KR20140047861A

KR20140047861A - 엑스선 감응원사, 그의 제조방법 및 그를 이용한 위조방지용품

Info

Publication number: KR20140047861A
Application number: KR1020120114106A
Authority: KR
Inventors: 함완규; 변성원; 양병진; 남인우; 이승진; 김도군; 임기섭
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2012-10-15
Filing date: 2012-10-15
Publication date: 2014-04-23
Also published as: KR101484505B1

Abstract

본 발명은 엑스선 감응원사, 그의 제조방법 및 그를 이용한 위조방지용품에 관한 것이다.
본 발명의 엑스선 감응원사는 용융복합방사에 의한 외부심부형 복합섬유의 전체 비중을 1 이상으로 충족시키고, 상기 외부섬유 성분을 친수성 고분자 수지로 이루어지도록 설계된 외부심부형 복합섬유에, 엑스선 흡수물질이 함유된 것이다. 본 발명의 엑스선 감응원사는 외부심부형 복합섬유의 특정설계에 따라, 초지 공정 시 가라앉아 지료에 첨가되는 엑스선 감응원사의 함유율을 높이고, 상기 외부심부형 복합섬유 중 외부섬유의 높은 수분산성으로 인하여 지료와 용이하게 혼화할 수 있도록 함으로써, 본 발명의 엑스선 감응원사를 이용한 위조방지용품은 엑스선에서 진위식별이 용이하여 지폐, 상품권, 유가증권, 여권 등의 위조방지용도 또는 고가명품 모방방지용도에 유용하게 적용할 수 있다.

Description

엑스선 감응원사, 그의 제조방법 및 그를 이용한 위조방지용품{X RAYS- SENSITIZED FIBER, MANUFACTURING METHOD THEREOF AND ARTICLE FOR PREVENTING FORGERY USING THE SAME}

본 발명은 엑스선 감응원사, 그의 제조방법 및 그를 이용한 위조방지용품에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 용융복합방사에 의한 외부심부형 복합섬유의 구조를 초지 공정에 유리하도록 복합섬유의 전체 비중을 1 이상을 충족하고, 상기 외부섬유 성분이 친수성 고분자 수지로 이루어지도록 설계된 외부심부형 복합섬유에, 엑스선 흡수물질을 함유시킴으로써, 엑스선에서 진위식별이 용이한 엑스선 감응원사, 그의 제조방법 및 그를 이용한 위조방지용품에 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.

또한, 미국 특허 US4,655,788호에는 적외선, 가시광, 자외선광에서 여기되어 형광 물질을 포함하는 형광 섬유 제조방법을 개시하고 있는 바와 같이, 다른 광원에서 여기되어 방출되는 두 가지 물질을 포함하여 위조의 가능성을 낮추고자 노력하고 있다.

이에, 본 발명자들은 보안사를 개발하기 위하여 노력한 결과, 용융복합방사에 의한 외부심부형 복합섬유에, 엑스선 흡수물질을 함유시켜 엑스선 감응원사를 제공하되, 상기 외부심부형 복합섬유의 전체 비중을 1 이상으로 충족시켜 초지 공정 시 가라앉아 지료에 첨가되는 엑스선 감응원사의 함유율을 높이고, 상기 외부섬유 성분을 친수성 고분자 수지로 구성하여 구현되는 높은 수분산성으로 인하여 지료와 용이하게 혼화할 수 있도록 하여, 엑스선상에서 섬유형상이 선명하게 식별되는 것을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 용융복합방사에 의한 외부심부형 복합섬유에, 엑스선 흡수물질이 함유된 엑스선 감응원사를 제공하는 것이다.

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

본 발명의 또 다른 목적은 엑스선 감응원사를 이용한 위조방지용품을 제공하는 것이다.

본 발명은 용융복합방사에 의한 외부심부형 복합섬유에, 엑스선 흡수물질이 함유된 엑스선 감응원사를 제공한다.

