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목 차

1. 정의 ······························································································································ 1

2. 원사 개발 동향 ············································································································· 5

2-1. 섬유 형성능 ··········································································································· 6

2-2. 섬유의 제조 ··········································································································· 7

2-3 용융방사 공정 ········································································································· 7

(1) 건조공정 ··········································································································· 7

(2) 용융공정 ··········································································································· 8

(3) 스핀 팩 ············································································································ 8

(4) 냉각공정 ··········································································································· 9

(5) 오일링 공정 ······································································································ 9

(6) 와인딩 공정 ······································································································ 9

(7) 연신/가연 공정 ································································································ 9

3 제품 개발 동향 ·········································································································· 1 0

3-1. 직방형 초극세사 염가공시의 유의점 ······································································ 1 0

3-2. 직방형 초극세사의 제품화 동향 ············································································ 1 1

4 마치며 ························································································································· 1 3

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1. 정의

극세사는 합성섬유의 꽃이라 불릴 정도로 연구개발이 현재도 활발히 지속되고 있으며 이를

이용한 용도도 계속 확장되고 있다. 극세섬유에 대한 명확한 정의는 없으나, 넓은 의미로는 천

연섬유 중 가장 가는 실크(약 1.0dtex)를 기준으로 이것보다 가는 섬유를 말한다. 그러나 종래

섬유와는 다른 촉감과 유연성 등 극세섬유의 특징을 발현하기 시작하는 것은 0.5dtex 이하이

고, 특히 현저하게 발현하는 것은 0.1dtex 이하이다. 이 때문에 0.1dtex 이하를 초극세섬유로

구분하는 경우도 있다. 극세섬유의 굵기를 일반적으로 알아보면 다음의 표와 같이 구분할 수

있다.

섬유종류 섬도(dtex) 직경(μm)

모발 60 80

양모 3~5 20~26

일반 PET/실크 1~1.5 10~13

극세섬유 < 1.0 < 9

초극세섬유 0.1 3

이러한 극세섬유를 제조하는 방법은 아래 그림과 같이 크게 나눌 수 있다.

노즐(방사구금)의 작은 토출공을 이용한 직접 방사를 통하여 극세섬유를 얻는 방법이 가장

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단순해보이지만, 이 방법으로 공업적 생산을 통해 얻을 수 있는 극세섬유의 두께는 통상

0.1dtex 정도이고, 그 이하는 기술적 또는 비용적으로 문제가 발생한다. 그러나 환경 측면 및

원사 제조 후 후공정 처리에 의한 극세화보다는 제조경비가 낮게 드는 장점이 있다. 따라서

일반적인 원사의 제조기술과는 전혀 다른 제조기술이 필요하다.

반면 서로 다른 이성분의 폴리머로 복합방사에 의해 복합섬유를 제조하고, 통상의 섬유와

같은 방법으로 직편물을 제조한 후 그 중 한 성분을 제거시켜 극세화 혹은 이성분의 박리를

통해 극세화하는 방법이 있다. 복합방사의 형태로 해도형(海島型)과 박리분할형이 있으며 해도

형은 복합섬유의 한 성분(海)을 용해 제거함으로써 얻을 수 있고, 박리분할형은 약품 또는 물

리적 처리에 의해 이성분을 박리시킴으로써 극세섬유를 제조한다.

초극세 섬유는 신합섬의 매우 중요한 소재이다. 인공 스웨이드가 개발된 당시에는 부직포가

주류였지만 고밀도 직물, 고발수성 소재, 피치스킨조 소재, 와이핑 크로스용 소재, 새로운 감각

을 표출하는 소재들이 개발됨에 따라 직물형으로 초극세 섬유의 수요가 확대되고 있다.

초극세 섬유의 제조방법에는 분할형 복합 방사법, 용출형 복합방사법, 직방형 방사법의 3가

지가 있는데 모두 실용화되어 있으며, 제조방식에 따라 초극세사의 섬도와 용도가 구분되어

사용되고 있다.

