KR20190056372A - 차염성 편물 - Google Patents

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KR20190056372A
KR20190056372A KR1020197008319A KR20197008319A KR20190056372A KR 20190056372 A KR20190056372 A KR 20190056372A KR 1020197008319 A KR1020197008319 A KR 1020197008319A KR 20197008319 A KR20197008319 A KR 20197008319A KR 20190056372 A KR20190056372 A KR 20190056372A
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fibers
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thermoplastic
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KR1020197008319A
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마사루 하라다
히로시 츠치쿠라
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도레이 카부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 차염성 편물은, 고온 수축률이 3％ 이하인 비용융 섬유 A와, JIS K 7201-2(2007년)에 준거하는 LOI값이 25 이상이고 또한 융점이 비용융 섬유 A의 발화 온도보다도 낮은 융점을 갖는 열가소성 섬유 B를 포함하는 편물로서, 해당 편물을 구성하는 실의 파단 신도가 5％보다도 크고, 또한 편물의 완전 조직에 있어서의 투영 면적에 있어서, 상기 비용융 섬유 A의 면적률이 10％ 이상 또한 상기 열가소성 섬유 B의 면적률이 5％ 이상 또한 JIS L 1096-A법(2010년)에 준거하는 두께가 0.08mm 이상인 것을 특징으로 한다. 본 발명은 높은 차염성을 구비한 차염성 편물을 제공한다.

Description

차염성 편물
본 발명은, 차염성 편물에 관한 것이다.
종래부터 난연성이 요구되는 용도에서는, 폴리에스테르, 나일론, 셀룰로오스계 섬유에 난연 효과가 있는 약제를 원사 단계에서 이겨 넣는 방법이나 후속 가공에서 부여하는 방법이 채용되어 왔다.
난연제로서는, 할로겐계나 인계가 일반적으로 사용되지만, 최근 몇년간, 환경 규제에 의해, 할로겐계 약제로부터 인계 약제로의 치환이 진행되고 있다. 그러나, 인계 약제로는, 종래의 할로겐계 약제의 난연 효과에 미치지 못하는 것이 있다.
그래서, 보다 높은 난연성을 부여하는 방법으로서, 높은 난연성을 가진 폴리머를 복합하는 방법이 있다. 예를 들어, 탄화형 난연 폴리머의 메타아라미드와 난연 처리한 폴리에스테르 및 모다크릴 섬유의 복합체(특허문헌 1)나, 메타아라미드와 PPS의 복합체(특허문헌 2), 혹은 내염화사와 난연 처리한 폴리에스테르의 복합체(특허문헌 3) 등이 알려져 있다.
일본 특허 공개 평11-293542호 공보 일본 특허 공개 평01-272836호 공보 일본 특허 공개 제2005-334525호 공보
그러나, 종래의 난연 성능은, JIS에 규정된 LOI값이나, 소방법에 정해진 방염 규격에 의한 것으로서, 모두 착화원이나 가열 시간이 규격화된 조건하에서의 성능이며, 실제의 화재와 같이 장시간 불꽃에 노출되었을 때의 연소 방지시에 충분하다고는 할 수 없었다. 장시간의 연소 방지 효과를 부여하기 위해서는, 난연 소재의 두께를 충분히 두껍게 하거나, 혹은 불연성의 무기 재료와의 복합화가 부득이하게 되어, 그 때문에 감촉이 크게 손상되고, 유연성이 부족해질 뿐만 아니라, 곡면 상으로의 시공성이 저하된다는 문제점을 갖고 있었다.
특허문헌 1에 기재된 방법에서는, 유연성이 있으며, 또한 LOI값도 높고 난연성이 우수하긴 하지만, 메타아라미드는 온도 상승에 의해 급격하게 수축·경화되어버리기 때문에, 국소적으로 응력 집중이 발생하여 텍스타일 형태를 유지할 수 없어, 장시간 불꽃을 차단하는 성능이 부족하다.
또한, 특허문헌 2에서는, 메타아라미드와 PPS를 복합함으로써 내약품성이 우수하고, LOI값도 높다는 것이 개시되어 있지만, 실 형상에서의 평가이며, 장시간 불꽃을 차단하기 위한 텍스타일 형태에 대하여 기재되어 있지 않다. 또한, 이러한 기술을 그대로 사용하여 텍스타일 형태로 해도 장시간 불꽃을 차단하는 성능에 있어서 충분하다고는 할 수 없다.
또한, 특허문헌 3에서는, 내염화사와 난연 폴리에스테르의 직물이 개시되어 있지만, 경사는 난연 폴리에스테르이기 때문에, 난연성은 나타내긴 하지만, 장시간의 접염에 의해 직물 구조가 붕괴되어버려, 불꽃을 차단하는 성능이 부족하다.
본 발명은, 이러한 종래의 난연성 패브릭이 갖는 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 높은 차염성을 구비한 차염성 편물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 차염성 편물은 상기 과제를 해결하기 위해, 다음의 구성을 갖는다. 즉,
고온 수축률이 3％ 이하인 비용융 섬유 A와, JIS K 7201-2(2007년)에 준거하는 LOI값이 25 이상이고 또한 융점이 비용융 섬유 A의 발화 온도보다도 낮은 융점을 갖는 열가소성 섬유 B를 포함하는 편물로서, 해당 편물을 구성하는 실의 파단 신도가 5％보다도 크고, 또한 편물의 완전 조직에 있어서의 투영 면적에 있어서, 상기 비용융 섬유 A의 면적률이 10％ 이상 또한 상기 열가소성 섬유 B의 면적률이 5％ 이상 또한 JIS L 1096-A법(2010년)에 준거하는 두께가 0.08mm 이상인 차염성 편물이다.
