KR102051137B1 - 기능성 실리콘고무 코팅 원단 - Google Patents

Abstract

원단 위에 형성된 코팅막이 잘 벗겨지지 않고 신호 라인이나 전원 라인으로 적용할 수 있는 기능성 실리콘고무 코팅 원단이 개시된다. 상기 원단은, 직조되어 일정한 크기로 틈이 형성되는 원단; 및 상기 원단의 틈보다 크기가 큰 전기전도성 입자가 분산 혼합된 액상의 실리콘고무를 상기 원단의 표면 위에 도포하여 형성된 코팅막을 포함하며, 상기 액상의 실리콘 고무는 자중에 의해 상기 원단의 틈으로 스며들어 경화함으로써 앵커링(anchoring)되고, 상기 전기전도성 입자는 상기 원단의 표면에 걸려 상기 전기전도성 입자의 밀도가 증가하여 전기전도성을 갖는 전기 전도층을 형성한다.

Description

기능성 실리콘고무 코팅 원단{Fabric coated with functional silicone rubber}

본 발명은 기능성 실리콘 고무 코팅 원단에 관한 것으로, 특히 원단 위에 형성된 코팅막이 잘 벗겨지지 않고 신호 라인이나 전원 라인으로 적용할 수 있도록 하는 기술에 관련한다.

전기 자극기 요법(EST: Electrical Stimulation Therapy)은 전기적 신호를 통해 인위적으로 근육의 수축을 유도하여 치료하는 요법이다.

EST의 한 분야인 전기 근육 자극요법(EMS: Electrical Muscle Stimulation therapy)은 운동선수나 일반 사람들의 트레이닝 도구로, 신체의 일부나 전신을 움직일 수 없는 환자의 회복이나 2차적으로 따라오는 증상에 대한 예방수단 또는 선수들의 운동 후 회복 등에 활용된다.

최근 들어, EMS는 훈련과 치료의 목적 이외에 미용 목적으로도 쓰이기 시작하고 있는데, 근육이 강해짐에 따라 체형이 보정되는 효과로 인해서 미용목적으로 트레이닝 분야에 적극 도입되고 있으며, 부수적인 효과로 칼로리 소모에서도 높은 효율을 보이고 있다.

종래에는 전기 근육 자극을 위한 기기로 주로 패치형(patch type)이 사용되고 있는데, 발진기가 큰 경우는 휴대하기 어려워서 패치 착용 후 운동 시 장소가 제한되며, 패치 부착 부분이 많을수록 발진기와 패치를 연결하는 전선이 많아져서 운동이 제한된다는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 극복하기 위해 본 발명의 발명자는 특허출원 제2016-0121727호에서, 내측에 물결무늬 패턴으로 부착되어 인체의 피부에 접촉하는 점착테이프와 상기 점착테이프에 결합되어 전원을 공급하는 제1커넥터를 구비한 의복 원단; 및 한 쌍의 절연 커버와, 이들 사이에 개재된 전원선, 상기 전원선의 일단에 설치되는 제2커넥터 및 상기 전원선의 타단에 설치되는 어댑터를 구비한 전원공급 패드를 포함하며, 상기 제1 및 제2커넥터가 결합하여 상기 어댑터를 통해 인가된 전원이 상기 제1 및 제2커넥터를 경우하여 상기 점착테이프로부터 상기 인체의 피부에 전달되는 것을 특징으로 하는 전기 자극용 기능성 의복을 제안하고 있다.

이 기술에서, 의복 원단에 점착된 전원선은 액상의 실리콘 고무에 구리 또는 은과 같은 전기전도성 입자가 포함된 전기전도성 액상의 실리콘 고무를 코팅하고 경화하여 형성한다.

그런데 이와 같이 형성된 전원선은 실리콘 고무를 베이스로 하기 때문에 의복을 착용한 채 착용자가 운동이나 활동을 하더라도 신축 가능하기 때문에 전원선으로서의 기능을 수행하기는 하지만, 전기 전도율이 신축에 따라 변화한다는 문제점이 있다.

