섬유정보팀

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목 차

1. 개요 ······························································································································ 1

2. 개발동향 ······················································································································· 3

2-1. 국내외 초극세 섬유의 개발 동향 ············································································ 3

2-2. 국내외 원사 업체별 개발 동향 ··············································································· 4

(1) 일본 ················································································································· 4

(2) 대만 ················································································································· 5

(3) EU 및 미주 ······································································································ 5

(4) 국내 현황 ········································································································· 5

3. 핵심기술 ······················································································································· 7

3-1. 폴리머 ··················································································································· 7

3-2. 제조 공정 ·············································································································· 8

(1) Pipe Type ········································································································ 9

(2) Etched Plate법 ································································································ 1 0

(3) Melt Blending법 ······························································································ 1 0

3-3. 염색가공 ·············································································································· 1 3

(1) 감량 및 분할법 ······························································································· 1 3

(2) 견뢰도 향상을 위한 염색법 ············································································· 1 3

4. 해도형 초극세사의 향후 전망 ····················································································· 1 6

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1. 개요

초극세섬유는 기술개발에 따라 그 기준이 달라지나, 최근에는 단사 섬도(denier per

filament, dpf)가 0.05데니어 이하로 범위가 좁혀지고 있다.

해도형 초극세섬유는 초극세사의 가장 일반적인 제조 방식인 복합방사에 의해 제조되는 섬

유로서, 2종의 폴리머를 여러 장의 분산판을 사용하여 Polymer 흐름을 교차시켜 원하는 형태

의 복합 단면을 형성시킨다.

그림 1. 초극세 섬유의 제조 방법

구체적으로 살펴보면 그림 2와 같이 해성분 폴리머 사이에 도성분 폴리머가 벌집형태로 단

면을 형성한 후 구금에서 필라멘트화된다. 이때 전체 필라멘트는 2～3 데니어 수준의 일반 필

라멘트와 동등한 형태이나, 해성분 폴리머를 용출 시킨 후에는 단사 섬도가 0.1 데니어 미만의

필라멘트로 초극세화된다.

그림 2. 해도형 복합방사 원사의 해/도성분 복합단면 구성 형태

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그림 3. 해도형 초극세사의 단면 형태

일반적으로 직물이나 부직포, 파일 등은 구성하는 원사의 섬유직경(d)이 가늘수록 부드러워

진다. 이론적으로는 동일 소재라도 원형단면 섬유의 구부러짐 및 비틀림은 섬유직경이 가늘어

질수록 지수 함수적으로 유연해진다는 것이다. 이러한 특징을 바탕으로 초극세사 섬유의 일반

적인 특징은 다음과 같다.

1) 유연성(Softness), 비틀림, 미끌림 등이 용이함

2) 초극세 섬유군(纖維群)에서 발생하는 미세 공간과 미세 조직

3) 섬유군 표면에 존재하는 다수의 Multi Filament

4) 단위중량당의 표면적이 큰 계면 특성

5) 적은 곡률 반경(단면방향성, 광택, Color Tone 관련)과 직경에 대한 높은 길이 비, 겉보기

외관 관련 및 굴곡시 저반발특성

6) 타 소재와의 미세한 상호교락성(집중 응력의 분산효과)

7) 인체 및 생체에 대한 특이성

즉, 섬유는 직경(d)이 작아짐에 따라 유연성, 광택, 미끄러짐의 증가와 비표면적이 확대되고

비강도가 향상된다. 따라서 직편물이나 부직포와 같이 원단으로 제조했을 때 섬유의 치밀화,

공간의 미세화, 표면에 존재하는 섬유가닥수의 증가로 외관 및 촉감에서 차별화된다. 이들의

특성은 종래 섬유 소재가 가지고 있는 기능성을 크게 향상시키고 경우에 따라서는 새로운 기

능을 부가하게 된다. 이러한 초극세섬유는 주로 인조 스웨이드, 인공피혁, 투습방수 고밀도 직

물, Silk Like 소재 및 Wiping Cloth 등으로 폭넓게 적용된다.

초극세섬유는 아직 미지의 부분이 많고 섬유를 더욱 극세화함에 따라 어떠한 기능들이 나타

날 것인지 명확하지 않다. 그것은 초극세섬유에 따라 새로운 용도가 개발될 가능성이 크다는

것을 의미한다.

