KR102534745B1 - 내열성 고분자 섬유 직물 및 제품 - Google Patents

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Abstract

발명의 분야. 본 발명은 텍스타일 산업에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 특수 목적의 보호복을 제조하기 위한 고분자 섬유 및 스레드로부터 기술 직물의 제조에 관한 것이다. 발명의 개시. 본 발명의 기술적인 결과는 -60℃ 이하의 최북단 조건에서 낮은 강성, 우수한 탄성 및 드레이프 품질을 갖는 강하고 난연성인 직물을 개발하는 것이다. 내열성 직물은 날실용으로 사용되는 주 코드와 씨실용으로 사용되는 씨실 코드를 가진, 조합된 리넨 직조에 의한 날실과 씨실 스레드의 엇갈림에 의해 형성되며, 날실 및 씨실내 배경 스레드는 파라-아라미드 섬유 및 폴리옥시디아졸 섬유를 50/50 비율로 포함한 이중 스레드로 혼합되고, 60 Tex의 최종 선형 밀도를 가지며, 날실 및 씨실은 29.4 Tex x 2 꼬인 멀티필라멘트 아리미드 스레드로 보강되고, 직물의 실/스레드 비율은 75/25이고, 직물의 표면 밀도는 적어도 260 g/m2이다. 상기 내열성 직물은 적어도 하나의 플루오로 유기 화합물로 처리된다. 또한 상기 내열성 직물로 제조된 제품이 청구되며, 상기 제품은 의복 품목이다.

Description

내열성 고분자 섬유 직물 및 제품
본 발명은 텍스타일 산업에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 특수 목적의 보호복을 제조하기 위한 고분자 섬유 및 스레드로부터 기술 직물의 제조에 관한 것이다.
내열성 직물은 위험한 건물이나 작업장의 직원, 예를 들어 소방관, 수색구조, 군대, (아크 보호를 위한) 전기 기술자, 석유화학 산업 인력, 비상사태 대응인력 등을 위한 보호복 제작을 포함하는 여러가지 용도로 사용된다. 통상적인 셀룰로스 또는 혼합 셀룰로스 직물은 전형적으로 화재 안전과 비교적 편안한 착용을 위해 제공하는 비교적 단순한 기술로 인해 이러한 보호복의 제조에 바람직하다.
셀룰로스 또는 혼합된 셀룰로스 난연성 직물의 광범위한 적용에도 불구하고, 기존의 물질은 다수의 조작상 제한을 부과한다. 많은 셀룰로스 난연성 직물의 인화성 지수는 산업 현장의 특정 요건에 불충분하다.
상기 요건을 충족시키기 위해, 엔지니어는 제품의 비용을 증가시키는 본질적으로 내화성인 직물(예를 들어, 메타-아라미드 섬유, 예컨대 Dupont사제 Nomex)을 종종 사용한다.
Dupont사제 Kevlar 29 파라-아라미드 섬유, US/RF 특허 제2041986호, cl. D 03 D 15/00은 리넨-, 3-층, 능직-, 새틴- 및 바스켓-직조된 기술 원단 제조에 사용된다. 이 직물은 내성이 강하고, 충격 하중에 대한 탄성을 나타낸다. 모든 Kevlar 직물의 공통적인 단점은 굴곡 안정성과 압축 강도가 충분하지 않다는 점이다.
공지된 아라미드 Kevlar 및 Nomex 또는 폴리벤즈이미다졸(PBI) 섬유는 예를 들어 파라-아라미드 UHM 또는 Rusar와 비교하여 더 낮은 강도, 극한 신장 및 난연성을 가지며, 따라서 이들 섬유로 제조된 제품은 빨리 마모된다.
UHM은 내열성 초강력 초고탄성계수 파라-아라미드 섬유 또는 스레드의 약자이다. UHM 섬유 및 스레드는 고강도, 불연성, 내구성 및 고탄성 계수를 포함한 유용한 특성을 갖는다(K.E. Perepelkin, 진보된 화학 섬유 및 섬유 산업에 대한 약속, Russian Chemical Journal, 2002, No.1, p. 42).
Rusar는 내열성 초강력 초고탄성계수 파라-아라미드 섬유 또는 스레드의 또 다른 유형이다. Rusar 섬유 및 스레드는 헤테로고리 족에 속하며, 하기 조성을 갖는다: 헤테로사이클릭 n-디아민(45 내지 35 mol.%), n-페닐렌디아민(5 내지 15 mol.%) 및 테레프탈로일 클로라이드(50 mol.%)에 기초한 폴리아미도벤즈이미다졸. Rusar 섬유 및 스레드는 고강도, 불연성, 내구성 및 고탄성계수를 포함한 유용한 특성을 갖는다(K.E. Perepelkin, 진보된 화학 섬유 및 섬유 산업에 대한 약속, Russian Chemical Journal, 2002, No.1, p. 42).
