KR20100119703A - 도금형 도전선, 이를 이용한 면상체, 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도금형 도전선, 이를 이용한 면상체, 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히, 도금방식에 의해 제조하더라도 안정된 도전성을 확보할 수 있고 인장력에 대한 충분한 강성을 갖도록 한 도금형 도전선, 이를 이용한 면상체, 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명에 따른 도금형 도전선은 전류의 통전이 가능하도록 구성된 도전선에 있어서, 내부 중심에 위치하도록 섬유사를 일자형으로 배치한 중심사; 상기 중심사의 외주면에 덧씌워지고 도전성 금속의 도금이 불가능한 재질로 형성된 표피층; 및 도전성 금속의 도금이 가능한 도금가능선재를 상기 표피층의 외면에 파형 또는 코일 형태로 배치하거나 감고 도전성 금속을 도금하여 구성한 도전사를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 따르면, 도전사가 별도의 중심사에 파형 또는 코일 형태로 배치되어 신축성을 갖게 되므로 길이방향으로 인장력이 작용되더라도 도금층이 균열이나 손상이 방지되는 효과를 갖는다. 그리고, 금(Au)이나 은(Ag)을 미세한 선으로 제작하여 도전선으로 이용하지 않더라도 도금방식에 의해서도 안정된 도전성을 확보할 수 있고, 충분한 인장강도와 내구성을 확보할 수 있다. 또한, 도금가능선재에만 고르게 도금하는 방식이므로 도금소재의 수요를 줄여 제조비용을 절감할 수 있다.

도금형 도전선, 신축성, 도금가능선재, 도금불가능선재

Description

도금형 도전선, 이를 이용한 면상체, 및 그 제조방법 {PLATING TYPE ELECTRIC CABLE, PLANAR ELEMENT USING IT, AND MANUFACTURING METHOD THEREOF }

본 발명은 도금형 도전선, 이를 이용한 면상체, 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 도금방식에 의해 제조하더라도 안정된 도전성을 확보할 수 있고 인장력에 대한 충분한 강성을 확보할 수 있는 도금형 도전선, 이를 이용한 면상체, 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 도전선은 동선의 외부에 절연수지층 등을 피복하거나 코팅하는 방식으로 제조하게 된다. 이러한 도전선은 비교적 직경이 크고 연성이 전혀 없을 뿐만 아니라 무거우므로 신축성이나 활동성을 요구하지 않는 개소에 전원공급선이나 발열선으로 이용된다.

한편, 최근에는 의복 자체가 외부 자극을 감지하고 스스로 설정된 조건에 반응하도록 의류내에 각종 신호 전달기술을 적용하고 각종 디지털 장치들을 내장한 스마트 의류와 같이 충분한 활동성과 착용감이 요구되는 물품에 적용할 수 있는 도전선이 요구되고 있다.

이에 따라, 최근에는 섬유사에 동(Cu)과 같은 도전성 금속을 도금하는 형태 로 제조한 도전선이 제품화되고 있다.

이와 같이 섬유사에 도전성 금속을 도금한 형태의 도전선은 섬유사에 도전성 금속을 도금하는 것이므로 비교적 제조방법이 간단하여 쉽게 적용할 수 있는 것으로, 종래의 전선에 비해 직경이 작아지고 중량 또한 가벼워지게 되는 장점은 있지만, 이러한 도전선은 사용중 외력 또는 마찰이 작용되거나, 직조기에 의해 직조할 경우, 바늘 등에 의해 도금층이 벗겨지거나 손상되므로 안정된 도전성을 확보할 수 없었다. 특히, 도금선이 면상체로 직조된 상태에서 섬유사에 인장력이 작용될 경우 내부의 섬유사는 어느 정도 늘어나지만 금속성 도금층은 늘어나지 않고 균열이 발생되거나 파단되므로 현실적인 적용에는 한계점을 갖고 있다.

그 외에, 충분한 도전성을 확보하기 위한 방안으로 도전성이 뛰어난 금(Au)이나 은(Ag)을 미세한 선으로 제작하여 도전선으로 이용할 수 있으나, 길이방향으로 작용되는 인장력에 매우 취약하여 균열 및 파단되므로 충분한 내구성을 확보할 수 없고, 그 소재 또한 고가이고, 제조비용 또한 매우 높아 현실적인 적용은 불가능한 실정이다.

또한, 섬유사에 도전성 금속을 도금한 형태의 도전선은 섬유사의 특성상 무전해 도금방식 등에 의해 도금할 수 있지만, 도금액이 전체적으로 고르게 도금되지 않게 되므로 인접하는 도금층간에 전기전도도가 서로 다르고 저항치가 불균일하므로 전류의 통전이나 전기신호의 전달을 위한 도전선으로는 사용하기가 곤란하여, 전자파를 차폐하는 용도로 일부 이용되고 있는 실정에 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 착안한 것으로, 도금방식에 의해 제조하더라도 안정된 도전성을 확보할 수 있고 인장력에 대한 충분한 강성을 갖도록 한 도금형 도전선, 이를 이용한 면상체, 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 도금형 도전선은, 전류의 통전이 가능하도록 구성된 도전선에 있어서, 내부 중심에 위치하도록 섬유사를 일자형으로 배치한 중심사; 상기 중심사의 외주면에 덧씌워지고 도전성 금속의 도금이 불가능한 재질로 형성된 표피층; 및 도전성 금속의 도금이 가능한 도금가능선재를 상기 표피층의 외면에 파형 또는 코일 형태로 배치하거나 감고 도전성 금속을 도금하여 구성한 도전사를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 표피층의 외면에 도전성 금속의 도금이 불가능한 도금불가능선재에 의해 파형 또는 코일 형태로 배치하거나 감아서 구성한 보강사를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 중심사의 외면에 코일 형태로 복수의 상기 도전사와 상기 보강사를 권취하되, 권취된 상태에서 서로 인접하는 상기 도전사와 보강사가 교번적으로 배치되도록 구성할 수 있다.

