KR101004282B1 - 전자파 장해 방지용 도전성 섬유의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전자파 장해 방지용 도전성 섬유의 제조 방법 및 해당 제조 방법으로 제조한 전자파 장해 방지용 도전성 섬유에 관한 것이다. 구체적으로는, 전자파 장해 방지용 도전성 섬유의 제조 방법에 있어서, 섬유 도금 처리 공정에 앞서, 섬유가 융착하지 않는 온도로 압축 가공 처리를 실시하는 공정; 탈지 및 에칭 공정; 수세공정; 중화 공정및 수세 공정; 상세 공정; 촉매화 공정 및 수세 공정; 활성화 공정 및 수세 공정; 1차 무전해 니켈 도금 공정 및 수세 공정; 무전해 동 도금 공정 및 수세 공정; 전기 니켈 도금 공정; 2차 무전해 니켈 도금 공정 및 수세 공정; 및 건조공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자파 장해 방지용 도전성 섬유의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 전자파 장해 방지용 도전성 섬유는, 금속피복 처리 공정에 앞서 섬유에 압축 가공 처리를 실시하는 것에 의해 제조된다.
전자파 장해, 도전성 섬유, 무전해 도금, 압축 가공
Description
본 발명은 전자파 장해 방지용 도전 섬유의 제조 방법 및 해당 제조 방법으로 제조한 전자파 장해 방지용 도전성 섬유에 관한 것이다. 본 발명의 전자파 장해 방지용 도전성 섬유는 금속피복 처리 공정에 앞서 섬유에 압축 가공 처리를 실시하는 것에 의해 제조된다.
본 발명은 전자파장해방지 기술에 관한 것이며, 구체적으로는 전자파장해방지용 도전성 섬유의 제조 방법 및 이 방법에 의해 제조된 도전섬유에 관한 것이다.
최근, 컴퓨터, 휴대폰, 게임기 등의 전자 기기의 보급과 함께, 이들 기기자체의 전자파 장해 방지 대책 및 인체 등에의 전자파의 영향 방지 대책이 중요한 사회적 과제가 되고 있다. 이들 전자파 장해 방지에는, 전기 전도성 섬유에 의한 의료, 내장 건재로서의 전기 전도성 천장 재료나 바닥재료, 전기 전도성 커튼, 외장 건재로서의 자성체 함유 시트, 타일 등이 사용되고 있으며, 전자기기 내부에는, 금속박, 금속섬유, 전기 전도성 수지 시트, 자성 입자 배합 시트, 도전성 섬유, 형체에의 도금 피복 또는 전기 전도성 도장 등 가지가지 수법이 이용되어 있다.
도전성 섬유는 수지 발포체에 감아 말아서 전자파 장해 방지용 개스킷(gasket)이나, 점착제를 코팅하여 전자파 장해 방지용 테이프 혹은 전선 등을 감아 결속하는 튜브의 내부에 합체시켜 전자파 장해 방지용 튜브 등을 제조하는 재료로사용되고 있으며, 그 밖에도 전자 조리 기기로부터 발생하는 전자파 방지용 앞치마, 인공 심장을 장착하고 있는 환자를 전자파로부터 보호하는 페이스메이커(pacemaker) 장착자용 조끼, 고압선으로부터의 전자파방지나 실내 LAN 등의 전자파방지용으로 채용할 수 있는 커튼, 침구, 벽재료, 천장재료, 바닥 재료 등, 내장건재, 의료 등 다양한 분야 및 용도에서의 전자파 장해 방지 대책 재료로 사용되어 있다.
이와 더불어 도전성 섬유에 대한 수요도 증가되고 있다. 그러나, 미세한 틈을 가지고 있는 섬유 직물은, 열가소성 접착제나, 점착제의 도포에 있어서, 실과 실의 틈으로부터 이면에까지 접착제나 점착제가 밀려나와 불량의 원인이 되고 있다. 또, 1미터 이상의 폭을 갖는 섬유를 연속적인 공정으로 도금 처리를 실시할 경우, 공정 중 주름이 생기기 쉽고, 특히 금속 피복 처리 공정에 있어서 주름에 기인하는 도금 불량이 발생하기 쉽고, 제품 비율을 저하시킨다는 문제도 있었다.
