KR20170021783A - 전자기 차폐용 직물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 횡사(2) 및 종사(3)가 인터레이싱(interlacing)된 위브를 갖는 전자기 차폐용 직물에 관한 것이다. 또한, 종사(3)는 전도성이고, 금속 스트랜드에 결합된 다중 필라멘트 또는 단일 필라멘트 텍스타일의 전도체를 포함하고, 하나 이상의 전도성 종사(4)가 종사(3)의 방향에 대해 수직인 등전위 결합을 생성하도록 횡사 내에 삽입된다.

Description

전자기 차폐용 직물{FABRIC FOR ELECTROMAGNETIC SHIELDING}
본 발명은 전자기 차폐용 직물에 관한 것이다.
특히 일반적인 수송 분야에서 전기 구동 유닛에 의해 수많은 기능이 실행되는 것을 알 수 있다.
결과적으로, 배터리를 전기 액츄에이터에 접속하는 케이블이 항공기, 자동차 특히 전기 및/또는 하이브리드 차량 등(이것에 한정되지 않음)과 같은 수많은 장치에서 발견된다.
전도성 케이블의 다발의 존재는 2 가지 영향을 초래한다.
먼저, 이 케이블에 전류가 통과하면 케이블은 전자기장을 방출하여 주변 환경을 교란시킨다. 또한 이들 케이블은 가능한 전자기장에 의해 교란되지 않는 것이 적절하다. 다시 말하면, 케이블로부터 임의의 신호가 누출되는 것을 방지하고, 또한 이 동일 케이블에 의해 운반되는 신호에 임의의 기생 신호가 추가되는 것을 방지하는 것이 적절하다.
다른 한편, 전도성 케이블은 어떤 장치(항공기, 자동차 등)에 결합되고, 그 결과 관련 장치의 기계적 부재와 접촉될 수 있다. 작동 중에, 케이블과 주변 부재 사이에 마찰 사이클을 보여주는 진동이 발생될 수 있고, 이러한 진동은 케이블을 손상시킬 수 있다.
따라서 이 전기 케이블은 전자기 차폐 및 기계적 보호를 보장하는 시스(sheath)에 의해 보호된다.
전자기 차폐 시스에 관련하여, 예를 들면, 문헌 EP 1 348 247로부터 전자기 차폐(30/40 MHz에서 50/60 dB의 범위) 및 양질의 기계적 보호의 양자 모두를 보장하는 전자기 차폐 브레이드(braid)가 공지되어 있다.
그러나, 자체로 폐쇄된 브레이드의 원리는 이 브레이드에 대한 일부의 용도를 억제한다. 실제로, 차폐 브레이드의 조립은 시스 내에 케이블의 일단부를 도입하고, 다음에 케이블 상에 이 일단부를 슬라이딩시킴으로써 수행된다.
따라서, 설치된 케이블 상에 시스의 조립은 케이블을 분해시키지 않고는 실시될 수 없다.
또한 자가-폐쇄형 차폐 시스라고 부르는 시스가 있다. 이 시스는 브레이드형 시스와 달리 직조된 리본으로 구성된다. 종사(warp thread)는 차폐 기능을 보장하기 위해 전도성 금속 스트랜드(strand)를 포함하고, 반면에 횡사(weft thread)는 튜브 형상의 시스의 자가-유지 기능을 보장하기 위해 열성형가능한 단일 필라멘트 스트랜드를 포함한다.
이들의 개방 구조를 전제로 하면, 자가-폐쇄형 직조된 차폐 시스는 빈약한 성능을 제공한다. 이들의 대체적으로 관측된 효율은 30/40 MHz에서 30 dB의 범위이다. 즉, 전자기 효율은 전술한 바와 같은 브레이드형 시스에 비해 약 20 내지 30 dB 만큼 저하된다.
종래의 자가-폐쇄형 직조된 시스가 낮은 차폐 능력을 나타내는 이유는 주로 등전위 결합(equipotential bonding)의 결여에 있다. 이러한 결여를 극복하기 위해 등전위 결합을 생성하기 위한 기술이 사용된다.
따라서, 금속 칼라(collar)를, 예를 들면, 시스의 양단부에 설치하는 것이 공지되어 있다. 또한 일정한 간격으로 금속 칼라에 의한 속박을 수행하는 것이 공지되어 있다. 이것은 설비 및 설치 시간의 양자 모두에서 비용을 초래한다.
