KR20210086728A - 탄소함유 수성잉크로 인쇄한 전자파차단 매트리스용 직물지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도전체인 탄소가 첨가혼합한 수성잉크로 전기매트 등에 사용되는직물지의 표면에 인쇄하여 전기매트 사용 시 발생되는 유해한 전자파를 차단하고 직물지에 인쇄한 인쇄잉크 등이 표면마찰에 의해 묻어나지 않도록 마찰결계수를 향상시킨 직물지에 관한 것으로 물 100중량부를 기준으로 탄소 20∼50 중량부, 바인더 40∼70 중량부, 가교제 18∼8 중량부, 유화증점제 8∼10중량부를 혼합한 인쇄잉크로 직물지에 인쇄한 후 열처리쳄버에서 열처리온도 110∼180℃로 30 내지 150초동안 열처리하여 인쇄잉크를 완전건조시키고 인쇄면을 우레탄코팅하는 탄소함유 수성잉크로 인쇄한 전자파차단 매트리스용 직물지에 관한 것이다.

Description

탄소함유 수성잉크로 인쇄한 전자파차단 매트리스용 직물지{Fabric for mattress}

본 발명은 탄소함유 수성잉크로 인쇄한 전자파차단 매트리스용 직물지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 전기매트 등에 사용되는 직물지의 표면에 도전체인 탄소를 혼합한 수성잉크로 인쇄하고 우레탄코팅하여 전기매트 사용 시 발생되는 유해한 전자파를 차단하고 마찰결계수를 향상시켜 직물지에 인쇄한 인쇄잉크의 탄소가 묻어나지 않도록 하는 전기매트에 사용하는 직물지에 관한 것이다.

일반적으로 전기매트라 함은 차가운 바닥을 따뜻하게 하여 숙면을 취할 수 있도록 하기 위하여 전기요 또는 의자나 기타 바닥 등의 매트 내부에 열을 발생하는 전열선을 설치하여 사용자의 선택적인 전원공급에 의해 보온기능을 행하도록 한침구류의 일종으로 가정에서 이용되는 가정용 전원을 사용하여 작동하기 때문에 작동시키기 쉽고, 전기의 공급에 의하여 쉽게 발열하며, 온도의 상승이 빠르고, 매트의 온도 조절이 공급되는 전원을 조절함으로써 용이하게 이루어지기 때문에 최근 전기매트의 사용이 증가되고 있다.

근래에는 이러한 전기매트 내에 부가적인 구성형태로서, 옥 또는 황토, 탄소등 인체에 유익한 원적외선 방출물질을 혼합사용하여, 보온기능과 함께 인체에 유익한 건강보조기능을 병행되도록 한 전기매트가 널리 이용되고 있는 실정이다.

종래에는 상기와 같은 전기 발열매트에 관하여 다수개의 기술(예를들면, 특허등록제938630호, 20100118 등록)이 제안되고 있다.

특히 종래의 특허등록 제938630호는 전원의 공급에 의하여 열을 발생시키는발열매트의 온도제어를 위하여 발열선에 흐르는 전류를 측정하여 발열매트의 온도를 제어할 수 있도록 설계되었다.

이와 같은 전기매트는 외부 전기에너지원이 매트에 인가되면서 저항의 증가에 따라서 온도가 상승되는 원리에 의해 발열기능을 행하는 것으로, 이는 일반적인 전자제품과 같이 인체에 매우 유해한 전기적 파장, 즉, 전계(電界)와 자계(磁界)의 성파인 전자파를 발생시키게 된다.

이와 같은 전자파는 오랜 시간 동안 지속적인 경우 인체에 흡수, 축적될 경우, 그 축척된 전자파는 두통, 시력 저하, 백혈병, 뇌종양, 인체에 누적된 뇌파의 란, 순환계 이상, 남자 생식기능의 파괴 등 폐해 요인으로 각종 질병을 유발하게 된다.

근래에는 발열매트의 사용 시에서 전자파의 폐해를 예방하기 위한 것으로, 상기 전기매트 내부에 전자파 차단수단을 구비되도록 한 제품들이 널리 개발, 이용되고 있는데 전기매트의 전자파 차단수단은 전기매트의 발열수단인 전열판 상부면에 알루미늄판, 동판, 숯판, 황토판 등을 적층시켜 전자파를 차단하도록 구성되어 있었다.

