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나일론

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목차

1. 개요

나일론은 1935년 듀폰의 월리스 캐러더스가 개발한 최초의 합성섬유로, 석탄, 물, 공기로 만들어졌으며 강철보다 강하고 거미줄처럼 가늘다는 특징을 가졌다. 1930년대 후반 여성용 스타킹으로 상업화되어 선풍적인 인기를 끌었으며, 제2차 세계 대전 중에는 군수품으로 널리 사용되었다. 나일론은 뛰어난 강도, 탄성, 내마모성, 다양한 광택을 가지며 의류, 타이어 코드, 기계 부품 등 광범위하게 사용된다. 하지만 생산 과정에서 온실가스 배출, 폐기 시 분해의 어려움, 미세 플라스틱 문제 등 환경적인 영향을 미치기도 한다.

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나일론
기본 정보
나일론 폴리머 구조
나일론 폴리머 구조
종류합성 고분자
특징섬유, 필름, 성형 재료로 사용
주요 성분폴리아미드
역사
개발 시기1930년대 후반
개발 주체듀폰
최초 상용화1939년
성질
형태열가소성 수지
강도질기고 탄력성이 있음
내구성내마모성, 내열성, 내화학성이 우수
흡습성습기를 잘 흡수하지 않음
용해성특정 용매에 용해됨
기타 성질전기 절연성이 좋음
제조
기본 원료아디프산과 헥사메틸렌디아민 등의 유기화합물
중합 방법축합 중합
용도
섬유의류
양말
스타킹
밧줄
산업용 섬유
필름포장재
성형 재료기계 부품
전자 제품 부품
자동차 부품
기타 용도칫솔모, 낚싯줄, 의료용 재료
환경 영향
생산 과정에너지 소비와 온실 기체 배출
생분해성생분해되지 않음
재활용재활용 가능
관련 논쟁환경 오염 유발 가능성
기타
주요 제조 회사듀폰
솔베이
바스프
관련 표준ISO 1874
참고 자료브리태니커 백과사전 나일론
로마자 표기Nailon

2. 발명의 역사

월리스 캐러더스


듀폰(DuPont)에서 월리스 캐러더스가 이끈 연구팀에 의해 나일론이 발명된 이후, 이 새로운 합성섬유는 빠르게 상업화되었다. 특히 1940년 나일론 스타킹이 미국 전역에 출시되면서 큰 성공을 거두었다. 나일론은 내구성이 뛰어나다는 점을 내세워 홍보되었지만, 가격은 당시 고급 섬유였던 실크보다 약 1.5배 비싸게 책정되었다 (나일론 1파운드당 4.27USD, 실크 1파운드당 2.79USD).[7]

나일론은 의류 외에도 다양한 분야에서 활용 가능성을 보였다. 1940년대 중반, 클래식 기타리스트 안드레스 세고비아(Andrés Segovia)는 기존에 사용하던 양장(catgut) 현의 부족 문제를 겪고 있었다. 이 소식을 들은 영국 대사관의 린데만 장군은 듀폰 가문 구성원들을 통해 나일론 현을 구해 세고비아에게 전달했다. 세고비아는 나일론 현의 맑은 소리에 주목했지만, 약간의 금속성 음색(timbre)이 개선되기를 바랐다.[101]

나일론 기타 현의 상업화는 현 제작자 알버트 어거스틴 사(Albert Augustine Ltd.)와의 협력을 통해 이루어졌다. 1946년, 기타 리뷰 편집자 블라디미르 밥리(Vladimir Bobri)의 소개로 세고비아와 어거스틴이 만났고, 나일론 현 개발에 착수했다. 듀폰은 초기에는 회의적이었으나, 어거스틴이 실제 현 개발에 성공할 경우 나일론 원료를 공급하기로 약속했다. 3년간의 연구 개발 끝에 어거스틴은 세고비아를 비롯한 기타리스트들과 듀폰 모두에게 인정받는 고품질의 나일론 1번 현(고음 현)을 만들어내는 데 성공했다. 저음 현인 감긴 현 개발에는 더 많은 어려움이 따랐지만, 다양한 금속 재료와 연마 기술 실험을 거쳐 결국 고품질의 나일론 감긴 현도 생산할 수 있게 되었다.[101] 나일론 현은 1944년 1월 올가 코엘료(Olga Coelho)가 뉴욕에서 처음 무대에 사용했으며,[102] 이후 클래식 기타 연주에 널리 사용되기 시작했다.

2. 1. 합성섬유 개발의 필요성

인간 생활의 기본 요소인 의식주 중 옷감 부족은 오랫동안 해결해야 할 과제였다. 과거에는 사람의 힘에 의존한 방적과 방직기로 가내수공업을 통해 비단, 모직물, 면직물 등을 생산했으나, 수요를 충족시키기에는 턱없이 부족했고 가격 또한 비쌌다. 18세기 후반 증기기관이 발명되어 방직 산업에 이용되면서 대량 생산이 가능해졌지만[116], 여전히 최고급 섬유인 비단에 대한 수요는 채워지지 않았다. 이는 인공적으로 비단을 만들려는 시도로 이어졌다.[117]

여러 과학자들의 노력 끝에 19세기 후반부터 20세기 초에 걸쳐 다양한 종류의 인조견사와 합성섬유가 발명되었다.[117] 1885년에는 인조견사인 ‘샤르도네견’이 발명되었고[118], 이후 재생섬유인 레이온(1891년)과 유리섬유(1925년)가 개발되었다.[119] 이들 인공 섬유는 저렴한 가격을 내세워 견사, 양모, 면, 삼베 등 기존의 4대 천연섬유와 경쟁했다.[120]

1928년, 하버드 대학 화학과 교수 출신인 월리스 캐러더스는 다국적 종합화학 기업 듀폰사에 합류했다.[121] 듀폰사는 제1차 세계 대전 당시 폭약을 생산하여 큰 이익을 얻었으나, '죽음의 기업'이라는 불명예스러운 평가를 받기도 했다. 이러한 부정적 이미지를 개선하고자 자선 사업과 생활용품 사업에 집중하며 신제품 개발을 통해 새로운 활로를 모색하고 있었다.[114] 당시 산업계는 2차 산업혁명 시기를 맞아 유기화학 반응을 이용한 고분자 물질, 즉 플라스틱, 인공섬유, 인조고무 등 신소재 개발에 전 세계 과학자들이 매진하던 때였다. 듀폰사는 유기화학 분야에서 뛰어난 실력을 인정받던 캐러더스를 영입하여[122] 신제품 개발에 박차를 가했다.

