KR20230166500A - 움직임 센서 일체형 면상 발열시트 및 그 제조방법 - Google Patents
움직임 센서 일체형 면상 발열시트 및 그 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230166500A KR20230166500A KR1020220066547A KR20220066547A KR20230166500A KR 20230166500 A KR20230166500 A KR 20230166500A KR 1020220066547 A KR1020220066547 A KR 1020220066547A KR 20220066547 A KR20220066547 A KR 20220066547A KR 20230166500 A KR20230166500 A KR 20230166500A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- fiber
- sheet
- layer
- heating
- sensor
- Prior art date
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 90
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 8
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 73
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 66
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 51
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims abstract description 49
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims abstract description 49
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 claims abstract description 13
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 11
- 239000002094 self assembled monolayer Substances 0.000 claims description 9
- 239000013545 self-assembled monolayer Substances 0.000 claims description 9
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims description 8
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 6
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 claims description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 3
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 abstract description 5
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 3
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 3
- 206010049565 Muscle fatigue Diseases 0.000 description 2
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 2
- 230000036760 body temperature Effects 0.000 description 2
- -1 carbolyl group Chemical group 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 2
- 206010000369 Accident Diseases 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 125000001651 cyanato group Chemical group [*]OC#N 0.000 description 1
- 238000009956 embroidering Methods 0.000 description 1
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002485 formyl group Chemical group [H]C(*)=O 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000012943 hotmelt Substances 0.000 description 1
- 125000001183 hydrocarbyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N phosphine group Chemical group P XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000005372 silanol group Chemical group 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 125000001174 sulfone group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003396 thiol group Chemical group [H]S* 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
- H05B3/34—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater flexible, e.g. heating nets or webs
- H05B3/342—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater flexible, e.g. heating nets or webs heaters used in textiles
- H05B3/347—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater flexible, e.g. heating nets or webs heaters used in textiles woven fabrics
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B1/00—Details of electric heating devices
- H05B1/02—Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B1/00—Details of electric heating devices
- H05B1/02—Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
- H05B1/0202—Switches
- H05B1/0222—Switches actuated by changing weight, level or centre of gravity
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B1/00—Details of electric heating devices
- H05B1/02—Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
- H05B1/0227—Applications
- H05B1/0252—Domestic applications
- H05B1/0272—For heating of fabrics
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/02—Details
- H05B3/03—Electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
- H05B3/12—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
- H05B3/14—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material the material being non-metallic
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
- H05B3/12—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
- H05B3/14—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material the material being non-metallic
- H05B3/145—Carbon only, e.g. carbon black, graphite
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
- H05B3/34—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater flexible, e.g. heating nets or webs
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
- H05B2203/002—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
- H05B2203/013—Heaters using resistive films or coatings
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
- H05B2203/017—Manufacturing methods or apparatus for heaters
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
- H05B2203/029—Heaters specially adapted for seat warmers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Surface Heating Bodies (AREA)
Abstract
움직임 센서 일체형 면상 발열시트 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 제1 섬유, 상기 제1 섬유의 일면 상에 형성되되 복수의 카본나노튜브로 이루어지는 패턴 발열층, 및 상기 패턴 발열층에 전기적으로 연결되는 제1 전극을 포함하는 발열시트부; 및 제2 섬유, 상기 제2 섬유의 일면에 형성되되 작용기를 포함하는 자가조립단층, 상기 자가조립단층 상에 복수의 카본나노튜브가 흡착되어 형성되는 카본나노튜브층, 및 상기 카본나노튜브층에 전기적으로 연결되는 제2 전극을 포함하는 센서시트부를 포함하고, 상기 센서시트부는 상기 제1 섬유의 타면에 부착되는 움직임 센서 일체형 면상 발열시트가 제공될 수 있다.
Description
본 발명은 움직임 센서 일체형 면상 발열시트 및 그 제조방법에 관한 것이다.