상기 도금가능선재를 상기 중심사의 외면에 코일 형태로 권취하되, 인접하는 상기 도금가능선재의 감김 부분들이 서로 밀착되어 도금된 상태에서 상기 감김 부분들이 도금층에 의해 서로 연결되도록 할 수 있다.

상기 중심사는 복수 가닥의 섬유사를 엮어서 구성할 수 있다. 그리고, 상기 중심사는 신축성을 갖는 재질로 구성되어 인장력에 대응하여 신축되도록 구성할 수 있다.

한편, 상기 표피층의 외면에 상기 도금불가능선재에 의해 파형 또는 코일 형태로 배치하거나 감아서 구성한 보강사를 구비하되, 상기 보강사는 고장력 섬유사로 구성되고, 길이방향으로 작용되는 인장력에 의해 상기 보강사가 일자형으로 펼쳐지면 더 이상 상기 중심사가 신장되지 않게 되면서 신축길이가 조절되도록 상기 중심사의 단위길이당 최대 팽창길이 보다 짧은 길이를 갖도록 구성될 수 있다.

상기 도금가능선재에 도금이 불가능한 고장력 섬유사가 엮여져 상기 도전사로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 도금가능선재는 금속선으로 구성될 수 있다.

한편, 상기 중심사는 도전성을 갖는 재질로 형성된 선재로 구성될 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 도금형 도전선은, 전류의 통전이 가능하도록 구성된 도전선에 있어서, 내부 중심에 위치하도록 선재를 일자형으로 배치한 중심사; 상기 중심사의 외주면에 권취하고 도금불가능선재로 구성한 간격조절사; 및 도금가능선재를 그 외표면이 최대한 노출되도록 상기 간격조절사의 외면에 파형 또는 코일 형태로 배치하거나 감고, 도전성 금속을 도금하여 구성한 도전사를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 중심사는 신축성 재질로 형성되어 상기 간격조절사의 권취시 그 압박력에 의해 중심축 방향으로 함몰되는 눌림 홈부가 형성되고, 상기 도금가능선재는 상기 눌림 홈부측에 배치되거나 감겨져 상기 도전사로 구성될 수 있다. 그 리고, 상기 중심사는 복수 가닥의 섬유사를 엮어서 구성할 수 있다.

그리고, 상기 도전사가 밀폐되도록 덧씌워지는 절연피복층을 더 포함할 수 있다.

상기 절연피복층은 절연 특성을 갖는 수지나, 절연 특성을 갖는 섬유사가 엮여져 형성될 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 도금형 도전선을 이용한 면상체는, 상기한 도금형 도전선을 포함하여 면상으로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 도금형 도전선의 제조방법은, 도전선의 제조방법에 있어서, 상기 도전선의 내부 중심에 위치하도록 선재를 일자형으로 배치하여 중심사로 형성하는 중심사 배치단계; 도전성 금속의 도금이 불가능한 재질의 수지를 상기 중심사의 외주면에 덧씌워 표피층을 형성하는 표피층 형성단계; 도금가능선재를 상기 표피층의 외면에 파형 또는 코일 형태로 배치하거나 감는 도금가능선재 배치단계; 및 전기도금, 화학도금, 이온도금, 및 양극산화로 이루어진 도금방식 중에서 어느 하나의 방법으로 상기 도금가능선재에 도전성 금속을 도금하는 도금단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 도전사에 작용되는 인장력에 대한 강성을 보강하도록 상기 표피층의 외면에 도금불가능선재를 파형 또는 코일 형태로 배치하거나 감는 보강사 배치단계를 더 포함할 수 있다.

상기 도금가능선재 배치단계는 상기 도금가능선재를 상기 중심사의 외면에 코일 형태로 권취하되, 인접하는 상기 도금가능선재의 감김 부분들이 서로 밀착되 도록 하여 상기 도금단계가 시행된 상태에서 상기 감김 부분들이 도금층에 의해 서로 연결되도록 시행할 수 있다.

상기 중심사 배치단계는, 상기 중심사에 배치되는 상기 도전사의 구속력이 증가되어 상기 중심사와 도전사가 서로 이탈되지 않도록, 상기 중심사를 복수 가닥의 섬유사가 서로 엮어지는 형태로 형성하여 배치할 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 도금형 도전선의 제조방법은, 도전선의 제조방법에 있어서, 상기 도전선의 내부 중심에 위치하도록 섬유사를 일자형으로 배치하여 중심사로 형성하는 중심사 배치단계; 상기 중심사의 외주면에 도금불가능선재를 권취하여 간격조절사로 형성하는 간격조절사 배치단계; 도금가능선재를 그 외표면이 최대한 노출되도록 상기 간격조절사의 외면에 파형 또는 코일 형태로 배치하거나 감는 도금가능선재 배치단계; 및 전기도금, 화학도금, 이온도금, 및 양극산화로 이루어진 도금방식 중에서 어느 하나의 방법으로 상기 도금가능선재에 도전성 금속을 도금하는 도금단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 중심사 배치단계는 신축성 재질의 중심사를 이용하여 시행하고, 상기 간격조절사 배치단계는 상기 간격조절사에 장력을 작용하면서 그 압박력에 의해 상기 중심선이 중심축 방향으로 함몰되어 눌림 홈부가 형성되도록 권취하고, 상기 도금가능선재 배치단계는 상기 도금가능선재를 상기 눌림 홈부측 상기 간격조절사의 외면에 배치되거나 감겨지도록 하여 시행할 수 있다.

