[논문]수용성 Cyclcophosphazene 유도체를 이용한 견섬유의 이중경화형 방염가공

김정환; 백지윤; 장진호

doi:10.5764/tcf.2022.34.4.217

수용성 Cyclcophosphazene 유도체를 이용한 견섬유의 이중경화형 방염가공
Dual-curable Flame-Retardant Finish of Silk Fabrics Using a Water-soluble Cyclophosphazene Derivative 원문보기

韓國染色加工學會誌 = Textile coloration and finishing, v.34 no.4, 2022년, pp.217 - 223

김정환 (금오공과대학교 소재디자인공학과) , 백지윤 (금오공과대학교 소재디자인공학과) , 장진호 (금오공과대학교 소재디자인공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Flame-retardant finished silk fabrics could release carcinogenic formaldehyde resulting from the conventional finishing agents. New water-soluble cyclophosphazene derivative can be used as a formaldehyde-free flame retardant for the silk protein. Dichloro tetrakis{N-[3-dimethylamino)propyl]methacrylamido}cyclophosphazene(DCTDCP) can be cured by heat or UV irradiation as a durable flame retardant for the silk fabrics. Treatment conditions were optimized including curing temperature and time, finishing formulations, and UV energy. At the 30% DCTDCP application, peak HRR and THR decreased by 42.6% and 49.6% respectively compared to the pristine silk fabrics. Also char residue increased up to 48% from 11% indicating solid-phase retarding mechanism. The flame-retardant silk fabrics showed a LOI of 31.1 and the washed sample maintained a LOI of 26.8 even after ten laundering cycles.

주제어

표/그림 (9)

그림 Scheme 1. Crosslinked silk fibers with DCTDCP.
그림 Figure 1. Effect of DCTDCP concentration on add-on and LOI.
그림 Figure 2. SEM images of FR silk fabrics; (a) untreated, (b) DCTDCP 20%, (c) DCTDCP 30%.
표 Table 1. EA and ICP data of FR silk fabrics
그림 Figure 3. TGA themodiagrams of FR silk fabrics.
그림 Figure 4. HRR curves of the FR silk fabrics.
표 Table 2. TGA data of FR silk fabrics
표 Table 3. The MCC data of the FR silk fabrics
그림 Figure 5. Effect of laundering cycles on the LOI.

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 친환경 인계 방염제인 다관능성 사이클로포스 파젠 유도체를 이용하여 견섬유에 대한 내구성 방염가공을 실시하였다. 고착률과 한계산소지수를 측정하여 가공 직물의 방염효율도를 평가하였다.

제안 방법

본 연구에서는 친환경 인계 방염제인 다관능성 사이클로포스 파젠 유도체를 이용하여 견섬유에 대한 내구성 방염가공을 실시하였다. 고착률과 한계산소지수를 측정하여 가공 직물의 방염효율도를 평가하였다. 또한 열중량 분석(TGA)으로 열분해 온도, 잔류탄화물 양, Nr(residue number)을 분석하였고, 마이크로 연소(MCC)를 통해 최대 발열 속도(peak HRR)와 총 발열량(THR)을 분석하였다.
가공직물의 인 함량은 유도결합 플라즈마 분광계(Optima 7300DV, Varian, USA)로 분석하였다. 또한 FE-SEM(JSM 6500F, JEOL, Japan)을 사용하여 FR 견섬유의 표면 미세 구조를 관찰하였다.
또한 열중량 분석(TGA)으로 열분해 온도, 잔류탄화물 양, Nr(residue number)을 분석하였고, 마이크로 연소(MCC)를 통해 최대 발열 속도(peak HRR)와 총 발열량(THR)을 분석하였다. 또한 방염가공한 견섬유의 세탁 전∙후 원소분석을 통해 세탁내구성도 평가하였다.
고착률과 한계산소지수를 측정하여 가공 직물의 방염효율도를 평가하였다. 또한 열중량 분석(TGA)으로 열분해 온도, 잔류탄화물 양, Nr(residue number)을 분석하였고, 마이크로 연소(MCC)를 통해 최대 발열 속도(peak HRR)와 총 발열량(THR)을 분석하였다. 또한 방염가공한 견섬유의 세탁 전∙후 원소분석을 통해 세탁내구성도 평가하였다.
마이크로연소열량계를 통해 가공된 직물의 연소성을 평가하였으며, 연소열량 곡선을 통해 최대 발열 속도(Peak HRR), 총 발열량(THR) 및 최대 연소 온도(Peak HR temperature)를 구하였다(Table 3, Figure 4).
자외선 조사 및 고열에 의해 반응할 수 있는 이중경화형 방염가공제인 DCTDCP를 이용하여 견직물에 내구성 방염 가공을 실현하였다. 사용한 가공제와 관련하여 고착율, LOI, 세탁 내구성, 열분해 및 연소 특성을 조사하였다. DCTDCP를 30%로 가공한 경우 LOI가 31.
자외선 조사 및 고열에 의해 반응할 수 있는 이중경화형 방염가공제인 DCTDCP를 이용하여 견직물에 내구성 방염 가공을 실현하였다. 사용한 가공제와 관련하여 고착율, LOI, 세탁 내구성, 열분해 및 연소 특성을 조사하였다.

