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| − | '''섬유'''(纖維, fiber)는 대단히 길고 가늘며 연하게 굽힐 수 있는 천연 또는 인조의 선상 | + | '''섬유'''(纖維, fiber)는 대단히 길고 가늘며 연하게 굽힐 수 있는 천연 또는 인조의 선상 물체이다.<ref name="두산"> 〈[https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1112365&cid=40942&categoryId=31891 섬유]〉, 《네이버 지식백과》 </ref> |
== 개요 == | == 개요 == | ||
| − | 공업재료로서의 물성은 | + | 섬유는 [[직물]]의 [[원료]]가 될 뿐만 아니라 편물·로프·그물·펠트 등 섬유제품의 원료 및 제지의 원료로 쓰이는 것을 말한다. 공업재료로서의 물성은 불휘발성이고, 물이나 그 외 다른 용제에 녹지 않거나 또는 잘 녹지 않아야 하며 열에 대하여 안정되고, 화합물로서의 안정성을 가져야 한다. 또 어느 정도의 강도 및 신도를 가져야 하고 적당한 탄성 및 가소성 등의 성질도 가져야 한다. 용도에 따라 방직용·제강용·제지용·펄프용 섬유 등으로 분류할 수 있다. 이 중 가장 많이 쓰이는 것이 방직용 섬유이다. 섬유제품의 원료에 쓰이는 섬유를 그 생성과정에 따라 크게 나누면 [[천연섬유]]와 [[인조섬유]]로 나누어진다. 천연섬유에는 식물섬유·동물섬유·광물섬유가 있으며, 식물섬유에는 면화·케이폭 면·코이어(coier) 등의 종자섬유와 마닐라삼·사이잘삼 등의 엽맥섬유, 그리고 아마·모시풀·황마·삼 등의 인피섬유가 있고, 동물섬유에는 양모·산양모·낙타털·캐시미어 등의 수모섬유와 가잠견·야잠견 등의 견섬유가 있다. 그리고 광물섬유에는 석면등이 있다. 인조섬유는 무기섬유와 유기섬유로 대별할 수 있는데, 무기섬유에는 금박사·은박사 등의 금속섬유가 있고, 유리섬유·암석섬유·광재섬유 등의 규산염섬유가 있다. 유기섬유에는 재생섬유·반합성섬유·합성섬유로 나누어진다. 재생섬유로는 비스코스 레이온, 큐프라 레이온 등의 섬유소섬유와 단백질섬유가 있고, 반합성섬유에는 아세테이트·트라이아세테이트 등이 있으며, 합성섬유에는 폴리아마이드계로서 나일론섬유, 폴리에스터계로서 폴리에스터 섬유, 폴리우레탄계, 폴리우레어계, 폴리에틸렌계, 폴리염화비닐계, 폴리비닐리덴계, 폴리테트라플루오로에틸렌계, 폴리비닐알코올계, 폴리아크릴로나이트릴계, 폴리프로필렌계 등이 있다. 천연섬유는 인류 역사에서 가장 오래전부터 사용되어 왔으며, 인조섬유가 공업화된 것은 1890년 이후이지만 해마다 품질이 비약적으로 개선되었기 때문에 오늘날 급속히 발전된 인조섬유의 사용량은 천연섬유와 비슷한 수량에 이르고 있다. 인조섬유 중 합성섬유는 폴리아마이드계·아크릴계 및 폴리에스터계를 3대 합섬이라 하여 주종을 이루고 있으며, 그 구성비는 폴리아마이드계 49%, 아크릴계 20%, 폴리에스터계 31%이다.<ref name="두산"></ref> |
== 천연섬유 == | == 천연섬유 == | ||
=== 식물섬유 === | === 식물섬유 === | ||
| − | 식물섬유 | + | [[식물섬유]]는 식물로 만든 섬유를 가리킨다. 전통적으로는 종이, 옷, 밧줄을 만드는 데 쓰였다.<ref name="식물섬유"> 〈[https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%8B%9D%EB%AC%BC%EC%84%AC%EC%9C%A0 식물섬유]〉, 《위키피디아》</ref> |
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==== 면 ==== | ==== 면 ==== | ||
| − | 식물성 | + | [[면]]은 식물성 섬유로 밭에서 재배하는 목화씨에 붙은 솜이 원료이다. 목화꽃이 지고 난 뒤에 생기는 하얀 솜털 뭉치들을 모아 여러 차례 공정을 거치면서 실을 뽑고, 그것으로 면직물을 만드는 것이다. 면 품질은 목화 종류에서 이미 결정되는데, 그것은 목화 품종에 따라 섬유 색깔과 강도, 광택과 짜임, 섬유 길이 등이 달라지기 때문이다. 면섬유는 다시 셔츠나 블라우스를 만드는 포플린, 침구에 많이 쓰이는 옥양목, 남녀노소 최고 아이템인 청바지를 만드는 데님, 흔히 골덴 또는 코르덴으로 불리며 고전적인 멋과 보온성을 자랑하는 코듀로이, 치밀하게 들어선 섬유 털의 고급스러운 광택으로 부의 상징이 된 우단(벨벳, 비로드), 무명실이 보풀보풀 일어나도록 짠 수건, 요즘 유행하는 캔버스 운동화를 만드는 캔버스 등 애초의 모습을 상상할 수 없을 만큼 다양한 종류의 면직물로 재탄생한다. 기원전 3000년에 등장해 지금까지 전 세계적으로 사랑받고 있는 면직물 수를 전부 헤아리는 것은 불가능에 가깝다. 무궁무진한 면직물의 쓰임새는 당장 우리가 생활하고 있는 환경만 살펴봐도 쉽게 알 수 있다. 면봉과 거즈, 손수건과 양말, 기저귀 등에서부터 의류, 속옷은 물론 행주, 침구, 커튼, 수건, 냅킨 등에 이르기까지 의식주 전반에 걸쳐 면이 없는 생활을 상상할 수 없을 정도다. 면이 이렇게 폭넓은 쓰임새를 자랑하는 것은 뛰어난 실용성 때문이다. 피부에 닿는 감촉이 부드럽고 화학섬유에서 느껴지는 끈끈함 없이 보송보송하고 산뜻하다. 흡습성이 좋아 땀을 잘 흡수하면서도 통기성이 좋아 땀의 발산과 통풍에 유연하고 염료 대부분에 대해 염색성도 뛰어나다. 물에 젖으면 강도가 강해져서 세탁하기 좋고, 알칼리와 열에 강해 세탁과 다림질, 고열에 삶는 것도 문제없다. 알레르기 반응을 일으키는 비율이 낮아 민감한 피부를 위한 제품이나 위생용품 제조에도 면만 한 것이 없다. 게다가 재생 면으로 재활용할 수 있고, 폐기 후에는 생분해되기 때문에 지구 환경에도 해가 적다. 구김과 광택, 수축성 등 몇 가지 되지 않는 면의 단점은 강도를 높이는 마, 탄력성을 높이는 합성섬유, 광택을 더하는 비단 등과 혼방하거나 구김 방지가공, 실켓가공 등으로 어렵지 않게 해결되고 있다. 면은 남녀노소, 동서고금, 누구든지 무명 행주부터 최고급 패션까지 두루 장악한 가장 실용적이면서도 건강한 소재로 주목받고 있다.<ref> 〈[https://terms.naver.com/entry.naver?docId=3573759&cid=58883&categoryId=58892 건강한 식물성 섬유, 면]〉, 《네이버 지식백과》</ref> |
==== 마 ==== | ==== 마 ==== | ||
