(57)【要約】  本発明は伝導性ファブリックに関するものである。本発明による伝導性ファブリックは、合成繊維、再生繊維または天然繊維で形成された基層と、予め設計された電気的なパターンによって自由な形成が可能な伝導層と、前記伝導層の損傷を防止するための絶縁層を含み、前記各層は順次積層されて形成される。
2010509108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝導性ファブリックにおいて、
合成繊維、再生繊維または天然繊維で形成された基層と、
予め設計された電気的なパターンによって自由な形成が可能な伝導層と、
前記伝導層の損傷を防止するための絶縁層を含み、
前記各層は順次積層されて形成されることを特徴とする伝導性ファブリック。
【請求項２】
前記基層と伝導層との間に基層の表面均一性のために形成されたプライマ層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の伝導性ファブリック。
【請求項３】
前記プライマ層は、ポリウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、およびシリコン系樹脂などからなる群より選択される１つ以上から形成されることを特徴とする請求項２に記載の伝導性ファブリック。
【請求項４】
前記プライマ層は、撥水層と共に複層構造で形成されることを特徴とする請求項２に記載の伝導性ファブリック。
【請求項５】
前記伝導層は、伝導性高分子、炭素、銀のような金属物質および前記物質とバインダーの混合物からなる群より選択される１つ以上から形成されることを特徴とする請求項１に記載の伝導性ファブリック。
【請求項６】
前記伝導性高分子は、ポリアニリン、ポリピロールおよびポリチオフェンからなる群より選択される１つ以上であることを特徴とする請求項５に記載の伝導性ファブリック。
【請求項７】
前記伝導層を形成する金属物質とバインダーは、重量基準に９０：１０〜８０：２０の含有量比で含まれることを特徴とする請求項５に記載の伝導性ファブリック。
【請求項８】
前記バインダーは、ポリウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂、メラミン系樹脂およびエポキシ系樹脂からなる群より選択される１つ以上であることを特徴とする請求項５に記載の伝導性ファブリック。
【請求項９】
前記バインダーは水分散性ポリウレタンであることを特徴とする請求項８に記載の伝導性ファブリック。
【請求項１０】
前記伝導層は厚さが２〜５００μｍであることを特徴とする請求項１に記載の伝導性ファブリック。
【請求項１１】
前記伝導層は厚さが１０〜２０μｍであることを特徴とする請求項１０に記載の伝導性ファブリック。
【請求項１２】
前記伝導層は幅が１０〜２０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の伝導性ファブリック。
【請求項１３】
前記絶縁層は、ポリウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ＰＶＣ系樹脂、およびポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂からなる群より選択される１つ以上をコーティング、プリンティングまたはラミネーティングによって形成することを特徴とする請求項１に記載の伝導性ファブリック。
【請求項１４】
前記伝導層に折れ部分が形成される場合、直線回路よりも相対的に幅が広い形状に形成されることを特徴とする請求項１に記載の伝導性ファブリック。
【請求項１５】
前記形状は円形または楕円形などであることを特徴とする請求項１４に記載の伝導性ファブリック。
【請求項１６】
前記ファブリックの洗濯前後の抵抗値差は０．５〜４Ωであることを特徴とする請求項１に記載の伝導性ファブリック。
【請求項１７】
基層、伝導層および絶縁層を含む伝導性ファブリックの製造方法において、
合成繊維、再生繊維または天然繊維で形成された基層の上部に通電可能な伝導層を形成するステップと、
前記伝導層の上部に伝導層の損傷を防止するための絶縁層を形成するステップと、を含むことを特徴とする伝導性ファブリックの製造方法。
【請求項１８】
前記伝導層を形成する前に前記基層の上部に伝導層の厚さを均一に維持するためのプライマ層を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の伝導性ファブリックの製造方法。
【請求項１９】
前記プライマ層は、撥水層と共に複層構造で形成されることを特徴とする請求項１８に記載の伝導性ファブリックの製造方法。
【請求項２０】
前記伝導層を形成する前に、基層の表面を平滑にし、基層の空隙を埋め、耐屈曲性を補完するために、前記基層のファブリックを圧搾ローラで加圧するカレンダリングステップをさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の伝導性ファブリックの製造方法。
【請求項２１】
前記カレンダリングステップの後に、前記伝導性ファブリックの空隙を選択的に埋め、絶縁および耐洗濯性、耐屈曲性を補完するために、透湿防水／防水ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の伝導性ファブリックの製造方法。
【請求項２２】
前記プライマ層は、ナイフローラ方式、オーバーロールコーティング、フローティングナイフコーティング、またはナイフオーバーコーティングによって形成されることを特徴とする請求項１８または１９に記載の伝導性ファブリックの製造方法。
【請求項２３】
前記プライマ層は、ポリウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、およびシリコン系樹脂などからなる群より選択される１つ以上から形成されることを特徴とする請求項１８または１９に記載の伝導性ファブリックの製造方法。
【請求項２４】
前記伝導層は、伝導性高分子、炭素、銀のような金属物質および前記物質とバインダーの混合物からなる群より選択される１つ以上から形成されることを特徴とする請求項１７に記載の伝導性ファブリックの製造方法。
【請求項２５】
前記伝導性高分子は、ポリアニリン、ポリピロールおよびポリチオフェンからなる群より選択される１つ以上であることを特徴とする請求項２４に記載の伝導性ファブリックの製造方法。
