탄소 섬유 개발 역사

1879년 에디슨은 대나무, 아마, 면사 등의 셀룰로오스 섬유를 원료로 하여 탄소섬유를 최초로 생산하여 특허를 취득하였다. 그러나 당시 얻은 섬유의 기계적 물성이 매우 낮아 공정을 산업화할 수 없어 개발에 실패했다.
1950년대 초반에는 로켓, 항공우주, 항공 등 첨단기술의 발달로 인해 고비강도, 고비탄성계수, 고온저항을 갖는 신소재가 절실히 요구되었다. 필라멘트, 이 공정은 탄소 섬유 산업화의 기반을 마련했습니다. 지난 40년 동안 탄소 섬유가 경험한 주요 기술 진보는 다음과 같습니다.
1950년대 초 미국의 Wright-Patterson 공군기지에서 비스코스 섬유를 원료로 사용해 탄소섬유 시험생산에 성공했다. 이 제품은 로켓노즐과 노즈콘의 어블레이션 소재로 사용되었는데 효과가 매우 좋았습니다. 1956년 미국의 Union Carbide Corporation은 고탄성 비스코스 기반 탄소 섬유의 시험 생산에 성공하여 "Thornel-25"이라는 상품명을 출시했습니다. 동시에 탄소섬유의 강도와 모듈러스를 향상시키기 위한 응력 흑연화 기술을 개발했다.
1960년대 초 일본의 Akio Shindo는 폴리아크릴로니트릴(PAN) 섬유로부터 탄소 섬유를 생산하는 방법을 발명하고 특허를 받았습니다. 1963년 Nippon Carbon Corporation과 Tokai Electrode Corporation은 Shinto의 특허를 사용하여 폴리아크릴로니트릴 기반 탄소 섬유를 개발했습니다. 1965년 Nippon Carbon Corporation은 일반 폴리아크릴로니트릴 기반 탄소 섬유의 산업 생산에 성공했습니다. 1964년 영국 왕립 항공 연구 센터(RAE)는 사전 산화 동안 장력을 추가하여 고성능 폴리아크릴로니트릴 기반 탄소 섬유를 시험 생산했습니다. RAE의 기술을 사용하여 Courtaulds, Hercules 및 Rolls-Royce에서 산업적으로 생산합니다.
1965년 일본의 Otani Sugiro는 처음으로 폴리염화비닐 피치 기반 탄소 섬유를 만들었고 피치 기반 탄소 섬유에 대한 선구적인 연구 보고서를 발표했습니다.
1969년 Nippon Carbon Corporation은 고성능 폴리아크릴로니트릴 기반 탄소 섬유를 성공적으로 개발했습니다. 1970년 일본의 Toray Textile Inc.는 고급 폴리아크릴로니트릴 전구체 기술에 의존하고 United Carbide Corporation과 탄화 기술을 교환하여 고성능 폴리아크릴로니트릴 기반 탄소 섬유를 개발했습니다. 1971년에 Toray Corporation은 고성능 폴리아크릴로니트릴 기반 탄소 섬유 제품(Torayca)을 시장에 출시했습니다. 그 후 제품의 성능, 다양성, 생산량은 계속해서 발전하여 현재도 세계 1위의 자리를 지키고 있습니다. 이후 일본의 Toho, Asahi Kasei, Mitsubishi Rayon, Sumitomo는 폴리아크릴로니트릴 기반 탄소 섬유 생산에 연속적으로 투자했습니다. (폴리아크릴로니트릴 기반 탄소 섬유 참조)
1970년에 일본 구레하 화학 공업(주)은 오타니 스기로의 특허를 채택하여 처음으로 연간 120톤의 일반(GPCF) 피치 기반 탄소 섬유 생산 공장을 건설했습니다. 1978년에는 생산량이 240톤으로 늘어났다. 제품을 시멘트 보강재로 사용한 후 효과가 매우 좋은 것으로 나타났다. 1984년에 생산량이 400톤으로 증가했고, 1986년에는 다시 900톤으로 증가했습니다. United Carbide는 1976년 고성능 중간상 피치 기반 탄소 섬유(HPCF)를 성공적으로 생산하여 연간 생산량이 113t, 1982년에는 230t, 1985년에는 311t으로 증가했습니다.
1982년 이후 일본의 Toray, Toho, Nippon Carbon, American Hercules, Celanese, British Courtaulds는 고강도, 초고강도, 고탄성, 초고탄성, 고강도 중형, 고탄성 -strength high-modulus 탄소섬유의 인장강도는 3.5GPa에서 5.5GPa로, 소형 제품은 7.0GPa에 이르는 고기능성 제품을 비롯한 다양한 고기능성 제품. 모듈러스는 230GPa에서 600GPa로 증가했으며, 이는 탄소 섬유 기술의 주요 혁신이며 응용 프로그램 개발을 새로운 높은 수준의 단계로 가져옵니다.
1981년 이래로 아스팔트 과학에서 큰 진전이 있었고 일본 큐슈 공업 연구소의 중간상 전 방법, 미국 EXXON Corporation의 새로운 중간상 방법, 일본 군마 대학에서 개발한 포텐셜 메조페이즈 방법. 위상 방법은 고성능 피치 기반 탄소 섬유의 개발을 촉진했습니다. 그 후 일본의 Mitsubishi Chemical Corporation, Osaka Gas Corporation 및 Nippon Steel Corporation은 서로 다른 사양의 고성능 탄소 섬유 생산 공장을 연속적으로 건설했습니다. 모듈러스 증가 및 강도 증가가 특징입니다. 1980년대는 피치 기반 탄소 섬유의 호황기였습니다.
비스코스계 탄소섬유는-1960중반 이후로 개발되지 않았으며, 군용 및 특수부용으로 소량만 생산되고 있습니다.