KR101685828B1 - 전자파 차폐용 폴리에스터 세섬사 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가연 이형단면사를 활용한 전자파 차폐용 폴리에스터 세섬사 및 그 제조방법에 관한 것으로, 상기한 본 발명의 전자파 차폐용 폴리에스터 세섬사의 제조방법은 고유점도 [η]가 0.640 내지 0.670인 폴리에스터 중합체를 방사구금을 통해 토출시키고 토출된 폴리머를 냉각장치에 의해 냉각하여 폴리에스터 세섬사를 제조하는 방법에 있어서, 상기 냉각장치에 의한 냉각은 방사구금 노즐에서 급유부 사이에 특정한 냉각존을 형성하는 장치를 사의 냉각 장의 전면에 부착하여 폴리에스터 중합체를 냉각하므로서 균제도가 우수하게 제조되도록 함을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 전자파 차폐용 폴리에스터 세섬사 및 그 제조방법은 종래의 세섬사를 만드는데 있어서 특정한 냉각장치를 사용하여 세섬의 단사간 섬도 편차와 균제도가 매우 우수하고 또한 단면의 형태가 직사각형태로 세섬의 효과가 더욱 증대된 전자파 차폐용 원사 및 그 제조방법을 제공하는 유용한 발명이다.

Description

전자파 차폐용 폴리에스터 세섬사 및 그 제조방법{Polyester yarn for shielding electromagnetic wave and manufacturing method thereof}

본 발명은 가연 이형단면사를 활용한 전자파 차폐용 폴리에스터 세섬사 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 10데니어(de) 이하의 저섬도 원사를 단사간 물성 및 균제도, 섬도편차 등의 품질을 우수하게 하여 전자파 차폐용 원사가 요구하는 까다로운 물성을 만족하는 제품을 생산하는 방법을 제공함에 따라 안정된 조업성, 이익의 증대, 우수한 품질을 도모할 수 있는 가연 이형단면사를 활용한 전자파 차폐용 폴리에스터 필라멘트사 및 그 제조방법에 관한 것이다.

전자(Electronics) 기술이 빠른 속도로 발전하고 반도체 직접회로 등의 전자부품이 싼 가격으로 대량 생산되면서 전자기기가 대량으로 공급되어 우리 주변의 많은 공간을 차지해 가고 있다. 이들 전자기기에 사용되는 전자부품에서는 고주파의 전자파가 발생하는데 이 전자파로 인해 전자파 장해를 받기도 하고 전자파 간섭에 의해 불필요한 신호나 전자기적 노이즈로 희망하는 전자기 신호의 수신이 장해 또는 마이크로 프로세스(MICRO PROCESSOR)가 오동작을 하는 등 피해사례가 있으며, 전자회로가 작아지고 고직접화 되면서 미약한 전자 펄스(pulse)에 의해서도 쉽게 영향을 받기 때문에 피해사례는 앞으로도 더욱 증가할 것이다. 또한, 전산업무에 종사하는 여성들의 유산이나 생리적 장애가 발표된 바 있으며 이때부터 전자파들이 주변기기뿐 아니라 인체에도 상당한 영향을 미치는 것이 확인이 됨에 따라 전자파를 차폐할 수 있는 차폐용사(絲)에 대한 관심이 높아지고 이에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 이러한 전자파 차폐용의 사는 일반적으로 도전성 물질에 의한 후가공 방법을 채택하고 있는데 금속피막형성법, 도전성 수지 코팅법, 금속박막 라미네이팅법, 구리화합물 고착법 등이 있으며 이는 작은 전자기기 안에 들어가면서도 후가공을 거쳐야 한다는 의미이므로, 그 핵심이 되는 원사는 아주 세섬이면서도 데니어의 편차 및 물성의 편차가 없이 일정하여야 하는 까다로운 특성을 요구받는다. 또한, 후가공에서 도전성 물질 코팅시 코팅이 잘 되어야 하고 도전성 물질의 부착율이 우수하여야 하는 과제가 있다. 현재 시중에는 9/6, 5/3과 같은 세섬의 원사들이 전자파 차폐용으로 개발되고 있으나, 이러한 저섬도들은 단사간 균일한 냉각이 어려워 물성의 편차가 존재하며 조업성에서도 불량하여 공정 내 관리가 어렵고 작업자들의 로드를 증가시키는 품종이며 시중에 판매되면서 단가가 비싸진다는 단점이 극명하게 존재한다. 또한, 세섬으로 생산하기 위해 가닥 수를 낮춘 것이 오히려 도전성 물질의 코팅의 부착율을 저하시키는 문제가 발생하였고 세섬사 생산에서는 너무 낮은 데니어의 원사는 작은 냉각 불균일에도 단사간 데니어 편차가 발생하고 편차가 제품의 불량으로 이어짐을 확인하였다. 이에 본 발명자 등은 10de급 미만의 세섬사를 직접 일련의 냉각장치를 이용하여 균일하게 냉각하여 품질이 우수하게 제조코자 하였는데, 국내외에서도 종래부터 세섬의 데니어를 가지는 제품을 개발하기 위한 활발히 연구가 진행되어 왔었다. 예를 들어, 대한민국 특허공개공보 제2010-0040751호는 "저섬도, 고강도 및 고 모듈러스 폴리에틸렌 섬유의 생산방법"이라는 명칭으로 초고분자량 폴리에틸렌을 방사하여 저섬도화하는 방법을 제시하고 있으나 초고분자량의 폴리머를 사용하고 방사함으로써 일반 폴리에스터 제조공법에 있어서는 적용하기 어려운 점이 있어 바람직하지 않다. 또한, 일본 특허공개공보 제2004-100138호는 "제직시에 백분이 발생하지 않고 성형성과 실 이송이 우수한 폴리에스터 섬유 및 그 제조방법"이라는 명칭으로 냉각온도를 10℃ 내지 15℃로 할 때 단사섬도 5데니어 내지 55데니어의 냉각부족을 해결할 수 있어 우수한 물성을 지닌다라고 제시하고 있으며, 냉각풍의 출처인 냉동물 코일에 첨가되는 냉각매체는 냉각수, 에틸렌 글리콜을 사용하는 것을 개시하고 있으나, 상기 개시된 발명에서는 냉각 에어를 냉각매체를 따로 사용하여 제조함으로써 원가상승을 야기하고, 단순히 냉각온도의 저하만으로는 데니어에 따른 고화점, 사유동, 사간 냉각 편차 현상 등을 해결할 수가 없음에도 정확한 스펙(spec.)은 제시하지 않고 있어 생산업체에서 일괄적으로 적용하기 어려운 점이 있어 실용화에 문제점이 있다.

