단단한 돌이 어떻게 머리카락만큼 얇은 섬유로 변할 수 있을까?
정말 낭만적이고 마법같아요.
어떻게 이런 일이 일어났나요?
유리섬유의 기원
유리섬유는 미국에서 처음 발명되었습니다
1920년대 후반, 미국 대공황기에 정부는 놀라운 법률을 발표했습니다. 14년간 주류를 금지하는 법률이었죠. 와인 병 제조업체들은 잇따라 위기에 처했습니다. 당시 미국 최대의 유리병 제조업체였던 일리노이주 오웬스는 유리 용광로가 꺼지는 것을 지켜볼 수밖에 없었습니다. 이때, 게임 슬레이어(games slayer)라는 귀족이 우연히 유리 용광로를 지나다가 쏟아진 액체 유리가 섬유 모양으로 불어진 것을 발견했습니다. 게임이란 마치 뉴턴이 사과에 머리를 맞은 것처럼, 유리 섬유는 그 이후로 역사의 무대에 등장했습니다.
1년 후, 제2차 세계 대전이 발발하면서 기존 자재 부족 현상이 발생했습니다. 군사적 전투 준비 태세의 필요성을 충족하기 위해 유리 섬유가 대체재로 사용되었습니다.
사람들은 점차 이러한 단열재가 가볍고 강도가 높다는 많은 장점을 가지고 있다는 것을 알게 되었습니다. 그 결과, 탱크, 항공기, 무기, 방탄조끼 등에 모두 유리 섬유가 사용됩니다.
어떻게 정의하나요?
2021년 중국의 각종 도가니용 와이어 드로잉용 유리볼 생산능력은 99만 2천 톤으로 전년 대비 3.2% 증가했는데, 이는 전년 대비 크게 둔화된 수치입니다. "이중 탄소" 발전 전략의 영향으로 유리볼 킬른 기업들은 에너지 공급 및 원자재 가격 측면에서 가동 중단 압력이 점점 커지고 있습니다.
중국 유리섬유 산업의 부상
중국의 유리섬유 산업은 1958년부터 발전하기 시작했습니다. 개혁개방 이전인 60여 년간의 발전 과정에서 주로 국방과 군수 산업에 사용되다가 이후 민수용으로 전환되면서 급속한 발전을 이루었습니다.
초기 와인딩 작업장의 여성 노동자들
2008년까지 중국의 유리섬유 탱크로 와이어 드로잉 생산량은 160만 톤에 도달하여 세계 1위를 차지했습니다.
유리섬유 생산 기술
초기 도가니 와이어 드로잉
유리 섬유의 초기 생산 공정은 주로 도가니 와이어 드로잉(crucible wire drawing) 방식이었는데, 이 방식에서는 점토 도가니 방식이 사라지고 백금 도가니 방식이 두 번 성형되어야 합니다. 먼저 유리 원료를 고온에서 용융하여 유리 볼을 만든 후, 이 유리 볼을 두 번 용융하고 고속 와이어 드로잉을 통해 유리 섬유 필라멘트를 만듭니다.
이 공정의 단점으로는 높은 에너지 소비, 불안정한 성형 공정, 낮은 노동 생산성 등이 있습니다. 현재 이 방법은 특수 성분을 첨가한 소량의 유리 섬유를 제외하고는 기본적으로 사용되지 않습니다.
탱크로 와이어 드로잉
오늘날 대형 유리섬유 제조업체는 이 방법을 채택하고 있습니다(가마에서 다양한 원료를 녹인 후 특수 누출판으로 직접 채널을 통과시켜 유리섬유 전구체를 끌어냅니다).
이 일회성 성형 방식은 낮은 에너지 소비, 안정적인 공정, 향상된 생산량 및 품질이라는 장점을 가지고 있어 유리 섬유 산업이 대량 생산을 빠르게 실현할 수 있도록 돕습니다. 업계에서는 이를 "유리 섬유 산업의 기술 혁명"이라고 부릅니다.
유리섬유의 적용
이는 전통 석재 산업의 전환과 업그레이드에 있어서 유리 섬유와 새로운 복합 재료의 개발에 전략적으로 중요한 의미를 갖습니다.
"하늘에서 땅까지 무엇이든 할 수 있는" 이 제품은 항공우주 산업과 운송 산업에 기여합니다. "복도에서 위아래로 움직이며", "주방에서 사용하기에 적합"하며, 에너지 절약 및 환경 보호 분야에서는 "높이"를 자랑하고, 스포츠 및 레저 분야에서는 "접지"를 자랑합니다. "두껍거나 얇을 수 있으며, 스위칭이 유연"하여 건축 자재의 엄격한 표준을 충족할 뿐만 아니라 전자 제품의 정밀성 요구 사항도 충족합니다.
매직 애즈 유 - 유리섬유!
항공기 레이돔, 엔진 부품, 날개 구성품 및 내부 바닥, 도어, 좌석, 보조 연료 탱크 등
자동차 차체, 자동차 좌석 및 고속철도 차체/구조, 선체 구조 등
풍력 터빈 날개와 유닛 커버, 에어컨 배기팬, 시민용 그릴 등
골프채, 탁구라켓, 배드민턴라켓, 패들, 스키 등
합성벽체, 단열스크린창, FRP보강재, 욕실, 도어패널, 천장, 채광판 등
교량 거더, 부두, 고속도로 포장, 파이프라인 등
화학 용기, 저장 탱크, 부식 방지 그리드, 부식 방지 파이프라인 등
간단히 말해, 유리 섬유는 우수한 성능을 가진 무기 비금속 재료입니다. 가볍고, 강도가 높으며, 고온 내성, 내화학성, 내피로성, 그리고 우수한 전기 절연성 등의 장점을 가지고 있습니다. 건설 및 사회 기반 시설, 자동차 및 운송, 화학 산업, 환경 보호, 전자 및 전기, 선박 및 해양 등 국가 경제의 다양한 분야에서 널리 사용되어 국민에게 이바지하고 있습니다. (출처: 재료과학기술)
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게시 시간: 2022년 3월 15일