아크릴 섬유
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1. 개요
아크릴 섬유는 아크릴로니트릴을 원료로 하여 만들어지는 합성 섬유의 일종이다. 자유 라디칼 중합을 통해 생산되며, 습식 또는 건식 방사 방식을 사용한다. 양모와 유사한 부드러움과 따뜻함을 제공하여 의류, 가정용 가구, 차양 등 다양한 용도로 사용된다. 1950년 듀폰이 상업 생산을 시작했으며, 현재는 중국 등에서 생산량이 증가하는 추세이다. 하지만 세탁 시 미세 플라스틱을 다량 배출하여 환경 문제를 야기하기도 한다.
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| 아크릴 섬유 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
 | |
| 종류 | 합성 섬유 |
| 구성 성분 | 고분자 |
| 주성분 | 폴리아크릴로나이트릴 |
| 발명 | 1941년 |
| 첫 생산 | 1950년 |
| 특성 | |
| 장점 | 가볍고 부드러움 양모와 유사한 촉감 염색 용이 내후성 우수 내약품성 우수 내충성 우수 보온성 우수 |
| 단점 | 정전기 발생 쉬움 필링 발생 쉬움 열에 약함 구김이 잘 생김 |
| 용도 | |
| 의류 | 스웨터 담요 양말 스포츠웨어 |
| 산업용 | 카펫 커튼 인조 모피 텐트 돛 |
| 기타 정보 | |
| 관련 섬유 | 모다크릴 섬유 나이트릴 섬유 |
2. 생산
아크릴 섬유는 화학 섬유의 일종으로, 아크릴로니트릴을 용매에 녹여 노즐에서 압출하여 방사하는 용액 방사법으로 만들어진다.[9][10] 염화 비닐을 공중합하여 만든 아크릴계 섬유(Modacrylic Fiber)와는 구별되며, 메타크릴산 메틸을 주성분으로 하는 아크릴 수지와도 다르다.[9][10]
아크릴 섬유는 스웨터, 모자, 손뜨개질 실, 양말, 카펫, 차양, 보트 덮개, 실내 장식 등에 사용되며, 탄소 섬유의 전구체인 PAN으로도 활용된다.
2. 1. 생산 방식
아크릴 섬유는 수성 현탁액에서 자유 라디칼 중합에 의해 형성된다. 섬유는 다음과 같은 방식으로 생산된다.- 습식 방사: N,N-다이메틸폼아미드(DMF) 또는 수성 티오시안산 나트륨과 같은 용매에 중합체를 용해시키고, 이를 여러 개의 구멍이 있는 방사구를 통해 계량한 다음 동일한 용매의 수용액에서 생성된 필라멘트를 응고시킨다.
- 건식 방사: 가열된 불활성 기체 흐름에서 용매를 증발시킨다.
세척, 연신, 건조 및 크림핑 과정을 거쳐 가공이 완료된다. 아크릴 섬유는 일반적으로 0.9에서 15까지 다양한 데니어로 생산되며, 절단된 스테이플 또는 500,000개에서 100만 개의 필라멘트 토우 형태로 생산된다.
