KR101039824B1 - 폴리에스테르 절연시트 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리에스테르 절연시트 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 다수 개의 다발로 이루어진 폴리에스테르 섬유로 베이스 직물을 직조하는 제직단계, 상기 전처리가공된 베이스 직물을 비할로겐성 난연제와 물이 일정한 비율로 혼합된 혼합액에 함침시킨 후 이를 꺼내어 건조시키는 난연성부가단계 및 상기 난연성이 부가된 베이스직물의 표면 또는 이면 중 어느 하나 이상의 면에 표면경화수지를 코팅한 후 표면가교를 시키는 표면가공단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 졀연시트의 제조방법과 상기 제조방법에 의해 제조된 폴리에스테 절연시트에 관한 것이다.

본 발명에 의한 폴리에스테르 절연시트의 제조방법은 기존에 절연시트로 많이 사용되던 폴리카보네이트 절연시트에 비해 절연 효과는 동등하게 유지되면서도 단위면적당 생산비가 현저히 낮아 고가의 폴리카보네이트 절연시트를 대체할 수 있는 절연시트를 제공하며, 상기 제조방법에 의해 제조된 폴리에스테르 절연시트는 상기 폴리카보네이트 절연시트에 비해 저렴하면서도 화학적으로 안정적일 뿐만 아니라 고가의 폴리카보네이트 절연시트의 대용품으로 기존에 사용되어 오던 절연개스킷에 비해 뛰어난 물리적 물성을 가지고 있어 다양한 기재의 형태 및 조건에 맞추어 절연시트로 사용이 가능하다는 장점이 있다.

폴리에스테르, 절연, 절연시트, 비할로겐성 난연제

Description

폴리에스테르 절연시트 및 그 제조방법{POLYESTER SHEET FOR INSULATING AND MANUFACTURING PROCESS THEREOF}

본 발명은 폴리에스테르 절연시트 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 폴리에스테르 섬유로 직조된 베이스 직물에 난연성을 부가한 후 직물의 표면에 표면경화수지를 코팅하여 표면가공을 시켜 제조되는 폴레에스테르 절연시트의 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 폴리에스테르 절연시트에 관한 것이다.

현재 대두되고 있는 국제적인 친환경 정책과 관련하여, 각종 전기, 전자기기에 사용되는 재료와 부품에 대한 유해물질 규제가 강화되고 있는 실정이다. 이러한 환경규제 정책을 효과적으로 만족시킬 수 있으며, 저렴하면서도 기존의 난연성 절연시트 제품이 가지는 전기절연성, 내열성, 난연성은 동등한 수준으로 유지되며 물리적 화학적 물성이 우수한 폴리에스테르 절연시트를 개발하고자 한다.

절연시트 혹은 절연패드의 제작에 필요한 필름 또는 직조물에 있어서 요구되는 가장 중요한 기본적 성질은 절연성 및 내전압성이다. 이러한 기본적인 성질 이외에도 환경오염에 영향이 없도록 UL 94 V-0 등급의 비할로겐성의 난연성이 요구되며, 전해물 등의 오염물에 대한 특성 변화율인 CTI 및 온도변화에 대한 형태 및 치 수안정성인 RTI가 우수하여야 한다. 특히 기존의 절연시트 제조용 재질로 널리 사용되어 오던 고가의 폴리카보네이트는 절연특성은 우수하나 고가이며 전해물 등 화학적 오염물질에 대한 내화학성이 떨어진다는 치명적인 약점이 있으며 굳기(stiffness)가 너무 세어 기재에 따라 유연하게 탄력적으로 사용하기가 곤런하다는 문제점이 있었으므로 이의 대용품에 대한 개발의 필요성이 계속적으로 대두되었다.

한편, 상기 폴리카보네이트 절연시트의 대용품으로, 50~70 데니어의 굵기를 가지는 실을 이용하여 두께 0.1~0.11mm의 1:1 평직직물 원단을 제직, 염색한 후 일측면에 비할로겐성 난연제가 포함된 핫멜트 접착제를 도포하여 1차가공을 하고 이후 두께를 조정하기 위하여 난연성을 가진 부직포 또는 발포우레탄 폼을 중심으로 하여 부직포 또는 발포우레탄 폼의 표면과 이면에 각각 핫멜트 접착제가 도포된 1:1 평직직물을 함께 합포시켜 하부로부터 상부를 향하여 평직직물-핫멜트-부직포 또는 발포우레탄 폼-핫멜트-평직직물의 순서대로 순차적으로 누적 접착되어 제조되는 절연개스킷이 개발되어 부분적으로 사용되고 있는데, 상기 절연개스킷은 폴리카보네이트 절연시트에 비해 상대적으로 생산비가 낮아 저렴하기는 하나 제조공정이 복잡하다는 단점이 있으며, 특히 합포과정을 거치게 되면 내부에는 난연물질이 존재하나 정작 난연성이 요구되는 외측면에서는 난연가공이 되어 있지 않아 절연시트에 요구되는 성질 중 난연성 기준을 만족시킬 수 없다는 문제점이 여전히 남아 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,

