KR20200040414A - 방염시트 적층 구조체 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 화염과 접촉 시 복사열을 반사하는 복사열 반사층, 상기 복사열 반사층의 하단에 위치하며, 연쇄 연소 반응을 중단하는 난연 시트층 및 상기 난연 시트층의 하단에 위치하며, 상기 방염텐트 안의 재복사로부터의 발생된 열을 방호하는 재복사열 방호층을 포함하여 복사열 방호뿐만 아니라 화염과 대류열에 대한 방호도 개선하는 방염시트 적층 구조체가 개시된다.

Description

방염시트 적층 구조체{Flame Retardant Sheet Laminated Structure}
본 발명은 방염시트 적층 구조체에 관한 것으로, 특히 화염으로부터 보호하기 위한 방염시트 적층 구조체에 관한 것이다.
방염텐트는 복사열을 반사하고 차가운 공기를 몇 분 동안 가두어 산불진화대원이 안에서 숨을 쉴 수 있도록 한다.
종래의 방염텐트에 사용되는 방염시트는 유리섬유와 알루미늄 호일로 만들어져 복사열에는 방호가 가능하였지만 직접 화염에는 빠르게 손상을 입는 문제가 있었다.
이에 따라, 복사열 방호뿐만 아니라 화염과 대류열에 대한 방호가 필요하며, 무게, 용적, 강도, 내구성이 강하고, 화재 시 독성이 발생하지 않는 방염시트의 적층 구조가 필요하다.
본 발명은 방염시트 적층 구조체로 화염과 접촉 시 복사열을 반사하는 복사열 반사층, 상기 복사열 반사층의 하단에 위치하며, 연쇄 연소 반응을 중단하는 난연 시트층 및 상기 난연 시트층의 하단에 위치하며, 상기 방염텐트 안의 재복사로부터의 발생된 열을 방호하는 재복사열 방호층을 포함하여 복사열 방호뿐만 아니라 화염과 대류열에 대한 방호도 개선하는데 그 목적이 있다.
또한, 난연 섬유 소재는 섬유자체가 타지 않도록 하는 것이 아니라 화재의 전파능력을 상실하게 하는 섬유로써, 섬유의 화재에 의한 질식을 막는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 방염시트 적층 구조체는, 화염과 접촉 시 복사열을 반사하는 복사열 반사층, 상기 복사열 반사층의 하단에 위치하며, 연쇄 연소 반응을 중단하는 난연 시트층 및 상기 난연 시트층의 하단에 위치하며, 상기 방염텐트 안의 재복사로부터의 발생된 열을 방호하는 재복사열 방호층을 포함한다.
여기서, 상기 복사열 반사층은, 필름의 적어도 일부분에 알루미늄이 증착되거나 또는 알루미늄호일이 접합된 알루미늄 복합시트이다.
여기서, 상기 난연 시트층은, 산화 안정화된 PAN 섬유와, 아라미드 섬유를 혼방시킨 혼방 섬유를 포함한다.
여기서, 상기 산화 안정화된 PAN 섬유는, PAN 섬유를 섭씨 200~240도에서 산화시킨 후 1 N NaOH 수용액에서 가수분해시켜 제조되는 oxidized-PAN 섬유(oxy-PAN)이며, 상기 아라미드 섬유는, 시아노기(-CN)가 치환된 방향족기를 포함하는 아라미드 공중합체로 이루어진 섬유이다.
여기서, 상기 아라미드 섬유는, 20~26 g/d 수준의 인장강도인 파라 아라미드(p-Aramid)섬유와 열수축률이 섭씨 230~270도에서 0.001~0.99%인 메타 아라미드(m-Aramid)섬유가 혼방된 것이다.
여기서, 상기 난연 시트층은, 상기 산화 안정화된 PAN 섬유와, 파라 아라미드(p-Aramid)섬유, 메타 아라미드(m-Aramid)섬유가 혼방된 것이고, 상기 산화 안정화된 PAN 섬유 100중량부를 기준으로 상기 파라 아라미드 섬유는 40~60중량부이고, 상기 메타 아라미드 섬유는 40~60중량부인 것이다.
여기서, 상기 복사열 반사층과 상기 난연 시트층이 접합한 두께는 1.0 내지 1.1mm이고, 중량은 210 내지 220g/㎡이다.
여기서, 상기 복사열 반사층, 상기 난연 시트층 및 상기 재복사열 방호층이 접합한 두께는 1.1 내지 1.2mm이고, 중량은 320 내지 330g/㎡이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방염시트 적층 구조체는 화염과 접촉 시 복사열을 반사하는 복사열 반사층, 상기 복사열 반사층의 하단에 위치하며, 연쇄 연소 반응을 중단하는 난연 시트층, 상기 난연 시트층의 하단에 위치하며, 화염과 접촉 시 복사열을 반사하는 재복사열 방호층 및 상기 난연 시트층의 적어도 일부에 핫멜트 접착제 또는 핫멜트 필름을 도포하여 상기 복사열 반사층과 접착되는 라미네이트 접합층을 포함한다.
