KR20210036436A - 전기안전 난연 보호복 적층원단 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 메타아라미드로 이루어진 니트층(1); 제1 메타아라미드 직물층(2);
메타아라미드 부직포 펠트층(3); 제2 메타아라미드 직물층(4); 전도성 아크릴 섬유를 포함하는 메타아라미드 직물층(5); 및 전기전도성 고분자, 발수제 및 난연제를 포함하는 코팅층(6);이 순차적으로 적층된 것을 특징으로 하는 전기안전 난연보호복 적층원단 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, ATPV HRC 등급의 4등급에 준하는 등급을 만족하면서, 난연성, 인장, 인열강도 및 유연성이 우수하여, 전기 아크 가능성이 있는 환경에서 작업을 수행하는 작업자의 전기안전 난연보호복용으로 적합한 적층원단 및 이의 제조방법을 제공하는 효과가 있다.
메타아라미드 부직포 펠트층(3); 제2 메타아라미드 직물층(4); 전도성 아크릴 섬유를 포함하는 메타아라미드 직물층(5); 및 전기전도성 고분자, 발수제 및 난연제를 포함하는 코팅층(6);이 순차적으로 적층된 것을 특징으로 하는 전기안전 난연보호복 적층원단 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, ATPV HRC 등급의 4등급에 준하는 등급을 만족하면서, 난연성, 인장, 인열강도 및 유연성이 우수하여, 전기 아크 가능성이 있는 환경에서 작업을 수행하는 작업자의 전기안전 난연보호복용으로 적합한 적층원단 및 이의 제조방법을 제공하는 효과가 있다.
Description
본 발명은 전기안전 난연 보호복 적층원단 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 ATPV HRC에 따른 4등급에 준하는 등급을 만족하면서, 난연성, 인장, 인열강도 및 유연성이 우수하여, 전기 아크 가능성이 있는 환경에서 작업을 수행하는 작업자의 보호복용으로 적합한 적층원단 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
아크 플래시는 아크 결함의 일부로 발생하는 빛과 열, 전기 시스템의 공기 또는 접지를 통한 저임피던스 연결 또는 다른 전압 위상으로 인한 전기 폭발 또는 방전 유형이다. 이러한 아크 플래시는 금속 도체를 빠르게 기화시켜 플라즈마를 외부로 팽창시키며 심각한 폭발을 일으킬 수 있고, 이 경우 전기 작업자뿐만 아니라 주변 작업자에게 화재 및 부상의 원인이 될 수 있다.
이러한 아크 플래시로 인한 재해 발생이 일어나기 쉬운 지역에 자주 왕래하는 작업자를 보호하기 위한 1차적 조치는 작업자에게 보호복을 착용하도록 하는 것인데, 이러한 보호복은 통상적으로 메타아라미드 및 파라아라미드와 도전성 섬유를 혼방하여 제직된 직물을 사용하나, 이러한 직물은 전기전도성을 어느정도 가지고는 있으나 만족할 만한 성능을 갖지 못하며, 두껍게 제직되어 작업자가 불편함을 느낄 수 있다.
일례로, Workrite Uniform Company (Oxford, CA)은 "데님 진 커트 팬트 (denim jean cut pant)"로 기술되는 가먼트 (Style #410-NMX-85-DN)을 시판한다. 이 가먼트는 직물의 경사 방향으로는 Nomex (등록상표) Type N-302 스테이플 섬유(결정화된 메타-아라미드 섬유를 포함) 및 위사 방향으로는 Nomex (등록상표) Type T-462 스테이플 섬유 (무정형 메타-아라미드 섬유를 포함)를 갖는 직물로 제조된 것으로 보인다. 이러한 직물은 양호한 아크 보호 성능을 갖지만, 만족스러운 외양을 갖지 않고, 거의 전적으로 아라미드 섬유로 구성되기 때문에 일반적으로 매우 편하지 않은 문제점이 있다.
