KR101835821B1

KR101835821B1 - 다기능 의복용 원단 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR101835821B1
Application number: KR1020170092077A
Authority: KR
Inventors: 신희정; 권용희; 윤창용; 안세용
Original assignee: 코오롱인더스트리 주식회사
Priority date: 2017-07-20
Filing date: 2017-07-20
Publication date: 2018-03-07
Also published as: WO2019017620A3; WO2019017620A2

Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 다기능 의복용 원단은 다기능 의복의 내피로 이용 가능하도록 소정 면적을 가지는 직물 구조의 베이스층, 상기 베이스층 일면에 인쇄된 전도성 링크선 및, 상기 전도성 링크선을 덮도록 상기 베이스층 일면에 접착되는 필름층을 포함하여 구성될 수 있다.

Description

다기능 의복용 원단 및 이의 제조방법{Fabric for multifunctional clothing and manufacturing method thereof}

본 발명은 다기능 의복용 원단 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 전자기기들을 전기적으로 연결시키기 위한 다기능 의복용 원단 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

다기능 의복은 일상생활에 필요한 각종 디지털 장치들을 구비하는 차세대 의류로서, 신 섬유 기술과 디지털 기술이 융합된 의류 제품이다.

일반적으로 다기능 의복은 고기능성 섬유에 디지털 센서, 초소형 컴퓨터 칩 등이 들어 있어 의복 자체가 외부 자극을 감지하고 반응하는 미래형 의류로써, 웨어러블 컴퓨터, 디지털 군복, 헬스케어 의복, 스포츠 의류 및 발열소재, 센서, 스마트폰이 연동되는 의류 등이 포함된다.

이러한 다기능 의복의 발전과 더불어 스마트 섬유 분야가 유망한 미래 기술로 떠오르고 있다.

스마트 섬유 기술의 핵심인 전도성 섬유의 경우 전자기기들을 연결시켜 전원 공급 등의 통전역할을 하거나, 데이터와 같은 신호를 주고받는 역할 등을 수행하게 되는데, 높은 전기적 성능과 더불어 외부 자극에 대한 안정성을 동시에 확보해야 하는 것이 필수 요소이나 기존의 전도성 섬유는 이를 만족시키기가 어려웠다.

전도성 섬유 기술을 기반으로 직물 기반 회로 기술 또한 발전하고 있다.

기존의 전도성 섬유로는 금속 코팅이나 전도성 고분자를 코팅한 전도성 섬유가 있으나 이는 전기 전도도가 낮아 대전방지용도에 한정되어 있다.

또다른 기존의 전도성 섬유인 금속사로 제작한 전도성 섬유는 전기전도도는 우수하나 기계적 특성 구현이 어렵고, 신체 적합성 및 세탁성에 문제가 있다.

다기능 의복에 디지털 장치들을 구현하기 위해서는 전도도가 우수하고 내구성이 우수하며, 소자 제작에 적합한 표면 구조를 지니는 섬유의 개발이 필수적이다.

일반적으로 다기능 의복은 야외 환경에 노출되는 만큼 습기에 노출되거나 외부의 충격을 많이 받으며, 전선은 이러한 충격에 의해 쉽게 손상될 수 있다. 특히, 등산복이나 러닝웨어 등에 적용하는 경우, 아웃도어의 특성상 접히거나 마찰이 많은 경우 내부에 형성된 전선이 손상되거나, 의류의 경우 전선에 의해 착용감이 저하되는 문제가 있다. 따라서 다기능 의복에 형성된 전선이 끊어지는 것을 방지하고, 전선에 의해 착용감이 불편해지는 일이 없도록 하는 다기능 의복용 원단의 개발이 필요하다.

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 전선의 절연성과 내구성이 향상되고 전선에 의한 불편한 착용감이 없도록 하는 다기능 의복용 원단 및 이의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 다기능 의복용 원단은 다기능 의복의 내피로 이용 가능하도록 소정 면적을 가지는 직물 구조의 베이스층; 상기 베이스층 일면에 형성되는 전도성 링크선; 및 상기 전도성 링크선을 덮도록 상기 베이스층 일면에 접착되는 필름층;을 포함할 수 있다.

상기 베이스층은 절연성, 방수성 또는 신축성 재질로 구성될 수 있다.

상기 인쇄는, 스크린 프린팅, 스프레이 코팅, 닥터 블레이드 코팅, 그라비아 코팅 및 롤투롤(R2R) 인쇄 방법으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.

