KR20180022820A

KR20180022820A - 차염성 부직포

Info

Publication number: KR20180022820A
Application number: KR1020187001781A
Authority: KR
Inventors: 히로시 츠치쿠라; 게이치 도노모리
Original assignee: 도레이 카부시키가이샤
Priority date: 2015-07-03
Filing date: 2016-06-28
Publication date: 2018-03-06
Also published as: RU2692845C1; JPWO2017006807A1; MX2017016891A; WO2017006807A1; US11118289B2; JP6844261B2; EP3323923A1; US20180187351A1; CN107636219A; EP3323923A4; CA2988384A1; TW201706124A; TWI700186B; BR112017027635A2; CN107636219B; EP3323923B1

Abstract

우수한 가공성과, 높은 차염성을 구비한 차염성 부직포를 제공한다. 고온 수축률이 3％ 이하이고, 또한 영률과 당해 섬유의 단면적의 곱이 2.0N 이하인 비용융 섬유 A와, JIS K 7201-2(2007년)에 준거하는 LOI값이 25 이상인 열가소성 섬유 B를 포함하고, 밀도가 200kg/㎥ 이상이다.

Description

차염성 부직포

본 발명은 화재의 연소 방지에 유효하고, 난연성이 요구되는 벽재, 바닥재, 천정재 등에 사용하기에 적합하며, 특히 자동차나 항공기 등의 밀폐 공간에서 사용하기에 적합한, 차염성이 우수한 부직포에 관한 것이다.

종래부터 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리올레핀 등의 합성 중합체를 포함하는 합성 섬유를 섬유 소재로 한 부직포가 사용되고 있지만, 이들은 통상 난연성을 갖고 있지 않아, 오로지 어떠한 난연화 처리가 실시되어 사용되고 있다.

부직포를 난연화하는 방법으로서, 종래부터 여러 가지 제안되어 있다. 예를 들어, 중합체에 난연 성분을 공중합하는 방법, 이겨서 넣는 방법, 부직포에 난연 성분을 부착시키는 방법 등이 있다.

또한, 한편, 액체의 난연제를 사용하는 방법 등도 있다. 또한, 세라믹 섬유와 무기 결합제를 포함하는 내화 단열재가 알려져 있다(특허문헌 1). 또한, 열가소성 재료와, 고탄성률 섬유를 함유하는 난연성 부직포도 알려져 있다(특허문헌 2).

일본 특허 공개 제2014-228035호 공보 일본 특허 공표 제2010-513063호 공보

그러나, 난연 성분을 중합체 중의 공중합 원료로서 사용한 폴리에스테르 장섬유 부직포에서는, 고도의 난연 성능을 갖추지 않고 있다. 또한, 부직포에 난연 성분을 직접 부착시키는 방법은, 난연성을 부여하는 방법으로서는 가장 간편한 것이지만, 난연 성분으로서 고체의 난연제를 사용한 경우에는, 부착시킨 난연제가 탈락하기 쉬워, 우수한 난연화 작용을 가짐에도 불구하고 그 내구성이 현저하게 떨어진 것이었다. 한편, 액체의 난연제를 사용하는 경우에는, 난연제의 스며 나옴 등에 의한 타물체로의 이행이나 오염 등이 발생하기도 하여, 이들을 억제하기 위해서, 열경화성의 수지 등을 병용하여 난연제를 부직포나 천 등에 고정시키는 것이 부득이하게 행해지고 있었다. 그러나, 이 방법에서는, 공정이 복잡해짐과 함께, 원래의 부직포는 감촉이 현저하게 손상되어서 유연성이 모자라지는 것 외에, 성형성이 대폭으로 저하한다는 문제점을 갖고 있었다.

또한 특허문헌 1에 기재된 방법에서는, 무기 결합제의 강성이 높기 때문에, 절곡 가공 등의 큰 변형이 가해지면, 깨짐이 발생하고, 거기로부터 불꽃이 들어가거나, 부재로서의 형상을 유지할 수 없게 되거나 한다.

또한 특허문헌 2에 기재된 난연성 부직포는, 일반적으로 고탄성률 섬유의 열수축률이 높은 점에서, 불꽃에 노출되어 고온이 되었을 때에 고탄성률 섬유가 줄어들고, 가장 온도가 높아지는 불꽃 직상부에 위치하는 부직포가 찢어져, 최종적으로 구멍이 뚫려버려, 난연성이 있어도 불꽃을 차단하는 성능이 부족하다. 본 발명은 이러한 종래의 난연성 부직포가 갖는 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 우수한 가공성과, 높은 차염성을 구비한 차염성 부직포를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서, 다음과 같은 수단을 채용한다.

(1) 고온 수축률이 3％ 이하이고, 또한 영률과 당해 섬유의 단면적의 곱이 2.0N 이하인 비용융 섬유 A와, JIS K 7201-2(2007년)에 준거하는 LOI값이 25 이상인 열가소성 섬유 B를 포함하고, 밀도가 200kg/㎥ 이상인 것을 특징으로 하는 차염성 부직포.