따라서, 내구성이 있고, 착용하기 편하며, 최종 사용자에게 알맞으면서도, NFPA 70E("작업장 전기 안전 기준"(Standard for Electrical Safety in the Workplace)) 및 NFPA 2112("플래시 화재에 대한 산업요원의 보호를 위한 방염 의복에 대한 기준"(Standard on Flame-Resistant Garments for Protection of Industrial Personnel Against Flash Fire))에 기재된 바와 같은 공업 규격을 준수하는 방염성 직물에 대한 요구가 있다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 보호복을 착용한 작업자의 안전을 보장하고, 난연성, 인장, 인열강도 및 유연성이 우수하여, 전기 아크 가능성이 있는 환경에서 작업을 수행하는 작업자의 보호복용으로 적합한 적층원단 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명된 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 메타아라미드로 이루어진 니트층(1); 제1 메타아라미드 직물층(2); 메타아라미드 부직포 펠트층(3); 제2 메타아라미드 직물층(4); 전도성 아크릴 섬유를 포함하는 메타아라미드 직물층(5); 및 전기전도성 고분자, 발수제 및 난연제를 포함하는 코팅층(6);이 순차적으로 적층된 것을 특징으로 하는 전기안전 난연 보호복 적층원단을 제공한다.
또한, 본 발명의 적층원단은, 난연성 열가소성 필름을 니트층, 직물층 및 부직포 펠트층 사이에 배치하여, 가압 가열 방식으로 결합시킨 것을 특징으로 한다.
상기 전도성 아크릴 섬유를 포함하는 메타아라미드 직물층(5)은 아크릴전도성 섬유 1~10 중량% 및 메타아라미드 섬유 90~99 중량%로 혼합될 수 있다.
상기 메타아라미드 부직포 펠트층(3)은 섬도가 1.5~3.0 데니어이고, 평량이 270~340 g/m2인 메타 아라미드 단섬유로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 메타아라미드 니트층을 제조하는 단계; 메타아라미드 직물층을 제조하는 단계; 전도성 아크릴 섬유를 포함하는 메타아라미드 직물층을 제조하는 단계; 상기 전도성 아크릴 섬유를 포함하는 메타아라미드 직물층상에 전기전도성 고분자, 발수제 및 난연제를 포함하는 코팅층을 형성하는 단계; 메타아라미드로 이루어진 부직포 펠트층을 제조하는 단계; 및 난연성 열가소성 필름을 니트층, 직물층 및 부직포 펠트층 사이에 배치하고, 가압 가열 방식으로 각 층을 결합시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기안전 난연 보호복 적층원단의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면 보호복을 착용한 작업자의 안전을 보장하고, 난연성, 인장, 인열강도 및 유연성이 우수하여, 전기 아크 가능성이 있는 환경에서 작업을 수행하는 작업자의 전기안전 난연 보호복용 적층원단 및 이의 제조방법을 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기안전 난연보호복 적층원단을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기안전 난연보호복 적층원단의 아크 평가값을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기안전 난연보호복 적층원단의 아크 평가값을 나타낸 것이다.
이하, 본 기재의 전기안전 난연 보호복 적층원단 및 이의 제조방법을 상세하게 설명한다.
본 발명자들은 전기안전 난연 보호복용 적층원단을 개발하기 위해 연구를 거듭한 결과, 전도성 아크릴 섬유를 메타아라미드 섬유로 이루어진 직물층과 함께 메타아라미드섬유로 이루어진 펠트층을 포함하고, 직물의 일면 또는 양면을 난연성 열가소성 필름을 배치하여 각 층을 결합할 경우에 직물 내부로 유입되는 불꽃을 차단할 수 있는 것을 확인하고 이를 토대로 연구에 매진한 결과, 메타아라미드 섬유로 이루어진 니트층과 직물층, 및 부직포 펠트층 등을 순차적으로 적층하고, 전기전도성 고분자 등을 포함하는 코팅층을 형성할 경우에 ATPV HRC에 따른 4등급에 준하는 등급에 만족하는 직물을 제조할 수 있음을 확인하고, 이를 토대로 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 전기안전 난연 보호복 적층원단은 메타아라미드로 이루어진 니트층(1); 제1 메타아라미드 직물층(2); 메타아라미드 부직포 펠트층(3); 제2 메타아라미드 직물층(4); 전도성 아크릴 섬유를 포함하는 메타아라미드 직물층(5); 및 전기전도성 고분자, 발수제 및 난연제를 포함하는 코팅층(6);이 순차적으로 적층된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 메타아라미드 섬유는 한계 산소 지수(LOI)가 26이상을 갖는 난연성 소재의 섬유를 사용할 수 있다. 이러한 메타아라미드 섬유는 화염에 대한 노출로 인한 얀에 대한 손상 확산을 저지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 메타아라미드로 이루어진 니트층(1)을 포함함으로써, 인장강도 및 인열강도가 증대된 적층원단을 제공할 수 있는 특징이 있다.