캐러더스와 그의 연구팀은 1929년에 폴리에스테르(polyester)를 개발했으며, 동시에 합성고무 제조법 연구도 진행했다.[123] 당시 전기와 자동차 보급이 확산되면서 전선이나 타이어에 사용될 고무 수요가 급증했지만, 천연고무만으로는 이를 감당하기 어려웠다.[124] 이 때문에 전 세계적으로 합성고무 개발 경쟁이 치열했다. 캐러더스는 3년간의 연구 끝에 1931년 '네오프렌'이라는 합성고무 개발에도 성공했다.[125][126]

또한, 캐러더스 팀의 줄리언 힐(Julian Hill)은 폴리에스테르에서 긴 실을 뽑아내는 방법을 발견했다. 그러나 이 초기 합성 섬유는 열이나 물에 약해 실용성이 떨어졌다. 이 섬유로 옷을 만들 경우 세탁이나 다림질이 불가능했기 때문이다. 연구를 잠시 보류하려 했으나, 회사 측에서는 실용성 있는 연구, 즉 '돈이 되는 개발'을 지속하라는 압력을 가했다. 이는 1929년에 시작된 대공황을 극복하기 위한 혁신적인 신제품이 절실했기 때문이었다.[114]

2. 2. 나일론의 발명 (듀폰)

1928년 미국의 다국적 종합화학 기업인 듀폰은 하버드 대학교 화학과 교수 출신인 월리스 캐러더스를 영입했다.[121] 당시 듀폰은 제1차 세계 대전 중 폭약을 생산하여 막대한 이익을 얻었으나, 그 대가로 '죽음의 기업'이라는 불명예스러운 별명을 얻게 되었다.[114] 이에 듀폰은 기업 이미지를 개선하고 새로운 사업 활로를 찾기 위해 자선사업과 생활용품 사업에 주력하고 있었으며, 그 일환으로 유기화학 분야에서 뛰어난 실력을 인정받던 캐러더스를 영입하여 신물질 개발에 나섰다.[114][122] 이는 1927년 찰스 스타인(Charles Stine)이 제안한 듀폰의 연구 조직 개편안에 따른 것이기도 했는데, 화학 부서를 순수 연구와 실용적 응용 연구팀으로 나누는 구조였다.[7] 캐러더스는 헤르만 슈타우딩거의 이론을 바탕으로 고분자에 대한 순수 연구를 진행하며 상당한 성과를 거두었다.[23][9]

캐러더스와 그의 연구팀은 1929년에 폴리에스테르를 개발했으며,[123] 1930년 봄에는 합성 고무인 네오프렌 합성에 성공했다.[15] 당시 전기와 자동차의 보급으로 천연고무만으로는 수요를 감당하기 어려워 전 세계적으로 합성고무 연구가 활발히 진행되고 있었다.[124][125][126] 또한 팀의 일원인 줄리언 힐(Julian Hill)은 폴리에스테르에서 긴 실을 뽑아내는 방법을 발견했지만, 이 초기 합성 섬유는 열과 물에 약해 세탁이나 다림질이 불가능하여 실용성이 떨어졌다.[114] 하지만 1929년 시작된 대공황을 타개할 신제품 개발이 시급했던 듀폰은 실용적인 연구 성과를 요구했다.[114]

1935년 2월 28일, 캐러더스 연구팀은 마침내 물과 열에 강하면서도 탄력성과 신축성이 뛰어난 새로운 합성섬유, 즉 최초의 나일론인 나일론 66(nylon 66)을 합성하는 데 성공했다.[11][12][127] 이는 줄리언 힐이 1930년 폴리에스터 생산에 사용했던 냉간 인발(cold drawing) 방법을 응용한 결과였다.[16][17] 나일론은 최초로 상업적 성공을 거둔 합성 열가소성 중합체였다.[10] 듀폰은 300만달러를 추가로 투자하여 대량 생산 방법을 연구했고,[127] 1938년 9월 나일론 특허를 획득했다.[51]

듀폰은 1938년 10월 27일, 뉴욕 헤럴드 트리뷴 포럼에서 나일론을 공식 발표하며 '공기와 석탄과 물로 만든 강철보다 강한 합성섬유'라고 홍보하여 큰 주목을 받았다.[23][9] 1939년에는 '나일론 66'이라는 상표로 제품을 출시하며 '거미줄보다 가늘고 강철보다 강하며 실크보다 아름다운 섬유'라는 문구로 홍보했다.[128][127] 최초로 상업화된 나일론 제품은 1938년에 출시된 나일론 칫솔이었다.[100][18][129]

나일론 스타킹


하지만 나일론의 명성을 대중에게 널리 알린 것은 여성용 스타킹이었다. 1939년 뉴욕 세계 박람회에서 처음 선보인 나일론 스타킹은[19][130] 같은 해 10월 24일 델라웨어주 윌밍턴에서 4,000켤레가 시범 판매되었는데, 단 3시간 만에 매진될 정도로 반응이 뜨거웠다.[107][23] 이에 힘입어 듀폰은 1940년 5월 15일을 '나일론의 날(N-Day)'로 선포하고 미국 전역의 백화점에서 나일론 스타킹 판매를 시작했다.[140] 시판 첫날, 백화점 앞은 스타킹을 사려는 사람들로 장사진을 이루었고 준비된 4백만 켤레가 순식간에 동이 났으며, 스타킹을 구매한 여성들이 그 자리에서 신어보는 진풍경이 벌어지기도 했다.[114] 당시 나일론 스타킹 가격은 실크 스타킹보다 2배나 비쌌지만, 출시 첫해에만 6,400만 켤레가 팔려나갈 정도로 선풍적인 인기를 끌었다.[114][19] 이로 인해 여성들 사이에서 스타킹 착용이 대중화되었으며, 실크 스타킹보다 얇고 투명한 나일론 스타킹의 특징 때문에 여성들이 다리털을 밀기 시작했다는 설도 있다.[131][114]

나일론 개발과 생산은 듀폰 내 화학 연구, 암모니아, 레이온 부서 간의 협력을 통해 이루어졌으며, 특히 재정적 어려움을 겪던 암모니아 부서에 큰 활력을 불어넣어 듀폰이 대공황 시기를 극복하는 데 중요한 역할을 했다.[7] 최초의 나일론 공장은 델라웨어주 시포드(Seaford)에 건설되어 1939년 12월 15일부터 상업 생산을 시작했다.[22]

2. 3. 나일론 스타킹 출시와 대중화



최초로 출시된 나일론 제품은 기존의 돼지털 칫솔모를 대체한 나일론 칫솔이었지만,[129] 나일론의 명성을 널리 알린 것은 여성용 스타킹이었다. 듀폰(DuPont)은 1938년 10월 27일, 헤럴드 트리뷴의 연례 포럼에서 나일론을 "석탄, 물, 공기에서 유래한 최초의 인공 유기 섬유"이자 "강철처럼 강하고 거미줄처럼 가는" 획기적인 소재로 발표하며 대중의 큰 관심을 끌었다.[23][9] 이 발표는 특히 중산층 여성들 사이에서 열광적인 반응을 얻었으며, 주요 신문의 헤드라인을 장식했다.[9] 나일론은 1939년 뉴욕 세계 박람회의 "내일의 세계" 전시와 샌프란시스코 금문국제박람회(Golden Gate International Exposition)의 "화학의 경이로운 세계" 전시에서도 중요하게 다뤄지며 대중적 기대감을 높였다.[24][23][25]

듀폰은 나일론의 주요 상업적 용도로 여성용 스타킹에 주목했다.[130] 여성들의 반응을 살피기 위해 1939년 10월 24일, 델라웨어주 윌밍턴에서 나일론 스타킹 4,000켤레를 시범 판매했는데, 단 3시간 만에 모두 팔려나갔다.[107][23] 이러한 성공에 힘입어 듀폰은 1940년 5월 15일을 '나일론의 날'(N-DAY)로 선포하고, 미국 전역의 백화점에서 나일론 스타킹을 공식 출시했다.[140][107][9] 출시 당일, 백화점 앞에는 스타킹을 사려는 사람들로 긴 줄이 늘어섰고, 준비된 4백만 켤레는 순식간에 동이 났다. 일부 여성들은 스타킹을 구매하자마자 그 자리에서 치마를 걷어 올리고 신어보는 진풍경을 연출하기도 했다.[114] 당시 나일론 스타킹의 가격은 기존 실크 스타킹보다 두 배나 비쌌음에도 불구하고, 출시 첫해에만 6,400만 켤레가 팔릴 정도로 선풍적인 인기를 끌었다.[114][107]

