KR101135399B1 - 유기-무기 하이브리드 내열성 코팅층을 포함하는 방화 직물 - Google Patents

유기-무기 하이브리드 내열성 코팅층을 포함하는 방화 직물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유기 및 무기 하이브리드 내열성 코팅층을 포함하는 직물을 이용한 방화직물 및 그 제조방법에 관한 것이다. 상세하게는 실리카 섬유를 포함하는 직물을 제직하고, 직물 양면에 유기 및 무기 하이브리드 내열성 수지 조성물을 이용하여 내열성 코팅층을 형성하고, 알루미늄 증착층을 형성하여 인장강도, 인열강도 및 내열성이 향상된 방화직물을 제공한다. 본 발명은 실리카 섬유, 탄소섬유, 파라아라미드 섬유 및 금속섬유로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 섬유를 합연사하여 제직한 직물층, 상기 직물층의 양면에 무기입자를 포함하는 내열성 수지 조성물을 이용하여 형성된 제1 내열성 코팅층 및 알루미나실리케이트를 포함하는 내열성 수지 조성물을 이용하여 형성된 제2 내열성 코팅층으로 이루어진 내열성 코팅층, 상기 내열성 코팅층 양면에 폴리우레탄 수지로 형성된 산화피막코팅층, 및 상기 산화피막코팅층 일면에 형성된 알루미늄 증착층을 포함하는 방화직물을 제공한다.

Description

유기-무기 하이브리드 내열성 코팅층을 포함하는 방화 직물{A Fire-Resistive Fabrics Comprising the Organic-Inorganic Hybrid Heat Resistance Coating Layers}
본 발명은 유기 및 무기 하이브리드 내열성 코팅층을 포함하는 방화직물 및 그 제조방법에 관한 것이다. 상세하게는 실리카 섬유를 포함하는 직물을 제직하고, 직물 양면에 유기 및 무기 하이브리드 내열성 수지 조성물을 이용하여 내열성 코팅층을 형성하고, 알루미늄 증착층을 형성하여 인장강도, 인열강도 및 내열성이 향상된 방화직물을 제공한다.
일반적으로 화재가 발생하는 경우 건축물의 내부 전체로 화재가 번지지 않도록 방화 스크린을 내부에 설치하여야 한다. 방화 스크린은 화염, 연기 및 유독가스 등의 요인을 사전에 차단하기 위하여 설치되는 내화 구조물의 하나로써, 공공기관, 백화점, 쇼핑몰, 대회의장 등 일정한 규모 이상의 건물에는 소방법으로 설치가 의무화되어 있다. 이러한 방화 스크린은 화재 상황을 가정한 내화시험, 차연 시험 등을 통과하여 내화성, 내연성, 차연성 등의 여러 조건을 충족하여야 한다.
한편, 방화스크린은 주로 철제나 알루미늄제가 주로 사용되고 있으나, 철제 방화 스크린의 경우 화염 차단에는 효과적이지만, 철의 우수한 열전도성 때문에 고열의 전파를 효과적으로 방지하지 못하여 화상 등 2차 피해가 발생할 수 있다는 문제점이 있다. 또한 방화스크린에 의해 실내와 실외가 완전히 차단되어 실내에 갇힌 인명을 구출하는데 상당한 시간이 소요되고, 유독가스 등의 연기로 인하여 인명피해가 커질 수 있다는 문제점이 있고, 생산원가가 높아서 경제성이 낮다는 문제점도 있다.
본 발명자는 상기 방화스크린을 대체할 수 있는 방화직물에 대하여 한국공개특허 제10-2009-0105689호에서 제안하였다. 상기 특허에서는 실리카 섬유와 스텐레이트 스틸사를 합연한 합연사를 이용하여 직물을 제직하고, 상기 직물에 내열성 수지 조성물을 코팅하여 방화직물을 제조하였다.
