KR20240002623A - 내열성 복합섬유 패킹 - Google Patents

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KR20240002623A
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Abstract

본 발명에 따른 내열성 복합섬유 패킹은 내열섬유 다발 및 탄소섬유 다발의 이중 구조를 갖되 유리섬유를 포함하는 내열섬유 다발의 표면에 탄소섬유를 포함하는 다발을 피복함으로써 탄소섬유의 내열성, 내충격성, 높은 기계적 성질과, 유리섬유의 내열성, 난연성, 가공성이 결합되어 가열로 내의 열이 쉽게 외부로 유출되지 않음과 동시에 열이나 압력에 의한 변형이 발생하지 않는 효과를 가진다.

Description

내열성 복합섬유 패킹{A packing having heat-resistance composite fiber}
본 발명은 내열성 복합섬유 패킹에 관한 것으로, 탄소섬유의 내열성, 내충격성, 높은 기계적 성질과, 유리섬유의 내열성, 난연성, 가공성이 결합되어 가열로 내의 열이 쉽게 외부로 유출되지 않음과 동시에 열이나 압력에 의한 변형이 발생하지 않는 내열성 복합섬유 패킹에 관한 것이다.
밸브, 펌프, 교반기 등의 고속으로 왕복 운동하는 유체기기 등의 축의 밀봉을 위해 널리 사용되는 섬유패킹으로서는 주로 테프론(PTFE)섬유를 포함하는 패킹이 널리 이용되고 있다. 테프론은 내약품성이 강하고, 자기윤활성에 의해 마찰계수가 낮아 내마모성이 강하다. 이러한 테프론패킹은 윤활성의 보강을 위하여 흑연이나 고온성 윤활유를 함침시킨 함침 테프론섬유패킹의 형태로 사용되고 있다.
흑연은 고체윤활제로서 고유의 높은 윤활성 때문에, 기계의 가동 시에 발생되는 열을 용이하게 발산하며, 매끄러운 표면을 만들어 슬리이브의 마모를 발생시키지 않는 특성을 지닌다. 따라서, 흑연 함침테프론섬유패킹은 테프론의 내약품성을 그대로 보유하면서도 윤활성을 더욱 개선시킨 패킹으로, 흑연의 높은 열전도성 때문에 기계작동 시 발생하는 마찰열을 발산시켜주므로 작동 기계가 저온으로 운전되게 하며, 내마모성 및 내구성이 뛰어나 고속 고압으로 작동하는 기계의 경질패킹으로 적합하다. 이 흑연 함침테프론섬유는 고온성 윤활유를 함께 함침시킬 수 있는데, 이 경우 윤활성이 더 증가된다.
그러나, 상기의 테프론 섬유 및 흑연함침테프론섬유는 치수안정성, 내열성, 내충격성 등의 기계적 안정성이 비교적 낮아 가혹한 운전 조건 특히, 초고속 운전시에는 마모 및 손상이 심하여 빈번한 교체가 요구되므로 주로 저속으로 작동하는 기계에 적합하며, 또 내산성이 약하여 pH 0 내지 2 범위의 강산성의 환경 등에는 적합하지 않으므로, 초고속 운전 및 강산성 화학제를 사용하는 분야에 적절하도록 기계적 성질을 개선한 패킹의 개발이 요구되고 있다.
대한민국 공개특허 제10-2002-0003871호 (2002년 01월 15일)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 상세하게는 유리섬유를 포함하는 내열섬유 다발의 표면에 탄소섬유를 포함하는 다발을 피복함으로써 탄소섬유의 내열성, 내충격성, 높은 기계적 성질과, 유리섬유의 내열성, 난연성, 가공성이 결합되어 가열로 내의 열이 쉽게 외부로 유출되지 않음과 동시에 열이나 압력에 의한 변형이 발생하지 않는 내열성 복합섬유 패킹의 제공을 목적으로 한다.
본 발명은 내열성 복합섬유 패킹에 관한 것이다.
본 발명의 일 양태는 막대 형태로 성형되었으며, 밀도가 50 내지 200 ㎏/㎡인 무기섬유 펠트 및 상기 무기섬유 펠트의 형태를 고정하도록 상기 무기섬유 펠트의 표면을 와이어가 포함된 다수 가닥의 무기섬유로 감싼 내열섬유 다발과, 상기 내열섬유 다발의 표면에 가호제가 코팅된 탄소섬유로 직조된 탄소섬유 직물로 피복된 것을 특징으로 하는 내열성 복합섬유 패킹에 관한 것이다.
본 발명에서 상기 무기섬유는 산화알루미늄(Al2O3), 산화규소(SiO2), 산화지르코늄(ZrO2) 및 산화철(Fe2O3)에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 금속산화물을 포함하며,
상기 와이어는 폴리벤즈옥사졸(polybenzoxazole), 방향족 폴리아미드(aromatic polyamide), 탄소섬유(carbon fiber), 유리섬유(glass fiber) 및 바잘트 섬유(basalt fiber)에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 섬유를 포함할 수 있다.
또한 상기 내열섬유 다발은 내열섬유 다발은 밀도 120 ㎏/㎡의 조건에서 ASTM C 892에 의거하여 측정한 열전도율값이 0.2 미만인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 탄소섬유는 산화안정화 폴리아크릴로니트릴 전구체로부터 제조될 수 있으며, 상기 가호제는 2 관능기 이상의 에폭시 수지 및 2 관능기 이상의 우레탄 변성 에폭시를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 내열성 복합섬유 패킹은 내열섬유 다발 및 탄소섬유 다발의 이중 구조를 갖되 유리섬유를 포함하는 내열섬유 다발의 표면에 탄소섬유를 포함하는 다발을 피복함으로써 탄소섬유의 내열성, 내충격성, 높은 기계적 성질과, 유리섬유의 내열성, 난연성, 가공성이 결합되어 가열로 내의 열이 쉽게 외부로 유출되지 않음과 동시에 열이나 압력에 의한 변형이 발생하지 않는 효과를 가진다.
이하 도면 및 구체예를 들어 본 발명에 따른 내열성 복합섬유 패킹을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 구체예 또는 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다.
