KR101977071B1

KR101977071B1 - 전도성 장갑 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR101977071B1
Application number: KR1020180019626A
Authority: KR
Inventors: 최승호
Original assignee: 최승호; 주식회사 쓰리에스글로벌
Priority date: 2018-02-20
Filing date: 2018-02-20
Publication date: 2019-08-28

Abstract

본 발명의 전도성 장갑 제조방법은 내피를 응고액에 함침하는 단계; 함침한 상기 내피를 건조하는 단계; 건조한 상기 내피를 코팅액에 함침하는 단계; 코팅액에 함침한 상기 내피의 표면을 균일하게 하는 단계; 및 표면을 균일하게 한 상기 내피의 코팅액을 경화하는 단계를 포함하며 우수한 전도성을 나타내면서 스파크의 발생이 적고, 유해한 유기 용매가 검출되지 않기 때문에 안전하고 우수한 성능의 전도성 장갑을 제조할 수 있는 이점이 있다.

Description

전도성 장갑 및 이의 제조방법{GLOVES USING CONDUCTIVE MATERIAL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 전도성 장갑 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 스마트폰이나 터치폰 등과 같은 휴대용 단말기와 태블릿 PC에 사용되는 터치 패널(Touch panel)을 조작할 때는 손가락이나 터치 펜과 같은 부재를 이용하여 터치 패널을 접촉함으로써 정보를 입력할 수 있도록 구성되어 있다.

이러한 터치 패널은 압력을 측정하는 감압방식과, 사용자가 손으로 화면을 터치할 때 발생 되는 전류의 변화를 측정하는 정전 용량 방식 등이 있다.

특히 스마트폰에서는 터치 능력이 우수한 정전 용량 방식을 많이 사용하는 데 이러한 정전 용량 방식은 도전성이 있는 특정 물체가 터치 패널을 접촉했을 때 발생하는 정전용량의 변화를 감지하는 것으로서 인체도 미세 전류가 통하므로 사용자가 손가락으로 정전 용량 방식의 터치 패널을 접촉하였을 때 터치한 부분에서의 정전 용량이 변하고, 이 변화를 감지하여 특정의 입력부를 접촉하였음을 검출하는 원리이다.

이와 같이 정전 용량 방식의 터치 패널은 전도성을 가지는 물체나 사람이 터치 패널을 접촉함으로써 동작할 수있는데, 사용자가 부도체인 섬유소재나 가죽소재의 장갑을 낀 상태로 터치 패널을 접촉하는 경우에 터치 패널은 동작하지 않는다.

따라서 겨울철에 장갑을 착용한 사용자가 스마트폰을 사용하고자 할 때에는 손으로부터 장갑을 빼고 사용해야 하는 불편함이 있었다.

또한, 최근에는 전자기기의 조작 또는 제조를 위해 전도성 장갑의 수요가 급증하고 있으며, 이러한 전도성 장갑은 일반적으로 직조된 내피에 전도성을 가지는 고분자 물질을 상기 내피에 코팅하여 제조된다.

그러나, 종래의 전도성 장갑은 손에서 나는 땀을 이용하거나 세척이 미흡하여 질산칼슘, 염화칼슘 등 수세공정의 수준 미달로 많은 양의 수분을 함유함으로서 전도성이 유지되는게 대부분이다.

때문에, 고분자 물질에 포함되는 DMF(dimethylformamide, 디메틸포름아미드)의 제거가 온전하게 되지 아니하여 문제가 된다.

상기 DMF는 극성 유기용매의 하나로서, 각종 화학반응의 용매로 이용되나, 피부, 눈, 점막을 자극하여 오래 흡입하면 간에 장애를 일으킬 수 있으므로, 생산자 및 소비자에게 악영향을 미칠 수 있다.

이렇게, 종래의 전도성 장갑은 전자기기의 터치가 정확하게 구현되지 않을 수 있으며, 이러한 문제점은 전자기기의 조작시에는 크게 대두되지 않을 수 있으나, 전자기기의 제조시에는 크게 대두될 수 있다.

예를 들어, LCD나 반도체를 조립할 때 작업자는 전도성 장갑을 끼고 작업을 수행한다. 여기서, 전도성 장갑이 불량품일 때에는 전도성이 낮아지며 이는 장갑 자체가 저항값이 낮아짐을 의미한다.

