KR101617835B1 - 전기전도성 합사 및 전기전도성 피복품 - Google Patents

Abstract

구리사, 스틸, 금 및 은 중에서 선택되는 금속으로 만들어지는 금속사 및 절연물질로 된 일반사가 혼합되어 형성되는 전기전도성 합사 및 그러한 합사로 제조되는 전기전도성 피복품이 개시된다. 본 발명에 따른 전기전도성 합사로 만들어진 전기전도성 피복품은 착용감, 세탁견뢰도 및 전기전도성이 우수하여 다양한 제품에 적용할 수 있고, 특히 저주파 전기자극을 위한 피복품으로 적합하다.

Description

전기전도성 합사 및 전기전도성 피복품{Ply Yarn With Electroconductivity And Clothes With Electroconductivity}

본 발명은 전기전도성 합사 및 전기전도성 피복품에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 착용감, 세탁견뢰도 및 전기전도성이 우수한 전기전도성 합사 및 그 합사로 만들어지는 전기전도성 피복품에 관한 것이다.

전기전도성 섬유는 정전기 방지 특성 및 통전성 등의 목적으로 지금까지 많이 개발되어 왔다. 전기전도성 섬유는 의류에 적용되어 좋은 착용감을 갖게 하기 위하여 절연물질로 된 합성섬유에 금속피막을 형성함으로써 제조되는데, 그러한 금속피막을 형성하는 방법으로는 무전해 도금법, 진공증착법, 스퍼터링법 등이 사용된다. 그런데, 이러한 방법을 적용하기 위해서는, 고비용의 장치가 사용되기 때문에 제조비용상 제약이 따른다는 단점이 있었다.

구리(Copper)사의 경우, 아크릴 섬유에 존재하는 시아노(CN)기가 1가 구리이온과 배위결합을 할 수 있다는 사실을 이용하여 황화구리가 아크릴 섬유에 배위결합하여 코팅을 형성하는 기술이 알려져 있다. 특히 특허등록 제10-0962268호(2010. 06. 01. 등록)는 도전성 황화구리 나노미립자 조성물 및 이를 이용한 도전성 아크릴 섬유 제조방법을 개시한다. 이 특허발명은 구리염, 환원제, 황화합물 등을 포함하는 조성물에 아크릴로니트릴 반복단위를 갖는 아크릴계 섬유를 침지하여 아크릴계 섬유에 황화구리가 배위결합을 이루게 하는 것이다.

한편, 특허등록 제10-1073524호(2011. 10. 07. 등록)는 도전성 나일론섬유 제조방법을 개시한다. 이 특허발명은 나일론 섬유가 금속포착성 관능기를 가지도록 나일론 섬유를 개질한 후 상기 특허에 기재된 황화구리 나노미립자 조성물에 나일론섬유를 침지하여 도전성을 부여하는 것이다.

상기 특허들의 방법에 의하면, 아크릴 섬유 및 나일론 섬유를 기저 섬유로 하여 구리섬유를 만들 수 있고, 그러한 구리섬유에 의하여 구리사를 제조할 수 있게 된다. 이와 같이 제조한 구리사로 피복품을 만들게 되면, 그러한 피복품은 전자파 차단 및 흡수, 정전기 방지, 원적외선 방사, 축열 보온 및 항균성을 갖게 되어 유용하게 사용될 수 있다.

한편, 저주파로 인체의 특정 부위에 전기 자극을 제공하여 인체를 치료하는 저주파 치료장치가 흔히 사용되고 있다. 이러한 저주파 치료장치는 저주파 전기자극을 피부에 가하기 위하여 전극패드를 원하는 인체 부위에 부착하여야 한다. 이를 위하여, 착용한 피복품, 예를 들어, 양말, 장갑, 복부 패드, 팬티, 브래지어 등의 피복품을 벗어야 하기 때문에 공중시설이나 야외에서 저주파 치료를 받는데 불편함이 따랐다.

