KR20050020783A - Functional fiber sheet - Google Patents
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Abstract
물리적으로 증기 증착된 막으로 코팅된 섬유 시트에 있어서, 상기 증기 증착막을 투명하게 하여 상기 섬유 시트 상의 컬러와 패턴이 표현되며, 더욱이 상기 증기 증착막에 전기 전도도를 부여하고, 또한 증기 증착막의 생산성을 향상시키고 또한 적외선과 자외선 복사의 선택적 차단을 가능하게 한다. 합성 섬유를 포함하는 섬유 시트에서는, 일면 또는 양면이 금속산화물을 포함하는 물리적으로 증기 증착된 막으로 코팅되며, 상기 금속산화물은 주성분으로서 정상 산화물과, 2차 성분으로서 정상 산화물보다 원자가가 낮은 소량의 산화물의 혼합물을 포함하며, 상기 원자가가 낮은 산화물의 양은 금속산화물의 총량의 0.1-20중량% 이며, 상기 물리적으로 증기 증착된 막의 두께는 5-500 nm 이다.A fibrous sheet coated with a physically vapor deposited film, wherein the vapor deposited film is made transparent so that colors and patterns on the fiber sheet are expressed, further imparting electrical conductivity to the vapor deposited film, and also improving the productivity of the vapor deposited film. It also enables selective blocking of infrared and ultraviolet radiation. In a fiber sheet comprising synthetic fibers, one or both surfaces are coated with a physical vapor deposited film containing a metal oxide, the metal oxide having a small amount of valence lower than a normal oxide as a main component and a normal oxide as a secondary component. An amount of the low valence oxide is 0.1-20% by weight of the total amount of the metal oxide, and the thickness of the physical vapor deposited film is 5-500 nm.
Description
본 발명은 산화티타늄와 다른 금속산화물을 포함하는 증기 증착막으로 물리적으로 코팅된 기능성 섬유 시트에 관한 것이다. The present invention relates to a functional fiber sheet physically coated with a vapor deposition film containing titanium oxide and other metal oxides.
직물, 편물, 부직포 등과 같은 합성 섬유를 포함하는 섬유 시트의 표면 위에, 진공 증기 증착법(vacuum vapor deposition), 이온빔법(ion beam method), 스퍼터링법(sputtering method) 등과 같은 물리적 증기 증착법을 사용하여 금속성 또는 금속산화물 박막을 형성함으로써, 전기 전도도, 열차폐, 보온, 오염방지, 항균성, 내식성 등과 같은 다양한 기능성 타입의 섬유 시트를 제공할 수 있다는 것이 알려져 왔다. 그러나, 섬유 시트가 스테인리스, 티타늄, 크롬, 또는 구리 등과 같은 금속의 증기 증착막으로 코팅이 되면, 섬유 시트 상의 컬러와 패턴 등이 증기 증착막과 금속성 컬러에 의해 가려지고, 패션의 측면에서 다양성이 결여되는 문제가 있었다. 한편, 산화티타늄과 같은 금속산화물을 포함하는 증기 증착막이 형성되면, 상기의 산화물이 -2가의 산소를 포함하는 정상 산화물을 구성하기 때문에, 필름의 두께를 조절함으로써 증기 증착막이 투명하게 되어 컬러와 패턴 등이 나타날 수 있도록 하였다. 반면에, 전기 전도도가 금속성 증착막에 비해 부족하고, 열차폐성이 낮고, 더욱이 생산성이 감소한다는 문제점이 있었다.On the surface of the fiber sheet containing synthetic fibers such as woven fabrics, knitted fabrics, nonwoven fabrics, and the like, metallic materials are formed using physical vapor deposition methods such as vacuum vapor deposition, ion beam method, sputtering method, and the like. Alternatively, it has been known that by forming a metal oxide thin film, it is possible to provide fiber sheets of various functional types such as electrical conductivity, heat shielding, thermal insulation, antifouling, antibacterial, corrosion resistance and the like. However, when the fiber sheet is coated with a vapor deposition film of a metal such as stainless steel, titanium, chromium, or copper, the color and pattern on the fiber sheet are covered by the vapor deposition film and the metallic color, and there is a lack of variety in terms of fashion. There was a problem. On the other hand, when a vapor deposition film containing a metal oxide such as titanium oxide is formed, since the oxide constitutes a normal oxide containing -divalent oxygen, the vapor deposition film is made transparent by controlling the thickness of the film, thereby causing color and pattern. And so on. On the other hand, there is a problem that the electrical conductivity is insufficient compared to the metallic vapor deposition film, low heat shielding, and further reduced productivity.
또한, 증기 증착막의 형성은, TiO2, Ag, TiO2의 세개의 층으로 구성된 다층 구조를 이루어, 증기 증착막이 선택적으로 자외선과 적외선 복사를 차단하고 동시에 가시 광선 투과율을 높인다고 알려져 있다. 그러나, 상기 증기 증착막은 반복된 세척에 쉽게 벗겨지기 때문에 실용적이지 못하였고, 더욱이 사용 중 금속이 산화되고 특성이 악화되는 문제가 있었다.In addition, the formation of the vapor deposition layer is made of a multi-layer structure consisting of three layers of TiO 2, Ag, TiO 2, has a vapor deposition layer selectively blocking ultraviolet and infrared radiation and at the same time known nopindago the visible light transmission. However, the vapor deposition film was not practical because it was easily peeled off in repeated washing, and furthermore, there was a problem in that the metal was oxidized and deteriorated in use.
본 발명은 물리적으로 증기 증착된 막으로 섬유 시트를 코팅하고, 상기 물리적 증기 증착막의 성분을 변화시키므로써 얻어지는 기능성 섬유 시트에 관한 것으로, 투명한 증기 증착막을 형성하여 상기 섬유 시트 상의 컬러와 패턴이 표현이 되며, 더욱이, 상기 증기 증착막에 전기 전도도, 적외선 복사 방지, 자외선 복사 방지 등과 같은 기능을 제공할 수 있고, 또한, 증기 증착의 시점에서 생산성을 증가시킬 수 있다.The present invention relates to a functional fiber sheet obtained by coating a fiber sheet with a physical vapor deposition film and changing the components of the physical vapor deposition film, wherein a transparent vapor deposition film is formed to express colors and patterns on the fiber sheet. Further, the vapor deposition film may be provided with functions such as electrical conductivity, infrared radiation protection, ultraviolet radiation protection, and the like, and productivity may be increased at the time of vapor deposition.
