KR100662159B1 - 섬유보강 세라믹 동체 및 그것의 생산방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 섬유보강 세라믹 동체 및 그것의 생산방법에 관한 것이다. 세라믹 동체는 코어, 및 코어에 접합되고 바람직하게는 마찰학적 응력을 받을 수 있는 하나 이상의 외부면(96, 97)을 가진 경계층(93, 94)으로 구성된다. 코어는 하나 이상이 장섬유로 보강된 하나 이상의 층(92)으로 구성된다. 경계층(93, 94)은 단섬유로 보강된다. 섬유는 바람직하게는 매트릭스 내에서 용융 침윤에 의해 반응결합을 하고, 실리콘, 탄소, 붕소 또는 질소를 기재로 하는 공유결합을 가진 고온 내성 섬유로 구성된다.

Description

섬유보강 세라믹 동체 및 그것의 생산방법{FIBRE-REINFORCED CERAMIC BODY AND METHOD FOR PRODUCING SAME}
본 발명은 섬유보강 세라믹 동체 및 그것의 생산방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 섬유보강 세라믹 재료의 브레이크 디스크 및 그것의 생산방법에 관한 것이다.
섬유보강 세라믹 동체 및 그것의 생산방법은 공지되어 있다. 예를 들어, 브레이크 디스크는 DE-A-44 45 226으로부터 공지되어 있는 데, 그것은 방사상 통기 채널을 구비한 내부에 통기구가 형성된 브레이크 디스크로서 탄소 섬유보강 재료로부터 2개의 반쪽으로 생산된다.
브레이크 디스크의 2개 표면은 마찰면으로 형성되어 있다. 리브(rib)가 하나 또는 두 개의 반쪽 내면에 형성되고, 그 반쪽은 자유 통기 채널을 사이에 정렬되게 형성하며 다른 반쪽에 안착된다. 양 반쪽은 적당한 접합 방법, 예를 들어 고온 납땜 또는 점착 방법 공정에 의해 서로 견고하게 접합된다. 하나의 반쪽에 일체로 형성되거나 볼트 또는 기타 접합 요소를 통해 브레이크 디스크에 접합된 포트(pot)형 플랜지는 바퀴의 안전을 보장하는 데 기여한다.
그러한 브레이크 디스크는 예를 들어 탄소 섬유-보강 탄소(CFC)로 구성되고, 몇 년동안 자동차 경주분야에서 특별히 개발된 마찰 라이닝과 함께 사용되어 왔다. 그러나, CFC 재료를 사용하는 분야는 탄소 섬유가 약 500℃에서 시작되는 산화에 민감하기 때문에 제한된다. 게다가, 추가로 복합 세라믹 재료가 공지되어 있으며, 그로부터 이러한 브레이크 디스크 및 기타 세라믹 동체를 생산할 수 있다(DE-A-197 11 831 참조). 여기에서, 장섬유보강 또는 단섬유보강 CFC 재료는 예비 동체로 사용되고, 그 후 그것은 액상 실리콘으로 용융 침윤된다. 그리하여 반응결합된 탄소 섬유-보강 SiC 세라믹이 형성된다.
일반적으로, 섬유-보강 세라믹 재료는 장치 시공 및 플랜트 시공에서 그리고 항공 및 우주 기술분야에서 고성능 재료로서 사용된다. 그러한 분야에서는 매우 높은 비강도 및 강성에 더하여, 손상에 대한 양호한 내성, 및 열충격 및 산화에 대한 내성이 바람직하다. 상기 특성은 장섬유를 사용하는 경우에 산화성 공격이 구조부의 내부까지 침투하고 그리하여 임계 균열 길이를 초과하면 파괴되기 때문에 제한된다.
DE-A-197 11 831에 따라 Si/C/B/N을 기재로 하는 반응결합된 섬유를 갖는 단섬유보강 세라믹 동체에 있어서, 사실 세라믹 매트릭스로 인해 고립된 형태로 존재하는 단섬유의 산화는 구조부의 단지 표면만을 손상시키기 때문에, 보다 나은 산화 안정성이 고온에서도 성취될 수 있다. 그러나, 많은 경우에 있어서 그러한 세라믹 동체는 예를 들어 브레이크 디스크와 같은 특정 고성능 응용장치에 요구되는 충분한 내손상성을 나타내지 못한다.
따라서, 본 발명의 목적은 개선된 섬유보강 세라믹 동체를 제공하고, 높은 내손상성, 고강도 및 고온 내성을 특징으로 하는 그러한 동체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다. 여기에서, 가능한 한 양호한 내식성을 보장할 수 있는 기밀성(gas-tight) 및 수밀성(liquid-tight) 또는 이들 중 어느 하나의 표면을 제조하는 것이 가능해야 한다.
이러한 목적은 새로운 구조의 섬유보강 세라믹 동체로 해결되며, 상기 구조는 코어(core), 및 코어에 접합되고, 바람직하게는, 마찰 응력을 받는 하나 이상의 외부면을 갖는 경계층으로 구성되고, 코어는 하나 이상의 층으로 구성되고, 그 층 중 하나 이상이 장섬유로 보강되며, 경계층은 단섬유로 보강된다.
상기 방법에 대하여, 이러한 목적은 장섬유로 보강된 하나 이상의 층으로부터 코어를 제조하고, 이러한 코어를 단섬유로 보강되고, 바람직하게는 마찰 응력을 받을 수 있는 하나 이상의 층을 갖는 경계층에 접합시키는 방법에 의해 달성된다.
본 발명의 목적은 이러한 방식으로 충분히 성취된다. 본 발명에 따르면, 높은 내손상성이 장섬유로 보강된 코어에 의해 사실상 성취되는 반면, 고온 내성은 단섬유에 의해 보강된 경계층에 의해 성취될 수 있으며, 이것은 상기 경계층이 상당 부분의 세라믹 매트릭스 및 단섬유를 사용하여 기밀성 및 수밀성으로 될 수 있기 때문이고, 그 결과 양호한 내식성 또한 500℃ 초과의 온도에서 성취될 수 있다.
본 발명의 추가 변형에서, 코어는 장섬유로 보강된 다수의 층(UD층)을 갖고, 이러한 장섬유는 각각의 경우에 하나의 선호 방향(preferential direction)으로 정렬되며, 2개 이상의 UD층의 선호 방향이 서로에 대하여 각도상 이격되어 정렬된다.
여기에서, 직조된 장섬유를 구비한 층들이 추가로 제공될 수 있고, 그것은 층으로 갈라지는 것을 방지하기 위하여 인접한 UD층 사이에 정렬되는 것이 바람직하다.
세라믹 구조부의 강도 특성은 서로에 대해 각도상 정렬된 다수의 UD층의 조합 및 임의의 직조된 장섬유의 층(중층)에 의해 특별히 영향을 받고, 그리하여 세라믹 구조부에 작용하는 비응력 방향 내에서 특히 고강도를 성취함과 동시에 양호한 내손상성을 성취할 수 있다.
여기에서, 단섬유는 경계층내에 선호 방향이 없는 통계학적 분포 방식(statistically distributed manner)으로 넓게 정렬되는 것이 바람직하다.
단섬유의 균질 분포를 성취하기 위하여, 예를 들어 과립형성 방법이 이용될 수 있다.
본 출원에 사용된 용어 "장섬유"는 50mm 이상의 길이를 갖는 섬유를 의미하는 반면, 용어 "단섬유"는 50mm 미만의 길이를 갖는 섬유를 의미한다.
