KR20210104842A - 기능성 편조 복합사 - Google Patents

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yarn
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제임스 비. 주니어 오웬스
제인 에이. 루이스
패트릭 엠. 윈
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노틸러스 디펜스 엘엘씨
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Abstract

전도체와 같은 하나 이상의 기능적 컴포넌트 및 파라-아라미드 섬유와 같은 하나 이상의 구조적 컴포넌트를 포함하는 편조 복합사, 및 그 제조 방법. 적어도 하나의 기능적 컴포넌트와 적어도 하나의 구조적 컴포넌트의 번들은 편조 전에 단일 보빈에 장력 하에서 동시에 병렬로 권취되며, 따라서 최종적인 얀의 기능적 컴포넌트에 대한 기계적 하중 힘을 감소시킨다. 얀은 전자 부품 또는 센서로 사용하는 것을 가능하게 하는 특정 응용의 전기, 전자, 전자기 또는 물리적 특성들을 갖도록 설계되고, 능동 직물 및 복합 기판에 부착되거나 통합될 수 있다. 얀은 절연체 또는 다른 얀 컴포넌트를 사전에 제거하지 않고 직접 납땜될 수 있다. 인덕터로 사용되는 것과 같은 일부 얀은 원하는 전기적 특성을 가진 코어를 포함할 수 있다.

Description

기능성 편조 복합사
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 그 전체가 참고로 통합되어 있는, 2018년 12월 17일에 출원한 미국 가특허 출원 번호 62/780,687의 우선권과 혜택을 주장한다.
본 발명은 일반적으로, 예를 들어 직물 통합 전자 시스템(TIES : textile integrated electronic system)의 구축에 사용될 수 있는 전도성 얀(yarn) 또는 실(thread)을 포함하는 편조 복합사(braided composite yarn) 또는 실에 관한 것이다. 본 발명의 편조 복합사 및 실은 직물 내에 전형적인 전기 및 전자 요소들의 통합을 가능하게 한다. 본 발명의 편조 복합사는 봉제, 자수, 맞춤형 섬유 배치 및 직조와 호환되며, 전형적인 및 기술적인 직물 및 직물 시스템 모두의 작동 요건을 충족하거나 초과한다.
이하의 논의는 여러 간행물과 참고 문헌을 참조할 수 있음을 유의해야 한다. 여기에서 그러한 간행물에 대한 논의는 과학적 원리의 보다 완전한 배경을 위해 제공되며, 그러한 간행물이 특허성 결정 목적을 위한 선행 기술임을 인정하는 것으로 해석되어서는 안된다.
본 발명의 일 실시예는 하나 이상의 멀티컴포넌트 섬유 번들(bundle)을 포함하는 편조 복합사이며, 각각의 하나 이상의 멀티컴포넌트 섬유 번들은 하나 이상의 기능적 컴포넌트 및 적어도 하나의 구조적 컴포넌트를 포함한다. 하나 이상의 기능적 컴포넌트 중 적어도 하나는 바람직하게는 전도체를 포함하고, 전도체는 바람직하게는 절연된다. 전도체는 바람직하게는 적층 폴리우레탄 및/또는 폴리아미드 절연체로 절연된 44AWG 구리 와이어를 포함한다. 전도체는 옵션으로 저항 주울 가열을 위해 적합하도록 충분히 높은 저항률 및 충분히 낮은 저항 온도 계수를 갖는 재료를 포함한다. 바람직하게는 하나 이상의 기능적 컴포넌트 중 적어도 하나는 플라스틱, 유리, 광섬유 재료, 니켈-티타늄 합금, 니켈-크롬 합금, 압출 전도성 폴리머, 전도성 얀 및 압전 얀으로 구성된 그룹으로부터 선택된 재료를 포함한다. 상기 재료는 전기적, 기계적, 광학적, 표면적, 시각적 또는 기타 특성을 수정하기 위해 옵션으로 첨가제, 코팅 또는 도금을 포함한다. 바람직하게는 적어도 하나의 구조적 컴포넌트는 합성, 천연, 결합 파라-아라미드, 메타-아라미드, 실리카, 석영, 나일론, 폴리에스테르, 면(cotton) 및 울(wool)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료를 포함한다. 적어도 하나의 구조적 컴포넌트의 직경은 바람직하게는 하나 이상의 기능적 컴포넌트 직경의 적어도 대략 2 배이다. 적어도 하나의 구조적 컴포넌트의 최대 파단 연신율은 바람직하게는 하나 이상의 기능적 컴포넌트의 탄성 한계 미만, 바람직하게는 대략 10% 미만이다. 적어도 하나의 구조적 컴포넌트는 바람직하게는 편조 복합사가 장력을 받을 때 평평해진다. 하나 이상의 멀티컴포넌트 섬유 번들은 옵션으로 추가의 구조적 컴포넌트와 함께 편조된다. 하나 이상의 기능적 컴포넌트는 바람직하게는 편조 복합사의 표면에서 접근 가능하다. 편조 복합사는 옵션으로 하나 이상의 전자 또는 전자기 장치의 적어도 일부를 형성하도록 구성되며, 각각의 장치는 바람직하게는 인덕터, 커패시터, 안테나, 접이식 안테나 구조물, 전송 라인, l2C(inter-integrated circuit) 네트워크, 데이터 네트워크, 직렬 데이터 버스, 이더넷 네트워크, 전력 네트워크, 능동 발열체, 전력선, 전자석, 초크, 변압기, 센서, 정전식 터치 센서, 변형 센서, 분산 센서 네트워크, 센서 어레이 및 필터로 구성된 그룹으로부터 선택된다. 하나 이상의 멀티컴포넌트 섬유 번들 중 하나 이상의 기능적 컴포넌트는 옵션으로 트위스트 페어 전송 라인(twisted pair transmission line)을 형성하는 2 개의 전도체를 포함한다. 편조 복합사는 옵션으로 코어를 포함하는데, 이는 바람직하게는 중실, 중공, 전도, 유전체, 절연, 강자성, 초탄성, 형상 기억 및 파라-아라미드로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 특성을 갖는다. 코어는 바람직하게는 장력 하에서 편조 복합사의 변형을 제한한다.