나일론 스타킹의 등장은 여성들 사이에서 스타킹 착용을 대중화하는 중요한 계기가 되었다.[131] 특히 실크 스타킹보다 얇고 투명하다는 특징 때문에, 이 시기부터 여성들이 다리털을 밀기 시작했다는 설도 있다.[114] 또한, 일본산 실크 수입을 줄일 수 있다는 점도 나일론의 인기에 긍정적인 영향을 미쳤다.[9]

그러나 제2차 세계 대전이 발발하면서 나일론은 낙하산의 천이나 끈, 타이어 코드, 밧줄, 텐트 등 군수품 생산에 우선적으로 투입되었다.[108][109] 이로 인해 나일론 스타킹을 비롯한 민간용 나일론 제품 생산은 전면 중단되었다. 일부 여성들은 애국심의 발로로 자신이 소장하고 있던 나일론 스타킹을 낙하산 제작에 사용해 달라며 국가에 헌납하기도 했다.

전쟁이 끝난 1945년, 나일론 스타킹 생산이 재개되자 여성들은 스타킹을 구하기 위해 상점으로 몰려들었다. 수요가 공급을 훨씬 초과하면서 일부 지역에서는 폭동에 가까운 소동이 벌어지기도 했다. 샌프란시스코의 한 백화점에서는 스타킹을 사려는 여성 1만여 명이 한꺼번에 몰려들어 유리창이 깨지고 몇몇 여성이 실신하는 사태까지 발생했다.

초기에 듀폰은 "강철처럼 강하다"는 식의 과장된 광고 문구를 사용하기도 했으나, 이는 소비자들에게 비현실적인 기대감을 심어주는 부작용을 낳았다.[9][19] 이러한 문제점을 인지한 듀폰은 해당 표현 사용을 자제하고, 나일론의 개인적이고 미적인 측면에 초점을 맞춰 "나일론이라면 더 예쁘고, 얼마나 빨리 마르는지!"와 같은 슬로건을 사용하는 등 마케팅 전략을 수정했다.[9][7]

2. 4. 이승기 박사와 비날론

미국에서 나일론이 개발된 이후 1938년 독일에서도 합성섬유가 개발되었다.[133] 1939년에는 일본에서도 합성섬유 개발에 성공했는데, 개발자는 전라남도 담양 출신의 한국인 과학자 리승기였다. 그는 교토대학을 졸업한 후 다카쓰기[高槻]연구소에서 근무하던 중 합성섬유 개발에 성공했다.[134]

그러나 이 합성섬유가 대량생산에 들어가기 전에 일본이 제2차 세계 대전에서 패망하면서 리승기는 고국으로 돌아올 수밖에 없었다. 한국으로 돌아와 서울대 공과대학에서 교수로 재직하던 중 한국 전쟁이 발발하자 월북하였다.[135] 북한에서 합성섬유 연구를 계속하여 결국 '비날론(Vinalon)'으로 명명된 합성섬유의 대량생산에 성공했다. 비날론은 북한의 고질적인 섬유 부족 문제를 해결하는 데 기여했으며, 북한의 화학공업과 경공업을 일으키는 데 큰 공을 세운 것으로 평가받는다.

3. 특징과 장점

나일론은 합성섬유의 일종으로, 천연섬유나 재생섬유에 비해 여러 가지 우수한 특성을 지닌다. 거미줄보다 가늘면서도 마찰에 강하고 인장강도가 다른 섬유보다 월등하며, 양모보다 가볍고 물에 젖어도 강도 변화가 거의 없다. 탄력성과 보온성도 갖추고 있으며, 충해나 곰팡이, 박테리아, 부패 및 많은 화학 물질에 대한 저항성이 높아 내구성이 뛰어나다.[132]

열처리 가공을 통해 다양한 형태나 신축성, 부피감, 촉감을 부여할 수 있으며, 염색이 용이하다. 건조한 상태에서는 우수한 전기 절연체로도 사용될 수 있다. 이러한 다양한 장점 덕분에 의복에서부터 안전벨트, 타이어 코드, 카펫, 방탄 천 등 산업용 소재에 이르기까지 매우 광범위하게 활용되고 있다.[132]

나일론은 면이나 레이온보다 가연성은 낮지만, 불에 직접 닿으면 타지 않고 녹아서 피부에 달라붙을 수 있으므로 주의가 필요하다.[86][87] 순수한 형태보다는 다양한 가공을 거치거나 다른 소재와 혼방하여 단점을 보완하고 장점을 살린 형태로 많이 사용된다.

3. 1. 화학적 특성

나일론은 흡습성 고분자로, 수분율이 물성 및 치수 안정성 등에 큰 영향을 미친다. 또한 온도에 민감하게 반응하여 물성 변화가 나타난다.

분자 구조 내 아미드 결합(-CO-NH-)에 의해 특징이 나타나는데, 화학 구조상 메틸렌기(CH₂)와 아미드기(NHCO)의 비율(A=CH₂/NHCO)에 따라 물성 경향을 예측할 수 있다. 분자 구조 내에 방향족 그룹(Aromatic group)을 가지는 경우 기계적, 열적 성질이 매우 향상된다. 다양한 단량체(모노머)를 사용하여 특징적인 물성을 가지는 공중합 나일론을 만들 수 있다.
명명법일반적으로 접두사 "PA"(폴리아미드) 또는 이름 "나일론"은 서로 바꿔 사용하며 같은 의미이다. 나일론 중합체에 사용되는 명명법은 각 단량체 단위의 탄소 수를 나타내는 숫자를 사용한다.[47][48] 이후 고리형 및 방향족 단량체의 사용으로 문자 또는 문자 집합을 사용하게 되었다.

  • 단일중합체 (Homopolymer): "PA" 또는 "나일론" 다음의 한 개의 숫자는 단일(monadic) 또는 하나의 아미노산(H2O 제외)을 단량체로 하는 단일중합체를 나타낸다.
  • 예: PA 6 또는 나일론 6: [NH−(CH2)5−CO]''n'' (카프로락탐으로 제조)
  • 이원 단일중합체 (Dyadic Homopolymer): 두 개의 숫자 또는 문자 집합은 두 개의 단량체(하나의 디아민과 하나의 디카르복실산)로 형성된 이원 단일중합체를 나타낸다. 첫 번째 숫자는 디아민의 탄소 수를 나타낸다. 명확성을 위해 두 숫자는 쉼표로 구분해야 하지만, 생략되는 경우도 많다.
  • 예: PA 또는 나일론 6,10 (또는 610): [NH−(CH2)6−NH−CO−(CH2)8−CO]''n'' (헥사메틸렌디아민과 세바스산으로 제조)
  • 공중합체 (Copolymer): 공단량체 또는 공단량체 쌍은 슬래시(/)로 구분한다.
  • 예: PA 6/66: [NH−(CH2)6−NH−CO−(CH2)4−CO]''n''−[NH−(CH2)5−CO]''m'' (카프로락탐, 헥사메틸렌디아민 및 아디프산으로 제조)
  • 예: PA 66/610: [NH−(CH2)6−NH−CO−(CH2)4−CO]''n''−[NH−(CH2)6−NH−CO−(CH2)8−CO]''m'' (헥사메틸렌디아민, 아디프산 및 세바스산으로 제조)