본 발명의 차염성 편물은, 상기 비용융 섬유 A 및 열가소성 섬유 B 이외의 섬유 C를 편물의 완전 조직에 있어서의 투영 면적의 면적률로 20％ 이하 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명의 차염성 편물은, 상기 비용융 섬유 A가 내염화 섬유, 메타아라미드계 섬유, 유리 섬유 및 이들의 혼합물의 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.
본 발명의 차염성 편물은, 상기 열가소성 섬유 B가 폴리페닐렌술피드, 난연성 액정 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 군으로부터 선택되는 수지를 포함하는 섬유인 것이 바람직하다.
본 발명의 차염성 편물은, 상기한 구성을 구비함으로써 높은 차염성을 구비하고 있다.
도 1은 차염성을 평가하기 위한 연소 시험을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 편물의 완전 조직 및 각각의 섬유의 투영 면적을 설명하기 위한 천축편(天竺編) 조직의 개념도이다.
본 발명에 대하여 설명한다.
《고온 수축률》
본 발명에서 고온 수축률이란, 부직포의 원료가 되는 섬유를 표준 상태(20℃, 상대 습도 65％) 중에서 12시간 방치한 후, 0.1cN/dtex의 장력을 부여하여 원래 길이 L0을 측정하고, 그의 섬유에 대하여 하중을 부가하지 않고 290℃의 건열 분위기에 30분간 폭로하고, 표준 상태(20℃, 상대 습도 65％) 중에서 충분히 냉각한 후, 또한 섬유에 대하여 0.1cN/dtex의 장력을 부여하여 길이 L1을 측정하고, L0 및 L1로부터 이하의 식으로 구해지는 수치이다.
고온 수축률=〔(L0-L1)/L0〕×100(％)
본 발명의 차염성 편물에 있어서, 비용융 섬유 A의 고온 수축률은 3％ 이하이다. 불꽃이 가까워져 열이 가해지면 열가소성 섬유가 용융되고, 용융된 열가소성 섬유가 비용융 섬유(골재)의 표면을 따라 박막 형상으로 넓어진다. 더욱 온도가 높아지면, 이윽고 양쪽 섬유는 탄화되지만, 비용융 섬유의 고온 수축률이 3％ 이하를 초과하면, 고온이 된 접염부 부근은 수축되기 쉽고, 또한 불꽃이 접하지 않은 저온부와 고온도부의 사이에서 발생한 열 응력에 의한 편물의 파단이 발생하기 쉽기 때문에, 장시간 불꽃을 차단할 수 없다. 이 점에서, 고온 수축률은 낮고, 편물을 구성하는 실의 파단 신도는 높은 편이 바람직하지만, 줄어들지 않더라도 열에 의해 대폭 팽창되어도 편물 구조가 붕괴되고, 이 부분으로부터 불꽃이 관통하는 원인이 되기 때문에, 고온 수축률은 -5％ 이상인 것이 바람직하다. 그 중에서도 고온 수축률이 0 내지 2％인 것이 바람직하다.
《LOI값》
LOI값은, 질소와 산소의 혼합 기체에 있어서, 물질의 연소를 지속시키는 데 필요한 최소 산소량의 용적 백분율이며, LOI값이 높을수록 불타기 어렵다고 할 수 있다. 그래서, 본 발명의 차염성 편물의 열가소성 섬유 B의 JIS K 7201-2(2007년)에 준거하는 LOI값은 25 이상이다. 열가소성 섬유 B의 LOI값이 25가 되지 않으면, 열가소성 섬유는 불타기 쉽고, 화원을 이격해도 소화되기 어려워, 연소를 방지할 수 없다. LOI값은 높은 편이 바람직하지만, 현실적으로 입수 가능한 물질의 LOI값의 상한은 65 정도이다.
《발화 온도》
발화 온도는, JIS K7193(2010년)에 준거한 방법으로 측정한 자연 발화 온도이다.
《융점》
융점은, JIS K7121(2012년)에 준거한 방법으로 측정한 값이다. 10℃/분으로 가열했을 때의 융해 피크 온도의 값을 말한다.
《실의 파단 신도》
실의 파단 신도는, JIS L1095(2010년)에 준거한 방법으로 측정한 것을 말한다. 구체적으로는, 0.2cN/dtex의 첫하중을 가하여, 파지 간격 200mm, 인장 속도 100％변형/분의 조건으로 인장 시험을 행하고, 실이 파단된 시점의 신도로 한다. 50회 시험을 행하고, 파지 부분에서 파단된 것을 제외한 것의 평균값을 채용한다.
본 발명의 차염성 직물을 구성하는 실의 파단 신도는 5％ 이상이다. 실의 파단 신도가 5％가 되지 않으면, 접염하고 있는 고온부와 불꽃이 접하지 않은 저온부 사이에서 발생한 열 응력에 의한 편물의 파단이 발생하기 쉽기 때문에, 장시간 불꽃을 차단할 수 없으며, 장력을 가하여 시공하는 것은 불가능하다.
