화학섬유 – 합성섬유

화학 섬유는 목화, 양모, 비단 등의 천연 섬유에 대응되는 개념으로, 화학적인 가공에 의해서 인공적으로 만드는 섬유를 말한다.화학 섬유는 의류용 섬유 제품의 비중이 60%안팎을 차지하고 있지만 최근 산업 자재, 생활 자재 등의 용도에도 사용처가 확대되고 있는 추세다.화학 섬유는 합성 섬유, 반 합성 섬유, 재생 섬유, 무기물 섬유로 구분된다.합성 섬유는 석유 등을 주 원료로 화학 반응을 통해서 합성된 물질로 만들어지는 섬유로 화학 섬유의 대표 품목인 폴리에스테르와 나일론, 아크릴 등은 모두 합성 섬유에 포함된다.반합성 섬유는 셀룰로오스나 단백질처럼 천연에서 얻어진 재료에 화학 약품을 반응시켜서 생성된 섬유로 아세테이트 등이 있다.재생 섬유는 목재 펄프나 면이 포함된 섬유소를 약품으로 녹이고 긴 섬유로 재생한 섬유로 레이온 등이 대표적이다.무기 섬유는 무기질을 원료로 한 인공 섬유이다.

국내 화학 섬유 기업

국내 화섬 생산량의 약 70%안팎을 해외에 판매하는 등 국내 화학 섬유 산업의 수출 의존도가 매우 높은 수준이다.국내 기업은 국내 과잉 생산 능력과 제한적인 수요에 대응하고 해외 시장을 적극적으로 개척했으며 국내 화학 섬유 산업은 국제적 경쟁 관계에 노출된다.반면 화학 섬유 제조 부문은 대규모 설비가 요구되는 장치 산업의 특성을 갖고 있다.이런 특성에서 진입 장벽이 높은 자본 집약적인 성격을 갖고 있으며 대규모 업체가 해당 사업을 영위하고 있다.화학 섬유는 필수 소비재인 의류가 주요 수요 산업인 가운데 최근 의료용 소재, 건축 자재, 자동차 및 타이어 등에 적용 범위가 점차 확대하고 있다.국내 주요 화학 섬유 기업의 생산 제품을 살펴보면 한 업체가 특정 종류의 화학 섬유 제품을 대량으로 생산함으로써 각 화학 섬유 제품 품목별 독점적 시장 구조가 형성되고 있다.한국 화학 섬유 협회 회원사를 중심으로 조사한 때, 태광 산업을 제외한 9곳이 폴리에스테르장 섬유를, 휴비스 도레이 케미칼이 폴리에스테르 단 섬유를 주요 생산 품목으로 두고 있는 것으로 드러나면서 태광 산업도 폴리에스테르 단 섬유 제품을 생산 중이다.스판덱스의 경우, 태광 산업과 TK케미칼, 효성, 나일론은 태광 산업, 코오롱 패션 머티어리얼, 효성 KP켐텟크 등이 생산 중이다.합성 섬유 정의합성섬유는 인공섬유 중 석유 석탄 공기 물 등을 출발 원료로 섬유를 형성하는 일련의 긴 분자를 화학적으로 합성해 섬유로 만든 고분자 물질이다. 천연섬유, 재생섬유는 셀룰로오스·단백질 등 천연 고분자로 이루어지며 아세테이트 섬유는 셀룰로오스 유도체인데 합성섬유의 경우에는 저분자 물질을 연결하여 사슬 모양으로 연결하고 소정의 고분자 물질로 조립함으로써 만들어진다. 즉 합성섬유란 합성고분자섬유라는 뜻이 된다.합성된 고분자는 용제로 녹이거나 열에서 용융되고 가느다란 구멍에서 밀어내고 다지고 말다.복사 방법에는 용융·건식, 습식의 3가지가 있다.사상이 될 수 있는 고분자는 많지만 그 중에서 염색성·내구성·촉감·내수성·내추성·내열성·강도·내마모성 등 여러 성질이 의료용·공업용 목적에 적합한 것만 실용적 가치를 가진 합성 섬유이다.