도 1은 실시예 1에 관한 스퍼터링 장치의 단면도이다. 1 is a cross-sectional view of the sputtering apparatus according to the first embodiment.
도 2는 증기 증착된 막의 빛 투과율을 나타내는 그래프이다. 2 is a graph showing the light transmittance of a vapor deposited film.
도 3은 증기 증착된 막의 빛 반사율을 나타내는 그래프이다. 3 is a graph showing the light reflectance of a vapor deposited film.
본 발명에 의한 섬유 시트는, 합성 섬유를 포함하며, 그 일면 또는 양면이 금속산화물을 포함하는 증기 증착막으로 물리적으로 코팅되어 있고, 상기 금속산화물은 주성분인 정상 산화물에 그보다 더 낮은 원자가를 가지는 산화물을 소량 포함하는 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 한다.The fibrous sheet according to the present invention comprises synthetic fibers, one or both surfaces of which are physically coated with a vapor deposition film containing a metal oxide, wherein the metal oxide has an oxide having a lower valency than that of the main oxide, which is a main component. It is characterized by consisting of a mixture containing a small amount.
본 발명에서 사용되는 합성 섬유는 보통의 편물과 직물의 용도에 사용되는 열가소성의 합성 섬유를 포함하며, 폴리에스테르 섬유, 나일론 섬유, 아크릴 섬유 및 폴리이미드(polyimide) 섬유 등을 들 수 있다. 특히, 폴리에스테르 섬유는 낮은 수분함량, 금속과 금속성 산화물의 물리적 증기 증착이 쉽고, 증착막의 내구성이 우수하다는 측면에서 선호된다. 상기 합성 섬유는 스테이플(staple) 또는 필라멘트 형태일 수 있다. 스테이플 또는 필라멘트는 부직포 제조에서 변조없이 사용되지만, 직물 또는 편물 상품을 위해 구조적 실로서 사용될 때, 모노필라멘트사와 다중 필라멘트사와 같은 필라멘트사를 선호한다. Synthetic fibers used in the present invention include thermoplastic synthetic fibers used for the use of ordinary knits and fabrics, and may include polyester fibers, nylon fibers, acrylic fibers and polyimide fibers. In particular, polyester fibers are preferred in view of low moisture content, easy physical vapor deposition of metals and metallic oxides, and excellent durability of the deposited film. The synthetic fibers may be in the form of staples or filaments. Staples or filaments are used without modification in nonwoven fabrics, but when used as structural yarn for woven or knitted goods, filament yarns such as monofilament yarns and multifilament yarns are preferred.
본 발명에서는, 산화티타늄과 같은 금속산화물을 포함하는 박막이, 진공 증기 증착법, 이온빔법, 스퍼터링법 등과 같은 물리적 증기 증착법, 바람직하게는 스퍼터링,에 의해 상기의 섬유 시트의 일면 또는 양면 상에 형성된다. 상기 금속산화물은 주성분으로 -2가 상태의 산소를 포함하는 정상 산화물과, 2차 성분으로 정상 산화물보다 낮은 원자가를 가지는 적은 양의 산화물, 이하 원자가가 낮은 산화물, 이 혼합되어 구성된다. 예를 들면, 산화티타늄에서, 4가의 산화물 TiO2가 정상 산화물이며, 원자가가 낮은 산화물로서, 2가 산화물인 Ti0와 3가 산화물인 Ti2O3가 있다. 따라서, 산화티타늄의 증기 증착막은 상기의 정상 원자가 산화물(4가 산화물)과 원자가가 낮은 산화물(2가 또는 3가 산화물)의 혼합물에 의해 형성된다.In the present invention, a thin film containing a metal oxide such as titanium oxide is formed on one or both surfaces of the fiber sheet by physical vapor deposition, preferably sputtering, such as vacuum vapor deposition, ion beam, sputtering, or the like. . The metal oxide is composed of a mixture of a normal oxide containing oxygen in a -divalent state as a main component, a small amount of oxide having a lower valence than a normal oxide as a secondary component, an oxide having a lower valence, and the like. For example, in titanium oxide, tetravalent oxide TiO 2 is a normal oxide, and oxides having a low valence include Ti0 which is a divalent oxide and Ti 2 O 3 which is a trivalent oxide. Therefore, the vapor deposition film of titanium oxide is formed by a mixture of the above normal valence oxide (tetravalent oxide) and low valence oxide (divalent or trivalent oxide).
스퍼터링 등과 같은 물리적 증기 증착법에서는, 금속이 적은 양의 아르곤 가스를 포함하는 밀폐된 챔버에서 스퍼터 증발(sputter-vaporized)되는 동안, 챔버에 공급된 적은 양의 산소에 의해 산화되고, 섬유 시트에 흡착되지만, 공급된 산소의 양이 정상 산화물을 생산을 위한 적절한 양에 도달하는 때에, 정상 산화물만 생산되고, 동시에 타겟 금속의 표면에 산화되어 증발되는 금속의 양을 크게 줄이는 효과가 있다. In physical vapor deposition such as sputtering, while the metal is sputter-vaporized in a closed chamber containing a small amount of argon gas, it is oxidized by a small amount of oxygen supplied to the chamber and adsorbed to the fiber sheet. When the amount of oxygen supplied reaches an appropriate amount for producing the normal oxide, only the normal oxide is produced, and at the same time, there is an effect of greatly reducing the amount of metal oxidized and evaporated on the surface of the target metal.
