KR20130029907A

KR20130029907A - Ｕｖ 감응 형광색사, 그의 제조방법 및 그를 이용한 물품

Info

Publication number: KR20130029907A
Application number: KR1020110093302A
Authority: KR
Inventors: 함완규; 변성원; 양병진; 남인우; 유주환
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2011-09-16
Filing date: 2011-09-16
Publication date: 2013-03-26

Abstract

본 발명은 UV 감응 형광색사, 그의 제조방법 및 그를 이용한 물품에 관한 것이다.
본 발명의 UV 감응 형광색사는 용융복합방사에 의한 외부심부형 복합섬유에 비가시 UV 형광안료를 함유하되, 상기 외부심부형 복합섬유의 전체 비중을 1 이상으로 충족시키고, 상기 외부섬유 성분을 친수성 고분자 수지로 이루어지도록 설계하여, 초지 공정 시 가라앉아 지료에 첨가되는 UV 감응 형광색사의 함유율을 높이고, 상기 외부심부형 복합섬유 중 외부섬유의 높은 수분산성으로 인하여 지료와 용이하게 혼화될 수 있다. 특히, 본 발명의 UV 감응 형광색사는 용융복합방사시 고속 방사로 수행하여 외부심부형 복합섬유를 제조함으로써, 섬유 내외의 냉각 속도차를 줄여 균일한 섬유단면을 가지며 안정된 이색성을 구현할 수 있으므로, 본 발명의 UV 감응 형광색사를 지폐, 상품권, 유가증권, 여권 등의 위조방지용도 또는 고가명품 모방방지용도 또는 군사용 피아식별 용도에 유용한 물품으로 적용할 수 있다.

Description

ＵＶ 감응 형광색사, 그의 제조방법 및 그를 이용한 물품{FIBER HAVING UV FLUORESCENT PIGMENT, MANUFACTURING METHOD THEREOF AND ATICLE USING THE SAME}

본 발명은 UV 감응 형광색사, 그의 제조방법 및 그를 이용한 물품에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 용융복합방사에 의한 외부심부형 복합섬유에 비가시 UV 형광안료를 함유하되, 상기 외부심부형 복합섬유의 구조를 초지 공정에 유리하도록 복합섬유의 전체 비중을 1 이상을 충족하고, 상기 외부섬유 성분이 친수성 고분자 수지로 이루어지도록 설계하여 균일한 섬유단면을 가지며 안정된 이색성을 구현할 수 있는 UV 감응 형광색사, 그의 제조방법 및 그를 이용한 물품에 관한 것이다.

일반적으로 보안성이 요구되는 은행권, 수표, 여권, 채권, 기타 유가증권 등의 용지로 사용되는 종이는 위조방지 효과와 시각적 효과 및 진위식별 효과를 위한 수단으로 형광색사를 사용하고 있으며, 이러한 목적으로 종이에 미량 첨가되는 합성섬유인 형광색사를 은사(security fiber, security thread)라고 표현하고 있다.

일반적으로, 3～10㎜ 정도의 단섬유를 부분적으로 색깔 또는 형광색이 나타나도록 하여 지료의 초지 공정 중에 상기 단섬유를 일부 첨가하여 시각적으로 이색성을 띠게 하거나, 자외선 하에서 형광색이 나타나도록 하여 일반 용지와 차별화시키고 있다.

이와 같이 최근의 보안 요소들의 목표는 육안 식별성은 물론이고 식별기에 의한 진위 감정을 가능하게 하는 것이다. 즉, 유가증권의 자동화 기기에 의한 입출금은 물론, 자동판매기에서의 이용 및 다양한 보안 제품의 유통으로 인해 빠르고 명확한 진위감정을 위한 기계 판독은 필수가 되고 있다.

대한민국특허 제346056호에 의해 제조되는 형광색사의 경우에는 합성수지 원료에 형광안료를 혼합하여 용융방사시킴으로써 제조되는 단색의 형광색사가 개시되어 있으며, 대한민국특허 제374293호의 보안필름에 사용되는 형광색사의 경우에는 적색, 청색, 녹색의 형광물질을 나일론사에 색상별로 염착시켜 형광색사의 각 가닥에 따라 각각 적색, 청색 또는 녹색과 같은 단색을 띄는 형광색사를 제조한 다음 각기 다른 색상의 형광색사를 섞어서 사용한다. 그러나, 종래의 형광색사의 경우, 색상이나 구조가 단조로우며, 염색시 색상의 균일도가 많이 떨어지는 결점이 있어, 위조 방지 기능이 저하된다.

이러한 문제점을 해소하고, 형광색사의 시각적 효과를 적용시킨 다양화한 기술로서, 섬유를 일정간격으로 남겨놓고 나머지를 차단한 채 일차 염색을 하고 건조시킨 다음, 차단한 부분을 개방하고 이미 염색된 부분은 이를 차단하여 여기에 다른 색상을 염색함으로써 섬유에 두 가지 이상의 색상이 염색된 이색섬유 또는 색동섬유를 제조하는 방법이 대한민국 등록특허 제1996-13836호에 기재되어 있고, 대한민국특허 제259825호에는 여러 가닥의 섬유를 꼰(twisting) 상태에서 염색을 하여 노출된 부분을 염색한 후에 이 섬유를 절단하여 꼰 상태를 푼 다음에 비노출 되었던 부분에 다른 색으로 재염색한 색동섬유의 제조방법이 기재되어 있다. 그러나, 상기 종래기술은 염색공정이 복잡하고 대량제조가 곤란하며, 염색부분의 경계면이 불균일하고 섬유 표면에 염색하여 내구성이 떨어지는 문제가 지적되고 있다.