(2) 상기 비용융 섬유 A의 함유율이 15 내지 70중량％인 (1)에 기재된 차염성 부직포.

(3) 상기 비용융 섬유 A 및 열가소성 섬유 B 이외의 섬유 C를 20중량％ 이하 함유하는 (1) 또는 (2)에 기재된 차염성 부직포.

(4) 상기 열가소성 섬유 B가 비용융 섬유 A와 융착하고 있는 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재된 차염성 부직포.

(5) 상기 비용융 섬유 A가 내염화 섬유 또는 메타아라미드계 섬유인 (1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 차염성 부직포.

(6) 상기 열가소성 섬유 B가, 이방성 용융 폴리에스테르, 난연성 폴리(알킬렌테레프탈레이트), 난연성 폴리(아크릴로니트릴부타디엔스티렌), 난연성 폴리술폰, 폴리(에테르-에테르-케톤), 폴리(에테르-케톤-케톤), 폴리에테르술폰, 폴리아릴레이트, 폴리페닐술폰, 폴리에테르이미드, 폴리아미드이미드 및 이들의 혼합물의 군에서 선택되는 수지를 포함하는 섬유인 (1) 내지 (5) 중 어느 한 항에 기재된 차염성 부직포.

(7) 상기 열가소성 섬유 B의 유리 전이점이 110℃ 이하인 (1) 내지 (6) 중 어느 한 항에 기재된 차염성 부직포.

본 발명의 차염성 부직포는 상기의 구성을 구비함으로써, 우수한 가공성과 높은 차염성을 구비하고 있다.

도 1은 차염성을 평가하기 위한 연소 시험을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명자는, 고온 수축률이 3％ 이하이고, 또한 영률과 당해 섬유의 단면적의 곱이 2.0N 이하인 비용융 섬유 A와, JIS K 7201-2(2007년)에 준거하는 LOI값이 25 이상인 열가소성 섬유 B를 포함하고, 밀도가 200kg/㎥ 이상인 차염성 부직포에 의해, 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 알아낸 것이다.

《고온 수축률》

본 발명에 있어서 고온 수축률이란, 부직포의 원료가 되는 섬유를 표준 상태(20℃, 상대 습도 65％) 중에서 12시간 방치 후, 0.1cN/dtex의 장력을 부여하여 원래 길이 L0을 측정하고, 그 섬유에 대하여 하중을 부가하지 않고 290℃의 건열 분위기에 30분간 폭로하여, 표준 상태(20℃, 상대 습도 65％) 중에서 충분히 냉각한 다음, 추가로 섬유에 대하여 0.1cN/dtex의 장력을 부여하여 길이 L1을 측정하고, L0 및 L1로부터 이하의 식으로 구해지는 수치이다.

고온 수축률=〔(L0-L1)/L0〕×100(％)

불꽃이 가까워져 열이 가해지면 열가소성 섬유가 용융하고, 용융한 열가소성 섬유가 비용융 섬유(골재)의 표면을 따라 박막상으로 퍼진다. 또한 온도가 높아지면, 곧 양쪽 섬유는 탄화하지만, 비용융 섬유의 고온 수축률이 3％ 이하이기 때문에, 고온이 되어도 수축하기 어려워 구멍이 뚫리기 어려우므로, 불꽃을 차단할 수 있다. 이 점에서, 고온 수축률은 낮은 쪽이 바람직하지만, 줄어들지 않더라도 열에 의해 대폭으로 팽창해도 구조가 무너져 구멍의 원인이 되므로, 고온 수축률은 -5％ 이상인 것이 바람직하다. 그 중에서도 고온 수축률이 0 내지 2％인 것이 바람직하다.

《영률과 섬유 단면적》

비용융 섬유 A의 영률과 단면적의 곱이 2.0N 이하인 것이 바람직하다. 이 범위로 함으로써, 굽힘 가공성으로 우수하고, 섬유가 꺽이기 어렵고, 균열이 발생하기 어려우므로 바람직하다. 한편, 부직포가 지나치게 부드러우면 공정 통과성 등의 문제가 발생하므로, 비용융 섬유의 영률과 단면적의 곱은 0.05N 이상인 것이 바람직하다. 비용융 섬유 A의 영률과 단면적의 곱은, 0.5 내지 1.5N인 것이 보다 바람직하다. 또한, 상기 영률과 단면적의 곱은, 영률(N/㎡)과 단면적(㎡)으로부터 하기 식에 의해 계산되는 값이다.

영률과 단면적의 곱(N)=(영률(N/㎡))×(단면적(㎡))

비용융 섬유의 단면적은, 비용융 섬유의 밀도와 비용융 섬유의 섬도로부터 다음 식을 따라서 산출하였다.

비용융 섬유의 단면적(㎡)={(비용융 섬유의 섬도(dtex))/(비용융 섬유의 밀도(kg/㎥))}×10^-7

여기서, 비용융 섬유의 밀도는, ASTM D4018-11에 준거하는 방법으로 측정하였다. 비용융 섬유의 섬도(dtex)는 10000m당의 질량(g)이다.

