KR20220038782A - 난연성 섬유 복합체 및 난연성 작업복 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 1 이상의 실시태양에 있어서, 아크릴계 공중합체로 구성되어 있는 아크릴계 섬유 A, 및 아라미드계 섬유를 포함하는 난연성 섬유 복합체로서, 아크릴계 섬유 A는, 안티몬 화합물을 실질적으로 함유하지 않고, 연소 시에 표면 발포 탄화층을 형성하는 것을 특징으로 하는 난연성 섬유 복합체에 관한 것이다. 본 발명은, 또한, 1 이상의 실시태양에 있어서, 상기의 난연성 아크릴계 섬유를 포함하는 난연성 작업복에 관한 것이다. 이것에 의해, 아크릴계 섬유를 포함하며, 난연제에 의한 환경에의 영향을 억제하면서, 높은 난연성을 발현할 수 있는 높은 난연성을 갖는 난연성 섬유 복합체 및 난연성 작업복을 제공한다.
Description
본 발명은, 아크릴계 섬유를 포함하는 난연성 섬유 복합체 및 난연성 작업복에 관한 것이다.
종래, 아크릴계 섬유 등의 할로겐 함유 섬유를 포함하는 난연성 섬유 복합체에서는, 난연제로서 안티몬 화합물을 1∼50질량부 정도 포함하는 할로겐 함유 섬유를 사용하는 것이 일반적이었다(예를 들면, 특허문헌 1). 또한, 할로겐 함유 섬유에 난연성을 부여하는 화합물로서 안티몬 화합물 이외에 주석산아연 화합물을 사용하는 것도 행해지고 있다(예를 들면, 특허문헌 2).
그러나, 안티몬 화합물이나 주석산아연 화합물의 경우, 이들 화합물의 용출이나 배출에 의한 환경에의 영향이 우려되고 있다.
본 발명은, 상기 종래의 문제를 해결하기 위하여, 아크릴계 섬유를 포함하며, 난연제에 의한 환경에의 영향을 억제하면서, 높은 난연성을 발현할 수 있는 난연성 섬유 복합체 및 난연성 작업복을 제공한다.
본 발명은, 1 이상의 실시태양에 있어서, 아크릴계 공중합체로 구성되어 있는 아크릴계 섬유 A, 및 아라미드계 섬유를 포함하는 난연성 섬유 복합체로서, 아크릴계 섬유 A는, 안티몬 화합물을 실질적으로 함유하지 않고, 연소 시에 표면 발포 탄화층을 형성하는 것을 특징으로 하는 난연성 섬유 복합체에 관한 것이다.
본 발명은, 1 이상의 실시태양에 있어서, 상기의 난연성 섬유 복합체를 포함하는 난연성 작업복에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 아크릴계 섬유를 포함하며, 난연제에 의한 환경에의 영향을 억제하면서, 높은 난연성을 발현할 수 있는 높은 난연성을 갖는 난연성 섬유 복합체 및 난연성 작업복을 제공할 수 있다.
도 1은, 연소 시험용 샘플에 있어서의 두께의 측정 개소를 설명하는 모식도.
본 발명의 발명자들은, 아크릴계 섬유를 포함하는 섬유 복합체에 있어서, 난연제에 의한 환경에의 영향을 억제하면서, 난연성을 향상시키는 것에 대하여 검토를 거듭했다. 그 결과, 섬유 복합체에 아크릴계 공중합체로 구성되어 있는 아크릴계 섬유, 및 아라미드계 섬유를 포함시킴과 함께, 연소 시에 표면 발포 탄화층을 형성하는 구성으로 함으로써, 안티몬 화합물이나 주석산아연 화합물 등의 용출이나 배출에 의한 환경에의 영향이 우려되고 있는 난연제를 사용하지 않아도, 높은 난연성을 발현할 수 있는 것을 알아냈다.
특히, 놀랍게도, 아크릴계 공중합체로서, 아크릴로니트릴과 염화비닐의 공중합체를 선택해서 사용함과 함께, 난연제로서 산화마그네슘을 선택해서 특정의 배합량으로 배합함으로써, 당해 아크릴계 공중합체로 구성된 아크릴계 섬유와 아라미드계 섬유를 포함하는 섬유 복합체는, 연소 시에 표면 발포 탄화층을 형성하기 쉬워, 높은 난연성을 발현하는 것을 알아냈다. 그 메커니즘은 명확하지는 않지만, 아크릴로니트릴과 염화비닐의 공중합체로 구성한 아크릴계 섬유를 사용하면, 섬유 복합체가 연소한 경우, 산화마그네슘을 포함하는 아크릴계 섬유가 용융한 후에 표면 발포 탄화층을 형성하기 쉬워져서, 난연성이 높아진다고 추측된다.
본 발명의 1 이상의 실시형태의 난연성 섬유 복합체에 있어서, 「연소 시에 표면 발포 탄화층을 형성하는」 것은, 예를 들면, 하기와 같이 확인할 수 있다.
<표면 발포 탄화층의 평가 방법(난연성 평가)>
(1) 연소 시험용 샘플의 제작
섬유 복합체로부터 세로 20㎝×가로 20㎝×두께 2㎜의 연소 시험용 샘플을 잘라낸다.
