위키원
무기섬유
무기섬유(無機纖維, inorganic fiber)는 무기질을 원료로 한 인조섬유이다. 천연산으로는 석면이 예로부터 사용되었으나 발암성이 지적되어 최근에는 사용이 제한 또는 금지되었다. 유리섬유, 금속섬유, 탄소섬유가 무기섬유에 해당된다. 그리고 슬래그 울, 록크 울 외에도 알루미나, 지르코니아, 탄화규소, 탄소 등 내열성이 뛰어난 세라믹스 섬유가 개발되었다. 또한 티탄산칼륨 섬유도 기능성 무기섬유로 주목받고 있다.
무기섬유는 내열성이 매우 크고 보온성, 방음성 등이 우수하기 때문에 특수한 기능이 요구되는 분야에 널리 쓰인다.
주요 무기섬유[편집]
유리섬유[편집]
유리섬유는 가장 오래된 인조섬유이다. 유리섬유는 수공이 쉽기 때문에 고대 이집트에서는 유리를 막대 모양으로 만들고 이것을 연신하여 필라멘트로 만드는 기술을 발전시켰다. 1939년부터는 산업용과 가구용에 적합한 유리 필라멘트 섬유의 생산 공정을 개발하여 상업화하였다. 제2차 세계대전 이후에는 유리섬유 산업을 크게 발달시켰다.
유리섬유는 의복보다는 주로 전기절연체로 사용한다. 또한 내화성이 있어 소방복, 극장의 커튼 등에도 사용한다. 최근에는 가는 실로 만들어 실내장식 제품으로도 만들어지고 있다. 커튼, 전기담요, 심지, 보온재, 벽지, 방화복, 광섬유 등에 활용된다.
금속섬유[편집]
금속섬유는 옜날 페르시아, 아시리아 지방에서 귀족들의 장식용으로 사용되었다. 한국에서도 신라시대 이전부터 금속섬유를 사용하였다. 금속사는 주로 견사를 심사로 그 위에 금박, 은박을 입힌 것이다. 그러나 이는 금속섬유라기보다는 특수한 가공사라 할 수 있다. 오늘날 사용하는 금속섬유는 플라스틱 필름 위에 금속을 증착시켜서 제조한다. 루렉스, 라메 등의 상품명이 있다.
탄소섬유[편집]
탄소섬유가 처음 알려진 것은 약 100년전 토머스 에디슨이 대나무 섬유를 탄화하여 전구의 필라멘트로 사용했을 때이다. 공업적으로 탄소섬유가 제조되기 시작한 것은 1959년 셀룰로오스계 섬유를 기초로 하여 생산한 것이다. 한국에서는 1990년 태광산업이 처음으로 생산에 성공했다. 탄소섬유는 흑연섬유라고도 하며, 내열성이 뛰어나 전기나 열의 양도체로 사용하고 있다. 고강도, 고탄성 섬유로 특수소재나 내열소재, 대전방지소재로 사용하며 라켓, 골프채, 산업용 강화섬유 등에 사용된다.
기타 무기섬유[편집]
- 암면 : 천연암석을 원료로 제조된 인조 무기섬유를 암면(암석으로된 섬유)이라고 한다. 암면 제조에 사용되는 원료는 현무암, 안산암, 사문암과 같이 실리카(SiO2)를 다량 함유하는 암석과 석회석이나 고회석같이 석회분을 함유하는 암석이다. 이 암석들의 혼합물을 1,500도 이상으로 가열하여 용융하고, 작은 구멍으로 흘러나오는 용융물을 고압공기나 증기로 날려용 융물을 고속으로 회전하는 원판에 떨어뜨려 원심력으로 날려서 섬유로 만든다. 섬유의 굵기는 3~10㎛(마이크로미터), 길이는 1~5cm 정도이다. 내열성과 보온성이 석면이나 유리섬유보다 우수해 단열, 보온재, 방음재 등으로 사용된다.
