재활용 비닐봉투로 지속가능한 직물을 만듭니다

폴리에틸렌은 세계에서 가장 흔한 플라스틱 중 하나이지만 물을 흡수하거나 운반할 수 없기 때문에 의류에서는 거의 발견되지 않습니다. (비닐봉지를 착용한다고 상상해 보십시오. 매우 빨리 불편함을 느낄 것입니다.) 그러나 이제 미국의 연구원들은 면, 나일론 또는 폴리에스터보다 "호흡"이 더 좋을 뿐만 아니라 통기성이 뛰어난 폴리에틸렌으로 만든 새로운 소재를 개발했습니다. 제조, 염색, 세척 및 사용이 용이하기 때문에 생태발자국이 더 작습니다.

섬유 산업은 매년 약 6,200만 톤의 직물을 생산합니다. 그 과정에서 엄청난 양의 물을 소비하고, 수백만 톤의 폐기물을 발생시키며, 전 세계 온실가스 배출량의 5~10%를 차지해 세계에서 가장 오염이 심한 산업 중 하나입니다. 직물 사용 주기의 후기 단계 역시 업계의 환경에 영향을 미칩니다. 양모, 면, 실크, 린넨 등 천연섬유로 만든 직물은 재활용하는데 상당한 양의 에너지와 물이 필요한 반면, 착색되거나 복합재료로 만들어진 직물은 재활용이 전혀 어렵다.

매사추세츠 공과대학(MIT)의 스베틀라나 보리스키나(Svetlana Boriskina)가 이끄는 연구원들은 대안을 만들기 시작했습니다. 그들은 분말형 저밀도 폴리에틸렌을 녹인 다음 이를 직경 약 18.5μm(주사 전자 현미경 및 마이크로 컴퓨터 단층 촬영 이미징 기술을 사용하여 측정)의 얇은 섬유로 압출하는 것으로 시작했습니다. 이 과정은 별도의 화학적 처리 없이 물질의 표면을 약간 산화시켜 친수성(물 분자를 끌어당기는 성질)이 되게 합니다.

다음으로 연구원들은 섬유를 두 번째 압출기에 통과시켜 200개 이상의 PE 섬유 다발로 만든 실을 만들었습니다. 번칭 공정에서는 실의 개별 섬유 사이에 공간을 남겨 물 분자가 이동할 수 있는 모세관을 형성하고 이 실로 짜여진 직물 조각이 액체에 담갔을 때 습기를 흡수할 수 있게 합니다. 연구원들은 액체가 테스트 스트립 위로 이동하는 데 걸리는 시간을 측정했을 때 새로운 PE 소재가 동일한 크기의 면, 나일론 및 폴리에스터 샘플보다 더 빠르다는 것을 발견했습니다.

심지 과정을 더 잘 이해하고 더 높은 성능의 PE 기반 직물을 설계하기 위해 팀은 PE 원사의 내부 구조를 원형 단면을 가진 동일한 평행 섬유의 무한 조립으로 주기적 구조로 촘촘하게 채워져 있는 것으로 모델링했습니다. 원사 섬유는 원사를 따라 방향으로 발생하는 심지 과정을 통해 육각형 또는 정사각형 격자로 배열됩니다. 모델은 71.3°의 각도로 물과 접촉하는 섬유의 경우 두 격자 모양 모두에서 최적의 섬유 반경과 다공성이 15~20μm 및 45%일 것이라고 예측했습니다.

연구진은 신소재의 유망한 수분 수송 특성 외에도 기존 염료 또는 비전통적인 무기 나노입자 착색제 중 하나인 색상 입자를 용융/융착 전에 PE 분말에 통합하여 "완전 건조 방식"으로 염색할 수 있다고 지적했습니다. 압출 단계. 이러한 공정에서 염료 입자는 처음부터 섬유 내에 캡슐화되므로 직물을 강한 화학 물질 용액에 담가야 하는 전통적인 염색 방법이 필요하지 않습니다. 직물의 수명이 다하면 재료를 녹이고 원심분리하여 염료 입자를 회수하여 재사용할 수도 있습니다.

MIT 팀 구성원들은 이러한 건식 착색 공정이 PE 직물을 기존 직물보다 환경 친화적으로 만드는 데 도움이 된다고 말합니다. 그들은 PE가 다른 합성 고분자 재료보다 녹는점이 낮다고 덧붙였습니다. 이는 PE가 더 낮은 온도에서 실로 방적될 수 있다는 것을 의미합니다. 원료로부터 PE를 합성하면 폴리에스터를 생산하거나 목화를 재배하는 것보다 온실가스와 폐열이 덜 배출된다. 특히 후자는 많은 토지, 비료, 물이 필요합니다.

시원함을 유지하는 직물 게이트 적외선 복사

PE 직물은 다른 직물보다 세탁 및 건조가 더 쉽기 때문에 사용되는 동안 환경에 미치는 영향이 더 낮습니다. "아무것도 달라붙지 않기 때문에 더러워지지 않아요"라고 Boriskina는 말합니다. "폴리에틸렌은 차가운 사이클로 10분 동안 세탁할 수 있는 반면, 면화는 뜨거운 사이클로 1시간 동안 세탁할 수 있습니다." 자체적으로 문지르거나 UV 광선에 노출시켜 "새로 고침"할 수도 있습니다. 이 과정은 친수성 특성도 유지하는 데 도움이 됩니다.