합성 섬유와 플라스틱은 분자 구조상 엄격한 구별이 없었으며, 합성 섬유는 플라스틱이 섬유 형태로 된 것이지만, 사상 아니라 분자로 구성된 플라스틱은 섬유 화가 어렵다.일반적으로 합성 섬유는 천연 섬유보다 비중이 가벼운 마찰에 강하고, 인장 강도가 뛰어나다.또 주름이 되기 어렵게 내약품성이 있고 방충성도 좋다.그러나 물을 잘 흡수하지 못하고, 천연 섬유보다 염색성이 좋지 않아 열에 잘 견딜 수 없는 특징이 있다.물을 잘 흡수할 수 없기 때문에 정전기 발생이 용이하다는 특징이 있다.합성 섬유 역사인공 섬유가 발명된 것은 누에가 명주실을 뱉는 것을 보고인공적으로 섬유를 제조하게 됐기 때문이다.1674년 영국의 박물학자이자 철학자인 로버트·후크(Robert Hooke)는 저서에서 인공 섬유의 가능성을 기술하고, 1734년 프랑스의 박물학자 르네, 레오뮈르(René Réaumur)도 점액에서 명주실 같은 섬유를 인공적으로 만들 수 있다고 예상했다.그 뒤 화학 기술의 진전에 따른 각종 고분자 물질이 제작됐으며 1846년 독일의 기독교·쇤바인(Christian FriedrichSchönbein)면에서 초상 화면을 만드는 데 성공했다.이것이 최초의 인공 섬유의 원료이다.그리고 독일의 알베르트·슈바이처(Albert Schweitzer)가 슈바이처 시약에 셀룰로오스가 용해하는 것을 발견하면서 동 암모니아 인조 견사의 기초가 됐다.이후 찰스·프레데릭·크로스(Charles Frederick Cross)와 에드워드·베우아은(Edward Bevan)등으로 셀룰로오스를 원료로 하는 동 암모니아 법·비스코스 법·아세테이트 법이 연구되고 1892년 비스코스 법이 공업화됐다.1917년에 미국에서 아메리칸 비스코스의 공장이 들어서면서 대한민국에서도 1966년 흥한 비스코스 회사가 설립되었다.1979년에 원 진 레이온이 설립되어 수요를 자급할 뿐만 아니라 수출도 가고 있다.합성 섬유는 이렇게 인공 섬유의 발전에 따른 셀룰로오스·단백질 등뿐 아니라 섬유화가 가능한 합성 고분자 물질로 섬유를 만드는 것에 착안, 개발됐다.합성 고분자 물질을 점액체로 할 수 있을 가능성이 있으면, 합성 섬유 제조가 가능하다고 기대하게 됐다.1910년대에 폴리 염화 비닐로 합성 섬유를 만들게 되고 1913독일의 헤르만(W.D. Herrman)과 후에넬(W. Hohnel)이 폴리비닐 알코올에서 폴리비닐 알코올계 섬유를 만드는 데 성공하는 특허 신청을 하게 됐다.그러나 이는 수용성이어서 의료용으로는 부적당했다.이를 본격적인 피복용 섬유로 개발한 것은 한국인 이, 승기를 중심으로 한 일본 경도 대학 연구진에서 1939년 폴리비닐 알코올계 섬유 합성 1호를 발표하면서 공업화는 1948년에 시작됐다.1938년 미국 듀퐁사의 월리스 흄·캬라다ー즈(Wallace Hume Carothers)의 연구진에 의해서 폴리아미드인 나일론이 개발됐다.독일에서도 폴리아미드의 연구가 실시되고, 나일론 6을 합성해서 파 론 엘(Perlon L)라고 명명했다.