KR20090101029A - 이산화규소를 함유한 세라믹섬유로 구성된 직물을 이용한고내열성 및 차연성 방화용 직물 제조 방법 이를 이용한방화 직물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 SILICA ( SILICONE DEOXIDE ( SiO2 ) 96.3％ , Al2O3 2.99％ , Na2O 0.26％ ,기타물질 0.45％ 함유 ) FIBER YARN 과 스텐레이스 스틸 WIRE YARN를 2합으로 합연사 또는 , 스텐레이스 스틸 WIRE YARN 을 CORE YARN으로 하여 커버링한 원사로 래피어 제직기로 제직을 한후 , 직물을 고내열성 무기광물질인 일라이트 분말과 폴리우레탄수지 및 SILICA 섬유용 전용 BINDER로 혼합한 특수 수지로 그래비아 인쇄 방식으로 양면을 코팅 시켜 직물 조직의 형태를 안정 시킨후 직물의 양면을 다시 내열성배합수지로 코팅을 한 직물로서 인장강도의 증대 및 연기 차연성 성능을 증대하며 , 화염을 장시간 유지 할 수 있는 고내열성 직물을 얻을수 있으며 , 고순도 알루미늄분말로 진공증착 한 후 산화 피막 처리를 함으로써 , 직물 표면을 견고하게 할 수 있으며 , 미관상의 우수함 및 내화학성을 갖는 방화셔터용 스크린직물에 관한 것이다.

Silica , 합연사 , 카바링 , CORE YARN , 그래비아 , 일라이트 , 진공증착 , 방화셔트스크린직물

Description

이산화규소를 함유한 세라믹섬유로 구성된 직물을 이용한 고내열성 및 차연성 방화용 직물 제조 방법 이를 이용한 방화 직물{FIRE ＆ SMOKE PROOF COATED FIRE-CURTAIN FABRICS WITH HIGH TEMPERATURE RESISTANT SILICA FIBER CLOTH}

본 발명은 SiO2 순도 96.3％ , Al2O3 2.99％ , Na2O 0.26％ ,기타물질 0.45％를 함유한 SILICA FIBER YARN 180TEX 3가닥의 실을 합하여 60-120 T/M 으로 꼬임을 주어 TEXTURED한 후 , 스텐레이스 스틸 WIRE ( 직경 0.1 mm ) 와 2차 합연사 ( 80-100T/M ) 한 후 , 래피어 제직기에서 경사 25본/Inch , 위사 25본/Inch , 또는 그 이상의 경사, 위사 밀도 배열 조직으로 평직 , TWILL , SATIN 조직으로 제직을 한 후 , 생지 제직폭 42" , 직물 두께 0.67 mm 로 생산을 한 후 , 그래비아 패드 롤을 이용하여 직물의 양쪽면을 일라이트 백색분말 ( 분말 입자 미세도 : 1000 mesh ) 15％ owf 및 POLYURETANE RESIN 75％ owf와 AP-1209 Binder 10％ owf 로 점도 1000 mPa-S 로 맞춘 후 , 직물의 조직이 늘어지지 않도록 무장력 1 차 표면 처리 를 한다 . 이때 직물이 가공 약제의 중량으로 인해 밑으로 처지면 직물의 조직이 손상 되거나 늘어짐으로 수직으로 원단을 진행시키며 , 그래비아 롤의 직상에 전기히터 열 건조장치를 하여 그 사이를 직물이 통과 하도록 하면서 직물의 표면을 예비 열처리 건조 한 후 , 연속하여 열풍순환 방식의 Net Dryer 를 분당 15미터 속 도로 통과 하면서 표면에 상기 배합수지를 코팅 시킨다 . 다시 뒷면을 동일한 방식으로 처리 한 후 , 가공된 직물이 충분히 건조및 고착이 될수 있도록 Batching 상태로 감아서 24hr 장치 보관한다.이때 , 감긴 상태에서 원단이하중으로 쳐지지 않도록 일정한 시간으로 연속 회전을 시킨다. 표면에 굽힘성과 매끄러운 처리를 하기위하여 , 가공된 원단을 Knife 코팅기에 장치를 한 후 , 난연제인 삼산화 안티몬 15％ owf , 연기억제제로 수산화마그네슘 (순도 95％ , 1000 mesh ) 5％ owf , Acryl 수지 20％ owf ( Hard Type 60％ + Soft Type 40％ ) , Poly-urethane Resin 60％ owf 를 배합하여 , 코팅액 점도를 12,000 mPa-S 로 조절하여 , 직물의 양면을 각 0.1mm 두께로 코팅처리하여 ,전체 직물의 두께를 0.87 mm , 중량을 1Kg/m2 로 조절하며 , 가공시 색상안료를 사용하여 직물에 원하는 색상을 부여 할 수도 있다. 가공시 온도는 약 150 도에서 시작하여 상온하면서 마지막 Chamber 에서 약 170 도를 유지하여 , 가공속도를 분당 30 m 속도로 조절한 후 , 가공기의 마지막 부분에서 변사 부분을 사용폭에 맞게끔 변부 절단을 한 후 권취 한다. 코팅 완료된 직물의 한쪽 부분을 순도 99％ 이상의 알루미늄 분말로 진공 증착 처리한 후 산화방지용 코팅제인 폴리우레탄 수지 SNOWTEX PUW-320 을 사용하여 피막 코팅처리를 거쳐서 , 직물의 표면의 공기에 의한 산화방지및 및 표면의 평활화 , 내마모성을 향상하여 고내열성의 최종 제품이 완성된다.

