KR20160139857A - 터치 패널용 원단 - Google Patents

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KR20160139857A
KR20160139857A KR1020150075676A KR20150075676A KR20160139857A KR 20160139857 A KR20160139857 A KR 20160139857A KR 1020150075676 A KR1020150075676 A KR 1020150075676A KR 20150075676 A KR20150075676 A KR 20150075676A KR 20160139857 A KR20160139857 A KR 20160139857A
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binder
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오상근
이성광
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코오롱패션머티리얼 (주)
(주)탑나노시스
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Abstract

본 발명의 터피 패널용 원단은 원단에 (ⅰ) 길이가 1~10㎛이고 직경이 1~100㎚인 전도성 나노 와이어들과 (ⅱ) 입경이 10~1,000㎚인 전도성 나노입자들이 함유되어 있고, 상기 전도성 나노 와이어 및 전도성 나노입자들은 입경이 10~1,000㎚인 바인더 나노 입자에 의해 원단에 접착되고, 전도성 나노 와이어, 전도성 나노입자 및 바인더 나노 입자를 함유하기 이전의 원단 대비 전도성 나노 와이어, 전도성 나노 입자 및 바인더 나노 입자를 함유하는 원단의 색차값(△L*)이 ±0.01~±5.00인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 원단에 전도성을 부여하는 가공공정 전인 원단의 밝은 색상을 원단에 전도성을 부여하는 가공공정 후에도 유사하게 유지할 수 있어서 다양한 색상을 구현할 수 있고, 그로 인해 패션성이 우수하다.
본 발명은 전도성 나노 와이어와 전도성 나노 입자를 함께 함유하기 때문에 원단의 표면방향(수평방향)의 전도성과 원단의 두께방향(수직방향)의 전도성이 동시에 우수하며, 특히 나노 입자의 바인더로 상기 전도성 나노 와이어와 전도성 나노 입자들이 원단에 접착되기 때문에 접착층 두께가 얇아져 질감(터치감) 및 전도성이 우수하면서 세탁 등에 대한 내구성도 우수하다.

Description

터치 패널용 원단{Fabric for thouch panel}
본 발명은 터치 패널용 장갑 소재등으로 사용되는 터치 패널용 원단에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전도성과 내구성이 우수함과 동시에 전도성을 부여하는 가공처리전인 원단 원래의 밝은 색상을 유사하게 유지하여 패션성이 뛰어난 터치 패널용 원단에 관한 것이다.
개인용 휴대기기 또는 정보연산처리장치 등에서 원하는 정보를 입력 및 선택하고자 할 경우 통상적으로 키보드 또는 키패드 등이 이용되었는데, 근래의 경우 기술의 발전에 따라 키보드 혹은 키패드를 사용하지 않고 화면의 여러 곳에 스위칭 구조를 구비하여 화면을 터치하는 것에 의해 정보를 입력하거나 선택할 수 있도록 하는 터치 패널 기술이 보편화되어 있다. 이러한 터치 패널 방식으로는 저항막, 정전용량, 초음파, 광학 등의 방식이 있으며, 이 중 대표적인 방식은 액정 위에 투명전극 필름을 깔고 일정한 공간을 둔 다음 겉 표면 렌즈를 씌워 렌즈와 투명전극의 접촉을 감지하는 저항막 방식과, 터치 패널의 표면에 전하를 충전하고 센서들을 설치한 후 접촉 시에 전하의 상실 또는 이득 정도를 감지하여 접촉이 이루어진 곳을 감지하는 정전용량방식(capacitive sensing)이다. 최근 스마트폰과 태블릿 PC의 급속한 보급으로 많은 사람들이 터치 패널을 사용하고 있는데, 특히 최근 사용되고 있는 터치 패널은 주로 정전용량방식이다.
사람의 피부는 어느 정도의 전기 전도성이 있기 때문에 평상시 손가락을 통한 터치 패널의 작동이 가능하나, 일반적으로 추운 겨울 실외에서 장갑, 스포츠용 장갑, 작업용 장갑 등을 착용한 채로는 이러한 정전용량방식의 터치 패널 작동이 불가능한 문제가 있다.