더욱이, 최근의 전자 기기의 소형화에 따라, 도전 섬유를 사용하는 전자 부품의 두께도 박형화 하고 있으며, 이를 위해 도전 섬유의 두께도 박형화가 요구되고 있다. 또, 박형의 섬유에는 아주 미세한 실을 채용하고 있으며, 이러한 섬유는 대량으로 생산되고 있지 않고 특별 주문품이 되기 때문에, 이러한 고가의 섬유를 도금하는데 불량의 발생은 상당한 비용 증대가 된다.
본 발명의 목적은, 연속적인 섬유 도금 공정에 있어서 주름에 기인하는 도금 불량의 발생을 해결하고, 섬유 구조가 치밀해서 실과 실의 사이에 틈이 없으면서 박형의 유연성이 우수한 도전성 섬유를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여, 섬유 도금 처리 공정에 앞서, 섬유가 융착하지 않는 온도, 구체적으로는 해당 섬유의 유리 전위 온도 이하의 온도, 더욱 구체적으로는 10∼80℃의 범위에서 섬유에 압축 가공 처리를 실시하는 방법에 의해, 연속적인 도금 처리 공정에 있어서 주름에 기인하는 도금 불량이 발생하기 어렵고, 박형이면서 유연성이 우수하고 치밀하면서 틈이 없는 도전성 섬유를 제조할 수 있는 방법을 제공한다. 본 발명은 도금 처리 공정에 앞서, 섬유가 융착하지 않는 온도에서 섬유에 압축 가공 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 전자파 장해 방지용 도전성 섬유의 제조 방법이며, 처리 온도는, 유리 전위 온도 이하인 것이 바람직하고, 10∼80℃의 범위인 것이 가장 바람직하다. 압축 가공 처리의 방법으로는 롤 프레스법이 일반적이며, 섬유는, 폴리에스테르 섬유 또는 폴리아미드 섬유로 구성되는 직물 또는 편물이 사용될 수 있다.섬유를 구성하는 실은, 바람직하게는 10∼100데니어(denier)이며, 12∼144필라멘트가 사용되어 질 수 있다. 도금 방법으로는, 전기 도금, 무전해 도금 등의 습식 도금으로 행하여 지고, 해당 금 속의 피복량은 10∼100g/m2인 것이 바람직하다.
본 발명의 방법에 의하면 연속적인 도금 처리 공정에 있어서 주름에 기인하는 도금 불량이 발생하기 어렵고, 섬유구조가 치밀하면서 실과 실 사이에 틈이 없는 전자파 차폐 성능이 우수한 전자파 장해 방지용 도전 섬유를 제조할 수 있다. 또한 본 발명에 의하면 박형이면서 유연성이 우수한 전자파 장해 방지용 도전성 섬유를 저렴하면서 용이하게 제조할 수 있다.
본 발명의 도전성 섬유의 제조 방법은 금속피복 처리 공정에 앞서, 섬유가 융착하지 않는 온도, 더욱 구체적으로는 유리 전위 온도 이하로 섬유에 압축 가공 처리를 실시하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파 장해 방지용 도전성 섬유의 제조 방법에 관한 것이다. 처리 온도는 10∼80℃의 범위가 가장 바람직하다.
섬유 특히 직물의 제조에 있어서, 섬유의 일부를 융착시키는 수법으로서 100∼180℃로 압축 가공을 행하는 수법이 알려져 있다. 그러나, 이러한 온도로 압축 가공을 행하면, 섬유의 두께는 얇아지지만, 유연성이 저하하는 동시에, 섬유간에 도금 액이 침투하는 공간이 감소하고, 균일한 금속피복이 달성되기 어려워진다. 또한 도금 공정에서 섬유 표면에 금속 이온이 흡착할 수 있는 공간이 감소하게 되어 도금 밀착 불량의 원인이 된다.