이에, 본 발명자들은 종래의 형광색사의 문제점을 해소하고자 노력한 결과, 고속방사속도로 수행되는 용융복합방사에 의해 외부심부형 복합섬유를 제조하고, 상기 외부심부형 복합섬유에 비가시 UV 형광안료를 함유하되, 상기 외부심부형 복합섬유의 구조를 초지 공정에 유리하도록 설계하여 균일한 섬유단면을 가지며 안정된 이색성을 구현할 수 있는 UV 감응 형광색사를 제공함으로써, 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 용융복합방사에 의한 외부심부형 복합섬유에 비가시 UV 형광안료가 함유된 UV 감응 형광색사를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 고속방사속도로 수행되는 용융복합방사에 의해 외부심부형 복합섬유를 제조하되, 복합섬유의 전체 비중을 1 이상을 충족하고, 상기 외부섬유 성분이 친수성 고분자 수지로 이루어지도록 설계하여 초지 공정에 유리하도록 한 UV 감응 형광색사의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 UV 감응 형광색사를 포함한 위조방지용 물품을 제공하는 것이다.

본 발명은 용융복합방사에 의한 외부심부형 복합섬유에 비가시 UV 형광안료가 함유되되, 상기 복합섬유의 전체 비중이 1 이상을 충족하고, 상기 외부섬유 성분이 친수성 고분자 수지로 이루어진 UV 감응 형광색사를 제공한다.

본 발명의 UV 감응 형광색사에 있어서, 외부심부형 복합섬유라 함은 시스-코어형, 스킨-코어형 또는 해도형 복합섬유에서 선택되는 어느 하나의 형태로 이루어진 것이다.

이때, 본 발명의 UV 감응 형광색사에 있어서, 용융복합방사에 의한 외부심부형 복합섬유에서 외부섬유 성분은 친수성 고분자 수지라면 사용가능하고, 더욱 바람직하게는 나일론, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아크릴산, 폴리아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌이미드, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 트리아세테이트, 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌글리콜, 술폰화된 폴리술폰, 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리비닐아세테이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 사용한다.

또한, 친수성과 소수성의 중간 정도 극성을 갖는 폴리에스테르계 수지도 외부섬유 성분으로서 사용할 수 있으며, 그 일례로 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN)등을 포함한다.

반면에, 용융복합방사에 의한 외부심부형 복합섬유에서 심부섬유 성분으로 사용될 수 있는 소재로는 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리스타이렌(PS), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리에테르설폰(PES), 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF), 폴리에테르케톤(PEEK), 폴리페닐설파이드(PPS) 및 방향족 폴리에스테르로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 사용하는 것이다.

본 발명의 UV 감응 형광색사에 있어서, 외부심부형 복합섬유는 필라멘트 형태의 장섬유이며, 외부심부형 복합섬유의 직경이 1000 데니어 이하인 것이 바람직하다.

또한, 상기 외부심부형 복합섬유 중, 외부섬유 또는 심부섬유에 택일적으로 비가시 UV 형광안료 0.001 내지 50중량%가 함유되거나, 상기 외부심부형 복합섬유 중, 외부섬유 및 심부섬유에 비가시 UV 형광안료 0.001 내지 50중량%가 함유되어 이색성이 구현되는 UV 감응 형광색사가 제공될 수 있다.

본 발명의 UV 감응 형광색사에 있어서, 외부심부형 복합섬유 중, 외부섬유 또는 심부섬유는 전체 복합섬유의 5 내지 95중량%로 포함된다.

이때, 상기 외부심부형 복합섬유가 원형단면; 또는 삼각형, 사각형, 다각형, 타원형, -형, Y형, +형, #형 및 *형으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 이형단면;을 가질 수 있다.

본 발명은 UV 감응 형광색사의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 UV 감응 형광색사 제공의 목적을 구현하기 위한 바람직한 제1실시형태의 UV 감응 형광색사의 제조방법은

1) 친수성 고분자 수지로 이루어진 제1성분을 가열, 혼합하여 용융방사를 위한 마스터 배치를 준비하고,

2) 열가소성 고분자 수지에서 선택되는 1종 이상의 제2성분을 가열, 혼합하여 용융방사를 위한 마스터 배치를 준비하되, 상기 제1성분 또는 제2성분의 마스터배치 준비 시 적어도 어느 하나의 성분 또는 양 성분에, 비가시 UV 형광안료 0.001 내지 50중량%를 첨가하고,

3) 제1성분 및 제2성분의 마스터배치를 용융복합방사기에 투입하고, 500 내지 3,000 m/min 미만의 방사속도로 복합방사하되, 제1성분이 외부심부형 복합섬유 중, 외부섬유에 배치되도록 방사하여, 미연신사(Undrawn Yarn, UDY) 또는 부분연신사(Partial Oriented Yarn)로 수득하고,

4) 상기 미연사 또는 부분연신사를 인라인 또는 오프라인 연신 후 열처리하여 완전연신사(Fully Drawn Yarn, FDY)로 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 UV 감응 형광색사 제공의 목적을 구현하기 위한 바람직한 제2실시형태의 UV 감응 형광색사의 제조방법은

3) 상기 제1성분 및 제2성분의 마스터배치를 용융복합방사기에 투입하고, 변형유도결정화(strain-induced crystallization)가 일어나는 3,000 내지 8,000m/min의 방사속도로 복합방사하되, 제1성분이 외부심부형 복합섬유 중, 외부섬유에 배치되도록 방사하여 고배향사(High Oriented Yarn, HOY)로 제공하는 것이다.