상기 중심사 배치단계는, 상기 중심사에 배치되는 상기 도전사의 구속력이 증가되어 상기 중심사와 도전사가 서로 이탈되지 않도록, 상기 중심사를 복수 가닥 의 섬유사가 서로 엮어지는 형태로 형성하여 배치하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 도금단계의 시행 후에 상기 도전사가 밀폐되도록 절연피복층을 형성하는 절연층 형성단계를 더 포함할 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따른 도금형 도전선에 의하면, 도전사가 별도의 중심사에 파형 또는 코일 형태로 배치되어 신축성을 갖게 되므로 길이방향으로 인장력이 작용되더라도 도금층이 균열이나 손상이 방지되는 효과를 갖는다.

그리고, 금(Au)이나 은(Ag)을 미세한 선으로 제작하여 도전선으로 이용하지 않더라도 도금방식에 의해서도 안정된 도전성을 확보할 수 있고, 충분한 인장강도와 내구성을 확보할 수 있다. 또한, 도금가능선재에만 고르게 도금하는 방식이므로 도금소재의 수요를 줄여 제조비용을 절감할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도1 내지 도9에 의거하여 상세히 설명하고, 도1 내지 도9에 있어서 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조번호를 부여한다. 한편 각 도면에서 일반적인 기술로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시하였다.

첨부도면, 도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 도금형 도전선을 나타내는 도면이다.

도1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 도금형 도전선(100)은 원단의 편직 또는 제직을 위한 섬유용 선재, 전류의 통전을 위한 전원공급선, 및 발열작용을 위한 발열선 등으로 이용할 수 있는 도전선으로, 전류의 통전을 위한 부분을 도금방식에 의해 구성하면서도 인장력에 대해 균열 또는 파손되지 않도록 구성한 것이다.

이를 위해 도금형 도전선(100)은, 내부 중심에 위치하도록 섬유사를 일자형으로 배치한 중심사(110), 중심사(110)의 외주면에 덧씌워지고 도전성 금속의 도금이 불가능한 재질의 표피층(120), 및 표피층(120)의 외면에 파형 또는 코일 형태로 배치하거나 감은 도전사(130)를 포함한다. 이때, 도전사(130)는 도전성 금속의 도금이 가능한 선재(131; 이하, '도금가능선재' 라 한다)를 표피층(120)의 외면에 배치하거나 감고, 전기도금, 화학도금, 이온도금, 및 양극산화로 이루어진 도금방식 중에서 어느 하나의 방법으로 도전성 금속을 도금하여 구성한다.

중심사(110)는 도전성 금속의 도금이 불가능한 선재(이하, '도금불가능선재' 라 한다)나 도금가능선재 중에서 선택하여 구성한다. 여기서, 도금가능선재 또는 도금불가능선재는 일률적으로 도금되거나 도금되지 않는 선재가 정해져 있는 것이 아니고, 도금방식에 따라 도금이 되는 소재나 도금이 되지 않는 소재는 서로 달라지게 되므로 선택되는 도금방식에 따라 적합한 선재를 선택하여 구성한다.

예컨대, 본 발명에 따른 도금형 도전선을 무전해도금(electroless plating, 화학도금 또는 자기촉매도금이라고도 함)에 의해 제작할 경우, 탄소사, 나이론사, 아라미드사 등과 같은 도금불가능선재를 제외한 도금가능선재를 도금조에 투입하면 금속염 수용액 중의 금속이온을 환원제의 힘에 의해 자기 촉매적으로 환원시켜 도금가능선재의 표면 위에 금속을 석출시켜 도금층(132)을 형성하게 된다.

그리고, 본 발명에 따른 도금형 도전선을 전기도금에 의해 제작할 경우, 도금가능선재는 금속선, 금속산화물 또는 금속나노입자를 포함하는 섬유사 등과 같이 도전성을 갖는 물질을 포함하는 선재라면 제한 없이 적용할 수 있지만, 금, 은, 구리, 니켈 등과 같이 이온화경향이 작고 반응성이 낮아 안정적인 물질을 포함하는 선재들을 이용하는 것이 바람직하다.

중심사(110)는 스판사와 같이 신축성을 갖는 재질로 구성되어 인장력에 대응하여 신축되도록 구성함으로써, 도전선(100)에 인장력이 작용되어 도전사(130)가 늘어날 때 중심사(110)가 함께 늘어나 전체적으로 신축되면서 도전사(130)의 도금층(132)을 균열이나 파손으로부터 보호할 수 있다.

표피층(120)은 도금과정에서 도금물질이 중심사(110)측에 도금되거나 침투되지 않도록 하는 역할을 수행하는 것으로, 성형방식 또는 분사방식으로 얇은 층을 형성할 수 있는 수지에 의해 구성된다. 더욱 바람직하게는 절연 특성을 갖는 수지를 이용하여 형성한다.

