KR100413917B1 - 탄소-탄소 복합재 부품, 특히 브레이크 디스크의 제조방법 - Google Patents

Abstract

삼차원 섬유 구조는 펠트 층을 겹치고 타침에 의해 이들을 서로 결합하는 것에 의하여 형성한 다음, 이 구조를 20% 이상의 섬유 부피 분율을 갖는 예비 성형체를 얻기 위하여 압착한다. 예비 성형체는 예비 성형체의 섬유를 서로 결합하게 하는 결합제를 포함하는 액체 조성물로 침지하여 압착된 상태로 유지된다. 그 후, 상기 방식으로 경화된 예비 성형체는 예를 들면 화학 증기 침투에 의해 밀착화된다.

Description

탄소-탄소 복합재 부품, 특히 브레이크 디스크의 제조방법

C-C 복합재료 만들어진 부품은, 제조되는 부품의 형태와 가까운 형태의 섬유 예비 성형체를 만들고 이 예비 성형체의 소공(小孔)(pore)으로 매트릭스를 삽입하여 예비 성형체를 조밀화해서 제조될 수 있다.

이러한 예비 성형체는, 예를 들면 기초 직물의 스트립(strip)을 겹쳐진 층으로 권취하거나(winding) 또는 기초 직물의 가닥(plie)을 적층(stacking)하거나 꼬는 것(laying)에 의하여 기초 섬유 직물로부터 제조될 수 있다. 실예로서, 기초 섬유 직물은 펠트(felt), 직조된 천, 니트, 노끈, 단일 방향성의 야안(yarns) 시트, 밧줄, 또는 스트랜드(strands)이거나, 또는 실제로 다른 방향을 갖는 복수 개의 겹쳐진 단일 방향성의 시트로 만들어지고 라이트 니들링(light needling)에 의해 접합되어 있는 다층 구조일 수 있다.

GB-A-1 447 029호에는 이러한 다층 기초 섬유 직물을 제조하는 방법이 기재되어 있다. 봉제된 각종 층을 열가소성 수지로 함침시키고, 압착해서 다음에 복합재 제조에 적합한 압밀 섬유직물을 얻는다.

예비 성형체는 화학 증기 침투 및/또는 액체 기술에 의해 탄소 매트릭스로 조밀화 될 수 있다. 화학 증기 침투는 예비 성형체를 하나 이상의 기체 상태의 탄소 전구체를 포함하는 기체가 삽입되어 있는 엔클로져(enclosure)로 배치시키는 것으로 이루어진다. 전구체는 전형적으로 알칸류, 알킬류, 및 알켄류로부터 선택되고, 통상적으로 사용되는 전구체는 메탄 및/또는 프로판이다. 엔클로져 내부의 온도 및 압력 조건은 기체를 예비 성형체의 소공으로 확산시킬 수 있고, 탄소 전구체의 분해에 의해 섬유 위에서 열분해 탄소의 침착물을 형성할 수 있도록 결정된다. 액체 기술은 예비 성형체를 액체 상태로 탄소 전구체를 함유하는 조성물, 예를 들면 논-제로 코크 함유량을 갖는 피치 또는 수지로 함침시키는 것이다. 이 전구체는 코크가 생기도록 하는 열처리에 의해 변형될 수 있다. 따라서, 예를 들면 WO-A-92/01648에는 섬유 직물 가닥을 중합성 탄소 전구체와 연합하고, 적어도 초기 단계에서 가압하에 열처리를 행하여 예비 성형체를 조밀화하고, 전구체를 변형해서 목적하는 C-C재료를 얻는 방법이 기재되어 있다.

그럼에도 불구하고, 예비 성형체의 점착과 제조된 부품의 박리에 견디는 능력을 보장하기 위하여, 층들 또는 가닥들을 함께 접합하는 것이 바람직하다. 이러한 접합은 예를 들면 미국 특허출원 제 4 790 052호, 프랑스 특허출원 제 2 626 294호 및 프랑스 특허출원 2 726 013호에 기재된 바와 같이 니들링으로 행하는 것이 유리하다.

WO-A-91/01397에 기재되어 있는 다른 방법은, 예를 들면 가닥을 적층하는 것에 의해 섬유 구조를 형성하고, 제조되는 부품의 형태에 가까운 형태의 예비 성형체를 얻기 위해 섬유 구조를 압착하고, 예비 성형체의 전체 두께에 걸쳐 예비 성형체의 양측에서 행해지는 일련의 니들링 조작에 의해 또는 예비 성형체를 통과하는 실을 사용하는 스티칭(stitching)에 의해 예비 성형체를 압착 상태로 유지하는 것으로 이루어진다.

프랑스 특허출원 제 2 619 104호에 기재된 또 다른 방법은 탄소-전구체 수지로 이루어진 조성물로 침지된 섬유 직물의 가닥을 함께 겹치고 니들링하여 삼차원적으로 침지를 수행하는 것으로 구성된다. 이어서, 미리 침지시킨 소편을 가압하에서 성형하고, 열처리 해서 전구체를 탄화하여 탄소 매트릭스 복합재를 얻는다.

C-C 복합재로부터 디스크 브레이크를 제조하기 위하여, 환형의 섬유 예비 성형체는 일반적으로 직조된 천으로 이루어진 기초 섬유 직물, 또는 임의로 섬유 웹(web) 또는 펠트로 연합된 야안, 밧줄, 또는 스트랜드의 복수개의 단일 방향 시트로 이루어진 라미네이트의 가닥들을 니들링해서 만들어진다. 이러한 가닥은 예비 성형체 두께로 예정된 밀도의 니들링을 얻기 위하여 한꺼번에 니들링한 것이다. 예비 성형체는 지지 툴링(support tooling)사용을 피하기 위하여 충분히 기계적 강도를 갖는 니들링 시킨 예비성형체를 갖도록, 통상적으로 화학 증기 침투로 조밀화 시킨다.

이 방법으로 만들어진 브레이크 디스크는 항공기 디스크 브레이크 또는 F1 경주 자동차의 브레이크에 사용되며, 여기에서 이들 브레이크 디스크는 완전한 만족을 준다.

사용 조건이 일반적으로 그다지 심하지 않은 철도차량, 산업용 차량 또는 개인전용차 등의 기타 적용에 있어서, 출원인이 동일한 디스크를 사용해서 행한 시험은 그다지 만족스럽지 못했다. 특히, 바람직하지 않은 진동, 제어 토크에서의 불규칙성, 및 때때로 예상을 초과하는 마모 발생이 관찰되었다. 그 외에, 제조 비용이 높고, 철도 차량 또는 산업용 차량 또는 대량 생산되는 자동차에 보편적으로 사용하기에 적합하지 않다.

