KR101433265B1 - 광섬유사를 포함하는 합연사 - Google Patents

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Abstract

복수 개의 광섬유사의 합연사(plied yarn)로서, 상기 복수 개의 광섬유사는 S연(S-twist) 방향 또는 Z연(Z-twist) 방향의 꼬임에 의하여 서로 결합하여 1 가닥의 실을 이루며, 상기 S연 또는 Z연의 꼬임수는 50 내지 200 TPM(twists per meter)인 것을 특징으로 하는 합연사가 개시된다. 1 개 이상의 광섬유사와 1 개 이상의 비광섬유사의 합연사로서, 상기 1 개 이상의 광섬유사와 상기 1 개 이상의 비광섬유사는 S연 방향 또는 Z연 방향의 꼬임에 의하여 서로 결합하여 1 가닥의 실을 이루며, 상기 S연 또는 Z연의 꼬임수는 50 내지 800 TPM인 것을 특징으로 하는 합연사가 또한 개시된다. 본 발명에 따른 합연사는 종래 방식의 표면에 측면 발광을 위한 노출창을 갖는 광섬유사에 비하여 인장강도 및 측면 발광률이 모두 우수하다.

Description

광섬유사를 포함하는 합연사{Plied yarn having optical fiber yarn}
본 발명은 광섬유사를 포함하는 합연사에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 발명은 장식적 효과 및 인장 강도가 모두 우수한, 광섬유사를 포함하는 합연사에 관한 것이다.
광섬유사는 중앙의 코어층과 이를 둘러싼 클래딩층으로 이루어져 있으며, 코어층은 보통 석영 또는 투명한 유기고분자 재료로 이루어지고 클래딩층은 보통 불소계 고분자로 이루어진다. 코어층의 굴절률이 클래딩층의 굴절률보다 크고 코어층을 통하여 전도되는 광은 코아층과 클래딩층의 계면에서 전반사되므로 광손실을 최소화하면서 코아층을 통하여 장거리까지 전도될 수 있다.
광섬유사는 전통적으로 통신용, 영상전달용, 및 검출기용 등의 분야에서 주로 사용되어 왔다. 최근에는 광섬유사에 LED 등의 광원을 조사하여 표출되는 발광 현상을 장식적 효과로 이용하는 용도가 활발히 개발되고 있다. 이와 같은 광섬유사를 이용한 발광을 장식적 효과로 이용하는 용도의 구체적인 예는 실내외 장식재, 커튼 의류 및 기타 직물 등을 포함한다. 광섬유사를 이용하여 제조한 의류 및 기타 직물은 구조대원용, 군용 또는 레저활동용으로 유용하다.
이와 같은 장식적 효과는 광원으로부터 방출된 빛이 광섬유사를 통하여 전도된 후 광섬유사의 절단면에서 발광의 형태로 육안에 감지되는 현상을 이용한 것이다. 그러나 통신용, 영상전달용, 및 검출기용에서와 같이 광섬유사 단부에서의 발광 현상만을 이용하는 경우 발광면적이 너무 작아서 장식적 효과를 충분히 얻을 수 없다. 따라서 광섬유사의 장식적 효과를 이용한 발광 용도의 경우 광섬유사의 단부보다는 오히려 광섬유 측면의 클래딩을 적어도 일부 제거함으로써 얻어지는 측면 발광에 의존하여야 한다.
이를 위하여 대한민국 등록특허 제0502292호와 같이 광섬유 코어와 클래딩부 사이에 기공이나 스크래치를 통해 산란점을 부여하는 기술이 공지되어 있다. 그러나 광섬유 코어와 클래딩부 사이에 스크래치를 통하여 산란점을 부여하는 기술은 광섬유의 기계적 약화를 초래하여 절사를 야기할 뿐만 아니라, 광섬유사의 측면 전체에 걸쳐서 클래딩부를 제거하여 코아층을 미세하게 노출하는 노출창들이 고르게 형성되어야만 균일한 발광효과를 얻을 수 있으나, 이러한 노출창을 고르게 형성하는 것은 매우 어려운 문제점을 나타낸다. 또한, 이렇게 제조된 종래의 광섬유 가공사는 코어층까지도 손상을 입어서 인장강도가 너무 저하되기 때문에 후속가공중 사절 현상이 빈발하고 최종 제품의 내구성을 저하시키는 문제가 지적되고 있다.
