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무기섬유

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섬유의 분류
탄소섬유

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

유리섬유

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

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

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

  • 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.
  • 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.

참고자료

같이 보기


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