KR20100131668A - Carbon composite, manufacturing method thereof, disk for clutch, and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A carbon composite, a producing method thereof, a disc for a clutch using thereof, and a manufacturing method thereof are provided to improve the impregnation uniformity and the amount of impregnation for a substrate material. CONSTITUTION: A producing method of a carbon composite comprises the following steps: preparing a carbon fiber cluster formed with carbon fibers(S10); producing diffusion fluid by mixing a liquid material with a substrate mixture containing solid substrate powder(S20); supplying the carbon fiber cluster to the diffusion fluid for dispersing the carbon fibers, and impregnating the substrate powder among the carbon fibers(S30); reeling the carbon fiber cluster after drying(S40); and weaving, molding, and plasticizing the carbon fiber cluster(S50).

Description

탄소 복합체와 이의 제조 방법 및 클러치용 디스크와 이의 제조 방법 {CARBON COMPOSITE, MANUFACTURING METHOD THEREOF, DISK FOR CLUTCH, AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}Carbon composite and its manufacturing method and clutch disc and its manufacturing method {CARBON COMPOSITE, MANUFACTURING METHOD THEREOF, DISK FOR CLUTCH, AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 탄소 복합체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기질재의 침투 효율을 높임과 동시에 제조 비용을 절감할 수 있는 탄소 복합체 및 이를 이용한 클러치용 디스크에 관한 것이다.The present invention relates to a carbon composite, and more particularly, to a carbon composite and a clutch disc using the same, which can reduce the manufacturing cost while increasing the penetration efficiency of the substrate material.

탄소 복합체는 보강재인 탄소 섬유 다발에 액상의 기질재(matrix)를 함침시키고 이를 적층한 후 성형 및 소성하는 과정을 거쳐 완성된다. 이러한 탄소 복합체는 기계적 특성과 열적 특성 및 치수 안정성이 뛰어나며, 마찰 및 마모에 매우 강한 특성을 지닌다.The carbon composite is completed by impregnating a liquid matrix to a bundle of carbon fibers as a reinforcing material, laminating them, and then molding and firing them. These carbon composites have excellent mechanical, thermal and dimensional stability, and are very resistant to friction and wear.

그런데 특정 밀도의 탄소 복합체를 얻기 위해서는 여러번의 함침과 소성 공정을 반복해야 하므로 제조 공정이 복잡하고, 제조에 장시간이 소요되며, 제조 원가가 높아진다. 따라서 탄소 복합체의 뛰어난 성능에도 불구하고 응용 분야는 매우 제한적이다.However, in order to obtain a carbon composite having a specific density, many impregnation and firing processes have to be repeated, which makes the manufacturing process complicated, takes a long time to manufacture, and increases the manufacturing cost. Thus, despite the superior performance of carbon composites, the field of application is very limited.

한편, 자동차의 클러치용 디스크는 금속재 표면에 탄소 섬유 직조물을 접착 시킨 구성이거나, 대형 차량의 경우 탄소 복합체만으로 구성된다. 탄소 복합체만으로 구성된 클러치용 디스크는, ① 탄소 섬유 다발에 열경화성 고분자 수지를 함침시킨 프리프레그(pregreg)를 적층하여 일정 두께를 확보하고, ② 가열 프레스로 프리프레그를 성형하여 그린바디(green body)를 제작하고, ③ 그린바디를 소성하는 과정으로 제조된다.On the other hand, the clutch disk of the automobile is composed of a carbon fiber woven material bonded to the metal surface, or in the case of a large vehicle is composed of only the carbon composite. Clutch disc composed only of carbon composites, ① prepreg (pregreg) impregnated with a thermosetting polymer resin on the carbon fiber bundle to ensure a certain thickness, ② by forming a prepreg with a heat press to form a green body (green body) It is manufactured by the process of baking, ③ green body.

그런데 이와 같이 제조된 클러치용 디스크는 고분자 수지의 탄화 과정에서 발생하는 기공 및 균열들로 인해 밀도 저하가 발생한다. 따라서 열경화성 고분자 수지 또는 함침용 피치 등을 이용하여 함침 및 재소성을 반복하거나, 화학증착법을 이용하여 기공 및 내부 균열에 열분해 탄소를 함침시키는 방법을 적용하여 밀도 증가를 유도하고 있다. 그러나 이 방법 또한 복잡한 공정을 수반하게 되므로 제조에 상당한 시간이 소요되고, 제조 원가가 높아지는 문제가 있다.However, the clutch disk manufactured as described above has a density decrease due to pores and cracks generated during the carbonization process of the polymer resin. Therefore, the impregnation and refiring are repeated using a thermosetting polymer resin or an impregnation pitch, or a method of impregnating pyrolytic carbon in the pores and internal cracks by chemical vapor deposition is applied to increase the density. However, this method also involves a complicated process, which requires a considerable time for manufacturing and a high manufacturing cost.

본 발명은 탄소 섬유들 사이로 고상의 기질재 분말을 직접 침투시켜 기질재에 의한 특성 효과를 극대화할 수 있는 탄소 복합체와 이의 제조 방법 및 이를 이용한 클러치용 디스크와 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.The present invention is to provide a carbon composite, a method for manufacturing the same, and a disk for the clutch and a method for manufacturing the same, which can maximize the characteristic effect of the substrate by directly penetrating the solid substrate powder between the carbon fibers.

본 발명은 탄소 섬유에 대한 기질재의 침투 효과를 높이고, 기질재에 의한 기공 및 균열 발생을 억제하여 높은 밀도를 구현할 수 있는 탄소 복합체와 이의 제조 방법 및 이를 이용한 클러치용 디스크와 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.The present invention provides a carbon composite, a method for manufacturing the same, and a disk for the clutch and a method for manufacturing the same, which can increase the penetration effect of the substrate material on the carbon fiber and suppress the generation of pores and cracks caused by the substrate material. do.

본 발명은 함침과 소성의 공정 수를 줄여 제조 공정을 단순화하고, 제조 시 간을 단축시키며, 제조 원가를 절감할 수 있는 탄소 복합체와 이의 제조 방법 및 이를 이용한 클러치용 디스크와 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.The present invention simplifies the manufacturing process by reducing the number of processes of impregnation and firing, to shorten the manufacturing time, to provide a carbon composite, a method for manufacturing the same and a clutch disk using the same and a method for producing the same do.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄소 복합체의 제조 방법은, ⅰ) 탄소 섬유들로 이루어진 탄소 섬유 다발을 준비하는 단계, ⅱ) 고상의 기질재 분말을 함유한 기질재 혼합물에 액상 물질을 혼합하여 확산 유체를 제조하는 단계, ⅲ) 확산 유체에 탄소 섬유 다발을 공급하여 탄소 섬유들을 확산시키고, 확산된 탄소 섬유들 사이로 기질재 분말을 침투시키는 단계, ⅳ) 탄소 섬유 다발을 건조 후 권취하는 단계, 및 ⅴ) 탄소 섬유 다발을 직조, 성형 및 소성하는 단계를 포함한다.In the method for producing a carbon composite according to an embodiment of the present invention, iii) preparing a carbon fiber bundle consisting of carbon fibers, ii) diffusion by mixing a liquid material in a substrate material mixture containing a solid substrate material powder Preparing a fluid, iii) supplying a bundle of carbon fibers to the diffusion fluid to diffuse the carbon fibers, infiltrating the substrate powder between the diffused carbon fibers, iii) drying and winding up the carbon fiber bundles, and Iii) weaving, shaping and firing the carbon fiber bundles.

