KR101198450B1 - 해도사 제조용 방사구금 - Google Patents

Abstract

도성분 공급부 내부에 도성분 공급로가 복수개의 군으로 구획된 구금상부분배판 및 복수개의 도성분 공급부를 통과한 폴리머를 일부 또는 전부 취합하여 방사하는 토출구를 구비한 하부구금판을 포함하는 해도사 제조용 방사구금이 제공된다.
이를 통해 제조된 해도사는 도부분의 개수가 500개 이상이 경우에도 해도사의 중심부분에서 도부분의 뭉침현상이 발생하지 않는다. 그러므로, 하나의 해도사에서 500개 이상의 도부분을 배치시킬 수 있으므로 도부분의 섬도를 줄일 수 있어 초극세사를 생산하는데 매우 유리할 뿐 아니라 하나의 해도사에서 500개 이상의 초극세사를 생산할 수 있어 생산비용을 현저하게 절감할 수 있다.
나아가, 하부구금판에 포함된 토출구의 개수가 도성분 공급부의 개수보다 적으므로 도성분의 개수가 10000개 이상인 해도사를 생산할 수 있다.

Description

해도사 제조용 방사구금{Spinneret for manufacturing sea-island fiber}

본 발명은 해도사 제조용 방사구금에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도부분의 개수가 많아지는 경우에도 방사되는 해도사의 도접합 현상을 방지할 수 있으며 도성분의 개수를 비약적으로 늘릴 수 있는 해도사 제조용 방사구금에 관한 것이다.

해도사는 해성분 내에 도성분들이 분산된 단면구조를 갖는 원사로서, 방사 후 후가공 공정에서 해성분을 용출 또는 용해하여 제거하면 도성분만이 남기 때문에 수지의 낭비와 해성분을 용출시키기 위한 용제의 사용 등으로 인한 비용증가 및 환경오염이 발생하는 문제는 있으나 통상의 극세섬유 제조방법으로는 얻을 수 없는 초극세사의 제조가 가능하여 인조스웨이드나 필터, 클리닝 제품과 같은 산업용 소재 제조용 원사로 널리 사용되고 있다.

통상적인 해도사에서 해성분이란 방사 후 후가공 공정에서 용출 또는 용해되는 성분이고, 도성분은 해성분 제거 후에도 계속 남아 섬유를 형성하는 성분이다.이러한, 해도사를 사용하여 스웨이드조 직편물 등을 제조하는 공정은 감량, 기 모, 염색 등의 복잡한 여러 단계를 거쳐야 하고, 무엇보다도 극세화된 도성분 섬유의 섬도 균일성과 균일한 기모성이 품질의 안정화에 있어서 매우 중요하므로, 도성분 섬유의 단면내 배열과 구성이 품질을 결정하는 핵심 인자라 할 수 있다.

따라서, 해도사는 도성분의 활용을 극대화 하기 위하여 알칼리 이용해성(易容解性) 폴리머를 해성분으로 사용하고 섬유형성성 폴리머를 도성분으로 사용하여 이들을 해도형으로 복합 방사하여 제조되며, 주로 극세섬유를 제조하기 위한 목적으로 생산되고 있다. 다시 말해 해도사 제조 후 이를 알칼리 용액으로 처리하여 알칼리 이용해성 폴리머인 해성분을 용출하므로서 도성분만으로 구성되는 극세섬유를 제조하게 된다. 이와 같이 해도사로부터 극세섬유를 제조하는 방법은 직접방사로 극세섬유를 제조하는 방법에 비해 방사 및 연신조업성이 우수하고 보다 세섬도인 극세섬유를 얻을 수 있는 장점이 있는 한편, 제직 또는 편직후 가공공정에서 해성분 폴리머를 유기용제 등으로 용출, 제거하는 공정이 필요하다. 도성분 섬유의 극세화 정도에 따라서 최종제 품질 향상을 기할 수 있으므로, 도성분 섬유의 섬도를 보다 더 극세화하기 위한 연구, 개발이 많이 진행되고 있는 것이 사실이다.

현재까지 통상적으로 상업화되어 있는 기술은 도성분 섬유의 개수가 37개 이하의 수준이며 또한 극세화된 도성분 섬유의 섬도가 0.05데니어 수준에 머무르고 있는 것이 현실이다. 그러므로 도성분의 섬유의 개수를 38개 이상으로 확대하므로서 도성분 섬유의 섬도를 0.04데니어 이하로 제조할 수 있는 기술 개발이 필요하다 할 수 있다.

그러나 도성분의 개수가 38개 이상일 경우에는 단면의 형성 구조가 매우 중요하며, 해도사 단면내의 도성분 섬유 배열이 매우 정교하게 설계되어야만 한다. 구체적으로 도 1a는 통상의 해도사를 제작하기 위한 해도사 제조용 방사구금의 구금상부분배판의 단면도이다. 구체적으로 해도사 제조용 방사구금 중 구금상부분배판(1)은 도성분 폴리머가 공급되는 도성분 공급부(2)와 상기 도성분 공급부(2)의 외주면을 둘러싸고 해성분 폴리머가 공급되는 해성분 공급부(3)로 구성된다. 이 중 도성분 공급부(2)는 통상적으로 하나의 방사코어(4)를 중심으로 복수개의 도성분 공급로(5)가 방사형으로 형성되며 원하는 도성분의 개수에 따라 도성분 공급로(5)의 개수가 달라질 수 있다. 상기 도성분 공급부(2)의 외주변을 둘러싼 해성분 공급부(3)에는 해성분 공급로(6)가 형성된다. 상기 도 1a의 해도사 방사용 방사구금의 구금상부분배판에서는 각각의 공급로를 통해 도성분과 해성분을 주입하면 방사구금의 내부에서 해성분 공급로(6)에 공급된 해성분이 도성분 공급부(2)로 유입되어 상기 도성분 공급부(2) 내부를 충진하면서 도성분 공급로(5)를 에워싸게 된다. 이런 과정을 통해 해성분의 내부에 형성된 다수개의 도부분을 가지는 해도사를 생산할 수 있는 것이다.

도 1b, 1c는 상술한 도 1a의 방사구금을 통해 방사되는 종래의 해도사의 단면(도부분 331도)으로서, 도 1b는 해도사의 내부에 하나의 방사코어(11)를 중심으로 도부분(12)이 동심원 형상으로 배열되어 있으며 전체 해도사의 단면적에서 도부분이 차지하는 단면적이 60 ~ 70%이다. 도 1c 역시 해도사의 내부에 하나의 방사코어(13)를 중심으로 도부분(14)이 동심원 형상으로 배열되어 있으며 전체 해도사의 단면적에서 도부분이 차지하는 단면적이 70 ~ 80%이다. 이러한 단면의 구조는 도부분의 개수가 적을 때는 이상이 없으나, 도부분의 개수가 많아지거나(약 300개 이상) 도부분의 단면적이 증가하게 되면, 해도사의 중심에 형성된 방사코어(11)에 인접한 도부분의 경우 밀집도가 커지게 되어, 방사과정에서 방사코어 주변에 위치하는 도부분간에 서로 뭉치는 현상이 발생하게 된다. 다시 말해 해도사의 도부분의 개수가 많아지고 단면적이 증가할수록 해도사의 중심부분의 도부분이 뭉쳐서 덩어리를 형성하게 되는 부작용(도접합 현상)이 발생하는 것이다. 이러한 관점에서 볼 때 기존의 도성분 섬유가 37개 이하인 해도사의 배열 상태를 그대로 확대 적용하는 것으로는 섬유 단면의 안정적인 형성을 확보할 수 없기 때문에 해도사 단면내 도성분 섬유의 배열을 위한 특별한 설계 기술이 절실하게 요구되었다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 첫번째 과제는 도부분의 개수가 비약적으로 늘어나는 경우에도 도부분의 뭉침현상을 방지할 수 있으면서 발색성을 가지는 해도사를 제조할 수 있는 해도사 제조용 방사구금을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 두번째 과제는 도부분의 뭉침현상이 발생하지 않으면서도 휘도강화필름에 적용 시 모우현상이 발생하지 않는 해도사를 제조할 수 있는 해도사 제조용 방사구금을 제공하는 것이다.