상기 니트층(1)을 형성하는 메타아라미드 원사는 굵기가 20~50수의 방적사로서 커버링 밀도(T/M) 400~450으로 s연을 가지도록 합연된 2합 합연사를 사용하는 것이 제직성 측면에서 바람직하다.
상기 원사의 굵기는 항중식 번수 ('S)로 나타낼 수 있고, 번수가 클수록 실의 굵기는 가늘어진다. 일 구현예에 있어서, 상기 니트층을 형성하는 편물용 메타아라미드 원사의 굵기는 20~50 번수, 또는 20~30 번수 범위 내인 것이 난연성 및 제직성 측면에서 바람직하다.
또한, 상기 T/M이 400보다 적으면 가공성이 불량해지고 인장강도의 발현이 어렵게 되며, T/M이 450을 초과하는 경우에는 높은 꼬임수에 의해 필라멘트사의 과도한 꼬임현상으로 스날이 발생하여 제직상의 직물의 표면으로 원사가 돌출하게 되어 직물의 외관이 불량하게 된다.
또한, 과도한 T/M은 제직상의 경사 사절, 위사 사절의 불량 요인이 되기도 한다.
본 발명의 제1 메타아라미드 직물층(2) 및 제2 메타아라미드 직물층(4) 은 섬도가 2 내지 5 데니어, 바람직하게는 2 내지 3 데니어 범위의 메타 아라미드 섬유들을 평직, 또는 트윌직하여 메타아라미드 직물층을 형성할 수 있다.
또한, 상기 메타 아라미드 섬유는 길이가 70mm 이상, 또는 70 내지 100mm 범위의 섬유를 사용하는 것이 인장 및 인열 강도를 증가시킬 수 있어 바람직하다.
구체적인 일례로, 상기 제1 메타아라미드 직물층(2) 및 제2 메타아라미드 직물층(4) 제조에 사용되는 메타아라미드 원사는 소모방적 공정으로 20s/2 780T/M 합연사 원사를 사용할 수 있고, 이 경우 통상 38~52 mm 길이의 섬유를 이용한 면방적 공정을 통한 직물보다 인장 및 인열 강도를 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
상기 제1 메타아라미드 직물층은 난연성과 직결되므로 가급적 두꺼운 직물을 사용하는 것이 바람직하며, 본 발명에서는 20's/2의 굵은 번수를 사용하였다.
또한, 제2 메타아라미드 직물층은 상기 제1 메타아라미드 직물층과 동일한 번수를 사용하거나, 경사 및 위사밀도를 최적화시켜 직물의 섬유간 공극율을 촤소화 하는 것이 바람직하다.
또한, 제1 메타아라미드 직물층(2) 및 제2 메타아라미드 직물층(4)을 형성하는 메타 아라미드 섬유는 상기 니트층(1)을 형성하는 메타아라미드 원사와 동일한 원사를 사용하여 형성할 수 있다.
메타아라미드 부직포 펠트층(3)
본 발명의 메타아라미드 부직포 펠트층(3)은 섬도가 1.5~3.0 데니어이고, 평량이 270~340 g/m2인 메타 아라미드 단섬유로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 메타아라미드 부직포 펠트층(3)은 평균 길이 45~55mm이고, 평균 두께가 15~25㎛인 메타아라미드 단섬유를 통상적인 카딩법으로 개섬하여 웹을 형성하고, 이를 크로스-래퍼(cross lapper) 등을 이용하여 평량 100~120gr/m2 수준으로 일정한 두께와 폭을 갖도록 적층하여 형성될 수 있다.
