KR101816502B1

KR101816502B1 - 방호복용 적층 포백 및 그것을 사용한 방호복

Info

Publication number: KR101816502B1
Application number: KR1020127017563A
Authority: KR
Inventors: 가오루 와카츠키; 하지메 이자와; 시게루 이시하라; 야스히게 야구라
Original assignee: 데이진 가부시키가이샤; 쇼보쵸쵸칸가다이효스루 니혼코쿠
Priority date: 2010-01-18
Filing date: 2011-01-18
Publication date: 2018-01-09
Also published as: WO2011087125A1; TW201134414A; JPWO2011087125A1; TWI532443B; CN102770267B; CN102770267A; JP5620412B2; US20120278978A1; EP2527138B1; EP2527138A1; KR20120130082A; EP2527138A4

Abstract

보다 높은 차열성 및 쾌적성을 양립시킬 수 있는 방호복용 적층 포백 및 그것을 사용한 방호복을 제공한다.
외층 및 내층의 2 층 이상의 포백으로 이루어지고, 방호복에 사용했을 때, 내층이 피부측에 배치되는 방호복용 적층 포백으로서, 외층이, JIS L 1091 E 법으로 측정한 LOI 치 (한계 산소 지수) 가 21 이상인 섬유로 구성된 포백이고, 내층이, JIS L 1091 E 법으로 LOI 치 (한계 산소 지수) 가 21 이상, 열 확산율이 2.2×10^-6㎡s^-1 이상인 섬유로 구성된 포백이며, 또한 그 포백의 공극률이 85 % 이상 98 % 미만, 두께가 0.5 ㎜ 이상 8.0 ㎜ 이하, 겉보기 중량이 80 g/㎡ 이상 250 g/㎡ 이하인 방호복용 적층 포백, 또한 이 방호복용 적층 포백을 사용한 방호복.

Description

방호복용 적층 포백 및 그것을 사용한 방호복{LAMINATED FABRIC FOR PROTECTIVE CLOTHING AND PROTECTIVE CLOTHING USING SAME}

본 발명은, 경량이며 쾌적성이 우수한 내열성과 차열성이 높은 방호복용 적층 포백 및 그것을 사용한 방호복에 관한 것이다.

종래, 소방사가 소화 작업시에 착용하는 내열성 방호복으로는, 아라미드, 폴리페닐렌술파이드, 폴리이미드, 폴리벤조이미다졸 등의 난연성의 유기 섬유 포백 등이 사용되고 있다.

최근, 소방사의 안전성이나 쾌적성을 개량할 목적에서, (a) 표지(表地)가 메타계 아라미드 섬유와 파라계 아라미드 섬유로 구성되고, (b) 중간층이 투습 방수성을 갖고, (c) 차열층이 메타계 아라미드 섬유의 부직포와 메타계 아라미드 섬유의 직포로 이루어지는 복합체, 이상의 (a) ∼ (c) 로 이루어지는 복합 구조를 갖는 난연성 및 차열성이 우수한 포백을 사용한 방호복 (특허문헌 1) 등이 제안되어 있다. 이들 포백에는, 또한 화재에 의해 발생하는 복사열을 방지할 목적에서, 이들의 난연 섬유로 이루어지는 포백에 금속 알루미늄 등을 코팅 또는 증착 등에 의해 표면 가공한 것이 많이 사용되고 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 의 청구항 3 ∼ 4 참조). 그러나, 코팅 가공을 실시한 포백을 방호복으로서 사용하는 경우, 그 중량이 매우 무거워진다는 결점이 있다. 또한, 공기층을 만든다는 관점에서 차열성의 향상시키려면 적층 구조로 하는 것이 가장 유용하지만, 이 적층 구조에 의해 빳빳한 감이 있으며, 방호복의 중량이 크게 증가하는 것을 억제하는 것은 매우 어렵다.

또, 중량을 크게 증가시키는 일 없이 차열성을 향상시키고, 또한 빳빳한 감이 없이 착용감을 향상시킬 목적으로, 기모를 이용한 내열성 적층 구조체 (특허문헌 2) 등도 제안되어 있다. 이것은, 차열성의 향상이라고 하는 점에서 일정한 효과는 있지만, 몸으로부터 발생하는 열의 축적도 커지기 때문에 쾌적성을 저해하며, 기모 레벨이나 중량을 낮추면 그대로 차열성도 저하된다는 결점을 갖고 있다.

일본 공개특허공보 2000-212810호 일본 공개특허공보 2009-263809호

본 발명의 목적은, 상기 종래 기술이 갖는 문제점을 해결하여, 보다 높은 차열성 및 쾌적성을 양립시킬 수 있는 방호복용 적층 포백 및 그것을 사용한 방호복을 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 감안하여 본 발명자들이 예의 검토한 결과, 다음과 같은 구성으로 높은 차열성과 경량성 및 쾌적성을 양립시킬 수 있는 포백 구조체를 제공할 수 있는 것을 알아냈다.