비용융 섬유의 영률은, ASTM D4018-11에 준거하는 방법으로 산출하였다. 영률은 N/㎡의 차원을 가지고, Pa과 동의이다. 영률의 산출에 사용되는 비용융 섬유의 단면적은, 다음 식을 사용하였다.

《LOI값》

LOI값은, 질소와 산소의 혼합 기체에 있어서, 물질의 연소를 지속시키는데 필요한 최소 산소량의 용적 백분율이고, LOI값이 높을수록 불타기 어렵다고 할 수 있다. 그래서, JIS K7201-2(2007년)에 준거하는 LOI값이 25 이상인 열가소성 섬유는 불타기 어렵고, 비록 착화해도 화원을 이격하면 바로 소화되고, 통상 조금 불길이 번진 부분에 탄화막을 형성하여, 그의 탄화 부분이 연소를 방지할 수 있다. LOI값은 높은 쪽이 바람직하지만, 현실에 입수 가능한 물질의 LOI값의 상한은 65 정도이다.

《밀도》

밀도가 200kg/㎥ 이상이면, 열가소성 섬유의 조직이 밀하기 때문에, 구멍이 뚫리기 어렵다. 극단적으로 치밀화하면, 이것도 찢어짐의 원인이 되는 경향이 있다고 하는 점에서, 밀도는 1200kg/㎥ 이하인 것이 바람직하고, 400 내지 900kg/㎥인 것이 보다 바람직하다.

《비용융 섬유 A》

본 발명에 있어서, 비용융 섬유 A란 불꽃에 노출되었을 때에 액화 등 하지 않고 섬유 형상을 유지하는 섬유를 말한다. 본 발명에서 사용하는 비용융 섬유로서는, 상기 고온 수축률 및 영률과 섬유 단면적의 곱이 본 발명에서 규정하는 범위에 있는 것이지만, 구체예로서는 예를 들어, 내염화 섬유나 메타아라미드계 섬유를 들 수 있다. 내염화 섬유는, 아크릴로니트릴계, 피치계, 셀룰로오스계, 페놀계 섬유 등에서 선택되는 섬유를 원료로서 내염화 처리를 행한 섬유이다. 이들은 단독으로 사용해도, 2종류 이상을 동시에 사용해도 된다. 그 중에서도, 고온 수축률이 낮다는 점에서, 내염화 섬유가 바람직하고, 각종 내염화 섬유 중에서 비중이 작고 유연하여 난연성이 우수한 섬유로서 아크릴로니트릴계 내염화 섬유가 바람직하게 사용되고, 이러한 내염화 섬유는 전구체로서의 아크릴계 섬유를 고온의 공기 중에서 가열, 산화함으로써 얻어진다. 시판품으로서는, 후기하는 실시예 및 비교예에서 사용한, Zoltek사제 내염화 섬유 PYRON(등록 상표) 외에, 토호 테낙스(주) 파이로멕스(Pyromex) 등을 들 수 있다. 또한, 일반적으로 메타아라미드계 섬유는 고온 수축률이 높고, 본 발명에서 규정하는 고온 수축률을 충족하지 않지만, 고온 수축률을 억제 처리함으로써 본 발명의 고온 수축률이 범위 내로 한 메타아라미드계 섬유이면, 바람직하게 사용할 수 있다. 차염성 부직포에 있어서의 비용융 섬유의 함유율이 너무 낮으면, 골재로서의 기능이 불충분해지고, 한편 너무 높으면, 열가소성 섬유가 충분히 막 형상으로 퍼지지 않기 때문에, 차염성 부직포에 있어서의 비용융 섬유 A의 함유율은 15 내지 70중량％인 것이 바람직하고, 30 내지 50중량％인 것이 보다 바람직하다.

《열가소성 섬유 B》

본 발명에서 사용하는 열가소성 섬유 B로서는, 상기 LOI값이 본 발명에서 규정하는 범위에 있는 것이지만, 구체예로서는 예를 들어, 이방성 용융 폴리에스테르, 난연성 폴리(알킬렌테레프탈레이트(폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등)), 난연성 폴리(아크릴로니트릴부타디엔스티렌), 난연성 폴리술폰, 폴리(에테르-에테르-케톤), 폴리(에테르-케톤-케톤), 폴리에테르술폰, 폴리아릴레이트, 폴리페닐술폰, 폴리에테르이미드, 폴리아미드이미드 및 이들의 혼합물의 군에서 선택되는 열가소성 수지로 구성되는 섬유를 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용해도, 2종류 이상을 동시에 사용해도 된다. 열가소성 섬유 B의 유리 전이점이 110℃ 이하이면, 비교적 저온에서 결합제 효과를 얻을 수 있으므로, 겉보기 밀도가 올라가고, 또한 강력이 오르므로, 바람직하다. 그 중에서도, LOI값의 높이와 입수의 용이함의 관점에서, 가장 바람직한 것은 폴리페닐렌술피드 섬유(이하, PPS 섬유라고도 함)이다.