본 발명은 탄소-탄소 복합재(C-C)로 만들어진 부품, 특히 브레이크 디스크의 제조방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 방법을 수행하는 연속 공정을 나타내는 공정도이다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제 1 수행에서 환형 삼차원 섬유 구조가 어떻게 형성되는지를 나타낸 것이다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제 2 수행에서 섬유 구조가 어떻게 형성되는지를 나타낸 것이다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제 3 수행에서 환형 삼차원 섬유 구조가 어떻게 형성되는지를 나타낸 것이다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제 4 수행에서 섬유 구조가 어떻게 형성되는지를 나타낸 것이다.

도 6a, 6b 및 6c는 본 발명의 방법을 수행할 때에 섬유 구조가 어떻게 압착되고, 생성되는 예비 성형체가 어떻게 압착 상태로 유지되는지를 나타낸 것이다.

본 발명의 목적은 상기 단점을 개선하고, 여러가지 적용에 적합한 브레이크 디스크를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

특히, 본 발명의 목적은 양호한 기계적 특성과 마찰 공학적 특성을 제공하고, 바람직하지 않은 진동과 용납하기 어려운 마모를 발생시키지 않고 여러가지 조건하에서 사용하기에 적합한 C-C 복합재로 만들어진 브레이크 디스크를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 탄소-탄소 복합재로 만들어진 부품의 제조 방법에 의해 성취되며, 이 방법은 삼차원 섬유 구조를 형성하고, 제조되는 부품의 형태에 가까운 형태의 섬유 예비 성형체를 얻기 위하여 섬유 구조를 압착하고, 예비 성형체를 압착된 상태로 유지하고, 예비 성형체를 조밀화하는 것으로 이루어지며, 본 발명에 의한 방법은 다음과 같은 단계로 이루어진다.

·삼차원 섬유 구조를 펠트 층을 겹치고, 이 층들을 니들링으로 함께 접합시켜 형성한다.

·섬유 용적분율 20% 이상을 갖는 예비 성형체를 얻도록 섬유 구조를 압착시킨다.

·예비 성형체를 예비 성형체의 섬유들을 함께 접합 시킬 수 있는 접합제를 함유하는 액체 조성물로 침지한 후 압밀하여 예비 성형체를 압착상태로 유지한다.

바람직하게, 삼차원 섬유 구조는 7% 내지 15%의 범위에 놓이는 섬유 용적 분율을 갖는 펠트 층을 겹치고 니들링해서 형성하고, 10mm 내지 100mm의 범위에 놓이는 평균 길이를 갖는 섬유로 만든다.

펠트 층은 이들이 겹칠때에 한 층씩 니들링하는 것이 유리하다. 단위 면적당 바늘 스트로크의 수 및 조립되는 섬유 구조로 침투하는 바늘의 침투 깊이를 조절해서 섬유 구조의 두께에 있어서 니들링의 예정된 밀도, 유리하기로는 일정하고 섬유 구조에 유사 등장성 특성(quasi-isotropic character)을 주는 단위 면적당 니들링의 밀도를 얻는 것이 바람직하다.

예비 성형체는 예비 성형체가 압착되는 도구 내부로 접합제를 함유하는 액체 조성물을 주입해서 압착된 상태로 유지하는 것이 유리하며, 액체 조성물은 압착 전후에 주입되는 것이 가능하다.

예로서, 접합제는 수지, 바람직하게는 0이 아닌 코크 함량을 갖는 수지이고, 이 수지는 예비 성형체를 화학 증기 침투에 의해 조밀화 되기 전에 예비 성형체에 수행된 열처리에 의해 탄화된다.

본 발명의 방법이 C-C 복합재의 환형 브레이크 디스크를 제조하기 위해 적용되는 경우, 이 방법은 필요한 기계적 및 마찰학적 특성을 갖는 제품을 얻을 수 있게 해주며, 출원인에 의해 수행된 시험은 제어 토크가 안정하고, 여러 가지 사용조건 하에서 마모가 적은 것으로 나타냈다. 그 외에, 바람직하지 않은 진동의 발생은 관찰되지 않았다. 이것은 펠트로부터 섬유 보강재를 만드는 것은 보강재가 이차원의 직조 가닥 또는 겹쳐진 단일 방향성 시트를 갖는 경우 보다 횡측이 덜 단단한 생성물을 제공해 주는 사실에 의해 설명될 수 있다. 따라서 진동의 원인을 제공하는 마찰력에 의한 불규칙적인 마모의 가능성은 감소된다.

C-C 복합재로 만들어진 환형의 부품는 환형의 삼차원 섬유 구조로부터 제조된다. 이것은 니들링에 의해 함께 접합되는 겹쳐진 층에서 펠트의 스트립을 권취하는 것에 의해, 예를 들면 변형 가능한 펠트 스트립의 평평한 타래(turns)를 나선형으로 권취하거나 또는 겹쳐진 층에서 펠트 스트립을 원통형의 심축 위로 권취하는 것에 의해 형성 될 수 있다. 변형에서, 환형 구조는 평평하게 펠트 가닥을 적층하고, 이들을 니들링에 의해 함께 접합해서 형성될 수 있다. 이러한 가닥은 완전하고 (full), 이러한 경우 환형 구조는 적층되어 니들링된 가닥을 절단하여 얻어진다. 또한 미리 절단된 환형 가닥으로부터 시작되는 것도 가능하다.

본 발명의 방법을 실행하기 위해 사용된 펠트는 탄소 섬유로 만들어지는 것이 바람직하다. 이것은 탄소 전구체인 섬유로 만들어질 수 있고, 이 경우에 탄소 전구체는 니들링한 상태 또는 압착된 상태에서도 예비 성형체에 적용된 열 처리에 의해 변형된다. 적합한 탄소 섬유 또는 탄소-전구체 섬유는 산화 전 폴리아크릴로 니트릴 기재 섬유, 페놀 기재 섬유, 셀룰로스 기재 섬유, 피치 기재 섬유 등이다.

