우리나라의 유리섬유종이 산업은 어떻게 미래를 위한 돌파구와 전략 계획을 수립해야 합니까?
최근 경제발전과 사회발전에 따라 산업생산과 일상생활 전반에서 다양성과 기능성 측면에서 신소재에 대한 수요가 지속적으로 확대되고 있습니다. 제지 산업에서는 특수지의 원료 범위도 확대되었습니다. 무기섬유의 대표적인 대표주자인 유리섬유는 식물섬유나 기타 합성섬유에 비해 독특한 특성으로 인해 점차 제지산업에서 폭넓은 주목을 받고 있으며, 특수지 제품의 개발 및 생산을 위한 새로운 원료로 자리잡고 있습니다.
1. 유리섬유의 특성
유리섬유는 무기 비금속 재료 중 새로운 유형의 기능성 및 구조적 재료입니다. 주성분은 이산화규소이며 칼슘, 붕소, 나트륨, 칼륨, 알루미늄과 같은 다른 많은 다량 영양소의 산화물도 포함하고 있습니다. 현재 유리섬유의 주요 제조방법은 도가니법과 탱크로법이 있다. 일반적으로 유리 섬유는 단면이 완벽한 원형-인 투명하고 매끄러운 원통형 외관을 가지고 있습니다. 밀도는 일반적으로 유리 구성에 따라 약 2.50~2.70g/cm3입니다. 유리 섬유의 인장 강도는 다른 천연 섬유, 합성 섬유 및 다양한 합금 재료의 인장 강도를 훨씬 초과하는 반면, 수분 흡수율은 천연 섬유 및 인조 섬유의 인장 강도보다 훨씬 낮습니다.{9}} 유리섬유는 또한 연화온도가 550~750도에 달하는 높은 내열성을 갖고 있습니다. 또한, 전기 절연성, 유전성 등이 우수하여 각종 절연재, 레이돔 등에 적합합니다. 또한, 차음성, 흡음성이 우수하여 다양한 음향기기에 사용됩니다. 그러나 유리 섬유는 파단 신율이 매우 낮은 취성 소재이므로 상대적으로 유연성이 낮거나 취성이 높은 것이 주요 특징입니다.
유리섬유알칼리 함량에 따라 무알칼리-섬유(일반적으로 E-유리라고도 함), 중간-알칼리 섬유, 고-알칼리 섬유, 특수 유리 섬유로 분류할 수 있습니다. 처음 세 가지 유형은 제지 산업에서 일반적으로 사용됩니다. 알칼리-프리 유리 섬유는 에폭시 구리-클래드 적층판 및 전기 절연 제품에 적합합니다. 중간-알칼리 유리 섬유는 시트, 파이프, 탱크, 용기, 욕조 등을 생산하기 위한 연속 기계 작동 또는 핸드 레이-에 적합합니다. 고-알칼리 유리섬유는 배터리 분리막, 지붕 방수재 등에 적합합니다.
2. 유리섬유종이 생산
2.1 유리섬유종이의 성형공정
습식 제지에 의해 생산되는 유리섬유- 기반의 얇은 기능성 소재는 유리섬유 종이라고도 합니다. 이 종이의 제조 과정은 일반 제지와 다소 다릅니다. 살짝 풀어진 유리섬유를 사용하고 바인더를 첨가하거나 화학목재펄프를 일부 첨가한 제품입니다. 그런 다음 Fourdrinier 또는 실린더 제지 기계에서 형성됩니다. 완성된 종이의 강도를 향상시키기 위해 실리카겔이나 콜로이드 알루미나를 첨가할 수도 있습니다. 일반적으로 유리 섬유 종이는 생산 중에 펄프화가 필요하지 않습니다. 분산만이 필요합니다. 유리 섬유는 상대적으로 부서지기 쉬운 특성으로 인해 일반적으로 종이를 성형한 후 프레싱이 필요하지 않습니다.
현미경으로 보면 유리 섬유는 유리 막대와 유사합니다. 각 섬유는 뻣뻣하고 가늘며 길이-대-폭 비율이 큽니다. 이 섬유의 표면에도 전하가 있습니다. 따라서 제지 전 펄프를 준비할 때 섬유가 쉽게 얽혀 분산하기 어려운-수많은 섬유 덩어리를 형성합니다.- 단시간의 침전 후에도 응집이 발생하여 유리섬유 종이의 균일성에 영향을 줍니다. 제지 중 유리 섬유 슬러리의 우수한 분산을 보장하기 위해 일반적으로 다음 조치를 취할 수 있습니다. (1) 묽은 산을 사용하여 현탁액의 pH를 조정합니다. 일반적으로 pH=2.5~3.0이 적합합니다. (2) 슬러리 농도를 약 0.2%로 줄인다. (3) 분산제나 기타 화학물질을 사용하여 유리섬유 표면의 습윤상태를 개선합니다. (4) 백수 순환 시스템을 조정하십시오.
