섬유복합재료 / 브레이드, 니트기술및제품 2009. 07. 20 ~ 21 한재성 한국섬유개발연구원 1 목차 개요 제품개발동향 결론 - 59-1
섬유복합재료 개요 소개전시제품 -두가지인상의재료가조합유효한기능을발현하는재료 재료의효율적조합에의한무게비강도및강성도, 내식성, 피로수명, 내마모특성, 충격특성, 고온특성, 전기절연성, 단열성, 경량성우수 - 최신복합재료보강섬유는단위무게당강도및탄성계수가금속재료보다월등히우수해항공기등경량화가요구되는구조물에많이사용. 브레이드 -Braided fabric 이란? 3개이상의섬유다발을서로교차하여제작되는제품의긴쪽방향으로섬유가경사져배향하고, 끝부분에서되접어꺽어절단됨이없이연속되어있는것 - 형상에따라 : Flat braided d fabric, Tubular braided d fabric 니트 - 경편을활용한 yarn 간응력을극대화시킨경편조직을많이소개 - 최근주목받고있는분야는폴리에스터와유리섬유로제조된위사삽입 fabric 토목자재, 광고스크린에이용 - 금번전시회에서는 Spacer fabric(3d fabric) 제품이많이소개 섬유복합재료의제품개발동향 항공기구조물 - 최신복합재료는항력의감소, 조종성향상, Stall 저항성, 레이더탐지로부터의안전성, 고속비행에의한내열성등고기능성을요구하는추세 우주구조물 - 위성용구조재는경량화가최대고려요소이고비강도및강성이높은재료가필수 자동차구조물 - 경량, 강성, 내환경성은자동차부품재료의큰장점이며, 현재자동차부품의복합재료화 에관한연구가일본, 미국, 유럽등지에서활발히진행중임 스포츠레저용품 - 고급화및고기능화추세에따라기존의나무나금속재료를대체한탄소섬유, 붕소섬유 등을이용하여제품개발 기타응용분야 - 일반산업기기, 의료기기, 군수용품, 건축및토목자재에이르기까지다양하게응용 - 60-2
섬유복합재료 p-aramid 섬유 - 최고강도는 22g/d, 최고탄성률은 600g/d 고강도 고탄성율 type : FRP, FRC, 광섬유항장력재등의보강재고신도 type : 고무보강재 - 흡습이많아, 가수분해에주의, 산, 강알칼리, 표백제에도주의가필요 강도저하 - 형광등에강하게노출시착색되고, 장기간노출시강도가저하 - 용도 : 마찰재, Gasket, 방탄 방호, 고무보강, 텐션멤버 (Optical fiber cable) 건축 건설, 기타 섬유복합재료 PBO 섬유 - 유기고기능섬유중에서는아주뛰어난기계적특성과내열성섬유 - Zylon 은 p-aramid 섬유의약 2 배의강도와탄성률 - p-aramid 섬유보다약 100 높은분해온도 (650 ) - 유기섬유중최고의한계산소지수 (LOI 68) - 높은가격과조건에따라서는화학적안정성에주의를필요 - 용도 : 소방복, rope cable, 내열펠트, FRP, 기타 - 61-3
섬유복합재료 UHMWPE 섬유 - 범용고분자인폴리에틸렌을겔방사법에의해섬유화한슈퍼섬유 - 고강도ㆍ고탄성율, 흡습성無 ( 화학적안정성 ), 경량성 - FRP 로서의우수한특성 우수한저온특성 다른소재와의복합에의한신규성능 전기특성등 - 용도 : 방탄, 선박용로프, 장갑, FRP, FRC, 기타 섬유복합재료 탄소섬유 - 고강도, 고탄성율, 내열성등에의해高 Cost But, 시장에서꾸준히성장 - 항공우주산업, 방위산업및스포츠산업등 원자재의가격이별로문제되지않는산업분야에국한 - 高강도, 高탄성계수, 낮은열변형률, 높은피로강도 성형기술의발달, 가격의하락, 새로운기지재료의개발등 그용도가많이늘어날전망 - 용도 : 항공기, 풍력발전, 스포츠, 기타일반산업 - 62-4
섬유복합재료 유리섬유 - 사용목적에따라여러가지로다르게분류 유리섬유로빙, 유리섬유 fabric 등 - 탄소섬유나슈퍼섬유보다 Cost Performance가좋음 - FRP(Fiber Reinforced Plastics) 장섬유 : E-glass를사용한 FRP IT 관련기기류 : 저유전율 D-glass 고강도 FRP : 고강도유리 S-glass - 용도 : 단열재, 항공기, 스포츠용품, FRP, 건축 건설, 기타 섬유복합재료 세라믹복합재료 - 정의 : 알루미나섬유, 알루미나실리케이트섬유, 탄화규소, Rock fiber - 장점 : 고경도, 고융점, 전기절연성, 우수한화학적안정성 경질재료, 내열재료, 전자재료, 내식재료등의신소재로응용 - 단점 : 복합화자체가특성저하의요인이되기도함 - 용도 : 단열재, 항공기, 자동차, 라이닝, 커튼, 기타 - 63-5
제품개발동향 (2) 브레이드제품의개발동향 - 산업현장에서사용되는원형의파이프로서 Bending 이나마모적물성을 향상시킨브레이딩제품을소개 Glass fiber, Aramid fiber 등사용 - Polyester 와 UHMWPE, PP 와 UHMWPE, PBO 와 UHMWPE 등복합 braid 제품소개 - 심해계류용로프로서고강력 Polyester yarn 을적용하여제조한제품이 인상적 브레이드 단독 Braid 사용소재 제품개발동향 (2) - E-Glass, Carbon, Aramid, Polyamide, PP, Cotton, Viscose 용도 - Vehicle construction, Aerospace industry, Cable protection, Sports equipment Mechanicle and apparatus engineering, Medical engineering - 64-6
