지난 2005년 봄에 인텍스 오사카에서 JIAM 2005가 개최한 이벤트 국제 심포지엄에서는 몇 가지 강연이 있었다. 그 중에서 小松精練의 金澤重夫 특별고문이 강연한 “섬유 개질 가공의 현상에 대 하여”의 내용을 소개한다. ◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇ 섬유의 개질 가공은 기능성ㆍ패션성 등 모든 면에서 섬유의 가능성을 꺼내기 위해서는 없으면 안 되는 공정의 하나이다. 그러한 개질 가공을 하는 염색 가공업도 또 섬유 산업의 생산ㆍ유통 과정 에서 큰 역할을 담당한다. 원사 제조, 사 가공, 직ㆍ편물화를 거쳐 염색 가공으로 그리고 염색 가 공으로부터 최종 섬유 제품, 소매업, 소비자로 잇는 공정 중에서 염색 가공은 고감도나 기능성을 부여해 완성 소재화하는 공정으로서 중요한 위치를 점하고 있다. 東洋紡은 섬유 산업을 자전거의 차 바퀴로 보고 섬유 산업의 구조를 설명하는데, 확실히 허브(차 바퀴)의 외측이 염색 가공이며, 스포크 부분은 염색 메이커의 다양한 기술 상품으로서 림에 비유 하는 최종 제품의 제조업자라든가 타이어에 비유하는 소매업자, 마켓으로의 확대를 잘 표현한다. 염색 가공에 의한 개질 가공은 주로 세 가지로 분류할 수 있다. 우선 화학적 가공이다. 유연제, 정 전기 방지제, 발수제, 발수ㆍ발유제, 방염제, 항균ㆍ방취제, 그 외의 기능 부여를 위한 화학 약품 을 섬유 표면에 부착시킨다든가 또는 섬유 내부에 흡수ㆍ흡착시키는 방법이다. 약제를 섬유 표면 에 부착시킨 후, 고온 건열 처리나 스티밍, 마이크로파ㆍ전자선 조사 등을 하여 반응ㆍ고착시킨 다. 그 밖에 약제를 바인더에 의해 섬유 표면과 결합시키거나 염색과 동시에 흡착시키는 등의 방 법도 있다. 물리적 가공으로는 기모, 캘린더 가공(광택 효과 등의 부여), 금속 증착(알루미늄, 동 등의 박막 형 성), 스패터링(티탄, 은, 스테인레스 등의 박막 형성), 플라스마 처리 등을 들 수가 있다. 또 하나는 물리ㆍ화학적 가공이다. 코팅, 라미네이트, 접착(본딩) 가공 등이 있다. 최근에는, 환경 보호를 위하여 유기 용제를 사용하지 않는 수계 수지에 의한 코팅이라든가 습기 경화형 폴리우레 탄계 접착제를 사용하는 원단과 원단 또는 원단과 필름 등의 본딩 가공 등, 새로운 가공 기술도 만 들어지고 있다. 쾌적 지향, 그리고 청결 후가공에 의한 개질 섬유 소재에 대하여 컨셉별로 적용되고 있는 대표적인 기능을 분류할 수 있 다. 가공 소재의 제안 기업 수와 브랜드 수라고 하는 관점에서 정리할 경우에 브랜드 수 만으로 기능 의 중요도를 생각할 수 없지만 의류 용도에서는 브랜드 수가 상위 10위까지 들어가는 것은 압도적 으로 “쾌적” 지향의 것이며 “청결”이 다음에 온다. 물론, 용도에 의해 요구되는 기능의 우선 순위 는 달라 레인 웨어나 스포츠 웨어에서는 발수나 투습ㆍ방수 기능이 우선된다. 이러한 개질 소재 에 대해 일본 각사가 개발한 브랜드 중에서도 특히 주목을 끄는 개질 기술에 대하여 좁혀 소개한 다. 1. 흡수ㆍ속건 가공 이 기능은 특히 셔츠나 내의 등에 널리 소구되고 있다. 수분의 이동과 확산을 최대한 발휘시키기 위하여 원사를 개질, 사 가공, 직ㆍ편성으로부터 개발하여 후가공에 의한 섬유 표면의 친수화 기 술이 종합적으로 구사되고 있다. 예를 들면, 원사에서는 W형, X형, Y형 단면이나 중공, 마이크로슬릿 등이 있다. 사 가공에서는 중 심에 폴리에스터를 배치하고 면으로 커버링한 2층 구조사 등도 포함한다. 2. 