또한, 전원선 위에 별도의 절연막을 형성하여 착용자가 전원선에 노출되지 않도록 해야 하므로 절연막 형성을 위한 추가 공정이 필요하다는 문제점이 있다.

또한, 전원선을 문지르는 등 외부에서 힘을 가하면 실리콘고무 코팅막이 쉽게 벗겨져서 손상되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 활동에 의해 의복 원단이 늘어나더라도 전기전도율이 변화하는 것을 최소화할 수 있는 기능성 실리콘고무 코팅 원단을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 별도의 전기전도성 코팅층 위에 절연층을 형성하는 추가 공정이 필요하지 않은 기능성 실리콘고무 코팅 원단을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 코팅막이 외부의 힘에 의해 잘 벗겨지지 않는 기능성 실리콘고무 코팅 원단을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 직조되어 일정한 크기로 틈이 형성되는 직물; 및 액상의 실리콘 고무에 상기 직물의 틈보다 크기가 큰 전기전도성 입자가 분산 혼합된 혼합액을 상기 직물의 표면 위에 도포하여 형성된 코팅막을 포함하며, 상기 액상의 실리콘 고무는 자중에 의해 상기 직물의 틈으로 스며들어 경화함으로써 상기 직물의 틈에 앵커링(anchoring)되고, 상기 전기전도성 입자는 상기 직물의 표면에 걸려 상기 코팅막 내에서 상기 코팅막과 상기 직물의 경계에서 전기전도성 입자의 밀도가 증가된 전기 전도층을 형성하는 것을 특징으로 하는 기능성 실리콘고무 코팅 원단이 제공된다.

바람직하게, 상기 액상의 실리콘 고무에 상기 전기전도성 입자와 함께 전기전도성 섬유가 혼합 분산될 수 있다.

바람직하게, 상기 전기전도성 섬유는, 전기전도성을 갖고 길이방향을 따라 탄성과 복원력을 구비하며 상기 실리콘고무 내에서 서로 불규칙하게 얽혀 있을 수 있다.

바람직하게, 상기 전기전도성 섬유는 각 턴 사이에 간격이 형성된 스프링 형상, 지그재그 형상 또는 갈고리 형상으로 구성될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 직조되어 일정한 크기로 틈이 형성되는 직물; 및 액상의 실리콘 고무에 상기 직물의 틈보다 크기가 큰 전기전도성 입자가 분산 혼합된 혼합액을 상기 직물의 표면 위에 도포하여 형성된 코팅막을 포함하며, 상기 액상의 실리콘 고무는 자중에 의해 상기 직물의 틈으로 스며들어 경화함으로써 상기 직물의 틈에 앵커링(anchoring)되고, 상기 직물의 표면에 상기 전기전도성 입자가 걸려 상기 코팅막 내에서 전기전도성 입자의 밀도가 증가된 제1전기전도층이 형성되고, 상기 코팅막의 상면에 전기전도성 입자의 밀도가 증가된 제2전기전도층이 형성되는 것을 특징으로 하는 기능성 실리콘고무 코팅 원단이 제공된다.

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바람직하게, 상기 코팅막 위에 탄소 분말을 분산 혼합한 전기전도성의 액상 실리콘 고무를 코팅하고 경화하여 탄소 함유 전기전도성 코팅층 전극을 형성할 수 있다.

상기한 구조에 의하면, 앵커링(anchoring) 현상에 의해 코팅막의 하면이 직물에 박혀 고정된 효과를 얻을 수 있어 코팅막을 문지를 경우에도 코팅막이 벗겨지는 것을 최소화할 수 있다.

전기 전도층이 직물과 코팅막 사이에 형성되어 코팅막 위에 별도의 절연막을 형성하지 않아도 되기 때문에, 종래와 같이, 전기전도성 코팅층 위에 별도의 절연층을 형성하는 추가 공정이 필요하지 않다.

또한, 결과적으로 코팅막의 내부에 전기 전도층이 위치하기 때문에 활동에 의해 의복 원단이 늘어나더라도 전기전도율이 변화하는 것을 최소화할 수 있다.