이러한 불편함을 해소하기 위하여, 전기전도성을 갖는 피복품이 저주파 치료에 사용되고 있다. 이러한 전기전도성 피복품은 금속사로 직조되기 때문에 저주파 치료시에 그것에 전극패드를 부착하여 전기자극을 인체에 줄 수 있다. 따라서, 사용자는 공중시설이나 야외에서도 그러한 피복품을 착용한 채 저주파 치료를 받을 수 있어 편리할 뿐만 아니라 전기전도성으로 인하여 저주파 전기자극이 피복품 전체에 고르게 전달되어 저주파 치료효과에도 긍정적인 영향을 준다.

이와 같은 피복품 및 저주파 치료장치는 특허공개 제10-2008-0045923호(2008. 05. 26. 공개), 특허등록 제10-1174312호(2012. 08. 09. 등록), 실용신안등록 제20-0313130호(2003. 04. 30. 등록), 실용신안등록 제20-0425410호(2006. 08. 28. 등록) 등에 제시되어 있다.

상기에서 언급한 구리사는 간단한 방법에 의하여 제조될 수 있어 실용적이라 할 수 있으나, 전도성 측면에서 다소 부족한 점이 있고, 또한 전기전도성에 관한 세탁견뢰도도 다소 부족하다는 문제점이 있었다.

이에, 본 발명의 목적은 착용감, 세탁견뢰도 및 전기전도성이 우수한 전기전도성 합사 및 그 합사로 만들어지는 전기전도성 피복품을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기전도성 합사는 구리사, 스틸(steel), 금 및 은 중에서 선택되는 금속으로 만들어지는 금속사 및 절연물질로 된 일반사가 혼합되어 형성되는 것이다.

상기 합사는 상기 구리사 10~50 중량%, 상기 금속사 10~50 중량%, 및 상기 일반사 10~80 중량%로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 구리사는 합성섬유에 황화구리가 배위결합하여 코팅된 것이 바람직하다.

상기 구리사의 기저섬유인 상기 합성섬유는 금속포착성 관능기를 갖도록 개질된 나일론 섬유이거나 시아노(CN) 관능기를 갖는 아크릴 섬유인 것이 바람직하다.

상기 금속사가 스틸사인 경우, 상기 스틸사는 스틸 단섬유와 절연물질로 된 일반 단섬유를 방적하여 형성되는 것이 바람직하다.

상기 금속사가 금사 또는 은사인 경우, 상기 금사 또는 은사는 절연물질로 된 일반 필라멘트 섬유에 금 또는 은이 무전해 도금에 의하여 코팅되어 형성되는 금속 필라멘트 섬유로 만들어지는 것이 바람직하다.

본 발명은 또한, 상기한 전기전도성 합사로 만들어지는 전기전도성 피복품을 제공한다.

상기 피복품은 저주파 치료용 전기자극 매체로 사용되는 것일 수 있다.

본 발명에 따른 전기전도성 합사로 만들어진 전기전도성 피복품은 착용감, 세탁견뢰도 및 전기전도성이 우수하여 다양한 제품에 적용할 수 있고, 특히 저주파 전기자극을 위한 피복품으로 적합하다.

도 1은 의류에 적용하기 적합한 착용감을 가지기 위한 스틸사의 구성비(스틸사 20 중량%와 폴리에스테르사 80%로 구성된 합사)를 가지는 합사로 제조된 피복품에 대한 전기전도성을 측정한 실험결과를 촬영한 사진이다.
도 2는 동사 100%로 제조된 피복품에 대한 전기전도성을 측정한 실험결과를 촬영한 사진이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따라 구리사 30중량%, 스틸사 20중량% 및 폴리에스테르사 50%가 혼합되어 형성되는 합사와 스판덱스사로 직조한 양말에 대한 전기전도성을 측정한 실험결과를 촬영한 사진이다.
도 4는 도 3과 동일한 조건으로 양말을 직조하되, 다만 구리사 100%와 스판덱스사로 직조한 양말에 대한 전기전도성을 측정한 실험결과를 촬영한 사진이다.
도 5는 도 3과 동일한 조건으로 양말을 직조하되, 다만 구리사 30중량% 폴리에스테르사 70중량%의 합사와 스판덱스사로 직조한 양말에 대한 전기전도성을 측정한 실험결과를 촬영한 사진이다.
도 6은 도 3과 동일한 조건으로 양말을 직조하되, 다만 스틸사 20중량%와 폴리에스테르사 80중량%의 합사와 스판덱스사로 직조한 양말에 대한 전기전도성을 측정한 실험결과를 촬영한 사진이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

일반적으로 금속사로 양말 등과 같은 피복품을 만들 경우, 금속사의 구조에 따라 착용감이 좋지 않거나 세탁견뢰도가 좋지 않다는 단점이 있다.

