KR20220007550A - Fiber-based Functional Material - Google Patents

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KR20220007550A
KR20220007550A KR1020210090112A KR20210090112A KR20220007550A KR 20220007550 A KR20220007550 A KR 20220007550A KR 1020210090112 A KR1020210090112 A KR 1020210090112A KR 20210090112 A KR20210090112 A KR 20210090112A KR 20220007550 A KR20220007550 A KR 20220007550A
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KR1020210090112A
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김상호
서창우
이상만
이진이
길민균
하홍석
권영선
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주식회사 에스지플렉시오
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Abstract

The present invention relates to a fiber-based functional composite material that can be effectively used for electrical stimulation garments or electrical stimulation devices. A fiber-based functional composite material according to the present invention includes: a substrate including fibers; and a conductive layer disposed on the substrate and including a conductive rod.

Description

섬유기반 기능성 소재{Fiber-based Functional Material}Fiber-based Functional Material

본 발명은 섬유기반 기능성 소재(복합재)에 관한 것으로, 상세하게, 신축 변형 가능하며, 반복적인 변형시에도 전기적 특성이 안정적으로 유지되고, 세탁 가능하며, 균일한 전기자극의 인가가 가능한 섬유기반 기능성 복합재에 관한 것이다. The present invention relates to a fiber-based functional material (composite material), and in detail, it is elastic and deformable, and its electrical properties are stably maintained even when repeatedly deformed, and it is washable and a fiber-based functionality that can apply uniform electrical stimulation. It's about composites.

인체는 -30~-25mV의 전압을 유지하며 약 40∼60㎂의 약한 생체 전기가 각 기관 간 신호 전달 작용을 하며 흐르고 있다. 최근 이런 생체 전기와 비슷한 세기의 전기 자극을 인가함으로써 주름 개선, 상처 및 골절 치유 촉진, 근육 피로 개선, 염증 개선, 혈액 순환 개선, 세포 재생 촉진, 복부 지방 감소등의 효과가 입증된 바 있다. The human body maintains a voltage of -30~-25mV, and weak bioelectricity of about 40~60㎂ flows through signal transmission between organs. Recently, by applying electric stimulation of similar strength to bioelectricity, effects such as wrinkle improvement, wound and fracture healing promotion, muscle fatigue improvement, inflammation improvement, blood circulation improvement, cell regeneration promotion, and abdominal fat reduction have been proven.

전기 자극 장치나 의복등의 형태로 생체에 전기 자극을 인가하거나 인체에서 발생하는 신호를 검출하기 위해서는, 피부에 접촉하여 전기 자극을 전달할 수 있는 전극(이하, 접촉 전극)이 필수적으로 요구된다. 종래 접촉 전극은 통상적으로 금속 박막의 형태를 가지며, 이러한 금속 박막 형태의 접촉 전극은 피부와 접촉시 부분적 들뜸이 발생하여 균일한 전기자극 인가가 어려울 뿐만 아니라 신축성과 결착력이 없어 밀착 및 고정이 어렵고 굴곡진 피부 영역에 사용하기 어려운 문제가 있다. In order to apply electrical stimulation to a living body in the form of an electrical stimulation device or clothing, or to detect a signal generated in the human body, an electrode (hereinafter referred to as a contact electrode) capable of delivering electrical stimulation by contact with the skin is essential. Conventional contact electrodes usually have the form of a metal thin film, and the contact electrodes in the metal thin film form are partially lifted when in contact with the skin, making it difficult to uniformly apply electrical stimulation, as well as difficult to adhere and fix due to lack of elasticity and binding force. There is a problem that it is difficult to use in the dark skin area.

이러한 문제점을 해결하고자, 전극에 하이드로겔(젤 패드)을 부착시키거나 전기 자극을 발생하는 장치나 의복등을 물에 웨팅(wetting)시켜 사용하여 균일한 전기자극의 인가와 일정한 결착력을 확보하고자 하는 시도가 있었다. In order to solve this problem, a device or clothing that generates electrical stimulation is attached to an electrode or wetted in water to secure a uniform application of electrical stimulation and a constant binding force. There was an attempt.

그러나, 하이드로겔의 경우 고유의 점착성으로 인해 오염되기 쉽고 위생상의 문제가 있어 사용 횟수가 증가하거나 사용자가 달라질 때 새로운 하이드로겔로 교체되어야 하며, 물에 웨팅시켜 사용하는 경우, 사용시의 불편함과 사용시간 제한 및 과도한 움직임의 제한은 물론, 세탁에 의해 전극이 훼손됨에 따라 단순 휘발 건조만이 가능하여 악취 발생등의 위생상 문제점이 발생하고 있다.However, in the case of hydrogel, it is easy to be contaminated due to its inherent adhesiveness and has sanitary problems, so it must be replaced with a new hydrogel when the number of uses increases or users change. As the electrode is damaged by washing as well as limited time and excessive movement, only simple volatilization drying is possible, causing sanitary problems such as odor generation.

대한민국 공개특허 제10-2020-0067637호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2020-0067637

본 발명의 목적은 전기 자극을 생성하여 인간을 포함한 동물에 인가하는 전기자극 장치나 의복에 효과적으로 활용될 수 있는 섬유기반 기능성 복합재를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a fiber-based functional composite that can be effectively used for electrical stimulation devices or clothes that generate electrical stimulation and apply to animals including humans.

본 발명의 일 구체 목적은 균일하게 전기 자극이 인가될 수 있는 섬유기반 기능성 복합재를 제공하는 것이다.One specific object of the present invention is to provide a fiber-based functional composite to which electrical stimulation can be uniformly applied.

본 발명의 다른 일 구체 목적은 우수한 밀착성 및 신축성을 가지며, 굴곡진 영역에도, 균일하게 전기 자극이 인가될 수 있는 섬유기반 기능성 복합재를 제공하는 것이다.Another specific object of the present invention is to provide a fiber-based functional composite material having excellent adhesion and elasticity, and in which electrical stimulation can be uniformly applied even to a curved area.

본 발명의 다른 일 구체 목적은 전기적 물성이 안정적으로 유지되어, 통상의 기계적 세탁이 가능한 섬유기반 기능성 복합재를 제공하는 것이다.Another specific object of the present invention is to provide a fiber-based functional composite material that is stably maintained in electrical properties and can be washed by conventional mechanical washing.

본 발명의 다른 일 구체 목적은 반복적인 물리적 변형에도 전기적 물성이 안정적으로 유지되는 섬유기반 기능성 복합재를 제공하는 것이다.Another specific object of the present invention is to provide a fiber-based functional composite material in which electrical properties are stably maintained despite repeated physical deformation.

본 발명의 다른 일 구체 목적은, 균일한 전기 자극 전달을 위한 별도의 요소(일 예로, 하이드로겔등) 및 웨팅등과 같은 별도의 전처리가 불필요하며, 전기 자극 전달시 직접적으로 피부와 접촉하여 사용 가능한 섬유기반 기능성 복합재를 제공하는 것이다. Another specific object of the present invention is that a separate element (eg, hydrogel, etc.) for uniform electrical stimulation delivery and separate pretreatment such as wetting are unnecessary, and when electrical stimulation is delivered, it is used in direct contact with the skin It is to provide a possible fiber-based functional composite.

본 발명의 일 양태에 따른 섬유기반 기능성 복합재는 섬유를 포함하는 기재; 및 상기 기재 상에 위치하며, 전도성 로드(rod)를 포함하는 도전층;를 포함한다.A fiber-based functional composite according to an aspect of the present invention includes: a substrate including fibers; and a conductive layer positioned on the substrate and including a conductive rod.

본 발명의 다른 일 양태에 따른 섬유기반 기능성 복합재는 섬유 층인 기재; 및 도체인 이방성 입자(anisotropic particle)를 함유하며 상기 기재에 결착된 도전층;을 포함하고, 하기 조건의 변형 테스트 후 식 1의 물성을 만족한다.A fiber-based functional composite according to another aspect of the present invention includes a substrate that is a fiber layer; and a conductive layer that contains anisotropic particles that are conductors and is bound to the substrate, and satisfies the physical properties of Equation 1 after the deformation test under the following conditions.

변형 테스트 조건 : 도전층에 덮인 기재의 면적비율 10 내지 100%, 120% 일방향 신축 변형, 20회의 반복 변형, 50회 신축 변형/분의 속도Strain test conditions: 10 to 100% of the area ratio of the substrate covered with the conductive layer, 120% unidirectional stretching deformation, 20 repetitions of deformation, 50 times of stretching deformation/min.

(식 1)(Equation 1)

80 ≤ Rst/R0 x 10080 ≤ Rst/R0 x 100

R0는 변형 테스트 전 도전층의 선저항이며, Rst는 변형 테스트 후 도전층의 선저항이다.R0 is the line resistance of the conductive layer before the strain test, and Rst is the line resistance of the conductive layer after the strain test.

본 발명의 다른 일 양태의 일 구체예에 있어, 상기 이방성 입자는 전도성 로드를 포함할 수 있다.In one embodiment of another aspect of the present invention, the anisotropic particle may include a conductive rod.

본 발명에 따른 일 구체예에 있어, 상기 도전층의 선저항은 5 MΩ/cm 이하일 수 있다. In one embodiment according to the present invention, the line resistance of the conductive layer may be 5 MΩ/cm or less.

본 발명에 따른 일 구체예에 있어, 상기 전도성 로드는 금속 로드, 전도성 폴리머 로드, 제1전도성 물질의 코어-제2전도성 물질의 쉘을 포함하는 코어-쉘 로드, 비전도성 코어-전도성 물질의 쉘을 포함하는 코어-쉘 로드, 속 빈 중공형 로드, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.In one embodiment according to the present invention, the conductive rod is a metal rod, a conductive polymer rod, a core-shell rod comprising a core of a first conductive material- a shell of a second conductive material, a shell of a non-conductive core-conductive material It may include a core-shell rod comprising a, hollow hollow rod, or a mixture thereof.

본 발명에 따른 일 구체예에 있어, 상기 전도성 로드는 동일 부피의 구로 환산한 크기 분포상 유니모달, 바이모달 또는 트라이모달 분포를 가질 수 있다.In one embodiment according to the present invention, the conductive rod may have a unimodal, bimodal or trimodal distribution in terms of size distribution converted to spheres of the same volume.

본 발명에 따른 일 구체예에 있어, 상기 전도성 로드의 장축 길이는 500nm 내지 15μm일 수 있다.In one embodiment according to the present invention, the long axis length of the conductive rod may be 500 nm to 15 μm.

본 발명에 따른 일 구체예에 있어, 상기 전도성 로드의 종횡비(aspect ratio)는 20 내지 80일 수 있다. In one embodiment according to the present invention, the aspect ratio of the conductive rod may be 20 to 80.

본 발명에 따른 일 구체예에 있어, 상기 도전층은 전도성 로드의 네트워크를 포함할 수 있다.In one embodiment according to the present invention, the conductive layer may include a network of conductive rods.

본 발명에 따른 일 구체예에 있어, 상기 도전층의 두께는 0.1μm 내지 500μm일 수 있다.In one embodiment according to the present invention, the thickness of the conductive layer may be 0.1 μm to 500 μm.

본 발명에 따른 일 구체예에 있어, 상기 도전층은 전도성 입자, 전도성 플레이트, 전도성 섬유 및 전도성 튜브 군에서 하나 이상 선택되는 전도성 구조체를 더 포함할 수 있다.In one embodiment according to the present invention, the conductive layer may further include a conductive structure selected from the group consisting of conductive particles, conductive plates, conductive fibers, and conductive tubes.

본 발명에 따른 일 구체예에 있어, 상기 도전층은 바인더를 더 함유할 수 있다.In one embodiment according to the present invention, the conductive layer may further contain a binder.

본 발명에 따른 일 구체예에 있어, 상기 도전층의 전도성 성분 : 바인더 성분의 질량비는 1 : 0.5 내지 2.5일 수 있다.In one embodiment according to the present invention, the mass ratio of the conductive component to the binder component of the conductive layer may be 1: 0.5 to 2.5.

본 발명에 따른 일 구체예에 있어, 상기 바인더는 우레탄 수지, 염화비닐 수지, 아크릴 수지, 셀룰로스 수지, 페놀 수지, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.In one embodiment according to the present invention, the binder may include a urethane resin, a vinyl chloride resin, an acrylic resin, a cellulose resin, a phenol resin, or a mixture thereof.

본 발명에 따른 일 구체예에 있어, 상기 도전층과 상기 기재 사이에 위치하는 제2바인더 층을 더 포함할 수 있다.In one embodiment according to the present invention, a second binder layer positioned between the conductive layer and the substrate may be further included.

본 발명에 따른 일 구체예에 있어, 상기 도전층의 전도성 성분의 일부가 상기 제2바인더 층에 고정된 상태일 수 있다.In one embodiment according to the present invention, a portion of the conductive component of the conductive layer may be fixed to the second binder layer.

본 발명에 따른 일 구체예에 따른 기능성 복합재는 상기 도전층을 하부도전층으로, 상기 하부도전층 상부에 위치하는 상부도전층을 더 포함할 수 있다. The functional composite material according to an embodiment according to the present invention may further include an upper conductive layer positioned on the lower conductive layer and the conductive layer as a lower conductive layer.

본 발명에 따른 일 구체예에 있어, 상기 상부도전층은 1.5 이상의 마찰계수를 가질 수 있다. In one embodiment according to the present invention, the upper conductive layer may have a coefficient of friction of 1.5 or more.

본 발명에 따른 일 구체예에 있어, 상기 상부도전층은 점형 도전재를 포함할 수 있다. In one embodiment according to the present invention, the upper conductive layer may include a dotted conductive material.

본 발명에 따른 일 구체예에 있어, 상기 상부도전층의 점형 도전재는 탄소계 도전재를 포함할 수 있다. In one embodiment according to the present invention, the dotted conductive material of the upper conductive layer may include a carbon-based conductive material.

본 발명에 따른 일 구체예에 있어, 상기 탄소계 도전재는 카본 블랙을 포함할 수 있다. In one embodiment according to the present invention, the carbon-based conductive material may include carbon black.

본 발명에 따른 일 구체예에 있어, 상기 점형 도전재는 금속 도전재를 더 포함할 수 있다. In one embodiment according to the present invention, the dotted conductive material may further include a metal conductive material.

본 발명에 따른 일 구체예에 있어, 탄소계 도전재 : 금속 도전재의 질량비는 1.0 : 0.5 내지 2.0일 수 있다.In one embodiment according to the present invention, the mass ratio of the carbon-based conductive material: the metal conductive material may be 1.0: 0.5 to 2.0.

본 발명에 따른 일 구체예에 있어, 상기 상부도전층은 제3바인더를 더 포함할 수 있으며, 상기 상부도전층의 점형 도전재 : 제3바인더의 질량비는 1.0 : 0.5 내지 2.5일 수 있다. In one embodiment according to the present invention, the upper conductive layer may further include a third binder, and the mass ratio of the dotted conductive material of the upper conductive layer to the third binder may be 1.0: 0.5 to 2.5.

본 발명에 따른 일 구체예에 있어, 상기 도전층은 패턴화된 도전층일 수 있다. In one embodiment according to the present invention, the conductive layer may be a patterned conductive layer.

본 발명에 따른 일 구체예에 있어, 상기 섬유기반 기능성 복합재는 서로 이격된 둘 이상의 도전층을 포함할 수 있다.In one embodiment according to the present invention, the fiber-based functional composite may include two or more conductive layers spaced apart from each other.

본 발명에 따른 일 구체예에 있어, 상기 기재의 섬유는 천연 섬유, 합성 섬유 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.In one embodiment according to the present invention, the fibers of the substrate may include natural fibers, synthetic fibers, or a combination thereof.

본 발명에 따른 일 구체예에 있어, 상기 천연섬유는 식물섬유, 동물섬유 및 광물섬유에서 하나 이상 선택된 섬유를 포함하며, 상기 합성 섬유는 나일론 섬유, 폴리에스터 섬유, 아크릴로나이트릴 섬유, 폴리비닐알콜 섬유, 폴리염화비닐 섬유, 폴리우레탄 섬유, 레이온 섬유, 텐셀섬유, 모달섬유, 이들의 혼방(blend) 및 이들의 혼섬(combination)에서 하나 이상 선택된 섬유를 포함할 수 있다.In one embodiment according to the present invention, the natural fibers include one or more fibers selected from plant fibers, animal fibers and mineral fibers, and the synthetic fibers include nylon fibers, polyester fibers, acrylonitrile fibers, and polyvinyl fibers. It may include one or more fibers selected from alcohol fibers, polyvinyl chloride fibers, polyurethane fibers, rayon fibers, tencel fibers, modal fibers, blends thereof, and combinations thereof.

본 발명에 따른 일 구체예에 있어, 상기 기재는 섬유의 직포 또는 부직포를 포함할 수 있다.In one embodiment according to the present invention, the substrate may include a woven or nonwoven fabric of fibers.

본 발명에 따른 일 구체예에 있어, 상기 기재는 신축성 패브릭(fabric)일 수 있다.In one embodiment according to the present invention, the substrate may be a stretchable fabric (fabric).

본 발명에 따른 일 구체예에 있어, 상기 섬유기반 기능성 복합재는 전기자극 의류용, 전기자극 장치용 또는 생체신호 검출 센서용 원단일 수 있다.In one embodiment according to the present invention, the fiber-based functional composite material may be a fabric for electrical stimulation clothing, electrical stimulation device, or biosignal detection sensor.

