KR101917257B1 - 폴리머/충전제/금속 복합 섬유 및 이의 제조 방법 - Google Patents

폴리머/충전제/금속 복합 섬유 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 금속 단섬유 및 충전제를 포함하는 폴리머 섬유를 비롯한 폴리머/충전제/금속 복합 섬유에 관한 것으로서, 금속 단섬유는 폴리머 섬유내에 분산 상으로서 폴리머 섬유의 축에 평행하게 분포되며, 충전제는 폴리머 섬유내에 금속 단섬유 사이에 분포되며, 상기 충전제는 폴리머의 가공 온도에서 융용되지 않으며, 상기 금속은 저융점 금속으로서 단일 성분 금속과 금속 합금으로부터 1종 이상 선택되며, 20 - 480℃ 범위이되 폴리머의 가공 온도 보다 낮은 융점을 가지며, 상기 금속 단섬유와 폴리머 섬유는 부피비가 0.01:100 - 20:100이고, 충전제와 폴리머의 중량비는 0.1:100 - 30:100이다. 본 발명의 복합 섬유는 체적 저항률과 섬유 파단 가능성이 낮으며, 매끈한 표면을 가진다. 본 발명은 제조가 단순하며, 저렴하며, 공업적인 대량 생산이 용이할 것이다.

Description

폴리머/충전제/금속 복합 섬유 및 이의 제조 방법 {POLYMER/FILLER/METAL COMPOSITE FIBER AND PREPARATION METHOD THEREOF}
본 발명은 합성 섬유 분야에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 폴리머/충전제/금속 복합 섬유, 이의 제조 방법 및 이의 폴리머/충전제/금속 블렌드에 관한 것이다.
합성 섬유는, 천연 섬유와 비교해, 저렴하고, 밀도가 낮고, 수 흡수성이 낮은 등의 특징을 가지고 있어, 직물과 의류, 그리고 일상적인 생산 및 생활에서의 포대 (woven bag) 등의 분야에 널리 사용된다. 그러나, 합성 섬유는 전기 절연성이 우수하며, 저항률이 높으며, 이의 사용시 정전기를 발생시키는 경향이 있어, 공업적인 생산 및 인간 생활에 있어 모두 유해할 것이다. 아울러, 최첨단 기술 개발로, 정전기 및 정전기식 먼지 흡착은, 현대 전자 장치의 작동 실패, 단락 (short circuit), 신호 소실, 비트 오류 (bit error) 및 생산량 감소에 직접적인 원인 중 하나이다. 석유, 화공, 정밀 기계, 탄광, 식품, 의약품 및 기타 산업 분야에서는, 정전기 발생을 방제하기 위한 특수 처리가 요구된다. 따라서, 전기적 특성이 우수하여 정전기로 인한 유해함을 줄일 수 있는 섬유의 개발이 매우 시급한 과제가 되고 있다.
탄소 나노튜브는 6원성 탄소 고리들로 구성된 컬형 그라파이트 (curled graphite)-유사 나노스케일 관상 구조이다. 탄소 나노튜브는 전기적 특성과 기계적 특성이 우수하여, 폴리머-기반의 컴포지트 또는 복합 섬유 분야에서 널리 사용되고 있다. 그러나, 나노입자 그 자체의 높은 표면 에너지로 인해, 탄소 나노튜브는 상당한 응집력을 가지고 있어, 나노입자의 충전량을 증가시키고, 비용을 상승시킨다. 한편, 나노입자의 상당량의 충전 역시 섬유 생산을 어렵게 하는 요인이다. 탄소 나노튜브의 양을 낮추고 생산 문제들을 줄이는 방법은 시급히 해결되어야 하는 문제이다.
복합 전도성 충전제 기법으로 제3 성분을 첨가하는 것은 섬유의 전도성 효과를 효과적으로 개선시키고 탄소 나노튜브의 함량을 낮추는데 효과적인 방법이다. 특허 출원 CN102409421A는 폴리프로필렌/나노 주석 이산화물/탄소 나노튜브-복합 섬유의 제조 방법을 개시하고 있다. 이 방법이 복합 섬유의 저항률은 낮추지만, 첨가되는 제3 성분 역시 나노입자이므로, 원 재료의 가공 곤란성, 거친 섬유 표면, 촉감 불량, 기계적 특성 저하 및 제조시 섬유의 파단 용이성 등을 증가시킨다.
최근 수년간, 국내외 폴리머/저융점 금속 복합 재료 분야에서 새로운 개발이 이루어지고 있다. 고 전도성, 용이한 가공성 및 기타 특징들로 인해, 새로운 충전제로서 저융점 금속이 폴리머 합성 재료 분야에 널리 사용되고 있다. 특허 출원 CN102021671A는 폴리머/저융점 금속 복합 와이어 및 이의 제조 방법을 개시하였으며, 특허 출원 CN102140707A는 스킨-코어 복합 전자기 차폐 섬유와 이의 제조 방법을 개시하였다. 이들 2가지 기법들은 스킨-코어 복합 기법을 이용하여 폴리머-피복된 저융점 금속 와이어 또는 섬유를 제조하는 공정에 관한 것이다. 그러나, 이 기법들은 특수 복합 방적기가 필요하며, 섬유의 코어 층으로서 섬유의 비율이 증가된다. 이들 기법은 섬유의 비교적 낮은 저항률을 보장하지만, 금속을 다량 첨가하여야 하므로 생산 비용을 상승시킨다.
본 발명은 체적 저항률이 낮고 촉감이 우수한 (매끈한 섬유 표면) 복합 섬유를 간단하고 저비용의 공정으로 제조할 수 있기 위한 목적으로 제공된다.
본 발명의 목적은 정전지 방지 특성과 촉감이 우수한 폴리머/충전제/금속 복합 섬유를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 전술한 폴리머/충전제/금속 복합 섬유의 제조 방법을 제공하는 것이다. 이러한 방법을 통해, 폴리머/충전제/금속 복합 섬유는 인-시추 (in-situ) 방법으로, 즉, 폴리머 섬유를 제조하는 중에 저융점 금속이 분산상으로서 방사되어 금속 입자에서 금속 단섬유로 변형되는 제조 방법에 의해 제조된다. 시스템내 충전제의 존재로 인해, 시스템의 점성은 블렌딩하는 동안 상당히 증가한다. 동일한 전단 속도 조건에서는, 시스템에 더 높은 전단력이 가해지기 때문에, 저융점 금속이 폴리머 물질의 매트릭스에 더 작은 입자 크기로 분산된다. 한편, 이는 충돌 (collision) 후 금속 입자의 재결합 가능성도 떨어뜨려, 금속 입자의 입자 크기를 더 작게 만들며, 금속 입자의 수를 보다 증가시키며, 금속 입자 간의 간격을 좁혀준다. 따라서, 금속 입자가 금속 섬유로 인-시추 변형되는 경우, 이 단섬유는 직경이 작아지고, 간격이 짧아진다. 아울러, 전도성 충전제 (예, 탄소 나노튜브)의 경우, 금속 섬유 사이에 분산된 전도성 충전제는 또한 연결 작용을 하기 때문에, 적은 양의 금속 충전으로도 섬유의 대전 방지성을 개선하고자 하는 목적이 달성된다. 본 발명의 방법은 기존의 일반적인 섬유 제조 장치에서 수행되므로, 제조 공정의 적용성이 우수하며, 장치 비용이 저감된다.
본 발명의 폴리머/충전제/금속 복합 섬유는 충전제와 금속 단섬유를 포함하는 폴리머 섬유를 포함하며, 금속 단섬유가 폴리머 섬유내에 분산 상으로서 분포하고, 분산 상으로서 금속 단섬유는 폴리머 섬유의 축에 평행하게 분포하며; 충전제는 폴리머 섬유내에 그리고 금속 단섬유 사이에 분포된, 미세 구조를 가진다. 충전제가 존재하므로, 단섬유는 직경이 작고, 섬유 사이의 거리가 더 짧다. 아울러, 전도성 충전제 (예, 탄소 나노튜브)의 경우, 전도성 충전제는 금속 단섬유를 연결하는 작용을 하므로, 전도성 네트워크가 쉽게 형성되어, 제조되는 복합 섬유의 대전 방지성이 개선되고, 섬유의 우수한 촉감이 유지된다.
본 발명의 범위내에서, "평행하게 분포된"은 금속 단섬유가 폴리머의 축 방향에 평행하게 배향된 것을 의미한다. 그러나, 복합 섬유의 제조 공정 (예, 방사 공정)에 의해 결정되는 바와 같이, 금속 단섬유 중 소수는 폴리머 섬유의 축으로부터 특정 각도로 배향될 수도 있으며, 본원에 기술된 "평행하게 분포된"은 이러한 상황도 포괄한다.
본 발명의 폴리머/충전제/금속 복합 섬유에서, 폴리머 섬유의 폴리머는 열가소성 수지이며, 바람직하게는, 융점 범위가 90 - 450℃인 열가소성 수지이며, 더 바람직하게는 융점 범위가 100 - 290℃인 열가소성 수지이며, 가장 바람직하게는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드 또는 폴리에스테르 등으로부터 1종 선택된다. 폴리아미드는 종래에 방사가능한 모든 타입의 폴리아미드를 포함하며, 바람직하게는 나일론 6, 나일론 66, 나일론 11 또는 나일론 12을 포함한다. 폴리에스테르는 종래에 방사가능한 모든 폴리에스테르일 수 있으며, 바람직하게는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 또는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 (PTT)일 수 있다.
본 발명의 폴리머/충전제/금속 복합 섬유에서, 충전제는 폴리머의 가공 온도에서 용융되지 않는 충진제이다. 본 발명에서, 충전제는 형태에 제한이 없다. 충전제는 모든 형태일 수 있으며, 구형 또는 구-유사, 타원형, 선형, 침상형, 섬유형, 막대-유사, 시트-유사 등의 형태일 수 있다. 이들 충전제의 크기는, 이것이 폴리머 매트릭스에 분산될 수 있으며 최종 제조된 섬유의 직경 보다 작은 한, 전혀 제한되지 않는다. 가로 세로 길이 3가지 치수 중 한가지 이상의 치수가 500㎛ 미만, 바람직하게는 300㎛ 미만인 충전제가 바람직하며; 종래 기술 분야의 나노스케일 충전제가 더 바람직하며, 즉, 충전제의 0-차원, 1-차원 또는 2-차원 크기가 나노 크기에 도달할 수 있으며, 바람직하게는 충전제의 1- 또는 2-차원 크기가 나노 크기에 도달할 수 있다. 0-차원 나노스케일 충전제가 단순 구형 또는 구-유사형인 경우, 충전제의 직경은 바람직하게는 나노스케일이고; 1-차원 나노 물질은 방사상 크기 (radial size)가 나노스케일인 단순 선형, 침상형, 섬유 형상 및 형상화된 충전제이며; 2-차원 나노 물질은 두께가 나노스케일인 시트-유사 형태의 충전제이다. 이른바 나노스케일 크기는 일반적으로 100nm 미만의 크기를 지칭하며, 탄소 나노튜브 등의 종래에 일부 공지된 나노스케일 충전제의 경우, 이의 직경의 크기가 수십 나노미터에서 수백 나노미터 범위이더라도, 이는 관례적으로 나노스케일로 공인된다. 다른 예로, 나노스케일 황산칼슘 휘스커 (whisker)는 일반적으로 평균 직경이 수백 나노미터이지만, 관례적으로 나노스케일로 공인된다. 따라서, 본 발명에서 나노-크기의 충전제는 종래 기술 분야에서 관례적으로 공인되는 나노스케일 충전제를 지칭한다. 나노스케일 충전제는, 더 바람직하게는, 이의 가로 세로 길이 3가지 치수들 중 하나 이상의 치수가 100nm 미만, 가장 바람직하게는 50nm 미만이다.
본 발명의 폴리머/충전제/금속 복합 섬유에서 충전제는 전도성 충전제 및/또는 비-전도성 충전제일 수 있다. 전도성 충전제 및 비-전도성 충전제는 종래 기술 분야에 언급되는 다양한 종류의 임의의 전도성 및 비-전도성 충전제일 수 있다. 일반적으로, 분체 저항성 (powder resistivity)이 비-전도성 충전제를 전도성 충전제와 구분하기 위해 기존에 지표인자로 사용되고 있는데, 분체 저항성이 1 × 109 Ω·cm 보다 낮은 충전제는 전도성 충전제로, 분체 저항성이 1 × 109 Ω·cm 이상인 충전제는 비-전도성 충전제로 알려져 있다.
본 발명의 폴리머/충전제/금속 복합 섬유에서 전도성 충전제는 바람직하게는 단일성분 금속, 금속 합금, 금속 산화물, 금속 염, 금속 질화물, 비-금속 질화물, 금속 수산화물, 전도성 폴리머, 전도성 탄소 물질 중 1종 이상, 더 바람직하게는 금, 은, 구리, 철, 금 합금, 은 합금, 구리 합금, 철 합금, 티타늄 이산화물, 산화제2철, 사산화철 (ferroferric oxide), 은 산화물, 아연 산화물, 카본 블랙, 탄소 나노튜브, 그래핀 및 선형 전도성 폴리아닐린 중 1종 이상이다.
일 구현예에서, 본 발명의 폴리머/충전제/금속 복합 섬유에서, 충전제는 탄소 나노튜브이다. 탄소 나노튜브는 선행 기술 분야에서의 모든 종류의 탄소 나노튜브일 수 있으며, 일반적으로 단일벽 탄소 나노튜브, 이중벽 (double-walled) 탄소 나노튜브 및 다중벽 탄소 나노튜브로부터 1종 이상 선택되며, 바람직하게는 다중벽 탄소 나노튜브로부터 선택된다. 탄소 나노튜브는 직경 0.4 - 500nm, 길이 0.1 - 1000㎛, 종횡비 (aspect ratio) 0.25 - 2.5×106, 바람직하게는, 직경 1 - 50nm, 길이 1 - 50㎛ 및 종횡비 1 - 1 ×103을 가진다.