이 3가지 방법 중 직방형 초극세사의 제조기술은 제조과정을 단축한 직접방사법을 사용함에

따라 생산비용도 획기적으로 절약할 수 있는 일거양득의 기술을 기반으로 한다. 흔히 새로운

기술을 개발하는 데는 많은 비용이 드는 별도의 생산설비를 갖춰야 하는 단점이 있다. 그러나

직방형 초극세사 제조기술은 제조에 필요한 핵심설비 이외에는 기존의 화학섬유 방사설비를

그대로 이용하는 것이어서 초기 투자비용이 많이 들지 않는다는 장점이 있다.

직방형 초극세사는 현재 섬유 선진 메이커인 미국의 듀폰과 일본의 유니티카 등 선진기업들

은 0.35denier급 기술 개발에 성공한 이래 특별한 진전을 보이지 못하고 있으며, 국내에서는

단사섬도 0.2~0.3denier급 초극세사를 개발하여 차별화 제품 개발에 있어 최고의 앞선 기술로

제품을 생산하고 있다.

또한 직방형 초극세사는 환경친화적인 장점도 갖고 있다. 초극세 섬유 제조의 방법 중 직방

형 초극세사 제조기술 이외의 방법에 의한 초극세사 제조 과정은 폴리에스터 원사를 용출이나

분할 등의 재처리 공정을 거친다. 그러나 직방형 초극세사는 이러한 과정을 거치지 않아도 초

극세사의 제조가 가능하므로 환경문제를 유발시키는 알칼리 감량 공정을 원천적으로 배제할

뿐만 아니라 분할 등의 공정을 거치면서 나타나는 제품 중량 손실도 없앴다. 이렇게 만들어진

초극세사는 염색가공성도 높아 품질 좋은 직물을 만들 수 있는 재료가 된다.

섬유가 가늘어지면서 기대되는 효과는 다음과 같이 크게 세 가지로 대별하여 설명할 수 있

다.

1) 구성하는 섬도가 가늘어지면서 유연해진다. 이론적으로 동일 소재에 있어서 원형 단면의

굴곡특성은 다음 식에서 알 수 있는 바와 같이 지수적으로 유연성이 증가한다.

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단면적 A :

단면 2차 모멘트(moment) :

단면계수 Z :

극2차 모멘트 ip :

섬유의 직경이 작아짐에 따라 급격히 유연해짐을 알 수 있다.

2) 극세섬유로부터 발휘되는 특성은 다음과 같다.

① 유연성, 부피감, 드레이프성

② 섬유군간에 형성되는 미세 공간

- 공기를 함유하여 보온 효과

- 먼지 퇴적 기능

③ 극세화에 기인하는 표면적의 확대(단위 중량당의 표면적 증대)

- 오염 제거 능력

- 손에 붙는 wet touch 효과 유발

④ 굴곡시의 저반발성

- Writing effect

⑤ 고분자 배열체 섬유로부터 발휘되는 특성

- 섬유 특성 개량 효과(색, 광, 광택 등)

- 극세 방사 안정화 효과

- 다공중공용 원사화

- 방사불능 고분자의 가방효과

등의 다양한 극세효과를 볼 수 있으며, 이러한 효과를 고려하여 제품을 설계하는 것이 제품

화의 요체라고 할 수 있다.

극세섬유는 그 자체의 제조기술에 특징이 있지만, 이보다도 극세섬유의 특성을 충실하게 발

현시킬 수 있는 상품화 기술이 매우 중요하다. 극세섬유는 가늘다는 기하학적 측면에서의 유

연성, 감촉, 광택, 큰 비표면적, 충전성 등의 특징 외에 찰과음의 감소와 생체 적합성 등의 생

각하기 어려운 효과도 보유하고 있다. 이러한 특징을 살려 극세섬유만으로의 우수한 제품이

개발된 대표적인 예를 그림에 나타내었다.

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각 용도에 대해 알아보면 다음과 같다.

1) 고밀도 직편물 : 레저 스포츠가 생활화되면서 의복에도 쾌적감을 기본으로 설계하게 된

다. 의복을 착용 시, 체내에서 배출되는 땀을 적절히 밖으로 배출시켜 주고, 외부로부터의 물

기는 내부로의 침투를 방지시켜야 하므로 스포츠 의류에서는 직편물에 필름을 라미네이팅 가

공을 하거나, 폴리우레탄 등을 습식 코팅하여 다공형 표면을 만들어 이러한 기능과 투습방수

기능을 달성하였다. 그러나 라미네이팅이나 코팅 등의 방법에서는 의복의 촉감을 손상시키는

것을 감수할 수밖에 없다. 일반 제품보다 고밀도화에 의한 제품을 제조하고 특수사 조합이나

면적 수축을 통하여 빗방울보다는 작고, 수증기보다는 큰 기공을 형성시킴으로써 투습방수 기

능과 더불어 부드럽고 독특한 촉감의 새로운 소재가 창출되었다.

