섬유 제조

오늘날 섬유가 없는 세상을 상상하기는 어렵습니다. 이는 특히 우리 각자가 매일 입는 옷에 해당합니다. 옷은 편안함과 보호를 제공하며, 많은 사람들에게는 스타일과 개성을 표현하는 매우 중요한 방법이기도 합니다. 섬유 산업은 종종 가장 길고 복잡한 산업 사슬 중 하나로 불립니다. 이는 원료(예: 합성 섬유) 생산부터 반제품(예: 원사 및 직물)을 거쳐 카펫, 의류, 산업용 섬유와 같은 기성품에 이르기까지 전체 생산 주기를 포괄하는 수많은 하위 부문으로 구성됩니다.

섬유 섬유는 엄청난 양의 재료로 만들어집니다. 대부분은 중합체 구조가 특징입니다. 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. 인공 섬유 – 인조 섬유. 이는 셀룰로스 기반 섬유(예: 셀룰로스 아세테이트) 또는 합성 폴리머(예: 나일론, 폴리아크릴로니트릴(아닐라나), 폴리에스터(엘라나) 및 폴리우레탄(라이크라) 섬유)일 수 있습니다.
3. 재활용 소재(소위 rPET) – 이는 재생 가능한 천연 자원에서 얻은 소재로, 예를 들어 주로 옥수수에서 생산되고 생분해성이 있는 PLA(폴리락타이드)나 구리 욕조에서 셀룰로스 섬유를 침전시켜 만든 큐프로 섬유입니다.

천연 및 인조 섬유가 거치는 첫 번째 공정은 방적입니다. 처음에 느슨한 섬유는 일련의 다른 기계적 작업(풀기, 혼합 및 카딩)을 거친 다음 적절한 방적을 거칩니다. 이 공정은 두 가지 기본 유형으로 나눌 수 있습니다.

1. 모직 – 천연섬유(모직) 및 모직과 합성섬유(예: 폴리에스터, 폴리아크릴로니트릴 또는 폴리아미드)를 포함하는 복합사로부터 실을 얻는 데 사용됩니다.
2. 면 – 면 섬유와 폴리에스테르, 비스코스 또는 폴리아미드 섬유와 같은 다른 소재로 구성된 면 및 혼방사를 생산하는 데 사용됩니다.

방적 공정은 섬유에 2~5%의 질량 물질이 적용되는 거의 분해되지 않는 화학 물질을 사용합니다. 이는 원사 제조 공정의 후속 단계의 진행을 용이하게 합니다. 이 단계에서는 미네랄 및 실리콘 오일과 방향족 탄화수소가 가장 많이 사용되며 최종 처리 중에 원사에서 완전히 제거됩니다. 원사는 두 가지 기본적인 플랫 섬유 제품, 즉 직물과 니트를 생산하는 데 사용됩니다.

직물의 경우 첫 번째 작업은 날실의 결합입니다. 여기에는 실에 특수 화학 물질을 적용하여 기계적 강도를 높이는 작업이 포함됩니다. 이 과정을 사이징이라고 합니다. 섬유 사이징제는 폴리사카라이드(예: 카르복시메틸셀룰로오스) 또는 폴리아크릴레이트와 같은 합성 폴리머를 기반으로 할 수 있습니다. 이는 편성 공정의 경우는 아닙니다. 편성 직물용 실은 슬립 제제를 적용하여 특별히 제조됩니다. 이러한 물질은 실과 기계의 가이드 요소 사이의 마찰로 인해 발생하는 편성 공정의 응력을 줄이기 위한 것입니다.

사이징 단계에서 사용할 수 있는 제품 중 하나는 효과적인 합성 사이징제인 Rokrysol JW20 입니다. 이 제품은 요구 사항에 따라 원사 특성을 제공하여 원단으로 원사를 더욱 올바르게 가공할 수 있도록 합니다. Rokrysol JW20은 모든 비율로 물에 용해되어 원사의 균일한 도포 및 코팅을 제공합니다. Rokrysol JW20을 적용한 후 원단 가공의 추가 단계(디사이징, 표백, 염색 또는 인쇄)가 더 효과적으로 진행됩니다. 가공 중에 원사가 전기화되는 경우 특수 정전기 방지제 Rostat A를 사이징에 추가하는 것이 좋습니다. 이 제품은 정전기 발생을 거의 완전히 제거하고 섬유에 우수한 미끄러짐 특성을 부여합니다. 이 제품은 날실 사이징, 염색 후 원료 준비, 직물 및 편물 직물의 최종 마무리에 추가로 섬유 원료를 준비하는 공정에서 잘 작동합니다.