본 발명의 다른 실시예는 청구항 제1항의 편조 복합사를 사용하는 방법이며, 상기 방법은 편조 복합사를 능동 직물에 통합하는 것을 포함한다. 방법은 옵션으로 편조 복합사를 능동 직물에 봉제하는 것을 포함한다. 바람직하게는 봉제 단계는, 바람직하게는 방적사 또는 멀티 필라멘트사, 바람직하게는 메타-아라미드사를 포함하는 상부 실의 직선 봉제된 스티치를 사용하여 편조 복합사를 능동 직물에 부착하는 것을 포함한다. 스티치(stitch)는 바람직하게는 주기적이며, 이에 따라 얀의 기계적으로 분리된 하위 영역을 형성한다. 인접한 스티치는 바람직하게는 대략 1mm 내지 2mm 사이의 간격을 두고 있다. 편조 복합사는 바람직하게는 봉제기 또는 자수기의 보빈에 적재된다. 방법은 대안적으로 얀을 능동 직물의 날실 또는 씨실로 직조하는 것을 포함한다. 방법은 옵션으로 편조 복합사를 능동 직물에 부착된 전자 부품 또는 인쇄 회로 기판 관통 구멍에 직접 납땜하는 것을 포함하며, 이 경우 납땜하기 전에 절연체를 벗길 필요없이 절연체는 바람직하게는 납땜 장치로부터의 열을 사용하여 하나 이상의 기능적 컴포넌트 중 적어도 하나로부터 제거된다. 적어도 하나의 구조적 컴포넌트는 바람직하게는 납땜 온도보다 높은 분해 온도를 갖는다. 방법은 바람직하게는 에폭시 포팅 화합물(epoxy potting compound)을 사용하여 전자 부품을 능동 직물에 직접 캡슐화하는 것을 포함하고, 바람직하게는 CAD(computer aided design)를 사용하여 편조 복합사를 라우팅(routing)하는 것을 포함하며, 이에 의해 통합하는 단계는 CNC 자수, 맞춤형 섬유 배치, 또는 CNC 기계를 사용하는 것을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예는 편조 복합사를 제조하는 방법이며, 상기 방법은 제1 멀티컴포넌트 섬유 번들을 형성하도록 하나 이상의 기능적 컴포넌트 및 적어도 하나의 구조적 컴포넌트를 병렬로 권취하는 단계; 및 제1 멀티컴포넌트 섬유 번들을 제2 멀티컴포넌트 섬유 번들 및/또는 구조적 컴포넌트와 편조하는 단계를 포함한다. 권취하는 단계는 바람직하게는 단일 편조기 보빈 상에 멀티컴포넌트 섬유 번들을 권취하는 것을 포함한다. 권취하는 단계는 바람직하게는 장력 하에서 수행된다. 편조하는 단계는 옵션으로 제1 멀티컴포넌트 섬유 번들을 포함하는 제1 편조기 보빈 및 제2 멀티컴포넌트 섬유 번들 또는 구조적 컴포넌트를 포함하는 제2 편조기 보빈을 균형 잡힌 하프-캐리어 배치형태로 편조 기계에 적재하는 단계를 포함한다. 편조하는 단계는 바람직하게는 회전, 레이스, 정사각형, 방사상, 2 축, 3 축, 2 차원 및 3 차원으로 구성된 그룹으로부터 선택된 편조 기계를 사용하는 것을 포함한다. 편조하는 단계는 옵션으로 편조 복합사에 코어를 통합하는 것을 포함한다. 편조하는 단계는 바람직하게 편조기 보빈 캐리어의 회전 속도에 대한 편조 기계의 테이크업(take-up) 속도를 선택하고 하나 이상의 가이드 링을 사용하는 것을 포함한다.
본 발명의 목적, 장점 및 신규한 특징, 및 추가 적용 범위는 첨부된 도면과 관련하여 다음의 상세한 설명에서 부분적으로 설명될 것이며, 부분적으로는 이하의 검토에서 당업자에게 분명해지거나 본 발명의 실시에 의해 알 수 있을 것이다. 본 발명의 목적 및 이점은 첨부된 청구 범위에서 특별히 지적된 수단 및 조합에 의해 실현되고 달성될 수 있다.
명세서에 통합되어 그 일부를 형성하는 첨부 도면들은 본 발명의 실시예들의 실행을 나타내고, 발명의 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다. 도면들은 본 발명의 특정 실시예를 예시하기 위한 것일 뿐이며 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
도 1a는 본 발명의 멀티컴포넌트 섬유 번들의 동시 병렬 권취 방법을 도시한 도면이다.
도 1b는 편조기 보빈에 권취된 도 1a의 멀티컴포넌트 섬유 번들의 확대도이다.
도 2는 본 발명의 편조 복합사를 편조하는 방법을 도시한 도면이다.
도 3a는 본 발명의 편조 복합사의 단면도이다.
도 3b는 도 3a의 편조 복합사의 평면도이다.
도 4a는 본 발명의 편조 복합사의 단면도이다.
도 4b는 도 4a의 편조 복합사의 평면도이다.
도 5는 TIES 직물에 라우팅 및 봉제된 본 발명의 편조 복합사의 사진이다.
도 6은 TIES 직물에 편조 복합사를 부착을 상세히 보여주는 도 5의 근접촬영 사진이다.
도 7은 에폭시 포팅 화합물을 사용하여 직물 기판에 직접 캡슐화된 인쇄 회로 기판(PCB)을 보여주는 사진이다.
도 8은 개별의 주소 지정 가능한 발광 다이오드(LED)에 대한 상호 연결을 위한 데이터, 전력 및 접지 선을 형성하기 위해 직물의 씨실로 직조되는, 본 발명의 3개의 편조 복합사를 포함하는 직조 직물을 보여주는 사진이다.
도 9는 인덕터를 형성하도록 구성된 본 발명의 편조 복합사를 도시한 도면이다.
도 10은 직물에 직조된 본 발명의 편조 복합사를 보여주는 사진이다.
본 발명의 하나 이상의 실시예들은 편조 복합사와 실 및 그 제조 방법이며, 바람직하게는 하나 이상의 전도체 및 적어도 하나의 구조적 얀을 하나 이상의 보빈에 동시 병렬 권취하고, 기계적으로 포획된 전도체를 구비한 코어리스 실 구조를 생성하기 위해 상기 보빈들을 편조 기계에 적재하는 것을 포함한다. 본 발명의 일부 실시예의 장점들은: 체적 기준으로 얀 또는 실의 높은 전도체 함량으로 인해 개별 전도체의 직접적인 조작이 불필요 하며, 이는 직접적인 납땜 및 기계적으로 및 전기적으로 건전한 납땜 이음의 형성을 가능하게 한다; 전도체 절연의 국부적 제거는 납땜 공정 동안에 열의 적용에 의해 성취될 수 있어, 완전히 캡슐화된 라우팅을 가진 직물 통합 전자 시스템을 구성할 수 있다; 관통 구멍 부착으로 가요성 및 강성의 PCB 모두와의 호환성; 고속 제조 작업 및 사용 중에 높은 기계적 및 전기적 신뢰성; 트위스트 페어 전송 라인, 공기 및 강자성 코어 인덕터, 커패시터 및 안테나를 포함한 통합 전자기 구조물과의 호환성이다.