이렇게 저항값이 낮은 장갑을 끼고 LCD나 반도체를 조립할 때에는 미세한 정전기가 발생할 수 있으며, 이렇게 발생된 정전기에 의해 LCD나 반도체의 제조시 불량이 야기될 수 있는 문제가 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 제공하는 것이다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 전도성 장갑 제조방법은 내피를 응고액에 함침하는 단계; 함침한 상기 내피를 건조하는 단계; 건조한 상기 내피를 코팅액에 함침하는 단계; 코팅액에 함침한 상기 내피의 표면을 균일하게 하는 단계; 및 표면을 균일하게 한 상기 내피의 코팅액을 경화하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따른 상기 내피는 면, 나일론, 다이니마, 스판덱스 및 라이크라 중 어느 하나 이상을 포함한 소재로 직조된 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에 따른 상기 응고액은 메탄올 수용액에 질산칼륨, 염화칼륨, 개미산, 계면활성제 및 증점제로 이루어진 군에서 선택된 2 이상을 혼합한 용액인 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에 따른 상기 응고액은 물 5~15 %, 메탄올 70-80%, 질산칼륨1~5%, 계면활성제 0.5~1% 및 증점제 10~20%로 이루어진 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에 따른 상기 함침한 상기 내피를 건조하는 단계는 상기 내피의 함수율이 0.3% 내지 1% 되도록 건조하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에 따른 상기 코팅액은 폴리우레탄분산액과 합성고무의 혼합용액과 가교제, 가교보조제, 기포제, 전도성물질, 점착부여제, 폼안정제 및 유화제로 이루어진 수용성 물질을 혼합하여 제조하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에 따른 상기 혼합용액은 폴리우레탄분산액 60~70%와 합성고무 30~40%로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에 따른 상기 합성고무는 니트릴부타디엔 또는 클로로프렌 라텍스인 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에 따른 상기 가교제는 유황이고 상기 가교보조제는 50% ZDBC DISPERSION, 50% ZDEC DISPERSION, 및 라우릭애씨드를 혼합한 것이며, 상기 기포제는 스테아린산 및 사포닌을 혼합한 용액인 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에 따른 상기 전도성 물질은 PEDOT를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에 따른 상기 코팅액은 충진제, 착색제, 습윤제, 안료 또는 소포제를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에 따른 상기 코팅액에 함침하는 단계는 상기 내피의 손가락 말단부터 약 35㎜ 내지 40㎜ 부분에만 코팅될 수 있도록 함침하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에 따른 상기 코팅액을 경화한 내피를 후처리하는 단계를 더 포함하며, 상기 후처리하는 단계는 세정액에 함침하는 단계, 유연제에 함침하는 단계 및 발수제에 함침하는 단계로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에 따른 상기 세정액에 함침하는 단계는 55~65℃의 온도의 상기 세정액에서 10분 내지 20분 동안 함침하며, 초음파 또는 에어버블을 발생하여 함침하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에 따른 상기 후처리한 내피를 건조하는 단계를 더 포함하며, 상기 건조하는 단계는 적외선 램프를 조사하며 건조하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 본 발명은, 우수한 전도성을 나타내면서 스파크의 발생이 적고, 유해한 유기 용매가 검출되지 않기 때문에 안전하고 우수한 성능의 전도성 장갑을 제조하도록 하는 효과가 있다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나, 또는 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나, '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, '포함한다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 장갑의 제조 방법은 내피를 응고액에 함침하는 단계; 함침한 내피를 건조하는 단계; 건조한 내피를 코팅액에 함침하는 단계; 코팅액에 함침한 내피의 표면을 균일하게 하는 단계; 내피의 코팅액을 경화하는 단계를 포함한다.

이하에서 설명하는 내피는 면, 나일론, 다이니마, 스판덱스 및 라이크라 중 어느 하나 이상을 포함한 소재로 직조된 장갑이며, 전도성 장갑은 상기한 내피에 전도성 수용액이 코팅된 이후의 장갑을 의미한다.