또한 달리 정의되지 않은 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 구체예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
또한 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.
본 발명에서 상기 ‘막대 형태’는 섬유와 같이 종횡비(aspact ratio)가 큰 형태를 뜻하는 것으로, 바(bar) 형상, 섬유 형상 등의 형상과 동일한 형상을 가진다.
본 발명에 따른 내열성 복합섬유 패킹은 일종의 글랜드 패킹(gland packing)으로써, 가열로(furnace)나 펌프, 밸브 등의 고온, 고압의 유체를 다루는 기기의 축밀봉(軸封, shaft seal)을 위해 사용되는 모든 형태의 패킹에 적용할 수 있다.
상기 복합섬유 패킹은 중심재로 막대 형태로 성형된 무기섬유 펠트 및 상기 무기섬유 펠트의 형태를 고정하도록 상기 무기섬유 펠트의 표면을 와이어가 포함된 다수 가닥의 무기섬유로 감싼 내열섬유 다발과, 상기 내열섬유 다발의 표면에 가호제가 코팅된 탄소섬유로 직조된 탄소섬유 직물이 피복재로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 무기(세라믹)섬유는 상술한 내열섬유 다발을 이루는 섬유로, 상기 무기섬유 펠트(felt)는 양모와 같이 크림프를 가지고 있으며, 크림프를 가지는 섬유의 특징인 축융성을 이용하여 단일의 섬유 또는 여러 가닥의 섬유를 얽혀 형태를 형성할 수 있다. 상기와 같은 펠트 형태의 섬유는 섬유를 직접 사용하므로 표면에 실의 결이 나타나지 않고 가장자리가 풀리지 않으며 보온성이 우수한 강점을 가지고 있기 때문에 열의 방출을 억제하는 패킹에 적합한 구조를 가진다.
또한 상기 무기섬유는 고온에서의 크리프에 의한 불필요한 변형이 억제되어 고온 내열성 및 기계적 물성이 우수하며, 보다 고온에서도 기계적 물성을 발현하거나 유지할 수 있다.
본 발명에서 상기 무기섬유는 기본적으로 강화된 결정성 세라믹 섬유로, 전구체로 금속의 산화물계, 탄화물계 및 질화물계의 폴리머로 구성되고, 이러한 폴리머를 섬유상으로 성형한 후 이를 소성함으로써 결정성의 세라믹 섬유로 전환할 수 있다.
상기와 같은 폴리머로 예를 들면 폴리카보실란, 폴리실록산, 폴리실라잔, 폴리알루미늄아마이드, 폴리티타늄이미드, 폴리보라진, 폴리보로실록산, AlO(OH), Al(OH)3, 알루미늄 이소프로폭사이드, Al(NO3)3, AlCl3, 지르코늄 tert-부톡사이드, 테트라키스(디에틸아미도)지르코늄, 테트라키스(에틸메틸아미도)지르코늄, 테트라키스(디메틸아미도)지르코늄 및 철 아세틸아세토네이트 등으로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 그 이상일 수 있다. 상기 무기계 폴리머를 이용하는 경우 방사특성이 우수하여 세라믹 섬유 수득에 불량률을 낮출수 있는 효과가 있다.
더욱 바람직하게는 상기 무기섬유는 산화알루미늄(Al2O3), 산화규소(SiO2), 산화지르코늄(ZrO2) 및 산화철(Fe2O3)에서 선택되는 하나 또는 복수의 금속산화물을 포함하도록 전구체를 선택할 수 있다. 특히 이들 성분들 중 산화알루미늄과 산화규소는 반드시 포함하도록 하며, 여기에 필요에 따라 산화지르코늄이나 산화철이 더 포함될 수 있도록 한다.
예를 들어 상기 무기섬유는 산화알루미늄이 45 내지 50 중량%, 산화규소가 50 내지 55 중량%를 포함할 수 있으며, 필요에 따라 산화지르코늄이나 산화철이 더 포함되도록 산화규소의 일부를 치환하여 첨가할 수 있다. 일예로 산화지르코늄이 더 포함되는 경우 산화알루미늄 45 내지 49 중량%, 산화규소 50 내지 55 중량%, 산화지르코늄 0.1 내지 1 중량%를 포함할 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
또한 상기 폴리머는 필요에 따라 결정계면 사이에 이(異)종의 결정을 형성하는 전구체를 더 포함할 수 있다. 이러한 전구체는 결정 형성제로 작용하며, 이로부터 형성되는 결정은 고온의 응력이 작용하는 환경에서 상기 무기섬유의 결정계면을 고정하는 효과가 있다.
구체적으로 상기 전구체는 Zr, Hf, Ta, Mo 및 Re 등의 금속 원소를 섬유에 도핑하기 위한 전구체 물질이며, 도핑된 섬유를 소결하여 세라믹 섬유의 결정계면 사이에 이(異)종의 결정이 형성되도록하여 강화된 결정성 세라믹 섬유를 제공하는 역할을 한다. 즉, 상기 금속을 포함하는 유기금속화합물을 이(異)종 결정 형성제로 사용하는 경우 생성되는 이(異)종 결정에 의해서 크리프 특성이 우수하며, 고온에서의 기계적 물성이 현저히 향상된 세라믹 섬유를 제공하는 효과가 있다.
한편, 이(異)종의 결정이라 함은 유기금속화합물을 이종 결정 형성제로 하여 형성되며, 세라믹 섬유 모재와 다른 종류의 금속 원소를 포함하여 구성되는 결정성 화합물을 의미한다. 구체적으로 이(異)종의 결정은 유기금속 화합물이 첨가된 섬유상의 원료고분자를 소결 단계 수행에 의해 형성되는 것으로, 섬유의 모재가 결정화 되는 과정에서 모재의 결정계면 사이에 금속탄화물, 질화물, 산화물 형태로 형성될 수 있다.
