KR100904109B1 - 단자를 구비한 선재와 그를 이용한 직물지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 단자를 구비한 선재와 그를 이용한 직물지에 관한 것으로, 특히, 전류가 통전되는 미세한 도전성 선재에 단자를 구비함으로써 전원공급선의 접속을 안정되고 정확하게 수행할 수 있는 단자를 구비한 선재와 그를 이용한 직물지에 관한 것이다.
이에 따른 단자를 구비한 선재와 그를 이용한 직물지는, 전원의 통전이 가능하도록 형성된 선재에 있어서, 다수의 카본섬유사로 이루어진 카본섬유사 결합체; 상기 카본섬유사 결합체에 길이방향을 따라 소정 거리마다 도전성 물질에 의해 형성되는 복수의 단자부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 미세한 도전성 선재에 단자가 구비되므로 전원공급선과의 접속을 안정되고 정확하게 수행할 수 있게 되어. 활동성과 편의성이 보장되는 스마트 의류의 실질적인 구현이 가능하게 되고, 다양한 전열기구의 안전성과 품질을 획기적으로 향상될 뿐만 아니라, 편의성을 극대화 할 수 있는 효과가 있다.
선재, 도전성, 단자, 직물지
Description
본 발명은 단자를 구비한 선재와 그를 이용한 직물지에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 전류가 통전되는 미세한 도전성 선재에 단자를 구비함으로써 전원공급선의 접속을 안정되고 정확하게 수행할 수 있는 단자를 구비한 선재와 그를 이용한 직물지에 관한 것이다.
전열기의 열원으로 사용되는 발열선은 최초에 저항값이 높아 자체에서 발열하는 구리선 등과 같은 금속선으로 사용되었으나, 금속선으로 된 발열선은 발열시간이 일정 시간 경과되거나 과부하가 걸릴 경우 과열에 의해 물성이 변화되고 이에 따라 전열효율이 급격하게 저하되거나 화재의 위험이 있었다.
이에 따라, 최근에는 대부분 카본섬유를 도전선으로 하는 발열선이 사용되고 있는데, 이와 같은 발열선은 카본섬유사의 집합체로 이루어진 선재로서 합성수지나 섬유에 일정한 간격으로 배치하여 면상발열체를 형성하게 된다.
그리고, 면상발열체에 배치된 카본섬유사는 카본을 주성분으로 하는 소재이므로 납땜 등과 같은 용접방식의 접합이 불가능하고, 직경이 미세하여 단자를 형성 하기도 불가능하므로 전원을 공급하기 위한 전원케이블과의 접속이 불가능하다.
이에 따라, 카본섬유사를 이용하여 면상발열체(10)를 형성하는 경우에는 도 1에 도시된 바와 같이 카본섬유사(12)에 전원을 공급하기 위한 단자선(14)을 박음질 또는 부착식으로 형성하고 있다. 즉 도전성이 뛰어난 금속선을 섬유패드(11)에 박음질하게 되면 카본섬유사(12)의 외주면과 밀착되면서 전기적으로 접속된다.
그러나, 상기와 같은 접속구조는 도1의 확대부에 나타난 바와 같이 카본섬유사(10)와 단자선(14)이 서로 고정되는 것이 아니라 접촉된 상태에 있게 되는 것이므로, 전원의 공급상태가 매우 불량하고 저항치의 불균일로 인해 이를 이용한 전열제품의 품질이 저하되는 문제점이 있다.
그리고, 전열제품의 사용중에 카본섬유사(12)와 단자선(14)은 잦은 접촉과 이탈과정을 반복하면서 접촉부위가 손상되거나 스파크에 따른 가열로 화재발생의 주요한 요인이 되었다.
특히, 최근에는 카본섬유사 외에 도전선을 미세화 하고 섬유와 함께 제직하여 스마트 의류의 소재로 사용하고자 하는 연구가 수행되고 있으나, 미세화된 도전선을 전원공급선과 전기적으로 접속시키는 것이 전혀 불가능하므로 스마트 의류의 개발은 실질적인 진전이 없고 한계점에 봉착된 상태에 있다.
이러한 섬유산업의 한계점을 극복하기 위해서는 전원의 공급과 각종 신호의 송수신이 안정되게 수행되도록 단자부를 구비한 선재가 절실히 요구되고 있는 실정에 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로, 미세한 도전성 선재에 단자를 구비함으로써 전원공급선과의 접속을 안정되고 정확하게 수행할 수 있도록 한 단자를 구비한 선재와 그를 이용한 직물지를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 단자를 구비한 선재는, 전원의 통전이 가능하도록 형성된 선재에 있어서, 다수의 카본섬유사로 이루어진 카본섬유사 결합체; 상기 카본섬유사 결합체에 길이방향을 따라 소정 거리마다 도전성 물질에 의해 형성되는 복수의 단자부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 단자를 구비한 선재는, 전원의 통전이 가능하도록 형성된 선재에 있어서, 내열성 및 난연성을 갖는 섬유사; 상기 섬유사의 외면에 도포, 형성되는 전도성 폴리머층; 및 상기 섬유사에 길이방향을 따라 소정 거리마다 상기 전도성 폴리머층상에 도전성 물질에 의해 형성되는 복수의 단자부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 섬유사는 아라미드 섬유사일 수 있다.