내피를 응고액에 함침하는 단계는 면 등을 이용한 직조 장갑인 내피의 표면 일부 또는 전부를 응고액으로 코팅하기 위해 응고액에 내피를 함침하는 단계이다. 내피를 응고액에 고르게 함침하기 위해서 내피를 손 모양의 몰드에 내피를 끼워 함침할 수 있다.

응고액은 메탄올 수용액에 질산칼륨, 염화칼륨, 개미산(formic acid), 계면활성제(surfynol) 및 증점제로 이루어진 군에서 선택된 2 이상을 혼합한 용액이다.

바람직하게 증점제는 하이드록시에틸셀룰로스(Hydroxyethylcellulose, HEC)일 수 있다.

또한, 바람직하게는 응고액은 아래 표1의 혼합 비율로 혼합하여 제조할 수 있다.

물	5~15 %
메탄올	70-80%
질산칼슘	1~5%
계면활성제(surfynol)	0.5~1%
증점제(HEC)	10~20%

함침한 내피를 건조하는 단계는 내피에 코팅된 응고액의 함수율을 조정하기 위하여 건조시키는 공정이다. 응고액에 함침한 내피를 상온에서 바람을 이용하여 10분간 건조할 수 있다. 이 때, 다수의 송풍기를 이용하여 내피 표면에 바람이 고르게 분사되도록 한다. 내피의 응고액의 함수율이 0.3 내지 1%인 것이 좋다.

건조한 내피를 코팅액에 함침하는 단계는 내피의 일부에 전도성 물질을 코팅하기 위해 전도성 물질을 포함하는 코팅액에 함침하는 단계이다.

이 때 장갑에서 전도성을 나타내는 부분으로 요구되는 손가락의 말단부에만 코팅액이 코팅될 수 있도록 내피의 일부를 코팅액에 함침한다.

바람직하게는 코팅액이 손가락 말단부터 약 35㎜ 내지 40㎜ 부분에만 코팅될 수 있도록 함침하는 것이 좋다.

코팅액은 하기의 표2에 나타난 배합비에 의해 제조되는 폴리우레탄분산액((polyurethane dispersion, 이하 "PUD"라 한다.)과 합성고무의 혼합용액에 표2에 나타난 배합비에 의해 제조되는 수용성 물질을 혼합한 용액이다.

종류	물질명	혼합비율
PUD		60~70%
합성고무	니트릴부타디엔 고무(nitrile-butadiene rubber, 이하 "NBR"라한다.)	30~40%
	클로로프렌 라텍스 (Chloroprene Latex, 이하, "CR"이라고 한다.)

즉, PUD와 합성고무인 NBR 또는 CR을 표2에 나타난 혼합비율로 혼합한 후, 혼합용액 100중량부에 대해 아래의 표2에 나타난 비율로 수용성 물질을 혼합하여, 코팅액을 제조할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 PUD는 물 60~70%에 폴리우레탄레진 30~40%으로 혼합된 폴리우레탄분산액일 수 있으며, 합성고무는 NBR 또는 CR일 수 있다.

종류	물질명	혼합비율
가교제	유황 (60% SULPHUR DISPERSION)	0.15~0.3
가교 보조제	50% ZDBC (zinc dibuthyldithiocarbamate) DISPERSION	0.03~0.09
	50% ZDEC (zinc diethyldithiocarbamate) DISPERSION	0.03~0.09
	라우릭애씨드 (Lauric Acid)	0.01~0.15
기포제	스테아린산(Stearic Acid)	0.02~0.08
기포제	사포닌	0.3~1.2
전도성물질	sy-cp-e421d	2.0~3.0
점착부여제	POLYGLYKOL ETHER	0.5~0.8
폼안정제	Coagulant WS (Organopolysiloxane compound)	0.5~0.8
유화제	계면활성제	0.07~1.5

수용성 물질은 가교제, 가교보조제, 기포제, 전도성물질, 점착부여제, 폼안정제 및 유화제로 이루어진 혼합물이다.

수용성 물질은 폴리우레탄분산액 및 합성고무의 혼합용액 100중량부에 대해 표3의 혼합 비율로 혼합된 물질일 수 있다.

가교제는 선형(線形)구조의 고분자물의 분자 사이를 가교시켜 망목(網目)구조의 고분자 중합물을 만들기 위한 것으로 유황일 수 있다.