국내에서는 1963년 한국 나일론(주)에서 나일론을 생산하기 시작했고 그 후 여러 회사에서 생산하게 됐다.1941년에는 폴리에스테르 섬유가 영국의 CPA(Calico Printers Association)에서 성공하고 테리 린(Terylene)로 명명됐다.한국에서는 1968년 대한 화섬(주)에서 생산을 시작했다.1931년 독일에서는 아크릴 섬유의 연구가 시작되면서 미국에서도 1948년 듀폰사로부터 오 론(Orlon)로 명명하고 발표되면서 1951년에는 미국의 켐 스트랜드사(Chemstrand)에서 아크로 리런으로 명명, 발표됐다.국내에서는 한일 합섬에서 한일 론, 태광 산업에서 에이스 랜 등을 생산하고 있다.합성 섬유의 종류폴리아미드 섬유·폴리에스테르 섬유·아크릴 섬유는 합성 섬유 중에서 가장 많이 쓰이는 섬유로 3대 합성 섬유로 불린다.오늘날에는 수많은 합성 섬유가 개발되어 이용되고 있지만 이들 합성 섬유의 분류는 섬유의 원료가 되는 고분자 물질에 따를 것인가 화학 구조상으로 분류된다.합성 섬유는 용도에 맞추어 다양하게 제조되고 있어 가공 기술도 발달하고 단점을 고치고 있다.대표적인 합성 섬유로서 나일론, 폴리 에틸렌 텔레 프탈 라이트, 포리액리로닉릴, 폴리비닐 알코올, 폴리 에틸렌, 폴리 프로필렌 등이다.대표적인 합성 섬유의 제조 법과 용도를 살펴보면 다음과 같다.PX PTA 산업 조사 1. 조사배경1) 중국은 2011년부터 학부모회 수입 의존도를 줄이기 위해 적극 증설하고 있으며 현재 blog.naver.com첫째, 폴리에스테르(PET)계 섬유는 테레프탈산(TA)또는 디메틸 에스타인 지메칠테레후타라이토(DMT)과 디올와의 축합 중합으로써 얻어진다.1940년대 초에 영국의 CPA에서 개발되어 1950년에 영국의 ICI사가 기업화하고 오늘 세계에서 무엇보다 다량으로 생산되고 있는 섬유이다.일반적으로 PET섬유의 녹는점은 260℃, 인장 강도는 4.5~9.5g/d, 비중은 1.37~1.39, 흡습도는 0.4%(표준 상태)이다.필라멘트( 긴 섬유)와 스테이플( 짧은 섬유)은 거의 이 정도로 제조되고 있다.워시 앤드 웨어(W&W)성, 내열성, 열 가소성에 뛰어나고 의류용 섬유 중에서 가장 큰 시장성을 갖고 있다.둘째 아크릴계 섬유는 아크릴로니트릴 단위를 주성분으로 하는, 아크릴로니트릴만으로는 섬유가 되기 힘들기 때문에 염화 비닐과 초산 비닐 등을 혼성 중합하고 섬유를 만들고 있어 여러가지 성질의 다른 섬유가 제조되고 있다.아크릴 섬유는 비중이 1.14~1.17에서 매우 낮고, 다른 합성 섬유에서는 볼 수 없는 고 발키실의 제조가 가능하며, 염색성도 합성 섬유 중에서 가장 뛰어나다.아크릴 섬유는 내 햇빛성이 뛰어나고, 반년 간 밖에 두고도 전 강도의 77%를 유지할 야외에선 태양을 막는 안전·호스·벨트·여과한 천·어망·방수포 등으로 이용되고 있다.실내에서는 커튼·식탁보·모포·의자 등에 이용되었으며 의류용으로는 니트 웨어에 100%아크릴을 사용하거나 양모와 혼방해서 담요, 카펫·깔개 등에 주로 쓰인다.