항공우주 산업의 발전과 함께 첨단 항공기, 발사체 및 위성의 고성능, 고신뢰성 및 저비용은 대부분 신소재와 신공정의 광범위한 적용 덕분입니다.
첨단 복합재료는 항공우주 하이테크 제품의 중요한 부분입니다. 연속 CF/PEEK 복합재료는 극한의 내열성(열변형 온도 340℃ 도달 가능), 내식성, 내마모성 및 우수한 생체 적합성의 장점을 가지고 있습니다. 이를 통해 항공기, 발사체 및 위성의 구조 중량을 효과적으로 줄이고, 탑재량과 항속 거리를 늘리며, 비용을 절감할 수 있습니다.
연속 CF/PEEK 복합재료는 매우 높은 기계적 특성을 가지며 기존의 열경화성 복합재료보다 더 높은 내충격성을 가집니다. 항공기 랜딩 기어 스킨 부품을 가공하는 데 사용될 수 있으며 동시에 항공기의 중량을 줄일 수 있습니다.
민간 항공기 분야에서의 적용
CF/PEEK 복합재료는 민간 항공기 날개의 전연(leading edge), 항공기 내부 부품, 좌석 프레임, 브래킷, 빔 립 및 흡기관을 포함하여 널리 사용됩니다.
항공 분야에서의 적용
PEEK 프리프레그는 완전 자동 꼬리 날개, 동체 복부 벽, 동체 외피, 전방 랜딩 기어 도어, 주 랜딩 기어 도어, 날개 벽, 수평 안정판 전연 등에 사용되어 왔습니다. 파동 투과 재료로서 PEEK, PEKK, PES 등의 수지는 상대적으로 좋은 레이더 투과 및 전력 절감 투사 특성을 가지고 있습니다. 레이더파가 이러한 수지 기반 복합재료에 투사될 때, 표면을 따라 전파되는 전자기파(creeping wave)가 쉽게 형성되지 않습니다. 탄소섬유와 PEEK 다심 혼방사의 일방향 강화 등급은 헬리콥터 로터 및 일부 중요한 외장 부품 제작에 적합합니다.
PEEK는 대표적인 고성능 열가소성 수지로 탁월한 성능을 지니고 있습니다. 연속 탄소 섬유와 결합하면 두 소재의 성능이 효과적으로 결합되어 전체 성능이 더욱 우수해집니다. 그 우수한 성능 덕분에 연속 탄소 섬유 CF/PEEK 열가소성 복합 소재는 항공우주, 의료, 자동차 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있으며, 주요 대학, 연구 기관 및 기업 단체의 연구와 관심의 초점이 되고 있습니다.
연속 탄소 섬유 CF/PEEK 복합 소재의 장점:
1. 우수한 파단 연신율 및 파괴 인성
고성능 열가소성 폴리머의 대표주자인 PEEK는 파괴 인성이 최대 2.0 KJ/m에 달하여 에폭시 수지의 20배에 이릅니다.
2. 탁월한 층간 분리 저항성 및 피로 저항성
PEEK는 우수한 내충격성을 지니고 있어 내열성 수지 중 최고 수준의 내충격성을 자랑합니다. 동시에 높은 강성, 우수한 치수 안정성, 낮은 선팽창 계수, 그리고 뛰어난 장기 크리프 및 피로 저항 특성을 보입니다.
3. 우수한 내화학 부식성
PEEK는 탁월한 내화학 부식성을 지녀 산, 알칼리 및 거의 모든 유기 용제에 대해 높은 저항성을 보입니다. 고온에서 할로겐과 강산에만 부식되며, 상온에서는 농축 황산에만 용해됩니다.
4. 우수한 내습열성
PEEK는 낮은 흡습률과 우수한 내습열성을 가지고 있어 고온 고습 환경에서도 우수한 기계적 성능을 유지할 수 있습니다. 또한, 뛰어난 가수분해 저항성, 낮은 흡습성과 투습성, 그리고 증기, 물, 해수에 대한 저항성을 지니고 있습니다.
5. 우수한 슬라이딩 마모 및 프레팅 마모 저항성
PEEK는 250°C의 온도에서도 높은 내마모성과 낮은 마찰 계수를 유지할 수 있습니다.
6. 생체 적합성
연구에 따르면 짧은 탄소 섬유로 강화된 PEEK를 동물에 보철 재료로 이식했을 때 낮은 세포독성을 보이며, 의료 이식 재료의 세포독성 지표를 충족하고, 우수한 혈액 적합성과 조직 적합성을 가지고 있습니다.
7. X-선 투과성
PEEK는 우수한 투과 특성을 가지고 있어 X-선 및 CT 검사에서 금속 임플란트처럼 인공물을 생성하지 않아 환자의 의료 검사를 더 쉽게 만듭니다.