보온ㆍ축열 가공 실제, 태양 광을 열 에너지로 변환할 수 있는 물질을 섬유 내에 첨부한 소재는 스포츠 웨어 등에 실용화되어 있으며, 이런 종류의 적극적 발열 물질로서 탄화 지르코늄, 산화 지르코늄, 원적외선 방사 세라믹스, 카본 등을 사용한다. 최근에는 백색계 세라믹도 사용되어 더욱 용도가 퍼지고 있 다. 3. 항균ㆍ방취, 제균 가공 섬유 평가 기술 협의회에 의한 정의에서는 항균ㆍ방취 가공이라 함은 섬유상에서 균의 증식을 억 제하여 방취 효과를 나타내는 가공과 제균 가공은 섬유상의 균의 증식을 억제하는 가공으로, 특 정 용도와 일반 용도가 있다고 규정한다. 가공에 사용하는 약품과 가공포의 안전성과 성능이 동 협의회에서 정해져 합격하면 SEK 마크를 붙이는 것이 인정된다. 이 마크에서는 1. 항균 방취 효과ㆍ제균 효과 2. 효과의 내구성(대세탁성) 3. 가공의 안전성 4. 품질 관리 시스템과 품질 보증 등의 네 가지 특성이 약속된다. 시험 원단에 대상이 되는 균을 심어 일정한 조건에서 배양한 후의 균 수를 측정해 미가공품의 균 수와 가공품의 균 수를 비교해 기준을 만족하는 경우에 효과가 있다고 판단한다. 항균제로서는 은, 동, 아연 등의 금속계와 제4급 암모늄염계, 키토산(게 껍질로부터 취한 다당류) 등의 천연물을 섬유 내에 연입하는 방법, 후가공으로 부착시키는 방법 등이 있다. 또, 폴리에스터 직ㆍ편물에 대하여 염료와 마찬가지로 내부에 침투시켜 반복 세탁에 견디는 내구성이 뛰어난 제 균 가공 소재도 개발하고 있다. 4. 투습ㆍ방수 가공 아웃도어 스포츠나 레인 웨어 등의 분야에서는 비나 바람을 차단하고 땀에 의한 찌는 감이나 끈적 거림이 발생하지 않는 이른바 투습ㆍ방수 소재가 많이 개발되고 있다. 이 분야에서는 1977년 미 국 고어사에서 개발된 PTFE(폴리테트라플루오르에틸렌)의 박막을 사용한 고어텍스(Gore―Tex) 가 유명하고, 원단의 한 면에 붙여 합한 2층 타입과 막의 양면에 옷감을 접착시킬 수 있는 3층 타 입의 소재가 있다. 최근에는 막의 표면 처리를 포함해 한층 더 감성이나 기능을 높인 소재가 등장하고 있다. 고어사 이외의 PTFE 막을 사용한 Tetratex라든가 eVENT 등의 상품도 확대되고 있다. 일본에서는 1979년 도레이가 폴리우레탄 수지를 원단의 한 면에 코팅하여 수중에서 물과 용매의 치환을 실시해, 미다공막을 만드는 가공 기술을 개발하여, ‘엔트란트’로서 시장에 내놓았다. 우레 탄 수지 외에, 아미노산 폴리머를 사용하는 방법이나 미다공막과는 다른 폴리우레탄 수지나 폴리 에스터 수지를 사용한 무공막을 원단에 붙여 고내수압 기능을 자랑하는 소재도 많이 볼 수 있다. 투습ㆍ방수 소재에서는 용도에 의해 내수압의 레벨을 최적화한 소재가 다른 브랜드로 많이 판매 한다. 또, 奈良의 正倉院에서 볼 수 있는 교창(校倉) 기능(마루가 높은 창고 기능)과 같은 목적으로, 온 도에 의해 투습 성능이 변화하는 이른바 형상 기억 성능이 있는 폴리우레탄 수지를 사용한 투습ㆍ 방수 소재도 탄생했다. 5. 방오 가공 섬유 소재에서는 더러움이 붙기 어렵고 붙은 더러움이 떨어지기 쉽다고 하는 발수ㆍ발유 SR 가공 이 많이 개발되어 시장에 퍼지고 있다. 이 목적을 위해서는 불소계 화합물을 사용하는 경우가 많다. 그러나 상온의 수성이나 유성 오염 을 퉁기는 기능을 가지는데 고온의 차나 커피, 더욱이 요리시의 고온의 기름 등의 오염을 방지하 는 기술은 그다지 없었다. 