폴리프탈아미드(PPA)라는 용어는 중합체 사슬에서 반복 단위의 카르복실산 부분의 60% 이상이 테레프탈산(TPA)과 이소프탈산(IPA)의 조합으로 구성될 때 사용한다.
결정성 및 수소 결합
나일론 66의 수소 결합


녹는점(Tm) 이상의 온도에서 나일론과 같은 열가소성 중합체는 비결정성 고체 또는 점성 유체이며, 이때 사슬은 무작위 코일 형태를 가진다.[82] Tm 이하의 온도에서는 비결정 영역과 라멜라 결정 영역이 번갈아 나타난다.[82] 비결정 영역은 탄성을 제공하고, 결정 영역은 강도와 강성을 제공한다. 평면 아미드 결합(-CO-NH-)기는 매우 극성이므로 나일론은 인접한 가닥 사이에 여러 개의 수소 결합을 형성한다. 특히 모든 아미드 결합이 트랜스(trans) 배열에 있는 경우 나일론의 주쇄는 매우 규칙적이고 대칭적이므로, 종종 결정화도가 높고 우수한 섬유를 만든다. 결정화도는 형성 과정의 세부 사항과 나일론의 종류에 따라 달라진다.

나일론 66은 여러 개의 평행한 가닥이 이웃하는 펩타이드 결합과 정확히 6개와 4개의 탄소로 구성된 일정한 간격으로 정렬될 수 있으므로, 카보닐 산소와 아마이드 수소가 연속적으로 방해받지 않고 사슬 간 수소 결합을 형성할 수 있다. 나일론 510은 5개와 8개의 탄소로 구성된 일정한 구간을 가질 수 있다. 따라서 평행한 가닥은 넓고 끊어지지 않는 다중 사슬 β-주름 시트에 참여할 수 있으며, 이는 천연 실크 피브로인과 깃털의 β-케라틴에서 발견되는 것과 유사한 강하고 질긴 초분자 구조이다. 나일론 6은 방향이 혼합된 끊어지지 않는 수소 결합 시트를 형성하지만, β-시트 주름은 다소 다르다.

고화 시의 결정 패턴이 물성에 많은 영향을 미치므로 성형 시 온도 관리가 중요하다. 섬유로 압출될 때, 개별 고분자 사슬은 점성 유동으로 인해 정렬되는 경향이 있다. 그 후 냉간 인발(cold drawing)을 하면 섬유가 더 정렬되어 결정화도가 증가하고, 재료는 추가적인 인장 강도를 얻게 된다.[83] 실제로 나일론 섬유는 대부분 고속으로 가열된 롤을 사용하여 인발된다.[83]
흡습성나일론은 흡습성이 있어 주변 습도에 따라 수분을 흡수하거나 방출한다. 수분 함량의 변화는 고분자에 여러 가지 영향을 미친다. 첫째, 치수가 변하고, 더 중요한 것은 수분이 가소제 역할을 하여 유리 전이 온도(Tg)를 낮추고, 결과적으로 Tg 이하의 온도에서 탄성 계수를 낮춘다는 점이다.[84]

건조한 상태에서 폴리아마이드는 우수한 전기 절연체이다. 그러나 폴리아마이드는 흡습성이다. 물의 흡수는 전기 저항과 같은 재료의 일부 특성을 변화시킨다. 나일론은 양모나 면보다 흡수성이 낮다.
강화유리섬유(GF)를 첨가하여 강화하면 기계적 강도 및 열적 특성, 내후성 등을 현격하게 개선시킬 수 있다.
나일론 6과 나일론 66 비교월리스 캐러더스가 합성한 나일론 6,6은 아디프산과 헥사메틸렌디아민을 중합하여 만든다. 한편, 1941년 일본에서 도레이의 호시노 코우헤이 등에 의해 합성된[104] 나일론 6(합성 당시 이름은 아미란[105])은 카프로락탐을 개환중합하여 만든다. 일반적으로 나일론 6,6은 실크, 나일론 6은 목면에 가까운 촉감으로 여겨진다. 두 나일론의 주요 특성 차이는 다음과 같다.

구분나일론 66나일론 6
주름 고정높은 온도에서 가능-
분자 구조더 조밀함-
내후성/내광성우수상대적으로 낮음
촉감부드러움 (실크 유사)목면과 유사
녹는점높음 (256°C)상대적으로 낮음
내염색성우수염색 용이, 탈색 쉬움
내마모성우수우수
충격 저항성-더 높음
수분 흡수 속도-더 빠름
탄성/탄성 회복력-더 큼


기타 특성


  • 광택: 매우 광택이 나는 것, 반광택인 것, 무광택인 것 등 다양하게 조절 가능하다.
  • 내구성: 고강력 섬유는 안전벨트, 타이어 코드, 방탄 천 등에 사용될 정도로 내구성이 뛰어나다.
  • 신율: 신율이 높다.
  • 내마모성: 내마모성이 우수하다.
  • 탄성: 탄성이 높다 (나일론 직물은 열처리를 통해 탄성을 부여받는다).
  • 이지케어 의류 개발에 기여했다.
  • 내화학성 및 내생물성: 곤충, 곰팡이, 동물, 흰곰팡이, 부패 및 여러 화학 물질에 대한 저항성이 높다.
  • 용도: 카펫과 나일론 스타킹 등에 사용된다.
  • 가연성: 연소 시 타지 않고 녹는 특성이 있다. 나일론 의류는 면과 레이온보다 가연성이 낮지만, 녹아서 피부에 달라붙을 수 있다.[86][87]
  • 비강도: 비강도(무게 대비 강도)가 우수하다.

3. 2. 장점

나일론은 거미줄보다 가늘면서도 마찰에 강하고 인장강도가 다른 섬유보다 월등히 뛰어나다. 양모보다 가볍고 물에 젖어도 강도에 변함이 없으며, 탄력성과 보온성도 우수하다. 충해를 받지 않고, 곰팡이, 박테리아, 부패 및 많은 화학 물질에 대한 저항성이 높아 내구성이 뛰어나다. 이러한 특성 덕분에 의복에서부터 안전벨트, 타이어 코드, 방탄 천 등 산업용 소재에 이르기까지 매우 광범위하게 사용된다.

열처리 가공을 통해 형태를 고정하거나 양모와 같은 탄력성과 부드러운 촉감을 부여할 수 있으며, 흡습성도 개선할 수 있다. 염색이 잘 되고 내마모성이 우수하며, 신율(늘어나는 정도)이 높아 잘 늘어난다. 또한 이지케어(easy-care) 특성이 있어 관리가 용이한 의류 제작을 가능하게 했다. 면이나 레이온보다 가연성이 낮은 장점도 있다. 건조한 상태에서는 우수한 전기 절연체로 사용될 수 있다.

