준 불연 더블 라셀 편지{quasi-noncombustible double raschel knitted goods}

본 발명은 난연성능을 가지는 더블 라셀 편지에 관한 것으로서, 전면층, 후면층 및 상기 전면층과 후면층 사이에 형성되는 중간층이 난연소재의 섬유로 구성되어 난연성능을 가지면서 쿠션성, 통기성 및 압력의 분산성을 유지하는 다층 입체구조의 준 불연 더블 라셀 편지에 관한 것이다.

종래의 시트커버지(seat cover fabric)는 주로 1층의 두꺼운 경편지가 사용되어 왔으며, 이러한 제품들은 단위면적당 섬유중량(밀도)을 높여 쿠션(cushion)성을 부여하였으나 이로 인하여 통기성이 저하되는 문제가 존재한다.

시트커버지의 통기성이 저하될 경우 원단 내에 곰팡이가 번식하여 인체에 해롭고 제품수명이 단축되며 사용시 쾌적하고 시원한 느낌을 줄 수 없을 뿐만 아니라, 섬유밀도를 높게 함으로써 쿠션성은 향상되나 인체의 압력을 여러 방향으로 고르게 분산시키는 기능이 저하된다.

상기와 같이 쿠션성, 통기성 및 압력의 분산성을 개선하기 위하여 더블 라셀(double raschel)이 개발되었는데, 더블 라셀은 일반적으로 메쉬 천 등을 3중으로 덧대어 메쉬 소재의 장점인 쾌적함을 제공하면서 강화된 내구성과 탄력적인 소재의 특성을 갖는 편지(편물지)로서, 상기 메시 천은 통기성이 뛰어난 구조를 지녀 쿠션성과 안락감이 우수한 장점이 있다.

더블 라셀은 다중 입체구조를 이루어 일반 메쉬에 비해 통기성과 신축성이 뛰어나고 탄성회복력이 우수하여 주로 신발바닥재, 스포츠용품, 자동차 시트, 특수의류용의 원자재로 사용되는 기능성 원단이다.

종래의 더블 라셀은 통상 통기성이 우수한 표면층과 이면층 사이에 쿠션성이 우수한 중간층을 일체로 조합하여 쿠션성과 통기성을 향상시킨 입체구조 형태로 제조되는데, 이러한 더블 라셀의 표면층, 이면층, 중간층에 사용되는 섬유소재는 쿠션성, 통기성 및 압력의 분산성이 개선된 입체구조를 형성할 수 있도록 강력, 신도, 탄성 등의 물성을 만족해야 한다.

이에 따라 더블 라셀 원단에 여타 기능성을 부여하기 위해서는 소재선택 또는 제조방법에 제약이 따르는데, 예를 들어 더블 라셀 원단에 난연성을 부여하기 위하여 난연사 또는 개질 난연사로 더블 라셀을 제조하거나 더블 라셀 제조 후 난연가공 등의 방법을 통하여 난연성을 부여할 수 있으나, 더블 라셀의 물성조건을 갖추면서 경제성을 만족시키는 난연 소재가 아직까지 개발되지 못하여 통상 후가공을 통하여 난연성을 부여하는 방법이 이용되고 있다.

한국공개특허공보 제2011-0056876호에는 더블 라셀 원단을 포함하는 방오성 원단을 딥핑공정, 탈수공정, 건조공정 및 열처리공정을 통하여 마찰내구성이 향상된 방오성 원단을 제조방법이 개시되어 있으며, 상기 열처리공정 후 원단의 일면에 난연제를 코팅하여 난연성을 부여한다.

상기 더블 라셀의 방오성 원단은 발수성, 발유성, 마찰내구성뿐만 아니라 난연 후가공을 통하여 난연성을 갖출 수 있으나, 원단의 일면에 난연제를 코팅하므로 더블 라셀의 장점인 통기성이 사라지는 문제와 함께 마찰에 의하여 코팅된 난연제가 이탈되기 쉬워 난연내구성이 낮다는 단점이 있다.

또한, 한국공개특허공보 제2012-0012288호에는 직물층, 치수안정층, 쿠션층으로 이루어진 합성섬유 카페트에 관한 발명이 개시되어 있으며, 상기 직물층은 폴리에스터 섬유를 소재로 한 더블 라셀 원단이고, 상기 치수안정층은 유리섬유 원단이며, 상기 쿠션층은 불연성의 폴리염화비닐이 발포되어 형성된 발포층으로 구성되어 있다.

상기 발명은 표면의 직물층이 더블 라셀 원단으로 구성되어 부드러운 촉감과 쿠션감을 얻을 수 있고 쿠션층은 불연소성의 소재로 구성되어 방화기능을 제공하며, 치수안정층은 쿠션층을 외부의 온도변화로부터 일정한 형태를 유지할 수 있도록 한다.

그러나 유리섬유가 함유되어 있는 카페트가 인체에 직접 접촉할 경우 건강을 해치고 또한 발포층이 포함되어 있어서 카페트와 같은 한정된 용도에 사용할 수밖에 없으며, 화재시 발포층이 수축되어 외형이 대폭 축소되므로 실제로 방화기능을 수행하지 못하는 문제가 있다.

상기와 같이 더블 라셀 원단에 난연성을 부여하기 위해서 지금까지 후 난연가공하거나 난연소재를 덧대는 방법이 적용되어 왔으나 이로 인해 난연성 더블 라셀의 이용분야가 제한되는 문제가 있으므로, 좀더 폭 넓은 용도에 적용가능하면서 만족스런 난연성능을 나타내는 더블 라셀의 개발이 요구되고 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 난연성 섬유를 원사로 하여 더블 라셀을 제조하면서 더블 라셀의 특성인 쿠션성, 통기성 및 압력의 분산성이 저하되지 않고 화염에 노출되어도 수축되지 않는 준 불연 더블 라셀을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 전면층, 후면층 및 상기 전면층과 후면층 사이에 형성되는 중간층을 포함하며, 상기 전면층은 난연사 또는 개질 난연가공사로 직조되고, 상기 중간층은 난연사 또는 개질 난연가공사의 모노 필라멘트로 이루어지며, 상기 후면층은 방사단계에서 난연제를 혼입하여 난연성으로 개질한 레이온 단섬유와 탄소함량이 55중량% 이상인 탄소섬유로 구성된 방적사로 직조되는 준 불연 더블 라셀 편지를 제공한다.