2) 닦음 천(와이핑재) : 섬유가 극세화되면서 섬유간의 공극, 표면적의 증대 및 미세 모세관

에 기인하는 빈틈없는 접촉 효과, 내부 트랩 또는 마이크로 포켓 효과 및 넓은 접촉 효과에

의하여 먼지나 지방성 물질의 제거 능력이 극대화되어 안경, 보석류 및 각종 전자제품의 먼지

제거에 이용할 수 있는 와이핑재가 개발되었다.

3) 피치 스킨 직물 : 최근의 신합섬은 새로운 실크조(Silk-like), 레이온조, 양모조 및 피치 스

킨(복숭아 표면과 유사하게 잔털이 많은 표면 효과)조로 크게 구분할 수 있으며, 피치 스킨조

와 같은 부드러운 촉감을 지향할 수 있는 소재가 가늘기 때문에 발생될 수 있는 부드러운 촉

감의 극세사 소재이다.

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4) 인공피혁 및 스웨이드조 : 우수한 인공피혁의 개발은 기재의 형성이 가장 중요한 관점이

다. 천연피혁은 내부는 분지를 가지면서 교락되어 있고 프로토 피브릴은 집합체로 유지되어

피브릴이 다시 속상으로 교락된 후 섬유 속으로 3차원 교락을 이루고 있는 한편, 교락 공간에

는 다공이 형성된 복잡한 구조를 이루고 있다. 이상의 구조로부터 표면의 부드러운 터치, 다공

에 의한 투습의 기능 등 천연피혁은 의류로서 최상의 품위를 지니고 있다. 따라서 합성섬유로

서 천연피혁과 유사한 성능을 갖는 인공피혁을 얻기 위해서는 극세섬유를 이용하여 3차원 구

조를 갖는 부직포를 제조한 후 섬유간 미세공은 폴리우레탄을 함침시킨다. 인조피혁은 합성섬

유를 사용함으로써 천연가죽에 비하여, 가벼움과 내구력의 향상, 물과 접촉시의 피해를 줄이거

나 자유자재로 재단할 수 있는 갖가지 장점을 고루 지니고 있다.

이상과 같이 극세섬유의 대표적인 응용 예를 몇 가지 나타내었으나, 극세섬유는 기능상 여

러 가지 응용가능성이 다양하므로 그 기능에 맞는 설계를 통하면 수없이 많은 제품으로의 응

용이 가능하다.

유연성, 비틀림, 미끌림 등이 용이하며, 섬유간 발생하는 미세 공간 및 미세조직과 타 섬유

와의 미세한 혼입성이 있으며, 단위면적당 다수의 멀티필라멘트가 존재하며, 단위중량당의 표

면적이 커서 치밀성이 높으며, 굴곡반경이 작아 굴곡시 반발성이 낮고, 초극세화에 따라 섬유

표면적의 증가로 섬유표면/섬유 내부의 반사광 비율이 증가하여 연하게 보인다는 특성이 있

다.

극세사를 이용하는 경우(특히 하이멀티필라멘트사를 이용하는 경우)에는 표면적이 증가하여

염료량이 증가하므로, 마찰 및 습윤 견뢰도의 저하가 나타나기 쉽다.

2. 원사 개발동향

기존의 용융방사 기술로는 가방성의 한계, 즉 방사공정 중 사절 발생의 증가로 직방에 의한

초극세 섬유를 얻을 수 없었다. 따라서 이성분계 이상의 폴리머를 사용한 복합방사에 의해 통

상의 단사섬도(2~5 denier)의 멀티필라멘트를 제조하여 그것을 용출이나 분할 등의 처리를 통

해 극세화한 기술이 발달했다.