게다가, 이러한 자가-폐쇄형 직조된 시스는 중량이 비교적 크므로, 특히 이러한 유형의 항공용 시스의 경우에 불리한 조건이 된다.
이러한 기술적 상황에서, 본 발명의 목적은 30/40 MHz에서 50-60 dB인 브레이드형 튜브형 금속 시스의 값에 근접하는 전자기 차폐 효율을 제공하는 경량의 자가-폐쇄형 직물을 제공하는 것이다.
따라서, 본 발명은 횡사와 종사가 교직된 위브를 제공하는 전자기 차폐용 직물에 관한 것으로서, 전도성 종사는 금속 스트랜드에 결합된 단일 필라멘트 또는 다중 필라멘트의 사를 포함하고, 하나 이상의 전도성 종사는 종사의 방향에 대해 수직인 등전위 결합을 생성하도록 횡사-삽입(weft-inserting)되는 것을 특징으로 한다. 바람직하게, 이 직물은 셰드(shed) 내에 1 내지 8의 피치(P)에 따라 종사-삽입(warp-inserting)된 수 개의 전도성 종사를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 이 직물은 전자기 보호면을 형성하는 전도성 종사, 기계적 보호면을 형성하는 종사, 및 전자기 보호면을 형성하는 전도성 종사와 기계적 보호면을 형성하는 종사의 결합을 보장하는 종사를 포함한다.
또한, 전자기 보호면을 형성하는 전도성 종사는 평직(plain weave)에 따라 직조되고, 기계적 보호면을 형성하는 종사는 평직에 따라 직조된다.
본 발명에 따른 직물의 다른 특징에 따르면,
- 종사 내에서 단일 필라멘트의 직경과 금속 스트랜드의 직경의 비는 2.5 이상이다.
- 단일 필라멘트의 직경은 0.125 mm 내지 0.40 mm의 범위이고, 금속 스트랜드의 직경은 0.05 mm 내지 0.16 mm의 범위이다.
- 횡사는 PET, PET-FR, PBT, PMMA, PA4.6, PA6.6, PA11, PA12, PPS, PEEK, ECTFE, PVDF, ETFE FEP, PFA, 및 PTFE를 포함하는 그룹 중의 하나 이상의 재료로 구성된다.
- 금속 스트랜드에 결합된 종사는 PET; PBT; PMMA; 폴리에틸렌; 폴리아미드; 아크릴; 탄소; PAN; 폴리프로필렌; PPS; 폴리이미드; PEEK; ECTFE; PVDF; 플루오로섬유; 유리 섬유; 세라믹 및 광물 섬유, 아라미드 및 메타-아라미드 섬유; 코팅되지 않은 또는 주석-코팅된 구리, 니켈, 은, 코팅되지 않은 또는 주석-도금된 황동; 알루미늄, 알루미늄 합금, 코팅되지 않은 강, 아연-도금된 강, 주석-도금된 구리-도금된 강, 니켈-도금된 구리-도금된 강, 은-도금된 구리-도금된 강, 이녹스, 인코넬®, 모넬®, 니켈 및 니켈 합금, 구리-니켈 합금을 포함하는 그룹 중의 하나 이상의 재료로 구성된다.
- 직물은 구리, 아연, 니켈 또는 은을 포함하는 그룹 중의 하나 이상의 원소의 코팅 층을 수용한다.
다른 양태에 따르면, 본 발명은 전술한 직물에 의해 형성된 시스에 관한 것이다.
하나의 실시형태에서, 전도성 스트립이 시스의 전자기 보호면 측 상에 반대면에 의해 피복되도록, 그리고 시스의 폐쇄 시에 전도성 스트립이 전자기 보호면의 전기 회로의 폐쇄를 구성하도록, 이 시스는 기계적 보호면 상에 평직으로 직조되어 삽입된 전도성 종사의 전도성 스트립을 포함한다.
본 발명의 더 깊은 이해를 위해, 본 발명에 따른 직물의 수 개의 실시형태를 비제한적 실시예로서 도시하는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 직물의 위브의 개략도이고;
도 2는 직조 중인 직물의 개략도이고;
도 3 및 도 4는 횡사삽입된 종사를 포함하는 이중-직조된 직물을 각각 개략도 및 위브 패턴으로 도시하고;
도 5 내지 도 8은 종래 기술의 시스와 본 발명에 따른 직물의 3 가지 실시형태를 사용하는 3 개의 시스에 대해 각각 표준 IEC 62153-4-3의 구성에 따른 3축 벤치(three-axial bench)의 4 개의 측정을 도시한다.
