KR101630699B1 - 전도성 코팅액 조성물, 및 상기 전도성 코팅액을 포함한 전도성 원단 및 원사 - Google Patents

전도성 코팅액 조성물, 및 상기 전도성 코팅액을 포함한 전도성 원단 및 원사 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 전도성 코팅액 조성물은 전용매에 전도성 용질이 분산되어 있는 것으로서, 상기 전도성 용질은: 전도성을 가지고, 1㎛ 내지 10㎛의 길이 및 1nm 내지 100nm의 직경을 가지며, 와이어 형태의 제1 전도성 물질; 및 전도성을 가지고, 10nm 내지 1um의 직경을 가지며, 입자 형태의 제2 전도성 물질;을 포함하고, 상기 제1 전도성 물질과 제2 전도성 물질의 질량비는 90 대 10 내지 99 대 1인 것을 특징으로 한다. 본 발명의 전도성 코팅액 조성물은 투명성 및 전도성이 우수하다. 또한 전도성 코팅액 조성물로 처리된 원단이나 원사는 섬유 고유의 특성을 유지시켜주면서 전도성이 우수하다.

Description

전도성 코팅액 조성물, 및 상기 전도성 코팅액을 포함한 전도성 원단 및 원사{Conductive coating liquid composition and conductive fabric comprising the conductive coating liquid}
본 발명은 섬유용 전도성 코팅액 조성물 및 이를 포함하는 전도성 섬유에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 스마트의류, 섬유형태의 웨어러블 디바이스, 대전방지성능, 전자파차폐, 터치패널용 장갑 등으로 이용할 수 있는 전도성 코팅액 조성물 및 상기 전도성 코팅액을 포함하는 전도성 원단 및 원사에 관한 것이다.
최근 스마트폰과 태블릿 PC의 급속한 보급으로 많은 사람들이 터치 패널을 사용하고 있는데, 특히 최근 사용되고 있는 터치 패널은 주로 정전용량방식이다.
이러한 정전용량식 터치방식은 사용자의 신체에 흐르는 전기를 이용함으로 인해 펜이나 장갑을 낀 손에는 동작하지 않는 단점이 존재하고, 따라서 추운 날씨에 정전용량식 터치패널을 조작하기 위해서는 장갑을 벗어서 사용해야 되는 불편함이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 최근 장갑에 도전부를 형성하여 정전용량식 터치패널을 조작할 수 있도록 하는 방안이 연구 개발되어 개시되고 있다.
그 중에서 대한민국 등록특허공보 제1057836호에는 "장갑용 정전 터치 기구 및 이를 이용한 정전 터치식 장갑"에 관한 기술이 개시되어 있다. 그러나 이러한 장갑은 터치패널과 터치하는 부분의 접촉 면적이 좁아 오작동이 발생되는 경우가 생기고, 특히, 장갑의 손가락부 내외부에 별도의 정전터치기구가 돌출되게 설치하는 관계로, 제조상의 불편함이 있을 뿐만 아니라 장갑의 검지 부위에서 정전터치기구가 돌출됨에 따라 터치패널 등을 터치할 때에는 긴요하게 사용될 수 있지만, 평상시 물건을 잡는 등 터치패널을 터치하는 작업 외의 행동을 할 때에는 돌출 부위가 간섭을 일으키거나 이물감이 있어 사용에 불편함이 존재하였다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 대한민국 공개특허 제10-2014-0027723호에서는 피혁 상에 전도성 물질인 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오렌)과 폴리스티렌 술포산 겔을 함유하는 용액을 스프레이 또는 프린팅 하여 터치 패널 작동이 가능한 피혁을 제조하는 방법을 개시한다. 그러나 이 경우에는 면저항이 107Ω/□ 내지 1010Ω/□ 정도로 전도성이 좋지 못해 주로 대전방지용으로 주로 사용하며, 섬유에 사용되지 않는다. 이를 섬유에 적용하면 섬유색상이 어둡게 되는 반면 전도성은 좋지 못하고, 세탁내구성 및 섬유질감이 좋지 못하다는 문제점이 있다.
