KR101986934B1

KR101986934B1 - 소방 담요

Info

Publication number: KR101986934B1
Application number: KR1020180004522A
Authority: KR
Inventors: 최창용
Original assignee: 주식회사 갑인엔지니어링
Priority date: 2018-01-12
Filing date: 2018-01-12
Publication date: 2019-06-10

Abstract

본 발명은 피부에 대한 자극 없이 화염을 효과적으로 차단할 수 있도록 다양한 조성물로 이루어진 코팅층이 다층으로 적층된 소방 담요를 개시한다.

Description

소방 담요{FIRE BLANKET}

본 발명은 소방 담요에 관한 것이다.

소방 담요는 화재시 물이나 소화기를 대체하여 화재를 진압할 수 있는 소방 진압용 불덮개로 사용 가능하며, 주방화재, 집안화재, 유류화재, 산물화재, 산업현장, 목재화재 등 어떤 화재에서도 방어능력을 발휘한다. 또한, 화재탈출시 신체를 열로부터 보호하는데 신체 보호 덮게로 사용하여 직접적인 화상 피해를 예방할 수 있다.

소방 담요는 피부에 자극이 없고 불에 닿아도 유독 가스가 발생하지 말아야 한다. 그러나 현재 시판되고 있는 소방 담요는 주로 유리 섬유나 실리카 섬유로 이루어진 직물에 폴리우레탄 코팅을 한 제품(대한민국 특허공개 제10-2008-0033251호 참조)이 대부분으로, 피부에 대한 자극이 심하고 불과 접촉시 유독 가스가 발생할뿐더러 화염을 효과적으로 방지하지 못한다는 문제가 있다.

이에 소방 담요의 원단 제작시 물, 인계난연제, 무기계난연제 및 침투제로 처리하는 방식이 제안되었으나, 만족스러운 결과를 확보할 수 없었다(대한민국 등록특허 제10-1302974호 참조).

대한민국 특허공개 제10-2008-0033251호(2008.04.16), 화재로부터 인명, 가구 및 재산을 보호하는데 사용되는 내화 담요 대한민국 등록특허 제10-1302974호(2013.09.02), 난연 직물의 제조 방법 및 그 난연 직물을 이용하여 제조되는 방화포

이에 본 발명은 피부에 대한 자극 없이 화염을 효과적으로 차단할 수 있는 소방 담요를 제작하고자 다각적으로 연구를 수행한 결과, 다층 구조로 코팅한 신규한 구조의 소방 담요를 제작하였다.

따라서, 본 발명은 소방 담요를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 방화 원단 및 이의 모서리에 다수의 손잡이가 설치된 소방 담요에 있어서,

상기 방화 원단은 원단 직물;

이의 양측 면에 형성되며, 조성의 총합이 100 중량%를 만족하도록, 폴리에스테르계 수지 30 내지 60 중량%, 폴리우레탄계 수지 15 내지 50 중량%, 인계 난연제 1 내지 10 중량%, 브롬계 난연제 0.5 내지 5 중량%, 안티몬계 난연조제 0.1 내지 5 중량%, 수산화마그네슘 0.1 내지 5 중량%, 및 중공형 지르코니아 0.5 내지 10 중량%를 포함하는 제1 코팅층;

상기 제1 코팅층의 적어도 일면에 형성되며, 조성의 총합이 100 중량%를 만족하도록, 실리콘계 변성 수지 60 내지 90 중량%, 실란 커플링제 1 내지 10 중량%, 무기계 난연제 1 내지 10 중량%, 흑연 5 내지 20 중량%, 및 내열 안정제 0.1 내지 5 중량%를 포함하는 제2 코팅층; 및

상기 제2 코팅층의 적어도 일면에 형성된 알루미늄 증착층;을 포함하는,

소방 담요를 제공한다.

이때 방화 원단은 제2 코팅층 상에, 또는 제2 코팅층과 알루미늄 증착층 사이에 형성된 무기 산화물층을 더욱 포함한다.

본 발명에 따른 소방 담요는 피부에 대한 자극 없이 화염을 효과적으로 차단할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1구현예에 따른 소방 담요의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2구현예에 따른 소방 담요의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제3구현예에 따른 소방 담요의 단면도이다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 소방 담요는 방화 원단으로 이루어지고, 이의 모서리에 다수의 손잡이가 설치된 구조를 갖는다.

상기 방화 원단은 원단 직물에 다양한 기능을 하는 여러 층의 코팅층이 다층으로 적층된 구조를 갖는다.

원단 직물

원단 직물은 다양한 섬유사를 제직 또는 편직하여 제작할 수 있으며, 필요에 따라 기모 처리될 수 있다.

이러한 원단 직물은 본 발명에서 특별히 한정하지 않으나, 내화성, 단열성, 인장강도 및 파단강도 등의 물성이 우수한 것을 사용하여, 고온에서 장시간에 걸쳐 섬유의 성질을 유지하고, 화염에 접촉시 불꽃에 접촉하더라도 쉽게 불이 옮겨 붙지 않는 것이 바람직하다.

상기 원단 직물은 실리카 섬유, 탄소섬유, 아라미드 섬유, 금속 섬유, 유리 섬유, 셀룰로오스 섬유, 탄소 섬유, 및 세라믹 섬유로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 섬유로 제작된다. 일례로, 실리카 섬유, 아라미드 섬유 및 셀룰로오스 섬유를 혼합하여 복합화한 합연사를 제조한 후, 커버링(COVERING) 사로 가공 처리한 후 제직하여 사용이 가능하다.