이와 대조적으로, 공급된 산소량이 정상 산화물을 생산하기 위해 필요한 양보다 적을 때, 상기의 원자가가 낮은 산화물이 정상 산화물과 함께 생산되고, 이들은 섬유 시트 상에 혼합된 형태로 흡수되고, 더욱이 타겟 표면이 산화되지 않기 때문에 증발된 금속의 양이 감소하지 않고, 생산성의 저하를 막는다. 따라서, 상기의 혼합물을 포함하는 증기 증착막을 형성함으로써, 더욱이 상기 증기 증착막의 두께를 조정함으로써, 상기 증기 증착막이 투명성을 유지하는 한편 전기 전도도, 열차폐와 같은 기능을 제공할 수 있게 된다. 또한, 상기의 스퍼터링 상태에서, 아르곤 가스와 산소와 함께 적은 양의 질소 가스를 혼합함으로써 생산성이 더 높은 레벨로 향상된다. In contrast, when the amount of oxygen supplied is less than the amount needed to produce normal oxides, oxides of lower valences are produced together with the normal oxides, which are absorbed in mixed form on the fiber sheet, and furthermore, the target surface is Since it does not oxidize, the amount of evaporated metal does not decrease and prevents a decrease in productivity. Therefore, by forming the vapor deposition film containing the mixture, by further adjusting the thickness of the vapor deposition film, it is possible to maintain the transparency while providing a function such as electrical conductivity, heat shielding. Further, in the above sputtering state, productivity is improved to a higher level by mixing a small amount of nitrogen gas together with argon gas and oxygen.
정상 산화물의 생산에 필요한 양보다 적은 양의 산소가 공급되도록 산소의 양을 결정하기 위해서는, 증발되는 금속이 스퍼터링과 함께 발생하는 플라즈마를 통과하는 때 증발된 금속에 의해 방출되는 금속의 특정 밝기, 즉 광도(luminance)를 결정하고, 공급된 산소량을 조절하여 상기 광도가 일정한 수준으로 유지되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 금속이 티타늄일 경우에, 티타늄이 스퍼터 증발로 플라즈마를 통과하면, 453 nm의 파장의 가시광선이 방출되고, 산소가 없는 상태에서, 증발 속도가 최대를 유지하며, 밝기는 가장 강하게 된다. 과잉의 산소가 공급될 때, 증발 속도는 최소를 유지하고, 밝기는 감소하게 된다. 따라서, 기본적인 광도에서 공급된 산소의 양을 조절함으로써, 원자가가 낮은 산화물의 양을 조절할 수 있게 된다. 더욱이, 광도 그 자체 대신 이와 관계되는 어떤 요구되는 강도 지수를 사용할 수 있다. In order to determine the amount of oxygen so that less oxygen is supplied than is needed for the production of normal oxides, the specific brightness of the metal emitted by the evaporated metal as it passes through the plasma that occurs with sputtering, i.e. It is preferable that the luminance is maintained at a constant level by determining the luminance and adjusting the amount of oxygen supplied. For example, if the metal is titanium, when titanium passes through the plasma by sputter evaporation, visible light with a wavelength of 453 nm is emitted, and in the absence of oxygen, the evaporation rate is kept at its maximum and the brightness is the strongest. do. When excess oxygen is supplied, the evaporation rate is kept to a minimum, and the brightness decreases. Thus, by controlling the amount of oxygen supplied at the basic brightness, it is possible to control the amount of oxide having a low valence. Moreover, light may use any required intensity index associated with it instead of light itself.
상기의 정상 산화물의 원자가보다 낮은 원자가를 가지는 산화물의 혼합물, 즉 원자가가 낮은 산화물은 총 산화물의 0.1 ~ 20 중량%가 바람직하다. 이 혼합물의 양이 0.1 중량% 보다 작을 때, 전기 전도도와 열차폐와 같은 기능이 얻어지지 않으며, 더욱이, 생산성이 현저하게 낮아지게 된다. 반대로 20 중량% 이상일 경우, 금속성 컬러가 분명하고, 더욱이, 가시 광선 투과율은 불충분하며, 섬유 시트 속성을 잃게 된다. 또한, 상술한 물리적으로 증기 증착된 막의 두께는 5∼500 nm, 특히 3∼300nm 가 바람직하다. 5 nm 이하에서, 전기 전도도, 열차폐, 적외선 복사 차단, 자외선 복사 차단 등의 기능을 얻을 수 없으며, 500 nm 이상에서는, 섬유 시트의 구조적 섬유, 컬러, 패턴 등이 나타나지 않으며, 비용의 측면에서 실제적인 사용을 기대하는 것이 어렵게 된다. The mixture of oxides having valences lower than those of the normal oxides, ie, oxides having low valences, is preferably from 0.1 to 20% by weight of the total oxides. When the amount of this mixture is less than 0.1% by weight, functions such as electrical conductivity and heat shielding are not obtained, and further, productivity is significantly lowered. Conversely, if it is 20% by weight or more, the metallic color is evident, moreover, the visible light transmittance is insufficient and the fiber sheet property is lost. In addition, the thickness of the above-mentioned physical vapor deposited film is preferably 5 to 500 nm, particularly 3 to 300 nm. Below 5 nm, functions of electrical conductivity, heat shielding, infrared radiation shielding, ultraviolet radiation shielding, etc. cannot be obtained, and above 500 nm, structural fibers, colors, patterns, etc. of the fiber sheet do not appear, and in terms of cost, It is difficult to anticipate normal use.