본 발명은 상기 첫번째 과제를 달성하기 위하여,

도성분 공급로를 포함하며 도성분 폴리머를 주입하는 도성분 공급부와 상기

도성분 공급부의 외주면에 형성되며 해성분 폴리머를 주입하는 해성분 공급로를 포

함하는 해성분 주입부가 형성된 해도사 제조용 구금상부분배판을 포함하는 해도사 제조용 방사구금에 있어서, 상기 도성분 공급부의 내부에 상기 도성분 공급로가 복수개의 군으로 구획되고, 복수개의 도성분 공급부 및 복수개의 해성분 공급부를 포함하는 구금상부분배판, 및 상기 구금상부분배판의 하부에 형성되며, 상기 복수개의 도성분 공급부 및 복수개의 해성분 공급부를 통과한 폴리머들 중 일부 또는 전부를 취합하여 토출하는 하나 이상의 토출구가 형성된 하부구금판을 포함하는 해도사 제조용 방사구금을 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 도성분 공급부는 내부에 해성분 공급로가 하나 이상 형성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르면, 상기 도성분 공급로는 2개 이상의 방사코어를 중심으로 그룹화(grouping)되어 배열될 수 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 상기 방사코어는 도성분 공급부의 중심에 하나의 방사기준코어가 위치하고 이를 중심으로 복수개의 방사주변코어가 배열될 수 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 상기 방사기준코어와 복수개의 방사주변코어간의 이격거리가 실질적으로 일치하거나 상이할 수 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 상기 방사주변코어는 3 ~ 20개일 수 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 상기 방사주변코어는 6 ~ 10개일 수 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 상기 하나의 방사기준코어 또는 하나의 방사주변코어에 대하여 도성분 공급로가 10 ~ 300개가 배열될 수 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 상기 방사기준코어와 방사주변코어 사이에 해성분 공급로가 형성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 하나의 도성분 공급부에 포함된 도성분 공급로의 개수가 38 ~ 1500개일 수 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 하나의 도성분 공급부에 포함된 도성분 공급로의 개수가 500 ~ 1500개일 수 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 하나의 도성분 공급부에 포함된 도성분 공급로의 개수가 1000 ~ 1500개일 수 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 상기 도성분 공급부의 개수는 2 ~ 20개일 수 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 상기 도성분 공급부의 개수는 5 ~ 15개일 수 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 전체 도성분 공급부에 포함된 도성분 공급로의 개수가 10000 ~ 20000개일 수 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 상기 그룹화된 도성분 공급로의 형상이 원형, 타원형, 다각형 또는 이형단면으로 정렬될 수 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 상기 그룹화된 도성분 공급로의 형상이 일치하거나 상이할 수 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 상기 도성분 공급부의 중심을 기준으로 방사코어가 배열될 수 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 상기 도성분 공급부의 중심에는 해성분 공급로가 형성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 상기 방사코어의 개수는 3 ~ 20개일 수 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 상기 방사코어의 개수는 6 ~ 10개일 수 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 상기 방사코어 사이에 해성분 공급로가 형성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 상기 도성분 공급부의 직경은 15 ~ 50㎜일 수 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 상기 도성분 공급로의 직경은 0.1 ~ 0.3㎜일 수 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 상기 해성분 공급로의 직경은 0.2 ~ 2.0㎜일 수 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 상기 도성분 공급부를 2 ~ 20 개 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 상기 복수개의 군은 동일한 군 내부의 인접한 도성분 공급로간의 중심거리의 최대값이 서로 이웃하는 군 사이의 인접한 도성분 공급로간의 중심거리의 최대값보다 작을 수 있다.

상술한 두번째 기술적 과제를 달성하기 위하여 바람직하게는 상기 토출구의 개수가 상기 도성분 공급부의 개수보다 작을 수 있으며, 보다 바람직하게는 상기 토출구의 개수는 상기 도성분 공급부의 개수의 절반 이하일 수 있고, 가장 바람직하게는 상기 토출구의 개수는 1개일 수 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 상기 하부구금판은 상기 도성분 공급부를 통과한 도성분 폴리머 및 해성분 공급부를 통과한 해성분 폴리머를 상기 토출구로 안내하기 위한 하나 이상의 유로가 형성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 상기 토출구는 상기 유로와 유로가 교차하는 영역에 형성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 상기 방사코어는 상기 방사코어가 속한 그룹내부에 형성될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어에 대해 간략히 설명한다.

별도로 설명되어 있지 않다면, '방사(紡絲)코어'라 함은 방사구금의 상부구금을 기준으로 도성분 공급로가 내부의 일정한 지점을 중심으로 그룹화되어(구획되어) 배열된 경우(군을 형성) 그 중심이 되는 일정한 지점을 의미하는 것이다.

'방사기준코어'란 복수개의 방사코어가 존재하며 하나의 방사코어를 중심으로 나머지 방사코어가 배열되는 경우 그 중심이 되는 방사코어를 의미하고, '방사주변코어'는 하나의 방사코어를 중심으로 배열되는 나머지 방사코어를 의미한다.

'도성분 공급로가 그룹화되어 배열된'이라 함은, 복수개의 도성분 공급로가 하나의 방사코어를 중심으로 일정한 형상을 가지고 구획되어 정렬된 것을 의미하는 것으로, 예를 들어 방사구금의 내부에 방사코어가 2개인 경우 각각의 방사코어를 중심으로 도성분 공급로가 일정한 형상으로 정렬되므로 결국 이를 통해 방사된 해도사 내부에서 도부분은 2개의 군으로 구획되는 것이다.

'광발색 섬유'라 함은 염료나 안료와 같은 색을 띠는 물질의 물리적/화학적 결합에 의해 색을 띄는 것이 아니라 섬유의 구조적/광학적 설계에 의한 빛의 간섭현상을 이용하여 색이 발현되는 섬유를 의미한다.

'섬유가 복굴절성을 가진다'는 의미는 방향에 따라 굴절률이 다른 섬유에 빛을 조사하는 경우 중합체에 입사한 빛이 방향이 다른 두 개의 빛으로 굴절된다는 것이다.

'등방성'이라 함은 빛이 물체를 통과할 때, 방향에 상관없이 굴절률이 일정한 것을 의미한다.

'이방성'이라 함은 빛의 방향에 따라 물체의 광학적 성질이 다른 것으로 이방성 물체는 복굴절성을 가지며 등방성에 대응된다.

'광변조'라 함은 조사된 빛이 반사, 굴절, 산란하거나 빛의 세기, 파동의 주기 또는 빛의 성질이 변화하는 것을 의미한다.

'모우(毛羽)현상'이라 함은 여러가닥의 필라멘트가 모여 실 한 가닥을 구성하는 경우, 그 중 일부의 필라멘트가 절단되는 현상을 의미한다.

본 발명에 따른 해도사 제조용 방사구금을 통해 제조된 해도사는 도부분이 2개 이상의 군으로 구획되어 배열되므로 도부분의 개수가 10000개 이상인 경우에도 해도사의 중심부분에서 도부분의 뭉침현상이 발생하지 않는다. 그러므로, 하나의 해도사에서 500개 이상의 도부분을 배치시킬 수 있으므로 도부분의 섬도를 줄일 수 있어 초극세사를 생산하는데 매우 유리할 뿐 아니라 하나의 해도사에서 500개 이상의 초극세사를 생산할 수 있어 생산비용을 현저하게 절감할 수 있다.

또한, 본 발명의 해도사 제조용 방사구금을 통해 제조된 해도사는 뛰어난 광변조 효과로 인하여 염료 등의 발색성을 유발하는 화합물을 첨가하지 않고도 해도비율, 섬유직경에 따라 특정 색을 발현시켜 광발색 섬유로 활용될 수 있다. 본 발명의 광발색 섬유는 광의 세기, 위치 및 보는 각도에 따라 다양한 색으로 발색될 수 있다.