본 발명에서 바람직하게 사용되는 PPS 섬유는, 중합체 구성 단위가 -(C₆H₄-S)-를 주된 구조 단위로 하는 중합체를 포함하는 합성 섬유이다. 이들 PPS 중합체의 대표예로서는 폴리페닐렌술피드, 폴리페닐렌술피드술폰, 폴리페닐렌술피드케톤, 이들의 랜덤 공중합체, 블록 공중합체 및 그들의 혼합물 등을 들 수 있다. 특히 바람직한 PPS 중합체로서는, 중합체의 주요 구조 단위로서, -(C₆H₄-S)-로 표시되는 p-페닐렌 단위를, 바람직하게는 90몰％ 이상 함유하는 폴리페닐렌술피드가 바람직하다. 질량의 관점에서는, p-페닐렌 단위를 80질량％, 나아가 90질량％ 이상 함유하는 폴리페닐렌술피드가 바람직하다.

또한 본 발명에서 바람직하게 사용되는 PPS 섬유는, 후기하는 대로 초지법에 사용하는 것이 바람직하고, 그 경우의 섬유 길이는 2 내지 38mm의 범위 내에 있는 것이 바람직하고, 2 내지 10mm의 범위 내에 있는 것이 보다 바람직하다. 섬유 길이가 2 내지 38mm의 범위 내이면, 초지용의 원액에 균일하게 분산이 가능하게 되고, 초지 직후의 젖은 상태(습지)에서 건조 공정을 통과시키는데 필요한 인장 강력을 갖는다. 또한, PPS 섬유의 굵기에 대해서도, 초지용의 원액에 섬유가 응집하지 않고 균일 분산할 수 있는 점에서, 단섬유 섬도는 0.1 내지 10dtex의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.

본 발명에서 사용되는 PPS 섬유의 제조 방법은, 상술한 페닐렌술피드 구조 단위를 갖는 중합체를 그의 융점 이상에서 용융하고, 방사 구금으로부터 방출함으로써 섬유상으로 하는 방법이 바람직하다. 방출된 섬유는, 그대로는 미연신의 PPS 섬유이다. 미연신의 PPS 섬유는, 그의 대부분이 비결정 구조이고, 열을 가함으로써, 섬유끼리를 접착시키는 결합제로서 작용할 수 있다. 한편, 이러한 섬유는 열에 의한 치수 안정성이 모자라므로, 방출에 이어 열 연신하여 배향시켜, 섬유의 강력과 열 치수 안정성을 향상시킨 연신사가 시판되고 있다. PPS 섬유로서는, "토크 컨버터"(등록 상표)(도레이제), "프로콘"(등록 상표)(도요 보세끼제) 등, 복수의 것이 유통되고 있다.

본 발명에 있어서는, 상기 미연신의 PPS 섬유와 연신사를 병용하는 것이 초지 공정 통과성의 점에서 바람직하다. 또한, PPS 섬유 대신 본 발명의 범위를 충족하는 섬유의 연신사와 미연신사를 병용하는 것도 물론 상관없다.

본 발명에 있어서, 열가소성 섬유 B가 비용융 섬유 A와 융착하고 있다란, 열가소성 섬유 B의 융점을 초과하는 열을 부여하여, 열가소성 섬유 B를 일단 용융시킨 후에 냉각하고, 열가소성 섬유 B가 비용융 섬유 A와 일체가 되는 것을 말하는데, 열가소성 섬유 B의 유리 전이점을 초과하는 정도의 열을 가하는 등의 방법에 의해, 열가소성 섬유 B를 연화시킨 뒤에 압력을 가하여, 열가소성 섬유 B와 비용융 섬유 A를 압착시키는 것도 본 발명에 있어서의 융착에 포함된다. 열가소성 섬유 B가 비용융 섬유 A와 융착 또는 압착하고 있으면, 결합제 효과를 얻을 수 있어, 바람직하다.