이때, 상기 전면층과 중간층의 난연사는 폴리테트라플루오르에틸렌 섬유, 아라미드 섬유, 폴리이미드 섬유, 폴리염화비닐 섬유, 폴리크랄 섬유, 모다크릴 섬유 및 노보로이드 섬유로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 어느 하나이고, 상기 전면층과 중간층의 개질 난연가공사는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리아미드로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 어느 하나의 고분자에 난연제를 혼입하고 방사하여 제조되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 후면층의 방적사는 난연제를 이용하여 방사단계에서 난연성으로 개질한 1~5데니어, 섬유장 22~51㎜의 레이온 단섬유 5~95중량% 및 1~7데니어, 섬유장 38~76㎜의 탄소섬유 5~95중량%로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 방적사 100중량부에 1~7데이어, 22~76㎜ 섬유장의 파라아라미드 단섬유, 테프론 단섬유 및 실리카 단섬유로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 어느 하나가 10~70중량부 첨가되는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 상기 탄소섬유는 탄소섬유의 전구체 원료를 공기 중에서 140~160℃/시간의 속도로 400℃까지 승온하여 안정화 공정을 수행한 다음, 무산소 분위기 하에서 탄화공정 또는 탄화공정과 흑연화 공정을 거쳐서 제조되는 것이 바람직하며, 상기 전구체 원료는 셀룰로오스, 아크릴 섬유, 비닐론, 피치, 방향족 폴리아미드, 페놀 및 퍼푸릴 수지로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 어느 하나인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 상기 난연제는 인산, 트리페닐포스페이트, 트리크레실포스페이트 및 트리클로로에틸포스페이트로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 어느 하나인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 준 불연 더블 라셀 편지는 난연성 섬유를 원사로 하여 제조되므로 더블 라셀의 특성인 쿠션성, 통기성 및 압력의 분산성이 저하되지 않으면서 난연성을 갖출 수 있으며, 연소 후 수축률이 5% 미만으로 화재시 방화벽의 역할을 할 수 있어서 화염의 확산속도를 감소시키므로 화재로 인한 재산피해를 경감하고 인명피해를 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명의 더블 라셀 편지는 난연성을 부여하기 위해서 후 난연가공이 아닌 난연 및 준 불연섬유로 제조되므로 터치변화와 난연내구성 및 염색견뢰도가 저하되는 것이 방지되어 벽지나 외부마감재 등의 건축물 내외장재, 선박용 또는 차량용 인테리어 마감재 등 다양한 용도로 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 준 불연 직물의 열방출률 시험을 한국소방산업기술원에 의뢰한 시험성적서이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 준 불연 직물의 한국소방산업기술원 시험 결과 중 방출열량 및 열방출률 곡선 데이터이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 준 불연 직물을 한국소방산업기술원에 열방출률 시험의뢰한 시료의 형상 및 치수관련 데이터이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 준 불연 직물의 가스유해성 시험을 한국소방산업기술원에 의뢰한 시험성적서이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 준 불연 직물의 한국소방산업기술원 시험 결과 중 배기온도곡선 및 실험용 쥐의 행동 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 준 불연 직물을 한국소방산업기술원에 가스유해성 시험의뢰한 시료의 형상 및 치수관련 데이터이다.

본 발명은 전면층, 후면층 및 상기 전면층과 후면층 사이에 중간층을 포함하는 준 불연 더블 라셀 편지에 관한 것으로서, 상기 전면층은 난연사 또는 개질 난연가공사로 직조되고, 상기 중간층은 난연사 또는 개질 난연가공사의 모노 필라멘트로 이루어지며, 상기 후면층은 방사단계에서 난연제를 혼입하여 난연성으로 개질한 레이온 단섬유와 탄소함량이 55중량% 이상인 탄소섬유로 구성된 준 불연 방적사로 직조되어 준 불연 성능을 가지면서 더블 라셀의 특성인 쿠션성, 통기성 및 압력의 분산성을 유지할 수 있다.

상기 전면층은 통기성을 향상시키기 위하여 메쉬 형태로 제직되는 것이 바람직하고, 필요에 따라 표면에 프린팅(printing) 가공, 엠보싱(embossing) 가공, 플로킹(flocking) 가공 등의 패턴을 형성할 경우 별도의 외부 마감작업을 하지 않아도 미려한 효과를 나타낼 수 있으므로, 벽지나 외부마감재 등의 건축물 내외장재, 선박용 또는 차량용 인테리어 마감재 등에 유용하게 이용될 수 있다.

상기 중간층은 전면층과 후면층 사이에서 일정한 공간을 형성하여 방음, 단열 및 완충작용을 하여, 더블 라셀 편지에 쿠션성 및 압력의 분산성을 제공한다.

상기 전면층과 중간층을 구성하는 섬유소재는 통상의 난연사 또는 개질 난연가공사이면 본 발명에서 사용에 제한받지 않으며, 예를 들면 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE) 등의 불소계 고분자 섬유, 아라미드(aramid) 등의 전방향족 나일론 섬유, 폴리이미드(polyimide) 섬유, 폴리염화비닐(PVC) 섬유, 폴리크랄(polychlal) 섬유, 모다크릴(modacryl) 섬유, 노보로이드(novoloid) 섬유 등의 난연사 또는 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리에스테르(polyester), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리아미드(polyamide) 등의 고분자에 난연제를 혼입하고 방사하여 얻은 개질 난연가공사를 들 수 있다.

상기와 같이 전면층과 중간층의 섬유를 난연성 소재로 구성하면 화재시 내화성능을 기대할 수 있으나 상기 소재를 사용한 편지가 화염에 노출되면 상당량 수축하는 단점이 있으며, 이로 인해 상기 편지가 화염의 확산을 방지하는 방화벽의 역할을 기대하기 어렵고, 또한 편지의 수축에 의해 2차 사고를 유발할 수 있는 위험성을 내포하고 있다.

따라서 난연 성능을 가지면서 화염에 노출되어도 거의 수축하지 않는 성능이 요구되는데, 이를 위하여 본 발명에서는 상기 후면층을 형성하는 섬유로서 방사단계에서 난연제를 혼입하여 난연성으로 개질한 레이온 단섬유와 탄소함량이 55중량% 이상인 탄소섬유로 구성되어 난연성능을 가지면서 열 수축이 작은 준 불연 방적사를 사용한다.

상기 준 불연 방적사는 난연제를 함유하여 난연성을 확보한 레이온 단섬유 1~99중량%와 탄소섬유 1~99중량%를 혼합 및 방적하여 제조되며, 바람직하게는 레이온 단섬유 5~95중량%와 탄소섬유 5~95중량%를 혼합 및 방적하고, 상기 방적사에 파라아라미드 단섬유, 테프론 단섬유 또는 실리카 단섬유 중에서 1종 또는 2종 이상이 더 포함될 수 있다.