본 직물의 제직은 산업용 전문 제직기인 래피어 제직기를 이용하여 제직하여 , 직물의 고내열성, 고강도의 물성을 향상시키는 가공을 본 고안의 기술이라 할 수 있으나 , 일반적인 직물의 경우 , Silca Fiber Yarn 은 Spun ( 방적사 ) Type 이어 서 아주 잘게 끊어짐이 있어서 , 인장강도및 파단강도에 취약 할 뿐아니라 , 평상 보관시 롤형태로 감아서 보관 Box에 장기간 보관시 , 직물의 표면이 서로 달라 붙거나 , 화재 발생시 작동시 잘 펴지지 않을 수가 있어 , 오작동의 원인을 초래하여 대형사고를 불러 올 수가 있다. 이러한 요인을 예방하기 위하여 , 본 발명은 Silica Fiber를 스텐레이스 wire yarn 으로 합연사를 60 - 80 T/M 으로 약연사 연사가공처리 한 후 제직을 함으로서 , 직물 자체의 인장강도 및 파단강도를 향상 시킨다. 또한 , 두꺼운 직물인 관계로 내열성 코팅 표면 가공시 , 코팅액이 쉽게 직물의 내부로 충분히 침투 되지 않아 , 본 발명은 그래비아 패드 롤을 이용하여 , 백색일라이트 분말 3000 mesh 및 Poly - urethane 수지 와 Silica faiber 직물 전용 아크릴 Type binder 를 배합믹서기로 분산 및 혼합하여 가공 코팅액을 만들어 , 그래비아 롤의 Nip 압력을 1.5 Kg/Cm2 하에서 코팅 속도를 분당 15 m 정도로 롤 코팅을 하며 , 수평으로 코팅이 진행 될 경우 직물이 받는 롤러의 하중으로 인해 직물의 조직이 파열될수 있어서 , 롤러의 배치를 수평으로 장치하여 수직으로 직물이 이동 진행토록 한다 . 또한 , 열처리가 늦어 질 경우 직물이 찢어질 경우가 있어 , 롤을 거친 후 즉시 예비 열처리를 할 수 있도록 , 롤러 상부에 2 조의 전기 열판을 설치하여 저온에서 예비 열처리 건조를 시행함으로써 , 직물 조직의 변형을 막는다. 1 차 앞면 처리 된 직물은 더이상 직물의 조직이 변형 되지 않으므로 2차로 뒷면을 동일 한 방법으로 처리 하여 마감한다. 이렇게 처리한 1 차 전처리 공정이 완료 되면 , 직물은 우수한 조직의 직물로 완성이 되나 , 요구되는 직물의 사양에는 미치지 못하므로 2 차 , 3 차 가공을 거쳐 본 발명의 완성품을 이룬다.