유리섬유는 표면이 매끄러우며, 섬유가 부서지지 않고, 섬유 표면에 수소 결합을 형성할 수 있는 -OH 그룹도 없습니다. 따라서 성형 및 건조 과정에서 종이에 자연적으로 강도가 발생하지 않습니다. 제지 중에 유리 섬유가 혼합 섬유와 단단히 결합될 수 있도록 유리 섬유를 전처리하거나 형성된 종이 웹에 접착제를 뿌리거나 함침시키는 경우가 많습니다. 전처리의 주요 기능은 유리 섬유 종이에 우수한 균일성과 균일한 두께를 부여하고 표면에 튀어나온 섬유 클러스터가 없도록 하는 것입니다. 분무 또는 함침과 같은 후-처리는 주로 종이에 더 나은 강도나 기타 특수 특성을 부여합니다. Liao Heet al. 유리 섬유의 표면 처리를 위한 다양한 물리적, 화학적 방법을 연구하고 동시에 산, 펄프 식물 섬유 및 강화제를 첨가하여 유리 섬유 종이를 강화했습니다. 펄프화 식물 섬유와 강화제를 첨가하면 유리 섬유 종이가 크게 강화되었습니다. Luo Guoet al. 유리섬유와 식물섬유 혼합의 성능을 탐색하고 처리제의 농도, 유리섬유의 혼합비율, 완성된 종이의 물리적 특성 사이의 최적의 관계를 도출했습니다.
2.2 유리섬유종이의 건조과정
유리 섬유는 부서지기 쉽고 깨지기 쉽기 때문에 유리 섬유 종이는 압착 공정을 거의 거치지 않습니다. 이로 인해 건조 과정에 많은 양의 수분이 유입되는 젖은 종이 웹이 생성됩니다. 건조 중 높은 수분 함량 문제를 해결하기 위해 일반적으로 진공 흡입을 사용하여 젖은 종이 웹이 건조 공정에 들어가기 전에 일부 수분을 제거합니다.
강도를 향상시키거나 기타 특수 용도의 성능 요구 사항을 충족시키기 위해 유리 섬유 종이는 제지 과정에서 바인더를 추가하거나 성형 후 수지 함침이 필요한 경우가 많으므로 젖은 종이 웹의 구성이 더욱 복잡해집니다. 섬유유리 종이에서 많은 양의 수분을 단시간에 제거하고 균일한 분포와 결합제 또는 수지의 높은 유지력을 갖춘 매끄럽고 견고한 종이를 보장하려면 특별한 건조 방법이 필요합니다. 전자레인지 건조와 열풍 침투 건조는 유리 섬유 종이를 건조하는 데 일반적으로 사용되는 두 가지 방법입니다.
전자레인지 건조는 젖은 종이 웹 내에서 어느 정도의 건조를 빠르게 달성할 수 있습니다. 이는 전자레인지 건조 중에 온도 구배와 수분 구배가 동일한 방향을 유지하여 일관된 열 및 물질 전달이 이루어지기 때문입니다. 이는 유리 섬유 종이 내 수분의 빠른 증발을 촉진하여 수분이 표면으로 빠르게 확산되고 증발할 수 있는 내부 압력 구배를 생성하여 건조 시간을 크게 단축시킵니다. 그러나 전자레인지 건조 시간은 너무 길지 않아야 하며 일반적으로 30초 이내입니다. 전자레인지에 장시간 노출되면 종이 수축 및 변형이 발생하여 표면 주름이 발생하고 완성된 종이의 품질에 영향을 미칠 수 있기 때문입니다. 유리 섬유는 소수성이며, 결과 종이는 다공성이며 열 전도율이 낮습니다. 유리섬유 종이의 실제 조건을 바탕으로 낮은 통기성 저항을 활용하여 뜨거운 공기가 종이 웹을 관통하여 유리섬유 종이 표면에 흡착된 수분과 직접 접촉하도록 합니다. 특정 속도의 뜨거운 공기는 경계면의 증기 분압을 낮추어 수분 증발을 촉진합니다. 뜨거운 공기는 증발된 수분을 즉시 제거하고 수분 증발을 방해하는 경계면에 포화 증기층이 없습니다. 이는 "침투 건조"로 알려져 있으며 건조 효율이 높습니다. 열풍 건조 시에는 열풍 온도 선택도 매우 중요합니다. 다양한 바인더 또는 강화 수지의 최적 효과를 보장하기 위해 건조 온도는 유리 섬유 종이의 종류에 따라 다릅니다. 일반적으로 유리 섬유 종이의 건조 온도는 130도 이상이며 일부는 180-200도를 요구하기도 합니다.
