KR20180051715A - Fabric polymer composite material substrate and equipment, and manufacture method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 직물-고분자 복합체, 이를 이용한 기기, 및 이들의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액상수지를 경화를 통해 직물 소재에 흡수시켜 제작된 직물-고분자 복합소재 기판, 상기 기판에 유연 전자소자를 부착한 웨어러블 디바이스, 및 이들의 제조 방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a fabric-polymer composite substrate manufactured by absorbing a liquid resin into a fabric material through curing, a fabric-polymer composite substrate made of a flexible electronic material, A wearable device to which a device is attached, and a method of manufacturing the same.
기존의 직물 기반의 전자소자의 경우 완성된 전자소자를 직물에 결합하여 작동하는 방식으로 제작되며, 결합하는 방식으로는 단추 등을 활용한 탄성 결합, 접착제를 활용한 접착, 일정 부위에 바느질을 하는 방법 등이 있다.In the case of a conventional textile-based electronic device, the finished electronic device is fabricated in such a manner that it is operated by bonding it to a fabric. In the combining method, elastic bonding using a button, adhesion using an adhesive, Method.
이런 결합 방식은 제 3의 물질 및 공정을 통하여 결합을 하는 데에 있어 효율성 및 결합의 견고함, 내구성 등이 떨어지고, 완성된 소자를 단순히 결합하는 형태이므로 결합 부위에 의해 미관을 해치거나 신체의 착용감을 방해할 수 있으며, 생체 신호 센서와 같은 소자의 경우 밀착성 저하로 인한 측정오차가 발생할 수 있는 문제점이 있다.This combination method is a combination of efficiency and bonding strength and durability in combination through the third material and process, and simply joins the completed device. Therefore, And in the case of a device such as a bio-signal sensor, a measurement error may occur due to a decrease in adhesion.
구체적으로, 종래 직물 기반의 전자소자로서 직물 기판과 고분자 층으로 구성된 구조에 대해 보고된 바 있으며, 예를 들면, 미국 특허공개번호 제 2015-0181700호는 액상수지 등의 고분자로 제작되는 분리층 및 직물 등으로 제작되고 전자장치가 결합가능한 기판으로 구성된 펴고 접을 수 있는 전자장치 소자를 제시하였고, 미국 특허등록번호 제 9159635호는 직물 등의 기판를 위한 제 1층, 상기 제 1층 상부에 제 2 고분자 층이 기판의 부분과 접촉해 앵커를 형성하고, 적어도 하나의 전자 소자 층은 제 2 고분자 층의 부분에 배치되는 유연성 전자 구조 장치를 제시한 바 있다. For example, U.S. Patent Publication No. 2015-0181700 discloses a structure comprising a separating layer made of a polymer such as a liquid resin or the like, Folded electronic device composed of a substrate made of a fabric or the like and capable of being coupled with an electronic device. U.S. Patent No. 9159635 discloses a first layer for a substrate such as a fabric, a second polymer Layer is in contact with a portion of the substrate to form an anchor, and at least one electronic device layer is disposed in a portion of the second polymeric layer.
그러나, 이들 종래 직물 기반의 전자소자는 직물에 고분자를 접착제 또는 접착 전구체를 이용하여 코팅하거나 단순 부착시킨 것으로서 결합의 견고함, 내구성 등이 떨어지고, 부피 또는 두께 조절이 어려워 신체와의 밀착성이 낮은 문제점을 가지고 있다.However, these conventional textile-based electronic devices are formed by coating or simply adhering a polymer to a fabric by using an adhesive or an adhesion precursor, resulting in poor rigidity and durability of bonding, difficulty in controlling volume or thickness, Lt; / RTI >
본 발명의 목적은 상기 종래 직물 기반의 전자소자의 문제점을 개선하기 위해 고려된 것으로서, 액상수지(예를 들면, 광경화, 열경화, 촉매경화 등)를 직물에 전면 또는 선택적으로 흡수시켜 한쪽 면에는 직물 질감을 유지하고 다른 한쪽은 액상수지 기반의 편평한 표면을 형성하는 직물-탄성 고분자 복합체 기판, 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to overcome the problems of the prior art fabric-based electronic devices by absorbing a liquid resin (e.g., photocuring, thermosetting, catalytic curing, etc.) Elastic polymeric composite substrate, and a method for manufacturing the same, which maintain a fabric texture and the other of which forms a flat surface based on a liquid resin.
본 발명의 또다른 목적은 액상수지 흡수 시 경화속도 또는 경화상태 등을 조절하여 흡수되는 깊이를 조절하고, 이를 통하여 한쪽 면은 전자 소재/소자를 통합(integration)할 수 있는 면을 형성하고, 다른 한쪽 면은 직물 고유의 질감을 유지하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to adjust the depth of absorption by controlling the curing rate or the curing state during the absorption of the liquid resin, thereby forming a surface through which the electronic material / element can be integrated on one side, One side is to provide a way to maintain the texture of the fabric.
본 발명의 다른 목적은 상기 본 발명에 따른 직물-탄성 고분자 복합체 기판의 편평한 고분자 면에 추가적인 기능성 소자/소재를 증착, 접착, 패터닝 등을 하여 제작된, 직물기반 전자소자, 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a fabric-based electronic device fabricated by depositing, adhering, and patterning an additional functional device / material on a flat polymer surface of the fabric-elastic polymer composite substrate according to the present invention and a method for manufacturing the same .
상기 목적을 달성하기 위하여,In order to achieve the above object,
본 발명은 한쪽 면은 직물 표면을 가지고, 반대쪽 면은 액상수지 기반의 편평한 표면을 가지며, 액상수지가 직물에 전면 또는 일부가 선택적으로 흡수되어 있는 구조를 가지는, 직물-탄성 고분자 복합체를 제공한다.The present invention provides a fabric-elastic polymer composite having a fabric surface on one side, a flat surface on the opposite side of the liquid resin, and a liquid resin selectively absorbed on the fabric in whole or in part.
또한, 본 발명은 한쪽 면은 직물 표면을 가지고, 반대쪽 면은 액상수지 기반의 편평한 표면을 가지며, 액상수지가 직물에 전면 또는 일부가 선택적으로 흡수되어 있는 구조를 가지는, 직물-탄성 고분자 복합체 기판; 및The present invention also provides a fabric-elastic polymer composite substrate having a fabric surface on one side, a flat surface on the opposite side of the liquid resin, and a structure in which the liquid resin is selectively or partially absorbed on the fabric; And
상기 직물 탄성고분자 복합체 기판의 편평한 액상수지 면에 부착된 전자 소재 또는 소자;를 포함하는 직물-탄성 고분자 기반 전자 소재 또는 소자를 제공한다.And an electronic material or element attached to a flat liquid resin surface of the fabric elastic polymer composite substrate.
또한, 본 발명은 In addition,
1) 액상수지를 편평한 표면을 갖는 판 위에 도포하는 단계; 1) applying a liquid resin onto a plate having a flat surface;
2) 가열 수단 위에 판, 액상수지 및 직물 순으로 올리는 단계; 2) raising on the heating means in the order of plate, liquid resin and fabric;
3) 직물 위에 하중을 부여하는 단계; 및3) applying a load on the fabric; And
4) 경화(curing)시키는 단계;를 포함하는, 본 발명에 따른 직물-탄성 고분자 복합체의 제조 방법을 제공하는 것이다.4) curing the fabric-elastic polymer composite according to the present invention.
또한, 본 발명은 In addition,
1) 액상수지를 편평한 표면을 갖는 판 위에 도포하는 단계; 1) applying a liquid resin onto a plate having a flat surface;
2) 가열 수단 위에 판 및 액상수지를 올린 후 반경화(semi-curing)시키는 단계;2) semi-curing the plate and the liquid resin on the heating means;
3) 가열 수단 위에 판, 액상수지 및 직물 순으로 올리는 단계; 3) raising the plate, liquid resin and fabric in this order on the heating means;
4) 직물 위에 하중을 부여하는 단계; 및4) applying a load onto the fabric; And
5) 경화(curing)시키는 단계;를 포함하는, 본 발명에 따른 직물-탄성 고분자 복합체의 제조 방법을 제공하는 것이다.5) curing the fabric-elastic polymer composite according to the present invention.