본 발명에서는 방화직물의 직물 구성 및 내열성 코팅층을 개량하여 종래 방화직물과 대비하여 보다 개선된 내열성 및 차연성을 가진 방화직물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 방화스크린에 요구되는 인장강도와 인열강도를 만족하면서 내열성 및 차연성 등의 물성이 개선되고 고가의 방화스크린을 대체하여 사용될 수 있는 방화직물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 실리카 섬유, 탄소섬유, 파라아라미드 섬유 및 금속섬유로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 섬유를 합연사하여 제직한 직물층, 상기 직물층의 양면에 무기입자를 포함하는 내열성 수지 조성물을 이용하여 형성된 제1 내열성 코팅층 및 알루미나실리케이트를 포함하는 내열성 수지 조성물을 이용하여 형성된 제2 내열성 코팅층으로 이루어진 내열성 코팅층, 상기 내열성 코팅층 양면에 폴리우레탄 수지로 형성된 산화피막코팅층, 및 상기 산화피막코팅층 일면에 형성된 알루미늄 증착층을 포함하는 방화직물을 제공한다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 직물층은 실리카 섬유와 PAN계 탄소섬유, 또는 실리카 섬유와 파라아라미드 섬유를 7:3으로 합사한 후 150 내지 400 TPM으로 가연하여 제조된 텍스쳐사를 이용하여 제직한 것을 특징으로 하는 방화직물을 제공한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 직물층은 800 내지 1,200 TPM으로 가연된 금속섬유와 탄소섬유를 합사하여 700 내지 1000 TPM으로 가연한 복합섬유를 심사로 하고, 실리카 섬유를 커버링사로 하여 제조된 복합커버링사를 이용하여 제직한 것을 특징으로 하는 방화직물을 제공한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 제1 내열성 코팅층은 전체 조성물 중량 대비 버미큘라이트 분말 5~30중량%, 수용성 폴리에스테르 수지 또는 수용성 폴리우레탄 수지 20~60%, 수용성 인계 난연제 10 내지 20중량% 및 잔량의 물로 이루어진 내열성 수지 조성물을 이용하여 형성된 것을 특징으로 하는 방화직물을 제공한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 제2 내열성 코팅층은 전체 조성물 중량 대비 알루미나 실리케이트 분말 5~20중량%, 수산화마그네슘 5~20중량%, 실리콘 수지, 우레탄계 수지, 불포화에스테르계 수지 및 에틸렌비닐아세테이트(Ethylene, Vinyl Acetate, EVA) 수지로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 수지 20~70중량%, 첨가제 1~5중량% 및 잔량의 물로 이루어진 내열성 수지 조성물을 이용하여 형성된 것을 특징으로 하는 방화직물을 제공한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 알루미늄 증착층은 알루미늄 페이스트 70~80중량%, 불포화폴리에스테르 수지 5~15중량%, 수산화마그네슘 5~10중량%, 보론나이트라이트 3~6중량%, 증점제 0.5~2중량%를 포함하는 조성물로 전처리하고 알루미늄 분말을 진공증착하여 형성되는 것을 특징으로 하는 방화직물을 제공한다.
도 1은 본 발명의 방화직물의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2a는 실리카 섬유(21), 탄소섬유(22), 파라아라미드 섬유(23)를 각각 1가닥을 합사한 후 가연하여 제조한 합연사를 도시한 것이다.
도 2b는 파라아라미드사(23)를 심사로 하고, 실리카섬유와 탄소섬유 합연사(24)를 커버링사로하여 제조한 커버링사를 도시한 것이다.
도 3a는 본 발명에서 제조된 2/2 트윌로 제직된 직물을 도시한 것이다.
도 3b는 본 발명에서 제조된 3/8 사틴으로 제직된 직물을 도시한 것이다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 방화직물의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
본 발명의 방화직물(1)은 직물층(11), 내열성 코팅층(12), 산화피막코팅층(13) 및 알루미늄 증착층(14)으로 이루어진다.
상기 직물층(11)은 실리카 섬유(silica fiber) 단독으로 제직한 직물, 실리카섬유와 파라아라미드 섬유를 합연사한 복합사로 제직한 섬유, 실리카 섬유와 PAN계 탄소섬유를 합연사한 복합사로 제직한 섬유, 실리카 섬유, 또는 금속섬유와 탄소섬유를 합사한 복합사를 심사로 하고, 실리카 섬유를 커버링사로 하여 가공한 커버링사를 이용하여 제직한 직물인 것을 특징으로 한다.
도 2a는 실리카 섬유(21), 탄소섬유(22), 파라아라미드 섬유(23)를 각각 1가닥을 합사한 후 가연하여 제조한 합연사를 도시한 것이다.
