KR20060122543A - 금속사가 함입된 도전사 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스마트 의류에 사용되는 금속사를 함입한 도전사에 관한 것이면, 구체적으로 탄소 미립자를 합성섬유의 원료 중에 혼입시킨 섬유를 소재로 하는 도전성 소재에 관한 것이다. 본 발명에 따른 도전사는 0.03 ㎜ 내지 0.08 ㎜의 직경을 가진 구리 금속사 및 상기 금속사를 커버링하고 있는 절연성을 가진 섬유를 포함한다. 본 발명에 따른 도전사는 스마트 의류에 장착되는 디지털 디바이스의 작동을 원활하게 할 수 있을 뿐만 아니라 동시에 의류 자체의 착용감을 저하시키지 않도록 하는 이점을 가진다.

도전사, 스마트 의류, 디지털 디바이스, poly 200D

Description

금속사가 함입된 도전사{A Conducting Fiber Containing Metal Yarn}

도 1의 (a)는 본 발명에 따른 도전사의 실시 예를 도시한 것이고, 도 1의 (b)는 다른 실시 예를 도시한 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 도전사의 전기적 특성을 도시한 것이다.

도 3는 본 발명에 따른 구리 금속사를 이용하여 제조된 도전사의 또 다른 실시 예를 도시한 것이다.

본 발명은 스마트 의류에 사용되는 금속사를 함입한 도전사에 관한 것이고, 구체적으로 탄소 미립자를 합성섬유의 원료 중에 혼입시킨 섬유를 소재로 하는 도전성 소재에 관한 것이다.

일반적으로 도전사는 스마트 의류에 포함되어 있는 전기회로의 유지 및 관리를 위해 요구되는 기본적인 전기적인 성능과 의류에서 요구되는 기초 물성 및 패션성과 관련된다. 또한 도전사는 가공사는 물성 및 감정 조절 기술을 이용하여 개발 될 필요가 있다.

이와 같은 도전사와 관련된 종래의 도전성 섬유의 개발 방향은 섬유 자체의 도전성을 부여하는 전기 도전 섬유(electric conductive fiber)의 개발이 아니라 단순히 정전기 제거의 기능에 제한되었다. 이러한 정전기 제거 방지 기능과 관련된 소재로서 정전기 대전 방지 소재는 발생한 정전기(전하)를 공기 중의 수분 등에 내보냄으로서 정전기 장해의 발생을 어렵게 한 소재를 말한다. 그리고 도전성 소재란 정전기를 끌어들이는 탄소 미립자를 합성 섬유의 원료 중에 혼입시켜 제조한 섬유 소재를 의미한다. 이와 같이 도전사의 제조 방법은 크게 복합사 방법, 코팅 방법 및 블렌딩 방법 등으로 나누어지고, 그리고 도전사는 스마트 의류와 관련된다.

일반적으로 스마트 의류란 의류에 설치되는 다양한 디지털 디바이스를 작동시킬 수 있도록 제조된 의류로서 예를 들어 휴대 전화 기능과 같이 항상 휴대 및 착용할 수 있는 전자 기기의 작동이 가능하도록 제조된 것을 말한다. 이와 같은 스마트 의류를 이용하여 디지털 디바이스를 작동시키기 위해서는 의류 자체가 전도성을 가지도록 만들어질 필요가 있다. 그리고 이러한 스마트 의류의 전도성 유지를 위하여 스마트 의류 자체가 전도성을 가진 섬유로 제조되어야 하며, 이와 같은 전도성을 가진 섬유를 도전사라 한다. 일반적으로 디지털 기기의 작동을 위한 연결 도구로는 케이블이 사용되지만 스마트 의류의 경우에는 착용감으로 인하여 케이블은 적용되기 어렵다는 문제점을 가진다. 이로 인하여 스마트 의류에 사용되는 도전사는 설치된 디지털 디바이스를 원활하게 작동시킬 수 있어야 하며 동시에 의류 자체의 편안한 착용감을 방해하지 않아야 한다는 조건을 충족시켜야 한다. 이와 같 은 조건을 충족시키기 위하여 주로 고분자 섬유의 물리적 특성을 이용한 도전사가 개발되고 있으며 또한 금속 섬유를 이용하여 필요한 신축성 및 유연성을 가지도록 가공하는 기술이 개발되어 왔다.