본 발명의 폴리머/충전제/금속 복합 섬유에서 비-전도성 충전제는 바람직하게는 비-전도성 금속 염, 금속 질화물, 비-금속 질화물, 비-금속 탄화물, 금속 수산화물, 금속 산화물, 비-금속 산화물 및 천연 광물 중 1종 이상, 더 바람직하게는 탄산칼슘, 황산바륨, 황산칼슘, 염화은, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 알루미나, 마그네시아, 실리카, 석면, 탈크, 카올린, 운모, 장석, 규회석 및 몬모릴로나이트 중 1종 이상이다.
일 구현예에서, 본 발명의 폴리머/충전제/금속 복합 섬유에서 충전제는 몬모릴로나이트이다. 몬모릴로나이트는 일반적으로, 선행 기술 분야에서의 비-개질된 순수 (non-modified pure) 몬모릴로나이트 및/또는 유기 개질된 몬모릴로나이트 (organically modified montmorillonite) 등의, 선행 기술 분야에 개시된 모든 종류의 몬모릴로나이트일 수 있으며, 바람직하게는 유기 개질된 몬모릴로나이트이다.
비-개질된 순수 몬모릴로나이트는 몬모릴로나이트를 물에 분산시켜 수득되는 현탁액의 pH 차이에 따라, 비-산성 몬모릴로나이트와 산성 몬모릴로나이트로 분류할 수 있다. 본 발명에서 비-개질된 순수 몬모릴로나이트는 바람직하게는 소듐-계 비-개질 순수 몬모릴로나이트, 칼슘-계 비-개질 순수 몬모릴로나이트, 마그네슘-계 비-개질 순수 몬모릴로나이트, 산성 칼슘-계 비-개질 순수 몬모릴로나이트, 알루미늄-계 비-개질 순수 몬모릴로나이트, 소듐 칼슘-계 비-개질 순수 몬모릴로나이트, 칼슘 소듐-계 비-개질 순수 몬모릴로나이트, 소듐 마그네슘-계 비-개질 순수 몬모릴로나이트, 마그네슘 소듐-계 비-개질 순수 몬모릴로나이트, 소듐 알루미늄-계 비-개질 순수 몬모릴로나이트, 알루미늄 소듐-계 비-개질 순수 몬모릴로나이트, 마그네슘 칼슘-계 비-개질 순수 몬모릴로나이트, 칼슘 마그네슘-계 비-개질 순수 몬모릴로나이트, 칼슘 알루미늄-계 비-개질 순수 몬모릴로나이트, 알루미늄 칼슘-계 비-개질 순수 몬모릴로나이트, 마그네슘 알루미늄-계 비-개질 순수 몬모릴로나이트, 알루미늄 마그네슘-계 비-개질 순수 몬모릴로나이트, 칼슘 마그네슘 알루미늄-계 비-개질 순수 몬모릴로나이트, 마그네슘 칼슘 알루미늄-계 비-개질 순수 몬모릴로나이트, 소듐 마그네슘 칼슘-계 비-개질 순수 몬모릴로나이트 및 칼슘 마그네슘 소듐-계 비-개질 순수 몬모릴로나이트 중 1종 이상이다.
유기 개질된 몬모릴로나이트는 클레이 박층 (clay lamellae) 상에서의 양이온성 계면활성제와 교환가능한 양이온 간의 이온 교환 반응에 의해 수득되는 유기 개질된 몬모릴로나이트, 및/또는 클레이 표면에서 개질제와 활성 하이드록시 간의 그래프팅 반응에 의해 수득되는 유기 개질된 몬모릴로나이트로부터 선택되며, 바람직하게는, 유기 4급 암모늄 염 개질된 몬모릴로나이트, 4급 포스포늄 염 개질된 몬모릴로나이트, 실리콘-개질된 몬모릴로나이트, 실록산-개질된 몬모릴로나이트 및 아민 개질된 몬모릴로나이트로부터 1종 이상 선택된다.
본 발명의 폴리머/충전제/금속 복합 섬유는 충전제 : 폴리머 섬유의 중량 비가 0.1 : 100 - 30 : 100, 바람직하게는 0.5 : 100 - 10 : 100, 더 바람직하게는 1 : 100 - 2 : 100이다.
본 발명의 폴리머/충전제/금속 복합 섬유에서 금속 단섬유의 금속은 저융점 금속이며, 즉, 융점이 20 - 480℃, 바람직하게는 100 - 250℃, 더 바람직하게는 120 - 230℃이면서 폴리머의 가공 온도 보다 융점이 낮은, 단일성분 금속 및 금속 합금들 중 1종 이상이다.
바람직하게는, 금속으로서 단일성분은 갈륨, 세슘, 루비듐, 인듐, 주석, 비스무트, 카드뮴 및 납 원소로 구성된 원소 금속이며; 금속으로서 금속 합금은 주석-비스무트 합금 등의 갈륨, 세슘, 루비듐, 인듐, 주석, 비스무트, 카드뮴 및 납 원소 중 2종 이상의 금속 합금, 또는 갈륨, 세슘, 루비듐, 인듐, 주석, 비스무트, 카드뮴 및 납 원소 중 1종 이상과 구리, 은, 금, 철 및 아연 원소 중 1종 이상의 금속 합금, 또는 갈륨, 세슘, 루비듐, 인듐, 주석, 비스무트, 카드뮴 및 납 원소 중 1종 이상; 구리, 은, 금, 철 및 아연 원소 중 1종 이상; 및 규소 원소 및 탄소 원소로부터 선택되는 1종 이상의 금속 합금이다.
본 발명의 폴리머/충전제/금속 복합 섬유는 금속 단섬유 : 폴리머 섬유의 부피 비가 0.01 : 100 - 20 : 100, 바람직하게는 0.1 : 100 - 4 : 100, 더 바람직하게는 0.5 : 100 - 2 : 100 범위이다.
본 발명의 폴리머/충전제/금속 복합 섬유에서, 폴리머 섬유에 분산된 금속 단섬유는 직경이 바람직하게는 12㎛ 이하, 더 바람직하게는 8㎛ 이하, 가장 바람직하게는 3㎛ 이하이다.
본 발명의 폴리머/충전제/금속 복합 섬유의 제조 방법은 하기 단계들을 포함한다.
단계 1: 폴리머, 충전제 및 금속을 포함하는 성분들을 소정의 양으로 용융 블렌딩 (melt blending)하여, 폴리머/충전제/금속 블렌드 (blend)를 수득하는 단계.
이때, 용융 블렌딩은 열가소성 수지의 용융 블렌딩을 위한 통상적인 가공 조건을 채택한다.
제조되는 폴리머/충전제/금속 블렌드의 미세구조는, 금속이 분산 상으로서 연속 상 폴리머 매트릭스 (열가소성 수지)내에 균일하게 분포된 구조이다. 충전제는 금속 입자들 사이에 분산된다. 시스템에 충전제가 존재하기 때문에, 블렌드 시스템은 점성이 크게 증가한다. 동일한 전단 속도 조건에서, 본 시스템은 더 높은 전단력을 받게 되므로, 저융점 금속은 폴리머 매트릭스내에 더 작은 입자 크기로 분산된다. 한편, 이는 또한 충돌 후 금속 입자의 재결합 가능성을 감소시키므로, 금속 입자의 입자 크기를 감소시키고, 금속 입자의 수를 증가시키고, 금속 입자 간의 거리를 좁혀준다.
단계 2: 단계 1에서 수득한 상기 폴리머/충전제/금속 블렌드를 방적기 (spinning device)에서 방사하여, 폴리머/충전제/금속 복합 전구체 섬유 (polymer/filler/metal composite precursor fiber)를 수득하는 단계;
이때, 상기 방적기는 선행 기술 분야에 통상적으로 사용되는 방적기이다. 사용되는 열가소성 수지를 방사하는 통상적인 방사 조건 하에, 통상적인 방사 및 권취 속도 (winding speed)가 방사에 사용된다. 전형적으로, 권취 속도가 빨라질수록, 제조되는 복합 섬유의 직경은 작아지며, 이때 금속 단섬유의 직경의 크기가 작을수록 최종 제조되는 복합 섬유의 전기적 특성이 개선될 것이다.
단계 3: 단계 2에서 수득한 폴리머/충전제/금속 복합 전구체 섬유를, 사용된 폴리머의 융점 보다는 낮고 저융점 금속의 융점 이상인 온도 범위에서 가열하면서, 연신 (drawing)하여, 폴리머/충전제/금속 복합 섬유를 수득하는 단계.
이때, 가열하면서 연신하는 과정에는 통상적인 연신비 (draw ratio)가 사용되며, 연신비는 바람직하게는 2배 이상, 더 바람직하게는 5배 이상, 가장 바람직하게는 10배 이상이다. 연신비 증가에 따라, 금속 단섬유의 직경이 작아지고, 복합 섬유의 전기적 특성이 개선된다. 한편, 시스템내 충전제의 존재로 인해, 단계 1에서 수득되는 폴리머/충전제/금속 블렌드의 분산 상에 존재하는 금속 입자의 입자 크기는 더 작아지고, 금속 입자의 수는 증가하며, 금속 입자들 간의 거리가 짧아진다. 따라서, 단계 2 및 단계 3를 거친 제조된 복합 섬유의 경우, 금속 단섬유는 더 작은 직경을 가지며, 금속 단섬유 간의 거리는 더 짧아져, 복합 섬유의 전기적 특성이 향상된다.
본 발명의 폴리머/충전제/금속 복합 섬유 제조 방법에서 단계 1에 사용되는 폴리머, 충전제 및 금속 용융 블렌딩 공정은 고무 및 플라스틱 가공 처리에서 일반적인 용융 블렌딩 공정으로서, 블렌딩 온도는 열가소성 수지의 통상적인 가공 온도이며, 즉, 사용되는 열가소성 수지의 분해를 야기하지 않으면서 사용되는 열가소성 수지 및 금속의 완전한 용융을 보장하는 범위내에서 선택되어야 한다. 아울러, 가공 필요성에 따라, 열가소성 수지를 가공 처리하기 위한 통례적인 첨가제를 적량으로 블렌딩 물질에 첨가할 수 있다. 블렌딩 중에, 열가소성 수지, 충전제 및 금속 및 기타 다양한 성분들을 동시에 용융 블렌딩 장치에 용융 블렝딩 계량 또는 기타 수단을 통해 첨가할 수 있으며; 또한, 통상적인 혼합 장치를 통해 미리 다양한 성분들을 균질하게 먼저 혼합한 다음, 고무 및 플라스틱 블렌딩 장치를 통해 이를 용융 블렌딩하는 것도 가능하다.
본 제조 방법의 단계 1에 사용되는 고무 및 플라스틱 블렌딩 장치는 오픈 밀 (open mill), 내부 믹서 (internal mixer), 일축-스크류 압출기 (single-screw extruder), 2축-스크류 압출기 또는 토크 레오미터 (torque rheometer) 등일 수 있다. 물질 혼합 장치는 고속 교반기 (high-speed stirrer), 니더 (kneader) 등과 같은 종래 기술 분야의 기계적인 혼합 장치들로부터 선택된다.
제조 방법의 단계 1에서, 원료는 항산화제, 가소제 및 기타 가공 첨가제 등의 플라스틱 가공 분야에서 일반적으로 사용되는 첨가제를 더 포함할 수 있다. 이들 통상적인 첨가제의 함량은 관례적인 함량이거나, 또는 실제 상황에 따라 적절하게 조정될 수 있다.
본 발명의 복합 섬유 제조 방법의 단계 3에서 가열하면서 연신하는 과정은 본 발명의 폴리머/충전제/금속 복합 섬유를 수득하기 위한 필수 조건이다. 단계 1에서, 시스템내 충전제의 존재로 인해, 블렌드 시스템의 점성이 크게 증가한다. 동일한 전단 속도 조건에서는, 시스템이 더 높은 전단력을 받게 되어, 폴리머 매트릭스내 저융점 금속의 분산된 입자 크기는 더 작아진다. 한편, 이는 또한 충돌 후 금속 입자의 재결합 가능성을 낮춤으로써, 금속 입자의 입자 크기 축소, 금속 입자의 수적 증가 및 금속 입자간의 거리 단축을 야기한다. 이는, 본 발명의 폴리머/충전제/금속 복합 섬유의 수득을 보장한다. 이렇게 수득되는 폴리머/충전제/금속 복합 섬유의 미세-구조는, 금속 단섬유가 폴리머 섬유내에 분산 상으로서 분포하고, 금속 단섬유가 분산 상으로서 폴리머 섬유의 축과 평행하게 분포되며; 충전제가 금속 단섬유 사이에 분산된 형태이다. 충전제의 존재로 인해, 단섬유는 더 작은 직경을 가지고, 섬유 간의 간격이 좁다. 아울러, 전도성 충전제 (예, 탄소 나노튜브)의 경우, 전도성 충전제는 추가적으로 연결 작용을 하기 때문에, 전도성 네트워크가 쉽게 형성되어, 제조되는 섬유의 대전 방지성을 개선시키며, 섬유의 우수한 촉감을 유지시킨다. 한편, 금속 단섬유는 폴리머 섬유 내부에 배열되기 때문에, 블렌딩, 스트레칭, 폴딩 (folding), 착용 및 세척시 금속 단섬유가 손상으로부터 보호되며, 대전방지 효과 감소를 야기하는, 금속 층 표면에서의 용이한 산화 및 용이한 박리 문제 또는 금속 분체의 용이한 응집 문제가 해결된다. 아울러, 금속의 첨가는 폴리머/충전제 복합 섬유의 방사 곤란성 문제를 해결한다. 방사 공정이 매우 순조롭게 진행되어, 섬유 파괴가 현저하게 줄어든다.
