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WO2018008781A1 - 레이져에칭법을 이용한 고휘도 발광직물의 제조방법 - Google Patents

레이져에칭법을 이용한 고휘도 발광직물의 제조방법 Download PDF

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WO2018008781A1
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fabric
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손금숙
이현철
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    • G02B2006/12176—Etching

Definitions

  • the present invention is a method of manufacturing a high-brightness light-emitting fabric using the laser etching method is to etch the acrylic optical fiber that is exposed to the surface of the fabric in the fabric weaving acrylic optical fiber and normal fiber with a laser.
  • the optical fiber is capable of conducting light in the longitudinal direction, and its use range is expanding not only for optical communication but also for various decorative purposes.
  • the optical fiber is made into a textile product, and the optical fiber is arranged in a desired pattern or letter pattern on the product, and the light emitting device such as an LED and a module for driving the light emitting device are mounted inside the textile product. have.
  • the above-described conventional optical fiber fabric is applied to the basic function that the light is emitted through the opposite end by placing a light source at the end of the optical fiber using the total reflection conditions to apply the basic function that the optical fiber is configured on the product is limited to the optical fiber arrangement This will be.
  • the Republic of Korea Patent Registration No. 10-0903072 dissolves the cladding layer of the plastic-based optical fiber disposed in the pattern portion to facilitate the arrangement of the optical fiber and to easily form the desired pattern through the optical fiber using an etching solution. How to do it.
  • the cladding layer may be uniformly dissolved, but there is a concern that the etching solution may damage the environment and the health of the worker, and not only the cladding portion of the optical fiber emitted on the surface of the fabric but also the inside of the fabric or the back surface of the fabric. Since even the cladding portion of the optical fiber to be discharged can be dissolved, light can be emitted from an unnecessary portion, so there is a concern that an unnecessary amount of light may be lost.
  • the present invention provides a method of manufacturing a high-brightness light emitting fabric using a laser etching method capable of precisely controlling the etching depth of the optical fiber cladding while not only damaging the general fiber portion while performing uniform and precise etching of the optical fiber cladding. Shall be.
  • the cross-etching of the clad portion of the acrylic optical fiber which is exposed to the surface of the teaching fabric by treating the teaching fabric with a laser etching method is performed.
  • a method of manufacturing a high brightness light emitting fabric using the method is provided.
  • an optical fiber protrudes or protrudes to weave acrylic fiber and general fiber to form a constant pattern or character on the surface of the teaching material, and the other ends of the optical fiber are connected to a light source and a power supply, and the light irradiated from the light source is transmitted through the optical fiber.
  • the present invention relates to a method of manufacturing a high brightness light-emitting fabric that can be emitted at a high brightness to the surface of the fabric.
  • a portion of the clad portion of the acrylic optical fiber made of the cladding portion and the core portion is etched (etched) by laser treatment of the acrylic optical fiber ejected to the surface of the teaching fabric from the fabric in which the acrylic optical fiber and the normal fiber are woven.
  • the weaving process of weaving acrylic fiber and common fiber made of cladding part and core part to make a weaving fabric weaving the weaving fabric by arranging common fiber and acrylic fiber in a certain ratio for any or all of warp and weft yarns.
  • the light emitting pattern or the letter of the light emitting fabric of the present invention is determined by the arrangement of the acrylic light fibers emitted to the surface of the surface selected as the surface.
  • the type of fabric can be any structure such as plain weave, twill weave, jacquard weave, etc.
  • a jacquard fabric may be used to allow the optical fiber portion to be continuous to express the vividness of the pattern and characters and various patterns.
  • an acrylic optical fiber is composed of a core layer made of PMMA, an acrylic polymer, and a cladding part made of a fluorinated PMMA surrounding the core layer, so that light incident on the core part is totally reflected by the cladding part to transmit light.
  • the total reflection of the cladding part is prevented from the corresponding part so that the light is scattered from the inside of the core to the outside.
  • the light scattered and emitted outside the optical fiber can emit a pattern or character of higher luminance than that of the optical fiber having the existing cladding.
  • the light emitting efficiency can be maximized by the uniform etching characteristics by the laser.
  • the laser output is preferably 4 to 4.5 W and the wavelength is 9.6 to 10.7 ⁇ m.
  • the frequency is 50 to 60 Hz.
  • the laser output is less than 4 W, the etching effect is weak and the cladding is removed. It does not work well, if the laser output exceeds 4.5W, there is a problem that damage to the general fiber portion.
  • the cladding portion projected to the surface of the teaching material can be removed by the laser etching method, and the cladding portion of the fine pattern can be formed, so that a complicated pattern or character can be expressed at a higher resolution.
  • the cladding part of the acrylic optical fiber poured out to the surface of the above-mentioned teaching material removed by etching by the present invention is 5 to 100% of the thickness of the cladding part before removal.
  • the etch depth can be adjusted by adjusting the laser wavelength and irradiation time, but the wavelength is less than 9.6 ⁇ m etch is not easy to remove the cladding portion, if the wavelength exceeds 10.7 ⁇ m the cladding portion is too much etching to the core It may be etched to wealth.
  • the thickness of the cladding part removed by etching that is, the etching depth
  • various luminosity and various combinations of etching depths can express various tone optical fiber patterns.
  • the same light effect can be obtained.
  • controlling the number of irradiation times of the etched portion can be variously etched to express a variety of optical fiber patterns.
  • the present invention it is possible to precisely control the etching depth of the optical fiber cladding portion while performing uniform and precise etching of the optical fiber cladding portion without damaging the general fiber portion, and various tones of optical fiber by various combinations of etching depth and etching width.
  • the pattern can be expressed, and the light effect like a melange fabric can be obtained.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a cross section of an optical fiber portion of a high brightness light emitting fabric using the laser etching method of the present invention.
  • Example 3 is a comparative surface photograph of Example 1 and Comparative Example 1 of a high-luminance light-emitting fabric using a laser etching method.

