섬유 산업

오늘날 섬유 없는 세상은 상상하기 어렵습니다. 특히 우리 모두가 매일 입는 옷은 더욱 그렇습니다. 옷은 편안함과 보호 기능을 제공할 뿐만 아니라, 많은 사람들에게는 자신의 스타일과 개성을 표현하는 매우 중요한 수단이기도 합니다. 섬유 산업은 흔히 가장 길고 복잡한 산업 사슬 중 하나로 불립니다. 섬유 산업은 원자재(예: 합성 섬유) 생산부터 반제품(예: 실, 직물)을 거쳐 카펫, 의류, 산업용 섬유와 같은 기성품에 이르기까지 전체 생산 주기를 아우르는 수많은 하위 부문으로 구성됩니다.

섬유는 엄청나게 다양한 재료로 만들어집니다. 대부분의 섬유는 고분자 구조를 가지고 있습니다. 섬유 생산의 주요 원료는 다음과 같습니다.

1. 천연 섬유 – 동물성 섬유(단백질 섬유라고도 함 – 예: 실크, 양모, 머리카락), 식물성 섬유(셀룰로오스 섬유 – 예: 아마, 대마, 면, 쐐기풀) 또는 많은 천연 광물에서 발견되는 광물 섬유입니다.
2. 인조 섬유 – 인조 섬유. 셀룰로스 기반 섬유(예: 셀룰로스 아세테이트) 또는 합성 폴리머(예: 나일론, 폴리아크릴로니트릴(아닐라나), 폴리에스터(엘라나), 폴리우레탄(라이크라) 섬유)일 수 있습니다.
3. 재활용 소재(소위 rPET) – 이는 재생 가능한 천연 자원에서 얻은 소재로, 예를 들어 옥수수에서 주로 생산되고 생분해성인 PLA(폴리락티드)나 구리 욕조에서 셀룰로스 섬유를 침전시켜 만든 큐프로 섬유 등이 있습니다.

천연섬유와 인조섬유가 거치는 첫 번째 공정은 방적입니다. 먼저, 풀어진 섬유는 풀기, 혼합, 카딩과 같은 일련의 기계적 공정을 거친 후, 본격적인 방적 공정을 거칩니다. 이 공정은 두 가지 기본 유형으로 나눌 수 있습니다.

1. 모직물 – 천연 섬유(모직물)와 양모 및 합성 섬유(예: 폴리에스터, 폴리아크릴로니트릴 또는 폴리아미드)를 포함하는 복합사로부터 원사를 얻는 데 사용됩니다.
2. 면 – 면 섬유와 폴리에스테르, 비스코스 또는 폴리아미드 섬유와 같은 다른 소재로 구성된 면 및 혼방사를 생산하는 데 사용됩니다.

방적 공정에서는 섬유에 질량의 2~5%의 난분해성 화학 물질을 사용합니다. 이는 원사 제조 공정의 후속 단계 진행을 용이하게 합니다. 이 단계에서는 미네랄 오일, 실리콘 오일, 그리고 방향족 탄화수소가 가장 많이 사용되며, 최종 처리 과정에서 원사에서 완전히 제거됩니다. 원사는 직물과 편직물이라는 두 가지 기본적인 평직물 제품을 생산하는 데 사용됩니다.

직물의 경우, 첫 번째 작업은 경사 결합입니다. 이는 실에 특수 화학 물질을 도포하여 기계적 강도를 높이는 과정입니다. 이 과정을 사이징(sizing)이라고 합니다. 섬유 사이징제는 폴리사카라이드(예: 카르복시메틸셀룰로오스) 또는 폴리아크릴레이트와 같은 합성 고분자를 기반으로 할 수 있습니다. 편직 공정에서는 이러한 방식이 적용되지 않습니다. 편직용 실은 슬립(slip) 제제를 사용하여 특별히 제조됩니다. 이러한 제제는 편직 공정에서 실과 기계의 가이드 요소 사이의 마찰로 인해 발생하는 응력을 줄이기 위한 것입니다.