상기 전도성 링크선은 전도성 물질을 포함하여 구성되며, 상기 전도성 물질은 금속, 금속 나노와이어(nanowire), 금속 메쉬(mesh), 전도성 고분자, 탄소 나노 튜브(CNT) 및 그래핀(graphene)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.

상기 전도성 링크선은, 양단을 연결하는 중심부가 사인파 형태를 가지도록 상기 베이스층에 배치될 수 있다.

상기 전도성 링크선은 양단이 천공되어 구멍이 형성될 수 있다.

상기 전도성 링크선 양단에는, 전도성 고정부재가 관통 결합되고, 상기 다기능 의복은, 단자부와 일체로 형성되거나 착탈 가능하게 결합되는 전자장치를 구비하고, 상기 단자부는, 상기 전도성 고정부재에 의해 상기 베이스층 일면에 고정되고, 상기 전도성 링크선에 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 베이스층의 일면에는, 상기 전도성 링크선의 양단, 상기 단자부 및, 상기 고정부재를 덮도록 절연부재가 접착될 수 있다.

상기 베이스층의 일면에는 상기 필름층과 상기 전도성 링크선을 덮도록 상기 다기능 의복의 외피가 결합될 수 있다.

상기 베이스층의 타면에는, 상기 전도성 고정부재를 덮도록 보조 직물이 결합될 수 있다.

상기 필름층은, 실리콘 옥사이드, 실리콘 나이트릴, 알루미늄 옥사이드, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 불소 수지, 스티렌 수지, 폴리올레핀 수지, 열가소성 엘라스토머, 폴리옥시알킬렌 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리염화비닐 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리페닐렌설파이드 수지, 폴리아미드수지, 실리콘 에폭시 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 다기능 의복용 원단 제조방법은, 직물 구조의 베이스층을 준비하는 베이스층 준비 단계; 용매에 전도성 물질을 첨가하여 조성물을 준비하는 조성물 준비 단계; 상기 상기 조성물을 상기 베이스층 일면에 가하여 소정 길이를 가지는 전도성 링크선을 형성하는 전도성 링크선 형성 단계; 및 상기 전도성 링크선을 덮도록 상기 베이스층 일면에 필름층을 접착하는 필름층 접착 단계;를 포함할 수 있다.

상기 전도성 물질은 금속, 금속 나노와이어, 금속 메쉬, 전도성 고분자, 탄소 나노 튜브 및 그래핀으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.

상기 전도성 링크선 형성 단계는, 스크린 프린팅, 스프레이 코팅, 닥터 블레이드 코팅, 그라비아 코팅 및 롤투롤(R2R)인쇄 방법으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 이용할 수 있다.

상기 전도성 링크선 양단을 천공하여 구멍을 형성하는 천공 단계; 상기 전도성 링크선 양단에 다기능 의복에 구비되는 전자장치와의 전기적 연결을 위한 단자부를 배치하는 단자부 배치 단계; 및 상기 단자부가 고정되도록 전도성 고정부재를 상기 전도성 링크선 양단에 관통 결합하는 고정부재 결합 단계;를 더 포함할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 다기능 의복용 원단 및 이의 제조방법에 의하면, 내피로 이용되는 직물 구조의 베이스층 표면에 전도성 링크선이 형성되고 이를 덮도록 필름층이 접착됨으로써, 전도성 링크선의 절연성과 내구성이 향상되고 전도성 링크선에 의한 불편한 착용감이 없는 효과가 있다.

도1은 본 발명의 실시 예에 따른 다기능 의복용 원단의 평면도이다.
도2는 본 발명의 실시 예에 따른 다기능 의복용 원단의 플렉서블 특성을 보여주는 도면이다.
도3은 본 발명의 실시 예에 따른 다기능 의복용 원단에 단자부 및 전자장치가 결합된 것을 보여주는 도면이다.
도4는 본 발명의 실시 예에 따른 다기능 의복용 원단에 절연부재가 접착되는 것을 보여주는 도면이다.
도5는 본 발명의 실시 예에 따른 전도성 링크선이 형성되지 않은 다기능 의복용 원단의 후면을 보여주는 도면이다.
도6은 본 발명의 실시 예에 따른 다기능 의복용 원단 제조방법의 순서도이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시 예에 한정되는 것이 아니다. 그리고 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도1 및 도2를 참고하면, 본 발명의 실시 예에 따른 다기능 의복용 원단(100)은, 다양한 기능의 전자장치를 구비하는 다기능 의복의 내피로 이용되어, 사용자 신체 정보 알림, 휴대전화 메시지 알림 등의 기능을 수행하는 전자장치 사이의 신호 전달 및 전원 공급이 가능하도록 하는 것으로서, 베이스층(110), 전도성 링크선(120) 및 필름층(130) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 다기능 의복용 원단(100)은, 직물 구조의 베이스층(110)이 다기능 의복의 내피로 이용 가능하도록 소정 면적을 가지고, 전도성 링크선(120)이 베이스층(110) 일면에 인쇄되고, 필름층(130)이 전도성 링크선(120)을 덮도록 베이스층(110) 일면에 접착되어 구성될 수 있다.