여기서, 상기 복사열 반사층은, 필름의 적어도 일부분에 알루미늄이 증착되거나 또는 알루미늄호일이 접합된 알루미늄 복합시트이고, 상기 난연 시트층은, 산화 안정화된 PAN 섬유와, 아라미드 섬유를 혼방시킨 혼방 섬유를 포함한다.
여기서, 상기 산화 안정화된 PAN 섬유는, PAN 섬유를 섭씨 200~240도에서 산화시킨 후 1 N NaOH 수용액에서 가수분해시켜 제조되는 oxidized-PAN 섬유(oxy-PAN)이며, 상기 아라미드 섬유는, 시아노기(-CN)가 치환된 방향족기를 포함하는 아라미드 공중합체로 이루어진 섬유이고, 20~26 g/d 수준의 인장강도인 파라 아라미드(p-Aramid)섬유와 열수축률이 섭씨 230~270도에서 0.001~0.99%인 메타 아라미드(m-Aramid)섬유가 혼방된 것이다.
여기서, 상기 난연 시트층은, 상기 산화 안정화된 PAN 섬유와, 파라 아라미드(p-Aramid)섬유, 메타 아라미드(m-Aramid)섬유가 혼방된 것이고, 상기 산화 안정화된 PAN 섬유 100중량부를 기준으로 상기 파라 아라미드 섬유는 40~60중량부이고, 상기 메타 아라미드 섬유는 40~60중량부인 것이다.
여기서, 상기 복사열 반사층과 상기 난연 시트층이 접합한 두께는 1.0 내지 1.1mm이고, 중량은 210 내지 220g/㎡이다.
여기서, 상기 복사열 반사층, 상기 난연 시트층 및 상기 재복사열 방호층이 접합한 두께는 1.1 내지 1.2mm이고, 중량은 320 내지 330g/㎡이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 화염과 접촉 시 복사열을 반사하는 복사열 반사층, 상기 복사열 반사층의 하단에 위치하며, 연쇄 연소 반응을 중단하는 난연 시트층 및 상기 난연 시트층의 하단에 위치하며, 상기 방염텐트 안의 재복사로부터의 발생된 열을 방호하는 재복사열 방호층을 포함하여 복사열 방호뿐만 아니라 화염과 대류열에 대한 방호도 개선할 수 있다.
또한, 난연 섬유 소재는 섬유자체가 타지 않도록 하는 것이 아니라 화재의 전파능력을 상실하게 하는 섬유로써, 섬유의 화재에 의한 질식을 막을 수 있다.
여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방염시트 적층 구조체를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방염시트 적층 구조체를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방염시트 적층 구조체의 화염 직접 접촉 시험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방염시트 적층 구조체의 TPP시험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 방염시트 적층 구조체의 RPP시험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 방염시트 적층 구조체의 TPP+RPP시험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 방염시트 적층 구조체의 화상 예측 시험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 방염시트 적층 구조체의 화재 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 10 본 발명의 일 실시예에 따른 방염시트 공정 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 본 발명에 관련된 방염시트 적층 구조체에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 “모듈” 및 “부”는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 발명은 방염시트 적층 구조체에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방염시트 적층 구조체를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 방염시트 적층 구조체(10)는 복사열 반사층(100), 난연 시트층(200), 재복사열 방호층(300)을 포함한다.
방염시트 적층 구조체(10)는 산불 진화를 위한 산불 진화 대원용 안전장비에 사용되는 방염시트의 구조이다.
방염시트가 사용되는 방염텐트는 산불진화대원이 산불 진화 시 산불의 급속한 전파에 의해 화염에서 빠져 나오지 못하고 둘러 쌓였을 때 생명을 구하기 위한 도구로서 사용된다.
방염텐트의 기능은 복사열을 반사하고 차가운 공기를 몇 분 동안 가둬 산불진화대원이 안에서 숨을 쉴 수 있도록 한다.
방염시트 적층 구조체(10)는 복사열 반사층(100), 난연 시트층(200), 재복사열 방호층(300)을 포함하여 알루미늄 호일과 부직포 등을 조합하여 성능을 우선시 한 기본형과 복사열 반사층(100), 난연 시트층(200)만을 포함하여, 전체 중량을 감소시킨 경량형으로 제작할 수 있다.
복사열 반사층(100)은 화염과 접촉 시 복사열을 반사한다.