【請求項２６】
前記伝導層を形成する金属物質とバインダーは、重量基準に９０：１０〜８０：２０で含まれることを特徴とする請求項２４に記載の伝導性ファブリックの製造方法。
【請求項２７】
前記バインダーは、ポリウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂、メラミン系樹脂およびエポキシ系樹脂からなる群より選択される１つ以上であることを特徴とする請求項２４に記載の伝導性ファブリックの製造方法。
【請求項２８】
前記バインダーは水分散性ポリウレタンであることを特徴とする請求項２７に記載の伝導性ファブリックの製造方法。
【請求項２９】
前記伝導層は２〜５００μｍ厚さで形成されることを特徴とする請求項１７に記載の伝導性ファブリックの製造方法。
【請求項３０】
前記伝導層は厚さが１０〜２０μｍであることを特徴とする請求項２９に記載の伝導性ファブリックの製造方法。
【請求項３１】
前記伝導層は幅が１０〜２０ｍｍであることを特徴とする請求項１７に記載の伝導性ファブリックの製造方法。
【請求項３２】
前記絶縁層は、ポリウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ＰＶＣ系樹脂、およびポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂からなる群より選択される１つ以上をコーティング、プリンティングまたはラミネーティングによって形成することを特徴とする請求項１７に記載の伝導性ファブリックの製造方法。
【請求項３３】
前記絶縁層は、直接コーティングの場合は乾燥式コーティングで、ラミネーティングの場合はホットメルト型ドット式またはグラビア方式で形成されることを特徴とする請求項３２伝導性ファブリックの製造方法。
【請求項３４】
前記伝導層に、折れ部分が形成される場合、直線回路よりも相対的に幅が広い形状に形成されることを特徴とする請求項１７に記載の伝導性ファブリックの製造方法。
【請求項３５】
前記形状は円形または楕円形などであることを特徴とする請求項３４に記載の伝導性ファブリックの製造方法。
【請求項３６】
前記ファブリックの洗濯前後の抵抗値差は０．５〜４Ωであることを特徴とする請求項１７に記載の伝導性ファブリックの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝導性ファブリックおよびその製造方法に関し、特に、伝導性回路パターンを自由にまたは任意に形成できる伝導性ファブリックおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スマート衣類（Ｓｍａｒｔ  Ｗｅａｒ）は、繊維を用いたファッション製品内に信号伝達性繊維の新規な技術を適用し、各種デジタル装置を内蔵させることによって、いつでもどこでもデジタル機能を使用できるように考案された新種製品である。即ち、繊維または衣類の属性を保持すると共に、必要なデジタル機能を繊維材料および衣類に搭載させた新種衣類である。そのためには、一般のファブリックと同様の触感と物性を有しつつ、デジタル信号を伝達しなければならない。したがって、繊維や衣服自体が外部刺激を感知し、繊維や衣服自体が反応する素材の機能性（Ｈｉｆｕｎｃｔｉｏｎ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ）および衣服とファブリック自体が有さないデジタル機能（Ｄｉｇｉｔａｌｉｚｅｄ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ）を結合した新概念の衣類を総称すると言える。
【０００３】
現在、１９９０年代半ばから軍事用として開発され始めたスマートウェア（Ｓｍａｒｔ  Ｗｅａｒ）は、衣類分野と医療分野などにおいて最も活発に開発されている。特に、プリンティング電子技術を利用したスマート素材は、ウェアラブル・コンピュータ（ｗｅａｒａｂｌｅ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ）の軍事用繊維製品に多様に使用することができる。スマート素材において、衣類の特性と電気的特性を有する伝導性繊維ファブリックと各種部品を連結するインターコネクション（ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）方法としてプリンティング電子技術が用いられる場合は、ファブリック基盤の電子回路の設計が可能なため適用性が高い。例えば、プリンティング電子技術を軍服に適用する場合は、重さ軽減および体積縮小の可能性があり、これにより、負傷治癒機能、通信機能などが一体型になる軍服開発が可能となる。先端を指向する現代戦でも、軍人は完全武装時には４５ｋｇを超える装備を背負わなければならないことから、本発明の開発が要求されている。このようなスマート衣類を製造するためには、Ｂｏｄｙ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＢＡＮ）のための様々な要素を統合する技術が要求される。
【０００４】
そのために多様な方式が提案されているが、例えば、絶縁された電線や電気伝導性が付与された金属糸または絶縁紡績糸でファブリックを形成する方式がある。この方式は、電気伝導性金属糸や紡績糸の本数とサイズによって伝導性が決定される。
【０００５】
前記の提案されている方式において、絶縁された電線を最終衣類に付着する方式の問題点としては、最終工程で絶縁電線を付着／絶縁させる工程がさらに加えられ、結果的に高コストを招き、また、着用者の持続的な使用により繊維内の絶縁線が断線し、固有の機能を発揮できない。
【０００６】
より具体的に、特許文献１には、伝導性繊維と非伝導性繊維が互いに製織されるが、前記非伝導性繊維はファブリックに弾性を付与し、ファブリックに  選択的に弾力性を付与できる電気伝導性ファブリックが提案されている。
【０００７】
また、特許文献２には、内部に電子機能を有する多層ファブリックとして、１以上の空洞（ｃａｖｉｔｙ）を形成するように、多層紡績物の経緯糸と、前記経緯糸間に配置されて１以上の空洞を形成する多数層中の１層でその一部分を有する１以上の伝導性紡績糸と、前記空洞に配置されて１以上の電気伝導性紡績糸と電気的に接続される１以上の回路キャリアと、を含む多層ファブリックが提案されている。