그러나 전기매트 사용 시 전자파를 차단하기 위해 전기매트 내부에 알루미늄판, 동판, 숯판, 황토판 등을 적층시켜 전자파를 차단하는 것은 전기매트를 만드는데 복잡하고 생산원가가 올라가는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 전기매트의 겉을 감싸는매트리스용 직물지의 외부표면에 탄소원소가 첨가된 수성잉크로 인쇄하고 우레탄코팅하여 전기매트 사용 시 발생되는 전자파의 발생을 방지하고 마찰에 의해 직물지에 인쇄한 잉크에 함유된 탄소가 묻어나는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 물 100중량부를 기준으로, 탄소 20∼50 중량부, 바인더 40∼70 중량부, 가교제 18∼8 중량부, 유화증점제 8∼10중량부를 혼합한 인쇄잉크로 직물지에 인쇄한 후 열처리쳄버에서 열처리온도 110∼180℃로 30 내지 150초 동안 열처리하여 인쇄잉크를 완전히 건조시킨 후 인쇄면을 우레탄코팅하는 것을 특징으로 한다.

또한, 인쇄잉크에 첨가하는 첨가제(ADDITIVE)는 소포제와 방부제를 사용하는것을 특징으로 한다.

또한, 인쇄잉크 및 우레탄코팅액에 그래핀을 0.5 내지 4중량부 첨가하여 사용하는 것을 특징으로 한다.

전기매트 등에 사용되는 직물지의 표면에 도전체인 탄소를 혼합한 수성잉크로 인쇄하고 인쇄면을 우레탄코팅하여 탄소에 의해 전기매트 사용시 발생되는 유해한 전자파를 차단하고 직물지에 인쇄한 인쇄잉크 등이 표면마찰에 의해 묻어나지 않도록 마찰계수를 증가하여 인쇄가 지워지지 않는 효과를 갖는다.

또, 전기매트 사용 시 발생되는 전자파를 차단하기 위하여 매트리스 내부에 전자파를 차단하는 구성을 적층하지 않고 전자파가 차단되는 탄소함유 잉크로 인쇄한 직물지로 전기매트를 만들어 사용하므로 전기매트를 간단하게 만들 수 있고 생산원가를 낮출 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 직물지의 실물사진.
도 2는 본 발명의 매트리스 직물지 단면도.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명의 실시예는 여러가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 안전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.

따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 직물지의 실물사진이고 도 2는 본 발명의 매트리스 직물지 단면도이다.

본 발명에 따른 탄소함유 수성잉크로 인쇄한 전자파차단 매트리스용 직물지를 도 1 내지 도 2에 도시된 것을 참고하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

전기매트로 사용하는 매트리스에 사용하는 직물지는 공지의 것으로 경편(warp-knit) 및 위편(warp-knit)의 천연 섬유 및 합성 섬유를 둘 다 사용할 수 있고 매트리스의 표면을 감싸 사용하므로 촉감이 좋은 직물지를 사용하는 것이 좋다.

상기 매트리스의 표면을 감싸는 직물지는 그대로 사용할 수도 있고 외관의 미를 좋게하기 위하여 직물지를 원하는 색상이나 무늬를 나염 등으로 염색하고 무늬를 형성하여 완전히 건조하여 사용한다.

본 발명에 탄소함유 수성잉크로 인쇄한 전자파를 차단하는 매트리스용 직물지는 먼저 직물지를 원하는 모양이나 칼라로 나염하여 건조한 나염된 직물지의 표면에 수성잉크로 인쇄하고 인쇄된 직물지를 가열처리하여 완전히 건조하는 구성이다.

상기 직물지에 나염 등을 실시하는 것은 매트리스를 감싸는 직물지의 표면을 보기 좋게 만들어 매트리스의 장식미를 향상시키기 위한 것이고 나염 후 건조하는 것은 인쇄잉크가 직물지에 결착되는 결합력을 높여 잉크의 결로도를 높이기 위해 실시한다.

상기 직물지에 수성잉크로 인쇄한다.

상기 직물지를 인쇄하는 수성잉크는 물 100 중량부를 기준으로 탄소 20∼50 중량부, 바인더 30∼70 중량부, 가교제 18∼8 중량부, 유화증점제 8∼10중량부를 혼합하여 인쇄잉크를 만들어 사용한다.

상기 수성잉크는 용제와 물이 증발하여 도료중에 분산되어 있는 전색제(Vehicle)입자가 융착하여 연속된 경화도막을 형성하는 것으로 화학반응을 동반하지 않는 물리적인 경화로 증발한 용제나 물이 재접촉하여도 경화된 도막은 용해되지 않는다

상기 수성잉크는 물을 베이스로 하는데, 물은 인쇄잉크를 만든 각각의 성분을 교반하여 균일하게 섞이도록하고 수성잉크를 액체로 만들어 인쇄잉크가 직물지묻혀져 인쇄를 용이하게 하기 위한 용제로 사용한다.

상기 물은 순수한 물을 사용하는 것이 좋고 물이 많은 경우에는 잉쇄잉크가 묽어 인쇄가 번짐이 일어나고 물이 적을시는 인쇄성이 떨어지게 된다.