셋째, 폴리아미드계 섬유는 아미드 결합(-NHCO-)으로 연결된 고분자 화합물의 총칭이며, 지방족 폴리아미드와 방향족 폴리아미드에 구별된다.전자의 대표적으로 폴리아미드는 단순히”나일론”으로 불리며 후자는 폴리아미드라 불리는 슈퍼 섬유의 원료다.나일론은 제조 방법의 차이 때문에 나일론 6과 나일론 6/6, 나일론 4/6, 나일론 6/10, 나일론 11등 여러 종류의 나일론이 생산되고 있다.나일론 섬유는 모두 가벼운 천연 섬유에 비하면 흡습성이 낮은 강도가 높은 열 가소성이 있다.녹는점은 종류마다 차이가 있지만, 나일론 6/6이 약 260℃, 나일론 6는 약 220℃에서 나일론 6/6이 내열성이 약간 좋다.W&W성은 PET섬유보다 떨어지고 딱딱하고 내광성도 안 되고 햇빛에 황 바미기 쉽기 때문에 PET섬유 같은 표 옷감으로는 쓰지 않는다.산업용으로는 강도가 높은 가볍고(비중 1.14), 마찰과 굴곡 등에도 강한 것으로 자동차용 타이어 코드·카펫·낙하 산지 등에 쓰인다.넷째, 폴리 프로필렌(PP)섬유는, 프로필렌의 부가 중합에 의해서 만들어지는 열 가소성 고분자로서 입체 규칙성 중합으로 만드는 대표적인 합성 고분자이기도 하다.하전 택틱스 PP의 합성 법은 1955년 이탈리아의 나타 팀에 의해서 확립된 공업적 용도로 쓰이며 섬유는 용융 방사 법으로 제조된다.하전 택틱스 PP섬유는 합성 섬유 중에서 가장 가볍고(비중 0.91)물에 뜨는 섬유에서 출현 당시는 “꿈의 섬유”로 불렸다.또, 통상 사용되는 섬유의 강도는 4.5~7.5g/d, 신작로는 15~60%, 산업용으로 8~9g/d인 만큼 강한 섬유의 하나이기도 하다.소수성 폴리머로 흡습 때도 강도는 거의 변함 없이, 산·알칼리에 강하지만 염색성이나 내열성이 떨어진다.가벼움을 이용하고 로프·어망·여과한 천·캔버스·텐트 등에 쓰이지만 염색성이 없는 의류용 소재에는 이용되지 않는다.필름은 연신 방향의 직각 방향으로 찢어지기 쉬운 상태로 되는 것을 이용해서 포장용 끈으로 많이 이용되고 있다.5번째에 폴리 에틸렌 섬유는 에틸렌을 첨가 중합하고 합성시키는데, 중합 법에는 고압 법과 저압 법이 있었고, 제조 법에 의해서 폴리머의 성질이 매우 다르다.폴리 에틸렌은 주로 열 가소성 수지가 사용되고 있으며, 섬유와 해도 특수한 용도로 쓰이고 있다.화학적 안정성이 뛰어나고, 매우 강한 섬유이지만, 내열성이 낮은 의류용으로는 사용되지 않는다.대부분이 산업용으로 폴리 프로필렌 다음에 가벼운 섬유이다.식품 공장에서의 작업복, 저온으로의 여과포 흙과 더러움을 여과시키는 여과 옷감에 적합하다.망창, 끈류·어망·로프·모기장 등에 쓰인다.최근에는 초고 분자량(분자량 100만 이상)가 합성되고 강도·고 탄성의 슈퍼 섬유 제조를 위한 원료의 하나로서 주목된다.6번째에 폴리비닐 알코올(PVA)섬유는 보따리 발로도 불리는 비닐 알코올을 직접 중합하고 만드는 것이 아니라, 아세트 산 비닐을 라디칼성 중합 반응하고 폴리 초산 비닐을 합성하고 이를 알칼리로 특검화하고 만든다.