KR101705963B1 - Tirecord and spandex using using piezoelectric fiber, energy harvester using the same and manufaturing method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화이버 제조방법을 이용하여 제조된 강유전체를 적용한 타이어코드와 스판덱스 및 이를 이용하는 에너지 하베스팅 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일예와 관련된 복합 직물 타이어코드는 복수의 섬유로 제직되어 타이어를 보강하는 복합 직물 타이어코드에 있어서, 상기 복수의 섬유는 적어도 1개의 합성섬유 및 적어도 1개의 압전섬유를 포함하고, 상기 압전섬유는 상기 압전섬유에 가해지는 외력에 의한 변형에 의해 전기에너지를 생성할 수 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tire cord, a spandex, and an energy harvesting apparatus using the ferroelectric material manufactured using the fiber manufacturing method. A composite fabric tire cord according to one aspect of the present invention is a composite fabric tire cord that is woven with a plurality of fibers to reinforce the tire, wherein the plurality of fibers comprise at least one synthetic fiber and at least one piezoelectric fiber, The fibers can generate electrical energy by deformation caused by an external force applied to the piezoelectric fibers.

Description

압전섬유를 이용하는 타이어코드와 스판덱스, 이를 이용하는 에너지 하베스팅 장치 및 그 제조방법{Tirecord and spandex using using piezoelectric fiber, energy harvester using the same and manufaturing method thereof}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a tire cord and spandex using a piezoelectric fiber, an energy harvesting apparatus using the same, and a manufacturing method thereof,

본 발명은 화이버 제조방법을 이용하여 제조된 강유전체를 적용한 타이어코드와 스판덱스 및 이를 이용하는 에너지 하베스팅 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 강유전체층을 이용하여 압전섬유를 제조하고, 이러한 압전섬유를 다른 기능성 섬유와 조합하여 기능성 직물을 제조하며, 기능성 직물을 이용하여 에너지 하베스팅을 하는 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tire cord and a spandex to which a ferroelectric material manufactured by using a fiber manufacturing method is applied, and an energy harvesting apparatus using the ferroelectric material. More particularly, the present invention relates to a piezoelectric fiber produced by using a ferroelectric layer, To fabricate functional fabrics in combination with fibers, and to energy harvesting using functional fabrics.

1920년 로셸염이라는 물질에서 처음 그 성질이 발견되어 알려지게 된 물질이다. 물질에 전기장을 가하면 그 영향으로 일반적으로 쌍극자모멘트가 생겨서 전기편극이 일어난다. 그러나 어떤 특정한 물질은 전기장을 가하지 않아도 자발적으로 전기편극이 일어나는 것이 있는데, 이 물질을 강유전체라 한다. In 1920, this substance was first discovered in the substance called the shelled salt. When an electric field is applied to a material, the dipole moment generally occurs due to the electric field, resulting in electric polarization. However, there is a certain substance that spontaneously undergoes electric polarization even when no electric field is applied. This substance is called a ferroelectric substance.

즉, 강유전체(ferroelectrics)는 자연상태에서 전기편극을 가지고 있는 물질이다. 자발분극을 나타내는 이 물질들이 전기장 속에서 분극의 방향이 바뀌지 않는 것은 제외되고, 분극이 변하는 것에 의해 압전성과 초전성을 띈다.In other words, ferroelectrics are materials that have electrical polarization in their natural state. These materials, which exhibit spontaneous polarization, exclude that the direction of polarization does not change in the electric field, and they exhibit piezoelectricity and superconductivity by changing polarization.

강유전체는 전기적으로는 절연체인 유전체의 일종으로서, 특수한 물리적 성질을 가지고 있다. A ferroelectric is a type of dielectric that is an electrically insulating material and has a specific physical property.

또한, 보통의 유전체와는 달리 유전편극이 전기장에 비례하지 않고, 강자성체와 마찬가지로 편극과 전기장과의 관계가 히스테리시스, 포화 등 이상성을 나타낸다는 특징이 있다. 현재까지 1백 수십 종류나 되는 강유전체 물질이 발견되었다.Also, unlike ordinary dielectrics, dielectric polarization is not proportional to the electric field, and the relationship between the polarization and the electric field, like the ferromagnetic material, is characterized by hysteresis and saturation. To date, more than one hundred and dozens of ferroelectric materials have been discovered.

이들 물질은 특징적으로 자발분극(spontaneous polarization)을 가지고 있을 뿐만 아니라 이 자발분극이 전기장에 의해 역전되는 현상이 나타나는 물성을 가지고 있다. These materials are characterized not only by spontaneous polarization but also by the fact that this spontaneous polarization is reversed by an electric field.

유전체 중에서 자발분극을 가지는 물질은 많지만 전기장으로 분극의 방향을 바꿀 수 없으면 이는 강유전체라고 할 수 없다. There are many materials that have spontaneous polarization among dielectrics, but they can not be said to be ferroelectric unless they can change the direction of polarization by the electric field.

강유전체는 퀴리온도에서 상전이현상을 보이는데, 상전이온도 아래에서는 전기 쌍극자끼리의 상호작용을 통해 자발분극이 특정한 방향으로 배열하고 있다가 그 온도 이상에서는 열적 요동에 의해 자발분극을 잃게 되는 현상이 나타난다. The ferroelectric exhibits a phase transition at the Curie temperature. Under the phase transition temperature, the spontaneous polarization is arranged in a specific direction through the interaction between the electric dipoles, and the spontaneous polarization is lost due to the thermal fluctuation above the temperature.

퀴리온도 아래에서는 자발분극이 일정한 방향으로 배열을 하게 되지만 구역(domain)이라는 것이 함께 형성된다.Under the Curie temperature, the spontaneous polarization is aligned in a certain direction, but a domain is formed together.

강유전체의 물성은 이러한 자발분극의 역전현상에 의해 압전성(piezoelectric)과 초전성(pyroelectric)을 가진다. The physical properties of the ferroelectric material are piezoelectric and pyroelectric due to the reversal phenomenon of the spontaneous polarization.

강유전체의 이러한 특성을 이용하여 개인 휴대용 야시경이나 위성을 이용한 위치추적 장치인 GPS, 자동차의 야간 시야 확보를 위한 장치 등을 개발할 수 있다. Using this characteristic of the ferroelectric, it is possible to develop GPS, which is a position tracking device using a personal portable night vision goggle or satellite, and a device for securing a night vision of a car.

또한, 강유전체는 광학적 특성이 우수하므로 굴절률이 높고 비선형 광학상수 또한 큰 값을 가진다. The ferroelectric has a high refractive index and a large nonlinear optical constant because of its excellent optical properties.

이러한 특성을 이용하여, 광도파로에 응용할 수 있으며, 레이저의 진동수를 2배로 증가시킬 수도 있다. Utilizing these characteristics, it can be applied to an optical waveguide, and the frequency of the laser can be doubled.

그 외에도 강유전체 물질은 큰 압전율을 가지고 있으므로 음향기계에 많이 사용하며, 유전율이 큰 점을 이용해서 소형 콘덴서의 유전체로도 사용한다.In addition, the ferroelectric material has a large piezoelectric constant, so it is widely used in acoustic machines and is also used as a dielectric of a small capacitor by using a large dielectric constant.

이러한 강유전체의 특성을 다양한 방법으로 이용하기 위한 방안이 요구되고 있는 실정이며, 기능성 섬유와 조합하여 강유전체의 압전성에 의해 에너지 하베스팅을 하기 위한 방법의 개발이 요구되고 있는 실정이다.In order to utilize the ferroelectric properties in various ways, it is required to develop a method for energy harvesting by the piezoelectricity of the ferroelectric in combination with the functional fiber.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 강유전체를 적용한 타이어코드와 스판덱스 및 이를 이용하는 에너지 하베스팅 장치를 사용자에게 제공하는데 그 목적이 있다. It is an object of the present invention to provide a tire cord, a spandex and an energy harvesting apparatus using the ferroelectric to a user.

구체적으로, 압전섬유와 합성섬유를 조합하여 두 가지 섬유의 특성을 모두 가지는 타이어코드와 스판덱스 섬유를 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.Specifically, it is an object of the present invention to provide a tire cord and spandex fiber having a combination of a piezoelectric fiber and a synthetic fiber both of which have characteristics of two kinds of fibers.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise form disclosed. It can be understood.

상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일예와 관련된 복합 직물 타이어코드는 복수의 섬유로 제직되어 타이어를 보강하는 복합 직물 타이어코드에 있어서, 상기 복수의 섬유는 적어도 1개의 합성섬유 및 적어도 1개의 압전섬유를 포함하고, 상기 압전섬유는 상기 압전섬유에 가해지는 외력에 의한 변형에 의해 전기에너지를 생성할 수 있다.A composite fabric tire cord according to one aspect of the present invention for realizing the above-mentioned object is a composite fabric tire cord that is woven with a plurality of fibers to reinforce the tire, wherein the plurality of fibers includes at least one synthetic fiber and at least one piezoelectric fiber And the piezoelectric fiber can generate electrical energy by deformation due to an external force applied to the piezoelectric fiber.

또한, 상기 합성섬유는 폴리아미드 섬유, 폴리에스테르 섬유 및 폴리비닐알코올 섬유 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In addition, the synthetic fibers may include at least one of polyamide fibers, polyester fibers, and polyvinyl alcohol fibers.

또한, 상기 압전섬유는 강유전체층을 화이버 제조방법에 의해 제조한 섬유일 수 있다.Further, the piezoelectric fiber may be a fiber produced by a fiber manufacturing method of a ferroelectric layer.

한편, 상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일예와 관련된 스판덱스 직물은 복수의 섬유로 제직된 스판덱스 직물에 있어서, 상기 복수의 섬유는 적어도 1개의 스판덱스 및 적어도 1개의 압전섬유를 포함하고, 상기 압전섬유는 상기 압전섬유에 가해지는 외력에 의한 변형에 의해 전기에너지를 생성할 수 있다.On the other hand, a spandex fabric related to an example of the present invention for realizing the above-mentioned problems is a spandex fabric woven with a plurality of fibers, wherein the plurality of fibers comprise at least one spandex and at least one piezoelectric fiber, The fibers can generate electrical energy by deformation caused by an external force applied to the piezoelectric fibers.

또한, 상기 압전섬유는 강유전체층을 화이버 제조방법에 의해 제조한 섬유일 수 있다.Further, the piezoelectric fiber may be a fiber produced by a fiber manufacturing method of a ferroelectric layer.

한편, 상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일예와 관련된 에너지 하베스팅 장치는 상기 복합 직물 타이어코드 또는 상기 스판덱스 직물을 포함하는 에너지 하베스팅 장치에 있어서, 상기 압전섬유와 전기적으로 연결되고, 상기 압전섬유에서 발생하는 전기에너지를 저장하는 축전부를 더 포함할 수 있다.In an energy harvesting apparatus according to an embodiment of the present invention for realizing the above-mentioned problems, an energy harvesting apparatus including the composite fabric tire cord or the spandex fabric is provided. The energy harvesting apparatus is electrically connected to the piezoelectric fiber, And a power storage unit for storing electrical energy generated in the fiber.

한편, 상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일예와 관련된 복합 직물 타이어코드 제조 방법은On the other hand, a method of manufacturing a composite fabric tire cord according to an embodiment of the present invention for realizing the above-

복수의 섬유로 제직되어 타이어를 보강하는 복합 직물 타이어코드를 제조하는 방법에 있어서, 적어도 1개의 합성섬유 및 적어도 1개의 압전섬유를 포함하는 상기 복수의 섬유를 구비하는 단계; 및 상기 복수의 섬유를 이용하여 상기 복합 직물 타이어코드를 직조하는 단계;를 포함하되, 상기 압전섬유는 상기 압전섬유에 가해지는 외력에 의한 변형에 의해 전기에너지를 생성할 수 있다.CLAIMS What is claimed is: 1. A method of making a composite fabric tire cord that is woven with a plurality of fibers to reinforce the tire, the method comprising: providing the plurality of fibers comprising at least one synthetic fiber and at least one piezoelectric fiber; And woven the composite fabric tire cord using the plurality of fibers, wherein the piezoelectric fiber is capable of generating electrical energy by deformation due to an external force applied to the piezoelectric fiber.

또한, 상기 합성섬유는 폴리아미드 섬유, 폴리에스터 섬유 및 폴리비닐알코올 섬유 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In addition, the synthetic fibers may include at least one of polyamide fibers, polyester fibers, and polyvinyl alcohol fibers.

또한, 상기 섬유를 구비하는 단계 전, 강유전체층을 이용하여 화이버(Fiber) 제조방법에 의해 상기 압전섬유를 제조하는 단계;를 더 포함할 수 있다.The method may further include the step of fabricating the piezoelectric fiber by a fiber manufacturing method using a ferroelectric layer before the step of providing the fiber.

또한, 상기 화이버 제조방법은 압연, 압출 및 인발 중 적어도 하나를 이용하고, 상기 강유전체층의 제조방법은, 강유전체의 결정구조가 β상으로 설정되는 상전이단계를 거쳐 상기 강유전체층을 구성하는 단계를 포함할 수 있다.The method for fabricating the fiber includes at least one of rolling, extruding, and drawing, and the manufacturing method of the ferroelectric layer includes a step of forming the ferroelectric layer through a phase change step in which the crystal structure of the ferroelectric is set to? can do.

또한, 상기 강유전체층 상전이단계는, 상기 강유전체의 온도를 β상 결정을 이루는 온도 이상으로 상승시키는 온도상승단계; 상기 강유전체의 온도를 β상 결정 온도까지 단조적으로 감소시키는 제1 온도감하단계; 및 상기 강유전체의 온도를 급속도로 강하시키는 제2 온도감하단계;를 포함할 수 있다.The ferroelectric layer phase change step may include: a temperature raising step of raising the temperature of the ferroelectric to a temperature equal to or higher than a temperature that forms a? Phase crystal; A first temperature decreasing step of monotonically decreasing the temperature of the ferroelectric to a? Phase crystal temperature; And a second temperature decreasing step of rapidly lowering the temperature of the ferroelectric substance.

또한, 상기 강유전체층의 상전이단계는, 상기 강유전체의 온도를 β상 결정을 이루는 온도로 상승시키는 온도상승단계; 및 상기 강유전체의 온도를 급속도로 강하시키는 온도강하단계; 를 포함할 수 있다.The phase change step of the ferroelectric layer may include a temperature raising step of raising the temperature of the ferroelectric to a temperature that forms a? Phase crystal; And a temperature lowering step of rapidly lowering the temperature of the ferroelectric substance; . ≪ / RTI >

한편, 상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일예와 관련된 스판덱스 직물 제조 방법은 복수의 섬유로 제직된 스판덱스 직물을 제조하는 방법에 있어서, 적어도 1개의 스판덱스 및 적어도 1개의 압전섬유를 포함하는 상기 복수의 섬유를 구비하는 단계; 및 상기 복수의 섬유를 이용하여 상기 스판덱스 직물를 직조하는 단계;를 포함하되,상기 압전섬유는 상기 압전섬유에 가해지는 외력에 의한 변형에 의해 전기에너지를 생성할 수 있다.On the other hand, a method for manufacturing a spandex fabric in accordance with one aspect of the present invention for realizing the above-mentioned problem, includes the steps of: preparing a plurality of spandex fabrics woven from a fiber, the spandex comprising at least one spandex and at least one piezoelectric fiber Of fibers; And woven the spandex fabric using the plurality of fibers, wherein the piezoelectric fibers can generate electrical energy by deformation due to an external force applied to the piezoelectric fibers.

또한, 상기 섬유를 구비하는 단계 전, 강유전체층을 이용하여 화이버(Fiber) 제조방법에 의해 상기 압전섬유를 제조하는 단계;를 더 포함할 수 있다.The method may further include the step of fabricating the piezoelectric fiber by a fiber manufacturing method using a ferroelectric layer before the step of providing the fiber.

또한, 상기 화이버 제조방법은 압연, 압출 및 인발 중 적어도 하나를 이용하고, 상기 강유전체층의 제조방법은, 강유전체의 결정구조가 β상으로 설정되는 상전이단계를 거쳐 상기 강유전체층을 구성하는 단계를 포함할 수 있다.The method for fabricating the fiber includes at least one of rolling, extruding, and drawing, and the manufacturing method of the ferroelectric layer includes a step of forming the ferroelectric layer through a phase change step in which the crystal structure of the ferroelectric is set to? can do.

또한, 상기 강유전체층 상전이단계는, 상기 강유전체의 온도를 β상 결정을 이루는 온도 이상으로 상승시키는 온도상승단계; 상기 강유전체의 온도를 β상 결정 온도까지 단조적으로 감소시키는 제1 온도감하단계; 및 상기 강유전체의 온도를 급속도로 강하시키는 제2 온도감하단계;를 포함할 수 있다.The ferroelectric layer phase change step may include: a temperature raising step of raising the temperature of the ferroelectric to a temperature equal to or higher than a temperature that forms a? Phase crystal; A first temperature decreasing step of monotonically decreasing the temperature of the ferroelectric to a? Phase crystal temperature; And a second temperature decreasing step of rapidly lowering the temperature of the ferroelectric substance.

또한, 상기 강유전체층의 상전이단계는, 상기 강유전체의 온도를 β상 결정을 이루는 온도로 상승시키는 온도상승단계; 및 상기 강유전체의 온도를 급속도로 강하시키는 온도강하단계;를 포함할 수 있다.The phase change step of the ferroelectric layer may include a temperature raising step of raising the temperature of the ferroelectric to a temperature that forms a? Phase crystal; And a temperature lowering step of rapidly lowering the temperature of the ferroelectric substance.

본 발명은 강유전체를 적용한 타이어코드와 스판덱스 및 이를 이용하는 에너지 하베스팅 장치를 사용자에게 제공할 수 있다.The present invention can provide a tire cord and a spandex to which ferroelectrics are applied and an energy harvesting device using the same.

구체적으로, 압전섬유와 합성섬유를 조합하여 두 가지 섬유의 특성을 모두 가지는 타이어코드와 스판덱스 섬유를 사용자에게 제공할 수 있다.Specifically, a combination of a piezoelectric fiber and a synthetic fiber can provide a user with a tire cord and spandex fiber having both characteristics of the two fibers.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It should be understood, however, that the effects obtained by the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned may be clearly understood by those skilled in the art to which the present invention belongs It will be possible.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시례를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 일반적인 유기물의 전압-용량 특성을 나타낸 특성 그래프의 일례이다.
도 2a 및 도2b는 본 발명에 적용된 강유전체 유기물의 전압-용량 특성을 나타낸 특성 그래프의 일례이다.
도 3a 및 도3b는 본 발명에 적용된 강유전체 유기물의 다른 전압-용량 특성을 나타낸 특성 그래프의 일례이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시례와 관련된 에어 제트 직기에서의 각종 노즐 및 관상체의 위치 관계를 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명에서 이용할 수 있는 에어 제트 직기에서의 각종 노즐 및 관상체의 별도 양태의 위치 관계를 나 타내는 개략 정면도이다.
도 6은 본 발명에서 이용할 수 있는 에어 제트 직기에서의 서브 노즐과 바디날개의 위치 관계를 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명에서 이용할 수 있는 에어 제트 직기에서의 서브 노즐과 바디 날개의 위치 관계를 나타내는 평면도이다.
도 8은 본 발명에서 이용할 수 있는 에어 제트 직기에서의 사도의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명에서 이용할 수 있는 에어 제트 직기에서의 사도의 다른 일례를 나타내는 단면도이다.
도 10은 본 발명에서의 직성의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 11은 본 발명의 제 2 실시례와 관련하여, RTM 성형 장치의 개략 종단면도이다.
도 12는 도 11의 장치의 성형형 내를 상면측으로부터 본 개략 투시 평면도이다.
도 13은 도 12의 A-A선에 따른 부분 확대 단면도이다.
도 14는 도 12의 성형형 내에서의 주입 수지의 확대의 과정을 나타내는 개략 평면도이다.
도 15는 비교를 위한 종래의 성형형 내에서의 주입 수지의 확대 상태의 일례를 나타내는 개략 평면도이다.
도 16은 본 발명의 제2 실시례에 관한 방법을 실시하기 위해 이용하는 다른 RTM 성형 장치의 개략 종단면도이다.
도 17은 도 16의 장치의 성형형 내를 상면측으로부터 본 개략 투시 평면도이다.
도 18은 도 17의 A-A선에 따른 부분 확대 단면도이다.
도 19는 도 17의 성형형 내에서의 주입 수지의 확대의 과정을 나타내는 개략 평면도이다.
도 20은 본 발명의 제 3 실시례에 따른 용기의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 21은 본 발명의 제 3 실시례에 따른 용기와 원료 필름의 배치를 나타내는 개략도이다.
도 22는 본 발명의 제 3 실시례에 따른 용기와 원료 필름의 다른 배치예를 나타내는 개략도이다.
도 23은 본 발명의 제 3 실시례에 따른 외통을 나타내는 개략도이다.
도 24는 본 발명의 제 3 실시례에 따른 용기를 나타내는 개략도이다.
도 25는 본 발명의 제 3 실시례에 따른 용기와 원료 필름의 또 다른 일례를 나타내는 개략도이다.
도 26은 본 발명의 제 3 실시례에 따른 a와 b의 관계를 나타내는 개략도이다.
도 27은 본 발명의 제 3 실시례에 따른 탄소질 필름의 제조 방법을 나타내는 개략도이다.
도 28은 본 발명의 제 3 실시례에 따른 승온 과정에서의 필름의 신장과 탄화 수축을 설명하기 위한 개략도이다.
도 29는 본 발명의 제 3 실시례에 따른 탄소질 필름의 물결침을 나타내는 개략도의 일례를 도시한 것이다.
도 30은 본 발명의 제 3 실시례에 따른 필름의 외주단부의 속박 수단인 외주면을 부분적으로 둘러싸는 하나 또는 복수의 링상부재를 나타내는 개략도이다.
도 31은 본 발명의 제 3 실시례에 따른 필름의 외주단부의 속박 수단인 필름의 외주면을 따라 권심에 평행하게 늘어놓은 복수의 봉상 부재를 나타내는 개략도이다.
도 32는 본 발명의 제 4 실시례에 따른 스퍼기어를 이용한 요철형상이 형성된 금속섬유 제조방법을 나타내는 도면이다.
도 33의 (a)는 스퍼기어에 통과시켜 형성된 요철형상을 갖는 금속섬유의 상부단면도이고, (b)는 스퍼기어에 통과시켜 형성된 요철형상을 갖는 금속섬유의 측단면도이며, (c)는 스퍼기어에 통과시켜 형성된 요철형상을 갖는 금속섬유의 사시도이다.
도 34는 헬리컬기어를 이용한 요철형상이 형성된 금속섬유 제조방법을 나타내는 도면이다.
도 35의 (a)는 헬리컬기어를 통과시켜 형성된 요철형상을 갖는 금속섬유의 상부 단면도이고, (b)는 헬리컬기어에 통과시켜 형성된 요철형상을 갖는 금속섬유의 측단면도이며, (c)는 헬리컬기어에 통과시켜 형성된 요철형상을 갖는 금속섬유의 사시도의 일례를 도시한 것이다.
도 36은 본 발명의 일 실시례에 따른 전기에너지를 생성하는 압전섬유를 나타내는 그림이다.
도 37 및 도 38은 본 발명의 일 실시례에 따른 압전 섬유를 포함하는 직물을 나타낸 그림이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate a preferred embodiment of the invention and, together with the description, serve to provide a further understanding of the technical idea of the invention, It should not be construed as limited.
1 is an example of a characteristic graph showing voltage-capacitance characteristics of a general organic material.
FIGS. 2A and 2B are graphs showing characteristic graphs showing voltage-capacitance characteristics of the ferroelectric organic material applied to the present invention. FIG.
FIGS. 3A and 3B are graphs showing characteristic graphs showing other voltage-capacitance characteristics of the ferroelectric organic material applied to the present invention. FIG.
4 is a plan view showing the positional relationship among various nozzles and tubular bodies in an air jet loom relating to the first embodiment of the present invention.
Fig. 5 is a schematic front view showing the positional relationship of various aspects of various nozzles and tubular bodies in an air jet loom usable in the present invention. Fig.
6 is a plan view showing a positional relationship between a sub nozzle and a body wing in an air jet loom usable in the present invention.
7 is a plan view showing the positional relationship between a sub nozzle and a body wing in an air jet loom usable in the present invention.
8 is a cross-sectional view showing an example of an apodo in an air jet loom usable in the present invention.
9 is a cross-sectional view showing another example of an apodo in an air jet loom usable in the present invention.
10 is a plan view showing an example of the weaving property in the present invention.
11 is a schematic longitudinal sectional view of an RTM molding apparatus according to a second embodiment of the present invention.
Fig. 12 is a schematic perspective plan view of the mold of the apparatus of Fig. 11 viewed from the upper surface side. Fig.
13 is a partially enlarged sectional view taken along the line AA in Fig.
Fig. 14 is a schematic plan view showing a process of enlarging the injection resin in the mold of Fig. 12; Fig.
15 is a schematic plan view showing an example of the expanded state of the injection resin in the conventional molding die for comparison.
16 is a schematic longitudinal sectional view of another RTM molding apparatus used for carrying out the method according to the second embodiment of the present invention.
Fig. 17 is a schematic perspective plan view of the mold of the apparatus of Fig. 16 viewed from the upper surface side. Fig.
18 is a partially enlarged sectional view taken along the line AA in Fig.
19 is a schematic plan view showing a process of enlarging the injection resin in the mold of Fig.
20 is a schematic view showing an example of a container according to the third embodiment of the present invention.
21 is a schematic view showing the arrangement of the container and the raw film according to the third embodiment of the present invention.
22 is a schematic view showing another arrangement example of the container and the raw film according to the third embodiment of the present invention.
23 is a schematic view showing an outer cylinder according to a third embodiment of the present invention.
24 is a schematic view showing a container according to a third embodiment of the present invention.
25 is a schematic view showing still another example of the container and the raw film according to the third embodiment of the present invention.
26 is a schematic view showing the relationship between a and b according to the third embodiment of the present invention.
27 is a schematic view showing a method for producing a carbonaceous film according to the third embodiment of the present invention.
28 is a schematic view for explaining stretching and carbonization and shrinkage of the film in the temperature raising process according to the third embodiment of the present invention.
Fig. 29 shows an example of a schematic view showing the rippling of the carbonaceous film according to the third embodiment of the present invention.
30 is a schematic view showing one or a plurality of ring-shaped members partially surrounding an outer circumferential surface, which is a constraining means at the outer peripheral end of the film according to the third embodiment of the present invention.
Fig. 31 is a schematic view showing a plurality of bar-like members arranged parallel to the winding core along the outer circumferential surface of the film, which is the constraining means at the outer peripheral end of the film according to the third embodiment of the present invention.
32 is a view showing a method of manufacturing a metal fiber in which a concave-convex shape is formed using a spur gear according to a fourth embodiment of the present invention.
33 (a) is an upper cross-sectional view of a metal fiber having a concavo-convex shape formed by passing through a spur gear, (b) is a side cross-sectional view of a metal fiber having a concavo-convex shape formed by passing through a spur gear, And is a perspective view of a metal fiber having a concavo-convex shape formed by passing through a gear.
34 is a view showing a method of manufacturing a metal fiber in which a concave-convex shape using a helical gear is formed.
Fig. 35A is a cross-sectional top view of a metal fiber having a concavo-convex shape formed by passing through a helical gear, Fig. 35B is a side cross-sectional view of a metal fiber having a concavo-convex shape formed by passing through a helical gear, And shows an example of a perspective view of a metal fiber having a concavo-convex shape formed by passing through a gear.
36 is a view showing a piezoelectric fiber for generating electrical energy according to an embodiment of the present invention.
37 and 38 illustrate a fabric including piezoelectric fibers according to one embodiment of the present invention.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일실시예는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the embodiment described below does not unduly limit the content of the present invention described in the claims, and the entire structure described in this embodiment is not necessarily essential as the solution means of the present invention.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명한다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.

도 1은 일반적인 유기물의 전압-용량 특성을 나타낸 특성 그래프의 일례이다.1 is an example of a characteristic graph showing voltage-capacitance characteristics of a general organic material.

또한, 도 2a 및 도2b는 본 발명에 적용된 강유전체 유기물의 전압-용량 특성을 나타낸 특성 그래프의 일례이고, 도 3a 및 도3b는 본 발명에 적용된 강유전체 유기물의 다른 전압-용량 특성을 나타낸 특성 그래프의 일례이다.FIGS. 2A and 2B are graphs showing characteristic graphs showing voltage-capacitance characteristics of ferroelectric organic materials applied to the present invention. FIGS. 3A and 3B are graphs showing characteristic voltage-capacitance characteristics of ferroelectric organic materials applied to the present invention. It is an example.

우선, 본 발명의 기본 개념에 대하여 설명한다.First, the basic concept of the present invention will be described.

강유전성 물질로서는 PZT, SBT, BLT 등의 무기물을 들 수 있다.Examples of the ferroelectric material include inorganic materials such as PZT, SBT and BLT.

그러나, 이러한 무기물은 시간에 따른 극성(분극)특성의 열화가 초래되어 데이터 유지시간을 길게 설정하는데 기본적으로 문제를 갖고 있다. However, such an inorganic material has a problem in that the polarity (polarization) characteristic is deteriorated with time and the data holding time is set to be long.

또한, 이러한 무기물 강유전체는 가격이 고가이고, 박막형성에 고온처리가 필요함은 물론 막형성에 고가의 장비가 필요하다는 문제가 있다.In addition, such an inorganic ferroelectric is expensive, requires high-temperature treatment for forming a thin film, and requires expensive equipment for film formation.

상기한 무기물 이외에 강유전 특성을 갖는 유기물로서 다양한 종류의 것이 알려져 있다. 이 중 대표적인 것으로서 폴리비닐리덴(PVDF)이나, 이 PVDF를 포함하는 중합체, 공중합체, 또는 삼원공중합체을 들 수 있고, 그 밖에 홀수의 나일론, 시아노중합체 및 이들의 중합체나 공중합체를 들 수 있다. In addition to the above-mentioned inorganic substances, various kinds of organic substances having ferroelectric properties are known. Among them, polyvinylidene (PVDF), a polymer, a copolymer or a terpolymer containing the PVDF may be mentioned, and an odd number of nylon, a cyano polymer, and a polymer or copolymer thereof may be mentioned .

상기한 강유전성 유기물 중에 PVDF와 이들의 중합체, 공중합체, 또는 삼원공중합체가 유기물 반도체의 재료로서 많이 연구되고 있다.PVDF and polymers, copolymers, and terpolymers of these PVDFs have been extensively studied as materials for organic semiconductors.

PVDF(poly(vinylidene fluoride)) 또는 PVDF와 TrFE(trifluoroethylene)와의 공중합체 PVDF-TrFE(=poly(vinylidene fluoride-co-trifluoroethylene))같은 강유전성 고분자를 이용한 정보저장 디바이스는 스핀코팅을 기반으로 하는 저비용의 용액 기반 공정이라는 장점으로 인하여 각광을 받고 있다.Information storage devices using ferroelectric polymers such as PVDF (poly (vinylidene fluoride)) or PVDF and TrFE (trifluoroethylene) PVDF-TrFE (poly (vinylidene fluoride-co-trifluoroethylene) Based process.

강유전성 고분자 데이타 저장 구조(structure)는, 구조를 거쳐 전하의 시그널링이 가능하도록 두 개의 전극의 어레이 사이에 강유전성 고분자 박막이 샌드위치된 금속/강유전성 고분자/금속(MFM) 커패시터로 이루어져 있다.The ferroelectric polymer data storage structure consists of a metal / ferroelectric polymer / metal (MFM) capacitor in which a ferroelectric polymer thin film is sandwiched between two electrode arrays to enable charge signaling through the structure.

최근에 강유전성 고분자는 커패시터, FeFET(Ferroelectric Field Effect Transistor, 강유전성 전계효과 트랜지스터) 및 FeFET형 비휘발성 메모리 디바이스 구조를 형성하기 위한 게이트 절연체로서 사용되고 있다.Recently, ferroelectric polymers have been used as gate insulators for forming capacitors, FeFETs (ferroelectric field effect transistors), and FeFET non-volatile memory device structures.

PVDF 및 PVDF-TrFE에 필요한 항전계(coercive field)는 약 50 MV/m 정도로 크기 때문에, 가동 전압을 줄이기 위해서 가능한 두께가 얇아야 한다. 큐리온도 이하의 온도에서 PVDF-TrFE 필름의 분극 거동은 결정화도에 의해 영향을 받는데, 필름의 두께가 100 nm 이하인 경우 필름의 결정화도가 급격히 낮아지므로 분극현상(polarization)도 급격히 감소한다. 전기장에 대하여 평행한 강유전성 PVDF-TrFE 결정의 유효 b축 배향은 성공적인 디바이스 성능을 위해 매우 중요하다. 스핀캐스팅된 PVDF-TrFE 박막에서의 분극의 급격한 감소는 필름 두께의 감소에 의해서만 아니라, 용융과 재결정에 의해서도 관측된다. 결정 배향에 의존하는 분극 현상은 Al/PVDF-TrFE/Au 커패시터에서도 연구되었는데, 여기서, Au 하부전극은 표면의 화학적 성질을 제어하기 위하여 SAMs로 처리하였다. 일반적으로 극성을 갖는 표면에서 형성되는 결정 배향이 좋은 분극을 제공한다고 알려져 있다.Since the coercive field required for PVDF and PVDF-TrFE is about 50 MV / m, it should be as thin as possible to reduce the operating voltage. The polarization behavior of the PVDF-TrFE film at temperatures below the Curie temperature is influenced by the degree of crystallinity. When the thickness of the film is 100 nm or less, the crystallinity of the film is drastically lowered, so that polarization also sharply decreases. The effective b-axis orientation of ferroelectric PVDF-TrFE crystals parallel to the electric field is critical for successful device performance. The sharp decrease in polarization in spin-cast PVDF-TrFE films is observed not only by a reduction in film thickness, but also by melting and recrystallization. The polarization dependence of the crystal orientation was also studied in Al / PVDF-TrFE / Au capacitors, where the Au bottom electrode was treated with SAMs to control the surface chemistry. It is generally known that crystal orientation formed on surfaces with polarity provides good polarization.

PVDF-TrFE 박막의 강유전적 물성을 충분히 이용하기 위해서는 전기장에 대하여 유효 배향 결정을 갖는 결정화도를 최대화하는 것이 필요하다. 담금질(quenching), 열구배(thermal gradient), 용매증발(solvent evaporation) 등을 포함하는 PVDF 또는 PVDF-TrFE의 구조와 배향성 모두의 조절을 위한 연구가 수 없이 많이 진행되어 왔으나, 금속 전극 표면 위에 강유전성 물질의 에피택시 결정화방법에 의해 바람직하게 성장한 모놀리틱 단결정은 다른 방법보다 가장 유용하다.In order to sufficiently utilize the ferroelectric properties of the PVDF-TrFE thin film, it is necessary to maximize the degree of crystallization having effective orientation crystals for the electric field. Numerous studies have been conducted to control both the structure and the orientation of PVDF or PVDF-TrFE, including quenching, thermal gradients, solvent evaporation, etc. However, ferroelectricity Monolithic monocrystals preferably grown by the epitaxial crystallization method of the material are most useful than other methods.

일반적으로 강유전성 유기물을 메모리 장치의 재료로서 사용하기 위해서는 해당 유기물이 전압에 대하여 히스테리시스적인 극성특성을 갖추어야 한다. 그러나, 상기한 PVDF의 경우에는 도 1에 나타낸 바와 같이 인가전압에 따라 그 캐패시턴스가 증가하는 특성을 나타내고, 메모리 장치에 사용하기 적합한 히스테리시스적인 특성을 갖지 않는다.Generally, in order to use a ferroelectric organic material as a material for a memory device, the organic material must have hysteresis polarity characteristics with respect to a voltage. However, in the case of the above-described PVDF, as shown in FIG. 1, the capacitance increases according to the applied voltage and does not have a hysteresis characteristic suitable for use in a memory device.

본 출원의 발명자가 연구한 바에 따르면, PVDF의 경우에는 α, β, γ, δ의 4종류의 결정구조를 갖고 있는데, 이때 β상의 결정구조에서 양호한 히스테리시스 극성특성을 갖는 것으로 확인되었다. 이때, PVDF의 상결정을 β상으로 결정하기 위해서는 PVDF를 β상으로 상전이가 일어나는 예컨대 60~70℃의 온도, 바람직하게는 대략 65℃의 온도, 또는 PVDF가 β상을 나타내는 온도에서 PVDF를 급속 냉각시키는 방법으로 PVDF를 β상으로 결정하게 된다. 다만, 이러한 온도의 내용은 예시적인 것일 뿐 본 발명의 내용이 이에 한정되는 것은 아니다.The inventors of the present application have found that PVDF has four kinds of crystal structures of alpha, beta, gamma and delta, and it has been confirmed that the crystal structure of beta phase has good hysteresis polarity. At this time, in order to determine the phase of the PVDF to be in the? -Phase, the PVDF is rapidly accelerated at a temperature of, for example, 60 to 70 占 폚, preferably about 65 占 폚, And the PVDF is determined to be the? Phase by the cooling method. However, the contents of these temperatures are only exemplary, and the contents of the present invention are not limited thereto.

도 2 는 본 발명에 따라 생성된 PVDF 박막의 전압에 대한 분극특성을 나타낸 그래프로서, 이는 실리콘 기판상에 β상을 갖는 PVDF 박막을 형성하고, PVDF 박막상에 상부전극을 형성한 후, 실리콘 기판과 상부전극 사이에 소정의 전압을 인가하여 측정한 결과이다. FIG. 2 is a graph showing a polarization characteristic with respect to a voltage of a PVDF thin film formed according to the present invention. This graph shows a polarization characteristic of a PVDF thin film formed according to the present invention. The PVDF thin film has a β- And the upper electrode are measured by applying a predetermined voltage.

특히, 도 2a는 PVDF 박막의 두께를 대략 10㎚, 도 2b는 PVDF 박막의 두께를 대략 60㎚로 형성한 경우를 나타낸 것으로서, 이들 박막은 예컨대 3,000rpm 이하의 스핀코팅법과 120℃ 이상의 어닐링처리를 통해 소정 두께의 PVDF 박막을 형성한 후, 핫플레이트(hot plate)상에서 PVDF 박막의 온도를 단조적으로 감소시키다가 예컨대 65℃ 온도에서 PVDF 박막을 급속 냉각시키는 방법을 통하여 형성하였다. 다만, 이러한 온도의 내용은 예시적인 것일 뿐 본 발명의 내용이 이에 한정되는 것은 아니다.Particularly, FIG. 2A shows a case where the thickness of the PVDF thin film is about 10 nm, and FIG. 2B shows the case where the thickness of the PVDF thin film is about 60 nm. These thin films are subjected to spin coating at 3,000 rpm or less, A PVDF thin film having a predetermined thickness is formed on the hot plate, and then the temperature of the PVDF thin film is monotonically decreased on a hot plate. Then, the PVDF thin film is rapidly cooled, for example, at a temperature of 65 ° C. However, the contents of these temperatures are only exemplary, and the contents of the present invention are not limited thereto.

도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 생성된 PVDF 박막은 대략 0~1V의 사이에서 인가전압이 상승함에 따라 그 용량값이 감소하고, 다시 0~-1V의 사이에서 인가전압이 하강함에 따라 용량값이 상승하는 양호한 히스테리시스 특성을 갖는다.As can be seen from FIG. 2, the PVDF thin film produced according to the present invention has its capacitance value decreased as the applied voltage increases between about 0 V and about 1 V, and the applied voltage falls again between 0 and -1 V The capacitance value is increased, and the hysteresis characteristic is good.

또한, 도 3는 상기와 같이 생성된 PVDF 박막의 용량값이 시간에 따라 변화되는 정도를 측정한 그래프로서, 도 3a 및 도 3b는 각각 도 2a 및 도 2b에 대응되는 것이다.FIG. 3 is a graph showing a change in the capacitance of the PVDF thin film formed over time according to time. FIGS. 3A and 3B correspond to FIGS. 2A and 2B, respectively.

도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 생성된 PVDF 박막은 시간에 따라 그 용량값이 변동되지 않고 일정 시간이상 일정하게 유지되는 것이 확인되었다.As can be seen from FIG. 3, it was confirmed that the PVDF thin film produced according to the present invention was kept constant over a certain period of time without changing its capacitance value with time.

따라서, 도 2 및 도 3로부터 확인된 바와 같이 본 발명에 따른 PVDF 박막은 다음과 같은 특징을 갖는다.Therefore, as shown in FIGS. 2 and 3, the PVDF thin film according to the present invention has the following characteristics.

첫째, 본 발명에 따른 PVDF 박막은 0V에서 일정 이상의 용량값을 나타낸다. 이는 외부에서 전압이 인가되지 않는 0V에서도 PVDF 박막의 분극값이 변경되지 않고 유지되는 것을 의미한다. 즉, 본 발명에 따른 PVDF 박막은 비휘발성 메모리의 재질로서 유용하게 사용될 수 있다.First, the PVDF thin film according to the present invention exhibits a capacitance value higher than a predetermined value at 0V. This means that the polarization of the PVDF thin film is maintained unchanged even at 0V, where no external voltage is applied. That is, the PVDF thin film according to the present invention can be usefully used as a material of a nonvolatile memory.

둘째, 본 발명에 따른 PVDF 박막은 1V 이하의 범위내에서도 메모리특성을 나타낸다. 즉, 매우 낮은 저전압으로 데이터 기록 및 삭제가 가능하게 된다. 즉, 본 발명에 따른 PVDF 박막은 저전압으로 동작하는 메모리장치를 구현하는 유용하게 사용될 수 있다.Second, the PVDF thin film according to the present invention exhibits memory characteristics even within a range of 1 V or less. That is, data can be recorded and erased at a very low voltage. That is, the PVDF thin film according to the present invention can be advantageously used to implement a memory device operating at a low voltage.

셋째, 본 발명에 따른 PVDF 박막은 시간에 따라 그 용량값이 변동되지 않고 일정하게 유지되는 특성을 갖는다.Thirdly, the PVDF thin film according to the present invention has a characteristic in which the capacitance value thereof is kept unchanged with time.

즉, 본 발명에 따른 PVDF 박막은 한번 기록된 데이터값을 일정 시간이상 유지하는 우수한 데이터유지특성을 갖는다.That is, the PVDF thin film according to the present invention has excellent data retention characteristics for maintaining a data value once recorded for a predetermined time or more.

단, 상기에서는 본 발명이 적용되는 강유전체가 PVDF이고, PVDF가 메모리장치에 적용되는 것으로 가정하여 설명하였으나 이는 설명의 편의를 위한 것이고 본 발명의 내용이 이에 한정되는 것은 아니다.In the above description, it is assumed that the ferroelectric material to which the present invention is applied is PVDF and PVDF is applied to a memory device. However, the present invention is not limited thereto.

전술한 PVDF 또는 PVDF-TrFE를 이용한 강유전체층을 제조하기 위해서는 복잡한 공정 및 비용이 요구되는 문제점이 존재하므로, 이에 대한 효율적인 해결방안이 요구된다.In order to manufacture the ferroelectric layer using PVDF or PVDF-TrFE described above, complex processes and costs are required. Therefore, an efficient solution is required.

따라서 본 발명에서는 섬유 제조방법을 이용하여 PVDF 또는 PVDF-TrFE를 이용한 강유전체층을 제조하는 방법을 제안하고자 한다.Accordingly, the present invention proposes a method of manufacturing a ferroelectric layer using PVDF or PVDF-TrFE using a fiber manufacturing method.

본 발명이 제안하는 강유전체층의 제조방법은 4가지의 실시례로 설명될 수 있다.The ferroelectric layer fabrication method proposed by the present invention can be explained by four examples.

(1) 제 1 실시례: 탄소섬유 제조방법을 이용한 강유전체층의 제조방법(1) First embodiment: Manufacturing method of ferroelectric layer using carbon fiber manufacturing method

(2) 제 2 실시례: FRP 제조방법을 이용한 강유전체층의 제조방법(2) Second embodiment: Method of manufacturing ferroelectric layer using FRP manufacturing method

(3) 제 3 실시례: 그라파이트 섬유 제조방법을 이용한 강유전체층의 제조방법(3) Third embodiment: Method of manufacturing ferroelectric layer using graphite fiber manufacturing method

(4) 제 4 실시례: 금속섬유 제조방법을 이용한 강유전체층의 제조방법(4) Fourth embodiment: A method for manufacturing a ferroelectric layer using a metal fiber manufacturing method

이하에서는 본 발명이 제안하는 각각의 실시례에 대해 도면을 참조하여 설명한다.Best Mode for Carrying Out the Invention Hereinafter, each embodiment proposed by the present invention will be described with reference to the drawings.

제 1 1st 실시례Example

본 발명이 제안하는 제 1 실시례는 탄소섬유 제조방법을 이용한 강유전체층의 제조방법에 관한 것이다.The first embodiment proposed by the present invention relates to a method of manufacturing a ferroelectric layer using a carbon fiber manufacturing method.

도 4는 본 발명의 제 1 실시례와 관련된 에어 제트 직기에서의 각종 노즐 및 관상체의 위치 관계를 나타내는 평면도이다.4 is a plan view showing the positional relationship among various nozzles and tubular bodies in an air jet loom relating to the first embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명에서 이용할 수 있는 에어 제트 직기에서의 각종 노즐 및 관상체의 별도 양태의 위치 관계를 나 타내는 개략 정면도이다.Fig. 5 is a schematic front view showing the positional relationship of various aspects of various nozzles and tubular bodies in an air jet loom usable in the present invention. Fig.