사이징 단계에서 사용할 수 있는 제품 중 하나는 효과적인 합성 사이징제인 Rokrysol JW20 입니다. 이 제품은 요구 사항에 따라 원사의 특성을 제공하여 원사를 직물로 더욱 정확하게 가공할 수 있도록 합니다. Rokrysol JW20은 어떤 비율로든 물에 용해되므로 원사의 균일한 도포와 코팅을 제공합니다. Rokrysol JW20을 적용한 후 직물 가공의 추가 단계(디사이징, 표백, 염색 또는 인쇄)가 더 효과적으로 진행됩니다. 가공 중 원사가 대전되는 경우 사이징에 특수한 정전기 방지 제제인 Rostat A를 추가하는 것이 좋습니다. 이 제품은 정전기 발생을 거의 완전히 제거하고 섬유에 좋은 미끄러짐 특성을 부여합니다. 이 제품은 경사 사이징, 염색 후 원료 준비 및 직물과 편물 최종 마무리에 첨가하여 섬유 원료 준비 공정에서 잘 작동합니다.

섬유 원료 가공의 다음 단계는 추가적인 전처리입니다. 낱개 섬유, 실, 직물, 편물 등은 표백, 염색, 정제 과정을 거칩니다. 단위 작업의 선택과 순서는 원료의 종류와 제품 형태(실, 직물, 편물)에 따라 달라집니다.

면섬유 제품의 제조

면 섬유와 기타 셀룰로스 섬유의 가공은 매우 복잡합니다. 주로 무두질, 호제, 머서화, 표백 등의 공정을 사용합니다.

첫 번째 공정은 원료를 가스 버너 불꽃 위로 옮기는 과정으로, 이를 통해 기본 섬유가 제거됩니다.

다음 단계는 발호입니다. 합성 사이징의 경우, 일반적으로 습윤 첨가제와 함께 탄산나트륨을 첨가한 수조에서 세척합니다. PCC 그룹은 섬유 산업에 사용하기에 매우 적합한 다양한 습윤제를 제공합니다. POLIkol (PEG) 시리즈는 구조상 용해, 연화, 윤활, 정전기 방지 및 보습 특성을 가진 폴리옥시에틸렌 글리콜 그룹입니다. 폴리옥시에틸렌 글리콜은 매우 우수한 생분해성을 특징으로 합니다. 또한 안전하고 무독성 물질이므로 수조의 환경적 유해성을 줄여줍니다. ROKAnol IT 제품 시리즈는 세척된 표면의 적절한 습윤과 먼지 입자의 분산을 보장하는 에톡실화 지방 알코올로, 직물/니트웨어 및 단단한 표면의 먼지 제거 성능을 향상시킵니다. 이 제품은 전문 세탁 및 산업용 세척에 사용되는 알칼리성 및 산성 세제의 완벽한 성분입니다. ROKAnol NL 제품은 섬유의 전처리에 사용됩니다. 이 제품은 산업용 편직 및 제직 공정에서 발생하는 직물 및 편직물의 기름 얼룩을 제거하는 데 사용할 수 있습니다. 또한 ROKAnol NL 제품은 표백 효율을 향상시켜 염색 공정에서 염료 모세관 현상 개선에 직접적인 영향을 미칩니다.

다음 공정은 머서리제이션으로, 섬유의 강도를 높이고 적절한 광택을 내도록 설계되었습니다.

면 섬유 초기 가공의 마지막 단계는 표백입니다. 이는 세탁으로 제거되지 않는 유색 섬유(예: 아마)의 불순물로 인해 발생하는 자연스러운 색상을 변색시키는 과정입니다. 이러한 화합물의 예로는 차아염소산나트륨이 있는데, 이는 아마, 대마, 면 니트웨어 직물의 표백에 사용할 수 있습니다. 차아염소산나트륨 덕분에 매우 높은 백색도를 얻을 수 있습니다. 표백 효율을 높이기 위해 공정 시작 전에 화학 물질(예: 염산 )을 사용하여 섬유에 남아 있는 알칼리성 잔류물을 중화합니다.

양모 제품의 처리

양모 제품은 염색 단계를 시작하기 전에 일련의 전처리 과정을 거쳐야 합니다. 양모 제품의 기본 준비 과정은 탄화, 예비 세척, 표백입니다.