본 발명의 원단 직물은 특별히 한정하지 않으며, 소방 담요로서의 기준에 부합하기 위해 그 중량이 적어도 300g/㎡ 이상이 되도록 제조될 수 있다.

원단 직물만으로는 충분한 수분의 방염 효과를 확보하기 어렵기 때문에 특히, 본 발명의 방화 원단은 원단 직물의 일 측면 이상에 다층으로 구성된 코팅층을 형성한다. 이때 화염과 우선적으로 접촉하는 코팅층은 방염 효과를 집중적으로 부여하고, 원단 직물과 접하는 코팅층은 발화를 지연시킬 수 있도록 각 코팅층의 조성을 달리하도록 한다. 이하 각 코팅층에 대해 상세히 설명한다.

제1 코팅층

제1 코팅층은 화염과 접촉하더라도 접염시간을 길게하여 원단 직물의 표면에 불꽃이 쉽게 발화하지 않고, 지속적인 화염 접염시에도 연기 밀도를 낮출 수 있는 역할을 한다. 상기 역할을 위해, 제1 코팅층은 크게 수지, 난연제 및 각종 첨가제를 포함한다.

수지는 각종 첨가제를 균일하게 분산시키는 매트릭스 역할과 함께 원단 직물에 밀착될 수 있는 것으로 바인더 수지를 사용한다. 이러한 바인더 수지는 2종류의 수지를 조합하여 사용한다.

사용 가능한 바인더 수지는 폴리에스테르계 수지와 폴리우레탄계 수지를 혼합하여 사용한다.

폴리에스테르계 수지는 원단 직물, 일례로 폴리에스테르계 섬유와 동일한 재질로 이와 우수한 접착력을 보여 화염 또는 장기간 보관 시 코팅층과 원단 직물과의 분리를 방지한다. 상기 폴리에스테르계 수지는 방향족 카르복시산 화합물 및 지방족 카르복시산 등의 다염기산과 에틸렌글리콜, 1,2-프로판온디올, 1,3-프로판디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올 등의 폴리올의 반응에 의해 제조된 것을 사용한다. 상기 폴리에스테르계 수지는 중량평균분자량이 1000 내지 500,000, 바람직하기로 5000 내지 300,000인 것을 사용하는 것이 상기 효과 확보에 유리하다.

폴리우레탄계 수지는 난연제나 첨가제 분말 등의 균일한 분산을 이루고, 폴리에스테르계 수지와의 높은 혼합성으로 인해 제1 코팅층 전면에 걸쳐 동일한 물성을 확보할 수 있도록 한다. 폴리우레탄계 수지는 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI), 3，3'-디메틸-이소비페닐렌 디이소시아네이트(TODI), 톨루엔 2,4-디이소시아네이트, 톨루엔-2，6-디이소시아네이트, 디페닐메탄-2，4'-디이소시아네이트(MDI), 2，2'-디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI), 디페닐메탄-4ㅡ4'- 디이소시아네이트(MDI) 및 나프틸렌-1,5-이소시아네이트(NDI) 등의 디이소시아네이트와 폴리에테르계 폴리올， 폴리에스테르계 폴리올， 폴리락톤계 폴리을， 폴리을레핀계 폴리올，및 피마자유계 폴리올 등의 폴리올의 중합에 의해 제조된다. 상기 폴리우레탄계 수지는 중량평균분자량이 3000 내지 800,000, 바람직하기로 5000 내지 500,000인을 사용하는 것이 상기 효과 확보에 유리하다.

또한, 폴리에스테르계 수지와 폴리우레탄계 수지는 전체 100 중량%가 되도록 제1 코팅층 내에 폴리에스테르계 수지는 30 내지 60 중량%, 바람직하기로 35 내지 55 중량%로 사용하고, 폴리우레탄계 수지는 15 내지 50 중량%, 바람직하기로 20 내지 45 중량%로 사용한다. 만약, 폴리에스테르계 수지나 폴리우레탄계 수지의 함량이 상기 범위 미만이면 전술한 바의 효과를 확보할 수 없고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하면 상대적으로 다른 조성의 함량이 적어 이 또한 전술한 바의 효과를 확보할 수 없다.

폴리에스테르계 수지나 폴리우레탄계 수지는 난연성이 부족하여 이를 보완하기 위해 난연제를 사용한다. 알려진 바의 난연제는 그 종류가 매우 많으며, 본 발명에서는 제1 코팅층과 제2 코팅층의 난연제를 서로 달리하되 특정 조성으로 한정함으로써 난연제의 사용에 따른 효과를 극대화할 수 있다.

제1 코팅층은 인계 난연제와 브롬계 난연제를 함께 사용한다.