이에 따라 본 발명의 실시 예에 따른 다기능 의복용 원단(100)은, 전도성 링크선(120)을 통해 다기능 의복의 전자장치 사이의 신호 전달 및 전원 공급이 가능하고, 전도성 링크선(120)이 필름층(130)에 의해 덮임으로써 방수 기능을 구비하여 세탁이 가능하고, 전도성 링크선(120)이 베이스층(110)에 밀착 접착됨으로써 다기능 의복이 두꺼워지는 것을 방지할 수 있다.

이하 본 발명의 실시 예에 따른 다기능 의복용 원단(100)의 구성에 대해 상세 설명한다.

베이스층(110)은 절연성, 방수성 또는 신축성 재질로 구성됨과 동시에, 열접착이 가능하고, 바느질 가능하며, 부드럽고 얇은 재질로 구성될 수 있다. 이를 위해 베이스층(110)은 고어텍스(Gore-tex) 재질로 구성되는 것이 바람직하다. 베이스층(110)은 다기능 의복의 내피로 이용 가능하며 이를 위해 소정 면적을 가지도록 형성된다. 베이스층(110)의 일면에는 전도성 링크선(120) 및 필름(130)이 접착되고, 베이스층(110)의 타면은 다기능 의복을 착용한 사용자의 몸과 접촉된다.

전도성 링크선(120)은 다기능 의복의 전자장치와 전기적으로 연결되는 것으로서, 소정 길이를 가지도록 베이스층(110) 일면에 인쇄될 수 있다. 여기서, 전도성 링크선(120)의 인쇄는 스크린 프린팅, 스프레이 코팅, 닥터 블레이드 코팅, 그라비아 코팅 및 롤투롤(R2R) 인쇄 방법으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 방법으로 이루어질 수 있다.

전도성 링크선(120)은 전도성 물질을 포함하여 구성될 수 있다. 예컨대, 전도성 물질은 금속, 금속 나노와이어(nanowire), 금속 메쉬(mesh), 전도성 고분자, 탄소 나노 튜브(CNT) 및 그래핀(graphene) 등을 포함할 수 있다.

여기서, 금속은 알루미늄(Al), 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs), 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 바나듐(V), 니오븀(Nb), 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 망간(Mn), 테크네튬(Tc), 레늄(Re), 철(Fe), 루테늄(Ru), 오스뮴(Os), 코발트(Co), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 카드뮴(Cd), 수은(Hg), 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In), 탈륨(Tl), 규소(Si), 게르마늄(Ge), 주석(Sn), 납(Pb), 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb), 비스무트(Bi) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.

전도성 링크선(120)은 전도성이 뛰어난 은(Ag) 금속을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 은(Ag) 금속은 전성 및 연성이 커서 나노 입자로의 가공이 용이하고 금속 중에서도 전기 전도성이 제일 높다. 따라서, 은(Ag) 금속으로 전도성 링크선을 형성하는 경우 전기 전도성이 높아 전자장치 간의 신호 전달이 용이해 진다.

전도성 링크선(120)은, 베이스층(110)의 변형에 따라 파손되는 것을 방지하기 위해, 특정 형상으로 베이스층(110)의 일면에 형성될 수 있다. 여기서, 특정 형상은 마루와 골이 반복 형성되는 사인파 형상일 수 있다. 이는 베이스층(110)에 신축 또는 접히는 등의 변형이 일어나는 경우, 전도성 링크선(120)이 신축 가능하도록 하고, 변형에 의한 전도성 링크선(120)의 파손을 방지한다.

전도성 링크선(120)은 다기능 의복에 구비되는 전자 장치의 복수의 단자와 연결되기 위해 복수개 구비될 수 있다. 전도성 링크선(120)은 서로 겹치지 않도록 배치되며, 전도성 링크선(120) 각각의 양단은 전자 장치의 단자 배치 구조에 따라 적절히 배치될 수 있다.