특히, 종래 기술 분야에서 전도성 섬유 제조시, 전도성 충전제 간의 거리가 멀어지면, 오리지날 전도성 네트워크가 연신에 의해 연신비 증가에 따라 파괴된다. 따라서, 종래 기술 분야에서 전도성 섬유의 연신비를 증가하면서 전도성 충전제를 정되는 조건에서는, 섬유의 파단 강도가 증가하더라도 전기적 특성이 감소하는 경향이 있다. 본원에서, 금속을 적정 온도에서 연신하면, 금속은 더 이상 연신으로 길어지지 않을 것이다. 아울러, 섬유의 축에 수직인 평면에서, 연신비가 증가할수록, 금속 섬유 간의 간격이 연속하여 감소한다. 또한, 전도성 충전제 (예, 탄소 나노튜브)의 경우, 전도성 충전제 역시 연결 작용을 하므로, 전도성 네트워크가 쉽게 형성된다. 이러한 특수 구조로, 연신비가 증가할수록, 본 발명의 복합 섬유의 내부 전도성 네트워크가 연속하여 개선되어, 본 발명의 복합 섬유의 전기적 특성이 연속하여 향상된다. 따라서, 연신비 증가 및 파단 강도 증가로, 본 발명의 복합 섬유의 전기적 특성에 영향을 미치지 않고, 이를 개선함으로써, 본 발명의 복합 섬유의 기계적 특성 및 전기적 특성을 동시에 개선하고자 하는 목적을 달성한다.
본 발명은 대전방지성 폴리머/충전제/금속 복합 섬유를 제조하는데 있어 통상적인 방적기를 사용하도록 제안하므로, 비용을 현저하게 절감하고, 적용성이 매우 넓다. 본 발명의 폴리머/충전제/금속 복합 섬유에 사용되는 저융점 금속은 펠릿성형 (pelletization) 동안의 가공성과 방사 시의 섬유 방사 성능을 개선시키며, 생산 효율을 높이고, 생산 비용을 절감할 수 있다. 아울러, 광범위한 범위내에서 서로 융점 차이를 가진 열가소성 수지와 금속을 조합 사용하도록 선택함으로써, 생산 조건이 확장되며, 따라서 생산이 용이해진다.
도 1은 실시예 5에서 제조된 폴리머/탄소 나노튜브/금속 복합 섬유의 나노 X선 단층촬영 (Nano-CT) 사진이다. 투과 모드에서, 도면에서 검정색의 긴 스트립-형상의 물질이 금속 섬유이고, 오프화이트 실린더형 물질은 폴리머 섬유이다. 금속 섬유는 복합 섬유의 연신 방향으로 평행하여 정렬되어 있다.
실시예
본 발명은 실시예들을 들어 아래에서 추가로 기술된다. 본 발명의 범위는 이들 실시예들로 한정되지 않는다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항에 제시된다.
실시예들의 실험 데이타는 아래 장치 및 측정 방법에 의해 결정된다:
1. 금속 단섬유의 직경 및 길이를 다음과 같이 측정한다: 화학 용매를 사용하여 복합 섬유로부터 폴리머 매트릭스를 제거한 다음, 환경주사전자현미경 검경 (environmental scanning electron microscope) (XL-30 field emission environmental scanning electron microscope, 제조사 FEI, 미국)에 의해 이를 관찰 및 확인한다.
2. 복합 섬유의 파단 인장 강도와 파단 신장에 대한 검사 표준물질은 GB/T 14337-2008이다.
3. 복합 섬유의 체적 저항률 검사 방법은 다음과 같다. 1. 길이 약 2 cm의 복합 섬유를 선택하여, 양 단부에 검사 전극으로서 전도성 접착 테이프를 사용해 금속 알루미늄 호일을 붙이고, 전극의 내부 단부 (inner end)들 간의 복합 섬유의 길이를 측정한다. 2. 복합 섬유의 직경 d를 광학 현미경으로 측정한다. 3. 섬유의 체적 저항성 Rv을 상하이 정밀 기계 회사의 PC-68 고 저항 측정기에 의해 측정한다. 4. 섬유의 체적 저항률 ρv는 식
Figure 112015108350568-pct00001
에 따라 계산한다. 섬유 10개를 측정하여 평균을 구한다.
실시예 1
본 실시예는 폴리머로서 폴리프로필렌 (Sinopec Ningbo Zhenhai Refining & Chemicals, brand Z30S, 융점: 167℃), 금속 합금으로서 주석-비스무트 합금 (Beijing Sanhe Dingxin Hi-tech Development Co., Ltd., 융점: 138℃) 및 탄소 나노튜브 (Beijing　Cnano　Technology, brand FT-9000, 평균 직경: 11nm, 평균 길이: 10㎛, 다중벽 탄소 나노튜브)를 사용하였다. 주석-비스무트 합금 : 폴리프로필렌의 부피비는 0.5 : 100이고, 탄소 나노튜브 : 폴리프로필렌 중량비는 2 : 100이었다. 항산화제 1010 (제조사: Ciba-Geigy, 스위스), 항산화제 168 (제조사: Ciba-Geigy, 스위스) 및 아연 스테아레이트 (시판됨)를 적량 첨가하고; 폴리프로필렌의 100 중량부를 기준으로, 항산화제 1010의 함량은 0.5부, 항산화제 168의 함량은 0.5부, 아연 스테아레이트의 함량은 1부였다.
상기 원료 폴리머, 탄소 나노튜브 및 금속 합금을 상기 비율로 고속 교반기에서 균질하게 혼합하였다. 그런 후, 이를 독일 HAAKE 사의 PolymLab 트윈 스크류 압출기를 사용하여 압출 및 펠릿 성형하였으며, 압출기의 다양한 구획들의 온도는 다음과 같다: 190℃, 200℃, 210℃, 210℃, 210℃ 및 200℃ (다이 온도 (die temperature)). 펠릿을 캐필러리 레오미터에 넣고 (영국, 몰번 사의 RH70 모델 캐필러리 레오미터), 200℃에서 방사하여 복합 전구체 섬유를 수득하였으며, 이때 플런저 속도는 5mm/min이고, 권취 속도는 60m/min이었다. 복합 전구체 섬유는 150℃ (미국 INSTRON 사의 3326 model 유니버셜 물질 검사 장치)에서 본래 길이의 5배까지 연신하여 폴리머/탄소 나노튜브/금속 복합 섬유를 수득하였다. 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다.
주사전자현미경으로 관찰시, 복합 섬유내 금속 단섬유의 직경은 1.87㎛ 미만이었다. 길이는 6㎛ 이상이었다. 방사하는 동안 섬유의 파단은 거의 관찰되지 않았으며, 수득한 섬유는 매끈한 표면을 가지고 있었다.
실시예 2
본 실시예는, 금속 합금 : 폴리머의 부피비가 1:100인 점을 제외하고는, 실시예 1에 기술된 바와 같이 수행하였다. 제조된 폴리머/탄소 나노튜브/금속 복합 섬유에 대해 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다. 주사전자현미경으로 관찰시, 복합 섬유내 금속 단섬유의 직경은 2.15㎛ 미만이었다. 길이는 7.6㎛ 이상이었다. 방사하는 동안 섬유의 파단은 거의 관찰되지 않았으며, 수득한 섬유는 매끈한 표면을 가지고 있었다.
실시예 3
본 실시예는, 금속 합금 : 폴리머의 부피비가 2:100인 점을 제외하고는, 실시예 1에 기술된 바와 같이 수행하였다. 제조된 폴리머/탄소 나노튜브/금속 복합 섬유에 대해 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1 및 표 2에 열거한다. 주사전자현미경으로 관찰시, 복합 섬유내 금속 단섬유의 직경은 3.46㎛ 미만이었다. 길이는 9㎛ 이상이었다. 방사하는 동안 섬유의 파단은 거의 관찰되지 않았으며, 수득한 섬유는 매끈한 표면을 가지고 있었다.
비교예 1
본 비교예는, 금속 합금을 첨가하지 않은 점을 제외하고는, 실시예 1에 기술된 바와 같이 수행하였다. 제조된 폴리프로필렌/탄소 나노튜브 섬유에 대해 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1 및 표 2에 열거한다. 방사시 상당수의 파단된 섬유가 관찰되었으며, 제조된 섬유는 거친 표면을 가지고 있었다.
실시예 4
본 실시예는, 복합 전구체 섬유를 150℃에서 원래 길이의 10배까지 연신하는 것을 제외하고는, 실시예 3에 기술된 바와 같이 수행하였다. 제조된 폴리머/탄소 나노튜브/금속 복합 섬유에 대해 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1 및 표 2에 열거한다. 주사전자현미경으로 관찰시, 복합 섬유내 금속 단섬유의 직경은 1.45㎛ 미만이었다. 길이는 9㎛ 이상이었다. 방사하는 동안 섬유의 파단은 거의 관찰되지 않았으며, 수득한 섬유는 매끈한 표면을 가지고 있었다.
비교예 2
본 비교예는, 금속 합금을 첨가하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 4에 기술된 바와 같이 수행하였다. 제조된 폴리프로필렌/탄소 나노튜브 섬유에 대해 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1 및 표 2에 열거한다. 방사시 상당수의 파단된 섬유가 관찰되었으며, 제조된 섬유는 거친 표면을 가지고 있었다.
실시예 5
본 실시예는, 복합 전구체 섬유를 150℃에서 원래 길이의 15배까지 연신하는 것을 제외하고, 실시예 3에 기술된 바와 같이 수행하였다. 제조된 폴리프로필렌/탄소 나노튜브/금속 복합 섬유에 대해 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1 및 표 2에 열거한다. 주사전자현미경으로 관찰시, 복합 섬유내 금속 단섬유의 직경은 0.8㎛ 미만이었다. 길이는 6㎛ 이상이었다. 방사하는 동안 섬유의 파단은 거의 관찰되지 않았으며, 수득한 섬유는 매끈한 표면을 가지고 있었다.
비교예 3
본 비교예는, 금속 합금을 첨가하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 5에 기술된 바와 같이 수행하였다. 제조된 폴리프로필렌/탄소 나노튜브 섬유에 대해 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1 및 표 2에 열거한다. 방사시 상당수의 파단된 섬유가 관찰되었으며, 제조된 섬유는 거친 표면을 가지고 있었다.
실시예 6
본 실시예는, 탄소 나노튜브 : 폴리프로필렌의 중량비가 1:100인 점을 제외하고는, 실시예 3에 기술된 바와 같이 수행하였다. 제조된 폴리머/탄소 나노튜브/금속 복합 섬유에 대해 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다.
주사전자현미경으로 관찰시, 복합 섬유내 금속 단섬유의 직경은 2.46㎛ 미만이었다. 길이는 5㎛ 이상이었다. 방사하는 동안 섬유의 파단은 거의 관찰되지 않았으며, 수득한 섬유는 매끈한 표면을 가지고 있었다.
실시예 7
본 실시예는, 탄소 나노튜브 : 폴리프로필렌의 중량비가 4:100인 것을 제외하고는, 실시예 3에 기술된 바와 같이 수행하였다. 제조된 폴리머/탄소 나노튜브/금속 복합 섬유에 대해 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다.
주사전자현미경으로 관찰시, 복합 섬유내 금속 단섬유의 직경은 1.46㎛ 미만이었다. 길이는 7㎛ 이상이었다. 방사하는 동안 섬유의 파단은 거의 관찰되지 않았으며, 수득한 섬유는 매끈한 표면을 가지고 있었다.
비교예 4
본 비교예는, 금속 합금을 첨가하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 6에 기술된 바와 같이 수행하였다. 제조된 폴리프로필렌/탄소 나노튜브 섬유에 대해 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다. 방사시 상당수의 파단된 섬유가 관찰되었으며, 제조된 섬유는 거친 표면을 가지고 있었다.
실시예 8
본 실시예는 폴리머로서 폴리프로필렌 (Sinopec Ningbo Zhenhai Refining & Chemicals, brand Z30S, 융점: 167℃), 금속 합금으로서 주석-비스무트 합금 (융점: 138℃) 및 나노 티타늄 이산화물 (티타늄 이산화물 FT-3000, 일본 Ishihara, 평균 직경: 270nm 및 평균 길이: 5.15㎛)을 사용하였다. 주석-비스무트 합금 : 폴리프로필렌의 부피비는 2 : 100이었고, 티타늄 이산화물 : 폴리프로필렌 중량비는 10 : 100이었다. 항산화제 1010 (제조사: Ciba-Geigy, 스위스), 항산화제 168 (제조사: Ciba-Geigy, 스위스) 및 아연 스테아레이트 (시판됨)를 적량 첨가하고; 폴리프로필렌의 100 중량부를 기준으로, 항산화제 1010의 함량은 0.5부, 항산화제 168의 함량은 0.5부, 아연 스테아레이트의 함량은 1부였다.
상기 원료 폴리머, 티타늄 이산화물 및 금속 합금을 상기 비율로 고속 교반기에서 균질하게 혼합하였다. 그런 후, 이를 독일 HAAKE 사의 PolymLab 트윈 스크류 압출기를 사용하여 압출 및 펠릿 성형하였으며, 압출기의 다양한 구획들의 온도는 다음과 같다: 190℃, 200℃, 210℃, 210℃, 210℃ 및 200℃ (다이 온도). 펠릿을 캐필러리 레오미터에 넣고, 200℃에서 방사하여 복합 전구체 섬유를 수득하였으며, 이때 플런저 속도는 5mm/min이고, 권취 속도는 60m/min이었다. 복합 전구체 섬유를 150℃에서 원래 길이의 15배까지 연신하여, 폴리머/티타늄 이산화물/금속 복합 섬유를 수득하였다. 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다. 주사전자현미경으로 관찰시, 복합 섬유내 금속 단섬유의 직경은 2.46㎛ 미만이었다. 길이는 5.9㎛ 이상이었다. 방사하는 동안 섬유의 파단은 거의 관찰되지 않았으며, 수득한 섬유는 매끈한 표면을 가지고 있었다.