명세서 및 청구 범위에 걸쳐 사용된 바와 같이, 용어 "사"는 얀 또는 실을 의미한다. 명세서 및 청구 범위에 걸쳐 사용된 바와 같이, 얀의 컴포넌트 섬유를 지칭하는 용어 "구조적"은 하중을 견디고 기계적 구조 및 안정성을 제공하는 것을 의미한다. 명세서 및 청구 범위에 걸쳐 사용되는 바와 같이, 얀의 컴포넌트 섬유를 지칭하는 용어 "기능적"은 전기, 전자, 광학, 전자기, 감지, 가열, 작동, 화학적 또는 물리적 기능 등을 제공하는 것을 의미한다. 명세서 및 청구 범위에 걸쳐 사용된 바와 같이, 용어 "복합"은 구조적 및 기능적 컴포넌트를 모두 포함하는 것을 의미한다. 명세서 및 청구 범위에 걸쳐 사용된 바와 같이, 용어 "멀티컴포넌트 섬유 번들"은 편조 전에 보빈 상에 함께 병렬로 공동 권취되는 하나 이상의 기능적 컴포넌트 및 적어도 하나의 구조적 컴포넌트를 의미한다. 명세서 및 청구 범위에 걸쳐 사용된 바와 같이, 용어 "능동 직물"은 전기적으로 능동 직물, 전기적으로 기능적 직물, 전자 직물, 스마트 직물, 직물 통합 전자 시스템(TIES), 소프트 시스템, 기능화된 소프트 시스템, 복합 시스템, 구조-통합 시스템, 스마트 텍스타일, 의류 등을 의미한다.
본 발명의 편조 복합사는 직물의 표면적에 걸쳐 전자 장치의 선택적인 배치 및 상호 연결을 허용하여, 기능화된 소프트 및 복합 시스템, 예를 들어 스마트 직물, 통합 구조적 상태 모니터링을 갖는 복합재 또는 기계적 용도로만 전형적으로 사용되는 재료의 구조물에 임무 수행에 중요한 작업을 위해 적합한 전형적인 전기, 전자 및 전자기 능력을 직접적으로 통합하는 다른 장치의 개발을 가능하게 한다. 직물 통합 비용 및 전자 능력의 추가로 인해 발생하는 관련 능력의 저하를 최소화함으로써, 편조 복합사는 광범위하게 분산된 소프트하고 구조 통합된 시스템의 탐구 및 개발을 가능하게 있다. 이들 편조 복합사에 의해 가능해진 유망한 능력에는 분산 센서 네트워크, 접이식 안테나 구조, 구조 통합 데이터 및 전력 네트워크, 구조 통합 능동 가열 및 광역 컨포멀 센서 어레이가 포함된다.
본 발명의 편조 복합사는 바람직하게는 시스템의 직물 또는 전기적 성능 특성에 악영향을 미치지 않으면서, 직물 및 전자 시스템의 이질적인 요건들 사이의 균형을 이루도록 설계된다. 이들은 바람직하게는 기존의 섬유 및 전자 제조 방법 및 기계와 호환되며, 대규모로 적용할 수 있다.
도 1a에 도시된 바와 같이. 본 발명의 멀티컴포넌트 섬유 번들의 실시예는 다음과 같이 제조된다. 기능적 컴포넌트, 예를 들어 절연된 구리 와이어(바람직하게는 44AWG)가 스풀(120, 160)에 감겨 있다. 중앙 스풀(140)에는 구조적 컴포넌트, 예를 들어 결합된 Tex 21 파라-아라미드(Kevlar®) 얀이 감겨 있다. 스풀(120, 160)로부터의 기능적 컴포넌트와 스풀(140)로부터의 구조적 컴포넌트가 바람직하게는 병렬 권취 기계를 사용하여 단일 편조기 보빈(180) 상에 동시에 병렬로 공동 권취되어, 도 1b에 편조기 보빈(180)에서 확대하여 나타낸 연속적인 멀티컴포넌트 섬유 번들(130)을 형성한다. 병렬로 공동 권취는 바람직하게는 장력 하에서 수행되고, 멀티컴포넌트 섬유 번들(130)은 편조기 보빈(180)에서 장력을 유지하므로 멀티컴포넌트 섬유 번들의 기능적 컴포넌트는 후속 제조 단계들에서 구조적 컴포넌트로부터 분리되지 않는다. 도 1a - 도 1b에 도시된 실시예에서. 멀티컴포넌트 섬유 번들(130)은 2 개의 기능적 컴포넌트(170)와 하나의 구조적 컴포넌트(150)를 포함한다. 그러나, 멀티컴포넌트 섬유 번들은 임의의 수의 기능적 컴포넌트와 임의의 수의 구조적 컴포넌트를 포함할 수 있다. 복수의 개별 컨덕터는 시스템 안정성을 높이고 전류 전달 용량을 증가시키기 위한 중복을 제공한다. 편조 공정 전에 멀티컴포넌트 섬유 번들을 형성하기 위해 전도체와 파라-아라미드 얀의 동시 병렬 권취는 제조 중 및 제조 후에 노출되는 전도체에 대한 비틀림 및 결과적인 응력을 감소시킨다.
도 2에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서 4 개의 편조기 보빈(210, 220, 230, 240)이 유사한 방식으로 준비된 후, 바람직하게는 사형 운동에서 보빈(210, 220)은 시계 방향으로 이동하고 보빈(230, 240)은 반시계 방향으로 이동하도록 균형 잡힌 하프-캐리어 배치형태로 메이폴 편조 기계에 적재된다. 다음에 편조 기계는 바람직하게는 코어 또는 맨드릴을 사용하지 않고, 기계적으로 포획된 기능적 컴포넌트와 최소의 비틀림 및 작은 브레이드 각도를 갖는 나선형으로 얽힌 얀 구조를 형성한다. 임의의 수의 편조기 보빈이 사용될 수 있으며, 편조기 보빈은 동일하거나 상이한 멀티컴포넌트 섬유 번들을 포함할 수 있다. 원하는 실 크기 및 구조를 갖는 얀을 편조하는 데 필요할 때, 구조적 재료만을 포함하는 하나 이상의 다른 옵션의 보빈이 편조 기계에 옵션으로 추가로 적재될 수 있다. 비록 이러한 배치형태는 2 축 또는 2 차원(2D) 편조를 생성하지만, 본 발명의 실시예들이 3 축 또는 3 차원(3D) 편조 기계에서 제조될 수 있다.