탄화는 식물 불순물을 완전히 제거하는 것을 목표로 합니다. 이 공정은 양모 섬유를 황산 용액 으로 처리한 후 100°C 이상의 온도로 가열하는 과정을 포함합니다. 손상된 섬유는 기계적으로 제거하고 아세트산나트륨으로 중화합니다. 탄화가 완료되면 방적 과정에서 섬유에 묻은 이물질을 제거하기 위한 세척 단계가 이어집니다. 예비 세척은 표백제와 염료의 높은 습윤성과 흡수성을 제공합니다. 마지막 단계는 양모 표백입니다. 이 공정에는 과산화수소가 가장 일반적으로 사용됩니다.

화학섬유로 만든 제품

합성 섬유로 만든 제품 역시 여러 가지 공정이 필요한데, 그 중에서도 가장 중요한 공정은 예비세탁과 열안정화입니다.

천연 섬유와 마찬가지로, 프리워시는 방적 과정에서 섬유에 첨가된 물질을 제거하는 역할을 합니다. 열 안정화는 고온의 공기 환경에서 후속 가열 챔버를 통해 운반되는 제품을 가열하는 과정입니다. 열 안정화는 제조 최종 단계뿐 아니라 합성 섬유로 만든 제품 사용 시에도 직물의 형태 안정성을 유지합니다.

섬유제품 염색

낱개 섬유, 실, 직물, 니트웨어, 심지어 완제품까지 다양한 섬유 제품이 염색됩니다. 염색 방법은 크게 주기 염색과 연속 염색, 두 가지로 나눌 수 있으며, 연속 염색에는 반연속 염색도 포함됩니다.

주기적 방법은 섬유 소재를 일정 시간 동안 염료 수용액에 담그는 것입니다. 염색조에 화학 보조제를 첨가하여 염료 분자가 섬유 내부로 이동하도록 합니다. 이 과정이 완료되면, 염색조를 폐수로 배수하고 섬유 제품을 세척하여 화학 물질을 제거합니다.

연속 염색법과 주기 염색법을 구분하는 주요 요소는 패딩(padding)을 통한 염색입니다. 또한, 연속 염색법에서는 이후 염색 공정이 순차적으로 진행되는 반면, 반연속 염색법에서는 패딩 후 염색 공정이 중단되고 이후 단계가 독립적인 작업으로 진행됩니다.

섬유 산업에서 캐리어 역할을 할 수 있는 제품의 예로는 Rokelan OPD가 있습니다. 이 제품은 소수성 섬유와 폴리에스터 섬유(순수 및 혼방 섬유 모두)의 염색 공정에서 캐리어로 사용할 수 있습니다. 색조와 강도에 관계없이 선명한 색상을 보장합니다. Rokelan OPD를 사용한 염색은 내광성이 우수합니다. 또한, 이 제품을 사용하면 염료의 고성능이 보장됩니다.

염색에 사용되는 화학 보조제

섬유의 종류에 따라 염색 공정을 개선하기 위해 다양한 첨가제가 사용됩니다. 알칼리성 환경에서 염색이 이루어지는 셀룰로스 섬유의 경우, 적절한 pH를 유지하는 것이 매우 중요합니다. 이러한 목적으로 가장 일반적으로 사용되는 것은 소다액 , 즉 수산화나트륨 ( 가성소다 ) 수용액입니다.

셀룰로스 섬유 염색 공정에 사용되는 다른 첨가제로는 산화제(대부분 과산화수소를 사용)와 염색 후 세척 과정을 효과적으로 처리하는 세제가 있습니다. Roksol 시리즈( PSWN, ICESOLDE PAN/35L 및 AZR )는 효과적인 세척 및 세정제입니다. 이 제품은 섬유 제품의 산업용 세척제로 사용할 수 있습니다. 물에 매우 잘 녹으며 침투성이 뛰어나 염색 효과를 향상시킵니다. Roksol 제품은 천연 ​​지방, 윤활제, 합성 왁스 및 사이징과 같은 여러 물질을 제거할 수 있습니다. 거품 발생이 적어 다양한 유형의 장비에서 다양한 기술 공정에 사용하더라도 작업에 지장을 주지 않습니다.

양모 섬유의 경우, 염색 공정이 산성 환경에서 진행되므로, 적절한 pH를 유지하기 위해 황산 이나 아세트산을 사용합니다. 또한, 균일한 염료를 얻기 위해 환원제(예: 티오황산나트륨)와 균염제를 용액에 첨가합니다.