비교예 5
본 비교예는, 금속 합금을 첨가하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 8에 기술된 바와 같이 수행하였다. 제조된 폴리프로필렌/티타늄 이산화물 섬유에 대해 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다. 방사시 상당수의 파단된 섬유가 관찰되었으며, 제조된 섬유는 거친 표면을 가지고 있었다.
실시예 9
본 실시예는, 티타늄 이산화물 : 폴리프로필렌의 중량비가 30:100인 점을 제외하고는, 실시예 8에 기술된 바와 같이 수행하였다. 제조된 폴리머/티타늄 이산화물/금속 복합 섬유에 대해 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다. 주사전자현미경으로 관찰시, 복합 섬유내 금속 단섬유의 직경은 4.66㎛ 미만이었다. 길이는 5.3㎛ 이상이었다. 방사하는 동안 섬유의 파단은 거의 관찰되지 않았으며, 수득한 섬유는 매끈한 표면을 가지고 있었다.
비교예 6
본 비교예는, 금속 합금을 첨가하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 9에 기술된 바와 같이 수행하였다. 제조된 폴리프로필렌/티타늄 이산화물 섬유에 대해 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다. 방사시 상당수의 파단된 섬유가 관찰되었으며, 제조된 섬유는 거친 표면을 가지고 있었다.
실시예 10
본 실시예는 폴리머로서 폴리프로필렌 (Sinopec Ningbo Zhenhai Refining & Chemicals, brand Z30S, 융점: 167℃), 금속 합금으로서 주석-비스무트 합금 (융점: 138℃) 및 나노 티타늄 이산화물 (티타늄 이산화물 FT-3000, 일본 Ishihara, 평균 직경: 270nm 및 평균 길이: 5.15㎛)을 사용하였다. 주석-비스무트 합금 : 폴리프로필렌의 부피비는 1 : 100이었고, 티타늄 이산화물 : 폴리프로필렌 중량비는 10 : 100이었다. 항산화제 1010 (제조사: Ciba-Geigy, 스위스), 항산화제 168 (제조사: Ciba-Geigy, 스위스) 및 아연 스테아레이트 (시판됨)를 적량 첨가하고; 폴리프로필렌의 100 중량부를 기준으로, 항산화제 1010의 함량은 0.5부, 항산화제 168의 함량은 0.5부, 아연 스테아레이트의 함량은 1부였다.
상기 원료 폴리머, 티타늄 이산화물 및 금속 합금을 전술한 비율로 고속 교반기에서 균질하게 혼합하였다. 그런 후, 이를 독일 HAAKE 사의 PolymLab 트윈 스크류 압출기를 사용하여 압출 및 펠릿 성형하였으며, 압출기의 다양한 구획들의 온도는 다음과 같다: 190℃, 200℃, 210℃, 210℃, 210℃ 및 200℃ (다이 온도). 펠릿을 캐필러리 레오미터에 넣고, 200℃에서 방사하여 복합 전구체 섬유를 수득하였으며, 이때 플런저 속도는 5mm/min이고, 권취 속도는 60m/min이었다. 복합 전구체 섬유를 150℃에서 원래 길이의 5배까지 연신하여, 폴리머/티타늄 이산화물/금속 복합 섬유를 수득하였다. 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다. 주사전자현미경으로 관찰시, 복합 섬유내 금속 단섬유의 직경은 4.46㎛ 미만이었다. 길이는 5㎛ 이상이었다. 방사하는 동안 섬유의 파단은 거의 관찰되지 않았으며, 수득한 섬유는 매끈한 표면을 가지고 있었다.
비교예 7
본 비교예는, 금속 합금을 첨가하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 10에 기술된 바와 같이 수행하였다. 제조된 폴리프로필렌/티타늄 이산화물 섬유에 대해 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다. 방사시 상당수의 파단된 섬유가 관찰되었으며, 제조된 섬유는 거친 표면을 가지고 있었다.
실시예 11
본 실시예는, 티타늄 이산화물 : 폴리프로필렌의 중량비가 30:100인 점을 제외하고는, 실시예 10에 기술된 바와 같이 수행하였다. 제조된 폴리머/티타늄 이산화물/금속 복합 섬유에 대해 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다. 주사전자현미경으로 관찰시, 복합 섬유내 금속 단섬유의 직경은 4.66㎛ 미만이었다. 길이는 5㎛ 이상이었다. 방사하는 동안 섬유의 파단은 거의 관찰되지 않았으며, 수득한 섬유는 매끈한 표면을 가지고 있었다.
비교예 8
본 비교예는, 금속 합금을 첨가하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 11에 기술된 바와 같이 수행하였다. 제조된 폴리프로필렌/티타늄 이산화물 섬유에 대해 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다. 방사시 상당수의 파단된 섬유가 관찰되었으며, 제조된 섬유는 거친 표면을 가지고 있었다.
실시예 12
본 실시예는 폴리머로서 폴리프로필렌 (Sinopec Ningbo Zhenhai Refining & Chemicals, brand Z30S, 융점: 167℃), 금속 합금으로서 주석-비스무트 합금 (융점: 138℃) 및 은 분말 (Ningbo Jingxin Electronic Materials Co., Ltd., 고밀도 구형 은 분말, 평균 입자 크기: 500nm, 융점: 960℃)을 사용하였다. 주석-비스무트 합금 : 폴리프로필렌의 부피비는 2 : 100이었고, 은 분말 : 폴리프로필렌 중량비는 10 : 100이었다. 항산화제 1010 (제조사: Ciba-Geigy, 스위스), 항산화제 168 (제조사: Ciba-Geigy, 스위스) 및 아연 스테아레이트 (시판됨)를 적량 첨가하고; 폴리프로필렌의 100 중량부를 기준으로, 항산화제 1010의 함량은 0.5부, 항산화제 168의 함량은 0.5부, 아연 스테아레이트의 함량은 1부였다.
상기 원료 폴리머, 은 분체 및 금속 합금을 상기 비율로 고속 교반기에서 균질하게 혼합하였다. 그런 후, 이를 독일 HAAKE 사의 PolymLab 트윈 스크류 압출기를 사용하여 압출 및 펠릿 성형하였으며, 압출기의 다양한 구획들의 온도는 다음과 같다: 190℃, 200℃, 210℃, 210℃, 210℃ 및 200℃ (다이 온도). 펠릿을 캐필러리 레오미터에 넣고, 200℃에서 방사하여 복합 전구체 섬유를 수득하였으며, 이때 플런저 속도는 5mm/min이고, 권취 속도는 60m/min이었다. 복합 전구체 섬유를 150℃에서 원래 길이의 15배까지 연신하여, 폴리머/은 분체/금속 복합 섬유를 수득하였다. 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다. 주사전자현미경으로 관찰시, 복합 섬유내 금속 단섬유의 직경은 3.46㎛ 미만이었다. 길이는 7.0㎛ 이상이었다. 방사하는 동안 섬유의 파단은 거의 관찰되지 않았으며, 수득한 섬유는 매끈한 표면을 가지고 있었다.
비교예 9
본 비교예는, 금속 합금을 첨가하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 12에 기술된 바와 같이 수행하였다. 제조된 폴리프로필렌/은 분체 섬유에 대해 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다. 방사시 상당수의 파단된 섬유가 관찰되었으며, 제조된 섬유는 거친 표면을 가지고 있었다.
실시예 13
본 실시예는 폴리머로서 폴리프로필렌 (Sinopec Ningbo Zhenhai Refining & Chemicals, brand Z30S, 융점: 167℃), 금속 합금으로서 주석-비스무트 합금 (융점: 138℃) 및 은 분체 (Ningbo Jingxin Electronic Materials Co., Ltd., 고밀도 구형 은 분말, 평균 입자 크기: 500nm, 융점: 960℃)를 사용하였다. 주석-비스무트 합금 : 폴리프로필렌의 부피비는 1 : 100이고, 은 분체 : 폴리프로필렌의 중량비는 10 : 100이었다. 항산화제 1010 (제조사: Ciba-Geigy, 스위스), 항산화제 168 (제조사: Ciba-Geigy, 스위스) 및 아연 스테아레이트 (시판됨)를 적량 첨가하고; 폴리프로필렌의 100 중량부를 기준으로, 항산화제 1010의 함량은 0.5부, 항산화제 168의 함량은 0.5부, 아연 스테아레이트의 함량은 1부였다.
상기 원료 폴리머, 은 분체 및 금속 합금을 상기 비율로 고속 교반기에서 균질하게 혼합한 다음, 독일 HAAKE 사의 PolymLab 트윈 스크류 압출기를 사용하여 압출 및 펠릿 성형하였으며, 압출기의 다양한 구획들의 온도는 다음과 같다: 190℃, 200℃, 210℃, 210℃, 210℃ 및 200℃ (다이 온도). 펠릿을 캐필러리 레오미터에 넣고, 200℃에서 방사하여 복합 전구체 섬유를 수득하였으며, 이때 플런저 속도는 5mm/min이고, 권취 속도는 60m/min이었다. 복합 전구체 섬유를 150℃에서 원래 길이의 5배까지 연신하여, 폴리머/은 분체/금속 복합 섬유를 수득하였다. 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다. 주사전자현미경으로 관찰시, 복합 섬유내 금속 단섬유의 직경은 3.46㎛ 미만이었다. 길이는 7㎛ 이상이었다. 방사하는 동안 섬유의 파단은 거의 관찰되지 않았으며, 수득한 섬유는 매끈한 표면을 가지고 있었다.
비교예 10
본 비교예는, 금속 합금을 첨가하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 13에 기술된 바와 같이 수행하였다. 제조된 폴리프로필렌/은 분체 섬유에 대해 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다. 방사시 상당수의 파단된 섬유가 관찰되었으며, 제조된 섬유는 거친 표면을 가지고 있었다.
실시예 14
본 실시예는 폴리머로서 폴리프로필렌 (Sinopec Ningbo Zhenhai Refining & Chemicals, brand Z30S, 융점: 167℃), 금속 합금으로서 주석-비스무트 합금 (융점: 138℃) 및 스테인레스 스틸 섬유 (Beijing Jinfubang Co. Ltd., chopped 섬유, 평균 직경: 8㎛, 융점: 1350℃)를 사용하였다. 주석-비스무트 합금 : 폴리프로필렌의 부피비는 2 : 100이고, 스테인레스 스틸 섬유 : 폴리프로필렌의 중량비는 10 : 100이었다. 항산화제 1010 (제조사: Ciba-Geigy, 스위스), 항산화제 168 (제조사: Ciba-Geigy, 스위스) 및 아연 스테아레이트 (시판됨)를 적량 첨가하고; 폴리프로필렌의 100 중량부를 기준으로, 항산화제 1010의 함량은 0.5부, 항산화제 168의 함량은 0.5부, 아연 스테아레이트의 함량은 1부였다.
상기 원료 폴리머, 스테인레스 스틸 및 금속 합금을 상기 비율로 고속 교반기에서 균질하게 혼합하였다. 그런 후, 이를 독일 HAAKE 사의 PolymLab 트윈 스크류 압출기를 사용하여 압출 및 펠릿 성형하였으며, 압출기의 다양한 구획들의 온도는 다음과 같다: 190℃, 200℃, 210℃, 210℃, 210℃ 및 200℃ (다이 온도). 펠릿을 캐필러리 레오미터에 넣고, 200℃에서 방사하여 복합 전구체 섬유를 수득하였으며, 이때 플런저 속도는 5mm/min이고, 권취 속도는 60m/min이었다. 복합 전구체 섬유를 150℃에서 원래 길이의 15배까지 연신하여, 폴리머/스테인레스 스틸/금속 복합 섬유를 수득하였다. 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다. 주사전자현미경으로 관찰시, 복합 섬유내 금속 단섬유의 직경은 2.46㎛ 미만이었다. 길이는 8.0㎛ 이상이었다. 방사하는 동안 섬유의 파단은 거의 관찰되지 않았으며, 수득한 섬유는 매끈한 표면을 가지고 있었다.
비교예 11
본 비교예는, 금속 합금을 첨가하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 14에 기술된 바와 같이 수행하였다. 제조된 폴리프로필렌/스테인레스 스틸 섬유-복합 섬유에 대해 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다. 방사시 상당수의 파단된 섬유가 관찰되었으며, 제조된 섬유는 거친 표면을 가지고 있었다.
실시예 15
본 실시예는 폴리머로서 폴리프로필렌 (Sinopec Ningbo Zhenhai Refining & Chemicals, brand Z30S, 융점: 167℃), 금속 합금으로서 주석-비스무트 합금 (융점: 138℃) 및 스테인레스 스틸 섬유 (Beijing Jinfubang Co. Ltd, chopped 섬유, 평균 직경: 8㎛, 융점: 1350℃)를 사용하였다. 주석-비스무트 합금 : 폴리프로필렌의 부피비는 1 : 100이고, 스테인레스 스틸 섬유 : 폴리프로필렌의 중량비는 10 : 100이었다. 항산화제 1010 (제조사: Ciba-Geigy, 스위스), 항산화제 168 (제조사: Ciba-Geigy, 스위스) 및 아연 스테아레이트 (시판됨)를 적량 첨가하고; 폴리프로필렌의 100 중량부를 기준으로, 항산화제 1010의 함량은 0.5부, 항산화제 168의 함량은 0.5부, 아연 스테아레이트의 함량은 1부였다.
