KR20200138345A - 패브릭 및 섬유 제품 - Google Patents

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KR20200138345A
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히로키 시마다
겐지 이와시타
기호 나베타니
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데이진 가부시키가이샤
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Abstract

과제는, 극히 우수한 난연성을 갖고, 내세탁 수축 및 질감 및 제전성도 우수하고 바람직하게는 패브릭 전체로서 균일하게 염색 가능한 패브릭 및 섬유 제품을 제공 하는 것이고, 해결 수단은, 메타형 전체 방향족 폴리아미드 섬유와 모다크릴 섬유와 도전성 섬유를 포함하는 방적사를 사용하여 패브릭을 얻는 것이다.

Description

패브릭 및 섬유 제품
본 발명은 매우 우수한 난연성을 갖고, 내세탁 수축 및 질감 및 제전성도 우수한 패브릭 및 섬유 제품에 관한 것이다.
종래, 방호복, 소방 방화복, 소방대원용 활동복, 구조복, 난연 워크 웨어, 경찰 제복, 자위대 의복, 군복 등의 용도로 난연성을 갖는 패브릭이 사용되고 있다(예를 들어, 특허문헌 1 내지 4 참조).
한편, 근년에는 난연성뿐만 아니라 착용 쾌적성도 겸비한 것이 요구되고 있지만, 매우 우수한 난연성을 갖고, 내세탁 수축 및 질감 및 제전성도 우수한 패브릭은 지금까지 그다지 제안되고 있지 않다.
일본 특허 공개 제2014-221955호 공보 일본 특허 공개 제2015-94043호 공보 일본 특허 공개 평8-325934호 공보 일본 특허 공표 제2014-529690호 공보
본 발명은 상기의 배경을 감안하여 이루어진 것이고, 그 목적은 매우 우수한 난연성을 갖고, 내세탁 수축 및 질감 및 제전성도 우수하고, 바람직하게는 패브릭 전체로서 균일하게 염색 가능한 패브릭 및 섬유 제품을 제공하는 데 있다.
본 발명자들은 상기의 과제를 달성하기 위하여 예의 검토한 결과, 패브릭을 구성하는 섬유 종류 등을 교묘하게 궁리함으로써 매우 우수한 난연성을 갖고, 또한 내세탁 수축 및 질감도 우수하고, 나아가 패브릭 전체로서 균일하게 염색 가능한 패브릭이 얻어지는 것을 발견하고, 추가로 예의 검토를 거듭함으로써 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
이리하여, 본 발명에 따르면 「메타형 전체 방향족 폴리아미드 섬유와 모다크릴 섬유와 도전성 섬유를 포함하는 방적사를 포함하는 것을 특징으로 하는 패브릭.」이 제공된다.
그 때, 상기 방적사에 있어서, 메타형 전체 방향족 폴리아미드 섬유가 방적사 중량 대비 5중량％ 이상 포함되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 방적사에 있어서, 모다크릴 섬유가 방적사 중량 대비 30중량％ 이상 포함되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 방적사에 있어서, 도전성 섬유가 방적사 중량 대비 1중량％ 이상 포함되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 방적사가 메타형 전체 방향족 폴리아미드 섬유와 모다크릴 섬유와 도전성 섬유만으로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 메타형 전체 방향족 폴리아미드 섬유에 있어서, 잔존 용매량이 0.1중량％ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 상기 메타형 전체 방향족 폴리아미드 섬유에 있어서, 결정화도가 15 내지 25％의 범위 내인 것이 바람직하다. 특히, 상기 메타형 전체 방향족 폴리아미드 섬유에 있어서, 메타형 전체 방향족 폴리아미드 섬유를 형성하는 메타형 전체 방향족 폴리아미드가, 하기의 식 (1)로 나타내는 반복 구조 단위를 포함하는 방향족 폴리아미드 골격 중에, 반복 구조의 주된 구성 단위는 다른 방향족 디아민 성분 또는 방향족 디카르복실산할라이드 성분을, 제3 성분으로서 방향족 폴리아미드의 반복 구조 단위의 전량에 대하여 1 내지 10mol％가 되도록 공중합시킨 방향족 폴리아미드인 것이 바람직하다.
-(NH-Ar1-NH-CO-Ar1-CO)- ···식 (1)
여기서, Ar1은 메타 배위 또는 평행축 방향 이외에 결합기를 갖는 2가의 방향족기이다.
그 때, 제3 성분이 되는 방향족 디아민이 식 (2), (3), 또는 방향족 디카르복실산할라이드가 식 (4), (5)인 것이 바람직하다.
H2N-Ar2-NH2 ···식 (2)
H2N-Ar2-Y-Ar2-NH2 ···식 (3)
XOC-Ar3-COX ···식 (4)
XOC-Ar3-Y-Ar3-COX ···식 (5)
여기서, Ar2는 Ar1과는 다른 2가의 방향족기, Ar3은 Ar1과는 다른 2가의 방향족기, Y는 산소 원자, 황 원자, 알킬렌기로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 원자 또는 관능기이고, X는 할로겐 원자를 나타낸다.