상술한 이종의 결정을 형성하기 위한 전구체로 예를 들면 하프늄 아세틸아세토네이트, 지르코늄(Ⅳ) 아세틸아세토네이트, 지르코늄 아세테이트, 지르코늄 아실레이트, 지르코늄 카복시에틸 아크릴레이트, 테트라키스(에틸메틸아미도)지르코늄(Ⅳ), 테트라키스(디메틸아미도)지르코늄(Ⅳ), 테트라키스(디에틸아미도)지르코늄(Ⅳ), 비스(시클로펜타디에닐)지르코늄(Ⅳ) 디하이드리드, 펜타키스(디메틸아미노)탄탈륨(Ⅴ), 트리스(디에틸아미도)(t-부틸이미도)탄탈륨(Ⅴ), 트리스(디에틸아미도)(에틸이미도)탄탈륨(Ⅴ), 몰리브데늄 헥사카르보닐, 몰리브데늄(Ⅱ)아세테이트 다이머, 비스(시클로펜타디에닐)몰리브데늄(Ⅳ) 디클로라이드, 펜타카르보닐클로로레늄(Ⅰ) 및 디레늄 데카카르보닐로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
상기 이종 결정 형성제는 상기 무기섬유 전구체 100 중량부에 대하여 0.1 내지 50 중량부 포함될 수 있다. 이종 결정 형성제가 상기 범위 미만인 경우 결정이 충분히 형성되지 못해 고온에서 크리프 현상이 발생할 수 있으며, 상기 범위를 초과하는 경우 결정이 조대하게 성장하거나 불균일하게 형성되어 섬유 내에서 크랙으로 작용할 가능성이 커진다.
상기 무기섬유 전구체는 상기 이종 결정 형성제 이외에도 추가적으로 소결조제를 더 첨가할 수 있다. 상기 소결조제는 상기의 세라믹 섬유의 고온 열처리 과정에서 세라믹 섬유를 치밀화 또는 안정화하는 역할을 수행할 수 있는 물질이면 아무런 제한이 없으나, 바람직하게는 상기 세라믹 섬유 전구체의 종류에 따라서 금속을 포함하는 유기금속화합물 중 폭넓게 선택될 수 있으며, 보다 바람직하게는 Al, B 및 이를 포함하는 금속화합물로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
상기 무기섬유는 제조방법을 한정하지 않는다. 일예로, 상술한 전구체 성분들을 유동성이 있는 상태로 만든 후, 이를 방사하여 섬유 형태로 제조하고 소성하여 무기섬유를 제조할 수 있다. 이때 상기 방사는 동일 기술분야에서 통상적으로 사용되는 방법이라면 종류에 한정치 않으며, 예를 들어 용융방사, 용액방사, 건식방사, 습식방사 등을 들 수 있다.
상기 방사를 통해 얻어진 섬유는 단섬유, 단섬유가 방적된 방적사, 필라멘트 등의 형태로 섬유집합체를 이룰 수 있으나, 가장 바람직하게는 상술한 바와 같이 펠트(felt) 형태를 이루는 것이 좋다.
또한 상기 소성은 전구체를 결정성 무기 섬유로 전환하여 기계적 물성을 높이기 위한 것으로, 고온 열분해 후 치밀화 및 결정화가 진행되는 효과를 얻을 수 있다. 상기 치밀화 및 결정화 진행 시에 이(異)종 결정 형성제에 의해 세라믹 섬유에 도핑된 원소들이 이종의 결정을 형성하게 된다.
또한 이종의 결정은 세라믹 섬유의 결정계면 사이에 분산되어 존재하게 되고, 이를 통해 결정계면들이 고정되는 효과를 얻을 수 있어 본 발명이 목적하는 고온에서도 섬유의 변형 없이 안정하게 사용할 수 있는 치밀한 미세구조를 가지는 세라믹 섬유를 제공할 수 있다. 뿐만 아니라, 고온에서 균열 또는 크리프 변형이 억제될 수 있어 고온 물성이 우수한 세라믹 섬유를 얻을 수 있다.
이때 가열 조건은 본 발명에서 한정하지 않으며, 구체적으로는 100 내지 2,000℃의 범위에서 소성하는 것이 좋다.
본 발명에서 상기 무기 섬유는 섬도 등을 한정하지 않는다. 일예로 상기 무기섬유는 섬도가 0.1 내지 50㎛일 수 있으며, 필요에 따라 섬도가 서로 다른 두 종류 이상의 섬유, 이형단면사, 중공사 등의 다양한 섬유를 합사하여 다발을 형성하여도 좋다.
본 발명에서 상기 와이어는 상술한 내열섬유 다발의 형태안정성을 유지함과 동시에 내열성, 내마모성, 내약품성, 기계적물성 등의 다양한 물성을 증가시키기 위해 상기 무기섬유 펠트의 표면을 감싸도록 구비되는 것으로, 하나 또는 복수의 유기섬유 또는 무기섬유로 형성될 수 있다.
이를 보다 구체적으로 설명하면, 상기 와이어는 무기섬유 펠트의 형태안정성을 위해 상기 무기섬유 펠트의 표면을 감싸나, 상기 와이어 단독으로 감싸는 것이 아닌 와이어를 심사로 하고, 상기 와이어의 표면을 상술한 무기섬유의 단섬유 또는 장섬유가 감싸 하나의 고정사를 이루고, 이를 무기섬유 펠트의 표면에 감싸 무기섬유 펠트를 고정하는 것이다. 즉, 상기 와이어는 무기섬유에 의해 노출된 표면이 없도록 감싸지게 되며, 감싸진 와이어 및 무기섬유가 하나의 고정사를 이루어 상기 무기섬유 펠트를 고정할 수 있다.
상기 와이어는 상술한 목적을 달성할 수 있는 것이라면 종류에 한정치 않으며, 특히 내열성 및 기계적 물성이 우수한 섬유를 사용하는 것이 좋다. 이러한 섬유로 예를 들면 폴리벤즈옥사졸(polybenzoxazole), 방향족 폴리아미드(aromatic polyamide), 탄소섬유(carbon fiber), 유리섬유(glass fiber) 및 바잘트 섬유(basalt fiber) 등이 있으며, 이외에도 금속섬유를 사용하여도 좋다.