나일론은 천연섬유, 재생섬유, 다른 합성섬유에 비해 여러 가지 장점을 가지고 있어 그 용도가 계속 확대되고 있다.[132]

4. 생산 및 개발

1928년, 하버드 대학교 화학과 교수 출신인 월리스 캐러더스는 다국적 종합화학 기업 듀폰에 합류했다.[121] 당시 듀폰은 제1차 세계 대전 중 폭약 생산으로 큰 이익을 얻었으나 '죽음의 기업'이라는 불명예를 안게 되었고, 이를 개선하기 위해 자선사업과 생활용품 개발에 힘쓰고 있었다.[114] 2차 산업혁명 시기, 유기화학을 이용한 고분자 신물질 개발 경쟁이 치열했으며, 듀폰은 뛰어난 유기화학자인 캐러더스를 영입하여 신제품 개발에 나섰다.[122]

캐러더스와 연구팀은 1929년 폴리에스터를 개발했지만, 열과 물에 약해 실용성이 부족했다.[123] 동시에 합성고무 연구도 진행했는데, 당시 전기와 자동차 보급으로 타이어 등에 사용될 고무 수요가 급증했기 때문이다.[124] 3년간의 연구 끝에 1931년 합성고무 '네오프렌' 개발에 성공했다.[125][126] 폴리에스터 연구는 난항을 겪었으나, 대공황 타개를 위한 신제품 개발 압력 속에서 연구는 계속되었다.[114]

1935년, 마침내 캐러더스 팀은 물과 열에 강하고 탄력성, 신축성, 보온성이 뛰어난 새로운 합성섬유를 발명했다. 듀폰은 300만달러를 추가 투자하고 연구 인력을 보강하여 대량 생산 방법을 연구했다.[127] 1938년, 공업 생산에 성공한 이 섬유는 '나일론'으로 명명되었고, '공기, 석탄, 물로 만든 강철보다 강한 합성섬유'로 주목받았다. 이는 최초로 OOC-(CH2)6-NH2의 탈수축합으로 만들어진 합성섬유였다. 1939년 듀폰은 '나일론 66'이라는 상표로 제품을 출시하며 '거미줄보다 가늘고 강철보다 강하며 실크보다 아름다운 섬유'라고 홍보했다.[128][127]

나일론 개발 이후, 1938년 독일에서도 합성섬유가 개발되었다.[133] 1939년 일본에서도 전라남도 담양 출신의 한국인 과학자 리승기가 합성섬유 개발에 성공했다. 교토 대학 졸업 후 다카쓰기 연구소에서 근무하며 이룬 성과였으나,[134] 제2차 세계 대전 패망으로 대량 생산 전에 귀국해야 했다. 서울대학교 공대 교수로 재직 중 한국 전쟁 때 월북하여[135] 북한에서 연구를 계속, '비날론' 대량 생산에 성공하며 북한의 섬유 부족 문제 해결과 화학공업, 경공업 발전에 크게 기여했다.

나일론 66 및 관련 폴리아미드는 축합 중합으로, 디아민과 디카르복실산을 같은 비율로 반응시켜 생성된다.[49] 첫 번째 경우, "반복 단위"는 ABAB 구조를 가지는데, 이는 많은 폴리에스터와 폴리우레탄에서도 볼 수 있다. 이 공중합체의 각 단량체는 양쪽 끝에 같은 반응기를 가지고 있으므로, 아마이드 결합의 방향은 각 단량체 사이에서 반전된다. 이는 전체적인 방향성을 갖는 천연 폴리아미드 단백질과는 다릅니다(C 말단 → N 말단). 두 번째 경우(소위 AA) 반복 단위는 단일 단량체에 해당한다.[13][50]

듀폰(DuPont)의 월리스 캐러더스는 나일론 66을 특허받았다.[51][52][53]

디아민과 디카르복실산의 반응을 포함하는 나일론의 경우, 정확한 비율을 맞추기 어렵고, 비율의 차이는 10,000 달톤 미만의 바람직하지 않은 분자량에서 사슬 종결을 초래할 수 있다. 이 문제를 해결하기 위해, 상온에서 정확히 1:1 비율로 산과 염기를 중화시켜 결정성 고체 "나일론 염"을 형성할 수 있다. 이 염은 결정화하여 정제하고 원하는 정확한 화학량론을 얻는다. 285°C로 가열하면 염은 물을 생성하면서 나일론 중합체를 형성하는 반응을 한다.

펜타메틸렌디아민과 세바스산으로 만들어진 나일론 510은 나일론 66에 대한 캐러더스 특허에 포함되었다.[51] 나일론 610은 헥사메틸렌디아민을 사용하여 유사하게 생산된다. 세바스산의 상대적으로 높은 가격 때문에 이러한 재료는 더 비싸다. 높은 탄화수소 함량으로 인해 나일론 610은 더 소수성이며, 솔기 등 이러한 특성이 필요한 용도에 사용된다.[54]

시판되는 헤테로폴리머 폴리아미드
1,4-디아미노부탄1,5-디아미노펜탄MPMDHMDMXD노난디아민데칸디아민도데칸디아민비스(파라-아미노시클로헥실)메탄트리메틸헥사메틸렌디아민
아디프산46D666MXD6
세바스산4105106101010
도데칸이산6121212PACM12
테레프탈산4TDT6T9T10T12TTMDT
이소프탈산DI6I



시판되거나 되었던 이러한 중합체의 예:


  • PA46 DSM 스태닐[55]
  • PA410 DSM 에코팍스[56]
  • PA4T DSM 포 티이[57]
  • PA66 듀폰 자이텔[58]

4. 1. 세계적 생산 현황

세계적으로 나일론 섬유 시장은 크게 나일론 66과 나일론 6으로 나뉘어 있으며, 전체적으로 나일론 66이 약 40%를 차지한다. 미국 및 유럽에서는 나일론 66이 전체 나일론 시장의 약 50%를 점유하는 반면, 일본에서는 약 20% 정도만 나일론 66이고 나머지는 대부분 나일론 6이다.[136]

한국에서는 1953년에 일본으로부터 처음 수입되었으며[137], 1963년부터 국내에서 생산하기 시작했다.[114] 국내에서는 효성과 코오롱이 나일론 66 중합체를 생산할 수 있는 설비와 기술을 보유하고 있다.

1986년 전 세계 나일론 생산량은 340만ton으로 알려져 있다.[137] 2002년을 기준으로 대한민국은 세계 5대 합성섬유 생산국 중 하나이다.[138]

4. 2. 한국의 나일론 생산

한국에서는 1953년 일본으로부터 나일론이 처음 수입되었으며[137], 1963년부터 국내 생산이 시작되었다.[114] 국내 기업 중에서는 효성과 코오롱이 나일론 66 중합체를 생산할 수 있는 설비와 기술을 보유하고 있다. 대한민국은 2002년을 기준으로 세계 5대 합성섬유 생산국 중 하나이다.[138]

5. 용도



나일론은 1938년 칫솔의 솔 부분에 처음 상업적으로 사용되었으며, 이는 기존의 돼지털 칫솔을 대체하는 혁신이었다.[129][100][18] 그러나 나일론의 명성을 확고히 한 제품은 여성용 스타킹이었다. 1939년 뉴욕 세계 박람회에서 처음 선보인 나일론 스타킹은[130][19] 듀폰 여비서들의 실험을 거쳐 1940년 5월 15일 미국 전역에서 판매를 시작했다. 듀폰은 이 날을 '나일론의 날'(N-DAY)로 선포했으며,[140] 출시 당일 백화점 앞에는 사람들이 길게 줄을 섰고 준비된 400만 켤레가 순식간에 매진되었다. 스타킹을 구매한 여성들이 그 자리에서 신어보는 진풍경이 벌어지기도 했다.[114] 초기 가격은 실크 스타킹보다 두 배나 비쌌지만, 첫해에만 6,400만 켤레가 팔릴 정도로 폭발적인 인기를 끌었다.[114] 이로 인해 여성들 사이에서 스타킹 착용이 대중화되었고,[131] 실크보다 얇고 투명한 특성 때문에 여성들이 다리털을 밀기 시작했다는 설도 있다.[114]