《비용융 섬유 A》
본 발명에 있어서, 비용융 섬유 A란 불꽃에 노출되었을 때에 액화되지 않고 섬유 형상을 유지하는 섬유를 말하며, 700℃의 온도에서 액화 및 발화되지 않는 것이 바람직하고, 800℃ 이상의 온도에서 액화 및 발화되지 않는 것이 더욱 바람직하다. 상기 고온 수축률이 본 발명에서 규정하는 범위에 있는 비용융 섬유로서, 예를 들어 내염화 섬유, 메타아라미드계 섬유 및 유리 섬유를 들 수 있다. 내염화 섬유는, 아크릴로니트릴계, 피치계, 셀룰로오스계, 페놀계 섬유 등으로부터 선택되는 섬유를 원료로서 내염화 처리를 행한 섬유이다. 이들은 단독으로 사용해도 2종류 이상을 동시에 사용해도 된다. 그 중에서도, 고온 수축률이 낮고 또한, 후술하는 열가소성 섬유 B가 접염시에 형성하는 피막에 의한 산소 차단 효과에 의해 탄소화가 진행되고, 고온하에서의 내열성이 더욱 향상되는 내염화 섬유가 바람직하며, 각종 내염화 섬유 중에서 비중이 작고 유연하며 난연성이 우수한 섬유로서 아크릴로니트릴계 내염화 섬유가 보다 바람직하게 사용되고, 이러한 내염화 섬유는 전구체로서의 아크릴계 섬유를 고온의 공기 중에서 가열, 산화함으로써 얻어진다. 시판품으로서는, 후술하는 실시예 및 비교예에서 사용한, Zoltek사제 내염화 섬유 "PYRON"(등록 상표) 외에, 도호 테낙스(주) "파이로멕스"(Pyromex)(등록 상표) 등을 들 수 있다. 또한, 일반적으로 메타아라미드계 섬유는 고온 수축률이 높고, 본 발명에서 규정하는 고온 수축률을 만족하지 않지만, 고온 수축률을 억제 처리함으로써 본 발명의 고온 수축률의 범위 내로 한 메타아라미드계 섬유이면 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 일반적으로 유리 섬유는 파단 신도가 작고, 본 발명에서 규정하는 파단 신도의 범위를 만족하지 않지만, 방적사로서 사용하거나, 상이한 소재와 복합함으로써 직물을 구성하는 실로서 본 발명의 파단 신도 내로 한 유리 섬유이면 바람직하게 사용할 수 있다.
또한 본 발명에서 바람직하게 사용되는 비용융 섬유는, 비용융 섬유 단독 혹은 상이한 소재와 복합하는 방법으로 사용되며, 필라멘트, 스테이플 중 어느 형태여도 된다. 스테이플을 방적하여 사용하는 경우에는, 섬유 길이는 30 내지 60mm의 범위 내에 있는 것이 바람직하고, 38 내지 51mm의 범위 내에 있는 것이 보다 바람직하다. 섬유 길이가 38 내지 51mm의 범위 내이면, 일반적인 방적 공정에서 방적사로 하는 것이 가능하고, 상이한 소재와 혼방하는 것이 용이하다. 또한, 비용융 섬유의 단섬유의 굵기에 대해서도 특별히 한정되는 것은 아니지만, 방적 공정의 통과성의 관점에서, 단섬유 섬도는 0.1 내지 10dtex의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.
《열가소성 섬유 B》
본 발명에서 사용하는 열가소성 섬유 B는, 상기 LOI값이 25 이상이고, 또한 융점이 비용융 섬유 A의 발화 온도보다도 낮은 융점을 갖는다. 열가소성 섬유 B의 LOI값이 25가 되지 않으면, 공기 중에서의 연소를 억제할 수 없어, 폴리머가 탄화되기 어렵다. 열가소성 섬유 B의 융점이 비용융 섬유 A의 발화 온도 이상이면, 용융된 폴리머가 비용융 섬유 A의 표면 및 섬유간에서 피막을 형성하기 전에 발해버리기 때문에, 차염 효과는 기대할 수 없다. 열가소성 섬유 B의 융점은, 비용융 섬유 A의 발화 온도보다도 200℃ 이상 낮은 것이 바람직하고, 300℃ 이상 낮은 것이 더욱 바람직하다. 구체예로서는 예를 들어, 폴리페닐렌술피드, 난연성 액정 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 군으로부터 선택되는 열가소성 수지로 구성되는 섬유를 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용해도, 2종류 이상을 동시에 사용해도 된다. 이들 중에서 LOI값의 높이 및 융점의 범위 및 입수의 용이함의 관점에서, 가장 바람직한 것은 폴리페닐렌술피드 섬유(이하, PPS 섬유라고도 한다)이다. 또한, LOI값이 본 발명에서 규정하는 범위에 없는 폴리머여도, 난연제로 처리함으로써, 처리 후의 LOI값이 본 발명에서 규정하는 범위 내이면 바람직하게 사용할 수 있다. 난연제는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 열 분해시에 인산 혹은 황산을 생성하고, 폴리머 기재를 탈수 탄화시키는 기구를 발현하는 인계나 황계의 난연제가 바람직하다.
또한 본 발명에서 사용되는 열가소성 섬유 B는, 상기 열가소성 수지 단독 혹은 상이한 소재와 복합하는 방법으로 사용되며, 필라멘트, 스테이플 중 어느 형태여도 된다. 스테이플을 방적하여 사용하는 경우에는, 섬유 길이는 30 내지 60mm의 범위 내에 있는 것이 바람직하고, 38 내지 51mm의 범위 내에 있는 것이 보다 바람직하다. 섬유 길이가 38 내지 51mm의 범위 내이면, 일반적인 방적 공정에서 방적사로 하는 것이 가능하고, 상이한 소재와 혼방하는 것이 용이하다. 또한, 열가소성 섬유 B의 단섬유의 굵기에 대해서도 특별히 한정되는 것은 아니지만, 방적 공정의 통과성의 관점에서, 단섬유 섬도는 0.1 내지 10dtex의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.