또한, 상기 메타형 전체 방향족 폴리아미드 섬유가 유기 염료 또는 유기 안료 또는 무기 안료를 더 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 도전성 섬유가 아크릴계 섬유인 것이 바람직하다. 상기 모다크릴 섬유와 도전성 섬유가 동일 염료로 염색되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 패브릭에 있어서, 패브릭이 자외선 흡수제 및/또는 반사제를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 패브릭의 단위 면적당 중량이 130 내지 300g/㎡의 범위 내인 것이 바람직하다. 또한, ISO 15025:2000 A법으로 규정되는 방법으로 측정하여 잔염(殘炎) 시간이 2초 이하인 것이 바람직하다. 또한, JIS L1091:1999 A-1법으로 규정되는 방법으로 측정하여 탄화 면적이 30㎠ 이하인 것이 바람직하다. 또한, ISO 5077에 규정되는 방법으로 5회 세탁한 후의 수축률이 5％ 이하인 것이 바람직하다. 또한, ISO 17493에 규정되는 180℃, 5분간의 열처리를 행했을 때의 열수축률이 10％ 이하인 것이 바람직하다. 또한, JIS L1907:2010(적하법)에 규정되는 방법으로 측정하여 흡수 시간이 30초 이하인 것이 바람직하다. 또한, JIS L1096:2010 A법(캔틸레버)에 규정되는 방법으로 강연도를 측정하여 7.0cm 이하인 것이 바람직하다. 또한, JIS L1094:2014(제전성)에 규정되는 방법으로 제전성을 측정하여 7.0μC 이하인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따르면 상기에 기재된 패브릭을 사용하여 이루어지고, 방호복, 소방 방화복, 소방대원용 활동복, 구조복, 워크 웨어, 경찰 제복, 자위대 의복 및 군복으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 것인 섬유 제품이 제공된다.
본 발명에 따르면 매우 우수한 난연성을 갖고, 또한 내세탁 수축 및 질감도 우수하고, 나아가 패브릭 전체로서 균일하게 염색 가능한 패브릭 및 섬유 제품이 얻어진다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 먼저, 본 발명의 패브릭은 메타형 전체 방향족 폴리아미드 섬유와 모다크릴 섬유와 도전성 섬유를 포함하는 방적사를 포함한다.
여기서, 본 발명에서 사용하는 메타형 전체 방향족 폴리아미드 섬유란, 그의 반복 단위의 85몰％ 이상이 m-페닐렌이소프탈아미드인 폴리머를 포함하는 섬유이다. 이러한 메타형 전체 방향족 폴리아미드는 15몰％ 미만의 범위 내에서 제3 성분을 포함한 공중합체여도 지장이 없다.
이러한 메타형 전체 방향족 폴리아미드는 종래부터 공지된 계면 중합법에 의해 제조할 수 있고, 그의 폴리머의 중합도로서는 0.5g/100ml의 농도의 N-메틸-2-피롤리돈 용액으로 측정한 고유 점도(I.V.)가 1.3 내지 1.9dl/g의 범위인 것이 바람직하게 사용된다.
상기 메타형 전체 방향족 폴리아미드에는 알킬벤젠술폰산오늄염이 함유되어 있어도 된다. 알킬벤젠술폰산오늄염으로서는, 헥실벤젠술폰산테트라부틸포스포늄 염, 헥실벤젠술폰산트리부틸벤질포스포늄염, 도데실벤젠술폰산테트라페닐포스포늄 염, 도데실벤젠술폰산트리부틸테트라데실포스포늄염, 도데실벤젠술폰산테트라부틸포스포늄염, 도데실벤젠술폰산트리부틸벤질암모늄염 등의 화합물이 바람직하게 예시된다. 그 중에서도 도데실벤젠술폰산테트라부틸포스포늄염, 또는 도데실벤젠술폰산트리부틸벤질암모늄염은 입수하기 쉽고 열적 안정성도 양호한 데다, N-메틸-2-피롤리돈에 대한 용해도도 높기 때문에 특히 바람직하게 예시된다.
상기 알킬벤젠술폰산오늄염의 함유 비율은 충분한 염색성의 개량 효과를 얻기 위해서, 폴리-m-페닐렌이소프탈아미드에 대하여 2.5몰％ 이상, 바람직하게는 3.0 내지 7.0몰％의 범위에 있는 것이 바람직하다.
또한, 폴리-m-페닐렌이소프탈아미드와 알킬벤젠술폰산오늄염을 혼합하는 방법으로서는, 용매 중에 폴리-m-페닐렌이소프탈아미드를 혼합, 용해하고, 거기에 알킬벤젠술폰산오늄염을 용매에 용해하는 방법 등이 사용되고, 그 어느 것을 사용해도 된다. 이와 같이 하여 얻어진 도프는 종래부터 공지된 방법에 의해 섬유로 형성된다.
메타형 전체 방향족 폴리아미드 섬유에 사용하는 폴리머는 염착성이나 내변퇴색성을 향상시키는 등 목적으로, 하기의 식 (1)로 나타내는 반복 구조 단위를 포함하는 방향족 폴리아미드 골격 중에, 반복 구조의 주된 구성 단위와는 다른 방향족 디아민 성분 또는 방향족 디카르복실산할라이드 성분을, 제3 성분으로서 방향족 폴리아미드의 반복 구조 단위의 전량에 대하여 1 내지 10mol％가 되도록 공중합시키는 것도 가능하다.
-(NH-Ar1-NH-CO-Ar1-CO)- ···식 (1)
여기서, Ar1은 메타 배위 또는 평행축 방향 이외에 결합기를 갖는 2가의 방향족기이다.
