[실험 레포트] 직물의 난연가공, 수직법(KSK 0585)

난연가공과 수직법

1. 실험 목적

직물에 난연가공을 한 뒤 수직법을 통해 직물의 난연성을 확인한다.

 

2. 실험 이론

1) 연소

① 연소

- 가연물이 산소와 반응하여 열과 빛을 동반하는 급격한 산화반응.

- 연소의 3요소: 연료(연소할 물질), 열(발화원), 산소

 

② 기체의 연소

- 확산연소: 화염의 안정범위가 넓고 역화(불꽃이 역류하는 현상)의 위험이 없는 연소 상태(수소, 아세틸렌, 프로판, 부탄 등)

- 폭발연소: 밀폐된 용기에 공기와 혼합가스가 있을 때 점화되면 연소속도가 증가하여 폭발적으로 연소하는 현상

 

③ 고체의 연소

- 표면연소: 열분해에 의해 가스를 발생시키지 않고 물질 자체가 연소하는 현상(목탄, 숯 등)

- 분해연소: 열분해에 의해 발생된 가스가 공기와 혼합하여 연소하는 현상(석탄, 종이, 플라스틱 등)

- 증발연소: 고체를 가열하면 액체가 되고, 일정온도가 되면 기화하는 연소 현상(황, 나프탈렌, 왁스, 파라핀 등)

- 자기연소(내부연소): 물질이 가연물과 산소를 동시에 가져 가연물이 연소하는 현상(니트로셀룰로오스)

 

④ 액체의 연소

- 증발연소: 휘발유, 등유와 같이 액체를 가열하면 증기가 되어 증기가 연소하는 현상

- 액적연소: 버너 등을 사용하여 액체의 입자를 안개상으로 분출하여 연소하는 현상

 

 

2) 방염 이론

① 피복 이론(coating theory): 방염제가 연소온도 근처에서 피막을 형성하여 공기 중의 산소 공급을 차단, 피막은 500도에서 안정해야 하고 특별한 경우에만 피복이론 적용 가능

 

② 가스 이론(gas theory): 섬유소의 열분해 생성물인 가연성 가스를 열분해에 의해 발생하는 불연성 가스로 희석하여 가연성 가스의 연소를 방지

 

③ 열적 이론(theraml theory): 방염가공제가 용융 또는 승화 시 심한 흡열 반응인 경우 불꽃의 열에너지가 방염가공제의 이러한 상변화에 소비되어 버림으로써 섬유의 열분해 방지

 

④ 촉매탈수 이론(catalytic dehydration theory): 강한 탈수 작용을 하는 물질을 생성하는 방염제를 사용하여 탄소 및 H2O의 연소를 촉진

 

⑤ 화학적 이론: 방염가공제나 방염가공제의 분해생성물이 화학적 반응을 하여 연소 기구를 변화시킴

 

 

3) 수직법(KSK 0585)

직물의 크기 70X300mm, 불꽃의 길이 40mm, 연소 시간 12초의 조건에서 실험을 진행하는 방식으로 잔염시간(가열을 종료했을 때부터 시료에 불꽃이 지속되는 시간), 잔진시간(가열을 종료했을 때 시료가 불꽃을 내지 않고 연소를 지속하는 시간), 탄화거리(탄화 부분의 최대거리)를 측정할 수 있다. 탄화 길이 측정 방법은 직물에 추를 달고 늘어뜨려 찢어진 길이를 측정하는 방식이다. 특별한 조건이 없는 경우 경사, 위사 방향으로 5회씩 측정하여 잔염시간, 잔진시간, 탄화길이, 추의 하중을 표시한다. 천의 질량에 따라 추를 달리한다.

 

천의 질량	추에 의해 가해지는 힘
g/m^2	N
68이상 203미만	1.11
203이상 509미만	2.23
509이상 780미만	3.33
780이상	4.45

 

3. 실험 재료

면직물: 경사방향 70X300mm 1장, 위사방향 70X300mm 1장(수직법 측정), 60X100mm 1장(LOI 측정), Pyrovatex CP 방염제, 유연제, P2O5(탈수제), MgCl2 6H2O(촉매), semidurable 가공제

 

* 가공제 종류에는 일시적 가공제, semidurable 가공제, 내구성 가공제가 있고 실험에서는 세탁내구성이 좋은 semidurable 가공제를 활용하였다.

 

4. 실험 과정

1) 난연 가공

① 시료를 크기에 맞게 잘라 준비한다.

② 처리액: 방염제 300g, 유연제 7.5g, 인산 30g, MgCl 6H2O 1.5g을 물에 녹여 1.5L를 만든다.

③ 처리액 1.5L에 시료를 1장씩 10분간 침지

④ 처리액에 면섬유가 잘 스며들 수 있도록 padding

⑤ 100도에서 20분간 건조

⑥ 160도에서 2분간 큐어링

 

 

2) 수직법

① 시료 70X300mm를 홀더에 수직 상태로 고정한다.

② 탄화시간을 12초로 맞추고 점화한다.

③ 탄화시간이 종료되면 잔염, 잔진시간을 측정한다.

 

수직법 측정 모습