본 발명의 UV 감응 형광색사 제공의 목적을 구현하기 위한 바람직한 제1실시형태 및 제2실시형태의 제조방법에 있어서, 외부심부형 복합섬유의 전체 비중은 물보다 무거운 적어도 1 이상이 되도록 설계된다.

본 발명의 제1실시형태 및 제2실시형태의 제조방법에 있어서, 외부심부형 UV 감응 형광색사는 시스-코어형, 스킨-코어형 또는 해도형의 외부심부형 복합섬유이다.

또한, 비가시 UV 형광안료는 각 제조방법의 제1성분 또는 제2성분에 택일적으로 첨가되거나 또는 제1성분 및 제2성분에 이색의 형광안료가 첨가되어 이색성이 구현될 수 있다.

이때, 본 발명의 외부심부형 UV 감응 형광색사는 용융복합방사에 의한 외부심부형 복합섬유 중에서 외부섬유 성분이 친수성 고분자 수지로 이루어진 것을 특징으로 한다. 이에, 바람직한 외부섬유 성분 즉, 제1성분은 나일론, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아크릴산, 폴리아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌이미드, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 트리아세테이트, 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌글리콜, 술폰화된 폴리술폰, 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리비닐아세테이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 친수성 고분자를 사용하는 것이다.

또한, 친수성과 소수성의 중간 정도 극성을 갖는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 및 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN)로 이루어진 군에서 선택되는 폴리에스테르계 수지도 외부섬유 성분으로서 사용할 수 있다.

나아가, 본 발명은 용융복합방사에 의해 외부섬유 성분이 친수성 고분자 수지로 이루어지고, 심부성분이 방사성이 우수한 고분자 수지로 이루어지고, 복합섬유의 전체 비중이 1 이상을 충족하는 외부심부형 복합섬유에, 비가시 UV 형광안료가 함유된 UV 감응 형광색사를 포함한 위조방지용 물품을 제공한다.

이때, 상기 UV 감응 형광색사는 섬유장(Length/Diameter, L/D) 20 이상의 단섬유(staple) 형태로 포함된다.

본 발명의 UV 감응 형광색사는 용융복합방사에 의한 외부심부형 복합섬유에 비가시 UV 형광안료가 함유되되, 외부심부형 복합섬유의 전체 비중이 적어도 1 이상을 충족하여 초지 공정시 가라앉아 함유율을 높이고, 상기 외부섬유 성분이 친수성 고분자 수지로 이루어지도록 하여, 초지 공정시 수분산성이 향상되도록 설계된 구조이다.

또한, 본 발명은 용융복합방사시 고속 방사로 수행되어 섬유 내외의 냉각 속도차를 줄여 균일한 섬유구조를 형성하도록 외부심부형 복합섬유를 제조하고, 상기 외부섬유 또는 심부섬유에 택일적 또는 양쪽 섬유에 비가시 UV 형광안료를 함유시킴으로써, UV 감응 형광색사의 제조방법을 제공할 수 있다.

이에, 본 발명의 UV 감응 형광색사는 지폐, 상품권, 유가증권, 여권 등의 위조방지용도; 고가명품 모방방지용도; 또는 군사용 피아식별 용도;에 유용하게 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 나일론-폴리프로필렌(Nylon-PP)으로 이루어진 시스-코어형 복합섬유에 UV형광 황녹색 안료가 함유된 UV 감응 형광색사의 단면을 관찰한 사진이고,
도 2는 도 1의 UV 감응 형광색사를 UV선으로 조사하기 전ㆍ후의 사진이고,
도 3은 본 발명의 UV 감응 형광색사 중 시스-코어형 복합섬유 제조공정시 복합 방사노즐에 대한 모식도이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.

본 발명은 용융복합방사에 의한 외부심부형 복합섬유에 비가시 UV 형광안료가 함유되되, 상기 복합섬유의 전체 비중이 1 이상을 충족하고, 상기 외부섬유 성분이 친수성 고분자 수지로 이루어지도록 설계된 UV 감응 형광색사를 제공한다.

부연하면, 상기 UV 감응 형광색사에 있어서, 외부심부형 복합섬유의 전체 비중이 적어도 1 이상을 충족으로써, 물보다 무거우므로 초지 공정시 가라앉도록 하여 지료에 첨가되는 UV 감응 형광색사의 함유율을 높일 수 있다. 또한, 상기 외부심부형 복합섬유 중 외부섬유 성분을 친수성 고분자 수지로 구성함으로써, 초지 공정시 외부섬유 성분의 수분산성을 향상시켜 지료와 용이하게 혼화될 수 있다.