나아가, 본 발명의 해도사 제조용 방사구금을 통해 제조된 해도사는 도부분과 해부분의 광학적 성질을 달리하는 경우 도부분과 해부분의 경계면에 광변조 계면이 형성되므로 통상의 복굴절성 섬유에 비하여 광변조 효과를 극대화시킬 수 있으며 도부분의 개수가 많아지는 경우에도 도부분이 뭉쳐지지 않는다. 따라서, 방사코어가 하나인 통상의 해도사에 비하여 광변조 계면의 면적이 극대화될 수 있으므로 광변조 효과가 현저하게 상승된다. 그러므로, 본 발명의 해도사를 포함하는 휘도강화필름은 광변조 효과가 매우 우수하므로 통상의 복굴절성 섬유나 해도사를 사용하는 경우에 비하여 휘도가 비약적으로 향상되는 효과를 가진다. 나아가 여러개의 도성분 공급부 및 해성분 공급부를 통해 공급된 폴리머를 적은개수의 토출구를 통해 토출하여 도부분의 개수가 10000개 이상인 해도사를 제조하는 경우 이를 휘도강화필름에 사용하면 모우현상의 발생을 방지할 수 있다.

도 1a는 종래의 해도사 제조용 방사구금 중 구금상부분배판의 상면도이고, 도 1b 및 도 1c는 이를 통해 제조된 종래의 해도사 단면에 대한 전자현미경 사진이다.
도 2a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해도사 제조용 방사구금 중 구금상부분배판의 상면도이고, 도 2b는 이를 통해 제조된 그룹형 해도사의 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 해도사 제조용 방사구금 중 구금상부분배판의 상면도이고, 도 3b는 이를 통해 제조된 그룹형 해도사의 전자현미경 사진이다.
도 4a는 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 해도사 제조용 방사구금중 구금상부분배판의 상면도이고, 도 4b는 이를 통해 제조된 그룹형 해도사의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 해도사 제조용 방사구금중 구금상부분배판의 상면도이다.
도 6은 종래의 해도사 제조용 방사구금 중 하부구금판의 사진이다.
도 7은 해도사를 포함하는 휘도강화필름에 사용되는 직물의 확대사진이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 해도사 제조용 방사구금중 하부구금판의 사진이고, 도 9는 이를 통해 제조된 해도사의 전자현미경 사진이며, 도 10은 도 9의 해도사를 포함한 휘도강화필름에 사용되는 직물의 확대사진이다.
도 11은 본 발명의 방사구금을 통해 제조된 복굴절성 해도사에 입사한 광의 경로를 도시한 단면도이다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

상술한 바와 같이, 종래의 해도사 제조용 방사구금을 통해 제조된 해도사는 해도사 내부에 하나의 방사코어를 중심으로 도부분이 동심원 형상으로 배열되어 있거나 방사코어가 없이 랜덤하게 도부분이 배열되나 이러한 단면의 구조는 도부분의 개수가 적을 때는 이상이 없으나, 도부분의 개수가 많아지게 되면(약 300개 이상), 해도사의 중심에 형성된 방사코어에 인접한 도부분의 경우 밀집도가 커지게 되어, 방사과정에서 방사코어 주변에 위치하는 도부분간에 서로 뭉치는 현상이 발생하게 된다. 다시 말해 해도사의 도부분의 개수가 많아질수록 해도사의 중심부분의 도부분이 뭉쳐서 덩어리를 형성하게 되는 부작용이 있다.

이에 본 발명의 일실시예에 따른 해도사 제조용 방사구금은 도성분 공급로를 포함하며 도성분 폴리머를 주입하는 도성분 공급부와 상기 도성분 공급부의 외주면에 형성되며 해성분 폴리머를 주입하는 해성분 공급로를 포함하는 해성분 주입부가 형성된 해도사 제조용 구금상부분배판을 포함하는 해도사 제조용 방사구금에 있어서, 상기 도성분 공급부의 내부에 상기 도성분 공급로가 복수개의 군으로 구획되고, 복수개의 도성분 공급부 및 복수개의 해성분 공급부를 포함하는 구금상부분배판, 및 상기 구금상부분배판의 하부에 형성되며, 상기 복수개의 도성분 공급부 및 복수개의 해성분 공급부를 통과한 폴리머들 중 일부 또는 전부를 취합하여 토출하는 하나 이상의 토출구가 형성된 하부구금판을 포함하는 해도사 제조용 방사구금을 제공하여 도접합의 발생을 방지하였다. 보다 바람직하게는 상기 도성분 공급로는 2개 이상의 방사코어를 중심으로 그룹화(grouping)하여 배열시켜 상술한 문제점의 해결을 모색하였다. 이를 통해 하나의 방사코어에 도부분이 지나치게 집적되는 현상을 방지하고 하나의 해도사 내부에 500개 이상의 도부분을 형성시켜 초극세사를 생산함과 동시에 하나의 해도사에서 수백개의 초극세사를 생산할 수 있어 생산비용을 현저하게 절감시켰다.

먼저, 본 발명의 방사구금 중 상부에 형성되는 구금상부분배판을 설명한다. 도 2a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해도사 제조용 방사구금의 구금상부분배판의 일부분의 상면도로서, 상기 구금상부분배판(200)은 도성분 폴리머를 주입하는 도성분 공급부(210)와 이를 감싸면서 해성분 폴리머를 주입하는 해성분 공급부(220)로 구성된다. 상기 도성분 공급부(210)는 그 내부에 4개의 방사코어(211, 212, 213, 214)를 중심으로 복수개의 도성분 공급로(215)가 그룹화되어 군을 형성하며, 본 발명에서는 상기 군의 형상으로 원형을 도시하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 타원형, 다각형 등 이형단면이 가능하다. 또한 도성분 공급부(210)는 그 내부에 해성분 공급로(216)가 형성될 수 있으며, 상기 해성분 공급로(216)는 그 형성되는 위치 및 개수에 제한은 없으나 바람직하게는 도성분 공급로들로 이루어진 그룹과 그룹 사이에 형성되는 것이 도접합 현상을 방지하는데 유리하다. 한편, 상기 도성분 공급부(210) 내부에 형성되는 해성분 공급로(216)는 상황에 따라 하나 또는 다수개가 형성될 수 있다. 상기 도성분 공급부(210)의 외주면을 감싸는 해성분 공급부(220)에는 통상의 해도사 제조용 방사구금과 마찬가지로 해성분 공급로(221, 222, 223, 224)가 형성되며, 이 때 형성되는 해성분 공급로(221, 222, 223, 224)는 그 개수에 제한은 없으나 바람직하게는 방사코어(211, 212, 213, 214)의 개수만큼 형성될 수 있다.

도 2b는 상기 도 2a의 구금상부분배판을 포함하는 방사구금을 통해 제조된 해도사의 길이방향에 대한 단면도로서, 해도사(250)의 내부에 4개의 방사코어가 형성되고 방사코어(251, 252, 253, 254)를 중심으로 도부분(255, 256, 257, 258)이 그룹화되어 배열된다. 다시 말해, 각각의 방사코어(251, 252, 253, 254)를 중심으로 복수개의 도부분(255, 256, 257, 258)이 구획되어 배열됨으로서 그 단면을 관찰하면 방사코어의 개수만큼 구획된 도부분이 군을 형성하여 존재하게 되는 것이다. 이 경우 방사코어(251, 252, 253, 254)를 중심으로 배열된 도부분(255, 256, 257, 258)의 각 그룹의 단면형상은 도 2a의 구금상부분배판에서 도성분 공급로로 구성된 군의 단면형상이 원형임에도 불구하고 해도사의 방사과정에서 다이 스웰링(Die swelling) 현상으로 인하여 단면의 가장자리 부분이 팽창되면서 배열이 흐트러질 수 있다. 따라서, 방사된 해도사의 도부분의 그룹의 단면형상은 반원형, 부채꼴, 원형, 타원형, 다각형 및 이형단면 등 종류의 제한이 없으며, 각 그룹의 단면형상은 동일하거나 상이할 수 있다. 한편, 본 명세서의 도면에서는 방사코어를 검은점으로 굵게 표시하였지만, 이는 방사코어를 명확히 도시하기 위한 표현방식에 불과하며, 실제 그룹의 중심이 되는 하나의 지점을 의미하는 것으로서 상기 지점이 도부분일 수도 있고 해부분일 수도 있으나 그룹 내부에 위치하여야 한다. 나아가, 해도사 내부의 공백부분은 실제로는 도부분으로 채워져있을 수도 있고 해부분만 존재할 수도 있다.