현재 자동차에 적용되고 있는 편의장치의 종류는 점차 증가 추세에 있고, 특히 운전자를 비롯한 탑승자들이 착석하는 자동차 시트와 관련된 편의장치에 대한 투자가 가장 활발하게 이루어지고 있다.
종래 자동차 시트에는 동절기 난방을 위한 금속열선 방식의 히팅 시스템이 적용되고 있다.
하지만, 금속열선 방식의 히팅 시스템은 과다한 제조비용으로 인해 자동차 제조사의 수익 저하를 초래하는 문제가 있었고, 탑승자 화상사고, 차량 화재사고 등을 유발하는 문제도 있었으며, 금속열선의 단선에 따른 A/S 비용 증가의 문제도 있었다.
또한, 탑승자의 움직임을 고려하지 않은 발열 제어로 인해 에너지 효율성이 떨어지는 문제가 있었으며, 이는 최근 시장 점유율을 높이고 있는 전기자동차의 배터리 관리 측면에서도 바람직하지 않은 문제가 있었다.
본 발명의 실시 예는 종래 금속열선 방식과 비교하여 전력 소비량이 적고 내구성이 우수한 발열 구조를 가지고 있으며 탑승자의 움직임을 고려한 발열 제어가 가능하여 에너지 효율성이 우수한 움직임 센서 일체형 면상 발열시트 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 제1 섬유, 상기 제1 섬유의 일면 상에 형성되되 복수의 카본나노튜브로 이루어지는 패턴 발열층, 및 상기 패턴 발열층에 전기적으로 연결되는 제1 전극을 포함하는 발열시트부; 및 제2 섬유, 상기 제2 섬유의 일면에 형성되되 작용기를 포함하는 자가조립단층, 상기 자가조립단층 상에 복수의 카본나노튜브가 흡착되어 형성되는 카본나노튜브층, 및 상기 카본나노튜브층에 전기적으로 연결되는 제2 전극을 포함하는 센서시트부를 포함하고, 상기 센서시트부는 상기 제1 섬유의 타면에 부착되는 움직임 센서 일체형 면상 발열시트가 제공될 수 있다.
상기 제1 섬유는 직물섬유로 이루어질 수 있다.
상기 제2 섬유는 편물섬유로 이루어질 수 있다.
상기 패턴 발열층은 상기 제1 섬유의 일면 상에 개구를 형성하는 연속적인 망 구조로 이루어지고, 상기 개구는 통풍 시트의 통풍구로 기능할 수 있다.
상기 센서시트부는 상기 제2 섬유의 변형에 의한 상기 카본나노튜브층의 저항 변화를 감지하고, 상기 발열시트부는 상기 센서시트부의 감지 결과에 따라 상기 패턴 발열층에 공급되는 전원을 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 복수의 카본나노튜브를 분산매에 분산시켜 형성되는 분산 용액을 준비하는 단계; 제1 섬유의 일면 상에 상기 분산 용액을 제공하여 패턴 발열층을 형성하고, 상기 패턴 발열층에 전기적으로 연결되는 제1 전극을 형성함으로써 발열시트부를 제조하는 단계; 제2 섬유의 일면에 작용기를 포함하는 자가조립단층을 형성하고, 상기 자가조립단층 상에 상기 분산 용액을 제공하여 카본나노튜브층을 형성하고, 상기 카본나노튜브층에 전기적으로 연결되는 제2 전극을 형성함으로써 센서시트부를 제조하는 단계; 및 상기 센서시트부를 상기 제1 섬유의 타면 상에 위치하도록 상기 발열시트부에 부착하는 단계를 포함하는 움직임 센서 일체형 면상 발열시트의 제조방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 종래 금속열선 방식과 비교하여 전력 소비량이 적고 내구성이 우수한 발열 구조를 가지고 있으며 탑승자의 움직임을 고려한 발열 제어가 가능하여 에너지 효율성이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 움직임 센서 일체형 면상 발열시트의 도면이고,
도 2는 도 1의 발열시트부의 단면도이고,
도 3은 도 1의 센서시트부의 단면도이고,
도 4는 자가조립단층의 결합 원리를 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 움직임 센서 일체형 면상 발열시트의 제조방법의 순서도이다.
