KR20130077942A - 스마트의복 회로보드용 직물의 전처리 가공방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스마트의복 회로보드용 직물의 전처리에 관한 것으로서, 본 발명에 따르면, 섬유직물에 전도성 회로보드 구현을 위한 프린팅 공정에서 프린팅 후, 전도성 물질의 소성에서 발생되는 직물의 열수축을 최소화 하는 전처리 방법이 제공된다.
Description
본 발명은 스마트의복 회로보드용 직물의 전처리에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 스마트 의복에 적용되는 회로보드 기술을 섬유소재에 적용하기 위한 직물의 정련/호발, 표면 평활화에 관한 것으로서, 특히 전도성 물질의 프린팅 후 열소성 공정에서 발생할 수 있는 직물의 열수축을 최소화하는 전처리가공방법이다.
첨단기술이 집적된 IT융합 스마트의복 산업은 레져용 의복 등의 아웃도어 제품, 신발, 장갑, 가정용 섬유제품(침대, 벽지, 이불, 커튼, 소파 등) 등의 비의류 제품, 그리고 엔터테인먼트 분야를 넘어서, 찜질팩, 환자용 보온제품 등의 의료용 제품, 방한복, 막사, 방탄모, 침낭 등의 군용 제품 등과 같이 광범위한 산업적 영역으로 진출이 이루어지고 있다.
스마트의복은 그 전개범위가 다양하여 외부 환경 센싱 기능 외에 심전도 등의 생체신호 측정 기능을 하는 센서기능 스포츠 의류, 주변 환경의 특정 주파수 대역의 소리나 색채에 반응해 다양한 색을 광섬유 직물에 표현하여 심미성과 엔터테인먼트 기능을 한층 향상시키는 음향 및 색채에 반응하는 의류, mp3플레이어나 아이팟 컨트롤러가 내장된 아웃도어 재킷, 섬유 배터리를 장착하여 발생되는 열로 체온유지, 습도조절이 가능한 의류등이 개발되어 상용화되고 있다.
또한, 전도성 고분자를 섬유상에 직접 적용시켜 전기 통전에 의해 원하는 온도로 자유롭게 열을 발생시키는 발열 스마트섬유라든지 각종 전투용 디지털 장비들을 병사의 신체 및 군복 내외에 분산 배열하여 내장 또는 부착시켜 군인의 건강상태 및 부상정도를 모니터링 하고 영상장비를 장착한 개인화기와 GPS를 이용하여 전투력 보존과 전투력 향상을 동시에 추구하는 군사용 스마트의복도 개발되고 있다.
이러한 다양한 형태의 스마트의복은 센서, 제어모듈칩, 도선이나 전도성 섬유의 연결 방법으로 전자칩을 직접 본딩하거나 e-Sticker(전자소자를 직물에 실장하기 쉽도록 스티커 형태로 개발한 접착형 직물 전자소자 패키지)를 붙이는 방식, 납땜 방식, ribbon 커넥터, snaps를 이용한 연결 방법 등을 제시하고 있으며, 나아가 늘릴 수 있는 회로보드(SCB), 종이기반의 컴퓨팅 시스템을 개발하였으며, 플렉서블 PCB를 직물 회로에 실장할 때 자수기계를 사용하여 실장하기도 하였다. 또한, 스마트의복에서 사용되는 도선 및 pcb회로를 대체하여 전도성사를 직물에 직조하거나 편직하여 직물회로를 구성하고 있기도 한데 복잡한 회로보드를 구현하기에는 어려움이 있는 실정이다. 또한, 상기와 같이 전도사를 이용한 방법의 경우 전도사가 직물사이에 삽입됨에 따라 의류의 중량이 무겁게 되고 세탁시 전도사의 내구성저하의 문제가 발생되며, 필름에 회로구현후 의류에 부착하는 방법은 의류소재와 이질감에 의한 소비자의 쾌적성 저하 등의 문제가 있을 수 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 직물 위에 실크스크린 인쇄를 통한 전극 및 회로 기판을 직접 인쇄할 수 있는 P-FCB(Planar Fashionable Circuit Board)기술이 소개되고 있기는 하나 아직은 직물 기재의 다양성, 직물 회로의 견고성, 전자칩 실장의 용이성 면에서 상용화 수준에 미치지 못하고 있는 실정이다.
