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KR20140047862A - 다중복합방사 섬유로 이루어진 보안사 및 그를 이용한 보안용품 - Google Patents

다중복합방사 섬유로 이루어진 보안사 및 그를 이용한 보안용품 Download PDF

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KR20140047862A
KR20140047862A KR1020120114108A KR20120114108A KR20140047862A KR 20140047862 A KR20140047862 A KR 20140047862A KR 1020120114108 A KR1020120114108 A KR 1020120114108A KR 20120114108 A KR20120114108 A KR 20120114108A KR 20140047862 A KR20140047862 A KR 20140047862A
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KR
South Korea
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security
fiber
component
present
yarn
Prior art date
Application number
KR1020120114108A
Other languages
English (en)
Inventor
함완규
변성원
양병진
남인우
이승진
김도군
임기섭
Original Assignee
한국생산기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국생산기술연구원 filed Critical 한국생산기술연구원
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Priority to US14/443,581 priority patent/US10584430B2/en
Priority to PCT/KR2013/009190 priority patent/WO2014061958A1/ko
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Abstract

본 발명은 다중복합방사 섬유로 이루어진 보안사 및 그를 이용한 보안용품에 관한 것이다.
본 발명의 다중복합방사 섬유로 이루어진 보안사는 적어도 1종 이상의 폴리머 소재에, IR 반응형 안료 또는 IR 흡수형 안료에서 선택되는 제1성분, 가시적 안료 또는 비가시적 UV 반응 형광안료에서 선택되는 제2성분 및 엑스선 흡수물질에서 선택되는 제3성분을 함유함으로써, 적외선, 자외선 파장별 식별이 가능할 뿐 아니라, 엑스선 조사시 용이하게 식별 가능하여 다중식별이 가능한 수단을 채용하고 있으므로, 위조방지용도에 유용하다. 이에, 본 발명의 다중복합방사 섬유로 이루어진 보안사는 지폐, 상품권, 유가증권, 여권 등의 위조방지용도 또는 고가명품 모방방지용도 또는 군사용 피아식별 용도에 유용하게 적용할 수 있다.

Description

다중복합방사 섬유로 이루어진 보안사 및 그를 이용한 보안용품{SECURITY FIBER CONTAINING MULTICOMPONENT SPINNING FIBER, AND ARTICLE FOR PREVENTING FORGERY USING THE SAME}
본 발명은 다중복합방사 섬유로 이루어진 보안사 및 그를 이용한 보안용품에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 적어도 1종 이상의 폴리머 소재에 IR 반응형 안료 또는 IR 흡수형 안료에서 선택되는 제1성분, 가시적 안료 또는 비가시적 UV 반응 형광안료에서 선택되는 제2성분 및 엑스선 흡수물질에서 선택되는 제3성분을 함유함으로써, 적외선, 자외선 파장별 식별이 가능할 뿐 아니라, 엑스선 조사시 용이하게 식별 가능하여 다중식별이 가능한 다중복합방사 섬유로 이루어진 보안사 및 그를 이용한 보안용품에 관한 것이다.
일반적으로 용융 복합 방사기는 2개 이상의 용융 압출기에 서로 다른 성질의 폴리머를 투입하여 열과 압력으로 용융시킨 후에 여러 개의 분배판과 노즐로 구성된 팩 안에서 합쳐, 원하는 모양의 섬유 단면 및 형상을 얻을 수 있도록 하는 방사기를 일컫는다.
이러한 용융 복합 방사기를 이용하여 제조된 섬유를 복합사(복합 섬유)라 지칭하는데, 상기 복합사는 이종의 섬유 고분자 원료를 복합 방사함으로써, 심초형(sheath-core)나 분할형(side-by-side) 및 해도형(sea-islands) 등의 단면 형태를 갖는 구조를 이룰 수 있다.
더 나아가 용융 복합 방사기에서 동종 또는 이종의 섬유 고분자 원료를 이용하여 다른 물성(강신도 등), 섬도 및 단면 형태(원형, +형, Y형, -형, 중공형 등)를 갖는 섬유를 각각 제조한 후, 이후 공정에서 합사를 할 수 있는데 이렇게 제조된 섬유를 혼섬사(혼섬섬유)라고 한다.