필름층(130)은 전도성 링크선(120)을 덮도록 베이스층(110) 일면에 접착될 수 있다. 필름층(130)은 세탁이나 마모 등의 외부 환경 요인으로부터 전도성 링크선(120)이 손상되는 것을 최소화함과 동시에 전도성 링크선(120)을 외부와 절연하고, 전도성 링크선(120)이 갖는 착용성과 유연성을 그대로 유지시키면서 기계적 강도를 더욱 강화시킬 수 있다.

필름층(130)은 열가소성수지 재질을 포함하여 구성될 수 있다. 필름층(130)은 실리콘 옥사이드, 실리콘 나이트릴, 알루미늄 옥사이드, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 불소 수지, 스티렌 수지, 폴리올레핀 수지, 열가소성 엘라스토머, 폴리옥시알킬렌 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리염화비닐 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리페닐렌설파이드 수지, 폴리아미드수지, 실리콘 에폭시 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.

이에 따라 필름층(130)은 베이스층(110) 일면에 열 접착될 수 있다. 필름층(130)은 전도성 링크선(120)의 길이 및 개수에 따라 면적이 적절히 결정될 수 있다.

도3을 참고하면, 전도성 링크선(120) 양단은 천공되어 구멍이 형성될 수 있다. 이러한 전도성 링크선(120) 양단에는 전도성 고정부재(rv)가 관통 결합될 수 있다. 전도성 고정부재(rv)는 별도의 단자부(200) 또는 전자장치(300)를 다기능 의복용 원단(100)에 고정시킴과 동시에 전도성 링크선(120)에 전기적으로 연결시킬 수 있다. 여기서, 다기능 의복은, 별도의 단자부(200)와, 단자부와 일체로 형성되거나 단자부에 착탈 가능하게 결합되는 전자장치(300)를 구비할 수 있다. 전자장치(300)는 사용자 명령을 입력받는 입력 장치, 사용자에게 정보를 제공하는 출력 장치 또는 사용자 휴대폰과 입출력 장치를 연동시키는 연동 장치 등을 포함할 수 있다.

전도성 고정부재(rv)는 일종의 리벳일 수 있다. 전도성 고정부재(rv)는 베이스층(110), 전도성 링크선(120), 필름층(130), 별도의 단자부(200) 및/또는 전자장치(300)의 단자부를 관통하여 결합될 수 있다. 이에 따라 별도의 단자부(200) 및/또는 전자장치(300)는 전도성 고정부재(rv)에 의해 베이스층(110) 일면에 고정되고, 전도성 링크선(120)에 전기적으로 연결될 수 있다.

도4를 참고하면, 베이스층(110)의 일면에 절연부재(140)가 접착되는 것을 확인 가능하다. 도4의(a)는 별도의 단자부(200)를 덮도록 베이스층(110)의 일면에 접착되는 절연부재(140)를 보여주고, 도4의(b)는 전자장치(300)의 단자부를 덮도록 베이스층(110)의 일면에 접착되는 절연부재(140)를 보여준다.

즉 베이스층(110)의 일면에는, 전도성 링크선(120)의 양단, 전도성 고정부재(rv), 별도의 단자부(200) 및/또는 전자장치(300)의 단자부를 덮도록 절연부재(140)가 접착될 수 있다. 이러한 절연부재(140)는 별도의 단자부(200) 및/또는 전자장치(300)의 단자부를 외부와 절연시킬 뿐만 아니라, 별도의 단자부(200) 및/또는 전자장치(300)의 단자부를 베이스층(110)에 단단히 고정시키는 역할을 수행한다.

또한, 베이스층(110)의 일면에는 필름층(130)과 전도성 링크선(120)을 덮도록 다기능 의복의 외피가 결합될 수 있다. 여기서, 전도성 링크선(120) 및 필름(130)은 다기능 의복의 외피에 의해 외부에 노출되지 않는다.

도5를 참고하면, 다기능 의복용 원단의 후면을 확인 가능하다. 도5의(a)는 베이스층(110) 타면의 전도성 고정부재(rv) 위치를 보여주고, 도5의(b)와 (c)는 베이스층(110) 타면에 보조 직물(150)이 결합되는 것을 보여준다. 즉 베이스층(110)의 타면에는 베이스층(110)의 구멍과 전도성 고정부재(rv)를 덮도록 보조 직물(150)이 결합될 수 있다. 여기서, 보조 직물(150)은 베이스층(110)과 동일한 재질인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이하, 도6을 참고하여 본 발명의 실시 예에 따른 다기능 의복용 원단 제조 방법에 대해 설명한다.

