KR20210006963A

KR20210006963A - 신장성 및 비신장성 기재 상의 내구성 있는 연성 인쇄 회로

Info

Publication number: KR20210006963A
Application number: KR1020207035207A
Authority: KR
Inventors: 마크 디 에드문손; 폴 디 가슬러; 저스틴 제이 스카이프; 스콧 제이 제로
Original assignee: 더블유.엘. 고어 앤드 어소시에이트스, 인코포레이티드
Priority date: 2018-05-08
Filing date: 2019-05-08
Publication date: 2021-01-19
Also published as: JP2021522092A; CA3097213A1; JP7085023B2; CA3097213C; US11330711B2; CN112106452A; EP3791700A1; WO2019217503A1; US20210161009A1; KR20230056056A

Abstract

본 발명은 인쇄 회로(650) 및 신장성 또는 비신장성 기재(610)를 포함하는 연성의 전도성 물품(600)에 관한 것이다. 일부 실시예에서, 기재는 양면에 인쇄 회로를 구비한다. 인쇄 회로는 내부에 다공성 합성 중합체 막(660)과 전기 전도성 트레이스(670)뿐만 아니라 비전도성 영역(640)을 포함한다. 전기 전도성 트레이스는 다공성 합성 중합체 막에 흡수되거나 그 외 다른 방식으로 포함된다. 일부 실시예에서, 합성 중합체 막이 미세 다공성이다. 인쇄 회로는 접착제 도트(620)에 의해 신장성 또는 비신장성의 기재에 불연속적으로 결합될 수 있다. 인쇄 회로는 스마트 의류 또는 기타 웨어러블 기술과 같은 의류에 통합될 수 있다.

Description

신장성 및 비신장성 기재 상의 내구성 있는 연성 인쇄 회로

본 개시는 일반적으로 인쇄 회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 신장성 또는 비신장성 기재에 결합되어 전도성 물품을 형성하는 내구성 있는 연성 인쇄 회로에 관한 것이다.

통상적으로, 연성 회로는 Mylar^® 또는 Kapton^®과 같은 뻣뻣한 재료를 기반으로 제조된다. 이러한 재료는, 종래의 구리 및 유리 섬유 회로 기재에 비해서는 연성인 것으로 간주되긴 하지만, 직물이나 피부에 필적하는 연성을 나타내지는 않는다. 이러한 뻣뻣함으로 인해 연성 회로를 의복 및/또는 기타 피부에 착용하는 장치에 통합하는 것은 제한되어 있다. 실제로, 기존의 많은 회로 재료는 너무 뻣뻣해서 직물에 일체화시킬 수 없으며, 특히 사용 중 구부러지는 경우 및 세탁 또는 기타 세탁 요법 동안 신뢰성 있는 내구성을 유지할 수 없다.

이와 관련하여, 얇고 신장성의 전도성 잉크가 많이 개발되어 왔다. 이러한 잉크는, 통상적으로, 직물에 직접 인쇄되며, 직물의 연성, 신장성, 및 편리함을 유지할 수 있다. 그러나, 잉크는 상당한 내구성과 전기 연결이 문제가 되고 있다. 예를 들어, 직물이 신장되면, 직물 섬유 다발이 서로 상당히 상대 이동하게 된다. 전도성 잉크는 직물 섬유 다발 사이의 간격에서 가교 역할을 하는 데 필요한 연신율을 견딜 수 없어, 파손 및 개방 회로를 초래한다.

동일한 신장성의 전도성 잉크가 우레탄 필름에 인쇄된 다음 신장성 직물에 열 결합되어 왔다. 이것은 직물에 직접 인쇄하는 것보다 더 내구성 있는 회로를 제공하긴 하지만, 결과적인 적층체(laminate)가 원래 직물보다 신장성이 훨씬 떨어진다. 기존의 다른 기술에서는, 전도성 잉크가 절연 잉크의 사이에 개재된 다음, 직물에 열적으로 적층되어 왔다. 그러나, 얇은 절연 잉크 코팅으로는 전도성 잉크를 효과적으로 지지할 수 없다. 절연 잉크의 두께를 증가시키면 내구성을 향상시킬 수는 있지만, 직물의 신장성이 크게 저하된다.

연성 전기 회로의 발전에도 불구하고, 의복으로부터 의료 진단 및 치료 장치에 이르는 다양한 용례뿐만 아니라 다수의 기타 적합한 최종 사용 용례용의 내구성 있는 효과적인 연성 전기 회로 시스템이 여전히 요구되고 있다.

본 개시는 기재에 결합된 인쇄 회로를 포함하는 높은 연성과 내구성을 갖춘 전도성 물품에 관한 것이다. 인쇄 회로는 다공성 합성 중합체 막 및 적어도 하나의 전기 전도성 트레이스를 포함하며, 기재에 불연속적으로 또는 연속적으로 결합될 수 있다. 기재는 신장성 직물, 신장성 천, 신장성 적층체, 신장성 섬유, 신장성 부직포 재료, 또는 신장성 막과 같은 신장성 또는 비신장성 기재일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 신장성 기재는 신장성 직물 또는 신장성 천이다. 전기 전도성 트레이스는 다공성 합성 중합체 막의 두께를 통해 기공 내로 흡수되거나 그 외 다른 방식으로 도입될 수 있다. 전기 전도성 트레이스는 전도성 입자의 연속적인 망을 포함하며, 전기 전도성 패턴 또는 회로의 형태를 가질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 비전도성 영역은 전기 전도성 트레이스의 옆에 위치된다. 일부 실시예에서, 외부 요소로부터 전기 전도성 트레이스를 보호하는 것을 돕기 위해 절연성 오버코트가 전기 전도성 트레이스 위에 도포될 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 다공성 합성 중합체 막은 확장 폴리테트라플루오로에틸렌 막과 같은 확장 플루오로 중합체 막이다. 전도성 물품은 세탁 내구성 시험의 시험 방법에 의해 결정된 바와 같이 적어도 10회의 세탁 사이클의 세탁 내구성을 갖는다. 또한, 전도성 물품은, 유리하게는, 연성으로서, 가와바타 시험 방법에 의해 결정된 바와 같이 0.1 gf-㎠/㎝ 미만의 연성을 갖는다.

첨부 도면은 본 개시의 추가 이해를 돕기 위해 포함되는 것으로서, 본 명세서에 포함되어 본 명세서의 일부를 구성하며, 실시예를 예시하고, 설명과 함께 본 개시의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1은 적어도 하나의 실시예에 따른, 다공성 확장 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 막(제1 막)의 주사 전자 현미경 사진(SEM)의 이미지이다.
도 2는 적어도 하나의 실시예에 따른, 다공성 확장 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 막(제2 막)의 SEM이다.
도 3은 적어도 하나의 실시예에 따른, 예 5에서 사용되는 다공성 폴리에틸렌 막의 SEM이다.
도 4는 적어도 하나의 실시예에 따른, 예들에서 사용되는 예시적인 전도성 트레이스의 배열 및 크기의 그래프이다.
도 5는 적어도 하나의 실시예에 따른, 예 1에서 시험되는 여러 재료에 대한 변형률 대 하중 및 변형률 대 저항의 그래프이다.
도 6a는 적어도 하나의 실시예에 따른, 접착제 도트 형태의 그라비어 패턴으로 도포된 접착제를 구비한 기재의 개략도이다.
도 6b는 적어도 하나의 실시예에 따른, 흡수 전도성 트레이스에 인접하게 위치한 비전도성 영역을 갖는 전도성 물품의 개략도이다.
도 6c는 적어도 하나의 실시예에 따른, 기재의 각각의 측면 상에 인쇄 회로를 포함하는 전도성 물품의 개략도이다.
도 7은 적어도 하나의 실시예에 따른, 전도성 트레이스가 내부에 흡수된 확장 폴리테트라플루오로에틸렌 막의 일부의 주사 전자 현미경 사진(SEM)이다.
도 8a는 적어도 하나의 실시예에 따른, 레이저 마이크로미터를 사용하여 합성 중합체 막의 두께를 측정하기 위해 레이저 마이크로미터 공급원과 레이저 마이크로미터 수신기의 사이에 정렬되는 금속 실린더의 개략도이다.
도 8b는 적어도 하나의 실시예에 따른, 레이저 마이크로미터를 사용하여 합성 중합체 막의 두께를 측정하는 경우의, 중첩부가 없으며 주름이 없는, 도 8a에 도시된 금속 실린더의 표면 위를 덮는 단층 막의 개략도이다.

당업자라면 본 개시의 다양한 양태가 의도한 기능을 수행하도록 구성되는 임의의 개수의 방법 및 장치에 의해 실현될 수 있다는 것을 쉽게 이해할 것이다. 또한, 본 명세서에 참조된 첨부 도면이 반드시 실제 축척으로 도시되어야 하는 것은 아니며, 본 개시의 다양한 양태를 예시하기 위해 과장될 수도 있고, 이와 관련하여, 도면이 제한적인 것으로 해석되어서는 안 된다는 것에 유의하여야 한다. 용어 "전기 전도성 트레이스", "전도성 트레이스", 및 "트레이스"가 본 명세서에서 상호 호환 가능하게 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 용어 "막(membrane)" 및 "필름"이 본 명세서에서 상호 호환 가능하게 사용될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "합성 중합체 막(synthetic polymer membrane)"은 다공성 합성 중합체 막 또는 미세 다공성 합성 중합체 막을 포함하는 것을 나타내기 위한 것이다.

본 발명은 인쇄 회로 및 신장성 또는 비신장성 기재를 포함하는 연성의 전도성 물품에 관한 것이다. 인쇄 회로는 전기 전도성 트레이스를 포함한다. 전기 전도성 트레이스는 다공성 합성 중합체 막의 두께를 통해 기공에 흡수되거나 그 외 다른 방식으로 도입될 수 있다. 일부 실시예에서는, 합성 중합체 막이 미세 다공성이다. 인쇄 회로가 신장성 또는 비신장성 기재에 불연속적으로 결합될 수 있다. 대안의 실시예에서는, 인쇄 회로가 기재에 연속적으로 결합된다. 인쇄 회로는 의복에, 예를 들어, 스마트 의류나 기타 웨어러블 기술에 통합될 수 있다.