또한, 본 발명은 In addition,
1) 상기 본 발명에 따른 방법으로 직물-탄성 고분자 복합체를 제조하는 단계; 및1) preparing a fabric-elastic polymer composite by the method according to the present invention; And
2) 상기 직물-탄성 고분자 복합체의 편평한 고분자 면에 전자 소재 또는 소자를 부착하는 단계;를 포함하는, 본 발명에 따른 직물-탄성 고분자 기반 전자 소재 또는 소자의 제조 방법을 제공한다.2) attaching an electronic material or device to a flat polymer surface of the fabric-elastic polymer composite; and a method of manufacturing a fabric-elastic polymer-based electronic material or device according to the present invention.
또한, 본 발명은In addition,
1) 액상수지를 편평한 표면을 갖는 판 위에 도포하는 단계; 1) applying a liquid resin onto a plate having a flat surface;
2) 가열 수단 위에 판, 액상수지 및 직물 순으로 올리는 단계; 2) raising on the heating means in the order of plate, liquid resin and fabric;
3) 직물 위에 하중을 부여하는 단계; 및3) applying a load on the fabric; And
4) 경화(curing)시킨 후 하중을 제거하여 단계;4) curing and removing the load;
5) 액상수지 상부에 완성된 전자 부품을 부착하거나, 또는 전기적 또는 광학적 센서 소재 및 전극을 증착 또는 삽입하는 단계5) attaching the finished electronic component on top of the liquid resin, or depositing or inserting an electrical or optical sensor material and electrode
6) 배선과 함께 액상수지로 패키징하는 단계;를 포함하는, 본 발명에 따른 직물-탄성 고분자 기반 전자 소재 또는 소자의 제조 방법을 제공한다.6) a step of packaging the woven-elastic polymer-based electronic material or device according to the present invention, together with the wiring, in a liquid resin.
또한, 본 발명은In addition,
1) 액상수지를 편평한 표면을 갖는 판 위에 도포하는 도포 수단;1) application means for applying liquid resin onto a plate having a flat surface;
2) 판, 액상수지 및 직물 순으로 올리고, 가열하여 경화시키는 가열 수단;2) a heating means for heating up and curing in the order of plate, liquid resin and fabric;
3) 상기 가열 수단 상부에 위치하고, 직물 상부에서 하중을 부여할 수 있는 하중 부여 수단으로서,3) load applying means located above the heating means and capable of applying a load on the fabric,
여기서 상기 하중 부여 수단은 투명하여 직물 반대쪽 면을 모니터링할 수 있는 것을 특징으로 하는 하중 부여 수단; 및Wherein the load applying means is transparent so that the opposite side of the fabric can be monitored; And
4) 상기 가열 수단에 연결되고, 경화제 또는 경화 온도를 통해 액상수지의 직물에 대한 흡수 속도 및 흡수 깊이를 조절하는 조절 수단으로서,4) regulating means connected to the heating means and regulating the absorption rate and absorption depth of the liquid resin on the fabric through a curing agent or curing temperature,
여기서 상기 조절 수단은 상기 하중 부여 수단을 통해 모니터링하여 액상수지가 직물에 흡수하는 과정에서 직물 반대쪽 면에서 액상수지가 보이기 시작하거나 일부 보일 때까지 경화시키도록 조절하는 것을 특징으로 하는 조절 수단;을 포함하는, 본 발명에 따른 직물-탄성 고분자 기반 전자 소재 또는 소자의 제조 방법을 제공한다.Wherein the regulating means is controlled through the load applying means to control the liquid resin to cure until the liquid resin begins to be visible or partially visible on the opposite side of the fabric during the process of absorbing the liquid resin into the fabric The present invention provides a method for manufacturing a fabric-elastic polymer-based electronic material or device according to the present invention.
또한, 본 발명은In addition,
1) 액상수지를 편평한 표면을 갖는 판 위에 도포하는 도포 수단;1) application means for applying liquid resin onto a plate having a flat surface;
2) 판, 액상수지 및 직물 순으로 올리고, 가열하여 경화시키는 가열 수단;2) a heating means for heating up and curing in the order of plate, liquid resin and fabric;
3) 상기 가열 수단 상부에 위치하고, 직물 상부에서 하중을 부여할 수 있는 하중 부여 수단으로서,3) load applying means located above the heating means and capable of applying a load on the fabric,
여기서 상기 하중 부여 수단은 투명하여 직물 반대쪽 면을 모니터링할 수 있는 것을 특징으로 하는 하중 부여 수단; 및Wherein the load applying means is transparent so that the opposite side of the fabric can be monitored; And
4) 상기 가열 수단에 연결되고, 경화제 또는 경화 온도를 통해 액상수지의 직물에 대한 흡수 속도 및 흡수 깊이를 조절하는 조절 수단으로서,4) regulating means connected to the heating means and regulating the absorption rate and absorption depth of the liquid resin on the fabric through a curing agent or curing temperature,
여기서 상기 조절 수단은 상기 하중 부여 수단을 통해 모니터링하여 액상수지가 직물에 흡수하는 과정에서 직물 반대쪽 면에서 액상수지가 보이기 시작하거나 일부 보일 때까지 경화시키도록 조절하는 것을 특징으로 하는 조절 수단;을 포함하는, 본 발명에 따른 직물-탄성 고분자 복합체의 제조 장치를 제공한다. Wherein the regulating means is controlled through the load applying means to control the liquid resin to cure until the liquid resin begins to be visible or partially visible on the opposite side of the fabric during the process of absorbing the liquid resin into the fabric The present invention provides an apparatus for producing a fabric-elastic polymer composite according to the present invention.
또한, 본 발명은In addition,
1) 액상수지를 편평한 표면을 갖는 판 위에 도포하는 도포 수단;1) application means for applying liquid resin onto a plate having a flat surface;
2) 판 및 액상수지 순으로 올리고, 가열하여 반경화시키는 제 1 가열 수단;2) first heating means for heating the plate and liquid resin in order and semi-curing it by heating;
3) 판, 액상수지 및 직물 순으로 올리고, 가열하여 경화시키는 제 2 가열 수단;3) second heating means for heating up and curing in the order of plate, liquid resin and fabric;
4) 상기 제 2 가열 수단 상부에 위치하고, 직물 상부에서 하중을 부여할 수 있는 하중 부여 수단으로서,4) Load applying means located above the second heating means and capable of applying a load on the upper portion of the fabric,
여기서 상기 하중 부여 수단은 투명하여 직물 반대쪽 면을 모니터링할 수 있는 것을 특징으로 하는 하중 부여 수단; 및Wherein the load applying means is transparent so that the opposite side of the fabric can be monitored; And
5) 상기 제 2 가열 수단에 연결되고, 경화 속도를 조절하는 조절 수단으로서,5) regulating means connected to said second heating means for regulating the curing rate,
여기서 상기 조절 수단은 상기 하중 부여 수단을 통해 모니터링하여 액상수지가 직물에 흡수하는 과정에서 직물 반대쪽 면에서 액상수지가 보이기 시작하거나 일부 보일 때까지 경화시키도록 조절하는 것을 특징으로 하는 조절 수단;을 포함하는, 본 발명에 따른 직물-탄성 고분자 복합체의 제조 장치를 제공한다.Wherein the regulating means is controlled through the load applying means to control the liquid resin to cure until the liquid resin begins to be visible or partially visible on the opposite side of the fabric during the process of absorbing the liquid resin into the fabric The present invention provides an apparatus for producing a fabric-elastic polymer composite according to the present invention.