종래의 터치 패널 작동이 가능한 장갑용 원단(이하 "터치 패널용 원단"이라고 약칭한다)으로는 금속 도전사로 제직된 터치 패널용 원단이 알려져 있으나, 금속 도전사로 제직된 터치 패널용 원단은 내구성이 약하고 금속 도전사의 산화로 인해 사용수명이 길어지면 터치 패널 동작이 되지 않는 문제가 있었다.
또 다른 종래의 터치 패널용 원단으로서 대한민국 등록특허 제10-1332831호 등에서는 가죽에 카본블랙과 이소프로필알콜 혼합액을 분사하여 제조한 터치 패널용 원단을 게재하고 있으나 상기 혼합액을 분사하기 전인 가죽 원래의 밝은 색상이 어두운 색상으로 변하여 패션성이 나빠지고 질감도 뻣뻣해지는 문제가 있었다.
또 다른 종래의 터치 패널용 원단으로서, 대한민국 공개특허 제10-2014-0027723호에서는 피혁상에 전도성 물질인 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오렌)과 폴리스티렌술폰산겔을 함유하는 용액을 스프레이 또는 프린팅 하여 제조한 터치 패널용 원단을 게재하고 있으나, 상기 용액을 스프레이 또는 프린팅 후에는 가죽의 원래 밝은 색상을 그대로 유지하지 못해서 패션성이 떨어지고, 터치 패널용 원단의 두께방향(수직방향) 전도성이 크게 떨어져 터치패널 기능이 부족한 문제점이 있었다.
본 발명의 과제는 원단에 전도성을 부여하는 가공공정 전인 원단의 밝은 색상을 원단에 전도성을 부여하는 가공공정 후에도 유사하게 유지할 수 있어서 패션성이 뛰어난 터치 패널용 원단을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는 질감(터치감) 및 내구성이 우수하며, 터치 패널용 원단의 표면방향(수평방향)의 전도성과 함께 두께방향(수직방향)의 전도성도 우수하여 터치 패널 동작 기능이 우수한 터치 패널용 원단을 제공하는 것이다.
이와 같은 과제를 달성하기 위해서, 본 발명에서는 (ⅰ) 길이가 1~10㎛이고 직경이 1~1,000㎚인 전도성 나노 와이어 90~99.9중량%와 (ⅱ) 입경이 10~1,000㎚인 전도성 나노 입자로 구성되는 전도성 나노 물질과 입경이 10~1,000㎚인 바인더 나노 입자가 용매에 분산되어 있는 전도성 코팅액 조성물을 원단에 프린팅, 디핑 또는 스프레이 하여 원단에 상기 전도성 나노 와이어, 전도성 나노입자 및 바인더 나노입자가 함유되어 있는 터치 패널용 원단을 제조한다.
본 발명은 원단에 전도성을 부여하는 가공공정 전인 원단의 밝은 색상을 원단에 전도성을 부여하는 가공공정 후에도 유사하게 유지할 수 있어서 다양한 색상을 구현할 수 있고, 그로 인해 패션성이 우수하다.
본 발명은 전도성 나노 와이어와 전도성 나노 입자를 함께 함유하기 때문에 원단의 표면방향(수평방향)의 전도성과 원단의 두께방향(수직방향)의 전도성이 동시에 우수하며, 특히 나노 입자의 바인더로 상기 전도성 나노 와이어와 전도성 나노 입자들이 원단에 접착되기 때문에 접착층 두께가 얇아져 질감(터치감) 및 전도성이 우수하면서 세탁 등에 대한 내구성도 우수하다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 터치 패널용 원단은 원단에 (ⅰ) 길이가 1~10㎛이고 직경이 1~100㎚인 전도성 나노 와이어들과 (ⅱ) 입경이 10~1,000㎚인 전도성 나노입자들이 함유되어 있고, 상기 전도성 나노 와이어 및 전도성 나노입자들은 입경이 10~1,000㎚인 바인더 나노 입자에 의해 원단에 접착되고, 전도성 나노 와이어, 전도성 나노입자 및 바인더 나노 입자를 함유하기 이전의 원단 대비 전도성 나노 와이어, 전도성 나노 입자 및 바인더 나노 입자를 함유하는 원단의 색차값(△L*)이 ±0.01~±5.00인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 터치 패널용 원단은 표면저항이 103Ω/sq ~ 109Ω/sq이고, 두께방향 저항이 103Ω/sq ~ 109Ω/sq로서 전도성이 우수하여 터치 패널 동작을 원활하게 수행할 수 있다.