다기능 의복용 원단 제조 방법은, 베이스층 준비 단계(S610), 조성물 준비 단계(S620), 전도성 링크선 형성 단계(S630), 필름층 접착 단계(S640) 등을 포함할 수 있다.

먼저 베이스층 준비 단계(S610)에서, 직물 구조의 베이스층(110)을 준비한다. 여기서, 베이스층(110)은 다기능 의복의 내피로 이용 가능하도록 소정 면적을 가진다.

조성물 준비 단계(S620)에서, 용메에 전도성 물질을 첨가하여 조성물을 준비한다. 여기서, 전도성 물질은 상기한 바 있으므로, 이에 대한 설명은 생략한다. 다만, 전도성물질은 전구체 형태일 수도 있다. 예를 들어, 전도성 물질로 은(Ag)을 사용하는 경우, 전도성 물질은 이의 전구체 형태인 질산은(AgNO₃)도 포함할 수 있다.

용매는 물, 테트라히드로퓨란(THF), 알코올(alcohol)계 용매, 에테르(ether)계 용매, 설파이드(sulfide)계 용매, 톨루엔(toluene)계 용매, 크실렌(xylene 계)계 용매, 벤젠(benzene)계 용매, 알칸(alkane)계 용매, 옥세인(oxane)계 용매, 아민(amine)계 용매, 폴리올(polyol)계 용매 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.

조성물은 점도가 1,000 내지 100,000 cp일 수 있으며, 구제척으로 5,000 내지 7,000 cp 일 수 있고, 조성물에 포함되는 전도성 물질의 종류 및 용매의 종류와 최종적으로 제조하고자 하는 전도성 링크선(120)의 특성 등을 고려하여 조절될 수 있다.

점도가 1000 cp 이하로 점도가 매우 낮거나, 점도가 100,000 cp 이상으로 높으면 스크린프린팅을 통한 패턴 형성이 어렵다. 즉 패턴이 퍼지거나, 균일하게 코팅되지 않는 문제가 발생할 수 있다. 점도 범위 이내의 조성물은 베이스층(110) 표면의 패턴 형성에 유리하다.

조성물에 포함된 전도성 물질의 함량은 전체 조성물을 기준으로 30 내지 75 중량%, 바람직하게 60 내지 70 중량%일 수 있다.

전도성 물질의 함량이 30 중량% 미만으로 너무 낮으면, 전도성이 낮고, 75 중량%를 초과하는 고함량 잉크는 매우 고가이며, 전도성 물질의 함량이 높다고 해서 무조건 저항치가 낮아지는 것이 아니라 오히려 바인더의 양이 감소하므로, 전도성 물질의 입자가 충분히 웨팅(wetting)되지 않고 인쇄성이 낮아질 수 있다.

조성물은 선택적으로, 도전재, 부식방지제, 불소계 유동성 조절제, 및 바인더가 더 포함될 수 있고, 상술한 성분들 외에 선택적으로 당업계에서 통상적으로 사용되는 계면활성제, 분산제, 습윤제(wetting agent), 칙소제(thixotropic agent), 레벨링(levelling)제, 부식 방지제, 또는 소포제 등의 기타 첨가제가 더 포함될 수 있다.

도전재로는 탄소계 물질을 사용할 수 있다. 구체적으로 카본블랙(carbon black), 아세틸렌 블랙(acetylene black), 케첸블랙(ketjen black), 슈퍼-P카본 및 이들의 혼합물에서 선택되는 어느 하나의 것을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 도전재는 조성물 전체 중량에 대하여 20 내지 80 중량%로 포함될 수 있고, 80 중량% 초과하여 첨가되면 전도성 물질의 함유량이 낮아져 저항이 높아지고, 도전재의 함량이 많아 경화 후 소재가 딱딱해 쉽게 깨질 수 있다.

일반적으로 사용되는 종래의 부식방지제로는 구체적으로, 벤조트리아졸(benzotriazole), 부틸 벤질 트리아졸, 2-아미노피리미딘, 5,6-디메틸벤즈이미다졸, 2-아미노-5-머캅토-1,3,4-티아디아졸, 2-머캅토피리미딘, 2-머캅토벤즈옥사졸, 2-머캅토벤조티아졸 또는 2-머캅토벤즈이미다졸, 알킬 디티오티아디아졸, 4-메틸프탈산, 페닐-머캅토-테트라졸, 테트라클로로프탈산 등이 사용될 수 있다.

