KR20070071693A - 보온 및 충격방호 소재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기를 이용한 보온 및 충격방호용 소재에 있어서, 공기를 의류나 원단소재에 신속히 공급하는 수단으로 상기 소재의 일단에 형성된 공기주입모듈과 소재 내로 상기 주입된 공기가 이동할 수 있는 흐름로와 주입된 공기가 외부로 유출되지 않도록 소재에 형성된 웰딩편이 형성된 보온 및 충격방호 소재를 제공한다.

충격, 보온, 공기

Description

보온 및 충격방호 소재{MATERIAL FOR HEAT INSULATION IMPACT PROTECTION}

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 소재의 개략도.

본 발명은 보온 및 충격방호 기능이 부여된 소재에 관한 것으로서, 특히 열전도율이 매우 낮은 공기를 이용하여 원단의 구조에 공기를 주입 또는 배출시켜 보온 및 충격방호기능이 부여된 소재에 관한 것이다.

오늘날 보온소재는 소극적 의미로 모와 같이 소재자체의 보온성에 기인한 경우와 적극적 의미로서 열을 부가할 수 있거나 특수물질을 사용하여 보온기능을 부가하는 방법으로 대별할 수 있다.

종래 제안되었던 적극적 방법으로는 바이오세라믹 축열 소재로서 1 내지 2도 정도의 보온효과를 구비하며 일상환경에서 보온효과를 유지할 수 있으나 극한환경에서는 적합하지 않은 단점이 있다. 또 상전이물질을 이용한 축발열소재가 제안되었으며 역시 1 내지 2도 사이의 보온 및 보냉효과가 있는 것으로 알려져 있으나 가 공비용이 고가이고 캡슐레이션과 코팅에 의해 상전이물질 자체 열성능이 발현되지 않는 문제점이 있다. 또 면상발열소재를 이용한 방법이 있으며 상기 방법은 200도까지 적극적으로 발열이 가능한 장점이 있다. 그러나 가공비용이 고가이며, 착의중량이 커서 피복압이 높고, 세탁내구성이 낮으며 세탁에 대한 제한요인이 많고, 발열체와 배터리를 인체에 입히는 방식이므로 전자기파에 대한 위험노출이 높고, 수분접촉시 밧데리 손상에 의한 화상위험성도 큰 단점이 있다.

한편, 충격방호용 소재는 예를 들어, 폭탄처리복, 소방복과 같은 외부 충격으로부터 신체를 보호하는 소재인데 충격이 가해지는 신체부위에 해당 소재를 보강하거나 특수소재를 사용하는 것이 일반적이다. 이러한 충격방호용 소재는 의류로 제작되는 경우 피복감이나 착용감이 매우 불편하여 평상복으로 착용하는 것은 거의 불가능하다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 외부 온도의 변화에 따라 보온기능이 제어될 수 있는 소재를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 평상복으로 착용가능하면서 외부환경 변화시 신속히 대응될 수 있는 소재를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 보온기능과 더불어 또는 별도로 충격방호기능이 형성된 소재를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 공기를 이용한 보온 및 충격방호용 소재에 있어서, 공기를 의류나 원단소재에 신속히 공급하는 수단으로 상기 소재의 일단에 형성된 공기주입모듈과 소재 내로 상기 주입된 공기가 이동할 수 있는 흐름로와 주입된 공기가 외부로 유출되지 않도록 소재에 형성된 웰딩편이 형성된 보온 및 충격방호 소재를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 공기주입모듈에 사용자의 선택에 따라 공급될 수 있도록 공기주입제어부를 더 포함하는 보온 및 충격방호 소재를 제공한다.

또한 본 발명은 외부 온도 변화에 따라 자동적으로 공기가 공급될 수 있도록 센싱모듈을 더 포함하는 보온 및 충격방호 소재를 제공한다.

이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

본 발명에 의한 보온 및 충격방호기능을 수행하는 가장 중요한 매개체는 공기다.

공기는 열전도율이 매우 낮은 물질로서 물(0.520 kcal/m.h.℃), 얼음(1.900 kcal/m.h.℃), 모(毛, 0.190 kcal/m.h.℃)에 비해 전도율은 0.021 kcal/m.h.℃ 정도로 알려져 있다. 따라서 공기야말로 가장 훌륭한 보온소재라 할 것이다.

그렇다면, 공기를 의류나 원단 소재에 어떻게 신속히 공급하고, 원단 내에 보관하는가가 중요한 문제이다. 또한 의류인 경우 신체구조상 어느 부위에 공기를 공급해야 보온효과가 발현되는가가 중요한 과제가 된다.