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2. 개발동향

화섬 분야 중 해도형 초극세사 원사 및 부직포 제조기술 분야에서는 이미 초기 개발국인 일

본과 국내는 동등한 수준에 도달했다. 특히 해도형 초극세사 필라멘트 분야의 생산량 및 품질

은 세계 최대, 최고 수준이며 기존의 POY Process와는 달리 SDY Process를 정립하여 해도형

초극세사 필라멘트 스웨이드 시장을 직물형 구조에서 경편을 위주로 환편까지 확대 적용하여

한국이 시장주도권을 가지고 있는 편물용으로 시장 중심을 옮겨 놓았다. 하지만 해도형 초극

세사 가공 기술 분야에서는 아직까지는 기술적으로 일본이나 이탈리아 가공업체에 비해 많이

뒤쳐진 상황이며, 후발경쟁국인 중국이나 대만도 한국의 기술 개발력을 견제하는 전략 차원에

서 일본 화섬업계의 전폭적인 기술 지도를 받아 단순 스웨이드물 시장을 급격히 잠식당하고

있는 실정이다.

특히 후발로 여겨지던 중국의 급격한 기술적 성장으로, 원사 생산 및 가공 측면에서 기술적

격차가 급속히 좁혀졌다. 그 결과 일반 의류용 해도형 초극세사 스웨이드 시장의 대부분을 중

국에 잠식당하였으며 중국은 해도형 초극세사의 생산량이 년 20% 이상씩 비약적으로 증가하

고 있다. 이에 반하여 한국, 일본, 대만 등은 중국의 영향으로 화섬분야에 있어 년 9%대의 마

이너스 성장을 기록하고 있는 실정이다. 당사((주)코오롱FM) 역시 2003년 대비 해도형 초극세

사 생산 Capacity를 40% 수준까지 감산한 상황이다. 여기에 대한 기술적인 극복방안으로는 차

별화 해도형 초극세사의 개발로 수익성을 개선하는 것이 가장 바람직하다.

2-1. 국내외 초극세 섬유의 개발 동향

초극세섬유는 천연섬유보다 가늘다는 특징에서 기인되는 여러 가지 장점으로 인하여 천연섬

유로는 표현될 수 없는 감성 및 기능을 직·편물상에서 표출시킬 수 있기 때문에 중요한 고부

가가치 신합섬(新合纖) 소재로서 평가되고 있다. 따라서 국내에서도 초극세섬유의 제조와 관련

된 연구가 각 화섬업체에서 활발하게 수행되어 온 결과 0.05데니어급 수준의 극세사는 이미

일반화된 상태이다.

일본의 경우 단섬유(Staple)로 천연피혁에 근접한 인공피혁 개발을 중심으로 진행되고 있어

원사소재의 첨단화보다는 독창적인 후가공법 개발에 전념하고 있다. 즉, 천연피혁을 대체할 수

있는 고성능 피혁소재의 개발을 목표로 하여, 특히 인조가죽과 합성피혁에서는 성능적으로 만

족할 수 없었던 제화용 소재를 주테마로 천연피혁의 구조와 특성, 성능과의 관계를 해석하고,

그 결과를 모델화해서 각각의 역할을 인공물로 치환하는 방법이 고안되었다. 또한 초극세섬유

로 제조된 부직포의 일체구조를 기본으로 기계적 성질, 물리적 성질과 2차 가공성 및 촉감을

천연피혁에 가깝게 하기 위해 폴리우레탄 수지를 바인더 및 표면층 형성수지로 채택하여 상품

개발을 진행하고 있다.

해도형 초극세사 필라멘트의 개발은 국내를 중심으로 이루어지고 있다. 코오롱, 효성, 휴비

스, 새한 등 주요 화섬업체에서는 모두 생산 중에 있으나, 알칼리 이용성 PET 공중합 기술이

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아직까지는 지속적인 개발 발전 단계로서 용출속도 측면에서는 만족스러우나 균일 용출성과

해도 폴리머의 물성적인 균형 측면에서 다소 불안요소가 존재하고 있는 것으로 평가된다.

