스타휠은 싱글 스크류 압축기의 핵심 구성 요소 중 하나로, 주로 밀봉 기능을 합니다. CF/PEEK 복합재 스타휠은 고강도, 내마모성 탄소섬유로 강화된 PEEK 수지로 제작됩니다. 이는 PEEK5600CF30 또는 기타 폴리에스터 소재에서 고온, 고압 환경에서 흔히 발생하는 변형 및 마모 문제를 해결합니다. PEEK5600CF30과 비교하여 CF/PEEK 스타휠은 서비스 수명을 크게 향상시켜, 시간이 지남에 따른 마모로 인한 스크류와 스타휠 사이 간격 증가, 누설 증가, 공기 흐름 급격한 감소, 에너지 소비 증가와 같은 문제를 효과적으로 줄입니다.
강철 스타휠을 사용할 경우, 높은 열팽창 계수로 인해 스타휠과 스크류 사이에 더 큰 간극이 필요하게 되어, 누설이 증가하고 효율이 저하되며 잠재적인 걸림 현상이 발생하여 심각한 고장을 초래할 수 있습니다. 반면, 일반 복합재로 만들어진 스타휠은 작동 중 전단력과 기계적 마찰로 인해 빠르게 열화되어, 내부 누설 증가, 효율 저하, 잦은 유지보수, 더 큰 노동 강도 및 더 높은 유지보수 비용을 초래합니다.
PEEK는 전형적인 고성능 열가소성 수지로, 뛰어난 특성을 나타냅니다. 연속 탄소섬유와 결합하면 두 소재의 강점이 시너지 효과를 발휘하여 우수한 종합 성능을 얻을 수 있습니다. 그 우수한 특성 덕분에 연속 탄소섬유 CF/PEEK 열가소성 복합재는 항공우주, 의료, 자동차 및 기타 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 이 소재는 현재 대학, 연구 기관 및 기업들의 연구 초점입니다.
연속 탄소섬유 CF/PEEK 복합재 스타휠의 장점
- 저소음 및 저진동:
CF/PEEK 스타휠은 조용하게 작동하며 진동이 최소화됩니다. 싱글 스크류 압축기의 합리적인 구조는 이상적인 힘의 균형을 보장하여 낮은 진동을 유지합니다. 또한 압축실의 수중 윤활 및 속도 증가 기어의 부재는 소음을 더욱 줄입니다. - 고강도 및 고인성:
CF/PEEK는 알루미늄 합금에 필적하거나 그 이상의 우수한 충격 저항성을 제공합니다. 스크류에 가해지는 방사 방향 및 축 방향의 힘은 가스 힘에 의해 자동으로 균형을 이루므로, 행성 기어가 이러한 힘을 견딜 수 있을 만큼 충분한 강도와 강성을 가져야 합니다. - 내마모성 및 자체 윤활성:
CF/PEEK는 250°C까지의 온도에서도 높은 내마모성과 낮은 마찰 계수를 나타냅니다. - 치수 안정성:
CF/PEEK는 우수한 치수 안정성, 더 나은 기밀성, 낮은 열팽창 및 걸림 현상 위험 감소를 특징으로 합니다. - 연장된 서비스 수명:
CF/PEEK 스타휠은 수명이 더 길고 유지보수 빈도를 줄입니다. 소모품 부품인 CF/PEEK 스타휠은 국내에서 생산된 PEEK 탄소섬유 강화 스타휠에 비해 전체 운영 비용을 50% 이상 크게 절감합니다. - 저습윤성:
CF/PEEK는 우수한 내열수성(耐熱水性)을 가지며 고온 다습 조건에서도 좋은 기계적 특성을 유지합니다. 또한 뛰어난 가수분해 저항성을 보여주며 증기, 물 및 해수를 견딜 수 있습니다.
연속 탄소섬유 CF/PEEK 복합재의 기타 응용 분야 및 전망
- 일방향 프리프레그 테이프
- 직조 직물
- 복합재 두꺼운 판
- 항공기용 PEEK 코너 피스
- 의료 기기 핸들 및 조준 브래킷
- 항공기 좌석 (도레이)
- 항공기 창문 프레임
- 항공기 도어
- 고속 영구 자석 모터 보호 커버
- 전자기 레일건
- 뼈 플레이트 및 나사
- 압축기 스타휠
- 전투기 동체 외피
- 날개 전연
- 헬리콥터 로드
- 로켓 지지대
- 해저 파이프라인
- 진공 펌프 블레이드
- 분석기 커버
- 추력 및 내마모 링
- 삼각대
- 드릴 파이프 윈도우 커버
- 소화 탱크
- 수소 저장 탱크
- 로켓 케이싱
- 3D 프린팅 필라멘트
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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