최근에는 조리시 고온의 기름이 부착하기 어렵고, 세탁에 의해 떨어지 기 쉽게 하도록 기능을 올린 가공 기술이 등장하고 있다. 또, 립스틱, 볼펜, 동물의 혈액 등도 붙기 어렵고 떨어지기 쉽게 하는 가공 기술도 눈에 띠게 되었 다. 6. 소취 가공 담배 냄새나 생활 악취로서 대상이 되고 있는 암모니아 냄새(땀이나 뇨의 분해시 발생), 트리메틸 아민(물고기의 부패 냄새), 메틸메르캅탄(야채류의 부패 냄새), 황화수소(달걀의 부패 냄새) 등의 냄새를 흡착 내지 분해하여 경감하는 소재가 여러 가지 등장하고 있다. 이 기술 분야에서, 최근 특히 주목을 끄는 기술은 산화티탄을 이용하는 광촉매일 것이다. 산화 티 탄계 광촉매는 자외선에 의해 여기되어 활성 산소가 발생해, 악취의 원인 물질을 분해하는 것으 로 자외선의 조사를 받는 경우에게만 유효했다. 최근에 이르러 가시 광선 응답형 광촉매가 개발되 었기 때문에 실내에서 사용되는 인테리어 용도에도 적용되게 되어 있다. 7. 방향 가공 향기에 의해 마음이나 몸을 위안하고 예쁘게 등 라이프 스타일에 유용하게 쓰는 자연 요법으로서 의 아로마테라피는 옛날부터 활용되어 왔다. 염색 가공을 실시하는 입장에서는 다른 섬유 제품에 향기가 옮기지 않게 하기 위한 세심한 주의 가 필요하다. 최근의 연구 예에서는, 명확하게 의식하지 않는 범위에 향기의 힘을 세워 생리ㆍ약리 효과, 행동 의 개선 효과로서 파악하는 시도가 되고 있다. 또, 그레이프 프르츠, 페퍼, 펜 네루(경매과 식물), 에스트라곤(국화과 식물) 등의 향기 효과로 중성 지방을 연소시키는 신체 감량 관리법 이론을 확 립(시세이도)했다고 하는 보고 예도 있다. 8. 스킨 케어 가공 스쿠알렌, 실크 프로테인, 비타민류 등을 섬유 표면에 부착시킨 소재가 잇달아 등장하고 있다. 그 밖에 인간의 세포막 같은 구조를 가지는 인 지방질 폴리머를 섬유에 내구 고착시킨 소재의 개 발도 진행된다. 9. 나노텍 가공 소재 말할 필요도 없이 나노라 함은 10억분의 1이며, 1 나노미터(nm)라 함은 10억분의 1미터를 의미한 다. 카본 나노 튜브가 각광을 받고 있지만 세계적으로 다양한 분야에서 연구가 진행되어 왔다. 나노테 크놀로지를 미국에서는 세로ㆍ가로ㆍ높이 중 한 옆이 적어도 100나노미터 정도 혹은 그것 이하의 물질의 구조와 기능을 제어하는 기술이라고 정의한다. 나노테크놀로지의 섬유에의 응용은 다음과 같은 분류로 생각되고 있다. ① 섬유의 굵기가 나노 오더인 나노 섬유 ② 섬유의 구조를 나노 오더로 제어하는 나노 구조 제어 섬유 ③ 섬유의 가공 기술에 대하여 예를 들면 코팅 층이나 첨가하는 미립자가 나노 레벨인 나노 가공 텍스타일 염색 가공 기술을 베이스로 한 나노 가공 텍스타일은 2001년에 미국의 나노·텍스사가 일본에도 소 개되어 현재는 여러 회사가 동사로부터 기술을 도입하고 있다. 대표적인 기능으로서는, 워시 앤 웨어(W＆W)성, 흡수ㆍ속건, 발수ㆍ발유ㆍ방오, 화분 부착 방지 등이 있다. 기능과 품질을 보증하 는 새로운 마크를 마련해 전개하는 합성 섬유 메이커(도레이)도 있다. 10. 알레르겐의 저감(불활성화) 가공 일본의 積水化學工業이 고기능 페놀계 폴리머를 이용한 진드기 알레르겐 저감화 기술을 개발하 여 ‘알레르바스터’로서 시장에 나왔다. 小松精練은 동사와 공동으로 폴리에스터 섬유에 대한 공업 세탁에 견디는 내구성 고착 기술을 개발하여 특허 출원 중이다. 11. 