본 발명은 상술한 섬유기반 기능성 복합재를 포함하며, 상기 섬유기반 기능성 복합재의 도전층 측이 인간을 포함한 동물과 접촉하는 장치를 포함한다.The present invention includes the above-described fiber-based functional composite, and includes a device in which the conductive layer side of the fiber-based functional composite is in contact with animals including humans.

본 발명은 상술한 섬유기반 기능성 복합재; 및 상기 섬유기반 기능성 복합재의 도전층과 전기적으로 연결되며 전기 신호를 생성하는 전기신호 발생기;를 포함하는 전기자극장치를 포함한다.The present invention is a fiber-based functional composite as described above; and an electrical stimulation device including a; and an electrical signal generator electrically connected to the conductive layer of the fiber-based functional composite and generating an electrical signal.

본 발명은 상술한 섬유기반 기능성 복합재를 포함하며, 상기 섬유기반 기능성 복합재의 기재는 인간을 포함한 동물이 입거나 착용 가능한 형태이며, 상기 섬유기반 기능성 복합재의 도전층은 상기 기재의 인간을 포함한 동물과 접촉하는 측에 위치하는 피복을 포함한다.The present invention includes the above-described fiber-based functional composite, wherein the substrate of the fiber-based functional composite is in a form that can be worn or worn by animals including humans, and the conductive layer of the fiber-based functional composite includes animals including humans of the substrate and It includes a covering located on the contacting side.

본 발명은 상술한 섬유기반 기능성 복합재를 포함하되, 상기 섬유기반 기능성 복합재의 기재는 인간을 포함한 동물이 입거나 착용 가능한 형태이며, 상기 섬유기반 기능성 복합재의 도전층은 기재의 인간을 포함한 동물과 접촉하는 측에 위치하고, 상기 도전층과 전기적으로 연결되며 전기 신호를 생성하는 전기신호 발생기;를 포함하는 전기자극 의복을 포함한다.The present invention includes the above-described fiber-based functional composite, wherein the substrate of the fiber-based functional composite is in a form that can be worn or worn by animals including humans, and the conductive layer of the fiber-based functional composite is in contact with animals including humans of the substrate It includes an electrical stimulation garment comprising a; located on the side, electrically connected to the conductive layer and an electrical signal generator for generating an electrical signal.

본 발명에 따른 섬유기반 기능성 복합재는 섬유를 포함하는 기재에 전도성 로드의 네트워크에 의한 도전층을 가져, 도전층이 매우 균일하게 전기 자극을 인가할 수 있으며, 반복적인 신축 변형에도 전기전도도가 안정적으로 유지되고, 신축 변형 시 전도도가 저하되지 않으며, 기계적 세탁등이 가능하고, 매우 얇은 층으로도 우수한 전기적 특성을 나타내 섬유 기반 기재 고유의 유연성에 훼손되지 않는 장점이 있다. The fiber-based functional composite according to the present invention has a conductive layer by a network of conductive rods on a substrate containing fibers, so that the conductive layer can apply electrical stimulation very uniformly, and electrical conductivity is stably It is maintained, the conductivity is not lowered when stretched and deformed, can be mechanically washed, etc., and exhibits excellent electrical properties even with a very thin layer, so that the inherent flexibility of the fiber-based substrate is not impaired.

이하 본 발명의 섬유기반 기능성 복합재를 상세히 설명한다. 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. Hereinafter, the fiber-based functional composite of the present invention will be described in detail. The drawings presented below may be exaggerated to clarify the spirit of the present invention. At this time, unless there are other definitions in the technical terms and scientific terms used, it has a meaning commonly understood by a person of ordinary skill in the art to which this invention belongs, and in the following description, it may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention. A description of possible known functions and configurations will be omitted.

또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다. Also, the singular forms used in the specification and appended claims may also be intended to include the plural forms unless the context specifically dictates otherwise.

본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용된다. In this specification and the appended claims, terms such as first, second, etc. are used for the purpose of distinguishing one element from another, not in a limiting sense.

본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 특별히 한정하지 않는 한, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. In this specification and the appended claims, terms such as include or have means that a feature or element described in the specification is present, and unless specifically limited, one or more other features or elements are added. This is not to rule out the possibility in advance.

본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서, 막(층), 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분과 접하여 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막(층), 다른 영역, 다른 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다. In this specification and the appended claims, when a part of a film (layer), region, component, etc. is on or on another part, not only when it is directly on the other part in contact with it, but also another film ( layer), other regions, and other components are also included.

본 출원인은 섬유 기반 기재, 특히 신축성을 갖는 섬유 기반 기재에 직접적으로 플렉시블하며 변형 가능한 전극을 형성하고자 장기간 연구를 수행한 결과, 기재에 전도성 로드의 네트워크를 형성하는 경우, 도전성을 부여하고자 하는 기재 영역 전반적으로 매우 균일하게 전기 자극(전기장 또는 전류)이 인가됨을 확인하였으며, 나아가, 반복적인 신축 변형에도 전기전도도가 안정적으로 유지되고, 기계적 세탁등과 같은 물리적 처리시에도 전도성 네트워크가 실질적으로 손상되지 않으며, 섬유 기반 기재 고유의 유연성이 유지됨을 발견하였다. 또한, 전도성 로드로 전도성 네트워크를 형성하는 경우, 친수성 바인더가 다량 존재할 때에도 안정적이며 균질하게 전류이동 경로가 형성되어, 전도성 로드에 의해 형성되는 전도성 표면이 적절한 결착력을 가질 수 있음을 발견하였다.As a result of long-term research to form a flexible and deformable electrode directly on a fiber-based substrate, particularly a fiber-based substrate with elasticity, the present applicant has conducted a long-term study to form a network of conductive rods on the substrate. Overall, it was confirmed that electrical stimulation (electric field or current) was applied very uniformly, and furthermore, the electrical conductivity was stably maintained despite repeated stretching and deformation, and the conductive network was not substantially damaged even during physical treatment such as mechanical washing. , found that the inherent flexibility of the fiber-based substrate was maintained. In addition, it was found that, when a conductive network is formed with a conductive rod, even when a large amount of a hydrophilic binder is present, a current passage is formed stably and uniformly, so that a conductive surface formed by the conductive rod can have an appropriate binding force.

상술한 발견에 기반한 본 발명의 일 양태에 따른 섬유 기반 기능성 복합재는 섬유를 포함하는 기재; 및 상기 기재 상에 위치하며, 전도성 로드(rod)를 포함하는 도전층;를 포함한다.A fiber-based functional composite according to an aspect of the present invention based on the above findings includes: a substrate including fibers; and a conductive layer positioned on the substrate and including a conductive rod.

상술한 발견에 기반한 본 발명의 다른 일 양태에 따른 섬유 기반 기능성 복합재는 섬유 층인 기재; 및 도체인 이방성 입자(anisotropic particle)를 함유하며 상기 기재에 결착된 도전층;을 포함하고, 하기 조건의 변형 테스트 후 식 1의 물성을 만족한다.A fiber-based functional composite according to another aspect of the present invention based on the above-mentioned findings includes: a substrate which is a fiber layer; and a conductive layer that contains anisotropic particles that are conductors and is bound to the substrate, and satisfies the physical properties of Equation 1 after the deformation test under the following conditions.

변형 테스트 조건 : 도전층에 덮인 기재의 면적비율 10 내지 100%, 120% 일방향 신축 변형, 20회의 반복 변형, 50회 신축 변형/분의 속도Strain test conditions: 10 to 100% of the area ratio of the substrate covered with the conductive layer, 120% unidirectional stretching deformation, 20 repetitions of deformation, 50 times of stretching deformation/min.

(식 1)(Equation 1)

80 ≤ Rst/R0 x 10080 ≤ Rst/R0 x 100

R0는 변형 테스트 전 도전층의 선저항이며, Rst는 변형 테스트 후 도전층의 선저항이다.R0 is the line resistance of the conductive layer before the strain test, and Rst is the line resistance of the conductive layer after the strain test.

이때, Rst/R0 x 100는 80 이상, 82 이상, 84 이상, 86 이상, 88 이상, 90 이상, 92 이상, 94 이상, 또는 96 이상일 수 있으며, 실질적으로 100 이하일 수 있다. Rst, R0는 테스트 전/후 각각의 도전층에서 랜덤하게 5회 이상, 10회 이상, 15회 이상 또는 20회 이상 측정된 선 저항의 평균값일 수 있다. 선 저항 측정시 프루브간의 거리는 0.5cm 내지 10cm 수준일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 테스트 샘플의 크기(도전층이 형성된 기재의 크기)는 그 면적이 1cm2 내지 1000cm2 수준일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. In this case, Rst/R0 x 100 may be 80 or more, 82 or more, 84 or more, 86 or more, 88 or more, 90 or more, 92 or more, 94 or more, or 96 or more, and may be substantially 100 or less. Rst and R0 may be average values of line resistances randomly measured 5 or more, 10 or more, 15 or more, or 20 or more times in each conductive layer before/after the test. When measuring the line resistance, the distance between the probes may be 0.5 cm to 10 cm, but is not limited thereto. The size of the test sample (the size of a substrate having conductive layers) is that an area of 1cm 2 to be 1000cm 2 levels, but not limited to these.

이방성 입자는 일 방향으로 신장(elongation)된 장방형 입자를 의미할 수 있으며, 장방형 입자는 신장된 방향으로의 단면적이 균일하거나 불균일할 수 있다. 일 예로, 신장된 방향으로의 단면적이 균일한 로드 형태 뿐만 아니라, 단면적이 불균일한 쌀알 모양이나 니들 모양 또한 장방형 입자에 속할 수 있다. 이방성 입자는 불규칙한 형태의 단순 입자 (비 이방성 입자)나 파이버 또는 와이어 형태의 입자와 구분되어야 하며, 본 발명에서 이방성 입자는 장축 길이/단축 직경의 비인 종횡비가 20 이상 내지 80 이하(20 내지 80), 실질적으로 20 이상, 25 이상, 또는 30 이상일 수 있으며, 80 이하, 75 이하, 70 이하, 65 이하, 60 이하, 55 이하, 50 이하, 또는 45이하일 수 있다. 구체적인 일 예로, 도체인 이방성 입자는 전도성 로드일 수 있다. The anisotropic particle may mean a rectangular particle elongated in one direction, and the rectangular particle may have a uniform or non-uniform cross-sectional area in the elongated direction. For example, not only a rod shape having a uniform cross-sectional area in the elongated direction, but also a rice grain or needle shape having an uneven cross-sectional area may also belong to the rectangular particle. Anisotropic particles should be distinguished from irregularly shaped simple particles (non-anisotropic particles) or fiber or wire-type particles, and in the present invention, the anisotropic particles have an aspect ratio of 20 to 80 or less (20 to 80) , substantially 20 or more, 25 or more, or 30 or more, and 80 or less, 75 or less, 70 or less, 65 or less, 60 or less, 55 or less, 50 or less, or 45 or less. As a specific example, the anisotropic particle that is a conductor may be a conductive rod.

이하, 특별히 일 양태를 한정하여 상술하지 않는 한, 후술하는 설명은 모든 양태 각각에 해당할 수 있다. 또한, 섬유를 함유하는 기재는 섬유 층인 기재 또는 패브릭에 상응할 수 있다. Hereinafter, the following description may correspond to each of all aspects, unless specifically limited to one aspect. Also, the substrate containing fibers may correspond to a substrate or fabric that is a fibrous layer.

일 구체예에서, 전도성 로드 또는 이방성 입자의 종횡비(평균 종횡비=평균길이/평균직경)는 20 내지 80일 수 있다. 구체적으로 높은 종횡비에 의해 다량의 접촉점(contact point)이 형성되는 측면에서 종횡비는 20 이상일 수 있으며, 반복적인 신축변형이나 세탁과 같은 물리적 충격에도 안정적으로 결착된 상태를 유지하며 전기적 특성 저하가 방지되는 측면에서 종횡비는 80 이하일 수 있다. 실질적인 예로, 전도성 로드 또는 이방성 입자의 종횡비는 20 내지 75, 25 내지 75, 30 내지 75, 20 내지 70, 25 내지 70, 30 내지 70, 20 내지 65, 25 내지 65, 30 내지 65, 20 내지 60, 25 내지 60, 30 내지 60, 20 내지 55, 25 내지 55, 30 내지 55, 20 내지 50, 25 내지 50, 30 내지 50, 20 내지 45, 25 내지 45 또는 30 내지 45일 수 있다. In one embodiment, the aspect ratio (average aspect ratio=average length/average diameter) of the conductive rod or the anisotropic particle may be 20 to 80. Specifically, in terms of the formation of a large number of contact points due to the high aspect ratio, the aspect ratio may be 20 or more, and it maintains a stable bond state despite repeated stretching and physical shocks such as washing and prevents deterioration of electrical properties. In terms of aspect ratio, the aspect ratio may be 80 or less. In practical examples, the aspect ratio of the conductive rod or anisotropic particle is 20 to 75, 25 to 75, 30 to 75, 20 to 70, 25 to 70, 30 to 70, 20 to 65, 25 to 65, 30 to 65, 20 to 60 , 25 to 60, 30 to 60, 20 to 55, 25 to 55, 30 to 55, 20 to 50, 25 to 50, 30 to 50, 20 to 45, 25 to 45 or 30 to 45.

전도성 로드 또는 이방성 입자의 장축 길이(평균 길이)는 기재에 함유되는 섬유의 직경(FD)을 기준으로, 0.05FD 내지 100FD, 구체적으로 0.05FD 내지 10FD, 0.05FD 내지 5FD, 0.05FD 내지 3FD, 0.05FD 내지 2FD, 0.05FD 내지 1.5FD, 0.05FD 내지 1.0FD, 0.05FD 내지 0.8FD, 0.05FD 내지 0.6FD, 0.1FD 내지 10FD, 0.1FD 내지 5FD, 0.1FD 내지 3FD, 0.1FD 내지 2FD, 0.1FD 내지 1.5FD, 0.1FD 내지 1.0FD, 0.1FD 내지 0.8FD, 0.1FD 내지 0.6FD, 0.3FD 내지 10FD, 0.3FD 내지 5FD, 0.3FD 내지 3FD, 0.3FD 내지 2FD, 0.3FD 내지 1.5FD, 0.3FD 내지 1.0FD, 0.3FD 내지 0.8FD, 0.3FD 내지 0.6FD, 0.5FD 내지 10FD, 0.5FD 내지 5FD, 0.5FD 내지 3FD, 0.5FD 내지 2FD, 0.5FD 내지 1.5FD, 0.5FD 내지 1.0FD, 0.5FD 내지 0.8FD, 0.5FD 내지 0.6FD, 0.7FD 내지 10FD, 0.7FD 내지 5FD, 0.7FD 내지 3FD, 0.7FD 내지 2FD, 0.7FD 내지 1.5FD, 0.7FD 내지 1.0FD, 0.9FD 내지 10FD, 0.9FD 내지 5FD, 0.9FD 내지 3FD, 0.9FD 내지 2FD, 0.9FD 내지 1.5FD, 1FD 내지 10FD, 1FD 내지 5FD, 1FD 내지 3FD, 1FD 내지 2FD 또는 1FD 내지 1.5FD일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다만, 전도성 로드의 길이가 1FD 이하인 경우 섬유를 함유하는 기재가 신축 변형된 상태에서도 전기적 특성 손상이 거의 발생하지 않을 수 있으며, 실질적으로, 전도성 로드의 길이가 1FD 이하, 구체적으로 0.8FD, 또는 0.6FD 이하인 경우, 기재의 신축 변형된 상태에서 도전층의 전기적 특성이 변형 전보다도 향상될 수 있다. 이때, 기준이 되는 섬유(fiber)는 직조 또는 편직시 씨실과 날실, 실등으로 사용되는 물로의 섬유를 의미할 수 있다. The major axis length (average length) of the conductive rod or anisotropic particle is 0.05FD to 100FD, specifically 0.05FD to 10FD, 0.05FD to 5FD, 0.05FD to 3FD, 0.05 based on the diameter (FD) of the fiber contained in the substrate. FD to 2FD, 0.05FD to 1.5FD, 0.05FD to 1.0FD, 0.05FD to 0.8FD, 0.05FD to 0.6FD, 0.1FD to 10FD, 0.1FD to 5FD, 0.1FD to 3FD, 0.1FD to 2FD, 0.1FD to 1.5FD, 0.1FD to 1.0FD, 0.1FD to 0.8FD, 0.1FD to 0.6FD, 0.3FD to 10FD, 0.3FD to 5FD, 0.3FD to 3FD, 0.3FD to 2FD, 0.3FD to 1.5FD, 0.3FD to 1.0FD, 0.3FD to 0.8FD, 0.3FD to 0.6FD, 0.5FD to 10FD, 0.5FD to 5FD, 0.5FD to 3FD, 0.5FD to 2FD, 0.5FD to 1.5FD, 0.5FD to 1.0FD, 0.5FD to 0.8FD, 0.5FD to 0.6FD, 0.7FD to 10FD, 0.7FD to 5FD, 0.7FD to 3FD, 0.7FD to 2FD, 0.7FD to 1.5FD, 0.7FD to 1.0FD, 0.9FD to 10FD, 0.9FD to 5FD, 0.9FD to 3FD, 0.9FD to 2FD, 0.9FD to 1.5FD, 1FD to 10FD, 1FD to 5FD, 1FD to 3FD, 1FD to 2FD, or 1FD to 1.5FD, but is not necessarily limited thereto. However, when the length of the conductive rod is 1FD or less, electrical property damage may hardly occur even in a state in which the base material containing the fiber is stretched and deformed, and substantially, the length of the conductive rod is 1FD or less, specifically 0.8FD, or 0.6 In the case of FD or less, the electrical properties of the conductive layer in the stretched and deformed state of the substrate may be improved than before the deformation. In this case, the reference fiber (fiber) may mean a fiber of water used for weft, warp, yarn, etc. when weaving or knitting.