본 발명의 엑스선 감응원사에 있어서, 상기 엑스선 흡수물질이 상온 또는 300℃ 이상에서 분말형상이고 바람직하게는 비중이 1 이상을 충족하는 소재이다.

또한, 상기 엑스선 흡수물질은 상기 함량범위 내에서 외부심부형 복합섬유 중 외부 또는 심부에 함유되거나, 외부 및 심부에 함유될 수 있다.

본 발명의 엑스선 감응원사에 있어서, 외부심부형 복합섬유라 함은 시스-코어형, 스킨-코어형 또는 해도형 복합섬유에서 선택되는 어느 하나의 형태이며, 복합섬유의 전체 비중이 1 이상이고, 상기 외부섬유 성분이 친수성 고분자 수지인 것을 특징으로 한다.

이때, 본 발명의 엑스선 감응원사에 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 엑스선 감응원사에 있어서, 외부심부형 복합섬유는 필라멘트 형태의 장섬유이며, 외부심부형 복합섬유의 단일 필라멘트 섬도가 1000 데니어 이하인 것이 바람직하며, 상기 외부심부형 복합섬유 중, 외부섬유 또는 심부섬유는 전체 복합섬유의 5 내지 95중량%로 포함된다.

상기에서 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 발명은 적어도 하나 이상의 필름층에 엑스선 흡수물질이 함유된 다층필름을 제공할 수 있으며, 더욱 바람직한 다른 형태로는 본 발명의 엑스선 감응원사가 적어도 하나 이상의 필름층에 함입된 다층 필름을 제공한다.

또한, 본 발명은 엑스선 감응원사의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 엑스선 감응원사 제공의 목적을 구현하기 위한 바람직한 제1실시형태의 엑스선 감응원사의 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, 엑스선 흡수물질 0.001 내지 100 중량%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 엑스선 감응원사 제공의 목적을 구현하기 위한 바람직한 제2실시형태의 엑스선 감응원사의 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 엑스선 감응원사 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 엑스선 감응원사는 시스-코어형, 스킨-코어형 또는 해도형의 외부심부형 복합섬유이며, 제1성분 또는 제2성분이 전체 복합섬유의 5 내지 95중량% 이내로 포함되어 중량 비율로 조절된다.

이때, 본 발명의 외부심부형 엑스선 감응원사는 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 외부섬유 성분이 친수성 고분자 수지이고, 심부섬유 성분이 방사성이 우수한 고분자 수지인 외부심부형 복합섬유에, 엑스선 흡수물질이 함유된 엑스선 감응원사 0.001 내지 100 중량%가 혼입된 위조방지용품을 제공한다.

본 발명에 따라, 특정의 외부심부형 복합섬유에, 엑스선 흡수물질이 함유된 엑스선 감응원사를 제공할 수 있다.

상기 외부심부형 복합섬유는 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 엑스선 흡수물질을 함유시킴으로써, 엑스선 감응원사의 제조방법을 제공할 수 있다.

이에, 본 발명은 엑스선 감응원사를 이용한 위조방지용품을 제공하는데, 진위식별하기 위한 엑스선 조사에 의해 쉽게 진위여부를 판단할 수 있다.

도 1은 본 발명의 엑스선 감응원사가 엑스선 조사에 의해 감응하는 사진결과이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.

이때, 상기 엑스선 감응원사는 외부심부형 복합섬유의 전체 비중이 1 이상을 충족하고, 상기 외부섬유 성분이 친수성 고분자 수지로 이루어지도록 설계된 것이다.

상기 엑스선 감응원사에 있어서, 외부심부형 복합섬유의 전체 비중이 적어도 1 이상을 충족하면, 물보다 무거우므로 초지 공정시 가라앉도록 하여 지료에 첨가되는 엑스선 감응원사의 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 있도록 한다.

