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인류의 역사와 함께 발전하여 온 섬유는 인간 생활과 밀접한 관계를 가지고 있다. 옛날부터 섬유가 가장 많이 쓰여진 곳은 천연섬유를 사용한 피복분야이었으나 최근에는 여러가지 인조섬유가 개발되어 산업용과 과학재료로도 사용되어 그 수요가 점차 확대되어 가고 있다.

고대 유물자료에 의하면 인류는 약 4만년전부터 짐승의 털가죽이나 나뭇잎을 피부보호용으로 사용하였고, 약 1만년 전쯤부터는 마류, 짐승의 털 등과 같은 섬유를 실로 만들어 천으로 짜서 피복으로 사용한 것으로 추측 된다. 또 이집트 고분에서 발견된 5000년 전의 미이라 수의에 아마직물이 사용되어 있고, 인도에서는 5000년 전부터 면직물이 사용되었으며, 중국에서는 4500년 전부터 양잠기술이 발달되어 견직물이 사용된 것으로 알려져 있다. 이와 같이 면, 마, 양모, 견섬유와 같은 천연섬유는 5000년 전부터 이용되어온 섬유원료라고 할 수 있다.

한편, 산업혁명이후 제조기술이 발달함에 따라 섬유는 피복재료뿐만 아니라 공업용으로도 그 용도가 확대되었고 문화의 발달과 인구의 증가에 따라 섬유 수요도 급격히 증가되었으며, 이러한 수요를 충족시키기 위하여 새로운 섬유 재료로서 인조섬유 분야가 개척되게 되었다.

인조섬유는 1884년 프랑스의 Chardonnet에 의해 질산셀룰로오스의 제조방법이 개발된 이래 비스코스 레이온(1892년), 구리암모늄레이온(1899년), 아세테이트 섬유(1921년) 등이 개발되었다. 이같이 천연에 존재하는 화합물을 원료로 하는 인조 재생섬유가 발달하는 사이에 섬유를 구성하는 고분자 화합물 자체를 합성하여 이것으로 섬유를 만드는 연구가 이루어져 1938년 미국의 Carothers가 발명한 나일론이 시판된 이래 폴리에스테르, 폴리아크릴로니트릴 등 합성섬유가 계속 발명되고 여러 가지 제법과 성능을 달리하는 제품들이 세계 각국에서 제조되고 있다.

최근에는 강도, 탄성률, 내구성, 내열성 등이 뛰어난 아라미드, 탄소섬유 등과 같은 고성능 합성 섬유가 제조되어 자동차, 비행기, 우주선 등의 분야로 섬유의 사용범위가 확대되어가고 있다.



섬유는 종류에 따라 성질이 다르고, 또 성질에 따라 제품의 특성과 가치도 달라진다. 따라서 섬유에 요구되는 성질의 범위와 정도는 피복용과 산업용에 따라 다르나 대체로 다음과 같은 성질들이 요구된다.

 가늘고 길 것

섬유 중에서 길이가 무한대인 것을 필라멘트(filament)라고 하는데, 일반 합성섬유는 이러한 필라멘트 형태로 되어 있다. 천연섬유 중에서는 명주섬유가 필라멘트로 되어있다. 한편, 인조섬유를 방사할 때 섬유를 일정한 길이로 잘라 놓은 것을 스테이플 섬유(staple fiber)라고 하는데, 이 스테이플 섬유는 천연섬유와 혼합하여 방적하거나 솜의 형태로 사용된다.


 적당한 강도를 가질 것

섬유는 제품화되기까지의 여러가지 기계적 작용에 견디어야 할 뿐 아니라 제품이 되어 사용되는 동안에도 충분한 내구력이 있어야한다. 섬유의 강도는 같은 종류의 섬유라 할지라도 그 굵기에 따라 변하므로 g/tex 또는 g/denier 와 같은 단위 굵기당의 강력으로 나타낸다. 여기서 텍수(tex) 또는 데니어(denier)는 섬유(또는 실)의 굵기를 나타내는 단위로서, 텍스는 길이 1,000m 당의 무게를 그램으로 나타낸 것이고 데니어는 9,000m 당의 무게를 그램으로 나타낸 것으로 1 tex는 9 denier와 같다.

피복용으로 쓰이는 섬유는 최소한 2.5g/denier 와같다. 피복용으로 쓰이는 섬유는 최소한 2.5g/denier 의 강도가 필요하고, 작업복이나 산업용 재료로는 7~8 g/denier 의 강도를 가져야 한다.


 가요성 (굽힘성)이 있을 것

사람의 몸은 언제나 자유로이 움직여야 하므로 의루용 섬유는 특히 굽힘성이 있어야 한다. 비록 겉모양은 가늘고 긴 섬유라 하더라도 단단하여 굽혔을 때 부러지거나 부서지면 섬유용 원료로 사용할 수 없다.


