KR102580173B1 - 발열의류 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

발열의류가 개시된다. 개시된 발열의류는, 의류; 상기 의류의 안쪽면에 도전성 발열 재료가 인쇄되어 형성된 도전성 발열 패턴; 상기 의류의 안쪽면에 비도전성 발열 재료가 인쇄되어 형성된 비도전성 발열 패턴; 상기 의류의 안쪽면에 분리 가능하게 결합되며, 상기 도전성 발열 패턴과 전기적으로 접속되는 배터리; 및 상기 도전성 발열 패턴 및 상기 비도전성 발열 패턴을 덮도록 형성되며, 상기 배터리가 분리가능하게 장착되는 영역이 오픈된 절연층을 포함한다.

Description

발열의류 및 그 제조방법{Thermal clothing and its preparation method}

본 발명은 발열의류 및 그것의 제조방법에 관한 것으로서, 특히, 의류에 도전성 발열물질과 비도전성 발열물질을 인쇄하여 발열의류를 제조하는 방법에 관한 것이다.

기존에 착용형 발열장치가 알려져 있다. 기존의 착용형 발열장치는 사람이 몸에 착용하는 구성 요소에 전기적으로 가열되는 발열체를 설치한 것으로서, 발열체는 배터리, USB 전원 뱅크 또는 직접 AC/DC 전원으로 전원을 공급받도록 구성된다. 기존의 착용형 발열장치로는 가슴, 등, 팔을 포함하여 상체에 온열을 제공하도록 설계된 발열 자켓/조끼, 손에 착용하며, 손에 온열을 제공하도록 설계된 발열 장갑, 또는, 발에 착용하며, 발에 온열을 제공하도록 설계된 발열 양말 등이 있다.

그러나, 이와 같은 기존 착용형 발열장치는 배터리 크기, 수명, 충전 시간 제한으로 인한 문제점, 무겁고 부피가 커서 장시간 착용하기 어렵다는 문제점과, 불편한 착용감의 문제점과, 안전상의 문제점과 비용상의 문제점이 있었다.

특허등록번호 제10-2075544호(2020년 2월 4일 등록) 특허등록번호 제10-23813489호(2022년 3월28일 등록) 특허등록 제10-2033726호(2019년 11월 4일 등록)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 의류에 도전성 발열물질과 비도전성 발열물질을 인쇄하여 발열의류를 제조하는 기술을 제공하는 것이다.

본 발명의 일측면에 따른 발열의류는 의류; 상기 의류의 안쪽면에 도전성 발열 재료가 인쇄되어 형성된 도전성 발열 패턴; 상기 의류의 안쪽면에 비도전성 발열 재료가 인쇄되어 형성된 비도전성 발열 패턴; 상기 의류의 안쪽면에 분리 가능하게 결합되며, 상기 도전성 발열 패턴과 전기적으로 접속되는 배터리; 및 상기 도전성 발열 패턴 및 상기 비도전성 발열 패턴을 덮도록 형성되며, 상기 배터리가 분리가능하게 장착되는 영역이 오픈된 절연층을 포함한다.

상기 발열의류는 외부 온도를 측정하는 제1 온도 센서와, 상기 비도전성 발열 패턴의 발열 온도를 측정하는 제2 온도 센서와, 상기 제1 온도 센서 및 상기 제2 온도 센서의 온도 정보를 기초로 도전성 발열 패턴에 인가되는 전류를 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 비도전성 발열 패턴은 행렬 배열된 다수개의 단위 패턴들을 포함하며, 이웃하는 단위 패턴들 사이로 상기 도전성 발열 패턴의 회로 선들이 통과한다.

본 발명의 일측면에 따른 발열의류 제조방법은, 발열의류를 제조하는 방법으로서, 비도전성 발열 패턴 및 도전성 발열 패턴을 각각 디자인하는 단계; 도전성 발열 재료 및 비도전성 발열 재료를 준비 단계; 실크스크린을 준비하는 단계; 실크스크린을 이용하여 도전성 발열 재료를 의류의 안쪽면에 인쇄한 후 경화하는 단계; 및 실크스크린을 이용하여 비도전성 발열 재료를 의류의 안쪽면에 인쇄한 후 경화하는 단계; 및 상기 의류의 안쪽면에 인쇄된 도전성 발열 재료와 비도전성 발열 재료를 덮도록 절연층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 절연층을 형성하는 단계에서 상기 배터리가 장착될 영역이 오픈된다.

