KR20090076508A - 커버링 복합사를 이용한 전자기파 차폐직물의 제조방법 - Google Patents

커버링 복합사를 이용한 전자기파 차폐직물의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인체에 해로운 전자기파 차폐 성능을 가진 직물을 제조하는 방법에 관한 것으로, 구체적으로 일반사와 금속코팅사를 토크가 발생하지 않도록 커버링 복합하여 제조되는 금속복합사와 토크가 발생하지 않도록 커버링 복합하여 제조되는 일반복합사를 제직하여 우수한 전자기파 차폐 성능을 가진 직물을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 금속코팅사와 일반사의 섬도를 비교하여 섬도가 큰 것을 심사로, 섬도가 작은 것을 효과사로 하여 커버링 복합하여 금속복합사를 제조하는 단계; 각 일반사의 섬도를 비교하여 섬도가 큰 것을 심사로, 섬도가 작은 것을 효과사로 하여 커버링 복합하여 일반복합사를 제조하는 단계; 및 상기 금속복합사와 일반복합사를 경사 또는 위사에 배열하여 제직하는 단계를 포함하고, 상기에서 전자기파 차폐 성능은 금속메쉬의 열린정도에 의해 조절되는 전자기파 차폐용 직물의 제조방법을 제공한다.
금속복합사, 전자기파 차폐, 경사, 위사, 논토크 커버링, 커버링 복합

Description

커버링 복합사를 이용한 전자기파 차폐직물의 제조방법{Manufacturing method of electromagnetic shielding fabric with covered yarn}
본 발명은 인체에 해로운 전자기파 차폐 성능을 가진 직물을 제조하는 방법에 관한 것으로, 구체적으로 일반사와 금속코팅사를 토크가 발생하지 않도록 커버링 복합하여 제조되는 금속복합사와 일반복합사의 복합직물을 제직하여 우수한 전자기파 차폐 성능을 가진 직물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
오늘날 핸드폰 등의 통신 기기와 컴퓨터, 전기요 및 TV 등의 각종 전자제품의 사용 급증으로 인하여 인체에 매우 해로운 전자기파에 다량으로 많은 시간 노출되고 있어, 인체의 건강과 관련하여 전자기파 차폐에 관한 문제가 크게 대두되고 있다.
전자기파 또는 전자기파는 전하가 급속하게 진동하거나 전류가 진동적으로 변할 때 발생하며, 그 통로에 해당되는 공간에 전기적 작용을 미치면서 빛과 같은 속도로 전파되는 성질이 있다. 이러한 전자기파는 파장이 1mm 내지 1m에 달하는 마이크로파로, 전자기파의 파장이 3cm 이하인 경우에는 인체의 피부에 흡수되고, 3cm ~ 10cm인 경우에는 피부 속 1cm까지 침투할 수 있으며, 25cm 이상의 파장인 경우에는 인체의 장기에까지 침투할 수 있어, 인체에 치명적인 영향을 끼치는 유해 요소로 인식되어 있다.
따라서 최근에는 유해한 전자기파를 차단 또는 차폐하기 위한 연구가 지속적으로 이루어지고 있으며, 구체적 예로 매트릭스 수지에 도전성 섬유를 혼입하여 전자기파를 차단하는 기술에 대하여 미국 특허 제4,690,642호에 기재되어 있다.
그리고 표면을 도금처리한 방적사 또는 필라멘트사를 사용하여 제직 또는 편직, 섬유상 강선 또는 동선을 제직 또는 편직하여 제조한 전자기파 차폐용 직물도 공지되어 있다. 그러나 이들 제직물 또는 편직물은 직물로서의 외관과 유연성이 부족하여 실생활이나 산업 현장에서 사용하기에 불편한 점이 많이 보고되어 있다.