본 발명은 생산비가 고가인 폴리카보네이트 절연시트에 비해 절연성 및 내전압성 효과는 동등하면서도 단위면적당 생산비가 현저하게 저렴하며, 폴리카보네이트 절연시트에 비해 내화학성이 뛰어나며 물리적 성질이 우수한 폴리에스터테르 절연시트 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

아울러, 본 발명은 기존에 폴리카보네이트 절연시트의 대용품으로 사용되던 절연개스킷의 제조방법에 비해 제조공정이 간단하여 상대적으로 단위면적당 생산비가 낮을 뿐만 아니라 난연성이 그 절연시트의 표면에 부가되어 있어 절연시트에 요구되는 물리적, 화학적 물성을 만족시키는 폴리에스테르 절연시트 및 그 제조방법을 제공함에 다른 목적이 있다.

본 발명에 의한 폴리에스테르 절연시트의 제조방법은, 다수 개의 다발로 이루어진 폴리에스테르 섬유로 베이스 직물을 직조하는 제직단계; 상기 전처리가공된 베이스 직물을 비할로겐성 난연제와 물이 일정한 비율로 혼합된 혼합액에 함침시킨 후 이를 꺼내어 건조시키는 난연성부가단계; 및 상기 난연성이 부가된 베이스직물의 표면 또는 이면 중 어느 하나 이상의 면에 표면경화수지를 코팅한 후 표면가교를 시키는 표면가공단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이대, 상기 폴리에스터섬유의 굵기는 경사는 50~500데니어, 위사는 75~750데 니어인 것이 바람직하며, 실의 굵기와 제직방법을 다양하게 변형시킴으로써 베이스 직물의 두께를 조절할 수 있는데, 이때 베이스 직물의 두께는 0.1~0.8mm 인 것이 절연시트로서의 요구조건에 적합하다.

한편, 상기 난연성부가단계에서는 1차적으로 베이스 직물에 난연성을 부가하기 위한 단계이다. 이때 사용되는 혼합액은 물 60~90중량%와 비할로겐성 난연제 10~40중량%가 혼합되어 조성되는 것이 바람직한데, 난연제의 종류에 따라 난연제와 혼합되는 물의 양을 상대적으로 조절시킬 수 있다. 따라서 난연성부가단계에서는 혼합액이 액상인 점 및 그 점도를 고려하여 베이스 직물을 혼합액에 함침시켜 코팅시키는 방식으로 난연성을 부가하게 된다.

한편, 혼합액에 사용되는 난연제는 비할로겐성 난연제로서 환경오염에 원인이 되는 물질을 방출시키지 않는 것이어야 하는데, 구체적으로는 인계, 안티몬계, 넌 포르말린 멜라민계, 수산화마그네슘, 수산화알루미늄 중 어느 하나 이상을 선택하여 사용할 수 있다.

표면가공단계는 난연성이 부가된 베이스 직물의 표면에 굳기(stiffness)와 절연성을 향상시키기 위하여 시행되는 단계로서 부수적으로는 베이스 직물이 직조되면서 표면에 생성되는 공극을 메우고 표면을 균일하게 함으로써 절연성을 높이기 위한 단계이다. 이때 사용되는 표면경화수지는 모듈러스가 높은 섬유코팅용 폴리우레탄계 수지와 비할로겐성 난연제가 혼합된 것, 폴리카보네이트 수지와 비할로겐성 난연제가 혼합된 것 또는 실리콘 계열 절연수지와 비할로겐성 난연제가 혼합된 것 중 어느 하나인 것을 사용하게 된다.