도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 전자기 차폐용 직물(1)은 교직된 횡사(2) 및 종사(3)로 된 위브이다.
종사(3)는 텍스타일 섬유에 결합된 전도성 스트랜드를 포함한다. 실제로, 전도성 종사(3)는 금속 스트랜드에 결합된 단일 필라멘트의 사(thread)를 포함할 수 있다. 이 금속 스트랜드는 래핑(wrapping), 스트랜딩(stranding), 또는 브레이딩(braiding)에 의해 단일 필라멘트의 사에 결합될 수 있다.
실제로, 종사 내에서 단일 필라멘트의 직경과 금속 스트랜드의 직경의 비는 2.5 이상일 수 있다.
따라서, 단일 필라멘트의 직경이 0.25 mm의 범위이고, 금속 스트랜드의 직경이 0.15 mm의 범위인 본 발명의 일 실시형태를 고려할 수 있다.
횡사(2)는 전도성 사일 수 있으나, 이 횡사(2)를 포함하는 직물이 억제된 선밀도를 가지도록 주로 열가소성 단일 필라멘트(예를 들면, PET, PET-FR, PBT, PMMA, PA4.6, PA6.6, PA11, PA12, PPS, PEEK, ECTFE, PVDF, ETFE FEP, PFA, PTFE)로 구성되는 비전도성 사인 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명에 따른 직물을 제조하는 제 1 단계가 실시되는 방법을 도시하고 있다.
본 도에 도시된 바와 같이, 전도성 종사(4)는 사전결정된 피치(P)로 횡사에 삽입되고, 피치(P)는 도 1의 실시예에 따라 8 피크(pick)일 수 있다.
도 1에서, 참조 번호는 다음과 같다.
1: 텍스타일 사
2: 텍스타일 사
3: 금속 사
4: 텍스타일 사
5: 횡사삽입된 금속 사
6: 텍스타일 사
7: 텍스타일 사
8: 금속 사.
상이한 프레임(frame) 상에 전도성 종사를 배열함으로써, 그리고 최소의 피크를 갖지만 상호 페이스-시프팅(phase-shifting)된 시퀀스에 걸쳐 전도성 종사를 선택함으로써 횡사 중에 전도성 종사를 개재시키는 것도 가능하다.
이 목적을 위해, 직기는 횡사-삽입 하측 니들(needle; 6) 및 횡사-삽입 상측 니들(7)을 장착하고 있고, 그러므로 이들 니들은 비전도성 사로 구성된 횡사 중에 전도성 종사의 삽입을 가능하게 한다.
다른 가능성에 따르면, 니들에 제공되는 사에 따라 횡사 및 전도성 종사를 취할 수 있도록 허용하는 프로파일을 제공하는 니들을 사용하는 것이 가능하다.
따라서, 본 발명에 따른 직물은 등전위 결합을 형성하는 횡방향의 전도성 사를 구비한다. 이에 따라 얻어지는 직물은 전도성 사의 인터레이싱(interlacing)을 제공하고, 이것은 전자기 효율에 매우 유리한 것으로 밝혀졌다.
직조 후, 직물은 주로 열에 의한 처리 단계를 거치고, 이 처리 단계는 직물에 형상 기억 특성, 즉 자기자신에 대해 래핑(wrapping)되는 능력을 제공하기 위한 것으로서 그 자체로서 공지되어 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시형태를 도시하고, 여기서 직물은 기계적 보호 기능 및 전자기 보호 기능을 구별하도록 시각적으로 서로 다르게 보이는 2 개의 면을 제공한다.
본 발명의 이 실시형태에서, 직물은 특별한 결합용 사를 이용한 이중-직조(double-weaving) 방법에 따라 직조된다.
도 3은 이중-직조를 이용한 직물의 위브를 개략적으로 도시한다. 이 특별한 방법은 전자기 보호면의 직조 중에 횡사-삽입된 전도성 종사(30)와 조합된다.
