5주

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5주

인조섬유 - 재생섬유

1. 인조섬유의 정의와 방사법에 대해 알아본다.

2. 재생섬유의 특성과 용도를 알아본다.

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1. 인조섬유

인류가 섬유를 이용한 역사는 오래되었지만 인공적으로 섬유를 만들기 시작한 것은 거의 20세기에 들어서면서부터임. 초기의 인조섬유는 천연섬유를 대체하는 것이 주된 목표였으나, 합성섬유가 발달함에 따라 천연섬유에서 얻을 수 없는 특성을 얻게 되어 인조섬유는

천연섬유의 내용뿐 아니라, 인조섬유의 독자적인 용도가 개발되어 그 소비량이 점점 증가 하고 있음.

2. 인조섬유의 분류

인조섬유

인조 섬유

재싱섬유 – 레이온, 리오셀, 아세티이트

합성섬유 – 나일론, 폴리에스테르, 아크릴, 폴리우레탄 등 무기섬유 – 금속섬유, 유리섬유, 탄소섬유 등

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3. 인조섬유의 제조

인조섬유는 원료를 가열하거나 화학약품에 녹여 방사원액을 만들고, 이것을 방사구를 통해 밀어내어 가늘고 긴 필라멘트 섬유로 뽑아내는데 이 과정을 화학방사라 함.

1) 인조섬유의 제조원리

① 원료를 가열하거나 화학약품에 용해하여 액체상의 중합체(방사원액)를 만듦.

② 방사원액을 방사구를 통해 마치 국수를 누르듯이 사출하여 방사원액을 가늘고 길게 뽑아냄.

③ 방사구에서 나오는 방사원액을 냉각, 증발, 응고시켜 고체섬유를 만듦.

원료중합체 방사 고체섬유 방사구로 사출 모습 (방사원액을 가늘게 뽑음) (위:필라멘트, 아래:스테이플)

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2) 방사의 종류

방사 : 섬유중합체를 가늘고 길게 뽑는 과정. 방사원액을 방사구를 통해 밀어낸 후 고체화 과정을 통하여 섬유를 만듦. 이때 연신하여 섬유내 결정성과 배향성을 향상시킴.

① 습식방사 : 중합체를 수용액에 용해하여 액체화한 후 수용액 중으로 방사하여 용해물질 제거함으로 고체의 섬유를 만듦.

② 건식방사 : 중합체를 유기용매에 용해하여 액체화한 후 가열된 공간을 통과하는 중에 유기용매가 휘발됨으로 고체의 섬유를 만듦.

③ 용융방사 : 중합체를 용융점이상으로 가열하여 액체화한 후 방사하여 공기로 식힘으로 고체의 섬유를 만듦.

인조섬유

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1.원료

2. 침지,압착 18% NaOH

3. 분쇄

4. 노성(ageing) 중합도 낮아짐

: 약한 섬유

5. 용해(묽은NaOH)

6. 방사

7.연신

2. 재생섬유-레이온

1. 레이온(Rayon) 의 제조 : 비스코스 레이온은 1891년 영국의 크로스와 베반에 의해 개발됨.

길이가 짧은 셀룰로오스를 주원료로 사용함. 레이온섬유는 방사에 의해 필라멘트사 그대로 사용하거나 일정한 길이로 잘라 방적사로 이용함.

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단면 : 불규칙한 원형 외부: 단단한 skin층 내부: 부드러운 core층

재생섬유

2. 레이온섬유의 형태 및 내부구조 1) 섬유의 형태

단면 : 불규칙한 원형(주름진 모양)

측면 : 주름으로 인한 검은 선들이 보임.

⇒ 소광제인 이산화티탄에 의해 검은 점들이 보임.

측면

: 주름으로 인한 검은 선

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2) 레이온의 구조

: 면섬유의 중합도 6,000~10,000에 비해 중합도가 400~700정도로 강도가 낮음.

비결정 영역이 면보다 2배정도 됨.

3) 레이온의 성분 주성분: 셀룰로오스

3. 레이온의 종류

1) 비스코스레이온(viscose rayon) : 흡습성 좋고, 땀 흡수하며, 염색성도 좋은 편임. 물에 젖으면 약해지고, 줄어드는 단점. 견과 같은 광택과 드레이프성, 좋은 감촉을 갖고 있음.

셔츠, 블라우스, 원피스, 안감에 많이 사용.

2) 강력레이온(high-tenacity rayon) : 비스코스레이온에 비해 강도를 증가시킨 것임. 젖으면 형체의 변형이 비교적 크게 일어남. 타이어코드, 콘베이어 벨트, 드라이 벨트에 이용되었 으나 현재는 합성섬유로 대체됨. 공업용 재봉사, 텐트, 타폴린에 사용됨.

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3) 폴리노직레이온 : 레이온보다 뻣뻣하고 탄력 있으며 면에 가까운 성질임. 물에 젖어 줄거나 형태를 잃지 않고, 주름도 잘 안 생김. 부드러운 재질감에 시간 경과에 따른 변색이나 변질 이 없음. 강도 향상되고, 내 알칼리성도 커 면처럼 실켓가공, 샌포라이즈가공도 가능하며 주 로 스테이플로 사용되어 복합소재에 적합함. 양복, 안감, 인테리어 제품에 폭넓게 사용.