또한, 본 발명은In addition,
1) 액상수지를 편평한 표면을 갖는 판 위에 도포하는 도포 수단;1) application means for applying liquid resin onto a plate having a flat surface;
2) 판, 액상수지 및 직물 순으로 올리고, 가열하여 경화시키는 가열 수단;2) a heating means for heating up and curing in the order of plate, liquid resin and fabric;
3) 상기 가열 수단 상부에 위치하고, 직물 상부에서 하중을 부여할 수 있는 하중 부여 수단으로서,3) load applying means located above the heating means and capable of applying a load on the fabric,
여기서 상기 하중 부여 수단은 투명하여 직물 반대쪽 면을 모니터링할 수 있는 것을 특징으로 하는 하중 부여 수단;Wherein the load applying means is transparent so that the opposite side of the fabric can be monitored;
4) 상기 가열 수단에 연결되고, 경화제 또는 경화 온도를 통해 액상수지의 직물에 대한 흡수 속도 및 흡수 깊이를 조절하는 조절 수단으로서,4) regulating means connected to the heating means and regulating the absorption rate and absorption depth of the liquid resin on the fabric through a curing agent or curing temperature,
여기서 상기 조절 수단은 상기 하중 부여 수단을 통해 모니터링하여 액상수지가 직물에 흡수하는 과정에서 직물 반대쪽 면에서 액상수지가 보이기 시작하거나 일부 보일 때까지 경화시키도록 조절하는 것을 특징으로 하는 조절 수단;Wherein the regulating means is adapted to monitor through the load applying means to cure the liquid resin until the liquid resin begins to be visible or partially visible on the opposite side of the fabric in the process of absorbing the liquid resin into the fabric.
5) 경화된 액상수지 상부에 완성된 전자 부품을 부착하거나, 또는 전기적 또는 광학적 센서 소재 및 전극을 증착 또는 삽입하는 부착 수단; 및5) attaching means for attaching the finished electronic component on top of the cured liquid resin or for depositing or inserting an electrical or optical sensor material and electrodes; And
6) 배선과 함께 액상수지를 패키징하는 패키징 수단;을 포함하는, 본 발명에 따른 직물-탄성 고분자 기반 전자 소재 또는 소자의 제조 장치를 제공한다. 6) a packaging means for packaging the liquid resin together with the wiring, and an apparatus for manufacturing the fabric-elastic polymer-based electronic material or device according to the present invention.
아울러, 본 발명은In addition,
1) 액상수지를 편평한 표면을 갖는 판 위에 도포하는 도포 수단;1) application means for applying liquid resin onto a plate having a flat surface;
2) 판, 액상수지 및 직물 순으로 올리고, 가열하여 경화시키는 가열 수단;2) a heating means for heating up and curing in the order of plate, liquid resin and fabric;
3) 상기 가열 수단 상부에 위치하고, 직물 상부에서 하중을 부여할 수 있는 하중 부여 수단으로서,3) load applying means located above the heating means and capable of applying a load on the fabric,
여기서 상기 하중 부여 수단은 투명하여 직물 반대쪽 면을 모니터링할 수 있는 것을 특징으로 하는 하중 부여 수단;Wherein the load applying means is transparent so that the opposite side of the fabric can be monitored;
4) 상기 가열 수단에 연결되고, 경화제 또는 경화 온도를 통해 액상수지의 직물에 대한 흡수 속도 및 흡수 깊이를 조절하는 조절 수단으로서,4) regulating means connected to the heating means and regulating the absorption rate and absorption depth of the liquid resin on the fabric through a curing agent or curing temperature,
여기서 상기 조절 수단은 상기 하중 부여 수단을 통해 모니터링하여 액상수지가 직물에 흡수하는 과정에서 직물 반대쪽 면에서 액상수지가 보이기 시작하거나 일부 보일 때까지 경화시키도록 조절하는 것을 특징으로 하는 조절 수단;Wherein the regulating means is adapted to monitor through the load applying means to cure the liquid resin until the liquid resin begins to be visible or partially visible on the opposite side of the fabric in the process of absorbing the liquid resin into the fabric.
5) 경화된 액상수지 상부에 완성된 전자 부품을 부착하거나, 또는 전기적 또는 광학적 센서 소재 및 전극을 증착 또는 삽입하는 부착 수단; 및5) attaching means for attaching the finished electronic component on top of the cured liquid resin or for depositing or inserting an electrical or optical sensor material and electrodes; And
6) 배선과 함께 액상수지를 패키징하는 패키징 수단;을 포함하는, 본 발명에 따른 직물-탄성 고분자 기반 전자 소재 또는 소자의 제조 장치를 제공한다. 6) a packaging means for packaging the liquid resin together with the wiring, and an apparatus for manufacturing the fabric-elastic polymer-based electronic material or device according to the present invention.
본 발명은 직물 기반의 웨어러블 디바이스 제작시, 부품 실장의 비효율성과 어려움을 극복할 수 있으며, 공정을 간소화할 수 있다.The present invention can overcome the inefficiency and difficulty of component mounting when manufacturing a wearable device based on a fabric, and can simplify the process.
또한, 본 발명은 직물 기판을 제조하면서 디바이스를 제작할 수 있으므로, 부피 내지는 두께를 최소화할 수 있고, 심박센서 또는 온도센서와 같은 생체신호 센서와 같은 소자의 경우 밀착성 향상으로 인한 측정오차가 현저히 줄이며, 아울러 피부 착용감을 직물 질감으로 유지할 수 있는 일체형 디바이스를 제작할 수 있다.In addition, since the device can be manufactured while fabricating the fabric substrate, the volume or thickness of the device can be minimized. In the case of a device such as a heartbeat sensor or a temperature sensor, the measurement error due to the improvement in adhesion is remarkably reduced. In addition, a one-piece device capable of keeping the feeling of skin fit in a fabric texture can be manufactured.
도 1은 본 발명에 따른 직물-탄성 고분자 복합체의 제작 방법을 보여주는 그림이다.
도 2는 본 발명에 따른 편평한 표면을 갖는 판을 소수성 또는 친수성 표면처리하는 방법을 보여주는 그림이다.
도 3은 본 발명에 따른 편평한 표면을 갖는 판을 나노 또는 마이크로미터 사이즈의 패터닝에 의해 소수성 표면이 형성됨을 보여주는 그림이다.
도 4는 본 발명에 따른 제작 방법으로 제작된 직물-탄성 고분자 복합체의 사진이다.
도 5는 본 발명에 따른 직물-탄성 고분자 복합체를 이용한 전자섬유의 제작 방법을 보여주는 그림이다.
도 6은 본 발명에 따른 제작 방법으로 제작된 심박센서(Pulse sensor)를 보여주는 사진이다.
도 7은 본 발명에 따른 직물-탄성 고분자 복합체의 구조 개요도이다.
도 8은 본 발명에 따른 직물-탄성 고분자 복합체의 내외부를 구조를 보여주는 사진이다.1 is a view showing a method of producing a fabric-elastic polymer composite according to the present invention.
Fig. 2 is a view showing a method of hydrophobic or hydrophilic surface treatment of a plate having a flat surface according to the present invention. Fig.
3 is a view showing that a hydrophobic surface is formed by patterning a nano- or micrometer-sized plate having a flat surface according to the present invention.
4 is a photograph of a fabric-elastic polymer composite fabricated by the manufacturing method according to the present invention.
5 is a view showing a method of manufacturing an electronic fiber using the fabric-elastic polymer composite according to the present invention.
6 is a photograph showing a pulse sensor manufactured by the manufacturing method according to the present invention.
7 is a structural schematic diagram of a fabric-elastic polymer composite according to the present invention.
8 is a photograph showing the structure of the inner and outer portions of the fabric-elastic polymer composite according to the present invention.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 상세한 설명은 생략할 수 있다.In the following description of the present invention, a detailed description of known configurations and functions will be omitted.