본 발명에 따른 발열의류는 부드럽고 통기성이 좋은 원단으로 제작되어 편안한 착용감을 제공합니다. 도전성 또는 비도전성의 발열 재료는 실크스크린 방식을 사용하여 의류에 인쇄되어 시간이 지나도 갈라지거나 벗겨지지 않는 매끄럽고 내구성 있는 결합을 만든다.

도전성 발열 패턴의 가능 기능을 활성화하려면, 예컨대, 배터리에 있는 버튼을 누르기만 하면 된다. 도전성 발열 패턴은 빠르게 따뜻해져서 몸을 따뜻하게 하고 추운 날씨에도 편안함을 유지해 준다.

평상시에는 비도전성 발열 패턴만으로 발열 기능을 수행하고, 배터리를 장착하면, 제어부가 도전성 발열 패턴과 비도전성 발열 패턴이 협력하여 발열하여 최적의 보온 조건을 만들어준다.

비도전성 발열 패턴과 도전성 발열 패턴을 함께 적용한 발열의류는 다음과 같은 장점들이 있다.

첫째, 두 가지 유형의 가열 기능을 모두 제공할 수 있으므로. 더 다양한 기상 조건 및 상황에 적합하다.

둘째, 필요한 경우에만 도전성 발열 패턴이 작용하도록 하고, 통상은 비도전성 발열 패턴에 의한 발열 기능을 이용할 수 있다. 비도전성 발열 패턴에 의한 발명 기능은 착용자의 체온을 사용하여 따뜻함을 생성하는 보다 지속 가능하고 에너지 효율적인 방법이다. 이는 의류의 발열 기능을 충전하는 데 필요한 전기량을 줄여주므로 경제적이고, 더욱 환경 친화적이다.

게다가, 본 발명은 부드럽고 점진적인 비도전성 가열 패턴의 가열 기능과, 빠르게 열을 발생시킬 수 있는 도전성 가열 패턴의 가열 기능을 모두 이용할 수 있도록 해준다.

배터리를 분리한 상태로도 기본적인 발열 기능이 수행되므로, 장시간 전기를 쉽게 사용할 수 없는 상황에서도 사용할 수 있다.

실크스크린 방식으로 의류에 전도성 발열 패턴 및 비도전성 발열 패턴을 인쇄하여 형성된 발열의류이므로, 외부 발열체를 이용한 기존 발열의류에 비해 내구성이 우수하고 마모나 손상이 적다.

도 1은 본 발명의 일 실시예예에 따른 발열의류를 설명하기 위한 도면으로서, 도전성 및 비도전성 발열 패턴을 점선으로 표시한 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발열의류의 일부분을 도시한 단면도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열의류 제조방법을 설명하기 위한 순서도이고,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발열의류 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.

본 발명을 설명함에 있어서, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되거나 단순화되어 나타날 수 있다.

또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 본 발명의 기술적 사상과 관계없는 부분의 설명은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적인 실시예에서만 설명하고, 그 외의 다른 실시예에서는 대표적인 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열의류를 전반적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 발열의류(1)는 의류(2)와, 상기 의류(2)의 안쪽면에 도전성 발열 재료가 인쇄되어 형성된 도전성 발열 패턴(4)과. 상기 의류(2)의 안쪽면에 비도전성 발열 재료가 인쇄되어 형성된 비도전성 발열 패턴(6)과, 의류(2)의 임의의 위치에 분리 가능하게 결합되며 도전성 발열 패턴(4)과 전기적으로 접속되는 배터리(7)와, 외부 온도를 측정하는 제1 온도 센서(8A)와, 비도전성 발열 패턴(6)의 발열 온도를 측정하는 제2 온도 센서(8B)와, 상기 제1 온도 센서(8A) 및 상기 제2 온도 센서(8B)의 온도 정보를 기초로 도전성 발열 패턴(4)에 인가되는 전류를 제어하는 제어부(9)를 포함한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 발열의류(1)는 도전성 패턴(4) 및 비도전성 패턴(6)이 피부에 직접 닿는 것을 방지하기 위해 상기 도전성 발열 패턴(4)과 상기 비도전성 발열 패턴(6)을 모두 덮도록 상기 발열의류(1)의 안쪽면에 형성된 절연층(3)을 더 포함한다. 상기 제1 온도 센서(8A)와 상기 제2 온도 센서(8B)와 상기 제어부(9)는 플렉서블한 재료로 형성되어 의류(2)의 안쪽면에 부착되며, 상기 절연층(3)은 상기 제1 온도 센서(8A) 및 상기 제2 온도 센서(8B)와 상기 제어부(9)도 덮도록 형성되는 것이 바람직하다. 상기 배터리(7)는 극성이 다른 한 쌍의 단자를 구비한 분리식 스냅 버튼 구조를 포함하며, 배터리(7)의 분리 및 장착을 위해, 상기 절연층(3)에는 배터리(7)를 노출시키는 오픈 영역(31)이 형성된다. 상기 절연층(3)은 절연성이 뛰어나고 열전도성이 좋으며 피부에 해가 없는 실리콘이 유리하게 이용될 수 있다. 상기 오픈 영역(31)을 갖는 절연층(3)의 형성을 위해, 배터리(7) 장착 영역을 마스크 재료로 가린 후, 도전성 발열 패턴(4)과 비도전성 발열 패턴(6)과 제1 온도 센서(8A)와 제2 온도 센서(8B)를 덮도록 액상 절연 재료(바람직하게는, 실리콘 재료)를 도포한 후, 이를 건조함으로써 형성될 수 있다.

