KR100553357B1 - 마이카를 이용한 고온 면상발열체 및 그 제조방법 - Google Patents

마이카를 이용한 고온 면상발열체 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마이카를 이용한 고온 면상발열체에 관한 것으로, 마이카(운모)와 내열성 수지를 일정 비율로 혼합하여 열과 압력을 통해 경질 또는 연질의 시트 상으로 제조된 마이카 시트를 면상발열지의 상·하 표면층에 열과 압력을 통해 부착시킨 구조의 면상발열체를 구성함으로써 면상발열체의 온도를 300℃ 이상 까지도 발열시킬 수 있도록 함에 그 목적이 있다. 이를 위해 구성되는 본 발명의 면상발열체는 펄프나 탄소섬유로부터 제조된 면상발열지 및 면상발열지의 종방향 또는 횡방향에 전선 인출을 위해 배설되는 전극부재를 포함하여 이루어진 구조의 면상발열체에 있어서, 미세분말 또는 지름이 5mm 이하의 알갱이 형태로 이루어진 마이카(운모) 30∼80 중량%와 내열성 수지 20∼70 중량%의 비율로 혼합한 후 80∼150℃의 온도 조건으로 가열하는 가운데 일정 압력으로 가압하여 제조된 판상의 마이카 시트를 전극부재가 배설된 면상발열지의 상·하 표면층에 고온 가압을 통해 부착시킨 구조로 이루어진다.
면상발열지, 면상발열체, 히터, 마이카, 운모

Description

마이카를 이용한 고온 면상발열체 및 그 제조방법{MICA using a plane heater}
도 1 은 본 발명의 마이카를 이용한 고온 면상발열체를 보인 분리 사시도.
도 2 는 본 발명의 마이카를 이용한 고온 면상발열체를 보인 분리 단면도.
도 3 은 본 발명의 마이카를 이용한 고온 면상발열체를 보인 결합 사시도.
도 4 는 본 발명의 마이카를 이용한 고온 면상발열체를 보인 결합 단면도.
도 5 는 본 발명에 따른 마이카를 이용한 고온 면상발열체의 다른 실시 예를 보인 분리 단면도.
도 6 은 도 5 의 결합 단면도.
도 7 은 본 발명에 따른 마이카를 이용한 고온 면상발열체의 또 다른 실시 예를 보인 분리 사시도.
도 8 는 도 7 의 결합 단면도.
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]
100, 100a, 100b. 면상발열체 110. 면상발열지
120. 전극부재 130. 마이카 시트
140. 실버페이스트 150. 고분자 절연시트
본 발명은 마이카를 이용한 고온 면상발열체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 미세분말 또는 일정 크기의 알갱이 형태로 이루어진 마이카(운모)와 내열성 수지(에폭시 수지, 알키드 수지 및 실리콘 등)를 일정 비율로 혼합한 후 열과 압력을 통해 경질 또는 연질의 시트 상으로 제조된 마이카 시트를 일면의 종방향 또는 횡방향으로 전극부재가 배설된 면상발열지의 상·면에 부착시킨 마이카를 이용한 고온 면상발열체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 전기의 통전에 의한 면상발열체는 온도조절이 용이할 뿐만 아니라 공기가 오염되지 않아 위생적이며, 소음이 없기 때문에 아파트나 일반주택 등의 주거용 난방장치 등에 폭넓게 이용되고 있다. 또한, 이러한 면상발열체는 상업용 건물의 난방장치, 작업장이나 창고 및 막사 등의 산업용 난방장치, 각종 산업용 가열장치, 비닐 하우스와 농산물 건조시스템의 농업용 설비, 도로나 주차장의 눈을 녹이거나 결빙을 방지할 수 있는 각종 동결방지장치를 비롯하여 레저용, 방한용, 가전제품, 거울이나 유리의 김서림 방지장치, 건강보조용, 축산용 등에도 이용되고 있다.