수용성 폴리비닐 알코올을 습식 복사한 후, 포름 알데히드에서 아세탈화 처리하고 내수성 섬유로 한다.이것이 비날론으로 불리는 것이다.이는 합성 섬유 중에서 가장 흡습성이 많아 무명과 아주 유사한 합성 섬유로 불린다.화학 구조에 볼 수 있는 정도의 친수성은 없고, 학생복·작업복·레인 코트·우산 등의 의류용으로 적합하다.산업용으로는 어망·로프·공업용 여과한 천·시트·호스·벨트·건축용 안전망·스포츠망 등에 사용되고 있다.7번째로 폴리 염화 비닐(PVC)은 1931년 독일에서 발명된 것으로 세계에서 처음 발명된 합성 섬유이며, 폴리머는 염화 비닐을 중합하고 만든다.염화 비닐은 에틸렌의 염소화에 디클로로 에탄을 만들어 이것을 열 분해하고 만들어진다.섬유는 건식 방사 법 또는 용융 방사 법으로 제조된다.섬유의 성질은 내수성, 내약품성, 비부식성이 있어 불연성인 유화 점이 매우 낮은 것이 결점이다.필라멘트는 60℃에서 스테이플은 90~100℃ 정도로 수축하기 시작한다.이 열 수축성을 거꾸로 이용하고 열로 수축하지 않는 양털을 부각시킨 체크 무늬의 벨벳이 만들어진다.인테리어는 불연성 커튼과 카펫에 산업용으로는 로프·전선 피복·캔버스·펠트·방충망·여과한 천·어망 등에 쓰인다.기타 의료용 지지대와 가발도 사용된다.8번째에 폴리 염화 비닐 리덴계 섬유는 1940년 미국 다우 케미컬(Dow Chemical)사가 공업화하고 사랑이라는 상품명으로 시판되고 있다.염화 비닐 리덴을 원료로 만들고 이를 라디칼성 중합 반응하고 고 분자량의 폴리 염화 비닐 리덴으로 한다.폴리 염화 비닐 리덴은 결정성 고분자이므로, 딱딱하고 가공하기 어렵다.그러므로 일반적으로 쓰이는 염화 비닐 리덴에는 염화 비닐 리덴(13%중량)과 아크릴로니트릴(2%)이 혼성 중합되어 용융 방사하고 섬유로 한다.섬유의 특징은 염소를 많이 담고 있어 선명하고 견고도가 뛰어나다.난연성, 내약품성, 내마찰성, 내후성이 뛰어나기 때문에 방충망·텐트·커튼·카펫·자동차용 시트·모기장·브러시·골프 가방·여과한 천·어망·밧줄 등에 사용된다.가스 차단성(기체를 통하지 않는 성질)이 가장 높은 고분자이기 때문에 식품 포장용 필름이나 가정용 랩 필름으로 사용되고 있다.그러나 비중이 크고, 흡습성이 전혀 없어 의류용으로는 적합하지 않다.9번째에 폴리우레탄계 섬유는 분자 내에 우레탄 결합(-OCONH-)을 가진 고분자 화합물의 총칭으로 섬유·고무·도료 등 많은 산업용 자재로 쓰이고 있다.일반적으로 디올(예를 들어 1,4-부탄디올)와 디이소시아네이트(예컨대 디페닐 메탄 디이소시아네이트)중첨가 반응에 의해서 제조된다.폴리우레탄 섬유의 응용으로 스판덱스 섬유(탄성 섬유)가 있다.이는 우레탄 결합으로 형성되는 하드 세그먼트(분자의 움직임이 밀리고 딱딱한 부분)과 폴리에스테르 같은 소프트 세그먼트(고무처럼 부드러운 부분)로 세그먼트화 폴리우레탄이다.섬유는 습식 복사와 건식 복사 중 하나의 방법으로 만들어지고 각각 일장 일단이 있다.섬유의 특성은 고무보다 강하고 가벼운, 내마모성에 뛰어나다는 점이다.멀티 실이 만드는 것으로 봉제할 때까지가 아닌 응용 범위도 넓다.