이때, 본 발명에서 외부심부형 복합섬유라 함은 시스-코어형, 스킨-코어형 또는 해도형 복합섬유에서 선택되는 어느 하나의 형태를 포함한다.

본 발명의 UV 감응 형광색사에 있어서, 상기 외부심부형 복합섬유에서 외부섬유 성분으로는 친수성 고분자 수지의 요건을 충족한다면, 제한없이 사용 가능할 것이다.

이에, 더욱 바람직한 일례로는 나일론, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아크릴산, 폴리아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌이미드, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 트리아세테이트, 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌글리콜, 술폰화된 폴리술폰, 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리비닐아세테이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 사용한다.

또한, 친수성과 소수성의 중간 정도 극성을 갖는 폴리에스테르계 수지도 외부섬유 성분으로서 사용할 수 있으며, 바람직한 그 일례로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 및 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.

반면에, 본 발명의 외부심부형 복합섬유에서 심부섬유 성분으로는 방사성이 우수하여야 하고, 물성변화가 작아 형광안료 혼합시 열분해되지 않아야 할 것이다. 이러한 요건을 충족하는 바람직한 일례로는 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리스타이렌(PS), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리에테르설폰(PES), 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF), 폴리에테르케톤(PEEK), 폴리페닐설파이드(PPS) 및 방향족 폴리에스테르로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 사용하는 것이다.

본 발명의 실시예에서는 가장 바람직한 일례로서, 외부심부형 복합섬유에서 외부섬유 성분 및 심부섬유 성분으로서, 나일론-폴리프로필렌으로 이루어진 시스-코어형 복합섬유에 한정하여 설명하고 있으나, 외부심부형 복합섬유의 다른 형태로서, 나일론-폴리프로필렌으로 이루어진 해도형 복합섬유를 제공할 수 있다. 이때, 상기에서 기술한 바와 같이, 본 발명의 외부섬유 성분 및 심부섬유 성분이 갖추어야 할 요건을 충족하는 것이라면, 상기 제시된 소재 군에서 선택되어 적절한 조합에 의해 변경될 수 있을 것이다.

본 발명의 해도형 복합섬유에 대하여 더욱 구체적으로는 섬유직경 10㎛ 이하의 열가소성 고분자 수지 재질의 도성분이 10개 이상 포함된 구조이며, 더욱 바람직하게는 섬유직경 1㎛ 이하의 열가소성 고분자 수지 재질의 도성분이 30개 이상 포함된 구조인 것이다.

본 발명의 UV 감응 형광색사에 있어서, 외부심부형 복합섬유 중, 외부섬유 또는 심부섬유는 전체 복합섬유의 5 내지 95중량%로 포함되도록 한다. 이때, 어느 하나의 성분이 상기 범위를 벗어나면, 외부심부형 섬유단면의 형태가 불균일하게 되어 수분산성 향상에 대한 효과가 저하되거나, 이색성의 색상발현이 미흡한 문제가 있다. 특히, 본 발명의 외부심부형 복합섬유에서 심부섬유 성분으로 사용되는 비중이 1 미만인 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE) 등의 경우, 복합섬유의 전체 비중이 1 이상이 될 수 있도록, 외부섬유 성분인 친수성 고분자 수지의 중량비율에 의해 조절되어야 한다.

본 발명의 UV 감응 형광색사에 대하여, 도 1은 본 발명의 나일론-폴리프로필렌(Nylon-PP)으로 이루어진 시스-코어형 복합섬유에 UV형광 황녹색 안료가 함유된 UV 감응 형광색사의 단면사진으로서, 균일한 형상의 시스-코어형의 섬유단면을 확인할 수 있다.

본 발명의 UV 감응 형광색사를 구성하는 외부심부형 복합섬유는 용융복합방사시 고속방사에 의해, 필라멘트 형태의 장섬유로 얻어진다. 이러한 장섬유는 종래 전기방사법에 의해 구현될 수 없으며, 또한 상기 필라멘트 형태의 외부심부형 복합섬유는 배향성이 우수하고, 구조제어가 용이하다.

또한, 상기 외부심부형 복합섬유의 직경이 1000데니어 이하, 더욱 바람직하게는 100 데니어 이하인 것이다.

본 발명의 UV 감응 형광색사는 외부심부형 복합섬유에 유색 또는 무색의 비가시 UV 형광안료를 제조단계에서부터 내부에 첨가하여 자외선 조사시 특정의 형광색이 안정되게 발현되도록 한다.

이에, 도 2는 본 발명의 Nylon-PP으로 이루어진 시스-코어형 복합섬유에 UV형광 황녹색 안료가 함유된 UV 감응 형광색사를 UV선으로 조사하기 전ㆍ후의 사진으로서, 가시광선에서는 색상이 관찰되지 않으나, UV 조사시 형광안료의 색상구현을 확인할 수 있다.

이때, 바람직하게는 본 발명의 외부심부형 복합섬유 중, 외부섬유 또는 심부섬유에 택일적으로 비가시 UV 형광안료 0.001 내지 50중량%가 함유될 수 있다.