확산 유체는 10cP 내지 25cP의 점도를 가질 수 있다. 기질재 혼합물은 5㎛ 이하의 평균 입도를 가지는 탄소 분말 및 고분자 수지를 포함하며, 고분자 수지는 탄소 분말에 대해 0.5중량% 내지 20중량%로 포함될 수 있다.The diffusion fluid may have a viscosity of 10 cP to 25 cP. The substrate mixture may include a carbon powder and a polymer resin having an average particle size of 5 μm or less, and the polymer resin may be included in an amount of 0.5 wt% to 20 wt% with respect to the carbon powder.

기질재 혼합물은 세라믹 분말을 더욱 포함하며, 세라믹 분말은 탄소 분말 및 고분자 수지의 혼합물에 대해 10중량% 내지 50중량%로 포함될 수 있다.The substrate mixture further includes a ceramic powder, and the ceramic powder may be included in an amount of 10 wt% to 50 wt% based on the mixture of the carbon powder and the polymer resin.

탄소 분말은 코크스로부터 얻은 제1 탄소 분말 및 고형 피치의 열처리를 통해 얻은 제2 탄소 분말을 포함하며, 제1 탄소 분말과 제2 탄소 분말의 혼합비는 30:70 내지 50:50일 수 있다. 제1 탄소 분말은 1.0% 이하의 휘발분 및 0.1% 이하의 회분을 가지며, 제2 탄소 분말은 250℃ 이상의 연화점 및 80% 이상의 퀴놀린 불용분 함량을 가질 수 있다.The carbon powder may include a first carbon powder obtained from coke and a second carbon powder obtained by heat treatment of a solid pitch, and a mixing ratio of the first carbon powder and the second carbon powder may be 30:70 to 50:50. The first carbon powder may have a volatile content of 1.0% or less and an ash content of 0.1% or less, and the second carbon powder may have a softening point of 250 ° C. or more and a quinoline insoluble content of 80% or more.

건조는 120℃ 내지 200℃의 온도에서 진행되고, 성형은 450℃ 내지 600℃의 온도 및 4MPa 내지 9MPa의 압력에서 진행되며, 소성은 1,000℃ 내지 2,700℃의 온도에서 진행될 수 있다.The drying proceeds at a temperature of 120 ° C. to 200 ° C., the molding proceeds at a temperature of 450 ° C. to 600 ° C. and a pressure of 4 MPa to 9 MPa, and the firing can be performed at a temperature of 1,000 ° C. to 2,700 ° C.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄소 복합체는 전술한 방법으로 제조되며, 30% 내지 70%의 복합화율 및 0.35 이하의 마찰계수를 가진다.Carbon composite according to an embodiment of the present invention is prepared by the method described above, has a compounding ratio of 30% to 70% and a coefficient of friction of 0.35 or less.

본 발명의 일 실시예에 따른 클러치용 디스크의 제조 방법은, ⅰ) 탄소 섬유들로 이루어진 탄소 섬유 다발을 준비하는 단계, ⅱ) 고상의 기질재 분말을 함유한 기질재 혼합물에 액상 물질을 혼합하여 확산 유체를 제조하는 단계, ⅲ) 확산 유체에 탄소 섬유 다발을 공급하여 탄소 섬유들을 확산시키고, 확산된 탄소 섬유들 사이로 기질재 분말을 침투시키는 단계, ⅳ) 탄소 섬유 다발을 건조 및 권취하는 단계, ⅴ) 탄소 섬유 다발을 직조, 1차 성형 및 소성하여 소성체를 제조하는 단계, 및 ⅵ) 소성체를 디스크 형상으로 2차 성형하는 단계를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method for manufacturing a clutch disc, comprising: i) preparing a carbon fiber bundle made of carbon fibers, ii) mixing a liquid material in a matrix material mixture containing a solid matrix material powder. Preparing a diffusion fluid, iii) supplying a bundle of carbon fibers to the diffusion fluid to diffuse carbon fibers, infiltrating the substrate powder between the diffused carbon fibers, iii) drying and winding the carbon fiber bundles, Iii) weaving, primary shaping and firing the carbon fiber bundles to produce a fired body, and iii) secondary forming the fired body into a disc shape.

확산 유체는 10cP 내지 25cP의 점도를 가질 수 있다. 기질재 혼합물은 5㎛ 이하의 평균 입도를 가지는 탄소 분말 및 고분자 수지를 포함하며, 고분자 수지는 탄소 분말에 대해 0.5중량% 내지 20중량%로 포함될 수 있다.The diffusion fluid may have a viscosity of 10 cP to 25 cP. The substrate mixture may include a carbon powder and a polymer resin having an average particle size of 5 μm or less, and the polymer resin may be included in an amount of 0.5 wt% to 20 wt% with respect to the carbon powder.

기질재 혼합물은 세라믹 분말을 더욱 포함하며, 세라믹 분말은 탄소 분말 및 고분자 수지의 혼합물에 대해 10중량% 내지 50중량%로 포함될 수 있다.The substrate mixture further includes a ceramic powder, and the ceramic powder may be included in an amount of 10 wt% to 50 wt% based on the mixture of the carbon powder and the polymer resin.

탄소 분말은 코크스로부터 얻은 제1 탄소 분말 및 고형 피치의 열처리를 통해 얻은 제2 탄소 분말을 포함하며, 제1 탄소 분말과 제2 탄소 분말의 혼합비는 30:70 내지 50:50일 수 있다.The carbon powder may include a first carbon powder obtained from coke and a second carbon powder obtained by heat treatment of a solid pitch, and a mixing ratio of the first carbon powder and the second carbon powder may be 30:70 to 50:50.

본 발명의 일 실시예에 따른 클러치용 디스크는 전술한 방법으로 제조되며, 30% 내지 70%의 복합화율 및 0.35 이하의 마찰계수를 가진다.The clutch disc according to an embodiment of the present invention is manufactured by the above-described method, and has a compounding ratio of 30% to 70% and a coefficient of friction of 0.35 or less.

본 발명의 실시예에 따르면, 확산 유체를 이용하여 탄소 섬유들을 확산시킨 후 탄소 섬유들 사이로 고상의 기질재 분말, 즉 탄소 분말을 직접 침투시키므로, 기질재의 침투를 용이하게 함과 동시에 기질재의 침투 함량과 기질재의 침투 균일도를 향상시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, since the carbon fibers are diffused using a diffusion fluid, the solid matrix material powder, ie, carbon powder, is directly penetrated between the carbon fibers, thereby facilitating the penetration of the substrate material and simultaneously infiltrating the substrate material. And the penetration uniformity of the substrate material can be improved.

