기능성 섬유는 일반 섬유가 가지는 물리적, 기계적 특성 외에도, 흡습성, 보온성, 항균성, 정전기 방지 등 특정 기능을 가진 화학 섬유를 의미합니다. 기능성 섬유는 특정 요구 사항과 목적에 수동적으로 반응하여 기능할 뿐만 아니라, 능동적으로 반응하고 기억할 수 있는, 소위 스마트 섬유입니다.

기능성 섬유는 일반적으로 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 하나는 기존 섬유를 대상으로 하는 기능성 개질 섬유로, 즉 기존 섬유에 전도성, 전기 저장, 열 저장, 전송, 분리, 광전, 생체 적합성 등과 같은 물리적 및 화학적 개질 기술을 통해 일반적인 형태와 기능에 새로운 특수 기능을 부여한 것입니다. 다른 종류는 특수 기능을 가진 고성능 섬유로, 일반적으로 고강도, 고탄성률, 고온 저항성, 내화학성 및 기타 섬유의 특성을 나타내며 응력, 열, 빛, 전기 또는 내화학성과 같은 외부 물리적 영향에 대한 내성을 나타냅니다. 탄소 섬유, 유리 섬유, 초고분자량 폴리에틸렌 섬유, 아라미드 섬유, 폴리이미드 섬유, PPS 섬유, 현무암 섬유 등입니다. 기능성 섬유는 의류 및 가정용 직물뿐만 아니라 운송, 건설, 의료, 항공 및 항공 우주 분야에서도 광범위한 응용 전망을 가지고 있습니다.

1. 특수 형상 섬유 가공 기술

기능성 개질 섬유의 제조 방법은 대부분 일반 섬유 소재를 물리적 또는 화학적으로 개질하는 것입니다. 일반적으로 사용되는 방법으로는 방사구의 구멍 모양을 변경하는 방법, 방사 용액에 기능성 분말을 첨가하는 방법, 2액형 복합 방사법, 그래프트 공중합법 등이 있습니다. 그중에서도 방사구의 구멍 모양을 변경하여 섬유 단면을 형성하는 방법이 가장 많이 사용됩니다.

프로파일링된 광섬유의 구조도

생산 관행 측면에서 COOLMAX® 폴리 에스테르 인비스타(INVISTA)의 섬유는 "텐(ten)" 형태와 초기 개발된 새로운 "코(co)" 형태로 나뉩니다. 한국 효성이 개발한 에어로쿨(Aerocool) 섬유는 "알팔파"의 네 잎 모양을 닮았으며, 뛰어난 흡습성과 발한성을 자랑합니다. 테이진(TEIJIN)이 개발한 중공 미세 다공성 섬유는 중공 섬유로 제작되어 섬유 측면의 중공 부분이 연결되어 있습니다. 중공 부분에 땀을 흡수하여 저장하거나, 저장된 땀을 체내로 방출하는 기능을 합니다. 인와이다 써모라이트(Inweida THERMOLITE®) 폴리에스터 중공 섬유는 북극곰 털을 본떠 제작되었으며, 뛰어난 보온성을 자랑하여 스키 셔츠, 등산복 등에 적합합니다. 국내 개발은 비교적 성공적이며 단면 섬유의 산업화도 많이 이루어지고 있는데, 취안저우 하이티엔은 쿨드라이® 흡습 및 배수 섬유를 출시하였고, 이정화학섬유는 쿨브스트 흡습 가이드 속건성 차등 섬유를 개발하였고, 대만 중싱은 쿨플러스 흡습 및 배수 섬유를 개발하였고, 대만 하오지에 테크노파인 흡습 및 배수 폴리에스터 섬유를 출시하였습니다.

2. 실크 블렌딩 기술

기능성 마스터배치, 분말, 시약을 방사 용액에 첨가하여 블렌딩을 통해 영구적인 기능을 가진 새로운 섬유 소재를 제조할 수도 있습니다. 기능성 마스터배치를 예로 들면, 폴리에스터 섬유, 폴리아미드 섬유, 그리고 재생 셀룰로스 섬유의 난연성, 항균성, 내화학성, 자외선 차단성을 향상시키는 데 널리 사용되어 왔습니다.