상기 난연성 레이온 단섬유는 레이온의 방사단계에서 난연제를 첨가하여 개질한 단섬유로서, 난연성, 세탁 내구성 및 염색이 가능한 특징이 있으며, 1~5데니어(denier), 섬유장 22~51㎜가 적당하다.

그런데 레이온 단섬유에 난연제를 첨가하면 난연성은 증가하나, 이를 이용한 원단이 화염에 노출되었을시 KFI(한국소방산업기술원) 인정 난연성능 기준을 만족하지 못하고, 또한 수축 및 손상되는 문제가 있다.

이를 해결하기 위하여 상기 난연성 레이온 단섬유에 1~7데니어, 섬유장 38~76㎜의 탄소섬유를 혼합하여 난연성을 보완하면서 수축 및 손상을 방지한다.

탄소섬유는 유기섬유를 무산소 조건에서 가열 및 탄화하여 만든 섬유로서, 원료 및 처리 온도에 따라 분자배열과 결정의 변화가 생기고 탄소의 육각 고리가 연이어 층상격자를 형성한 구조이며, 금속광택이 있고 검은색이나 회색을 띤다.

가열과정에서 산소, 수소, 질소 등의 분자가 빠져나가 중량이 감소하므로 금속보다 가벼우면서도 금속에 비해 강도와 탄성이 뛰어나고 내열성, 내충격성, 내약품성이 우수한 소재이다.

이러한 탄소섬유는 전구체 원료를 열처리함으로써 얻어지는데, 전구체 원료로는 셀룰로오스, 아크릴 섬유, 비닐론, 피치(pitch) 등이 쓰이고, 방향족 폴리아미드와 같은 열가소성 고분자, 페놀 또는 퍼푸릴(fufuryl) 수지와 같은 열경화성 고분자가 전구체로 이용되기도 한다.

일반적인 탄소섬유(carbon fiber)는 주성분 원소의 90% 이상이 탄소로 구성되어 있으나 본 발명에서의 탄소섬유는 탄소함량이 55중량% 이상인 탄화섬유(oxygenized carbon fiber)를 포함하며, 금속과 같은 물질들은 높은 밀도 때문에 탄성계수가 250~300㎬ 정도에 불과하나 탄소는 밀도가 2에 가깝고 이론적인 탄성계수가 1,000㎬이어서 섬유형태의 탄소는 고분자 매트릭스의 보강에 높은 효과를 발휘할 수 있다.

따라서 전구체 섬유를 탄소섬유로 가공하는 과정은 높은 탄화수율 뿐만 아니라 고탄성률의 탄소섬유를 제조하는 것이 요구되며, 이는 상기 준 불연 방적사의 제조원가를 낮추고 난연성능을 향상시키며, 상기 방적사를 사용한 원단의 제반물성을 개선하는 효과를 제공한다.

탄소섬유의 제조과정은 전구체 섬유의 안정화 공정, 탄화공정 및 흑연화 공정으로 나눌 수 있으며, 통상 안정화 공정은 400℃ 이하, 탄화공정은 1000~1500℃, 흑연화 공정은 2500~3000℃로 열처리하여 고탄성의 탄소섬유가 얻어진다.

탄소함량을 90% 미만으로 낮추고자 할 경우 흑연화 공정을 생략하여 탄소함량이 낮은 탄화섬유를 얻을 수 있으며, 탄화공정의 열처리 온도가 낮을수록 탄소섬유의 탄소함량이 낮아지고 또한 강도 및 흡습률이 낮아지나 열처리에 필요한 에너지 소요가 줄게 되어 탄소섬유의 제조원가를 낮추는 장점이 있다.

탄소섬유의 물성은 안정화 공정 및 탄화공정 중에 적용되는 열처리온도, 승온속도, 승온단계, 섬유표면의 화학처리 및 불활성 기체 등 여러 인자에 의해 구조와 물성이 달라지는데, 상기 과정 중 탄소섬유의 화학적, 물리적 변화는 주로 안정화 공정에서 영향을 많이 받게 되며, 탄화공정에서 높은 열처리 온도에 노출되었을시 안정화 공정의 처리에 따라 탄소섬유가 화학적, 물리적으로 안정한 구조를 유지할 수 있는지 여부가 결정된다.

안정화 공정은 400℃ 이하의 온도영역에서 진행되는데, 주요 열분해는 70~90%의 중량감소와 함께 열수축이 동반되는 200~350℃ 사이에서 발생한다.

열분해 과정 동안 중량 감소, 섬유지름 감소, 섬유밀도 및 미세구조의 변화와 같은 물리적 변화와 함께 화학구조의 변화가 진행되므로, 안정화 공정의 최적조건을 선정하는 것이 상기 준 불연 방적사의 물성을 결정하는데 중요한 인자가 된다.

본 발명에서는 먼저 전구체 원료를 공기 중에서 140~160℃/시간의 속도로 400℃까지 승온하여 안정화 공정을 수행하며, 이후 무산소 분위기 하에서 통상의 탄화공정 또는 탄화공정과 흑연화 공정을 거쳐 탄소섬유를 제조한다.

안정화 공정을 공기 중에서 행한 이유는 열분해시 반응성 분위기를 조성함으로써, 타르의 형성을 억제하고 탈수반응을 촉진하여 탄소섬유의 탄성 등 제반물성을 개선하는 효과를 기대할 수 있기 때문이다.

상기 승온속도가 140℃/시간 미만이면 140℃/시간의 승온속도보다 중량감소율의 개선효과가 크지 않고 작업시간이 많이 소요되며, 160℃/시간를 초과하면 중량감소율이 증가하고 탄소섬유의 물성이 저하된다.

상기 개질 난연가공사에 혼입되는 난연제 또는 난연성 레이온 단섬유 제조에 첨가되는 난연제로서 인산(phosphoric acid), 트리페닐포스페이트 (triphenyl phosphate), 트리크레실포스페이트(tricresyl phosphate), 트리클로로에틸포스페이트(trichloroethyl phosphate) 등의 인계 난연제를 예로 들 수 있으나, 레이온에 사용하여 난연성을 부여할 수 있는 난연제이면 사용에 제약받지 않는다.

방적사에서 상기 탄소섬유의 혼합비율이 증가함에 따라 난연성, 내구성 및 형태안정성이 증가하고 유해가스 발생량이 감소하는 반면에 방적사가 부드럽지 못하고 뻣뻣해지는 경향이 있다.