단일 모섬유로 상호연결된 쵸핑된(chopped) UHM 및 Rusar 섬유를 포함하는 단일 스레드가 공지되어 있으며 (RU 2241082, Cl, 27.11.2004), 섬유의 성분비는 (%) 10 내지 40 울 섬유이고, 60 내지 90 쵸핑된 UHM 및 Rusar 섬유이다.
상기 스레드는 코어와의 부가적인 섬유 연결로 인하여 높은 강도를 가지며, 난연성이다.
그러나, 상기 스레드는 개방 화염에서 조기 직물 구조 파괴를 일으킬 수 있는 모섬유의 사용으로 인해 불충분하게 난연성이다.
따라서, -60℃ 이하의 최북단 조건에서 낮은 강성, 우수한 탄성 및 드레이프 품질(draping quality)을 가지면서, 기존의 내화성 및 열 안정성 표준을 충족시킬 수 있는 다른 난연성 직물을 개발할 필요가 있다.
본 발명의 기술적인 결과는 -60℃까지 내려가는 최북단 조건에서 낮은 강성, 우수한 탄성 및 드레이프 품질을 갖는 강하고 난연성인 직물을 개발하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제는 최북단 조건, 즉 0℃ 이하의 온도에서의 작업에 사용되는 방호복용 내열성 직물의 개발이다.
상기 개발의 독특한 특징은 저온에 대한 안정성과 함께 고온에 견딜 수 있는 직물의 능력이다. 본 발명은 고온 및 저온(네가티브) 작업 온도에서 높은 강도, 비교적 낮은 단위 중량 및 낮은 마찰 계수, 보유 탄성 및 드레이프 품질을 가지면서, 개방 화염에 대한 안정한 보호 장벽을 제공한다.
본 발명의 기술적인 결과는
날실용으로 사용되는 주 코드와 씨실용으로 사용되는 씨실 코드를 가진, 조합된 리넨 직조에 의한 날실과 씨실 스레드의 엇갈림에 의해 형성된 내열성 직물의 개발에 의해 제공되며, 날실 및 씨실내 배경 스레드는 파라-아라미드 섬유 및 폴리옥시디아졸 섬유를 50/50 비율로 포함한 이중 스레드로 혼합되고, 60 Tex의 최종 선형 밀도를 가지며, 날실 및 씨실은 29.4 Tex x 2 꼬인 멀티필라멘트 아리미드 스레드로 보강되고, 직물의 실/스레드 비율은 75/25이고, 직물의 표면 밀도는 적어도 260 g/m2이다.
리딩(reeding)시의 스레드 밀도는 날실의 경우 241, 씨실의 경우 184이며, 1m 당 스레드 개수는 날실의 경우 3616, 씨실의 경우 1840이며, 스레드 중량은 날실의 경우 231g, 씨실의 경우 173g이다.
상기 내열성 직물은 적어도 하나의 플루오로 유기 화합물로 처리된다.
또한 상기 내열성 직물로 제조된 제품이 청구되며, 상기 제품은 의복 품목이다.
본 발명의 일 구현예는 니들 직기용으로 설계된 상기 청구된 직물에 대한 직조 설정에 의해 아래에 예시되어 있다.
- 천 폭, cm W = 150
- 날실 스레드 밀도 Pw = 241
- 씨실 스레드 밀도 Pf = 184
- 날실의 경우 원재료 유형 및 스레드 구조, tex
혼합된 스레드, T = 30*2
폴딩된 멀티필라멘트 아리미드 스레드, T = 29.4*2
- 씨실의 경우 원재료 유형 및 스레드 구조, tex
- 날실의 경우 원재료 유형 및 스레드 구조, tex
혼합된 스레드, T = 30*2
폴딩된 멀티필라멘트 아리미드 스레드, T = 29.4*2
- 날실의 스레드 수
Nw=Pw*W/10 = 241*150.0/10 = 3615.00
날실 내의 실제 스레드 수 Nw = 3616
삭제
배경은 4개의 스레드를 리드 와이어 및 피치 스레드에 리딩하여 구성된다 Nw2 = 0
가장자리의 리드 와이어로 2*0 = 0 스레드
- 1m 당 씨실 스레드의 수
Nf = Pf*L/10 = 184*100/10 = 1840
- 리드 메트릭 수
Nr = Pw/((1 + Af/100)*Nef) = 241/((1 + 1.3/100)*4) = 56.0
여기서, Pw는 날실 스레드 밀도이고, Af는 직물 수축률 %이며, Nef는 직물 배경에서 리드 와이어로 리딩된 스레드 수이다
- N은 리드 와이어로 리딩된 스레드의 수이다.