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Abstract

본 발명은 아크릴계 광섬유와 일반섬유를 제직한 교직물에서 교직물표면으로 부출된 아크릴계 광섬유를 레이져로 에칭처리하는 것으로서, 일반섬유부분을 손상시키지 않으면서도 광섬유 클래드부의 균일하고 정밀한 에칭을 하면서 광섬유 클래드부분의 식각깊이를 정밀히 조절할 수 있으며, 식각깊이 및 식각폭의 다양한 조합에 의해 여러 가지 톤의 광섬유무늬를 발현할 수 있어 마치 멜란지직물과 같은 광효과를 얻을 수 있다.

Description

레이져에칭법을 이용한 고휘도 발광직물의 제조방법
본 발명은 레이져에칭법을 이용한 고휘도 발광직물의 제조방법으로서 아크릴계 광섬유와 일반섬유를 제직한 교직물에서 교직물표면으로 부출된 아크릴계 광섬유를 레이져로 에칭처리하는 것이다.
광섬유는 길이방향으로 빛의 전도가 가능하여 광통신뿐만이 아니라 여러가지 장식용으로도 그 사용범위가 확대되고 있다. 특히, 광섬유를 이용하여 직물제품으로 만들어 제품상에 목적하는 무늬 또는 문자의 패턴으로 광섬유를 배치시키고 그 직물 제품의 내측에 LED 등의 발광소자와 이 발광소자를 구동하기 위한 모듈을 장착하도록 구성하고 있다.
그러나, 상기한 종래 광섬유직물은 전반사조건을 이용하여 광섬유의 끝단에 광원을 두어 빛을 입사시켜서 반대편 끝단을 통하여 빛이 출사되는 기본적인 기능을 적용하고 있어 제품상에 광섬유를 구성하는 경우 광섬유 배치에 제한이 있게 된다.
이에 대한민국공개특허제10-2008-0040815호에서는 광섬유의 표면에 스크래치 또는 홈 가공을 함으로써 종래 광섬유의 기본 원리인 전반사 조건을 탈피하여 면발광 기능을 적용할 수 있도록 하였다. 그러나 이러한 스크래치 또는 홈가공은 목적하는 부위의 광섬유에 대한 균일한 가공이 어려워 광섬유로부터 발산되는 빛의 휘도 내지 조도를 균일하게 할 수 없으며, 직물에 예기치 못하는 손상을 가할 수 있는 문제점이 있었다.
또한, 대한민국등록특허제10-0903072호에서는 광섬유의 배치를 용이하게 하면서 광섬유를 통해 원하는 문양을 간단한 방법으로 용이하게 형성할 수 있도록 문양부분에 배치된 플라스틱계열 광섬유의 클래딩층을 에칭액을 이용하여 용해하는 방법을 제시하고 있다. 상기 선행기술에서는 클래딩층의 균일한 용해가 가능한 장점이 있을 수 있으나, 에칭액이 환경오염 및 작업자의 건강을 해칠 우려가 있으며, 직물표면에 부출되는 광섬유의 클래딩부분뿐만 아니라 직물내부 또는 직물이면부에 부출되는 광섬유의 클래딩부분까지도 용해시킬 수 있어 불필요한 부분에서의 광발산까지 이루어질 수 있으므로 불필요한 광량의 손실이 있을 수 있는 우려가 있었다.
그러므로 본 발명에서는 광섬유 클래드부의 균일하고 정밀한 에칭을 하면서도 일반섬유부분을 손상시키지 않을 뿐만 아니라 광섬유 클래드부분의 식각깊이를 정밀히 조절할 수 있는 레이져에칭법을 이용한 고휘도 발광직물의 제조방법을 제공하는 것을 기술적과제로 한다.
그러므로 본 발명에 의하면, 아크릴계 광섬유를 포함한 발광직물의 제조방법에 있어서,