또한 금속코팅사를 사용하여 실용화된 제품들을 살펴보면, 금속코팅사를 일부 사용한 편물이나 직물의 위사에 적용한 것이 대부분인데, 이러한 금속코팅사를 직물에 적용하여 전자기파 차폐와 정전기 방지 등의 전기적 성능을 얻고자 할 경우, 그 전기적 성능들이 최대한 발현되기 위해서는 설계 구조가 정확하게 직물 구조 내에서 구성되어야 하며, 이를 위해서는 금속사가 직물의 경사와 위사 모두에 적용될 수 있어야 한다. 그러나 금속코팅사가 직물로 적용되기에는 물리적·화학적으로 많은 공정상의 문제점들이 존재한다.
또한 원단 표면 전체에 금속 코팅을 한 소재는 전체적인 전자기파 차폐성능은 우수하나 패션소재로서의 사용에 제약이 있고, 전도성 고분자를 코팅한 소재는 외관과 촉감을 고려할 때 패션소재로 사용하기에 부적절하다.
본 발명은 금속복합사를 위사 및 경사로 하여 일반사와 함께 제직하여 요구되는 전자기파 차폐 성능을 가진 직물을 제조하는 방법을 제공하려고 한다. 또한 본 발명은 직물의 외관과 촉감은 본연의 패션성을 유지하고, 금속 소재를 최소한으로 사용하면서도 요구되는 전자기파 차폐성능을 가지도록 조절할 수 있는 방법을 제공하려고 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 금속코팅사와 일반사의 섬도를 비교하여 섬도가 큰 것을 심사로, 섬도가 작은 것을 효과사로 하여 커버링 복합하여 금속복합사를 제조하는 단계; 각 일반사의 섬도를 비교하여 섬도가 큰 것을 심사로, 섬도가 작은 것을 효과사로 하여 커버링 복합하여 일반복합사를 제조하는 단계; 및 상기 금속복합사와 일반복합사를 경사 또는 위사에 배열하여 제직하는 단계를 포함하고, 상기에서 전자기파 차폐 성능은 금속메쉬의 열린정도에 의해 조절되는 전자기파 차폐용 직물의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 제직단계는 에어제트 직기, 래피어 직기, 또는 셔틀 직기를 사용하는 것을 특징으로 하는 전자기파 차폐용 직물의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 금속코팅사 및 일반복합사는 심사에 효과사가 심사 꼬임의 반대방향으로 커버링 복합되는 것을 특징으로 하는 전자기파 차폐용 직물의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 금속메쉬의 열린정도는 0.282×0.282mm2 내지 0.484×0.295mm2 인 것을 특징으로 하는 전자기파 차폐용 직물의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 금속복합사를 위사뿐만 아니라 경사에도 사용하여 일반사와 함께 제직하여 얻어지는 전자기파 차폐 성능이 우수한 직물의 제조방법을 제공할 수 있다. 또한 직물의 외관과 촉감은 본연의 패션성을 유지하고, 금속 소재를 최소한으로 사용하면서도 요구되는 전자기파 차폐성능을 갖는 직물의 제조방법을 제공할 수 있다.
금속코팅사는 정전기 방지, 전자기파 차폐, 보온 및 항균 등의 쾌적, 건강 및 보호 기능성과 전기적 신호 전달이라는 스마트 기능을 수행할 수 있기 때문에 최근 많은 주목을 받고 있다. 일반적으로 제조되는 금속코팅사를 그대로 경사(warp)로 하여 제직하게 되면, 개구 운동, 바디침, 북침 운동 등에 의한 마찰을 심하게 받게 되어, 마찰에 의해 실에 보풀이 일어나거나 실이 쉽게 끊어지게 된다.
따라서 본 발명에서는 경사용으로도 적합하게 사용될 수 있도록 금속코팅사와 일반사를 커버링 복합한 금속복합사를 이용하여 전자기파 차폐 성능이 우수한 직물을 제공한다. 본 발명의 금속복합사는 금속의 이탈이나 금속의 변성을 일으킬 수 있는 열세팅이나 디사이징과 같은 위험 공정을 피할 수 있는 논토크 커버링 공법으로 금속코팅사와 일반사를 복합하여 제조된다.