2-2. 국내외 원사 업체별 개발 동향

(1) 일본

도레이는 추출형 복합섬유를 주체로 하였지만 분할형 복합섬유와 0.4데니어급의 직방형 원

사를 생산 중이다. KB Seiren도 기존 분할형인 Belima-X 외 추출형 복합방사 초극세섬유인 코

스모-α를 생산 중이다. 유니티카도 직방형의 이큐(EQ)를 중심으로 추출형인 FSY를 개발하였다.

하지만 도요보의 경우 1988년 직방형의 0.3dpf급 극세사를 상품화하여 시장에 참여하였지만

직방형 하나만으로는 이 분야에서 크게 뒤지고 있는 것으로 평가받고 있다.

Teijin의 Nanofront™는 세계 최초 복합방사에 의한 700nm급 해도형 Polyester Nanofiber로

서, 해도형 초극세사에 있어 기술이 가장 앞선 제품이다. Nanofront™는 지금까지 안정된 품질

로 양산이 곤란했던 나노섬유를 “island-in-sea” 복합방사에 의해 문제를 해결하였다. 이 장섬

유로 제직된 직물의 섬유 표면적은 종래의 섬유 표면적대비 무려 10배에 달한다. 이렇게 증가

된 표면적은 흡수성, 흡착성, 방투성을 향상시켰고, 천의 촉감을 부드럽게 하고, 피부에 대한

자극도 현격히 줄어들게 하였으며, 기능성 스포츠웨어, 이너웨어, 스킨케어 상품, 항균 필터,

정밀 연마용 의류 등 다양한 용도로 전개가 가능하다.

Nanofront™(dia. : 0.7㎛) Microfiber(dia. : 2㎛) Hair(dia. : 60㎛)

그림 4. Nanofront™의 직경 비교

단면 표면

그림 5. Nanofront™적용 원단의 현미경 사진

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특성 분할 전 분할 후

번수/Fila수(dtex/fabrics) 56 39

단사섬도(nm) 23000 700

강도(cN/dtex) 4.0 4.8

신도(%) 20 30

습열 수축률(%) 10 -

표 1. Nanofront™의 특성 및 물성

(2) 대만

대만의 경우 일본이나 한국에 비해 후발주자이다. Turn Key 방식의 발 빠른 기술도입으로

해도형 초극세사를 양산 중이며, 생산기술 측면에서는 상당한 기술력을 확보하고 있으나 아직

까지 품질안정성 부분에서 부족하다는 것이 전반적인 평가이다. 하지만 각각 화섬업체별 생산

량이 국내업계에 비해 대규모인 것으로 알려져 아주 위협적인 상황이다.

싱콩(Shinhong)과 같은 업체는 해도형, 추출형, 분할형의 모든 복합방사 초극세섬유 제조설

비를 갖추고 있으며 원동(Far Eastern)이나 난야(NanYa)는 추출형 초극세섬유 부분에서, 역려

(力麗, Lealea)는 분할형 초극세섬유 부분에 강점을 지니고 있으며 생산 규모 역시 30,000～

40,000 Ton의 능력을 지니고 있다.

(3) EU 및 미주

EU 및 미주의 초극세섬유는 모두가 직접방사식에 의해서 생산되고 있으며 복합섬유 방식에

의한 것은 아직까지는 없다. 다만 최근 Hills ENG.社에 의한 Etched Plate Type의 복합 초극

세섬유 제조를 시도 중이나, 시장 안착까지는 시간이 걸릴 것으로 예상된다.

EU 및 미주의 합섬업체들이 섬유의 극세화에 관심을 가지게 된 것은 신합섬의 등장이었다.

현재 생산 중인 섬유는 대개 0.3～0.5데니어 수준으로 초극세섬유라 말하기는 힘들지만 종래의

섬유에 비한다면 꽤 가늘어졌다고 할 수 있다. EU 및 미주의 화섬업계는 초극세섬유의 개발붐

에 휩싸여있다고 판단된다.

(4) 국내 현황

해도형 및 추출형 초극세섬유 제조기술은 인공피혁용의 0.05 데니어 미만의 Nylon과 PET

초극세사 모두를 개발한 코오롱이 제일 앞서고 있으나, PET계 해도형 초극세사 부분에서는 타

사들도 모두 양산 중에 있다.