대한민국특허제10-0957644호에서는 섬유로 형성된 기저층의 상부에 도전성 필러를 비히클에 분산하여 코팅, 인쇄, 전사나염등의 방법으로 통전가능한 전도층을 형성하고, 상기 전도층의 상부에 절연층을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 전도층에 꺽이는 부분이 형성될 경우 직선회로보다 상대적으로 폭이 넓은 형태로 형성되는 전도성 원단의 제조방법을 제공하고 있다. 이와같은 직물층에 전도층을 프린팅하는 기술은 전도성 잉크의 열소성을 위한 고온에서의 직물의 형태안정성이 요구되므로 이를 위한 직물의 전처리 기술이 요구되고 있는 실정이다.
그러므로 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하여 직물층에 전도층을 프린팅함에 있어 회로선의 끊김, 중첩 등으로 인한 신호 및 전력전달에서의 문제발생을 감소시켜 직물 회로의 견고성을 확보하는 한편 열소성 공정에서 발생되는 직물의 열수축을 최소화하여 직물의 형태안정성을 향상시키는 직물의 전처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
따라서 본 발명에 의하면, 정련제 1~5g/ℓ, 호발제 3~15g/ℓ, 가성소다 5~20g/ℓ 및 잔부로써 물로 이루어진 정련/호발처리욕에서 직물을 40~80분간 처리하는 정련/호발 단계;
정련/호발 단계를 마친 직물은 대전방지제가 10~50g/ℓ함유된 패딩욕조를 지나 1~5bar의 압력의 맹글기를 거쳐서 텐터에서 150~180℃의 온도조건으로 열셋팅하는 대전방지처리단계;
직물표면의 평활도를 높이기 위해 140~170℃의 열롤러를 이용하여 30~60kgf/㎠의 압력으로 직물을 압착하는 시레가공단계; 및
열수축 변형의 최소화를 위하여 150~170℃의 증기에 직물을 통과시키는 스티밍단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스마트의복 회로보드용 직물의 전처리 가공방법이 제공된다.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 스마트의복에 사용되는 회로보드용 직물의 전처리 가공방법에 관한 것으로서 특히, 직물층에 전도성페이스트등을 코팅, 인쇄, 전사나염등의 방법으로 프린팅하여 전도층을 형성하는데 바람직한 물성을 가지는 직물을 제공하기 위한 전처리가공방법에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전처리 공정은 정련/호발단계, 염색, 대전방지처리단계, 시레가공단계, 스티밍단계의 순으로 이루어진다.
우선, 정련/호발 단계를 살펴보면, 정련제 1~5g/ℓ, 호발제 3~15g/ℓ, 가성소다 5~20g/ℓ 및 잔부로써 물로 이루어진 정련/호발처리욕에서 직물을 40~80분간 처리하는데, 직물에서 정련/호발이 충분히 이루어지지 않을 경우, 전도성잉크의 프린팅 공정에서 전도성잉크의 부착력 저하 및 후공정인 염가공 공정에서 불량사고를 일으킬 수 있다. 따라서 방사ㆍ사가공ㆍ제직 공정에서 부착되는 유제 및 호제의 제거를 위한 정련/호발 가공이 이루어져야 한다.
상기 정련/호발 단계를 마친 직물은 대전방지제가 10~50g/ℓ함유된 패딩욕조를 지나 1~5bar의 압력의 맹글기를 거쳐서 텐터에서 150~180℃의 온도조건으로 열셋팅하는 대전방지처리단계를 거치게 된다.
수분함유율이 낮은 폴리에스테르(PET) 직물의 특성상 정전기가 발생하기 쉬워 정전기에 의해 직물 회로보드 제품의 전기적 특성에 영향을 미칠 수 있으며, 의류제품화 했을 경우에도 정전기 발생으로 착용자로 하여금 불쾌함을 느끼게 할 수 있으므로 본 발명에서의 스마트의복 회로보드용 직물의 전처리에서는 대전방지처리가 필수적인 처리공정이다.
본 발명의 스마트의복 회로보드용 직물은 면, 양모 등의 천연섬유나 폴리에스테르, 나일론등의 합성섬유를 모두 사용할 수 있겠으나, 전도성잉크의 열소성 공정에서 발생되는 직물의 열수축을 최소화하기 위해서는 폴리에스테르 직물을 사용하는 것이 바람직하다. 정련제, 호발제 및 대전방지제는 섬유가공에 사용되는 일반적인 것을 사용해도 된다.