전술한 바와 같이, 전도성 물품은 적어도 하나의 전기 전도성 트레이스 및 다공성 합성 중합체 막을 포함하는 인쇄 회로를 포함한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "전기 전도성 트레이스"는 전자가 관통하여 전도될 수 있도록 하는 연속적인 라인 또는 연속적인 경로를 설명하기 위한 것이다. 예시적인 실시예에서, 비전도성 영역이 전기 전도성 트레이스의 옆에 위치한다. 일부 실시예에서는, 전기 전도성 잉크가 전기 전도성 트레이스를 합성 중합체 막 내부에 침착시키는 데 사용될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 용어 "전기 전도성 잉크"는 캐리어 액체(예를 들어, 용매) 내에 전기 전도성 입자를 포함하는 재료를 지칭한다. 일부 실시예에서, 전기 전도성 입자는 은, 금, 구리, 또는 백금 입자를 포함한다. 적합한 전기 전도성 잉크의 비제한적인 예에는 2108-IPA(캘리포니아주 리치몬드 소재 Nanogap Inc.), UTDAgPA(일리노이주 샘페인 소재 UT Dots, Inc.), UTDAg60X(일리노이주 샘페인 소재 UT Dots, Inc.)가 포함된다.

전기 전도성 트레이스를 형성하는 다른 전기 전도성 재료의 비제한적인 예에는 전기 전도성 금속(예를 들어, 은, 금, 구리, 및 백금)의 입자 또는 나노 입자, 다른 전기 전도성 재료(예를 들어, 흑연 또는 카본 블랙)의 입자 또는 나노 입자, 전기 전도성 나노 튜브, 전기 전도성 금속 플레이크(flake), 전기 전도성 중합체, 및 이들의 조합이 포함된다. 본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "나노 입자"는 전도성 입자의 적어도 하나의 치수에서 1.0 ㎚ 내지 100 ㎚의 크기를 갖는 입자를 설명하기 위한 것이다.

전기 전도성 트레이스는 전류가 관통하여 흐를 수도 있는 회로를 형성하는 데 사용될 수 있는 전기 전도성 패턴의 형태일 수 있다. 패턴은, 예를 들어, 도 4에 예시된 평행한 라인과 같은 개방 경로를 생성할 수 있다. 일부 실시예에서는, 전자 부품(예를 들어, 표면 실장 전자 부품)이 회로를 생성하기 위해 전도성 트레이스 패턴에 전기적으로 결합(예를 들어, 부착)될 수 있다. 일부 실시예에서, 전자 부품(예를 들어, 프로세서, 배터리, 및/또는 송신기를 포함하는 전자 모듈)이 전도성 트레이스 패턴에 전기적으로 결합(예를 들어, 부착)되어 회로를 생성할 수 있다. 전기 전도성 트레이스가 저항기, 커패시터, 발광 다이오드(LED), 집적 회로, 센서, 전력 공급원, 및 데이터 송신기 및 수신기와 결합되도록 구성될 수 있다. 추가적으로, 전기 전도성 트레이스가, 예를 들어, 사용자의 심장 박동수 또는 혈액 내 산소 포화도와 같은 정보를 사용자 또는 사용자의 의사에게 전송하는 데 사용될 수 있다.

위에서 언급한 바와 같이, 전기 전도성 트레이스는 합성 중합체 막의 내부에 위치될 수 있다. 적합한 다공성 합성 중합체 막의 비제한적인 예에는 확장 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 플루오로화 에틸렌 프로필렌(FEP), 퍼플루오로알콕시 알칸(PFA), 폴리에스테르 설폰(PES), 미국 특허 공개 공보 제2016/0032069호에 교시된 바와 같은 확장 폴리(p-자일릴렌)(ePPX), Sbriglia의 미국 특허 제9,926,416호에 교시된 바와 같은 다공성 확장 초고분자량 폴리에틸렌(eUHMWPE), 미국 특허 제9,932,429호에 교시된 바와 같은 다공성 확장 에틸렌 테트라플루오로에틸렌(eETFE), 사브리글리아 등의 미국 특허 제7,932,184호에 교시된 바와 같은 다공성 확장 폴리락트산(ePLLA), 사브리글리아의 미국 특허 제9,441,088호에 교시된 바와 같은 다공성 확장 비닐리덴 플루오라이드-코-테트라플루오로에틸렌 또는 트리플루오로에틸렌[VDF-co-(TFE 또는 TrFE)] 중합체, 및 이들의 조합이 포함된다. 적어도 하나의 실시예에서, 합성 중합체 막은 미세 다공성 합성 중합체 막, 예를 들어 노드 및 피브릴 미세 구조를 갖는 미세 다공성 플루오로 중합체 막이며, 이러한 막 전체에 걸쳐 노드가 피브릴에 의해 상호 연결되며 노드와 피브릴 사이에 위치한 공극 또는 공간이 기공이다. 예시적인 노드 및 피브릴 미세 구조가 Gore의 미국 특허 제3,953,566호에 설명되어 있다.

본 명세서에 설명된 미세 다공성 막은 비표면적이 약 4.0 ㎡/㎤보다 크며, 약 10 ㎡/㎤보다 크며, 약 50 ㎡/㎤보다 크며, 약 75 ㎡/㎤보다 크며, 최대 100 ㎡/㎤이라는 점에서 다른 막 또는 구조와 구별될 수 있다. 일부 실시예에서는, 비표면적이 약 4.0 ㎡/㎤ 내지 100 ㎡/㎤이다. 본 명세서에서, 비표면적은 외피 부피가 아닌 골격 부피를 기준으로 정의된다. 또한, 미세 다공성 합성 중합체 막의 대부분의 피브릴은 약 1.0 ㎛ 미만, 또는 약 0.1 ㎛ 내지 약 1.0 ㎛, 약 0.3 ㎛ 내지 약 1.0 ㎛, 약 0.5 ㎛ 내지 약 1.0 ㎛, 또는 약 0.7 ㎛ 내지 약 1.0 ㎛의 직경을 갖는다. 추가적으로, 미세 다공성 막은 두께가 약 100 ㎛ 미만, 약 75 ㎛ 미만, 약 50 ㎛ 미만, 약 35 ㎛ 미만, 약 25 ㎛ 미만, 약 20 ㎛ 미만, 약 10 ㎛ 미만, 약 5 ㎛ 미만, 또는 약 3 ㎛ 미만인 얇은 막이다. 적어도 하나의 예시적인 실시예에서, 합성 중합체 막은 확장 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 막이다. Gore의 미국 특허 제3,953,566호, Bowen 등의 미국 특허 공개 공보 제2004/0173978호, Bacino 등의 미국 특허 제7,306,729호, Bacino의 미국 특허 제5,476,589호, 또는 Branca 등의 미국 특허 제5,183,545호에 설명된 방법에 따라 제조되는 확장 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 막도 사용될 수 있다.

전기 전도성 재료(예를 들어, 전기 전도성 잉크)가 다공성 합성 중합체 막에 도포될 수도 있으므로, 전도성 재료가 다공성 합성 중합체 막에 흡수되거나 그 외 다른 방식으로 포함되어 합성 중합체 막 내부에 전기 전도성 재료 및 이에 따라 전기 전도성 트레이스를 배치하여 인쇄 회로를 형성한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같은 "흡수된(imbibed)"은 액체 캐리어(예를 들어, 전기 전도성 잉크)를 통해 다공성 또는 미세 다공성 합성 중합체 막의 기존 기공 또는 공극 공간에 전기 전도성 트레이스가 포함되며 및/또는 침착되는 것을 설명하기 위한 것으로, 구체적으로는, 전기 전도성 트레이스가 합성 중합체 막의 일체형 부분이며 기공 또는 공극 공간 내부에 일부 노출된 전기 전도성 트레이스를 가질 수도 있는 충전 막은 배제한다. 본 명세서에서 다공성 막의 이전부터 존재하는 기공 또는 공극 공간을 충전하는 임의의 공지의 방법이 사용될 수 있다는 점에 유의하여야 한다. 일부 실시예에서, 전도성 트레이스는 다공성 또는 미세 다공성 합성 중합체 막의 두께를 통해 기공을 차지하거나 기공에 채워진다. 이와 같이, 전기 전도성 트레이스는 다공성 또는 미세 다공성 합성 중합체 막의 기공 체적의 대부분을 차지할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 다공성 또는 미세 다공성 합성 중합체 막의 기공은 전자가 통과하기 위한 전도성 트레이스를 생성하기에 충분한 양의 전기 전도성 재료로 충전된다. 전기 전도성 트레이스를 형성하는 전기 전도성 재료는 공지된 침착 및 흡수 방법, 예를 들어, 잉크젯 인쇄, 그라비아 인쇄, 및 플렉소그래픽 인쇄에 의해 다공성 합성 중합체 막에 도포되어 전기 전도성 트레이스를 형성할 수 있다. 내부에 전기 전도성 트레이스를 구비한 합성 중합체 막은 본 명세서에서 인쇄 회로로 지칭된다.

본 명세서에서 논의된 바와 같이, 전기 전도성 트레이스가 합성 중합체 막에 흡수되거나 그 외 다른 방식으로 포함되어 인쇄 회로를 형성한다. 적어도 하나의 실시예에서, 원하는 패턴을 갖는 스텐실이 다공성 합성 중합체 막에 도포된다. 당업자에게 알려진 합성 중합체 막에 패턴을 형성하는 다른 형태도 본 개시의 범위 내에 있는 것으로 간주됨을 이해하여야 한다. 예시적인 실시예에서, 다공성 합성 중합체 막은 평평하며 전기 전도성 재료가 도포되는 경우 주름이 생기지 않는다. 전기 전도성 재료(예를 들어, 전기 전도성 잉크)가 스텐실의 위에 도포되므로(예를 들어, 과다한 양의 전기 전도성 재료가 도포되므로), 스텐실이 제거되고 나면, 전기 전도성 재료가 원하는 패턴으로 다공성 합성 중합체 막의 기공에 흡수되어, 다공성 합성 중합체 막의 내부에 전기 전도성 재료 및 이에 따라 전도성 트레이스를 배치하여 인쇄 회로를 형성한다. 스텐실의 표면에 존재하는 과도한 양의 전기 전도성 재료가 스텐실을 제거하기 전에 제거될 수 있다. 그러나, 흡수 공정의 결과로서, 무시할 수 있는 양의 전도성 재료가 합성 중합체 막의 표면 또는 표면의 일부에 남아 있을 수도 있음을 이해하여야 한다. 당업계에 공지된 다공성 합성 중합체 막의 기공에 전기 전도성 재료를 포함시키거나 흡수시키는 다른 방법도 본 개시의 범위 내에 있는 것으로 간주된다.