복사열 반사층(100)은 필름의 적어도 일부분에 알루미늄이 증착되거나 또는 알루미늄호일이 접합된 알루미늄 복합시트이다.
복사열 반사층(100)의 상부표면필름을 두께가 두꺼운 알루미늄계 복합펠트나 두께가 얇은 상부표면필름을 복층으로 사용할 경우에는 입사하는 복사열에 대해 높은 반사율을 발휘하여 1차적으로 열을 차단하고 또 상부표면필름의 반대면이 갖는 저방사 기능으로 인하여 상부표면필름이 단열재 내부로 방출하는 복사열을 50% 내지 많게는 90%까지 줄여서 화재 시 발생되는 강한 복사열에 의한 단열재의 가열속도를 획기적으로 지연시키는 효과를 발휘하게 되므로 단열재의 내부구조를 보호하고 유지하는데 매우 효과적이어서 화재발생시 단열재의 유지시간을 연장시킬 수가 있게 됨은 물론 단열재의 난연성 시험조건에서도 보다 높은 등급의 난연성능을 얻을 수 있다.
복사열 반사층(100)은 2층 이상의 복층으로 형성할 수도 있다.
난연 시트층(200)은 복사열 반사층의 하단에 위치하며, 연쇄 연소 반응을 중단한다.
난연 섬유 소재는 섬유 제품이 불꽃에 접촉하고 있을 때는 타지만 불꽃을 제거하면 스스로 불꽃을 내면서 연소하는 것을 방지 또는 억제하도록 하는 섬유소재이다.
섬유자체가 타지 않도록 하는 것이 아니라 화재의 전파능력을 상실하게 하는 섬유로써, 섬유의 화재에 의한 질식을 막을 수 있다.
난연 시트층(200)은 산화 안정화된 PAN 섬유와, 아라미드 섬유를 혼방시킨 혼방 섬유를 포함한다.
여기서, 산화 안정화된 PAN 섬유는, PAN 섬유를 섭씨 200~240도에서 산화시킨 후 1 N NaOH 수용액에서 가수분해시켜 제조되는 oxidized-PAN 섬유(oxy-PAN)이며, 아라미드 섬유는, 시아노기(-CN)가 치환된 방향족기를 포함하는 아라미드 공중합체로 이루어진 섬유인 것이 바람직하다.
구체적으로 아라미드 섬유는, 20~26 g/d 수준의 인장강도인 파라 아라미드(p-Aramid)섬유와 열수축률이 섭씨 230~270도에서 0.001~0.99%인 메타 아라미드(m-Aramid)섬유가 혼방된 것이다.
아라미드 직물의 원재료는 두 개의 방향족 고리에 직접 연결된 아미드기(-CONH-) 결합이 85% 이상인 방향족 폴리아미드로서, 메타 아라미드(m-Aramid) 섬유와 파라 아라미드(p-Aramid) 섬유로 구분된다.
파라 아라미드 섬유는 20~26 g/d 수준의 높은 인장강도와 460~1,100 g/d 수준의 인장 탄성률을 가지면서도 다른 초고강력사에 비해 상대적으로 낮은 가격으로 인해 초고강도 섬유 시장의 70% 정도를 차지하는 대표적인 슈퍼섬유이다. 이에 비해 메타 아라미드 섬유는 강도와 탄성률은 폴리에스터와 비교될 정도로 낮은 수준이지만 섭씨 250도에서 1,000시간 노출 뒤에도 70% 이상 강도를 유지하며, 열수축률이 1% 이하일 정도로 내열성과 치수안정성이 좋다.
난연 시트층은, 산화 안정화된 PAN 섬유와, 파라 아라미드(p-Aramid)섬유, 메타 아라미드(m-Aramid)섬유가 혼방된 것이고, 상기 산화 안정화된 PAN 섬유 100중량부를 기준으로 상기 파라 아라미드 섬유는 40~60중량부이고, 상기 메타 아라미드 섬유는 40~60중량부이다.
구체적으로, Oxidized PAN 50%와 m-Aramid 25%와 p-Aramid 25%로 혼방하여 부직포를 제조하는 것이 바람직하다.
산화 안정화된 PAN 섬유는 산화안정화공정에서 PAN 섬유에 붙은 작용기(산소)를 1000℃내외에서　열을 이용하여 분해하여 제조한다. 즉 C(탄소)로 이루어진 안정한 육각형 고리를 형성할 수 있다.
oxidized-PAN 섬유(oxy-PAN)는 일반 PAN 섬유를 섭씨 240도에서 산화시킨 후 1 N NaOH 수용액에서 가수분해시켜 제조된다. 가수분해에 의하여 -COOH 기를 포함한다.
난연 시트층은, 잔염, 잔진 2s 이하 용융, 적하, 분리잔해 발생이 없도록 한다.