따라서, 본 발명자 등은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 예의 연구한 결과, 전자파 차폐용으로 사용되는 10de급 미만의 섬도를 가지는 세섬사의 생산에 있어 데니어 편차가 없고 균제도가 우수하여, 전자파 차폐용으로의 품질을 만족하는 원사의 제공방법을 안출하게 되었으며, 이들 방법에 따라 제조된 사는 상기의 모든 부분에서 개선이 되었음을 밝혀내어 본 발명을 완성하게 되었다.

특허문헌 1: 대한민국 특허공개공보 제2010-0040751호 특허문헌 2: 일본 특허공개공보 제2004-100138호

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래 기술에 있어서의 문제점을 감안하여 된 것으로, 본 발명의 제일 목적은 전자파 차폐용으로 섬도가 낮은 세섬사의 생산에 있어 세섬사의 단사간 데니어 편차가 적고 균제도가 우수하게 되는 폴리에스터 세섬사의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 기존 전자파 차폐용사인 9/6, 5/3과 같은 세섬사들보다 우수한 생산성을 가지는 폴리에스터세섬사의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 이형 단면을 활용하여 같은 데니어의 세섬사에서도 전자파 차폐용으로 사용하였을 때, 세섬의 효과를 극대화하는 원사를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 또 다른 목적은 원사를 도금하였을 때, 도전성 물질의 부착율이 우수한 원사를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 또한 상기한 명확한 목적 이외에 이러한 목적 및 본 명세서의 전반적인 기술로부터 이 분야의 통상인에 의해 용이하게 도출될 수 있는 다른 목적을 달성함을 그 목적으로 할 수 있다.

통상적으로 전자파 차폐용의 원사를 제공함에 있어서 방사공정에 있어 세섬사의 특성상 섬도 편차 및 균제도의 편차는 제품화에 있어 품질에 많은 영향을 끼친다. 또한, 도전성 물질의 부착에서 도전성 물질을 부착하면 겉보기 데니어가 증가하여 세섬사의 효과가 반감되는 것과 도전성 물질의 부착율이 전자파 차폐용 원사의 제조에 큰 장해물이었으나, 본 발명자 등은 이러한 문제점을 예의 연구한 결과 특정한 냉각장치와 이형 단면을 이용함으로써 균일한 물성을 가질 수 있는 전자파 차폐용 원사의 제조방법을 안출하여 제공하므로 상기 문제점을 해결할 수 있게 되어 본 발명의 목적을 달성하게 되었다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전자파 차폐용 폴리에스터 세섬사의 제조방법은;