일 구체예에서, 전도성 로드나 이방성 입자의 장축 길이(평균 장축 길이)는 500nm 내지 15μm, 구체적으로 500nm 이상, 600nm 이상, 700nm 이상, 800nm 이상, 900nm 이상, 1μm 이상, 1.5μm 이상, 2μm 이상일 수 있으며, 구체적으로 15μm 이하, 14μm 이하, 13μm 이하, 12μm 이하, 11이하, 10μm 이하, 9μm 이하, 8μm 이하, 7μm 이하, 6μm 이하, 5μm 이하, 또는 4μm 이하일 수 있다. In one embodiment, the major axis length (average major axis length) of the conductive rod or anisotropic particle may be 500 nm to 15 μm, specifically 500 nm or more, 600 nm or more, 700 nm or more, 800 nm or more, 900 nm or more, 1 μm or more, 1.5 μm or more, 2 μm or more. and specifically 15 μm or less, 14 μm or less, 13 μm or less, 12 μm or less, 11 or less, 10 μm or less, 9 μm or less, 8 μm or less, 7 μm or less, 6 μm or less, 5 μm or less, or 4 μm or less.

이러한 장축 길이 및 종횡비를 갖는 전도성 로드가 서로 접촉하며 연속적인 전류이동 경로를 형성(네트워크 형성)함으로써, 도전층 전반적으로 매우 균일하게 전기 자극(전기장 또는 전류)이 인가될 수 있으며, 도전층 전면에서 균일한 전기 자극이 인가되어 실질적으로 하이드로겔 부착시와 상응할 정도의 사용감(전기 자극의 균일성, 전기 자극시 피부에 느껴지는 감각)을 가질 수 있다. Conductive rods having such a long axis length and aspect ratio are in contact with each other and form a continuous current movement path (network formation), so that an electrical stimulus (electric field or current) can be applied very uniformly to the entire conductive layer, and from the front surface of the conductive layer A uniform electrical stimulation may be applied to have a feeling of use (uniformity of electrical stimulation, sensation felt on the skin upon electrical stimulation) substantially equivalent to that when the hydrogel is attached.

또한, 이러한 장축 길이 및 종횡비를 갖는 전도성 로드가 서로 접촉하며 연속적인 전류이동 경로를 형성(네트워크 형성)함으로써, 단순 도포 공정을 통해서도 섬유를 함유하는 기재 내부로 전도성 로드(이방성 입자)가 스며들지 않고 기재 표면 상에 전도성 네트워크가 안정적으로 형성될 수 있다.In addition, since the conductive rods having such a long axis length and aspect ratio are in contact with each other and form a continuous current movement path (network formation), the conductive rod (anisotropic particle) does not permeate into the substrate containing the fiber even through a simple application process. A conductive network can be stably formed on the surface of the substrate.

또한, 이러한 장축 길이 및 종횡비를 갖는 전도성 로드가 서로 접촉하며 연속적인 전류이동 경로를 형성(네트워크 형성)함으로써, 반복적인 신축 변형에도 전기전도도가 안정적으로 유지되고, 기계적 세탁등과 같은 물리적 처리시에도 전도성 네트워크가 실질적으로 손상되지 않으며, 매우 얇은 도전층이 구현되어, 도전층이 위치한 영역에서도 섬유 기반 기재 고유의 유연성이 훼손되지 않을 수 있다. In addition, since conductive rods having such a long axis length and aspect ratio are in contact with each other and form a continuous current movement path (network formation), electrical conductivity is stably maintained despite repeated stretching deformation, even during physical treatment such as mechanical washing The conductive network is not substantially damaged, and a very thin conductive layer is implemented, so that the flexibility inherent in the fiber-based substrate may not be impaired even in the region where the conductive layer is located.

부가적인 실험을 통해 확인한 결과, 전도성 와이어(전도성 나노와이어 포함)나 전도성 튜브(전도성 나노튜브 포함)에 의해 네트워크가 형성되는 경우, 도전층의 불균일한 전기 자극 인가에 의해 실 사용시 따끔거리는 통증이 느껴질 수 있다. 또한, 전도성 나노와이어나 전도성 튜브로 네트워크가 형성되는 경우 반복적인 신축 변형시 부분적이며 랜덤하게 전기전도도의 저하가 발생하여 이러한 따끔거리는 통증이 보다 심화될 수 있다. 나아가, 전도성 나노와이어나 전도성 튜브로 네트워크가 형성되는 경우 기계 세탁과 같은 물리적 처리시 도전층이 열화되어 실질적으로 세탁이 불가한 한계가 있다. 또한, 전도성의 단순 입자상을 이용하여 네트워크가 형성되는 경우, 섬유기반 기재 내부로 전도성 입자가 다량 스며들며 기재 고유의 유연성을 훼손하지 않을 정도로 얇은 도전층의 구현이 어려우며, 나아가, 신축 변형된 상태에서 전기적 특성 저하가 크게 발생하여 신축성 기재에 도전층을 형성하더라도 신축된 상태에서 사용이 어려운 한계가 있다. 또한, 전도성 판(plate 및/또는 flake)에 의해 전도성 네트워크가 형성되는 경우 또한 와이어나 튜브의 네트워크와 마찬가지로 불균일한 전기 자극 인가가 발생하며 신축 변형시 전기적 특성 훼손이 심하고, 다량의 바인더 존재하에서도 밀착력이 떨어지는 문제점이 있다. 나아가, 와이어, 나노튜브, 플레이트, 입자등을 복합적으로 이용하여 네트워크를 형성한 경우에도, 이러한 문제점들이 여전히 존재한다.As a result of additional experiments, when a network is formed by conductive wires (including conductive nanowires) or conductive tubes (including conductive nanotubes), a tingling pain can be felt during actual use due to the non-uniform electrical stimulation of the conductive layer. can In addition, when a network is formed of conductive nanowires or conductive tubes, a partial and random decrease in electrical conductivity occurs during repeated stretching and deformation, and this stinging pain may intensify. Furthermore, when the network is formed of conductive nanowires or conductive tubes, the conductive layer deteriorates during physical treatment such as machine washing, and thus there is a limitation in that it is practically impossible to wash. In addition, when a network is formed using simple conductive particles, a large amount of conductive particles permeate into the fiber-based substrate, and it is difficult to implement a thin conductive layer that does not impair the inherent flexibility of the substrate. Even if the conductive layer is formed on the stretchable substrate, it is difficult to use in the stretched state due to the large deterioration of the properties. In addition, when a conductive network is formed by a conductive plate (plate and/or flake), non-uniform electrical stimulation is applied like a network of wires or tubes, and electrical properties are severely damaged during stretching and deformation, even in the presence of a large amount of binder. There is a problem of poor adhesion. Furthermore, even when a network is formed by using a wire, a nanotube, a plate, a particle, etc. in combination, these problems still exist.

본 발명에 따른 섬유 기반 기능성 복합재에서, 도전층은 전도성 로드가 서로 접촉하며 랜덤한 방향으로 연속적인 전류이동 경로를 형성하는, 전도성 로드의 네트워크를 포함한다. 도전층이 이러한 전도성 로드 네트워크를 포함하면서, 필요시, 추가적으로 도전층이 전도성 입자, 전도성 플레이트, 전도성 섬유(전도성 와이어, 나노와이어를 포함함) 및 전도성 튜브(나노튜브를 포함함, 일 예로, CNT) 군에서 하나 이상 선택되는 전도성 구조체를 더 포함할 수 있다. 이때, 추가적 포함은 전도성 로드에 의해 도전층에 이미 안정적인 전류 이동 경로가 형성된 상태에서, 추가로 더 포함됨을 의미하는 것으로, 전도성 구조체가 없는 경우에도 전도성 로드에 의해 도전층이 5 MΩ/cm 이하, 구체적으로, 3 MΩ/cm 이하, 1MΩ/cm 이하, 5KΩ/cm 이하, 1KΩ/cm 이하, 500 Ω/cm 이하, 100Ω/cm 이하, 90Ω/cm 이하, 80Ω/cm 이하, 70Ω/cm 이하, 60Ω/cm 이하, 50 Ω/cm 이하, 40 Ω/cm 이하, 30 Ω/cm 이하, 25 Ω/cm이하의 선저항(평균 선저항)을 나타냄을 의미할 수 있다. 전도성 로드와 함께 전도성 구조체를 더 포함하는 경우, 전도성 구조체의 양은 전도성 로드 1 중량부 대비 0.01 내지 0.1 중량부 수준일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. In the fiber-based functional composite according to the present invention, the conductive layer includes a network of conductive rods in which the conductive rods are in contact with each other and form a continuous current path in a random direction. While the conductive layer includes such a conductive rod network, if necessary, additional conductive layers include conductive particles, conductive plates, conductive fibers (including conductive wires and nanowires) and conductive tubes (including nanotubes, for example, CNTs) ) may further include one or more conductive structures selected from the group. At this time, the additional inclusion means that the conductive layer is further included in a state in which a stable current movement path is already formed in the conductive layer by the conductive rod, and even if there is no conductive structure, the conductive layer is 5 MΩ/cm or less by the conductive rod, Specifically, 3 MΩ/cm or less, 1MΩ/cm or less, 5KΩ/cm or less, 1KΩ/cm or less, 500 Ω/cm or less, 100Ω/cm or less, 90Ω/cm or less, 80Ω/cm or less, 70Ω/cm or less, It may mean that a line resistance (average line resistance) of 60 Ω/cm or less, 50 Ω/cm or less, 40 Ω/cm or less, 30 Ω/cm or less, and 25 Ω/cm or less is exhibited. When the conductive structure is further included together with the conductive rod, the amount of the conductive structure may be 0.01 to 0.1 parts by weight based on 1 part by weight of the conductive rod, but is not limited thereto.

일 구체예에서, 도전층의 선저항은 5 MΩ/cm 이하, 구체적으로, 3 MΩ/cm 이하, 1MΩ/cm 이하, 5KΩ/cm 이하, 1KΩ/cm 이하, 500 Ω/cm 이하, 100Ω/cm 이하, 90Ω/cm 이하, 80Ω/cm 이하, 70Ω/cm 이하, 60Ω/cm 이하, 50 Ω/cm 이하, 40 Ω/cm 이하, 30 Ω/cm 이하, 25 Ω/cm이하, 20 Ω/cm 이하, 15 Ω/cm 이하, 또는 10 Ω/cm 이하일 수 있으며, 실질적으로, 0.1 Ω/cm 이상, 0.5 Ω/cm 이상 또는 1.0 Ω/cm 이상일 수 있다. 도전층의 선저항은, 랜덤하게 5회 이상, 10회 이상, 15회 이상 또는 20회 이상 측정된 선 저항의 평균값일 수 있다. 선 저항 측정시 프루브간의 거리는 0.5cm 내지 10cm 수준일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상술한 도전층의 선저항은 도전층이 전도성 로드 네트워크 이외, 다른 전도성 성분을 갖지 않을 때의 선저항일 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 도전층은, 전도성 로드 이외의 다른 형태의 전도성 성분을 포함한다 할지라도, 기본적, 기재의 면 방향 통전은 전도성 로드 네트워크에 의한 것일 수 있다. In one embodiment, the line resistance of the conductive layer is 5 MΩ/cm or less, specifically, 3 MΩ/cm or less, 1 MΩ/cm or less, 5KΩ/cm or less, 1KΩ/cm or less, 500 Ω/cm or less, 100 Ω/cm or less, 90 Ω/cm or less, 80 Ω/cm or less, 70 Ω/cm or less, 60 Ω/cm or less, 50 Ω/cm or less, 40 Ω/cm or less, 30 Ω/cm or less, 25 Ω/cm or less, 20 Ω/cm It may be 15 Ω/cm or less, or 10 Ω/cm or less, and substantially, 0.1 Ω/cm or more, 0.5 Ω/cm or more, or 1.0 Ω/cm or more. The line resistance of the conductive layer may be an average value of line resistances randomly measured 5 or more times, 10 or more times, 15 or more times, or 20 or more times. When measuring the line resistance, the distance between the probes may be 0.5 cm to 10 cm, but is not limited thereto. The above-described line resistance of the conductive layer may be the line resistance when the conductive layer has no other conductive component other than the conductive rod network. That is, even if the conductive layer according to the present invention includes a conductive component other than the conductive rod, the basic conduction in the plane direction of the substrate may be due to the conductive rod network.

일 구체예에서, 전도성 로드는 금속 로드, 전도성 폴리머 로드, 제1전도성 물질의 코어-제2전도성 물질의 쉘을 포함하는 코어-쉘 로드, 비전도성 코어-전도성 물질의 쉘을 포함하는 코어-쉘 로드, 속 빈 중공형 로드, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 물질 고유의 우수한 전도성 및 낮은 접촉저항 측면에서, 전도성 로드는 금속 로드, 제1전도성 물질의 코어-금속 쉘의 코어-쉘 로드, 비전도성 코어-금속 쉘을 포함하는 코어-쉘 로드, 속 빈 중공형 금속 로드 또는 이들의 혼합물등과 같은 금속성 로드인 것이 유리하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 금속성 로드의 금속은 인체를 포함한 동물의 피부와 접촉시 안전한 것으로 알려진 금속이면 무방하며, 피부 접촉시 생체 안정성이 확인된 금속으로 구리, 금, 은, 백금, 스테인리스 스틸, 알루미늄등을 들 수 있으며, 실질적으로, 금속성 로드는 구리 로드나 은 로드등을 들 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. In one embodiment, the conductive rod is a metal rod, a conductive polymer rod, a core-shell rod comprising a shell of a first conductive material- a core-shell rod comprising a shell of a second conductive material, a core-shell comprising a shell of a non-conductive core-conductive material rods, hollow hollow rods, or mixtures thereof. In terms of excellent conductivity and low contact resistance inherent in the material, the conductive rod is a metal rod, a core of a first conductive material- a core-shell rod of a metal shell, a non-conductive core- a core-shell rod comprising a metal shell, a hollow hollow It is advantageous to be a metallic rod such as a type metal rod or a mixture thereof, but is not necessarily limited thereto. The metal of the metallic rod may be any metal known to be safe when in contact with the skin of animals, including the human body, and the bio-stability has been confirmed when in contact with the skin, such as copper, gold, silver, platinum, stainless steel, and aluminum. Practically, the metallic rod may include, but is not limited to, a copper rod or a silver rod.

일 구체예에서, 도전층에 함유되는 전도성 로드는 동일 부피의 구로 환산한 크기 분포상 유니모달, 바이모달 또는 트라이모달 분포를 가질 수 있다. 유리하게, 유니모달, 바이모달 또는 트라이모달 분포는 종횡비가 20 내지 80이고, 장축 길이(평균 장축 길이)가 500nm 내지 15μm인 제1전도성 로드에 의한 분포를 포함할 수 있다. 또한, 도전층은 종횡비가 20 내지 80이고, 장축 길이가 500nm 내지 15μm인 제1전도성 로드에 의한 전도성 네트워크를 포함할 수 있으며, 이에 추가적으로 제1전도성 로드와 상이한 평균 장축 길이를 갖는 전도성 로드(바이모달의 경우 제2전도성 로드, 트라이모달의 경우 제2 및 제3 전도성 로드)를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the conductive rod contained in the conductive layer may have a unimodal, bimodal, or trimodal distribution in terms of size distribution converted to spheres of the same volume. Advantageously, the unimodal, bimodal or trimodal distribution may comprise a distribution with a first conductive rod having an aspect ratio of 20 to 80 and a major axis length (average major axis length) of 500 nm to 15 μm. Further, the conductive layer may include a conductive network with a first conductive rod having an aspect ratio of 20 to 80 and a major axis length of 500 nm to 15 μm, and additionally a conductive rod having an average major axis length different from the first conductive rod (by It may further include a second conductive rod in the case of a modal, and second and third conductive rods in the case of a trimodal).