필라멘트로서 사용하는 경우의 총 섬도, 방적사로 하는 경우의 번수로서는 특별히 제한은 없으며, 본 발명의 규정을 만족하는 범위이면 되고, 원하는 두께를 고려하여 적절히 선택하면 된다.
본 발명에서 바람직하게 사용되는 PPS 섬유는, 폴리머 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 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. 특히 바람직한 PPS 중합체로서는, 폴리머의 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, PPS 섬유 단독 혹은 상이한 소재와 복합하는 방법으로 사용되며, 필라멘트, 스테이플 중 어느 형태여도 된다. 스테이플을 방적하여 사용하는 경우에는, 섬유 길이는 30 내지 60mm의 범위 내에 있는 것이 바람직하고, 38 내지 51mm의 범위 내에 있는 것이 보다 바람직하다. 섬유 길이가 38 내지 51mm의 범위 내이면, 일반적인 방적 공정에서 방적사로 하는 것이 가능하고, 상이한 소재와 혼방하는 것이 용이하다. 또한, PPS의 단섬유의 굵기에 대해서도 특별히 한정되는 것은 아니지만, 방적 공정의 통과성의 관점에서, 단섬유 섬도는 0.1 내지 10dtex의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 PPS 섬유의 제조 방법은, 상술한 페닐렌술피드 구조 단위를 갖는 폴리머를 그의 융점 이상에서 용융하고, 방사 구금으로부터 방출함으로써 섬유 형상으로 하는 방법이 바람직하다. 방출된 섬유는, 그대로는 미연신된 PPS 섬유이다. 미연신된 PPS 섬유는 그의 대부분이 비결정 구조이며, 파단 신도는 높다. 한편, 이러한 섬유는 열에 의한 치수 안정성이 부족하기 때문에, 방출에 이어서 열 연신하여 배향시키고, 섬유의 강력과 열 치수 안정성을 향상시킨 연신사가 시판되고 있다. PPS 섬유로서는, "토르콘"(등록 상표)(도레이(주)제), "프로콘"(등록 상표)(도요보(주)제) 등 복수의 것이 유통되고 있다.
본 발명에 있어서는, 본 발명의 범위를 만족하는 범위에서 상기 미연신된 PPS 섬유와 연신사를 병용할 수 있다. 또한, PPS 섬유 대신에 본 발명의 범위를 만족하는 섬유의 연신사와 미연신사를 병용하는 것이어도 물론 상관없다.
《비용융 섬유 A 및 열가소성 섬유 B 이외의 섬유 C》
비용융 섬유 A 및 열가소성 섬유 B 이외의 섬유 C를, 편물에 특정한 성능을 더 부가하기 위해 함유시켜도 된다. 예를 들어, 편물의 흡습성이나 흡수성을 향상시키기 위해, 비닐론 섬유, 열가소성 섬유 B 이외의 폴리에스테르 섬유, 나일론 섬유 등을 사용해도 된다. 또한, 스트레치성을 부여하기 위해, 스판덱스 섬유를 사용해도 된다. 스판덱스 섬유의 예로서는, 도레이 오페론 텍스(주)의 "라이크라"(등록 상표), 아사히 가세이 가부시키가이샤의 "로이카"(등록 상표), 효성 코퍼레이션의 "크레오라"(등록 상표) 등을 들 수 있다. 섬유 C의 함유량은 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 한 특별히 제한은 없지만, 차염성 편물의 완전 조직에 있어서의 투영 면적에 있어서, 상기 비용융 섬유 A 및 열가소성 섬유 B 이외의 섬유 C의 면적률이 20％ 이하인 것이 바람직하고, 10％ 이하인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 편물 두께는 JIS L 1096(2010년)에 준거하는 방법으로 측정한 것이며, 0.08mm 이상이다. 편물의 두께는 0.3mm 이상인 것이 바람직하다. 편물의 두께가 0.08mm가 되지 않으면, 충분한 차염 성능을 얻을 수 없다.
본 발명의 편물의 밀도는 특별히 제한은 없지만, 편물의 형태 안정성이나 스트레치성과, 목표로 하는 차염성을 고려하여 결정하면 된다.
본 발명의 편물에 사용하는 실의 형태로서, 방적사, 필라멘트사 모두 사용할 수 있다.
방적사의 경우에는, 비용융 섬유 A 및 열가소성 섬유 B 각각을 방적사로 해도 되고, 본 발명의 범위 내에서 비용융 섬유 A 및 열가소성 섬유 B를 소정의 비율로 혼방해도 된다. 섬유끼리의 락합성(絡合性)을 충분히 얻기 위해서는, 섬유의 권축수는 7개/2.54cm 이상인 것이 바람직하지만, 권축수가 지나치게 많으면 소면기에 의해 슬라이버로 하는 공정의 통과성이 나빠지기 때문에, 30개/2.54cm 미만인 것이 바람직하다. 비용융 섬유 A 및 열가소성 섬유 B를 혼방하는 경우에는, 모두 동일한 길이의 단섬유를 사용하는 것이 보다 균일한 방적사를 얻을 수 있기 때문에 바람직하다. 또한 동일한 길이는 엄밀하게 동일하지 않아도 되고, 비용융 섬유 A의 길이에 대하여 ±5％ 정도의 차이가 있어도 된다. 이러한 관점에서, 비용융 섬유의 섬유 길이도, 용융 섬유의 섬유 길이도 섬유 길이는 30 내지 60mm의 범위 내에 있는 것이 바람직하고, 38 내지 51mm의 범위 내에 있는 것이 보다 바람직하다. 혼방사는, 예를 들어 우선 개섬 장치를 사용하여 균일하게 혼합하고, 이어서 소면기에 의해 슬라이버로 하고, 연조기로 연신하고, 조방, 정방하는 공정을 거침으로써 얻어진다. 얻어진 방적사를 복수개 합쳐서 꼬아도 된다.