상기 전도성 폴리머층은 금속나노입자, 금속산화물, 금속산화물입자 중 어느 하나의 고분자물질과, 실리콘수지(silicone resin), 폴리에스테르, 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 이들의 공중합체 중에서 어느 하나의 폴리머를 혼합 형성할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 단자를 구비한 선재는, 전원의 통전이 가능하도록 형성된 선재에 있어서, 도전성 소재에 의해 코일 형태로 감김된 도전선; 상기 도전선이 절연되도록 그 외면상에 형성되는 절연층; 상기 도전선의 길이방향을 따라 소정 거리마다 상기 절연층이 미형성되도록 하여 구성되는 복수의 단자부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 도전선의 내부 중심에 위치되도록 신축성을 갖는 복수의 극세사로 구성된 내선을 더 포함할 수 있다.
상기 도전선은 도전성 50/1000㎜ 이하의 직경을 갖는 도전성 초극세선으로 구성되고, 상기 절연층은 50/1000㎜ 이하의 직경을 갖는 신축성 초극세사에 의해 권취 또는 제직 형성될 수 있다.
상기 단자부에 해당되는 상기 도전선의 외면상에 소정 온도에서 색상이 변태되도록 시온잉크에 의해 코팅, 형성되는 단자표시층을 포함할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 단자를 구비한 선재는, 전원의 통전이 가능하도록 형성된 선재에 있어서, 도전성 소재에 의해 주기적 파형을 갖도록 배치되고 그 외면상에 절연층이 형성된 도전선; 상기 도전선의 양단부와 양단이 서로 일치되도록 하되 상기 도전선의 길이보다 짧은 길이를 갖도록 형성된 섬유사; 상기 도전선에 길이방향을 따라 소정 거리마다 도전성 물질에 의해 형성되는 복수의 단자부를 포함할 수 있다.
상기 단자부는 도전성 금속에 의해 도금방식 또는 증착방식 중에서 어느 하나의 방식으로 형성될 수 있다.
상기 단자부는 도전성 금속으로 형성되어 압착, 결합되는 단자편일 수 있다.
상기 단자편은 소정 온도의 이상으로 가열되는 경우, 중심축 방향으로 수축되어 고정력이 증가되도록 도전성 형상기억합금에 의해 형성될 수 있다.
상기 단자부는 도전성 선형부재에 의해 감김, 형성되는 코일일 수 있다.
상기 코일은 소정 온도의 이상으로 가열되는 경우, 중심축 방향으로 수축되어 고정력이 증가되도록 도전성 형상기억합금에 의해 형성될 수 있다.
상기 단자부는 전도성 폴리머일 수 있다.
상기 단자부는 소정 온도의 이상으로 가열되는 경우, 중심축 방향으로 수축되도록 형상기억수지에 의해 형성될 수 있다.
상기 선재는 최외곽에 덧씌워지는 절연피복층을 포함할 수 있다.
상기 선재의 최외곽에 절연성, 난연성, 및 내열성을 갖는 신축성 재질의 미세사에 의해 형성되는 외피층을 포함할 수 있다.