특히 지금까지 초극세섬유의 선발격인 일본 기술을 벤치마킹하는 수준이었지만, 지금부터

일본 수준을 극복하고 차세대 복합방사 시장을 주도해 나가기 위해서 많은 투자를 아끼지 않

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고 있다. 그 결과 차별화 초극세섬유 개발과 0.01 데니어급까지 초극세섬유 개발 분야에서 큰

성과가 있다. 현재 국내 복합방사 초극세섬유의 생산규모는 약 40,000 Ton 수준인 것으로 알

려져 있다.

국내 해도형 초극세섬유의 선두업체인 코오롱의 경우, Rojel 시리즈에서 0.01 데니어급 원사

의 상용화를 이미 완성하였으며, 최근에는 0.005 데니어 이하의 초극세 섬유 개발의 완성 단계

에 있다. 또한 차세대 해도형 극세사로서 여러 가지 기능을 부여한 기능성 원사 개발에도 성

공하였으며, 주요 원사는 다음과 같다.

① 1/100 데니어급 미만의 차세대 해도형 극세사

- 종래의 해도형 극세사보다 월등히 미세한 초극세 필라멘트로 최고 수준의 부드러움 제공.

- Writing Effect 및 고밀도의 초극세 필라멘트의 표면 부출로 인한 넓은 표면적을 제공

② 카본블랙을 도입한 Black 및 Grey 원착 해도형 초극세사

- Real Black 및 Dark Gray 등의 우수한 진농색 Color 계열 발현성

- 물 빠짐, 변색이 없는 세탁견뢰도 및 일광견뢰도가 우수한 스웨이드

- 타 소재와의 혼합으로 다양한 패턴의 Multi Tone, Melange Suede 가능

그림 6. 원착 해도형 극세사의 단면

③ 항균성 해도형 초극세사

- 한국원사직물시험연구원이 공인한 탁월한 정균 감소율

- 촉감에 영향을 주는 항균제 도포, 코팅 등에 의한 항균성 부여 방법이 아닌 초극세 도성분

에 무독성 미세 항균 물질 도입.

- 마찰, 강한 태양광선, 잦은 세탁, 각종 열처리에도 항균성 유지

④ 스웨이드용 복합사

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- 세계 최초의 극세사 공기 교락 복합사. 우수한 스웨이드 효과가 발현.

- 우수한 터치와 드라이 터치가 발현.

- 광택이 적어 고급스러운 스웨이드 제품 얻을 수 있음

- 다양한 멜란지 효과를 발현 가능.

그림 7. 고밀도의 루프에 의한 완벽한 표면 Covering

⑤ 이형도 초극세사

- 서로 다른 섬도의 도성분에 의한 보다 자연스러움과 극세사의 단점인 염색성의 저하를

개선한 차세대 해도형 극세사

그림 8. 원착형 이섬도 초극세사

3. 핵심기술

3-1. 폴리머

현 시점에서 초극세사라 할 수 있는 단사 섬도 0.008 데니어급은 도성분에 대한 해성분의

비율이 약 0.28 수준으로 일반 해도사 대비 10배 수준으로 훨씬 가혹한 조건이 된다.

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단사섬도

(denier)

도성분수

(ea)

도성분

단사직경

(㎛)

일반 해도사

대비

도성분수 비율

도성분에 대한

단위 해성분

비율

비고

0.2 263 4.53 30% 6.90 비의류용

해도사0.1 525 3.20 60% 3.45

0.06 875 2.48 100% 2.07 일반해도사

0.01 5250 1.01 600% 0.35

0.008 6563 0.91 750% 0.28

초극세사0.006 8750 0.78 1000% 0.21

0.005 10500 0.72 1200% 0.17

0.001 52500 0.32 6000% 0.03

표 2. 섬도 변화에 따른 해/도 성분의 이론적 비율

단사섬도 0.008 데니어급 초극세화 섬유의 제조공정의 핵심은 해성분용 Co-PET의 Up grade

와 폴리머 흐름의 정밀성과 해도 폴리머의 통합을 얼마나 유연하게 달성할 수 있는가 하는 방

사구금 설계부분 및 제조설비의 차별화이다.

해도사의 해성분으로 가장 많이 쓰이고 있는 폴리머는 알칼리 이용출성 Co-PET이다. 여기에

요구되는 몇 가지의 특징을 간단히 요약하면 다음과 같다.