결과적인 편조 복합사는 얀의 구조 내에서 운동 범위를 제한함으로써 내장된 기능적 컴포넌트에 고유한 변형 완화를 제공한다. 이러한 얀의 편조 운동은 장력을 받을 때 직경이 감소하여, 멀티컴포넌트 섬유 번들의 종축에 수직인 압축력을 가한다. 이는 주요한 하중 지지 컴포넌트로서의 역할을 하는 구조적 컴포넌트에 기여하여, 원하지 않는 하중 및 손상으로부터 기능적 컴포넌트를 보호한다. 기능성 재료는 바람직하게는 구조 부재에 포획되어 유지되고, 직물 제조 공정 및 사용 중에 기계적으로 일관된 안정적인 구조를 가능하게 한다. 구조적 컴포넌트 대 기능적 컴포넌트의 비율은 의도된 적용에 필요할 때 얀의 기계적 또는 전기적 특성에 맞게 변경될 수 있다.
또한 본 발명의 편조 복합사 내에 포함된 기능성 재료의 기계적 보호에 기여하는 것은 바람직하게는 통합된 기능적 컴포넌트의 직경의 적어도 두 배인 구조적 컴포넌트의 선택이다. 이는 파단에 이를 수 있는 마모 및 굽힘 반경으로부터 기능적 컴포넌트를 보호하는 것에 도움이 된다. 파단 전 구조적 컴포넌트의 최대 연신율은 바람직하게는 기능적 컴포넌트의 탄성 한계 미만이며, 편조 복합사가 기능적 컴포넌트의 변형 또는 피로 및 후속 열화로 인해 파손되지 않는 것을 보장한다. 따라서 구조적 컴포넌트는 얀의 주요한 하중 지지 컴포넌트로서의 역할을 하며 원치 않는 응력과 손상으로부터 전도체 또는 다른 기능적 컴포넌트를 보호한다. 이러한 특성은 편조 구조의 운동학과 결합되어, 편조 복합사가 장력을 받는 동안 기능성 재료가 소성 변형이나 파손을 경험하지 않는 것을 보장한다. 이러한 특징은 바람직하게는 봉제, 자수 및 직조를 포함하는 직물 제조 공정뿐만 아니라 사용하는 작동 중에 기계적으로 일관된 안정된 구조를 가능하게 한다.
가능한 경우, 복수의 연속 필라멘트로 구성된 얀 또는 본딩 얀이 본 발명의 편조 복합사의 구조적 컴포넌트로 사용하기 위해 바람직하다. 그러나 구조적 컴포넌트는 관심 응용 분야에서 원하는 기계적 특성을 달성하기 위해 필요한 임의의 재료를 포함할 수 있다. 파라-아라미드와 같은 이러한 재료의 대부분은 분자 결정도 및 구조적 연속성으로 인해 10% 미만의 파단 연신율을 갖는다. 구조적 컴포넌트 내에 비틀린 연속 필라멘트의 표면에 적용되는 결합제는 구조적 컴포넌트가 제조 중에 균일한 형상을 유지하는 것을 보장한다. 이것은 편조 복합사가 장력을 받을 때 평평해지거나 변형되는 재료의 능력을 크게 제한하지 않는데, 이는 기능적 컴포넌트에 압박을 주지 않고 기능적 컴포넌트의 이동을 제한하는 구조적 컴포넌트의 능력에 기여한다. 이 효과는 또한 각 멀티컴포넌트 섬유 번들 내의 구조 재료의 길이를 따라 기능성 재료의 병렬 통합에 의해 도움을 받는다.
본 발명의 편조 복합사는 바람직하게는 직경을 줄이기 위해 코어가 없으며, 기존의 전도성 얀으로는 해결할 수 없는 응용을 가능하게 한다. 또한, 전도체가 코어에 있는 기존의 얀과 달리, 본 발명의 편조 복합사는 얀의 외부에서 상호 연결을 위해 기능성 재료, 예를 들어 전도체에 대한 직접 접근을 가능하게 한다.
본 발명의 편조 복합사는 기능적 및 구조적 재료의 선택 그리고 재료의 함량 비율을 변화시킴으로써 다양한 응용을 위해 설계될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일부 실시예는 데이터 및 전력의 송수신을 위해 설계되고, 섬유 통합 전기 시스템의 구성을 가능하게 한다. 이러한 적용을 위해 얀은 바람직하게는 적층 폴리우레탄 및 폴리아미드 절연체를 구비한 개별적인 44AWG 구리, 구리 합금, 또는 구리 도금 전도체, 및 결합된 Tex 21 파라-아라미드 얀을 포함한다. 섬유 통합 데이터 및 전력 네트워크 외에도 낮은 온도 저항 계수(예컨대, 니크롬) 또는 초탄성(예컨대, 니티놀)을 나타내도록 설계된 합금과 같은 다른 기능성 재료 및 구조를 사용함으로써, 얀이 가열, 작동 및 감지와 응용을 위해 사용될 수 있다. 제조될 얀의 목표하는 기계적 특성을 달성하기 위해 상이한 구조 재료들이 선택될 수 있다.
본 발명의 편조 복합사는 바람직하게는 연속사로서 기능하며, 구성하는 중에 직조 직물의 날실 또는 씨실에 직접 옵션으로 통합될 수 있다. 이러한 기능화된 직조 직물은 의류, 강성 복합재, 가요성 복합재 또는 직조 직물을 통합하고 추가 적인 전기적, 전자적 또는 전자기적 능력이 가치를 제공하는 다른 시스템의 구성에 사용될 수 있다. 유사하게, 편조 복합사는 가요성 및 강성 복합 재료의 구조에 사용하기 위해 더욱 크게 편조된 구조의 부재로서 통합될 수 있다.
편조 복합사는 편조 내에 기능성 재료 섬유 처리 경로를 옵션으로 통합함으로써, 전자기 및 전자 구조가 통합된 것으로 설계될 수 있다. 이러한 섬유 경로의 기하학적 형상은 통합된 코어 재료(사용되는 경우)의 직경, 구조적 컴포넌트의 직경 및 양, 캐리어의 회전 속도에 대한 편조 기계의 테이크업 속도, 가이드 링들의 사용, 수량, 직경 및 위치, 및 편조된 멀티컴포넌트 섬유가 얽혀있는 각도를 수정하는 것을 통해 변경될 수 있다. 그런 다음 기능성 재료의 양과 유형을 선택하여 인덕터, 커패시터, 안테나 및 전송 라인을 포함하는 전자기 및 전자 구조로 설계된 편조 복합사를 생성할 수 있다. 본 발명의 편조 복합사는 직물의 표면적을 활용하여 통합된 직물 회로의 전류 전달 용량을 추가로 분배하고 증가시키도록 전기적으로 병렬로 연결될 수도 있다.