도전사(130)는 전술한 바와 같이 도금방식에 따라 선택되는 도금가능선재(131)를 표피층(120)에 파형 또는 코일 형태를 갖도록 배치하고, 도금과정을 통해 도금층(132)을 형성하여 구성한다. 이때, 인장에 대한 강성이 향상되도록 도금가능선재에 도금이 불가능한 고장력 섬유사를 엮어서 구성할 수 있다.

한편, 상기 중심사(110)는 도전성을 갖는 재질로 형성된 선재로 구성할 수 있다. 이와 같이 중심사(110)를 도전성을 갖도록 구성하게 되면, 그 외주면에 형성되는 도전사(130)와 함께 중심사(110) 또한 전원의 통전이 가능하므로 양 극성(+, -)을 갖는 도전선으로 구성할 수 있다.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도금형 도전선에 적용되는 중심사의 다른 예를 나타내는 도면으로, 그 확대부에 나타난 바와 같이 중심사(110)는 복수 가닥의 섬유사(111)를 엮어서 구성한다. 즉, 복수 가닥의 섬유사(111)를 편직 또는 제직방식으로 엮어서 중심사(110)로 구성하게 되면 중심사(110)의 외표면측은 다수의 굴곡 및 돌출부를 갖게 되므로 권취되는 도전사(130)가 보다 안정되고 견고하게 밀착되면서 길이방향 및 수직방향으로 외력이 작용되더라도 중심사(110)와 도전사(130)가 서로 분리되거나 이탈되는 현상을 저감할 수 있다.

도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 도금형 도전선에서 도전사의 감김 구조의 다른 예를 나타내는 도면으로서, 이에 도시된 바와 같이 도전사(130)를 형성하는 도금가능선재를 중심사(110)의 외면에 코일 형태로 권취하되, 인접하는 도금가능선재의 감김 부분들이 서로 밀착되어 도금된 상태에서 감김 부분들이 도금층(132)에 의해 서로 연결되도록 구성한다. 이 경우, 전원의 전달을 위한 도전사(130) 부분의 전체적인 형태가 대략 원통 형상을 갖게 되므로 도전 특성을 더욱 향상되는 효과가 있다.

도4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 도금형 도전선의 일 변형예를 나타내는 도면으로, 이에 따르면, 도금형 도전선은 표피층(120)의 외면에 도전성 금속의 도금이 불가능한 도금불가능선재에 의해 파형 또는 코일 형태로 배치하거나 감아서 구성한 보강사(140)를 더 구비한다.

보강사(140)는 중심사(110)의 외면에 코일 형태로 권취하되, 권취된 상태에 서 서로 인접하는 도전사(130)와 보강사(140)가 교번적으로 배치되도록 구성한다.

그리고, 보강사(140)는 고장력 섬유사로 구성되고, 길이방향으로 작용되는 인장력에 의해 상기 보강사(140)가 일자형으로 펼쳐지면 더 이상 상기 중심사(110)가 신장되지 않게 되면서 신축길이가 조절되도록 중심사(110)의 단위길이당 최대 팽창길이 보다 짧은 길이를 갖도록 구성한다.

도5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 도금형 도전선의 다른 변형예를 나타내는 도면으로서, 도5를 참조하면, 도금형 도전선(100)은 중심사(110), 표피층(120), 및 도전사(130)를 구비하되, 도전사(130)가 밀폐되도록 덧씌워지는 절연피복층(150)을 더 구비한다.

그리고, 절연피복층(150)은 절연 특성을 갖는 수지를 이용하여 피복한 수지층으로 구성하거나, 절연 특성을 갖는 섬유사를 제직 또는 편직한 섬유사층으로 구성할 수 있다.

도6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 도금형 도전선을 나타내는 요부 단면도로서, 전술한 제1 실시예와 유사한 구성에 대하여는 구체적인 설명을 생략한다.

도6을 참조하면, 제2 실시예에 따른 도금형 도전선(100')은 내부 중심에 위치하도록 섬유사를 일자형으로 배치한 중심사(110), 중심사(110)의 외주면에 권취하고 도금불가능선재로 구성한 간격조절사(160), 및 도금가능선재(131)를 그 외표면이 최대한 노출되도록 간격조절사(160)의 외면에 파형 또는 코일 형태로 배치하거나 감고, 전기도금, 화학도금, 이온도금, 및 양극산화로 이루어진 도금방식 중에서 어느 하나의 방법으로 도전성 금속을 도금하여 도금층(132)을 구성한 도전사 (130)를 구비한다.

상기 중심사(110)는 신축성 재질로 형성되어 간격조절사(160)의 권취시 그 압박력에 의해 중심축 방향으로 함몰되는 눌림 홈부(113)가 형성되도록 형성하고, 상기 도전사(130)는 도금가능선재를 눌림 홈부(113)측에 위치한 간격조절사(160)측에 배치되거나 감겨지도록 하여 구성한다.

예컨대, 도금가능선재(131)를 간격조절사(160)의 외면측에 위치하도록 감게되면 도금가능선재의 하측 부분이 눌림 홈부(113)측으로 노출되므로 도금시에 전체적으로 고르게 도금층(132)이 형성되어 도전성이 뛰어난 도전선을 얻을 수 있다.

