레이온

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배경

수세기 동안 인류는 직물과 의복의 원료를 제공하기 위해 다양한 식물과 동물에 의존해 왔습니다. 누에, 양, 비버, 버팔로 사슴, 심지어 야자수 잎은 이러한 요구를 충족시키는 데 사용된 천연 자원의 일부일 뿐입니다. 그러나 지난 세기에 과학자들은 현재 우리가 당연하게 여기는 많은 직물을 만들고 향상시키기 위해 화학과 기술로 눈을 돌렸습니다.

인조 섬유에는 두 가지 주요 범주가 있습니다. 천연 제품으로 만든 섬유(셀룰로오스 섬유)와 화학 물질로만 합성된 섬유(비셀룰로오스 고분자 섬유)입니다. 레이온은 목재 펄프나 면의 셀룰로오스로 만든 천연 소재입니다. 이 천연 기반은 저렴한 비용, 다양성 및 편안함과 같은 많은 특성을 제공하여 인기와 성공으로 이어졌습니다. 오늘날 레이온은 사용 가능한 가장 다양하고 경제적인 인조 섬유 중 하나로 간주됩니다. 그것은 "직기에 대한 실험실의 첫 번째 선물"이라고 불려 왔습니다.

1860년대에 프랑스 실크 산업은 누에에 영향을 미치는 질병으로 위협을 받고 있었습니다. Louis Pasteur와 Hilaire de Chardonnet 백작은 이 중요한 산업을 구하기 위해 이 문제를 연구하고 있었습니다. 이 위기 동안 샤르도네는 인조 실크를 생산하는 방법을 찾는 데 관심을 갖게 되었습니다. 1885년 그는 셀룰로스에서 사용 가능한 섬유를 만드는 첫 번째 성공적인 방법에 대한 특허를 받았습니다. 다른 과학자들이 이후에 인조 실크를 만드는 더 비용 효율적인 방법을 개발했지만 샤르도네는 여전히 레이온의 아버지로 간주됩니다.

이후 40년 동안 이 재료는 인공 또는 모조 실크. 1925년까지 자체 산업으로 발전하여 레이온 이라는 이름이 주어졌습니다. 연방거래위원회(FTC)에 의해. 용어 레이온 이때 셀룰로오스로 만든 모든 인조 섬유가 포함되었습니다. 그러나 1952년 FTC는 레이온을 순수 셀룰로오스(레이온)로 구성된 섬유와 셀룰로오스 화합물(아세테이트)로 구성된 두 가지 범주로 나누었습니다.

1950년대까지 생산된 레이온의 대부분은 일반 레이온( 비스코스 레이온이라고도 함) 섬유는 다른 섬유에 비해 너무 약하여 의류에 사용되었습니다. 그런 다음 1955년에 제조업체는 약간 더 강하고 시트, 수건 및 의류에 성공적으로 사용할 수 있는 새로운 유형의 레이온인 고습윤 계수(HWM) 레이온을 생산하기 시작했습니다. HWM 레이온( 변형 레이온이라고도 함) 의 도래 1880년대에 발명된 이래로 레이온 생산에서 가장 중요한 발전으로 간주됩니다.

오늘날 레이온은 우리 사회에서 가장 널리 사용되는 직물 중 하나입니다. 세계 각국에서 만들어지고 있습니다. 천연 또는 인조 직물과 혼합할 수 있으며, 강화 처리되며 다양한 기능을 수행하도록 설계될 수도 있습니다.

원자재

디자인이나 제조 공정에 관계없이 레이온을 만드는 기본 원료는 셀룰로오스입니다. 천연 셀룰로오스의 주요 공급원은 목재 펄프(보통 소나무, 가문비나무 또는 헴록 나무)이며 레이온을 만들기 위해 정제된 셀룰로오스 시트를 가성소다에 담그고, 건조하고, 부스러기로 파쇄하고, 숙성시킵니다. 금속 용기에 2~3일 동안 보관합니다. 금속 용기의 온도와 습도는 세심하게 제어됩니다.
숙성 후, 부스러기는 결합되고 액체 이황화탄소와 함께 휘저어지며, 이는 혼합물을 셀룰로오스 크산산나트륨으로 알려진 주황색 부스러기로 만듭니다. 셀룰로오스 크산테이트는 가성 소다에 담가서 꿀처럼 보이고 느껴지는 비스코스 용액을 만듭니다. 면 린터. 면 린터는 조면 과정 후 면화 종자에 달라붙는 잔류 섬유입니다.

엄밀히 정의하면 레이온은 재생 셀룰로오스로 구성된 제조된 섬유입니다. 법적 정의에는 수소의 15% 이상을 대체하지 않은 제조된 섬유도 포함됩니다.

모든 레이온의 기본 제조 공정은 비슷하지만 이 직물은 다양한 기능을 수행하도록 설계할 수 있습니다. 제조 공정의 다양한 요소를 변경하여 일련의 디자인을 생성할 수 있습니다. 원료, 가공 화학물질, 섬유 직경, 후처리 및 혼합 비율의 차이를 조작하여 특정 용도에 맞춤화된 섬유를 생산할 수 있습니다.