섬유 구조의 다른 부분을 위한 다른 종류의 섬유로 만들어진 펠트를 사용하는 것이 가능하다. 따라서, 브레이크 디스크을 제조하는 경우, 디스크의 중심에 해당하는 구조 부분에 산화전 폴리아크릴로니트릴(PAN) 기재 또는 비등방성 피치 기재 탄소 섬유 또는 탄소 전구체 섬유로 만들어진 펠트를 사용할 수 있고, 디스크의 마찰 분분에 해당하는 구조의 부분에 적어도 부분적으로 폐놀 기재, 또는 셀룰로스 기재, 또는 등방성 피치 기재의 탄소 섬유 또는 탄소-전구체 섬유로 만들어진 펠트를 사용하는 것이 가능하다. 산화전 PAN 기재 또는 비등방성 피치 기재 탄소 섬유는 고강도 섬유이고, 반면에 페놀 기재, 셀룰로스 기재, 또는 등방성 피치 기재 탄소 섬유는 저탄성율의 섬유이다. 저탄성율 섬유 자체 또는 이 섬유를 고강도 섬유와 혼합해서 디스크의 마찰면에서 사용하면 디스크의 횡측 견고함을 더욱 감소시키고, 진동의 원인을 제공하는 불규칙한 마모를 저지하는데 기여하게 된다.

하기의 설명에는, C-C 복합재로부터 브레이크 디스크를 제조하는 것이 고려되지만, 본 발명의 방법이 이 기술분야의 숙련자들에게 명백한 바와 같이, 형태에 있어서 반드시 환형이 아닌 C-C 복합재로 만들어진 기타 부품을 제조하는데도 적용 가능하다는 것을 이해할 수 있다.

본 발명의 방법의 제 1 수행에서, C-C 복합재 브레이크 디스크를 제조하는 여러 단계는 본질적으로 다음과 같다(도 1):

·기초 섬유직물을 탄소 또는 탄소 전구체 섬유로 만들어진 펠트(10)의 형태로 제공하고,

·펠트(10)의 층을 겹치고 니들링하여 삼차원 섬유 구조(12)를 제공하고,

·삼차원 섬유 구조(12)를 압착해서 제작되는 브레이크 디스크의 형태에 가까운 형태의 예비 성형체(12)를 얻고,

·예비 성형체를 접합제를 함유하는 액체 조성물로 침지한 후 압밀하여 예비 성형체(14)를 압착 상태로 유치하고,

·예비 성형체(14)를 적어도 부분적으로 화학 증기 침투, 또는 기타 조밀화 기술에 의해서 조밀화 시키고,

·조밀화 예비 성형체를 기계가공해서 목적하는 브레이크 디스크(16)를 얻는다.

접합제를 함유하는 액체 조성물에 의한 침지는 섬유 구조가 압착되기 전후에수행될 수 있다.

펠트(10)는 비교적 짧은 탄소 섬유, 즉 바람직하게는 10 mm 내지 100 mm 의 평균 길이를 갖는 섬유로부터 종래의 방법으로 만들어진다. 상기 방법으로 얻은 펠트는 거의 7% 내지 15% 의 섬유 용적 분율을 가지며, 여기서 섬유 용적 분율은 실제적으로 섬유에 의해 점유되는 펠트의 겉보기 용적의 분율이고, 이것은 거의 100 kg/㎥ 내지 200 kg/㎥의 밀도에 해당된다.

사용되는 섬유는 탄소-전구체 섬유를 탄화하여 얻어진 탄소 섬유이거나 아직 탄화되지 않은 탄소-전구체 섬유이다. 양자의 경우에서, 적합한 탄소 전구체 섬유는 산화되기 전의 폴리아크릴로니트릴 섬유, 페놀 섬유, 셀룰로스 섬유, 피치 섬유등이다. 여러개의 다른 전구체가 단일 펠트에 사용될 수 있다. 특히, 탄화하여 고강도의 탄소 섬유를 제공하는 산화전 폴리아크릴로니트릴 전구체 및/또는 비등방성 피치 전구체를 갖는 섬유를 탄화하여 저탄성율의 탄소 섬유를 제공하는 페놀 전구체 및/또는 셀룰로스 전구체 및/또는 등방성 피치 전구체를 갖는 섬유와 연합하는 것이 가능하다.

섬유 구조를 형성하는 선택된 방법에 의존하여, 펠트(10)는 보다 넓거나 좁은 폭의 연속적인 스트립, 완전한 가닥, 또는 미리 절단한 환형 가닥 등의 여러 가지 형태로 존재할 수 있다.

환형 삼차원 섬유 구조를 형성하기 위해 각종 방법이 사용될 수 있으며, 이 방법 모두는 복수 개의 펠트 층을 겹쳐서 니들링하는 것으로 이루어지며, 층의 수는 압착 후 예비 성형체에 요구되는 강성 및 섬유 용적 분율의 함수로서 선택된다.

도 2a 와 도 2b의 수행에서, 구조는 펠트(10)의 변형 가능한 스트립 또는 테이프(20)의 평평하게 겹쳐진 타래를 나선형으로 권취하여 형성된다. 스트립(20)은 변형될 수 있게 만들어서 구조의 내측 원주에서 현저한 잉여 두께를 일으키지 않고 평평하게 감을 수 있다. 이 목적을 위해, 실질적으로 V-자 형의 노치(20a)를 내측 원주를 형성하는 스트립(20)의 측부로부터 형성하며, 이 노치는 스트립의 폭의 보다 큰 부분으로 연장된다(도 2a).

스트립(20)은 권취되어 각 타래가 하부 구조에 니들링 되므로 상기 스트립은 점진적으로 니들링되는 것이 바람직하다. 이 목적을 위해, 형성된 환형 구조는 회전대의 중심을 통해 돌출되는 바퀴통(22b)을 갖는 환형 회전대(22a)로 이루어진 수평의 회전식 받침대(22)에 위치된다(도 2b). 받침대(22)의 회전은 스트립(20)이 바퀴통(22b) 주위에서 평평하게 감기도록 한다.

스트립(12)의 폭에 엇갈리어 수평으로 연장되는 적어도 하나의 니들 보드 (24)는 스트립(12)이 형성된 환형의 구조와 접촉하게 되는 위치로부터 바로 아래 방향으로 받침대(22)의 수직축에 대하여 방사상으로 배치된다. 바늘이 형성된 구조의 겹쳐진 타래로 관통하는 동안 니들 보드는 종래의 방법으로 수직 왕복 운동으로 구동한다.

반드시는 아니지만 바람직하게는, 니들링은 환형 구조의 부피 전체를 통해 실질적으로 균일한 니들링 밀도를 얻도록 행한다. 이 목적을 위해, 니들링의 단위 면적 당 밀도, 즉 단위 면적 당 니들 스트로크의 수와 니들링의 깊이는 실질적으로 일정하게 유지한다. 단위 면적 당 일정 밀도는 부채꼴 모양의 니들 보드(24) 위에한 벌의 바늘(24a)을 제공하는 것에 의해 얻어지고, 여기서 바늘은 환형 구조가 회전할 때에 환형 구조의 내측 원주와 외측 원주 사이의 선형 경로 길이 차이를 보상하도록 균일하게 분배된다. 실질적으로 일정한 깊이로, 바람직하게는 복수개의 겹쳐진 타래를 통해서 연장되는 니들링은 감을 때에 회전대(22)를 점차적으로 낮추어서 얻는다.

