KR101463384B1

KR101463384B1 - 차열성, 투습성, 및 정전기 방지 기능이 우수한 전기공사용 작업복

Info

Publication number: KR101463384B1
Application number: KR1020130071454A
Authority: KR
Inventors: 류승우; 호요승; 정종호
Original assignee: 주식회사 휴비스
Priority date: 2013-06-21
Filing date: 2013-06-21
Publication date: 2014-11-19

Abstract

본 발명은 차열성과 투습성이 우수하고 정전기 방지 기능이 우수한 전기공사용 작업복에 관한 것으로, 겉감층, 중간층, 및 안감층으로 이루어진 작업복에 있어서, 상기 겉감층은 메타아라미드 섬유, 파라아라미드 섬유, 모다크릴 섬유, 정전기 방지 섬유의 혼합섬유의 방적사로 제직한 고밀도 직물이고, 상기 중간층은 메타아라미드 섬유 부직포 지지체에 메타아라미드 중합체 용액을 전기방사하여 나노웹을 형성시킨 부직포이고, 상기 안감층은 메타아라미드 단섬유 방적사로 제직한 직물인 전기공사용 작업복에 관한 것이다.

Description

차열성, 투습성, 및 정전기 방지 기능이 우수한 전기공사용 작업복 {Safety Jacket for Electrician with Excellent Heat-block Quality, Moisture Permeability, and Antistatic Property}

본 발명은 전기공사용 작업복에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 전기공사시 발생할 수 있는 전기의 단락에 의한 아크나 전기불꽃으로부터 신체를 보호하는 전기공사용 작업복에 관한 것으로, 차열성과 정전기 방지기능이 우수할 뿐만 아니라 투습방수 기능이 우수한 전기공사용 작업복에 관한 것이다.

전기공사는 최근에 무정전 전원장치(uninterruptible power supply system: UPS) 설치 등으로 인해 공사가 많아지고 있다. 전주 등이 협곡이나 높은 곳에 위치해 있어, 이런 장소에서 갑작스러운 사고, 예를 들면 전기 단락에 의한 아크나 화재 불꽃으로 인한 발화 사고에 대하여 곧바로 대응하기가 곤란하기 때문에 최소한의 시간 동안은 아크나 전기불꽃에 의한 발화로부터 신체를 보호하기 위한 작업복이 요구된다.

통상 사용되고 있는 전기공사용 작업복은 면 100%나 폴리에스테르와 면 혼방 제품을 주로 사용한다. 이런 작업복은 가연성이므로 전기불꽃이나 아크에 접하면 발화하고, 한번 발화하면 연소가 멈추지 않아 화상의 위험성이 높다.

일본특개평 제11-302909호에서는 아라미드 섬유를 50중량% 이상 사용하여 전기공사용 작업복을 제조하여 전기불꽃이나 아크에 대한 저항을 높이고자 하였다. 그러나 이 특허는 내열성 섬유인 아라미드를 사용하여 전기 불꽃이나 아크에 대한 저항은 높였으나 정전기방지 기능이 없고, 투습방수 기능이 없어 상기 작업복을 착용하고 작업시 쾌적감을 주지 못한다.

대한민국공개특허 제10-2011-0033851호에서는 아라미드 섬유, 모다크릴 섬유, 정전기방지 섬유를 혼합하여 전기 불꽃이나 아크에 대한 저항을 높이고자 하였다. 그러나, 이 특허출원에서도 전기 불꽃이나 아크에 대한 저항을 높이고, 정전기방지 섬유를 사용하여 정전기방지 기능을 부여하였으나 투습방수 기능이 없어 역시 상기 작업복을 착용하고 작업시 쾌적감을 주지 못한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명자는 미세 다공질의 나노웹이 형성된 중간층을 구비한 다층구조의 작업복을 개발함으로써, 아크 및 전기불꽃에 대한 차열성과 정전기 방지 기능이 우수할 뿐만 아니라, 투습방수 기능이 우수한 전기공사용 작업복을 개발하기에 이르렀다.