3) 구리암모늄레이온 : 레이온보다 가늘고, 강도, 흡수성, 염색성이 뛰어남. 벰베르그라고도 함.

필라멘트 사용이 대부분이고 견과 비슷한 광택과 부드러운 재질감임. 마모성, 내구성이 뛰 어나고, 인장에도 강하며 흡습성도 좋음. 주름 잘 안 생기고, 촉감 좋으나, 물세탁시 수축되 는 단점이 있음. 속옷, 안감지로 거의 사용됨.

4) 리오셀: 셀룰로오스를 유기용매에 용해하여 방사하는 레이온으로 무독성 용매의 사용과 밀 폐된 과정에서 용매를 전부 회수하므로 건강과 환경공해가 없는 친환경 섬유임. 텐셀은 상 품명임. 결정성이 크고 결정이 전 섬유에 걸쳐 균일하게 길이방향으로 배열됨. 표준상태에 서 강도는 면섬유보다 크고, 초기탄성률이 면, 폴리에스테르와 비슷한 물세탁이 가능한 실 용적인 섬유임. 흡습성은 감소하나 드레이프성이 우수하여 여성용 블라우스, 원피스, 슬랙 스, 셔츠, 등과 부직포와 필터에 사용됨.

재생섬유

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4. 레이온섬유의 성능

광택 : 광택이 우수함. 이산화티탄 등 무광택제 첨가하여 광택을 감소시킴.

외관 : 초기탄성율이 작아 유연하며, 비중이 커서 우수한 드레이프성과 우아한 태를 가짐.

색상 : 염색성이 우수하여 선명하고 고운 색상으로 염색됨.

촉감 : 아주 매끄럽고 부드러우며, 정전기 발생하지 않아 옷끼리 달라붙거나 피부에 붙는 일이 적음.

흡습성 : 표준수분율이 13% 내외로 큼.(수분이 침투할 비결정 부분이 많기 때문-중합도 낮아서) 비중 : 1.5~1.53 내외로 큰 섬유.

강도와 신도 : 제조과정 중에 셀룰로오스의 중합도가 낮아져 결정과 배향이 발달되지 못하여 강도(2.5~2.9g/d)가 낮음. 물속에서 강도 저하, 신도는 증가.

탄성과 레질리언스 : 구김 잘 생김.

내일광성 : 면과 비슷하나 원래 강도가 낮아 짧은 시간에 최저 강도에 도달함.

대전성 : 흡습성이 커서 정전기 문제 없음.

내연성 : 셀룰로오스 섬유로 높은 온도에 잘 견딤. 분해온도는 260~300℃.

방오성 : 친수성이고 표면이 매끄러워 물에서 때가 잘 빠짐.

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재생섬유

내수성 : 비결정 부분이 많고 친수기를 많이 함유하므로 수분을 잘 흡수함.

수분 흡수하면 팽윤하여 강도가 크게 떨어짐.

방추성 : 구김이 잘 생기고, 수분 흡수에 의한 수축이 심함.

내열성 : 안전한 다리미 온도는 180℃정도임.

내약품성 : 내알칼리성이 약함. 드라이클리닝 용매에는 안전함.

내충, 내균성 : 습한 환경에서 곰팡이나 균이 번식하여 강도 저하되고, 반대좀의 침식 받음.

생분해성 : 셀룰로오스섬유이면서 중합도 낮고 비결정부분이 많아 생분해가 잘 됨.

인체장해 : 알레르기 등의 피부 장해를 일으키지 않음.

5. 레이온섬유의 용도와 관리

면의 대용품(부드러운 촉감). 매끄럽고 광택이 좋음. 정전기발생이 없어 안감으로 가장 좋음.

단, 마찰에 약함. 수중에서 강도 줄고 알칼리용액에 팽윤되므로 세탁시 주의요망.

고습강력, 폴리노직레이온(중합도 높여 강도높임)은 형체안정성이 좋아 드레스 같은 고급 직물에 많이 사용.

합성섬유와의 혼방: 합성섬유의 흡습성과 촉감, 대전성을 개선하기 때문.

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3. 재생섬유-아세테이트와 트리아세테이트

1. 아세테이트(Acetate)와 트리아세테이트(Tri-Acetate)

⇒ 1921년 영국에서 셀라니즈로 시판됨. 1953년에 이르러 아세테이트와 트리아세테이트를 레이온과 구분하였음.

1) 제조

: 천연셀룰로오스 3개의 수산기(-OH)중에서 2-3개를 아세틸기 (-OCOCH₃)로 치환한 것.

2개 치환: Di-Acetate, 3개 치환: Tri-Acetate → 물과 친한 수산기가 많이 없어져 흡습성이 현저히 떨어짐. 건식방사로 제조(흡습성이 떨어지기 때문)

디아세테이트 트리아세테이트

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재생섬유

2. 아세테이트와 트리아세테이트 섬유의 형태 및 내부구조 1) 섬유의 형태

단면 : 불규칙하고 둥근 주름이 있음.