따라서 본 발명의 일 목적은 측면 발광률이 우수하여 광섬유사의 장식적 효과를 이용하는 발광 용도에 이용되기 적합하면서도 인장 강도가 우수하여 후속 가공 공정에서의 취급성이 우수한, 광섬유사를 포함하는 합연사를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면은,
복수 개의 광섬유사의 합연사(plied yarn)로서,
상기 복수 개의 광섬유사는 S연(S-twist) 방향 또는 Z연 방향의 꼬임에 의하여 서로 결합하여 1 가닥의 실을 이루며, 상기 S연 또는 Z연의 꼬임수는 50 내지 200 TPM(twists per meter)인 것을 특징으로 하는 합연사를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 복수 개는 2개 또는 3개일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 광섬유사는 코어층과 이를 둘러싼 클래딩층을 포함하는 광섬유사이며, 상기 광섬유사의 전체 직경은 250 내지 500㎛이고, 상기 클래딩층의 두께는 10 내지 50㎛인 것이 바람직하다.
상기한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 측면은,
1 개 이상의 광섬유사와 1 개 이상의 비광섬유사의 합연사로서,
상기 1 개 이상의 광섬유사와 상기 1 개 이상의 비광섬유사는 S연 방향 또는 Z연 방향의 꼬임에 의하여 서로 결합하여 1 가닥의 실을 이루며, 상기 S연 또는 Z연의 꼬임수는 50 내지 800 TPM인 것을 특징으로 하는 합연사를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 광섬유사는 코어층과 이를 둘러싼 클래딩층을 포함하는 광섬유사이며, 상기 광섬유사의 전체 직경은 250 내지 500㎛이고, 상기 클래딩층의 두께는 10 내지 50㎛인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 비광섬유사는 면, 양모, 실크, 마, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리우레탄, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리비닐알콜, 폴리락트산, 레이온, 아세테이트, 아크릴, 또는 이들 재료의 혼합물의 방적사, 필라멘트사, 합연사, 스테이플 또는 이들 실의 합연사일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 코어층은 석영 또는 폴리메틸메타크릴레이트로 이루어지고, 및 상기 클래딩층은 불소계 고분자 수지로 이루어진 것이 바람직하다.
상기 본 발명의 일 측면에 따른 합연사는,
2 개의 광섬유사의 합연사로서,
상기 2 개의 광섬유사는 S연 방향 또는 Z연 방향의 꼬임에 의하여 서로 결합하여 1 가닥의 실을 이루며, 상기 S연 또는 Z연의 꼬임수는 50 내지 200 TPM이며,
상기 광섬유사는 코어층과 이를 둘러싼 클래딩층을 포함하는 광섬유사이며,
상기 광섬유사의 전체 직경은 250㎛이고, 상기 클래딩층의 두께는 10 내지 15㎛이며, 상기 코어층은 폴리메틸메타크릴레이트로 이루어지고, 및 상기 클래딩층은 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 합연사일 수 있다.
상기 본 발명의 일 측면에 따른 합연사는,
3 개의 광섬유사의 합연사로서,
상기 3 개의 광섬유사는 S연 방향 또는 Z연 방향의 꼬임에 의하여 서로 결합하여 1 가닥의 실을 이루며, 상기 S연 또는 Z연의 꼬임수는 100 내지 200 TPM이며,
상기 광섬유사는 코어층과 이를 둘러싼 클래딩층을 포함하는 광섬유사이며,
상기 광섬유사의 전체 직경은 250 ㎛이고, 상기 클래딩층의 두께는 10 내지 15㎛이며, 상기 코어층은 폴리메틸메타크릴레이트로 이루어지고, 및 상기 클래딩층은 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 합연사일 수 있다.