또한, 550 nm 파장의 가시 광선 투과율을 위해 상기의 물리적으로 증기 증착된 막의 투명도는 30% 이상이 바람직하며, 30% 이하에서는, 섬유 시트 및 섬유의 표면 상의 컬러와 패턴이 더 이상 보이지 않고, 섬유 시트의 속성을 잃게 된다. 또한, 적외선 복사와 자외선 복사의 투과율은 원자가가 낮은 산화물의 혼합물의 양에 의해 결정되지만, 적외선 복사 차단이 대상물을 포함할 때, 혼합물의 양을 높게 하고 1000 nm 파장에서 70% 이하로 적외선 복사 투과율을 억제하는 것이 바람직하다. 또한, 자외선 복사 차단이 대상물을 포함할 때, 상기의 혼합물의 양을 낮게 하고 400 nm 파장에서 50% 이하로 자외선 복사 투과율을 억제하는 것이 바람직하다. In addition, the transparency of the physically vapor deposited film is preferably 30% or more for visible light transmittance of 550 nm wavelength, and at 30% or less, the color and pattern on the surface of the fiber sheet and the fiber are no longer visible, and the fiber The attributes of the sheet will be lost. In addition, the transmittance of infrared radiation and ultraviolet radiation is determined by the amount of the mixture of oxides having low valences, but when the infrared radiation shielding includes an object, the amount of the mixture is increased and the infrared radiation transmittance is less than 70% at a wavelength of 1000 nm. It is desirable to suppress this. In addition, when the ultraviolet radiation shielding includes an object, it is desirable to lower the amount of the mixture and to suppress the ultraviolet radiation transmittance to 50% or less at 400 nm wavelength.
실시예 1Example 1
씨실과 날실로서 폴리에스테르 섬유 다중 필라멘트사를 사용한 섬유 시트, 직물이 사용하여, 5∼500nm, 바람직하게는 30∼300nm의 두께의 산화티타늄의 투명 코팅이 스퍼터링에 의해 그 표면에 형성된다.A fiber sheet and a fabric using polyester fiber multifilament yarn as weft and warp are used, and a transparent coating of titanium oxide having a thickness of 5 to 500 nm, preferably 30 to 300 nm is formed on the surface by sputtering.
도 1은 스퍼터링 장치의 일례를 도시하고 있다. 밀폐 가능한 챔버(10)는 수평 분리기(11)에 의해 하부의 스퍼터링 챔버(12)와 상부의 섬유 챔버(13)로 분리되며, 하부의 스퍼터링 챔버(12)의 중앙에, 티타늄으로 구성된 평평한 판재 타겟(14)이 공중에 위치한 타겟 소스(targer source)(15)에 고정되고, 타겟(14)은 상기 타겟 소스(15)를 통과하는 냉각수에 의해 바닥면부터 냉각된다. 양극(16)은 상기 타겟(14)의 좌우측 상부에 첨부되고, 200∼1000V의 직류 전압은 상기 양극(16)과 타겟(14) 사이에 직류 전원(17)에 의해 인가된다. 1 shows an example of a sputtering apparatus. The sealable chamber 10 is separated by a horizontal separator 11 into a lower sputtering chamber 12 and an upper fiber chamber 13, and in the center of the lower sputtering chamber 12, a flat plate target made of titanium. 14 is fixed to a targer source 15 located in the air, and the target 14 is cooled from the bottom by coolant passing through the target source 15. The anode 16 is attached to the upper left and right sides of the target 14, and a DC voltage of 200 to 1000 V is applied by the DC power supply 17 between the anode 16 and the target 14.
수냉식(water-cooled)의 실린더(18)는 상기 양극(13) 위에 수평으로 마련되고, 더욱이, 자유롭게 회전한다. 이 실린더의 왼쪽 상부에 섬유 시트 센딩 축(sending shaft)(19), 오른쪽 상부에 섬유 시트 와인딩 축(winding shaft)(20)이 상대적으로 수평하게 위치하며, 더욱이 이들은 자유롭게 회전한다. 따라서, 센딩 축(19) 둘레에 감겨진 처리전의 섬유 시트(F)는 당겨지고, 좌측 상단의 가이드 롤러(21)를 통해 상기 수냉식 실린더(18) 둘레에 감겨지며, 우측 상단의 가이드 롤러(22)를 통해 와인딩 축(20)에 감겨진다. 더욱이, 진공 펌프(23), 아르곤 가스 공급 가스 봄브(gas bomb)(24) 및 산소 가스 공급 가스 봄브(25)가 상대적으로 상기 챔버(10)에 연결된다. A water-cooled cylinder 18 is provided horizontally above the anode 13 and, moreover, freely rotates. In the upper left of the cylinder is placed a fiber sheet sending shaft 19 and in the upper right, a fiber sheet winding shaft 20 which is relatively horizontal, moreover they are free to rotate. Thus, the fiber sheet F before the treatment wound around the sending shaft 19 is pulled, wound around the water-cooled cylinder 18 through the guide roller 21 on the upper left side, and guide roller 22 on the upper right side. Wound around the winding shaft 20. Moreover, a vacuum pump 23, an argon gas supply gas bomb 24 and an oxygen gas supply gas cylinder 25 are relatively connected to the chamber 10.
상기의 장치에서, 센딩 축(19), 와인딩 축(20) 및 수냉식 실린더(18)가 회전하고, 섬유(F)는 수냉식 실린더(14) 상에서 냉각되는 동안 반시계방향으로 고정된 속도로 보내지고 그 표면 온도는 60℃ 이하로 유지된다. 반면에, 진공 펌프(23)는 챔버(10) 내에서 약 1.3×10-3 Pa로 내부 압력이 강제로 감소되며, 다음, 아르곤 가스 공급 가스 봄브(24)로부터 아르곤 가스와 산소 가스 공급 가스 봄브(25)로부터 산소가 상대적으로 챔버(10)의 내부 압력을 조절하여 약 1×10-2 Pa로 되도록 하고, 스퍼터링은 그 후 실행된다. 타겟(14)로부터 방출된 티타늄은 산소와 반응하여 산화티타늄을 형성하고, 이는 상기의 섬유 시트(F) 상에 붙어, 투명한 물리적으로 증기 증착된 막을 형성한다.In the above arrangement, the sending shaft 19, the winding shaft 20 and the water-cooled cylinder 18 rotate, and the fiber F is sent at a fixed speed counterclockwise while cooling on the water-cooled cylinder 14 The surface temperature is kept below 60 ° C. On the other hand, the vacuum pump 23 is forcibly reduced in the internal pressure to about 1.3 × 10 −3 Pa in the chamber 10, and then the argon gas and oxygen gas supply gas valves from the argon gas supply gas cylinder 24 are pressed. Oxygen from (25) is relatively adjusted to adjust the internal pressure of the chamber 10 to about 1 × 10 −2 Pa, and sputtering is then performed. Titanium released from the target 14 reacts with oxygen to form titanium oxide, which adheres to the fiber sheet F to form a transparent physical vapor deposited film.