우선 공기를 의류나 원단소재에 신속히 공급하는 수단으로 본 발명은 공기주입모듈(210)을 이용한다. 상기 공기주입모듈(210)은 공기주입펌프일 수 있다. 상기 공기주입모듈은 외부공기를 흡입하여 공기를 소재 내로 삽입하는 방법에 의해 이루어질 수 있다. 상기 공기주입모듈(210)은 버튼 등의 조작에 의해 단계적 공기주입량을 제어할 수 있는 공기주입제어부(미도시)가 별도로 형성될 수 있다. 예를 들어 착용자의 체감온도나 외부의 온도변화에 따라 필요한 주입공기량을 제어하는 것이다. 상세한 설명은 감지센서모듈에서 상세히 설명토록 한다.

상기 공기주입은 매우 신속히 진행되어야 하며(2 내지 4초 내에 주입완료) 모듈의 무게나 크기가 착용감에 저해되지 않는 정도이어야 한다. 예로서 300ml/sec 정도로 공기가 주입됨이 바람직하다.

또 다른 과제로 상기 주입된 공기가 소재 내로 신속히 이동하고 이동 후에 외부로 누출되지 않아야 한다. 이는 소재 내에 공기의 흐름과 밀폐에 관한 것으로, 공기의 흐름에 관해서는 도 1에 예시적으로 표현하였다. 상기 주입된 공기는 공기주입모듈로부터 고압으로 공급되어 흐름로(120)를 통해 모듈위치부터 순차적으로 주입이 완료된다. 한편 주입된 공기는 소재 내에서 안정적으로 보유되어야 한다. 이를 위한 방법으로 웰딩편(welding, 110)이 형성될 수 있다. 상기 웰딩편(110)은 열압착, 열파, 초음파, 테입접착법에 의할 수 있다.

상기 방법 중 열압착법(Thermo-Compression Bonding(T/C))법은 두 종류(또는 같은 종류라도)의 금속을 서로 기계적으로 결합시키기 위하여 가장 일반적으로 사용하는 방법이 가열하면서 가압하는 것인데 Thermo-Compression은 여기서 유래한다. 다이본드 된 리드 프레임을 히터 블록 위에 놓으면 어느 정도가 가열되고 여기에 역시 캐필러리(Capillary, 재봉틀의 바늘 같은 것으로 실 대신 세금선을 끼워 사용함)로부터 어느 정도 가열된 와이어가 미리 조정된 캐필러리의 중량에 의하여 가압되면서 어느 정도 시간이 경과하면 두 접촉 금속간에 원자의 이동이 이루어져 결합되는 방식이다. 통상 히터 블록의 온도는 320℃ 정도 캐필러리의 온도는 270℃ 정도로 제어되고 캐필러리의 무게는 모양과 와이어에 따라 상당한 차이가 있으나 30g부터 200g 범위 내로 관리된다. 일반적으로 본딩 시간은 길면 길수록 좋으나 수십 분의 일초 정도에서 바람직한 수준의 만족스런 결합이 이루어진다. 모든 금속의 결합 상태가 그렇듯이 본딩의 성공여부를 결정지어 주는 요인에 금속의 표면 상태, 즉 오염이라든가 산화라든가 표면의 조도가 문제되는 일이 빈번하다. 다이의 본딩 패드 쪽으로부터 보면 웨이퍼 가공 시부터 발생한 화학약품에 의한 표면 오염 및 세척의 불완전성, 세척 후 와이어 본드하기까지의 노출에 의한 표면 산화 및 오염, 증착 알루미늄의 구조, 경도 및 두께 등이 문제화되는 요인들이고, 리드 프레임에서는 도금 시로부터 발생할 수 있는 표면의 오염, 산화, 세척 불완전, 도금두께 및 경도, 조직 등 잡다한 요인들이 품질 및 신뢰도에 문제를 일으키는 요인으로 도사리고 있는 것이다. 또한 와이어 자체의 오염도 무시할 수 있는 것이 아니며 장시간의 보관 상태에 따른 물성의 변화도 중요시된다.

또 열파(Thermo-Sonic(T/S))법은 T/C 본딩과 근본적으로 동일하나 여기에 음파 에너지를 추가함으로써 T/C보다 더 낮은 온도에서, 더 낮은 압력으로, 더 빨리 본딩이 가능토록 했으며 기계화 및 자동화의 길을 열어준 것이다.