이와 같이 혼섬사의 경우 각기 다른 섬유 원사를 따로 제조한 후, 이후 공정에서 합사를 해야 하므로 작업이 복잡하고 생산성 및 제조 원가가 떨어지는 문제점이 지적된다. 무엇보다도, 종래의 용융 복합 방사기는 세 종류 이상의 섬유 고분자 원료를 이용한 다중 복합사를 제조할 수가 없어 섬유 원사의 다양한 기능 및 성질을 부여하는데 한계가 있다.
이에, 본 발명자는 대한민국 공개특허 제2012-52722호에 다종의 고분자 폴리머를 동시에 방사하여 다양한 형태의 내부구조를 갖는 섬유 원사를 제조할 수 있는 다중섬유 방사장치를 개시한 바 있다. 상기 장치로부터 다종의 고분자 폴리머를 동시 방사가능하게 되어 기능 및 성능이 동시에 구현되는 다중 복합섬유 및 혼섬 섬유를 제조하는 효과를 얻을 수 있다.
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 용융 방사시킴으로써 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 특허공고 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 보안사 개발의 일환으로 꾸준한 연구 결과, 다중복합방사 섬유를 보안사에 적용하고, 적어도 1종 이상의 폴리머 소재에 적어도 파장별 식별되는 성분을 각각 포함시켜 다중식별이 가능하도록 안출하고, 상기 다중복합방사 섬유의 전체 비중을 1 이상으로 충족시켜 초지 공정 시 가라앉아 지료에 첨가되는 보안사의 함유율을 높이고, 상기 다중복합방사 섬유의 외부측 섬유성분을 친수성 고분자 수지로 배치시켜 높은 수분산성으로 인하여 지료와 용이하게 혼화할 수 있도록 하여, 다중식별이 가능한 보안사를 이용한 보안용품의 감지효율을 높일 수 있음을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 다중식별이 가능한 다중복합방사 섬유로 이루어진 보안사를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 다중식별이 가능한 다중복합방사 섬유로 이루어진 보안사를 이용한 보안용품을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 적어도 1종 이상의 폴리머 소재에, IR 반응형 안료 또는 IR 흡수형 안료에서 선택되는 제1성분, 가시적 안료 또는 비가시적 UV 반응 형광안료에서 선택되는 제2성분 및 엑스선 흡수물질에서 선택되는 제3성분을 함유하여 다중식별이 가능한 다중복합방사 섬유로 이루어진 보안사를 제공한다.
본 발명의 보안사에 있어서, 상기 다중복합방사 섬유의 각 폴리머 소재가 원형단면 또는 삼각형, 사각형, 다각형, 타원형, -형, Y형, +형, #형 및 *형으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 이형단면을 가진다.
더욱 구체적으로는, 상기 다중복합방사 섬유가 심초형, 해도형 및 분할형으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 형태로 제공된다.
본 발명의 다중식별이 가능한 다중복합방사 섬유로 이루어진 보안사는 폴리머 소재 중 어느 하나에, IR 반응형 안료 또는 IR 흡수형 안료에서 선택되는 제1성분 0.001 내지 50중량%가 함유된다.
또한, 폴리머 소재 중 어느 하나에, 가시적 안료 또는 비가시적 UV 반응 형광안료에서 선택되는 제2성분 0.001 내지 50중량%가 함유되는 것이며, 폴리머 소재 중 어느 하나에, 엑스선 흡수물질에서 선택되는 제3성분0.001 내지 100 중량%가 함유되어 구현되는 것이다.
상기에서 엑스선 흡수물질은 X-선 차폐능을 가지면서 상온 또는 300℃ 이상에서 분말형상이고, 비중이 1 이상을 충족하는 소재이다.
본 발명의 다중복합방사 섬유의 전체 비중이 1 이상이 되도록 조절한다.
이에, 본 발명의 다중복합방사 섬유는 그 폴리머 소재(A, B, C) 중 어느 하나의 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 적어도 어느 하나의 폴리에스테르계 수지를 사용한다.