Z = Nw1/Nef + Nw2/Nzkr = 3616/4 + 2*0 = 0/0 = 851
- 리딩 폭, cm
Wr = Z*10/Nr = 851*10/56.0 = 151.9
- 날실 스레드 길이, cm
Lw1 = LTK/(1-AO1/100) = 109.8
Lw2 = LTK/(1-AO2/100) = 109.8
- 씨실 스레드 길이, cm
Lf = Wr + 2*Led = 151.9 + 2*4.0 = 160.9, 여기서 Led = 4.0, 제품 가장자리는 이중 씨실 스레드로 라이닝됨
- 날실 스레드 중량, g
Mw1 = Nw*Lw*Twl/100*1000 = 3616*109.8*58.0/100*1000 = 203.3
Mw2 = Nw2*Lw*Tw2/100*1000 = 2*0 = 0*109.8*59.5/100*1000 = 27.7
- 씨실 스레드 중량, g
Mf1 = Lf*Pf*Tf1*LTK1/100*1000*10 = l60.9*184*58.0*35.0/100*1000*10 = 60.1
Mf2 = Lf*Pf*Tf2*LTK2/100*1000*10 = 160.9*184*58.0*35.0/100*1000*10 = 60.1
1m 당 직물의 단위 중량은 395.4 g이다
직물의 표면 밀도는 260 g/m2이다.
상기 기술 결과는 또한 상기 직물로부터 제조된 제품, 예를 들어 의복 또는 방호복 항목을 제공함으로써 달성된다.
도 1은 청구항 1에 따른 본 발명의 구현예에 따른 조합된 리넨 직조에 의해 형성된 직물을 도시한다.
직물은 리드 와이어 당 4 또는 5개의 스레드가 있는 20-프레임 직기(리드 번호 56)(3개의 리드 와이어는 각각 4개의 스레드를 갖고, 제4 리드 와이어는 5개의 스레드를 가짐) 상에서, 날실을 위해 주요 코드를 사용하고 씨실을 위해 씨실 코드를 사용한 조합된 리넨 직조에 의해 직조된다. 제5 스레드는 날실 보강을 제공한다. 직기는 직물을 직조하는동안 개구(shed) 및 씨실 스레드 밀도 조정을 허용하므로, 1개 대신 3개의 스레드를 서로 바꾸어 직조할 수 있는 가능성은 씨실 스레드 보강을 제공한다. 날실 및 씨실 스레드 보강은 29.4 Tex x 2 가닥의 멀티필라멘트 아리미드 스레드로 제공된다.
아리미드는 낮은 열전도율, 특출한 방사선 저항 및 우수한 전기 절연성을 나타내는 방향족 폴리이미드를 기반으로 한 내열성 섬유이다.
날실 및 씨실의 배경 스레드는 파라-아라미드 섬유 및 폴리옥시디아졸 섬유를 포함하는 블렌드 스레드이다.
파라-아라미드 섬유는 높은 내열성, 강성 및 강도 및 낮은 신장 지수를 나타내므로, 주로 고무 제품, 플라스틱 및 광섬유의 보강재로 사용된다. 이 섬유를 텍스타일 산업에 적합하게 하기 위해, 파라-아라미드 섬유와 폴리옥시디아졸 섬유의 블렌드 스레드를 50/50의 중량비로 디자인하였다.
옥살론 폴리옥시디아졸 섬유(Arselon)는 화학 물질에 대한 충분히 높은 저항성, 양호한 전기 절연성, 내열성 및 낮은 가연성을 나타낸다. 그러나, 이 섬유의 주요 특징은 낮은 마찰 계수이다. 이 섬유로 제조된 직물은 고온 및 저온에서 탄성 및 드레이프 품질을 유지한다.
하기 최적 매개변수가 실험적으로 측정되고 입증되었다.