상기 인쇄잉크에 넣는 탄소는 전류를 통하고 전자파를 차단하기 위하여 첨가하는것으로 탄소는 20∼50 중량부를 첨가한다.

탄소는 원소기호 "C'는 탄소분말과 흑연분말로 도전성 물질로서, 그 물질 특성은 일반 학계와 산업분야에 널리 알려진 바와 같이 전자파 차단효과가 탁월한 것으로 이는 주지의 사실로 입증된 것이다.

인쇄잉크에 넣는 탄소를 20중량부 이하를 넣는 경우에는 전자파를 차단하는효과가 떨어지고, 50중량부 이상을 넣는 경우에는 전자파의 차단은 잘되나 직물지표면에 인쇄였을시 마찰에 의해 탄소가 묻어나는 마찰결로도가 떨어져 직물지의 표면마찰에 의해 탄소가 묻어나는 경우가 있어 탄소는 20∼50 중량부를 혼합하여 사용하는 것이 좋다.

바인더는 잉크의 입자끼리 또는 안료 입자를 도장면(塗裝面)에 접착하여 잉크 막을 형성하는 접착제 역할을 하는 것으로 30 내지 70 중량부를 혼합한다.

상기 바인더를 30 중량부 이하를 넣을시는 인쇄잉크의 접착력이 약해 인쇄잉크에함유된 탄소의 마찰결로도가 떨어지게 되고 70 중량부 이상을 첨가할시는 마찰결로도는 좋으나 효과가 동일하여 바인더는 30∼70중량부를 첨가하여 사용한다.

가교제는 8∼18 중량부를 혼합한다.

상기 가교제는 잉크의 점착제의 응집력, 내열성 및 내용제성을 향상시키기 위해 열, 빛, 전자선 등의 에너지를 이용하여 화학적으로 그물망 구조를 부여하는 것으로 잉크가 건조되시에는 마찰결로도를 증진시킨다

상기 안쇄인크에 가교제를 8 중량부 이하를 넣을 경우에는 가교제의 효과가 떨어지고 18 중량부 이상을 넣을시는 접착력은 증가하나 인쇄면이 딱딱해 질감이 떨어지게 되므로 가교제 8∼18 중량부를 혼합하는 것이 좋다.

유화증점제는 8중량부 ∼10중량부를 혼합한다

상기 유화증점제는 직물지를 인쇄하는 인쇄잉크는 물을 용매로 사용하여 수성잉크로 만들어 사용하므로 물과 유화가 잘 섞이고 잉크의 점도를 높이기 위해 사용되는 것으로 상기 유화증점제의 함량이 8 중량부 보다 작으면 인쇄잉크의 고르게 섞이지지 않는 경우가 있어 인쇄 작업성이 나쁘며, 함량이 10중량부보다 높으면 제조원가 상승의 문제가 있으므로 상술한 범위가 바람직하나, 그 범위가 반드시 이에 한정되는것은 아니다.

또한, 수성잉크에는 그래핀을 0.5부 ∼ 4중량부를 첨가사용한다

상기 그래핀(Graphene)은 탄소 나노구조체의 기본구조로 탄소원자가 벌집모양의 육각형의 격자를 가진 탄소의 2차원적인 동소체로 층층 쌓기를 하면 3차원구조의 흑연이되고, 원기둥 모양으로 말면 1차원의 탄소나노튜브(carbon nanotube)가 되며 축구공 모양으로 말면 플러렌(fullerene)이 되는 것으로 그래핀은 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고, 반도체로 주로 쓰이는 실리콘보다 100배 이상 전자의 이동성이 빠르다. 강도는 강철보다 200배 이상 강하며, 최고의 열전도성을 자랑하는 다이아몬드보다 2배 이상 열전도성이 높고 빛을 대부분 통과시키기 때문에 투명하며 신축성도 매우 뛰어나다

상기 수성잉크에 그래핀을 0.5부 ∼ 4중량부를 첨가하는 것에 의하여 전자파의 차단효과를 높이고 열전도율을 향상시킬 수 효과가 있게 된다.

또한, 인쇄잉크에 첨가하는 첨가제(ADDITIVE)는 잉크의 제조에서부터 도장단계를 거쳐 도막이 형성 되기 까지 잉크나 도막의 성질을 조절하고 물성을 향상시키기 위해 첨가하는 보조제로 기능을 한다.

소포제는 인쇄 및 건조중에 도막에 기포나 핀홀이 남지 않도록 첨가하는 것으로 소량 첨가한다.

방부제는 수성잉크의 저장중 잉크가 곰팡이나 미생물에 의해 부폐되지 않도록 사용한다.

이와같은 수성잉크를 만들어 직물지의 인쇄는 공지의 인쇄방식으로 인쇄를 실시한다.

직물지에 공지의 방식으로 인쇄후 열처리온도는 110 ∼180 ℃에서 30 ∼150초 동안 가열처리하여 인쇄잉크를 건조한다.