본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings and should be construed in accordance with the technical meanings and concepts of the present invention.
본 발명은 한쪽 면은 직물 표면을 가지고, 반대쪽 면은 액상수지 기반의 편평한 표면을 가지며, 액상수지가 직물에 전면 또는 일부가 선택적으로 흡수되어 있는 구조를 가지는, 직물-탄성 고분자 복합체를 제공한다.The present invention provides a fabric-elastic polymer composite having a fabric surface on one side, a flat surface on the opposite side of the liquid resin, and a liquid resin selectively absorbed on the fabric in whole or in part.
상기 액상수지는 광경화, 열경화 또는 촉매경화 액상수지인 것이 바람직하고, 구체적으로 상기 액상수지는 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS) 또는 에코-플렉스(Eco-flex)인 것이 바람직하다.The liquid resin is preferably a photocurable, thermosetting or catalyst-curing liquid resin. Specifically, the liquid resin is preferably polydimethylsiloxane (PDMS) or eco-flex.
상기 직물-탄성 고분자 복합체는 다양한 직물 소재를 오픈된 다공성 구조재로 간주하여 열경화 또는 광경화 PDMS 액상수지를 직물 내부로 흡수시키고 한쪽 면이 편평한 상태를 유지시킨 채 특정속도로 경화하여 제작할 수 있으므로, 공정을 간소화할 수 있다. Since the fabric-elastic polymer composite can be manufactured by considering various fabric materials as open porous structural members, absorbing thermosetting or photo-curable PDMS liquid resin into the fabric, and curing at a specific speed while maintaining a flat state on one side, The process can be simplified.
상기 직물-탄성 고분자 복합체는 경화 후 한쪽 면에는 직물 질감을 유지하고 다른 한쪽은 PDMS 기반의 편평한 표면을 형성하여 웨어러블 디바이스에 사용되는 센서, 신호처리소자, 배터리 등을 부착할 수 있다.The cloth-elastic polymer composite can be attached with a sensor, a signal processing element, a battery, and the like used in a wearable device by keeping a fabric texture on one side and forming a PDMS-based flat surface on the other side after curing.
상기 직물-탄성 고분자 복합체는 액상수지의 일부가 직물에 흡수되어 부피 내지는 두께를 최소화할 수 있고, 이로 의해 밀착성이 현저히 향상되며, 아울러 피부 착용감을 직물 질감으로 유지할 수 있다.In the fabric-elastic polymer composite, a part of the liquid resin can be absorbed by the fabric to minimize the volume or thickness of the fabric, thereby remarkably improving the adhesiveness and maintaining the skin feeling of the fabric in a fabric texture.
상기 직물-탄성 고분자 복합체는 전자 소재 또는 소자에 대해 용이하게 탈부착이 가능하고, 세탁이 가능한 장점이 있다.The fabric-elastic polymer composite has an advantage that it can be easily attached to and detached from an electronic material or device, and can be washed.
또한, 본 발명은 한쪽 면은 직물 표면을 가지고, 반대쪽 면은 액상수지 기반의 편평한 표면을 가지며, 액상수지가 직물에 전면 또는 일부가 선택적으로 흡수되어 있는 구조를 가지는, 직물-탄성 고분자 복합체 기판; 및The present invention also provides a fabric-elastic polymer composite substrate having a fabric surface on one side, a flat surface on the opposite side of the liquid resin, and a structure in which the liquid resin is selectively or partially absorbed on the fabric; And
상기 직물 탄성고분자 복합체 기판의 편평한 액상수지 면에 부착된 전자 소재 또는 소자;를 포함하는 직물-탄성 고분자 기반 전자 소재 또는 소자를 제공한다.And an electronic material or element attached to a flat liquid resin surface of the fabric elastic polymer composite substrate.
상기 전자 소재 또는 소자는 웨어러블 디바이스에 사용되는 센서, 신호처리소자 또는 배터리일 수 있으며, 특히 신체 밀착성이 요구되는 심박센서 또는 온도센서와 같은 생체신호 센서인 것이 바람직하다.The electronic material or device may be a sensor, a signal processing device, or a battery used in a wearable device, and is preferably a biological signal sensor such as a heartbeat sensor or a temperature sensor, which requires physical adhesion.
또한, 본 발명은 다양한 직물 소재를 오픈된 다공성 구조재로 간주하여 열경화 또는 광경화 PDMS 액상수지를 직물 내부로 흡수시키고 한쪽 면이 편평한 상태를 유지시킨 채 특정속도로 경화하는 공정을 통한 직물-탄성 고분자 복합체의 제조 방법을 제공한다.The present invention also relates to a process for producing a fabric-elastic (nonwoven) fabric, which comprises treating a variety of textile materials as an open porous structure, absorbing a thermosetting or photo-curable PDMS liquid resin into the fabric and curing at a specific speed, A method for producing a polymer composite is provided.
구체적으로, 상기 제조 방법은Specifically,
1) 액상수지를 편평한 표면을 갖는 판 위에 도포하는 단계; 1) applying a liquid resin onto a plate having a flat surface;
2) 가열 수단 위에 판, 액상수지 및 직물 순으로 올리는 단계; 2) raising on the heating means in the order of plate, liquid resin and fabric;
3) 직물 위에 하중을 부여하는 단계; 및3) applying a load on the fabric; And
4) 경화(curing)시키는 단계;를 포함하는 방법이 바람직하다.4) a step of curing.
상기 제조 방법에 있어서, 상기 단계 1)의 액상수지는 광경화, 열경화 또는 촉매경화 액상수지인 것이 바람직하고, 구체적으로 상기 액상수지는 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS) 또는 에코-플렉스(Eco-flex)인 것이 바람직하다.In the above production method, the liquid resin in the step 1) is preferably a photo-curable, thermosetting or catalyst-curing liquid resin. Specifically, the liquid resin may be polydimethylsiloxane (PDMS) or Eco- flex).
상기 편평한 표면을 갖는 판은 적절한 표면에너지를 갖는 편평한 표면을 가진 판은 모두 사용가능하며, 일 예로 유리를 사용할 수 있다.The plate having the flat surface can be all of the plates having a flat surface having an appropriate surface energy, and for example, glass can be used.
상기 편평한 표면을 갖는 판은 사전에 표면처리를 하는 것이 바람직하다.It is preferable that the plate having the flat surface is subjected to surface treatment in advance.
구체적으로, 친수성 처리로는 친수성 물질(SiO2, Polyester, Poly isopropyl acryl amide, Poly ethylene glycol 등등)을 코팅시키거나, 플라즈마 처리(대기압, 진공), 또는 코로나 방전을 통해 수행할 수 있으며, 친수성 처리를 통해 친수성 표면이 형성되어 적은 양, 특히 두께가 얇은 액상수지를 올릴 수 있다. Specifically, the hydrophilic treatment furnace can be performed by coating a hydrophilic material (SiO2, Polyester, poly isopropyl acryl amide, poly ethylene glycol, etc.), plasma treatment (atmospheric pressure, vacuum), or corona discharge, A hydrophilic surface can be formed, so that a liquid resin with a small amount, in particular, a thin thickness can be raised.
또한, 소수성 처리로는 소수성 물질을(테플론, ABS, 아크릴계, 에폭시 등 소수성 고분자 등) 코팅시키거나, 나노 또는 마이크로미터 사이즈의 패터닝을 통한 소수성 개질을 통해 수행할 수 있으며, 소수성 표면이 형성되어 높은 용량의 액상수지를 올릴 수 있다.The hydrophobic treatment can be performed by coating a hydrophobic material (hydrophobic polymer such as Teflon, ABS, acrylic, epoxy or the like), hydrophobic modification through patterning of nano or micrometer size, and forming a hydrophobic surface The liquid resin of the capacity can be raised.