상기 전도성 나노 와이어 및 전도성 나노 입자는 금속, 금속산화물, 전도성 고분자 및 탄소체 중에서 선택된 1종으로 구성되며, 전도성 나노 와이어는 서로 다른 재질의 전도성 나노 와이어들의 혼합물일 수도 있고, 전도성 나노 입자는 서로 다른 재질의 전도성 나노 입자들의 혼합물일 수도 있다.
상기 바인더 나노 입자는 수분산 아크릴 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 멜라민 수지, 염화비닐 수지, 폴리이미드 수지, 폴리올레핀 수지, 페놀 수지, 폴리비닐알콜 수지, 실리콘 수지 및 불소수지 중에서 선택된 1종의 수지로 구성된다.
상기 바인더 나노 입자는 서로 다른 재질의 바인더 나노 입자의 혼합물 일 수도 있다.
상기 원단은 직물, 부직포, 편물 또는 기모원단(Fleece fabric) 등이다.
다음으로는, 본 발명의 터치 패널용 원단을 제조하는 구현일례를 구체적으로 살펴본다.
먼저, 전도성 나노 물질, 입경이 10~1,000㎚인 바인더 나노입자 및 용매를 포함하며, 상기 전도성 나노물질은 (ⅰ) 길이가 1~10㎛이고 직경이 1~100㎚인 전도성 나노 와이어 90~99.9중량%와 (ⅱ) 입경이 10~1,000㎚인 전도성 나노입자 0.01~10중량%로 구성되며, 광투과도가 95% 이상인 전도성 코팅액 조성물을 제조한다.
이때 상기 전도성 코팅액 조성물내 전도성 나노물질의 총 함량은 0.01~3중량%이고, 바인더 나노 입자의 함량은 0.1~10중량%인 것이 바람직하다.
바인더 나노 입자의 함량이 0.1중량% 미만일 경우에는 접착력 부족으로 세탁내구성이 저하되고, 10중량%를 초과할 경우에는 세탁 내구성은 좋아지나 터치감이 좋지 못하여 면저항이 높아 터치 패널 동작기능이 떨어지는 문제가 발생된다.
바인더 나노입자의 직경은 10~1,000㎚로서 종래 바인더 입자직경 1~10㎛ 보다 작아서 접착력과 침투력이 우수하여 적은 양을 사용할 수 있어서 전도성 저하를 최소화할 수 있다.
상기 전도성 나노 와이어의 길이는 원단을 구성하는 원사의 직경(10~20㎛) 보다 작은 1~10㎛로 한다.
전도성 나노 와이어의 길이가 원사의 직경보다 크게 되면 전도성 나노 와이어가 원사와 원사를 연결시켜 섬유의 터치감을 저하시키고, 전도성 나노 와이어가 원단 내부로 잘 침투되지 않아 원단의 두께방향(수직방향) 전도성이 저하될 수 있다.
상기 전도성 나노입자는 직경이 10~1,000㎚이며, 원단 내부에 깊숙히 침투하여 원단의 두께방향(수직방향) 전도성을 개선하는 역할과 전도성 나노 와이어들 간의 단락현상을 방지해 주는 역할을 한다.
상기 전도성 코팅액 조성물은 첨가제를 추가로 더 포함할 수도 있다.
상기 첨가제의 함량은 0.01~1중량%인 것이 바람직하다.
상기 첨가제로는 항균제, 소취제, 발수제, 분산제, 슬림제, 흐름성 개선제, 증점제, 침강방지제, 소포제, 자외선 안정제 및 마찰계수 안정제 중에서 선택된 1종 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
다음으로는, 상기 전도성 코팅액 조성물을 원단에 프린팅, 디핑 또는 스프레이 하여 본 발명에 따른 터치 패널용 원단을 제조한다.
이하 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 살펴본다.