상기 원료 폴리머, 스테인레스 스틸 및 금속 합금을 상기 비율로 고속 교반기에서 균질하게 혼합하였다. 그런 후, 이를 독일 HAAKE 사의 PolymLab 트윈 스크류 압출기를 사용하여 압출 및 펠릿 성형하였으며, 압출기의 다양한 구획들의 온도는 다음과 같다: 190℃, 200℃, 210℃, 210℃, 210℃ 및 200℃ (다이 온도). 펠릿을 캐필러리 레오미터에 넣고, 200℃에서 방사하여 복합 전구체 섬유를 수득하였으며, 이때 플런저 속도는 5mm/min이고, 권취 속도는 60m/min이었다. 복합 전구체 섬유를 150℃에서 원래 길이의 5배까지 연신하여, 폴리머/스테인레스 스틸/금속 복합 섬유를 수득하였다. 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다. 주사전자현미경으로 관찰시, 복합 섬유내 금속 단섬유의 직경은 7.46㎛ 미만이었다. 길이는 7㎛ 이상이었다. 방사하는 동안 섬유의 파단은 거의 관찰되지 않았으며, 수득한 섬유는 매끈한 표면을 가지고 있었다.
비교예 12
본 비교예는, 금속 합금을 첨가하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 15에 기술된 바와 같이 수행하였다. 제조된 폴리프로필렌/스테인레스 스틸 섬유-복합 섬유에 대해 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다. 방사시 상당수의 파단된 섬유가 관찰되었으며, 제조된 섬유는 거친 표면을 가지고 있었다.
실시예 16
본 실시예는 폴리머로서 폴리프로필렌 (Sinopec Ningbo Zhenhai Refining & Chemicals, brand Z30S, 융점: 167℃), 금속 합금으로서 주석-비스무트 합금 (융점: 138℃) 및 폴리아닐린 (Tianjin Dewangmaite New Materials Technology Co. Ltd., 폴리아닐린 나노와이어, 평균 직경: 100nm, 평균 길이: 10㎛)을 사용하였다. 주석-비스무트 합금 : 폴리프로필렌의 부피비는 2 : 100이고, 폴리아닐린 : 폴리프로필렌의 중량비는 10 : 100이었다. 항산화제 1010 (제조사: Ciba-Geigy, 스위스), 항산화제 168 (제조사: Ciba-Geigy, 스위스) 및 아연 스테아레이트 (시판됨)를 적량 첨가하고; 폴리프로필렌의 100 중량부를 기준으로, 항산화제 1010의 함량은 0.5부, 항산화제 168의 함량은 0.5부, 아연 스테아레이트의 함량은 1부였다.
상기 원료 폴리머, 폴리아닐린 및 금속 합금을 상기 비율로 고속 교반기에서 균질하게 혼합하였다. 그런 후, 이를 독일 HAAKE 사의 PolymLab 트윈 스크류 압출기를 사용하여 압출 및 펠릿 성형하였으며, 압출기의 다양한 구획들의 온도는 다음과 같다: 190℃, 200℃, 210℃, 210℃, 210℃ 및 200℃ (다이 온도). 펠릿을 캐필러리 레오미터에 넣고, 200℃에서 방사하여 복합 전구체 섬유를 수득하였으며, 이때 플런저 속도는 5mm/min이고, 권취 속도는 60m/min이었다. 복합 전구체 섬유를 150℃에서 원래 길이의 15배까지 연신하여, 폴리머/폴리아닐린/금속 복합 섬유를 수득하였다. 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다. 주사전자현미경으로 관찰시, 복합 섬유내 금속 단섬유의 직경은 3.46㎛ 미만이었다. 길이는 7.5㎛ 이상이었다. 방사하는 동안에 섬유의 파단은 거의 관찰되지 않았다.
비교예 13
본 비교예는, 금속 합금을 첨가하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 16에 기술된 바와 같이 수행하였다. 제조된 폴리프로필렌/폴리아닐린 섬유에 대해 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다. 방사하는 동안 섬유 파단이 다수 관찰되었다.
실시예 17
본 실시예는 폴리머로서 폴리프로필렌 (Sinopec Ningbo Zhenhai Refining & Chemicals, brand Z30S, 융점: 167℃), 금속 합금으로서 주석-비스무트 합금 (융점: 138℃) 및 폴리아닐린 (Tianjin Dewangmaite New Materials Technology Co. Ltd., 폴리아닐린 나노와이어, 평균 직경: 100nm, 평균 길이: 10㎛)을 사용하였다. 주석-비스무트 합금 : 폴리프로필렌의 부피비는 1 : 100이고, 폴리아닐린 : 폴리프로필렌의 중량비는 10 : 100이었다. 항산화제 1010 (제조사: Ciba-Geigy, 스위스), 항산화제 168 (제조사: Ciba-Geigy, 스위스) 및 아연 스테아레이트 (시판됨)를 적량 첨가하고; 폴리프로필렌의 100 중량부를 기준으로, 항산화제 1010의 함량은 0.5부, 항산화제 168의 함량은 0.5부, 아연 스테아레이트의 함량은 1부였다.
상기 원료 폴리머, 폴리아닐린 및 금속 합금을 상기 비율로 고속 교반기에서 균질하게 혼합하였다. 그런 후, 이를 독일 HAAKE 사의 PolymLab 트윈 스크류 압출기를 사용하여 압출 및 펠릿 성형하였으며, 압출기의 다양한 구획들의 온도는 다음과 같다: 190℃, 200℃, 210℃, 210℃, 210℃ 및 200℃ (다이 온도). 펠릿을 캐필러리 레오미터에 넣고, 200℃에서 방사하여 복합 전구체 섬유를 수득하였으며, 이때 플런저 속도는 5mm/min이고, 권취 속도는 60m/min이었다. 복합 전구체 섬유를 150℃에서 원래 길이의 5배까지 연신하여, 폴리머/폴리아닐린/금속 복합 섬유를 수득하였다. 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다. 주사전자현미경으로 관찰시, 복합 섬유내 금속 단섬유의 직경은 6.46㎛ 미만이었다. 길이는 5㎛ 이상이었다. 방사하는 동안에 섬유의 파단은 거의 관찰되지 않았다.
비교예 14
본 비교예는, 금속 합금을 첨가하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 17에 기술된 바와 같이 수행하였다. 제조된 폴리프로필렌/폴리아닐린 섬유에 대해 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다. 방사하는 동안 섬유 파단이 다수 관찰되었다.
실시예 18
본 실시예는 폴리머로서 폴리프로필렌 (Sinopec Ningbo Zhenhai Refining & Chemicals, brand Z30S, 융점: 167℃), 금속 합금으로서 주석-비스무트 합금 (융점: 138℃) 및 몬모릴로나이트 (NanoCor, US, brand I.44PSS)를 사용하였다. 주석-비스무트 합금 : 폴리프로필렌의 부피비는 2 : 100이고, 몬모릴로나이트 : 폴리프로필렌의 중량비는 2 : 100이었다. 항산화제 1010 (제조사: Ciba-Geigy, 스위스), 항산화제 168 (제조사: Ciba-Geigy, 스위스) 및 아연 스테아레이트 (시판됨)를 적량 첨가하고; 폴리프로필렌의 100 중량부를 기준으로, 항산화제 1010의 함량은 0.5부, 항산화제 168의 함량은 0.5부, 아연 스테아레이트의 함량은 1부였다.
상기 원료 폴리머, 몬모릴로나이트 및 금속 합금을 상기 비율로 고속 교반기에서 균질하게 혼합하였다. 그런 후, 이를 독일 HAAKE 사의 PolymLab 트윈 스크류 압출기를 사용하여 압출 및 펠릿 성형하였으며, 압출기의 다양한 구획들의 온도는 다음과 같다: 190℃, 200℃, 210℃, 210℃, 210℃ 및 200℃ (다이 온도). 펠릿을 캐필러리 레오미터에 넣고, 200℃에서 방사하여 복합 전구체 섬유를 수득하였으며, 이때 플런저 속도는 5mm/min이고, 권취 속도는 60m/min이었다. 복합 전구체 섬유를 150℃에서 원래 길이의 15배까지 연신하여, 폴리머/몬모릴로나이트/금속 복합 섬유를 수득하였다. 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다.
주사전자현미경으로 관찰시, 복합 섬유내 금속 단섬유의 직경은 1.46㎛ 미만이었다. 길이는 6.5㎛ 이상이었다. 방사하는 동안 섬유의 파단은 거의 관찰되지 않았으며, 수득한 섬유는 매끈한 표면을 가지고 있었다.
비교예 15
본 비교예는, 금속 합금을 첨가하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 18에 기술된 바와 같이 수행하였다. 제조된 폴리프로필렌/몬모릴로나이트 섬유에 대해 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다. 방사시 상당수의 파단된 섬유가 관찰되었으며, 제조된 섬유는 거친 표면을 가지고 있었다.
실시예 19
본 실시예는 폴리머로서 폴리프로필렌 (Sinopec Ningbo Zhenhai Refining & Chemicals, brand Z30S, 융점: 167℃), 금속 합금으로서 주석-비스무트 합금 (Beijing Sanhe Dingxin Hi-tech Development Co., Ltd., 융점: 138℃) 및 몬모릴로나이트 (NanoCor, US, brand I.44PSS)를 사용하였다. 주석-비스무트 합금 : 폴리프로필렌의 부피비는 0.5 : 100이고, 몬모릴로나이트 : 폴리프로필렌의 중량비는 2 : 100이었다. 항산화제 1010 (제조사: Ciba-Geigy, 스위스), 항산화제 168 (제조사: Ciba-Geigy, 스위스) 및 아연 스테아레이트 (시판됨)를 적량 첨가하고; 폴리프로필렌의 100 중량부를 기준으로, 항산화제 1010의 함량은 0.5부, 항산화제 168의 함량은 0.5부, 아연 스테아레이트의 함량은 1부였다.
상기 원료 폴리머, 몬모릴로나이트 및 금속 합금을 상기 비율로 고속 교반기에서 균질하게 혼합하였다. 그런 후, 이를 독일 HAAKE 사의 PolymLab 트윈 스크류 압출기를 사용하여 압출 및 펠릿 성형하였으며, 압출기의 다양한 구획들의 온도는 다음과 같다: 190℃, 200℃, 210℃, 210℃, 210℃ 및 200℃ (다이 온도). 펠릿을 캐필러리 레오미터에 넣고, 200℃에서 방사하여 복합 전구체 섬유를 수득하였으며, 이때 플런저 속도는 5mm/min이고, 권취 속도는 60m/min이었다. 복합 전구체 섬유를 150℃에서 원래 길이의 15배까지 연신하여, 폴리머/몬모릴로나이트/금속 복합 섬유를 수득하였다. 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다.
주사전자현미경으로 관찰시, 복합 섬유내 금속 단섬유의 직경은 1.06㎛ 미만이었다. 길이는 7.5㎛ 이상이었다. 방사하는 동안 섬유의 파단은 거의 관찰되지 않았으며, 수득한 섬유는 매끈한 표면을 가지고 있었다.
실시예 20
본 실시예는, 금속 합금 : 폴리머의 부피비가 1:100인 점을 제외하고는, 실시예 19에 기술된 바와 같이 수행하였다. 제조된 폴리머/몬모릴로나이트/금속 복합 섬유에 대해 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다.
주사전자현미경으로 관찰시, 복합 섬유내 금속 단섬유의 직경은 2.15㎛ 미만이었다. 길이는 7.5㎛ 이상이었다. 방사하는 동안 섬유의 파단은 거의 관찰되지 않았으며, 수득한 섬유는 매끈한 표면을 가지고 있었다.
실시예 21
본 실시예는, 복합 전구체 섬유를 150℃에서 원래 길이의 5배까지 연신하는 것을 제외하고는, 실시예 18에 기술된 바와 같이 수행하였다. 제조된 폴리머/몬모릴로나이트/금속 복합 섬유에 대해 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다.
주사전자현미경으로 관찰시, 복합 섬유내 금속 단섬유의 직경은 3.01㎛ 미만이었다. 길이는 6.5㎛ 이상이었다. 방사하는 동안 섬유의 파단은 거의 관찰되지 않았으며, 수득한 섬유는 매끈한 표면을 가지고 있었다.
비교예 16
본 비교예는, 금속 합금을 첨가하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 21에 기술된 바와 같이 수행하였다. 제조된 폴리프로필렌/몬모릴로나이트 섬유에 대해 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다. 방사시 상당수의 파단된 섬유가 관찰되었으며, 제조된 섬유는 거친 표면을 가지고 있었다.
실시예 22
본 실시예는 폴리머로서 폴리프로필렌 (Sinopec Ningbo Zhenhai Refining & Chemicals, brand Z30S, 융점: 167℃), 금속 합금으로서 주석-비스무트 합금 (융점: 138℃) 및 실록산-개질된 몬모릴로나이트 (NanoCor, US, brand I.44PSS)를 사용하였다. 주석-비스무트 합금 : 폴리프로필렌의 부피비는 0.5 : 100이고, 몬모릴로나이트 : 폴리프로필렌의 중량비는 2 : 100이었다. 항산화제 1010 (제조사: Ciba-Geigy, 스위스), 항산화제 168 (제조사: Ciba-Geigy, 스위스) 및 아연 스테아레이트 (시판됨)를 적량 첨가하고; 폴리프로필렌의 100 중량부를 기준으로, 항산화제 1010의 함량은 0.5부, 항산화제 168의 함량은 0.5부, 아연 스테아레이트의 함량은 1부였다.