도 3은 본 실시예에서 사용되는 약한 결합을 도시하고 있고, 전도성 종사는 전자기 보호면을 구성하도록 평직으로 그룹화되고, 종사(31) 중의 단일 필라멘트 또는 다중 필라멘트는 기계적 보호면을 형성하도록 평직으로 그룹화된다. 2 개의 위브는 결합을 구성하도록 선택된 단일 필라멘트 또는 다중 필라멘트의 종사(32)에 의해 결합된다.
바람직하게, 결합용 사(32)는 기계적 보호면 상에서 볼 수 있고, 전자기 보호면에서는 볼 수 없다.
본 발명의 효율을 향상시키기 위해, 종래 기술의 시스와 본 발명에 따른 3 개의 시스에 대해 표준 IEC 62153-4-3에 따른 3축 벤치(bench)에 대해 4 회의 측정이 실시되었다.
도 5는 (i) 0.10 mm의 스트랜드 및 0.25 mm의 단일 필라멘트 PET로 된 종사 및 (ii) 0.254 mm 직경의 열가소성 단일 필라멘트 PET 횡사를 가진 직물로 구성되는 종래 기술에 따른 시스에 대한 전자기 차폐의 측정치를 도시한다.
30 MHz에서 34 dB 내지 40 MHz에서 30 dB의 범위의 효율이 관측되었다.
도 6은 도 1에 제시된 직물에서 수행된 전자기 차폐의 측정치를 도시한다. 이 직물은 (i) PET로 제조된 텍스타일 종사 및 0.10 mm의 스트랜드를 가진 주석-도금된 구리로 제조된 사, 및 (ii) 열가소성 단일 필라멘트 PET 횡사 및 8 피크의 피치에 따른 금속 종사를 포함한다. 전술한 표준 내에서 수행된 측정의 결과 30 MHz에서 42 dB 내지 40 MHz의 주파수에 대해 40 dB의 범위의 감쇄를 보였다.
도 7은 도 1에 제시된 직물의 변형례에서 수행된 전자기 차폐의 측정치를 도시한다. 이 직물은 (i) PET로 제조된 텍스타일 종사 및 0.10 mm의 스트랜드를 가진 주석-도금된 구리로 제조된 사, 및 (ii) 열가소성 단일 필라멘트 PET 횡사 및 각각의 피크 상에 삽입된 금속 종사를 포함한다. 전술한 표준 내에서 수행된 측정의 결과 30 MHz에서 48 dB 내지 45 MHz의 주파수에 대해 40 dB의 범위의 감쇄를 보였다.
선택적으로, 차폐의 효율을 증진시키기 위해, 직물 상에 금속 코팅을 침착시키는 것이 고려될 수 있다. 이러한 코팅은 공지된 기법에 따른 전기화학 침착법에 의해 수행될 수 있다. 원하는 수준의 차폐 감쇄에 따라 0.2 μm 내지 1.3 μm의 범위의 두께가 침착된다.
도 8은 도 1에 제시된 직물의 변형례에서 수행된 전자기 차폐의 측정치를 도시하고, 이 변형례는 니켈 코팅된 것이다. 이 직물은 (i) PET로 제조된 텍스타일 종사 및 0.10 mm의 스트랜드를 가진 주석-도금된 구리로 제조된 사, (ii) PET로 제조된 열가소성 단일 필라멘트 횡사, 및 (iii) 0.7 μm의 범위의 두께에 걸쳐 전기화학 침착된 금속 코팅 - 이 코팅은 0.2 μm 내지 1.3 μm의 두께를 가질 수 있는 것으로 알려짐 -을 포함한다. 전술한 표준 내에서 수행된 측정의 결과 30 MHz에서 56 dB 내지 55.5 MHz의 주파수에 대해 40 dB의 범위의 감쇄를 보였다.
이러한 측정의 결과 다양한 변형례의 본 발명에 따른 직물로 수행된 시스는 종래 기술의 시스보다 상당히 높은 전자기 차폐를 제공한다는 것이 입증되었다.
튜브형 시스의 전자기 차폐의 성능을 개선하기 위해, 폐쇄된 직물 스트립으로 형성된 시스는 기계적 보호면 상에서 평직으로 직조됨으로써 삽입된 전도성 종사의 전도성 스트립을 포함하므로 이 전도성 스트립은 시스의 전자기 보호면 측의 반대면에 의해 피복되고, 시스가 폐쇄된 경우에 전자기 보호면의 전기 회로의 폐쇄를 구성한다.