이론/모형

가공된 직물의 방염성 측정 방법은 한계산소지수측정기(Ysuda Seiki Sesakusho Ltd., Japan)를 이용하여 연소가 지속되기 위해 필요한 최소 산소 부피 함량 비인 한계산소지수(Limiting Oxygen Index, LOI)를 ISO 4589:2000에 따라 측정하였다. 방염효율도(EFF)는 FR 직물의 1% 인(P) 함량 당 LOI의 증가량이다.
방염효율도(EFF)는 FR 직물의 1% 인(P) 함량 당 LOI의 증가량이다. 방염 가공된 직물의 세탁 내구성은 Launder-O-meter(Daelim, Korea)를 사용하여 AATCC TM 61-20062A에 제시된 방법에 따라 평가하였다.
세탁 내구성은 AATCC TM 61법에 의한 반복 세탁 후 LOI 변화를 통해 조사하였다(Figure 5). DCTDCP 20% 처리한 직물의 경우 5회 세탁 후 LOI가 25.

성능/효과

사용한 가공제와 관련하여 고착율, LOI, 세탁 내구성, 열분해 및 연소 특성을 조사하였다. DCTDCP를 30%로 가공한 경우 LOI가 31.1이고 10회 세탁 후에도 26.8을 유지하여 내구성을 갖는 방염가공이 가능하였다. 방염제의 열분해에 의해 발생한 인산이 견섬유의 탈수 및 가교하여 잔류 탄화물 양을 증가시키고 가연성 기체의 양을 감소시켜 총 연소열도 감소시켜 방염성이 부여될 수 있음을 확인하였다.
2%로 증가하였다. 따라서 방염가공은 인산에 의한 탈수 및 가교 반응에 의해 최대 연소온도와 속도를 감소시켜 총 연소열이 감소됨을 확인하였다. 방염가공된 직물은 비가연성 물질과 잔류 탄화물의 양을 증가시켜 열분해 및 화재 전파에 필요한 전체 연소열을 획기적으로 감소시키는 것으로 판단된다.
방염가공 전∙후 견섬유의 인 함량을 보면(Table 1), DCTDCP 농도를 30%까지 증가시키면서 처리한 경우 고착률 25%이었으나 10회 세탁 후 21%로 감소하여 약 17% 감소하였다. 또한 DCTDCP 30% 처리농도에서 LOI가 31.0에서 26.8로 약 14% 감소하여 방염가공 효과가 10회 세탁까지 유지되는 것을 알 수 있다. 이는 DCTDCP가 견 피브로인의 아미노산 잔기 중 아미노기와 치환반응(Scheme 1) 또는 Michael 첨가반응을 통해 공유결합에 의한 가교구조가 형성되어 세탁과정에서 탈락되지 않는 것으로 판단된다.
방염가공된 직물은 비가연성 물질과 잔류 탄화물의 양을 증가시켜 열분해 및 화재 전파에 필요한 전체 연소열을 획기적으로 감소시키는 것으로 판단된다. 또한 가공제 분해로 생성된 인과 질소는 견섬유의 열분해 경로를 효과적으로 변경시켜 연소에 의한 총 발열량을 줄임으로써 견섬유의 가연성을 효율적으로 억제할 수 있다는 것을 알 수 있다.
방염가공 전∙후 견섬유의 인 함량을 보면(Table 1), DCTDCP 농도를 30%까지 증가시키면서 처리한 경우 고착률 25%이었으나 10회 세탁 후 21%로 감소하여 약 17% 감소하였다. 또한 DCTDCP 30% 처리농도에서 LOI가 31.
8을 유지하여 내구성을 갖는 방염가공이 가능하였다. 방염제의 열분해에 의해 발생한 인산이 견섬유의 탈수 및 가교하여 잔류 탄화물 양을 증가시키고 가연성 기체의 양을 감소시켜 총 연소열도 감소시켜 방염성이 부여될 수 있음을 확인하였다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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