1) Polymer의 빠른 용해성

2) 수침투의 용이성

3) 방사 안정성

Water insoluble한 PET의 용해도를 증가시키기 위해서 여러 가지 방법들이 사용되고 있지

만, 그 개념은 동일하다. hydrophobic한 고분자 사슬에 hydrophilic한 functional group을 가지

는 monomer를 첨가시키거나 또는 hydrophilic한 polymer를 이용, 고분자 사슬 내에

hydrophilic한 site를 형성시켜 용해도를 증가시킨다. 단사섬도가 낮은 해도사의 용출 가공 시

에는 해성분 뿐 아니라 도성분의 침해도 발생하기 때문에 가급적 용출 속도가 빠른 해성분이

요구되고 있다.

3-2. 제조 공정

현재까지 복합방사 방식을 사용하여 해도형 초극세사를 생산하는 방법으로는 강제형성법과

Melt Blending법으로 나눌 수 있으며, 강제형성법은 Pipe Type과 Etched Plate법의 2가지 방

법으로 나눌 수 있다.

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(1) Pipe Type

초극세사 제조방법 중 현재까지 가장 많이 사용되는 방법으로 해도형의 단면구조가 길이방

향으로도 일정하게 유지되는 즉 고분자 상호배열체 섬유를 유지하게 하는 방사방법이다.

고분자 상호배열체 섬유의 방사원리를 보인 것이 그림 9(a)이다. 용해성이 다른 2종의 폴리

머를 사용하여 바다성분이 되는 폴리머와 섬성분이 되는 폴리머를 각각 용융 압출하여 구금

(Nozzle)으로부터 합쳐서 한 올의 실로 방사하는 것이다.

섬유의 내부구조와 제조법을 보인 것이 그림 9(b)와 그림 9(c)이다. 그림 9(b)에서 보면 섬성

분의 섬유와 바다성분의 섬유로 이루어진 해도형 섬유를 보이고 있는데, 여기서 바다성분을

용해시켜 섬성분만의 섬유다발을 만들어 초극세섬유로 하는 것이다. 예를 들어, 섬성분으로는

PET, Nylon(6, 66), PP, PE, PPS(Polyphenylene sulfide) 등이 있고, 바다성분으로는

Polystyrene, 2-ethyl hexyl acrylate 공중합체, PET/natrium sulfoisophthalate, PEG 등을 공중

합한 것을 사용한다.

(a) (b)

(c)

그림 9. 해도형 복합섬유 방사방법에 의한 초극세섬유 제조

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(2) Etched Plate법

미국의H‘社에서 개발한 기술로 도성분을 Pipe로 형성하는 것이 아니라 Plate의 Etched된Path와 Hole을 이용하는 방법으로, Polymer는 Pipe 대신 Plate의 Etched된 Path를 통하여 이

동하여 Pack 내부에서의 체류시간이 짧다는 특징을 가지고 있다. 현재까지 양산화의 실적은

저조하며 Pipe Type 대비 생산 공간이 적은 것, 열적으로 약한 폴리머 사용이 가능한 것 등

장점이 있으나, 아직까지는 좀 더 보완이 필요할 것으로 생각된다.

(3) Melt Blending법

이 방법은 상용성이 없는 두 가지 폴리머를 용융상태에서 혼합하여 점도 차에 의해 한 가지

성분이 자연적으로 도성분을 형성시키는 방법으로, 도성분 수가 강제형성법에 비해 훨씬 많아

질 수 있고 이에 따른 세섬도화가 용이한 장점이 있으나, 도성분의 크기 분포가 임의적으로

달라지는 단점이 있다. 그리고 도성분의 연속성이 문제가 되므로 Filament로는 적용이 불가하

고 단섬유(Staple Fiber)로만 사용이 가능하고, 특히, 해성분으로 PE를 사용하기 때문에 용출

System의 개발에 막대한 투자 및 많은 개발 기간이 필요하다. 이 방식은 천연피혁에 견줄만한

인공피혁을 제조하기 위한 초극세사의 제조 방법으로써 일본의 ‘K'사가 상업화하였는데 도성

분은 Nylon 6이고 섬도는 0.001~0.005d 수준이다. 아래 그림 10은 일본 'K'사에서 생산한 원사

의 용출 단면 사진이다.

그림 10. 일본 ‘K'사의 용출 단면

현재까지 사용되고 있는 초극세사 제조 방법의 장․단점을 정리하면 아래 표와 같다.