인계 난연제로는 적인, 포스페이트(phosphate), 포스포네이트(phosphonate), 포스피네이트(phosphinate), 포스핀옥사이드(phosphine oxide), 포스파젠(phosphazene) 및 이들의 금속염 등을 사용할 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 적용될 수 있다. 상기 포스페이트는 비스페놀-A형 유도 올리고머형 인산 에스테르계 난연제, 레조시놀 유도 올리고머형 인산 에스테르계 난연제 등의 형태를 가질 수 있다. 이러한 인산 에스테르계 난연제의 비한정적인 예로는 비스페놀 A 디포스페이트, 디페닐포스페이트, 트리페닐포스페이트, 트리크레실포스페이트, 트리자이레닐포스페이트, 트리(2,6-디메틸페닐)포스페이트, 트리(2,4,6-트리메틸페닐)포스페이트, 트리(2,4-디터셔리부틸페닐)포스페이트, 트리(2,6-디메틸페닐)포스페이트, 레조시놀 비스(디페닐)포스페이트, 레조시놀 비스(2,6-디메틸페닐)포스페이트, 레조시놀 비스(2,4-디터셔리부틸페닐)포스페이트, 하이드로퀴놀 비스(2,6-디메틸페닐)포스페이트, 하이드로퀴놀 비스(2,4-디터셔리부틸페닐)포스페이트, 9,10-다이하디드로-9-옥사-포스파페난트렌-10-옥사이드 또는 10-벤질-9,10-다이하디드로-9-옥사-포스파페난트렌-10-옥사이드 등을 예시할 수 있다. 상기 인산 에스테르계 난연제는 단독 또는 2종 이상의 혼합물의 형태로 적용될 수 있다.

브롬계 난연제로는 우수한 내열성과 내후성을 갖는 효과가 있으며, 헥사브로모싸이클로도데칸, 테트라브로모싸이클로옥탄, 모노클로로펜타브로모싸이클로헥산, 데카브로모디페닐옥사이드, 옥타브로모디페닐옥사이드, 데카브로모디페닐에탄, 에틸렌비스(테트라브로모프탈이미드), 테트라브로모비스페놀A, 브로미네이티드 에폭시 올리고머, 비스(트리브로모페녹시)에탄, 트리스(트리브로모페닐) 시아누레이트, 테트라브로모비스페놀 A 비스(알릴에테르) 및 이들의 혼합물 중에서 선택될 수 있다. 이중 테트라브로모싸이클로옥탄과 하기 화학식 1을 갖는 트리스(트리브로모 페닐)시아누레이트인 것이 가장 바람직하다.

[화학식 1]

바람직하기로는 9,10-다이하디드로-9-옥사-포스파페난트렌-10-옥사이드 또는 10-벤질-9,10-다이하디드로-9-옥사-포스파페난트렌-10-옥사이드 등의 난연제, 레조시놀 유도 올리고머형 인산 에스테르계 난연제와 테트라브로모싸이클로옥탄, 트리스(트리브로모 페닐)시아누레이트의 조합을 사용한다.

또한, 인계 난연제와 브롬계 난연제는 전체 100 중량%가 되도록 제1 코팅층 내에 인계 난연제는 1 내지 10 중량%, 바람직하기로 2 내지 8 중량%로 사용하고, 브롬계 난연제는 0.1 내지 5 중량%, 바람직하기로 1 내지 3 중량%로 사용한다. 만약, 인계 난연제와 브롬계 난연제의 함량이 상기 범위 미만이면 원단 직물의 표면에 불꽃이 쉽게 발화하지 않고, 지속적인 화염 접염시에도 연기 밀도를 낮추고자 하는 효과를 확보할 수 없고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하면 상대적으로 다른 조성의 함량이 적어 이 또한 전술한 바의 효과를 확보할 수 없다. 바람직하기로 인계 난연제를 좀더 과량으로 사용할 경우 우수한 물성을 확보할 수 있다.

본 발명에서는 안티몬계 난연조제를 사용하여 상기 인계 및 브롬계 난연제와 함께 사용하면 시너지 효과에 의하여, 난연성을 크게 향상시킨다. 구체적으로, 안티몬계 난연조제를 사용하여 초기 접염시간이 길어도 직물의 표면에서 불꽃이 쉽게 발화하지 않는다. 따라서 초기 접염순간이 2 내지 3 배 정도 길어졌다.

이러한 안티몬계 난연조제는 일례로 삼산화 안티몬, 오산화 안티몬, 금속 안티몬 및 삼염화 안티몬으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.

본 발명에서 안티몬계 난연조제의 함량은 전체 100 중량%가 되도록 제1 코팅층 내에 0.1 내지 5 중량%, 바람직하기로 0.5 내지 3 중량%로 사용한다. 만약, 안티몬계 난연조제의 함량이 상기 범위 미만이면 초기 접염시간 지연 효과를 확보할 수 없고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하면 상대적으로 다른 조성의 함량이 적어 이 또한 전술한 바의 효과를 확보할 수 없다.

또한, 본 발명의 제1 코팅층은 수산화마그네슘을 포함한다.

수산화마그네슘은 열방출 온도가 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 연기 밀도가 최소화 된다. 예를 들면, 직물이 320~350℃의 화염에 노출되었을 때 발생하는 연기 밀도가 400cc/㎠에서 200cc/㎠ 이하로 감소된다. 상기 수산화마그네슘은 배합량당 난연효과가 다른 무기계 난연제인 수산화알루미늄보다 우수하며, 가격이 싸고 유독 가스 및 연기발생을 억지하는 등의 장점이 있다.

본 발명에서 수산화마그네슘의 함량은 전체 100 중량%가 되도록 제1 코팅층 내에 0.1 내지 5 중량%, 바람직하기로 0.5 내지 3 중량%로 사용한다. 만약, 수산화마그네슘의 함량이 상기 범위 미만이면 초기 화염 접염시간 지연 효과를 확보할 수 없고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하면 상대적으로 다른 조성의 함량이 적어 이 또한 전술한 바의 효과를 확보할 수 없다.

또한, 본 발명의 제1 코팅층은 내열성을 더욱 높이기 위해 중공형 지르코니아를 포함한다.

