KR100723432B1 - 내화성 혼방사 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내화성 혼방사 및 그 제조방법에 관한 것으로, 파라아라미드 섬유와 고온에서도 형태안정성이 양호한 실리카 섬유를 혼합하여 방적함으로써 석면과 같은 분진이나 발암성 독성 물질을 발생하지도 않으면서, 화염에도 그 형상을 유지함으로 단열효과가 극히 우수한 내화성 혼방사를 제공하는 것으로, 혼타면 공정, 소면(Carding)공정, 정소면(Combing)공정, 연조(Drawing) 공정, 조방공정(Roving Process), 정방공정(Spinning Process), 급습(Water Conditioning) 및 권사(Winding)공정, 합사 및 연사공정, 리와인딩(Re-winding)공정으로 내화성 혼방사를 제조하며, 내화성 혼방사를 제직 또는 편직에 의하여 여러 가지 형태의 다양한 용도를 갖는 열 차단용 섬유제품을 제공하기 위한 것으로, 1000℃ 이상에서도 장시간 연속 사용이 가능하며 온도의 변화에 따른 신축성이 거의 없어 안정성이 우수하며 SiO2가 주성분을 이루고 있어 전기절연체로서도 좋은 효과를 가지며, 특히 열에 의한 변형이 적어 간접 열 및 직접 열에 의한 수축 및 이완이 거의 없이 형상 유지가 가능하여 고온에 의한 위험을 줄일 수 있는 효과가 있는 발명이다.
파라아라미드 섬유, 실리카 섬유, 내화성 섬유, 안정성

Description

내화성 혼방사 및 그 제조방법{refractory mix spinning yarns and manufacturing method}
도 1은 본 발명에 따른 내화성 혼방사의 제조 공정도
본 발명은 내화성 혼방사 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 통상적인 석면을 이용하지 않고 폴리이미드계 아라미드섬유와 실리카 섬유를 혼합하여 방적하여서 된 내화성 혼방사 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 섬유제품은 가연성 물질이므로 섬유제품에 난연제를 고착시켜 내화성을 줌으로써 연소되지 않도록 처리하는 내화 처리하는 방법이 있으나, 이러한 내화 처리 섬유제품은 내화 처리 공정이 복잡하여 가격 상승의 원인이 되고, 취급시 마찰 등에 의하여 내화제가 이탈될 수 있을 뿐만 아니라 일정기간이 지나면 내화성이 저하되어 쉽게 연소되는 문제와 유기섬유의 연소시 유독성이 있는 가스를 방출하는 문제가 있었다.
상기한 난연제 처리를 한 섬유는 소방복 등의 의류용이나, 호텔, 여관 또는 대형건물과 같은 건물의 실내 커튼, 카펫, 탁자, 책상 등의 가구의 덮개와 같은 인 테리어용으로 주로 사용되고 있으며, 최근에는 건축내장재, 자동차 비행기 등의 내부 제품에 이용하여 화재의 위험성을 대비하고 있다.
또한, 내화 섬유로서는 탄화섬유, 석면섬유, 유리섬유 등이 알려져 있으나, 탄소섬유는 셀룰로오스계 섬유나 아크릴계 섬유 등을 난연화하여 얻어지는 섬유로서 어느 정도 내열성은 있지만 고온에서는 일정시간이 지나면 산회되어 그 형상이 소실되는 경향이 있어 그 자체만으로 사용하기에는 부적합하였으며, 석면섬유는 주로 단독으로 사용하고 있으나 이는 발암성 문제로 인하여 그 사용이 제한되고 있으며, 특히 많은 분진이 발생되어 호흡기를 통하여 인체에 흡입될 경우 치명적인 악영향을 끼치는 우려가 있는 섬유이다.