상기 외피층은 스판덱스사, 실리콘사, 고무사 중에서 어느 하나를 이용하여 권취 또는 제직할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 단자를 구비한 선재는, 전원의 통전이 가능하도록 형성된 선재에 있어서, 내부 중심에 길이방향을 따라 관통홀이 형성된 신축성 재질의 관통선; 상기 관통선의 관통홀상에 충진되고 도전성을 갖는 도전성용액; 상기 관통선의 길이방향을 따라 소정 거리마다 전도성 폴리머로 형성되고, 내면이 상기 도전성용액과 전기적으로 접속되는 복수의 단자부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 도전성용액은, 금속나노입자, 금속산화물, 및 금속산화물입자 중 선택 된 어느 하나의 도전성고분자물질을 수용성 폴리아닐린용액 및 수용성 폴리머용액 중 선택된 어느 하나의 용액에 혼합한 졸 형태의 액체일 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 단자를 구비한 선재를 이용한 직물지는, 직물지에 있어서, 전술한 선재들 중에서 어느 하나의 선재를 제직하여 구성한 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 단자를 구비한 선재를 이용한 직물지는, 전술한 선재들 중에서 어느 하나의 선재와, 섬유사를 혼사하여 제직, 구성한 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 단자를 구비한 선재에 의하면, 미세한 도전성 선재에 단자가 구비되므로 전원공급선과의 접속을 안정되고 정확하게 수행할 수 있게 되어, 활동성과 편의성이 보장되는 스마트 의류의 실질적인 구현이 가능하게 되고, 다양한 전열기구의 안전성과 품질을 획기적으로 향상될 뿐만 아니라, 편의성을 극대화 할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도2 내지 도10에 의거하여 상세히 설명하고, 도2 내지 도10에 있어서 동일한 구성 요소에 대해서는 혼돈되지 않은 범위에서 가능한 동일한 참조번호를 부여한다. 한편 각 도면에서 일반적인 기술로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략한다. 예컨대 첨부된 도면에 서 단자를 구비한 선재와 그를 이용한 직물지를 형성하는 각 구성요소의 크기 및 두께, 형상, 등은 이해를 돕기 위해 가능한 간략하게 도시하였다.
첨부도면 도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 단자를 구비한 선재를 나타내는 도면이다.
도2에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 단자를 구비한 선재(100)는, 카본섬유사 결합체(110)와, 이 카본섬유사 결합체(110)에 형성되는 복수의 단자부(120)를 구비한 것으로, 상기 단자부(120)와 접속되는 전원공급선(미도시)으로부터 전원이 공급됨으로써 카본섬유사 결합체(110)가 발열된다.
카본섬유사 결합체(110)는 다수의 카본섬유사 가닥이 엮어져 형성된 것으로, 이러한 카본섬유사 결합체(110)는 발열작용이 뛰어나 통상의 발열선으로 널리 이용되고 있다.
단자부(120)는 카본섬유사 결합체(110)에 길이방향을 따라 소정 거리마다 일정 폭을 갖도록 형성되는 것으로, 전류의 통전이 가능하도록 도전성 물질에 의해 형성된다.
첨부도면 도3a 내지 도3c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 단자를 구비한 선재에 적용되는 단자부의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
이러한 단자부(120)의 제1 예로서 통상의 전원공급선과의 접속이 용이하도록 도전성 금속에 의해 도금방식 또는 증착방식 중에서 어느 하나의 방식으로 형성될 수 있다.(별도로 도면은 첨부하지 않음)
단자부(120)의 제2 예로서, 도3a에 도시된 바와 같이 도전성 금속으로 형성 되어 압착, 결합되는 단자편(121)으로 구성될 수 있다. 이때, 단자편(120)은 도전성 금속 박판을 테이프 형태로 형성하여 카본섬유사 결합체(110)에 권취한 상태에서 절단하는 방식으로 구성하거나, 도3b에 나타난 바와 같이 중공부를 갖는 환봉형 커넥터 형태로 구성할 수 있다. 이때, 커넥터의 내주면상에는 압착된 상태에서 고정력을 증가시키기 위한 가압돌기(121a)가 형성될 수 있다.
또한, 단자편(121)은 소정 온도로 이상으로 가열되는 경우, 중심축 방향으로 수축되어 카본섬유사 결합체(110)의 외주면을 압박함으로써 고정력이 증가되도록 도전성 형상기억합금에 의해 형성될 수 있다. 이와 같이 단자편(121)이 형상기억합금으로 형성되면 카본섬유사 결합체(110)의 발열작용으로 형상기억합금의 변태온도 도달시에 중심축 방향으로 수축되므로 더욱 견고하게 카본섬유사 결합체를 고정하여 전류의 흐름을 안정적으로 유지할 수 있다.
단자부의 제3 예로서, 도3c에 도시된 바와 같이 도전성 선형부재에 의해 감김, 형성되는 코일(122)로 구성될 수 있고, 이 코일(122)은 소정 온도 이상으로 가열되는 경우, 중심축 방향으로 수축되어 고정력이 증가되도록 도전성 형상기억합금에 의해 형성된다.
상기 단자부(120)는 전술한 제1 내지 제3 예 외에도, 본 실시예에 따른 선재의 용도, 사용처, 또는 접속되는 전원공급선의 형태나 종류 등에 따라 다양한 형태로 구성될 수 있을 것이다.
즉, 단자부(120)와 접속되는 전원공급선을 전도성 폴리머에 의해 전원이 공급되도록 구성되는 경우를 가정한 제4 예로서 상기 단자부(120)를 전원공급선과 동 일한 전도성 폴리머로 형성함으로써, 전기적인 접속과정이 용이하게 수행할 수 있을 것이다.(별도의 도면을 첨부하지는 않았으며, 외관 형태는 도2의 단자부 형태와 유사한 형태로 형성됨)
이때, 전도성 폴리머는 금속나노입자, 금속산화물, 금속산화물입자 중 어느 하나의 고분자물질과, 실리콘수지(silicone resin), 폴리에스테르, 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 이들의 공중합체 중에서 어느 하나의 폴리머를 혼합하여 형성할 수 있다.