또한, 제3 성분으로서 공중합시키는 것도 가능하고, 식 (2), (3)에 나타낸 방향족 디아민의 구체예로서는 예를 들어 p-페닐렌디아민, 클로로페닐렌디아민, 메틸페닐렌디아민, 아세틸페닐렌디아민, 아미노아니시딘, 벤지딘, 비스(아미노페닐)에테르, 비스(아미노페닐)술폰, 디아미노벤즈아닐리드, 디아미노아조벤젠 등을 들 수 있다. 식 (4), (5)에 나타내는 바와 같은 방향족 디카르복실산디클로라이드의 구체예로서는, 예를 들어 테레프탈산클로라이드, 1,4-나프탈렌디카르복실산클로라이드, 2,6-나프탈렌디카르복실산클로라이드, 4,4'-비페닐디카르복실산클로라이드, 5-클로르이소프탈산클로라이드, 5-메톡시이소프탈산클로라이드, 비스(클로로카르보닐페닐)에테르 등을 들 수 있다.
H2N-Ar2-NH2 ···식 (2)
H2N-Ar2-Y-Ar2-NH2 ···식 (3)
XOC-Ar3-COX ···식 (4)
XOC-Ar3-Y-Ar3-COX ···식 (5)
여기서, Ar2는 Ar1과는 다른 2가의 방향족기, Ar3은 Ar1과는 다른 2가의 방향족기, Y는 산소 원자, 황 원자, 알킬렌기로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 원자 또는 관능기이고, X는 할로겐 원자를 나타낸다.
또한, 메타형 전체 방향족 폴리아미드 섬유의 결정화도는 염료의 흡진성(吸盡性)이 좋고, 보다 적은 염료로 또는 염색 조건이 약해도 목적으로 하는 색으로 조정하기 쉽다는 점에서 5 내지 35％인 것이 바람직하다. 나아가, 염료의 표면 편재가 일어나기 어렵고 내변퇴색성도 높은 점 및 실용상 필요한 치수 안정성도 확보할 수 있는 점에서 15 내지 25％인 것이 보다 바람직하다.
또한, 메타형 전체 방향족 폴리아미드 섬유의 잔존 용매량은, 메타형 전체 방향족 폴리아미드 섬유의 우수한 난연 성능을 손상시키지 않는 점에서 0.1중량％ 이하(바람직하게는 0.001 내지 0.1중량％)인 것이 바람직하다.
상기 메타형 전체 방향족 폴리아미드 섬유는 이하의 방법에 의해 제조할 수 있고, 특히 후술하는 방법에 의해 결정화도나 잔존 용매량을 상기 범위로 할 수 있다.
메타형 전체 방향족 폴리아미드 폴리머의 중합 방법으로서는 특별히 한정할 필요는 없고, 예를 들어 일본 특허 공고 소35-14399호 공보, 미국 특허 제3360595호 공보, 일본 특허 공고 소47-10863호 공보 등에 기재된 용액 중합법, 계면 중합법을 사용해도 된다.
방사 용액으로서는 특별히 한정할 필요는 없지만, 상기 용액 중합이나 계면 중합 등에서 얻어진 방향족 코폴리아미드 폴리머를 포함하는 아미드계 용매 용액을 사용해도 되고, 상기 중합 용액으로부터 해당 폴리머를 단리하고, 이것을 아미드계 용매에 용해한 것을 사용해도 된다.
여기에서 사용되는 아미드계 용매로서는, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸술폭시드 등을 예시할 수 있지만, 특히 N,N-디메틸아세트아미드가 바람직하다.
상기한 바와 같이 얻어진 공중합 방향족 폴리아미드 폴리머 용액은 알칼리 금속염 또는 알칼리 토금속염을 더 포함함으로써 안정화되고, 보다 고농도, 저온에서의 사용이 가능하게 되어 바람직하다. 바람직하게는 알칼리 금속염 및 알칼리 토금속염이 폴리머 용액의 전체 질량에 대하여 1중량％ 이하, 보다 바람직하게는 0.1중량％ 이하이다.
방사·응고 공정에 있어서는, 상기에서 얻어진 방사액(메타형 전체 방향족 폴리아미드 폴리머 용액)을 응고액 중에 방출하여 응고시킨다.
방사 장치로서는 특별히 한정되는 것은 아니고, 종래 공지된 습식 방사 장치를 사용할 수 있다. 또한, 안정되게 습식 방사할 수 있는 것이라면, 방사 구금의 방사 구멍수, 배열 상태, 구멍 형상 등은 특별히 제한할 필요는 없고, 예를 들어 구멍수가 1000 내지 30000개, 방사 구멍 직경이 0.05 내지 0.2mm인 스테이플 파이버용의 다홀 방사 구금 등을 사용해도 된다.
또한, 방사 구금으로부터 방출할 때의 방사액(메타형 전체 방향족 폴리아미드 폴리머 용액)의 온도는 20 내지 90℃의 범위가 적당하다.
섬유를 얻기 위하여 사용하는 응고욕으로서는, 실질적으로 무기염을 포함하지 않는 아미드계 용매, 바람직하게는 NMP의 농도가 45 내지 60중량％인 수용액을 욕액의 온도 10 내지 50℃의 범위에서 사용한다. 아미드계 용매(바람직하게는 NMP)의 농도가 45중량％ 미만이면 스킨이 두꺼운 구조가 되어 버려 세정 공정에서의 세정 효율이 저하되고, 섬유의 잔존 용매량을 저감시키는 것이 곤란해진다. 한편, 아미드계 용매(바람직하게는 NMP)의 농도가 60중량％를 초과하는 경우에는, 섬유 내부에 이르기까지 균일한 응고를 행할 수 없고, 이 때문에 역시 섬유의 잔존 용매량을 저감시키는 것이 곤란해진다. 또한, 응고욕 중으로의 섬유의 침지 시간은 0.1 내지 30초의 범위가 적당하다.