 포합력 (엉킴성)이 있을 것

실을 구성하는 섬유는 서로 엉켜 붙으려는 성질이 있어야 하는데, 면섬유는 천연꼬임이, 양모는 겉비늘(scale)이 각각 엉킴성에 기여하며, 인조섬유는 방사과 정을 통하여 크림프(crimp)를 부여한다.


 균제성이 좋을 것

섬유의 길이와 굵기가 고르면 방적하는데 유리할 뿐아니라 강도 등의 향상에 기여한다.


 탄성 회복성이 있을 것

섬유는 잡아당기면 늘어났다가 놓으면 다시 줄어드는 성질이 있으나, 섬유의 종류와 늘리는 정도에 따라서는 본래의 길이로 완전히 돌아가지는 않는다. 이와 같이 섬유가 외부의 힘에 의해서 늘어났다가 본래의 길이로 돌아가는 성질을 탄성(elasticity)이라 하는데, 탄성을 비교할 때에는 탄성회복율(elastic recovery)을 사용한다. 탄성회복율은 외력에 의해 섬유가 늘어난 길이에 대한 외력이 제거된 후의 회복길이의 백분율로 표시하는데, 표2는 각 섬유에 대한 2% 신장 후의 탄성회복율을 나타낸 것이다.


 흡습성이 있을 것

섬유가 대기 중에서 자연적으로 수분을 흡수하는 성질을 흡습성이라고 하는데, 흡수하는 수분의 양은 섬유의 종류, 대기 중의 온도와 습도에 따라 달라진다. 섬유를 취급할 때 섬유에 흡수되어 있는 수분의 양은 수분율(moisture regain)로 표시한다.

수분율은 함유된 수분량을 건조 섬유시료의 무게에 대해서 백분율로 나타낸 것이다. 이에 반화여 우리가 보통 말하는 수분 함유율(moisture regain)은 수분량을 수분을 포함하는 시료의 무게에 대한 백분율로 나타낸 것이다. 섬유의 상거래에 있어서 함유 수분이 많고 적음에 따라 가격에 미치는 영향이 크므로, 섬유의 흡습성에 따라 일정한 수분량을 국제적으로 규정하고 있는데, 이것을 공정 수분율(official regain)이라한다.

일반적으로 공정 수분율은 건조된 섬유가 표준상태의 대기(20±2℃, 65±2% RH) 중에서 자연적으로 흡수하는 수분율, 즉 표준수분율(standard moisture regain)을 취하여 정한 것이지만 이 두가지가 일치하지 않는 경우도 있다. 표 3은 주요 섬유의 표준 수분율과 공정 수분율을 나타낸 것이다. 흡습성이 적은 섬유는 세탁후 빨리 건조하고 열가소성이 좋아 관리하기 편리하나 염색이 어렵고 표면에 정전기가 축척되며, 특히 여름철 의류로서 부적당하다.


 그밖의 섬유

정련, 표백, 염색, 가공등의 공정에서 물과 여러가지 용액에 대해서 필요한 투과성을 가져야 하고, 내약품성, 내열성 및 보온성이 있어야 하며 비중이 작을수록 좋다. 또 생산량이 많고 값이 싸며 공급이 원활해야 한다.


 


 천연 섬유 (natural fibers)

Ⅰ) 식물성 섬유 : 면, 아마(linnen), 저마(ramie), 황마(jute),
대마(hemp), Sisal, ...

Ⅱ) 동물성 섬유 : Wool, Silk, ...

Ⅲ) 광물성 섬유 : 석면(asbestos)


 인조 섬유 (man-made fibers)

Ⅰ) 유기 섬유 (organic fibers)

 


a. 재생 섬유 (regenerated fibers) : man-made fibers from natural polymers
섬유소계 : viscose rayon, cuprammonium rayon, Tencel
비섬유소계 : 단백질계, 고무계, Alginate

b. 반합성 섬유 (semi-synthetic fibers) : m-m fibers from chemically modified natural polymers
섬유소계 : cellulose acetate, cellulose triacetate, ethyl cellulose
비섬유소계 : 염화 고무

c. 합성 섬유 (synthetic fibers) : m-m fibers from synthetic polymers
축합중합 고분자계 : PA, PEs, PU, polyurea, PBI, PPS, ...
부가중합 고분자계 : Polyolefins(PE, PP), PAN, PVC, PVdC, PVA, PTFE, ...

Ⅱ) 무기 섬유 (inorganic fibers) : m-m fibers from non-polymers



a.유리 섬유
b.탄소 섬유
c.금속 섬유