그러한 섬유는 일반적으로 섬유 다발의 형태(소위 조방섬유)로 사용되고, 일반적으로 약 3000 내지 25,000의 개개의 올로 구성된다. 약 12,000개의 개개의 올로 구성된 12K 조방섬유는 상업적으로 폭 넓게 가용하다.
고온에서도 충분히 고강도를 갖는 모든 섬유는 공기 배출이 보장되는 한, 세라믹 구조부를 보강하는 섬유로서 적당하다. 일반적으로 그러한 섬유는 실리콘, 탄소, 붕소, 질소 또는 이들 중 어느 하나 이상을 기재로 하는 공유 결합을 갖는다. 바람직하게는 SiC 섬유, C 섬유 또는 SiBCN 섬유가 그러한 섬유로서 사용될 수 있다.
본 발명의 유리한 발전에 있어서, 섬유는 특히 실리콘 카바이드로 구성된 매트릭스와 반응 결합을 한다. 그러한 매트릭스 재료의 사용은 유리한 제조를 허용하는 동시에 경계층내에 양호한 기밀성을 제공하고, 나아가 제조 동안에 수축에 의해 발생하는 문제를 크기 회피할 수 있다.
그러한, 세라믹 동체는 내부적으로 통기되는 디스크 브레이크용 브레이크 디스크로서 설계 및 제작될 수 있고, 서로 접합된 2개의 반쪽을 포함하며, 각각의 반쪽은 내부 표면 및 마찰면으로서 형성된 외부 표면을 갖고, 1개 또는 2개의 반쪽은 다른 반쪽에 안착되는 리브를 내부면에 가지며, 양 반쪽의 내부면에는 실질적으로 방사상으로 진행하고 각각의 다른 반쪽의 대응 리브들 사이에 확실히 물리는 리브들이 제공된다.
2개의 반쪽으로 구성된 브레이크 디스크의 설계로, 바퀴의 안전보장이 상호 맞물린 리브의 확실하고 실질적인 잠금 연결로 인해 상당히 단순화될 수 있다. 이것은 2개 반쪽의 상대적 회전이 상기 확실하고 실질적인 잠금 연결에 의해 효과적으로 억제될 수 있기 때문이다. 따라서, 브레이크 디스크를 바퀴에 고정시키는 것이 특히 간단한 방식으로 수행될 수 있고, 여기에서 필요한 경우 간단한 마찰잠금 연결이 사용됨으로써 노치(notch) 응력의 브레이크 디스크로의 전달을 완전히 억제할 수 있다. 무엇보다도, 그러한 방식으로 2개의 반쪽으로 구성된 브레이크 디스크의 안정성이 추가로 공지 브레이크 디스크와 비교하여 실질적으로 개선된다.
본 발명의 바람직한 변형에서, 통기 채널은 하나의 반쪽의 리브 및 다른 반 쪽의 리브 사이에 형성된다.
그러한 통기 채널은 특히 브레이크 디스크가 복합 세라믹 재료로부터 생산되는 경우 세라믹 재료의 비교적 불량한 열전도성으로 인해 유리한 데, 이는 추가적 비용의 지출 없이 본 발명에 따라 브레이크 디스크내에 혼입될 수 있다.
통기 채널은 직선으로 방사 방향으로 진행하도록 설계될 수 있다. 또한, 물론 곡선, 특히 나선형 경로를 따르는 통기 채널을 상정할 수 있다.
본 발명의 바람직한 변형에서, 브레이크 디스크의 양 반쪽은 형상 및 크기에 있어서 동일하게 설계된다.
브레이크 디스크의 제조에 관련된 생산비용은 그러한 기하구조로 인해 상당히 감소될 수 있다. 따라서, 단일 프레스 기계가 양 반쪽을 생산하는 데 사용될 수 있고, 그리하여 금형 비용을 반감할 수 있다.
본 발명의 바람직한 변형에서, 각각의 리브는 방사 평면내에서 진행하는 제 1 지지면을 갖고, 그것은 경사면을 통하여 동일하게 방사 평면내에서 진행하는 제 2 지지면으로 변화하며, 상기 제 2 지지면은 제 1 지지면보다 마찰면으로부터 멀리 이격되어 있다.
그러한 설계는 브레이크 디스크내에서 2개의 마찰면에 외부적으로 작용하는 브레이크 압력을 가능한 한 양호하고 균일하게 가하도록 보장하는 데, 이것은 평면 지지면에 기인하여 넓은 단면적이 힘의 전달에 가용하기 때문이다. 그들 사이의 경사면은 방사 평면에 대하여 수직으로 경사지게 진행하거나 곡면으로 형성될 수도 있는 데, 하나의 반쪽이 다른 반쪽에 견고히 맞물리는 데 조력한다.
본 발명의 유리한 변형에 따라, 실질적으로 방사상으로 진행하는 홈이 각각의 반쪽의 내부에 형성되고, 그 홈 사이에 리브가 돌출되어 있으며, 4개의 리브가 각각의 경우에 서로 연속하여 방사 방향으로 정렬됨으로써, 제 1 및 인접 제 2 리브 점의 제 1 지지면이 서로를 향하는 반면, 제 2 및 후속 제 3 리브 점의 제 1 지지면은 서로 멀어지고, 제 3 및 후속 제 4 리브의 제 1 지지면은 서로를 향한다.
그러한 배열에 의해, 양 반쪽이 형상 및 크기에서 동일하게 될 수 있다. 그러나 또한, 원리상 2개 반쪽의 동일한 형상 및 배열을 허용하는 기타 기하구조가 상정될 수 있다.
본 발명의 바람직한 변형에서, 브레이크 디스크는 플랜지에 의해 바퀴에 고정되는 중심 고정 개구를 갖고, 마찰면은 플랜지와 마찰잠금 연결이 되게 연속적으로 평탄하거나 플랜지와의 확실한 연결을 위하여 고정 개구로부터 시작되는 홈을 갖도록 설계된다.
이러한 배열은 플랜지와 브레이크 디스크 사이의 마찰잠금 연결만으로 노치 응력이 외부에서 브레이크 디스크로 전혀 전달되지 않는다는 이점을 갖는다. 그러나 또한, 원리상 브레이크 디스크의 양 반쪽 사이의 연속적인 확실한 연결과 바퀴로의 장착이 요구되는 경우, 플랜지와의 확실한 연결을 위하여 고정 개구로부터 시작되는 홈을 사용하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 브레이크 디스크는 브레이크 디스크에서 자체로 알려진 방식으로 사용될 수 있고, 브레이크 디스크의 양 측면에서 특정 영역을 외부적으로 포위하는 브레이크 새들(saddle) 및 마찰면에 대해 압박하는 브레이크 라이닝을 갖는 다.
본 발명의 바람직한 변형에서, 브레이크 디스크의 리브는 서로 이격되어 브레이크 라이닝이 브레이크 디스크의 2개 이상의 리브를 덮게 된다.
그러한 설계는 양측에서 브레이크 디스크에 작용하는 압력이 가능한 한 균일하게 브레이크 디스크에 가해지고, 좌굴 및 굽힘 모멘트가 크게 회피되도록 보장한다.
본 발명의 이러한 구체예의 유리한 변형에서, 플랜지는 각각의 경우에 브레이크 디스크의 마찰면을 내부의 평탄한 원통면으로 부분적으로 덮는 2개의 부분 플랜지를 갖고, 클램핑(clamping) 수단이 부분 플랜지를 서로에 대하여 인장하기 위하여 제공되어 브레이크 디스크와 내부 플랜지 사이의 마찰잠금 연결을 보장한다.