또 초음파법은 열을 전혀 가하지 않고 압력과 초음파 에너지로 본딩하는 방식이다. 캐필러리 대신 쐐기 모양의 웨지를 바늘처럼 사용하여 본딩한다. 주로 알루미늄 와이어가 사용되나 세금선도 사용되는 경우가 있다. 가열에 의한 칩의 전기적 특성 변화에 대한 염려가 거의 없고 결합도가 상당히 좋으며 특히 알루미늄 와이어의 사용 시에는 본딩 패드의 알루미늄 재질과 와이어가 동종의 금속이기 때문에 알루미늄-금 사이에서처럼 금속 혼합 현상이 없다는 이유 등으로 고신뢰도 제품에 널리 사용되는 방식이다. 이외에도 이 방식의 장점은 와이어 꼬리가 없다는 점과 생산성도 대단히 높다는 점이다.

또 테이프법(Tape Automated Bonding(TAB))은 본딩 와이어를 사용하지 않고 테이프를 사용하여 동시에 다수 본딩하는 방법이다. 여기서 테이프란 어떤 필요한 형태를 갖추고 있는 전기 전도성 테이프로 다이의 본딩 패드에 일치시켜 접착시키는 것을 말한다.

한편, 주입된 공기는 상기 밀폐구조에 의해 소재 내에 보유되어지나, 소재자체는 다음의 요건을 만족하여야 한다. 우선 공기비투과성이 유지되어야 하고, 의복으로 사용되어야 하므로 일정한 탄성력 및 탄성회복력이 유지되어야 한다. 또 인체에서 발생된 수증기는 외부로 투과되어야 하고 선택적으로 방수 내지 발수기능이 유지되어야 한다.

도 1에 표현된 센싱모듈(220)은 외부 온도 변화에 따라 자동적으로 공기가 공급될 수 있도록 인식하는 장치로서, 예를 들어 외부온도가 5도 일 때 1단계 공기를 주입하고, 외부온도가 0도 일 때 2단계 공기를 주입하는 방식으로 적용될 수 있다. 상기 센싱모듈은 공기주입모듈과 함께 설치될 수 있으나 소재의 외부표면에 임의의 방식으로 부착될 수 도 있다.

본 발명에 의한 소재의 또 다른 특징은 보온소재로서 기능과 동시에 충격방호소재로서 역할을 할 수 있다는 점이다. 외부 충격은 본 발명에 의한 소재를 사용하는 사용자에 따라 외부충격부분에서 차이가 있을 수 있다. 예를 들어 운전자의 경우 사고가 정면에서 발생한다면 가슴이나 복부부분에 충격이 가해질 것이고, 측면에서 사고가 발생한다면 팔 부분에 충격이 가해질 수 있다. 또한 노인인 경우 미끄러짐 사고시 엉덩이 부분에 충격이 가해질 수 있다. 또 본 발명에 의한 소재가 헬멧이나 모자로 사용될 경우 머리부분에 가해지는 충격도 그 대상이 될 수 있다.

상기와 같이 외부 충격은 신체의 다양한 부분에서 발생될 수 있고, 충격방호기능을 부가함에 있어서, 소재의 용도적 측면도 고려하여야 한다. 본 발명에 있어서 충격방호기능은 외부충격이 발생하는 경우 신속하게 공기주입모듈에서 해당부분에 집중적으로 공기를 주입하여 인체의 손상을 예방하거나 미리 해당부분에 공기를 주입하여 안전사고를 미리 예방할 수 있도록 작동될 수 있다. 예를 들어 본 발명에 의한 소재로서 모자를 제조한 경우 평상시에는 모자로 활용하다가 2륜자동차를 운행할 경우 공기를 주입하여 헬멧과 같은 기능을 수행할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 보온 및 충격방호소재는 공기를 이용하여 외부온도변화에 따라 주입 공기량 제어가 가능하여 외부환경변화에 탄력적으로 보온효과를 구비할 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명에 의한 소재는 보온과 동시에 충격방호가 가능한 장점이 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

Claims (3)

1. 공기를 이용한 보온 및 충격방호용 소재에 있어서,

   공기를 의류나 원단소재에 신속히 공급하는 수단으로 상기 소재의 일단에 형성된 공기주입모듈과

   소재 내로 상기 주입된 공기가 이동할 수 있는 흐름로와 주입된 공기가 외부로 유출되지 않도록 소재에 형성된 웰딩편이 형성됨을 특징으로 하는 보온 및 충격방호 소재.
2. 제1항에 있어서,

   상기 공기주입모듈에 사용자의 선택에 따라 공급될 수 있도록 공기주입제어부를 더 포함함을 특징으로 하는 보온 및 충격방호 소재.
3. 제1항에 있어서,

   외부 온도 변화에 따라 자동적으로 공기가 공급될 수 있도록 센싱모듈을 더 포함함을 특징으로 하는 보온 및 충격방호 소재.

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