클래드부와 코어부로 이루어진 아크릴계 광섬유와 일반섬유를 제직하여 교직물을 만든후, 상기 교직물을 레이져에칭방법으로 처리하여 교직물의 표면으로 부출된 상기 아크릴계 광섬유의 클래드부의 단면을 에칭하는 것을 특징으로 하는 레이져에칭법을 이용한 고휘도 발광직물의 제조방법이 제공된다.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 아크릴계 광섬유와 일반섬유를 제직하여 교직물의 표면으로 일정한 무늬나 문자를 형성하도록 광섬유가 돌출 내지는 부출되고 상기 광섬유의 타단부들이 광원 및 전원장치에 연결되어 광원으로부터 조사되는 빛이 광섬유를 통해 직물의 표면으로 고휘도로 방출될 수 있는 고휘도 발광직물의 제조방법에 관한 것이다.
특히 본 발명에서는 상기 아크릴계 광섬유와 일반섬유를 제직한 교직물에서 교직물표면으로 부출된 아크릴계 광섬유를 레이져로 에칭처리함으로써 클래드부와 코어부로 이루어진 아크릴계 광섬유의 클래드부의 일부단면을 에칭(식각)시키는 것이다.
우선, 클래드부와 코어부로 이루어진 아크릴계 광섬유와 일반섬유를 제직하여 교직물을 만드는 제직공정을 행하는데, 경사 및 위사 중 어느 하나 또는 모두에 대해 일반섬유와 아크릴계 광섬유를 일정한 비율로 배열하여 교직물을 제직한다. 이때 표면으로 선정한 면의 표면으로 부출되는 아크릴계광섬유의 배열에 의해 본 발명의 발광직물의 발광무늬 또는 문자가 결정되게 된다.
교직물의 종류는 평직, 능직, 쟈카드직등과 같이 어떠한 조직도 무방하다, 또한 전체적으로 광섬유를 이용한 교직물 또는 광섬유 자체로만 제직을 한 직물형태의 원단에 엠보가공이나 프레스 가공을 통해 형태를 내는 방법이 있을 수 있으며, 또한 무늬나 문자의 선명함과 다양한 무늬를 발현하기 위해서 부출되는 광섬유부분이 연속되도록 할 수 있는 쟈카드직물도 좋다.
상기 제직 후 상기 교직물을 레이져에칭방법으로 처리하여 교직물의 표면으로 부출된 상기 아크릴계 광섬유의 클래드부의 단면을 에칭(식각)시킨다. 이러한 레이져에칭방법에 의해 도 1에 도시된 바와 같이 교직물의 표면으로 부출된 상기 아크릴계 광섬유의 클래드부(10)의 일부단면을 에칭시켜 코어부(20)가 노출되도록 하게 된다. 일반적으로 아크릴계 광섬유는 아크릴계 폴리머인 PMMA로 이루어진 코어층과 상기 코어층을 둘러싸는 불소화PMMA로 이루어지는 클래드부로 이루어져 있어 코어부로 입사하는 광선이 클래드부에 의해 전반사되어 광송신을 하게 된다.
그러나 본 발명에서는 클래드부의 일부분을 에칭에 의해 제거함으로써 해당부분에서 클래드부의 전반사작용을 못하도록 하여 코어내부로부터 외부로 광선이 산란되도록 하게 된다. 이렇게 산란되어 광섬유외부로 발산되는 광선에 의해 기존의 클래드부를 가지는 광섬유에서의 휘도보다 높은 고휘도의 무늬 또는 문자를 발산할 수 있는 것이다. 또한, 레이져에 의한 균일한 식각 특성으로 발광효율이 극대화될 수 있다.
상기 아크릴계 광섬유부분을 레이져에칭방법으로 처리할 때 레이져 출력은 4~4.5W, 파장 9.6~10.7㎛ 주파수 50~60㎑인 것이 바람직한데, 레이져 출력이 4W 미만인 경우에는 식각효과가 약하여 클래드부의 제거가 잘 되지 않으며, 레이져 출력이 4.5W를 초과하는 경우에는 일반섬유부분의 손상이 발생하는 문제점이 있다.
이렇게 본 발명에서 레이져에칭방법에 의해 교직물의 표면으로 부출된 클래드부를 제거하는 한편, 미세한 무늬의 클래드 제거부를 형성할 수 있어 복잡한 무늬나 문자를 보다 높은 해상도로 표현할 수 있게 되는 것이다.
본 발명에 의해 에칭에 의해 제거되는 상기 교직물의 표면으로 부출된 아크릴계 광섬유의 클래드부는 제거전의 클래드부의 두께의 5~100%인 것이 바람직하다.