비도전성 발열 패턴(6)은 행렬 배열된 다수개의 직선형 또는 도트형의 단위 패턴들을 포함하며, 이웃하는 단위 패턴들 사이로 전술한 도전성 발열 패턴(4)의 회로 선들이 통과하도록 배치된다. 비도전성 발열 패턴(6)을 전술한 것과 같이 형성하는 것이 가능한 것은 실크스크린 방식으로 정밀하게 위치, 형태, 크기를 결정하여, 비도전성 발열 패턴(6)을 형성할 수 있음으로써 가능하다.

상기 배터리(7)와 상기 의류(2)와 분리 가능한 연결은 스냅 단추(71)에 의해 구현될 수 있고, 스냅 단추(71)는 도전성 발열 패턴(4)과 연결되는 단자들을 구비할 수 있다. 상기 제어부(9)와 상기 제1 온도 센서(8A) 및 상기 제2 온도 센서(8B)는 의류(2)에 인쇄된 회로에 의해 구현될 수 있다.

이제 상기 발열의류 제조방법을 설명한다.

먼저, 재단 및 재봉 과정을 거쳐 의류가 준비된다. 의류의 소재로는 용도와 선호도에 따라 다를 수 있다. 울, 다운, 합성 섬유와 보온성이 좋은 소재가 유리하게 이용될 수 있다. 또한, 폴리에스터와 나일론과 같은 통기성 및 수분 흡수 소재가 추가될 수 있다.

또한, 발열의류 제조방법은, 의류를 준비하는 단계 후에, 비도전성 발열 패턴 및 도전성 발열 패턴을 각각 디자인하는 단계(S10)와, 도전성 발열 재료 및 비도전성 발열 재료 준비 단계(S20)와, 실크스크린 준비 단계(30)와, 도전성 발열 재료 인쇄 및 경화 단계(S40)와, 비도전성 발열 재료 인쇄 및 경화 단계(S50)와, 절연층 형성 단계(S60)를 포함한다.

단계(S10)은, 의류에 인쇄될 도전성 발열 재료 및 비도전성 발형 재료의 인쇄 패턴들을 디자인하는 단계이며, 이 단계(S10)에 의해 도전성 발열 패턴 및 비도전성 발열 패턴이 의류에 놓일 위치와 도전성 발열 패턴 및 비도전성 발열 패턴의 모양 및 크기가 미리 결정된다. 디자인에는 CAD(Computer-Aided Design) 소프트웨어가 유리하게 이용될 수 있다. 도전성 발열 재료 인쇄를 위한 디자인의 패턴은 지그재그 패턴의 디자인을 포함하고, 비도전성 발열 재료 인쇄를 위한 디자인의 패턴은 지그재그 형태로 이어진 도전성 발열 재료의 패턴을 피할 수 있도록 다수의 도트 또는 직선 단위 패턴들이 행렬 배열로 이루어진 디자인의 패턴일 수 있다.

단계(S20)에서 도전성 발열 재료와 비도전성 발열 재료가 바인더와 혼합되어 준비된다. 도전성 발열 재료로는 카본 잉크 또는 금속 분말과 바인더를 포함하는 잉크가 준비될 수 있고, 비도전성 발열 재료로는 온도에 따라 색이 변하는 온도 감응 재료와 바인더를 포함하는 온도 감응 잉크가 유리하게 이용될 수 있다. 온도 감응 재료는 온도에 따라 색이 변하면서 열에너지를 방출한다.