여기서, 카딩((carding)방법은 각각의 섬유를 개섬한 다음 필요에 따라 혼합하고, 카딩기를 사용하여 이 혼합물을 웹으로 형성하는 방법이다.
또한, 상기 적층된 웹은 니들펀칭으로 보다 안정된 형태를 갖을 수 있는데, 이 경우 상기 웹을 니들 펀치기에서 약 380 ~ 400pps 의 밀도로 1회 니들펀칭하고 나서, 노즐 직경 0.15mm 및 노즐 밀도 24개/cm로 형성된 노즐을 사용하여 200bar의 수압으로 물을 공급하면서 상기 웹을 워터 펀칭하여 제조될 수 있다. 이때, 상기 워터펀치 공정에서는 상기 웹의 한쪽 면에만 물을 공급할 수 있다.
상기 메타아라미드 부직포 펠트층(3)에 포함되는 메타아라미드 섬유는 섬도가 1.5~3.0 데니어일 수 있고, 특히 2.5데니어 이하의 단섬유를 사용하여 공기투과도, 평균 기공 크기, 열차단성을 증가 시키는 것이 바람직하다.
일례로, 상기 메타아라미드 부직포 펠트층(3)은 공기투과도가 30~100cm3/cm2/sec이고, 평균 기공 크기가 15~25㎛일 수 있다.
본 기재의 공기투과도는 일례로, 프레이져(Frazier) 공기투과도 측정기를 이용하여, ASDM D737법의 규정에 따라 직물의 공기투과도를 측정할 수 있다.
전도성 아크릴 섬유를 포함하는 메타아라미드 직물층(5)
본 발명의 전도성 아크릴 섬유를 포함하는 메타아라미드 직물층(5)은 전도성 아크릴 섬유 및 메타아라미드 섬유를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
이러한 전도성 아크릴 섬유는 화염에 대한 노출로 인한 원단의 손상 확산을 저지할 수 있는 고도의 난연성을 갖는 한편, 전기 아크에 노출될 때 원하는 수준의 파열 내성을 제공할 수 있는 적절한 인장 강도를 갖지 못하므로, 본 발명에서는 인장 강도를 향상시키기 위해서 메타아라미드 섬유를 포함한다.
일례로, 메타아라미드 섬유를 이용하여 직조된 직물에 전도성 아크릴 섬유를 경사, 위사에 배별 조합하여, 메타아라미드 직물층(5)을 형성할 수 있다.
상기 전도성 아크릴 섬유를 포함하는 메타아라미드 직물층(5)은 아크릴전도성 섬유 1~10 중량% 및 메타아라미드 섬유 90~99 중량%를 포함하는 것이 난연성 및 인장 강도가 모두 우수할 수 있어 바람직하다.
상기 전도성 아크릴 섬유는 일례로, 아크릴로니트릴을 주로 포함하는 중합체로부터 제조된 아크릴 합성 섬유를 사용할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 전도성 아크릴 섬유는 전도성 아크릴로 니트릴을 주원료로 한 아크릴 섬유 등에 황산동(CuCO4)을 반응시켜 동(Cu)과 시안(CN), 유황(S) 등의 화합물을 화학적으로 결합한 것으로, 10-1~10-2Ω/cm의 도전성을 갖는 정전기 방지섬유를 사용하는 것이, 기계적 마찰이나 화학작용에도 안정할 뿐 아니라 타 섬유소재와의 혼방성도 뛰어나 바람직하다.
본 발명의 전도성 아크릴 섬유는 타 섬유소재와 1~5%만 혼방해도 우수한 정전기방지효과가 있으며, 축열기능과 전자파 차폐 기능도 뛰어나 반도체산업용이나 군수용품 등에의 적용도 기대할 수 있다.
구체적인 일례로, 상기 전도성 아크릴 섬유로 H사의 Elex 아크릴도전사를 사용하고, 이를 메타아라미드 방적사와 합연사를 거치고, 단사 싸이징기를 이용하여 인계난연제 8% 수용액에서 함침하여 210℃에서 건조하여 권취된 난연성 전도성 아크릴섬유를 제조하여 사용하였다.