1950년대 후반, Courtaulds Ltd는 용매 중합 공정을 통해 나중에 "Courtelle"이라고 불리는 아크릴 섬유 생산을 연구하기 시작했다. 아크릴산 메틸(6%)과 아크릴로니트릴을 50% 티오시안산 나트륨 용액에서 중합하여 다양한 데니어 등급의 "courtelle" 섬유를 생산하기 위한 방사 준비 도프를 생산했다. 티오시안산 나트륨 용액은 재농축 및 재사용되었다. 반응은 연속 공정으로, 반응물의 약 5%가 재활용되었다. 이 재활용 공정은 용매 재활용과 마찬가지로 공정에서 오염 물질의 축적을 초래했다. 코벤트리 록허스트 레인에 있는 화학 공학 연구소와 리틀 히스에 있는 사전 생산 파일럿 플랜트에서 많은 연구를 통해 재활용 문제를 해결했다. 그 결과, 그림스비에 있는 새로운 생산 공장에서 이 공정이 상업적으로 성공을 거두었다.[1]
2. 2. 생산 현황
아크릴 섬유 생산은 극동, 터키, 인도, 멕시코, 남아메리카를 중심으로 이루어지고 있다. Dralon 및 Fisipe를 포함한 여러 유럽 생산 업체들이 여전히 운영을 계속하고 있다. 미국의 생산 업체들은 생산을 종료했지만(마찰재, 개스킷, 특수 용지, 전도성 및 스투코와 같은 특수 용도 제외), 아크릴 토우와 스테이플은 여전히 미국에서 실로 방적되고 있다. 과거 미국의 주요 아크릴 브랜드로는 Acrilan (Monsanto)과 Creslan (American Cyanamid)이 있었다. 현재 사용되는 다른 브랜드 이름으로는 Dralon (Dralon GmbH)과 Drytex (Sudamericana de Fibras, S.A.)가 있다.1950년에 듀폰사가 처음으로 아크릴 섬유 공업 생산을 시작했다. 비교적 간단한 기술로 생산이 가능하기 때문에, 중국 등 제3국으로의 기술 이전이 진행되어 생산량도 증가 추세에 있다. 반면, 일본을 포함한 선진국에서는 생산이 감소 추세이며, 2002년에는 일본에서 처음으로 국산 기술로 아크릴 섬유를 제조한 아사히카세이가 시장에서 철수하는 등, 비즈니스 측면에서는 비용 경쟁으로 어려운 환경에 놓여 있다.[9] 2014년 현재, 일본 국내에서 제조되는 화학 섬유 중, 아크릴 섬유·아크릴계 섬유는 14퍼센트의 비율을 차지하고 있다.[9]
3. 특징 및 용도
아크릴 섬유는 가볍고 부드러우며 따뜻하여 양모와 비슷한 느낌을 준다.[2] "천연", "생 백색" 또는 "염색되지 않은" 아이보리색 형태로 압출되기도 하며, 안료 섬유는 색상 고착성이 가장 높다. 다른 합성 섬유 및 천연 섬유에 비해 탄성이 매우 뛰어나 캐시미어의 저렴한 대안으로 의류에 사용되기도 한다. 일부 아크릴 직물은 보풀이 쉽게 생길 수 있지만, 보풀이 적은 변종도 있다. 염색성이 좋고, 세탁 가능하며, 일반적으로 저자극성이다.
옷벌레 유충은 아크릴을 소화할 수 없지만, 양모와 혼방되거나 더러워진 아크릴 섬유는 혼방 섬유 때문에 먹힐 수 있다.[3]
아크릴은 뜨개질이나 코바늘 뜨개질을 하는 공예가들에게 유용한 수공예 섬유로 여겨진다. 아크릴 실은 천연 섬유보다 가격이 저렴하지만, 부드러움과 펠트화 경향 등 일부 특성이 부족하여 "저렴하다"고 인식될 수 있다. 완성된 의류의 모양을 고정하기 위해 열이 필요하며, 양모와 같은 대안보다 젖었을 때 따뜻하지 않다. 일부는 뜨개질할 때 "끼익"거리는 소리가 나거나 실에 신축성이 부족하여 뜨개질하기 어렵다고 불평하기도 한다. 반면 기계 세탁이 가능하고 색상 견뢰도가 매우 높아 세탁이 잦은 아기 의류 등에 유용하지만, 천연 섬유보다 가연성이 높아 주의해야 한다.