한편, 각종 웨어러블 디바이스에도 전도성을 가진 섬유 재료를 사용한다. 예를 들어, 대한민국 공개특허번호 제10-2014-0040119호에서는, 직물 섬유를 포함하는 기본 섬유 재료에, 상기 기본 섬유 재료의 외부 표면상에 증착된 하나 이상의 금속 또는 금속 산화물을 포함하는 복수의 나노입자와, 나노입자를 포함하는 상기 외부 표면상에 증착된 전도성 폴리머층을 포함하는 전도성 섬유 재료를 개시한다. 이 경우에도, 전도성이 좋지 못하다는 단점이 있다. 이는 전도성폴리머는 위에서도 언급했듯이 전도성이 좋지 못하여 대부분 대전방지용(면저항이 107Ω/□ 내지 1010Ω/□)으로 사용하고 있다. 전도성폴리머가 포함되는 전도성물질은 전도성이 좋은 물질과 혼합하더라도 전체적인 전기적인 특성은 전도성폴리머의 전도성이 측정된다. 그 이유는 전기가 잘 통하는 물질 중간에 전도성폴리머가 있을 경우 전기의 흐름이 명확히 줄어들고 그 다음부분에 전도성이 좋은 물질이 있다고 하더라도 전기 흐름이 개선되지 않기 때문이다.
또한 이 특허로 처리된 섬유는 유연성이나 통기성 등 섬유 고유의 특성이 현저히 저하된다.
대한민국 공개특허 제10-2014-0027723호 대한민국 등록특허공보 제1057836호 대한민국 공개특허 제10-2014-0040119호
본 발명은 상기 문제점을 비롯한 여러 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 투명성 및 전도성이 우수한 전도성 코팅액 조성물, 이를 포함한 전도성 원단 및 원사를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 과제는, 원단에 전기가 수평 방향 전도성이 우수하고 사람의 신체로부터의 전기가 원단을 잘 통과할 수 있도록 수직 방향 전도성이 우수한 전도성 코팅액 조성물, 이를 포함한 전도성 원단 및 전도성 원사를 제공하는 것이다.
이와 같은 과제를 달성하기 위해서 본 발명에서는 용매에 전도성 용질이 분산되어 있는 것으로서, 상기 전도성 용질은: 전도성을 가지고, 1㎛ 내지 10㎛의 길이 및 1nm 내지 100nm의 직경을 가지며, 와이어 형태의 제1 전도성 물질; 및 전도성을 가지고, 10nm 내지 1㎛의 직경을 가지며, 입자 형태의 제2 전도성 물질;을 포함하고, 상기 제1 전도성 물질과 제2 전도성 물질의 중량비는 90 대 10 내지 99.99 대 0.01인 것을 특징으로 하는 전도성 코팅액 조성물을 제공한다.
상기 제1 전도성 물질은, 탄소나노튜브 및 금속 나노와이어를 중량비로 95 대 5 내지 99 대 1로 혼합되고, 상기 제2 전도성 물질은, 80 내지 200nm 사이즈를 가진 은(Ag) 입자일 수 있다.
또한, 상기 제1 전도성 물질은, 금속 와이어, 금속 산화물을 포함한 와이어, 탄소와이어, 전도성 고분자 와이어 중 적어도 하나이고, 상기 제2 전도성 물질은, 금속 입자, 금속 산화물을 포함하는 입자, 탄소 입자 및 전도성 고분자 입자 중 적어도 하나일 수 있다.
또한, 상기 용매 내에서 상기 제1, 2 전도성 물질을 분산시키는 분산제; 및 10nm 내지 1000㎚의 사이즈를 가지는 바인더를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 바인더는 폴리우레탄, 아크릴, 폴리에스터, 멜라민, 염화비닐, 폴리이미드, 폴리올레핀, 페놀, PVA, 에폭시, 실리콘, 및 불소수지 중 선택된 적어도 하나일 수 있다.