전기전도성 고분자, 발수제 및 난연제를 포함하는 코팅층(6)
본 발명에 따른 코팅층(6)은 전기전도성 고분자, 발수제 및 난연제를 포함하는 것으로, 상기 전도성 아크릴 섬유를 포함하는 메타아라미드 직물층(5)상에 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 전기전도성 고분자는 폴리파라페닐렌(polyparaphenylenes), 폴리파라페닐렌비닐렌(polyparaphenylenevinylenes), 폴리아닐린(polyanilines), 폴리아진(polyazines), 폴리티오펜(polythiophenes), 폴리-p-페닐렌 설파이드(poly-p-phenylene sulfides), 폴리푸란(polyfuranes), 폴리피롤(polypyrroles), 폴리셀레노펜(polyselenophenes), 폴리아세틸렌(polyacetylenes), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 포함할 수 있고, 특히 폴리아닐린을 포함하는 전기전도성 고분자를 사용하는 것이 직물상에 배열된 전도성 아크릴 원사의 파단 또는 끊어짐에 의한 전도성 성능의 저하를 방지함과 동시에, 균일한 전도성을 직물 표면에 부여할 수 있어 바람직하다.
본 발명의 발수제는 본 발명이 속한 분야에서 일반적으로 사용되는 발수제를 사용할 수 있고, 일례로 피리딘계, 실리콘 수지계, 불소수지 화합물 등을 사용할 수 있고, 불소수지 화합물을 포함하는 발수제를 사용하는 것이 발수성 향상 측면에서 바람직하다.
본 발명의 난연제는 인계 난연제, 질소계 난연제 또는 이들을 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 인계 난연제는 일례로, 트리 페닐 포스페이트, 크레실 디페닐 포스페이트, 이소프로필페닐 디페닐 포스페이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있다.
상기 질소계 난연제는 멜라민, 멜라민 포스페이트 및 멜라민 시아누레이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
발수제의 사용으로 난연성이 저하될 수 있으나, 발수제와 난연제를 배합하여 발수성 및 난연성이 모두 우수한 상태로 유지할 수 있도록, 본 발명에서는 발수제와 액상 인계 난연제를 배합하여 75% Pick up 율로 패드-드라이-큐어(pad-dry-cure, PDC) 방법으로 190~200℃에서 열풍 건조 처리하여 코팅층(6)을 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 적층원단은 난연성 열가소성 필름을 니트층, 직물층 및 부직포 펠트층 사이에 배치하여, 가압 가열 방식으로 결합시킴으로써, 수분 또는 물이 침투하여 발생되는 고전압 전류의 흐름을 차단할 수 있어 사용자의 안전성을 증가시키는 효과가 있다.
상기 난연성 열가소성 필름은 일례로, 난연성 열가소성 우레탄 필름을 사용할 수 있고, 구체적으로 열가소성우레탄 수지와 포스포네이트 올리고머, 포스포네이트 중합체, 및 포스포네이트 함유 공중합체를 용융 혼합하여 제조할 수 있다.
이러한 열가소성 우레탄 필름은 경도가 일례로 80 내지 90A일 수 있고 이 경우, 각 층간의 결합력을 증대시킬 수 있는 효과가 있다. 여기서 경도는 일례로 ASTM D2240을 이용하여, 25℃에서의 쇼어(shore)경도를 측정할 수 있다.
또한 본 발명은 메타아라미드 니트층을 제조하는 단계; 메타아라미드 직물층을 제조하는 단계; 전도성 아크릴 섬유를 포함하는 메타아라미드 직물층을 제조하는 단계; 상기 전도성 아크릴 섬유를 포함하는 메타아라미드 직물층상에 전기전도성 고분자, 발수제 및 난연제를 포함하는 코팅층을 형성하는 단계; 메타아라미드로 이루어진 부직포 펠트층을 제조하는 단계; 및 난연성 열가소성 필름을 니트층, 직물층 및 부직포 펠트층 사이에 배치하고, 가압 가열 방식으로 각 층을 결합시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기안전 난연보호복 적층원단의 제조방법을 제공한다.