폴리우레탄은 그 성질상 폴리우레탄 100%에서 만든 제품은 없다.예를 들면, 폴리우레탄을 심지로, 나일론이나 폴리에스테르로 피복한 실(커버링 실)로 만드는 파워 네트는 파운데이션에 사용된다.압박감이 없이 몸에 달라붙어 호평을 받았다.주로 벨트·브래지어·코르셋, 거들, 호테이·지지대·양말의 고무 부분에 사용됐다.10번째에 폴리 알킬 빠라 오키시 벤조 환율계 섬유는 폴리에스테르에 오피스텔 또는 벤조 환율이라고도 불린다.너트 같은 합성 섬유의 하나로 개발됐다.화학 구조나 성능은 폴리에스테르와 매우 닮았고, 용융 방사로 섬유를 제조한다.비중은 1.34에서 너트가 거의 같고 부드러운 감촉을 갖고 있다.용도는 양털과 개와의 혼방 제품·카펫·커튼·레이스·여과한 천·로프·벨트 기포 등이다.마지막으로 폴리 테트라 플루오르 에틸렌 섬유는 불소 섬유의 하나로 제이차 세계 대전중에 듀퐁사가 원폭 제조용 원단으로 개발하고, 전후 공업화됐다.테플론(상표)이름으로 널리 알려졌다.원료 모노머의 테트라 플루 올 에틸이산화탄소 배출합성 섬유는 대부분 석유에서 만들어지지만 이 과정에서 이산화 탄소가 천연 섬유보다 많이 발생한다.폴리에스테르의 경우 무명 베보다 이산화 탄소 발생량이 2배를 넘는다.2015년 섬유용 폴리 생산 과정에서 7억 5천만톤의 온실 가스를 내렸는데 이는 석탄 발전소 185곳에 필적하는 양이다.물론 페트병을 수거하는 등 석유 화학 제품의 폐기물을 재활용하고 합성 섬유를 만들기도 한다.특히 21세기 이후 플라스틱 문제가 심각한 환경 문제로 대두되면서 기존의 플라스틱 제품의 재활용 정책이 많은 나라에서 강력한 진행으로 회수된 플라스틱을 이용하고 합성 섬유를 만드는 비중이 점점 늘어나고 있다.마이크로 플라스틱합성 섬유로 만든 옷을 세탁기에 넣고 돌리면 미세 섬유로 불리는 매우 작은 섬유 다발이 방출된다.미세 섬유는 현미경으로 봐야 확인할 수 없는 매우 작은 플라스틱 조각이다.세탁기를 한번 돌릴 때마다 수십 만개의 미세 섬유가 하수구로 빠져나간다.이 중 양이 바다에 도달했고 수백년을 헤매고 있다.세계 자연 보호 연맹(IUCN)이 최근 발표한 보고서에 따르면 마이크로 플라스틱은 큰 문제를 초래한다.이 보고서는 전체 해양 플라스틱 오염의 15~31%가 가정 및 산업용 제품에서 방출된 미세 입자 때문이라고 결론지었다.세계 자연 보호 연맹은 마이크로 플라스틱 오염의 약 35%는 합성 섬유 제품을 세탁하는 과정에서 발생한다고 말했다.유럽과 중앙 아시아 뿐 한명이 매주 54개의 비닐 봉지에 해당되는 양의 마이크로 플라스틱을 바닥에 버리고 있다고 한다.그러나 현재 합성 섬유는 너무 광범위에 사용되고 면화와 다른 천연 섬유만으로는 현재 생산되고 있는 의류를 모두 만들 수 없어 곧바로 없애버리는 것은 현실적으로 불가능하다.*첨부:World Producers of Chemical Fiber첨부 파일 World Producers of Chemical Fiber.pdf파일 다운로드 내 컴퓨터 저장네이버 MYBOX에 저장네이버 MYBOX에 저장네이버 MYBOX에 저장