도 2b는 금속섬유와 탄소섬유를 합사한 복합사(23)를 심사로 하고, 실리카 섬유(24)를 커버링사로하여 제조한 커버링사를 도시한 것이다. 커버링사를 사용하여 직물층을 형성하는 경우 직물 자체의 인장강도 및 파단강도를 향상시킬 수 있다.
직물층(11)은 다수의 필라멘트로 구성된 원사로 이루어지기 때문에 제직의 효율성을 높이기 위하여, 원사의 종류에 따라 연수를 조절하여 가연된 원사를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 직물이 실리카 섬유만으로 이루어진 경우에는, 실리카(SiO2)함량이 96% 이상(순도 96.3%, Al2O3 2.99%, Na2O 0.26%, 기타 물질 0.45%)이고 180 텍스(TEX)의 실리카 섬유 3가닥을 합사하여 150 내지 180TPM으로 가연하여 텍스쳐사를 제조한다. 다음으로 제조된 텍스쳐사를 이용하여 경사 50~60본/Inch 및 위사 40~50본/Inch의 제직밀도로 1:1 평직, 2/2트윌, 또는 3/8 사틴(SATIN) 조직으로 직물을 제직한다.
상기 직물이 실리카 섬유 및 PAN계 탄소섬유로 이루어진 경우에는 실리카(SiO2)함량이 96% 이상(순도 96.3%, Al2O3 2.99%, Na2O 0.26%, 기타 물질 0.45%)이고 섬도가 180 텍스(TEX)인 실리카 섬유와 PAN계 탄소섬유를 7:3으로 합사한 후, 150 내지 400TPM으로 가연하여 텍스쳐사를 제조한다. 제조된 텍스쳐사를 이용하여 경사 30~40본/Inch, 위사 20~30본/Inch의 제직밀도로 1:1평직, 1/2 트윌, 또는 3/8 사틴(SATIN) 조직으로 직물을 제직한다.
상기 직물이 실리카 섬유와 파라아라미드계 섬유로 이루어진 경우에는 실리카(SiO2)함량이 96% 이상(순도 96.3%, Al2O3 2.99%, Na2O 0.26%, 기타 물질 0.45%)이고 섬도가 180 텍스(TEX)인 실리카 섬유와 파라아라미드계 섬유(KEVLAR 29)를 7:3으로 합사한 후 150 내지 400 TPM으로 가연하여 텍스쳐사를 제조한다. 제조된 텍스쳐사를 이용하여 경사 40~50본/Inch, 위사 30~40본/Inch의 제직밀도로 1:1평직, 1/2 트윌, 또는 3/8 사틴(SATIN) 조직으로 직물을 제직한다.
상기 직물이 금속섬유와 탄소섬유를 합사한 복합사와 실리카 섬유를 이용한 카바링사로 이루어진 경우에는, 금속섬유를 800 내지 1,200 TPM으로 연사처리한 후, 탄소섬유와 함께 700 내지 1000 TPM으로 연사처리하여 복합섬유를 제조한다. 상기 복합섬유를 심사로 하고, 실리카(SiO2)함량이 96% 이상(순도 96.3%, Al2O3 2.99%, Na2O 0.26%, 기타 물질 0.45%)이고 섬도가 180 텍스(TEX)인 실리카 섬유를 커버링사로 하여 복합커버링사를 제조한다. 제조된 복합커버링사를 이용하여 경사 40~50본/Inch, 위사 30~40본/Inch의 제직밀도로 1:1평직, 1/2 트윌, 또는 3/8 사틴(SATIN) 조직으로 직물을 제직한다. 상기 커버링사를 이용하여 직물을 제직하는 경우에는 직물의 인장강도, 인열강도 및 내열성을 증가시킬 수 있다.
본 발명에서 직물은 래피어 제직기 등 공지된 제직기를 사용하여 제직할 수 있다. 본 발명에서 상기 직물층(11)의 두께는 0.60mm 내지 0.90mm인 것이 바람직하다.
다음으로 상기 직물층(11)의 양면에 무기입자를 포함하는 내열성 수지조성물을 직물의 양면에 각각 0.2~0.6mm 두께의 내열성 코팅층(12)을 형성시킨다. 본 발명에서 내열성 코팅은 서로 다른 2종의 내열성 수지 조성물을 이용하여 총 2회의 코팅단계를 거쳐서 제1 내열성 코팅층 및 제2 내열성 코팅층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
먼저 제1 내열성 코팅층을 형성하는 첫 번째 코팅 단계에서 대해서 설명한다.