계속해서 아미드계 용매, 바람직하게는 NMP의 농도가 45 내지 60중량％인 수용액이고, 욕액의 온도를 10 내지 50℃의 범위로 한 가소 연신욕 중에서 3 내지 4배의 연신 배율로 연신을 행한다. 연신 후, 10 내지 30℃의 NMP의 농도가 20 내지 40중량％인 수용액, 계속해서 50 내지 70℃의 온수욕을 통하여 충분히 세정을 행한다.
세정 후의 섬유는 온도 270 내지 290℃에서 건열 처리를 실시하고, 상기의 결정화도 및 잔존 용매량의 범위를 충족하는 메타형 전체 방향족 아라미드 섬유를 얻을 수 있다.
상기 메타형 전체 방향족 아라미드 섬유에 있어서, 섬유의 형태는 다른 섬유와 혼방함에 있어서 섬유 길이 25 내지 200mm의 단섬유가 바람직하다. 또한, 단섬유 섬도로서는 1 내지 5dtex의 범위가 바람직하다.
본 발명에 있어서, 메타형 전체 방향족 폴리아미드 섬유가 방적사에 방적사 중량 대비 5중량％ 이상(보다 바람직하게는 5 내지 50중량％) 포함되는 것이 바람직하다. 메타형 전체 방향족 폴리아미드 섬유의 함유량이 해당 범위보다 작으면 패브릭의 난연성이 저하될 우려가 있다.
또한, 모다크릴 섬유는 JIS L0204-2(2001)에서 아크릴로니트릴기의 반복 단위가 중량비로 35％ 이상 85％ 미만 포함되는 직쇄상 합성 폴리머를 포함하는 섬유를 말한다. 모다크릴 섬유는 직물로서 주름의 발생이 적고, 방화성, 내약품성, 심미성, 질감, 내세탁 수축 등이 우수하다.
본 발명에 있어서, 모다크릴 섬유가 방적사에 방적사 중량 대비 30중량％ 이상(보다 바람직하게는 50 내지 90중량％, 특히 바람직하게는 60 내지 80중량％) 포함되는 것이 바람직하다. 모다크릴 섬유의 함유량이 해당 범위보다 작으면 패브릭의 질감, 내세탁 수축 등이 저하될 우려가 있다.
또한 본 발명에 있어서, 방적사에는 메타형 전체 방향족 폴리아미드 섬유와 모다크릴 섬유뿐만 아니라 도전성 섬유도 포함된다.
이러한 도전성 섬유로서는, 도전성 카본 미립자를 혼입하여 나일론 도전사 또는 아크릴계 섬유가 바람직하다. 패브릭에 메타형 전체 방향족 폴리아미드 섬유와 아크릴계 섬유가 포함되어 있으면, 양이온 염료로 염색함으로써 메타형 전체 방향족 폴리아미드 섬유 및 모다크릴 섬유 및 아크릴계 섬유가 모두 농색으로, 또한 패브릭 전체로서 균일하게 염색된다. 그 때, 상기 메타형 전체 방향족 폴리아미드 섬유 및 도전성 섬유가 동일한 색으로 착색되어 이루어지는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 메타형 전체 방향족 폴리아미드 섬유 및 도전성 섬유의 색상차로서는 ΔE가 3 이하인 것이 바람직하다.
상기 아크릴계 섬유로서는, 아크릴계 섬유에 도전성 카본을 혼입한 섬유, 도전성 미립자를 함유하는 코어부와, 도전성 미립자를 함유하지 않는 시스부로 구성되는 코어-시스형 복합 섬유 등이 바람직하다. 특히, 시스부가 도전성 미립자를 함유하지 않는 아크릴을 포함하고, 또한 코어부가 도전성 카본 함유 폴리머를 포함하는 코어-시스형 복합 섬유(또는 편심 코어-시스형 복합 섬유) 등이 바람직하다. 이러한 아크릴계 섬유를 패브릭에 함유시킴으로써, 패브릭의 마찰에 의해 발생하는 정전기를 저감시킬 수 있고, 그 결과 진애의 부착, 방전에 의한 폐해, 방폭 환경에서의 착화 등의 문제를 저감시킬 수 있다.
상기 아크릴계 섬유로서, 예를 들어 일본 특허 공개 제2009-221632호 공보에 기재된 것이 바람직하다. 즉, 도전성 미립자를 함유하는 코어부와, 도전성 미립자를 함유하지 않는 시스부로 구성되고, 코어-시스 비율이 15/85 내지 50/50이고, 코어부의 도전성 미립자 함유율이 20 내지 60질량％이고, 단섬유 비저항값이 101 내지 106Ω·cm인 코어-시스형 도전성 아크릴 섬유이다.
상기 도전성 섬유에 있어서, 섬유의 형태는 장섬유(멀티 필라멘트)여도 되고 단섬유여도 된다. 특히, 다른 섬유와 혼방함에 있어서 섬유 길이 25 내지 200mm(보다 바람직하게는 30 내지 150mm)의 단섬유가 바람직하다. 또한, 단섬유 섬도로서는 1 내지 5dtex의 범위가 바람직하다.
본 발명의 패브릭에 있어서, 도전성 섬유가 방적사 중량 대비 1중량％ 이상(보다 바람직하게는 1 내지 5중량％) 포함되는 것이 바람직하다. 도전성 섬유의 중량 비율이 해당 범위보다도 작으면, 패브릭의 제전성이 저하될 우려가 있다.