레귤러 또는 비스코스 레이온은 가장 보편적이고 다재다능하며 성공적인 레이온 유형입니다. 인조 또는 천연 섬유와 혼합하여 다양한 무게와 질감의 직물로 만들 수 있습니다. 또한 흡습성이 뛰어나 경제적이며 편안한 착용감을 제공합니다.

일반 비스코스 레이온에는 몇 가지 단점이 있습니다. 그것은 많은 새로운 직물만큼 강하지 않으며 천연 면이나 아마만큼 강하지도 않습니다. 이 고유의 약점은 젖거나 빛에 과다 노출되면 악화됩니다. 또한 일반 레이온은 세탁시 수축되는 경향이 있습니다. 곰팡이, 산성 및 다림질과 같은 고온도 손상을 일으킬 수 있습니다. 다행히도 이러한 단점은 화학적 처리 및 상쇄 특성을 가진 다른 섬유와 레이온을 혼합하여 상쇄할 수 있습니다.

고습율 레이온은 일반 레이온보다 섬유질이 강하고, 실제로는 일반 레이온보다 면과 성능이 더 유사합니다. 일반 레이온보다 탄성 회복력이 더 좋고, 함유된 패브릭은 관리가 더 쉽습니다. 일반 레이온이 함유된 패브릭은 일반적으로 드라이클리닝을 해야 하는 반면 세탁기로 세탁할 수 있습니다.

제조
프로세스

섬유의 다양성을 활용하는 제조 공정에는 많은 변형이 있지만 다음은 일반 또는 비스코스 레이온을 만드는 데 사용되는 절차에 대한 설명입니다.

목재 펄프를 사용하든 면 린터를 사용하든 셀룰로오스를 추출하고 정제하기 위해서는 레이온을 만들기 위한 기본 원료를 가공해야 합니다. 그런 다음 생성된 흰색의 정제된 셀룰로스 시트를 처리하여 재생 셀룰로스 필라멘트를 형성합니다. 차례로, 이 필라멘트는 실로 방적되어 결국 원하는 직물로 만들어집니다.

정제 셀룰로오스 처리

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1 정제된 셀룰로오스 시트를 수산화나트륨(가성 소다)에 담그면 알칼리 셀룰로오스 시트가 생성됩니다. 이 시트는 건조되고, 부스러기로 파쇄된 다음 금속 용기에서 2~3일 동안 숙성됩니다. 금속 용기의 온도와 습도는 세심하게 제어됩니다.

2 숙성 후 부스러기는 결합되어 액체 이황화탄소와 함께 휘저어지며 혼합물은 셀룰로오스 크산산나트륨으로 알려진 주황색 부스러기로 바뀝니다. 셀룰로오스 크산테이트는 가성 소다에 담가서 꿀처럼 보이고 느껴지는 비스코스 용액을 만듭니다. 그런 다음 디자인의 모든 염료 또는 광택 제거제가 추가됩니다. 시럽 같은 용액은 불순물을 걸러내고 통에 보관하여 4일에서 5일 사이에 숙성시킵니다.

필라멘트 생산

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3 비스코스 용액은 다음으로 섬유 끈으로 바뀝니다. 이것은 샤워 헤드처럼 작동하는 방사구를 통해 액체를 산성 수조로 밀어 넣어 수행됩니다. 스테이플 섬유를 생산하려면 큰 구멍이 있는 큰 방사구를 사용합니다. 필라멘트 섬유가 생산되는 경우 더 작은 구멍이 있는 방사구금이 사용됩니다. 산성 수조에서 산은 현재 재생 셀룰로오스 필라멘트로 알려진 필라멘트를 응고시키고 응고시킵니다.

회전

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4 산에 담그고 나면 필라멘트를 실로 방적할 준비가 됩니다. 원하는 실의 종류에 따라 Pot Spinning, Spool Spinning 및 Continuous Spinning을 포함한 여러 방적 방법을 사용할 수 있습니다. Pot Spinning에서 필라멘트는 먼저 제어된 장력 하에서 고데 휠이라고 하는 일련의 오프셋 롤러로 늘어납니다. 이 스트레칭은 필라멘트의 직경을 줄이고 크기를 더 균일하게 만들고 필라멘트에 더 많은 강도를 부여합니다. 그런 다음 필라멘트를 Topham Box 라고 하는 빠르게 회전하는 실린더에 넣습니다. 그 결과 Topham 상자의 측면에 달라붙는 케이크 같은 끈이 생깁니다. 그런 다음 끈을 씻고, 표백하고, 헹구고, 건조시키고, 원뿔이나 스풀에 감습니다.

스풀 회전은 냄비 회전과 매우 유사합니다. 필라멘트는 롤러를 통과하고 스풀에 감겨서 세척, 표백, 헹굼, 건조 및 스풀 또는 콘에 다시 감습니다.