중공형 지르코니아는 0.02∼2.0mm 입도 범위를 사용함이 바람직하다. 이와 같은 입도 범위는 카본 함유 내화물 표면에 코팅층을 형성하는 방법에 따라서 첨가 원료의 입도범위가 달라지며, 스프레이 도포시에는 0.02∼1.0mm가 양호하다. 이러한 중공지르코니아는 중공알루미나에 비해 융점이 높고 열전도율이 수분의 1 정도로 내열성 및 단열성이 우수하고, 용강 및 슬라그 성분과 반응하지 않기 때문에 내침식성 또한 기존에 사용하는 통상적인 원료에 비해 대단히 우수하다. 특히, 상기와 같은 중공형 지르코니아는 원료 자체의 특성이 뛰어나므로 기존의 중공원료를 일부 또는 전부 대치하여 단열성 및 내식성 증가로 사용수명의 향상을 도모할 수 있다.

본 발명에서 중공형 지르코니아의 함량은 전체 100 중량%가 되도록 제1 코팅층 내에 0.5 내지 10 중량%, 바람직하기로 1 내지 5 중량%로 사용한다. 만약, 중공형 지르코니아의 함량이 상기 범위 미만이면 내열성 증가 효과를 확보할 수 없고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하면 상대적으로 다른 조성의 함량이 적어 이 또한 전술한 바의 효과를 확보할 수 없다.

추가로, 소방원단에 코팅층을 형성시 난연제가 원단 전면에 걸쳐 균일하게 도포되어야하는데, 합성섬유 원단의 난연화시 물의 큰 표면장력 때문에 건조 이후에 부위별로 난연성분이 불균일해지는 문제가 발생하고 있으며, 가용성 성분의 흡습성과 계절별 혹은 온도별 건조 정도의 차이에 따라 용해와 석출 과정을 반복하면서 백화나 얼룩이 발생하는 문제점이 있었다. 이에 본 발명에서는 섬유 침투제를 사용한다. 이러한 섬유 침투제는 제1 코팅층 형성시 조성물 내 존재하고, 건조 과정 중 휘발된다.

본 발명에 따른 섬유 침투제는 난연제를 비롯한 첨가제가 원단 직물의 표면에 흡착하는 것을 도와주는 액상 물질이다. 이들 섬유 침투제는 낮은 표면 장력을 가져 원단 직물 내부까지 쉽게 침투할 수 있고, 난연제 등 첨가제를 원단 직물 내부에 흡착시켜 원단 직물 내부로의 접근성을 쉽게 하여 첨가제 성분이 원단 직물 내부에 흡착하는 것을 도와줄 수 있다.

사용 가능한 섬유 침투제는 벤젠, 사염화탄소, n-테트라데칸, 가솔린, 및 이소프로필 알코올로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 가능하며, 바람직하기로는 이소프로필 알코올을 사용한다.

본 발명에서 섬유 침투제의 함량은 전체 100 중량%가 되도록 제1 코팅층 내에 0.1 내지 5 중량%, 바람직하기로 0.5 내지 3 중량%로 사용한다. 만약, 섬유 침투제의 함량이 상기 범위 미만이면 전술한 바의 효과를 확보할 수 없고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하면 상대적으로 다른 조성의 함량이 적어 이 또한 전술한 바의 효과를 확보할 수 없다.

물은 전술한 바의 조성의 혼합을 위해 사용하고, 제1 코팅층 형성용 조성물을 코팅시 농도를 조절한다. 물의 함량은 조성의 균일한 혼합과 코팅하기에 적절한 농도를 유지할 수준으로 사용한다. 일례로, 제1 코팅층 형성용 조성물 함량 100 중량부에 대해 50 내지 500 중량부 범위 내에서 사용한다.

코팅 방법은 통상적인 습식 코팅 방법으로 수행하며, 스프레이 코팅, 딥-코팅, 닥터 블레이드 코팅, 그라비아 코팅, 마이크로 그라비아 코팅, 바코팅 방식을 사용한다. 이러한 코팅은 롤-투-롤 공정으로 수행가능하다.

제1 코팅층은 원단 직물의 적어도 일면, 즉 단면 또는 양면에 0.1 내지 0.3mm 두께로 형성된다. 만약 그 두께가 상기 범위 미만이면 전술한 바의 효과를 얻을 수 없고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하면 소방원단의 두께가 상대적으로 증가하므로, 상기 범위 내에서 적절히 조절하여 사용한다.

제2 코팅층

또한, 본 발명의 방화 원단은 제1 코팅층의 일면 또는 양면에 제2 코팅층을 형성한다.

제2 코팅층은 방염 효과 및 내열성이 강조된 제2 코팅층 형성용 조성물을 이용한 코팅 방식으로 형성하며, 상기 제2 코팅층은 실리콘계 변성 수지, 실란 커플링제, 무기계 난연제, 흑연, 및 내열 안정제를 포함한다.

실리콘계 변성 수지는 제2 코팅층을 구성하는 각 조성을 균일하게 분산시키는 매트릭스 역할과 함께 제1 코팅층 상에 밀착될 수 있는 것으로 바인더 역할을 한다. 상기 실리콘계 변성 수지는 실리콘 변성 폴리우레탄 수지, 실리콘 변성 폴리에스테르 수지가 사용될 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종을 혼합하여 사용한다.