알루미늄은 600도에서 용융되고 탄소섬유는 산소한계지수 95로 난연성이 있다. 아라미드도 29-30으로 난연성과 방염성이 있다.
재복사열 방호층(300)은 난연 시트층의 하단에 위치하며, 방염텐트 안의 재복사로부터의 발생된 열을 방호한다.
재복사열 방호층(300)은 필름의 적어도 일부분에 알루미늄이 증착되거나 또는 알루미늄호일이 접합된 알루미늄 복합시트이다.
상기 복사열 반사층, 상기 난연 시트층 및 상기 재복사열 방호층이 접합한 두께는 1.1 내지 1.2mm이고, 중량은 320 내지 330g/㎡인 것이 바람직하다.
또한, 난연 시트층의 적어도 일부에 핫멜트 접착제 또는 핫멜트 필름을 도포하여 상기 복사열 반사층과 접착되는 라미네이트 접합층을 포함할 수 있다.
또한, 양측면이 라미네이팅 된 방염시트에 패턴이 설계될 수 있다.
종래의 방염텐트에 사용되는 방염시트는 유리섬유와 알루미늄 호일로 만들어져 복사열에는 방호가 가능하였지만 직접 화염에는 빠르게 손상을 입는 문제가 있었다. 본 발명의 일 실시예에 따른 방염시트 적층 구조체(10)는 복사열 방호뿐만 아니라 화염과 대류열에 대한 방호도 개선하였다. 또한 무게, 용적, 강도, 내구성, 사용편의성, 잠재적인 독성까지도 고려하였다.
이하, 본 발명에 관련된 방염시트 적층 구조체에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 “모듈” 및 “부”는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 발명은 방염시트 적층 구조체에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방염시트 적층 구조체를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 방염시트 적층 구조체(10)는 복사열 반사층(100), 난연 시트층(200), 재복사열 방호층(300)을 포함한다.
방염시트 적층 구조체(10)는 산불 진화를 위한 산불 진화 대원용 안전장비에 사용되는 방염시트의 구조이다.
방염시트가 사용되는 방염텐트는 산불진화대원이 산불 진화 시 산불의 급속한 전파에 의해 화염에서 빠져 나오지 못하고 둘러 쌓였을 때 생명을 구하기 위한 도구로서 사용된다.
방염텐트의 기능은 복사열을 반사하고 차가운 공기를 몇 분 동안 가둬 산불진화대원이 안에서 숨을 쉴 수 있도록 한다.
방염시트 적층 구조체(10)는 복사열 반사층(100), 난연 시트층(200), 재복사열 방호층(300)을 포함하여 알루미늄 호일과 부직포 등을 조합하여 성능을 우선시 한 기본형과 복사열 반사층(100), 난연 시트층(200)만을 포함하여, 전체 중량을 감소시킨 경량형으로 제작할 수 있다.
복사열 반사층(100)은 화염과 접촉 시 복사열을 반사한다.
복사열 반사층(100)은 필름의 적어도 일부분에 알루미늄이 증착되거나 또는 알루미늄호일이 접합된 알루미늄 복합시트이다.
복사열 반사층(100)의 상부표면필름을 두께가 두꺼운 알루미늄계 복합펠트나 두께가 얇은 상부표면필름을 복층으로 사용할 경우에는 입사하는 복사열에 대해 높은 반사율을 발휘하여 1차적으로 열을 차단하고 또 상부표면필름의 반대면이 갖는 저방사 기능으로 인하여 상부표면필름이 단열재 내부로 방출하는 복사열을 50% 내지 많게는 90%까지 줄여서 화재 시 발생되는 강한 복사열에 의한 단열재의 가열속도를 획기적으로 지연시키는 효과를 발휘하게 되므로 단열재의 내부구조를 보호하고 유지하는데 매우 효과적이어서 화재발생시 단열재의 유지시간을 연장시킬 수가 있게 됨은 물론 단열재의 난연성 시험조건에서도 보다 높은 등급의 난연성능을 얻을 수 있다.
복사열 반사층(100)은 2층 이상의 복층으로 형성할 수도 있다.
난연 시트층(200)은 복사열 반사층의 하단에 위치하며, 연쇄 연소 반응을 중단한다.
난연 섬유 소재는 섬유 제품이 불꽃에 접촉하고 있을 때는 타지만 불꽃을 제거하면 스스로 불꽃을 내면서 연소하는 것을 방지 또는 억제하도록 하는 섬유소재이다.
섬유자체가 타지 않도록 하는 것이 아니라 화재의 전파능력을 상실하게 하는 섬유로써, 섬유의 화재에 의한 질식을 막을 수 있다.
난연 시트층(200)은 산화 안정화된 PAN 섬유와, 아라미드 섬유를 혼방시킨 혼방 섬유를 포함한다.