【０００８】
一方、スマート衣類の基になるファブリックは次の動的着用性が必要である。
【０００９】
先ず、着用者と機器との物理的な基準として、取り付け位置（ｐｌａｃｅｍｅｎｔ）、機器の形態（ｆｏｒｍ  ｌａｎｇｕａｇｅ）、着用者の動作（ｈｕｍａｎ  ｍｏｖｅｍｅｎｔ）、着用者の身体空間認識（ｈｕｍａｎ  ｐｅｒｃｅｐｔｉｏｎ  ｏｆ  ｉｎｔｉｍａｔｅ  ｓｐａｃｅ）、身体サイズの変化（ｓｉｚｅ  ｖａｒｉａｔｉｏｎ）、機器の着脱方法（ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ）がある。
【００１０】
また、着用者と近接環境との関係により機器の構成（ｃｏｎｔａｉｎｍｅｎｔ）、機器の重さ、物理的近接性（ａｃｃｅｓｓｉｂｉｌｉｔｙ）、感覚面での相互作用（ｓｅｎｓｏｒｙ  ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ）、温度快適性（ｔｈｅｒｍａｌ  ｃｏｍｆｏｒｔ）、美的／心理的満足性（ａｅｓｔｈｅｔｉｃｓ）、長期使用効果（ｌｏｎｇ  ｔｅｒｍ  ｅｆｆｅｃｔ）等がある（非特許文献１）。
【００１１】
このような観点で、前記の提案されたスマート衣類のための電気伝導性ファブリックは、用いられる電子機器の取り付け位置や形態に対応するように設計するのが困難である。即ち、着用者と電子機器との物理的な面に対する基準の観点からその対応方法を全く提示することができない。また、繊維固有の属性を保持する面において、例えば、繊維の体積、洗濯性の制限など、既に提案されている方式は制限性が非常に大きいという問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００４／１０７８３１号パンフレット
【特許文献２】国際公開第ＷＯ２００３／０９５７２９号パンフレット
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】Gemperle F., Kasabach C., Suvoric J., Bauer M., Martin R. (1998) Design for wearability, Digest of papers 2nd International Symposium of wearable computer、IEEE computer Society
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
前記のような問題点を解決するために、本発明の目的は、動的着用性に対する制限がなく、ファブリック上に自由な回路形成が可能な伝導性ファブリックおよびその製造方法を提供することにある。
【００１５】
また、本発明の目的は、電子機器の形態や取り付け位置に関係なく、自由な回路設計が可能な伝導性ファブリックおよびその製造方法を提供することにある。
【００１６】
また、本発明の目的は、断線による製品の欠陥や回路破壊現象がない伝導性ファブリックおよびその製造方法を提供することにある。
【００１７】
また、本発明の目的は、電気的な物性と衣類に使用できるファブリックの固有物性を全て充足させることができる伝導性ファブリックおよびその製造方法を提供することにある。
【００１８】
また、本発明の目的は、発熱ファブリックへの回路設計において、回路の折れ部分の形を変形させ、電流が円滑に流れるようにする伝導性ファブリックおよびその製造方法を提供することにある。
【００１９】
また、本発明の目的は、洗濯が可能な伝導性ファブリックおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
前記の目的を達成するために、本発明は、伝導性ファブリックにおいて、合成繊維、再生繊維または天然繊維で形成された基層と、予め設計された電気的なパターンによって自由な形成が可能な伝導層と、前記伝導層の損傷を防止するための絶縁層を含み、前記各層は順次積層されて形成される伝導性ファブリックを提供する。
【００２１】
また、本発明は、前記基層と伝導層との間に基層の表面均一性のために形成されたプライマ層をさらに含む伝導性ファブリックを提供する。
【００２２】
また、本発明は、前記プライマ層がポリウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、およびシリコン系樹脂などからなる群より選択される１つ以上である伝導性ファブリックを提供する。
【００２３】
また、本発明は、前記プライマ層が撥水層と共に複層構造で形成される伝導性ファブリックを提供する。
【００２４】
また、本発明は、前記伝導層が伝導性高分子、炭素、銀のような金属物質および前記物質とバインダーの混合物からなる群より選択される１つ以上から形成される伝導性ファブリックを提供する。
【００２５】
また、本発明は、前記伝導性高分子がポリアニリン、ポリピロールおよびポリチオフェンからなる群より選択される１つ以上である伝導性ファブリックを提供する。
【００２６】
また、本発明は、前記伝導層を形成する金属物質とバインダーが重量基準に９０：１０〜８０：２０で含まれた伝導性ファブリックを提供する。
【００２７】
また、本発明は、前記バインダーがポリウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂、メラミン系樹脂およびエポキシ系樹脂からなる群より選択される１つ以上である伝導性ファブリックを提供する。
【００２８】
また、本発明は、前記バインダーが水分散性ポリウレタンである伝導性ファブリックを提供する。
【００２９】
また、本発明は前記伝導層の厚さが２〜５００μｍである伝導性ファブリックを提供する。
【００３０】
また、本発明は前記伝導層の厚さが１０〜２０μｍである伝導性ファブリックを提供する。
【００３１】
また、本発明は前記伝導層の幅が１０〜２０ｍｍである伝導性ファブリックを提供する。
【００３２】
また、本発明は、前記絶縁層が、ポリウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ＰＶＣ系樹脂、およびポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂からなる群より選択される１つ以上をコーティング、プリンティングまたはラミネーティングによって形成する伝導性ファブリックを提供する。