편조 복합사가 직물에서 취하는 경로들이 예를 들어 통합된 직물 데이터 및 전력 네트워크를 형성하고, 그리고 직물 상에서의 상호 연결 위치들은 컴퓨터 지원 설계(CAD)를 사용하여 설계될 수 있다. 다음에 이러한 설계는 바람직하게는 디지털화 소프트웨어에 도입되며, 스티치 및 순서가 각 경로에 대해 형성되고 CNC 자수, 맞춤형 섬유 배치 또는 CMC 기계에서 사용되는 파일 형식으로 변환된다. 바람직하게는 전통적인 직선 스티치만이 이러한 경로를 생성하기 위해 채용되며, 경로를 구축하는 데에 상업적으로 이용 가능한 대형 CNC 봉제 및 퀼팅 기계를 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 편조 복합사는 3차원 스티치를 생성할 필요없이 바람직하게는 전통적인 직선 봉제 스티치만을 사용하여 고정된다. 사용된 봉제된 스티치 구조는 또한 바람직하게는 통합 편조 복합사의 길이를 따라 기계적 하위 영역을 형성함으로써 기계적인 스티치-투-스티치 분리에 도움을 준다. 이러한 이점은 편조 복합사를 직조 직물에 통합하는 경우에도 확인된다.
납땜은 신뢰할 수 있고, 영구적인 전기기계적 상호 연결을 형성하는 데 선호되는 방법이다. 본 발명의 편조 복합사는 전형적인 및 특정 응용의 상호 연결 방법 모두를 사용하여 전자 부품에 직접 납땜될 수 있다. 이것은 바람직하게는 얀의 전도체 함량, 파라-아라미드와 같은 구조 재료의 높은 분해 온도, 및 열을 가하여 제거할 수 있어 전도체에 접근하기 위한 이차적인 기계적 및 화학적 스트리핑 공정 에 대한 필요성을 생략하는 전도체의 고분자 절연에 의해서 가능하게 된다. 코어 또는 제거를 필요로 하는 레이어 아래에 전도체를 통합하는 일반적인 납땜 가능한 전도성 얀과 달리, 편조 복합사의 구조는 전도체와 납땜할 전자 부품 사이에 작은 간격을 갖는 안정적인 상호 연결을 위해 외부에서 전도체에 접근하는 것을 가능하게 한다. 일반적인 땜납의 높은 습윤 능력과 낮은 표면 장력으로 인해 편조 복합사에 통합된 전도체에 땜납이 유동하고 정합할 수 있다.
편조 복합사는 통합된 기계적 스트레인 릴리프가 있는 납땜 이음을 형성하도록 전형적인 PCB 관통 구멍에 직접 납땜될 수 있다. 이러한 납땜을 위해 많은 다른 방법들이 사용될 수 있지만, 일 실시예에서 편조 복합사의 루프는 스티칭 또는 다른 기계적 수단을 통해 원하는 연결 위치에 형성된다. 이 루프는 얀이 연결되는 구멍을 통해 PCB 내에 삽입된다. 주석 도금된 구리 와이어 또는 구리 브리이드와 같은 납땜 가능한 재료 피스가 루프를 통과하고 바람직하게는 편조 복합사 내에 포함된 모든 전도체로의 열 전달을 돕기 위해 루프에 연결된다. 나머지 슬랙은 바람직하게는 그 움직임을 제한하도록 루프에서 제거된다. 그런 다음 상호 연결될 재료는 일반적으로 섭씨 378도인 땜납 융점까지 가열된다. 땜납은 조인트에서 흘러 국부적인 땜납 배스(solder bath)를 생성하도록 이음부에서 유동하며, 바람직하게는 상호 연결 위치에 있는 모든 전도체와 접촉한다. 마지막으로, 열원은 제거되며 이음부는 냉각되고 움직이게 되기 전에 고화된다.
본 발명의 편조 복합사를 사용하여 시스템을 설계하고 생산하는 데 사용되는 방법들은 TIES 직물의 표면적에 걸쳐서 전자 장치의 선택적인 배치 및 상호 연결을 가능하게 하며, 임무 운영에 적합한 기능화된 소프트 시스템의 개발을 가능하게 한다. 섬유 통합 비용 및 전자 능력의 추가로 인해 발생하는 관련 기능 저하를 최소화함으로써, 이러한 방법들은 의류 및 구조 통합 분산 센서 네트워크, 생리학적 모니터링 시스템, 액추에이터 네트워크, 접이식 안테나 구조, 데이터 및 전력 네트워크, 능동 가열 및 광역 컨포멀 센서 어레이와 같은 광범위한 분산 소프트 시스템을 탐구하고 개발할 수 있다. 모든 얀과 실은 바람직하게는 국내에서 제조된 재료를 사용하여 구성되며 바람직하게는 베리를 완전히 준수한다.
본 발명의 편조 복합사는 직물 기판의 작동 성능 및 정비성에 최소한의 영향을 미치는 방법 및 재료를 사용하여 전형적인 전기, 전자 및 전자기 요소를 직물에 통합할 수 있으며, 직물 통합 전력 분배 네트워크에 사용될 수 있으며, 기계적 성능 저하 또는 이차적인 처리없이 전형적인 전자 부품에 직접 납땜된 상호 연결을 형성할 수 있으며, 장치 간 통신(단일 실을 사용하여 최대 50'에서 시연된)을 위한 섬유 통합 I2C(inter-integrated circuit), SPI 및 USB2.0(또는 보다 높은) 직렬 데이터 버스 및 이더넷 네트워크로서 사용될 수 있으며, 섬유 기반 정전식 터치 입력을 위해 사용될 수 있으며, 무선 전력 및 데이터 전송을 위한 섬유 통합 안테나 구조를 형성할 수 있으며, 실 기반 정전 용량 및 변형 감지를 제공할 수 있으며, 섬유 통합 가열 네트워크를 형성할 수 있으며, 이음매, 테이프 및 적층 기술을 사용하여 얀의 차폐 및 은폐를 가능하게 하며, 강성 구성요소의 섬유 부착 국부적인 캡슐화와 양립할 수 있으며, 전형적인 전자 부품을 가요성 섬유 시스템에 분산되고 확장 가능하게 통합할 수 있으며, 전형적인 섬유와 전자 제조 및 통합 방법과 함께 사용하하도록 바람직하게 설계된다.