(2) 연소 시험
세로 20㎝×가로 20㎝×두께 1㎝의 펄라이트(pearlite)판의 중심에 직경 15㎝의 구멍을 뚫은 것을 준비하고, 그 위에 연소 시험용 샘플을 세팅하고, 가열 시에 연소 시험용 샘플이 수축하지 않도록 4변을 클립으로 고정한다. 다음으로, 연소 시험용 샘플의 면을 위로 해서, 가부시키가이샤파로마고교 가스 스토브(PA-10H-2)에 버너면으로부터 40㎜의 곳에 샘플의 중심과 버너의 중심이 맞도록 세팅하고, 가열한다. 연료 가스는 순도 99% 이상의 프로판을 사용하며, 불꽃의 높이는 25㎜로 하고, 착염(着炎) 시간은 120초로 한다.
(3) 연소 시험 후에, 하기의 기준으로, 연소 시험용 샘플의 표면 탄화막의 상태를 확인한다.
A : 균열이 없고, 관통한 구멍도 뚫려있지 않아, 탄화막 형성 양호함.
B : 균열이 있어, 탄화막 형성 불량임.
C : 관통한 구멍이 있어, 탄화막 형성 불량임.
(4) 연소 시험 전후의 연소 시험용 샘플의 두께를 측정하고, 두께의 변화율을 산출한다.
연소 시험용 샘플에 있어서, 연소 시험 전의 두께는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 샘플의 단부로부터의 거리 L1 및 L2가 모두 3㎝인 개소 1, 2, 3 및 4의 4개소에서 측정하고, 평균한 것이다.
연소 시험용 샘플에 있어서, 연소 시험 후의 두께는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 샘플의 단부로부터의 거리 L3 및 L4가 모두 8㎝인 개소 5, 6, 7 및 8의 4개소에서 측정하고, 평균한 것이다.
두께의 변화율(%)=(Hb-Ha)/Ha×100%
Ha는, 연소 시험 전의 연소 시험용 샘플의 두께를 의미하고, Hb는 연소 시험 후의 연소 시험용 샘플의 두께를 의미한다.
(5) 표면 발포 탄화층의 형성
표면 탄화막의 상태가 A이며, 또한, 연소 시험 전후의 연소 시험용 샘플의 두께의 변화율이 -15% 이상 15% 이하의 범위인 경우, 표면 발포 탄화층이 형성되어 있는 것을 의미한다.
두께의 변화율이 -15% 미만에서는, 섬유가 너무 녹아서, 표면 발포 탄화층이 형성되어 있지 않는 것을 의미하고, 두께의 변화율이 15%보다 크면, 탄화층이 발포하지 않고, 팽창한 것을 의미한다.
본 발명의 1 이상의 실시태양에 있어서, 난연성 섬유 복합체는, 아크릴계 공중합체로 구성되어 있는 아크릴계 섬유 A, 및 아라미드계 섬유를 포함한다. 당해 난연성 섬유 복합체는, 「연소 시에 표면 발포 탄화층을 형성하는」 것, 즉, 연소 시에 인투메센트(intumescent)를 형성함으로써, 산소의 공급 및 열의 전도를 차폐하여, 높은 난연성을 발휘한다.
본 발명의 1 이상의 실시태양에 있어서, 아크릴계 공중합체는, 아크릴계 공중합체 100질량%로 한 경우, 아크릴로니트릴을 20∼85질량%, 및 염화비닐을 15∼80질량% 포함하는 것이 바람직하고, 아크릴로니트릴을 30∼70질량%, 염화비닐을 30∼70질량%, 및 이들과 공중합 가능한 다른 비닐계 단량체 0∼10질량% 포함하는 것이 보다 바람직하고, 아크릴로니트릴을 40∼70질량%, 염화비닐을 30∼60질량%, 및 이들과 공중합 가능한 다른 비닐계 단량체 0∼3질량% 포함하는 것이 더 바람직하다. 아크릴로니트릴이 상술한 범위 내이면, 내열성이 양호해진다. 염화비닐이 상술한 범위 내이면 난연성이 양호해진다.
상기 다른 공중합 가능한 비닐계 단량체로서는, 특히 한정되지 않지만, 예를 들면, 아크릴산, 메타크릴산으로 대표되는 불포화 카르복시산류 및 이들의 염류, 메타크릴산메틸로 대표되는 메타크릴산에스테르, 글리시딜메타크릴레이트 등으로 대표되는 불포화 카르복시산의 에스테르류, 아세트산비닐이나 부티르산비닐로 대표되는 비닐에스테르류, 설폰산 함유 모노머 등을 사용할 수 있다. 상기 설폰산 함유 모노머로서는, 특히 한정되지 않지만, 알릴설폰산, 메탈릴설폰산, 스티렌설폰산, 이소프렌설폰산, 2-아크릴아미드-2-메틸프로판설폰산 그리고 이들의 나트륨염 등의 금속염류 및 아민염류 등을 사용할 수 있다. 이들 다른 공중합 가능한 비닐계 단량체는 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합해서 사용해도 된다.
상기 아크릴계 공중합체는, 괴상(塊狀) 중합, 현탁 중합, 유화 중합, 용액 중합 등의 기지(旣知)의 중합 방법으로 얻을 수 있다. 이 중에서도 공업적 시점에서, 유화 중합 또는 용액 중합이 바람직하다.