- 탄화규소섬유(Silicon Carbide Fiber): 탄화규소섬유는 디메틸디클로실란[(CH₃)₂SiCI₂]을 금속나트륨과 반응시키고 용융점이 2000℃ 이상이므로 가열 후 용융방사하여 만든다. 탄화규소는 카보런덤이라고 하는데, 1891년 애처슨이 다이아몬드를 인공적으로 만들고자 연구하게 됐는데 코크스와 점토의 혼합물을 탄소아크 등으로 가열했을 때 반짝이는 물질을 발견한 것이 시초이다.
- 지름 10㎛의 연속된 모노 필라멘트를 50올 정도 꼬아서 필라멘트 형태로 만든다. 인장강도와 인장탄성률이 크고, 용융점이 2600℃로 내열성이 좋고 내후성, 내약품성도 아주 좋다. 탄화규소섬유는 금속강화 복합재료로 적당하다.
- 붕소섬유(Boron Fiber) : 붕소섬유는 할로겐화 붕소의 수소환원법을 사용하여 제조하는데, 텅스텐이나 탄소섬유를 심재로 하여 통전, 가열 후 열분해시켜 만든다. 붕소섬유로 포를 만들고 여기에 에폭시 수지를 입히는 복합구조로 만들어 사용하는데, 저밀도, 고강도, 고탄성율을 가지고 있다. 가격이 아주 비싸고 항공기, 우주왕복선, 스포츠용품 등에 사용된다.
- 세라믹섬유(Ceramic Fiber) : 세라믹섬유는 금속산화물, 금속탄화물, 금속질화물 등의 혼합물로 이루어지는 다결정성의 내화재료이다. 출발 원료가 다양한데, 규산알루미늄염, 알루미나, 지르코늄, 질화붕소 등이 있다. 이 세라믹섬유는 내열성, 내약품성, 내충격성, 전기절연성, 탄성율 등이 좋다. 세라믹은 각종 복합재료로 응용된다.
- 실리카섬유(Silica Fiber) : 실리카섬유는 산화규소(SiO₂) 성분이 적어도 96% 이상인 고순도 물질로 이루어진다. 실리카섬유는 이산화규소를 용융방사하여 만들며 불순물이 거의 없다. 단면이 원형이며 표면을 평활하게 한다. '용융 실리카섬유'와 '다공질 실리카섬유'가 있다.
- ⓐ 용융 실리카섬유(Fused - Silica Fiber) : 석영을 용융방사하여 필라멘트 형태로 만든다. 1000℃ 이상의 뛰어난 내열성과 낮은 열팽창계수 , 낮은 유전율을 가진 섬유이다. 'IC 적층판', '로켓의 부품', 원자력 관계 부품으로 사용된다.
- ⓑ 다공질 실리카섬유(Leached - Silica Fiber) : E-Glass 섬유를 염산(HCI)으로 처리해 마그네슘(Mg), 브롬(B), 알루미늄(Al) 등의 불순물을 추출해서 산화규소(SiO₂) 성분이 98.5% 이상이 되게 한 다음, 열처리와 유연처리를 해서 만든다. 초고온 내열단열재, 흡음재, 고온여과제, 탈취제 등으로 이용된다.
- 석영섬유(Quartz Fiber) : 석영섬유는 천연에 존재하는 석영 결정을 원료로 하여 산소와 수소의 혼합 불꽃 중에서 석영 막대를 뽑아서 제조한다. 석영섬유는 고내열성이나 내부식성이 요구되는 곳에 사용된다.
참고자료[편집]
- 〈무기섬유〉, 《두산백과》
- 가의한복, 〈대표적인 무기섬유(유리섬유,금속섬유,탄소섬유)의 종류와 용도, 특성〉, 《네이버 블로그》, 2021-04-24
- 미키, 〈기타 무기섬유(무기섬유)〉, 《네이버 블로그》, 2013-03-28
- 심더, 〈무기섬유-(탄화규소/붕소/세라믹/실리카/석영섬유) 〉, 《네이버 블로그》, 2014-04-29
같이 보기[편집]
