합성 섬유의 의미, 개요, 종류

섬유의 종류와 천연섬유의 대해 알아보았으니 이제 합성섬유의 의미와 개요, 종류에 대해서 알아보겠습니다.

합성섬유의 의미와 개요

 

synthetic fiber( 합성섬유 , 合成纖維 )는  석탄, 석유, 천연가스 등의 원료 바탕으로  화학적으로 합성하여 만든 섬유입니다. 합성섬유는 인조섬유(人造纖維)라고도 불립니다. 자연적으로 발생하는 식물 섬유와 동물 섬유의 단점을 개선, 보완하기 위한 과학자들의 연구 결과물이기도 하다. 천연섬유는 자연에서 얻는 것이므로 식물이 자랄 때까지 동물의 털이 자랄 때까지라는 시간이 걸리고 많은 수의 동물을 키우기 위해서 발생하는 부차적인 요소(공간, 사료 등)들에 의해 필요에 의해서  합성섬유가 만들어지게 되었습니다.

 

개요

 

섬유는 섬유의 원료인 셀룰로스나 단백질의  쇄상고분자(鎖狀高分子) 형태를 변형하거나 필요에 의해 가공하여 섬유모양으로 만든 것이다. 이것은 반합성 섬유이든 재생섬유이든 이미 기다란 쇄상고분자를 통해 만든 것이다.
이와는 달리 합성섬유는  처음부터  조그만 분자를 서로 연결시켜 고분자로 만들어 섬유로 만든것입니다. 그래서 진정한 의미의  합성섬유는 나일론에서부터 이고  나일론의 탄생 이후에 비닐론 등과 같은 합성섬유의 종류가 다양하게 탄생하게 되었습니다.  이처럼 사용되는 섬유는 어떤 성질이 필요로 하는가를 생각해 보자.  섬유가 될 수 있는 쇄상고분자에 필요한 점은 용해되고, 용융이 가능하며  가는 구멍을 밀어내 가는 실의 형(型)으로 가공하기 쉬워야 한다.  만들어진 가느다란 실은 잡아당겼을 때에 늘어나지 않아야 한다는 점, 착색성이 좋을 것. 흡습성이 좋아야 된다. 특히 잡아당겼을 때에 탄력과 항장력(抗張力)을 지니는 것은 중요하며, 결정성(結晶性)이 좋은 것이 중요한 성질이다. 폴리염화비닐, 폴리펩티드 화합물이 들어간 것이  특히 결정성이 좋아 섬유로서 쓰인다. 즉 섬유로서 쓰이는 것은 용해해서 가는 구멍으로부터 가는 실로 밀어내어져 응고할 때, 쇄상고분자가 적절히 배열되어 분자 사이에 결정을 만들어 항장력을 갖게 되는 것이 쓰이게 된다. 테트론이든 나일론이든 그것은 이들 분자구조와 분자의 결정성을 만들기 쉬운 정도에 따라서 플라스틱으로 쓰이냐 섬유로서 쓰이냐로 결정되는 것이다.  그러나 섬유의 전체가 같은 결정구조를 지녔다고 하면 섬유는 너무 굳어서 구부러질 수가 없으며 뻣뻣하게 될 것이다.  그래서 실제로 사용되는 섬유는 이 같은 결정구조를 가진 부분과 결정구조가 유연한 부분이 알맞게 비율로 섞여서 존재하고 있다. 즉 결정구조에 따라 어느 정도의 섬유로서의 유연한 부분이 있음으로써 부드러운 성질이라든가, 강한 부분은 강도를 부여하고 있으며, 구부러지기 쉬운 성질 , 흡수성 등을 갖게 만드는 것이다.

 

합성섬유의 종류

나일론

 