【００３３】
また、本発明は、前記伝導層に折れ部分が形成される場合、直線回路よりも相対的に幅が広い形状に形成される伝導性ファブリックを提供する。
【００３４】
また、本発明は、前記形状が円形または楕円形などである伝導性ファブリックを提供する。
【００３５】
また、本発明は、前記ファブリックの洗濯前後の抵抗値差が０．５〜４Ωである伝導性ファブリックを提供する。
【００３６】
また、本発明は、伝導性ファブリックの製造方法において、合成繊維、再生繊維または天然繊維で形成された基層、伝導層および絶縁層を含み、前記基層の上部に通電可能な伝導層を形成するステップと、前記伝導層の上部に伝導層の損傷を防止するための絶縁層を形成するステップとを含む伝導性ファブリックの製造方法を提供する。
【００３７】
また、本発明は、前記基層の上部に伝導層の厚さを均一に維持するためのプライマ層を形成するステップをさらに含む伝導性ファブリックの製造方法を提供する。
【００３８】
また、本発明は、前記プライマ層が撥水層と共に複層構造で形成される伝導性ファブリックの製造方法を提供する。
【００３９】
また、本発明は、前記伝導層を形成する前に、基層の表面を平滑にし、基層の空隙を埋め、耐屈曲性を補完するために、前記基層のファブリックを圧搾ローラで加圧するカレンダリングステップをさらに含む伝導性ファブリックの製造方法を提供する。
【００４０】
また、本発明は、前記カレンダリングステップの後に、前記伝導性ファブリックの空隙を選択的に埋め、絶縁および耐洗濯性、耐屈曲性を補完するために、透湿防水／防水ステップをさらに含む伝導性ファブリックの製造方法を提供する。
【００４１】
また、本発明は、前記プライマ層がナイフローラ方式、オーバーロールコーティング、フローティングナイフコーティング、またはナイフオーバーコーティングによって形成される伝導性ファブリックの製造方法を提供する。
【００４２】
また、本発明は、前記プライマ層がポリウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、およびシリコン系樹脂などからなる群より選択される１つ以上から形成される伝導性ファブリックの製造方法を提供する。
【００４３】
また、本発明は、前記伝導層が伝導性高分子、炭素、銀のような金属物質および前記物質とバインダーの混合物からなる群より選択される１つ以上から形成される伝導性ファブリックの製造方法を提供する。
【００４４】
また、本発明は、前記伝導性高分子がポリアニリン、ポリピロールおよびポリチオフェンからなる群より選択される１つ以上である伝導性ファブリックの製造方法を提供する。
【００４５】
また、本発明は、前記伝導層を形成する金属物質とバインダーが重量基準に９０：１０〜８０：２０で含まれた伝導性ファブリックの製造方法を提供する。
【００４６】
また、本発明は、前記バインダーがポリウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂、メラミン系樹脂およびエポキシ系樹脂からなる群より選択される１つ以上である伝導性ファブリックの製造方法を提供する。
【００４７】
また、本発明は、前記バインダーが水分散性ポリウレタンである伝導性ファブリックの製造方法を提供する。
【００４８】
また、本発明は、前記伝導層が２〜５００μｍ厚さで形成された伝導性ファブリックの製造方法を提供する。
【００４９】
また、本発明は、前記伝導層の厚さが１０〜２０μｍである伝導性ファブリックの製造方法を提供する。
【００５０】
また、本発明は、前記伝導層の幅が１０〜２０ｍｍであることを特徴とする伝導性ファブリックの製造方法を提供する。
【００５１】
また、本発明は、前記絶縁層が、ポリウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ＰＶＣ系樹脂、およびポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂からなる群より選択される１つ以上をコーティング、プリンティングまたはラミネーティングによって形成する伝導性ファブリックの製造方法を提供する。
【００５２】
また、本発明は、前記絶縁層が直接コーティングの場合は乾燥式コーティングで、ラミネーティングの場合はホットメルト型ドット式またはグラビア方式で形成される伝導性ファブリックの製造方法を提供する。
【００５３】
また、本発明は、前記伝導層に折れ部分が形成される場合は、直線回路よりも相対的に幅が広い形状に形成される伝導性ファブリックの製造方法を提供する。
【００５４】
また、本発明は、前記形状が円形である伝導性ファブリックの製造方法を提供する。
【００５５】
また、本発明は、前記ファブリックの洗濯前後の抵抗値差が０．５〜４Ωであることを特徴とする伝導性ファブリックの製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００５６】
上述したように、本発明の実施例に係る伝導性ファブリックおよびその製造方法は、伝導層上に自由なパターンの形成が可能である。したがって、様々な動的着用性を保障すると同時に伝導性機能の実現が可能である。
【００５７】
また、本発明によるファブリックおよび製造方法は、繊維ファブリックの特徴の弾力性と柔軟性による屈曲や折れに関係なく回路設計が可能であり、また、これによる断線のような回路損傷の可能性が極めて小さいという効果がある。
【００５８】
また、本発明によるファブリックおよび製造方法は、連続工程による生産が可能だという利点がある。
【００５９】
また、本発明によるファブリックおよび製造方法は、被覆性、快適性、透湿防水性、引張強度のようなファブリック（衣類）としての機能を保有すると共に、通電が可能な電気的機能を保有するという効果がある。
【００６０】
また、本発明によるファブリックおよび製造方法は、洗濯が可能であるという非常に大きな利点があり、洗濯耐久性も高いという特徴がある。
【００６１】
また、本発明によるファブリックおよび製造方法は、プライマ層が存在することから伝導層が均一に維持され、これにより一定の電流の通電が可能であるという利点がある。
【００６２】