본 발명의 바람직한 1 구현예에 따르면 도성분 공급부의 중심에 하나의 방사기준코어가 위치하고 이를 중심으로 복수개의 방사주변코어가 배치될 수 있으며, 이하에서는 중복되는 기재를 제외하고 상기 1 구현예에서 특징적인 부분만을 서술하기로 한다. 도 3a는 본 발명의 바람직한 해도사 제조용 방사구금의 구금상부분배판(300)의 상면도로서, 구체적으로 도성분 공급부(310)에는 그 중앙에 하나의 방사기준코어(311)를 중심으로 도성분 공급로가 군을 형성하고 상기 방사기준코어(311)를 중심으로 외곽에는 7개의 방사주변코어(312, 313, 314, 315, 316, 317, 318)가 배치된다. 상기 방사기준코어(311)와 각각의 방사주변코어(312, 313, 314, 315, 316, 317, 318) 사이에는 해성분 공급로(319, 320, 321, 322, 323, 324, 325)가 형성된다. 상기 도성분 공급부(310)의 외주면을 감싸는 해성분 공급부(330)에는 통상의 해도사 제조용 방사구금용 구금상부분배판과 마찬가지로 해성분 공급로(331, 332, 333, 334, 335, 336, 337)가 형성되나 이에 한정되는 것은 아니다. 도 3b는 상기 도 3a의 구금상부분배판을 포함하는 방사구금을 통해 방사된 해도사의 전자현미경 사진으로서 해도사의 중심에 하나의 방사기준코어(351)가 형성되고 상기 방사기준코어(351)을 중심으로 7개의 방사주변코어(352 ~ 358)가 형성된다. 이 경우 바람직하게는 상기 방사기준코어(351)와 복수개의 방사주변코어(352 ~ 358)간의 이격거리가 실질적으로 일치하거나 일치하지 않을 수 있지만, 해도사의 길이방향의 단면이 원형인 경우 상기 방사기준코어(351)와 복수개의 방사주변코어(352 ~ 358)간의 이격거리가 실질적으로 일치하는 것이 도부분의 뭉침효과를 최소화하는데 효과적이다. 반면, 단면의 형상이 타원형인 경우에는 상기 방사기준코어(351)와 복수개의 방사주변코어(352 ~ 358)간의 이격거리가 타원의 장축방향으로는 길고 단축방향으로는 짧도록 방사기준코어(351) 및 복수개의 방사주변코어(352 ~ 358)를 형성하는 것이 좋다.

한편, 상기 방사주변코어의 개수는 바람직하게는 3 ~ 20개가 형성될 수 있고, 보다 바람직하게는 6 ~ 10개가 형성될 수 있으나, 도 3b와 같이 하나의 방사기준코어(351)를 기준으로 배열된 방사주변코어(352 ~ 358)의 개수가 6 ~ 8개이며 상기 방사기준코어(351) 및 방사주변코어(352 ~ 358)에 그룹화된 도부분의 개수가 100 ~ 200개일 때 그 효과가 가장 우수하다.

본 발명의 바람직한 2 구현예에 따르면, 도성분 공급부의 중심을 기준으로 방사코어가 배열될 수 있으며, 보다 바람직하게는, 상기 도성분 공급부의 중심에는 방사코어가 형성되지 않을 수 있다. 이하에서는 중복되는 기재를 제외하고 상기 2 구현예에서 특징적인 부분만을 서술하기로 한다. 구체적으로, 도 4a는 본 발명의 바람직한 2 구현예에 따른 해도사 제조용 방사구금의 구금상부분배판의 상면도로서, 구체적으로 도성분 공급부(410)에는 도성분 공급부(410)의 중심(430)을 기준으로 3개의 방사코어(411, 412, 413)가 형성되고, 상기 3개의 방사코어(411, 412, 413)의 외부에는 8개의 방사코어(414, 415, 416, 417, 418, 419, 420, 421)가 형성된다. 이 때, 상기 내부에 형성된 3개의 방사코어(411, 412, 413) 및 상기 3개의 방사코어(411, 412, 413)의 외부에 형성되는 8개의 방사코어(414, 415, 416, 417, 418, 419, 420, 421)는 모두 해도사의 중심(430)을 기준으로 배열된 것이다. 이 경우 상기 방사코어의 개수는 바람직하게는 3 ~ 20개이고, 보다 바람직하게는 6 ~ 10개일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 한편, 상기 3개의 방사코어(411, 412, 413)의 사이, 즉 도성분 공급부(410)의 중심에는 해성분 공급로(430)가 형성될 수 있으며, 3개의 방사코어(411, 412, 413)와 외부의 8개의 방사코어(414, 415, 416, 417, 418, 419, 420, 421) 사이에는 복수개의 해성분 공급로(422, 423, 424, 425, 426, 427, 428, 429)가 형성될 수 있다. 나아가, 해성분 공급부(440)에도 복수개의 해성분 공급로(441, 442, 443, 444, 445, 446, 447, 448)가 형성될 수 있다. 도 4b는 도 4a의 구금상부분배판을 포함하는 방사구금을 통해 방사된 해도사의 길이방향의 단면도로서 해도사의 중심(451)을 기준으로 3개의 방사코어(452, 453, 454)가 형성되고, 상기 3개의 방사코어(452, 453, 454)의 외부에는 8개의 방사코어(455, 456, 457, 458, 459, 460, 461, 462)가 형성된다. 이 때, 상기 내부에 형성된 3개의 방사코어(452, 453, 454) 및 상기 3개의 방사코어(452, 453, 454)의 외부에 형성되는 8개의 방사코어(455, 456, 457, 458, 459, 460, 461, 462)는 모두 해도사의 중심(451)을 기준으로 배열된 것이다.

한편, 본 발명에서 하나의 도성분 공급부의 내부에 배열되는 도성분 공급로의 개수는 38 ~ 1500개일 수 있으며, 보다 바람직하게는 하나의 도성분 공급부의 내부에 배열되는 도성분 공급로의 개수가 500 ~ 1500개일 수 있으나 방사코어의 수를 적절하게 조절하는 경우, 가장 바람직하게는, 하나의 도성분 공급부의 내부에 배열되는 도성분 공급로의 개수가 1000 ~ 1500개일 수 있다. 나아가, 상기 하나의 방사코어에 대하여 도성분 공급로가 10 ~ 300개가 배열될 수 있으며, 보다 바람직하게는 도성분 공급로가 100 ~ 150개가 배열될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 결국, 상술한 하나의 방사코어의 주변에 배열되는 도성분 공급로의 개수는 도부분의 뭉침현상이 일어나지 않는 범위내에서 해도사 및 도부분의 섬도, 목적하는 극세사의 섬도 및 후술하는 광변조 효율이 극대화될 수 있는 범위내에서 적절하게 조절될 수 있다. 한편, 본 발명에 사용되는 도성분 공급로의 직경은 바람직하게는 0.1 ~ 0.3㎜이고, 해성분 공급로의 직경은 0.2 ~ 2.0㎜일 수 있다. 도성분 공급로가 모여서 형성된 하나의 군의 직경은 5 ~ 20㎜ 일 수 있으며, 도성분 공급부의 직경은 15 ~ 50㎜일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 한편, 본 발명의 방사구금은 통상의 방사구금과 마찬가지로 실제 해도사가 토출되는 부분인 하부구금판의 직경이 구금상부분배판에 비하여 좁아지고 구금상부분배판에 형성된 도성분 주입부의 직경보다 하부구금판에 형성된 토출구의 직경이 줄어들게되어 전체적으로 방사구금의 횡단면이 깔때기 형상을 가질 수 있으며 하부구금판의 직경이 줄어들지 않는 원통형의 형상을 가질 수도 있다.