도전성 소재는 주로 전하를 유도할 수 있는 탄소 미립자를 합성 섬유의 원료 중에 혼입시켜 섬유 형태로 제조하는 방법에 의하여 만들어진다. 그리고 이와 같은 제조되는 도전사를 제조 형태에 따라 분류하면 이미 설명한 것과 같이 복합사, 코팅사 및 블렌딩 사로 나누어 질 수 있다.

복합사는 도전성 카본 블랙을 분해하여 제조한 도전성 물질 또는 금속 층을 코어로 하고 그 위에 비전도성 층을 피복하여 제조된 층이 2개 이상인 도전사를 말한다. 그리고 복합사의 전도성을 높이기 위하여 필요에 따라 코어는 원형이 아닌 이형 형태로 제조가 될 수 있다.

그리고 코팅사는 비전도성 물질의 표면에 전도성 물질을 코팅한 도전사로서 도전 성능이 우수하다는 장점을 가진다. 일반적으로 코팅사는 구리를 이용하여 코팅이 되므로 내구성이 약하고 그리고 가격 경쟁력이 낮다는 단점을 가진다.

또 다른 도전사인 블렌딩 사는 금속선을 반복 다이스(Dies)에 통과시켜 가는 선 형태로 만들거나 또는 탄소나 활성탄을 고르게 분포시켜 도전성을 가지도록 제조된 것을 말한다. 일반적으로 블렌딩 사는 아크릴, 카이놀계 비닐론 섬유에 적용된다.

그러나 이와 같은 방법으로 만들어진 도전사는 전체적으로 전기적 성능이 현저하게 낮아져서 스마트 의류에 장착된 디지털 디바이스를 적절하게 작동시키기 어 렵다는 문제점을 가진다.

이와 같은 도전사에 관련된 선행 기술로는 특허출원번호 제10-1990-0008436호 “도전성 폴리에스텔 섬유”가 있다. 상기 선행 기술은 복합사와 관련되고, 그리고 위에서 제시된 문제점을 여전히 지닌다는 단점을 가진다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서 아래와 같은 목적을 가진다.

본 발명의 목적은 스마트 의류에 제조에 사용되는 도전사를 제공하는 것이다. 본 발명에 따른 도전사는 금속사가 함입된 형태로 제조되고, 이와 같은 제조된 도전사는 스마트 의류에 장착된 디지털 디바이스를 작동시키기에 충분한 전기적 특성을 가지게 된다.

아래에서 본 발명에 따른 도전사의 구성을 상세하게 설명한다.

본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르면, 본 발명에 따른 금속 도전사는 0.03 ㎜ 내지 0.08 ㎜의 직경을 가진 구리 금속사 및 상기 금속사를 커버링하고 있는 절연성을 가진 섬유를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 실시 형태에 따르면, 상기 금속사는 1 내지 3 가닥이 될 수 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시 형태에 따르면, 상기 섬유는 PET, 나일론 또는 양모(cotton) 중의 어느 하나가 될 수 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시 형태에 따르면, 금속 도전사는 0.03 ㎜ 내지 0.08 ㎜의 직경을 가진 구리 금속사 및 40 내지 80 데니어의 재봉사를 400 내지 800 Tm으로 가연하여 제조할 수 있다.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면를 이용하여 실시 예로서 상세하게 설명이 되지만, 제시된 실시 예는 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

도 1의 (a) 및 (b)은 본 발명에 따른 도전사를 도시한 것이다.