また、本発明によるファブリックおよび製造方法は、絶縁層を伝導層と相溶性がある素材で形成することにより、耐屈曲性が高いという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の望ましい一実施例に係る伝導性ファブリックの断面図
【図２】本発明の一実施例に係る伝導性ファブリックの製造工程図
【図３】本発明の一実施例に係る伝導性ファブリックの製造工程図
【図４】本発明の一実施例に係るファブリックに自由な伝導層のパターンおよび折れ部分の幅が広い形状に形成された伝導層パターンの例示図
【図５】本発明の一実施例に係るファブリックに自由な伝導層のパターンおよび折れ部分の幅が広い形状に形成された伝導層パターンの例示図
【図６】実施例１における１回洗濯した後の伝導層の表面写真
【図７】実施例２における１回洗濯した後の伝導層の表面写真
【図８】実施例７における４回洗濯した後の伝導層の表面写真
【図９】実施例８における４回洗濯した後の伝導層の表面写真
【図１０】実施例１〜４における洗濯ステップ別抵抗値に対するグラフ
【図１１】各実施例に係る洗濯ステップ別抵抗値に対するグラフ
【図１２】バインダーの含有量による洗濯ステップ別抵抗値に対するグラフ
【図１３】実施例７によるファブリックＡの応力伸長に対するグラフ
【図１４】実施例７によるファブリックＢの応力伸長に対するグラフ
【図１５】実施例７によるファブリックＣの応力伸長に対するグラフ
【図１６】実施例７によるファブリックＤの応力伸長に対するグラフ
【図１７】実施例７における引張変形時の抵抗値の変化を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００６４】
以下、本発明の添付の図面を参照して、本発明の望ましい一実施例を詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【００６５】
なお、図面中、同一の構成要素または部品に対してはできるだけ同一の符号を付す。また、本発明の説明において、関連公知の機能あるいは構成についての具体的な説明は、本発明の要旨を明確にするために省略する。
【００６６】
本明細書において使われる程度の用語“約”、“実質的に”等は、言及された意味に固有の製造および物質許容誤差が提示される時に、その数値またはその数値に近接した意味として使用され、本発明の理解のために正確にまたは絶対的な数値が言及されている開示内容を非良心的な侵害者が不当に利用することを防止するために使用する。
【００６７】
本明細書において使われる“ファブリック（ｆａｂｒｉｃ）”とは、製織または編織によって製造される物品、不織布および繊維状ウェブなどを全て含む意味として使用する。
【００６８】
図１は本発明の望ましい一実施例によるファブリックの断面図を示す。
【００６９】
本発明に係る伝導性ファブリック１０は、基層１００、選択的プライマ層２００、伝導層３００、および絶縁層４００で構成することができる。
【００７０】
本発明の望ましい一実施例によるファブリックにおいて、基層１００はいかなる形態の織物、編物、不織布または繊維状のウェブ（ｗｅｂ）などである。その素材と形成方法に制限なく適用でき、例えば、ポリエステル／ポリアミド／ポリウレタンなどの合成繊維、レーヨン／アセテートなどのセルロース再生繊維、綿／羊毛などの天然繊維からなる。
【００７１】
基層１００は、微視的に見ると表面が非常に不均一であり、繊維間の間隙により微細な気孔が極めて多く存在する。したがって、このような表面の均一性を確保し後述する伝導層を均一な厚さで形成させて、伝導層を形成する物質が基層１００の裏面へ浸透しないように、前記基層１００の上部にプライマ層２００を形成することができる。但し、前記プライマ層は、ファブリックに選択的に形成できることを意味し、ファブリックの特性に応じて排除可能であることはもちろんである。
【００７２】
プライマ層２００は、ポリウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、およびシリコン系樹脂などからなる群より選択される１つ以上である。
【００７３】
一方、本発明によるプライマ層２００は、前記物質からなる単一層で形成することができ、撥水層（図示せず）と共に複層構造で形成できる。前記撥水層は、一般の撥水加工法によって行え、非制限的な例として、ふっ素またはシリコン材質からなることができる。前記撥水層は、伝導層が形成される表面および／または裏面に形成できる。これにより、製造工程で伝導層を構成する樹脂成分がファブリックに染み込む現象を防止できるという利点がある。
【００７４】
プライマ層２００の上部には電気伝導の可能な伝導層３００が形成される。伝導層３００は予め設計された形態で形成でき、具体的な形成方法は後述する。伝導層３００は、伝導性高分子、炭素、銀のような金属物質および前記物質とバインダーの混合物からなる群より選択される１つ以上であるが、具体的に導電性フィラーを媒質に分散したもので、プリンティング後の硬化膜が導電性を有する素材を指し、通常、ＬＣＤ電極プリンティング、タッチスクリーンプリンティング、回路基板の通電パターンプリンティング、薄膜スイッチ板の接点部およびパターン部プリンティング、電磁波シールド用として使用されている。前記導電性フィラーの非制限的例としては、導電性金属（銀、金、白金、パラジウム、銅およびニッケルなど）があり、この中で銀系が望ましい。一方、前記伝導性高分子は、ポリアニリン、ポリピロールおよびポリチオフェンからなる群より選択される１つ以上である。
【００７５】
伝導層３００の厚さは２〜５００μｍが望ましいが、２μｍ未満の場合は伝導層の厚さ均一性を確保しにくいという問題点があり、５００μｍを超える場合は抵抗値が上昇して電力消耗が増加するという問題がある。より望ましくは１０〜２０μｍである。また、伝導層３００の幅は１０〜２０ｍｍ程度が望ましいが、伝導層の幅が増加するほど抵抗値が低下し電流が安定的に通電されるが、伝導層の幅が無制限に増加すると製造コスト及び被覆性に問題が発生する。一方、本発明によるファブリックの洗濯前後の抵抗値差が０．５〜４Ωを維持することが望ましいが、０．５Ω未満は現実的に実現しにくく、４Ωを超える場合は電流の安定的な通電に問題が生じる。
【００７６】
一方、前記バインダーは、ポリウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂、メラミン系樹脂およびエポキシ系樹脂からなる群より選択される１つ以上であり、望ましくは水分散性ポリウレタン系樹脂である。