불소계 유동성 조절제는 베이스층과의 표면 에너지 조절을 통해 안정적인 전도성 링크선의 형성이 가능하도록 하며, 전도성 링크선의 두께 및 면 저항 균일도를 개선시키는 역할을 한다.

구체적으로 불소계 유동성 조절제는 퍼플루오로알킬 카르복실레이트(perfluoroalkyl carboxylate)일 수 있다. 보다 구체적으로 NEOS사의 FTERGENT 시리즈 등이 사용될 수 있다. 불소계 유동성 조절제는 전도성 물질 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 불소계 유동성 조절제의 함량이 0.1 중량부 미만인 경우 조성물의 표면에너지를 충분히 제어하지 못해 일부 기재에서 코팅성이 현저하게 저하될 우려가 있다. 또, 불소계 유동성 조절제의 함량이 5 중량부를 초과하면 전도성 링크선의 두께 제어가 어려워 필름의 면 저항 균일도가 저하될 우려가 있다.

바인더는 베이스층(110)과 조성물의 접착력을 증가시켜 전도성 링크선(120)의 박리 및 면 저항이 증가를 방지하는 역할을 한다.

이와 같은 바인더로는 폴리아크릴산 또는 폴리아크릴산 에스테르와 같은 아크릴계 수지; 에틸 셀룰로스와 같은 셀룰로스계 수지; 지방족 또는 공중합 폴리에스테르계 수지; 폴리비닐부티랄, 폴리비닐아세테이트와 같은 비닐계 수지; 폴리우레탄 수지; 폴리에테르; 우레아 수지; 알키드 수지; 실리콘 수지; 불소수지; 폴리에틸렌과 같은 올레핀계 수지; 석유 및 로진계 수지 등과 같은 열가소성 수지; 에폭시계 수지, 페놀계 수지, 멜라민계 수지 등과 같은 열경화성 수지; 그리고 에틸렌-프로필렌계 고무, 스티렌-부타디엔계 고무 등을 들 수 있으며, 이중에서도 바인더 성능이 우수한 폴리우레탄 수지가 보다 바람직할 수 있다.

바인더는 전도성 물질 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5 중량부로 포함될 수 있다. 바인더의 함량이 0.1 중량부 미만인 경우 베이스층(110)과 조성물의 접착력이 충분하지 못하여 전도성층의 박리 및 면 저항이 증가할 우려가 있고, 5 중량부를 초과할 경우에는 투과도 및 헤이즈가 증가할 우려가 있다.

전도성 물질이 용매 내에서 잘 분산되려면, 전도성 물질이 계면활성제 또는 분산제에 의하여 용매에 분산이 가능한 특성을 가지는 것이 바람직하다.

또한, 전도성 물질을 용매에 분산시키기 위하여 첨가할 수 있는 계면활성제 또는 분산제의 종류 및 그 함량은 종래에 알려진 일반적인 방법을 적용할 수 있으며, 일 예로 계면활성제는 소듐 라우릴 설페이트(sodium lauryl sulfate)와 같은 음이온 계면활성제, 노닐페녹시폴리에톡시에탄올(nonyl phenoxy- polyethoxyethanol), 듀폰사(Dupont)제품의 에프에스엔(FSN)과 같은 비이온성 계면활성제, 그리고 라우릴벤질암모늄 클로라이드 등과 같은 양이온성 계면활성제나 라우릴 베타인(betaine), 코코 베타인과 같은 양쪽성 계면활성제, 스팬(SPAN) 계열의 친유성 비이온 계면활성제 또는 에이티오(ATO)와 같은 친유성 음이온 계면활성제를 사용할 수 있고, 상기 분산제는 플루로닉(Pluronic) P123 또는 F127 등과 같은 블록-코-폴리머(block-co-polyemr) 등의 분산제를 사용할 수 있다.

또한, 분산제는 일 예로 카르복실기, 수산기 및 산에스테르 등의 친화성이 있는 극성기를 갖는 화합물이나 고분자 화합물, 예를 들면 인산 에스테르류 등의 산 함유 화합물, 산기를 포함하는 공중합물, 수산기 함유 폴리카르복실산에스테르, 폴리실록산, 장쇄 폴리아미노아마이드와 산에스테르의 염 등일 수 있다.