| − | + | [[마 (옷감)|마]]는 삼, 아마, 모시풀 같은 초피섬유로 실을 자아 만든 천연직물을 두루 이르는 말이다. 여름 옷감으로 주목받는 섬유로, 뿌리를 약용으로 먹는 마와는 전혀 다른 작물이다. 마 섬유 가운데 의복 소재로 가장 많이 쓰이는 것은 [[삼베]], [[모시]], [[리넨]](linen)이다. 삼베는 대마 혹은 삼이라 하고 잎은 환각제로 오용되기도 한다. 모시는 저마, 리넨은 아마로 짠 직물이다. 이들 마 섬유는 거칠고 내구성이 뛰어나 합성 섬유가 등장하기 전까지 밧줄, 돛, 공업용 포장재 재료로도 많이 쓰였다. 삼베는 오래전부터 한복감으로 쓰였는데 특징적인 것은 삼베 자체의 항균 기능으로 미생물, 곰팡이 등 잡균의 서식을 막아 주어 한복보다는 수의로 더 선호했다. 대한민국뿐 아니라 이집트 미라를 감았던 천 역시 열에 아홉은 삼베였다고 한다. 모시는 섬세하고 우아한 특징이 있어 여름철 고급 한복감으로 많이 쓰였고 국내에서는 충남 서천의 한산모시를 최고로 쳤다. 리넨은 아주 가늘고 고운 실을 뽑을 수 있어 고급 옷감은 물론 침구, 실내 장식, 주방용 직물 등으로 광범위하게 쓰였다. 이들 마직물에 여름철 가장 시원한 옷감의 영예를 안긴 것은 까슬까슬한 감촉과 우수한 통기성, 흡습성 덕분이다. 기온과 습도가 높아 불쾌지수가 상승하는 여름철에는 살갗에 닿는 그 어떤 것도 짜증스럽기 마련. 그래서 마직물 특유의 까슬까슬한 감촉이 피부에 달라붙지 않고 시원하게 느껴지는 것이다. 여기에 통기성이 뛰어나 수분의 흡수와 배출도 빠르다. 바람이 솔솔 통해 땀 배출이 원활하게 이뤄진다. 이런 까닭에 여름철에는 옷을 고를 때 소재 선택만 잘해도 체온을 1~2도 정도는 충분히 낮출 수 있다. 또 마직물은 대체로 올이 성기고 빳빳해 때가 잘 타지 않는 장점도 있다. 반면 이러한 특징 때문에 염색이 골고루 배지 않는 단점도 있다. 삼베나 모시 원단에 그러데이션 염색이 많은 것도 그런 이유 때문이다. 시원한 마직물의 치명적인 단점은 구김이 잘 생긴다는 것인데, 구김 방지 가공을 하거나 합성섬유와의 혼방으로 보완하고 있다. 하지만 마직물의 구김을 자연스럽게 살린 패션이 더 자연스럽고 멋스러워 보일 때도 많다. 리넨은 삼베, 모시와 같은 마직물이지만 이들에 비해 구김이 덜 가고 질감이 훨씬 고와 최근 몇 년 사이에 여름 패션의 필수 소재로 급부상했다. 속옷이나 홈웨어, 파자마 등의 잠옷은 물론 비즈니스 차림새나 정장품으로도 손색이 없고 더욱더 멋스러운 연출이 가능해지고 있다.<ref> 〈[https://terms.naver.com/entry.naver?docId=3574605&cid=58883&categoryId=58892 깔깔하고 시원한 섬유, 마]〉, 《네이버 지식백과》 </ref> | |
=== 동물섬유 === | === 동물섬유 === | ||
| − | 동물섬유 | + | [[동물섬유]]는 대개가 동물의 특정한 단백질로 만든 천연섬유를 가리킨다. 이를테면 비단, 털(양모 포함), 깃털을 들 수 있다.<ref name="동물섬유"> 〈[https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%8F%99%EB%AC%BC%EC%84%AC%EC%9C%A0 동물섬유]〉, 《위키피디아》</ref> |
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==== 비단 ==== | ==== 비단 ==== | ||
| − | 누에가 고치를 다 만들었을 때 이를 가열하여 속에 들어 있는 번데기를 죽이고, 건조해 오랫동안 저장할 수 있도록 한다. 그리하여 | + | [[비단]]은 누에나방으로 만드는 천연섬유의 종류이다. 누에가 고치를 다 만들었을 때 이를 가열하여 속에 들어 있는 번데기를 죽이고, 건조해 오랫동안 저장할 수 있도록 한다. 그리하여 집하된 고치에서 실을 빼내기 위해 고치를 삶아서 생사를 부착되어 있는 세리신(sericin)을 일부 녹여, 섬유가 풀려나가기 쉽도록 한다. 다음에 누에가 고치를 만들기 시작한 실마리를 찾아 여러 개의 고치로부터 다발로 실을 감아 생사를 만든다. 이 조작을 조사라고 한다. 생사는 70∼80%의 피브로인(fibroin)과 20∼30%의 세리신(sericin)을 주성분으로 한 2종류의 단백질로 되어 있다. 2줄의 피브로인 섬유의 둘레를 세리신이 뒤덮고 있어서 섬유에 거침성과 점착성을 가져다주고 있다. 이 때문에 광택이 나쁘나 조사 후에 탄산나트륨액이라든가 더운물로 씻고, 최후에 묽은 초산에 담갔다가 말리면 세리신의 대부분이 녹아 아름다운 광택을 지닌 견사가 된다. 세리신을 제외한 이 조작을 견련이라 하고, 만들어진 견사를 연견이라고 부른다. 비단을 구성하고, 그 성질을 부여하고 있는 것은 피브로인이다. 이 단백질은 글리신·알라신을 주체로 하고, 기타 타이로신·류신·세린·페닐알라닌 등의 아미노산으로 되어 있다. 견을 X선으로 조사해 보면 아름다운 간섭무늬가 발견되며 견의 섬유가 고운 결정구조를 하고 있는 것을 보게 된다. 사실 피브로인 분자는 1줄의 폴리펩드타이드 사슬이 일직선으로 연장된 상태로서, 서로 이웃한 분자 사슬과 수소결합으로 결합한 구조를 하고 있다. 생사는 강하고 길어지며 또 염색성도 뛰어나며, 특히 그 아름다움 때문에 옛날부터 귀중한 섬유로 여겨져 왔다.<ref name="동물섬유"></ref> |
==== 모섬유 ==== | ==== 모섬유 ==== | ||
| − | + | [[모섬유]]는 동물의 체모로 만드는 섬유다. 그 섬유로 짠 천을 모직물이라고 한다. 동물의 피부 표피에서는 피부를 보호하기 위해 털이 나는데 피부의 상태에 따라 광택과 촉감, 질이 차이가 많이 난다. 가장 널리 쓰이는 것이 양의 털이기에 양모라고도 하지만 양털뿐만 아니라, 염소, 토끼, 라마 등의 털도 모섬유(울)에 해당한다. 모섬유가 지니는 가장 큰 특성은 곱슬곱슬한 모양과 독특한 촉감이다. 대개 털이나 모피와는 질감이 다르며, 단백질 섬유의 특징을 지닌다.<ref> 〈[https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%AA%A8%EC%84%AC%EC%9C%A0 모섬유]〉, 《위키피디아》</ref> | |
=== 광물섬유 === | === 광물섬유 === | ||
| − | + | [[광물섬유]]의 석면은 사문석이나 각섬석이 변해서 섬유 모양으로 된 광물로서, 보통 모암 사이에서 층상으로 산출된다. 대부분은 40mm 이하의 짧은 것이지만, 드물게는 각섬석면처럼 180mm에 이르는 것도 있다. 모암으로부터 섬유를 빼내기 위해서는 모암을 부수어 층상인 석면 덩어리를 풀어낸다. 섬유는 매우 가늘고 솜과 같은 상태로 채취된다. 주성분은 복잡한 규산염이며 내열성이 좋다. 이 섬유를 시멘트와 혼합하고, 종이를 뜨는 것처럼 얇은 층상으로 한 것을 여러 장 겹쳐서 압착한 것이 석면 슬레이트로서, 방화·단열재로서 건축에 쓰인다. 또 실로 뽑은 것은 방직하고, 보온·단열용 직물로 쓰인다.<ref> 〈[https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%B2%9C%EC%97%B0%EC%84%AC%EC%9C%A0#%EA%B4%91%EB%AC%BC_%EC%84%AC%EC%9C%A0 광물섬유]〉, 《위키피디아》 </ref> | |
== 인조섬유 == | == 인조섬유 == | ||
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=== 무기섬유 === | === 무기섬유 === | ||