이때, 표면가공단계에서 표면경화수지를 코팅하는 방법으로는 그 재질적 특성상 나이프 코팅을 하는 것이 생산성이 높아 바람직하다. 한편, 고온에서 수지의 표면경화현상이 발생하므로 표면가공단계를 할 때의 온도는 130~210℃인 것이 좋으며 바람직하게는 150℃를 유지하는 것이 바람직하다. 아울러, 환경오염물질을 방출하지 않고 국제적인 난연성 절연시트로서 기본적으로 요구되는 성질을 만족시키기 위하여 표면경화수지에도 난연제를 혼합하여야 하는데, 상기 난연성부가단계에서 사용한 것과 같은 비할로겐성 난연제를 사용하는 것이 바람직하다. 이때 난연제 중 특히 인계 난연제를 사용하는 경우에는 코팅이 되어 표면경화가 이루어지면 표면에서 활성화된 인이 표면 주위의 산소와 결합하여 일종의 막을 형성시켜 공기 중의 산소가 막을 투과되지 않도록 함으로써 난연성 및 절연성을 부여하게 된다.

아울러, 본 발명에 의한 폴리에스테르 절연시트를 제조하는 방법은 상기 제직단계 이후에 베이스 직물을 정련 수세하고 일정한 색으로 염색시킨 후 건조시키는 전처리가공단계가 더 포함되어 구성되는 것을 다른 특징으로 한다. 상기 전처리가공단계는 절연시트로서 요구되는 색상에 따라 검정색 또는 흰색으로 염색을 하게 되며 난연성부가단계에서 난연제가 혼합된 혼합액에 함침시키기 전에 미리 그 표면을 깨끗하게 하여 난연성이 제대로 표면에 부가될 수 있도록 하는 단계이다.

또한, 본 발명에 의한 폴리에스테르 절연시트를 제조하는 방법은, 상기 전처리가공단계 이후에는 압착롤러에 전처리가공된 베이스 직물을 통과시켜 열압착을 시켜 불균일한 베이스 직물의 두께를 균일하게 조정하는 두께조정단계가 더 포함되어 구성되는 것이 바람직하다. 이는 베이스 직물의 두께를 균일하도록 미리 조정함 으로써 전 면적에 난연성 및 절연성을 고르게 부여시키기 위하여 미리 베이스 직물의 표면과 이면을 그 두께가 일정해지도록 압착롤러를 통해 열압착을 시켜 조정하게 된다. 따라서, 두께조정단계를 미리 거치게 되면 이 단계를 거치지 않는 경우에 생산된 절연시트와 비교하여 볼 때 전체 면적에서 고르게 일정한 수준의 난연성 및 절연성을 보유하게 되어 제품 품질을 일정하게 유지할 수 있게 한다.

본 발명의 다른 관점인 폴리에스테르 절연시트는 상기 제조방법 중 어느 하나의 제조방법에 의해 제조된 것을 또 다른 특징으로 한다.

본 발명에 의한 폴리에스테르 절연시트는 기존에 절연시트로 많이 사용되어오던 고가의 폴리카보네이트 절연시트에 비해 절연성 및 내전압성 효과는 동등하면서도 단위면적당 생산비가 현저하게 저렴하며 전해물질 등에 의한 오염 등 내화학성이 뛰어나며 물리적 성질이 우수하며, 폴리카보네이트 절연시트의 대용품으로 부분적으로 사용되던 절연개스킷에 비해 난연성을 만족시킬 뿐만 아니라 물리적 성질이 우수하다는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의한 폴리에스테르 절연시트의 제조방법은 폴리카보네이트 절연시트를 제조하는 방법에 비해 현저하게 저렴하게 동등한 효과를 가지는 절연시트를 제조하여 제공할 수 있으며, 합포에 의해 절연개스킷을 제조하는 방법에 비해 그 제조공정이 간단하여 단위면적당 생산비가 절연개스킷의 그것에 비해 상대적으로 저렴하다는 장점이 있다.

이하 첨부된 도면을 통하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 폴리에스테르 절연시트의 제조공정 전체를 도시한 공정도이다.