도 6은 본 발명에서 이용할 수 있는 에어 제트 직기에서의 서브 노즐과 바디날개의 위치 관계를 나타내는 평면도이다.6 is a plan view showing a positional relationship between a sub nozzle and a body wing in an air jet loom usable in the present invention.

도 7은 본 발명에서 이용할 수 있는 에어 제트 직기에서의 서브 노즐과 바디 날개의 위치 관계를 나타내는 평면도이다.7 is a plan view showing the positional relationship between a sub nozzle and a body wing in an air jet loom usable in the present invention.

도 8은 본 발명에서 이용할 수 있는 에어 제트 직기에서의 사도의 일례를 나타내는 단면도이다.8 is a cross-sectional view showing an example of an apodo in an air jet loom usable in the present invention.

도 9는 본 발명에서 이용할 수 있는 에어 제트 직기에서의 사도의 다른 일례를 나타내는 단면도이다.9 is a cross-sectional view showing another example of an apodo in an air jet loom usable in the present invention.

도 10은 본 발명에서의 직성의 일례를 나타내는 평면도이다.10 is a plan view showing an example of the weaving property in the present invention.

이하에서는, 설명의 편의를 위해, 탄소섬유를 제조방법에 대해 도 4 내지 도 10을 참조하여 설명한다.Hereinafter, for convenience of explanation, a method of producing carbon fibers will be described with reference to Figs. 4 to 10. Fig.

단, 하기에서 설명하는 탄소섬유 제조방법은 본 발명에 따른 강유전체층 제조방법에 적용될 수 있다.However, the carbon fiber manufacturing method described below can be applied to the ferroelectric layer manufacturing method according to the present invention.

본 발명에서는, 섬도가 400∼6,000tex인 탄소 섬유 사조를 날실로 하고, 섬도가 그 탄소 섬유 사조의 1/5 이하인 보조 섬유를 씨실로 하여 일방향성 탄소 섬유 직물을 제직할 때에, 에어 제트 직기를 이용할 수 있다.In the present invention, when an unidirectional carbon fiber fabric is woven using a carbon fiber yarn having a fineness of 400 to 6,000 tex as a warp yarn and an auxiliary fiber having a fineness of 1/5 or less of the carbon fiber yarn as a weft yarn, Can be used.

셔틀 직기나, 레피어 직기로 탄소 섬유 직물을 제조하는 경우에는 (1) 셔틀 직기 또는 레피어 직기를 이용한 경우, 셔틀이나 레피어에 의한, 씨실 삽입 운동에 물리적인 속도의 상한이 존재하고, (2) 씨실의 삽입에 관하여, 고회전으로의 제직시에, 셔틀이나 레피어와 날실이 직접 접촉함으로써 찰과되어, 탄소 섬유 사조가 쉽게 보풀이 인다라고 하는 문제가 있었다. In the case of producing a carbon fiber fabric using a shuttle loom or a looper loom, (1) when a shuttle loom or a looper loom is used, there is an upper limit of the physical speed for the weft insertion by the shuttle or rapier, 2) With regard to the insertion of the weft yarn, there was a problem that when the weft yarn was weighed at a high speed, the shuttle or the rapier and the warp yarn were in direct contact with each other, and the carbon fiber yarn was easily fuzzled.

그러나, 에어 제트 직기를 이용함으로써, 셔틀이나 레피어 등의 물리적인 속도의 영향을 받지 않고, 또한, 날실과 셔틀이나 레피어 등과의 찰과가 본질적으로 발생하지 않는다. However, by using an air jet loom, it is not affected by the physical speed of a shuttle, a rapier, or the like, and scratches with the warp, shuttle, rapier, or the like are essentially not generated.

여기서 워터 제트 직기를 이용하면, 직사인 탄소 섬유 사조에 미리 부착되어 있는 사이징제(대부분은 수용성의 수지 조성물)의 탈락·부착량의 불균일이 발생할 우려가 있고, 또한, 직물을 나중에 건조시키는 공정이 필요하게 되는 문제가 있다.If a water jet loom is used here, there is a possibility that the sizing agent (mostly water-soluble resin composition) previously attached to the carbon fiber yarn, which is a direct carbon fiber yarn, is unevenly separated and adhered, There is a problem.

이러한 에어 제트 직기를 이용하는 제직에서는, 헬드의 개폐구에서의 헬드 정지 각도를 0∼50°의 범위 내, 바람직하게는 0∼25°의 범위 내, 더 바람직하게는 0°로 한다. 이러한 헬드 정지 각도는 작으면 작을수록 바람직하다.In weaving using such an air-jet loom, the stopping angle of the handle at the opening of the handle is within a range of 0 to 50 degrees, preferably 0 to 25 degrees, more preferably 0 degrees. The smaller the stop angle, the better.

헬드 정지 각도란, 씨실을 삽입하는 직기의 반복 동작의 1주기분을 직기의 모터 주축(크랭크)의 회전 각도, 즉 360도로 나눈 경우에, 헬드의 개폐구의 움직임(변위)에 있어서 연속하여 변위에 움직임이 없는 범위의 각도를 말한다.The heel stop angle means a position at which the movement (displacement) of the opening and closing port of the heddle is successively changed to the displacement when the one cycle of the repeated operation of the loom for inserting the weft yarn is divided by the rotation angle of the motor main shaft (crank) It refers to the angle of motionless range.

일반적인 셔틀 직기나 레피어 직기 등을 이용하면, 씨실 삽입 수단인 셔틀이나 레피어와 날실군이 국소적으로 접촉하거나 하는 경우가 있고, 제직시에 부하되는 날실 각각에의 장력을 균일하게 할 수 없다.  When a shuttle loom or a rapier loom is used, a shuttle or rapier, which is a weft inserting means, and a warp yarn group are locally contacted with each other, and the tension applied to each of the warp yarns loaded at the time of weaving can not be made uniform .

또한, 셔틀이나 레피어 등을 저구에 삽입하기 위해서, 헬드의 개구량을 크게, 또한, 셔틀이나 레피어가 운동하는 동안은 헬드를 개구한 상태로 정지시키지 않을 수 없다. 그 때문에, 예를 들면 일반적인 레피어 직기에서는, 헬드 정지 각도가 150∼220°로 된다. 이에 의해, 제직의 운동이 간헐 운동(불연속 운동)으로 되고, 날실이 팽팽해지거나 느슨해지거나 하여 불안정하게 될 뿐만 아니라, 날실 각각에의 장력을 불균일하게 하는 원인 중 하나로 되어 있었다. In addition, in order to insert a shuttle, reef, or the like into the lower part, the opening of the hood must be large and the hood must be kept open while the shuttle or lever is moving. Therefore, for example, in a general rapier loom, the stopping angle of the hand becomes 150 to 220 deg. As a result, the movement of the weaving becomes intermittent (discontinuous) motion, and the warp becomes unstable due to the tension or loosening of the warp, and it becomes one of the causes for making the tension in each warp uneven.

이 점으로 인하여, 얻어지는 탄소 섬유 직물에서의 날실의 길이의 차를 0.15% 이하, 또한, 날실의 길이의 변동 계수를 8% 이하로 할 수 없을 뿐만 아니라, 정지하고 있던 날실이 움직이기 시작하기 때문에 탄소 섬유사조와 헬드의 찰과도 커져서 보풀도 많이 발생하기 때문에, 품위가 뛰어난 직물을 얻기가 어려웠다. Because of this point, the difference in the length of the warp yarns in the resulting carbon fiber fabric is not more than 0.15%, and the coefficient of variation of the warp length is not more than 8%, and the stopped warp yarns start to move Since the carbon fiber yarn and the scratches of the heald are so large that a lot of fluffs are generated, it is difficult to obtain a durable fabric.

한편, 에어 제트 직기에서는 헬드의 개구 상태를 길게 유지할 필요가 없다. 즉, 에어 제트 직기를 이용함으로써, 씨실 삽입 수단과 날실군의 물리적인 접촉이 전혀 없게 되고, 또한, 개구 상태를 유지하기 위해서 헬드를 오랫동안 정지할 필요가 없기 때문에, 헬드 정지 각도를 0∼50°의 범위 내로 할 수 있고, 제직시에 부하되는 날실 각각에의 장력을 더 균일하게 할 수 있다. 그 결과, 날실의 길이의 차가 0.15% 이하이고, 또한, 날실의 길이의 변동 계수가 8% 이하인 탄소 섬유 직물을 쉽게 얻을 수 있다. 더 바람직한 날실의 길이의 차는 0.1% 이하, 더욱 바람직하게는 0.05% 이하이다. 또한, 더 바람직한 변동 계수는 6% 이하, 더욱 바람직하게는 4% 이하이다. 상기 범위의 날실의 길이의 차 및 변동 계수이면, 바닥 위에 직물을 연반한 경우의 직물의 요철이 최소한으로 억제되어 외관 품위가 뛰어날 뿐만 아니라, 얻어진 직물을 CFRP로 성형했을 때에 뛰어난 역학 특성을 발휘하게 된다. 또한, 상기 날실의 길이의 차 및 날실 길이의 변동 계수는, 다음의 순서로 측정된다.On the other hand, in the air jet loom, it is not necessary to keep the open state of the handle long. That is, by using the air jet loom, there is no physical contact between the weft inserting means and the warp group, and there is no need to stop the heald for a long time in order to maintain the open state. And the tension applied to each of the warp yarns loaded at the time of weaving can be made more uniform. As a result, a carbon fiber fabric having a difference in length of the warp yarn of 0.15% or less and a variation coefficient of the warp length of 8% or less can be easily obtained. More preferably, the difference in length of the warp yarn is 0.1% or less, more preferably 0.05% or less. A more preferable coefficient of variation is 6% or less, more preferably 4% or less. The difference in the lengths and the variation coefficient of the warp in the above range can suppress the irregularities of the fabric when the fabric is stretched on the floor to a minimum so that the appearance quality is excellent and when the obtained fabric is molded into CFRP, do. The difference in length of the warp yarns and the variation coefficient of the warp yarn length are measured in the following order.

(a) 탄소 섬유 직물이 느슨해지지 않도록 5500㎜를 연반하여 무장력 하에서 정치한다.(a) The carbon fiber cloth is allowed to stand at an unsprung time of 5500 mm to prevent loosening of the fabric.

(b) 측정 기준으로서, 연반한 직물의 길이 방향과 수직으로 1개소 절단한다.(b) As a measurement standard, cut one place vertically to the longitudinal direction of the fabric.

(c) 측정 기준으로부터, 직물 폭 방향의 양단부의 날실 각각에 관하여 5000㎜를 측장하고, 그 개소를 연결한 선으로 절단한다. 측장시에는, 직물이 느슨해지지 않도록 연반하여 무장력 하에서 정치하여 5000㎜를 장척 메저로 측장한다.(c) From the measurement standard, measure 5,000 mm for each of the warp yarns at both ends in the fabric width direction, and cut with a line connecting the points. At the time of measurement, the fabric is placed under an unsprung weight so that the fabric is not loosened, and the length of 5000 mm is measured with a long scale.

(d) 직물을 분해하면서, 직물 전체 폭에 걸쳐 날실을 5개 간격으로 차례로 빼낸다.(d) While disassembling the fabric, the warp yarns are sequentially pulled out at intervals of 5 from the entire width of the fabric.

(e) 빼낸 날실 길이를 0.1㎜의 자리수까지 각각 측장한다. 측장시에는, 날실이 사행되지 않도록 손으로 잡아 당기는 정도의 장력을 가하면서 장척 메저로 측장한다.(e) Measure the length of the warp yarn to 0.1 mm. At the time of measurement, the tension is applied to the warp so that the warp yarn can not be warped.

(f) 측장한 날실 길이의 최대값과 최소값의 차를 산출한다. 산출한 차를 5000㎜로 나누어 100을 곱한 값을 날실의 길이의 차로 한다(단위는 %).(f) Calculate the difference between the maximum value and the minimum value of the warp length. The value obtained by dividing the calculated difference by 5000 mm and multiplying by 100 is taken as the difference in the warp length (unit:%).

(g) 측장한 날실 길이의 모든 값의 표준 편차 및 평균값을 산출한다. 산출한 표준 편차를 평균값으로 나누어 100을 곱한 값을 변동 계수로 한다(단위는 %).(g) Calculate the standard deviation and mean value of all the values of the warp length measured. The calculated standard deviation is divided by the average value and multiplied by 100 is used as the coefficient of variation (unit:%).

원래, 에어 제트 직기는 유리 섬유의 이방향성 직물의 공업적인 제조에 이용되어 왔지만, 이는, 이용하는 유리섬유의 파단 신도가 약 4%로 높아서 보풀이 일기 어려운 것만이 이유는 아니다. 그 외에, 이용하는 유리 섬유의 섬도가 예를 들면 8∼100tex로 가늘고, 직밀도(날실 개수, 씨실 개수)가 촘촘한 직물을 대상으로 하고 있기 때문에, 씨실의 비주에서 분사하는 에어의 누락을 최소한으로 할 수 있고, 또한, 씨실의 사행(굴곡)이 현재화하지 않는다고 하는 조건이 갖추어져 있기 때문이다(FUTURE TEXTILES, p81∼84, 호리 테루오, 섬유사). 한편, 본 발명에서는, 이용하는 탄소 섬유 사조는 유리 섬유에 비해 보풀이 일기 쉽고 또한, 태섬도인 것, 제조하는 직물이 일방향성 직물인 것이라고 하는, 에어 제트 직기를 이용하기에는 불리한 장해가 명확하게 복수 존재한다.Originally, air jet looms have been used in the industrial manufacture of bi-directional fabrics of glass fibers, but this is not the only reason why the glass fiber used has a high elongation at break of about 4%, which makes it difficult for fluff. In addition, since the fabric of the glass fiber used has a fineness of, for example, 8 to 100 tex and has a straight density (number of warp yarns, number of weft yarns), the amount of air injected from the weft yarn is minimized (FUTURE TEXTILES, p81-84, Horita-ruo, Textile Co., Ltd.), and the condition that the weaving of the weft (curvature) does not become present. On the other hand, in the present invention, the carbon fiber yarn used has a tendency to be fluffy as compared with glass fibers, and also has a stepwise fineness, and the fabrics to be produced are unidirectional fabrics. do.

그럼에도 불구하고, 본 발명에서는, 일방향성 탄소 섬유 직물을 에어 제트 직기로 제직한다고 하는 개념에 상도하고, 나아가서는 상기한 불리한 장해를 해결하여 에어 제트 직기에 의한 제직을 실현한 것이다.Nevertheless, in the present invention, the unidirectional carbon fiber fabric is weaved with an air jet loom, and further, the unfavorable obstacle described above is solved to realize the weaving with an air jet loom.

본 발명에서 제조하는 탄소 섬유 직물에서는, 날실 밀도가 1∼8개/㎝, 씨실 밀도가 0.4∼8개/㎝인 것이 바람직하다. In the carbon fiber fabric produced in the present invention, it is preferable that the warp density is 1 to 8 / cm and the weft density is 0.4 to 8 / cm.

더 바람직하게는 날실 밀도가 2∼6개/㎝, 씨실 밀도가 1∼6개/㎝, 더욱 바람직하게는 날실 밀도가 3∼5개/㎝, 씨실 밀도가 2∼5개/㎝의 범위인 것이 바람직하다. 날실 밀도가 너무 작으면, 탄소 섬유 직물의 형태 안정성이 떨어질 뿐만 아니라, 날실의 틈새가 너무 커지고, 에어 제트 직기의 씨실 삽입 효율이 지나치게 저하되는 경우가 있다. More preferably a warp density of 2 to 6 yarns / cm, a weft yarn density of 1 to 6 yarns / cm, more preferably a warp density of 3 to 5 yarns / cm and a weft density of 2 to 5 yarns / cm . If the warp density is too small, not only the morphological stability of the carbon fiber fabric is deteriorated but also the warp gap becomes too large and the weft insertion efficiency of the air jet loom is excessively lowered.

한편, 날실 밀도가 너무 크면, 탄소 섬유 사조의 찰과에 의한 보풀이 많아지고, 탄소 섬유 직물의 품위를 해치는 경우가 있다. 또한, 씨실 밀도가 너무 작으면, 탄소 섬유 직물의 형태 안정성이 떨어지고, 얻어지는 직물의 취급성이 떨어지기 쉽다. 한편, 씨실 밀도가 너무 크면, 탄소 섬유 직물의 제조 속도를 고속으로 하는 것이 어려워지는 경우가 있을 뿐만 아니라, 씨실의 사행을 완전히 억제할 수 없는 경우가 있다.On the other hand, if the warp density is too large, the number of fluffs due to scratching of the carbon fiber yarn increases, and the quality of the carbon fiber fabric may be deteriorated. In addition, if the weft density is too small, the morphological stability of the carbon fiber fabric is deteriorated, and the handleability of the resultant fabric tends to deteriorate. On the other hand, if the weft density is too large, it may be difficult to make the production speed of the carbon fiber fabric at a high speed, and sometimes the warp of the weft yarn can not be completely suppressed.

본 발명의 탄소 섬유 직물의 제조 방법은, 날실끼리의 틈새가 0.1∼0.8㎜, 바람직하게는 0.15∼0.6㎜, 더 바람직하게는 0.2∼0.5㎜의 범위인 탄소 섬유 직물을 제조하는 데 적합하다. 얻어지는 직물에서, 날실끼리의 틈새가 너무 작으면, 탄소 섬유 사조의 찰과에 의한 보풀이 많아지고, 탄소 섬유 직물의 품위를 해치는 경우가 있을 뿐만 아니라, 탄소 섬유 직물을 제직한 후에 매트릭스 수지를 함침시켜 CFRP(탄소 섬유 강화 플라스틱)를 성형하는 경우에, 매트릭스 수지의 함침성을 저해하는 경우가 있다.The method of producing a carbon fiber fabric of the present invention is suitable for producing a carbon fiber fabric having a warp gap of 0.1 to 0.8 mm, preferably 0.15 to 0.6 mm, more preferably 0.2 to 0.5 mm. If the clearance between the warp yarns is too small in the resulting fabric, there is a case where the napping due to scratching of the carbon fiber yarn is increased and the quality of the carbon fiber fabric is impaired. In addition, the carbon fiber fabric is woven, , The impregnation property of the matrix resin may be hindered when CFRP (carbon fiber reinforced plastic) is molded.

에어 제트 직기를 이용하는 경우에는, 제직시에 탄소 섬유 사조의 사이에 돌출하는 서브 노즐(자세한 것은 후술)이 탄소 섬유 사조와 찰과하기 때문에, 탄소 섬유 사조의 보풀이 상상 이상으로 많아지는 경우가 있다. In the case of using an air jet loom, a sub nozzle (which will be described later in detail) protruding between carbon fiber yarns at the time of weaving is peeled from the carbon fiber yarn, .

한편, 날실끼리의 틈새가 너무 큰 경우에는, 보풀은 억제되지만, 씨실 삽입 효율이 저하되는 경우가 있고, 나아가서는, CFRP를 성형한 경우에, 수지 리치 부분을 크게 형성하고, CFRP의 역학 특성을 저하시키는 경우가 있다.On the other hand, when the clearance between the warp yarns is too large, the napping is suppressed, but the weft insertion efficiency is lowered. Further, when CFRP is molded, the resin rich portion is formed to be large and the mechanical properties of CFRP There may be a case where it is lowered.

본 발명에서는, 직성하는 탄소 섬유 직물의 씨실 삽입측과는 반대측(이하, 「반 씨실 삽입측 」이라고 함)에, 양단이 개구되어 있는 관상체를 배치하고, 탄소 섬유 직물을 직성하기 위해서 삽입하여 비주시킨 씨실을 그 관상체의 한쪽 개구로부터 다른 쪽 개구로 통과시키는 것이 바람직하다. 씨실과 그 관상체의 내벽과의 마찰로 씨실의 느슨해짐을 방지할 수 있다. 관상체는 축이 직선의 것 외에, 축이 굴곡되어 있는 것일 수 있고, 축이 직선인 관상체는 그 축이 씨실의 비주 방향과 교차하도록(평행이 되지 않도록) 관상체를 배치한다.In the present invention, a tubular body having both open ends is disposed on the side opposite to the weft insertion side (hereinafter referred to as " semi-weft insertion side ") of the woven carbon fiber cloth, It is preferable to let the uneven weft yarn pass from one opening of the tubular body to the other opening. The loosening of the weft can be prevented by the friction between the weft and the inner wall of the tubular body. The tubular body may be one in which the axis is curved in addition to the straight line, and the tubular body in which the axis is straight is arranged such that the axis intersects (does not become parallel to) the direction of the weft.

도 4, 도 5의 에어 제트 직기(10)에서는, 적어도 메인 노즐(12) 및 서브 노즐(2a, 2b…)로부터 에어를 분사하고, 씨실(14)을 씨실 삽입측(A)으로부터 반 씨실 삽입측(B)으로, 바디 날개군(1a)을 통과시키면서 비주시킨다. 씨실이 횡입된 후에는, 바디(7)로 바디 치기하여, 날실과 씨실(14)을 직성한다.Air is fed from at least the main nozzle 12 and the subnozzles 2a to 2b and the weft yarn 14 is fed from the weft insertion side A to the half weft yarn insertion / (B) while passing through the body wing group (1a). After the weft is transversed, the body (7) is bobbled to warp the warp and the weft (14).

여기서, 메인 노즐이란 직기의 씨실 삽입측에 배치되고, 비주시키는 씨실에 대하여 최초로 압공을 부여하는 노즐이고, 서브 노즐이란 그 메인 노즐에 의해 비주하고 있는 씨실을 더 계속해서 비주시키기 위해서, 보조적으로 압공을 작용시키는 노즐을 말한다.Here, the main nozzle is a nozzle which is disposed at the weft insertion side of the weaving machine and which first applies pressure to the weft yarn to be weighed. In order to further continuously highlight the weft yarn being displayed by the main nozzle, .

본 발명에서 이용하는 에어 제트 직기로서는, 씨실 삽입측(A)에 1개의 메인 노즐(12)을 배치하고, 씨실 삽입측(A)과 반 씨실 삽입측(B)의 사이에, 복수의 서브 노즐(2a, 2b…)을, 직물 폭 2∼15㎝당 1개의 간격으로 배치한 것이 바람직하다. As the air jet loom used in the present invention, one main nozzle 12 is disposed on the weft insertion side A and a plurality of sub nozzles 12 are provided between the weft insertion side A and the half weft insertion side B 2a, 2b, ...) are arranged at intervals of one fabric width of 2 to 15 cm.

서브 노즐의 바람직한 배치 간격은, 직물 폭 3∼12㎝당 1개, 더욱 바람직하게는 직물 폭 4∼10㎝당 1개이다. 또한, 서브 노즐의 총수는 직물 폭에 따라 다르지만, 직물 폭이 100㎝인 경우에는 7∼30개, 직물 폭이 350㎝인 경우에는 23∼105개의 범위 내가 바람직하다.The preferred spacing of sub-nozzles is one per fabric width of 3-12 cm, and more preferably one per fabric width of 4-10 cm. The total number of sub nozzles varies depending on the fabric width, but is preferably in the range of 7 to 30 when the fabric width is 100 cm and in the range of 23 to 105 when the fabric width is 350 cm.

이들 복수의 서브 노즐(2a, 2b…)의 배치는, 특히 에어 제트 직기의 바디 입구 폭이 후술하는 바와 같은 범위(바디 입구 폭이 100∼350㎝인 범위 내)와 같은 광폭인 경우, 씨실 삽입측(A)에서의 최단부의 서브 노즐과 그에 인접하는 서브 노즐 사이의 거리보다, 반 씨실 삽입측(B)에서의 최단부의 서브 노즐과 그에 인접하는 서브 노즐 사이의 거리 쪽이 짧아지도록 하는 것이 바람직하다. The arrangement of the plurality of sub nozzles 2a, 2b, ... is such that the width of the body inlet of the air jet loom is wide like the range described below (within the range of the body inlet width of 100 to 350 cm) It is desirable to make the distance between the sub nozzle at the shortest end of the half weft insertion side B and the sub nozzle adjacent thereto shorter than the distance between the sub nozzle at the shortest end in the side A and the sub nozzle adjacent thereto Do.

구체적으로는, 씨실 삽입측(A)에서의 서브 노즐끼리의 배치 간격(L1)보다, 반 씨실 삽입측(B)을 향하여 서브 노즐끼리의 배치 간격(L2, L3) 쪽이 넓어지지 않도록 되어 있는 것이 바람직하다. More specifically, the arrangement intervals L2 and L3 of the sub-nozzles are not widened toward the semi-weft insertion side B from the arrangement interval L1 between the sub-nozzles on the weft insertion side A .

더 바람직하게는, 서브 노즐끼리의 배치 간격이 씨실 삽입 방향에 따라 짧아지도록 배치하는 것이 바람직하다. 복수의 서브 노즐(2a, 2b…)이 이러한 양태로 배열되어 있으면, 메인 노즐(12)로부터의 에어를 효율적으로 활용할 수 있을 뿐만 아니라, 반 씨실 삽입측(B)에서의 씨실의 비주를 안정시킬 수 있고, 씨실 삽입 자체를 장기간 안정되게 행할 수 있다. 물론, 이러한 서브 노즐끼리의 배치 간격(L1∼L3)의 관계는 직물 폭에 따라 적당히 선택되는 것이지만, 예를 들면 L1>L2>L3으로 하여도 되고, L1>L2=L3으로 하여도 된다.More preferably, it is preferable to dispose the subnozzles so that the intervals between the subnozzles are shortened in accordance with the weft insertion direction. When the plurality of sub nozzles 2a, 2b, ... are arranged in this manner, not only the air from the main nozzle 12 can be utilized efficiently but also the weft in the weft insertion side B is stabilized And the weft insertion itself can be performed stably for a long period of time. Of course, the relationship between the arrangement distances L1 to L3 of these sub-nozzles is appropriately selected in accordance with the fabric width. For example, L1> L2> L3 or L1> L2 = L3.

또한, 본 발명에서, 에어 제트 직기로서는, 씨실 삽입측에 배치되는 메인노즐이 복수개 존재하는 것을 이용하여도 된다. 예를 들면, 씨실 삽입측(A)에 배치되는 메인 노즐(12)보다 씨실 비주 방향의 상류측에 또 하나의 메인 노즐(보조 메인 노즐(13))을 가지는 것을 이용하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 메인 노즐(12), 보조 메인 노즐(13) 각각으로부터 에어를 실질적으로 동시에 분사하여 씨실을 비주시키는 것이 바람직하다. 이러한 보조 메인 노즐(13)을 이용함으로써, 다음의 삽입을 위해서 대기하고 있는 씨실에 급격한 에어를 분사하여 비주시킬 필요가 없어진다. 즉, 메인 노즐이 1개인 경우, 씨실의 1개소에 에어를 분사하여 비주시키기 위해서, 필연적으로 그 에어의 압력을 높게 하지 않을 수 없다. 그러나, 보조 메인 노즐(13)을 병용하고, 메인 노즐을 복수개로 하는 경우에는, 씨실의 복수 개소에 에어를 분사하여 비주시키게 되기 때문에, 에어 압력을 낮게 할 수 있다. 이에 의해, 씨실 끊김이나 씨실 갈라짐·흩어짐, 씨실 보풀 등을 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 비주하기 어려운 씨실도 비주시킬 수 있고, 씨실의 선택의 자유도를 넓게 취할 수 있다. 또한, 에어를 실질적으로 동시에 분사하는 것이란, 직기의 주축(크랭크) 각도에서의 20° 이내의 범위에서 에어를 분사하는 것을 말한다.In the present invention, as the air jet loom, a plurality of main nozzles arranged on the weft insertion side may be used. For example, it is preferable to use another main nozzle (auxiliary main nozzle 13) on the upstream side of the main nozzle 12 arranged on the weft inserting side A in the weft direction. More preferably, air is sprayed substantially simultaneously from each of the main nozzles 12 and the auxiliary main nozzles 13 to desirably weft the wefts. By using such an auxiliary main nozzle 13, there is no need to spray sudden air to the weft waiting for waiting for the next insertion. In other words, in the case where there is only one main nozzle, it is inevitable to increase the air pressure in order to spray air at one place of the weft. However, when the auxiliary main nozzle 13 is used in combination and a plurality of main nozzles are used, the air is sprayed at a plurality of points of the weft yarn, so that the air pressure can be lowered. As a result, it is possible not only to suppress the weft yarn breakage, the weft split, the scattering, the fuzz of the weft yarn, etc., but also the weft yarn which is difficult to be visually inspected, and can freely choose the weft yarn. In addition, spraying air at substantially the same time means spraying air within a range of 20 占 within the main axis (crank) angle of the loom.

또한, 에어 제트 직기에서, 각각의 서브 노즐은 그 서브 노즐의 중심과 바디 날개의 중심이 직물의 길이 방향에 평행한 실질적으로 동일한 직선 상에 존재하도록 배치되는 것이 바람직하다. 다시 말하면, 서브 노즐과 바디날개의 위치 관계를 나타내는, 에어 제트 직기의 부분 확대도인 도 6, 4에 나타내는 바와 같이, 에어를 분사하는 서브 노즐(2)의 중심과 바디 날개(1)의 중심이 직물의 폭 방향에 대하여 실질적으로 동일한 위치에 갖추어지도록 설치하는 것이 바람직하다.Further, in the air jet loom, it is preferable that each sub nozzle is arranged so that the center of the sub nozzle and the center of the body blade are on substantially the same straight line parallel to the longitudinal direction of the fabric. In other words, as shown in Figs. 6 and 4, which are partial enlarged views of the air jet loom showing the positional relationship between the sub nozzle and the body wing, the center of the sub nozzle 2 for jetting air and the center of the body wing 1 It is preferable to arrange the fabric so as to be arranged substantially at the same position with respect to the width direction of the fabric.

또한, 본 발명에서, 서브 노즐의 중심과 바디 날개의 중심이 길이 방향에 평행한 실질적으로 동일한 직선 상에 존재한다는 것은, 길이 방향에 완전히 평행한 동일 직선 상에 존재하고 있는 상태는 물론, 후술하는 바와 같은 문제를 일으키지 않는 것이면, 도 7에 나타내는 바와 같이 약간 어긋나 있는 양태도 포함하는 것으로 한다. 구체적으로는, 서브 노즐(2)의 중심과 바디 날개(1)의 중심의, 직물의 폭 방향에 대한 어긋남(D1)이, 0∼3㎜의 범위 내인 것을 가리킨다. 더 구체적으로는, D1은 직물의 폭 방향에 대한 서브 노즐의 중심선(4)과 직물의 폭 방향에 대한 바디 날개의 중심선(3)의 거리로 나타난다. 서브 노즐(2)의 중심과 바디 날개(1)의 중심이 실질적으로 동일 직선 상에 배치되어 있지 않으면, 서브 노즐(2)이 날실(5b)(탄소 섬유 사조)과 찰과하기 때문에, 그 탄소 섬유 사조에서의 보풀의 발생을 억제할 수 없는 경우가 있다. 즉, 서브 노즐(2)의 중심과 바디 날개(1)의 중심이 실질적으로 동일 직선 상에 배치되어야만, 날실(5a)과의 찰과를 억제할 수 있는 것이다.Further, in the present invention, the fact that the center of the sub nozzle and the center of the body wing are on substantially the same straight line parallel to the longitudinal direction is not limited to the state that they exist on the same straight line completely parallel to the longitudinal direction, Incidentally, as shown in Fig. 7, it is also assumed that there is a slight deviation as long as it does not cause a problem as shown in Fig. More specifically, it indicates that the center D1 of the sub nozzle 2 and the center D1 of the body wing 1 are within a range of 0 to 3 mm. More specifically, D1 is represented by the distance between the center line 4 of the sub nozzle with respect to the width direction of the fabric and the center line 3 of the body wing with respect to the width direction of the fabric. Since the sub nozzle 2 scrapes the warp yarn 5b (carbon fiber yarn) if the center of the sub nozzle 2 and the center of the body wing 1 are not arranged on substantially the same straight line, The occurrence of fluff in the fiber yarn can not be suppressed in some cases. That is, if the center of the sub nozzle 2 and the center of the body wing 1 are disposed on substantially the same straight line, scratching with the warp yarn 5a can be suppressed.

바디의 바디 날개 두께는, 0.1∼2㎜, 바람직하게는 0.3∼0.8㎜, 더 바람직하게는 0.4∼0.7㎜의 범위 내인 것이 좋다. 바디 날개 두께가 너무 작으면, 서브 노즐(2)의 물리적인 치수의 차이가 너무 커지고, 서브 노즐(2)이 너무 돌출하여 날실(5)과 찰과하는 경우가 있다. 한편, 바디 날개 두께가 너무 크면, 바디 자체의 중량이 너무 커질 뿐만 아니라, 바디 날개(1) 간의 날실(5)이 통과하는 사도가 가늘어지고, 바디 날개(1)가 날실(5)과 너무 강하게 찰과하는 경우가 있다.The body wing thickness of the body is preferably in the range of 0.1 to 2 mm, preferably 0.3 to 0.8 mm, more preferably 0.4 to 0.7 mm. If the thickness of the body wing is too small, the difference in the physical dimensions of the sub nozzle 2 becomes too large, and the sub nozzle 2 may protrude too much and scratch the warp yarn 5. On the other hand, if the thickness of the body wing is too large, the weight of the body itself becomes too large, the thickness of the wing 5 between the body wings 1 becomes narrow and the body wing 1 becomes too strong There are cases where it is scrubbed.

에어 제트 직기에서의 바디 치기 스트로크량(D2)은, 50∼150㎜, 바람직하게는 60∼130㎜, 더 바람직하게는 70∼90㎜의 범위 내인 것이 좋다. 바디 치기 스트로크량(D2)이 너무 작으면, 씨실 삽입의 스페이스를 형성할 수 없는 경우가 있다. It is preferable that the body stroke stroke amount D2 in the air jet loom is in the range of 50 to 150 mm, preferably 60 to 130 mm, and more preferably 70 to 90 mm. If the body stroke stroke amount D2 is too small, there is a case that a space for weft insertion can not be formed.

한편, 바디 치기 스트로크량(D2)이 너무 크면, 바디 치기 자체의 움직임이 너무 커져서 본 발명의 과제인 고속화를 저해하는 경우가 있을 뿐만 아니라, 탄소 섬유 사조와 바디 날개의 찰과도 커지고, 탄소섬유 사조로부터의 보풀을 억제할 수 없는 경우가 있다. 또한, 바디 치기 스트로크량(D2)이란, 가장 전진한 바디 위치(바디 치기시)와 가장 후퇴한 바디 위치(씨실 삽입시)를 연결한 직선 거리를 가리킨다.On the other hand, if the body stroke stroke amount D2 is too large, the motion of the body stroke itself becomes too large, which may impede the speeding up of the present invention. In addition, the carbon fiber yarn and the body wing tend to be scratched, The lint from the yarn can not be suppressed in some cases. The body stroke stroke amount D2 refers to the straight line distance between the most advanced body position (at body scoring) and the most retracted body position (at the time of weft insertion).

또한, 에어 제트 직기에서의 헬드 개구량(D3)은, 10∼75㎜, 바람직하게는 20∼65㎜, 더 바람직하게는 30∼60㎜의 범위 내인 것이 좋다. 이러한 범위의 헬드 개구량(D3)이면, 고회전으로의 제직시에, 인접하는 날실끼리의 찰과를 최소한으로 하고, 탄소 섬유 사조의 보풀 일기를 억제할 수 있다. Further, it is preferable that the handle opening amount D3 in the air jet loom is in the range of 10 to 75 mm, preferably 20 to 65 mm, more preferably 30 to 60 mm. When the helical opening amount D3 is in this range, scratches between adjacent warp yarns are minimized at the time of weaving at a high rotation speed, and fluffing of the carbon fiber yarn can be suppressed.

더 구체적으로는, 개구량이 너무 크면, 날실 장력의 절대값이 높아지기 때문에 탄소 섬유 사조의 보풀 일기가 많아지고, 개구량이 너무 작으면 저구(씨실이 통과하기 위한 공간)의 형성이 충분하지 않고, 씨실 삽입을 안정되게 행할 수 없을 뿐만 아니라, 날실과 씨실의 찰과가 상대적으로 강해지고, 보풀이 발생하는 경우가 있다. 또한, 헬드 개구량(D3)이란, 개구 상사점에서의 헬드의 메일의 위치와, 폐구 하사(下死)점에서의 헬드의 메일의 위치를 연결한 직선 거리를 가리킨다.More specifically, if the opening amount is too large, the absolute value of the warp tension becomes high, so that the napping period of the carbon fiber yarn becomes large, and if the opening amount is too small, the formation of the bottom (space for passing the weft) Not only the insertion can be stably performed but also the warp of the warp yarn and the weft yarn become relatively strong and fluff may be generated. The hand opening amount D3 refers to a straight line connecting the position of the mail at the top of the opening with the position of the mail at the bottom of the closed bottom dead center.

그리고, 에어 제트 직기에는, 헬드에 도입되는 날실의 개구를 적어도 부분적으로 억제하는 누름 바를 설치하는 것이 바람직하다. 누름 바(8a, 8b)란, 구체적으로 도 8, 도 9에 나타내는 바와 같이, 이징롤(11a, 11b)과 헬드(6)의 사이(간정)에 설치되는 것으로서, 이징롤(11a, 11b)을 거쳐 헬드(6)에 도입되는 날실(5c)을 누르고, 그 날실(5c)의 개구가 누름 바(8a, 8b)가 없는 경우의 본래의 사도(9a, 9b)로 형성되는 개구보다 작아지도록 억제하는 역할을 하는 것을 가리킨다. 즉, 그 날실에 의한 개구를 더 작아지도록 억제하는 것을 말한다. 헬드에 도입되는 날실의 개구를 적어도 부분적으로 억제함으로써, 개구 운동에 의한 인접하는 날실(5c)끼리의 찰과를 더욱 저감할 수 있다.In the air jet loom, it is preferable to provide a push bar that at least partly restrains the opening of the warp yarn introduced into the head. As shown in Figs. 8 and 9, the push bars 8a and 8b are provided between the idling rolls 11a and 11b and the head 6, So that the opening of the warp yarn 5c is smaller than the opening formed by the original oblique incisions 9a and 9b in the absence of the push bars 8a and 8b And the like. In other words, the opening by the warp yarn is suppressed to be smaller. By suppressing at least partly the opening of the warp yarns introduced into the heald, it is possible to further reduce the scratches between adjacent warp yarns 5c due to the opening movement.

또한, "적어도 부분적으로 억제하는"이란, 도 8에 나타내는 바와 같이, 복수개의 날실(5c)의 전부를 눌러 전체의 개구를 억제하여도 되고, 도 9에 나타내는 바와 같이, 복수개의 날실(5c) 중의 일부를 눌러 일부의 개구를 억제하여도 된다고 하는 의미이다.8, the whole of the plurality of warp yarns 5c may be depressed to suppress the entire opening. As shown in Fig. 9, a plurality of warp yarns 5c may be provided, It is also possible to suppress some of the openings by pressing some of them.

누름 바(8a, 8b)로서는, 개구를 억제할 수 있는 것이면 되고, 예를 들면 자유 회전 롤(특히 표면 바둑판 모양 가공한 것), 고정 롤(특히 표면 경면 가공한 것), 파이프, 빔, 바 등의 여러 가지 형태를 들 수 있다. 날실과 누름 바와의 찰과를 최소한으로 억제하는 관점에서는, 바둑판 모양 가공한 자유 회전 롤인 것이 바람직하다.The push bars 8a and 8b may be any ones capable of suppressing the openings. Examples of the push bars 8a and 8b include free rolls (especially those having a surface checkerboard pattern), fixed rollers And the like. From the viewpoint of minimizing the scratches on the warp and pushing bars, it is preferable that the free-rotation rolls have a checkered shape.

또한, 상기 효과를 최대한으로 발현시키기 위해서는, 간정의 사이에 날실의 장력 변동을 흡수하는 이징 기구(도5, 6에서는 위치를 변화할 수 있는 이징롤(11a, 11b)에 상당)를 구비하는 것이 바람직하다. 이러한 이징 기구에 의해, 특히, 개구 운동에 의한 인접하는 날실(5c)끼리의 찰과를 저감하기 위해서, 날실이 개구를 시작하는 개소부터 헬드까지의 날실 길이(D4)를 짧게 한 경우에서도, 안정되면서 또한, 균일한 날실 장력을 실현할 수 있다. 이러한 효과는, 날실이 개구를 시작하는 개소부터 헬드까지의 날실 길이(D4)가, 헬드의 개구량의 10배 이하인 때에 특히 현저하게 발현한다. 이러한 이징 기구는 헬드 매수와 동일한 수만큼 구비되고, 통사되는 헬드마다 이징 기구를 구분하여 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 이러한 이징 기구는 이징롤(11a, 11b)을 스프링 등에 의해 날실의 장력 변동에 의해 운동시키는 소극 방식이어도 되지만, 직기 구동 동력이나 별도 모터등에 의해 강제적으로 운동시키는 적극 방식인 것이 바람직하다. 적극 방식이면, 더 높은 속도에서도 보풀 저감에 공헌할 수 있다.In order to maximize the above effect, it is necessary to provide an easing mechanism (corresponding to the easing rolls 11a and 11b capable of changing positions in Figs. 5 and 6) desirable. Even when the warp length D4 from the position where the warp starts to the heald to the heald is shortened in order to reduce the scratches between the adjacent warp yarns 5c due to the opening motion, It is possible to realize a uniform warp tension. This effect is particularly remarkable when the warp length D4 from the point where the warp starts to the heald to the heald is 10 times or less the opening amount of the heald. It is more preferable that the number of the eccentric mechanisms is the same as the number of the hands, and the eccentric mechanism is separately used for the respective hands. This easing mechanism may be a negative pole type in which the easing rolls 11a and 11b are caused to move by the tension of the warp by means of a spring or the like, but it is preferable that the eccentric type is an active mode in which the loom is forcibly moved by loom driving power or a separate motor. If it is an aggressive system, it can contribute to lint reduction even at a higher speed.

본 발명에서, 에어 제트 직기의 바디 입구 폭은 100∼350㎝가 바람직하다. 더욱 바람직하게는 130∼310㎝, 더 바람직하게는 150∼260㎝의 범위 내이다. 일반적인 셔틀 직기나 레피어 직기 등을 이용하면, 씨실 삽입 수단인 셔틀이나 레피어가 직접 씨실을 삽입할 필요가 있기 때문에, 직기 폭 즉 직기의 바디 입구 폭에 제약이 있었다.In the present invention, the width of the body inlet of the air jet loom is preferably 100 to 350 cm. More preferably in the range of 130 to 310 cm, and more preferably in the range of 150 to 260 cm. When a shuttle loom or a looper loom is used in general, there is a limit to the width of the loom, that is, the width of the body inlet of the loom, because a shuttle or looper, which is a weft insertion means,

한편, 에어 제트 직기에서는, 씨실은 에어로 삽입하기 때문에, 상기 서브 노즐을 폭 방향으로 추가하는 것만으로 용이하게 바디 입구 폭을 넓게 할 수 있다. 즉, 에어 제트 직기를 이용하는 효과를 최대한으로 발현시키기 위해서는, 상기 범위 내와 같은 광폭으로 제직하는 것이 바람직하다.On the other hand, in the air jet loom, since the weft yarns are inserted by air, the width of the body inlet can be easily widened simply by adding the sub nozzle in the width direction. That is, in order to maximize the effect of using an air jet loom, it is preferable to weave the fabric with a width as wide as the above range.

에어 제트 직기의 바디 입구 폭이 상기 범위 내와 같은 광폭인 경우, 바디 입구 폭의 양단부 이외의 바디 입구폭 내에 귀조직(19c)을 형성하여, 복수 폭의 탄소 섬유 직물(18a, 18b…)을 얻는 것이 바람직하다. 일반적으로는 바디 입구 폭의 양단부에만 귀조직을 형성하여 1폭의 탄소 섬유 직물을 얻지만, 양단부 이외의 바디 입구 폭내에도 귀조직(19c…)을 형성하여, 2폭 이상의 탄소 섬유 직물(18a, 18b…)을 동시에 얻으면, 더한층 생산성을 향상시킬 수 있다. 더 바람직하게는, 2∼12폭, 더욱 바람직하게는 3∼7폭의 범위 내이다. 12폭을 넘으면, 바디 입구 폭 내에 귀조직을 형성하기 위한 장치(예를 들면, 귀조직 장치, 듀프 헬드, "클로커" 헬드 등) 등이 많이 필요하게 되고, 고속화의 방해가 될 뿐만 아니라, 장치 배치 상의 제약을 받는 경우도 있다.When the width of the body inlet of the air jet loom is as wide as the above range, ear structures 19c are formed in the body inlet widths other than both ends of the body inlet width to form a plurality of carbon fiber fabrics 18a, 18b ... . Generally, the ear tissue is formed only at both ends of the body entrance width to obtain a carbon fiber fabric of one width. However, ear tissues 19c ... are also formed within the body entrance widths other than both ends, , 18b, ...) are simultaneously obtained, the productivity can be further improved. More preferably, it is in the range of 2 to 12 widths, and more preferably in the range of 3 to 7 widths. (For example, an ear tissue device, a duplex device, a "cloker" device, and the like) for forming the ear tissue within the width of the body entrance is required, In some cases, the device arrangement may be restricted.