첫 번째 코팅 단계에서 사용되는 내열성 수지 조성물은 전체 조성물 중량 대비 실리카 분말, 입도가 200 내지 500 메쉬인 버미큘라이트 분말 5~30중량%, 수용성 폴리에스테르 수지 또는 수용성 폴리우레탄 수지 20~60%, 수용성 인계 난연제 10 내지 30중량% 및 잔량의 물로 이루어지며, 점도가 500mPa?s 내지 1500mPa?s 가 되도록 제조한다. 상기 내열성 수지 조성물은 조성물의 점도조절을 위하여 추가로 AP-1209 바인더나 기타 첨가제를 5~15중량% 포함할 수도 있다.
본 발명의 코팅층은 버미큘라이트 분말을 포함하는 조성물을 사용함으로써 방화직물의 인장강도를 향상시키고, 연소가스발생량을 현저하게 감소시킬 수 있다.
제1 내열성 코팅층은 그래비아 롤러 또는 나이프 코터(Knife Coater)를 이용하여 상기 수지 조성물을 직물층의 일면에 0.1~0.3mm 두께로 코팅한다. 그래비아 롤러를 사용하여 코팅하는 경우, 직물이 도포되는 수지조성물의 중량으로 인해 직물 조직간의 간격이 손상되거나 늘어지는 것을 방지하기 위하여 직물이 수직으로 그래비아 롤러를 통과하는 것이 바람직하다. 이때 직물은 그래비아 롤의 압력을 1.0~2.0kg/cm2으로 하고 10~20m/min의 속도로 코팅하고, 직물이 수직으로 통과할 수 있도록 롤러를 수평으로 배치하는 것이 바람직하다.
또한 그래비아 롤러의 상단에 단계별로 온도를 다르게 조절한 저온 열건조장치(전기히터)를 3단계로 설치하여 수지조성물이 코팅된 직물의 표면을 예비 열처리하여 건조시키는 것이 바람직하다. 상기 열 건조장치의 온도는 130℃, 170℃ 및 190℃로 3단계로 온도가 조절되는 것이 바람직하다. 상기 건조장치에서 직물이 예비 건조되고, 연속적으로 열풍순환방식의 건조오븐(Dry Ovener)을 통과하면서 수지 조성물이 직물에 침투되어 제1 내열성 코팅층을 형성시킨다. 직물의 일면에 제1 내열성 코팅층이 형성되면, 상기의 방법으로 연속적으로 상기와 동일한 방법으로 직물의 다른 일면에도 제1 내열성 코팅층을 형성하여 프리프레그(PREPREG) 직물을 제조한다. 직물층의 양면에 제1 내열성 코팅층이 형성됨으로써, 직물의 조직 사이에 수지 조성물이 침투하여 안정화되고 인성이 향상된 프리프레그 직물을 제조할 수 있다.
다음으로 상기 프리프레그 직물에 알루미나 실리케이트 분말과 수산화마그네슘을 포함하는 수지 조성물을 이용하여 코팅하여 제2 내열성 코팅층을 형성한다.
상기 수지 조성물은 전체 조성물 중량 대비 알루미나 실리케이트 분말을 5~20중량%, 수산화마그네슘 5~20중량%, 실리콘 수지, 우레탄계 수지, 불포화에스테르계 수지 및 에틸렌비닐아세테이트(Ethylene, Vinyl Acetate, EVA) 수지로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 수지를 20~70중량%를 포함하고, 경화제 및/또는 증점제 등의 첨가제 1~5중량% 및 잔량의 물로 이루어진다. 상기 수지 조성물은 각 성분을 밀폐형 혼합기에 넣고 100rpm 정도로 10분간 혼합하여 점도가 10,000~13,000mPa?s가 되도록 수지 조성물을 제조한다.
또한 상기 수지 조성물은 무기 난연제인 알루미나 실리케이트 분말과 수산화마그네슘 외에 추가로 삼산화안티몬 또는 탄산마그네슘을 전체 조성물 중량 대비 10~20중량% 포함할 수도 있다.
제조된 수지 조성물을 이용하여 상기 프리프레그 직물의 양면에 0.1~0.3mm 두께로 코팅한다. 이 때 코팅은 상기 제1 내열성 코팅층을 형성한 방법과 동일한 방법으로 실시한다. 제2 내열성 코팅층이 형성된 직물은 전체 직물의 두께가 1.0~1.5mm인 것이 바람직하다.