본 발명의 1 이상의 실시태양에 있어서, 섬유 복합체가 연소 시에 표면 발포 탄화층을 형성하기 쉬운 관점에서, 아크릴계 섬유 A는, 아크릴계 공중합체 100질량부에 대해서, 산화마그네슘을 3질량부 이상 포함하는 것이 바람직하고, 4질량부 이상 포함하는 것이 보다 바람직하고, 5질량부 이상 포함하는 것이 더 바람직하다. 또한, 본 발명의 1 이상의 실시태양에 있어서, 강도, 방사성(紡絲性), 착색 방지, 및 염색성 등의 관점에서, 아크릴계 섬유 A는, 아크릴계 공중합체 100질량부에 대해서, 산화마그네슘을 20질량부 이하 포함하는 것이 바람직하고, 15질량부 이하 포함하는 것이 보다 바람직하고, 10질량부 이하 포함하는 것이 더 바람직하다.
본 발명의 1 이상의 실시태양에 있어서, 아크릴계 섬유 A는, 난연성이 우수한 관점에서, 한계 산소 계수(LOI)가 30 이상인 것이 바람직하고, 35 이상인 것이 보다 바람직하고, 40 이상인 것이 더 바람직하다. 본 발명의 1 이상의 실시태양에 있어서, LOI는, 이하와 같이 측정할 수 있다.
<LOI의 측정 방법>
섬유(면)를 2g 취하고, 이것을 8등분해서 약 6㎝의 브레이드(braid)를 8개 작성하여 산소 지수 방식 연소성 시험기(스가시켄키가부시키가이샤제; ON-1M)의 홀더에 직립시키고, 이 시료가 5㎝ 계속 타는데 필요한 최소 산소 농도를 측정하고, 이것을 LOI값으로 한다. LOI값이 클수록 타기 어려워, 난연성이 높다.
본 발명의 1 이상의 실시태양에 있어서, 아크릴계 섬유 A는, 안티몬 화합물을 실질적으로 포함하지 않는다. 본 발명의 1 이상의 실시태양에 있어서, 「안티몬 화합물을 실질적으로 포함하지 않는」 것이란, 안티몬 화합물을 의도적으로 포함하지 않는 것을 의미하고, 안티몬 화합물이 협잡물 등으로서 포함되어 있는 경우는, 「안티몬 화합물을 실질적으로 포함하지 않는」 것으로 된다.
본 발명의 1 이상의 실시태양에 있어서, 아크릴계 섬유 A는, 주석산아연 화합물을 실질적으로 포함하지 않은 것이 바람직하다. 본 발명의 1 이상의 실시태양에 있어서, 「주석산아연 화합물을 실질적으로 포함하지 않는」 것이란, 주석산아연 화합물을 의도적으로 포함하지 않는 것을 의미하고, 주석산아연 화합물이 협잡물 등으로서 포함되어 있는 경우는, 「주석산아연 화합물을 실질적으로 포함하지 않는」 것으로 된다.
본 발명의 1 이상의 실시태양에 있어서, 아크릴계 섬유 A는, 필요에 따라서, 산화마그네슘 이외의 용출이나 배출에 의한 환경에의 영향이 우려되지 않는 다른 난연제를 포함해도 된다. 또한, 본 발명의 1 이상의 실시태양에 있어서, 아크릴계 섬유 A는, 필요에 따라서 대전방지제, 열착색방지제, 내광성향상제, 백도(白度)향상제, 실투성(失透性)방지제, 착색제 등의 다른 첨가제를 함유해도 된다.
본 발명의 1 이상의 실시태양에 있어서, 아크릴계 섬유 A는, 예를 들면 내구성의 관점에서, 단섬유(單纖維) 강도가 1.0∼4.0cN/dtex인 것이 바람직하고, 1.5∼3.5cN/dtex인 것이 보다 바람직하다. 본 발명의 1 이상의 실시태양에 있어서, 아크릴계 섬유 A는, 예를 들면 실용성의 관점에서, 신도가 20∼40%인 것이 바람직하고, 신도가 20∼30%인 것이 보다 바람직하다. 본 발명의 1 이상의 실시태양에 있어서, 단섬유 강도 및 신도는, JIS L 1015에 준거해서 측정할 수 있다.
본 발명의 1 이상의 실시태양에 있어서, 아크릴계 섬유 A는, 단섬유(短纖維)여도 되며 장섬유여도 되고, 사용 방법에 있어서 적의(適宜) 선택하는 것이 가능하다. 단섬유 섬도는, 사용되는 섬유 복합체의 용도에 따라 적의 선택되지만, 1∼50dtex가 바람직하고, 1.5∼30dtex가 보다 바람직하고, 1.7∼15dtex가 더 바람직하다. 컷 길이는, 섬유 복합체의 용도에 따라 적의 선택된다. 예를 들면, 쇼트컷 파이버(섬유 길이 0.1∼5㎜)나 단섬유(섬유 길이 38∼128㎜), 혹은 전혀 컷되어 있지 않은 장섬유(필라멘트)를 들 수 있다.