즉, 본 발명은, 외층 및 내층의 2 층 이상의 포백으로 이루어지고, 방호복에 사용했을 때, 내층이 피부측에 배치되는 방호복용 적층 포백으로서, 외층이, JIS L 1091 E 법으로 측정한 LOI 치 (한계 산소 지수) 가 21 이상인 섬유로 구성된 포백이고, 내층이, JIS L 1091 E 법으로 LOI 치 (한계 산소 지수) 가 21 이상, 열 확산율이 2.2×10^-6㎡·s^-1 이상인 섬유로 구성된 포백이며, 또한 그 포백의 공극률이 85 % 이상 98 % 미만, 두께가 0.5 ㎜ 이상 8.0 ㎜ 이하, 겉보기 중량이 80 g/㎡ 이상 250 g/㎡ 이하인 것을 특징으로 하는 방호복용 적층 포백이다.

본 발명에 의하면, 경량과 쾌적성, 그리고 높은 차열성도 겸비하는 적층 포백, 그리고 그것을 사용함으로써 소방복을 비롯한 고온 환경 하에서의 작업복 등으로서 유용한 방호복을 제공할 수 있다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 방호복용 적층 포백은, 외층 및 내층의 2 이상의 포백의 층으로 이루어지는 적층 포백이다.

본 발명에 있어서는, 외층은, 한계 산소 지수 (LOI) 가 21 이상인 포백일 필요가 있다. 한계 산소 지수 (LOI) 는, 바람직하게는 24 이상이다. 한계 산소 지수란 연소를 계속하는 데에 필요한 분위기의 산소 농도 (%) 로서, 21 이상이면 통상적인 공기 중에서는 연소가 계속되지 않고 자기 소화되는 것을 의미하며, 높은 내열성을 발휘할 수 있다. 여기서, 한계 산소 지수 (LOI) 는, 상기와 같이, JIS L 1091 (E 법) 에 준거하여 측정된 값이다.

이와 같이, 외층이 한계 산소 지수 (LOI) 21 이상의 포백을 사용함으로써, 높은 내열성을 발휘할 수 있다. 상기 포백을 구성하는 섬유로는, 예를 들어, 메타형 아라미드 섬유, 파라형 아라미드 섬유, 폴리벤조이미다졸 섬유, 폴리이미드 섬유, 폴리아미드이미드 섬유, 폴리에테르이미드 섬유, 폴리아릴레이트 섬유, 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸 섬유, 노볼로이드 섬유, 폴리크랄 섬유, 난연 아크릴 섬유, 난연 레이온 섬유, 난연 폴리에스테르 섬유, 난연 면 섬유, 난연 울 섬유 등을 들 수 있다. 특히, 본 발명에 있어서는, 폴리메타페닐렌이소프탈아미드 등의 메타계 아라미드 섬유나, 직물이나 편물 강도를 향상시킬 목적으로 파라계의 아라미드 섬유, 즉, 폴리파라페닐렌테레프탈아미드, 또는, 이것에 제 3 성분을 공중합한 섬유 등을 사용하는 것이 유용하다. 폴리파라페닐렌테레프탈아미드 공중합체의 일례로서, 하기 식에 나타내는 코폴리파라페닐렌·3.4'-옥시디페닐렌테레프탈아미드가 예시된다.

[화학식 1]

(여기서, m 및 n 은 정(正)의 정수를 나타낸다)

상기 서술한 섬유에는, 장섬유 또는 단섬유를 사용해도 된다. 또, 상기 섬유를 2 종류 이상 혼섬 또는 혼방하여 사용해도 된다.

상기 포백은, 직물, 편물, 부직포 등의 형태로 사용해도 되지만, 특히 직물이 바람직하다. 또, 직물로는, 평직, 능직(綾織), 주자직 등 어떠한 직조직이어도 된다. 또, 직물, 편물에서는 2 종류의 섬유를 사용하여 교직, 교편시켜도 된다.

특히, 외층에 사용되는 포백으로서, 본 발명에 있어서, 메타계 아라미드 섬유와 파라계 아라미드 섬유는 혼방하여 방적사의 형태로 사용하는 것이 바람직하게 예시되는데, 그 파라계의 아라미드 섬유의 혼합 비율로는, 포백을 구성하는 전체 섬유에 대해 5 중량% 이상이 바람직하지만, 파라계의 아라미드 섬유는, 피브릴화를 일으키기 쉽기 때문에, 혼합 비율을 60 중량% 이하로 억제하는 것이 바람직하다.

또한, 외층 (표지층) 에 사용하는 포백은, 겉보기 중량이 160 ∼ 400 g/㎡ 의 범위에 있는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 겉보기 중량이 160 g/㎡ 미만인 경우에는, 충분한 내열 성능이 얻어지지 않을 우려가 있고, 한편 그 겉보기 중량이 400 g/㎡ 를 초과하는 경우에는, 방호복으로 한 경우의 착용감이 저해되므로 바람직하지 않다.