실리콘 변성 폴리우레탄 수지, 실리콘 변성 폴리에스테르 수지는 전술한 바의 폴리우레탄 수지 및 폴리에스테르 수지의 중합 중 또는 중합 이후 실리콘 수지와 결합시켜 제조한다. 이때 실리콘 수지는 폴리디메틸실록산(PDMS, polydimethylsiloxane) 또는 폴리디알킬실록산(PDAS, polydialkylsiloxane) 등이 가능하며,

이러한 실리콘계 변성 수지는 제1 코팅층의 바인더 수지인 폴리에스테르계 수지와 폴리우레탄계 수지에 대한 부착력이 우수하다. 또한, 실리콘 수지 자체의 탄성 및 유연성으로 인해 신체에 접촉시 부드러운 촉감을 부여하여, 소수성으로 인해 코팅되는 제3코팅층이 보다 용이하게 코팅되는 역할을 한다.

본 발명에서 실리콘계 변성 수지의 함량은 전체 100 중량%가 되도록 제2 코팅층 내에 60 내지 90 중량%, 바람직하기로 70 내지 85 중량%로 사용한다. 만약, 실리콘계 변성 수지의 함량이 상기 범위 미만이면 첨가제의 균일한 분산 및 전술한 바의 효과를 확보할 수 없고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하면 상대적으로 다른 조성의 함량이 적어 이 또한 전술한 바의 효과를 확보할 수 없다.

상기 실리콘 수지와 혼합이 용이하고 제1 코팅층에 대한 밀착성 및 부착성을 높이기 이해, 실란 커플링제를 사용한다.

실란 커플링제의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 비닐클로로실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, 3-글리시독시프로필디에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, p-스티릴트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸디메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸디에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필메틸트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-트리에톡시실릴-N-(1,3-디메틸부틸리덴)프로필아민, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-클로로프로필트리메톡시실란, 3-머캅토프로필메틸디메톡시실란, 3-머캅토프로필트리메톡시실란, 비스(트리에톡시실릴프로필)테트라설파이드, 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

본 발명에서 실란 커플링제의 함량은 전체 100 중량%가 되도록 제2 코팅층 내에 1 내지 10 중량%, 바람직하기로 2 내지 7 중량%로 사용한다. 만약, 실란 커플링제의 함량이 상기 범위 미만이면 전술한 바의 밀착성 및 부착성 증가 효과를 확보할 수 없고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하면 상대적으로 다른 조성의 함량이 적어 이 또한 전술한 바의 효과를 확보할 수 없다.

실리콘계 변성 폴리에스테르계 수지나 실리콘 변성 폴리우레탄계 수지는 난연성이 부족하여 이를 보완하기 위해 난연제를 사용한다. 알려진 바의 난연제는 그 종류가 매우 많으며, 본 발명에서는 제2 코팅층의 난연제로, 유기계 난연제보다 방염성이 우수한 무기계 난연제를 사용하여 화염을 우선적으로 차단하도록 한다.

무기계 난연제로는 산화주석, 수산화지르코늄, 수산화알루미늄, 및 메타붕산바륨으로 이루어진 군에서 선택된 1종이 가능하며, 바람직하기로 수산화지르코늄을 사용한다.

본 발명에서 무기계 난연제의 함량은 전체 100 중량%가 되도록 제2 코팅층 내에 1 내지 10 중량%, 바람직하기로 2 내지 8 중량%로 사용한다. 만약, 무기계 난연제의 함량이 상기 범위 미만이면 전술한 바의 화염 차단 효과를 확보할 수 없고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하면 상대적으로 다른 조성의 함량이 적어 이 또한 전술한 바의 효과를 확보할 수 없다.

본 발명에서 제2 코팅층은 흑연을 사용한다. 상기 흑연은 판상구조를 갖고 잇어 가열시 층과 층사이의 가스 또는 액체의 부피가 팽창하면서 흑연도 팽창시켜 약 20~100배까지 팽창이 이루어질 수 있다.

따라서, 흑연을 사용하면 화재시 열에 의해 흑연이 팽창되어 단열층을 형성함으로써 외부의 열과 피도포물 사이의 간격을 증가시키면서 단열기능을 제공해 화재에 의한 고열이 피도포물에 전달되는 것을 최소화하여 열에 의한 피도포물이 파손되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 화재가 발생되면 고온에 의해 도포면과 피도포면 사이의 온도가 상승하고 산촉매작용으로 가스가 발생되며, 발생된 가스는 일정시간까지 수지층에 의해 가스를 내부에 충전시키고, 일정수지의 용융점에 도달하게 되면 도포면의 수포가 터지면서 동시에 발포성인 흑연이 팽창되어 열차단막층을 형성한다. 상기 흑연팽창은 200~300℃ 사이에 동시다발로 발생되며 내부에 발포성분인 흑연이 소진될 때까지 발포가 계속됨으로서 시간이 흐를수록 화염과 열을 차단하는 단열층의 두께가 증가된다.

이러한 흑연(석묵)으로는 판상모양을 갖는 인상흑연 또는 고결정질 흑연등이 사용될 수 있으며, 팽창효율을 증대시키기 위해서는 흑연을 가공한 팽창흑연(expanded graphite)을 사용할 수 있다.