여기서, 산화 안정화된 PAN 섬유는, PAN 섬유를 섭씨 200~240도에서 산화시킨 후 1 N NaOH 수용액에서 가수분해시켜 제조되는 oxidized-PAN 섬유(oxy-PAN)이며, 아라미드 섬유는, 시아노기(-CN)가 치환된 방향족기를 포함하는 아라미드 공중합체로 이루어진 섬유인 것이 바람직하다.
구체적으로 아라미드 섬유는, 20~26 g/d 수준의 인장강도인 파라 아라미드(p-Aramid)섬유와 열수축률이 섭씨 230~270도에서 0.001~0.99%인 메타 아라미드(m-Aramid)섬유가 혼방된 것이다.
아라미드 직물의 원재료는 두 개의 방향족 고리에 직접 연결된 아미드기(-CONH-) 결합이 85% 이상인 방향족 폴리아미드로서, 메타 아라미드(m-Aramid) 섬유와 파라 아라미드(p-Aramid) 섬유로 구분된다.
파라 아라미드 섬유는 20~26 g/d 수준의 높은 인장강도와 460~1,100 g/d 수준의 인장 탄성률을 가지면서도 다른 초고강력사에 비해 상대적으로 낮은 가격으로 인해 초고강도 섬유 시장의 70% 정도를 차지하는 대표적인 슈퍼섬유이다. 이에 비해 메타 아라미드 섬유는 강도와 탄성률은 폴리에스터와 비교될 정도로 낮은 수준이지만 섭씨 250도에서 1,000시간 노출 뒤에도 70% 이상 강도를 유지하며, 열수축률이 1% 이하일 정도로 내열성과 치수안정성이 좋다.
난연 시트층은, 산화 안정화된 PAN 섬유와, 파라 아라미드(p-Aramid)섬유, 메타 아라미드(m-Aramid)섬유가 혼방된 것이고, 상기 산화 안정화된 PAN 섬유 100중량부를 기준으로 상기 파라 아라미드 섬유는 40~60중량부이고, 상기 메타 아라미드 섬유는 40~60중량부이다.
구체적으로, Oxidized PAN 50%와 m-Aramid 25%와 p-Aramid 25%로 혼방하여 부직포를 제조하는 것이 바람직하다.
산화 안정화된 PAN 섬유는 산화안정화공정에서 PAN 섬유에 붙은 작용기(산소)를 1000℃내외에서　열을 이용하여 분해하여 제조한다. 즉 C(탄소)로 이루어진 안정한 육각형 고리를 형성할 수 있다.
oxidized-PAN 섬유(oxy-PAN)는 일반 PAN 섬유를 섭씨 240도에서 산화시킨 후 1 N NaOH 수용액에서 가수분해시켜 제조된다. 가수분해에 의하여 -COOH 기를 포함한다.
난연 시트층은, 잔염, 잔진 2s 이하 용융, 적하, 분리잔해 발생이 없도록 한다.
알루미늄은 600도에서 용융되고 탄소섬유는 산소한계지수 95로 난연성이 있다. 아라미드도 29-30으로 난연성과 방염성이 있다.
재복사열 방호층(300)은 난연 시트층의 하단에 위치하며, 방염텐트 안의 재복사로부터의 발생된 열을 방호한다.
재복사열 방호층(300)은 필름의 적어도 일부분에 알루미늄이 증착되거나 또는 알루미늄호일이 접합된 알루미늄 복합시트이다.
상기 복사열 반사층, 상기 난연 시트층 및 상기 재복사열 방호층이 접합한 두께는 1.1 내지 1.2mm이고, 중량은 320 내지 330g/㎡인 것이 바람직하다.
또한, 난연 시트층의 적어도 일부에 핫멜트 접착제 또는 핫멜트 필름을 도포하여 상기 복사열 반사층과 접착되는 라미네이트 접합층을 포함할 수 있다.
또한, 양측면이 라미네이팅 된 방염시트에 패턴이 설계될 수 있다.
종래의 방염텐트에 사용되는 방염시트는 유리섬유와 알루미늄 호일로 만들어져 복사열에는 방호가 가능하였지만 직접 화염에는 빠르게 손상을 입는 문제가 있었다. 본 발명의 일 실시예에 따른 방염시트 적층 구조체(10)는 복사열 방호뿐만 아니라 화염과 대류열에 대한 방호도 개선하였다. 또한 무게, 용적, 강도, 내구성, 사용편의성, 잠재적인 독성까지도 고려하였다.
도 3 내지 도 9는 방염시트의 열적 방호성능을 평가한 것이다.
방염텐트 및 소방관용 보호복 등의 열적 방호성능 평가는 대류열에 대한 방호(TPP)와 복사열에 의한 방호(RPP)를 평가한다.