【００７７】
伝導層３００の上部には絶縁層４００が形成される。絶縁層４００は、ポリウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ＰＶＣ系樹脂、およびポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂からなる群より選択される１つ以上をコーティング、プリンティングまたはラミネーティングによって形成できる。絶縁層４００は伝導層に生じるクラック（Ｃｒａｃｋ）のような損傷を防止し、ファブリックに柔軟性を付与すると共に、透湿防水または防水機能を遂行することができる。
【００７８】
以下、本発明の望ましい一実施例による伝導性ファブリックの製造方法を説明する。図２および３は本発明による伝導性ファブリックの製造方法を示す工程図である。
【００７９】
上述したように、基層１００を形成するファブリックの準備が完了したら、織物や編物の場合は表面凹凸のような欠点を補償するために、２つの圧搾ローラの間に前記基層のファブリックを供給する。これにより、基層１００の表面は平滑になり、基層１００の空隙が埋められ、耐屈曲性を補完することができる（カレンダリングステップ）。このカレンダリングステップはファブリックの特性に応じて選択的に行える工程である。
【００８０】
前記カレンダリングステップを経た、またはカレンダーしない基層を備えたファブリックは、表面空隙をより積極的に制御し、伝導層３００の厚さ均一性のためにプライマ層２００を形成することができる。プライマ層２００は、ナイフローラ方式、オーバーロールコーティング、フローティングナイフコーティング、またはナイフオーバーコーティング、ラミネーティング、プリンティングまたはグラビアコーティングによって形成することができる（プライマ層形成ステップ）。上述したように、前記プライマ層も選択的に形成することができる。
【００８１】
一方、プライマ層の形成において、上述したように、撥水層を形成して複層構造としてプライマ層を構成する場合は、前記撥水層の形成工程はカレンダリングステップの前または後に実施できる。図２の工程図では、カレンダリングステップの前に撥水層を形成するステップを例示しており、図３の工程図では、カレンダリングステップの後に撥水層および／またはプライマ層を形成するステップを例示しているが、これに限定されるのではない。
【００８２】
プライマ層２００が形成されているか、或いは基層が備えられたファブリックに対し、その上部に予め設計された形態によって伝導層３００が形成される。伝導層３００の塗布方式は、コーティング、印刷、転写捺染などの様々な方式が適用される。特に、本発明の望ましい実施例では、プリンティングによる伝導層３００の形成方法を例として説明する。プリンティング法による場合、用いられる電子機器の取り付け位置などに制限がなく、設計された形態によってファブリックに回路を設計することができる。このような点から本発明によるファブリックは、柔軟性織物（ファブリック）基盤の印刷回路基板（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｆａｂｒｉｃ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄ、ＦＰＦＣＢ）と称することができる。
【００８３】
前記伝導層３００は、厚さが２〜５００μｍ、幅が１０〜２０ｍｍ、ファブリックの洗濯前後の抵抗値差が０．５〜４Ωを維持することが望ましい。また、電極において、炭素は１〜３０重量％、銀（ｓｉｌｖｅｒ）は１〜７０重量％である。発熱層および／または伝導層に使用可能なバインダーは、プライマ層２００と相溶性があるポリウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、シリコン樹脂、メラミン系樹脂およびエポキシ系樹脂からなる群より選択される１つ以上である（伝導層形成ステップ）。
【００８４】
図４および５は本発明の一実施例に係るファブリックに伝導層を形成させた例を示す図であり、図４は自由な回路パターンを実現した図であり、図５は伝導層の回路パターンにおいて折れ部分３１０が直線回路３３０よりも相対的に幅が広い形状３５０に形成された例を示す図である。図５では、前記形状として円形の形状を例示しているが、その形状はこれに限定されるのではなく、直線回路の幅より広い形状であれば、円形、楕円形などの他の形状の採択も可能であることはもちろんである。
【００８５】
前記折れ部分を相対的に幅が広い形状に形成することがより望ましいが、その理由は下式により裏付けられる。
Ｗ＝Ｉ２Ｒ
Ｒ＝ρＬ／Ｓ
Ｗ：電力、Ｒ：抵抗、ρ：比抵抗、Ｌ：導線の長さ、Ｓ：断面積
【００８６】
上式により面積が増加するにつれ抵抗は小さくなり、さらに電流の流れが大きくなる。したがって、基本的に折れ部分３１０が広い形状３５０からなることから電流量を増加させる要因となる。
【００８７】
もし、導線の折れ部分３１０が直角乃至角のある形状になる場合は、不意な電流の流れの変化によりサージ（Ｓｕｒｇｅ）現象が起き、発熱反応が発生する恐れがある。
【００８８】
前記のサージ現象とは、電線または電気回路に沿って伝達され、短時間に急速に増加し徐々に減少する特性を有する電気的電流、電圧または電力の過度な波形をいう。雷の日に停電になり電話が不通になったり、又は敏感な半導体が破壊される主要原因となる。電力線での急激な過電圧、特にサージが強いか或いは長いと絶縁破壊や電子機器に障害を与える恐れがあるため、サージ保護器やサージ抑制装置を電源端子とコンピュータ端子との間に設置することにより、電流の変化を抑制したり最小化する。
【００８９】
したがって、本発明では、折れ部分３１０の面積を変化させることにより抵抗値を低下させ、サージ現象の発生を最小化し、電流量が増加しても円滑に流れるようにする。
【００９０】
伝導層３００を形成した後、その上部に絶縁層４００を形成することができる。絶縁層４００は、溶剤型ポリウレタン系樹脂、水分散性ポリウレタン系樹脂、油溶性アクリル系樹脂、水溶性アクリル系樹脂、シリコン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）系樹脂からなる群より１つ以上を直接コーティング、プリンティング、ラミネーティングによって形成することができる。前記コーティング方式の場合は乾燥式方法が望ましく、ラミネーティング方式の場合はホットメルト型ドット式またはグラビア方式が望ましい（絶縁層形成ステップ）。