따라서 본 발명의 실시예에 의한 탄소 복합체 및 클러치용 디스크는 제조 과정을 단순화하여 제조 비용을 낮출 수 있으며, 기계적 특성과 열적 특성이 향상되고, 마찰 및 마모에 매우 강한 특성을 지닌다.Therefore, the carbon composite and the disc for the clutch according to the embodiment of the present invention can simplify the manufacturing process to lower the manufacturing cost, improve mechanical and thermal properties, and have very strong resistance to friction and wear.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소 복합체의 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.1 is a process flowchart showing a method of manufacturing a carbon composite according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 탄소 복합체의 제조 방법은, 탄소 섬유 다발을 준비하는 제1 단계(S10)와, 고상의 기질재 분말을 함유한 기질재 혼합물에 액상 물질을 혼합하여 확산 유체를 제조하는 제2 단계(S20)와, 탄소 섬유를 확산시켜 탄소 섬유 사이로 기질재 분말을 침투시키는 제3 단계(S30)와, 기질재 분말이 침투된 탄소 섬유 다발을 건조 및 권취하는 제4 단계(S40)와, 권취된 탄소 섬유 다발을 직조, 성형 및 소성하는 제5 단계(S50)를 포함한다.Referring to FIG. 1, in the method of preparing a carbon composite, a first step (S10) of preparing a carbon fiber bundle and a method of preparing a diffusion fluid by mixing a liquid material in a substrate material mixture containing a solid substrate material powder A second step (S20), a third step (S30) of diffusing the carbon fiber to infiltrate the substrate powder therebetween, and a fourth step (S40) of drying and winding up the carbon fiber bundle in which the substrate material powder has penetrated; And a fifth step (S50) of weaving, shaping and firing the wound carbon fiber bundles.

제1 단계(S10)에서, 탄소 섬유 다발은 적어도 한 방향으로 나란하게 정렬된 복수의 탄소 섬유들을 포함한다. 각각의 탄소 섬유는 대략 5㎛ 내지 7㎛의 직경을 가질 수 있다.In a first step S10, the carbon fiber bundle comprises a plurality of carbon fibers arranged side by side in at least one direction. Each carbon fiber may have a diameter of approximately 5 μm to 7 μm.

도 2는 탄소 섬유 다발의 일 실시예를 나타낸 사진이다. 도 2를 참고하면, 한 방향으로 나란하게 정렬된 탄소 섬유들이 모여 탄소 섬유 다발을 구성한다. 탄소 섬유 다발에서, 각각의 탄소 섬유는 소정의 공기층을 사이에 두고 이웃한 탄소 섬유와 분리되어 위치한다.2 is a photograph showing one embodiment of a carbon fiber bundle. Referring to FIG. 2, carbon fibers arranged side by side in one direction are assembled to form a carbon fiber bundle. In a carbon fiber bundle, each carbon fiber is located separately from neighboring carbon fibers with a predetermined air layer in between.

제2 단계(S20)에서, 확산 유체는 기질재 혼합물 및 점성을 부여하기 위한 액상 물질을 포함한다. 기질재 혼합물은 기질재 분말인 탄소 분말에 고분자 수지를 혼합한 것이며, 선택적으로 세라믹 분말을 더 포함하여 내열성을 높일 수 있다.In a second step S20, the diffusion fluid comprises a matrix mixture and a liquid substance for imparting viscosity. Substrate mixture is a mixture of the polymer resin to the carbon powder of the substrate material powder, and optionally further comprises a ceramic powder to increase the heat resistance.

탄소 분말은 5㎛ 이하의 평균 입도를 가진다. 탄소 분말의 평균 입도가 5㎛를 초과하면 탄소 섬유들 사이로 탄소 섬유의 직경보다 큰 탄소 분말이 침투하게 되므로 탄소 섬유가 절단되어 탄소 복합체의 기계적 특성을 저하시킬 수 있다.The carbon powder has an average particle size of 5 μm or less. When the average particle size of the carbon powder exceeds 5㎛ carbon particles larger than the diameter of the carbon fiber penetrates between the carbon fibers, the carbon fibers may be cut to degrade the mechanical properties of the carbon composite material.

탄소 분말은 코크스로부터 얻은 제1 탄소 분말과, 고형 피치의 열처리를 통해 얻은 제2 탄소 분말을 포함한다. 제1 탄소 분말은 코크스 분말로서 휘발분 1.0% 이하 및 회분 0.1% 이하의 조건을 만족할 수 있다. 제2 탄소 분말은 고형 피치를 열처리하여 제조된 탄소 분말로서 연화점 250℃ 이상 및 퀴놀린 불용분 함량 80%의 조건을 만족할 수 있다.The carbon powder includes a first carbon powder obtained from coke and a second carbon powder obtained through heat treatment of a solid pitch. The first carbon powder may satisfy the conditions of 1.0% or less of volatile matter and 0.1% or less of ash as coke powder. The second carbon powder is a carbon powder prepared by heat-treating a solid pitch and may satisfy the conditions of a softening point of 250 ° C. or higher and a quinoline insoluble content of 80%.

제1 탄소 분말에서, 휘발분의 함량이 1.0%를 초과하면 이후의 소성 과정에서 중량 감소가 일어나므로 성형체의 밀도 저하를 유발할 수 있다. 회분은 고온에서 산화 촉진재로 기능하므로 0.1% 이하의 낮은 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.In the first carbon powder, when the content of volatile matter exceeds 1.0%, weight loss occurs in the subsequent firing process, which may cause a decrease in density of the molded body. Ash is preferably contained at a low content of 0.1% or less since it functions as an oxidation promoter at high temperatures.

제2 탄소 분말은 이후의 성형 과정에서 탄소 섬유들을 결합시키는 결합재의 역할을 하므로, 성형 온도에서 용융성 및 흐름성을 나타내는 것이 필수적이다. 그런데 제2 탄소 분말의 연화점이 250℃보다 낮으면, 소성 공정을 거치면서 중량 감소가 발생하여 성형체의 밀도 저하를 유발할 수 있다. 그리고 제2 탄소 분말에서, 퀴놀린 불용분의 함량이 높을수록 일정한 용융성을 얻을 수 있지만, 퀴놀린 불용분의 함량이 80%보다 낮으면 역시 소성 공정을 거치면서 중량 감소가 발생하여 성형체의 밀도 저하를 유발할 수 있다.Since the second carbon powder serves as a binder for bonding the carbon fibers in the subsequent molding process, it is essential to exhibit meltability and flowability at the molding temperature. However, when the softening point of the second carbon powder is lower than 250 ° C., a weight reduction may occur during the firing process to cause a decrease in density of the molded body. In the second carbon powder, the higher the quinoline insoluble content, the higher the constant meltability can be obtained. However, if the content of the quinoline insoluble content is lower than 80%, the weight decrease occurs during the firing process to decrease the density of the molded body. May cause

제1 탄소 분말은 점결성이 전혀 없는 반면 소성에 의한 중량 감소를 최소화하는 기능을 한다. 제2 탄소 분말은 점결성을 가지며, 이 점결성에 의해 결합재로 기능한다. 따라서 탄소 분말은 제2 탄소 분말을 필수적으로 포함하여야 한다. 제1 탄소 분말과 제2 탄소 분말의 혼합비는 30:70 내지 50:50일 수 있다. 이 범위를 벗어나면 소성에 의한 중량 감소가 커져 성형체의 밀도 저하가 발생하고, 탄소 섬유들의 결합 성능이 저하되어 탄소 복합체의 기계적 및 열적 특성이 저하될 수 있다.While the first carbon powder has no caking, it serves to minimize weight loss by firing. The second carbon powder has a caking property and functions as a binder by this caking property. Therefore, the carbon powder should essentially include the second carbon powder. The mixing ratio of the first carbon powder and the second carbon powder may be 30:70 to 50:50. Outside of this range, the weight decrease due to sintering increases, thereby lowering the density of the molded body, degrading the bonding performance of the carbon fibers, and deteriorating the mechanical and thermal properties of the carbon composite.