상기 메타아라미드 니트층을 제조하는 단계;는 20's'/2 430 T/M 합연사 원사를 사용하여 편물로 제조할 수 있다.
상기 메타아라미드 직물층을 제조하는 단계;는 일례로, 소모방적 공정으로 20‘s/2 780 T/M 합연사 원사를 사용하여, 중량 320 ~ 360 gr/m2에서 래피어 제직기로 평직으로 제조할 수 있다.
상기 전도성 아크릴 섬유를 포함하는 메타아라미드 직물층을 제조하는 단계;는 일례로, LOI 값(한계산소지수) 26 이상을 갖는 난연성 소재인 메타계 아라미드 섬유;와 평량 4.5gr/d 이상, 내열성 285℃ 이상의 성능을 갖는 길이가 76mm~102mm인 전도성 아크릴 섬유를 서로 혼련하는 공정을 거쳐 제조될 수 있다.
이와 같은 공정으로 제조되는 방적사는 두 섬유 간의 결속력이 우수하고 균일하며, 해당 제직원사를 이용하면 인장강도 및 인열강도가 증대된 직물을 제조할 수 있다.
또한, 에어젯 직기 또는 레피어 직기에서 제직할 수 있으며, T/M 430~840으로 S연과 Z연으로 연사하여 이루어진 것을 사용할 수 있다.
상기 메타아라미드로 이루어진 부직포 펠트층을 제조하는 단계;는 평균 길이 51 mm 및 20㎛의 평균 두께를 가진 메타 아라미드 단섬유의 100 중량% 섬유를 통상적인 카딩법으로 개섬하여 웹을 형성할 수 있다. 이때, 일반적인 크로스래퍼를 이용 적층하여 100~120 gr/m2 수준의 웹을 형성할 수 있다.
이후, 상기 웹을 니들 펀치기에서 약 380~400pps의 밀도로 1회 니들펀치하고 나서, 노즐 직경 0.15mm 및 노즐 밀도 24개/cm로 형성된 노즐을 사용하여 200bar의 수압으로 물을 공급하면서 상기 웹을 워터 펀칭하여 본 발명의 메타아라미드로 이루어진 부직포 펠트층를 제조할 수 있다.
상기 전도성 아크릴 섬유를 포함하는 메타아라미드 직물층상에 전기전도성 고분자, 발수제 및 난연제를 포함하는 코팅층을 형성하는 단계;는 직물의 표면을 전도성 폴리머인 폴리아닐린 수용액과 인계 액상 난연제, 및 불소계 발수제로 처리하여 직물의 표면에 전도성 및 반발발수층을 형성하도록 하며 수분의 침투 또는 위험 약품의 접촉 반발성을 극대화할 수 있다.
직물의 표면 발수는 원단표면에 액체를 접촉시켰을 때 접촉각을 최소화시켜 원단이 젖지 않도록 만드는 것으로 소수성 물질을 코팅하여 처리하고 물의 통과를 막을 수 있도록 촘촘하게 제직하여야 한다.
통상 합성섬유는 본래 소수성이기 때문에 별도의 처리 없이 초고밀도 직물을 제조하는 경우에도 약간의 발수기능이 부여된다. 발수 소재로 주로 사용되는 물질은 대표적으로 피리딘계(듀폰의 Zelan, ICI의 Velan), 실리콘 수지계(MHPS, Methylhydrogen polysiloxane), 불소수지 화합물(3M, Scotchgard) 등이다.
그러나, 과도한 발수효과만을 요구하면 발수제에 의한 난연성이 저하되어 기존의 발수제와 인계 액상 난연제와의 배합에 의한 발수와 난연성을 유지하는 표면 처리 기술이 필요하다. 따라서, 본 발명에서는 전도성 고분자, 불소계 발수제 및 인계 난연제를 분산 혼합 시킨 후 75% Pick up 율로 Pad-Dry-Cure 방법으로 190 ~ 200 ℃에서 열풍 건조 처리하여 발수와 난연의 효과를 유지 시켰다.