먼저 금속사는 금속을 길게 연신하여 형성되는 모노필라멘트사로 형성할 수 있는데, 이러한 금속사는 그것만으로 양말 등과 같은 피복품을 만들기 어렵다는 문제점이 있다. 다른 실과 교호로 직조하여 피복품을 형성한다고 하더라도 그러한 금속사는 일반적인 실에 비하여 강성이 크기 때문에 제조된 피복품은 뻣뻣하여 착용감이 좋지 않게 된다는 문제점이 있다.

한편 금속사는 절연물질로 된 합성섬유, 예를 들어 폴리에스테르 섬유에 금속을 코팅하여 형성될 수 있다. 이때, 사용되는 폴리에스테르 섬유는 모노필라멘트섬유이고, 그래서 금속사는 모노필라멘트사로 형성된다. 이러한 모노필라멘트사 형태의 금속사로 피복품을 만들면 부드러운 합성섬유를 기재로 사용하기 때문에 상기와 같은 착용감이 나쁘다는 문제점은 해결된다. 그러나, 합성섬유에 코팅된 금속코팅은 사용함에 따라 탈리되는데, 특히 세탁시에 다량의 금속코팅이 탈리된다는 문제점이 있다. 즉, 이러한 금속사로 제조된 피복품은 세탁견뢰도가 양호하지 못하므로 전기전도성이 사용기간에 따라 빠르게 열화된다는 문제점이 있다.

상기한 금속사에 적용하는 금속으로는 금, 은, 구리(copper), 및 스틸(steel) 등이 사용될 수 있는데, 상기한 목적을 위한 피복품을 제조하기 위하여 금, 은 및 구리는 순수한 금속 모노필라멘트사로 형성하거나 금속 코팅사로 형성하는 방법 이외에 다른 방법으로 금속사를 형성하는 것이 적절하지 않으나, 스틸은 다른 방법으로 금속사를 형성할 수 있다. 즉, 스틸사는 스틸만으로 된 스틸 단섬유와 절연물질로 된 일반 단섬유를 방적하여 형성될 수 있다. 이러한 스틸사는 세탁견뢰도 문제가 없고, 또한 금속의 강성이 많이 완화되므로 착용감에 관한 문제점도 많이 완화된다. 물론 스틸사는 착용감에 있어서, 금속 코팅사보다는 좋지 않으며 또한 전기전도성에 있어서도 금사, 은사 및 동사보다 좋지 않다.

이러한 기술적 상황에서, 본 발명자는 착용감, 세탁견뢰도 및 전기전도성이 모두 우수하여 저주파 전기자극에 적합한 전기전도성 피복품을 개발하기 위하여 노력하였으며, 그 결과 본 발명에 이르게 되었다.

따라서, 본 발명에 따른 전기전도성 합사는 구리사, 스틸(steel), 금 및 은 중에서 선택되는 금속으로 만들어지는 금속사 및 절연물질로 된 일반사가 혼합되어 형성된다. 특히, 본 발명에 따른 전기전도성 합사는 구리사 10~50 중량%, 금속사 10~50 중량%, 및 일반사 10~80 중량%로 이루어지는 것이 바람직하다. 이와 같이, 구리사, 금속사 및 일반사를 적절하게 혼합하여 합사로 형성함으로써 그러한 합사로 제조되는 피복품은 전기전도성, 착용감 및 세탁견뢰도가 모두 우수하게 된다.