그리고, 전도성 폴리머는 전도성 고분자물질과 폴리머를 혼합하여 형성하되, 소정 온도로 이상으로 가열되는 경우, 중심축 방향으로 수축되도록 칫솔 등의 생활용품에 적용되고 있는 형상기억수지를 포함할 수 있다.
도4a 및 도4b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 단자를 구비한 선재의 변형예를 나타내는 도면이다.
전술한 제1 실시예에 따른 단자를 구비한 선재는 도4a에 도시된 바와 같이 선재의 최외곽에 덧씌워지는 절연피복층(130)을 포함할 수 있다. 절연피복층(130)은 통상의 전원케이블의 피복에 적용되는 수지를 이용할 수 있다.
그리고, 도4b에 도시된 바와 같이 전술한 제1 실시예에 따른 단자를 구비한 선재(100)는 최외곽에 절연성, 난연성, 및 내열성을 갖는 다수의 미세사에 의해 형성되는 외피층(140)을 포함할 수 있다. 이때, 외피층(140)은 통상의 섬유 제직방식으로 형성할 수 있다.
상기 외피층(140)은 통상의 섬유사로 형성될 수 있지만, 바람직하게 외피층 은 스판덱스사, 실리콘사, 고무사 중에서 어느 하나를 이용하여 제직한다. 이러한 소재가 선택되는 이유는, 도전선에 고분자 폴리머와 같은 수지를 피복하는 경우에는 피복 후 경화를 위해 고온 열경화작업을 시행하여야 하므로 피복공정이 복잡하고, 특히 후술되는 제4 실시예에서와 같이 도전선(410)과 섬유사(430)를 합사할 때, 섬유사로서 폴리사을 이용하는 경우 열에 약한 폴리사가 융해되므로, 전술한 바와 같이 외피층을 스판덱스사, 실리콘사, 고무사와 같은 미세선으로 제직하여 구성하게 되면, 열경화작업이 필요없게 되어 특별한 어려움없이 용이하게 제조할 수 있다.
그리고, 상기한 외피층(140)은 후술되는 제2 내지 제4실시예에서도 동일 유사한 방법으로 적용하여 구성할 수 있으므로, 이하에서 그 상세한 설명은 생략한다.
첨부도면, 도5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 단자를 구비한 선재를 나타내는 도면이다.
도5에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2 실시예에 따른 단자를 구비한 선재(200)는, 섬유사(210), 이 섬유사(210)에 덧씌워지는 전도성 폴리머층(230), 섬유사(210)에 형성되는 복수의 단자부(220)를 구비한 것으로, 상기 단자부(220)와 접속되는 전원공급선(미도시)으로부터 인가되는 전원이 전도성 폴리머층(230)으로 통전되도록 구성된다.
섬유사(210)는 내열성 및 난연성을 갖는 섬유사로 선택되어 적용된다. 이러한 섬유사(210)의 일 예로서 높은 인장강도와 내열 특성을 갖는 아라미드사가 선택 될 수 있다.
전도성 폴리머층(230)은 섬유사(210)의 외면에 코팅, 형성되는 전도성 수지로서, 금속나노입자, 금속산화물, 금속산화물입자 중 어느 하나의 고분자물질과, 실리콘수지(silicone resin), 폴리에스테르, 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 이들의 공중합체 중에서 어느 하나의 폴리머를 혼합 형성할 수 있다.
단자부(220)는 전도성 폴리머층(230)의 표면상에 도전성 물질에 의해 형성되는 것으로, 섬유사(210)에 길이방향을 따라 소정 거리마다 형성된다.
제2 실시예에 따른 선재에 적용되는 단자부(220) 또한 전술한 제1 실시예에 나타난 제1 내지 제4 예 중에서 어느 하나의 형태로 형성될 수 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.
첨부도면 도6a은 본 발명의 제3 실시예에 따른 단자를 구비한 선재를 나타내는 도면, 도6b 및 도6c는 본 발명의 제3 실시예에 따른 단자를 구비한 선재의 변형예를 나타내는 도면이다.
도6a에 도시된 바와 같이 본 발명의 제3 실시예에 따른 단자를 구비한 선재(300)는, 도전선(310), 이 도전선(310)상에 형성되는 절연층(330), 도전선(310)에 소정 거리마다 절연층(330)이 미형성되도록 하여 구성한 복수의 단자부(320)를 구비한 것으로, 상기 단자부(320)와 접속되는 전원공급선으로부터 인가되는 전원이 도전선(310)으로 통전되도록 구성된다.