본 발명의 1 이상의 실시태양에 있어서, 아크릴계 섬유 A는, 특히 한정되지 않지만, 바람직하게는 아크릴로니트릴 및 염화비닐을 포함하는 아크릴계 공중합체와, 산화마그네슘을 포함하는 조성물을 방사한 후, 열처리함에 의해 제조할 수 있다. 구체적으로는, 습식방사법, 건식방사법, 반건반습식법 등의 공지의 방법으로 행할 수 있다. 예를 들면 습식방사법의 경우는, 상기 아크릴계 공중합체를 유기 용매에 용해한 후, 거기에 산화마그네슘을 첨가해서 얻어진 방사 원액을 사용하는 것 이외는, 일반적인 아크릴계 섬유의 경우와 마찬가지로, 방사 원액을 노즐을 통과시켜서 응고욕에 압출함으로써 응고시키고, 이어서 연신, 수세, 건조, 열처리하고, 필요하면 권축(捲縮)을 부여해서 절단함으로써 제작할 수 있다. 상기 유기 용매로서는, 예를 들면, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, 아세톤, 로단염 수용액, 디메틸설폭시드, 질산 수용액 등을 들 수 있다.
산화마그네슘은, 특히 한정되지 않지만, 아크릴계 섬유 중에 분산하기 쉬운 관점에서, 평균 입자경이 3㎛ 이하인 것이 바람직하고, 2㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 특히 한정되지 않지만, 취급성이나 입수성의 관점에서, 산화마그네슘은, 평균 입자경이 0.01㎛ 이상인 것이 바람직하고, 0.1㎛ 이상인 것이 보다 바람직하다. 본 발명의 1 이상의 실시형태에 있어서, 산화마그네슘의 평균 입자경은, 분체의 경우는, 레이저 회절법으로 측정할 수 있고, 물이나 유기 용매에 분산한 분산체(분산액)의 경우는, 레이저 회절법 또는 동적 광산란법으로 측정할 수 있다.
본 발명의 1 이상의 실시태양에 있어서, 아라미드계 섬유는, 파라계 아라미드 섬유여도 되고, 메타계 아라미드 섬유여도 된다.
본 발명의 1 이상의 실시태양에 있어서, 특히 한정되지 않지만, 난연성의 관점에서, 난연성 섬유 복합체는, 아크릴계 섬유 A를 5∼95질량%, 및 아라미드계 섬유를 5∼95질량% 포함하는 것이 바람직하고, 아크릴계 섬유 A를 10∼90질량%, 및 아라미드계 섬유를 10∼90질량% 포함하는 것이 보다 바람직하고, 아크릴계 섬유 A를 30∼90질량%, 및 아라미드계 섬유를 10∼70질량% 포함하는 것이 더 바람직하고, 아크릴계 섬유 A를 50∼90질량%, 및 아라미드계 섬유를 10∼50질량% 포함하는 것이 더욱 바람직하고, 아크릴계 섬유 A를 80∼90질량%, 및 아라미드계 섬유를 10∼20질량% 포함하는 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 1 이상의 실시태양에 있어서, 특히 한정되지 않지만, 필요에 따라서, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위 내에서, 아크릴계 섬유 A 및 아라미드계 섬유에 더해서, 다른 섬유를 포함해도 된다. 다른 섬유로서는, 예를 들면, 천연 섬유, 재생 섬유, 다른 합성 섬유 등을 들 수 있다.
천연 섬유로서는, 목면 섬유, 케이폭(kapok) 섬유, 아마 섬유, 대마 섬유, 라미(ramie) 섬유, 주트(jute) 섬유, 마닐라마 섬유, 케나프 섬유 등의 천연 셀룰로오스 섬유; 양모 섬유, 모헤어(mohair) 섬유, 캐시미어 섬유, 낙타 섬유, 알파카 섬유, 앙고라 섬유, 견 섬유 등의 천연 동물 섬유 등을 들 수 있다.
재생 섬유로서는, 레이온, 폴리노직, 큐프로(Cupro), 리오셀 등의 재생 셀룰로오스 섬유, 재생 콜라겐 섬유, 재생 단백 섬유, 아세트산셀룰로오스 섬유, 프로믹스(Promix) 섬유 등을 들 수 있다.
합성 섬유로서는, 폴리에스테르 섬유, 폴리아미드 섬유, 폴리젖산 섬유, 아크릴 섬유, 폴리올레핀 섬유, 폴리비닐알코올 섬유, 폴리염화비닐 섬유, 폴리염화비닐리덴 섬유, 폴리크랄(polychlal) 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리우레탄 섬유, 폴리옥시메틸렌 섬유, 폴리테트라플루오로에틸렌 섬유, 벤조에이트 섬유, 폴리페닐렌설피드 섬유, 폴리에테르에테르케톤 섬유, 폴리벤즈아졸 섬유, 폴리이미드 섬유, 폴리아미드이미드 섬유 등을 들 수 있다. 또한, 합성 섬유로서, 난연 폴리에스테르, 폴리에틸렌나프탈레이트 섬유, 멜라민 섬유, 아크릴레이트 섬유, 폴리벤즈옥사이드 섬유 등을 사용해도 된다. 그 외에, 산화아크릴 섬유, 탄소 섬유, 유리 섬유, 활성 탄소 섬유 등을 들 수 있다.
이 중, 난연성, 코스트 및 풍합 등의 관점에서, 천연 섬유, 재생 셀룰로오스 섬유, 폴리에스테르 섬유, 및 멜라민 섬유가 바람직하고, 보다 바람직하게는 울 섬유, 셀룰로오스계 섬유 및 폴리에스테르계 섬유로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 섬유이고, 더 바람직하게는 폴리에스테르 섬유이다.