또한, 본 발명의 엑스선 감응원사는 상기 외부심부형 복합섬유의 중 외부 또는 심부에 함유되거나, 외부 및 심부에 엑스선 흡수물질을 함유함으로써, 공항이나 공공기관에서 통상적으로 실시하는 엑스선 조사에 의해서 진위식별을 용이하게 수행할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 엑스선 흡수물질로는 엑스선 흡수 또는 차폐성능이 커야 한다. 이때, 엑스선 차폐는 물질을 구성하는 원자와 엑스선이 (1) 광전효과, (2) 전자쌍생작용, (3) 콤프턴 산란(compton scattering) 등의 상호작용에 의해 흡수되어, 에너지를 잃게 되는 원리에 기초하며, 바람직하게는 상온 또는 300℃ 이상의 고온상에서 분말형상이고, 비중인 1 이상을 충족하는 소재이다.

더욱 바람직하게는 비중이 1 이상인 소재로서, 본 발명의 실시예에서는 바륨(Barium)성분으로서, 황산바륨을 사용하여 설명하고 있으나, 엑스선 흡수 또는 차폐능이 공지된 물질인 아이오딘(요오드 화합물), 텅스텐, 납을 대체 사용하여 구현할 수 있음은 당연히 이해될 것이다.

상기 엑스선 흡수물질의 바람직한 함량은 0.001 내지 100 중량% 이내로 함유하는 것이다. 본 발명에서 사용되는 엑스선 흡수물질은 비중(밀도)이 1이상의 소재로서 중금속을 포함하기 때문에, 상기 중량비는 부피비에 대한 고려가 반영되어야 하므로, 100중량% 함량은 폴리머 소재에 엑스선 흡수물질만으로 이루어진 것을 의미하는 것은 아니며, 엑스선의 흡수율을 올리기 위해 최대 함유될 수 있음을 말한다.

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

본 발명의 엑스선 감응원사에 있어서, 외부심부형 복합섬유라 함은 시스-코어형, 스킨-코어형 또는 해도형 복합섬유에서 선택되는 어느 하나의 형태를 포함하며, 본 발명의 실시예에서는 시스-코어형의 복합섬유를 일례로 설명하고 있으나, 이에 한정되지는 아니할 것이다.

다만, 본 발명의 엑스선 감응원사의 특징은 엑스선 흡수물질이 상기 외부심부형 복합섬유를 구성하는 외부 또는 심부 중 어느 하나에 함유되거나, 외부 및 심부 모두에 함유되는 것이다.

본 발명의 엑스선 감응원사에 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 나일론-폴리프로필렌 소재간의 조합 이외의 소재로 변경될 수 있을 것이다.

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

또한, 본 발명의 엑스선 감응원사에 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 저하된다. 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 엑스선 감응원사에 대하여, 도 1은 본 발명의 엑스선 감응원사가 엑스선 조사에 의해 감응하는 사진결과로서, 나일론-폴리프로필렌(Nylon-PP)으로 이루어진 시스-코어형 복합섬유에 엑스선 흡수물질이 함유된 엑스선 감응원사는 일반 보안사 대비 섬유형상이 뚜렷이 식별되는 것을 확인할 수 있다.

본 발명의 엑스선 감응원사를 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 단일 필라멘트 섬도가 1000 데니어 이하, 더욱 바람직하게는 100 데니어 이하인 것이다.

더욱 구체적으로는, 상기 외부심부형 복합섬유가 해도형의 경우, 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 구조를 포함한다.

본 발명의 엑스선 감응원사는 외부심부형 복합섬유에 엑스선 흡수물질을 섬유 제조단계에서부터 내부에 첨가함으로써, 엑스선 흡수물질의 이탈없이 엑스선 조사시 진위식별여부가 안정되게 구현된다.

나아가, 엑스선 흡수물질이 복합섬유뿐 아니라 다층 필름 형상에도 적용할 수 있다.

이에, 본 발명은 적어도 하나 이상의 필름층에 엑스선 흡수물질이 함유된 다층필름을 제공할 수 있으며, 더욱 바람직한 다른 형태로는 본 발명의 엑스선 감응원사가 적어도 하나 이상의 필름층에 함입된 다층 필름을 제공한다.