본 발명에서는 섬유를 냉간 압축 처리를 실시함으로써, 직물을 구성하는 섬유의 교차점에 미세한 미끄러짐을 주는 효과에 의해, 직조 공정에서 생긴 경사 및 위사의 고착 상태가 이동하여 섬유의 두께가 5∼25% 얇아지는 동시에, 도전성 섬유의 후처리 공정에서 접착제 혹은 점착제가 이면에까지 밀려나올 수 있는 틈이 없어지는 동시에, 섬유 자체의 유연성이 개선된다.
이 방법에 의하면, 도금 액의 침투하는 공간을 가로막지 않고, 섬유의 두께를 감소시키기 위해서 아주 가는 실을 이용하지 않아도 박형의 섬유를 만들 수 있고, 실 자체가 아주 가는 실이 아니라도 되기 때문에 연속 도금 처리 공정 중에도 주름이 생기기 어렵고, 도금 불량이 발생하는 문제가 해결된다. 동시에, 섬유표면이 평활화되어 있기 때문에, 도금후의 외관이 향상하고, 균일한 두께의 도금이 가능해 지고, 전자파 차폐 효과가 향상된다.
본 발명의 압축 방법은 특별히 한정되는 것은 아니고, 일반적으로는 연속적인 처리가 가능한 롤 프레스법이 적당하다. 압축에 대한 두께의 복원성 등이 섬유를 구성하는 섬유의 재질, 굵기, 필라멘트수, 밀도, 직조 또는 편조의 조직에 따라 다르기 때문에, 적절한 롤간의 슬릿 혹은 클리어런스을 엄밀에 정의할 수는 없지만, 일반적으로는 처리하고자 하는 섬유 두께의 95∼50%에 설정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제조 방법으로 채용할 수 있는 섬유로서는, 직물 또는 편물이 사용될 수 있다. 또, 섬유를 구성하는 실의 종류는 특별히 한정되지 않고, 일반적으로 시판되는 섬유가 사용될 수 있으나, 폴리에스테르 섬유 또는 폴리아미드 섬유가 적당하다.난연성이 요구될 경우에는, 난연성 폴리에스테르, 난연성 폴리아미드, 메타계 또는 파라계 방향족 폴리아미드 등이 사용될 수 있다.
본 발명에 사용되는 섬유를 구성하고 있는 실의 굵기, 필라멘트수는 엄밀에 한정되는 것이 아니지만, 10∼100데니어(denier)이고, 12∼144필라멘트의 실이 적당하다. 15데니어 미만의 미세한 실을 이용할 경우에는 압축 가공의 효과는 크지 않고, 또, 100데니아 이상의 굵은 싱을 이용할 경우에는, 압축함으로써 압축전보다 얇은 섬유를 얻을 수는 있으나, 시장에서 요구하는 박형의 유연성이 우수한 섬유를 얻기는 어렵다.
다음으로, 본 발명의 도전성 섬유의 제조에 사용되는 도금 방법에 대하여 설명한다. 도금 방법으로는, 특별히 한정되는 것이 아니고, 건식 도금법, 습식 도금법의 어느 것도 채용할 수 있으나, 제조 비용의 관점 및 섬유의 내부의 표면에까지 피복하기 쉽다고 하는 관점에서, 전기 도금, 무전해 도금 등의 습식 도금법이 더욱 적당하다. 무전해 도금에는 자기 촉매형의 환원형 무전해 도금 및 치환형 무전해 도금이 사용될 수 있다.
도금 피막은, 단층으로도 할 수 있지만, 종류가 다른 금속의 다층피복으로 할 수도 있다. 도금 피막의 두께는, 섬유의 단위 면적당의 석출량으로 10∼100g/m2의 범위가 적당하다.