그러나 본 발명의 보호범위가 하기 실시예 만으로 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
[A] (ⅰ) 길이가 1~10㎛이며 직경이 1~100㎛인 단층 탄소나노튜브(제1전도성 나노와이어)와 은(Ag) 나노와이어(제2전도성 나노와이어)가 95:5의 중량비율로 혼합된 전도성 나노와이어 혼합물 90중량%와 (ⅱ) 입경이 10~100㎚인 ZnO2 나노입자(전도성 나노입자) 10중량%로 이루어진 전도성 나노물질 0.1중량%, [B] 입경이 10~1,000㎚인 수분산 아크릴 수지입자(바인더 나노입자) 3중량% 및 [C] 물(용매) 96.9중량%로 구성된 조성되며, 상기 물(용매)에 상기 전도성 나노물질과 바인더 나노입자가 분산, 혼합되어 있는 전도성 코팅액 조성물을 제조하였다.
한편, 상기와 같이 제조한 전도성 코팅액 조성물에 기모원단(Fleece fabric)을 디핑한 후 80% 픽업율로 스퀴징하고 130℃에서 10분간 건조하여 터치 패널용 원단을 제조하였다.
제조한 터치 패널용 원단의 각종 물성을 평가한 결과는 표 1과 같았다.
실시예 2
실시예 1 전도성 나노물질을 구성하는 전도성 나노 와이어 혼합물 함량이 97중량%로 변경되고, 전도성 나노물질을 구성하는 전도성 나노 입자의 함량이 3중량%로 변경된 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 전도성 코팅액 조성물을 제조하였다.
한편, 상기와 같이 제조한 전도성 코팅액 조성물에 기모원단(Fleece fabric)을 디핑한 후 80% 픽업율로 스퀴징하고 130℃에서 10분간 건조하여 터치 패널용 원단을 제조하였다.
제조한 터치 패널용 원단의 각종 물성을 평가한 결과는 표 1과 같았다.
실시예 3
실시예 1과 동일한 방법 및 조성으로 전도성 코팅액 조성물을 제조하였다.
전도성 코팅액 조성물을 기모원단(Fleece fabric) 일면에 프린팅한 후 130℃에 10분간 건조하여 터치 패널용 원단을 제조하였다.
제조한 터치 패널용 원단의 각종 물성을 평가한 결과는 표 1과 같았다.
실시예 4
실시예 1과 동일한 방법 및 조성으로 전도성 코팅액 조성물을 제조하였다.
전도성 코팅액 조성물을 기모원단(Fleece fabric) 일면에 스프레이한 후 130℃에 10분간 건조하여 터치 패널용 원단을 제조하였다.
제조한 터치 패널용 원단의 각종 물성을 평가한 결과는 표 1과 같았다.
실시예 5
[A] (ⅰ) 길이가 1~10㎛이며 직경이 1~100㎛인 은(Ag) 나노와이어 90중량%와 (ⅱ) 입경이 10~100㎚인 ZnO2 나노입자(전도성 나노입자) 10중량%로 이루어진 전도성 나노물질 0.1중량%, [B] 입경이 10~1,000㎚인 수분산 아크릴 수지입자(바인더 나노입자) 3중량% 및 [C] 물(용매) 96.9중량%로 구성된 조성되며, 상기 물(용매)에 상기 전도성 나노물질과 바인더 나노입자가 분산, 혼합되어 있는 전도성 코팅액 조성물을 제조하였다.
한편, 상기와 같이 제조한 전도성 코팅액 조성물에 기모원단(Fleece fabric)을 디핑한 후 80% 픽업율로 스퀴징하고 130℃에서 10분간 건조하여 터치패널용 원단을 제조하였다.
제조한 터치패널용 원단의 각종 물성을 평가한 결과는 표 1과 같았다.
비교실시예 1
이소프로필알콜에 카본블랙을 혼합시켜 전도성 코팅액 조성물을 제조하였다.
상기 전도성 코팅액을 기모원단에 스프레이한 후 130℃에서 10분간 건조하여 터치패널용 원단을 제조하였다.
제조한 터치패널용 원단의 각종 물성을 평가한 결과는 표 1과 같았다.
비교실시예 2
폴리(3,4-에틸렌디옥시티오렌)과 폴리스티렌술폰산겔을 혼합시켜 전도성 코팅액 조성물을 제조하였다.
