고분자의 강도는 궁극적으로는 분자사슬을 절단하는 에너지로 결정된다.
고분자가 이론강도 및 이론탄성률을 나타내기 위해서는 완전결정, 완전연신, 초순도 및 초고분자량이어야 한다.
방향족 폴리아미드 (흔히 약칭으로 "아라미드"라 부름)에서와 같이 접히지 않는 강직한 막대형 구분자를 이용하면
위의 만족하기 어려운 조건을 피하더라도 고강도, 고탄성률 섬유를 얻을 수 있다.
아라미드 섬유를 화학구조식 기준으로 분류하면 파라계와 메타계의 두 종류로 나눌 수 있는데
이 중 액정고분자는 파라계이며 상품화에 성공한 화학구조는 폴리파라-페닐렌 테레프탈아미드이다.
이 고분자는 미국의 듀폰사가 1972년 개발에 성공하여 케블라란 상품명으로 시장에 내놓았다.
당시 같은 무게로 강철에 비하여 수배나 강한 케블라가 출하되자 사람들은 크게 놀라워했다.
케블라의 탁월한 물성은 그 화학구조가 대칭성이 좋은 파라-위치에 벤젠고리들이 아미드결합으로 연결되어 있고,
아미드 결합 사이에 강한 수소결합이 작용하는 막대형 분자라는데 기인한다.
그러나 캐블라가 고강도 및 내열성을 갖게 하는 이러한 구조적 특징은
이 액정고분자의 녹는점을 높이고 용해도를 나쁘게 하는 원인도 제공한다.
이러한 이유로 해서 케블라는 제품화 자체가 사장될 뻔하였다.
이런 점에서 여성과학자 스테파니 큐오렉박사의 연구는 높게 평가받을 만하다.
큐오렉박사는 첫째, 이 고분자의 용해도가 나빠 중합시 분자량이 채 자라기 전에 침전되는 사실을 깨닫고
이를 방지하기 위하여 무기염이 첨가된 극성 유기용매를 사용하여 용해도를 개선시킴으로써 고분자량을 얻을 수 있었다.
합성 후에 이어지는 공정단계는 더 획기적이라 할 수 있었는데,
고분자 생성물을 분리·회수하여 황산에 어느 농도 이상으로 용해시켜 액정상을 형성시킨 후
연신과정을 거치지 않고 직접 습식방사시킴으로써 고강도, 고탄성율의 섬유를 얻을 수 있었다.
케블라 섬유는 실, 스테이플, 펄프, 코드, 직물 등의 형태로 단독으로 사용되거나,
다른 고분자나 시멘트의 복합재료에 보강재로서 사용되기도 한다.
케블라의 용도는 경찰관의 생명을 지키는 방탄복 및 방탄헬멧 이외에,
각종 자동차 및 산업용 벨트, 발암성 문제로 사용이 규제된 아스베스토스의 대체품으로서
대형 자동차 및 항공기 브레이크, 거대한 트랙터나 경주용 특수차량 및 항공기의 타이어, 낚싯줄 및 선박용 로프,
날카로운 물체로부터 몸을 보호하는 장갑 및 의복 등에 다양하게 활용되고 있다.
케블라를 사용한 복합재료는 비행기의 구조체, 해상보트, 테니스 라켓,
낚싯대 및 스키 등의 스포츠 용품 등의 제작에 활용되고 있다.
케블라의 고강도, 고탄성률의 특성을 이용한 극적인 용도 개발의 경우는
일본 홋카이도(北海道)의 살로마 호수에 설치된 빙하(氷河) 유입방지 시설이다.
살로마호는 가리비조개 양식이 유명하여 연간 6만 톤을 생산하고 있다.
그런데 근래의 지구온난화현상으로 매년 1월에서 3월 사이에 빙하가 흘러들어 양식시설이 파괴되는 사건이 일어났다.
이 문제는 케블라 와이어를 사용하여 빙하의 유입을 방지하는 거대한 펜스(fence/장벽)를 설치함으로 해결되었다.
펜스는 케블라로 만든 메인와이어(main wire)를 사용하여 대형 부유체(직경 1.2m, 길이 3m)를 연결하고
수면 밑으로 4m 폭의 와이어 네트가 연결된 구조이다. 빙하의 유입을 막기 위해서는 막강한 저지력이 필요한데
강철와이어를 사용하면 강철의 중량 때문에 초거대 부유체를 만들어야 물에 띄울 수 있고
해수에 의한 부식을 해결해야 하는 문제가 발생한다.
이 문제는 500톤이라는 엄청난 하중을 견디면서 가볍고 부식도 되지 않는 직경 13mm의 초극대 케블라 섬유를 제조하여
사용함으로써 해결되었다.
초고속통신망용 광섬유 케이블 시장에도 케블라섬유가 활용되고 있다.
광섬유의 정보 전달량은 종래의 동선케이블의 약 1,000배 정도이다.
케블라섬유는 광섬유 케이블의 강도 보강용 텐션멤버로 사용되고 있다.
광섬유는 직경 0.1mm 정도로 극히 가늘어 인장력에 약하고 설치공사 중에
케이블을 끌어당겨서 인장변형이 발생하면 통신장애가 발생하기 때문에 광섬유 케이블에 보강재를 사용해야 하며
이러한 목적에 사용되는 보강재를 텐션멤버라 한다.
그뿐만 아니라 금속제 텐션멤버를 사용하면 매설공사 중 낙뢰(落雷)에 의한 케이블 손상 문제가 발생하는 것이
비금속제인 케블라를 사용하는 이유가 된다.
최근 휴대폰의 고성능화 및 대형 시장화에 따라 휴대폰에 사용되는 전자부품의 고밀도 실장을 가능케 하는
수지다층기판에 케블라가 사용되기 시작해 대규모 수요처가 될 것으로 예상하고 있다
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