또한, 전도성 코팅액 조성물 내 제1, 2 전도성 물질의 함량이 0.01~10중량%이고, 바인더의 함량이 0.1~10중량%이며, 용매의 함량이 80~99.88중량%일 수 있다.
또한, 상기 용매는 물, Alcohol류, 및 유기용제류 중 선택된 적어도 하나일 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에서, 원단 기재; 및 상기 전도성 코팅액 조성물을 가진 전도성 코팅액이 상기 원단 기재의 일면에 코팅되는 전도성 코팅층;을 포함하고, 상기 전도성 코팅층을 이루는 제1 전도성 물질은 상기 원단 기재의 일면 표면에 수평 네트워크를 형성하고, 상기 전도성 코팅층을 이루는 제2 전도성 물질은 상기 원단 기재의 일면과 원단 기재의 내부 및 원단 기재의 타면에 바인딩 되는 전도성 원단을 제공한다.
이 경우, 상기 전도성 코팅층의 원단 기재의 일면에서의 면저항이 102Ω/sq ~ 109Ω/sq이고, 광투과도가 90% 이상일 수 있다.
또한, 상기 원단 기재에 코팅전의 전도성 코팅액과, 상기 원단 기재에 코팅후의 전도성 코팅층의 L*(D65) 변화값이 -10 내지 -0.1일 수 있다.
또는 상기 전도성 코팅층의 원단 기재의 일면에서의 면저항이 1mΩ/sq ~ 102Ω/sq이고, 광투과도가 10% 이상일 수 있다.
또한, 상기 원단 기재에 코팅전의 전도성 코팅액과, 상기 원단 기재에 코팅후의 전도성 코팅층의 L*(D65) 변화값이 -10 내지 -0.1 일 수 있다.
상기 원단 기재는 직물, 편물, 부직포 중에서 선택된 하나일 수 있다.
상기 원사 기재는 폴리에스터, 나일론, 폴리우레탄, 아크릴, 레이온, 아세테이트, 모, 견, 면, 마 중에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 전도성 코팅액으로 제조된 원단 및 원사는 와이어 형태의 전도성물질로 인해 수평적 그물모양의 전도성 네트워크를 형성하고 입자형태의 전도성 물질로 인해 수직적 전도성 네트워크를 보완해주어 적은 양으로도 우수한 전도성을 발휘 할 수 있다.
또한, 코팅액을 적게 사용할 수 있음으로써 원단 본연의 질감에 영향이 적으며, 나노 바인더를 사용하여 바인더 고유의 전도성 방해가 최소화 되었으며 원단과 원사 질감에 영향을 적게 줄 뿐만 아니라 기존 원단의 색상을 유지시켜줄 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전도성 원단의 일단면의 개략적인 모습을 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 A부를 촬영한 SEM 사진이다.
도 3은 본 발명의 다른 측면에서 바람직한 실시예에 따른 전도성 원사의 일단면의 개략적인 모습을 도시한 단면도이다.
도 4는 도 3의 B부를 촬영한 SEM 사진이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전도성 코팅액 조성물은, 용매와, 상기 용매에 분산되어 있는 전도성 용질을 포함한다.
용매는 물, 알콜류, 유기용제류 등을 포함한다. 알콜류로는 IPA, 메틸알콜(Methyl Alcohol), 에틸알콜(Ethyl Alcohol)를 포함하고, 유기용제류로는 NMP, MIBK, 톨루엔(Toluene), 크실렌(Xylene), DMF, DMAc, MEK, THF을 포함한다.
전도성 용질은 상기 용매에 분산되어 있다. 상기 전도성 용질은 제1 전도성 물질 및 제2 전도성 물질을 포함한다.
제1 전도성 물질은 전도성을 가지고, 1㎛ 내지 10㎛의 길이 및 1nm 내지 100nm의 직경을 가지며, 와이어 형태이다. 제1 전도성 물질은 금속 와이어, 금속 산화물을 포함한 와이어, 탄소와이어, 전도성 고분자 와이어 중 적어도 하나일 수 있다. 금속 와이어로는 Au, Ag, Cu, Fe, Cu, Al, In, Pt, Zn, Ti, Zr, Ni 등의 소재로 이루어진 와이어를 들 수 있다. 상기 전도성 고분자로는 폴리에틸렌, 폴리피롤, 폴리티오펜 등이 소재로 이루어질 수 있다. 상기 탄소와이어의 소재로는 카본섬유, 그라파이트, 그래핀, 단층 탄소나노튜브 또는 다층 탄소나노튜브 등이 사용될 수 있다.