본 발명의 패브릭에 있어서, 방적사가 메타형 전체 방향족 폴리아미드 섬유와 모다크릴 섬유와 도전성 섬유만으로 구성되는 것이 바람직하지만, 다른 섬유를 더 포함하고 있어도 된다. 이러한 다른 섬유로서는, 파라형 전체 방향족 폴리아미드 섬유, 전체 방향족 폴리에스테르 섬유, 폴리벤즈옥사졸(PBO) 섬유, 폴리벤즈이미다졸(PBI) 섬유, 폴리벤즈티아졸(PBTZ) 섬유, 폴리이미드(PI) 섬유, 폴리술폰아미드(PSA) 섬유, 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 섬유, 폴리에테르이미드(PEI) 섬유, 폴리아릴레이트(PAr) 섬유, 멜라민 섬유, 페놀 섬유, 불소계 섬유, 폴리페닐렌술피드(PPS) 섬유 등의 난연 섬유가 포함되어 있어도 된다.
또한, 셀룰로오스 섬유, 폴리올레핀 섬유, 아크릴 섬유, 레이온 섬유, 코튼 섬유, 수모 섬유, 폴리우레탄 섬유, 폴리염화비닐 섬유, 폴리염화비닐리덴 섬유, 아세테이트 섬유, 폴리카르보네이트 섬유 등이 포함되어 있으면, 흡수성, 염색성, 착용 쾌적성 등이 부가되어 바람직하다.
본 발명에 있어서 패브릭의 제조 방법은 특별히 한정되는 것은 아니고, 공지된 어떠한 방법에서도 사용하는 것이 가능하다. 예를 들어, 상기 섬유의 방적사를 혼면하여 방적사를 얻은 후, 단사 또는 쌍사로 레이피어 직기 등을 사용하여 능직, 평직 등의 조직으로 제직하는 것이 바람직하다. 그 때, 상기 방적사만으로 패브릭을 구성하는 것이 바람직하지만, 상기와 같은 다른 섬유와 교직, 교편(交編)해도 된다.
이어서 후속 가공을 실시하는 것이 바람직하다. 구체적인 후속 가공 공정으로서는, 정련, 건조, 릴랙스, 모소, 염색 및 기능화 처리 등의 공정을 예시 할 수 있다.
여기서 염색 가공으로서는, 상기와 같은 양이온 염료를 포함하는 염색욕에서 염색 가공을 실시하는 것이 바람직하다. 그 때, 바람직하게는 115 내지 135℃에서 염색 후, 환원 처리를 행하고, 건조를 행하는 방법 등을 채용할 수 있지만, 이것에 한정되지 않는다.
또한, 염색 가공에 있어서는 캐리어제를 사용하는 것이 바람직하고, 양이온 염료와 캐리어제의 동욕의 염색 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 또한, 양이온 염색 전에 패브릭을 특수 계면 활성제로 처리함으로써, 확포 염색으로 농염화가 가능하게 된다.
캐리어제로서는, 예를 들어 DL-β-에틸페네틸알코올, 2-에톡시벤질알코올, 3-클로로벤질알코올, 2,5-디메틸벤질알코올, 2-니트로벤질알코올, p-이소프로필벤질알코올, 2-메틸페네틸알코올, 3-메틸페네틸알코올, 4-메틸페네틸알코올, 2-메톡시벤질알코올, 3-요오도벤질알코올, 신남알코올, p-아니실알코올 및 벤즈히드롤 중에서 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다. 구체적인 상품으로서는, 벤질알코올, 다우 케미컬제 다우놀 PPH, BOZZETTO제 CINDYE DNK가 바람직하다. 또한, 염색성을 보다 향상시키는 점에서 벤질알코올, 그 중에서도 2,5-디메틸벤질알코올 또는 2-니트로벤질알코올을 사용하는 것이 바람직하다.
캐리어제의 양은, 메타형 전체 방향족 폴리아미드 섬유 100중량부에 대하여 1 내지 10중량부(보다 바람직하게는 1 내지 5중량부)가 바람직하다.
정련이나 릴랙스 처리로서는 확포 처리여도 되고, 액류 정련·릴랙스 처리여도 된다. 구체적으로는, 연속 정련이나 연속 건조에 있어서 확포 논텐션(non-tension)기로 처리하는 방법이다. 예를 들어, 소프터 정련기나 건융(乾絨), 슈링크 서퍼, 쇼트 루프, 루시올 건조기 등을 사용한 방법이 된다. 경우에 따라서는, 정련이나 릴랙스 공정을 생략하는 것도 가능하다.
또한, 그 밖의 특성의 향상을 위해 전모 및/또는 모소를 실시해도 된다. 나아가, 흡한제, 발수제, 축열제, 자외선 차폐, 제전제, 항균제, 소취제, 방충제, 방문제(防蚊劑), 축광제, 재귀 반사제 등의 기능을 부여하는 다른 각종 가공을 부가 적용 해도 된다. 사용하는 직편물은 원착품이어도 되고, 선염품이어도 되고, 후염품이어도 된다.
상기 흡한제로서는, 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트 또는 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트의 유도체 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트-폴리에틸렌글리콜 공중합체 또는 수용성 폴리우레탄이 바람직하다.
패브릭에 흡한제를 부여하는 방법으로서는, 패딩 처리하는 방법, 염색 가공 시에 염색액과 동욕에서 처리하는 방법 등이 예시된다.
이리하여 얻어진 패브릭은 상기 방적사를 포함하므로, 매우 우수한 난연성을 갖고, 내세탁 수축 및 질감 및 제전성도 우수하다. 또한 도전성 섬유로서 아크릴계 섬유를 사용한 경우, 양이온 염료로 염색함으로써, 메타형 전체 방향족 폴리아미드 섬유 및 모다크릴 섬유 및 아크릴계 섬유가 모두 농색으로, 또한 패브릭 전체로서 균일하게 염색된다.