또 다른 바람직한 형태로는 상기 외부심부형 복합섬유 중, 외부섬유 및 심부섬유에 비가시 UV 형광안료 0.001 내지 50중량%가 함유되되, 다른 색상을 함유시켜 이색성이 구현되도록 한다.

본 발명에서 사용되는 형광안료는 가시광선에서는 색상이 구현되지 않고, 자외선 조사의 경우, 색상을 확인할 수 있는 유색 또는 무색의 비가시 UV 형광안료를 사용한다. 이때, 자외선 파장별로 적색, 황록색, 청색, 빨주노초파남보 계열의 무지개색 등을 구현할 수 있으며, 이러한 비가시 UV 형광안료는 공지된 형광안료 군에서 선택하여 적어도 하나 이상을 사용할 수 있으며, 실험실에서 제조 또는 상용제품을 구입 사용할 수 있다.

이때, 본 발명에서는 비가시 UV 형광안료가 0.001 내지 50중량% 함량으로 함유되도록 하며, 0.001 중량% 미만이면, 비가시 UV 형광안료의 함량이 지나치게 낮아 최종 형광색사에 자외선 조사시 색상판별이 미흡하고, 50중량%를 초과하는 과량이 함유되면, 고분자 수지와의 혼용성에 문제가 있어 균일 분산되지 않아 함량대비 효율이 저하된다.

본 발명의 외부심부형 복합섬유는 원형단면; 또는 삼각형, 사각형, 다각형, 타원형, -형, Y형, +형, #형 및 *형으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 이형단면;을 가질 수 있다.

본 발명의 바람직한 제1실시형태의 UV 감응 형광색사의 제조방법은

3) 제1성분 및 제2성분의 마스터배치를 용융복합방사기에 투입하고, 500 내지 3,000m/min 미만의 방사속도로 복합방사하되, 제1성분이 외부심부형 복합섬유 중, 외부섬유에 배치되도록 방사하여, 미연신사(Undrawn Yarn, UDY) 또는 부분연신사(Partial Oriented Yarn)로 수득하고,

4) 상기 미연신사 또는 부분연신사를 인라인 또는 오프라인 연신 후 열처리하여 완전연신사(Fully Drawn Yarn, FDY)로 제공하는 것이다.

본 발명의 UV 감응 형광색사의 제조방법은 용융복합방사에 의해 외부심부형 복합섬유를 제조할 때, 고속 방사로 수행되는 것을 특징으로 하는데, 상기 제1실시형태의 UV 감응 형광색사의 제조방법에서, 용융복합방사시 500 m/min 이상, 더욱 바람직하게는 500 내지 3,000 m/min 미만의 방사속도로 수행할 경우, 미연신사(UDY, Undrawn Yarn) 또는 부분연신사(Partial Oriented Yarn)를 얻을 수 있다. 이때, 방사속도가 500 m/min 미만이면, 낮은 방사장력으로 도성분의 섬유배향이 충분하지 않다.

또한, 본 발명의 바람직한 제2실시형태의 UV 감응 형광색사의 제조방법은

상기 제2실시형태의 UV 감응 형광색사의 제조방법에서 역시 용융복합방사시 변형유도결정화(strain-induced crystallization)가 일어나도록 3,000 내지 8,000 m/min의 고속방사속도로 수행하여, 고배향사(High Oriented Yarn, HOY)로 얻을 수 있다. 이때, 상기 최대 8,000 m/min를 초과하면, 고속에서 섬유 내외의 냉각 속도차에 의해 불균일한 섬유구조를 형성하게 되어 바람직하지 않다.

이러한 용융복합방사시 방사조건에 따라, 필라멘트 형태의 장섬유를 제조할 수 있다.

또한, 본 발명의 제1실시형태 및 제2실시형태의 UV 감응 형광색사의 제조방법에 있어서, 용융복합방사에 의한 외부심부형 복합섬유의 전체 비중은 물보다 무거워야 하므로, 적어도 1 이상이 되도록 설계된다. 일례로, 본 발명의 외부심부형 복합섬유에서 심부섬유 성분으로 사용되는 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE) 등의 경우는 비중이 1 미만인, 복합섬유의 전체 비중이 1 이상이 될 수 있도록, 외부섬유 성분인 친수성 고분자 수지의 중량비율에 의해 조절되어야 한다.

섬유의 고체비중을 올리는 다른 방법으로는 섬유의 결정화도를 올리는 방법이 적용될 수 있는데, 이를 위해서는 연신이나 후가공시 섬유 열처리 온도를 올리거나 열처리시간을 연장하는 수단에 의해 달성된다. 또는 고속방사를 통해 섬유 내에서 변형유도결정화(strain-induced crystallization)를 일으키는 방법이 있다. 예를 들어, 동일한 PET 섬유라도 무정형(non-crystalline) 구조의 섬유 비중은 약 1.36정도이나 결정화도가 높은 결정(crystalline) 구조의 섬유 비중이 약 1.45까지 올릴 수 있다.