또한, 에어 제트 직기를 이용하는 제직에서, 씨실 삽입 후에 헬드를 개폐구하여 탄소 섬유 직물을 직성한 후, 씨실의 방이를 직물 폭 내에 턱인(tuck-in)할 수도 있다. 턱인 장치로 방이를 직물 폭 내에 되접어 꺽음으로써, 셔틀 직기로 제직한 것처럼방이가 없는 직물을 얻을 수 있다. 턱인된 귀조직을 가지는 일방향성 탄소섬유 직물은, 예를 들면 콘크리트 보수·보강에 이용되는 경우, 콘크리트에 수지를 도포하여 일방향성 탄소 섬유 직물을 접착하는 경우에, 도포하는 수지량을 최소한으로 억제할 수 있다.Further, in weaving using an air jet loom, after the weft is inserted and the weft is opened and closed to weave the carbon fiber fabric, the weft yarn can be tuck-in in the fabric width. By folding the yarn back into the fabric width with the jaw device, it is possible to obtain a yarn-free fabric as if woven with a shuttle loom. The unidirectional carbon fiber fabric having the taut ear structure is used for repairing and reinforcing concrete, for example, when the unidirectional carbon fiber fabric is applied by applying the resin to the concrete, the amount of the resin to be applied is minimized can do.

본 발명에서는, 섬도가 400∼6,000tex인 탄소 섬유 사조를 날실로 하고, 보조섬유를 씨실로 한 일방향성 탄소 섬유 직물을 제직한다. 본 발명에서 이용하는 탄소 섬유 사조의 섬도가 너무 작으면, 날실의 직밀도가 너무 촘촘하게 되고, 탄소 섬유 사조의 보풀이 많아지고, 탄소 섬유 직물의 품위를 해친다. 한편, 이용하는 탄소 섬유 사조의 섬도가 너무 크면, 날실의 틈새가 너무 커지고, 에어 제트 직기의 씨실 삽입 효율이 저하된다. In the present invention, the unidirectional carbon fiber fabric having the warp yarns and the auxiliary fibers as the weft yarns is woven into a carbon fiber yarn having a fineness of 400 to 6,000 tex. If the fineness of the carbon fiber yarn used in the present invention is too small, the warp density of the warp yarn becomes too dense, the number of fluffs of the carbon fiber yarn becomes large, and the quality of the carbon fiber fabric is deteriorated. On the other hand, if the fineness of the carbon fiber yarn used is too large, the gap of the warp yarn becomes too large, and the weft insertion efficiency of the air jet loom is lowered.

또 다른 관점에서는, 탄소 섬유 사조의 섬도가 상기한 범위이면, 탄소 섬유 사조를 저렴하게 입수할 수 있다. 이러한 범위의 탄소 섬유 사조를 이용하여 에어제트 직기에 의해 제직하는 것은, 더한층 생산성을 향상시키는 것을 의미하고, 본 발명의 효과가 크게 발휘되는 것이다.From another viewpoint, if the fineness of the carbon fiber yarn is in the above range, the carbon fiber yarn can be obtained at low cost. Weaving with an air jet loom using this range of carbon fiber yarn means further improving the productivity, and the effect of the present invention is greatly exerted.

본 발명에서 이용하는 보조 섬유는, 날실인 탄소 섬유 사조의 섬도의 1/5 이하, 바람직하게는 1/20∼1/500, 더 바람직하게는 1/100∼1/250의 섬도의 것을 이용한다. 이러한 섬도가 너무 크면, 일방향성 직물에서 탄소 섬유 사조를 굴곡시키는 것에 의한 역학 특성의 저하를 유발한다. 한편, 이러한 섬도가 너무 작으면, 보조 섬유의 강도가 너무 낮아지는 것을 의미하고, 제직시에 씨실 끊김이 많이 발생하는 경우가 있다.The auxiliary fibers used in the present invention have a fineness of 1/5 or less, preferably 1/20 to 1/500, and more preferably 1/100 to 1/250, of the fineness of the carbon fiber yarn as the warp yarn. If the fineness is too large, the mechanical properties are lowered by bending the carbon fiber yarn in the unidirectional fabric. On the other hand, if the fineness is too small, it means that the strength of the auxiliary fibers is too low, and the weft yarn breakage often occurs at the time of weaving.

씨실 삽입을 에어 제트 직기로 행한 경우, 씨실에 탄소 섬유 사조를 이용하면, 탄소 섬유 사조가 쉽게 보풀이 이는 것, 발생한 보풀이 노즐 등의 직기 부품에 막히는 문제가 발생하는 경우가 있다. 이러한 보조 섬유를 씨실에 이용한 일방향성 직물이면, 씨실 삽입을 에어 제트 직기로 행하여도 상기 문제가 발생하지 않고, 탄소 섬유 직물의 생산성을 해치는 일이 없다.When the weft insertion is performed by an air jet loom, when a carbon fiber yarn is used in the weft yarn, the carbon fiber yarn easily fuzzles and the generated napping may clog the loom components such as nozzles. If the unidirectional fabric using such auxiliary fibers is used as the weft yarn, the problem does not occur even when the weft insertion is performed by the air jet loom, and the productivity of the carbon fiber fabric is not deteriorated.

이러한 보조 섬유로서는, 예를 들면 유리 섬유, 금속 섬유 등의 무기 섬유(탄소 섬유는 제외함)나, 아라미드 섬유, PBO 섬유, 나일론 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리비닐알코올 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리페닐렌설파이드 섬유, 면 섬유 등의 유기 섬유를 이용할 수 있는데, 그 중에서도, 특히 가열시 수축률이 작아 탄소 섬유 직물의 폭 방향의 수축을 최소한으로 할 수 있는, 탄소 섬유 이외의 무기 섬유가 바람직하고, 보풀 발생을 최소한으로 억제하는 것으로서 특히 유리 섬유가 바람직하다.Examples of such auxiliary fibers include inorganic fibers such as glass fibers and metal fibers (excluding carbon fibers), aramid fibers, PBO fibers, nylon fibers, polyester fibers, polyvinyl alcohol fibers, polyethylene fibers, polypropylene fibers , Polyphenylene sulfide fibers, and cotton fibers. Of these, inorganic fibers other than carbon fibers are preferable, which can minimize the shrinkage in the width direction of the carbon fiber cloth, In order to minimize the occurrence of fuzz, glass fibers are particularly preferable.

또한, 보조 섬유로서는, 에어의 분사에 의한 씨실의 비주성의 관점으로부터, 방적사, 연사, 교락 가공사, 또는 커버링 가공사(심사에 초사를 휘감은 복합사)가 바람직하다. 구체예로서는, 유리 섬유 및/또는 유기 섬유의 방적사, 또는 유리 섬유 및/또는 유기 섬유의 교락 가공사(바람직하게는 타슬란 가공사)인 것이 바람직하다. 이러한 보조 섬유를 이용하면, 단순한 필라멘트사에 비하여 현격히 에어 제트에 의한 비주성을 안정시킬 수 있다.As the auxiliary fiber, a spun yarn, a twist yarn, an entangled yarn, or a covering yarn (composite yarn wound around the yarn) is preferable from the viewpoint of the non-elongation of the yarn by the jet of air. As specific examples, it is preferable that the yarn is a spun yarn of glass fibers and / or organic fibers, or an entangled yarn of a glass fiber and / or an organic fiber (preferably a tassen yarn). By using such an auxiliary fiber, it is possible to stably fix the birefringence caused by the air jet in comparison with a simple filament yarn.

또한, 직성한 후의 탄소 섬유 사조와의 마찰 계수를 크게 할 수 있고, 본 발명의 과제인 씨실의 사행을 최소한으로 억제할 수도 있다. 다른 구체예로서, 유리 섬유를 심사로 하여 유기 섬유의 필라멘트사를 커버링한 커버링 가공사도 바람직하다. 커버링 가공사에서, 유리 섬유 및 유기 섬유의 모두가 필라멘트사이어도, 커버링 가공에 의해 씨실의 실 갈라짐·씨실 보풀 등을 억제할 수 있어 에어 제트에 의한 비주성을 안정시킬 수 있다.Further, the coefficient of friction with the carbon fiber yarn after weaving can be increased, and the weft yarn as the problem of the present invention can be minimized. As another specific example, a covering yarn covered with a filament yarn of an organic fiber by inspecting a glass fiber is also preferable. In covering yarns, even if both the glass fiber and the organic fiber are in filaments, it is possible to suppress the yarn splitting and the weft lint of the weft yarn by the covering process, and to stabilize the birefringence by the air jet.

여기서 이용하는 바람직한 유기 섬유로서는, 저융점 폴리머 섬유(공중합 폴리아미드, 공중합 폴리에스테르, 폴리올레핀, 공중합 폴리올레핀 등으로 이루어지는 섬유)를 들 수 있다. 이러한 저융점 폴리머 섬유를 이용하면, 얻어진 탄소 섬유 직물을 가열함으로써 탄소 섬유 사조와 보조 섬유를 접착하여 충전을 행할 수 있고, 얻어진 탄소 섬유 직물에서 씨실이 사행되지 않고 곧게 배열되어 있는 품위가 뛰어난 형태를 유지하는 것이 용이해진다.Preferable examples of the organic fiber used herein include low melting point polymer fibers (fibers composed of copolymerized polyamide, copolymerized polyester, polyolefin, and copolymer polyolefin). When such a low melting point polymer fiber is used, it is possible to fill the carbon fiber cloth and the auxiliary fiber by heating the obtained carbon fiber cloth, and the obtained carbon fiber cloth has an excellent form in which the weft is straight without being warped It is easy to maintain.

다른 관점으로부터, 본 발명에서는, 측정된 인장 강도가 4,000㎫ 이상, 바람직하게는 5,000㎫ 이상인 탄소 섬유 사조를 이용하는 것이 좋다. 이러한 범위의 인장 강도이면, 보풀이 발생하기 어렵고, 품위가 높은 탄소 섬유 직물을 제조할 수 있다.From another viewpoint, in the present invention, it is preferable to use a carbon fiber yarn having a measured tensile strength of 4,000 MPa or more, preferably 5,000 MPa or more. If the tensile strength is in this range, it is possible to produce a carbon fiber fabric which is less prone to fuzz and is of high quality.

또한, 인장 강도에 상한은 없고, 높으면 높은 쪽이 바람직하지만, 현재 생각되는 기술 범위에서는 7,000㎫가 상한이라고 생각된다.There is no upper limit to the tensile strength, and it is preferable that the upper limit is high, but it is considered that the upper limit of 7,000 MPa is considered in the present technical range.

그런데, 종래, 탄소 섬유 직물의 제조에 이용되었던 셔틀 직기나 레피어 직기에서는, 씨실을 직접 잡아 당겨서 삽입하기 때문에 씨실 자체에 장력을 부여할 수 있고, 본 발명의 과제인 씨실의 사행에 관한 문제는 비교적 현재화하기 어렵지만, 씨실의 삽입에서 씨실에 직접 장력을 부여할 수 없는 에어 제트 직기에서는, 이러한 문제가 현재화하기 쉽다. 그러나, 본 발명에서는, 직성 전 및/또는 직성 후에 씨실에 장력을 부여함으로써, 이러한 과제를 해결하는 것이 바람직하다. 이하에, 도 40을 참조하면서 상세하게 설명한다.Conventionally, in the shuttle weaving machine or the looper weaving machine, which has been used for manufacturing carbon fiber fabrics, since the weft yarn is directly pulled and inserted, tension can be applied to the weft yarn itself. In an air jet loom, which is relatively difficult to present but can not impart tension directly to the weft in the weft insertion, this problem is likely to become present. However, in the present invention, it is preferable to solve such a problem by imparting tension to the weft yarn before and / or after weaving. Hereinafter, this will be described in detail with reference to FIG.

우선, 직성하는 탄소 섬유 직물의 적어도 반 씨실 삽입측(B)의 단부에, 탄소 섬유 직물을 구성하는 씨실과 동일한 씨실(14)로 별도 조직(19b)을 동시에 직성한다. 이 때, 직성된 탄소 섬유 직물이나 별도 조직(19)은 연속적으로 하류측으로 반송되는데, 하류측에서는, 별도 조직(19b)과 탄소 섬유 직물(18b)의 사이에서 씨실을 절단하여, 반송 중인 별도 조직과 탄소 섬유 직물을 부분적으로 분리하고, 별도 조직에 꼬임을 가한다. 물론, 반 씨실 삽입측(B)과 마찬가지로, 씨실 삽입측(A)의 단부에, 탄소 섬유 직물과 동일한 씨실(14)로 별도 조직(19a)을 동시에 직성하고, 나아가서는, 바디 입구 폭의 양단부 이외의 바디 입구 폭 내에 별도 조직을 직성하고, 그들 별도 조직에 꼬임을 가하여도 된다. 이러한 별도 조직(19a, 19b…)을 가연함으로써, 탄소 섬유 직물(18a, 18b, 18c…) 중에 직성된 씨실(14)에 장력을 가할 수 있고, 씨실이 곧게 배열되어 있는 품위가 뛰어난 탄소 섬유 직물을 더욱 쉽게 얻을 수 있다.At first, a separate structure 19b is formed by the same weft yarn 14 as the weft yarn constituting the carbon fiber fabric, at the same time, at the end of at least the half-weft insertion side B of the woven carbon fiber fabric. At this time, the woven carbon fiber fabric or the separate fabric 19 is continuously conveyed downstream, and on the downstream side, the weft yarn is cut between the separate fabric 19b and the carbon fiber fabric 18b, The carbon fiber fabric is partially separated and twisted to separate tissues. Of course, like the half-weft insertion side B, a separate weave 19a is formed by weaving the same weft yarn 14 as the carbon fiber fabric at the end of the weft insertion side A and, at the same time, Other tissues may be weighed within other body inlet widths and twisted to separate tissues. By firing these separate pieces 19a, 19b ..., tensile force can be applied to the weft yarns 14 in the carbon fiber fabrics 18a, 18b, 18c ..., and the weft- Can be obtained more easily.

별도 조직에 꼬임을 가하는 방법으로서는, 예를 들면, 구멍을 가진 가이드를 이용하고, 그 구멍에 별도 조직을 통과시켜 가이드를 회전시키거나, 별도 조직의 상하면을 각각 엔드리스 벨트로 끼워 넣어 벨트를 회전시키거나 하는 방법을 예시할 수 있다. 그 중에서도, 장치가 간편하고 에어 제트 직기 상에 용이하게 장착된다고 하는 점으로부터는, 전자가 바람직하다.As a method of applying a twist to the separate tissue, for example, a guide having a hole is used and the guide is rotated by passing another tissue through the hole, or the upper and lower surfaces of separate tissues are sandwiched by the endless belt, Or the like can be exemplified. Among them, the former is preferable from the standpoint that the apparatus is simple and easily mounted on the air jet loom.

또한, 씨실(14)에 장력을 가하기 위해서는, 상기 별도 조직을 직성하면서, 또는 직성한 후에, 상기 별도 조직(19a, 19b)과 탄소 섬유 직물(18a, 18b)의 사이의 거리가 넓어지도록, 별도 조직을 안내하는 것이 바람직하다.In order to apply the tension to the weft yarn 14, the weft yarns 14a and 14b may be separately formed so as to widen the distance between the separate fabrics 19a and 19b and the carbon fiber fabrics 18a and 18b, It is desirable to guide the organization.

그와 같이 별도 조직을 안내하는 방법으로서는, 하류측에서 주는 꼬임을 크게 하거나, 하류측에서 분리된 별도 조직을 파지하여 탄소 섬유 직물(18a, 18b)로부터 퇴피시키는 방향으로 안내하거나 하는 방법을 예시할 수 있다. 더 효율적으로 효과를 발현시키기 위해서는, 별도 조직(19a, 19b)과 탄소 섬유 직물(18a, 18b)의 사이에 서 씨실이 절단되기 전에 별도 조직과 탄소 섬유 직물과의 거리가 넓어지도록, 하류측에서 주는 꼬임을 크게 하는 방법이 바람직하다.As such a method of guiding the separate tissues, there is exemplified a method of increasing the kink in the downstream side or guiding the separated tissues separated from the downstream side in the direction of retracting from the carbon fiber cloths 18a, 18b . In order to exhibit the effect more efficiently, the distance between the separate tissues 19a and 19b and the carbon fiber fabrics 18a and 18b is preferably set so that the distance between the separate tissues and the carbon fiber fabric is widened before the weft is cut The method of increasing the twist is desirable.

또한, 이러한 양태에서는, 일방향성 탄소 섬유 직물(18a, 18b, 18c…)이 평직, 능직 또는 수자직의 조직이고, 별도 조직(19a, 19b…)이 평직, 레노직 또는 그들의 조합의 조직인 것이 바람직하다. 특히 전술한 바와 같이 씨실에 장력을 부여시키기 위해서는, 별도 조직의 날실(17)과 씨실(14)의 교착이 많거나 또는 강한 쪽이 바람직하다. 따라서, 별도 조직은 레노직 조직인 것이 특히 바람직하다. 또한, 일방향성 탄소 섬유 직물(18a, 18b, 18c)의 날실(5)은, 섬도가 400∼6,000tex인 탄소 섬유 사조이지만, 별도 조직(19a, 19b…)의 날실(17)은 고가의 탄소 섬유 사조일 필요는 없고, 전술한 씨실에 이용하는 보조 섬유와 동일한 것을 이용하는 것이 바람직하다.Further, in this embodiment, it is preferable that the unidirectional carbon fiber fabrics 18a, 18b, 18c, ... are of a plain weave, twill or water weave structure, and the separate weave structures 19a, 19b ... are plain weave, . Particularly, in order to impart tension to the weft yarns as described above, it is preferable that the warp yarns 17 and the weft yarns 14 of the separate structure are often stuck or strong. Thus, it is particularly preferred that the separate tissue is a leno tissue. The warp yarns 5 of the unidirectional carbon fiber cloths 18a, 18b and 18c are carbon fiber yarns having a fineness of 400 to 6,000 tex, but the warp yarns 17 of the separate structures 19a, 19b, It is not necessary to be a fiber yarn and it is preferable to use the same one as the auxiliary fiber used in the above-mentioned weft yarn.

또한, 탄소 섬유 사조가 아니라, 보조 섬유로서 설명한 상기 섬유를 별도 조직의 날실(17)로서 이용하는 경우, 가열시 수축률이 작아 탄소 섬유 직물의 수축을 최소한으로 억제할 수 있다고 하는 점으로부터, 씨실과 마찬가지의 유리 섬유를 날실(17)로서 이용하는 것이 바람직하지만, 실 끊김을 최소한으로 억제한다고 하는 관점에서는 유기 섬유인 아라미드 섬유를 이러한 날실(17)으로서 이용하는 것이 바람직하다.In addition, when the above-described fibers described as auxiliary fibers, instead of carbon fiber yarns, are used as separate warp yarns 17, the shrinkage rate upon heating is so small that contraction of the carbon fiber fabric can be minimized, Is preferably used as the warp yarn 17, but it is preferable to use the aramid fiber as the warp yarn 17 from the viewpoint of minimizing yarn breakage.

그리고, 직성 전 및/또는 직성 후에 씨실에 장력을 부여하기 위해서는, 도 4, 도 5에 나타내며 전술한 바와 같이, 직성하는 탄소 섬유 직물의 반 씨실 삽입측에, 양단이 개구하고 있는 관상체(15a, b)를 배치하고, 탄소 섬유 직물을 직성하기 위해서 삽입한 씨실(14)을 그 관상체(15a, b)의 한쪽 개구(입구)로부터 다른 쪽 개구(출구)로 통과시키는 것도 바람직하다.In order to impart tension to the weft yarn before and / or after weaving, as shown in Figs. 4 and 5, a tubular member 15a having both ends open at the half-weft yarn insertion side of the woven carbon fiber fabric b and the weft yarn 14 inserted to form the carbon fiber fabric is passed from one opening (inlet) to the other opening (outlet) of the tubular bodies 15a, b.

구체적으로, 도 4에 나타내는 양태에서는, 굴곡되어 있는 관상체(15a)가 바디(7)의 이측(씨실이 삽입되지 않는 쪽)에 배치되어 있고, 바디 입구 폭의 단부에까지 비주해 온 씨실(14)에, 스트레치 노즐(16) 등을 이용하여 바디의 표측으로부터 이측으로 향하는 에어를 내뿜음으로써, 그 씨실(14)이 관상체(15a) 안을 통과한다. 또한, 도 5에서는, 직선상의 관상체(15b)가, 씨실의 비주 방향과 교차하도록(즉, 비주 방향으로 평행이 되지 않도록), 또한, 바디의 표측(씨실이 삽입되는 쪽)에 배치되어 있고, 바디 입구 폭의 단부에까지 비주해 온 씨실(14)에, 스트레치 노즐(도시 생략) 등을 이용하여 관상체의 출구로 향하는 에어를 내뿜으로써, 씨실(14)이 관상체(15b) 안에 통과한다. 이러한 관상체에는, 스트레치 노즐 등에 의한 에어의 분사뿐만 아니라, 관상체 내를 감압함으로써, 더욱 효율적이면서 확실하게 씨실을 관상체 안을 통과시킬 수 있다.Specifically, in the embodiment shown in Fig. 4, the curved tubular body 15a is disposed on the other side (the side where the weft is not inserted) of the body 7, and the weft yarn 14 The weft yarn 14 passes through the tubular body 15a by blowing air toward the side from the side of the body using the stretch nozzle 16 or the like. 5, the straight tubular member 15b is disposed so as to intersect the non-running direction of the weft (that is, not to be parallel to the non-running direction) and also to the side of the body to be wefted , The weft yarn 14 passes through the tubular body 15b by blowing air toward the outlet of the tubular body by using a stretch nozzle (not shown) or the like to the weft yarn 14 which has reached the end of the body entrance width . In this tubular body, not only the jetting of air by the stretch nozzle, but also the pressure in the tubular body is reduced, the weft can be passed through the tubular body more efficiently and reliably.

직성 전 및/또는 직성 후에 씨실에 장력을 부여하기 위해서는, 삽입한 씨실을 반 씨실 삽입측(B)에 배치된 클램프 수단(도시 생략)으로 직접적으로 파지하여도 된다. 이러한 클램프 수단은 씨실이 삽입된 것을 검출하는 검출기로부터의 신호와 동기하여 운동하는 것이 바람직하다. 또한, 헬드의 폐구 운동의 직전에 삽입한 씨실에,씨실 삽입측(A)으로 되돌리려는 방향의 힘을 부여하여도 된다. 이러한 양태에 따라서도, 직성 전 및/또는 직성 후에 씨실에 장력을 부여할 수도 있다. 씨실에 되돌리려는 방향의 힘을 부여하는 방법으로서는, 씨실 삽입측에 배치되어 있는, 씨실을 통과시키는 가이드 위치를, 바디 치기마다 씨실이 되돌려지는 방향으로 이동시킨다고 하는 방법이나, 씨실을 보유하는 풀링 장치(인입 장치)를 설치하여, 씨실이 비주하고 있을 때 이외에는, 씨실이 되돌려지는 방향으로 항상 장력을 부여해 두는 방법 등을 들 수 있다. 장치가 간이해진다고 하는 점으로부터는, 전자가 바람직하다.In order to impart tension to the weft yarns before and / or after weaving, the weft yarns inserted may be directly held by clamp means (not shown) disposed on the half-weft yarn insertion side (B). It is preferable that such a clamping means moves in synchronization with a signal from a detector which detects that the weft is inserted. In addition, a force in a direction to return to the weft insertion side (A) may be imparted to the weft yarn inserted immediately before closing movement of the heald. According to this aspect, it is also possible to impart tension to the weft yarn before and / or after weaving. As a method for imparting a force in the direction of returning to the weft, there is a method in which the guide position for passing the weft, which is disposed on the weft insertion side, is moved in the direction in which the weft is returned for every bobbin thread, And a method in which tension is always given in the direction in which the weft yarn is returned, except when the weft yarn is invisible. From the point that the device is simplified, the former is preferable.

또한, 본 발명에서는, 제조하는 탄소 섬유 직물에 선상 또는 점상의 형태로 수지를 접착하는 것이 바람직하다.Further, in the present invention, it is preferable to bond the resin to the carbon fiber fabric to be produced in a linear or point-like form.

수지가 직물에 접착하고 있으면, 탄소 섬유 직물의 형태를 안정시킬 수 있고, 탄소 섬유 직물의 취급성을 향상시킬 수 있다.If the resin adheres to the fabric, the shape of the carbon fiber fabric can be stabilized and the handling property of the carbon fiber fabric can be improved.

수지는 섬유 형태, 입자 형태, 물에 용해 또는 분산시킨 유화액 형태나 분산액 형태 등, 임의의 형태로 탄소 섬유 직물에 부여하여 접착시킬 수 있다. 그 중에서도, 간이하게 접착할 수 있는 것, 및 상기한 기능 발현의 면으로부터, 고형의 섬유 형태, 고형의 입자 형태의 수지를 이용하고, 그것을 직물에 접착시키는 것이 바람직하다. 이러한 섬유 형태의 경우, 탄소 섬유 사조나 보조 섬유와 가지런히 하여 함께 제직하고, 접착하여도 되고, 탄소 섬유 사조나 보조 섬유와, 커버링 가공, 합연 가공, 혼방 등에 의해 복합사를 형성한 것을 이용하여 모두 제직하고, 접착하여도 된다. 특히, 직물의 취급을 향상시키는 경우는, 섬유 형태의 수지를 씨실로서 가지런히 하여 삽입하거나, 탄소 섬유 또는 보조 섬유와 커버링 가공이나 합연 가공하여 복합사로 한 것을 씨실로서 삽입하여 접착하면 효과적이다. 또한, 입자 형태의 수지를 이용하는 경우, 제직한 탄소 섬유 직물의 표면에, 고형의 입자상 수지를 도포하여 접착하여도 되고, 물 등의 액체에 분산시킨 상태에서, 그 분산체를 도포하여 접착하여도 된다.The resin may be adhered to and adhered to the carbon fiber fabric in any form such as fiber form, particle form, emulsion form dissolved or dispersed in water, or dispersion form. Among them, it is preferable to use a solid fiber type or solid particle type resin from the viewpoint of easy adhesion and from the viewpoint of the above-described functional development, and to adhere it to the fabric. In the case of such a fiber form, the carbon fiber yarn or the auxiliary fiber may be aligned and woven together and adhered, or the composite yarn may be formed by using a carbon fiber yarn, auxiliary fibers, covering, They may all be woven and bonded. Particularly, in the case of improving the handling of fabrics, it is effective to insert the fibers in the form of a weft in a straight manner, or to insert the composite yarn into a composite yarn by covering or combining with carbon fibers or auxiliary fibers. In the case of using a resin in the form of a particle, a solid particulate resin may be applied to the surface of the woven carbon fiber fabric and adhered. Alternatively, the dispersion may be applied and adhered in a state of being dispersed in a liquid such as water do.

탄소 섬유 직물에 접착하는 수지로서는, 탄소 섬유 직물의 취급성을 향상시키고/거나 탄소 섬유 직물을 이용한 복합 재료의 역학 특성을 향상시키는 것이면 특별히 한정되지 않고, 열경화성 수지 및/또는 열가소성 수지를 적당히 선택하여 사용할 수 있다. 직물의 취급을 향상시키는 것만의 관점으로부터는, 에폭시, 불포화 폴리에스테르, 비닐에스테르, 페녹시, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리비닐포르말 및 폴리올레핀으로부터 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하고, 그 중에서도 특히 에폭시, 폴리아미드가 특히 바람직하다. 이러한 수지는 DSC(시차 주사 열량계)로 절건 상태로부터 20℃/분의 승온 속도로 측정되는 융점(Tm)(융점을 갖지 않는 것은 유리 전이점+50℃)이 150℃ 이하인 것이 바람직하다. 한편, 융점(Tm)은 탄소 섬유 직물을 통상 환경 하에서 취급하는 경우의 취급성의 면으로부터, 50℃ 이상인 것이 바람직하다.The resin to be adhered to the carbon fiber fabric is not particularly limited as long as it improves the handling properties of the carbon fiber fabric and / or improves the mechanical properties of the composite material using the carbon fiber fabric. A thermosetting resin and / or a thermoplastic resin may be suitably selected Can be used. From the standpoint of improving the handling of fabrics, it is preferably at least one selected from the group consisting of epoxy, unsaturated polyester, vinyl ester, phenoxy, polyamide, polyester, polyvinylformal and polyolefin, , And polyamide are particularly preferable. It is preferable that such a resin has a melting point (Tm) (glass transition point + 50 deg. C) measured at a temperature raising rate of 20 deg. C / min from the absolutely free state by DSC (differential scanning calorimetry) at 150 deg. On the other hand, the melting point (Tm) is preferably 50 ° C or more from the viewpoint of handleability in handling the carbon fiber fabric under normal circumstances.

이러한 수지를 접착시키는 방법으로서는, 탄소 섬유 직물과 열원을 접촉시켜 가열하여도 되고, 탄소 섬유 직물과 열원을 접촉시키지 않고 가열함으로써, 부착한 수지를 직물에 접착시켜도 된다. 예를 들면 1m/분 이상의 고속으로 탄소 섬유 직물을 제조하는 경우, 탄소 섬유 직물과 열원을 접촉시켜 가열하는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는, 열원과 접촉시켜 가열하는 방법과, 접촉시키지 않고 가열하는 방법을 병용하여 가열하는 것이 좋다. 본 발명에서는, 열전도성이 뛰어난 탄소 섬유를 이용하기 때문에, 상기 열원을 복수개로 연속해서 탄소섬유 직물의 제조 공정에 배치함으로써, 예를 들면 1m/분 이상의 고속으로도 수지를 효율적으로 접착시킬 수 있다. 이러한 열원으로서는, 접촉시키는 경우는 가열 롤이나 열판을 들 수 있다. 또한, 접촉시키지 않는 경우에는 원적외선이나 근적외선 등의 방사열 히터 등을 들 수 있다.As a method of adhering such a resin, the carbon fiber cloth may be heated in contact with a heat source, or the adhered resin may be adhered to the fabric by heating the carbon fiber cloth and the heat source without contacting them. For example, when a carbon fiber fabric is produced at a high speed of 1 m / min or more, it is preferable to heat the carbon fiber fabric and the heat source in contact with each other. More preferably, the method of heating by bringing into contact with a heat source and the method of heating without contacting are preferably used together. Since the present invention uses carbon fibers having excellent thermal conductivity, it is possible to efficiently bond the resin even at a high speed of 1 m / min or more, for example, by disposing a plurality of the heat sources successively in the manufacturing process of the carbon fiber fabric . Examples of such a heat source include a heating roll and a hot plate when brought into contact with each other. When not in contact, a radiation heat heater such as far-infrared rays or near-infrared rays can be used.

또한, 더한층 생산성을 높이기 위해서, 제직한 탄소 섬유 직물을 소정 길이(L1)로 일단 권취하고, 권취한 탄소섬유 직물을 소정 길이(L1)의 절반 이하인 제품 길이(L2)로 분할하여 재차 권취하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 얻어지는 탄소 섬유 직물은 주로 CFRP의 강화재로서 이용되기 때문에, 권취하지 않고 상자로 포장되면, 주름이나 굴곡이 발생하여 탄소 섬유 사조를 손상시키거나, 탄소 섬유 사조의 배열(진직성)을 어지럽히는 경우가 있다. 그 때문에, 권취된 양태를 제품 형태로 하는 것이 바람직하다.Further, in order to further increase the productivity, the woven carbon fiber fabric is wound once with a predetermined length L1, the wound carbon fiber fabric is divided into a product length L2 which is not more than half of the predetermined length L1, desirable. Since the carbon fiber fabric obtained in the present invention is mainly used as a reinforcement material of CFRP, if it is packed in a box without being wound, wrinkles or bending are generated, thereby damaging the carbon fiber yarns or disrupting the arrangement (straightness) . For this reason, it is preferable to make the rolled aspect into a product form.

한편, 권취하는 것을 전제로 하면, 본 발명에 의해 높은 생산 속도를 달성하여도 권취 길이가 짧으면, 직기를 빈번하게 정기(停機)시킬 필요가 있고, 본 발명의 효과가 효율적으로 발현되기 어렵다. 따라서, 전술한 바와 같이, 제품 길이(L2)의 2배 이상의 길이의 소정 길이(L1)를 연속해서 제직하고, 제품 코어와는 상이한 중간 코어(예를 들면, 지관, 철관 등)에 일단 권취하는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 직기의 정기 빈도를 최소한으로 억제하고, 한층 높은 생산 속도(직기의 회전수)를 달성할 수 있다. 일단 권취한 소정 길이(L1)의 탄소 섬유 직물은 별도 공정에서 소정 길이(L1)의 절반 이하인 제품 길이(L2)로 분할하여 재차 권취하는 것이 바람직하다.On the other hand, on the assumption that winding is carried out, even if a high production speed is attained by the present invention, if the winding length is short, it is necessary to frequently stop the loom, and the effect of the present invention can not be effectively exhibited. Therefore, as described above, the predetermined length L1 having a length twice or more of the length L2 of the product is continuously woven, and once wound on an intermediate core (for example, a core tube or a steel tube) different from the product core . By doing so, the periodic frequency of the loom can be minimized and a higher production speed (number of rotations of the loom) can be achieved. It is preferable that the carbon fiber cloth of the predetermined length L1 wound once is divided into the product length L2 which is not more than half of the predetermined length L1 in the separate process and is wound again.

소정 길이(L1)는 제품 길이(L2)의 3배 이상이 더 바람직하고, 나아가 5배 이상이 바람직하다. 또한, 다른 관점에서는, 소정 길이(L1)는 300m 이상이 바람직하고, 500m 이상이 더욱 바람직하고, 700m 이상이 더 바람직하다.The predetermined length L1 is more preferably at least three times the product length L2, and more preferably at least five times. From another viewpoint, the predetermined length L1 is preferably 300 m or more, more preferably 500 m or more, and more preferably 700 m or more.

본 발명에서는, 날실인 탄소 섬유 사조를 각 보빈으로부터 해서해서 가지런히 하여, 직접 직기에 안내하여 제직하는 것이 바람직하다. 일단, 각 보빈을 정경 또는 부분 정경하고 나서(비밍하고 나서) 시트상의 날실군을 가지런히 하여 직기에 안내하면, 특히, 섬도가 400∼6,000tex인 태섬도의 탄소 섬유 사조를 이용하는 경우, 각 탄소 섬유 사조에서의 두께 불균일이 발생하기 쉽고, 사조 간에 실 길이의 차가 생기는 경우가 많다. 이에 기인하여, 느슨해진 탄소 섬유 사조가 제직 중에 버르적거려서 그 배열(진직성)을 어지럽히는 경우가 있다. 또한, 얻어진 직물 자체에도 요철이 발생하여, 직물 품위가 떨어지는 경우가 있다. 상기 문제는, 정경 또는 부분 정경을 행하지 않고, 각 보빈으로부터 탄소 섬유 사조를 각각 가지런히 하여 직접 직기에 안내하여 제직함으로써 해소된다.In the present invention, it is preferable that the warp yarns are guided to the loom directly by arranging the warp yarns as the warp yarns from each bobbin. When the warp yarns are guided to the loom by arranging the warp groups on the sheet after the bobbins are regularly or partially sifted (after beading), in particular, when the yarns are of the fineness of 400 to 6,000 tex, Thickness irregularity in the fiber yarn is likely to occur, and there is often a difference in yarn length between yarns. Due to this, the loosened carbon fiber yarn may be distorted during the weaving process to disturb the arrangement (straightness). In addition, unevenness may be generated in the obtained fabric itself, and the quality of the fabric may be lowered. The above problem is solved by directing the carbon fiber yarns from the bobbins to the loom directly and without weaving the regular diameter or partial regular diameter.

전술한 것과 같이, 상기에서는 탄소섬유를 제조하는 방법에 대해 구체적으로 설명하였으나 이러한 방법을 강유전체층 제조방법에 적용할 수 있다.As described above, the method of manufacturing carbon fibers has been described in detail above, but such a method can be applied to the ferroelectric layer manufacturing method.

즉, PVDF의 상결정을 β상으로 결정하기 위해서는 PVDF를 β상으로 상전이가 일어나는 예컨대 60~70℃의 온도, 바람직하게는 대략 65℃의 온도, 또는 PVDF가 β상을 나타내는 온도에서 PVDF를 급속 냉각시키는 방법으로 PVDF를 β상으로 결정하게 되는데, 이러한 방법을 전술한 탄소섬유 제조방법에 적용하여 손쉽게 강유전체층을 제조할 수 있게 된다. 다만, 이러한 온도의 내용은 예시적인 것일 뿐 본 발명의 내용이 이에 한정되는 것은 아니다.That is, in order to determine the phase of PVDF to be in the? -Phase, the PVDF is rapidly heated at a temperature of, for example, 60 to 70 占 폚, preferably about 65 占 폚, And the PVDF is determined to be in the? -Phase by a cooling method. By applying this method to the carbon fiber manufacturing method described above, the ferroelectric layer can be easily manufactured. However, the contents of these temperatures are only exemplary, and the contents of the present invention are not limited thereto.

제 2 실시례SECOND EXAMPLE

본 발명이 제안하는 제 2 실시례는 FRP 제조방법을 이용한 강유전체층의 제조방법에 관한 것이다.The second embodiment proposed by the present invention relates to a method of manufacturing a ferroelectric layer using an FRP manufacturing method.

도 11은 본 발명의 제 2 실시례와 관련하여, RTM 성형 장치의 개략 종단면도이다.11 is a schematic longitudinal sectional view of an RTM molding apparatus according to a second embodiment of the present invention.

도 12는 도 11의 장치의 성형형 내를 상면측으로부터 본 개략 투시 평면도이다.Fig. 12 is a schematic perspective plan view of the mold of the apparatus of Fig. 11 viewed from the upper surface side. Fig.

도 13은 도 12의 A-A선에 따른 부분 확대 단면도이다.13 is a partially enlarged sectional view taken along the line A-A in Fig.

도 14는 도 12의 성형형 내에서의 주입 수지의 확대의 과정을 나타내는 개략 평면도이다.Fig. 14 is a schematic plan view showing a process of enlarging the injection resin in the mold of Fig. 12; Fig.

도 15는 비교를 위한 종래의 성형형 내에서의 주입 수지의 확대 상태의 일례를 나타내는 개략 평면도이다.15 is a schematic plan view showing an example of the expanded state of the injection resin in the conventional molding die for comparison.

도 16은 본 발명의 제2 실시례에 관한 방법을 실시하기 위해 이용하는 다른 RTM 성형 장치의 개략 종단면도이다.16 is a schematic longitudinal sectional view of another RTM molding apparatus used for carrying out the method according to the second embodiment of the present invention.

도 17은 도 16의 장치의 성형형 내를 상면측으로부터 본 개략 투시 평면도이다.Fig. 17 is a schematic perspective plan view of the mold of the apparatus of Fig. 16 viewed from the upper surface side. Fig.

도 18은 도 17의 A-A선에 따른 부분 확대 단면도이다.18 is a partially enlarged sectional view taken along the line A-A of Fig.

도 19는 도 17의 성형형 내에서의 주입 수지의 확대의 과정을 나타내는 개략 평면도이다.19 is a schematic plan view showing a process of enlarging the injection resin in the mold of Fig.

이하에서는, 설명의 편의를 위해, FRP 제조방법에 대해 도 11 내지 도 19를 참조하여 설명한다.Hereinafter, for convenience of explanation, the FRP manufacturing method will be described with reference to Figs. 11 to 19. Fig.

단, 하기에서 설명하는 FRP 제조방법은 본 발명에 따른 강유전체층 제조방법에 적용될 수 있다.However, the FRP manufacturing method described below can be applied to the ferroelectric layer manufacturing method according to the present invention.

도 11에서 RTM 성형 장치 (21)은, 캐비티 (22)를 형성하는 성형형 (23)으로서의 상형 (24)와 하형 (25)를 구비하고 있으며, 상형 (24)는 프레스 기구 (26)에 의해 형체결, 형개방되도록 되어 있다. 캐비티 (22) 내에는, 강화 섬유 기재의 적층체로 이루어지고, 예를 들면 미리 소정 형상으로 부형된 프리폼 (27)이 배치된다. 이 프리폼 (27)이 캐비티(22) 내에 배치된 상태에서 상형 (24)가 하형 (25)에 대하여 형체결되고, 수지 공급로 (28)로부터 FRP를 구성하기 위한 수지가 공급되고, 프리폼 (27)의 한면(2상면)에 대면하여 개구하는 복수의 수지 주입로로서의 수지 주입구(29)로부터 캐비티 (22) 내에 수지가 주입되어 프리폼 (27)을 구성하고 있는 강화 섬유 기재에 함침된다. 수지 주입구 (29)는, 예를 들면 핀상의 밸브체 (210)에 의해 개폐되고, 캐비티 (22)의 주위는 밀봉재 (212)로 밀봉되어 있다. 11, the RTM molding apparatus 21 is provided with a top mold 24 and a bottom mold 25 as a molding die 23 for forming the cavity 22 and the top mold 24 is supported by a press mechanism 26 So that it can be opened and closed. In the cavity 22, a preform 27 formed of a laminated body of a reinforcing fiber base material, for example, previously formed into a predetermined shape, is disposed. The upper mold 24 is engaged with the lower mold 25 in a state where the preform 27 is disposed in the cavity 22 and the resin for constructing the FRP is supplied from the resin supply path 28. The preform 27 The resin is injected into the cavity 22 from the resin injection ports 29 as a plurality of resin injection paths opened to face one surface (two upper surfaces) of the preform 27 and impregnated into the reinforcing fiber base material constituting the preform 27. The resin injection port 29 is opened and closed by, for example, a pin-shaped valve body 210, and the periphery of the cavity 22 is sealed with a sealing material 212.

성형형 (23)은, 예를 들면 가열 매체 유통로 (211)에 유통되는 가열 매체에 의해 가열, 냉각되며, 수지 주입시에는 가열되어 수지의 양호한 함침이 도모되고, 수지 함침 후에는 냉각(2자연 방냉도 가능)되어 주입, 함침된 수지가 경화되어, 소정의 FRP 성형품이 제작된다.The molding die 23 is heated and cooled, for example, by a heating medium flowing through the heating medium flow passage 211. When the resin is injected, the molding die 23 is heated to impregnate the resin well. After the resin impregnation, Natural freezing is also possible), and the infiltrated and impregnated resin is cured to produce a predetermined FRP molded article.

복수의 수지 주입구 (29)는, 평면적으로는 프리폼 (27)의 한면에 대하여, 예를 들면 도 12에 도시한 바와 같이 배치되어 있다. 프리폼 (27)은, 평면적으로 봐서 성형해야 할 제품의 외형 (221)보다도 크게 형성되어 있고, 이 프리폼 (27) 자체에, 프리폼 (27)의 내측(2제품 외형 (221)보다도 내측의 영역)으로부터 프리폼 (27)의 외주부를 향해 넓어지는 수지를 부분적으로 흐르기 어렵게 하는 고흐름 저항 영역 (222)가, 성형해야 할 제품의 외형 (221)에 대하여 제품 밖의 위치에서 프리폼 (27)의 외주부에 따라 연장되도록 형성되어 있다. 이 고흐름 저항 영역(222)는, 본 실시 양태에서는 도 13에 도시한 바와 같이, 제품 외형 (222)에 대하여 제품 밖의 위치에서 프리폼(27)의 외주부의 두께를 성형형 (23)(2상형 (24), 하형 (25))에 의해 축소시킴으로써 형성되어 있다. 단, 상술한 바와 같이, 고흐름 저항 영역을 성형해야 할 제품의 외형에 대하여 제품 밖의 위치에서 프리폼의 외주부에서의 강화 섬유 밀도를 미리 높여 둠으로써 형성할 수도 있다.The plurality of resin injection ports 29 are arranged, for example, on one side of the preform 27 in a plan view as shown in FIG. The preform 27 is formed so as to be larger than the outer shape 221 of the product to be molded in plan view and the inner side of the preform 27 (the inner side than the outer shape 221 of the two products) Flow resistance region 222 which makes it difficult to partially flow the resin spreading toward the outer peripheral portion of the preform 27 from the outer shape of the preform 27 at the position outside the product with respect to the outer shape 221 of the product to be molded Respectively. 13, the high flow resistance region 222 is formed so that the thickness of the outer circumferential portion of the preform 27 at the position outside the product with respect to the outer contour 222 of the product is made to be the molding die 23 (Lower mold 24, lower mold 25). However, as described above, it may be formed by increasing the density of reinforcing fibers at the outer peripheral portion of the preform at a position outside the product in advance of the outline of the product to be molded in the high flow resistance region.

도 12, 도 13에 도시한 바와 같이, 상기 고흐름 저항 영역 (222)의 외측에는, 상기 고흐름 저항 영역 (222)에 따라 연장되도록 성형형 (23)에 의해 적어도 고흐름 저항 영역 (222)를 통해 배출되어 온 에어를 흡인하는 에어 트랩영역 (223)이 형성되어 있다. 이 에어 트랩 영역 (223)에 대하여, 복수의 수지 주입구 (29) 중 어느 하나로부터 가장 떨어진 장소에, 예를 들면 거리 (224)만큼 떨어진 장소에 흡인로로서의 흡인구 (225)가 설치되어 있고, 상기 흡인구 (225)의 설치부 또는 그 근방에, 성형형 (23)에 의해 고흐름 저항 영역 (222)를 통해 수지가 배출되어 온경우 이 수지를 흐르기 어렵게 함과 함께 에어를 트랩하는 유로 축소부 (226)이 형성되어 있다(2도 13). 이 흡인구 (225)의 설치부 근방에는, 고흐름 저항 영역 (222)를 통해 수지가 배출되어 온 경우 이 수지를 검지하는 수지검지 센서 (227)이 설치되어 있는 것이 바람직하다. 흡인구 (225)로부터의 흡인은, 예를 들면 도 13에 도시한 바와 같이 핀상의 밸브체 (228)의 개폐 동작에 의해 제어 가능하다. A high flow resistance region 222 is formed on the outside of the high flow resistance region 222 by the forming die 23 so as to extend along the high flow resistance region 222, An air trap area 223 for sucking in the air that has been discharged through the air trap area 223 is formed. A suction port 225 as a suction path is provided in the air trap area 223 at a position which is distant from the one of the plurality of resin injection ports 29 by a distance 224, When the resin is discharged through the high flow resistance region 222 by the molding die 23 at or near the mounting portion of the suction port 225, it is difficult to flow the resin, A portion 226 is formed (Fig. 13, Fig. 13). It is preferable that a resin detection sensor 227 for detecting the resin when the resin is discharged through the high flow resistance region 222 is provided near the mounting portion of the suction port 225. The suction from the suction port 225 can be controlled by opening and closing operations of the valve body 228 on the pin, for example, as shown in Fig.