합성 섬유 염색에는 여러 첨가제가 사용됩니다. PES(폴리에스터) 섬유는 건조 중 염료 이동을 제한하기 위해 증점제(예: 폴리아크릴레이트)를 사용해야 합니다. PA(폴리아미드) 섬유는 엄격한 pH 조절이 필요하며, 이를 위해 황산 이나 아세트산을 사용합니다. 또한, 다양한 균염제 및 분산제도 사용됩니다. PCC 그룹은 이러한 기능을 수행할 수 있는 다양한 특수 제품을 제공합니다. NNOC E 분산제는 염색 공정에서 분산 및 균염제로 사용되는 제품입니다. 이 제품은 염색조에서 난용성 염료를 균일하게 분산시켜 줍니다.

섬유 인쇄

직물 날염 공정은 미리 정해진 패턴을 얻기 위해 국부 염색을 포함합니다. 모든 종류의 섬유는 날염 전에 적절한 준비가 필요합니다. 염료 또는 안료가 포함된 미리 준비된 페이스트를 직물 기재에 도포합니다. 그런 다음, 준비된 섬유에 다양한 방법(예: 평면 날염, 회전 날염, 스프레이 필름 날염)으로 날염 공정을 진행합니다. 공정이 완료되면 건조라고 하는 고정 공정이 진행됩니다. 마지막 단계는 세척으로, 날염 페이스트를 만드는 데 사용된 비고정 염료 입자와 다양한 화학 물질(예: 분산제 또는 유화제)이 섬유에서 제거됩니다. 에톡실화 노닐페놀, 즉 ROKAfenol 제품은 이 용도에 매우 적합합니다. 이 제품의 세정력, 유화력, 세척력은 세탁 공정을 효과적으로 지원합니다. ROKAfenol 제품은 양모와 면 등 다양한 섬유뿐만 아니라 화학 섬유, 강모, 가죽 등의 세척에도 사용할 수 있습니다. 고온과 고농도 전해질에 대한 내구성이 뛰어나 섬유 산업의 어려운 조건(예: 양모 세척 및 면화 끓이기)에서도 사용할 수 있습니다.

섬유 마감

섬유에 적용되는 마지막 공정은 화학 가공입니다. 화학 가공의 목적은 제품에 방수성이나 구김 방지와 같은 특정 사용 가능한 특성을 부여하는 것입니다. 소재의 구김을 방지하기 위해 적절한 가교제와 연화제가 사용됩니다.

섬유 마감 공정에는 Roksol AT2 및 Roksol AZR 과 같은 제품을 사용할 수 있습니다. 이 제품들은 섬유 제품에 부드럽고 쾌적한 촉감을 부여합니다. 또한, 섬유 유연 및 정전기 방지 기능을 갖추고 있어 섬유의 대전을 방지하고 가공을 용이하게 합니다. Roksol AZR은 또한 유화 기능을 갖추고 있어 세탁 및 얼룩 제거에 효과적입니다. 또한, 이 제품은 염색조 내 염료 침투성이 우수한 것이 특징입니다.

소수성(방수) 마감은 섬유 표면에 적합한 폴리머를 첨가하여 방수막을 형성함으로써 이루어집니다. 또한, 실리콘과 불소화합물을 사용하여 방수 성능을 향상시킵니다.

세계의 섬유 시장

세계 섬유 시장의 추정 규모는 약 8,300억 달러(Grand View Research 2015 보고서 자료)이며, 향후 몇 년 동안 이 수치는 증가할 것으로 예상됩니다. 개인 보호 장비 제공 및 이를 통한 작업장 안전 확보에 대한 고용주와 근로자의 인식 제고는 이 부문의 중요한 성장 동력 중 하나입니다. 또한, 케블라와 같은 최신 섬유의 사용이 증가함에 따라 의류 시장에서 새로운 응용 분야를 창출하는 혁신적인 제품 개발 기회가 제공됩니다. 섬유 부문의 또 다른 중요한 측면은 일부 시장(특히 인도)에서 면화 가격이 지속적으로 하락하고 있다는 점인데, 이는 주로 과잉 생산과 창고의 높은 재고 수준 때문입니다.