섬유 원료 처리의 다음 단계는 추가 전처리입니다. 느슨한 섬유, 실, 직물 및 편물은 표백, 염색 및 정제됩니다. 단위 작업의 선택 및 순서는 원료의 유형과 제품의 형태(실, 직물 또는 편물)에 따라 달라집니다.

면섬유제품의 제조

면 섬유와 기타 셀룰로스 섬유의 가공은 매우 복잡합니다. 주로 태닝, 탈호, 머서리제이션 및 표백과 같은 공정을 사용합니다.

첫 번째 공정은 원료를 가스 버너의 불꽃 위로 옮기는 것으로, 이를 통해 기본 섬유가 제거됩니다.

다음 단계는 탈호입니다. 합성 사이징의 경우 일반적으로 습윤 첨가제와 함께 탄산나트륨이 있는 수조에서 세척합니다. PCC 그룹은 섬유 산업에 사용하기에 완벽하게 적합한 다양한 습윤제를 제공합니다. POLIkol (PEG) 시리즈는 구조상 용해, 연화, 윤활, 정전기 방지 및 보습 특성이 있는 폴리옥시에틸렌 글리콜 그룹입니다. 폴리옥시에틸렌 글리콜은 매우 우수한 생분해성이 특징입니다. 또한 안전하고 무독성 물질이므로 수조의 환경적 유해성을 줄여줍니다. ROKAnol IT 제품 시리즈는 세척된 표면의 적절한 습윤과 먼지 입자의 분산을 보장하는 에톡실화된 지방 알코올로, 직물/니트웨어 및 단단한 표면에서 먼지를 제거하는 고성능에 영향을 미칩니다. 이 제품은 전문 세척 및 산업용 세척에 사용되는 알칼리성 및 산성 세제의 완벽한 성분입니다. 반대로 ROKAnol NL 제품은 섬유의 전처리에 사용됩니다. 산업용 뜨개질 및 직조 공정 중에 발생한 직물 및 니트 직물의 기름 얼룩을 제거하는 데 사용할 수 있습니다. ROKAnol NL 제품은 또한 표백 효율을 개선하여 염색 공정에서 염료 모세관 현상 개선에 직접적인 영향을 미칩니다.

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

면 섬유의 초기 준비의 마지막 단계는 미백입니다. 세탁으로 제거할 수 없는 유색 섬유(예: 아마의 경우)의 불순물로 인해 발생하는 자연스러운 색상을 변색시키는 것입니다. 이러한 화합물의 예로는 차아염소산나트륨 이 있는데, 아마, 대마, 면 니트웨어 원단을 표백하는 데 사용할 수 있습니다. 차아염소산나트륨 덕분에 매우 높은 수준의 백색도를 얻을 수 있습니다. 표백 효율성을 높이기 위해 공정을 시작하기 전에 화학제를 사용하여 섬유의 알칼리성 잔류물(예: 염산 )을 중화합니다.

양모제품의 처리

울 제품도 염색 단계를 수행하기 전에 일련의 전처리 과정을 거쳐야 합니다. 이를 준비하는 기본 과정은 탄화, 사전 세척 및 표백입니다.

탄화는 식물 불순물을 완전히 제거하는 것을 목표로 합니다. 이 공정은 양모 섬유를 황산 용액 으로 처리한 다음 100°C 이상의 온도로 가열하는 것을 포함합니다. 손상된 섬유는 기계적으로 제거하고 전체를 아세트산 나트륨으로 중화합니다. 탄화가 완료되면 방적 중에 적용된 섬유에서 물질을 제거하기 위한 세척 단계가 이어집니다. 사전 세척은 표백제와 염료의 높은 젖음성과 흡수성을 가져옵니다. 마지막 단계는 양모의 표백입니다. 이 공정에서는 과산화수소가 가장 일반적으로 사용됩니다.