본 발명에서, 구리사는 합성섬유에 황화구리가 배위결합하여 코팅된 것이 바람직하다. 특히, 구리사의 기저섬유인 합성섬유는 금속포착성 관능기를 갖도록 개질된 나일론 섬유이거나 시아노(CN) 관능기를 갖는 아크릴 섬유인 것이 바람직하다. 이러한 구리사는 상기에서 언급한 특허등록 제10-0962268호(2010. 06. 01. 등록) 및 특허등록 제10-1073524호(2011. 10. 07. 등록)에 기재된 방법에 의하여 제조될 수 있다.

본 발명에서, 금속사가 금사 또는 은사인 경우, 금사 또는 은사는 절연물질로 된 일반 필라멘트 섬유에 금 또는 은이 무전해 도금에 의하여 코팅되어 형성되는 금속 필라멘트 섬유로 만들어지는 것이 바람직하다. 금속사는 특히 모노필라멘트사이다. 여기에서 절연물질로 된 일반 필라멘트 섬유라 함은 금속 및 세라믹을 제외하고, 인공적으로 제조되거나 천연적으로 존재하는 고분자 재료로 된 합성섬유 또는 천연섬유를 일컫는 것이다. 그러한 일반 필라멘트 섬유의 예로는 폴리에스테르 섬유, 아크릴 섬유, 나일론 섬유 등을 들 수 있다. 금속사의 굵기는 적절하게 선택될 수 있다.

본 발명에서, 금속사가 스틸사인 경우, 스틸사는 스틸 단섬유와 절연물질로 된 일반 단섬유를 방적하여 형성되는 것이 바람직하다. 여기에서, 절연물질로 된 일반 단섬유라 함은 금속 및 세라믹을 제외하고, 인공적으로 제조되거나 천연적으로 존재하는 고분자 재료로 된 합성섬유 또는 천연섬유를 일컫는 것이다. 그러한 일반 단섬유의 예로는 위에서 언급한 것과 같다. 일반 단섬유로는 특히 폴리에스테르 단섬유가 사용될 수 있다. 스틸사의 굵기는 적절하게 선택될 수 있다.

본 발명에서, 절연물질로 된 일반사는 금속 및 세라믹을 제외하고, 인공적으로 제조되거나 천연적으로 존재하는 고분자 재료로 된 합성섬유 또는 천연섬유로 제조되는 것이다. 그러한 일반사의 재료의 예로는 폴리에스테르 섬유, 아크릴 섬유, 나일론 섬유 등을 들 수 있다. 그러한 일반사로는 특히 폴리에스테르 섬유로 형성된 것이 사용될 수 있다. 일반사의 굵기는 적절하게 선택될 수 있다.

본 발명에서, 상기한 금속사, 구리사 및 일반사를 혼합하여 합사로 제조하는 방법으로는 일반적으로 알려진 합사제조방법을 그대로 적용할 수 있다. 예를 들어, 3개의 실을 균일하게 꼬아서 합사를 형성할 수도 있고, 일반사를 코어사로 하고, 금속사와 구리사를 그 둘레에 꼬아서 합사로 형성할 수도 있다.

본 발명은 상기한 전기전도성 합사로 만들어지는 전기전도성 피복품을 제공한다. 본 발명에 따른 그러한 피복품은 저주파 치료용 전기자극 매체로 사용되는 것일 수 있다.

본 발명의 피복품은 상기에서 언급한 합사만으로 만들어질 수도 있으나, 다른 실, 예를 들어 스판덱스사를 포함할 수도 있다. 본 발명의 피복품에서 스판덱스사는 전체적으로 포함될 수도 있고, 탄력성이 특히 요구되는 부분에 국부적으로 포함될 수 있다. 스판덱스사가 포함되는 방식은 본 발명에 따른 합사와 스판덱스사가 교호로 직조될 수도 있고, 스판덱스사가 코어에 형성되고 본 발명에 따른 합사가 스판덱스사를 둘러싸는 형태로 직조 또는 편직될 수도 있다.

본 발명의 전기전도성 피복품은 양말, 장갑, 팬티, 복부 패드, 팬티, 브래지어 등 다양한 제품으로 제조될 수 있다. 이러한 구성을 가지는 본 발명의 전기전도성 피복품은 금속사, 구리사 및 일반사의 합사라는 전혀 새로운 재료의 구성을 제안하는 것이기도 하다.