이때, 상기 친수성 고분자 수지 또는 폴리에스테르계 수지 성분은 다중복합방사 섬유 중 외부측 섬유성분으로 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 보안사에 있어서, 다중복합방사 섬유가 그 폴리머 소재(A, B, C) 중 다른 하나의 성분이 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리스타이렌, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에테르설폰, 폴리비닐리덴플로라이드, 폴리에테르케톤, 폴리페닐설파이드 및 방향족 폴리에스테르로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인 것을 사용하여 전체 다중복합방사 섬유의 전체 비중이 1 이상이 되도록 조절한다.
본 발명의 보안사에 있어서, 상기 다중복합방사 섬유의 단일 필라멘트 섬도가 1,000 데니어 이하이다.
나아가, 본 발명은 상기의 다중복합방사 섬유로 이루어진 보안사가 초지법에 의해 혼입 가공된 보안용품으로서, 지폐, 상품권, 유가증권 및 여권 중 어느 하나에 적용된 위폐방지용품을 제공한다.
또한, 다중복합방사 섬유로 이루어진 보안사가 가방, 구두 및 의류 중 어느 하나에 적용된 진품모방 방지용품 또는 군대물품에 적용된 군사용 피아식별용품으로 유용하다.
본 발명에 따라, 적외선, 자외선 파장별로 식별이 가능하고, 엑스선 조사시 식별 가능하여 다중식별이 가능한 다중복합(Multi-component)방사 섬유구조의 보안사를 제공할 수 있다. 이에, 본 발명의 보안사는 다중식별이 가능한 수단을 채용하고 있으므로, 위조방지용도에 유용하다.
본 발명의 다중복합방사 섬유로 이루어진 보안사의 전체 비중이 적어도 1 이상을 충족하여 초지 공정시 가라앉아 함유율을 높이고, 상기 친수성 고분자 수지를 다중복합방사 섬유의 외부섬유측으로 배치함으로써, 초지 공정시 수분산성이 향상되어 초지법에 의해 혼입이 유리하도록 설계하여 지폐, 상품권, 유가증권 또는 여권의 위폐방지용품을 제공할 수 있다.
나아가, 본 발명의 다중복합방사 섬유로 이루어진 보안사는 적외선, 자외선 파장별로 식별이 가능하고, 엑스선 조사시 식별이 가능하므로 고가 명품류의 가방, 구두 또는 의류에 적용된 진품모방 방지용품 또는 군사용 피아식별용품으로 유용하다.
도 1은 본 발명의 보안사를 구성하는 다중복합방사 섬유의 실시형태로서 심초형의 단면을 도시한 것이고,
도 2는 본 발명의 보안사를 구성하는 다중복합방사 섬유의 실시형태로서 해도형의 단면을 도시한 것이고,
도 3은 본 발명의 보안사를 구성하는 다중복합방사 섬유의 실시형태로서 해도형의 다른 형태 단면을 도시한 것이고,
도 4는 본 발명의 보안사를 구성하는 다중복합방사 섬유의 실시형태로서 해도형의 또 다른 형태 단면을 도시한 것이고,
도 5는 본 발명의 보안사를 구성하는 다중복합방사 섬유의 실시형태로서 분할형의 단면을 도시한 것이고,
도 6은 본 발명의 보안사를 구성하는 다중복합방사 섬유의 실시형태로서 분할형의 다른 형태 단면을 도시한 것이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.
본 발명은 적어도 적어도 1종 이상의 폴리머 소재에,
IR 반응형 안료 또는 IR 흡수형 안료에서 선택되는 제1성분,
가시적 안료 또는 비가시적 UV 반응 형광안료에서 선택되는 제2성분 및
엑스선 흡수물질에서 선택되는 제3성분을 함유하여 다중식별이 가능한 다중복합방사 섬유로 이루어진 보안사를 제공한다.
본 발명의 다중복합방사 섬유는 적어도 1종 이상의 폴리머 소재에 3가지의 다른 기능성　물질(IR, UV, X-ray 등)이 동시에 포함되는 보안사를 특징으로 한다.
이때, 폴리머소재는 각 기능성 물질을 포함하고 각 섬유단면을 구분할 수 있을 정도이면 가능하고, 그 일례로 3종 이상의 폴리머 소재(A, B, C, …)에 3가지의 다른 기능성　물질을 각각 포함하는 다종의 폴리머 소재를 사용할 수 있다. 이때, 적어도 3종 이상의 폴리머 소재(A, B, C, …)를 적어도 3개 이상의 기어 펌프와 연결된 하나의 방사노즐을 제어하여 얻어지며, 적어도 3개 이상의 섬유단면을 가지는 것이다.