| − | 무기물질로 구성된 섬유를 의미한다. 주로 건축 단열재나 통신 자재로 이용된다. | + | [[무기섬유]]는 무기물질로 구성된 섬유를 의미한다. 주로 건축 단열재나 통신 자재로 이용된다. |
==== 탄소섬유 ==== | ==== 탄소섬유 ==== | ||
| − | + | [[탄소섬유]]는 많은 유기 고분자 섬유를 약 1,000~3,000℃로 소성하면 생성되는데, 현재 아크릴(폴리아크리로니트릴, PAN) 섬유, 피치 섬유, 액정 피치 섬유로부터 생산되고 있다. 탄소섬유는 주로 탄소 원자 6각 망 평면으로 구성되어 있지만, 이 망 평면이 섬유축에 평행에 가깝게 배열된 것(고배향, 이방성)과 난잡하게 집합한 것(등방성)이 있다. PAN 계, 액정 피치 계는 전자의 전형이고, 피치계는 후자의 전형이다. 비중이 작고 산, 알칼리에 침해당하는 일이 없으며, 불활성 분위기 속에서 내열성이 높다. 전기 전도성, 내마모성이 있다. 고배향 탄소섬유는 인장강도, 탄성률이 높아 고성능(하이 그레이드) 탄소섬유로 취급되며, 선팽창계수가 낮다. 그리고 수지와의 접착성을 높이기 위해 표면 처리가 되어 있다. 레이용, PAN, 페놀 섬유에서 제조되는 활성 탄소섬유는 입상 활성탄과 같은 정도의 흡착 성능과 훨씬 높은 흡탈착 속도를 나타낸다. 이 밖에 벤젠 등을 1,000℃ 전후로 가열하여 10㎝ 정도까지 성장시킬 수 있는 탄소섬유가 있다. 탄소 섬유는 대부분이 구조재료용 복합재료 강화재로 사용된다. 특히 고성능 탄소섬유는 에폭시 수지 모재 복합재료(CFRP)로 가장 많이 사용된다. 그밖에 열가소성 수지, 구리, 알루미계, 마그네슘계 합금, 탄소(CC콤포지트), 시멘트 콘크리트 등을 모재로 하는 복합재료의 강화재로 사용된다. 각종 탄소섬유 강화 복합재료로 응용이 폭넓게 전개되기 때문에, 탄소섬유의 시장 규모는 해마다 증가할 것으로 기대된다. 활성 탄소섬유는 공기 정화 등에 사용된다.<ref> 〈[https://terms.naver.com/entry.naver?docId=869592&cid=42388&categoryId=42388 탄소섬유]〉, 《네이버 지식백과》 </ref> | |
==== 유리섬유 ==== | ==== 유리섬유 ==== | ||
| − | + | [[유리섬유]]는 유리를 녹여 가늘고 길게 섬유 모양으로 만든 것을 말한다. 최근에 서로 다른 밀도를 가지는 두 개의 유리섬유를 이용하여 [[광섬유]]를 만들어 광통신에 많이 사용하고 있다. 유리섬유는 유리막대의 한끝을 가열하고, 이를 잡아당겨 회전 드럼에 감아서 섬유처럼 만든다. 이처럼 녹인 유리를 기계적으로 잡아 늘이는 방법 외에도 작은 구멍 속으로 녹인 유리를 고속으로 뽑아내는 방법, 원심력에 의해 주위에 날려 붙이는 방법 등을 사용한다. 유리섬유의 성질은 다음과 같다. 고온에 잘 견디고 불에 타지 않는다. 흡수성은 없고 흡습성은 적다. 화학적 내구성이 있으므로 부식하지 않는다. 강도, 특히 인장강도가 강하고, 신장률이 낮으며, 전기 절연성이 크다. 내마모성이 적고, 쉽게 부서지며, 부러지는 성질이 있다. 비중은 나일론의 2.2배이고 무명의 1.7배이다. 매트로 만든 유리섬유는 단열·방음성이 좋다. 광섬유 최근에는 가늘게 만든 유리섬유가 광통신에 중요하게 사용되고 있다. 빛을 전송하는 관으로서는 보통 고굴절률의 유리를 코어로 하여 그 둘레에 저 굴절률의 유리를 씌운 것(클래딩)을 쓰는데, 이것은 입사한 빛을 손실 없이 다른 쪽 끝으로 전송하기 위한 것이다. 이처럼 외부 물질의 굴절률이 낮은 경우 내부 전반사가 가능한 조건이 된다. 약 42도 이하의 각도로 유리 벽에 입사되면 거울처럼 반사된다. 이렇게 빛은 광섬유의 내부 벽에서 반복적으로 반사되면서 광섬유 케이블을 따라 이동한다.<ref> 〈[https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5741203&cid=60217&categoryId=60217 유리섬유]〉, 《네이버 지식백과》 </ref> | |
==== 금속섬유 ==== | ==== 금속섬유 ==== | ||
| − | + | [[금속섬유]]는 금속으로 만든 섬유를 말한다. 장식용 금사나 은사 등은 옛날부터 사용됐고, 현재는 철·알루미늄박 등의 여러 가지 금속사가 생산되고 있으며, 철·알루미늄 등의 용융체로부터 금속섬유를 만드는 방법도 개발되고 있다. 제법은 용융 방사법, 다이스로 뽑아내는 방법, 선상으로 결정 성장시키는 방법 등이 있다. 의류용으로는 유기화합물로 되어 있는 일반 섬유보다 너무 무거우며, 열전도가 너무 쉽게 되어 적합하지 않으나, 불연성을 이용한 소화 및 내화 용품이나, 비중이 큰 점을 이용한 가라앉기 쉬운 어망, 전기전도성이 좋은 점을 이용한 대전 방지 의류, 강도와 탄성을 살린 타이어 코드, 복합재료, 기타 공업용 자재 등이 개발되고 있다.<ref> 〈[https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1070210&cid=40942&categoryId=32091 금속섬유]〉, 《네이버 지식백과》 </ref> | |
=== 유기섬유 === | === 유기섬유 === | ||
| − | 탄소를 기본 뼈대로 한 유기 물질로 구성된 섬유를 의미한다. | + | [[유기섬유]]는 탄소를 기본 뼈대로 한 유기 물질로 구성된 섬유를 의미한다. |
==== 재생섬유 ==== | ==== 재생섬유 ==== | ||
| − | + | [[재생섬유]]는 천연 또는 인조의 섬유상 고분자물질을 용해·융해 등에 의하여 균일한 상태로 만들고, 이것을 다시 섬유로 형성한 것이다. | |
| − | * 셀룰로스계 재생섬유: 목재펄프 중에서도 α-셀룰로스 성분이 많은 용해펄프나 린터펄프를 원료로 한다. 비스코스법은 용해펄프에 가성소다와 이황화탄소를 | + | |
| − | * 단백질계 재생섬유: 우유의 카세인, 콩의 단백질, 옥수수나 땅콩의 단백질 등 여러 가지 단백질을 | + | * '''셀룰로스계 재생섬유''': 목재펄프 중에서도 α-셀룰로스 성분이 많은 용해펄프나 린터펄프를 원료로 한다. 비스코스법은 용해펄프에 가성소다와 이황화탄소를 작용 시켜 물에 녹는 비스코스로 만들고, 이것을 가는 구멍으로부터 황산 속에 압출하는 방법이다. 큐프라법은 린터펄프를 구리 암모니아 수용액에 녹인 다음 물속에 압출하여 섬유 모양으로 만든다. 이들 셀룰로스계 재생섬유를 레이온이라고 총칭하며, 여기에는 짧게 자른 스테이플(스프)과 긴 필라멘트(인견)가 있다. 또 셀룰로스 아세테이트(아세트산 섬유, 이른바 아세테이트)도 셀룰로스계나, 거기에 아세트산이 붙어 있으므로 반합성섬유라 하고, 재생섬유와 구별하는 경우가 많다. |
| + | * '''단백질계 재생섬유''': 우유의 카세인, 콩의 단백질, 옥수수나 땅콩의 단백질 등 여러 가지 단백질을 수산화나트륨이나 암모니아 수용액에 녹이고, 황산성의 액 속에 압출하여 섬유상으로 만든 것, 또는 견(絹) 부스러기나 누에고치 찌꺼기 등을 원료로 한 재생견사이다. 일반적으로 약하나 부드러워 양털·레이온·면 등과 혼방하기도 한다.<ref> 〈[https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1138887&cid=40942&categoryId=31891 재생섬유]〉, 《네이버 지식백과》 </ref> | ||