도 2는 도 1의 발열시트부의 단면도이고,
도 3은 도 1의 센서시트부의 단면도이고,
도 4는 자가조립단층의 결합 원리를 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 움직임 센서 일체형 면상 발열시트의 제조방법의 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
본 발명의 실시 예에서 사용되는 용어는, 명백히 다른 의미로 정의되어 있지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 단지 특정 실시 예를 설명하기 위한 것으로 볼 것이지 본 발명을 제한하고자 하는 의도가 있는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 특별한 기재가 없는 한 복수형도 포함하는 것으로 볼 것이다.
또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 기재된 경우, 해당 부분은 다른 구성요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미한다.
또한, 어떤 구성요소 "상"으로 기재된 경우, 해당 구성요소의 위 또는 아래를 의미하고, 반드시 중력 방향을 기준으로 상측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결" 또는 "결합"된다고 기재된 경우, 해당 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 결합되는 경우뿐만 아니라, 해당 구성요소가 또 다른 구성요소를 통해 간접적으로 연결 또는 결합되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 어떤 구성요소를 설명하는데 있어서 제1, 제2 등의 용어를 사용할 수 있지만, 이러한 용어는 해당 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등을 한정하고자 하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 움직임 센서 일체형 면상 발열시트의 도면이고, 도 2는 도 1의 발열시트부의 단면도이고, 도 3은 도 1의 센서시트부의 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 움직임 센서 일체형 면상 발열시트(10)는 발열시트부(100) 및 센서시트부(200)를 포함할 수 있다.
발열시트부(100)는 카본나노튜브를 잉크화하여 섬유 원단에 코팅함으로써 발열 기능을 수행할 수 있다. 구체적으로, 발열시트부(100)는 섬유 원단에 전도사를 자수하여 전극을 패턴화하고 카본나노튜브를 코팅한 이후에 보호층을 형성하는 간단한 공정으로 얇고 가볍고 유연한 원적외선 방출 방식의 면상 발열 기능을 수행할 수 있다.
발열시트부(100)는 제1 섬유(110), 패턴 발열층(120) 및 제1 전극(130)을 포함할 수 있다.
제1 섬유(110)는 신축 가능하면서도 내구성이 뛰어난 직물섬유로 이루어질 수 있다.
패턴 발열층(120)은 제1 섬유(110)의 일면 상에 형성되되 복수의 카본나노튜브로 이루어질 수 있다. 여기서, 카본나노튜브(CNT, carbon nanotube)는 탄소 원자 6개가 육각형의 모양으로 결합된 판상의 흑연시트가 직경이 수 나노미터에서 수백 나노미터 정도로 이루어진 튜브 형태의 나노 소재일 수 있다.
패턴 발열층(120)은 제1 섬유(110)의 일면 상에 개구(120a)를 형성하는 연속적인 망 구조로 이루어질 수 있다.
개구(120a)는 패턴 발열층(120)이 형성되지 않아 제1 섬유(110)의 일면을 외부로 노출시키는 부분을 의미할 수 있다.
따라서, 개구(120a)는 자동차 통풍 시트의 통풍구로 기능할 수 있다. 즉, 제1 섬유(110)의 전체 영역에 발열층을 형성하게 되면 면상 발열시트의 하측에서 블로어 등에 의해 공급되는 공기가 발열층에 막혀 면상 발열시트 상에 착석한 탑승자에게 도달하지 못하겠지만, 개구(120a)가 통풍구로 기능하여 원활한 통풍이 이루어질 수 있다.
제1 전극(130)은 패턴 발열층(120)과 외부 전원(미도시)을 전기적으로 연결할 수 있다.
제1 전극(130)을 통해 패턴 발열층(120)에 전류를 흘려주어 패턴 발열층(120)을 전기 발열(또는 저항 발열)시킬 수 있다.
