KR101596883B1 - Active Control Cloths Using Polymer Materials with Self Response Property - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자가 응답 특성 고분자 소재에 의한 능동 제어 섬유에 관한 것이고, 구체적으로 형상 기억 고분자와 같은 자가 응답 특성 고분자 소재에 의하여 외부 기온 변화에 따라 또는 선택에 의하여 능동적으로 섬유의 물리적 특성이 제어될 수 있도록 하는 자가 응답 특성 고분자 소재에 의한 능동 제어 섬유에 관한 것이다. 자가 응답 특성 고분자 소재에 의한 능동 제어 섬유는 기재 층(11); 자가 응답 특성 고분자 소재 및 상기 자가 응답 특성 고분자와 서로 다른 열 변형 특성을 가진 충전 소재로 이루어진 조절 층(13); 및
조절 층(13)의 조절을 위한 조건을 형성하는 제어 층(12)을 포함하고, 상기 제어 층(12)의 조건은 외부 조건의 탐지에 따른 작동 테이블(12)에 의하여 결정된다.The present invention relates to active control fibers by self-reactive polymeric materials, and more specifically, the physical properties of the fibers can be actively controlled by a selection of external temperature changes or by a selection of self-responsive polymeric materials such as shape memory polymers The active control fiber is made of a polymer material. Self-Response Properties The active control fiber by the polymer material comprises a substrate layer 11; An adjusting layer (13) made of a filling material having different thermal deformation characteristics from the self-reactive polymer material and the self-reactive characteristic polymer; And
And a control layer (12) forming a condition for the control of the control layer (13), the condition of the control layer (12) being determined by the operation table (12) according to detection of external conditions.

Description

자가 응답 특성 고분자 소재에 의한 능동 제어 섬유{Active Control Cloths Using Polymer Materials with Self Response Property}{Active Control Cloths Using Polymer Materials with Self Response Property}

본 발명은 자가 응답 특성 고분자 소재에 의한 능동 제어 섬유에 관한 것이고, 구체적으로 형상 기억 고분자와 같은 자가 응답 특성 고분자 소재에 의하여 외부 기온 변화에 따라 또는 선택에 의하여 능동적으로 섬유의 물리적 특성이 제어될 수 있도록 하는 자가 응답 특성 고분자 소재에 의한 능동 제어 섬유에 관한 것이다.The present invention relates to active control fibers by self-reactive polymeric materials, and more specifically, the physical properties of the fibers can be actively controlled by a selection of external temperature changes or by a selection of self-responsive polymeric materials such as shape memory polymers The active control fiber is made of a polymer material.

다양한 종류의 기능성 섬유가 이 분야에 공지되어 있다. 기능성 섬유는 일반적으로 신소재 또는 나노 가공 소재를 적용하여 내부 또는 외부의 변화에 대하여 섬유 소재 자체가 능동적으로 대응하도록 만들어진 섬유를 기능성 섬유라고 한다. 기능성 섬유는 지름이 수십 내지 수백 나노미터가 되면서 강철에 비하여 강도가 50~150배 그리고 다이아몬드에 비하여 열전도성이 5~20배 정도 우수하지만 유연성이 일반 섬유와 유사한 나노 섬유, 섬유 제품 기술에 다른 분야의 기술이 융합된 스마트 섬유, 보형물 또는 혈액 필터로 사용되는 바이오 섬유를 포함한다. 기능성 섬유는 흡한 속건 소재, 자외선 차단소재, 온도 조절 소재 또는 인지 기능 소재를 포함하여 적용 분야에서 요구되는 특성을 가지거나 또는 인체 또는 생체 활동에 유리한 기능이 나타나도록 한다. 예를 들어 온도 조절 소재를 포함하는 기능성 섬유는 여름에 피부에 접촉되면 3~5 ℃ 이상의 냉각 효과가 발생되도록 하고 그리고 겨울에 피부에 접촉이 되는 경우 3~5 ℃ 이상의 온열 효과가 나타나도록 한다. 이를 위하여 상변화 물질(phase change material)이 섬유 내에 혼합된다.Various types of functional fibers are known in the art. Functional fibers are generally referred to as functional fibers, in which new materials or nano-processed materials are applied to make the fiber material itself actively respond to internal or external changes. Functional fibers have tensile strengths ranging from tens to hundreds of nanometers in diameter, 50 to 150 times stronger than steel, and 5 to 20 times more thermally conductive than diamonds, but their flexibility is similar to that of ordinary fibers. Fiber technology used in smart fibers, implants or blood filters. Functional fibers have the properties required by the application, including sweat-absorbing quick-drying materials, UV-blocking materials, temperature-regulating materials or cognitive materials, For example, a functional fiber containing a temperature-controlled material should have a cooling effect of 3 to 5 ° C or more when exposed to the skin in summer and a thermal effect of 3 to 5 ° C or more when exposed to the skin in winter. For this purpose, a phase change material is mixed into the fibers.

