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세계 합섬산업의 혁신과정

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작성자 화섬협회 작성일06-06-19 10:32 조회4,723회

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Chemical Fibers International

최근 세계합섬시장의 동향을 보면, 중국을 위시한 아시아 시장으로의 급속적인 거점이동으로 그 영향은 매우 큰 편이며, 세계 생산설비시장에도 많은 영향을 끼치고 있다.

신규 합섬 絲제품은 그 양적규모면에서 확대가 진행되었으며, 동 섬유의 특성이 제품에 대한 매력을 배가시키고 있다. 따라서 프랑스의 Rieter는 동 제품에 맞춰 사가공 설비를 개발하고 있다.

Rieter는 사가공설비의 디자인, 개발, 제조, 판매업체로 유명하다. 특히, 의류용絲의 가연, 에어젯 텍스춰링, conventional/air-covering, 연사, 케이블링 등과 함께 BCF, 타이어코드, 산업용絲, 유리섬유 등의 케이블?및 연사설비가 주류이다.

또한, 타이어코드 및 산업용絲의 방사, BCF의 방사 및 텍스춰링은 Rieter의 스위스 설비에 중점을 두고 있다. Rieter의 조사에 따르면, 아래와 같이 세계 합섬산업이 혁신과정을 거쳤음을 알 수 있다.

- 시장의 영향

Polyester는 filament絲의 주원료이며, 그 성장세가 매우 높고 지속적이다. 이미 잘 알려진 바와 같이, 지난 10년간 합섬 filament의 성장에 있어서 주축을 이룬 바 있으며, 특히 중국을 중심으로 한 아시아 지역에서 두드러졌다.

이는 低코스트, 자금확보, 몇 년전까지 분산되었던 대형 의류설비의 집적화 등에 기인한다. 반면, 최근 건설된 상당수 설비는 서구의 구형설비를 대체해왔으나, 점점 어려움이 가중되고 과잉설비로 인하여 가격하락이 나타나고 있다.

또한 한국, 대만 등에서 시작된 경쟁심화 현상은 중국, 인도, 인니, 태국으로 확대되고 있으며, 일본, 유럽, 북미 등은 가동효율의 향상 및 참신하고 혁신적인 제품 및 생산방법의 개발 등으로 대응하고 있다.

설비공급업체에서는 선진국의 수요증가에 따라 온라인 공정/품질조절(絲절단 및 tension 모니터링)설비 및 점검기록 설비를 제공하고 있다. 그러나 동 환경에서 재정적 배경없이 투자를 진행하던 일부 사가공 업체는 이후에 사업을 정리하기도 하였다.

이는 중요한 일례로써 동 환경에서는 상당수 업체가 기존시장에서의 경쟁이 어려워지면서 아시아 지역으로 생산설비를 재배치하게 되었다.

비슷한 예가 설비제조업체에서도 나타나고 있다. 텍스춰링 설비를 예로 들면, 전체 스핀들의 개수는 지난 10년간 filament 수요확대에 따라 증가되었다. 그러나 설비가격은 지난 10년전에 비하여 45% 하락하였다.

따라서 유럽내 섬유 가공업체 및 설비업체는 마진확보를 위해 새롭고 혁신적인 제품개발을 위해 노력하고 있다. 일본계 원사업체는 혁신적인 “新合纖(Shingosen)” 계획실행을 위해 자금을 투자한 바 있었으며, 최근에는 다수의 서구 합섬/화학업체가 신규 폴리머의 상업화에 매진하고 있다.

PTT, PBT, PLA 등의 신규 개발섬유는 아직 대중화가 미진한 모습이나, 폴리우레탄계 섬유는 상당히 대중화됨으로써 일부라도 Spandex를 포함하지 않은 의류제품이 없을 정도이다. 혼방 혹은 Polyester/Nylon의 대체를 통하여 동 섬유가 소개되면서 텍스춰링 업체에서도 이를 수용할 수 있는 설비의 개발을 요구받게 되었다.

- PTT

PTT는 방향족 Polyester로써 지난 ‘41년 특허가 등록되었으나, Shell Chemicals가 低코스트의 1,3-Propandiol(1,3-PDO)를 개발한 ’90년대 이전까지는 상업화되지 못했다.

PTT는 다음과 같은 특성을 지닌다. 용융점은 225-230℃이고, 비중은 1.35이며, 수분율은 0.2%이다. PTT의 분자구조는 Polyester보다 보다 나선형의 구조이며, 이에 따라 탄성회복력이 향상되었다.

동 특성으로 PTT로 제조된 직물은 탄력, 부드러움, 세탁성 등이 뛰어나며, 주름방지, 색상견뢰도, 흡습시 형태안정성 등이 우수하다. 따라서 수영복 및 활동성의류로 매우 적합하다.

이밖에 장기적인 관점에서는 PTT가 다수의 세탁시에도 의류의 내구성이 뛰어나기 때문에 매우 경제적이다. 분산염료를 사용한 고온염색도 가능하다.

지난 10년간 PTT의 생산설비는 크게 증가하여 ‘05년기준으로 약 600천톤에 이른다. Polyester와 비슷한 PTT는 섬유종류 및 최종수요의 관점에서 다양하게 사용될 수 있다.

섬유 가공시(연사, 더블링 등) PTT는 Polyester와 거동이 비슷하지만, Polyester보다 유리전이온도가 낮아 기존에는 텍스춰링이전에 일부 변형이 필요하였다. 최근 Shell은 텍스춰링을 위한 일부 변형공정을 소개한 바 있다.