스트립을 권취하기 시작하는 것을 손상시킴 없이 바늘(24a)이 스트립(20)의 초기 타래로 필요한 거리를 관통하도록 하기 위하여, 회전대(22)에 기부 덮개(base covering)를, 예를 들면 플리스틱 재료(예, 엘라스토머)의 분리 시트(28)에 덮혀진 폴리프로필렌 펠트(26)형으로 제공한다. 펠트(26)는 바늘이 관통될 수 있게 해주는 반면에, 시트(28)는 펠트로부터 나오는 대부분의 섬유가 통과하는 것을 막아주어서, 환형 구조는 회전대(22)로부터 용이하게 제거될 수 있다.

스트립(20)의 급송은 환형 구조가 목적한 두께에 도달하게 되면 일단 멈추게 된다. 이어서 마무리 니들링 통과는 계속 회전판을 회전시키며 가능하게는 또한 회전판(22)을 낮춤으로써 실행되어 최종-권취된 타래에서 앞의 타래와 동일한 수의 니들링을 "볼 수 있고", 환형 구조는 전체 두께를 통하여 단위 부피 당 일정한 니들링 밀도를 제공한다.

도 3a와 도 3b는 환형 삼차원 섬유 구조를 형성하는 또 다른 방법을 도시한 도면이다.

펠트(10)의 스트립(30)은 수평축을 갖는 회전식 원통형 심축(32) 위에 겹쳐진 층으로 권취되고, 스트립은 감기면서 니들링된다.

심축(32)은 도 2b의 실행에서 사용된 것과 유사한 펠트(36)와 분리 시트(38)로 이루어진 환형의 기부덮개를 갖는다. 변형에서, 펠트 스트립은 바늘과 면하는 천공을 갖는 고정된 심축 위에, 스트립이 회전식 롤러와 접선으로 접촉하여 움직임으로써 감겨진다.

니들링은 스트립(30)이 이미 감겨진 층과 접촉하는 위치로부터 바로 아래 위치한 곳에서, 스트립(30)의 폭을 가로질러 연장된 니들 보드(34)에 의해 실행된다.

니들 보드(34)의 바늘들(34a)은 단위 면적 당 일정한 밀도의 니들링을 얻기 위해 니들 보드를 따라 균일하게 분배된다. 니들링의 깊이는 심축(32)이 점진적으로 이동함에 의해 일정하게 유지된다. 따라서, 도시된 예에서 니들 보드는 스트립(30)의 겹쳐진 타래에 의해 형성된 슬리브(sleeve)(39)의 상부 발생기 라인(generator line)을 따라 연장되며, 심축(32)은 점진적으로 낮출 수 있는 받침대(33)로 지탱된다.

스트립(30)을 감는 것은 겹쳐지고 니들링된 타래의 두께가 환형 삼차원 구조에 필요한 방사상 디멘젼에 해당하는 값, 즉 내부 반경과 외부 반경 사이의 차이에 해당하는 값에 도달하게 되면 일단 중단된다. 니들링의 마무리는 상기와 같이 실행될 수 있다.

따라서, 얻어진 니들링된 슬리브를 제거한 후에, 이것은 기대되는 환형 구조(12)를 얻기 위해, 예를 들면 물 분사 절단(water jet cutting)으로 방사상 평면으로 얇게 절단될 수 있다(도 3b). 변형에서, 절단은 축 방향으로 압착 후, 접합제를 함유하는 액체 조성물에 침지함으로써 압착 상태를 유지하면서 행해질 수 있으며, 가능하게는 탄화에 의해 유지되며 행할 수 있는데, 이 경우 압착된 탄소 섬유 예비 성형체는 이미 조밀화되어 얻어진다.

도 4a와 도 4b에 도시된 또 다른 수행에서, 펠트(10)의 평면 가닥(40), 예를 들어 직사각형 가닥이 적층되어 있고, 이들은 적층되면서 함께 니들링된다.

이러한 가닥은 도 2b의 수행에 사용된 것과 유사한 펠트(46)와 분리 시트(48)를 갖는 기부 덮개가 있는 수평판 받침대(42)에 놓인다.

니들링은 가닥(40)의 폭을 가로질러 수평으로 연장된 니들 보드(44)에 의해 수행된다. 바늘(44a)은 니들 보드(44)를 따라 균일하게 분배된다. 니들링을 한번 할 때마다 새로운 가닥(40)이 첨가되고, 니들링 통과는 니들 보드(44)와 받침대(42) 사이의 상대적인 이동에 의해 수행되며, 그 다음 받침대(42)는 니들링의 깊이를 일정하게 유지하기 위해 니들링된 가닥의 두께에 해당하는 거리에 의해 낮춰진다. 니들 보드(44)와 받침대(42) 사이의 상대적인 이동은 가닥(40) 위로 니들 보드(44)가 수평하게 전후로 움직이는 것에 의해 얻어진다. 이동 속도와 니들링 주파수(니들 보드(44)의 수직적 왕복 운동의 주파수)는 단위 면적 당 바람직한 일정한 니들링 밀도를 갖도록 선택된다.

이러한 방법은 적층되고 니들링된 가닥(40)의 두께가 환형 삼차원 구조에 필요한 두께에 해당하는 값에 도달했을 경우 중단된다. 그 후, 니들링 마무리는 상기와 같이 수행될 수 있다.

그 후, 예상한 삼차원 구조 (12)는 한 벌의 적층되고 니들링된 가닥(40)을 예를 들면 중공 천공기(hollow punch)를 사용하여 절단하여 얻어질 수 있다(도4b).

도 5a와 도 5b는 환형 삼차 구조를 만들기 위한 또 다른 방법을 나타낸다.

이러한 경우에서, 제조될 환형 구조의 내부 직경과 외부 직경에 해당하는 내부 직경과 외부 직경을 갖는 고리(51)가 펠트의 가닥(50)으로부터 절단된다(도 5a).

고리(51)는 도 2b의 장치와 유사한 장치를 사용하여 적층되고 니들링된다. 따라서, 고리(51)는 그 주변에 고리(51)가 놓이는 중심 바퀴통(52b)이 돌출된 수평의 환형 회전대(52a) 위에 적층된다. 회전대(52a)는 도 2b의 실행에서와 유사한 펠트(56)와 분리 시트(58)로 이루어진 기부 덮개를 갖는다.