《비용융 섬유 A 및 열가소성 섬유 B 이외의 섬유 C》

비용융 섬유 A 및 열가소성 섬유 B 이외의 섬유 C를, 부직포에 특정한 성능을 더욱 부가하기 위하여 함유시켜도 된다. 예를 들어, 열 압착 공정 이전에 적당한 열처리를 가하여, 부직포의 강력을 올리고, 공정 통과성을 올리기 위해서, 유리 전이점이나 연화 온도의 비교적 낮은 폴리에틸렌테레프탈레이트나 비닐론 섬유를 사용해도 된다. 특히 비닐론은, 접착성이나 유연성이 우수하므로 바람직하다. 섬유 C의 함유량은 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 한 특별히 제한은 없지만, 차염성 부직포 중의 양으로 20중량％ 이하인 것이 바람직하고, 또한 10중량％ 이하인 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 부직포의 단위 면적당 중량, 두께에 대해서는 본 발명에서 규정하는 밀도를 충족하는 한 특별히 제한은 없고, 요구되는 차염 성능에 의해 적절히 선택되지만, 취급하기 용이함과 차염성의 밸런스라고 하는 점에서는 하기 범위로부터 상기 밀도 범위가 되도록 선택되는 것이 바람직하다. 즉 단위 면적당 중량으로서는 15 내지 400g/㎡인 것이 바람직하고, 20 내지 200g/㎡인 것이 보다 바람직하다. 두께로서는 20 내지 1000㎛인 것이 바람직하고, 35 내지 300㎛인 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 부직포는, 건식법 및 습식법 어느 쪽이나 좋고, 그의 섬유 결합법으로서는 서멀 본드법, 니들 펀치법, 워젯 펀치법 모두 적용된다. 또한, 비용융 섬유를 웹화한 뒤에 열가소성 섬유를 스펀본드법이나 멜트블로우법으로 적층해도 된다. 섬유를 균일하게 복합 분산시키기 위해서는 습식법이 바람직하고, 부직포의 밀도를 높이기 위하여 섬유 결합법으로서 서멀 본드법을 적용하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 서멀 본드법에서의 공정 통과성이나 부직포의 강도를 올리기 위해서, 열 가소 섬유의 일부 또는 전체를 미연신사와 같은 결정화도가 낮은 섬유로 하는 것이 보다 바람직하다. 본 발명의 부직포의 바람직한 형태에 의하면, PPS 섬유의 일부에 미연신의 PPS 섬유를 포함하고, 이 미연신의 PPS 섬유가 융착을 강화하여 부직포를 구성하고 있고, 또한 이 융착이 부직포 표면에 선택적으로 존재하는 것이다. 본 발명의 부직포에 있어서의 연신 PPS 섬유대 미연신 PPS 섬유의 비율은, 3대 1 내지 1대 3이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1대 1이다.

본 발명의 부직포는 예를 들어 이하의 방법으로 제조할 수 있다. 비용융 섬유 A와 열가소성 섬유 B 및 그 이외의 임의 성분인 섬유 C를 2 내지 10mm의 길이로 커트하고, 그것을 적정한 함유율로 물에 분산하여, 와이어(초지망)로 뜨고, 그리고 수분을 건조 제거한다(여기까지의 공정이 초지법임). 그 후, 캘린더 장치에서 가열·가압 처리를 행한다. 각 섬유를 물에 분산할 때, 필요에 따라 분산제나 소포제를 첨가하여, 섬유를 균일하게 분산시킬 수도 있다.

와이어로 뜨고 수분을 건조 제거할 때는, 초지기와 그것에 부속되는 드라이어 파트를 사용할 수 있다. 드라이어 파트에 있어서는, 전의 공정에 있어서 초지기로 뜬 습지를 벨트 상에 이동 탑재하고, 2개의 벨트 사이에 끼워서 물을 짜서, 회전 드럼으로 건조하는 공정을 사용할 수 있다. 회전 드럼의 건조 온도는 90 내지 120℃로 하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 이 온도이면, 수분을 효율적으로 제거할 수 있고, 또한 열가소성 섬유 B에 포함되는 비결정 성분의 결정화가 억제되어, 나중에 이어지는 캘린더 장치에서의 가열·가압에 의해 융착이 충분히 발생하기 때문이다.

본 발명의 부직포 바람직한 제조 방법은, 수분을 건조 제거한 후에 캘린더 장치에서 가열·가압 처리를 행한다. 캘린더 장치는 2개의 롤이 1대 이상으로 형성되고, 가열과 가압 수단을 갖는 것이면 된다. 롤의 재질로서 금속, 페이퍼, 고무 등을 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 그 중에서도 부직포 표면의 미세한 보풀을 감소시키기 위해서는 철 등의 금속의 롤이 적합하게 사용된다.

실시예

이어서, 실시예에 기초하여 본 발명을 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 기술적 범위를 일탈하지 않는 범위에서, 여러 가지 변형이나 수정이 가능하다. 또한, 본 실시예에서 사용하는 각종 특성의 측정 방법은, 이하와 같다.

[단위 면적당 중량]

JIS P 8124(2011년)에 준거하여 측정하고, 1㎡당의 질량(g/㎡)으로 나타냈다.

[두께]

JIS P 8118(2014년)에 준거하여 측정하였다.

[유리 전이점]

유리 전이점은 JIS K 7121(2012년)에 의해 측정하였다.

[LOI값]

LOI값은 JIS K 7201-2(2007년)에 준거하여 측정하였다.

[차염성 평가]

JIS L 1091(섬유 제품의 연소성 시험 방법, 1999년)의 A-1법(45° 마이크로 버너법)에 준한 방법으로 착화하고, 이하와 같이 차염성을 평가하였다. 도 1에 도시한 바와 같이, 화염 길이 L이 45mm인 마이크로 버너(1)를 수직 방향으로 세우고, 수평면에 대하여 45도의 각도로 시험체(2)를 배치하고, 시험체(2)에 대하여 두께 th가 2mm인 스페이서(3)를 개재하여 연소체(4)를 배치하고 연소하는 시험으로 차염성을 평가하였다. 연소체(4)에는 함유 수분율을 균일하게 하기 위하여 표준 상태에서 24시간 방치한, GE 헬스 케어 재팬 가부시키가이샤가 판매하는 정성 여과지 그레이드 2(1002)를 사용하여, 마이크로 버너(1)에 착화하고 나서 연소체(4)가 인화할 때까지의 시간을 초 단위로 측정하였다. 또한, 1분간 불꽃에 노출해도 연소체(4)에 인화하지 않는 경우에는, 「인화 없음」으로 하였다.