상기 본 발명의 다른 측면에 따른 합연사는,
1 개의 광섬유사와 1 개의 비광섬유사의 합연사로서,
상기 광섬유사와 상기 비광섬유사는 S연 방향 또는 Z연 방향의 꼬임에 의하여 서로 결합하여 1 가닥의 실을 이루며, 상기 S연 또는 Z연의 꼬임수는 200 내지 300 TPM이며,
상기 광섬유사는 코어층과 이를 둘러싼 클래딩층을 포함하는 광섬유사이며,
상기 광섬유사의 전체 직경은 250 ㎛이고, 상기 클래딩층의 두께는 10 내지 15㎛이며, 상기 코어층은 폴리메틸메타크릴레이트로 이루어지고, 상기 클래딩층은 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE)으로 이루어지며, 및
상기 비광섬유사는 30수의 검은색으로 염색된 면방적사일 수 있다.
상기 본 발명의 다른 측면에 따른 합연사는,
1 개의 광섬유사와 1 개의 비광섬유사의 합연사로서,
상기 광섬유사와 상기 비광섬유사는 S연 방향 또는 Z연 방향의 꼬임에 의하여 서로 결합하여 1 가닥의 실을 이루며, 상기 S연 또는 Z연의 꼬임수는 700 내지 800 TPM이며,
상기 광섬유사는 코어층과 이를 둘러싼 클래딩층을 포함하는 광섬유사이며,
상기 광섬유사의 전체 직경은 250 ㎛이고, 상기 클래딩층의 두께는 10 내지 15㎛이며, 상기 코어층은 폴리메틸메타크릴레이트로 이루어지고, 상기 클래딩층은 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE)으로 이루어지며, 및
상기 비광섬유사는 나일론사인 것을 특징으로 하는 합연사일 수 있다.
본 발명에 따른 합연사는 종래 방식과 같이 광섬유사의 클래딩층을 제거하는 방식에서 필연적으로 발생하는 코어층의 마모를 원천적으로 제거할 수 있을 뿐만 아니라 오히려 복수개의 광섬유사끼리 또는 한 개 이상의 광섬유사와 한 개 이상의 비광섬유사가 꼬임에 의하여 결합된 구조로 되어 있기 때문에 상기한 종래 방식의 표면에 측면 발광을 위한 노출창을 갖는 광섬유사에 비하여 인장강도가 매우 우수하다. 따라서 본 발명에 따른 합연사를 이용하면 제직 등의 후속 가공 공정에서 사절 발생이 저하되어 취급성이 우수하다.
또한, 본 발명에 따른 합연사는 광섬유사의 표면에 노출창을 형성하지 않아도 꼬임을 통해 발생하는 굴곡으로 인하여 진행광의 측면 발광률도 우수하다.
따라서 본 발명에 따를 합연사를 이용하면 광섬유사의 장식적 효과를 이용하는 내구성 좋은 섬유 제품을 경제적으로 제조할 수 있다.
도 1은 실시예 1에서 얻은 광섬유사 2가닥으로 이루어진 합연사의 S연 방향의 꼬임수가 50 ~ 200 TPM으로 변화할 때, 이 합연사의 단부에서의 휘도의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 2는 실시예 1에서 얻은 상기 합연사의 측면 발광을 나타내는 사진이다. 도 2(a)는 꼬임수가 50 TPM인 경우의 측면 발광을 나타내고, 도 2(b)는 꼬임수가 100 TPM인 경우의 측면 발광을 나타낸다.
도 3은 실시예 2에서 얻은 광섬유사 3가닥으로 이루어진 합연사의 S연 방향의 꼬임수가 50 ~ 200 TPM으로 변화할 때, 이 합연사의 단부에서의 휘도의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4는 실시예 3에서 얻은 광섬유사 1가닥과 면방적사 1가닥으로 이루어진 합연사의 S연 방향의 꼬임수가 50 ~ 300 TPM으로 변화할 때, 이 합연사의 단부에서의 휘도의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5는 실시예 3에서 얻은 상기 합연사의 꼬임수 200TPM인 경우의 외관 및 이의 확대 외관을 나타내는 사진이다.
도 6은 실시예 3에서 얻은 상기 합연사의 꼬임수 200 TPM인 경우의 측면 발광 모습을 나타내는 사진이다.
도 7은 실시예 4에서 얻은 광섬유사 1가닥과 나일론사 1가닥으로 이루어진 합연사의 꼬임수 800 TPM인 경우의 측면 발광 모습을 나타내는 확대 사진이다.