고분자 수지로는 페놀계 수지, 일례로 페놀계 노볼락 수지(phenolic novolak resin)가 사용될 수 있다. 세라믹 분말로는 내열성이 우수한 탄화규소(SiC), 질화규소(Si3N4) 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다.As the polymer resin, a phenolic resin, for example, a phenolic novolak resin may be used. As the ceramic powder, silicon carbide (SiC), silicon nitride (Si 3 N 4 ) or mixtures thereof having excellent heat resistance may be used.

제2 단계(S20)의 기질재 혼합물에서 고분자 수지는 탄소 분말에 대해 0.5중량% 내지 20중량%로 포함될 수 있다. 고분자 수지가 탄소 분말에 대해 0.5중량% 미만으로 포함되면 제3 단계(S30)에서 탄소 섬유들 사이로 침투된 탄소 분말들이 제4 단계(S40)의 건조 과정에서 접착력 부족에 의해 분리될 수 있다. 한편, 고분자 수지가 탄소 분말에 대해 20중량%를 초과하여 포함되면 제3 단계(S30)의 침투 공정 이후 탄소 섬유 다발이 경직되어 제4 단계(S40)의 권취가 불가능해질 수 있다.In the substrate mixture of the second step S20, the polymer resin may be included in an amount of 0.5 wt% to 20 wt% with respect to the carbon powder. When the polymer resin is included in less than 0.5% by weight relative to the carbon powder, the carbon powders penetrated between the carbon fibers in the third step (S30) may be separated by the lack of adhesion in the drying process of the fourth step (S40). On the other hand, if the polymer resin is included in more than 20% by weight relative to the carbon powder, the carbon fiber bundle is rigid after the infiltration process of the third step (S30) may be impossible to wind the fourth step (S40).

제2 단계(S20)의 기질재 혼합물이 세라믹 분말을 더 포함하는 경우, 세라믹 분말은 탄소 분말 및 고분자 수지의 혼합물에 대해 10중량% 내지 50중량%로 포함될 수 있다. 세라믹 분말이 탄소 분말 및 고분자 수지의 혼합물에 대해 10중량% 미만으로 포함되면 탄소 복합체의 열적 특성을 높이는 효과가 미비해진다. 한편, 세라믹 분말이 탄소 분말 및 고분자 수지의 혼합물에 대해 50중량%를 초과하여 포함되면 기질재 혼합물의 점결력이 저하되므로 탄소 복합체의 강도가 저하될 수 있다.When the substrate mixture of the second step S20 further includes ceramic powder, the ceramic powder may be included in an amount of 10 wt% to 50 wt% based on the mixture of the carbon powder and the polymer resin. When the ceramic powder is included in less than 10% by weight relative to the mixture of the carbon powder and the polymer resin, the effect of improving the thermal properties of the carbon composite is insufficient. On the other hand, when the ceramic powder is included in more than 50% by weight relative to the mixture of the carbon powder and the polymer resin, the cohesive force of the substrate material mixture is lowered, the strength of the carbon composite may be lowered.

확산 유체에 포함되는 액상 물질로는 다당류 계통의 액체가 사용될 수 있으며, 예를 들어 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 다이에틸렌글리콜, 트라이에틸렌글리콜, 다이프로필렌글리콜, 헥실렌글리콜, 뷰틸렌글리콜, 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 이러한 글리콜류 액체는 다가 알코올 화합물로서, 액상이면서도 물과의 혼합이 용이하고 점성을 보유하고 있으므로 탄소 분말을 탄소 섬유의 표면에 부착시키는 효과가 우수하다.As the liquid substance included in the diffusion fluid, a polysaccharide-based liquid may be used. For example, ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, dipropylene glycol, hexylene glycol, butylene glycol, or Mixtures can be used. Such a glycol liquid is a polyhydric alcohol compound, and since it is a liquid, it is easy to mix with water and has viscosity, and is excellent in the effect which adheres carbon powder to the surface of a carbon fiber.

확산 유체는 고상의 기질재 분말을 함유한 슬러리로서, 다음에 설명하는 제3 단계(S30)에서 탄소 섬유들을 확산시켜 탄소 섬유들 사이로 기질재 분말을 침투시 키는 역할을 한다.The diffusion fluid is a slurry containing the solid substrate powder, and serves to infiltrate the substrate powder between the carbon fibers by diffusing the carbon fibers in the third step (S30) described later.

제3 단계(S30)에서, 탄소 섬유 다발을 제2 단계(S20)의 확산 유체에 연속적으로 공급하여 탄소 섬유들을 확산시키고, 확산된 탄소 섬유들 사이로 확산 유체에 포함된 기질재 분말을 침투시킨다. 여기서, '탄소 섬유들의 확산'이란 개별 탄소 섬유들 사이로 확산 유체가 침투하면서 개별 탄소 섬유들 사이의 간격이 벌어지는 현상을 의미한다. In a third step S30, the carbon fiber bundle is continuously supplied to the diffusion fluid of the second step S20 to diffuse the carbon fibers, and the substrate material powder included in the diffusion fluid is infiltrated between the diffused carbon fibers. Here, 'diffusion of carbon fibers' refers to a phenomenon in which the gap between the individual carbon fibers is opened while the diffusion fluid penetrates between the individual carbon fibers.

예를 들어, 공급 로울러를 이용하여 탄소 섬유 다발을 일정한 속도로 확산기의 하부에서 상부로 이동시키고, 확산기의 상부에서 하부로 확산 유체를 흘려줌으로써 탄소 섬유들의 확산 및 기질재 침투를 이룰 수 있다.For example, a feed roller can be used to move the carbon fiber bundles from the bottom to the top of the diffuser at a constant rate and to flow the diffusion fluid from the top of the diffuser to the bottom to achieve diffusion and substrate penetration of the carbon fibers.

따라서 전술한 탄소 섬유의 확산 현상을 이용하여 개별 탄소 섬유들 사이로 기질재 분말을 용이하게 침투시킬 수 있다. 그 결과, 기질재 분말을 탄소 섬유들 사이로 직접 침투시키고, 기질재의 침투 함량을 높임과 동시에 기질재의 침투 균일도를 효과적으로 향상시킬 수 있다.Therefore, it is possible to easily infiltrate the substrate powder between the individual carbon fibers by using the diffusion phenomenon of the carbon fiber described above. As a result, it is possible to directly infiltrate the substrate powder between the carbon fibers, increase the penetration content of the substrate material and at the same time effectively improve the penetration uniformity of the substrate material.