통상적인 원단의 원사직경이 대부분 10㎛ 내지 20㎛이다. 따라서 상기 제1 전도성 물질의 길이가 10㎛를 초과하게 되면, 제1 전도성 물질의 직경이 원단을 이루는 원사의 직경보다 크게 되어서, 원사와 원사를 연결시키는 경우가 많아 원단의 질감 및 특성인 신축성, 유연성, 탄력성, 보온성, 통기성 등을 떨어트리게 된다. 또한 와이어형태의 전도성물질의 많은 부분은 표면에 코팅되나 일부는 섬유 심부에 침투가 되어야 하는데 와이어 크기가 직경보다 크게 될수록 섬유 심부에 침투가 잘 안되어 원단의 수직방향 전도성이 저하되게 된다.
한편, 상기 제2 전도성 물질은, 전도성을 가지고, 10nm 내지 1㎛의 직경을 가지며, 입자 형태를 가진다. 상기 제2 전도성 물질은 금속 입자, 금속 산화물을 포함하는 입자, 탄소 입자 및 전도성 고분자 입자 중 적어도 하나일 수 있다. 금속 입자로는 Au, Ag, Cu, Al, Cu, Pt, Fe, In, Zn, Ti, Zr, Ni 등의 소재로 이루어진 입자일 수 있다. 상기 전도성 고분자로는 폴리에틸렌, 폴리피롤, 폴리티오펜 등이 소재로 이루어질 수 있다. 상기 탄소 입자의 소재로는 카본섬유, 그라파이트, 그래핀, 단층 탄소나노튜브 또는 다층 탄소나노튜브 등이 사용될 수 있다.
와이어형태의 제1 전도성 물질은 원단에 그물모양의 전도성 네트워크를 형성하여 수평적인 전도성이 우수하다. 입자형태의 제2 전도성물질의 경우 와이어와 와이어 사이에 침투하여 단락현상을 보완해 주어 원단 수직방향 전도성을 향상시킨다.
이 경우, 원단의 수평 방향이란 원단의 표면과 수평인 방향을 의미하고, 원단의 수직 방향이란 원단의 일면과 타면을 관통하는 방향, 즉, 원단 표면과 수직인 방향을 의미한다.
이 경우, 제2 전도성 물질의 입자형태가 1㎛보다 클 경우 단락을 보완하기보다는 양에 비해 투과도와 전도성이 저하되며 섬유의 터치감도 저하된다.
또한, 제2 전도성 물질의 입자 형태가 10nm보다 작은 경우, 수직 방향의 전도성이 원하는 만큼 향상되지 않는다.
즉, 제2 전도성 물질의 직경이 10㎚~1㎛로 원단에의 침투력이 우수하고 원단내부에 치밀한 전기전도 패스를 형성하여 원단에 수직적 전도성이 우수한 특징이 있다. 또한 입자형태의 전도성물질은 와이어와 와이어 사이의 단락현상을 보완해주는 역할도 한다.
본 발명에 따르면, 와이어 형태와, 입자 형태의 2가지 형태의 전도성물질이 수직적, 수평적 전기전도 기능으로 섬유에 전도성 네트워크를 입체적으로 형성하여 원단의 전도 기능이 향상된다.
한편, 상기 제1 전도성 물질과 제2 전도성 물질의 중량비는 90 대 10 내지 99.9 대 0.1인 것이 바람직하다. 제2 전도성 물질의 중량비가 10wt%를 초과하는 경우에는 투과성을 저해하고, 필요 이상의 통전이 발생할 수 있고, 제2 전도성 물질의 중량비가 0.1% 미만인 경우에는 통전 효과가 미비하여, 수직적 전도성을 부여할 수 없기 때문이다.