한가지 실시예는 나노미터 또는 마이크로미터 크기의 미세패턴을 형성시킴에 의해 소수성 표면이 형성되어 높은 용량의 액상수지를 올릴 수 있고, 또다른 실시예는 플라즈마 처리를 통해 친수성 표면이 형성되어 두께가 얇은 액상수지를 올릴 수 있다.One embodiment can form a hydrophobic surface by forming a nanometer or micrometer-sized fine pattern to raise a high capacity liquid resin, and yet another embodiment is that a hydrophilic surface is formed through plasma treatment to form a thin The liquid resin can be raised.
상기 도포는 액상수지와 경화제의 비율을 10 : 1 내지 1: 1 (w/w)로 도포하는 것이 바람직하다.It is preferable that the application is carried out at a ratio of the liquid resin to the curing agent in the range of 10: 1 to 1: 1 (w / w).
상기 제조 방법에 있어서, 상기 단계 2)의 가열 수단은 핫플레이트 또는 오븐 등의 열 경화에 사용되는 가열 수단은 모두 사용가능하다. In the above manufacturing method, the heating means in the step 2) may be any heating means used for thermal curing such as a hot plate or an oven.
상기 제조 방법에 있어서, 상기 단계 3의 하중은 블록, 예를 들면 아크릴 블록을 사용하는 것이 바람직하다. In the above manufacturing method, it is preferable that the load in the step 3 is a block, for example, an acrylic block.
상기 하중을 가하는 부분이 투명하게 되어 있어 직물 반대쪽 면을 관찰할 수 있는 것을 사용하는 것이 바람직하며, 이는 액상수지가 직물에 흡수하는 과정에서 직물 반대쪽 면에서 일부 보이는 정도를 관찰함으로써 경화 정도를 조절할 수 있다. It is preferable to use the one that can be observed on the opposite side of the fabric since the portion to which the load is applied is transparent so that the degree of curing can be controlled by observing a part of the liquid resin on the opposite side of the fabric during its absorption into the fabric have.
상기 제조 방법에 있어서, 상기 단계 5)의 경화는 액상수지가 직물 반대쪽 면에서 보이기 시작하거나 약간 보일 때까지 경화시킨 후 하중을 제거하는 것이 바람직하다.In the above manufacturing method, it is preferable that the curing in the step 5) is performed after the liquid resin is cured until the liquid resin starts to be seen or slightly visible on the opposite side of the fabric, and then the load is removed.
상기 경화는 경화 속도 또는 경화 상태를 조절할 수 있다. 예를 들면, 경화제의 함량을 일반적인 경우보다 소량 섞어 수지의 점성을 높이거나, 온도를 낮춰서 약하게 경화시킴으로써 액상수지의 직물에 대한 흡수 속도 및 흡수 깊이를 조절할 수 있다.The curing can control the curing rate or the curing state. For example, by adjusting the viscosity of the resin by mixing a small amount of the curing agent in a smaller amount than usual, or curing the resin with a low temperature, the absorption speed and the absorption depth of the liquid resin with respect to the fabric can be controlled.
또한, 상기 제조 방법은In addition,
1) 액상수지를 편평한 표면을 갖는 판 위에 도포하는 단계; 1) applying a liquid resin onto a plate having a flat surface;
2) 가열 수단 위에 판 및 액상수지를 올린 후 반경화(semi-curing)시키는 단계;2) semi-curing the plate and the liquid resin on the heating means;
3) 가열 수단 위에 판, 액상수지 및 직물 순으로 올리는 단계; 3) raising the plate, liquid resin and fabric in this order on the heating means;
4) 직물 위에 하중을 부여하는 단계; 및4) applying a load onto the fabric; And
5) 경화(curing)시키는 단계;를 포함하는 방법으로 제조할 수 있다.5) curing the mixture.
상기 제조 방법은 가열 수단의 온도가 낮은 상태에서 반경화를 진행한 후, 다시 더 높은 온도에서 완전 경화시키는 2단계로 진행될 수 있다.The manufacturing method may be a two-step process in which the semi-curing is performed in a state where the temperature of the heating means is low, and then the complete curing is performed again at a higher temperature.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 직물 탄성고분자 복합체 기판의 편평한 고분자 면에 전자 소재 또는 소자를 부착하여 웨어러블 디바이스용 전자소재 쪼는 전자소자를 제조하는 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for manufacturing an electronic device for an electronic material for a wearable device by attaching an electronic material or a device to a flat polymer surface of the fabric elastic polymer composite substrate according to the present invention.
상기 부착은 증착, 접착 또는 패터닝을 통해 수행할 수 있다.The attachment can be accomplished through deposition, adhesion or patterning.
구체적으로, 상기 제조 방법은Specifically,
1) 액상수지를 편평한 표면을 갖는 판 위에 도포하는 단계; 1) applying a liquid resin onto a plate having a flat surface;
2) 가열 수단 위에 판, 액상수지 및 직물 순으로 올리는 단계; 2) raising on the heating means in the order of plate, liquid resin and fabric;
3) 직물 위에 하중을 부여하는 단계; 및3) applying a load on the fabric; And
4) 경화(curing)시킨 후 하중을 제거하여 단계;4) curing and removing the load;
5) 액상수지 상부에 완성된 전자 부품을 부착하거나, 또는 전기적 또는 광학적 센서 소재 및 전극을 증착 또는 삽입하는 단계5) attaching the finished electronic component on top of the liquid resin, or depositing or inserting an electrical or optical sensor material and electrode
6) 배선과 함께 액상수지로 패키징하는 단계;를 포함할 수 있다.6) packaging with the liquid resin together with the wiring.
상기 제조 방법에 있어서, 상기 단계 1) 내지 4)는 상술한 바와 같다.In the above production method, the above steps 1) to 4) are as described above.
상기 제조 방법에 있어서, 상기 단계 5)의 부착은 일반적인 고분자 본딩 방법이 모두 사용가능하며, 예를 들면, 접착제 도포, 열 본딩(thermal bonding), 또는 플라즈마 본딩(plasma bonding) 등이 사용가능하다.In the manufacturing method, the general polymer bonding method can be used for the attachment of the step 5). For example, adhesive bonding, thermal bonding, plasma bonding, or the like can be used.
상기 전극은 금속 전극, 금속 질화물, 또는 금속 산화물이 모두 사용가능하며, 은 또는 금 등의 전도성이 우수한 금속이 바람직하다.The electrode can be a metal electrode, a metal nitride, or a metal oxide, and is preferably a metal having excellent conductivity such as silver or gold.
또한, 본 발명은In addition,
1) 액상수지를 편평한 표면을 갖는 판 위에 도포하는 도포 수단;1) application means for applying liquid resin onto a plate having a flat surface;
2) 판, 액상수지 및 직물 순으로 올리고, 가열하여 경화시키는 가열 수단;2) a heating means for heating up and curing in the order of plate, liquid resin and fabric;
3) 상기 가열 수단 상부에 위치하고, 직물 상부에서 하중을 부여할 수 있는 하중 부여 수단으로서,3) load applying means located above the heating means and capable of applying a load on the fabric,
여기서 상기 하중 부여 수단은 투명하여 직물 반대쪽 면을 모니터링할 수 있는 것을 특징으로 하는 하중 부여 수단; 및Wherein the load applying means is transparent so that the opposite side of the fabric can be monitored; And
4) 상기 가열 수단에 연결되고, 경화제 또는 경화 온도를 통해 액상수지의 직물에 대한 흡수 속도 및 흡수 깊이를 조절하는 조절 수단으로서,4) regulating means connected to the heating means and regulating the absorption rate and absorption depth of the liquid resin on the fabric through a curing agent or curing temperature,
여기서 상기 조절 수단은 상기 하중 부여 수단을 통해 모니터링하여 액상수지가 직물에 흡수하는 과정에서 직물 반대쪽 면에서 액상수지가 보이기 시작하거나 일부 보일 때까지 경화시키도록 조절하는 것을 특징으로 하는 조절 수단;을 포함하는, 본 발명에 따른 직물-탄성 고분자 복합체의 제조 장치를 제공한다. Wherein the regulating means is controlled through the load applying means to control the liquid resin to cure until the liquid resin begins to be visible or partially visible on the opposite side of the fabric during the process of absorbing the liquid resin into the fabric The present invention provides an apparatus for producing a fabric-elastic polymer composite according to the present invention.