고유점도 [η]가 0.640 내지 0.670인 폴리에스터 중합체를 방사구금을 통해 토출시키고 토출된 폴리머를 냉각장치에 의해 냉각하여 폴리에스터 세섬사를 제조하는 방법에 있어서,

상기 냉각장치에 의한 냉각은 방사구금 노즐에서 급유부 사이에 특정한 냉각존을 형성하는 장치를 사의 냉각 장의 전면에 부착하여 폴리에스터 중합체를 냉각하므로서 균제도가 우수하게 제조되도록 함을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 제조방법에 있어 구금의 토출 공은 하나의 구금 당 10 내지 12개로 하고, 권취 패키지 스펙에 따라 16개 이상의 제품을 동시 생산함을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기의 구금의 단면은 장축과 단축의 비가 10배인 슬릿트(slit)형임을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 특정한 냉각존을 형성하는 장치는 특정한 사이즈와 형태를 갖는 전면커버로 그 길이는 구금하부에서 냉각챔버의 하부까지로 되며, 상기 전면커버를 냉각챔버의 전면에 부착하여 냉각존을 형성하고, 상기 냉각존에 의해 냉각장에서 와류가 일어나지 않고 일정한 온도가 유지되며 냉각되는 사가 냉각챔버와 전면커버에 의해 하나의 밀폐된 공간에서 냉각되는 형태임을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기의 특정한 사이즈와 형태를 갖는 전면커버는 상부 쪽을 향해 45 내지 75°의 각도를 갖는 경사막임을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기의 특정한 사이즈와 형태를 갖는 전면커버는 상부 쪽을 향해 60°의 각도를 갖는 경사막임을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 냉각장치는 15 내지 25mpm의 속도와 15도 내지 25℃의 온도를 가지는 냉각 에어를 송풍함을 특징으로 한다.

본 발명에 또 다른 구성에 따르면, 상기 전면커버가 부착됨으로써 냉각 후 온도가 상승한 냉각 에어들이 배출되어 냉각존 안의 온도를 일정하게 유지해줌을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 제조방법은 상기 방식으로 제조한 원사를 연사하여 제직하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전자파 차폐용 폴리에스터 세섬사는;

고유점도 [η]가 0.640 내지 0.670인 폴리에스터 중합체를 특정한 냉각존을 이용하여 생산하는 방법으로 생산된 것으로, 상기 특정한 냉각존은 일정한 경사막을 갖는 전면커버 형태가 부착되어 구금 하부에 하나의 냉각존을 형성하고 생산된 제품의 단사 섬도는 10데니어 이하이고 섬도 편차 값이 CV%로써 0을 초과하고 1.20% 이하로 되는 것임을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 전자파 차폐용 폴리에스터 세섬사 및 그 제조방법은 종래의 세섬사를 만드는데 있어서 특정한 냉각장치를 사용하여 세섬의 단사간 섬도 편차와 균제도가 매우 우수하고 또한 단면의 형태가 직사각형태로 세섬의 효과가 더욱 증대된 전자파 차폐용 원사 및 그 제조방법을 제공하는 유용한 발명이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 전면커버의 개략도이고,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 냉각설비가 이용된 본 발명의 제조공정에 대한 개략도이다.

이하, 본 발명을 바람직한 실시형태에 의해 보다 자세하게 설명하지만, 이들 실시형태는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시형태에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 전면커버의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 냉각설비가 이용된 본 발명의 제조공정에 대한 개략도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전자파 차폐용 원사의 제조방법은 우선 폴리머 중합체가 용융 압출되어 방사구금(1)을 통해 토출되고, 방사된 폴리머는 토출과 동시에 보온존을 거쳐 냉각장치까지 고온-상온을 거치며 서서히 냉각되는데, 구체적으로는 방사구금(1) 하에 부착되어 있는 냉각챔버(2)를 통해 냉각이 되고, 다시 냉각된 폴리머는 급유롤러(도시 생략)를 통과하여 고뎃롤러와 세퍼레이트 롤러(도시 생략)를 거쳐 연신되고, 최종적으로 권취설비에 권취된다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 본 발명의 제조방법에서 사용되는 방사구금의 형태는 토출코자 하는 가닥의 수만큼의 홀의 단면이 슬릿트형임이 바람직하며, 원형이나 다른 형태의 단면은 원단 제직후 세섬의 효과를 극대화하기 어렵기 때문에 바람직하지 않다.

