KR100411396B1 - 알루미늄시이트를사용하여제조한면상발열체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 절연층(2), 알루미늄 시이트 층(3), 카본 페이스트층(4), 패턴 형상을 갖는 알루미늄층(5), 패턴 형상을 갖는 절연층(6), 접착제 층(7) 및 이형지층으로 구성되며, 하부 알루미늄층 및 상부 알루미늄층에 단자가 연결되는 구성으로 이루어진 알루미늄 시이트를 사용하여 제조한 면상 발열체를 개시한다.

이 발열체는 종래의 발열체에 비해 제조공정이 극히 단순하고, 제조 비용이 저렴할 뿐만 아니라, 발열 효과가 균일하고, 우수하다.

Description

알루미늄 시이트를 사용하여 제조한 면상 발열체 {PLANAR RESISTANCE HEATING ELEMENT PREPARED USING ALUMINUM SHEET}

본 발명은 알루미늄 시이트를 이용하여 제조한 면상 발열체에 관한 것이다. 더 상세히는 알루미늄 시이트층상에 카본 페이스트층을 형성하고, 그 위에 소정의 패턴을 갖는 알루미늄 시이트층을 적층하고, 양쪽 알루미늄 시이트에 전극 단자를 연결하여 병렬로 전기를 통하게 하여 카본 페이스트층의 카본에 전기 저항을 일으켜 발열시키는 면상 발열체에 관한 것이다.

종래 전기를 이용한 히터는 대부분 니크롬선에 전선을 연결한 히터나, 자동차 후면유리에 열선의 선단에 전선을 연결하여 구성된 것, 열전도성이 양호한 카본페이스트를 일정 띄상으로 도포, 건조한 후 이 띄상의 건조 페이스트의 각각에 도전체의 양단에 전선을 연결한 시이트상 발열체, 절연기판상에 소정의 띄상의 공간을 갖는 패턴으로 실버 페이스트로 프린트한 후, 그 위에 카본페이스트를 프린트로 도포하여, 실버페이스트로 프린트시 공간으로 남아있는 부분과 실버페이스트 위를 덮도록 한 면상 발열체, 알루미늄 기판을 일정 패턴으로 부식하고, 그 위에 카본 페이스트층을 형성한 면상 발열체(특허출원 제 98-41477호) 등이 알려져 있으나, 그 중에서 현재 가장 널리 사용되고 있는 발열체로서는 절연기판상에 소정의 띄상의 공간을 갖는 패턴으로 실버페이스트로 프린트한 후, 그 위에 카본페이스트를 프린트로 도포하여, 실버페이스트로 프린트시 공간으로 남아있는 부분과 실버페이스트 위를 덮도록 한 면상 발열체를 들 수 있다. 그러나 이들 발열체는 도포(또는 프린트)를 할 때, 초기 설비비용이 많이 들고, 제조시의 에너지 비용이 들며, 도체로서 실버를 직접 이용하는 것이 아니고 합성수지에 은 분말을 혼합한 페이스트를 이용하기 때문에 열 전달이 느리고, 열효율의 면에서 개선할 필요가 있다.

또한, 한국 특허출원 제 98-41477호의 알루미늄 박판을 이용하는 것은 알루미늄 박판에 레지스트를 패턴 형상으로 도포한 후, 엣칭(주로 엣칭)을 하여야 하기 때문에 공해문제를 발생할 우려가 있어서 작업자가 작업을 기피하는 경향이 있으며, 제조 비용도 높아지게 되는 문제점이 있다.

본 발명자는 상기 문제점들을 해결하기 위하여 예의 연구한 결과, 알루미늄 시이트층상에 카본 페이스트층을 형성하고, 그 위에 소정의 패턴을 갖는 알루미늄 시이트층을 적층하고, 양쪽 알루미늄 시이트에 전극 단자를 연결하여 전기를 통하게 하여 카본 페이스트층의 카본에 전기 저항을 일으킴으로서 발열시켜 본 결과, 상기 문제점을 일소할 수 있음을 발견하고, 본 발명을 완성하게 되었다.

