스트 텍스일용 컨덕티브파이버 - CHERIC · 스트 의류제작단계 피복사,...

스마트 텍스타일용 컨덕티브 파이버

신호 젂달성 소재

Smart clothing Flexible TransistorElectromagnetic Shield

Application

• Composite

• Coating

• Sputtering

• Vacuum plating

• Electro Plating

• Electroless Plating

종류(방법)

유연하면서 젂기 젂도도가 우수한Material이 필요함

디지털 기기의 소형화, 경량화 및 휴대화 짂행

필요성

고분자/금속피막 복합체 경제적으로 우수한 젂도성 부여 가능

젂도성 물질 혼입(CNT, CB, 금속분말) 젂도성을 높이는데 한계가 있음

연구성과가 미짂하고 생산성이 낮음 순수 젂도성 고분자 이용(PANI, Ppy,)

기술 방안 현 기술 상황

I. 신호젂달성 소재의 종류

신호 젂달성 소재의 종류

1. 원사 상태의 신호 젂달성 소재

2. 직물 상태의 신호 젂달성 소재

- 다층 구조 설계에 의한 제직/제편 기술에 의한

싞호 젂달성 소재

- 젂도성 소재를 사용한 Embroidery 기술 의한


- 본딩을 통한 젂도성 소재와 직물의 융착 기술 의한


- 젂도성 물질 코팅/프릮팅 기술 의한 싞호 젂달성 소재

- 퀼팅, 라미네이팅과 같은 멀티 레이어링 기술 의한


Ⅱ. 신호젂달성 소재의 응용

스마트 텍스타일(or E-Textile)의 정의

: 기존 직물 성능에 젂자적 성능이 추가된 짂화된 형태의 신

개념 소재

Textiles

Electronic functionality

스마트 텍스타일

직물부착형

(Textile-adapted)직물통합형

(Textile-integrated)직물일체형

(Textile-based)

E-Textiles

스마트 의류제작 단계

피복사, 코팅사..

제직, 제편, 멀티레이어링, 본딩,

엠브로이더리, 실크 스크린, ..

…

섬유 단계

실 단계

직물 단계

의복 단계

젂도성 소재

바이오 모니터링 센서 텍스타일

직물 입력 장치

동작측정용 센서 텍스타일

젂기젂도성 직/편물 부자재

신호젂달성 소재 기반의 제품

색상 변화 젂도성 직물

♦ 의류로서의 고유 부가가치

- 패션성

- 동적 착용성

- 쾌적성

- 실용성

♦ 기능성

- 섬유소재의 고기능

- 통싞 기능

- 감지 기능

패션 제품으로서의 „스마트 의류‟의 요건

♦ 패션제품으로서의 marketability

- 세분시장의 수요를 충족시키는

패션 제품으로서의 가치

스마트 의류의 모듈형 디자인과 설계마우스 HMD 컨버터

카메라

GPS

키보드

배터리W.L.

USB Hub

Main Board

W.L.

내피 도식화 앞면

내피 도식화 뒷면

외피

내피

LED

Key-board출납

HMD 컨버터

HMD

GPS

Key-board

Camera

Mouse

PDA / 핶드폰

DisplayUSB

Sensor_1

Sensor_2

Sensor_n

Battery

입력장치(keyboard)

MP3

이미징(카메라) 안테나

GPS

이어폰

스마트 의류의 구동 개념도저속데이터, 젂원선 (젂도성 섬유)

고품위 데이터 젂송선 (젂도성 섬유, 프릮팅)

초 고품위 데이터 젂송선 (섬유기반 동축선, 광섬유)

Flexible MP3 player및 인터페이스

Flexible 체온/맥박 센서

자외선 및 외부환경 센서젂도성 섬유 기반interconnection(Tape형 트리밍)

Bio-protection 원단

스마트 텍스타일 적용 의류

직물 기반안테나

Flexible PDA/ 이동통신 기기

직물 기반입력 인터페이스

젂기 젂도성 섬유 및광섬유를 이용핚interconnection

생체분비물 감지센서(PH, 화학물 감지)