알루미나 실리케이트 분말은 비중이 가벼워서 직물 표면에 코팅할 경우에 방사선 배열구조의 보호피막이 형성되어서 침투성 오염과 부식을 방지한다. 또한 외부 환경 변화에 따른 직물의 수축이나 팽창을 방지하는 역할을 하고, 복사열을 반사 또는 굴절시켜서 열을 차단할 수 있어서 열저항성이 높고 직물의 단열성 및 강도를 증가시킬 수 있다. 제조된 수지 조성물은 무기 복합소재인 알루미나 실리케이트를 포함하고 있기 때문에 탄산마그네슘이나 수산화마그네슘만을 사용한 경우보다 난연성이 우수하다.
또한 본 발명은 수산화마그네슘을 전체 조성물 중량 대비 5~20중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다. 수산화마그네슘은 열방출온도가 300~320℃이기 때문에 물과 탄산가스를 320~350℃에서 방출하여 초기 화염 접염시간을 길게 하여 직물의 표면에서 쉽게 불꽃이 발화하지 않게 하며, 지속적인 화염 접염시에도 수지와 바인더가 타면서 발생하는 연기밀도가 최소화 된다. 예를 들면, 직물이 320~350℃의 화염에 노출되었을 때 발생하는 연기밀도가 400cc/cm2에서 200cc/cm2 이하로 감소된다.
프리프레그 직물의 양면에 제2 내열성 코팅층이 형성시켜서 내열성 코팅층(12)을 최종 형성한다. 다음으로 내열성 코팅층(12)의 양면에 산화피막코팅층(13)을 형성한다. 산화피막코팅층(13)은 방화직물의 양면에 폴리우레탄 수지 또는 실리콘 수지로 직물의 양면을 산화피막 코팅하는 것이 바람직하다. 상기 수지는 점도가 140,000~150,000 CPa인 것이 바람직하며, 리버스 롤 코팅방식에 의해 20~40g/m2 도포량으로 코팅하는 것이 바람직하다. 이때 코팅층의 두께는 0.005~0.002 mm 정도로 하고, 코팅이 완료되면 190℃에서 30~40초간 경화시킨다. 내열성 코팅층 위에 균일한 산화피막 코팅층을 형성시킴으로써 방화직물의 인열강도와 인장강도를 보강할 수 있다.
다음으로 산화피막 코팅층(13)의 일면에 알루미늄 증착층(14)은 형성한다. 알루미늄 증착층(14)은 알루미늄 순도 99%로 된 알루미늄 분말을 이용하여 스퍼터링 증착방법으로 산화피막 코팅층(13) 위에 형성한다.
스퍼터링 증착은 알루미늄 타겟 원자의 방출과 그 원자의 부착이라는 2가지 과정을 포함하는 것으로 코팅 직물 표면에 알루미늄 금속막을 형성하게 된다. 진공상태의 증착실 안에 위치한 증착재료에 높은 출력의 레이저 빛을 모으면 그 펄스가 증착재료의 온도를 급격히 올려서 표면에서 폭발적인 기화 즉, 용발이 일어나게 된다. 용발된 재료가 코팅 직물에 균일하게 증착된다. 아르곤 불활성 원소를 부딪쳐서 금속 분자를 쫓아낸 후 표면에 막을 부착하는데, 진공이 유지된 증착실내에서 스퍼터링 기체로 불활성 물질인 아르곤(Ar)가스를 흘려주면서 타겟에 직류 전원을 인가하면(㎠당 1W정도), 증착하고자 하는 코팅 직물과 타겟 사이에 플라즈마(plasma)가 발생한다. 이러한 플라즈마 내에는 고출력 직류전류계에 의해 아르곤(Ar)가스 기체가 양이온으로 이온화 된다. 아르곤(Ar) 양이온은 직류전류계에 의해서 음극으로 가속되어 타겟 표면에 충돌하게 된다. 이렇게 충돌시킨 타겟 물질은 원자가 완전 탄성 충돌에 의해 운동량을 교환하여 표면에서 밖으로 튀어나오면서 알루미늄 박막이 코팅 직물에 부착되어 알루미늄 증착층(14)이 형성된다.