이후 직물표면의 평활도를 높이기 위해 140~170℃의 열롤러를 이용하여 30~60kgf/㎠의 압력으로 직물을 압착하는 시레가공단계를 행하는데, 직물의 표면굴곡이 클 경우 전도층의 박리 내구성에는 유리하나, 전도층의 끊김, 중첩 등으로 인한 신호 및 전력전달의 문제가 발생할 수 있으므로 이러한 문제점을 해결하고 전도성 물질의 균일한 회로문양 프린팅을 할 수 있도록 직물 평활화를 위한 시레가공처리가 필요하게 된다.
시레가공단계를 거친 후 열수축 변형의 최소화를 위하여 150~170℃의 증기에 직물을 통과시키는 스티밍단계를 통해 본 발명의 스마트의복 회로보드용 직물의 전처리 가공이 완료된다.
본 발명의 스마트의복 회로보드용 직물은 전도성 잉크의 프린팅후에 행해지는 열소성 공정에서 발생되는 직물의 열수축을 최소화하여야 직물 회로보드의 전도 끊김, 중첩 등으로 신호 및 전력전달이 되지 않는 문제점의 발생을 방지할 수 있으므로 열수축 최소화를 위한 열세팅 공정과 추가 스티밍단계를 행해야 한다.
상기 스티밍단계 이후에 전도성 잉크의 필름층 침투 및 고착이 가능하고 제품굽힘에 의한 회로의 크랙방지를 위한 라미네이팅 단계를 추가로 행할 수 있다. 상기 라미네이팅은 열가소성접착필름의 전면에 폴리우레탄 수지제 필름을, 상기 열가소성접착필름의 후면에 직물을 적층하여 150~170℃ 조건으로 접착한 것으로서, 직물층위로 순차적으로 열가소성접착필름층, 폴리우레탄 수지제 필름이 형성된다.
폴리우레탄 수지제 필름은 폴리우레탄 수지를 MEK, 톨루엔, DMF 중 어느 하나의 유기용제에 녹인 수지용액을 만들고 이형지에 나이프 코팅방법(2㎜ knife, knife gap : 0.5~1.5㎜)으로 코팅하여 필름을 형성한다. 상기 열가소성 접착필름은 에틸렌-초산비닐계, 폴리올레핀계, 스티렌 블록 공중합체계, 폴리아미드계, 폴리에스테르계, 우레탄계 폴리머를 사용한 접착필름으로서 상기 폴리우레탄 수지제 필름과 직물사이에 게재되어 양기재를 접착시키는 역할을 하게 된다. 이렇게 이형지에 형성된 폴리우레탄 수지제 필름과 열가소 접착필름 및 직물의 적층체는 핫멜트 설비에서 150~170℃ 조건으로 접착되어 라미네이팅 단계가 완성된다.
본 발명에 따른 전처리 공정에 의한 직물은 스마트 의복의 제품화를 위한 우수한 직물표면의 평활도를 가질 뿐만 아니라, 열소성 공정에서 발생되는 열에 의한 직물의 열수축현상을 최소화할 수 있도록 형태안정성이 향상되어 최종제품인 스마트의복에서의 회로보드의 내구성이 향상될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1의 스마트의복 회로보드용 직물의 전처리완료후 직물표면의 SEM 사진이며,
도 2는 본 발명의 실시예 2의 스마트의복 회로보드용 직물의 전처리완료후 직물단면의 SEM 사진이며,
도 3은 비교예 1의 스마트의복 회로보드용 직물의 전처리완료후 직물표면의 SEM 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예 2의 스마트의복 회로보드용 직물의 전처리완료후 직물단면의 SEM 사진이며,
도 3은 비교예 1의 스마트의복 회로보드용 직물의 전처리완료후 직물표면의 SEM 사진이다.
이하 다음의 실시 예에서는 본 발명의 스마트의복 회로보드용 직물의 전처리 가공방법에 대한 비한정적인 예시를 하고 있다.
[실시예 1]
정련제(니카코리아, SUNMORL SS-30) 3g/ℓ, 호발제(니카코리아, SCLEAN 606) 8g/ℓ, 가성소다 10g/ℓ 및 잔부로써 물로 이루어진 95℃의 정련/호발처리욕에서 폴리에스테르직물을 60분간 정련/호발처리를 한 후 대전방지제(니카코리아, NICEPOLE FE-55)가 20g/ℓ함유된 패딩욕조를 통과시키고 2bar 압력의 맹글기를 거쳐서 텐터에서 180℃의 온도조건으로 열셋팅한 후, 140℃의 열롤러를 이용하여 50kgf/㎠의 압력으로 직물을 압착하는 시레가공단계를 거친 후, 170℃의 증기에 직물이송 속도를 20m/min으로 하여 직물을 통과시키는 스티밍단계를 거쳐 스마트의복 회로보드용 직물의 전처리를 완료하였다.