이러한 방식으로, 혹시 가능한 노치 응력이 볼트 등에 의해 브레이크 디스크로 전달됨이 없이 브레이크 디스크와 바퀴 사이에서 특히 부드러운 토크(torque) 전달이 보장되며, 이것은 복합 세라믹 재료로부터의 생산 중 파괴 위험에 대하여 보호하는 데 특히 유리한 효과를 미친다.
대안적 구체예에 따르면, 연결 개구로부터 시작되는 홈이 하나 이상의 마찰면에 제공되고, 대응 플랜지 웹(web)이 상기 홈내에 확실히 물린다.
그러한 설계는 브레이크 디스크의 2개의 반쪽 사이의 연속적인 확실한 연결과 바퀴로의 고정이 요구되는 경우 유리하다.
본 발명에 따른 생산 공정의 변형에서, 복합 세라믹 재료가 하기 단계에 의해 생산된다:
- 유기 전구체, 바람직하게는 충전재를 첨가할 때 열의 작용하에 주조가능한 장섬유의 하나 이상의 층으로부터 형성된 프리프레그(prepreg)를 생산하는 단계;
- 바람직하게는 충전재의 첨가하에 열의 작용하에 주조가능한 단섬유 및 유기 전구체로부터 형성된 혼합물을 생산하는 단계;
- 혼합물로 구성된 층과 함께 하나 이상의 프리프레그를 주형내로 도입시키고, 열의 작용하에 압축하여 생 제품을 생산하는 단계;
- 생 제품을 열분해하여 다공성 주조 동체를 생산하는 단계;
- 다공성 주조된 동체를 용융물(melt), 바람직하게는 실리콘 용융물로 용융 침윤(melt infiltration)시켜 반응 결합된 섬유를 갖는 주조 동체를 생산하는 단계.
이러한 방식으로, 세라믹 동체의 생산은 프리프레그가 표준화된 생산 공정에 의해 생산될 수 있고 그 후, 단섬유를 포함하는 혼합물과 함께 열의 작용하에 원하는 형상으로 주조되기만 하면 되므로 상당히 단순화 될 수 있다. 이러한 방식으로 주조된 동체는 대략 그 최종 외형 및 형상을 갖도록 제작될 수 있고, 후속 열분해 및 용융 침윤 후에 단지 최소의 후처리만이 필요하게 된다.
여기에서 바람직하게는 장섬유, 단섬유 또는 이들 중 어느 하나를 포함할 수 있는 복수의 프리프레그가 집합하여 적층을 형성하고, 이것이 열의 작용하에 주형으로 성형되게 된다.
여기에서, 바람직하게는 충전재가 첨가될 수 있는 단섬유 및 유기 전구체의 혼합물이 단섬유로 보강된 가능한 한 균질인 경계층을 수득하기 위하여 하나 이상의 프리프레그로 혼입되고 나서 장섬유로 보강된 프리프레그와 함께 적층으로 되거나, 예를 들어 합성 과립화에 의해 별개로 생산될 수 있다.
또한, 경계층이 생산되는 혼합물은 장섬유 프리프레그의 상응하는 외부층에 미리 혼입될 수 있다. 보다 두꺼운 층을 수득하기 위하여, 오로지 단섬유로만 보강된 여러 프리프레그가 사용되는 것이 바람직하다. 따라서, 복수의 프리프레그층이 적층되고(서로 포개어지고), 임의로 다양한 UD층 및 직조층이 다양한 프리프레그를 서로 상부에 씌움으로써 서로 결합될 수 있다.
원리상 다양한 공정이 프리프레그를 생산하기 위하여 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 프리프레그를 생산하기 위해 특히 선호되는 공정은 이미 유리 섬유보강 복합 재료의 생산을 위해 공지되어 있지만, 섬유보강 세라믹 재료의 생산을 위하여는 그러하지 않은 SMC(sheet moulding compounding) 방법이다.
이러한 목적으로, 캐리어 막이 저장 롤(roll)로부터 풀려지고, 그 후 유기 전구체 및 섬유가 위로부터 캐리어 막으로 첨가되며, 마지막으로 추가의 유기 전구체 및 캐리어 막이 위로부터 첨가된다. 그리고, 2개의 캐리어 막 사이에 포위된 재료는 압축되고 저장 롤로 권취된다. 그 다음, 수 시간 내지 수일에 걸쳐 실온에서 발생할 수 있는 전구체의 노화가 일어나서 두꺼워지기 효과, 부분 가교반응 또는 이들 중 어느 하나를 성취할 수 있다. 전구체가 충분히 노화한 후, 2개의 캐리어 막이 프리프레그의 2개 측면에서 제거되고 나서, 프리프레그가 생 제품을 생산하기 위한 부분으로 절단된다. 여러 프리프레그를 적층하여, 적당한 주형으로 압축된 복층 구조가 수득된다.
SMC 공정에 따라, 섬유가 장섬유의 형태로 유기 전구체와 함께 풀려진다. 단섬유가 생산되려면, 섬유가 프리프레그 생산 중에 절단 장치(초퍼:chopper)에 의해 원하는 길이로 또한 절단되고 나서, 유기 프리프레그층에 혼입된다.
여기에서, 장섬유 보강층을 단일 생산 공정에서 단섬유 보강층과 결합하는 것이 가능하다.
대안적으로, 경계 영역을 위한 단섬유 보강층은 물론 상이한 방식으로(예를 들어 과립화에 의해) 생산되고 나서, 나중에 장섬유보강 프리프레그와 결합되게 된다.
생 제품의 생산을 위한 추가적인 다른 예는 소위 RTM 공정으로서, 마찬가지로 유리 섬유보강 플라스틱의 생산을 위하여는 공지되어 있다.
이 공정에 따르면, 장섬유의 다양한 섬유 골조가 주형내에 놓여지고, 그 다음 유기 전구체가 가압하에 주형내로 주입되며, 전체가 주조된다. 본 발명에 따르면, 유기 전구체 및 단섬유의 혼합물과 임의로 충전재를 포함하는 하나 이상의 층이 이러한 방식으로 형성된 동체에 도포되고, 그 후 상기 동체가 열 작용하에 주형내에서 후주조되며, 그렇게 생산된 생 제품은 열분해되고 마지막으로 용융 침윤된다. 대안으로서, 단섬유를 유기 전구체와 함께 주형내에 주입하는 것을 또한 상정할 수 있다.
따라서, 이러한 방식으로 성형 및 섬유 매트릭스 통합이 한 단계로 수행된다.
피치(pitch) 및 수지 특히, 페놀 수지 또는 푸란 수지가 유기 전구체로서 상 기 공정에 사용되는 것이 바람직하다.
장섬유보강 프리프레그의 생산에 있어서 추가적인 다른 예로는 소위 슬립 침윤이 있다.
이러한 목적을 위하여, 장섬유의 조방섬유가 풀려지고 유기 또는 유기금속 전구체로 구성된 슬립, 바람직하게는 폴리실란, 폴리실록산 또는 폴리카르보실란뿐만 아니라 용매 및 충전재와 함께 침지 공정에 의해 침윤되고 나서, 플레이팅 코어상으로 권취된다.
그 다음, 이러한 방식으로 생산된 프리프레그는 프레스 기계내에서 단섬유보강 조성물과 결합되고 나서, 이미 상술한 방식으로 추가로 압축되어 단섬유보강 및 장섬유 보강층을 갖는 적당한 구조를 생산한다.