상반되는 기능의 양립화 ① 제전성 ＋ 발수ㆍ발유성 합성 섬유는 정전기가 발생하기 쉽다. 그 때문에 제전성을 부여한 소재나 가공 기술의 개발이 진 행되고 있다. 많게는 친수성 물질을 섬유 내에 도입한다든가 가공에 의해 섬유 표면에 친수성의 정전기 방지제를 부착시키는 방법을 채용한다. 한편, 아웃도어 스포츠 웨어나 레인 웨어 등은 발수성을 부여할 필요가 있고 이 용도에서 제전성 과 발수성을 양립시키는 것은 오랫동안 곤란하다고 여겨져 왔다. 그러나 몇 년 전부터 이런 종류 의 가공 기술도 완성하여 시장에 투입되게 되었다. ② 표면 발수성 + 이면 흡수성 가끔 이런 종류의 상반되는 기능을 한 장의 원단에 부여하고 싶다는 요망이 있다. 정적 조건하의 시험에서는 문제는 표면화하지 않는다. 그러나 실용시에 젖은 벤치 위에 앉았을 경우나 착용시에 비비는 작용이 함께 하면 이들 양 기능의 밸런스가 무너져 본래의 기능이 없어져 버린다. 따라서 이렇게 상반되는 기능을 양립시킬 필요가 있는 경우에는 방수성이 있는 박막을 2매의 원 단 사이에 샌드위치 한 3층 구조의 소재로 할 필요가 있을 것이다. 염색 가공에 의한 고감성 소재의 개발 염색 가공에 의한 고감성 소재 개발의 현상은 어떤가? 색, 표면의 질감, 감촉, 태, 가벼움, 디자인 등의 면에서 소구하여 차별화 내지 부가가치를 높인 이른바 고감성 소재에 대하여 감성이 없는 기 술자가 설명을 하는 것은 무리가 있으므로 여기에서는 그 설명을 피한다. 그 때문에 지극히 흔히 있던 설명이기 때문에 이해하기 바란다. 1. 색에 의한 차별화 정장에 요구되고 있는 까마귀의 칠흑 같고 윤 나는 비색을 얻기 위해서는 원사와 사 가공 그리고 염색 가공의 기술을 교묘하게 조합할 필요가 있다. 폴리에스터 섬유인 경우 섬유 내의 첨가제의 종류와 양, 섬유 표면에 미소한 요철을 부여한다. 사 가공으로 특수한 구조 가공사를 만들어 더욱이 염색 가공으로 저굴절률을 가지는 수지로 섬유 표 면을 피복하는 가공 등이 조합됨으로써 기술이 확립한다. 일본에서는 합성 섬유 메이커의 주도로 정장용 소재로서 판매에 나서고 있다. 블랙 이외에서는 청록색, 형광을 가지는 옐로우, 오렌지 등의 선명 색이 귀하게 되고 있다. 小松精 練에서는 E 칼라로서 폴리에스터용의 특별한 선명 블루를 개발하였다. 그 색을 베이스로 신규의 그린 색 등의 선명 색을 포함한 칼라 제안을 실시하여 히트 한 경험이 있다. 2. 표면 질감 스톤 워시로 얻을 수 있는 색이 바램감, 특수한 형상의 주름, 세탁 후의 자연스러운 주름감, 재봉 사가 수축하여 생기는 퍼커링사의 주름감, 기타 여러 가지 표면감을 교묘하게 표현한 소재가 많 이 등장한다. 최근에는 어패럴이 봉제하고 나서 염색하는 이른바 제품 염색으로 얻을 수 있는 표면감을 선호하 는 경향이 강한 것 같다. 3. 감 촉 염색 가공에서는 릴렉스 처리, 감량 가공, 비빔 가공 등이 중요한 요소 기술이 된다. 다른 수단도 포함하여 감촉으로서는 소프트로부터 하드까지 숭고성이나 후쿠라미감 등의 차별화 소재는 많이 있다. 4. 터치(감촉감) 실크와 같은 감촉으로부터 여름철에 진구한 마의 터치 그리고 어린 아이의 피부나 복숭아의 감촉 (신합섬 컨셉의 하나인 피치 스킨) 등 자유롭게 표현할 수 있는 기술을 완성하여 간다고 할 수 있 다. 최근에 합성 섬유는 천연 섬유의 좋은 점이나 특징을 목포로 하고 반대로 천연 섬유는 합성 섬유 를 목표로 한다고 하는 어프로치가 특히 현저하게 되어 있는 것처럼 생각된다.