상기 원료 폴리머, 몬모릴로나이트 및 금속 합금을 상기 비율로 고속 교반기에서 균질하게 혼합하였다. 그런 후, 이를 독일 HAAKE 사의 PolymLab 트윈 스크류 압출기를 사용하여 압출 및 펠릿 성형하였으며, 압출기의 다양한 구획들의 온도는 다음과 같다: 190℃, 200℃, 210℃, 210℃, 210℃ 및 200℃ (다이 온도). 펠릿을 캐필러리 레오미터에 넣고, 200℃에서 방사하여 복합 전구체 섬유를 수득하였으며, 이때 플런저 속도는 5mm/min이고, 권취 속도는 60m/min이었다. 복합 전구체 섬유를 150℃에서 원래 길이의 5배까지 연신하여, 폴리머/몬모릴로나이트/금속 복합 섬유를 수득하였다. 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다.
주사전자현미경으로 관찰시, 복합 섬유내 금속 단섬유의 직경은 1.66㎛ 미만이었다. 길이는 5.5㎛ 이상이었다. 방사하는 동안 섬유의 파단은 거의 관찰되지 않았으며, 수득한 섬유는 매끈한 표면을 가지고 있었다.
실시예 23
본 실시예는, 금속 합금 : 폴리머의 부피비가 1:100인 점을 제외하고는, 실시예 22에 기술된 바와 같이 수행하였다. 제조된 폴리머/몬모릴로나이트/금속 복합 섬유에 대해 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다.
주사전자현미경으로 관찰시, 복합 섬유내 금속 단섬유의 직경은 2.45㎛ 미만이었다. 길이는 6.5㎛ 이상이었다. 방사하는 동안 섬유의 파단은 거의 관찰되지 않았으며, 수득한 섬유는 매끈한 표면을 가지고 있었다.
실시예 24
본 실시예는, 복합 전구체 섬유를 150℃에서 원래 길이의 10배까지 연신하는 것을 제외하고는, 실시예 21에 기술된 바와 같이 수행하였다. 제조된 폴리머/몬모릴로나이트/금속 복합 섬유에 대해 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다.
주사전자현미경으로 관찰시, 복합 섬유내 금속 단섬유의 직경은 1.67㎛ 미만이었다. 길이는 8.5㎛ 이상이었다. 방사하는 동안 섬유의 파단은 거의 관찰되지 않았으며, 수득한 섬유는 매끈한 표면을 가지고 있었다.
비교예 17
본 비교예는, 금속 합금을 첨가하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 24에 기술된 바와 같이 수행하였다. 제조된 폴리프로필렌/몬모릴로나이트 섬유에 대해 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다. 방사시 상당수의 파단된 섬유가 관찰되었으며, 제조된 섬유는 거친 표면을 가지고 있었다.
실시예 25
본 실시예는, 몬모릴로나이트 : 폴리프로필렌의 중량비가 0.5:100인 점을 제외하고는, 실시예 18에 기술된 바와 같이 수행하였다. 제조된 폴리머/몬모릴로나이트/금속 복합 섬유에 대해 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다.
주사전자현미경으로 관찰시, 복합 섬유내 금속 단섬유의 직경은 0.9㎛ 미만이었다. 길이는 7.9㎛ 이상이었다. 방사하는 동안 섬유의 파단은 거의 관찰되지 않았으며, 수득한 섬유는 매끈한 표면을 가지고 있었다.
비교예 18
본 비교예는, 금속 합금을 첨가하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 25에 기술된 바와 같이 수행하였다. 제조된 폴리프로필렌/몬모릴로나이트 섬유에 대해 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다. 방사시 상당수의 파단된 섬유가 관찰되었으며, 제조된 섬유는 거친 표면을 가지고 있었다.
실시예 26
본 실시예는, 몬모릴로나이트 : 폴리프로필렌의 중량비가 4:100인 점을 제외하고는, 실시예 18에 기술된 바와 같이 수행하였다. 제조된 폴리머/몬모릴로나이트/금속 복합 섬유에 대해 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다.
주사전자현미경으로 관찰시, 복합 섬유내 금속 단섬유의 직경은 1.09㎛ 미만이었다. 길이는 8.5㎛ 이상이었다. 방사하는 동안 섬유의 파단은 거의 관찰되지 않았으며, 수득한 섬유는 매끈한 표면을 가지고 있었다.
비교예 19
본 비교예는, 금속 합금을 첨가하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 26에 기술된 바와 같이 수행하였다. 제조된 폴리프로필렌/몬모릴로나이트 섬유에 대해 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다. 방사시 상당수의 파단된 섬유가 관찰되었으며, 제조된 섬유는 거친 표면을 가지고 있었다.
실시예 27
본 실시예는, 몬모릴로나이트 : 폴리프로필렌의 중량비가 8:100인 점을 제외하고는, 실시예 18에 기술된 바와 같이 수행하였다. 제조된 폴리머/몬모릴로나이트/금속 복합 섬유에 대해 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다.
주사전자현미경으로 관찰시, 복합 섬유내 금속 단섬유의 직경은 2.46㎛ 미만이었다. 길이는 8.6㎛ 이상이었다. 방사하는 동안 섬유의 파단은 거의 관찰되지 않았으며, 수득한 섬유는 매끈한 표면을 가지고 있었다.
비교예 20
본 비교예는, 금속 합금을 첨가하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 27에 기술된 바와 같이 수행하였다. 제조된 폴리프로필렌/몬모릴로나이트 섬유에 대해 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다. 방사시 상당수의 파단된 섬유가 관찰되었으며, 제조된 섬유는 거친 표면을 가지고 있었다.
실시예 28
본 실시예는 폴리머로서 폴리프로필렌 (Sinopec Ningbo Zhenhai Refining & Chemicals, brand Z30S, 융점: 167℃), 금속 합금으로서 주석-비스무트 합금 (융점: 138℃) 및 나노 탄산칼슘 (Henan Keli, brand NLY-201, 입자 크기 범위: 30-50nm)를 사용하였다. 주석-비스무트 합금 : 폴리프로필렌의 부피비는 2 : 100이고, 탄산칼슘 : 폴리프로필렌의 중량비는 10 : 100이었다. 항산화제 1010 (제조사: Ciba-Geigy, 스위스), 항산화제 168 (제조사: Ciba-Geigy, 스위스) 및 아연 스테아레이트 (시판됨)를 적량 첨가하고; 폴리프로필렌의 100 중량부를 기준으로, 항산화제 1010의 함량은 0.5부, 항산화제 168의 함량은 0.5부, 아연 스테아레이트의 함량은 1부였다.
상기 원료 폴리머, 탄산칼슘 및 금속 합금을 상기 비율로 고속 교반기에서 균질하게 혼합하였다. 그런 후, 이를 독일 HAAKE 사의 PolymLab 트윈 스크류 압출기를 사용하여 압출 및 펠릿 성형하였으며, 압출기의 다양한 구획들의 온도는 다음과 같다: 190℃, 200℃, 210℃, 210℃, 210℃ 및 200℃ (다이 온도). 펠릿을 캐필러리 레오미터에 넣고, 200℃에서 방사하여 복합 전구체 섬유를 수득하였으며, 이때 플런저 속도는 5mm/min이고, 권취 속도는 60m/min이었다. 복합 전구체 섬유를 150℃에서 원래 길이의 15배까지 연신하여, 폴리머/탄산칼슘/금속 복합 섬유를 수득하였다. 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다.
주사전자현미경으로 관찰시, 복합 섬유내 금속 단섬유의 직경은 2.06㎛ 미만이었다. 길이는 7.8㎛ 이상이었다. 방사하는 동안 섬유의 파단은 거의 관찰되지 않았으며, 수득한 섬유는 매끈한 표면을 가지고 있었다.
비교예 21
본 비교예는, 금속 합금을 첨가하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 28에 기술된 바와 같이 수행하였다. 제조된 폴리프로필렌/탄산칼슘 섬유에 대해 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다. 방사시 상당수의 파단된 섬유가 관찰되었으며, 제조된 섬유는 거친 표면을 가지고 있었다.
실시예 29
본 실시예는, 탄산칼슘 : 폴리프로필렌의 중량비가 30:100인 점을 제외하고는, 실시예 24에 기술된 바와 같이 수행하였다. 제조된 폴리머/탄산칼슘/금속 복합 섬유에 대해 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다.
주사전자현미경으로 관찰시, 복합 섬유내 금속 단섬유의 직경은 2.09㎛ 미만이었다. 길이는 7.5㎛ 이상이었다. 방사하는 동안 섬유의 파단은 거의 관찰되지 않았으며, 수득한 섬유는 매끈한 표면을 가지고 있었다.
비교예 22
본 비교예는, 금속 합금을 첨가하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 29에 기술된 바와 같이 수행하였다. 제조된 폴리프로필렌/탄산칼슘 섬유에 대해 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다. 방사시 상당수의 파단된 섬유가 관찰되었으며, 제조된 섬유는 거친 표면을 가지고 있었다.
실시예 30
본 실시예는 폴리머로서 폴리프로필렌 (Sinopec Ningbo Zhenhai Refining & Chemicals, brand Z30S, 융점: 167℃), 금속 합금으로서 주석-비스무트 합금 (융점: 138℃) 및 황산칼슘 whisker (Zhengzhou Bokaili, brand 나노 황산칼슘 whisker, 평균 직경: 500nm)를 사용하였다. 주석-비스무트 합금 : 폴리프로필렌의 부피비는 2 : 100이고, 황산칼슘 : 폴리프로필렌의 중량비는 10 : 100이었다. 항산화제 1010 (제조사: Ciba-Geigy, 스위스), 항산화제 168 (제조사: Ciba-Geigy, 스위스) 및 아연 스테아레이트 (시판됨)를 적량 첨가하고; 폴리프로필렌의 100 중량부를 기준으로, 항산화제 1010의 함량은 0.5부, 항산화제 168의 함량은 0.5부, 아연 스테아레이트의 함량은 1부였다.
상기 원료 폴리머, 황산칼슘 및 금속 합금을 상기 비율로 고속 교반기에서 균질하게 혼합하였다. 그런 후, 이를 독일 HAAKE 사의 PolymLab 트윈 스크류 압출기를 사용하여 압출 및 펠릿 성형하였으며, 압출기의 다양한 구획들의 온도는 다음과 같다: 190℃, 200℃, 210℃, 210℃, 210℃ 및 200℃ (다이 온도). 펠릿을 캐필러리 레오미터에 넣고, 200℃에서 방사하여 복합 전구체 섬유를 수득하였으며, 이때 플런저 속도는 5mm/min이고, 권취 속도는 60m/min이었다. 복합 전구체 섬유를 150℃에서 원래 길이의 15배까지 연신하여, 폴리머/황산칼슘/금속 복합 섬유를 수득하였다. 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다.
주사전자현미경으로 관찰시, 복합 섬유내 금속 단섬유의 직경은 3.06㎛ 미만이었다. 길이는 8㎛ 이상이었다. 방사하는 동안 섬유의 파단은 거의 관찰되지 않았으며, 수득한 섬유는 매끈한 표면을 가지고 있었다.
비교예 23
본 비교예는, 금속 합금을 첨가하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 30에 기술된 바와 같이 수행하였다. 제조된 폴리프로필렌/황산칼슘 섬유에 대해 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다. 방사시 상당수의 파단된 섬유가 관찰되었으며, 제조된 섬유는 거친 표면을 가지고 있었다.
실시예 31
본 실시예에서는 폴리머로서 폴리아미드 11 (Arkema, France, brand Natural D40, 융점: 179℃), 금속 합금으로서 주석-비스무트 합금 (융점: 138℃) 및 탄소 나노튜브 (Beijing　Cnano　Technology, brand FT-9000, 평균 직경: 11nm, 평균 길이: 10㎛, 다중벽 탄소 나노튜브)를 사용하였다. 금속 합금 : 폴리머의 부피비는 2 : 100이고, 탄소 나노튜브 : 폴리머의 중량비는 2 : 100이었다. 항산화제 1010 (제조사: Ciba-Geigy, 스위스), 항산화제 168 (제조사: Ciba-Geigy, 스위스) 및 아연 스테아레이트 (시판됨)를 적량 첨가하고; 폴리아미드 11의 100 중량부를 기준으로, 항산화제 1010의 함량은 0.5부, 항산화제 168의 함량은 0.5부, 아연 스테아레이트의 함량은 1부였다.
상기 원료 폴리머, 탄소 나노튜브 및 금속 합금을 상기 비율로 고속 교반기에서 균질하게 혼합하였다. 그런 후, 이를 독일 HAAKE 사의 PolymLab 트윈 스크류 압출기를 사용하여 압출 및 펠릿 성형하였으며, 압출기의 다양한 구획들의 온도는 다음과 같다: 200℃，210℃，220℃，220℃，220℃ 및 210℃ (다이 온도). 펠릿을 캐필러리 레오미터에 넣고, 200℃에서 방사하여 복합 전구체 섬유를 수득하였으며, 이때 플런저 속도는 5mm/min이고, 권취 속도는 60m/min이었다. 복합 전구체 섬유를 170℃에서 원래 길이의 15배까지 연신하여, 폴리머/탄소 나노튜브/금속 복합 섬유를 수득하였다. 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다.
주사전자현미경으로 관찰시, 복합 섬유내 금속 단섬유의 직경은 1.40㎛ 미만이었다. 길이는 8.1㎛ 이상이었다. 방사하는 동안 섬유의 파단은 거의 관찰되지 않았으며, 수득한 섬유는 매끈한 표면을 가지고 있었다.
비교예 24
본 비교예는, 금속 합금을 첨가하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 31에 기술된 바와 같이 수행하였다. 폴리아미드/탄소 나노튜브 섬유에 대한 검사 결과를 표 1에 열거한다. 방사시 상당수의 파단된 섬유가 관찰되었으며, 제조된 섬유는 거친 표면을 가지고 있었다.