직접방사에 의해 초극세사를 제조하기 위해 노즐(방사구금)의 홀수를 증가시키는 것에 의해

홀당 폴리머 토출량을 작게 하여 극세화가 가능하지만, 실제의 경우 임계 토출량 이하가 되면

표면장력에 의한 가방성의 저하가 일어나고 노즐 직하에서의 단사절이 증가하게 된다. 이로

인하여 연속적인 방사가 불가능하게 되고, 추가로 토출량이 낮아지면 폴리머가 저점도의 물처

럼 낙하하게 된다. 직방형 초극세사 개발 초기에는 이러한 현상 때문에 개발이 어려웠다.

극세섬유를 얻기 위해서 일정 홀수의 노즐 홀당 폴리머 토출량을 낮춘다면 전 토출량도 저

하되어 전체 섬도의 저하와 생산성이 저하된다. 초극세섬유의 생산성을 유지하기 위해서 또는

의료 용도에 적합한 전체 섬도의 멀티필라멘트를 얻기 위해서는 극세섬유의 단사섬도에 반비

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례해서 방사구금 구멍수를 증가시켜야만 한다. 직접방사법의 가장 중요한 것 중의 하나는 토

출 후 필라멘트의 냉각에 있고, 냉각의 균일성은 방사성 및 얻어진 섬유 물성의 균일성에 크

게 영향을 미친다. 따라서 직접방사법 개발을 위해서는 극히 높은 노즐의 홀 밀도에서 필라멘

트의 균일한 냉각이 반드시 필요하다. 균일한 냉각이 되지 않으면, 정상적인 섬유형성이 되지

않는 단사가 생성되기 때문에 연속방사가 곤란하게 된다.

초극세섬유는 기존 단사섬도의 멀티필라멘트와 비교해서 극히 연약하므로, 폴리머 속의 결

함, 방사 중 원사의 흔들림, 주행 중의 마찰 등의 원인으로 사절과 모우 발생이 일어나기 쉽다.

따라서 일반적인 용융방사에서도 중요한 기술이지만, 사절과 모우발생 요인을 극단적으로 억

제하는 노하우를 어떻게 가질 것인가가 중요하다.

초극세사의 제조기술을 섬유의 제조공정에 따라 정리하면 다음과 같다.

2-1. 섬유 형성능

섬유를 구성하는 유기물질은 모두 고분자이다. 하지만 모든 고분자가 섬유화가 가능하지는

않다. 고분자라도 섬유가 될 수 있는 것이 있고 될 수 없는 것이 있다. 그 예로 섬유가 될 수

없는 고분자로 많이 알려진 것이 계란의 단백질인 알부민이다. 계란의 단백질인 알부민은 분

자량이 45,000 정도로 분자량이 높지만 섬유가 되지는 않는다. 하지만 일반적으로 나일론이라

고 알려져 있는 폴리아마이드는 분자량이 40,000 정도이지만 합성섬유의 대표적인 섬유로 알

려져 있으며 의류용 섬유로 많이 사용되고 있다. 이러한 섬유를 만들 수 있는 능력을 고분자

의 섬유 형성능이라고 일컬어진다.

섬유 형성능을 결정하는 인자에는 여러 가지가 있지만 가장 우선되는 조건이 분자량이 커야

한다는 것이다. 하지만, 앞의 경우에서 본 알부민과 폴리아마이드의 차이는 모두 다 분자량이

큰 고분자이지만 고분자의 형태가 다르다는 차이가 있다. 알부민은 구상의 고분자임에 비해

폴리아마이드는 장쇄(長鎖, Long chain)의 고분자라는 차이가 있다. 하지만 같은 폴리아마이드

라 하더라도 분자량이 충분히 크지 않는 저분자 물질(통상 Oligomer라고 지칭)인 경우에는 섬

유화가 불가능하다. 폴리에스터, 나일론, 아크릴 등의 섬유를 제조하기 위해서는 각각의 고분

자가 적절한 범위 이상의 분자량을 가져야 한다. 또한 고분자의 화학 구조적으로 볼 때 섬유

화가 쉬운 구조와 섬유화가 곤란한 경우가 있는데 유연한 분자 구조를 지니는 고분자가 굴곡

성이 나쁜 강직쇄(rigid chain)의 고분자는 일반적인 방법으로 섬유화가 어려운 경우가 있는데

이처럼 고분자의 섬유 형성능은 분자량, 분자의 형상, 화학 구조 등 여러 가지의 요인이 있으

며 이러한 요인들은 제조되는 섬유의 구조 및 특성과 깊은 관계가 있다. 일반적으로 합성섬유

는 제조되는 섬유의 요구물성과 제조공정에 따라 고분자의 분자량 등을 조절해야 하므로 어떠

한 특성을 가져야 가장 좋다라는 것보다는 각각의 목적에 따라 적당한 범위의 값을 가지게 되

므로 각 합섬 메이커의 경험이나 Know-How 등이 중요한 판단 기준이 되는 것이다.