연속 탄소 섬유 CF/PEEK 복합 재료의 적용 사례와 전망:
1. 단방향 프리프레그 테이프 2. 편직물 3. 복합 재료 두꺼운 판 4. 항공기 PEEK 코너 피스 5. 의료 기기 핸들, 에이밍 프레임 6. 항공 좌석 (도레이) 7. 항공기 창문 프레임 8. 항공기 문 9. 고속 영구 자석 모터 케이싱 10. 전자기 건 11. 골판, 골못 12. 공기 압축기 스타 휠 피스 13. 항공기 외피 14. 날개 전연 15. 헬리콥터 막대 16. 로켓 지지대 17. 잠수함 오일 파이프라인 18. 진공 펌프 블레이드 19. 분석기 커버 20. 추력 마찰 링 21. 삼각대 22. 드릴 파이프 창 커버 23. 소화 탱크 24. 수소 저장 탱크 25. 로켓 외피 26. 3D 프린팅 필라멘트 27. 오프너 28. 외부 프레임 확장 프레임
PEEK이란 무엇인가요?
PEEK 및 그 변형 복합 소재는 고온 고습 조건에서도 우수한 성능을 보여줍니다. PEEK은 뛰어난 내화학성, 자체 윤활성 및 내마모성을 가지고 있어 구리 합금과 일반 고무를 대체하는 가장 이상적인 소재가 되었습니다. 이들에 비해 PEEK은 더 긴 수명을 가져 장비 운영 비용을 절감하고 장비 운영 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다.
고온 성능
PEEK의 성능은 -196°C에서 260°C의 온도 범위에서 안정적으로 유지될 수 있습니다. 극한 작업 조건에서는 짧은 시간 동안 300°C를 견딜 수 있습니다. PEEK의 성능은 수 킬로미터 지하 작업 환경의 고온에서도 여전히 신뢰할 수 있습니다.
고강도 및 내마모성
다른 플라스틱에 비해 PEEK은 압축, 충격에 강하며 우수한 피로 저항성을 가지고 있습니다. PEEK은 기계 장비 및 마모 환경에서 내구성이 뛰어납니다.
수명 2배 연장
PEEK 밀봉 솔루션은 부품 수명을 향상시킬 수 있습니다. 일부 국내 화학 회사는 Junhua에서 설계한 PEEK5600FE20 폴리테트라플루오로에틸렌 변형 소재를 원래 소재로 대체하여 사용하고 있으며, 마모 부품의 수명은 1.3-3배까지 연장될 수 있습니다.
내식성
PEEK은 화학적으로 불활성이며, 대부분의 산, 오일, 그리스 및 기타 모든 유기 및 무기 용매 또는 효소에 반응하지 않으며, 여전히 우수한 강도와 치수 안정성을 유지할 수 있습니다.
자체 윤활성
PEEK은 낮은 마찰 계수, 낮은 작동 저항을 가지고 있어 일부 작업 조건에서 오일 없이 사용할 수 있습니다. 장비가 더 깨끗해져 공정 신뢰성을 향상시키고, 에너지 효율을 개선하며 비용을 절감할 수 있습니다.
더 많은 설계 자유도
사출 금형을 사용하여 복잡한 특수 형상 부품을 대량으로 빠르게 사출 성형할 수 있으며, 가공에 비해 비용이 저렴합니다.
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일반적인 PEEK 등급 및 특성
1. PEEK5600G (갈색-회색/카키색)은 순수 폴리에테르에테르케톤 수지로 만들어져 모든 PEEK 등급 중 최고의 인성과 충격 저항성을 제공합니다. 순수 PEEK는 편리한 방법(증기, 건열, 에탄올, 감마선)으로 멸균할 수 있으며, 그 제조에 사용된 원료는 EU 및 미국 FDA 식품 적합 규정을 준수합니다. 이러한 특성으로 인해 의료, 제약 및 식품 가공 산업에서 널리 사용됩니다.
2. PEEK5600LF30 (검정색) PTFE, 흑연 및 탄소 섬유의 첨가로 PEEK5600LF30은 베어링 등급 플라스틱이 됩니다. 우수한 트라이볼로지 특성(낮은 마찰 계수, 내마모성 및 높은 최대 압력 한계)으로 인해 이 부류의 마찰 응용 분야에 이상적인 소재입니다.
3. PEEK5600GF30 (갈색-회색): 이 소재는 30% 유리 섬유로 충진된 강화 등급 플라스틱입니다. PEEK에 비해 우수한 강성, 크리프 저항성 및 치수 안정성을 제공하여 구조 부품에 이상적입니다. 고온에서 장시간 고정 하중을 견딜 수 있습니다. PEEK5600GF30을 슬라이딩 구성 요소로 사용하는 경우, 유리 섬유가 접촉 표면을 긁을 수 있으므로 적합성을 신중하게 검증해야 합니다.
4. PEEK5600CF30 (검정색): 이 소재는 30% 탄소 섬유로 강화되었습니다. PEEK5600GF30에 비해 우수한 기계적 특성(더 높은 탄성 계수, 기계적 강도 및 크리프 저항성)과 내마모성을 제공합니다. 또한, 탄소 섬유 강화 플라스틱은 비강화 PEEK보다 3.5배 높은 열전도율을 가져 베어링 표면에서 열을 더 빠르게 발산합니다.