한편, 상기 제1 전도성 물질은, 탄소나노튜브 및 금속 나노와이어를 질량비로 95 대 5 내지 99 대 1로 혼합되어 있을 수 있다. 이는 금속에 비해 가벼우면서도 유연성(flexibility)이 우수한 탄소나노튜브를 주 재료로 사용함과 동시에, 상기 탄소나노튜브보다 우수한 전도성을 가지고 밝은 색상을 가진 금속 나노와이어를 소량 혼합시킴으로써, 전도성 및 투명성을 향상시킬 있다.
또한, 상기 제2 전도성 물질은, 80 내지 200nm 사이즈를 가진 금속 입자일 수 있다. 이 경우, 상기 금속은 전도성이 우수하고, 밝은 색상인 은(Ag) 입자일 수 있다.
한편, 본 발명은 분산제와, 바인더를 더 포함할 수 있다.
분산제는 상기 용매 내에서 상기 제1, 2 전도성 물질을 분산시킨다.
바인더는 10nm 내지 1000㎚의 사이즈를 가지는 나노 사이즈 바인더인 것이 바람직하다. 이는 종래 일반적으로 사용하던 마이크로 바인더(1~10㎛)에 비해 본 발명에서 사용한 나노 사이즈 바인더(10~1000㎚)는 입자의 크기가 작아 전도성물질과 원단 피도면 사이에 부착이 안 되는 부분이 적어 접착력이 우수하며 크기가 작아 원사 사이에 침투력이 우수하기 때문이다. 또한 바인더는 통상 절연재료로서 적은 사용량으로 전도성 방해를 최소화 할 수 있기 때문이다.
이 경우, 상기 바인더는 폴리우레탄, 아크릴, 폴리에스터, 멜라민, 염화비닐, 폴리이미드, 폴리올레핀, 페놀, PVA, 에폭시, 실리콘, 및 불소수지 중 선택된 적어도 하나일 수 있다.
한편, 전도성 코팅액 조성물내 제1, 2 전도성 물질의 함량이 0.01~10중량%이고, 바인더의 함량이 0.1~10중량%이며, 용매의 함량이 80~99.88중량%일 수 있다.
상기 나노 사이즈 바인더의 경우, 세탁 후에 면저항 상승이 크지 않아 세탁내구성, 즉 부착력이 우수하다.
바인더의 함량이 0.1wt%보다 적으면, 전도성은 우수하였으나 세탁내구성은 저하된다는 문제점이 있다. 바인더의 함량이 10wt%를 초과하는 경우, 원단 본연의 특성인 신축성, 유연성, 탄력성, 보온성, 통기성 등을 저하 시킨다.
본 발명에 따르면, 섬유 질감에 영향이 적으면서 전도성을 부과하기 위해서는 적은 양의 바인더를 사용하여 전도성 방해를 최소화하여야 함과 동시에, 바인더를 적게 사용할 경우 세탁내구성이 저하되는 것을 방지하기 위하여 부착력이 우수하고 전도성 방해가 최소화한 나노 사이즈 바인더를 사용하였다.
상기 전도성 코팅액 조성물은 첨가제를 추가로 더 포함할 수도 있다.
상기 첨가제의 함량은 0.01~1중량%인 것이 바람직하다.
상기 첨가제로는 분산제, 슬림제, 흐름성 개선제, 증점제, 침강방지제, 소포제, 자외선 안정제 및 마찰계수 안정제 중에서 선택된 1종 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전도성 원단의 일단면의 개략적인 모습을 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 A부를 촬영한 SEM 사진이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 측면에서의 전도성 원단(100)은, 원단 기재(110)와, 전도성 코팅층(120)을 포함한다.
원단 기재(110)는 면, 마, 모, 견, 폴리에스터, 나일론, 아크릴, 폴리우레탄, 레이온, 아세테이트 소재로 이루어지고, 상기 원단 기재를 이루는 원사는 원사, 직물, 니트, 부직포를 포함한다.