이하, 첨부도면을 참조하면서 본 발명의 여러 측면에 따른 합연사에 대하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 측면의 따른 합연사는 복수 개의 광섬유사를 포함하는 합연사이다. 상기 복수 개의 광섬유사는 S연 방향 또는 Z연 방향의 꼬임에 의하여 서로 결합하여 1 가닥의 실을 이룬다. 상기 S연 또는 Z연의 꼬임수는 50 내지 200 TPM(twists per meter)일 수 있다. 상기 꼬임수가 50 미만이면 측면 발광률이 충분하지 않으며 꼬임수가 200를 초과하면 공정 작업성이 저하할 수 있다.
상기 복수 개는 2개 또는 3개일 수 있다. 상기 광섬유사의 갯수가 4개 이상이면 연사 작업성이 저하할 수 있다.
상기 광섬유사는 코어층과 이를 둘러싼 클래딩층을 포함하는 광섬유사이며, 상기 광섬유사의 전체 직경은 예를 들면 250 내지 500㎛이고, 상기 클래딩층의 두께는 예를 들면 10 내지 50㎛일 수 있다. 상기 광섬유사의 코어층은 예를 들면 석영; 폴리스티렌; 폴리카보네이트; 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리에틸아크릴레이트, 폴리에틸메타크릴레이트 등의 아크릴계 고분자; 폴리에스테르; 폴리아미드; 폴리이미드; 또는 이들의 혼합물로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 PMMA로 이루어진다. 상기 광섬유사의 클래딩층은 코어층보다 굴절률이 낮은 고분자 재료로 이루어질 수 있으며, 예를 들면 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)와 같은 불소계 고분자 수지로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 합연사의 일 실시태양에 따른 합연사는, 예를 들면, 2 개의 광섬유사의 합연사로서, 상기 2 개의 광섬유사는 S연 방향 또는 Z연 방향의 꼬임에 의하여 서로 결합하여 1 가닥의 실을 이루며, 상기 S연 또는 Z연의 꼬임수는 50 내지 200 TPM이며, 상기 광섬유사는 코어층과 이를 둘러싼 클래딩층을 포함하는 광섬유사이며, 상기 광섬유사의 전체 직경은 250 ㎛이고, 상기 클래딩층의 두께는 10 내지 15㎛이며, 상기 코어층은 폴리메틸메타크릴레이트로 이루어지고, 및 상기 클래딩층은 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 합연사일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 합연사의 다른 실시태양에 따른 합연사는, 예를 들면, 3 개의 광섬유사의 합연사로서, 상기 3 개의 광섬유사는 S연 방향 또는 Z연 방향의 꼬임에 의하여 서로 결합하여 1 가닥의 실을 이루며, 상기 S연 또는 Z연의 꼬임수는 100 내지 200 TPM이며, 상기 광섬유사는 코어층과 이를 둘러싼 클래딩층을 포함하는 광섬유사이며, 상기 광섬유사의 전체 직경은 250 ㎛이고, 상기 클래딩층의 두께는 10 내지 15㎛이며, 상기 코어층은 폴리메틸메타크릴레이트로 이루어지고, 및 상기 클래딩층은 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 합연사일 수 있다.
본 발명의 다른 측면의 따른 합연사는 1 개 이상의 광섬유사와 1 개 이상의 비광섬유사의 합연사이다. 상기 1 개 이상의 광섬유사와 상기 1 개 이상의 비광섬유사는 S연 방향 또는 Z연 방향의 꼬임에 의하여 서로 결합하여 1 가닥의 실을 이룬다. 상기 S연 또는 Z연의 꼬임수는 50 내지 800 TPM일 수 있다. 상기 꼬임수가 50 미만이면 측면 발광률이 충분하지 않으며 꼬임수가 800를 초과하면 공정 작업성이 저하할 수 있다.
상기 광섬유사 및 비광섬유사의 개수는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 광섬유사의 개수는 2개이며 비광섬유사의 개수는 1개이다. 그러나 연사 작업성의 측면에서 광섬유사와 비광섬유사의 개수는 각각 3개 이하인 것이 바람직하다.