- PBT

PBT도 Polyester계 섬유로 구분할 수 있으며, PTA/DIVIT과 부탄디올(Butandiol)을 합성하여 생산된다. 섬유의 특성을 보면, 용융점은 215-225℃, 수분율 0.03-0.05%이며, 내용제성 및 내약품성이 있다. 탄성 및 크림프 안정성이 뛰어나다.

수분율이 낮기 때문에 활동성의류 및 수영복으로써 매우 적합하며, PBT와 일반 Polyester와의 혼방을 통하여 특수효과를 얻어낼 수 있다. 또한 온도 및 습도조절이 필요한 환경에서도 매우 유용하다.

다만, 일부 絲가공 업체에서는 PBT의 가연가공시 사절단의 확률이 증가했다고 보고한 바 있는 데, 이는 원료투입 및 사제품의 포장시 기계에 근접하여 있는 설비의 입구가 개방되어야 하기 때문이다.

현재 세계 PBT 설비는 연산 300천톤 규모로 추정되고 있다. 다만 PBT 및 PTT의 텍스춰링은 Nylon 6의 공정과 相異하다.

- PLA

PLA 섬유는 폴리유산(Polylactic acid) 폴리머로부터 제조된다. 동 섬유는 Cargill Dow가 “Ingeo"라는 브랜드로 생산, 판매하고 있다.

동 섬유의 특징으로는 비중 1.25-1.27, 용융점 150-180℃, 유리전이온도 55-60℃, 수분율 0.3-0.6% 등이다. 탄성, 내UV성, 내연소성이 뛰어나며, 연기 및 유해가스의 발생이 적고, 내유성 및 내오염성, 흡수력이 좋고, 반사율이 낮다.

Cargill Dow에 따르면, “Ingeo"제품은 독특한 특성 스펙트럼을 가지고 있어 동 섬유로 제조한 섬유제품은 터치감 및 드레이프성이 우수하며, 편안한 느낌을 주며, 습도조절 및 내LIV성, 탄성 등이 뛰어나다. 따라서 카펫용, 가구류, 활동성의류에 이상적이다.

현재 추정되는 바에 따르면, PLA 섬유의 총 설비규모는 250천톤이며, ‘08년에는 400천톤에 근접할 것으로 전망된다. 가공면에서는 초창기에는 염색이 어려웠으며, 베갯잇이나 티셔츠 등에 生絲 상태인 Staple fiber를 사용하였다.

특히, 개발초기에는 POY로부터 텍스춰드絲를 생산하기가 어려웠다. 또한 POY도 열전도도가 낮아 텍스춰링 설비내 공정부분으로 진입하기 이전에 보조과정이 필요하였다. 따라서 텍스춰링 설비로의 이송과정에 가열용 godet 롤러를 설치하게 되었다.

또한, setpoint의 온도가 낮아 2.5미터 길이의 1차 히터가 사용되었다. 그러나 PLA 텍스춰드絲의 물리적 특성은 Polyester 및 Nylon에 비해 현저히 낮았다.

현재까지 POY가 텍스춰링 및 연사공정에 적합한 특성을 가질 수 있도록 PLA의 중합 및 방사공정의 최적화를 위해 많은 노력이 행해졌다. 따라서 Polyester 및 Nylon 6에 버금가는 물리적 특성을 갖추게 되었다.

- 신규개발 폴리머 및 첨가제

최근까지 신규개발 폴리머는 방사에 앞서 용융단계에서 첨가제를 투입하는 방식으로 다양하게 개발되었다. 동 공정으로 생산된 제품은 일반 폴리머와 형태는 같지만, 생리활성, 항균성, 방취성 등의 특수 기능을 갖게 되었으며, 이를 위해 피부 연화제 등을 첨가제로 사용하였다.

이밖에 기타 화학물질의 부착이 쉽도록 분자사슬의 末端氣중 일부를 개선함으로써 Cationic Polyester 등의 제품을 생산하는 방법으로 이용되었다.

촉매는 1개 혹은 그 이상의 섬유를 두드러지게 하는 수단으로써 사용되어 폴리머간의 특성차를 좁히게 되었다. 일본의 원사업체는 동 분야에서 선두지위를 점하게 되었으나, 서구의 화학업체에서도 niche 시장에서의 경쟁을 위해 연구를 진행중이다.

- Spandex

Spandex는 더 이상 새로운 제품으로 보기는 어려우나, 기존의 합섬제품과 비교하여 상당부분에서 새롭다고 말할 수 있는데, 이는 신축 및 회복성이 매우 뛰어나기 때문이다. 또한 현재 많은 의류분야에서 사용이 점차 증가하고 있으며, 사용범위에서도 일부분이 아닌 큰 비중을 차지하게 되었다. 따라서 초창기의 高코스트를 극복하고, 생사의 피부접촉시 불편함을 크게 해소시켰다.

현재 Spandex의 가격은 상당히 하락하고 있으며, 연평균 약 7-8% 수준을 보이고 있다. 또한 중국産 Spandex의 가격이 기타 국가의 제품대비 50-70% 수준에 불과하다.

따라서 원사 혹은 직물생산 단계에서 기존 섬유와 Spandex를 커버할 수 있는 방법이 필요하게 되었다. 이후 Spandex 코어絲의 생산코스트 급감은 air-covering의 공정을 발전시켰으며, Spandex의 공급증가에 일조하게 되었다.
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