센서시트부(200)는 예를 들어 핫멜트 층을 통해 발열시트부(100)에 부착될 수 있다.
예를 들어, 센서시트부(200)는 제1 섬유(110)의 타면에 부착되어 패턴 발열층(120)과 상하 방향으로 중첩되게 배치될 수 있다.
따라서, 센서시트부(200)는 패턴 발열층(120) 상에 착석한 탑승자의 자세, 움직임, 근육 피로도, 체온, 호흡, 심전도 등을 분석함으로써 정밀한 발열 제어를 할 수 있다.
센서시트부(200)는 제2 섬유(210), 자가조립단층(220), 카본나노튜브층(230) 및 제2 전극(240)을 포함할 수 있고, 보호층(250)을 더 포함할 수도 있다.
제2 섬유(210)는 움직임 감지를 위해 신축성이 우수한 편물섬유로 이루어질 수 있다.
제2 섬유(210)의 일면에는 자가조립단층(220), 카본나노튜브층(230) 등이 형성될 수 있고, 제2 섬유(210)의 타면은 제1 섬유(110)의 타면에 부착될 수 있다.
자가조립단층(220)은 제2 섬유(210)의 일면에 형성되되 작용기를 포함할 수 있다.
이와 같이 자가조립단층(220)을 제2 섬유(210)의 일면에 형성하여 제2 섬유(210)를 표면 처리하면, 제2 섬유(210)와 카본나노튜브층(230) 간의 결합력이 향상될 수 있다.
카본나노튜브층(230)은 자가조립단층(220) 상에 복수의 카본나노튜브가 흡착되어 형성될 수 있다.
카본나노튜브층(230)의 전기 저항 값은 카본나노튜브층(230)의 표면적 변화 또는 복수의 카본나노튜브의 접촉점 개수의 변화에 따라 변화될 수 있고, 센서시트부(200)는 제2 섬유(210)의 변형에 의한 카본나노튜브층(230)의 전기 저항 값 변화를 감지함으로써 탑승자의 자세, 움직임, 근육 피로도, 체온, 호흡, 심전도 등을 분석할 수 있다. 이와 같이 센서시트부(200)에서 감지된 센싱 값과 이를 기초로 분석된 정보는 발열시트부(100)의 패턴 발열층(120)에 공급되는 전원을 제어하는데 사용될 수 있다.
제2 전극(240)은 카본나노튜브층(230)과 저항 측정 기기(미도시)를 전기적으로 연결할 수 있다.
보호층(250)은 카본나노튜브층(230) 상에 코팅될 수 있고, 제2 섬유(210)의 과도한 변형 또는 급격한 변형으로 인해 카본나노튜브층(230)이 박리될 수 있는 문제를 개선할 수 있고, 카본나노튜브층(230)의 응력을 완화시켜줄 수도 있다.
보호층(250)은 수지(resin)로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 제2 섬유(210)의 변형에 따라 신축이 가능한 우수한 탄성력의 연성 소재이면 족하다.
도 4는 자가조립단층의 결합 원리를 설명하기 위한 개념도이다.
도 4를 참조하면, 자가조립단층(220)은 제2 섬유(210)의 표면에 결합되는 루트 그룹(221), 및 루트 그룹(221)과 연결되는 작용기 그룹(223)을 포함할 수 있고, 루트 그룹(221)과 작용기 그룹(223)을 연결하는 백본(backbone)(222)을 더 포함할 수도 있다.
루트 그룹(221)은 제2 섬유(210)의 표면과 결합할 수 있고, 제2 섬유(210)의 종류에 따라 선택할 수 있는데 일반적으로 실리콘 원자(Si)를 포함하는 물질(예를 들어, 실란계)이 선택될 수 있다.
백본(222)은 주로 알칼리 사슬로 구성될 수 있고, 하이드로 카본 체인이나 플로 카본 체인일 수 있다.