필라멘트의 경우에는, 비용융 섬유 A 및 열가소성 섬유 B의 각각의 가연 가공사, 혹은 에어 혼섬이나 복합 가연 등의 방법에 의해 비용융 섬유 A 및 열가소성 섬유 B를 복합한 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 편물은, 상기에서 얻어진 방적사 혹은 필라멘트사를 사용하여, 횡편기, 후루패션편기, 환편기, 컴퓨터 자카드편기, 양말편기, 통편기와 같은 위편기나, 트리코편기, 라셀편기에어젯 직기, 밀라니즈편기와 같은 경편기를 사용하여 편성한다. 스판덱스사를 삽입하기 위한 드래프트 급사 장치를 구비하고 있어도 된다. 편물 조직은, 감촉이나 의장성에 맞춰서 선택하면 되고, 위편으로는 천축편, 고무편, 펄편, 턱편, 부편, 레이스편이나 이들의 변화 조직 등을 들 수 있으며, 경편으로는 싱글·덴비편, 싱글·반다이크편, 싱글·코드편, 베를린 편, 더브루·덴비편, 아틀라스편, 코드편, 하프·트리코트편, 새틴편, 샥스킨편이나 이들의 변화 조직 등을 들 수 있다.
《면적률》
편물을 구성하는 실 및 편물 구조는, 편물의 완전 조직에 있어서의 투영 면적에 있어서, 상기 비용융 섬유 A의 면적률이 10％ 이상 또한 상기 열가소성 섬유 B의 면적률이 5％이다. 비용융 섬유 A의 면적률이 10％가 되지 않으면, 골재로서의 기능이 불충분해진다. 비용융 섬유 A의 면적률은 15％ 이상인 것이 바람직하다. 열가소성 섬유 B의 면적률이 5％가 되지 않으면, 골재의 비용융 섬유의 사이에 열가소성 섬유가 막 형상으로 충분히 넓어지지 않게 된다. 열가소성 섬유 B의 면적률은 10％ 이상인 것이 바람직하다.
이하, 면적률의 산출법에 대하여 설명한다.
여기서, 편물의 완전 조직이란, 그의 편물을 구성하는 최소의 반복 단위를 말한다. 편물을 구성하는 실의 면번수를 Ne라 하고, 실의 단면이 원형인 것으로 간주하여 환산하면, 실의 밀도가 ρ(g/cm3)일 때, 실의 직경 D(cm)는 다음 식으로 산출된다. 섬유의 밀도 ρ는, ASTM D4018-11에 준거하는 방법으로 측정하였다.
D=0.08673/{(Ne×ρ)1/2}
여기서, 직물을 구성하는 실이 2종류의 섬유 α와 섬유 β의 복합체인 경우에는, 실의 밀도 ρ'은, 각각의 섬유의 밀도를 ρα 및 ρβ, 중량 혼율을 Wtα 및 Wtβ라 했을 때, 다음 식으로 산출된다.
ρ'=(ρα×Wtα)+(ρβ×Wtβ)
단, Wtα+Wtβ=1이다.
예를 들어, 천축편 조직의 경우에는, 도 2로 표현된다. 도 2는 편물의 완전 조직 및 각각의 섬유의 투영 면적을 설명하기 위한 천축편 조직의 개념도이다. 1인치(2.54cm)당의 위사 방향의 루프수 21 및 동 경사 방향의 루프수 22를 각각 W웨일/인치(2.54cm), C 코스/인치라 했을 때, 1인치(2.54cm) 사방의 평면에 합계 W×C개의 루프가 존재한다. 1루프당의 실의 교점은 4개 존재한다.
편물을 구성하는 실의 단면을 원형이라 가정하고, 편성에 의한 실의 변형은 없다고 가정하면, 편물을 구성하는 실의 투영 직경은 D가 된다. 실의 직경을 D라 하면, 1인치(2.54cm) 사방의 평면을 실이 차지하는 면적 S는 다음 식으로 산출된다.
S={(D×L-4×D2)×W}×C
여기서, L(cm)은 루프 길이 23이고, 하나의 루프당의 실 길이이며, 편지로부터 임의의 길이의 편물 루프를 풀었을 때의, 푼 루프의 개수를 n, 푼 실에 0.1cN/dtex의 장력을 가했을 때의 실 길이를 l이라 했을 때에 다음 식으로 구해지는 길이이다.
L=(l/n)
편물을 구성하는 실은 2종류의 섬유 α와 섬유 β를 포함하고 있으며, 각각의 중량 혼율이 Wtα, Wtβ이기 때문에, 편물을 구성하는 실 중에 포함되는 섬유 α와 섬유 β가 차지하는 부피 Vα와 Vβ에는 다음의 관계가 성립된다.
