KR20170088813A

KR20170088813A - 그래핀 하이브리드 물질을 이용한 기능성 성형 구조물

Info

Publication number: KR20170088813A
Application number: KR1020170094165A
Authority: KR
Inventors: 신기영
Original assignee: 주식회사 지에이치엘
Priority date: 2017-07-25
Filing date: 2017-07-25
Publication date: 2017-08-02

Abstract

본 발명은 그래핀 하이브리드 물질을 이용한 기능성 성형 구조물을 개시한 것으로, 이러한 본 발명은 그래핀과 도전성 실리콘을 일정비율로 혼합한 후 이를 이용하여 평면형의 기능성 성형 구조물로 구성한 것이며, 이에따라 기능성 성형 구조물을 침구류, 의류, 신발류, 악세서리 등의 제품 제작 소재로 활용하여 동절기와 같은 계절에서 제품 사용시 보온성을 높이고, 전자파 노출과 같은 인체 위해요소를 제거할 수 있는 것이다.

Description

그래핀 하이브리드 물질을 이용한 기능성 성형 구조물{Functional molded product using graphene hybrid material}

본 발명은 에너지 절감과 전자파 차폐성을 가지는 기능성 성형 구조물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열전도율이 높은 그래핀과 전자파 차폐 기능을 가지는 도전성 실리콘을 일정비율로 혼합한 후 이를 이용하여 평면형 또는 돌출형의 기능성 성형 구조물을 제작 구성하는 그래핀 하이브리드 물질을 이용한 기능성 성형 구조물에 관한 것이다.

일반적으로, 반복되는 일상생활 중에 장시간 동안 의자에 앉은 상태에서 비활동적인 몸가짐으로 편향적이고, 치우친 자세로 생활을 하거나, 업무를 수행해야 하는 사람들의 경우 잦은 피로와 만성피로, 목 통증, 어깨 결림, 요통, 좌골 신경통, 척추 측만증, 목 디스크, 허리 디스크 등과 같은 척추변위와 척추질환, 통증으로 인한 건강상 장애와 일상생활상 불편과 고통을 경험하는 경우가 많다.

이에, 종래에는 등록특허공보 제 10-0704905 호(공고일 2007.04.09), 공개특허공보 제 10-2012-0054816 호(공개일 2012.05.31), 등록특허공보 제 10-1328316 호(공고일 2013.11.20) 등과 같이 매트형 온열장치를 통해 허리나 목 디스크와 같은 척추질환을 예방하거나 치료하도록 하였다.

즉, 선행된 기술들은 전원 인가에 따라 발열하는 발열체를 이용하여 온열매트나 발판, 벨트 등의 다양한 온열장치를 제공하는 것으로, 이러한 온열장치는 사용이 편리할 뿐만 아니라 단시간 내에 가열이 이루어질 수 있고, 온도 조절이 용이하므로 난방 수단 또는 찜질 수단으로 폭 넓게 활용되는 것이다.

그러나, 종래 온열장치는 전원인가에 따라 발열체를 발열시키는 것이므로, 발열체의 온도 조절이 어렵고, 전력 소비가 많으며, 인체에 유해한 전자파 방출로 인해 그 사용이 오래 지속할 수 없는 단점을 가지고 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 그래핀과 도전성 실리콘을 일정비율로 혼합한 후 이를 이용하여 기능성 성형 구조물을 구성함으로써, 기능성 성형 구조물을 침구류, 의류, 신발류, 악세서리 등의 제품 제작 소재로 활용하여 동절기와 같은 계절에 제품 사용시 보온성을 높이고, 전자파 노출과 같은 인체 위해요소를 제거할 수 있도록 하는 그래핀 하이브리드 물질을 이용한 기능성 성형 구조물을 제공함에 그 목적이 있는 것이다.

상기 목적 달성을 위한 본 발명의 그래핀 하이브리드 물질을 이용한 기능성 성형 구조물은, 열전도율 기능을 가지는 제 1 물질과 전자파 차폐 기능을 가지는 제 2 물질을 일정비율로 배합한 혼합재를 구성하고, 상기 혼합재는 성형기를 통해 일정두께를 가지는 평면형 또는 일정형상을 가지는 돌출형의 기능성 성형구조물로 성형되도록 구성한 것이다.

또한, 상기 제 1 물질은 열전도율과 보온성을 가진 그래핀이고, 상기 제 2 물질은 전자파 차폐 기능을 가지는 도전성 실리콘인 것이다.

