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탄소／탄소 복합재부품과 제조방법

전문가 제언: ○ 이 특허는 항공기 브레이크 디스크의 특성 중 특히 마찰계수의 증대와 마모율 감소를 목표로, 성능이 개선된 탄소/탄소 복합재를 제조하는 방법을 공개하고 있다.

○ 탄소/탄소 복합재는 여러 우수한 특성에 의해 항공우주 외에도 각 분야로 용도가 계속 확대되고 있다. 브레이크 디스크 용도로서는 본문의 특성 외에, 특히 중량경감과 안정된 마찰계수 등의 이점도 덧붙일 수 있겠다. 항공기의 경우 탄소/탄소 브레이크 디스크 채용으로 종래의 철재 대비 40%의 중량경감과 3~5배의 착륙회수 증가에 의한 수명연장이 보고되고 있다. 성능과 함께 에너지나 환경상의 장점으로 탄소/탄소 브레이크 디스크는 현재 육상 수송기관까지 진출하는 실정이다.

○ 복합재 브레이크 디스크의 특성 향상은 모재인 탄소/탄소 복합재의 섬유구조 개선이 필수적 과제이다. 탄소/탄소 복합재 부품의 특성은 구성되는 탄소섬유 배향에 따라 방향성이 나타나는 것이 잘 알려져 있다. 이 발명과 같은 섬유의 3방향 배향구조에서는 부품내부 층간의 전단강도가 크고, 파단인성도 크지만, 평면상의 강도는 Z섬유의 비율에 따라 저하된다.

○ 이 발명은 프리폼 내의 Z섬유 형성을 저밀도 니들링으로 제어하므로 층간의 전단강도와 평면 내 기계 강도를 조절하고, 압축탄화로 섬유 체적비를 높여 전반적으로 소재 내 탄소섬유 함량을 증대시켰다. 그 개선 결과를 보면 브레이크 디스크의 마찰계수와 마모성에서 괄목할 만한 성능향상을 달성하고 있다. 탄소/탄소 복합재 성능의 지속적 향상을 위한 다음 단계의 모색과 전개가 기대된다.

저자: GOODRICH CORPORATION
자료유형: 특허정보