본 발명에서 상기 와이어는 섬도를 한정하지 않는다. 일예로 상기 와이어는 상기 무기섬유와 동일 또는 상이한 섬도를 가질 수 있으며, 구체적으로 섬도가 0.1 내지 50㎛의 범위 내에서 자유롭게 섬도를 가져갈 수 있다.
상기 와이어는 상기 무기섬유 100 가닥 대비 1 내지 5가닥의 비율로 합사하여 고정사를 형성할 수 있다. 와이어의 합사비율이 상기 범위를 벗어나는 경우, 무기섬유 펠트의 고정 효과가 떨어지거나 패킹 자체의 유연성이 떨어질 수 있다.
상기 내열섬유 다발은 하나 또는 다수의 무기섬유를 펠트 형태로 제조한 후, 상기 펠트의 표면을 감싸도록 하여 하나의 다발로 형성할 수 있다. 이때 상기 내열섬유 다발은 필요에 따라 팽창흑연테이프 등의 보강수단을 더 구비하여 부족하기 쉬운 탄력성을 보충하고, 그 형태를 온전히 유지하도록 하는 것이 좋다.
상기 내열섬유 다발의 두께는 본 발명에서 한정하지는 않으나, 0.1 내지 50㎜으로 하는 것이 바람직하다. 상기 범위 미만이면 충분한 밀봉성을 확보하기 어려우며, 상기 범위를 초과하는 경우 유연성을 확보할 수 없다.
상기 내열섬유 다발은 제조방법을 한정하지 않는다. 일예로, 초음파나 유체류를 사용하여 다수의 무기섬유 및 와이어를 얇고 큰 폭으로 개섬할 수 있다. 개섬 후에는 상술한 보강수단을 통해 그 형태가 흐트러지지 않고 뭉쳐있을 수 있도록 상기 다발의 노출면을 길이방향의 수직으로 감싸도록 형성하는 것이 좋다.
본 발명에서 상기 탄소섬유는 상기 내열섬유 다발의 표면에 피복되는 탄소섬유 다발을 형성하며, 내열성 복합섬유 패킹의 내열성 및 기계적 물성을 향상시키는 효과를 가진다.
상기 탄소섬유는 일반적으로 경량, 고강도, 고내열성 등의 특성을 살릴 수 있는 꾸준한 용도 개발의 노력에 힘입어서 건축재료, 콘크리트 구조물, 내진 보강 등의 토목·건축 분야, CNG 탱크, 풍력 발전용 블레이드, 원심 분리 로터, 플라이호일 등의 대체 에너지, 그린 에너지 분야, 선박, 차량 등의 고속 운송 기기분야, 해양 개발·심해저 유전 채굴 분야, 기기의 고성능화, 의료 복지 기기, 전기 전도 용도, 초 내열용도 등 우주·항공분야에서부터 건설 산업에 이르기까지 다양한 산업 분야에 대한 적용분야의 폭이 넓어지고 있는 상황이다. 탄소섬유는 그 자체가 가지고 있는 독보적인 특징을 살려 철, 알루미늄 등을 대체 가능한 제3의 범용재료로서 새로운 시대의 기반을 만드는 재료로 성장하고 있다.
본 발명에서 상기 탄소섬유는 전구체로 피치, 폴리아크릴로니트릴(PAN), 레이온 등으로 제조된 탄소섬유 모두를 포함할 수 있으나, 바람직하게는 PAN계 탄소섬유를 포함하는 것이 좋다.
탄소섬유를 제조하는데 가장 적절한 프리커서로 알려진 PAN 섬유는 일련의 안정화(Stabilization 또는 Oxidation), 탄화, 그리고 선택적으로 흑연화 공정 단계와 일련의 표면처리(Surface treatment)와 사이징(Sizing) 처리단계를 거쳐 최종적으로 탄소섬유 또는 흑연섬유(Graphite fiber)로 전환될 수 있다. 안정화 공정은 산화 또는 공기 분위기에서 일정한 장력을 가하면서 약 200℃ 내지 300℃ 온도범위에서 행해지는 열처리과정을 의미하는 것으로, 이 공정에서 PAN 섬유는 화학적으로 큰 변화를 일으킨다. 후속으로 행해지는 부분 탄화 또는 흑연화 조건과 같은 높은 열처리온도에도 화학적, 물리적, 그리고 열적으로 안정한 구조를 취하게 되므로, 패킹에 적용 시 높은 내열성 및 기계적 물성을 발현하는 것이다.
본 발명에서 상기 탄소섬유는 제조방법을 한정하지 않는다. 일예로 탄소섬유의 원료(Precursor)인 PAN 섬유로 시작하여 총 3개의 산화안정화 구역(Stabilization zone)으로 나뉜 열풍방식 오븐에 의한 산화안정화 처리하는 준비단계, 3개의 산화안정화 구역(Stabilization zone)중 1차 산화안정화 구역(1st stabilization zone)으로 PAN 섬유 표면에 대면적 라디칼(산소 활성종) 인가와 함께 열풍방식 열처리를 병합하여 1차 산화안정화 처리하는 단계, 2차 산화안정화 구역(2nd stabilization zone)으로 1차 산화안정화 구역에서 처리된 산화안정화 온도보다 높은 온도에서 2차 산화안정화 처리하는 단계 및 3차 산화안정화 구역(3rd stabilization zone)으로 2차 산화안정화 구역에서 처리된 산화안정화 온도보다 높은 온도에서 3차 산화안정화 처리하는 단계를 포함하여 제조할 수 있다.
이때 상기 안정화 공정은 산화 또는 공기 분위기에서 일정한 장력을 가하면서 약 180 내지 300℃ 온도범위에서 행해지는 열처리과정으로 원료(Precursor) 섬유를 구성하는 성분들 중 저분자 물질을 제거하고 산화 가교 결합 등 이 공정에서 화학적으로 큰 변화를 일으킨다. 또한, 이러한 산화안정화 공정은 불꽃에 접하여도 타지 않는 난연성 섬유 제조공정으로 탄소섬유 제조에 있어서 섬유의 물리적, 기계적 등 물성에 영향을 미치는 중요한 공정이다.