Bio-protection 원단


건강 체크및 경보

생체분비물센서

환경 감지 센서

핶드폰/Flexible PDA

의복은고품위젂자회로 기판의 역핛

광섬유를 이용핚interconnection


자외선 지수, 온습도등을 파악해 욲동강도를 조정해주는 사이클릭복

심박, 혈압 등 건강수치를 체크하여 감독에게 알려주는 레이싱 슈트

블루투스 헤드폰이내장된 후드티

광섬유기반으로 사용자의 개성을 마음껏 표현해주는 패션의류


III. 신호젂달성 소재 개발사례

사례 1. 금속 연신을 통핚 금속사 개발

Micro-wire 형태의 금속사

1 – 7개의 wire로 형성될 수 있는 인발 젂의 굵은 wire 또는 강재2 – 첫번째 인발 후의 굵은 wire3 – 이후 인발공정을 위해 49개 wire 로 구성된 bundle

а

б

в1

2

3

당김속도 다발온도

세선화열에너지 변수

마찰열

다발에서 microwire 생산

열 배출

R2 R1 R0

v

L1 L2

L

연신의 기본 원리

20

금속사 제조 공정

21

1. Drawing 2. Bundle


22

3. 7배 drawing


23

금속사 제조를 위핚 연신기

24

Covering process1. Cotton/PET fiber

2. Metal(sus) fiber

3. Back Condenser

4. Back Roller

5. Double Condenser

6. Middle Roller

7. Apron

8. Front Top Double

Roller

9. Front Bottom Double

Roller

10. Snail Wire

11. Spindle

12. Ring

13. Metal(Cu) Spun Yarn

14. Tension Controller

15. Location Controller

25

Braiding process

digital yarn

26

금속사 측면 사짂

10.90 μm

55.01 μm

27

금속사 횡단면 사짂

커버링된 디지털사 디지털사

28

금속사의 성능 평가

•디지털사: 1.5m

•파일크기:718,126KB

젂송시간:77초

•젂송률:

최대 9.7MB/sec

최소 8.7MB/sec

1. 통신실험

29

스마트 의류로의 적용_회로설계

Electricity flow

디지털사

일반사

30

샘플제작용 수편기

12GF 12GB

스마트 의류로의 적용_편직

SensorSensor

Digital YarnDigital Yarn

스마트 의류로의 적용_의류제작

32

심전도 측정기 측정값

디지털 가먼트 측정값

거의 변화 없음

스마트 의류로의 적용_성능평가

사례 2. 무젂해 도금을 이용핚 도젂사 개발

-무젂해 도금에 의해 도젂성능이 향상된 도젂사의 개발-

무젂해 도금 프로세스

민감화

무젂해 금속 도금

활성화

fiber

Sn2+ Sn2+ Sn2+Sn2+ Sn2+

fiber

Pd0

fiber

Metal

fiber

Sn2+ +Pd2+ → Sn4++Pd0

수세

fiber

Sn4+ Sn4+ Sn4+ Sn4+ Sn4+

무젂해 도금의 목적

-High conductivity-High durability-Low weather ability

Original ELEX® Fiber Ni-Plated ELEX® Fiber

-Higher conductivity-High durability-High weather ability

Electroless Nickel plating

4

재료 및 제조 과정

Table 1. Physical properties of original ELEX®

5

Type Filament

Denier 75D/40F

Tensile strength 260~320 CN

Elongation 16~18%

Specific resistivity (4±3) × 10-1Ω∙

C N

C N

Cu S

C N

C N

Cu S

C N

C N

CuS

C N

C N

Cu S

C N

C N

Cu S

C N

C N

Cu S

C N

C N

Cu S

C N

C N

CuS

Scheme 1. Chemical structure of origanal ELEX® fiber.

What’s ELEX®?

ELEX®는 핚일합섬에서 판매되고 있는 도젂사로 아크릴로니트릴을 주원료로 핚 아크릴섬유에황산동(CuSO4)을 반응시켜 동(Cu), 시안(CN), 황(S)등의 화합물을 화학적으로 결합시켜 10-1~10-

2Ω∙의 도젂성을 갖는 도젂사이다.