본 발명의 핵심적인 기술은 1차 처리 된 직물은 국내 소방 건축법에서 요구하는 내열성및 내풍압 규격을 통과 할 수 없어 , 2 차 코팅 과정에서 본 발명이 갖는 기술적인 방법을 시행하고자 한다. 일반적인 유리섬유나 , 유사한 Silica 직물을 PU 코팅을 한 경우 , 요구하는 2 시간의 내열성 시험결과 1 시간을 견디어 낼수 있으나 불꽃이 직물의 뒷면을 통과하여 빠져 나오거나 , 작은 구멍이 생기면서 풍압을 주었을 경우 직물이 쉽게 터져버리거나 봉제된 부분이 찢어지는 경우가 있다. 본 고안은 1 차 그래비아 롤 코팅 과정에서 광물질인 일라이트 분말의 무기층상 물질을 코팅처리 함으로서 인장강도와 인장계수의 급격한 향상이 보였다. 인장강도 측정은 KS K 0520의 래블 스트립법에 준하여 인장강도 시험기 ( SS-121A ) 로 경,위사 방향에 대하여 측정하였으며 , 4Wt％의 일라이트 무기질 첨가로 인장 강도가 35％ , 인장계수가 80％ 증가하였다. 15Wt％의 무기광물질 일라이트 분말을 혼합 사용시 인장강도 및 인장계수가 5배 이상 개선 향상 되었다.또한 기체차단성,즉 공기투과도는 KS K 0570의 프레지어법에 준하여 일정량의 공기가 단위 시간당의 거리를 이동하는데 필요한 압력을 기압계의 높이 변화로 측정 후 , 공기투과량으로 환산하여 연기의 차단성능을 조사하였으며 이라이트 분말 배합수지의 농도 , 점도의 증가에 따라 반비례적으로 상당한 효과를 나타내고 있으며 기존 코팅 고분자 물질에 비해 20％ - 50％ 정도의 기체 투과도의 감소 효과를 보인다. 기체의 투과율에서의 인상적인 감소효과는 기체가스가 나노복합체인 코팅수지층으로 확산됨에 따라 기체가스 이동경로의 굴곡비를 증가시키는 일라이트 점토층의 큰 종횡비에 기인된 다. 즉, 일라이트 점토 한 층이 면에 평행으로 배열될 때 가스기체가 통과하는 경로는 일라이트 점토의 길이만큼 길어진다. 이렇게 코팅 접착된 직물을 충분한 압력을 주어 압착하여 원하는 직물의 조직과 조직간의 치밀한 접착이 되도록 조정한다. 양생공정에 들어가기 전에 70％이상의 차연성이 나오도록 충분한 압착을 해야 한다. 통상 2∼3kg/cm2의 힘으로 압착한다. 2차 가공공정에 들어가기 전에 피착제가 분리되거나, 들뜨는 일이 없도록 충분한 접착력이 나올 수 있게 하는 공정으로 압착하거나, 열을 주어 카렌다 가공으로 양생 및 표면 평활화 처리를 한다.

직물의 섬유간의 간격을 최대한 밀접시킬뿐 아니라 , 강한 접착력을 유지 할 수 있어서 , 불꽃에 의한 또는 풍압에 의한 파손 현상을 막을 수 있다. 또한, 일라이트 분말고분자 복합수지로 2차 코팅시 열적 안정성을 개선시켜준다. 열변성온도의 향상은 SiO2의 무기질층의 길이와 함량에 따라 증가하며, 따라서 가연성이 매우 낮은 것으로 판명된다. 본 고안은 난연제인 삼산화안티몬을 첨가함으로써 초기 접염시간을 길게하여 쉽게 직물의 표면에 불꽃이 발화 하지 않도록 하며 , 계속적인 불꽃이 접염시 Polyurethane 수지 및 바인더가 타면서 발생하는 연기밀도를 최소화하기 위하여 수산화마그네슘을 첨가 한 결과 , 연기밀도를 400 cc/Cm2에서 200 cc/Cm2 이하로 줄일수 있었다. 또한 삼산화안티몬 난연제를 사용함으로서 초기 접염순간이 2-3 배 정도 길어졌다. 2 차 가공 후 본 발명의 최종 기술인 후면을 알루미늄 순도 99％ 분말을 진공증착 처리 함으로서 , 본 발명 직물의 고유 강도를 극대화시키고 , 직물의 표면을 산화처리하여 고유한 광택과 먼지의 오염 , 직물의 굽힘성 , Tacky 를 예방함으로서 , 화재 발생시 불꽃이 직물의 뒷면으로 빠져나오거 나 , 열원이 전달 되지 않도록 하였으며 , 화재시 직물이 쉽게 작동되어 풀려져 완전한 차단 역할을 할 수 있도록 하였다. 즉, 직물의 두께 , 폴리우레탄배합수지의 농도 및 코팅 층의 두께 , 코팅 가공온도 , 속도에 따라 내열성및 차연성의 결과에 변화가 있었다

1. 직물의 조직을 견고하게 하기 위하여 , 스텐레이스 스틸 Wire yarn으로 합연사한 후 제직을 함으로서 직물의 인장 , 파열강도를 향상

2. 무기질 일라이트 분말수지를 이용한 그라비아 롤 코팅으로 코팅 직물의 인장 강도 , 공기 투과 차단성 향상 , 내열성 향상

3. 삼산화안티몬 난연제 및 수산화암모늄을 첨가한 코팅제를 사용하여 초기 화염 접염시간을 길게하고 , 접염후 연기밀도를 최소화 한다.