본 발명의 1 이상의 실시태양에 있어서, 난연성 섬유 복합체는, 연소 시에 표면 발포 탄화층을 형성하는 범위 내에 있어서, 예를 들면, 다른 섬유를 90질량% 이하 포함해도 되고, 85질량% 이하 포함해도 되고, 65질량% 이하 포함해도 되고, 60질량% 이하 포함해도 된다. 구체적으로는, 본 발명의 1 이상의 실시태양에 있어서, 난연성 섬유 복합체는, 예를 들면, 아크릴계 섬유 A를 5∼95질량%, 아라미드계 섬유를 5∼95질량%, 및 다른 섬유를 0∼90질량% 포함하는 것이 바람직하고, 아크릴계 섬유 A를 10∼90질량%, 아라미드계 섬유를 5∼90질량%, 및 다른 섬유를 0∼85질량% 포함하는 것이 보다 바람직하고, 아크릴계 섬유 A를 30∼70질량%, 아라미드계 섬유를 5∼30질량%, 및 다른 섬유를 0∼65질량% 포함하는 것이 더 바람직하고, 아크릴계 섬유 A를 35∼70질량%, 아라미드계 섬유를 5∼20질량%, 및 다른 섬유를 10∼60질량% 포함하는 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 1 이상의 실시태양에 있어서, 난연성 섬유 복합체로서는, 혼면, 혼방, 혼섬, 패럴렐드얀(paralleled yarn), 합사, 시스코어(sheath-core) 등의 복합사, 교직, 교편, 적층 등을 들 수 있고, 구체적 형태로서는, 충전물 등의 면, 부직포, 직물, 편물, 조물(組物) 등을 들 수 있다.
충전물 등의 면으로서는, 개섬면(開纖綿), 코튼볼, 웹, 성형된 면 등을 들 수 있다.
부직포로서는, 습식 초조 부직포, 카드 부직포, 에어레이드(air-laid) 부직포, 써멀본드 부직포, 화학적 접착 부직포, 니들 펀치 부직포, 수류교락 부직포, 스테치본드 부직포 등을 들 수 있다. 써멀본드 부직포, 니들 펀치 부직포가 공업적으로 염가이다. 또한 부직포는, 두께, 폭, 길이 방향으로 균일 구조, 명확한 적층 구조, 불명확한 적층 구조의 어느 것을 갖고 있어도 된다.
직물로서는, 평직(平織), 사문직(斜文織), 주자직(朱子織), 변화평직, 변화사문직, 변화주자직, 팬시위브(fancy weave), 문직(文織), 편중직(片重織), 이중 조직, 다중 조직, 경파일직, 위파일직, 레노위브(leno weave) 등을 들 수 있다. 평직, 주자직, 문직이, 상품으로서의 풍합(風合)이나 강도 등이 우수하다.
편물로서는, 환편, 위편, 경편, 파일편 등을 포함하고, 평편, 천축편(天竺編), 리브편(rib knit), 스무스편(양면편(兩面編)), 고무편, 펄편(purl kint), 덴비 조직, 코드 조직, 아틀라스 조직, 체인 조직, 삽입 조직 등을 들 수 있다. 저지편, 리브편이, 상품으로서의 풍합이 우수하다.
본 발명의 1 이상의 실시형태에 있어서, 섬유 제품(application)은, 상기 난연성 섬유 복합체를 포함하는 것이며, 예를 들면, 다음과 같은 제품이 예시된다.
(1) 의류 및 일용품 재료
의복(겉옷, 속옷, 스웨터, 베스트, 바지 등을 포함한다), 장갑, 양말, 머플러, 모자, 침구, 베개, 쿠션, 봉제인형 등
(2) 특수복
방호복, 소방복, 작업복, 방한복 등
(3) 인테리어 재료
의자 덮개, 커튼, 벽지, 카펫 등
(4) 산업 자재
필터, 내염(耐炎)충전물, 라이닝재 등.
상기 난연성 섬유 복합체는, 연소 시에 표면 발포 탄화층을 형성함으로써, 산소의 공급 및 열의 전도를 차폐할 수 있고, 그 때문에, 예를 들면, 상기 난연성 섬유 복합체를 화염차폐성 포백(布帛)으로서 사용하여, 침구 또는 가구, 예를 들면, 베드 매트리스, 필로, 컴퍼터, 베드 스프레드, 매트리스 패드, 이불, 쿠션, 의자 등의 난연성 천덮개 제품을 제조하면, 높은 난연성을 부여할 수 있다. 베드 매트리스로서는, 예를 들면, 금속제의 코일이 내부에 사용된 포켓 코일 매트리스, 박스 코일 매트리스, 혹은 스티렌이나 우레탄 수지 등을 발포시킨 인슐레이터나 저반발 우레탄이 내부에 사용된 매트리스 등을 들 수 있다. 상기 난연성 섬유 복합체의 난연성에 의해, 상기 매트리스 내부의 구조체에의 연소를 방지할 수 있다. 의자로서는, 실내에서 사용되는, 스툴, 벤치, 사이드체어, 암체어, 라운지체어·소파, 시트 유닛(섹셔널체어, 세퍼레이트체어), 로킹체어, 폴딩체어, 스태킹체어, 스위블체어, 혹은 실외에서 차량용 좌석 등에 사용되는, 자동차 시트, 선박용 좌석, 항공기용 좌석, 열차용 좌석 등을 들 수 있다.