화학섬유로 만든 제품

합성 섬유로 만든 제품도 여러 가지 작업이 필요한데, 그 중에서도 가장 중요한 작업은 예비세탁과 열 안정화 작업입니다.

천연 섬유와 마찬가지로, 프리워시는 방적 중에 적용된 물질을 섬유에서 제거하는 작업을 합니다. 반면에 열 안정화는 후속 가열 챔버를 통해 뜨거운 공기 환경에서 운반되는 제품을 가열하는 것으로 구성됩니다. 열 안정화는 제조의 최종 단계와 합성 섬유로 만든 제품을 사용하는 동안 직물에 형태 안정성을 제공합니다.

섬유제품의 염색

많은 섬유 제품, 예를 들어 느슨한 섬유, 원사, 직물, 니트웨어, 심지어 완제품은 염색됩니다. 염색 방법에는 주기적 방법과 연속적 방법의 두 가지 기본 그룹이 있으며, 여기에는 반연속적 방법도 포함됩니다.

주기적 방법은 섬유 소재를 지정된 시간 동안 염료 수용액에 담그는 것입니다. 또한 화학 보조제를 욕조에 추가하여 염료 분자가 섬유 내부로 이동할 수 있습니다. 이 공정이 완료되면 욕조를 폐수로 배수하고 섬유 제품을 세척하여 화학 물질을 제거합니다.

연속적 방법과 주기적 방법을 구별하는 주요 요소는 패딩을 통한 염료 적용입니다. 또한 연속적 방법에서는 후속 염색 공정이 차례로 연속적으로 진행되는 반면, 반연속적 방법에서는 패딩 후 공정이 중단되고 추가 단계가 독립적인 작업으로 수행됩니다.

섬유 산업에서 캐리어 역할을 할 수 있는 제품의 예로는 Rokelan OPD 가 있습니다. 이 제품은 순수 및 혼합 섬유 모두 소수성 및 폴리에스터 섬유의 염색 공정에서 캐리어로 사용할 수 있습니다. 음영 및 강도에 관계없이 생생한 색상을 얻을 수 있습니다. Rokelan OPD를 사용한 염색은 빛에 대한 저항성이 우수합니다. 또한 이 제품을 사용하면 염료의 고성능이 보장됩니다.

염색에 사용되는 화학 보조제

섬유의 종류에 따라 염색 공정을 개선하기 위해 다양한 첨가제를 사용합니다. 알칼리성 환경에서 욕조가 진행되는 셀룰로스 섬유의 경우 욕조의 적절한 pH를 유지하는 것이 중요합니다. 이러한 목적으로 가장 일반적으로 사용되는 것은 소다 라이 , 즉 수산화나트륨 ( 가성소다 )의 수용액입니다.

셀룰로오스 섬유 염색 공정에 사용되는 다른 첨가제로는 산화제(대부분 과산화수소를 사용)와 염색 후 세척 작업을 효과적으로 처리하는 세제가 있습니다. Roksol 시리즈( PSWN, ICESOLDE PAN/35L 및 AZR )는 효과적인 세척 및 세정제 그룹입니다. 이 제품은 섬유 제품의 산업용 세척제로 사용할 수 있습니다. 물에 잘 녹고 침투성을 통해 염색 효과를 높여줍니다. Roksol 제품을 사용하면 천연 지방, 윤활제, 합성 왁스 및 사이징과 같은 여러 물질을 제거할 수 있습니다. 거품이 적게 발생하기 때문에 다양한 유형의 장치에서 많은 기술 공정에 사용하더라도 작업에 지장을 주지 않습니다.

염색 공정이 산성 환경에서 이루어지는 양모 섬유의 경우, 황산 이나 아세트산을 사용하여 욕조에 적합한 pH를 제공합니다. 또한, 환원제(예: 티오황산나트륨)와 평활제도 용액에 첨가되어 균일한 염료를 얻는 데 사용됩니다.