한편, 본 발명에 있어서는, 내층의 포백은, 한계 산소 지수 (LOI) 가 21 이상, 바람직하게는 24 이상, 섬유 축 방향의 열 확산율이 2.2×10^-6㎡·s^-1 이상, 바람직하게는 2.5×10^-6㎡·s^-1 이상인 섬유로 구성되는 포백이며, 또한 그 포백의 공극률이 85 % 이상 98 % 미만, 바람직하게는 90 ∼ 96 %, 두께가 0.5 ㎜ 이상 8.0 ㎜ 이하, 바람직하게는 0.9 ∼ 5.0 ㎜, 겉보기 중량이 80 g/㎡ 이상 250 g/㎡ 이하, 바람직하게는 94 ∼ 200 g/㎡ 인 것이 중요하다. 이들의 요건을 동시에 만족시켰을 때에, 비로소 본 발명의 과제를 달성할 수 있게 된다.

즉, 본 발명자들은, 내층의 포백에, 화염 노출시에 의복 내에 쌓이는 열의 양을 감소시키는 것, 또, 쌓인 열을 포백의 면 방향으로 효율적으로 확산시키는 것의 양방의 특성을 갖게 하고, 게다가 1 장의 포백에 의해 이것을 동시에 실현할 수 있으면, 차열성이 우수하고, 게다가 경량이며 쾌적성도 우수한 방호복이 얻어지는다는 생각에 이르러, 상기 요건을 동시에 만족하는 포백을 내층에 채용함으로써, 이것을 달성할 수 있는 것을 알아낸 것이다.

따라서, 내층을 구성하는 포백의 한계 산소 지수 (LOI) 는 21 이상일 필요가 있고, 이로써, 높은 내열성을 발휘할 수 있다.

또, 내층의 포백을 구성하는 섬유는, 섬유 축 방향의 열 확산율이 2.2×10^-6㎡·s^-1 이상으로 하는 것이 필요하고, 이로써, 포백의 두께 방향의 단열 기능은 유지되고, 또한 평면 방향으로 높은 열 확산 기능이 더해지게 되어, 차열 성능이 향상된다.

또한, 섬유 축 방향의 열 확산율은, 바람직한 섬유종을 선정하거나, 또는 섬유 자체에 바람직한 열 확산 기능을 부여하거나 함으로써 용이하게 조정할 수 있다.

또, 내층을 구성하는 포백은, 공극률이 85 % 미만이거나, 두께가 0.5 ㎜ 미만이거나, 또는 겉보기 중량이 250 g/㎡ 보다 많은 경우에는, 어떤 요건을 만족시키고 있었다고 하더라도 화염 노출시의 피부측에 전달되는 열량이 많아진다. 또, 공극률이 98 % 이상이거나, 두께가 8.0 ㎜ 보다 두껍거나, 또는 겉보기 중량이 80 g/㎡ 미만인 경우에는, 어떤 요건을 만족시키고 있었다고 하더라도, 열전도에 의해 열의 확산을 실시하는 매체인 섬유가 부족하여 필요한 열 확산 효과가 얻어지지 않는다. 그러므로, 어느 케이스에서도 원하는 차열 성능이나 쾌적성이 얻어지지 않는다.

또한, 내층을 구성하는 포백의 공극률은, 제편(製編)직물 및/또는 부직포의 구성 (사용 원면·방적종 그리고 설계 등) 이나 프레스 등에 의해 용이하게 조정할 수 있다.

또, 내층을 구성하는 포백의 두께나 겉보기 중량도, 상기 동일하게 임의 또한 용이하게 조정할 수 있다.

내층에 사용하는 포백은, 부직포, 직물, 그것을 기모한 것 중 어느 것이어도 되지만, 부피가 큰 구조, 즉 높은 공극률의 내구성이 높다는 점에서 부직포 구조인 것이 바람직하다.

또, 그 포백의 통기도는 20 ㎤/㎡·sec 이상인 것이 바람직하고, 이 경우, 경량일 뿐만 아니라, 몸으로부터 발생하는 열이나 땀을 밖으로 내보내는 성능이 현저하게 높아지기 때문에, 방호복으로 했을 때에 쾌적성이 높아진다. 상기 통기도는, 더욱 바람직하게는 30 ㎤/㎡·sec 이상이다.

또한, 내층을 구성하는 포백의 통기도도, 제편 직물 및/또는 부직포의 구성 (사용 원면·방적종 그리고 설계 등) 이나 프레스 등에 의해 용이하게 조정할 수 있다.

상기의 내층에 사용하는 포백을 구성하는 섬유에는, 상기의 조건을 만족시키면 재료나 그 구성에 한정을 받지 않는다. 열전도를 향상시키기 위해서 금속이나 카본 등의 열전도성이 높은 미립자를 혼련하거나, 표면 부착시킨 것을 사용할 수도 있다. 상기 섬유로는, 탄소 섬유나 금속 섬유를 사용할 수 있는데, 방호복 용도 적용에 실용 또는 검토 실적이 있는 아라미드 섬유, 폴리벤조이미다졸 섬유, 폴리이미드 섬유, 폴리아미드이미드 섬유, 폴리에테르이미드 섬유, 폴리아릴레이트 섬유, 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸 섬유, 노볼로이드 섬유, 폴리크랄 섬유, 난연 아크릴 섬유, 난연 레이온 섬유, 난연 폴리에스테르 섬유, 난연 면 섬유, 난연 울 섬유 등을 바람직하게 들 수 있다.