이어서, 이하의 실시예 및 비교예에 있어서의 용어에 대하여 설명한다.

《PPS 섬유의 미연신사》

미연신의 PPS 섬유로서, 단섬유 섬도 3.0dtex(직경 17㎛), 커트 길이 6mm의 도레이제 "토르콘"(등록 상표), 제품 번호 S111을 사용하였다. 이 PPS 섬유의 LOI값은 34, 유리 전이점은 92℃이다.

《PPS 섬유의 연신사》

연신된 PPS 섬유로서, 단섬유 섬도 1.0dtex(직경 10㎛), 커트 길이 6mm의 도레이제 "토르콘"(등록 상표), 제품 번호 S301을 사용하였다. 이 PPS 섬유의 LOI값은 34, 유리 전이점은 92℃이다.

《폴리에스테르 섬유의 연신사》

연신된 폴리에스테르 섬유로서, 단섬유 섬도 2.2dtex(직경 14㎛)의 도레이제 "테트론"(등록 상표), 제품 번호 T9615를 6mm로 커트하여 사용하였다. 이 폴리에스테르 섬유의 LOI값은 22, 유리 전이점은 72℃이다.

《핸드메이드 초지기》

바닥에 140 메쉬의 핸드메이드 초지망을 설치한 크기 30cm×30cm, 높이 40cm의 핸드메이드 초지기(구마가이 리끼 고교제)를 사용하였다.

《회전형 건조기》

핸드메이드 초지한 후의 건조에는 회전형 건조기(구마가이 리끼 고교제 ROTARY DRYER DR-200)를 사용하였다.

《가열·가압》

철 롤과 페이퍼 롤을 포함하는 유압식 3축 롤 캘린더 가공기(유리(由利) 롤제, 형식 IH식H3RCM)를 사용하여 가열·가압을 실시하였다.

[실시예 1]

1.7dtex의 Zoltek사제 내염화 섬유 PYRON(등록 상표)을 6mm로 절단하고, 이 내염화 섬유와 PPS 섬유의 미연신사와 PPS 섬유의 연신사를 4대 3대 3의 질량 비율이 되도록 준비하였다. PYRON의 고온 수축률은 1.6％이고, 영률과 섬유 단면의 곱은 0.98N이었다. 그것들을 물에 분산하여 분산액을 제조하였다. 분산액으로부터 핸드메이드 초지기로 습지를 제조하였다. 습지를, 회전형 건조기를 사용하여 110℃에서 70초간 가열, 건조하고, 계속하여 철 롤 표면 온도를 200℃로 하고, 선압 490N/cm, 롤 회전 속도 5m/분으로 편면 1회씩, 계 2회, 가열·가압하여, 부직포를 얻었다. 얻어진 부직포는 단위 면적당 중량 37.3g/㎡, 두께 61㎛이고, 이들로부터 계산한 밀도는 611kg/㎥가 되고, 치밀하고 또한 부드러움을 가지면서도 충분한 팽팽함도 구비하고 있었다. 본 실시예 1 및 후기하는 실시예 2 내지 4 및 비교예 1 내지 3에 있어서 얻어지는 부직포가, 차염성을 평가하는 연소 시험에 있어서의 시험체가 된다. 본 부직포의 차염 평가에서는 1분간, 연소체에 인화하지 않고, 충분한 차염성을 갖고 있었다. 또한, 본 부직포를 90° 이상 절곡해도 파단되는 일은 없고, 천공도 발생하지 않고, 우수한 굽힘 가공성을 갖고 있는 것을 알 수 있었다.

[실시예 2]

1.7dtex의 Zoltek사제 내염화 섬유 PYRON(등록 상표)을 6mm로 절단하고, 이 내염화 섬유와 PPS 섬유의 미연신사와 PPS 섬유의 연신사를 2대 4대 4의 질량 비율이 되도록 준비하였다. PYRON의 고온 수축률은 1.6％이고, 영률과 섬유 단면의 곱은 0.98N이었다. 그것들을 물에 분산하여 분산액을 제조하였다. 분산액으로부터 핸드메이드 초지기로 습지를 제조하였다. 습지를, 회전형 건조기를 사용하여 110℃에서 70초간 가열, 건조하고, 계속하여 철 롤 표면 온도를 200℃로 하고, 선압 490N/cm, 롤 회전 속도 5m/분으로 편면 1회씩, 계 2회, 가열·가압하여, 부직포를 얻었다. 얻어진 부직포는 단위 면적당 중량 40g/㎡, 두께 57㎛이고, 이들로부터 계산한 밀도는 702kg/㎥가 되고, 치밀하고 또한 부드러움을 가지면서도 충분한 팽팽함도 구비하고 있었다. 본 부직포의 차염 평가에서는 1분간, 연소체에 인화하지 않고 차염 성능은 갖지만, 실시예 1에 비하여 연소체의 탄화 면적은 크고, 약간의 잔사가 보였다. 본 부직포를 90° 이상 절곡해도 파단되는 일은 없고, 천공도 발생하지 않고, 우수한 굽힘 가공성을 갖고 있는 것을 알 수 있었다.