전도성 코팅층(120)은 본 발명의 전도성 코팅액 조성물을 가진 전도성 코팅액이 상기 원단 기재의 일면에 코팅된다. 전도성 코팅액 조성물에 관해서는 상기한 바와 같으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 전도성 코팅층(120)을 이루는 제1 전도성 물질(121)은 상기 원단 기재(110)의 일면 표면에 그물모양의 전도성 수평적 네트워크를 형성한다. 상기 전도성 코팅층을 이루는 제2 전도성 물질(126)은 상기 원단 기재를 이루는 원사와 원 사이에 침투하여 바인딩 된다.
이 경우, 전도성 코팅액을 원단 기재 표면에 코팅하는 방법은 그라비아, 오프셋, 키스바, 나이프, 메이어바, 콤마 또는 침적(Dipping, padding), 스프레이 방법으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 방법이 선택될 수 있다.
한편, 상기 전도성 코팅층(120)의 원단 기재(110)의 일면에서의 면저항이 1mΩ/sq ~ 109Ω/sq이고, 광투과도가 10% 이상일 수 있다.
또한, 상기 전도성 코팅층(120)의 원단 기재의 일면에서의 면저항이 102Ω/sq ~ 109Ω/sq이고, 광투과도가 90% 이상인 것이 바람직하다.
원단 기재 일면에서의 면저항이 102Ω/sq ~ 109Ω/sq인 경우가, 터치 패널을 터치하면 정상적으로 작동할 수 있는 정도의 면저항이다. 또한, 광 투과도가 90% 이상으로 되면, 원사의 색상을 최대한 유지시켜 줄 수 있다.
또한, 상기 원단 기재(110)에 코팅전의 전도성 코팅액과, 상기 원단 기재에 코팅후의 전도성 코팅층의 L*(D65) 변화값이 -10 내지 0 인 것이 바람직하다. 이 경우, L값은 명도이며 D65는 65도 각도에서 측정하였다는 의미이다.
L 변화값이 -10보다 적으면 원단색상이 어둡게 변하여서, 섬유 질감도 떨어지며 투명성도 저하된다는 문제점이 이다.
한편, 상기 본 발명의 전도성 원단(100)은 대전방지성능, 전자파차폐, 터치패널용 장갑, 스마트의류 등으로 이용할 수 있으며, 웨이러블 디바이스에도 적용이 가능하다. 또한 발열 장치, 신호 전달&감지, 센서 등 응용이 가능하다.
도 3은 본 발명의 다른 측면에서 바람직한 실시예에 따른 전도성 원사의 일단면의 개략적인 모습을 도시한 단면도이이고, 도 4는 도 3의 B부를 촬영한 SEM 사진이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 측면에서의 전도성 원사(200)는, 원사 기재(210)와, 전도성 코팅층(220)을 포함한다. 이 경우, 전도성 코팅층(220)은, 전도성 코팅액 조성물을 가진 전도성 코팅액이 상기 원사 기재의 일면에 코팅된다. 상기 전도성 코팅액 조성물은 이미 상기한 바와 같으므로, 전도성 원사(200)의 전도성 코팅층(210)의 조성물에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 원사 기재(210)는 폴리에스터, 나일론, 폴리우레탄, 아크릴, 레이온, 아세테이트, 모, 견, 면, 마 중 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 원사의 주위에 제1 전도성 물질(221)이 와이어 형태로 전도성 네트워크를 형성한다. 이 경우, 상기 네트워크가 너무 조밀하게 되면, 투명성이 열화되어서 원사 본연의 색깔을 표현하기 어렵다. 또한, 투명성을 확보하면서도 전도성을 적정 수준으로 유지하기 위해서는 입자 형상의 제2 전도성 물질(226)이 제1 전도성 물질(221) 사이를 연결시켜줄 필요가 있다. 따라서, 전도성 코팅액 조성물내 제1, 2 전도성 물질의 함량이 0.01~10중량%이고, 바인더의 함량이 0.1~10중량%이며, 용매의 함량이 80~99.88중량%일 수 있다.