본 발명에서 적합하게 사용될 수 있는 일반사는 금속코팅되지 않은 통상의 직물용 실로, 천연섬유, 합성섬유, 혼방섬유를 불문하고 모든 종류의 일반적인 섬유를 의미한다. 본 발명에서 바람직하게 사용될 수 있는 일반사로는 나일론, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 울 등을 들 수 있으나, 이들만으로 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 적합하게 사용될 수 있는 금속코팅사는 일반사에 금속을 코팅한 것이다. 바람직한 금속은 금, 은, 구리, 니켈, 게르마늄, 스테인리스 등이 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니고 도전성이 있는 재료면 특별히 제한되지 않고 사용될 수 있다. 금속이 코팅되는 일반사는 금속코팅되지 않은 통상의 직물용 실로, 천연섬유, 합성섬유, 혼방섬유를 불문하고 모든 종류의 일반적인 섬유를 의미한다. 본 발명에서 바람직하게 사용될 수 있는 일반사로는 나일론, 폴리에스테르, 실크, 면, 폴리우레탄, 울 등을 들 수 있으나, 이들만으로 제한되는 것은 아니다.
일반사에 금속을 코팅하는 방법은 이온도금, 무전해도금, 스퍼터링, 코팅, 스프레이, 용사 등 이 분야의 공지된 방법을 사용할 수 있으나, 바람직하게는 무전해도금이나 이온빔 스퍼터링 방법을 사용하여 코팅하는 방법이 사용된다.
본 발명의 금속복합사는 상기한 일반사와 금속코팅사를 토크가 발생하지 않도록(이하 “논토크(non-torque)”라 한다.) 커버링 복합하여 제조될 수 있다. 일반적인 트위스팅 연사법을 사용할 경우 논토크 조건에 따라 꼬임수 1000T/M 이상을 기본으로 하고 열세팅이 필요하지만, 커버링 복합을 할 경우 500T/M, 즉 연사법의 절반의 T/M 정도로도 제직용 경사로서 충분한 역할을 수행할 수 있어서 소프트한 감성을 표현하는데 용이하고, 커버링 공정으로 논토크 조건을 잡을 수 있어서 열세팅이 필요 없다.
일반사와 금속코팅사의 복합은 심사를 금속코팅사로 하고 효과사를 일반사로 한 경우와 심사를 일반사로 하고 효과사를 금속코팅사로 한 경우 모두가 가능하고, 반드시 금속코팅사가 실의 외부에 있지 않아도 경사용 금속복합사로 사용되어 전자기파 차폐 및 스마트 기능을 충분히 달성할 수 있다.
선택된 일반사의 섬도와 금속코팅사의 섬도를 비교하여 섬도가 큰 것을 심사로, 섬도가 작은 것을 효과사로 사용하는 것이 바람직한데, 이렇게 하는 것이 경사용 물성 면에서 볼 때 더 안정적이다.
또한 본 발명의 금속복합사는 심사와 효과사 모두 금속코팅사를 사용하는 것도 가능하다. 하지만, 경제성, 물리적 안정성, 관리의 편의성 그리고 외관 등을 고려할 때 금속코팅사와 일반사의 이종 복합사로 하는 것이 더 바람직하다.
본 발명의 금속복합사는 직물 제직시 밀리지 않는 범위 내에서 가장 적은 값의 T/M으로 일반사와 금속코팅사를 커버링 복합하는 것이 바람직하며, 토크가 발생하지 않도록 심사의 연방향과 반대방향으로 효과사를 커버링 복합한다. T/M 값이 적을수록 전자기파 차폐성능의 효율성, 경제성 그리고 직물의 부드러운 감성 발현 등의 측면에서 유리하다. 본 발명의 금속복합사 제조시 바람직한 연사수는 100~1000T/M 이다. 예를 들면 심사의 섬도가 50 데니어인 경우에는 심사 400Z T/M, 효과사 500S T/M으로 하여 연사하는 것이 가능하다. 안정적이고 우수한 외관을 가 진 직물을 제조하기 위해서는 원사 제조시 심사보다 가는 섬도의 효과사를 사용하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 합연사하여 준비된 본 발명의 금속복합사는 제직 시 별도의 경사 준비 공정이 필요 없고, 고가의 금속코팅사를 최소로 사용하면서 직물의 전기적 성능을 극대화할 수 있는 조건을 제공할 수 있다.