이를 보완하기 위하여 상기 레이온 단섬유와 탄소섬유로 이루어지는 방적사에 파라아라미드 단섬유, 테프론 단섬유, 실리카 단섬유 중 1종 또는 2종 이상을 혼합할 수도 있다.

파라아라미드 섬유는 방향족 폴리아미드 섬유로서, 아미드결합이 벤젠고리와 같은 방향족 고리를 결합시켜 고분자 폴리아미드를 형성하고 있으며, 인장강도, 강인성, 내열성이 뛰어나고 고강력, 고탄성률을 나타낸다.

또한, 파라아라미드 섬유는 불에 타거나 녹지 않는 성질이 있으며, 혼합비율이 증가함에 따라 방적사의 강력이 증가한다.

불소섬유인 테프론 섬유는 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE), 퍼플루오르알콕시(perfluoroalkoxy, PFA), 플루오르에틸렌프로필렌(fluoroethylenepropylene, FEP), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF)의 섬유 중에서 선택될 수 있으며, 이 중 PTFE가 가장 바람직하고, 이를 함유한 방적사는 내열성, 내한성 및 내약품성이 우수한 특징이 있다.

그런데 상기 파라아라미드 섬유와 테프론 섬유는 가격이 높아서 방적사의 제조원가를 상승시키는 요인이 되므로 실리카 섬유를 혼합하여 내열성을 향상시키면서 제조비용을 낮출 필요가 있다.

실리카 섬유는 이산화규소(SiO ₂ ) 90~99중량%와 산화알루미늄(Al ₂ O ₃ ) 0.3~5.0중량% 및 기타 미량원소를 포함하고 있으며, 연속사용온도 1,000℃, 순간사용온도 1,650℃에 견딜 수 있는 내열섬유로서, 실리카 섬유를 포함한 방적사는 고열에서도 그 형태를 유지하는 특징이 있다.

실리카 섬유는 내열성, 내약품성, 전기 절연성이 우수하고 인체에 독성과 피부자극이 없는 장점이 있는 반면에, 섬유의 파괴가 심하고 굴곡강도와 인장강도가 약하여 많이 함유될 경우 섬유가 파괴되어 손실되기 쉽고 방적이 어렵다는 단점이 있다.

따라서 추가되는 파라아라미드 단섬유, 테프론 단섬유, 실리카 단섬유의 혼합량은 내열성, 강도, 섬유의 손실률 및 방적의 용이성을 고려하여 적절하게 조절될 필요가 있으며, 레이온 단섬유와 탄소섬유로 이루어지는 혼합섬유 100중량부를 기준으로 파라아라미드 단섬유, 테프론 단섬유, 실리카 단섬유 중 1종 이상이 10~70중량부 첨가되는 것이 바람직하고, 상기 파라아라미드 단섬유, 테프론 단섬유, 실리카 단섬유 중 1종만이 첨가될 경우 10~30중량부, 2종이 첨가될 경우 10~50중량부, 3종 모두 첨가될 경우 10~70중량부가 좀더 바람직하다.

상기 혼합되는 파라아라미드 단섬유, 테프론 단섬유, 실리카 단섬유는 1~7데이어와 22~76㎜ 섬유장의 단섬유로 이루어지며, 혼합비율이 증가함에 따라 방적사의 내열성, 강력 및 유연성이 증가한다.

상기와 같이 본 발명의 더블 라셀은 전면층, 중간층, 후면층이 난연소재의 섬유로 구성되어 더블 라셀 고유의 특성인 쿠션성, 통기성 및 압력의 분산성을 유지하면서 난연성능을 갖출 수 있으며, 또한 후면층이 열 수축율이 작은 준 불연 방적사로 구성되므로 화재시 더블 라셀 편지가 거의 수축되지 않아 방화벽의 역할을 하므로 화염의 확산속도를 감소시켜 화재로 인한 재산피해를 최소화할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 준 불연 더블 라셀 편지의 제조방법을 상세히 설명한다.

먼저, 난연성으로 개질한 레이온 단섬유와 탄소함량이 55중량% 이상인 탄소섬유로 구성되는 준 불연 방적사를 제조한 후 난연사 또는 개질 난연가공사와 함께 더블 라셀 편기를 이용하여 준 불연 더블 라셀 편지를 제조한다.

1) 준 불연 방적사 제조

1-1) 단섬유 준비공정

실의 굵기가 1~5데이어, 길이가 22~51㎜이고 난연제를 함유하여 난연성을 확보한 난연성 레이온 단섬유와 실의 굵기가 1~7데이어, 길이가 38~76㎜인 탄소섬유를 준비한다.

상기 탄소섬유는 셀룰로오스, 아크릴 섬유, 비닐론, 피치, 방향족 폴리아미드와 같은 열가소성 고분자, 페놀 또는 퍼푸릴 수지와 같은 열경화성 고분자 등의 전구체 원료가 안정화 공정 및 탄화공정 과정을 거쳐 제조되며, 탄소함량을 증가시키고자 할 경우 흑연화 공정을 거치도록 한다.

상기 안정화 공정은 먼저 전구체 섬유를 공기 중에서 140~160℃/시간의 속도로 400℃까지 승온하여 이루어지며, 이후 무산소 분위기 하에서 통상의 탄화공정, 흑연화 공정을 거쳐 탄소섬유를 제조한다.

상기 난연제는 레이온에 사용하여 난연성을 부여할 수 있는 통상의 난연제이면 사용이 가능하고, 상기 탄화공정과 흑연화 공정은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 당업자라면 용이하게 실시할 수 있는 공지의 기술이므로, 본 발명에서 상기 탄화공정과 흑연화 공정에 대한 구체적인 한정은 하지 않는다.

1-2) 혼타공정

상기 준비된 난연성 레이온 단섬유 1~99중량%와 탄소섬유 1~99중량%, 바람직하게는 난연성 레이온 단섬유 5~95중량%와 탄소섬유 5~95중량%를 혼합하는데, 먼저 레이온 단섬유와 탄소섬유를 자동급면기에 투입하고 제진기, 혼합기를 거쳐 혼합섬유를 제조한다.

상기 과정을 좀더 상세히 살펴보면, 레이온 단섬유와 탄소섬유를 혼합하는 혼합공정(mixing process), 큰 섬유 뭉치를 풀어헤쳐 작은 뭉치(tuft) 상으로 분리하는 개섬공정(opening process), 잡물, 넵실(nep yarn) 등의 혼입 불순물을 제거하는 정섬공정(cleaning process), 균일한 두께와 폭을 가진 랩(lap)을 만드는 랩 형성공정(lap formation process)으로 진행한다.

