KR20110109716A - 전도성 원단 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전도성 원단 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로는 도전사를 포함하는 전도성 원단에 있어서, 합성섬유, 재생섬유 또는 천연섬유로 이루어진 원사와 도전사로 구성된 원단이되, 도전사가 미리 설계된 패턴으로 구성된 원단을 포함하여 원단 내에 도전사가 포함되어 있어 이 도전사가 전극역할을 하여 이후의 별다른 전극을 형성하는 단계의 추가 없이도 간단한 공정으로 전도성 원단이 제공되는 효과가 있는 전도성 원단 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

전도성 원단 및 이의 제조방법{CONDUCTIVE FABRICS AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 전도성 원단 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 특히 도전사를 가지고 전도성 회로 패턴을 자유롭게 또는 임의적으로 형성할 수 있는 전도성 원단 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

스마트 의류(Smart Wear)는 섬유 패션 제품 내에 신호 전달성 섬유 신기술을 wrj용하고 각종 디지털 장치들을 내장시킴으로써, 언제 어디서나 디지털 기능을 사용할 수 있도록 고안된 신종 제품이다. 즉 섬유 또는 의류의 속성을 유지하면 필요한 디지털 기능들을 섬유재료 및 의류에 탑재시킨 신종의류이다. 이 때문에 일반 직물과 다름없는 촉감과 물성을 나타내는 동시에 디지털 신호를 전달하여야 한다. 따라서 섬유나 의복 자체가 외부 자극을 감지하고 스스로 반응하는 소재의 기능성(Hifunction materials properties) 및 의복 및 직물 자체가 갖지 못한 디지털 기능(Digitalized properties)을 결합한 새로운 개념의 의류를 총칭한다 할 수 있다.

1990년대 중반부터 미국이나 유럽에서 군사용으로 개발하기 시작한 스마트 웨어(Smart Wear)는 현재 의류 분야와 의료 분야 등에서 가장 활발하게 개발되고 있다. 특히 프린팅 전자 기술을 이용한 스마트 소재는 착용형 컴퓨터(wearable computer)의 군사용 섬유제품에 다양하게 사용될 수 있다. 스마트 소재에서 의류의 특성과 전기적 특성을 갖는 전도성 섬유, 직물과 각종 부품을 연결하는 인터커넥션(interconnection)방법으로 프린팅 전자 기술이 이용될 경우, 직물 기반의 전자 회로 설계가 가능하기 때문에 적용 가치가 높다. 예를 들어 프린팅 전자 기술을 군복에 적용할 경우 무게 경감, 부피 축소의 가능성이 있으며, 이에 따라 부상치유 기능, 통신 기능 등이 일체형으로 된 군복 개발이 가능해진다. 첨단을 지향하는 현대전에서도 군인은 완전무장시 45kg이 넘는 장비를 짊어져야 하기 때문에 본 기술의 개발이 절실히 요구된다. 이러한 스마트 의류를 제조하기 위해서는 Body Area Network(BAN)를 위한 여러 가지 요소들을 통합하는 기술이 요구된다.

이를 위하여 다양한 방식들이 제안되고 있는데 절연된 전선이나 전기 전도성이 부여된 금속사 또는 절연 방적사로 직물을 형성하는 것이 그 예이다. 이러한 방식은 전기 전도성 금속사나 방적사의 개수와 크기에 의해 전도성이 결정된다.

상기 제안되고 있는 방식에서, 절연된 전선을 최종 의류에 부착하는 방식의 문제점으로는, 최종 공정에서 절연 전선을 부착/절연시키는 공정이 추가되어 결과적으로 비용의 상승이 초래하며, 또한 착용자의 지속적인 사용으로 인해 섬유 내 절연선이 단선되어 고유의 기능을 발휘하지 못하는 것이다.

보다 구체적으로 국제공개특허 WO2004/107831에는 전도성 섬유와 비전도성 섬유가 서로 직조되되 상기 비전도성섬유는 직물에 탄성을 부여하여 선택적으로 직물에 탄력성을 부여할 수 있는 전기전도성 직물이 제안되었다.