또한, 내층에 사용하는 포백을 구성하는 섬유로는, 외층의 경우와 마찬가지로, 폴리메타페닐렌이소프탈아미드 등의 메타계 아라미드 섬유나, 직물이나 편물 강도를 향상시킬 목적으로 파라계의 아라미드 섬유, 즉, 폴리파라페닐렌테레프탈아미드, 또는 이것에 제 3 성분을 공중합한 섬유 (예를 들어, 코폴리파라페닐렌·3.4'-옥시디페닐렌테레프탈아미드 섬유) 등을 사용하는 것이 바람직하다.

특히, 본 발명에 있어서는, 방호복 용도 적용에 실용 실적이 가장 많이 있는 상기의 외층에 사용되는 것과 동일한 아라미드 섬유를 베이스로 하고, 열전도성이 높은 후기하는 바와 같은 미립자를 혼련하여 열전도성과 난연성을 높인 섬유를 바람직하게 들 수 있다. 또한, 예를 들어, 탄소 섬유나 금속 섬유 등, 그 자체가 상기의 LOI 치나 열전도성 등의 요건을 만족시키면, 미립자를 혼련하거나 하는 일 없이 그대로 사용할 수도 있다. 특히, 내층을 구성하는 섬유로는, 탄소 섬유의 함유율이 50 중량% 이상인 것을 바람직한 예로서 들 수 있다.

본 발명에서 사용하는 미립자의 종류에 특별히 한정은 되지 않지만, 열전도율이 70 W/(m·k) 이상인 물질로 이루어지는 미립자인 것이 바람직하다. 이와 같이 열전도성이 높으면, 보다 적은 첨가량으로 섬유의 열전도율을 높일 수 있게 되어, 미립자 첨가에 의한 강도 저하를 억제할 수 있다. 이와 같은 미립자에는, 구체적으로는, 카본 분말, 카본 나노 튜브, 다이아몬드, 은, 구리, 금, 알루미늄 등을 바람직하게 들 수 있다. 여기서, 예를 들어, 카본의 열전도율은 129 W/(m·k), 은, 구리, 금의 열전도율은, 각각 427 W/(m·k), 402 W/(m·k), 315 W/(m·k) (닛폰 화학회 편 화학 편람·기초편 (마루젠 주식회사) 참조) 이다.

또한, 이들 미립자의 섬유 중의 함유율은 미립자의 비중에 따라 상이하기도 하지만, 통상적으로 1 ∼ 60 중량%, 바람직하게는 3 ∼ 35 중량% 정도이다.

또, 이들의 미립자의 수 평균 입자경은, 통상적으로 10 ㎛ 이하, 바람직하게는 1 ㎛ 이하이다.

이상의 본 발명의 적층 포백에는, 상기의 외층과 내층 사이에, 중간층으로서 LOI 치가 25 이상인 섬유로 이루어지는 포백에 투습 방수성 필름을 적층 고착시킨 포백을 배치할 수도 있고, 이로써 포백 구조체로서의 쾌적성을 유지한 채로 밖으로부터의 물의 침입을 억제할 수 있으며, 방수 등이 행해지는 소방 활동을 실시하는 소방대원용 방화복으로서 보다 바람직하다. 사용하는 포백의 겉보기 중량은 50 ∼ 200 g/㎡ 의 범위에 있는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 50 g/㎡ 미만인 경우에는, 충분한 차열 성능이 얻어지지 않을 우려가 있고, 한편 그 겉보기 중량이 200 g/㎡ 를 초과하는 경우에는, 방호복으로 한 경우의 착용감이 저해되므로 바람직하지 않다. 이 포백은, 투습 방수성이 있는 폴리테트라플루오로에틸렌 등으로 이루어지는 박막 필름이 라미네이트 가공되어 있는 것이 바람직하고, 이로써 투습 방수성이나 내약품성이 향상되어, 착용자의 땀의 증산을 촉진시킬 수 있어, 착용자의 히트 스트레스를 감소시킬 수 있다. 상기 중간층에 라미네이트 가공하는 박막 필름의 단위 면적당의 겉보기 중량은 10 ∼ 50 g/㎡ 의 범위로 하는 것이 바람직하다. 또한, 이와 같이 중간층의 포백에 박막 필름을 라미네이트 가공하는 경우에도, 그 가공을 실시한 중간층의 포백의 겉보기 중량이 상기 서술한 50 ∼ 200 g/㎡ 의 범위에 있는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 적층 포백에는, 촉감이나 착용성 및 내구성 등의 실용성을 고려하여, 내층의 더욱 내측, 즉 피부측에 이지(裏地)층을 추가할 수도 있다. 이지층에 사용하는 포백의 겉보기 중량은 20 ∼ 200 g/㎡ 의 범위에 있는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

이지층은, 상기 서술한 메타형 아라미드 섬유, 파라형 아라미드 섬유, 폴리벤조이미다졸 섬유, 폴리이미드 섬유를 비롯한 난연성 섬유 등을 소재로 하는, 직포, 부직포, 편포 등이 사용된다.