본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 형태를 갖는 방사구금을 통해 토출된 고유점도 0.640 내지 0.670 사이인 폴리에스터 폴리머를 방사온도 250℃ 내지 350℃로, 더욱 자세하게는 280℃ 내지 300℃로 방사하고 방사직후 15℃ 내지 25℃의 온도를 가지는 에어로, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 구조의 냉각장치를 통해 냉각을 시킨다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 냉각장치에 사용되는 전면커버(4)는 상부로 45 내지 75°, 가장 바람직하기로는 60° 각도로 기울어져 있는 다수개의 막이 일정거리 이격되어 형성되어 진다. 상기 경사 각도는 유동적으로 변경할 수 있으나 45℃ 이하로 설정하게 되면 냉각공기가 그대로 밖으로 흘러나가 냉각존 안의 일정한 온도를 유지하기 어렵기 때문에 바람직하지 않고, 반대로 각도가 75°를 넘게 되면 냉각 공기의 배출이 어려운 완전 밀폐형에 가까워짐으로 바람직하지 않다. 막의 재질은 SUS 및 기타 경질성을 갖는 모든 물질을 포함할 수 있으며 경사막 한 개분의 크기는 세로 50mm에서 80mm이고 각 경사막은 다른 경사막과 40 내지 60% 겹쳐 형성되는 것이 바람직하다. 40% 이하로 겹쳐지게 되면 경사막 사이에 유격이 발생하여 유격으로 냉각공기가 토출되고 이는 냉각존의 형성을 어렵게 만든다. 또한, 60% 이상이 겹쳐지게 되면 완전밀폐형과 가깝게 되어 냉각공기의 배출이 어렵게 되어 바람직하지 않다. 냉각챔버(2)로부터의 풍속은 10 내지 20mpm으로 낮게 토출하는 것이 바람직한데, 풍속이 20mpm을 넘게 되면 폴리머 유동으로 인해 균일한 고화가 어렵게 된다. 본 발명은 냉각존을 형성하여 낮은 풍속에서 사유동을 억제하여 균일한 고화를 촉진하고 냉각존 안에서 폴리머를 냉각시키고 난 온도가 상승한 공기가 밖으로 분출되어 냉각존 안의 온도가 항상 일정하게 유지됨을 특징으로 하여야 한다.

또한, 다른 본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기의 방법으로 제조되는 원사의 단면은 슬릿트형인데 슬릿트형의 장축을 a, 단축을 b라고 할 때 a는 0.8mm ,b는 0.07mm가 바람직하다. a가 높아지면 전단속도의 감소하고, 낮아지면 배면압의 증가로 조업성에 불리하며 b가 높아지면 이형단면을 활용하여 세섬을 극대화하는 효과가 감소하여 바람직하지 않다.

다른 본 발명의 바람직한 실시형태로는 가열-연사하는 공정을 거쳐 축을 형성함으로써 도전성 물질을 부착하였을 때, 물질의 부착율을 증가시키는 공정을 포함한다.

상기한 냉각장치를 통해 고화된 폴리머들은 이하 종래의 작업방식과 같이 급유롤러, 스트레치 롤러, 고뎃롤러 등을 거쳐 연신이 되며 최종적으로 권취하여 제품을 생산하게 된다. 종래에는 저섬도로 방사하게 될 시 토출되는 냉각 에어 양의 편차, 에어 속도의 편차, 에어 온도의 편차 등에 의하여 고화점의 차이가 발생하고 이로 인해 사날림, 사유동이 발생하였는데 사유동, 사융착, 사날림 등이 발생되면 균제도, 섬도의 급불균일을 초래하며, 단사간 편차 등은 세섬사에서는 품질 불량과 단사 절사를 야기하였다. 하지만, 상기한 냉각 장치를 통해 냉각된 폴리머들은 사유동의 편차가 없이 일정하게 냉각되고 있음을 확인할 수 있으며 10데니어 미만의 섬도에서도 섬도 편차가 1.00% 이하의 우수한 CV%를 가진 세섬사를 제조할 수 있게 되었다.

이하, 본 발명을 실시예로 보다 자세히 설명하지만 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

이산화티탄 함량이 0.3중량%인 극한점도(η)=0.652 수준의 폴리에스터를 방사온도 285℃, 16end 형태의 12홀 구금으로 방사한 후, 6가닥씩 분할하여 권취하고 냉각 챔버 전면에 상부향 60°의 경사각을 가진 전면커버를 설치하였다. 이때의 온도는 20℃, 풍속은 15m/min으로 설정하였다. 이어 상기의 폴리에스터를 단사섬도 9데니어를 가지도록 방사한 후 급유, 연신하고 이렇게 얻어진 원사를 조업성과 섬도 CV%를 측정하였다. 또한 가연후 도전성 물질의 부착율을 조사하여 다음 표 1에 나타내었다.