일반적으로 산화안정화 과정 중에 화학반응은 활성분위기하 분당 0.2 내지 1℃ 정도의 느린 열처리 승온속도조건을 사용한다. 이러한 반응이 진행되는 동안에 열가소성의 PAN 섬유는 황색, 갈색을 거쳐 최종적으로 검은색을 띠게 되며, 산화안정화 열처리 구간에서의 유지시간이 너무 과할 경우 과산화로 인해 섬유가 타버리는 문제가 있다.
또한 산화안정화 공정 개발 및 산화안정화 PAN 섬유 제조를 위해서 종래에 열에 의한 산화안정화 공정 이외에 1차 산화안정화 구역(1st stabilization zone)에 오존 발생장치를 통해 PAN 섬유 표면에 대면적 라디칼(산소 활성종) 인가와 함께 열풍방식 열처리를 병합하여 산화안정화 공정을 사용함으로써 종래에 열에 의한 산화안정화 공정보다 섬유의 안정화 효율을 향상시키고, 공정시간 또한 감소시킬 수 있다.
상기와 같은 오존처리법은 기상산화법의 한 가지 방법으로 PAN 섬유를 반응성이 큰 오존에 노출시켜 섬유 표면의 미세한 잔여물을 제거하고 COOH, OH 및 C=O 등의 다양한 산소 관능기를 도입하는 방법이다. 오존처리법은 기존의 산화방법에 비해 처리방법이 간단하며 오존의 농도 및 도입량 조절을 통해 도입하는 관능기의 조절이 가능하다는 이점을 가지고 있다. 또한, 처리 후 잔류오존은 모두 분해되어 산소로 돌아가기 때문에 환경 친화적인 표면처리 방법이다.
상기 1차 산화안정화 구역(1st stabilization zone)에서의 오존 발생장치 볼륨에 따라 다른 오존의 농도 및 발생량에 의하여 섬유 표면에 산소 관능기의 조절이 가능하며, 동시에 열풍방식의 열처리 개시온도는 180 내지 200℃인 것이 바람직하다(1차 산화안정화 단계). 상기 열처리 온도가 180℃ 미만일 경우, PAN 섬유 내 분자간 또는 분자내 고리화(cyclization), 섬유의 수축과 발색(coloration) 등의 다양한 물리적·화학적 반응이 발생하지 않을 수 있으며, 산화안정화가 충분히 이루어지지 못하는 문제가 발생할 수 있고, 200℃를 초과할 경우, 높은 열에 의해 열풍과 병합되는 오존이 분해되는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 2차 산화안정화 처리 온도는 230±5℃, 3차 산화안정화 처리 온도는 250±5℃로 대기조건에서 연속식의 열풍방식 열처리를 통해 산화안정화 공정을 수행하는 것이 바람직하다.
상기 2차 산화안정화가 진행됨에 따라 섬유의 색상은 진한 갈색 또는 검정을 나타내며, 상기 2차 산화안정화 처리 온도가 225℃ 미만일 경우, 산화안정화 공정에 수반되는 고리화, 탈수소반응(dehydrogenation), 방향족화(aromatization), 산화(oxidation), 가교결합(crosslinking) 등의 화학반응이 충분히 이루어지지 않을 수 있으며, 235℃를 초과할 경우, 섬유가 녹거나 탈 수 있는 문제가 발생할 수 있다.
상기 3차 산화안정화가 진행됨에 따라 섬유의 색상은 검정을 나타내며, 상기 3차 산화안정화 처리 온도가 245℃ 미만일 경우, 상기 2차 산화안정화 공정에 수반되는 화학반응과 동일하게 용융되지 않고 열적으로 안정된 화학구조 상태로 변화하기 어려우며 탄화공정에서 산화안정화 섬유의 과도한 무게 감소를 초래할 수 있으며, 255℃ 미만일 경우, 안정화는 진행되지만 높은 등온에서의 섬유는 과열되어 녹거나 탈 수 있는 문제가 발생할 수 있다.
상기 탄소섬유는 섬도를 한정하지 않으나, 0.1 내지 100㎛의 섬도를 가질 수 있다. 탄소섬유의 섬도가 상기 범위 미만인 경우 다발의 기계적 물성이 하락할 수 있으며, 상기 범위 초과인 경우 전체 패킹의 유연성이 하락하고 탄소섬유의 취성이 증가할 수 있다.
또한 상기 탄소섬유는 다른 탄소섬유 또는 무기섬유 등과의 마찰력을 더욱 높이기 위해 표면 처리를 통해 요철 및 관능기를 형성할 수 있다.
상기 표면 처리는 연속하여 반송되는 탄소 섬유의 표면에 플라즈마화되어 있는 반응성 가스를 접촉시킴으로써 진행할 수 있다. 이러한 표면 처리에 의해 탄소 섬유의 표면에 소정의 관능기가 도입되고 요철이 형성되는 것이다.
플라즈마화된 반응성 가스 중에는, 고에너지를 갖는 전자가 존재하고, 그 전자와의 충돌에 의해 발생한 각종 원자상 이온이나 분자상 이온, 기저 에너지 상태나 여기 에너지 상태의 각종 활성종, 원자 및 분자 등이 많이 함유되어 있다. 그 때문에, 탄소 섬유를 플라즈마화된 반응성 가스와 접촉시킴으로써, 에칭, 화학 수식, 벌크 표면 중합, 플라즈마 중합 등의 작용이 미치게 된다. 탄소 섬유를 플라즈마화된 반응성 가스에 의해 처리하면, 탄소 섬유의 표면에 그 플라즈마의 입자가 충돌하고, 그 내부 에너지에 의해 각종 화학 반응 등에 필요한 활성 에너지가 공급되어 탄소 섬유의 표면에서의 화학 반응이 진행되는 것으로 추측되고 있다. 그 결과, 탄소 섬유의 표면만의 화학 조성을 바꿀 수 있어, 여러 가지의 관능기를 도입할 수 있다.