실시예 32
본 실시예에서는 폴리머로서 폴리아미드 11 (Arkema, France, brand Natural D40, 융점: 179℃), 금속 합금으로서 주석-비스무트 합금 (융점: 138℃) 및 실록산-개질된 몬모릴로나이트 (NanoCor, US, brand I.44PSS)를 사용하였다. 금속 합금 : 폴리머의 부피비는 2 : 100이고, 몬모릴로나이트 : 폴리머의 중량비는 2 : 100이었다. 항산화제 1010 (제조사: Ciba-Geigy, 스위스), 항산화제 168 (제조사: Ciba-Geigy, 스위스) 및 아연 스테아레이트 (시판됨)를 적량 첨가하고; 폴리아미드 11의 100 중량부를 기준으로, 항산화제 1010의 함량은 0.5부, 항산화제 168의 함량은 0.5부, 아연 스테아레이트의 함량은 1부였다.
상기 원료 폴리머, 몬모릴로나이트 및 금속 합금을 상기 비율로 고속 교반기에서 균질하게 혼합하였다. 그런 후, 이를 독일 HAAKE 사의 PolymLab 트윈 스크류 압출기를 사용하여 압출 및 펠릿 성형하였으며, 압출기의 다양한 구획들의 온도는 다음과 같다: 200℃，210℃，220℃，220℃，220℃ 및 210℃ (다이 온도). 펠릿을 캐필러리 레오미터에 넣고, 200℃에서 방사하여 복합 전구체 섬유를 수득하였으며, 이때 플런저 속도는 5mm/min이고, 권취 속도는 60m/min이었다. 복합 전구체 섬유를 170℃에서 원래 길이의 15배까지 연신하여, 폴리머/몬모릴로나이트 /금속 복합 섬유를 수득하였다. 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다.
주사전자현미경으로 관찰시, 복합 섬유내 금속 단섬유의 직경은 1.90㎛ 미만이었다. 길이는 5.1㎛ 이상이었다. 방사하는 동안 섬유의 파단은 거의 관찰되지 않았으며, 수득한 섬유는 매끈한 표면을 가지고 있었다.
비교예 25
본 비교예는, 금속 합금을 첨가하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 32에 기술된 바와 같이 수행하였다. 폴리아미드/몬모릴로나이트 섬유에 대한 검사 결과를 표 1에 열거한다. 방사시 상당수의 파단된 섬유가 관찰되었으며, 제조된 섬유는 거친 표면을 가지고 있었다.
실시예 33
본 실시예는, 실록산-개질된 몬모릴로나이트 대신 소듐계 비-개질된 순수 몬모릴로나이트 (Zhejiang Fenghong New Materials Co., Ltd.)로 교체하는 것을 제외하고는, 실시예 32에 기술된 바와 같이 수행하였다. 폴리아미드/몬모릴로나이트/금속 섬유에 대한 검사 결과를 표 1에 열거한다.
주사전자현미경으로 관찰시, 복합 섬유내 금속 단섬유의 직경은 2.50㎛ 미만이었다. 길이는 4.51㎛ 이상이었다. 방사하는 동안 섬유의 파단은 거의 관찰되지 않았으며, 수득한 섬유는 매끈한 표면을 가지고 있었다.
비교예 26
본 비교예는, 금속 합금을 첨가하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 33에 기술된 바와 같이 수행하였다. 폴리아미드/몬모릴로나이트 섬유에 대한 검사 결과를 표 1에 열거한다. 방사시 상당수의 파단된 섬유가 관찰되었으며, 제조된 섬유는 거친 표면을 가지고 있었다.
실시예 34
본 실시예에서는 폴리머로서 폴리아미드 11 (Arkema, France, brand Natural D40, 융점: 179℃), 금속 합금으로서 주석-비스무트 합금 (융점: 138℃) 및 나노 티타늄 이산화물 (티타늄 이산화물 FT-3000, 일본 Ishihara, 평균 직경: 270nm 및 평균 길이: 5.15㎛)을 사용하였다. 금속 합금 : 폴리머의 부피비는 2 : 100이고, 티타늄 이산화물 : 폴리머의 중량비는 10 : 100이었다. 항산화제 1010 (제조사: Ciba-Geigy, 스위스), 항산화제 168 (제조사: Ciba-Geigy, 스위스) 및 아연 스테아레이트 (시판됨)를 적량 첨가하고; 폴리아미드 11의 100 중량부를 기준으로, 항산화제 1010의 함량은 0.5부, 항산화제 168의 함량은 0.5부, 아연 스테아레이트의 함량은 1부였다.
상기 원료 폴리머, 티타늄 이산화물 및 금속 합금을 상기 비율로 고속 교반기에서 균질하게 혼합하였다. 그런 후, 이를 독일 HAAKE 사의 PolymLab 트윈 스크류 압출기를 사용하여 압출 및 펠릿 성형하였으며, 압출기의 다양한 구획들의 온도는 다음과 같다: 200℃，210℃，220℃，220℃，220℃ 및 210℃ (다이 온도). 펠릿을 캐필러리 레오미터에 넣고, 200℃에서 방사하여 복합 전구체 섬유를 수득하였으며, 이때 플런저 속도는 5mm/min이고, 권취 속도는 60m/min이었다. 복합 전구체 섬유를 170℃에서 원래 길이의 15배까지 연신하여, 폴리머/티타늄 이산화물/금속 복합 섬유를 수득하였다. 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다.
주사전자현미경으로 관찰시, 복합 섬유내 금속 단섬유의 직경은 1.30㎛ 미만이었다. 길이는 7.1㎛ 이상이었다. 방사하는 동안 섬유의 파단은 거의 관찰되지 않았으며, 수득한 섬유는 매끈한 표면을 가지고 있었다.
비교예 27
본 비교예는, 금속 합금을 첨가하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 34에 기술된 바와 같이 수행하였다. 폴리아미드/티타늄 이산화물 섬유에 대한 검사 결과를 표 1에 열거한다. 방사시 상당수의 파단된 섬유가 관찰되었으며, 제조된 섬유는 거친 표면을 가지고 있었다.
실시예 35
본 실시예에서는 폴리머로서 폴리아미드 11 (Arkema, France, brand Natural D40, 융점: 179℃), 금속 합금으로서 주석-비스무트 합금 (융점: 138℃) 및 나노 탄산칼슘 (Henan Keli, brand NLY-201, 입자 크기 범위: 30 - 50nm)를 사용하였다. 금속 합금 : 폴리머의 부피비는 2 : 100이고, 탄산칼슘 : 폴리머의 중량비는 10 : 100이었다. 항산화제 1010 (제조사: Ciba-Geigy, 스위스), 항산화제 168 (제조사: Ciba-Geigy, 스위스) 및 아연 스테아레이트 (시판됨)를 적량 첨가하고; 폴리아미드 11의 100 중량부를 기준으로, 항산화제 1010의 함량은 0.5부, 항산화제 168의 함량은 0.5부, 아연 스테아레이트의 함량은 1부였다.
상기 원료 폴리머, 탄산칼슘 및 금속 합금을 상기 비율로 고속 교반기에서 균질하게 혼합하였다. 그런 후, 이를 독일 HAAKE 사의 PolymLab 트윈 스크류 압출기를 사용하여 압출 및 펠릿 성형하였으며, 압출기의 다양한 구획들의 온도는 다음과 같다: 200℃，210℃，220℃，220℃，220℃ 및 210℃ (다이 온도). 펠릿을 캐필러리 레오미터에 넣고, 200℃에서 방사하여 복합 전구체 섬유를 수득하였으며, 이때 플런저 속도는 5mm/min이고, 권취 속도는 60m/min이었다. 복합 전구체 섬유를 170℃에서 원래 길이의 15배까지 연신하여, 폴리머/탄산칼슘/금속 복합 섬유를 수득하였다. 다양한 검사를 수행하였다. 검사 결과는 표 1에 열거한다.
주사전자현미경으로 관찰시, 복합 섬유내 금속 단섬유의 직경은 1.50㎛ 미만이었다. 길이는 7.1㎛ 이상이었다. 방사하는 동안 섬유의 파단은 거의 관찰되지 않았으며, 수득한 섬유는 매끈한 표면을 가지고 있었다.
비교예 28
본 비교예는, 금속 합금을 첨가하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 35에 기술된 바와 같이 수행하였다. 폴리아미드/탄산칼슘 섬유에 대한 검사 결과를 표 1에 열거한다. 방사시 상당수의 파단된 섬유가 관찰되었으며, 제조된 섬유는 거친 표면을 가지고 있었다.
Figure 112015108350568-pct00002
Figure 112015108350568-pct00003
표 2의 데이타에서 알 수 있는 바와 같이, 저융점 금속을 함유하지 않는 폴리머/충전제 복합 섬유에 비해, 대응되는 본 발명의 폴리머/충전제/저융점 금속 복합 섬유는 인장 강도가 높고, 동일한 전구체 섬유의 연신율에서 파단 신장이 우수하였다. 이러한 데이타는, 폴리머/충전제 복합 섬유에 비해, 저융점 금속을 소량 첨가하여 폴리머/충전제/금속 복합 섬유의 파단 인장 강도 및 파단 신장의 동시 증가와, 체적 저항률의 감소를 달성할 수 있음을 보여준다.

Claims (61)

  1. 금속 단섬유 및 충전제를 포함하는 폴리머 섬유를 포함하는 폴리머/충전제/금속 복합 섬유로서,
    상기 섬유는,
    상기 금속 단섬유가 상기 폴리머 섬유내에 분산 상으로 분포되어, 금속 단섬유가 분산 상으로서 상기 폴리머 섬유의 축과 평행하게 분포되어 있으며,
    상기 충전제가 상기 폴리머 섬유내에 분산되어, 상기 금속 단섬유 사이에 분포된, 미세 구조를 가지며,
    상기 폴리머는 열가소성 수지이고,
    상기 충전제는 상기 폴리머의 가공 온도에서 용융되지 않으며,
    상기 금속은, 저융점 금속이며, 단일 성분 금속 및 금속 합금으로부터 1종 이상 선택되며, 20 - 480℃ 범위이되 상기 폴리머의 가공 온도보다 낮은 융점을 가지는 것이고,
    상기 금속 단섬유 : 상기 폴리머 섬유의 부피비가 0.01 : 100 - 4 : 100의 범위인, 폴리머/충전제/금속 복합 섬유.
  2. 제1항에 있어서, 상기 금속 단섬유 : 상기 폴리머 섬유의 부피비가 0.1 : 100 - 4 : 100의 범위인, 폴리머/충전제/금속 복합 섬유.
  3. 제2항에 있어서, 상기 금속 단섬유 : 상기 폴리머 섬유의 부피비가 0.5 : 100 - 2 : 100의 범위인, 폴리머/충전제/금속 복합 섬유.
  4. 제1항에 있어서, 상기 금속이 100 - 250℃ 범위의 융점을 가지는, 폴리머/충전제/금속 복합 섬유.
  5. 제4항에 있어서, 상기 금속이 120 - 230℃ 범위의 융점을 가지는, 폴리머/충전제/금속 복합 섬유.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 금속으로서 단일 성분이 갈륨, 세슘, 루비듐, 인듐, 주석, 비스무트, 카드뮴 및 납 원소들 중의 금속 원소이고;
    상기 금속으로서 금속 합금이 갈륨, 세슘, 루비듐, 인듐, 주석, 비스무트, 카드뮴 및 납 원소들 중 2종 이상의 금속 합금, 또는 갈륨, 세슘, 루비듐, 인듐, 주석, 비스무트, 카드뮴 및 납 원소들 중 1종 이상과 구리, 은, 금, 철 및 아연 원소들 중 1종 이상의 금속 합금, 또는 갈륨, 세슘, 루비듐, 인듐, 주석, 비스무트, 카드뮴 및 납 원소들 중 1종 이상; 구리, 은, 금, 철 및 아연 원소들 중 1종 이상; 및 규소 원소 및 탄소 원소로부터 선택되는 1종 이상에 의해 형성된 합금인, 폴리머/충전제/금속 복합 섬유.
  7. 제1항에 있어서, 상기 금속 단섬유가 12㎛ 이하의 직경을 가지는, 폴리머/충전제/금속 복합 섬유.
  8. 제7항에 있어서, 상기 금속 단섬유가 8㎛ 이하의 직경을 가지는, 폴리머/충전제/금속 복합 섬유.
  9. 제7항에 있어서, 상기 금속 단섬유가 3㎛ 이하의 직경을 가지는, 폴리머/충전제/금속 복합 섬유.
  10. 제1항에 있어서, 상기 폴리머가 90 - 450℃ 범위의 융점을 가지는 열가소성 수지인, 폴리머/충전제/금속 복합 섬유.
  11. 제10항에 있어서, 상기 폴리머가 100 - 290℃ 범위의 융점을 가지는 열가소성 수지인, 폴리머/충전제/금속 복합 섬유.
  12. 제10항에 있어서, 상기 폴리머가 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드 및 폴리에스테르로부터 선택되는 1종인, 폴리머/충전제/금속 복합 섬유.
  13. 제1항에 있어서, 상기 충전제 : 상기 폴리머의 중량비가 0.1:100 - 30:100의 범위인, 폴리머/충전제/금속 복합 섬유.
  14. 제13항에 있어서, 상기 충전제 : 상기 폴리머의 중량비가 0.5:100 - 10:100의 범위인, 폴리머/충전제/금속 복합 섬유.
  15. 제13항에 있어서, 상기 충전제 : 상기 폴리머의 중량비가 1:100 - 2:100의 범위인, 폴리머/충전제/금속 복합 섬유.
  16. 제1항에 있어서, 상기 충전제는 3가지 치수들 중 하나 이상의 치수가 500㎛ 미만인, 폴리머/충전제/금속 복합 섬유.
  17. 제16항에 있어서, 상기 충전제는 3가지 치수들 중 하나 이상의 치수가 300㎛ 미만인, 폴리머/충전제/금속 복합 섬유.