브레이드 제품개발동향 (2) 복합 Braid 사용소재 -Hybrids UHMWPE UHMWPE, Polyester Polyester Polyester PP PBO Para aramid Vectran(LCP) 용도 - racing halyard for dinghies and light cruisers - racing rope for yachtsmen - very high performance racing sheet & halyard - mainsail sheet, spinnaker sheet, reef points, hybrid kite bridles and bridles for pulleys 브레이드 제품개발동향 (2) Deepwater Mooring Ropes 사용소재및구조 - Sub-rope, Jacket : High tenacity Polyester yarn - filter cloth : 중심부 sub-rope와 jacket( 부직포 ) 사이 미세입자침투방지 - 최소 Breaking load(tonf) : 340 1,926 - 지름 (mm) : 96 256 - 중량 (kg/100m) : 821 4,505 특징 - Tension-tension fatigue performance - 우수한내마모성, 내화학성, 低 Creep - 뛰어난 UV 차단 용도 : 심해석유시추선정박용 - 수심 1,300m 심해석유시추선은약 11개정도의계류로프사용 ( 로프중량 : 250 Ton ) - 65-7
니트제품의개발동향 - 파라아라미드및메타아라미드섬유를사용한 Protection 용 제품소개가많음 - Interior, Tarpaulin, Flex, banner 등이기존생산업체중심으로 소개를꾸준히함 - 방염, 발수등의기능성부여를강조 - Space fabric(3d fabric) 을많은제조업체에서소개 니트 Home item(interiors) 사용소재및구조 - 고강력 polyester, Special Materials -Weftknitfabrics 특징 - Coating, laminating, flocking, foaming 지지층 - 특수가공 ( 친수성, 소수성, 항균성등 ) 용도 -소파cover - 매트리스 cover -의자cover - 피혁제품등 - 66-8
니트 Protection 사용소재및구조 - 소재 : Kermel/FR Viscose, Protex/Cotton Spectra, Twaron, Kevlar, Nomex 등 - 구조 : 1 1 ribs, honeycomb knits fleece fabrics, interlocks 특징 - 극한의온도에서의뛰어난보호성 - 착용감이부드럽고편안함 - 뛰어난성능 용도 - 방화시공 - Cut-resistant - 항균, 정전지방지 - 소방관, 군인, 산업근로자등의보호복 니트 Automotive 사용소재 - 고강력 polyester, Special materials 용도 - 자동차시트, Car interiors, 화물자동차, 오토바이시트, 선박등 - 67-9
니트 토목용 사용소재 - Polyester fabric with top grade virgin PVC 특징 - 유연성, low 무게 - 우수한내구력 - 내염성, 내화학성 - 쉽고빨리설치하며유지비無 니트 Spacer Fabric(3D textile) 사용소재및구조 - Outer layers : 모노필라멘트, 멀티필라멘트, 방적사, 금속사, 유리섬유, 고강력사등다양한소재를적용가능 - The pole : monofilament yarn - 두께 : 3 12mm 정도 ( 최신개발설비 : 60mm 가능 ) - 편기 : 더블라셀경편기 특징 - 매우우수한통기성 - 소음흡수성, 온도보정, 탄성적 - 광택, 내파열성, 취급용이 - High reset force 용도 - 매트리스, 자동차시트, 스포츠신발, 무릎및팔꿈치보호대, 골키퍼장갑, 헬멧, 토목건축용, 수중다이빙복, 특수쿠션제품, 필터등 - 68-10
결론 2009 Techtextil 전시회를통해세계각국의비의류용 ( 산업용 ) 섬유제품과기술개발동향을살펴본결과, 1. 복합재료는항공기, 우주및무기체계분야에서점차자동차, 토목, 전자분야등으로그응용분야가확대 2. 브레이드제품은슈퍼섬유와의복합을통해최종용도에적합한맞춤식제품들이확대될것이고, 다양한용도로의제품개발이더욱활발 3. 니트제품은 p-aramid 및 m-aramid 섬유를사용한 Protection용제품이앞으로도더욱시장은확대될것이며, 특히 spacer fabric(3d fabric) 의용도전개가활발하게진행되고있는것으로보아니트제품분야에서는 Spacer fabric 이향후개발의중심이될것으로사료 선택과집중 이번전시회에서소개된제품들과트랜드에착안을하여초기 단계에서쉽게접근할수있는비의류용 ( 산업용 ) 제품의개발및생산의변화를시도함으로서산업용섬유로의생산전환을확대해야할것으로사료됨 고부가가치의산업용섬유분야에많은연구개발과시설투자등이필요 The E.N.D. 22-69 - 11