도전선(310)은 도전성 금속에 의해 형성되는 미세한 도선으로서 길이방향으로 작용되는 인장력에 대해 신축성을 갖도록 주기적 파형 구조나 코일 형태로 감김 되어 형성된다. 바람직하게, 도전선은 50/1000㎜ 이하의 직경을 갖는 도전성 초극세선으로 구성됨으로써 마이크로 코일 형태로 형성된다. 본 실시예에서는 현재 생산가능한 16/1000㎜의 직경을 갖는 스텐레스 재질의 초극세선에 금 또는 은을 도금한 것을 적용한다.
절연층(330)은 도전선(310)을 절연하도록 그 외면상에 통상의 절연수지를 코팅하여 형성할 수도 있지만, 초극세선으로 형성된 도전선이 지나치게 가늘어 인장시에 복원력이 떨어지므로 이를 보완하기 위해 50/1000㎜ 이하의 직경을 갖는 신축성 초극세사을 권취하거나 제직하여 형성함으로써, 도전선의 신축성을 보완함을 물론 절연층으로서 절연기능과 방수기능을 수행하게 된다.
단자부(320)는 도전선(310)에 절연층(330)을 형성함에 있어 단자 형성부위에 절연층이 형성되지 않도록 하여 구성한다. 이러한 단자부(320)의 형성과정은 통상의 제직기술이나 피복기술에 의해 수행 가능하다. 예컨대 제직기술을 이용하는 경우에는 단자부에 초극세사를 권취하지 않음으로서 시행할 수 있고, 피복기술을 이용하는 경우에는 도전선의 단자 형성부위에 절연층이 코팅되지 않도록 별도의 차단막을 부착한 상태에서 코팅액을 통과하도록 하거나 침지한 후 차단막을 제거함으로써 구현될 수 있다.
제3 실시예에 따른 단자를 구비한 선재를 구성함에 있어, 단자부(320)에 해당되는 도전선 부분의 외면상에 소정 온도에서 색상이 변태되도록 시온잉크에 의해 코팅, 형성되는 단자표시층(321)을 구성할 수 있다. 이러한, 단자표시층(321)은 소정 온도에서 색상이 변태되므로 절연층의 외주면에 해당되는 최외곽에 제1 실시예 에 설명된 절연층(도4a 참조) 또는 외피층(도4b 참조)을 형성한 경우, 외부에서 단자 형성부위를 쉽게 확인할 수 있어서 전원공급선의 접속을 손쉽게 수행할 수 있는 장점이 있다.
한편, 도6b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예의 일 변형예에 따른 단자를 구비한 선재(300)는, 도전선(310), 이 도전선(310)상에 형성되는 절연층(330), 도전선(310)에 소정 거리마다 절연층(330)이 미형성되도록 하여 구성한 복수의 단자부(320)를 구비하되, 상기 도전선(310)의 내부 중심에 위치되도록 신축성을 갖는 복수의 극세사로 구성된 내선(340)를 더 포함한다.
이러한 구조의 선재에 따르면, 내선(340)이 신축되므로 이를 인장시킨 상태에서 도전선(310)을 제직하는 형태로 형성하게 되면 신축시에 보다 안정성이 확보되는 선재를 얻을 수 있다.
또한, 도6c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예의 다른 변형예에 따른 단자를 구비한 선재(300)는, 도전선(310), 절연층(330), 복수의 단자부(320), 및 내선(340)을 포함하되, 도전선(310)의 외곽으로 섬유사에 의해 제직되는 외피층(350)을 형성함으로써, 스마트 의류 등에 적용할 경우 피부와의 접촉시에 감촉이 좋고 피부 트러블을 예방할 수 있다.
첨부도면 도7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 단자를 구비한 선재를 나타내는 도면이다.
도7에 도시된 바와 같이 본 발명의 제4 실시예에 따른 단자를 구비한 선재(400)는, 서로 평행하게 배치되는 도전선(410) 및 섬유사(430), 및 도전선(410)상 에 형성되는 복수의 단자부(420)를 구비한 것으로, 상기 단자부(420)와 접속되는 전원공급선으로부터 인가되는 전원이 도전선(410)으로 통전되도록 구성된다.
도전선(410)은, 도전성 소재에 의해 형성되는 선형부재로서 주기적인 파형을 갖도록 배치되고 그 외면상에 절연코팅층이 형성된다.
섬유사(430)는 도전선(410)의 양단부와 섬유사의 양단이 일치하도록 구성하되, 섬유사(430)가 도전선(410)의 길이보다 짧은 길이를 갖도록 형성한다.