일 구체예에서, 도전층에 함유되는 전도성 로드는, 수용성 고분자, 계면활성제 또는 수용성 고분자와 계면활성제에 의해 표면 수식된 상태일 수 있다. 전도성 로드의 표면 수식은 폴리올법등과 같은 전도성 로드의 액상 합성법시 사용된 첨가제로부터 기인한 것일 수 있으며, 이와 달리 제조 또는 구입한 전도성 로드의 표면 개질에 의한 것일 수 있다. 수용성 고분자는 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐알콜(Polyvinylalcohol) 폴리아크릴아미드(polyarylamide), 폴리아크릴산(polyacrylic acid) 및 이들의 공중합체등일 수 있으며, 계면활성제는 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제 및 양쪽성 계면활성제에서 하나 이상 선택된 물질일 수 있다. 음이온성 계면활성제는 소디움 라우레스 설페이트(Sodium Laureth Sulfate), 소디움 (C14-C16)올레핀 술포네이트(Sodium (C14-C16) olefin sulfonate), 및 도데실 벤젠 술포네이트(Sodium dodecyl benzene sulfonate)등에서 하나 이상 선택된 물질등을 들 수 있고, 양이온성 계면활성제는 에스테르를 포함하는 4급 암모늄염(EQ; ester-containing quaternary ammonium salt), 아미드 및 에스테르를 포함하는 4급 암모늄염(amide group and ester group in Quaternary Ammonium salts),피리디늄 유도체(pyridinium derivatives), 베타인 유도체, 이미다졸륨 유도체, 퀴놀리늄 유도체(quinolinium derivatives), 피페라지늄 유도체(piperazinium derivatives) 및 모폴리늄 유도체(morpholinium derivatives)등에서 하나 이상 선택된 물질등을 들 수 있으며, 양쪽성 계면활성제는 친수성부분이 1~3급 아민을 함유하는 아민염, 4급 암모늄염, 오늄화합물 또는 이들의 혼합물등으로, 4급 암모늄염은 함 질소화합물로서 사슬형 알킬과 결합한 것 뿐만 아니라 고리형 질소화합물의 함 질소 헤테로 고리화합물을 포함할 수 있다. 이때, 오늄화합물은 포스포늄, 술포늄염 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있고, 함 질소 헤테로 고리화합물은 피리듐염, 퀴놀륨, 이미다졸륨 또는 이들의 혼합물등을 포함할 수 있다.In one embodiment, the conductive rod contained in the conductive layer may be a water-soluble polymer, a surfactant, or a surface-modified state by a water-soluble polymer and a surfactant. The surface modification of the conductive rod may be due to an additive used in the liquid phase synthesis method of the conductive rod, such as a polyol method, or otherwise, may be due to surface modification of a manufactured or purchased conductive rod. The water-soluble polymer may be polyvinylpyrrolidone, polyvinylalcohol, polyarylamide, polyacrylic acid, and copolymers thereof, and the surfactant is an anionic surfactant, cationic It may be one or more substances selected from an amphoteric surfactant and an amphoteric surfactant. The anionic surfactant is sodium laureth sulfate (Sodium Laureth Sulfate), sodium (C14-C16) olefin sulfonate (Sodium (C14-C16) olefin sulfonate), and at least one from sodium dodecyl benzene sulfonate selected substances, and the cationic surfactant is an ester-containing quaternary ammonium salt (EQ), an amide group and ester group in Quaternary Ammonium salts ), pyridinium derivatives, betaine derivatives, imidazolium derivatives, quinolinium derivatives, piperazinium derivatives, and morpholinium derivatives. and the like, and the amphoteric surfactant is an amine salt, a quaternary ammonium salt, an onium compound, or a mixture thereof, wherein the hydrophilic part contains a primary to tertiary amine, and the quaternary ammonium salt is a nitrogen-containing compound with chain alkyl and It may include a nitrogen-containing heterocyclic compound of a cyclic nitrogen compound as well as a bonded one. In this case, the onium compound may include phosphonium, a sulfonium salt, or a mixture thereof, and the nitrogen-containing heterocyclic compound may include a pyridium salt, quinolium, imidazolium, or a mixture thereof.

일 구체예에서, 도전층의 두께는 0.1μm 내지 500μm, 구체적으로 0.5μm 내지 500μm, 1μm 내지 500μm, 5μm 내지 500μm, 10μm 내지 500μm, 20 내지 400μm, 20 내지 300μm, 20 내지 200μm, 20 내지 150μm, 30 내지 150μm, 40 내지 150μm, 50 내지 150μm, 60 내지 150μm, 70 내지 150μm, 또는 80 내지 130μm 수준일 수 있다. 이러한 도전층의 두께에 의해 신축 변형시에도 전기적 특성이 안정적으로 유지될 수 있으며, 섬유 기반 기재가 갖는 고유의 유연성을 훼손하지 않을 수 있다. In one embodiment, the thickness of the conductive layer is 0.1 μm to 500 μm, specifically 0.5 μm to 500 μm, 1 μm to 500 μm, 5 μm to 500 μm, 10 μm to 500 μm, 20 to 400 μm, 20 to 300 μm, 20 to 200 μm, 20 to 150 μm, 30 to 150 μm, 40 to 150 μm, 50 to 150 μm, 60 to 150 μm, 70 to 150 μm, or 80 to 130 μm. Due to the thickness of the conductive layer, electrical properties may be stably maintained even when stretched and deformed, and the inherent flexibility of the fiber-based substrate may not be impaired.

일 구체예에서, 도전층은 전도성 로드 또는 이방성 입자와 함께 바인더를 더 포함할 수 있다. 바인더는 전도성 로드간 및 전도성 로드와 섬유 기반 기재간을 서로 결착시키는 역할을 수행할 수 있다. 바인더는 유기 바인더일 수 있으며, 유기 바인더는 고분자 바인더일 수 있고, 고분자 바인더는 수용성 바인더 또는 비-수용성 바인더일 수 있다. 수용성 바인더는 친환경적이며 보다 안전하고 경제적으로 섬유 기반 기능성 복합재의 제조를 가능하게 하여 보다 상업적이다. 바인더의 일 예로, 폴리비닐리덴플로라이드, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리이미드, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 불소 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 스티렌-아크릴 고무, 아크릴레이티드 스티렌-부타디엔 고무등을 들 수 있으며, 기재의 신축변형시 보다 안정적인 결착이 유지될 수 있도록 불소 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 스티렌-아크릴 고무, 아크릴레이티드 스티렌-부타디엔 고무등의 고무계 바인더인 것이 좋다. 고분자 바인더의 중량평균분자량은 50,000 내지 500,000 g/mol 수준일 수 있으며, 에멀젼 형태일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. In one embodiment, the conductive layer may further include a binder together with the conductive rod or anisotropic particles. The binder may serve to bind the conductive rods and between the conductive rods and the fiber-based substrate to each other. The binder may be an organic binder, the organic binder may be a polymeric binder, and the polymeric binder may be a water-soluble binder or a non-water-soluble binder. Water-soluble binders are environmentally friendly, safer and more economical, enabling the manufacture of fiber-based functional composites, making them more commercial. As an example of the binder, polyvinylidene fluoride, polyvinylpyrrolidone, polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate, polyethylene oxide, polyimide, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyethylene, polypropylene, fluorine rubber, styrene-butadiene rubber, styrene-acrylic rubber, acrylated styrene-butadiene rubber, and the like. , preferably a rubber-based binder such as acrylated styrene-butadiene rubber. The weight average molecular weight of the polymer binder may be at a level of 50,000 to 500,000 g/mol, and may be in the form of an emulsion, but is not limited thereto.

도전층의 전도성 성분 : 바인더 성분의 질량비는 1 : 0.5 내지 2.5일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 이때, 전도성 성분은 도전층에 함유된 도체 성분 모두를 의미하는 것으로, 전도성 로드나 도체인 이방성 입자를 포함할 수 있다.The mass ratio of the conductive component of the conductive layer: the binder component may be 1: 0.5 to 2.5, but is not necessarily limited thereto. In this case, the conductive component refers to all of the conductor components contained in the conductive layer, and may include anisotropic particles that are conductive rods or conductors.

일 구체예에서, 섬유 기반 기능성 복합재는 도전층과 기재 사이에 위치하는 제2바인더 층을 더 포함할 수 있다. 제2바인더는 도전층과 기재간의 계면층을 형성할 수 있다. 도전층과 기재간의 계면에 위치하는 바인더 층(제2바인더 층)은 보다 얇은 도전층의 형성을 가능하게 하며, 또한, 바인더 층(제2바인더 층)에 의해 도전층과 기재가 보다 강한 결착력으로 결합할 수 있다. 또한, 도전층에 함유되는 전도성 로드의 일부가 제2바인더(제2바인더 층)에 고정되며, 고정된 전도성 로드들이 섬유 기반 기능성 복합재가 신축 변형된 경우에 도전층과 기재간의 계면 기준 상부로 연장된 전기적 노드(node)들을 제공하여 신축 변형시 전기적 특성이 보다 안정적으로 유지될 수 있다. 제2바인더는 유기 바인더일 수 있으며, 유기 바인더는 고분자 바인더일 수 있고, 고분자 바인더는 수용성 바인더 또는 비-수용성 바인더일 수 있고, 하부도전층의 바인더와 동종 또는 이종의 물질일 수 있다. 다만, 도전층과 기재간의 보다 강한 결착 측면에서 제3바인더와 도전층의 바인더(제1바인더)는 동종의 물질일 수 있다. In one embodiment, the fiber-based functional composite may further include a second binder layer positioned between the conductive layer and the substrate. The second binder may form an interface layer between the conductive layer and the substrate. The binder layer (second binder layer) located at the interface between the conductive layer and the substrate enables the formation of a thinner conductive layer, and the binder layer (second binder layer) allows the conductive layer and the substrate to have a stronger binding force. can be combined In addition, a part of the conductive rod contained in the conductive layer is fixed to the second binder (second binder layer), and the fixed conductive rods extend above the interface between the conductive layer and the substrate when the fiber-based functional composite is stretch-deformed. Electrical properties can be more stably maintained during stretching and deformation by providing electrical nodes. The second binder may be an organic binder, the organic binder may be a polymer binder, the polymer binder may be a water-soluble binder or a non-water-soluble binder, and may be the same as or different from the binder of the lower conductive layer. However, in terms of stronger bonding between the conductive layer and the substrate, the third binder and the binder (first binder) of the conductive layer may be the same material.

일 구체예에서, 섬유 기반 기능성 복합재는 상술한 도전층을 하부도전층으로 하여, 하부도전층 상부에 위치하는 상부도전층을 더 포함할 수 있다. 즉, 섬유기반 기능성 복합재는 섬유를 포함하는 기재; 기재 상에 위치하며, 전도성 로드(rod)를 포함하는 하부도전층; 및 하부도전층 상에 위치하는 상부도전층을 포함할 수 있다.In one embodiment, the fiber-based functional composite material may further include an upper conductive layer positioned on the lower conductive layer by using the aforementioned conductive layer as a lower conductive layer. That is, the fiber-based functional composite includes a substrate including fibers; a lower conductive layer positioned on the substrate and including a conductive rod; and an upper conductive layer positioned on the lower conductive layer.

섬유기반 기능성 복합재와 인간을 포함한 동물과의 접촉 시, 하부도전층은 전도성 로드(이방성 입자)와 함께 비-이방성 입자를 함유한다 하더라도, 이방성 형상에 의해 마찰 계수를 증가시키는 데에 그 한계가 있다. 그러나, 인간을 포함한 동물의 피부에 접촉하여 전기자극을 인가하거나 생채 정보를 검출하기 위해서는, 일상적 움직임은 물론 운동과 같은 과격한 움직임 상태에서도 도전층과 피부간 안정적이고 변화없는 접촉이 유지되어야 한다. 특히 생체 정보 검출 시 도전층의 접촉 상태의 변화나 움직임은 곧바로 노이즈의 증가를 야기한다. 상부도전층은 이러한 하부도전층의 단점을 보완하고 피부를 포함한 접촉 대상면과의 고정적이며 안정적인 접촉을 유지하기 위한 것으로, 상부도전층은 1.5 이상의 마찰계수를 가질 수 있으며, 유리하게 2.0 이상, 2.5 이상, 3.0 이상, 3.5 이상, 3.6 이상, 3.7 이상, 3.8 이상, 3.9 이상, 4.0 이상, 4.1 이상, 4.2 이상, 4.3 이상, 4.4 이상 또는 4.5 이상의 마찰계수를 가질 수 있으며, 실질적으로 7.0 이하, 또는 6.0 이하의 마찰계수를 가질 수 있다. 이때, 마찰계수는 정(정지) 마찰계수를 의미한다.When the fiber-based functional composite comes into contact with animals, including humans, even if the lower conductive layer contains non-anisotropic particles along with conductive rods (anisotropic particles), there is a limit in increasing the friction coefficient due to the anisotropic shape. . However, in order to apply electrical stimulation or detect biological information by contacting the skin of animals including humans, stable and unchanging contact between the conductive layer and the skin must be maintained not only in daily movements but also in extreme movements such as exercise. In particular, when detecting biometric information, a change or movement of the contact state of the conductive layer immediately causes an increase in noise. The upper conductive layer is to supplement the disadvantages of the lower conductive layer and to maintain a fixed and stable contact with the contact surface including the skin. The upper conductive layer may have a friction coefficient of 1.5 or more, and advantageously 2.0 or more, 2.5 or more or greater, 3.0 or greater, 3.5 or greater, 3.6 or greater, 3.7 or greater, 3.8 or greater, 3.9 or greater, 4.0 or greater, 4.1 or greater, 4.2 or greater, 4.3 or greater, 4.4 or greater, or 4.5 or greater, and substantially less than or equal to 7.0, or It may have a friction coefficient of 6.0 or less. In this case, the friction coefficient means a static (static) coefficient of friction.

상술한 마찰계수는 상부도전층이 점형 도전재, 유리하게 탄소계 점형 도전재, 가장 유리하게 매우 높은 비표면적을 가지며 불규칙한 응집 형상을 갖는 탄소계 점형 도전재에 의해 구현된 것일 수 있다. The above-described coefficient of friction may be implemented by the upper conductive layer using a point-shaped conductive material, advantageously a carbon-based dotted conductive material, and most advantageously, a carbon-based dotted conductive material having a very high specific surface area and an irregular agglomerated shape.

상부도전층이 전도성 성분으로 점형 도전재를 함유함으로써, 하부도전층과 함께 통전의 경로(두께 방향 통전 경로)를 제공함과 동시에, 마찰 계수를 증가시키는 역할을 수행할 수 있다. 이때, 점형 도전재는 입자상의 도전재를 의미하며, 입자상의 도전재는 구형 입자나 다면체형 입자, 불규칙적인 형태를 갖는 입자 또는 일차입자들이 불규칙하게 뭉쳐진 응집체 형태일 수 있다. Since the upper conductive layer contains the dotted conductive material as a conductive component, it can serve to provide a path of conduction (thickness direction conduction path) together with the lower conductive layer and increase the friction coefficient. In this case, the dotted conductive material means a particulate conductive material, and the particulate conductive material may be in the form of spherical or polyhedral particles, irregularly shaped particles, or an agglomerate in which primary particles are irregularly aggregated.

상세하게, 상부도전층은 점형 도전재로 탄소계 도전재(탄소계 점형 도전재)를 포함할 수 있다. 탄소계 도전재는 인간을 포함한 동물과의 접촉 시, 마찰 계수를 증가시킬 수 있으며, 이와 함께 다량의 접촉점을 만들어 도전층(상부도전층 및 하부도전층)과 접촉대상 간의 접촉 저항을 낮출 수 있다. 섬유기반 기능성 복합재의 유연성과 신축성을 훼손하지 않으며, 표면에 다량의 접촉점을 균일하게 형성하고, 증가된 마찰 계수에 의해 접촉대상의 격렬한 움직임에도 기 접촉된 섬유기반 기능성 복합재가 안정적으로 접촉대상과의 접촉을 유지하는 측면에서, 탄소계 도전재는 가벼우며 비표면적이 매우 크고 불규칙한 응집형태를 갖는 전도성 카본 블랙인 것이 좋다. 전도성 카본 블랙의 예로, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙, 또는 이들의 혼합물등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 전도성 카본 블랙은 직경이 100~101 나노미터 수준, 일 예로, 10 내지 30 nm인 카본 입자가 불규칙적으로 뭉쳐진 약 100~101 마이크로미터 수준, 구체적으로 약 5 내지 30 ㎛의 크기의 응집체 형태일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. In detail, the upper conductive layer may include a carbon-based conductive material (carbon-based dot-type conductive material) as the dotted conductive material. The carbon-based conductive material can increase the coefficient of friction when it comes into contact with animals, including humans, and can lower the contact resistance between the conductive layer (upper conductive layer and lower conductive layer) and the contact object by creating a large number of contact points. It does not impair the flexibility and elasticity of the fiber-based functional composite, uniformly forms a large number of contact points on the surface, and by the increased friction coefficient, the previously-contacted fiber-based functional composite can stably and In terms of maintaining contact, it is preferable that the carbon-based conductive material be light and conductive carbon black having a very large specific surface area and irregular agglomeration shape. Examples of the conductive carbon black include, but are not limited to, acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, summer black, or a mixture thereof. Conductive carbon black is an agglomerate having a diameter of 10 0 to 10 1 nanometer level, for example, about 10 0 to 10 1 micrometer level in which carbon particles having a diameter of 10 to 30 nm are irregularly aggregated, specifically about 5 to 30 μm. form, but is not necessarily limited thereto.