또한, 도시는 생략하지만, 복수의 수지 주입구 (29)를 각각 독립적으로 개폐 제어 가능한 수지 주입구에 구성하고, 각 수지 주입구 (29)로부터 주입된 수지의 흐름의 선단(2유동 선단)이 실질적으로 동시에 고흐름 저항 영역(222)에 도달하도록, 각 수지 주입구 (29)의 개방 타이밍을 제어하는 제어 수단을 설치해둘 수도 있다.Although not shown, a plurality of resin injection ports 29 may be formed in a resin injection port that can be independently controlled to be openable and closable, and the ends (two flow front ends) of the flow of resin injected from the respective resin injection ports 29 are substantially simultaneously It is also possible to provide a control means for controlling the opening timing of each resin injection port 29 so as to reach the high flow resistance region 222.

이와 같이 구성된 RTM 성형 장치 (21)을 이용하여 실시되는 본 발명에 관한 FRP의 제조 방법에서는, 각 수지 주입구 (29)로부터 주입된 수지의 흐름은, 예를 들면 도 14(2A) 내지 (2E)에 도시한 바와 같이 진행된다. 도 14(2A)에 도시한 바와 같이, 각 수지 주입구 (29)로부터의 수지 주입이 개시되면, 주입된 수지의 유동 선단 (231)의 형상은 원형 상태로 넓어진다. 이윽고, 각 유동 선단 (231)의 일부끼리가 합류하고, 도 14(2B)에 도시한 바와 같은 상태를 거쳐서, 도 14(2C)에 도시한 바와 같은 상태에 이른다. 프리폼 (27)의 외주부를 향해 넓어지려고 하는 수지 흐름의 유동 선단 (231) 부분이 고흐름 저항 영역 (222)에 도달하면, 그의 도달 부분에서 수지의 흐름 저항이 갑자기 커져, 유동 선단 (231)의 확대가 일단 억제된다. 이 억제 상태가 고흐름 저항 영역 (222)의 연장 방향으로 순차적으로 진행되고, 이윽고 도 14(2D)에 도시한 바와 같이, 적어도 제품 외경 (221) 내의 전체 영역에 걸쳐서, 나아가 고흐름 저항 영역 (222)의 대부분에 걸친 부분까지, 더 나아가서는 트랩 영역 (223)의 흡인구 (225) 근방 이외의 부분까지 걸쳐서 수지의 흐름이 진행된다. 흡인구 (225)의 근방 부위까지 유동 선단 (231)의 확대가 진행되면, 흡인구 (225)의 흡인은 정지하는 것이 바람직하다. 정지하여도, 그때까지의 흡인에 의한 부압이 잔존하고 있기 때문에, 도 14(2E)에 도시한 바와 같이 트랩 에어 압축부 (232)가 발생하고, 흡인구 (225)의 바로 옆 부분까지 충분히 수지가 널리 퍼진다.In the FRP manufacturing method according to the present invention, which is performed using the RTM molding apparatus 21 thus configured, the flow of the resin injected from each of the resin injection ports 29 is, for example, As shown in Fig. As shown in Fig. 14 (2A), when the injection of resin from each resin injection port 29 is started, the shape of the flow front end 231 of the injected resin widened to a circular shape. Finally, a part of each flow front end 231 joins together and reaches the state shown in Fig. 14 (2C) through the state shown in Fig. 14 (2B). When the portion of the flow front end 231 of the resin flow which is to be widened toward the outer peripheral portion of the preform 27 reaches the high flow resistance region 222, the flow resistance of the resin suddenly increases at the reaching portion thereof, The magnification is temporarily suppressed. As shown in Fig. 14 (2D), at least the entire region within the product outer diameter 221 is covered with the high flow resistance region 222 The flow of the resin extends to a portion extending over most of the trap region 223 and further to a portion other than the vicinity of the suction port 225 of the trap region 223. [ It is preferable that suction of the suction port 225 is stopped when the flow front end 231 is enlarged to the vicinity of the suction port 225. The trap air compression portion 232 is generated as shown in Fig. 14 (2E), and the trapped air compressed portion 232 is generated sufficiently to the right side portion of the suction port 225. As a result, Is widespread.

상기한 바와 같은 수지 흐름에 있어서의 유동 선단 (231)의 확대 과정에서는, 프리폼 (27)의 내측으로부터 프리폼(27)의 외주부를 향해 넓어져 가는 수지는, 적어도 성형해야 할 제품 영역의 범위의 전체에 걸쳐서 충분히 양호하게 충만되어 프리폼 (27)의 강화 섬유 기재 내에 함침되어 가고, 그의 수지 확대에 따라, 프리폼 (27)에 내재되어 있었던 에어가, 나아가서는 수지 중에 혼재되어 있었던 에어(2기포)조차도 순차적으로 제품의 범위 밖에 위치하고 있는 고흐름 저항 영역 (222)측으로, 나아가서는 에어 트랩 영역 (223)으로 압출되어 간다. 따라서, 성형해야 할 제품의 전체 영역에 걸쳐서 선택적으로 에어가 혼입되지 않고 주입 수지가 프리폼의 강화 섬유 기재에 양호하게 함침되고, RTM 다점 주입법에 의한 우수한 고속 함침성의 이점이 그대로 살려져 성형 사이클 타임의 단축이 달성되면서, 에어 트랩이 없는 바람직한 성형품을 얻는 것이 가능해진다. 소정의 성형 후, 제품 외형(221) 밖에 설치되어 있었던 고흐름 저항 영역 (222)는, 여기에 함침된 수지와 함께 필요에 따라 제거될 수 있다.The resin expanding from the inside of the preform 27 toward the outer periphery of the preform 27 is formed at least in the entire range of the product area to be molded So that the air contained in the preform 27 and even the air (two air bubbles) mixed in the resin can be prevented from entering the reinforcing fiber base material of the preform 27, Flow resistance region 222 located outside the range of the product, and further, it is extruded into the air trap region 223. Therefore, the injection resin is preferably impregnated into the reinforcing fiber base material of the preform without air being selectively mixed over the entire area of the product to be molded, and the advantages of excellent high-speed impregnation by the RTM multi- As the shortening is achieved, it becomes possible to obtain a desired molded article free of air trap. After the predetermined molding, the high flow resistance region 222 provided outside the outer shape 221 of the product can be removed together with the resin impregnated therewith if necessary.

도 15에, 비교를 위해 종래의 RTM 성형에서의 프리폼 (241)에 대한 수지 주입구 (242)로부터 주입된 수지의 유동선단 (243)의 확대의 예를 도시한다. 제품 영역 내여도 수지가 널리 퍼지기 어려운 개소에는 에어 트랩 영역(244)가 발생하거나, 화살표로 나타낸 바와 같은 바람직하지 않은 에어의 흐름이 발생하여, 성형 제품 중에 에어가 트랩되기 쉬워진다.Fig. 15 shows an example of enlargement of the flow front end 243 of the resin injected from the resin injection port 242 for the preform 241 in the conventional RTM molding for comparison. An air trap region 244 is generated in a portion where the resin is hardly spread even in the product region, and an undesirable flow of air as indicated by an arrow is generated, so that air tends to be trapped in the molded product.

도 16은, 본 발명의 제2 형태에 관한 방법의 실시에 이용하는 RTM 성형 장치의 일례를 나타내고 있다. 도 16에있어서, RTM 성형 장치 (2101)은 캐비티 (2102)를 형성하는 성형형 (2103)으로서의 상형 (2104)와 하형 (2105)를 구비하고 있고, 상형 (2104)는 프레스 기구 (2106)에 의해 형체결, 형개방되도록 되어 있다. 캐비티 (2102) 내에는 강화 섬유 기재로 이루어지고, 예를 들면 강화 섬유 기재의 적층체로 이루어지고, 예를 들면 미리 소정 형상으로 부형된 프리폼 (2107)이 배치된다. 이 프리폼 (2107)이 캐비티 (2102) 내에 배치된 상태에서 상형 (2104)가 하형 (2105)에 대하여 형체결되고, 프리폼 (2107)의 주위에 설치된 러너 (2108)로부터 프리폼 (2107)을 향해 FRP를 구성하기 위한 수지가 주입되고, 캐비티 (2102)에 대하여 흡인로로서의 흡인구 (2109)가 설치되어, 흡인을 통해 프리폼 (2107)을 구성하고 있는 강화 섬유 기재에 주입 수지가 함침된다. 러너 (2108)로의 수지의 공급은, 상기 러너 (2108)의 적당한 부위에 개구된 수지 주입구 (2110)(도 17에 도시)을 통해 행해진다. 흡인구 (2109)는, 예를 들면 핀상의 밸브체 (2111)에 의해 개폐되고, 캐비티 (2102)에 대하여 러너 (2108)의 주위는 밀봉재 (2112)로 밀봉되어 있다. 성형형 (2103)은, 예를 들면 가열 매체 유통로 (2113)에 유통되는 가열 매체에 의해 가열, 냉각되며, 수지 주입시에는 가열되어 수지의 양호한 함침이 도모되고, 수지 함침 후에는 냉각(자연 방냉도 가능)되어 주입, 함침된 수지가 경화되어, 소정의 FRP 성형품이 제작된다.16 shows an example of an RTM molding apparatus used for carrying out the method according to the second embodiment of the present invention. 16, the RTM molding apparatus 2101 includes a top mold 2104 and a bottom mold 2105 as a molding die 2103 forming a cavity 2102. The top mold 2104 is provided with a press mechanism 2106 So that the mold is opened and closed. The cavity 2102 is made of a reinforcing fiber base material, and is made of, for example, a laminate of a reinforcing fiber base material. For example, a preform 2107 previously shaped into a predetermined shape is disposed. The upper mold 2104 is clamped with respect to the lower mold 2105 while the preform 2107 is disposed in the cavity 2102 and the FRP 2107 is moved from the runner 2108 provided around the preform 2107 toward the preform 2107. [ And a suction port 2109 as a suction path is provided in the cavity 2102 so that the injection resin is impregnated into the reinforcing fiber base material constituting the preform 2107 through suction. The supply of the resin to the runner 2108 is performed through a resin injection port 2110 (shown in Fig. 17) opened at a suitable portion of the runner 2108. [ The suction port 2109 is opened and closed by a valve body 2111 on the pin and the periphery of the runner 2108 with respect to the cavity 2102 is sealed with a sealant 2112. The molding die 2103 is heated and cooled, for example, by a heating medium circulated in the heating medium circulation path 2113, and is heated when the resin is injected to achieve good impregnation of the resin. After resin impregnation, Cooling can be also performed), and the injected and impregnated resin is cured to produce a predetermined FRP molded article.

예를 들면 도 17에 평면적인 배치를 나타내지만, 상기 흡인구 (2109)는 프리폼 (2107)의 중앙부에 배치되고, 프리폼 (2107) 자체의 흡인구 (2109)의 주위에 대응하는 부분이 상기 부분의 주위로부터 상기 부분을 향해 유동하는 수지를 상기 부분에서는 흐르기 어렵게 하는 고흐름 저항 영역 (2121)에 형성되어 있다. 이 고흐름 저항 영역(2121)은 성형해야 할 제품에 대하여 제품 밖이 되는 위치, 또는 성형해야 할 제품에서 외관의 의장성을 요구하지 않는 위치에 형성되어 있고, 본 실시 양태에서는 도 18에 도시한 바와 같이, 제품 영역 내에서의 프리폼(2107)의 두께를 성형형 (2103)(2상형 (2104), 하형 (2105))에 의해 고흐름 저항 영역 (2121)에서 부분적으로 축소시킴으로써 형성되어 있다. 단, 상술한 바와 같이, 고흐름 저항 영역을 상기 고흐름 저항 영역에서의 프리폼에 있어서의 강화 섬유 밀도를 미리 높여 둠으로써 형성할 수도 있다.17, the suction port 2109 is disposed at a central portion of the preform 2107, and a portion corresponding to the periphery of the suction port 2109 of the preform 2107 itself is located at the portion Flow resistance region 2121 which makes it difficult for the resin flowing in the portion to flow from the periphery of the high flow resistance region 2121 to the portion. The high flow resistance region 2121 is formed at a position outside the product to be molded or at a position not requiring the appearance design of the product to be molded. In this embodiment, The thickness of the preform 2107 in the product region is formed by partially reducing the thickness of the high flow resistance region 2121 by the mold 2103 (the two-phase mold 2104 and the lower mold 2105). However, as described above, the high flow resistance region may be formed by increasing the density of the reinforcing fibers in the preform in the high flow resistance region in advance.

본 실시 양태에서는, 프리폼 외주부 (2122) 내에 성형해야 할 제품의 외형 (2123)이 설정되어 있고, 프리폼 (2107)의 주위에 프리폼 외주부 (2122)에 따라 전체 둘레에 걸쳐서 연장되도록 상기 러너 (2108)이 설치되어 있다.The outer shape 2123 of the product to be molded is set in the preform outer circumferential portion 2122 and the runner 2108 is formed around the preform 2107 so as to extend over the entire circumference along the preform outer circumferential portion 2122. [ Is installed.

러너 (2108)에 대해서는, 상술한 바와 같이 상기 러너 (2108)의 적당한 부위에 개구된 수지 주입구 (2110)으로부터수지가 공급된다. 또한, 고흐름 저항 영역 (2121)에서의 흡인구 (2109)의 설치부 근방에는, 고흐름 저항 영역(2121) 내에 유입된 수지를 검지하는 수지 검지 센서 (2124)가 설치되어 있다.As for the runner 2108, the resin is supplied from the resin injection port 2110 which is opened at a suitable portion of the runner 2108 as described above. A resin detection sensor 2124 for detecting the resin flowing into the high flow resistance region 2121 is provided near the mounting portion of the suction port 2109 in the high flow resistance region 2121.

이와 같이 구성된 RTM 성형 장치 (2101)을 이용하여 실시되는 본 발명에 관한 FRP의 제조 방법에서는, 각 수지 주입구 (2110)으로부터 러너 (2108) 내에 공급된 수지는, 러너 (2108) 내를 유동하면서 러너 (2108)로부터 프리폼(2107)을 향해 프리폼 (2107)의 주위로부터 주입된다. 이 주입 수지의 흐름은, 예를 들면 도 19(2A) 내지 (2D)에 도시한 바와 같이 진행된다. 도 19(2A)에 도시한 바와 같이, 러너 (2108)로부터 프리폼 (2107)을 향해 프리폼 (2107)의 주위로부터 주입이 개시되면, 주입된 수지의 흐름의 선단부를 나타내는 유동 선단 (2131)의 형상은, 프리폼외주부 (2122)로부터 프리폼 (2107)의 내측을 향해 넓어져 간다. 이 유동 선단 (2131)의 내측 영역은 수지 미함침 영역 (2132)를 나타내고 있지만, 유동 선단 (2131)의 진행에 따라, 도 19(2B)에 도시한 바와 같이 미함침 영역(2132)가 부정형으로 서서히 좁혀져 간다. 이윽고, 유동 선단 (2131)의 일부가 고흐름 저항 영역 (2121)에 도달하 고, 이 도달 부분에서 수지의 흐름 저항이 갑자기 커져, 유동 선단 (2131)의 확대가 일단 억제된다. 고흐름 저항 영역 (2121)에 도달하지 않은 유동 선단 (2131) 부분이 순차적으로 고흐름 저항 영역 (2121)에 도달하고, 이윽고 도 19(2C)에 도시한 바와 같이 유동 선단 (2131)의 전체 부분이 고흐름 저항 영역 (2121)에 도달하여, 미함침 영역 (2132)는 고흐름 저항 영역 (2121)의 범위 내에 들어가게 된다. 또한, 수지 검지 센서 (2124)에 의해 흡인구(2109)의 근방에 수지가 도달한 것이 검지되면, 상술한 밸브체 (2111)에 의해 흡인구 (2109)가 폐지되고, 흡인에 따른 수지의 주입, 함침이 정지된다. 흡인을 정지하여도, 그때까지의 흡인에 의한 부압이 잔존하고 있기 때문에, 수지의 흡인구 (2109)를 항한 흐름은 진행되고, 도 19(2D)에 도시한 바와 같이 에어 트랩에 따른 공극 영역(2133)은 실질적으로 흡인구 (2109)의 범위 내까지 축소된다. 이 공극 영역 (2133) 및 상기 고흐름 저항 영역(2121)을 포함하는 영역은, 예를 들면 제품 외영역 (2134)가 되기 때문에 성형 후에 제거되거나, 또는 외관 의장적으로 문제가 되지 않는 경우에는 그대로 남겨질 수 있다.In the method of manufacturing an FRP according to the present invention, which is performed using the RTM molding apparatus 2101 thus configured, the resin supplied from each resin injection port 2110 into the runner 2108 flows through the runner 2108, Is injected from the periphery of the preform 2107 toward the preform 2107 from the periphery of the preform 2107. The flow of the injection resin proceeds, for example, as shown in Figs. 19 (2A) to (2D). 19 (2A), when injection is started from the periphery of the preform 2107 toward the preform 2107 from the runner 2108, the shape of the flow front end 2131 indicating the front end of the flow of injected resin Is expanded from the preform outer peripheral portion 2122 toward the inside of the preform 2107. Impregnated region 2132 is irregularly shaped as shown in Fig. 19 (2B) as the flow front end 2131 proceeds, It gradually narrows down. Finally, a part of the flow front end 2131 reaches the high flow resistance region 2121, and the flow resistance of the resin suddenly increases at the reaching end, so that the expansion of the flow front end 2131 is temporarily suppressed. The portion of the flow front end 2131 that does not reach the high flow resistance region 2121 sequentially reaches the high flow resistance region 2121 and the flow front end portion 2131 reaches the entire flow front end portion 2131 as shown in Figure 19 (2C) Flows into the high flow resistance region 2121, and the non-impregnated region 2132 falls within the range of the high flow resistance region 2121. When it is detected by the resin detection sensor 2124 that the resin reaches the vicinity of the suction port 2109, the suction port 2109 is closed by the valve body 2111 described above, , The impregnation is stopped. 19 (2D), the flow of the resin against the suction port 2109 progresses. As a result, even if the suction is stopped, 2133 are substantially reduced to within the range of the suction port 2109. The region including the void region 2133 and the high flow resistance region 2121 may be removed after molding because it becomes, for example, the product outside region 2134, or, in the case where there is no problem in appearance, Can be left.

상기한 바와 같이 의도적으로 수지 흐름이 제어된 유동 선단 (2131)의 확대 과정에서는, 프리폼 (2107)의 외주부로부터 프리폼 (2107)의 내측을 향해 넓어져 가는 수지는, 성형해야 할 제품의 영역의 범위 내, 또는 외관상 원하는 표면 품위가 요구되는 영역의 범위 내의 전체에 걸쳐서 에어가 트랩되지 않고 충분히 양호하게 충만되어 프리폼 (2107)의 강화 섬유 기재 내에 함침되어 가고, 그의 수지 확대에 따라, 프리폼 (2107)에 내재하고 있었던 에어가, 나아가서는 수지 중에 혼재되어 있었던 에어(2기포)조차도 순차적으로 상기 영역의 범위 밖에 위치하고 있는 고흐름 저항 영역 (2121)측으로, 나아가서는 흡인구 (2109)의 설치부로 압출되어 간다. 따라서, 목표로 하는 제품 영역의 전체에 걸쳐서 선택적으로 에어가 혼입되지 않고 주입 수지가 프리폼의 강화 섬유 기재에 양호하게 함침된, 에어 트랩이 없는 바람직한 성형 상태를 달성하는 것이 가능해진다.In the process of enlarging the flow front end 2131 in which the resin flow is intentionally controlled as described above, the resin spreading from the outer peripheral portion of the preform 2107 toward the inside of the preform 2107 is expanded in the range of the area of the product to be molded Air is sufficiently trapped without being trapped over the entirety of the area within the area where the desired surface quality is required, and is impregnated into the reinforcing fiber base material of the preform 2107. In accordance with the expansion of the preform 2107, Even air (two air bubbles) mixed in the resin is extruded to the side of the high flow resistance region 2121 which is located outside the range of the region, and further to the installation portion of the suction port 2109 Goes. Thus, it becomes possible to achieve a desired molding state without air trap, in which air is not selectively mixed over the entire target product area, and the injection resin is preferably impregnated into the reinforcing fiber base material of the preform.

전술한 것과 같이, 상기에서는 FRP를 제조하는 방법에 대해 구체적으로 설명하였으나 이러한 방법을 강유전체층 제조방법에 적용할 수 있다.As described above, the method of manufacturing FRP has been described in detail above, but such a method can be applied to a method of manufacturing a ferroelectric layer.

즉, PVDF의 상결정을 β상으로 결정하기 위해서는 PVDF를 β상으로 상전이가 일어나는 예컨대 60~70℃의 온도, 바람직하게는 대략 65℃의 온도, 또는 PVDF가 β상을 나타내는 온도에서 PVDF를 급속 냉각시키는 방법으로 PVDF를 β상으로 결정하게 되는데, 이러한 방법을 전술한 FRP 제조방법에 적용하여 손쉽게 강유전체층을 제조할 수 있게 된다. 다만, 이러한 온도의 내용은 예시적인 것일 뿐 본 발명의 내용이 이에 한정되는 것은 아니다.That is, in order to determine the phase of PVDF to be in the? -Phase, the PVDF is rapidly heated at a temperature of, for example, 60 to 70 占 폚, preferably about 65 占 폚, And the PVDF is determined to be in the? -Phase by a cooling method. By applying this method to the above-mentioned FRP manufacturing method, the ferroelectric layer can be easily manufactured. However, the contents of these temperatures are only exemplary, and the contents of the present invention are not limited thereto.

제 3 Third 실시례Example

본 발명이 제안하는 제 3 실시례는 그라파이트 섬유 제조방법을 이용한 강유전체층의 제조방법에 관한 것이다.The third embodiment proposed by the present invention relates to a method of manufacturing a ferroelectric layer using a graphite fiber production method.

도 20은 본 발명의 제 3 실시례에 따른 용기의 일례를 나타내는 개략도이다.20 is a schematic view showing an example of a container according to the third embodiment of the present invention.

도 21은 본 발명의 제 3 실시례에 따른 용기와 원료 필름의 배치를 나타내는 개략도이다.21 is a schematic view showing the arrangement of the container and the raw film according to the third embodiment of the present invention.

도 22는 본 발명의 제 3 실시례에 따른 용기와 원료 필름의 다른 배치예를 나타내는 개략도이다.22 is a schematic view showing another arrangement example of the container and the raw film according to the third embodiment of the present invention.

도 23은 본 발명의 제 3 실시례에 따른 외통을 나타내는 개략도이다.23 is a schematic view showing an outer cylinder according to a third embodiment of the present invention.

도 24는 본 발명의 제 3 실시례에 따른 용기를 나타내는 개략도이다.24 is a schematic view showing a container according to a third embodiment of the present invention.

도 25는 본 발명의 제 3 실시례에 따른 용기와 원료 필름의 또 다른 일례를 나타내는 개략도이다.25 is a schematic view showing still another example of the container and the raw film according to the third embodiment of the present invention.

도 26은 본 발명의 제 3 실시례에 따른 a와 b의 관계를 나타내는 개략도이다.26 is a schematic view showing the relationship between a and b according to the third embodiment of the present invention.

도 27은 본 발명의 제 3 실시례에 따른 탄소질 필름의 제조 방법을 나타내는 개략도이다.27 is a schematic view showing a method for producing a carbonaceous film according to the third embodiment of the present invention.

도 28은 본 발명의 제 3 실시례에 따른 승온 과정에서의 필름의 신장과 탄화 수축을 설명하기 위한 개략도이다.28 is a schematic view for explaining stretching and carbonization and shrinkage of the film in the temperature raising process according to the third embodiment of the present invention.

도 29는 본 발명의 제 3 실시례에 따른탄소질필름의물결침을나타내는개략도의일례를도시한것이다.Fig. 29 shows an example of a schematic view showing the rippling of the carbonaceous film according to the third embodiment of the present invention.

도 30은 본 발명의 제 3 실시례에 따른 필름의 외주단부의 속박 수단인 외주면을 부분적으로 둘러싸는 하나 또는 복수의 링상부재를 나타내는 개략도이다.30 is a schematic view showing one or a plurality of ring-shaped members partially surrounding an outer circumferential surface, which is a constraining means at the outer peripheral end of the film according to the third embodiment of the present invention.

도 31은 본 발명의 제 3 실시례에 따른 필름의 외주단부의 속박 수단인 필름의 외주면을 따라 권심에 평행하게 늘어놓은 복수의 봉상 부재를 나타내는 개략도이다.Fig. 31 is a schematic view showing a plurality of bar-like members arranged parallel to the winding core along the outer circumferential surface of the film, which is the constraining means at the outer peripheral end of the film according to the third embodiment of the present invention.

이하에서는, 설명의 편의를 위해, 그라파이트 섬유 제조방법에 대해 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, for convenience of explanation, a graphite fiber production method will be described with reference to the drawings.

단, 하기에서 설명하는 그라파이트 섬유 제조방법은 본 발명에 따른 강유전체층 제조방법에 적용될 수 있다.However, the graphite fiber production method described below can be applied to the ferroelectric layer production method according to the present invention.

본 발명에서 사용할 수 있는 고분자 필름은, 특히 한정은 되지 않지만, 폴리이미드(PI), 폴리아미드(PA), 폴리옥사디아졸(POD), 폴리벤조옥사졸(PBO), 폴리벤조비스옥사졸(PBBO), 폴리티아졸(PT), 폴리벤조티아졸(PBT), 폴리벤조비스티아졸(PBBT), 폴리파라페닐렌비닐렌(PPV), 폴리벤조이미다졸(PBI), 폴리벤조비스이미다졸(PBBI)을 들 수 있고, 이들 중에서 선택되는 적어도 210종을 포함하는 내열 방향족성 고분자 필름인 것이, 최종적으로 얻어지는 그라파이트의 열전도성이 커지므로 바람직하다. 이들 필름은, 공지의 제조 방법으로 제조하면 좋다. The polymer film that can be used in the present invention is not particularly limited, but may be polyimide (PI), polyamide (PA), polyoxadiazole (POD), polybenzoxazole (PBO), polybenzobisoxazole (PBBO), polythiazole (PT), polybenzothiazole (PBT), polybenzobisthiazole (PBBT), polyparaphenylenevinylene (PPV), polybenzimidazole (PBI), polybenzobisimidazole PBBI), and a heat-resistant aromatic polymer film containing at least 210 species selected from the above is preferable because the thermally conductive property of the finally obtained graphite increases. These films may be produced by a known production method.

이 중에서도 폴리이미드는, 원료 모노머를 각종 선택함으로써 다양한 구조 및 특성을 갖는 것을 얻을 수 있기 때문에 바람직하다. Among these, polyimide is preferred because various types of raw materials monomers can be selected to have various structures and properties.

또한, 폴리이미드 필름은, 다른 유기 재료를 원료로 하는 고분자 필름보다도 필름의 탄화, 흑연화가 진행되기 쉽기 때문에, 결정성, 열전도성이 우수한 그라파이트가 되기 쉽다.Further, the polyimide film tends to become graphite excellent in crystallinity and thermal conductivity, because carbonization and graphitization of the film tend to proceed more than polymer films made of other organic materials.

폴리이미드 필름을 불활성 가스 하 1000℃까지 처리하면, 500℃ 부근에서 서서히 분해가 시작되고, 필름의 수축은, 분해 가스가 발생하는 500∼700℃의 사이에서 대부분이 진행되어, 700℃ 이후에서는 거의 필름의 수축은 일어나지 않는다. 일산화탄소나 이산화탄소, 질소나 암모니아 등의 저분자 기체나 벤젠, 아닐린이나 페놀, 벤조니트릴 등의 저분자 유기물이 분해 가스로서 관측된다. 900℃ 부근이 되면 이들 분해 가스의 발생은 거의 수속되어, 최종적으로 1000℃까지 처리한 후는 6할 정도로 중량이 감소한 탄소질 필름이 얻어진다. 상기 성분 외에도 동정 곤란한 저분자량 물질이 다수 관측되며, 이들 유기물 성분은 탄화 처리 후에 불휘발성의 타르 성분으로서 회수된다.When the polyimide film is treated to 1000 deg. C under an inert gas, decomposition starts slowly at about 500 deg. C, and most shrinkage of the film occurs at 500 deg. C to 700 deg. C at which cracking gas is generated. Shrinkage of the film does not occur. Low-molecular organic gases such as carbon monoxide, carbon dioxide, nitrogen and ammonia, and low-molecular organic substances such as benzene, aniline, phenol and benzonitrile are observed as decomposition gases. When the temperature is around 900 DEG C, generation of these decomposition gases is almost completed, and after the treatment is finally carried out up to 1000 DEG C, a carbonaceous film having a weight reduced by about 60% is obtained. In addition to the above components, many low-molecular-weight substances that are difficult to identify are observed, and these organic components are recovered as nonvolatile tar components after the carbonization treatment.

이 타르 성분은 필름으로부터 분해 가스로서 발생한 직후에는 가스상, 또는 미세한 연무상으로서 존재하고 있다. 필름과 필름이 밀착하여 있는 경우, 즉 원료 필름이 권심에 감겨져 있는 상태에서는 필름간에 가스가 체류해 버릴 우려가 있다. 필름간에서 체류한 가스 성분은 응집을 일으켜 타르가 되고, 이 타르가 접착제와 같이 작용하여 승온과 함께 그대로 고화해 융착이 발생한다. 가스분의 응집을 억제하기 위해서는, 감압 분위기에서의 탄화 처리를 행하면 좋다. 감압 하에서 탄화 처리를 행함으로써, 분해 가스의 응집을 막아 융착의 발생을 대폭 억제할 수 있다. 그 억제 효과는 감압도가 클수록 높다. 예를 들면 폭이 넓은 폴리이미드 필름을 흑연판에 끼워 탄화 처리를 행할 경우에는, 폭이 좁은 폴리이미드 필름에 비해 가스가 빠지는 행정이 길어지기 때문에 보다 융착이 발생하기 쉬워지는 것이 예측된다. 이러한 경우에 있어서도, 감압도를 더욱 높여 탄화 처리를 행함으로써 융착의 발생을 억제할 수 있다. 한편, 열확산 능력이 높은 그라파이트 필름을 얻기 위해서는, 흑연화 공정에 있어서, 그라파이트를 층상으로 배향시킬 필요가 있다. 이러한 그라파이트층이 갖추어진 양질의 그라파이트 필름을 얻으려면, 흑연화 공정의 전 공정인 탄화 공정에 있어서, 탄화 처리를 부드럽게 진행시키고, 탄화 처리 후의 시점에서 어느 정도 탄소 평면을 발달 및 배향시키는 것이 바람직하다. This tar component exists as a gaseous phase or a fine combustion phase immediately after being generated as decomposition gas from the film. When the film and the film are in close contact with each other, that is, when the raw film is wound around the core, gas may remain between the films. The gas component staying in the film is agglomerated to become tar, and this tar acts like an adhesive, and solidifies and fuses together with the temperature rise. Carbonation treatment in a reduced-pressure atmosphere may be carried out in order to suppress aggregation of gas components. By carrying out the carbonization treatment under a reduced pressure, aggregation of the decomposition gas can be prevented and occurrence of fusion bonding can be greatly suppressed. The inhibition effect is higher when the decompression degree is larger. For example, when a wide polyimide film is sandwiched between a graphite plate and a carbonization treatment, it is predicted that fusion is more likely to occur because the gas is longer than the narrower polyimide film. Even in such a case, the occurrence of fusion can be suppressed by carrying out the carbonization treatment by further increasing the degree of vacuum. On the other hand, in order to obtain a graphite film having a high thermal diffusivity, it is necessary to orient the graphite in layers in the graphitization step. In order to obtain a high-quality graphite film equipped with such a graphite layer, it is preferable that the carbonization process proceeds smoothly in the carbonization process, which is the entire process of the graphitization process, and the carbon plane is developed and oriented to some extent at the time after the carbonization process .

따라서, 감압도를 올려가면, 필름 내부로부터 보다 많이 가스가 발생하지만, 과도하게 감압도를 올리면, 탄소의 평면 구조가 일부 파괴된 탄소질 필름이 얻어지기 쉬워, 감압도를 어느 정도로 제어하는 것이 효과적이다.Therefore, when the decompression degree is increased, more gas is generated from the inside of the film. However, when the decompression degree is excessively increased, a carbonaceous film in which the planar structure of carbon is partially broken is easily obtained, and it is effective to control the decompression degree to some extent to be.

본 발명에 있어서의 감압의 범위는, -0.01kPa 이상이면 상관없지만, 바람직하게는 -0.01kPa 이상 -0.08MPa 이하, 보다 바람직하게는 -0.1kPa 이상 -0.06MPa 이하, 더욱 바람직하게는 -0.5kPa 이상 -0.04MPa 이하이다.The range of reduced pressure in the present invention is not particularly limited as long as it is -0.01 kPa or more, but is preferably -0.01 kPa or more to -0.08 MPa or less, more preferably -0.1 kPa or more to -0.06 MPa or less, -0.04 MPa or less.

감압도가 -0.01kPa 이상이면 융착 억제 효과가 충분히 발휘되고, -0.08MP 이하이면 양호한 열확산율의 그라파이트 필름을 얻을 수 있다. 여기에서 「감압이 -0.01kPa」이란, 가열 장치 내의 기체의 압력이 가열 장치 외의 기체의 압력(통상은 대기압이라고 생각됨)보다도 0.01kPa 낮은 것을 말한다. 마찬가지로 「감압이 -0.08MPa」은, 가열 장치 내의 기체의 압력이 가열 장치 외의 기체의 압력보다도 0.08MPa 낮은 것을 의미한다.When the decompression degree is -0.01 kPa or more, the fusion-inhibition effect is sufficiently exhibited, and when it is -0.08 MP or less, a graphite film having a good thermal diffusivity can be obtained. Here, "reduced pressure of -0.01 kPa" means that the pressure of the gas in the heating apparatus is 0.01 kPa lower than the pressure of the gas other than the heating apparatus (usually considered to be the atmospheric pressure). Similarly, the "reduced pressure of -0.08 MPa" means that the pressure of the gas in the heating device is lower than the pressure of the gas other than the heating device by 0.08 MPa.

또한, 감압은 탄화 공정의 전 온도 범위에서 행하여도 상관없지만, 감압을 행하는 온도 범위의 하한은 바람직하게는 400℃, 보다 바람직하게는 500℃이며, 감압을 행하는 온도 범위의 상한은 바람직하게는 800℃, 보다 바람직하게는 700℃이다. 탄화 열분해하는 온도 영역 또는 500℃∼700℃에서 행해지고 있는 것이 특히 바람직하다. 다만, 이러한 온도의 내용은 예시적인 것일 뿐 본 발명의 내용이 이에 한정되는 것은 아니다. 분해 가스가 많이 발생하는 온도 영역에 있어서 감압을 행함으로써, 필름간에서의 분해 가스의 체류를 효과적으로 막을 수 있어, 결과적으로 융착을 억제할 수 있다. 또한, 탄화가 진행되면 유리상의 깨지기 쉬운상태로 되기 때문에, 이 깨지기 쉬운 상태에 어떠한 힘이 가해지면 갈라지기 쉽다. 그래서, 탄화 열분해가 진행되고 나서의 온도 영역에서는, 상압이나 작은 감압도로 부드럽게 열처리함으로써, 보다 갈라짐이 적은 필름을 얻을 수 있다. 또한, 열처리 도중에 상압 또는 가압 상태로부터 감압으로 전환하면, 필름간에 체류하고 있던 가스는, 감압에 의해 계 외로 끌어당겨짐과 동시에, 로 내를 채우고 있던 기체에 의해 압출된다. The lower limit of the temperature range for depressurizing is preferably 400 DEG C, more preferably 500 DEG C, and the upper limit of the temperature range for depressurizing is preferably 800 DEG C Deg.] C, and more preferably 700 [deg.] C. It is particularly preferable that the heat treatment is performed in a temperature region where carbonization thermal decomposition occurs or at 500 ° C to 700 ° C. However, the contents of these temperatures are only exemplary, and the contents of the present invention are not limited thereto. By performing depressurization in a temperature region where a large amount of decomposition gas is generated, it is possible to effectively prevent the decomposition gas from staying between the films, and as a result, fusion can be suppressed. Further, as the carbonization progresses, the glass is in a fragile state. Therefore, when a certain force is applied to the fragile state, it tends to crack. Thus, in the temperature range after the progress of the carbonization thermal decomposition, a film with less cracking can be obtained by gentle heat treatment at normal pressure or a small decompression pressure. Further, when the pressure is changed from the atmospheric pressure or the pressurized state to the reduced pressure during the heat treatment, the gas staying between the films is pulled out of the system by the reduced pressure and is extruded by the gas filling the inside of the furnace.

그 때문에, 탄화 열분해에 의해 가스가 많이 나오는 온도 영역에서 감압으로 전환함으로써, 보다 효과적으로 융착을 방지할 수 있다.Therefore, by switching to a reduced pressure in a temperature region where a large amount of gas is generated by carbonization thermal decomposition, fusion bonding can be prevented more effectively.

권심에의 권수가 증가하면 필름끼리의 밀착성이 높아져 탄화 처리시에 융착이 일어나기 쉬워진다. 특히 권심에 가까운 부분은 외측 부분에 비해 보다 힘이 걸리기 때문에 융착이 일어나기 쉽다. 어느 정도의 길이 이상의 폴리이미드 필름을 처리할 경우, 융착이 일어나기 쉬워진다. 이와 같은 경우는, 감압 하에서 처리를 행함과 동시에 불활성 가스를 도입하면 보다 효과적으로 융착을 방지하는 것이 가능해진다. 소성부의 한쪽으로부터 불활성가스를 도입하고, 다른 한쪽으로부터 배기를 동시에 행함으로써 소성부에 불활성 가스의 유로가 발생하여, 필름간에 체류하는 분해 가스를 더욱 빠르게 계 외로 제거할 수 있다. 이때, 불활성 가스의 유량(3V1(단위: L/s))과 배기량(V2(단위 : L/s))을 조정하여, 로 내부를 적당한 감압 상태로 유지하는 것이 중요하다. 도입하는 불활성 가스의 양은 많을수록 효과가 높지만, 불활성 가스의 사용이 많아지면 비용이 높아져 버리기 때문에 바람직하지 않다. 처리물의 체적을 V로 했을 경우, 처리물의 체적과 필요한 불활성 가스의 양은 비례 관계로 나타낼 수 있다. 여기에서 말하는 처리물의 체적(V)이란, 처리하는 폴리이미드 필름, 폴리이미드 필름의 용기 등, 가열 장치 내에 배치하여 가열하는 모든 부재의 총 체적을 나타낸다. 처리물의 체적(V)을 불활성 가스의 유량(V1)으로 나눈 값(V/V1)의 값(단위: s)이 바람직하게는 0.01 이상 1000 이하, 보다 바람직하게는 0.1 이상 100이하, 더욱 바람직하게는 1 이상 10 이하이다. V/V1의 값이 0.01 미만인 경우는, 도입하는 불활성 가스의 양이 처리물에 대해 너무 많기 때문에 좋지 않다. 또한, V/V1의 값이 1000보다 클 경우는 불활성 가스의 양이 너무 적기 때문에 융착을 충분히 방지할 수 없을 가능성이 있다. 여기에서 「불활성 가스의 양(V1)」이란, 가열 장치 외의 기체의 압력(통상은 대기압이라고 생각됨)에 있어서의 불활성 가스의 도입 속도(L/s)를 말한다.When the number of turns in the winding core increases, the adhesion between the films increases, and the fusion bonding tends to occur during the carbonization treatment. Particularly, a portion close to the core is more likely to cause fusion because it takes more force than the outer portion. When a polyimide film having a certain length or longer is processed, fusion is liable to occur. In such a case, adhesion can be more effectively prevented by performing the treatment under reduced pressure and introducing an inert gas. The inert gas is introduced from one side of the fired portion and the exhaust gas is simultaneously blown out from the other side to generate an inert gas flow path in the fired portion so that the decomposed gas staying between the films can be removed quickly from the system. At this time, it is important to adjust the flow rate of the inert gas (3V1 (unit: L / s)) and the displacement (V2 (unit: L / s)) to maintain the inside of the furnace at an appropriate reduced pressure. The larger the amount of the inert gas to be introduced, the higher the effect is, but the more the use of the inert gas is, the higher the cost becomes. When the volume of the treated product is V, the volume of the treated product and the required amount of the inert gas can be represented by a proportional relation. Here, the volume (V) of the processed product refers to the total volume of all the members arranged and heated in the heating apparatus, such as a polyimide film to be processed and a container of polyimide film. The value (unit: s) of the value (V / V1) obtained by dividing the volume V of the treated product by the flow rate V1 of the inert gas is preferably 0.01 or more and 1000 or less, more preferably 0.1 or more and 100 or less, Is 1 or more and 10 or less. When the value of V / V1 is less than 0.01, the amount of the inert gas to be introduced is too large for the treated product, which is not preferable. If the value of V / V1 is larger than 1000, the amount of the inert gas is too small, so that fusion bonding can not be sufficiently prevented. Here, the "amount of inert gas (V1)" refers to the introduction rate (L / s) of the inert gas in the pressure of the gas other than the heating device (usually considered to be the atmospheric pressure).

사용하는 불활성 가스의 종류에 관해서는, 질소나 아르곤, 헬륨 등을 들 수 있다. 상기 불활성 가스라면 어떤 가스를 사용해도 탄화 처리시에 필름에 영향을 주지 않아, 동 품질의 것이 얻어진다. 이 중에서도 비용의 관점에서 질소가 바람직하게 이용된다.As for the kind of the inert gas to be used, nitrogen, argon, helium and the like can be mentioned. If the inert gas is used, no gas is used, the film is not affected during the carbonization treatment, and the same quality is obtained. Of these, nitrogen is preferably used from the viewpoint of cost.

상기 분위기 조건에 관하여, 탄화 처리 중에 있어서 항상 상기의 분위기 조건으로 처리를 행할 필요는 없고, 적어도 분해 가스가 가장 많이 발생하는 400∼750℃ 부근, 바람직하게는, 400℃∼700℃ 부근이 이 분위기 조건이면 좋다. 분해 가스가 발생하는 온도 영역에 있어서 불활성 가스를 흘림으로써, 필름간에서의 분해 가스의 체류를 효과적으로 막을 수 있어, 결과적으로 융착을 막을 수 있다. 예를 들면, 400℃ 부근까지 불활성 가스를 도입하지 않고 감압 하에서 처리를 행하고, 그 후 불활성 가스를 도입하면서 소정의 감압도를 유지하는 방법이나, 700℃를 넘은 시점에서 불활성 가스의 유량을 줄여 처리하는 방법이 생각된다. 이러한 처리 방법으로 함으로써 불활성 가스를 처리 중에 항상 계속 흘릴 필요성이 없어져, 불활성 가스의 소비량을 삭감할 수 있다.Regarding the above-mentioned atmospheric condition, it is not always necessary to carry out the treatment under the above-mentioned atmospheric condition during the carbonization treatment, and at least 400 to 750 DEG C, preferably 400 DEG C to 700 DEG C, Condition is good. By flowing the inert gas in the temperature region where the decomposition gas is generated, it is possible to effectively prevent the decomposition gas from staying between the films, and as a result, fusion can be prevented. For example, there is a method in which a treatment is performed under a reduced pressure without introducing an inert gas to around 400 DEG C, and thereafter the predetermined reduced pressure is maintained while an inert gas is introduced, or a method in which the flow rate of the inert gas is reduced I think how to do it. With this treatment method, there is no need to continuously flow the inert gas during the treatment, and the amount of consumption of the inert gas can be reduced.

많은 매수의 폴리이미드 필름을 처리한 경우는 가스의 발생시에 일시적으로 로 내가 상압 또는 가압 상태로 되어 버리는 것을 상정할 수 있다. 분해 가스의 양을 예측하여 가능한 한 처리 분위기를 감압 상태로 유지하는 것도, 이물이나 융착을 개선하는 포인트가 된다. 따라서, 본 발명의 효과를 더욱 발휘시키기 위해, 로 내의 불활성 가스 유로를 최적화하는 것은 바람직하다. 소성부나 소성하는 용기의 형상에 맞춰 불활성 가스 도입구 및 배기구를 설계하는 것이나, 폴리이미드 필름을 넣을 용기 자체를 통기성이 좋아지는 구조로 하는 것은 더욱 효과적이다.In the case where a large number of polyimide films are processed, it is presumed that the gas is temporarily brought into an atmospheric pressure or a pressurized state. Prediction of the amount of decomposition gas and keeping the processing atmosphere in a reduced pressure state as much as possible is also a point for improving foreign matter and fusion bonding. Therefore, in order to further exert the effects of the present invention, it is preferable to optimize the inert gas flow path in the furnace. It is more effective to design the inert gas introducing port and the exhaust port in accordance with the shape of the fired portion or the container to be fired or to make the container itself into which the polyimide film is inserted to have a structure having improved air permeability.