또한, 상기 혼합재는 배합비율 100%에 대하여, 70∼99.5%의 도전성 실리콘과 0.5∼30%의 그래핀을 배합하여 구성한 것이다.

또한, 상기 기능성 성형 구조물의 평면형 구조는 0.1∼5㎜ 범위내의 두께를 가지는 패드형 구조물인 것이다.

또한, 상기 기능성 성형 구조물에는 부직포, 원단, 세라믹, 천, 레자 재료 중 어느 하나의 재료가 코팅되는 코팅층을 형성한 것이다.

이와 같이, 본 발명은 그래핀과 도전성 실리콘을 일정비율로 혼합한 후 이를 이용하여 평면형 또는 돌출형의 기능성 성형 구조물로 구성한 것으로, 이를 통해 기능성 성형 구조물을 침구류, 의류, 신발류, 악세서리 등의 제품 제작 소재로 활용하여 동절기와 같은 계절에서 제품 사용시 보온성을 높이고, 전자파 노출과 같은 인체 위해요소를 제거하는 효과를 기대할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예로 그래핀 하이브리드 물질을 이용하여 패드형으로 이루어진 기능성 성형 구조물에 대한 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예로 도 1에 대한 단면 개략도.
도 3은 본 발명의 실시예로 그래핀 하이브리드 물질을 이용하여 도자형으로 이루어진 기능성 성형 구조물에 대한 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예로 도 3에 대한 단면 개략도.
도 5는 본 발명의 실시예로 매트형 구조물인 치료장치에 패드형으로 이루어진 기능성 성형 구조물을 적용한 상태를 보인 구조도.
도 6은 본 발명의 실시예로 방석형 구조물인 치료장치에 패드형으로 이루어진 기능성 성형 구조물을 적용한 상태를 보인 구조도.
도 7은 본 발명의 실시예로 발판형 구조물인 치료장치에 패드형으로 이루어진 기능성 성형 구조물을 적용한 상태를 보인 구조도.
도 8은 본 발명의 실시예로 복부벨트형 구조물인 치료장치에 도자형으로 이루어진 기능성 성형 구조물을 적용한 상태를 보인 구조도.
도 9는 본 발명의 실시예로 저주파 또는 고주파 전기자극기의 신체부착형 착용구조물(패드)에 패드형으로 이루어진 기능성 성형 구조물을 적용한 상태를 보인 구조도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명 기술적 사상의 실시예에 있어서 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명 기술적 사상의 실시예에 있어서 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되거나 필요한 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드 지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 장치의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.

명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 따라서, 동일한 참조 부호 또는 유사한 참조 부호들은 해당 도면에서 언급 또는 설명되지 않았더라도, 다른 도면을 참조하여 설명될 수 있다. 또한, 참조 부호가 표시되지 않았더라도, 다른 도면들을 참조하여 설명될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예로 그래핀 하이브리드 물질을 이용하여 패드형으로 이루어진 기능성 성형 구조물에 대한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예로 도 1에 대한 단면 개략도이며, 도 3은 본 발명의 실시예로 그래핀 하이브리드 물질을 이용하여 도자형으로 이루어진 기능성 성형 구조물에 대한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예로 도 3에 대한 단면 개략도를 도시한 것이다.

첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 그래핀 하이브리드 물질을 이용한 기능성 성형 구조물(10)(10')은, 열전도율이 높고 보온성을 가지는 제 1 물질(a1)인 그래핀 페이스트(paste)와, 전자파 차폐 기능을 가지는 제 2 물질(a2)인 도전성 실리콘 페이스트를 일정비율로 배합한 혼합재를 구성하여둔 상태에서, 상기 혼합재를 사출 또는 압출 성형기(미도시)를 통해 일정두께를 가지는 평면형 또는 일정형상을 가지는 돌출형의 구조로 구성하여둔 것이다.

여기서, 상기 그래핀은 강도는 강철의 200배로 다이아몬드와 유사하고, 열전도율은 구리의 13배, 전기 전도성은 실리콘의 100배에 달하는 것으로 알려진 통상의 물질이고, 상기 도전성 실리콘은 도전성 금속 입자와 상온 습기 경화형 실리콘 수지 성분과 유기 용매를 주요성분으로 하면서 도전성 충전제로서 은, 구리, 니켈 등의 금속 분말을 주로 사용한 것이다.