고리(51)는 고리(51)의 반경 크기에 해당되는 거리에 걸쳐 수평으로 연장된 니들 보드에 의해 니들링된다. 각 고리(51)는 회전대(52a)의 수직 축 둘레에 대한 하나의 완전한 회전 동안 회전대(52a)와 니들 보드(54)를 서로에 대해 회전시키는 것에 의해 니들링된다. 그 후 회전대(52a)는 실질적으로 니들링된 고리의 두께와 동일한 거리만큼 낮춰진다. 회전대(52a)와 니들 보드(54) 사이의 상대적 이동은 도 2b에서의 수행과 같이 회전대(52a)를 회전하거나 또는 니들 보드를 회전하는 것에 의해 얻어질 수 있다.

니들 보드(54)의 마늘(54a)은 니들 보드(24)의 바늘과 같이 배치되고, 그로 인하여 단위 면적 당 일정한 밀도의 니들링을 얻을 수 있고, 실질적으로 일정한 깊이로 니들링하는 것과 연합하여, 얻어진 삼차원 환형 구조의 부피에서 일정한 밀도로 니들링되는 것이 가능하다.

고리(51)의 적층과 니들링은 환형 삼차원 구조에 필요한 두께에 도달하면 일단 정지되며, 니들링의 마무리는 상기된 바와 같이 수행될 수 있다. 따라서 삼차원 환형 구조를 즉시 얻을 수 있다.

상기의 여러 가지 실행에서 수행된 바와 같이, 실질적으로 일정한 밀도로 니들링하는 것은 US-A-4 790 052와 FR-A-2 26 013에 기재된 원리에 따른다는 것을 알 수 있다.

변형에서, 펠트의 층은 개개의 층마다 니들링할 필요가 없고, 단지 복수 개의 층으로 겹쳐진 후에 니들링된다. 이러한 환경 하에서, 하나 이상의 니들링이 미리 예상된 수의 펠트 층이 더해질 때마다 실행된다.

펠트 층을 사용하고 이 펠트 층을 니들링하여 접합시키는 것은 섬유가 배향되는 삼차원에서의 방향의 수가 제한되지 않은 구조를 얻을 수 있게 하며, 즉 구조는 순수하게 삼차원으로 얻어진다. 또한, 니들링의 밀도는 얻어진 구조가 유사 등 방특성 구조인 것을 확실하게 하기 위해 Z 방향(층과 수직 방향)에서 충분히 많은 수의 섬유가 이동되도록 선택될 수 있다.

상기 방법중 어느 하나의 방법에 의해 얻어진 환형 삼차원 섬유 구조는 도 6a 내지 도 6c에 도시된 종류의 툴링에 놓여 압착된다.

사용되는 툴링(60)는 각각 압착기의 판(66 및 68)에 연결된 바닥 주형 요소(bottom mold element)(62)와 상부 주형 요소(64)로 이루어져 있다. 압착되는 구조(12)는 그 사이에 구조(12)가 수용되는 환형 측벽(62a)과 중심허브(62b)를 갖는 바닥 요소(62) 내에 위치하며, 그 사이에서 환형으로 성형된 상부 요소(64)가맞물릴 수 있다.

압착은 상부 주형요소(64)를 낮춤으로써 수행된다 환형 구조(12)의 부피는 필요한 섬유 용적 분율이 예비 성형체에 도달 할 때까지 감소된다. 용적은 이러한 방식으로 20% 이상 및 바람직하게는 30%의 섬유 용적 분율을 얻기 위하여 두 배 내지 세 배의 비율로 감소된다. 압착은 임의로 예를 들면 상부 주형 요소의 상부 벽을 통해 형성된 통로(68a)를 통해 툴링의 내부를 진공원(vacuum source)으로 연결하는 것에 의해 조장된다.

생성된 압착 성형물(14)은 침지 조성물을 툴링(60)로 직접 주입함으로써 모양을 유지한다. 침지 조성물은, 예를 들면 수지로, 가능하게는 용액중에서 구성된다. 수지는 코크 함량이 0이 아닌 것, 예를 들면 페놀 수지 또는 퓨란 수지 등이 사용된다. 주입은 예를 들면 바닥 주형 요소(62)를 통해 형성된 소공(62c)을 통해 수행되고, 이것은 툴링 내부를 통로(68a)를 경유하는 진공원에 연결시키는 것에 의해 조장될 수 있다.

변형에서, 주입은 예비 성형체를 툴링에 놓은 후, 압착하기 전에 툴링(60)중에서 수행된다. 이것은 충전제가 침지 조성물로 병합될 때, 그로 인하여 유동성이 감소하고, 예비 성형체의 소공에 더욱 접근하기 쉬운 경우 예비 성형체 내에서의 균일 분배를 더욱 용이하게 한다.

압착 후, 수지는 열에 의해 중합될 수 있고, 주형 요소(62 및/또는 64)는, 예를 들면 전기 가열 저항(electrical heater resistances) 등과 같은 가열 수단과 함께 제공될 수 있다. 수지를 중합한 후, 압밀된 예비 성형체(14)는 툴링(60)로부터 회수된다.

그 후, 압밀된 예비 성형체에 탄화 열처리를 실행하여 수지를 탄화하고, 및 가능하게는 예비 성형체가 탄소 전구체로 이루어졌거나 아직 탄소로 전환되지 않은 경우에는 탄소 전구체 펠트의 섬유를 탄화한다. 예로서, 탄화는 중성 분위기 하에서 약 900℃의 온도에서 수행될 수 있다. 수지의 탄화는 탄소를 수지 예비 성형체의 섬유와 함께 접합된 수지 코크의 형태로 남기고, 그로 인하여 예비 성형체가 그의 모양을 유지하고 그 모양 유치를 위한 툴링의 필요 없이 처리될 수 있다는 것을 확실하게 한다.

코크 함량, 양 및 주입된 수지의 희석율에 따라, 얻어진 수지 코크의 양은 예비성형체를 압밀하는데 필요한 최소값으로부터 더 큰 값까지 변할 수 있고, 그것에 의해 예비 성형체는 부분적으로 상당한 정도로 조밀화된다.

이어서 예비 성형체는 적어도 부분적으로 조밀화되거나, 또는 그 자체로 잘 알려진 화학 증기 침투법에 의해서, 조밀화가 계속되어 열분해 탄소의 매트릭스가 수지 코크에 침착되게 한다. 기타 공지의 조밀화 기술이 사용될 수 있는데, 예를 들면 액체기술 또는 가열된 예비 성형체가 담겨진 액체 전구체를 증기화하는 것을 근거로 하는 가스 침투 기술이 사용될 수 있다.