탄소섬유의 함량이 많아질 경우 방적사의 탄성이 저하되는 것을 보완하기 위하여, 상기 레이온 단섬유와 탄소섬유가 혼합된 혼합섬유 100중량부에 파라아라미드 단섬유, 테프론 단섬유, 실리카 단섬유 중 1종 이상을 10~70중량부 첨가하여 혼합하는 것이 바람직하고, 상기 파라아라미드 단섬유, 테프론 단섬유, 실리카 단섬유 중 1종만이 첨가될 경우 10~30중량부, 2종이 첨가될 경우 10~50중량부, 3종 모두 첨가될 경우 10~70중량부가 좀더 바람직하다.

1-3) 소면공정

상기 혼타공정에서 혼합된 혼합섬유를 카드기(carding machine)에 투입하여 섬유 사이에 들어있는 잡물을 제거하고 섬유를 일정하게 길이방향으로 배열하여 슬라이버(sliver)를 형성한다.

소면공정은 혼타공정에서 만들어진 랩이 개섬과 정섬이 되었다 하더라도 완전하게 한 올씩 분리되고 잡물이 제거된 상태는 아니기 때문에, 섬유를 빗질하여 완전히 한올 한올로 분리시키고 섬유속에 포함된 잡물도 철저하게 제거하여 이후 공정에서 연신 조작이 원활히 진행되도록 하기 위한 것이다.

즉, 소면공정을 통해 섬유를 빗질하여 완전히 개개의 섬유로 분리하고(빗질), 섬유 중의 잡물과 넵을 제거하며(정섬), 섬유를 연신하여 어느 정도 직선화 및 평행화하고(연신), 굵기가 대략적으로 균일한 섬유속을 만든다(소면 슬라이버 형성).

또한, 섬유부스러기나 섬유에 부착된 먼지를 제거하고 강력과 균제도가 좀더 높은 고급 방적사를 얻고자 할 경우, 상기 소면공정을 거친 슬라이버를 정소면기(combing machine)에 통과시켜 정소면공정을 거치도록 할 수도 있다.

1-4) 연조공정

상기 소면공정에서 제조된 슬라이버 6~8가닥을 연조기(drawing frame)에 동시에 투입하고, 드래프트(draft)비율을 6~8배로 하여 균제도가 양호한 슬라이버를 제조한다.

소면공정을 거쳐 생산된 소면 슬라이버의 경우, 슬라이버 중의 개개의 섬유는 빗질 작용은 받았으나 완전히 직선화된 상태가 아니며, 방향성이 없고 평행하게 배열되어 있지 않은 상태이다.

또한, 소면공정과 정소면공정을 거쳐 생산된 정소면 슬라이버의 경우에도 랩의 중량 변동이나 카드기 및 정소면기에서의 처리상태에 따라 슬라이버 내의 불균일이나 슬라이버 간의 불균일이 존재한다.

이와 같이 중량의 불균일이 있거나 배열도가 낮은 상태의 슬라이버로 실을 만들 경우, 실의 굵기 변동이 커서 불균제한 실이 되고 잔털이 많이 생성하여 품질이 좋은 실을 만들 수 없다.

연조공정은 방적사 제조과정 중에서 이러한 불균제의 원인을 교정할 수 있는 마지막 공정으로서, 6~8가닥의 슬라이버를 합쳐서 균제도를 향상시키고, 합쳐진 슬라이버를 연신하여 섬유를 평행화시켜 배열도를 향상시킨다.

상기와 같이 레이온 단섬유, 탄소섬유와 파라아라미드 단섬유, 테프론 단섬유, 실리카 단섬유를 혼타공정에서 혼합하여 랩(lap) 혼방을 할 수도 있으나, 혼타공정 전에 혼합하는 원사혼방을 하거나, 상기 소재 각각에 대하여 혼타공정과 소면공정을 거쳐서 슬라이버를 제조한 후 이를 연조공정에서 혼합하는 슬라이버 혼방을 하는 것도 가능하다.

1-5) 조방공정

상기 연조공정에서 제조된 슬라이버를 연신하면서 꼬임을 주어 조사(roving)를 제조한다.

연조공정에서 생산된 슬라이버로 실을 만들기에는 드래프트 기구나 조작상의 문제 및 균제성 등의 품질적인 측면에서 부족한 점이 많으므로 실을 만들 수 있는 굵기로 슬라이버를 연신하여 선밀도를 감소시켜 주어야 한다.

따라서 조방공정에서 슬라이버를 연신하여 굵기를 감소시키고 약간의 꼬임을 부여하여, 후속공정인 정방공정에서 원하는 굵기의 실을 방출할 수 있도록 한다.

1-6) 정방공정

상기 조방공정에서 제조된 조사를 필요한 굵기로 연신하고 나란히 배열된 섬유 집속체에 꼬임을 주고 삼차원으로 교락시켜 섬유 상호 간의 집속력을 높여서 방적사의 강도를 유지한다.

1-7) 합사공정

상기 정방공정에서 제조된 방적사 2가닥 이상을 합연함으로써 방적사의 강력과 이를 이용한 직물의 인장강도 및 인열강도를 향상시킬 수 있으며, 합연시 단사의 가닥 수 및 꼬임 방향은 용도에 따라 적절히 조절할 수 있다.

2) 준 불연 더블 라셀 제조

본 발명의 준 불연 더블 라셀 편지는 더블 라셀 편기를 이용하여 제조될 수 있는데, 통상의 난연사 또는 개질 난연가공사와 상기에서 준비된 준 불연 방적사를 정경용 빔에 감은 다음 상기 빔들을 더블 라셀 편기에 장착한다.

니들 바와 가이드를 이용하여 전면층은 난연사 또는 개질 난연가공사를 이용하여 메쉬 형태의 다공성 직물로 제직하고, 후면층은 상기 준 불연 방적사를 이용하여 제직하며, 난연사 또는 개질 난연가공사의 모노 필라멘트로 상기 전면층과 후면층을 서로 연결하는 형태로 중간층이 형성되어 상기 중간층에 일정 공간을 갖는 더블 라셀 편지를 제조한다.

필요에 따라 상기 전면층 표면에 프린팅 가공, 엠보싱 가공 또는 플로킹 가공을 하여 문양을 표현하거나 염색가공하여 다양한 색상을 발현할 수 있으며, 난연성을 부여하기 위해서 후 난연가공이 아닌 난연 및 준 불연섬유로 제조되므로 터치변화와 난연내구성 및 염색견뢰도가 저하되는 것을 방지할 수 있어서, 벽지나 외부마감재 등의 건축물 내외장재, 선박용 또는 차량용 인테리어 마감재 등 다양한 용도로 사용할 수 있다.