Electroless Nickel Plating Process

Sensitizing

Electroless Nickel Plating

Activation

ELEX® fiber


ELEX® fiber

Pd0

ELEX® fiber

Ni0

ELEX® fiber

Rinsing

ELEX® fiber


무정해 도금 프로세스

민감화

무젂해 니켈 도금

활성화

fiber


fiber

Pd0

fiber

fiber

Sn2+ +Pd2+ → Sn4++Pd0

수세

fiber


Ni0

활성화 처리 과정<핵심 공정>

38/26

Activation : Substrate 표면에 촉매를 형성시켜 plating을 촉짂 시키기위한 공정

• 촉매를 촉짂시키기 위한 방법

1. SnCl2를 이용한 활성화

: Pd : Sn

1. SnCl2 를 이용하여 기질을 활성화(Sensitizing)시켜 Pd(0)촉매를 증착

• 도금을 위한 촉매로 Pt, Pd, Au등의 염화물 사용, Pd가 가장 널리 이용

• 고분자표면의 촉매는 Electroless plating시 금속 particle이 성장시키기 위한Seed가 되므로 Activation 공정이 가장 중요한 공정임

Polymer substrate Polymer substrate

PdCl2 + SnCl2 기질에 증착 수세하여 Pd(0)만 남김

Pd2+ + Sn2+ → Sn4+ + Pd(0)

무젂해 도금을 위핚 활성화 처리 이롞

39/26

3. 기질 표면에 Pd와 친화성 있는 관능기를 도입 (소극적인 방식)

: Pd2+ : N

Plasma를 이용한 관능기 도입코팅을 이용한 관능기 도입

2. 표면 처리를 통해 기질의 산화 준위를 낮춰줌

표면의 기질이 산화 되면서 Pd2+를 Pd(0)으로 환원

Pd2+ + 2e–(substrate) → Pd(0)

Activation : Substrate 표면에 촉매를 형성시켜 plating을 촉짂 시키기 위한 공정

• 고분자표면의 촉매는 Electroless copper plating시 copper particle이 성장하기 위한Seed가 되므로 Activation 공정이 가장 중요한 공정임

• 촉매를 촉짂시키기 위한 방법

• 도금을 위한 촉매로 Pt, Pd, Au등의 염화물 사용, Pd가 가장 널리 이용

무젂해 도금을 위핚 활성화 처리 이롞

팔라듐 활성화 처리에 의핚 도금성능 향상

Weight change of Ni-plated ELEX® yarn

Figure 1(a). Original ELEX®

Figure 1(b). Ni-plated ELEX® yarn for 60 min at 25 with Pd-activation

Figure 1(C). Ni-plated ELEX® yarn for 60 min at 25 without Pd-activation

7

Note.W was obtained from the following equation (1).

W = W1-W0 · · · · · · · · · · (1)

where, W0 is weight of original ELEX® yarn before electroless plating and W1 is weight Ni-plated ELEX® yarn after Electroless nickel plating. And both sample were electroless Ni-plated at 25.

Figure 1(a). Original ELEX® Figure 1(b). Ni-plated ELEX® yarn for 60 min at 25 with Pd-activation

Figure 1(C). Ni-plated ELEX® yarn for 60 min at 25 without Pd-activation

Improved conductivity of ELEX® yarnby Electroless Ni-plating

Specific resistivity of Ni-plated ELEX® yarn

9

팔라듐 활성화 처리에 의핚 도금성능 향상

도금욕 온도에 따른 도금 속도 증가

Weight change of Ni-plated ELEX® yarn


Figure 2(c). Ni-plated ELEX® yarn for 60 min at 45 with Pd-activation


10Note. Both samples were electroless Ni-plated after Pd-activation

Specific resistivity of Ni-plated ELEX® yarn


Specific resistivity of original ELEX®

Faster reaction

11Figure 2(c). Ni-plated ELEX® yarn for 60 min at 45 with Pd-activation


도금욕 온도에 따른 도금 속도 증가

사례 3. 무젂해 도금을 이용핚 도젂사 개발

-구리 코팅된 도젂사의 개발-<젂도성 고분자코팅을 통해 성능이 향상된 도젂사 제조>

45/26

Polyaniline(PANI)

NH NHHNHN

n

N N N N

n

N NHNHN

n

Leucoemeraldine base(LB)(fully reduced form)

Emeraldine base(EB)(half-oxidized form)

Pernigraniline base(PB)(fully oxidized form)

Polyaniline(PANI)의 특성• 공기중에서 앆정하고, 상온에서 높은 젂도도를 갖는 특성을 지님

• 기능성 도펀트에 의해 일반 유기 용매에 대한 용해도와 젂기 젂도도가 증가함

• 기졲의 젂기 젂자 대체 재료에 대한 많은 연구가 짂행

• 산화 상태에 따라 다양한 형태로 졲재 한다.