전도성 물품의 형성 시에, 인쇄 회로(예를 들어, 합성 중합체 막 및 전도성 트레이스)를 적용하기 전에, 기재에 불연속적인 접착제가 도포될 수 있다. 인쇄 회로는 접착제에 의해 기재에 불연속적으로 부착될 수 있다. 접착제는 열가소성 접착제 또는 열경화성 접착제일 수 있다. 일부 실시예에서, 도 6a에 도시된 바와 같이, 접착제가 접착제 도트(620)의 형태의 그라비어 패턴으로 기재(610)에 도포될 수 있다. 기재 상의 접착제의 패턴은 기재가 하나 이상의 방향으로 구부러질 수 있는 한(예를 들어, 연성을 유지하는 한) 제한되지 않음을 이해하여야 한다. 따라서, 격자 또는 평행선과 같은 다른 접착제 패턴이, 기재의 연성이 유지되는 한, 본 개시의 범위 내에 있는 것으로 간주된다. 전술한 바와 같이, 기재는 신장성이거나 비신장성일 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같은, 용어 "신장성"은 하나 이상의 방향으로 잡아 당겨질 수 있지만 해제되면 원래의 형상으로 되돌아가거나 실질적으로 되돌아가는 재료(예를 들어, 직물 또는 천)를 나타내기 위한 것이다. 신장성 기재의 탄성에 따라, 신장성 기재가 원래의 이완된 길이(또는 그 이상)의 1.25배, 1.5배, 1.7배, 2배, 3배, 4배, 5배, 6배, 7배, 8배, 9배, 또는 10배까지 신장될 수 있다. 일부 실시예에서는, 기재의 탄성 한계에 도달할 때까지 신장성 기재가 신장된다. 사용될 수도 있는 신장성 기재의 예에는 신장성 직물이나 천, 신장성 적층체(예를 들어, Kelsey의 WO 2018/067529), 신장성 섬유, 신장성 부직포 재료, 또는 신장성 막이 포함되지만, 이것으로 제한되는 것은 아니다. 예시적인 실시예에서, 인쇄 회로는 신장성 직물이나 신장성 천에 결합된다.

기재(610)가 접착제 도트(620)와 같은 접착제를 포함하면, 도 6b에 도시된 바와 같이, 합성 중합체 막(660) 및 전도성 트레이스(670)를 포함하는 인쇄 회로(650)가 기재(610)의 위에 위치되어, 접착제 도트(620)를 통해 기재(610)에 부착되어 전도성 물품(600)을 형성한다. 비전도성 영역(640)이 흡수 전도성 트레이스(670)에 인접하게 위치된다. 일부 실시예에서는, 도 6c에 도시된 바와 같이, 전도성 트레이스(670) 및 합성 중합체 막(660)을 포함하는 인쇄 회로(650)가 기재(610)의 일 측면에 위치하며, 전도성 트레이스(671) 및 합성 중합체 막(661)을 포함하는 다른 인쇄 회로(651)가 기재의 반대쪽 측면에 위치한다. 비전도성 영역(640)은 흡수 전도성 트레이스(670, 671)에 인접하게 위치한다. 합성 중합체 막(670, 671)이 서로 동일하거나 상이할 수 있다는 점에 유의하여야 한다. 또한, 전도성 트레이스(670, 671)가 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 도 7은 전도성 트레이스(420)가 내부에 흡수된 SEM 장착 테이프(430) 상에 위치된 예시적인 확장 폴리테트라플루오로에틸렌 막(410)의 일부의 주사 전자 현미경(SEM) 사진(400)이다.

어떤 도면에는 도시되어 있지 않지만, 일부 전도성 트레이스가 흡수 공정의 결과로서 다공성 합성 중합체 막의 상에 위치할 수도 있음을 이해하여야 한다. 전도성 트레이스가 액체 캐리어(예를 들어, 전기 전도성 잉크)를 통해 도포되는 실시예에서, 액체 캐리어를 제거하기 위해 인쇄 회로에 열이 인가될 수 있다. 인가된 온도가 합성 중합체 막의 내부에 전도성 트레이스(예를 들어, 금속 입자)를 적어도 부분적으로 융착하여 연속적인 전도성 입자 망을 형성하기에 충분할 수 있다. 다른 실시예에서는, 열이 전도성 입자로부터 리간드(ligand) 또는 다른 처리 보조제를 제거하는 데 사용될 수 있다.

일부 실시예에서, 마모와 같은, 그러나 이에 제한되는 것은 아닌 외부 요소로부터 전기 전도성 트레이스를 보호하는 것을 돕기 위해 절연성 오버코트가 전기 전도성 트레이스의 위에 도포될 수 있다. 전기 전도성 트레이스를 절연하는 데 사용되는 재료의 비제한적인 예에는 우레탄(용액으로서 운반됨), 아크릴(액체로서 운반됨), 실리콘, 스티렌 이소프렌 부타디엔 블록 공중합체, Viton^T) FKM(합성 고무 및 불소 중합체 탄성중합체), 폴리올레핀, 또는 불소 중합체가 포함된다.

유리하게는, 본 명세서에 설명된 전도성 물품이 상당히 연성으로, 아래에 제시된 Kawabata 시험에 의해 입증된 바와 같이 0.1 gf-㎠/㎝ 미만의 연성을 갖는다. 일부 실시예에서, 전도성 입자가 0.009 gf-㎠/㎝ 미만, 0.008 gf-㎠/㎝ 미만, 0.007 gf-㎠/㎝ 미만, 0.006 gf-㎠/㎝ 미만, 0.005 gf-㎠/㎝ 미만, 0.004 gf-㎠/㎝ 미만의 연성을 갖는다. 추가적으로, 흡수 다공성 합성 중합체 막은 본 명세서에 설명된 세탁 시험의 내구성 시험 방법에 의해 입증된 바와 같이 상당히 내구성이 있으며 다수 회의 세탁을 견딜 수 있다. 전도성 물품도 상당한 통기성을 갖추어, 본 명세서에 설명된 수증기 투과율(MVTR) 시험 방법에 의해 입증된 바와 같이 적어도 2,000의 MVTR을 갖는다.

시험 방법

특정 방법 및 장비가 아래에 설명되지만, 당업자에 의해 적절하다고 결정된 다른 방법 또는 장비가 대안으로서 사용될 수도 있음을 이해하여야 한다.

저항 측정 대 신장

단일 인쇄 전도성 라인(401)이 15 ㎜ 너비의 스트립 내부의 중앙에 위치하도록 도 4에 도시된 패턴의 인쇄 회로를 포함하는 좌굴 직물을 트리밍 처리하였다. 이 스트립을 INSTRON^® 모델 5965의 파지부에 장착하여, 인쇄 전도성 라인의 각각의 단부와 파지부 사이의 간격이 5 ㎜가 되도록 적층체를 파지하였다. 힘 게이지가 -0.1 뉴톤과 0.1 뉴톤의 사이에 등록될 때까지 파지부를 서로 이격되도록 이동시켰다. 게이지 길이를 0에 설정하고, KEITHLY^® 580 마이크로 저항계(미국 오레곤주 비버톤 소재 Tektronix, Inc.)의 짝을 이루는 공급원(source)과 감지 리드를 각각 인쇄 라인(401)의 두 개의 단부에 연결하였다. 샘플을 50%까지 변형시킨 다음, 60 ㎜/분에 다시 0%로 변형시켰다. 시험 사이클의 확장 및 압축 위상 모두에 대해 변형률이 10% 증가될 때마다 저항을 측정하였다.

ATEQ 기류

ATEQ 기류는 막 샘플을 통한 공기의 층류 체적 유량을 측정하기 위한 시험 방법이다. 각각의 막에 대해, 샘플을 유동 경로를 가로질러 2.99 ㎠의 면적을 밀봉하는 방식으로 두 개의 플레이트의 사이에 클램핑 고정하였다. ATEQ^®(마이애미주 리보니아 소재 ATEQ Corp.) Premier D 콤팩트 유동 시험기(Compact Flow Tester)를 사용하여 막을 통해 1.2 ㎪(12 mbar)의 차등 기압을 가하여 각각의 막 샘플을 통한 기류의 유속(L/hr)을 측정하였다.

거얼리 기류

거얼리(Gurley) 기류 시험에서는 0.177 psi(1.22 ㎪ 이하)의 수압에서 100 ㎤의 공기가 1 in²(6.45 ㎠ 이하)의 샘플을 통해 유동하는 데 걸리는 시간이 초 단위로 측정된다. 샘플을 GURLEY™ 밀도계 및 평활도 시험기 모델 4340(뉴욕주 트로이 소재 Gurley Precision Instruments)에서 측정하였다. 보고된 값은 3회 측정을 수행한 평균값으로, 초 단위이다.

두께

레이저 마이크로미터(벨기에 메헬렌의 Keyence model 넘버 LS-7010)를 사용하여 두께를 측정하였다. 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 레이저 마이크로미터 공급원(802)과 레이저 마이크로미터 수신기(803)의 사이에 금속 실린더(801)를 정렬하였다. 실린더(801)의 상부의 쉐도우(805)가 도 8a에 도시된 바와 같이 수신기(803) 상에 투영된다. 이어서, 쉐도우의 위치를 레이저 마이크로미터의 "0" 판독 값으로 재설정하였다. 도 8b에 도시된 바와 같이, 단층의 막(804)이 중첩 없이 그리고 주름 없이 금속 실린더(801)의 표면 위를 덮어, 쉐도우(806)를 수신기(803) 상에 캐스팅한다. 이어서, 레이저 마이크로미터를 사용하여 쉐도우(805, 806)의 위치 변화를 샘플의 두께로 나타내었다. 각각의 두께를 3회 측정하여 각각의 샘플의 평균값을 구하였다.

면적당 질량(질량/면적)

샘플의 면적당 질량을 Mettler-Toledo Scale, 모델 1060을 사용하여 ASTM D 3776(직물의 단위 면적당 질량(무게)에 대한 표준 시험 방법) 시험 방법(옵션 C)에 따라 측정하였다. 시편의 무게를 측정하기 전에 스케일을 재교정하였으며, 결과를 평방미터당 그램(g/㎡)으로 보고하였다.