본 발명의 전자기파 차폐 직물은 상기에서 준비되는 금속복합사를 설계된 경위사 밀도로 일반복합사와 복합 제직하여 얻어진다.
본 발명에서 적합하게 사용될 수 있는 제직용 일반사는 통상의 직물용 실로, 천연섬유, 합성섬유, 혼방섬유를 불문하고 모든 종류의 일반적인 섬유를 의미한다. 본 발명에서 바람직하게 사용될 수 있는 일반사로는 나일론, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 울 등을 들 수 있으나, 이들만으로 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 제직용 일반사는 금속복합사와 함께 사이징 또는 디사이징 공정 없이 경사용으로 사용될 수 있어야 하고, 금속복합사와 함께 사용될 때 직물 전체의 물성과 감성의 균형을 맞추기 위해서 금속복합사와 같은 방식의 토크가 발생하지 않도록 커버링 복합사로 하는 것이 바람직하다. 즉 본 발명의 일반복합사는 각 일반사의 섬도를 비교하여 섬도가 큰 것을 심사로, 섬도가 작은 것을 효과사로 하여 논토크 커버링 복합될 수 있다. 그러나 제직 후 디사이징 정련을 필요로 하지 않는 합연사이나 인터레이스사를 사용하여도 제직은 가능하다.
본 발명의 직물은 워터제트 직기를 제외한 셔틀 직기, 에어제트 직기 또는 래피어 직기를 사용하여 제직될 수 있다. 워터제트 직기는 비수용성 호제를 사용하 기 때문에 제직 후 디사이징 공정을 수반하는데, 이 공정에서 금속코팅사의 금속이 손상을 받게 되므로 바람직하지 않다. 따라서 본 발명의 제직단계에서는 워터제트 직기를 사용하지 않는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 전자기파 차폐 직물의 전자기파 차폐 성능은 복합에 사용된 금속코팅사의 전기전도도와 제직된 금속복합직물의 경위사 밀도에 따라 형성되는 금속복합직물의 메쉬 구조에 의하여 결정된다. 따라서 원하는 전자기파 차폐 성능을 얻기 위해서는 금속코팅사의 전기전도도를 고려하여 요구되는 전자기파차폐성능을 갖는 메쉬 구조를 설계하여 금속복합사를 경사와 위사에 설계된 밀도대로 삽입하여 제직하여야 한다.
금속복합사의 금속코팅사의 성능과 요구되는 차폐 성능의 수준에 따라 적절한 밀도 범위가 다르게 된다. 일반적으로는 금속 메쉬가 작을수록, 금속 메쉬 그리드의 형태의 가로 및 세로의 비율의 차가 작을수록 전자기파 차폐 효율이 좋다.
실시예
이하에서 본 발명은 실시 예와 함께 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 이들 실시 예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
금속복합사의 제조
S방향 450T/M으로 가연한 폴리에스터 50데니어를 심사로 하고, 그 위에 폴리 에스터사 30데니어에 약 0.1μm 두께로 은코팅한 금속사를 효과사로 사용하여 Z방향 550T/M으로 커버링 복합하여 금속복합사를 제조하였다.
일반복합사의 제조
S방향 450T/M으로 가연한 폴리에스터 50데니어를 심사로 하고, 그 위에 30데니어 폴리에스터사를 효과사로 Z방향 550T/M으로 커버링 복합하여 경사용 및 위사용으로 사용될 수 있는 커버링 복합사를 제조하였다.