(ρα×Vα):(ρβ×Vβ)=Wtα:Wtβ
즉,
(Vα/Vβ)=(ρβ×Wtα)/(ρα×Wtβ)
여기서, 2종류의 섬유가 복합되어 있는 형태에 관계없이, 본 발명의 차염성 편물에 접염했을 때에 열가소성 섬유 B는 용융되어 편물 표면을 피복하기 때문에, 본 발명에서는 편물을 구성하는 실 표면을 각각의 섬유가 차지하는 면적비(Sα/Sβ)는 각각의 섬유가 차지하는 부피의 비(Vα/Vβ)와 동등하다고 간주하고, 편물을 구성하는 실의 투영 면적 S에, 각각의 섬유가 차지하는 부피비를 곱함으로써, 각 섬유의 투영 면적 Sα 및 Sβ를 산출하는 것으로 한다.
S는, 1인치(2.54cm) 사방의 평면 중에서 실이 차지하는 투영 면적이라는 점에서, 섬유 α 및 섬유 β가 차지하는 면적 비율 Pα 및 Pβ는, 각각 다음 식, 그 다음 식으로 산출된다.
Pα(％)={Sα/(2.54×2.54)}×100
Pβ(％)={Sβ/(2.54×2.54)}×100
편물을 구성하는 실에 포함되는 섬유가 3종류 이상인 경우 및 상이한 소재의 삽입사가 존재하는 경우에도 각각의 섬유의 중량 혼율로부터 이상과 마찬가지의 수순으로 계산할 수 있다. 기타의 편성 구조의 경우도 마찬가지인 사고 방식에서 계산할 수 있다. 또한 더블 편물 등의 다층 구조인 경우에는, 불꽃이 닿는 면의 투영 면적으로 산출한다.
편성 후, 통상의 방법으로 정련을 실시한 후, 텐터를 사용하여 소정의 폭 및 밀도로 열 세팅해도 되고, 생지인채로 사용해도 된다. 세팅 온도는 고온 수축률을 억제하는 효과가 얻어지는 온도가 바람직하고, 바람직하게는 160 내지 240℃, 보다 바람직하게는 190 내지 230℃이다.
열 세팅과 동시 혹은, 열 세팅 후에 다른 공정에서 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 내마모성 개선이나 감촉 개선의 목적 등으로 수지 가공을 행해도 된다. 수지 가공은, 사용하는 수지의 종류에 따라, 직물을 수지조에 침지시킨 후 패더로 짜고, 건조, 고착시키는 패드 드라이 큐어법과, 증기조 중에서 수지를 반응, 고착시키는 패드 스팀법 중 어느 것을 선택할 수 있다.
이와 같이 하여 얻어지는 본 발명의 차염성 편물은 차염성이 우수하고, 화재의 연소 방지 효과가 우수하기 때문에, 난연성이 요구되는 의료재, 벽재, 바닥재, 천정재, 피복재 등에 사용하는 데 적합하고, 특히 내화 방호복이나, 자동차나 항공기 등의 우레탄 시트재의 연소 방지 피복재 및 침대 매트리스의 연소 방지에서 사용하는 데 적합하게 사용할 수 있다.
실시예
이어서, 실시예에 기초하여 본 발명을 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은 이들 실시예만으로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 기술적 범위를 벗어나지 않는 범위에 있어서, 다양한 변형이나 수정이 가능하다. 또한, 본 실시예에서 사용하는 각종 특성의 측정 방법은, 이하와 같다.
[단위 면적당 중량]
JIS L 1096(2010년)에 준거하여 측정하고, 1m2당의 질량(g/m2)으로 나타내었다.
[두께]
JIS L 1096(2010년)에 준거하여 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 방법에서 착화하고, 이하와 같이 차염성을 평가하였다. 도 1에 도시한 바와 같이, 화염 길이(L)가 45mm인 마이크로 버너(1)를 수직 방향으로 세워, 수평면에 대하여 45도의 각도로 시험체(2)를 배치하고, 시험체(2)에 대하여 두께(th)가 2mm인 스페이서(3)를 통해 연소체(4)를 배치하여 연소하는 시험으로 차염성을 평가하였다. 연소체(4)에는 함유 수분율을 균일하게 하기 위해 표준 상태에서 24시간 방치한, GE 헬스 케어 재팬 가부시키가이샤가 판매하는 정성 여과지 그레이드 2(1002)를 사용하고, 마이크로 버너(1)에 착화된 후 연소체(4)가 인화될 때까지의 시간을 초 단위로 측정하였다. 또한, 접염 3분 이내에 연소체(4)에 인화된 경우에는, 「차염성 없음」이라 하고, 불가로 한다. 3분 이상 불꽃에 노출되어도 연소체(4)에 인화되지 않는 경우를 「차염 성능 있음」이라 하지만, 차염 시간은 길면 길수록 바람직하고, 3분 이상 20분 미만을 양호, 20분 이상을 우수라 하였다.
이어서, 이하의 실시예 및 비교예에 있어서의 용어에 대하여 설명한다.
《PPS 섬유의 연신사》
연신된 PPS 섬유로서, 단섬유 섬도 2.2dtex(직경 14㎛), 커트 길이 51mm의 도레이(주)제 "토르콘"(등록 상표), 모델 번호 S371을 사용하였다. 이 PPS 섬유의 LOI값은 34, 융점은 284℃이다.
《폴리에스테르 섬유의 연신사》
연신된 폴리에스테르 섬유로서, 단섬유 섬도 2.2dtex(직경 14㎛)의 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유인 도레이(주)제 "테트론"(등록 상표), 모델 번호 T9615를 51mm로 커트하여 사용하였다. 이 폴리에스테르 섬유의 LOI값은 22, 융점은 256℃이다.