유리한 일 예에서, 상부도전층은 점형 도전재로 탄소계 도전재와 함께, 금속 도전재(금속 점형 도전재)를 더 포함할 수 있다. 금속 도전재는 상부도전층과 하부도전층간 안정적인 전기적 접속을 위한 것이다. 상부도전층이 점형 도전재로 탄소계 도전재만을 함유하는 경우, 상부도전층과 하부도전층의 계면 인근보다 상부도전층 표면 부근에 상대적으로 다량의 점형 도전재가 위치하며 도전층(상부도전층 및 하부도전층)의 두께 방향 저항이 증가할 위험이 있다. 상부도전층이 점형 도전재로 탄소계 도전재와 함께 금속 도전재를 더 함유하는 경우, 상대적으로 계면 인근에 보다 다량으로 위치하는 금속 도전재에 의해 이러한 두께 방향 저항 증가가 방지될 수 있다. 금속 도전재의 금속은 인체를 포함한 동물의 피부와 접촉시 안전한 것으로 알려진 금속이면 무방하며, 피부 접촉시 생체 안정성이 확인된 금속으로 구리, 금, 은, 백금, 스테인리스 스틸, 알루미늄등을 들 수 있으며, 실질적으로, 구리 입자나 은 입자등일 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다만, 저항 감소 측면에서 전도성 로드가 금속인 경우, 금속 도전재의 금속과 전도성 로드의 금속은 동종의 금속인 것이 좋다. 상술한 바와 같이, 하부도전층과 표면층간의 안정적인 전기적 접속 측면에서, 금속 도전재는 나노입자보다는 조대한 입자상인 것이 좋고, 실질적인 일 예로, 평균 직경 0.5μm 내지 5.0μm 수준의 입자, 보다 실질적인 일 예로, 평균 직경이 1.0 내지 3.0μm인 입자일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. In an advantageous example, the upper conductive layer may further include a metal conductive material (metal dotted conductive material) together with the carbon-based conductive material as the dotted conductive material. The metal conductive material is for a stable electrical connection between the upper conductive layer and the lower conductive layer. When the upper conductive layer contains only a carbon-based conductive material as a dotted conductive material, a relatively large amount of dotted conductive material is located near the surface of the upper conductive layer rather than near the interface between the upper conductive layer and the lower conductive layer, and the conductive layer (upper conductive layer and There is a risk that the resistance in the thickness direction of the lower conductive layer) will increase. When the upper conductive layer further contains the metal conductive material together with the carbon-based conductive material as the dotted conductive material, the increase in resistance in the thickness direction can be prevented by the metal conductive material located in a larger amount relatively near the interface. The metal of the metal conductive material can be any metal known to be safe when in contact with the skin of animals, including the human body, and metals with bio-stability when in contact with the skin include copper, gold, silver, platinum, stainless steel, aluminum, etc. Practically, it may be a copper particle or a silver particle, but is not necessarily limited thereto. However, when the conductive rod is a metal in terms of resistance reduction, it is preferable that the metal of the metal conductive material and the metal of the conductive rod be the same type of metal. As described above, in terms of stable electrical connection between the lower conductive layer and the surface layer, the metal conductive material is preferably in the form of coarse particles rather than nanoparticles, as a practical example, particles having an average diameter of 0.5 μm to 5.0 μm, as a more practical example, It may be particles having an average diameter of 1.0 to 3.0 μm, but is not necessarily limited thereto.

일 구체예에서, 상부도전층에서 전도성 성분은 점형 도전재로 이루어질 수 있으며, 점형 도전재는 탄소계 도전재 및 금속 도전재로 이루어질 수 있다. 즉, 상부도전층은 나노로드, 나노플레이트, 나노리본, 나노와이어, 나노튜브등과 같이 이방성 형상을 갖는 물질을 함유하지 않으며, 전도성 성분 및 결착 성분으로 이루어질 수 있고, 전도성 성분은 점형 도전재로 이루어질 수 있다. In one embodiment, the conductive component in the upper conductive layer may be made of a dotted conductive material, and the dotted conductive material may be made of a carbon-based conductive material and a metal conductive material. That is, the upper conductive layer does not contain a material having an anisotropic shape such as nanorods, nanoplates, nanoribbons, nanowires, nanotubes, etc., and may be composed of a conductive component and a binding component, and the conductive component is a dotted conductive material. can be done

일 구체예에서, 상부도전층에 함유되는 탄소계 도전재 : 금속 도전재의 질량비는 1.0 : 0.5 내지 2.0, 구체적으로 1.0 : 1.0 내지 2.0일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. In one embodiment, the mass ratio of the carbon-based conductive material contained in the upper conductive layer to the metal conductive material is 1.0: 0.5 to 2.0, specifically 1.0: 1.0 to 2.0, but is not limited thereto.

일 구체예에서, 상부도전층은 점형 도전재와 함께 제3바인더를 더 함유할 수 있다. 제3바인더는 점형 도전재간 및 점형 도전재와 하부도전층간을 결착시키는 역할을 수행할 수 있다. In one embodiment, the upper conductive layer may further contain a third binder together with the dotted conductive material. The third binder may serve to bind between the dotted conductive material and between the dotted conductive material and the lower conductive layer.

제3바인더는 유기 바인더일 수 있으며, 유기바인더는 고분자 바인더일 수 있고, 고분자 바인더는 수용성 바인더 또는 비-수용성 바인더일 수 있다. 구체적으로, 제3바인더의 일 예로, 폴리비닐리덴플로라이드, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리이미드, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 불소 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 스티렌-아크릴 고무, 아크릴레이티드 스티렌-부타디엔 고무등을 들 수 있으며, 기재의 신축변형시 보다 안정적인 결착이 유지될 수 있도록 불소 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 스티렌-아크릴 고무, 아크릴레이티드 스티렌-부타디엔 고무등의 고무계 바인더인 것이 좋다. 바인더가 고무계 바인더일 때 바인더는 애멀젼 형태일 수 있다. 제3바인더는 제1바인더와 동종 또는 이종의 물질일 수 있으며, 하부전도층과 상부전도층의 층간 결착력을 향상시키는 측면에서 제1바인더와 동종의 물질일 수 있다. The third binder may be an organic binder, the organic binder may be a polymer binder, and the polymer binder may be a water-soluble binder or a non-water-soluble binder. Specifically, as an example of the third binder, polyvinylidene fluoride, polyvinylpyrrolidone, polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate, polyethylene oxide, polyimide, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyethylene , polypropylene, fluororubber, styrene-butadiene rubber, styrene-acrylic rubber, acrylated styrene-butadiene rubber, etc., and fluororubber, styrene-butadiene rubber to maintain more stable binding when the base material is stretched and deformed. , styrene-acrylic rubber, acrylated styrene-butadiene rubber, etc. is preferably a rubber-based binder. When the binder is a rubber-based binder, the binder may be in the form of an emulsion. The third binder may be of the same material or a different material as that of the first binder, and may be of the same material as the first binder in terms of improving interlayer bonding between the lower conductive layer and the upper conductive layer.

일 구체예에서, 상부도전층에서, 점형 도전재 : 제3바인더의 질량비는 1.0 : 0.5 내지 2.5, 구체적으로 1.0 : 0.7 내지 1.8일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 이때, 점형 도전재의 질량은 탄소계 도전재 및 금속 도전재의 질량을 합한 총 질량일 수 있다. In one embodiment, in the upper conductive layer, the mass ratio of the dotted conductive material: the third binder may be 1.0: 0.5 to 2.5, specifically 1.0: 0.7 to 1.8, but is not necessarily limited thereto. In this case, the mass of the point-shaped conductive material may be the total mass of the carbon-based conductive material and the mass of the metal conductive material.

일 구체예에서, 상부도전층의 두께는 하부도전층의 두께를 TLC로 하여, 0.2TLC 내지 2TLC, 구체적으로 0.5TLC 내지 1.5TLC, 수준일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. In one embodiment, the thickness of the upper conductive layer may be 0.2T LC to 2T LC , specifically 0.5T LC to 1.5T LC , with the thickness of the lower conductive layer being T LC , but is not limited thereto.

일 구체예에서, 기재의 일 면 또는 일면과 그 대향면 각각에 도전층이 위치할 수 있다. 도전층은 기재의 일 면을 부분적 또는 전체적으로 덮을 수 있다. 도전층은 하부도전층과 상부도전층을 포함할 수 있으며, 도전층에서 상부도전층은 하부도전층의 일부 내지 전부를 덮을 수 있으며, 실질적으로 하부도전층에 대응하는 형상을 가질 수 있다.In one embodiment, a conductive layer may be positioned on one surface or one surface of the substrate and each of the opposite surfaces. The conductive layer may partially or entirely cover one surface of the substrate. The conductive layer may include a lower conductive layer and an upper conductive layer. In the conductive layer, the upper conductive layer may cover part or all of the lower conductive layer, and may have a shape substantially corresponding to the lower conductive layer.

일 구체예에서, 도전층은 패턴화된 도전층일 수 있다. 즉, 기재의 전체적 형상과 도전층의 전체적 형상은 서로 상이할 수 있으며, 도전층은 섬유기반 기능성 복합재의 구체 용도를 고려하여 해당 용도에 부합하는 형상으로 패턴화될 수 있다. 실질적인 일 예로, 저주파 근육 마사지 장치 용도나 미세 전기 자극을 통한 다이어트용 의류나 복대등의 용도를 고려할 때, 도전층은 기 설계된 전극 거리로 서로 이격되어 기 설계된 전극 형상과 크기를 갖는 제1도전층과 제2도전층을 포함할 수 있다. 또한 필요시, 전기 자극을 생성하는 구성요소와 전극 역할을 하는 도전층 부분과의 전기적 연결을 위한 배선 부분 또한 도전층의 패턴화에 의해 일체로 구현될 수 있다. In one embodiment, the conductive layer may be a patterned conductive layer. That is, the overall shape of the substrate and the overall shape of the conductive layer may be different from each other, and the conductive layer may be patterned in a shape suitable for the specific use in consideration of the specific use of the fiber-based functional composite. As a practical example, when considering the use of a low-frequency muscle massage device or diet clothes or belly bands through micro-electrical stimulation, the conductive layers are spaced apart from each other by a pre-designed electrode distance, and the first conductive layer has a pre-designed electrode shape and size. and a second conductive layer. In addition, if necessary, a wiring portion for electrical connection between the component generating electrical stimulation and the conductive layer portion serving as an electrode may also be integrally implemented by patterning the conductive layer.

다만, 인체를 포함한 동물의 피부와 접촉하여 전기적 자극을 인가하거나 생체 신호를 검출하는 장치나 피복에의 용도를 고려할 때, 섬유기반 기능성 복합재는 서로 이격된 둘 이상의 도전층(제1도전층, 제2도전층)을 포함하는 것이 유리하며, 제1도전층과 제2도전층은 기재의 동일면 또는 상이한 면에 위치할 수 있다.However, when considering the use of a device or coating that applies electrical stimulation or detects biosignals in contact with the skin of animals including the human body, the fiber-based functional composite is composed of two or more conductive layers (first conductive layer, second conductive layer) spaced apart from each other. It is advantageous to include a second conductive layer), and the first conductive layer and the second conductive layer may be located on the same surface or different surfaces of the substrate.

일 구체예에 있어. 기재의 섬유는 천연 섬유, 합성 섬유 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 천연섬유는 식물섬유, 동물섬유 및 광물섬유에서 하나 이상 선택된 섬유를 포함할 수 있으며, 합성 섬유는 나일론 섬유, 폴리에스터 섬유, 아크릴로나이트릴 섬유, 폴리비닐알콜 섬유, 폴리염화비닐 섬유, 폴리우레탄 섬유, 레이온 섬유, 텐셀섬유, 모달섬유, 이들의 혼방(blend) 및 이들의 혼섬(combination)에서 하나 이상 선택된 섬유를 포함할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 실질적으로, 합성섬유는 폴리비닐아세테이트(PVAc), 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리비닐알콜(PVA), 폴리에틸렌 옥사이드(PEO), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리아크릴산(PAA), 폴리카보네이트(PC), poly(m-phenylene isophthalamide)(PMIA), 폴리에틸아민(PEI), PET, 폴리트리메틸렌 테트라프탈레이트(PTT), 폴리부틸렌 테트라프탈레이트(PBT), 폴리설폰(PSF), poly(etheretherketone)(PEEK), 폴리스티렌(PS), 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF), 폴리우레탄, poly(vinyl butyral)resin(PVB), 폴리비닐에스터(PVE), PFDMS(polyferrocenyldimethylsilane), 폴리이미드, poly{(pyrrole-2,5-diyl)[p-nitrobenylidene]}(PPy), 폴리옥시메틸렌(POM), PEI(polyethyleneimine), 폴리아크릴아민(PAM), 폴리에틸렌글리콜(PEG), PLLA/PDLA(polylactides), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리글리콜산(PGA), PHA(poly-β-hydroxyalkanoates), poly(butylene succinate)(PBS), poly(ether urethane urea)(PEUU), 폴리비닐클로라이드(PVC), 인공의 재생 셀룰로오스(레이온) 또는 이들의 혼합물등을 포함하는 섬유일 수 있다. 또한 천연 섬유는 면화, 아마 등과 같은 식물 섬유, 실크(견), 양모 등과 같은 동물 섬유, 석면과 같은 광물 섬유를 포함할 수 있다. 섬유의 직경이 작은 극세사 내지 일반 섬유일 수 있다. 구체적으로, 섬유 기재의 굵기(직경)은 0.1 내지 50μm일 수 있으며, 구체적으로 0.1 내지 4μm의 초극세 섬유 굵기, 3 내지 10μm의 극세섬유 굵기 또는 10 내지 50μm의 일반 섬유 굵기일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. In one embodiment. The fibers of the substrate may include natural fibers, synthetic fibers, or combinations thereof. The natural fibers may include one or more fibers selected from plant fibers, animal fibers and mineral fibers, and the synthetic fibers include nylon fibers, polyester fibers, acrylonitrile fibers, polyvinyl alcohol fibers, polyvinyl chloride fibers, and polyurethanes. It may include one or more fibers selected from fibers, rayon fibers, tencel fibers, modal fibers, blends thereof, and combinations thereof, but is not necessarily limited thereto. Practically, synthetic fibers include polyvinyl acetate (PVAc), polyvinylpyrrolidone (PVP), polyvinyl alcohol (PVA), polyethylene oxide (PEO), polymethyl methacrylate (PMMA), polyacrylic acid (PAA), Polycarbonate (PC), poly(m-phenylene isophthalamide) (PMIA), polyethylamine (PEI), PET, polytrimethylene tetraphthalate (PTT), polybutylene tetraphthalate (PBT), polysulfone (PSF), poly(etheretherketone) (PEEK), polystyrene (PS), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyurethane, poly(vinyl butyral)resin (PVB), polyvinyl ester (PVE), PFDMS (polyferrocenyldimethylsilane), polyimide, poly{(pyrrole-2,5-diyl)[p-nitrobenylidene]}(PPy), polyoxymethylene (POM), PEI (polyethyleneimine), polyacrylamine (PAM), polyethylene glycol (PEG), PLLA/PDLA ( polylactides), polycaprolactone (PCL), polyglycolic acid (PGA), PHA (poly-β-hydroxyalkanoates), poly(butylene succinate) (PBS), poly(ether urethane urea) (PEUU), polyvinyl chloride (PVC) ), artificial regenerated cellulose (rayon), or a mixture thereof. In addition, natural fibers may include plant fibers such as cotton and flax, animal fibers such as silk (silk) and wool, and mineral fibers such as asbestos. The fibers may be microfibers or ordinary fibers having a small diameter. Specifically, the thickness (diameter) of the fiber substrate may be 0.1 to 50 μm, specifically, an ultrafine fiber thickness of 0.1 to 4 μm, a microfine fiber thickness of 3 to 10 μm, or a general fiber thickness of 10 to 50 μm. it is not going to be

일 구체예에 있어, 기재는 섬유의 직물, 편물 또는 부직포를 포함할 수 있고, 직물은 평직포, 사직포, 주자직포, 능직포, 3차원의 엮는 형태(weaving) 또는 뜨개 형태 등을 포함할 수 있으며, 편물은 위편물, 트리코드나 랏셀을 포함하는 경편물등을 포함할 수 있으며, 부직포는 펠트(felt)를 포함할 수 있으나, 본 발명이 기재의 구체 직조 형태에 의해 한정되는 것은 아니다. 실질적인 일 예로, 기재는 요가복이나 레깅스등의 의류에 사용되는 신축성 패브릭(신축성 원단을 포함)일 수 있다. In one embodiment, the substrate may include a woven, knitted or non-woven fabric of fibers, and the fabric may include a plain weave, a yarn weave, a main weave, a twill weave, a three-dimensional weaving or knitting form, etc. In addition, the knitted fabric may include a warp knitted fabric including a weft knitted fabric, a tricord or a raschel, and the nonwoven fabric may include a felt, but the present invention is not limited by the spherical weave type of the substrate. As a practical example, the substrate may be a stretch fabric (including stretch fabric) used for clothing such as yoga clothes or leggings.

일 구체예에서, 섬유기반 기능성 복합재는 전기자극 의류용, 전기자극 장치용 또는 생체 신호 검출 센서용 원단일 수 있다.In one embodiment, the fiber-based functional composite material may be a fabric for electrical stimulation clothing, electrical stimulation device, or biosignal detection sensor.

본 발명은 상술한 섬유기반 기능성 복합재를 포함하는 장치를 포함한다.The present invention includes a device comprising the fiber-based functional composite as described above.

상세하게, 장치는 섬유기반 기능성 복합재를 포함하며, 섬유기반 기능성 복합재의 도전층 측이 인간을 포함한 동물과 접촉하는 장치일 수 있으며, 장치는 전기자극 인가 장치 또는 인간을 포함한 동물의 생체 신호를 검출하는 장치(센서를 포함함)일 수 있다. Specifically, the device includes a fiber-based functional composite, the conductive layer side of the fiber-based functional composite may be a device in contact with animals, including humans, and the device detects an electrical stimulation application device or a biosignal of an animal, including a human. It may be a device (including a sensor) that

본 발명은 상술한 섬유기반 기능성 복합재; 및 섬유기반 기능성 복합재의 도전층과 전기적으로 연결되며 전기 신호를 생성하는 전기신호 발생기;를 포함하는 전기자극장치를 포함한다. 이때, 전기신호발생기에서 발생하는 전기 신호는 저주파 내지 중주파일 수 있다. 전기자극장치는 저주파 근육 마사지 장치를 포함한다.The present invention is a fiber-based functional composite as described above; and an electrical stimulation device comprising a; and an electrical signal generator electrically connected to the conductive layer of the fiber-based functional composite and generating an electrical signal. In this case, the electrical signal generated from the electrical signal generator may be a low frequency to a medium frequency. The electrical stimulation device includes a low-frequency muscle massage device.