도금 방법으로는, 섬유를 고농도의 수산화나트륨 또는 수산화 칼륨 용액 중에 침적시켜 탈지가 가능하도록 하는 탈지공정; 상기 공정 후 섬유를 알카리 용액 에서 가수분해시켜 수용성 테레프탈산나트륨과 에틸렌글리콜로 분해시켜 섬유 표면을 에칭시키는 에칭공정; 상기 공정 후 섬유 표면에 흡착되어 있는 수용성의 테레프탈산 나트륨을 완전히 제거하기 위해서 수세하는 수세공정; 상기 탈지 및 에칭 공정 중에 섬유 표면에 흡착되어 있는 알카리액을 중화시키는 중화공정 및 수세 공정; 촉매화 공정에 사용되는 팔라듐 콜로이드액 중에서 콜로이드 입자의 응집을 방지하도록 Cl-이온을 보충해 주는 산세공정; 피도금체 표면에서만 선택적으로 금속이 석출되도록 팔라듐 촉매층을 형성하여 흡착된 팔라듐 입자가 도금액 중에서 환원제의 산화반응에 대한 촉매로서 작용하는 촉매화공정 및 수세 공정; 촉매화 공정에서 흡착된 Pd-Sn 콜로이드 입자를 촉매화 공정 후의 수세 공정; 가수분해에 의해 Sn(OH)2 또는 Sn(OH)4로 된층을 제거하여 촉매 활성이 높은 팔라듐 촉매층을 형성시키는 활성화공정 및 도금에 불필요한 이물질을 제거하기 위한 수세 공정 ; 섬유 상에의 금속 피막의 밀착성을 향상시키도록 흡착된 팔라듐을 촉매로 하여 도금액 중의 차아인산나트륨이 산화하면서 방출한 전자를 2가의 니켈 이온이 받아서 환원하는 1차 무전해 니켈도금 공정 및 수세 공정; 부도체인 섬유 표면에 전도성을 부여하도록 니켈 도금 표면상에서 구리가 치환되며 치환되어 석출된 구리 표면상에서 구리를 촉매로 하여 포름알데하이드가 산화하면서 방출한 전자를 2가의 구리이온이 받아서 구리 금속으로 환원하는 무전해구리 도금공정 및 도금에 불필요한 이물질을 제거하기 위한 수세 공정 ; 도금된 구리 표면상에 니켈을 도금하기 위한 전해 니켈 도금 공정; 전해 니켈 도금 표면상에 무전해 Ni-P 도금 피막을 형성하여 내식성을 향상시키는 2차 무전해 니켈 도금공정 및 다시 도금에 불필요한 이물질을 제거하기 위한 수세 공정을 거친 후; 건조 공정으로 이루어진다.
또, 상기의 방법으로 제조한 도전성 섬유는, 도금 공정을 종료한 후, 다시 수지 피복 또는 필름 피복을 실시할 수 있다. 해당 수지 피복은 목적에 따라, 수지의 종류, 피복 두께 등을 변화시킬 수 있다.
이하, 실시 예에 근거해 본 발명을 상세에 설명하지만, 본 발명은 이것들의 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본발명의 기술적 사상의 범위내에서 임의의 변형을 할 수 있는 것이다.
[실시예 1]
50 데니어, 72 필라멘트의 폴리에스테르 DTY 실을 사용해 경사 142개/인치, 위사 116개/인치의 밀도인 직물을 소재로 사용했다. 직물의 평균 두께는 102㎛이었다. 이 섬유를, 상온(실온23도)에서 슬릿 폭 50㎛의 프레스 롤를 통과시킨 후, 평균 두께 78㎛인 직물을 얻었다. 다음으로 하기의 방법으로 도금 처리 공정을 실시하였다.
