섬유의 특성 - 초기 탄성률

섬유를 인장 할 때 신장도는 일정한 한계 내에서는 훅의 법칙에 따라 인장력에 정비례하여 증감하여 인장력을 제거하면 원래의 길이로 되돌아가지만 그 한계를 넘어서면 원래의 길이로 돌아갈 수 없게 됩니다. 즉 섬유의 인장 강신도 곡선이 워점 부근에서는 대략 직선으로 되어 있습니다. 그래서 이 신장의 초기에 있어서 신장도와 하중의 비, 즉 원점에서 강신도 곡선에 절선을 그었을 때 신장도와 강신도 곡선이 이루는 가의 탄젠트를 초기 탄성률이라고 합니다.

 

초기 탄성률은 신장의 초기, 즉 아주 작은 신장에 필요한 힘의 크기를 나타내는 단위가 되므로 섬유의 강, 연성을 나타냅니다. 따라서 섬유의 초기 탄성률, 즉 각 탄젠트가 크다는 것은 그 섬유가 뻣뻣하다는 것을 의미합니다.

 

마, 견 등은 초기 탄성률이 큰 강직한 대표적 섬유이며 양모, 나일론은 초기 탄성률이 작은 유연한 섬유입니다.

섬유가 너무 유연하며 힘이 없는 섬유가 되어 그 섬유로 만든 직물로 의복을 만들었을 때에는 축 늘어져 옷의 형태를 유지하지 못합니다. 한편 섬유가 너무 강직하면 뻣뻣하여 불편하고 맵시가 없는 옷이 됩니다.

따라서 섬유의 초기 탄성률은 섬유의 성질, 그 섬유의 용도에 크게 영향을 미칩니다. 한 예료서 한복, 넥타이감으로서는 비교적 큰 탄성률을 가진 재료가 요구됩니다. 따라서 견이 좋은 재료가 되지만 나일론이 단독으로 사용되었을 때에는 초기 탄성률이 너무 작아 늘어져 볼품없는 모양이 됩니다.

 

물리학에서는 탄성률을 영률이라고 하여 kgf/mm2로 표시합니다. 이것은 섬유의 초기 탄성률과 같은 뜻을 가지고 있으므로 섬유의 성질을 표시할 때 영률이 사용되는 경우도 있습니다. 단섬유에 대해서는 영률의 크고 작음이 그 섬유의 경도를 나타낸다고 보아도 큰 차이가 없으나 실이나 직물에 대해서는 섬유의 경도 외에 실의 꼬임, 굵기, 직물의 조직, 밀도, 두께 등에 따라 탄성률이 변하게 됩니다.