섬유의 일반적 특성

2024.05.18 - [섬유] - 섬유의 분류

섬유의 분류

 

1) 섬유장 (Fiber length)

섬유는 가늘고 긴 것이 특징이며 섬유의 종류에 따라 그 길이가 다르다. 화학 섬유는 길이를 자유롭게 만들 수 있지만 천연 섬유의 길이는 한계가 있으며 실로서 사용할 경우 긴 것일수록 만들기 편리하고 외관이 좋으며 윤활성이 좋다. 천연 섬유는 그 길이와 굵기가 다양하므로 만들고자 하는 실의 용도에 따라 적당한 것을 골라서 사용하며 화학 섬유 등과 같이 길이가 무한히 긴 것도 용도에 따라 짧게 잘라 방적하여 실을 만들기도 한다.  이러한 실은 단섬유를 집합하여 만든 실에 비하여 촉감, 보온력, 외관 등이 달라지며 이렇게 짧게 자른 섬유를 스테이플 파이버(Staple fiber)라고 한다. 

 

2) 굵기

섬유의 굵기는 지름, 단면적 등으로 나타낼 수 있지만 대체로 섬유의 단면이 완전한 원형이 아니므로  정확하지 않다. 따라서 굵기를 표시하는 간접적인 방법으로 일정 길이에 대한 중량의 비 또는 그 역으로 일정 중량에  대한 길이의 비를  나타내는 번수, 예를 들어 데니어(Denier), 텍스(Tex)로서 나타낸다.

1 Denier : 실 9,000m 길이당 무게가 1g(변화치) → 무게가 2g이면 2denier [denier 값이 증가할수록 실의 두께가 두꺼워짐]

1 Tex : 실 1,000m 길이당 무게가 1g(변화치) → 무게가 2g이면 2tex [tex 값이 증가할수록 실의 두께가 두꺼워짐]

1 Tex = 9 Denier

 

 

표3. 각종 섬유의 섬도와 직경

구 분		섬도(Denier)	섬유의 직경(㎛)
천연섬유	인간 모발	50 ∼ 65	60 ∼ 80
	면	12 ∼ 18	12 ∼ 18
	양 모	3 ～ 10	20 ～ 40
	인견	1 ～ 1.3	12 ～ 13
합성섬유	보통사	1.5 ～ 6	15 ～ 125
	극세사	0.5 ～ 1	7 ～ 10
	초극세사	0.3 이하	5 이하

 

3) 섬유의 단면

섬유의 단면을 현미경으로 관찰하면 섬유의 종류에 따라 각각 특징이 있다. 원형단면을 가진 섬유의 종류로는 양모, 나일론, 폴리에스터, 폴리프로필렌 등이며, 촉감이 아주 부드럽고 투명한 특성을 갖고 있으나, 피복성은 나쁘다. 삼각단면을 가진 섬유로는 견, 나일론, 폴리에스터 등이 있으며, 빛의 입, 반사 각도 차이로 섬유에 광택이 아주 우수한 특성을 지닌다.

 

4) 균제도 (Evenness)

섬유나 실 등이 가지고 있는 품질이나 외관 등의 균일한 정도를 균제도라고 하며, 특히 섬유의 길이와 굵기가 고르면 방적하는데 유리할 뿐만 아니라 방적사의 균제성과 강도 등의 향상에도 영향을 준다.

5) 권축도

섬유가 가진 파상, 나선상의 주름을 권축 (Crimp, Curl)이라 한다. 이것은 방적 공정 중 섬유 간의 엉킴성을 좋게 하여 방적성을 향상시키고 제품에 탄성과 촉감, 보온성을 부여한다. 

 

6) 강력(Strength)과 신도(Elongation)

섬유의 강력과 신장도는 가장 중요한 요소이다. 강력에는 인장에 대한 강력, 굴곡에 대한 강력, 마찰에 대한  강력 등과 같은 역학적 외력에 견디는 힘이 있으며, 이들 중에서 인장에 견디는 힘이 대표적인 것이며 측정도 쉽기 때문에 일반적으로 인장 강도로 섬유의 강력을 나타낸다. 섬유의 강신도는 흡습의 정도에 따라 크게 달라지기 때문에 비교할 때는 반드시 표준 상태인, 온도 20±2℃, 상대 습도(RH) 65±2%로 한다. 일반적으로 온도  70°F 또는 20∼25℃, 상대습도 65%에서의 강신도를 건조시의  값으로 정하고 있다.