상기 흑연은 50 내지 100 mesh 사이즈인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 50 mesh 이하를 통과한 흑연은 굵기가 커서 도포시 도포면으로부터 과도하게 돌출됨은 물론 수지와의 혼합시 균일한 혼합이 잘 이루어지지 않는 단점이 있으며, 100 mesh 이상을 통과한 흑연은 굵기가 미세하여 발포 정도가 낮아 제2 코팅층의 두께가 얇게 형성되어 단열 효능이 낮아지므로 상기 mesh 범위를 통과한 흑연을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 흑연의 함량은 전체 100 중량%가 되도록 제2 코팅층 내에 5 내지 20 중량%, 바람직하기로 7 내지 15 중량%로 사용한다. 만약, 흑연의 함량이 상기 범위 미만이면 전술한 바의 열 차단 효과를 확보할 수 없고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하면 상대적으로 다른 조성의 함량이 적어 이 또한 전술한 바의 효과를 확보할 수 없다.

바인더 수지로 사용하는 실리콘계 변성 수지는 시간이 지날수록 열화되기 때문에 이를 방지하기 위해, 본 발명의 제2 코팅층은 내열 안정성을 위해 내열 안정제를 사용한다.

내열 안정제로는 트리칼슘포스페이트 또는 하기 화학식 2의 하이드로탈사이트 입자를 사용한다.

[화학식 2]

[(Ca)_a(Mg)_b(Zn)_c]_1-xAl_x(OH)₂(An^-)_x/n · mH₂O

(화학식 2에서, 0.00004 ≤≤ a ≤≤ 0.0073, 0.7809 ≤≤ b ≤≤0.9999, 0 ≤≤ c ≤≤ 0.219, a + b + c 1, 0.20 ≤ x ≤≤ 0.36, An^-는 n의 원자가를 가지는 하나 이상의 음이온, 0 ≤≤ m < 1이다.)

본 발명의 일 실시예에 따르면, 하이드로탈사이트 입자를 구성하는 Ca 성분의 함량은 하이드로탈사이트 총량을 기준으로 20 내지 3000 ppm, 바람직하게는 200 내지 3000 ppm, 더욱 바람직하게는 500 내지 2000 ppm의 범위일 수 있다.

이러한 내열 안정제는 구형의 입자로서, 레이저 회절 산란법으로 측정된 평균 입경이 0.3 내지 3.0 ㎛, 바람직하게는 0.5 내지 2.0 ㎛를 가져, 높은 분산 안정성으로 조성물 내 존재하고, 코팅 후 제2 코팅층 내 균일하게 도포될 수 있다.

본 발명에서 내열 안정제의 함량은 전체 100 중량%가 되도록 제2 코팅층 내에 0.1 내지 5 중량%, 바람직하기로 0.5 내지 3 중량%로 사용한다. 만약, 내열 안정제의 함량이 상기 범위 미만이면 전술한 바의 내열 안정 효과를 확보할 수 없고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하면 상대적으로 다른 조성의 함량이 적어 이 또한 전술한 바의 효과를 확보할 수 없다.

물은 전술한 바의 조성의 혼합을 위해 사용하고, 제2코팅 조성물을 코팅시 농도를 조절한다. 물의 함량은 조성의 균일한 혼합과 코팅하기에 적절한 농도를 유지할 수준으로 사용한다. 일례로, 제2 코팅층 고형분 조성물 함량 100 중량부에 대해 50 내지 500 중량부 범위 내에서 사용한다.

제2코팅 조성물은 제1 코팅층의 적어도 일면, 즉 단면 또는 양면에 0.1 내지 2.0mm 두께로 코팅한다. 만약 그 두께가 상기 범위 미만이면 전술한 바의 효과를 얻을 수 없고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하면 낮은 유연성으로 인해 표면이 갈라지거나 하는 등 막 특성이 저하되므로, 상기 범위 내에서 적절히 조절하여 사용한다.

이때 코팅 방법은 통상적인 습식 코팅 방법으로 수행하며, 스프레이 코팅, 딥-코팅, 닥터 블레이드 코팅, 그라비아 코팅, 마이크로 그라비아 코팅, 바코팅 방식을 사용한다. 이러한 코팅은 롤-투-롤 공정으로 수행가능하다.

알루미늄 증착층

또한, 본 발명의 소방 담요는 상기 제2 코팅층의 일측 면에 알루미늄 증착층을 형성한다. 상기 알루미늄 증착층은 알루미늄 순도 99%로 된 알루미늄 분말을 이용하여 스퍼터링 증착방법으로 형성한다.

알루미늄 증착층 중 외부로 노출되는 부분에는 광택처리를 실시하는 것이 바람직하다. 그 결과 외부에서 진입하는 복사열은 물론 내화담요의 내부에서 발생되는 복사열 또한 차단할 수 있다.

종래 소방 담요의 일측면에 알루미늄을 시트로 제작 후 합지 방법을 통해 제작하고 있으나, 이 경우 소방 담요로부터 알루미늄층이 박리되는 문제가 있었으며, 그 두께 또한 두꺼워지는 문제가 있다. 이에 본 발명에서는 알루미늄을 증착시키는 공정을 통해 형성함으로써 상기 문제를 방지할 수 있다.

본 발명에서는 알루미늄 증착층이 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%, 보론나이트리트 3~6중량%, 증점제 0.5~2중량%를 포함하는 조성물을 제조한 후, 이를 코팅직물 위에 도포하고 200 내지 220℃에서 60~120초간 건조하여 전처리를 실시한다.

알루미늄 증착층은 제2 코팅층의 적어도 일면, 즉 단면 또는 양면에 50 내지 500㎛의 두께로 코팅한다. 만약 그 두께가 상기 범위 미만이면 전술한 바의 효과를 얻을 수 없고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하면 낮은 유연성으로 인해 표면이 갈라지거나 하는 등 막 특성이 저하되므로, 상기 범위 내에서 적절히 조절하여 사용한다.

