항공기 및 우주선 애플리케이션은 소재에 대한 요구 사항이 매우 독특합니다. 드레이크 플라스틱의 초고성능 폴리머는 이러한 특별한 과제에 대한 솔루션을 제공할 수 있는 능력이 입증되었습니다.
초고성능 폴리머 소재를 위한 항공기 애플리케이션
항공기는 모든 산업 중에서 가장 다양하고 복잡한 구성 부품과 시스템으로 이루어져 있습니다. 항공기 소재가 견뎌야 하는 운영 환경도 크게 달라집니다. 구성 요소나 시스템에 관계없이 안정성이 가장 중요하며, 가벼운 무게와 공간 효율적인 디자인은 항상 우선 순위가 높습니다.
작동 조건에는 제트 연료, 제빙 화학물질 및 윤활제에 대한 노출이 포함됩니다. 극심한 온도 변화, 높은 응력 및 베어링 하중, 단열 및 전기 절연, EMI/RFI 투명성 또는 차폐에 대한 요구는 항공기 부품에 최적의 소재를 지정해야 하는 많은 과제 중 하나입니다.
항공기 부품의 정밀 설계에 대한 이러한 성능 기준은 Drake의 초고성능 폴리머 제품에 이상적인 배경이 됩니다. 항공기용 플라스틱 중에서도 헨켈의 Torlon PAI, PEEK, Ryton R-4 PPS, Ultem PEI 및 AvaSpire PAEK 소재는 항공기 엔지니어에게 다양한 부품의 성능 요구 사항을 충족하는 우수한 물리적 특성을 다양한 조합으로 제공합니다. 이러한 모든 폴리머 소재는 고유한 수준의 기계적 강도 및 내열성, 내화학성, 베어링 및 마모 성능, 단열 및 전기 절연 특성을 제공하여 까다로운 요구 사항을 효과적이고 효율적으로 충족합니다.
항공 구조물 분야에서 Torlon PAI 및 PEEK는 하드 포인트, 열 절연체 및 패스너를 포함한 복합 패널용 보강재에서 신뢰할 수 있는 성능을 위해 고강도 및 열 절연성을 제공합니다. 베어링 및 마모 부품도 초고성능 폴리머의 내마모성 등급을 활용하여 강도, 긴 수명 및 정밀한 작동을 보장합니다.
예를 들어, Torlon PAI로 제작한 블로커 도어 부싱은 이 초고성능 폴리머가 극한의 온도 및 하중 조건에서 중요한 항공기 부품의 성능을 어떻게 발휘하는지 보여줍니다. 블로커 도어는 착륙 시 제트 항공기의 속도를 늦추는 역추력을 생성합니다. 도어 힌지 어셈블리에 부착된 부싱은 이러한 도어의 정밀한 작동에 중요한 역할을 합니다. Torlon 4301 PAI는 이러한 요구 사항을 충족합니다. 이 PAI 등급으로 제작된 부싱은 -40°~500°F(-40°~260°C) 범위의 온도에서 강도와 안정성을 유지하며 윤활 없이 작동하는 동안 마찰 마모가 적습니다.
액추에이터 및 제어, 열 및 전력 관리, 센서, 케이블 보호, 기타 시스템 및 지원 애플리케이션에 사용되는 부품은 다양한 특성을 가진 Drake의 고성능 폴리머에 의존합니다. 이는 좌석, 냉각 시스템, 산소 시스템, 조명, 진공 폐기물 시스템 및 화물 취급 장비의 기내 인테리어 애플리케이션에서도 마찬가지입니다. Torlon PAI, Ultem PEI 및 PEEK는 이러한 정밀 부품에 필요한 치수 안정성, 열 및 전기 절연 및 절연과 함께 가벼운 무게와 고온에서의 강도를 제공합니다.
추진 시스템 부품에서 Torlon PAI와 PEEK는 탁월한 내화학성과 고강도에 항공기 설계의 보편적인 목표인 경량화라는 추가적인 이점을 결합합니다. 애플리케이션의 다양성은 무게와 비용을 절감하는 혁신적인 시스템 설계에도 기여할 수 있습니다.