이번에는, 타겟(14) 상에 플라즈마를 통과하는 증발된 티타늄의 밝기를 관찰하면서 스퍼터링을 실행한다. 그러는 동안, 산소 가스 공급 가스 봄브(25)로부터 챔버(10)로 보내지는 산소량을 조절함으로써, 상기 증발된 티타늄 또는 광도와 관련되는 다른 의도하는 강도 지수의 광도를 이전의 시험에 의해 결정된 고정된 레벨에서 통제한다. 산화티타늄이 정상 산화물과 원자가가 낮은 산화물의 혼합물을 포함함으로써, 상기 혼합물은 금속산화물의 총량에 대한 원자가가 낮은 산화물의 양이 0.1∼20중량% 로 형성되며, 섬유 시트(F) 상에 흡수된다. 더욱이, 섬유 시트(F)의 이동 속도를 조절하여 상기 산화티타늄을 포함하는 물리적으로 증기 증착된 막의 두께가 5∼500nm이 된다. This time, sputtering is performed while observing the brightness of the evaporated titanium passing through the plasma on the target 14. In the meantime, by adjusting the amount of oxygen sent from the oxygen gas supply gas cylinder 25 to the chamber 10, the intensity of the evaporated titanium or other intended intensity index associated with the intensity is fixed level determined by the previous test. To control. Since titanium oxide comprises a mixture of a normal oxide and a low valence oxide, the mixture is formed in an amount of 0.1 to 20% by weight of the low valence oxide relative to the total amount of the metal oxide, and is absorbed onto the fiber sheet F. . Furthermore, the thickness of the physically vapor-deposited film containing titanium oxide is 5 to 500 nm by controlling the moving speed of the fiber sheet F. FIG.
상기 실시예에서, 챔버(10)에 공급된 산소량을 높게 함으로써, 더욱이, 광도에 대한 설정을 낮게 함으로써, 정상 산화물이 증가하고 원자가가 낮은 산화물이 감소하며 물리적으로 증기 증착된 막의 투명도가 증가한다. 반면에, 공급된 산소량을 낮게 함으로써, 더욱이 광도에 대한 설정을 높게 함으로써, 정상 산화물이 감소하고 원자가가 낮은 산화물이 증가하며 물리적으로 증기 증착된 막의 투명도가 감소하고 금속의 컬러가 강해진다. 또한, 광도의 상기 조절에 의해, 적외선 복사 투과율 또는 자외선 복사 투과율이 70% 이하로 억제되는 반면, 가시광선의 투과율이 20% 이상으로 유지될 수 있게 된다. In this embodiment, by increasing the amount of oxygen supplied to the chamber 10, furthermore, by lowering the setting for the brightness, the normal oxides increase, the low valence oxides decrease, and the transparency of the physically vapor deposited film increases. On the other hand, by lowering the amount of oxygen supplied, further increasing the setting for the brightness, the normal oxide is reduced, the oxide with low valence is increased, the transparency of the physical vapor deposited film is reduced and the color of the metal is stronger. Further, by the adjustment of the brightness, the infrared radiation transmittance or the ultraviolet radiation transmittance is suppressed to 70% or less, while the transmittance of visible light can be maintained at 20% or more.
상기의 섬유 시트로서 폴리에스테르 섬유 다중 필라멘트사를 포함하는 견편성물(warp-knit fabric)을 사용함으로써, 또한, 상술한 바와 같이 스퍼터링을 실시함으로써, 전기 전도도와 열차폐 특성을 가지는 섬유 시트가 제공되며, 더욱이 가시광선 투과율이 30% 이상, 적외선 복사 투과율 또는 자외선 복사 투과율이 70% 이하의 속성을 가지는 견편성물이 제공된다. By using a warp-knit fabric comprising polyester fiber multifilament yarn as the fiber sheet, and also by sputtering as described above, a fiber sheet having electrical conductivity and heat shielding properties is provided. Furthermore, a knitted fabric having an attribute of 30% or more of visible light transmittance and 70% or less of infrared radiation transmittance or ultraviolet radiation transmittance is provided.
더욱이, 상기의 섬유 시트로서 폴리에스테르 필라멘트를 포함하는 꼬아 결합된(spun-bonded) 부직포를 사용함으로써, 또한 상술한 스퍼터링을 실시함으로써, 전기 전도도와 열차폐 특성을 갖는, 더욱이 꼬아 결합된 부직포의 속성을 가지며, 30% 이상의 가시광선 투과율과, 70% 이하의 적외선 복사 투과율과 자외선 복사 투과율을 가지는 섬유 시트를 얻을 수 있다. Furthermore, by using a spun-bonded nonwoven fabric comprising polyester filament as the fiber sheet, and also by performing the above-described sputtering, the properties of the twisted nonwoven fabric further having electrical conductivity and heat shielding properties And a fiber sheet having a visible light transmittance of 30% or more, an infrared radiation transmittance of 70% or less, and an ultraviolet radiation transmittance.