또 국제공개특허 WO2003/095729에는 내부에 전자기능을 갖는 다층직물로서 일 이상의 캐비티를 형성하도록 다층의 경위사 방적사; 상기 경위사 사이에 배치되어 일 이상의 캐비티을 형성하는 다수의 층들 중에 하나에서 그 일부분을 갖는 일 이상의 전도성 방적사 및 상기 캐비티에 배치되고 일 이상의 전기 전도성 방적사와 전기적으로 접속되는 일 이상의 회로 캐리어를 포함하는 다층직물이 제안되었다.

한편, 스마트 의류의 기초가 될 수 있는 원단은 다음의 동적 착용성이 필요하다 할 수 있다. 우선 착용자와 기기의 물리적 측면에 대한 기준으로서 부착위치(placement), 기기의 형태(form language), 착용자의 동작(humanmovement), 착용자의 신체공간인식(human perception of intimate space), 신체치수변화(size variation), 기기의 탈부착방법(attachment)이다.

또한 착용자와 근접 환경과의 관계에 따라 기기의 구성(containment), 기기의 무게(weight), 물리적 근접성(accessibility), 감각 측면에서의 상호작용(sensory interaction), 온도 쾌적성(thermal comfort), 미적/심리적 만족성(aesthetics), 장시간 사용효과(long term effect) 등이다. [Gemperle, F., Kasabach, C., Suvoric, J., Bauer, M., Martin, R. (1998) Design for wearability, Digest of papers 2nd International Symposium of wearable computer, IEEE computer Society]

이러한 관점에서 상기 제안된 스마트 의류를 위한 전기전도성 직물들은 사용될 전자기기의 부착위치나 형태에 대응될 수 있도록 설계되기 어렵다. 즉 착용자와 전자기기의 물리적 측면에 대한 기준의 관점에서 전혀 그 대응방법을 제시할 수 없다. 또한 섬유 고유의 속성을 유지하는 면에 있어서, 예를 들면, 섬유 부피, 세탁성의 제한등, 기존에 제안된 방식은 그 제한성이 너무 큰 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 동적 착용성에 대한 제한 없이 도전사를 사용하여 원단을 제조하되, 원단 자체에 회로 형성이 가능하여 전도성이 제공되는 전도성 원단 및 이의 제조방법을 제공한다.

또한 본 발명의 또 다른 목적은 소비전력을 줄이면서도 전도성이 향상된 전도성 원단 및 이의 제조방법을 제공한다.

또한 본 발명의 또 다른 목적은 전기적인 물성과 의류에 사용될 수 있는 직물의 고유물성을 모두 충족시킬 수 있는 전도성 원단 및 이의 제조방법을 제공한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 도전사를 포함하는 전도성 원단에 있어서, 합성섬유, 재생섬유 또는 천연섬유로 이루어진 원사와 도전사로 구성된 원단이되, 도전사가 미리 설계된 패턴으로 구성된 원단을 포함하는 전도성 원단을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 기저층의 상부에 미리 설계된 전기적인 패턴에 의해 자유로운 형성이 가능한 전도층; 상기 기저층의 손상을 방지하기 위한 절연층을 더 포함하되, 상기 각 층은 순차적으로 적층되어 형성됨을 특징으로 하는 전도성 원단을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 도전사로서 탄소섬유사, 전도성 고분자를 포함하는 섬유사, 전도성 고분자를 포함하는 폴리머 수지선 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 전도성 원단을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 전도층이 전도성 물질 또는 전도성 물질과 바인더의 혼합물로 형성되는 전도성 원단을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 전도성 물질이 전도성 고분자, 탄소, 은, 금 , 백금, 팔라듐, 구리, 알루미늄, 주석, 철, 니켈 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 전도성 원단을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 전도성 고분자가 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 전도성 원단을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 바인더가 폴리우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 멜라민계 수지, 에폭시계 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 전도성 원단을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 바인더가 수분산성 폴리우레탄인 전도성 원단을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 절연층의 고분자 수지가 폴리우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 폴리에스테르계 수지, PVC계 수지, 폴리테트레플루오르에틸렌(PTFE)계 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 전도성 원단을 제공한다.