전자기파 차폐 직물의 제조
경사에 금속복합사와 일반복합사를 1:2로, 위사에 금속복합사와 일반복합사를 1:1로 배열하고, 제직 후 경위사 밀도를 105×86inch2이고 금속 메쉬의 열린 정도(openness)가 0.484×0.295mm2인 금속복합직물을 에어제트 직기를 사용하여 제조하였다. 전자기파 차폐성능을 ASTM D4935-99에 의거해 테스트하여 도 1에 나타내었다. 30MHz ~ 1.5GHz 주파수 영역에서 평균 45dB 정도의 전자기파 차폐성능을 나타내었다.
실시예 2
금속복합사의 제조
40데니어 나일론에 약 0.02μm 두께로 은코팅한 금속사를 S방향 550T/M으로 가연하고, 그 위에 30데니어 폴리에스터를 Z방향 550T/M으로 커버링 복합하여 금속복합사를 제조하였다.
일반복합사의 제조
S방향 450T/M으로 가연한 폴리에스터 50데니어를 심사로 하고, 그 위에 30데니어 폴리에스터사를 효과사로 Z방향 550T/M으로 커버링 복합하여 경사용 및 위사용으로 사용될 수 있는 일반복합사를 제조하였다.
전자기파 차폐 직물의 제조
경사 및 위사에 금속복합사와 일반복합사를 1:1로 배열하고, 제직 후 경위사 밀도가 90×90inch2이고 금속 메쉬의 열린 정도 (openness)가 0.282×0.282mm2인 금속복합직물을 에어제트 직기를 사용하여 제조하였다. 전자기파 차폐성능을 ASTM D4935-99에 의거해 테스트하여 도 2에 나타내었다. 30MHz ~ 1.5GHz 주파수 영역에서 평균 39dB 정도의 전자기파 차폐성능을 나타내었다.
본 발명은 금속복합사를 위사뿐만 아니라 경사에도 사용하여 일반사와 함께 제직하여 얻어지는 전자기파 차폐 성능이 우수한 직물의 제조방법을 제공할 수 있다. 또한 직물의 외관과 촉감은 본연의 패션성을 유지하고, 금속 소재를 최소한으로 사용하면서도 요구되는 전자기파 차폐성능을 갖는 직물의 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1은 실시예 1에서 제조된 전자기파 차폐 직물의 전자기파 차폐 성능을 도시한 것이다.
도 2는 실시예 2에서 제조된 전자기파 차폐 직물의 전자기파 차폐 성능을 도시한 것이다.

Claims (4)

  1. 전자기파 차폐용 직물의 제조방법에 있어서,
    금속코팅사와 일반사의 섬도를 비교하여 섬도가 큰 것을 심사로, 섬도가 작은 것을 효과사로 하여 커버링 복합하여 금속복합사를 제조하는 단계;
    각 일반사의 섬도를 비교하여 섬도가 큰 것을 심사로, 섬도가 작은 것을 효과사로 하여 커버링 복합하여 일반복합사를 제조하는 단계;
    상기 금속복합사와 일반복합사를 경사 및 위사에 배열하여 제직하는 단계를 포함하고,
    상기에서 전자기파 차폐 성능은 금속메쉬의 열린정도에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 전자기파 차폐용 직물의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제직단계는 에어제트 직기, 래피어 직기 또는 셔틀 직기를 사용하는 것을 특징으로 하는 전자기파 차폐용 직물의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 금속복합사 및 일반복합사는 심사에 효과사가 심사 꼬임의 반대방향으로 토크가 발생하지 않도록 커버링 복합되는 것을 특징으로 하는 전자기파 차폐용 직물의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 금속메쉬의 열린정도는 0.282×0.282mm2 내지 0.484×0.295mm2 인 것을 특징으로 하는 전자기파 차폐용 직물의 제조방법.
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