일반적으로 고려하면, 금속사, 구리사 및 일반사로 구성된 합사는 그러한 실들의 평균적 특성을 가질 것으로 기대되고, 그러한 평균적 특성은 합사의 제조비용에 비하여 특별한 용도 내지 장점을 제공하지 못하는 것으로 평가되어 지금까지 제조 및 판매되지 못한 것으로 추측할 수 있다. 그러나, 본 발명자의 실험에 의하면, 전기전도성의 측면에서 그러한 합사는 위에서 언급한 평균적 특성을 나타내지 않고 오히려 더욱 우수한 전기전도성을 가지는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 전혀 예상할 수 없는 특성이었다.

이에, 본 발명자는 그러한 합사로 만든 피복품은 특히 전기전도성이 우수하다는 것을 확인하였다. 그러한 피복품은 정전기 방지를 위한 제품 및 전기전도성이 요구되는 제품으로 사용한다면 유용하고, 특히 저주파 치료를 위한 전기자극 매체로 사용하는 용도로 적합하다.

구체적으로, 스틸사는 그것만으로 피복품을 제조하게 되면, 강성이 너무 크기 때문에 착용감이 좋지 않다. 스틸사는 의류에 적용하여 적합한 착용감을 가지기 위해서는, 일반사, 예를 들어 폴리에스테르사와 적절한 비율로 혼합하여 사용하는 것이 좋다. 도 1을 참조하면, 스틸사 20중량%와 폴리에스테르사 80중량%로 합사를 형성하면 의류로서 착용감이 적당하게 되며, 그때 저항을 측정하였을 때 18옴을 나타내었다.

한편, 도 2를 참조하면, 상기 특허들에 따라 제조한 구리사는 그것만으로 의류를 제조할 때 착용감이 적당하게 되는데, 그때 저항을 측정하였을 때 8옴을 나타내었다. 따라서, 구리사가 의류에 적용할 때 스틸사에 비하여 전기전도성이 좋음을 알 수 있다. 그러나, 상기에서 설명한 바와 같이, 스틸사는 세탁견뢰도가 좋은 반면에 구리사는 황화구리 코팅이 세탁함에 따라 탈리되어 세탁견뢰도가 스틸사에 비하여 좋지 않으며, 또한 무전해 도금법에 의하여 금 및 은을 필라멘트 섬유에 코팅하여 제조한 금사 및 은사에 비하여도 세탁견뢰도가 좋지 않다.

다음으로, 도 3을 참조하면, 스틸사 20%, 구리사 30% 및 폴리에스테르사 50%로 합사를 형성한 다음, 그러한 합사를 스판덱스사와 혼직하여 양말을 제조하였다. 여기에서, 비율은 중량비를 의미하며, 이하 동일하다. 그렇게 제조한 양말에 대한 전기전도성을 저항측정기로 측정하였다. 그 결과 저항이 38옴을 나타내었다.

도 4를 참조하면, 도 3의 양말과 동일한 조건으로 양말을 제조하되, 구리사 100%를 스판덱스사와 혼직하여 양말을 제조하였을 때, 그렇게 제조한 양말에 대한 전기 저항은 108옴을 나타내었다. 이러한 결과로부터 본 발명의 합사로 제조된 피복품은 구리사로 제조된 피복품보다 우수한 전기전도성을 가진다는 것을 알 수 있다.

다음으로 도 5를 참조하면, 도 3의 양말과 동일한 조건으로 양말을 제조하였다. 다만, 구리사 30% 및 폴리에스테르사 70%로 합사를 형성한 점만이 달랐다. 그렇게 제조한 양말에 대한 전기전도성을 저항측정기로 측정하였다. 그 결과 저항이 970옴을 나타내었다.

다음으로 도 6을 참조하면, 도 3의 양말과 동일한 조건으로 양말을 제조하였다. 다만, 스틸사 20% 및 폴리에스테르사 80%로 합사를 형성한 점만이 달랐다. 그렇게 제조한 양말에 대한 전기전도성을 저항측정기로 측정하였다. 그 결과 저항이 159옴을 나타내었다.