또한 본 발명은 도전사를 포함하는 전도성 원단의 제조방법에 있어서, 합성섬유, 재생섬유 또는 천연섬유로 이루어진 원사와 도전사로 원단을 제조하되, 도전사가 미리 설계된 패턴이 되도록 원단을 제조하는 전도성 원단의 제조방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 기저층의 상부에 통전가능한 전도층 형성단계; 및 상기 전도층의 상부에 고분자 수지를 코팅, 프린팅 또는 라미네이팅하는 절연층 형성단계;를 더 포함하는 전도성 원단의 제조방법을 제공한다.

이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 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 명세서에서 사용되는 정도의 용어 약, 실질적으로 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.

본 명세서에서 사용되는 “원단”이라 함은 제직 또는 편직에 의해 제조되는 물품, 부직포 및 섬유상 웹 등을 모두 포함하는 의미로 사용한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 전도성 원단의 단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 전도성 원단 10은 도전사 101이 포함된 전도성 원단 100이되, 전도성 원단의 상부에 전도층 300과 절연층 500이 선택적으로 더 포함될 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 전도성 원단에 있어서, 전도성 원단 100은 합성섬유, 재생섬유 또는 천연섬유로 이루어진 원사와 도전사 101로 구성된 원단이되, 도전사가 미리 설계된 패턴으로 구성되며, 여하한 형태의 직물, 편물, 부직포, 섬유상의 웹 등일 수 있으며, 그 소재와 형성방법에 제한 없이 적용될 수 있다. 예를 들어 폴리에스테르/폴리아미드/폴리우레탄 등의 합성섬유와 도전사, 레이온/아세테이트 등의 셀룰로오즈 재생섬유와 도전사, 면/양모 등의 천연섬유와 도전사로 이루어질 수 있다.

전도성 원단을 구성하는 도전사로 인해 원단에 전기적인 결합이 용이하고, 별다른 전도층의 부가 없이 전기적 성능이 우수하게 발휘되는 효과가 있다. 또한, 도전사는 전도성 원단 내에 원하는 패턴 형성을 다양하게 하고, 원사와의 촉감 차이가 크지 않아 추가 가공 없이 손쉽게 전기적으로 연결이 가능한 효과가 있다.

이에 상기 도전사는 탄소섬유사, 전도성 고분자를 포함하는 섬유사, 전도성 고분자를 포함하는 폴리머 수지선 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된다.

본 발명에 사용되는 도전사는 절연처리된 금속사를 사용하지 않아 최종 공정에서 절연 전선을 부착/절연시키는 공정이 필요 없으며, 또한 착용자의 지속적인 사용으로 인해 섬유 내 절연선이 단선되는 일이 없이, 섬유원단의 특징인 탄력성과 유연성, 내굴곡성으로 인해 굴곡이나 접힘에 관계없이 회로설계가 가능하며, 또 이로 인한 단선과 같은 회로손상의 가능성이 적은 효과가 있다.

상기 도전사를 구성하는 상기 전도성 고분자로는 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택하여 방사를 통해 섬유 형태로 제조하여 도전사로 사용할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 도전사는 적어도 한 가닥 이상으로 구성된다. 다수 가닥의 도전사를 하나로 뭉쳐서 한 가닥으로 형성한 섬유 구조체로도 구성하되, 이때, 한 가닥의 전도성 섬유구조체는 전도성 원단을 구성하는 원사와 유사한 직경을 갖는 것이 좋으며, 0.01~0.1mm정도의 직경을 갖는 것으로 선택하여 구성한다. 한편, 도전사는 섬유사에 합사 또는 권취된 후 열가소성 수지에 의해 피복된 구조로 형성함으로써, 내구성과 절연성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 전도성 원단 100의 상부 또는 하부에는 전도층 300이 더 형성될 수 있는데, 전도성 원단의 도전사에 추가적으로 전기적인 효과를 높이고 내구성 향상을 위해 더 포함시킬 수 있으며, 다만 상기 전도층은 선택적으로 형성될 수 있음을 의미하며 사용자의 요구에 따라 배제될 수 있음은 물론이다.

