KR930000331B1 - 내화성 직물에 사용되는 외장소재 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

내화성 직물에 사용되는 외장소재
제1도는 본 발명의 외장소재를 사용한 소방대원의 코우트의 일례를 도시한 정면도이며.
제2도는 상기 코우트의 배면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2 : 외장소재 4 : 형광코팅
6 : 역반사성 시이트
본 발명은 비옷, 자켓, 기타 옷등에 사용되는 직물등의 역반사성 시이트 외장소재에 관한 것이다.
소방대원의 코트와 기타 다른 보호성 옷감 및 장비에 적합한 직물의 필요성은 급격히 요구되어 왔으나 현재까지 상업적으로 유용한 옷재품은 존재하지 않았다.
내화성 옷에 관한 국제소방보호협회(NFPA, The National Fire Protection Association)의 기준은 다음과 같다 :
1) 불에 견디는 보호성 직물의 바깥 부분은 500℉(260℃)하에서 공기 순환 실험실 오븐에 5분간 넣었을때 타거나, 절단되거나, 녹지 않아야 하며, 2) 소방대원의 옷은 양쪽소매 끝의 주위를 둘러싼 테이프와 옷의 밑부분인 가장자리를 둘러싼 밴드로 구성되어 있는 최소한 325in2(0.21㎡)의 역반사성 형광태이프로 외장(外裝)되어 있어야 하며 ; 3) 소방대원의 외투에 형광 역반사성 외장소재를 사용하는 것은 안전을 위한 중요한 특성으로서 상기 외장 소재의 특성은 다른 물질이 타거나 또는 녹거나 또는 녹아 물방울이 생기는 온도에서의 수축정도로 정의되고 온도의 영향은 공기 순환 오븐에서 측정된다.
소방대원의 옷에 일상적으로 사용하는 외장 소재는 플라스틱 시이트 소재인데, 반사에 필요한 사면체의 큐브 코너(cube corner)에 공기 접촉 직사각형 셀을 제공하도록 직물면포에 결합되어 있는 역반사용 큐브 코너 광학 요소를 지닌 소재이다. 그러나, 이러한 형태의 외장 소재는 광택이 있고, 역반사성이며 쉽게 세탁할 수 있다하더라도 300℉(149℃)하에서 반사율이 80%가 손실되며, 350℉(177℃)하에서는 반사율의 100%가 손실되고, 450°-500℉(177℃)하에서는 반사율의 100%가 손실되고, 450°-500℉(232-260℃)하에서는 실질적으로 파괴된다.
여러가지 옷제품에 역반사성 외장소재를 사용하는 것은 미합중국 특허 제2,567,233호와 제3,172,942호에 공지되어 있다. 미합중국 특허 제2,567,233호에 역반사성 시이트 소재는 가요성의 내후성 시이트 소재로서 광방사성 접착제 코팅을 함유하고 있으며 코팅에는 유리알 또는 미세구같은 조그맣고 투명한 볼록렌즈형 요소가 단단하면서도 탄력있게 결합된 표면층이 매립되어 있다. 볼록렌즈형 요소의 바람직한 굴절률은 약 1.7-1.9이며 직경은 약 10밀(mils)(250마이크로미터)이하이다. 유리알의 직경은 일반적으로는 약 40-150마이크로미터이다. 결합제는 부타디엔-아크릴로니트릴 공중합체같은 고무중합체 인데 이것은 수지 및 가소제 뿐아니라 알루미늄 플레이크(flakes)같은 반사성 안료를 함유하고 있다. 상기의 역반사성 시이트는 유리알의 반대쪽면에 열 또는 용매-활성화 접착제를 사용하여 의류 또는 직물에 접합시킴으로써 제조된다.
역반사성 시이트는 결합제에 알루미늄 플레이크 또는 입자들을 함유시키는 대신, 유리알 뒤쪽에 반사성(예, 알루미늄)코팅을 지닐 수 있다. 역반사성 시이트제품의 제법은 미합중국 특허 제2,567,233호의 칼럼(3-5)와 미합중국 특허 제3,172,942호의 칼럼(4-7)에 기술되어 있다.