이에, 본 발명의 다중복합방사 섬유는 3가지의 다른 기능성　물질(IR, UV, X-ray 등)을 포함하되, 하나의 성분을 경계로 동일성분의 폴리머 소재가 반복하여 배치될 수도 있고, 2성분의 폴리머소재가 사용될 경우, 어느 하나의 폴리머소재에 기능성 물질이 혼재되어 배치될 수도 있다.
이에, 상기 다중복합방사 섬유의 각 폴리머 소재가 원형단면; 또는 삼각형, 사각형, 다각형, 타원형, -형, Y형, +형, #형 및 *형으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 이형단면;을 가질 수 있으며, 더욱 구체적으로는, 상기 다중복합방사 섬유가 심초형, 해도형 및 분할형으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 형태로 제공된다.
본 발명의 다중복합방사 섬유는 다종의 폴리머 소재 중 어느 하나에, IR 반응형 안료 또는 IR 흡수형 안료에서 선택되는 제1성분, 가시적 안료 또는 비가시적 UV 반응 형광안료에서 선택되는 제2성분 및 엑스선 흡수물질에서 선택되는 제3성분을 함유하는 것으로서, 적외선, 자외선 파장별로 식별이 동시에 가능하고, 엑스선 조사시 식별 가능하여 다중식별이 가능하므로, 공항이나 공공기관에서 통상적으로 실시하는 엑스선 조사에 의해서 진위식별이 용이할 것이다.
이때, 제1성분의 IR 반응형 안료 또는 IR 흡수형 안료 또는 제2성분의 비가시적 UV 반응 형광안료는 다종의 폴리머 소재 중 어느 하나에 0.001 내지 50중량% 함량으로 함유되는 것이 바람직하며, 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.
상기 제1성분에서 IR 반응형 안료는 가시광선영역에서는 보이지 않다가 적외선(940 내지 1,060nm)의 광원의 빛을 조사했을 때, 발광하는 적외선 감응안료 즉, 적외선 반사형 안료를 사용한다. 이때, 적외선 조사시, 조사된 부분이 그린(530∼560nm), 레드(610∼630nm) 또는 블루(430∼470nm) 칼라로 발광하게 된다. 이러한 적외선 반사형 안료는 실험실에서 제조 또는 상용제품을 구입 사용할 수 있다.
또한, 상기 제1성분 중, IR 흡수형 안료는 나프탈로시아닌(Naphthalocyanine compound), 아조계(Azo compound), 프탈로시아닌계(Phthalocyanine Compound), 디티올계금속착체계(Dithiol-metal compound), 디이모늄계(Diimonium compound), 폴리메틴계(Polymethine compound) 및 안트라퀴논계(Anthraquinone compound)와 같은 다양한 종류의 색소를 사용할 수 있으며, 본 발명에서는 원하는 색상에 따라 공지된 IR 흡수형 안료 화합물 또는 상용 안료 제품군에서 제한되지 않고 사용할 수 있다.
상기 제2성분의 비가시 UV 형광안료라 함은 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.
또한, 제3성분으로서 엑스선 흡수물질은 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.
이때, 제3성분은 다종의 폴리머 소재 중 어느 하나에, 0.001 내지 100 중량% 이내로 함유하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 사용되는 엑스선 흡수물질은 비중(밀도)이 1이상의 중금속이기 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.
이하, 상기의 제1성분, 제2성분 및 제3성분을 포함하는 각각의 폴리머 소재에 대하여 설명한다.
본 발명의 다중복합방사 섬유가 적어도 3개의 섬유단면을 가질 수 있도록 각각 다른 소재가 배치될 수도 있고, 하나의 성분을 경계로 동일성분이 반복하여 배치될 수도 있다. 즉, 본 발명의 다중복합방사 섬유를 구성하는 폴리머 소재가 A-B-C 소재로 이루어질 수도 있고, A-B-A 소재로 배치되어 이루어질 수 있다.