이때, 확산 유체의 점도는 10cP 내지 25cP일 수 있다. 확산 유체의 점도가 10cP 미만이면 탄소 섬유의 확산 효율이 저하되고, 확산 유체의 점도가 25cP를 초과하면 기질재 분말의 침투가 방해된다. 따라서 두 경우 모두 기질재의 침투 함량과 침투 균일도가 낮아진다.At this time, the viscosity of the diffusion fluid may be 10cP to 25cP. If the viscosity of the diffusion fluid is less than 10 cP, the diffusion efficiency of the carbon fiber is lowered. If the viscosity of the diffusion fluid exceeds 25 cP, penetration of the substrate material powder is prevented. Therefore, in both cases, the penetration content and penetration uniformity of the substrate material are lowered.

제4 단계(S40)에서, 기질재 분말이 침투된 탄소 섬유 다발을 건조기에 투입하여 건조한 다음, 건조된 탄소 섬유 다발을 권취기에 투입하여 권취한다.In the fourth step (S40), the carbon fiber bundle penetrated by the substrate material powder is put into a dryer and dried, and the dried carbon fiber bundle is put into a winder and wound up.

건조 온도는 120℃ 내지 200℃일 수 있다. 건조 온도가 120℃ 미만이면 건조 에 소요되는 시간이 길어져 건조 장치의 대형화 및 제조 원가 상승을 유발할 수 있다. 한편, 건조 온도가 200℃를 초과하면 탄소 섬유 다발에 함유된 고분자 수지의 용융 경화로 인해 권취가 불가능해질 수 있다.The drying temperature may be 120 ° C to 200 ° C. If the drying temperature is lower than 120 ° C., the drying time may be long, which may increase the size of the drying apparatus and increase manufacturing costs. On the other hand, when the drying temperature exceeds 200 ° C., winding may be impossible due to melt curing of the polymer resin contained in the carbon fiber bundle.

도 3은 제4 단계(S40)를 거친 탄소 섬유 다발을 나타낸 전자 현미경 사진이다. 도 3을 참고하면, 탄소 섬유들 사이 및 탄소 섬유들의 표면에 기질재 분말이 균일하게 침투된 것을 확인할 수 있다.3 is an electron micrograph showing a carbon fiber bundle that passed through the fourth step (S40). Referring to FIG. 3, it can be seen that the substrate powder is uniformly infiltrated between the carbon fibers and the surfaces of the carbon fibers.

제5 단계(S50)에서, 권취된 탄소 섬유 다발을 일정한 규격으로 직조한 다음 성형 및 소성하여 탄소 복합체를 완성한다.In a fifth step (S50), the wound carbon fiber bundle is woven to a certain standard, then molded and fired to complete the carbon composite.

권취된 탄소 섬유 다발은 평직, 주자직 또는 다차원 직물로 직조될 수 있다. 이와 같이 직조된 탄소 섬유 다발을 여러층으로 적층한 다음, 가압 성형기에 투입하여 열간 가압함으로써 성형체를 제조한다. 이후 성형체를 소성로에 투입하여 소성함으로써 탄소 복합체를 완성한다.The wound carbon fiber bundles can be woven into plain weave, runner or multidimensional fabrics. The woven carbon fiber bundles are laminated in multiple layers, and then put into a pressure molding machine to produce hot molded products. Thereafter, the molded body is put into a firing furnace and fired to complete a carbon composite material.

소성 과정에서, 기질재는 결정화되어 탄소 복합체의 고온 특성과 마찰 특성을 향상시키며, 확산 유체에 함유된 유기 물질은 제거된다.In the firing process, the substrate material is crystallized to improve the high temperature and friction properties of the carbon composite, and the organic matter contained in the diffusion fluid is removed.

성형체 제조시 성형 온도는 450℃ 내지 600℃일 수 있고, 성형 압력은 4MPa 내지 9MPa일 수 있다. 성형 온도가 450℃ 미만이면 기질재가 충분히 소성되지 못할 수 있고, 성형 온도가 600℃를 초과하면 코크스화가 일어남으로 인해 이후의 소성 공정에서 불필요한 에너지가 소비되어 원가 상승을 유발할 수 있다. 성형 압력이 4MPa 미만이면 충분한 성형 압력을 얻을 수 없으므로 성형체의 밀도가 저하될 수 있고, 성형 압력이 9MPa을 초과하면 탄소 섬유 다발 내부의 기질재가 외부로 밀려 나오게 되므로 역시 성형체의 밀도가 저하될 수 있다.When the molded body is manufactured, the molding temperature may be 450 ° C. to 600 ° C., and the molding pressure may be 4 MPa to 9 MPa. If the molding temperature is less than 450 ℃ substrate material may not be sufficiently calcined, if the molding temperature exceeds 600 ℃ coke may occur due to unnecessary energy is consumed in the subsequent firing process may cause a cost increase. If the molding pressure is less than 4MPa, a sufficient molding pressure may not be obtained, and thus the density of the molded body may be lowered. If the molding pressure exceeds 9MPa, the density of the molded body may also be lowered because the substrate material inside the carbon fiber bundle is pushed out. .

소성체 제조시 소성 온도는 1,000℃ 내지 2,700℃일 수 있다. 소성 온도가 1,000℃ 미만이면, 기질재 분말의 충분한 결정화가 이루어지지 못하여 탄소 복합체의 고온 특성과 마찰 특성을 저하시킬 수 있다. 한편, 소성 온도가 2,700℃를 초과하면, 고온에 의한 제조 원가 상승 및 제조 시간의 연장 등을 유발할 수 있다.Firing temperature during the production of the fired body may be 1,000 ° C to 2,700 ° C. If the firing temperature is less than 1,000 ° C., sufficient crystallization of the substrate material powder may not be achieved, and thus the high temperature and friction characteristics of the carbon composite may be lowered. On the other hand, when the firing temperature is higher than 2,700 ° C., the production cost may increase due to the high temperature and the production time may be extended.

이와 같이 완성된 탄소 복합체는 전술한 확산 유체를 이용하여 탄소 섬유들을 확산시킨 후 탄소 섬유들 사이로 기질재 분말을 직접 침투시킴에 따라, 기질재의 침투를 용이하게 함과 동시에 기질재의 침투 함량과 기질재의 침투 균일도를 향상시킬 수 있다.The carbon composite thus completed diffuses the carbon fibers using the above-described diffusion fluid and then directly penetrates the substrate powder between the carbon fibers, thereby facilitating the penetration of the substrate material and simultaneously infiltrating the substrate material with the substrate content. The penetration uniformity can be improved.