선택적으로, 반사성 수단에는 일련의 투명유속체(즉, 유전성 반사기)가 있는데 이것들의 각각은 미합중국 특허 제3,700,305호에 기술되어 있는 것처럼 빛의 파동길이 3,800 내지 10,000옹스트롬의 약 1/4의 홀수배인 두께를 지니고 있다. 각 투명 유전층의 굴절률은 인접층의 굴절율보다 최소한 0.1(바람직하게는 최소한 0.3) 높거나 또는 낮아야 한다.
상기의 노출 렌즈(즉 공기에 노출된 유리알) 뿐만아니라 다음과 같은 여러가지 형태의 역반사상 시이트가 존재한다 ; 유리알의 바깥층을 덮고 있는 투명층을 포함하는 폐쇄렌즈 시이트 ; 유리미세구의 앞면을 덮는 투명중합층을 포함하며 미세구의 앞면에 공기 접촉 셀을 형성하도록 결합되어 있는 캡슐형 렌즈시이트 ; 유리미세구 대신 렌즈 엘리먼트로서 사면체 또는 프리즘코너 형태를 사용하는 큐브코너 반사시이트가 있다.
상술된 목적을 위해서, 렌즈란 큐브코너 반사기 또는 유리 또는 유리와 비슷한 알 또는 미세구를 의미한다. 또한, 역반사성 시이트란 상술된 어떤 형태의 시이트를 의미한다.
상기와 같은 역반사성 시이트를 취급한 특허에서 소방대원의 소방복은 이것을 사용하지 않았으며 또한 이것은 상술된 엄격한 테스트를 통과하도록 고안되지도 않았다. 또 대부분 불 또는 260℃의 오븐에서 10분간 노출했을때 그을리거나 타거나, 녹거나 또는 녹아 물방울이 떨어졌다.
본 발명의 목적은 소방복에 유용한 외장 소재를 제조하는데 있는데 이 외장소재는 불에 오래 견디어야 하며, 500℉(260℃)의 공기순환 오븐에서 5분간 두었을때 녹거나 타거나 또는 형태가 변하지 말아야 하며, 또 고도의 역반사력과 형광성을 지니고 있어야 하고 오물과 매연에도 저항이 있으며 쉽게 세척할 수 있어야 한다.
상술된 목적을 지닌 제품이 제조되었는데 이것은 고온에 노출되는 직조물에 결합되는 소재로서, 이 소재는 1야아드당 최소한 2.5온스(85g/㎡)의 무게를 지니는 내화성 직물을 포함하며 ; A) 직물위에 입혀져 있는 형광 코팅 ; B) 소재의 한 부위를 덮고 있으며, 반사 수단과 광학적으로 연결된 투명렌즈층을 함유하는, 가요성의 주름이 있으며 신장력이 있는 역반사성 시이트 ; 및 C) 형광코팅과 역반사성 시이트의 가연성 부분의 결합두께가 내화성 직물 두께의 약 5-60% 인것 ;을 특징으로 한다.
형광코팅과 역반사성 시이트의 가연성부분의 두께라는 용어는 내화성 직물의 두께에 부가된 두께를 의미한다. 즉, C)의 결합두께에는 내화성 직물의 틈사이에 존재하는 역반사성 시이트 뒷면의 접착제 부분이 포함되지 않고 가연성이 아닌 유리알렌즈도 포함되지 않는다. 또한 이러한 두께는 마무리된 외장 소재의 건조 두께를 의미하는 것이지 습윤시 또는 공정중의 두께를 의미하는 것은 아니다.
상기와 같은 목적을 위해서, 내화성 직물이란 용어는 다음과 같은 특성을 지닌 직물을 의미한다.
A) 통풍 공기 오븐에 넣고 260℃하에 5분간 방치했을 때 타거나 또는 녹지 않아야 하며, B) 미합중국 연방 표준 시험법 191, 직물테스트 방법, 방법 5903에 따라 측정했을 때 탄 길이가 4.0in.(10.2cm) 이하이어야 하며, C) 상술된 모든 것은 American Association of Textile Chemists an Colorist(AATCC)법 96-Test-V-E에 따라 5회의 세탁과 건조후에 적용되어야 한다.