전도층 300은 바인더의 혼합물을 도포하여 형성될 수 있으며, 전도성 원단 100의 도전사 101와 접촉하여 더 높은 전도성을 확보하고, 내구성을 갖도록 하기 위해 본 발명의 전도층 300은 미리 설계된 패턴으로 선 또는 면으로 전도성 물질 및 바인더의 혼합물을 도포하여 형성될 수 있는데, 전도층의 전도성 물질과 전도성 원단의 도전사와 접촉하도록 형성되도록 하는 것이 좋다. 이와 같이 전도성 원단 100의 상부에 전도성 물질로서 전도층 300의 패턴을 형성시키고, 바인더로 기저층의 일면을 코팅, 프린팅, 라미네이팅하여 전도성 물질을 기저층에 접착시키게 된다. 상기 전도성 물질은 전도성 고분자, 탄소(carbon), 은(silver), 금, 백금, 팔라듐, 구리, 알루미늄, 주석, 철, 니켈 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 상기 은, 금, 백금, 팔라듐, 구리, 알루미늄, 주석, 철, 니켈 등의 금속물질은 바인더와 혼합하여 사용하게 되는데, 구체적으로 도전성 필러가 비히클(vehicle)에 분산된 것으로 프린팅 후의 경화막이 도전성을 나타내는 소재를 말하며, 통상적으로 LCD전극 프린팅, 터치스크린 프린팅, 회로기판의 통전 패턴 프린팅, 박막 스위치 판의 접점부 및 패턴부 프린팅, 전자파 실드용으로 사용되고 있다. 상기 도전성 필러는 도전성 금속(은, 금, 백금, 팔라듐, 구리 및 니켈 등) 중 은(銀)계가 바람직하다. 또한, 상기 전도성 고분자로서 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 등일 수 있고, 여기에 도전성 카본블랙이 혼합될 수도 있다. 한편, 바인더로서 폴리우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 멜라민계 수지, 에폭시계 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 것일 수 있는데, 수분산성 폴리우레탄계 수지인 것이 접착성과 인장강도를 높일 수 있다. 이러한 바인더는 전도성 물질을 포함하는 전도층 300이 전도성 원단 100에 접착하는 기능과 더불어 후술할 절연층을 구성하는 수지 성분이 제조공정에서 원단에 스며드는 현상을 방지할 수 있는 장점이 있다.

본 발명에 의한 전도층 300은 상기 물질로 이루어진 단일층 또는 복층으로 형성될 수 있는데, 이 경우 사용자의 요구에 따라 전기 전도 효율이 증진되고 세탁이나 여러번의 사용 후에도 오랫동안 전도성이 제공되는 내구성이 향상되는 수 있는 효과가 있다.

한편 상기 전도층 300의 전도성 물질과 바인더는 90:10 내지 80:20(중량기준)의 비율로 혼합됨이 바람직한데, 바인더가 상기 범위를 초과하는 경우 전도기능이 저하되는 문제가 있고 상기 범위 미만인 경우 접착력이 저하되는 단점이 있다.

상기 전도층 300의 두께는 2 내지 500㎛가 바람직한데, 상기 범위 미만인 경우 전도층 두께의 균일성을 확보하기 어려운 문제점이 있고, 상기 범위를 초과하는 경우 동일 전압하에서 저항값이 하강하게 되어 전류값은 증가하고 결국 전력소모가 증가되는 문제가 있다. 또한 전도층 300의 폭은 10 내지 20mm 정도가 바람직한데, 전도층의 폭이 증가할수록 저항값이 저하되어 전류가 안정적으로 통전할 수 있기는 하나 전도층의 폭이 제한 없이 증가하면 제조원가문제와 함께 피복성에 문제가 있다.