 

 

표 4 주요 섬유의 강도와 신장도

섬유	강도(gf/d)	강도비(%)	신장도(%)
면	3.0∼4.9	102∼110	3∼10
아마	5.6∼6.6	105∼116	2.7∼3.3
견	3.0∼4.0	75∼95	15∼25
양모	1.0∼1.7	76∼97	25∼35
인견(보통)	1.7∼2.3	44∼54	18∼34
아세테이트(보통)	1.2∼1.4	60∼70	24∼35
나일론(보통)	4.8∼6.4	85∼90	28∼42
폴리에스터	4.3∼5.5	100	20∼32
아크릴	2.2∼3.2	80	20∼38
폴리프로필렌	4.5∼75	100	25∼60

 

 

7) 흡습성

섬유는 대기 중에서 스스로 수분을 흡수하는 성질이 있으며 흡수하는 수분의 양은 섬유의 종류에 따라 상당한 차이가 있다. 상대 습도 65%와 온도 20℃에서 측정한 값을 사용하며 이 때의 수분율을 표준 수분율이라고 한다.

 

 

표 5 주요 섬유의 표분 수분율과 공정수분율 (KS K 0301) (단위 : %)

섬 유 의 종 류	표준 수분율	공정 수분율	섬 유 의 종 류	표준 수분율	공정 수분율
면	8	8.5	양모	16	18.25
마류(대마,아마,저마)	9	12	정련견	9	12
레이온계 섬유	12	11	아크릴계 섬유	1.0∼2.5	2
아세테이트섬유	6.5	6.5	폴리비닐알코올계 섬유	5	5
폴리아미드계섬유	4	4.5	올레핀계 섬유	0.01	0.0
폴리에스터계섬유	0.4	0.4	유리 섬유	0.01	0.0

 

 

8) 초기 탄성률

초기 탄성률은 신장의 초기, 즉 아주 작은 신장에 필요한 힘의 크기를 나타내는 단위가 되므로 섬유의 강·연성을 나타낸다. 따라서 섬유의 초기 탄성률이 크다는 것은 그 섬유가 뻣뻣하다는 것을  의미한다. 섬유의 초기 탄성률은 섬유의 성질 및 용도에 크게 영향을 미친다.

 

표 6 주요 섬유의 초기 탄성률

섬 유	초기 탄성률(gf/d)	섬 유	초기 탄성률(gf/d)
면	42 ∼ 82	레이온	48 ∼ 68
저마	180 ∼ 400	폴리프로필렌	45 ∼ 100
양모	24 ∼ 34	아세테이트	26 ∼ 41
견	76 ∼ 117	나일론	15 ∼ 30
폴리에스터	50 ∼ 100	아크릴	40 ∼ 60

 

9) 탄성

섬유를 잡아당기면 늘어났다가 외력이 제거되면 다시 줄어드는데, 섬유가 외력에 의해 늘어났다가 외력이 제거되었을 때 본래의 길이로 돌아가는 능력을 탄성이라 하고 늘어난 길이에 대한 회복된  길이의 백분율을 탄성 회복율이라고 한다.

 

 

표 7 섬유의 탄성 회복율(2% 신장 시, 30초간)

섬 유	탄성회복률(%)	섬 유	탄성회복률(%)
면	74	아세테이트	94
아마	64	나일론	100
저마	52	폴리에스터	97
견	92	아크릴	99
양모	99	올레핀	90 ∼ 100
레이온	82	비닐론	72

 

 

10) 레질리언스(resilience)

섬유가 외부 힘의 작용으로 굴곡, 압축 등의 변형을 받았다가 외부 힘을 제거 하였을 때 원래의 상태로 되돌아가는 능력을 레질리언스라고 한다.

 

11) 비중

섬유의 비중은 그 이용 가치와 밀접한 관계가 있으며 오늘날과 같이 의복을 가볍게 입으려는 경향에  따라 비중이 작은 섬유가 애용된다. 그러나 비중이 너무 작으면 의복의 드레이프성이 좋지 못하고 보온성이 대체로 크다. 섬유마다 고유의 비중을 갖고 있어 비중은 섬유의 감별에 이용되기도 한다. 