도 1의 (a)에 도시된 것처럼 본 발명에 따른 도전사는 금속사(2)를 실로 커버링(1)을 하는 형태로 제조된다. 상기 금속사(2)는 도전성을 가진 임의의 금속을 이용하여 제조될 수 있지만 바람직하게는 구리선이 사용될 수 있다. 그리고 금속사(2)를 커버링(1)을 하는 실은 이 분야에서 공지된 임의의 합성 섬유 또는 인조 섬유가 될 수 있지만 바람직하게는 절연성이 우수한 합성 섬유가 될 수 있으며, 예를 들어 폴리에스테르로 제조된 폴리 200D와 같은 것이 사용될 수 있다. 금속사(2)는 일반적으로 저항이 작을수록 전기적 특성이 우수하므로 단면적이 큰 금속사(2)가 스마트 의류에 설치된 디지털 디바이스의 작동을 위하여 유리하다. 그러나 착용감 및 제조비용을 고려하는 경우에는 단면적이 작을수록 유리하다. 그러므로 금속사(2)의 단면적은 위와 같은 두 가지 관점을 고려하여 결정되어야 하고 사용되는 디지털 디바이스의 개수, 필요로 하는 전력량 등에 따라 달라질 수 있지만 금속사의 직경은 0.03 내지 0.08 ㎜가 될 수 있고 바람직하게는 0.05 ㎜가 될 수 있다.

이와 같은 금속사(2)는 실에 의하여 커버링(1)이 된다. 일반적으로 커버링(1)은 PET, 나일론, 양모(cotton) 등이 될 수 있고, 커버링(1)을 위하여 금속사의 단위 길이 당 실의 회전수가 많을수록 유리하다. 다만 회전수가 많을 경우 무게가 증가하므로 스마트 의류의 착용감에 나쁜 영향을 미칠 수 있다. 그러므로 위와 같은 점을 고려하여 실의 회전수를 결정하여야 한다.

도 1의 (b)는 본 발명에 따른 도전사의 다른 실시 예를 도시한 것이다.

도 1 (b)에 도시된 것처럼 금속사(3)는 1가닥 이상이 될 수 있다. 이와 같이 커버링이 되는 금속사(3)의 수는 제한되지 않으며 도 1의 (b)에는 금속사(3)가 3 가닥인 경우를 도시한 것이다.

만약 금속사(3)가 구리가 되고, 금속사(3)의 직경이 5 ㎜라면 1가닥의 금속사에 대한 저항은 0.1 Ω/㎝가 된다. 그러므로 3가닥의 금속사(3)가 사용되는 경우에는 약 0.033 Ω/㎝가 되어 전기적 특성의 관점에서는 유리하지만 스마트 의류의 무게가 증가한다는 단점을 가진다. 그러므로 금속사는 1 내지 3 가닥이 적당하다. 금속사가 2 가닥 이상이 되는 경우에도 커버링을 위하여 사용될 수 있는 실의 종류 및 커버링 방법 등은 금속사가 1 가닥인 경우와 동일하다.

본 발명에 따른 도전사가 스마트 의류의 제조에 사용되는 경우 일정한 길이를 가지게 되고, 일반적으로 저항은 도전사, 보다 정확하게는 금속사의 길이에 비례하여 증가하게 된다. 그러므로 금속사의 선택 및 선택된 금속사의 직경을 결정하여야 한다.

본 발명에 다른 도전사의 제조에서 고려되어야 할 다른 요소는 금속사의 인 정 특성이 된다.

일반적으로 스마트 의류에 사용되는 도전사는 하중의 영향을 받게 되고 이로 인하여 도전사는 인장력을 받게 된다. 이와 같은 인장력으로 인하여 금속사의 길이의 변화가 발생하게 되고 아울러 하중이 클 경우에는 금속사가 절단될 수 있다. 아울러 스마트 의류는 사용자가 착용하는 경우 정적 상태에 있는 것이 아니라 동적 상태에 있기 때문에 금속사는 적절한 복원력 및 신축성을 가져야한다.

본 발명에 따른 도전사에서 직경이 0.5 ㎜인 금속사를 사용하는 경우의 인장 특성이 도 2의 (a) 및 (b)에 도시되어 있다. 도 2의 (a)는 본 발명에 따른 도전사에서의 하중에 따른 표면 변화를 도시한 것이고 도 2의 (b)는 굽힘 길이를 측정한 결과를 그래프로 나타낸 것이다.