바람직하게, 펠트 층이 압착된 다음 경화되고, 섬유 예비 성형체는 섬유 약 25 용적% 내지 30 용적%, 수지 코크 약 15 용적% 내지 20 용적%, 열분해 탄소 약 35 용적% 내지 45 용적%, 및 잔여 기공률 약 15 용적% 내지 50 용적%를 갖는 C-C 복합재 디스크를 얻기 위한 방법으로 조밀화된다.

생성된 C-C 복합재 디스크(16)는 그의 최종 크기로 가공된다. 이것은 디스크가 하나의 마찰면을 갖는가 또는 두 개의 마찰면을 갖는가에 따라 코어(16a)의 한측 또는 양측에 위치하는 마찰 부분(16b)을 갖는 코어(도 1)로 구성된다. 노치(도시하지 않음)는 코어 내측 원주 또는 외측 원주를 따라 형성되어 디스크가 회전을 억제하는 부품과 기계적으로 연결되도록 한다.

펠트로 이루어진 기초 섬유 직물로부터의 환형 삼차원 구조를 만드는 것은 제조시 더 비싼 직조 천 또는 단일 방향의 시트의 층상 구조를 사용할 때 보다 비용이 저렴하며, 특히 절단 부스러기가 거의 없거나 없는 경우에 저렴하다. 또한, 수지를 침지시키는 것은 예비 성형체를 경화시키고, 따라서 화학 증기 침투 동안 보조 장치없이 경화되며, 및 탄소 매트릭스 부분의 형성을 가능하게 하여, 그로 인하여 조밀화에 필요한 나머지 시간이 절감된다.

예비 성형물로 이루어진 디스크의 섬유 보강재는 모두 동일 종류, 또는 모두 다른 종류의 섬유로 만들어질 수 있다. 고-강도 탄소 섬유는 디스크의 코어에 해당하는 예비 성형체 부분에 사용되는 것이 바람직한데, 이것은 코어가 마찰력을 전달하기 때문이다. 고-강도 탄소 섬유는 특히 산화전 폴리아크릴로니트릴 전구체 또는 비등방성 피치 전구체를 갖는 섬유로 이루어진다. 이미 언급했듯이, 저탄성률의 탄소 섬유는 횡측 견고함이 감소되도록, 디스크의 마찰 부분 또는 각각에 해당하는 예비 성형체 또는 각각에 대하여 적어도 일부를 대신하여 사용될 수 있다. 저탄성률의 탄소 섬유는 특히 페놀 전구체, 또는 셀롤로스 전구체, 또는 등방성 피치 전구체를 갖는 섬유이다.

여러 가지 전구체로부터 만들어진 디스크 두께를 가로지르는 탄소 섬유를 갖는 섬유 보강재를 얻기 위하여, 도 4a와 도 4b 및 도 5a와 도 5b의 수행에서와 같이 적층 가닥으로부터 형성된 환형 구조를 압착하여 섬유 예비 성형체를 만드는 것이 바람직하다. 이어서 디스크의 마찰 부분 또는 각각에 해당하는 적층의 초기 및/또는 최종 가닥은 디스크의 코어에 해당하는 중간 가닥을 형성하는 것과는 다른 조성의 펠트를 사용하여 만들어진다.

예로서, 초기 및/또는 최종 적층된 펠트의 가닥은 산화전 폴리아크릴로니트릴(PAN)기재의 탄소 섬유 또는 탄소 전구체 섬유와 페놀기재의 탄소 섬유 또는 탄소 전구체 섬유의 혼합물로 만들어 질 수 있고, 중간 가닥에 사용되는 펠트는 산화전 폴리아크릴로니트릴기재 탄소 섬유 또는 탄소 섬유 전구체로 만들어질 수 있다.

실시예 1

자동차 브레이크용 마찰 면 브레이크 디스크 두개를 산화전 PAN 섬유로 만든 펠트 32층을 평평하게 적층한 후, 연속해서 니들링하여 섬유 분율이 약 21 %이 되도록 만들었다. 펠트의 각 층의 두께는 이완된 상태(니들링 또는 압착 전)에서 약 5 mm 였다.

펠트 층을 FR-A-2 584 106 또는 FR-A-2 726 013에 기재된 바와 같이 실질적으로 일정한 니들링 깊이를 갖도록 한 층씩 함께 니들링하였고, 그것에 의해 실질적으로 단위 용적 당 일정한 니들링 밀도를 갖는 섬유 구조를 얻었다. 이어서, 섬유 구조를 탄화시켜 섬유의 전구체를 탄소로 변형시켰다. 약 1600 ℃에서 탄화 후의 섬유 분율은 약 12 % 였다.

제작된 탄소 섬유 구조를 도 4b의 실행에 나타낸 바와 같이, 내부 직경과 외부 직경이 각각 180 mm와 360 mm인 고리로 절단하였다. 이 구조를 두께가 28mm이 되도록 주형 내에서 압착하여 약 2.3 배의 비율로 용적을 감소시키고, 이로 인하여 섬유 용적 분율은 약 29 %가 되었고, 수용액 중의 페놀 수지를 주입하여 일정할 모양을 유지시킨 다음, 수지를 중합하였다. 예비 성형체를 주형에서 떼어낸 다음, 수지를 열처리를 하여 탄화시켰다. 주입된 페놀 수지의 양은 수지 코크가 경화된 예비 성형체 용적의 약 25%를 점유하도록 결정되었고, 압밀된 예비 성형체의 겉보기 밀도는 약 0.9g/㎤가 되었다. 압밀된 예비 성형체 내에 놓인 열경화 탄소가 악 36 용적%를 나타내고, 약 10 용적%의 잔여 기공률이 될 때까지, 화학 증기 침투법으로 계속 조밀화시켰다. 조밀화 공정의 준비에서 페놀 수지의 온도를 올리는 동안 페놀수지가 탄화될 가능성을 관찰하여야 한다.

제작된 C-C 복합재 디스크는 1.65 g/㎤의 밀도를 갖는다. C-C 복합재로 만들어진 브레이크 패드(brake pad)를 사용하여 시험작업대에서 마찰 시험을 하였다. 브레이크 패드는 페놀 전구체 탄소 섬유의 시트를 오버니들링 (overneedling)하여 만들어진 예비 성형체를 조밀화하여 제조하였고, 여기서 오버니들링은 50 %의 섬유 용적 분율을 얻도록 실행되었다.