따라서, 인장력과 연신율이 좋은 아라미드 섬유와 내열 내화성이 좋은 탄소섬유를 혼방함으로써 내열성이 양호한 복합단열섬유를 제조하는 방법이 본 출원인에 의하여 10-2005-0120506호로 출원된 바 있으나, 이는 내열성은 어느 정도 있으나 1000℃ 이상의 고온에서 3∼5분이 경과하면 섬유가 완전히 분해되어 그 형상이 소실됨으로 단열 효과를 유지하기 어려운 단점이 있다.
본 발명자는 이러한 아라미드 섬유와 탄소섬유의 혼방사의 단점을 해소하여 고온에서 장시간이 지나도 그 섬유의 형상이 그대로 유지되는 섬유를 제공하기 위하여 안출한 것으로 내열성이 좋은 파라아라미드 섬유와 내열성은 물론 고온에서도 형태안정성이 양호한 실리카 섬유를 혼방하여 내화성과 열 차단성이 좋은 내화섬유를 발명하게 된 것이다.
상기한 바와 같은 종래 기술의 단점을 해소하기 위한 본 발명은 파라아라미드 섬유와 고온에서도 형태안정성이 양호한 실리카 섬유를 혼합하여 방적함으로써 석면과 같은 발암성 독성 물질을 내포하지 않으면서, 화염에도 그 형상을 유지함으로 단열효과가 극히 우수한 내화성 혼방사를 제공하기 위한 것이다. 또한, 본 발명은 상기한 내화성 혼방사를 용이하게 제조하기 위한 방법을 제공하는 것을 제2의 목적으로 하는 것이다.
상기한 제반 목적을 달성하기 위한 본 발명을 이하에 상세히 설명한다.
본 발명의 내화성 혼방사는 30∼120mm의 섬유장을 갖는 1∼6데니어의 파라아라미드 섬유 30∼60중량%와 섬유장이 60∼150mm이고 섬도가 2∼8데니어의 실리카 섬유 40∼70중량%로 이루어진다.
상기에서 실리카 섬유는 산화실리콘(SiO2)의 함량이 95중량%~98중량%이고 삼산화알루미늄(Al2O3) 함량이 0.5∼3.5중량%이며 기타 성분이 1.5중량% 이상 함유하고 있어 고열에서도 그 형태를 유지하는 성질을 가지고 있어 1000℃ 이상에서도 장시간 연속 사용이 가능하며 온도의 변화에 따른 신축성이 거의 없어 안정성이 우수하며, SiO2가 주성분을 이루고 있으며, 실리카 섬유중에 혼합되어 있는 단순 불순물로 되는 기타 성분 즉, 불순물의 함량이 극히 적기 때문에 전기절연체로서도 좋은 효과를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 내화성 혼방사의 제조방법으로써는 상기한 30∼120mm의 섬유장을 갖는 1∼6데니어의 파라아라미드 섬유와 섬유장이 60∼150mm이고 섬도가 2∼8데 니어의 실리카 섬유를 준비하여 이들을 파라아라미드 섬유 30∼60중량%와 실리카 섬유 40∼70중량%의 비율로 혼합하여 랩을 형성하는 혼타면 공정과,
상기 혼타면 공정에서 제조된 랩을 투입하여 섬유를 일차적으로 정리하여 슬라이버 랩을 형성하고 이를 2∼3차에 걸쳐 시행함으로 협잡물을 제거하면서 섬유를 균일하게 정렬시켜서 슬라이버를 제조하는 소면(Carding)공정,
제조된 슬라이버를 다시 12∼14 가닥 혼합하여 소면 공정에서 절단된 단섬유와 넵 및 잡물을 제거해서 보다 강력이 큰 실(Combed Yarn)을 제조할 수 있도록 균제도가 양호한 슬라이버를 제조하는 정소면(Combing)공정,
정소면 슬라이버를 4∼5 가닥 혼합(Doubling)하면서 연신(Drafting)하여 보다 가는 슬라이버를 제조하는 연조(Drawing) 공정,
연조 공정에서 제조된 슬라이버를 더욱 연신하여 약간의 꼬임을 주면서 조사(Roving)를 제조하는 조방공정(Roving Process),
조방공정에서 만들어진 조사를 필요한 굵기로 연신하고 꼬임을 주면서 실을 제조하는 정방공정(Spinning Process),
정방공정에서 제조된 실을 공정수분율을 유지하도록 급습하면서 사용목적에 따라 콘(Cone)이나 스푸울(Spool) 또는 보빈(Bobbin)에 다시 감아주는 급습(Water Conditioning) 및 권사(Winding)공정,
급습 및 권사공정에서 제조된 실의 강도를 높이기 위하여 2가닥 이상의 실을 꼬임을 주면서(撚絲) 합사(Doubling)하는 합사 및 연사공정,
합사 및 연사공정에서 제조된 실의 상태를 최적의 상태를 유지하도록 급습하면 서 다시 보빈이나 스푸울 또는 콘(Cone)에 감아주는 리와인딩(Re-winding)공정으로 이루어진다.