그리고, 제2 실시예에 따른 도금형 도전선(100')은 구체적으로 기술하지는 않았으나 전술한 제1 실시예에 나타난 구성 중 중심사(110), 도전사(130), 및 보강사(140)의 변형된 구성이나 형태로서 적용할 수 있음은 물론이다.

도7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 도금형 도전선의 제조방법을 설명하기 위한 공정도로서, 보다 구체적으로는 전술한 제1 실시예에 따른 도금형 도전선의 제조에 이용할 수 있는 제조방법이다.

도7을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 도금형 도전선의 제조방법은 먼저, 중심사(110)와, 도전사(130)를 위한 도금가능선재 등의 소재를 마련하여 준비하는 준비단계(S1)와, 이와 같이 준비된 소재를 이용하여 수행하는 중심사 배치단계(S2), 표피층 형성단계(S3), 도금가능선재 배치단계(S4) 및 도금단계(S5)를 순차적으로 시행하여 도금형 도전선(100)을 완성하게 된다.

중심사 배치단계(S2)는 도전선의 내부 중심에 위치하도록 탄소사, 나이론사, 아라미드사 등과 같은 도금불가능한 섬유사(도금불가능선재)를 일자형으로 배치하여 중심사(110)로 형성하는 단계로서, 풀림 가능하게 보관릴에 감김된 섬유사의 자유단을 당기는 견인장치에 의해 직선적으로 이동되도록 하여 시행한다.

그리고, 중심사(110)는 단일 극성(+ 또는 -)을 갖는 도전선으로 구성할 경우, 탄소사, 나이론사, 아라미드사 등과 같은 도금불가능선재를 선택하여 시행하지만, 양 극성(+ 및 -)을 갖는 도전선으로 구성할 경우에는 금속사와 같은 도전 특성을 갖는 선재를 선택하여 시행한다.

한편, 상기 중심사 배치단계(S2)는, 중심사(110)에 배치되는 도전사(130)의 구속력이 증가되어 중심사(110)와 도전사(130)가 서로 이탈되지 않도록, 중심사(110)를 복수 가닥의 섬유사가 서로 엮어지는 형태로 배치할 수 있다. 이를 위해 중심사 배치단계(S2)는 복수 가닥의 섬유사를 한 번에 공급할 수 있도록 하는 섬유사 공급장치에 의해 시행하거나, 이 섬유사 공급장치로부터 공급되는 섬유사를 제직 또는 편직하는 직물기를 더 구비하여 이 직물기를 통해 제편직한 후, 띠 형태의 제편직물이 직선적으로 이동되도록 하여 시행할 수 있다.

표피층 형성단계(S3)는 도전성 금속의 도금이 불가능한 재질의 수지를 중심사(110)의 외주면에 덧씌워 표피층(120)을 형성하는 단계로서, 수지를 성형방식 또는 분사방식으로 덧씌워 얇은 층을 형성하고 이 층을 경화하여 형성한다.

도금가능선재 배치단계(S4)는 도금가능선재를 표피층(120)의 외면에 파형 또는 코일 형태로 배치하거나 감는 단계로서, 표피층(120)을 포함하는 중심사(110)를 직선적으로 이동시키는 과정에서 표피층의 외면으로 도금가능선재를 공급하여 시행 한다. 이때, 도금가능선재를 코일 형태로 감는 경우에는 중심사(110)의 둘레로 회전되면서 권선하는 권선기에 의해 수행할 수 있다.

그리고, 도금가능선재 배치단계(S4)는 도금가능선재를 중심사(110)의 외면에 코일 형태로 권취하되, 도3에 도시된 바와 같이 인접하는 도금가능선재의 감김 부분들이 서로 밀착되도록 하여 후술되는 도금단계(S5)가 시행된 상태에서 감김 부분들이 서로 연결되어 대략 원통 형상을 갖는 도금층(132)으로 형성되므로 도전 특성을 향상시킬 수 있다.

도금단계(S5)는 표피층에 배치된 도금가능선재에 도금층(132)을 형성하는 단계로서, 전기도금, 화학도금, 이온도금, 및 양극산화로 이루어진 도금방식 중에서 어느 하나의 방법을 선택하여 시행한다.

예컨대, 도금단계(S5)를 무전해도금(electroless plating, 화학도금 또는 자기촉매도금이라고도 함)에 의해 시행할 경우, 탄소사, 나이론사, 아라미드사 등과 같이 환원제와 반응하지 않는 도금불가능선재를 제외한 도금가능선재를 배치하여 도금조에 투입하면 금속염 수용액 중의 금속이온을 환원제의 힘에 의해 자기 촉매적으로 환원시켜 도금가능선재의 표면 위에 금속을 석출시켜 도금층(132)을 형성하게 된다.

그리고, 도금단계(S5)를 전기도금에 의해 시행할 경우, 도금가능선재는 금속선, 금속산화물 또는 금속나노입자를 포함하는 섬유사 등과 같이 도전성을 갖는 물질을 포함하는 선재라면 제한 없이 적용할 수 있지만, 금, 은, 구리, 니켈 등과 같이 이온화경향이 작고 반응성이 낮은 안정적인 물질들을 이용하는 것이 바람직하 다.

도금단계(S5)를 이온도금에 의해 시행할 경우, 글로우(glow)방전으로 금속이나 가스를 (+)로 이온화시키고 (-)로 가속하여 음극 소지인 도금가능선재에 피막을 형성하는 방식으로 도금층(132)을 형성한다.