제2차 세계 대전이 발발하자 나일론은 낙하산, 타이어 코드, 로프, 텐트, 방수포 등 군수품 생산에 우선적으로 사용되면서 스타킹을 비롯한 일반 제품 생산이 중단되었다.[88] 일부 여성들은 자신이 가진 나일론 스타킹을 낙하산 제작에 써달라며 국가에 헌납하기도 했다. 전쟁이 끝난 1945년 나일론 스타킹이 다시 시장에 나오자 여성들이 상점으로 몰려들어 폭동에 가까운 상황이 벌어지기도 했다. 샌프란시스코의 한 상점에서는 1만 명의 여성이 몰려 유리창이 깨지고 일부가 기절하는 사태까지 발생했다.[114] 전쟁 후 부족했던 실크와 나일론 때문에 낙하산 재료를 재활용하여 드레스를 만들기도 했다.[88]

1942년경, 낡은 나일론 스타킹을 모아 군용 낙하산 제작에 재활용했다.


나일론 생산의 대부분은 용융 방사를 통해 섬유 형태로 만들어진다. 의류용으로는 스타킹 외에도 양말, 셔츠, 블라우스, 수영복, 우비, 윈드브레이커, 스키복 등 다양한 스포츠웨어에 사용된다.[137] 특히 옷감 재료가 부족했던 시절 한국에서는 질기고 손질이 편하다는 장점 때문에 널리 보급되었다. 한복 손질에 어려움을 겪던 주부들에게 특히 환영받았으며, 양말에서 시작된 나일론 제품은 셔츠, 블라우스, 한복 옷감으로 빠르게 퍼져나가 복식 문화에 큰 영향을 미쳤다.[137] 우산 천으로도 널리 쓰인다.

산업용 섬유로서 나일론은 타이어 코드, 벨트용 코드, 로프, 텐트, 카펫 등에 사용된다. 나일론 6과 66 섬유가 주로 카펫 제조에 쓰인다. 허먼 E. 슈뢰더(Herman E. Schroeder)는 타이어에 나일론을 적용하는 연구를 개척했다.

플라스틱으로서 나일론은 내마모성이 뛰어나고 마찰 계수가 낮아 기어, 베어링, 나사, 개스킷 등 기계 부품에 널리 사용된다.[139][90][91] 특히 엔지니어링 등급 나일론(주로 나일론 6, 나일론 66)은 압출, 주조, 사출 성형 등 다양한 방식으로 가공된다.[92][93] 유리 섬유나 이황화 몰리브덴을 첨가하여 강도, 내충격성, 강성, 윤활성을 높인 나일론도 있다.[90] 나일론 수지는 자동차 산업, 특히 엔진룸 내부 부품에 많이 사용되며,[89][5] 유리 섬유 강화 나일론 복합재는 우수한 내열성 덕분에 흡기 매니폴드 등 금속 부품을 대체하기도 한다.[94][95] 또한, 레밍턴 나일론 66 소총의 개머리판이나[96] 현대식 글록 권총의 프레임처럼[97] 총기 부품 제작에도 사용된다.

이 외에도 나일론은 다양한 분야에서 활용된다.

  • 생활용품: 칫솔모,[100] 머리빗,[90] 낚싯줄 모노필라멘트 (주로 나일론 610, 612).[54]
  • 포장재: 산소 차단이 필요한 식품 포장 필름,[6] 육류 포장재, 소시지 껍질,[98] 내열성이 필요한 오븐 백.[99]
  • 기타: 용융 압출 또는 용액 상태에서 필름이나 인조 피혁을 만들 수 있다.[139] 전기적 성질은 뛰어나지 않지만 내마모성과 내열성이 좋아 전선 피복에도 사용된다.[139] 클래식 기타의 현으로도 사용되며, 적층 제조(3D 프린팅)의 필라멘트 소재로도 활용된다.


엠마 돔(Emma Domb)이 디자인한 파란색 나일론 볼 가운. 과학사연구소 소장.


스웨덴의 나일론 스타킹 공장에서 검품 작업 중인 모습 (1954년)


초기 순수 나일론 스타킹은 세로로 올이 나가는 '러너(run)' 현상이 잦았고,[7] 흡습성이 부족하여 착용감이 불편하다는 단점이 있었다.[31][32] 또한 정전기가 발생하거나[33][34] 특정 환경(대기오염 등)에서 분해되는 문제도 보고되었다.[9][35][36][37] 이러한 문제점을 해결하기 위해 면, 폴리에스터, 스판덱스 등 다른 섬유와 혼방하여 사용하는 방식이 개발되었고, 이는 나일론의 장점(탄력성, 내구성, 염색 용이성)을 유지하면서 단점을 보완하고 가격 경쟁력을 높이는 데 기여했다.[28]

6. 명칭 논란

나일론(nylon)이라는 이름의 유래에 대해서는 다양한 설이 존재한다. 스타킹용 섬유로서 올이 잘 풀리지 않는다는 의미에서 'norun'이라는 단어에서 유래했다는 주장이나, 이름 자체에 아무런 의미가 없다는 뜻에서 무(無)를 뜻하는 'nil'을 암묵적으로 담았다는 해석[103] 등이 제기되었다. 이러한 여러 추측들은 나일론의 발명과정과 발명자의 삶과 맞물려 더욱 확산되었다.

6. 1. 다양한 억측과 듀폰의 해명

나일론 스타킹이 선풍적인 인기를 끌면서 나일론은 전 세계인의 관심 대상이 되었다. 더욱이 나일론의 발명자인 월리스 캐러더스가 발명 후 자살했다는 사실이 알려지자, '나일론(Nylon|나일론영어)'이라는 명칭에 대해 여러 가지 추측이 나돌았다. 뉴욕(New York)과 런던(London)의 머리글자를 따서 만들었다는 설, 발명자 캐러더스의 허무한 죽음에서 따온 허무(Nihil|니힐la)와 듀폰(Dupont)의 '온(on)'을 합쳐 만든 이름이라는 설 등이 대표적이다.[140] 또 다른 설로는 나일론(Nylon)에는 아무런 뜻도 없으며, 다만 끝의 '-on'은 cotton|코튼영어이나 레이온(Rayon) 등 기존 섬유 이름과 운을 맞추기 위해 붙여진 것에 불과하다는 주장도 있었다.[140] 일본 자료에서는 스타킹용 섬유로서 올이 풀리지 않는다는 의미의 '노 런'(no run|노 런영어)에서 유래하여 'norun'이 되었다는 설이나, 명칭에 암묵적으로 무(無)(nil|닐la)의 의미를 담았다는 설[103]도 제기되었다.