상기 전도층 300의 상부에는 절연층 500이 형성될 수 있다. 절연층 500은 폴리우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 폴리에스테르계 수지, PVC계 수지, 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE) 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 것을 코팅, 프린팅 또는 라미네이팅하여 절연층 500을 형성할 수 있다. 절연층 500은 전도층에 크랙(Crack)과 같은 손상을 방지하며, 원단에 유연성을 부여하며 투습방수 또는 방수기능을 수행한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 전도성 원단의 평면도이다. (절연층 미도시) 도 2를 참조하면, 전도성 원단 100의 평면에 도전사 101이 평행선 패턴으로 형성되어 있다. 이와 같이 도전사 101를 포함하도록 이루어진 전기적으로 연결 가능한 전도성 원단으로 인해 별도의 전도층 형성 없이 단순한 구성만으로도 전기적인 효과가 기대된다.

이하 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 전도성 원단의 제조방법을 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 전도성 원단의 제조공정도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 전도성 원단의 제조는 전도성 원단 형성단계 S100 선택적으로 카렌더링단계 S110, 전도층 형성단계 S200 및 절연층 형성단계 S300이 더 포함될 수 있다.

본 발명은 도전사를 포함하는 전도성 원단의 제조방법에 있어서, 합성섬유, 재생섬유 또는 천연섬유로 이루어진 원사와 도전사로 원단을 제조하되, 도전사가 미리 설계된 패턴이 되도록 원단을 제조하는 전도성 원단 형성단계 S100이 진행될 수 있다. 원사와 전술한 종류의 도전사를 함께 제직 또는 편직하면서 도전사가 미리 설계된 패턴이 되도록 제조된 원단으로 형성될 수 있다. 도전사의 패턴은 자유롭게 형성이 가능하며, 하나의 형태에 한정되지 않는다.

전술한 바와 같이 전도성 원단 형성단계에서 원단이 준비되면, 직물이나 편물의 경우 표면 요철의 단점을 보상하기 위해 두 개의 압착 롤러 사이로 상기 기저층의 원단을 공급하는 카렌더링단계 S110가 더 포함될 수 있다. 이로서 기저층의 표면은 평활하게 되고, 기저층의 공극이 상쇄될 수 있으며, 내굴곡성을 보완할 수 있다. 이러한 카렌더링 단계는 원단의 특성에 따라 선택적으로 수행할 수 있는 공정이다.

또한 본 발명은 필요에 따라 상기 전도성 원단 100의 상부에 통전가능한 전도층 형성단계 S200이 더 포함될 수 있다.

상기 카렌더링 단계를 거친 또는 카렌더링하지 아니한 도전사를 포함하는 전도성 원단에 대하여, 상기 전도성 원단의 상부에 상기 도전사의 일부 또는 전부가 접촉하도록 선 또는 면의 미리 설계된 패턴으로 형성시키는 전도층 형성단계 S200가 진행될 수 있다.

전도층 300이 도포되는 방식은 코팅, 프린팅, 전사나염 등 다양한 방식이 적용될 수 있다. 상기 프린팅법에 의할 경우 사용될 전자기기의 부착위치 등에 제한 받지 않으면서 설계된 형태에 따라 원단에 회로를 설계할 수 있다.

이러한 점에서 본 발명에 의한 원단은 유연성 직물(원단) 기반 인쇄회로기판(Flexible Printed Fabric Circuit Board, FPFCB)이라 명칭될 수 있다.

상기 인쇄회로기판의 패턴 형성은 도전의 폭과 길이, 그에 따른 전도성 패턴이 결정되고, 각 전도성 패턴마다 저항값이 측정되도록 설계될 수 있다.

본 발명의 전도층 300은 2 내지 500㎛ 두께로, 10 내지 20mm 정도의 폭으로, 원단의 저항값은 세탁전후 0.5 내지 4Ω을 유지함이 바람직하다. 또한, 전극에 있어 탄소가 사용되는 경우 1 내지 30중량%, 은(silver)의 경우는 1 내지 70중량%일 수 있다. 전도층에 사용될 수 있는 바인더는 폴리우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 실리콘 수지, 멜라민계 수지, 에폭시계 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 것일 수 있다.