[실시예 3]

1.7dtex의 Zoltek사제 내염화 섬유 PYRON(등록 상표)을 6mm로 절단하고, 이 내염화 섬유와 PPS 섬유의 미연신사와 PPS 섬유의 연신사를 6대 2대 2의 질량 비율이 되도록 준비하였다. PYRON의 고온 수축률은 1.6％이고, 영률과 섬유 단면의 곱은 0.98N이었다. 그것들을 물에 분산하여 분산액을 제조하였다. 분산액으로부터 핸드메이드 초지기로 습지를 제조하였다. 습지를, 회전형 건조기를 사용하여 110℃에서 70초간 가열, 건조하고, 계속하여 철 롤 표면 온도를 200℃로 하고, 선압 490N/cm, 롤 회전 속도 5m/분으로 편면 1회씩, 계 2회, 가열·가압하여, 부직포를 얻었다. 얻어진 부직포는 단위 면적당 중량 39g/㎡, 두께 136㎛이고, 이들로부터 계산한 밀도는 287kg/㎥가 되어 약간 느슨해도, 공업적으로는 취급할 수 있는 범주의 종이였다. 본 부직포의 차염 평가에서는 1분간, 연소체에 인화하는 일이 없고, 충분한 차염 성능을 갖지만, 실시예 1에 비하여 연소체의 탄화 면적은 컸다. 본 부직포를 90° 이상 절곡해도 파단되는 일은 없고, 천공도 발생하지 않고, 우수한 굽힘 가공성을 갖고 있는 것을 알 수 있었다.

[실시예 4]

1.7dtex의 Zoltek사제 내염화 섬유 PYRON(등록 상표)을 6mm로 절단하고, 이 내염화 섬유와 폴리에스테르 섬유(섬유 C)의 연신사와 PPS 섬유의 미연신사와 PPS 섬유의 연신사를 4대 1대 2대 3의 질량 비율이 되도록 준비하였다. PYRON의 고온 수축률은 1.6％이고, 영률과 섬유 단면의 곱은 0.98N이었다. 그것들을 물에 분산하여 분산액을 제조하였다. 분산액으로부터 핸드메이드 초지기로 습지를 제조하였다. 습지를, 회전형 건조기를 사용하여 110℃에서 70초간 가열, 건조하고, 계속하여 철 롤 표면 온도를 200℃로 하고, 선압 490N/cm, 롤 회전 속도 5m/분으로 편면 1회씩, 계 2회, 가열·가압하여, 부직포를 얻었다. 얻어진 부직포는 단위 면적당 중량 39g/㎡, 두께 57㎛이고, 이들로부터 계산한 밀도는 684kg/㎥가 되고, 치밀하고 또한 부드러움을 가지면서도 충분한 팽팽함도 구비하고 있었다. 차염 평가에서는 버너 착화 직후에 시험체 표면에 한순간 불꽃이 확인되었지만, 직후에 자기 소화하여, 1분간, 연소체에 인화하는 일도 없고, 충분한 차염성을 갖고 있었다. 또한, 본 부직포를 90° 이상 절곡해도 파단되는 일은 없고, 천공도 발생하지 않고, 우수한 굽힘 가공성을 갖고 있는 것을 알 수 있었다.

[비교예 1]

1.67dtex의 메타아라미드 섬유를 6mm로 절단하고, 이 메타아라미드 섬유와 PPS 섬유의 미연신사와 PPS 섬유의 연신사를 4대 3대 3의 질량 비율이 되도록 준비하였다. 메타아라미드 섬유의 고온 수축률은 5.0％이고, 영률과 섬유 단면의 곱은 1.09N이었다. 그것들을 물에 분산하여 분산액을 제조하였다. 분산액으로부터 핸드메이드 초지기로 습지를 제조하였다. 습지를, 회전형 건조기를 사용하여 110℃에서 70초간 가열, 건조하고, 계속하여 철 롤 표면 온도를 200℃로 하고, 선압 490N/cm, 롤 회전 속도 5m/분으로 편면 1회씩, 계 2회, 가열·가압하여, 부직포를 얻었다. 얻어진 부직포는 단위 면적당 중량 38g/㎡, 두께 62㎛이고, 이들로부터 계산한 밀도는 613kg/㎥가 되고, 치밀하고 또한 부드러움을 가지면서도 충분한 팽팽함도 구비하고 있었다. 그러나, 차염 평가에서는 버너 인화 후 5초 되지 않아, 버너 바로 위에 구멍이 뚫려, 연소체에 인화하여 불길이 번졌다. 차염성을 갖고 있다고는 할 수 없다. 본 부직포를 90° 이상 절곡해도 파단되는 일은 없고, 천공도 발생하지 않고, 우수한 굽힘 가공성을 갖고 있는 것을 알 수 있었다.