난연성 천덮개 제품에 있어서, 화염차폐성 포백은, 표면의 천에 직물이나 편물의 형태로 사용해도 되고, 표면의 천과 내부 구조물, 예를 들면 우레탄폼이나 충전솜의 사이에 직물, 편물, 부직포의 형태로 끼워 넣어도 된다. 표면의 천에 사용하는 경우에는, 종래의 표면의 천 대신에 상기 화염차폐성 포백을 사용하면 된다. 또한, 표면 생지(生地)와 내부 구조물의 사이에 직물이나 편물을 끼우는 경우에는, 표면 생지를 2매 겹치는 요령으로 끼워 넣어도 되고, 내부 구조물을 상기 화염차폐성 포백으로 덮어도 된다. 표면 생지와 내부 구조물의 사이에 상기 화염차폐성 포백을 끼우는 경우에는, 내부 구조물 전체에, 적어도 표면의 천과 접하는 부분에 대해서는, 반드시 내부 구조물의 외측에 상기 화염차폐성 포백을 씌우고, 그 위로부터 표면의 천을 덮는 것이 바람직하다.
상기 화염차폐성 포백은, 예를 들면, 하기와 같은 난연성 섬유 복합체로 구성할 수 있다.
(1) 아크릴계 섬유 A를 35∼70질량%, 아라미드계 섬유를 5∼20질량%, 및 울 섬유를 10∼60질량%를 포함한다.
(2) 아크릴계 섬유 A를 35∼80질량%와, 아라미드계 섬유를 5∼20질량%, 및 천연 셀룰로오스 섬유 및/또는 재생 셀룰로오스 섬유를 10∼60질량%를 포함한다.
(3) 아크릴계 섬유 A를 45∼70질량%와, 아라미드계 섬유를 15∼20질량%, 및 폴리에스테르 섬유를 10∼40질량% 포함한다.
상기 난연성 섬유 복합체는, 연소 시에 표면 발포 탄화층을 형성함으로써, 산소의 공급 및 열의 전도를 차폐할 수 있고, 그 때문에, 예를 들면, 상기 난연성 섬유 복합체를 사용한 난연성 작업복은, 높은 난연성을 갖는다.
상기 난연성 작업복은, 예를 들면, 하기와 같은 난연성 섬유 복합체로 구성할 수 있다.
(1) 아크릴계 섬유 A를 35∼70질량%, 아라미드계 섬유를 5∼20질량%, 및 울 섬유를 10∼60질량%를 포함한다.
(2) 아크릴계 섬유 A를 35∼70질량%와, 아라미드계 섬유를 5∼20질량%, 및 천연 셀룰로오스 섬유 및/또는 재생 셀룰로오스 섬유를 10∼60질량%를 포함한다.
(3) 아크릴계 섬유 A를 45∼70질량%와, 아라미드계 섬유를 15∼20질량%, 및 폴리에스테르 섬유를 10∼40질량% 포함한다.
(실시예)
이하 실시예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 또, 본 발명은 하기의 실시예로 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
<아크릴계 섬유의 제조>
아크릴로니트릴, 염화비닐 및 p-스티렌설폰산나트륨을 유화 중합해서 얻어진 아크릴로니트릴 50질량%, 염화비닐 49.5질량%와, p-스티렌설폰산나트륨 0.5질량%로 이루어지는 아크릴계 공중합체를 디메틸포름아미드에 수지 농도가 30질량%로 되도록 용해시켰다. 얻어진 수지 용액에, 수지 질량 100질량부에 대해서 5질량부의 산화마그네슘(MgO, 교와가가쿠고교가부시키가이샤제, 품명 「500-04R」)을 첨가하여, 방사 원액으로 했다. 상기 산화마그네슘은, 미리, 디메틸포름아미드에 대해서 30질량%로 되도록 첨가하고, 균일 분산시켜서 조제한 분산액으로서 사용했다. 상기 산화마그네슘의 분산액에 있어서, 레이저 회절법으로 측정한 산화마그네슘의 평균 입자경은 2㎛ 이하였다. 얻어진 방사 원액을 노즐 공경 0.08㎜ 및 구멍수 300홀의 노즐을 사용하여, 50질량%의 디메틸포름아미드 수용액 중에 압출해서 응고시키고, 이어서 수세한 후 120℃에서 건조하고, 건조 후에 3배로 연신하고 나서, 추가로 145℃에서 5분간 열처리를 행함에 의해, 아크릴계 섬유를 얻었다. 얻어진 실시예 1의 아크릴계 섬유는, 단섬유 섬도 1.7dtex, 강도 2.5cN/dtex, 신도 26%, 컷 길이 51㎜였다. 또, 실시예 및 비교예에 있어서, 아크릴계 섬유의 섬도, 강도 및 신도는, JIS L 1015에 의거해서 측정했다.
<섬유 복합체의 제조>
상기에서 얻어진 아크릴계 섬유 A를 90질량부 및 파라아라미드계 섬유(Yantai Tayho Advanced Materials Co., Ltd.제, Taparan(등록상표), 단섬유 섬도 1.67dtex, 섬유 길이 51㎜) 10질량부를 혼면하고, 카드에 의해 개섬한 후 니들 펀치법으로 표 1에 나타내는 단위 면적당 질량을 갖는 부직포를 제작했다.