본 발명의 목적은 아크 및 전기 불꽃에 대하여 차열성이 우수한 전기공사용 작업복을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 전기공사용 작업복에 필요로 하는 정전기방지 기능이 있는 전기공사용 작업복을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 겉감층, 중간층, 및 안감층으로 이루어진 전기공사용 작업복에 있어서, 메타계 아라미드 섬유로 이루어진 부직포 지지체에 메타계 아라미드 중합체 용액을 전기방사하여 나노웹을 형성시킨 상기 중간층용 부직포를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 상세히 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 차열성과 투습성이 우수하고 정전기방지 기능이 우수한 전기공사용 작업복은, 겉감층, 중간층, 및 안감층으로 이루어진 작업복에 있어서, 상기 겉감층은 메타아라미드 섬유, 파라아라미드 섬유, 모다크릴 섬유, 탄소섬유의 혼합섬유의 방적사로 제직한 고밀도 직물이고, 상기 중간층은 메타아라미드 섬유 부직포 지지체에 메타아라미드 중합체 용액을 전기방사하여 나노웹을 형성시킨 부직포이고, 상기 안감층은 메타아라미드 단섬유 방적사로 제직한 직물인 것을 그 특징으로 한다.

상기 겉감층은 메타아라미드(meta-aramid) 섬유 60~80중량%, 파라아라미드(para-aramid) 섬유 5~20중량%, 모다크릴(modacryl) 섬유 10~30중량%, 정전기 방지 섬유 2~3중량%의 혼합방적사를 이용하여 고밀도 직물로 제직하는 것이 바람직하다.

상기 중간층의 메타아라미드 부직포 지지체에 전기방사하는 메타아라미드 중합체 용액은 폴리머 중량비가 5~12중량%인 것이 바람직하고, 형성된 나노웹은 평균직경이 50~800 nm 정도이고, 단위면적당 중량이 2~10g/m² 수준인 것이 바람직하다.

상기 메타아라미드 중합체 용액은 중합용매에 메타페닐렌디아민(MPD)을 용해시켜 혼합용액을 제조하고, 상기 혼합용액에 이소프탈로일클로라이드(IPC)를 두 번에 나누어 첨가하여 메타페닐렌디아민과 이소프탈로일클로라이드를 중합시키고, 상기 중합공정의 부산물인 염산을 중화시키기 위해 수산화칼슘을 첨가하고, 중화공정이 완료된 도프(Dope)에 N,N-디메텔아세트아미드를 첨가하는 공정을 통해 얻을 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 구체적인 내용을 하기에 상세히 설명한다.

본 발명은 전기공사용 작업복이 필요로 하는 아크나 전기불꽃에 대한 저항성 및 차열성이 우수하고, 정전기방지 기능이 탁월하고, 겉감층, 중간층, 및 안감층으로 이루어진 방호복에 있어서, 메타아라미드 섬유로 이루어진 부직포 지지체에 메타아라미드 중합체 용액을 전기방사하여 나노웹을 형성시킨 상기 중간층용 부직포를 제공하여 투습방수 기능이 우수한 전기공사용 작업복을 제공하는 효과를 갖는다.

제1도는 본 발명의 중간층인 부직포를 제조하는 장치의 개략적인 도면으로, 메타아라미드 부직포 지지체에 메타아라미드 중합체 용액을 전기방사하여 나노웹을 형성시키는 전기방사 장치의 모식도이다.
제2도는 제1도의 전기방사를 통해 형성된 나노웹의 주사현미경 사진이다.

본 발명은 전기공사용 작업복에 관한 것으로, 전기공사용 작업복이 필요로 하는 아크나 전기불꽃에 대한 저항성 및 차열성이 우수하고, 정전기 방지 기능이 탁월하고, 겉감층, 중간층, 및 안감층으로 이루어진 작업복에 있어서, 메타아라미드 섬유로 이루어진 부직포 지지체에 메타아라미드 중합체 용액을 전기방사하여 나노웹을 형성시킨 상기 중간층용 부직포를 제공하여 투습방수 기능이 우수한 전기공사용 작업복에 관한 것이다.

본 발명에 따른 전기공사용 작업복은, 겉감층, 중간층, 및 안감층으로 이루어진 작업복에 있어서, 상기 겉감층은 메타아라미드 섬유, 파라아라미드 섬유, 모다크릴 섬유, 탄소섬유의 혼합섬유의 방적사로 제직한 고밀도 직물이고, 상기 중간층은 메타 아라미드 부직포 지지체에 메타아라미드 중합체 용액을 전기방사하여 나노웹을 형성시킨 부직포이고, 상기 안감층은 메타아라미드 단섬유 방적사로 제직한 직물인 것을 그 특징으로 한다.