도 1은 본 발명의 면상 발열체를 단면도를 나타내는 것으로서, 아래로부터 절연층, 알루미늄 시이트 층, 카본 페이스트층, 접착제층, 패턴 형상을 갖는 알루미늄층, 패턴 형상을 갖는 절연층으로 구성되며, 하부 알루미늄층 및 상부 알루미늄층에 단자가 형성되는 것을 나타낸다.

도 2는 상기 도 1의 면상 발열체의 상부 및 하부에 이형지층을 형성한 것을 나타낸 단면도이다.

도 3은 상기 도 1의 배면도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 면상 발열체(1)의 평면도를 나타낸다. 이 패턴의 모양을 전기 저항을 고려하여 다양하게 변경할 수 있다. 도 2는 도 1의 본 발명의 면상 발열체의 종단면도를 나타낸다. 도 1 및 도 2에서 나타난 바와 같이, 본 발명의 발열체(1)는 절연층(2), 알루미늄 시이트 층(3), 카본 페이스트층(4), 패턴 형상을 갖는 알루미늄층(5), 패턴 형상을 갖는 절연층(6), 접착제 층(7) 및 이형지층으로 구성되며, 하부 알루미늄층 및 상부 알루미늄층에 단자가 연결되는 구성으로 되어 있다.

상기에서 절연층 및 알루미늄층은 각각의 층으로 구별하여 구성을 나타내었으나, 통상 시판되는 수지, 예를 들면 폴리에틸렌 시이트상에 알루미늄을 진공증착시킨 것을 사용하면 좋다. 따라서, 이하 절연층과 알루미늄층을 별도로 구분하여 설명하지 않고, 이를 합하여 PET 적층 알루미늄 시이트층으로 기재하기도 한다.

이하, 본 발명의 알루미늄 시이트를 사용하여 제조한 면상 발열체(1)에 대해서 그의 제조방법과 함께 상세히 설명한다.

우선, PET 적층 알루미늄 시이트를 소정의 크기로 절단하던가 또는 그대로 제작한 후, 절단한다. 이 알루미늄 시이트를 도 1에 나타난 형상의 패턴의 카본 페이스트층에 해당하는 부분을 펀칭하여 버리고 남은 부분만(5)(6)을 준비한다. 한편, 동일 또는 약간 큰 사이즈의 PET 적층 알루미늄 시이트를 준비하고, 이 시이트상에 PTC 카본페이스트를 프린팅하고, 그 위에 상기에서 준비한 패턴을 갖는 PET 적층 알루미늄을 재치한 후, 그 위에 접착제 층을 형성하고, 그 위에 이형지 층을 형성함으로서 본 발명의 면상 발열체를 제조한다. 이렇게 제조된 면상 발열체는 도 3(도 1의 배면의 형상)에 나타난 바와 같이, 배면은 단순히 PET 적층 알루미늄 시이트의 형상이다. 본 발명의 면상 발열체의 패턴은 발열저항을 고려한 것이지, 이러한 형상에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에서 사용되는 PTC 카본 페이스트에 대해서 간략히 설명한다. 카본 페이스트에 사용되는 탄소로는 전열성을 갖는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 즉, 무정형탄소는 전열성이 나쁘기 때문에, 시판용의 전열성이 양호한 탄소를 사용하는 것이 바람직하다. 이들 탄소의 열전도율은 37.7×10^-3deg. cm. sec 이상의 것으로, 시판용으로는 닛뽄 탄소(주)의 분말상 CSP, CP, P5(이상모두 상품명), 일본토카이 카본(주)의 TOKABLACK(상품명)등을 들 수 있다.

이들 탄소는 각각 전열성이 상이하며, 전열성의 조절을 위해 그의 사용량을 적의 선정할 수 있으며 이들의 사용되는 양은 수지 100 중량부에 대해 10∼50중량부가 바람직하다. 이 카본페이스트에 사용되는 수지로는 열변성이 적으며, 카본과용이하게 배합되며, 접착성을 가지며 수난용성인 것이라면 특별한 제한은 없다. 그의 예로는 폴리에스테르, 폴리아크릴레이트, 폴리아미드 등을 들 수 있으며, 이들 중 폴리에스테르 수지가 특히 바람직하다.