[실시예 2]
상기 실시예 1의 스티밍단계 후 상기 라미네이팅가공을 행하였다. 폴리우레탄 수지를 톨루엔에 녹인 수지용액을 만들고 이형지에 나이프 코팅방법(2㎜ knife, knife gap : 1.5㎜)으로 코팅하여 폴리우레탄 수지제 필름을 형성한다. 열가소성 접착필름은 에틸렌-초산비닐계 폴리머를 사용한 접착필름을 사용한다. 폴리우레탄 수지제 필름과 열가소 접착필름 및 직물 순으로 적층하여 핫멜트 설비에서 150~170℃ 조건으로 처리하여 라미네이팅 단계를 행하였다.
[비교예 1]
상기 실시예 1에서 시레가공단계를 행하지 아니하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 전처리가공을 실시하였다.
[비교예 2]
상기 실시예 1에서 스티밍단계를 행하지 아니하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 전처리가공을 실시하였다.
시험 1: 평활도 시험
상기 실시예 1 및 비교예 1에서 전처리 공정을 마친 직물(PET)을 주사전사현미경 (Scanning Electron Microscope ; SEM) 측정을 통하여 평활상태를 확인하고 그 사진을 도 1 및 도 2에 나타내었다.
시험 2: 열수축 시험
상기 실시예 및 비교예 1, 비교예 2에서 전처리 공정을 마친 직물(PET)을 170℃ 오븐에 20분간 방치하여 경위사 방향의 수축길이를 평가하여 그 결과를 표 1에 수축률로 나타내었다.
| 시험시료 | 실시예 1 | 실시예 2 | 비교예 1 | 비교예 2 | |
| 수축률 (%) | 경사 | 0.5 | 0.4 | 1.5 | 1.4 |
| 위사 | 0 | 0 | 0.2 | 0 | |
Claims (3)
- 정련제 1~5g/ℓ, 호발제 3~15g/ℓ, 가성소다 5~20g/ℓ 및 잔부로써 물로 이루어진 정련/호발처리욕에서 직물을 40~80분간 처리하는 정련/호발 단계;
정련/호발 단계를 마친 직물은 대전방지제가 10~50g/ℓ함유된 패딩욕조를 지나 1~5bar의 압력의 맹글기를 거쳐서 텐터에서 150~180℃의 온도조건으로 열셋팅하는 대전방지처리단계;
직물표면의 평활도를 높이기 위해 140~170℃의 열롤러를 이용하여 30~60kgf/㎠의 압력으로 직물을 압착하는 시레가공단계; 및
열수축 변형의 최소화를 위하여 150~170℃의 증기에 직물을 통과시키는 스티밍단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스마트의복 회로보드용 직물의 전처리 가공방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 스티밍단계 이후에 제품굽힘에 의한 회로의 크랙방지를 위한 라미네이팅 단계를 추가로 행하는 것을 특징으로 하는 스마트의복 회로보드용 직물의 전처리 가공방법.
- 제 2항에 있어서, 상기 라미네이팅 단계에서 라미네이팅은 열가소성접착필름의 전면에 폴리우레탄 수지제 필름을, 상기 열가소성접착필름의 후면에 직물을 적층하여 150~170℃ 조건으로 처리한 것을 특징으로 하는 스마트의복 회로보드용 직물의 전처리 가공방법.
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| KR20130077942A true KR20130077942A (ko) | 2013-07-10 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150064564A (ko) * | 2013-12-03 | 2015-06-11 | 코오롱글로텍주식회사 | 플렉서블 섬유 기판의 제조방법 |
| KR20160074740A (ko) * | 2014-12-17 | 2016-06-29 | 한국생산기술연구원 | 직물형 회로 기판, 그의 제조방법 및 그를 이용한 착용형 전자기기 |
-
2011
- 2011-12-30 KR KR1020110146615A patent/KR20130077942A/ko active IP Right Grant
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| KR20160074740A (ko) * | 2014-12-17 | 2016-06-29 | 한국생산기술연구원 | 직물형 회로 기판, 그의 제조방법 및 그를 이용한 착용형 전자기기 |
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