전도층 300이 형성된 후 그 상부에 고분자 수지를 코팅, 프린팅 또는 라미네이팅하는 절연층 형성단계 S300가 진행될 수 있다. 절연층 500은 폴리우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE)계 수지를 직접코팅, 프린팅, 라미네이팅하여 형성될 수 있다. 상기 코팅방식일 경우 건식방법이 바람직하며, 라미네이팅 방식일 경우 핫멜트형 도트식 또는 그라비어 방식이 바람직하다. 또한 상기 절연층 형성단계에 있어 코팅 방식의 경우, 코팅 조성물에 따라 저항값이 달라지며, 그에 따른 내구성에 영향을 줄 수 있다.

또한 상기 절연층은 단면뿐만 아니라 양면에 형성시킬 수 있다.

따라서 원단 특성상 여러 번의 세탁이 요구됨을 감안할 때, 장기적으로 절연 현상이 나타날 수 있도록 하기 위한, 즉 탁월한 내세탁성이 발휘될 수 있는 코팅 조성물의 선택은 매우 중요한 요소이다.

상술한 바와 같이 본 발명의 전도성 원단 및 이의 제조방법은 원단 내에 도전사가 포함되어 있어 이 도전사가 전극역할을 하여 이후의 별다른 전극을 형성하는 단계의 추가 없이도 간단한 공정으로 전도성 원단이 제공되는 효과가 있다.

또한 본 발명의 전도성 원단 및 이의 제조방법은 원단 형성 시 도전사가 자유로운 패턴 형성이 가능하여 다양한 동적 착용성을 보장하면서 전기적 기능 구현이 가능하다.

또한 본 발명의 전도성 원단 및 이의 제조방법은 섬유원단에 도전사가 섬유 형태로 제공되므로 섬유원단의 특징인 탄력성과 유연성, 내굴곡성으로 인해 굴곡이나 접힘에 관계없이 회로설계가 가능하며, 또 이로 인한 단선과 같은 회로손상의 가능성이 적은 효과가 있다.

또한 본 발명의 전도성 원단 및 이의 제조방법은 연속공정에 의해 생산이 가능한 장점이 있다.

또한 본 발명의 전도성 원단 및 이의 제조방법은 전도층과 절연층을 원단의 단면 또는 양면에 코팅하여 형성함으로써 전도성의 향상과 더불어 세탁에 따른 내구성을 가지는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 전도성 원단의 단면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 전도성 원단의 평면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 전도성 원단의 제조공정도.

하기의 실시예를 통하여 좀 더 상세하게 설명하고자 한다.

실시예 1

폴리에스테르 섬유와 폴리피롤계 섬유를 평직으로 제직하되, 폴리피롤 섬유가 도 2의 패턴을 갖는 전도성 원단을 제조하였다.

실시예 2

상기 제조된 전도성 원단의 상부에 은 페이스트와 수분산성 폴리우레탄 바인더 50:50(중량비) 성분으로 도 2에 나타난 바와 같이 지그재그로 굴곡 부분이 전도성 원단의 도전사 부분과 접촉 되도록 전도층을　 폭 10mm, 두께 10㎛으로 스크린 프린팅법에 의해 형성하였다. 이 때 바인더는 우레탄계 가교제를 사용하였다. 이후 수분산성 폴리우레탄 조성물로 코팅하여 단면으로 절연층을 형성시켰다.

비교예 1

도전사가 포함되지 않은 폴리에스테르 평직인 원단에 용제형 폴리우레탄 수지로 프라이머층을 형성시킨 것 외에 전도층, 절연층도 형성시키지 않은 원단을 준비하였다.

비교예 2

폴리에스테르 평직인 원단에 용제형 폴리우레탄 수지로 프라이머층을 형성시킨 후, 상기 프라이머층 상부에 은 페이스트와 수분산성 폴리우레탄 바인더 50:50(중량비) 성분으로 전도층을 먼저 형성시키고, 이후 수분산성 폴리우레탄 조성물로 코팅하여 단면으로 절연층을 형성시켰다.