3. 1. 섬유 특성
아크릴 섬유는 양이온 염료에 대한 염색성이 뛰어나 합성 섬유 중 가장 선명하게 염색할 수 있다.[9] 산, 알칼리 등 약품에 강하고, 햇빛에 의한 열화나 빗물 등에 대한 내후성이 뛰어나다.[9] 양털과 비슷하게 과학적으로 만들어졌기 때문에 부피가 크고 부드러운 감촉을 가지며, 주로 스테이플 섬유(단섬유)로 사용된다.[9] 열을 가하면 수축하기 쉬우므로, 수축된 아크릴 섬유와 일반 아크릴 섬유를 혼방한 하이 벌키 실을 사용한 스웨터 등의 니트 제품이나, 모사, 담요, 카펫의 제조에 많이 사용된다.[9]3. 2. 주요 용도
아크릴 섬유는 스웨터, 모자, 손뜨개질 실, 양말, 카펫, 차양, 보트 덮개, 실내 장식 등에 쓰인다.[9] PAN을 원료로 하는 탄소 섬유[10]의 전구체로도 사용된다. 아크릴계 섬유는 난연성이 있어 방염 커튼 등 난연 인테리어 소재로 사용되며, 광섬유나 PAN계 탄소 섬유에도 사용된다.[9][10]3. 3. 아크릴계 섬유 (Modacrylic Fiber)
아크릴로니트릴과 염화 비닐을 6:4 비율로 공중합하여 만든 폴리아크릴로니트릴·폴리염화 비닐을 방사한 섬유이다. 아크릴계 섬유(Modacrylic Fiber)라고도 불리며, 아크릴 섬유와 구별된다.[9] 아크릴계 섬유는 아크릴 섬유와 일반적인 특징은 같지만, 난연성이 있어 방염 커튼 등 난연 인테리어 소재로 주로 사용된다.[9]4. 환경 문제
아크릴 섬유는 세탁 과정에서 다량의 미세 플라스틱을 배출하여 환경 오염을 유발할 수 있다는 문제가 제기된다.
4. 1. 미세 플라스틱 배출
영국 플리머스 대학교 연구팀은 가정용 세탁기에서 여러 온도와 다양한 세제 조합으로 다양한 합성 섬유를 세탁하면서 배출되는 미세 섬유의 양을 정량화하기 위해 12개월 동안 분석을 수행했다. 연구 결과 아크릴 섬유는 세탁 한 번당 약 73만 개의 작은 합성 입자(미세 플라스틱)를 배출하여, 폴리에스터-면 혼방 섬유보다 5배, 순수 폴리에스터 섬유보다 약 1.5배 더 많은 양을 배출하는 것으로 나타났다.[4][5][6][7] 생태학자 마크 브라운의 연구에 따르면, 전 세계적으로 해안선에서 합성 섬유 폐기물이 발견되었으며, 하수 배출구 근처에서 가장 높은 농도를 보였다. 해안가에서 발견된 인공 재료 중 85%가 미세 섬유였으며, 의류에 사용되는 나일론과 아크릴과 같은 종류의 섬유와 일치했다.[8]5. 역사
1950년 듀폰사가 처음으로 아크릴 섬유(오론, Orlon)의 상업 생산을 시작했다.[9] 듀폰은 1948년 나일론과 경쟁할 수 있는 직물 개발을 시작, 1952년 염색 가능한 아크릴 섬유 개발에 성공하였다. 비교적 간단한 기술로 생산이 가능하여, 중국 등 개발도상국으로 기술 이전이 활발하게 진행되었다. 한국을 포함한 선진국에서는 생산 감소 추세이며, 2002년 아사히카세이(旭化成)가 시장에서 철수하는 등 어려움을 겪고 있다.
참조
[1]
웹사이트
1941–69: Changing Times. Orlon® : 1941
http://www2.dupont.c[...]
Dupont Corporation
2015-07-09
[2]
서적
Sewing Smart with Fabric
https://books.google[...]
DRG Wholesale
2004
[3]
웹사이트
Fabric Insect Pests: Clothes Moths & Carpet Beetles
http://www2.ca.uky.e[...]
1995-02
[4]
뉴스
Inside the lonely fight against the biggest environmental problem you've never heard of | Guardian Sustainable Business
https://www.theguard[...]
The Guardian
2014-10-27
[5]
웹사이트
Washing clothes releases thousands of microplastic particles into environment, study shows
https://www.plymouth[...]
Plymouth University
2016-09-27
[6]
간행물
Release of Synthetic Microplastic Plastic Fibres From Domestic Washing Machines: Effects of Fabric Type and Washing Conditions
2016
[7]
뉴스
Single clothes wash may release 700,000 microplastic fibres, study finds | Environment
https://www.theguard[...]
The Guardian
2016-09-27
[8]
간행물
Accumulation of Microplastic on Shorelines Worldwide: Sources and Sinks
2011-09-06
[9]
서적
わかりやすいアパレル素材の知識
ファッション教育社
2016
[10]
서적
はじめて学ぶ繊維
日刊工業新聞社
2011
[11]
웹사이트
1941–69: Changing Times. Orlon® : 1941
http://www2.dupont.c[...]
Dupont Corporation
2015-07-09
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