《내염화사》
1.7dtex의 Zoltek사제 내염화 섬유 "PYRON"(등록 상표)을 51mm로 커트한 것을 사용하였다. "PYRON"(등록 상표)의 고온 수축률은 1.6％였다. JIS K7193(2010년)에 준거한 방법으로 가열한 바, 800℃에서도 발화는 확인되지 않고, 발화 온도는 800℃ 이상이다.
[실시예 1]
(방적)
PPS 섬유의 연신사 및 내염화사를 개섬기에 의해 혼합하고, 이어서 혼타면기에 의해 더 혼합하고, 이어서 소면기를 통해 슬라이버로 하였다. 얻어진 슬라이버의 중량은, 320그레인/6야드(1그레인=1/7000파운드)(20.74g/5.46m)였다. 이어서 연조기로 토탈 드래프트를 8배로 설정하여 연신하고, 280그레인/6야드(18.14g/5.46m)의 슬라이버로 하였다. 이어서 조방기로 0.55T/2.54cm로 가연하고 7.9배로 연신하여, 230그레인/6야드(14.90g/5.46m)의 조사를 얻었다. 이어서 정방기로 16.4T/2.54cm로 가연하고 토탈 드래프트 32배로 연신하고 가연하여, 면번수로 40번의 방적사를 얻었다. 방적사의 PPS 섬유의 연신사와 내염화사의 중량 혼율은, 60대40이었다. 방적사의 인장 강도는 2.2cN/dtex, 인장 신도는 20％였다.
(편성)
얻어진 방적사를, 20G 환편기를 사용하여, 천축편으로 편성하였다. 얻어진 편지의 웨일수는 29웨일/인치(2.54cm), 코스수는 28코스/인치(2.54cm)이며, 루프 길이는 0.39cm/1루프였다.
(정련·열 세팅)
계면 활성제를 포함하는 80℃의 온수 중에서 20분간 정련을 행한 후, 130℃의 텐터로 건조시키고, 또한 230℃의 텐터로 열 세팅을 행하였다. 열 세팅 후의 편물의 실 밀도는, 31웨일/인치(2.54cm), 30코스/인치(2.54cm)였다. 또한 직물의 두께는 0.312mm였다. 분해사의 강신도를 측정한 바, 인장 강도는 2.0cN/dtex, 인장 신도는 18％였다.
(차염성 평가)
본 편물의 차염 평가에서는 30분간 연소체에 인화되지 않고, 충분한 차염성을 갖고 있었다.
[실시예 2]
실시예 1에 기재된 방적사를 사용하여, 20웨일/인치(2.54cm), 20코스/인치(2.54cm)로 제직하고, 실시예 1과 마찬가지의 조건으로 정련한 후, 230℃의 열 세팅을 행함으로써, 21웨일/인치(2.54cm), 20코스/인치(2.54cm)에서의 편물을 얻었다. 또한, 편물의 두께는 0.290mm였다. 분해사의 강신도를 측정한 바, 인장 강도는 2.1cN/dtex, 인장 신도는 17％였다.
본 편물의 차염 평가에서는 15분간 연소체에 인화되지 않고, 충분한 차염성을 갖고 있었다.
[실시예 3]
실시예 1에서, 방적사의 PPS와 내염화사의 혼율을 80대20으로 한 것 이외는 마찬가지의 조건으로 행하였다. 얻어진 방적사의 인장 강도는 2.3cN/dtex, 인장 신도는 19％였다. 정련·열 세팅 후의 편물의 실 밀도는, 31웨일/인치(2.54cm), 30코스/인치(2.54cm)였다. 또한 편물의 두께는 0.324mm였다. 분해사의 강신도를 측정한 바, 인장 강도는 2.0cN/dtex, 인장 신도는 16％였다. 본 편물의 차염 평가에서는 15분간 연소체에 인화되지 않고, 충분한 차염성을 갖고 있었다.
[실시예 4]
실시예 1에서, 방적사의 PPS와 내염화사의 혼율을 20대80으로 한 것 이외는 마찬가지의 조건으로 행하였다. 얻어진 방적사의 인장 강도는 2.2cN/dtex, 인장 신도는 15％였다. 정련·열 세팅 후의 편물의 실 밀도는, 31웨일/인치(2.54cm), 30코스/인치(2.54cm)였다. 또한 편물의 두께는 0.310mm였다. 분해사의 강신도를 측정한 바, 인장 강도는 1.7cN/dtex, 인장 신도는 16％였다. 본 편물의 차염 평가에서는 30분간 연소체에 인화되지 않고, 충분한 차염성을 갖고 있었다.
[실시예 5]
실시예 1에서, 방적사에 PPS와 내염화사 이외에 폴리에스테르 섬유의 연신사를 더 혼방하고, 혼율을 50대30대20으로 한 것 이외는 마찬가지의 조건으로 행하였다. 얻어진 방적사의 인장 강도는 2.3cN/dtex, 인장 신도는 20％였다. 정련·열 세팅 후의 편물의 실 밀도는, 31웨일/인치(2.54cm), 31코스/인치(2.54cm)였다. 또한 편물의 두께는 0.321mm였다. 분해사의 강신도를 측정한 바, 인장 강도는 2.2cN/dtex, 인장 신도는 18％였다. 본 편물의 차염 평가에서는25분간, 연소체에 인화되지 않고, 충분한 차염성을 갖고 있었다.