본 발명은 상술한 섬유기반 기능성 복합재를 포함하는 피복을 포함한다.The present invention includes a coating comprising the above-described fiber-based functional composite.

본 발명에 따른 피복은 섬유기반 기능성 복합재를 포함하며, 섬유기반 기능성 복합재의 기재는 인간을 포함한 동물이 입거나 착용 가능한 형태이며, 섬유기반 기능성 복합재의 도전층은 기재의 인간을 포함한 동물과 접촉하는 측에 위치한다.The coating according to the present invention includes a fiber-based functional composite, the substrate of the fiber-based functional composite is in a form that can be worn or worn by animals including humans, and the conductive layer of the fiber-based functional composite is in contact with animals including humans of the substrate. located on the side

본 발명은 상술한 섬유기반 기능성 복합재를 포함하되, 섬유기반 기능성 복합재의 기재는 인간을 포함한 동물이 입거나 착용 가능한 형태이며, 섬유기반 기능성 복합재의 도전층은 기재의 인간을 포함한 동물과 접촉하는 측에 위치하고, 도전층과 전기적으로 연결되며 전기 신호를 생성하는 전기신호 발생기;를 포함하는 전기자극 피복을 포함한다. 이때, 전기신호발생기에서 발생하는 전기 신호는 저주파 내지 중주파일 수 있다. 피복의 구체예로, 전기자극 레깅스등을 들 수 있다.The present invention includes the above-described fiber-based functional composite, wherein the substrate of the fiber-based functional composite is in a form that can be worn or worn by animals including humans, and the conductive layer of the fiber-based functional composite is the side that comes into contact with animals, including humans, of the substrate. Located in, electrically connected to the conductive layer, an electrical signal generator for generating an electrical signal; includes an electrical stimulation coating comprising. In this case, the electrical signal generated from the electrical signal generator may be a low frequency to a medium frequency. Specific examples of the coating include electrical stimulation leggings.

본 발명은 상술한 섬유기반 기능성 복합재를 포함하는 의류를 포함한다. 상세하게, 본 발명에 따른 의류는 인간을 포함한 동물이 입거나 착용 가능한 형태의 패브릭; 및 패브릭의 내측(인간을 포함한 동물과 접하는 측)에 위치, 또는 위치 및 고정된 섬유기반 기능성 복합재를 포함한다. The present invention includes clothing including the above-described fiber-based functional composite material. In detail, the clothing according to the present invention includes a fabric that can be worn or worn by animals including humans; and a fiber-based functional composite positioned or fixed to the inner side of the fabric (the side facing animals, including humans).

본 발명에서 의류나 의복은, 속옷, 하의, 상의등 뿐만 아니라, 모자, 보호대(복대를 포함), 스카프, 장갑, 손목 벤드 등과 같이, 인간을 포함한 동물이 착용 가능한 패브릭 기반 물품을 모두 포함하는 것으로 해석되어야 한다. In the present invention, clothing or clothing includes not only underwear, bottoms, tops, etc., but also fabric-based articles that can be worn by animals, including humans, such as hats, protectors (including bellybands), scarves, gloves, wrist bends, etc. should be interpreted

본 발명은 섬유기반 기능성 복합재의 제조방법을 포함한다.The present invention includes a method for manufacturing a fiber-based functional composite.

본 발명에 따른 섬유기반 기능성 복합재는 a) 섬유를 포함하는 기재 상 전도성 로드, 바인더 및 용매를 함유하는 혼합물을 도포하여 도포막을 형성하는 단계; 및 b) 상기 도포막을 건조하여 도전층을 형성하는 단계;를 포함한다.The fiber-based functional composite according to the present invention comprises the steps of: a) forming a coating film by applying a mixture containing a conductive rod, a binder and a solvent on a substrate including fibers; and b) drying the coating film to form a conductive layer.

혼합물에서 전도성 로드와 바인더의 질량비는 1(전도성 로드) : 0.5 내지 2.5(바인더)일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. The mass ratio of the conductive rod and the binder in the mixture may be 1 (conductive rod): 0.5 to 2.5 (binder), but is not necessarily limited thereto.

혼합물에서 용매는 바인더를 용해할 수 있으며 전도성 로드가 용이하게 분산되는 용매이면 무방하다. 구체예로, 용매는 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 부탄올, 1-메톡시프로판올, 에틸헥실 알코올, 테르피네올, 2-메톡시에탄올, 2-에톡시에탄올, 1-메톡시-2-프로판올과 같은 알코올계(알콕시 알코올계 포함) 용매; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 메틸프로필케톤, 사이클로헥사논, 디메틸포름아미드, 1-메틸-2-피롤리돈과 같은 케톤계 용매; 프로필렌글리콜모노프로필에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸글리콜모노에틸에테르, 디에틸글리콜모노프로필에테르, 디에틸글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜-2-에틸헥실에테르, 메틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 헥실 셀로솔브, 디에틸에테르, 테트라히드로퓨란, 디옥산등과 같은 에테르계 용매; 2-(2-알콕시에톡시)에탄올계의 화합물(여기서, 알콕시 그룹은 에틸, 메틸, 프로필 또는 부틸로부터 유도)등과 같은 카비톨계 용매; 2-알콕시에톡시 에탄올계의 화합물(여기서, 알콕시 그룹은 메틸, 에틸, 부틸, 헥실로부터 유도)등의 셀로솔브계 용매; 에틸아세테이트, 부틸아세테이트, 메톡시프로필아세테이트, 카비톨아세테이트, 에틸카비톨아세테이트등과 같은 아세테이트계 용매; 에틸렌글리콜, 글리세린등과 같은 글리콜계 용매; 헥산, 헵탄, 도데칸, 파라핀 오일, 미네랄 스피릿등과 같은 탄화수소계 용매; 클로로포름이나 메틸렌클로라이드, 카본테트라클로라이드등과 같은 할로겐 치환용매; 벤젠, 톨루엔, 자일렌과 같은 방향족 용매; 물(증류수); 또는 이들의 혼합 용매등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 공정 안전성과 경제성을 갖는 수계 용매로 혼합물을 제조하고자 하는 경우, 물과 함께 또는 물 대신, 저급 알칸올, 디올, 기타 폴리올, 에테르, 아민 등과 같은 다양한 수-혼화성 용매가 사용될 수 있다. 수-혼화성 용매의 예로, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 2-메틸 피롤리디논, 벤질 알콜, 탄소수 4 내지 14의 에테르 및 디에테르, 글리콜, 알콕시화 글리콜, 알콕시화 방향족 알콜, 방향족 알콜, 지방족 측쇄 알콜, 알콕시화 지방족 측쇄 알콜, 알콕시화 직쇄 C1-5알콜, 직쇄 C1-5알콜, C8-14알킬 및 사이클로알킬 탄화수소, C6-16 글리콜 에테르, 카비톨(일 예로, 2-(2-부톡시에톡시)에탄올인 부틸 카비톨, 메틸 카비톨, 헥실 카비톨등), 셀로솔브(메틸 셀로솔브, 부틸셀로솔브, 헥실 셀로솔브등) 또는 이들의 혼합물등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다만, 혼합물 내 전도성 로드의 분산성을 향상시키는 측면에서, 혼합물의 용매는 카비톨, 셀로솔브 또는 이들의 혼합물등을 분산성 향상을 위한 보조용매 포함할 수 있으며, 혼합물이 보조용매를 함유하는 경우, 혼합물은 전도성 로드 100 중량부를 기준으로 20 내지 70 중량부로 보조용매를 함유할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. In the mixture, the solvent may dissolve the binder and may be any solvent in which the conductive rod is easily dispersed. Specifically, the solvent is methanol, ethanol, isopropyl alcohol, butanol, 1-methoxypropanol, ethylhexyl alcohol, terpineol, 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, 1-methoxy-2-propanol Alcohol-based (including alkoxy alcohol-based) solvents such as; ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl propyl ketone, cyclohexanone, dimethylformamide, and 1-methyl-2-pyrrolidone; Propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethyl glycol monoethyl ether, diethyl glycol monopropyl ether , ether solvents such as diethyl glycol monobutyl ether, diethylene glycol-2-ethylhexyl ether, methyl cellosolve, butyl cellosolve, hexyl cellosolve, diethyl ether, tetrahydrofuran, and dioxane; carbitol-based solvents such as 2-(2-alkoxyethoxy)ethanol-based compounds (wherein the alkoxy group is derived from ethyl, methyl, propyl or butyl); cellosolve solvents such as 2-alkoxyethoxyethanol-based compounds (wherein the alkoxy group is derived from methyl, ethyl, butyl, and hexyl); acetate-based solvents such as ethyl acetate, butyl acetate, methoxypropyl acetate, carbitol acetate, and ethyl carbitol acetate; glycol solvents such as ethylene glycol and glycerin; hydrocarbon solvents such as hexane, heptane, dodecane, paraffin oil, and mineral spirits; halogen-substituted solvents such as chloroform, methylene chloride, and carbon tetrachloride; aromatic solvents such as benzene, toluene, and xylene; water (distilled water); or a mixed solvent thereof, but is not limited thereto. For example, when preparing a mixture with an aqueous solvent having process safety and economy, various water-miscible solvents such as lower alkanols, diols, other polyols, ethers, and amines may be used together with or instead of water. . Examples of water-miscible solvents include ethanol, propanol, isopropanol, 2-methyl pyrrolidinone, benzyl alcohol, ethers and diethers having 4 to 14 carbon atoms, glycols, alkoxylated glycols, alkoxylated aromatic alcohols, aromatic alcohols, aliphatic side chains alcohols, alkoxylated aliphatic branched alcohols, alkoxylated straight chain C1-5 alcohols, straight chain C1-5 alcohols, C8-14 alkyl and cycloalkyl hydrocarbons, C6-16 glycol ethers, carbitol (eg, 2-(2-butoxy ethoxy) ethanol (butyl carbitol, methyl carbitol, hexyl carbitol, etc.), cellosolve (methyl cellosolve, butyl cellosolve, hexyl cellosolve, etc.) or mixtures thereof no. However, in terms of improving the dispersibility of the conductive rod in the mixture, the solvent of the mixture may include an auxiliary solvent for improving dispersibility such as carbitol, cellosolve, or a mixture thereof, and when the mixture contains an auxiliary solvent , the mixture may contain an auxiliary solvent in an amount of 20 to 70 parts by weight based on 100 parts by weight of the conductive rod, but is not necessarily limited thereto.

혼합물은 용매 100 중량부를 기준으로 1 내지 90 중량부, 보다 구체적으로 1 내지 70 중량부, 보다 더 구체적으로 1 내지 50 중량부의 전도성 로드를 함유할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 도포 방법이나 용도를 고려하여 적절히 조절될 수 있음은 물론이다. The mixture may contain 1 to 90 parts by weight, more specifically 1 to 70 parts by weight, and still more specifically 1 to 50 parts by weight of the conductive rod, based on 100 parts by weight of the solvent, but is not limited thereto, and is not limited thereto. Of course, it can be appropriately adjusted in consideration of

혼합물의 도포 전, 혼합물을 균질하게 혼합하는 단계가 더 수행될 수 있음은 물론이며, 초음파 분산기, 교반기, 볼밀, 3롤밀등 슬러리나 잉크등의 제조시 혼합을 위해 통상적으로 사용하는 장치를 이용하여 혼합이 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Of course, the step of homogeneously mixing the mixture before application of the mixture may be further performed, and of course, an ultrasonic disperser, a stirrer, a ball mill, a three-roll mill, etc. Mixing may be performed, but is not limited thereto.

분산 안정성을 높이거나, 및/또는 응집이나 침전을 방지하거나, 및/또는 점도나 휘발성등과 같은 인쇄 특성 조절등을 위한 목적으로, 혼합물은, 필요에 따라, 안정제, 분산제, 계면활성제(surfactant), 습윤제(wetting agent), 레벨링(levelling gent)제, 가교제(cross-linking agent) 및/또는 증점제(thickening agent)등과 같은 통상의 첨가제 등을 1종 이상 더 함유할 수 있으나, 본 발명이 첨가제의 유무나 첨가제의 구체 종류에 의해 한정될 수 없음은 물론이다.For the purpose of increasing dispersion stability, and/or preventing agglomeration or settling, and/or adjusting printing properties such as viscosity or volatility, the mixture may, if necessary, contain stabilizers, dispersants, surfactants, etc. , wetting agent (wetting agent), leveling agent (leveling agent), cross-linking agent (cross-linking agent) and / or thickening agent (thickening agent), such as conventional additives, etc. may further contain one or more kinds, but the present invention Of course, it cannot be limited by the presence or absence or the specific type of the additive.

도포막의 건조는 가열 건조 또는 비가열 건조(상온 건조)일 수 있다. 이때, 비가열 건조시 공기를 포함한 기체가 블로우잉(blowing)될 수 있다. 가열 건조시 건조 온도는 80 내지 140℃, 구체적으로 100 내지 130℃일 수 있다. 가열 건조시의 줄열이 인가되거나, 열풍이 인가되거나, 근적외선(NIR)과 같은 열선(heat-ray)이 조사되며 건조가 수행될 수 있으나, 본 발명이 가열 건조시 구체 열원에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, 건조는 도포막의 용매가 충분히 휘발 제거될 수 있는 시간 동안 수행되면 족하며, 일 예로, 10분 내지 5시간 동안 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Drying of the coating film may be heat drying or non-heat drying (room temperature drying). In this case, gas including air may be blown during drying without heating. When drying by heat, the drying temperature may be 80 to 140 °C, specifically 100 to 130 °C. Drying may be performed by applying Joule heat during heating and drying, applying hot air, or irradiating a heat-ray such as near-infrared (NIR), but the present invention is not limited by a spherical heat source during heating and drying. . In addition, it is sufficient if the drying is performed for a time during which the solvent of the coating film can be sufficiently removed by volatilization, for example, may be performed for 10 minutes to 5 hours, but is not limited thereto.

일 구체예에 있어, 섬유기반 기능성 복합재의 제조방법은 a) 단계 전, I) 상기 혼합물에 함유된 바인더와 동종 또는 이종의 바인더(제2바인더)를 함유하는 용액(바인더 용액)을 도포하는 단계;를 더 포함할 수 있다. 바인더 용액의 바인더는 수계(수용성) 바인더일 수 있으며, 바인더 용액의 용매는 혼합물의 용매와 독립적으로 알코올계(알콕시 알코올계 포함) 용매; 케톤계 용매; 에테르계 용매; 아세테이트계 용매; 글리콜계 용매; 탄화수소계 용매; 할로겐 치환용매; 방향족 용매; 물(증류수); 또는 이들의 혼합 용매등일 수 있고, 바인더 용액은 30 내지 70중량%의 바인더를 함유할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. In one embodiment, the method for manufacturing a fiber-based functional composite includes the steps of: a) before step, I) applying a solution (binder solution) containing a binder (second binder) of the same or different type as the binder contained in the mixture ; may be further included. The binder of the binder solution may be an aqueous (water-soluble) binder, and the solvent of the binder solution may be an alcohol-based (including alkoxy alcohol-based) solvent independently of the solvent of the mixture; ketone solvents; etheric solvents; acetate-based solvents; glycol-based solvents; hydrocarbon-based solvents; halogen-substituted solvents; aromatic solvents; water (distilled water); Or it may be a mixed solvent thereof, and the like, and the binder solution may contain 30 to 70% by weight of the binder, but is not limited thereto.

바인더 용액의 도포시, I) 단계에서 건조가 수행되거나, I) 단계에서 형성된 도포막이 b) 단계의 건조시 a) 단계의 도포막과 동시 건조될 수 있다. 혼합물에 함유된 전도성 로드가 제2바인더 층에 일부 고정된 구조를 형성하고자 하는 경우, I) 단계에서 형성된 도포막을 b) 단계의 건조시 a) 단계의 도포막과 동시에 건조하는 것이 좋다. I) 단계에서 건조가 수행되는 경우, I) 단계의 건조는 가열 또는 비-가열 건조(상온 건조)일 수 있으며, 가열 건조는 80 내지 140℃, 구체적으로 100 내지 130℃에서 5분 내지 3시간 동안 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.When the binder solution is applied, drying may be performed in step I), or the coating film formed in step I) may be dried simultaneously with the coating film of step a) when drying in step b). When the conductive rod contained in the mixture is intended to form a partially fixed structure on the second binder layer, it is preferable to dry the coating film formed in step I) at the same time as the coating film in step a) when drying step b). When drying is performed in step I), drying in step I) may be heating or non-heating drying (room temperature drying), and heat drying is performed at 80 to 140° C., specifically 100 to 130° C. for 5 minutes to 3 hours. It may be carried out during the period, but is not limited thereto.

혼합물의 도포 또는 바인더 용액의 도포는 스핀(spin) 코팅, 롤(roll) 코팅, 스프레이 코팅, 딥(dip) 코팅, 플로(flow) 코팅, 닥터 블레이드(doctor blade), 디스펜싱(dispensing), 잉크젯 프린팅, 옵셋 프린팅, 스크린 프린팅, 패드(pad) 프린팅, 그라비아 프린팅, 리버스 그라비아 프린팅, 그라비아 옵셋 프린팅, 플렉소(flexography) 프린팅, 스텐실 프린팅, 임프린팅(imprinting), 제로그라피(xerography), 슬롯다이코팅, 바코팅 및 롤투롤 코팅등에서 하나 이상 선택된 방법으로 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The application of the mixture or application of the binder solution is spin coating, roll coating, spray coating, dip coating, flow coating, doctor blade, dispensing, inkjet Printing, offset printing, screen printing, pad printing, gravure printing, reverse gravure printing, gravure offset printing, flexography printing, stencil printing, imprinting, xerography, slot die coating , but may be performed by one or more methods selected from bar coating and roll-to-roll coating, but is not limited thereto.