본 발명의 제1실시형태 및 제2실시형태의 제조방법으로부터 시스-코어형, 스킨-코어형 또는 해도형의 외부심부형 복합섬유를 얻을 수 있다. 이에, 본 발명의 UV 감응 형광색사의 제조방법의 일례로, 도 3은 본 발명의 UV 감응 형광색사의 제조방법 중 가장 바람직한 일례로서, 복합 방사노즐에 의한 시스-코어형 복합섬유 제조공정의 모식도를 도시한 것이다. 구체적으로는, A 성분이 외부섬유(sheath)에 대응되는 폴리머 수지이고 B 성분이 심부섬유(core)에 대응되는 폴리머 수지로서, 점성이 있는 용융된 B 성분의 폴리머 수지가 중심 홀에서 흘러나올 때, 동시에 점성이 있는 용융된 A 성분의 폴리머가 주위에서 감싸는 형태로 만나 최종적으로 방사노즐(14)을 통과하면서 시스-코아형 섬유단면을 갖는 복합섬유로 방사되도록 하는 설계된다. 이때, 비가시 UV 형광안료는 각 제조방법의 A 성분 또는 B 성분에 택일적으로 첨가되거나 또는 A 성분 및 B 성분에 모두 첨가되어 이색성이 구현될 수 있다.

또한, 본 발명의 UV 감응 형광색사의 제조방법은 용융복합방사에 의한 외부심부형 복합섬유 중에서 복합방사가 1홀에 10개 이상의 도성분을 방사할 수 있는 해도형 방사노즐에서 수행함으로써, 해도형 복합섬유에 적용할 수 있다.

본 발명의 외부심부형 UV 감응 형광색사는 용융복합방사에 의한 외부심부형 복합섬유 중 외부섬유 성분을 친수성 고분자 수지로 구성함으로써, 초지 공정 시, 수분산성을 향상시킬 수 있다. 이에, 바람직한 외부섬유 성분 즉, 제1성분은 나일론, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아크릴산, 폴리아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌이미드, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 트리아세테이트, 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌글리콜, 술폰화된 폴리술폰, 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리비닐아세테이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 친수성 고분자 수지를 사용하는 것이다.

나아가, 본 발명은 UV 감응 형광색사를 이용한 위조방지용 물품을 제공한다. 즉, 용융복합방사에 의해 외부섬유 성분이 친수성 고분자 수지로 이루어지고, 심부성분이 방사성이 우수한 고분자 수지로 이루어지고, 복합섬유의 전체 비중이 1 이상을 충족하는 외부심부형 복합섬유에, 비가시 UV 형광안료가 함유된 UV 감응 형광색사를 포함하는 위조방지용 물품은 위조방지용도로서 지폐, 상품권, 유가증권, 여권에 적용될 수 있으며, 모방방지용도로서, 고가명품 군에 적용할 수 있다. 나아가, 군사용 피아식별 용도로 군복, 군모 등에 적용할 수 있다.

상기 외부심부형 복합섬유에 함유된 비가시 UV 형광안료의 함량은 0.001 내지 50중량%이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.001 내지 10중량%를 함유하는 것이다. 이때, 비가시 UV 형광안료의 함량이 0.001 중량% 미만이면, 비가시 UV 형광안료의 함량이 지나치게 낮아 최종 형광색사에 자외선 조사시 색상판별이 미흡하고, 50중량%를 초과하는 과량이 함유되면, 고분자 수지와의 혼용성에 문제가 있어 균일 분산되지 않아 함량대비 효율이 저하된다.

또한, 본 발명의 위조방지용 물품에 포함되는 UV 감응 형광색사는 초지 공정시 지료와의 혼용성을 높이도록 외부심부형 복합섬유의 외부섬유를 친수성 고분자 수지로 배치하여 수분산성을 향상시키고, 복합섬유의 전체 비중을 물보다 무거운 1 이상으로 충족시켜 지료에 첨가되는 UV 감응 형광색사의 함유율을 높임으로써, 종래 대비 소량 사용으로도 식별감지도를 증진시킬 수 있다. 이에, 바람직하게는 위조방지용 물품에 포함되는 UV 감응 형광색사는 10 중량% 이하로 함유될 수 있다. 이때, UV 감응 형광색사는 섬유장(L/D) 20 이상인 단섬유(staple) 형태로 위조방지용 물품에 포함된다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다.

본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

UV형광 황녹색(yellow-green) 안료를 폴리프로필렌(PP) 수지에 4 중량%로 투입한 후 이축압출기(twin-extruder)를 이용하여 220℃에서 용융 컴파운딩하여 마스터 배치(M/B) 칩을 형성하였다. 이렇게 제조된 PP M/B 칩을 심부(코어)성분으로 하고, 친수성 수지 나일론(Nylon-6)을 외부(시스)성분으로 하여, 각각의 압출기를 이용하여 용융한 후, 각각50중량%의 비율로 시스-코어 방사노즐을 사용하여 1,000 m/min 속도로 하기 방사조건으로 수행한 후, 오프라인 연신 및 열처리하여 Nylon-PP로 이루어진 시스-코어형 복합섬유를 제조하였다.

<방사조건>

방사노즐: 노즐 홀 직경이 1mm이고 36개의 홀을 갖는 시스-코어형 방사노즐

방사온도: 250℃

방사 데니어: 60 데니어

방사속도: 1,000 m/min

<실시예 2>

상기 실시예 1에서 사용된 황녹색(yellow-green) 안료 대신, 적색(red) 안료 4 중량%를 폴리프로필렌(PP) 수지에 투입하여 마스터 배치(M/B) 칩을 형성하여 UV 형광안료가 심부섬유에 함유되도록 하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여, Nylon-PP로 이루어진 시스-코어형 복합섬유를 제조하였다.

