아, 코디어라이트, 멀라이트, 실리마나이트, 스포듀민, 페타라이트, 지르콘, 탄화규소, 탄화티타늄, 탄화붕소, 탄화하프늄, 질화규소, 질화티타늄, 붕소화티타늄, 캐슈 너트, 고무, 및 이들의 조합으로부터 선택되는, 마찰재.
제1항에 있어서, 상기 마찰 조절 입자는,
약 0.1 μm 내지 약 30 μm의 평균 직경 및 약 3 내지 약 9의 모스 경도를 갖는 규조토; 및/또는
캐슈 너트 쉘 오일, 고무 또는 이들의 조합으로부터 유도된 입자를 포함하고, 상기 입자는 ISO 6310에 따라 시험하였을 때 약 1.5 내지 약 7.5%의 압축율을 갖는, 마찰재.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유는 셀룰로오스 섬유, 아라미드 섬유, 아크릴 섬유, 탄소 섬유, 및 이들의 조합으로부터 선택되고, 상기 섬유는 약 1 μm 내지 약 500 μm 의 평균 직경 및 약 2 mm 내지 약 20 mm의 평균 길이를 갖는, 마찰재.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 마찰 조절 입자는 상기 마찰 발생면의 3000 ft² 당 약 10 내지 약 100 lbs의 양으로 상기 마찰재 내에 존재하고; 및/또는
상기 섬유는 상기 마찰 발생면의 3000 ft² 당 약 1 내지 약 200 lbs (278.7 m²당 약 0.5 kg 내지 약 2.7 kg)의 양으로 상기 마찰재 내에 존재하는, 마찰재.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 경화된 마찰재를 포함하고, 상기 경화된 마찰재의 베이스의 접합면은 기재에 접합되는, 마찰판.
(A) 접합면을 제공하는 베이스;
(B) 상기 베이스로 관통하며 상기 베이스와 일체형이고 또한 상기 베이스의 상기 접합면과 대향하는 마찰 발생면을 제공하는 다공성 마찰 발생층으로서, 상기 다공성 마찰 발생층은,
(i) 약 0.4 내지 약 0.9 g/cm³의 밀도; 및
(ii) 약 5 내지 약 100 μm의 평균 공극 크기를 갖는, 다공성 마찰 발생층; 및
(C) 상기 다공성 마찰 발생층 및 상기 베이스 전체에 분산되는 경화성 수지를 포함하는 마찰재.
제9항에 있어서, 상기 다공성 마찰 발생층은 약 0.4 내지 약 0.8 g/cm³의 밀도, 및 약 10 내지 약 50 μm의 평균 공극 크기를 갖는, 마찰재.
제9항에 있어서, 상기 마찰재는 상기 마찰 발생면과 상기 접합면 사이의 거리로서 정의되는 두께를 갖고, 상기 다공성 마찰 발생층은 상기 마찰 발생면으로부터 상기 접합면을 향해 상기 두께의 약 40%까지 연장되는, 마찰재.
제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 경화된 마찰재를 포함하고, 상기 경화된 마찰재의 베이스의 접합면은 기재에 접착되는, 마찰판.