또한, 코팅막의 표면, 직물과 코팅막 사이에 전기 전도층이 각각 형성되어 두 개의 경로를 이용하여 통전할 수 있어서 전기 전도율을 향상시킬 수 있고, 하나는 신호라인으로 사용하고, 다른 하나는 전원라인으로 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기능성 실리콘고무 코팅 원단을 보여주는 단면도이다.
도 2는 해당 단면의 실제 SEM 사진을 보여준다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기능성 실리콘고무 코팅 원단을 보여주는 단면도이다.

본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시 예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기능성 실리콘고무 코팅 원단을 보여주는 단면도이고, 도 2는 해당 단면의 실제 SEM 사진을 보여준다.

직물(110)의 표면(도 1에서는 상면)에 실리콘고무 코팅막(120)(이하, '코팅막'이라 함)이 형성된다.

도시되지는 않았지만, 직물(110)의 이면에는 기설정된 물결무늬 패턴으로 점착패턴이 자기 점착되어, 점착패턴의 자기 점착력에 의해 피부를 끌어올려 근육 테이핑 효과를 제공할 수 있다.

코팅막(120)은, 전기전도성 입자 또는 분말(파우더), 가령 구리나 니켈이 포함된 전기전도성의 액상 실리콘 고무를 코팅하고 경화하여 형성할 수 있다.

선택적으로, 코팅막(120)에 원적외선 방사률이 90% 이상인 황토분말, 옥분말, 토르말린, 맥반석, 귀양석, 산화게르마늄 분말 중에서 적어도 어느 한 성분을 선택하여 분산 혼합하거나, 코팅막(120) 위에 진공 증착이나 스퍼터링을 통해 셀레늄, 티타늄, 또는 게르마늄을 포함하는 원적외선 방사물질층을 형성할 수 있다.

원적외선 방사물질의 입자를 포함하거나 원적외선 방사물질층을 형성함으로써 원적외선과 음이온의 방출에 의해 착용자의 건강에 큰 도움을 줄 수 있다.

코팅막(120)은 액상의 실리콘 고무에 전기전도성 입자와 함께 전기전도성 섬유가 혼합되고 분산된 상태에서 경화되어 형성될 수 있다.

전기전도성 섬유는 적어도 길이방향에서 기계적 및 전기적으로 연결되고, 구조상 서로 얽힌 상태에서 경화되어 실리콘 고무에 의해 위치가 정해진 상태를 유지한다.

여기서, 섬유는 파이버(fiber)와 같은 단섬유뿐만 아니라 울(wool)이나 메시(mesh)같은 형태로 제공될 수 있으며, 길이방향을 따라 탄성과 복원력을 구비하고, 서로 불규칙하게 얽혀 있다. 특히, 단섬유의 경우, 스프링이나 지그재그 형상 또는 갈고리 형상으로 형성될 수 있다.

그 결과, 서로 얽힌 구조가 쉽게 분리되지 않으므로 전기전도성 입자만 혼합하여 구성한 점착테이프에 비해 전기전도율이 향상되고, 특히 의류 자체가 늘어나서 코팅막(120)이 늘어나더라도 전기전도성 섬유가 길이방향을 따라 탄성과 복원력을 갖고 서로 얽혀 있어 전기전도율의 변화가 거의 없으며, 전원 연결이 끊어지는 경우는 거의 발생하지 않는다.

전기전도성 섬유는, 전기전도성을 갖고 길이방향을 따라 탄성과 복원력을 구비하고 서로 불규칙하게 얽히도록 하는 구조라면 어떤 형상이나 재질이라도 가능하다. 가령, 금속 재질로 구성될 수 있으며, 구리 세선이나 구리 울 또는 구리 메시의 구조로 제공될 수 있다.

도 1의 확대된 원을 보면, 직물(110)과 코팅막(120)의 경계면에는 전기 전도층(122)이 형성된다.

직물(110)은, 가령 실로 직조되어 일정한 크기로 틈이 형성되는데, 도면에서는 씨실과 날실의 일부를 도시하고 있다.