이때, 섬유사는 인장강도가 뛰어난 아라미드 섬유사로 선택하여 적용하는 것이 바람직하다. 또한, 아라미드 섬유사는 내열 특성을 갖는 것이므로 절연피복층을 형성하기 위한 열경화과정에서 고온에 노출되더라도 섬유사가 융해되지 않은 장점이 있다.
이와 같이 섬유사의 길이를 도전선의 길이보다 짧게 구성하는 이유는, 제4 실시예에 따른 단자를 구비한 선재를 스마트 의류의 제조를 위한 섬유소재로 이용할 경우, 신축성이 부여되어 활동성이 보장되고, 전원의 공급과 신호의 송수신이 가능한 의류를 구현할 수 있다. 특히, 섬유사의 길이가 도전선의 길이보다 짧게 형성되어 큰 인장력이 작용되더라도 이러한 외력이 길이가 짧은 섬유사에 먼저 전달되어 스토퍼의 기능을 수행하게 되므로 도전선에는 더 이상 인장력이 작용되지 않게 되어 변형이나 파단을 사전에 방지할 수 있다.
단자부는 도전선에 길이방향을 따라 소정 거리마다 도전성 물질에 의해 형성된다. 이러한, 단자부는 전술한 제1 실시예의 설명부분에 나타난 제1 내지 제4 예 중에서 어느 하나의 형태로 형성될 수 있다.
첨부도면 도8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 단자를 구비한 선재를 나타내는 도면이고, 도9a 내지 도9d는 본 발명의 제5 실시예에 따른 단자를 구비한 선재의 배선시에 적용할 수 있는 연결구를 나타내는 사시도이다.
도8에 도시된 바와 같이 본 발명의 제5 실시예에 따른 단자를 구비한 선재(500)는, 관통선(510), 도전선용액(530), 및 관통선(510)상에 형성되는 복수의 단자부(520)를 구비한 것으로, 상기 단자부(520)와 접속되는 전원공급선(미도시)으로부터 인가되는 전원이 관통선(510) 내부의 도전성용액(430)으로 통전되도록 구성된다.
관통선(510)은, 내부 중심에 길이방향을 따라 관통홀(512)이 형성된 선형부재로서, 길이방향 및 수직방향으로 신축성을 갖도록, 신축성 열 전도성 실리콘수지(silicone resin)로 형성되거나, 폴리에스테르, 폴리에틸렌테레트탈레이트 또는 이들의 공중합체로 구성된다.
도전선용액(530)은, 관통선(510)의 관통홀 내부에 주입되는 것으로, 전류의 통전이 가능한 다양한 용액으로 형성할 수 있지만, 금속나노입자, 금속산화물, 금속산화물입자 등으로 구성된 도전성고분자물질에 예컨대 수용성 폴리아닐린용액 또는 수용성 폴리머용액을 혼합한 졸 형태의 액체로 구성할 수 있다.
제5 실시예에 따른 단자를 구비한 선재에서 단자부(520)는 전류가 통전되는 부분이 액상이므로 관통선(510)의 길이방향을 따라 소정 거리마다 일정 길이범위로 형성하되, 전도성 폴리머에 의해 형성되고, 내면이 도전성용액(530)과 전기적으로 접속되도록 구성된다. 즉, 단자부(520)는 금속나노입자, 금속산화물, 금속산화물입 자 중 어느 하나의 고분자물질과, 실리콘수지(silicone resin), 폴리에스테르, 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 이들의 공중합체 중에서 어느 하나의 폴리머를 혼합한 수지 형태의 물질을 관통선의 형성과정에서 일체로 형성한다.
그리고, 관통선(510)과 단자부(520)를 일체로 형성하는 방법은 서로 다른 수지의 주입구를 갖는 금형장치와 통상의 성형기술에 의한 구현할 수 있고, 폴리머에는 소정 온도에서 색상이 변태되는 시온잉크를 혼합함으로써, 변화되는 색상을 사용자가 인식함으로써 단자부임을 외부에서 확인할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 도9a 내지 도9d는 관통선(510)을 이용하여 일정 경로를 갖는 회로를 구성하는 경우에 관통선(510)과 또 다른 관통선(510)을 전기적으로 접속되도록 연결하는 연결구(540)로서 관통선(510)과 동일한 소재로 형성된다.
도9a는 일측에 개구된 접속돌부(541a)가 형성되고 타측은 막힘구조로 형성된 일자형 연결구(541)로서, 이러한 구조의 연결구(541)는 접속돌부(541a)측을 관통선(510)의 관통홀(512) 내부로 삽입되어 고주파 접합, 열접합 등의 접합방식으로 접속하고, 타측으로는 도전성용액(530)의 누수가 방지되어야 하는 개소에 적용할 수 있다.