  18. 제1항에 있어서, 상기 충전제가 비-전도성 충전제, 전도성 충전제 또는 이들의 조합인, 폴리머/충전제/금속 복합 섬유.
  19. 제18항에 있어서, 상기 비-전도성 충전제가 비-전도성 금속 염, 금속 질화물, 비-금속 질화물, 비-금속 탄화물, 금속 수산화물, 금속 산화물, 비-금속 산화물 및 천연 광물 중 1종 이상인, 폴리머/충전제/금속 복합 섬유.
  20. 제18항에 있어서, 상기 비-전도성 충전제가 탄산칼슘, 황산바륨, 황산칼슘, 염화은, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 알루미나 (alumina), 마그네시아 (magnesia), 실리카 (silica), 석면 (asbestos), 탈크 (talc), 카올린 (kaolin), 운모 (mica), 장석 (feldspar), 규회석 (wollastonite) 및 몬모릴로나이트 (montmorillonite) 중 1종 이상인, 폴리머/충전제/금속 복합 섬유.
  21. 제20항에 있어서, 상기 몬모릴로나이트가 비-개질된 순수 몬모릴로나이트 (non-modified pure montmorillonite) 및 유기 개질된 몬모릴로나이트 (organically modified montmorillonite) 중 1종 이상인, 폴리머/충전제/금속 복합 섬유.
  22. 제21항에 있어서, 상기 유기 개질된 몬모릴로나이트가 유기 4급 암모늄 염 개질된 몬모릴로나이트, 4급 포스포늄 염 개질된 몬모릴로나이트, 실리콘-개질된 몬모릴로나이트, 실록산-개질된 몬모릴로나이트 및 아민 개질된 몬모릴로나이트로부터 1종 이상 선택되는, 폴리머/충전제/금속 복합 섬유.
  23. 제18항에 있어서, 상기 전도성 충전제가 단일성분 금속, 금속 합금, 금속 산화물, 금속 염, 금속 질화물, 비-금속 질화물, 금속 수산화물, 전도성 폴리머 및 전도성 탄소 물질 중 1종 이상인, 폴리머/충전제/금속 복합 섬유.
  24. 제18항에 있어서, 상기 전도성 충전제가 금, 은, 구리, 철, 금 합금, 은 합금, 구리 합금, 철 합금, 티타늄 이산화물, 산화제2철, 사산화철 (ferroferric oxide), 은 산화물, 아연 산화물, 카본 블랙, 탄소 나노튜브, 그래핀 (graphene) 및 선형 전도성 폴리아닐린 (linear conductive polyaniline) 중 1종 이상인, 폴리머/충전제/금속 복합 섬유.
  25. 제16항에 있어서, 상기 충전제가 나노스케일 충전제인, 폴리머/충전제/금속 복합 섬유.
  26. 제25항에 있어서, 상기 나노스케일 충전제는 3가지 치수들 중 하나 이상의 치수가 100nm 미만인, 폴리머/충전제/금속 복합 섬유.
  27. 제26항에 있어서, 상기 나노스케일 충전제는 3가지 치수들 중 하나 이상의 치수가 50nm 미만인, 폴리머/충전제/금속 복합 섬유.
  28. 제24항에 있어서, 상기 탄소 나노튜브가 단일벽 탄소 나노튜브, 이중벽 탄소 나노튜브 및 다중벽 탄소 나노튜브로부터 1종 이상 선택되는, 폴리머/충전제/금속 복합 섬유.
  29. 제1항 내지 제3항 중 어느 한항에 있어서, 상기 복합 섬유가 하기 단계를 포함하는 공정에 의해 제조되는, 폴리머/충전제/금속 복합 섬유:
    단계 1: 폴리머, 충전제 및 금속을 포함하는 성분들을 소정의 양으로 용융 블렌딩하여, 폴리머/충전제/금속 블렌드 (blend)를 수득하는 단계;
    단계 2: 단계 1에서 수득된 상기 폴리머/충전제/금속 블렌드를 방적기에서 방사하여, 폴리머/충전제/금속 복합 전구체 섬유를 수득하는 단계; 및
    단계 3: 단계 2에서 수득된 폴리머/충전제/금속 복합 전구체 섬유를, 사용된 폴리머의 융점 보다는 낮고 사용된 저융점 금속의 융점 이상인 온도 범위에서 가열하면서, 연신 (drawing)하여, 폴리머/충전제/금속 복합 섬유를 수득하는 단계.
  30. 제29항에 있어서, 상기 단계 3에서 가열하면서 연신하는 동안의 연신율 (draw ratio)이 2배 이상인, 폴리머/충전제/금속 복합 섬유.
  31. 제30항에 있어서, 상기 단계 3에서 가열하면서 연신하는 동안의 연신율 (draw ratio)이 5배 이상인, 폴리머/충전제/금속 복합 섬유.
  32. 제30항에 있어서, 상기 단계 3에서 가열하면서 연신하는 동안의 연신율 (draw ratio)이 10배 이상인, 폴리머/충전제/금속 복합 섬유.
  33. 하기 단계를 포함하는 제1항 내지 제28항 중 어느 한항에 따른 폴리머/충전제/금속 복합 섬유의 제조 방법:
    단계 1: 폴리머, 충전제 및 금속을 포함하는 성분들을 소정의 양으로 용융 블렌딩하여, 폴리머/충전제/금속 블렌드 (blend)를 수득하는 단계;
    단계 2: 단계 1에서 수득된 상기 폴리머/충전제/금속 블렌드를 방적기에서 방사하여, 폴리머/충전제/금속 복합 전구체 섬유를 수득하는 단계; 및
    단계 3: 단계 2에서 수득된 폴리머/충전제/금속 복합 전구체 섬유를, 사용된 폴리머의 융점 보다는 낮고 사용된 저융점 금속의 융점 이상인 온도 범위에서 가열하면서, 연신 (drawing)하여, 폴리머/충전제/금속 복합 섬유를 수득하는 단계.
  34. 제33항에 있어서, 상기 단계 3에서 가열하면서 연신하는 동안의 연신율이 2배 이상인, 방법.
  35. 제34항에 있어서, 상기 단계 3에서 가열하면서 연신하는 동안의 연신율이 5배 이상인, 방법.
  36. 제34항에 있어서, 상기 단계 3에서 가열하면서 연신하는 동안의 연신율이 10배 이상인, 방법.
  37. 폴리머/충전제/저융점 금속 블렌드로서,
    저융점 금속이 연속 상인 폴리머 매트릭스내에 분산 상으로서 균일하게 분포되어 있고; 충전제가 저융점 금속 입자들 사이에 분산된, 미세 구조를 가지며,
    상기 폴리머는 열가소성 수지이고,
    상기 충전제는 상기 폴리머의 가공 온도에서 용융되지 않으며,
    상기 저융점 금속은 단일 성분 금속 및 금속 합금으로부터 1종 이상 선택되며, 20 - 480℃ 범위이되 상기 폴리머의 가공 온도보다 낮은 융점을 가지는 것이며,
    상기 금속 : 상기 폴리머의 부피비가 0.01 : 100 - 4 : 100의 범위인,
    폴리머/충전제/저융점 금속 블렌드.
  38. 제37항에 있어서, 상기 금속 : 상기 폴리머의 부피비가 0.1 : 100 - 4 : 100의 범위인, 폴리머/충전제/저융점 금속 블렌드.
  39. 제38항에 있어서, 상기 금속 : 상기 폴리머의 부피비가 0.5 : 100 - 2 : 100의 범위인, 폴리머/충전제/저융점 금속 블렌드.
  40. 제37항 내지 제39항 중 어느 한항에 있어서, 상기 금속이 100 - 250℃ 범위의 융점을 가지는, 폴리머/충전제/저융점 금속 블렌드.
  41. 제40항에 있어서, 상기 금속이 120 - 230℃ 범위의 융점을 가지는, 폴리머/충전제/저융점 금속 블렌드.
  42. 제37항 내지 제39항 중 어느 한항에 있어서,
    상기 금속으로서 단일 성분이 갈륨, 세슘, 루비듐, 인듐, 주석, 비스무트, 카드뮴 및 납 원소들 중의 금속 원소이고;
    상기 금속으로서 금속 합금이 갈륨, 세슘, 루비듐, 인듐, 주석, 비스무트, 카드뮴 및 납 원소들 중 2종 이상의 금속 합금, 또는 갈륨, 세슘, 루비듐, 인듐, 주석, 비스무트, 카드뮴 및 납 원소들 중 1종 이상과 구리, 은, 금, 철 및 아연 원소들 중 1종 이상의 금속 합금, 또는 갈륨, 세슘, 루비듐, 인듐, 주석, 비스무트, 카드뮴 및 납 원소들 중 1종 이상; 구리, 은, 금, 철 및 아연 원소들 중 1종 이상; 및 규소 원소 및 탄소 원소로부터 선택되는 1종 이상에 의해 형성된 합금인, 폴리머/충전제/저융점 금속 블렌드.
  43. 제37항 내지 제39항 중 어느 한항에 있어서, 상기 폴리머가 90 - 450℃ 범위의 융점을 가지는 열가소성 수지인, 폴리머/충전제/저융점 금속 블렌드.
  44. 제43항에 있어서, 상기 폴리머가 100 - 290℃ 범위의 융점을 가지는 열가소성 수지인, 폴리머/충전제/저융점 금속 블렌드.
  45. 제43항에 있어서, 상기 폴리머가 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드 및 폴리에스테르로부터 선택되는 1종인, 폴리머/충전제/저융점 금속 블렌드.
  46. 제37항 내지 제39항 중 어느 한항에 있어서, 상기 충전제 : 상기 폴리머의 중량비가 0.1:100 - 30:100의 범위인, 폴리머/충전제/저융점 금속 블렌드.
  47. 제46항에 있어서, 상기 충전제 : 상기 폴리머의 중량비가 0.5:100 - 10:100의 범위인, 폴리머/충전제/저융점 금속 블렌드.
  48. 제46항에 있어서, 상기 충전제 : 상기 폴리머의 중량비가 1:100 - 2:100의 범위인, 폴리머/충전제/저융점 금속 블렌드.
  49. 제37항 내지 제39항 중 어느 한항에 있어서, 상기 충전제는 3가지 치수들 중 하나 이상의 치수가 500㎛ 미만인, 폴리머/충전제/저융점 금속 블렌드.
  50. 제49항에 있어서, 상기 충전제는 3가지 치수들 중 하나 이상의 치수가 300㎛ 미만인, 폴리머/충전제/저융점 금속 블렌드.
  51. 제37항 내지 제39항 중 어느 한항에 있어서, 상기 충전제가 비-전도성 충전제, 전도성 충전제, 또는 이들의 조합인, 폴리머/충전제/저융점 금속 블렌드.
  52. 제51항에 있어서, 상기 비-전도성 충전제가 비-전도성 금속 염, 금속 질화물, 비-금속 질화물, 비-금속 탄화물, 금속 수산화물, 금속 산화물, 비-금속 산화물 및 천연 광물 중 1종 이상인, 폴리머/충전제/저융점 금속 블렌드.
  53. 제51항에 있어서, 상기 비-전도성 충전제가 탄산칼슘, 황산바륨, 황산칼슘, 염화은, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 알루미나, 마그네시아, 실리카, 석면, 탈크, 카올린, 운모, 장석, 규회석 및 몬모릴로나이트 중 1종 이상인, 폴리머/충전제/저융점 금속 블렌드.
  54. 제53항에 있어서, 상기 몬모릴로나이트가 비-개질된 순수 몬모릴로나이트 및 유기 개질된 몬모릴로나이트 중 1종 이상인, 폴리머/충전제/저융점 금속 블렌드.
  55. 제54항에 있어서, 상기 유기 개질된 몬모릴로나이트가 유기 4급 암모늄 염 개질된 몬모릴로나이트, 4급 포스포늄 염 개질된 몬모릴로나이트, 실리콘-개질된 몬모릴로나이트, 실록산-개질된 몬모릴로나이트 및 아민 개질된 몬모릴로나이트로부터 1종 이상 선택되는, 폴리머/충전제/저융점 금속 블렌드.
  56. 제51항에 있어서, 상기 전도성 충전제가 단일성분 금속, 금속 합금, 금속 산화물, 금속 염, 금속 질화물, 비-금속 질화물, 금속 수산화물, 전도성 폴리머 및 전도성 탄소 물질 중 1종 이상인, 폴리머/충전제/저융점 금속 블렌드.
  57. 제51항에 있어서, 상기 전도성 충전제가 금, 은, 구리, 철, 금 합금, 은 합금, 구리 합금, 철 합금, 티타늄 이산화물, 산화제2철, 사산화철 (ferroferric oxide), 은 산화물, 아연 산화물, 카본 블랙, 탄소 나노튜브, 그래핀 (graphene) 및 선형 전도성 폴리아닐린 (linear conductive polyaniline) 중 1종 이상인, 폴리머/충전제/저융점 금속 블렌드.
  58. 제51항에 있어서, 상기 충전제가 나노스케일 충전제인, 폴리머/충전제/저융점 금속 블렌드.
  59. 제58항에 있어서, 상기 나노스케일 충전제는 3가지 치수들 중 하나 이상의 치수가 100nm 미만인, 폴리머/충전제/저융점 금속 블렌드.
  60. 제59항에 있어서, 상기 나노스케일 충전제는 3가지 치수들 중 하나 이상의 치수가 50nm 미만인, 폴리머/충전제/저융점 금속 블렌드.
  61. 제57항에 있어서, 상기 탄소 나노튜브가 단일벽 탄소 나노튜브, 이중벽 탄소 나노튜브 및 다중벽 탄소 나노튜브로부터 1종 이상 선택되는, 폴리머/충전제/저융점 금속 블렌드.
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