한편, 본 발명의 구금상부분배판은 동일한 그룹 내부의 인접한 도성분 공급로간의 중심거리의 최대값이 서로 이웃하는(인접한) 그룹 사이의 인접한 도성분 공급로간의 중심거리의 최대값보다 작을 수 있다. 즉 본 발명의 구금상부분배판은 내부에 형성되는 상호 인접한 그룹과 그룹간의 간격이 일정하지 않을 수 있으므로, 그룹과 그룹간의 경계를 형성하는 인접한 도성분 공급로(서로 상이한 그룹에 속하면서 인접한 도성분 공급로간의 중심거리)의 중심거리 중 가장 긴 부분이 동일한 그룹 내부의 인접한 도성분 공급로의 중심거리의 최대값보다 크게 된다. 그 결과 그룹과 그룹사이에 도성분 공급로가 존재하지 않고 이격된 빈 공간이 존재하게 되므로 중심부분의 도접합을 피하는데 큰 도움이 되는 것이다. 한편 상술한 방사구금을 통해 제조된 해도사의 섬도는 통상의 해도사의 단사 섬도를 만족하면 족하나 바람직하게는 0.5 ~ 60 데니어의 단사섬도를 가질 수 있으며 보다 바람직하게는 30 ~ 60데니어의 단사섬도를 가질 수 있다. 상기 해도사 중 도부분의 단사섬도는 0.0001 ~ 1.0 데니어인 것이 발명의 목적을 달성하는데 유리하다. 결국 본 발명의 그룹형 해도사는 도부분의 개수를 최대로 배치할 수 있으므로 다수의 초극세사를 생산하는데 매우 유용하게 활용될 수 있다. 또한 바람직하게는 본 발명의 방사코어는 그 방사코어가 속한 군의 영역에 형성되는 것이 유리하며 방사코어의 정의에 부합하게 된다.

또한 본 발명의 구금상부분배판의 단면의 형상은 원형일 수 있으나 목적하는 해도사의 형상에 따라 구금상부분배판의 다양한 형상으로 변형하여 설계하는 것이 가능하며, 단면의 형상이 원형인 경우 구금상부분배판의 단면의 직경은 목적하는 해도사의 직경에 따라 달라질 수 있으나 바람직하게는 70 ~ 250㎜일 수 있다. 또한 구금상부분배판의 두께는 10 ~ 30㎜ 일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.

다음, 상기 구금상부분배판의 하부에 형성되어 해도사를 토출하는 하부구금판을 설명한다. 종래의 해도사 제조용 방사구금에서는 방사효율을 높이기 위하여 하나의 구금상부분배판에 상기 도성분 공급부를 복수개를 형성하였다. 이 경우 상기 구금상부분배판과 연결된 하부구금판에 형성된 토출구의 개수는 상기 도성분 공급부의 개수와 일치하게 되며 이를 통해 하나의 방사구금에서 다수의 해도사를 방사할 수 있게 되었다. 예를 들어, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 구금상부분배판(500)으로서, 상기 구금상부분배판(500)에는 도성분 공급부(510, 511)가 12개가 형성된다. 도 6은 종래의 구금상부분배판의 도성분의 개수와 일치하는 토출부가 형성된 하부구금판(600)의 사진으로서 상기 12개의 도성분 공급부와 연결된 각각의 12개의 토출부(610, 630, 650)이 형성되며 각각의 토출구를 통해 한번에 12개의 해도사(도 3b)를 방사할 수 있게 되는 것이다.

그런데, 상기 도 5의 구금상부분배판 및 도 6의 하부구금판을 통해 제조된 해도사(도 3b, 도성분의 개수 1016개, 직경 19 ㎛)를 휘도강화필름에 사용하여 휘도를 향상시키기 위해서는 모노사 자체로는 광변조 효율이 낮으므로 실제로는 40 de(데니어)/12 fila(가닥), 80/24(de/fila)로 합사하고 이를 직물로 제직하여 광변조 물체 내부에 배치하게 된다. 구체적으로 도 7은 상기 도 3b의 복굴절성 해도사를 포함하는 직물(700)로서, 상기 직물(700)은 경사로서 복굴절성 해도사(710) 가닥(모노사)을 80/24(de/fila)로 합사하고 위사로서 등방성 섬유(720)를 합사하여 직물을 제직한 것이다. 그 결과 광변조 효율은 개선되었지만 모노사의 직경이 작고 합사되는 가닥수가 많아지게 되어 연신공정에서 일부 해도사에서 사절(도 7의 A, B, C)이 나타나 결국 모우현상이 발생하여 휘도강화필름의 결점으로 나타나게 되었다.

이를 개선하기 위하여 상기 구금상부분배판의 하부에 형성되며, 상기 복수개의 도성분 공급부 및 복수개의 해성분 공급부를 통과한 폴리머들 중 일부 또는 전부를 취합하여 토출하는 하나 이상의 토출구가 형성된 하부구금판 제조하고 이를 통해 해도사를 방사하여 상술한 문제의 해결을 모색하였다. 구체적으로, 도 8은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 하부구금판의 사진으로서 도 6의 종래의 하부구금판과는 달리 도 8의 하부구금판(800)에는 해도사가 방사되는 토출구(810)가 하나만 형성된다. 다시 말해, 도 5에 도시된 12개의 도성분 공급부가 형성된 구금상부분배판을 사용하는 경우에도 하부구금판에 형성되는 토출구의 개수를 도성분 공급부의 개수보다 작게 형성하여 이를 통해 개별적으로 각각의 도성분 공급부 및 해성분 공급부에 공급된 복수개의 폴리머들이 방사구금의 내부에서 취합되어 복수개의 해도사로 방사될 수 있는 것이다. 도 8과 같이 토출구(810)의 개수를 하나만 형성하는 경우에는 12개의 해도사를 제조하기 위한 복수개의 도성분 폴리머 및 해성분 폴리머가 하나로 합쳐지게 되어 결국 도 9와 같이 도부분의 개수가 12192개이고 직경이 40 ~ 80㎛인 해도사(모노사)를 제조할 수 있게 된다. 상기 도 9의 해도사는 그 중심부분에 도부분이 밀집되지 않은 이격된 공간을 가지므로 도접합 현상이 발생하지 않는다.

이를 통해 하나의 해도사(모노사)의 내부에 도부분의 개수가 10000개 이상인 해도사를 제조하고 이를 직물로 제직하는 경우 휘도는 유지하면서도 해도사의 사절이 발생하지 않게 되어 모우현상을 방지할 수 있다. 구체적으로 도 10은 도 9의 해도사를 모노사의 형태로 경사(1010)로 하고, 등방성 섬유를 위사(1020)로 제직한 휘도강화필름에 포함되는 직물(1000)로서 도 7과는 달리 해도사에서 사절이 발생하지 않으므로 결국 모우현상을 차단할 수 있게된다. 이를 통해 사절이 발생한 부분에서 역편광 효과가 발생하지 않으므로 광변조 효율을 유지할 수 있을 뿐 아니라 휘도강화필름에 결점이 발생하지 않으므로 광변조 물체의 시인성이 비약적으로 개선될 수 있을 뿐 있다. 또한 제직기의 바듸와 종광(Radius Heald)의 통과 시 사절된 섬유가 걸리는 현상이 발생하지 않으므로 제직작업성을 향상시킬 수 있다.

한편, 방사구금의 내부에서 개별 폴리머들을 합치기 위하여 바람직하게는 토출구의 개수가 상기 도성분 공급부의 개수보다 작은 수 있으며, 보다 바람직하게는 상기 토출구의 개수는 상기 도성분 공급부의 개수의 절반 이하일 수 있고, 가장 바람직하게는 상기 토출구의 개수는 1개일 수 있다.