스포츠 또는 야외 레저 활동을 위한 의류를 위한 섬유 소재는 보온 효과 또는 투습 방수와 같은 통기성이 기능성을 결정하는 주요 인자가 될 수 있다.Textile materials for clothing for sporting or outdoor leisure activities can be key factors in determining the functionality of breathability, such as thermal insulation or breathable waterproofing.

소재의 온도 제어와 관련된 선행기술로 국제공개번호 WO2001/23173 ‘열변색성 라미네이트 및 구조물의 온도를 제어하는 방법’이 있다. 상기 선행기술은 전자기 방사선을 흡수하거나 반사시키는 능력을 예측 가능하게 변화시키는 열변색성 라미네이트에 관한 것으로 라미네이트로부터 반사되거나 라미네이트에 의해 열로 흡수되어 하부 구조체로 전달되는 전자기 에너지의 양을 감소시키거나 또는 증가시키는 작용을 하는 온도 또는 온도 영역을 가지는 구조물에 대하여 개시한다. 선행기술은 하부 구조물과 통하는 구조물 접촉면과 열 변색 층과 통하는 열변색성 접촉면을 포함하며 전자기 방사선에 대하여 반사성이고 열에 대해서는 전동성인 기재 층; 및 상기 기재 층과 통하는 기재 층 접촉면과 상기 전자기 방사선과 통하는 외부 표면을 포함하고 상기 전자기 방사선에 대하여 여러 가지 투과율을 가지는 열 변색 층을 포함하며, 상기 투과율 범위가 상기 열 변색 층의 온도에 의해 결정됨으로써 상기 온도 변화가 상기 열 변색 층 투과율 변화와 상기 하부 구조물로 열의 전달율 또는 상기 구조물로부터 반사율 변화를 변화시키는 열 변색성 라미네이트에 대하여 개시한다.International Priority No. WO2001 / 23173 " A method of controlling the temperature of a thermochromic laminate and a structure " The prior art relates to thermochromic laminates that predictably change the ability to absorb or reflect electromagnetic radiation, such as reducing or increasing the amount of electromagnetic energy that is reflected from the laminate or absorbed as heat by the laminate to the substructure And a temperature or temperature region that acts to induce the reaction. The prior art includes a substrate layer that includes a structure contact surface that communicates with the underlying structure and a thermochromic contact surface that communicates with the thermochromic layer and is reflective to electromagnetic radiation and electrically conductive to heat; And a thermochromic layer including a base layer contact surface communicating with the base layer and an outer surface communicating with the electromagnetic radiation and having various transmissivities with respect to the electromagnetic radiation, wherein the transmittance range is determined by the temperature of the thermochromic layer Wherein the temperature change changes the transmittance of the thermochromic layer transmittance and the transmittance of heat to the substructure or the reflectance change from the structure.

특허등록번호 10-0646805는 시스-코어 구조로 이루어진 복합 섬유로 상기 코어를 구성하는 성분이 시스를 구성하는 성분에 비해 수축률이 높거나 저온에서 원래 형상보다 수축되어 발현되는 형상 기억 물질로 형성되어 상기 코어부가 수축된 경우 코어와 시스 사이에 외부 공기로 채워지는 공기층이 형성되는 온도 제어가 가능한 복합 섬유에 대하여 개시한다. Patent Registration No. 10-0646805 discloses a composite fiber composed of a cis-core structure, wherein the component constituting the core is formed of a shape memory material which is shrunk or shrunk at a low temperature as compared with a component constituting the sheath, And an air layer filled with the outside air is formed between the core and the sheath when the core part is contracted.

상기 선행기술은 열에 대하여 변색되거나 또는 온도에 대하여 수축 또는 팽창되는 구조에 대하여 개시한다. 그리고 이와 같은 열 또는 온도는 외부로부터 주어지는 외부 조건이 되고 능동적으로 또는 선택적으로 외부 온도에 대하여 조절되지는 못한다는 단점을 가진다. The prior art discloses a structure that is discolored against heat or shrinks or expands against temperature. And such heat or temperature is an external condition given from the outside and can not be actively or selectively controlled with respect to the external temperature.

본 발명은 상기 선행기술이 가진 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems of the prior art.

선행문헌1: WO 2001/23173(Cygnet Works, INC, 2001년04월05일 공개) Thermo-chromic Laminates and Methods for Controlling the Temperature of a StructurePrior Art 1: WO 2001/23173 (Cygnet Works, INC, published Apr. 05, 2001) Thermo-chromic Laminates and Methods for Controlling the Temperature of a Structure 선행문헌2: 특허등록번호 10-0646805(벤텍스 주식회사, 2006년11월23일 공개) 온도제어형 복합 섬유Prior Art 2: Patent Registration No. 10-0646805 (published by Ben Tex Co., Ltd., November 23, 2006) Temperature controlled conjugated fiber

본 발명은 외부 환경 조건에 따라 선택적으로 통기성의 조절이 가능한 형상 기억 고분자 층을 포함하는 형상 기억 소재에 의한 능동 제어 섬유를 제공하는 것이다.The present invention provides an active control fiber by a shape memory material comprising a shape memory polymer layer capable of selectively controlling air permeability according to external environmental conditions.