작용기 그룹(223)은 기능성을 부여할 수 있는 작용기를 포함할 수 있고, 어떤 물질을 부착할 것이냐에 따라 다양한 작용기 중에서 선택될 수 있다.
여기서, 작용기는 아민기, 아미노기, 티올기, 카르볼실기, 포르밀기, 시아나토기, 실라놀기, 포스핀기, 포스폰기, 술폰기, 에폭시기 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
따라서, 제2 섬유(210)의 표면은 (+)로 대전시켜 정전기력을 부과할 수 있고, 카본나노튜브층(230)의 표면에 수산화기를 형성하는 경우 제2 섬유(210)와 카본나노튜브층(230) 간의 결합력(즉, 자가조립단층(220)과 카본나노튜브층(230) 간의 결합력)을 향상시킬 수 있다.
한편, 루트 그룹(221)이 제2 섬유(210)의 표면에 잘 결합하도록 제2 섬유(210)의 표면을 활성화시켜 제2 섬유(210)의 표면에 수산화기를 형성할 수도 있다.
또한, 자가조립단층은 제1 섬유(110)의 일면에서 형성되어 제1 섬유(110)와 패턴 발열층(120) 간의 결합력을 향상시킬 수도 있고, 패턴 발열층(120) 상에는 보호층(미도시)을 형성하여 패턴 발열층(120)을 보호할 수도 있으며, 제1 섬유(110)의 타면 상에는 단열층(미도시)을 형성하여 패턴 발열층(120)에서 발생한 열이 제1 섬유(110)를 통해 외부로 방출되어 손실되거나 센서시트부(200)에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 움직임 센서 일체형 면상 발열시트의 제조방법의 순서도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 움직임 센서 일체형 면상 발열시트의 제조방법은 복수의 카본나노튜브를 포함하는 분산 용액을 준비하는 단계(S100), 발열시트부를 제조하는 단계(S200), 센서시트부를 제조하는 단계(S300), 및 발열시트부에 센서시트부를 부착하는 단계(S400)를 포함할 수 있다.
먼저, 복수의 카본나노튜브를 분산매에 분산시켜 분산 용액을 제조할 수 있다(S100).
여기서, 카본나노튜브는 표면에 수산화기가 형성된 것일 수도 있고, 표면에서 적어도 일부의 카본 본딩이 제거된 것일 수 있다. 분산매는 초순수(DI water)일 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 초순수(예를 들어, 1ℓ)에 카본나노튜브(예를 들어, 30mg)를 넣고, 18시간 내지 30시간 교반시키면서 분산 공정을 수행할 수 있다.
다음으로, 제1 섬유(110)의 일면 상에 분산 용액을 제공하여 패턴 발열층(120)을 형성하고, 패턴 발열층(120)에 전기적으로 연결되는 제1 전극(130)을 형성함으로써 발열시트부(100)를 제조할 수 있다(S200).
패턴 발열층(120)은 진공흡착법 또는 스크린 프린팅(screen printing)법 등을 이용하여 형성될 수 있고, 실크 스크린(또는 마스크) 등을 통해 연속적인 망 구조로 패턴을 형성할 수 있다.
다음으로, 제2 섬유(210)의 일면에 작용기를 포함하는 자가조립단층(220)을 형성하고, 자가조립단층(220) 상에 분산 용액을 제공하여 카본나노튜브층(230)을 형성하고, 카본나노튜브층(230)에 전기적으로 연결되는 제2 전극(240)을 형성함으로써 센서시트부(200)를 제조할 수 있다(S300).
카본나노튜브층(230)은 예를 들어 진공흡착법 등을 이용하여 형성될 수도 있다.
다음으로, 센서시트부(200)를 제1 섬유(110)의 타면 상에 위치하도록 발열시트부(100)에 부착하여 면상 발열시트(10)를 제조할 수 있다(S400).