실시예 2Example 2
도 1의 스퍼터링 장치를 사용함으로써, 섬유 시트의 한쪽면에 스퍼터링을 실시하고, 직물, 편물 또는 부직포 등을 구성하여, 상기의 물리적으로 증기 증착된 막을 형성하고, 그 후 일시적으로 상기의 섬유 시트를 제거하며, 이어서 앞뒤면을 바꿔서 스퍼터링 장치에 재부착하고, 그 후 상술한 바와 동일하게 다른 면에 스퍼터링을 실시하여, 앞뒤면 모두에 상기의 물리적으로 증기 증착된 필름을 가지며, 가시광선의 투과율이 30% 이상이며, 적외선 복사 투과율 또는 자외선 복사 투과율이 70% 이하인 섬유 시트를 얻을 수 있으며, 더욱이 금속적 컬러 없이 그 표면의 컬러와 패턴을 나타내는 섬유 시트의 속성을 제공할 수 있다. By using the sputtering apparatus of FIG. 1, sputtering is performed on one side of the fiber sheet, a woven fabric, a knitted fabric, a nonwoven fabric, or the like is formed to form the above physically vapor deposited film, and then the fiber sheet is temporarily Remove, and then reattach to the sputtering apparatus by changing the front and back sides, and then sputtering on the other side as described above, and having the above physically vapor-deposited film on both front and back sides, and having a visible light transmittance of 30 It is possible to obtain a fiber sheet of more than% and having an infrared radiation transmittance or an ultraviolet radiation transmittance of 70% or less, and further provide the property of the fiber sheet exhibiting the color and pattern of its surface without metallic color.
실시예 3 Example 3
상기 밀폐된 챔버에, 열을 지어 2세트의 증기 증착 장치가 마련되고, 앞뒤면 모두에 연속적으로 스퍼터링을 실시하여 상기의 물리적으로 증기 증착된 막을 형성한다. 예를 들면, 제 1 수냉식 실린더와 제 2 수냉식 실린더가 밀폐된 챔버의 좌 우측의 중앙에 수평으로 마련되고, 좌측의 제 1 수냉식 실린더는 반시계방향으로 회전하고, 우측의 제 2 수냉식 실린더는 시계방향으로 상대적으로 회전한다. 스퍼터링은 좌측부터 섬유 시트를 감아서 실시하여 그 뒷면이 제 1 수냉식 실린더의 하부의 절반과 접하게 되며, 다음으로, 시트가 제 2 수냉식 실린더의 우측 상단에 연결되고, 우측부터 섬유 시트를 감싸서 스퍼터링을 실시하여 그 앞면이 상기 제 2 수냉식 실린더의 하부의 절반과 접하게 된다.In the closed chamber, two sets of vapor deposition apparatuses are arranged in rows, and sputtering is continuously performed on both front and rear surfaces to form the above physically vapor deposited film. For example, the first water-cooled cylinder and the second water-cooled cylinder are provided horizontally in the center of the left-right side of the sealed chamber, the first water-cooled cylinder on the left rotates counterclockwise, and the second water-cooled cylinder on the right is clockwise. Relative to the direction of rotation. Sputtering is carried out by winding the fiber sheet from the left side so that its back side is in contact with the lower half of the first water-cooled cylinder. Next, the sheet is connected to the upper right side of the second water-cooled cylinder, and the sputtering is carried out by wrapping the fiber sheet from the right side. The front face is in contact with the lower half of the second water-cooled cylinder.
실시예 1의 섬유 시트(F)로, 씨실과 날실로 폴리에스테르 다중 필라멘트사를 사용하고 있는 190-카운트 태피터(taffeta)가 사용되며, 스퍼터링에 의해 한쪽면에 산화티타늄의 물리적으로 증기 증착된 투명한 막을 형성한다. 산소 공급 조절로서, "Dual Magnetron Cathode Plasma Emission Monitor"("von Alden", 독일)이 사용된다. 금속성 티타늄만의 단색광(파장 453 nm)은 시준기(collimator)를 통해 그 광도를 결정하고, 상기의 광도는 강도(intensity)로 표현되며 0의 산소 공급에서의 광도는 100, 과잉 산소 공급에서의 광도는 10이고, 시험 샘플A는 상기 강도가 50일 때 얻어진다. 또한 시험 샘플B는 강도가 30일 때 얻어진다. As the fiber sheet (F) of Example 1, a 190-count taffeta using polyester multifilament yarns as weft and warp yarns was used, and physical vapor deposition of titanium oxide on one side by sputtering was carried out. Form a transparent film. As the oxygen supply control, "Dual Magnetron Cathode Plasma Emission Monitor" ("von Alden", Germany) is used. Monochromatic light (wavelength 453 nm) of metallic titanium alone determines its intensity through a collimator, which is expressed in intensity, the intensity at zero oxygen supply is 100, the intensity at excess oxygen supply Is 10 and Test Sample A is obtained when the strength is 50. Test Sample B is also obtained when the strength is 30.
시험 샘플A와 시험샘플B를 위한 물리적으로 증기 증착된 막의 성분은 X선 광전자 분광광도법(X-ray photoelectron spectrophotometry)에 의해 분석된다. 분석 장치로서, SSX-100 모델 X선 광전자 분광광도계(SSI사)를 사용한다. X선 소스로 단색의 AlKa(100W)를 사용하여 분석할 때, 강도 50의 시험 샘플A에, 약 5%의 3가 산화물 Ti203가 4가의 정상 산화물에 역시 존재한다. 또한 강도 30의 시험 샘플B에, 상기 증기 증착된 막은 4가의 정상 산화물 TiO2와 함께 거의 완벽하게 형성된다. 상기 증기 증착된 막의 티타늄과 산소의 비율은 시험 샘플A에서 1/2.15, 시험 샘플B에서 1/2.39이다. 또한, 상기의 시험 샘플A와 B에 대한 외견상의 상태를 비교하여, 그 결과를 상기의 분석 결과와 함께 하기의 표 1에 나타낸다.The components of the physical vapor deposited film for Test Sample A and Test Sample B were analyzed by X-ray photoelectron spectrophotometry. As the analyzer, SSX-100 model X-ray photoelectron spectrophotometer (SSI) is used. When analyzed using monochromatic AlKa (100W) as the X-ray source, in test sample A of strength 50, about 5% of the trivalent oxide Ti 2 0 3 is also present in the tetravalent normal oxide. Also in Test Sample B of strength 30, the vapor deposited film is almost completely formed with tetravalent normal oxide TiO 2 . The ratio of titanium to oxygen in the vapor deposited film is 1 / 2.15 in Test Sample A and 1 / 2.39 in Test Sample B. In addition, the apparent state with respect to said test sample A and B is compared, and the result is shown in following Table 1 with said analysis result.