본 발명의 적층 포백은, 예를 들어, 외층의 포백, 내층의 포백, 필요에 따라 이 사이에 중간층의 포백을 사이에 두고, 추가로 필요에 따라 내층의 더욱 내측에 이지층이 되는 포백을 추가하여, 이들의 포백을 겹쳐 공지된 방법에 의해 봉제함으로써 제조할 수 있다. 또, 본 발명의 적층 포백은 외층, 내층을 겹쳐 파스너를 장착하여 이들의 포백을 봉제하고, 파스너를 떼어냄으로써, 이들의 포백을 필요에 따라 분리할 수 있도록 해도 된다.

본 발명의 방호복은, 이상에서 설명한 적층 포백을 사용하여 이루어진다. 상기 적층 포백을 방호복으로 하려면, 공지된 방법으로 봉제 등을 하여 제조할 수 있다. 이때, 상기와 마찬가지로 외층과 내층의 포백은 서로 접합되어 있을 필요는 없고, 중합하여 봉합한 것이면 된다. 또, 상기 서술한 바와 같이, 내층의 포백은 파스너 등을 사용하여 외층의 포백으로부터 떼어낼 수 있게 해도 된다.

실시예

이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명한다. 또한, 실시예 중의 각 물성은, 하기 방법에 의해 측정하였다.

(1) 겉보기 중량

JIS L 1096 에 준거한 방법에 의해 측정하였다.

(2) 두께

JIS L 1096-90 (직물) 또는 JIS L 1018-90 (편물) 에 준거한 방법에 의해, 디지메틱 두께 시험기를 사용하여 측정을 실시하였다.

(3) 포백의 공극률

경위의 한 변 30 ㎝ 의 포백의 중량을 측정하고, 다음으로, 상기 서술한 방법으로 두께를 측정하여 포백의 체적을 산출하고, 측정한 포백의 중량을 포백의 체적으로 나누어 포백의 밀도를 산출하였다. 이어서, 이것을 구성하는 섬유의 밀도로 나누어, 섬유의 체적 분율을 산출하고, 이것을 1 에서 빼 포백의 공극률을 산출하였다.

(4) 통기도

JIS L 1096-A 법으로 측정하였다.

(5) 한계 산소 지수 (LOI)

JIS L 1091 (E 법) 에 준거한 방법에 의해 측정하였다.

(6) 섬유의 열 확산율

열 확산율 측정 장치 (알박 이공 (주) 제조, 형식 : Laser PIT) 를 사용하여, 광교류법에 의해 대상 섬유 길이 방향 (섬유 축 방향) 의 열 확산율 (α) 을 구하였다. 시험편은 단섬유를 번들화한 것을 사용하여 조사광은 반도체 레이저, 온도 센서는 E 열전대 (선 직경 100 ㎛, 은 페이스트 접착), 진공 분위기 하, 25 ℃ 의 조건에서 측정을 실시함으로써 열 확산율을 측정하였다.

이어서, JIS K 7123 법에 의해 측정한 비열 용량 (C_p), 그리고 밀도 구배관법 (N-헵탄/사염화탄소, 25 ℃) 에 의해 측정한 밀도 (ρ) 로부터, 열전도율 (κ) 을 다음 식에 의해 계산하였다.

κ=αρC_p

(7) 비중

JIS K 7112 (플라스틱-비발포 플라스틱의 밀도 및 비중의 측정 방법) 에 준거한 방법에 의해 측정하였다.

(8) 차열 시험 (차열성)

ISO 9151 에 준거한 방법에 의해, 규정된 화염에 노출시키고, 온도 상승이 24 ℃ 에 이를 때까지의 시간 (HTI24) 을 측정하였다. 이 시간이 길수록 방호 성능이 우수하다.

(9) 쾌적성 시험

ASTM F 1868 에 준거한 방법에 의해 전체 열 손실량 (THL) (단위 W/㎡) 을 측정하였다. 이 값이 클수록 방호복이 쾌적성이 우수한 것을 나타낸다.

(10) 미립자의 수 평균 입자경

미립자의 수 평균 입자경은, 섬유를 절단하고, 단면을 전자 현미경에 의해 배율 10 만배로 관찰했을 때의 25 ㎛² 의 관찰 단면적당 평균 입자 분산 면적 S (㎛²) 로 했을 때, 하기 식에 의해 계산되는 (Y) 를 분산 평균 상당 직경으로 하였다.

Y (㎚)=2×√(S/π)

각 재료는, 이하와 같은 방법, 순서로 준비하였다.

·카본 미립자 (카본 블랙)

카본 분말 (다이니치 정화 (주) 제조) 「카본 블랙 FD-0721」을 사용하였다. 수 평균 입자경은 0.36 ㎛ 였다.

·카본 나노 튜브

나노 카본 테크놀로지스사 제조의 카본 나노 튜브 (평균 직경 68 ㎚, 평균 길이 8 ㎛, 부피 밀도는 0.004 g/㎤) 를 사용하였다.