세탁 내구성 시험

세탁 시험을 Kenmore 세탁기(80 시리즈)에서 수행하였다. 적재 무게가 1814.4±113.4 g이었다. 수위가 18±1 갤런(68.1±3.79 L 이하)이었다. 세탁기는 12분 Cotton Sturdy로 설정하였다. 세탁 온도는 120±5℉(48.9±2.78℃ 이하)였다. 세탁 세제는 Original Tide 분말(3700085006)이었다. 비누의 양은 11.0±0.1 g이었다. 켄모어 600 건조기에서 건조를 수행하였다. 건조기는 코튼 스터디로 설정하였다. 자동 수분 감지 기능을 일반 건조로 설정하였으며, 샘플이 건조되었을 때 건조 사이클을 종료하였다. 한 번의 완전한 세탁 내구성 사이클은 한 번의 세탁 사이클과 한 번의 건조 사이클로 구성된다. 각각의 전도성 트레이스의 저항을 아래의 방식으로 0회, 1회, 3회, 6회, 10회, 15회, 및 20회의 사이클 후에 측정하였다. KEITHLEY^® 2750 멀티미터 시스템(미국 오레곤주 비버톤 소재 Tektronix, Inc.)을 사용하여 DC 저항의 2점 탐침 측정을 수행하였다. 큰 주름을 제거하기 위해 합성 중합체 막을 평평하게 놓았지만, 기재(즉, 직물)는 이완된 상태(즉, 신장되지 않은 상태)로 남겨 놓았다. 양의 탐침과 음의 탐침을 각각의 트레이스의 양 단부에 수작업으로 배치한 다음 저항 값을 기록하였다. 시험한 트레이스의 개수는 5개였다. 세탁 내구성 시험을 트레이스의 50%가 1 ㏁ 저항을 초과하기 이전의 세탁 사이클 횟수로서 보고하였다.

수증기 투과율(MVTR) 측정

칼륨 아세테이트 35 중량부와 증류수 15 중량부로 구성된 대략 70 mL의 용액을 유입구의 내경이 6.5 ㎝인 133 mL의 폴리프로필렌 컵 내에 배치하였다. Crosby의 미국 특허 제4,862,730호에 설명된 방법으로 시험한 바와 같이, 최소 MVTR이 대략 85,000 g/㎡/24 시간인 확장 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 막을 고무 밴드를 사용하여 컵의 테두리에 부착하여, 칼륨 아세테이트 용액을 포함하는 팽팽한, 누출 방지 기능이 있는, 미세 다공성 장벽을 생성하였다.

유사한 확장 PTFE 막을 수조의 표면에 장착하였다. 수조 조립체를 온도 제어실과 물 순환 수조를 사용하여 23±0.2℃로 제어하였다.

시험 절차를 수행하기 전에 시험할 샘플이 23℃의 온도와 50%의 상대 습도로 상태가 조정될 수 있도록 하였다. 전도성 트레이스가 수조의 표면에 장착된 확장 폴리테트라플루오로에틸렌 막의 반대 방향을 향하도록 샘플을 배치하고 컵 조립체를 도입하기 전에 적어도 15분 동안 평형을 이룰 수 있도록 하였다. 컵 조립체의 무게를 1/1000 g에 가장 가깝게 측정하여 시험 샘플의 중앙에 뒤집어진 형태로 배치하였다.

수조 내의 물과 포화 염 용액 사이에 구동력에 의해 물을 수송하여 그 방향으로의 확산에 의해 물의 플럭스를 제공하였다. 샘플을 15분 동안 시험한 다음, 컵 조립체를 제거하고 1/1000 g 내에서 다시 무게를 측정하였다.

컵 조립체의 중량 증가로부터 샘플의 MVTR을 산출하였으며, 24시간당 샘플 표면적 평방미터당 물의 그램으로 나타내었다.

매트릭스 인장 강도 결정

ASTM D412-Dogbone F를 사용하여 합성 중합체 막을 종방향 및 횡방향으로 각각 절단하였다. "기계 방향"은 압출 방향이며, "횡방향"은 압출 방향과 수직이다. 막이 절단될 영역에서 막에 주름이 없도록 막을 절단 테이블 상에 배치하였다. 이후, 다이의 긴 축선이 시험할 방향과 평행하도록 다이를 막 상에(일반적으로 막의 중심 200 ㎜)에 배치하였다. 다이가 정렬되면, 압력을 인가하여 합성 중합체 막을 절단하였다. 압력이 제거되면, 도그본 샘플을 검사하여 인장 시험에 영향을 줄 수 있는 가장자리 결함이 없는지 확인하였다. 이러한 방식으로 기계 방향으로 적어도 3개의 샘플과 횡방향으로 3개의 샘플을 준비하였다. 도그본 샘플이 준비되고 나면, Mettler Toledo 스케일 모델 AG204를 사용하여 샘플을 측정하여 샘플의 질량을 결정하였다.

하나의 고무 코팅 플레이트와 하나의 톱니형 플레이트의 사이에 샘플의 각각의 단부가 유지되도록 고무로 코팅된 면의 플레이트와 톱니형 면의 플레이트가 장착된 INSTRON^® 5500R(매사츠세츠주 노어우드 소재 Illinois Tool Works Inc.) 인장 시험 기계를 사용하여 인장 파단 강도를 측정하였다. 파지 플레이트에 인가된 압력은 대략 552 ㎪이었다. 파지부 사이의 게이지 길이를 58.9 ㎜로 설정하였으며, 크로스헤드 속도(당김 속도)를 508 ㎜/분의 속도로 설정하였다. 이러한 측정을 500 N 로드 셀을 사용하여 수행하였으며, 초당 50 포인트의 속도로 데이터를 수집하였다. 비교 가능한 결과를 보장하기 위해 실험실 온도를 20℃ 내지 22.2℃로 하였다. 파지 인터페이스에서 샘플이 파손되었으면 데이터를 폐기하였다. 샘플을 특성화하기 위해 기계 방향으로 적어도 3개의 샘플과 횡방향으로 3개의 샘플을 성공적으로(파지부로부터의 미끄러짐이나 파지부에서의 파손 없이) 잡아당겼다.

매트릭스 인장 강도를 산출하기 위해 아래의 수학식을 사용하였다.

[수학식 1]

MTS =((F_최대/w) * p)/질량:면적

여기서, MTS는 매트릭스 인장 강도(㎫)이며, F_최대는 시험 중 측정된 최대 하중(뉴턴)이고, w는 게이지 길이(미터) 이내의 도그본 샘플의 폭이며, p는 PTFE의 밀도(2.2×10⁶ g/㎥) 또는 폴리에틸렌의 밀도(0.94 g/㎥)이며, 질량:면적은 샘플의 면적당 질량(g/㎡)이다.

가와바타 연성 측정

적층형 샘플의 적은 힘에서의 굽힘 거동을 Kawabata 순수 굽힘 시험기(Pure Bending Tester)(KES-FB2-Auto-A; 일본 교토 소재 Kato Tech Co. LTD)를 사용하여 측정하였다. 인쇄 패턴이 대략 중앙에 위치하며 인쇄 라인이 7 ㎝의 폭과 수직으로 연장하는 상태로 적층형 샘플을 7 ㎝의 폭으로 절단하였다. 인쇄 라인이 파지부 사이의 간격에 걸쳐 위치하도록 샘플을 굽힘 시험기의 파지부 내부에 배치하였다. 기계 감도를 10으로 설정하였다. 인가 하중을 기록하면서 기계가 파지부를 자동으로 조였으며 적층형 샘플을 양 방향으로 2.5 ㎝^-1의 곡률로 구부렸다. 적층형 샘플이 0.5 ㎝^-1내지 1.5 ㎝^-1와 -0.5 ㎝^-1내지 -1.5 ㎝^-1의 사이에서 구부러졌을 때 보고된 B-평균값이 적층형 샘플의 굽힘 강성의 평균값이다. 굽힘 강성은 gf-㎠/㎝으로 보고된다.

버블 포인트

버블 포인트(bubble point) 압력을 모세관 유동 포로미터(Capillary Flow Porometer)(플로리다주 보인톤 비치 소재 Quantachrome Instruments의 모델 3Gzh)를 사용하여 ASTM F31 6-03의 일반 지침에 따라 측정하였다. 샘플 막을 샘플 챔버 내부에 배치하고 20.1 dynes/㎝의 표면 장력을 갖는 Silwick 실리콘 유체(Porous Materials Inc.에서 입수 가능)로 습식 처리하였다. 샘플 챔버의 하단 클램프에 직경이 2.54 ㎝이고 두께가 0.159 ㎝인 다공성 금속 디스크 삽입물(Quantachrome 부품 번호 75461 스테인리스 강 필터)을 마련하여 샘플을 지지하는 데 사용하였다. 3GWin 소프트웨어 버전 2.1을 사용하여 아래의 파라미터를 바로 아래의 표에 지정된 바와 같이 설정하였다. 버블 포인트 압력에 대해 제시된 값은 두 개의 측정값의 평균값이다. 버블 포인트 압력을 아래의 수학식을 사용하여 기공 크기로 변환하였다.

[수학식 2]

DBP = 4γlvcosθ/PBP

여기서, DBP는 기공 크기이며, γlv는 액체 표면 장력이며, θ는 재료 표면 상의 유체의 접촉각이며, PBP는 버블 포인트 압력이다. 당업자라면 버블 포인트 측정에 사용되는 유체가 샘플의 표면을 적셔야 한다는 것이 이해될 것이다.

ePTFE 막

제1 ePTFE 막 - ePTFE 막의 준비

ePTFE 막을 Bowen 등의 미국 특허 공개 공보 제2004/0173978호에 제시된 일반적인 교시에 따라 제조하였다. ePTFE 막은 4.6 g/㎡의 면적당 질량, 87%의 다공성, 15.5 ㎛의 비접촉 두께, 4.5 초의 거얼리 수, 12 mbar에서 17 리터/㎠/시간의 ATEQ 기류, 258 ㎫의 기계 방향에서의 매트릭스 인장 강도, 329 ㎫의 횡방향에서의 매트릭스 인장 강도, 14.520 ㎡/g의 비표면적, 및 31.944 ㎡/㎤의 체적당 표면적을 가졌다. ePTFE 막의 주사 전자 현미경(SEM) 이미지가 도 1에 도시되어 있다.

제2 ePTFE 막 - ePTFE 막의 준비

ePTFE 막을 Gore의 미국 특허 제3,953,566호에 제시된 일반적인 교시에 따라 제조하였다. ePTFE 막은 16.6 g/㎡의 면적당 질량, 80%의 다공성, 37.6 ㎛의 비접촉 두께, 156 ㎪의 버블 포인트, 42.4 ㎫의 기계 방향에서의 매트릭스 인장 강도, 116.4 ㎫의 횡방향에서의 매트릭스 인장 강도, 7.891 ㎡/g의 비표면적 및 17.75 ㎡/㎤의 체적당 표면적을 가졌다. ePTFE 막의 SEM 이미지가 도 2에 도시되어 있다.

예

본 출원의 발명이 일반적으로 그리고 특정 실시예와 관련하여 전술되었다. 본 개시의 범위를 벗어나지 않고 실시예에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게는 명백할 것이다. 따라서, 실시예는 첨부된 청구범위 및 그 등가물의 범위 내에 있는 경우 본 발명의 수정 및 변형을 포함하는 것으로 의도된다.