밝은 노랑 또는 빨강색의 형광코팅은 낮에도 잘 보이게 하며, 세탁용이성 및 심미적 효과를 위해 균일하거나 윤기 있는 표면을 제공한다. 이 코팅은 낮에도 대조를 될 수 있도록 주파장에 대해 최소한 75%의 반사율을 지니고 있어야 한다.
역반사성 시이트는 대개 단일중심띠, 2개의 좁은띠, 또는 한쪽면의 단일 넓은 띠등의 형태로 형광 코팅에 결합된다.
대조를 이루고 대낮에 식별할 수 있도록 외장 소재의 표면의 최소한 50%를 광택성의 형광 노출 칼러코팅으로서 남겨두는 것이 바람직하다.
본 발명의 외장 소재는 재봉에 의해 옷에 부착될 수 있다.
본 제품에서 두드러진 양상은 열가소성 물질이 형광 칼러코팅 및 역반사성 시이트성분으로 사용된다는데 있으며 ; 고열에 노출되었을 때 이 물질들은 예전처럼(작용자로 하여금 안전위협을 받는 것) 녹거나 녹아 물방울이 떨어지지 않는다. 대신에 이 물질은 직물의 열저항 특성을 나타내며 동시에 승온하에서 색채 특성 및 역반사 특성을 보유한다. 본 발명을 전개시키기 위해 사용되는 노출 렌즈 역반사성 시이트의 유리알/알루미늄 층은 직물이 분해될 때(600-700℉,316-371℃)까지 반사를 계속했다.
내화성 직물은 최종제품이 열에 안정하고 불에 견디도록 해주며, 내화처리된 100%면, 아라미드 얀(예, Nomex 나일론), 모드아크릴화이버, 유리 화이버, 세라믹화이버(미합중국 특허 제3,709,706호 ; 제3,795,524호 ; 또는 4,047,965호에 기술되어 있음), 또는 이들의 혼합물의 직조물일 수 있다.
본 발명에서 사용되는 내화성 면직물은 효율적인 내화성을 위해 통상적인 패팅/건조/경화기술에 따라 처리된 두께 5-100mils(0.1-2.5mm)의 면범포, 농직물 또는 진형태의 직물일 수 있다. 공지된 면직물용 내화재는 수없이 많은데 예를 들면 테트라키스(히드록시-메틸) 포스포늄 클로라이드(Thpc)가 있다.
여러가지 다양한 비율로 Thpc, 트리메틸올멜라민과 우레아(예, 2 : 4 : 1몰비의 Thpc : 우레아 : 트리메틸올멜라민)를 함유하는 조성물이 사용되어 왔다. 이러한 내화재의 원리는 내화성을 지속시키기 위해 면화이버 자체와 반응함과 동시에 면섬유에 불용성 중합체를 형성하는 것이다. 내화직물을 제조하는 공정에 있어서, 비처리된 직물을 Thpc 및 기타 반응제를 함유하는 용액으로 패딩시킨 후 건조, 경화, 세척한 뒤 연화시키고, 또 한번 건조시킨다. 면직물에 내화성을 부여하는 공지된 또하나의 방법은 Roxel 방법이다(Roxel은 Hooker Chemical Corporation의 상표명이다). 내화성 직물을 암모니아 경화공정에 의해 경화하는 것은 공지되어 있다. 암모니아 경화공정이란 건조되어 포화된 직물을 암모니아 증기 및/또는 수산화암모늄 용액에 노출시키는 것이다.
면직물용 Thpc타잎 내화재에는 thpc-우레아-Na2HPO4및 산화안티몬이 가해진 Thpc-트리메틸올멜라닌 우레아등 여러 종류가 있다.
내화성직물에 대한 구체적인 사항은 Reeves, W.A., ˝Fire-Resistant Apparel Fabrics˝,
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Figure kpo00002
, pp. 91 -100(December, 1977)와 미합중국 특허 제3,549,307호와 제3,607,798호에서 찾아 볼 수 있다.