가교보조제는 50% ZDBC, 50% ZDEC 및 라우릭애씨드로 이루어질 수 있으며 기포제는 스테아린산 및 사포닌의 혼합물이다.

전도성 물질은 전도성 와이어를 이용할 수 있다. 전도성와이어로 PEDOT(3,4-Ethylenedioxythiophene)가 이용될 수 있으나, 이에 한정된 것은 아니며, 전기 전도성을 나타내는 물질이면 이용될 수 있다.

점착부여제는 고무와 플라스틱 표면의 점착성을 제고하기 위해 첨가하는 배합제이며, 폴리글리콜에테르일 수 있다.

폼안정제는 유기폴리실록산 화합물(Organopolysiloxane compound)인 Coagulant WS 일 수 있다.

유화제는 계면활성제로서, 섬유장갑인 내피를 직조할 때 내피에 오염된 오일이 내피와 코팅제 및 응고제 함침시 접착을 저해하는 현상을 개선할 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른, 건조한 내피를 코팅액에 함침하는 단계는 코팅액에 충진제, 착색제, 습윤제, 안료 또는 소포제가 더 포함될 수 있다.

또한, 코팅액의 점도는 250 내지 400cps가 바람직하다. 코팅액의 점도가 400cps를 초과하면, 코팅의 두께가 두꺼워지기 때문에 장갑을 착용후 작업하는 데 불편함이 있으며, 점도가 250cps이하일 경우, 코팅위 두께가 얇고 고른 코팅이 이루어지지 않는다.

코팅액에 함침하기 위해서 내피는 몰드에 끼워질 수 있으며, 이때, 몰드의 온도는 22℃ 내지 25℃인 것이 좋다.

코팅액에 함침한 내피의 표면을 균일하게 하는 단계는 코팅액이 내피에 균일하게 코팅되도록 바람을 제공하여 표면을 균일하게 하는 단계이다. 내피가 몰드에 장착되어 코팅액에 함침되어 꺼내질 때, 코팅액이 중력에 의해 내피에서 흘러내릴 수 있기 때문에 송풍팬을 이용하여 바람을 공급하여 표면을 균일하게 할 수 있다.

내피의 코팅액을 경화하는 단계는 또한, 바람을 이용하여, 코팅액을 경화시키는 단계이다. 이 때 표면을 균일하게 하는 단계보다 더 약한 바람을 통하여 장시간 경화시키는 것이 좋다.

본 발명의 일실시예에 따른 전도성 장갑의 제조 방법은 코팅액을 경화시킨 내피를 후처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.

후처리하는 단계는 응고액과 코팅액을 내피에 코팅하고 잔류하는 불순물 등을 제거하는 단계이다. 후처리하는 단계는 세정액에 함침하는 단계, 유연제에 함침하는 단계 및 발수제에 함침하는 단계로 이루어질 수 있다.

세정액에 함침하는 단계는 세정액에 내피를 함침하여, 잔류하는 물질을 제거하는 단계이다. 이때, 빠른 잔류물 제거를 위해, 초음파를 발생하거나, 에어버블을 발생하여 잔류물을 제거할 수 있다. 또한, 세정액은 55~65℃의 온도일 수 있으며, 10분에서 20분간 함침하는 것이 좋다.

유연제에 함침하는 단계는 내피를 유연제에 함침하여, 전도성 장갑이 제조 과정이나 사용과정에서 장갑의 코팅면이 서로 붙지 않게 한다. 코팅면이 서로 붙는 경우, 붙은 장갑을 분리할 때, 한쪽의 코팅면이 내피에서 분리되는 현상이 발생한다. 유연제에 함침하면 전도성 장갑의 코팅면이 접착하는 현상이 발생하지 않아 코팅이 분리되지 않는다.

발수제에 함침하는 단계는 발수제에 내피를 함침하여, 전도성 장갑의 대전방지 기능이 오래갈 수 있도록 전도성 물질의 코팅면을 보호하는 단계이다.

본 발명의 일실시예에 따른 전도성 장갑의 제조 방법은 후처리한 내피를 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다. 후처리한 내피는 약 80℃, 100℃ 및 120℃의 온도에서 3단계로 이루어질 수 있으며, 각 단계는 약 15분간 진행될 수 있다.