원료 폴리이미드 필름의 두께가 두꺼울수록, 탄화 처리시에 발생하는 분해 가스의 양은 많아져, 보다 융착이 일어나기 쉬워진다. 그라파이트 필름 자체의 열확산 능력은 열전도율(단위 : W/(m·K))로 나타나지만, 실제로 열을 수송하는 능력은, 이 열전도율의 값에 그라파이트 필름의 두께를 곱한 값이 지표가 된다. 예를 들면 평면방향의 열전도율이 동일한 1000W/(m·K)의 그라파이트 필름이어도, 두께가 25㎛와 40㎛에서는 40㎛의 그라파이트 필름 쪽이 높은 열수송 능력을 갖는다는 것이 된다. 즉, 동일 면적을 사용한 경우에 40㎛의 그라파이트 필름은 보다 열원으로부터의 열을 확산하기 쉽다는 것이 된다. 최소한의 면적으로 대량의 열수송을 행하려고 하는 관점에 있어서, 두꺼운 그라파이트 필름을 제작하는 것은 매우 유용하다.The larger the thickness of the raw polyimide film is, the larger the amount of decomposition gas generated in the carbonization treatment becomes, and the more the fusion is likely to occur. The thermal diffusivity of the graphite film itself is expressed by the thermal conductivity (unit: W / (mK)), but the ability to actually transport heat is the value obtained by multiplying the value of the thermal conductivity by the thickness of the graphite film. For example, even if the graphite film has a thermal conductivity of 1000 W / (m 占)) having the same thermal conductivity in the plane direction, the graphite film having a thickness of 25 占 퐉 and 40 占 퐉 has a high heat-transporting ability. That is, when the same area is used, the graphite film of 40 mu m is more likely to diffuse heat from the heat source. From the viewpoint of carrying out a large amount of heat transport with a minimum area, it is very useful to produce a thick graphite film.

일반적으로, 고분자 그라파이트법에 의해 완성 두께가 두꺼운 필름을 제작할 경우, 두께가 두꺼운 폴리이미드 필름을 원료로서 사용하는 것이 필요하다. 상술한 바와 같이 두께가 두꺼운 폴리이미드 필름은 탄화 처리에 있어서 보다 융착이 발생하기 쉽다. 이를 해소하기 위해 예를 들면 세퍼레이터(원료 필름간에 끼워 넣는 시트나 필름이다. 예를 들면 그라파이트 필름이나 흑연판을 들 수 있다)를 사용할 수도 있다. 또한 두께가 두꺼운 폴리이미드 필름은 얇은 것에 비해, 동일 용적 내에서의 처리 길이가 저하되어 버리기 때문에 필름간에 끼우는 세퍼레이터 등은 가능한 한 사용하지 않는 것이 바람직하다. 본 발명의 감압 하에서의 탄화 방법을 이용함으로써, 두께가 두꺼운 폴리이미드 필름이라도 세퍼레이터를 사용하지 않고 탄화 처리가 가능해 진다.Generally, when a film having a thick finished thickness is produced by the polymer graphite method, it is necessary to use a thick polyimide film as a raw material. As described above, the polyimide film having a large thickness tends to cause fusion more easily in the carbonization treatment. For example, a separator (a sheet or a film sandwiched between raw films, for example, a graphite film or a graphite sheet) may be used to solve this problem. Further, since the thickness of the polyimide film having a large thickness is thin, the processing length in the same volume is lowered. Therefore, it is preferable that the separator and the like sandwiching the film are not used as much as possible. By using the carbonization method under reduced pressure of the present invention, even a thick polyimide film can be carbonized without using a separator.

이 경우도 불활성 가스를 흘리면서의 감압 탄화 처리는 매우 효과적이다. 두께가 두꺼운 폴리이미드 필름을 처리할 경우는, 얇은 경우에 비해 불활성 가스의 유량을 더욱 많이 하면 좋다.Even in this case, the decompression carbonization treatment while flowing the inert gas is very effective. In the case of processing a polyimide film having a large thickness, the flow rate of the inert gas may be increased more than when the film is thin.

본 발명에 사용하는 고분자 필름의 두께로서는, 바람직하게는 10㎛ 이상 250㎛ 이하, 보다 바람직하게는 20㎛ 이상 200㎛ 이하, 20㎛ 이상 100㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 30㎛ 이상 150㎛ 이하, 가장 바람직하게는 30㎛ 이상 80㎛ 이하이다. 고분자 필름의 두께가 10㎛ 이상이면, 완성된 그라파이트 필름의 열확산 능력은 충분히 높은 것이 된다. 또한, 두께가 250㎛ 이하이면, 고도로 배향한 그라파이트층을 형성하는 것이 가능해진다. 필름의 융착 제어의 시점에서는, 고분자 필름의 두께는, 10㎛∼100㎛가 바람직하고, 10㎛∼80㎛가 보다 바람직하며, 10㎛∼60㎛가 더욱 바람직하고, 10㎛∼50㎛가 특히 바람직하다.The thickness of the polymer film used in the present invention is preferably 10 占 퐉 to 250 占 퐉, more preferably 20 占 퐉 to 200 占 퐉, 20 占 퐉 to 100 占 퐉, further preferably 30 占 퐉 to 150 占 퐉, Most preferably not less than 30 μm and not more than 80 μm. If the thickness of the polymer film is 10 占 퐉 or more, the heat dissipation capability of the finished graphite film becomes sufficiently high. Further, when the thickness is 250 m or less, it becomes possible to form a highly oriented graphite layer. At the time of control of fusion control of the film, the thickness of the polymer film is preferably 10 mu m to 100 mu m, more preferably 10 mu m to 80 mu m, further preferably 10 mu m to 60 mu m, desirable.

본 발명의 권심에 고분자 필름을 권부하여 그라파이트 필름을 제작하는 방법은, 매엽 타입으로는 제작이 곤란한 긴·대면적의 그라파이트 필름을 제작할 수 있는 이점이 있다. 그러나, 어느 정도의 길이의 고분자 필름을 사용하지 않으면 동일 용적 내에서 처리할 수 있는 원료 필름의 면적이 매엽 타입에 비해 감소해 버릴 경우가 있다. 그 때문에 사용하는 원료 필름의 길이는, 바람직하게는 10m 이상, 보다 바람직하게는 20m 이상, 더욱 바람직하게는 50m 이상이다. 또한, 권심에 감는 길이가 증가할수록 원료 필름끼리가 탄화 처리시에 융착을 일으키기 쉽다는 것은 말할 필요도 없고, 그 때에 본 발명의 제작 방법은 더욱 효과적이게 된다.The method of producing the graphite film by winding the polymer film on the core of the present invention has the advantage of being able to produce a long and large graphite film which is difficult to manufacture as a sheet type. However, if a polymer film of a certain length is not used, the area of the raw film that can be processed in the same volume may be reduced as compared with the sheet type. Therefore, the length of the raw film to be used is preferably 10 m or more, more preferably 20 m or more, and further preferably 50 m or more. It is needless to say that as the length wound on the core increases, the raw films tend to melt and bond during the carbonization treatment, and the production method of the present invention becomes more effective at that time.

배기 방법에 관해서는, 진공 펌프나 배기 팬을 사용한 방법 등, 소성로 자체의 안전성을 손상시키지 않는 범위라면 기지의 모든 방법을 이용할 수 있다. 특히 진공 펌프는 다양한 종류의 것이 각 사로부터 시판되고 있으며, 조작도 간편한 점에서 본 발명에 호적(3好適)하게 사용된다. 본 발명의 압력 범위(-0.01kPa∼-0.08MPa)에서 사용할 수 있는 진공 펌프로서는, 아스피레이터(3수류(3水流) 펌프), 드라이 진공 펌프, 메카니컬부스터 펌프, 유회전 펌프, 솝션(sorption) 펌프, 유이젝터 펌프 등을 들 수 있다. With respect to the exhaust method, all known methods can be used provided that the safety of the calciner itself is not impaired, such as a method using a vacuum pump or an exhaust fan. In particular, various types of vacuum pumps are commercially available from each company, and they are used in the present invention (3 favorably) in view of simplicity of operation. Examples of the vacuum pump that can be used in the pressure range (-0.01 kPa to -0.08 MPa) of the present invention include an aspirator (three-flow pump), a dry vacuum pump, a mechanical booster pump, ) Pump, and an ejector pump.

감압도의 조정은 진공 펌프의 배기부에 밸브를 부착하여, 배기량을 조절하여 사용하면 좋다. 여기에서 「압력-0.01kPa」이란 진공 펌프로 0.01kPa 만큼 감압 하는 것을 말하고, 「압력-0.08MPa」이란 진공 펌프로 0.08MPa 만큼 감압 하는 것을 말한다.The degree of decompression can be adjusted by attaching a valve to the exhaust part of the vacuum pump and regulating the exhaust amount. Here, "pressure -0.01 kPa" means that the pressure is reduced by 0.01 kPa with a vacuum pump, and "pressure -0.08 MPa" means that the pressure is reduced by 0.08 MPa with a vacuum pump.

폴리이미드 필름의 분해 가스에는 상술한 성분 외에 다양한 저분자량 물질이 함유되어 있어, 폴리이미드 필름을 탄화 처리했을 때에는 이들 물질이 불휘발성인 타르상 물질로서 얻어진다. 많은 매수의 폴리이미드 필름을 한번에 탄화할 경우에는, 이 발생한 타르의 처리는 하나의 과제가 된다. 타르의 성분에는 유독한 것도 많아, 청소의 수고나 인체에 대한 위험성 등을 생각하면 출가스는 효율적으로 처리할 필요가 있다. 또한, 히터나 단열재에 타르가 부착된 채 연속 운전을 계속하면 열화가 촉진된다는 우려도 있다. 이 점에서 탄화 처리시의 분해가스는 발생 후, 재빠르게 로의 외부로 유도할 필요성이 있다. 이와 같은 경우에 로의 밖으로 출가스를 잘 유도하기 위해서는, 한쪽으로부터 불활성 가스를 도입하고, 한쪽으로부터 배기를 행하여 로 내에 불활성 가스의 흐름을 만드는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써 발생한 출가스가 빠르게 로 외로 배출되어, 로 내를 오염시킬 위험성이 대폭 감소한다. 본 발명의 탄화 처리 방법에 있어서는 분해 가스의 처리도 유효하게 행할 수 있다.The decomposition gas of the polyimide film contains various low molecular weight substances in addition to the above-mentioned components. When the polyimide film is subjected to the carbonization treatment, these substances are obtained as nonvolatile tar substances. When a large number of sheets of polyimide film are carbonized at one time, the treatment of the resulting tar is a problem. Many components of tar are toxic, so it is necessary to treat effluent gas efficiently considering the trouble of cleaning and the risk to human body. There is also a concern that deterioration may be promoted if the continuous operation is continued with the tar adhered to the heater or the heat insulating material. In this respect, it is necessary to induce the decomposition gas at the time of carbonization to the outside of the furnace quickly after the generation. In this case, in order to induce the outflow gas well out of the furnace, it is preferable to introduce an inert gas from one side and exhaust the air from one side to make the flow of the inert gas in the furnace. As a result, the exhaust gas generated is quickly discharged to the outside, and the risk of polluting the inside of the furnace is greatly reduced. In the carbonization treatment method of the present invention, treatment of decomposition gas can also be effectively performed.

폴리이미드 필름 등의 고분자 필름을 1000℃까지 탄화 처리한 경우, 고분자 필름은 가열과 함께 선팽창을 일으켜, 긴 고분자 필름의 경우는, 열분해에 의해 탄화 수축이 시작되기 전까지 도 9의 B와 같이 한번 신장하게 된다. When a polymer film such as a polyimide film is carbonized to 1000 deg. C, the polymer film undergoes linear expansion along with heating. In the case of a long polymer film, the film is stretched once as shown in Fig. 9B until the carbonization shrinkage starts by pyrolysis .

예를 들면, 50m의 길이의 폴리이미드 필름을 500℃까지 열처리한 경우, 그 신장은 약 1m가 된다. 이 때문에, 처음에 권심에 긴밀하게 권부된 고분자 필름은, 탄화 수축이 일어나는 온도 부근에서는 신장하여 느슨해져 있게 된다. For example, when a polyimide film having a length of 50 m is heat-treated to 500 캜, its elongation is about 1 m. For this reason, the polymer film initially tightly wound on the core becomes elongated and loosens near the temperature at which carbonization shrinkage occurs.

그 후, 탄화가 진행되면, 도 9의 C와 같이 최종적으로 필름 길이는 초기의 길이의 약 80%까지 수축한다. 이와 같이, 긴 고분자 필름을 권심에 권부하여 탄화 처리할 경우, 필름의 외주단부는, 초기에서는 필름의 신장에 의해 느슨해진 상태가 되고, 도 9의 D와 같이 외주단부를 속박하는 것이 아무것도 없으면 늘어진 상태가 된다. 그 후, 탄화의 진행에 따라 고분자 필름은 수축한다. 이 수축에 의해 필름의 권수가 감소하기 때문에, 필름의 외주단부는 감은 필름의 외주면을 크게 후퇴하여 권수가 감소하게 된다. 이와 같이, 고분자 필름의 외주단부는, 탄화 처리의 과정에서 크게 이동하기 때문에, 갈라짐이 발생하기 쉽고, 또한, 필름끼리가 밀착해 있지 않기 때문에 필름간의 마찰도 작용하지 않아, 결과적으로, 도 9의 E와 같이 권심으로부터 넓어져 단부가 크게 물결친 탄소질 필름이 얻어지게 된다. 따라서, 긴 고분자 필름을 권심에 권부하여 탄화 처리할 경우, 필름의 외주단부를, 그 이동을 방해하지 않고 외주면에 속박함으로써, 긴 탄소질 필름은 갈라짐이나 물결침이 억제된 필름으로서 얻을 수 있다. 이와 같이 필름의 외주단부의 속박 수단으로서, 권심에 감은 고분자 필름을 수납하는 외통, 도 2101에 나타내는 바와 같이 필름(330)의 외주면을 부분적으로 둘러싸는 하나 또는 복수의 링상부재(381), 도 2102에 나타내는 바와 같이 필름(330)의 외주면을 따라 권심(310)에 평행하게 늘어놓은 복수의 봉상부재(382) 등을 들 수 있다. 이들 속박 수단 중, 필름의 외주단부에 균일하게 접촉하여 똑같이 속박할 수 있다는 이유로부터, 원통상의 외통이 보다 바람직하다. 이하, 외통에 대해서 추가로 설명한다. Thereafter, as carbonization progresses, the film length finally shrinks to about 80% of the initial length as shown in Fig. 9C. Thus, when the long polymer film is subjected to the carbonization treatment with the core wound, the outer circumferential end of the film is initially loosened by stretching the film, and if there is nothing bound to the outer circumferential end as shown in Fig. 9D, State. Thereafter, as the carbonization progresses, the polymer film shrinks. Since the number of windings of the film is reduced by the shrinkage, the outer peripheral edge of the film greatly retreats the outer peripheral surface of the wound film, thereby reducing the number of windings. As described above, since the outer peripheral edge of the polymer film moves largely during the carbonization process, cracks are likely to occur, and since the films are not in close contact with each other, friction between the films does not act. As a result, E, a carbonaceous film having a large wave at its ends is obtained. Therefore, when the long polymer film is carbonized by winding on the core, the outer end of the film is bound to the outer circumferential surface without interfering with the movement, so that the long carbonaceous film can be obtained as a film in which cracking or waviness is suppressed. 2101, one or a plurality of ring-shaped members 381 partially surrounding the outer circumferential surface of the film 330, as shown in Figure 2102 A plurality of rod-like members 382 arranged parallel to the winding core 310 along the outer peripheral surface of the film 330 as shown in Fig. Among these binding means, a cylindrical outer tube is more preferable because it can uniformly contact the outer circumferential end portion of the film and equally bind. Hereinafter, the outer tube will be further described.

또한, 본 명세서에서는, 권심과 외통을 포함하여 용기라고 칭하고 있다.In the present specification, the container is referred to as a container including a core and an outer tube.

또한, 탄소화 공정의 적어도 일부가 감압으로 행해지고, 그리고 긴 고분자 필름의 외주단부에 이 속박 수단을 마련한 경우에는, 갈라짐이나 물결침에 더하여, 필름의 융착도 억제할 수 있기 때문에, 보다 바람직하다.Further, when at least a part of the carbonization step is performed under a reduced pressure and the capturing means is provided at the outer peripheral end of the long polymer film, the fusion of the film can be suppressed in addition to cracking and waved needle.

후술하는 바와 같이 탄소질 필름의 제조에 있어서 필름의 물결침과 융착의 문제가 발생하기 쉽다. 이들의 문제를 해결하는 방법으로서 본 발명에 있어서는, 도 7에 나타내는 바와 같이, (외통의 내경(3R) - 권심의 직경(r))을 2로 나눈 값을 a(mm), 고분자 필름의 감음 두께를 b(mm)로 했을 때에 b를 a로 나눈 값(b/a)이 중요한 요소가 된다.As described later, in the production of the carbonaceous film, problems of waving and fusion of the film are likely to occur. As a method for solving these problems, in the present invention, as shown in Fig. 7, a value obtained by dividing the inner diameter (3R) of the outer tube by the diameter (r) (B / a) obtained by dividing b by a is an important factor when the thickness is b (mm).

탄소질 필름의 물결침과 융착 방지의 양방의 관점에서 생각하면, (3b/a)의 값이 바람직하게는 0.2∼0.9이다.From the viewpoint of both the prevention of waviness and adhesion of the carbonaceous film, the value of (3b / a) is preferably 0.2 to 0.9.

0.2 이상이면, 필름이 느슨해져도 외통에 지지되기 때문에, 느슨해진 채로 되기 어려워, 물결침이나 주름이 없는 긴 탄소질 필름을 얻을 수 있다. 0.9 이하이면, 용기 내에 필름으로부터의 출가스가 빠지는 극간이 확보되어, 필름끼리가 융착을 일으키기 어려워진다. 이하에서 물결침과 융착에 대해서 상세하게 설명한다.If it is 0.2 or more, even if the film is loosened, it is supported on the outer cylinder, so that it is difficult to remain loosened, and a long carbonaceous film free from waviness and wrinkles can be obtained. If it is 0.9 or less, gaps between the film and the film are avoided, and the films are hardly fused together. Hereinafter, the wave needles and fusion will be described in detail.

200mm 각 사이즈로 커트한 폴리이미드 필름을 전혀 고정하지 않은 상태로 1000℃까지 열처리하면 크게 물결친 탄소질 필름이 얻어진다. 이 물결침은 위에서부터 어느 일정 하중의 눌러 놓는 물건을 가하여 필름을 열처리함으로써 해결되지만, 그 경우에 있어서도 단부에 미세한 주름이 들어가는 등, 매엽 타입으로 주름이 없는 표면을 갖는 탄소질 필름을 얻는 것은 곤란하다. 한편, 권심에 고분자 필름을 권부하여 열처리를 행하는 긴 타입으로는 처리 방법을 잘 선택함으로써 물결침이나 주름이 없는 긴 탄소질 필름을 얻는 것이 가능해진다. 이하에 그 메커니즘에 대해서 설명을 행한다.When the polyimide film cut to a size of 200 mm is heat-treated at a temperature of 1000 캜 without fixing the film at all, a wavy carbonaceous film can be obtained. This wavy needle is solved by applying a pressing load of a certain load from above to heat-treat the film. In this case, however, it is difficult to obtain a woven sheet type wrinkle-free carbonaceous film such as fine wrinkles at its ends Do. On the other hand, it is possible to obtain a long carbonaceous film free from waved needle or wrinkle by selecting a treatment method well as a long type in which a polymer film is wound around a core and heat treatment is performed. The mechanism will be described below.

권심에 감은 긴 원료 필름의 탄화를 행하면, 필름의 길이 방향의 수축과 그 수축의 힘에 대하여 역방향으로 필름끼리의 마찰이 작용하여, 결과적으로 필름상에 일정한 장력이 발생한다. 일정한 장력이 걸린 채 필름의 탄화 수축이 진행됨으로써, 필름에 주름이나 일그러짐이 없는 표면을 갖는 평면성이 높은 긴 탄소질 필름을 얻는 것이 가능해진다. 도 9의 B와 D, C와 E를 각각 비교하면 알 수 있는 바와 같이, 외주단부를 속박하는 속박 수단을 구비하고 있는 B와 C에서는 필름이 어느 정도의 범위에서 접촉하고 있으므로, 그 접촉하고 있는 범위에 있어서, 마찰이 작용하기 때문에 바람직하다. 매엽 타입에 있어서, 필름을 겹쳐 탄화 처리를 행했다고 해도, 수축시에 필름간에서 마찰력이 작용하지 않으므로(또는 작용했다고 해도 따로따로의 벡터가 되므로), 필름상에 일정한 장력은 발생하지 않는다. 또한 장력을 발생시키기 위해, 가령 원료 필름의 단부를 고정하여 탄화 처리를 행했다고 해도, 탄소질 필름은 유리상이므로 수축시에 필름이 갈라져 버린다. 긴 타입은 감은 필름끼리가 수축시에 서로 움직일 수 있기 때문에 필름이 수축에 의해 단열되는 일도 없고, 또한 일정한 장력이 필름상에 작용함으로써 주름·물결침이 없는 탄소질 필름을 얻는 것이 가능해진다.When the long raw film wound on the core is carbonized, the friction between the films acts on the film in the longitudinal direction and against the force of the shrinkage in the opposite direction. As a result, a constant tension is generated on the film. It is possible to obtain a long carbonaceous film having high planarity and having a surface free from wrinkles or distortion in the film by progressing carbonization and shrinkage of the film with constant tension. As can be seen from comparison between B and D in FIGS. 9A and 9B and C and E in FIG. 9, since the film is in contact with a certain extent in B and C having the constraining means for constraining the outer peripheral end, It is preferable that friction occurs. In the sheet type, even when the films are laminated and carbonized, no tension is applied on the film because no frictional force acts between the films at the time of shrinking (or, even if they work, they become separate vectors). Further, in order to generate tensile force, even if carbonization treatment is carried out by fixing the end portion of the raw film, the carbonaceous film is in a glass phase, so that the film is split at the time of contraction. In the case of the long type, since the wound films can move with each other at the time of shrinkage, the film is not insulated by shrinkage, and a certain tensile force acts on the film, thereby making it possible to obtain a carbonaceous film free from wrinkles and waviness.

폴리이미드 필름 등의 고분자 필름을 1000℃까지 탄화 처리한 경우, 상술한 바와 같이 최종적으로 길이가 80%정도로 수축하지만, 고분자 필름은 가열과 함께 선팽창을 일으키기 때문에 열분해 수축이 시작되기 전까지 고분자 필름은 한번 신장하게 된다. 예를 들면 선팽창 계수가 40ppm/℃의 폴리이미드 필름 50m를 500℃까지 열처리한 경우, 그 신장은 약 1m가 된다. 이 때문에 처음에 권심에 긴밀하게 감은 원료 필름은 탄화 수축이 일어나는 온도 부근에서는 신장하여 느슨해져 있게 된다. 이에 대하여, 원통상의 권심에 폴리이미드 필름을 감아 가로방향으로 열처리를 행한 경우, 처음에 원료 필름이 권심에 긴밀하게 감겨 있었다고 해도, 열분해 수축이 일어나기 직전은 필름이 신장해 있기 때문에 하측으로 필름이 느슨해져 늘어진 상태가 된다. 이대로 탄화 처리를 진행한 경우, 필름끼리가 밀착해 있지 않기 때문에 필름간에 마찰력이 작용하지 않아, 결과적으로 물결침이 일어난 긴 탄소질 필름이 얻어지게 된다. 또한, 긴 필름에 있어서는 탄화 도중에 들어간 주름이나 물결침에 의해 길이 방향의 필름의 수축이 저해되어 버려, 결과적으로 필름끼리가 단열을 일으켜 버릴 우려도 있다.When a polymer film such as a polyimide film is carbonized to 1000 deg. C, the length of the polymer film shrinks to about 80% as described above. However, because the polymer film undergoes thermal expansion along with heating, It will grow. For example, when a polyimide film 50 m having a coefficient of linear expansion of 40 ppm / ° C is heat-treated to 500 ° C, its elongation is about 1 m. Therefore, the raw film initially tightly wound around the core becomes elongated and loosens near the temperature at which the carbonization shrinkage occurs. On the other hand, in the case where the polyimide film is wrapped around the cylindrical core and the heat treatment is performed in the transverse direction, even if the raw film is wrapped tightly around the core at first, the film is stretched just before the thermal decomposition shrinkage, It is loosened and becomes a state of being stretched. When the carbonization treatment is carried out in this way, frictional force does not act between the films because the films are not in close contact with each other, and as a result, a long carbonaceous film with wavy needles is obtained. Further, in the case of a long film, shrinkage of the film in the longitudinal direction is hindered by wrinkles or wavy streaks entered during carbonization, and as a result, there is a possibility that the films are thermally insulated from each other.

또한, 탄화 처리 공정 후에, 탄소질 필름은 추가로 2400℃ 이상에서 처리함으로써 그라파이트 필름으로 전환할 수 있다. 흑연화 공정의 최종 단계(2600℃ 이상)에 있어서 그라파이트 골격을 형성하지 않은 N2 및, 원료 필름에 첨가된 필러(인산계) 등의 내부 가스 발생에 의해 그라파이트층이 들어올려져 필름이 발포된다. 흑연화 처리 후의 발포된 그라파이트 필름을 압축 처리함으로써 내굴곡성이 우수한 그라파이트 필름을 얻을 수 있다. 발포시킨 그라파이트 필름을 압축함으로써 발포를 없애어, 내굴곡성이 얻어지는 이유는, 압축 후의 그라파이트의 층간에 근소한 공간이 존재하기 때문에, 절곡(3折曲)시에 가해지는 그라파이트층의 일그러짐을 피할 수 있기 때문이다. 그러나, 탄화 처리 공정에 있어서 탄소질 필름에 물결침이나 주름이 들어가 있으면, 흑연화 후도 물결침이나 주름이 그대로 남아 버리기 때문에, 그 후에 압축 처리를 행해도 물결침이나 주름은 해소되지 않고, 더욱 깊은 주름이 들어가 버린다.Further, after the carbonization treatment, the carbonaceous film can be further converted to a graphite film by treatment at 2400 DEG C or higher. The graphite layer is lifted by the generation of N2 that does not form a graphite skeleton at the final stage (2600 DEG C or more) of the graphitization process and internal gas such as a filler (phosphoric acid series) added to the raw film, and the film is foamed. A graphite film excellent in flex resistance can be obtained by subjecting the graphitized expanded graphite film to compression treatment. The reason why the foamed material is obtained by removing the foaming by compressing the foamed graphite film is that since there is a small space between the layers of the graphite after compression, distortion of the graphite layer applied at the time of bending (three folding) can be avoided Because. However, if the carbonaceous film contains waviness or wrinkles in the carbonization treatment process, the waviness and wrinkles remain after the graphitization. Even if the compression treatment is performed after that, the waviness and wrinkles are not solved Deep wrinkles get in.

다음으로, 도 21에 나타내는 바와 같이, 권심(310)과 외통(320)을 갖는 용기를 사용하여 고분자 필름(330)의 탄화를 행하는 경우에 대해서 설명한다. 권심(310)에 감은 필름(330)은, 탄화 열분해 수축이 시작되기 전에 신장하여 늘어지지만, 도 21의 용기를 사용한 경우, 이 늘어짐을 외통(320)으로 지지할 수 있어, 감긴 필름끼리가 밀착한 채 탄화를 행하는 것이 가능하다. 밀착한 채 필름이 수축을 일으킴으로써 필름에 일정한 장력이 작용하여, 처리도중에 필름이 신장하여 느슨해졌다고 해도 물결침이나 주름이 없는 탄소질 필름을 얻는 것이 가능해진다.Next, as shown in Fig. 21, the case where the polymer film 330 is carbonized by using the container having the core 310 and the outer cylinder 320 will be described. The film 330 wound on the winding core 310 elongates and elongates before the initiation of the pyrolytic shrinkage of the carbonization. However, when the container of Fig. 21 is used, this sagging can be supported by the outer tube 320, It is possible to perform carbonization in one operation. It is possible to obtain a carbonaceous film free from waviness and wrinkles even when the film is stretched and loosened during the treatment due to the film being subjected to a certain tensile force by causing the film to shrink while closely adhering thereto.

느슨해진 필름을 지지하여 필름끼리를 잘 밀착시키기 위해서는, 외통의 내경을 적절하게 선택할 필요가 있다.In order to support the loosened film and closely adhere the films, it is necessary to appropriately select the inner diameter of the outer tube.

외통 내경이 너무 클 경우는 필름이 느슨해진 채로 되어 버리기 때문에 물결친 필름만이 얻어진다.If the inner diameter of the outer tube is too large, the film becomes loose and only the wavy film is obtained.

(b/a)가 0.2 이상이면, 필름이 느슨해져도 외통에 지지되기 때문에, 느슨해진 채로 되기 어려워, 물결침이나 주름이 없는 긴 탄소질 필름을 얻을 수 있다.If the ratio (b / a) is 0.2 or more, even if the film is loosened, it is supported on the outer tube, so that it is difficult to remain loosened and a long carbonaceous film free from waviness and wrinkles can be obtained.

또한, 탄소질 필름의 물결침의 관점에서는, (b/a)의 값은, 보다 바람직하게는 0.5∼0.8이다. 0.5 이상이면, 필름과 외통의 밀착도가 높아져, 물결침이나 주름이 없는 긴 탄소질 필름을 얻을 수 있다. 0.8 이하이면, 느슨해진 필름이 외통과의 접촉으로, 과대한 지지를 받지 않고, 일그러짐이 없는 평탄한 탄소질 필름을 얻을 수 있다.From the viewpoint of waving the carbonaceous film, the value of (b / a) is more preferably 0.5 to 0.8. If it is 0.5 or more, the degree of adhesion between the film and the outer cylinder is increased, and a long carbonaceous film free from waviness and wrinkles can be obtained. If it is 0.8 or less, it is possible to obtain a smooth carbonaceous film free from distortion and without distortion due to the contact of the loosened film with the outer passage.

상술한 바와 같이, 폴리이미드 필름은 열분해시에 다양한 분해 가스를 발생하고, 이것이 탄화 처리 후에 불휘발성인 타르 성분이 되어, 접착제와 같이 기능하여 필름끼리를 융착시킨다. 권심에 고분자 필름을 권부하여 탄화처리를 하는 경우는 필름끼리가 밀착하므로, 융착이 발생하기 쉽다. 또한, 긴 탄소질 필름을 얻기 위해 원료필름의 권수가 많아지면 더욱 융착은 일어나기 쉬워진다. 통상은, 상술한 바와 같이 처리시에 불활성 가스를 흘림으로써 분해 가스를 압류하여 융착을 막을 수 있다. 그러나, 본 발명과 같이 권심에 감은 폴리이미드 필름 자체를 외통으로 덮어, 용기 전체의 가스 통기성이 나빠져 버린 경우 등은, 불활성 가스를 흘리면서 탄화 처리를 행해도 출가스가 용기 내부에서 체류하여 필름끼리가 융착을 일으켜 버릴 우려가 있다. 이 문제는, 용기 내부에 출가스가 빠지는 극간을 마련함으로써, 즉 외통의 내경을 크게 취함으로써 해결된다.As described above, the polyimide film generates various decomposition gases at the time of thermal decomposition, and becomes a non-volatile tar component after the carbonization treatment, and functions as an adhesive to fuse the films together. In the case of carbonization treatment in which the polymer film is wound around the core, since the films adhere closely to each other, fusion is likely to occur. Further, in order to obtain a long carbonaceous film, when the number of turns of the raw film is increased, fusion is more likely to occur. Normally, as described above, an inert gas is flowed at the time of treatment to seize the decomposition gas to prevent fusion. However, in the case where the polyimide film wrapped around the core is covered with the outer tube and the gas permeability of the entire container is deteriorated as in the present invention, even if the carbonization treatment is performed while flowing the inert gas, the outgassing gas stays in the vessel, There is a possibility that fusion is caused. This problem is solved by providing a gap between the inside of the container and the outflow gas, that is, by increasing the inner diameter of the outer tube.

(b/a)가 0.9 이하이면, 용기 내에 필름으로부터의 출가스가 빠지는 극간이 확보되어, 필름끼리가 융착을 일으키기 어려워진다. 또한, 탄소질 필름의 융착 방지의 관점에서는, 보다 바람직하게는 0.3∼0.7이다. 0.7 이하이면, 용기 내에 필름으로부터의 출가스가 빠지는 극간이 충분히 확보되어, 필름끼리가 융착을 일으키기 어려워진다. 0.3 이상이면, 필름이 느슨해져 외통에 잘 지지되지 않아, 필름의 물결침이 과도하게 발생하여, 크게 물결친 필름끼리가 접촉해 버리는 것에 의한 융착을 방지할 수 있다.(b / a) is 0.9 or less, the gap between the film and the exit gas from the film is secured, and the films are hardly caused to adhere to each other. From the viewpoint of prevention of fusion bonding of the carbonaceous film, it is more preferably 0.3 to 0.7. If it is 0.7 or less, the gap between the film and the exit gas from the film is sufficiently secured, and the films are hardly fused together. If the ratio is 0.3 or more, the film is loosened and is not well supported by the outer tube, so that the film is excessively wavy and can be prevented from being welded due to contact between the wavy films.

외통의 형상에 관해서는 특히 제한이 있는 것은 아니지만, 외통의 내표면에 있어서 느슨해진 필름을 지지하므로, 내표면의 형상은 탄소질 필름의 표면을 결정하는 중요한 요소가 된다. 가령 외통의 내표면에 요철이 있으면 얻어지는 탄소질 필름의 표면도 요철이 생겨 버릴 우려가 있다. 탄소질 필름의 형상을 깨끗하게 하기 위해서도, 외통의 내표면은 가능한 한 원기둥형에 가까운 형태인 것이 바람직하다. 그러나, 반드시 원기둥형일 필요성은 없고 타원기둥과 같은 형태여도 상관없다. 또한, 타원형과 같이 단면이 원형이 아닌 것에 관해서는, 도 23에 나타내는 바와 같이 권심의 중심을 점 A, 점 A로부터의 수선과 외통과의 교점을 점 B로 한 경우에 점 A와 점 B간의 거리에 의해 외통의 내경에 상당하는 값을 설정할 수 있다.As for the shape of the outer tube, there is no particular limitation. However, since the loosened film is supported on the inner surface of the outer tube, the shape of the inner surface is an important factor for determining the surface of the carbonaceous film. If there is unevenness on the inner surface of the outer cylinder, the surface of the obtained carbonaceous film may be uneven. In order to clean the shape of the carbonaceous film, it is preferable that the inner surface of the outer cylinder is as close to a cylinder as possible. However, it is not necessary to have a cylindrical shape and it may have the same shape as an elliptical column. With respect to the case where the cross section is not circular like the ellipse, as shown in Fig. 23, when the center of the crimp is the point A, and the intersection of the waterline from the point A and the outer passage is the point B, A value corresponding to the inner diameter of the outer tube can be set by the distance.

필름끼리의 융착을 방지하기 위해서는, 외통의 내경을 크게 하여 용기 내부의 공간을 취하여, 가스의 빠짐을 좋게 하는 것이 효과적이다. 이때, 외통에 통기용의 구멍을 더 마련함으로써 가스의 빠짐을 좋게 하는 것은 더욱 바람직하다. 그러나, 외통의 내표면의 형상은 탄소질 필름 표면에 전사되어 버릴 우려가 있다. 그 때문에 큰 통기 구멍을 내어 버리면 필름 표면에 큰 요철이 전사되거나, 탄소질 필름이 걸려 갈라짐을 일으켜 버릴 가능성이 있다. 통기 구멍을 낼 때에는 구멍 하나 하나의 면적을 작게 함으로써 필름으로의 요철 전사를 최소한으로 억제하여, 걸림에 의한 갈라짐을 막을 수 있다. 그 면적으로서는 바람직하게는 20mm 이하, 보다 바람직하게는 10mm이하, 더욱 바람직하게는 5mm이하이다. 구멍의 형상에 특히 제한은 없지만, 사각형보다도 원형 쪽이 걸림이 적어지므로 보다 바람직하다. 도 24에 나타내는 바와 같은 용기의 경우, 필름이 직접적으로 접촉할 우려가 없는 부분, 즉, 세로 배치의 경우의 외통(320)의 상측 부분, 가로 배치의 경우의 외통(320)의 양측 부분이나, 외통(320)의 뚜껑이 되는 원판(315)의 부분에 통기 구멍을 마련하면, 필름에 영향을 주지 않으므로 좋다. 그 경우는 필름이 걸릴 우려가 없으므로 구멍의 면적에 제한은 없고, 넓으면 넓을수록 통기가 좋아지므로 바람직하다.In order to prevent fusion of the films, it is effective to increase the inner diameter of the outer tube to take a space inside the container and to improve the gas escape. At this time, it is more preferable to provide a hole for ventilation in the outer cylinder to improve the gas escape. However, the shape of the inner surface of the outer cylinder may be transferred to the surface of the carbonaceous film. Therefore, if a large ventilation hole is taken out, large unevenness may be transferred to the film surface, or the carbonaceous film may be caught and cracked. When the vent hole is formed, the area of each hole is made small, so that the uneven transfer to the film can be minimized, and cracking due to the engagement can be prevented. The area is preferably 20 mm or less, more preferably 10 mm or less, and further preferably 5 mm or less. There is no particular limitation on the shape of the hole, but it is more preferable that the shape of the hole is less circular than the square. In the case of the container as shown in Fig. 24, a portion where the film does not directly contact, that is, an upper portion of the outer tube 320 in the case of longitudinal arrangement, Providing a ventilation hole in the portion of the disk 315 serving as a lid of the outer cylinder 320 does not affect the film. In this case, there is no fear that the film is caught, so there is no limitation on the area of the hole, and if it is wider, the ventilation is preferable.

권심의 형상은 원기둥 형상인 것이 본 발명에 있어서 필요하지만, 단면이 진원일 필요는 없고, 약간 타원형이나 일그러진 것, 또한 홈이 들어간 것과 같은 형태여도 좋다. 용기의 중량이 증가하면 히터에의 부하가 커지므로, 용기 전체의 중량을 줄인다는 관점에서 권심 내부를 중공 구조로 하거나, 추가로 권심에 작은 구멍을 내거나 하는 것은 효과적이다. 이들 중공 구조나 구멍을 냄으로써 통기성이 향상되어, 필름으로부터의 출가스가 효과적으로 계 외로 배출된다는 효과도 얻을 수 있다.직경이 작은 권심을 사용하여 탄화를 행하고, 계속해서 흑연화 처리를 행하면, 감는 성질이 있는 그라파이트 필름이 얻어진다. 이러한 성질이 붙은 그라파이트 필름은, 그 후의 압축 유연화 공정에서 주름이 들어가기 쉬워져 버린다는 문제가 있다. 이 문제는 어느 정도의 직경을 갖는 권심을 이용함으로써 해결되고, 그 후의 압축공정에 있어서도 주름이 들어가지 않고 유연화를 행하는 것이 가능해진다. 유연화 처리하는 방법으로서, 필름을 압연하는 방법이나 압축하는 방법 등을 들 수 있다. 특히 그라파이트는 찢어지기 쉽기 때문에, 두께의 불균일이 없는 긴 그라파이트를 찢지 않고 취득하기 위해서는, 압축하는 방법이 바람직하다. 특히, 압축 방법으로서는, 특히 고분자 필름으로 끼워, 면상으로 압축하는 방법이 바람직하다. 압축은, 압연과 같은 전단력이 가해지지 않아, 그라파이트의 찢어짐이나 두께 불균일을 발생시키지 않고, 그라파이트를 유연화할 수 있다.The shape of the winding core is required to be a cylindrical shape in the present invention, but the shape of the winding core need not necessarily be a circle, but may be a slightly oval shape, a distorted shape, or a shape having a groove. As the weight of the container increases, the load on the heater increases. Therefore, it is effective to make the inside of the core a hollow structure from the viewpoint of reducing the weight of the entire container or to make a small hole in the core. When the carbonization is carried out by using a small-diameter core, and subsequently the graphitization treatment is carried out, the winding property and the winding property are improved. Is obtained. The graphite film having such properties has a problem that wrinkles tend to enter in the following compression softening step. This problem can be solved by using a winding having a certain diameter, and it is possible to perform softening without wrinkles in the subsequent compression step. Examples of the method for softening the film include a method of rolling the film and a method of compressing the film. In particular, since graphite tends to be easily torn, a method of compression is preferable in order to obtain long graphite having no thickness irregularity without tearing. Particularly, as a compression method, a method of interposing with a polymer film and compressing it in a plane is preferable. The compression is not applied with a shearing force such as rolling, and the graphite can be softened without causing tearing or thickness unevenness of the graphite.

권심의 지름의 크기로서는, 70mm 이상이 바람직하고, 80mm 이상은 보다 바람직하며, 90mm 이상은 더욱 바람직하다. 70mm보다 지름이 크면, 얻어지는 탄소질 필름에 감는 성질이 붙기 어려워진다. 지름의 크기에 상한은 없지만, 단위 용적당 처리량을 확보하기 위해서도, 권심의 직경으로서는, 300mm 이하가 바람직하고, 200mm 이하가 보다 바람직하다. 이와 같은 경우는, 권심을 중공으로 도려내어 내부에 권심을 더 마련함으로써 공간을 유효하게 활용할 수 있어, 한번의 처리량을 증가시키는 것이 가능해진다.The diameter of the winding core is preferably 70 mm or more, more preferably 80 mm or more, and even more preferably 90 mm or more. When the diameter is larger than 70 mm, the property of winding the obtained carbonaceous film is difficult to be obtained. Although there is no upper limit on the diameter, the diameter of the winding core is preferably 300 mm or less, and more preferably 200 mm or less, in order to secure a throughput per unit volume. In such a case, it is possible to effectively utilize the space by inserting the core into the hollow and further inserting the core in the inside, thereby making it possible to increase the throughput one time.

본 발명에 사용되는 권심의 소재로서의 조건으로서, 500℃ 이상에서의 연속 사용 환경에 견디는 것을 들 수 있다. 이 조건을 충족시키는 용기의 소재로서는 압출 성형품·형입) 성형품·냉간 등방압 가압품 등의 등방성 흑연 소재나, 알루미나(Al2O3)·지르코니아(ZrO2)·석영(SiO2)·탄화규소(SiC)·티타니아(TiO2), 마그네시아(MgO)·질화규소(Si3N4)·질화알루미늄(AlN)·이트리아(Y2O3)·멀라이트(3Al2O3·2SiO2)·코디어라이트(2MgO·2Al2O3·5SiO2)·스테아타이트(MgO·SiO2)·포르스테라이트(2MgO·SiO2) 등의 세라믹스, 또한 흑연을 탄소 섬유로 보강한 복합재 C/C 콤퍼지트 등이 생각된다. 이 중에서도 가공의 용이함이나 제조 비용, 범용성이라는 관점에서 볼 때 카본이 호적하게 사용된다.As a condition of the material of the winding core used in the present invention, those resistant to the continuous use environment at 500 DEG C or higher can be cited. Examples of the material of the container that satisfies this condition include isotropic graphite materials such as extruded products, molded products and cold isostatic pressing products, and alumina (Al2O3), zirconia (ZrO2), quartz (SiO2), silicon carbide (SiC) (MgO), silicon nitride (Si3N4), aluminum nitride (AlN), yttria (Y2O3), mullite (3Al2O3.2SiO2), cordierite (2MgO.2Al2O3.5SiO2), stearate SiO2) and forsterite (2MgO.SiO2), and composite C / C com- posite in which graphite is reinforced with carbon fiber. Among them, carbon is used in a satisfactory manner in view of ease of processing, manufacturing cost, and versatility.

세라믹스나 일부의 흑연 소재는, 그 후의 흑연화 과정에서 필요한 처리 온도)에서 용융이나 분해, 또는 변형을 일으켜 버릴 가능성이 있지만, 한번 1000℃ 이상에서 처리한 탄소질 필름은 그 후 다시 열처리를 행해도 새로운 물결침이나 융착을 일으키지는 않으므로, 탄소질 필름을 조제 후에 흑연화 온도에 견디는 소재로 이루어지는 다른 용기로 바꿔 옮겨 흑연화를 행하면 좋다. 흑연화 과정은 탄화 처리 후에 강온 과정을 거쳐 한번 용기를 취출한 후에 행해도 좋고, 그대로 취출하지 않고 연속으로 흑연화를 행해도 좋다.There is a possibility that the carbonaceous film which has been treated at a temperature of 1000 ° C or higher once again is subjected to the heat treatment The carbonaceous film may be changed to another container made of a material resistant to the graphitization temperature after the carbonaceous film is prepared and graphitized. The graphitization process may be carried out after the carbonization process is performed after the temperature is lowered and the container is taken out, and the graphitization may be continuously performed without removing it.