·다이아몬드 미립자

시판되는 클러스터 다이아몬드 (라만 스펙트럼법 측정 : 다이아몬드 80 중량%, 그라파이트 6 중량%, 비정질 탄소 약 10 중량%, 탄소 1 중 결합 성분 4 중량%) 6 g 을 10 % 농질산-농황산 550 ㎖ 와 함께 석영제 플라스크에 넣고, 300 내지 310 ℃ 에서 2 시간 자비(煮沸)하였다. 실온으로 냉각시킨 후, 다량의 물을 첨가하여 원심 분리하고 그것에 계속되는 데칸테이션을 반복하여, PH 가 3 을 초과할 때까지 정제하면, 특별히 분산제를 첨가하지 않아도 침전되지 않는 회색의 분산액을 얻었다. 이것을 건조시켜 정제 다이아몬드 미립자로 하였다. 수 평균 입자경은 0.64 ㎛ 였다.

·알루미늄 미립자

스미토모 화학 공업 주식회사 제조의 결정형이 α 형인 산화알루미늄 미립자 (AKP-30) 를 사용하였다. 수 평균 입경 0.40 ㎛ 였다.

·은 미립자

순수와 에탄올을 중량비로 1 대 1 의 비율로 혼합한 수성 용제 1,000 ㎖ 에, 질산은 51.2 g 을 용해시킨 후, 암모니아수를 첨가하여 액의 pH 를 11.3±1 이 되도록 조정한 용액 1 을 제작하였다. 암모니아수를 첨가하면 처음에는 액은 갈색으로 탁해졌지만, pH 가 11.3 이 되면 무색 투명하게 변화하였다.

이어서, 순수와 에탄올을 중량비로 1 대 1 의 비율로 혼합한 수성 용제 1,000 ㎖ 에, 환원제로서의 L-아스코르브산 52.8 g 과, 표면 처리제로서의 라우르산나트륨 5.6 g 을 용해시켜 용액 2 를 제작하였다.

상기의 용액 2 의 액온을 25 ℃ 에서 교반 하에, 용액 1 을 서서히 적하시켜, 은 미립자를 환원, 석출시켰다. 그리고, 석출된 은 미립자를 원심 분리에 의해 회수하고, 순수와 에탄올을 중량비로 1/1 의 비율로 혼합한 수성 용제를 사용하여 4 회 세정한 후에 건조시켜 은 미립자를 얻었다. 수 평균 입자경은 0.42 ㎛ 였다.

·구리 미립자

포름산구리 4 수화물 140 g 을 물 1,000 cc 에 용해시킨 용액에, 수산화나트륨을 용해시킨 수용액 (pH 조정 용액) 을 첨가하고, 용액 pH 를 13 으로 조정하였다. 이 용액과 포수(抱水) 하이드라진을 혼합하고, 이 혼합 용액을 80 ℃ 로 가열 (가열 시간은 3 시간) 하면, 침전 분말이 얻어졌다. 이것을 1 시간 방치하여 냉각시키고, 실온 하에서 글래스 필터를 사용하여 액을 여과하고, pH 7 의 물로 수세한 후, 아세톤으로 세정하고 건조시켜 구리 분말을 얻었다. 수 평균 입자경은 0.40 ㎛ 였다.

·금 미립자

오토클레이브 (내경 500 ㎜×높이 800 ㎜) 내에 금 세선 300 g 과 염화금산 수용액 (금 : 10 g/ℓ) 5 ℓ 와 덱스트린 0.5 g 을 장입(裝入)하고, 질소 가스 분위기로 치환하고 나서 180 ℃ 로 승온하여, 30 분간 유지하였다. 그 후, 오토클레이브를 물 샤워로 급냉시켜, 액온이 25 ℃ 가 되었을 때, 30 분간 유지하였다. 그 후, 여과, 세정하여 금 미립자를 얻었다. 수 평균 입자경은 0.43 ㎛ 였다.

·아라미드 섬유 및 미립자를 내재하는 아라미드 섬유

테스트에 사용한 폴리머 용액 (도프) 의 조제와 카본 블랙의 블렌드 제사(製絲)는 이하의 방법에 따랐다.

도프의 조제

질소를 내부에 플로우하고 있는 닻형 교반 날개를 갖는 혼합조에 수분율 약 20 ppm 의 N-메틸-2-피롤리돈 (이후 NMP 라고 칭한다) 2,051 g 을 투입하고, 파라페닐렌디아민 2,764 g 과 3,4'-디아미노디페닐에테르 5,114 g 을 정칭(精秤)하여 투입하여 용해시켰다. 이 디아민 용액에 그 온도가 30 ℃, 교반 회전수가 64 회/분의 상태에서 테레프탈산클로라이드 10,320 g 을 정칭하여 투입하였다. 용액의 온도가 반응열에 의해 53 ℃ 까지 상승한 후 60 분간 가열하여 85 ℃ 로 하였다. 85 ℃ 에서 추가로 15 분간 교반을 계속하여 용액의 점도 상승이 종료된 것을 가지고 중합 반응 종료로 하였다.