도금단계(S5)를 양극산화 방식에 의해 시행할 경우, 도금가능선재는 금속선, 금속산화물 또는 금속나노입자를 포함하는 섬유사 등과 같이 도전성을 갖는 물질을 포함하는 선재로 하고, 이 도전성을 갖는 물질을 포함하는 선재를 양극으로 하여 직류, 교류 또는 이들을 병용하여 황산, 옥살산, 붕산 등을 수용액에서 처리하여 양극산화피막을 형성하는 방식으로 도금층(132)을 형성한다.

한편, 본 발명에 따른 도금형 도전선은 도전사(130)에 작용되는 인장력에 대한 강성을 보강하도록 도4에 도시된 바와 같이 표피층(120)의 외면에 도금불가능선재를 파형 또는 코일 형태로 배치하거나 감는 보강사 배치단계를 더 포함한다.

이 보강사 배치단계에 의해 형성되는 보강사(140)는 코일 형태로 권선되는 것이 일반적인 형태이지만, 보강 기능을 수행한다면 제한 없이 다양한 형태로 배치될 수 있다.

예컨대, 보강사(140)는 중심사(110)의 외면에 코일 형태로 권취되되, 권취된 상태에서 서로 인접하는 도전사(130)와 보강사(140)가 교번적으로 배치되도록 하여 절연특성이 향상되도록 구성할 수 있다.

그리고, 보강사(140)는 고장력 섬유사로 구성하되, 길이방향으로 작용되는 인장력에 의해 보강사(140)가 일자형으로 펼쳐지면 더 이상 중심사(110) 및 도전사 (130)가 신장되지 않게 되면서 신축길이가 조절되도록 중심사(110)의 단위길이당 최대 팽창길이 보다 짧은 길이를 갖도록 구성한다. 예컨대, 도4에 도시된 바와 같이 도전사(130)의 권선 횟수 보다 작은 권선 횟수를 갖도록 보강사(140)를 권선하게 되면 보강사(140)가 인장력에 의해 일자형으로 펼쳐지게 되어 더 이상 늘어나지 않으므로 중심사(110)나 도전사(130)가 늘어나지 않게 되어 파단을 미연에 방지할 수 있다.

한편, 상기 도금단계(S5)의 시행 후에 도전사(130)가 밀폐되도록 절연피복층(150)을 형성하는 절연층 형성단계(S6)를 더 시행함으로써, 도전사(130)를 보호하는 동시에 전기적으로 절연되도록 할 수 있다. 이때, 절연피복층(150)은 절연 특성과 신축성을 갖는 수지에 의해 형성하거나 섬유사를 띠 형태로 편직하는 방식에 의해 시행할 수 있다.

도8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 도금형 도전선의 제조방법을 설명하기 위한 공정도로서, 보다 구체적으로는 전술한 제2 실시예에 따른 도금형 도전선의 제조에 이용할 수 있는 제조방법으로 제1 실시예와 유사한 단계에 대하여는 구체적인 설명을 생략한다.

도8을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 도금형 도전선의 제조방법은 중심사(110)와, 도전사(130)의 형성을 위한 도금가능선재 등의 소재를 마련하여 준비하는 준비단계(S11)와, 도전선의 내부 중심에 위치하도록 섬유사를 일자형으로 배치하여 중심사(110)로 형성하는 중심사 배치단계(S12), 중심사(110)의 외주면에 도금불가능선재를 권취하는 방식으로 간격조절사(160)를 배치하는 간격조절사 배치단계 (S13), 도금가능선재를 그 외표면이 최대한 노출되도록 상기 간격조절사(160)의 외면에 파형 또는 코일 형태로 배치하거나 감는 도금가능선재 배치단계(S14), 및 전기도금, 화학도금, 이온도금, 및 양극산화로 이루어진 도금방식 중에서 어느 하나의 방법으로 도금가능선재에 도전성 금속을 도금하는 도금단계(S15)를 순차적으로 시행한다.

상기 중심사 배치단계(S12)는 중심사(110)로서 신축성을 갖는 재질로 형성된 선재를 이용하여 시행한다. 예컨대, 신축성을 갖는 선재로는 스판사가 적용될 수 있다.

그리고, 상기 중심사 배치단계(S12)는 중심사(110)에 배치되는 도전사(130)와의 구속력이 증가되어 중심사(110)와 도전사(130)가 서로 이탈되지 않도록 중심사(110)를 복수 가닥의 섬유사가 서로 엮어지는 형태가 되도록 하여 배치할 수 있다.

상기 간격조절사 배치단계(S13)는 도6에 도시된 바와 같이 간격조절사(160)에 장력을 작용하면서 그 압박력에 의해 중심선(110)이 중심축 방향으로 함몰되어 눌림 홈부(113)가 형성되도록 권취한다. 이러한 간격조절사 배치단계(S13)는 직선이동되는 중심사(110)의 둘레로 장력을 작용하면서 간격조절사(160)를 공급할 수 있도록 중심사(110)를 중심으로 회전되면서 권선하는 권선기(미도시)에 의해 수행할 수 있다.

상기 도금가능선재 배치단계(S14)는 도금가능선재를 눌림 홈부(113)측 간격조절사(160)의 외면에 배치되거나 감겨지도록 하여 시행하는 것으로, 간격조절사 (160)의 배치를 위한 권선기와 접하여 설치되는 또 다른 권선기(미도시)에 의해 권선하는 방식으로 시행한다.