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구 분 장 점 단 점

Pipe Type

○ 단면형성 용이

○ 균일한 섬도

○ 품질 안정

○ 세섬도화 한계

○ Pack 부품 고가

○ 생산성 저하

Etched Plate법

○ 극세섬도화 가능

○ 생산성 증가

○ Pack 내 체류시간 짧음

○ 상용화 실적이 미비함

○ Pack 부품 내구성 문제

Melt Blending법 ○ 초극세화 가능

○ 단면 조정 어려움

○ 데니어 분포 넓음

○ 비상용성 폴리머 사용

○ 완전 연속이 아님

표 3. 초극세사 제조 방법 비교

초극세사 제조 방법에 따른 국내․외 생산 현황은 아래와 같다.

구 분 현 황

Pipe Type한국, 대만, 중국 등

○ 초극세사 Filament의 대부분 차지

Etched Plate법Shinkong, Kuraray, Huvis 등

○ Pilot 설비 수준

Melt Blending법

Kuraray, Teijin 등

○ Static Mixer법, Pack 內 분배판 사용

○ 주용도 : 단섬유(Staple Fiber)

표 4. 초극세사 제조 방법 현황

섬도의 초극세화는 1 Filament 내 수많은 도성분을 집적시키는 것이 핵심기술로, Software적

인 구금설계기술과 Hardware적인 구금제작기술의 결합으로 가능하다. 특히, 개발 Concept에

따라 구금 집적도의 한계가 있는데 기존 Normal하게 전개되고 있는 Pipe Type 해도형 초극세

사 제조법으로는 집적도가 150도 수준이 최고로 여겨진다.

이에 대한 기술적 극복방법은 바로 Etched Plate법의 도입이라 할 수 있다. Etched Plate법

은 Pipe Type의 기술적 한계를 극복할 수 있는 400도 이상의 고집적 해도형 초극세사의 제조

를 현실화할 수 있다. 하지만 단면 형성 측면에서 안정성이 부족하다는 단점이 있다.

아래는 고집적 해도형 초극세사를 개발하기 위해 기초 설계된 Etched Plate Type 해도형 초

극세사 제조용 복합방사 PACK의 형태이다. 이는 참고로 보여주고 있는 기존 Pipe Type 해도

형 초극세사 제조용 PACK과는 상당한 차이가 있음을 보여주고 있다.

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Etched Plate Type Pipe Type

그림 11. 고집적 해도형 초극세사 개발을 위한 제조방식 비교

Etched Plate Type Pipe Type

그림 12. 해도형 초극세사 제조방식에 따른 단면 형태 비교

다음 그림은 Etched Plate Type의 최종형태인 600분할형 해도형 초극세사이다. 단면형태는

단사섬도가 20데니어 이상의 Plastic 상태의 단면형태로 600분할인 것은 사실이지만 정확한 단

사섬도는 알려져 있지 않고 사진형태와 설비 Scope를 감안하면 약 0.01데니어급으로 추정된다.

상기의 원사 단면은 설비제조 Maker의 Lab단계 실험실적으로 성공한 단면형태이다. 하지만

이에 대한 정확한 분할형태와 최종 Fiber화 단계의 Sample은 아직까지 발표되고 있지 않다.

단면형성방법이 기존 Pipe Type과 차이가 나므로 향후 해도형 극세사 이외 다양한 단면의

복합방사 제품개발에 필요한 Etched Plate Type 설계 기술 확보를 위해서는 Etched Plate의

구조 및 설계방법에 대한 연구가 필요하다.

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3-3. 염색가공

섬도의 초극세화에 따른 가공상의 문제점은 심화되는 초극세사 자체가 지니는 고유한 특성

과 관계가 있다. 즉, 필라멘트의 감량 분할 특성과 염색성에 관련된 문제이다.

(1) 감량 및 분할법

초극세사에서 해성분 및 도성분을 분할시킬 때에는 균일하고 신속하게 용출이 되어야 하므

로 해성분 폴리머의 공중합, 복합방사 구금 설계, 신규 감량법 개발 등의 세부적인 문제점들을

해결해야 함과 동시에, 도성분을 침해하지 않고 해성분을 선택적으로 용출하는 적절한 후가공

기술이 뒷받침되어야 한다.