본 발명의 적절한 형태에 따르면, 능동 제어 섬유는 기재 층; 자가 응답 특성 고분자 소재 및 상기 자가 응답 특성 고분자와 서로 다른 열 변형 특성을 가진 충전 소재로 이루어진 조절 층; 및 조절 층의 조절을 위한 조건을 형성하는 제어 층을 포함하고, 상기 제어 층의 조건은 외부 조건의 탐지에 따른 작동 테이블에 의하여 결정된다. According to a preferred form of the invention, the active control fiber comprises a substrate layer; A self-responsive polymer material and a self-responding polymer; and a control layer made of a filling material having different thermal deformation characteristics; And a control layer forming a condition for adjustment of the control layer, the condition of the control layer being determined by an operation table according to detection of an external condition.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 제어 층은 미리 결정된 패턴으로 상기 조절 층에 인쇄가 되거나 또는 도전사 형태가 된다. According to another preferred embodiment of the present invention, the control layer is printed on the control layer in a predetermined pattern or in the form of a protector.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 조절 층은 실리콘 카바이드, 카본 나노 튜브, 카본 나노 파이버 또는 질화 알루미나를 포함하는 폴리우레탄 형상 기억 고분자 또는 에폭시 형상 기억 고분자가 된다. According to another preferred embodiment of the present invention, the control layer is a polyurethane shape memory polymer or an epoxy shape memory polymer including silicon carbide, carbon nanotube, carbon nanofiber, or alumina nitride.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 자가 응답 특성 고분자 소재는 제1 길이와 제1 직경을 가지는 원통 형상의 일시 형상(Transient Shape)과 제2 길이와 제2 직경을 가지는 영구 형상(Permanent Shape)을 가지고 제1 길이는 제2 길이에 비하여 크고 그리고 제1 직경은 제2 직경에 비하여 작다.According to another preferred embodiment of the present invention, the self-reactive property polymer material includes a cylindrical shape having a first length and a first diameter, a permanent shape having a second length and a second diameter, Shape), the first length is larger than the second length, and the first diameter is smaller than the second diameter.

본 발명에 따른 능동 제어 섬유는 외부 환경 조건에 따라 선택적으로 통기성을 조절하는 것에 의하여 사용자가 자신에게 적합한 상태를 유지하도록 한다는 이점을 가진다. 또한 본 발명에 따른 능동 제어 섬유는 다양한 외부 섬유 층의 소재에 따라 통기성의 조절이 가능하도록 하면서 다양한 모바일 기기와 연계되어 작동되도록 하는 것에 의하여 사용자 선택 방식의 능동 제어가 가능하도록 한다는 장점을 가진다.The active control fiber according to the present invention has an advantage that a user can maintain a state suitable for his / her own by selectively controlling the ventilation according to external environmental conditions. In addition, the active control fiber according to the present invention has an advantage that active control of the user selection method is enabled by operating in conjunction with various mobile devices while controlling the air permeability according to the material of various external fiber layers.

도 1은 본 발명에 따른 능동 제어 섬유의 구조에 대한 실시 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 능동 제어 섬유의 작동 과정에 대한 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 능동 제어 섬유가 제조되는 과정에 대한 실시 예를 도시한 것이다. 1 shows an embodiment of the structure of an active control fiber according to the present invention.
FIG. 2 illustrates an embodiment of an active control fiber according to the present invention.
FIG. 3 illustrates an embodiment of a process for fabricating an active control fiber according to the present invention.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings, but the present invention is not limited thereto. In the following description, components having the same reference numerals in different drawings have similar functions, so that they will not be described repeatedly unless necessary for an understanding of the invention, and the known components will be briefly described or omitted. However, It should not be understood as being excluded from the embodiment of Fig.

도 1은 본 발명에 따른 능동 제어 섬유(10)의 구조에 대한 실시 예를 도시한 것이다. 1 shows an embodiment of the structure of an active control fiber 10 according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 능동 제어 섬유(10)는 기재 층(11); 형상 기억 고분자 소재 및 상기 형상 기억 고분자와 서로 다른 열 변형 특성을 가진 충전 소재로 이루어진 조절 층(13); 및 조절 층(13)의 조절을 위한 조건을 형성하는 제어 층(12)을 포함하고, 상기 제어 층(12)의 조건은 외부 조건의 탐지에 따른 작동 테이블에 의하여 결정된다.Referring to FIG. 1, an active control fiber 10 according to the present invention comprises a substrate layer 11; An adjusting layer (13) made of a shape memory polymer material and a filling material having different thermal deformation characteristics from the shape memory polymer; And a control layer (12) forming a condition for the adjustment of the control layer (13), the condition of the control layer (12) being determined by an operation table according to detection of external conditions.