일반적인 화학 섬유 마스터배치 제품

혼방 실크 기술의 적용 측면에서, 다양한 섬유의 항균 및 탈취 가공 시, 나노 기술을 이용하여 산화아연, 염화은, 질산은, 산화구리, 염화제일구리, 황산구리 및 기타 입자와 같은 항균제를 방사 용액에 첨가하여 항균 섬유를 제조할 수 있습니다. 나노 크기의 이산화티타늄, 일산화납, 산화아연, 이산화규소, 알루미나, 산화철, 붕산망간, 규산알루미늄 등의 자외선 차단제를 방사 용액에 첨가하여 제조된 자외선 차단 섬유는 200~400nm 파장의 자외선을 흡수하는 특성을 가집니다. 폴리(p-페닐설폰)페닐포스포네이트 에스테르, 고리형 인산 에스테르, 유기실리콘과 같은 할로겐 프리 난연제를 방사 용융물 또는 용액에 첨가하여 폴리프로필렌 섬유, 폴리아크릴로니트릴 섬유 및 폴리에스터 섬유의 난연성을 개질했습니다. 비스코스, 폴리아미드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐알코올 등의 고분자 섬유 매트릭스에 그래핀 나노입자를 도입함으로써, 그래핀/고분자 복합 섬유를 개발하여 고분자 섬유의 강도, 내열성, 자외선 차단, 항균, 대전 방지 특성을 향상시킬 수 있습니다. 주요 제품으로는 운모 섬유, 옥 섬유, 쌀 및 밀 섬유, 세라믹 섬유, 태극석 섬유 등이 있습니다. 또한, 마이크로캡슐 첨가 기술을 통해 화학 섬유의 방사 공정 중 기능성 입자가 함유된 마이크로캡슐을 방사액에 첨가하여 방향족 섬유, 친환경 난연 섬유, 상변화 온도 조절 섬유, 변색 섬유 등을 제조할 수 있습니다.

3. 복합방사기술

두 개 이상의 중합체 또는 서로 다른 특성을 가진 동일 중합체를 동일한 방사구를 통해 단일 섬유로 방사하는 복합 방사는 더 많은 가공 장비를 필요로 합니다. 평행형, 코어형, 해도형과 같은 복합 섬유는 동일한 단면에서 얻을 수 있습니다. 복합 섬유는 섬유의 영구적인 크림프와 탄성 문제를 해결할 뿐만 아니라 여러 성분의 연속적인 피복을 통해 염색 용이성, 난연성, 대전 방지성, 높은 흡습성 등의 특성을 제공합니다. 예를 들어, 쉘 이성분 PTT와 T400 인비스타 탄성 섬유는 모두 PET 및 PTT 복합 방사를 사용하며, 두 가지 종류의 얀 자연스러운 3차원적 압착성과 우수한 복원력을 가지고 있으며 기존 탄성섬유의 난점을 해결했습니다. 스판덱스 염색, 과도한 탄성, 복잡한 직조의 불안정성, 사용 과정에서 원단 사이즈 및 스판덱스의 노화 등 여러 가지 문제를 해결합니다. 블렌드 또는 공중합체 난연성 고분자를 코어로 하고 일반 고분자를 피막으로 하여 복합 방사 방식으로 제조된 난연성 복합 섬유는 난연성 섬유의 변색 및 내광성 저하를 방지하고 난연 성능 및 염색 성능의 안정성을 향상시킬 수 있습니다. 저융점 금속 또는 합금을 코어층으로, PET를 피막으로 사용하여 기존 전자파 차폐 섬유 코팅의 산화, 염색 불량, 촉감 저하 등의 문제를 해결하는 새로운 유형의 전자파 차폐 복합 섬유가 개발되었습니다.

4. 그래프트 공중합 개질 기술

이 방법은 섬유의 화학적 변형에 속하며 생산 공정이 길고 생산 비용이 높습니다.공중합은 특정 조건 하에서 두 개 이상의 단량체를 중합하는 것입니다.그래프팅은 섬유의 큰 분자 사슬을 필요한 그룹에 부착할 수 있는 화학적 공정입니다.방사선 그래프팅 또는 화학적 그래프팅 방법을 채택하는 경우 인과 할로겐을 포함하는 반응성 화합물을 사용하여 내구성이 좋은 폴리에스터, 폴리비닐알코올 및 기타 섬유의 난연성 변형에 사용합니다.그래프팅 공중합을 통해 하이드록실기, 카르복실기, 아미드기 및 아미노기와 같은 친수성기가 섬유의 거대 분자 구조에 도입되어 섬유의 흡습성, 발한 및 대전 방지 특성을 향상시킬 수 있습니다.섬유를 고에너지선, 강한 자외선 또는 레이저 방사선 또는 저온 플라즈마로 표면 활성화 및 그래프팅하여 변형하는 전형적인 청정 가공 방법입니다.

자세한 내용은 2019년 중국 섬유제품 발전 보고서를 참고하시기 바랍니다.

(출처: 텍스타일 가이드 공식 마이크로)