도성분 섬도가 0.06 데니어인 초극세사의 경우 일반적인 용출조건은 “100℃, NaOH 1.0%,

30분”이다. 이때 도성분 분할율은 100%로 양호하다. 그러나 0.01데니어급 이하의 초극세사의

경우, 도성분 섬도가 낮고 도성분의 개수가 많으므로 분할율이 낮으며 도성분 침해의 우려가

있다. 따라서 도성분의 침해가 적으며 분할율이 좋은 조건을 찾기 위해서는 NaOH 1가지만을

이용하여 용출할 경우 완전한 분할율을 얻을 수 없다. 용출 공정 시에 해도형 복합섬유가 균

일하게 팽윤되도록 하고, NaOH 수용액이 해도형 복합섬유 내부까지 균일하게 침투하도록 하

는 역할을 하도록 침투제 및 분산제의 추가 사용이 필요하다

NaOH 1.0% NaOH 1.0% + 침투제

그림 14. 용출 조건에 따른 분할 상태 비교

(2) 견뢰도 향상을 위한 염색법

초극세사는 기존의 일반 섬유에 비하여 크게 물성이 변하지 않고, 결정영역과 비결정영역의

변화도 심하지 않으나, 섬도의 변화에 따른 염색성 차이를 보이고 있다. 초극세 섬유의 염색성

및 견뢰도가 저하되는 요인은 다음과 같은 이론으로 설명될 수 있다.

① 섬유의 직경과 염착속도와의 관계

섬유정보팀

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섬유의 섬도는 염착속도에 영향을 미치며 섬도가 작을수록 염착속도가 빨라진다. 염색의 초

기 단계에서 섬유의 직경과 염착 속도와의 관계를 다음의 Crank식으로 표현할 수 있다.

∞

where, Ct : 염색 시간 t에서의 염착량, C∞ : 평형 염착량,

t : 염색 시간, D : 확산 계수, r : 섬유 반경

염착 속도가 빠르면 초기 불균염이 발생하기 쉬운데, 초극세사로 이루어진 원단의 경우 염

착 속도의 조절에 특히 더 유의해야만 한다.

② 염료농도와 섬유 섬도와의 관계

초극세사 원단은 일반섬유보다 섬도가 낮고 직물표면이 매끄러워 정반사가 많이 일어나며,

섬유의 표면적이 넓기 때문에 같은 색상을 얻기 위해서는 보다 많은 양의 염료가 필요하다.

동일한 색상을 얻기 위한 염료 농도와 섬유의 섬도 사이에는 Fothergill이 제시한 다음과 같은

식이 알려져 있다.

where, D1, D2 : 섬유 1과 2의 섬도, C1, C2 : 섬유 1과 2의 염료 농도

위의 식에서 섬도가 작을수록 염료의 사용량은 제곱으로 많아짐을 알 수 있다. 따라서 섬유

의 섬도가 매우 작은 극세사를 적용하는 원단의 염색 시 염료의 사용량이 매우 많게 되어 담

색에서는 20~25%, 농색에서는 70~100% 더 많은 염료를 사용하므로 세탁 견뢰도를 양호하게

하기란 상당히 어려운 현실이다. 또한 염색비용이 증가하고 잔류 폐수 문제를 일으키는 원인

이 되기도 한다.

③ 섬유의 섬도와 표면적과의 관계

다음은 섬유의 섬도와 섬유 표면적과의 관계를 나타낸 식이다.

where, Sa, Sb : 섬유 a와 b의 표면적, Da, Db : 섬유 a와 b의 섬도(denier)

섬유정보팀

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위의 식에서 섬도가 작아지면 상대적으로 표면적은 상당히 증가함을 알 수 있다. 염료의 확

산속도는 표면의 염료 농도와 확산할 수 있는 섬유 내부 부피로 결정되는데, 표면적이 넓을수

록 섬유 내부의 부피가 클수록 확산이 잘된다. 극세사는 표면적은 넓지만 내부 부피가 작기

때문에 내부에 침투될 수 있는 염료량이 한정되고 염료의 농도가 증가함에 따라 표면의 농도

가 증가하게 되지만 내부로의 침투는 용이하지 않다. 그러므로 고농도로 염색을 해도 농색을

얻기가 힘들뿐만 아니라 RING DYEING 현상이 발생하여 견뢰도가 나쁘며 표면 반사광량의

증가로 발색성이 나쁘게 된다.