또한, 본 발명은In addition,
1) 액상수지를 편평한 표면을 갖는 판 위에 도포하는 도포 수단;1) application means for applying liquid resin onto a plate having a flat surface;
2) 판 및 액상수지 순으로 올리고, 가열하여 반경화시키는 제 1 가열 수단;2) first heating means for heating the plate and liquid resin in order and semi-curing it by heating;
3) 판, 액상수지 및 직물 순으로 올리고, 가열하여 경화시키는 제 2 가열 수단;3) second heating means for heating up and curing in the order of plate, liquid resin and fabric;
4) 상기 제 2 가열 수단 상부에 위치하고, 직물 상부에서 하중을 부여할 수 있는 하중 부여 수단으로서,4) Load applying means located above the second heating means and capable of applying a load on the upper portion of the fabric,
여기서 상기 하중 부여 수단은 투명하여 직물 반대쪽 면을 모니터링할 수 있는 것을 특징으로 하는 하중 부여 수단; 및Wherein the load applying means is transparent so that the opposite side of the fabric can be monitored; And
5) 상기 제 2 가열 수단에 연결되고, 경화 속도를 조절하는 조절 수단으로서,5) regulating means connected to said second heating means for regulating the curing rate,
여기서 상기 조절 수단은 상기 하중 부여 수단을 통해 모니터링하여 액상수지가 직물에 흡수하는 과정에서 직물 반대쪽 면에서 액상수지가 보이기 시작하거나 일부 보일 때까지 경화시키도록 조절하는 것을 특징으로 하는 조절 수단;을 포함하는, 본 발명에 따른 직물-탄성 고분자 복합체의 제조 장치를 제공한다.Wherein the regulating means is controlled through the load applying means to control the liquid resin to cure until the liquid resin begins to be visible or partially visible on the opposite side of the fabric during the process of absorbing the liquid resin into the fabric The present invention provides an apparatus for producing a fabric-elastic polymer composite according to the present invention.
상기 제조 장치에 있어서, 각 수단의 재질 및 작동은 상기 직물-탄성 고분자 복합체의 제조 방법에 서술한 바와 같다. In the above-described production apparatus, the material and the operation of each means are as described in the above-mentioned method of producing a fabric-elastic polymer composite.
또한, 본 발명은In addition,
1) 액상수지를 편평한 표면을 갖는 판 위에 도포하는 도포 수단;1) application means for applying liquid resin onto a plate having a flat surface;
2) 판, 액상수지 및 직물 순으로 올리고, 가열하여 경화시키는 가열 수단;2) a heating means for heating up and curing in the order of plate, liquid resin and fabric;
3) 상기 가열 수단 상부에 위치하고, 직물 상부에서 하중을 부여할 수 있는 하중 부여 수단으로서,3) load applying means located above the heating means and capable of applying a load on the fabric,
여기서 상기 하중 부여 수단은 투명하여 직물 반대쪽 면을 모니터링할 수 있는 것을 특징으로 하는 하중 부여 수단; Wherein the load applying means is transparent so that the opposite side of the fabric can be monitored;
4) 상기 가열 수단에 연결되고, 경화제 또는 경화 온도를 통해 액상수지의 직물에 대한 흡수 속도 및 흡수 깊이를 조절하는 조절 수단으로서,4) regulating means connected to the heating means and regulating the absorption rate and absorption depth of the liquid resin on the fabric through a curing agent or curing temperature,
여기서 상기 조절 수단은 상기 하중 부여 수단을 통해 모니터링하여 액상수지가 직물에 흡수하는 과정에서 직물 반대쪽 면에서 액상수지가 보이기 시작하거나 일부 보일 때까지 경화시키도록 조절하는 것을 특징으로 하는 조절 수단;Wherein the regulating means is adapted to monitor through the load applying means to cure the liquid resin until the liquid resin begins to be visible or partially visible on the opposite side of the fabric in the process of absorbing the liquid resin into the fabric.
5) 경화된 액상수지 상부에 완성된 전자 부품을 부착하거나, 또는 전기적 또는 광학적 센서 소재 및 전극을 증착 또는 삽입하는 부착 수단; 및5) attaching means for attaching the finished electronic component on top of the cured liquid resin or for depositing or inserting an electrical or optical sensor material and electrodes; And
6) 배선과 함께 액상수지를 패키징하는 패키징 수단;을 포함하는, 본 발명에 따른 직물-탄성 고분자 기반 전자 소재 또는 소자의 제조 장치를 제공한다. 6) a packaging means for packaging the liquid resin together with the wiring, and an apparatus for manufacturing the fabric-elastic polymer-based electronic material or device according to the present invention.
아울러, 본 발명은In addition,
1) 액상수지를 편평한 표면을 갖는 판 위에 도포하는 도포 수단;1) application means for applying liquid resin onto a plate having a flat surface;
2) 판 및 액상수지 순으로 올리고, 가열하여 반경화시키는 제 1 가열 수단;2) first heating means for heating the plate and liquid resin in order and semi-curing it by heating;
3) 판, 액상수지 및 직물 순으로 올리고, 가열하여 경화시키는 제 2 가열 수단;3) second heating means for heating up and curing in the order of plate, liquid resin and fabric;
4) 상기 제 2 가열 수단 상부에 위치하고, 직물 상부에서 하중을 부여할 수 있는 하중 부여 수단으로서,4) Load applying means located above the second heating means and capable of applying a load on the upper portion of the fabric,
여기서 상기 하중 부여 수단은 투명하여 직물 반대쪽 면을 모니터링할 수 있는 것을 특징으로 하는 하중 부여 수단; Wherein the load applying means is transparent so that the opposite side of the fabric can be monitored;
5) 상기 제 2 가열 수단에 연결되고, 경화 속도를 조절하는 조절 수단으로서,5) regulating means connected to said second heating means for regulating the curing rate,
여기서 상기 조절 수단은 상기 하중 부여 수단을 통해 모니터링하여 액상수지가 직물에 흡수하는 과정에서 직물 반대쪽 면에서 액상수지가 보이기 시작하거나 일부 보일 때까지 경화시키도록 조절하는 것을 특징으로 하는 조절 수단;Wherein the regulating means is adapted to monitor through the load applying means to cure the liquid resin until the liquid resin begins to be visible or partially visible on the opposite side of the fabric in the process of absorbing the liquid resin into the fabric.
6) 경화된 액상수지 상부에 완성된 전자 부품을 부착하거나, 또는 전기적 또는 광학적 센서 소재 및 전극을 증착 또는 삽입하는 부착 수단; 및6) attachment means for attaching the finished electronic component to the cured liquid resin or for depositing or inserting an electrical or optical sensor material and an electrode; And
7) 배선과 함께 액상수지를 패키징하는 패키징 수단;을 포함하는, 본 발명에 따른 직물-탄성 고분자 기반 전자 소재 또는 소자의 제조 장치를 제공한다. 7) packaging means for packaging the liquid resin together with the wiring. The present invention also provides an apparatus for manufacturing a fabric-elastic polymer-based electronic material or device according to the present invention.
상기 제조 장치에 있어서, 각 수단의 재질 및 작동은 상기 직물-탄성 고분자 기반 전자 소재 또는 소자의 제조 방법에 서술한 바와 같다. In the manufacturing apparatus, materials and operations of the respective means are the same as those described in the fabric-elastic polymer-based electronic material or the manufacturing method of the element.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.However, the following examples are illustrative of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.