본 발명의 탄화 처리 방법을 효과적인 것으로 하기 위해서는, 로 내에의 용기 세트 방향이 매우 중요해진다. 본 발명과 같이 용기 외측으로부터 가열을 행할 경우, 예를 들면, 도 22에 나타내는 바와 같이 로 내에 세로 방향으로 용기를 세트한 경우, 당연한 일이지만 외통은 느슨하게 풀린 원료 필름을 지지할 수는 없으므로, 물결친 탄소질 필름만이 얻어지게 된다. 또한, 세로 방향으로 용기를 둔 경우, 히터로부터의 열은 용기의 하부로부터 전도해 가므로 필름 하단부와 상단부에서 온도 불균일이 발생하여, 주름이나 갈라짐이 일어나기 쉬워져 버린다.In order to make the carbonization treatment method of the present invention effective, the direction of the container set in the furnace becomes very important. When heating is performed from the outside of the container as in the present invention, for example, when the container is set in the longitudinal direction in the furnace as shown in Fig. 22, it is natural that the outer tube can not support the loose- Only a proton carbonaceous film is obtained. Further, when the container is placed in the longitudinal direction, the heat from the heater is conducted from the lower portion of the container, so that temperature unevenness occurs at the lower end portion and the upper end portion of the film, and wrinkles or cracks are likely to occur.

또한, 필름 하부로부터의 출가스가 빠지기 어려워지기 때문에, 가로 방향으로 둔 경우에 비해 융착이 일어나기 쉬워져 버린다. 한편, 가로 방향으로 둔 경우는 세로 배치에 비해 필름 내에서 온도차가 발생하기 어려워, 주름·갈라짐은 일어나기 어렵다. 또한, 세로 방향으로 필름을 세트한 경우는 필름의 수축시에 필름 하부가 용기와 마찰을 일으켜 갈라져 버릴 우려가 있다. 가로 배치로 용기를 둔 경우도 필름의 양단부는 가능한 한 용기에 접촉시키지 않는 것이, 필름에 갈라짐을 일으키지 않고, 출가스의 빠짐을 용이하게 하여 융착을 방지하기 위한 포인트가 된다. 이상으로부터, 세로 배치보다도 가로 배치로 하는 것이 바람직하다. 여기에서 가로 배치란 권심이 거의 수평으로 놓여져 있는 상태를, 세로 배치란 권심이 거의 수직으로 놓여져 있는 상태를 말한다.In addition, since the outflow gas from the lower portion of the film is difficult to escape, fusion is liable to occur as compared with the case where the film is placed in the transverse direction. On the other hand, when the film is placed in the transverse direction, the temperature difference in the film is less likely to occur than in the longitudinal direction, and wrinkles and cracks are unlikely to occur. Further, when the film is set in the longitudinal direction, there is a fear that the lower part of the film may be rubbed against the container and may be separated at the time of contraction of the film. Even when the container is placed horizontally, both ends of the film are not brought into contact with the container as much as possible, which is a point for preventing fusion of the film without causing cracking and facilitating release of the outgas. From the above, it is preferable to arrange them in a horizontal arrangement rather than a vertical arrangement. Here, the horizontal arrangement refers to a state in which the winding core is placed almost horizontally, and the vertical arrangement refers to a state in which the winding core is disposed substantially vertically.

또한, 용기를 평평한 면 위에 설치할 경우, 외통의 외측의 형상은 원통보다도 직방체쪽이 안정성이 높고, 또한 열적 접촉이 좋다는 이점이 있다. 그러나 직방체 형상의 경우는, 원통 형상과 비교하여 용기의 중량이 커지기때문에 히터로의 부하가 커져 버릴 우려가 있다. 작업성 및 용기 중량의 경감이라는 관점에서 생각하면 외통은 원통 형상인 것이 바람직하다.When the container is placed on a flat surface, the outer shape of the outer tube is advantageous in that the rectangular parallelepiped is more stable than the cylinder and has good thermal contact. However, in the case of a rectangular parallelepiped shape, since the weight of the container is larger than that of the cylindrical shape, the load on the heater may increase. Considering the workability and the weight of the container, the outer cylinder is preferably cylindrical.

권심에 감은 폴리이미드 필름을 그대로 전기로에 넣어 탄화 처리하면, 상술한 바와 같이 권심으로부터 넓어져 단부가 크게 물결친 탄소질 필름이 얻어진다. 히터에 통전하여 가열하는 방식의 로에서는 넓어진 필름이 히터에 접촉하여 쇼트할 우려가 있으므로, 접촉 방지를 위해 권심을 외통에 넣어 탄화를 행하는 것은 바람직하다.When the polyimide film wrapped around the core is directly subjected to carbonization treatment in an electric furnace, a carbonaceous film having a wider end and a wider end than the core is obtained as described above. In a furnace which is heated by energizing the heater, there is a possibility that the expanded film comes into contact with the heater and may cause a short-circuit. Therefore, it is preferable to carry out the carbonization by inserting the winding core into the outer cylinder for preventing contact.

전술한 것과 같이, 상기에서는 그라파이트 섬유 제조방법에 대해 구체적으로 설명하였으나 이러한 방법을 강유전체층 제조방법에 적용할 수 있다.As described above, the graphite fiber production method has been described in detail above, but such a method can be applied to the ferroelectric layer production method.

즉, PVDF의 상결정을 β상으로 결정하기 위해서는 PVDF를 β상으로 상전이가 일어나는 예컨대 60~70℃의 온도, 바람직하게는 대략 65℃의 온도, 또는 PVDF가 β상을 나타내는 온도에서 PVDF를 급속 냉각시키는 방법으로 PVDF를 β상으로 결정하게 되는데, 이러한 방법을 전술한 그라파이트 섬유 제조방법에 적용하여 손쉽게 강유전체층을 제조할 수 있게 된다. 다만, 이러한 온도의 내용은 예시적인 것일 뿐 본 발명의 내용이 이에 한정되는 것은 아니다.That is, in order to determine the phase of PVDF to be in the? -Phase, the PVDF is rapidly heated at a temperature of, for example, 60 to 70 占 폚, preferably about 65 占 폚, And the PVDF is determined to be in the? -Phase by a cooling method. By applying this method to the graphite fiber production method described above, the ferroelectric layer can be easily manufactured. However, the contents of these temperatures are only exemplary, and the contents of the present invention are not limited thereto.

제 4 실시례Fourth embodiment

본 발명이 제안하는 제 4 실시례는 금속섬유 제조방법을 이용한 강유전체층의 제조방법에 관한 것이다.The fourth embodiment proposed by the present invention relates to a method of manufacturing a ferroelectric layer using a metal fiber manufacturing method.

도 32는 본 발명의 제 4 실시례에 따른 스퍼기어를 이용한 요철형상이 형성된 금속섬유 제조방법을 나타내는 도면이다.32 is a view showing a method of manufacturing a metal fiber in which a concave-convex shape is formed using a spur gear according to a fourth embodiment of the present invention.

도 33의 (a)는 스퍼기어에 통과시켜 형성된 요철형상을 갖는 금속섬유의 상부단면도이고, (b)는 스퍼기어에 통과시켜 형성된 요철형상을 갖는 금속섬유의 측단면도이며, (c)는 스퍼기어에 통과시켜 형성된 요철형상을 갖는 금속섬유의 사시도이다.33 (a) is an upper cross-sectional view of a metal fiber having a concavo-convex shape formed by passing through a spur gear, (b) is a side cross-sectional view of a metal fiber having a concavo-convex shape formed by passing through a spur gear, And is a perspective view of a metal fiber having a concavo-convex shape formed by passing through a gear.

도 34는 헬리컬기어를 이용한 요철형상이 형성된 금속섬유 제조방법을 나타내는 도면이다.34 is a view showing a method of manufacturing a metal fiber in which a concave-convex shape using a helical gear is formed.

도 35의 (a)는 헬리컬기어를 통과시켜 형성된 요철형상을 갖는 금속섬유의 상부 단면도이고, (b)는 헬리컬기어에 통과시켜 형성된 요철형상을 갖는 금속섬유의 측단면도이며, (c)는 헬리컬기어에 통과시켜 형성된 요철형상을 갖는 금속섬유의 사시도의 일례를 도시한 것이다.Fig. 35A is a cross-sectional top view of a metal fiber having a concavo-convex shape formed by passing through a helical gear, Fig. 35B is a side cross-sectional view of a metal fiber having a concavo-convex shape formed by passing through a helical gear, And shows an example of a perspective view of a metal fiber having a concavo-convex shape formed by passing through a gear.

이하에서는, 설명의 편의를 위해, 금속섬유 제조방법에 대해 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, for convenience of explanation, a metal fiber manufacturing method will be described with reference to the drawings.

단, 하기에서 설명하는 금속섬유 제조방법은 본 발명에 따른 강유전체층 제조방법에 적용될 수 있다.However, the metal fiber manufacturing method described below can be applied to the ferroelectric layer manufacturing method according to the present invention.

본 발명의 일 구현에 의하여, 금속섬유의 길이방향으로, 일정한 간격, 구체적으로는 0.3mm 내지 50mm 간격으로 요철형상이 형성된 금속섬유가 제공된다. 금속섬유 사이의 균일한 마찰력 및 금속섬유를 포함하는 얀 및 직물에서의 우수하고 높은 기공성을 나타내도록 금속섬유에 대한 요철형상은 금속섬유의 길이방향을 따라 일정한 간격으로 형성되는 것이 좋다. 즉, 금속섬유의 길이방향을 따라, 0.3mm 내지 50mm 간격으로 요철형상이 반복될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, metal fibers having irregularities formed at regular intervals, specifically 0.3 mm to 50 mm intervals, in the longitudinal direction of the metal fibers are provided. It is preferable that the irregularities for the metal fibers are formed at uniform intervals along the length direction of the metal fibers so as to exhibit uniform friction force between the metal fibers and excellent high porosity in yarns and fabrics including metal fibers. That is, the irregular shape may be repeated at intervals of 0.3 mm to 50 mm along the longitudinal direction of the metal fiber.

금속섬유에 요철형상은 구체적으로는 0.3mm 내지 50mm 간격, 바람직하게는 0.3mm 내지 30mm 간격, 보다 바람직하게는 0.5mm 내지 18mm 간격으로 형성될 수 있다.The concavo-convex shape of the metal fibers may be specifically formed at an interval of 0.3 mm to 50 mm, preferably 0.3 mm to 30 mm, more preferably 0.5 mm to 18 mm.

요철형상이 0.3mm 미만의 간격으로 형성되면 많은 요철형상으로 인한 금속섬유 사이의 증대된 마찰력으로 인하여, 안정적인 연신이 불가능하므로 바람직하지 않다. 50mm 간격을 초과하는 간격으로 요철형상이 형성되면 금속섬유 사이의 마찰력 및 얽힘성이 충분하지 않으므로 금속섬유 얀에서 금속섬유가 빠질 수 있다.If the irregularities are formed at intervals of less than 0.3 mm, it is not preferable because stable stretching can not be performed due to the increased frictional force between the metal fibers due to many irregularities. If the concavoconvex shape is formed at an interval exceeding 50 mm, the metal fibers may escape from the metal fiber yarn since the frictional force and entanglement between the metal fibers are insufficient.

요철형상은 이로써 한정하는 것은 아니지만, 금속섬유 다발을 기어에 통과시켜서 형성할 수 있다. 기어의 종류가 특히 한정되는 것은 아니며, 어떠한 종류의 금속섬유에 요철형상을 형성할 수 있다. 기어에 통과시켜 금속섬유 길이방향으로 요철형상을 형성하고자 하는 금속섬유 다발은 어떠한 수의 금속섬유로 이루어질 수 있으며, 기어에 통과시켜 요철형상을 형성하는 금속섬유 다발에서 금속섬유의 수를 특히 한정하는 것은 아니다. The concavoconvex shape is not limited to this, but it can be formed by passing a bundle of metal fibers through the gear. The types of gears are not particularly limited, and irregularities can be formed on any kind of metal fibers. The metal fiber bundle which is to pass through the gear to form a concave-convex shape in the longitudinal direction of the metal fiber may be made of any number of metal fibers, and the number of metal fibers is particularly limited in the bundle of metal fibers forming the concave- It is not.

기어에 금속섬유 다발을 통과시켜 금속섬유에 요철형상을 형성하는 방법 및 이에 따라 요철형상이 형성된 금속섬유 다발을 나타내었다.A method of forming a convexo-concave shape in a metal fiber by passing a bundle of metal fibers through a gear, and a metal fiber bundle in which a convexo-concave shape is formed.

이로써 한정하는 것은 아니지만, 예를들어, 금속섬유 다발을 스퍼 기어(spur gear)에 통과시켜 혹은 도 34에 나타낸 바와 같이, 헬리컬 기어(helical gear)에 통과시켜 금속섬유에 요철형상을 형성할 수 있다. 금속섬유 다발(12)을 스퍼 기어(spur gear)(11)에 통과시키는 경우에는, 요철형상이 형성된 금속섬유 다발이 얻어진다. 즉, 금속섬유의 측단면 요철형상은 금속섬유 길이방향에 대하여 수직으로 형성된다. 금속섬유 다발(32)을 헬리컬 기어(31)에 통과시키는 경우에는, 도 35(b) 및 도 35(c)에 나타낸 바와 같은 요철형상이 형성된 금속섬유 다발이 얻어진다. 즉, 금속섬유의 측단면도 35(b)에 도시한 바와 같이, 요철형상은 금속섬유 길이방향에 대한 수직선에서 기울어져서 형성된다.For example, the metal fiber bundle may be passed through a spur gear or passed through a helical gear as shown in FIG. 34 to form a concave-convex shape on the metal fiber, although not limited thereto . When the metal fiber bundle 12 is passed through the spur gear 11, a metal fiber bundle in which the concavo-convex shape is formed is obtained. That is, the shape of the concave-convex side surface of the metal fiber is formed perpendicular to the longitudinal direction of the metal fiber. When the metal fiber bundle 32 is passed through the helical gear 31, a metal fiber bundle in which the concavo-convex shape is formed as shown in Figs. 35 (b) and 35 (c) is obtained. That is, as shown in the side sectional view 35 (b) of the metal fiber, the concave and convex shape is formed by inclining at a vertical line with respect to the longitudinal direction of the metal fiber.

상기 본 발명에 의한 요철형상이 형성된 금속섬유에서 요철형상은 금속섬유가 통과되는 기어의 톱니 모양에 따라 달라질 수 있으며, 요철형상의 특정한 모양을 한정하는 것은 아니지만, 예를들어, V자형, U자형, 형등 어떠한 모양일 수 있다.The concavo-convex shape of the metal fiber having the irregular shape according to the present invention may vary depending on the shape of the gear through which the metal fiber is passed, and the specific shape of the concavo-convex shape is not limited. For example, , Can be any shape.

상기 요철형상은 이 기술분야에 일반적으로 알려져 있는 어떠한 금속섬유 및/또는 어떠한 방법으로 제조된 금속섬유에 형성될 수 있다. 일 구현에서, 상기 금속섬유로는 철-크롬-알루미늄계 합금인 어떠한 종류의 Fecralloy 합금으로된 금속섬유가 사용될 수 있다. 상기 Fecralloy 합금은 일반적으로 알려져 있는 것으로, 예를들어, 일반적으로 크롬(Cr) 18-27중량%, 알루미늄(Al) 3-7중량%, 바람직하게는 5-7중량% 및 잔부 철(Fe)을 포함한다.The concave-convex shape may be formed on any metal fiber generally known in the technical field and / or metal fiber produced by any method. In one embodiment, the metal fiber may be a metal fiber of any kind of Fecralloy alloy, which is an iron-chrome-aluminum-based alloy. The Fecralloy alloys are generally known, for example, 18-27% by weight of chromium (Cr), 3-7% by weight, preferably 5-7% by weight of aluminum (Al) .

또한, 바람직하게는 상기 Fecralloy 합금조성에 지르코늄(Zr), 이트륨(Y)등을 0.05-0.5중량%, 바람직하게는 0.1-0.3중량%로 추가로 포함하는 개량된 Fecralloy가 사용될 수 있다. 다른 구현에서, 상기 금속섬유로는 스테인레스 스틸(stainless steel) 금속섬유, 구체적으로는 스테인레스 스틸 316L 금속섬유가 사용될 수 있다.Further, an improved Fecralloy may be used, which additionally contains 0.05-0.5 wt%, preferably 0.1-0.3 wt% of zirconium (Zr), yttrium (Y) or the like in the Fecralloy alloy composition. In another embodiment, stainless steel metal fibers, specifically stainless steel 316L metal fibers, may be used as the metal fibers.

또한, 이로써 제한하는 것은 아니지만, 예를들어, 절삭법, 인발법 및 용융추출법등으로 제조된 금속섬유에 요철형상이 부여될 수 있다.Further, although not limited thereto, for example, irregularities may be imparted to the metal fibers produced by the cutting method, the drawing method and the melt extraction method.

상기 절삭법 또는 인발법의 기계적 가공법으로 형성된 금속섬유의 표면은 돌기가 없이 매끄럽다. 따라서, 이러한 매끄러운 표면을 갖는 금속섬유는 금속섬유 사이의 마찰력이 없으므로 종래에는 얀으로 제조하기 어려웠다.The surface of the metal fiber formed by the cutting method or the mechanical working method of the drawing method is smooth without projections. Therefore, the metal fiber having such a smooth surface has no frictional force between the metal fibers, and thus it has been difficult to fabricate the metal fiber in the prior art.

또한, 종래 용융추출법으로 제조된 금속섬유의 표면에는 미크론 수준의 높이, 구체적으로는 다수의 돌기가 형성되어 있지만, 금속섬유 사이의 마찰력이 불충분하여 금속섬유 얀에서 금속섬유가 빠져나가는 문제가 있었다. In addition, although the surface of the metal fiber produced by the conventional melt extraction method has a height of micron level, specifically, a large number of protrusions, there is a problem that the metal fiber is escaped from the metal fiber yarn due to insufficient frictional force between the metal fibers.

한편, 종래 용융추출법으로 제조된 금속섬유를 사용하여 금속섬유 얀을 제조하는 경우에, 금속섬유 사이의 마찰력이 불충분하여 1가닥의 얀이 50 내지 100개의 비교적 많은 수의 금속섬유로 제조하여야 하며, 이러한 경우에도 금속섬유 얀에서 금속섬유가 빠져서 금속섬유 얀의 형상이 유지되지 않는 문제가 있었다.On the other hand, when the metal fiber yarn is produced using the metal melt produced by the conventional melt extraction method, the friction force between the metal fibers is insufficient, so that one strand of the yarn should be made of a relatively large number of 50 to 100 metal fibers, Even in this case, there is a problem that the shape of the metal fiber yarn is not maintained because the metal fiber is missing from the metal fiber yarn.

그러나, 본 발명에서와 같이, 상기 금속섬유에 요철형상을 형성하므로써 절삭법 또는 인발법등의 기계적 가공법으로 제조된 금속섬유 뿐만 아니라 용융추출법으로 제조된 금속섬유 사이에 충분한 마찰력 및 얽힘성이 부여되므로 용이하게 금속섬유 얀으로 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 금속섬유 얀으로부터 금속섬유의 빠짐현상이 일어나지 않게 되고, 1가닥의 얀을 형성하기 위해 사용되는 금속섬유의 수가 제한되지 않는다. 구체적으로, 어떠한수의 금속섬유, 보다 구체적으로는 약 10 내지 250 가닥 혹은 이 보다 많은 수의 금속섬유를 포함하는 얀으로 용이하게 제조할 수 있다. 또한, 금속섬유 얀으로의 제조시, 별도의 바인더 및/또는 중합체를 사용하지 않고 얀으로 제조할 수 있다.However, as in the present invention, since the metal fibers produced by the melt extraction method as well as the metal fibers produced by the mechanical working method such as the cutting method or the drawing method are provided with sufficient frictional force and entanglement by forming the concave- Not only the metal fiber yarn can be produced but also the metal fiber does not fall out from the metal fiber yarn and the number of the metal fibers used for forming one yarn is not limited. Specifically, it can be easily produced with a yarn comprising any number of metal fibers, more specifically about 10 to 250 strands or more, of metal fibers. In addition, in the production of metal fiber yarns, yarns can be produced without using a separate binder and / or polymer.

나아가, 본 발명에 의한 요철형상이 형성된 금속섬유로 제조된 금속섬유 얀은 요철형상으로 인한 우수하고 높은 기공성이 확보될 뿐만 아니라, 금속섬유 얀 및 직물에는 다수의 매우 미세하고 균일한 기공이 형성된다.Further, the metal fiber yarn made of the metal fiber having the irregular shape according to the present invention is excellent in porosity due to the uneven shape, and also has many very fine and uniform pores formed in the metal fiber yarns and fabrics do.

또한, 종래의 금속섬유 얀은 금속섬유의 취약한 마찰력, 얽힘성 및 가공성(구체적으로는 금속섬유 얀으로의 가공성)으로 인하여, 금속섬유 얀으로 제조시 사용될 수 있는 금속섬유의 직경 및 길이가 제한되었다.Further, due to the weak frictional force, entanglement and workability (specifically, workability in the metal fiber yarn) of the metal fiber yarn in the conventional metal fiber yarn, the diameter and the length of the metal fiber that can be used in the production of the metal fiber yarn are limited .

구체적으로, 종래 금속섬유 얀은 직경이 10㎛ - 100㎛ 범위, 바람직하게는 30㎛ - 100㎛ 범위 그리고 길이가 10cm - 100cm인 금속섬유로 제조되어 왔다. 그러나, 본 발명에 의한 요철형상이 형성된 금속섬유는 금속섬유간의 마찰력, 얽힘성 및 가공성 증대로 인하여 금속섬유 얀의 형성에 사용될 수 있는 금속섬유의 직경 및 길이가 특별히 제한되지 않는다. 즉, 직경이 10㎛-100㎛인 금속섬유 뿐만 아니라, 직경이 10㎛ 미만인 금속섬유 및 직경이 100㎛를 초과하는 금속섬유를 사용하여 금속섬유 얀을 용이하게 제조할 수 있다. 또한, 길이가 10cm-100cm인금속섬유 뿐만 아니라, 길이가 10cm미만인 금속섬유 및 길이가 100cm를 초과하는 금속섬유를 사용하여도 금속섬유 얀을 용이하게 제조할 수 있다.Specifically, conventional metal fiber yarns have been made of metal fibers having diameters in the range of 10 탆 to 100 탆, preferably in the range of 30 탆 to 100 탆, and lengths of 10 cm to 100 cm. However, the diameter and the length of the metal fiber which can be used for forming the metal fiber yarn due to the friction force, the entanglement property and the workability increase between the metal fibers are not particularly limited. That is, metal fiber yarns having a diameter of less than 10 mu m and metal fibers having a diameter of more than 100 mu m can be easily manufactured, as well as metal fibers having a diameter of 10 mu m to 100 mu m. In addition, metal fiber yarns can be easily produced using not only metal fibers having a length of 10 cm-100 cm, but also metal fibers having a length of less than 10 cm and metal fibers having a length of more than 100 cm.

다만, 금속섬유 얀 및 금속섬유 얀으로 제조된 직물의 우수한 다수의 미세하고 균일한 기공 형성 측면에서, 동일한 등가직경의 얀에서, 적은수의 굵은 금속섬유를 포함하는 얀 보다는 다수의 가는 금속섬유를 포함하는 얀이바람직하다. 구체적으로 예를들면, 직물로 제조시 다수의 미세하고 균일한 기공 형성면에서, 직경 30㎛인 섬유100가닥으로 된 얀 (얀 직경 약 0.1mm) 보다는 직경 20㎛인 섬유 200가닥으로 된 얀(얀 직경 약 0.1mm으로 제조된 직물이 바람직하다.However, in terms of excellent fine and uniform pore formation of fabrics made of metal fiber yarns and metal fiber yarns, it is preferred that in the same equivalent diameter yarns, a number of fine metal fibers are used instead of yarns comprising a small number of coarse metal fibers Is preferred. Specifically, for example, in a number of fine and uniform pore-forming planes fabricated from fabrics, yarns of 200 yarns (20 microns in diameter) having a diameter of 20 microns (yarn diameter of about 0.1 mm) Fabrics made with a yarn diameter of about 0.1 mm are preferred.

나아가, 본 발명에 의한 요철형상이 형성된 금속섬유는 요철형상으로 인하여 우수한 탄성을 가지며, 이러한 탄성으로 인하여 금속섬유 얀 및 이를 이용한 금속직물로의 가공이 용이할 뿐만 아니라, 다양한 형태로 자유자재로 제조할 수 있고 제조된 금속섬유 얀 및 이를 이용한 금속직물은 부드러운 질감을 갖는다.Further, the metal fiber having the concavo-convex shape according to the present invention has excellent elasticity due to the concavo-convex shape. Due to the elasticity, the metal fiber yarn and the metal fabric using the metal fiber yarn can be easily processed, The fabricated metal fiber yarns and the metal fabrics using them have a smooth texture.

상기 본 발명에 의한 요철형상이 형성된 금속섬유를 연신하고 꼬아서 금속섬유 얀으로 제조할 수 있다. 한편, 종래 금속섬유 얀은 금속섬유간의 마찰력 및 얽힘성이 불충분하여 가연사(false twist yarn)로 제조할 수 없고 연사(twisting yarn)로만 제조될 수 있었다. 그러나, 본 발명에 의한 요철형상이 형성된 금속섬유를 사용하는 경우에는, 금속섬유간의 증대된 마찰력 및 얽힘성으로 인하여, 연사뿐만 아니라 가연사로 제조할 수 있다. 본 발명에 의한 금속섬유로 제조된 연사 및 가연사에서 금속섬유의 빠짐이 방지되어 얀의 형태가 안정적으로 유지된다.The metal fiber on which the irregular shape according to the present invention is formed can be stretched and twisted to produce a metal fiber yarn. On the other hand, conventional metal fiber yarns are insufficient in frictional force and entanglement between metal fibers and can not be made of false twist yarns, and can be produced only by twisting yarns. However, in the case of using the metal fiber on which the concavo-convex shape is formed according to the present invention, due to the increased frictional force and entanglement between the metal fibers, it can be made into a twist yarn as well as a twist yarn. In the twist yarn and false twist yarn made of the metal fiber according to the present invention, the separation of the metal fibers is prevented and the shape of the yarn is stably maintained.

본 발명에 의한 금속섬유는 금속섬유간의 마찰력이 개선되어 우수한 얽힘성을 가지므로, 얀의 제조시, 꼬임율이 특히 제한되지 않는다. 한편, 이 기술분야에 일반적으로 알려져 있는 바와 같이, 가연사는 금속섬유를 연신하고 꼬아서 금속섬유 얀으로 제조한 다음에 꼬임을 풀어서 제조한다.The metal fiber according to the present invention improves the frictional force between the metal fibers and has excellent entanglement, so that the twist ratio is not particularly limited in the production of the yarn. On the other hand, as is generally known in the art, false twists are produced by stretching and twisting metal fibers to produce metal fiber yarns and then twisting.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 금속섬유 얀의 제조시 금속섬유 얀의 꼬임율은 특히 제한되지 않으며, 금속섬유 얀으로부터 제조되는 금속섬유 직물의 용도에 따라, 용도에 맞는 기공성 및 기공분포를 갖도록 꼬임이 부여될 수 있다.As described above, the twist rate of the metal fiber yarn in the production of the metal fiber yarn according to the present invention is not particularly limited. Depending on the use of the metal fiber fabric produced from the metal fiber yarn, the porosity and pore distribution A twist can be imparted.

일 예로서, 금속섬유 얀을 사용하여 버너소재로 사용되는 금속섬유 직물을 제조하고자 하는 경우에, 본 발명에 의한 금속섬유를 포함하는 금속섬유 얀은 금속섬유 사이의 기공에서의 가스연료의 분출, 차압 및 연소효율 등을 고려하여, 연사 혹은 가연사로 제조될 수 있으며, 이로써 한정하는 것은 아니지만, 얀으로 제조시에, 예를들어,3-5 turns/m으로 꼬아서 제조할 수 있다.For example, in the case of using a metal fiber yarn to produce a metal fiber fabric to be used as a burner material, the metal fiber yarn comprising the metal fiber according to the present invention may be used for ejecting, For example, 3-5 turns / m at the time of production into a yarn, though it is not limited thereto, in consideration of differential pressure, combustion efficiency, and the like.

다른 예로서, 금속섬유 얀을 사용하여 필터소재로 사용되는 금속섬유 직물을 제조하고자 하는 경우에, 본 발명에 의한 금속섬유를 포함하는 금속섬유얀은 금속섬유 직물의 분진 및/또는 이물질 여과성능 및 기공에 분진 및/또는 이물질이 축적됨에 따른 차압상승을 고려하여, 이로써 한정하는 것은 아니지만, 연사 혹은 가연사로 제조할 수 있다. 또한, 이로써 한정하는 것은 아니지만, 얀으로 제조시에, 예를들어, 예를들어, 1-15 turns/m, 바람직하게는 10-15 turns/m로 꼬아서 제조할 수 있다.As another example, when a metal fiber yarn used as a filter material is to be manufactured using metal fiber yarns, the metal fiber yarn comprising the metal fibers according to the present invention is preferably used for filtering and / But may be made of a twist yarn or a twist yarn, though not limited thereto, in consideration of a differential pressure increase due to the accumulation of dust and / or foreign matter in the pores. It is also possible to produce, for example but not limited to, twisted yarns at the time of production, for example, at 1-15 turns / m, preferably at 10-15 turns / m.

금속섬유 얀 및/또는 직물의 기공이 작아질수록 미세분진 및/또는 이물질의 여과성능 및 연소효율은 향상되지만, 분진 및/또는 이물질이 축적됨에 따라 차압 및 차압 상승률이 증가하므로, 이를 고려하여 우수한 여과성능 및 연소효율이 확보될 뿐만 아니라 차압 상승율이 최소화되도록, 금속직물의 사용용도, 구체적으로는 버너소재 및/또는 필터소재로의 금속직물의 사용용도에 따라, 상기한 바와 같은 범위의 꼬임율을 부여하여 연사 혹은 가연사로 제조될 수 있다.As the pores of the metal fiber yarn and / or the fabric become smaller, the filtration performance and the combustion efficiency of the fine dust and / or the foreign substance are improved, but the differential pressure and the differential pressure increase rate increase as dust and / or foreign matter accumulates. Depending on the application of the metal fabric, specifically the use of the metal fabric to the burner material and / or the filter material, so as to ensure filtration performance and combustion efficiency as well as to minimize the differential pressure rise rate, To produce a twist yarn or a twist yarn.

상기 본 발명에 의한 금속섬유 얀은 1g당 길이가 0.45m-10.0m (0.45Nm-10.0Nm) 인 것이 바람직하다. 얀 1g당 길이가 0.45m미만이면 얀의 굵기가 굵어져 다공성 면에서 바람직하지 않으며, 10.0m를 초과하면 얀이 만들어지지 않는다는 점에서 바람직하지 않다.The metal fiber yarn according to the present invention preferably has a length of 0.45 m-10.0 m (0.45 Nm-10.0 Nm) per 1 g. If the length per 1 g of the yarn is less than 0.45 m, the thickness of the yarn becomes thick, which is not preferable from the viewpoint of porosity. If the length exceeds 10.0 m, the yarn is not formed.

금속섬유 얀은 요철형상이 형성된 금속섬유를 연속적으로 미세하게 잡아 당겨 연신하고 꼬임을 주어서 제조할 수 있다. 한편, 가연사는 금속섬유를 연신하고 꼬임을 준 다음에 꼬임을 풀어서 제조한다.The metal fiber yarn can be produced by continuously and finely stretching metal fibers having a concavo-convex shape formed thereon and twisting them. On the other hand, a false twist yarn is produced by stretching a metal fiber, twisting it, and then twisting it.

상기 요철형상이 형성된 금속섬유(82)로 제조된 금속섬유 얀(81)은 금속섬유의 요철형상으로 인하여 서로 잘 얽히고 증대된 금속섬유간의 마찰력으로 인하여 얀에서 섬유가 빠지지 않아 얀의 형태가 안정적으로 유지될 뿐만 아니라 얀을 구성하는 금속섬유의 요철형상으로 인하여 얀을 구성하는 금속섬유 사이에 다수의 미세하고 균일한 기공이 형성되어 우수하고 높은 기공성을 나타낸다. 또한, 본 발명에 의한 요철형상이 형성된 금속섬유는 탄성으로 인하여 후속적으로 가공하기 용이할 뿐만 아니라 부드러운 질감을 갖는다.The metal fiber yarn 81 made of the metal fiber 82 having the concavoconvex shape is well entangled with each other due to the irregular shape of the metal fiber and the fiber is not pulled out from the yarn due to the increased frictional force between the metal fibers, But also a plurality of fine and uniform pores are formed between the metal fibers constituting the yarn due to the concavo-convex shape of the metal fibers constituting the yarn, thereby exhibiting excellent and high porosity. Further, the metal fiber having the irregular shape according to the present invention is not only easy to be processed subsequently due to elasticity, but also has a smooth texture.

한편, 상기한 본 발명의 금속섬유 얀은 이 기술분야에 알려져 있는 일반적인 방법으로 제직하여 직물로 제조할 수 있다. Meanwhile, the metal fiber yarn of the present invention can be produced by weaving the fabric by a general method known in the art.

구체적인 일예로서, 이로써 한정하는 것은 아니지만, 본 발명에 의한 직물은 금속섬유 얀을 경사(B) 및 위사(B')로 사용하여 실질적으로 경사와 위사가 서로 수직하게 직조하여 제조할 수 있다. 상기 금속섬유 직물은 직물 1 inch당 각각 경사 및 위사로서 금속섬유 얀을 5 내지 30가닥(5 내지 30가닥/inch) 포함할 수 있다. 상기 금속직물에서 금속섬유 얀의 수가 5가닥/inch 미만이면, 얀 직경이 가늘 경우 직물의 기공이 너무 큰 점에서 바람직하지 않고, 30가닥/inch를 초과하면, 얀의 직경이 굵을 경우 기공을 너무 막는 점에서 바람직하지 않다.As a specific example, but not limited thereto, the fabrics according to the present invention can be produced by weaving warp yarns and weft yarns perpendicular to each other using metal fiber yarns as warp yarns (B) and weft yarns (B '). The metal fiber fabric may comprise from 5 to 30 strands (5 to 30 strands / inch) of metal fiber yarns as warp and weft yarns per inch of fabric. If the number of metal fiber yarns in the metal fabric is less than 5 strands / inch, if the diameter of the yarn is small, pores of the fabric are too large. If the number of metal fiber yarns is more than 30 strands / inch, It is not preferable in terms of blocking too much.

직조시, 위사와 경사가 실질적으로 수직으로 배치되고, 평행한 두 경사와 평행한 두 위사를 변으로 하는 염공(A, A')이 직물은 양면에 형성된다. 염공은 직물의 하부 및 상부에서 다소 오목하게 들어간 부분을 말한다. 상기 염공은 가로:세로의 길이비가 10:1이하, 바람직하게는 1:1-10:1로 형성된다. 염공의 세로 길이에 대하여 가로 길이의 비가 10을 초과하면 3 내지 4 가닥의 하부 얀을 거쳐서 염공을 형성하여야 하므로 직물의 구조가 느슨해지는 문제가 있다. 한편, 다공성이 문제시되지 않는 한, 10:1 이하의 어떠한 가로:세로 길이비의 염공을 갖는 직물로 제조할 수 있다.During weaving, wefts (A, A ') are formed on both sides of the weft yarn (A, A') with weft yarns and warp yarns arranged substantially vertically and with two weft yarns parallel to two parallel yarns. Dyeonggong refers to a part of the fabric that is slightly concave at the bottom and top. The slit has a width to height ratio of 10: 1 or less, preferably 1: 1-10: 1. If the ratio of the longitudinal length to the longitudinal length of the air gap is more than 10, there is a problem that the structure of the fabric is loosened due to the formation of the air holes through the lower yarn of 3 to 4 strands. On the other hand, as long as the porosity is not an issue, it can be produced with a fabric having a pore size of 10: 1 or less in any transverse to longitudinal length ratio.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 요철형상이 형성된 금속섬유를 사용하여 금속섬유 얀을 제조하므로써 금속섬유 얀의 제조에 사용되는 금속섬유의 굵기 및/또는 길이가 제한되지 않으므로, 종래의 금속섬유 얀의 제조에 사용되는 금속섬유보다 가는 금속섬유를 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 보다 적은 수의 금속섬유를 사용하여도 형태적으로 안정한 금속섬유 얀을 제조할 수 있다. 이와 같이, 적은 수의 금속섬유 및/또는 가는 금속섬유를 사용하여 제조된 금속섬유 얀을 이용하여 종래에 비하여 밀도가 낮은 저밀도 금속섬유 직물로 제조될 수 있다.As described above, since the metal fiber yarn is produced using the metal fiber having the irregular shape according to the present invention, the thickness and / or the length of the metal fiber used for the production of the metal fiber yarn are not limited, It is possible to use metal fibers that are thinner than the metal fibers used in the production of the metal fiber yarns and can also form morphologically stable metal fiber yarns even when a smaller number of metal fibers are used. Thus, the metal fiber yarn produced using a small number of metal fibers and / or fine metal fibers can be used to fabricate a low density metal fiber fabric having a lower density than the conventional one.

저밀도 금속섬유 직물은, 특히, 버너소재로 사용되는 경우에, 초저부하 연소가 가능한 장점을 갖는다. 이로써 한정하는 것은 아니지만, 예를들어, 상기 직물의 밀도는 4.0kg/㎡ 이하, 구체적으로는 0.1-4.0kg/㎡일 수 있다.Low density metal fiber fabrics have the advantage of being capable of ultra low load combustion, especially when used as a burner material. For example, although not limited thereto, the density of the fabric may be 4.0 kg / m 2 or less, specifically 0.1-4.0 kg / m 2.

직물을 버너소재 또는 필터소재로 사용하는 경우에, 직물의 밀도가 작을수록 차압 감소측면에서 바람직하므로 직물 밀도의 하한값을 특히 제한하는 것은 아니지만, 직물의 밀도가 0.1kg/㎡미만이면 직물을 이루는 금속섬유얀 사이의 간격이 너무 넓어서 원활한 연소 혹은 분진 여과성능이 불충분할 수 있으므로, 직물의 밀도가 0.1kg/㎡이상인 것이 보다 바람직하다. 한편, 직물의 밀도가 4.0kg/㎡을 초과하면 금속섬유 얀 사이의 간격이 너무 좁아져 기공성이 저하되고 차압이 높아지므로 연료가스의 분출 및 여과성능 면에서 바람직하지 않다. 밀도 0.1- 4.0kg/㎡로 제조되는 직물은 0.3-2.5mm의 두께를 갖게 된다. 직물의 기공율은 75-95%이다.When the fabric is used as a burner material or a filter material, the lower limit of the fabric density is not particularly limited because the smaller the fabric density is, the smaller the fabric pressure is, the lower the pressure difference. However, if the fabric density is less than 0.1 kg / The gap between the fiber yarns is too wide and the smooth combustion or dust filtration performance may be insufficient, so that the density of the fabric is more preferably 0.1 kg / m 2 or more. On the other hand, if the density of the fabric exceeds 4.0 kg / m < 2 >, the interval between the metal fiber yarns becomes too narrow to lower the porosity and the differential pressure, which is not preferable from the viewpoint of fuel gas ejection and filtration performance. Fabrics made with a density of 0.1 - 4.0 kg / m 2 will have a thickness of 0.3-2.5 mm. The porosity of the fabric is 75-95%.

상기 본 발명에 의한 직물은 필터소재 및/또는 버너소재, 구체적으로는 표면연소 버너용 멤브레인, 수처리용 프리-필터(Pre-Filter), 매연저감장치용 필터 등으로 사용될 수 있다.The fabric according to the present invention can be used as a filter material and / or a burner material, specifically, a membrane for a surface combustion burner, a pre-filter for water treatment, and a filter for a soot reduction device.

한편, 종래 금속섬유 직물을 버너소재 또는 필터소재로 사용하는 경우에, 금속섬유 직물의 양면에 금속메쉬를 대고 금속메쉬가 대어진 금속섬유 직물의 형태를 가공, 예를들어, 주름잡힌 형태로 가공하여 사용하여 왔다. 그러나, 금속섬유 직물의 양면에 대어지는 금속메쉬는 직물의 형태를 가공하는 경우에, 쉽게 파손되는 등의 문제가 있었다.On the other hand, when a conventional metal fiber fabric is used as a burner material or a filter material, a metal mesh is placed on both sides of the metal fiber fabric, and the metal fiber fabric is processed into a corrugated form Has been used. However, there has been a problem that the metal mesh, which is sandwiched on both sides of the metal fiber fabric, is easily damaged when the fabric is processed.

따라서, 상기 본 발명에 의한 금속섬유 직물 제조시, 경사 및/또는 위사로 사용되는 금속섬유 얀 대신 금속선(metal wire)을 사용하여 금속섬유 얀과 금속선을 함께 제직하여 금속선을 포함하는 금속섬유 직물로 제조할 수 있다. 금속선은 경사 및/또는 위사에 사용될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 견지에 의한 직물은 금속선이 다수의 경사 및 위사중 최소 하나의 경사, 최소 하나의 위사 또는 최소 하나의 경사 및 최소 하나의 위사 모두로 사용되며, 상기 금속섬유 얀 및 금속선(metal wire)를 사용하여 직조된 것일 수 있다. 금속섬유 직물 제조시, 사용될 수 있는 금속선의 수는 특히 제한되지 않으며, 버너소재 또는 필터소재로 사용하는 경우에 요구되는 물성, 예를들어, 연소성능, 여과성능 및 강도 등을 고려하여 경사 및/또는 위사의 어떠한 위치에서도, 어떠한 간격으로도 및/또는 어떠한 수로도 사용될 수 있다. 상기 금속선은 금속섬유 얀과 동일한 종류의 금속으로된 것이 사용된다.Therefore, in the production of the metal fiber fabric according to the present invention, the metal fiber yarn is woven together with the metal wire by using a metal wire instead of the metal fiber yarn used as the warp and / or weft, Can be manufactured. The metal wire may be used for warp and / or weft. That is, the fabric according to one aspect of the present invention is characterized in that the metal wire is used in both at least one of a plurality of warps and wefts, at least one weft or at least one warp, and at least one weft, metal wire. < / RTI > The number of the metal wires that can be used in the production of the metal fiber fabric is not particularly limited and may be selected from the range of inclination and / or thickness in consideration of physical properties required when used as a burner material or filter material, such as combustion performance, Or any location in the weft, at any interval and / or in any number of ways. The metal wire is made of the same kind of metal as the metal fiber yarn.

또한, 상기 금속선으로는 직경이 0.07mm 내지 3mm인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 금속선의 직경이 0.07mm 미만이면 직경이 가늘어서 인장력이 약하고, 따라서 금속섬유와 큰 차이가 없어 바람직하지 않으며, 3mm을 초과하면 금속선의 직경이 굵어 버너용 소재로 사용하는 경우에, 고온에서 열변형이 발생한다는 점에서 바람직하지 않다.상기 금속선을 포함하는 금속섬유 직물은, 직물 자체에 금속선이 포함되어 있으므로, 버너소재 또는 필터소재로 사용시, 종래 필요로 하던 별도의 금속메쉬를 필요로 하지 않는다. 따라서, 버너소재 또는 필터소재로의 형태가공시, 금속메쉬의 파손 문제로 인한 소재의 파손염려가 없으므로, 소재로의 성형성이 개선된다. 또한, 금속섬유 직물내의 금속선으로 인하여 강도가 개선되며 금속선으로 인한 금속직물에서의 조밀한 기공으로 인하여 버너소재로의 연소효율 및 필터소재의 여과효율이 더욱 개선된다.The metal wire preferably has a diameter of 0.07 mm to 3 mm. When the diameter of the metal wire is less than 0.07 mm, the diameter is small and the tensile force is weak. Therefore, there is no great difference between the metal wire and the metal fiber. When the diameter is more than 3 mm, the diameter of the metal wire is large. The metal fiber fabric including the metal wire does not require a separate metal mesh that is conventionally required when used as a burner material or a filter material because the fabric itself includes a metal wire. Therefore, there is no fear of breakage of the material due to the breakage problem of the metal mesh at the time of shaping into the burner material or the filter material, so that the formability into the material is improved. Also, the strength of the metal wire in the metal fiber fabric improves, and the combustion efficiency of the burner material and the filtration efficiency of the filter material are further improved due to the dense pores in the metal fabric due to the metal wire.

한편, 이로써 한정하는 것은 아니지만, 금속섬유 얀 대신 금속선이 경사(C)로 사용된 직물을 그리고 금속섬유 얀 대신 금속선이 위사(C')로 사용된 직물을 나타내었다.On the other hand, although not limited thereto, a fabric in which a metal wire is used as a warp (C) instead of a metal fiber yarn, and a fabric in which a metal wire is used as a warp (C ') in place of the metal fiber yarn.

본 발명에 의한 요철형상이 형성된 금속섬유를 포함하는 얀으로 제조된 금속섬유 직물은 다수의 균일하고 고른 미세기공을 포함하므로 미세한 분진 및/또는 이물질을 여과하는 필터소재로 적합하다. 뿐만 아니라, 상기 미세기공을 통해 연료가스가 미세하고 고르게 분출되므로, 소량의 연료가 공급되더라도 금속섬유 사이사이에서 가스의 유속이 증가되어 안정적으로 연소되므로 버너소재로 사용하기에 또한 적합하다. 나아가, 상기 요철형상이 형성된 금속섬유 사이의 미세한 기공은 미세한 염공으로 작용하여 고부하-저부하 전영역에 걸쳐 폭넓은 연소특성을 나타낼 뿐만 아니라, 균일한 화염분포 및 화염 분할효과에 의해 더욱 개선된 가열효과를 나타낸다. 또한, 개선된 차압성능(차압감소)을 나타낸다.The metal fiber fabrics made of yams containing metal fibers having irregularities according to the present invention include many uniform and uniform micropores, and are therefore suitable as filter materials for filtering fine dust and / or foreign matter. In addition, since the fuel gas is ejected finely and uniformly through the micropores, the flow rate of the gas between the metal fibers increases even when a small amount of fuel is supplied, so that the gas is stably burned. Furthermore, the fine pores between the metal fibers having the concavoconvex shape formed therein act as fine spheres, thereby exhibiting a wide range of combustion characteristics over the entire region of high load-low load, and further improved heating due to uniform flame distribution and flame splitting effect Effect. It also shows improved differential pressure performance (differential pressure reduction).