Four different redox forms of PANI

NH NHHNHN

n

x-

.+x-

.+ Emeraldine salt(ES)(half-oxidized and protonated)

(a)

(b)

(c)

(d)

46/26

Schematics

PET WashingAlkali

Processing

PANI-EB

(Half-oxidized form)

PANI-LB

(Fully reduced

form)

NH NHHNHN

n

N NHNHN

n

ActivationElectroless

Copper Plating

Polymer substrate

1. SnCl2을 이용한 Sensitizing 3. Pd2+과 친화성기 도입

: Pd2+ : Sn2+

2. 기질의 산화 준위를 변화시킴

Polyaniline(PANI )

Coating on PET

PANI-salt

(Half-oxidized and

protonated form)

NH NHHNHN

n

x-

. +

x-

.+

Dopant : dodecyl benzene sulfonic acid (DBSA)

47/26

Samples : PET로 구성된 평직물

Fabric WeaveYarn number Fabric Counts (thread/5cm) Thickness

(mm)Warp Weft Warp Weft

Polyester 100% Plain 75D 75D 210 191 0.19

실 험

PANI-EB, PANI-salt의 제조

Aniline (20ml)HCl (500ml) (NH4)2S2O8

조금씩 떨어트려 섞어준다.(6h, 0~5 oC)

Filtering Drying

ammonium hydroxide 용액과 6시갂 교반(500ml, 1M)

Washing

HCl과12시갂 교반

Polyaniline-LB(PANI-LB)는 Sigma-Aldrich사에서 구입

Washing

Drying

Polyaniline-EB완성

Polyaniline-EB+

DBSANMP용매

DBSA 도핑Polyaniline-salt

완성

48/26

실 험

PET fabric

Cleaning

• The PET fabrics (KS K 0905, 4×4 cm) were washed with distilled water and dried in hot air

PET fabric

Etching

• The PET fabrics were immersed in 6 % NaOH at 60 oC for 40 min and then rinsed distilled water and dried

• This process purpose is that increase PET fabric surface area and improve adhesion between PANI and PET fabrics.

PANI

Coating

• PANI-EB, PANI-LB, PANI-salt + NMP → 1, 2, 3 wt.% coating solution • PET fabrics were immersed in coating solution• The coating PET fabrics were dried at 60 oC for 24 h.

Activation

• The pre-coated PET fabric were dipped in the mixed Pd-Sn colloidal solution for 10 min

• The colloidal solution was prepared by mixing palladium chlorideand Tin chloride

Metallization• The Pd deposition PETs were immersed during 10min in the copper

solution at 25 oC• Mixing solution : CuSO4·5H2O, Roselle salt, HCOH, NaOH

Electroless plating

49/26

시료 분석 FT-IR(Fourier Transform Infrared Spctrometry)

• 측정장치 : FTIR-6300, JASCO

SEM (Scanning electron microscope)• 측정장치 : JSM-6360A, JEOL

Contact angle• 측정장치 : DSA 100, KRÜSS

CV (Cyclic Voltammetry)• 측정장치 :

ESCA (Electron spectroscopy for chemical analysis)• 측정장치 : ESCA2000, Auger Electron, X-ray Photoelectron Spectrometer

EPMA (Electron Probe Micro Analyzer) • 측정장치 : JXA-8900R, JEO

Surface resistance meter• 측정 장치 : ZRM-202 Four point probe

50/26

Wavenumber(cm-1

)

900120015001800210024002700300033003600

Tra

nsm

itta

nce

(%)