상술한 생산 공정은 예를 들어 일체형 브레이크 디스크 또는 2개의 반쪽으로 구성된 내부적으로 통기된 브레이크 디스크를 생산하는 데 사용될 수 있다.
브레이크 디스크가 2개의 반쪽으로부터 생산되는 경우, 바람직하게는 하나 이상의 장섬유 보강층을 갖는 하나 이상의 프리프레그가 단섬유보강 혼합물과 함께 프레스 기계내로 도입되고 열의 작용하에 압축되어 브레이크 디스크의 제 1 반쪽을 생산하며, 반면에 하나 이상의 추가 프리프레그가 바람직하게는 동일한 프레스 기계내로 도입되어 브레이크 디스크의 제 2 반쪽을 생산하게 된다. 그 후, 2개의 반쪽이 공기의 배출하에 열분해되어 다공성 주조 동체를 생산하게 되고, 이어서 이것이 반응성 용융물, 바람직하게는 실리콘 용융물로 용융 침윤되게 된다.
열분해, 및 열분해에 생산된 다공성 주조된 동체의 실리콘 용융물과의 용융 침윤 전에 2개의 반쪽을 접합함으로써, 2개의 반쪽을 서로 특히 밀접하게 접합하는 것이 성취되는 데, 이것은 하나의 반쪽의 섬유가 어느 정도는 다른 반쪽의 표면에 호크로 걸리듯 접합되고, 후속 용융 침윤 동안에 심지에 양 반쪽이 어느 정도는 양 반쪽의 다공성 골격으로 침투하는 연속적인 금속성 산입에 의해 서로 재료잠금 방식으로 접합되게 되기 때문이다. 게다가, 2개의 반쪽의 특히 밀접한 접합이 실리콘과 탄소 사이의 반응 결합의 메커니즘에 의해 성취된다. 또한, 용융 침윤 동안에 생 제품내에 존재하는 SiC가 일부 또는 전부 재용해되고, 후속 냉각 동안에 2차 SiC로서 분리되며, 이것은 2개 반쪽의 결합을 추가로 개선시킨다.
표현 "실리콘 용융물"은 실리콘에 더하여 얼로이된 성분, 특히 철 및 크롬을 함유하는 용융물을 의미하고, 이것은 DE-A-197 11 831에서 상세히 설명된 바와 같이 체적 변화에 기인하여 상당히 감소된 내부 응력 때문에 특히 바람직하다는 것이 이해될 수 있다.
상술한 잔여 특징 및 상세히 설명될 하기 특징이 각 경우에 명세된 결합형태로 뿐만 아니라 본 발명의 범주를 넘어서지 않으면서 기타 결합형태 또는 심지어 단독으로 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
본 발명의 구체예는 도면으로 도시되어 있고, 하기 설명에 상세하게 논의되어 있는 데, 여기에서:
도 1은 본 발명에 따른 브레이크 디스크를 구비한 디스크 브레이크를 단순화하여 나타낸 부분 투시도이다.
도 2는 도 1에 따른 브레이크 디스크의 하나의 반쪽에 대한 평면도이다.
도 3은 위에 도시된 본 발명에 따른 브레이크 디스크의 변형을 확대하여 나타낸 부분도이다.
도 4는 도 3에 따른 브레이크 디스크의 하나의 반쪽을 브레이크 디스크의 제 2 반쪽이 없이 더 잘 보이도록 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 브레이크 디스크를 생산하기 위한 프레스 기계의 주형 반쪽을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 브레이크 디스크의 변형에 대한 평면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 브레이크 디스크의 추가 구체예를 후자를 고정하기 위한 플랜지와 함께 도시한 단면도이다.
도 8은 프리프레그의 기본 구조를 투시하고, 부분 단면쳐서 확대시켜 도시한 것이다.
도 9는 프리프레그의 단면을 확대된 크기로 도식적으로 나타낸 것이다.
도 10은 하나의 반쪽의 리브의 영역내에서 상당히 증가된 크기로 각각의 층의 구성을 도시한 부분 단면도이다.
도 11은 SMC 공정에 따른 프리프레그 생산을 도식적으로 나타낸 것이다.
도 12는 슬립 침윤 공정에 따른 프리프레그 생산을 도식적으로 나타낸 것이다.
도 1은 디스크 브레이크의 부분 투시도로서, 그것은 부재번호 "10"으로 식별 된다. 디스크 브레이크(10)는 부재번호 "16"으로 식별되는 브레이크 디스크를 포함하고, 그것은 2개의 반쪽 즉, 제 1 반쪽(17) 및 제 2 반쪽(18)으로 구성되며, 내부적으로 통기된 디스크 브레이크를 형성하기 위하여 방사상 통기 채널을 구비한다.
브레이크 디스크(16)를 바퀴에 고정시키기 위하여, 부재번호 "13"으로 전체적으로 식별되는 포트형 플랜지가 제공되고, 그것은 클램핑 수단(15) 예를 들어, 리벳을 통하여 브레이크 디스크(16)의 후미에 정렬된 제 2 부분 플랜지(미도시)에 접합된다. 바퀴로의 고정을 위하여, 바퀴 너트가 나사 고정되게 통하는 구멍(14)이 플랜지(13)의 전면에 제공된다.
또한, 도 1은 브레이크 새들(11)을 도식적으로 나타내고, 그 안에 브레이크 라이닝(12)이 브레이크 디스크(16)의 양측에 정렬되어 있으며, 브레이크를 작동시키기 위하여 라이닝이 브레이크 디스크(16)에 대해 양측으로부터 수압식으로 압축된다.
상술한 바와 같이, 브레이크 디스크(16)는 2개의 반쪽(17, 18)으로 구성되고, 그 중 하나의 반쪽(17)을 내부에서 본 것이 도 2에 도시되어 있다.
도 2에서, 중심 원형 고정 개구(22)가 인식될 수 있다. 게다가, 방사상으로 진행하는 복수의 리브(20)가 반쪽(17)의 환형 표면상에 규칙적으로 이격되어 연장하고, 방사상으로 진행하는 통기 채널(21)이 인접 리브(20) 사이에 형성되어 있음이 도 2로부터 알 수 있다.
이러한 리브 및 통기 채널의 형상 및 배열은 도 3 및 도 4를 참조하여 앞으 로 더욱 상세하게 논의할 것이다.
서로 접합된 2개 반쪽(17, 18)의 변형을 확장된 크기로 전면에서 도시한 도 3에서 보듯이, 상기 반쪽(17, 18)은 서로 확실하게 맞물리고 그 사이에 통기 채널(21)이 형성되도록 형성된다.
이러한 목적을 위하여, 2개 반쪽(17, 18)이 형상 및 크기 모두에서 동일하고, 따라서 단일 프레스 기계를 사용하여 생산될 수 있다. 리브의 형상은 도 4에 도시된 반쪽(17)의 전개도로부터 잘 나타난다.