【００９１】
前記絶縁層形成ステップにおいて、コーティング方式の場合は、コーティング組成物により抵抗値が変わり、これにより、耐久性に影響を与えることがある。
【００９２】
また、前記絶縁層はファブリックの単面だけでなく両面に形成させることができる。したがって、ファブリックの特性上、数回の洗濯が要求されることを勘案すると、長期的に絶縁現象を発生させるための、すなわち、優れた耐洗濯性が発揮できるコーティング組成物の選択は重要な要素である。
【００９３】
一方、前記カレンダリングステップの後に基層１００を選択的に構成するファブリックに透湿防水加工または防水加工を処理することができる。透湿防水または防水処理により形成される気孔は、基層を構成するファブリックの空隙を埋めるだけでなく、絶縁および耐洗濯性、耐屈曲性を補完する役割をする。透湿防水加工に使用される物質は、伝導性素材と相溶性のある樹脂を塗布することが望ましい（透湿防水／防水ステップ）。
【００９４】
このように、本発明によるファブリックは、ファブリックの設計において、通電が要求される領域を予め形成する必要がなく、製造済みのファブリックまたは衣類に直接伝導領域を形成でき、伝導領域が形成されても着用性に制約されなく、動的着用性が確保されるという特徴がある。
【実施例１】
【００９５】
ポリエステル平織物のファブリックにカレンダリングステップを経て、ふっ素撥水加工および溶剤型ポリウレタン樹脂からプライマ層を形成させた後、前記プライマ層の上部に銀ペーストから伝導層を形成した。その後、液状シリコンゴムを使用して絶縁層を形成した。前記伝導層は、幅１０ｍｍ、厚さ１０μｍにしてスクリーンプリンティング法によって形成した。
【実施例２】
【００９６】
前記の実施例１と同一であるが、プライマ層の形成においてふっ素撥水加工だけを行った。
【実施例３】
【００９７】
前記の実施例１と同一であるが、プライマ層の形成においてシリコンで撥水加工を施し、シリコンとアクリルの混合樹脂からプライマ層を形成した。
【実施例４】
【００９８】
前記の実施例１と同一であるが、プライマ層の形成においてシリコン撥水加工だけを行った。
【実施例５】
【００９９】
前記の実施例１と同一であるが、伝導層の形成において銀ペーストとアクリル系バインダーを使用した。この時、銀ペーストとバインダーの含有量比（重量基準）は９０：１０である。
【実施例６】
【０１００】
前記の実施例２と同一であるが、伝導層の形成において銀ペーストとアクリル系バインダーを使用した。この時、銀ペーストとバインダーの含有量比（重量基準）は９０：１０である。
【実施例７】
【０１０１】
前記の実施例１と同一であるが、伝導層の形成において銀ペーストと水分散性ポリウレタン系バインダーを使用した。この時、銀ペーストとバインダーの含有量比（重量基準）は９０：１０である。
【実施例８】
【０１０２】
前記の実施例２と同一であるが、伝導層の形成において銀ペーストと水分散性ポリウレタン系バインダーを使用した。この時、銀ペーストとバインダーの含有量比（重量基準）は９０：１０である。
【実施例９】
【０１０３】
前記の実施例１と同一であるが、伝導層の形成において銀ペーストとシリコン系バインダーを使用した。この時、銀ペーストとバインダーの含有量比（重量基準）は９０：１０である。
【実施例１０】
【０１０４】
前記の実施例２と同一であるが、伝導層の形成において銀ペーストとシリコン系バインダーを使用した。この時、銀ペーストとバインダーの含有量比（重量基準）は９０：１０である。
【実施例１１】
【０１０５】
前記の実施例７と同一であるが、銀ペーストとバインダーの含有量比を９５：５にした。
【実施例１２】
【０１０６】
前記の実施例７と同一であるが、銀ペーストとバインダーの含有量比を８５：１５にした。
【実施例１３】
【０１０７】
前記の実施例７と同一であるが、銀ペーストとバインダーの含有量比を８０：２０にした。
【実施例１４】
【０１０８】
前記の実施例８と同一であるが、銀ペーストとバインダーの含有量比を９５：５にした。
【実施例１５】
【０１０９】
前記の実施例８と同一であるが、銀ペーストとバインダーの含有量比を８５：１５にした。
【実施例１６】
【０１１０】
前記の実施例８と同一であるが、銀ペーストとバインダーの含有量比を８０：２０にした。
【実施例１７】
【０１１１】
前記の実施例７と同一であるが、伝導層を２０ｍｍの幅にスクリーンプリンティング法により形成した。
【実施例１８】
【０１１２】
前記の実施例７と同一であるが、伝導層を１０μｍの厚さにスクリーンプリンティング法により形成した。
（比較例１）
前記の実施例７と同一であるが、伝導層を形成しなかった。
【０１１３】
試験結果
１．耐洗濯性
＊  試験方法（ＫＳ  Ｋ  ＩＳＯ  ６３３０）
前記それぞれの実施例から製造されたファブリックを洗濯し、これらの抵抗の変化を測定することにより、耐洗濯性が確保される条件を把握した。具体的に水平型ドラム式洗濯機（ＷＤＣＲ  １０１０、韓国ＬＧ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、Ｉｎｃ）で洗剤を用いず、ウールコース（５７分）、高温乾燥条件（１時間）の後、それぞれのファブリックの抵抗値および変化率を測定した。その結果は下記表１の通りである。
【０１１４】
【表１】
2010509108.tif 000003
【０１１５】
＊  評価
実施例７および８と関連した試料から相対的に低い抵抗増加率が示した。
【０１１６】
実施例１および２の場合は、図６および７のように、１回の洗濯時にも伝導層の表面上にクラックが発生して電流の流れを妨げることにより抵抗増加幅が増加したことと観察されたが、図８および９のように、実施例７および８の試料は４回洗濯後にも伝導層の表面が損傷しなかった。これはバインダーの混合により、ファブリックと銀ペースト間の付着性が向上し、特に水分散性ポリウレタン型バインダーの場合に、銀ペーストと混合したポリウレタンの固有な特性（弾性）によって洗濯による摩擦と物理的な変形を緩和させ、クラックの発生を低減させることにより、抵抗増加幅が減少したと判断される。
【０１１７】
２．バインダーの含有量による影響評価
