KR20030022234A - 금속후막이 형성된 섬유 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 섬유 및 폴리머 필름 등의 모재에 물리적인 방법으로 금속을 도금하는 방법에 관한 것으로, 진공증착법을 이용하여 섬유의 일표면에 금속시드층(210)을 형성시키는 시드형성과정을 거친 후, 금속시드층이 형성된 섬유를 도금조(150)에 침지시킴에 의해 도금층(220)을 형성시키는 도금층 형성과정을 포함하여 구성되는 금속후막이 형성된 섬유제조방법을 기술적 요지로 한다. 그리고, 섬유모재(200)와; 상기 섬유모재(200)의 일표면에 진공증착법에 의해 형성된 금속시드층(210)과; 금속시드층(210)이 형성된 섬유모재(200)를 도금조(150)에 침지시킴에 의해 형성된 도금층(220);을 포함하여 구성되는 금속후막이 형성된 섬유를 기술적 요지로 한다. 이에 따라, 결합력이 강하고 안정된 도금층이 형성된다는 이점이 있다.

Description

금속후막이 형성된 섬유 및 이의 제조방법{fiber with metallic layer and their manufacturing method}
본 발명은 섬유 및 폴리머 필름 등의 모재(이하 '섬유'라 함)에 물리적인 방법으로 금속을 도금하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 진공증착을 이용하여 박막을 형성시켜 시드(seed)로 작용하게 하고, 외표면에 무전해 도금을 이용하여 후막을 형성시키는 금속후막이 형성된 섬유 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 합성섬유 폴리머필름 등의 섬유에 전자파 차폐, 외관의 수려함, 경량화, 열전달, 정전기 방지 등의 목적으로 섬유의 표면에 금속박막을 코팅한 도전성 섬유를 형성시키는 방법이 종래부터 소개되어 왔다.
섬유 표면에 금속박막을 형성시키는 방법은 여러가지가 있으나, 대표적인 방법이 진공증착을 이용하여 섬유표면에 진공 박막을 형성시키는 진공증착법과 무전해도금을 이용하여 섬유표면에 후막을 형성시키는 무전해도금법이다.
상기 진공증착법은 진공열증착코팅, 스퍼터링, 플라즈마 스프레이 등을 이용하여 섬유의 표면에 금속박막을 코팅 할 수 있다.
그러나 상기 진공증착법은 후술하는 문제점이 있다.
첫째, 증착에 있어서 방향성을 가지게 되는 문제점이 있다.
둘째, 코팅이 섬유표면에만 한정되고 섬유 내부로 침투하지 못하게 되어 물리적 외력이 작용되어 섬유가 꼬이게 되면 진공증착되지 않은 부분이 외부로 노출되게 되면, 진공증착박막이 떨어져 나간 것 같은 느낌을 주는 등 품질이 저하되는 문제점이 있다.
상기 무전해 도금법은 대한민국 특허청 공개특허공보 공개번호 특2001-51499호, 특2001-70270 및 특2001-81958호 등에 소개되어 있다.
그러나 상기 종래기술들은 기본적으로 무전해 도금법을 사용함에 의해 코팅체와 섬유자체의 밀착력이 저하됨에 의해 외부에서 마찰력이 작용되는 경우, 코팅체가 섬유로 부터 쉽게 이탈되는 등의 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 진공증착을 이용하여 섬유표면에 박막을 형성시켜 시드(seed)로 작용하게 하고, 외표면에 무전해 도금을 이용하여 후막을 형성시키는 금속후막이 형성된 섬유 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도1 - 본 발명에 따른 금속후막이 형성된 섬유제조방법을 나타낸 공정도.
도2 - 진공증착장치의 개략도.
도3 - 도금장치의 개략도.
도4 - 공정별 진행을 나타낸 섬유의 개략 단면도.