본 발명의 바람직한 제1실시형태의 엑스선 감응원사의 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 엑스선 감응원사의 제조방법은 용융복합방사에 의해 외부심부형 복합섬유를 제조할 때, 고속 방사로 수행되는 것을 특징으로 하는데, 상기 제1실시형태의 엑스선 감응원사의 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 엑스선 감응원사의 제조방법은

상기 제2실시형태의 엑스선 감응원사의 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 엑스선 감응원사의 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 제조방법에는 시스-코어형, 스킨-코어형 또는 해도형의 외부심부형 복합섬유가 적용될 수 있다.

이에, 본 발명의 실시예에서는 가장 바람직한 일례로서, 복합 방사노즐에 의한 시스-코어형 복합섬유를 사용하여 설명하고 있다.

또한, 본 발명의 엑스선 감응원사의 제조방법은 용융복합방사에 의한 외부심부형 복합섬유로서, 복합방사가 1홀에 10개 이상의 도성분을 방사할 수 있는 해도형 방사노즐에서 수행함으로써, 해도형 복합섬유에 적용할 수 있다.

본 발명의 외부심부형 엑스선 감응원사는 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 엑스선 감응원사를 이용한 위조방지용품을 제공한다.

즉, 본 발명의 외부심부형 복합섬유에 엑스선 흡수물질이 함유된 엑스선 감응원사는 용융복합방사에 의해 외부섬유 성분이 친수성 고분자 수지이고, 심부성분이 방사성이 우수한 고분자 수지로 이루어진 복합섬유의 전체 비중이 1 이상을 충족함으로써, 초지 공정 시 가라앉아 지료에 첨가되는 상기 엑스선 감응원사의 함유율을 높일 수 있다.

또한, 외부심부형 복합섬유 중 외부섬유의 높은 수분산성으로 인하여 지료와 용이하게 혼화할 수 있도록 함으로써, 이를 이용한 위조방지용품은 엑스선에서 식별감지도를 증진시킬 수 있다.

또한, 엑스선 조사는 현재 공항이나 공공기관에서 통상적으로 실시하고 있는 식별법으로서, 현행의 장비를 이용하여 진위식별여부를 용이하게 수행할 수 있다.

특히, 본 발명에서 위조방지용품은 지폐, 상품권, 유가증권, 여권 등의 위조방지용도 또는 고가명품 모방방지용도에 적용할 수 있다.

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>

폴리프로필렌(PP) 수지에 황산바륨 20 중량%를 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.

<방사 조건>

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

방사온도: 250℃

방사 데니어: 60 데니어

방사속도: 1,000 m/min

<연신 조건>

연신온도: 85℃

연신비: 3배 (1^st 고뎃 롤러속도 60m/min, 2^nd 고뎃 롤러속도 180m/min)

열처리온도: 130℃

최종 섬유 데니어: 20 데니어

< 실시예 2>

상기 실시예 1에서 사용된 황산바륨 20 중량%를 친수성 수지 나일론(Nylon-6)에 투입하여 마스터 배치(M/B) 칩을 형성하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여, Nylon-PP로 이루어진 시스-코어형 복합섬유를 제조하였다.

< 실시예 3>

폴리프로필렌(PP) 수지에 황산바륨 10 중량%를 투입하여 마스터 배치(M/B) 칩을 형성하고, 친수성 수지 나일론(Nylon-6)에 황산바륨 10 중량%를 투입하여 마스터 배치(M/B) 칩을 형성하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 수행하여, Nylon-PP로 이루어진 시스-코어형 복합섬유를 제조하였다.

< 실시예 4>

방사조건을 하기와 같이 수행하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여, Nylon-PP로 이루어진 시스-코어형 복합섬유를 제조하였다.

<방사조건>

방사온도: 250℃

방사 데니어: 60 데니어

방사속도: 5,000 m/min

< 실험예 1> 엑스선 조사에 의한 식별감지능 평가

상기 실시예 1 에서 제조된 엑스선 감응원사 및 일반 보안사를 비교예 1로 배치하여 시험대에 나란히 배열한 후, 엑스선 조사장비(X-EYE SF-160)를 이용하고, 측정조건(Cu, 60kv, 140㎛)에서 엑스선을 조사하였다.