여기서, 국산, 북미산, 유럽산은 종래의 방염시트를 이용한 방염텐트로 시험한 것이며, 기본형, 경량형은 본 발명의 일 실시예에 따른 방염시트 적층 구조체(10)를 이용한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 방염시트 적층 구조체(10)는 복사열 반사층(100), 난연 시트층(200), 재복사열 방호층(300)을 포함하여 알루미늄 호일과 부직포 등을 조합하여 성능을 우선시 한 기본형과 복사열 반사층(100), 난연 시트층(200)만을 포함하여, 전체 중량을 감소시킨 경량형으로 제작할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방염시트 적층 구조체의 화염 직접 접촉 시험 결과를 나타낸 그래프이다.
화염 직접 접촉시험 (ISO 15025) 시험은 열 및 불꽃에 대한 보호복의 한계불꽃 확산속도시험방법으로서 소재에 직접 불꽃을 접염하여 10초 동안 노출시킨 후 방염성을 평가하는 시험방법이다. 여기서, 시험 결과는 값이 낮을수록 좋다.
원단을 대상으로 하는 시험 중 화염을 직접 접촉하는 ISO 15025 시험결과는 국산 방염텐트가 잔염시간이 7.2초가 나왔으며 북미산 및 유럽산은 0초, 개발품 중 기본형은 1.9초, 경량형은 2.1초의 결과를 보여 국내산의 성능이 가장 낮다는 것을 알 수 있었고 개발품은 국내산보다 성능이 우수한 것을 알 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방염시트 적층 구조체의 TPP시험 결과를 나타낸 그래프이다.
TPP(ISO 9151)은 보호복이 불꽃에 노출시 열 전달측정 시험방법으로서 원단에 대류열을 접촉하였을 때 열이 원단을 통과하여 원단 뒤쪽의 온도를 24 ℃까지 상승시키는 데 소요되는 시간을 평가한다. 이것을 HTI(Heat Transfer Index)라고 하며 불꽃에 의한 열을 원단이 지연시키는 능력에 대한 등급을 정할 때 사용된다.
시험결과 대류열에 의한 방호를 평가하는 ISO 9151 시험에서는 국산 방염텐트기 6.5초, 북미산 11.5초, 유럽산 7.8초, 개발품 중 기본형이 12.5초 경량형이 10.7초로 기본형이 가장 우수함을 알 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 방염시트 적층 구조체의 RPP시험 결과를 나타낸 그래프이다.
RPP(ISO 6942)는 보호복이 복사열(40kw/㎡)원에 노출 시 재료 및 재료 구성품 평가시험방법으로서 원단에 복사열을 접촉하였을 때 열이 원단을 통과하여 원단 뒤쪽의 온도를 24 ℃까지 상승시키는데 소요되는 시간을 평가한다. 이것을 RHTI(Radiant Heat Transfer Index)라고 하며 복사열에 의한 열을 원단이 지연시키는 능력에 대한 등급을 정할 때 사용된다.
시험결과 복사열에 대한 방호를 평가하는 ISO 6942시험에서는 국산 방염텐트가 112.6초, 북미산 125.3초 유럽산이 114.5초 개발품 중 기본형이 241.1초, 경량형이 217.1초로 기본형과 경량형이 가장 우수하다는 것을 알 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 방염시트 적층 구조체의 TPP+RPP시험 결과를 나타낸 그래프이다.
TPP+RPP(ISO 17492)는 보호복이 불꽃 및 복사열에 동시 노출시 열 투과성을 측정하는 시험방법으로서 원단에 대류열(불꽃) 및 복사열을 접촉하였을 때 열이 원단을 통과하여 원단 뒤쪽의 온도를 24 ℃까지 상승시키는데 소요되는 시간을 평가한다. 이것을 HTI(Heat Transfer Index)라고 하며 대류열(불꽃) 및 복사열에 의한 열을 원단이 지연시키는 능력에 대한 등급을 정할 때 사용된다.
대류열과 복사열 모두에 대한 방호를 평가하는 ISO 17492시험에서는 국산 방염텐트가 8.6초 북미산이 15.5초 유럽산이 10.1초 개발품중 기본형이 16.9초 경량형이 7.5초로 기본형은 국내산 및 북미산, 유럽산에 비해 우수하다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 방염시트 적층 구조체의 화상 예측 시험 결과를 나타낸 그래프이다.
여기서, (a)는 국산, (b)는 북미산, (c)유럽산은 종래의 방염시트를 이용한 방염텐트로 시험한 것이며, (d)는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 경량형 방염시트를 이용한 것이다.