예 1

흡수용 기재로서 확장 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE)(제1 막)를 사용하였다. ePTFE 막을 직경 6 인치(15.24 ㎝ 이하)의 알루미늄 후프의 위에 놓아 구속하고, 스테인리스 강 스프링을 막의 원주에 배치하여 막을 후프에 고정하며, 주름을 제거하기 위해 손으로 기재에 장력을 인가하였다. 스텐실을 부착하는 동안 ePTFE 막을 지지하기 위해, ePTFE 막을 구속하는 후프를 후프 내부에 끼워지도록 기계 가공된 깨끗한 DELRIN^® 디스크(델라웨어주 윌밍톤 소재 DowDuPont사로부터 입수 가능한 아세탈 동종중합체 수지)(ePTFE 기재의 "바닥"과 접촉하는 깨끗한 표면이 제공된 디스크)의 위에 배치하였다.

스텐실을 준비하기 위해, 한 조각의 테이프(Scapa Type 536; 아크릴 접착제로 단일 코팅된 폴리에스테르 필름; 코네티컷주 윈드소 소재 Scapa North America)를 이형지로 옮겼다. 레이저 커터(아리조나주 스카츠데일 소재 Universal Laser의 PLS6.75 레이저 커터)를 사용하여 테이프에 홀을 절개하여 도 4에 도시된 패턴을 형성하였다. 도 4에 제공된 치수는 밀리미터(㎜) 단위이며 적용된 패턴의 크기를 나타낸다. 연성 회로와 신장 직물의 정렬을 예시하기 위해 양방향 화살표(402)가 도시되어 있다. 이어서, 테이프 스텐실을 이형지에서 제거하고 ePTFE 막의 노출된 "상부" 표면을 손으로 눌러 스텐실을 ePTFE 막에 단단히 부착하였다. 이어서, 여전히 후프 상에 구속된 스텐실과 ePTFE 막을 DELRIN^® 디스크에서 제거하여 흡수를 위해 실험실 가스 배출 후드에 배치하였다.

전도성 잉크 흡수

과량의 전도성 잉크(2108-IPA; 캘리포니아주 리치몬드 소재의 Nanogap Inc.에서 입수 가능한, 안정적으로 분산된 은 나노 입자를 포함하는 잉크 제제)를 스텐실의 홀을 통해 ePTFE 막의 상부 표면 상으로 피펫팅하였다. 이 과정이 완료되면, 상부 표면을 단층의 셀룰로오스 와이퍼(섬세한 과제용의 와이퍼; KIMWIPES^®; 조지아주 로스웰 소재 Kimberly-Clark)로 철저히 닦아 여분의 잉크를 제거하였다. 이어서, 테이프 스텐실을 즉시 제거하였다. 스텐실을 제거해 스텐실에 부착된 기재 상부 표면의 일부도 제거하였지만, 제거된 양은 무시할 수 있는 수준인 것으로 간주되었다. 여전히 후프에 구속된 흡수 ePTFE 막을 후드에서 적어도 10분 동안 공기 건조시킨 다음, 열풍 대류 오븐을 사용하여 200℃에서 60분 동안 열처리하였다.

신장 직물에 대한 접착제 도트의 결합

UT 폴리우레탄 열가소성 접착제(프랑스 세르나이 소재 Protechnic)를 18Q236 그라비아 패턴을 사용하여 이형지에 인쇄하였다. 나일론/폴리에스테르/엘라스테인 블렌드, 능직, 날실 방향 신장 직물(TD36B, 대만 타이완 소재 Formosa Chemicals and Fibre Corporation)을 날실 방향으로 약 2배의 이완 길이로 신장시켜 직사각형 프레임에 구속하였다. 112 ㎜×152 ㎜의 폴리우레탄 부착 인쇄 이형지 시트를 직물 상에 배치하여 대략 5초 동안 135℃에서 T-셔츠 프레스로 눌러 직물에 열 적층하였다. 일단 냉각되면, 이형지를 제거하여, 폴리우레탄 접착제 도트를 신장 직물에 결합된 상태로 남겼다.

구조화된("좌굴된") 적층체의 준비

흡수된 전도성 트레이스(즉, 인쇄 회로)를 갖는 ePTFE 막을 인쇄 패턴이 대략 중앙에 오도록 128 ㎜×78 ㎜로 트리밍 처리하였다. 이어서, 인쇄 회로를 직물에 결합된 접착제 도트의 상부의 중앙에 위치시켜, 직물의 날실 방향으로 도 4의 화살표(402)를 정렬하였다. 이어서, 인쇄 회로를 135℃에서 대략 5초 동안 T-셔츠 프레스로 눌러 직물에 열 적층하였다. 냉각 후, 직물을 프레임에서 분리시켜 이완된 상태로 되돌아가도록 하여, 직물(전도성 물품)과 함께 인쇄 회로를 압축 및 좌굴시켰다.

저항 측정 대 신장

저항 측정 대 신장 시험을 위에 제시된 시험 방법에 설명된 바와 같이 수행하였다. 이 저항 시험의 결과가 도 5 및 표 1에 제시되어 있다. 각각의 샘플이 50% 변형률로 신장되며 0% 변형률로 복귀된 경우에 있어서, 불연속적인 곡선(501)은 비적층형 직물의 하중-변형률 관계를 보여주는 반면, 연속적인 곡선(502)은 연성 물품의 하중-변형률 관계를 보여준다. 두 곡선 모두 1차 y축에서 판독된다. 원형 표식(503)은 변형률에 대한 적층형 샘플의 전도성 트레이스의 저항을 옴 단위로 보여주며, 2차 y축에서 판독된다. 연성 회로가 50% 변형률로 연신됨에 따라 인쇄 회로의 저항이 실질적으로 변하지 않고 유지된 것으로 확인되었다.

세탁 시험

세탁 내구성 시험을 위에 제시된 시험 방법에 설명된 바와 같이 수행하였다. 인쇄 회로는 트레이스의 50%가 1 ㏁을 초과하기 전에 적어도 20회의 세탁 사이클에서 생존한 것으로 확인되었다.

MTVR

수증기 투과율을 위에 제시된 시험 방법에 설명된 바와 같이 측정하였다. MVTR이 15680 g/㎡/24시간으로 측정되었다(표 1).

가와바타 시험

가와바타 굽힘 시험을 위에 제시된 시험 방법에 설명된 바와 같이 수행하였다. 가와바타 굽힘 시험 값이 0.0418 gf-㎠/㎝으로 측정되었다.

예 2

인쇄용 기재로서 확장 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE)(제1 막)를 사용하였다. ePTFE 막을 356 ㎜ 직경의 자수 후프에 구속하고, 주름을 제거하기 위해 장력을 인가하며, 도 4에 도시된 패턴으로 전도성 잉크를 사용하여 스크린 인쇄를 수행하였다. 도 4에 도시된 치수는 ㎜ 단위이며 적용된 패턴의 크기를 나타낸다. 양방향 화살표(402)가 기재와 연성 회로의 정렬을 예시하기 위해 도시되어 있다. 스크린 인쇄를 모델 MSP-088 스크린 프린터(뉴저지주 레바논 소재 HMI Manufacturing사)와 200 TPI(인치 당 스레드/와이어: 78.74 와이어/㎝ 이하), 1.6 mil(40.64 ㎛ 이하)의 와이어 직경 및 12.7 ㎛ 에멀젼을 갖는 스테인리스 강 스크린을 사용하여 수행하였다. 사용된 전도성 잉크는 CI1036(고도로 전도성의 은 잉크; 총 고형분 함량 66%; 오하이오주 델라웨어 소재 Engineered Conductive Materials)였다. 잉크를 대류성 오븐을 사용하여 120℃에서 20분 동안 건조시켰다. 인쇄 패턴이 ePTFE 막 상의 대략 중앙에 위치하는 상태로 기재를 128 ㎜×78 ㎜로 트리밍 처리하여 인쇄 회로를 자수 후프로부터 제거하였다.

폴리우레탄 접착제 도트를 신장 직물에 결합하는 공정을 예 1에 설명된 공정에 따라 수행하였다. 신장 직물은 예 1에서와 동일한 것을 사용하였다.

구조화된("좌굴된") ePTFE 적층체를 예 1에 설명된 공정에 따라 준비하여 인쇄 회로를 신장 직물(예를 들어, 전도성 물품)에 부착하였다.

저항 측정 대 신장

저항 측정 대 신장 시험을 위에 제시된 시험 방법에 설명된 바와 같이 수행하였다. 회로의 저항은 연성 회로가 50% 변형률로 연신됨에 따라 실질적으로 변하지 않고 유지되었다.

세탁 시험

세탁 내구성 시험을 위에 제시된 시험 방법에 설명된 바와 같이 수행하였다. 인쇄 회로는 트레이스의 50%가 1 ㏁을 초과하기 전에 3회의 세탁 사이클에서 생존한 것으로 확인되었다(표 1).

MTVR

연성 회로의 수증기 투과율을 위에 제시된 시험 방법에 설명된 바와 같이 측정하였다. MVTR이 16085 g/㎡/24시간으로 측정되었다(표 1).

가와바타 시험

가와바타 굽힘 시험을 위에 제시된 시험 방법에 설명된 바와 같이 수행하였다. 가와바타 굽힘 시험 값이 0.0364 gf-㎠/㎝으로 측정되었다.

예 3

인쇄용 기재로서 확장 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE)(제2 막)를 사용하였다. ePTFE 막을 356 ㎜ 직경의 자수 후프에 구속하고, 주름을 제거하기 위해 장력을 인가하며, 도 4에 도시된 패턴으로 전도성 잉크를 사용하여 스크린 인쇄를 수행하였다. 도 4에 도시된 치수는 ㎜ 단위이며 적용된 패턴의 크기를 나타낸다. 양방향 화살표(402)가 기재와 연성 회로의 정렬을 예시하기 위해 도시되어 있다. 스크린 인쇄를 모델 MSP-088 스크린 프린터(뉴저지주 레바논 소재 HMI Manufacturing사)와 200 TPI(인치 당 스레드/와이어: 78.74 와이어/㎝ 이하), 1.6 mil(40.64 ㎛ 이하)의 와이어 직경 및 12.7 ㎛ 에멀젼을 갖는 스테인리스 강 스크린을 사용하여 수행하였다. 사용된 전도성 잉크는 CI1036(고도로 전도성의 은 잉크; 총 고형분 함량 66%; 오하이오주 델라웨어 소재 Engineered Conductive Materials사)였다. 잉크를 대류성 오븐을 사용하여 120℃에서 20분 동안 건조시켰다. 인쇄 패턴이 ePTFE 막 상의 대략 중앙에 위치하는 상태로 기재를 128 ㎜×78 ㎜로 트리밍 처리하여 인쇄 회로를 자수 후프로부터 제거하였다.