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2-2. 섬유의 제조

합성 고분자의 섬유화는 고분자를 합성하고, 고분자를 유동상으로 만들어(용융이 가능한 고

분자는 용융에 의한 유동상화, 용융이 곤란한 고분자는 용매 등을 이용하여 용액 제조를 통한

유동상화) 노즐(방사구금)을 통하여 압출하고 고화(용융에 의한 방법에서는 냉각, 용매를 이용

한 방법에서는 용매 제거)시켜 섬유를 제조한다. 이러한 제조방법에 따라 용융방사, 건식방사,

습식방사의 3가지 방법으로 크게 분류가 가능하나 여기에서는 나일론, 폴리에스터의 원사 제

조방법인 용융방사에 대해서만 알아보려 한다.

직접방사형 초극세사는 국내의 효성에서 M-2, M-3라는 상품명으로 개발되어 상업화가 진행

중이며, 이를 개발하기 위한 합섬사의 연구개발도 활발히 진행되고 있다. 하지만 아직도 후발

합섬사의 직방형 극세사의 품질은 제품화 단계에서의 품질을 만족하지 못하는 수준으로 알려

져 있다.

합성 섬유의 섬유화 핵심은 노즐의 홀을 통하여 고분자를 압출하여 섬유화를 진행시키는 것

으로, 노즐의 굵기에 의하여 섬유의 굵기가 결정되고 노즐의 홀수에 따라 필라멘트의 가닥수

가 결정되게 된다. 극세사를 제조하기 위해서는 홀의 직경을 작게 하면 될 수 있을 것 같이

생각할 수 있지만 고분자의 용융 거동과 제조되는 섬유의 물성을 고려하여 직경과 홀의 길이

를 적절히 구성하여야 한다.(통상 L/D의 값으로 언급되면 직경에 대한 길이의 비이다.)

2-3. 용융방사 공정

용융방사는 열에 의해 분해되지 않는 고분자를 용융하여 섬유를 제조하는 방법으로 공해를

유발할 수 있는 용매 등을 사용하지 않으므로 환경적으로 우수하고, 설비의 구성도 간단하여

제조경비가 낮다는 장점이 있다.

용융방사 공법은 몇 가지 공법으로 나누어진다. 폴리에스터 섬유의 경우 통상 방사 속도에

따라 방사된 원사의 배향정도에 따라 구분된다. 방사 속도가 2,000m/min 정도 이하로 방사된

섬유는 매우 낮은 배향도를 가져 UDY(Undrawn Yarn)으로 부르며, 방사속도 2,500 ~

4,000m/min 정도로 방사된 섬유는 POY(Partially oriented Yarn, 혹은 Pre-oriented Yarn)으로

불리며, 4,000m/min 정도 이상으로 방사된 섬유는 HOY(Highly Oriented Yarn)으로 부르며,

UDY와 POY는 연신공정을 거쳐 충분히 배향된 섬유가 되며, UDY 공법과 연신 공정을 합해

서 1 step으로 생산하는 공법을 SDY(Spin Draw Yarn) 공법이라 한다.

폴리에스터를 예로 들어 용융방사 공정을 알아보면 다음과 같은 세부 공정으로 나누어진다.

(1) 건조공정

중합단계에서 제조된 고분자를 방사공정으로 바로 이어 생산하는 공정을 직방(Direct

Spinning)이라 하며 이 경우는 별도의 건조공정이 필요치 않으므로 제조경비의 절감 등의 효

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과가 있다. 하지만 중합된 고분자를 원기둥 형태의 칩으로 만들어 사용하는 공정은 건조공정

을 거쳐야 한다. 건조공정은 고분자에 흡습된 수분을 제거하는 역할 외에 고분자 내에 들어

있는 다양한 이물들을 제거하는 역할을 하기 때문에 원사의 제조공정에 좋은 영향을 미치게

된다. 폴리에스터 고분자는 수분에 상당히 민감하기 때문에 통상 수분률을 300ppm 이하로 건

조공정을 관리한다. 건조공정은 진공을 적용하는 배치식 공정과 질소 가스나 탈습 공기를 사

용하는 연중식 건조공정으로 나뉘며 이러한 공정들은 원사의 생산량이나 생산 품종 등에 따라

적용이 달라진다.