또한, 3단계 건조후에 120℃의 온도에서 적외선 램프로 적외선을 조사하여 효과적으로 건조하게 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 전도성 장갑의 제조방법은 우수한 전도성을 나타내면서 스파크의 발생이 적고, 유해한 유기 용매가 검출되지 않기 때문에 안전하고 우수한 성능의 전도성 장갑을 제조할 수 있는 이점이 있다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims

내피를 응고액에 함침하는 단계;
함침한 상기 내피를 건조하는 단계;
건조한 상기 내피를 코팅액에 함침하는 단계;
코팅액에 함침한 상기 내피의 표면을 균일하게 하는 단계; 및
표면을 균일하게 한 상기 내피의 코팅액을 경화하는 단계를 포함하며,
상기 코팅액은 폴리우레탄분산액과 합성고무의 혼합용액과 가교제, 가교보조제, 기포제, 전도성물질, 점착부여제, 폼안정제 및 유화제로 이루어진 수용성 물질을 혼합하여 제조한 것을 특징으로 하는 전도성 장갑 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 내피는 면, 나일론, 다이니마, 스판덱스 및 라이크라 중 어느 하나 이상을 포함한 소재로 직조된 것을 특징으로 하는 전도성 장갑 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 응고액은 메탄올 수용액에
질산칼륨, 염화칼륨, 개미산, 계면활성제 및 증점제로 이루어진 군에서 선택된 2 이상을 혼합한 용액인 것을 특징으로 하는 전도성 장갑 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 응고액은 물 5~15 중량%, 메탄올 70-80 중량%, 질산칼륨1~5 중량%, 계면활성제 0.5~1 중량% 및 증점제 10~20 중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 전도성 장갑 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 함침한 상기 내피를 건조하는 단계는
상기 내피의 함수율이 0.3 중량% 내지 1 중량% 되도록 건조하는 것을 특징으로 하는 전도성 장갑 제조방법.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 혼합용액은 폴리우레탄분산액 60~70 중량%와 합성고무 30~40 중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 전도성 장갑 제조방법.
제 7항에 있어서,
상기 합성고무는 니트릴부타디엔 또는 클로로프렌 라텍스인 것을 특징으로 하는 전도성 장갑 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 가교제는 코팅액에 대해 0.15~0.3 중량%의 유황이고
상기 가교보조제는 코팅액에 대해 0.03~0.09 중량%의 ZDBC DISPERSION, 0.03~0.09 중량%의 ZDEC DISPERSION, 및 0.01~0.15 중량%의 라우릭애씨드를 혼합한 것이며,
상기 기포제는 스테아린산 및 사포닌을 혼합한 용액인 것을 특징으로 하는 전도성 장갑 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 전도성 물질은 PEDOT를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 장갑 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 코팅액은 충진제, 착색제, 습윤제, 안료 또는 소포제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 장갑 제조방법.
제 1항에 있어서
상기 코팅액에 함침하는 단계는
상기 내피의 손가락 말단부터 35㎜ 내지 40㎜ 부분에만 코팅될 수 있도록 함침하는 것을 특징으로 하는 전도성 장갑 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 코팅액을 경화한 내피를 후처리하는 단계를 더 포함하며,
상기 후처리하는 단계는 세정액에 함침하는 단계, 유연제에 함침하는 단계 및 발수제에 함침하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 전도성 장갑 제조방법.
제 13항에 있어서,
상기 세정액에 함침하는 단계는
55~65℃의 온도의 상기 세정액에서 10분 내지 20분 동안 함침하며,
초음파 또는 에어버블을 발생하여 함침하는 것을 특징으로 하는 전도성 장갑 제조방법.
제 13항에 있어서,
상기 후처리한 내피를 건조하는 단계를 더 포함하며,
상기 건조하는 단계는 적외선 램프를 조사하며 건조하는 것을 특징으로 하는 전도성 장갑 제조방법.
제 1항 내지 제 5항 및 제 7항 내지 제 15항 중 어느 한 항의 전도성 장갑 제조 방법에 의해 제조되는 전도성 장갑.