본 발명에서는 알루미늄 증착층(14)이 코팅 직물에 균일하게 밀착될 수 있도록 선택적으로 전처리 코팅을 할 수 있다. 전처리 코팅은 금속물질과 코팅 직물의 밀착력을 향상시키기 위하여 알루미늄 페이스트 70~80중량%, 불포화폴리에스테르 수지 5~15중량%, 수산화마그네슘 5~10중량%, 보론나이트라이트 3~6중량%, 증점제 0.5~2중량%를 포함하는 조성물을 제조한 후, 이를 코팅직물 위에 도포하고 200 내지 220℃에서 60~120초간 건조하여 전처리를 실시한다.
상기 방법으로 전처리된 코팅직물에 상기의 알루미늄 증착층(14)을 형성하여 본 발명의 방화직물을 제조한다.
본 발명의 방화직물은 내열성이 우수하고 인장강도 및 파열강도가 우수하여, 직물의 표면이 알루미늄으로 증착되어 있기 때문에 오염이 방지되고 화재시 뒷면으로 불꽃이나 열원이 전달되지 않는다.
이하에서 실시예를 들어서 본 발명을 상세하게 설명하지만, 실시예에 의해서 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
180tex의 실리카섬유, 탄소섬유(AKSAKA 3K), 파라아라미드섬유(Kevlar 29) 3가닥을 합연사한 후 150 내지 180TPM으로 가연하여 텍스쳐사를 제조한 후, 이를 경사 50본/Inch 및 위사 46본/Inch의 제직밀도 2/2 로 제직하여 0.6mm의 직물을 제조한다.
버미큘라이트 분말(입도 325 메쉬) 20중량%, 수용성 폴리우레탄 수지 25중량%, 인계난연제 10중량%, 잔량의 물을 12,00rpm으로 30분간 교반하여 점도가 500CPS인 수지조성물을 제조한다. 제조된 수지조성물을 그래비아 롤러를 이용하여 압력 1.5kg/cm2, 분당 15m의 속도로 직물의 일면에 코팅한다. 이때 직물은 그래비아 롤러를 수직으로 통과하도록 한다. 이때 그래비어 롤러의 상단에 3개의 가열히터(1단계:130℃, 2 단계:170℃, 3 단계:190℃)를 설치하여 직물의 표면을 예비열처리한다. 다음으로 열풍 건조 오븐을 분당 15미터의 속도로 통과한다. 직물의 일면의 코팅이 완료되면, 연속적으로 직물의 다른 일면도 상기와 동일한 방법으로 코팅하여 제1 내열성 코팅층을 형성한다. 다음으로 알루미나 실리케이트 분말 10중량%, 수산화마그네슘 10중량%, 불포화폴리에스테르 수지 30중량%, 촉매 1중량%, 가교제 2중량%, 증점제 1중량%, 잔량의 물로 전체 100중량%이 되도록 혼합하여 점도가 12,000mPa?s인 수지 조성물을 이용하여 나이프코터를 이용하여 직물의 양면에 각각 0.1mm의 두께로 코팅하여 제2 내열성 코팅층을 형성한다. 제2 내열성 코팅층이 형성된 직물의 양면에 점도가 145,000 CPa인 폴리우레탄수지(신라케미칼 PU-9000)를 이용하여 리버스롤 코팅방식에 의하여 30g/m2 로 코팅한다. 코팅 후190℃에서 35초간 경화시켰다.
다음으로 직물의 일면에 불포화 폴리에스터 수지 10%, 수산화마그네슘 8%, 보론 니트라이트 5% , 증점제 1% , 알루미늄 페이스트 76%로 혼합한 조성물을 사용하여 전처리 코팅하고 210℃ 에서 90 초간 건조 오븐에서 건조한 후, 알루미늄 분말을 증착하여 방화직물을 제조하였다. 제조된 방화직물의 물성을 측정하여 아래 표 1에 나타내었다.
실시예 2
알루미나 실리케이트 분말 10중량%, 수산화마그네슘 10중량%, 실리콘 수지 67중량%, 촉매 1중량%, 가교제 1중량%, 증점제 1중량%, TiO2 10중량%,를 혼합하여 점도가 10,000mPa?s인 수지 조성물로 제2 내열성 코팅층을 형성한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 방화직물을 제조하였다. 제조된 방화직물의 물성을 측정하여 아래 표 1에 나타내었다.