[비교예 2]

1.7dtex의 Zoltek사제 내염화 섬유 PYRON(등록 상표)을 6mm로 절단하고, 이 내염화 섬유와 폴리에스테르 섬유의 연신사를 4대 6의 질량 비율이 되도록 준비하였다. PYRON의 고온 수축률은 1.6％이고, 영률과 섬유 단면의 곱은 0.98N이었다. 그것들을 물에 분산하여 분산액을 제조하였다. 분산액으로부터 핸드메이드 초지기로 습지를 제조하였다. 습지를, 회전형 건조기를 사용하여 110℃에서 70초간 가열, 건조하고, 계속하여 철 롤 표면 온도를 170℃로 하고, 선압 490N/cm, 롤 회전 속도 5m/분으로 편면 1회씩, 계 2회, 가열·가압하여, 부직포를 얻었다. 얻어진 부직포는 단위 면적당 중량 37g/㎡, 두께 61㎛이고, 이들로부터 계산한 밀도는 606kg/㎥가 되고, 치밀하고 또한 부드러움을 가지면서도 충분한 팽팽함도 구비하고 있었다. 그러나, 차염 평가에서는 버너 인화 후 1초 되지 않아, 시험체 자신에도 인화하여, 난연성을 가질 수 없는 것이었다. 본 부직포를 90° 이상 절곡해도 파단되는 일은 없고, 천공도 발생하지 않고, 우수한 굽힘 가공성을 갖고 있는 것을 알 수 있었다.

[비교예 3]

단섬유 직경 7㎛의 PAN계 탄소 섬유를 6mm로 절단하고, 이 PAN계 탄소 섬유와 PPS 섬유의 미연신사와 PPS 섬유의 연신사를 4대 3대 3의 질량 비율이 되도록 준비하였다. 탄소 섬유의 고온 수축률은 0％이고, 영률과 섬유 단면의 곱은 9.04N이었다. 그것들을 물에 분산하여 분산액을 제조하였다. 분산액으로부터 핸드메이드 초지기로 습지를 제조하였다. 습지를, 회전형 건조기를 사용하여 110℃에서 70초간 가열, 건조하고, 계속하여 철 롤 표면 온도를 200℃로 하고, 선압 490N/cm, 롤 회전 속도 5m/분으로 편면 1회씩, 계 2회, 가열·가압하여, 부직포를 얻었다. 얻어진 부직포는 단위 면적당 중량 39g/㎡, 두께 95㎛이고, 이들로부터 계산한 밀도는 410kg/㎥가 되었다. 차염 평가에서는 1분간, 연소체에 인화하지 않고, 충분한 차염성을 갖고 있었지만, 본 부직포를 90° 이상 절곡하면, 굴곡부에서 함유되는 탄소 섬유가 파단되어, 부분적으로는 천공도 발생하고, 매우 핸들링이 나빠서, 굽힘 가공 등을 실시하는 것은 불가능하였다.

하기의 표 1에 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3의 차염성 평가 결과와 굽힘 가공성을 통합하여 나타낸다.

본 발명은 화재의 연소 방지에 유효하고, 난연성이 요구되는 벽재, 바닥재, 천정재 등에 사용하기에 적합하다.

1: 마이크로 버너
2: 시험체
3: 스페이서
4: 연소체

Claims

고온 수축률이 3％ 이하이고, 또한 영률과 당해 섬유의 단면적의 곱이 2.0N 이하인 비용융 섬유 A와, JIS K 7201-2(2007년)에 준거하는 LOI값이 25 이상인 열가소성 섬유 B를 포함하고, 밀도가 200kg/㎥ 이상인 것을 특징으로 하는 차염성 부직포.
제1항에 있어서, 상기 비용융 섬유 A의 함유율이 15 내지 70중량％인, 차염성 부직포.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 비용융 섬유 A 및 열가소성 섬유 B 이외의 섬유 C를 20중량％ 이하 함유하는, 차염성 부직포.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열가소성 섬유 B가 비용융 섬유 A와 융착하고 있는, 차염성 부직포.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비용융 섬유 A가 내염화 섬유 또는 메타아라미드계 섬유인, 차염성 부직포.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열가소성 섬유 B가, 이방성 용융 폴리에스테르, 난연성 폴리(알킬렌테레프탈레이트), 난연성 폴리(아크릴로니트릴부타디엔스티렌), 난연성 폴리술폰, 폴리(에테르-에테르-케톤), 폴리(에테르-케톤-케톤), 폴리에테르술폰, 폴리아릴레이트, 폴리페닐술폰, 폴리에테르이미드, 폴리아미드이미드 및 이들의 혼합물의 군에서 선택되는 수지를 포함하는 섬유인, 차염성 부직포.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열가소성 섬유 B의 유리 전이점이 110℃ 이하인, 차염성 부직포.