형광코팅을 적용하기 위해서는 여러가지 절차가 사용될 수 있는데 그중의 첫 번째 절차는 직물기질에 비닐 올가노졸 또는 플라스티졸을 직접 나이프 코팅한 뒤 녹이거나 또는 경화시키는 것이다.
두번째 절차는 고도의 광택을 지닌 릴리즈페이퍼에 형광도료가 착색된 고분자량의 열가소성 폴리우레탄 용액을 나이프 코팅하는 것이다. 상기와 같은 코팅은 내화성분을 함유한 흰색으로 착색된 열가소성 폴리우레탄 수지에 의해 지지된다. 이어서 흰색으로 착색된 열가소성 폴리우레탄 수지코팅위에 접합층을 용액 캐스팅한다. 이렇게 종이-지지된 색채 코팅 결합물은 내화성 직물에 가온 적층되고 이어서 종이는 형광칼러를 노출시키기 위해 박리된다. Nomex 아라미드 범포직물이 본 발명에서 사용하는 우레탄칼러코팅용 기본 직물로서 사용되었으며 이 직물은 1평방 야아드 당 7 1/2온스이다(1평방미터당 254g).
밤에도 식별할 수 있도록, 역반사성 시이트로 커버되는 형광코팅의 면적을 최소로 하기 위해서, 역반사성 시이트는 매우 밝은 광도를 지니는 것이 바람직하다. 이 광도는 400개이상의 촛불이 밝히는 빛의 크기이며 이것은 노출렌즈구슬구조와 큐블코너(플리즘렌즈) 시스템으로 이루어진다.
미합중국 특허 제3,684,348호는 큐브코너 역반사성 시이트를 기술하고 있는데 이것은 대향면에 실질적으로 균일한 표면을 갖는 플래스틱 몸체와, 상기 균일한 표면중 하나로부터 돌출된 다수의 작은 큐브코너를 포함한다. 각 큐브코너는 3면과 몸체 부분에 접하는 베이스를 구비한다.
몸체 부위와 큐브코너는 각각 투명합성 수지로부터 형성된 것으로 이들은 복합구조를 이루기 위해 함께 결합되어 있다.
최적반사도를 얻기 위해 복합체는 큐브코너위에 역반사성 코팅을 증착시킨다. 몸체부위에 사용되는 수지는 폴리비닐할라이드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리비닐리덴클로라이드, 폴리카보네이트, 폴리설폰, 셀룰로오스 에스테를 중합체를 포함한다.
큐브코너에 사용되는 수지는 아크릴산에스테르 수지, 아크릴부가된 비닐 클로라이드수지, 비닐 클로라이드/비닐아세테이트 공중합체, 에틸렌성 불포화니트릴 수지, 모노비닐리덴 방향족 탄화수소수지, 올레핀 수지, 셀룰로오스 에스테르수지, 폴리설폰수지, 폴리페닐렌 옥사이드수지, 폴리카보네이트등을 포함한다. 큐너코너역반사성 시이트에 대한 추가사항은 미합중국 특허 제3,992,080호에 나타나 있다.
다음의 노출렌즈 역반사성 시이트는 본 발명의 실용화를 촉진시켰는데, 이것은 4개의 층으로 이루어져 있다 : 조밀 큐빅-팩킹된 직경 45-65마이크로미터의 유리알의 외부층과 ; 알을 덮고 있는 약 700옹스트롬 두께의 알루미늄 코팅과 ; 유리알/알루미늄층을 결합시키는 0.025mm두께의 결합제 수지코팅과 ; 결합제 코팅쪽을 덮고 있는 0.38mm두게의 4번째의 열가소성 접착제층등이 있다. 결합층의 화학적 성분은 아크릴 로니트릴 부타디엔 엘라스토머, 페놀 포름알데히드 1단계 열경화성 수지, 디옥틸프탈레이트 가소제의 혼합물이다. 접착제는 방향족 디이소시아네이트 및 폴리에스테르로 제조된 고분자량의 열가소성 폴리우레탄이다.