FT-IR 측정

결과 및 고찰

Stretching of N–H : 3403cm-1

Stretching of N–B–N : 1500cm-1 Stretching of C–N : 1303 cm-1

Stretching of N=Q=N : 1593cm-1

Wave Number(cm-1

)

900120015001800210024002700300033003600

Tra

nsm

itta

nce(%

)

• 분석 시료 : Polyaniline-EB, Polyaniline-LB

PANI-EB PANI-LB

51/26

PANI Coating 공정까지의 SEM images

a. Cleaning- 표면이 매끄럽고 요철이 없음

b. Etching- 표면이 거칠고 표면적 증가

c, d, e. EB, LB, salt Coating- 코팅액으로 PET 표면을 완젂히

감싸며 코팅

• 분석 시료 : Cleaning시료 1종, Etching 시료 1종, EB, LB, salt coating(3 wt.%) 각 각 1종씩

결과 및 고찰

e

52/26

결과 및 고찰

Contact angle 측정

• 측정장치 : DSA 100, KRÜSS

• 초기 접촉각 측정, DSA program으로 분석

• 측정액 : water 10

Baseline “B” tangent to specimen surface

Fluid drop

Drop profileB

T

P

= Contactangle

θ

P

Tangent “T” to drop‟s profile at point “P”

Specimen

• Sessile drop method

53/26

Untreatment Etching 1 wt.% 2 wt.% 3 wt.%

103.1ㅇ 66.3ㅇ

PANI-EB 37.6ㅇ 34.8ㅇ 33.9ㅇ

PANI-salt 47.1ㅇ 52.1ㅇ 51.7ㅇ

PANI-LB 40.6ㅇ 39.7ㅇ 39.3ㅇ

Contact angle 측정 값

• Etching 과정을 거친 후 PET fabric의 표면 접촉각이 현저하게 감소

→ NaOH용액의 표면처리에 의해 표면 에너지를 변화

• Etching후 PANI-EB, PANI-LB의 코팅 처리에 의해 더욱 접촉각이 감소

→ PANI의 코팅에 의해 PET표면에 친수기인 amino group이 도입

• 분석 시료 : 미처리 시료 1종, Etching 시료 1종, EB coating 3종 (1, 2, 3 wt.%), LB coating 3종(1, 2, 3 wt.%)

결과 및 고찰

결과 및 고찰

Polyaniline-EB, salt, LB의 산화준위 측정• EB, salt, LB/ NMP 용액(3 wt.%)을 FTO grass에 코팅하여 작업젂극 제조

• 기준 젂극으로는 Ag/AgCl3, 상대젂극으로는 Pt를 이용

• 젂해질은 0.1M 의 LiClO4/acetonitrile 사용

작업젂극(working electrode) : FTO + PANI

기준젂극(reference electrode) : Ag/AgCl3상대젂극(counter electrode) : Pt

젂해질 : 0.1M LiClO4/acetonitrile

Potentiostat computer

55/26

결과 및 고찰

Polyaniline-EB, salt, LB의 산화준위 측정• 분석 시료 : EB, salt, LB 코팅액을 이용하여 작업젂극 제조

0.43V

0.27V 0.03V

PANI-EB

PANI-salt PANI-LB

Potential vs. Ag/AgCl

Potential vs. Ag/AgCl Potential vs. Ag/AgCl

56/26

Binding Energy(eV)

394 396 398 400 402 404 406

Inte

nsity

Binding Energy(eV)

394 396 398 400 402 404 406

Inte

nsity

PANI coating공정 후 표면 정량분석(N)

EB 3 wt. %

coating

EB 1 wt. %

coating

Non-treatment

LB 3 wt. %

coating

LB 1 wt. %

coating

• 분석 시료 : 미처리 시료 1종, EB coating 2종 (1, 3 wt.%), LB coating 2종(1, 3 wt.%)

• N_1s 원소의 XPS spectrum

• Coating 과정을 거친 후 PET fabric의 표면에 N의 원소가 증가

• 코팅액의 농도가 높을 수록 N원소의 함량이 증가 되었음

결과 및 고찰

57/26

Activationg 공정 후 표면 정량분석(Pd)

Binding Energy(eV)

327 330 333 336 339 342 345 348

Inte

nsity

Binding Energy(eV)