4. 알루미늄으로 진공증착 처리하여 표면 굽힙성을 증대

[발명의 구성 및 작용]

본 고안에 따른 방화셔터용 스크린 직물은 SiO2 Fiber ( 96％ 이상 함유)를 스텐레스 스틸 Wire yarn 으로 합연사한 위사로 사용한 것이다.

본 고안은 경사 원사를 Silica fiber 180 tex 3 가닥의 실을 60 - 120T/M으로 약연사꼬임을 주어 Textured yarn 으로 만든 후 경사용 원사로 사용된 것이다.

본 고안의 코팅수지는 백색 일라이트 분말 , 폴리우레탄 수지 , 유리섬유 전용 아크릴 바인더로 이루어진 수지이다.

본 고안의 2차 코팅수지는 삼산화안티몬 , 폴리우레탄수지 , 수산화암모늄을 혼합한 난연성 , 저연기밀도 섬유용 수지이다.

이하, 본 고안의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명으로 가공된 직물은 건축법에 규정하는 공공건물의 기존의 알루미늄 자동방화샷다가 갖는 고가의 가격을 낮추어 경제적인 절감 효과가 있으며 , 화재시 알루미늄 자동 방화샷다의 경우는 실내와 외부를 완전히 차단하여 , 실내에 갇힌 인명을 구출하는데 상당한 시간을 소요하게되고 , 인명의 갇힌 여부조차도 확인 할 수 없어서 , 화상 또는 유독가스 연기에 의한 인명 피해가 대형화 될수 있다. 본 발명의 직물을 사용 할 경우 , 날카로운 칼이나 금속물질로 쉽게 자를수 있어서 , 화재시 인명의 탈출 또는 구조시 최고의 구조 , 인명 사망 예방을 할 수 있다. 대구 지하철사고, 이천 냉동 창고 사고등을 볼때 , 실제 화상에 의한 사망보다 유독가스에의한 질식 사망이 90％ 이상으로 인명 손실이 크다. 다수의 대중이 이용하는 지하철 , 백화점 , 학교 , 다중이용업소 , 노인병원 및 종합 병원 등에는 필수적으로 설치 되어야하고 , 베란다 확장공사가 건축법으로 허용 된 경우 , 방화 유리를 베란다에 설치한다 하더라도 , 화재에 의한 폭발시 유리 파편이 아파트의 경우 지상으로 떨어질 경우 , 유리 파편에 의한 인명의 피해가 생길 수 있어 , 아파트 베란다 외부에 본 방화스크린 직물을 설치 함으로 인해 상부층으로의 화재 불꽃을 막을수 있으며 , 유리 파편의 피해도 예방할 수 있다고 본 발명의 효과를 말 할 수 있다.

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본 발명에 의한 실시의 형태를 도면에 근거하여 설명한다. 본 발명의 내용을 용이하게 이해할 수 있도록 도면1 , 도면2 , 도면3 , 도면4를 이용하여 설명한다.

도면 1은 Silica Fiber Yarn 굵기 180 tex 3 가닥을 60 - 120 T/M을 주어 합연사한 도면이다.

도면 2는 180tex 3 가닥을 합연사한 540 tex 의 원사를 위사용으로 사용하기 위한 스텐레이스 스틸 Wire ( 굵기 0.1 mm )를 1: 2 배열로 강도 보강용 위사로 만든 도면이다.

도면 3은 이와 같이 경사 , 위사를 이용하여 제직한 직물의 조직 구성도 이다.

도면 4 는 제직된 직물을 코팅 액으로 수지 코딩한 직물의 단면 구성도 이다.

도 1 은 Silica Fiber Yarn을 3 가닥으로 합연사한 것이다.

도 2 는 3가닥으로 합연사 원사를 스텐레이스 스틸 Wire 로 인장강도 보강한 합연사이다.

도 3 은 각각의 원사를 이용하여 경사 , 위사를 평직으로 배열한 직물의 조직도이다.

도 4 는 평직으로 제직된 직물을 요구하는 성능의 코팅 수지로 코팅한 직물의 단면 구성도 이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

Claims (3)

1. Silica Fiber Yarn 과 스텐레이스 스틸 yarn으로 합연하는 것을 특징으로 하는 강도 보강 불연 직물
2. 제 1 항에 있어서 ,

   고내열성 및 차연성 코팅재가 백색일라이트 또는 이와 유사한 무기광물질 , Polyuretane Resin , 삼산화안티몬 , 수산화마그네슘 혼합물의 특징으로 이루어진 방화용 직물
3. 제 1 항 및 2 항에 있어서 본 직물의 코팅한 직물특징으로하여 이용한 방화스크린 , 방화담요 , 용접바닥매트, 용접커텐 , 방화직물

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