이 후, 수산화칼슘 22.5 중량% 를 함유하는 NMP 슬러리 16.8 ㎏ 을 투입하고, 20 분간 교반을 계속하여 pH 5.4 로 한 도프를 눈금 간격 30 마이크론의 필터로 여과하여 폴리머 농도 6 중량% 의 폴리머 용액 (이후 도프라고 칭한다) 조제를 완료하였다. 그 후, 미립자 (은, 구리 또는 금 등의 미립자) 를 이 폴리머액에 첨가하여 재차 30 분간 교반을 계속하여 미립자를 분산시켰다.

얻어진 미립자가 들어있는 폴리머 용액을, 계량 펌프를 거쳐 팩·방사 노즐로부터 토출 후, 드라이 제트 방사로 인취하고, 응고·건조·열 연신·마무리 유제 부여를 거쳐 제품을 권취하였다. 그리고 필요에 따라 크림퍼로 압입 권축을 실시한 후에 컷하여, 51 ㎜ 길이의 원면으로 가공하였다. 또한, 필요에 따라 60 번수(番手) (면 번수) 의 방적사로 가공하였다.

카본 블랙의 섬유에 대한 첨가인 경우에는, 카본 블랙의 블렌드 제사용 방사 헤드에 송액 중의 상기의 도프에 대해, 카본 블랙의 NMP 슬러리를 10 ∼ 20 ㎏/㎠ 의 압력으로 정량 눌러넣고, 바로 다이나믹 믹싱을 실시하고 계속하여 스태틱 믹서 20 단 이상에 의한 충분한 혼합 작용을 부여한 후, 계량 펌프를 거쳐 팩·방사 노즐로부터 토출 후, 드라이 제트 방사로 인취하여, 응고·건조·열연신·마무리 유제 부여를 거쳐 제품을 권취하였다. 그리고 필요에 따라 크림퍼로 압입 권축을 실시한 후에 컷하여, 51 ㎜ 길이의 원면으로 가공하였다. 또한, 필요에 따라 60 번수 (면 번수) 의 방적사로 가공하였다.

또한, 미립자를 내재하고 있지 않은 아라미드 섬유에 대해서는, 상기 미립자를 첨가하지 않는 것 이외에, 미립자를 내재하고 있는 아라미드 섬유와 동일하게 하여 원면을 제작하였다.

·부직포 (부직포 1 ∼ 29 ; 내층 포백)

51 ㎜ 길이의 상기와 같이 하여 얻어진 각종 원면을 사용하여 카딩한 후, 겹쳐 필요한 단위당 중량으로 한 후, 니들 펀치법에 의해 부직포화하였다. 필요에 따라, 가열 금속 롤러 또는 수지 롤러를 사용하여 캘린더 가공에 의해 부직포 제작 후에 두께 조절을 실시하였다.

또한, 부직포 12 는, 미립자를 첨가하고 있지 않는 것 이외에, 미립자를 첨가하여 이루어지는 아라미드 섬유와 동일하게 하여 원면과 부직포를 제작한 것이다.

·직물 1 (내층 포백)

폴리메타페닐렌이소프탈아미드 섬유 (단사 섬도 2.2 dtex, 컷 길이 51 ㎜, 테이진 테크노 프로덕츠 제조, 상표명 : 코넥스) 와 코폴리파라페닐렌·3,4'-옥시디페닐렌테레프탈아미드 섬유 (단사 섬도 1.5 dtex, 컷 길이 51 ㎜, 테이진 테크노 프로덕츠 제조, 상표명 : 테크노라) 를 혼합 중량 비율이 90 : 10 이 되는 비율로 혼합한 내열 섬유로 이루어지는 60 번수 쌍사(雙絲)의 방적사를 사용하여 레피아 직기를 사용하여 평직의 겉보기 중량 170 g/㎡ 의 직물을 제작하였다. 기모기를 사용하여, 이것에 장착한 메시 ＃280 의 샌드 페이퍼로 30 초간 문지르는 기모 가공에 의해 기모시켰다. 또한, 부직포 1 에 있어서, 카본 미립자의 첨가는 테크노라측뿐이다.

·직물 2 (내층 포백)

PAN 계 탄소 섬유 (토호 테낙스 제조, 섬유 직경 7 ㎛, 필라멘트수 1,000 개, 열전도율 10 W/m·K) 를 사용하고 레피아 직기를 사용하여 평직의 겉보기 중량 170 g/㎡ 의 직물을 제작하였다. 기모기를 사용하여 이것에 장착한 메시 ＃280 의 샌드 페이퍼로 30 초간 문지르는 기모 가공에 의해 기모시켰다.