각각의 리브(20. 20', 20", 20'")는 방사 평면내에서 진행하는 제 1 지지면(17)을 갖고, 그것은 경사면(28)을 통하여 유사하게 방사 평면내에서 진행하는 제 2 지지면(29)으로 변화한다. 2개의 지지면(27, 29) 사이의 경사면(28)은 도 4에 도시된 바와 같이, 방사 평면에 대하여 예를 들어 둔각으로 경사를 이루지만, 방사 평면에 대하여 수직일 수도 있다. 게다가, 2개의 지지면(27, 29) 사이의 경사면(28)이 곡면인 것을 상정할 수 있다. 더욱이, 지지면(27, 28)도 또한 곡면일 수 있다. 따라서, 리브를 정면으로 하는 반쪽(17)의 측면은 평면 마찰면(24)으로서 형성된다. 제 1 지지면(27)은 마찰면(24)으로부터 제 2 지지면(29)보다 작은 간격을 가진다. 따라서 무엇보다, 각각의 리브(20, 20', 20", 20'")는 대략 계단형의 외관을 가진다.
인접 리브의 배열은 각각의 경우, 방사 방향의 2개의 인접 리브 예를 들어, 리브(20, 20')가 제 1 지지면(27)이 서로 마주보고 진행하게 진행하도록 설계된다. 방사 방향으로 진행하는 넓은 홈(31)은 이러한 제 1 지지면 사이에 형성된다. 이제, 제 2 리브(20')는 후속하는 인접 리브(20")의 거울상이 되도록 형성되는 데, 리브(20') 및 후속 리브(20")의 제 1 지지면은 그들 사이에 형성된 홈(30)을 향하지 않으나, 그 대신에 제 1 리브(20) 및 후속 리브(20'")를 향한다.
여기에서, 홈(30)의 밑변이 홈(31)의 밑변과 폭이 같더라도, 리브(20') 및 리브(20") 사이의 홈(30)은 리브 (20) 및 리브(20') 사이의 홈보다 좁은 데, 이것은 양 반쪽(17, 18)이 서로 상보적이기 때문이며, 그 결과 전반적으로 모든 통기 채널(21)이 동일한 형상 및 크기를 가진다.
도 2에 따르면 방사 방향으로 진행하는 통기 채널(21)은 직선형보다는 곡선형일 수 있는 데, 예를 들어 나선형으로 진행할 수 있다.
도 5는 브레이크 디스크(16)의 2개 반쪽(17, 18)을 생산하기 위한 부재번호 "50"으로 전체적으로 식별되는 프레스 기계의 주형 반쪽(52)의 단면을 나타낸다. 여기에서, 리브를 생산하기 위하여 리브의 형상에 상보적인 형상을 갖는 홈(54)이 주형 반쪽(52)의 표면에 형성되어 있다.
그러면, 프레스 기계(50)의 다른 주형 반쪽은 평탄한 마찰면을 생산하기 위해 적당한 환형 오목부를 가진다.
2개 반쪽(17, 18)의 외형의 특별한 이점은 양 반쪽(17, 18)을 생산하기 위하여 하나의 동일한 프레스 기계(50)가 사용될 수 있다는 점이다.
브레이크 디스크를 바퀴에 확실하게 고정시키기 위하여, 도 6에 도시된 바와 같이, 브레이크 디스크(60)의 중심 개구(62)로부터 시작하는 홈(64)이 방사상으로 외부로 약간 연장하고 바람직하게는 그 단부가 반원형으로 폐쇄되도록 제공된다. 그러면, 마운팅의 대응 웹이 이러한 홈(64)에 맞물리게 되고, 이로써 브레이크 디스크(60)가 바퀴에 장착된다.
상기에 대한 대안이 도 7에 도시되어 있다.
이 경우에, 부재번호 "70"에 의해 전체적으로 식별되고, 2개의 반쪽(71, 72)으로 구성된 브레이크 디스크가 2개의 부분 플랜지(75, 78)로 구성된 플랜지(74)상에 마찰잠금 방식으로 단순히 장착된다. 제 1 부분 플랜지(75)는 포트형이고, 도 1에 도시된 바와 유사하게 바퀴 너트에 의한 고정에 사용되는 복수의 구멍(76)을 그 외측에 가진다. 또한, 이러한 제 1 부분 플랜지(75)는 외부로 돌출된 환형 웹(77)을 가지며, 이것에 의해 이 부분 플랜지(75)가 반쪽(72)의 마찰면(82)에 안착한다. 제 2 부분 플랜지(78)는 반대측에 제공되고, 환형 웹(79)에 의해 반쪽(71)의 마찰면(81)에 안착한다. 양 부분 플랜지(75, 78)는 연결 요소(80) 예를 들어, 볼트에 의해 서로 클램프 결합됨으로써 2개의 환형 웹(77, 79)이 마찰면(81, 82)에 대하여 압축되고, 그리하여 플랜지(74) 및 브레이크 디스크(70) 사이의 마찰잠금 연결을 보장한다.
여기에서, 2개 부분 플랜지(75, 78) 사이의 압축력은 최대 가능 제동 모멘트가 전달될 수 있을 만큼 충분히 크기만 하면 된다.
그러한 브레이크 디스크, 또는 일반적으로 그러한 주조된 동체는 예를 들어, 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 개별 섬유층으로부터 적층된다.
여기에서, 하나 이상의 적층을 포함하는 소위 프리프레그가 사용되는 것이 바람직하다. 이것은 UD층일 수 있으며, 이것은 바람직하게는 각각의 경우에 서로에 대해 각도상 이격되어 배열되는 것이 바람직한 데, 예를 들어 서로에 대해 45° 공간적으로 변위되며, 그리고/또는 중층(직조층)일 수 있다.
그러한 여러 프리프레그로 구성된 적층이 도 8 및 도 9에 도시되어 있고, 부재번호 "91"로 전체적으로 식별된다.
도 8에 따르면, 4개의 UD층 전체가 도식적으로 도시되어 있고, 서로에 대하여 각도상 변위되어 배열되어 있다. 각각의 경우에, 바람직하게는 통계적으로 분포된 탄소 단섬유 다발을 포함하는 층(93, 94)은 적층(91)의 상부측 및 하부측에 각각 접합된다.
여기에서, 장섬유로 보강된 UD층은 손상에 대해 필요한 내성을 제공하고, 각각의 경우에 단섬유로 보강된 2개의 층(93, 94)은 특히 내마모성이고 기밀성 및 수밀성 경계층을 생산하며, 그 외부면(96, 97)은 브레이크 라이닝을 위한 추후 마찰층으로서 형성된다.
또한, 직조층(95)이 도 9에 도식적으로 도시된 바와 같이, 개개의 UD층 사이에 제공될 수 있다.
그러나, 저비용 생산을 위하여, 직조 재료의 그러한 층의 혼입은 일반적으로 생략된다.
그러한 적층(91)으로부터 생산된 반쪽(100)을 보여주는 도 10으로부터, 적층(91)의 층(92, 93, 94)이 각각의 경우에 리브까지 도입됨으로써, UD층 및 중층이 리브를 통하여 진행하고 그리하여 리브 영역내에서 양호한 강도 및 양호한 치수 안정성을 보장한다.
기계적 안정성 및 세라믹 동체의 손상에 대한 내성을 전체적으로 높게 보장하고 경계층의 외부면에 특히 높은 내마모성을 보장하기 위하여 층상 구조가 특정 요구에 따라 주조된 동체에 적당하게 적용될 수 있다는 것이 이해된다.
프리프레그를 생산하기 위한 2개의 가능한 제조 변형예가 도 11 및 도 12에 간단히 도시되어 있다.
도 11은 SMC 공정에 따른 프리프레그 생산을 도시하고 있는 데, 이것은 본 발명에 따르면 특히 바람직하다. SMC 장치는 도 11에 도식적으로 도시되어 있고, 부재번호 "110"으로 전체적으로 식별된다.