실행된 시험은 일정하고 적절한 마모와 함께 제동 토크의 현저한 안정성을 나타내었고, 바람직하지 않은 진동은 일어나지 않았다.

실시예 2

산화전 PAN 전구체 섬유로 제조된 펠트 23층을 평평하게 적층하고 연속적으로 니들링한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 절차로 수행하였다.

예비 성형체의 섬유를 탄화하고 고리 모양으로 절단한 후에, 예비 성형체를 약 1.8배의 비율로 용적이 감소되도록 하여, 약 22mm의 두께 및 약 23%의 섬유 용적 분율을 갖게 되었다. 페놀 수지를 침지시켜 수지를 중합하고 탄화한 후에, 코크 함량 약 40% 및 겉보기 밀도 약 1g/㎤를 갖는 압밀된 예비 성형체를 얻었다.

이어서 압밀된 예비 성형체를 열분해 탄소가 약 27 용적%을 갖고, 약 10 용적%의 잔여 기공률을 가질 때까지 화학 증기 침투법으로 열불해 탄소를 침착시킴으로써 조밀화시켰다. 최종 밀도는 약 1.6g/㎤ 이었다. 제작된 디스크를 실시예 1과 유사한 조건 하에서 시험하였다. 제어 토크의 양호한 안정성이 관찰되었고 바람직하지 않은 진동이 감소됨이 관찰되었다.

실시예 3

니들링 후, 압착 전에 예비 성형체를 희석시킨 페놀 수지 용액에 담그어 침지시키는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 절차로 수행하였다. 그 후 용매(에탄올 용매)를 증발시킨 다음, 예비 성형체를 주형에서 압착하였다. 나머지 방법은 동일하였다.

삽입된 페놀 수지의 양과 압착은, 압밀되고 탄화된 예비 성형체가 섬유 분율 25 %와 코크 함량 15 %을 갖고, 기공률 60 용적%와 겉보기 밀도 0.67 g/㎤를 갖도록 실행되었다.

화학 증기 침투에 의한 조밀화는 침착된 열분해 탄소가 약 50 용적%를 나타내고, 잔여 기공률이 약 10 %가 되고 약 1.73g/㎤의 밀도가 될 때까지 수행되었다.그 후 수행된 시험은 제어 토크의 안정성과 바람직하지 않은 진동의 제거 모두와 관련하여 전체적으로 만족스러운 결과를 주었다.

실시예 4

니들링된 섬유 구조를 실시예 1과 동일하게 제조하였다. 몇몇 샘플은 절단하였다. 각 샘플을 툴링에 놓고 압착하기 전에 퓨란 수지를 툴링에 주입하였다. 압착을 완전히 실행한 다음, 예비 성형체를 가압하에 유지하였고 수지는 약 150 ℃의 고온에서 가교 되었다.

이러한 방식으로 일단 압밀한 예비 성형체를 약 900 ℃의 온도로 열처리하여 수지를 탄소로 변형하였다. 이어서 탄소 매트릭스 조밀화를 화학 증기 침투로 완료하였다.

하기 표는 압착 후 섬유 분율이 각각 20 %, 35 %, 및 30 % 인 여러 압착 샘플에 대한 코크 함량, 화학 증기 침투법으로 얻은 열분해 탄소 함량(PyC), 최종 밀도, 최종 기공률, 및 다양한 압력 하에서 (MPa) 단위의 제어 응력(breaking stress)에 대한 값을 나타낸다. 하기 표는 측정된 응력에 대한 섬유 분율의 영향을 나타낸다.

실시예 5

니들링된 섬유 구조를 실시예 1과 동일하게 제조하였다. 몇몇 샘플을 절단하였다. 각 샘플을 툴링에 놓고 섬유 용적 분율이 약 30 %이 되도록 압착하였다.

압착 후, 페놀 수지를 툴링에 주입시켰다. 물로 페놀 수지의 희석도를 변화시킨 여러 샘플을 사용하였다. 침지된 예비 성형체를 수지를 중합시켜 압밀한 다음, 툴링으로부터 제거한 후 열 처리하여 수지를 탄화시켰다. 탄소 매트릭스의 조밀화는 화학 증기 침투법에 의해 종료되었다. 하기 표는 코크 함량, 열분해 탄소 함량, 밀도 및 측정된 기공률에 대한 값을 준다.

상기 표는 매트릭스 내의 수지 코크와 열분해 탄소의 개개의 양을 조절할 수 있음을 나타낸다

실시예 6

섬유 구조를 이하의 연속적인 적층과 니들링으로 얻는 것을 제외하고 실시예 3과 동일한 절차로 수행하였다:

·산화전 PAN으로 이루어진 탄소 전구체 섬유 70 용적%와 페놀형의 탄소 전구체 섬유("Kynol") 30 용적%로 제조된 펠트 10 층;

·산화전 PAN 섬유로 제조된 펠트 12 층; 및

·처음 10 층을 이루는 것과 동일한 펠트 10 층.

제작된 디스크판에 대해 실행된 대상시험(bench test)은 디스크의 제어 토크의 현저한 안정성 및 바람직하지 않은 진동의 완전한 제거를 나타내었고, 이것은디스크의 마찰면에 인접한 디스크의 마모 부분에 존재하는 저탄성률 탄소 섬유에 의한 것이다.

Claims (25)

1. 삼차원 섬유 구조를 만들고, 제조되는 부품의 형태와 가까운 형태의 섬유 예비 성형체를 얻기 위해 섬유 구조를 압착하고, 예비 성형체를 압착 상태로 유지하고, 그리고 예비 성형체를 조밀화하는 단계로 이루어지는 방법으로서, 상기 방법은

   ·상기 삼차원 섬유 구조는 펠트의 층들을 겹치고 니들링하여 이들을 함께 접합시켜 형성되고;