전술한 바와 같은 면상발열체의 발열원으로는 니크롬 등의 발열선이 많이 사용되고 있으나, 니크롬 등의 발열선으로 만든 면상발열체에서는 전기가 한 선을 통해 흐르기 때문에 발열선의 어느 한 부분이라도 끊어지면 전기가 통하지 않게 되어 면상발열체가 작동을 하지 않는 사용상의 문제점이 발생할 수 있다. 또한, 면상발열체에서는 발열선 부위만이 부분발열이기 때문에 온도분포가 불균일하며, 니크롬 등의 금속들은 원적외선의 방사율이 낮기 때문에 이들을 이용한 면상발열체는 가열효율이 낮다는 문제점이 있다.
전술한 바와 같은 종래 기술에 따른 면상발열체의 면상발열지로는 탄소섬유를 펄프부재 내에 분산시킨 탄소섬유지나 흑연 판상의 분말이나 탄소분말을 분산시킨 전도성 고분자 발열시트가 사용되고 있다. 이처럼 탄소섬유를 펄프부재 내에 분산시킨 탄소섬유지와 전도성 고분자 시트를 이용한 면상발열체들의 구조는 탄소섬유지나 전도성 고분자 시트의 상·하 표면층에 전기절연과 방수를 위한 고분자 절연층이 라미네이팅되어 있는 형태로 구성되어 있다. 따라서, 탄소섬유지와 전도성 고분자 시트를 이용한 면상발열체에서는 발열체의 전체 면에서 균일 발열이 가능하여 니크롬 등의 발열선을 이용한 면상발열체의 문제점인 발열선 부위만의 부분발열에 의한 불균일한 온도분포를 해결할 수가 있다.
또한, 탄소섬유지와 전도성 고분자 시트에서 모두 전도성 필러로 원적외선 방사 특성이 뛰어난 탄소섬유나 탄소분말이 사용되고 있다. 따라서, 탄소섬유지나 전도성 고분자 시트를 이용한 면상발열체는 가열하고자 하는 물체에 부착하여 사용하는 접촉가열 방식의 면상발열체 뿐만 아니라 물체와 일정거리를 유지하며 가열할 수 있는 원적외선 방사 면상발열체로 매우 적합하다. 이러한 접촉가열식 면상발열체나 원적외선 방사 면상발열체의 제조에는 탄소섬유를 펄프내에 분산시킨 탄소섬유지를 사용하는 것이 탄소분말을 고분자 내에 분산시킨 전도성 고분자 시트를 사 용하는 것보다 장점이 있다.
한편, 종래의 기술에 따른 면상발열체는 면상발열지의 상·하 표면층에 에폭시수지나 우레탄수지로 도포하여 발열히터로써 사용하고 있는 것이 대부분이다. 그러나, 전술한 바와 같은 에폭시수지나 우레탄수지는 내열성에 있어서 발열온도의 한계가 있기 때문에 300℃ 이상의 온도까지 발열시키는데 문제가 있다. 따라서, 에폭시수지나 우레탄수지가 적용된 구조의 종래 기술에 따른 면상발열체는 가열효율이 낮은 문제점을 갖고 있다.