본 발명에 따른 전기안전 난연 보호복 적층원단은 공업 표준 시험 방법에 따라서 방염성 용도를 위한 우수한 화염 및 열 보호 성능을 제공한다.
본 발명의 적층원단은 적어도 NFPA 표준 70 E (2012)에 따른 HRC 수준 4에 대한 전기 아크 등급에 대한 성능 요건을 만족하는 것을 특징으로 한다.
또는, 본 발명의 적층원단은 25Cal/cm2 이상의 아크 열 성능값(arc thermal performance value)을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 NFPA 70 E는 전기적 안전성 요건을 취급하는 기준이며 작업장의 전기 적 안전성의 모든 측면에 대한 정보가 제공된다. NFPA 70 E는 해저드 위험 카테고리(HRC)를 결합한 잠재적인 폭로 레벨에 방호복을 적합시키는 방법을 제공한다. 방호 직물은 그 ATPV(Arc flash Thermal Performance Value) 즉 아크 평가값을 cal/cm2로 측정하기 위해 시험된다.
ATPV는 일련의 전기 아크에 노출되어 있는 동안에 방호직물 시험편의 열에너지 특성을 센서로 측정하는, ASTM 시험법 F1959에 의해 측정된다. 측정된 아크 평가값은 직물의 위험도 등급(HRC Level)을 결정하는데, 위험도 등급 1, 2, 3 및 4는 각각 4, 8, 25 및 40 Cal /cm2의 천을 통한 열유동에 해당한다.
본 발명에 따른 적층원단은 전기 아크 플래시 및 화염에서 착용자를 보호하기 위한 다양한 방호 의복의 전체 또는 다양한 부분을 구성할 수 있고, 나아가 극한의 열 관련 사건이 발생할 수 있는 화학 처리 산업 또는 산업 전기/설비와 같은 상황에서 착용될 수 있는 바지, 셔츠, 장갑, 슬리브(sleeve) 등이 포함될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 적층원단은 커버 올, 점프 슈트, 셔츠, 재킷, 베스트 및 바지에 적용될 수도 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
[실시예]
실시예
-메타아라미드로 이루어진 니트층
상기 니트층(1)을 형성하는 메타아라미드 원사는 굵기가 20~50수의 방적사로서 커버링 밀도(T/M) 400~450으로 s연을 가지도록 합연된 2합 메타아라미드 합연사를 사용하여 니트층을 제조하였다.
-제1 메타아라미드 직물층 및 제2 메타아라미드 직물층
메타아라미드 원사는 소모방적 공정으로 20s/2 780T/M 합연사 원사를 사용하여, 320 gr/m2에서 래피어 제직기로 평직하였다.
- 전도성 아크릴 섬유를 포함하는 메타아라미드 직물층
LOI 값(한계산소지수) 26 이상을 갖는 난연성소재인 메타계 아라미드 섬유 95% 와 전도성 아크릴 섬유 5%를 혼련하는 공정을 거친 후, 중량 320 ~ 360 gr/m2에서 래피어 제직기로 제조하였다.
이 후, 제직된 직물의 표면은 도전성 폴리머인 폴리아닐린 수용액과 인계 액상 난연제(풍림유화 HEXA NON CPRF), 및 불소계 발수제(Nicca korea 의 KF GUARD 2000)를 분산 혼합 시킨 후 75% Pick up 율로 Pad-Dry-Cure 방법으로 190 ~ 200 ℃에서 열풍 건조 처리하여 코팅층을 형성하였다.
-메타아라미드로 이루어진 부직포 펠트층
평균 길이 51 mm 및 20㎛의 평균 두께를 가진 메타 아라미드 단섬유의 100 중량% 섬유를 통상적인 카딩법으로 개섬하여 웹을 형성한 후, 크로스래퍼를 이용 적층하여 100~120 gr/m2 수준의 웹을 형성하였다. 상기 웹을 니들 펀치기에서 약 380 ~ 400pps 의 밀도로 1회 니들펀치하고 나서, 노즐 직경 0.15mm 및 노즐 밀도 24개/cm로 형성된 노즐을 사용하여 200bar의 수압으로 물을 공급하면서 상기 웹을 워터 펀칭하여 메타아라미드로 이루어진 부직포 펠트층을 제조하였다.