상기 식각깊이는 레이져 파장 및 조사시간을 조절함으로써 조절할 수 있는데, 파장 9.6㎛㎚미만에서는 식각효과가 약하여 클래드부의 제거가 잘 되지 않으며, 파장 10.7㎛를 초과하는 경우에는 클래드부의 식각이 너무 많이 행해져 코어부까지 식각이 될 우려가 있다.
이렇게 본 발명에서는 에칭에 의해 제거되는 클래드부의 두께, 즉 식각깊이를 조절함으로써 다양한 광도를 가지도록 할 수 있으며, 식각깊이의 다양한 조합에 의해 여러 가지 톤의 광섬유무늬를 발현할 수 있어 마치 멜란지직물과 같은 광효과를 얻을 수 있다. 또한, 식각부위의 폭도 조사횟수를 조절함으로써 다양하게 식각할 수 있어 다양한 무늬의 광섬유무늬를 발현할 수 있다.
그러므로 본 발명에 의하면, 일반섬유부분을 손상시키지 않으면서도 광섬유 클래드부의 균일하고 정밀한 에칭을 하면서 광섬유 클래드부분의 식각깊이를 정밀히 조절할 수 있으며, 식각깊이 및 식각폭의 다양한 조합에 의해 여러 가지 톤의 광섬유무늬를 발현할 수 있어 마치 멜란지직물과 같은 광효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 레이져에칭법을 이용한 고휘도 발광직물의 광섬유부분의 단면부를 나타낸 모식도이며,
도 2는 본 발명의 레이져에칭법을 이용한 고휘도 발광직물의 표면사진이며,
도 3은 레이져에칭법을 이용한 고휘도 발광직물의 실시예 1과 비교예 1의 비교표면사진이다.
다음의 실시예에서는 본 발명의 레이져에칭법을 이용한 고휘도 발광직물을 제조하는 비한정적인 예시를 하고 있다.
[실시예 1]
경사로 폴리에스테르섬유(50d/36fila)와 아크릴계 광섬유를 1:1의 비율로 배열하여 쟈카드직물을 제직한 후 상기 쟈카드직물의 표면부를 레이져 출력 4.5W, 파장 9.6~10.7㎛, 주파수 50㎑로 조사하여 직물표면에 부출된 아크릴계 광섬유의 클래드부분을 에칭시켜 제거하였다. 에칭처리된 부분은 도 3의 A부분으로서 폴리에스테르섬유부분의 손상이 없음을 확인할 수 있었다.
[비교예 1]
실시예 1과 동일하게 제직하여 쟈카드직물의 표면부를 레이져 출력 5W, 파장 12㎛, 주파수 50㎑로 조사하여 직물표면에 부출된 아크릴계 광섬유의 클래드부분을 에칭시켜 제거하였다. 에칭처리된 부분은 도 3의 B부분으로서 폴리에스테르섬유부분의 손상이 발생되었음을 확인할 수 있었다.
[부호의 설명]
10 : 클래드부 20: 코어부

Claims (3)

  1. 아크릴계 광섬유를 포함한 발광직물의 제조방법에 있어서,
    클래드부와 코어부로 이루어진 아크릴계 광섬유와 일반섬유를 제직하여 교직물을 만든후, 상기 교직물을 레이져에칭방법으로 처리하여 교직물의 표면으로 부출된 상기 아크릴계 광섬유의 클래드부의 단면을 에칭하는 것을 특징으로 하는 레이져에칭법을 이용한 고휘도 발광직물의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 아크릴계 광섬유부분을 레이져에칭방법으로 처리할 때 레이져 출력은 4~4.5W, 파장 9.6~10.7㎛ 주파수 50~60㎑인 것을 특징으로 하는 레이져에칭법을 이용한 고휘도 발광직물의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 아크릴계 광섬유부분을 레이져에칭방법으로 처리하여 에칭에 의해 제거되는 상기 아크릴계 광섬유의 클래드부는 제거전의 클래드부의 5~100%인 것을 특징으로 하는 레이져에칭법을 이용한 고휘도 발광직물의 제조방법.
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