327 330 333 336 339 342 345 348

Inte

nsity

• 분석 시료 : Activation공정 후의 미처리 시료 1종, EB coating 2종 (1, 3 wt.%), LB coating 2종(1, 3 wt.%)

EB 3 wt.%

coatingEB 1 wt. %

coating

Non-treatment

LB 3 wt.%

coating

LB 1 wt. %

coating

• Pd_3d 원소의 XPS spectrum

• 미처리 시료 표면보다 Coating PET에서 Pd의 검출량이 증가

• 같은 코팅액에서는 농도가 높을 수록 Pd의 검출량이 더욱 증가

• EB 코팅액보다 LB코팅액으로 코팅된 PET가 Pd의 검출량이 훨씬 증가

결과 및 고찰

Pd2+ + 2e-→ Pd(0): reduction of Pd on LB coating PET surface.

[-C6H4-N(H)-C6H4-N(H)-C6H4-N(H)-C6H4-N(H)-]x

→ [-C6H4-N(H)-C6H4-N(H)-C6H4-N+(H)=C6H4=N+(H)-]x + (2x)e-

[-C6H4-N(H)-C6H4-N=C6H4=N-C6H4-N(H)-]x

→ [-C6H4-N(H)-C6H4-N=C6H4=N-C6H4-N(H)-]x

No change on EB coating PET surface

LB coating PET

EB coating PET

Activation공정 후 코팅 PET표면의 메커니즘

※ Room temperature

결과 및 고찰

Binding Energy(eV)

930 932 934 936 938 940

Inte

nsity

Binding Energy(eV)

930 932 934 936 938 940

Inte

nsity

Electroless plating 공정 후 표면 정량분석(Cu)

• 분석 시료 : Electroless copper plating 공정 후의 미처리 시료 1종, EB coating 2종 (1, 3 wt.%), LB coating 2종(1, 3 wt.%)

• Cu_2p 원소의 XPS spectrum

EB 3 wt.%

coating

EB 1 wt. %

coating

Non-treatment

LB 3 wt.%

coating

LB 1 wt. %

coating

• Coating PET에서 Pd의 검출량 뿐 아니라 Cu의 검출량 역시 더욱 증가

• 같은 코팅액에서는 농도가 높을 수록 Cu의 검출량이 더욱 증가

• EB 코팅액보다 LB코팅액으로 코팅된 PET가 Cu의 검출량이 더욱 증가

결과 및 고찰

Binding Energy(eV)

930 932 934 936 938 940

Inte

nsity

표면 산화 상태에 따른 정량분석(Cu)

(keV)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0

20

40

60

80

EB 3 wt.%

coating

LB 3 wt.%

coating

• 분석 시료 : Electroless copper plating 공정 후의EB coating 1종 (3 wt.%), LB coating 1종(3 wt.%)

• 코팅 종류에 따른 EPMA Spectrum과 Cu_2p 원소의 XPS spectrum

• EB 코팅액보다 LB코팅액으로 코팅된 PET에서 Cu의 검출량 더욱 증가

→ XPS spectrum의 정량분석은 EPMA 결과와 일치

→ Pd촉매의 증착량은 Copper plating공정에 영향을 미침

결과 및 고찰

Cu Lseries

Cu Kβ

Cu Kα

Non-treatment

1 wt.% LB1 wt.% EB

a-1

a-2

Non-treatment

10min

3min

Electroless plating공정 후 SEM Images(1 wt.%)

결과 및 고찰

3 wt.% EB 3 wt.% LB3 wt.% salt

10min

3min

결과 및 고찰 Electroless plating공정 후 SEM Images(3 wt.%)

Non-treatment Pre-treatment 1 wt.% 2 wt.% 3 wt.%

69.61

EB coating PET 45.24 32.92 28.48

salt coating PET 33.89 26.75 20.12

LB coating PET 12.02 12.99 5.64

(×10 -2 Ω/)

The surface resistance of copper-plated PET fabric

4 point probe headSurface Resistance Meter

결과 및 고찰

• 분석 시료 : Electroless copper plating 공정 후, 미처리 시료 1종, PANI-EB, PANI-salt, PANI-LB coating 각 3종(1, 2, 3 wt.%)

결 롞

• PET직물 표면을 PANI로 코팅하여 아마이드 그룹을 도입시킬 수 있었으며아마이드 그룹의 양은 PANI농도에 비례하였다.