3. 일반적인 유리 섬유 종이
유리 섬유 종이로도 알려진 유리 섬유 매트는 제지 공정을 사용하여 유리 섬유 필라멘트의 짧은 가닥을 연속 유리 섬유 시트에 무작위로 고르게 분포시킨 다음 유제와 함께 접착합니다.
3.1 초극세 유리섬유 여과지
초미립자 유리섬유 여과지는 새로운 유형의 첨단 기술 여과지입니다.- 유리섬유 여과지는 식물섬유를 주성분으로 하는 일반 여과지와 달리 초{2}}초미세 유리섬유를 주성분으로 특수 제지공정 및 후속 가공을 거쳐 만든 특수지입니다. 주로 공기정화용으로 사용됩니다. 유리섬유 여과지는 우수한 등방성, 균일한 기공 크기 분포, 작은 평량 편차, 내열성, 난연성, 내수성 및 높은 먼지-포유력을 특징으로 합니다.
유리 섬유 공기 여과지는 주로 유리 섬유로 습식 성형 공정을 통해 만들어지므로{0}}이상적인 공기 여과 소재입니다. 제품은 여과 효율성에 따라 세 가지 주요 시리즈로 분류됩니다. 환기(ASHRAE); 중간 및 고효율(HEPA); 및 초-고효율(ULPA). 일반 환기 유리 섬유 여과지 및 중효율 공기 유리 섬유 여과지는 주로 일반 공조 시스템, 가스터빈 및 공기 압축기에 사용됩니다. 이러한 유형의 유리섬유 여과지는 섬유 표면을 화학 첨가제로 처리하고 정밀한 펄프 배합을 결합하여 생산됩니다. 결과 제품은 높은 효율, 낮은 저항 및 접힘 저항을 나타냅니다. 특히 낮은 저항에서는 여과 효율이 60%~95%에 달할 수 있으며, 일정 수준의 방수 기능도 갖추고 있어 습도가 높은 환경에 적합합니다.- 고효율 미립자 공기(HEPA) 공기 여과지는 클래스 10,000에서 클래스 100,000까지의 클린룸이나 작업대, 원자력 발전소 배기 시스템, 고급 가정용 진공 청소기, 공기 청정기 및 호흡기에 주로 사용됩니다. 이 제품은 99.9%~99.9999%의 여과효율로 내습성과 내수성이 우수합니다. UHEPA(초고효율 미립자 공기) 공기 여과지는 주로 칩 공장과 클래스 100, 클래스 10, 클래스 1 클린룸에서 사용됩니다.
일반 식물 섬유 여과지는 여과 효율이 16%~87%에 불과하고 최고의 투과율은 13%입니다. 이에 반해 초-유리섬유 여과지는 여과효율이 99.99995%, 투과도가 0.00005%이다. 따라서 초미세 유리섬유 여과지의 여과 효율은 매우 높습니다.-
3.2 유리섬유 배터리 분리지
유리섬유 분리지는 유기 바인더를 포함하지 않는 직경 0.5~4μm의 초-유리 섬유로 구성됩니다. 제지 공정에서 생산되는 비압축 유리 섬유 종이는 상대적으로 작고 높은-토크 프리 채널을 생성하는 무작위로 배열된 유리 섬유로 형성된 다층 펠트-구조를 가지고 있습니다. 이 분리막은 높은 흡액 능력, 빠른 흡액 속도, 우수한 친수성, 배터리 정격 용량에 필요한 전해질의 흡수 및 유지, 수명 내내 높은 흡액률 유지 등 여러 측면에서 일반 배터리 분리막에 비해 월등히 우수한 성능을 나타냅니다. 한편, 유리섬유 분리막은 표면적이 크고 기공률이 높으며 기공 크기가 작고 화학적 순도가 높으며 유해 불순물이 거의 없어 내산성 및 내산화성이 우수합니다. 관련 특허에는 유리섬유 복합재료를 전지 분리지용 기재로 사용하는 방법이 개시되어 있으며, 유리섬유의 내식성과 유리섬유 기재의 우수한 기공 크기를 최대한 활용하여 충분한 전해질 투과가 가능합니다.