표 1 Table 1
상기의 산화티타늄의 증기 증착막은, 50μm의 두께를 가지며, 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함하는 투명막 위에 형성되어, 상기의 증기 증착막의 전기 전도도와 빛 투과율을 측정한다. 이때, 시험 샘플 1-6은 6단계, 70,60, 50,40, 30,20로 강도를 변화하여 마련된다. 그리고 나서 400~1000nm의 파장에서 전기 전도도, 빛 투과율을 시험 샘플 1-6에 대해 각각 측정한다. 전기 전도도는 표 2에, 빛 투과율은 도 2에, 빛 반사율은 도 3에 각각 나타난다. The said vapor deposition film of titanium oxide has a thickness of 50 micrometers, and is formed on the transparent film containing polyethylene terephthalate, and measures the electrical conductivity and the light transmittance of the said vapor deposition film. At this time, the test samples 1-6 are prepared by changing the strength in six steps, 70, 60, 50, 40, 30, 20. The electrical conductivity and light transmittance are then measured for test samples 1-6 at wavelengths of 400-1000 nm, respectively. The electrical conductivity is shown in Table 2, the light transmittance is shown in FIG. 2, and the light reflectance is shown in FIG.
표 2TABLE 2
상기의 표 2에 나타난 바와 같이, 전기 전도도를 저항치와 비교하면, 가장 원자가가 낮은 산화물을 포함하는 강도 70의 시험 샘플1이 가장 낮은 저항치를 가진다. 원자가가 가장 낮은 산화물의 양에서, 저항치는 강도 60을 가지는 시험 샘플2, 강도 50을 가지는 시험 샘플3, 강도 40을 가지는 시험 샘플 4의 순서로 감소하며, 강도 30인 시험 샘플5와 강도 20의 시험 샘플6에 대해서는 저항치가 측정되지 않고, 전기전도도는 본질적으로 0이었다.As shown in Table 2 above, when the electrical conductivity is compared with the resistance value, Test Sample 1 of strength 70 including the oxide having the lowest valence has the lowest resistance value. At the lowest valence oxides, the resistance decreases in the order of test sample 2 with strength 60, test sample 3 with strength 50, and test sample 4 with strength 40, and the test sample 5 with strength 30 and strength 20 For test sample 6, no resistance was measured, and the electrical conductivity was essentially zero.
더욱이, 도 2에 도시된 바와 같이, 빛 투과율에서, 낮은 강도의 시험 샘플 4-6이 높은 투과율을 나타내고 투명도가 증가하였고, 반대로 높은 강도의 시험 샘플 1-3이 투과율이 감소하고, 외견상 상태에서 금속성 컬러가 나타나는 경향이 있었다. 또한, 강도 20의 시험 샘플6에서, 투과율은, 400nm에서 1000nm의 파장의 자외선 복사에서 적외선 복사를 포함하는 전체 범위에서 60% 이상이었다. 강도 30의 시험 샘플5에서, 400nm의 파장에서 자외선 복사 투과율은 50% 미만이지만, 나머지 가시광선과 적외선 복사에 대해서는, 투과율이 50-70% 였다. 강도 40의 시험 샘플 4에서, 시험 샘플 3과 다소 비슷한 경향이 나타나긴 했지만, 적외선 복사 투과율은 70% 미만이었다. Furthermore, as shown in FIG. 2, at light transmittance, low intensity test samples 4-6 exhibited high transmittance and increased transparency, on the contrary, high intensity test samples 1-3 decreased in transmittance, and apparent state There was a tendency for the metallic color to appear. In addition, in test sample 6 of intensity 20, the transmittance was 60% or more in the whole range including infrared radiation in ultraviolet radiation at a wavelength of 400 nm to 1000 nm. In test sample 5 of intensity 30, the ultraviolet radiation transmittance at a wavelength of 400 nm was less than 50%, but for the remaining visible and infrared radiation, the transmittance was 50-70%. In test sample 4 of strength 40, although somewhat similar to test sample 3, the infrared radiation transmittance was less than 70%.
더욱이, 강도 50의 시험 샘플 3에서, 550 nm 파장에서의 가시광선 투과율은 50% 였고, 400 nm 파장에서의 자외선 복사에 대해서는 약 45%, 1000nm 파장에서의 적외선 복사에 대해서는 약 43% 였다. 더욱이, 강도 60의 시험 샘플 2에서, 400 nm 파장의 적외선 복사에서 700 nm 파장의 가시광선까지 범위에서 거의 균일한 투과율로 40-45% 가 관찰되었다. 투과율은 점차 700 nm을 넘어 감소하고, 1000 nm 파장의 적외선 복사에서 거의 35% 였다. 또한, 강도 70의 시험 샘플 1에서, 투과율은 400 nm 파장의 자외선 복사에서부터 1000 nm 파장의 적외선 복사까지 37%에서 30% 로 점차 감소하며, 더욱이 상기 막 자체의 빛 투과율은 400 nm 파장에서 약 85%, 550 nm 파장에서 약 88%, 1000nm 파장에서 약 89% 이며, 우측이 약간 상승하는 경향이 있었다. Furthermore, in Test Sample 3 of intensity 50, the visible light transmittance at 550 nm wavelength was 50%, about 45% for ultraviolet radiation at 400 nm wavelength and about 43% for infrared radiation at 1000 nm wavelength. Moreover, in test sample 2 of intensity 60, 40-45% was observed with almost uniform transmission in the range from infrared radiation of 400 nm wavelength to visible light of 700 nm wavelength. The transmittance gradually decreased beyond 700 nm and was nearly 35% in infrared radiation at a wavelength of 1000 nm. In addition, in test sample 1 of intensity 70, the transmittance gradually decreases from 37% to 30% from 400 nm wavelength ultraviolet radiation to 1000 nm wavelength infrared radiation, and moreover, the light transmittance of the film itself is about 85 at 400 nm wavelength. %, About 88% at 550 nm wavelength, about 89% at 1000 nm wavelength, the right side tended to rise slightly.