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==== 합성섬유 ==== | ==== 합성섬유 ==== | ||
| + | [[합성섬유]]는 자연적으로 발생하는 동물과 식물 섬유를 개선하기 위한 과학자들의 연구 결과물이다. 재생섬유이든 반합성섬유이든, 원료 셀룰로스나 단백질은 이미 기다란 쇄상고분자이며, 그 형태를 바꾸거나 필요에 따라 분자를 가공하여 섬유 모양으로 만든 것이다. 이와는 달리 조그만 분자를 처음부터 서로 연결해 커다란 고분자로 만들고 섬유가 되게 한 것이 합성섬유이다. 이처럼 진정한 의미로서의 합성섬유는 나일론 합성에서부터 시작되어, 그 후 비닐론 등과 같은 합성섬유가 잇달아 탄생하였다. 그러면 섬유로써 사용되려면 어떠한 성질이 있어야 하는가를 생각해 보자. 플라스틱으로 쓰이는 쇄상고분자는 상온 부근에서는 고체나 액체라고도 할 수 없는 이른바 유리 상(glass 狀)으로서, 온도를 올리면 점점 유동화하여 변형시킬 수 있는 성질이 요구되는 것은 이미 밝혔다. 섬유가 될 자격으로서 쇄상고분자에 요구되는 점은 용융·용해되고, 가는 구멍으로 밀어내 가는 실의 형으로 가공하기 쉬워야 한다. 또한 만들어진 가는 실은 잡아당겼을 때 늘어나지 않아야 한다는 점이다. 거기에 흡습성·착색성이 좋을 것 등도 요구된다. 특히 잡아당겼을 때 알맞은 탄력과 항장력을 지니는 것은 중요하며, 결정성이 좋은 것이 이러한 성질을 가지고 있다. 플라스틱으로 쓰이는 폴리펩타이드·폴리염화비닐 화합물 중에서도 특히 결정성이 좋은 것이 섬유로서 쓰인다. 즉 용해해서 가는 구멍으로부터 가는 실로 밀어내어져 응고할 때, 쇄상고분자가 적절하게 배열됨으로써 분자 사이에서 결정을 만들게 됨에 따라 항장력을 갖게 되는 것이 섬유로써 쓰인다. 이것은 이미 폴리에틸렌의 항에서 결정성 폴리에틸렌은 섬유로 만들어지지만, 비결정성 폴리에틸렌은 필름으로 쓰인다고 말한 그대로이다. 나일론이든 테트론이든 그 종류에 따라 플라스틱으로 쓰이냐 섬유로서 쓰이냐는 이들 분자구조와 분자의 결정성을 만들기 쉬운 정도에 따라서 결정되는 것이다. 이것은 천연의 셀룰로스에서도 미셸(micelle)이라고 하는 결정을 만들고 있는 것과 같다. 그러나 섬유의 전체가 한결같이 이와 같은 결정구조를 가졌다고 가정하면 섬유는 너무 굳어서 구부러질 수가 없으며 뻣뻣한 것이 될 것이다. 실제로 사용되고 있는 섬유는 이 같은 결정구조를 가진 부분과 그것이 여러 가닥으로 풀린 유연한 부분이 알맞은 비율로 존재하고 있다. 즉 결정구조에 따라 어느 정도의 섬유로서의 강도를 부여하고 있으며, 유연한 부분이 있음으로써 부드러운 성질이라든가 흡수성·구부러지기 쉬운 성질 등을 갖고 있다.<ref> 〈[https://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%95%A9%EC%84%B1%EC%84%AC%EC%9C%A0 합성섬유]〉, 《위키피디아》 </ref> | ||
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===== 나일론 ===== | ===== 나일론 ===== | ||
| − | 화학적으로는 폴리아마이드(polyamide)라고 하며, 아마이드기 | + | [[나일론]]은 화학적으로는 폴리아마이드(polyamide)라고 하며, 아마이드기 CONH로 연결된 고분자의 총칭으로 많은 종류가 있다. 그 중 [[미국]]에서 기업화된 것은 [[나일론 66]], 독일에서는 [[나일론 6]]이 개발되었다. 나일론 66은 아디프산과 헥사메틸렌다이아민의 축합중합반응으로, 나일론 6은 카프로락탐의 고리열림 중합반응으로 만들어진다. 그 차이는 같은 수의 탄소 C, 수소 H, 산소 O, 질소 N의 원자 배열이 조금 다를 뿐이다. 공업화된 것에는 나일론 610이 있으며, 나일론 4는 물을 무명 이상으로 흡수하므로 새로운 용도의 개척이 기대되고 있다. 또한, 최근에는 명주와 같은 태를 목표로 한 키아나, 고열에도 잘 견디는 노멕스, 초고강력 섬유인 케블라 등과 같은 나일론이 공업적으로 만들어지고 있다.<ref name="종류"> 〈[https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1189731&cid=40942&categoryId=31891 합성섬유의 종류]〉, 《네이버 지식백과》 </ref> |
===== 폴리에스터 ===== | ===== 폴리에스터 ===== | ||
| − | 테레프탈산 또는 다이메틸테레프탈산과 에틸렌글리콜의 축합중합으로 만들어지며, | + | [[폴리에스터]]는 테레프탈산 또는 다이메틸테레프탈산과 에틸렌글리콜의 축합중합으로 만들어지며, 의료로 뛰어나므로 이 섬유는 세계에서 가장 많이 생산되는 합성섬유 중의 하나이다.<ref name="종류"></ref> |
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===== 아크릴로나이트릴 ===== | ===== 아크릴로나이트릴 ===== | ||
| − | 아크릴 | + | [[아크릴로나이트릴]]은 [[아크릴 섬유]]와 [[모다크릴 섬유]]의 두 가지가 있다. 아크릴 섬유는 폴리아크릴로나이트릴 섬유라고도 하며, 아크릴로나이트릴을 85% 이상 함유하고 있다. 염색성 등을 향상하기 위해 아크릴산메틸·아세트산비닐·메타크릴산 메틸·아크릴아마이드 등을 혼성중합시켜 만든다. 의료 중 편성물에 많이 사용되어 양모(羊毛) 대용이라고 할 수 있다. 모다크릴 섬유는 아크릴로나이트릴의 함량이 35~85%이며, 나머지는 염화비닐 또는 염화비닐라이덴이 혼성중합 성분으로 되어 있다.<ref name="종류"></ref> |
===== 폴리비닐알코올 ===== | ===== 폴리비닐알코올 ===== | ||
| − | 폴리비닐알코올을 반 이상 아세탈화한 것으로 무명과 비슷한 흡수성을 나타낸다. 폴리아마이드 섬유를 나일론이라 하는 것과 마찬가지로 폴리비닐알코올 섬유는 바이날(vinal) 또는 비닐랄(vinylal)이라는 일반 명칭으로 부르며, 일본에서는 비닐론(vinylon)이라 한다.<ref name="종류"></ref> | + | [[폴리비닐알코올]] 함성섬유는 폴리비닐알코올을 반 이상 아세탈화한 것으로 무명과 비슷한 흡수성을 나타낸다. 폴리아마이드 섬유를 나일론이라 하는 것과 마찬가지로 폴리비닐알코올 섬유는 바이날(vinal) 또는 비닐랄(vinylal)이라는 일반 명칭으로 부르며, 일본에서는 비닐론(vinylon)이라 한다.<ref name="종류"></ref> |
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===== 폴리염화비닐 ===== | ===== 폴리염화비닐 ===== | ||