따라서 본 실시예에 의한 탄소 복합체는 제조 과정을 단순화하여 제조 비용을 낮출 수 있으며, 기계적 특성과 열적 특성이 향상되고, 마찰 및 마모에 매우 강한 특성을 지닌다.Therefore, the carbon composite according to the present embodiment can simplify the manufacturing process and lower the manufacturing cost, improve mechanical and thermal properties, and have very strong resistance to friction and wear.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 클러치용 디스크의 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.4 is a process flowchart showing a manufacturing method of a disk for a clutch according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참고하면, 클러치용 디스크의 제조 방법은, 탄소 섬유 다발을 준비하는 제1 단계(S10)와, 고상의 기질재 분말을 함유한 기질재 혼합물에 액상 물질을 혼합하여 확산 유체를 제조하는 제2 단계(S20)와, 탄소 섬유를 확산시켜 탄소 섬유 사이로 기질재 분말을 침투시키는 제3 단계(S30)와, 기질재 분말이 침투된 탄소 섬유 다발을 건조 및 권취하는 제4 단계(S40)와, 권취된 탄소 섬유 다발을 1차 성형 및 소성하는 제5 단계(S50)와, 제5 단계(S50)의 소성체를 2차 성형하는 제6 단 계(S60)를 포함한다.Referring to Figure 4, the clutch disk manufacturing method, the first step (S10) to prepare a carbon fiber bundle, and mixing the liquid material to the substrate material mixture containing a solid substrate material powder to produce a diffusion fluid A second step (S20), a third step (S30) of diffusing the carbon fiber to infiltrate the substrate powder therebetween, and a fourth step (S40) of drying and winding up the carbon fiber bundle in which the substrate material powder has penetrated And a fifth step (S50) of primary molding and firing the wound carbon fiber bundle, and a sixth step (S60) of secondary molding of the fired body of the fifth step (S50).

제1 단계(S10) 내지 제5 단계(S50)는 전술한 탄소 복합체의 제조 방법과 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다. 제6 단계(S60)에서, 소성체를 성형기에 투입하여 중공을 가지는 원판 형상의 디스크로 성형함으로써 클러치용 디스크를 완성한다.Since the first step (S10) to the fifth step (S50) is the same as the above-described method for producing a carbon composite, a detailed description thereof will be omitted. In a sixth step S60, the clutch disk is completed by inserting the fired body into a molding machine into a disk-shaped disk having a hollow.

도 5는 전술한 과정으로 완성된 클러치용 디스크를 나타낸 사진이다. 도 5를 참고하면, 클러치용 디스크(100)는 중공을 가지는 원판 형상으로 형성되며, 중공의 가장자리를 따라 톱니부를 형성할 수 있다. 클러치용 디스크(100)의 형상은 차종 및 용도에 따라 다양하게 변형 가능하다.5 is a photograph showing a disk for a clutch completed by the above-described process. Referring to Figure 5, the clutch disk 100 is formed in a disk shape having a hollow, it can form a tooth along the edge of the hollow. The shape of the clutch disc 100 may be variously modified according to the vehicle type and the use.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄소 복합체와 클러치용 디스크는 30% 내지 70%의 복합화율과 0.35 이하의 낮은 마찰계수(μ)를 나타낸다. 여기서, 복합화율은 기질재의 중량에 대한 탄소 섬유의 중량 비율을 나타낸다. 복합화율과 기질재의 함량은 반비례한다.Carbon composite and clutch disk according to an embodiment of the present invention has a compounding rate of 30% to 70% and a low coefficient of friction (μ) of 0.35 or less. Here, the compounding rate represents the weight ratio of carbon fiber to the weight of the substrate material. The compounding rate and the content of the substrate are inversely proportional.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 아래에 설명하는 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예일뿐 본 발명이 아래의 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples and comparative examples of the present invention are described. However, the embodiments described below are only preferred embodiments of the present invention and the present invention is not limited to the following embodiments.

(실시예 1)(Example 1)

제1 분말 67중량%, 제2 분말 20중량% 및 페놀 수지 13중량%를 혼합하여 기질재 혼합물을 제조하고, 기질재 혼합물에 대해 액상 물질인 글리콜 수용액을 80중량% 혼합하여 11cP의 점도를 가지는 확산 유체를 제조하였다. 이 확산 유체를 이용 하여 탄소 섬유들을 확산시키고, 탄소 섬유들 사이로 기질재 분말을 침투시킨 다음 건조, 권취, 직조, 1차 성형, 소성 및 2차 성형 과정을 거쳐 클러치용 디스크를 제조하였다. 1차 성형 압력은 4MPa, 1차 성형 온도는 450℃, 소성 조건은 1,450℃-1시간이다.A substrate material mixture was prepared by mixing 67 wt% of the first powder, 20 wt% of the second powder, and 13 wt% of the phenol resin, and 80 wt% of the aqueous solution of glycol was mixed with the substrate mixture to have a viscosity of 11 cP. Diffusion fluid was prepared. The diffuser fluid was used to diffuse the carbon fibers, infiltrate the substrate powder between the carbon fibers, and then dry, wind up, weave, primary molding, firing, and secondary molding to manufacture a disc for clutch. The primary molding pressure is 4 MPa, the primary molding temperature is 450 ° C., and the firing conditions are 1,450 ° C.-1 hour.

(실시예 2)(Example 2)

1차 성형 압력을 6MPa, 1차 성형 온도를 500℃, 소성 조건을 2,000℃-1시간으로 변경한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법을 실시하여 클러치용 디스크를 제조하였다.A clutch disc was produced in the same manner as in Example 1 except that the primary molding pressure was 6 MPa, the primary molding temperature was 500 ° C., and the firing conditions were changed to 2,000 ° C.-1 hour.

(실시예 3)(Example 3)

제1 분말 34중량%, 제2 분말 20중량%, 탄화규소(SiC) 33중량% 및 페놀 수지 13중량%를 혼합하여 기질재 혼합물을 제조하고, 기질재 혼합물에 액상 물질인 글리콜 수용액을 75중량%로 혼합하여 21cP의 점도를 가지는 확산 유체를 제조하였다. 이 확산 유체를 이용하여 탄소 섬유들을 확산시키고, 탄소 섬유들 사이로 기질재 분말을 침투시킨 다음 건조, 권취, 직조, 제1 성형, 소성 및 제2 성형 과정을 거쳐 클러치용 디스크를 제조하였다. 1차 성형 압력은 6MPa, 1차 성형 온도는 450℃, 소성 조건은 2,000℃-1시간이다.A substrate material mixture was prepared by mixing 34% by weight of the first powder, 20% by weight of the second powder, 33% by weight of silicon carbide (SiC), and 13% by weight of a phenol resin, and 75% by weight of an aqueous solution of glycol as a liquid in the substrate. A diffusion fluid having a viscosity of 21 cP was prepared by mixing in%. The diffusion fluid was used to diffuse the carbon fibers, infiltrate the substrate powder between the carbon fibers, and then dry, wind up, weave, first molding, baking, and second molding to manufacture a disc for clutch. The primary molding pressure is 6 MPa, the primary molding temperature is 450 ° C., and the firing conditions are 2,000 ° C.-1 hour.

(실시예 4)(Example 4)

확산 유체를 점도를 11cP, 1차 성형 압력을 9MPa, 1차 성형 온도를 600℃, 소성 조건을 2,300℃-1시간으로 변경한 것을 제외하고 실시예 3과 동일한 방법을 실시하여 클러치용 디스크를 제조하였다.A clutch disc was produced in the same manner as in Example 3 except that the diffusion fluid had a viscosity of 11 cP, a primary molding pressure of 9 MPa, a primary molding temperature of 600 ° C., and a firing condition of 2,300 ° C.-1 hour. It was.

