섬유 소재 2012. 10. 30 (화).

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1 섬유 소재 (화)

2 섬유의 분류

3 천연섬유의 분류 천연 섬유 셀룰로오스계 섬유 종묘섬유 : 면, 케이폭, 기타 인피섬유 : 아마, 저마, 대마, 황마 등
엽맥섬유 : 마닐라, 아바카, 사이잘 마 과실섬유 : 코이어, 기타 단백질계 섬유 스테이플형태 필라멘트형태 모섬유 : 양모 헤어섬유 : 산양모, 캐시미어, 알파카 토끼, 라마 등 견섬유 : 가잠견, 야잠견 광물질계 섬유 석면 케이폭 아바카 코이어

4 셀룰로오스 β-글루코시드 결합 글루코오스(C6H10O5)1 셀로비오스(C6H10O5)2 셀룰로오스(C6H10O5)n

5 셀룰로오스의 구조

6 셀룰로오스 섬유의 성질 역학적 성질: 강도가 높고 신도가 낮음 구김이 잘 감, 초기탄성률이 커서 뻣뻣함 열적 성질: 500℃에서 종이 타는 냄새를 내며 연소 불꽃에 의해 쉽게 연소됨 흡습∙흡수 성질: -OH기가 존재하기 때문에 흡습, 흡수성이 높아 쾌적감을 줌 수분이 흡수되면 팽윤됨, 정전기가 발생하지 않음 화학약품저항성: 알칼리성 약품에 안정함 기타: 비중이 높아 무거움, 노광에 상대적으로 강함

7 <아마> 천연섬유 씨섬유(seed hair fiber): 면, 케이폭 껍질섬유(bast fiber): 아마, 황마, 모시, 대마, 케나프 잎섬유(leaf fiber): 아바카, 시살, 피나, 헤나킨 과실섬유(fruit fiber): 코이어 기타: 스패니쉬모스 <스페니쉬 모스>

8 셀룰로오스를 주성분으로 하는 인조섬유 1) 레이온 - 비스코스 레이온(viscose rayon) - 동암모늄 레이온(cuprammonium rayon) - 솔벤트 스펀 레이온(solvent spun rayon) - 고강력 레이온(high wet modulus rayon) 2) 개질 셀룰로오스 섬유(modified cellulose fiber) - 아세테이트 섬유(acetate) - 비누화 레이온(saponified rayon) - 트리아세테이트 섬유(triacetate)

9 유화 호과

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11 면섬유(cotton) 린트(lint) 린터(linter)

12 면섬유 미세구조의 특징 - 길이: 30~50 mm, 굵기: 10~30㎛ 섬유의 길이 방향으로 리본형태의 천연꼬임이 있음 1차막 층은 피브릴이라고 하는 미세한 섬유가 격자망 구조 형성(강력 결정) 2차막 층은 전체 무게의 90%를 차지하며 피브릴로 구성됨(유연성)

13 면섬유의 성질 1) 역학적 성질: 강도 3~5 g/d, 신도 4~7% 물에 젖을 경우 강도와 신도가 20% 증가 초기탄성률이 높아 뻣뻣함 탄성회복성이 낮음(방축가공 필요) 레질리언스가 낮아 구김 발생이 쉽고 형태안정성이 나쁨(수지가공)

14 2) 흡습, 흡수성 - 면섬유의 표준수분율 8.5% - 면섬유가 흡습하면 팽윤됨 예) 길이방향 1.2%, 지름방향 20~30%, 단면적 40~42% - 면섬유가 흡습하면 습윤에 따른 열을 발생함 예) 흡습열 11.0 cal/g (양모나 레이온의 1/2~1/3 이하)

15 3) 열적성질: 550℃에서 연소 4) 비중: 비교적 무거움(비중 1.54) 5) 염색성 - 염료와 셀룰로오스분자의 화학적 결합은 비결정영역에서 일어남 - 셀룰로오스분자는 물속에서 음이온이 되므로 양이온으로 해리되는 염료에 의해 쉽게 염색이 됨 예) 배트염료, 반응성 염료

16 6) 내약품성 - 산에 매우 약하나 알칼리에 강함 - 면직물의 정련표백 공정에서 수산화나트륨(NaOH)을 사용 - 드라이클리닝(dry cleaning)용 유기용매에 잘 견딤(석유정제물이 주로 쓰임) 7) 기타 성질 - 전기전도성 우수(정전기 발생 없음) - 습기가 많은 곳에서 곰팡이에 의해 상해가 발생 - 장기간 일광에 의해 섬유가 약해짐

17 머서화(mercerization) 또는 실켓(silket)가공
머서화 가공 진한 수산화나트륨 용액에 면직물을 침지한 후 장력을 주어 광택과 염료의 침투를 좋게 하고, 강력을 증가시키며 직물의 안정성을 좋게 하는 방법임

18 머서화의 원리 셀룰로오스 분자 Cell-OH가 진한 수산화나트륨에 의하여 알칼리 셀룰로오스(Cell-ONa)로 변하면서 면섬유 분자간의 강력한 수소결합이 깨져 면섬유 분자는 자유롭게 움직일 수 있는 하나의 거대한 이온이 된다. 이 결과 밀집되어 있던 면섬유 분자 사이로 수산화나트륨 용액이나 물 등이 비교적 쉽게 침투할 수 있게 되어 섬유는 팽윤된다.

19 알칼리에 의해서 셀룰로오스의 결정부분이 70%에서 50% 정도로 분자 배열이 변화하여 염료의 흡수율이 10∼20% 증가되어 염색성이 향상된다. 또한 면섬유는 천연 꼬임이 제거되고 단면은 원형에 가까워져 투명도가 증가하여 견과 유사한 광택이 나고, 단위 면적당 강신도와 무게가 4∼5% 증가한다

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21 1) 흡습성, 염색성, 강도 증가 면직물은 20℃ 정도의 수산화나트륨(NaOH)으로 처리하면 서 긴장시켜 주면 섬유의 비결정영역이 증가 2) 실크와 같은 광택 팽윤에 의해 섬유단면이 타원형으로 팽윤되어 단면이 팽활해지며 천연꼬임이 풀림