한편, 상기 혼합재는 배합비율 100%에 대하여, 70∼99.5%의 도전성 실리콘(a2) 페이스트와 0.5∼30%의 그래핀(a1) 페이스트를 배합한 것이며, 평면형 구조를 이루는 상기 기능성 성형 구조물(10)은 첨부된 도 1 및 도 2에서와 같이 0.1∼5㎜ 범위내의 두께(d1)를 가지는 패드형 구조물이고, 돌출형 구조를 이루는 상기 기능성 성형 구조물(10')은 첨부된 도 3 및 도 4에서와 같이 1∼10㎝ 범위내의 높이(h1)를 가지는 도자형 구조물로서, 상기 기능성 성형 구조물(10)(10')에는 표면 보호를 위해 부직포, 원단, 세라믹, 천, 레자 재료 중 어느 하나의 재료가 코팅 처리되는 코팅층(20)을 형성할 수도 있는 것이다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 평면형인 상기의 기능성 성형 구조물(10)은 재단 과정을 거쳐 악세서리(예; 팔찌, 발찌, 허리띠 등)로 활용할 수 있으며, 상기와 같은 악세서리를 착용시 그 착용된 신체부위에 대한 보온성을 유지할 수 있는 것이다.

또한, 평면형인 상기의 기능성 성형 구조물(10)은 재단 과정을 거쳐 의류 소재로 적용할 수 있으며, 그 적용부분은 의류의 안감 소재로 사용하거나, 의류의 겉감 일부에 덧대어 사용할 수도 있으며, 이는 의류 착용시 체온의 외부로 빠져나가는 것을 방지하거나, 외부의 열 흡수(예; 태양열 또는 실내측의 열기 등)를 통해 보온성을 유지할 수 있도록 한 것이다.

또한, 평면형인 상기의 기능성 성형 구조물(10)은 재단 과정을 거쳐 침구류의 외표면 일부 또는 내부 충진재로 적용함으로써, 침구류 위에 눕거나 또는 덮을 때 보온성을 유지할 수 있도록 것이며, 이에따라 실내 난방 온도를 낮추면서 난방에 필요로 하는 에너지를 절감함은 물론, 난방비를 절약하는 효과를 기대할 수 있는 것이다.

또한, 평면형인 상기의 기능성 성형 구조물(10)은 재단 과정을 거쳐 신발의 안감 소재 또는 겉감 일부에 덧대어 사용할 수도 있으며, 이를 착용시 착용부위에 대한 보온성을 유지할 수 있도록 한 것이다.

즉, 본 발명의 실시예는 기능성 성형 구조물(10)을 적용한 상기와 같은 제품들을 사용시, 동절기와 같은 계절에는 보온성을 제공받을 수 있음은 물론, 주변 전자기기들로부터 전자파 발생시 이를 차폐하여 주는 효과를 기대할 수 있는 것이다.

한편, 상기와 같이 패드형인 기능성 성형 구조물(10)은 첨부된 도 5 내지 도 8에서와 같이, 각종 치료장치에도 그 적용이 이루어질 수 있는 것이다.

즉, 상기 치료장치는 온열구조물(110)내에 발열체(111)를 형성하여 온열 마사지 효과를 제공하는 것으로서, 첨부된 도 5의 매트형 구조물, 첨부된 도 6의 방석형 구조물, 첨부된 도 7의 발판형 구조물, 첨부된 도 8의 복부벨트형 구조물 중 어느 하나이며, 상기 온열구조물(110)의 표면에 첨부된 도 1,2에서 설명하는 평면형인 기능성 성형 구조물(10)을 구성하여둔 것이며, 이하에서는 첨부된 도 1 및 도 2에서와 동일부분에 대하여는 동일부호로 표시하면서 그 중복되는 설명은 생략하였다.

이때, 본 발명의 실시예에 따른 치료장치가 첨부된 도 5에서와 같이, 매트형 구조물인 경우, 상기 매트형인 온열구조물(110)의 표면에 첨부된 도 1 및 도 2에서 설명하는 상기 기능성 성형 구조물(10)을 결합하여 둠으로써, 상기 매트형 구조물내의 발열체(111)가 발열동작시 그 발열에 따른 열전달이 상기 기능성 성형구조물(10)에 의해 표면으로 신속하게 전달된다.