이에, 본 발명의 다중복합방사 섬유를 구성하는 폴리머 소재 중 적어도 어느 하나는 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 적어도 어느 하나의 폴리에스테르계 수지;를 사용한다. 이때, 상기 친수성 고분자 수지 또는 폴리에스테르계 수지 성분은 다중복합방사 섬유에서 외부측 섬유성분(A)로 배치되도록 설계한다.
본 발명의 다중복합방사 섬유를 구성하는 폴리머 소재로 다른 성분(B 또는 C)으로는 방사성이 우수한 소재로서, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리스타이렌, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에테르설폰, 폴리비닐리덴플로라이드, 폴리에테르케톤, 폴리페닐설파이드 및 방향족 폴리에스테르로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인 것을 사용하는 것이다.
특히, 본 발명의 다중복합방사 섬유의 전체 비중은 1 이상이 되도록 조절하는 것이 바람직하며, 상기 폴리머 소재(A) 또는 폴리머 소재(B 또는 C)에 따라 다중복합방사 섬유의 전체 비중이 1 이상이 되도록 조절할 수 있다.
일례로, 본 발명의 심부측 섬유성분으로 사용되는 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE) 등의 경우 비중이 1 미만이므로, 복합섬유의 전체 비중이 1 이상이 될 수 있도록, 외부측 섬유성분인 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 방법도 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.
이에, 본 발명의 다중복합방사 섬유의 전체 비중이 적어도 1 이상을 충족함으로써, 물보다 무거우므로 초지 공정시 가라앉도록 하여 지료에 첨가되는 본 발명의 보안사 함유율을 높일 수 있다. 또한, 상기 다중복합방사 섬유 중 외부측 섬유성분을 친수성 고분자 수지로 구성함으로써, 초지 공정시 외부측 섬유성분의 수분산성을 향상시켜 지료와 용이하게 혼화될 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 보안사를 구성하는 다중복합방사 섬유의 실시형태로서, 3종의 폴리머 소재(A, B, C)로 이루어진 심초형의 단면 형태를 가지는 다중복합방사 섬유(1)를 도시한 것이다.
이에, 본 발명의 실시예에서는 바람직한 일례로서, 섬유단면 구조에서 외부측 섬유성분에서 심부측 섬유성분 순서로 볼 때, 나일론-폴리에틸렌테레프탈레이트-폴리프로필렌(A-B-C) 소재로 이루어진 심초형 섬유를 설명하고 있으며, 상기 개별 폴리머 소재에 제1성분, 제2성분 및 제3성분을 각각 함유하되, 상기 성분들이 함유되는 소재 또는 섬유단면상의 위치에는 제한되지 않는다.
도 2는 본 발명의 보안사를 구성하는 다중복합방사 섬유의 실시형태로서, 3종의 폴리머 소재(A, B, C) 각각이 규칙적인 패턴에 의해 다수 개로 형성된 해도형의 단면 형태를 가지는 다중복합방사 섬유(1)를 도시한 것이다.
본 발명의 다중복합방사 섬유의 바람직한 실시형태로서, 해도형 섬유는 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 구조이다.
이때, 본 발명의 해도형 섬유의 경우, 나일론(A)이 해성분으로 위치하고, 도성분으로 2성분의 폴리머 소재(B 또는 C)가 독립적으로 존재할 수 있다.
또한, 도 3은 본 발명의 보안사를 구성하는 다중복합방사 섬유의 해도형의 다른 형태 단면으로서, 하나의 도성분 내에 폴리머 소재(B 또는 C)가 분할되어 사이드-바이-사이드형의 도성분을 가지는 해도형 다중복합방사로 제공될 수 있다.
도 4는 본 발명의 보안사를 구성하는 다중복합방사 섬유의 실시형태로서 4종의 폴리머 소재(A, B, C, D)로 형성된 해도형의 또 다른 형태 단면을 도시한 것으로서, 해도형 섬유의 경우는 친수성 고분자 수지(A)를 해성분으로 배치한다면, 3종 이상의 복수 개(B, C, D)의 도성분은 독립적 또는 사이드-바이-사이드형의 도성분으로 공존할 수 있다.