(실시예 5)(Example 5)

제1 분말 22중량%, 제2 분말 20중량%, 탄화규소(SiC) 22중량%, 질화규소(Si3N4) 22중량% 및 페놀 수지 14중량%를 혼합하여 기질재 혼합물을 제조하고, 기질재 혼합물에 액상 물질인 글리콜 수용액을 70중량%로 혼합하여 21cP의 점도를 가지는 확산 유체를 제조하였다. 이 확산 유체를 이용하여 탄소 섬유들을 확산시키고, 탄소 섬유들 사이로 기질재를 침투시킨 다음 건조, 권취, 직조, 1차 성형, 소성 및 2차 성형 과정을 거쳐 클러치용 디스크를 제조하였다. 1차 성형 압력은 9MPa, 1차 성형 온도는 600℃, 소성 조건은 2,300℃-1시간이다.A substrate material mixture was prepared by mixing 22 wt% of the first powder, 20 wt% of the second powder, 22 wt% of silicon carbide (SiC), 22 wt% of silicon nitride (Si 3 N 4 ), and 14 wt% of phenol resin. To 70% by weight of the aqueous solution of aqueous glycol solution was mixed with the ash mixture to prepare a diffusion fluid having a viscosity of 21 cP. The diffusion fluid was used to diffuse carbon fibers, permeate the substrate material between the carbon fibers, and then dry, wind up, weave, primary molding, firing, and secondary molding to produce a clutch disc. The primary molding pressure is 9 MPa, the primary molding temperature is 600 ° C., and the firing conditions are 2,300 ° C.-1 hour.

(실시예 6)(Example 6)

소성 조건을 2,700℃-1시간으로 변경한 것을 제외하고 실시예 5와 동일한 방법을 실시하여 클러치용 디스크를 제조하였다.A clutch disc was produced in the same manner as in Example 5 except that the firing conditions were changed to 2,700 ° C-1 hour.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

확산 유체의 점도를 7cP, 소성 조건을 2,000℃-1시간으로 변경한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법을 실시하여 클러치용 디스크를 제조하였다.A clutch disc was produced in the same manner as in Example 1 except that the viscosity of the diffusion fluid was changed to 7 cP and the firing condition was 2,000 ° C.-1 hour.

(비교예 2)(Comparative Example 2)

확산 유체의 점도를 28cP, 1차 성형 압력을 600MPa, 1차 성형 온도를 600℃로 변경한 것을 제외하고 실시예 3과 동일한 방법을 실시하여 클러치용 디스크를 제조하였다.A clutch disc was produced in the same manner as in Example 3 except that the viscosity of the diffusion fluid was changed to 28 cP, the primary molding pressure was 600 MPa, and the primary molding temperature was changed to 600 ° C.

(비교예 3)(Comparative Example 3)

제2 분말 32중량%, 탄화규소(SiC) 33중량%, 질화규소(Si3N4) 22중량% 및 페놀 수지 13중량%를 혼합하여 기질재 혼합물을 제조하고, 기질재 혼합물에 액상 물질인 글리콜 수용액을 90중량%로 혼합하여 7cP의 점도를 가지는 확산 유체를 제조하였다. 이 확산 유체를 이용하여 탄소 섬유들을 확산시키고, 탄소 섬유들 사이로 기질재 분말을 침투시킨 다음 건조, 권취, 직조, 1차 성형, 소성 및 2차 성형 과정을 거쳐 클러치용 디스크를 제조하였다. 1차 성형 압력은 6MPa, 1차 성형 온도는 450℃, 소성 조건은 2,300℃-1시간이다.32% by weight of the second powder, 33% by weight of silicon carbide (SiC), 22% by weight of silicon nitride (Si 3 N 4 ) and 13% by weight of a phenol resin were prepared to prepare a substrate mixture, and glycol as a liquid substance in the substrate mixture. An aqueous solution was mixed at 90% by weight to prepare a diffusion fluid having a viscosity of 7 cP. The diffusion fluid was used to diffuse the carbon fibers, infiltrate the substrate powder between the carbon fibers, and then dry, wind, weave, primary molding, firing, and secondary molding to manufacture a disc for clutch. The primary molding pressure is 6 MPa, the primary molding temperature is 450 ° C., and the firing conditions are 2,300 ° C.-1 hour.

(비교예 4)(Comparative Example 4)

확산 유체의 점도를 28cP로 변경한 것을 제외하고 실시예 5와 동일한 방법을 실시하여 클러치용 디스크를 제조하였다.A clutch disc was produced in the same manner as in Example 5 except that the viscosity of the diffusion fluid was changed to 28 cP.

실시예 1 내지 실시예 6 및 비교예 1 내지 비교예 4의 클러치용 디스크에 대하여 복합화율과 마찰계수 특성을 평가하였다.The compounding ratio and coefficient of friction characteristics of the clutch discs of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 4 were evaluated.

Figure 112009034447027-PAT00001
Figure 112009034447027-PAT00001

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 6의 클러치용 디스크는 70% 이하의 복합화율을 나타내며, 0.35 이하의 마찰계수를 나타내었다. 반면, 비교예 1 내지 비교예 4의 클러치용 디스크는 106 이상의 복합화율을 나타내고, 0.35 이상의 마찰계수를 나타내고 있음을 확인할 수 있다.As shown in Table 1, the clutch disks of Examples 1 to 6 exhibited a compounding ratio of 70% or less, and a friction coefficient of 0.35 or less. On the other hand, the clutch discs of Comparative Examples 1 to 4 exhibited a compounding ratio of 106 or more and a friction coefficient of 0.35 or more.

전술한 방법으로 제조된 클러치용 디스크는 자동차에 적용시 코너링에서 주행 안정성을 높이고 진동 감쇄성을 높일 수 있으므로 안정된 코너링과 주행을 가능하게 하며, 사고 방지에 큰 기여를 할 수 있다.Clutch disc manufactured by the above-described method can improve the running stability and vibration damping in the cornering when applied to the vehicle enables stable cornering and running, and can contribute to the prevention of accidents.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Of course.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소 복합체의 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.1 is a process flowchart showing a method of manufacturing a carbon composite according to an embodiment of the present invention.

도 2는 탄소 섬유 다발의 일 실시예를 나타낸 사진이다.2 is a photograph showing one embodiment of a carbon fiber bundle.

도 3은 도 1의 제4 단계를 거친 탄소 섬유 다발을 나타낸 전자 현미경 사진이다.3 is an electron micrograph showing a carbon fiber bundle passed through the fourth step of FIG. 1.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 클러치용 디스크의 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.4 is a process flowchart showing a manufacturing method of a disk for a clutch according to an embodiment of the present invention.

도 5는 도 4의 방법으로 완성된 클러치용 디스크를 나타낸 사진이다.5 is a photograph showing a clutch disk completed by the method of FIG.