더구나, 전술한 바와 같이 면상발열지의 상·하 표면층에 에폭시수지나 우레탄수지로 도포하여 발열히터로써 사용하고 있는 종래 기술의 면상발열체는 에폭시수지나 우레탄수지의 특성으로 인하여 쉽게 부러지거나 깨지는 문제가 있다. 따라서, 종래의 기술에 따른 면상발열체는 쉽게 부러지거나 깨지는 파손의 문제로 인하여 유지에 따른 문제가 발생하게 된다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 미세분말 또는 지름이 5mm 이하의 알갱이 형태로 이루어진 마이카(운모)와 내열성 수지(에폭시 수지, 알키드 수지 및 실리콘 등)를 일정 비율로 혼합하여 열과 압력을 통해 경질 또는 연질의 시트 상으로 제조된 마이카 시트를 면상발열지의 상·하 표면층에 열과 압력을 통해 부착시킨 구조의 면상발열체를 구성함으로써 면상발열체의 온도를 300℃ 이상 까지도 발열시킬 수 있도록 한 마이카를 이용한 고온 면상발열체 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 미세분말 또는 지름이 5mm 이하의 알갱이 형태로 이루어진 마이카(운모)와 내열성 수지(에폭시 수지, 알키드 수지 및 실리콘 등)를 일정 비율로 혼합하여 이루어진 마이카 시트를 이용하여 면상발열체를 제조함으로써 면상발열체로써의 특성(얇은 두께, 유연성, 균일한 온도분포 및 빠른 온도상승 등)은 유지하면서도 다양한 형태의 면상발열체를 제조할 수 있도록 함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 미세분말 또는 지름이 5mm 이하의 알갱이 형태로 이루어진 마이카(운모)와 내열성 수지(에폭시 수지, 알키드 수지 및 실리콘 등)를 일정 비율로 혼합하여 이루어진 마이카 시트를 이용하여 면상발열체를 제조함으로써 마이카와 내열성 수지를 통해 쉽게 부러지거나 깨지지 않는 면상발열체를 제조할 수 있도록 함에 있다.
또한, 본 발명은 전술한 목적들 이외에 미세분말 또는 지름이 5mm 이하의 알갱이 형태로 이루어진 마이카(운모)와 내열성 수지(에폭시 수지, 알키드 수지 및 실리콘 등)를 일정 비율로 혼합하여 이루어진 마이카 시트를 이용하여 면상발열체를 제조함으로써 발열히터로써 균일한 온도분포와 고온 내열성을 실현할 수 있도록 함은 물론, 마이카가 적용된 면상발열체의 발열시 원적외선과 음이온의 방출을 통해 건강에도 이로움이 있도록 함에 있다.
아울러, 본 발명에 따른 기술은 미세분말 또는 지름이 5mm 이하의 알갱이 형태로 이루어진 마이카(운모)와 내열성 수지(에폭시 수지, 알키드 수지 및 실리콘 등)를 일정 비율로 혼합하여 이루어진 마이카 시트를 이용하여 면상발열체를 제조함으로써 단시간의 온도상승 등을 통해 온도조정이 용이하게 함은 물론, 전기료 등 의 유지비를 절감할 수 있도록 함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 구성되는 본 발명은 다음과 같다. 즉, 본 발명에 따른 마이카를 이용한 고온 면상발열체는 펄프나 탄소섬유로부터 제조된 면상발열지 및 면상발열지의 종방향 또는 횡방향에 전선 인출을 위해 배설되는 전극부재를 포함하여 이루어진 구조의 면상발열체에 있어서, 미세분말 또는 지름이 5mm 이하의 알갱이 형태로 이루어진 마이카(운모) 30∼80 중량%와 내열성 수지 20∼70 중량%의 비율로 혼합한 후 80∼150℃의 온도 조건으로 가열하는 가운데 일정 압력으로 가압하여 제조된 판상의 마이카 시트를 전극부재가 배설된 면상발열지의 상·하 표면층에 고온 가압을 통해 부착시킨 구조로 이루어진다.
전술한 바와 같은 구성에서 마이카 시트는 마이카와 내열성 수지의 혼합비율을 변화시키는 것을 통해 경질(Hard Type의 마이카 시트) 또는 연질(Flexible Type의 마이카 시트)의 특성을 갖는다. 이때, 내열성 수지는 에폭시 수지, 알키드 수지, 우레탄 수지, 실리콘 및 셀락 중 어느 하나로 이루어진 것이다.