제직공정(S100)은 폴리에스테르 섬유사로 베이스 직물을 제직하는 단계이다. 이때 사용되는 폴리에스테르 섬유사는 다수 개의 다발로 이루어지는 것이 물리적 물성을 만족시킬 수 있다는 점에서 바람직하다. 한편 용도에 따라 베이스 직물의 두께를 조절하여 제직을 하여야 하는데, 통상적인 절연시트의 제조에 요구되는 베이스 직물의 두께는 0.1~0.8 mm이다. 이때 베이스 직물의 두께는 실의 굵기와 기본 직조방식(평직, 능직, 주자직)의 변형을 통한 조직의 변화로 조정이 가능한데, 베이스 직물의 두께가 0.1mm인 경우에 실의 굵기는 위사와 경사 모두 50~75데니어인 것을 사용하며, 베이스 직물의 두께가 0.25mm인 경우에는 경사는 75데니어이고 위사는 150, 225, 300 데니어 중 어느 하나의 굵기를 가지는 것을 선택하여 사용할 수 있다. 한편 베이스 직물의 두께가 0.5mm인 경우에는 경사는 150데니어이고 위사는 500데니어인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 한편 참고적으로 두께가 1mm으로서 상당히 두껍게 직조하는 경우에는 경사는 500데니어이고 위사는 750데니어인 것을 사용하게 된다. 이때 실의 굵기는 직조 방식을 어떤 방식을 선택하는지 여부에 따라 상기 위사와 경사로 사용되는 범위 내에서 선택적으로 선별하여 사용할 수 있다.

상기 제직공정(S100) 이후에는 베이스 직물을 정련 수세하고 검은색 또는 흰 색으로 필요에 따라 염색시킨 후 건조시키는 전처리가공단계(S200)를 통해 베이스 직물을 후처리 가공을 하게 된다. 이때 통상적으로는 절연시트로 사용되기 위하여 검은색으로 염색한다.

상기 전처리가공단계(S200)를 거친 이후에는 베이스 직물의 전면에 골고루 난연성 및 절연성을 부가시키기 위하여 두께조정단계(S300)를 거치게 된다. 두께조정단계(S300)는 압착롤러 사이로 상기 전처리 가공된 베이스 직물을 통과시켜 열압착을 통해 그 두께가 일정하도록 조정을 하게 된다. 상기 두께조정단계(S300)를 거친 베이스 직물의 경우 직조 후에 그 표면에 공극이 발생되는 것이 최소화되므로 차후 난연성을 부가하기 위하여 난연제가 혼합되어 있는 혼합액에 함침시키거나 그 표면에 표면경화를 시키는 경우에 직물 전체의 표면에 골고루 함침 또는 코팅되어 전 면적에 걸쳐 일정하고 균일하게 절연성 및 난연성을 가지는 폴리에스테르 절연시트를 제조할 수 있도록 한다.

상기 두께조정단계(S300)까지 거친 베이스 직물은 그 표면에 난연성을 부가시키기 위하여 비할로겐성 난연제를 물과 혼합하여 만들어진 혼합액에 함침시키게 되는 난연성부가단계(S400)를 거치게 된다. 필요에 따라 베이스 직물의 표면 또는 이면 중 어느 일면에만 난연성을 부가하는 경우에는 상기 혼합액에 함침을 시키는 방법 보다는 표면에 혼합액을 코팅시키는 방법을 채택할 수 있다. 물론 표면과 이면 모두에 난연성 가공을 하는 경우에는 난연제가 혼합된 혼합액에 베이스 직물을 함침시켜 난연성을 부가하는 것이 바람직하다.

상기 난연성부가단계(S400)를 거쳐 난연성이 표면과 이면에 부가되어 있는 베이스 직물에 대해서는 굳기를 부여하고 절연시트로서의 역할을 하기 위한 절연성을 부가시키기 위하여 표면가공단계(S500)를 거치게 된다. 표면가공단계는 물리적으로 일정한 수준 이상의 굳기(stiffness)를 가지도록 하며 절연성을 향상시키기 위한 것이 주목적이며, 부수적으로는 베이스 직물이 가지고 있는 공극을 추가적으로 메우기 위함이다.

통상적으로 폴리에스테르 절연시트를 제조할 경우에는 표면경화수지로는 섬유코팅용 폴리우레탄계 수지와 비할로겐성 난연제가 혼합된 것을 사용하게 되며, 폴리우레탄 수지의 점도 등을 고려하여 나이프 코팅방법을 통해 코팅을 하는 것이 좋다. 한편 코팅된 수지의 표면경화를 유도하기 위하여 150℃의 고온에서 상기 표면가공단계를 시행하는 것이 바람직하다.

상기 각 단계를 순차적으로 거쳐 최종적으로 각종 전자제품에 부품으로 사용되는 점착절연시트의 반가공상태인 폴리에스테르 절연시트가 생산된다.

한편, 본 발명에 의한 제조방법에 의해 제조된 폴리에스테르 절연시트는 점착제가 표면에 발라져 후처리 가공된 후에 LCD또는 LED를 백라이트로 제조되는 텔레비젼이나 PDP 등 디스플레이 장치에 들어가는 백라이트와 회로기판의 사이에 삽입 부착되어 점착절연시트로서 사용된다.