상기 겉감층은 메타아라미드 섬유 60~80중량%, 파라아라미드 섬유 5~20중량%, 모다크릴 섬유 10~30중량%, 정전기방지 섬유 2~3%의 혼합방적사로 제직한 고밀도 직물이 바람직하다.

메타아라미드 섬유는 한계산소지수(LOI)가 26 이상으로 난연성 탄화섬유의 특성이 있어, 화염에 의한 노출로 인한 섬유 손상의 확산을 저지한다. 돌발 화재에 장시간 노출되는 동안 에너지의 열전달을 저지하기 위하여 혼합방적사 중에서 적어도 60중량% 이상의 메타아라미드 섬유를 사용하는 것이 바람직하다.

모다크릴 섬유는 비닐리덴 클로라이드와 아크릴로니트릴의 공중합체이며, 이 공중합체는 한계산소지수 28 이상의 난연성 탄화형성 섬유의 특성이 있어, 화염에 대한 노출로 인한 섬유손상 확산을 저지한다.

메타아라미드 및 모다크릴 섬유의 조합은 고도의 난연성을 갖지만 전기 아크에 노출될 때 원하는 수준의 파열 내성을 제공할 만큼 적절한 인장강도를 제공하지는 못한다. 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 높은 인장강도를 나타내는 파라아라미드 섬유를 추가로 혼합하여 화염 노출 후 직물의 파열 내성을 개선할 수 있다. 파라아라미드 섬유를 너무 많이 혼합하면 강직성으로 인해 착용감이 떨어지므로 혼합방적사의 5~20중량% 정도 사용하는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 겉감층을 구성하는 혼합방적사 내에 직물의 표면저항을 낮추어 정전기방지 기능을 부여할 수 있도록 탄소섬유를 혼합방적사 중량 대비 2~3중량% 첨가하여 혼합방적사를 구성하는 것이 바람직하다.

상기 겉감층은 메타아라미드, 파라아라미드, 모다크릴, 탄소섬유 단섬유를 혼섬하여 방적사로 제조한다. 제조된 방적사의 번수(yarn count)는 20~40's가 적당하다. 상기 겉감층은 고밀도 직물로 제조하는 것이 아크나 전기불꽃에 대한 차열성을 극대화시킬 수 있어 바람직하다. 경사 밀도는 100개/인치(inch) 이상, 위사 밀도는 60개/인치(inch) 이상이 바람직하다.

상기 중간층의 메타아라미드 부직포 지지체에 전기방사하는 메타아라미드 중합체 용액은 폴리머 중량비가 5~15 wt%인 것이 바람직하고, 형성된 나노웹은 평균직경이 50~800 nm 수준이고, 단위면적당 중량이 2~10g/m² 수준인 것이 바람직하다.

본 발명의 전기공사용 작업복 중간층은 나노웹이 형성된 것으로, 상기 나노웹은 메타아라미드 섬유의 직물 또는 부직포 기재 상에 메타아라미드 중합체 용액을 전기방사하여 제조할 수 있는 것으로, 중간층의 차열성을 극대화하기 위해서는 메타아라미드 부직포를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 나노웹의 평균 직경을 800 nm 이하로 형성하는 것이 작업복의 투습방수성을 향상시키기 위해 더욱 바람직하다.

제1도는 본 발명의 중간층인 부직포를 제조하는 장치의 개략적인 도면으로, 메타아라미드 부직포 지지체에 메타아라미드 중합체 용액을 전기방사하여 나노웹을 형성시키는 전기방사 장치의 모식도이다. 제1도의 전기방사 장치를 이용하여 부직포 지지체에 메타아라미드 중합체 용액을 전기방사하여 나노웹을 형성시키는 방법은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다.

본 발명의 전기공사용 작업복 안감층은 섬도가 1.5 데니어 미만으로 그 길이가 51mm인 세섬도의 메타아라미드 단섬유를 60/2의 번수를 구비한 방적사로 제직한 직물을 사용하여 제작할 수 있다. 이는 섬도가 1.5 데니어 이상인 경우 30수 이상인 세섬도 방적사를 제조하는 것이 어려워 안감용으로 사용시 착용감이 떨어지는 단점을 갖기 때문이다.

본 발명은 하기의 실시예에 의해 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시를 위한 것일 뿐 특허청구범위의 보호범위를 제한하고자 하는 것이 아니다.