나일론은 명주(絹)가 폴리아미드결합을 한 쇄상고분자인 점에서 미국 뒤퐁사의 캐러더스(Carothers, 1896∼1937)  착안해서 발견하였다. 캐더라스는 동일한 폴리아미드 결합의 쇄상고분자를 만들면 명주를 만들 수 있으리라고 확신하고 많은 폴리아미드 고분자를 연구했다. 그는  연구 끝에 디아민은 헥사메틸렌디아민(NH2－(CH2) 6－NH2)을,  디카르 본산으로는 아디핀산(HOOC－(CH2) 4－COOH)을 사용한 것이 섬유로 되는 것을 알아내었다.  이것이 나일론 6.6이라 불리는 최초의 합성섬유이다. 구성분자가 각각 탄소수 6인 화합물이라는 것에 유래해서 6.6이라고 하는 이름을 붙였다. 이것은  유럽, 미국에서 대표적인 나일론이다. 원료인 아디핀산은 석탄에서 얻어지는 석탄산에 수소첨가(添加)하여 시클로헥산올로 하고, 질산으로 산시 켜 만든다. 여러 방법을 통해서 원료인 아디핀산을 얻게 된다. 또 하나의 대표적인 것으로 나일론 6이 있다. 이것은  아미드 결합( 카프 롤 락탐 아미드를 사용)의 고리(環)로 돼 있는 화합물을 이용해서 만드는 방법이다.  이 화합물을 물과 함께 가열해 분자 내의 아미드 결합이 끊어지면  다른 분자(카프 롤 락탐)와 아미드 결합을 시켜 쇄상고분자화한다. 이 분자의 결정하기 쉬운 성질은 쉽게 결정화하여 섬유로서 충분한 강도를 지니게 된다.
 나일론 섬유의 장점은 매우 뛰어난 성질을 갖고 있다는 것이다. 우선 가벼운데도 불구하고 큰 인장강도를 지녔고, 구부림이나 마찰에 대해서도 강하고, 또한 물에 적셔도 그 세기는 동일하다. 그리고 아주 가는 섬유로도  만들 수도 있다. 이 밖에 재생섬유나 천연섬유에 없는 여러 가지 장점이 있기 때문에 각종 직물과 양말·타이어 코드·어망 등을과  공업 용도에까지 널리 사용되고 있다. 
나일론 섬유는 그 밖에 여러 가지의 조합하는 방식에서 나일론3·나일론7·나일론4 등으로 개발되었는데  이것들은 여러 모양의 폴리아미드 화합물이 만들어지고 있고  모두 플라스틱으로서 쓰이고 있다.

 

아크릴 섬유
아크릴 섬유의 장점은 강하고 내후성(耐候性)도 훌륭하고 , 양모와 흡사한 합성섬유로서 공급되며, 양모와 혼방(混紡)하여 사용가능하며, 주름도 쉽게 생기지 않는 편리한 점이 있어 널리 사용되고 있습니다. 

비닐론
석회석과 무연탄에서 추출한 폴리비닐 알코올로 만들어진 합성 섬유를 비닐론이라고 부릅니다.

폴리에스테르계 합성섬유
폴리에스테르라고 하는 것은 에스테르결합(ester 結合)으로 이루어진 화합물이다. 장점은 물을 빨아들이지 않는 점과 주름이 쉽사리 잡히지 않는 것이다. 그래서 빨아도 금방 마르며 그대로 입을 수 있다는 큰 장점이 있다. 또 모, 마, 무명 등과 혼방하면 혼방 성(混紡性)이 좋아 장점이 두드러지며  양복지로 쓰이고 있다.

폴리비닐알코올계 합성섬유
 초산,아세틸렌 을 가공해서 폴리 초산비닐이 생성됩니다. 이것은 그대로 접착제·껌의 베이스(치클)에도 쓰인다. 이 폴리 초산비닐을 가공해서 폴리비닐알코올을 만들고, 포바르의 수용액으로 가공해서 폴리비닐알코올 섬유로 만듭니다. 그러나  자체는 수용성이기에 실용적이지 않다. 포르말린 처리와 열처리를 하게 되면 물에 녹지 않는 실용적인 섬유로 만들게 됩니다. 이렇게 해서 생긴 것이 비닐론이다. 나일론보다는 흡습성이 많고, 속옷을 만드는 데 알맞다. 

 폴리염화비닐계 합성섬유
폴리염화비닐은 섬유는 열에는 약하기 때문에 특수한 용도에만 사용한다.

폴리염화비닐리덴계 합성섬유
이 섬유는 마찰에도 강하고, 산이나 알칼리에 쉽게 침식되지 않기 때문에 방충망 같은 것이나 시트용(sheet) 천을 만드는 데 많이 사용된다.

그 밖의 합성섬유
폴리프로필렌이나 폴리에틸렌 중에서  결정성을 지니는 것은 섬유로 만들 수 있으나 반응 잔기(反應殘基)가 전혀 없기 때문에 옷감용으로서는 쓰이지 않고,  어망이나 공업용 등을 만드는 데 많이 사용된다.

 

합성섬유의 종류는 생각한 것보다 훨씬 많았습니다. 혼방섬유는 합성섬유의 장점을 살리고 천연섬유의 단점을 낮추어 효과를 극대화한 것들이 많았고 사용되고 있었습니다.