본 발명의 시스템은 바람직하게는 다음과 같은 장점 중 하나 이상을 갖는다: 직접 납땜을 가능하게 하는 부피 기준의 전도체 함량으로 인해 개별 전도체들의 직접적인 조작은 불필요하다(단일 실이 전송선으로 사용되는 경우 전도체는 바람직하게는 쌍으로 그룹화되고 종료된다); 납땜 이음은 얀의 구조적 컴포넌트에 의해 제공되는 변형 완화 및 높은 전도체 함량으로 인해 기계적으로 및 전기적으로 온전하다; 전도체 절연의 국부적 제거는 납땜 공정 동안 열의 적용을 통해 이루어지고, 완전히 캡슐화된 경로를 허용한다; 관통 구멍 부착으로 가요성 및 강성 PCB 모두와의 호환성; 꼬인 구조, 구조 재료의 낮은 연신율, 기능성 재료와 구조 재료의 직경들 사이의 관계를 통해 전도체 기계적 하중이 최소화된다; 트위스트 페어 전송 라인, 공기 및 강자성 코어 인덕터, 커패시터("지미크(gimmick)" 커패시터와 유사한, 미세 PTFE-절연 와이어의 트위스트 코어를 가능하게 통합한), 및 안테나를 포함하는 설계된 전자기 구조의 제조를 가능하게 한다.
TIES는 신속하게 배치 가능한 기능적 구조, 분산형 등각 센서 네트워크 및 기능화된 복합 재료를 구축하는 데 이용될 수 있다. 맞춤형 롤-투-롤(roll to roll) CMC 봉제 기계를 사용하여, 이러한 시스템들은 다양한 응용을 위한 연속적인 길이로 구성될 수 있다. 직물이 전형적으로 사용되는 곳뿐만 아니라, TIES는 기계적 강도, 내구성 및 지속적인 유연성이 필요한 시스템, 작은 부피로 패킹하는 능력과 형상과 부피를 신속하게 반복적으로 변경할 수 있는 능력을 요구하는 시스템들에 새로운 기능을 추가할 수 있다.
예들
예 1
도 3a 및 도 3b에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 편조 복합사(300)는 3개의 멀티컴포넌트 섬유 번들(310, 340, 370)로부터 편조되었으며, 이들 각각은 층상 폴리우레탄 및 폴리아미드 절연체로 개별적으로 절연된 기능적 컴포넌트로서 두 개의 44AWG 구리 전도체(330, 360, 390)와 구조적 컴포넌트로서 하나의 Tex 21 결합 Kevlar® 얀(320, 350, 380)을 포함한다.
예 2
도 4a 및 도 4b에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 편조 복합사(400)는 4개의 멀티컴포넌트 섬유 번들(410, 430, 450, 470)로부터 편조되었으며, 이들 각각은 층상 폴리우레탄 및 폴리아미드 절연체로 개별적으로 절연된 기능적 컴포넌트로서 두 개의 44AWG 구리 전도체(420, 440, 460, 480)와 구조적 컴포넌트로서 하나의 Tex 21 결합 Kevlar® 얀(415, 435, 455, 475)을 포함한다. 이 배치구성은 RS422 및 이더넷과 같은 차동 신호 응용을 위해 사용되거나 단일 편조 복합사에서 전력 및 신호 쌍을 형성하는 데 사용할 수 있는 두 쌍의 다중 컨덕터 트위스트 페어를 형성한다. 이 배치구성은 단일 얀을 사용하여 50ft 초과에서 10mbps 및 6ft에서 100mpbs를 전송할 수 있었다.
예 3
도 5는 CNC 자수기를 사용하여 TIES 프로토타입의 1000 데니어 Nylon Cordura® 직조 직물에 적용된 예 2의 직선 스티치 편조 복합사의 경로를 보여준다. Tex 27 스펀 Nomex ⓒ 메타-아라미드사가 그 기계적 구조 및 성능을 위해 상부 실로서 사용되었다. 스펀 구조는 복합 브레이드를 캡처할 때 실을 평평해지도록 할 수 있고, 결합된 또는 모노 필라멘트사보다 더 넓은 표면적에 걸쳐서 장력을 분산시키고, 따라서 복합 브레이드에서 전도체에 대한 과도한 응력을 방지한다. 편조 복합사는 자수기의 보빈 메커니즘에 독점적으로 적재되어 상부 실과 얽히는 일련의 루프를 형성하여, 제조 과정에서 얀이 최소의 변형을 받는 것을 보장한다. 바늘이 방향을 반전할 때 상부 실은 압축 기간을 겪는 반면, 보빈의 편조 복합사는 항상 장력 하에 있으므로, 편조 복합사의 기능적 컴포넌트에 대한 바람직하지 않은 변형없이 신뢰할 수 있는 스티치의 형성을 보장한다. 편조 복합사는 2개의 PCB(630, 640) 사이에 DC 전력선(610)과 I2C 데이터 네트워크(620)를 형성하도록 사용되었다. 이 얀은 정전식 터치 센서(650)로서 사용되었으며 진동 모터(660), 스피커(670) 및 LED(680)를 구동하도록 또한 사용되었다. PCB(640)가 외부 5VDC 전원에 연결되었을 때 배터리(690)는 전력선(610)을 사용하여 또한 충전되었다. 각각의 정전식 터치 센서의 활성화는 왼쪽 2개의 정전식 터치 센서(650) 및 진동 모터(660) 및 스피커(670) 각각에 대한 터치 기간 동안 해당 센서 위의 출력 장치를 작동시켰다. LED(680) 아래의 최우측 정전식 터치 센서(650)의 활성화는 하나, 둘, 셋 및 제로 LED(680)의 순차적 활성화를 통해 순환된다. 모든 전자 부품은 편조 복합사에 직접 납땜되었다. 도 6은 Tex 27 스펀 Nomex® 실을 사용하여 TIES 프로토타입의 직물 기판에 봉제된 편조 복합사의 상세를 보여준다.
예 4
노출된 전자 부품 및 전도체의 환경적 및 물리적 보호는 시스템의 신뢰할 수 있는 필드링을 위해 중요한다. 이는 에폭시 포팅 화합물과 같은 컨포멀 캡슐화제를 사용하여 달성될 수 있다. 아래에 놓인 전자 장치에 대한 접근이 임무 작업에 가치가 있는 곳에서 환경적으로 강화된 인클로저가 개발될 수도 있다. 도 7은 에폭시 포팅 화합물을 사용하여 직물 기판에 직접 캡슐화된 PCB를 예시한다.