전술한 것과 같이, 상기에서는 금속섬유 제조방법에 대해 구체적으로 설명하였으나 이러한 방법을 강유전체층 제조방법에 적용할 수 있다.As described above, the method of manufacturing a metal fiber has been described in detail above, but such a method can be applied to a method of manufacturing a ferroelectric layer.

즉, PVDF의 상결정을 β상으로 결정하기 위해서는 PVDF를 β상으로 상전이가 일어나는 예컨대 60~70℃의 온도, 바람직하게는 대략 65℃의 온도, 또는 PVDF가 β상을 나타내는 온도에서 PVDF를 급속 냉각시키는 방법으로 PVDF를 β상으로 결정하게 되는데, 이러한 방법을 전술한 금속섬유 제조방법에 적용하여 손쉽게 강유전체층을 제조할 수 있게 된다. 다만, 이러한 온도의 내용은 예시적인 것일 뿐 본 발명의 내용이 이에 한정되는 것은 아니다.That is, in order to determine the phase of PVDF to be in the? -Phase, the PVDF is rapidly heated at a temperature of, for example, 60 to 70 占 폚, preferably about 65 占 폚, And the PVDF is determined to be in the? -Phase by a cooling method. By applying this method to the above-described method of manufacturing a metal fiber, a ferroelectric layer can be easily manufactured. However, the contents of these temperatures are only exemplary, and the contents of the present invention are not limited thereto.

추가내용additional information

강유전체층을 제조하는데 이용되는 탄소섬유 제작방법에는 압연, 압출, 인발 등이 이용될 수 있다.Rolling, extrusion, drawing, and the like may be used for the method of manufacturing the carbon fiber used for manufacturing the ferroelectric layer.

먼저, 압연은 금속의 소성(塑性)을 이용하여 고온이나 상온의 금속재료를 회전하는 두 롤 사이를 통과시 켜 판(板) · 봉(棒) · 관(管) · 형재(形材)등으로 가공하는 방법으로, 주조(鑄造)나 단조(鍛造)에 비해 신속하며 생산비가 싼 것이 특징이다First, rolling is performed by using the plasticity of a metal material having a high temperature or a room temperature passing between two rotating rolls to form a plate, a rod, a pipe, a shape, and the like , Which is faster than casting or forging and has a low production cost

다음으로, 압출은 영국의 J.브라마가 1797년에 납을 녹여 펌프로 밀어내어 연관(鉛管)을 만든 것이 그 시초라고 한다. 그 후 영국의 Th.버는 1820년에 압출가공법을 사용해서 실제로 연관을 제조하였다. 일반적으로 소재(素材)를 용기(容器)에 넣고 다이의 구멍으로부터 밀어내어 단면적이 소재보다도 작고 일정한 긴 제품을 만드는 것이다. Next, it is said that the extrusion was made by J. Brahma of England in 1797 by melting the lead and pumping it out to make the lead pipe. Then in England, Th. Birr actually manufactured the linkage in 1820 using an extrusion process. Generally, a material (material) is put into a container (container) and is pushed out from a hole of a die to make a product having a sectional area smaller than a material and having a constant length.

이 가공법을 크게 나누면 정압출법(正押出法)과 역압출법으로 분류된다. 전자는 압출되는 금속의 방향이 외부로부터 압력을 가하는 방향과 같은 경우이고, 후자는 이 방향이 반대가 되는 것이다. This processing method is largely divided into a positive extrusion method and a reverse extrusion method. The former is the case where the direction of the metal to be extruded is the same as the direction in which pressure is applied from the outside, and the latter is the opposite direction.

제품 단면의 모양은 다이의 구멍 모양과 같으므로 다이의 구멍 모양을 적당히 바꿈으로써, 환봉(丸棒) ·각봉(角棒) ·형재(形材) ·관, 기타 임의의 것을 만들 수 있다. 그러나 금속재료를 구멍으로부터 밀어내려면 매우 큰 힘이 소요되며, 따라서 기계설비가 대규모로 될 뿐 아니라 고온 ·고압에 견디는 공구를 사용해야 하는 결점이 있다. Since the shape of the product section is the same as the shape of the hole of the die, it is possible to make a round bar, a square bar, a shape member, a pipe or any other by changing the hole shape of the die appropriately. However, pushing the metal material out of the hole requires a very large force, which is not only a large-scale machine, but also has the drawback of using tools that withstand high temperatures and high pressures.

고온하에서 하는 것을 열간(熱間)압출가공이라 하고, 실온(室溫)에서 하는 것을 냉간(冷間)압출가공이라고 한다. 제2차 세계대전중 독일에서는 경금속(硬金屬)의 냉간압출가공기술이 급속히 발달하여, 특수강을 냉간압출하여 치수 정밀도가 높은 제품을 능률적으로 양산하여 군수물자 생산용으로 이용하였다. Hot extrusion is performed at a high temperature, and cold extrusion is performed at a room temperature. During the Second World War, cold extrusion processing technology of hard metal was rapidly developed in Germany, and cold extrusion of special steel was used to mass produce high dimensional precision products and to produce military materials.

마지막으로, 인발은 봉재나 관재를 이것보다 단면적이 작은 치수의 다이스에 통과시켜 인발하여 다이스 구경과 같은 형상의 단면제품을 얻는 가공법을 말한다. 직경이 가는 선의 인발은 특히 신선(伸線)가공이라 불리고 있다. 일반적으로는 냉간 인발이 많다. 탄소강, 합금강, 비철 금속의 대부분에 적용된다. 봉재나 관재를 미리 니켈도금이나 동도금을 해 놓은 후 인발 가공을 하는 경우도 있다. 일반 가공시의 윤활성 향상과 재료의 산화방지 효과가 있다.Finally, drawing refers to a processing method in which a rod or tube is passed through a die having a smaller cross-sectional area than that of the die or pipe, thereby obtaining a cross-sectional product having the same shape as the die bore. Drawing of thin-walled wire is especially called drawing. Generally, there are many cold draws. It applies to most of carbon steel, alloy steel and nonferrous metals. In some cases, nickel or copper plating or copper plating is performed on the rods or pipes before drawing. There is an effect of improving the lubricity and preventing the oxidation of the material during normal processing.

전술한 압연, 압출, 인발의 방법은 강유전체층을 제조하는데 다양하게 이용될 수 있고, 어느 하나의 방법으로 봉 발명의 제조방법이 제한되는 것은 아니다.The rolling, extrusion, and drawing methods described above can be used variously to produce the ferroelectric layer, and the manufacturing method of the rod invention is not limited by any one method.

전술한 PVDF 또는 PVDF-TrFE를 이용한 강유전체층은 유니크한 특성을 보일 수 있다. 구체적인 내용은 다음과 같다.The above-described ferroelectric layer using PVDF or PVDF-TrFE can exhibit unique characteristics. The details are as follows.

(1) 산에 강한 특성을 보인다. 즉, 높은 산도에 견디는 성질이 강하여 내산성이 놓다.(1) It shows a strong characteristic to the acid. That is, it is resistant to high acidity and resistant to acid.

(2) 불에 타지 않게 방지할 수 있는 방염 용도로 이용될 수 있는 특성이 있다.(2) There is a characteristic that can be used for flameproofing which can be prevented from being ignited.

(3) 불소 제염을 효율적으로 할 수 있는 특성이 있다.(3) There is a characteristic that fluorine decontamination can be efficiently performed.

(4) 강의 물성은 자발분극의 역전현상에 의해 압전성(piezoelectric)을 가지므로, 강유전체를 의류(예를 들면, 신발)에 적용하고, 에너지 하베스팅(energy harvesting)의 특성을 제공하도록 할 수 있다.(4) Since the physical properties of steel have piezoelectric due to the reversal phenomenon of spontaneous polarization, it is possible to apply the ferroelectric to the garment (for example, shoes) and to provide the characteristic of energy harvesting .

(5) 또한, 강유전체를 화이버로 직조하는 경우, 다른 소재에 비해 가벼우면서도 높은 강도가 제공되고, 압전 효과를 제공할 수 있다는 특성이 있다.(5) Further, when a ferroelectric material is woven with a fiber, there is a characteristic that it is lighter in weight than other materials and provides high strength and can provide a piezoelectric effect.

또한, 이러한 PVDF 또는 PVDF-TrFE를 이용한 강유전체층은 반도체 소자에 이용되는 것 이외에도 화학약품을 다루는 영역, 방염을 수행하는 영역, 소방작업을 수행하는 영역 등에서 다양하게 활용될 수 있다. 또한, 에너지 하베스팅(energy harvesting) 등에도 활용될 수 있다.Further, the ferroelectric layer using PVDF or PVDF-TrFE can be used in various fields other than those used for semiconductor devices, such as a region for treating chemicals, a region for performing flame retardation, and a region for performing a fire-fighting operation. It can also be used for energy harvesting.

즉, PVDF 또는 PVDF-TrFE를 이용한 강유전체층을 의류 소재로 이용함으로써, 화학약품을 다루는 사람, 방염을 수행하는 사람, 소방작업을 수행하는 사람들이 당해 분야에서 효과를 극대화시키기 위한 용도 및 에너지 하베스팅(energy harvesting)을 통한 배터리 용도로 이용하는 것이 가능해진다.
That is, by using a ferroelectric layer using PVDF or PVDF-TrFE as a material for clothing, a person who handles chemical agents, a person who performs flame-retarding work, a person who performs fire-fighting work is used for maximizing effects in the field, it becomes possible to use the battery for energy harvesting.

이하에서는 전술한 강유전체층을 이용하여 섬유(Fiber)를 제조하는 방법으로 압전섬유가 포함된 직물을 직조하고, 이러한 직물로 에너지 하베스팅을 하는 장치 및 장치를 제조하는 방법에 대해서 설명한다.Hereinafter, a method for fabricating a fabric using the above-described ferroelectric layer and fabricating a fabric including the piezoelectric fiber and manufacturing an apparatus and an apparatus for energy harvesting using the fabric will be described.

먼저, 압전 소자를 이용한 에너지 하베스팅 기술은, 압전 소자에 기계적 에너지가 인가되면, 전기 에너지가 발생하는 효과를 이용하여 주위의 버려지는 힘이나 압력, 진동 등과 같은 기계적 에너지를 우리가 사용 가능한 전기 에너지로 변환하여 주는 것을 말한다.First, the energy harvesting technology using a piezoelectric element utilizes mechanical energy applied to a piezoelectric element to generate mechanical energy such as abandoned power, pressure, vibration, etc., .

다음으로, 화이버 제조방법으로 제조된 압전 섬유가 전기 에너지를 생성하는 것에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 다만, 압전 섬유로는 전술한 제 1 내지 제 4 실시례의 제조방법 뿐만 아니라 다른 화이버 제조방법으로 제조된 압전 섬유가 사용될 수도 있다.Next, the piezoelectric fiber produced by the fiber manufacturing method generates electrical energy will be described with reference to the drawings. However, not only the above-described manufacturing methods of the first to fourth embodiments but also piezoelectric fibers manufactured by other fiber manufacturing methods may be used as the piezoelectric fibers.

도 36은 본 발명의 일 실시례에 따른 전기에너지를 생성하는 압전섬유를 나타내는 그림이다.36 is a view showing a piezoelectric fiber for generating electrical energy according to an embodiment of the present invention.

도 36의 (a)는 외력에 의한 변형에 의하여 전기에너지를 생성하는 압전섬유(110)를 보여준다.36 (a) shows a piezoelectric fiber 110 that generates electrical energy by deformation by an external force.

압전섬유(5110)로서 다양한 종류의 섬유가 사용될 수 있다. 압전섬유(5110)는 예로서 압전물질 단독으로부터 얻어지는 압전섬유, 압전물질(piezoelectric material)이 코팅된 섬유 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 도면에는 압전섬유(5110)로서 압전물질 단독으로부터 얻어지는 압전섬유가 예로서 표현되어 있다. 다른 실시 예로서, 도면에 도시된 바와 달리, 압전섬유(5110)로서 압전물질이 코팅된 일반적인 섬유 또는 압전물질 단독으로부터 얻어지는 압전섬유와 압전물질이 코팅된 일반적인 섬유가 조합된 섬유가 사용될 수도 있다.As the piezoelectric fibers 5110, various kinds of fibers may be used. The piezoelectric fibers 5110 may include at least one selected from among piezoelectric fibers obtained from a piezoelectric material alone, fibers coated with a piezoelectric material, and combinations thereof. In the drawing, a piezoelectric fiber obtained from a piezoelectric material alone as the piezoelectric fiber 5110 is shown as an example. As another embodiment, unlike the drawing shown in the drawings, a general fiber coated with a piezoelectric material as the piezoelectric fiber 5110 or a combination of a piezoelectric fiber obtained from a piezoelectric material alone and a general fiber coated with a piezoelectric material may be used.

상기 압전물질은 예로서 PVDF(polyvinylidene fluoride), PZT(lead zirconate titanate) 등일 수 있다. 압전물질이 코팅된 상기 섬유는 일반적으로 사용되는 다양한 섬유일 수 있다. 상기의 예시는 이해를 위한 예시로도 상기한 예시 이외에도 다양한 재료가 사용될 수 있다.The piezoelectric material may be PVDF (polyvinylidene fluoride), lead zirconate titanate (PZT), or the like. The fibers coated with the piezoelectric material may be various fibers generally used. As an example for the understanding of the above example, various materials other than the above-mentioned examples can be used.

압전물질은 기계적인 변형에 의하여 전하의 분극 현상이 생성되거나, 반대로 전기장에 의하여 기계적인 변형이 생기는 물질을 말한다. 기계적인 변형에 의하여 전하의 분극 현상이 생성되거나, 반대로 전기장에 의하여 기계적인 변형이 생기는 현상을 압전 효과라고 한다. 일례로, 도면에 도시된 바와 같이, Z축 방향(또는 도면 상에서 위 방향)의 극성(polarization)을 가지는 압전물질은 외력에 의하여 길이가 신장되면, 상부와 하부에 각각 음의 전하와 양의 전하가 유도되는 전하의 분극현상이 나타난다. 또한, 상기 압전물질이 외력에 의하여 길이가 압축되면 상기 압전물질의 상부와 하부에는 각각 양의 전하와 음의 전하가 유도되는 전하의 분극현상이 나타난다.Piezoelectric material refers to a material in which the polarization of electric charge is generated by mechanical deformation or, on the other hand, mechanical deformation is caused by an electric field. Piezoelectric effect is the phenomenon that the polarization of charge is generated by mechanical deformation or, conversely, the mechanical deformation occurs by electric field. For example, as shown in the figure, when a piezoelectric material having a polarization in the Z-axis direction (or upward in the drawing) is elongated by an external force, a negative charge and a positive charge A polarization phenomenon of a charge induced by a magnetic field is induced. Also, when the piezoelectric material is compressed in length by an external force, a polarization phenomenon of positive and negative charges induced in the upper and lower portions of the piezoelectric material appears.

즉, 압전물질에 인장과 압축이 반복적으로 가해지는 경우 압전물질에 발생되는 상기 전하의 분극 현상은 극성이 반복적으로 바뀌게 된다. 반복적인 인장과 압축을 통해 압전물질은 교류 전기 신호를 생성할 수 있다. 길이의 신장과 압축이 반복되는 물체의 표면에 압전물질을 배치하는 경우에 상기 길이의 변화에 따라 상기 물체의 상기 표면에 배치된 압전물질은 기계적 변형을 겪을 수 있다. 상기 기계적 변형에 의하여 압전물질에는 전하의 분극 현상을 발생될 수 있다. 다시 말하면, 상기 물체의 상기 표면에 압전물질을 배치하고 상기 물체를 반복하여 신장하거나 압축하는 경우, 상기 물체의 상기 표면에 배치된 압전물질은 인장과 압축을 반복적으로 경험하게 된다. 압전물질에 인장과 압축이 반복적으로 가해지는 경우 압전물질에 발생되는 상기 전하의 분극 현상은 극성이 반복적으로 바뀌게 된다. 반복적인 인장과 압축을 통해 압전물질은 교류 전기 신호를 생성할 수 있다.That is, when tensile and compressive are repeatedly applied to the piezoelectric material, the polarization of the electric charge generated in the piezoelectric material is repeatedly changed in polarity. With repeated tension and compression, the piezoelectric material can generate alternating electrical signals. The piezoelectric material disposed on the surface of the object according to the change of the length may undergo mechanical deformation when the piezoelectric material is disposed on the surface of the object whose elongation and compression are repeated. Due to the mechanical deformation, the polarization of electric charges may occur in the piezoelectric material. In other words, when the piezoelectric material is disposed on the surface of the object and the object is repeatedly stretched or compressed, the piezoelectric material disposed on the surface of the object repeatedly experiences tension and compression. When the piezoelectric material is repeatedly subjected to tension and compression, the polarity of the charge generated in the piezoelectric material is changed repeatedly. With repeated tension and compression, the piezoelectric material can generate alternating electrical signals.

다음으로, 도 36의 (b)를 참조하면, 압전섬유(5110)를 사용하여 직물을 직조하는 경우 압전섬유(5110)들은 서로 교차되어 굴곡면을 형성할 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 압전섬유(5110)는 길이가 변형되지 아니하는 중심면(5112)을 중심으로 상부(5114)와 하부(5116)로 그 영역을 구분할 수 있다. 이 경우, 압전섬유(5110)에 외력으로서 인장력이 인가되면, 상부(5114)는 길이가 늘어나게 되며, 하부(5116)는 길이가 수축하게 된다.Next, referring to FIG. 36 (b), when the fabric is woven using the piezoelectric fibers 5110, the piezoelectric fibers 5110 may cross each other to form a curved surface. As shown in the drawing, the piezoelectric fiber 5110 can be divided into an upper portion 5114 and a lower portion 5116 around a central surface 5112 whose length is not deformed. In this case, when a tensile force is applied to the piezoelectric fiber 5110 as an external force, the length of the upper portion 5114 is increased and the length of the lower portion 5116 is contracted.

다른 예로, 도면에 도시된바와 달리, 압전섬유(5110)에 외력으로서 압축력이 인가되면, 상부(5114)는 길이가 수축되게 되며, 하부(5116)는 길이가 늘어나게 된다. 상기 인장력 또는 상기 압축력에 의하여 상부(5114)와 하부(5116)에서 생성되는 전하의 분극 현상은 서로 반대 극성을 가지게 된다.As another example, when compressive force is applied to the piezoelectric fiber 5110 as an external force, the upper portion 5114 is contracted in length and the lower portion 5116 is increased in length, unlike the case shown in the drawings. Polarization phenomena of charges generated in the upper portion 5114 and the lower portion 5116 by the tensile force or the compressive force have opposite polarities.

이와 같은 방법으로 압전 섬유는 전기 에너지를 생성할 수 있다.
In this way, the piezoelectric fibers can generate electrical energy.

다음으로, 상기와 같이 외력에 의한 변형에 의해 전기에너지를 생성하는 압전섬유를 직조한 직물에 대해 도 37 및 도 38를 참조하여 설명한다.Next, a fabric woven with piezoelectric fibers that generate electric energy by deformation by an external force as described above will be described with reference to Figs. 37 and 38. Fig.

도 37 및 도 38은 본 발명의 일 실시례에 따른 압전 섬유를 포함하는 직물을 나타낸 그림이다.37 and 38 illustrate a fabric including piezoelectric fibers according to one embodiment of the present invention.

도 37의 직물은 씨실 및 날실 중 일부가 압전섬유를 포함한 실로 구성되어 있고, 도 38의 직물은 씨실 및 날실 중 모두 압전섬유를 포함한 실로 구성되어 있다.The fabric of Fig. 37 is composed of yarns in which some of the weft yarns and the warp yarns are made of piezoelectric fibers, and the fabric of Fig. 38 is formed of yarns including both of the weft yarns and the warp yarns.

도 37의 (a)는 본 발명의 일 실시례에 따른 에너지 하베스팅 장치의 개념도이다. 도 37의 (b)는 씨실과 날실의 스택(stack) 구조를 나타내는 도면이다. 도 37의 (a)를 참조하면, 에너지 하베스팅 장치(5200)는 직물(5250)을 포함한다. 몇몇 실시 예들에 있어서, 에너지 하베스팅 장치(5200)는 선택적으로(optionally) 제1 전극(5220) 및 제2 전극(5230)을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 에너지 하베스팅 장치(5200)는 축전부(5240)를 더 포함할 수 있다.37 (a) is a conceptual diagram of an energy harvesting apparatus according to an embodiment of the present invention. 37 (b) is a view showing a stack structure of the weft yarn and the warp yarn. Referring to FIG. 37 (a), the energy harvesting apparatus 5200 includes a fabric 5250. In some embodiments, the energy harvesting device 5200 may further optionally include a first electrode 5220 and a second electrode 5230. In this case, the energy harvesting apparatus 5200 may further include a power storage unit 5240.

직물(5250)은 복수의 실들로 직조된다. 상기 복수의 실들 중 적어도 일부는 외력에 의한 변형에 의하여 전기에너지를 생성하는 섬유(5210A)를 포함한다. 일 실시 예로서, 섬유(5210A)는 상기 외력에 의한 상기 변형에 의하여 서로 다른 극성을 가지는 전기에너지를 생성하는 섬유를 포함할 수 있다. 다시 말하면, 섬유(5210A)는 동일한 외력이 가해질 때 전하의 분극 현상이 서로 반대로 발생하는 섬유들을 포함할 수 있다. 이하에서는 이들 섬유들을 각각 제1 섬유 및 제2 섬유라고 하자. 상기 제1 섬유 및 상기 제2 섬유는 예로서 각각 서로 반대 방향으로 분극 처리된 압전섬유로부터 얻어질 수 있다. 또한, 섬유(5210A)는 양 옆으로 당겨지면 음의 전압을 띄는 부분과 수축되면 양의 전압을 띄는 부분을 가지는 섬유를 포함할 수 있다. 일례로, 상기 섬유는 상기 제1 섬유를 적층하거나, 상기 제2 섬유를 적층하여 얻어질 수 있다. 다른 예로, 상기 섬유는 상기 제1 섬유 및 상기 제2 섬유를 혼합 적층하여 얻어질 수 있다. 적층되는 상기 제1 섬유 또는 상기 제2 섬유 각각은 서로 다른 크기의 극성을 가질 수 있다. 또한, 섬유(5210A)는 양 옆으로 당겨지면 양의 전압을 띄는 부분과 수축되면 음의 전압을 띄는 부분을 가지는 섬유를 포함할 수 있다. 일례로, 상기 섬유는 상기 제1 섬유를 적층하거나, 상기 제2 섬유를 적층하여 얻어질 수 있다. 다른 예로, 상기 섬유는 상기 제1 섬유 및 상기 제2 섬유를 혼합 적층하여 얻어질 수 있다. 적층되는 상기 제1 섬유 또는 상기 제2 섬유 각각은 서로 다른 크기의 극성을 가질 수 있다. 도면에는 직물(5250)로서 상기 외력에 의한 상기 변형에 의하여 상기 전기에너지를 생성하는 섬유(5210A)와 일반적인 섬유(5210B)를 포함하는 상기 복수의 실들로 직조된 직물(5250)이 예로서 표현되어 있다. 다른 실시 예로서, 도면에 도시된 바와 달리, 직물(5250)은 섬유(5210A)만을 포함하는 상기 복수의 실들로 직조될 수 있다.Fabric 5250 is woven into a plurality of chambers. At least some of the plurality of chambers include fibers 5210A that generate electrical energy by deformation by an external force. In one embodiment, the fibers 5210A may comprise fibers that produce electrical energy having different polarities due to the deformation by the external force. In other words, the fibers 5210A may comprise fibers wherein the polarization of the charge occurs opposite to each other when the same external force is applied. Hereinafter, these fibers are referred to as a first fiber and a second fiber, respectively. The first fiber and the second fiber may be obtained, for example, from piezoelectric fibers that have been polarized in opposite directions, respectively. Further, the fibers 5210A may include fibers having negative voltage portions when pulled on both sides and portions having positive voltage portions when contracted. In one example, the fibers can be obtained by laminating the first fibers or by laminating the second fibers. As another example, the fibers may be obtained by mixing and laminating the first fibers and the second fibers. Each of the first fibers or the second fibers to be laminated may have polarities of different sizes. The fibers 5210A may also include fibers having positive voltage portions when drawn to both sides and negative voltage portions when contracted. In one example, the fibers can be obtained by laminating the first fibers or by laminating the second fibers. As another example, the fibers may be obtained by mixing and laminating the first fibers and the second fibers. Each of the first fibers or the second fibers to be laminated may have polarities of different sizes. In the figure, the plurality of yarn-woven fabrics 5250 comprising the fibers 5210A and the general fibers 5210B that produce the electrical energy by the deformation by the external force as the fabric 5250 are represented as an example have. As another example, as shown in the figures, the fabric 5250 may be woven into the plurality of yarns including only the fibers 5210A.

제1 전극(5220)과 제2 전극(5230)은 섬유(5210A)의 표면에 서로 이격되어 배치될 수 있다. 제1 전극(5220)과 제2 전극(5230)은 상기 외력에 의한 상기 변형으로부터 섬유(5210A)에 의해 생성되는 상기 전기에너지를 외부회로에 제공하는 기능을 수행할 수 있다. 일 실시 예로서, 제1 전극(5220)과 제2 전극(5230)은 상기 외력에 의한 상기 변형으로부터 섬유(5210A)에 의해 생성되는 상기 전기에너지를 축전부(5240)에 제공할 수 있다. 제1 전극(5220) 및 제2 전극(5230)의 재료, 기능, 구조 및 위치관계는 도 1과 관련하여 상술한 제1 전극(5120) 및 제2 전극(5130)의 재료, 기능, 구조 및 위치관계와 실질적으로 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 설명의 편의상 생략한다.The first electrode 5220 and the second electrode 5230 may be spaced apart from each other on the surface of the fiber 5210A. The first electrode 5220 and the second electrode 5230 can perform the function of providing the electric energy generated by the fiber 5210A to the external circuit from the deformation due to the external force. In one embodiment, the first electrode 5220 and the second electrode 5230 may provide the electrical energy generated by the fiber 5210A to the power storage unit 5240 from the deformation by the external force. The materials, functions, structures, and positional relationships of the first electrode 5220 and the second electrode 5230 are the same as those of the first electrode 5120 and the second electrode 5130 described with reference to FIG. The detailed description thereof will be omitted for convenience of explanation.

축전부(5240)는 제1 전극(5220) 및 제2 전극(5230)과 전기적으로 연결될 수 있다. 축전부(5240)는 섬유(5210A)가 생성하는 상기 전기에너지를 저장할 수 있다. 일 실시 예로서, 제1 전극(5220) 및 제2 전극(5230)은 각각 축전부(5240)의 서로 다른 전극과 전기적으로 연결될 수 있다. 도면에는 축전부(5240)로서 제1 전극(5241) 및 제2 전극(5242)을 포함하는 축전부(5240)가 예로서 표현되어 있다. 제1 전극(5241) 및 제2 전극(5242)은 각각 제1 전극(5220) 및 제2 전극(5230)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우 상기 변형에 의하여 섬유(5210A)가 생성하는 교류 전기 신호는 제1 전극(5241) 및 제2 전극(5242)을 통하여 축전부(5240)에 저장될 수 있다.The power storage unit 5240 may be electrically connected to the first electrode 5220 and the second electrode 5230. Power storage unit 5240 can store the electrical energy generated by fiber 5210A. In one embodiment, the first electrode 5220 and the second electrode 5230 may be electrically connected to different electrodes of the power storage unit 5240, respectively. In the drawing, a power storage unit 5240 including a first electrode 5241 and a second electrode 5242 is illustrated as an example of a power storage unit 5240. The first electrode 5241 and the second electrode 5242 may be electrically connected to the first electrode 5220 and the second electrode 5230, respectively. In this case, an alternating electrical signal generated by the fiber 5210A due to the deformation may be stored in the power storage unit 5240 through the first electrode 5241 and the second electrode 5242. [

일 실시 예로서, 축전부(5240)는 섬유(5210A)에 의하여 생성되는 전류를 수신하는 적어도 하나의 다이오드(미도시) 및 상기 다이오드로부터 출력되는 전류를 저장하는 적어도 하나의 축전기(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 다이오드는 섬유(5210A)가 생성하는 상기 교류 전기 신호를 정류하여 상기 축전기에 제공하며, 상기 축전기는 정류된 전기 신호로부터 전기에너지를 저장할 수 있다.
In one embodiment, power storage unit 5240 includes at least one diode (not shown) that receives current generated by fiber 5210A and at least one capacitor (not shown) that stores the current output from the diode . The diode rectifies the AC electrical signal generated by fiber 5210A and provides it to the capacitor, which can store electrical energy from the rectified electrical signal.

도 37의 (b)를 참조하면, 섬유(5210A)를 포함하는 상기 복수의 실들로 직조된 직물(5250)은 외력에 의한 변형에 의하여 전기에너지를 생성할 수 있다. 일 실시 예로서, 에너지 하베스팅 장치(5200)는 씨실과 날실의 교차지점에서의 에너지를 수확할 수 있다. 직물(5250)은 예로서 씨실과 날실을 교차시켜 직조될 수 있다. 이 경우 씨실과 날실은 교차점에서 서로 만나게 된다. 상기 교차점에서 씨실에 포함되는 섬유(5212A)와 날실에 포함되는 섬유(5214A)는 서로 스택 구조를 이루게 된다. 이 경우, 직물(5250)은 상기 외력에 의한 상기 변형에 의하여 상기 전기에너지를 생성할 수 있다. 일 실시 예로서, 동일한 외력에 대하여, 씨실에 포함되는 섬유(5212A)와 날실에 포함되는 섬유(5214A)는 서로 다른 특성을 가지는 전기에너지를 생성할 수 있다. 일례로, 도면에 도시된 바와 같이, 씨실에 포함되는 섬유(5212A)는 양 옆으로 당겨지면 음의 전압을 띄는 부분과 수축되면 양의 전압을 띄는 부분으로 이루어질 수 있다. 날실에 포함되는 섬유(5214A)는 양 옆으로 당겨지면 양의 전압을 띄는 부분과 수축되면 음의 전압을 띄는 부분으로 이루어질 수 있다. 이 경우 제1 전극(5220)에는 음의 전압이 가해지며, 제2 전극(5230)에는 양의 전압이 가해질 수 있다. 직물(5250)에 반복적인 신장과 압축이 가해지면, 제1 전극(5220) 및 제 2 전극(5230)에 가해지는 전압의 극성은 반복적으로 바뀌게 된다. 이를 통하여 제1 전극(5220) 및 제2 전극(5230) 양단에서 교류 전기 신호가 생성될 수 있다. 다른 예로, 도면에 도시된 바와 달리, 씨실에 포함되는 섬유(5212A)는 양의 전압을 띄는 부분과 수축되면 음의 전압을 띄는 부분으로 이루어질 수 있다. 날실에 포함되는 섬유(5214A)는 양 옆으로 당겨지면 음의 전압을 띄는 부분과 수축되면 양의 전압을 띄는 부분으로 이루어질 수 있다.Referring to Figure 37 (b), the fabric 5250 woven with the plurality of yarns comprising the fibers 5210A can generate electrical energy by deformation by external forces. In one embodiment, the energy harvesting device 5200 can harvest the energy at the intersection of the weft and warp yarns. Fabric 5250 may be woven, for example, by crossing a warp and a warp. In this case, the weft and warp meet at the intersection. The fibers 5212A included in the weft yarns and the fibers 5214A included in the warp yarns at the intersections form a stack structure. In this case, the fabric 5250 can generate the electrical energy by the deformation by the external force. In one embodiment, for the same external force, the fibers 5212A included in the weft yarns and the fibers 5214A included in the warp yarns can generate electrical energy having different characteristics. For example, as shown in the figure, the fibers 5212A included in the weft yarns may be formed of a portion having a negative voltage when drawn to both sides and a portion having a positive voltage when contracted. The fibers 5214A included in the warp yarn may be formed of a portion having a positive voltage when drawn to both sides and a portion having a negative voltage when contracted. In this case, a negative voltage may be applied to the first electrode 5220, and a positive voltage may be applied to the second electrode 5230. When the fabric 5250 is repeatedly stretched and compressed, the polarity of the voltage applied to the first electrode 5220 and the second electrode 5230 is repeatedly changed. An AC electrical signal may be generated at both ends of the first electrode 5220 and the second electrode 5230. As another example, as shown in the drawings, the fibers 5212A included in the weft yarns may be composed of a portion that is positive voltage and a portion that is negative voltage when contracted. The fibers 5214A included in the warp yarns may be formed of a portion having a negative voltage when drawn to both sides and a portion having a positive voltage when contracted.

상술한 바와 같이, 서로 다른 특성을 가지는 섬유(5210A)가 씨실과 날실에 각각 번갈아 사용되면, 상기 교차점에서 모직구조의 움직임, 수축, 팽창 등에 따라 에너지 하베스팅 장치(5200)는 전기에너지를 생성하게 된다. 씨실과 날실을 한 올씩 교차시킨 평직 구조는 구조적으로 튼튼하며, 씨실과 날실 사이의 상기 교차점이 많이 생기게 되므로 다른 구조에 비해 같은 면적에서 많은 에너지를 포집할 수 있다. 씨실과 날실은 유연하고 탄력이 극대화 된 형태로 가공될 수 있다. 섬유(5212A) 및 섬유(5214A)의 재료, 기능, 구조 및 특성은 도 1과 관련하여 상술한 섬유(5110A)의 재료, 기능, 구조 및 특성과 실질적으로 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 설명의 편의상 생략한다.As described above, when the fibers 5210A having different characteristics are used alternately to the weft yarns and the warp yarns, the energy harvesting apparatus 5200 generates electric energy according to the movement, contraction, expansion, etc. of the wool structure at the intersections do. The plain weave structure, which crosses the weft and warp yarns one by one, is structurally robust and can collect a large amount of energy in the same area compared to other structures because there are many intersections between the weft yarn and the warp yarns. The weft and warp yarns can be processed in a flexible and maximally resilient form. The material, function, structure and characteristics of the fiber 5212A and the fiber 5214A are substantially the same as those of the fiber 5110A described above with reference to Fig. 1, For the sake of simplicity.

의학기술의 발달로 수많은 센서가 인간의 몸에 삽입되거나 부착되는 추세에 있다. 또한, 휴대용 전자기기의 발달로 wearable computer, smart wear 등과 같은 인간의 몸 또는 의복에 착용 가능한 전자기기에 대한 수요와 연구가 증가하고 있다. 인체부착 센서, wearable computer, smart wear 등과 같은 전자기기는 이들을 구동하기 위한 전원공급 매체를 필요로 한다. 전원공급 매체의 더딘 발전속도는 전원공급 기기의 지속적인 교체 필요성과 이에 따른 유지비용의 증가라는 문제를 야기하고 있다. 인체 에너지를 이용한 에너지 하베스팅 기술을 통하여 상술한 전자기기에 전원공급을 한다면 시간과 공간에 제약을 받지 않고 지속적으로 에너지를 공급할 수 있다. 섬유(5210A)를 포함하는 직물(5250)은 의복 등의 형태로 사람의 몸에 착용될 수 있다. 이 경우, 직물(5250)을 이용한 에너지 하베스팅 장치는 사람의 의식적인 또는 무의식적인 행동으로 발생되는 인체 에너지를 수확할 수 있다. 이를 통하여 시간과 공간에 제약을 받지 아니하는 지속적인 전원공급기기를 구현할 수 있다. 일반적으로 인체의 운동은 극 저주파 운동, 비공진 모드의 간헐적인 운동, 그리고 자유 방향 운동이라는 특징을 가진다. 기존의 에너지 포집소자는 대부분 고주파수에서 포집소자와 주어진 환경의 진동수가 일치할 때 에너지를 효율적으로 포집하도록 되어있다. 따라서 인체의 운동을 기반으로 에너지 포집소자를 설계한 경우 에너지 포집 효율이 매우 낮고 전자기기를 구동시키기에 부족하다. 도 37과 관련하여 상술한 에너지 하베스팅 장치(5200)는 많은 교차점을 가지므로 에너지 포집 효율을 높여 전자기기를 구동하기에 충분한 에너지를 얻을 수 있다.With the advancement of medical technology, a number of sensors are in the process of being inserted or attached to the human body. Also, due to the development of portable electronic devices, there is an increasing demand and research for electronic devices that can be worn on human body or clothes such as wearable computer, smart wear, and the like. Electronic devices such as human body attachment sensors, wearable computers, and smart wear require power supply media for driving them. The slower power generation rate of the power supply medium causes a problem of the necessity of continuous replacement of the power supply and the increase of the maintenance cost. When energy is supplied to the above-mentioned electronic devices through energy harvesting technology using human body energy, it is possible to supply energy continuously without being restricted by time and space. The fabric 5250 comprising the fibers 5210A may be worn on the human body in the form of a garment or the like. In this case, the energy harvesting device using the fabric 5250 can harvest the human energy generated by conscious or unconscious behavior of a person. This allows for continuous power supply devices that are free of time and space constraints. In general, the human body has characteristics of extremely low frequency movement, intermittent movement in non-resonance mode, and free direction movement. Conventional energy collection devices are designed to efficiently capture energy when the frequency of the collection device matches the frequency of the given environment at high frequencies. Therefore, when the energy collecting device is designed based on the motion of the human body, the energy collection efficiency is very low and it is insufficient to drive the electronic device. The energy harvesting apparatus 5200 described above with reference to FIG. 37 has many intersection points, so that it is possible to obtain sufficient energy for driving the electronic apparatus by increasing energy collection efficiency.

도 37을 다시 참조하면, 제1 전극(5220)과 제2 전극(5230)은 섬유(5210A)의 표면에 서로 이격되어 배치될 수 있다. 도면에는 씨실에 포함되는 섬유(5210A)의 일면에 배치된 제1 전극(5220) 및 날실에 포함되는 섬유(5210A)의 일면에 배치된 제2 전극(5230)이 예로서 표현되어 있다. 제1 전극(5220) 및 제2 전극(5230)은 상기 교차점에서 생성되는 전기에너지를 효율적으로 축전부(5240)에 제공하기 위해 섬유(5210A)의 한쪽 면에 배치될 수 있다. 씨실과 날실의 무수히 많은 교차점을 각각 연결할 경우 복잡한 배선구조, 제작의 어려움, 효율성 감소 등의 문제점을 갖는다. 섬유(5210A)의 상기 일면에 제1 전극(5220) 및 제2 전극(5230)을 배치하여 상기 문제점을 해결할 수 있다. 제1전극(5220) 및 제2 전극(5230)은 축전부(5240)와 연결되어, 섬유(5210A)에서 생성된 전기에너지를 저장할 수 있다.Referring again to FIG. 37, the first electrode 5220 and the second electrode 5230 may be spaced apart from each other on the surface of the fiber 5210A. In the figure, a first electrode 5220 disposed on one side of the fiber 5210A included in the weft yarn and a second electrode 5230 disposed on one side of the fiber 5210A included in the warp yarn are shown as an example. The first electrode 5220 and the second electrode 5230 may be disposed on one side of the fiber 5210A to efficiently provide electrical energy generated at the intersection to the power storage unit 5240. [ When the weft yarns and the numerous crossing points of the warp yarns are connected to each other, there are problems such as complicated wiring structure, difficulty in fabrication, and reduction in efficiency. The first electrode 5220 and the second electrode 5230 may be disposed on the one surface of the fiber 5210A to solve the above problem. The first electrode 5220 and the second electrode 5230 may be connected to the power storage unit 5240 to store electrical energy generated by the fiber 5210A.

도 38은 또 다른 실시 예에 따른 에너지 하베스팅 장치를 나타내는 도면이다. 도 38은 발생되는 전기에너지가 서로 상쇄되지 않도록 압전물질을 모직형태로 구성하는 일 예를 나타낸다. 도 38을 참조하면, 에너지 하베스팅 장치(5300)는 직물(5350)을 포함한다. 몇몇 실시 예들에 있어서, 에너지 하베스팅 장치(5300)는 선택적으로(optionally) 제1 전극(5320) 및 제2 전극(5330)을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 에너지 하베스팅 장치(5300)는 축전부(5340)를 더 포함할 수 있다.38 is a view showing an energy harvesting apparatus according to yet another embodiment. Fig. 38 shows an example of configuring a piezoelectric material in a wool-like form so that the generated electric energy is not canceled each other. Referring to FIG. 38, the energy harvesting apparatus 5300 includes a fabric 5350. In some embodiments, the energy harvesting device 5300 may further optionally include a first electrode 5320 and a second electrode 5330. In this case, the energy harvesting apparatus 5300 may further include a power storage unit 5340.

직물(5350)은 복수의 실들로 직조된다. 상기 복수의 실들 중 적어도 일부는 외력에 의한 변형에 의하여 전기에너지를 생성하는 섬유(5310A)를 포함한다. 섬유(5310A)를 포함하는 직물(5350)은 도 37과 관련하여 상술한 바와 같이 외력에 의한 변형에 의하여 전기에너지를 생성할 수 있다. 일 실시 예로서, 섬유(5310A)는 상기 외력에 의한 상기 변형에 의하여 서로 반대의 극성을 가지는 전기에너지를 생성하는 섬유(5312A, 5314A)를 포함할 수 있다. 일례로, 섬유(5312A)는 양 옆으로 당겨지면 음의 전압을 띄는 부분과 수축되면 양의 전압을 띄는 부분으로 이루어질 수 있다. 섬유(5314A)는 양 옆으로 당겨지면 양의 전압을 띄는 부분과 수축되면 음의 전압을 띄는 부분으로 이루어질 수 있다. 다른 예로, 섬유(5312A)는 양 옆으로 당겨지면 양의 전압을 띄는 부분과 수축되면 음의 전압을 띄는 부분으로 이루어질 수 있다. 섬유(5314A)는 양 옆으로 당겨지면 음의 전압을 띄는 부분과 수축되면 양의 전압을 띄는 부분으로 이루어질 수 있다. 도면에는 직물(5350)로서 섬유(5312A)를 포함하는 씨실과 섬유(5314A)를 포함하는 날실로부터 직조된 직물이 예로서 표현되어 있다. 이 경우 씨실과 날실은 교차점에서 서로 만나게 된다.The fabric 5350 is woven into a plurality of chambers. At least some of the plurality of chambers include fibers 5310A that generate electrical energy by deformation by external force. The fabric 5350 including the fibers 5310A can generate electrical energy by deformation by an external force as described above with reference to Fig. In one embodiment, the fibers 5310A may comprise fibers 5312A, 5314A that produce electrical energy having opposite polarities due to the deformation by the external force. For example, the fiber 5312A can be formed of a portion that has a negative voltage when pulled to both sides and a portion that has a positive voltage when it contracts. Fiber 5314A can be made of a positive voltage portion when pulled on both sides and a negative voltage portion when contracted. As another example, the fibers 5312A can be made up of a positive voltage portion when drawn to both sides and a negative voltage portion when contracted. The fiber 5314A can be made of a negative voltage portion when pulled on both sides and a positive voltage portion when contracted. The figure shows, by way of example, a fabric woven from warp yarns comprising a weft yarn comprising fibers 5312A as fabric 5350 and fibers 5314A. In this case, the weft and warp meet at the intersection.

상기 교차점에서 섬유(5312A)와 섬유(5314A)는 서로 스택 구조를 이루게 된다. 상기 교차점에서의 섬유(5312A) 및 섬유(5314A)의 스택 구조에 의하여, 직물(5350)은 외력에 의한 변형으로부터 효과적으로 전기에너지를 생성할 수 있게 한다. 서로 다른 특성을 가지는 섬유(5312A) 및 섬유(5314A)가 각각 씨실과 날실에 번갈아 사용되면, 상기 교차점에서 모직구조의 움직임, 수축, 팽창 등에 따라 에너지 하베스팅 장치(5300)는 전기에너지를 생성하게 된다. 씨실과 날실을 한 올씩 교차시킨 평직 구조는 구조적으로 튼튼하며, 씨실과 날실 사이의 상기 교차점이 많이 생기게 된다. 따라서, 씨실과 날실을 한 올씩 교차시킨 평직 구조는 다른 구조에 비해 같은 면적에서 많은 에너지를 포집할 수 있다. 씨실과 날실은 유연하고 탄력이 극대화 된 형태로 가공될 수 있다.At the intersection, the fibers 5312A and the fibers 5314A form a stack structure with each other. By the stacked structure of the fibers 5312A and the fibers 5314A at the intersection, the fabric 5350 makes it possible to effectively generate electrical energy from deformation due to external forces. When the fibers 5312A and 5314A having different characteristics are used alternately in the weft yarns and the warp yarns, the energy harvesting device 5300 generates electric energy according to the movement, contraction, expansion, etc. of the wool structure at the intersection do. The plain weave structure, which crosses the weft and warp threads one by one, is structurally robust and has many of the intersections between weft and warp. Therefore, a plain weave structure that crosses the warp and weft can collect a lot of energy in the same area as other structures. The weft and warp yarns can be processed in a flexible and maximally resilient form.