(2) 용융공정

건조된 고분자를 열에 의하여 용융시키는 공정으로 주로 압출기(extruder)를 이용한다. 압출

기는 스크류와 바렐로 구성되어 있는데, 고분자는 스크류와 바렐 사이에는 스크류의 회전에

의해 압축, 용융되면서 균일한 용융액으로 바뀌며 칩 내의 산소는 스크류 내에서 역압(back

pressure)에 의해 제거된다. 가열은 바렐 외벽에 장착된 히터로 진행되며 용융된 고분자는 스

크류에 의해 여러 개의 관을 통해 스핀 팩(Spin Pack)으로 공급되어진다.

(3) 스핀 팩

스핀 팩은 금속으로 되어 있으며 균일 토출을 위한 기어 펌프(gear pump)와 노즐이 장착되

어 있고, 열매에 의해 팩 전체가 균일하게 가열되도록 되어 있다. 기어 펌프는 고온, 고압에서

일정 토출량을 유지하기 위해 정밀도와 재질이 우수한 것을 사용한다. 기어 펌프에 의해 계량

된 고분자 용융액은 스핀 팩의 여과장치로 이송되어 이물질을 제거한다.

여과장치는 다양한 형태의 필터와 모래(sand), 스틸 파우더(steel powder) 등의 조합으로 구

성되어 있으며 여과능력이 높을수록 이물질의 필터링 효과는 좋지만 공정성이 악화될 가능성

이 있으며 오히려 생산성이 낮아질 수도 있기 때문에 이물의 종류와 생산하는 원사의 품종 등

에 따라 적절한 여과장치의 구성이 필요하다. 여과장치로 여과된 고분자 용융액은 노즐을 통

과하여 공기 중으로 토출된다.

노즐의 홀수는 생산되는 원사의 스펙에 따라 숫자가 정해지며 노즐의 배열은 생산되는 원사

의 섬도(denier), 필라멘트의 개수 등에 따라 균일한 간격과 냉각 효율을 감안하여 설계된다.

노즐의 홀은 직경의 오차가 적어야 하며 온도가 균일하게 유지되어야만 균일한 물성의 원사가

생산되는데 극세사로 진행할수록(총 섬도를 유지하며 필라멘트 수를 증가시킬수록) 노즐 홀의

직경 오차와 온도의 산포가 작아져야 한다. 이러한 목적을 위하여 실제 생산 공정에서는 다양

한 방법으로 이를 개선하고 있으며 생산 현장에서의 작은 차이에 의해서도 품질이나 작업성의

차이가 나게 된다.

방사온도는 고분자의 특성에 따라 적절하게 결정해야 하며 온도가 너무 높으면 고분자의 열

분해가 발생할 수 있으며 이에 따라 섬유의 물성이 취화될 수 있으며 온도가 너무 낮으면 균

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일 용융이 되지 않아 방사가 불가능하거나 섬유의 품질이 균일하지 않게 된다. 생산하는 섬유

의 섬도와 물성에 따라 적당한 용융점도 범위 내에서 방사온도를 설정해야 한다.

(4) 냉각 공정

노즐을 통해 토출된 섬유(사조)는 공기에 의해 냉각되어 고화된다. 냉각방법으로는 사조에

의해 냉각 공기를 수직 방향으로 공급하는 방법과 원주로부터 사조의 내부로 혹은 외부로 공

급하는 방법이 있으며 생산되는 섬유의 섬도와 필라멘트 수에 따라 적당한 방법이 적용된다.

냉각 공기는 온도와 습도에 따라 냉각/고화의 차이가 발생하므로 균일한 관리가 필요하다.