한편, 본 발명의 한 측면에 따르면, 상기 구금하부판(800)은 각각의 도성분 공급부 및 해성분 공급부에서 공급된 폴리머들을 하나의 토출구(810)를 향해 흐를 수 있도록 하기 위한 유로(820, 821)를 포함할 수 있다. 이 경우 유로(820, 821)는 방사구금의 배치에 따라 개수 및 형태가 다양하게 설계될 수 있으며 토출구(810)는 유로와 유로가 교차하는 영역에 형성될 수 있다. 하부구금판의 직경은 통상적으로 구금상부분배판의 직경과 동일하거나 작을 수 있고 토출구의 직경은 0.2 ~ 1.0 ㎜ 일 수 있으며 유로의 길이는 40 ~ 120 ㎜일 수 있고, 유로의 너비는 4 ~ 10 ㎜일 수 있으나 이에 한정되지 않으며 목적하는 해도사의 스펙에 따라 다양하게 설계가 가능하다.

한편 본 발명의 해도사 제조용 방사구금을 통해 제조된 해도사에서 해부분을 용출시키지 않고 그래도 사용하는 경우 이를 포함하는 액정디스플레이용 휘도강화필름을 제조할 수 있다.

종래의 액정표시장치는 백라이트로부터 발사되는 광의 이용효율이 반드시 높다고는 할 수 없다. 이는, 백라이트로부터 발사되는 광 중 50%이상이 배면측 광학필름에 의해 흡수되기 때문이다. 따라서, 액정표시장치에 있어서의 백라이트 광의 이용효율을 높이기 위해서, 광학캐비티와 액정어셈블리 사이에 휘도강화필름을 설치하게 된다. 그러나 종래의 휘도강화필름은 굴절률이 상이한 평판상의 등방성 광학층과 이방성 광학층이 교호적으로 적층되고, 이를 신장처리하여 입사편광의 선택적 반사 및 투과에 최적화될 수 있는 각 광학층간의 광학적 두께 및 굴절률을 갖도록 제작되기 때문에, 휘도강화필름의 제작공정이 복잡하다는 문제점이 있었다.

특히, 휘도강화필름의 각 광학층이 평판 구조를 가지고 있어서, 입사편광의 광범위한 입사각 범위에 대응하여 P편광과 S편광을 분리하여야 하기 때문에, 광학층의 적층수가 과도하게 증가하여 생산비가 기하급수적으로 증가하는 문제가 있었다. 또한, 광학층의 적층수가 과도하게 형성되는 구조에 의하여 광손실에 의한 광학적 성능 저하가 발생하는 문제점이 있었다.

이에 본 발명의 해도사 제조용 방사구금을 통해 제조된 해도사를 배치시켜 광원으로부터 입사되는 빛이 상기 그룹형 해도사와 등방성 기재간의 경계면인 복굴절성 계면에서 반사, 산란 및 굴절되어 광변조를 발생시켜 휘도를 비약적으로 향상시킬 수 있다. 구체적으로, 도 11을 참조하면 외부광원에서 조사되는 빛은 크게 S편광과 P편광으로 나눌 수 있는데, 특정한 편광만을 원하는 경우 P편광은 복굴절성 계면의 영향을 받지 않고 휘도강화필름을 통과하는 반면, S편광은 상기 복굴절성 계면에서 굴절, 산란, 반사 랜덤한 형태의 파장, 즉 S편광 또는 P편광로 변조되고 이를 광원부근의 반사판 등을 통하여 반사하여 다시 휘도강화필름에 조사하는 경우 P편광은 휘도강화필름을 통과하고 S편광은 다시 산란되거나 반사된다. 이러한 과정이 반복되면 원하는 P편광을 얻을 수 있게 된다. 따라서 기재와의 경계면에 복굴절성 계면을 가지는 그룹형 해도사가 기재 내에 다수개가 배치되는 경우 종래의 휘도강화필름을 적층형으로 구성하지 않아도 휘도를 비약적으로 향상시킬 수 있게 된다.

나아가, 본 발명자들은 상기 복굴절성 계면을 가지는 중합체로서 일반적인 복굴절성 섬유를 사용하는 경우 적층형으로 제조하지 않으므로 생산비가 저렴하고 생산이 용이한 장점이 있지만 휘도증진의 효과가 미미하여 상술한 적층형 휘도강화필름을 대신하여 산업현장에 적용되기 어려운 문제가 있음을 발견하게 되었다.

이에 상기 복굴절성 계면을 가지는 중합체로서 복굴절성 해도사를 사용하여 상술한 문제를 극복하였다. 구체적으로 복굴절성 해도사를 사용하는 경우 통상의 섬유를 사용하는 경우보다 광변조 효율 및 휘도향상의 효과가 현저하게 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 보다 구체적으로, 해도사를 구성하는 부분 중 도부분은 이방성을 가지며, 상기 도부분을 구획하는 해부분은 등방성을 가지게 된다. 이 경우 해도사와 기재와의 경계면 뿐만 아니라, 해도사의 내부를 구성하는 다수의 도부분과 해부분의 경계면 역시 복굴절성 계면을 가지게 되므로 기재와 복굴절성 섬유사이의 경계면에서만 복굴절 계면이 발생되는 통상의 복굴절성 섬유에 비하여 광변조 효과가 현저하게 상승하게 되어 적층형 휘도강화필름을 대체하여 실제 산업현장에 적용될 수 있는 것이다. 따라서, 통상의 복굴절성 섬유를 사용하는 것에 비하여 복굴절성 해도사를 사용하는 것이 휘도강화의 효율이 우수하며, 상기 복굴절성 해도사도 내부에 도부분과 해부분의 광학적 성질이 상이하여 해도사 내부에서 복굴절 계면을 형성할 수 있는 것이 그렇지 않은 경우에 비하여 휘도강화 효율이 현저하게 향상된다. 구체적으로, 광학적 등방성인 해부분과 이방성을 가지는 도부분을 포함하는 해도사 있어서 공간상의 X,Y 및 Z축에 따른 굴절률의 실질적인 일치 또는 불일치의 크기는 그 축에 따라 편광된 광선의 산란 정도에 영향을 미친다. 일반적으로, 산란능은 굴절률 불일치의 제곱에 비례하여 변화한다. 따라서, 특정 축에 따른 굴절률의 불일치의 정도가 더 클수록, 그 축에 따라 편광된 광선이 더 강하게 산란된다. 반대로, 특정 축에 따른 불일치가 작은 경우, 그 축에 따라 편광된 광선은 더 적은 정도로 산란된다. 어떤 축에 따라 해부분의 굴절률이 도부분의 굴절률과 실질적으로 일치되는 경우, 이러한 축에 평행한 전기장으로 편광된 입사광은 해도사의 부분의 크기, 모양 및 밀도와 상관없이 산란되지 않고 해도사를 통해 통과할 것이다. 또한, 그 축에 따른 굴절률이 실질적으로 일치되는 경우, 광선은 실질적으로 산란되지 않고 물체를 통해 통과한다. 보다 구체적으로, 도 11은 본 발명의 복굴절성 해도사로 투과되는 광의 경로를 나타내는 단면도이다. 이 경우 P파(실선)는 외부와 복굴절성 해도사의 경계면 및 복굴절성 해도사 내부의 도부분과 해부분의 경계면의 복굴절성 계면에 영향을 받지 않고 투과되나, S파(점선)는 기재와 복굴절성 해도사의 경계면 및/또는 복굴절성 해도사 내부의 도부분과 해부분의 경계면의 복굴절성 계면에 영향을 받아 광의 변조가 일어난다. 그 결과 본 발명의 그룹형 해도사는 염료 등을 첨가하지 않고서도 해도비율, 섬유직경에 따라 특정 색을 발현시켜 광발색 섬유로 활용할 수 있는 것이다.