도9b에 나타난 연결구(542)는 양측에 접속돌부(542a)가 형성된 일자형 연결구로서, 양측으로 접속이 필요한 연결부위에 적용되고, 도9c 및 도9d에 나타난 연결구(543,544)는 각각 3개와 4개의 연결부위를 갖는 개소에 적용할 수 있도록 구성한 것이다.
아울러, 제5 실시예에 따른 단자를 구비한 선재는 전기회로를 구성하는 등 그 사용시에 정해진 경로로 관통선을 사전에 배치한 상태에서 도전성용액을 주입하여 모든 관통선 내부에 채워지도록 한 후 주입구를 차단하는 방식으로 구성함으로써 도전성용액의 누수없이 전기회로를 구성할 수 있을 것이다.
첨부도면, 도10은 본 발명에 바람직한 실시예에 따른 단자를 구비한 선재를 이용한 직물지를 나타내는 도면이다.
도10에 도시된 바와 같이, 단자를 구비한 선재를 이용한 직물지는 전술한 제1 실시예 내지 제5 실시예에 나타난 선재(100,200,300,400,500)를 이용하여 면상의 직물지(600)를 제직할 수 있다.
그리고, 전술한 제1 실시예 내지 제5 실시예에 나타난 선재와, 섬유사를 혼사하여 제직, 구성할 수 있다. 이때, 혼사되는 섬유사는 천유섬유, 합성섬유 등 다양한 형태의 섬유사가 선택될 수 있다.
이와 같이 제직되는 직물지(600)는 스마트 의류의 원단으로 사용할 수 있을 정도의 두께, 폭, 및 길이로 형성할 수 있다. 그 외에도 발열매트, 발열시트 등의 전열기구의 제조가 용이한 크기, 또는 벨트 등의 각종 장신구나 의료기구의 제조가 용이한 크기 및 형태로 구성할 수 있을 것이다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단자를 구비한 선재와 그를 이용한 직물지를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있 을 것이다.
도1은 종래 면상발열체를 나타내는 사시도,
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 단자를 구비한 선재를 나타내는 도면,
도3a 내지 도3c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 단자를 구비한 선재에 적용되는 단자부의 구성을 설명하기 위한 도면,
도4a 및 도4b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 단자를 구비한 선재의 변형예를 나타내는 도면,
도5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 단자를 구비한 선재를 나타내는 도면,
도6a은 본 발명의 제3 실시예에 따른 단자를 구비한 선재를 나타내는 도면,
도6b 및 도6c는 본 발명의 제3 실시예에 따른 단자를 구비한 선재의 변형예를 나타내는 도면,
도7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 단자를 구비한 선재를 나타내는 도면
도8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 단자를 구비한 선재를 나타내는 도면,
도9a 내지 도9d는 본 발명의 제5 실시예에 따른 단자를 구비한 선재의 배선시에 적용할 수 있는 연결구를 나타내는 사시도,
도10은 본 발명에 바람직한 실시예에 따른 단자를 구비한 선재를 이용한 직물지를 나타내는 도면이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100,200,300,400,500:단자를 구비한 선재
110:카본섬유사 결합체
120,220,320,420,520:단자부
210,430:섬유사
230:전도성 폴리머층
310,410:도전선
330:절연층
510:관통선
530:도전성용액
600:직물지
Claims (24)
- 전원의 통전이 가능하도록 형성된 선재에 있어서,다수의 카본섬유사로 이루어진 카본섬유사 결합체;상기 카본섬유사 결합체에 길이방향을 따라 소정 거리마다 도전성 물질에 의해 형성되는 복수의 단자부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단자를 구비한 선재.
- 전원의 통전이 가능하도록 형성된 선재에 있어서,내열성 및 난연성을 갖는 섬유사;상기 섬유사의 외면에 도포, 형성되는 전도성 폴리머층; 및상기 섬유사에 길이방향을 따라 소정 거리마다 상기 전도성 폴리머층상에 도전성 물질에 의해 형성되는 복수의 단자부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단자를 구비한 선재.
- 제2항에 있어서,상기 섬유사는 아라미드 섬유사인 것을 특징으로 하는 단자를 구비한 선재.
- 제2항에 있어서,상기 전도성 폴리머층은 금속나노입자, 금속산화물, 금속산화물입자 중 어느 하나의 고분자물질과, 실리콘수지(silicone resin), 폴리에스테르, 폴리에틸렌테레 프탈레이트 또는 이들의 공중합체 중에서 어느 하나의 폴리머를 혼합 형성한 것을 특징으로 하는 단자를 구비한 선재.