도 5는 본 발명의 보안사를 구성하는 다중복합방사 섬유의 실시형태로서, 3종의 폴리머 소재(A, B, C)가 그 중심을 기점으로 하여 분할된 분할형의 단면을 도시한 것으로서, 독립적인 폴리머 소재(A-B-C)로 구성되어 있다.
반면에, 도 6은 본 발명의 보안사를 구성하는 다중복합방사 섬유의 분할형의 다른 형태로서, 2종의 폴리머 소재(A, B, A)가 -형으로 분할된 단면 형태를 제시한다.
본 발명의 다중복합방사 섬유는 용융복합방사시 고속방사에 의해, 필라멘트 형태의 장섬유로 얻어진다. 이러한 장섬유는 종래 전기방사법에 의해 구현될 수 없으며, 또한 상기 필라멘트 형태의 다중복합방사 섬유는 배향성이 우수하고, 구조제어가 용이하다.
또한, 상기 다중복합방사 섬유의 섬도가 1000데니어 이하, 더욱 바람직하게는 100 데니어 이하인 것이다.
나아가, 본 발명은 다중복합방사 섬유로 이루어진 보안사는 적외선, 자외선 파장별 식별이 가능할 뿐 아니라, 엑스선 조사시 용이하게 식별 가능하여 다중식별이 가능한 수단을 채용하고 있으므로, 이를 이용한 위조방지용도에 유용하다.
특히, 본 발명의 다중복합방사 섬유가 용융복합방사에 의해 제조될 때, 섬유의 전체 비중이 1 이상을 충족하고, 상기 다중복합방사 섬유의 외부측 섬유성분(A)가 친수성 고분자 수지 또는 친수성과 소수성의 중간 정도 극성을 갖는 폴리에스테르계 수지로 이루어지게 함으로써, 초지 공정에 유리하다.
즉, 본 발명의 다중복합방사 섬유로 이루어진 보안사가 초지 공정에 혼입시 가라앉아 보안사의 함유율을 높이고, 특히 다중복합방사 섬유의 외부측 섬유성분(A)이 친수성 고분자 수지로 형성하여 초지 공정시 수분산성이 향상되도록 하여, 종래보다 소량 사용으로도 식별감지도를 증진시킬 수 있다.
이에, 본 발명은 다중복합방사 섬유로 이루어진 보안사를 초지법에 의해 혼입 가공된 보안용품으로서, 지폐, 상품권, 유가증권 및 여권 중 어느 하나에 적용된 위폐방지용품을 제공한다.
또한, 본 발명의 다중복합방사 섬유로 이루어진 보안사가 적외선, 자외선 파장별로 식별이 가능하고, 특히 공항이나 공공기관에서 통상적으로 실시하는 엑스선 조사에 의해서 진위식별을 용이하므로, 고가 명품의 가방, 구두 및 의류 중 어느 하나에 적용한 진품모방 방지용품으로 유용하다.
나아가, 본 발명의 다중복합방사 섬유로 이루어진 보안사는 적외선, 자외선 파장별로 식별이 가능하고, 엑스선 조사에 의해서 진위식별이 가능하므로 군대물품에 적용됨으로써, 군사용 피아식별용품으로도 적용 가능하다.
이상의 용도에 적용되는 본 발명의 다중복합방사 섬유로 이루어진 보안사를 각 적용물품에 함유하는 것만으로 그 식별이 용이하고, 적용시 섬유형태로서 제공되므로 각 제조공정에 포함시키는 방법이 용이하다.
상기 다중복합방사 섬유로 이루어진 보안사를 각 적용물품에 함유하는 것만으로 그 파장별 또는 기기에 의한 식별이 용이하고, 적용시 섬유형태로서 제공되므로 각 제조공정에 포함시키는 방법이 용이하다.
이때, 본 발명의 다중복합방사 섬유로 이루어진 보안사는 강도 2.5 g/den 이상이고, 신도 100% 이하의 물성을 가지므로, 이를 이용하여 제봉 또는 제직 방법으로 적용 가능하다.
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> 심초형 다중복합방사 섬유 제조
폴리프로필렌(PP) 수지에 바륨(Barium) 20 중량%로 투입한 후 이축압출기(twin-extruder)를 이용하여 220℃에서 용융 컴파운딩하여 마스터 배치(M/B) 칩을 형성하였다(C 성분).