본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.The present invention is not limited to the embodiments disclosed below but may be embodied in various forms without departing from the spirit and scope of the invention. It is provided to inform the person completely of the scope of the invention.
<< 실시예Example 1> 직물-고분자 복합소재의 제작 1> Fabrication of fabric-polymer composite materials
직물-고분자 복합소재를 다음과 같은 순서로 제작하였다.Fabric - polymer composites were fabricated in the following order.
1) 비경화 PDMS (10:1) 또는 eco-flex (1:1)를 Glass (25x25) 위에 0.5g 도포하였다.1) Uncured PDMS (10: 1) or eco-flex (1: 1) was applied on glass (25x25) in an amount of 0.5g.
2) 60℃ Hot plate 위에 glass, PDMS를 올리고 반경화(semi-curing)를 진행하였다.2) The glass and PDMS were heated on a hot plate at 60 ° C and semi-curing was performed.
3) 140 ℃ Hot plate 위에 glass, PDMS(또는 eco-flex), fabric 순으로 올렸다.3) On top of a 140 ° C hot plate, glass, PDMS (or eco-flex) and fabric were placed in order.
4) 185g(2,902.7684Pa) 아크릴 블록으로 하중을 부여하였다.4) 185 g (2,902.7684 Pa) acrylic block.
5) 30 min 경화(Curing) 후 제거하였다.5) After 30 min curing, it was removed.
<< 실시예Example 2> 직물 기반의 전자소자의 제작 2> Fabrication of fabric-based electronic devices
직물 기반의 전자소자를 다음과 같은 순서로 제작하였다.Fabric based electronic devices were fabricated in the following order.
1) 비경화 PDMS (10:1) 또는 eco-flex (1:1)를 Glass (25x25) 위에 0.5g 도포하였다.1) Uncured PDMS (10: 1) or eco-flex (1: 1) was applied on glass (25x25) in an amount of 0.5g.
2) 60℃ Hot plate 위에 glass, PDMS를 올리고 반경화(semi-curing)를 진행하였다.2) The glass and PDMS were heated on a hot plate at 60 ° C and semi-curing was performed.
3) 140 ℃ Hot plate 위에 glass, PDMS(또는 eco-flex), fabric 순으로 올렸다.3) On top of a 140 ° C hot plate, glass, PDMS (or eco-flex) and fabric were placed in order.
4) 185g(2,902.7684Pa) 아크릴 블록으로 하중을 부여하였다.4) 185 g (2,902.7684 Pa) acrylic block.
5) 30 min 경화(Curing) 후 제거하였다.5) After 30 min curing, it was removed.
6) PDMS 층 상부에 접착을 위한 산소 플라즈마를 처리하였다.6) An oxygen plasma for adhesion was applied to the top of the PDMS layer.
7) 금(Gold) 스퍼터링 (20mA, 600s)을 수행하였다.7) Gold sputtering (20 mA, 600 s) was performed.
8) 구리선과 함께 PVDF_TrFE 나노섬유 라미네이트하였다.8) PVDF_TrFE nanofiber laminates with copper wire.
9) 구리선과 함께 산소 플라즈마 처리된 PDMS 층을 라미네이트하였다(두께: 500um, pdms : 경화제 비율 [10:1]).9) The oxygen plasma treated PDMS layer was laminated with a copper wire (thickness: 500 μm, pdms: curing agent ratio [10: 1]).
<< 실시예Example 3> 3> 심박Heartbeat 센서의 제조 및 Manufacture of sensors and 심박Heartbeat 측정 Measure
상기 <실시예 2>의 방법으로 직물-고분자 복합소재의 PDMS 층 상부에 심박 센서가 부착된 직물 기반의 심박 센서를 제조하였다. A fabric-based heart rate sensor having a heart rate sensor attached to a PDMS layer of a fabric-polymer composite material was manufactured by the method of Example 2 above.
사용된 심박 센서의 센싱 메커니즘은 맥박에 의한 혈관 팽창 및 이에 따르는 피부 변위에 의해 압전소재가 활성화(activation)되어 전위차가 발생하게 되고(전압 전류 생성) 이를 증폭하여 읽어들이는 것으로서, 기존에 상용화되어 있는 PPG(photoplethysmogram) 방식을 사용하였다.The sensing mechanism of the heartbeat sensor used is to activate the piezoelectric material due to the expansion of the blood vessel due to the pulse and the accompanying skin displacement to generate a potential difference (voltage current generation), amplify it, and read it. PPG (photoplethysmogram) method was used.
제조된 직물 기반의 심박 센서를 이용하여 펄스 감지 영상(Pulse sensing video)을 통해 측정한 결과, 오차가 없이 정확히 측정이 가능함을 확인하였다. The fabric - based heart rate sensor was used to measure pulse - sensing video, and it was confirmed that the measurement was possible without error.
본 발명은 다양한 종류의 직물 기반의 웨어러블 디바이스 제작, 특히 밀착성이 요구되는 생체신호 센서와 같은 소자 제작에 유용하게 사용될 수 있다. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be usefully used for fabrication of various kinds of fabric-based wearable devices, particularly for manufacturing devices such as bio-signal sensors requiring adhesion.
Claims (17)
Wherein the one side has a fabric surface and the opposite side has a flat surface based on a liquid resin and the liquid resin has a structure in which the whole or part of the liquid resin is selectively absorbed into the fabric.
상기 액상수지는 광경화, 열경화 또는 촉매경화 액상수지인 것을 특징으로 하는 직물-탄성 고분자 복합체.
The method according to claim 1,
Wherein the liquid resin is a photo-curable, thermosetting, or catalytically curable liquid resin.
상기 액상수지는 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS) 또는 에코-플렉스(Eco-flex)인 것을 특징으로 하는 직물-탄성 고분자 복합체.
The method according to claim 1,
Wherein the liquid resin is polydimethylsiloxane (PDMS) or eco-flex. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
상기 직물-탄성 고분자 복합체는 전자 소재 또는 소자에 대해 탈부착이 가능하고, 세탁이 가능한 것을 특징으로 하는 직물-탄성 고분자 복합체.
The method according to claim 1,
Wherein the fabric-elastic polymer composite is detachable and attachable to an electronic material or an element, and is washable.
상기 직물 탄성고분자 복합체 기판의 편평한 액상수지 면에 부착된 전자 소재 또는 소자;를 포함하는 직물-탄성 고분자 기반 전자 소재 또는 소자.
A fabric-elastic polymer composite substrate having a fabric surface on one side, a flat surface on the opposite side of the liquid resin, and a liquid resin selectively absorbed on the fabric in whole or in part; And
And an electronic material or element attached to a flat liquid resin side of the fabric elastomeric polymer composite substrate.
상기 전자 소재 또는 소자는 웨어러블 디바이스에 사용되는 센서, 신호처리소자 또는 배터리인 것을 특징으로 하는 직물-탄성 고분자 기반 전자 소재 또는 소자.
6. The method of claim 5,
Wherein the electronic material or element is a sensor, signal processing element or battery used in a wearable device.
2) 가열 수단 위에 판, 액상수지 및 직물 순으로 올리는 단계;
3) 직물 위에 하중을 부여하는 단계; 및
4) 경화(curing)시키는 단계;를 포함하는,
한쪽 면은 직물 표면을 가지고, 반대쪽 면은 액상수지 기반의 편평한 표면을 가지며, 액상수지가 직물에 전면 또는 일부가 선택적으로 흡수되어 있는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는,
직물-탄성 고분자 복합체의 제조 방법.
1) applying a liquid resin onto a plate having a flat surface;
2) raising on the heating means in the order of plate, liquid resin and fabric;
3) applying a load on the fabric; And
4) curing.
Characterized in that one side has a fabric surface and the other side has a flat surface based on a liquid resin and the liquid resin has a structure in which the whole or a part of the liquid resin is selectively absorbed into the fabric.