이와 같은 본 발명의 내화성 혼방사는 1000℃ 이상의 고온에서 장시간이 지나면 파라아라미드 섬유는 산화되어 소실되지만 실리카 섬유는 그 형상을 유지하고 있어, 고열을 필요로 하는 제강 주괴 등과 같은 작업장에서 단열재로 사용하기에 적합한 혼방사가 되는 것이다.
상기 혼방사의 제조에서 파라아라미드 섬유의 섬유장이 30mm미만이고 실리카 섬유의 섬유장이 60mm미만이면 방적성이 떨어져 방적이 어려우며, 파라아라미드 섬유의 섬유장이 120mm보다 길고 실리카 섬유의 섬유장이 150mm보다 길면 소면 및 정소면 공정에서 빗질할 때 섬유가 엉키는 문제가 있어 적합하지 않으며 특히 실리카 섬유의 절단이 발생하기 쉬운 문제가 있으며, 그 섬도는 사용목적에 따라 선정할 수 있지만 파라아라미드 섬유의 섬도가 1데니어 미만의 극세사인 경우에는 소면 정소면 공정에서 사가 절단되어 포합성이 저하되며, 6데니어보다 굵으면 실리카 섬유와의 혼합할 때 미끄럼 현상이 발생할 염려가 있고, 실리카 섬유는 파라아라미드 섬유보다 쉽게 절단되는 경향이 있으므로 약간 굵은 섬유를 이용하는 것이다.
또한, 실리카 섬유의 섬유장이 파라아라미드 섬유의 섬유장보다 긴 것을 사용하는 이유 역시 실리카 섬유는 파라아라미드 섬유보다 쉽게 절단되는 경향이 있으므로 보다 긴 섬유를 이용하는 것이 작업성이 양호하기 때문이다.
한편, 혼타면 공정과 소면 공정에서 사용되는 실린더 및 도퍼의 침포는 사용하는 원면의 섬도와 섬유장에 따라 다른 것을 사용하는 것은 작업성을 위하여 당연한 것이며, 일반적으로 섬도가 굵거나 섬유장이 길면 침포의 높이나 밀도가 높은 것을 사용하고 반대의 경우에는 침포의 높이나 밀도가 낮은 것을 사용하는 것이며, 이때에는 세심한 주의가 필요하다.
또한, 일반적으로 섬유의 공급량과 방출량 및 연신비에 따라서 테이커인(Taker-in), 실린더(Cylinder), 워커(Worker), 스트립퍼(Stripper), 실린더, 도퍼(Doffer)의 회전수(R.P.M)를 조정하는 것은 당연하다.
또한, 제조된 혼방사를 최적의 조건으로 유지시키기 위해서는 통상적인 공정수분율을 유지하도록 정방공정 이후에는 각 공정마다 급습을 하는 것이 바람직하며, 이는 제직 및 편직 공정에서도 필요하다.