본 발명에서 자가 응답 특성은 외부 조건에 따라 미리 결정된 특성을 나타내고 그리고 상기 외부 조건이 제거되면 원래의 상태로 되돌아가는 성질을 가지는 것을 말한다. 외부 조건은 열, 압력 또는 전압과 같은 것이 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 자가 응답 특성은 외부 조건이 일정 범위에서 변하면 그에 따라 미리 결정된 특성이 변하게 된다. 자가 응답 특성은 실험적으로 또는 이론적으로 미리 결정될 수 있다. 형상 기억 고분자 소재는 자가 응답 특성 고분자 소재의 예시가 될 수 있고 아래에서 형상 기억 고분자 소재를 기초로 설명되지만 본 발명은 이에 제한되지 않는다. In the present invention, a self-response characteristic indicates a predetermined characteristic according to an external condition, and has a property of returning to the original state when the external condition is removed. The external conditions may be, but are not limited to, heat, pressure or voltage. The self-response characteristic changes according to the predetermined characteristic when the external condition changes in a certain range. The self-response characteristic can be predetermined experimentally or theoretically. The shape memory polymer material may be an example of a self-responding polymer material and is described below based on the shape memory polymer material, but the present invention is not limited thereto.

본 발명에 따른 능동 제어 섬유(10)는 아웃 도어 또는 스포츠웨어를 비롯한 의류 제조에 적용될 수 있다. 능동 제어는 통기성의 제어를 의미하고 그리고 통기성은 형상 기억 고분자(Shape Memory Polymer, SMP)의 체적 변화를 통하여 제어될 수 있다. 일반적으로 형상 기억 고분자는 초기의 고분자 형태를 기억하여 일정 자극에 의해 변형된 형태로부터 본래의 모습으로 되돌아오는 특성을 가지는 고분자를 의미한다. 본 발명에 따르면 자극은 전기 저항에 의하여 발생되는 열이 될 수 있고 그리고 전기 저항으로부터 열을 발생시키기 위한 전력은 외부로부터 공급될 수 있다.The active control fibers 10 according to the present invention can be applied to the manufacture of garments including outdoor or sportswear. Active control means control of air permeability and permeability can be controlled through volume change of Shape Memory Polymer (SMP). Generally, a shape memory polymer refers to a polymer having a property of storing an initial shape of a polymer and returning to its original shape from a shape deformed by a certain stimulus. According to the present invention, the stimulus can be heat generated by electrical resistance and power for generating heat from electrical resistance can be supplied from the outside.

기재 층(11)은 외부와 접촉되는 부분에 해당되고 의류 분야에서 사용되는 임의의 면섬유 또는 합성섬유가 될 수 있다. 기재 층(11)은 통기성 섬유가 될 수 있고 예를 들어 투습 방수 섬유가 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 예를 들어 기재 층(11)은 1000~6000 mmH2O 의 내수압 및 1000 내지 6000 g/m2/day의 투습도를 가지는 섬유가 될 수 있다. 본 발명에 따르면, 내수압이 낮으면서 투습도가 높은 기재 층(11)이 선택되는 것이 유리하다.The base layer 11 may be any of the cotton fibers or synthetic fibers used in the garment field, which corresponds to the portion in contact with the outside. The base layer 11 can be breathable fibers and can be, for example, breathable and waterproof fibers, but is not limited thereto. For example, the substrate layer 11 may be a fiber having a water pressure of 1000 to 6000 mm H 2 O and a moisture permeability of 1000 to 6000 g / m 2 / day. According to the present invention, it is advantageous that the base material layer 11 having a low water pressure and a high moisture permeability is selected.