도 1은 본 발명의 엑스선 감응원사가 엑스선 조사에 의해 식별감지평가 결과로서, 실시예 1에서 제조된 나일론-폴리프로필렌(Nylon-PP)으로 이루어진 시스-코어형 복합섬유에, 브롬이 함유된 엑스선 감응원사의 경우, 엑스선상에서 섬유형상이 뚜렷이 관찰되었다.

반면에, 비교예 1에서 제조된 일반 보안사는 섬유형상 판별이 상대적으로 선명하지 않았다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 외부심부형 복합섬유에, 엑스선 흡수물질이 함유된 엑스선 감응원사를 제공하였다.

상기 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 외부심부형 복합섬유에, 엑스선 흡수물질을 함유함으로써, 엑스선 상에서 식별감지도를 증진시킬 수 있다.

본 발명의 엑스선 감응원사는 외부심부형 복합섬유에 엑스선 흡수물질을 섬유 제조단계에서부터 내부에 첨가함으로써, 엑스선 흡수물질의 이탈없이 엑스선 조사시 진위식별여부가 안정되게 구현될 수 있다.

이에, 본 발명의 엑스선 감응원사는 지폐, 상품권, 유가증권, 여권 등의 위조방지용도; 또는 고가명품 모방방지용도;에 유용하 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.

Claims

용융복합방사에 의한 외부심부형 복합섬유 중 외부 또는 심부에 함유되거나, 외부 및 심부에 엑스선 흡수물질이 함유된 엑스선 감응원사.
제1항에 있어서, 상기 엑스선 흡수물질이 상온 또는 300℃ 이상에서 분말형상이고 비중이 1 이상을 충족하는 소재인 것을 특징으로 하는 상기 엑스선 감응원사.
제1항에 있어서, 상기 복합섬유의 전체 비중이 1 이상이고, 상기 외부섬유 성분이 친수성 고분자 수지인 것을 특징으로 하는 상기 엑스선 감응원사.
제1항에 있어서, 상기 외부심부형 복합섬유가 시스-코어형, 스킨-코어형 또는 해도형 복합섬유에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 상기 엑스선 감응원사.
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 엑스선 감응원사.
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 엑스선 감응원사.
제1항에 있어서, 상기 외부심부형 복합섬유의 단일 필라멘트 섬도가 1000 데니어 이하인 것을 특징으로 하는 상기 엑스선 감응원사.
제1항에 있어서, 상기 외부심부형 복합섬유 중, 외부 또는 심부의 섬유가 전체 복합섬유의 5 내지 95중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 상기 엑스선 감응원사.
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 엑스선 감응원사.
적어도 하나 이상의 필름 층에, 상온 또는 300℃ 이상에서 분말형상이고 비중이 1 이상을 충족하는 엑스선 흡수물질이 함유된 다층필름.
제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 엑스선 감응원사가 적어도 하나 이상의 필름층에 함유된 다층필름.
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, 엑스선 흡수물질 0.001 내지 100 중량%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 엑스선 감응원사의 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 엑스선 흡수물질 0.001 내지 100 중량%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 엑스선 감응원사의 제조방법.
제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 외부심부형 복합섬유가 시스-코어형, 스킨-코어형 또는 해도형의 외부심부형 복합섬유인 것을 특징으로 하는 상기 엑스선 감응원사의 제조방법.
제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 외부심부형 복합섬유의 전체 비중이 적어도 1 이상인 것을 특징으로 하는 상기 엑스선 감응원사의 제조방법.
제15항에 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 엑스선 감응원사의 제조방법.
제12항 또는 제13항에 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 엑스선 감응원사의 제조방법.
외부섬유 성분이 친수성 고분자 수지이고, 심부섬유 성분이 방사성이 우수한 고분자 수지인 외부심부형 복합섬유에, 엑스선 흡수물질이 함유된 엑스선 감응원사가 초지 공정에 혼입 가공된 위조방지용품.