상기 광섬유사는 코어층과 이를 둘러싼 클래딩층을 포함하는 광섬유사이며, 상기 광섬유사의 전체 직경은 예를 들면 250 내지 500㎛이고, 상기 클래딩층의 두께는 예를 들면 10 내지 50㎛일 수 있다. 상기 광섬유사의 코어층은 예를 들면 석영; 폴리스티렌; 폴리카보네이트; 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리에틸아크릴레이트, 폴리에틸메타크릴레이트 등의 아크릴계 고분자; 폴리에스테르; 폴리아미드; 폴리이미드; 또는 이들의 혼합물로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 PMMA로 이루어진다. 상기 광섬유사의 클래딩층은 코어층보다 굴절률이 낮은 고분자 재료로 이루어질 수 있으며, 예를 들면 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)와 같은 불소계 고분자 수지로 이루어질 수 있다.
상기 비광섬유사는 면, 양모, 실크, 마, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리우레탄, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리비닐알콜, 폴리락트산, 레이온, 아세테이트, 아크릴, 또는 이들 재료의 혼합물의 방적사, 필라멘트사, 합연사, 스테이플 또는 이들 실의 합연사일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 합연사의 일 실시태양에 따른 합연사는, 예를 들면, 1 개의 광섬유사와 1 개의 비광섬유사의 합연사로서, 상기 광섬유사와 상기 비광섬유사는 S연 방향 또는 Z연 방향의 꼬임에 의하여 서로 결합하여 1 가닥의 실을 이루며, 상기 S연 또는 Z연의 꼬임수는 200 내지 300 TPM이며, 상기 광섬유사는 코어층과 이를 둘러싼 클래딩층을 포함하는 광섬유사이며, 상기 광섬유사의 전체 직경은 250 ㎛이고, 상기 클래딩층의 두께는 10 내지 15㎛이며, 상기 코어층은 폴리메틸메타크릴레이트로 이루어지고, 상기 클래딩층은 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE)으로 이루어지며, 및 상기 비광섬유사는 30수의 검은색으로 염색된 면방적사일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 합연사의 다른 실시태양에 따른 합연사는, 예를 들면, 1 개의 광섬유사와 1 개의 비광섬유사의 합연사로서, 상기 광섬유사와 상기 비광섬유사는 S연 방향 또는 Z연 방향의 꼬임에 의하여 서로 결합하여 1 가닥의 실을 이루며, 상기 S연 또는 Z연의 꼬임수는 700 내지 800 TPM이며, 상기 광섬유사는 코어층과 이를 둘러싼 클래딩층을 포함하는 광섬유사이며, 상기 광섬유사의 전체 직경은 250 ㎛이고, 상기 클래딩층의 두께는 10 내지 15㎛이며, 상기 코어층은 폴리메틸메타크릴레이트로 이루어지고, 상기 클래딩층은 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE)으로 이루어지며, 및 상기 비광섬유사는 나일론사인 것을 특징으로 하는 합연사일 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들을 통하여 본 발명의 합섬유사에 대하여 더 상세하게 설명한다. 본 실시예는 예시적인 목적을 위한 것으로서 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는 것은 말할 필요도 없다.
실시예 1
연사기(제조사: AGTEKS, 모델명: Direct Twist-2C6)에 직경 250μm(제조사: 일본 TORAY사, 제품모델명: POF 250)의 플라스틱 광섬유사 2 가닥을 공급하여 S연 방향의 꼬임을 50 ~ 200 TPM 부여하여 합연사를 제조하였다. 상기 플라스틱 광섬유사는 코어층이 PMMA로 이루어지고, 클래드층(두께: 약 10~15μm)은 PTFE로 이루어진 광섬유사이다.
도 1은 본 실시예에서 얻은 상기 광섬유사 2가닥으로 이루어진 합연사의 S연 방향의 꼬임수가 50 ~ 200 TPM으로 변화할 때 이 합연사의 단부에서의 휘도의 변화를 나타내는 그래프이다. 이때 이 합연사의 입사광 단부에서 투입된 LED 발광 입사광의 입사 휘도는 1000 cd/m2이었다.
도 1을 참조하면, 꼬임수가 50 TPM에서 200 TPM으로 증가할수록 합연사의 단부에서의 휘도가 감소하는 것을 알 수 있다. 이로부터 꼬임수가 50 TPM에서 200 TPM으로 증가할수록 이 합연사의 측면 발광률이 증가하는 것을 알 수 있다. 구체적으로, 꼬임수가 50 TPM 이상이면, 합연사의 측면 발광률이 입사광의 98% 이상에 도달하는 것을 알 수 있다.