계면활성제, 분산제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 함량은 전도성 물질이 분산된 조성물의 전체 중량에 대하여 0.01 중량% 내지 25 중량% 또는 0.1 중량% 내지 20 중량%일 수 있다. 계면활성제 또는 분산제의 함량이 상기 범위 내인 경우 금속 입자의 뭉침 현상을 억제하고 개개 입자의 분산성을 크게 향상시킬 수 있다는 점에서 바람직하다.

습윤제 또는 습윤분산제로는 폴리에틸렌글리콜, 에어프로덕트사(Air Product) 제품의 써피놀 시리즈, 데구사(Deguessa)의 테고 웨트 시리즈와 같은 화합물이 사용될 수 있다.

칙소제 또는 레벨링제로는 비와이케이(BYK)사의 비와이케이(BYK) 시리즈, 데구사(Degussa)의 글라이드 시리즈, 에프카(EFKA)사의 에프카(EFKA) 3000 시리즈나 코그니스(Cognis)사의 디에스엑스(DSX) 시리즈 등이 사용될 수 있다.

이후 전도성 링크선 형성(S630) 단계에서, 조성물을 이용하여 전도성 링크선(120)을 소정 길이를 가지도록 베이스층(110) 일면에 형성한다. 여기서, 전도성 링크선(120)을 형성하는 방법은, 스크린 프린팅, 스프레이 코팅, 닥터 블레이드 코팅, 그라비아 코팅 및 롤투롤(R2R)인쇄 방법으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 이용한다.

상기한 방법 중 스크린 프린팅은 100 내지 200 mesh를 갖는 제판을 사용하여 전도성 잉크를 매우 두껍게 코팅하면, 베이스층(110) 표면에 패턴이 형성된다. 조성물의 건조 온도는 100 내지 150 ℃이며, 주로 120 ℃ 기준으로 5 내지 10 분간 열처리 하여 제조될 수 있다. 열처리 온도가 너무 높으면 원단이 손상되고, 열처리 온도가 너무 낮으면, 원하는 만큼 전도성이 구현되지 않는다.

상기와 같은 방법으로 제조된 전도성 링크선(120)은 구부림에도 막이 깨지거나 저항이 높아지는 현상을 억제할 수 있다

마지막으로 필름층 접착 단계(S640)에서, 전도성 링크선(120)을 덮도록 베이스층(110) 일면에 필름층(130)을 접착한다. 필름층(130)은 전도성 링크선(120) 위에 100 내지 150 ℃에서 5 내지 10분간 열처리하여 접착될 수 있다. 필름층(130)은 두께가 10 내지 30 미크론인 것이 바람직하다. 필름층(130)의 두께가 30 미크론이 넘어가면 건조가 되지 않고, 10 미크론 미만일 경우 절연이 되지않는다.

예컨대, 필름층(130)을 접착하는 방법은, 전도성 링크선 형상 단계(S630) 이후 전도성 링크선(120)을 덮도록 베이스층(110) 일면에 필름층(130)이 배치된다. 필름층(130)은 다림질 등을 통해 열이 가해짐으로써 베이스층(110) 일면에 접착된다. 필름층(130)은 열이 가해지면 베이스층(110) 일면에 반영구적으로 접착될 수 있으며, 강한 밀착성으로 인해 전도성 링크선(120)이 공기와 직접 접촉되는 것을 막을 수 있다.

한편, 다기능 의복용 원단 제조 방법은 천공 단계, 단자부 배치 단계 및, 고정부재 결합 단계를 더 포함할 수 있다.

천공 단계에서, 전도성 링크선(120) 양단을 천공하여 구멍을 형성한다. 구멍 형성은 별도의 천공 도구를 이용한다.

단자부 배치 단계에서, 단자부(200)의 구멍이 전도성 링크선(120) 양단의 구멍과 일치하도록 배치한다. 여기서, 단자부(200)에는 다기능 의복에 구비되는 전자장치가 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 또한 단자부(200)는 전자장치(300)와 일체로 형성된 것일 수도 있다.