도5 - 도금된 섬유의 단면을 나타낸 개략도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
100 : 제1진공챔버 110 : 제2진공챔버
120 : 진공증착부 130 : 진공펌프
140 : 제1롤 141 : 제2롤
142 : 풀림롤 143 : 감김롤
150 : 도금조 200 : 섬유모재
210 : 금속시드층 220 : 도금층
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 진공증착법을 이용하여 섬유의 일표면에 금속시드층을 형성시키는 시드형성과정을 거친 후, 금속시드층이 형성된 섬유를 도금조에 침지시킴에 의해 도금층을 형성시키는 도금층 형성과정을 포함하여 구성되는 금속후막이 형성된 섬유제조방법을 기술적 요지로 한다.
여기서, 상기 시드형성과정은 진공열증착, 스퍼터링, 이온플레이팅, 플라즈마 스프레이 중 하나의 방법으로 진행되고, 상기 도금층 형성과정은 도금층을 형성시키는 도금물질이 상기 금속시드층을 형성시키는 금속과 동일 물질이 되거나 다른 금속이 되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 시드형성과정전에, 시드층이 형성될 표면에 진공증착법을 이용하여 금속산화물을 진공증착시켜 버퍼층을 형성시키는 버퍼층 형성과정이 진행되는 것이 바람직하다.
본원발명은 섬유모재와; 상기 섬유모재의 일표면에 진공증착법에 의해 형성된 금속시드층과; 금속시드층이 형성된 섬유모재를 도금조에 침지시킴에 의해 형성된 도금층;을 포함하여 구성되는 금속후막이 형성된 섬유를 또한 기술적 요지로 한다.
여기서, 금속시드층은 진공열증착, 스퍼터링, 이온플레이팅, 플라즈마 스프레이 중 하나의 방법으로 형성되고, 상기 도금층은 도금물질이 상기 금속시드층을 형성시키는 금속과 동일물질이 되거나 다른 금속이 되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 섬유모재와 금속시드층 사이에는 진공증착법을 이용하여 금속산화물을 진공증착시킨 버퍼층이 더 형성되는 것이 바람직하다.
이에 따라, 결합력이 강하고 안정된 도금층이 형성된다는 이점이 있다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명을 상세히 설명한다.
도1은 본 발명에 따른 금속후막이 형성된 섬유제조방법을 나타낸 공정도이고, 도2는 진공증착장치의 개략도이고, 도3은 도금장치의 개략도이고, 도4는 공정별 진행을 나타낸 섬유의 개략단면도이고, 도5는 도금된 섬유의 단면을 나타낸 개략도이다.
본 발명에 따른 금속후막이 형성된 섬유 제조방법은 도1에 도시된 바와 같이, 크게 버퍼층 형성과정과, 시드형성과정과, 도금층 형성과정으로 구성된다.
먼저 시드형성과정에 대해 설명한다.
상기 시드형성과정은 진공증착법을 통하여 이루어지는 바, 진공증착법 중 진공열증착, 스퍼터링, 이온플레이팅, 플라즈마 스프레이 등의 진공증착법이 사용될수 있다.
본 발명에서는 금속시드층 형성을 스퍼터링 방법을 사용하여 형성하였으며 장치 개략도는 도2에 도시되어 있다.
도2에 도시된 바와 같이, 일측에 제1진공챔버(100)를 형성시켜 놓고, 소정이격된 위치에 제2진공챔버(110)가 형성된다. 그리고 제1진공챔버(100)와 제2진공챔버(110) 사이에는 진공증착소스에 의해 섬유모재에 진공증착이 실행되는 진공증착부(120)가 형성되도록 구성된다.
그리고 제1,제2 진공챔버(100)(110) 및 진공증착부(120)는 진공펌프(130)에 연결되어 진공도가 조정되도록 구성된다.
또한 상기 제1진공챔버(100)에는 섬유모재가 감긴상태에서 풀려지는 제1롤(140)이 형성되어 있으며, 상기 제2진공챔버(110)에는 상기 제1롤(140)에서 풀려진 후 진공증착부(120)를 통과한 섬유모재가 감겨지는 제2롤(141)이 형성된다.