예 5
도 8에 도시된 바와 같이, 직조 직물은 직물의 씨실에 직조된 예 1의 3개의 편조 복합사를 포함하여 구성되었다. 시스템의 전자 장치 엔클로저(800)의 왼쪽에 종결되는 것은 별개의 주소지정 가능한 RGB(red green blue) 발광 다이오드(LED)(810)에 상호 연결하기 위한 데이터, 전력 및 접지 선을 형성하는 3개의 편조 복합사이다. 전자 엔클로저(800)의 우측에서 종결되는 편조 복합사는 정전식 터치 센서로서 작용하여, 각각의 터치로 프로그램된 컬러 시퀀스를 통해 LED(810)를 스테핑한다. 원래 전자 장치 엔클로저(800)의 오른쪽에 있었던 씨실에 직조된 상부 및 하부 편조 복합사들은 절단하여 제거되었다.
예 6
도 9는 인덕터를 형성하도록 구성된 본 발명의 편조 복합사를 도시한다. 편조 복합사(900)는 2개의 Tex 21 결합 Kevlar® 얀(950, 960) 및 2개의 멀티컴포넌트 섬유 번들(915, 935)로 편조되었으며, 각각의 멀티컴포넌트 섬유 번들은 층상 폴리우레탄 및 폴리아미드 절연체로 개별적으로 절연된 기능적 컴포넌트로서 두 개의 44AWG 구리 전도체(920, 940)와 코어(도시하지 않음) 위에 모두 편조된 구조적 컴포넌트로서 하나의 Tex 21 결합 Kevlar® 얀(910, 930)을 포함한다. 얀의 일부는 코어로서 Tex 21 결합 Kevlar® 얀을 포함하였고, 일부는 Permalloy (강자성) 코어를 포함하였다. 코어의 크기 및 재질은 인덕터의 원하는 전자기 특성을 생성하고 원하는 브레이드 직경을 달성하기 위해 선택되었다. 제작 과정에서, 멀티컴포넌트 섬유 번들(915, 935)을 수용하는 두 개의 편조기 보빈은 시계 방향으로 이동한 반면에, Kevlar® 얀(950, 960)을 수용하는 두 개의 편조기 보빈은 시계 반대 방향으로 이동했다. 이 예의 편조 각도는 더욱 타이트한 코일을 형성하기 위하여 예 1 및 예 2의 각도보다 크며, 이는 전도체 길이 당 권취 수를 증가시켜 인덕턴스를 증가시킨다. 코어는 큰 편조 각도의 얀을 안정화시키는 데 도움이 되었으며, 그렇지 않으면 장력으로 인해 모양이 크게 변경된다.
예 7
도 10은 직물 통합 회로의 형성에서 데이터, 전력 및 접지 선으로 사용하기 위해 씨실로서 선택적으로 직조된, 3개의 수평 편조 복합사를 갖는 직조 직물을 도시한다.
예 8
저항 주울 가열 및 정전식 근접 감지를 모두 필요로 하는 응용을 위해 다기능 다중재료 편조 복합사가 제작되었다. 편조 복합사는 3개의 멀티컴포넌트 번들을 사용하여 제작되었으며, 여기에서 2개의 번들은 각각 하나의 Tex 21 결합 Kevlar® 얀과 하나의 절연 44AWG Cu55Ni45 합금 와이어를 포함하였다. 나머지 멀티컴포넌트 번들은 하나의 Tex 21 결합 Kevlar® 얀과 하나의 절연 44AWG 구리 전도체를 포함하였다. 44AWG Cu55Ni45 합금 와이어는 플럭스 및 Sn96.5Ag3.5 땜납을 사용하여 편조 복합사의 한쪽 종결 단부에서 함께 납땜 되었고, 나머지 종결 단부에서 저항 주울 가열을 위한 적절한 회로에 연결을 할 수 있어, 완전한 전기 회로를 형성한다. 나머지 44AWG 구리 전도체는 스위칭 또는 다른 응용을 위한 정전식 센서로서 사용하기 위해 편조 복합사의 동일한 단부에서 적절한 회로에 종결되었다.
예 9
변형 센서를 형성하기 위해 직경 0 003" 초탄성 니티놀 코어를 가진 편조 복합사를 제작했다. 얀은 3개의 Tex 21 Kevlar® 얀과 니티놀 코어 주위에 함께 편조된 하나의 Tex 21 결합 Kevlar® 얀 및 하나의 44AVVG 절연 전도체를 포함하는 1개의 멀티컴포넌트 번들을 포함하였다. 니티놀 코어는 플럭스 및 Sn96.5Ag3.5 땜납을 사용하여 편조 복합사의 한쪽 종결 단부에서 44AVVG 전도체에 납땜되었다. 니티놀 코어의 나머지 종결 단부와 44AWG 절연 전도체 사이의 전기 저항은 적절한 회로로 측정되었다. 수명 동안 니티놀 코어의 일관된 변형-저항 감지 응답을 보장하기 위해 편조 복합사의 최대 연신율이 8% 이하가 되도록, Tex 21 Kevlar® 구조적 컴포넌트와 편조 각도가 선택되었다. 편조 복합사가 기계적 한계인 8%까지 연신되기 때문에, 전기 저항에서의 예측할 수 있는 변화를 보여주고 따라서 변형 센서로 사용하기에 적합성을 나타낸다.
명세서 및 청구 범위에서 "약" 또는 "대략"은 언급된 수치의 이십 퍼센트(20%) 이내를 의미한다. 본 명세서에 사용된 단수 형태 부정관사 "a", "an" 및 정관사 "the"는 문맥상 달리 명확하게 지시하지 않는 한 복수의 지시 대상을 포함한다. 따라서, 예를 들어 "기능적인 그룹"에 대한 언급은 하나 이상의 기능적인 그룹을 지칭하고, "방법"에 대한 언급은 당업자에 의해 이해되고 인식될 동등한 단계 와 방법 등에 대한 언급을 포함한다.
비록 본 발명이 개시된 실시예들을 특히 참조하여 상세하게 설명되었지만, 다른 실시예들도 동일한 결과를 달성할 수 있다. 본 발명의 변형 및 수정은 당업자에게 자명할 것이며, 이러한 수정 및 등가물을 모두 포함하도록 의도된다. 상기 인용된 모든 특허 및 간행물의 전체 개시는 여기에 참조로 포함된다.