측면 : 넓은 간격의 선이 길이 방향으로 발달해 있음.

⇒ 무광택 처리된 것은 검은 반점이 있음.

Di-Acetate 단면은 주름이 있지만 레이온처럼 날카롭지는 않음

표면은 비교적 매끈함

Tri-Acetate

단면의 반점: 무광택을 위한 소광제(TiO2)첨가

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2) 아세테이트의 구조

: 아세테이트 분자의 중합도는 250~300로, 셀룰로오스분자에서 수산기(-OH)와 부피가 큰 아세틸기(-OCOCH₃)를 함께 가져 결정성과 배향성이 낮음.

3. 종류

① 아세테이트 : 제조법상 식물성 섬유와 합성섬유의 성질을 함께 갖고 있음.

필라멘트사 사용이 대부분임. 아름다운 색으로 염색됨. 손세탁 가능함. 견과 비슷한 우아한 광택과 부드러운 촉감을 가지며, 유연하고 드레이프성이 좋아 장식적인 용도로 많이 쓰임.

포멀웨어, 양복, 안감지, 스웨터에 사용되고, 커튼, 양산, 담배필터에도 사용됨.

② 트리 아세테이트 : 합성섬유에 가까운 성질로 내열성이 좋고 열가소성이 있어 플리츠가공 에 이용됨. 탄력성이 좋아 주름이 잘 안 생기고, 적당하게 가볍고 매끄러운 재질감을 가짐.

접촉냉감이 있어 여름용 원피스나 블라우스에 사용됨.

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4. 아세테이트 섬유의 성능

광택 : 견과 같은 광택과 촉감을 가짐.

외관 : 유연하고 드레이프성이 좋음.

염색성: 염색이 잘 안됨(물과 친화성 없어서), 분산염료로 염색.

촉감 : 부드럽고 매끈하여 레이온보다 약간 미끈미끈하고 합성섬유보다 산뜻한 촉감을 가짐.

흡습성: 물에 대한 친화성이 작아서 흡습성은 레이온에 비해 훨씬 적음. Di-6.5%, Tri-3.5%

비중 : 아세테이트는 1.32, 트리 아세테이트는 1.30으로 면이나 레이온보다 낮아 가벼움.

강도와 신도: 분자간의 수소결합이 줄어들어 강도는 레이온보다 못함. 흡습성이 감소하여 습윤강도는 레이온처럼 심하게 감소하지 않음. 신도는 면보다 큼.

초기탄성률: 아주 작아서 레이온보다 부드러우며 드레이프성이 우수함.

마모강도 : 약한 섬유임.

탄성과 레질리언스: 탄성은 셀룰로오스 섬유에 비해 월등하게 우수함. 레질리언스도 좋음.

따라서 구김이 덜 생기고 생겼다가도 쉽게 펴짐.

재생섬유

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내일광성 : 면, 레이온과 비슷하나 강도가 작아 빠른 시간 내에 취하됨.

무광택 처리된 섬유가 일광에 더 약함.

대전성 : 아세테이트는 심하지 않으나 트리 아세테이트는 건조한 환경에서 대전현상이 나타남.

내연성 : 목재 펄프가 원료로 가연성 섬유지만, 아세틸화하였기 때문에 녹는 듯이 타며 식초 냄새가 남.

내수성 : 강도가 워낙 약해 물에 젖으면 습윤강도가 매우 낮아짐.

내열성 : 다림질은 130℃이하에서 헝겊을 덮고 해야 하며, 열가소성 섬유임.

Di-acetate는 연화온도가 낮아 200℃정도이고, Tri-acetate는 연화온도가 250℃로 열고정이 가능함.

내약품성 : 산에 약함. 알칼리에 의해 가수분해가 일어나 광택과 촉감이 나빠짐.

중성세제 사용. 드라이클리닝 용제에 안정하며, 아세톤, 클로로포름 등에 용해됨.

항미생물성 : 곰팡이나 해충에 의해 침식되지 않음.

생분해성 : 결정성은 낮으나 면이나 레이온보다 친수성이 덜해 생분해성이 떨어짐.

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5.

아세테이트의 용도와 관리

광택이 좋고, 초기탄성률이 작아서 좋은 드레이프성과 부드러운 촉감을 지님.

따라서, 여성, 아동용 옷감으로 이용됨.

남성용으로는 넥타이, 가운, 잠옷, 셔츠류에 사용.

매끄럽고 부드러워 양복, 드레스의 안감으로 사용.

열고정이 가능(Tri-acetate)해서 주름치마, 블라우스 등에 사용.

카펫처럼 마찰을 받는 직물에는 부적당함.(섬유가 약하므로) 물세탁에 쉽게 손상되고 광택을 잃으므로 드라이클리닝 적당

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텍스타일(Sara J.Kadolph(유지헌외 3인 옮김)/시그마프레스) 새로운 의류소재학(조길수외 4인 공저/동서문화원)

패션소재기획(김정규.박정희/교문사) 피복재료학(김성련/교문사)