한편, 면상발열지의 종방향 또는 횡방향에 전선 인출을 위해 배설 부착되는 전극부재는 면상발열지의 표면에 실버페이스트가 더 인쇄된 후 건조가 이루어진 상태에서 배설 부착될 수 있으며, 면상발열지와 마이카 시트 사이에는 면상발열체의 경도 및 인장강도를 향상시키기 위해 내열성 접착제로써의 실리콘 또는 경질 코팔 중 어느 하나가 더 도포될 수 있다.
또한, 본 발명의 면상발열체는 면상발열지와 마이카 시트 사이인 면상발열지 의 상·하 표면층에 한 층 이상의 고분자 절연시트가 더 배설 부착될 수 있다.
본 발명에 따른 마이카를 이용한 고온 면상발열체의 제조방법은 배설된 전극부재에 전기의 통전이 이루어짐으로써 발열되는 면상발열체의 제조방법에 있어서, (가) 펄프나 탄소섬유로부터 제조된 면상발열지의 종방향 또는 횡방향에 전선 인출을 위해 전극부재를 배설하는 단계; 및 (나) 미세분말 또는 지름이 5mm 이하의 알갱이 형태로 이루어진 마이카(운모) 30∼80 중량%와 내열성 수지 20∼70 중량%의 비율로 혼합한 후 80∼150℃의 온도 조건으로 가열하는 가운데 일정 압력으로 가압하여 제조된 판상의 마이카 시트를 단계 (가)의 면상발열지 상·하 표면층에 고온 가압을 통해 부착시키는 단계를 포함하여 이루어진다.
이때, 면상발열지의 종방향 또는 횡방향에 전선 인출을 위해 전극부재를 배설 부착하기 전에 상기 면상발열지의 표면에 실버페이스트를 인쇄한 후 건조시키는 단계와 전극부재가 종방향 또는 횡방향에 배설된 면상발열지에 마이카 시트를 부착시키기 전에 면상발열지와 이에 대응하는 마이카 시트의 면에 내열성 접착제인 실리콘 또는 경질 코팔 중 어느 하나를 도포하는 단계가 더 부가될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 마이카를 이용한 고온 면상발열체 및 그 제조방법에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명의 마이카를 이용한 고온 면상발열체를 보인 분리 사시도, 도 2 는 본 발명의 마이카를 이용한 고온 면상발열체를 보인 분리 단면도, 도 3 은 본 발명의 마이카를 이용한 고온 면상발열체를 보인 결합 사시도, 도 4 는 본 발명의 마이카를 이용한 고온 면상발열체를 보인 결합 단면도이다.
먼저, 본 발명에 마이카를 이용한 고온 면상발열체는 앞서의 목적에서도 기술한 바와 같이 마이카(운모)를 통해 판상의 시트로 제조한 후, 제조된 마이카 시트를 면상발열지의 상·하 표면층에 부착시킴으로써 운모의 특성을 통해 300℃ 이상의 온도까지 발열시킬 수 있도록 하기 위한 기술이다. 이때, 마이카(운모)는 화성암 및 변성암의 조암광물로 그 종류가 많고 광물하적으로는 복잡한 화학성분인 규산염광물이다. 이러한 마이카(운모)는 일반적으로 육각판상의 결정으로 산출되며 아주 얇고 질긴 판상으로 분할되는 특성이 있다.
전술한 바와 같은 카이카(운모)의 일반적인 설명은 다음과 같다. 먼저, 마니카(운모)는 도특한 전기적 특성을 가지고 있다. 즉, 낮은 전기전도율(Conductivity)과 높은 절연강도(백운모 1500-3000, 금운모 1000-1500 volts/mill) 때문에 높은 전압에도 견딘다. 또한, 마이카(운모)는 낮은 전력손실(High Q Factor)과 높은 저항(백운모 1015-1016, 금운모 1012-1014 ohm/cm) 및 축전용량 안전성을 가지는 특성이 있으며, 높은 유전율(Dielectric constant; 백운모 6-8, 금운모 5-6)을 보유하므로 정전기 에너지를 순간적으로 저장할 수 있는 특성이 있다.