UV형광 황녹색(yellow-green) 안료를 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지에 4 중량%로 투입한 후 이축압출기(twin-extruder)를 이용하여 260℃에서 용융 컴파운딩하여 마스터 배치(M/B) 칩을 형성하였다(B 성분).
IR 반사형 그린 안료 4중량%를 친수성 수지 나일론(Nylon-6)에 투입하여 마스터 배치(M/B) 칩을 형성하고(A 성분), 개별 방사노즐에서 유입하여 하기 방사조건으로 수행한 후, 오프라인 연신 및 열처리하여 심초형 다중복합방사 섬유를 제조하였다. 상기 섬유단면을 도 1에 도시하였다.
<방사조건>
방사노즐: 노즐 홀 직경이 1mm이고 36개의 홀을 갖는 심초형 방사노즐
방사온도: 270℃
원사 굵기: 30 데니어/필라멘트
방사속도: 600 m/min
연신비(열처리 온도): 3.5배 (120℃)
권취속도: 2,100 m/min
< 실시예 2> 2성분의 도성분을 갖는 해도형 다중복합방사 섬유 제조
해성분으로 친수성 수지 나일론(Nylon-6) 46중량%(A 성분)과 제1도성분으로서 폴리프로필렌(PP) 25중량%(B 성분) 및 제2도성분으로서 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지 25중량%(C 성분)로 구성하고 각각을 용융하여, 3808개의 도성분이 함유되도록 하는 해도형 노즐을 사용하여 용융복합방사하고 하기 방사조건으로 방사를 수행하여, 200nm 급 도성분이 3808개 포함된 해도형 나노섬유로 이루어진 다중복합방사 섬유를 제조하였다. 이때, 각 폴리머 소재에 함유된 안료성분 또는 엑스선 흡수물질은 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다. 상기 섬유단면을 도 2에 도시하였다.
<방사조건>
방사노즐: 1 홀에 3808 개의 도성분을 방사할 수 있는 해도형 방사노즐
방사온도: 270℃
원사 굵기: 30 데니어/필라멘트
방사속도: 600 m/min
연신비(열처리 온도): 3.5배 (120℃)
권취속도: 2,100 m/min
< 실시예 3> 2성분으로 이루어진 사이드- 바이 -사이드형의 도성분을 갖는 해도형 다중복합방사 섬유 제조
IR 흡수형 청색 안료를 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 수지에 2 중량%로 투입한 후 이축압출기(twin-extruder)를 이용하여 240℃에서 용융 컴파운딩하여 마스터 배치(M/B) 칩을 형성하였다(A성분). 또한, 바륨(Barium) 20 중량%를 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 성분에 투입한 후 이축압출기를 이용하여 240℃에서 용융 컴파운딩하여 마스터 배치(M/B) 칩을 형성하였다(B 성분). UV형광 황녹색(yellow-green) 안료 2 중량%를 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 성분에 투입한 후 이축압출기(twin-extruder)를 이용하여 240℃에서 용융 컴파운딩하여 마스터 배치(M/B) 칩을 형성하였다(C 성분). 각각의 50중량% 마스터 배치(M/B) 칩을 사이드-바이-사이드형 방사노즐이 구비된 압출기에 넣어 용융한 후, 1,000 m/min 속도로 방사하고, 오프라인 연신 및 열처리하여 사이드-바이-사이드형의 도성분을 가지는 해도형 다중복합방사 섬유를 제조하였다. 그 섬유단면을 도 3에 도시하였다.
< 실험예 1> 식별감지능 평가
상기 실시예 1에서 제조된 심초형 다중복합방사 섬유를 엑스선 조사장비(X-EYE SF-160)를 이용하고, 측정조건(Cu, 60kv, 140㎛)에서 엑스선을 조사하여 식별감지능을 실험하였다.
또한, 상기 실시예 1에서 제조된 심초형 다중복합방사 섬유를 UV선으로 조사하기 전ㆍ후의 색상변화를 관찰한 결과, 조사전에 형광발현이 없던 다중복합방사 섬유가 UV조사 후 형광 발현을 확인하였다.