물론, 본 발명은, 예를 들면, 평직(Taffeta)에 대해 설명된 변형례에 한정되지 않고, 트윌, 새틴, 레프스, 횡방향 레프스(리브드(ribbed)), 길이방향 레프스, 바스켓 위브(Panama) 등과 같은 모든 실시형태를 포함한다.

Claims (12)

  1. 횡사(2) 및 종사(3)가 교직된 위브(weave)인 전자기 차폐용 직물로서,
    상기 종사(3)는 전도성이고, 금속 스트랜드에 결합된 다중 필라멘트 또는 단일 필라멘트 텍스타일의 전도성 사(thread)를 포함하고, 하나 이상의 전도성 종사(4)가 상기 종사(3)의 방향에 대해 수직인 등전위 결합(equipotential bonding)을 생성하도록 횡사-삽입(weft-inserting)된,
    전자기 차폐용 직물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 직물은 셰드(shed) 내에 1 내지 8의 피치(P)에 따라 종사-삽입(warp-inserting)된 수 개의 전도성 종사(4)를 포함하는,
    전자기 차폐용 직물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 직물은 전자기 보호면을 형성하는 전도성 종사(30), 기계적 보호면을 형성하는 종사(31), 및 상기 전자기 보호면을 형성하는 전도성 종사(30)와 상기 기계적 보호면을 형성하는 종사(31)의 결합을 보장하는 종사(32)를 포함하는,
    전자기 차폐용 직물.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 전자기 보호면을 형성하는 전도성 종사(30)는 평직(plain weave)에 따라 직조되고, 상기 기계적 보호면을 형성하는 종사(31)는 평직에 따라 직조되는,
    전자기 차폐용 직물.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전도성 종사(4) 내에서 상기 단일 필라멘트의 직경과 상기 금속 스트랜드의 직경의 비는 2.5 이상인,
    전자기 차폐용 직물.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 단일 필라멘트의 직경은 0.125 mm 내지 0.40 mm의 범위이고, 상기 금속 스트랜드의 직경은 0.05 mm 내지 0.16 mm의 범위인,
    전자기 차폐용 직물.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 횡사(2) 내에 포함된 열가소성 단일 필라멘트는 PET, PET-FR, PBT, PMMA, PA4.6, PA6.6, PA11, PA12, PPS, PEEK, ECTFE, PVDF, ETFE FEP, PFA, 및 PTFE를 포함하는 그룹 중의 하나 이상의 재료로 구성되는,
    전자기 차폐용 직물.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 직물은 0.2 μm 내지 1.3 μm의 두께를 가진 금속 층을 수용하는,
    전자기 차폐용 직물.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 금속 층은 니켈, 아연, 구리 및 은을 포함하는 그룹 중의 하나 이상의 금속을 포함하는,
    전자기 차폐용 직물.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 종사는 PET; PBT; PMMA; 폴리에틸렌; 폴리아미드; 아크릴; 탄소; PAN; 폴리프로필렌; PPS; 폴리이미드; PEEK; ECTFE; PVDF; 플루오로섬유; 유리 섬유; 세라믹 및 광물 섬유, 아라미드 및 메타-아라미드 섬유; 코팅되지 않은 또는 주석-코팅된 구리, 니켈, 은, 코팅되지 않은 또는 주석-도금된 황동; 알루미늄, 알루미늄 합금, 코팅되지 않은 강, 아연-도금된 강, 주석-도금된 구리-도금된 강, 니켈-도금된 구리-도금된 강, 은-도금된 구리-도금된 강, 이녹스, 인코넬®, 모넬 ®, 니켈, 니켈 합금, 구리-니켈 합금을 포함하는 그룹 중의 하나 이상의 재료의 스트랜드로 구성되는,
    전자기 차폐용 직물.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 직물 스트립을 포함하는 전자기 차폐 시스(sheath).
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 전도성 스트립이 상기 시스의 전자기 보호면 측 상에 반대면에 의해 피복되도록, 그리고 상기 시스의 폐쇄 시에 상기 전도성 스트립이 상기 전자기 보호면의 전기 회로의 폐쇄를 구성하도록, 상기 시스는 상기 기계적 보호면 상에 상기 평직으로 직조되어 삽입된 전도성 종사(4)의 전도성 스트립을 포함하는,
    전자기 차폐 시스.
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