상기의 장치에서 섬유모재의 일측면에 진공증착이 이루어지는 바, 제1롤(140) 및 제2롤(141)에 섬유모재가 감겨진 상태에서, 먼저 증착장치 내부의 진공도를 약 10-5torr로 유지시킨다. 그런 다음 가스인입장치(MFC)를 이용하여 공정가스(Ar, O2)를 증착장치 내부로 인입하여 증착장치 내부의 진공도를 약 10-3torr까지 낮춘다. 이 상태에서 제1롤(140)에서는 섬유모재를 풀어주고 제2롤(142)에서는 일정한 장력으로 감아주면서 진공증착부(120)에서 진공증착소스에 의해 섬유모재의 일측면에 진공증착을 시키는 방법으로 진공증착이 진행된다.
이때, 섬유모재의 진공증착면에는 밀착력 향상을 위하여 진공증착전에 플라즈마 전처리가 이루어진다.
상기의 과정을 통하여 섬유모재의 일표면에 금속시드층을 형성시키는 시드형성과정이 완료된다.
여기서 상기 금속시드층에 형성된 금속 및 후술하는 도금층을 형성하는 금속은 통상 동일금속을 사용하게 되나, 후술하는 도금층의 밀착력 향상을 위한 치환, 환원, 또는 촉매물질로 상기 금속시드층을 사용하고자 하는 경우에는 팔라듐(Pd), 주석(Sn)등의 물질을 금속시드층의 원료로 사용하게 되므로, 금속시드층에 사용되는 금속과 도금층의 금속이 다른 금속이어도 된다.
시드형성과정이 완료되면 상기 증착장치 내부의 진공을 파기한 후 금속시드층이 형성된 섬유모재가 감겨진 롤(140)(141)을 꺼낸다.
다음은 도금층을 형성시키는 도금층 형성과정이 진행된다.
상기 도금층 형성과정은 도3의 장치를 이용하여 진행된다.
도시된 바와 같이, 상호이격되어 롤을 형성시킨다.
일측에 풀림롤(142)을 형성시키고 타측에는 감김롤(143)을 형성시켜 상호간을 상기 금속시드층이 형성된 섬유모재로 연결시킨다.
그리고 상기 풀림롤(142)과 감김롤(143) 사이에는 도금액이 충전된 도금조(150)를 형성시켜 상기 풀림롤(142)에서 풀려진 섬유모재가 상기 도금조(150)를 통과하면서 도금액에 충전된 금속이 섬유모재의 양측면에 도금되어 감김롤(143)에서 감기게 된다.
상기 도금층 형성과정은 공지의 기술에 해당되므로 더 이상의 설명은 생략하기로 한다.
상기의 도금층 형성과정이 완료되면 섬유모재의 양표면에 원하는 도금층이 형성되는 것이다.
그런데 위에서는 섬유모재에 진공증착법을 이용하여 바로 금속시드층을 형성하고 난 후 도금층을 형성한 것으로 설명하였으나, 섬유모재의 재질에 따라, 금속시드형성과정전에 버퍼층 형성과정이 더 필요한 경우가 있다.
상기 버퍼층 형성과정은 스퍼터링, 이온플레이팅, 이-빔 이베퍼레이터(E-beam evaporator) 등의 진공증착방법을 이용하여 섬유모재사이에서 우수한 밀착력을 보이는 금속산화물을 상기 섬유모재의 표면에 버퍼층으로 형성시키는 방법으로 진행된다.
즉, 상기 버퍼층 형성과정은 섬유모재가 재질특성상 바로 금속시드층을 형성시키기 어려운 경우에 밀착력을 향상시킬 목적으로 섬유모재의 일측면에 형성시키게 되는 것이다.
상기의 구성에 의한 작동효과는 후술하는 바와 같다.
먼저 사용자는 섬유모재의 재질에 따라 섬유모재의 일표면에 버퍼층을 형성시켜야 한다. 버퍼층 형성은 스퍼터링, 이온플레이팅, 이-빔 이베퍼레이터(E-beam evaporator) 등의 진공증착방법을 이용하여 섬유모재 사이에서 우수한 밀착력을 보이는 FexOy등의 금속산화물을 상기 섬유모재의 표면에 버퍼층으로 형성시키는 방법으로 진행된다.