실시예 2

상기 실시예 1에서 전면커버의 경사막 각도를 50°로 변경하는 것 외에는 동일하게 하여 원사를 제조하였다.

실시예 3

상기 실시예 1에서 풍속을 20mpm으로 변경한 것 외에는 동일한 방법으로 하여 원사를 제조하였다.

실시예 4

상기 실시예 1에서 냉각장치의 냉각 에어 온도를 18℃로 변경하는 것 외에는 동일하게 하여 원사를 제조하였다.

비교예 1

상기 실시예 1에서 경사막을 제거하는 것 외에는 동일하게 하여 원사를 제조하였다.

비교예 2

상기 실시예 1에서 냉각 장치의 풍속을 35mpm로 변경하는 것 외에는 동일하게 하여 원사를 제조하였다.

비교예 3

상기 실시예 1에서 전면커버를 취외하는 것 외에는 동일하게 하여 원사를 제조하였다.

비교예4

상기 실시예 1에서 가연을 하지 않는 것 외에는 동일하게 원사를 제조하였다.

구분	균제도 (%)	사유동 (mm)	생산절사 (회/ton)	단사편차 (CV%)	도전성 물질 부착율
실시예1	1.05	1	0.1	0.79	우수
실시예2	1.09	1	0.1	0.78	우수
실시예3	1.00	2	0.1	0.85	우수
실시예4	1.15	1	0.2	0.87	우수
비교예1	1.54	3	0.4	1.95	우수
비교예2	1.97	5	0.1	1.87	우수
비교예3	1.65	5	0.3	2.54	우수
비교예4	1.04	1	0.1	0.84	불량

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따라 제조되는 폴리에스터 가연사는 제조시 원사의 사유동이 감소하여 안정적인 사도를 가짐으로써 저섬도에 있어서도 단사간 편차가 없고 가동율, 도전성 물질 부착율이 우수하게 됨을 알 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 등에 의하여 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

1 --- 방사구금 2 --- 냉각챔버
3 --- 토출된 폴리머 4 --- 전면 커버

Claims (7)

1. 고유점도 [η]가 0.640 내지 0.670인 폴리에스터 중합체를 방사구금을 통해 토출시키고 토출된 폴리머를 냉각장치에 의해 냉각하여 폴리에스터 세섬사를 제조하는 방법에 있어서,
   상기 냉각장치에 의한 냉각은 방사구금 노즐에서 급유부 사이에 형성된 냉각장치에 의한 냉각으로, 상기 냉각장치는 냉각챔버와 냉각챔버의 맞은 편에 형성된 전면커버로 구성되고, 상기 전면커버는 상부 쪽을 향해 45 내지 75°의 각도를 갖는 다수개의 경사막으로 구성되고, 상기 경사막은 한 개분의 크기가 세로 50mm에서 80mm으로 각 경사막이 다른 경사막과 40 내지 60% 겹쳐져 전면커버를 형성하는 것을 사용하여 냉각존을 형성하는 장치로 폴리에스터 중합체를 냉각하여 제조함을 특징으로 하는 전자파 차폐용 폴리에스터 세섬사의 제조방법.
   
2. 제1항에 있어서, 상기의 방사구금의 단면은 장축과 단축의 비가 10배인 슬릿트(slit)형임을 특징으로 하는 전자파 차폐용 폴리에스터 세섬사의 제조방법.
   
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 전면커버는 상부 쪽을 향해 60°의 각도를 갖는 경사막임을 특징으로 하는 전자파 차폐용 폴리에스터 세섬사의 제조방법.
   
5. 제1항에 있어서, 냉각장치는 15 내지 25mpm의 속도와 15도 내지 25℃의 온도를 가지는 냉각 에어를 송풍함을 특징으로 하는 전자파 차폐용 폴리에스터 세섬사의 제조방법.
   
6. 청구항 제1항, 제2항, 제4항 및 제5항 중의 어느 한 항에 따라 제조된 것으로, 단사 섬도는 10데니어 이하이고 섬도 편차 값이 CV%로써 0을 초과하고 1.20% 이하로 되는 것임을 특징으로 하는 전자파 차폐용 폴리에스터 세섬사.
   
   
   
7. 삭제

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