화상예측시험(ISO 13506)은 인체모형을 이용한 화상예측 시험방법으로서 인체를 모사한 마네킹에 122개의 센서를 장착하고 보호복 등을 입힌 마네킹에 84 kW/㎡의 열유속을 가했을 때 마네킹이 입는 화상의 예측정도를 추정하는 평가방법이다. 보통 인체의 전신을 100 %로 하여 2도 및 3도 화상을 입는 범위를 %로 나타낸다. 이것은 고온의 화 염에 노출되었을 때 원단이 화염으로부터 얼마나 보호 할 수 있는지 평가하는 척도의 하나로 사용된다.
실제 크기의 시험체와 마네킨을 이용한 화상예측시험에서는 국산 방염텐트가 전신에 2도 및 3도 화상을 입는 예측 비율이 88.0 %에 달했고 북미산은 0 %, 유럽산은 0%, 개발품 중 기본형은 0 %, 경량형은 33.3 %를 나타내어 국산 방염텐트가 가장 낮은 성능인 것을 알 수 있었다. 그리고 개발품 중에서 경량형은 중량을 감소시키기 위하여 두께를 줄인 결과로 기본형보다 화염에 취약한 것을 알 수 있었다. 결과적으로 국산이나 북미산, 유럽산, 방염텐트 개발품(기본형, 경량형)은 원단을 이용한 소재시험에서는 유사한 성능을 가지고 있으나 고온이 수반되는 화염시험에서는 성능차이가 큰 것을 알 수 있었다. 이는 화염이 클수록 원단의 구성에 따른 차이가 성능을 좌우한다는 것을 알 수 있었다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 방염시트 적층 구조체의 화재 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8 및 도 9는 방염시트가 적용된 방염텐트 내부의 온도변화 측정값이며 가연물에 착화한 후 5분 후에 방염텐트의 내부온도를 측정한 값을 나타낸 것이다.
도 10 본 발명의 일 실시예에 따른 방염시트 공정 방법을 나타낸 흐름도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방염시트 공정은 알루미늄, 내열원단 등을 라미네이팅 설비를 이용하여 서로 붙이고 이후 숙성 및 경화과정을 거쳐 방염텐트 원단을 만든다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 방염시트 공정 방법은 난연 시트층을 제조하는 단계(S110)에서 시작한다.
단계 S120에서 난연 시트층의 일면을 복사열 반사층으로 라미네이팅 한다.
단계 S130에서 숙성 및 경화한다. 섭씨 160도에서 5시간 정도 경화하는 것이 바람직하다.
단계 S140에서 난연 시트층의 타면을 재복사열 방호층으로 라미네이팅 한다.
단계 S150에서 숙성 및 경화한다. 섭씨 160도에서 5시간 정도 경화하는 것이 바람직하다.
단계 S160에서 양측면이 라미네이팅 된 상기 방염시트에 패턴을 설계한다.
단계 S170에서 방염시트를 봉제하며 본 발명의 일 실시예에 따른 방염시트 공정 방법은 종료된다.
단계 S130과 단계 S150에서 난연 시트층의 일면을 라미네이팅 하는 단계는, 난연 시트층의 적어도 일부에 핫멜트 접착제 또는 핫멜트 필름을 도포하여 상기 복사열 반사층을 접착한다.
경량형 제작의 경우 방염텐트 제조공정상에 있어서 라미네이팅시 접착방식을 전면도포방식에서 그라비아 방식을 통해 접착제 양을 총 130 ~ 150 gms 감소하여 80 ~ 90 gsm 정도로 한 경우 제품의 방염텐트 무게를 최소 200 g 경량화 할 수 있을 것으로 예상되어 기본형보다 경량화 될 것으로 판단된다.
또한 방염텐트 제조 시 패턴 캐드 프로그램을 활용하여 최적 텐트원단 패턴을 설계를 하면 방염텐트의 원단 소요량을 현용대비 약 20% 를 절감할 수 있다.
패턴은 방염텐트의 일정한 양식이나 유형, 기본 모형을 바탕으로 소재의 특성과 기타 요소를 고려하여 패턴을 설계한다.
방염텐트 원단을 라미네이팅시 전면접착방식에서 그라비아 접착방식으로 변경 시에 접착제 양을 줄이므로 전체중량에서 약 200 g 정도 경량화 할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허 청구 범위에 기재된 내용과 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.