실시예 3
알루미나 실리케이트 8중량%, EVA 수지 50% , 수산화마그네슘 20% , 탄산마그네슘 20% , 가교제 2%를 혼합하여 점도가 10,000mPa?s인 수지 조성물로 제2 내열성 코팅층을 형성한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 방화직물을 제조하였다. 제조된 방화직물의 물성을 측정하여 아래 표 1에 나타내었다.
실시예 4
실리카(SiO2)함량이 96% 이상(순도 96.3%, Al2O3 2.99%, Na2O 0.26%, 기타 물질 0.45%)이고 섬도가 180 텍스(TEX)인 실리카 섬유와 PAN계 탄소섬유(AKSAKA 3K)를 7:3로 합사한 후, 150 TPM으로 가연하여 텍스쳐사를 제조한다. 제조된 텍스쳐사를 이용하여 경사 36본/Inch, 위사 24본/Inch의 제직밀도로 1/2 트윌 조직으로 직물을 제직하여 직물층을 형성한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 방화직물을 제조하였다. 제조된 방화직물의 물성을 측정하여 아래 표 1에 나타내었다.
실시예 5
섬도가 180tex의 실리카 섬유와 파라아라미드계 섬유(KEVLAR 29)를 7:3로 합사한 후 300 TPM으로 가연하여 텍스쳐사를 제조한다. 제조된 텍스쳐사를 이용하여 경사 46본/Inch, 위사 36본/Inch의 제직밀도로 1/2 트윌 조직으로 직물을 제직하여 직물층을 형성한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 방화직물을 제조하였다. 제조된 방화직물의 물성을 측정하여 아래 표 1에 나타내었다.
실시예 6
16㎛ 300필라멘트인 스테인레스스틸 금속섬유 316L(MEDI&FIBER사 제조, S31603호)을 1,000 TPM으로 연사처리한 후, 탄소섬유(AKSAKA 3K)와 함께 700 내지 1000 TPM으로 연사처리하여 복합섬유를 제조한다. 상기 복합섬유를 심사로 하고, 180tex의 실리카 섬유를 커버링사로 하여 복합커버링사를 제조한 후, 이를 이용하여 경사 46본/Inch, 위사 36본/Inch의 제직밀도로 1/2 트윌 조직으로 직물을 제직하여 직물층을 형성한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 방화직물을 제조하였다. 제조된 방화직물의 물성을 측정하여 아래 표 1에 나타내었다.
비교예 1
섬도가 180 tex의 실리카 섬유(SiO2 96.3%, Al2O3 2.99%, Na2O 0.26%, 기타 물질 0.45%) 3가닥을 합연사한 후 150 내지 180TPM으로 가연하여 텍스쳐사를 제조한 후, 이를 경사 50본/Inch 및 위사 46본/Inch의 제직밀도로 2/2트윌조직으로 제직하여 0.6mm의 직물을 제조한다.
제조된 직물의 일면에 일라이트 백색분말(입도 1000메쉬) 15중량%, 폴리에스테르 수지 55중량%, AP-1209 바인더 10중량%, 수용성 인계난연제 20중량%가 혼합된 점도 1000mPa?s인 내열성 수지 조성물을 그래비아 롤러를 이용하여 0.1mm의 두께로 코팅한다. 이때 그래비어 롤러의 상단에 3개의 가열히터(1단계:130℃, 2 단계:170℃, 3 단계:190℃)를 설치하여 직물의 표면을 예비열처리한다. 다음으로 열풍 건조 오븐을 분당 15미터의 속도로 통과한다. 직물의 일면의 코팅이 완료되면, 연속적으로 직물의 다른 일면도 상기와 동일한 방법으로 코팅하여 제1 내열성 코팅층을 형성한다. 다음으로 삼산화안티몬 15중량%, 수산화마그네슘 5중량%, 실리콘 수지 20중량%, 폴리우레탄 수지 60중량% 및 소량의 경화제를 혼합하여 점도가 12,000mPa?s인 수지 조성물을 이용하여 나이프코터를 이용하여 직물의 양면에 각각 0.1mm의 두께로 코팅하여 제2 내열성 코팅층을 형성한다. 다음으로 코팅된 직물의 한쪽 부분에 순도 99% 이상의 알루미늄 필름으로 접착처리하고, 폴리우레탄 수지(신라케미칼 PU-9000)로 직물의 양면을 각각 0.1mm로 산화피막코팅하여 방화직물을 제조하였다. 제조된 방화직물의 물성을 측정하여 아래 표 1에 나타내었다.