이렇게 제조된 면상 발열체는 그대로 사용하는 것이 가능하나, 유통이나, 구입자의 사용의 편의성을 도모하기 위하여 상기 발열체의 상부에 공지의 방법에 따라 접착제를 도포하여 접착제층(7)을 형성한 후, 이형지(8)를 부착하여 사용하는 것이 편리하다.

또한, 상부 알루미늄층(5)과 하부 알루미늄층(3)의 소정 부위에 절연체층을 통하여 단자(9)(9')를 설치한다. 이때 알루미늄 전극(3)(5)부분은 도 2에 나타난 바와 같이, 카본 페이스트(4)에 의해 양분되며, 이러한 양분된 알루미늄(3)(5)에 전류입력단자(9)(9')가 설치되어 전류는 병렬상태로 연결된다.

전류입력단자(9)(9')에 입력되는 전압은 10V∼15V가 사용될 수 있으며, 100V나 220V의 전력이 입력되면 알루미늄 성분이 타버려 본 발명의 면상 발열체는 못쓰게 된다. 따라서, 본 발명의 면상 발열체는 자동차의 백미러나 전압이 10V∼15V로 공급되는 물품에만 사용될 수 있다. 만일 100V나 220V의 고전압이 공급되는 물품에 사용할 시는 변압기를 설치하여 전압을 상기 범위로 내려야 사용할 수 있다. 이하, 실시예로서 본 발명을 상세히 설명한다.

실시예 1

시판용의 PET 필름에 알루미늄을 증착시킨 시이트(알루미늄의 두께: 3.0 nm, 시이트의 두께: 100 ㎛)를 도 1에 나타난 형상으로 펀칭하여 준비한다.

한편, 상기와 동일한 크기의 시이트상에 폴리에스테르수지를 용제인 부틸셀루솔브아세테이트에 1.4:1의 비율로 용해시킨 액에 일본토카이 카본(주)의 TOKABLACK(상품명)을 6:5(중량비)로 배합하여 카본페이스트를 만들고, 이를 상기 알루미늄 시이트상에 10㎛ 두께로 프린트하여 도포한다. 얻어진 프린팅물위에 상기에서 준비한 패턴을 갖는 알루미늄 시이트(3)(5)를 부착하고, 이 알루미늄층(5)(6)에 단자(9)(9')를 연결하여 알루미늄 시이트(3) 상에 고정시키고, 상기 알루미늄(5) 상에 접착제를 도포하여 접착제층(7)을 형성한 후, 이형지를 붙여 완성하면, 도 1 및 도 2에 나타난 발열체가 제조된다.

이렇게 제작된 면상 발열체는 고전압(100V, 220V)에서는 사용할 수 없으나 저전압(10V∼15V)에서는 극히 효율적으로 성애, 얼음, 김서림을 짧은 시간에 제거할 수 있으므로 자동차의 사이드 미러, 욕실거울 등에 유용하다.

본 발명의 면상 발열체는 종래의 실버 페이스트를 사용하는 것보다, 온도 편차가 거의 없고, 제조공정이 단순하며, 비용이 대폭 절감되면서도 자동차의 사이드 미러 내부에 설치하여 사이드 미러 상에 부착되는 성애, 얼음 등의 제거에 탁월한 효과를 나타낸다.

Claims (2)

1. 소정 형상의 절연층(2) 상에 알루미늄층(3), 카본 페이스트층(4) 및 소정 패턴 형상을 갖는 알루미늄층(5)과 절연층(6)이 차례로 적층되고, 상기 절연층(6) 상에 접착제 층(7)과 이형지층(8)이 차례로 도포 및 부착되며, 상기 하부 알루미늄층(3) 및 상부 알루미늄층(5)에 각각 단자(9)(9' )가 연결된 것을 특징으로 하는 알루미늄 시이트를 사용하여 제조한 면상발열체.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 절연층(2)(6) 및 알루미늄층(3)(5)이 폴리에틸렌 수지에 알루미늄을 증착시켜 얻어진 것을 특징으로 하는 알루미늄 시이트를 사용하여 제조한 면상 발열체.