일 구체예에 따른 제조방법은 b) 단계가 수행된 후, b) 단계에서 제조된 도전층을 하부도전층으로 하여, 하부도전층 상부에 상부도전층을 형성하는 단계(c) 단계);를 더 포함할 수 있다. After step b) is performed, the manufacturing method according to one embodiment uses the conductive layer prepared in step b) as a lower conductive layer, and forming an upper conductive layer on the lower conductive layer (step (c)); may include more.

유리한 일 예에 따라, c) 단계는, 점형 도전재, 제3바인더 및 용매를 함유하는 상부용 혼합물을 하부도전층 상에 도포 및 건조하는 단계를 포함할 수 있다. According to an advantageous example, step c) may include applying and drying an upper mixture containing a dotted conductive material, a third binder, and a solvent on the lower conductive layer.

상부혼합물에서 점형 도전재와 제3바인더의 질량비는 1.0(점형 도전재) : 0.5 내지 2.5(제3바인더), 구체적으로 1.0 : 0.7 내지 1.8일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. In the upper mixture, the mass ratio of the point-shaped conductive material and the third binder may be 1.0 (point-shaped conductive material): 0.5 to 2.5 (third binder), specifically 1.0: 0.7 to 1.8, but is not necessarily limited thereto.

상부혼합물에서 용매는 제3바인더를 용해할 수 있으며 점형 도전재가 용이하게 분산되는 용매이면 무방하다. 구체예로, 용매는 알코올계(알콕시 알코올계 포함) 용매; 케톤계 용매; 에테르계 용매; 카비톨계 용매; 셀로솔브계 용매; 아세테이트계 용매; 글리콜계 용매; 탄화수소계 용매; 할로겐 치환용매; 방향족 용매; 물(증류수); 또는 이들의 혼합 용매등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. a) 단계의 혼합물(하부 혼합물)과 유사하게, 공정 안전성과 경제성을 갖는 수계 용매로 혼합물을 제조하고자 하는 경우, 물과 함께 또는 물 대신, 저급 알칸올, 디올, 기타 폴리올, 에테르, 아민 등과 같은 다양한 수-혼화성 용매가 사용될 수 있다. 수-혼화성 용매는 앞서 하부 혼합물 관련 상술한 바와 유사 내지 동일하다. In the upper mixture, the solvent can dissolve the third binder, and any solvent in which the dotted conductive material is easily dispersed may be used. In an embodiment, the solvent is an alcohol-based (including alkoxy alcohol-based) solvent; ketone solvents; etheric solvents; carbitol-based solvents; cellosolve solvent; acetate-based solvents; glycol-based solvents; hydrocarbon-based solvents; halogen-substituted solvents; aromatic solvents; water (distilled water); or a mixed solvent thereof, but is not limited thereto. Similar to the mixture (submixture) of step a), when preparing a mixture with an aqueous solvent having process safety and economy, with or instead of water, such as lower alkanols, diols, other polyols, ethers, amines, etc. A variety of water-miscible solvents may be used. The water-miscible solvent is similar to or the same as described above with respect to the sub-mixture.

하부 혼합물과 유사하게, 상부 혼합물 또한, 필요에 따라, 안정제, 분산제, 계면활성제(surfactant), 습윤제(wetting agent), 레벨링(levelling gent)제, 가교제(cross-linking agent) 및/또는 증점제(thickening agent)등과 같은 전도성 잉크 분야에서 통상적으로 사용되는 첨가제 등을 1종 이상 더 함유할 수 있으나, 본 발명이 첨가제의 유무나 첨가제의 구체 종류에 의해 한정될 수 없음은 물론이다.Similar to the sub-mixture, the upper admixture may, if desired, also contain stabilizers, dispersants, surfactants, wetting agents, leveling agents, cross-linking agents and/or thickening agents. agent) may further contain one or more additives commonly used in the field of conductive ink, such as, of course, but the present invention cannot be limited by the presence or absence of additives or specific types of additives.

하부 혼합물은 용매 100 중량부를 기준으로 1 내지 90 중량부, 보다 구체적으로 1 내지 70 중량부, 보다 더 구체적으로 1 내지 50 중량부의 점형 도전재를 함유할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 도포 방법이나 용도를 고려하여 적절히 조절될 수 있음은 물론이다.The lower mixture may contain 1 to 90 parts by weight, more specifically 1 to 70 parts by weight, and even more specifically 1 to 50 parts by weight of the dotted conductive material based on 100 parts by weight of the solvent, but is not limited thereto, and the application method Of course, it can be appropriately adjusted in consideration of the use or use.

하부 혼합물의 도포 전, 상부 혼합물에서 상술한 바와 유사하게, 혼합물을 균질하게 혼합하는 단계가 더 수행될 수 있음은 물론이며, 초음파 분산기, 교반기, 볼밀, 3롤밀등 슬러리나 잉크등의 제조시 혼합을 위해 통상적으로 사용하는 장치를 이용하여 혼합이 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Before application of the lower mixture, similarly to the above in the upper mixture, the step of homogeneously mixing the mixture may be further performed, of course, mixing with an ultrasonic disperser, a stirrer, a ball mill, a three-roll mill, etc. when preparing a slurry or ink Mixing may be performed using a device commonly used for the purpose, but is not limited thereto.

상부 혼합물의 도포는 스핀(spin) 코팅, 롤(roll) 코팅, 스프레이 코팅, 딥(dip) 코팅, 플로(flow) 코팅, 닥터 블레이드(doctor blade), 디스펜싱(dispensing), 잉크젯 프린팅, 옵셋 프린팅, 스크린 프린팅, 패드(pad) 프린팅, 그라비아 프린팅, 리버스 그라비아 프린팅, 그라비아 옵셋 프린팅, 플렉소(flexography) 프린팅, 스텐실 프린팅, 임프린팅(imprinting), 제로그라피(xerography), 슬롯다이코팅, 바코팅 및 롤투롤 코팅등에서 하나 이상 선택된 방법으로 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Application of the top mixture is spin coating, roll coating, spray coating, dip coating, flow coating, doctor blade, dispensing, inkjet printing, offset printing , screen printing, pad printing, gravure printing, reverse gravure printing, gravure offset printing, flexography printing, stencil printing, imprinting, xerography, slot die coating, bar coating and It may be performed by one or more methods selected from roll-to-roll coating, etc., but is not limited thereto.

상부 혼합물이 도포된 도포막의 건조는 a) 단계의 건조와 독립적으로, 가열 건조 또는 비가열 건조(상온 건조)일 수 있다. 비가열 건조시 공기를 포함한 기체가 블로우잉(blowing)될 수 있으며, 가열 건조시 건조 온도는 60 내지 140℃, 구체적으로 70 내지 120℃일 수 있다. 가열 건조시의 줄열이 인가되거나, 열풍이 인가되거나, 근적외선(NIR)과 같은 열선(heat-ray)이 조사되며 건조가 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 건조는 도포막의 용매가 충분히 휘발 제거될 수 있는 시간 동안 수행되면 족하며, 일 예로, 10분 내지 5시간 동안 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Drying of the coating film to which the upper mixture is applied may be heat drying or non-heat drying (room temperature drying) independently of the drying in step a). During non-heat drying, gas including air may be blown, and during heating and drying, the drying temperature may be 60 to 140°C, specifically 70 to 120°C. The drying may be performed by applying Joule heat during heating and drying, applying hot air, or irradiating a heat-ray such as near-infrared (NIR), but is not limited thereto. In addition, it is sufficient if the drying is performed for a time during which the solvent of the coating film can be sufficiently removed by volatilization, for example, may be performed for 10 minutes to 5 hours, but is not limited thereto.

(실시예 1)(Example 1)

레깅스 원단의 일 면에 Ag 로드(평균 길이 = 2.5μm, 평균 종횡비 = 41) 34 중량%, 스티렌-아크릴 고무 바인더 32 중량%, 부틸카비톨 21 중량% 및 잔량의 물을 함유하는 혼합물을 도포하고 120℃에서 30분간 건조하여, 103μm 두께의 도전층이 형성된 섬유 기반 기능성 복합재를 제조하였다. A mixture containing 34 wt% of Ag rod (average length = 2.5 μm, average aspect ratio = 41), 32 wt% of a styrene-acrylic rubber binder, 21 wt% of butylcarbitol and the remainder of water was applied to one side of the leggings fabric, By drying at 120° C. for 30 minutes, a fiber-based functional composite with a conductive layer having a thickness of 103 μm was prepared.

(실시예 2)(Example 2)

실시예 1과 동일하게 수행하되, Ag 로드 27 중량%, 스티렌-아크릴 고무 바인더 45 중량%, 부틸카비톨 13중량% 및 잔량의 물을 함유하는 혼합물을 이용하여 섬유 기반 기능성 복합재를 제조하였다. A fiber-based functional composite was prepared in the same manner as in Example 1, except that a mixture containing 27 wt% of Ag rod, 45 wt% of a styrene-acrylic rubber binder, 13 wt% of butylcarbitol and the remaining amount of water was used.

(실시예 3)(Example 3)

실시예 1과 동일하게 수행하되, 레깅스 원단에 혼합물을 도포하기 전에, 스티렌-아크릴 고무 애멀젼을 도포하고, 이후 실시예 1과 동일한 혼합물을 도포한 후, 바인더 도포막과 혼합물 도포막을 120℃에서 30분간 일괄 건조하여, 레깅스 원단에 두께(코팅 두께)가 12μm인 스티렌-아크릴 고무 바인더 층 및 바인더 층에 적층된 91μm 두께의 도전층이 형성된 섬유 기반 기능성 복합재를 제조하였다.The same procedure as in Example 1 was performed except that, before applying the mixture to the leggings fabric, a styrene-acrylic rubber emulsion was applied, and after applying the same mixture as in Example 1, the binder coating film and the mixture coating film were heated at 120 ° C. A fiber-based functional composite was prepared in which a styrene-acrylic rubber binder layer having a thickness (coating thickness) of 12 μm on the leggings fabric and a conductive layer with a thickness of 91 μm laminated on the binder layer were formed by batch drying for 30 minutes.

(실시예 4)(Example 4)

실시예 1과 동일하게 수행하여 도전층을 제조한 후, 제조된 도전층(하부도전층) 상에 전도성 카본 블랙(비표면적 약 254m2/g) 7.0 중량%, Ag 입자(평균 직경 1.8 μm) 9.8 중량%, 스티렌-아크릴 고무 바인더 24 중량%, 부틸카비톨 15 중량% 및 잔량의 물을 함유하는 혼합물(제2혼합물)을 도포하고 100℃에서 60분간 건조하여, 92μm 두께의 상부도전층이 형성된 섬유 기반 기능성 복합재를 제조하였다. After preparing a conductive layer in the same manner as in Example 1, on the prepared conductive layer (lower conductive layer) , 7.0 wt% of conductive carbon black (specific surface area of about 254 m 2 /g), Ag particles (average diameter of 1.8 μm) A mixture (second mixture) containing 9.8% by weight, 24% by weight of a styrene-acrylic rubber binder, 15% by weight of butylcarbitol and the remaining amount of water was applied and dried at 100° C. for 60 minutes, and the upper conductive layer with a thickness of 92 μm was applied. The formed fiber-based functional composite was prepared.

제조된 섬유 기반 기능성 복합재의 도전층 선저항 측정은 포켓 테스터기를 이용하여 수행되었으며 측정시 프루브 간격은 2.5cm였고, 도전층의 랜덤한 위치에서 10회 측정하여 이를 평균하였다. The wire resistance of the conductive layer of the fabricated fiber-based functional composite was measured using a pocket tester, and the probe interval was 2.5 cm, and the measurement was performed 10 times at random locations on the conductive layer and averaged.

실시예 1, 실시예 2, 실시예 3 및 실시예 4에서 레깅스 원단에 결착 형성된 도전층은 매끈한 표면을 가졌으며, 실시예 1 및 실시예 2와 같이 레깅스 원단에 직접 혼합물을 도포한 경우에도 은 로드가 원단 속으로 스며들지 않고 원단의 표면에서 표면층을 형성하는 것을 확인하였다. 실시예 1에서 제조된 도전층의 선저항은 2.8 Ω/cm였고, 실시예 2에서 제조된 도전층의 선저항은 22Ω/cm였으며, 실시예 3에서 제조된 도전층의 선저항은 1.6Ω/cm였고, 실시예 4에서 제조된 도전층의 선저항은 350KΩ/cm였다. In Examples 1, 2, 3 and 4, the conductive layer formed by binding to the leggings fabric had a smooth surface, and even when the mixture was directly applied to the leggings fabric as in Examples 1 and 2, silver It was confirmed that the rod did not penetrate into the fabric and formed a surface layer on the surface of the fabric. The line resistance of the conductive layer prepared in Example 1 was 2.8 Ω/cm, the line resistance of the conductive layer prepared in Example 2 was 22 Ω/cm, and the line resistance of the conductive layer prepared in Example 3 was 1.6 Ω/cm. cm, and the line resistance of the conductive layer prepared in Example 4 was 350 KΩ/cm.

또한, 도전층(4cmx6cm의 직사각 형상)에서 사방 2cm 폭으로 레깅스 원단이 존재하도록 재단한 샘플을 120% 일방향 신축 변형하되 50회 신축 변형/분의 속도로 20회의 반복 변형한 후, 저항 변화율을 측정한 결과, 실시예 1, 2, 3 및 4 모두 제조 직후 저항의 90% 이상의 선 저항을 유지하였으며, 특히 실시예 3의 경우 97% 이상의 선 저항을 유지하였다. 또한, 반복적인 신축 변형 테스트 후 도전층의 표면을 관찰한 결과, 실시예에서 제조된 도전층 모두 크랙과 같은 결함이 형성되지 않음을 확인하였으며, 들뜨거나 떨어져 나간 부분 없이 온전하게 형상이 유지됨을 확인하였다. In addition, a sample cut to have leggings fabric in a width of 2 cm in all directions in the conductive layer (rectangular shape of 4 cm x 6 cm) was subjected to 120% unidirectional stretching deformation at a rate of 50 elastic deformations/min. After 20 repetitions of deformation, the resistance change rate was measured. As a result, all of Examples 1, 2, 3 and 4 maintained a line resistance of 90% or more of resistance immediately after manufacturing, and in particular, Example 3 maintained a line resistance of 97% or more. In addition, as a result of observing the surface of the conductive layer after repeated stretching and deformation testing, it was confirmed that defects such as cracks were not formed in all of the conductive layers prepared in Examples, and the shape was maintained intact without floating or separated parts. did

실시예 1에서 제조된 기능성 복합재가 120% 일방향 신축된 상태를 3시간 동안 유지하고, 신축이 유지된 상태에서 도전층의 선저항을 측정한 결과 유의미한 선저항의 증가는 관찰되지 않았으며, 실시예 3에서 제조된 샘플의 경우 신축된 상태에서 선저항이 1.1Ω/cm으로 오히려 낮아진 것을 확인하였고, 실시예 1이나 2에서 제조된 샘플 대비, 신축을 위한 인장의 제거시 원래 크기로 보다 빠르게 회복되는 것을 확인하였다.The functional composite prepared in Example 1 maintained a 120% unidirectional stretched state for 3 hours, and as a result of measuring the wire resistance of the conductive layer in the stretched state, a significant increase in wire resistance was not observed. In the case of the sample prepared in 3, it was confirmed that the wire resistance was rather lowered to 1.1 Ω/cm in the stretched state, and compared to the samples prepared in Examples 1 or 2, the original size was recovered faster when the tension for stretching was removed. confirmed that.

실시예 1, 실시예 2, 실시예 3에서 제조된 섬유 기반 기능성 복합재를 세탁기를 이용하여 10분동안 물 세탁한 후 3분동안 탈수하고 120℃에서 30분간 건조하는 것을 단위 세탁공정으로 하여, 단위 세탁 공정을 10회 반복 수행하였다. 10회의 반복세탁 후 광학현미경을 통해 도전층을 관찰한 결과, 도전층의 박리나 손상, 이염등이 발생하지 않음을 확인하였다. 단위 세탁 공정의 반복 횟수 별 실시예 1에서 제조된 샘플의 선 저항을 측정한 결과, 4회의 반복시까지는 유의미한 저항의 상승이 발생하지 않았으며, 10회의 반복시 2.8 Ω/cm의 선저항이 4.6Ω/cm으로 미미하게 증가함을 확인하였으며, 실시예 2 및 실시예 3에서 제조된 샘플 또한 유사한 결과를 나타내었다. The fiber-based functional composite prepared in Examples 1, 2, and 3 was washed with water for 10 minutes using a washing machine, dehydrated for 3 minutes, and dried at 120 ° C. for 30 minutes as a unit washing process, The washing process was repeated 10 times. As a result of observing the conductive layer through an optical microscope after repeated washing 10 times, it was confirmed that no peeling, damage, or color transfer of the conductive layer occurred. As a result of measuring the line resistance of the sample prepared in Example 1 by the number of repetitions of the unit washing process, a significant increase in resistance did not occur until 4 repetitions, and at 10 repetitions, the line resistance of 2.8 Ω/cm was 4.6 It was confirmed that there was a slight increase in Ω/cm, and the samples prepared in Examples 2 and 3 also showed similar results.