상기의 과정이 완료되면 버퍼층 형성면에 금속시드층을 형성시키는 시드형성과정이 완료된다. 상기에서 설명한 바와 같이, 섬유모재에 재질에 따라 버퍼층 형성과정을 생략하고 섬유모재 표면에 바로 금속시드층을 형성하여도 무방하다.
상기 금속시드층은 진공증착법을 통하여 이루어지는 바, 진공증착법 중 진공열증착, 스퍼터링, 이온플레이팅, 플라즈마 스프레이 등의 진공증착법이 사용되어 섬유모재(200)의 표면에 도4와 같이, 금속시드층(210)이 형성된다.
금속시드층(210)이 형성되면 사용자는 상기 금속시드층(210)이 섬유모재(200)를 도금조에 담그는 방법으로 섬유모재(200) 양표면에 도금층(220)을 형성시킨다. 이때, 도5에서와 같이, 상기 도금층(220)은 상기 금속시드층(210)과 결합됨과 동시에 상기 섬유모재(200) 내부까지 침투하여 형성됨에 의해 섬유모재(200)와의 밀착력이 향상되어 섬유모재(200)와 안정되게 결합된 상태가 되는 것이다.
상기의 구성에 의한 본 발명은, 진공증착을 이용하여 섬유표면에 박막을 형성시켜 시드(seed)로 작용하게 하고, 외표면에 무전해 도금을 이용하여 후막을 형성시킴에 의해 섬유모재와의 밀착력이 증가되어 내구성이 향상되고 생산성이 증가되는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 진공증착법을 이용하여 섬유의 일표면에 금속시드층을 형성시키는 시드형성과정을 거친 후, 금속시드층이 형성된 섬유를 도금조에 침지시킴에 의해 도금층을 형성시키는 도금층 형성과정을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 금속후막이 형성된 섬유제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 시드형성과정은 진공열증착, 스퍼터링, 이온플레이팅, 플라즈마 스프레이 중 하나의 방법으로 진행됨을 특징으로 하는 금속후막이 형성된 섬유제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도금층 형성과정은 도금층을 형성시키는 도금물질이 상기 금속시드층을 형성시키는 금속과 동일물질이 됨을 특징으로 하는 금속후막이 형성된 섬유제조방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 시드형성과정에서 형성된 금속시드층에 사용되는 금속은 도금층 형성과정에 사용되는 금속과 다른 금속이 사용됨을 특징으로 하는 금속후막이 형성된 섬유제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 시드형성과정전에, 시드층이 형성될 표면에 진공증착법을 이용하여 금속산화물을 진공증착시켜 버퍼층을 형성시키는 버퍼층 형성과정이 진행됨을 특징으로 하는 금속후막이 형성된 섬유제조방법.
  6. 섬유모재와;
    상기 섬유모재의 일표면에 진공증착법에 의해 형성된 금속시드층과;
    금속시드층이 형성된 섬유모재를 도금조에 침지시킴에 의해 형성된 도금층;을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 금속후막이 형성된 섬유.
  7. 제6항에 있어서, 금속시드층은 진공열증착, 스퍼터링, 이온플레이팅, 플라즈마 스프레이 중 하나의 방법으로 형성됨을 특징으로 하는 금속후막이 형성된 섬유.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 도금층은 도금물질이 상기 금속시드층을 형성시키는 금속과 동일물질이 됨을 특징으로 하는 금속후막이 형성된 섬유.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 금속시드층에 사용되는 금속은 도금층을 이루는 금속과 다른 금속이 됨을 특징으로 하는 금속후막이 형성된 섬유.
  10. 제6항에 있어서, 상기 섬유모재와 금속시드층 사이에는 진공증착법을 이용하여 금속산화물을 진공증착시킨 버퍼층이 더 형성됨을 특징으로 하는 금속후막이 형성된 섬유.
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