이러한 다양한 억측에 대해 듀폰사는 사내 공모를 통해 선정한 신조어라고 공식적으로 해명했다.[114][142] 듀폰의 설명에 따르면, 처음에는 '올이 풀리지 않는다'는 의미를 담아 '노 런'(no run|노 런영어)으로 이름을 지으려 했으나, 실제로는 올이 풀리는 경우가 있어 소비자 불만을 우려했다고 한다. 그래서 모음 'o'와 'u'를 바꾸어 'nuron'으로 변경했다. 하지만 이 이름이 신경 단위를 뜻하는 neuron|뉴런영어과 발음이 같아 혼동을 피하기 위해 가운데 'r'을 'l'로 바꿔 'nulon'으로 다시 수정했다. 그러나 'nulon' 역시 발음이 어렵다는 의견이 있어 'nilon'으로 바꾸었고, 최종적으로 발음의 명확성을 위해 'i'를 'y'로 변경하여 'Nylon'이라는 이름이 탄생하게 되었다고 한다.[143]

그럼에도 불구하고 ‘나일론은 그 발명자의 비극적인 최후를 암시한 이름’이라는 이야기는 오늘날까지도 여전히 사람들에게 회자되고 있다.[114]

6. 2. 일본과의 신경전

나일론의 발명으로 미국과 일본 간에 신경전이 벌어졌다. 그 당시 미국의 비단 시장은 일본 제품이 큰 비중을 차지하고 있었으며, 비단 수출에는 일본 농림성이 앞장서고 있었다.[141] 그런데 듀폰사에서는 나일론을 개발한 후 일본 농림성의 코를 납작하게 해 놓았다는 뜻에서 농림성의 영어 발음(Nolyn)을 거꾸로 하여 'Nylon'이라는 이름을 지은 것이 아니냐는 시비가 일본과 미국 사이에 붙었다.[141] 무역전쟁으로 인해 심화된 양 국민 간 감정 대립 속에서, 일본의 한 영문 일간지는 'Nylon'이 "Now, you Lousy old Nipponese!"(자 보아라, 바보 같은 늙은 일본 놈들아!)라는 영어 표현의 첫머리 글자를 따서 지은 이름이라고 생떼를 쓰기 시작하며 갈등은 더욱 악화되었다.

7. 화학

일반적으로 접두사 "PA"(폴리아마이드) 또는 이름 "나일론"은 서로 바꿔 사용하며 같은 의미이다.

나일론 중합체에 사용되는 명명법은 최초의 단순 지방족 나일론 합성 과정에서 고안되었으며, 카르복실산의 탄소를 포함한 각 단량체 단위의 탄소 수를 나타내는 숫자를 사용한다.[47][48] 이후 고리형 및 방향족 단량체의 사용으로 문자 또는 문자 집합을 사용해야 했다. "PA" 또는 "나일론" 다음의 한 개의 숫자는 단일(monadic) 또는 하나의 아미노산(H2O 제외)을 단량체로 하는 단일중합체를 나타낸다.

: PA 6 또는 나일론 6: [NH−(CH2)5−CO]''n'' (ε-카프로락탐으로 제조)

두 개의 숫자 또는 문자 집합은 두 개의 단량체(하나의 디아민과 하나의 디카르복실산)로 형성된 이원(dyadic) 단일중합체를 나타낸다. 첫 번째 숫자는 디아민의 탄소 수를 나타낸다. 명확성을 위해 두 숫자는 쉼표로 구분해야 하지만, 쉼표가 생략되는 경우가 많다.

: PA 또는 나일론 6,10 (또는 610): [NH−(CH2)6−NH−CO−(CH2)8−CO]''n'' (헥사메틸렌디아민과 세바스산으로 제조)

공중합체의 경우, 공단량체 또는 공단량체 쌍은 슬래시로 구분한다.

: PA 6/66: [NH−(CH2)6−NH−CO−(CH2)4−CO]''n''−[NH−(CH2)5−CO]''m'' (카프로락탐, 헥사메틸렌디아민 및 아디프산으로 제조)

: PA 66/610: [NH−(CH2)6−NH−CO−(CH2)4−CO]''n''−[NH−(CH2)6−NH−CO−(CH2)8−CO]''m'' (헥사메틸렌디아민, 아디프산 및 세바스산으로 제조)

중합체 사슬에서 반복 단위의 카르복실산 부분의 60% 이상이 테레프탈산(TPA)과 이소프탈산(IPA)의 조합으로 구성될 때는 폴리프탈아미드(PPA)라는 용어를 사용한다.

녹는점(Tm) 이상의 온도에서 나일론과 같은 열가소성 중합체는 비결정성 고체 또는 점성 유체이며, 이때 사슬은 무작위 코일을 근사한다.[82] Tm 이하의 온도에서는 비결정 영역과 라멜라 결정 영역이 번갈아 나타난다.[82] 비결정 영역은 탄성을 제공하고, 결정 영역은 강도와 강성을 제공한다. 평면 아마이드(-CO-NH-)기는 매우 극성이므로 나일론은 인접한 가닥 사이에 여러 개의 수소 결합을 형성한다. 특히 모든 아마이드 결합이 트랜스(trans) 배열에 있는 경우 나일론의 주쇄는 매우 규칙적이고 대칭적이므로, 종종 결정화도가 높고 우수한 섬유를 만든다. 결정화도는 형성 과정의 세부 사항과 나일론의 종류에 따라 달라진다.

나일론 66은 여러 개의 평행한 가닥이 이웃하는 펩타이드 결합과 정확히 6개와 4개의 탄소로 구성된 일정한 간격으로 정렬될 수 있으므로, 카보닐 산소와 아마이드 수소가 연속적으로 방해받지 않고 사슬 간 수소 결합을 형성할 수 있다. 나일론 510은 5개와 8개의 탄소로 구성된 일정한 구간을 가질 수 있다. 따라서 평행한(하지만 반평행하지 않은) 가닥은 넓고 끊어지지 않는 다중 사슬 β-주름 시트에 참여할 수 있으며, 이는 천연 실크 피브로인과 깃털의 β-케라틴에서 발견되는 것과 유사한 강하고 질긴 초분자 구조이다. 나일론 6은 방향이 혼합된 끊어지지 않는 수소 결합 시트를 형성하지만, β-시트 주름은 다소 다르다. 각 알칸 탄화수소 사슬의 3차원 배열은 단일 결합된 탄소 원자의 109.47° 사면체 결합에 대한 회전에 따라 달라진다.

산업용 스피너렛의 구멍을 통해 섬유로 압출될 때, 개별 고분자 사슬은 점성 유동으로 인해 정렬되는 경향이 있다. 그 후 냉간 인발을 하면 섬유가 더 정렬되어 결정화도가 증가하고, 재료는 추가적인 인장 강도를 얻게 된다.[83] 실제로 나일론 섬유는 대부분 고속으로 가열된 롤을 사용하여 인발된다.[83]

블록 나일론은 형성 중 전단 응력으로 인해 표면 근처를 제외하고는 결정성이 낮은 경향이 있다. 나일론은 투명하고 무색이거나 유백색이지만 쉽게 염색할 수 있다. 다가닥 나일론 코드와 로프는 미끄럽고 풀어지기 쉽다. 이를 방지하기 위해 끝 부분을 불꽃이나 전극과 같은 열원으로 녹여 융합할 수 있다.