폴리에스테르 절연시트를 실제적으로 전자제품에 바로 사용될 수 있는 형태인 폴리에스테르 점착절연시트로 최종적으로 가공하기 위해서는 상기 폴리에스테르 절연시트의 제조방법 중 마지막 단계인 표면가공단계 이후에 상기 표면가공단계를 거친 폴리에스테르 절연시트의 일측면에 점착면을 형성시키는 점착면형성단계; 및 상기 점착면에 이형지를 합지시키는 이형지합지단계를 더 포함하여 추가적으로 시행하여야 한다.

이때, 상기 점착면을 형성시키는 점착제에는 난연성을 부가하기 위하여 비할로겐성 난연제가 첨가되는 것이 좋은데, 이때 점착면의 형성방법으로는 양면테이프 접착, 점착제 도포방법, 핫멜트 접착제 코팅 중 어느 하나인 것을 부착하여야 하는 기재 또는 제품에 따라 적절하게 선택하면 된다.

도 2는 본 발명에 의한 폴리에스터 절연시트의 제조에 사용되는 베이스 직물이 제직되는 다양한 방법에 대한 직물조직도를 도시한 것이다.

베이스 직물을 직조하는 방법은 여러가지가 있는데, 대표적인 것으로는 평직, 능직, 주자직이 있으며, 본 발명에 의한 폴리에스테르 절연시트를 제조하는데 사용되는 베이스 직물은 평직과 같은 대표적인 직조방법 이외에 여러가지 변형적인 직조방법을 통해 제직이 가능하다. 본 도에서는 변형능직 및 변형주자직에 대한 직물조직도를 함께 도시하였다.

한편, 절연시트의 용도에 따라 베이스 직물의 두께를 조절하여야 하는데, 이 경우 먼저 베이스 직물을 직조할 때 사용되는 폴리에스테르 섬유사의 굵기를 결정하고 이후 적합한 직조방법을 선택하여 베이스 직물의 표면에 생성되는 공극을 최소화시키며 필요한 두께에 해당되는 베이스 직물을 직조하게 된다.

도 1은 본 발명에 의한 폴리에스테르 절연시트의 제조공정 전체를 도시한 공정도이다.

도 2는 본 발명에 의한 폴리에스터 절연시트의 제조에 사용되는 베이스 직물이 제직되는 다양한 방법에 대한 직물조직도를 도시한 것이다.

Claims (9)

1. 다수 개의 다발로 이루어진 폴리에스테르 섬유로 베이스 직물을 직조하는 제직단계;

   상기 전처리가공된 베이스 직물을 비할로겐성 난연제와 물이 일정한 비율로 혼합된 혼합액에 함침시킨 후 이를 꺼내어 건조시키는 난연성부가단계; 및

   상기 난연성이 부가된 베이스 직물의 표면 또는 이면 중 어느 하나 이상의 면에 표면경화수지를 코팅한 후 표면가교를 시키는 표면가공단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 졀연시트의 제조방법.
2. 제1항에서,

   상기 폴리에스터섬유의 굵기는 경사는 50~500데니어, 위사는 75~750데니어인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 졀연시트의 제조방법.
3. 제2항에서,

   상기 베이스 직물의 두께는 0.1~0.8mm 인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 절연시트의 제조방법
4. 제1항에서,

   상기 혼합액은 물 60~90중량%와 비할로겐성 난연제 10~40중량%가 혼합되어 조성되는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 절연시트의 제조방법.
5. 제1항에서,

   상기 표면경화수지는 섬유코팅용 폴리우레탄계 수지와 비할로겐성 난연제가 혼합된 것, 폴리카보네이트 수지와 비할로겐성 난연제가 혼합된 것, 실리콘 계열의 절연수지와 비할로겐성 난연제가 혼합된 것 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 절연시트의 제조방법.
6. 제1항에서,

   상기 표면경화단계는 130~210℃에서 시행되는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 절연시트의 제조방법.
7. 제1항에서,

   상기 제직단계 이후에 베이스 직물을 정련 수세하고 일정한 색으로 염색시킨 후 건조시키는 전처리가공단계가 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 절연시트의 제조방법.
8. 제7항에서,

   상기 전처리가공단계 이후에는 압착롤러에 전처리가공된 베이스 직물을 통과시켜 열압착을 시켜 불균일한 베이스 직물의 두께를 균일하게 조정하는 두께조정단 계가 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 절연시트의 제조방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 절연시트.

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