이러한 요인으로 인해 나타나는 초극세섬유의 염색 문제는 크게 두 가지로 분류될 수 있는

데, 첫 번째는 농색화 발현의 어려움과 두 번째는 견뢰도 저하이다. 최근 들어 이러한 문제점

을 해결하기 위한 방안으로 염료 및 후처리 공정에서의 개선 노력뿐만 아니라 원사상에서의

개선도 함께 진행되고 있다.

먼저, 원착 해도사에 의한 염색성 개선 방안이다. 해도형 초극세사 스웨이드 物은 기본적으

로 Black 및 중농색 Color에 대한 수요가 많으나, 색상 발현의 어려움과 기본적으로 낮은 세

탁, 마찰 및 일광 견뢰도를 가진다. 이에 방사 시, Carbon Black 등의 투입으로 색상을 부여하

면, 두 가지의 문제를 동시에 해결할 수 있다(아래 표 참고).

파장 구분 기존 해도형 초극세사10% o.w.f.염색후 Black원착 해도형 초극세사

580nm 19.2 19.1

600nm 19.0 19.2

표 5. 염색 후 흑도 비교 (K/S, 겉보기 농도)

기존 해도형 초극세사10% o.w.f.염색후 Black원착 해도형 초극세사

세탁 견뢰도 1 4~5

일광 견뢰도 1 4~5

표 6. 염색 견뢰도 평가 결과 (규격 : ISO)

후가공에서의 염색성 개선 방안으로는 염료 Type 및 환원 세정을 포함한 후처리 방법, 열처

리 조건 등의 변경이 있다.

염료의 경우 분산염료의 Type별로 염색성의 차이가 난다. E Type 대비 S Type 염료 사용

시 전반적인 Color Yield가 향상되며, 염색 견뢰도도 약 0.5급 향상되는 것으로 알려져 있다.

염료의 구조적인 측면에서는 Benzodifuranone계 분산염료로 세탁견뢰도의 많은 개선을 가져

왔으며, 최근에는 신규 화학구조를 가진 Benzodifuranone 및 Phthalimide azo계 염료로서 세

탁견뢰도의 개선이 기대되고 있다. 이러한 구조적 특징을 가진 고 견뢰도 분산염료 사용 시에

는 상당히 큰 견뢰도 향상효과를 가져올 수 있다.

또한, 표면적이 큰 극세사 염료의 경우, 표면에 염착된 염료로 인한 세탁 견뢰도 저하가 큰

섬유정보팀

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문제이므로 표면에 염착된 염료를 제거하기 위해 환원 세정이 중요한데, 기존 환원 세정 조건

에서 조제의 투입량을 약 1.5배 증가시키거나 처리 횟수를 늘리는 것도 견뢰도 향상에 도움을

준다.

극세사의 견뢰도에 큰 영향을 끼치는 또 한 가지 요인으로 건조 온도를 들 수 있다. 아무리

염색 후처리 과정에서 표면에 염착된 염료를 제거한다 하더라도 이후 공정에서 과도한 열을

받게 되면 분산염료의 승화현상으로 인해 다시 표면에 염료들이 모이게 되고 이로 인해 전반

적인 염색견뢰도가 저하되게 된다. 그러므로 분산염료의 승화를 최소화하기 위한 열처리 조건

을 설정하여 전반적인 염색견뢰도 향상을 꾀할 수 있다.

4. 해도형 초극세사의 향후 전망

해도형 초극세사 섬유는 초극세 섬도에 의한 부드러운 질감과 파일 결에 따라 발생하는 은

은한 라이팅 이펙트(Writing Effect) 등의 효과를 지닌 스웨이드소재로 새로운 패션 트렌드를

형성하고 있다. 이미 의류용, 스포츠용, 가구류 및 침장제품을 비롯하여 차량용 내장재로 사용

되는 인공피혁 제품은 초극세사의 용도는 급속 팽창하고 있다.

더불어, 고부가가치 제품으로서 향후 장섬유로서 0.008 데니어급, 500나노미터 이하급의 초

초극세 소재가 개발된다면 기존의 영역뿐만이 아니라 산업용, 에너지 및 Medical등 더 넓은

분야로의 적용이 예상된다.

그림 15. 해도형 초극세사의 향후 적용 분야