나일론은 흡습성이 있어 주변 습도에 따라 수분을 흡수하거나 방출한다. 수분 함량의 변화는 고분자에 여러 가지 영향을 미친다. 첫째, 치수가 변하고, 더 중요한 것은 수분이 가소제 역할을 하여 유리 전이 온도(Tg)를 낮추고, 결과적으로 Tg 이하의 온도에서 탄성 계수를 낮춘다는 점이다.[84]

건조한 상태에서 폴리아마이드는 우수한 전기 절연체이다. 그러나 폴리아마이드는 흡습성이다. 물의 흡수는 전기 저항과 같은 재료의 일부 특성을 변화시킨다. 나일론은 양모나 면보다 흡수성이 낮다.

나일론 66과 나일론 6의 특징 비교
특징나일론 66나일론 6
주름 고정더 높은 온도에서 가능-
분자 구조더욱 조밀함-
내후성/내광성향상됨-
촉감부드러움 (실크에 가까움)목면에 가까움
녹는점높음 (256°C)상대적으로 낮음
내염색성우수함염색 용이, 탈색 쉬움
내마모성우수함-
충격 저항성-더 높음
수분 흡수 속도-더 빠름
탄성/탄성 회복력-더 큼



나일론의 다른 일반적인 특징은 다음과 같다.


  • 광택: 매우 광택이 나는 것, 반광택인 것, 무광택인 것 등 다양하게 조절 가능.
  • 내구성: 고강력 섬유는 안전벨트, 타이어 코드, 방탄 천 등에 사용됨.
  • 높은 신율
  • 우수한 내마모성
  • 높은 탄성: 나일론 직물은 열처리되어 탄성이 높음.
  • 관리 용이성: 이지케어 의류의 길을 염.
  • 내화학성 및 내생물성: 곤충, 곰팡이, 동물, 흰곰팡이, 부패 및 많은 화학 물질에 대한 높은 저항성.
  • 용도: 카펫과 나일론 스타킹 등에 사용됨.
  • 열 반응: 타지 않고 녹음.
  • 군사용: 많은 군사용품에 사용됨.
  • 우수한 비강도
  • 적외선 투과율: -12 dB[85]


나일론 의류는 면과 레이온보다 가연성이 낮지만, 나일론 섬유는 녹아서 피부에 달라붙을 수 있다.[86][87]

월리스 캐러더스가 합성한 나일론 6,6은 아디프산과 헥사메틸렌디아민을 중합하여 만든다. 한편, 1941년 일본에서 東洋レーヨン(현・도레이)의 호시노 코우헤이 등에 의해 합성된[104] 나일론 6(합성 당시의 이름은 아미란[105])는 ε-카프로락탐을 개환중합하여 만든다. 1960년대에는 듀폰사에 의해 니켈 촉매를 이용한 1,3-부타디엔의 히드로시아노화에 의한 나일론 6,6의 합성법이 개발되었다. 그 외에 프로필렌을 암모산화한 아크릴로니트릴을 원료로, 몬산토사(현: 바이엘)가 개발한 전해 히드로이량화법에 의해 중간체 아디포니트릴을 합성하는 방법도 있으며, 벤젠·부타디엔·프로필렌의 가격 동향과 전력 가격에 따라 우열이 변동한다.[106]

8. 환경 영향

모든 나일론은 특히 강산에 의한 가수분해에 취약하며, 이는 본질적으로 합성 과정의 역반응이다. 강산에 노출된 나일론 제품은 분자량이 감소하고 영향을 받은 부분에 빠르게 균열이 생긴다. 나일론 6과 같은 저급 나일론은 나일론 12와 같은 고급 나일론보다 강산에 더 취약하다. 따라서 나일론 부품은 납축전지의 전해질과 같은 황산과 접촉하는 환경에서 사용하기 어렵다. 또한, 성형 과정에서 고온의 물은 중합체를 분해할 수 있으므로, 성형 기계 배럴 내에서의 가수분해를 막기 위해 나일론을 건조하는 과정이 필요하다.[70]

나일론 생산은 환경에 상당한 영향을 미친다. 유럽에서 생산되는 카펫용 나일론의 평균 온실가스 배출량은 5.43kg의 이산화탄소 환산량(CO2eq)으로 추산된다. 이는 양모와 비슷한 수준의 탄소 발자국이지만, 나일론의 내구성이 더 높아 전체적인 탄소 발자국은 더 낮을 수 있다.[71] PlasticsEurope의 자료에 따르면, 나일론 66의 온실가스 배출량은 6.4kg CO2eq이며, 생산에 필요한 에너지 소비량은 킬로그램당 138 kJ이다.[72] 나일론의 환경 영향을 평가할 때는 생산 단계뿐만 아니라 사용 단계까지 고려하는 것이 중요하다.

나일론 폐기물 처리 역시 환경 문제를 야기한다. 다양한 종류의 나일론은 연소 시 시안화수소를 포함한 위험하고 유독한 연기나 재를 발생시킨다. 나일론 생산에 투입된 높은 에너지를 회수하기 위한 소각은 비용이 많이 들기 때문에, 대부분의 나일론 폐기물은 매립지로 보내져 매우 느리게 분해된다. 버려진 나일론 직물이 분해되는 데는 30년에서 40년이 걸리는 것으로 알려져 있다.[73] 특히, 폐어망과 같이 바다에 버려지는 나일론 어구는 해양 부유 쓰레기의 주요 원인이 되어 해양 생태계를 위협한다.[74]

나일론은 강력한 중합체이므로 재활용에 적합하다. 많은 나일론 수지는 사출 성형 과정에서 발생하는 런너나 스프루를 분쇄하여 새로운 원료 과립과 혼합하는 폐쇄 루프 방식으로 직접 재활용될 수 있다.[75] 그러나 나일론 재활용 공정의 비용과 기술적 어려움 때문에 많은 기업들은 재활용 대신 저렴한 새 플라스틱을 사용하는 것을 선호한다.[74] 그럼에도 불구하고 일부 기업들은 나일론 재활용에 적극적으로 나서고 있다. 미국의 의류 회사 파타고니아는 재활용 나일론을 사용한 제품을 생산하며, 폐어망을 재활용하여 선글라스와 스케이트보드를 만드는 Bureo라는 회사에 투자하기도 했다.[74] 이탈리아 회사인 Aquafil 역시 바다에 버려진 어망을 재활용하여 의류를 생산하는 기술을 선보였다.[76] Vanden Recycling과 같은 회사는 영국, 호주 등 여러 국가에서 나일론 및 기타 폴리아마이드(PA) 재활용 사업을 운영하고 있다.[77]

주거용 카펫 산업에서 나일론은 여전히 가장 인기 있는 섬유이지만, 폐기물 문제는 심각하다. 미국 EPA의 2018년 추산에 따르면, 미국에서 폐기된 카펫 섬유, 바탕재, 패딩 중 단 9.2%만이 재활용되었고, 17.8%는 폐기물 에너지화 시설에서 소각되었으며, 나머지 73%는 매립지에 버려졌다.[79] 세계적인 카펫 회사들은 재활용되지 않은 재료를 포함한 비처녀(non-virgin) 재료의 재사용을 산업의 미래 방향으로 제시하고 있다.[80][81]

최근 자연 환경에서 분해되지 않는 미세 플라스틱이 해양 생물에 미치는 심각한 영향이 알려지면서 국제기구와 각국 정부 차원에서 대책 마련이 추진되고 있다. 나일론 역시 생분해성이 거의 없기 때문에, 이를 단량체(monomer)로 분해할 수 있는 효소(나일론 가수분해 효소)에 대한 연구가 진행 중이다.[110]

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