역반사성 시이트를 코팅섬유에 부착시키는데 사용하는 다른 적합한 접착제는 (a) 비닐 접착제용액(예, Union Carbide Corp의 VAGH, VMCH, 또는 VYHH 또는 폴리비닐 아세테이트//폴리비닐 클로라이드 공중합체) : (b) 가요성과 탄력성을 얻기 위해 가소제(예, 디옥틸프탈레이트, 디부틸프탈레이트, t-크레실포스페이트)와 혼합되어 있는 상기 (a)의 비닐 접착제 ; (c) 열가소성 폴리에스테르 및 폴리에테르 우레탄 탄성체(예, B.F.Goodrich Chemical Co.의 Estane 폴리우레탄 수지) ; (d) 선형의 포화된 폴리에스테르수지의 필름(예,Goodyear tire ＆ Rubber Co.의 Vitel PE 55Y 5) ; (e) 상기 (a) 또는 (b)와 (c)의 혼합물 ; 또는 (f) 열가소성 폴리아미드 수지 접착제 등을 포함한다.
본 발명에 유용한 역반사성 시이트의 또 다른 타잎은 미세 구형렌즈 요소와 반사 수단사이에 투명 공간층을 지니는 폐쇄렌즈타잎이다.
본 발명은 하기 실시예에 의해 더욱 명백해질 것이다.
[실시예 (I)]
하기의 두가지 용액은 형광 코팅용으로 제조하엿다.
Figure kpo00003
Figure kpo00004
형광 코팅은 폴리에틸렌 코팅된 크래프트 페이퍼 운반체에 용액 A(습윤 두께 0.2mm)층을 나이프 코팅한 후 코팅된 페이퍼를 72℃에서 20분간 오븐 건조시켜 제조하였다. 용액(B)의 층은 용액(A)의 건조코팅위에 나이프코팅(습윤 두께 0.25mm)되었는데 이 두번째 코팅은 오븐에서 65℃에서 5분간 및 93℃에서 12분간 건조시켰다.
쓰레드 카운트(thread count)가 96×64이며, I㎡당 161.2(g)의 무게를 지닌 표백된 면 진 섬유를 수득하였다. 이것을 공지된 암모니아 경화 공정에 의해 난연제로 처리하였다. 섬유와 형광코팅을 닢(nip) 속으로 통과시켜 형광 코팅이 섬유에 라미네이트되도록 하였다.
닢은 실리콘 라버로 덮여진 롤로 이루어지며, 실리콘 라버는 약 375℉로 가열된 강철롤과 접촉하게 되며, 상기 두 롤 사이의 힘은 40psi이다. 이러한 라미네이션 단계후 광택있는 형광 층을 노출시키기 위해 형광코팅으로부터 페이퍼 라이너를 제거하였다.
난연제로 처리한 직물에 형광 코팅을 입힌 후, 직물을 2인치(51mm) 폭의 조각으로 자르고 5/8인치(16mm) 넓이의 역반사성 시이트리본을 라미네이트 공정에 따라 상기 직물 조각 중앙부에 라미네이트 시켰다.
역반사성 시이트는 하기와 같이 제조되었다.
직경이 40-60마이크로미터이고 굴절률이 1.92인 유리미세구를 295℉(146℃)의 오븐에 통과시켜 미세구 직경의 약 1/3되는 깊이까지 폴리에틸렌으로 코팅된 페이퍼속에 부분적으로 매립시켰다.
유리가 노출된 부위를 진공증기 코팅 공정을 이용하여 알루미늄으로 코팅하였다.
알루미늄 코팅위에 결합제 물질층을 나이프코팅하여 0.008인치(0.2mm) 두께의 습윤코팅을 제조한다. 결합제물질은 17.4부의 아실로니트릴-부타디엔 탄성체(B. F. Goodrich Chemical Company의 Hycar 10001×255), 23.2부의 메틸이소부틸케톤중에 50% 고형분으로 용해된 페놀 포름알데히드 1단계 열경화성 수지를 함유하는 용액(Hooker Chemical Company의 DUREZ 1429), 및 3.5부의 디옥틸 프탈레이트가소제등의 혼합물로 이루어졌는데 이 혼합물은 32.5%의 고형분의 농도로 메틸이소부틸케톤에 용해되었다. 이 결합제 코팅은 오븐에서 건조시켰다.