<실시예 3>

상기 실시예 1에서 사용된 황녹색(yellow-green) 안료 4중량%를 친수성 수지 나일론(Nylon-6)에 투입하여 마스터 배치(M/B) 칩을 형성하여, UV 형광안료가 외부섬유에 함유되도록 하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여, Nylon-PP로 이루어진 시스-코어형 복합섬유를 제조하였다.

<실시예 4>

상기 실시예 2에서 사용된 적색(red) 안료 4 중량%를 친수성 수지 나일론(Nylon-6)에 투입하여 마스터 배치(M/B) 칩을 형성하여, UV 형광안료가 외부섬유에 함유되도록 하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여, Nylon-PP로 이루어진 시스-코어형 복합섬유를 제조하였다.

<실시예 5>

황녹색(yellow-green) 안료 2중량%를 폴리프로필렌(PP) 수지에 투입하여 마스터 배치(M/B) 칩을 형성하여 UV 형광안료가 심부섬유에 함유되도록 하고, 적색(red) 안료 2중량%를 친수성 수지 나일론(Nylon-6)에 투입하여 마스터 배치(M/B) 칩을 형성하여 UV 형광안료가 외부섬유에 함유되도록 하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 수행하여, Nylon-PP로 이루어진 이색성을 구현하는 시스-코어형 복합섬유를 제조하였다.

<실험예 1> 섬유단면 관찰

상기 실시예 1에서 제조된 Nylon-PP로 이루어진 시스-코어형 복합섬유를 광학현미경으로 섬유단면을 관찰하였다.

그 결과, 도 1에서 보이는 바와 같이, 시스-코어형의 섬유단면이 균일한 형상으로 제조되었음을 확인하였다.

또한, 도 2는 상기 Nylon-PP로 이루어진 시스-코어형 복합섬유를 365 nm 파장의 UV선으로 조사하기 전ㆍ후의 색상변화 사진이다.

도 2의 좌측의 도면은 일반섬유에 대하여, UV선으로 조사하기 전ㆍ후의 색상변화를 관찰한 결과, 조사 전ㆍ후의 색상변화가 관찰되지 않았다.

반면에, 도 2의 우측의 도면은 실시예 1에서 제조된 Nylon-PP로 이루어진 시스-코어형 복합섬유에 UV선으로 조사하기 전ㆍ후의 색상변화를 관찰한 결과, 조사 전ㆍ후 섬유의 색상변화를 판단할 수 있다.

상기에서 살펴본 바와 같이,

첫째, 본 발명은 용융복합방사에 의한 외부심부형 복합섬유에 비가시 UV 형광안료가 함유되되, 외부심부형 복합섬유의 전체 비중이 적어도 1 이상을 충족하여 물보다 무거워야 하며, 상기 외부섬유 성분이 친수성 고분자 수지로 이루어지도록 하여, 초지 공정 시 수분산성이 유리하도록 설계된 구조의 UV 감응 형광색사를 제공하였다.

둘째, 본 발명은 용융복합방사시 고속 방사로 수행되어 섬유 내외의 냉각 속도차를 줄여 균일한 섬유구조를 형성하도록 외부심부형 복합섬유를 제조하고, 상기 외부섬유 또는 심부섬유에 택일적 또는 양쪽에 이색의 비가시 UV 형광안료를 함유하는 UV 감응 형광색사의 제조방법을 제공하였다.

셋째, 본 발명의 UV 감응 형광색사는 지폐, 상품권, 유가증권, 여권 등의 위조방지용도; 고가명품 모방방지용도; 또는 군복, 군모 등의 군사용 피아식별 용도;에 유용하게 적용할 수 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

10, 11: 제1압출기, 제2압출기 12: 기어
13: 펌프 14: 방사노즐
15: 챔버(quenching chamber) 16: 고속 권취기
A: 외부섬유(나일론) B: 내부섬유(폴리프로필렌)