코팅막(120)을 구성하는 전기전도성 입자나 섬유의 크기는 직물(110)의 틈의 크기보다 크게 형성되는데, 전기전도성 입자나 섬유가 분산 혼합된 액상의 실리콘고무를 직물(110)의 표면 위에 도포하면, 액상의 실리콘 고무는 자중에 의해 직물(110) 사이의 틈으로 스며든다.

이 상태에서 액상의 실리콘 고무가 경화하면, 일종의 앵커링(anchoring) 현상에 의해 코팅막(120)의 하면이 직물(110)에 박혀 고정된 효과를 얻을 수 있으며, 결과적으로 코팅막(120)을 문지를 경우에도 코팅막(120)이 벗겨지는 것을 최소화할 수 있다.

한편, 액상의 실리콘 고무는 자중에 의해 직물(110) 사이의 틈으로 스며드는 과정에 액상의 실리콘 고무에 분산 혼합된 전기전도성 입자나 섬유의 크기가 직물(110)의 틈의 크기보다 크기 때문에 이들은 틈으로 스며들지 못하고 직물(110)의 표면에 걸리게 된다.

이 상태로 경화가 이루어지면, 직물(110)의 표면에 걸린 전기전도성 입자나 섬유는 실리콘 고무와 함께 하나의 층을 이루는데, 전기전도성 입자나 섬유의 밀도가 크기 때문에 전기전도성을 갖는 전기 전도층(122)을 형성하게 된다.

결과적으로, 경화에 의해 형성되는 코팅막(120)의 표면은 상대적으로 전기전도성이 띠지 않거나 전기전도율이 낮아지고, 직물(110)과 코팅막(120) 사이에 형성된 전기 전도층(122)을 통하여 전기 전도가 이루어질 수 있다.

따라서, 코팅막(120) 위에 별도의 절연막을 형성하지 않아도 되기 때문에, 종래와 같이, 전기전도성 코팅층 위에 별도의 절연층을 형성하는 추가 공정이 필요하지 않다.

또한, 전기 전도층(122)이 직물(110)과 코팅막(120) 사이에 형성되어 결과적으로 코팅막(120)의 내부에 위치하기 때문에 활동에 의해 의복 원단이 늘어나더라도 전기전도율이 변화하는 것을 최소화할 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기능성 실리콘고무 코팅 원단을 보여주는 단면도이다.

상기의 일 실시 예와 달리, 이 실시 예에서, 코팅막(120)의 표면에 다른 전기 전도층(124)이 형성된다.

예를 들어, 이형 필름과 같은 베이스 필름 위에 전기전도성 입자 또는 분말(파우더), 가령 구리나 니켈이 포함된 전기전도성의 액상 실리콘 고무를 코팅하고 일정 시간 방치하면, 경화가 이루어지기 전에 전기전도성 입자가 일정한 비중을 갖는 경우 자중에 의해 하방으로 이동하면서 베이스 필름 위에 모인다.

결과적으로 베이스 필름 위에 전기전도성 입자의 밀도가 증가하여 전기전도성을 갖는 전기 전도층(124)이 형성된다.

이후, 베이스 필름을 뒤집어 경화되지 않은 전기전도성 액상 실리콘 고무가 직물(110)을 대향하도록 하여 접촉시킨 다음 일정한 압력을 가한다.

그 결과, 상기의 일 실시 예와 같은 현상에 의해 직물(110)과의 경계에 전기 전도층(122)이 형성되고, 액상의 실리콘 고무는 직물(110)의 직조의 틈 사이로 스며든다.

이 상태에서 경화되면, 도 3의 구조와 같이, 코팅막(120)의 표면에 전기 전도층(124)이 형성되고, 동시에 직물(110)과 코팅막(120) 사이에도 전기 전도층(122)이 형성된다.

그 결과, 두 개의 경로를 이용하여 통전할 수 있어서 전기 전도율을 향상시킬 수 있다.