유리 섬유보강 플라스틱의 생산에 있어서 그 자체로 공지된 SMC 공정에 따르면, 섬유를 유기 결합제의 첨가하에 2개의 캐리어 막(116, 118) 사이에 이식함으로써, 프리프레그를 형성한다. SMC 장치(110)는 이러한 목적을 위하여 일련의 롤러를 가지고 있고, 그 위로 하부 캐리어 막(116)이 안내된다. 무엇보다, 일반적으로 페놀 수지 또는 푸란 수지 형태의 유기 전구체가 전구체 박스(112)를 통하여 첨가된다. 섬유(120)는 섬유 저장 롤(미도시)로부터 조방섬유로서 풀려져서 첨가되고, 추가로 전구체 층이 위로부터 추가의 전구체 박스(114)를 통하여 첨가되며, 그 층위로 상부 캐리어 막(118)이 도포된다. 이런 방식으로 조합된 섬유(120) 및 전구체를 구비한 층은 2개의 캐리어 막(116, 118) 사이에 내포되는 데, 그 다음 롤러 유니트(124)에 의해 압축되고 나서 롤(126) 상으로 권취된다. 대안적으로, 섬유(120)는 첨가되기 전에 절단 장치(122)에 의해 전구체 층 사이에 내포될 수 있는 단섬유로 절단될 수 있다. 예를 들어 흑연, 카본 블랙 또는 SiC 분말과 같은 충전재가 전구체에 첨가되는 것이 바람직하고, 상기 전구체는 일반적으로 페놀 수지 또는 푸란 수지(열경화성) 또는 피치이다.
그러므로, 도시된 SMC 장치를 사용하여 단순히 장섬유 또는 단순히 단섬유로 보강된 프리프레그를 생산하는 것이 또한 가능하다. 또한, 여기에서 단지 간략하게 설명된 장치는 장섬유층이 공통 프리프레그층내에서 단섬유층과 결합되도록 변형될 수 있다.
그렇게 생산된 복합물이 롤(126) 상에 권취되고 난 후, 다음 단계는 프리프레그를 노화시키는 것으로서, 이것은 수 시간 또는 수일에 걸쳐 상온에서 발생하여 프리프레그의 밀집화를 달성하는 데, 이것은 전구체의 확실한 부분 가교화를 의미한다.
그 다음, 2개의 캐리어 막이 제거되고, 프리프레그가 추가로 가공될 수 있다.
프리프레그의 생산 후에, 그것이 적당한 크기로 절단되고 그리고/또는 여러 프리프레그층(ply)이 서로의 위에 적당한 방식으로 놓이고 나서 적당한 주형, 예를 들어 프레스 기계(50)내에서 상승된 온도, 일반적으로 약 100℃ 내지 200℃에서 압축 및 경화되며, 상승된 온도에서 매트릭스 수지를 가소화함으로써 주형의 양호한 충전이 보장된다.
이러한 방식으로 생산된 생 제품이 열분해 로내에서 바람직하게는 질소 분위기(또는 메탄 분위기)하에 약 1,000℃에서 가열된다. 그럼으로써, 유기 결합제 성분이 부피 감소와 함께 탄소로 열화된다. 그리하여 다공성 주조된 동체가 생산된다. 그 다음, 이러한 방식으로 수득된 이러한 탄화된 주조 동체는 DE-A-197 11 831의 원리로부터 공지된 바와 같이, 진공의 약 1,600℃인 흑연 도가니에서 임의로 철 및 크롬이 첨가되어 함유될 수 있는 실리콘 용융물로 침윤된다.
장섬유보강 프리프레그의 생산을 위한 추가 변형은 슬립 침윤 장치를 사용하는 것으로서, 도 12에 도식적으로 도시되어 있으며, 부재번호 "130"으로 전체적으로 식별된다.
이러한 목적을 위하여, 조방섬유(134)가 섬유 되감기 장치(132)로부터 풀려지고, 이것은 코팅 욕(136), 후속 침전 욕(138), 건조 구획(140) 및 침윤 욕(142)을 통과하고 나서, 보관 코어(144)상에 침적되며, 그 위에 프리프레그(146)가 탑재된다. 따라서, 상기 절차는 슬립(전구체, 충전재 및 용매로 구성됨)을 이용한 침지 공정으로서, 그것에 의해 조방섬유(134)가 침윤된다. 상향 코팅 욕(136), 침전 욕(138) 및 건조 구획(140)이 적당한 전처리를 수행하는 데 조력한다. 유기 또는 유기금속 전구체, 바람직하게는 폴리실란, 폴리실록산 또는 폴리카르보실란이 전구체로서 사용될 수 있다.
충전재는, 예를 들어 SiC(비활성), 또는 카바이드 형성 시약(Ti, Al, Cl) 또는 B와 같은 반응성 충전재일 수 있고, 후자는 N2 분위기하에 BN으로 전환될 수 있는 데, 바람직하게는 전구체와 혼합된다.
이러한 방식으로 생산된 프리프레그는 그 후, 단섬유 조성물과 함께 조합되어 가열된 프레스 기계내에서 경화된다. 그 다음, 열분해가 발생한다(예를 들어, N2 분위기 또는 진공하에 1,400℃에 이르는 최대 온도에서 36 시간). 그리하여, 유기금속 전구체가 금속상(α-SiC, C)으로 전환된다. 또한, 충전재가 그것들이 카바이드 형성 화합물 또는 B라면 반응한다. 충전재로서 B를 사용하는 것이 특히 선호되는 데, 그 이유는 B의 질화물 형성(1,400℃ 초과의 온도에서 BN형성)이 현저한 부피 증가를 통하여 어떠한 열분해 수축도 제거하기 때문이다.
도 3 및 도 4에 따른 2개의 반쪽으로 구성된 브레이크 디스크의 생산을 위하여, 예를 들어 SMC 공정에 따라 생산된 여러 프리프레그의 적층(91)으로 구성된 2개의 반쪽이 상승된 온도에서 동일한 프레스 기계(50)내에서 압축된다. 이러한 방식으로 생산된 2개의 생 제품이 서로의 상부에 놓이고 나서, 함께 열분해하여 최종적으로 용융 침윤된다.
사용된 프리프레그가 단순히 장섬유층으로 구성되기도 하고, 단섬유를 포함하는 하나 이상의 경계층이 상이한 공정으로 생산될 수 있다는 것이 이해될 수 있다. 그 다음, 이러한 방식으로 생산된 과립이 프리프레그와 함께 적당한 주형에 첨가되고 압축되어 그리 제품을 생산한다.
실시예
외부 직경이 280 mm이고 두께가 약 13 mm인 도 6에 도시된 형상의 고체 브레이크 디스크를 12 장섬유 UD 프리프레그 및 16 단섬유 프리프레그로부터 생산하였다. 이것에 대해, 0°, 90° 및 45°(각도는 각각의 경우에 제 1 층에 대한 각도를 의미한다)에서 정렬된 3개의 프리프레그층을 적층하고, 2개의 그러한 복합물을 거울상 배열로 서로의 상부를 포개었다. 2개의 그러한 적층, 6개 층의 각각을 서로 접합시켰다. 8개의 단섬유 프리프레그를 각각의 외측에 적층하였다. 모든 프리프레그를 SMC 공정에 따라 생산하고, 두께를 약 4 mm로 하였다. 이러한 방식으로 형성된 적층 복합물을 적당한, 예열된 프레스 기계내에서 210 bar의 압력으로 150 ℃에서 15분 동안 주조하였다. 이러한 상태는 주형의 우수한 충전을 보장한다. 이러한 방식으로 생산된 생 제품을 프레스 기계로부터 제거하고, 로내에서 질소 분위기하에 약 50 K/hour의 속도로 약 1,100 ℃의 온도까지 가열하며, 이 온도에서 약 7시간 동안 유지하여 탄화를 수행하였다. 그 다음, 무엇보다 로를 냉각하고 나서, 진공으로 하였다. 이제 생 제품을 진공 속에 400 K/hour의 속도로 1,400 ℃까지 가열하고 나서, 60 K/hour의 속도로 1,650℃까지 가열하고, 후자의 온도에서 순수한 실리콘 용융물로 규화시켰는 데, 지속 시간이 약 14시간이었다. 그 다음, 생 제품을 약 100 K/hour의 속도로 실온까지 냉각시켰다.