Claims

용융복합방사에 의한 외부심부형 복합섬유에 비가시 UV 형광안료가 함유되되, 상기 복합섬유의 전체 비중이 1 이상이고, 상기 외부섬유 성분이 친수성 고분자 수지인 것을 특징으로 하는 UV 감응 형광색사.
제1항에 있어서, 상기 외부심부형 복합섬유가 시스-코어형, 스킨-코어형 또는 해도형 복합섬유에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 상기 UV 감응 형광색사.
제1항에 있어서, 상기 외부심부형 복합섬유에서 외부섬유 성분이 나일론, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아크릴산, 폴리아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌이미드, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 트리아세테이트, 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌글리콜, 술폰화된 폴리술폰, 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리비닐아세테이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 친수성 고분자 수지; 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 및 폴리에틸렌나프탈레이트로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 폴리에스테르계 수지인 것을 특징으로 하는 상기 UV 감응 형광색사.
제1항에 있어서, 상기 외부심부형 복합섬유에서 심부섬유 성분이 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리스타이렌(PS), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리에테르설폰(PES), 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF), 폴리에테르케톤(PEEK), 폴리페닐설파이드(PPS) 및 방향족 폴리에스테르로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 상기 UV 감응 형광색사.
제1항에 있어서, 상기 외부심부형 복합섬유의 직경이 1000 데니어 이하인 것을 특징으로 하는 상기 UV 감응 형광색사.
제1항에 있어서, 상기 외부심부형 복합섬유 중, 외부섬유 또는 심부섬유에 비가시 UV 형광안료 0.001 내지 50중량%가 함유되어 단색이 구현되는 것을 특징으로 하는 상기 UV 감응 형광색사.
제1항에 있어서, 상기 외부심부형 복합섬유 중, 외부섬유 및 심부섬유에 비가시 UV 형광안료 0.001 내지 50중량%가 함유되어 이색성이 구현되는 것을 특징으로 하는 상기 UV 감응 형광색사.
제1항에 있어서, 상기 외부심부형 복합섬유 중, 외부섬유 또는 심부섬유가 전체 복합섬유의 5 내지 95중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 상기 UV 감응 형광색사.
제1항에 있어서, 상기 외부심부형 복합섬유가 원형단면; 또는 삼각형, 사각형, 다각형, 타원형, -형, Y형, +형, #형 및 *형으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 이형단면;을 가지는 것을 특징으로 하는 상기 UV 감응 형광색사.
1) 친수성 고분자 수지로 이루어진 제1성분을 가열, 혼합하여 용융방사를 위한 마스터 배치를 준비하고,
2) 열가소성 고분자 수지에서 선택되는 1종 이상의 제2성분을 가열, 혼합하여 용융방사를 위한 마스터 배치를 준비하되, 상기 제1성분 또는 제2성분의 마스터배치 준비 시 적어도 어느 하나의 성분 또는 양 성분에, 비가시 UV 형광안료 0.001 내지 50중량%를 첨가하고,
3) 제1성분 및 제2성분의 마스터배치를 용융복합방사기에 투입하고, 500 내지 3,000m/min 미만의 방사속도로 복합방사하되, 제1성분이 외부심부형 복합섬유 중, 외부섬유에 배치되도록 방사하여, 미연신사(Undrawn Yarn, UDY) 또는 부분연신사(Partial Oriented Yarn)로 수득하고,
4) 상기 미연사 또는 부분연신사를 인라인 또는 오프라인 연신 후 열처리하여 완전연신사(Fully Drawn Yarn, FDY)로 제공하는 것을 특징으로 하는 UV 감응 형광색사의 제조방법.
1) 친수성 고분자 수지로 이루어진 제1성분을 가열, 혼합하여 용융방사를 위한 마스터 배치를 준비하고,
2) 열가소성 고분자 수지에서 선택되는 1종 이상의 제2성분을 가열, 혼합하여 용융방사를 위한 마스터 배치를 준비하되, 상기 제1성분 또는 제2성분의 마스터배치 준비 시 적어도 어느 하나의 성분 또는 양 성분에 비가시 UV 형광안료 0.001 내지 50중량%를 첨가하고,
3) 상기 제1성분 및 제2성분의 마스터배치를 용융복합방사기에 투입하고, 변형유도결정화(strain-induced crystallization)가 일어나는 3,000 내지 8,000m/min의 방사속도로 복합방사하되, 제1성분이 외부심부형 복합섬유 중, 외부섬유에 배치되도록 방사하여 고배향사(High Oriented Yarn, HOY)로 제공하는 것을 특징으로 하는 UV 감응 형광색사의 제조방법.
제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 외부심부형 UV 감응 형광색사가 시스-코어형, 스킨-코어형 또는 해도형의 외부심부형 복합섬유인 것을 특징으로 하는 상기 UV 감응 형광색사의 제조방법.
제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 외부심부형 복합섬유의 전체 비중이 적어도 1 이상인 것을 특징으로 하는 상기 UV 감응 형광색사의 제조방법.
제13항에 있어서, 상기 외부심부형 복합섬유의 전체 비중이 외부심부형 복합섬유 중, 제1성분 또는 제2성분이 전체 복합섬유의 5 내지 95중량% 이내로 포함되어 중량 비율로 조절되는 것을 특징으로 하는 상기 UV 감응 형광색사의 제조방법.
제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 제1성분이 나일론, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아크릴산, 폴리아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌이미드, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 트리아세테이트, 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌글리콜, 술폰화된 폴리술폰, 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리비닐아세테이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 친수성 고분자 수지; 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 및 폴리에틸렌나프탈레이트로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 폴리에스테르계 수지인 것을 특징으로 하는 상기 UV 감응 형광색사의 제조방법.
용융복합방사에 의해 외부섬유 성분이 친수성 고분자 수지로 이루어지고, 심부성분이 방사성이 우수한 고분자 수지로 이루어지고, 복합섬유의 전체 비중이 1 이상을 충족하는 외부심부형 복합섬유에 비가시 UV 형광안료가 함유된 UV 감응 형광색사가 포함된 위조방지용 물품.
제16항에 있어서, 상기 UV 감응 형광색사가 섬유장(L/D) 20 이상으로 포함된 것을 특징으로 하는 상기 위조방지용 물품.