실시예

1. 겉감층 제조

메타아라미드 섬유(단사 섬도 1.5 데니어, 길이 51mm)와 파라아라미드 섬유(단사 섬도 1.5 데니어, 길이 51mm), 모다크릴 섬유(단사섬도 1.5 데니어, 길이 51mm), 탄소섬유(단사섬도 1.5 데니어, 길이 51mm)를 67:10:20:3의 비율로 혼합하여 방적한 내열성 방적사(번수 40/2)를 이용하여, 경사 밀도 112개/인치, 위사 밀도 75개/inch로 하여 평직으로 제직하였다.

2. 전기방사용 메타 아라미드 중합체 용액 제조

중합용매에 메타페닐렌디아민(MPD)을 용해시켜 혼합용액을 제조한다. 중합용매로는 N,N-디메텔아세트아미드(DMAc)를 사용했다. 다음, 상기 혼합용액을 교반하면서, 혼합용액에 이소프탈로일클로라이드(IPC)를 두 번에 나누어 첨가하여 중합시킨다. 중합 공정을 거쳐 얻어진 폴리메타페틸렌이소프탈아미드(PMIA)용액에 부산물로 발생한 염산을 중화시키기 위해 수산화칼슘을 첨가한다. 상기 중화 공정을 거친 도프(중합체 용액)에 N,N-디메텔아세트아미드(DMAc)를 추가하여 중합체 용액 중에 폴리머 성분이 5~15 wt%이 되도록 한 다음, 여과하고, 탈포 공정을 거쳐 전기방사에 적합한 중합체 용액을 제조한다.

3. 전기방사 및 중간층 제조

전기방사에 적합한 메타아라미드 중합체 용액을 이용하여 도 1에서 제시한 전기방사 장치를 이용하여 메타아라미드 부직포 기재 상에 평균 직경 800nm 이하의 메타 아라미드 나노웹을 형성하였다. 아라미드 중합체 용액 중에 폴리머 성분이 12wt% 이상이 되면 점도가 높아 전기방사시 나노웹이 잘 형성되지 않고 드랍(Drop)이 발생되었다. 차열층으로 사용되는 메타아라미드 부직포는 메타아라미드 섬유(단사 섬도 1.5 데니어, 길이 51mm)를 카딩 후 적층하여 니들 펀칭에 의하여 부직포를 제조하였다, 제2도는 제1도의 전기방사를 통해 형성된 나노웹의 주사현미경 사진이다.

4. 안감층 제조

메타아라미드 섬유(단사섬도 1.5데니어, 길이 51mm)를 방적하여 얻은 내열성 방적사(60/2)를 이용하여 평직으로 제직하였다.

실시예 1

상기 기술한 제조방법으로 내열성 방호복의 겉감층, 중간층, 안감층을 제조하였다. 전기방사에 사용한 메타아라미드 방사 도프 내의 중합체가 9중량% 되도록 디메틸아세트아미드를 첨가하여 조제하였다.

비교예 1

중간층 제조시 차열층으로 사용되는 메타아라미드 부직포는 메타아라미드 섬유(단사 섬도 1.5 데니어, 길이 51mm)를 카딩 후 적층하여 니들 펀칭에 의하여 부직포를 제조하였고, 메타아라미드 나노웹은 적용하지 않았다. 나머지 공정은 실시예 1과 동일하게 진행하였다.

비교예 2

면과 폴리에스터(단사섬도 1.5 데니어, 길이 51mm)를 5:5의 비율로 혼섬하여 방적공정을 거쳐 방적사(번수 60/2 번수 40/2)를 제조한 후, 상기 방적사를 이용하여 평직으로 제직하여 겉감층을 제조하였다.

중간층은 폴리에스터(단사섬도 1.5 데니어, 길이 51mm) 부직포 기재상에 전기방사에 적합한 메타아라미드 중합체 용액을 이용하여 도 1에서 제시한 전기방사 장치를 이용하여 평균직경 800nm 이하의 메타 아라미드 나노웹을 형성하였다.

안감층은 면과 폴리에스터(단사섬도 1.5 데니어, 길이 51mm)를 5:5의 비율로 혼섬하여 방적 공정을 거쳐 방적사(번수 60/2)를 제조한 후, 상기 방적사를 이용하여 평직으로 제직하여 안감층을 제조하였다.