한편, 본 발명에서는 상기 해도사 중 도부분과 해부분의 굴절율은 2개의 축 방향에 대한 굴절율의 차이가 0.05 이하이고 나머지 1개의 축방향에 대한 굴절율의 차이가 0.1 이상인 것이 바람직하다. 이럴 경우 P파는 해도사의 복굴절성 계면을 통과하나 S파는 광변조를 일으킬 수 있는 것이다. 보다 바람직하게는 상기 해도사의 해부분과 도부분의 길이방향에 대한 굴절율의 차이는 0.1 이상이고, 나머지 2개의 축방향에 대한 해부분과 도부분의 굴절율이 실질적으로 일치되는 경우 광변조 효율이 극대화될 수 있다. 결국, 상술한 바와 같이 해도사의 광변조 효율을 극대화 시키기 위해서는 도부분과 해부분의 광학적 성질이 상이하여야 하며, 광변조 계면의 면적이 넓어야 한다. 이를 위해서는 도부분의 개수가 많아져야 하며 바람직하게는 도부분의 개수가 500개를 넘어야 한다. 그러나 상술한 바와 같이 종래의 해도사에서 도부분의 굴절율이 이방성이고 해부분의 굴절율이 등방성으로 배열한다 하더라도 도부분의 개수가 500개가 넘게되면 도부분이 뭉치는 현상이 발생하게 되어 광변조 계면의 면적이 축소되어 광변조 효율이 떨어지는 치명적인 문제가 있다. 이에 본 발명에서는 상술한 바와 같이 방사코어를 2개 이상 형성시켜 도부분을 500개 이상 바람직하게는 1000개 이상 배치시키는 경우에도 도부분이 뭉치는 현상을 방지할 수 있다. 그 결과 해도사의 광변조 효율이 극대화되어 휘도강화필름에 본 발명의 방사구금을 통해 방사된 해도사를 첨가하는 경우 광변조 효과 및 휘도의 비약적인 향상을 기대할 수 있다.

본 발명에 사용될 수 있는, 상기 해부분 및/또는 도부분은 통상의 해도사의 재질로 사용되는 어떠한 성분이라도 사용가능하며, 바람직하게는 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 코폴리에틸렌나프탈레이트(co-PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET),폴리카보네이트(PC), 폴리카보네이트(PC) 얼로이, 폴리스타이렌(PS), 내열폴리스타이렌(PS), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS), 폴리우레탄(PU),폴리이미드(PI),폴리비닐클로라이드(PVC), 스타이렌아크릴로니트릴혼합(SAN),에틸렌초산비닐(EVA), 폴리아미드(PA), 폴리아세탈(POM), 엘라스토머 및 사이크로올레핀폴리머 중 어느 하나 이상일 수 있다. 하지만, 가장 바람직하게는 복굴절성 해도사로서 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN)를 도부분으로 사용하고, 코폴리에틸렌나프탈레이트와 폴리카보네이트 얼로이(alloy)를 단독 또는 혼합하여 해부분으로 사용하는 경우 통상의 물질로 제조된 복굴절성 해도사에 비하여 휘도가 비약적으로 향상된다. 특히 상기 해부분으로서 폴리카보네이트 얼로이(alloy)를 사용하는 경우 가장 우수한 광변조 물성을 가지는 복굴절성 해도사를 제조할 수 있다. 이 경우 상기 폴리카보네이트 얼로이(alloy)는 바람직하게는 폴리카보네이트와 변성 글리콜 폴리시클로헥실렌 디메틸렌테레프탈레이트(poly cyclohexylene dimethylene terephthalate, PCTG)로 이루어질 수 있으며, 보다 바람직하게는 폴리카보네이트와 변성 글리콜 폴리시클로헥실렌 디메틸렌테레프탈레이트(PCTG)가 15 : 85 ~ 85 : 15의 중량비로 이루어진 폴리카보네이트 얼로이를 사용하는 것이 휘도증진에 효과적이다. 만일 폴리카보네이트가 15% 미만으로 첨가되면 방사성 확보에 필요한 폴리머의 점도가 높아져 통상의 방사기를 사용할 수 없는 문제가 있고, 85%를 초과하면 유리전이 온도가 높아져 노즐 토출이후, 방사장력이 높아져 방사성 확보가 어려운 문제가 있다.

가장 바람직하게는 폴리카보네이트와 변성 글리콜 폴리시클로헥실렌 디메틸렌테레프탈레이트(PCTG)가 4 : 6 ~ 6 : 4의 중량비로 이루어지는 것이 휘도증진에 가장 우수한 효과를 나타낸다. 나아가, 상기 도부분과 해부분은 2개의 축방향에 대한 굴절율은 실질적으로 일치하나 하나의 축방향에 대한 굴절율의 차이가 큰 물질을 선택하는 것이 광변조 효율을 개선하는데 효과적이다. 한편, 등방성 재료를 복굴절성으로 변화시키는 방법은 통상적으로 알려진 것이며 예를 들어 적절한 온도 조건 하에서 연신시키는 경우, 중합체 분자들은 배향되어 재료는 복굴절성으로 된다.

결국, 본 발명에 해도사 제조용 방사구금을 통해 제조된 해도사는 2개 이상의 방사코어를 중심으로 도부분이 그룹화되어 배열되므로 도부분의 개수가 500개 이상이 경우에도 해도사의 중심부분에서 도부분의 뭉침현상이 발생하지 않는다. 그러므로, 하나의 해도사에서 500개 이상의 도부분을 배치시킬 수 있으므로 도부분의 섬도를 줄일 수 있어 초극세사를 생산하는데 매우 유리할 뿐 아니라 하나의 해도사에서 500개 이상의 초극세사를 생산할 수 있어 생산비용을 현저하게 절감할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 그룹형 해도사는 뛰어난 광변조 효과로 인하여 염료 등의 발색성을 유발하는 화합물을 첨가하지 않고도 해도비율, 섬유직경에 따라 특정 색을 발현시켜 광발색 섬유로 활용될 수 있으며, 이를 용출시키지 않고 휘도강화필름에 사용하는 경우 필름의 광변조 효과를 극대화시킬 수 있다.

나아가, 복수개의 도성분 공급부 및 복수개의 해성분 공급부를 통과한 폴리머들 중 일부 또는 전부를 취합하여 토출하는 하나 이상의 토출구가 형성된 하부구금판 제조하고 이를 통해 해도사를 생산하면 생산된 해도사의 도부분의 개수가 10000개 이상이 될 수 있으므로 휘도강화필름에 발생하는 모우현상을 해결할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의하여 상세히 설명한다. 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

폴리카보네이트와 변성 글리콜 폴리시클로헥실렌 디메틸렌테레프탈레이트(PCTG)가 5 : 5로 혼합된 등방성 PC 얼로이를 해성분으로 하고(nx=1.57, ny=1.57, nz=1.57), 이방성 PEN (nx=1.88, ny=1.57, nz=1.57)으로 도부분으로 구성하였다. 도 3b와 같은 단면의 해도사를 얻기 위하여 도 3a의 구금상부분배판의 단면을 가지는 방사구금(하나의 방사코어에 도부분이 127개가 배열되어 전체 도부분의 개수가 1016개)에 배치하였다. 이와 같은 조성을 통해 미연신사 150de/24fila로 하여 방사온도는 305℃, 방사속도는 1500 M/min의 조건으로 방사한 후, 3배의 연신을 통해 연신사 50de/24fila를 얻었다. 도 3b는 도 3a의 방사구금을 통해 방사된 해도사의 전자현미경 사진으로서 도접합 현상이 관찰되지 않는다.

<실시예 2>

폴리카보네이트와 변성 글리콜 폴리시클로헥실렌 디메틸렌테레프탈레이트(PCTG)가 5 : 5로 혼합된 등방성 PC 얼로이를 해성분으로 하고(nx=1.57, ny=1.57, nz=1.57, 용융온도 : 145℃), 이방성 PEN (nx=1.88, ny=1.57, nz=1.57, 용융개시온도 : 262℃)으로 도부분으로 구성하였다. 도 5에 대응하는 12개의 도성분 공급부가 포함된 구금상부분배판과 도 8의 하나의 토출구를 갖는 하부구금판을 갖는 방사구금에 상기 도성분과 해성분을 공급하여 도 9의 단면을 갖는 복굴절성 해도사(모노사, 도성분 개수 : 12192개, 직경 : 66㎛)를 제조하였다.