(실시예 2)
<섬유 복합체의 제조>
실시예 1과 마찬가지로 해서 얻어진 아크릴계 섬유 A를 50질량부, 파라아라미드계 섬유(Yantai Tayho Advanced Materials Co., Ltd.제, Taparan(등록상표), 단섬유 섬도 1.67dtex, 섬유 길이 51㎜) 10질량부, 및 재생 셀룰로오스 섬유(렌칭사제, 텐셀, 단섬유 섬도 1.3dtex, 섬유 길이 38㎜) 40질량부를 혼면하고, 카드에 의해 개섬한 후 니들 펀치법으로 표 1에 나타내는 단위 면적당 질량을 갖는 부직포를 제작했다.
(실시예 3)
<아크릴계 섬유의 제조>
수지 질량 100질량부에 대해서 10질량부의 산화마그네슘을 첨가해서 방사 원액으로 한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 해서 아크릴계 섬유 A를 제작했다.
<섬유 복합체의 제조>
상기에서 얻어진 아크릴계 섬유 A를 사용한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 해서 표 1에 나타내는 단위 면적당 질량을 갖는 부직포를 제작했다.
(비교예 1)
<아크릴계 섬유의 제조>
아크릴계 공중합체의 용액에, 아크릴계 공중합체 100질량부에 대해서 산화마그네슘을 2질량부로 되도록 첨가해서 방사 원액을 얻은 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 해서 아크릴계 섬유를 얻었다. 얻어진 아크릴계 섬유는, 단섬유 섬도가 1.71dtex, 강도 2.58cN/dtex, 신도 27.4%, 컷 길이 51㎜였다.
<섬유 복합체의 제조>
상기에서 얻어진 아크릴계 섬유를 사용한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 해서 표 1에 나타내는 단위 면적당 질량을 갖는 부직포를 제작했다.
(비교예 2)
<아크릴계 섬유의 제조>
아크릴계 공중합체의 용액에, 산화마그네슘을 첨가하지 않고, 아크릴계 공중합체 100질량부에 대해서 삼산화안티몬을 10질량부로 되도록 첨가해서 방사 원액을 얻은 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 해서 아크릴계 섬유를 얻었다. 상기 삼산화안티몬은, 미리, 디메틸포름아미드에 대해서 30질량%로 되도록 첨가하고, 균일 분산시켜서 조제한 분산액으로서 사용했다. 상기 삼산화안티몬의 분산액에 있어서, 레이저 회절법으로 측정한 삼산화안티몬의 평균 입자경은 2㎛ 이하였다. 얻어진 아크릴계 섬유는, 단섬유 섬도가 1.76dtex, 강도 2.8cN/dtex, 신도 29.2%, 컷 길이 51㎜였다.
<섬유 복합체의 제조>
상기에서 얻어진 아크릴계 섬유를 사용한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 해서 표 1에 나타내는 단위 면적당 질량을 갖는 부직포를 제작했다.
(비교예 3)
<아크릴계 섬유의 제조>
아크릴로니트릴, 염화비닐리덴 및 p-스티렌설폰산나트륨을 유화 중합해서 얻어진 아크릴로니트릴 50질량%, 염화비닐리덴 49.5질량%와, p-스티렌설폰산나트륨 0.5질량%로 이루어지는 아크릴계 공중합체를 사용한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 해서 아크릴계 섬유를 얻었다. 얻어진 아크릴계 섬유는, 단섬유 섬도가 1.78dtex, 강도 1.97cN/dtex, 신도 33.3%, 컷 길이 51㎜였다.
<섬유 복합체의 제조>
상기에서 얻어진 아크릴계 섬유를 사용한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 해서 표 1에 나타내는 단위 면적당 질량을 갖는 부직포를 제작했다.
(비교예 4)
<아크릴계 섬유의 제조>
아크릴계 공중합체의 용액에, 산화마그네슘을 첨가하지 않고, 아크릴계 공중합체 100질량부에 대해서 삼산화안티몬을 10질량부로 되도록 첨가해서 방사 원액을 얻은 것 이외는, 비교예 3과 마찬가지로 해서 아크릴계 섬유를 얻었다. 상기 삼산화안티몬은, 미리, 디메틸포름아미드에 대해서 30질량%로 되도록 첨가하고, 균일 분산시켜서 조제한 분산액으로서 사용했다. 상기 삼산화안티몬의 분산액에 있어서, 레이저 회절법으로 측정한 삼산화안티몬의 평균 입자경은 2㎛ 이하였다. 얻어진 아크릴계 섬유는, 단섬유 섬도가 1.75dtex, 강도 1.66cN/dtex, 신도 22.9%, 컷 길이 51㎜였다.
<섬유 복합체의 제조>
상기에서 얻어진 아크릴계 섬유를 사용한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 해서 표 1에 나타내는 단위 면적당 질량을 갖는 부직포를 제작했다.
(비교예 5)
실시예 1과 마찬가지로 해서 제작한 아크릴계 섬유만을 100질량부 사용한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 해서 표 1에 나타내는 단위 면적당 질량을 갖는 부직포를 제작했다.
실시예 및 비교예에서 얻어진 섬유 복합체의 난연성을 하기와 같이 평가했다. 그 결과를 하기 표 1에 나타냈다.
