석영 섬유는 높은 순도, 고온 저항성, 내삭마성, 낮은 열전도율, 내열충격성, 전파 투과성, 우수한 유전 특성 및 뛰어난 화학적 안정성을 갖추고 있어 항공우주, 전자통신, 광학 등 첨단 제조 분야에서 대체 불가능한 역할을 합니다. 그러나 고순도 천연 석영 광석에서 고성능 섬유로의 제조 공정은 여러 어려움이 따릅니다.석영 섬유 제품이는 전반적인 장인정신을 요구하는 까다로운 작업이며 다양한 요인의 영향을 받습니다.
1. 원자재
원료에 대한 주요 고려 사항은 순도, 입자 크기 및 가스 함유량입니다. 순도 측면에서 금속 불순물은 중요한 영향 요인입니다. 알칼리 금속, 알칼리 토금속 또는 전이 금속 이온이 수백만 분의 1 정도의 농도로 존재하더라도 석영 섬유 제품에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 불순물은 내열성을 저하시켜 고온에서 변형 및 파손을 유발하고, 결정화를 유도하여 고온에서 석영 유리가 비정질 상태에서 크리스토발라이트 결정질 상태로 변환되는 속도를 가속화하여 섬유의 취성을 증가시키고 강도를 급격히 저하시킵니다. 또한, 불순물 이온은 유전 손실을 증가시켜 유전 특성에 영향을 미치고 고주파 전자 장치에의 적용을 저해합니다.
원료의 입자 크기와 가스 함유량은 생산된 석영 막대의 기포 함량을 결정합니다. 기포 함량이 높은 석영 유리 막대는 용융 인발 과정에서 쉽게 마모되고 석영 섬유 표면에 미세 결함이 증가하여 최종 석영 섬유 제품의 품질과 성능에 어느 정도 영향을 미칩니다.
2. 용융 인발
고체 석영 소재를 연속적이고 균일한 섬유로 변환하는 것은 미세 구조와 기계적 특성을 결정하는 데 매우 중요한 단계입니다. 산소-수소 화염을 이용한 석영 봉 인발을 예로 들면, 수소와 산소의 순도, 압력 및 유량, 온도 제어 및 조정, 인발 공정 경로, 그리고 장비는 모두 석영 섬유 제품의 품질을 직접적으로 결정하는 요소입니다.
용융 온도는 주로 연소 가스의 유량과 압력에 의해 제어됩니다. 용융 온도가 너무 높으면 섬유가 녹거나 끊어지기 쉽고, 너무 낮으면 성형 장력이 증가하여 올풀림과 파손이 발생하기 쉽습니다. 또한, 전체 연신 공정은 초청정 환경에서 수행되어야 하므로 환경 청결도 매우 중요합니다. 공기 중의 먼지 입자가 섬유 표면에 달라붙으면 응력 집중점이 되어 기계적 강도를 크게 저하시킵니다.
3. 미세구조
안정성석영 섬유장기간 고온 환경에서의 내구성은 결정화 저항성에 직접적으로 좌우됩니다. 앞서 언급했듯이, 결정화는 고온에서 석영 섬유의 주요 파손 메커니즘입니다. 결정화 속도는 온도에 따라 지수 함수적으로 증가합니다. 결정화에 영향을 미치는 주요 요인은 다음과 같습니다.
* 표면 상태: 섬유 표면의 미세 균열, 오염 물질 및 마모는 모두 결정화의 시작점이 될 수 있습니다. 따라서 표면 처리 및 보호 코팅이 매우 중요합니다.
* 미세 결함: 석영 섬유와 같은 취성 재료의 경우, 표면 및 내부 미세 균열, 기포, 개재물과 같은 결함에 강도가 매우 민감합니다. 화염 연마 및 산세척과 같은 후처리 공정을 통해 표면 미세 균열을 효과적으로 복구하고 강도를 향상시킬 수 있습니다.
4. 사이징제
석영 섬유 인발 공정 중에는 섬유 표면에 특수 표면 처리제를 코팅해야 합니다. 이 처리제는 섬유 표면을 효과적으로 윤활하고, 섬유 단일 가닥을 하나의 다발로 효과적으로 결합시키며, 섬유 표면 상태를 개선합니다. 이는 섬유 전구체의 후속 가공 요구 사항을 충족할 뿐만 아니라 복합 재료에서 석영 섬유와 강화 폴리머 사이의 결합을 촉진합니다.
품질석영 섬유 제품이는 단일 단계에 의해 결정되는 것이 아니라, 원료 순도, 용융 인발 공정, 미세 구조 제어 및 후처리 기술에 이르는 전체 과정을 아우르는 정밀한 엔지니어링 공정에 의해 결정됩니다.
게시 시간: 2025년 11월 20일