인장강도
(Kgf)		 인열강도
(Kgf)		 연소가스
발생량
(cc/cm2)		 내열성
(℃)		 차열성
(hr)
실시예 1 53 10 100 1100℃이상 2 시간
실시예 2 56 10 93 1100℃ 이상 2 시간
실시예 3 56 10 87 1100℃ 이상 2 시간
실시예 4 60 37 83 1100℃ 이상 2 시간
실시예 5 63 45 83 1100℃ 이상 3 시간
실시예 6 180 93 83 1100℃ 이상 3 시간
비교예 1 50 6 400 1000℃ 이상 30 분
상기에서 제조된 방화직물의 물성은 아래의 방법으로 측정하였다.
인장강도
제조된 직물의 인장강도는 KS K 0520에 근거하여 측정하였다.
인열강도
제조된 직물의 인열강도는 KS K 0536에 근거하여 측정하였다.
연소가스 발생량
연소가스 발생량은 KS F ISO 5660-1에 근거하여 측정하였다.
내열성
제조된 직물의 내열성은 KS F 2257에 근거하여 측정하였다.
차열성
제조된 직물의 차열성은 KS F 2268-1에 근거하여 측정하였다.
상기 표 1에서 알 수 있는 것처럼, 본 발명의 방화직물은 연소가스 발생량이 현저하게 감소하며, 1100℃이상에서 내열성을 나타내며 차열성도 2~3시간으로 우수하다.
11: 직물층 12: 내열성 코팅층
13: 산화피막 코팅층 14: 알루미늄 증착층

Claims (6)

  1. 실리카 섬유, 탄소섬유, 파라아라미드 섬유 및 금속섬유로 이루어진 군에서 선택된 적어도 2종의 섬유를 합연사하여 제직한 직물층,
    상기 직물층의 양면에 무기입자를 포함하는 내열성 수지 조성물을 이용하여 형성된 제1 내열성 코팅층 및 알루미나실리케이트를 포함하는 내열성 수지 조성물을 이용하여 형성된 제2 내열성 코팅층으로 이루어진 내열성 코팅층,
    상기 내열성 코팅층 양면에 폴리우레탄 수지로 형성된 산화피막코팅층, 및
    상기 산화피막코팅층 일면에 형성된 알루미늄 증착층을 포함하는 방화직물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 직물층은 실리카 섬유와 PAN계 탄소섬유, 또는 실리카 섬유와 파라아라미드 섬유를 7:3으로 합사한 후 150 내지 400 TPM으로 가연하여 제조된 텍스쳐사를 이용하여 제직한 것을 특징으로 하는 방화직물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 직물층은 800 내지 1,200 TPM으로 가연된 금속섬유와 탄소섬유를 합사하여 700 내지 1000 TPM으로 가연한 복합섬유를 심사로 하고, 실리카 섬유를 커버링사로 하여 제조된 복합커버링사를 이용하여 제직한 것을 특징으로 하는 방화직물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 내열성 코팅층은 전체 조성물 중량 대비 버미큘라이트 분말 5~30중량%, 수용성 폴리에스테르 수지 또는 수용성 폴리우레탄 수지 20~60%, 수용성 인계 난연제 10 내지 20중량% 및 잔량의 물로 이루어진 내열성 수지 조성물을 이용하여 형성된 것을 특징으로 하는 방화직물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 내열성 코팅층은 전체 조성물 중량 대비 알루미나 실리케이트 분말 5~20중량%, 수산화마그네슘 5~20중량%, 실리콘 수지, 우레탄계 수지, 불포화에스테르계 수지 및 에틸렌비닐아세테이트(Ethylene, Vinyl Acetate, EVA) 수지로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 수지 20~70중량%, 첨가제 1~5중량% 및 잔량의 물로 이루어진 내열성 수지 조성물을 이용하여 형성된 것을 특징으로 하는 방화직물.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 알루미늄 증착층은 알루미늄 페이스트 70~80중량%, 불포화폴리에스테르 수지 5~15중량%, 수산화마그네슘 5~10중량%, 보론나이트라이트 3~6중량% 및 증점제 0.5~2중량%를 포함하는 조성물로 전처리한 후 알루미늄 분말을 진공증착하여 형성되는 것을 특징으로 하는 방화직물.
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