조절 층(13)은 형상 기억 고분자 소재로 만들어질 수 있고 예를 들어 폴리우레탄 또는 폴리에폭시 형상 기억 고분자로 형성될 수 있다. 형상 기억 고분자는 일반적으로 프로그래밍(programming) 과정을 통하여 일시적인 형상을 가지게 되고 그리고 전이 온도(Ttrans) 이상이 되면 기억된 형상으로 회복된다. 본 발명에 따른 형상 기억 고분자는 예를 들어 제1 길이와 제1 직경을 가진 원통 형상으로 일시 형상(Transient shape)이 만들어질 수 있다. 그리고 제2 길이와 제2 직경을 가진 원통 형상의 영구 형상(permanent shape)을 가질 수 있고 형상 기억이 될 수 있다. 제1 길이는 제2 길이에 비하여 크고 그리고 제1 직경은 제2 직경 비하여 작을 수 있다. 이와 같은 상태에서 온도가 상승하면 형상 기억 고분자는 일정 비율로 영구 형상으로 복원될 수 있다. 그리고 영구 형상으로 복원되면서 실질적으로 수직 방향의 단면적이 증가되면서 통기성이 감소되고 이와 동시에 보온 효과가 높아질 수 있다. 이와 같이 본 발명에 따른 조절 층(13)은 형상 기억 고분자 소재를 포함하고 상기 형상 고분자 소재는 일시 형상으로 프로그래밍이 될 수 있다. 그리고 전이 온도와 같은 온도가 되면 기억이 된 원래의 형상으로 복원될 수 있고 그리고 복원이 되면 통기성이 감소되면서 보온 효과가 발생될 수 있다. 형상 기억 고분자 소재는 다양한 형상으로 프로그래밍이 될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다. The control layer 13 can be made of a shape memory polymer material and can be formed, for example, from a polyurethane or polyepoxy shape memory polymer. The shape memory polymer generally has a temporary shape through a programming process and recovers to a memorized shape when the transition temperature (Ttrans) is exceeded. The shape memory polymer according to the present invention may be formed in a cylindrical shape having a first length and a first diameter, for example, a transient shape. And can have a permanent shape of a cylindrical shape having a second length and a second diameter, and can be shape memory. The first length may be larger than the second length and the first diameter may be smaller than the second diameter. When the temperature rises in such a state, the shape memory polymer can be restored to a permanent shape at a certain rate. In addition, the vertical cross-sectional area is increased while restoring to the permanent shape, so that the air permeability is reduced and at the same time, the thermal effect can be enhanced. As described above, the controlling layer 13 according to the present invention includes a shape memory polymer material, and the shape polymer material can be programmed in a temporary shape. When the temperature is the same as the transition temperature, it can be restored to the original shape which is memorized, and when it is restored, the ventilation effect can be reduced and the thermal effect can be generated. The shape memory polymer material can be programmed into various shapes and the present invention is not limited to the embodiments shown.

다른 한편으로 조절 층(13)은 충전 소재를 포함할 수 있다. 충전 소재는 예를 들어 실리콘 카바이드, 카본 나노 튜브, 카본 나노파이버, 질화알루미늄 또는 이들의 혼합물이 될 수 있다. 충전 소재는 형상 기억 고분자의 형성 과정에서 혼합될 수 있고 형상 기억 고분자의 복원성을 제한하는 기능을 가진다. 추가로 충전 소재는 복원이 되는 형상 기억 고분자의 복원 과정에서 코어 기능을 가질 수 있다. 이를 위하여 충전 소재는 형상 기억 고분자에 비하여 열 변형이 작은 소재가 되거나 또는 형상 기억 고분자와 다른 형태로 열 변형이 되는 소재로 선택될 수 있다. 또한 충전 소재는 필요에 따라 단열성을 가지거나 절연성을 가질 수 있다. 충전 소재는 일정한 크기로 만들어질 수 있고 예를 들어 마이크로 수준의 크기로 만들어질 수 있다.On the other hand, the regulating layer 13 may comprise a filling material. The filling material may be, for example, silicon carbide, carbon nanotubes, carbon nanofibers, aluminum nitride, or mixtures thereof. The filling material can be mixed during the formation of the shape memory polymer and has a function of restricting the resilience of the shape memory polymer. In addition, the filling material may have a core function during the restoration of the shape memory polymer to be restored. For this purpose, the filling material may be selected as a material having a smaller thermal deformation than the shape memory polymer, or a material having a thermal deformation different from that of the shape memory polymer. In addition, the filling material may have insulating properties or insulation as required. The filling material can be made in a uniform size and can be made, for example, in a micro-sized size.

도 1의 (가) 내지 (다)에 도시된 것처럼, 조절 층(13)은 기재 층(11)과 분리된 층으로 만들어질 수 있지만 필요에 따라 기재 층(11)에 삽입되는 형태로 만들어질 수 있다. 조절 층(13)은 다양한 형태로 만들어질 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다. The control layer 13 may be made of a separate layer from the substrate layer 11 but may be formed into a shape that is inserted into the substrate layer 11 as required . The conditioning layer 13 can be made in various forms and the invention is not limited to the embodiments shown.

조절 층(13)의 복원 조건은 제어 층(12)에 의하여 결정될 수 있다. 제어 층(12)은 전기 저항 소재로 만들어질 수 있고 전력 공급에 의하여 열을 발생시킬 수 있다. 제어 층(12)은 네트워크 형상으로 만들어지거나 면상 발열체 형상으로 만들어질 수 있다. 그리고 제어 층(12)의 발열량을 전력 공급에 의하여 조절될 수 있다.The restoring condition of the regulating layer 13 can be determined by the control layer 12. The control layer 12 can be made of an electrically resistive material and can generate heat by power supply. The control layer 12 may be formed into a network shape or an area heating element shape. And the amount of heat generated by the control layer 12 can be controlled by the power supply.