이하, 본 발명을 하기의 실시예, 비교예 및 시험예에 의거하여 좀더 상세하게 설명한다.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 치환 및 균등한 타 실시예로 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

<실시예 1>

먼저, 탄소섬유의 제조방법에 따른 탄화수율 및 탄소함량을 검토하였다.

탄소섬유의 전구체 섬유인 셀룰로오스를 공기 중에서 150℃/시간의 속도로 400℃까지 승온하여 안정화 공정을 수행하였으며, 이후 불활성 기체 환경에서 1200℃까지 승온하여 탄화한 다음 2700℃까지 승온하여 흑연화시켜 탄소섬유를 제조하였다.

<실시예 2>

상기 실시예 1에서, 탄화된 섬유를 흑연화하지 않았으며, 이외에는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 탄소섬유를 제조하였다.

<비교예 1>

상기 실시예 1에서, 안정화 공정의 승온속도를 130℃/시간의 속도로 400℃까지 승온한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 탄소섬유를 제조하였다.

<비교예 2>

상기 실시예 1에서, 안정화 공정의 승온속도를 170℃/시간의 속도로 400℃까지 승온한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 탄소섬유를 제조하였다.

<비교예 3>

상기 실시예 1에서, 안정화 공정을 수행한 섬유를 불활성 기체 환경에서 1000℃까지 승온하여 탄화시키고 이후 흑연화하지 않았으며, 이외에는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 탄소섬유를 제조하였다.

<시험예 1>

상기 실시예 1, 2 및 비교예 1~3에서 제조된 탄소섬유의 중량감소율과 탄소함량을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.

중량감소율은 전구체 섬유 무게 기준 탄소섬유의 무게 감소량을 화학분석저울을 이용하여 측정한 후 백분율로 나타내었고, 탄소함량은 원소분석기(CHN-1000, Leco사, 미국)를 이용하여 측정하였다.

상기 표 1의 결과를 보면, 중량감소율은 흑연화 공정을 수행하지 않은 실시예 2와 비교예 3이 낮게 나타났으며, 흑연화 공정을 수행한 경우에는 실시예 1과 비교예 1이 비교적 낮고 비교예 2가 높게 나타나, 승온속도가 낮을수록 중량감소율이 낮아지는 것을 알 수 있다.

그런데 실시예 1과 비교예 1은 차이가 미세하여, 탄소섬유의 제조시간을 감안하면 실시예 1의 경우가 작업효율 면에서 좀더 유리한 것으로 판단된다.

또한, 탄소함량에서는 안정화 공정에서의 승온속도가 낮을수록 높아지며, 흑연화 공정을 수행하지 않은 실시예 2와 비교예 3이 낮고 탄화 공정에서의 열처리 온도가 낮은 비교예 3이 가장 낮게 측정되었다.

즉, 실시예 1과 같이 내염화 처리를 행한 후 공기 중에서 150℃/시간의 속도로 승온하여 안정화 공정을 수행하는 것이 탄소섬유의 수율을 높게 할 수 있다는 점에서 바람직하며, 탄소함량은 낮은 승온속도로 보다 고온으로 열처리할수록 높아지는 것을 알 수 있다.

<실시예 3>

소면공정에서 인계 난연제인 인산을 함유하는 3데니어, 51㎜ 섬유장의 난연성 레이온 단섬유와 3데니어, 51㎜ 섬유장의 탄소섬유를 각각 슬라이버로 제조하고, 연조공정에서 상기 난연성 레이온 단섬유와 탄소섬유의 중량비율이 60%:40%이 되도록 조정하여 연조공정을 진행하였다.

상기 탄소섬유는 상기 시험예 1의 결과 가장 효율적으로 제조 가능한 실시예 1의 방법으로 제조하였다.

상기 연조공정을 거친 슬라이버를 통상의 조방공정, 정방공정, 합사공정을 통하여 면사번수 10수의 준 불연 방적사를 제조하였으며, 레피어 직기를 이용하여 상기 방적사를 경사와 위사로 한 300g/㎡의 도비직물을 제직하였다.

<실시예 4>

상기 실시예 3에서, 난연성 레이온 단섬유와 탄소섬유의 중량비율을 80%:20%이 되도록 조절한 것을 제외하고는, 상기 실시예 3과 동일한 방법으로 직물을 제직하였다.

<실시예 5>

소면공정에서 실리카 섬유를 슬라이버로 제조하고, 상기 실시예 3에서 난연성 레이온 단섬유와 탄소섬유의 혼합섬유에 상기 실리카 섬유를 혼합섬유:실리카 섬유=100중량부:30중량부가 되도록 추가하여 연조공정을 진행한 것을 제외하고는, 상기 실시예 3과 동일한 방법으로 직물을 제직하였다.

<실시예 6>

소면공정에서 테프론 섬유를 슬라이버로 제조하고, 상기 실시예 3에서 난연성 레이온 단섬유와 탄소섬유의 혼합섬유에 상기 테프론 섬유를 혼합섬유:테프론 섬유=100중량부:30중량부가 되도록 추가하여 연조공정을 진행한 것을 제외하고는, 상기 실시예 3과 동일한 방법으로 직물을 제직하였다.

<실시예 7>

소면공정에서 파라아라미드 섬유를 슬라이버로 제조하고, 상기 실시예 3에서 난연성 레이온 단섬유와 탄소섬유의 혼합섬유에 상기 파라아라미드 섬유를 혼합섬유:파라아라미드 섬유=100중량부:30중량부가 되도록 추가하여 연조공정을 진행한 것을 제외하고는, 상기 실시예 3과 동일한 방법으로 직물을 제직하였다.

<실시예 8>

상기 실시예 3에서, 탄소섬유를 상기 실시예 2의 방법으로 제조하여 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 3과 동일한 방법으로 직물을 제직하였다.

<비교예 4>

3데니어, 51㎜ 섬유장을 가지는 일반 레이온 단섬유를 통상의 방적사 제조 공정으로 면사번수 10수의 방적사를 제조한 후, 레피어 직기를 이용하여 상기 방적사를 경사와 위사로 한 300g/㎡의 도비직물을 제직하였다.

상기 직물을 인계 난연제인 인산으로 후 방염 처리하였다.

<비교예 5>

상기 비교예 4에서, 일반 레이온 단섬유 대신에 실리카를 함유하여 난연성이 부여된 실리카 함유 레이온 단섬유를 이용하여 방적사를 제조하였으며, 이에 따라 후 방염 처리하지 않은 것을 제외하고는, 상기 비교예 4와 동일한 방법으로 직물을 제직하였다.