이하, 본 발명이 실시예에 따른 전도성 원단(이하, “실시예”라 칭한다.)과, 종래의 전도성 원단(이하, “비교예”라 칭한다.)의 각종 물성치에 대한 결과는 다음과 같다.
실시예 1
제1 전도성 물질로서 은나노와이어 및 단일벽 탄소나노튜브를 98wt%와, 제2 전도성 물질로서 은(Ag) 입자 2wt%을 사용하였다. 이 경우, 제1 전도성 물질은 1~10㎛의 길이를 갖으며, 단일벽 탄소나노튜브와 은 나노와이어를 중량비로 93:7으로 혼합하였다. 은 입자는 80~200㎚의 입자형태를 사용하였다. 바인더는 고형분 10%인 수분산 아크릴 바인더(Acryl Binder)로 10~1000㎚ 사이즈의 나노사이즈 바인더를 0.2wt% 사용하였다. 원단 기재는 폴리에스테르(Polyester)직물원단으로서, 0.2wt% 전도성물질 들어간 용액을 원단에 픽업율(pick up)율 100%로 패딩(padding) 처리 후 150℃에서 10분간 건조하였다.
실시예 2
실시예 1과 다른 조건은 동일하나, 제1 전도성 물질과 제2 전도성 물질을 중량비로 97:3으로 혼합하였다.
실시예 3
실시예 1과 다른 조건은 동일하나, 나노사이즈 바인더를 0.6w% 첨가하였다.
비교예1
실시예 1과 다른 조건은 동일하나, 제1 전도성 물질과 제2 전도성 물질을 중량비로 50:50으로 혼합하였다.
비교예 2
실시예 1과 다른 조건은 동일하나, 제1 전도성 물질과 제2 전도성 물질을 중량비로 75:25으로 혼합하였다.
비교예 3
실시예 1과 다른 조건은 동일하나, 제1 전도성 물질과 제2 전도성 물질을 중량비로 100:0으로 혼합하였다.
비교예 4
실시예 1과 다른 조건은 동일하나, 1 내지 10μm의 마이크로 사이즈의 바인더를 사용하였다.
비교예 5
실시예 1과 다른 조건은 동일하나, 1 내지 10μm의 마이크로 사이즈의 바인더를 0.4wt% 사용하였다.
제조한 전도용 원단의 각종 물성을 평가한 결과는 표 1과 같다.
실시예1 실시예2 비교예1 비교예2 비교예3
면저항(10nΩ/sq) 4.9 4.6 7.9 6.8 5.0
투과도(%) 97.92 98.46 80.44 86.69 98.54
질감(촉감) hard 小 hard 小 hard 大大 hard 大 hard 小
실시예 1 및 2의 경우, 비교예와 비교시에 면저항값이 우수하고, 투과도가 좋으며, 부드러운 질감이 나타남을 알 수 있다. 특히 비교예3과 실시 예1, 2 결과에서 보듯이 입자 형태의 전도성 용질이 소량 혼입된 경우가, 100%와이어 형상의 전도성 용질만 구성될 경우보다 전도성이 우수한 것으로 보아 와이어형태만 들어갈 경우에 단락현상이 나타나는 것을 입자형태가 보완해 주게 되어 전도성이 좋아진다.
바인더 사이즈에 따른 면저항 내구성 및 원단 질감에 대한 평가는 표2와 같다. 이 경우, 관능검사 의해 딱딱한 느낌이 작으면 A로, 딱딱한 느낌이 크면 C로, 이들 중간 느낌은 B로 구분하였다.
항목 실시예1 실시예3 비교예4 비교예5
면저항(10nΩ/sq) 세탁전 4.8 5.3 5.0 5.5
세탁5회 후 7.7 6.4 10.6 8.2
원단 질감(A, B, C) 세탁전 A B A C
세탁5회 후 A A A B
실험 결과, 나노 사이즈의 바인더를 사용한 경우가, 세탁 전후의 면저항이 작아서 전도성이 우수하며, 원단 질감도 좋은 것을 알 수 있다. 특히 바인더의 양이 많아지면 전도성이 열화되나, 실시예의 경우에는 적정치 내에 속함을 알 수 있다.
