KR100544019B1 - 작업성과 도전성이 우수한 도전사 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코어성분인 도전성 성분이 시스-코어형 복합섬유의 표면에 일부가 노출되고 그 도전성 성분을 비 도전성 성분이 잡아주어서 도전성이 우수할 뿐만 아니라 제사공정 및 고차가공 공정 중에 도전성 성분과 비 도전성 성분의 분리가 일어나지 않아서 작업성이 우수한 도전사에 관한 것임.

본 발명의 도전사는 도전성 성분 대 비도전성 성분의 중량비가 30 : 70 ∼ 5 : 95이고 도전성분의 표면 노출면적이 전체섬유 표면적의 1 ∼ 30%이다.

시스-코어형 복합섬유, 비도전성 성분, 도전성 성분, 카본분말, 마스터 뱃치

Description

작업성과 도전성이 우수한 도전사{Conductive fibre of excellent conductivity and processing ability}

도 1a ∼ 도 1d는 일반적인 도전사의 확대횡단면이다.

도 2a, 도 2b는 본 발명에 의한 도전사의 횡단면이다.

도 3a는 본 발명에 사용되는 분배판의 종단면도.

도 3b, 도 3c는 본 발명에 사용되는 노즐의 횡단면도.

본 발명은 도전성 마스터뱃치와 용융방사가 가능한 섬유형성성 폴리머로 구성되어 있는 도전사로서, 도전층의 표면 노출정도가 조절가능하고 제사공정 및 고차 가공공정에서 도전성 성분과 비도전성 성분간의 분리가 쉽게 일어나지 않아서 작업성과 도전성이 우수한 도전사에 관한 것이다.

도전성 성분을 분산시킨 도전층을 중심으로 하고 비전도성의 층을 외층으로 하는 도전사로서 도전성 성분으로 카본을 함유한 복합섬유와 금속계열을 함유하는 복합섬유가 개발되어있다.

상기 도전사는 도 1과 같이 도전성 성분을 중심으로하고 비 도전층을 외층으 로하는 시스-코어(Sheath-Core)형 복합섬유(도 1a), 도전성 층을 외층으로하고 비 도전성 층을 심층으로하는 2중 시스-코어형 복합섬유(도 1b)와, 도전성 층이 비 도전성 층에 편심적으로 분포되어 있는 편심형 복합섬유(도 1c)와, 도전성 층과 비 도전성 층이 서로 붙어 있는 사이드 바이 사이드형 복합섬유(도 1d)등이 있다.

한국특허 출원번호 제 1998-0010640 호, 일본 특개평 2-139445은 도 1과 같은 단면을 가진 도전사를 제조하는 방법을 제시하였다.

이와 같은 단면을 가진 도전사는 아래에 설명한 바와 같은 문제점을 가지고 있다.

도 1a는 비 전도성 성분만으로 되어있는 단일 섬유에 비해 강 신도 특성은 비슷하거나 부분적으로 강하나 도전성 성분이 비 도전성 성분에 둘러싸여 있어 도전성능이 저하되는 문제점이 있다.

도 1b는 제사공정과 고차 가공시에 굴곡과 마찰등의 작용을 받으면 최외층에 퍼져있는 도전성분인 카본블랙이 탈락하는 현상이 일어난다.

도 1c는 제사성과 가공성이 나쁘지는 않지만 대전 방지 성능이 표면에 노출되어 있는 도전성 성분에 의해 도전성능은 앞의 a에 비해 높은 값을 보이지만 비전도층이 도전층을 부분적으로 포위하는 도전성 성분의 표면 노출정도를 공학적으로 조절하는 것이 어려우며 도전성의 균일성 및 재현성을 조절하기 어렵다.

도 1d는 도전성 성분이 표면에 노출되어 있어 도전성능은 높은 결과치를 보이나 제사 과정 및 고차가공에서 도전성분과 비 도전성 성분의 분리로 작업성 저하를 가져온다.