또한, 동일한 다중복합방사 섬유에 IR선으로 조사하면, 조사전ㆍ후간에 섬유의 색상변화를 확인하였다.
상기 실시예 1에서 제조된 심초형 다중복합방사 섬유가 엑스선 조사에 의해 외부섬유(A 성분)의 섬유형상이 관찰됨에 따라, 우수한 식별감지능을 확인하였다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 적외선, 자외선 파장별로 식별이 가능하고, 엑스선 조사시 식별 가능하여 다중식별이 가능한 다중복합방사 섬유의 보안사를 제공하였다.
본 발명의 다중복합방사 섬유로 이루어진 보안사가 적외선, 자외선 파장별 식별이 가능할 뿐 아니라, 엑스선 조사시 용이하게 식별 가능하여 다중식별이 가능한 수단을 채용하고 있으므로, 이를 이용한 지폐, 상품권, 유가증권 또는 여권 등의 위조방지용도에 유용하다.
나아가, 본 발명의 다중복합방사 섬유로 이루어진 보안사는 고가명품의 가방, 구두 또는 의류에 적용되어 진품모방을 방지할 수 있으며, 군대물품에 적용된 군사용 피아식별에도 유용하게 활용될 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 (14)

  1. 적어도 1종 이상의 폴리머 소재에,
    IR 반응형 안료 또는 IR 흡수형 안료에서 선택되는 제1성분,
    가시적 안료 또는 비가시적 UV 반응 형광안료에서 선택되는 제2성분 및
    엑스선 흡수물질에서 선택되는 제3성분을 함유하여 다중식별이 가능한 다중복합방사 섬유로 이루어진 보안사.
  2. 제1항에 있어서, 상기 다중복합방사 섬유의 각 폴리머 소재가 원형단면; 또는 삼각형, 사각형, 다각형, 타원형, -형, Y형, +형, #형 및 *형으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 이형단면;을 가지는 것을 특징으로 하는 상기 보안사.
  3. 제1항에 있어서, 상기 다중복합방사 섬유가 심초형, 해도형 및 분할형으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 상기 보안사.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1성분이 다종의 폴리머 소재 중 어느 하나에 0.001 내지 50중량%가 함유된 것을 특징으로 하는 상기 보안사.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2 성분이 다종의 폴리머 소재 중 어느 하나에 0.001 내지 50중량%가 함유된 것을 특징으로 하는 상기 보안사.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제3성분이 X-선 차폐능을 가지면서 상온 또는 300℃ 이상에서 분말형상인 비중이 1 이상을 충족하는 소재인 것을 특징으로 하는 상기 보안사.
  7. 제1항에 있어서, 상기 다중복합방사 섬유의 전체 비중이 1 이상인 것을 특징으로 하는 상기 보안사.
  8. 제1항에 있어서, 상기 다중복합방사 섬유가 어느 하나의 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 적어도 어느 하나의 폴리에스테르계 수지;인 것을 특징으로 하는 상기 보안사.
  9. 제8항에 있어서, 상기 어느 하나의 성분이 다중복합방사 섬유 중 외부섬유를 구성하는 것을 특징으로 하는 상기 보안사.
  10. 제1항에 있어서, 상기 다중복합방사 섬유가 다른 하나의 성분이 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리스타이렌, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에테르설폰, 폴리비닐리덴플로라이드, 폴리에테르케톤, 폴리페닐설파이드 및 방향족 폴리에스테르로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 상기 보안사.
  11. 제1항에 있어서, 상기 다중복합방사 섬유의 단일 필라멘트 섬도가 1000 데니어 이하인 것을 특징으로 하는 상기 보안사.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 하나의 다중복합방사 섬유로 이루어진 보안사가 초지법에 의해 혼입 가공된 지폐, 상품권, 유가증권 및 여권 중 어느 하나에 적용된 위폐방지용품.
  13. 제1항 내지 제11항 중 어느 하나의 다중복합방사 섬유로 이루어진 보안사가 가방, 구두 및 의류 중 어느 하나에 적용된 진품모방 방지용품.
  14. 제1항 내지 제11항 중 어느 하나의 다중복합방사 섬유로 이루어진 보안사가 군대물품에 적용된 군사용 피아식별용품.
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