여기서, 패브릭의 단위 면적당 중량이 130 내지 300g/㎡의 범위 내인 것이 바람직하다. 또한, ISO 15025:2000 A법으로 규정되는 방법으로 측정하여 잔염 시간이 2초 이하인 것이 바람직하다. 또한, JIS L1091:1999 A-1법으로 규정되는 방법으로 측정하여 탄화 면적이 30㎠ 이하인 것이 바람직하다. 또한, ISO 5077에 규정되는 방법으로 5회 세탁한 후의 수축률이 5％ 이하인 것이 바람직하다. 또한, ISO 17493에 규정되는 180℃, 5분간의 열처리를 행했을 때의 열수축률이 10％ 이하인 것이 바람직하다. 또한, JIS L1907:2010(적하법)에 규정되는 방법으로 측정하여 흡수 시간이 30초 이하인 것이 바람직하다. 또한, JIS L1096:2010 A법(캔틸레버)에 규정되는 방법으로 강연도를 측정하여 7.0cm 이하인 것이 바람직하다. 또한, JIS L1094:2014(제전성)에 규정되는 방법으로 제전성을 측정하여 7.0μC 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 섬유 제품은 상기한 패브릭을 사용하여 이루어지고, 방호복, 소방 방화복, 소방대원용 활동복, 구조복, 워크 웨어, 경찰 제복, 자위대 의복 및 군복으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 것인 섬유 제품이다. 이러한 섬유 제품은 상기한 패브릭을 사용하고 있으므로 매우 우수한 난연성을 갖고, 내세탁 수축 및 질감 및 제전성도 우수하다.
실시예
이하, 실시예를 들어서 본 발명을 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들에 의해 한정되는 것은 전혀 아니다. 또한, 실시예 중의 각 물성은 하기의 방법에 의해 측정한 것이다.
(1) 단위 면적당 중량
JIS L1096:2010 A법으로 규정되는 방법으로 측정하였다.
(2) 연소성
ISO 15025:2000 A법, JIS L1091:1999 A-1법으로 규정되는 방법으로 측정하였다.
(3) 세탁 수축률
ISO 5077에 규정되는 방법으로 5회 세탁한 후의 수축률을 측정하였다. n수 5로 날실과 씨실에 대하여 측정하여 양자의 평균을 취하였다.
(4) 건열 수축률
ISO 17493에 규정되는 180℃, 5분간의 열처리를 행했을 때의 열 수축률을 측정하였다. n수 5로 날실과 씨실에 대하여 측정하여 양자의 평균을 취하였다.
(5) 흡수성
JIS L1907:2010에 규정되는 방법으로 대상 패브릭의 흡수 성능을 측정하였다.
(6) 강연도
JIS L1096:2010 A법(캔틸레버)에 규정되는 방법으로 대상 패브릭의 강연도를 측정하였다.
(7) 제전성
JIS L1094:2014(제전성)에 의해 대전 전하량을 측정하였다. 7.0μC 이하를 합격으로 한다.
(8) 잔존 용매량
원 섬유를 약 8.0g 채취하고, 105℃에서 120분간 건조시킨 후에 데시케이터 내에서 방랭하고 섬유 중량(M1)을 칭량하였다. 계속해서, 이 섬유에 대해서 메탄올 중에서 1.5시간, 속슬렛 추출기를 사용하여 환류 추출을 행하고, 섬유 중에 포함되는 아미드계 용매의 추출을 행하였다. 추출을 종료한 섬유를 취출하여, 150℃에서 60분간 진공 건조시킨 후에 데시케이터 내에서 방랭하고, 섬유 중량(M2)을 칭량하였다. 섬유 중에 잔존하는 용매량(아미드계 용매 중량)은 얻어지는 M1 및 M2를 사용하여 하기 식에 의해 산출하였다.
잔존 용매량(％)=[(M1-M2)/M1]×100
(9) 결정화도
X선 회절 측정 장치(리가쿠사제 RINT TTRIII)를 사용하여, 원 섬유를 약 1mm 직경의 섬유 다발로 하나로 정렬시켜서 섬유 시료대에 장착하여 회절 프로파일을 측정하였다. 측정 조건은 Cu-Kα선원(50kV, 300mA), 주사 각도 범위 10 내지 35°, 연속 측정 0.1°폭 계측, 1°/분 주사로 행하였다. 실측한 회절 프로파일로부터 공기 산란, 비간섭성 산란을 직선 근사로 보정하여 전체 산란 프로파일을 얻었다. 이어서, 전체 산란 프로파일로부터 비정질 산란 프로파일을 차감하여 결정 산란 프로파일을 얻었다. 결정화도는, 결정 산란 프로파일의 면적 강도(결정 산란 강도)와 전체 산란 프로파일의 면적 강도(전체 산란 강도)로부터, 다음 식에 의해 구하였다.
결정화도(％)=[결정 산란 강도/전체 산란 강도]×100
[메타형 전체 방향족 폴리아미드 섬유의 제조]
메타형 전체 방향족 폴리아미드 섬유는 다음의 방법으로 제작하였다.
일본 특허 공고 소47-10863호 공보에 기재된 방법에 준한 계면 중합법에 의해 제조한 고유 점도(I.V.)가 1.9인 폴리메타페닐렌이소프탈아미드 분말 20.0중량부를, -10℃로 냉각한 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 80.0중량부중에 현탁시켜 슬러리상으로 하였다. 계속해서, 현탁액을 60℃까지 승온하여 용해시켜 투명한 폴리머 용액을 얻었다. 해당 폴리머 용액에, 폴리머 대비 3.0중량％의 2-[2H-벤조트리아졸-2-일]-4-6-비스(1-메틸-1-페닐에틸)페놀 분말(물에 대한 용해도: 0.01mg/L)을 혼합 용해시키고, 감압탈법하여 방사액(방사 도프)으로 하였다.