다른 범위의 직물 매개변수를 선택하면(하기 제외: 29.4 Tex x 2 아리미드 스레드, 50/50 중량비의 파라-아라미드 섬유 및 폴리옥시디아졸 섬유, 선형 밀도 60 Tex, 직물의 실/스레드 비율 75/25, 및 직물 표면 밀도 최소 260 g/m2), 고온 및 저온에서 양호한 직물 성능 및 다중 굴곡 안정성(30,000 사이클)을 제공하지 않으며, 따라서 원하는 드레이프 품질이 달성되지 않는다.
직물의 소수성 및 소유성 특성은 적어도 하나의 발유성 및 발수성 플루오로유기 화합물(폴리플루오라이드 알킬아크릴레이트(PFAA) 라텍스가 사용될 수 있음)로 처리하여 최종 마무리 단계에서 개발된다.
본 발명의 내열성 직물은 소방관의 내한성 의복의 외피(outer shell)를 위한 재료로서 사용하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적에 따라, 제품이 개발되었으며, 이 제품은 의복의 항목, 보다 구체적으로는 상기 내열성 직물로 제조된 KZM-60 보호 내한성 의복이다.
직물은 하기 매개변수에 의해, GOST R 53264-2009, pp. 5.2.1(표 1, 2행) 및 5.3.1(표 4b, 15, 16 및 18행)의 요구 사항에 따라 의복 외피를 위한 재료로서 적합성 여부를 테스트했다:
- 표면 밀도에 대한 의복 외피 열 흐름 저항성:
5.0 kW/m2: 최소 240;
40.0 kW/m2: 최소 5.
- 300℃ 주변 온도에서 300초 동안 의복 외피 안정성:
- 재료 불량(버닝 도우(burning though): 검출되지 않음
- 불타오름: 발견되지 않음
- 날실 및 씨실 수축율, % : 0
- 정상 값에 비해 물리적 및 기계적 특성의 저하율, %:
a) 파단력:
- 날실: 0(2060 N)
- 씨실: 0(1814 N)
b) 인열 강도:
- 날실: 0(209 N)
- 씨실: 0(104 N)
- 400℃에서 7초 동안 고체 표면과 접촉시 의복 외피 안정성:
- 재료 불량(버닝 도우): 검출되지 않음
- 불타오름: 발견되지 않음
- 정상 값에 비해 물리적 및 기계적 특성의 저하율, %:
a) 파단력:
- 날실: 0(2516 N)
- 씨실: 0(1940 N)
b) 인열강도:
- 날실: 0(231 N)
- 씨실: 0(180 N)
- 5초간의 단시간 개방 화염 노출에 대한 의복 안정성:
- 의복아래 임의의 지점에서의 온도: 31.5℃
- 잔여 연소 또는 백열: 부재
(결함 및 날실/씨실 스레드 균열을 통한) 재료 결함에 대한 다수의 굽힘 안정성(30,000 사이클)의 측정은 모든 샘플에 대하여 불량이 부재함을 보여주었다.
* 소방관 서비스 유니폼의 일반적인 물리적 및 기계적 매개변수는 하기와 같다:
- 파단력:
날실: 최소 1000 N
씨실: 최소 800 N
- 인열 강도:
날실: 최소 80 N
씨실: 최소 60 N
GOST R 53264-2009의 요구 사항에 따라 의복 외피로 사용하기 위한 직물의 물리적 및 기계적 테스트는 기존 표준을 완전히 준수함을 보여준다.
KZM-60의 전반적인 디자인과 사용된 재료 및 직물은 GOST R 53264 및 사양의 요구 사항을 준수한다.
KZM-60은 단열 안감과 함께 전체적으로 코트와 오버올 작업복(바지)로 구성된 다층 보호복이다.
내후성 카테고리 및 외피 물질에 따라 KZM-60은 하기 표 1에 따라 제작된다.
- 내후성 카테고리 외피 물질
보호 내한성 의복
(KZM-60)		 A형(북극): -60℃ 내지 -40℃ 범위의 주변 온도를 갖는 내후성 영역에서 사용하기 위함 P형: 고분자 피복을 갖는 내열성 물질
T형: 고분자 피복이 없는 내열성 물질
KZM-60은 공직(A)과 민간(B)의 2개의 상이한 제작이 있다.
KZM-60의 중량은 5.0 kg이다.
KZM-60 방호복은 하기 물질들로 조성된다: 내한성 외피 물질, 방수층, 단열 안감 및 안감 직물로 구성된다.
바지와 오버올 작업복은 신발을 벗지 않고 입기 위해 디자인되었다.
의복 외피에 부착된 부속품은 내부 단열층과 접촉하지 않는다.
윗도리는 바지를 최소 30cm까지 덮는다.