그리고, 제1 실시예의 제조방법에서와 같이 제2 실시예의 제조방법에서도 도금단계의 시행 후에 도전사(130)가 밀폐되도록 절연피복층(150)을 형성하는 절연층 형성단계(S16)를 더 시행할 수 있다.

도9는 본 발명에 따른 도금형 도전선을 이용한 면상체를 나타내는 도면이다.

도9를 참조하면, 본 발명에 따른 도금형 도전선을 이용한 면상체(200)는 전술한 제1 및 제2 실시예에 따른 도금형 도전선을 이용하여 스마트 의류와 같은 의복의 소재나 산업용으로 사용할 수 있는 면상체로 구성한 것이다.

도금형 도전선을 이용한 면상체(200)는 도금형 도전선(100,100')만을 이용하여 면상체로 구성할 수 있지만, 바람직하게는 도금형 도전선과 섬유사를 이용하여 제직 또는 편직하여 면상으로 형성한다.

그리고, 도금형 도전선을 이용한 면상체(200)는 기 제직 또는 편직된 면상체에 도금형 도전선(100,100')을 바느질하는 형태로 엮어서 구성할 수 있다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도금형 도전선, 이를 이용한 면상체 및 그 제조방법을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 도금형 도전선을 나타내는 도면,

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도금형 도전선에 적용되는 중심사의 다른 예를 나타내는 도면,

도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 도금형 도전선에서 도전사의 감김 구조의 다른 예를 나타내는 도면,

도4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 도금형 도전선의 일 변형예를 나타내는 도면,

도5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 도금형 도전선의 다른 변형예를 나타내는 도면,

도6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 도금형 도전선을 나타내는 요부 단면도,

도7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 도금형 도전선의 제조방법을 설명하기 위한 공정도,

도8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 도금형 도전선의 제조방법을 설명하기 위한 공정도,

도9는 본 발명에 따른 도금형 도전선을 이용한 면상체를 나타내는 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100,100':도금형 도전선 110:중심사

120:표피층 130:도전사

140:보강사 150:절연피복층

160:간격조절사 200:도금형 도전선을 이용한 면상체

S1,S11:준비단계 S2,S12:중심사 배치단계

S3:표피층 형성단계 S4,S14:도금가능선재 배치단계

S5,S15:도금단계 S13:간격조절사 배치단계

Claims (25)

1. 전류의 통전이 가능하도록 구성된 도전선에 있어서,

   내부 중심에 위치하도록 섬유사를 일자형으로 배치한 중심사;

   상기 중심사의 외주면에 덧씌워지고 도전성 금속의 도금이 불가능한 재질로 형성된 표피층; 및

   도전성 금속의 도금이 가능한 도금가능선재를 상기 표피층의 외면에 파형 또는 코일 형태로 배치하거나 감고 도전성 금속을 도금하여 구성한 도전사를 포함하는 것을 특징으로 하는 도금형 도전선.
2. 제1항에 있어서,

   상기 표피층의 외면에 도전성 금속의 도금이 불가능한 도금불가능선재에 의해 파형 또는 코일 형태로 배치하거나 감아서 구성한 보강사를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도금형 도전선.
3. 제2항에 있어서,

   상기 중심사의 외면에 코일 형태로 복수의 상기 도전사와 상기 보강사를 권취하되, 권취된 상태에서 서로 인접하는 상기 도전사와 보강사가 교번적으로 배치되도록 구성한 것을 특징으로 하는 도금형 도전선.
4. 제1항에 있어서,

   상기 도금가능선재를 상기 중심사의 외면에 코일 형태로 권취하되, 인접하는 상기 도금가능선재의 감김 부분들이 서로 밀착되어 도금된 상태에서 상기 감김 부분들이 도금층에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 도금형 도전선.
5. 제1항에 있어서,

   상기 중심사는 복수 가닥의 섬유사를 엮어서 구성한 것을 특징으로 하는 도금형 도전선.
6. 제1항에 있어서,

   상기 중심사는 신축성을 갖는 재질로 구성되어 인장력에 대응하여 신축되도록 구성된 것을 특징으로 하는 도금형 도전선.
7. 제6항에 있어서,

   상기 표피층의 외면에 상기 도금불가능선재에 의해 파형 또는 코일 형태로 배치하거나 감아서 구성한 보강사를 구비하되,

   상기 보강사는 고장력 섬유사로 구성되고, 길이방향으로 작용되는 인장력에 의해 상기 보강사가 일자형으로 펼쳐지면 더 이상 상기 중심사가 신장되지 않게 되면서 신축길이가 조절되도록 상기 중심사의 단위길이당 최대 팽창길이 보다 짧은 길이를 갖도록 구성된 것을 특징으로 하는 도금형 도전선.
8. 제1항에 있어서,

   상기 도금가능선재에 도금이 불가능한 고장력 섬유사가 엮여져 상기 도전사로 구성된 것을 특징으로 하는 도금형 도전선.
9. 제1항에 있어서,

   상기 도금가능선재는 금속선인 것을 특징으로 하는 도금형 도전선.
10. 제1항에 있어서,

    상기 중심사는 도전성을 갖는 재질로 형성된 선재인 것을 특징으로 하는 도금형 도전선.
11. 전류의 통전이 가능하도록 구성된 도전선에 있어서,

    내부 중심에 위치하도록 선재를 일자형으로 배치한 중심사;