제조된 각 층을 하기 [도 1]과 같이 메타아라미드로 이루어진 니트층, 제1 메타아라미드 직물층, 메타아라미드 부직포 펠트층, 제2 메타아라미드 직물층, 전도성 아크릴 섬유를 포함하는 메타아라미드 직물층을 순서대로 적층한 후, 각 층 사이를 경도 85A의 TPU film을 사용하여 각 층을 접착하였다.
[실험 결과]
상기 실시예에서 제조된 적층원단을 ASTM 시험법 F1959에 의해서 ATPV는 일련의 전기 아크에 노출되어 있는 동안에 방호 직물 시험편의 열에너지 특성을 센서로 ATPV 즉 아크 평가값(cal/cm2)을 측정한 결과,
하기 [도 2]와 같이 아크 평가값이 25(cal/cm2)인 것을 확인할 수 있었다.
1: 메타아라미드로 이루어진 니트층 2: 제1 메타아라미드 직물층
3: 메타아라미드 부직포 펠트층 4: 제2 메타아라미드 직물층
5: 전도성 아크릴 섬유를 포함하는 메타아라미드 직물층
6: 코팅층 7: 난연성 열가소성 필름
3: 메타아라미드 부직포 펠트층 4: 제2 메타아라미드 직물층
5: 전도성 아크릴 섬유를 포함하는 메타아라미드 직물층
6: 코팅층 7: 난연성 열가소성 필름
Claims (5)
- 메타아라미드로 이루어진 니트층(1);
제1 메타아라미드 직물층(2);
메타아라미드 부직포 펠트층(3);
제2 메타아라미드 직물층(4);
전도성 아크릴 섬유를 포함하는 메타아라미드 직물층(5); 및
전기전도성 고분자, 발수제 및 난연제를 포함하는 코팅층(6);이 순차적으로 적층된 것을 특징으로 하는 전기안전 난연보호복 적층원단.
- 제1항에 있어서,
상기 적층원단은 난연성 열가소성 필름을 니트층, 직물층 및 부직포 펠트층 사이에 배치하여, 가압 가열 방식으로 결합시킨 것을 특징으로 하는 전기안전 난연보호복 적층원단.
- 제1항에 있어서,
상기 전도성 아크릴 섬유를 포함하는 메타아라미드 직물층(5)은 아크릴전도성 섬유 1~10 중량% 및 메타아라미드 섬유 90~99 중량%로 혼합된 것을 특징으로 하는 전기안전 난연보호복 적층원단.
- 제1항에 있어서,
상기 메타아라미드 부직포 펠트층(3)은 섬도가 1.5~3.0 데니어이고, 평량이 270~340 g/m2인 메타 아라미드 단섬유로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기안전 난연보호복 적층원단.
- 메타아라미드 니트층을 제조하는 단계;
메타아라미드 직물층을 제조하는 단계;
전도성 아크릴 섬유를 포함하는 메타아라미드 직물층을 제조하는 단계;
상기 전도성 아크릴 섬유를 포함하는 메타아라미드 직물층상에 전기전도성 고분자, 발수제 및 난연제를 포함하는 코팅층을 형성하는 단계;
메타아라미드로 이루어진 부직포 펠트층을 제조하는 단계; 및
난연성 열가소성 필름을 니트층, 직물층 및 부직포 펠트층 사이에 배치하고, 가압 가열 방식으로 각 층을 결합시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기안전 난연보호복 적층원단의 제조방법.
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| KR1020190118002A KR102272456B1 (ko) | 2019-09-25 | 2019-09-25 | 전기안전 난연 보호복 적층원단 |
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|---|---|---|---|---|
| CN114261149A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-04-01 | 江苏先诺新材料科技有限公司 | 一种聚酰亚胺防电弧服面料及防电弧服 |
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-
2019
- 2019-09-25 KR KR1020190118002A patent/KR102272456B1/ko active IP Right Grant
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| KR102272456B1 (ko) | 2021-07-05 |
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