＊  試験方法（ＫＳ  Ｋ  ＩＳＯ  ６３３０）
バインダーの含有量は、それぞれ０〜２０重量％まで変化させて、これらの洗濯後の抵抗値および抵抗変化率を測定した。その結果は下記表２の通りである。
【０１１８】
【表２】
2010509108.tif 000004
【０１１９】
前記のように、水分散性ポリウレタン系バインダーの混合によって洗濯による抵抗値の増加量が大幅低減したが、バインダーの含有量に応じて初期抵抗値が増加する現象が発生した。また、バインダーの含有量が５重量％であると耐洗濯性は低下し、２０重量％であると洗濯性は優れても初期抵抗値が上昇する現象が観察された。また、洗濯前後の伝導層の抵抗値差が０．５〜４Ωに維持されれば、望ましい通電性を維持できると判断できる。
【０１２０】
３．伝導層の発熱温度測定
一般に、抵抗が一定の水準以上に高まると、電圧印加時に過負荷による電流の流れに妨害を受けることになる。したがって、本発明の一実施例によるファブリックにも、伝導層にも発熱現象が発生し得、特に、電源接続部位、パターン形状に発生する。電極の厚さ、幅、バインダーの混合量の変数値を変更して測定した（測定方法：熱画像カメラ、ＩｎｆｒａＣＡＭ、ＦＬＩＲ  ｓｙｓｔｅｍ）。
【０１２１】
（１）バインダーの混合量による発熱パターン
表３は、実施例１（０％）、１１（５％）、７（１０％）、１２（１５％）、１３（２０％）による発熱パターンのデータである。前記結果からバインダーの混合量が増加するほど発熱温度が増加する現象が発生した。これは、伝導層を構成する無機成分に非伝導性物質（有機物質）が混合されることにより、電気伝導性を低下させた結果のためであると判断できる。一方、前記試験１でのように、バインダーを混合した実施例で耐洗濯性が増加する現象を考慮すると、耐洗濯性と電気伝導度間の最適条件を導き出さなければならないことが分かる。このような点からバインダーの混合量は１０〜１５重量％が最も望ましいと判断できる。
【０１２２】
【表３】
2010509108.tif 000005
【０１２３】
（２）伝導層の線幅による影響
表４は実施例７（１ｃｍ）および実施例１７（２ｃｍ）における発熱パターンのデータである。実施例７によるファブリックの場合は５０℃前後で発熱が発生した。これは電荷の流れが容易でないものと判断できる。一方、実施例１７の場合は発熱現象が低下するものと観察された。
【０１２４】
【表４】
2010509108.tif 000006
【０１２５】
（３）伝導層の厚さによる影響
表５は実施例７（１０μｍ）および実施例１８（２０μｍ）における発熱パターンのデータである。データでのように、実施例７は約４５℃前後で発熱が形成され、実施例１８は約２９℃前後で発熱現象が観察された。これにより、電荷は伝導層の厚さにも影響を受けると判断できる。
【０１２６】
【表５】
2010509108.tif 000007
【０１２７】
４．引張強度の評価
実施例７および比較例１を対象としてＡＳＴＭ  Ｄ  ５０３４９４方法で引張実験を実施した。具体的にそれぞれのファブリック試験片は幅５０±１ｍｍ、長さ１５０ｍｍに形成し、ファブリックをＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４部分に切って、各引張強度をインストロン（Ｉｎｓｔｒｏｎ  ４４４４、ｓｅｒｉｅｓＩＸ）を用いて機械的物性を測定した。その結果は表６と図１３〜１６の通りである。この時、荷重（Ｌｏａｄ  ｃｅｌｌ）２ｋＮ、距離（ｇａｕｇｅ  ｌｅｎｇｔｈ）７５±１ｍｍ、引張速度（ｃｒｏｓｓｈｅａｄ  ｓｐｅｅｄ）３００ｍｍ±１０ｍｍ／ｍｉｎにし、５回以上測定した。
【０１２８】
また、電気的物性は、上記の引張実験時にクランプに固定された試料の伝導層パターンにマルチメートル機器の矢床で連結し、引張変形による抵抗値をリアルタイムで測定した。
【０１２９】
【表６】
2010509108.tif 000008
【０１３０】
前記結果から、本発明の一実施例によるファブリックが比較例１のような一般のファブリックに比べて、引張強度および伸度に大きな変化はないことが分かる。特に、実施例７で伝導層のパターンが異なるにもかかわらず、各引張強度と伸度において類似の結果を見せるが、これは伝導層のパターンによる影響がないことを意味する。すなわち、伝導層のパターンがファブリックの引張強度、伸度に影響を与えないため、ファブリック上に自由な印刷が可能であることから、本発明によるファブリックの動的着用性を確保できることを意味する。一方、図１７は実施例７の引張変形時における抵抗値の変化を示すグラフであり、前記の結果で引張長さが増加するほど抵抗値も徐々に増加するが、引張長さが約２０〜２４ｍｍである時に抵抗値が急激に増加することが分かる。これは伝導層のパターンが切断されたためだと把握できる。
【産業上の利用可能性】
【０１３１】
本発明の説明において、スマート衣類に適用される例だけを説明したが、本発明による伝導性ファブリックは、それ自体を電子機器の回路基板や部品に適用できることはもちろんである。
【符号の説明】
【０１３２】
１０      伝導性ファブリック
１００    基層
２００    プライマ層
３００    伝導層
４００    絶縁層
【図１】
2010509108.tif 000009
【図２】
2010509108.tif 000010
【図３】
2010509108.tif 000011
【図４】
2010509108.tif 000012
【図５】
2010509108.tif 000013
【図６】
2010509108.tif 000014
【図７】
2010509108.tif 000015
【図８】
2010509108.tif 000016
【図９】
2010509108.tif 000017
【図１０】
2010509108.tif 000018
【図１１】
2010509108.tif 000019
【図１２】
2010509108.tif 000020
【図１３】
2010509108.tif 000021
【図１４】
2010509108.tif 000022
【図１５】
2010509108.tif 000023
【図１６】
2010509108.tif 000024
【図１７】
2010509108.tif 000025
【国際調査報告】
2010509108.tif 000026
2010509108.tif 000027