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 중심으로 설명하였으나, 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 기술사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 구성요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 실시 예를 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
10: 면상 발열시트
100: 발열시트부
110: 제1 섬유 120: 패턴 발열층
120a: 개구 130: 제1 전극
200: 센서시트부 210: 제2 섬유
220: 자가조립단층 230: 카본나노튜브층
240: 제2 전극 250: 보호층
110: 제1 섬유 120: 패턴 발열층
120a: 개구 130: 제1 전극
200: 센서시트부 210: 제2 섬유
220: 자가조립단층 230: 카본나노튜브층
240: 제2 전극 250: 보호층
Claims (6)
- 제1 섬유, 상기 제1 섬유의 일면 상에 형성되되 복수의 카본나노튜브로 이루어지는 패턴 발열층, 및 상기 패턴 발열층에 전기적으로 연결되는 제1 전극을 포함하는 발열시트부; 및
제2 섬유, 상기 제2 섬유의 일면에 형성되되 작용기를 포함하는 자가조립단층, 상기 자가조립단층 상에 복수의 카본나노튜브가 흡착되어 형성되는 카본나노튜브층, 및 상기 카본나노튜브층에 전기적으로 연결되는 제2 전극을 포함하는 센서시트부를 포함하고,
상기 센서시트부는 상기 제1 섬유의 타면에 부착되는 움직임 센서 일체형 면상 발열시트. - 제1항에 있어서,
상기 제1 섬유는 직물섬유로 이루어지는 움직임 센서 일체형 면상 발열시트. - 제1항에 있어서,
상기 제2 섬유는 편물섬유로 이루어지는 움직임 센서 일체형 면상 발열시트. - 제1항에 있어서,
상기 패턴 발열층은 상기 제1 섬유의 일면 상에 개구를 형성하는 연속적인 망 구조로 이루어지고,
상기 개구는 통풍 시트의 통풍구로 기능하는 움직임 센서 일체형 면상 발열시트. - 제1항에 있어서,
상기 센서시트부는 상기 제2 섬유의 변형에 의한 상기 카본나노튜브층의 저항 변화를 감지하고,
상기 발열시트부는 상기 센서시트부의 감지 결과에 따라 상기 패턴 발열층에 공급되는 전원을 제어하는 움직임 센서 일체형 면상 발열시트. - 복수의 카본나노튜브를 분산매에 분산시켜 형성되는 분산 용액을 준비하는 단계;
제1 섬유의 일면 상에 상기 분산 용액을 제공하여 패턴 발열층을 형성하고, 상기 패턴 발열층에 전기적으로 연결되는 제1 전극을 형성함으로써 발열시트부를 제조하는 단계;
제2 섬유의 일면에 작용기를 포함하는 자가조립단층을 형성하고, 상기 자가조립단층 상에 상기 분산 용액을 제공하여 카본나노튜브층을 형성하고, 상기 카본나노튜브층에 전기적으로 연결되는 제2 전극을 형성함으로써 센서시트부를 제조하는 단계; 및
상기 센서시트부를 상기 제1 섬유의 타면 상에 위치하도록 상기 발열시트부에 부착하는 단계를 포함하는 움직임 센서 일체형 면상 발열시트의 제조방법.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220066547A KR20230166500A (ko) | 2022-05-31 | 2022-05-31 | 움직임 센서 일체형 면상 발열시트 및 그 제조방법 |
| PCT/KR2023/007276 WO2023234653A1 (ko) | 2022-05-31 | 2023-05-26 | 움직임 센서 일체형 면상 발열시트 및 그 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220066547A KR20230166500A (ko) | 2022-05-31 | 2022-05-31 | 움직임 센서 일체형 면상 발열시트 및 그 제조방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230166500A true KR20230166500A (ko) | 2023-12-07 |
Family
ID=89025376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220066547A KR20230166500A (ko) | 2022-05-31 | 2022-05-31 | 움직임 센서 일체형 면상 발열시트 및 그 제조방법 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20230166500A (ko) |
| WO (1) | WO2023234653A1 (ko) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101768665B1 (ko) | 2016-03-02 | 2017-08-17 | 주식회사 엠셀 | 웨어러블 센서 및 그 제조방법 |