도 2의 (a)는 INSTRON(등록 상표)를 이용하여 파지 길이 25 ㎝ 및 인장속도 300 mm/min으로 실험한 결과를 도시한 것이다. 동일한 조건에서의 하중에 따른 길이 및 저항의 변화는 아래의 표 1과 같이 나타났다.

표 1: 하중에 따른 길이 및 저항의 변화

하중	200gf	400 gf	600 gf
길이 증가	4.63 ㎜	8.82 ㎜	13.5 ㎜
저항	25.5 Ω	25.9 Ω	26.4 Ω

도 2의 (a) 및 표 1에 나타난 것처럼 하중에 의해 길이는 증가하였지만 저항은 원래 값을 유지하고 표면 변화는 무시할 수 있는 것으로 나타났다.

도 2의 (b)는 FAST(등록 상표)를 사용하여 측정하였다. 평균 굽힘 길이는 1.22 ㎝ 정도로 양호한 상태로 나타났고 인장 측정에서도 도 2의 (b)에 제시된 것처럼 의류 소재로서 적절성을 보여주었다.

도 3은 본 발명에 따른 도전사의 또 다른 실시 형태를 도시한 것이다.

도 3에 도시된 것처럼 본 발명에 따른 도전사는 금속사(4)와 섬유를 함께 가연(5)을 하는 방법으로 만들어질 수 있다. 사용될 수 있는 금속사(4)는 도 1에서 제시된 실시 예에서의 금속사와 유사한 것을 사용할 수 있다. 마찬가지로 금속사의 직경도 유사한 범위가 될 수 있다. 구체적으로 0.03 내지 0.08 ㎜의 직경을 가진 금속사(4)와 60‘S(deniers) 3합 재봉사를 600 Tm으로 가연(5)을 하여 도전사를 제조할 수 있다. 재봉사의 섬도는 금속사(4)의 직경에 따라 40 내지 100’S의 사이의 값을 가질 수 있고 재봉사는 PET, 나일로 및 양모와 같은 것이 될 수 있지만 이 분야에서 공지된 임의의 절연성을 가진 섬유가 될 수 있다. 또한 가연(5)의 수는 400 내지 800 Tm가 될 수 있지만 가연의 수가 커질수록 저항이 높아진다는 점을 감안할 때 바람직하게는 600 Tm이 될 수 있다.

위에서 본 발명이 실시 예로서 상세하게 설명하였다. 제시된 실시 예는 예시적인 것이며 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기 실시 예로부터 변형 또는 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명의 범위는 본 발명의 기술적 범위를 벗어나지 않는 위와 같은 변형 또는 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 특허청구범위에 의해서만 제한된다.

본 발명에 따른 금속사를 포함하는 도전사는 스마트 의류에 장착되는 디지털 디바이스의 작동을 원활하게 할 수 있을 뿐만 아니라 동시에 의류 자체의 착용감을 저하시키지 않도록 하는 이점을 가진다. 본 발명에 따른 도전사는 특히 피부 친화적인 의복 소재로서 사용됨으로서 환자가 24시간 동안 계속 착용할 있도록 할 뿐만 아니라 필요에 따라서 예를 들어 휴대 전화의 기능을 할 수 있는 것과 같은 다양한 종류의 디지털 디바이스가 장착이 된 스마트 의류에 확대 적용될 수 있다는 이점을 가진다.

Claims (4)

1. 스마트 의류에 사용되는 금속 도전사에 있어서,

   0.03 ㎜ 내지 0.08 ㎜의 직경을 가진 구리 금속사 및 상기 금속사를 커버링하고 있는 절연성을 가진 섬유를 포함하는 금속 도전사.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 금속사는 1 내지 3 가닥이 되는 것을 특징으로 하는 금속 도전사.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 섬유는 PET, 나일론 또는 양모(cotton) 중의 어느 하나가 되는 것을 특징으로 하는 금속 도전사.
4. 스마트 의류에 사용되는 금속도전사에 있어서,

   0.03 ㎜ 내지 0.08 ㎜의 직경을 가진 구리 금속사 및 40 내지 80 데니어의 재봉사를 400 내지 800 Tm으로 가연한 것을 특징으로 하는 금속 도전사.

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