무기 산화물층

추가로, 본 발명의 소방 담요는 제2 코팅층 상에, 또는 제2 코팅층과 알루미늄 증착층 사이에 무기 산화물층을 형성하여 소방 담요의 인열강도와 인장강도를 보강할 수 있다.

무기 산화물로는 나트륨， 실리콘， 알루미늄， 철, 칼슘 및 마그네슘으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속의 산화물을 포함할 수 있다. 즉， 상기 무기입자는 나트륨 산화물， 실리콘 산화물， 알루미늄 산화물， 철 산화물， 칼슘 산화물，마그네슘 산화물 또는 이들의 2종 이상의 흔합물을 포함할 수 있다.

이러한 무기 산화물층은 증착 등의 공정을 통해 형성하며, 일례로 진공 증착법, 전자선 증착법, 스퍼터링(Sputtering), 물리적 기상 증착법(Physical Vapor Deposition, PVD), 화학적 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD), 또는 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition, ALD) 중 하나의 방법으로 사용할 수 있다.

무기산화물층의 두께는 최대 100㎛ 이하의 두께로 코팅한다. 만약 그 두께가 상기 범위를 초과하면 낮은 유연성으로 인해 표면이 갈라지거나 하는 등 막 특성이 저하되므로, 상기 범위 내에서 적절히 조절하여 사용한다.

도 1은 본 발명의 제1구현예에 따른 소방 원단은 원단 직물(10)의 양면에 제1 코팅층(20)이 형성되고, 그 위에 제2 코팅층(30)이 양면에 형성되며, 그 위에 알루미늄 증착층(40)이 형성된다.

도 2는 본 발명의 제2구현예에 따른 소방 담요로 원단 직물(10)의 양면에 제1 코팅층(20)이 형성되고, 그 위에 제2 코팅층(30)이 양면에 형성되며, 일면에 알루미늄 증착층(40)이 형성된다.

도 3은 본 발명의 제3구현예에 따른 소방 담요로 원단 직물(10)의 양면에 제1 코팅층(20)이 형성되고, 그 위에 제2 코팅층(30)이 양면에 형성되며, 그 일면에 무기 산화물층(50)과 알루미늄 증착층(40)이 순차적으로 형성된다.

전술한 바의 층 구성을 갖는 본 발명에 따른 소방 원단은 일정 크기로 재단 후, 이의 모서리에 다수의 손잡이를 설치하여 소방 담요로 제작하고, 이는 적절한 포장재 내에 포장되어 소방포로서 소비자에게 제공된다.

본 발명에 따른 소방 담요는 신체에 접촉시 부드럽고 유연한 느낌이 있으며, 인명대피시 몸에 둘러 화재로부터 화상을 방지하고, 화염을 거의 완벽하게 차단할 수 있을뿐만 아니라 유독 가스 발생이 거의 없다는 이점이 있다. 또한, 화재시 물이나 소화기를 대신하여 초기 소화할 수 있고, 화재원에 소방 담요를 덮어 산소량을 급격히 감소시켜 질식 소화 시킬뿐만 아니라 방염/내열성 원단을 사용 2차 화재로의 확산을 방지한다.

[실시예]

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.

실시예 1

(1) 제1 코팅층 형성용 조성물 제조

혼합기에 폴리에스테르계 수지 50 중량%, 폴리우레탄계 수지 40 중량%, 인계 난연제(9,10-다이하디드로-9-옥사-포스파페난트렌-10-옥사이드) 3 중량%, 브롬계 난연제(트리스(트리브로모 페닐)시아누레이트) 1 중량%, 안티몬계 난연조제(삼산화 안티몬) 0.5 중량%, 수산화마그네슘 0.5 중량%, 섬유 침투제(이소프로필 알코올) 1 중량%, 및 중공형 지르코니아(평균입도 1.5mm) 4 중량%를 넣고, 이들 조성 100 중량부 대비 200 중량부의 물을 첨가 후 균일하게 혼합하여 제1 코팅층 형성용 조성물을 제조하였다.

(2) 제2 코팅층 형성용 조성물 제조

혼합기에 실리콘계 우레탄 변성 수지 80 중량%, 실란 커플링제(3-글리시독시프로필트리메톡시실란) 5 중량%, 무기계 난연제(수산화지르코늄) 5 중량%, 팽창 흑연(평균 입도 60 mesh) 5 중량%, 내열 안정제(트리칼슘포스페이트) 4.5 중량% 및 자외선 차단제 0.5 중량%를 넣고, 이들 조성 100 중량부 대비 200 중량부의 물을 첨가 후 균일하게 혼합하여 제2 코팅층 형성용 조성물을 제조하였다.

(3) 소방 담요 제조

파라아라미드 사(Kevlar 29)로 제직된 원단 직물의 양면에 제1 코팅층 형성용 조성물을 분무 후 60℃로 건조하여 제1 코팅층을 형성하였고, 이어 양 측의 제1 코팅층 상에 제2 코팅층 형성용 조성물을 분무 후 60℃로 건조하여 제2 코팅층을 형성하였다.

이어, 제2 코팅층의 일측면에 스퍼터링을 통해 알루미늄 증착층을 형성하여 소방 담요(제1 코팅층/제2 코팅층/알루미늄 증착층= 0.1mm/1.5mm/100㎛)를 제작하였다.