| − | 합성수지인 폴리염화비닐을 섬유화한 것으로, 열수축온도가 낮아 합성섬유 중에서 가장 열에 약하다. 그러나 다량의 염소를 함유하므로 불에 잘 타지 않는다. 이불솜 등에 사용된다.<ref name="종류"></ref> | + | [[폴리염화비닐]]은 합성수지인 폴리염화비닐을 섬유화한 것으로, 열수축온도가 낮아 합성섬유 중에서 가장 열에 약하다. 그러나 다량의 염소를 함유하므로 불에 잘 타지 않는다. 이불솜 등에 사용된다.<ref name="종류"></ref> |
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===== 폴리염화비닐라이덴 ===== | ===== 폴리염화비닐라이덴 ===== | ||
| − | 염화비닐라이덴과 염화비닐의 혼성중합물로, 무겁고(비중 1.7) | + | [[폴리염화비닐라이덴]]은 염화비닐라이덴과 염화비닐의 혼성중합물로, 무겁고(비중 1.7) 난연성이므로 극장용 커튼 등에 사용된다.<ref name="종류"></ref> |
===== 폴리프로필렌 ===== | ===== 폴리프로필렌 ===== | ||
| − | 가볍고(비중 0.9) 강하며 값이 싸므로, 염색성이 향상되면 의료섬유로 더욱 발전될 것으로 보인다.<ref name="종류"></ref> | + | [[폴리프로필렌]]은 폴리에틸렌과 같이 석유에서 얻어진 프로필렌을 치글러-나타 촉매로 중합시킨 것으로 저압법 폴리에틸렌과 같은 방법으로 만들어진다. 탄소와 수소로만 이루어진 안정된 PP는 환경단체 그린피스가 환경호르몬으로부터 자유롭고 재활용이 가능해 미래의 자원으로도 분류한 바 있다. 가볍고(비중 0.9) 강하며 값이 싸므로, 염색성이 향상되면 의료섬유로 더욱 발전될 것으로 보인다.<ref name="종류"></ref><ref> 〈[https://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%8F%B4%EB%A6%AC%ED%94%84%EB%A1%9C%ED%95%84%EB%A0%8C#%ED%8F%B4%EB%A6%AC%ED%94%84%EB%A1%9C%ED%95%84%EB%A0%8C_%EC%84%AC%EC%9C%A0 폴리프로필렌]〉, 《위키백과》 </ref> |
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===== 폴리우레탄 ===== | ===== 폴리우레탄 ===== | ||
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* 〈[https://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%95%A9%EC%84%B1%EC%84%AC%EC%9C%A0 합성섬유]〉, 《위키피디아》 | * 〈[https://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%95%A9%EC%84%B1%EC%84%AC%EC%9C%A0 합성섬유]〉, 《위키피디아》 | ||
* 〈[https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1189731&cid=40942&categoryId=31891 합성섬유의 종류]〉, 《네이버 지식백과》 | * 〈[https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1189731&cid=40942&categoryId=31891 합성섬유의 종류]〉, 《네이버 지식백과》 | ||
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2024년 1월 4일 (목) 01:04 기준 최신판
섬유(纖維, fiber)는 대단히 길고 가늘며 연하게 굽힐 수 있는 천연 또는 인조의 선상 물체이다.[1]
목차
개요[편집]
섬유는 직물의 원료가 될 뿐만 아니라 편물·로프·그물·펠트 등 섬유제품의 원료 및 제지의 원료로 쓰이는 것을 말한다. 공업재료로서의 물성은 불휘발성이고, 물이나 그 외 다른 용제에 녹지 않거나 또는 잘 녹지 않아야 하며 열에 대하여 안정되고, 화합물로서의 안정성을 가져야 한다. 또 어느 정도의 강도 및 신도를 가져야 하고 적당한 탄성 및 가소성 등의 성질도 가져야 한다. 용도에 따라 방직용·제강용·제지용·펄프용 섬유 등으로 분류할 수 있다. 이 중 가장 많이 쓰이는 것이 방직용 섬유이다. 섬유제품의 원료에 쓰이는 섬유를 그 생성과정에 따라 크게 나누면 천연섬유와 인조섬유로 나누어진다. 천연섬유에는 식물섬유·동물섬유·광물섬유가 있으며, 식물섬유에는 면화·케이폭 면·코이어(coier) 등의 종자섬유와 마닐라삼·사이잘삼 등의 엽맥섬유, 그리고 아마·모시풀·황마·삼 등의 인피섬유가 있고, 동물섬유에는 양모·산양모·낙타털·캐시미어 등의 수모섬유와 가잠견·야잠견 등의 견섬유가 있다. 그리고 광물섬유에는 석면등이 있다. 인조섬유는 무기섬유와 유기섬유로 대별할 수 있는데, 무기섬유에는 금박사·은박사 등의 금속섬유가 있고, 유리섬유·암석섬유·광재섬유 등의 규산염섬유가 있다. 유기섬유에는 재생섬유·반합성섬유·합성섬유로 나누어진다. 재생섬유로는 비스코스 레이온, 큐프라 레이온 등의 섬유소섬유와 단백질섬유가 있고, 반합성섬유에는 아세테이트·트라이아세테이트 등이 있으며, 합성섬유에는 폴리아마이드계로서 나일론섬유, 폴리에스터계로서 폴리에스터 섬유, 폴리우레탄계, 폴리우레어계, 폴리에틸렌계, 폴리염화비닐계, 폴리비닐리덴계, 폴리테트라플루오로에틸렌계, 폴리비닐알코올계, 폴리아크릴로나이트릴계, 폴리프로필렌계 등이 있다. 천연섬유는 인류 역사에서 가장 오래전부터 사용되어 왔으며, 인조섬유가 공업화된 것은 1890년 이후이지만 해마다 품질이 비약적으로 개선되었기 때문에 오늘날 급속히 발전된 인조섬유의 사용량은 천연섬유와 비슷한 수량에 이르고 있다. 인조섬유 중 합성섬유는 폴리아마이드계·아크릴계 및 폴리에스터계를 3대 합섬이라 하여 주종을 이루고 있으며, 그 구성비는 폴리아마이드계 49%, 아크릴계 20%, 폴리에스터계 31%이다.[1]
천연섬유[편집]
식물섬유[편집]
식물섬유는 식물로 만든 섬유를 가리킨다. 전통적으로는 종이, 옷, 밧줄을 만드는 데 쓰였다.[2]
면[편집]