가열열처리는 인쇄잉크와 직물에 인쇄한 잉크의 결뢰도를 상승시키기 위해 직물지에 인쇄된 인쇄잉크를 가열건조하는 것으로 열처리챔버에서 실시한다.

직물에 인쇄후 가열처리는 증발이나 흡수 또는 양쪽 모두에 의해 접착제의 용매(용제)성분의 제거됨에 따라 생기는 접착제 또는 피착재의 물리적 성질의 변화과정으로 접착제는 용제를 함유하고 있어서 접착 전에는 액체 상태이었다가 두 물체를 연결한 후 용제가 휘발되어 없어지면서 접착가 고체상으로 변하여 융착경화가 일어나 잉크의 결로도를 향상하게 된다

열처리는 챔버에서 실시하고 열처리챔버의 온도가 110℃ 이하일 경우에는 열처리 시간이 많이 소요되고 180℃이상인 경우에는 직물지 등의 변형을 가져오는 경우가 있어 열처리는 110∼180 ℃ 온도에서 하는 것이 좋다.

열처리를 열처리챔버에사 실시하는 것은 직물지의 전체적으로 동일한 온도로고르게 가열처리하기 위한 것이다.

직물지의 열처리 시간은 30 ∼ 150초에서 실시한다

열처리 시간이 30초 이하일 경우에는 인쇄잉크가 완전히 전조되지 않아 결로도가 떨어지고 150초 이상일 경우는 변형을 일으킬 염려가 있어 열처리의 시간은 30∼150 초 사이에서 실시하는 것이 좋다.

열처리온도와 열처리시간은 반비례하고 인쇄잉크가 완전히 건조될때까지 실시하는 것이 좋다.

상기 직물지를 인쇄한 후 건조된 직물지의 인쇄면에 우레탄코딩을 실시한다.

우레탄코팅은 일반적인 방식으로 탄소잉크로 인쇄한 인쇄면을 코팅한다

상기 인쇄면을 우레탄코팅한 것에 하여 인쇄층을 보호하여 매트리스를 사용하면서 마찰에 의해 인쇄잉크에 함유된 탄소가 묻어나는 것을 방지한다.

상기 우레탄코팅액에는 우레탄코팅 코팅액 100중량부를 기준으로 그래핀을 0.5부 ∼ 4중량부를 첨가사용하여 열전도성을 높여 사용할 수 있다.

상기 우레탄코딩은 인쇄면을 덮을 수 있는 두께로 코팅한다

상기 우레탄코팅 후에 130 ∼ 160℃에서 20∼30초 동안 가열하여 우레탄을 완전히 건조를 한다

이와같이 직물지 표면에 탄소를 함유한 수성잉크로 인쇄하여 열건조로 잉크중의 입자가 융착하여 경화도막을 형성하는 것으로 단단하게 접착되어 마찰결로도가 좋고 인쇄면을 우레탄코팅하여 탄소인쇄면에 우레탄코팅층을 형성하는 것에 의하여 매트리스 사용하면서 마찰로 인해 탄소가 묻어 나오는 것을 방지하고 전자파를 차단하므로 전기매트리스를 사용시 발생되는 전자파를 차단하기 위하여 매트리스내부에 전자파 차단하는 구성을 적층하지 않고 전자파가 차단되는 전기매트리스를 만들어 사용하므로 전기매트리스를 간단하게 만들 수 있고 생산원가를 낮출 수 있게 된다.

이상에서 설명된 본 발명에 따른 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한

타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10 : 직물지 20 : 인쇄
21, 31 : 그래핀 30 : 코팅층

Claims (3)

1. 물 100중량부를 기준으로, 탄소 20∼50 중량부, 바인더 40∼70 중량부, 가교제 8∼18 중량부, 유화증점제 8∼10중량부를 혼합한 인쇄잉크로 직물지에 인쇄한 후 열처리쳄버에서 열처리온도 110∼180℃로 30 내지 150초 동안 열처리하여 인쇄잉크를 완전히 건조시킨 후 인쇄면을 우레탄코팅하는 것을 특징으로 하는 탄소함유 수성잉크로 인쇄한 전자파차단 매트리스용 직물지.
2. 제 1항에 있어서,
   인쇄잉크에 첨가하는 첨가제(ADDITIVE)는 소포제와 방부제를 사용하는 것을특징으로 하는 탄소함유 수성잉크로 인쇄한 전자파차단 매트리스용 직물지.
3. 제 1항에 있어서,
   인쇄잉크 및 우레탄코팅액에 그래핀(Graphene)을 0.5∼4중량부 첨가하여 사용하는 것을 특징으로 하는 탄소함유 수성잉크로 인쇄한 전자파차단 매트리스용 직물지.
   
   
   
   

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