아래 표 1은 도 1의 결과를 수치로 표현한 표이다.
꼬임수
구분		 50 TPM 100 TPM 200 TPM 비고
단부 휘도
(cd/m2)		 134.1 114.5 105.3 투입 입사광
휘도:
1000 cd/m2
측면 발광률
(%)		 98.2 98.7 98.9
도 2는 암실에서 본 실시예에서 얻은 상기 합연사에 LED 백라이트 유닛(구동 전압: 12V)을 연결하고 촬영하여 얻은 상기 합연사의 측면 발광을 나타내는 사진이다. 도 2(a)는 꼬임수가 50 TPM인 경우의 측면 발광을 나타내고, 도 2(b)는 꼬임수가 100 TPM인 경우의 측면 발광을 나타낸다.
실시예 2
연사기(제조사: AGTEKS, 모델명: Direct Twist-2C6)에 직경 250μm(제조사: 일본 TORAY사, 제품모델명: POF 250)의 플라스틱 광섬유사 3 가닥을 공급하여 S연 방향의 꼬임을 50 ~ 200 TPM 부여하여 합연사를 제조하였다. 상기 플라스틱 광섬유사는 코어층이 PMMA로 이루어지고, 클래드층(두께: 약 10~15μm)은 PTFE로 이루어진 광섬유사이다.
도 3은 본 실시예에서 얻은 상기 광섬유사 3가닥으로 이루어진 합연사의 S연 방향의 꼬임수가 50 ~ 200 TPM으로 변화할 때, 이 합연사의 단부에서의 휘도의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 3을 참조하면, 꼬임수가 50 TPM에서 200 TPM으로 증가할수록 합연사의 단부에서의 휘도가 감소하는 것을 알 수 있다. 이로부터 꼬임수가 50 TPM에서 200 TPM으로 증가할수록 이 합연사의 측면 발광률이 증가하는 것을 알 수 있다. 구체적으로, 실시예 1의 합연사의 경우보다는 측면 발광률이 낮았지만, 꼬임수가 100 TPM 이상이면, 합연사의 측면 발광률이 입사광의 96% 이상에 도달하는 것을 알 수 있다. 아래 표 2는 도 3의 결과를 수치로 표현한 표이다.
꼬임수
구분		 50 TPM 100 TPM 비고
단부 휘도
(cd/m2)		 252.8 197.4 투입 입사광
휘도: 1000 cd/m2
측면 발광률
(%)		 93.6 96.1
실시예 3
연사기(제조사: AGTEKS, 모델명: Direct Twist-2C6)에 직경 250μm(제조사: 일본 TORAY사, 제품모델명: POF 250)의 플라스틱 광섬유사 1 가닥 및 블랙 염료로 사염(絲染)된 번수 30수의 면방적사 1 가닥을 공급하여 S연 방향의 꼬임을 50 ~ 300 TPM 부여하여 합연사를 제조하였다. 상기 플라스틱 광섬유사는 코어층이 PMMA로 이루어지고, 클래드층(두께: 약 10~15μm)은 PTFE로 이루어진 광섬유사이다.
도 4는 본 실시예에서 얻은 광섬유사 1가닥과 면방적사 1가닥으로 이루어진 상기 합연사의 S연 방향의 꼬임수가 50 ~ 300 TPM으로 변화할 때, 이 합연사의 단부에서의 휘도의 변화를 나타내는 그래프이다. 이때 이 합연사의 입사광 단부에서 투입된 LED 발광 입사광의 입사 휘도는 1000 cd/m2이었다.
도 4를 참조하면, 꼬임수가 50 TPM에서 300 TPM으로 증가할수록 합연사의 단부에서의 휘도가 감소하는 것을 알 수 있다. 이로부터 꼬임수가 50 TPM에서 300 TPM으로 증가할수록 이 합연사의 측면 발광률이 증가하는 것을 알 수 있다. 구체적으로, 꼬임수가 200 TPM 이상이면, 합연사의 측면 발광률이 입사광의 98% 이상에 도달하는 것을 알 수 있다.
아래 표 3은 도 4의 결과를 수치로 표현한 표이다.