면은 식물성 섬유로 밭에서 재배하는 목화씨에 붙은 솜이 원료이다. 목화꽃이 지고 난 뒤에 생기는 하얀 솜털 뭉치들을 모아 여러 차례 공정을 거치면서 실을 뽑고, 그것으로 면직물을 만드는 것이다. 면 품질은 목화 종류에서 이미 결정되는데, 그것은 목화 품종에 따라 섬유 색깔과 강도, 광택과 짜임, 섬유 길이 등이 달라지기 때문이다. 면섬유는 다시 셔츠나 블라우스를 만드는 포플린, 침구에 많이 쓰이는 옥양목, 남녀노소 최고 아이템인 청바지를 만드는 데님, 흔히 골덴 또는 코르덴으로 불리며 고전적인 멋과 보온성을 자랑하는 코듀로이, 치밀하게 들어선 섬유 털의 고급스러운 광택으로 부의 상징이 된 우단(벨벳, 비로드), 무명실이 보풀보풀 일어나도록 짠 수건, 요즘 유행하는 캔버스 운동화를 만드는 캔버스 등 애초의 모습을 상상할 수 없을 만큼 다양한 종류의 면직물로 재탄생한다. 기원전 3000년에 등장해 지금까지 전 세계적으로 사랑받고 있는 면직물 수를 전부 헤아리는 것은 불가능에 가깝다. 무궁무진한 면직물의 쓰임새는 당장 우리가 생활하고 있는 환경만 살펴봐도 쉽게 알 수 있다. 면봉과 거즈, 손수건과 양말, 기저귀 등에서부터 의류, 속옷은 물론 행주, 침구, 커튼, 수건, 냅킨 등에 이르기까지 의식주 전반에 걸쳐 면이 없는 생활을 상상할 수 없을 정도다. 면이 이렇게 폭넓은 쓰임새를 자랑하는 것은 뛰어난 실용성 때문이다. 피부에 닿는 감촉이 부드럽고 화학섬유에서 느껴지는 끈끈함 없이 보송보송하고 산뜻하다. 흡습성이 좋아 땀을 잘 흡수하면서도 통기성이 좋아 땀의 발산과 통풍에 유연하고 염료 대부분에 대해 염색성도 뛰어나다. 물에 젖으면 강도가 강해져서 세탁하기 좋고, 알칼리와 열에 강해 세탁과 다림질, 고열에 삶는 것도 문제없다. 알레르기 반응을 일으키는 비율이 낮아 민감한 피부를 위한 제품이나 위생용품 제조에도 면만 한 것이 없다. 게다가 재생 면으로 재활용할 수 있고, 폐기 후에는 생분해되기 때문에 지구 환경에도 해가 적다. 구김과 광택, 수축성 등 몇 가지 되지 않는 면의 단점은 강도를 높이는 마, 탄력성을 높이는 합성섬유, 광택을 더하는 비단 등과 혼방하거나 구김 방지가공, 실켓가공 등으로 어렵지 않게 해결되고 있다. 면은 남녀노소, 동서고금, 누구든지 무명 행주부터 최고급 패션까지 두루 장악한 가장 실용적이면서도 건강한 소재로 주목받고 있다.[3]
마[편집]
마는 삼, 아마, 모시풀 같은 초피섬유로 실을 자아 만든 천연직물을 두루 이르는 말이다. 여름 옷감으로 주목받는 섬유로, 뿌리를 약용으로 먹는 마와는 전혀 다른 작물이다. 마 섬유 가운데 의복 소재로 가장 많이 쓰이는 것은 삼베, 모시, 리넨(linen)이다. 삼베는 대마 혹은 삼이라 하고 잎은 환각제로 오용되기도 한다. 모시는 저마, 리넨은 아마로 짠 직물이다. 이들 마 섬유는 거칠고 내구성이 뛰어나 합성 섬유가 등장하기 전까지 밧줄, 돛, 공업용 포장재 재료로도 많이 쓰였다. 삼베는 오래전부터 한복감으로 쓰였는데 특징적인 것은 삼베 자체의 항균 기능으로 미생물, 곰팡이 등 잡균의 서식을 막아 주어 한복보다는 수의로 더 선호했다. 대한민국뿐 아니라 이집트 미라를 감았던 천 역시 열에 아홉은 삼베였다고 한다. 모시는 섬세하고 우아한 특징이 있어 여름철 고급 한복감으로 많이 쓰였고 국내에서는 충남 서천의 한산모시를 최고로 쳤다. 리넨은 아주 가늘고 고운 실을 뽑을 수 있어 고급 옷감은 물론 침구, 실내 장식, 주방용 직물 등으로 광범위하게 쓰였다. 이들 마직물에 여름철 가장 시원한 옷감의 영예를 안긴 것은 까슬까슬한 감촉과 우수한 통기성, 흡습성 덕분이다. 기온과 습도가 높아 불쾌지수가 상승하는 여름철에는 살갗에 닿는 그 어떤 것도 짜증스럽기 마련. 그래서 마직물 특유의 까슬까슬한 감촉이 피부에 달라붙지 않고 시원하게 느껴지는 것이다. 여기에 통기성이 뛰어나 수분의 흡수와 배출도 빠르다. 바람이 솔솔 통해 땀 배출이 원활하게 이뤄진다. 이런 까닭에 여름철에는 옷을 고를 때 소재 선택만 잘해도 체온을 1~2도 정도는 충분히 낮출 수 있다. 또 마직물은 대체로 올이 성기고 빳빳해 때가 잘 타지 않는 장점도 있다. 반면 이러한 특징 때문에 염색이 골고루 배지 않는 단점도 있다. 삼베나 모시 원단에 그러데이션 염색이 많은 것도 그런 이유 때문이다. 시원한 마직물의 치명적인 단점은 구김이 잘 생긴다는 것인데, 구김 방지 가공을 하거나 합성섬유와의 혼방으로 보완하고 있다. 하지만 마직물의 구김을 자연스럽게 살린 패션이 더 자연스럽고 멋스러워 보일 때도 많다. 리넨은 삼베, 모시와 같은 마직물이지만 이들에 비해 구김이 덜 가고 질감이 훨씬 고와 최근 몇 년 사이에 여름 패션의 필수 소재로 급부상했다. 속옷이나 홈웨어, 파자마 등의 잠옷은 물론 비즈니스 차림새나 정장품으로도 손색이 없고 더욱더 멋스러운 연출이 가능해지고 있다.[4]
동물섬유[편집]
동물섬유는 대개가 동물의 특정한 단백질로 만든 천연섬유를 가리킨다. 이를테면 비단, 털(양모 포함), 깃털을 들 수 있다.[5]
비단[편집]
비단은 누에나방으로 만드는 천연섬유의 종류이다. 누에가 고치를 다 만들었을 때 이를 가열하여 속에 들어 있는 번데기를 죽이고, 건조해 오랫동안 저장할 수 있도록 한다. 그리하여 집하된 고치에서 실을 빼내기 위해 고치를 삶아서 생사를 부착되어 있는 세리신(sericin)을 일부 녹여, 섬유가 풀려나가기 쉽도록 한다. 다음에 누에가 고치를 만들기 시작한 실마리를 찾아 여러 개의 고치로부터 다발로 실을 감아 생사를 만든다. 이 조작을 조사라고 한다. 생사는 70∼80%의 피브로인(fibroin)과 20∼30%의 세리신(sericin)을 주성분으로 한 2종류의 단백질로 되어 있다. 2줄의 피브로인 섬유의 둘레를 세리신이 뒤덮고 있어서 섬유에 거침성과 점착성을 가져다주고 있다. 이 때문에 광택이 나쁘나 조사 후에 탄산나트륨액이라든가 더운물로 씻고, 최후에 묽은 초산에 담갔다가 말리면 세리신의 대부분이 녹아 아름다운 광택을 지닌 견사가 된다. 세리신을 제외한 이 조작을 견련이라 하고, 만들어진 견사를 연견이라고 부른다. 비단을 구성하고, 그 성질을 부여하고 있는 것은 피브로인이다. 이 단백질은 글리신·알라신을 주체로 하고, 기타 타이로신·류신·세린·페닐알라닌 등의 아미노산으로 되어 있다. 견을 X선으로 조사해 보면 아름다운 간섭무늬가 발견되며 견의 섬유가 고운 결정구조를 하고 있는 것을 보게 된다. 사실 피브로인 분자는 1줄의 폴리펩드타이드 사슬이 일직선으로 연장된 상태로서, 서로 이웃한 분자 사슬과 수소결합으로 결합한 구조를 하고 있다. 생사는 강하고 길어지며 또 염색성도 뛰어나며, 특히 그 아름다움 때문에 옛날부터 귀중한 섬유로 여겨져 왔다.[5]
모섬유[편집]
모섬유는 동물의 체모로 만드는 섬유다. 그 섬유로 짠 천을 모직물이라고 한다. 동물의 피부 표피에서는 피부를 보호하기 위해 털이 나는데 피부의 상태에 따라 광택과 촉감, 질이 차이가 많이 난다. 가장 널리 쓰이는 것이 양의 털이기에 양모라고도 하지만 양털뿐만 아니라, 염소, 토끼, 라마 등의 털도 모섬유(울)에 해당한다. 모섬유가 지니는 가장 큰 특성은 곱슬곱슬한 모양과 독특한 촉감이다. 대개 털이나 모피와는 질감이 다르며, 단백질 섬유의 특징을 지닌다.[6]
광물섬유[편집]
광물섬유의 석면은 사문석이나 각섬석이 변해서 섬유 모양으로 된 광물로서, 보통 모암 사이에서 층상으로 산출된다. 대부분은 40mm 이하의 짧은 것이지만, 드물게는 각섬석면처럼 180mm에 이르는 것도 있다. 모암으로부터 섬유를 빼내기 위해서는 모암을 부수어 층상인 석면 덩어리를 풀어낸다. 섬유는 매우 가늘고 솜과 같은 상태로 채취된다. 주성분은 복잡한 규산염이며 내열성이 좋다. 이 섬유를 시멘트와 혼합하고, 종이를 뜨는 것처럼 얇은 층상으로 한 것을 여러 장 겹쳐서 압착한 것이 석면 슬레이트로서, 방화·단열재로서 건축에 쓰인다. 또 실로 뽑은 것은 방직하고, 보온·단열용 직물로 쓰인다.[7]
인조섬유[편집]
무기섬유[편집]
무기섬유는 무기물질로 구성된 섬유를 의미한다. 주로 건축 단열재나 통신 자재로 이용된다.