그러면, 매트형인 온열구조물(110)의 위에 누운 사용자는 상기 기능성 성형구조물(10)을 통해 신속하게 전달되는 열에 의해 온열 마사지 치료 및/또는 원적외선 치료를 받을 수 있는 것이다.

이때, 상기 기능성 성형 구조물(10)이 가지는 특성, 즉 제 1 물질(a1)인 그래핀과 제 2 물질(a2)인 도전성 실리콘으로부터 표면으로 전달되는 열에너지를 장시간 유지하는 보온성으로 인해 온열 마사지 치료 및/또는 원적외선 치료시의 전력 소비량을 저감시킬 수 있음은 물론, 전력 사용에 따라 발생하는 인체의 위해요소인 전자파를 차폐시키는 효과를 기대할 수 있는 것이다.

한편, 본 발명의 실시에에 따른 치료장치가 첨부된 도 6에서와 같이, 방석형 구조물인 경우, 상기 방석형의 온열구조물(110)의 표면에 첨부된 도 1 및 도 2에서 설명하는 상기 기능성 성형 구조물(10)을 결합하여 둠으로써, 상기 방석형인 온열구조물(110)내의 발열체(111)가 발열동작시 그 발열에 따른 열 에너지가 상기 기능성 성형구조물(10)에 의해 표면으로 신속하게 전달된다.

그러면, 방석형인 온열구조물(110)의 위에 앉아 있는 사용자는 상기 기능성 성형구조물(10)을 통해 신속하게 전달되는 열 에너지에 의해 온열 마사지 치료 및/또는 원적외선 치료를 받을 수 있는 것이다.

한편, 본 발명의 실시에에 따른 치료장치가 첨부된 도 7에서와 같이, 발판형 구조물인 경우, 상기 발판형인 온열구조물(110)에서 사용자의 발이 올려지는 부분에 첨부된 도 1 및 도 2에서 설명하는 상기 기능성 성형 구조물(10)을 결합하여 둠으로써, 상기 발판형인 온열구조물(110)내의 발열체(111)가 발열동작시 그 발열에 따른 열 에너지가 상기 기능성 성형구조물(10)에 의해 표면으로 신속하게 전달된다.

그러면, 발판형인 온열구조물(110)에 올려진 사용자의 발바닥으로는 상기 기능성 성형구조물(10)을 통해 신속하게 전달되는 열 에너지로부터 온열 마사지 치료 및/또는 원적외선 치료를 받을 수 있는 것이다.

한편, 본 발명의 실시에에 따른 치료장치가 첨부된 도 8에서와 같이, 복부벨트형 구조물인 경우, 상기 복부벨트형인 온열구조물(110)에는 연결라인(L1)을 통해 작동본체(120)를 전기적으로 연결하는 한편, 상기 복부벨트형인 온열구조물(110)의 일면에 첨부된 도 3 및 도 4에서 설명하는 돌출형 도자인 상기 기능성 성형 구조물(10')을 결합하여둔다.

이후, 본 발명의 실시예에 따른 온열구조물(110)을 복부에 착용하면, 상기 온열구조물(110)의 일면에 결합되는 도자와 같은 기능성 성형 구조물(10')이 피부에 접촉되고, 사용자의 조작에 따라 작동본체(120)에서 펄스, 퀀텀, 파동, 저주파의 신호 중 어느 하나의 신호를 출력하기 위한 제어신호를 발생시키게 되면, 상기 제어신호는 연결라인(L1)을 통해 복부벨트인 온열구조물(110)에 전달되면서, 상기 온열구조물(110)에서는 온열과 지압 및 경락파동의 마사지에 필요로 하는 펄스, 퀀텀, 파동, 저주파의 신호 중 어느 하나의 신호를 출력하게 된다.

이때, 상기 온열구조물(110)의 일면에 돌출되게 형성되는 도자형의 기능성 성형구조물(10')은 그래핀으로 이루어진 제 1 물질(a1)과 도전성 실리콘으로 이루어진 제 2 물질(a2)이 혼합되어 구성된 것인 바,

상기 복수벨트인 온열구조물(110)로 전달된 펄스, 퀀텀, 파동, 저주파의 신호 중 어느 하나의 신호는 피부와 접촉이 이루어진 상기 기능성 성형구조물(10')에 흐르면서 피부에 전달되고, 이에따라 사용자는 상기 기능성 성형구조물(10')을 통해 인가되는 펄스, 퀀텀, 파동, 저주파의 신호 중 어느 하나의 신호에 의해 온열 및 지압과 경락파동의 마사지 효과를 제공받을 수 있음은 물론, 기능성 성형 구조물(10')의 보온성으로 인해 전력 소비량을 저감시키고, 전력 사용에 따라 발생하는 인체의 위해요소인 전자파를 차폐시키는 효과를 기대할 수 있는 것이다.