[방사·응고 공정]
상기 방사 도프를, 구멍 직경 0.07mm, 구멍수 500의 방사 구금으로부터, 욕 온도 30℃의 응고욕 중에 토출하여 방사하였다. 응고액의 조성은 물/NMP=45/55(중량부)이고, 응고욕 중에 사속 7m/분으로 토출하여 방사하였다.
[가소 연신욕 연신 공정]
계속해서, 온도 40℃의 물/NMP=45/55의 조성의 가소 연신욕 중에서, 3.7배의 연신 배율로 연신을 행하였다.
[세정 공정]
연신 후, 20℃의 물/NMP=70/30의 욕(침지 길이 1.8m), 계속해서 20℃의 수욕(침지 길이 3.6m)에서 세정하고, 추가로 60℃의 온수욕(침지 길이 5.4m)에 통과시켜서 충분히 세정을 행하였다.
[건열 처리 공정]
세정 후의 섬유에 대해서, 표면 온도 280℃의 열 롤러로 열처리를 실시하여 메타형 전체 방향족 폴리아미드 섬유를 얻었다.
[원 섬유의 물성]
얻어진 메타형 전체 방향족 폴리아미드 섬유의 물성은 섬도 1.7dtex, 잔존 용매량 0.08중량％, 결정화도는 19％였다. 얻어진 원 섬유를 사용하여 권축 가공, 커트를 행하고, 길이 51mm의 스테이플 파이버(원면)를 얻었다.
그 밖의 섬유 원면은 하기의 것을 사용하였다.
·모다크릴 섬유; 가네카사제: 「ProtexM(등록 상표)」
·실시예 1 내지 3에서 사용한 도전성 섬유(나일론계 도전성 섬유): 솔시아사제 「NO SHOCK(등록 상표)」(도전성 카본 미립자를 혼입한 나일론 도전성 섬유)
·실시예 4에서 사용한 도전성 섬유(아크릴계 도전성 섬유): 섬도 3.3dtex, 섬유 길이 38mm(도전성 카본 미립자를 코어부에 혼입한 코어-시스형 아크릴계 도전성 섬유)
[후속 가공]
모소, 정련, 파이널 세트로 후속 가공을 행하였다.
[실시예 1]
메타형 전체 방향족 폴리아미드 섬유(MA)(길이 51mm), 모다크릴 섬유(MD)(길이 51mm), 나일론 도전성 섬유(AS)(길이 51mm)의 각 스테이플 파이버를, MA/MD/AS=18/80/2의 비율로 혼방한 방적사 40번째/쌍실로 하고, 직밀도 직경 100개/25.4mm, 씨실 55개/25.4mm로 제직하고, 단위 면적당 중량 200g/㎡의 능직물을 얻었다. 이것을 사용하여 상기의 방법으로 가공하였다. 제전성은 7.0μC 이하이고 합격이었다. 결과를 표 1에 나타내었다.
[실시예 2]
메타형 전체 방향족 폴리아미드 섬유(MA)(길이 51mm), 모다크릴 섬유(MD)(길이 51mm), 나일론 도전성 섬유(AS)(길이 51mm)의 각 스테이플 파이버를, MA/MD/AS=28/70/2의 비율로 혼방한 방적사 40번째/쌍실로 하고, 직밀도 직경 100개/25.4mm, 씨실 55개/25.4mm로 제직하고, 단위 면적당 중량 200g/㎡의 능직물을 얻었다. 이것을 사용하여 상기의 방법으로 가공하였다. 제전성은 7.0μC 이하이고 합격이었다. 결과를 표 1에 나타내었다.
[실시예 3]
메타형 전체 방향족 폴리아미드 섬유(MA)(길이 51mm), 모다크릴 섬유(MD)(길이 51mm), 나일론 도전성 섬유(AS)(길이 51mm)의 각 스테이플 파이버를, MA/MD/AS=38/60/2의 비율로 혼방한 방적사 40번째/쌍실로 하고, 직밀도 직경 100개/25.4mm, 씨실 55개/25.4mm로 제직하고, 단위 면적당 중량 200g/㎡의 능직물을 얻었다. 이것을 사용하여 상기의 방법으로 가공하였다. 제전성은 7.0μC 이하이고 합격이었다. 결과를 표 1에 나타내었다.
[실시예 4]
도전성 섬유를 아크릴 도전성 섬유(AAS)로 변경하고, 패브릭을 양이온 염료로 염색하는 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하였다. 제전성은 7.0μC 이하이고 합격이었다. 또한, 메타형 전체 방향족 폴리아미드 섬유 및 모다크릴 섬유 및 아크릴계 섬유가 모두 농색으로, 또한 패브릭 전체로서 균일하게 염색되어 있었다. 결과를 표 1에 나타내었다.
[비교예 1]
메타형 전체 방향족 폴리아미드 섬유(MA), 모다크릴 섬유(MD), 난연 레이온(RY), 파라형 전체 방향족 폴리아미드 섬유(PA)를 포함하는 MA/MD/RY/PA=25/30/40/5의 비율로 혼방한 방적사 40번째/쌍실로 하고, 직밀도 직경 100개/25.4mm, 씨실 55개/25.4mm로 제직하고, 단위 면적당 중량 200g/㎡의 능직물을 얻었다. 이것을 사용하여 상기의 방법으로 가공하였다. 제전성은 불합격이었다. 결과를 표 1에 나타내었다.