반면에, 도 3에 도시된 바와 같이, 빛 반사율은 낮은 강도의 시험 샘플 4-6에서 우측으로 갈수록 다소 낮아지며, 높은 강도의 시험 샘플 1-3에서 우측으로 갈수록 다소 높아지는 경향이 나타났다. 그러나, 강도 20의 시험 샘플 6은 가시광선 영역의 500-600 nm의 파장에서 약 28% 의 높은 반사율을 나타내며, 자외선 복사 영역에서는 갑작스런 감소가 나타나고, 적외선 복사 영역에서는 점차로 감소하여 그래프 형태가 산모양이었다. 또한, 강도 30의 시험 샘플 5와 강도 40의 시험 샘플 4에서, 우측으로 갈수록 낮아지는 형상이 다소 비슷하며, 400 nm 의 파장에서 반사율이 약 33% 이고, 1000 nm 의 파장에서 반사율이 17-19% 였다. On the other hand, as shown in Figure 3, the light reflectance tends to be slightly lower toward the right side in the low intensity test sample 4-6, and slightly higher toward the right side in the high intensity test sample 1-3. However, test sample 6 of intensity 20 exhibits a high reflectance of about 28% at a wavelength of 500-600 nm in the visible region, a sudden decrease in the ultraviolet radiation region, and a gradual decrease in the infrared radiation region, resulting in a mountain shape. It was. In addition, in the test sample 5 of the intensity 30 and the test sample 4 of the intensity 40, the shape lowering toward the right is somewhat similar, the reflectivity is about 33% at the wavelength of 400 nm, and the reflectance is 17-19 at the wavelength of 1000 nm. Was%.
더욱이, 강도 50의 시험 샘플 3은 가시광선 영역인 500-600 nm의 파장에서 약 19% 의 낮은 반사율을 나타냈고, 400 nm 와 1000 nm 의 파장 쪽으로 갈 수록 점차적으로 증가하여 약 22-23% 가 되었다. 또한, 강도 60의 시험 샘플 2는 550 nm 의 파장에서 16-17% 의 거의 일정한 반사율을 나타냈고, 1000 nm의 파장에서는 26% 의 반사율로 점차적으로 증가하였다. 또한, 강도 70의 시험 샘플 1에서는, 400 nm의 파장에서는 약 18%, 1000 nm 의 파장에서는 약 37%로, 파장에 따라 반사율이 거의 선형으로 증가하였다. 더욱이, 막 자체의 반사율은 400-1000 nm 의 전체적인 파장의 범위에서 약 11% 의 일정한 값을 나타냈다.Moreover, Test Sample 3 with a strength of 50 exhibited a low reflectance of about 19% at the wavelength of 500-600 nm in the visible range, gradually increasing toward 400 nm and 1000 nm, increasing approximately 22-23%. It became. In addition, Test Sample 2 of intensity 60 exhibited a nearly constant reflectance of 16-17% at a wavelength of 550 nm, and gradually increased to a reflectance of 26% at a wavelength of 1000 nm. In Test Sample 1 of intensity 70, the reflectance increased substantially linearly with the wavelength to about 18% at the wavelength of 400 nm and about 37% at the wavelength of 1000 nm. Moreover, the reflectance of the film itself exhibited a constant value of about 11% over the entire wavelength range of 400-1000 nm.
이상 서술한 바와 같이, 본 발명에 의한 기능성 섬유 시트에서는, 물리적으로 증기 증착된 막을 이루는 금속산화물은 정상 산화물뿐만 아니라 적은 양의 원자가가 낮은 산화물을 포함하며, 혼합물의 양에서 원자가가 낮은 산화물의 양을 결정함으로써, 증기 증착막의 투명도를 유지할 수 있고, 따라서 상기 섬유 시트의 컬러와 패턴이 나타나며, 상기 섬유 시트의 특징과 속성이 유지되며, 동시에, 상기 증기 증착막을 통해 전기 전도도, 열차폐, 적외선 복사 차단, 자외선 복사 차단, 오염방지, 항균성 및 내식성 등과 같은 기능성을 제공한다. 더욱이, 생산성이 만족할 만하고, 내세척성과 박리 방지 등이 우수하다. 따라서, 상기의 기능성 섬유 시트는, 우수한 내식성 및 내세척성을 가지며 미적효과와 다양한 기능에 만족할 수 있는, 메쉬 스크린과 필터 등과 같은 산업 재료 및, 방충망, 가정용 포장 재료, 실외용 텐트, 우산, 실내 장식용 벽 패털 재료, 천정 재료, 내부 자재 등과 같은 용도로 사용하기에 매우 적합하다.As described above, in the functional fiber sheet according to the present invention, the metal oxide constituting the physically vapor deposited film includes not only normal oxide but also a small amount of low valence oxide, and the amount of oxide having low valence in the amount of the mixture. It is possible to maintain the transparency of the vapor deposition film, thereby exhibiting the color and pattern of the fiber sheet, and to maintain the characteristics and properties of the fiber sheet, and at the same time, through the vapor deposition film, electrical conductivity, heat shielding, infrared radiation Provides functionality such as protection, UV radiation protection, pollution prevention, antibacterial and corrosion resistance. Moreover, productivity is satisfactory, and it is excellent in washing | cleaning resistance, peeling prevention, etc. Thus, the functional fiber sheet is an industrial material such as mesh screens and filters, which can be satisfied with aesthetic effects and various functions, and has excellent corrosion resistance and wash resistance, and insect screens, household packaging materials, outdoor tents, umbrellas, interior decorative walls. It is well suited for use in applications such as patterned materials, ceiling materials, interior materials and the like.
본 발명의 3가지 실시예에서 설명한 것과 함께, 첨부된 청구항들에 정의된 바와 같이 본 발명의 범위와 의미에서 벗어나지 않은 범위에서 많은 변화와 응용이 가능하다. As described in the three embodiments of the present invention, many changes and applications are possible without departing from the scope and meaning of the present invention as defined in the appended claims.
Claims (6)
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