단계(S30)에서 실크스크린은 프레임 위에 펼쳐진 메쉬스크린일 수 있다. 메쉬에 감광 유제를 코팅한 후 자외선에 노출시켜 도전성 발열 재료 또는 비도전성 발열 재료(특히, 온도 감응 잉크 재료)가 인쇄될 수 있는 인쇄 패턴을 만듭니다. 예컨대, 도전성 발열 재료 인쇄를 위한 인쇄 패턴을 먼저 만들고, 다음, 비도전성 발열 재료 인쇄를 위한 인쇄 패턴을 만들 수 있다.

단계(S40)에서 도전성 발열 재료를 단계(S30)에서 준비된 실크스크린으로 의류 표면에 인쇄한 후, 소정의 온도로 가열하여, 도전성 발열 재료를 경화시킨다. 인쇄과정에서는 도전성 발열 재료, 즉, 도전성 잉크가 망사를 통해 의류의 직물에 밀려 들어가며, 이에 의해, 의류에는 도전성 발열 패턴이 형성된다. 경화 과정은 도전성 잉크가 의류를 구성하는 직물과 결합하고 전도성을 나타내도록 돕는다.

도전성 발열 재료의 인쇄 및 경화가 완료되면, 단계(S50)에서는 비도전성 발열 재료, 바람직하게는, 온도 감응 잉크를 다른 실크스크린으로 의류 표면에 인쇄한 후, 소정의 온도를 가열하여, 비도전성 발열 재료를 경화시킨다. 인쇄과정에서는 비도전성 발열 재료가 망사를 통해 의류의 직물에 밀려 들어가며, 이에 의해, 의류에는 비도전성 발열 패턴이 형성된다. 경화 과정은 비도전성 발열 재료가 의류를 구성하는 직물과 결합하도록 돕는다.

단계(S40 및 S50)에 있어서, 스크린, 잉크, 스퀴지 및 인쇄 테이블을 포함한 실크 스크린 인쇄 장비가 이용될 수 있다. 스크린 인쇄 장비는 스퀴지를 이용하여, 도전성 발열 재료 또는 비도전성 발열 재료를 실크스크린을 통해 누르는 작업을 하여, 단계(40 및 50)에서의 인쇄작업을 수행할 수 있다.

도시하지는 않았지만, 제어부와 제1 및 제2 센서들이 의류에 미리 부착된다.

다음, 배터리 장착 영역을 마스크로 가린 후, 의류의 안쪽면에 액상 절연 재료, 더 바람직하게는, 실리콘 재료를 도포한 후 건조하여, 절연층을 형성하는 단계(S60)가 수행될 수 있다.

마지막으로, 의류의 발열 기능을 테스트하고 품질 및 안전에 필요한 표준을 충족하는지 확인한다. 여기에서, 도전성 발열 패턴의 저항을 확인한다. 충전이 완료된 배터리. 바람직하게는, 플렉서블한 구조를 포함하는 배터리를 스냅 버튼 방식으로 도전성 발열 패턴의 회로 말단에 접속하고, 전기를 인가한 후, 발열 온도를 모니터링 한다. 그리고, 비도전성 발열 패턴, 더 구체적으로는, 온도 감응 재료가 적절한 온도에서 색상이 변하는지 확인하고, 제조된 발열의류가 사용하기에 안전한지 확인하는 것이 요구된다. 비도전성 발열 패턴과 도전성 발열 패턴을 동시에 동작하여 얻을 수 있는 온도를 모니터링 한다. 비도전성 발열 패턴의 검사를 위해, 비도전성 발열 패턴을 다양한 온도에 노출시키고 색상 변화를 모니터링한다. 온도 감도를 최적화하기 위해 필요에 따라 디자인 및 인쇄 프로세스를 조정할 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발열의류 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 발열의류 제조방법은, 소프트웨어 프로그램을 사용하여 비도전성 발열 패턴을 디자인하는 단계(S101)와, 실크스크린 스텐실을 빛에 민감한 에멀젼으로 코팅하고 빛에 노출시켜 디자인을 만드는 노광 단계(S102)와, 스텐실을 헹구어 디자인이 인쇄될 영역의 유제를 제거하는 단계(S103)와, 의류 표면에 스텐실을 놓고 스퀴지를 사용하여 액상의 비도전성 발열 재료를 스텐실에 적용하여, 스텐실의 열린 영역을 통해 비도전성 발열 재료를 의류에 누르는 인쇄 단계(S104)와, 스텐실을 제거하고., 비도전성 발열 재료를 건조하고 오븐이나 열열압착으로 경화시켜, 의류에 대한 비도전성 발열 재료의 부착력을 강화하는 단계(S105)와, 비도전성 발열 재료가 피부에 직접 접촉하는 것을 막도록 비도전성 발열 재료를 덮는 절연층(S106)을 형성하는 단계를 포함한다. 위와 같은 단계들은 본 실시예에 적용됨은 물론이고, 앞선 실시예의 발열의류 제조에 있어서, 비도전성 발열 패턴의 형성과, 더 나아가, 도전성 발열 패턴의 형성에도 적용될 수 있다는 점에 유의한다.