(난연성 평가 방법)
<표면 발포 탄화층의 평가 방법>
(1) 연소 시험용 샘플의 제작
섬유 복합체로부터 세로 20㎝×가로 20㎝×두께 2㎜의 연소 시험용 샘플을 잘라냈다.
(2) 연소 시험
세로 20㎝×가로 20㎝×두께 1㎝의 펄라이트판의 중심에 직경 15㎝의 구멍을 뚫은 것을 준비하고, 그 위에 연소 시험용 샘플을 세팅하고, 가열 시에 연소 시험용 샘플이 수축하지 않도록 4변을 클립으로 고정했다. 다음으로, 연소 시험용 샘플의 면을 위로 해서, 가부시키가이샤파로마고교 가스 스토브(PA-10H-2)에 버너면으로부터 40㎜의 곳에 샘플의 중심과 버너의 중심이 맞도록 세팅하고, 가열했다. 연료 가스는 순도 99% 이상의 프로판을 사용하며, 불꽃의 높이는 25㎜로 하고, 착염 시간은 120초로 했다.
(3) 연소 시험 후에, 하기의 기준에서, 연소 시험용 샘플의 표면 탄화막의 상태를 확인했다.
A : 균열이 없고, 관통한 구멍도 뚫려있지 않아, 탄화막 형성 양호함.
B : 균열이 있어, 탄화막 형성 불량임.
C : 관통한 구멍이 있어, 탄화막 형성 불량임.
(4) 연소 시험 전후의 연소 시험용 샘플의 두께를 측정하고, 두께의 변화율을 산출했다.
연소 시험용 샘플에 있어서, 연소 시험 전의 두께는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 샘플의 단부로부터의 거리 L1 및 L2의 모두 3㎝인 개소 1, 2, 3 및 4의 4개소에서 측정하고, 평균한 것이다.
연소 시험용 샘플에 있어서, 연소 시험 후의 두께는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 샘플의 단부로부터의 거리 L3 및 L4의 모두 8㎝인 개소 5, 6, 7 및 8의 4개소에서 측정하고, 평균한 것이다.
두께의 변화율(%)=(Hb-Ha)/Ha×100%
Ha는, 연소 시험 전의 연소 시험용 샘플의 두께를 의미하고, Hb는 연소 시험 후의 연소 시험용 샘플의 두께를 의미한다.
(5) 표면 발포 탄화층의 형성
표면 탄화막의 상태가 A이며, 또한, 연소 시험 전후의 연소 시험용 샘플의 두께의 변화율이 -15% 이상 15% 이하의 범위인 경우, 표면 발포 탄화층이 형성되어 있는 것을 의미한다.
두께의 변화율이 -15% 미만에서는, 섬유가 너무 녹아서, 표면 발포 탄화층이 형성되어 있지 않는 것을 의미하고, 두께의 변화율이 15%보다 크면, 탄화층이 발포하지 않고, 팽창한 것을 의미한다.
[표 1]
상기 표 1의 결과로부터, 실시예의 섬유 복합체는, 연소 시에 표면 발포 탄화막이 형성되어 있어, 높은 난연성을 갖는 것을 알 수 있었다. 한편, 비교예의 섬유 복합체는, 연소 시에 표면 발포 탄화막을 형성하지 않아, 난연성이 떨어져 있었다.
본 발명은, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서, 상기 이외의 형태로서도 실시가 가능하다. 본 출원에 개시된 실시형태는 예시로서, 본 발명은 이들로 한정되지 않는다. 본 발명의 범위는, 청구범위의 기재에 의거해서 해석되며, 청구범위와 균등한 범위 내에서의 모든 변경은, 청구범위에 포함되는 것이다.
1, 2, 3, 4 : 연소 시험용 샘플에 있어서의 연소 시험 전의 두께의 측정 개소
5, 6, 7, 8 : 연소 시험용 샘플에 있어서의 연소 시험 후의 두께의 측정 개소
5, 6, 7, 8 : 연소 시험용 샘플에 있어서의 연소 시험 후의 두께의 측정 개소
Claims (6)
- 아크릴계 공중합체로 구성되어 있는 아크릴계 섬유 A, 및 아라미드계 섬유를 포함하는 난연성 섬유 복합체로서,
아크릴계 섬유 A는, 안티몬 화합물을 실질적으로 함유하지 않고,
상기 난연성 섬유 복합체는, 연소 시에 표면 발포 탄화층을 형성하는 것을 특징으로 하는 난연성 섬유 복합체. - 제1항에 있어서,
상기 아크릴계 공중합체는, 아크릴계 공중합체 100질량%로 한 경우, 아크릴로니트릴을 20∼85질량%, 및 염화비닐을 15∼80질량% 포함하는 난연성 섬유 복합체. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 아크릴계 공중합체 100질량부에 대해서, 산화마그네슘을 3질량부 이상 포함하는 난연성 섬유 복합체. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
아크릴계 섬유 A를 5∼95질량%, 및 아라미드계 섬유를 5∼95질량% 포함하는 난연성 섬유 복합체. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
울 섬유, 셀룰로오스계 섬유 및 폴리에스테르계 섬유로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 섬유를 더 포함하는 난연성 섬유 복합체. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 난연성 섬유 복합체를 포함하는 난연성 작업복.
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