합성 섬유 염색에는 여러 가지 첨가제도 사용됩니다. PES(폴리에스터) 섬유는 건조 중 염료 이동을 제한하기 위해 증점제(예: 폴리아크릴레이트)를 사용해야 합니다. PA(폴리아미드) 섬유는 엄격한 pH 제어가 필요하며 이를 위해 황산 이나 아세트산을 사용합니다. 또한, 여러 평활제 및 분산제도 사용됩니다. PCC 그룹은 이 기능을 수행할 수 있는 여러 가지 특수 제품을 제공합니다. NNOC E 분산제는 염색 공정에서 분산 및 평활제로 사용되는 제품입니다. 염색 욕조에서 용해성이 낮은 염료를 균일한 분산 상태로 유지합니다.

섬유 인쇄

섬유 인쇄 공정은 미리 정해진 패턴을 얻기 위해 국부 염색을 포함합니다. 모든 유형의 섬유는 인쇄 전에 적절한 준비가 필요합니다. 염료나 안료가 포함된 미리 준비된 페이스트를 섬유 기질에 적용합니다. 그런 다음, 이미 준비된 섬유는 다양한 방법(예: 평면, 회전 및 스프레이 필름 인쇄)으로 수행할 수 있는 인쇄 공정을 거칩니다. 공정이 완료되면 고정이 발생하는데, 이를 건조라고 합니다. 마지막 단계는 세척으로, 이를 통해 고정되지 않은 염료 입자와 인쇄 페이스트를 준비하는 데 사용된 다양한 화학 물질(예: 분산제 또는 유화제)이 섬유에서 제거됩니다. 에톡실화 노닐페놀, 즉 ROKAfenol 제품은 이 응용 분야에서 완벽하게 작동합니다. 이들의 세제, 유화 및 세척 특성은 세척 공정을 지원하는 데 효과적입니다. ROKAfenol 제품은 양모와 면 모두 다양한 섬유와 화학 섬유, 강모 및 가죽을 세척하는 데 사용할 수 있습니다. 고온 및 고농도 전해질에 대한 내구성이 뛰어나 섬유 산업의 어려운 조건(예: 양모 세척 및 면화 끓이는 공정)에서도 사용할 수 있습니다.

직물 마무리

섬유가 거치는 마지막 공정은 화학적 가공입니다. 그 목적은 제품에 방수성이나 주름 경향을 제한하는 것과 같은 특정 사용 가능한 속성을 부여하는 것입니다. 재료의 주름을 방지하기 위해 적절한 가교제와 연화 첨가제가 사용됩니다.

섬유 마감 공정에서 Roksol AT2 및 Roksol AZR 과 같은 제제를 사용할 수 있습니다. 이러한 제품은 섬유 제품이 부드럽고 기분 좋은 촉감을 갖도록 합니다. 이러한 제품은 연화 및 정전기 방지 특성을 가지고 있어 섬유의 전기화를 방지하고 추가 가공을 용이하게 합니다. Roksol AZR은 또한 유화 특성을 가지고 있어 세탁 및 얼룩 세척 공정을 지원합니다. 이 제품은 또한 욕조에서 염료를 침투하는 능력이 우수하다는 특징이 있습니다.

소수성(방수) 마감은 방수 필름을 형성하는 섬유 표면에 적합한 폴리머를 추가하여 얻습니다. 또한 실리콘 및 불소탄소 제제도 이를 개선하는 데 사용됩니다.

세계의 섬유 시장

글로벌 섬유 시장의 추정 가치는 약 8,300억 달러(Grand View Research 2015 보고서의 데이터)이며, 이 수치는 향후 몇 년 동안 증가할 것으로 예상됩니다. 고용주와 직원이 개인 보호 장비 제공과 이를 통한 직장 안전 보장에 대한 인식이 높아지는 것은 이 부문의 중요한 원동력 중 하나입니다. 또한 케블라와 같은 점점 더 많은 현대 섬유를 사용함으로써 의류 시장에서 새로운 응용 분야를 창출하는 혁신적인 제품을 개발할 수 있는 기회가 제공됩니다. 섬유 부문의 또 다른 중요한 측면은 일부 시장(특히 인도)에서 면 가격이 지속적으로 하락하고 있다는 점인데, 이는 주로 과잉 생산과 창고의 높은 재고 수준 때문입니다.