또한, 가상현실(VR)이나 증강현실에 사용되는 센서 부착 장갑에 적용할 경우, 코팅막(120)의 표면에 형성된 전기 전도층(124)은 센서로부터의 신호를 전달하는 신호라인으로 사용하고, 직물(110)과 코팅막(120) 사이의 전기 전도층(122)은 전원라인으로 사용할 수 있다.

한편, 상기의 실시 예에 따른 기능성 실리콘고무 코팅 원단에 적용되는 전극으로, 탄소 함유 전기전도성 코팅층을 적용할 수 있다.

구체적으로, 코팅층(120) 위에 전기전도성 입자로 탄소 분말을 분산 혼합한 전기전도성의 액상 실리콘 고무를 코팅하고 경화하여 전극을 형성한다.

탄소가 함유된 전기전도성 코팅층의 전기 저항이 최대 100㏀/㎝로 높지만, 100㎛ 이하로 얇게 형성함으로써 전기 저항을 1㏀ 이하로 감소하기 때문에 전극으로 사용할 수 있다.

탄소 함유 전기전도성 코팅 전극은 내구성이 좋으며, 가격이 저렴하고 산화되지 않으며, 인체에 무해하기 때문에 전기 자극용 기능성 의복의 센서나 측정기기와 접촉하는 전극으로 사용할 수 있다.

전술한 내용은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

110: 직물
120: 전기전도성 코팅층
122: 전기 전도층

Claims (7)

1. 직조되어 일정한 크기로 틈이 형성되는 직물; 및
   액상의 실리콘 고무에 상기 직물의 틈보다 크기가 큰 전기전도성 입자가 분산 혼합된 혼합액을 상기 직물의 표면 위에 도포하여 형성된 코팅막을 포함하며,
   상기 액상의 실리콘 고무는 자중에 의해 상기 직물의 틈으로 스며들어 경화함으로써 상기 직물의 틈에 앵커링(anchoring)되고,
   상기 전기전도성 입자는 상기 직물의 표면에 걸려 상기 코팅막 내에서 상기 코팅막과 상기 직물의 경계에서 전기전도성 입자의 밀도가 증가된 전기 전도층을 형성하는 것을 특징으로 하는 기능성 실리콘고무 코팅 원단.
2. 청구항 1에서,
   상기 혼합액은 전기전도성 섬유를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 실리콘고무 코팅 원단.
3. 청구항 2에서,
   상기 전기전도성 섬유는, 전기전도성을 갖고 길이방향을 따라 탄성과 복원력을 구비하며 상기 액상의 실리콘고무 내에서 서로 불규칙하게 얽혀 있는 것을 특징으로 하는 기능성 실리콘고무 코팅 원단.
4. 청구항 2에서,
   상기 전기전도성 섬유는 각 턴 사이에 간격이 형성된 스프링 형상, 지그재그 형상 또는 갈고리 형상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 기능성 실리콘고무 코팅 원단.
5. 직조되어 일정한 크기로 틈이 형성되는 직물; 및
   액상의 실리콘 고무에 상기 직물의 틈보다 크기가 큰 전기전도성 입자가 분산 혼합된 혼합액을 상기 직물의 표면 위에 도포하여 형성된 코팅막을 포함하며,
   상기 액상의 실리콘 고무는 자중에 의해 상기 직물의 틈으로 스며들어 경화함으로써 상기 직물의 틈에 앵커링(anchoring)되고,
   상기 직물의 표면에 상기 전기전도성 입자가 걸려 상기 코팅막 내에서 전기전도성 입자의 밀도가 증가된 제1전기전도층이 형성되고,
   상기 코팅막의 상면에 전기전도성 입자의 밀도가 증가된 제2전기전도층이 형성되는 것을 특징으로 하는 기능성 실리콘고무 코팅 원단.
6. 삭제
7. 청구항 1 또는 5에서,
   상기 코팅막 위에 탄소 분말을 분산 혼합한 전기전도성의 액상 실리콘 고무를 코팅하고 경화하여 탄소 함유 전기전도성 코팅층 전극을 형성한 것을 특징으로 하는 기능성 실리콘고무 코팅 원단.
   

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