탄소섬유[편집]
탄소섬유는 많은 유기 고분자 섬유를 약 1,000~3,000℃로 소성하면 생성되는데, 현재 아크릴(폴리아크리로니트릴, PAN) 섬유, 피치 섬유, 액정 피치 섬유로부터 생산되고 있다. 탄소섬유는 주로 탄소 원자 6각 망 평면으로 구성되어 있지만, 이 망 평면이 섬유축에 평행에 가깝게 배열된 것(고배향, 이방성)과 난잡하게 집합한 것(등방성)이 있다. PAN 계, 액정 피치 계는 전자의 전형이고, 피치계는 후자의 전형이다. 비중이 작고 산, 알칼리에 침해당하는 일이 없으며, 불활성 분위기 속에서 내열성이 높다. 전기 전도성, 내마모성이 있다. 고배향 탄소섬유는 인장강도, 탄성률이 높아 고성능(하이 그레이드) 탄소섬유로 취급되며, 선팽창계수가 낮다. 그리고 수지와의 접착성을 높이기 위해 표면 처리가 되어 있다. 레이용, PAN, 페놀 섬유에서 제조되는 활성 탄소섬유는 입상 활성탄과 같은 정도의 흡착 성능과 훨씬 높은 흡탈착 속도를 나타낸다. 이 밖에 벤젠 등을 1,000℃ 전후로 가열하여 10㎝ 정도까지 성장시킬 수 있는 탄소섬유가 있다. 탄소 섬유는 대부분이 구조재료용 복합재료 강화재로 사용된다. 특히 고성능 탄소섬유는 에폭시 수지 모재 복합재료(CFRP)로 가장 많이 사용된다. 그밖에 열가소성 수지, 구리, 알루미계, 마그네슘계 합금, 탄소(CC콤포지트), 시멘트 콘크리트 등을 모재로 하는 복합재료의 강화재로 사용된다. 각종 탄소섬유 강화 복합재료로 응용이 폭넓게 전개되기 때문에, 탄소섬유의 시장 규모는 해마다 증가할 것으로 기대된다. 활성 탄소섬유는 공기 정화 등에 사용된다.[8]
유리섬유[편집]
유리섬유는 유리를 녹여 가늘고 길게 섬유 모양으로 만든 것을 말한다. 최근에 서로 다른 밀도를 가지는 두 개의 유리섬유를 이용하여 광섬유를 만들어 광통신에 많이 사용하고 있다. 유리섬유는 유리막대의 한끝을 가열하고, 이를 잡아당겨 회전 드럼에 감아서 섬유처럼 만든다. 이처럼 녹인 유리를 기계적으로 잡아 늘이는 방법 외에도 작은 구멍 속으로 녹인 유리를 고속으로 뽑아내는 방법, 원심력에 의해 주위에 날려 붙이는 방법 등을 사용한다. 유리섬유의 성질은 다음과 같다. 고온에 잘 견디고 불에 타지 않는다. 흡수성은 없고 흡습성은 적다. 화학적 내구성이 있으므로 부식하지 않는다. 강도, 특히 인장강도가 강하고, 신장률이 낮으며, 전기 절연성이 크다. 내마모성이 적고, 쉽게 부서지며, 부러지는 성질이 있다. 비중은 나일론의 2.2배이고 무명의 1.7배이다. 매트로 만든 유리섬유는 단열·방음성이 좋다. 광섬유 최근에는 가늘게 만든 유리섬유가 광통신에 중요하게 사용되고 있다. 빛을 전송하는 관으로서는 보통 고굴절률의 유리를 코어로 하여 그 둘레에 저 굴절률의 유리를 씌운 것(클래딩)을 쓰는데, 이것은 입사한 빛을 손실 없이 다른 쪽 끝으로 전송하기 위한 것이다. 이처럼 외부 물질의 굴절률이 낮은 경우 내부 전반사가 가능한 조건이 된다. 약 42도 이하의 각도로 유리 벽에 입사되면 거울처럼 반사된다. 이렇게 빛은 광섬유의 내부 벽에서 반복적으로 반사되면서 광섬유 케이블을 따라 이동한다.[9]
금속섬유[편집]
금속섬유는 금속으로 만든 섬유를 말한다. 장식용 금사나 은사 등은 옛날부터 사용됐고, 현재는 철·알루미늄박 등의 여러 가지 금속사가 생산되고 있으며, 철·알루미늄 등의 용융체로부터 금속섬유를 만드는 방법도 개발되고 있다. 제법은 용융 방사법, 다이스로 뽑아내는 방법, 선상으로 결정 성장시키는 방법 등이 있다. 의류용으로는 유기화합물로 되어 있는 일반 섬유보다 너무 무거우며, 열전도가 너무 쉽게 되어 적합하지 않으나, 불연성을 이용한 소화 및 내화 용품이나, 비중이 큰 점을 이용한 가라앉기 쉬운 어망, 전기전도성이 좋은 점을 이용한 대전 방지 의류, 강도와 탄성을 살린 타이어 코드, 복합재료, 기타 공업용 자재 등이 개발되고 있다.[10]
유기섬유[편집]
유기섬유는 탄소를 기본 뼈대로 한 유기 물질로 구성된 섬유를 의미한다.
재생섬유[편집]
재생섬유는 천연 또는 인조의 섬유상 고분자물질을 용해·융해 등에 의하여 균일한 상태로 만들고, 이것을 다시 섬유로 형성한 것이다.
- 셀룰로스계 재생섬유: 목재펄프 중에서도 α-셀룰로스 성분이 많은 용해펄프나 린터펄프를 원료로 한다. 비스코스법은 용해펄프에 가성소다와 이황화탄소를 작용 시켜 물에 녹는 비스코스로 만들고, 이것을 가는 구멍으로부터 황산 속에 압출하는 방법이다. 큐프라법은 린터펄프를 구리 암모니아 수용액에 녹인 다음 물속에 압출하여 섬유 모양으로 만든다. 이들 셀룰로스계 재생섬유를 레이온이라고 총칭하며, 여기에는 짧게 자른 스테이플(스프)과 긴 필라멘트(인견)가 있다. 또 셀룰로스 아세테이트(아세트산 섬유, 이른바 아세테이트)도 셀룰로스계나, 거기에 아세트산이 붙어 있으므로 반합성섬유라 하고, 재생섬유와 구별하는 경우가 많다.