접착제 도트를 신장 직물에 결합하는 공정을 예 1에 설명된 공정에 따라 수행하였다. 신장 직물은 예 1에서와 동일한 것을 사용하였다.

구조화된("좌굴된") ePTFE 적층체를 예 1에 설명된 공정을 따라 준비하여 연성 회로를 신장 직물에 부착하였다.

저항 측정 대 신장

세탁 시험

MTVR

연성 회로의 수증기 투과율을 위에 제시된 시험 방법에 설명된 바와 같이 측정하였다. MVTR이 14263 g/㎡/24시간으로 측정되었다(표 1).

가와바타 시험

가와바타 굽힘 시험을 위에 제시된 시험 방법에 설명된 바와 같이 수행하였다. 가와바타 굽힘 시험 값이 0.0348 gf-㎠/㎝으로 측정되었다.

예 4

시판 25 ㎛의 두께의 열가소성 폴리우레탄 필름(TPU), DUREFLEX^® PT1710S(매사츠세츠주 와틀리 소재 Covestro LLC)를 획득하였다. TPU 필름을 356 ㎜ 직경의 자수 후프에 구속하고, 주름을 제거하기 위해 장력을 인가하며, 도 4에 도시된 패턴으로 전도성 잉크를 사용하여 스크린 인쇄를 수행하였다. 도 4에 도시된 치수는 ㎜ 단위이며, 참조용으로 도시되어 있고, 적용된 패턴의 크기를 나타낸다. 양방향 화살표(402)가 연성 회로와 기재의 정렬을 예시하기 위해 도시되어 있다.

스크린 인쇄를 모델 MSP-088 스크린 프린터(뉴저지주 레바논 소재 HMI Manufacturing사)와 200 TPI(인치당 스레드/와이어, 1 ㎝당 78,74 와이어 이하), 1.6 mil(40.64 ㎛ 이하)의 와이어 직경 및 12.7 ㎛ 에멀젼을 갖는 스테인리스 강 스크린을 사용하여 수행하였다. 사용된 전도성 잉크는 CI1036(고도로 전도성의 은 잉크; 총 고형분 함량 66%; 오하이오주 델라웨어 소재 Engineered Conductive Materials사)였다. 잉크를 대류성 오븐을 사용하여 120℃에서 20분 동안 건조시켰다. 인쇄 패턴이 UTP 필름의 대략 중앙에 위치하는 상태로 기재를 128 ㎜×78 ㎜로 트리밍 처리하여 인쇄 기재를 자수 후프로부터 제거하였다.

구조화된("좌굴된") 적층체를 예 1에 설명된 공정에 따라 준비하여 연성 회로를 신장 직물에 부착하였다.

저항 측정 대 신장

세탁 시험

세탁 내구성 시험을 위에 제시된 시험 방법에 설명된 바와 같이 수행하였다. 인쇄 회로는 트레이스의 50%가 1 ㏁을 초과하기 전에 1회의 세탁 사이클에서 생존한 것으로 확인되었다(표 1).

MTVR

연성 회로의 수증기 투과율을 위에 제시된 시험 방법에 설명된 바와 같이 측정하였다. MVTR이 2459 g/㎡/24시간으로 측정되었다(표 1).

가와바타 시험

가와바타 굽힘 시험을 위에 제시된 시험 방법에 설명된 바와 같이 수행하였다. 가와바타 굽힘 시험 값이 0.0527 gf-㎠/㎝으로 측정되었다.

예 5

12 ㎛의 두께의 다공성 폴리에틸렌 리튬 이온 배터리 분리기(중국 동구안 소재 Pair Materials Co. Ltd., T3)를 획득하였다. 폴리에틸렌 막은 7.0 g/㎡의 면적당 질량, 40%의 다공성, 12.4 ㎛의 두께, 1543 ㎪의 버블 포인트, 314 ㎫의 기계 방향에서의 매트릭스 인장 강도, 233 ㎫의 횡방향에서의 매트릭스 인장 강도, 34.1 ㎡/g의 비표면적, 및 32.1 ㎡/㎤의 체적당 표면적을 가졌다. 폴리에틸렌 막의 SEM 이미지가 도 3에 도시되어 있다.

폴리에틸렌 필름을 356 ㎜ 직경의 자수 후프에 구속하고, 주름을 제거하기 위해 장력을 인가하며, 도 4에 도시된 패턴으로 전도성 잉크를 사용하여 스크린 인쇄를 수행하였다. 도 4에 도시된 치수는 ㎜ 단위이며, 참조용으로 도시되어 있으며, 적용된 패턴의 크기를 나타낸다. 도 4에 도시된 양방향 화살표(402)가 연성 회로와 기재의 정렬을 예시하기 위해 도시되어 있다. 스크린 인쇄를 모델 MSP-088 스크린 프린터(뉴저지주 레바논 소재 HMI Manufacturing사)의 200 TPI(인치당 스레드/와이어, 1 ㎝당 78,74 와이어 이하), 1.6 mil(40.64 ㎛ 이하)의 와이어 직경 및 12.7 ㎛ 에멀젼을 갖는 스테인리스 강 스크린을 사용하여 수행하였다. 사용된 전도성 잉크는 CI1036(고도로 전도성의 은 잉크; 총 고형분 함량 66%; 오하이오주 델라웨어 소재 Engineered Conductive Materials사)였다. 잉크를 대류성 오븐을 사용하여 120℃에서 20분 동안 건조시켰다. 인쇄 패턴이 폴리에틸렌 필름(인쇄 회로)의 대략 중앙에 위치하는 상태로 인쇄된 폴리에틸렌 필름을 128 ㎜×78 ㎜로 트리밍 처리하여 인쇄 폴리에틸렌 필름을 자수 후프로부터 제거하였다.

접착제 도트를 신장 직물에 결합하는 공정을 예 1에 설명된 공정에 따라 수행하였다. 직물은 예 1에서와 동일한 것을 사용하였다.

저항 측정 대 신장

세탁 시험

MTVR

연성 회로의 수증기 투과율을 위에 제시된 시험 방법에 설명된 바와 같이 측정하였다. MVTR이 9721 g/㎡/24시간으로 측정되었다(표 1).

가와바타 시험

가와바타 굽힘 시험을 위에 제시된 시험 방법에 설명된 바와 같이 수행하였다. 가와바타 굽힘 시험 값이 0.0970 gf-㎠/㎝으로 측정되었다.

예 6

기재로서 확장 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 막(제1 막)을 사용하였다. 흡수용 ePTFE 막을 준비하기 위해, ePTFE 막을 직경 6 인치의 알루미늄 후프 위에 놓아 구속하고, 스테인리스 강 스프링을 막의 원주에 배치하여 막을 후프에 고정하며, ePTFE 막에 장력을 인가하여 주름을 제거하였다. 스텐실을 부착하는 동안 ePTFE 막을 지지하기 위해, ePTFE 막을 구속하는 후프를, 후프 내부에 끼워지도록 기계 가공되며 ePTFE 막의 "바닥"과 접촉한 깨끗한 표면을 제공한 깨끗한 DELRIN^® 디스크(델라웨어주 윌밍톤 소재 DowDuPont사로부터 입수 가능한 아세탈 동종중합체 수지)의 위에 배치하였다. 스텐실을 준비하기 위해, 한 조각의 테이프(Scapa Type 536; 아크릴 접착제로 단일 코팅된 폴리에스테르 필름; 코네티컷주 윈드소 소재 Scapa North America)를 이형지로 옮겼다. 레이저 커터(아리조나주 스카츠데일 소재 Universal Laser의 PLS6.75 레이저 커터)를 사용하여 테이프 스텐실에 홀을 절개하여 도 4에 도시된 패턴을 형성하였다. 도 4에 제공된 치수는 ㎜ 단위이며 패턴의 크기를 나타내도록 도시되어 있다.

이어서, 테이프 스텐실을 이형지에서 제거하고 ePTFE 막의 노출된 "상부" 표면을 손으로 눌러 스텐실을 ePTFE 막에 단단히 부착하였다. 이어서, 여전히 후프 상에 구속된 스텐실과 ePTFE 막을 DELRIN^® 디스크에서 제거하여 흡수를 위해 실험실 가스 배출 후드에 배치하였다. 과량의 전도성 잉크(Nanogap, Inc.에서 입수 가능한 2108-IPA)를 테이프 스텐실의 홀을 통해 ePTFE 막의 상부 표면에 피펫팅하였다. 이 과정이 완료되면, 스텐실/ePTFE 막의 상부 표면을 킴와이프(섬세한 과제용의 1겹의 Kimberly Clark)로 철저히 닦아 여분의 잉크를 제거하였다. 이어서, 테이프 스텐실을 즉시 제거하였다. 스텐실을 제거하여 스텐실에 부착된 ePTFE 막의 상부 표면의 일부도 제거하였지만, 제거된 양은 무시할 수 있는 수준인 것으로 간주되었다. 여전히 후프에 구속된 흡수 ePTFE 막(인쇄 회로)을 후드에서 적어도 10분 동안 공기 건조시킨 다음, 열풍 대류 오븐을 사용하여 200℃에서 60분 동안 열처리하였다.

UT 폴리우레탄 열가소성 접착제(프랑스 세르나이 소재 Protechnic)를 18Q236 그라비아 패턴을 사용하여 이형지에 인쇄하였다. 나일론/폴리에스테르/엘라스테인 블렌드, 능직, 날실 방향 신장 직물(TD36B, 대만 타이완 소재 Formosa Chemicals and Fibre Corporation)을 신장되지 않은(이완된) 상태로 직사각형 프레임에 구속하였다. 112 ㎜×152 ㎜의 부착 인쇄 이형지 시트를 직물 상에 배치하여, 이형지와 직물을 대략 5초 동안 135℃에서 T-셔츠 프레스로 눌러 이형지를 직물에 열 적층하였다. 일단 냉각되면, 이형지를 제거하여, 접착제 도트를 직물에 결합된 상태로 남겼다. 인쇄 회로를 직물에 부착하기 위하여, 인쇄 회로를 우선 인쇄 패턴이 직물에 결합된 접착제 도트의 대략 중앙에 오도록 128 ㎜×78 ㎜로 트리밍 처리하여, 직물의 날실 방향으로 도 4의 화살표(402)를 정렬하였다. 이어서, 135℃에서 대략 5초 동안 인쇄 회로를 포함하는 직물을 T-셔츠 프레스로 눌러 인쇄 회로를 직물에 열 적층하였다. 냉각 후, 직물을 프레임에서 분리시켰다.