   ·상기 섬유 구조는 20 % 이상의 섬유 용적 분율을 갖는 예비 성형체를 얻기 위하여 압착되고; 그리고,

   ·상기 예비 성형체는 예비 성형체의 섬유를 함께 접합시킬 수 있는 접합제를 함유하는 액체 조성물로 침지된 후 압밀하여 예비 성형체를 압착 상태로 유지하는 것을 특징으로 하는 탄소-탄소 복합재 부품의 제조 방법.
2. 제 1항에 있어서, 삼차원 섬유 구조는 섬유 용적 분율이 7 %내지 15 %인 펠트 층을 겹치고 니들링하여 형성되는 것을 특징으로 하는 탄소-탄소 복합재 부품의 제조 방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 삼차원 섬유 구조는 평균길이가 10 mm 내지 100 mm인 섬유로 이루어진 펠트의 충을 겹치고 니들링하여 형성되는 것을 특징으로 하는 탄소-탄소 복합재 부품의 제조 방법.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 펠트의 층은 이들이 겹쳐짐에 따라 니들링되는 것을 특징으로 하는 탄소-탄소 복합재 부품의 제조 방법.
5. 제 4항에 있어서, 펠트의 각 층이 니들링되고, 형성된 섬유 구조에서 단위 면적당 바늘 스트로크의 수와 바늘의 침투 깊이는 섬유 구조의 두께에서 예정된 니들링 밀도를 얻도록 조절되는 것을 특징으로 하는 탄소-탄소 복합재 부품의 제조 방법.
6. 제 5항에 있어서, 단위 면적 당 바늘 스트로크의 수와 바늘의 침투 깊이는 섬유 구조 전체 두께를 통해 일정한 니들링 밀도를 얻기 위해 조절되고, 그로 인하여 섬유 구조에 유사 등장 특성을 주는 것을 특징으로 하는 탄소-탄소 복합재 부품의 제조 방법.
7. 제 1항에 있어서, 섬유 구조는 압착되기 전에 액체 조성물로 침지되는 것을 특징으로 하는 탄소-탄소 복합재 부품의 제조 방법.
8. 제 1항에 있어서, 섬유 구조는 압착 후에 액체 조성물로 침지되는 것을 특징으로 하는 탄소-탄소 복합재 부품의 제조 방법.
9. 제 1항에 있어서, 예비 성형체는 예비 성형체가 압착되는 툴링 내부에 접합제를 함유하는 액체 조성물을 주입함으로써 압착 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 탄소-탄소 복합재 부품의 제조 방법.
10. 제 1항에 있어서, 압착 상태에서 예비 성형체를 유지하는 것은 수지를 함유하는 액체 조성물로 예비 성형체를 침지하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소-탄소 복합재 부품의 제조 방법.
11. 제 10항에 있어서, 수지는 논-제로 코크 함량을 갖는 것이 사용되며, 수지는 화학 증기 침투로 예비 성형체를 조밀화하기 전에, 예비 성형체에 수행된 열처리에 의해 탄화되는 것을 특징으로 하는 탄소-탄소 복합재 부품의 제조 방법.
12. 제 1항에 있어서, 탄소-탄소 복합재로부터 환형 부품을 제조하기 위해서, 환형 삼차원 섬유 구조는 니들링에 의해 접합된 겹쳐진 층으로 펠트의 스트립을 감는 것에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 탄소-탄소 복합재 부품의 제조 방법.
13. 제 12항에 있어서, 변형 가능한 펠트 스트립은 평평한 타래에 나선형으로 감기는 것을 특징으로 하는 탄소-탄소 복합재 부품의 제조 방법.
14. 제 13항에 있어서, 환형 구조의 내측 원주를 이루도록 고안된 펠트 스트립의한쪽에 V-자형 노치가 제공된 펠트 스트립이 사용되는 것을 특징으로 하는 탄소-탄소 복합재 부품의 제조 방법.
15. 제 12항에 있어서, 펠트의 스트립이 원통형 심축의 겹쳐진 층에 감기는 것을 특징으로 하는 탄소-탄소 복합재 부품의 제조 방법.
16. 제 15항에 있어서, 순환 슬리브는 원통형 심축의 겹쳐진 층에 펠트의 스트립을 감는 것에 의해 형성되고, 상기 층은 니들링에 의해 서로 접합되며, 상기 슬리브는 환형 삼차원 구조를 얻기 위해 이 심축에 수직인 평면으로 절단되는 것을 특징으로 하는 탄소-탄소 복합재 부품의 제조 방법.
17. 제 1항에 있어서, 환형 부품을 제조하기 위해, 환형 삼차원 섬유 구조는 펠트의 가닥을 평평하게 적층하고 니들링에 의해 가닥을 서로 붙이는 것에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 탄소-탄소 복합재 부품의 제조 방법.
18. 제 17항에 있어서, 완전한 가닥이 사용되고 환형 구조는 가닥이 적층되고 니들링된 후에 절단되어 얻어지는 것을 특징으로 하는 탄소-탄소 복합재 부품의 제조 방법.
19. 제 17항에 있어서, 환형 가닥은 미리 절단하여 사용되는 것을 특징으로 하는탄소-탄소 복합재 부품의 제조 방법.
20. 제 19항에 있어서, 가닥을 자른 부스러기로부터 나온 섬유가 펠트를 형성하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 탄소-탄소 복합재 부품의 제조 방법.
21. 제 1항에 있어서, 펠트는 탄소 전구체 섬유로 만들어진 것을 사용하고 탄소 전구체는 니들링된 예비 성형체에 적용된 열 처리에 의해 변형되는 것을 특징으로 하는 탄소-탄소 복합재 부품의 제조 방법.
22. 제 1항에 있어서, 하나 이상의 펠트는 산화전 폴리아크릴로니트릴 기재, 페놀 기재, 셀룰로스 기재, 등방성 피치 기재, 또는 비등방성 피치 기재 탄소 섬유 또는 탄소 전구체 섬유로 만들어진 것이 사용되는 것을 특징으로 하는 탄소-탄소 복합재 부품의 제조 방법.
23. 제 22항에 있어서, 하나 이상의 펠트는 다른 전구체로부터 얻어진 탄소 섬유, 또는 다른 탄소 전구체 섬유로 만들어진 것이 사용되는 것을 특징으로 하는 탄소-탄소 복합재 부품의 제조 방법.
24. 제 1항에 있어서, 섬유 구조의 다른 부분에 다른 종류의 섬유가 사용되는 것을 특징으로 하는 탄소-탄소 복합재 부품의 제조 방법.
25. 제 24항에 있어서, 코어 및 코어 한면 위에 하나 이상의 마찰 부분을 갖는 브레이크 디스크을 제조하기 위해, 디스크의 코어에 해당하는 구조 부분에 대해서는 산화전 폴리아크릴로니트릴 기재 또는 비등방성 피치 기재 탄소 섬유 또는 탄소 전구체 섬유로 만들어진 펠트가 사용되고, 디스크의 마찰 부분에 해당하는 구조 부분 또는 각각에 대해서는 페놀 기재 또는 셀룰로스 기재의 탄소 섬유 또는 탄소 전구체 섬유를 일부 이상 포함하는 펠트가 사용되는 것을 특징으로 하는 탄소-탄소 복합재 부품의 제조 방법.