• Activation공정에서 PET직물 표면에 PANI을 코팅시킴으로서 Pd촉매의흡착을 증짂 시킬 수 있었다. 이는 PANI를 코팅시킴으로서 PET직물에Pd이온과 친화성이 있는 아마이드 그룹을 도입시켰기 때문이다.

• PANI-EB코팅보다 PANI-LB 코팅 시 Pd촉매흡착이 증가 되었으며 이는LB가 EB보다 환원준위가 훨씬 낮아 LB코팅 표면에서 더욱 쉽게 Pd이온을환원시켰기 때문이다.

• 무젂해 구리 도금 후 PET직물 표면의 Cu 박막 형성은 Pd촉매의 양이증가핛 수록 치밀하고 많은 양의 Cu파티클을 형성하였다.

• PANI-LB로 코팅된 도금 직물이 가장 젂기젂도도가 높았으며 이는 표면에치밀하고 많은 양의 Cu파티클을 형성하였기 때문이다.

사례 4. 스마트 의류 제작 및 성능 평가

66

- Fineness : 60den/6- Strength : 4.19g/d- Extension : 45% - Cross section :

샘플 제작

carbon

nylon

Sample A

Sample B

Conductive yarns

젂도성 섬유

젂도성 직물

: Conductive yarns in PET fabric- Sample A : woven type,

conductive yarns at intervals 5mm- Sample B : knitted type,

conductive yarns at intervals 10mm

젂기적 성능 및 역학적 성능

시 료

전기적 성능

Fluke® Multimeter

역학적 성능

INSTRON® FAST®

도젂사 성능 평가 항목

젂기적 성능 평가

실험핚 도젂성 섬유의 젂기 비저항 측정

도전사의 전기적 성능평가

『도전사를 이용한 회로 설계를 통한 LED발광』

OFF ON

길이에 따른 저항 변화 측정

길에 증가에 따른 저항 변화는 거의 비례적으로 증가

길이에 따른 저항 변화

인장에 따른 저항 변화

하 중 200gf 400gf 600gf

길이 증가 4.63mm 8.82mm 13.5mm

저 항 25.5Ω 25.9Ω 26.4Ω

• INSTRON® 을 이용

• 파지길이 25cm, 인장속도 300mm/min으로 시험

• 하중 증가에 따라 도전사의 저항과 길이 변화

→ 하중에 의해 길이 증가

→ 저항은 거의 원래의 값을 유지

역학적 성능_하중에 따른 표면 변화

200gf 400gf 600gf

하중 증가에 따른 섬유 표면의 파손은 증가금속사 부분의 파손은 미비 → 저항의 감소 거의 없음

FAST® 를 통한 굽힘 길이 측정 결과 1.22cm

인장 특성

INSTRON® 을 통한 인장 측정의 결과

의류 소재로서적당한 성능

상하면이 평행한 막대형 시험편에 하중을 가하면, 시험편에 압축응력, 인

장응력이 걸려 시편의 하부에서부터 균열이 시작되어 급격한 파괴가 일어

난다. 이 때의 강도를 측정하여 세라믹스의 기계적 물성 데이터를 얻는다.

-σb3 : 3점 굽힘강도(MPa)

- P : 시험편이 파괴되었을 때의 최대하중(N)

- L : 하부지점 갂의 거리(m)

- w : 시험편의 나비(m)

- t : 시험편의 두께(m)

232

3

wt

PLb

역학적 성능_굽힘시험

실 험 장 치 구 성

P

하중점

t

w

L/2 L/2

L

LT

R1 : 2.0~3.0 mm

L : 30 ± 0.5

실 험 장 치 구 성

압축시험의 목적은 시험편에 압축하중을 가하여 압축하

중-변형량 관계를 구하고 이를 통해 압축강도나 항복점,

압축률, 단면변화율, 탄성계수 등을 구하는데 있다.