한편, 첨부된 도 9에서와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 치료장치는 전기자극형 치료장로서, 이러한 치료장치는 전기적 신호 발생부(211)를 가지는 전기자극형의 작동구조물(210)과, 상기 전기자극형의 작동구조물(210)과 연결라인(L1)을 통해 전기적으로 연결되는 착용구조물(220), 그리고 상기 착용구조물(220)의 표면에 결합되는 평면형인 패드로 이루어진 기능성 성형 구조물(10)을 포함하는 것이다.

즉, 상기 전기자극형의 작동구조물(210)은 초음파 또는 고주파 치료기의 작동본체이고, 상기 착용구조물(220)은 신체에 부착되는 패드형 구조물로서, 상기 착용구조물(220)의 일면에 평면형 패드인 기능성 성형 구조물(10)을 결합 구성하는 것이다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 착용구조물(220)을 신체의 특정부위(예; 어깨, 복부, 허벅지 등)에 착용하면, 상기 착용구조물(220)의 일면에 결합되는 패드형 기능성 성형구조물(10)이 피부에 접촉되고, 사용자의 조작에 따라 작동구조물(210)에서 전기적 펄스신호를 출력하기 위한 제어신호를 발생시키게 되면, 상기 제어신호는 연결라인(L1)을 통해 착용구조물(220)에 전달되면서, 상기 착용구조물(220)에서는 온열과 지압 및 경락파동의 마사지에 필요로 하는 전기적 펄스인 고주파 또는 저주파 신호를 신호를 출력하게 된다.

이때, 상기 착용구조물(220)의 일면에 형성되는 패드형의 기능성 성형구조물(10)은 그래핀으로 이루어진 제 1 물질(a1)과 도전성 실리콘으로 이루어진 제 2 물질(a2)이 혼합되어 구성된 것인 바,

상기 착용구조물(220)로 전달된 전기적 펄스신호인 고주파 또는 저주파 신호는 피부와 접촉이 이루어진 상기 기능성 성형구조물(10)에 흐르면서 피부에 전달되고, 이에따라 사용자는 상기 기능성 성형구조물(10)을 통해 인가되는 고주파 또는 저주파 신호에 의해 온열 및 지압과 경락파동의 마사지 효과를 제공받을 수 있게 되는 것이다.

상기와 같이 본 발명의 그래핀 하이브리드 물질을 이용한 기능성 성형 구조물과 이를 이용한 치료장치에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

따라서, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

10,10'; 기능성 성형 구조물 20; 코팅층
110; 온열구조물 111; 발열체
120; 작동본체 210; 작동구조물
220; 착용구조물

Claims

배합비율 100%에 대하여, 열전도율과 보온성을 가지는 0.5∼30% 배합비의 그래핀과, 전자파 차폐 기능을 가지는 70∼99.5% 배합비의 도전성 실리콘을 배합하여 혼합재를 구성하고,
상기 혼합재는 재단 과정을 거쳐 악세서리, 의류의 안감 소재, 의류의 겉감 소재, 침구류의 외표면, 침구류의 내부 충진재, 신발의 안감 소재, 신발의 겉감 소재 중 어느 하나에 선택적으로 사용되어 신체부위에 대한 보온성을 유지할 수 있도록 성형기를 통해 0.1∼5㎜ 범위내의 두께를 가지는 평면형의 기능성 성형구조물로 성형하여 구성하며,
재단 과정을 거쳐 악세서리, 의류의 안감 소재, 의류의 겉감 소재, 침구류의 외표면, 침구류의 내부 충진재, 신발의 안감 소재, 신발의 겉감 소재 중 어느 하나에 선택적으로 사용되는 상기 기능성 성형 구조물에는 부직포, 원단, 세라믹, 천, 레자 재료 중 어느 하나의 재료가 코팅되는 코팅층을 형성하는 것을 특징으로 하는 그래핀 하이브리드 물질을 이용한 기능성 성형 구조물.