상기 전도성 코팅액을 기모원단에 프링한 후 130℃에서 10분간 건조하여 터치 패널용 원단을 제조하였다.
제조한 터치 패널용 원단의 각종 물성을 평가한 결과는 표 1과 같았다.
터치 패널용 원단 물성
구분 표면저항
(Ω/sq)		 색차값
(△L*)		 터치감(질감) 두께방향 저항
(Ω/sq)
실시예 1 105.1 1.9 A 105.0
실시예 2 104.5 1.5 A 104.3
실시예 3 104.5 1.9 A 104.6
실시예 4 105.7 1.5 A 105.8
실시예 5 105.3 1.8 A 105.3
비교실시예 1 108.5 6.4 B 108.2
비교실시예 2 109.5 6.4 C 109.8
터치 패널용 원단의 각종 물성은 아래와 같은 방법으로 평가하였다.
표면저항(Ω/ sq )
SIMCO회사의 "ST-4" 면저항 측정기기를 사용하여 25℃ / 30% 환경에서 측정하였다.
색차값(△L * )
NONICA MINOLTA 회사의 "Datacolor 600" 색차 측정기기를 사용하여 측정하였다.
터치감 (질감)
관능검사 의해 딱딱한 느낌이 작으면 A로, 딱딱한 느낌이 크면 C로, 이들 중간 느낌은 B로 구분하였다
두께방향 저항
멀티메터기(Digital Multimeter FLUKE 15B+)를 이용하여 KS K ISO 10965 규격에 따라 표면과 이면 사이의 저항값을 측정하였다.

Claims (10)

  1. 원단에 (ⅰ) 길이가 1~10㎛이고 직경이 1~100㎚인 전도성 나노 와이어들과 (ⅱ) 입경이 10~1,000㎚인 전도성 나노입자들이 함유되어 있고, 상기 전도성 나노 와이어 및 전도성 나노입자들은 입경이 10~1,000㎚인 바인더 나노 입자에 의해 원단에 접착되고, 전도성 나노 와이어, 전도성 나노입자 및 바인더 나노 입자를 함유하기 이전의 원단 대비 전도성 나노 와이어, 전도성 나노 입자 및 바인더 나노 입자를 함유하는 원단의 색차값(△L*)이 ±0.01~±5.00인 것을 특징으로 하는 터치 패널용 원단.
  2. 제1항에 있어서, 터치 패널용 원단의 표면저항이 103Ω/sq ~ 109Ω/sq인 것을 특징으로 하는 터치 패널용 원단.
  3. 제1항에 있어서, 터치패널용 원단의 두께방향 저항이 103Ω/sq ~ 109Ω/sq인 것을 특징으로 하는 터치 패널용 원단.
  4. 제1항에 있어서, 전도성 나노 와이어 및 전도성 나노 입자는 금속, 금속산화물, 전도성 고분자 및 탄소체 중에서 선택된 1종으로 구성되는 것을 특징으로 하는 터치 패널용 원단.
  5. 제1항에 있어서, 전도성 나노 와이어는 서로 다른 재질의 전도성 나노 와이어들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 터치 패널용 원단.
  6. 제1항에 있어서, 전도성 나노 입자는 서로 다른 재질의 전도성 나노 입자들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 터치 패널용 원단.
  7. 제1항에 있어서, 바인더 나노 입자는 수분산 아크릴 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 멜라민 수지, 염화비닐 수지, 폴리이미드 수지, 폴리올레핀 수지, 페놀 수지, 폴리비닐알콜 수지, 실리콘 수지 및 불소수지 중에서 선택된 1종의 수지로 구성되는 것을 특징으로 하는 터치 패널용 원단.
  8. 제1항에 있어서, 바인더 나노 입자는 서로 다른 재질의 바인더 나노 입자들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 터치 패널용 원단.
  9. 제1항에 있어서, 직물, 부직포, 편물 및 기모원단(Fleese fabric) 중에서 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 터치 패널용 원단.
  10. 제1항에 있어서, 원단 내에 함유된 전도성 나노 와이어 : 전도성 나노 입자의 중량비가 90~99.9 : 0.01~10인 것을 특징으로 하는 터치 패널용 원단.
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