이러한 방식으로 생산된 브레이크 디스크는 최종 외형에 매우 근사한 형상에 특징이 있고, 단지 후처리 그라인딩만을 거치면 된다. 브레이크 디스크는 우수한 기계적 특성, 내열성 및 내산화성을 가질 뿐만 아니라 양호한 마찰 특성을 갖는다.

Claims (32)

  1. 코어 및 경계층(93, 94)을 포함하는 섬유보강 세라믹 동체로서, 상기 경계층(93, 94)은 상기 코어와 연결되며 마찰학적 응력을 받을 수 있는 하나 이상의 외부면(96, 97)을 갖는, 섬유보강 세라믹 동체에 있어서,
    상기 코어는 하나 이상의 층(92)으로 구성되어 그 중 하나 이상의 층은 길이 50mm 이상의 장섬유로 보강되고,
    상기 경계층(93, 94)은 길이 50mm 미만의 단섬유로 보강되고, 그리고
    상기 섬유들은 용융 침윤된 매트릭스와 반응결합하는 것을 특징으로 하는,
    섬유보강 세라믹 동체.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 층(92)은 UD층(92)이며, 상기 UD층 각각은 장섬유가 하나의 선호 방향(preferential direction)으로 정렬되며, 2개 이상의 UD층(92)의 선호 방향이 서로에 대해 각도상 변위되어 정렬됨을 특징으로 하는,
    섬유보강 세라믹 동체.
  3. 제 1항에 있어서,
    코어가 단섬유 또는 직조된 장섬유를 구비한 하나 이상의 층(95)을 갖는 것을 특징으로 하는,
    섬유보강 세라믹 동체.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 단섬유로 보강된 하나 이상의 층(95)이 2개의 인접 UD층(92) 사이에 정렬됨을 특징으로 하는,
    섬유보강 세라믹 동체.
  5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 직조된 장섬유를 구비한 하나 이상의 층(95)이 2개의 인접 UD층(92) 사이에 정렬됨을 특징으로 하는,
    섬유보강 세라믹 동체.
  6. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    단섬유가 선호 방향이 없는 통계학적 분포 방식(statistically distributed manner)으로 넓게 정렬되는 것을 특징으로 하는,
    섬유보강 세라믹 동체.
  7. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장섬유 및 단섬유가 실리콘, 탄소, 붕소, 질소 또는 이들 중 어느 하나 이상을 기재로 하여 공유 결합을 갖는 고온 내성 섬유로서 형성됨을 특징으로 하는,
    섬유보강 세라믹 동체.
  8. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 섬유들이 실리콘 카바이드의 매트릭스와 반응결합함을 특징으로 하는,
    섬유보강 세라믹 동체.
  9. 서로 접합된 2개의 반쪽(17, 18; 71, 72; 100)을 구비한 브레이크 디스크로서,
    상기 2개의 반쪽(17, 18; 71, 72; 100)은 각각 마찰면(24, 26; 81, 82; 102)으로 형성된 외부면 및 내부면을 갖고, 상기 1개 또는 2개의 반쪽(17, 18; 71, 72; 100)의 내부면상의 리브(20, 20', 20", 20'")가 다른 반쪽(17, 18; 71, 72; 100)에 안착되도록 제공되며, 방사상으로 진행하는 리브(20, 20', 20", 20'")가 양 반쪽(17, 18; 71, 72; 100)의 내면에 제공되어 각각의 다른 반쪽(17, 18; 71, 72; 100)의 대응 리브(20, 20', 20", 20'") 사이에 확실히 맞물리게 되며, 그리고
    상기 2개의 반쪽(17, 18; 71, 72; 100)은 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 섬유보강 세라믹 동체를 포함하는,
    브레이크 디스크.
  10. 제 9항에 있어서,
    통기 채널(21)이 1개의 반쪽(17, 18; 71, 72; 100)의 리브(20-20'") 및 다른 반쪽(17, 18; 71, 72; 100)의 리브(20-20'") 사이에 형성됨을 특징으로 하는,
    브레이크 디스크.
  11. 제 9항에 있어서,
    양 반쪽(17, 18; 71, 72; 100)이 크기 및 형상 모두에서 동일하게 형성됨을 특징으로 하는,
    브레이크 디스크.
  12. 제 11항에 있어서,
    각 리브(20-20'")가 방사 평면내에서 진행하는 제 1 지지면(27)을 갖고, 이것은 경사면(28)을 통하여 방사 평면내에서 진행하는 제 2 지지면(29)으로 변화하고, 제 2 지지면은 제 1 지지면(27)보다 마찰면(24, 26; 81, 82; 102)으로부터의 간격이 더 큰 것을 특징으로 하는,
    브레이크 디스크.
  13. 제 11항에 있어서,
    각각의 반쪽(17, 18; 71, 72; 100)의 내부면에는 방사상으로 진행하는 홈(30, 31)이 제공되고, 홈 사이로 리브(20-20'")가 돌출되어 있으며, 상기 각각의 반쪽의 홈은 지지면을 가지며, 상기 각각의 반쪽의 4개의 리브(20-20'")가 서로에 대해 방사 방향으로 배열됨으로써 제 1 리브(20)의 제 1 지지면(27)과 인접 제 2 리브(20')의 제 1 지지면(27)은 서로를 향하는 반면, 제 2 리브(20')의 제 1 지지면(27)과 후속 제 3 리브(20")의 제 1 지지면(27)은 서로 반대로 향하고, 제 3 리브(20")의 제 1 지지면(27)과 후속 제 4 리브(20'")의 제 1 지지면(27)이 다시 서로를 향함을 특징으로 하는,
    브레이크 디스크.
  14. 제 9항에 있어서,
    플랜지(13; 74)에 의해 바퀴에 고정되기 위한 중심 고정 개구(22; 62)를 구비하고, 마찰면(24, 26; 81, 82)이 플랜지(13;74)로의 마찰잠금 연결을 위해 평탄하게 형성됨을 특징으로 하는,
    브레이크 디스크.
  15. 제 14항에 있어서,
    고정 개구(62)로부터 시작하는 홈(64)이 플랜지의 대응 웹과 확실하게 결합시키기 위하여 하나 이상의 마찰면상에 제공됨을 특징으로 하는,
    브레이크 디스크.