TM
항목		 50 100 200 300 비고
단부 휘도
(cd/㎡)		 411 171 70 16 투입 입사광
휘도: 1000 cd/m2
측면 발광률
(%)		 83.1 97.1 99.5 99.9
도 5는 본 실시예에서 얻은 꼬임수 200 TPM인 경우의 상기 합연사의 외관 및 이의 확대 외관을 나타내는 사진이다.
도 6은 본 실시예에서 얻은 꼬임수 200 TPM인 경우의 상기 합연사의 측면 발광 모습을 나타내는 사진이다. 이 합연사로부터 2미터 떨어진 지점에서도 육안으로 측면 발광을 인식할 수 있을 정도로 강한 측면 발광이 발생하였다.
본 실시예에서 얻은 꼬임수 200 TPM인 경우의 상기 합연사에 대하여 KS K 0210 방법으로 면 방적사 혼용률을 측정한 결과 면 방적사 혼용률이 20.5% 수준이었다. 따라서 이 합연사는 면 방적사의 블랙 색상을 충분히 발현하면서도 측면 발광에 문제되지 않음을 알 수 있다.
실시예 4
연사기(제조사: AGTEKS, 모델명: Direct Twist-2C6)에 직경 250μm(제조사: 일본 TORAY사, 제품모델명: POF 250)의 플라스틱 광섬유사 1 가닥 및 산성 염료로 사염(絲染)된 160 데니어의 나일론사(제품번호: ATY 160/48) 1가닥을 공급하여 S연 방향의 꼬임을 700 ~ 800 TPM 부여하여 합연사를 제조하였다. 상기 플라스틱 광섬유사는 코어층이 PMMA로 이루어지고, 클래드층(두께: 약 10~15μm)은 PTFE로 이루어진 광섬유사이다.
아래 표 4는 광섬유사 1가닥과 나일론사 1가닥으로 이루어진 상기 합연사의 S연 방향의 꼬임수가 100 ~ 800 TPM으로 변화할 때 이 합연사의 단부에서의 휘도 및 측면 발광률의 변화를 나타내는 표이다. 이때 이 합연사의 입사광 단부에서 투입된 LED 발광 입사광의 입사 휘도는 1000 cd/m2이었다.
TM
항목		 100 200 300 400 500 600 700 800 비고
단부 휘도
(cd/㎡)		 750.3 662.4 572.9 478.9 462.6 382.2 258.7 138.4 투입 입사광
휘도: 1000 cd/m2
측면발광률
(%)		 43.8 56.2 67.2 77.1 77.7 85.4 93.3 98.1
표 4를 참조하면, 꼬임수가 100 TPM에서 800 TPM으로 증가할수록 합연사의 단부에서의 휘도가 감소하는 것을 알 수 있다. 이로부터 꼬임수가 100 TPM에서 800 TPM으로 증가할수록 이 합연사의 측면 발광률이 증가하는 것을 알 수 있다. 구체적으로, 꼬임수가 800 TPM 이상이면, 합연사의 측면 발광률이 입사광의 98% 이상에 도달하는 것을 알 수 있다.
도 7은 본 실시예에서 얻은 꼬임수 800 TPM인 경우의 상기 합연사의 측면 발광 모습을 나타내는 확대 사진이다. 이 합연사로부터 2미터 떨어진 지점에서도 육안으로 측면 발광을 인식할 수 있을 정도로 강한 측면 발광이 발생하였다.
<시험방법>
합연사 측면 발광률 측정
위에서 논의한 합연사의 측면 발광률은 아래와 같이 측정하였다.
암실내에서 LED 백라이트 유닛(구동 전압: 12V)에 연결된 측정 지그에 50cm 길이의 합연사 한쪽 단부를 체결하고 타단부는 다른 측정 지그에 연결하였다. 상기 합연사 타단부로부터 15cm 떨어진 곳에서 CS-200 휘도계(일본 미놀사사제)를 이용하여 상기 타단부로부터 방출되는 광의 휘도를 측정하였다. 이때 상기 합연사의 타단부는 상기 휘도계의 중앙 측정 초점에 위치하였다.
상기 LED 백라이트 유닛으로부터의 상기 한쪽 단부에 입사하는 입사광의 기준 휘도는 1,000cd/m2로 고정하였다.