10: 방염시트 적층 구조체
100: 복사열 반사층
200: 난연 시트층
300: 재복사열 방호층

Claims (14)

  1. 방염텐트에 사용되는 방염시트 적층 구조체에 있어서,
    화염과 접촉 시 복사열을 반사하는 복사열 반사층;
    상기 복사열 반사층의 하단에 위치하며, 연쇄 연소 반응을 중단하는 난연 시트층; 및
    상기 난연 시트층의 하단에 위치하며, 상기 방염텐트 안의 재복사로부터의 발생된 열을 방호하는 재복사열 방호층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 방염시트 적층 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복사열 반사층은,
    필름의 적어도 일부분에 알루미늄이 증착되거나 또는 알루미늄호일이 접합된 알루미늄 복합시트인 것을 특징으로 하는 방염시트 적층 구조체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 난연 시트층은,
    산화 안정화된 PAN 섬유와, 아라미드 섬유를 혼방시킨 혼방 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 방염시트 적층 구조체.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 산화 안정화된 PAN 섬유는,
    PAN 섬유를 섭씨 200~240도에서 산화시킨 후 1 N NaOH 수용액에서 가수분해시켜 제조되는 oxidized-PAN 섬유(oxy-PAN)이며,
    상기 아라미드 섬유는, 시아노기(-CN)가 치환된 방향족기를 포함하는 아라미드 공중합체로 이루어진 섬유인 것을 특징으로 하는 방염시트 적층 구조체.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 아라미드 섬유는,
    20~26 g/d 수준의 인장강도인 파라 아라미드(p-Aramid)섬유와 열수축률이 섭씨 230~270도에서 0.001~0.99%인 메타 아라미드(m-Aramid)섬유가 혼방된 것을 특징으로 하는 방염시트 적층 구조체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 난연 시트층은,
    상기 산화 안정화된 PAN 섬유와, 파라 아라미드(p-Aramid)섬유, 메타 아라미드(m-Aramid)섬유가 혼방된 것이고, 상기 산화 안정화된 PAN 섬유 100중량부를 기준으로 상기 파라 아라미드 섬유는 40~60중량부이고, 상기 메타 아라미드 섬유는 40~60중량부인 것을 특징으로 하는 방염시트 적층 구조체.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복사열 반사층과 상기 난연 시트층이 접합한 두께는 1.0 내지 1.1mm이고, 중량은 210 내지 220g/㎡인 것을 특징으로 하는 방염시트 적층 구조체.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 복사열 반사층, 상기 난연 시트층 및 상기 재복사열 방호층이 접합한 두께는 1.1 내지 1.2mm이고, 중량은 320 내지 330g/㎡인 것을 특징으로 하는 방염시트 적층 구조체.
  9. 화염과 접촉 시 복사열을 반사하는 복사열 반사층;
    상기 복사열 반사층의 하단에 위치하며, 연쇄 연소 반응을 중단하는 난연 시트층;
    상기 난연 시트층의 하단에 위치하며, 화염과 접촉 시 복사열을 반사하는 재복사열 방호층; 및
    상기 난연 시트층의 적어도 일부에 핫멜트 접착제 또는 핫멜트 필름을 도포하여 상기 복사열 반사층과 접착되는 라미네이트 접합층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 방염시트 적층 구조체.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복사열 반사층은,
    필름의 적어도 일부분에 알루미늄이 증착되거나 또는 알루미늄호일이 접합된 알루미늄 복합시트이고,
    상기 난연 시트층은,
    산화 안정화된 PAN 섬유와, 아라미드 섬유를 혼방시킨 혼방 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 방염시트 적층 구조체.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 산화 안정화된 PAN 섬유는,
    PAN 섬유를 섭씨 200~240도에서 산화시킨 후 1 N NaOH 수용액에서 가수분해시켜 제조되는 oxidized-PAN 섬유(oxy-PAN)이며,
    상기 아라미드 섬유는, 시아노기(-CN)가 치환된 방향족기를 포함하는 아라미드 공중합체로 이루어진 섬유이고, 20~26 g/d 수준의 인장강도인 파라 아라미드(p-Aramid)섬유와 열수축률이 섭씨 230~270도에서 0.001~0.99%인 메타 아라미드(m-Aramid)섬유가 혼방된 것을 특징으로 하는 방염시트 적층 구조체.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 난연 시트층은,
    상기 산화 안정화된 PAN 섬유와, 파라 아라미드(p-Aramid)섬유, 메타 아라미드(m-Aramid)섬유가 혼방된 것이고, 상기 산화 안정화된 PAN 섬유 100중량부를 기준으로 상기 파라 아라미드 섬유는 40~60중량부이고, 상기 메타 아라미드 섬유는 40~60중량부인 것을 특징으로 하는 방염시트 적층 구조체.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 복사열 반사층과 상기 난연 시트층이 접합한 두께는 1.0 내지 1.1mm이고, 중량은 210 내지 220g/㎡인 것을 특징으로 하는 방염시트 적층 구조체.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 복사열 반사층, 상기 난연 시트층 및 상기 재복사열 방호층이 접합한 두께는 1.1 내지 1.2mm이고, 중량은 320 내지 330g/㎡인 것을 특징으로 하는 방염시트 적층 구조체.
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