예를 들어, 보잉의 엔지니어들은 연료 탱크 주변이 아닌 연료 탱크를 통해 유압 라인을 연결하면 복합재 항공기의 무게를 크게 줄일 수 있다고 판단했습니다. 문제는 유압 라인을 엄청난 양의 열 및 전기 에너지를 견딜 수 있는 소재로 단열해야 한다는 것이었습니다. Torlon 4203 PAI가 솔루션을 제공했습니다. 열전도율이 매우 낮아 벌크헤드와 복합재 사이의 열 에너지를 차단합니다. 또한 전기 아크를 방지하고 애플리케이션에서 요구하는 -40°~350°F(-40°~177°C)의 온도에서도 강도를 유지합니다.
드레이크 플라스틱은 초고성능 폴리머 분야에서 인정받는 전문 기업입니다. 수십 년간의 협업 경험을 통해 엔지니어들은 이와 같은 수많은 항공기 적용 과제에 대한 재료 선택 및 부품 생산 솔루션을 개발할 수 있었습니다.
항공기 내 Drake의 초고성능 폴리머의 일반적인 응용 분야
- 절연체와 절연 체는 Torlon 4203, PEEK 및 유리 강화 Torlon 5030, GF PEEK 및 Ryton R-4 PPS로 뛰어난 전기 차단 특성을 제공합니다. 강화되지 않은 Torlon PAI 및 PEEK 등급은 최적의 열 차단을 위해 가장 낮은 열전도율을 제공합니다.
- 사출 성형된 Torlon 4203의 섹터 기어는 가스 터빈의 입구 가이드 베인을 완벽하게 움직입니다.
- 30% 유리 강화 PEEK 소재의 배터리 커넥터는 추진 시스템에서 전기 절연을 제공합니다.
- Torlon 4301의 블로커 도어 부싱은 높은 하중과 최대 500°F의 온도 변화에도 견디며 윤활 없이도 마모에 강합니다.
- Torlon 4203 나사는 금속 패스너에 비해 높은 강도, EMI/RFI 투명성 및 경량화를 제공합니다.
- 섬유 강화 Torlon PAI 및 PEEK 소재의 외부 조명 하우징은 극한의 온도에서도 치수를 유지하며 연료 유출 및 제빙기로 인한 손상을 방지합니다.
- Torlon 4203 심리스 튜브®로 가공된 연료 및 공기 연결부는 전투기의 비행 범위를 확장합니다.
- 유리 강화 Ultem 2300으로 제작된 단자대는 온보드 발전기의 신뢰성에 필요한 치수 안정성과 전기적 특성을 갖추고 있습니다.
우주선용 초고성능 폴리머 소재
유인 및 무인 우주선은 항공기용 초고성능 폴리머로 입증된 드레이크 플라스틱의 많은 특성을 활용합니다. 그러나 일부 성능 요소는 일반적이지만 일부는 더 강도 높은 수준으로 작용하고 일부는 우주선에 완전히 고유한 요소도 있습니다. 여기에는 극한의 추위, 무중력의 영향 및 다음과 같은 잠재적 인 진공 가스 방출, 고온에서 저온으로의 급격한 전환, 이국적인 추진제 및 화학 물질, 높은 스트레스, 진동 및 하중 등이 있습니다. Torlon PAI와 PEEK는 인공위성과 유인 및 무인 우주 차량의 재료 응용 분야에서 이러한 성능 과제를 측정합니다.
우주에서의 방사선 수준은 이러한 애플리케이션에서 폴리머의 장기적인 성능과 관련된 또 다른 주요 고려 사항입니다. 많은 소재가 부서지기 쉬운 반면, Torlon PAI, PEEK 및 Ultem PEI는 높은 수준의 방사선 노출에도 물성 저하를 훨씬 더 잘 견디는 것으로 입증되었습니다.