(5) 오일링 공정

방사 과정에서 원사의 집속성, 마찰성 등을 개선하기 위해 권취 직전에 방사 유제를 부여한

다. 집속성, 마찰성 등의 개선은 상대적인 의미일 뿐 절대적인 의미는 아니다. 예를 들면 마찰

성을 개선한다는 것이 마찰계수를 낮추는 것이 좋을 수도 있다는 의미가 될 수도 있고, 마찰

계수를 높이는 것이 좋을 수도 있다는 의미가 될 수도 있다는 것이다. 방사되는 고분자의 특

성에 따라 의미가 변하기도 하며, 생산 공법에 따라서도 바뀌며, 후공정(연신이나 가연)에 따라

서도 섬유의 특성은 바뀌어야 하므로 절대적인 의미는 없는 것이다. 연신용에 적당한 섬유의

표면 특성과 가연용에 적당한 섬유의 표면 특성은 전혀 다른 경우가 많다. 공통적인 특성으로

유제는 보통 평활제, 유화제, 대전방지제, 집속제 등을 조합시킨 수성 에멀젼이나 수용액이거

나 소수성의 오일을 직접 사용하기도 한다. 유제는 회전 롤러의 표면에 유제를 묻혀 롤러와

필라멘트를 접촉시켜 유제를 부여(Roller Oiling)하거나 가이드에 유제 공급구를 설치하여 필라

멘트와 접촉하는 점에서 유제를 공급(Jet Oiling)하는 방법이 적용되며 이는 방사되는 고분자의

종류, 섬도, 필라멘트 수, 방사 공법 등에 따라 적용방법이 달라진다. 유제의 부착은 유제 공급

장치와 섬유의 접촉 저항을 최대한 줄여 오일이 균일하게 부착되게 하는 것이 중요하다. 특히

필라멘트 수가 많은 극세사의 경우에는 내외 사조간의 균일한 유제 부착을 위한 유제 부여 장

치의 개선이 필요하다.

(6) 와인딩 공정

유제가 부착된 섬유사조는 와인딩 장치에서 권취된다. 필라멘트용 와인더는 고젯 롤러와 와

인더로 구성되어 있으며 적정 장력을 관리해야만 모양이 균일한 케이크(cake)로 권취할 수 있

어 장력 관리가 중요하다.

(7) 연신/가연 공정

최근 방사공정과 연신공정이 종합된 SDY 방법이 채용되고 있으나, 방사와 연신/가연은 일

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반적으로는 독립된 공정으로 이루어진다. 필라멘트의 경우 미연신사는 습도를 조절한 후 연신

에 공급된다. 연신기는 미연신사를 송출하는 공급 롤러와 핀(pin) 또는 롤러를 사용하는 연신

고정장치, 바로 뒤에 설치된 가열판 및 권취 롤러, 최종적으로 실에 꼬임을 주면서 펀(pirn)에

권취하는 스핀들(spindle)로 이루어져 있는데 권취속도는 1,000m/min 정도이다. 폴리에스터 섬

유의 연신은 제2차 전이점이 높기 때문에(70℃ 부근) 연신점 고정에는 가열 핀 또는 롤러가 사

용된다.

가연은 천연섬유와 같은 크림프를 주기 위해 시행하는 것으로 다양한 방법이 있으나, 주로

꼬았다가 다시 풀어주는 방법으로 크림프를 부여한다. 보통 3,000m/min 이상의 속도로 방사

하여 생산된 POY를 사용하여 연신과 가연을 동시에 행하는 가연(draw-texturing) 방법이 제조

에 주류를 이루고 있다.

0.3den급의 직방형 초극세의 섬도를 일반적인 섬유와 비교하면 다음과 같다.

또한 직방형 초극세사는 복합방사형 초극세사와 비교하면 다음과 같은 장점이 있다.

① 초극세 하이멀티(High Multi)사에 의한 마이크로 소프트 터치, 벌키성, 유연성. 깊이 있는

색상 효과가 있다.

② 가볍고 볼륨감 있는 원단에서 초고밀도 직물까지 다양한 고기능성 부여가 가능하다.

③ 추가적인 분할 공정 없이도 기존의 복합사(분할사)와 유사한 마이크로 스웨이드 효과를

발현한다.

④ 일반적인 폴리에스터 섬유와 비교하여 후공정의 작업성 차이가 없을 정도로 후가공성이

우수하다.

⑤ 가공 공정에서 감량에 의한 손실과 폐수 처리의 부담이 없어 원가 절감의 효과가 크며

환경친화적이다.