상기 반응성 가스는 분자 구조 중에 산소원자를 함유하는 가스로, 예를 들어 산소, 일산화탄소, 이산화탄소를 들 수 있다. 이들 반응성 가스는, 질소, 암모니아, 수소, 아르곤, 크세논 등과 혼합하여 사용하는 것이 바람직하고, 질소 및 산소의 혼합 가스인 것이 바람직하다. 이때 상기 반응성 가스는 산소 포함 기체 : 산소 비포함 기체가 70 내지 99 : 1 내지 30을 포함하는 것이 바람직하다.
또한 표면 처리 공정에 있어서의 플라즈마 출력이나 선속은 특별히 제한되지 않지만, 통상, 상압 플라즈마를 사용하는 경우에는, 출력/선속의 비가 300 내지 20000 [W/(m/min)] 의 조건에서 실시된다. 300 [W/(m/min)] 미만의 경우, 충분한 표면 처리 효과가 얻어지지 않고, 20000 [W/(m/min)] 을 초과하는 경우, 탄소 섬유가 방전에 의해 손상되기 쉽다.
플라즈마화된 반응성 가스와 탄소 섬유 표면의 바람직한 접촉 시간은, 선속, 전극 폭 및 탄소 섬유 표면과 전극의 거리에 따라 상이하므로 특별히 한정되지 않지만, 일반적으로 0.05 내지 5 초간이다. 또한, 접촉시간이란, 연속적으로 반송되는 탄소 섬유가 분사구 부분을 통과하는 데에 필요로 하는 시간을 말한다.
표면 처리 시의 압력은, 상압인 것이 바람직하지만, 표면 처리 장치의 분사구 부분에 처리조를 형성하고, 그 처리조 내를 소정 압력으로 하여 표면 처리를 실시하도록 구성해도 된다. 이러한 경우, 장치 내의 압력을 유지할 수 있도록 처리조에 시일부를 구비하는 탄소 섬유속 출입구를 형성하고, 그 시일부를 통해 탄소섬유를 처리조 내에 도입하도록 구성해도 된다.
또한 본 발명에 따른 탄소섬유는 표면에 가호제(사이징제)가 코팅된 것일 수 있다.
일반적으로 복합재료의 물성에 영향을 미치는 요소인 탄소섬유의 계면 물성은, 탄소섬유의 표면의 관능기, 사이징(Sizing)제 및 매트릭스(Matrix) 수지 관능기의 화학적 구조, 친화성 및 반응성에 따라 달라지는 것으로 알려져 있다. 탄소섬유 계면에서의 물성에 따라 복합재료의 물리적 특성 또한 달라지므로, 우선 탄소섬유의 계면 물성을 향상시키는 것이 중요하며, 이 때 탄소섬유 사이징(Sizing)제의 성분이 큰 영향을 미치게 된다.
계면 물성을 향상시키기 위하여 탄소섬유의 표면처리를 통해 관능기를 생성시키고, 상기 생성된 관능기와 이에 첨가할 매트릭스 수지에 따라 사이징(Sizing)제 성분을 선택 한 후, 탄소섬유 표면을 코팅 처리하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 가호제는 2 관능기 이상의 에폭시 수지 및 2 관능기 이상의 우레탄 변성 에폭시를 포함하여 이루어진 것이 바람직하다.
상기 2 관능기 이상의 에폭시 수지는 상온에서 액상 또는 고상의 형태를 유지할 수 있으며, 구체적으로 하기 화학식 1의 구조를 가질 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
(상기 화학식 1에서 R은 각각 독립적으로 수소 또는 메틸기이며, n은 0.1 내지 12이다.)
상기 화학식 1에서 n은 반복단위를 나타내며, 액상 수지로는 상기 화학식 1의 반복단위가 혼합물의 평균값으로서 0.12 내지 0.16 이고, 에폭시 당량이 180 내지 270 g/eq 중에서 선택되는 하나 또는 2 종 이상을 사용할 수 있으며, 고상 수지로는 화학식 1의 반복단위가 2 내지 12이며 에폭시 당량이 400 내지 2100 g/eq중에서 선택되는 1 종 이상을 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 2 관능기 이상의 에폭시 수지는 에폭시의 관능기가 2개 미만일 경우 가교 반응이 발생하지 않아 경화구조를 갖기 어려우며, 가호제로의 물성 발현이 불가능할 수 있다.
본 발명에서 상기 2 관능기 이상의 우레탄 변성 에폭시는 하기 화학식 2의 구조를 가질 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00002
(상기 화학식 2에서, R1은 디에폭사이드(Diepoxide)계이고, R2는 지방족 디이소시아네이트(Aliphatic diisocynate)계이며, n은 1 내지 5의 정수이다.)
상기 화학식 2의 R1에서 디에폭사이드(Diepoxide)계로 더욱 바람직하게는 비스페놀에이 디글리시딜 에테르(Bisphenol A Diglycidyl ether)를 포함할 수 있다. 또한 상기 화학식 2의 R2에서 지방족 디이소시아네이트계로 더욱 바람직하게는 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트(1,6-hexamethylene diisocyante) 또는 헥사메틸렌 디이소시아네이트 이합체 (hexamethylene diisocyante dimer)를 포함할 수 있다.
상기 화학식 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 2 관능기 이상의 우레탄 변성 에폭시 수지는 한 개 이상의 지환 구조를 가지는 것이 바람직하다. 만약 환 구조가 없는 경우 통상의 우레탄 수지와 같은 구조로 본 발명의 사이징제를 적용한 탄소섬유로 복합재료를 제조할 때 복합재료의 고온 물성이 낮은 문제점이 있다.
즉, 환 구조가 없는 통상의 우레탄 수지는 고온에서의 기계적 특성이 감소하며 이로 인해 탄소섬유와 수지의 계면 기계적 물성이 감소하나, 환 구조가 한 개 이상 존재하는 우레탄 변성 에폭시 수지는 환 구조가 없는 우레탄 수지 대비 고온에서의 기계적 물성이 우수하여, 탄소섬유와 수지의 계면 물성의 감소가 적다.