접착물질은 디메틸포름아미드와 메틸에틸케톤의 혼합물에 22%의 고형함량으로 용해된 방향족 디이소시아네이트 및 폴리에스테르(B. F. Goodrich Chemical Company의 Estane 5713)로 이루어진 고분자량의, 열가소성 폴리우레탄으로 제조하였다. 이 접착제는 0.2mm두께의 습윤층을 제공하기 위해 접합층에 나이프 코팅하였고 이 층을 오븐에서 건조시켰다. 오븐에서 건조시키자 마자 취급시의 보호용 코팅을 제공할 수 있도록 접착면에 압력을 가해 2mil(51마이크로미터) 두께의 폴리에틸렌 층을 라미네이트시켰다. 이 결과 중심부에는 노출 렌즈 역반사성 시이트가 위치하며, 접착면을 보호하는 폴리에틸렌 층과 유리알을 보호하는 코팅 페이퍼 등으로 이루어진 샌드위치 형태가 나타났다.
역반사성 시이트를 2인치(51mm) 넓이의 외장 조작으로 라미네이트 하기전에 접착제로부터 폴리에틸렌층을 제거하였고, 역반사성 시이트를 노출시키기 위해 상술된 최종 라미네이트 단계후에 폴리에틸렌 코팅된 페이퍼를 제거하였다.
[실시예 (Ⅲ)]
실시예(I)에 기재된 공정에 의해 제조한 본 발명의 외장 물질 샘플의 내화성과 반사력 보유도를 테스트 하였다. 대조용 샘플로서는 상업적으로 시판되는 외장물질로서 소방대원의 코우트에 사용하는 Reflexite trim(New Britain, Connecticut의 Reflexite Corp. 제품)를 사용하여 동일 테스트를 행하였다. 달리 언급이 없는한, 테스트는 미합중국 연방 테스트 방법 기준 191, ˝섬유 직물 테스트 방법˝에 의거한다.
테스트 결과는 하기와 같다.
Figure kpo00005
5분간 260℃ 하에서 실험실용 공기순환나 오븐에 넣었을 때 대조샘플은 타서녹아 내화성 면직포로부터 떨어져 나갔다. 본 발명의 외장 소재는 역반사성 보유도를 유지하였고 타거나 녹지 않았으며, 또한 분리되지도 않았다. 소방대원의 보호성 옷은 훨씬 긴 시간 동안 밤에도 우수한 식별력을 부여하며, 녹아 떨어지거나 소방대원에게 해를 일으킬 정도의 혹독한 조건하에서도 녹지 않았다.
본 발명의 또 다른 실시양태는 본 명세서를 관찰하거나 또는 상술한 본 발명을 실행하는 중에 당업자에게 명백해질 것이다. 본 발명의 영역 및 기술사상을 이탈하지 않는 범주내에서 여러가지 생략, 변경, 수정이 행해질 수 있다.

Claims (4)

  1. 고온에 노출되는 직조물에 결합된는 소재로서, 1㎡ 최소한 85g의 중량을 지니는 내화성 직물을 포함하며 ; A) 직물위에 입혀지는 형광코팅 ; B) 소재의 한 부위를 덮고 있으며, 반사수단과 광학적으로 연결된 투명렌즈층을 함유하는 가요성의 주름이 있는 신장성의 역반사성 시이트 ; 및 C) 형광코팅과 역반사성시이트의 가연성 부분의 결합두께는 내화성 직물 두께의 5-60%인 것을 특징으로 하는 외장소재.
  2. 제1항에 있어서, 내화성 직물은 내화성 화학물질로 처리되면, 모드아크릴직물, 유리섬유직물, 세라믹 화이버 직물, 아라미드직물 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 외장소재.
  3. 제1항에 있어서, 역반사성 시이트의 투명렌즈 요소는 큐브코너 렌즈와 40-150마이크로미터의 직경 및 최소한 1.7의 굴절률을 갖는 유리구로 이루어진 그룹에서 선택된 것을 특징으로 하는 외장소재.
  4. 제3항에 있어서, 역반사성 시이트는 렌즈요소로서 유리구를 사용하는 노출렌즈 역반사성 시이트인 것을 특징으로 하는 외장소재.
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