·직물 A, 직물 B (외층 포백)

폴리메타페닐렌이소프탈아미드 섬유 (단사 섬도 2.2 dtex, 컷 길이 51 ㎜, 테이진 테크노 프로덕츠 제조, 상표명 : 코넥스) 와 코폴리파라페닐렌·3,4'-옥시디페닐렌테레프탈아미드 섬유 (단사 섬도 1.5 dtex, 컷 길이 51 ㎜, 테이진 테크노 프로덕츠 제조, 상표명 : 테크노라) 를 혼합 중량 비율이 90 : 10 이 되는 비율로 혼합한 내열 섬유로 이루어지는 40 번수 쌍사의 방적사를 사용하여 평직 립스톱으로 직성(織成)한 직물을 공지된 방법으로 제작하고, 정련 처리하여, 포백 표면에 있는 점착제, 유제를 제거하였다. 이 포백을 외층으로 하여 사용한다. 직물 A 는 겉보기 중량이 390 g/㎡, 직물 B 는 겉보기 중량이 260 g/㎡ 이다.

·직물 C (중간층)

폴리메타페닐렌이소프탈아미드 섬유 (테이진 테크노 프로덕츠 (주) 제조, 상표명 「코넥스」, 단사 섬도 2.2 dtex, 섬유 길이 51 ㎜) 와 코폴리파라페닐렌-3,4'-옥시디페닐렌테레프탈아미드 섬유 (테이진 테크노 프로덕츠 (주) 제조, 상표명 「테크노라」, 단사 섬도 1.7 dtex, 섬유 길이 51 ㎜) 를 혼합 중량 비율이 90 : 10 이 되는 비율로 혼합한 내열 섬유로 이루어지는 40 번수의 방적사를 직성한 직포 (겉보기 중량 : 75 g/㎡, LOI 치는 25) 에, 폴리테트라플루오로에틸렌제의 투습 방수성 필름 (재팬 고어텍스 제조, 겉보기 중량 : 35 g/㎡) 을 라미네이트한 것을 사용하였다.

·직물 D (이지층)

코폴리파라페닐렌-3,4'-옥시디페닐렌테레프탈아미드 섬유 (테이진 테크노 프로덕츠 (주) 제조, 상표명 「테크노라」, 단사 섬도 0.83 dtex, 총 섬도 830 데시텍스의 필라멘트로 제작한 겉보기 중량 80 g/㎡ 의 평직물을 제작하였다.

이들 외층, 중간층, 내층, 이지층 (추가 이지) 의 각 포백을 겹쳐 적층 포백을 얻었다.

실시예 1 ∼ 24, 비교예 1 ∼ 10

이상과 같이 하여 얻어진 적층 포백의 평가 결과를, 실시예 1 ∼ 24, 비교예 1 ∼ 10 모두 합쳐 표 1 에 나타낸다.

산업상 이용가능성

본 발명의 적층 포백은, 경량과 쾌적성 그리고 높은 차열성도 겸비하여, 그 적층 포백을 사용함으로써 소방복을 비롯한 고온 환경 하에서의 작업복으로서 유용한, 방호복의 용도에 유용하다.

Claims

외층 및 내층의 2 층 이상의 포백으로 이루어지고, 방호복에 사용했을 때, 내층이 피부측에 배치되는 방호복용 적층 포백으로서, 외층이, JIS L 1091 E 법으로 측정한 LOI 치 (한계 산소 지수) 가 21 이상인 섬유로 구성된 포백이고, 내층이, JIS L 1091 E 법으로 LOI 치 (한계 산소 지수) 가 21 이상, 열 확산율이 2.2×10^-6㎡·s^-1 이상인 섬유로 구성된 포백이며, 또한 상기 내층의 공극률이 85 % 이상 98 % 미만, 두께가 0.5 ㎜ 이상 8.0 ㎜ 이하, 겉보기 중량이 80 g/㎡ 이상 250 g/㎡ 이하인 것을 특징으로 하는 방호복용 적층 포백.
제 1 항에 있어서,
내층의 포백의 통기도가 20 ㎤/㎡·sec 이상인 방호복용 적층 포백.
제 1 항에 있어서,
내층의 포백을 구성하는 섬유가, 섬유 형성성 고분자로 이루어지고, 열전도율이 70 W/(m·k) 이상인 물질로 이루어지는 미립자를 함유하는 방호복용 적층 포백.
제 3 항에 있어서,
내층의 포백을 구성하는 섬유가, 섬유 형성성 고분자로 이루어지고, 카본 분말, 카본 나노 튜브, 다이아몬드, 은, 구리, 금, 및 알루미늄의 미립자 중 적어도 1 개를 포함하는 방호복용 적층 포백.
제 1 항에 있어서,
내층의 포백이 부직포인 방호복용 적층 포백.
제 1 항에 있어서,
내층의 포백이 기모되어 있는 방호복용 적층 포백.
제 1 항에 있어서,
내층의 포백이, 탄소 섬유를 50 중량% 이상 함유하는 방호복용 적층 포백.
제 1 항에 있어서,
외층 및 내층 사이에 중간층을 갖고, 그 중간층이 JIS L 1091 E 법으로 LOI 치 (한계 산소 지수) 가 25 이상인 섬유로 이루어지는 포백에 투습 방수성 필름을 적층 고착시킨 포백인 방호복용 적층 포백.
제 1 항에 있어서,
방호복에 사용했을 때, 내층보다 더욱 피부측에 배치되는, 이지층을 갖는 방호복용 적층 포백.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 방호복용 적층 포백을 사용한 방호복.