  16. 장섬유로 보강된 하나 이상의 층(92)으로 구성된 코어가 생산되고,
    코어가, 장섬유보다 길이가 짧은 단섬유로 보강되고, 마찰학적 응력을 받을 수 있는 하나 이상의 외부면(96, 97)을 갖는 경계층(93, 94)에 접합된, 섬유보강 세라믹 동체를 생산하는 방법으로서,
    - 유기 전구체의 첨가 하에 장섬유의 하나 이상의 층(92)으로부터 열의 작용하에 주조가능한 프리프레그(128; 146)를 생산하는 단계;
    - 단섬유 및 유기 전구체로부터 열의 작용하에 주조가능한 혼합물을 생산하는 단계;
    - 혼합물로 구성된 층(93, 94)과 함께 프리프레그(128; 146)를 주형에 도입시키고, 열의 작용하에 압축하여 생 제품(green product)을 생산하는 단계;
    - 생 제품을 열분해하여 다공성 주조 동체를 생산하는 단계;
    - 다공성 주조 동체를 용융물로 용융 침윤시켜 반응결합된 섬유를 구비한 주조 동체를 생산하는 단계를 포함함을 특징으로 하는,
    세라믹 동체 생산 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 하나 이상의 층(92)은 UD층(92)이며, 상기 UD층 각각은 장섬유가 하나의 선호 방향으로 정렬되며, 2개 이상의 UD층(92)의 선호 방향이 서로에 대해 각도상 변위되어 정렬되어 사용됨을 특징으로 하는,
    세라믹 동체 생산 방법.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 코어 내에 직조된 장섬유를 구비한 하나 이상의 층(95)이 편입됨을 특징으로 하는,
    세라믹 동체 생산 방법.
  19. 제 16항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 있어서,
    실리콘, 탄소, 붕소, 질소 또는 이들 중 어느 하나 이상을 기재로 하는 공유결합을 가진 고온 내성 섬유가 장섬유 및 단섬유로서 사용됨을 특징으로 하는,
    세라믹 동체 생산 방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    복수의 단섬유 보강 및 장섬유 보강 또는 이들 중 어느 하나의 프리프레그가 집합되어 적층(91)을 형성하고 나서, 주형내에서 열의 작용하에 압축되어 생 제품을 형성함을 특징으로 하는,
    세라믹 동체 생산 방법.
  21. 제 16항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 있어서,
    프리프레그(128)가,
    - 캐리어 막(116)을 저장 롤로부터 푸는 단계;
    - 위로부터 유기 전구체 및 섬유(120)를 캐리어 막(116)에 공급하는 단계;
    - 위로부터 유기 전구체 및 추가의 캐리어 막(118)을 도포하는 단계;
    - 2개의 캐리어 막(116, 118) 사이에 밀봉된 재료를 압축하고 저장 롤 상으로 권취하는 단계;
    - 전구체를 노화시켜 부분 가교화를 수행하는 단계를 포함하는, SMC 공정에 따라 생산됨을 특징으로 하는,
    세라믹 동체 생산 방법.
  22. 제 21항에 있어서,
    캐리어 막(116, 118)이 노화후에 제거되고 나서, 프리프레그(128) 또는 여러 프리프레그로 구성된 적층(91)이 주형내에서 단섬유를 포함하는 하나 이상의 경계층과 함께 압축되어 생 제품을 생산함을 특징으로 하는,
    세라믹 동체 생산 방법.
  23. 제 21항에 있어서,
    섬유(120)가 캐리어 막(116)으로의 공급 동안에 단섬유로 절단됨을 특징으로 하는,
    세라믹 동체 생산 방법.
  24. 제 23항에 있어서,
    단섬유로 절단된 섬유의 추가 층뿐만 아니라 추가의 유기 전구체가, 유기 전구체가 개재된 장섬유를 가진 층에 도포되고 나서, 제 2 캐리어 막(118)이 도포됨을 특징으로 하는,
    세라믹 동체 생산 방법.
  25. 제 16항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 있어서,
    장섬유의 섬유 조직으로부터 RTM 공정에 따라 생산된 코어가 주형내에 놓이고 나서, 유기 전구체가 가압하에 주형내로 주입되어 성형되고, 유기 전구체와 단섬유의 혼합물의 하나 이상의 층이 형성된 동체에 도포되고, 동체가 주형내에서 열의 작용하에 사후 형성되고 나서, 이렇게 생산된 생 제품이 열분해되고, 그 다음 용융 침윤됨을 특징으로 하는,
    세라믹 동체 생산 방법.
  26. 제 16항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 있어서,
    피치 또는 수지가 유기 전구체로서 사용됨을 특징으로 하는,
    세라믹 동체 생산 방법.
  27. 제 16항에 있어서,
    장섬유로 보강된 프리프레그가 슬립 침윤에 의해 생산되며, 이때 섬유가 풀려지고, 유기 또는 유기금속 전구체, 용매 및 충전재로 구성된 슬립에 의한 침지 공정에 의해 침윤되고 나서, 플레이팅 코어(144)상으로 권취됨을 특징으로 하는,
    세라믹 동체 생산 방법.
  28. 제 16항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 있어서,
    섬유(120; 134)가, 50 mm 이상의 길이를 갖는 장섬유로 가공되거나 50 mm 미만의 길이를 갖는 단섬유로 절단된 섬유 다발(조방섬유)의 형태로 사용됨을 특징으로 하는,
    세라믹 동체 생산 방법.
  29. - 각각의 층에 유기 전구체와 함께 접합되어 열의 작용하에 주조될 수 있는 층을 형성하는 비지향성 또는 직조 장섬유의 하나 이상의 층(92, 93, 94)을 포함하는 고온 내성 섬유로부터 프리프레그(128; 146)를 생산하는 단계;
    - 유기 전구체와 단섬유의 혼합물을 생산하는 단계;
    - 단섬유를 포함하는 혼합물로부터 형성된 하나 이상의 층과 함께 하나 이상의 프리프레그(128; 146)를 프레스 기계(50)내로 도입시키고, 열의 작용하에 압축하여 생 제품을 생산하는 단계;
    - 생 제품을 열분해하여 다공성 주조 동체를 생산하는 단계;
    - 다공성 주조 동체를 반응성 용융물로 용융 침윤시키는 단계를 포함하여, 제 16항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 따른 세라믹 동체 생산 방법에 의해 생산된 세라믹 동체를 포함하는 브레이크 디스크를 생산하는 방법.
  30. - 각각의 층에 유기 전구체와 함께 접합되어 열의 작용하에 주조될 수 있는 층을 형성하는 비지향성 또는 직조 장섬유의 하나 이상의 층(92, 93, 94)을 포함하는 고온 내성 섬유로부터 프리프레그(128; 146)를 생산하는 단계;
    - 유기 전구체와 단섬유의 혼합물을 생산하는 단계;
    - 단섬유를 가진 혼합물로부터 형성된 층과 함께 하나 이상의 프리프레그(128; 146)를 프레스 기계(50)내로 도입시키고 열의 작용하에 압축하여 브레이크 디스크(16; 60; 70; 90)의 제 1 반쪽(17, 18; 71, 72; 100)을 생산하는 단계;
    - 하나 이상의 추가의 프리프레그(128; 146)를 동일한 프레스 기계(50)내로 도입시키고 열의 작용하에 압축하여 브레이크 디스크(16; 60; 70; 90)의 제 2 반쪽(17, 18; 71, 72; 100)을 생산하는 단계;
    - 2개의 반쪽(17, 18; 71, 72; 100)을 접합시키고 공기의 배출하에 열분해하여 다공성 주조 동체를 생산하는 단계;
    - 다공성 주조 동체를 반응성 용융물로 용융 침윤시키는 단계를 포함하여, 제 16항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 따른 세라믹 동체 생산 방법에 의해 생산된 세라믹 동체를 포함하는 브레이크 디스크를 생산하는 방법.
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