| KR102076767B1 (ko) | 2018-04-25 | 2020-02-12 | 주식회사 엠셀 | 발열 섬유원단 및 발열 섬유원단 제조방법 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8197621B2 (en) * | 2006-06-27 | 2012-06-12 | Naos Co. Ltd. | Method for manufacturing planar heating element using carbon micro-fibers |
| CN105981114B (zh) * | 2014-02-06 | 2018-05-04 | 国立研究开发法人科学技术振兴机构 | 温度传感器用树脂组合物、温度传感器用元件、温度传感器及温度传感器用元件的制造方法 |
| KR102502547B1 (ko) * | 2017-11-20 | 2023-02-22 | 한국생산기술연구원 | 탄소나노튜브 시트를 이용한 신축성 온도 센서 및 그 제조방법 |
| KR20190067538A (ko) * | 2017-12-07 | 2019-06-17 | 주식회사 엠셀 | 웨어러블 센서 및 그 제조방법 |
| JP2019127256A (ja) * | 2018-01-23 | 2019-08-01 | 株式会社デンソー | シートヒータ |
-
2022
- 2022-05-31 KR KR1020220066547A patent/KR20230166500A/ko unknown
-
2023
- 2023-05-26 WO PCT/KR2023/007276 patent/WO2023234653A1/ko unknown
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101768665B1 (ko) | 2016-03-02 | 2017-08-17 | 주식회사 엠셀 | 웨어러블 센서 및 그 제조방법 |
| KR102076767B1 (ko) | 2018-04-25 | 2020-02-12 | 주식회사 엠셀 | 발열 섬유원단 및 발열 섬유원단 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2023234653A1 (ko) | 2023-12-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9657963B2 (en) | Heater for an automotive vehicle and method of forming same | |
| US7500536B2 (en) | Seat heater with occupant sensor | |
| JP3996563B2 (ja) | 可撓ヒータ・デバイス | |
| EP1612100B1 (en) | Flexible seat heater | |
| US10292438B2 (en) | Heated garments | |
| JP5278316B2 (ja) | 面状発熱体 | |
| WO2017184367A1 (en) | Vehicle seat sensor systems for use with occupant classification systems | |
| JP2005512881A (ja) | ハンドルを加熱するための装置及び方法 | |
| US20110073582A1 (en) | Steering wheel | |
| JP2009518785A (ja) | 平型ヒータ | |
| JP6174220B1 (ja) | 面状発熱体、面状発熱装置、面状発熱体用電極、及び面状発熱体の製造方法 | |
| KR20230166500A (ko) | 움직임 센서 일체형 면상 발열시트 및 그 제조방법 | |
| CN101521963A (zh) | 柔性ptc发热体及其制造方法 | |
| JP2008293672A (ja) | 抵抗体組成物およびこれを用いた面状発熱体 | |
| KR102076767B1 (ko) | 발열 섬유원단 및 발열 섬유원단 제조방법 | |
| US20190375321A1 (en) | Vehicle interior equipment | |
| JP2003109804A (ja) | 柔軟性ｐｔｃ発熱体 | |
| JP2008293671A (ja) | 抵抗体組成物およびこれを用いた面状発熱体 | |
| CN114808279A (zh) | 汽车坐垫用织物传感阵列的制造方法及产品 | |
| CN111937487B (zh) | 用于汽车应用的具有高鲁棒性的柔性可拉伸加热器 | |
| CN115589647A (zh) | 压敏加热元件及其制造方法 | |
| JP2019127256A (ja) | シートヒータ | |
| US20230071532A1 (en) | Occupancy sensing device, occupancy sensing and heating mat, and vehicle seat | |
| CN220281190U (zh) | 一种汽车加热垫及汽车座椅 | |
| CN221043257U (zh) | 一种异形片状加热结构及加热垫 |