<비교예 6>

상기 비교예 4에서, 일반 레이온 단섬유 대신에 1.5데니어, 38㎜ 섬유장을 가지는 일반 폴리에스테르 단섬유를 사용한 것을 제외하고는, 상기 비교예 4와 동일한 방법으로 직물을 제직하고 후 방염 처리하였다.

<비교예 7>

상기 비교예 6에서, 일반 폴리에스테르 단섬유 대신에 인계 난연제인 인산을 처리하여 난연성이 부여된 난연 폴리에스테르 단섬유를 이용하여 방적사를 제조하였으며, 이에 따라 후 방염 처리하지 않은 것을 제외하고는 상기 비교예 6과 동일한 방법으로 직물을 제직하였다.

<비교예 8>

상기 실시예 3에서, 탄소섬유를 상기 비교예 3의 방법으로 제조하여 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 3과 동일한 방법으로 직물을 제직하였다.

<시험예 2>

상기 실시예 3~8 및 비교예 4~8에서 제조된 직물을, 실내장식물의 불연·준불연재료 인정기준(한국소방산업기술원) 및 건축물 내부마감재료의 난연성능기준(건설교통부 고시 제2006-476호, 국토해양부 고시 제2009-886호) 중 준불연재료 시험방법인 KS F ISO 5660-1과 KS F 2271에 의거하여 난연성능을 측정하였으며, 또한 상기 직물을 연소시킨 후 연소 전, 후의 수축률을 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

한국산업규격 KS F ISO 5660-1[연소성능시험-열 방출, 연기 발생, 질량 감소율-제1부:열 방출률(콘칼로리미터법)]에 따르면, 가열시험 개시 후 10분간 총방출열량이 8MJ/㎡ 이하이고, 10분간 최대 열방출률이 10초 이상 연속으로 200㎾/㎡를 초과하지 않으며, 10분간 가열 후 시험체를 관통하는 방화상 유해한 균열, 구멍 및 용융(복합자재의 경우 심재가 전부 용융, 소멸되는 것을 포함한다) 등이 없어야 한다.

상기 표 2의 결과를 보면, 본 발명의 실시예 3~8의 10분간 총방출열량이 7MJ/㎡ 이하인 반면에 비교예 4~7은 모두 기준치인 8MJ/㎡을 초과하였으며, 특히 비교예 6, 7은 20MJ/㎡을 초과하여 폴리에스테르 섬유를 연소하였을시 방출되는 열량이 매우 큼을 알 수 있다.

또한, 최대 열방출률에서는 실시예 및 비교예 8이 200㎾/㎡를 초과한 경우가 없었으며, 비교예 4와 5는 8.3초 및 9.8초로서 10초 미만인 시험기준에 겨우 만족하였으나, 비교예 6과 7은 16.3초 및 19.3초로서 기준을 초과하여 실내장식물의 준불연재료로서 부적합한 것으로 측정되었다.

또한, 10분간 가열 후 비교예의 시험체에 균열 또는 관통구멍이 형성되거나 용융되어 화재시 방화기능을 수행할 수 없음을 알 수 있다.

도 1에는 상기 실시예 3~5에 따라 제조된 준 불연 직물의 열방출률 시험을 한국소방산업기술원에 의뢰한 시험성적 결과가 나타나 있으며, 도 2에는 상기 실시예 3~5에 따라 제조된 준 불연 직물의 한국소방산업기술원 시험 결과 중 방출열량 및 열방출률 곡선 데이터가 도시되어 있다.

도 3에는 상기 실시예 3~5에 따라 제조된 준 불연 직물을 한국소방산업기술원에 시험의뢰한 시료의 형상 및 치수관련 데이터가 도시되어 있으며, 도면 중 시험체 1은 상기 실시예 3에 해당하고, 시험체 2는 실시예 4, 시험체 3은 실시예 5의 직물에 해당한다.

또한, 한국산업규격 KS F 2271 중 가스유해성 시험에서는 실험용 쥐의 평균행동정지 시간이 9분 이상이어야 하는데, 상기 시험결과 실시예 3~8과 비교예 4, 5는 상기 기준을 만족하나, 비교예 6~8은 3.6분, 4.2분, 8.3분으로서 화재시 유해가스에 의해 매우 치명적인 위험을 초래할 것으로 판단된다.

도 4에는 상기 실시예 6, 7에 따라 제조된 준 불연 직물의 가스유해성 시험을 한국소방산업기술원에 의뢰한 시험성적 결과가 나타나 있으며, 도 5에는 상기 실시예 6, 7에 따라 제조된 준 불연 직물의 한국소방산업기술원 시험 결과 중 배기온도곡선 및 실험용 쥐의 행동 그래프가 도시되어 있다.

도 6에는 상기 실시예 6, 7에 따라 제조된 준 불연 직물을 한국소방산업기술원에 시험의뢰한 시료의 형상 및 치수관련 데이터가 도시되어 있으며, 도면 중 시험체 1은 상기 실시예 6에 해당하고, 시험체 2는 실시예 7의 직물에 해당한다.

또한, 연소 후 수축률에서는 본 발명의 실시예가 0.3~4.8%로서 매우 작고 균열 및 구멍이 발생하지 않고 용융되지 않으므로, 화재시 방화벽의 역할을 하여 화염의 확산속도를 감소시켜 화재로 인한 재산피해를 경감할 수 있으나, 비교예에서는 비교예 8 외에는 29.1~45.2% 수축되어 형태가 무너지므로 화염의 확산속도를 감소시키는 방화벽의 역할은 불가능하다.

상기와 같이 실시예 3~8의 준 불연 원단은 실내장식물의 불연·준불연재료 인정기준 및 건축물 내부마감재료의 난연성능기준의 준불연재료 기준에 만족하는 것을 알 수 있다.

<실시예 9>

인계 난연제인 인산을 처리하여 난연성이 부여된 난연 폴리에스테르 섬유, 상기 실시예 3에서 제조된 면사번수 10수의 준 불연 방적사 및 파라아라미드 모노 필라멘트를 정경용 빔에 감은 다음, 상기 빔들을 더블 라셀 편기에 장착하였다.

니들 바와 가이드를 이용하여 전면층은 난연 폴리에스테르 섬유로 메쉬 형태로 제직하고, 후면층은 준 불연 방적사로 평직 형태로 제직하였으며, 중간층은 파라아라미드 모노 필라멘트로 전면층과 후면층을 서로 연결하는 형태로 하면서 내부에 공간이 형성되도록 더블 라셀 편지를 제조하였다.