    상기 중심사의 외주면에 권취하고 도금불가능선재로 구성한 간격조절사; 및

    도금가능선재를 그 외표면이 최대한 노출되도록 상기 간격조절사의 외면에 파형 또는 코일 형태로 배치하거나 감고, 도전성 금속을 도금하여 구성한 도전사를 포함하는 것을 특징으로 하는 도금형 도전선.
12. 제11항에 있어서,

    상기 중심사는 신축성 재질로 형성되어 상기 간격조절사의 권취시 그 압박력에 의해 중심축 방향으로 함몰되는 눌림 홈부가 형성되고,

    상기 도금가능선재는 상기 눌림 홈부측에 배치되거나 감겨져 상기 도전사로 구성되는 것을 특징으로 하는 도금형 도전선.
13. 제11항에 있어서,

    상기 중심사는 복수 가닥의 섬유사를 엮어서 구성한 것을 특징으로 하는 도금형 도전선.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 도전사가 밀폐되도록 덧씌워지는 절연피복층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도금형 도전선.
15. 제14항에 있어서,

    상기 절연피복층은 절연 특성을 갖는 수지나, 절연 특성을 갖는 섬유사가 엮여져 형성된 것을 특징으로 하는 도금형 도전선.
16. 상기 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 도금형 도전선을 포함하여 면상으로 구성된 것을 특징으로 하는 도금형 도전선를 이용한 면상체.
17. 상기 제14항의 도금형 도전선을 포함하여 면상으로 구성된 것을 특징으로 하는 도금형 도전선를 이용한 면상체.
18. 도전선의 제조방법에 있어서,

    상기 도전선의 내부 중심에 위치하도록 선재를 일자형으로 배치하여 중심사로 형성하는 중심사 배치단계;

    도전성 금속의 도금이 불가능한 재질의 수지를 상기 중심사의 외주면에 덧씌워 표피층을 형성하는 표피층 형성단계;

    도금가능선재를 상기 표피층의 외면에 파형 또는 코일 형태로 배치하거나 감는 도금가능선재 배치단계; 및

    전기도금, 화학도금, 이온도금, 및 양극산화로 이루어진 도금방식 중에서 어느 하나의 방법으로 상기 도금가능선재에 도전성 금속을 도금하는 도금단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도금형 도전선의 제조방법.
19. 제18항에 있어서,

    상기 도전사에 작용되는 인장력에 대한 강성을 보강하도록 상기 표피층의 외면에 도금불가능선재를 파형 또는 코일 형태로 배치하거나 감는 보강사 배치단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도금형 도전선의 제조방법.
20. 제18항에 있어서,

    상기 도금가능선재 배치단계는 상기 도금가능선재를 상기 중심사의 외면에 코일 형태로 권취하되, 인접하는 상기 도금가능선재의 감김 부분들이 서로 밀착되도록 하여 상기 도금단계가 시행된 상태에서 상기 감김 부분들이 도금층에 의해 서로 연결되도록 시행하는 것을 특징으로 하는 도금형 도전선의 제조방법.
21. 제18항에 있어서,

    상기 중심사 배치단계는,

    상기 중심사에 배치되는 상기 도전사의 구속력이 증가되어 상기 중심사와 도전사가 서로 이탈되지 않도록, 상기 중심사를 복수 가닥의 섬유사가 서로 엮어지는 형태로 형성하여 배치하는 것을 특징으로 하는 도금형 도전선의 제조방법.
22. 도전선의 제조방법에 있어서,

    상기 도전선의 내부 중심에 위치하도록 섬유사를 일자형으로 배치하여 중심사로 형성하는 중심사 배치단계;

    상기 중심사의 외주면에 도금불가능선재를 권취하여 간격조절사로 형성하는 간격조절사 배치단계;

    도금가능선재를 그 외표면이 최대한 노출되도록 상기 간격조절사의 외면에 파형 또는 코일 형태로 배치하거나 감는 도금가능선재 배치단계; 및

    전기도금, 화학도금, 이온도금, 및 양극산화로 이루어진 도금방식 중에서 어느 하나의 방법으로 상기 도금가능선재에 도전성 금속을 도금하는 도금단계를 포함 하는 것을 특징으로 하는 도금형 도전선의 제조방법.
23. 제22항에 있어서,

    상기 중심사 배치단계는 신축성 재질의 중심사를 이용하여 시행하고,

    상기 간격조절사 배치단계는 상기 간격조절사에 장력을 작용하면서 그 압박력에 의해 상기 중심선이 중심축 방향으로 함몰되어 눌림 홈부가 형성되도록 권취하고,

    상기 도금가능선재 배치단계는 상기 도금가능선재를 상기 눌림 홈부측 상기 간격조절사의 외면에 배치되거나 감겨지도록 하여 시행하는 것을 특징으로 하는 도금형 도전선의 제조방법.
24. 제23항에 있어서,

    상기 중심사 배치단계는,

    상기 중심사에 배치되는 상기 도전사의 구속력이 증가되어 상기 중심사와 도전사가 서로 이탈되지 않도록, 상기 중심사를 복수 가닥의 섬유사가 서로 엮어지는 형태로 형성하여 배치하는 것을 특징으로 하는 도금형 도전선의 제조방법.
25. 제18항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 도금단계의 시행 후에 상기 도전사가 밀폐되도록 절연피복층을 형성하는 절연층 형성단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도금형 도전선.

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