실시예 2

상기 실시예 1과 동일하게 수행하되, 제2 코팅층의 양면에 증착을 통해 알루미늄 산화층을 증착하여 소방 담요(제1 코팅층/제2 코팅층/알루미늄 증착층= 0.1mm/1.5mm/100㎛)를 제작하였다.

실시예 3

상기 실시예 1과 동일하게 수행하되, 제2 코팅층의 일면에 증착을 통해 알루미늄 산화층을 형성하고, 그 위에 알루미늄을 증착하여 소방 담요(제1 코팅층/제2 코팅층/알루미늄 산화물/알루미늄 증착층= 0.1mm/1.5mm/30㎛/100㎛)를 제작하였다.

비교예 1

상기 실시예 1과 동일하게 수행하되, 제1 코팅층(두께 0.1mm)만 형성하여 소방 담요를 제작하였다.

비교예 2

상기 실시예 1과 동일하게 수행하되, 제2 코팅층(두께 1.5mm)만 형성하여 소방 담요를 제작하였다.

비교예 3

상기 실시예 1과 동일하게 수행하되, 알루미늄 증착층(두께 100㎛)만 형성하여 소방 담요를 제작하였다.

비교예 4

상기 실시예 1과 동일하게 수행하되, 제1 코팅층과 제2 코팅층의 순서를 달리하여 소방 담요를 제작하였다.

실험예 1

상기 실시예 및 비교예에서 제작한 소방 담요의 물성을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 이때 대조예는 원단 직물을 의미한다.

방염 성능검사는 소방법상 정해진 규격에 의거하여 수행하였다.

- 버너의 불꽃을 제거한 때부터 불꽃을 올리며 연소하는 상태가 그칠 때까지 시간은 20초 이내(잔염시간)

- 버너의 불꽃을 제거한 때부터 불꽃을 올리지 아니하고 연소하는 상태가 그칠때까지 30초 이내(탄화면적은 50 c㎡ 이내, 탄화길이는 20 cm 이내

- 불꽃에 의해 완전히 녹을때까지 접촉회수는 3회 이상 (접염회수)

- 발연량(시료를 태울때 발생하는 연기의 양)최대연기 밀도는 400 이하

	인장강도 (Kgf, KS K 0520)	연소가스 발생량(cc/㎠, KS F ISO 5660-1)	내열성 (℃,KS F 2257)	방염 성능검사
실시예 1	980	133	1150	합격
실시예 2	987	124	1240	합격
실시예 3	991	121	1280	합격
대조예	550	264	800	불합격
비교예 1	559	243	820	불합격
비교예 2	554	257	818	불합격
비교예 3	552	258	815	불합격
비교예 4	558	247	818	불합격

상기 표 1을 보면, 본 발명에 따른 다층 구조의 코팅층이 형성된 소방 담요는 물성이 우수하고, 화염에 잘 견딜뿐만 아니라 연소 가스의 발생량이 적음을 알 수 있다.

10: 원단 직물
20: 제1 코팅층
30: 제2 코팅층
40: 알루미늄 증착층
50: 무기 산화물층

Claims

방화 원단 및 이의 모서리에 다수의 손잡이가 설치된 소방 담요에 있어서,
상기 방화 원단은 원단 직물;
이의 양측 면에 형성되며, 조성의 총합이 100 중량%를 만족하도록, 폴리에스테르계 수지 30 내지 60 중량%, 폴리우레탄계 수지 15 내지 50 중량%, 인계 난연제 1 내지 10 중량%, 브롬계 난연제 0.5 내지 5 중량%, 안티몬계 난연조제 0.1 내지 5 중량%, 수산화마그네슘 0.1 내지 5 중량%, 중공형 지르코니아 0.5 내지 10 중량%, 및 섬유 침투제 0.1 내지 5중량%를 포함하는 제1 코팅층;
상기 제1 코팅층의 적어도 일면에 형성되며, 조성의 총합이 100 중량%를 만족하도록, 실리콘계 변성 수지 60 내지 90 중량%, 실란 커플링제 1 내지 10 중량%, 무기계 난연제 1 내지 10 중량%, 흑연 5 내지 20 중량%, 및 내열 안정제 0.1 내지 5 중량%를 포함하는 제2 코팅층;
상기 제2 코팅층의 적어도 일면에 형성된 알루미늄 증착층; 및
상기 제2 코팅층 상에, 또는 제2 코팅층과 알루미늄 증착층 사이에 무기 산화물층을 포함하되,
상기 원단 직물은 금속 섬유, 유리 섬유, 셀룰로오스 섬유, 세라믹 섬유로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상이고,
상기 중공형 지르코니아의 입도는 0.02~2.0mm 이고,
상기 섬유 침투제는 벤젠, 사염화탄소, n-테트라데칸, 가솔린, 및 이소프로필 알코올로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이고,
상기 실리콘계 변성 수지는 실리콘 변성 폴리우레탄 수지, 실리콘 변성 폴리에스테르 수지, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이고,
상기 무기계 난연제는 산화주석, 수산화지르코늄, 수산화알루미늄, 및 메타붕산바륨으로 이루어진 군에서 선택된 1종이고,
상기 내열 안정제는 트리칼슘포스페이트이며,
상기 제1 코팅층은 두께가 0.1 내지 0.3mm 이고, 제2 코팅층은 두께가 0.1 내지 2.0mm 이고, 알루미늄 증착층은 두께가 50 내지 500㎛ 인,
소방 담요.
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