본 발명은 도전성 마스터배치와 용융방사 가능한 섬유형성성 폴리머로 구성되어 있는 도전사로서, 도전층의 표면 노출정도가 조절 가능하며 제사공정 및 고차 가공공정에서 도전성분과 비 도전성분의 분리가 일어나지 않아서 작업성과 도전성이 우수한 도전사를 제공하는데 그 기술적 과제를 두고 있다.

본 발명은 도 2a, 도 2b에 표시한 바와 같이 도전성 성분이 표면에 일부가 노출되고 그 도전성 성분을 비 도전성 성분이 잡아주어 제사공정 및 고차가공 공정 중에 도전성 성분과 비 도전성 성분의 분리가 일어나지 않는 도전사에 관한 것인다.

본 발명의 도전사는 도 3a와 같은 분배판과 도 3b 및 도 3c에 표시한 바와 같은 노즐을 사용하여 제조할 수 있다.

이때 도전성 성분과 비 도전성 성분의 중량비는 30 : 70 ∼ 5 : 95이다.

도전성 성분의 함량이 30중량%를 초과하면 도전성은 증가하나 가격이 상승하는 원인이 되며, 5중량% 미만이면 도전성을 충분히 발휘할 수 없다.

도전성 성분과 비도전성 성분의 중량비가 8 : 92인 경우 가격적인 측면과 도전성 측면에서 가장 바람직하다.

도전성 성분의 표면 노출 비율은 원사 표면적에 대하여 1 ∼ 30%이다.

도전성 성분의 표면 노출이 원사 표면적의 30%를 넘는 경우 제사 공정 및 고차가공에서의 작업성을 현저하게 저하시키는 원인이 되며, 1% 미만이면 도전성을 충분히 발휘하기 어렵다. 좋기로는 원사 표면적의 7%이다.

비 도전성 성분은 섬유형성성 폴리아마이드계열, 폴리에스테르계열, 폴리올레핀계열, 아크릴 계열, 폴리우레탄 계열의 고분자가 사용되며, 도전성 성분과 비 도전성 성분의 마스터 벳치로 사용되는 기재(base) 폴리머는 폴리올레핀계열, 폴리아마이드계열, 폴리에스테르 계열이 사용된다.

도전성 성분은 10³Ω/cm이하의 비저항을 갖는 모든 종류의 입자, 카본블랙을 포함한 금속산화물, 금속분말, 금속성 화합물을 사용할 수 있다.

도전성 마스터 벳치에 함유된 도전성 성분의 함량은 도전성 성분의 종류, 전도성 , 입자크기등에 결정되며 마스터 벳치의 비저항이 10⁴Ω/cm 이하가 되도록 10%∼50중량% 만큼, 좋기로는 30중량%를 비 도전성 고분자에 혼합한 마스터 벳치이다.

이하, 실시예를 들어 더욱 상세하게 설명하세 설명하고자 하나, 실시예가 본 발명을 국한시키 것으로 간주되어서는 아니된다.

실시예 1

도전성 카본분말을 30중량% 함유한 칩을 도전성 성분으로 하고, 나일론을 비 도전성 성분으로 하는 도전사를 도 3a의 분배판과 도 3b의 노즐을 이용하여 도 2a와 같은 단면을 가진 나일론 도전사를 복합방사 방법을 이용하여 제조한다.

이때 도전성 성분과 비 도전성 성분의 중량비는 14 : 86이었다.

실시예 2

도전성 카본 분말을 30중량% 함유한 마스터 벳치를 도전성 성분으로하고, 비 도전성 성분을 나일론으로 하여 도 3a의 분배판과 도 3c의 노즐을 이용하여 도 2b와 같은 단면을 가진 도전사를 제조한다.

이때 도전성 마스터 벳치와 비도전성 성분의 중량 비율은 8 : 92이었다.