저항의 역수는 전기전도성을 나타내므로, 도 5에서 측정한 저항의 역수와 도 6에서 측정한 저항의 역수의 합은 도 3에서 측정한 저항의 역수와 대체적으로 일치하는 것이 일반적으로 예상된다. 그런데, 본 발명의 전기전도성 피복품은 그러한 예상치보다 훨씬 양호한 전기전도성을 가짐을 확인할 수 있었다.

이러한 특성에 의하면, 본 발명의 전기전도성 피복품은 정전기 방지를 위한 피복품 및 전기전도성을 요구하는 피복품, 특히 저주파 치료를 위한 전기자극 매체로 사용되는 기존의 제품, 즉 스틸사, 금사 및 은사로 제조되는 전기전도성 피복품 및 구리사로 제조되는 전기전도성 피복품에 비하여 제조가 번거롭다는 단점에도 불구하고 전기전도성이 우수하다는 장점으로 인하여, 저주파 치료를 위한 전기자극 매체로 충분히 사용할 수 있다는 것이 확인되었다.

또한, 이에 더하여, 본 발명의 전기전도성 피복품은 구리사, 금속사 및 일반사의 합사로 이루어지기 때문에, 계속적인 세탁으로 인하여 구리사에서 코팅된 황화구리가 조금씩 탈리되어 전기전도성이 열화되더라도, 기본적으로 금속사, 특히 스틸사에 의하여 최소한의 전기전도성이 발휘되기 때문에 전기전도성의 급격한 열화가 없다는 장점을 가질 뿐만 아니라 구리사, 금속사 및 일반사의 합사 구조에 의하여 세탁에 의한 구리 코팅의 탈리가 상당히 억제되어 세탁견뢰도가 동사만으로 형성된 피복품에 비하여 훨씬 향상된다는 장점도 가진다.

따라서, 본 발명의 전기전도성 피복품은 구리사, 금속사 및 일반사의 합사로 구성되는 특징에 의하여 착용감, 세탁견뢰도 및 전기전도성이 모두 향상되는 특이성을 가지는 것이라 할 수 있다. 본 발명에 따른 전기전도성 피복품의 이러한 특이성은 본 발명의 피복품을 우수한 전기전도성이 요구되는 피복품, 특히 저주파 치료를 위한 전기자극 매체로 사용되는 피복품으로 사용할 수 있게 해주는 것이다.

또한 본 발명의 전기전도성 피복품은 전자파 차단 및 흡수, 정전기 방지, 원적외선 방사, 축열 보온 및 항균성을 가지므로, 저주파 치료를 위한 전기자극 매체 이외의 용도로도 유용하게 사용될 수 있다.

Claims (8)

1. 구리사, 스틸사 및 절연물질로 된 일반사가 혼합되어 형성되고, 상기 스틸사는 스틸 단섬유와 절연물질로 된 일반 단섬유를 방적하여 형성되는 것임을 특징으로 하는 전기전도성 합사.
2. 제1항에 있어서,
   상기 합사는 상기 구리사 10~50 중량%, 상기 스틸사 10~50 중량%, 및 상기 일반사 10~80 중량%로 이루어지는 것임을 특징으로 하는 전기전도성 합사.
3. 제1항에 있어서,
   상기 구리사는 합성섬유에 황화구리가 배위결합하여 코팅된 것임을 특징으로 하는 전기전도성 합사.
4. 제3항에 있어서,
   상기 구리사의 기저섬유인 상기 합성섬유는 금속포착성 관능기를 갖도록 개질된 나일론 섬유이거나 시아노(CN) 관능기를 갖는 아크릴 섬유인 것을 특징으로 하는 전기전도성 합사.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 전기전도성 합사로 만들어지는 전기전도성 피복품.
8. 제7항에 있어서,
   상기 피복품은 저주파 치료용 전기자극 매체로 사용되는 것임을 특징으로 하는 전기전도성 피복품.
   

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