3. 제품 개발동향

3-1. 직방형 초극세사 염가공시의 유의점

직방형 초극세사를 이용하여 제품을 개발하는 경우, 기존의 복합방사형 초극세사에 비하여

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서로 다른 성분의 폴리머를 사용하지 않으므로 폴리머 성분에 의한 원사의 가공성 차이는 적

은 편이다. 하지만, 일반적인 의류용 섬유에 비하여 초극세사의 특성에 따른 염색 가공시의 유

의점은 다음과 같은 것들이 있다.

풍부한 벌키성을 부여하기 위하여 저장력 가공을 진행해야 하며 표면적이 많이 급격한 염착

에 의한 불균염의 방지를 위해 서온·서냉의 염색법이 필요하며, 또한 일반 사와 유사한 색 농

도를 얻기 위해서는 일반사가 아닌 극세사 염색 기준의 보다 많은 염료 투입이 필요하며 섬유

표면적이 넓어 표면의 잔류 염료에 의한 견뢰도의 저하 방지를 위한 철저한 세정의 시행이 필

요하다.

3-2. 직방형 초극세사의 제품화 동향

초극세사는 위에서 언급된 극세사의 특성으로 다양한 제품화가 이루어지고 있다. 각각의 분

야들을 구체적으로 알아보면 다음과 같다.

(1) Wiping cloths

섬유의 단면적이 작고, 전체적인 굵기는 유사하므로 이에 따르는 섬유의 표면적은 급격이

커지게 되고, 또한 섬유 표면적에 흡착하는 흡착력도 우수해진다. 또한 제품의 조직 사이의 극

세사에 의한 미세한 오염물질의 제거가 용이하며 또한 미세한 긁힘 자국도 없어지게 되어 타

월, 목욕 가운 등의 생활용품, 골프 클리너, 안경 클리너 등의 Wiping cloths에 많이 이용되고

있다.

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(2) 청소용품

실내외 청소를 위한 용품도 많이 제품화되어 있다. 용도는 Wiping cloths와 유사하며 통상

실내외 청소와 산업용 청소용품 등으로 개발되고 있다.

(3) 침장용

극세사로 제조된 침장은 진드기 등의 해충의 이동을 억제하고, 해충의 서식을 방지하여 침

장용으로 많이 개발되고 있다.

(4) 장난감용

탄성률이 좋아 인형 등의 털에 부드러운 촉감을 주므로 어린이용의 장난감용에도 많이 개발

되고 있다.

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(5) 의류용 슈트

극세사가 가지는 부드러움으로 의류용 슈트, 특히 여성용 정장에 많이 사용되고 있으며, 기

존의 복합방사형 극세사가 주로 이용되던 인조 스웨이드로의 대체 개발도 많이 진행되고 있

다.

4. 마치며

직방형 초극세사는 우리나라가 세계 최초로 개발하여 세계 일류 상품에 선정될 정도로 우리

나라가 세계에서 최고의 앞선 기술로 제품을 생산하고 있다.

직방형 초극세사는 환경친화적인 장점도 갖고 있다. 초극세 섬유 제조의 방법 중 직방형 초

극세사 제조기술 이외의 방법에 의한 초극세사 제조 과정은 폴리에스터 원사를 용출이나 분할

등의 재처리 공정을 거친다. 그러나 직방형 초극세사는 이러한 과정을 거치지 않아도 초극세

사의 제조가 가능하므로 환경문제를 유발시키는 알칼리 감량 공정을 원천적으로 배제할 뿐만

아니라 분할 등의 공정을 거치면서 나타나는 제품 중량 손실도 없앴다. 이렇게 만들어진 초극

세사는 염색가공성도 높아 품질 좋은 직물을 만들 수 있는 재료가 된다.

원사의 제조와 제품화의 라인업을 통한 섬유 제품의 선진화에도 주도적인 역할을 하고 있으

며 이를 활용한 섬유 제품도 새로운 직편물, 후가공, 패션을 접목하여 세계적으로 확대되고 있

으며, 품질의 고급화를 통한 섬유산업의 새로운 패러다임을 개척하고 있다.

양 승 철

효성기술원 생산기술연구소 나일론 폴리에스터 중합연구팀 팀장

e-mail : imsoo@hyosung.com