Claims (43)

  1. 하나 이상의 멀티컴포넌트 섬유 번들을 포함하는 편조 복합사로서,
    상기 하나 이상의 멀티컴포넌트 섬유 번들 각각은 하나 이상의 기능적 컴포넌트 및 적어도 하나의 구조적 컴포넌트를 포함하는 것을 특징으로 하는 편조 복합사.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 기능적 컴포넌트 중 적어도 하나는 전도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 편조 복합사.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전도체는 절연되는 것을 특징으로 하는 편조 복합사.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전도체는 층상 폴리우레탄 및/또는 폴리아미드 절연체로 절연된 44AWG 구리 와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 편조 복합사.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 전도체는 저항 주울 가열에 적합하도록 충분히 높은 저항률 및 충분히 낮은 저항 온도 계수를 갖는 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 편조 복합사.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 기능적 컴포넌트 중 적어도 하나는 플라스틱, 유리, 광섬유 재료, 니켈-티타늄 합금, 니켈-크롬 합금, 압출 전도성 중합체, 전도성 얀 및 압전 얀으로 구성된 그룹으로부터 선택된 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 편조 복합사.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 재료는 전기적, 기계적, 광학적, 표면적, 시각적 또는 다른 특성을 변경하기 위한 첨가제, 코팅 또는 도금을 포함하는 것을 특징으로 하는 편조 복합사.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 구조적 컴포넌트는 합성, 천연, 결합 파라-아라미드, 메타-아라미드, 실리카, 석영, 나일론, 폴리에스테르, 면 및 울로 구성된 그룹에서 선택된 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 편조 복합사.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 구조적 컴포넌트의 직경은 상기 하나 이상의 기능적 컴포넌트의 직경의 적어도 대략 2 배인 것을 특징으로 하는 편조 복합사.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 구조적 컴포넌트의 최대 파단 연신율은 상기 하나 이상의 기능적 컴포넌트의 탄성 한계보다 작은 것을 특징으로 하는 편조 복합사.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 최대 파단 연신율은 대략 10% 미만인 것을 특징으로 하는 편조 복합사.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 구조적 컴포넌트는 편조 복합사가 장력을 받을 때 평평 해지는 것을 특징으로 하는 편조 복합사.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 멀티컴포넌트 섬유 번들은 추가적인 구조적 컴포넌트와 함께 편조되는 것을 특징으로 하는 편조 복합사.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 기능적 컴포넌트는 편조 복합사의 표면에서 접근 가능한 것을 특징으로 하는 편조 복합사.
  15. 제1항에 있어서,
    하나 이상의 전자 또는 전자기 장치의 적어도 일부를 형성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 편조 복합사.
  16. 제15항에 있어서,
    각각의 상기 장치는 인덕터, 커패시터, 안테나, 접이식 안테나 구조물, 전송 라인, l2C(inter-integrated circuit) 네트워크, 데이터 네트워크, 직렬 데이터 버스, 이더넷 네트워크, 전력 네트워크, 능동 발열체, 전력선, 전자석, 초크, 변압기, 센서, 정전식 터치 센서, 변형 센서, 분산 센서 네트워크, 센서 어레이 및 필터로 구성된 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 편조 복합사.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 멀티컴포넌트 섬유 번들 중 하나의 상기 하나 이상의 기능적 컴포넌트는 트위스트 페어 전송 라인을 형성하는 2 개의 전도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 편조 복합사.
  18. 제1항에 있어서,
    코어를 포함하는 것을 특징으로 하는 편조 복합사.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 코어는 중실, 중공, 전도, 유전체, 절연, 강자성, 초탄성, 형상 기억 및 파라-아라미드로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 편조 복합사.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 코어는 장력 하에서 편조 복합사의 변형을 제한하는 것을 특징으로 하는 편조 복합사.
  21. 제1항의 편조 복합사를 사용하는 방법으로서,
    상기 방법은 편조 복합사를 능동 직물에 통합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    편조 복합사를 능동 직물 상에 봉제하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    봉제 단계는 상부 실의 직선 봉제된 스티치를 사용하여 편조 복합사를 능동 직물에 부착하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상부 실은 방적사 또는 멀티 필라멘트사를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    실은 메타-아라미드사 인 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제23항에 있어서,
    스티치는 주기적이며, 이에 의해 얀의 기계적으로 분리된 하위 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제26항에 있어서,
    인접한 스티치들은 대략 1mm 내지 2mm 사이의 간격을 두고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제22항에 있어서,
    편조 복합사가 봉제기 또는 자수기의 보빈에 적재되는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제21항에 있어서,
    편조 복합사를 능동 직물의 날실 또는 씨실로 직조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제21항에 있어서, 편조 복합사를 능동 직물에 부착된 전자 부품 또는 인쇄 회로 기판(PCB) 관통 구멍에 직접 납땜하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제30항에 있어서,
    납땜 장치로부터의 열을 사용하여 하나 이상의 기능적 컴포넌트 중 적어도 하나로부터 절연체를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제30항에 있어서,
    납땜 전에 적어도 하나의 기능적 컴포넌트로부터 절연체를 벗겨내는 것이 요구되지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제30항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 구조적 컴포넌트는 납땜 온도보다 높은 분해 온도를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 제30항에 있어서,
    에폭시 포팅 화합물을 사용하여 능동 직물에 전자 부품을 직접 캡슐화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 제21항에 있어서, CAD(computer aided design)를 사용하여 편조 복합사를 라우팅하는 단계를 포함하고, 통합 단계는 CNC 자수, 맞춤형 섬유 배치, 또는 CNC 기계를 사용하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  36. 편조 복합사를 제조하는 방법으로서, 상기 방법은:
    제1 멀티컴포넌트 섬유 번들을 형성하도록 하나 이상의 기능적 컴포넌트와 적어도 하나의 구조적 컴포넌트를 병렬로 권취하는 단계; 및
    제1 멀티컴포넌트 섬유 번들을 제2 멀티컴포넌트 섬유 번들 및/또는 구조적 컴포넌트와 함께 편조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  37. 제36항에 있어서,
    권취 단계는 멀티컴포넌트 섬유 번들을 단일 편조기 보빈 상에 권취하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  38. 제36항에 있어서,
    권취 단계는 장력 하에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  39. 제36항에 있어서,
    편조 단계는 제1 멀티컴포넌트 섬유 번들을 포함하는 제1 편조기 보빈, 및 제2 멀티컴포넌트 섬유 번들 또는 구조적 컴포넌트를 포함하는 제2 편조기 보빈을 균형 잡힌 하프-캐리어 배치형태로 편조 기계에 적재하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  40. 제36항에 있어서,
    편조 단계는 회전, 레이스, 정사각형, 방사상, 2 축, 3 축, 2 차원 및 3 차원으로 구성된 그룹으로부터 선택된 편조 기계를 사용하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  41. 제36항에 있어서,
    편조 단계는 편조 복합사에 코어를 통합하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  42. 제36항에 있어서,
    편조 단계는 편조기 보빈 캐리어의 회전 속도에 대한 편조 기계의 테이크업 속도를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  43. 제36항에 있어서,
    편조 단계는 하나 이상의 가이드 링을 사용하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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