또한, 상기 2 관능기 이상의 우레탄 변성 에폭시 수지는 유리전이온도가 130 내지 200 ℃이며, 유연화 온도가 80 내지 130 ℃인 것이 바람직하다. 상기 유리전이온도가 130 ℃ 미만이거나 유연화 온도가 80 ℃ 미만인 경우 고온에서의 복합재료 물성 발현을 달성하기 어렵고, 유리전이온도가 200 ℃ 초과이거나 유연화 온도가 130 ℃ 초과인 경우 확폭성이 감소하는 문제를 발생시키며, 반복단위인 n이 5를 초과할 경우 분자량이 높아 집속성이 과다하여 확폭성이 감소하는 문제를 발생시킬 수 있다.
본 발명에 따른 탄소섬유 사이징제 제조방법은 2 관능기 이상의 에폭시 수지 및 2 관능기 이상의 우레탄 변성 에폭시 수지를 혼합하고, 비이온계 유화제를 이용하여 40% 농도로 수분산시켜 비이온계 유화제에 수분산된 사이징 원액을 제조할 수 있다. 이때 혼합비는 한정하는 것은 아니나 2 관능기 이상의 에폭시 수지 및 2 관능기 이상의 우레탄 변성 에폭시 수지가 각각 40 내지 60 : 40 내지 60 중량비의 비율로 혼합하는 것이 바람직하다.
또한 상기 가호제는 필요에 따라 내열성 및 접착성을 더욱 항상시키기 위해 불소화합물 및 금속입자를 더 포함할 수 있다.
상기 불소화합물은 상술한 가호제 및 표면처리를 통해 관능기가 도입된 탄소섬유와 화학적인 결합을 통해 각 탄소섬유 간 및 탄소섬유와 무기섬유 간에 접착성을 향상시키며, 동시에 가호제의 부족한 내열성을 강화하여 다발의 형태안정성을 높일 수 있다.
상기 불소화합물로 예를 들면 ETFE(Ethylene Tetra Fluoro Ethylene), FEP(Fluorinated Ethylene Propylene), FEVE(Fluoro Ethylene Vinyl Ether), PFA(Per Fluoro Alkoxy), PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene), PVDF(Poly Vinylidene Fluoride) 등이 있으며, 이들은 단독으로 또는 둘 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
또한 상기 금속입자는 가호제의 기계적 물성 및 내열성을 더욱 높이기 위해 첨가하는 것으로, 일반 금속분말 및 산화금속분말을 포함할 수 있다.
이러한 금속입자로 예를 들면 Ti, Al, Zn, Co, Mn, Ni, Zr 등의 금속분말이나 이산화티타늄, 알루미나, 산화코발트 등의 금속산화물분말을 포함할 수 있으며, 이들 또한 단독으로 또는 둘 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 금속입자는 입경을 한정하지 않으며, 예를 들어 10 내지 500㎚의 나노사이즈를 가질 수 있다.
또한 상기 불소화합물 및 금속입자는 첨가량을 한정하는 것은 아니나 가호제 100 중량부 대비 불소화합물 1 내지 5 중량부 및 금속입자 0.1 내지 3 중량부를 포함하는 것이 좋다. 불소화합물 및 금속입자가 상기 범위 미만인 경우 상술한 기계적 물성 및 내열성의 향상효과가 미비하며, 상기 범위를 초과하는 경우 조성물의 혼화성이 떨어져 오히려 가호제 코팅층이 쉽게 박리될 수 있다.
본 발명에서 상기 탄소섬유 다발은 먼저 10 내지 100 가닥의 탄소섬유 필라멘트를 합사하여 하나의 집속체를 형성하고, 이러한 집속체 다수를 비틀림가공, 직조 또는 편조하여 상기 내열섬유 다발 표면을 피복하도록 형성될 수 있다. 즉 상기 내열섬유 다발을 일종의 심사로, 상기 탄소섬유의 집속체를 일종의 커버링사로 하여 상기 내열섬유 다발의 표면을 완전히 감싸도록 형성하는 것이 좋다.
이때 상기 내열섬유 다발에 대한 탄소섬유 다발의 구체적인 피복 형태는 특별히 한정되지 않으며, 일예로 원통뜨기(丸編, circular knitting), 사각뜨기(角編, square braid), 평뜨기(平編, flat knitting, plain stitch), 고무뜨기(rib stitch), 안뜨기(purl stitch, pearl stitch), 터크뜨기(tuck knitting), 플로우트 스티치(float stitch), 외이랑뜨기(片疇編, 핫찌), 양이랑뜨기(兩疇編, 니쥬), 양면뜨기, 레이스뜨기, 플레이티드 스티치(plated　stitch) 등의 형태를 채용할 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예들은 본 발명을 예시하기 위한 것일뿐이며, 본 발명의 범위가 하기 실시예들에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 및 비교예를 통해 제조된 시편의 물성을 다음과 같이 측정하였다.
(내열성1)
내열성은 실시예를 통해 제조된 시편을 600℃의 온도에서 30분간 노출시킨 후 시편의 표면상태를 육안으로 관찰하여 평가하였다. 평가 기준은 하기와 같다.
* 평가기준
양호 : 탄소섬유 다발의 꼬임이 풀리지 않고, 탄화의 흔적이 없음
보통 : 탄소섬유 다발의 꼬임이 풀림
불량 : 탄소섬유 다발의 꼬임이 풀리고, 일부 섬유에서 탄화 및 절단이 발생
(내열성2)
실시예를 통해 제조된 시편을 400℃에서 1,000℃까지 100℃/10분의 온도로 승온 및 강온을 10회 반복하였다. 그리고 시편의 표면상태를 육안으로 관찰하여 평가하였으며, 평가 기준은 상기와 같다.
(인장강도)
인장강도는 인장 시험기(에이 앤 데이, 텐시론 RTC-1350)를 사용하여 초기 시료 길이 100㎜, 인장 속도 2.0㎜/min로 인장시험을 실시하였다. 또한 내열성 평가를 마친 시편의 인장강도 또한 동일한 조건에서 측정하였다.