[실시예 6]
실시예 1에서 사용한 방적사에, 도레이 오페론 텍스(주)의 섬도 30데니어(33.3dtex)의 스판덱스사 "라이크라"(등록 상표) T-178C를 드래프트율 3.5로 삽입하고, 전체의 중량 혼율이 PPS 55 대 내염화사 35 대 스판덱스 10인 편지를 얻었다. 열 세팅 후의 직물의 실 밀도는, 34웨일/인치(2.54cm), 33코스/인치(2.54cm)였다. 또한 편물의 두께는 0.412mm였다. 분해사의 강신도를 측정한 바, 인장 강도는 1.7cN/dtex, 인장 신도는 15％였다. 본 편물의 차염 평가에서는 20분간 연소체에 인화되지 않고, 충분한 차염성을 갖고 있었다.
[비교예 1]
실시예 3의 방적사를 사용하여, 20웨일/인치(2.54cm), 19코스/인치(2.54cm)의 편지를 편성하고, 실시예 1과 마찬가지의 조건으로 정련한 후, 230℃에서 열 세팅을 행함으로써, 21웨일/인치(2.54cm), 20코스/인치(2.54cm)의 편물을 얻었다. 또한, 편물의 두께는 0.287mm였다. 분해사의 강신도를 측정한 바, 인장 강도는 2.1cN/dtex, 인장 신도는 17％였다. 본 편물로 차염 평가를 행한 바, 내염화사의 면적 비율이 지나치게 작아, 접염시에 PPS가 내염화사 사이에서 피막을 형성할 수 없어 불꽃이 2분 후에 관통하고, 연소체에 인화되었다.
[비교예 2]
실시예 4의 방적사를 사용하여, 19웨일/인치(2.54cm), 18코스/인치(2.54cm)의 편지를 편성하고, 실시예 1과 마찬가지의 조건으로 정련한 후, 230℃에서 열 세팅을 행함으로써, 18웨일/인치(2.54cm), 17코스/인치(2.54cm)의 편물을 얻었다. 또한, 편물의 두께는 0.291mm였다. 분해사의 강신도를 측정한 바, 인장 강도는 1.8cN/dtex, 인장 신도는 17％였다. 본 편물로 차염 평가를 행한 바, PPS의 면적 비율이 지나치게 작기 때문에, 내염화사 사이에 충분히 피막을 형성할 수 없어, 접염에 의해 서서히 내염화사가 가늘어지고, 접염 1분 30초 후에 연소체에 인화되었다.
[비교예 3]
실시예 1에서, 방적사에 PPS와 내염화사 이외에 폴리에스테르 섬유의 연신사를 더 혼방하고, 혼율을 10대10대80으로 한 것 이외는 마찬가지의 조건으로 행하였다. 얻어진 방적사의 인장 강도는 2.2cN/dtex, 인장 신도는 21％였다. 정련·열 세팅 후의 편물의 실 밀도는, 31웨일/인치(2.54cm), 31코스/인치(2.54cm)였다. 또한 편물의 두께는 0.319mm였다. 분해사의 강신도를 측정한 바, 인장 강도는 2.1cN/dtex, 인장 신도는 18％였다. 본 편물로 차염 평가를 행한 바, 내염화사의 면적 비율이 지나치게 작아, 접염시에 PPS가 내염화사 사이에서 피막을 형성할 수 없으며, 또한 폴리에스테르 섬유에 인화되어 접염 30초 후에 연소체에 인화되었다.
하기의 표 1에 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 3의 비용융 섬유 A의 면적률, 상기 비용융 섬유 A의 발화 온도보다도 낮은 융점을 갖는 열가소성 섬유 B의 면적률, 기타 섬유 C의 면적률, 편물의 두께 및 차염성 평가 결과를 통합하여 나타낸다.
Figure pct00001
본 발명은, 화재의 연소 방지에 유효하며, 난연성이 요구되는 의료재, 벽재, 바닥재, 천정재, 피복재 등에 사용하는 데 적합하고, 특히 내화 방호복이나, 자동차나 항공기 등의 우레탄 시트재의 연소 방지 피복재 및 침대 매트리스의 연소 방지에 사용하는 데 적합하다.
1: 마이크로 버너
2: 시험체
3: 스페이서
4: 연소체
21: 1인치(2.54cm)당의 위사 방향의 루프수
22: 1인치(2.54cm)당의 경사 방향의 루프수
D: 실의 직경
23: 루프 길이

Claims (4)

  1. 고온 수축률이 3％ 이하인 비용융 섬유 A와, JIS K 7201-2(2007년)에 준거하는 LOI값이 25 이상이고 또한 융점이 비용융 섬유 A의 발화 온도보다도 낮은 융점을 갖는 열가소성 섬유 B를 포함하는 편물로서, 해당 편물을 구성하는 실의 파단 신도가 5％보다도 크고, 또한 편물의 완전 조직에 있어서의 투영 면적에 있어서, 상기 비용융 섬유 A의 면적률이 10％ 이상 또한 상기 열가소성 섬유 B의 면적률이 5％ 이상 또한 JIS L 1096-A법(2010년)에 준거하는 두께가 0.08mm 이상인 차염성 편물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 비용융 섬유 A 및 상기 열가소성 섬유 B 이외의 섬유 C를 편물의 완전 조직에 있어서의 투영 면적의 면적률로 20％ 이하 함유하는 차염성 편물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 비용융 섬유 A가 내염화 섬유, 메타아라미드계 섬유, 유리 섬유 및 이들의 혼합물의 군으로부터 선택되는 차염성 편물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열가소성 섬유 B가 폴리페닐렌술피드, 난연성 액정 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 군으로부터 선택되는 수지를 포함하는 섬유인 차염성 편물.
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