의복에는 최소 폭 50 cm의 형광 및 발광 스트립이 있다. 스트립 영역은 가슴과 등 부위에 최소 0.08 m2를 갖는 윗도리 상에 최소 0.2 m2이고, 바지 상에 최소 0.052 m2이다. 형광 및 발광 스트립의 면적은 동일하다.
윗도리 소매에는 손목밴드가 있다.
의복에는 100 mm 높이의 칼라 스터드가 있어, 자극이 없는 내부 안감 직물을 사용한다.
윗도리에는 소방관의 서비스 벨트용 벨트 루프와 라디오용 포켓이 있다. 모든 윗도리 주머니에는 플랩과 물 제거용 구멍이 있다.
스트립은 30분 동안 독립적으로 빛을 낼 수 있다.
외부 표면의 잔류 연소 또는 백열 시간은 5초 동안의 개방 화염에 노출된 후 최대 2초이다.
의복 외피 물질은 사용 중 및 세척 중에 안정한 색상을 갖는다.
습윤 및 가열 수축은 최대 5%이다.
의복 디자인은 의복 외피 직물이 1000 mm 물줄기에 1분 동안 노출된 후에 물 흔적 또는 물방울을 방지한다.
의복의 매개변수와 성능은 표 2에 요약된 사양을 준수한다.
번호 매개변수 및 특성의 이름 값
1. 열 흐름 저항성
5 kW/m2, 최소
40 kW/m2, 최소
240
5
2. 의복 외부 구성요소의 최소 내화 난연성, s 5
3. 최소 300℃ 주변 온도 저항성, s 180
4. 최소 400℃ 고체 표면 저항성, s 7
5. H2S04 및 HC1 산 및 알칼리에 대한 최소 저항성(최대 20%): 침투가 없는 상태에서 방지, % 80
6. 외피 물질 파단력:
날실, N, 최소
씨실, N, 최소
1000
800
7. 외피 물질 인열 강도:
날실, N, 최소
씨실, N, 최소
80
60
8. 외피 물질 다중 굴곡 안정성, ths. 사이클, 최소 300
9. -60℃에서 외피 물질 파단력:
날실, N, 최소
씨실, N, 최소
500
300
10. -60℃에서 외피 물질 인열강도:
날실, N, 최소
씨실, N, 최소
40
30
11. -60℃에서 외피 물질 다중 굴곡 안정성, ths. 사이클, 최소 100
그들의 디자인 때문에, 의복과 그의 구성요소는 소방 차량 운송 중에 적용될 수 있는 기계적 하중에 대해 안정적이며, 모든 유형의 차량으로 운송이 가능하다.
제품 내구성은 하기와 같다.
- 반품 서비스 수명: 3년
- 평균 보관 수명: 5년
의복 및 그의 구성 요소의 디자인은 제조, 시험 및 추가 사용, 정비 및 수리 중 개인 안전을 제공한다.
직물, 이음새 및 구성 요소 디자인의 물질 및 부속품은 건강을 위해 자극적이거나 유해하지 않다.
의복 외피로서 상기 직물로 제조된 본 발명의 청구된 직물 및 의복은 러시아 비상 사역 소방 연구소(연방 정부 예산 기업)에서 소방 장비 및 시스템 연구소의 테스트 실험실, 및 러시아 비상 사역 소방 연구소(연방 정부 예산 기업)에서 연구 및 테스트 센터 및 SP의 테스트 실험실에서의 테스트를 성공적으로 통과했으며, 소방 대원 및 긴급 사역자의 사용을 권장한다.

Claims (4)

  1. 날실용으로 사용되는 주 코드와 씨실용으로 사용되는 씨실 코드를 가진, 조합된 리넨 직조에 의한 날실과 씨실 스레드의 엇갈림에 의해 형성된 내열성 직물로서, 날실 및 씨실내 배경 스레드는 파라-아라미드 섬유 및 폴리옥시디아졸 섬유를 50/50 비율로 포함한 이중 스레드로 혼합되고, 60 Tex의 최종 선형 밀도를 가지며, 날실 및 씨실은 29.4 Tex x 2 꼬인 멀티필라멘트 아리미드 스레드로 보강되고, 직물의 실/스레드 비율은 75/25이고, 직물의 표면 밀도는 260 g/m2인, 내열성 직물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 직물이 적어도 하나의 플루오로 유기 화합물로 추가 처리된, 내열성 직물.
  4. 제1항의 내열성 직물로 제조된 제품으로서, 상기 제품은 의복 품목인, 제품.
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