제조된 복굴절성 해도사(모노사)를 경사로 하고(40de/1fila) 상기 해성분과 동일한 성분인 등방성 PC 얼로이 섬유(용융온도 : 145℃)를 60/24로 제조하고 이를 위사로 하여 직물로 제직하였다.

도 10은 도 9의 해도사를 사용하여 제직한 직물의 표면에 대한 SEM 사진이다. 상기 사진을 통해 경사로 사용된 복굴절성 해도사에서 사절이 발생하지 않는 것을 확인할 수 있다.

<비교예 1>

도 1a에서 도시된 바와 같이 방사코어가 1개이고 이를 중심으로 334개의 도성분 공급로가 형성된 구금상부분배판을 포함하는 방사구금을 통해 해도사를 방사한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 도 1b는 도 1a의 방사구금을 통해 방사된 해도사의 전자현미경 사진으로서 해도사의 중앙부분에 도접합 현상이 관찰된다.

<비교예 2>

실시예 1에서 제조된 해도사 24가닥을 합사(80de/24fila)한 후 이를 경사로 하고 상기 해성분과 동일한 성분인 등방성 PC 얼로이 섬유(용융온도 : 145℃)를 60/24로 제조하고 이를 위사로 하여 직물로 제직하였다.

도 7은 비교예 2를 통해 제조된 직물의 표면에 대한 SEM 사진이다. 상기 사진을 통해 경사로 사용된 복굴절성 해도사간에 얽힘 및 사절(A, B, C)이 발생한 것을 확인할 수 있다.

본 발명의 해도사 제조용 방사구금은 도접합 현상이 발생하지 않으면서 광변조 성능이 우수하고 결점이 발생하지 않으므로, 극세사가 사용되는 분야, 카메라 등과 같은 광학기기 및 휴대폰, LCD, LED 등 고휘도가 요구되는 액정표시장치에 적용되는 해도사를 제조하는데 널리 사용될 수 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만, 본 발명의 기술적 사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

352, 353 : 방사코어

Claims (30)

1. 복수개의 도성분 공급로를 포함하며 도성분 폴리머를 주입하는 도성분 공급부와 상기 도성분 공급부의 외주면에 형성되며 해성분 폴리머를 주입하는 해성분 공급로를 포함하는 해성분 주입부가 형성된 해도사 제조용 구금상부분배판을 포함하는 해도사 제조용 방사구금에 있어서,
   상기 도성분 공급부의 내부에 상기 도성분 공급로들이 복수개의 군으로 구획되고, 복수개의 도성분 공급부 및 복수개의 해성분 공급부를 포함하는 구금상부분배판; 및
   상기 구금상부분배판의 하부에 형성되며, 상기 복수개의 도성분 공급부 및 복수개의 해성분 공급부를 통과한 폴리머들 중 일부 또는 전부를 취합하여 토출하는 하나 이상의 토출구가 형성되되 상기 토출구의 개수는 상기 도성분 공급부의 개수의 절반 이하인 하부구금판;을 포함하는 해도사 제조용 방사구금.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 토출구의 개수는 1개인 것을 특징으로 하는 해도사 제조용 방사구금.
5. 제1항에 있어서,
   상기 하부구금판은 상기 도성분 공급부를 통과한 도성분 폴리머 및 해성분 공급부를 통과한 해성분 폴리머를 상기 토출구로 안내하기 위한 하나 이상의 유로가 형성된 것을 특징으로 하는 해도사 제조용 방사구금.
6. 제5항에 있어서,
   상기 토출구는 상기 유로와 유로가 교차하는 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 해도사 제조용 방사구금.
7. 제1항에 있어서, 상기 도성분 공급로는 2개 이상의 방사코어를 중심으로 그룹화(grouping)되어 배열되는 것을 특징으로 하는 해도사 제조용 방사구금.
8. 제7항에 있어서, 상기 방사코어는 도성분 공급부의 중심에 하나의 방사기준코어가 위치하고 이를 중심으로 복수개의 방사주변코어가 배열되는 것을 특징으로 하는 해도사 제조용 방사구금.
9. 제8항에 있어서, 상기 방사주변코어는 3 ~ 20개인 것을 특징으로 하는 해도사 제조용 방사구금.
10. 제8항에 있어서, 상기 방사주변코어는 6 ~ 10개인 것을 특징으로 하는 해도사 제조용 방사구금.
11. 제8항에 있어서, 상기 하나의 방사기준코어 또는 하나의 방사주변코어에 대하여 도성분 공급로 10 ~ 300개가 배열되는 것을 특징으로 하는 해도사 제조용 방사구금.
12. 제8항에 있어서, 상기 방사기준코어와 방사주변코어 사이에 해성분 공급로가 형성되는 것을 특징으로 하는 해도사 제조용 방사구금.
13. 제1항에 있어서, 하나의 도성분 공급부에 포함된 도성분 공급로의 개수가 38 ~ 1500개인 것을 특징으로 하는 해도사 제조용 방사구금.
14. 제1항에 있어서, 하나의 도성분 공급부에 포함된 도성분 공급로의 개수가 500 ~ 1500개인 것을 특징으로 하는 해도사 제조용 방사구금.
15. 제1항에 있어서, 하나의 도성분 공급부에 포함된 도성분 공급로의 개수가 1000 ~ 1500개인 것을 특징으로 하는 해도사 제조용 방사구금.
16. 제1항에 있어서, 전체 도성분 공급부에 포함된 도성분 공급로의 개수가 10000 ~ 20000개인 것을 특징으로 하는 해도사 제조용 방사구금.
17. 제1항에 있어서, 상기 도성분 공급부의 개수는 2 ~ 20개인 것을 특징으로 하는 해도사 제조용 방사구금.
18. 제1항에 있어서, 상기 도성분 공급부의 개수는 5 ~ 15개인 것을 특징으로 하는 해도사 제조용 방사구금.
19. 제7항에 있어서, 상기 그룹화된 도성분 공급로의 형상이 일치하거나 상이한 것을 특징으로 하는 해도사 제조용 방사구금.
20. 제7항에 있어서, 도성분 공급부의 중심을 기준으로 방사코어가 배열되는 것을 특징으로 하는 해도사 제조용 방사구금.
21. 제20항에 있어서, 상기 도성분 공급부의 중심에는 해성분 공급로가 형성되는 것을 특징으로 하는 해도사 제조용 방사구금.
22. 제20항에 있어서, 상기 방사코어 사이에 해성분 공급로가 형성되는 것을 특징으로 하는 해도사 제조용 방사구금.
23. 제1항에 있어서, 상기 도성분 공급부의 직경은 15 ~ 50㎜인 것을 특징으로 하는 해도사 제조용 방사구금.
24. 제1항에 있어서, 상기 도성분 공급로 또는 해성분 공급로의 직경은 0.2 ~ 2.0㎜인 것을 특징으로 하는 해도사 제조용 방사구금.
25. 제1항에 있어서, 상기 군의 직경은 8 ~ 15㎜인 것을 특징으로 하는 해도사 제조용 방사구금.
26. 제1항에 있어서, 상기 도성분 공급부는 내부에 해성분 공급로가 하나 이상 형성된 것을 특징으로 하는 해도사 제조용 방사구금.
27. 제1항에 있어서, 상기 복수개의 군은 동일한 군 내부의 인접한 도성분 공급로간의 중심거리의 최대값이 서로 이웃하는 군 사이의 인접한 도성분 공급로간의 중심거리의 최대값보다 작은 것을 특징으로 하는 해도사 제조용 방사구금.
28. 제7항에 있어서, 상기 방사코어는 상기 방사코어가 속한 그룹내부에 형성되는 것을 특징으로 하는 해도사 제조용 방사구금.
29. 제1항 및 제4항 내지 제 28항 중 어느 한 항의 해도사 제조용 방사구금을 통해 방사된 해도사.
30. 제29항에 있어서, 상기 해도사는 도성분의 개수가 10000 ~ 20000개인 것을 특징으로 하는 해도사.

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