레이온 11.9 / 나일론 3.4 / PET 0.4에 비해, 폴리프로필렌은 0.05라고?
레이온은 셀룰로오스를 화학 용해 후 방사구멍을 통해 섬유 형태로 재생한 화학섬유입니다.
비단을 대체할 섬유로, 흡습성이 매우 크고(11.9) 촉감이 부드러워 인조비단이라고도 불리운 재생섬유지요.
차후에 개발된 나일론이 스타킹, 스포츠웨어, 산업재 등 강도·내마모성이 필요한 영역에서 점유율을 높였지만,
뛰어난 흡습성과 촉감으로 인해 여전히 패션섬유(드레스, 블라우스, 안감), 위생재(거즈, 위생용품), 산업재(타이어 코드 일부) 등에 쓰이고 있어요.
거기에 비해 폴리프로필렌은 0.05라는 거의 제로에 가까운 낮은 흡습성을 보입니다.
흡습성에서 PP는 레이온의 130분의 1이라는 하늘과 땅차이의 물성차이를 보입니다.
이번 회에서는 이러한 특성을 가진 PP가 화학섬유로서 어떤 특장점을 가지고 있는지를 살펴보며 물성을 파악해 보도록 하겠습니다.
화학섬유 PP의 고유특성과 특장점
1. 낮은 흡습률과 위킹성(땀을 빨리 건조시키는 성질)은 빠른 건조와 위생에 매우 좋습니다.
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레이온 11.9%, 나일론 3.4%, 폴리에스터 0.4%에 비해 PP는 단 0.05%로, 사실상 제로에 가까운 낮은 흡습률을 가집니다.
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그로인해 땀과 수분을 머금지 않고 빠르게 밖으로 내보내는 성질이 있습니다.
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특수한 섬유 구조 설계로 땀을 흡수하지 않고 이동시켜 배출하는 위킹성(Wicking, 흡한속건성)을 높여 빠른 건조가 가능하게 됩니다.
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수분을 머금지 않기 때문에 세균 발생 위험이 적어 위생적입니다.
2. 유해한 물질을 만들어 내지 않는 단순한 분자구조 때문에 친환경성 소재로 주목받고 있습니다.
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탄소(C)와 수소(H)만으로 이루어진 단순한 분자 구조이므로, 소각시 HCl, HF, NOx, SOx, 다이옥신 등의 유해물질이 발생하지 않아요.
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덕분에 재활용이 가능하고, 친환경 소재로 평가되는 것이죠.
3. 비흡습성과 낮은 비중의 물성은 다음과 같은 특장점을 만들어 냅니다.
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비흡습성으로 전기적으로 중성·비극성이라 마찰 시 전자 이동이 적고, 정전기 발생이 제한적이에요.
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강산·강알칼리에 대한 내약품성이 뛰어나 변색이 없습니다.
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비중 0.91밖에 되지 않아, PE와 함께 물에 뜨는 소재이며 모든 섬유소재중 가장 가벼운 축에 속합니다. 폴리에스터(1.36)와 비교 시, 같은 무게에서 더 많은 원사를 뽑을 수 있습니다.
PP (폴리프로필렌) → 0.90~0.91 g/cm³ < PE (폴리에틸렌, LDPE/HDPE) → 0.92~0.97 g/cm³ < 나일론 (PA6/PA66) → 1.13~1.15 g/cm³ < PBT (폴리부틸렌 테레프탈레이트) → 1.30~1.32 g/cm³ <PET (폴리에틸렌 테레프탈레이트) → 1.36~1.39 g/cm³
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열전도율이 낮아 보온성이 좋다.
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극성기가 없어 극성 오염물질(예: 땀, 얼룩)에 대한 저항성이 높다.
4. 건조가 잘되는 특성에 더하여, 염색이 잘 안되는 단점마저도 원착사 기술(원료에 염료를 섞어 실을 뽑아내는 기술)로 해결하고 있습니다.
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의류: 보온성을 살린 내의류, 속건성을 살린 수영복·스포츠웨어·양말·모자·헤어밴드 등.
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산업·아웃도어: 가방 원단, 텐트 원단 등 경량성과 내구성을 동시에 요구하는 제품.
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원착사(Dope-dyed fiber) 기술 덕분에 염색·가공 과정이 단축되어 비용 절감 효과도 크다.
5. PP섬유의 과제는 역시 낮은 내열성과 염색의 어려운 점 등입니다.
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염색성이 매우 낮아 대부분 원착사로만 생산되어 다양한 후 염색의 유연성은 떨어집니다. 첨가제를 넣으면 염색성은 개선되더라도 PP 고유의 장점을 잃게 되는 어려운 점이 있지요.
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내열성이 낮다는 것은 가공하기 편한 것과 동시에 열에 취약하다는 단점으로도 작용합니다. 이러한 단점 때문에 한때 PP섬유는국내 시장에서는 질이 안 좋은 저렴한 섬유라는 인식도 있었으나,근래 PP는 소재의 특성을 정확히 이해하고, 보완하는 것과 동시에 특장점(기능성 강조)을 더욱 강조하면서 소비자의 인식을 개선시켜 나가고 있습니다.
6. 무엇보다도 PP는 가격 경쟁력이 뛰어납니다. 하지만 그 이유는 품질문제가 아닌 다음과 같은 유리한 환경을 가지고 있기 때문입니다.
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낮은 비중, 즉 가볍기 때문에 동일한 무게로 실을 뽑으면 길이가 훨씬 더 길게 나와서 생산성이 높습니다. (즉, 원료 1kg당 더 많은 원사 길이 확보 가능)
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PP는 염색성이 거의 없어서 대부분 원료 단계에서 안료를 섞어 방사(원착사) 합니다. (후염 공정이 필요 없어 염색·가공 비용 절감되고 에너지·수처리 공정도 줄어듦)
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원재료 단가 자체가 PET·나일론보다 저렴합니다. (석유·천연가스 분해 시 부산물로 대량 생산되는 단량체 프로필렌이라서 글로벌 공급이 안정적이고 가격이 낮은 편입니다)
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녹는점이 PET·나일론보다 낮아(약 160~170℃) 에너지 소모가 적습니다. (내열성이 낮은 것은 열에 취약하다는 것으로 단점이 되지만, 가공시 에너지 소모가 적음으로 비용 절감으로 이어집니다.)
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열가소성이 좋아 가공 속도를 높일 수 있어 연속 생산성이 뛰어납니다.
