무기고체의 이해

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목차

1. 유리
1) 유리의 조성
2) 유리의 형성조건
3) 유리의 성형
4) 유리의 제조

2. Zeolite
1) Zeolite의 종류

3. 무기섬유
1) 직물 유리 섬유
2) 광섬유
3) 광물성 섬유
4) 탄소섬유
5) 산화알루미늄 섬유
6) 붕소 섬유
7) SiC-섬유 및 SiC로 피복된 탄소 섬유
8) 금속 섬유
9) 위스커 및 기타 합성 단섬유(short fiber)



참고문헌

본문내용

속화, 와이어의 화학적 분해를 조절하여 요구되는 섬유두께로 하는 공정 등에 의해 생산된다. 얇은 금속 와이어와 굵은 금속 섬유는 원칙적으로 같은 방법에 의해 제조될 수 있다. 가는 금속섬유를 제조하는 데에는 특히 잘 알려진 특수한 공정이 있다. : 즉, 기계적 인신, 용융 방적 및 테일러 공정이다.
기계적 인신공정에서는 압연되었거나 미리 뽑아놓은 와이어가 인신대위에 단면적이 감소하는 오리피이스, 다이 스톤, 다이 링을 통해 다단계 공정으로 당겨진다. 섬유 직경이 감소할수록 깨짐성이 증가하는데 이는 처리공정 중간 중간 소둔을 통해 제거해 나갈 수 있다.
금속 섬유 제조 단가는 직경이 감소할수록 섬유의 파쇄 가능성이 증가하기 때문에 급격히 증가한다. 직경이 150㎛ 이상 되는 섬유는 비교적 저렴한 가격으로 제조될 수 있다.
이러한 방법들은 타이어 공업에 중요한 강철 섬유생산에 사용되고 있다. 황동으로 피복된 섬유는 직경이 약 150㎛이다. 훨씬 가는 금속 섬유는 소위 철 다발인신(bundle drawing) 공정을 사용하여 제조되는데 여기에서는 와이어를 연성 모재(구리)에 삽입하고 기계적 인신공정을 거치게 된다. 모재를 제거한 후 남아있는 섬유의 직경은 12㎛까지 가능하다. 최근에는 이 공정을 통하여 섬유의 직경을 0.5㎛까지 제조할 수 있게 되었다. 용융 방사공정에서는 금속 용융물이 냉각속도가 방울로 분열되는 속도보다 빠른 속도로 가는 분사구안에 있는 금형을 통해 강제로 액상으로 주입된다. Monsanto는 이공정을 사용해서 굵기 75㎛의 타이어 코드 제조를 계획하고 있었으나 아직까지 생산되지는 못하고 있다.
용융 추출공정은 공업적으로 보다 널리 TM이는 것으로 보인다. 이공정에서는 금속 섬유가 금속 용융물 또는 용융방울에 냉각된 회전 원반의 접촉 담금에 의해 제조되는데 직경이 최하 40㎛, 길이는 수 cm되는 섬유가 얻어질 수 있다.
테일러 공정은 금속 또는 금속 합금 분말이나 와이어로 채워져있는 유리튜브가 로를 통과하면서 용해되고 이때 금속으로 채워진 실이 뽑아져 나오는 용융 방적 공정의 일종이다. 직경이 최하 1㎛인 매우 가는 실이 단섬유로 생산될 수 있다(테일러 와이어). 응용분야에 따라서 유리질 표면이 제거되거나 절연막으로 이용하기 위하여 그대로 사용될 수도 있다.
② 이용분야
금속 섬유는 전기 및 열전도도, 높은 인장강도, 높은 탄성률, 고융점 등 많은 유용한 특성을 나타낸다. 금속섬유의 밀도는 상대적으로 높기 때문에 특히 콘크리이트나 고무분야와 같이 중량감소를 심각히 고려하지 않는 경우에만 강화용 재료로서 적합하다. 1959년 이후 철사는 점점 시장 점유율이 증가하고 있다.