(EN) METHOD FOR MANUFACTURING WIPER - ELASTIC POLYMER COMPOSITE.
상기 단계 1)에서 편평한 표면을 갖는 판은 사전에 친수성 또는 소수성으로 표면처리하는 것을 특징으로 하는 직물-탄성 고분자 복합체의 제조 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the plate having a flat surface in the step 1) is surface-treated in advance with a hydrophilic or hydrophobic property.
친수성 처리는 친수성 물질 코팅, 플라즈마 처리 또는 코로나 방전을 통해 수행하고, 소수성 처리는 소수성 물질 코팅, 또는 나노 또는 마이크로미터 사이즈의 패터닝을 통한 소수성 개질을 통해 수행하는 것을 특징으로 하는 직물-탄성 고분자 복합체의 제조 방법.
9. The method of claim 8,
Characterized in that the hydrophilic treatment is carried out through a hydrophilic material coating, a plasma treatment or a corona discharge, and the hydrophobic treatment is carried out through hydrophobic material coating, or hydrophobic modification through patterning of nano or micrometer size. Gt;
상기 단계 3)의 하중을 가하는 부분이 투명하여 직물 반대쪽 면을 관찰할 수 있는 것을 특징으로 하는 직물-탄성 고분자 복합체의 제조 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the portion of the step 3) to which the load is applied is transparent so that the opposite surface of the fabric can be observed.
상기 단계 4)의 경화는 액상수지가 직물 반대쪽 면에서 보이기 시작하거나 일부 보일 때까지 경화시킨 후 하중을 제거하는 것을 특징으로 하는 직물-탄성 고분자 복합체의 제조 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the curing of step (4) is performed by curing the liquid resin until the liquid resin begins to be visible or partially visible on the opposite side of the fabric, and then the load is removed.
상기 단계 4)의 경화에서 경화제의 함량을 줄이거나 온도를 낮춰서 액상수지의 직물에 대한 흡수 속도 및 흡수 깊이를 조절하는 것을 특징으로 하는 직물-탄성 고분자 복합체의 제조 방법.
8. The method of claim 7,
The method of manufacturing a fabric-elastic polymer composite according to claim 1, wherein the curing of the step (4) is performed by reducing the content of the curing agent or lowering the temperature to adjust the absorption rate and absorption depth of the liquid resin to the fabric.
2) 상기 직물-탄성 고분자 복합체의 편평한 고분자 면에 전자 소재 또는 소자를 부착하는 단계;를 포함하는,
직물-탄성 고분자 기반 전자 소재 또는 소자의 제조 방법.
1) preparing a fabric-elastic polymer composite by the method of any one of claims 7 to 12; And
2) attaching an electronic material or element to a flat polymer surface of the fabric-elastic polymer composite;
Fabric - Method for manufacturing an elastomeric polymer based electronic material or device.
상기 단계 2)의 부착은 증착, 접착 또는 패터닝인 것을 특징으로 하는 직물-탄성 고분자 기반 전자 소재 또는 소자의 제조 방법.
14. The method of claim 13,
Wherein the attachment of step 2) is deposition, adhesion or patterning. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
2) 경화(curing)시킨 후 하중을 제거하여 단계;
3) 액상수지 상부에 완성된 전자 부품을 부착하거나, 또는 전기적 또는 광학적 센서 소재 및 전극을 증착 또는 삽입하는 단계; 및
4) 배선과 함께 액상수지로 패키징하는 단계;를 포함하는,
제 5항의 직물-탄성 고분자 기반 전자 소재 또는 소자의 제조 방법.
1) preparing a fabric-elastic polymer composite by the method of any one of claims 7 to 12;
2) curing and removing the load;
3) attaching the finished electronic component on top of the liquid resin, or depositing or inserting an electrical or optical sensor material and electrode; And
4) packaging with a liquid resin together with wiring,
A method of making a fabric-elastic polymer-based electronic material or device according to claim 5.
2) 판, 액상수지 및 직물 순으로 올리고, 가열하여 경화시키는 가열 수단;
3) 상기 가열 수단 상부에 위치하고, 직물 상부에서 하중을 부여할 수 있는 하중 부여 수단으로서,
여기서 상기 하중 부여 수단은 투명하여 직물 반대쪽 면을 모니터링할 수 있는 것을 특징으로 하는 하중 부여 수단; 및
4) 상기 가열 수단에 연결되고, 경화제 또는 경화 온도를 통해 액상수지의 직물에 대한 흡수 속도 및 흡수 깊이를 조절하는 조절 수단으로서,
여기서 상기 조절 수단은 상기 하중 부여 수단을 통해 모니터링하여 액상수지가 직물에 흡수하는 과정에서 직물 반대쪽 면에서 액상수지가 보이기 시작하거나 일부 보일 때까지 경화시키도록 조절하는 것을 특징으로 하는 조절 수단;을 포함하는,
제 1항의 직물-탄성 고분자 복합체의 제조 장치.
1) application means for applying liquid resin onto a plate having a flat surface;
2) a heating means for heating up and curing in the order of plate, liquid resin and fabric;
3) load applying means located above the heating means and capable of applying a load on the fabric,
Wherein the load applying means is transparent so that the opposite side of the fabric can be monitored; And
4) regulating means connected to the heating means and regulating the absorption rate and absorption depth of the liquid resin on the fabric through a curing agent or curing temperature,
Wherein the regulating means is controlled through the load applying means to control the liquid resin to cure until the liquid resin begins to be visible or partially visible on the opposite side of the fabric during the process of absorbing the liquid resin into the fabric doing,
An apparatus for producing a fabric-elastic polymer composite according to claim 1.
2) 판, 액상수지 및 직물 순으로 올리고, 가열하여 경화시키는 가열 수단;
3) 상기 가열 수단 상부에 위치하고, 직물 상부에서 하중을 부여할 수 있는 하중 부여 수단으로서,
여기서 상기 하중 부여 수단은 투명하여 직물 반대쪽 면을 모니터링할 수 있는 것을 특징으로 하는 하중 부여 수단;
4) 상기 가열 수단에 연결되고, 경화제 또는 경화 온도를 통해 액상수지의 직물에 대한 흡수 속도 및 흡수 깊이를 조절하는 조절 수단으로서,
여기서 상기 조절 수단은 상기 하중 부여 수단을 통해 모니터링하여 액상수지가 직물에 흡수하는 과정에서 직물 반대쪽 면에서 액상수지가 보이기 시작하거나 일부 보일 때까지 경화시키도록 조절하는 것을 특징으로 하는 조절 수단;
5) 경화된 액상수지 상부에 완성된 전자 부품을 부착하거나, 또는 전기적 또는 광학적 센서 소재 및 전극을 증착 또는 삽입하는 부착 수단; 및
6) 배선과 함께 액상수지를 패키징하는 패키징 수단;을 포함하는,
제 5항의 직물-탄성 고분자 기반 전자 소재 또는 소자의 제조 장치.1) application means for applying liquid resin onto a plate having a flat surface;
2) a heating means for heating up and curing in the order of plate, liquid resin and fabric;
3) load applying means located above the heating means and capable of applying a load on the fabric,
Wherein the load applying means is transparent so that the opposite side of the fabric can be monitored;
4) regulating means connected to the heating means and regulating the absorption rate and absorption depth of the liquid resin on the fabric through a curing agent or curing temperature,
Wherein the regulating means is adapted to monitor through the load applying means to cure the liquid resin until the liquid resin begins to be visible or partially visible on the opposite side of the fabric in the process of absorbing the liquid resin into the fabric.
5) attaching means for attaching the finished electronic component on top of the cured liquid resin or for depositing or inserting an electrical or optical sensor material and electrodes; And
6) packaging means for packaging the liquid resin together with the wiring,
An apparatus for manufacturing an elastic material-based electronic material or device according to claim 5.
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