[비교예 2]
메타형 전체 방향족 폴리아미드 섬유(MA), 모다크릴 섬유(MD), 난연 레이온(RY), 파라형 전체 방향족 폴리아미드 섬유(PA)를 포함하는 MA/MD/RY/PA=35/30/15/20의 비율로 혼방한 방적사 40번째/쌍실로 하고, 직밀도 직경 100개/25.4mm, 씨실 55개/25.4mm로 제직하고, 단위 면적당 중량 200g/㎡의 능직물을 얻었다. 이것을 사용하여 상기의 방법으로 가공하였다. 제전성은 불합격이었다. 결과를 표 1에 나타내었다.
Figure pct00001
본 발명에 따르면 매우 우수한 난연성을 갖고, 내세탁 수축 및 질감 및 제전성도 우수하고, 나아가 패브릭 전체로서 균일하게 염색 가능한 패브릭 및 섬유 제품이 제공되어 그의 공업적 가치는 매우 크다.

Claims (22)

  1. 메타형 전체 방향족 폴리아미드 섬유와 모다크릴 섬유와 도전성 섬유를 포함하는 방적사를 포함하는 것을 특징으로 하는 패브릭.
  2. 제1항에 있어서, 상기 방적사에 있어서, 메타형 전체 방향족 폴리아미드 섬유가 방적사 중량 대비 5중량％ 이상 포함되는 패브릭.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 방적사에 있어서, 모다크릴 섬유가 방적사 중량 대비 30중량％ 이상 포함되는 패브릭.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방적사에 있어서, 도전성 섬유가 방적사 중량 대비 1중량％ 이상 포함되는 패브릭.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방적사가, 메타형 전체 방향족 폴리아미드 섬유와 모다크릴 섬유와 도전성 섬유만으로 구성되는 패브릭.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 메타형 전체 방향족 폴리아미드 섬유에 있어서, 잔존 용매량이 0.1중량％ 이하인 패브릭.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 메타형 전체 방향족 폴리아미드 섬유에 있어서, 결정화도가 15 내지 25％의 범위 내인 패브릭.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 메타형 전체 방향족 폴리아미드 섬유에 있어서, 메타형 전체 방향족 폴리아미드 섬유를 형성하는 메타형 전체 방향족 폴리아미드가, 하기의 식 (1)로 나타내는 반복 구조 단위를 포함하는 방향족 폴리아미드 골격 중에, 반복 구조의 주된 구성 단위와는 다른 방향족 디아민 성분 또는 방향족 디카르복실산할라이드 성분을, 제3 성분으로서 방향족 폴리아미드의 반복 구조 단위의 전량에 대하여 1 내지 10mol％가 되도록 공중합시킨 방향족 폴리아미드인 패브릭.
    -(NH-Ar1-NH-CO-Ar1-CO)- ···식 (1)
    여기서, Ar1은 메타 배위 또는 평행축 방향 이외에 결합기를 갖는 2가의 방향족기이다.
  9. 제8항에 있어서, 제3 성분이 되는 방향족 디아민이 식 (2), (3), 또는 방향족 디카르복실산할라이드가 식 (4), (5)인 패브릭.
    H2N-Ar2-NH2 ···식 (2)
    H2N-Ar2-Y-Ar2-NH2 ···식 (3)
    XOC-Ar3-COX ···식 (4)
    XOC-Ar3-Y-Ar3-COX ···식 (5)
    여기서, Ar2는 Ar1과는 다른 2가의 방향족기, Ar3은 Ar1과는 다른 2가의 방향족기, Y는 산소 원자, 황 원자, 알킬렌기로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 원자 또는 관능기이고, X는 할로겐 원자를 나타낸다.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 메타형 전체 방향족 폴리아미드 섬유가 유기 염료 또는 유기 안료 또는 무기 안료를 더 포함하는 패브릭.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도전성 섬유가 아크릴계 섬유인 패브릭.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모다크릴 섬유와 상기 도전성 섬유가 동일 염료로 염색되어 있는 패브릭.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 패브릭이 자외선 흡수제 및/또는 반사제를 포함하는 패브릭.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 패브릭의 단위 면적당 중량이 130 내지 300g/㎡의 범위 내인 패브릭.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, ISO 15025:2000 A법으로 규정되는 방법으로 측정하여 잔염(殘炎) 시간이 2초 이하인 패브릭.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, JIS L1091:1999 A-1법으로 규정되는 방법으로 측정하여 탄화 면적이 30㎠ 이하인 패브릭.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, ISO 5077에 규정되는 방법으로 5회 세탁한 후의 수축률이 5％ 이하인 패브릭.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, ISO 17493에 규정되는 180℃, 5분간의 열처리를 행했을 때의 열 수축률이 10％ 이하인 패브릭.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, JIS L1907:2010(적하법)에 규정되는 방법으로 측정하여 흡수 시간이 30초 이하인 패브릭.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, JIS L1096:2010 A법(캔틸레버)에 규정되는 방법으로 강연도를 측정하여 7.0cm 이하인 패브릭.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, JIS L1094:2014(제전성)에 규정되는 방법으로 제전성을 측정하여 7.0μC 이하인 패브릭.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 기재된 패브릭을 사용하여 이루어지고, 방호복, 소방 방화복, 소방대원용 활동복, 구조복, 워크 웨어, 경찰 제복, 자위대 의복 및 군복으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 것인 섬유 제품.
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