실시예 1, 실시예 2 및 실시예 3과 동일하게 기능성 복합재를 제조하되, 레깅스 원단에 너비x폭=4cmx6cm 크기의 도전층 2개가 서로 이격 위치하도록 도포하여 기능성 복합재를 제조하였다. 이후, 두 전극에 하이드로겔 패치를 부착하는 상용 EMS(Electrical Muscle Stimulation) 마사지 장치에서 전기 자극 발생기만을 분리시켜 실시예 1, 실시예 2 또는 실시예 3과 같이 제조된 섬유 기반 기능성 복합재의 두 도전층 각각에 전기적으로 연결한 후 섬유 기반 기능성 복합재의 두 도전층이 팔을 감싸도록 위치시켜 전기 자극 발생기를 동작시켰다. 그 결과, 작동시 피부 따끔거림이 발생하지 않았으며, 두 전극에 하이드로겔 패치를 부착한 상용 장치의 사용시와 실질적으로 동일한 사용감(자극 정도, 자극의 균일성등)을 확인하였다. 또한 레깅스 원단 부위에 벨크로를 형성하고 섬유 기반 기능성 복합재가 120%의 일방향 신축된 상태로 고정시켜 동일하게 전기 자극 발생기를 동작시킨 결과, 마찬가지로 따끔거림과 같은 통증이 발생하지 않음을 확인하였다. A functional composite was prepared in the same manner as in Examples 1, 2 and 3, except that two conductive layers having a width x width = 4 cm x 6 cm were applied to the leggings fabric to be spaced apart from each other to prepare a functional composite material. Then, by separating only the electrical stimulation generator from a commercial EMS (Electrical Muscle Stimulation) massage device that attaches a hydrogel patch to both electrodes, two conductive layers of a fiber-based functional composite prepared as in Examples 1, 2 or 3 After being electrically connected to each, two conductive layers of a fiber-based functional composite were placed so that the arms were wrapped to operate the electrical stimulation generator. As a result, no skin tingling occurred during operation, and it was confirmed that the feeling of use (degree of stimulation, uniformity of stimulation, etc.) was substantially the same as when using a commercial device with a hydrogel patch attached to both electrodes. In addition, as a result of operating the electrical stimulation generator by forming Velcro on the leggings fabric and fixing the fiber-based functional composite in a one-way stretched state of 120%, it was confirmed that pain such as tingling did not occur in the same way.

실시예 1 및 실시예 4에서 제조된 섬유 기반 기능성 복합재의 마찰계수(정지 마찰계수)를 측정하였다. 마찰계수는 ASTM D-1894에 따른 200 g 하중에서의 정지 마찰계수일 수 있으며, 상세하게, ASTM D1894 방법으로 29N의 로드셀이 장착된 Universal test machine을 이용하여 150 mm/분 속도로 SUS 피마찰재에 대하여 200 g 하중으로 측정된 것이다. 마찰계수는 25℃, 60% 상대 습도 조건에서 측정되었다. 실시예 1의 하부전도층의 마찰계수는 SUS 기판 상에 실시예 1과 동일한 방법으로 약 100 μm 두께의 하부전도층(만)을 형성하여 테스트 샘플을 제조하여 측정되었으며, 실시예 4의 상부전도층의 마찰계수는 SUS 기판 상에 실시예 4와 동일한 방법으로 약 100 μm 두께의 상부전도층(만)을 형성하여 테스트 샘플을 제조하여 측정되었다. 마찰계수 측정에 사용된 샘플의 크기는 10cmx10cm였다.The friction coefficient (static friction coefficient) of the fiber-based functional composites prepared in Examples 1 and 4 was measured. The coefficient of friction may be a static friction coefficient under a load of 200 g according to ASTM D-1894. Specifically, according to ASTM D1894, it is applied to the SUS friction material at a speed of 150 mm/min using a universal test machine equipped with a 29N load cell. It was measured under a 200 g load. The coefficient of friction was measured at 25°C and 60% relative humidity. The friction coefficient of the lower conductive layer of Example 1 was measured by preparing a test sample by forming a lower conductive layer (only) with a thickness of about 100 μm on the SUS substrate in the same manner as in Example 1, and the upper conductive layer of Example 4 The friction coefficient of the layer was measured by preparing a test sample by forming an upper conductive layer (only) with a thickness of about 100 μm on a SUS substrate in the same manner as in Example 4. The size of the sample used to measure the friction coefficient was 10 cm x 10 cm.

실시예 1에서 제조된 기능성 복합재의 마찰계수는 1.2이었으며, 실시예 4에서 제조된 기능성 복합재의 마찰계수는 4.7이였다. The coefficient of friction of the functional composite prepared in Example 1 was 1.2, and the coefficient of friction of the functional composite prepared in Example 4 was 4.7.

피부 접촉 저항 측정을 위하여 전도성이 있는 단자를 각 실시예에서 제조된 복합재에 구비하였으며, 단자가 구비된 복합재를 손목에 밀착되도록 고정한 후 복합재의 단자와 손바닥 표면 각각에 프루브를 위치시키고 Fluke 17B 멀티테스터를 이용하여 저항을 측정하였다. 이때 프루브 간의 거리는 15cm로 일정하게 유지하였으며, 복합재 별로 총 10회를 측정하여 그 평균값을 인체 피부 접촉저항으로 취하였다. To measure the skin contact resistance, conductive terminals were provided on the composite material prepared in each example, and the composite material with the terminal was fixed to be in close contact with the wrist. was used to measure resistance. At this time, the distance between the probes was kept constant at 15 cm, and a total of 10 measurements were made for each composite material, and the average value was taken as the human skin contact resistance.

복합재와 피부간의 접촉시, 상술한 방법으로 측정된, 실시예 1에서 제조된 기능성 복합재의 접촉 저항은 412 KΩ 이었으며, 실시예 4에서 제조된 기능성 복합재의 접촉 저항은 428 KΩ 이었다.Upon contact between the composite material and the skin, the contact resistance of the functional composite prepared in Example 1, measured by the above-described method, was 412 KΩ, and the contact resistance of the functional composite prepared in Example 4 was 428 KΩ.

이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, the present invention has been described with specific details and limited examples and drawings, but these are only provided to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments, and the present invention is not limited to the above embodiments. Various modifications and variations are possible from these descriptions by those of ordinary skill in the art.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and not only the claims described below, but also all of the claims and all equivalents or equivalent modifications to the claims will be said to belong to the scope of the spirit of the present invention. .

Claims (33)

섬유를 포함하는 기재; 및
상기 기재 상에 위치하며, 전도성 로드(rod)를 포함하는 도전층;를 포함하는 섬유기반 기능성 복합재.
a substrate comprising fibers; and
A fiber-based functional composite comprising; a conductive layer disposed on the substrate and including a conductive rod.
섬유 층인 기재; 및 도체인 이방성 입자(anisotropic particle)를 함
유하며 상기 기재에 결착된 도전층;을 포함하고, 하기 조건의 변형 테스트 후 식 1의 물성을 만족하는 섬유기반 기능성 복합재.
변형 테스트 조건 : 도전층에 덮인 기재의 면적비율 10 내지 100%, 120% 일방향 신축 변형, 20회의 반복 변형, 50회 신축 변형/분의 속도
(식 1)
80 ≤ Rst/R0 x 100
(R0는 변형 테스트 전 도전층의 선저항이며, Rst는 변형 테스트 후 도전층의 선저항이다)
a substrate that is a fibrous layer; and anisotropic particles that are conductors.
A fiber-based functional composite material that includes, and satisfies the physical properties of Equation 1 after a deformation test under the following conditions.
Deformation test conditions: 10 to 100% of the area ratio of the substrate covered with the conductive layer, 120% unidirectional stretching deformation, 20 repetitions of deformation, 50 times of stretching deformation/min.
(Equation 1)
80 ≤ Rst/R0 x 100
(R0 is the line resistance of the conductive layer before the strain test, and Rst is the line resistance of the conductive layer after the strain test)
제 2항에 있어서,
상기 이방성 입자는 전도성 로드를 포함하는 섬유기반 기능성 복합재.
3. The method of claim 2,
The anisotropic particle is a fiber-based functional composite including a conductive rod.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도전층의 선저항은 5 MΩ/cm 이하인 섬유기반 기능성 복합재.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The wire resistance of the conductive layer is 5 MΩ / cm or less of a fiber-based functional composite.
제 1항 또는 제 3항에 있어서,
상기 전도성 로드는 금속 로드, 전도성 폴리머 로드, 제1전도성 물질의 코어-제2전도성 물질의 쉘을 포함하는 코어-쉘 로드, 비전도성 코어-전도성 물질의 쉘을 포함하는 코어-쉘 로드, 속 빈 중공형 로드, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 섬유기반 기능성 복합재.
4. The method of claim 1 or 3,
The conductive rod includes a metal rod, a conductive polymer rod, a core-shell rod including a shell of a first conductive material-a shell of a second conductive material, a core-shell rod including a shell of a non-conductive core-conductive material, a hollow A fiber-based functional composite comprising a hollow rod, or a mixture thereof.
제 1항 또는 제 3항에 있어서,
상기 전도성 로드는 동일 부피의 구로 환산한 크기 분포상 유니모달, 바이모달 또는 트라이모달 분포를 갖는 섬유기반 기능성 복합재.
4. The method of claim 1 or 3,
The conductive rod is a fiber-based functional composite having a unimodal, bimodal or trimodal distribution in terms of size distribution converted to spheres of the same volume.
제 1항 또는 제 3항에 있어서,
상기 전도성 로드의 장축 길이는 500nm 내지 15μm인 섬유기반 기능성 복합재.
4. The method of claim 1 or 3,
The long axis length of the conductive rod is a fiber-based functional composite of 500 nm to 15 μm.
제 7항에 있어서,
상기 전도성 로드의 종횡비(aspect ratio)는 20 내지 80인 섬유기반 기능성 복합재.
8. The method of claim 7,
An aspect ratio of the conductive rod is 20 to 80 of a fiber-based functional composite.
제 1항 또는 제 3항에 있어서,
상기 도전층은 전도성 로드의 네트워크를 포함하는 섬유기반 기능성 복합재.
4. The method of claim 1 or 3,
The conductive layer is a fiber-based functional composite comprising a network of conductive rods.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도전층의 두께는 0.1μm 내지 500μm인 섬유기반 기능성 복합재.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The thickness of the conductive layer is a fiber-based functional composite material of 0.1 μm to 500 μm.
제 9항에 있어서,
상기 도전층은 전도성 입자, 전도성 플레이트, 전도성 섬유 및 전도성 튜브 군에서 하나 이상 선택되는 전도성 구조체를 더 포함하는 섬유기반 기능성 복합재.
10. The method of claim 9,
The conductive layer is a fiber-based functional composite further comprising at least one conductive structure selected from the group consisting of conductive particles, conductive plates, conductive fibers, and conductive tubes.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도전층은 바인더를 더 함유하는 섬유기반 기능성 복합재.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The conductive layer is a fiber-based functional composite further containing a binder.
제 12항에 있어서,
상기 도전층의 전도성 성분 : 바인더 성분의 질량비는 1 : 0.5 내지 2.5인 섬유기반 기능성 복합재.
13. The method of claim 12,
The conductive component of the conductive layer: the mass ratio of the binder component is 1: 0.5 to 2.5 fiber-based functional composite material.
제 13항에 있어서,
상기 바인더는 우레탄 수지, 염화비닐 수지, 아크릴 수지, 셀룰로스 수지, 페놀 수지, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 섬유기반 기능성 복합재.
14. The method of claim 13,
The binder is a fiber-based functional composite comprising a urethane resin, a vinyl chloride resin, an acrylic resin, a cellulose resin, a phenol resin, or a mixture thereof.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도전층과 상기 기재 사이에 위치하는 제2바인더 층을 더 포함하는 섬유기반 기능성 복합재.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
A fiber-based functional composite further comprising a second binder layer positioned between the conductive layer and the substrate.
재 15항에 있어서,
상기 도전층의 전도성 성분의 일부가 상기 제2바인더 층에 고정된 섬유기반 기능성 복합재.
According to claim 15,
A fiber-based functional composite in which a portion of the conductive component of the conductive layer is fixed to the second binder layer.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기능성 복합재는 상기 도전층을 하부도전층으로 하여, 상기 하부도전층 상부에 위치하는 상부도전층을 더 포함하는 섬유기반 기능성 복합재.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The functional composite is a fiber-based functional composite further comprising an upper conductive layer positioned on the lower conductive layer by using the conductive layer as a lower conductive layer.
제 17항에 있어서,
상기 상부도전층은 1.5 이상의 마찰계수를 갖는 섬유기반 기능성 복합재.
18. The method of claim 17,
The upper conductive layer is a fiber-based functional composite having a friction coefficient of 1.5 or more.
제 17항에 있어서,
상기 상부도전층은 점형 도전재를 포함하는 섬유기반 기능성 복합재.
18. The method of claim 17,
The upper conductive layer is a fiber-based functional composite comprising a dotted conductive material.
제 19항에 있어서,
상기 상부도전층의 점형 도전재는 탄소계 도전재를 포함하는 섬유기반 기능성 복합재.
20. The method of claim 19,
The dotted conductive material of the upper conductive layer is a fiber-based functional composite including a carbon-based conductive material.
제 20항에 있어서,
상기 탄소계 도전재는 카본 블랙을 포함하는 섬유기반 기능성 복합재.
21. The method of claim 20,
The carbon-based conductive material is a fiber-based functional composite comprising carbon black.
제 20항에 있어서,
상기 점형 도전재는 금속 도전재를 더 포함하는 섬유기반 기능성 복합재.
21. The method of claim 20,
The dotted conductive material is a fiber-based functional composite further comprising a metal conductive material.
제 22항에 있어서,
상기 탄소계 도전재 : 금속 도전재의 질량비는 1.0 : 0.5 내지 2.0인 섬유기반 기능성 복합재.
23. The method of claim 22,
The carbon-based conductive material: the mass ratio of the metal conductive material is 1.0: a fiber-based functional composite material of 0.5 to 2.0.
제 19항에 있어서,
상기 상부도전층은 제3바인더를 더 포함하며, 상기 점형 도전재 : 제3바인더의 질량비는 1.0 : 0.5 내지 2.5인 섬유기반 기능성 복합재.
20. The method of claim 19,
The upper conductive layer further includes a third binder, and the mass ratio of the dotted conductive material: the third binder is 1.0: a fiber-based functional composite material of 0.5 to 2.5.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도전층은 패턴화된 섬유기반 기능성 복합재.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The conductive layer is a patterned fiber-based functional composite.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 섬유기반 기능성 복합재는 서로 이격된 둘 이상의 도전층을 포함하는 섬유기반 기능성 복합재.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The fiber-based functional composite is a fiber-based functional composite comprising two or more conductive layers spaced apart from each other.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기재의 섬유는 천연 섬유, 합성 섬유 또는 이들의 조합을 포함하는 섬유기반 기능성 복합재.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The fiber of the base material is a fiber-based functional composite comprising a natural fiber, a synthetic fiber, or a combination thereof.
제 27항에 있어서,
상기 천연섬유는 식물섬유, 동물섬유 및 광물섬유에서 하나 이상 선택된 섬유를 포함하며, 상기 합성 섬유는 나일론 섬유, 폴리에스터 섬유, 아크릴로나이트릴 섬유, 폴리비닐알콜 섬유, 폴리염화비닐 섬유, 폴리우레탄 섬유, 레이온 섬유, 텐셀섬유, 모달섬유, 이들의 혼방(blend) 및 이들의 혼섬(combination)에서 하나 이상 선택된 섬유를 포함하는 섬유기반 기능성 복합재.
28. The method of claim 27,
The natural fibers include one or more fibers selected from plant fibers, animal fibers and mineral fibers, and the synthetic fibers include nylon fibers, polyester fibers, acrylonitrile fibers, polyvinyl alcohol fibers, polyvinyl chloride fibers, and polyurethane. A fiber-based functional composite comprising one or more fibers selected from fibers, rayon fibers, tencel fibers, modal fibers, blends thereof, and combinations thereof.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기재는 섬유의 직포 또는 부직포를 포함하는 섬유기반 기능성 복합재.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The substrate is a fiber-based functional composite comprising a woven or non-woven fabric of fibers.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기재는 신축성 패브릭(fabric)인 섬유기반 기능성 복합재.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The base material is a fiber-based functional composite material that is an elastic fabric (fabric).
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 섬유기반 기능성 복합재는 전기자극 의류용, 전기자극 장치용 또는 생체 신호 검출 센서용 원단인 섬유기반 기능성 복합재.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The fiber-based functional composite material is a textile-based functional composite material for electrical stimulation clothing, electrical stimulation device, or biosignal detection sensor.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 따른 섬유기반 기능성 복합재를 포함하며, 상기 섬유기반 기능성 복합재의 도전층 측이 인간을 포함한 동물과 접촉하는 장치. A device comprising the fiber-based functional composite according to any one of claims 1 to 3, wherein the conductive layer side of the fiber-based functional composite is in contact with animals including humans. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 따른 섬유기반 기능성 복합재를 포함하며, 상기 섬유기반 기능성 복합재의 기재는 인간을 포함한 동물이 입거나 착용 가능한 형태이며, 상기 섬유기반 기능성 복합재의 도전층은 상기 기재의 인간을 포함한 동물과 접촉하는 측에 위치하는 피복.A fiber-based functional composite according to any one of claims 1 to 3, wherein the substrate of the fiber-based functional composite is in a form that can be worn or worn by animals including humans, and the conductive layer of the fiber-based functional composite is A coating positioned on the side that comes into contact with animals, including humans, of the above description.
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