- 단백질계 재생섬유: 우유의 카세인, 콩의 단백질, 옥수수나 땅콩의 단백질 등 여러 가지 단백질을 수산화나트륨이나 암모니아 수용액에 녹이고, 황산성의 액 속에 압출하여 섬유상으로 만든 것, 또는 견(絹) 부스러기나 누에고치 찌꺼기 등을 원료로 한 재생견사이다. 일반적으로 약하나 부드러워 양털·레이온·면 등과 혼방하기도 한다.[11]
합성섬유[편집]
합성섬유는 자연적으로 발생하는 동물과 식물 섬유를 개선하기 위한 과학자들의 연구 결과물이다. 재생섬유이든 반합성섬유이든, 원료 셀룰로스나 단백질은 이미 기다란 쇄상고분자이며, 그 형태를 바꾸거나 필요에 따라 분자를 가공하여 섬유 모양으로 만든 것이다. 이와는 달리 조그만 분자를 처음부터 서로 연결해 커다란 고분자로 만들고 섬유가 되게 한 것이 합성섬유이다. 이처럼 진정한 의미로서의 합성섬유는 나일론 합성에서부터 시작되어, 그 후 비닐론 등과 같은 합성섬유가 잇달아 탄생하였다. 그러면 섬유로써 사용되려면 어떠한 성질이 있어야 하는가를 생각해 보자. 플라스틱으로 쓰이는 쇄상고분자는 상온 부근에서는 고체나 액체라고도 할 수 없는 이른바 유리 상(glass 狀)으로서, 온도를 올리면 점점 유동화하여 변형시킬 수 있는 성질이 요구되는 것은 이미 밝혔다. 섬유가 될 자격으로서 쇄상고분자에 요구되는 점은 용융·용해되고, 가는 구멍으로 밀어내 가는 실의 형으로 가공하기 쉬워야 한다. 또한 만들어진 가는 실은 잡아당겼을 때 늘어나지 않아야 한다는 점이다. 거기에 흡습성·착색성이 좋을 것 등도 요구된다. 특히 잡아당겼을 때 알맞은 탄력과 항장력을 지니는 것은 중요하며, 결정성이 좋은 것이 이러한 성질을 가지고 있다. 플라스틱으로 쓰이는 폴리펩타이드·폴리염화비닐 화합물 중에서도 특히 결정성이 좋은 것이 섬유로서 쓰인다. 즉 용해해서 가는 구멍으로부터 가는 실로 밀어내어져 응고할 때, 쇄상고분자가 적절하게 배열됨으로써 분자 사이에서 결정을 만들게 됨에 따라 항장력을 갖게 되는 것이 섬유로써 쓰인다. 이것은 이미 폴리에틸렌의 항에서 결정성 폴리에틸렌은 섬유로 만들어지지만, 비결정성 폴리에틸렌은 필름으로 쓰인다고 말한 그대로이다. 나일론이든 테트론이든 그 종류에 따라 플라스틱으로 쓰이냐 섬유로서 쓰이냐는 이들 분자구조와 분자의 결정성을 만들기 쉬운 정도에 따라서 결정되는 것이다. 이것은 천연의 셀룰로스에서도 미셸(micelle)이라고 하는 결정을 만들고 있는 것과 같다. 그러나 섬유의 전체가 한결같이 이와 같은 결정구조를 가졌다고 가정하면 섬유는 너무 굳어서 구부러질 수가 없으며 뻣뻣한 것이 될 것이다. 실제로 사용되고 있는 섬유는 이 같은 결정구조를 가진 부분과 그것이 여러 가닥으로 풀린 유연한 부분이 알맞은 비율로 존재하고 있다. 즉 결정구조에 따라 어느 정도의 섬유로서의 강도를 부여하고 있으며, 유연한 부분이 있음으로써 부드러운 성질이라든가 흡수성·구부러지기 쉬운 성질 등을 갖고 있다.[12]
나일론[편집]
나일론은 화학적으로는 폴리아마이드(polyamide)라고 하며, 아마이드기 CONH로 연결된 고분자의 총칭으로 많은 종류가 있다. 그 중 미국에서 기업화된 것은 나일론 66, 독일에서는 나일론 6이 개발되었다. 나일론 66은 아디프산과 헥사메틸렌다이아민의 축합중합반응으로, 나일론 6은 카프로락탐의 고리열림 중합반응으로 만들어진다. 그 차이는 같은 수의 탄소 C, 수소 H, 산소 O, 질소 N의 원자 배열이 조금 다를 뿐이다. 공업화된 것에는 나일론 610이 있으며, 나일론 4는 물을 무명 이상으로 흡수하므로 새로운 용도의 개척이 기대되고 있다. 또한, 최근에는 명주와 같은 태를 목표로 한 키아나, 고열에도 잘 견디는 노멕스, 초고강력 섬유인 케블라 등과 같은 나일론이 공업적으로 만들어지고 있다.[13]
폴리에스터[편집]
폴리에스터는 테레프탈산 또는 다이메틸테레프탈산과 에틸렌글리콜의 축합중합으로 만들어지며, 의료로 뛰어나므로 이 섬유는 세계에서 가장 많이 생산되는 합성섬유 중의 하나이다.[13]
아크릴로나이트릴[편집]
아크릴로나이트릴은 아크릴 섬유와 모다크릴 섬유의 두 가지가 있다. 아크릴 섬유는 폴리아크릴로나이트릴 섬유라고도 하며, 아크릴로나이트릴을 85% 이상 함유하고 있다. 염색성 등을 향상하기 위해 아크릴산메틸·아세트산비닐·메타크릴산 메틸·아크릴아마이드 등을 혼성중합시켜 만든다. 의료 중 편성물에 많이 사용되어 양모(羊毛) 대용이라고 할 수 있다. 모다크릴 섬유는 아크릴로나이트릴의 함량이 35~85%이며, 나머지는 염화비닐 또는 염화비닐라이덴이 혼성중합 성분으로 되어 있다.[13]
폴리비닐알코올[편집]
폴리비닐알코올 함성섬유는 폴리비닐알코올을 반 이상 아세탈화한 것으로 무명과 비슷한 흡수성을 나타낸다. 폴리아마이드 섬유를 나일론이라 하는 것과 마찬가지로 폴리비닐알코올 섬유는 바이날(vinal) 또는 비닐랄(vinylal)이라는 일반 명칭으로 부르며, 일본에서는 비닐론(vinylon)이라 한다.[13]
폴리염화비닐[편집]
폴리염화비닐은 합성수지인 폴리염화비닐을 섬유화한 것으로, 열수축온도가 낮아 합성섬유 중에서 가장 열에 약하다. 그러나 다량의 염소를 함유하므로 불에 잘 타지 않는다. 이불솜 등에 사용된다.[13]
폴리염화비닐라이덴[편집]
폴리염화비닐라이덴은 염화비닐라이덴과 염화비닐의 혼성중합물로, 무겁고(비중 1.7) 난연성이므로 극장용 커튼 등에 사용된다.[13]
폴리프로필렌[편집]
폴리프로필렌은 폴리에틸렌과 같이 석유에서 얻어진 프로필렌을 치글러-나타 촉매로 중합시킨 것으로 저압법 폴리에틸렌과 같은 방법으로 만들어진다. 탄소와 수소로만 이루어진 안정된 PP는 환경단체 그린피스가 환경호르몬으로부터 자유롭고 재활용이 가능해 미래의 자원으로도 분류한 바 있다. 가볍고(비중 0.9) 강하며 값이 싸므로, 염색성이 향상되면 의료섬유로 더욱 발전될 것으로 보인다.[13][14]
폴리우레탄[편집]
폴리우레탄은 다이아이소사이안산염을 양단에 하이드로기 OH를 가진 저분자량의 폴리에스터·폴리에테르와 반응시키면 만들어지며, 고무 탄성과 비슷한 성질을 나타낸다. 고무줄보다 강하고 내구성이 있으며, 섬유를 가늘게 만들 수 있다. 스판덱스라고도 하며, 스포츠 의료나 양말의 목 부분 등에 쓰인다. 이상에서 나일론·폴리에스터·아크릴로나이트릴을 3대 합성섬유라 한다.[13]
각주[편집]
- ↑ 1.0 1.1 〈섬유〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 〈식물섬유〉, 《위키피디아》
- ↑ 〈건강한 식물성 섬유, 면〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 〈깔깔하고 시원한 섬유, 마〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 5.0 5.1 〈동물섬유〉, 《위키피디아》
- ↑ 〈모섬유〉, 《위키피디아》
- ↑ 〈광물섬유〉, 《위키피디아》
- ↑ 〈탄소섬유〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 〈유리섬유〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 〈금속섬유〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 〈재생섬유〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 〈합성섬유〉, 《위키피디아》
- ↑ 13.0 13.1 13.2 13.3 13.4 13.5 13.6 13.7 〈합성섬유의 종류〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 〈폴리프로필렌〉, 《위키백과》
참고자료[편집]
- 〈섬유〉, 《네이버 지식백과》
- 〈식물섬유〉, 《위키피디아》
- 〈건강한 식물성 섬유, 면〉, 《네이버 지식백과》
- 〈깔깔하고 시원한 섬유, 마〉, 《네이버 지식백과》
- 〈동물섬유〉, 《위키피디아》
- 〈모섬유〉, 《위키피디아》
- 〈광물섬유〉, 《위키피디아》
- 〈탄소섬유〉, 《네이버 지식백과》
- 〈유리섬유〉, 《네이버 지식백과》
- 〈금속섬유〉, 《네이버 지식백과》
- 〈재생섬유〉, 《네이버 지식백과》
- 〈합성섬유〉, 《위키피디아》
- 〈합성섬유의 종류〉, 《네이버 지식백과》
- 〈폴리프로필렌〉, 《위키백과》
같이 보기[편집]
