정전기 방지 필라멘트는 정전기 방지 특성을 지닌 섬유 소재로 주로 전자섬유, 스마트 의류, 전자파 차폐나 정전기 제어가 필요한 제품에 사용된다. 전도성 섬유를 다른 기존 섬유(예: 면, 폴리에스테르 등)와 혼합하거나 코팅하여 원사를 전도성으로 만드는 방식으로 만들어집니다.
전도성 섬유란?
속성:일반적으로 표준조건(20℃, 상대습도 65%)에서 저항률이 107Ω·cm 미만인 섬유를 말합니다.
분류:
(1) 금속화합물 전도성 섬유는 비저항 102~104Ω·cm의 값을 가지며 주로 섬유 내에 고농도의 전도성 입자를 국부적으로 혼합하는 복합 방사법으로 제조된다. 검정색 전도성 입자는 카본블랙을 사용하고, 흰색 전도성 입자는 이산화티타늄을 코팅한 소량의 산화주석을 함유한 산화안티몬 등의 금속산화물을 사용한다. 섬유는 상대적으로 가볍고 유연하며 세탁이 가능하고 가공이 쉽습니다. 구리 화합물을 화학적으로 고정하거나 금속을 전기 도금하여 처리할 수도 있습니다.
(2) 금속 전도성 섬유. 이 유형의 섬유는 금속의 전도성을 활용하여 만들어집니다. 주요 방법으로는 다이를 통해 금속 와이어를 반복적으로 드로잉하여 직경 4~16μm의 섬유를 만드는 다이렉트 와이어 드로잉(Direct Wire Drawing)이 있습니다.
(3) 카본블랙 전도성 섬유
카본블랙의 전도성을 이용하여 전도성 섬유를 만드는 것은 오래되고 일반적인 방법입니다. 이 방법은 다음 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다.
① 도핑법 : 카본블랙을 섬유형성물질과 혼합한 후 방사한다. 카본 블랙은 섬유에 연속상 구조를 형성하여 섬유에 전도성을 부여합니다. 이 방법은 일반적으로 스킨-코어 복합 방사 방법을 사용하는데, 이는 섬유의 원래 물리적 특성에 영향을 주지 않고 섬유를 전도성으로 만듭니다.
② 코팅방법 : 코팅방법은 일반섬유의 표면에 카본블랙을 코팅하는 방법이다. 코팅 방식은 접착제를 사용하여 카본블랙을 섬유 표면에 접착시킬 수도 있고, 섬유 표면을 직접적으로 빠르게 연화시켜 카본블랙과 접착시킬 수도 있습니다. 이 방법의 단점은 카본블랙이 떨어지기 쉽고, 촉감이 좋지 않으며, 카본블랙이 섬유 표면에 고르게 분포되기 쉽지 않다는 점이다.
③ 섬유 탄화 처리 : 폴리 아크릴로 니트릴 섬유, 셀룰로오스 섬유, 아스팔트 기반 섬유 등과 같은 일부 섬유는 탄화 처리 후 섬유의 주쇄가 주로 탄소 원자로 이루어져 섬유를 전도성으로 만듭니다. 가장 일반적으로 사용되는 방법은 아크릴로니트릴 섬유의 저온 탄화 처리입니다.
(4) 전도성 고분자 섬유 고분자 재료는 일반적으로 절연체로 간주되지만, 1970년대 폴리아세틸렌 전도성 재료의 성공적인 개발로 이러한 전통적인 개념이 깨졌습니다. 이후 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 등 고분자 전도성 소재가 속속 탄생하면서 고분자 소재의 전도성 특성에 대한 사람들의 연구가 점점 더 광범위해지고 있다. 전도성 고분자를 사용하여 전도성 섬유를 제조하는 방법에는 크게 두 가지가 있습니다. 현장 중합법 이 방법은 섬유 재료의 단량체를 현장 중합하여 전도성 섬유를 형성함으로써 전도성 고분자를 생성하는 방법입니다. 일반적인 전도성 고분자로는 폴리피롤(PPy)과 폴리아닐린(PANI)이 있습니다. 이 방법의 장점은 전도성 고분자를 섬유의 표면이나 내부에 균일하게 증착시킬 수 있다는 점이지만, 섬유의 기계적 특성을 확보하기 위해서는 중합 조건을 조절하는 것도 주의가 필요하다.
용액 방사 방법
이는 전도성 고분자를 적당한 용매에 용해시킨 후 방사기술을 통해 전도성 섬유를 제조하는 것이다. 용액 방사 방법에는 습식 방사, 건식 방사 등이 있으며, 최종적으로 섬유를 얻은 후 도핑이나 열처리를 통해 전도성을 향상시킨다. 이 방법의 장점은 섬유의 형태와 구조를 제어하기 쉽다는 점이다.
전도성 섬유 필라멘트의 생산 방법은 주로 다음 단계를 포함합니다
- 전도성 소재 추가: 기존 섬유 소재(예: 폴리에스테르, 나일론)에 전도성 섬유 또는 전도성 물질을 혼합합니다.
- 혼방공정 : 전도성 섬유와 일반섬유를 비율에 맞게 혼합하여 정전기 방지 특성을 지닌 실을 형성합니다.
- 공압출 공정: 2성분 방사 또는 코팅 기술을 통해 전도성 물질이 섬유 표면이나 내부에 고르게 분포됩니다.
- 방적 및 직조: 정전기 방지 원사는 직물로 추가 가공되어 정전기 방지 성능을 보장합니다.
- 후처리 : 전도성 코팅이 가능하며, 성형 및 염색을 통해 완성품의 내구성과 심미성을 높일 수 있습니다.
전도성 섬유 필라멘트의 주요 특징
정전기 방지:전도성 섬유나 정전기 방지제가 첨가된 원사는 정전기를 효과적으로 안내하거나 분산시킬 수 있으며 정전기 축적 및 방전을 방지할 수 있습니다.
연성:순수 금속 도체와 비교하여 전도성 섬유 스테이플 얀은 전통적인 섬유 섬유의 부드러움과 탄력성을 유지하므로 의류 및 직물 제품에 적합합니다.
내마모성:전도성 섬유는 강도와 내마모성이 뛰어나며, 특히 자주 구부리거나 마찰이 필요한 경우에도 전도성 특성을 유지할 수 있습니다.
전도성 섬유 필라멘트의 적용 분야
스마트 의류:스마트 의류의 센서, 발열체 또는 전도성 라인을 만드는 데 사용할 수 있습니다.
전자기 차폐:전자 기기 간의 전자파 간섭을 방지하기 위해 전자파 차폐 재료를 만드는 데 사용됩니다.
정적 제어:공장, 방폭 장소, 기타 정전기 방지가 필요한 장소에서 널리 사용됩니다.
의료 분야:웨어러블 심박수 모니터 등 건강 모니터링 장비에 사용할 수 있습니다.