이는 미국 복합재 제조 학습 센터에서 방사선이 포괄적인 열가소성 플라스틱 그룹의 물리적 특성을 어떻게 저하시킬 수 있는지 확인하기 위해 실시한 테스트에서 확인된 보고서에서 확인되었습니다. 테스트는103~109 방사선의 노출 수준에서 진행되었습니다. 드레이크 플라스틱에서 30% 유리 강화 폴리머를 압출하여 부품으로 가공한 고강도 Torlon 5030 PAI는 테스트 절차에서 가장 높은 수준인109 방사선에서 테스트를 만족스럽게 통과하는 데 필요한 수준의 기계적 특성을 유지했습니다. 드레이크 플라스틱이 고성능 스톡 형상 및 기계 가공 및 성형 부품으로 변환한 또 다른 폴리머인 빅트렉스 PEEK도109레이드에서 통과했습니다. Drake가 독특하고 효율적인 기계 가공이 가능한 Seamless Tube® 구성으로 공급하는 30% 유리 강화 Ultem 2300 PEI는108rads에서인상적인 물성 유지력을 보여주었습니다.
다른 많은 우주선용 폴리머에 비해 Torlon PAI와 PEEK의 또 다른 중요한 장점은 무중력 환경에서 진공 가스 배출에 대한 우려가 없다는 점입니다. 철저한 테스트 결과, 이 두 폴리머의 특정 등급은 TML(총 질량 손실) 수치가 1% 미만이고 CVCM(수집된 휘발성 응축성 물질)이 0.1% 미만인 저배기 가스 발생 물질로 인정됩니다. 이러한 낮은 수준의 열가소성 소재는 고진공 환경에서 탈기체로 인한 오염을 방지하기 위해 여러 중요한 항공우주 분야에서 특히 중요합니다. NASA는 우주선에 적용하기 위해 관리하는 저배기 가스 배출 소재 목록에 Torlon PAI 및 PEEK의 일부 등급과 테스트 결과에 대한 세부 정보를 포함하고 있습니다.
항공우주 분야에서 Torlon PAI와 PEEK를 사용하는 또 다른 매력적인 요소는 이러한 환경에서 핵심 부품이 경험하는 극저온에서도 인성과 연성을 유지할 수 있다는 점입니다. 제한된 작업 공간에서 우발적인 충격의 위험과 극한의 온도 및 무중력 상태의 우주 환경을 고려할 때 부품, 공구, 액체 및 가스 라인, 커플링 및 기타 응용 분야에 사용되는 재료의 성능 우선 순위 목록에서 파손에 대한 저항성은 높은 비중을 차지합니다.
Torlon PAI, PEEK, Ryton R-4 PPS, 고온 PEEK HT 및 Ultem PEI는 점점 더 많은 적용 사례를 통해 우주선 부품을 위한 가볍고 신뢰할 수 있는 고성능 소재로서의 가치를 입증하고 있습니다. 드레이크 플라스틱의 포괄적인 경량 폴리머 소재 제품군은 엔지니어에게 강도, 안정성, 베어링 및 마모 특성, 내화학성 및 온도 저항성을 애플리케이션 요구사항에 가장 적합한 최적의 조합으로 선택할 수 있는 기능을 제공합니다. 특히 극저온에서 Torlon PAI 및 PEEK 폴리머의 인성은 낮은 탈기체 특성과 높은 수준의 방사선에 노출되어도 물성이 저하되지 않는 특성으로 인해 이미 다양한 항공우주 부품에 선호되는 소재로 자리 잡았습니다.
우주선에서 Drake의 초고성능 소재의 일반적인 응용 분야
- 고강도, 치수 안정성을 갖춘 Torlon 7130 섹터 기어의 위성 태양열 어레이 배치
- Torlon 4203 및 PEEK의 절연체 및 절연 체는 우수한 열 및 전기 장벽 역할을 합니다.
- Torlon PAI 및 PEEK의 마운팅 하드웨어는 안테나부터 창문, 유체 및 가스 배관, 단열 패널에 이르기까지 모든 것을 고정합니다.
- Torlon 4203의 패스너와 나사는 방사선 노출로 인한 성능 저하를 방지하고 높은 강도를 유지하며 금속으로 만든 제품에 비해 무게가 가볍습니다.
- Ultem PEI의 위성 하드웨어 구성 요소는 고강도 및 EMI/RFI 차폐를 제공합니다.
- 궤도 위성 추진 시스템에서 기능을 유지하는 베어링 등급 PEEK 및 Torlon PAI의 마모 심
- 로켓 엔진의 산화제 밸브 씰과 부싱은 극한 조건에서 Torlon 4301의 내화학성, 강도 및 치수 안정성에 의존합니다.