의류에 형성된 비도전성 발열 패턴은 전류를 필요로 하지 않으므로 더욱 안전하고 휴대하기 편하다.

앞선 실시예에에서 설명된 열감응성 잉크, 즉, 열변색 잉크가 비도전성 발열 재료로 이용될 수 있다. 또한, 열 반응성 화학 물질은 열 변색 잉크에 의해 활성화될 때 열을 발생시킬 수 있다. 또한, 비도전성 발열 재료로 공기에 노출될 때 열을 발생시킬 수 있는 다양한 재료가 선택될 수 있다.

또한, 발열 패턴 형성을 위한 재료로는 열을 흡수, 저장 및 방출할 수 있는 PCM이 유리하게 이용될 수 있다. PCM은 실크스린 방식으로 의류 표면에 일체화되어, 주변 온도가 떨어지면 저장된 열을 방출하여 따뜻함과 단열을 제공한다. PCM은 파라핀 왁스, 지방산 또는 염수화물과 같은 다양한 재료로 만들 수 있으며 다양한 온도 범위 및 용도에 맞게 맞춤화할 수 있습니다.

본 발명은 전술한 실시예에 의해 제한되지 않고 다양하게 변형되어 실시될 수 있다.

2: 의류 4: 도전성 발열 패턴
6: 비도전성 발열 패턴 7: 배터리

Claims (3)

1. 의류;
   상기 의류의 안쪽면에 도전성 발열 재료가 인쇄되어 형성된 도전성 발열 패턴;
   상기 의류의 안쪽면에 형성되되, 온도에 따라 색이 변하면서 열에너지를 방출하는 온도 감응 재료와 바인더를 포함하는 온도 감응 잉크가 상기 의류의 안쪽면에 인쇄되어 형성되는, 비도전성 발열 패턴;
   플랙서블한 구조를 가진 채, 상기 의류의 안쪽면에 분리 가능하게 결합되며, 상기 도전성 발열 패턴과 전기적으로 접속되는 배터리; 및
   상기 도전성 발열 패턴 및 상기 비도전성 발열 패턴을 덮도록 형성되며, 상기 배터리가 분리가능하게 장착되는 영역이 오픈된 절연층을 포함하고,
   상기 비도전성 발열 패턴은 행렬 배열된 다수개의 단위 패턴들을 포함하며, 이웃하는 단위 패턴들 사이로 상기 도전성 발열 패턴의 회로 선들이 통과하며,
   상기 배터리는 상기 절연층의 오픈된 영역을 통해 노출된 도전성 발열 패턴의 회로 말단에 스냅 버튼 방식으로 접속되는 것을 특징으로 하는 발열의류.
2. 제1항에 있어서,
   외부 온도를 측정하는 제1 온도 센서와, 상기 비도전성 발열 패턴의 발열 온도를 측정하는 제2 온도 센서와, 상기 제1 온도 센서 및 상기 제2 온도 센서의 온도 정보를 기초로 도전성 발열 패턴에 인가되는 전류를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발열의류.
3. 제1항 또는 제2항에 기재된 발열의류를 제조하는 방법으로서,
   비도전성 발열 패턴 및 도전성 발열 패턴을 각각 디자인하는 단계;
   도전성 발열 재료 및 비도전성 발열 재료를 준비 단계;
   실크스크린을 준비하는 단계;
   실크스크린을 이용하여 도전성 발열 재료를 의류의 안쪽면에 인쇄한 후 경화하는 단계; 및
   실크스크린을 이용하여 비도전성 발열 재료를 의류의 안쪽면에 인쇄한 후 경화하는 단계; 및
   상기 의류의 안쪽면에 인쇄된 도전성 발열 재료와 비도전성 발열 재료를 덮도록 절연층을 형성하는 단계를 포함하며,
   상기 절연층을 형성하는 단계에서 상기 배터리가 장착될 영역이 오픈되는 것을 특징으로 하는 발열의류 제조방법,