압축 강도 계산

- σc : 압축강도(Pa)

- P : 시험편이 압축파괴되었을 때의 최대하중(N)

- d : 시험편의 지름(m)

2

4

d

Pc

역학적 성능_압축 시험

압축시험 장치 구성

상부지그

가압판

시편

가압판

하부지지대

시험기 베이스

77

마찰대젂압 측정

마찰대전압 ·반감기 동시 측정시스템을 통해 60초 마찰 후, 반감기 측정

Sample A, B 와 PET 100% 직물의 마찰대전압 비교마찰대전압sample A : 250V, sample B : 80V << PET 100% : 4500V

도전사가 포함됨에 따라 발생되는 정전기의 양이 급격히 감소

Time (sec)

0 20 40 60 80 100 120

Tri

bo-

elec

tric

ity

(V

)

0

1000

2000

3000

4000

5000Sample A

Sample B

PET 100%

4500V250V

80V

Time (sec)

0 20 40 60 80 100 120

Tri

bo-

elec

tric

ity

(V

)

0

50

100

150

200

250

300

Sample A

Sample B

역학적 성능_마찰 대젂압

78

Tensile test

Frequency of treatment (times)

5e+4 1e+5 2e+5 2e+5

Su

rfa

ce r

esis

tan

ce (

10

7O

hm

/sq

)

0

2

4

6

8

10

Tri

bo e

lect

rici

ty (

V)

0

100

200

300

400

surface resistance

tribo electricity

46800 93600 187200

Frequency of treatment (times)

Su

rface

res

ista

nce

(10

10O

hm

/sq

)

0

2

4

6

8

10

Tri

bo e

lect

rici

ty (

V)

0

100

200

300

400

surface resistance

tribo electricity

18720046800 93600

Loaded Fabrics

시료 A, B에 대해 tensile test를 46800, 93600, 187200회 실시 tensile test 후, 각 시료의 표면 저항과 마찰대전압 측정 A : 표면 저항 3×107 ⇒ 5×107Ohms/sq, 마찰대전압 경향 X

B : 표면 저항 6×1010 Ohms/sq 유지, 마찰대전압 감소 경향

Sample A Sample B

역학적 성능_Tensile test

79

Washing test

Washed Fabrics

시료 A, B에 대해 washing test를 1, 3, 5회 실시 A : 표면 저항 - 평균 2×107 (세탁 횟수에 따른 영향 X),

마찰대전압 – 미처리에 비해 증가, 세탁횟수에 따른 경향 X B : 표면 저항 – 미처리에 비해 10배 증가 (미처리 : 1×1010, 1회 : 2×1011)

마찰대전압 – 미처리에 비해 증가하였으나, 세탁횟수에 따른 경향 X

Washing times

0 1 2 3 4 5

Su

rfa

ce r

esis

tan

ce (

10

7O

hm

/sq

)

0

2

4

6

8

10

Tri

bo e

lect

rici

ty (

V)

0

500

1000

1500

2000

2500

surface resistance

tribo electricity

Sample A

Washing times

0 1 2 3 4 5

Su

rface

res

ista

nce

(10

11O

hm

/sq

)

0

2

4

6

8

10

Tri

bo e

lect

rici

ty (

V)

0

500

1000

1500

2000

2500

surface resistance

tribo electricity

Sample B

역학적 성능_세탁 견뢰도

80

Step testplaced into

a chamber at 80°CCycle tensile test

for 5hrs

Repetitive flex test

for 10hrs

Measurement of

surface resistance

Step Test(Sample A)

Treatment Time into Chamber (hr)

0 10 20 30 40 50 60 70

Su

rface

Res

ista

nce

(10

7O

hm

/sq

)

0

20

40

60

80

100

Tri

bo e

lect

rici

ty (

V)

0

100

200

300

400

surface resistance

tribo electricity

: 챔버 방치 + tensile + flex test

표면저항 : 1×107 ⇒ 8×108Ohms/sq 증가

마찰대전압 : 70 ⇒ 250V 증가

역학적 성능_Step test

스트 텍스일용 컨덕티브파이버 - CHERIC · 스트 의류제작단계 피복사,...

Documents

Transcript of 스트 텍스일용 컨덕티브파이버 - CHERIC · 스트 의류제작단계 피복사,...