도 1의 (가)를 참조하면, 제어 층(12)은 메시 형태로 만들어져 기재 층(11)과 조절 층(13) 사이에 삽입되거나, 도 1의 (나)에 도시된 것처럼 제어 층(12)은 조절 층(13)의 내부에 삽입되거나 또는 도 1의 (다)에 도시된 것처럼 제어 층(12)은 기재 층(13)의 경계면에 형성될 수 있다. 제어 층(12)은 조절 층(13)의 온도를 제어할 수 있는 적절한 위치에 배치될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제시되지 않는다.1 (a), the control layer 12 is made in the form of a mesh and inserted between the base layer 11 and the control layer 13, or the control layer 12 May be inserted into the control layer 13 or the control layer 12 may be formed at the interface of the substrate layer 13 as shown in Fig. The control layer 12 may be disposed at a suitable position to control the temperature of the control layer 13 and the present invention is not shown in the presented embodiment.

본 발명에 따른 형상 기억 고분자를 포함하는 조절 층(13)은 제어 층(12)에 의하여 열을 공급을 받을 수 있고 그리고 제어 층(12)은 외부 전원에 의하여 전력을 공급받을 수 있고 예를 들어 예를 들어 소형 배터리와 같은 전력 공급 장치에 의하여 전력을 공급받을 수 있다.The control layer 13 comprising the shape memory polymer according to the present invention can be supplied with heat by the control layer 12 and the control layer 12 can be powered by an external power source, For example, a power supply such as a small battery.

도 2는 본 발명에 따른 능동 제어 섬유의 작동 과정에 대한 실시 예를 도시한 것이다.FIG. 2 illustrates an embodiment of an active control fiber according to the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전력 공급 장치는 전력 공급을 위한 전원(21), 전력 공급 상태를 제어하기 위한 제어 유닛(22), 외부 상태에 따른 전력 공급 수준이 미리 저장된 작동 테이블(23) 및 제어 유닛(22)에 의하여 작동이 제어되는 스위치(24)를 포함할 수 있다.2, the power supply apparatus according to the present invention includes a power supply 21 for power supply, a control unit 22 for controlling the power supply state, an operation table 23 And a switch 24 whose operation is controlled by the control unit 22.

전원(21)은 예를 들어 소형 배터리와 같은 것이 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 제어 유닛(22)은 소형 마이크로프로세서를 포함할 수 있고 외부 환경을 탐지하기 위한 탐지 센서(221)를 포함할 수 있다. 탐지 센서(221)는 예를 들어 모바일 기기와 같은 외부 기기가 될 수 있고 외부 온도 또는 외부 습도를 탐지할 수 있는 임의의 센서 기능을 가진 장치가 될 수 있다. 작동 테이블(23)은 미리 결정된 작동 데이터를 가질 수 있다. 작동 데이터는 예를 들어 다양한 환경 조건에 따른 형상 기억 고분자 소재의 변형 수준을 포함할 수 있다. 작동 데이터는 탐지 유닛(221)에 의하여 탐지된 값에 의하여 결정되거나 또는 사용자의 선택에 의하여 결정될 수 있다. 미리 결정된 작동 데이터는 필요에 따라 갱신될 수 있고 제어 유닛(22)에 의하여 다수 개의 미리 결정된 작동 데이터 중 어느 하나가 선택될 수 있다.The power source 21 may be, for example, a small battery, but is not limited thereto. The control unit 22 may include a small microprocessor and may include a detection sensor 221 for detecting an external environment. The detection sensor 221 may be an external device such as, for example, a mobile device, and may be a device having any sensor function capable of detecting external temperature or external humidity. The operation table 23 may have predetermined operation data. The operational data may include, for example, the level of deformation of the shape memory polymer material according to various environmental conditions. The operating data may be determined by the value detected by the detection unit 221 or may be determined by the user's choice. The predetermined operation data can be updated as necessary and any one of a plurality of predetermined operation data can be selected by the control unit 22. [

작동 데이터가 선택되면 제어 유닛(22)에 의하여 스위치(24)가 작동되어 제어 층(12)에 작동 데이터에 따른 전력이 공급될 수 있다. 그에 따라 형상 기억 고분자의 복원 수준이 결정될 수 있고 미리 결정된 수준으로 통기성이 결정될 수 있다. 예를 들어 형상 기억 고분자의 공급되는 열을 양에 따라 일정 수준으로 복원되고 이에 따라 외부 공기의 유입량이 감소될 수 있다. 제어 층(12)의 온도는 되먹임 센서(25)에 의하여 측정될 수 있다. 되먹임 센서(25)에 의하여 측정된 값은 제어 유닛(22)으로 전달될 수 있다. 제어 유닛(22)은 되먹임 센서(25)에서 측정된 값에 기초하여 제어 층(12) 작동의 적절성 여부가 판단될 수 있다. 만약 작동 데이터에서 결정된 수준과 비교하여 되먹임 센서(25)에서 측정된 값과 유사하지 않다면 새로운 작동 데이터가 선택될 수 있다.When the operating data is selected, the switch 24 is activated by the control unit 22 to supply power to the control layer 12 in accordance with the operating data. Whereby the restoration level of the shape memory polymer can be determined and the breathability can be determined to a predetermined level. For example, the supplied heat of the shape memory polymer may be restored to a certain level according to the amount, and thus the inflow amount of the outside air may be reduced. The temperature of the control layer 12 can be measured by the feedback sensor 25. [ The value measured by the feedback sensor 25 may be communicated to the control unit 22. The control unit 22 can determine whether the operation of the control layer 12 is appropriate based on the measured value at the feedback sensor 25. [ New operating data can be selected if it is not similar to the measured value in the feedback sensor 25 as compared to the level determined in the operating data.