LED 스위치를 ON하고 휘도계 렌즈로 빛이 들어오는지 확인한 후, 측정버튼을 눌러 상기 합연사 타단부에서 방출되는 휘도를 측정하였다. 위와 같은 과정을 3회 반복하여 평균값을 취하였다.
상기 50cm 길이의 합연사의 타단부에서 측정한 휘도값으로부터 아래 관계식을 이용하여 1미터 길이의 광섬유사의 측면 발광률을 계산하였다:
측면 발광률(%) = (I0 - I1)/I0 * 100 * (1 + I1/I0).
I0는 LED 백라이트 유닛에 연결된 합연사 단부에서의 입사광 휘도, I1은 상기 50cm 길이의 합연사 타단부(LED 백라이트 유닛에 연결된 광섬유사 단부의 반대쪽 단부)에서 측정한 휘도를 각각 나타내고, (1 + I1/I0)은 1미터 거리 떨어진 합연사 단부에서의 광손실률을 고려한 환산인자이다.
TPM: 실 1 미터당 회전수(twists per meter)

Claims (11)

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  8. 2 개의 광섬유사의 합연사로서,
    상기 2 개의 광섬유사는 S연 방향 또는 Z연 방향의 꼬임에 의하여 서로 결합하여 1 가닥의 실을 이루며, 상기 S연 또는 Z연의 꼬임수는 50 내지 200 TPM이며,
    상기 광섬유사는 코어층과 이를 둘러싼 클래딩층을 포함하는 광섬유사이며,
    상기 광섬유사의 전체 직경은 250 ㎛이고, 상기 클래딩층의 두께는 10 내지 15㎛이며, 상기 코어층은 폴리메틸메타크릴레이트로 이루어지고, 및 상기 클래딩층은 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 합연사.
  9. 3 개의 광섬유사의 합연사로서,
    상기 3 개의 광섬유사는 S연 방향 또는 Z연 방향의 꼬임에 의하여 서로 결합하여 1 가닥의 실을 이루며, 상기 S연 또는 Z연의 꼬임수는 100 내지 200 TPM이며,
    상기 광섬유사는 코어층과 이를 둘러싼 클래딩층을 포함하는 광섬유사이며,
    상기 광섬유사의 전체 직경은 250 ㎛이고, 상기 클래딩층의 두께는 10 내지 15㎛이며, 상기 코어층은 폴리메틸메타크릴레이트로 이루어지고, 및 상기 클래딩층은 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 합연사.
  10. 1 개의 광섬유사와 1 개의 비광섬유사의 합연사로서,
    상기 광섬유사와 상기 비광섬유사는 S연 방향 또는 Z연 방향의 꼬임에 의하여 서로 결합하여 1 가닥의 실을 이루며, 상기 S연 또는 Z연의 꼬임수는 200 내지 300 TPM이며,
    상기 광섬유사는 코어층과 이를 둘러싼 클래딩층을 포함하는 광섬유사이며,
    상기 광섬유사의 전체 직경은 250 ㎛이고, 상기 클래딩층의 두께는 10 내지 15㎛이며, 상기 코어층은 폴리메틸메타크릴레이트로 이루어지고, 상기 클래딩층은 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE)으로 이루어지며, 및
    상기 비광섬유사는 30수의 검은색으로 염색된 면방적사인 것을 특징으로 하는 합연사.
  11. 1 개의 광섬유사와 1 개의 비광섬유사의 합연사로서,
    상기 광섬유사와 상기 비광섬유사는 S연 방향 또는 Z연 방향의 꼬임에 의하여 서로 결합하여 1 가닥의 실을 이루며, 상기 S연 또는 Z연의 꼬임수는 700 내지 800 TPM이며,
    상기 광섬유사는 코어층과 이를 둘러싼 클래딩층을 포함하는 광섬유사이며,
    상기 광섬유사의 전체 직경은 250 ㎛이고, 상기 클래딩층의 두께는 10 내지 15㎛이며, 상기 코어층은 폴리메틸메타크릴레이트로 이루어지고, 상기 클래딩층은 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE)으로 이루어지며, 및
    상기 비광섬유사는 나일론사인 것을 특징으로 하는 합연사.
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