연속 방사에서 필라멘트는 세척, 표백, 건조, 꼬임 및 감김과 동시에 고데 휠 위에 늘어납니다.

5 섬유가 충분히 경화되면 후처리 화학 물질 및 직물 생산에 필요한 다양한 직조 공정을 위한 준비가 됩니다. 그런 다음 결과 직물에 여러 가지 마감 처리를 할 수 있습니다. 여기에는 부드러움을 제어하기 위한 캘린더링이 포함됩니다. 내연성; 사전 수축; 내수성; 및 주름 저항.

고습윤 계수 레이온
제조

고습윤율 레이온을 제조하는 공정은 몇 가지를 제외하고는 일반 레이온을 제조하는 데 사용되는 공정과 유사합니다. 먼저, 위의 1단계에서 정제된 셀룰로오스 시트를 가성소다 용액에 담가두면, 시럽 같은 비스코스 용액이 준비된 후 방사구를 통해 산성 수조에 넣습니다. 그런 다음 생성된 끈이나 필라멘트를 고데 바퀴로 늘려서 강화하고 회전하는 Topham 상자에 넣습니다. 이 방법은 스풀이나 콘에 감기기 전에 씻고, 헹구고, 건조시킨 케이크 같은 레이온 끈을 생산합니다. HWM 레이온을 만들 때 약한 가성 소다를 사용합니다. 둘째, 알칼리 부스러기(위의 #1)와 비스코스 용액(단계 #2) 모두 HWM 공정에서 노화되지 않습니다. 셋째, HWM 레이온을 만들 때 일반 레이온을 만들 때보다 필라멘트가 더 많이 늘어납니다.

품질 관리

대부분의 화학적 지향 공정과 마찬가지로 품질 관리는 성공적인 레이온 제조에 매우 중요합니다. 화학 성분, 타이밍 및 온도는 원하는 결과를 생성하기 위해 모니터링하고 제어해야 하는 필수 요소입니다.

혼방 직물에 사용되는 다양한 섬유의 비율은 섬유 섬유 식별법의 법적 범위 내에서 제어되어야 합니다. 이 법은 인조 섬유의 17개 그룹을 법적으로 정의합니다. 이 17개 그룹 중 6개 그룹은 천연 재료로 만들어졌습니다. 여기에는 레이온, 아세테이트, 유리 섬유, 금속, 고무 및 아지온이 포함됩니다. 나머지 11개의 직물은 화학 물질로만 합성됩니다. 나일론, 폴리에스터, 아크릴, 모다크릴, 올레핀, 스판덱스, 아니덱스, 사란, 바이날, 비니온 및 나이트릴입니다.

각 일반 그룹에는 다른 제조업체에서 생산하는 섬유 브랜드 이름이 있습니다. 민간 기업은 종종 고유한 기능에 대한 특허를 구하고 예상대로 경쟁에 대한 법적 통제를 유지하려고 시도합니다.

부산물

산업의 주요 문제 중 하나로서 레이온의 화학적 부산물은 환경을 의식하는 이 시대에 많은 관심을 받았습니다. 가장 널리 사용되는 생산 방법인 비스코스 방법은 바람직하지 않은 물과 대기 배출을 생성합니다. 특히 우려되는 것은 아연과 황화수소의 배출입니다.

현재 생산자들은 오염을 줄이기 위해 여러 기술을 시도하고 있습니다. 사용되는 기술 중 일부는 이온 교환, 결정화 및 보다 정제된 셀룰로오스 사용에 의한 아연 회수입니다. 또한 흡수 및 화학 세정의 사용은 바람직하지 않은 가스 배출을 줄이는 데 도움이 되는 것으로 입증되었습니다.

미래

레이온의 미래는 밝습니다. 전 세계적으로 레이온에 대한 수요가 증가할 뿐만 아니라 레이온을 더욱 좋고 저렴하게 만들 수 있는 많은 신기술이 있습니다.

1970년대에 한동안 의류 산업에서는 폴리에스터와 같은 순수 합성 소재를 사용하는 경향이 있었습니다. 하지만 순수 합성 소재는 천연 소재처럼 '호흡'하지 않기 때문에 소비자들에게 좋은 평가를 받지 못했다. 오늘날 혼방 직물에 대한 강한 경향이 있습니다. 블렌드는 두 세계의 장점을 모두 제공합니다.

셀룰로오스의 구조와 화학 반응성에 대한 현재 지식으로 일부 과학자는 햇빛, 물 및 이산화탄소로부터 직접 셀룰로오스 분자를 생산하는 것이 곧 가능할 것이라고 믿습니다. 이 기술이 비용 효율적인 것으로 판명되면 그러한 수경법 공장은 인조 직물에 대한 전세계 수요를 충족시키는 데 필요한 원자재를 제공하기 위한 탐구에서 큰 진전을 나타낼 수 있습니다.