저항 측정 대 신장

저항 측정 대 신장 시험을 위에 제시된 시험 방법에 설명된 바와 같이 수행하였다. 연성 회로가 50% 변형률로 연신됨에 따라 인쇄 회로의 저항이 상당히 증가하였다.

세탁 시험

세탁 내구성 시험을 위에 제시된 시험 방법에 설명된 바와 같이 수행하였다. 트레이스의 50%가 1 ㏁ 초과하기 전에 샘플이 6회의 세탁 사이클에서 생존한 것으로 확인되었다.

MTVR

연성 회로의 수증기 투과율을 위에 제시된 시험 방법에 설명된 바와 같이 측정하였다. MVTR이 17127 g/㎡/24시간으로 측정되었다(표 1).

가와바타 시험

가와바타 굽힘 시험을 위에 제시된 시험 방법에 설명된 바와 같이 수행하였다. 가와바타 굽힘 시험 값이 0.0669 gf-㎠/㎝으로 측정되었다.

예 7

기재로서 확장 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 막(제1 막)을 사용하였다. ePTFE 막을 직경 356 ㎜의 자수 후프에 구속하고, 주름을 제거하기 위해 장력을 인가하며, 도 4에 도시된 패턴으로 전도성 잉크를 사용하여 스크린 인쇄를 수행하였다. 도 4에 도시된 치수는 ㎜ 단위이며, 참조용으로 도시되어 있으며, 적용된 패턴의 크기를 나타낸다. 스크린 인쇄를 모델 MSP-088 스크린 프린터(뉴저지주 레바논 소재 HMI Manufacturing사)의 200 TPI(인치 당 스레드/와이어: 78.74 와이어/㎝ 이하), 1.6 mil(40.64 ㎛ 이하)의 와이어 직경 및 12.7 ㎛ 에멀젼을 갖는 스테인리스 강 스크린을 사용하여 수행하였다. 사용된 전도성 잉크는 CI1036(고도로 전도성의 은 잉크; 총 고형분 함량 66%; 오하이오주 델라웨어 소재 Engineered Conductive Materials사)였다. 잉크를 대류성 오븐을 사용하여 120℃에서 20분 동안 건조시켰다. 인쇄 패턴이 ePTFE 막 상의 대략 중앙에 위치하는 상태로 인쇄 ePTFE 막을 128 ㎜×78 ㎜로 트리밍 처리하여 인쇄 ePTFE 막을 자수 후프로부터 제거하였다.

UT 폴리우레탄 열가소성 접착제(프랑스 세르나이 소재 Protechnic)를 18Q236 그라비아 패턴을 사용하여 이형지에 인쇄하였다. 나일론/폴리에스테르/엘라스테인 블렌드, 능직, 날실 방향 신장 직물(TD36B, 대만 타이완 소재 Formosa Chemicals and Fibre Corporation)을 신장되지 않은(이완된) 상태로 직사각형 프레임에 구속하였다. 112 ㎜×152 ㎜의 부착 인쇄 이형지 시트를 직물 상에 배치하여 이형지와 직물을 대략 5초 동안 135℃에서 T-셔츠 프레스로 눌러 이형지를 직물에 열 적층하였다. 일단 냉각되면, 이형지를 제거하여, 접착제 도트를 직물에 결합된 상태로 남겼다. 인쇄 회로를 직물에 부착하기 위하여, 인쇄 회로를 우선 인쇄 패턴이 직물에 결합된 접착제 도트의 대략 중앙에 오도록 128 ㎜×78 ㎜로 트리밍 처리하여, 직물의 날실 방향으로 도 4의 화살표(402)를 정렬하였다. 이어서, 인쇄 회로를 135℃에서 대략 5초 동안 인쇄 회로를 포함하는 직물을 T-셔츠 프레스로 눌러 직물에 열 적층하였다. 냉각 후, 직물을 프레임에서 분리시켰다.

저항 측정 대 신장

저항 측정 대 신장 시험을 위에 제시된 시험 방법에 설명된 바와 같이 수행하였다. 연성 회로가 50% 변형률로 연신됨에 따라 회로의 저항이 상당히 증가하였다.

세탁 시험

세탁 내구성 시험을 위에 제시된 시험 방법에 설명된 바와 같이 수행하였다. 트레이스의 50%가 1 ㏁ 초과하기 전에 샘플이 1회의 세탁 사이클에서 생존한 것으로 확인되었다.

MTVR

연성 회로의 수증기 투과율을 위에 제시된 시험 방법에 설명된 바와 같이 측정하였다. MVTR이 16259 g/㎡/24시간으로 측정되었다(표 1).

가와바타 시험

가와바타 굽힘 시험을 위에 제시된 시험 방법에 설명된 바와 같이 수행하였다. 가와바타 굽힘 시험 값이 0.0544 gf-㎠/㎝으로 측정되었다.

예 8

25 ㎛의 두께의 열가소성 폴리우레탄 필름(TPU), DUREFLEX^® PT1710S(매사츠세츠주 와틀리 소재 Covestro LLC)를 획득하였다. TPU 필름을 356 ㎜ 직경의 자수 후프에 구속하고, 주름을 제거하기 위해 장력을 인가하며, 도 4에 도시된 패턴으로 전도성 잉크를 사용하여 스크린 인쇄를 수행하였다. 도 4에 도시된 치수는 ㎜ 단위이며, 적용된 패턴의 크기를 나타낸다. 양방향 화살표(402)가 연성 회로와 기재의 정렬을 예시하기 위해 도시되어 있다.

스크린 인쇄를 모델 MSP-088 스크린 프린터(뉴저지주 레바논 소재 HMI Manufacturing사)와 200 TPI(인치당 스레드/와이어, 1 ㎝당 78,74 와이어 이하), 1.6 mil(40.64 ㎛ 이하)의 와이어 직경 및 12.7 ㎛ 에멀젼을 갖는 스테인리스 강 스크린을 사용하여 수행하였다. 사용된 전도성 잉크는 CI1036(고도로 전도성의 은 잉크; 총 고형분 함량 66%; 오하이오주 델라웨어 소재 Engineered Conductive Materials사)였다. 잉크를 대류성 오븐을 사용하여 120℃에서 20분 동안 건조시켰다. 인쇄 패턴이 대략 중앙에 위치하는 상태로 기재를 128 ㎜×78 ㎜로 트리밍 처리하여 인쇄 TPU 필름을 자수 후프로부터 제거하였다.

UT 폴리우레탄 열가소성 접착제(프랑스 세르나이 소재 Protechnic)를 18Q236 그라비아 패턴을 사용하여 이형지에 인쇄하였다. 나일론/폴리에스테르/엘라스테인 블렌드, 능직, 날실 방향 신장 직물(TD36B, 대만 타이완 소재 Formosa Chemicals and Fibre Corporation)을 신장되지 않은(이완된) 상태로 직사각형 프레임에 구속하였다. 112 ㎜×152 ㎜의 부착 인쇄 이형지 시트를 직물 상에 배치하며 대략 5초 동안 135℃에서 이형지와 직물을 T-셔츠 프레스로 눌러 이형지를 직물에 열 적층하였다. 일단 냉각되면, 이형지를 제거하여, 접착제 도트를 직물에 결합된 상태로 남겼다. 인쇄 회로를 직물에 부착하기 위하여, 인쇄 회로를 우선 인쇄 패턴이 직물에 결합된 접착제 도트의 대략 중앙에 오도록 128 ㎜×78 ㎜로 트리밍 처리하여, 직물의 날실 방향으로 도 4의 화살표(402)를 정렬하였다. 이어서, 135℃에서 대략 5초 동안 인쇄 회로를 포함하는 직물을 T-셔츠 프레스로 눌러 인쇄 회로를 직물에 열 적층하였다. 냉각 후, 직물을 프레임에서 분리시켰다.

저항 측정 대 신장

저항 측정 대 신장 시험을 위에 제시된 시험 방법에 설명된 바와 같이 수행하였다. 적층체가 50% 변형률로 연신됨에 따라 인쇄 회로의 저항이 상당히 증가하였다.

세탁 시험

세탁 내구성 시험을 위에 제시된 시험 방법에 설명된 바와 같이 수행하였다. 인쇄 회로는 트레이스의 50%가 1 ㏁ 초과하기 전에 1회의 세탁 사이클에서 생존한 것으로 확인되었다(표 1).

MTVR

연성 회로의 수증기 투과율을 위에 제시된 시험 방법에 설명된 바와 같이 측정하였다. MVTR이 1852 g/㎡/24시간으로 측정되었다(표 1).

가와바타 시험

연성 회로의 가와바타 굽힘 시험을 위에 제시된 시험 방법에 설명된 바와 같이 수행하였다. 가와바타 굽힘 시험 값이 0.0710 gf-㎠/㎝으로 측정되었다.

예 9

기재로서 확장 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE)(제1 막)을 사용하였다. "흡수 기재의 준비(Preparation of Imbibed Substrates)"를 명칭으로 하는 섹션에서 전술한 시험 방법에 설명된 바와 같이 흡수용 ePTFE 막을 준비하였다. ePTFE 막을 도 4에 도시된 패턴으로 흡수 처리하여 인쇄 회로를 형성하였다.

UT 폴리우레탄 열가소성 접착제(프랑스 세르나이 소재 Protechnic)를 18Q236 그라비아 패턴을 사용하여 이형지에 인쇄하였다. Milliken and Company의 91 g/㎡의 비신장 나일로 직조 재료(스타일 131859, (MI 270))를 주름을 제거하기에 충분한 장력으로 직사각형 프레임에 구속하였다. 112 ㎜×152 ㎜의 부착 인쇄 이형지 시트를 직물 상에 배치하여, 이형지와 직물을 대략 5초 동안 135℃에서 T-셔츠 프레스로 눌러 이형지를 직물에 열 적층하였다. 일단 냉각되면, 이형지를 제거하여, 접착제 도트를 직물에 결합된 상태로 남겼다. 인쇄 회로를 직물에 부착하기 위하여, ePTFE 막을 우선 인쇄 패턴이 대략 중앙에 오도록 128 ㎜×78 ㎜로 트리밍 처리하였다. 인쇄 회로를 직물에 결합된 접착제 도트의 상부의 중앙에 배치하여, 직물의 날실 방향으로 도 4의 화살표(402)를 정렬하였다. 이어서, 135℃에서 대략 5초 동안 직물을 T-셔츠 프레스로 눌러 인쇄 회로를 직물에 열 적층하였다. 냉각 후, 직물을 프레임에서 분리시켰다.