도 2의 아래쪽 부분에 도시된 것처럼, 제어 층(12a, 12b)은 2개의 분리된 층으로 이루어질 수 있고 중간 부분에 조절 층의 일부(13a)가 배치될 수 있다. 예를 들어 제1 제어 층(12a)과 제2 제어 층(12b)은 미리 결정된 수준의 저항을 가지는 면상 발열체 또는 메시 저항체가 될 수 있다.As shown in the lower portion of Fig. 2, the control layers 12a and 12b can be made up of two separate layers and a part 13a of the control layer can be arranged in the middle part. For example, the first control layer 12a and the second control layer 12b may be plane heaters or mesh resistors having a predetermined level of resistance.

제어 층(12a, 12b)은 다양한 구조를 가질 수 있고 다양한 방법으로 작동될 수 있다.The control layers 12a, 12b can have various structures and can be operated in various ways.

도 3은 본 발명에 따른 능동 제어 섬유가 제조되는 과정에 대한 실시 예를 도시한 것이다.FIG. 3 illustrates an embodiment of a process for fabricating an active control fiber according to the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 능동 제어 섬유의 제조를 위하여 기재 층이 준비될 수 있다(P31). 기재 층은 예를 들어 일정 수준의 통기성을 가진 섬유가 될 수 있고 예를 들어 투습 방수 섬유가 될 수 있다. 기재 층이 준비되면 충전 소재가 준비될 수 있다(P32). 충전 소재는 예를 들어 실리콘 카바이드, 카본 나노 튜브, 카본 나노 파이버 또는 질화 알루미나와 같은 것이 될 수 있다. 충전 소재에 대한 형상 기억 고분자 소재의 양은 예를 들어 전체 중량의 5 내지 30 wt%가 될 수 있다. 충전 소재가 준비되면 형상 기억 고분자 소재와 혼합되어 조절 층이 만들어질 수 있다. 형상 기억 고분자는 예를 들어 폴리우레탄 또는 에폭시와 같은 것이 될 수 있고 일정 직경을 가질 수 있다. 충전 소재와 형상 기억 고분자가 혼합되어 일정 두께의 조절 층을 형성할 수 있다(P33). 그리고 형성된 조절 층에 제어 층을 위한 패턴이 형성되거나 또는 도전사 구조가 배치될 수 있다(P34). 도전사는 금속에 유사한 도전성을 가지는 섬유로 폴리에스테르, 나일론, 아라미드 섬유 또는 아크릴 섬유를 기재(matrix)로 섬유 코어에 전도 층을 형성시켜 만들어질 수 있다. 전도 층은 예를 들어 카본 블랙 또는 은 나노 입자와 같은 것으로 형성될 수 있다. 도전사는 메시 구조, 망상 구조 또는 연쇄상 구조와 같은 형태로 만들어질 수 있다. 도전사는 기재 층에 코팅이 되는 방식으로 만들어질 수 있다. 예를 들어 기재 층은 안쪽 면에 은 나노 입자, 구리 또는 다른 금속 입자로 코팅이 되고 그리고 조절 층과 접착이 될 수 있다. 다양한 방식으로 전도 층이 형성될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.Referring to FIG. 3, a substrate layer may be prepared for the production of active control fibers according to the present invention (P31). The substrate layer may be, for example, a fiber having a certain level of breathability and may be, for example, a breathable waterproof fiber. When the substrate layer is prepared, a filling material can be prepared (P32). The filling material may be, for example, silicon carbide, carbon nanotubes, carbon nanofibers, or alumina nitrides. The amount of shape memory polymer material for the filled material can be, for example, 5 to 30 wt% of the total weight. Once the fill material is ready, the control layer may be formed by mixing with the shape memory polymer material. The shape memory polymer may be, for example, polyurethane or epoxy and may have a constant diameter. The filling material and the shape memory polymer are mixed to form a control layer of a certain thickness (P33). And a pattern for the control layer may be formed on the formed control layer or a conductive structure may be disposed (P34). A conductive yarn can be made by forming a conductive layer on a fiber core with a matrix of polyester, nylon, aramid fiber, or acrylic fiber with fibers having similar conductivity to metal. The conductive layer may be formed, for example, as carbon black or silver nanoparticles. The conductive yarn can be made in the form of a mesh structure, a network structure, or a chain structure. The conductive yarns can be made in such a way that they are coated on the substrate layer. For example, the substrate layer may be coated with silver nanoparticles, copper or other metal particles on the inner surface and adhered to the control layer. Conductive layers may be formed in various ways and the present invention is not limited to the embodiments shown.