제1 전극(5320)과 제2 전극(5330)은 섬유(5310A)의 표면에 서로 이격되어 배치될 수 있다. 일 실시 예로서, 제1 전극(5320) 및 제2 전극(5330)은 각각 씨실에 포함되는 섬유(5312A) 및 날실에 포함되는 섬유(5314A)의 일면에 배치될 수 있다. 제1 전극(5320)과 제2 전극(5330)은 상기 외력에 의한 변형으로부터 섬유(5310A)에 의해 생성되는 상기 전기에너지를 외부회로에 제공하는 기능을 수행할 수 있다. 일 실시 예로서, 제1 전극(5320)과 제2 전극(5330)은 상기 외력에 의한 변형으로부터 섬유(5310A)에 의해 생성되는 상기 전기에너지를 축전부(5340)에 제공할 수 있다. 제1 전극(5320) 및 제2 전극(5330)의 재료, 기능, 구조 및 위치관계는 도 37과 관련하여 상술한 제1 전극(5220) 및 제2 전극(5230)의 재료, 기능, 구조 및 위치관계와 실질적으로 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 설명의 편의상 생략한다.The first electrode 5320 and the second electrode 5330 may be spaced apart from each other on the surface of the fiber 5310A. In one embodiment, the first electrode 5320 and the second electrode 5330 may be disposed on one side of the fibers 5312A included in the weft yarns and the fibers 5314A included in the warp yarns, respectively. The first electrode 5320 and the second electrode 5330 can perform the function of providing the electric energy generated by the fiber 5310A to the external circuit due to the deformation caused by the external force. The first electrode 5320 and the second electrode 5330 may provide the electrical energy generated by the fiber 5310A to the power storage unit 5340 due to the deformation caused by the external force. The materials, functions, structures, and positional relationships of the first electrode 5320 and the second electrode 5330 are the same as those of the first electrode 5220 and the second electrode 5230, The detailed description thereof will be omitted for convenience of explanation.

축전부(5340)는 제1 전극(5320) 및 제2 전극(5330)과 전기적으로 연결될 수 있다. 축전부(5340)는 섬유(5310A)가생성하는 상기 전기에너지를 저장할 수 있다. 일 실시 예로서, 제1 전극(5320) 및 제2 전극(5330)은 각각 축전부(5340)의 서로 다른 전극과 전기적으로 연결될 수 있다. 도면에는 축전부(5340)로서 제1 전극(5341) 및 제2 전극(5342)를 포함하는 축전부(5340)가 예로서 표현되어 있다. 제1 전극(5320) 및 제2 전극(5330)은 각각 제1 전극(5341) 및 제2 전극(5342)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우 상기 변형에 의하여 섬유(5310A)가 생성하는 교류 전기 신호는 제1 전극(5341) 및 제2 전극(5342)을 통하여 축전부(5340)에 저장될 수 있다. 일 실시 예로서, 축전부(5340)는 다이오드(미도시), 축전기(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 다이오드는 섬유(5310A)가 생성하는 상기 교류 전기 신호를 정류하여 상기 축전기에 제공하며, 상기 축전기는 정류된 전기 신호로부터 전기에너지를 저장할 수 있다. 몇몇 다른 실시 예들에 있어서, 전기에너지를 이용하는 무선 센서 네트워크 등과 같은 회로에서 교류 전기 신호를 직접 이용하는 경우에는 상기 충전기는 생략될 수 있다. 축전부(5340)의 기능, 구조 및 특성은 도 1과 관련하여 상술한 축전부(5140)의 기능, 구조 및 특성과 실질적으로 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 설명의 편의상 생략한다.The power storage unit 5340 may be electrically connected to the first electrode 5320 and the second electrode 5330. Power storage unit 5340 can store the electrical energy generated by fiber 5310A. In one embodiment, the first electrode 5320 and the second electrode 5330 may be electrically connected to different electrodes of the power storage unit 5340, respectively. In the drawing, a power storage unit 5340 including a first electrode 5341 and a second electrode 5342 as an electricity storage unit 5340 is shown as an example. The first electrode 5320 and the second electrode 5330 may be electrically connected to the first electrode 5341 and the second electrode 5342, respectively. In this case, an AC electrical signal generated by the fiber 5310A due to the deformation may be stored in the power storage unit 5340 through the first electrode 5341 and the second electrode 5342. In one embodiment, the power storage unit 5340 may include a diode (not shown) and a capacitor (not shown). The diode rectifies the AC electrical signal generated by the fiber 5310A to provide it to the capacitor, which can store electrical energy from the rectified electrical signal. In some other embodiments, the charger may be omitted if the AC electrical signal is directly used in a circuit such as a wireless sensor network using electrical energy. The function, structure, and characteristics of the power storage unit 5340 are substantially the same as those of the power storage unit 5140 described above with reference to FIG. 1. Therefore, detailed description thereof will be omitted for the sake of convenience.

도 38을 다시 참조하면, 도면에는 외력에 의한 변형에 의하여 서로 다른 극성 또는 세기를 가지는 전기에너지를 생성하는 섬유(5312A, 5314A)를 포함하는 에너지 하베스팅 장치(5300)가 예로서 표현되어 있다. 섬유(5312A)와 섬유(5314A)는 교차점에서 스택 구조를 이룰 수 있다. 섬유(5312A)와 섬유(5314A)는 교차점에서의 모직구조의 움직임, 수축, 팽창 등에 의하여 서로 반대 극성의 전기에너지를 생성할 수 있다. 일례로, 상기 모직구조가 수축하는 경우 제1 전극(5320) 및 제2 전극(5330) 중 어느 한 전극은 상대적으로 양의 전위를 가지며, 나머지 어느 한 전극은 상대적으로 음의 전위를 가질 수 있다. 이 경우 상기 모직구조가 팽창하는 경우 상기 어느 한 전극은 상대적으로 음의 전위를 가지며, 상기 나머지 어느 한 전극은 상대적으로 양의 전위를 가질 수 있다. 즉, 직물(5350)에 반복적인 신장과 압축이 가해지면, 제1 전극(5320) 및 제2 전극(5330)에 가해지는 전압의 극성은 반복적으로 바뀌게 된다. 이를 통하여 제1 전극(5320) 및 제2 전극(5330) 양단에서 교류 전기 신호가 생성될 수 있다.Referring again to Fig. 38, an energy harvesting apparatus 5300 including fibers 5312A and 5314A generating electrical energy having different polarities or intensities by deformation by external force is shown as an example. The fibers 5312A and 5314A may form a stacked structure at the intersection. The fibers 5312A and 5314A can generate electrical energy of opposite polarity due to the movement, contraction, expansion, etc. of the wool structure at the intersection. For example, when the woolen structure contracts, one of the first electrode 5320 and the second electrode 5330 may have a relatively positive potential, and the other electrode may have a relatively negative potential . In this case, when the woolen structure expands, the one electrode has a relatively negative potential, and the other electrode has a relatively positive potential. That is, when repetitive stretching and compression are applied to the fabric 5350, the polarity of the voltage applied to the first electrode 5320 and the second electrode 5330 is changed repeatedly. Thus, an AC electric signal can be generated at both ends of the first electrode 5320 and the second electrode 5330.

에너지 하베스팅 장치(5300)는 외력에 의한 변형이 주어졌을 때 보다 많은 에너지의 수확을 위하여 씨실과 날실의 교차점에서의 스택 구조를 사용한다. 상기 씨실 및 상기 날실은 각각 섬유(5312A) 및 섬유(5314A)를 포함한다. 제1 전극(5320) 및 제2 전극(5330)은 상기 교차점에서 섬유(5312A) 및 섬유(5314A)에 의해 생성되는 전기에너지를 효율적으로 축전부(5340)에 전달하기 위하여 섬유(5312A) 및 섬유(5314A)의 상기 일면에 배치될 수 있다. 섬유(5312A) 및 섬유(5314A)에서 발생하는 전기에너지를 축전부(5340)에 제공하기 위해서는 상기 씨실과 상기 날실의 무수히 많은 교차점을 연결하는 복잡한 배선이 요구될 수 있다. 상기 복잡한 배선은 에너지 하베스팅 장치(5300)의 제작을 어렵게 하거나, 에너지 포집의 효율성을 감소시킬 수 있다. 섬유(5312A) 및 섬유(5314A)의 상기 일면에 제1 전극(5320) 및 제2 전극(5330)을 두면, 제1 전극(5320) 및 제2 전극(5330)은 섬유가닥 단위로 축전부 (5340)와 연결될 수 있다. 즉, 축전부(5340)는 섬유가닥 단위로 발생되는 전기에너지를 저장할 수 있다. 이를 통하여 에너지 하베스팅 장치(5300)는 용이하게 제작될 수 있고, 에너지 포집의 효율성을 향상시킬 수 있다.The energy harvesting device 5300 uses a stack structure at the intersection of the weft yarn and the warp yarn for more energy harvesting when given an external force deformation. The weft yarns and the warp yarns comprise fibers 5312A and fibers 5314A, respectively. The first electrode 5320 and the second electrode 5330 are connected to the fiber 5312A and the fiber 5312A to efficiently transmit the electrical energy generated by the fiber 5312A and the fiber 5314A at the intersection to the power storage unit 5340. [ May be disposed on the above-mentioned one surface of the base plate 5314A. In order to provide electrical energy generated from the fibers 5312A and 5314A to the power storage unit 5340, complicated wiring connecting the weft yarns and innumerable crossing points of the warp yarns may be required. The complicated wiring can make it difficult to fabricate the energy harvesting device 5300, or reduce the energy collection efficiency. When the first electrode 5320 and the second electrode 5330 are placed on the one side of the fiber 5312A and the fiber 5314A, the first electrode 5320 and the second electrode 5330 are connected to the power storage unit 5340). That is, the power storage unit 5340 can store electric energy generated in the fiber strand unit. Through this, the energy harvesting apparatus 5300 can be easily manufactured and the energy collection efficiency can be improved.

다시 말하면, 섬유(5312A) 및 섬유(5314A)의 상기 일면에 제1 전극(5320) 및 제2 전극(5330)을 배치하면, 교차점마다 배선연결이 되는 것이 아니라 상기 섬유가닥 단위로 전기 배선이 연결될 수 있다. 일례로, 섬유(5312A)는 양옆으로 당겨지면 음의 전압을 띄는 부분과 수축되면 양의 전압을 띄는 부분으로 이루어질 수 있다. 섬유(5314A)는 양 옆으로 당겨지면 양의 전압을 띄는 부분과 수축되면 음의 전압을 띄는 부분으로 이루어질 수 있다. 이 경우 직물(5350)이 수축되면, 제1 전극(5320)에는 음의 전압이 가해질 수 있으며, 제2 전극(5330)에는 양의 전압이 가해질 수 있다. 직물(5350)에 반복적인 신장과 압축이 가해지면, 제1 전극(5320) 및 제2 전극(5330)에 가해지는 전압의 극성은 반복적으로 바뀌게 된다. 이를 통하여 제1 전극(5320) 및 제2 전극(5330) 양단에서 교류 전기 신호가 생성될 수 있다. 섬유(5312A) 및 섬유(5314A)의 상기 일면에 배치되는 제1 전극(5320) 및 제2 전극(5330)을 각각 축전부(5340)의 제1 전극(5341) 및 제2 전극(5342)에 연결하면, 축전부(5340)은 상기 교류 전기 신호를 저장할 수 있다. 다시 말하면, 직물(5350)에 반복적인 신장과 압축이 가해지면, 제1 전극(5320) 및 제2 전극(5330)에 가해지는 전압의 극성은 반복적으로 바뀌게 된다. 즉, 직물(5350)의 모직구조의 수축 및 팽창에 따라 제1 전극(5320) 및 제2 전극(5330)은 상대적으로 음 또는 양의 전위를 가지게 된다. 제1 전극(5341) 및 제2 전극(5342)에 제1 전극(5320) 및 제2 전극(5330)을 연결하면, 축전부(5340)는 섬유(5312A) 및 섬유(5314A)의 상기 교차점에서 생성되는 전기에너지를 저장할 수 있다. 이를 통하여, 에너지 하베스팅 장치(5300)는 인체의 극 저주파 운동, 비공진 모드의 간헐적인 운동, 자유 방향 운동 등에서 생성되는 인체에너지를 전기에너지로 효율적으로 변환하여 저장할 수 있다. 에너지 하베스팅 장치(5300)는 제1 전극(5320) 및 제2 전극(5330)을 섬유가닥 상태에서 형성한 후 모직구조를 만들기 때문에 전극 형성을 위한 단계에 소요되는 시간이 단축할 수 있다. 또한, 섬유가닥 단위로 연결되는 제1 전극(5320) 및 제2 전극(5330)은 구조가 간단하며, 설계자는 축전부(5340)를 원하는 부분에 용이하게 위치시킬 수 있다. 따라서 제안한 전극 집적 구조는 에너지 하베스팅 장치(5300)를 의복 또는 인체에 착용가능한 형태로 넓은 영역에 사용할 경우에 적합하다. 본 명세서에서 제안한 전극 집적 구조 설계를 사용한 에너지 하베스팅 장치(5300)는 전극(5320, 5330)이 섬유가닥의 표면에 위치하므로 연결이 간단하다. 또한, 에너지 하베스팅 장치(5300)는 축전부(5340)를 부착할 수 있는 위치의 선정이 용이하므로 높은 착용감으로 인체 에너지의 무의식적인 수확이 가능하다.In other words, if the first electrode 5320 and the second electrode 5330 are disposed on the one surface of the fiber 5312A and the fiber 5314A, the electrical connection is not made at each intersection but the electrical wiring is connected to the fiber strand unit . For example, the fiber 5312A can be a portion of negative voltage when pulled on both sides and a portion of positive voltage when contracted. Fiber 5314A can be made of a positive voltage portion when pulled on both sides and a negative voltage portion when contracted. In this case, when the fabric 5350 is contracted, a negative voltage may be applied to the first electrode 5320, and a positive voltage may be applied to the second electrode 5330. When the fabric 5350 is repeatedly stretched and compressed, the polarity of the voltage applied to the first electrode 5320 and the second electrode 5330 is changed repeatedly. Thus, an AC electric signal can be generated at both ends of the first electrode 5320 and the second electrode 5330. The first electrode 5320 and the second electrode 5330 disposed on the one surface of the fiber 5312A and the fiber 5314A are connected to the first electrode 5341 and the second electrode 5342 of the power storage unit 5340, When connected, power storage unit 5340 can store the AC electrical signal. In other words, if repetitive stretching and compression are applied to the fabric 5350, the polarity of the voltage applied to the first electrode 5320 and the second electrode 5330 will be repeatedly changed. That is, the first electrode 5320 and the second electrode 5330 have a relatively negative or positive electric potential in accordance with the contraction and expansion of the wool structure of the fabric 5350. When the first electrode 5320 and the second electrode 5330 are connected to the first electrode 5341 and the second electrode 5342, the power storage unit 5340 is connected to the fiber 5312A and the fiber 5314A at the intersection It is possible to store the generated electric energy. Accordingly, the energy harvesting apparatus 5300 can efficiently convert the human body energy generated by the extremely low-frequency movement of the human body, the intermittent movement of the non-resonant mode, the free direction movement, and the like into electric energy. Since the energy harvesting device 5300 forms the wool structure after the first electrode 5320 and the second electrode 5330 are formed in the fiber stranded state, the time required for the electrode forming step can be shortened. Also, the first electrode 5320 and the second electrode 5330 connected in a fiber strand unit are simple in structure, and the designer can easily place the power storage unit 5340 at a desired portion. Therefore, the proposed electrode integration structure is suitable for a case where the energy harvesting apparatus 5300 is used in a wide area in a form that can be worn on a garment or a human body. The energy harvesting apparatus 5300 using the electrode integrated structure design proposed in this specification has a simple connection because the electrodes 5320 and 5330 are located on the surface of the fiber strands. In addition, since the energy harvesting apparatus 5300 can easily select the position where the power storage unit 5340 can be attached, it is possible to unconsciously harvest the human body energy with a high wearing feeling.

신체의 관절 부위, 옆구리, 복부 등은 끊임없이 팽창과 수축을 반복한다. 이 때 신체 주변의 의복은 신체 움직임에 따라 팽창과 수축을 반복하게 된다. 의복이 섬유(5310A)를 포함하는 경우, 신체의 움직임에 따라 섬유(5310A)는 팽창과 수축을 반복하게 된다. 이 경우, 섬유(5310A)는 섬유(5312A) 및 섬유(5314A)의 교차점에서 교류 전기에너지를 생성하며, 생성된 상기 교류 전기에너지는 축전부(5340)에 의하여 포집될 수 있다. 일 실시 예로서, 섬유(5310A)는 유연하고 탄력이 극대화 된 형태로 가공된 섬유일 수 있다. 에너지 하베스팅 장치(5300)는 인체 운동에서 발생하는 굽힘, 수축, 팽창 등의 부피 및 압력 변화에 의해 발생하는 에너지를 효율적으로 포집할 수 있다. 또한, 에너지 하베스팅 장치(5300)는 인체 운동에서 발생하는 굽힘, 수축, 팽창 등의 부피 및 압력 변화에 의한 에너지를 이용하여 전자기기에 필요한 에너지를 자체 공급할 수 있다.Body joints, sides, abdomen, and repeatedly repeated expansion and contraction. At this time, the clothing around the body repeatedly expands and contracts according to the movement of the body. If the garment comprises fibers 5310A, fiber 5310A will repeat expansion and contraction as the body moves. In this case, the fiber 5310A generates alternating electrical energy at the intersection of the fiber 5312A and the fiber 5314A, and the generated alternating electrical energy can be collected by the electricity accumulator 5340. In one embodiment, the fibers 5310A can be fibers that have been processed into a flexible, maximally resilient form. The energy harvesting apparatus 5300 can efficiently collect energy generated due to volume and pressure changes such as bending, contraction, expansion, and the like occurring in human body motion. Also, the energy harvesting apparatus 5300 can supply the energy required for the electronic apparatus by using the energy due to the volume and the pressure change such as bending, shrinkage, expansion, etc. occurring in the human body motion.

도면에는 직물(5350)로서 외력에 의한 변형에 의하여 서로 다른 극성 또는 세기를 가지는 전기에너지를 생성하는 섬유(5312A, 5314A)를 포함하는 복수의 실들로 직조된 직물(5350)이 예로서 표현되어 있다. 다른 실시 예로서, 도면에 도시된 바와 달리, 직물(5350)은 섬유(5312A, 5314A) 및 일반적인 섬유(5210B)를 포함하는 복수의 실들로 직조될 수 있다. 일례로, 직물(5350)은 씨실로서 섬유(5312A) 및 섬유(5210B)를 사용하고, 날실로서 섬유(5314A) 및 섬유(5210B)를 사용하여 직조될 수 있다. 이 경우 직물(5350)은 섬유(5312A), 섬유(5314A) 및 섬유(5210B)를 독립된 올로서 사용하여 직조될 수 있다. 다르게는, 직물(5350)은 섬유(5312A)와 섬유(5210B)를 혼합한 섬유 및 섬유(5314A)와 섬유(5210B)를 혼합한 섬유를 각각 씨실 및 날실로 사용하여 직조될 수 있다. 상기의 예시는 이해를 위한 예시로서 상기한 예시 이외에도 직물(5350)은 섬유(5312A, 5314A)와 섬유(5210B)를 이용하여 다양한 방법으로 직조될 수 있다. 즉, 상기 변형에 의하여 서로 다른 극성 또는 세기를 가지는 전기에너지를 생성하는 섬유(5312A) 및 섬유(5314A)가 각각 씨실 및 날실에 배치되는 한 그 배치방법에는 제한이 없다.
The figure shows, by way of example, a fabric 5350 woven into a plurality of yarns comprising fibers 5312A, 5314A that produce electrical energy having different polarities or intensities by deformation by external forces as fabric 5350 . As another example, as shown in the figures, fabric 5350 may be woven into a plurality of yarns including fibers 5312A and 5314A and common fibers 5210B. In one example, fabric 5350 may be woven using fibers 5312A and 5210B as weft yarns and fibers 5314A and fibers 5210B as warp yarns. In this case, fabric 5350 can be woven using fibers 5312A, fibers 5314A, and fibers 5210B as separate members. Alternatively, the fabric 5350 can be woven using fibers obtained by mixing fibers 5312A and 5210B and fibers obtained by mixing fibers 5314A and 5210B, respectively, as weft yarns and warp yarns. The above example is for the sake of understanding, and in addition to the above example, fabric 5350 can be woven in a variety of ways using fibers 5312A, 5314A and fiber 5210B. That is, as long as the fibers 5312A and 5314A, which generate electrical energy having different polarities or intensities by the above-described deformation, are arranged in the weft yarns and the warp yarns, there is no limitation in the arrangement method.

전술한 바와 같이 강유전체층을 이용하여 압전섬유를 제조하고, 이러한 압전섬유를 이용하여 직물을 직조함으로써 에너지 하베스팅 장치를 제조할 수 있다.As described above, an energy harvesting device can be manufactured by manufacturing piezoelectric fibers using a ferroelectric layer, and weaving the fabrics using such piezoelectric fibers.

이와 같이 제조된 에너지 하베스팅 장치는 직물이 사용되는 다양한 분야에 사용되어 에너지 하베스팅을 할 수 있다. 예를 들어, 에너지 하베스팅 장치가 옷에 사용되면 사람의 신체 움직임을 이용하여 에너지를 하베스팅할 수 있다.The energy harvesting apparatus thus manufactured can be used in various fields in which the fabric is used to perform energy harvesting. For example, when an energy harvesting device is used in clothes, it can harvest energy using human body movements.

또한, 직물의 날실을 압전섬유로 하고, 씨실을 탄소섬유 등과 같은 기능성 섬유로 하여 직조한다면, 에너지 하베스팅을 하며 씨실로 사용된 기능성 섬유의 기능을 발휘하는 직물을 얻을 수 있다.
Further, if the warp yarns of the fabric are made of piezoelectric fibers and the weft yarns are made of functional fibers such as carbon fibers, a fabric exhibiting the function of functional fibers used as weft yarns can be obtained by energy harvesting.

이하에서는 전술한 방법을 이용하여 압전섬유와 일반적인 섬유를 조합한 직물이 적용되는 실시례에 대해 설명한다.
Hereinafter, an embodiment in which a fabric comprising a combination of a piezoelectric fiber and a general fiber is applied using the above-described method will be described.

제 1 실시례 : 타이어코드First embodiment: tire cord

제 2 실시례 : 스판덱스Example 2: Spandex

제 3 실시례 : 양말 및 운동화
Example 3: Socks and sneakers

제 1 실시례First Embodiment

초기의 자동차용 타이어는 순수한 고무로만 만들어졌으나 짧은 수명을 해결해야 하는 숙제가 있었다. 그래서 고무 내부에 섬유 소재의 재료를 넣어 내구성을 높였는데, 이것이 지금의 타이어코드의 시초가 되었다. 처음에는 타이어코드로 굵은 면사를 엮은 재료를 썼는데, 타이어코드끼리 마찰로 쉽게 닳아 버리곤 했다.Early automotive tires were made out of pure rubber, but there were homework assignments that required short life spans. So I put the material of the fiber material inside the rubber to improve the durability, this became the beginning of the tire cord now. At first, I used a piece of thick cotton yarn woven with a tire cord, which was easily worn away by friction between tire cords.

그 후 내구성과 섬유 자체의 인장강도, 내수성과 열에 대한 저항능력 등의 다양한 필요가 생기고, 한편으로는 다양한 고분자 합성 기술이 발달하면서 레이온·나일론(폴리아마이드)·폴리에스터 등의 합성섬유들이 차례로 쓰이기 시작했다. 오늘날에 주로 사용되는 타이어코드의 재료로는 폴리에스터·나일론 등이 있다.Thereafter, durability, tensile strength of the fiber itself, resistance to water resistance and heat are required. On the other hand, synthetic fibers such as rayon, nylon (polyamide) and polyester are sequentially used it started. The material of the tire cord which is mainly used today is polyester nylon.

현재 자동차용 레이디얼타이어코드의 재료로는 형태안정성이 우수하며 가격이 비교적 저렴한 폴리에스터코드가 90%로 주종을 이루고 있다. 나일론코드는 강도와 내열성 등에 강점이 있어 트럭이나 버스, 중장비나 항공기의 바이어스타이어에 주로 이용되고 있으며, 자전거나 오토바이 등의 타이어에도 주로 사용된다.At present, the material of radial tire cord for automobile is excellent in shape stability and polyester cord of relatively low price is mainly composed of 90%. Nylon cord is used mainly for truck, bus, heavy equipment and bias tires of aircraft because of strength and heat resistance, and it is mainly used for tires such as bicycles and motorcycles.

도 39는 타이어의 내부의 타이어코드를 나타낸다.39 shows a tire cord inside the tire.

전술한 바와 같이 타이어의 수명을 연장하기 위해 타이어 내부에는 타이어 코드가 내장될 수 있으며, 도 39와 같이 스틸 타이어코드, 폴리에스터 타이어코드 및 비드 와이어 타이어코드 등의 타이어코드가 내장될 수 있다.As described above, in order to extend the life of the tire, a tire cord may be incorporated in the tire, and a tire cord such as a steel tire cord, a polyester tire cord, and a bead wire tire cord may be incorporated as shown in FIG.

이 중 폴리에스터 타이어코드는 합성섬유인 폴리에스터를 이용하여 제조되며, 폴리에스터 타이어코드에 전술한 압전섬유를 조합하여 폴리에스터의 장점과 압전섬유의 장점을 발휘하는 타이어코드를 제조할 수 있다.Among them, polyester tire cord is manufactured using polyester which is a synthetic fiber, and a tire cord capable of producing the advantages of polyester and the advantages of piezoelectric fiber can be manufactured by combining the above-mentioned piezoelectric fibers with a polyester tire cord.

도 40은 본 발명의 일 실시례에 따른 폴리에스터와 압전섬유를 이용하여 직조한 직물을 나타낸다.Figure 40 shows a fabric woven using polyester and piezoelectric fibers according to an embodiment of the present invention.

도 40을 참조하면, 타이어코드를 구성하는 직물의 날실로는 압전섬유(610)가 사용되고 씨실로는 폴리에스터(620)가 사용될 수 있다. 또한, 씨실로 압전섬유(610)를 사용하고, 날실로 폴리에스터(620)를 사용할 수 있다. 이 뿐만 아니라, 복수의 씨실 중 일부를 폴리에스터(620)로 하고 복수의 씨실 중 나머지 일부를 압전섬유(610)로하며, 복수의 날실 중 일부를 폴리에스터(620)로 하고 복수의 날실 중 나머지 일부를 압전섬유(610)로 하는 등 여러 가지 조합 방법으로 폴리에스터(620)와 압전섬유(610)를 이용하여 직조할 수 있다. 다만, 폴리에스터 뿐만 아니라 폴리아미드 섬유 및 폴리비닐알코올 섬유가 사용될 수도 있다.Referring to FIG. 40, a piezoelectric fiber 610 may be used as a warp yarn of a fabric constituting a tire cord, and a polyester 620 may be used as a weft yarn. The piezoelectric fiber 610 may be used as the weft yarn, and the polyester 620 may be used as the warp yarn. In addition, some of the plurality of warp yarns may be made of polyester 620, the rest of the plurality of weft yarns may be used as the piezoelectric fibers 610, some of the plurality of warp yarns may be made of polyester 620, And the polyester 620 and the piezoelectric fiber 610 can be used in various combinations such as a part of the piezoelectric fiber 610. However, polyamide fibers as well as polyamide fibers and polyvinyl alcohol fibers may be used.

이와 같이 직조된 압전 폴리에스터 타이어코드는 폴리에스터(620)의 장점인 인장강도, 내수성과 열에 대한 저항능력을 나타낼 뿐만 아니라, 압전섬유(610)를 포함하고 있으므로 자동차가 주행함에 따라 타이어에 가해지는 압력에 의해 에너지 하베스팅을 할 수 있다. 이와 같이 자동차의 주행 중 에너지를 포집하여 자동차에 필요한 전기에너지를 획득할 수 있다.
Such a woven polyester polyester tire cord not only exhibits tensile strength, water resistance and resistance to heat, which are advantages of the polyester 620, but also includes the piezoelectric fibers 610, Energy can be harvested by pressure. Thus, it is possible to acquire the electric energy necessary for the automobile by collecting energy during running of the automobile.

제 2 Second 실시례Example

다른 실시례로서 스판덱스에 압전섬유를 조합할 수 있다.As another example, piezoelectric fibers can be combined with spandex.

스판덱스는 폴리우레탄계 섬유의 일종으로서, 1959년부터 미국 뒤퐁(DuPont)사(社)가 만든 탄성 우레탄섬유인 스판덱스의 이름으로 라이크라(Lycra)라는 상표명으로 생산하기 시작했다. 고무와 비슷한 탄성을 지닌 특이한 섬유로 인장강도(tensile strength;극한강도 ultimate strength)가 아주 높아 올이 잘 끊어지지 않으며 신축성이 있다. 즉, 고무줄보다 가볍고 내노화성(耐老化性)이 강하다는 등 종래의 고무실 이상의 품질을 가진다. 따라서 고무실을 사용하던 내복류,·수영복, 운동복 등의 원사(原絲)로서 널리 쓰인다.Spandex is a type of polyurethane fiber, and since 1959 it has started to produce under the brand name Lycra in the name of spandex, the elastic urethane fiber made by DuPont of the United States. It is an unusual fiber with elasticity similar to rubber. It has very high tensile strength (ultimate strength). That is, it has a quality higher than that of a conventional rubber thread, such as being lighter than an elastic band and having a strong anti-aging property. Therefore, it is widely used as raw yarn such as underwear, swimwear, and sportswear using rubber seals.

이러한 스판덱스와 압전섬유를 조합하여 직물을 직조하고, 이러한 직물을 이용하여 옷을 제조한다면 두 가지 섬유의 장점을 모두 발휘할 수 있는 옷을 제조할 수 있다.Such fabrics can be fabricated by combining spandex and piezoelectric fibers and fabricating clothes using these fabrics.

앞서 살펴본 도 40과 같이 직물의 날실로는 압전섬유(610)를 사용하고, 씨실로는 스판덱스(630)를 사용할 수 있다. 또한, 씨실로 압전섬유(610)를 사용하고, 날실로 스판덱스(630)를 사용할 수 있다. 이 뿐만 아니라, 복수의 씨실 중 일부를 스판덱스(630)로 하고 복수의 씨실 중 나머지 일부를 압전섬유(610)로하며, 복수의 날실 중 일부를 스판덱스(630)로 하고 복수의 날실 중 나머지 일부를 압전섬유(610)로 하는 등 여러 가지 조합 방법으로 스판덱스(630)와 압전섬유(610)를 이용하여 직조할 수 있다.40, the piezoelectric fiber 610 may be used as the warp yarn of the fabric, and the spandex 630 may be used as the weft yarn. Further, the piezoelectric fiber 610 may be used as the weft yarn, and the spandex 630 may be used as the warp yarn. In addition, a part of the plurality of weft yarns may be spandex 630, the rest of the weft yarns may be used as the piezoelectric fiber 610, a part of the plurality of warp yarns may be spandex 630, The piezoelectric fiber 610 and the spandex 630 can be woven using various combinations such as using the spandex 630 and the piezoelectric fiber 610.

이와 같이 직조된 직물은 스판덱스(630)의 장점인 높은 인장강도, 강한 내노화성을 나타내며, 압전섬유(610)를 포함하고 있으므로 인체의 움직임에 따라 압전섬유(610)에 외력이 가해지고 전기 에너지가 발생하므로 에너지 하베스팅을 할 수 있다. The fabric thus woven exhibits high tensile strength and strong aging resistance which are advantages of the spandex 630. Since the piezoelectric fabric 610 is included, an external force is applied to the piezoelectric fibers 610 according to the movement of the human body, Energy harvesting is possible.

상기와 같이 직조한 직물을 인체에 달라붙는 내복과 같은 의류에 사용한다면 인체의 움직임의 모든 움직임에 의해 에너지 하베스팅을 할 수 있고 다음과 같이 인체의 생체정보를 측정할 수 있다. 예를 들어, 상기와 같은 직물을 이용하여 심전도 측정 장치를 구성할 수 있다.If the fabric woven as described above is used for clothing such as underwear that sticks to the human body, the energy hubbing can be performed by all the movements of the human body, and the biometric information of the human body can be measured as follows. For example, the electrocardiogram measuring apparatus can be configured using the fabric as described above.

본 발명의 일 실시례에 따른 심전도 측정장치는 인체접합부, 심전도 측정 전극, 에너지 하베스팅부, 전지부(충전부), 및 심전도 측정/전송부를 포함할 수 있다.An electrocardiogram measuring apparatus according to an embodiment of the present invention may include a human body joint, an electrocardiogram measuring electrode, an energy harvesting unit, a charge unit, and an electrocardiogram measuring / transmitting unit.

인체 접합부는 두께가 얇은 패치 형태의 부직포로서, 환자의 심박동(생체움직임, 즉 생체 운동)을 아날로그 신호(진동)로 감지하기 위해 적어도 3개의 심전도 측정 전극을 패치의 일면에 포함하며, 심전도 측정 전극이 있는 패치 면에는 생체적합성 접착제가 도포될 수 있다.The body joint is a patch-shaped nonwoven fabric having a thin thickness. At least three electrocardiogram electrodes are included on one side of the patch for sensing the heartbeat (biological motion) of the patient as an analog signal (vibration) A biocompatible adhesive may be applied to the patch surface.

이때, 심전도 측정 전극은 일반적인 전극이 아닌 심박동(생체의 움직임) 에 따라 진동(아날로그 신호)을 발생시키는 것으로서, 압력 센서 등과 같은 각종 생체 측정용 전극이 해당된다.At this time, the electrocardiogram measuring electrodes generate vibrations (analog signals) in accordance with heartbeats (movements of living bodies) rather than general electrodes, and various electrodes for biometrics such as pressure sensors are applicable.

즉, 심전도 측정 전극을 통하여 발생시킨 진동(진동신호)을 전기에너지로 변환하고(압전 센서), 그 진동을 통하여 해당 생체정보를 획득하는 것이다.That is, the vibration (vibration signal) generated through the electrocardiogram measuring electrode is converted into electric energy (piezoelectric sensor), and the corresponding biometric information is acquired through the vibration.

다음으로, 에너지 하베스팅부는 인체의 움직임을 이용하여 전기에너지 발생시키는 구성으로서, 압전섬유가 이에 해당한다.Next, the energy harvesting portion is constituted to generate electric energy by using the motion of the human body, and this corresponds to the piezoelectric fiber.

그러면, 전지부(충전부)는 에너지 하베스팅부에서 출력되는 전기 에너지를 충전하며, 이렇게 충전된 전기 에너지는 심전도 측정/전송부에 공급된다. 여기서, 전지부(충전부)는 심전도 측정/전송부에 전기에너지를 공급한다는 면에서는 전지부(전원부)이고 생체 운동에 따른 전기에너지를 저장한다는 면에 서는 충전부라 할 수 있는 바, 충전부 또는 전지부 중 어느 것이라 칭할 수도 있다.Then, the battery unit (charging unit) charges the electric energy output from the energy harvesting unit, and the electric energy thus charged is supplied to the electrocardiograph measurement / transfer unit. Here, the battery section (charge section) is a charge section (power section) in terms of supplying the electric energy to the electrocardiograph measurement / transfer section and a charge section in terms of storing the electric energy according to the biomedical motion. It can be called either.

상기와 같은 생체 움직임을 전기 에너지로 변환하여 사용함으로써, 전지 교체 등과 같은 불편함을 해소할 수 있다.By converting the biological movement as described above into electric energy, the inconvenience such as battery replacement can be solved.

다음으로, 심전도 측정/전송부는 심전도를 측정하고 그 측정 결과를 외부에 전송하는 구성이다.Next, the electrocardiogram measuring / transmitting unit measures the electrocardiogram and transmits the measurement result to the outside.

위에서는 심장박동을 예로 들어 설명하였으나, 이 외에 각종 생체의 움직임을 통하여 전기에너지를 충전하고, 이를 다시 생체정보 측정(예를 들어, 체온 측정 등)에 이용할 수 있다. 또한, 제1 생체 움직임(예를 들어, 심장 박동)을 통하여 전기에너지를 충전하고, 이를 이용하여 다른 생체 정보(예를 들어, 체온 측정 등)를 측정하는데 이용할 수도 있다
In the above description, the heartbeat is taken as an example. However, the electric energy can be charged through various movements of the living body, and the heartbeat can be used for measuring the living body information (for example, body temperature measurement). It is also possible to fill electrical energy through a first biological movement (e.g., heartbeat) and use it to measure other biometric information (e.g., body temperature measurement)

제 3 Third 실시례Example

다른 실시례로서 양말이나 신발에 사용되는 섬유에도 압전섬유를 조합할 수 있다. 즉, 양말과 신발에 많이 사용되는 면이나 나일론에 압전섬유를 조합하는 것이다.As another example, piezoelectric fibers can be combined with fibers used in socks or shoes. That is, it combines piezoelectric fibers with cotton or nylon which is often used in socks and shoes.

면 또는 나일론과 압전섬유를 조합하여 직물을 제조하는 방법은 제 1 실시례와 제 2 실시례와 같이 일부를 압전섬유로 하여 직물을 직조하는 방법을 사용할 수 있다. 또는, 직물을 이루는 실 자체의 일부를 압전섬유로 하고 나머지 일부를 면 또는 나일론으로 할 수도 있다.As a method of producing a fabric by combining a cotton or nylon and a piezoelectric fiber, a method of woven a fabric using a part of the piezoelectric fibers as in the first and second embodiments can be used. Alternatively, a part of the yarn making up the fabric may be made of piezoelectric fibers and the remaining part of the fabric may be made of cotton or nylon.

이와 같이 압전섬유가 포함된 직물을 사용하여 양말이나 신발을 만드는 경우, 사람이 걸을 때마다 압전섬유에 의해 전기에너지가 발생하므로, 에너지 하베스팅을 할 수 있다.In this way, when a sock or a shoe is made using a fabric containing a piezoelectric fiber, electric energy is generated by the piezoelectric fiber every time the person walks, so energy harvesting can be performed.

한편, 본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 케리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.The present invention can also be embodied as computer-readable codes on a computer-readable recording medium. A computer-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of the computer-readable recording medium include a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, an optical data storage device, and the like, and may be implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over the Internet) . In addition, the computer-readable recording medium may be distributed over network-connected computer systems so that computer readable codes can be stored and executed in a distributed manner. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the present invention can be easily inferred by programmers of the technical field to which the present invention belongs.

상기와 같이 설명된 화이버 제조방법을 이용하여 제조된 강유전체를 적용한 타이어코드와 스판덱스 및 이를 이용하는 에너지 하베스팅 장치는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.The tire cord and the spandex and the energy harvesting apparatus using the ferroelectric material manufactured using the fiber manufacturing method described above are not limited to the configuration and the method of the embodiments described above, All or some of the embodiments may be selectively combined so that various modifications can be made.

Claims (20)

복수의 섬유로 제직되어 타이어를 보강하는 복합 직물 타이어코드를 제조하는 방법에 있어서,
적어도 1개의 합성섬유 및 적어도 1개의 압전섬유를 포함하는 상기 복수의 섬유를 구비하는 단계; 및
상기 복수의 섬유를 이용하여 상기 복합 직물 타이어코드를 직조하는 단계;를 포함하되,
상기 압전섬유는 상기 압전섬유에 가해지는 외력에 의한 변형에 의해 전기에너지를 생성하고,
상기 합성섬유는 폴리아미드 섬유, 폴리에스터 섬유 및 폴리비닐알코올 섬유 중 적어도 하나를 포함하며,
상기 섬유를 구비하는 단계 이전, 강유전체층을 이용하여 화이버(Fiber) 제조방법에 의해 상기 압전섬유를 제조하는 단계;를 더 포함하고,
상기 화이버 제조방법은 압연, 압출 및 인발 중 적어도 하나를 이용하며,
상기 강유전체층의 제조방법은, 강유전체의 결정구조가 β상으로 설정되는 상전이단계를 거쳐 상기 강유전체층을 구성하는 단계를 포함하고,
상기 강유전체층 상전이단계는 제 1 방법 또는 제 2 방법에 의해 수행되며,
상기 제 1 방법은,
상기 강유전체의 온도를 β상 결정을 이루는 온도 이상으로 상승시키는 온도상승단계;
상기 강유전체의 온도를 β상 결정 온도까지 단조적으로 감소시키는 제1 온도감하단계; 및
상기 강유전체의 온도를 급속도로 강하시키는 제2 온도감하단계;를 포함하고,
상기 제 2 방법은,
상기 강유전체의 온도를 β상 결정을 이루는 온도로 상승시키는 온도상승단계; 및
상기 강유전체의 온도를 급속도로 강하시키는 온도강하단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 직물 타이어코드 제조 방법.
A method of making a composite fabric tire cord that is woven with a plurality of fibers to reinforce the tire,
The plurality of fibers comprising at least one synthetic fiber and at least one piezoelectric fiber; And
And woven the composite fabric tire cord using the plurality of fibers,
Wherein the piezoelectric fibers generate electrical energy by deformation due to an external force applied to the piezoelectric fibers,
Wherein the synthetic fibers comprise at least one of polyamide fibers, polyester fibers, and polyvinyl alcohol fibers,
Further comprising the step of fabricating the piezoelectric fiber by a fiber manufacturing method using a ferroelectric layer before the step of providing the fiber,
The fiber manufacturing method uses at least one of rolling, extrusion and drawing,
The method for manufacturing the ferroelectric layer includes a step of forming the ferroelectric layer through a phase change step in which the crystal structure of the ferroelectric is set to?
The ferroelectric layer phase change step is performed by the first method or the second method,
In the first method,
A temperature raising step of raising the temperature of the ferroelectric to a temperature equal to or higher than a temperature which forms a? Phase crystal;
A first temperature decreasing step of monotonically decreasing the temperature of the ferroelectric to a? Phase crystal temperature; And
And a second temperature decreasing step of rapidly lowering the temperature of the ferroelectric substance,
In the second method,
A temperature raising step of raising the temperature of the ferroelectric to a temperature which forms a? Phase crystal; And
A temperature lowering step of rapidly lowering the temperature of the ferroelectric; ≪ RTI ID = 0.0 &
복수의 섬유로 제직된 스판덱스 직물을 제조하는 방법에 있어서,
적어도 1개의 스판덱스 및 적어도 1개의 압전섬유를 포함하는 상기 복수의 섬유를 구비하는 단계; 및
상기 복수의 섬유를 이용하여 상기 스판덱스 직물를 직조하는 단계;를 포함하되,
상기 압전섬유는 상기 압전섬유에 가해지는 외력에 의한 변형에 의해 전기에너지를 생성하고,
상기 섬유를 구비하는 단계 이전, 강유전체층을 이용하여 화이버(Fiber) 제조방법에 의해 상기 압전섬유를 제조하는 단계;를 더 포함하며,
상기 화이버 제조방법은 압연, 압출 및 인발 중 적어도 하나를 이용하고,
상기 강유전체층의 제조방법은, 강유전체의 결정구조가 β상으로 설정되는 상전이단계를 거쳐 상기 강유전체층을 구성하는 단계를 포함하고,
상기 강유전체층 상전이단계는, 제 1 방법 또는 제 2 방법에 의해 수행되며,
상기 제 1 방법은,
상기 강유전체의 온도를 β상 결정을 이루는 온도 이상으로 상승시키는 온도상승단계;
상기 강유전체의 온도를 β상 결정 온도까지 단조적으로 감소시키는 제1 온도감하단계; 및
상기 강유전체의 온도를 급속도로 강하시키는 제2 온도감하단계;를 포함하고,
상기 제 2 방법은,
상기 강유전체의 온도를 β상 결정을 이루는 온도로 상승시키는 온도상승단계; 및
상기 강유전체의 온도를 급속도로 강하시키는 온도강하단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 스판덱스 직물 제조 방법.
A method of making a spandex fabric woven from a plurality of fibers,
The plurality of fibers comprising at least one spandex and at least one piezoelectric fiber; And
And woven the spandex fabric using the plurality of fibers,
Wherein the piezoelectric fibers generate electrical energy by deformation due to an external force applied to the piezoelectric fibers,
Further comprising the step of fabricating the piezoelectric fiber by a fiber manufacturing method using a ferroelectric layer before the step of providing the fiber,
The fiber manufacturing method uses at least one of rolling, extrusion and drawing,
The method for manufacturing the ferroelectric layer includes a step of forming the ferroelectric layer through a phase change step in which the crystal structure of the ferroelectric is set to?
The ferroelectric layer phase change step is performed by the first method or the second method,
In the first method,
A temperature raising step of raising the temperature of the ferroelectric to a temperature equal to or higher than a temperature which forms a? Phase crystal;
A first temperature decreasing step of monotonically decreasing the temperature of the ferroelectric to a? Phase crystal temperature; And
And a second temperature decreasing step of rapidly lowering the temperature of the ferroelectric substance,
In the second method,
A temperature raising step of raising the temperature of the ferroelectric to a temperature which forms a? Phase crystal; And
A temperature lowering step of rapidly lowering the temperature of the ferroelectric; ≪ / RTI >
제 1항 또는 제 2항에 따른 복합 직물 타이어코드 제조 방법을 포함하는 에너지 하베스팅 장치 제조 방법에 있어서,
상기 압전섬유에서 발생하는 전기에너지를 저장하는 축전부를 상기 압전섬유에 전기적으로 연결하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅 장치 제조 방법.
A method of manufacturing an energy harvesting device comprising the method of manufacturing a composite fabric tire cord according to any one of claims 1 to 5,
And electrically connecting a power storage unit that stores electric energy generated from the piezoelectric fiber to the piezoelectric fiber.
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