비교예 3

메타아라미드 섬유(단사 섬도 1.5 데니어, 길이 51mm)와 파라아라미드 섬유(단사 섬도 1.5 데니어, 길이 51mm), 모다크릴 섬유(단사섬도 1.5 데니어, 길이 51mm), 탄소섬유(단사섬도 1.5 데니어, 길이 51mm)를 69:10:20:1의 비율로 혼합하여 방적한 내열성 방적사(번수 40/2)를 이용하여, 경사 밀도 112개/인치, 위사 밀도 75개/inch로 하여 평직으로 제직하여 겉감층을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 진행하였다.

물성측정

1) 투습도 측정: 실시예 1 및 비교예 1, 2, 3에서 얻은 작업복에 대하여 KS K 0594(섬유 제품의 투습도 시험방법) 측정법으로 투습도를 측정하였다.

2) 방호성능(차열성) 측정 : 실시예 1 및 비교예 1, 2, 3에서 얻은 작업복에 대하여 ISO 6942, 2002(내복사열 시험) 측정법으로 방호성능(차열성)을 측정하였다.

3) 발수도 측정: 실시예 1 및 비교예 1, 2, 3에서 얻은 작업복에 대하여 ISO 4920 및 KSK 0590 스프레이법에 따라 발수도를 측정하였다.

4) 표면저항: ASTM D 257에 준하여 측정하였다.

상기 측정된 각 물성을 하기 표 1에 나타내었다.

구분	실시예 1	비교예 1	비교예 2	비교예 3
투습도(g/m²·24hr)	15,000	23,000	16,000	15,000
중간층 발수도 (%)	90	70	90	90
방호성능(차열성)RHTI₂₄(sec)	19.5	19.3	8.6	19.4
표면저항(Ω/sq)	365	376	10⁶	6400

상기 표 1에서 알 수 있듯이, 중간층에 전기방사로 나노웹을 형성시킴으로 인해 발수도가 90 이상으로 양호해지는 것을 알 수 있다. 그리고 아크나 전기불꽃에 대한 차열성 측정시 면과 폴리에스터로 구성된 직물은 차열성이 본 발명에 비해 많이 떨어짐을 알 수 있다. 아울러, 정전기방지 섬유가 적어도 2중량% 이상 첨가되어야 표면저항이 400Ω/sq 이하로 형성되어 정전기방지 기능이 발현됨을 알 수 있다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims

겉감층, 중간층, 및 안감층으로 이루어진 전기공사용 작업복에 있어서, 상기 겉감층은 메타아라미드 섬유, 파라아라미드 섬유, 모다크릴 섬유, 및 정전기 방지 섬유의 혼합섬유의 방적사로 제직한 고밀도 직물이고, 상기 중간층은 메타아라미드 섬유 부직포 지지체에 메타아라미드 중합체 용액을 전기방사하여 나노웹을 형성시킨 부직포이고, 상기 중간층의 메타아라미드 섬유로 제조된 부직포 지지체에 전기방사하는 메타아라미드 중합체 용액은 폴리머 중량비가 5~15 wt%이고, 전기방사로 형성된 나노웹은 평균직경이 50~800 nm 범위이고, 단위면적당 중량이 2~10g/m² 범위이고, 상기 안감층은 메타아라미드 단섬유 방적사로 제직한 직물인 것을 특징으로 하는 전기공사용 작업복.
제1항에 있어서, 상기 겉감층은 메타아라미드 섬유 60~80중량%, 파라아라미드 섬유 5~20중량%, 모다크릴 섬유 10~30중량%, 및 정전기방지 섬유 2~3중량%의 혼합방적사로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기공사용 작업복.
삭제
제1항에 있어서, 상기 메타아라미드 중합체 용액은 중합용매에 메타페닐렌디아민(MPD)을 용해시켜 혼합용액을 제조하고, 상기 혼합용액에 이소프탈로일클로라이드(IPC)를 두 번에 나누어 첨가하여 메타페닐렌디아민과 이소프탈로일클로라이드를 중합시키고, 상기 메타페닐렌디아민과 이소프탈로일클로라이드 중합의 부산물인 염산을 중화시키기 위해 수산화칼슘을 첨가하고, 상기 염산을 중화시키기 위해 수산화칼슘을 첨가하는 중화가 완료된 도프(Dope)에 N,N-디메텔아세트아미드를 첨가하는 공정을 통해 얻어지는 것을 특징으로 하는 전기공사용 작업복.