- 전원의 통전이 가능하도록 형성된 선재에 있어서,도전성 소재에 의해 코일 형태로 감김된 도전선;상기 도전선이 절연되도록 그 외면상에 형성되는 절연층;상기 도전선의 길이방향을 따라 소정 거리마다 상기 절연층이 미형성되도록 하여 구성되는 복수의 단자부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단자를 구비한 선재.
- 제5항에 있어서,상기 도전선의 내부 중심에 위치되도록 신축성을 갖는 복수의 극세사로 구성된 내선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단자를 구비한 선재.
- 제5항에 있어서,상기 도전선은 도전성 50/1000㎜ 이하의 직경을 갖는 도전성 초극세선으로 구성되고,상기 절연층은 50/1000㎜ 이하의 직경을 갖는 신축성 초극세사에 의해 권취 또는 제직 형성되는 것을 특징으로 하는 단자를 구비한 선재.
- 제5항에 있어서,상기 단자부에 해당되는 상기 도전선의 외면상에 소정 온도에서 색상이 변태되도록 시온잉크에 의해 코팅, 형성되는 단자표시층을 포함하는 것을 특징으로 하는 단자를 구비한 선재.
- 전원의 통전이 가능하도록 형성된 선재에 있어서,도전성 소재에 의해 주기적 파형을 갖도록 배치되고 그 외면상에 절연층이 형성된 도전선;상기 도전선의 양단부와 양단이 서로 일치되도록 하되 상기 도전선의 길이보다 짧은 길이를 갖도록 형성된 섬유사;상기 도전선에 길이방향을 따라 소정 거리마다 도전성 물질에 의해 형성되는 복수의 단자부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단자를 구비한 선재.
- 제9항에 있어서,상기 섬유사는 아라미드 섬유사인 것을 특징으로 하는 단자를 구비한 선재.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,상기 단자부는 도전성 금속에 의해 도금방식 또는 증착방식 중에서 어느 하나의 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 단자를 구비한 선재.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,상기 단자부는 도전성 금속으로 형성되어 압착, 결합되는 단자편인 것을 특징으로 하는 단자를 구비한 선재.
- 제12항에 있어서,상기 단자편은 소정 온도로 이상으로 가열되는 경우, 중심축 방향으로 수축되어 고정력이 증가되도록 도전성 형상기억합금에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 단자를 구비한 선재.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,상기 단자부는 도전성 선형부재에 의해 감김, 형성되는 코일인 것을 특징으로 하는 단자를 구비한 선재.
- 제14항에 있어서,상기 코일은 소정 온도로 이상으로 가열되는 경우, 중심축 방향으로 수축되이 고정력이 증가되도록 도전성 형상기억합금에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 단자를 구비한 선재.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,상기 단자부는 전도성 폴리머인 것을 특징으로 하는 단자를 구비한 선재.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,상기 단자부는 소정 온도로 이상으로 가열되는 경우, 중심축 방향으로 수축되도록 형상기억수지에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 단자를 구비한 선재.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,상기 선재는 최외곽에 덧씌워지는 절연피복층을 포함하는 것을 특징으로 하는 단자를 구비한 선재.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,상기 선재의 최외곽에 절연성, 난연성, 및 내열성을 갖는 신축성 재질의 미세사에 의해 형성되는 외피층을 포함하는 것을 특징으로 하는 단자를 구비한 선재.
- 제19항에 있어서,상기 외피층은 스판덱스사, 실리콘사, 고무사 중에서 어느 하나를 이용하여 권취 또는 제직한 것을 특징으로 하는 단자를 구비한 선재.
- 전원의 통전이 가능하도록 형성된 선재에 있어서,내부 중심에 길이방향을 따라 관통홀이 형성된 신축성 재질의 관통선;상기 관통선의 관통홀상에 충진되고 도전성을 갖는 도전성용액;상기 관통선의 길이방향을 따라 소정 거리마다 전도성 폴리머로 형성되고, 내면이 상기 도전성용액과 전기적으로 접속되는 복수의 단자부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단자를 구비한 선재.
- 제21항에 있어서,상기 도전성용액은, 금속나노입자, 금속산화물, 및 금속산화물입자 중 선택된 어느 하나의 도전성고분자물질을 수용성 폴리아닐린용액 및 수용성 폴리머용액 중 선택된 어느 하나의 용액에 혼합한 졸 형태의 액체인 것을 특징으로 하는 단자를 구비한 선재.
- 직물지에 있어서,제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 선재를 제직하여 구성한 것을 특징으로 하는 단자를 구비한 선재를 이용한 직물지.
- 직물지에 있어서,제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 선재와, 섬유사를 혼사하여 제직, 구성한 것을 특징으로 하는 단자를 구비한 선재를 이용한 직물지.
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-
2007
- 2007-11-19 KR KR1020070117627A patent/KR100904109B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
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