Claims (14)

탄소 섬유들로 이루어진 탄소 섬유 다발을 준비하는 단계,Preparing a carbon fiber bundle made of carbon fibers, 고상의 기질재 분말을 함유한 기질재 혼합물에 액상 물질을 혼합하여 확산 유체를 제조하는 단계,Preparing a diffusion fluid by mixing a liquid substance into a matrix mixture containing a solid substrate powder, 상기 확산 유체에 상기 탄소 섬유 다발을 공급하여 상기 탄소 섬유들을 확산시키고, 확산된 탄소 섬유들 사이로 상기 고상의 기질재 분말을 침투시키는 단계,Supplying the carbon fiber bundle to the diffusion fluid to diffuse the carbon fibers and infiltrate the solid substrate powder between the diffused carbon fibers, 상기 탄소 섬유 다발을 건조 후 권취하는 단계, 및Winding the carbon fiber bundles after drying, and 상기 탄소 섬유 다발을 직조, 성형 및 소성하는 단계Weaving, forming and firing the carbon fiber bundles 를 포함하는 탄소 복합체의 제조 방법.Method of producing a carbon composite comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 확산 유체는 10cP 내지 25cP의 점도를 가지는 탄소 복합체의 제조 방법.The diffusion fluid is a method of producing a carbon composite having a viscosity of 10cP to 25cP. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 기질재 혼합물은 5㎛ 이하의 평균 입도를 가지는 탄소 분말 및 고분자 수지를 포함하며, 상기 고분자 수지는 상기 탄소 분말에 대해 0.5중량% 내지 20중량%로 포함되는 탄소 복합체의 제조 방법.The substrate mixture mixture includes a carbon powder and a polymer resin having an average particle size of 5 μm or less, wherein the polymer resin is contained in an amount of 0.5 wt% to 20 wt% with respect to the carbon powder. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 기질재 혼합물은 세라믹 분말을 더욱 포함하며, 상기 세라믹 분말은 상기 탄소 분말 및 상기 고분자 수지의 혼합물에 대해 10중량% 내지 50중량%로 포함되는 탄소 복합체의 제조 방법.The substrate mixture further comprises a ceramic powder, wherein the ceramic powder is 10 to 50% by weight relative to the mixture of the carbon powder and the polymer resin. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 탄소 분말은 코크스로부터 얻은 제1 탄소 분말 및 고형 피치의 열처리를 통해 얻은 제2 탄소 분말을 포함하며, 상기 제1 탄소 분말과 상기 제2 탄소 분말의 혼합비는 30:70 내지 50:50인 탄소 복합체의 제조 방법.The carbon powder includes a first carbon powder obtained from coke and a second carbon powder obtained by heat treatment of a solid pitch, and a mixing ratio of the first carbon powder and the second carbon powder is 30:70 to 50:50. Method of preparation of the composite. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 제1 탄소 분말은 1.0% 이하의 휘발분 및 0.1% 이하의 회분을 가지며, 상기 제2 탄소 분말은 250℃ 이상의 연화점 및 80% 이상의 퀴놀린 불용분 함량을 가지는 탄소 복합체의 제조 방법.Wherein the first carbon powder has a volatile content of 1.0% or less and an ash content of 0.1% or less, and the second carbon powder has a softening point of 250 ° C. or higher and a quinoline insoluble content of 80% or more. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 건조는 120℃ 내지 200℃의 온도에서 진행되고, 상기 성형은 450℃ 내지 600℃의 온도 및 4MPa 내지 9MPa의 압력에서 진행되며, 상기 소성은 1,000℃ 내지 2,700℃의 온도에서 진행되는 탄소 복합체의 제조 방법.The drying is carried out at a temperature of 120 ℃ to 200 ℃, the molding is carried out at a temperature of 450 ℃ to 600 ℃ and a pressure of 4MPa to 9MPa, the firing is carried out at a temperature of 1,000 ℃ to 2,700 ℃ of the carbon composite Manufacturing method. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 방법으로 제조되며, 30% 내지 70%의 복합화율 및 0.35 이하의 마찰계수를 가지는 탄소 복합체.A carbon composite prepared by the method of any one of claims 1 to 7, having a compounding ratio of 30% to 70% and a coefficient of friction of 0.35 or less. 탄소 섬유들로 이루어진 탄소 섬유 다발을 준비하는 단계,Preparing a carbon fiber bundle made of carbon fibers, 고상의 기질재 분말을 함유한 기질재 혼합물에 액상 물질을 혼합하여 확산 유체를 제조하는 단계,Preparing a diffusion fluid by mixing a liquid substance into a matrix mixture containing a solid substrate powder, 상기 확산 유체에 상기 탄소 섬유 다발을 공급하여 상기 탄소 섬유들을 확산시키고, 확산된 탄소 섬유들 사이로 상기 고상의 기질재 분말을 침투시키는 단계,Supplying the carbon fiber bundle to the diffusion fluid to diffuse the carbon fibers and infiltrate the solid substrate powder between the diffused carbon fibers, 상기 탄소 섬유 다발을 건조 및 권취하는 단계,Drying and winding the carbon fiber bundles, 상기 탄소 섬유 다발을 직조, 1차 성형 및 소성하여 소성체를 제조하는 단계, 및Weaving, primary molding and firing the carbon fiber bundle to produce a fired body, and 상기 소성체를 디스크 형상으로 2차 성형하는 단계Secondary molding the fired body into a disc shape 를 포함하는 클러치용 디스크의 제조 방법.Method for producing a disk for clutch comprising a. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 확산 유체는 10cP 내지 25cP의 점도를 가지는 클러치용 디스크의 제조 방법.And the diffusion fluid has a viscosity of 10 cP to 25 cP. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 기질재 혼합물은 5㎛ 이하의 평균 입도를 가지는 탄소 분말 및 고분자 수지를 포함하며, 상기 고분자 수지는 상기 탄소 분말에 대해 0.5중량% 내지 20중량%로 포함되는 클러치용 디스크의 제조 방법.The substrate material mixture includes a carbon powder and a polymer resin having an average particle size of 5 μm or less, wherein the polymer resin is contained in 0.5 wt% to 20 wt% with respect to the carbon powder. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 기질재 혼합물은 세라믹 분말을 더욱 포함하며, 상기 세라믹 분말은 상기 탄소 분말 및 상기 고분자 수지의 혼합물에 대해 10중량% 내지 50중량%로 포함되는 클러치용 디스크의 제조 방법.The substrate mixture further comprises a ceramic powder, wherein the ceramic powder is 10 to 50% by weight based on the mixture of the carbon powder and the polymer resin. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 탄소 분말은 코크스로부터 얻은 제1 탄소 분말 및 고형 피치의 열처리를 통해 얻은 제2 탄소 분말을 포함하며, 상기 제1 탄소 분말과 상기 제2 탄소 분말의 혼합비는 30:70 내지 50:50인 클러치용 디스크의 제조 방법.The carbon powder includes a first carbon powder obtained from coke and a second carbon powder obtained by heat treatment of a solid pitch, and a mixing ratio of the first carbon powder and the second carbon powder is 30:70 to 50:50. Method for manufacturing a disk for 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항의 방법으로 제조되며, 30% 내지 70%의 복합화율 및 0.35 이하의 마찰계수를 가지는 클러치용 디스크.A clutch disc made by the method of any one of claims 9 to 13 and having a compounding ratio of 30% to 70% and a coefficient of friction of 0.35 or less.
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