 

 

12) 마찰 계수 및 내마찰성

섬유의 마찰 계수 측정은 어려우며 마찰의 대상물에 따라 계수도 달라진다. 섬유의 마찰 계수는 방적 작업과 관계가 있으며 마찰 계수가 작은 것이 방적하기 좋다. 그러나 방적사의 강력면에서 볼 때는 섬유 상호간의 마찰 계수가 클수록 실의 강력이 크다. 내마찰성은 각종 마찰에 대한 저항을 말하며 피복의 내구력을 좌우하는 것으로 합성 섬유가 현저하게 강하다.

 

13) 방적성(spinnability)

펠트나 부직포를 제외한 대부분의 직물은 일단 실의 형태로 만들어 직물을 제조하는 것이므로 짧은 섬유를 방적하여 실을 만들어 방적할 수 있는 성질을 방적성 또는 가방성이라 한다.

 

 14) 열전도 및 보온성

피복의 주요한 목적 중의 하나가 더위와 추위를 막는 것이다. 따라서 보온성을 높이려면 섬유의 열전도율이 낮아야 하고 체온의 발산을 위해서는 열전도율이 높아야 한다.

 

15) 내열성(heat resistance)

섬유 및 그 제품은 염색 가공, 세탁, 건조, 다림질, 기타 외부로부터 열의 작용을 받는 경우가 많아서  어느 정도의 열에 대해 견디는 성질이 있어야 하며 이것을 내열성이라고 한다.

 

16) 열가소성

 

고체가 열이나 외부의 힘 또는 수분의 작용에 의해서 형태가 바뀌어지고 열과 힘, 수분을 제거한 후에도 그 형태를 그대로 유지하는 성질을 가소성(plasticity)이라 한다. 이 중에서 특히 열에 의한 가소성을  열가소성이라 한다. 섬유나 섬유 제품을 그 섬유의 융점보다 조금 낮은 온도에서 형태를 잡아주면 그 형태는 거의 영구적이어서 세탁이나 다림질에 의해 변하지 않는다. 이러한 열처리에 의한 형태 고정을 열 고정(heat set)이라고 한다. 폴리에스터 주름 치마, 나일론  스타킹 스트레치사 등은 열가소성을 이용한 열 고정의 좋은 예이다.

 

 

17) 대전성

섬유는 건조 상태에서 마찰시키면 정전기가 발생하는 성질이 있다. 섬유의 대전성은 섬유 자체의 화학적 조성에도 관계가 있으나 흡습성과 밀접한 관계가 있다. 섬유가 대전하면 제조 공정 중 섬유끼리 반발하기도 하고 기계에 부착하기도 하며 먼지를 흡착하는 등 작업에 장애가 될 뿐만 아니라 이러한 섬유로 된 옷을 입으면 겉옷과 속옷이 들어붙고 옷을 입거나 벗을 때 정전기의 발생으로 불쾌하며 먼지를 흡착하여 옷이 더러워지는 등 불편이 많다.

 

18) 취화(degradation) 및 내후성(weather resistance)

섬유는 오랜 시간 대기 중에 노출되어 햇빛, 공기, 비 등의 작용을 받으면 점차 강도가 떨어져 약해진다. 이것을 섬유의 취화 또는 노화라고 하며 이러한 기후 조건에 견디어 약해지지 않는 성질을 내후성이라 한다.

 

19) 내약품성

섬유 제품은 제조 공정과 사용 중에 여러 가지 약품과 접할 기회가 많으므로 산, 알칼리, 표백제, 유기용매 등에 대해 충분히 견딜 수 있는 성질을 가져야 하며 화학 약품에 대한 저항성은 화학적 조성에 따라 상당한 차이를 나타낸다.

20) 염색성

섬유 제품은 섬유의 원색 그대로 사용되는 경우도 있으나 대부분은 염색하여 사용되므로 염색성은 섬유 제품용 섬유의 필요한 조건이라고 할 수 있다. 섬유 제품의 염색에는 섬유 상태, 실 상태, 직물 상태에서의 염색 등이 있으며 화학 섬유 중 염색성이 좋지 못할 때는 원액 염색을 하는 수도 있다. 염색성은 섬유의 종류에 따라 그 화학적 조성이 다르므로 이와 친화성을 가진 염료의 종류도 다양하다. 따라서 각 섬유에 적절한 염료와 염색법이 선택되어져야 한다.

 

 

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