기술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (14)

  1. 용매에 전도성 용질이 분산되어 있는 것으로서,
    상기 전도성 용질은:
    전도성을 가지고, 1㎛ 내지 10㎛의 길이 및 1nm 내지 100nm의 직경을 가지며, 와이어 형태의 제1 전도성 물질; 및
    전도성을 가지고, 10nm 내지 1㎛의 직경을 가지며, 입자 형태의 제2 전도성 물질;을 포함하고,
    상기 제1 전도성 물질과 제2 전도성 물질의 질량비는 90 대 10 내지 99.9대0.1인 것을 특징으로 하는 전도성 코팅액 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 전도성 물질은, 탄소나노튜브 및 금속 나노와이어를 질량비로 95 대 5 내지 99 대 1로 혼합되고,
    상기 제2 전도성 물질은, 80 내지 200nm 사이즈를 가진 금속 입자인 전도성 코팅액 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전도성 물질은, 금속 와이어, 금속 산화물을 포함한 와이어, 탄소와이어, 전도성 고분자 와이어 중 적어도 하나이고,
    상기 제2 전도성 물질은, 금속 입자, 금속 산화물을 포함하는 입자, 탄소 입자 및 전도성 고분자 입자 중 적어도 하나인 전도성 코팅액 조성물.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 용매 내에서 상기 제1, 2 전도성 물질을 분산시키는 분산제; 및
    10nm 내지 1000㎚의 사이즈를 가지는 바인더를 더 포함하는 전도성 코팅액 조성물.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 바인더는 폴리우레탄, 아크릴, 폴리에스터, 멜라민, 염화비닐, 폴리이미드, 폴리올레핀, 페놀, PVA, 에폭시, 실리콘, 및 불소수지 중 선택된 적어도 하나인 전도성 코팅액 조성물.
  6. 제4항에 있어서,
    전도성 코팅액 조성물내 제1, 2 전도성 물질의 함량이 0.01~10중량%이고, 바인더의 함량이 0.1~10중량%이며, 용매의 함량이 80~99.88중량%인 전도성 코팅액 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 용매는 물, Alcohol류, 및 유기용제류 중 선택된 적어도 하나인 전도성 코팅액 조성물.
  8. 원단 기재; 및
    제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항의 전도성 코팅액 조성물을 가진 전도성 코팅액이 상기 원단 기재의 일면에 코팅되는 전도성 코팅층;을 포함하고,
    상기 전도성 코팅층을 이루는 제1 전도성 물질은 상기 원단 기재의 일면 표면에 그물모양의 전도성 수평적 네트워크를 형성하고,
    상기 전도성 코팅층을 이루는 제2 전도성 물질은 상기 원단 기재를 이루는 원사와 원사 사이에 침투하여 바인딩 되는 전도성 원단.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전도성 코팅층의 원단 기재의 일면에서의 면저항이 1mΩ/sq ~ 109Ω/sq이고, 광투과도가 10% 이상인 전도성 원단.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전도성 코팅층의 원단 기재의 일면에서의 면저항이 102Ω/sq ~ 109Ω/sq이고, 광투과도가 90% 이상인 전도성 원단.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 원단 기재에 코팅전의 전도성 코팅액과, 상기 원단 기재에 코팅후의 전도성 코팅층의 L*(D65) 변화값이 -10 내지 0인 전도성 원단.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 원단 기재는 직물, 편물, 부직포 중에서 선택된 하나인 전도성 원단.
  13. 원사 기재; 및
    제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항의 전도성 코팅액 조성물을 가진 전도성 코팅액이 상기 원사 기재의 일면에 코팅되는 전도성 코팅층;을 포함하는 전도성 원사.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 원사 기재는 폴리에스터, 나일론, 폴리우레탄, 아크릴, 레이온, 아세테이트, 모, 견, 면, 마 중 선택된 하나 이상을 포함한 전도성 원사.
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