(접착성)
실시예를 통해 제조된 시편을 JIS-K7171에 준거하여 굽힘시험을 30회 실시하였으며, 굽힘시험 후 섬유의 상태를 육안으로 관찰하여 하기의 평가기준으로 평가하였다.
* 평가기준
양호 : 탄소섬유 다발의 꼬임이 풀리지 않음
보통 : 탄소섬유 다발의 꼬임이 일부 풀림
불량 : 탄소섬유 다발의 꼬임이 풀리고, 무기섬유 또는 탄소섬유에서 절단이 발생
(실시예 1)
먼저 탄소섬유의 가호제를 제조하기 위해 화학식 1의 에폭시 수지(n : 8, R : 메틸기, 에폭시 당량 : 200 g/eq)와 화학식 2의 에폭시 수지(n : 3, R1 : 비스페놀에이 디글리시딜 에테르, R2 : 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 유리전이온도 : 150℃, 유연화온도 : 100℃)를 각각 50 중량비로 혼합하였으며, 여기에 용매로 물 및 비이온계 유화제를 적량 혼합하였다. 그리고 상기와 같이 제조된 가호제에 산화안정화 탄소섬유(태광산업, 섬도 : 1㎛)를 침지시킨 후, 이를 건져내고 건조하여 표면에 가호제를 처리하였다.
다음으로 무기섬유(세라크울 1100 felt) 펠트 표면에 와이어(폴리벤즈옥사졸, 섬도 : 1㎛)를 2가닥 감싸 내열섬유 다발을 제조한 후, 상기 내열섬유 다발의 표면에 탄소섬유 300 가닥으로 형성된 탄소섬유 다발을 피복하여 시편을 제조하였다.
(실시예 2)
상기 실시예 1에서 가호제 제조 시 가호제 100 중량부 대비 폴리테트라플루오로에틸렌 3 중량부를 더 첨가한 것을 제외하고 동일한 방법으로 시편을 제조하였다.
(실시예 3)
상기 실시예 1에서 가호제 제조 시 가호제 100 중량부 대비 이산화티타늄(평균입경 100㎚) 1 중량부를 더 첨가한 것을 제외하고 동일한 방법으로 시편을 제조하였다.
(실시예 4)
상기 실시예 1에서 가호제 제조 시 가호제 100 중량부 대비 폴리테트라플루오로에틸렌 3 중량부 및 이산화티타늄 1 중량부를 더 첨가한 것을 제외하고 동일한 방법으로 시편을 제조하였다.
(실시예 5)
상기 실시예 4에서 시편 제조 시 사용되는 탄소섬유의 표면을 개질하였다. 구체적으로 상기 산화안정화 탄소섬유에 가스 조성이 질소 : 산소 = 99 : 1인 분위기 중에서 상압, 출력 1.5 kW, 피크 전압 폭 V(p-p) 가 8.9 kVp-p, 선속 (섬유 반송 속도) : 1 m/min, 가스의 체적 유량 0.1 ㎥/min, 가스 유속 (流束) 밀도 4.17 m/s의 조건에서 플라즈마 표면 처리를 실시한 것을 제외하고 동일한 방법으로 시편을 제조하였다.
(실시예 6)
상기 실시예 4에서 시편 제조 시 탄소섬유로 동일 규격의 일반 피치계 탄소섬유(효성첨단소재)를 사용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 시편을 제조하였다.
(비교예 1)
상기 실시예 1에서 시편 제조 시 무기섬유 와이어를 사용하지 않고 펠트만을 사용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 시편을 제조하였다.
(비교예 2)
상기 실시예 1에서 시편 제조 시 탄소섬유에 가호제를 처리하지 않은 것을 제외하고 동일한 방법으로 시편을 제조하였다.
[표 1]
상기 표 1과 같이 본 발명에 따른 내열성 복합섬유 패킹은 내열성, 접착성 및 인장강도에서 우수한 물성을 가짐을 알 수 있다. 특히 가호제에 폴리테트라플루오로에틸렌 및 이산화티타늄을 더 첨가한 실시예 4는 내열성이 개선되었으며, 여기에 탄소섬유 표면을 개질한 실시예 5는 탄소섬유 표면에 관능기 및 요철 증가로 인해 접착성 및 인장강도가 가장 높은 것을 알 수 있다. 이는 탄소섬유의 표면에 관능기 및 요철이 형성됨에 따라 가호제와 탄소섬유의 접착력이 증가하였으며, 여기에 요철이 형성된 탄소섬유가 더욱 강력하게 얽힘에 따라 인장강도가 향상된 것으로 보인다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

Claims (6)

  1. 막대 형태로 성형되었으며, 밀도가 50 내지 200 ㎏/㎡인 무기섬유 펠트 및 상기 무기섬유 펠트의 형태를 고정하도록 상기 무기섬유 펠트의 표면을 와이어가 포함된 다수 가닥의 무기섬유로 감싼 내열섬유 다발과,
    상기 내열섬유 다발의 표면에 가호제가 코팅된 탄소섬유로 직조된 탄소섬유 직물로 피복된 것을 특징으로 하는 내열성 복합섬유 패킹.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 무기섬유는 산화알루미늄(Al2O3), 산화규소(SiO2), 산화지르코늄(ZrO2) 및 산화철(Fe2O3)에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 금속산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 내열성 복합섬유 패킹.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 와이어는 폴리벤즈옥사졸(polybenzoxazole), 방향족 폴리아미드(aromatic polyamide), 탄소섬유(carbon fiber), 유리섬유(glass fiber) 및 바잘트 섬유(basalt fiber)에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 내열성 복합섬유 패킹.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 내열섬유 다발은 밀도 120 ㎏/㎡의 조건에서 ASTM C 892에 의거하여 측정한 열전도율값이 0.2 미만인 것을 특징으로 하는 내열성 복합섬유 패킹.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 탄소섬유는 산화안정화 폴리아크릴로니트릴 전구체로부터 제조된 것을 특징으로 하는 내열성 복합섬유 패킹.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 가호제는 2 관능기 이상의 에폭시 수지 및 2 관능기 이상의 우레탄 변성 에폭시를 포함하는 것을 특징으로 하는 내열성 복합섬유 패킹.
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