이후 고정부재 결합 단계에서, 단자부(200)가 고정되도록 전도성 고정부재(rv)를 전도성 링크선(120) 양단에 관통 결합한다. 이렇게 제조된 다기능 의복용 원단에는 두 개의 전자장치가 결합될 수 있으며, 두 개의 전자장치는 전도성 링크선(120)을 통해 서로 전기적으로 연결되어 신호 전달 및 전원 공급 등이 가능하다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100: 다기능 의복용 원단
110: 베이스층
120: 전도성 링크선
130: 필름층
140: 절연부재
150: 보조 직물
rv: 전도성 고정부재

Claims

다기능 의복의 내피로 이용 가능하도록 소정 면적을 가지는 직물 구조의 베이스층;
상기 베이스층 일면에 인쇄된 전도성 링크선; 및
상기 전도성 링크선을 덮도록 상기 베이스층 일면에 접착되는 필름층;
을 포함하고,
상기 전도성 링크선은 양단이 천공되어 구멍이 형성되고, 상기 전도성 링크선 양단에는 전도성 고정부재가 관통 결합되고,
상기 베이스층 일면에는 상기 전도성 고정부재에 의해 단자부가 고정되고, 상기 단자부는 상기 전도성 링크선에 전기적으로 연결되는 것인 다기능 의복용 원단.
제1항에 있어서,
상기 베이스층은 절연성, 방수성 또는 신축성 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 다기능 의복용 원단.
제1항에 있어서,
상기 인쇄는,
스크린 프린팅, 스프레이 코팅, 닥터 블레이드 코팅, 그라비아 코팅 및 롤투롤(R2R) 인쇄 방법으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 다기능 의복용 원단.
제1항에 있어서,
상기 전도성 링크선은 전도성 물질을 포함하여 구성되며,
상기 전도성 물질은 금속, 금속 나노와이어(nanowire), 금속 메쉬(mesh), 전도성 고분자, 탄소 나노 튜브(CNT) 및 그래핀(graphene)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 다기능 의복용 원단.
제1항에 있어서,
상기 전도성 링크선은, 양단을 연결하는 중심부가 사인파 형태를 가지도록 상기 베이스층에 배치되는 것을 특징으로 하는 다기능 의복용 원단.
삭제
제1항에 있어서,
상기 다기능 의복은, 상기 단자부와 일체로 형성되거나 착탈 가능하게 결합되는 전자장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 다기능 의복용 원단
제7항에 있어서,
상기 베이스층의 일면에는, 상기 전도성 링크선의 양단, 상기 단자부 및, 상기 고정부재를 덮도록 절연부재가 접착되는 것을 특징으로 하는 다기능 의복용 원단.
제1항에 있어서,
상기 베이스층의 일면에는 상기 필름층과 상기 전도성 링크선을 덮도록 상기 다기능 의복의 외피가 결합되는 것을 특징으로 하는 다기능 의복용 원단.
제8항에 있어서,
상기 베이스층의 타면에는, 상기 전도성 고정부재를 덮도록 보조 직물이 결합되는 것을 특징으로 하는 다기능 의복용 원단.
제1항에 있어서,
상기 필름층은, 실리콘 옥사이드, 실리콘 나이트릴, 알루미늄 옥사이드, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 불소 수지, 스티렌 수지, 폴리올레핀 수지, 열가소성 엘라스토머, 폴리옥시알킬렌 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리염화비닐 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리페닐렌설파이드 수지, 폴리아미드수지, 실리콘 에폭시 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 다기능 의복용 원단.
직물 구조의 베이스층을 준비하는 베이스층 준비 단계;
전도성 물질을 함유한 조성물을 준비하는 조성물 준비 단계;
상기 조성물을 상기 베이스층 일면에 가하여 소정 길이를 가지는 전도성 링크선을 형성하는 전도성 링크선 형성 단계;
상기 전도성 링크선을 덮도록 상기 베이스층 일면에 필름층을 접착하는 필름층 접착 단계;
상기 전도성 링크선 양단을 천공하여 구멍을 형성하는 천공 단계;
상기 전도성 링크선 양단에 다기능 의복에 구비되는 전자장치와의 전기적 연결을 위한 단자부를 배치하는 단자부 배치 단계; 및
상기 단자부가 고정되도록 전도성 고정부재를 상기 전도성 링크선 양단에 관통 결합하는 고정부재 결합 단계;
를 포함하는 다기능 의복용 원단 제조 방법.
제12항에 있어서,
상기 전도성 물질은 금속, 금속 나노와이어, 금속 메쉬, 전도성 고분자, 탄소 나노 튜브 및 그래핀으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 다기능 의복용 원단 제조 방법.
제12항에 있어서,
상기 전도성 링크선 형성 단계는,
스크린 프린팅, 스프레이 코팅, 닥터 블레이드 코팅, 그라비아 코팅 및 롤투롤(R2R)인쇄 방법으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 다기능 의복용 원단 제조 방법.
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