도금 처리 공정으로는, 먼저 가성소다 80-120 g/L 용액을 사용하여, 75℃에서0.5-10분간 초음파 처리를 실시한 후 수세 3단을 행하였다. 다음으로, 35-36% 염산 50-150ml/L용액을 사용하여, 실온-45℃에서 0.5-2분간 중화처리를 실시하고 수세 3단을 실시하였다. 중화 처리된 섬유 원단을 다시, 35-36% 염산 50-150ml/L용액을 사용하여, 실온-45℃에서 0.5-2분간 산세 처리를 실시한 후 수세 처리를 거치지 않고, 염화팔라듐과 염화주석 및 염산을 함유하고 있는 촉매액에 침적하여 촉매화 처리를 한 후 수세 3단을 실시하였다.
다음으로, 98% 황산 10-100ml/L용액을 사용하여 활성화 처리를 실시한 후, 수세 3단을 거치고, 황산 니켈6수화물 28g/L, 구연산 2나트륨2 수화물 21g/L, 차아인산나트륨 21g/L, 25% 암모니아수 25g/L, 황산 암모늄 12g/L, 수산화 나트륨 2.5g/Ldml 수용액을 사용하여, pH 9.0, 욕온 45℃에서 1차 무전해 니켈 도금을 행한 후 수세 3단을 실시하였다.
무전해 니켈이 도금된 섬유를, 황산동5수화물 7g/L, 에틸레디아민4초산 25g/L, 디스테아릴디메틸암모늄클로라이드 0.2g/L, 37% 포름알데히드65mL/L, 시안화 나트륨 0.2g/L, 수산화나트륨 9g/L의 수용액을 사용하여, pH 12.5, 욕온 45℃에서 무전해 동 도금을 실시한 후 수세 3단을 실시하였다.
다시, 황산 니켈6수화물 28g/L, 구연산 2나트륨2 수화물 21g/L, 차아인산나트륨 21g/L, 25% 암모니아수 25g/L, 황산 암모늄 12g/L, 수산화 나트륨 2.5g/Ldml 수용액을 사용하여, pH 9.0, 욕온 45℃에서 전류 밀도 1A/dm2으로 전기 니켈도금을 실시한 후, 동일한 도금액을 사용하여 2차 무전해 니켈 도금을 행한 후 수세 3단을 실시하고, 마지막으로, 80의 열풍을 사용하여 건조하여, 전기 저항 0.04Ω/□의 도전성 섬유를 얻었다.
이 방법에 의한 얻어진 도전 섬유의 전자파 차폐 특성은, 100MHz에서 86dB, 500MHz에서 84dB, 1000MHz에서 80dB의 우수한 성능을 나타내었다.
[실시예 2]
15 데니어, 36 필라멘트의 폴리에스테르 DTY 실을 사용해 경사 144개/인치, 위사 114개/인치의 밀도인 직물을 소재로 사용했다. 직물의 평균 두께는 54㎛이었다. 이 섬유를, 상온(실온23도)에서 슬릿 폭 30㎛의 프레스 롤를 통과시킨 후, 평균 두께 38㎛인 직물을 얻었다. 다음으로 하기의 방법으로 도금 처리 공정을 실시하였다.
도금 처리 공정으로는, 먼저 가성소다 80-120 g/L 용액을 사용하여, 75℃에서0.5-10분간 초음파 처리를 실시한 후 수세 3단을 행하였다. 다음으로, 35-36% 염산 50-150ml/L용액을 사용하여, 실온-45℃에서 0.5-2분간 중화처리를 실시하고 수세 3단을 실시하였다. 중화 처리된 섬유 원단을 다시, 35-36% 염산 50-150ml/L용액을 사용하여, 실온-45℃에서 0.5-2분간 산세 처리를 실시한 후 수세 처리를 거치지 않고, 염화팔라듐과 염화주석 및 염산을 함유하고 있는 촉매액에 침적하여 촉매화 처리를 한 후 수세 3단을 실시하였다.