비교예 1

종래의 기술을 이용하여 도전성 카본분말을 30중량% 함유한 마스터 벳치를 8중량% 함유하는 도 1a와 같은 단면을 가진 도전사를 제조하였다.

비교예 2

종래의 기술을 이용하여 도전성 카본분말을 30중량% 함유하는 도전성 마스터 벳치를 8중량% 함유하는 도 1b와 같은 단면을 가진 도전사를 제조하였다.

비교예 3

종래의 기술을 이용하여 도전성 카본 분말을 30중량% 함유하는 도전성 마스터 벳치를 8중량% 함유하는 도 1c와 같은 단면을 갖는 도전사를 제조하였다.

비교예 4

종래의 기술을 이용하여 도전성 카본 분말을 30중량% 함유하는 도전성 마스터 벳치를 8중량% 함유하는 도 1d와 같은 단면을 갖는 도전사를 제조하였다.

실시예와 비교예의 결과는 표 1과 같다.

<표 1>

단 면	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4	실시예 1	실시예 2
강도(g/df)	4±0.7	3±0.5	3.5±0.5	2.8±0.6	3.5±0.4	3.7±0.6
신도(%)	80±15	70±20	60±15	60±17	60±9	65±5
표면저항(×108Ω/㎝)	400±100	0.05±0.02	7±3	0.2±0.1	0.4±0.1	0.6±0.1
도전성	△	◎	○	◎	◎	◎
도전 균일성	◎	◎	△	◎	◎	◎
권취 작업성(%)	99	87	94	83	98	98
연신 작업성(%)	97	87	90	75	97	97
제사 작업성	◎	○	○	△	◎	◎
제사 작업후 도전 균일성	◎	×	△	△	◎	◎

(◎ : 좋음, ○ : 양호, △ : 낮음, × : 나쁨)

본 발명의 도전사는 도전성 성분이 표면에 노출되어 있어 도전성이 높고, 제사공정 및 고차 가공중에 발생하는 마찰력에 의하여 도전성분과 비 도전성분의 분리가 발생하지 않으므로 제사작업성과 고차 가공시의 작업성이 우수하다.

또 본 발명은 도전성분의 노출정도가 임의로 조절될 수 있는 것이므로 도전성과 작업성이 조절될 수 있다.

Claims (6)

1. 비도전성 성분과 도전성 성분으로 되어 있는 시스-코어형 복합섬유로서, 코어부분에 있는 도전성 성분의 복합섬유 횡단면 상의 모양이 원형이며 그 일부가 슬릿형태로 횡단면의 표면층까지 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 작업성과 도전성이 우수한 도전사.
2. 제 1 항에 있어서, 도전성 성분 대 비도전성 성분의 중량비가 30 : 70 내지 5 : 95 임을 특징으로 하는 작업성과 도전성이 우수한 도전사.
3. 제 1 항에 있어서, 섬유 표면에 노출되어 있는 도전성 성분의 표면적이 섬유전체 표면적의 1 ∼ 30% 임을 특징으로 하는 작업성과 도전성이 우수한 도전사.
4. 제 1 항에 있어서, 비도전성 성분은 폴리아미드, 폴리에스터, 폴리올레핀, 폴리우레탄 또는 아크릴로 이루어진 군으로 부터 선택된 1종임을 특징으로 하는 작업성과 도전성이 우수한 도전사.
5. 제 1 항에 있어서, 도전성 성분은 카본블랙, 금속분말, 금속화합물 중에서 선택한 것을 10 ∼ 50중량% 함유하고 있는 섬유형성성 폴리머 임을 특징으로 하는 작업성과 도전성이 우수한 도전사.
6. 제 5 항에 있어서, 섬유형성성 폴리머는 폴리아미드, 폴리플로필렌, 폴리에스테르 중에서 선택한 것임을 특징으로 하는 작업성과 도전성이 우수한 도전사.

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