보강섬유로 사용되는 슈퍼섬유
분야
hwpⅡ. 보강섬유로 사용되는 슈퍼섬유
1. 수송(자전거, 자동차) 분야
1) 연속섬유강화 복합재 “타이어”
2. 스포츠 분야
3. 항공․우주 분야
4. 토목건축분야
1) 교각의 보강 보수용
2) 건축분야
슈퍼섬유는 의료용도에 사용되기보다 산업용도에 주로 사용된다. 실제 어떤 곳에 사용되고 있는 가를 보면 복합재료 관련용도가 많다. 고무, 수지, 콘크리트의 보강섬유로써 주로 사용된다. 결국, 고무, 수지, 콘크리트의 가운데 슈퍼섬유를 다음에서 말하는 형태로 혼합 혹은 복합하여 고화시켜 사용하며 고무, 수지, 콘크리트를 단독으로 사용하는 것보다 대단히 우수한 강도를 발현한다.
보강의 형태는 단섬유, 코드, 매쉬직물, 3차원 직물 등 광범위하다.
분야
용도
항공․우주산업분야
항공․우주개발용 복합재료
수송관련분야
첨단복합재료 강화소재(차, 열차, 선박 등)
토목․건축분야
지오텍스타일․콘크리트 보강섬유
해양개발분야
부구조체, 인공간석, 인공해양 목장 등
의료분야
인공장기, 건강용 섬유, 바이오리엑터 등
스포츠․레져분야
다종다양
시스템․정보산업분야
전기전자 관련분야, 광성유 등
일반산업용 자재 분야
고성능, 고기능
1. 수송(자전거, 자동차) 분야
자전거의 체인 대체로서의 슬링벨트나, 접어 넣을 수 있는 산악자전거 등의 타이어 등에 사용된다. 또한 경량화를 위해 경주용 자전거의 몸체에도 사용되고 있다.
자동차 연비절약을 위해 경량화를 진행하여, 고무보강 (타이어, 벨트, 호스 등)의 복합재료 보강섬유의 사용량이 많다. 특히 고급 타이어를 중심으로 수요가 늘 것이다.
경량화 뿐 아니라 연비 절약에도 기여하여, 한층 타이어의 성능을 향상시키는 것까지 일섬삼조가 되고 있다.
1) 연속섬유강화 복합재 “타이어”
이전에는 달릴 때 스킬코드(steel cord)의 타이어가 주력이었으나, 고속도로의 정비와 함께 고속 주행 시 도로와 타이어 사이의 마찰열이 발생하고, 스틸의 경우 타이어를 찢고 튀어나오는 위험도 발생하였다. 이 때문에 타이어의 구조 보강재의 주력소재는 나일론이나 폴리에스테르로 바뀌었으며, 좀더 구체적으로 이를 설명하겠다.
대량생산되는 연속섬유 복합재료의 대표적 예는 타이어이다. 비록 고무로 되어 있으나 고무만이 아닌 타이어에는 고무라고 하는 고분자를 매트릭스(모재)로 하고 이에 나일론 코드나 폴리에스테르 코드, 슈퍼섬유 등 -아라미드 섬유-의 연속섬유로 하여 강화한 복합재료이다. 이것을 RMC(rubber Matrix Composite)라고 부르고 있다.
타이어 구조는 크게, ① 트래드 ②카카스 ③벨트 ④비이드 등의 4가지 부분으로 나뉜다.
섬유는 카카스에 사용되는데, 아라미드 섬유 등의 연속섬유는 카카스의 구성 재료로써 사용되고 있다. 카카스란 타이어의 골격 부를 만드는 것이며, 종방향으로 코드포를 적충 시켜 만든다. 이때, ‘사교 적층’시킨 타이어를 바이어스(bias) 타이어라 하고, ‘횡적층’시킨 타이어를 래디얼(radial) 타이어가 된다.
타이어 시장의 변화는 바이어스 타이어로부터 래이얼 타이어로 변하는 동시에, 아라미드계의 슈퍼섬유가 사용도기ㅣ 시작하였다. 바이어스는 저속이나 도로상황이 나쁜 곳에 적합하고, 나일론이 주로 사용되었다. 래디얼은 우수한 조정성과 고속 안정성을 얻을 수 있다. 그밖에도 마찰의 억제, 전복에 대한 저항의 감소 특성 등도 요구된다.
아라미드 섬유는 자동차의 무단 변속기용(CVT) 벨트나 석면 대체의 브레이크용 마찰재 성