다음으로, 98% 황산 10-100ml/L용액을 사용하여 활성화 처리를 실시한 후, 수세 3단을 거치고, 황산 니켈6수화물 28g/L, 구연산 2나트륨2 수화물 21g/L, 차아인산나트륨 21g/L, 25% 암모니아수 25g/L, 황산 암모늄 12g/L, 수산화 나트륨 2.5g/Ldml 수용액을 사용하여, pH 9.0, 욕온 45℃에서 1차 무전해 니켈 도금을 행한 후 수세 3단을 실시하였다.
무전해 니켈이 도금된 섬유를, 황산동5수화물 7g/L, 에틸레디아민4초산 25g/L, 디스테아릴디메틸암모늄클로라이드 0.2g/L, 37% 포름알데히드65mL/L, 시안 화 나트륨 0.2g/L, 수산화나트륨 9g/L의 수용액을 사용하여, pH 12.5, 욕온 45℃에서 무전해 동 도금을 실시한 후 수세 3단을 실시하였다. 이 방법에 의한 얻어진 도전 섬유의 전자파 차폐 특성은, 100MHz에서 81dB, 500MHz에서 76dB, 1000MHz에서 70dB의 우수한 성능을 나타내었다.
도 1은 본 발명의 도전성 섬유의 제조 과정을 나타낸 공정도.
Claims (3)
- 전자파 장해 방지용 도전성 섬유의 제조 방법에 있어서, 섬유 도금 처리 공정에 앞서, 섬유가 융착하지 않는 온도로 압축 가공 처리를 실시하는 공정; 80g/L의 수산화나트륨 용액 중에 침적시키는 탈지 및 에칭 공정; 섬유 표면에 흡착되어 있는 수용성의 테레프탈산 나트륨을 완전히 제거하기 위해서 수세하는 수세공정; 섬유 표면에 흡착되어 있는 알카리액을 중화시키기 위하여 10% 이하의 염산 용액에 침적시키는 중화공정 및 수세 공정; 촉매화 공정에 사용되는 팔라듐 콜로이드액 중에서 콜로이드 입자의 응집을 방지하도록 Cl-이온을 보충해 주기 위하여 다시 10% 이하의 염산 용액에 침적시키는 산세공정; 피도금체 표면에서만 선택적으로 금속이 석출되도록 팔라듐 촉매층을 형성할 수 있도록 0.02~0.4g/L의 염화 팔라듐, 0.1~2.0g/L의 염화 주석과 10% 이하의 염산을 함유하고 있는 수용액에 침적시키는 촉매화공정 및 수세 공정; 촉매화 공정에서 흡착된 Pd-Sn 콜로이드 입자를 활성화 시키기 위하여 10% 이하의 황산 용액에 침적시키는 활성화 공정 및 수세 공정; 섬유 상에의 금속 피막의 밀착성을 향상시키도록 하기 위한 1차 무전해 니켈 도금 공정 및 수세 공정; 부도체인 섬유 표면에 전도성을 부여하도록 니켈 도금 표면상에서 구리를 석출시키는 무전해 동 도금 공정 및 수세 공정; 도금된 구리 표면상에서 전류를 걸어주어 니켈을 석출시키는 전기 니켈 도금 공정; 내식성을 향상시키는 2차 무전해 니켈 도금공정 및 수세 공정; 및 건조공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자파 장해 방지용 도전성 섬유의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 도전성 섬유는 융착하지 않는 온도가 전기 섬유의 유리 전위 온도 이하이며 10∼80℃의 범위인 것을 특징으로 하는 전자파장해방지용 도전성 섬유의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 도전성 섬유는 섬유를 구성하는 실이 10∼100데니어, 12∼144필라멘트의 섬유이며, 압축 가공 비율이 원 소재 두께의 50~95%인 것을 특징으로 하는 전자파 장해 방지용 도전성 섬유의 제조 방법.
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