유리섬유 분리지의 성능은 유리섬유 자체의 특성과 밀접한 관련이 있습니다. 초극세 유리섬유는 직경이 작고 표면적이 크며 습윤성이 높아 분리막의 액체 흡수율이 높고 기공 크기가 작아 수상돌기 침투에 대한 저항력이 강합니다. 그러나 이는 저항률도 증가하므로 최적의 조합을 선택해야 합니다. 유리 섬유의 길이도 분리막의 성능에 영향을 미칩니다. 지나치게 긴 섬유는 분산되기 어렵고 응집되어 분리기가 고르지 않게 될 수 있습니다. 다이어프램이 너무 짧으면 다이어프램의 균일성은 좋아지지만 강도가 낮습니다. 따라서 최적의 길이 범위를 선택해야 합니다.
3.3 유리섬유 동박적층판 종이
유리 섬유 동박 적층판 종이는 주로 동박 적층판의 기판으로 사용됩니다. 외관이 균일하고 전기적 특성, 내열성, 내용제성이 우수하고 에폭시 수지와의 상용성이 우수합니다. 유리섬유 종이를 사용하여 생산된 동박적층판은 유리섬유 적층판과 유사한 성능 수준을 달성할 수 있어 산업용 전자 제품에 적합합니다. 특히 유리섬유종이는 우수한 후가공 특성으로 인해 시장에서 더욱 인기를 끌고 있습니다.- 에폭시 수지 함침은 유리 섬유 동박 적층판 종이 생산에서 중요한 공정입니다. 함침에는 두 단계가 포함됩니다. 첫째, 수지가 어느 정도 건조된 상태로 유리 섬유 종이 표면에 응집됩니다. 그런 다음 종이 표면에 응집된 수지가 점차 유리 섬유 쪽으로 흘러갑니다. 사이징 공정에는 사이징 용액이 유리 섬유 종이에 침투하여 젖은 종이 웹에서 수분을 제거하는 과정이 포함됩니다. 침투 과정은 사이징 특성에 중요한 영향을 미칩니다. 실험에 따르면 침투율은 섬유 두께의 세제곱에 반비례합니다. 따라서 유리섬유 종이에 사이징 용액의 침투율을 높이는 것이 사이징 효과를 향상시키는 근본적인 방법입니다. '진공{10}}지원 크기 조정 방법'은 현재 비교적 발전된 기술입니다. 이 방법의 핵심은 함침 전 단계에서 사용되는 특수 장비에 있습니다.- 그 원리는 사전-함침 중에 진공 흡입을 사용하여 사이징 용액을 유리 섬유 종이 표면에서 종이 안으로 빠르게 침투시키는 동시에 사이징 용액과 섬유에서 기포를 제거하는 것입니다.
4. 새로운 섬유유리 종이 개발
유리섬유는 침엽수 섬유와 결합되어 유리섬유가 뼈대 역할을 하여 완성된 종이의 강도 특성을 향상시킵니다. 실험에 따르면 침엽수 펄프에 유리 섬유를 10% 첨가하면 종이의 강도가 크게 향상될 수 있는 것으로 나타났습니다. 고품질-종이는 우수한 인장강도와 인열강도를 나타냅니다. 접착제 분사, 함침, 다층 적층 등의 추가 가공을 통해 건축 충전재로 사용할 수 있습니다.
유리 섬유 종이는 좋은 흡음 특성을 가지고 있습니다. 유리섬유원지 표면에 안료, 접착제, 난연제, 커플링제 등을 코팅한 후 건조, 경화시키면 건물벽체 및 실내장식의 방음-차음 및 난연-자재로 사용됩니다. 염색된 유리 섬유 종이는 향상된 장식 특성도 제공합니다. 연구에 따르면 Johns On{5}}Allard 모델을 개선하면 다공성이 다르고 섬유 길이도 다른 유리 섬유 종이 매트의 흡음 효과를 측정할 수 있는 것으로 나타났습니다.