제어 층은 미리 결정된 저항 값을 가질 필요가 있고 이를 위하여 예를 들어 전도성 잉크와 같은 재료에 의하여 인쇄 방식으로 형성될 수 있다. 이와 같은 패턴 인쇄에 의하여 제어 층과 조절 층이 일체로 형성되면 기재 층과 접착이 될 수 있다(P35). 예를 들어 조절 층과 기재 층의 결합은 적절한 가교제에 의하여 이루어지거나 또는 핫 멜트 필름에 의하여 이루어질 수 있다. 제어 층은 메시 형상이 될 수 있지만 이에 제한되지 않고 기재 층과 조절 층의 결합은 다양한 방법으로 이루어질 수 있다.The control layer needs to have a predetermined resistance value and may be formed in a printing manner by a material such as conductive ink for this purpose. When the control layer and the control layer are integrally formed by such pattern printing, they can be adhered to the base layer (P35). For example, the combination of the control layer and the substrate layer may be achieved by a suitable cross-linking agent or by a hot melt film. The control layer may be mesh-shaped, but not limited thereto, and the combination of the substrate layer and the control layer may be made in various ways.

본 발명에 따른 능동 제어 섬유는 다양한 방법으로 형성될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다. The active control fibers according to the present invention can be formed in various ways and the present invention is not limited to the embodiments shown.

본 발명에 따른 능동 제어 섬유는 외부 환경 조건에 따라 선택적으로 통기성을 조절하는 하는 것에 의하여 사용자가 자신에게 적합한 상태를 유지하도록 한다는 이점을 가진다. 또한 본 발명에 따른 능동 제어 섬유는 다양한 외부 섬유 층의 소재에 따라 통기성의 조절이 가능하도록 하면서 다양한 모바일 기기와 연계되어 작동되도록 하는 것에 의하여 사용자 선택 방식의 능동 제어가 가능하도록 한다는 장점을 가진다.The active control fiber according to the present invention has an advantage that a user can maintain a state suitable for his / her own by selectively controlling air permeability according to external environmental conditions. In addition, the active control fiber according to the present invention has an advantage that active control of the user selection method is enabled by operating in conjunction with various mobile devices while controlling the air permeability according to the material of various external fiber layers.

위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention . The invention is not limited by these variations and modifications, but is limited only by the claims appended hereto.

10: 능동 제어 섬유 11: 기재 층
12: 제어 층 13: 조절 층
21: 전원 22: 제어 유닛
23: 작동 테이블 24: 스위치
25: 되먹임 센서
221: 탐지 센서 10: active control fiber 11: substrate layer
12: Control layer 13: Control layer
21: power source 22: control unit
23: Operation Table 24: Switch
25: Feedback sensor
221: Detection sensor

Claims (4)

기재 층(11);
자가 응답 특성 고분자 소재 및 상기 자가 응답 특성 고분자와 서로 다른 열 변형 특성을 가진 충전 소재로 이루어진 조절 층(13); 및
조절 층(13)의 조절을 위한 조건을 형성하는 제어 층(12)을 포함하고,
상기 제어 층(12)의 조건은 외부 조건의 탐지에 따른 작동 테이블(12)에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 자가 응답 특성 고분자 소재에 의한 능동 제어 섬유. A base layer (11);
An adjusting layer (13) made of a filling material having different thermal deformation characteristics from the self-reactive polymer material and the self-reactive characteristic polymer; And
And a control layer (12) forming a condition for the adjustment of the control layer (13)
Characterized in that the condition of the control layer (12) is determined by the operating table (12) according to the detection of external conditions. 청구항 1에 있어서, 상기 제어 층(12)은 미리 결정된 패턴으로 상기 조절 층(13)에 인쇄가 되거나 또는 도전사 형태가 되는 것을 특징으로 자가 응답 특성 고분자 소재에 의한 능동 제어 섬유.The active control fiber as claimed in claim 1, wherein the control layer (12) is printed on the control layer (13) in a predetermined pattern or in the form of a conductive material. 삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 자가 응답 특성 고분자 소재는 제1 길이와 제1 직경을 가지는 원통 형상의 일시 형상(Transient Shape)과 제2 길이와 제2 직경을 가지는 영구 형상(Permanent Shape)을 가지고 제1 길이는 제2 길이에 비하여 크고 그리고 제1 직경은 제2 직경에 비하여 작은 것을 특징으로 하는 자가 응답 특성 고분자 소재에 의한 능동 제어 섬유.The self-responding polymer material according to claim 1, wherein the self-reactive polymer material has a cylindrical shape having a first length and a first diameter, a permanent shape having a second length and a second diameter, Characterized in that the length is larger than the second length and the first diameter is smaller than the second diameter.
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