상기한 바와 같은 본 발명은
첫째, 1000℃ 이상에서도 장시간 연속 사용이 가능하며 온도의 변화에 따른 신축성이 거의 없어 안정성이 우수하며 SiO2가 주성분을 이루고 있어 전기절연체로서도 좋은 효과를 가지며, 특히 열에 의한 변형이 적어 간접 열 및 직접 열에 의한 수축 및 이완이 거의 없이 형상 유지가 가능하여 고온에 의한 위험을 줄일 수 있다.
둘째, 고열에서도 유리섬유나 석면섬유와 같은 발암성분이나 독성성분이 검출되지 않고 분진이 발생하지 않음으로 안전하게 이용할 수 있다.
셋째, 섬유가 비교적 부드러운 상태를 유지하고 있어 틈새 막음이나포장 또는 관이나 호스의 피복재 등 원하는 형상에 맞추어 작업이 가능하다.

Claims (3)

  1. 내화성 혼방사에 있어서, 30∼120mm의 섬유장을 갖는 1∼6데니어의 파라아라미드 섬유 30∼60중량%와 섬유장이 60∼150mm이고 섬도가 2∼8데니어의 실리카 섬유 40∼70중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 내화성 혼방사.
  2. 제1항에 있어서, 실리카 섬유는 산화실리콘(SiO2)의 함량이 95중량%~98중량%이고 삼산화알루미늄(Al2O3) 함량이 0.5∼3.5중량%이며 기타 성분이 1.5중량% 함유되는 것을 특징으로 하는 내화성 혼방사.
  3. 내화성 혼방사의 제조방법에 있어서, 30∼120mm의 섬유장을 갖는 1∼6데니어의 파라아라미드 섬유와 섬유장이 60∼150mm이고 섬도가 2∼8데니어의 실리카 섬유를 준비하여 이들을 파라아라미드 섬유 30∼60중량%와 실리카 섬유 40∼70중량%의 비율로 혼합하여 랩을 형성하는 혼타면 공정과,
    상기 혼타면 공정에서 제조된 랩을 투입하여 섬유를 일차적으로 정리하여 슬라이버 랩을 형성하고 이를 2∼3차에 걸쳐 시행함으로 협잡물을 제거하면서 섬유를 균일하게 정렬시켜서 슬라이버를 제조하는 소면(Carding)공정,
    제조된 슬라이버를 다시 12∼14 가닥 혼합하여 소면 공정에서 절단된 단섬유와 넵 및 잡물을 제거해서 보다 강력이 큰 실(Combed Yarn)을 제조할 수 있도록 균제 도가 양호한 슬라이버를 제조하는 정소면(Combing)공정,
    정소면 슬라이버를 4∼5 가닥 혼합(Doubling)하면서 연신(Drafting)하여 보다 가는 슬라이버를 제조하는 연조(Drawing) 공정,
    연조 공정에서 제조된 슬라이버를 더욱 연신하여 약간의 꼬임을 주면서 조사(Roving)를 제조하는 조방공정(Roving Process),
    조방공정에서 만들어진 조사를 필요한 굵기로 연신하고 꼬임을 주면서 실을 제조하는 정방공정(Spinning Process),
    정방공정에서 제조된 실을 공정수분율을 유지하도록 급습하면서 사용목적에 따라 코운(Cone)이나 스푸울(Spool) 또는 보빈(Bobbin)에 다시 감아주는 급습(Water Conditioning) 및 권사(Winding)공정,
    급습 및 권사공정에서 제조된 실의 강도를 높이기 위하여 2가닥 이상의 실을 꼬임을 주면서(撚絲) 합사(Doubling)하는 합사 및 연사공정,
    합사 및 연사공정에서 제조된 실의 상태를 최적의 상태를 유지하도록 급습하면서 다시 보빈이나 스푸울 또는 콘(Cone)에 감아주는 리와인딩(Re-winding)공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 내화성 혼방사의 제조방법.
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