기계적 특성
| 항목 | 시험 기준 또는 장비 |
단위 | PEEK5600G 100% PEEK |
PEEK5600GF30 PEEK+30% 유리 섬유 |
PEEK5600CF30 PEEK+30% 탄소 섬유 |
PEEK5600LF30 PEEK+30% (탄소 섬유 +흑연+PTFE) |
PEEK5600FE20 PEEK+20%PTFE |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 인장 강도 (23℃) | ISO 527 | MPa | 95 | 175 | 250 | 145 | 70 |
| 인장 탄성률 (23℃) | ISO 527 | GPa | 3.8 | 11 | 23 | 12.5 | / |
| 파단 연신율 (23℃) | ISO 527 | % | 35 | 2.0 | 1.5 | 2.2 | / |
| 굽힘 강도 (23℃) | ISO 178 | MPa | 155 | 235 | 350 | 220 | 118 |
| 굽힘 탄성률 (23℃) | ISO 178 | GPa | 3.5 | 10 | 21 | 11 | / |
| 샤르피 충격 강도 (무노치) | ISO 179/1U | kJ/m2 | 파단 없음 | 55 | 45 | 32 | 파단 없음 |
| 캔틸레버 빔 충격 강도 (노치) | ISO 180/A | kJ/m2 | 4 | 6 | 6.5 | 4 | 6 |
열적 특성
| 항목 | 시험 기준 또는 장비 |
단위 | PEEK5600G 100% PEEK |
PEEK5600GF30 PEEK+30% 유리 섬유 |
PEEK5600CF30 PEEK+30% 탄소 섬유 |
PEEK5600LF30 PEEK+30% (탄소 섬유 +흑연+PTFE) |
PEEK5600FE20 PEEK+20%PTFE |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 녹는점 | ISO11357 | ℃ | 343 | 343 | 343 | 343 | 343 |
| 유리 전이 온도 | ISO11357 | ℃ | 143 | 143 | 143 | 143 | 150 |
| 열 변형 온도 | ISO 75A/B | 1.8MPa. ℃ | 152 | 315 | 315 | 293 | 150 |
| 열팽창 계수 | ASTM D696 | ppm K-1 | 45 | 22 | 15 | 22 | 70 |
| 열전도율 | ISO /CD22007-4 | W/(m·K) | 0.29 | 0.32 | 0.95 | 0.86 | / |
전기적 특성
| 항목 | 시험 기준 또는 장비 |
단위 | PEEK5600G 100% PEEK |
PEEK5600GF30 PEEK+30% 유리 섬유 |
PEEK5600CF30 PEEK+30% 탄소 섬유 |
PEEK5600LF30 PEEK+30% (탄소 섬유 +흑연+PTFE) |
PEEK5600FE20 PEEK+20%PTFE |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 절연 내력 (2mm) | IEC 60243-1 | kV/mm | 20 | 19 | / | / | 19 |
| 유전율 | IEC 62631 | – | 3.0 | 3.3 | / | / | 2.7 |
| 표면 저항률 | GB/T31838.3 | Ω | 1015 | 1014 | / | / | 1015 |
| 체적 저항률 | IEC 62631 | Ω·cm | 1015 | 1015 | 105 | 106 | / |
기타 특성
| 항목 | 시험 기준 또는 장비 |
단위 | PEEK5600G 100% PEEK |
PEEK5600GF30 PEEK+30% 유리 섬유 |
PEEK5600CF30 PEEK+30% 탄소 섬유 |
PEEK5600LF30 PEEK+탄소 섬유 +흑연+PTFE |
PEEK5600FE20 PEEK+20%PTFE |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 색상 | / | / | 내츄럴 | 내츄럴 | 블랙 | 블랙 | 내츄럴 |
| 용융 유량 지수 (400℃, 2.16kg) | ISO 1133 | g/10min | 6-10 | 2-5 | 1-3 | 2-5 | / |
| 밀도 | ISO 1183 | g/cm3 | 1.30±0.02 | 1.50±0.02 | 1.40±0.02 | 1.44±0.02 | 1.41±0.02 |
| 흡수율 (23℃, 24시간) | ISO 62-1 | % | 0.07 | 0.05 | 0.04 | 0.05 | 0.15 |
| 록웰 경도 | / | HRR | 118 | 119 | 121 | 108 | 113 |
| 난연 등급 | UL 94 | / | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 | / |
| 마찰 계수 | ASTM D3702 | 100N-120rpm | 0.30-0.38 | 0.38-0.46 | 0.15-0.25 | 0.18-0.30 | 0.1-0.2 |
*이 데이터는 참고용이며 보장되지 않습니다. 보다 상세한 데이터 시트는 당사 기술 부서에 문의해 주십시오.
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