저항 측정 대 신장

저항 측정 대 신장 시험을 위에 제시된 시험 방법에 설명된 바와 같이 수행하였다. 연성 회로가 50% 변형률로 연신됨에 따라 인쇄 회로의 저항이 상당히 증가되었다.

세탁 시험

세탁 내구성 시험을 위에 제시된 시험 방법에 설명된 바와 같이 수행하였다. 샘플은 트레이스의 50%가 1 ㏁ 초과하기 전에 10회의 세탁 사이클에서 생존한 것으로 확인되었다(표 1).

MTVR

연성 회로의 수증기 투과율을 위에 제시된 시험 방법에 설명된 바와 같이 측정하였다. MVTR이 21119 g/㎡/24시간으로 측정되었다(표 1).

가와바타 시험

연성 회로의 가와바타 굽힘 시험을 위에 제시된 시험 방법에 설명된 바와 같이 수행하였다. 가와바타 굽힘 시험 값이 0.0607 gf-㎠/㎝으로 측정되었다.

예 10

기재로서 확장 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 막(제1 막)을 사용하였다. ePTFE 막을 직경 356 ㎜의 자수 후프에 구속하고, 주름을 제거하기 위해 장력을 인가하며, 도 4에 도시된 패턴으로 전도성 잉크를 사용하여 스크린 인쇄를 수행하였다. 도 4에 도시된 치수는 ㎜ 단위이며, 적용된 패턴의 크기를 나타낸다. 양방향 화살표(402)가 연성 회로와 기재의 정렬을 나타내도록 도시되어 있다. 스크린 인쇄를 모델 MSP-088 스크린 프린터(뉴저지주 레바논 소재 HMI Manufacturing사)와 200 TPI(인치 당 스레드/와이어: 78.74 와이어/㎝ 이하), 1.6 mil(40.64 ㎛ 이하)의 와이어 직경 및 12.7 ㎛ 에멀젼을 갖는 스테인리스 강 스크린을 사용하여 수행하였다. 사용된 전도성 잉크는 CI1036(고도로 전도성의 은 잉크; 총 고형분 함량 66%; 오하이오주 델라웨어 소재 Engineered Conductive Materials사)였다. 잉크를 대류성 오븐을 사용하여 120℃에서 20분 동안 건조시켰다. 인쇄 패턴이 ePTFE 막 상의 대략 중앙에 위치하는 상태로 기재를 128 ㎜×78 ㎜로 트리밍 처리하여 인쇄 기재를 자수 후프로부터 제거하였다.

UT 폴리우레탄 열가소성 접착제(프랑스 세르나이 소재 Protechnic)를 18Q236 그라비아 패턴을 사용하여 이형지에 인쇄하였다. Milliken and Company의 91 g/㎡의 비신장 나일로 직조 재료(스타일 131859, (MI 270))를 단지 주름을 제거하기에 충분한 장력으로 직사각형 프레임에 구속하였다. 112 ㎜×152 ㎜의 부착 인쇄 이형지 시트를 직물 상에 배치하여, 이형지와 직물을 대략 5초 동안 135℃에서 T-셔츠 프레스로 눌러 이형지를 직물에 열 적층하였다. 일단 냉각되면, 이형지를 제거하여, 접착제 도트를 직물에 결합된 상태로 남겼다. 인쇄 회로를 직물에 부착하기 위하여, ePTFE 막을 우선 인쇄 패턴이 대략 중앙에 오도록 128 ㎜×78 ㎜로 트리밍 처리하였다. 인쇄 회로를 직물에 결합된 접착제 도트의 상부의 중앙에 배치하여, 직물의 날실 방향으로 도 4의 화살표(402)를 정렬하였다. 이어서, 135℃에서 대략 5초 동안 직물을 T-셔츠 프레스로 눌러 인쇄 회로를 직물에 열 적층하였다. 냉각 후, 직물을 프레임에서 분리시켰다.

저항 측정 대 신장

저항 측정 대 신장 시험을 위에 제시된 시험 방법에 설명된 바와 같이 수행하였다. 연성 회로가 50% 변형률로 연신됨에 따라 인쇄 회로의 저항이 상당히 증가한 것으로 확인되었다.

세탁 시험

세탁 내구성 시험을 위에 제시된 시험 방법에 설명된 바와 같이 수행하였다. 트레이스의 50%가 1 ㏁ 초과하기 전에 샘플이 1회의 세탁 사이클에서 생존하였다(표 1).

MTVR

수증기 투과율을 위에 제시된 시험 방법에 설명된 바와 같이 측정하였다. MVTR이 19239 g/㎡/24시간으로 측정되었다(표 1).

가와바타 시험

가와바타 굽힘 시험을 위에 제시된 시험 방법에 설명된 바와 같이 수행하였다. 가와바타 굽힘 시험 값이 0.0715 gf-㎠/㎝으로 측정되었다.

예 11

기재가 91 g/㎡ 비신장 나일론 직조 재료(스타일 131859, (MI 270), 사우스 캐롤라이나주 스파르탄버그 소재의 Milliken and Company)인 것을 제외하고는 예 8의 재료 및 공정에 따라 연성 회로를 준비하였다.

저항 측정 대 신장

세탁 시험

세탁 내구성 시험을 위에 제시된 시험 방법에 설명된 바와 같이 수행하였다. 트레이스의 50%가 1 ㏁ 초과하기 전에 샘플이 1회의 세탁 사이클에서 생존한 것으로 확인되었다(표 1).

MTVR

연성 회로의 수증기 투과율을 위에 제시된 시험 방법에 설명된 바와 같이 측정하였다. MVTR이 1562 g/㎡/24시간으로 측정되었다(표 1).

가와바타 시험

연성 회로의 가와바타 굽힘 시험을 위에 제시된 시험 방법에 설명된 바와 같이 수행하였다. 가와바타 굽힘 시험 값이 0.0807 gf-㎠/㎝으로 측정되었다.

Claims

높은 연성 및 내구성을 갖는 전도성 물품으로서,
다공성 합성 중합체 막; 및 다공성 합성 중합체 막의 내부에 위치하는 적어도 하나의 전기 전도성 트레이스를 포함하는 인쇄 회로; 및
상기 인쇄 회로에 결합된 기재
를 포함하는 전도성 물품.
제1항에 있어서, 상기 다공성 합성 중합체 막은 미세 다공성 합성 중합체 막인 것인 전도성 물품.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기재는 신장성 기재 또는 비신장성 기재인 것인 전도성 물품.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 신장성 기재는 신장성 직물, 신장성 천, 신장성 부직포 재료, 및 신장성 막으로부터 선택된 적어도 하나의 부재를 포함하는 것인 전도성 물품.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 신장성 기재는 신장성 직물 또는 신장성 천인 것인 전도성 물품.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 신장성 기재는 신장성 적층체 또는 신장성 섬유를 포함하는 것인 전도성 물품.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다공성 합성 중합체 막은 확장 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 플루오로화 에틸렌 프로필렌(FEP), 퍼플루오로알콕시 알칸(PFA), 폴리에스테르 설폰(PES), 폴리(p-자일릴렌)(ePPX), 다공성 초고분자량 폴리에틸렌(eUHMWPE), 다공성 에틸렌 테트라플루오로에틸렌(eETFE), 및 다공성 폴리락트산(ePLLA)으로부터 선택되는 것인 전도성 물품.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 합성 중합체 막은 확장 플루오로 중합체 막인 것인 전도성 물품.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 합성 중합체 막은 확장 폴리테트라플루오로에틸렌 막인 것인 전도성 물품.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 전도성 트레이스는 다공성 합성 중합체 막의 두께를 통해 기공에 충전되는 것인 전도성 물품.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 전도성 트레이스는 전기 전도성 금속 나노 입자, 전기 전도성 재료의 나노 입자, 전기 전도성 나노 튜브, 전기 전도성 금속 플레이크, 전기 전도성 중합체, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 것인 전도성 물품.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 전도성 트레이스는 은, 백금, 금, 구리, 및 이들의 조합의 입자를 포함하는 것인 전도성 물품.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 전도성 트레이스는 전도성 입자로 이루어진 연속적인 망을 포함하는 것인 전도성 물품.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 전도성 트레이스는 전기 전도성 패턴의 형태를 갖는 것인 전도성 물품.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 세탁 내구성 시험의 시험 방법에 의해 결정되는 세탁 내구성으로서 적어도 10회의 세탁 사이클의 세탁 내구성을 갖는 전도성 물품.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 가와바타 시험 방법에 의해 결정되는 연성으로서 0.1 gf-㎠/㎝ 미만의 연성을 갖는 전도성 물품.
높은 연성 및 내구성을 갖는 전도성 물품으로서,
제1 다공성 합성 중합체 막; 및 상기 제1 다공성 합성 중합체 막의 내부에 위치한 제1 전기 전도성 트레이스를 포함하는 제1 인쇄 회로;
제2 다공성 합성 중합체 막; 및 상기 제2 다공성 합성 중합체 막의 내부에 위치한 제2 전기 전도성 트레이스를 포함하는 제2 인쇄 회로; 및
제1 측면에서 상기 제1 인쇄 회로가 결합되고 제2 측면에서 상기 제2 인쇄 회로가 결합되는 기재
를 포함하는 전도성 물품.
높은 연성 및 내구성을 갖는 전도성 물품으로서,
확장 폴리테트라플루오로에틸렌 막; 및 상기 확장 폴리테트라플루오로에틸렌 막의 기공 내부에 위치한 적어도 하나의 전기 전도성 트레이스를 포함하는 인쇄 회로; 및
상기 인쇄 회로에 결합된 비신장성 직물
을 포함하고,
상기 전도성 트레이스는 확장 폴리테트라플루오로에틸렌 막의 두께를 통해 기공에 충전되며,
상기 전도성 트레이스는 가와바타 시험 방법에 의해 결정되는 연성으로서 0.1 gf-㎠/㎝ 미만의 연성을 갖고,
상기 전도성 트레이스는 세탁 내구성 시험에 의해 결정되는 세탁 내구성으로서 적어도 10회의 세탁 사이클의 세탁 내구성을 가지며,
상기 전도성 트레이스는 수증기 투과율(MVTR) 측정에 의해 결정되는 수증기 투과율로서 적어도 21,000 g/㎡/24시간의 수증기 투과율을 갖는 것인 전도성 물품.