비교예 3

실시예 1에서 제조된 전도성 원단의 폴리피롤계 섬유 대신 은사가 아크릴계수지로 피복된 절연 코팅된 금속선을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

※ 시험방법

1. 저항 변화율 측정

옴미터(Ohm meter)로 절연층의 코팅 전과 후의 저항을 측정하여 저항 변화율을 구하여 절연성을 확인한다.

저항 변화율(%)={(코팅후 저항-코팅전 저항)/코팅전 저항}× 100

2. 인장강도: KS K 0520

실시예 및 비교예의 신도와 인장강도를 3번 반복 측정하여 평균값을 구하였다. 이 때 그립간격은 76mm, 인장속도는 5mm/min, 하중은 1KN(100kgf), 온도는 73F, 습도는 50%로 하였다.

3. 내굴곡성 : KS K 0855:2004, C법(Crumple/Flex법)

직사각형의 코팅 직물을 원통 모양으로 재봉한 후, 마주보는 2개의 디스크에 양 끝을 각각 파지하여 원통형의 시험편을 만든다. 이후, 한쪽의 디스크는 90도 비틀림 운동을 하고, 동시에 다른 한쪽의 디스크는 축 방향으로 왕복 운동하도록 하여 시험편을 굴곡시키고, 비틀림과 압축 운동을 1,000회, 5,000회, 10,000회 지속시킨 후, 저항을 측정하였다. 의복에 착용 시의 내구성을 알아보기 위해 코팅 전과 후의 저항차이를 비교하여 보았다.

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.

100; 전도성 원단
101; 도전사
300; 전도층
500; 절연층

Claims (11)

1. 도전사를 포함하는 전도성 원단에 있어서,
   합성섬유, 재생섬유 또는 천연섬유로 이루어진 원사와 도전사로 구성된 원단이되, 도전사가 미리 설계된 패턴으로 구성된 원단을 포함하는 전도성 원단.
2. 제1항에 있어서,
   상기 기저층의 상부에 미리 설계된 전기적인 패턴에 의해 자유로운 형성이 가능한 전도층;
   상기 기저층의 손상을 방지하기 위한 절연층을 더 포함하되,
   상기 각 층은 순차적으로 적층되어 형성되는 전도성 원단.
3. 제1항에 있어서,
   상기 도전사는 탄소섬유사, 전도성 고분자를 포함하는 섬유사, 전도성 고분자를 포함하는 폴리머 수지선로 이루어진 군에서 선택되는 전도성 원단.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 전도층은 전도성 물질 또는 전도성 물질과 바인더의 혼합물로 형성되는 전도성 원단.
5. 제4항에 있어서,
   상기 전도성 물질은 전도성 고분자, 탄소, 은, 금, 백금, 팔라듐, 구리, 알루미늄, 주석, 철, 니켈 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 전도성 원단.
6. 제3항 또는 제5항에 있어서,
   상기 전도성 고분자는 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 전도성 원단.
7. 제4항에 있어서,
   상기 바인더는 폴리우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 멜라민계 수지, 에폭시계 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 전도성 원단.
8. 제7항에 있어서,
   상기 바인더는 수분산성 폴리우레탄인 전도성 원단.
9. 제2항에 있어서,
   상기 절연층의 고분자 수지는 폴리우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 폴리에스테르계 수지, PVC계 수지, 폴리테트레플루오르에틸렌(PTFE)계 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 전도성 원단.
10. 도전사를 포함하는 전도성 원단의 제조방법에 있어서,
    합성섬유, 재생섬유 또는 천연섬유로 이루어진 원사와 도전사로 원단을 제조하되, 도전사가 미리 설계된 패턴이 되도록 원단을 제조하는 전도성 원단의 제조방법.
11. 제10항에 있어서,
    상기 기저층의 상부에 통전가능한 전도층 형성단계; 및
    상기 전도층의 상부에 고분자 수지를 코팅, 프린팅 또는 라미네이팅하는 절연층 형성단계;
    를 더 포함하는 전도성 원단의 제조방법.

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