일본의 한 기업이 자동차 및 산업용 장비의 밀봉재로 사용할 수 있는 제지공정을 활용한 유리섬유 종이 개발에 성공했다. 본 논문은 직경 6μm와 0.16μm의 탄산칼슘 수염으로 구성되어 있습니다. μm 유리섬유, 세피올라이트, 셀룰로오스 펄프 등으로 구성되며 스티렌-부타디엔 고무 및 응집제로 강화되었습니다.
또 다른 일본 회사는 습식 제지 공정을 사용하여 다공성 유리 섬유 강화 플라스틱 튜브를 개발했습니다. 생산 공정은 잘게 썬 유리섬유를 물을 함유한 수지-에 분산시킨 후 탈수하여 시트로 만든 후 튜브에 감은 후 원통형 틀에 넣고 가열하여 팽창시킨 후 이를 사용하여 다공성 유리섬유 강화 플라스틱 튜브를 얻는 공정입니다. 이 유리섬유 강화 플라스틱 튜브는 우수한 강도 특성을 나타내며 건축, 여과 및 기타 분야에 사용할 수 있습니다.
유리섬유 강화 바닥재는 사용 중에 바닥이 갈라지거나 수축되는 것을 효과적으로 방지할 수 있습니다. 성형된 유리... 시트로 자른 후 유리 섬유 종이를 폴리머 접착제로 접착합니다. 실제 적용 시 유리섬유종이는 바닥재의 강도와 경도, 강성을 높이는 반면, 고분자 접착제는 일정 정도의 탄성을 갖고 있어 열팽창과 수축으로 인한 변형을 막아준다. 이는 새롭고 이상적인 바닥재입니다.
미국 특허에서는 집 바닥이나 천장 장식을 지지하기 위해 유리섬유 종이{0}}면 석고보드를 사용하는 방법을 공개합니다. 이 유리섬유 종이는 평균 직경이 8~17μm인 유리 섬유와 직경이 5.5μm 미만인 기타 인공{4}}섬유를 혼합하여 만들어지며, 유리 섬유는 전체 제품 질량의 30% 이상을 차지해야 합니다.
운모는 중요한 비금속 광물입니다.- 펄프화 및 제지 기술을 이용하여 운모 조각을 원료로 사용하여 다양한... 다양한 종류의 운모 종이를 생산할 수 있습니다. 그러나 현재 생산되는 운모지는 일반적으로 강도가 낮아서 고강도-적용 환경에 적응하기 어렵습니다. 특허에는 아라미드 침전 섬유, 짧은 아라미드 섬유의 사용, 또는 이를 강화하기 위한 분말 운모 종이 층 사이에 벌크 섬유의 첨가가 개시되어 있습니다. 유리섬유 자체는 높은 절연성과 강도를 갖고 있어 우수한 보강재이자 아라미드 섬유의 대체재로 활용될 수 있습니다. 운모지에 대한 강화효과에 대한 연구가 진행되고 있다.
5. 요약 및 전망
지난 10년 동안 우리나라의 유리섬유 산업은 급속한 발전을 이루었고 중국은 지속적으로 세계 최대의 유리섬유 생산국이자 사용자로서의 지위를 유지해 왔습니다. 제지 산업에 유리 섬유를 적용하는 것은 유리 섬유 산업의 급속한 발전과 함께 점차 인기를 얻고 있습니다. 이는 상당한 대중의 관심을 끌었습니다. 우리나라의 유리섬유 산업 발전을 위한 "12차 5개년 계획"에서는 유리섬유 제품의 응용 분야를 적극적으로 개발하고 특히 내화성, 내열성, 강화 등의 분야에서 유리섬유의 응용 범위를 지속적으로 확대해야 할 필요성을 구체적으로 강조하고 있습니다. 사용이 용이한 다양한 형태의 제품을 개발하고, 응용시장 확대를 통해 유리섬유 산업의 품질을 근본적으로 향상시키며, 응용분야를 확대, 심화한다는 계획이다. 이는 유리섬유 기업과 하위 산업 간의 연결을 촉진하여 유리섬유 산업 체인의 발전과 성장을 촉진할 것입니다. 이로 인해 유리 섬유 종이 유형의 개발 및 품질 최적화에 대한 요구가 높아졌습니다.
유리섬유의 고유한 특성을 기능적으로 활용하고 다양한 제지 원료와의 결합을 탐구함으로써 특수지 제품에서 더 큰 성공을 거둘 수 있을 것입니다.