1986년 700,000t의 강섬유 실이 전 세계적으로 사용되었다. 서유럽에서는 자동차의 90% 이상이 철로 강화된 레디얼 타이어로 장착된다. 다발 인신 공정에 의해 생사되는 스테인레스 강 섬유는 봉인, 소음기, 정전기 방지용품 및 필터 재료로 이용된다. 스테인레스 강 섬유의 중요한 응용분야로는 직물 분야가 있는데 카페트나 보호용 천에 이들 섬유를 0.5에서 6%정도 혼입시켜서 정전기를 방지하게 한다.
9) 위스커 및 기타 합성 단섬유(short fiber)
1960년대 이래 티탄산 칼륨(K2Ti6O13)은 용융염(불화물, 알칼리 붕산염) 또는 융제(K2MoO4)를 첨가한 반응 혼합물로부터 얇고(0.2～0.5㎛) 긴(10～20㎛) 침상형태의 단결정으로 매우 다양한 이용(안료, 플라스틱 강화용)분야에 사용되기 위하여 생산되었다.
듀퐁이 환경적인 이유로 생산을 계속하지 않기 때문에 이 물질은 일본에서만 거의 전적으로 생산되고 있다. CaSO41/2H2O와 CaSO4 단결정섬유는 직경이 약 2㎛이고, 길이가 60㎛(Franklin Fiber of US Gypsum)이며, 이들은 열가소성 수지나 duroplasts에서 그들의 치수 안정성을 향상시키기 위한 비용이 저렴한 강화용 및 충진제로서 유리 섬유의 대체물, 플라스틱 성형제품의 강화용 들로 이용되고 있다.
미국 제조업자의 생산능력은 연간 4,000톤이다. 획득하기 어려운 인장강도(10,000 N/mm2)를 나타내면서 직경이 수 ㎛이고 최근 길이가 1,000㎛를 훨씬 넘는 소위 위스커라고 불리는 결함이 없는 단결정 섬유는 대체로 1985년 이후부터 판매되고 있다.
가장 중요한 것으로는 β-SiC와 α-Si3N4 위스커가 있고 Al2O3 위스커는 그렇게 중요하지는 않다. 제조회사로는 Arco Advanced Materials Co.(USA)와 몇몇 일본회사(Tokai Carbon, Tateho chemical 등)등이 있다.
이들의 현재 가격이 매우 비싸고, 좋은 특성을 지닌 다결정성 필라멘트의 이용이 가능하기 때문에 위스커의 보다 광범위한 이용이 제한받고 있다. 따라서 이들의 응용은 다결정성 섬유가 충족할 수 없는, 예를 들면 고온에서 엔지니어링 세라믹의 분쇄 강도를 증가시키는 것과 같은 분야에 응용될 것으로 기대되고 있다. 최초의 실질적인 이용은 15%의 SiC 위스커를 포함한 Al2O3 절삭용 세라믹스에 있었다.
참고문헌
고체레이저 무기의 개발 : 전장의 레이저 무기
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유기-무기혼성체 고체고분자전해질의 제조 및 전기특성에 관한 연구
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무기 Fluor함침 Polysulfone 고체막 제조에 관한 연구
한명진 저 | 한국고분자학회 발행
고체 폐기물 시료 중의 무기 Priority Pollutants 추출법 비교 연구
안태호 저 | 한국분석과학회 발행
질량분석법(MS)에 의한 무기 고체와 액체의 분석을 위한 이온원
COLODNER DEBRA 저 | 한국분석과학회 발행
비중심 대칭구조를 가진 무기 고체 재료 물질
옥강민 저 | 대한화학회 발행
科學의 發展相과 人類의 將來 : 科學文明과 人類의 將來<特輯>
이은성 저 | 仁荷大學校 발행
자기강화된 고체고분자 전해질의 합성과 전기화학적 특성에 관한 연구
오지선 저 | 한밭대 산업대학원 발행, 응용화학생명공학 전공
막반응기를 이용한 슈가에스테르의 합성공정 개발
과학기술부 저 | 과학기술부 발행

키워드

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