<실시예 10>

상기 실시예 9에서, 실시예 3에서 제조된 준 불연 방적사 대신에 실시예 8에서 제조된 준 불연 방적사로 후면층을 제직한 것을 제외하고는 상기 실시예 9와 동일한 방법으로 더블 라셀 편지를 제조하였다.

<비교예 9>

상기 실시예 9에서, 준 불연 방적사 대신에 상기 난연 폴리에스테르 섬유로 후면층을 제직한 것을 제외하고는 상기 실시예 9와 동일한 방법으로 더블 라셀 편지를 제조하였다.

<비교예 10>

상기 실시예 9에서, 실시예 3에서 제조된 준 불연 방적사 대신에 비교예 8에서 제조된 준 불연 방적사로 후면층을 제직한 것을 제외하고는 상기 실시예 9와 동일한 방법으로 더블 라셀 편지를 제조하였다.

<비교예 11>

전면층은 상기 실시예 9의 난연 폴리에스테르 섬유를 이용하여 메쉬 형태로 제직하고, 후면층은 상기 실시예 3에서 제조된 면사번수 10수의 준 불연 방적사를 이용하여 평직 형태로 제직하였으며, 전면층과 후면층 사이에 파라아라미드 모노 필라멘트가 서로 상하로 직교하면서 교호로 적층되어 모두 4개 층(4중)으로 이루어진 중간층이 충전되도록 한 후, 상기 전면층과 후면층 제직시 경사 또는 위사가 종과 횡으로 3㎝ 간격마다 중간층을 가로질러 반대편 위사 또는 경사와 서로 엮이도록 직조하였다.

즉, 3×3㎝(가로×세로) 크기로 전면층과 후면층 직물이 서로 엮여서 정사각형의 단위구획으로 구획형성되고 단위구획 내부는 중간층이 충전된 공간이 형성되며, 상기 단위구획이 종과 횡으로 반복형성되어 있는 공간직물 원단이 제조된다.

<시험예 3>

상기 실시예 9, 10 및 비교예 9~11에서 제조된 편지 및 원단의 쿠션성과 탄성회복력을 평가하여 하기 표 3에 나타내었다.

쿠션성은 상기 편지 또는 원단을 10×10㎝ 크기로 절단하고 테이블 위에 10매를 겹쳐 쌓은 후 위에서 손끝으로 가볍게 3회 눌러 느껴지는 탄력감을 관능평가하였다.

탄성회복력은 상기 10매를 겹쳐 쌓은 편지 또는 원단 위에 500g의 추를 1시간 동안 올려놓은 후 추를 제거하고 3초, 10초, 1분 후의 회복된 정도를 실측하여 실험 전의 두께와 비교하여 백분율로 표시하였다.

주1) 10:쿠션감 매우 좋음, 5:쿠션감 보통, 0:쿠션감 나쁨

상기 표 3의 결과, 비교예 11의 쿠션성과 탄성회복력이 약간 낮게 평가되었으나 전체적으로 차이가 크지는 않았다.

<시험예 4>

상기 실시예 9, 10 및 비교예 9~11에서 제조된 편지 및 원단의 공기투과도(air permeability)를 측정하여 하기 표 4에 나타내었다.

공기투과도는 원단에 있는 공간 즉 구멍으로 공기가 투과하는 정도를 말하는데, 원단의 구멍은 실의 굵기나 조직에 따라 차이가 있어서 통과하는 공기의 양이 차이가 있고 인체로부터 배출되는 땀을 방출시키기 위해서도 적당한 통기성이 필요하다.

더블 라셀 편지에 있어서 공간의 분포는 원단의 여러 중요한 성질, 예를 들면 보온성, 방습성, 방수성, 여과성, 공기저항 등에 영향을 미친다.

공기투과도는 공기투과도 시험기(SJTK-100, 세진시험기술, 한국)를 이용하여 KS K 0570-1997 프라지어법에 의거 5회 반복측정한 다음 그 평균값을 나타내었으며, 일정한 면적을 일정한 시간 동안 주어진 압력 차이에서 시험편에 수직으로 통과하여 흐르는 공기의 양을 계산하였다.

이때의 시험편 크기는 17×17㎝이고, 차압은 100㎩이었다.

상기 표 4에 나타난 바와 같이, 더블 라셀 편지로 제조된 실시예 9, 10 및 비교예 9, 10의 공기투과도는 255.8~270.6㎤/min/㎠로서 통기성이 매우 우수함을 알 수 있으며, 비교예 11의 공기투과도는 136.7로서 상대적으로 낮게 측정되어 통기성이 대폭 저하됨을 알 수 있다.

<시험예 5>

상기 실시예 9, 10 및 비교예 9~11에서 제조된 편지 및 원단을 연소시킨 후 연소 전, 후의 수축률을 실측하고 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.

연소 전후의 수축률에서는 본 발명의 실시예가 4.4%, 4.8%로 매우 작아서 화재시 화염의 확산속도를 감소시키는 방화벽의 역할을 수행할 수 있어서 화재로 인한 재산피해를 경감할 수 있으나, 비교예에서는 27.2, 29.5%, 21.8%로 수축되어 형태가 무너지므로 화염의 확산속도를 감소시키는 방화벽의 역할은 불가능하다.

또한, 상기 실시예 9, 10의 더블 라셀 편지를 반응성 염료를 이용하여 다양한 색상으로 염색하고 난연내구성과 염색견뢰도를 확인한 결과 매우 우수한 성능을 나타내었으며, 이를 통하여 본 발명에 따른 더블 라셀 편지는 염색을 통하여 다양한 색상을 발현하고, 후 방염의 문제점인 터치변화와 난연내구성 및 염색견뢰도가 저하되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 준 불연 더블 라셀 편지는 난연성 섬유를 원사로 하여 제조되므로 더블 라셀의 특성인 쿠션성, 통기성 및 압력의 분산성이 저하되지 않으면서 난연성을 갖출 수 있으며, 연소 후 수축률이 5% 미만으로 화재시 방화벽의 역할을 할 수 있어서 화염의 확산속도를 감소시키므로 화재로 인한 재산피해를 경감하고 인명피해를 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명의 더블 라셀 편지는 난연성을 부여하기 위해서 후 난연가공이 아닌 난연 및 준 불연섬유로 제조되므로 터치변화와 난연내구성 및 염색견뢰도가 저하되는 것이 방지되어 벽지나 외부마감재 등의 건축물 내외장재, 선박용 또는 차량용 인테리어 마감재 등 다양한 용도로 사용될 수 있다.