전술한 마이카(운모)의 특성들은 마이카(운모)가 콘덴서, 변압기, 가감 저항기(Rheostat), 퓨즈, 열전자 밸브 브릿지(Thermionic valve bridge), 백열전구, 진공관의 절연재 등 수많은 전기제품에 이용되는 원인이 된다. 또한, 마이카(운모)는 전기제품 또는 이와 관련되는 분야에 전체의 90% 이상이 사용된다. 이러한 마이카(운모)는 압축할 수 없고, 물이나 산(불산과 진한 황산 제외), 알카리, 일반 용매와 기름 등에 반응하지 않는 화학적 불활성, 가소성(Flexibility)과 투명성 및 높은 기계적 강도 때문에 광학적 필러(optical filler), 난로와 용광로의 창, 헬륨-네온 레이저의 감속판(retardation plate), 고압증기 보일러의 계량기 유리(gauge glass), 컴퓨터 기록 헤드의 gap separator 등에 사용된다.
또한, 마이카(운모)는 천연적인 구조적 안정성이 있기 때문에 고온에서의 안정성과 높은 단열강도(insular strength)를 가진 이상적인 부도체이다. 이러한 마이카(운모)는 요곡성, 탄성, 높은 인장강도를 가지지만, 다소 부드럽고 손으로 자를 수 있으므로 다양한 형태로 가공되어 여러 산업에 이용된다.
한편, 전술한 바와 같은 마이카(운모)를 이용한 면상발열체의 구성은 다음과 같다. 즉, 도 1 내지 도 4 에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 마이카를 이용한 고온 면상발열체(100)는 펄프나 탄소섬유로부터 제조된 면상발열지(110), 면상발열지(110)의 종방향 또는 횡방향에 전선 인출을 위해 배설되는 전극부재(120) 및 마이카(운모)와 내열성 수지를 일정 비율로 혼합하여 판상으로 제조된 마이카 시트(130)의 구성으로 이루어진다.
전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 면상발열체(100)는 펄프나 탄소섬유로부터 제조된 면상발열지(110)의 일면 종방향 또는 횡방향에 전극부재(120)를 배설한 상태에서 마이카 시트(130)를 일정 온도 조건하에서 가압을 통해 면상발열지(110)의 상·하 표면층에 부착시킴으로써 제조된다.
전술한 바와 같은 면상발열체(100)의 구성에서 마이카 시트(130)에 사용되는 마이카(운모)는 미세분말 또는 지름이 5mm 이하의 알갱이 형태로 이루어진다. 이 때, 미세분말 또는 지름이 5mm 이하의 알갱이 형태로 이루어진 마이카(운모)와 내열성 수지의 혼합 비율은 30∼80 : 20∼70 중량%의 비율로 혼합된다.
전술한 바와 같이 미세분말 또는 지름이 5mm 이하의 알갱이 형태로 이루어진 마이카(운모) 30∼80 중량%와 내열성 수지 20∼70 중량%를 혼합한 후, 80∼150℃의 온도 조건으로 가열하는 가운데 일정 압력으로 가압하게 되면 판상의 마이카 시트(130)로 제조된다.
전술한 바와 같이 마이카(운모)와 내열성 수지의 혼합을 제조된 판상의 마이카 시트(130)를 전극부재(120)가 종방향 또는 횡방향으로 배설된 면상발열지(110)의 상·하 표면층에 일정 온도 조건하에서 가압하게 되면 발명이 목적하는 마이카를 이용한 고온 면상발열체(100)를 제조할 수 있게 된다.
한편, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 마이카를 이용한 고온 면상발열체(100)의 구성에서 마이카 시트(130)는 경질(Hard Type의 마이카 시트) 또는 연질(Flexible Type의 마이카 시트)로 제조될 수 있는데, 이는 미세분말 또는 지름이 5mm 이하의 알갱이 형태로 이루어진 마이카(운모)와 내열성 수지의 비율을 조절함으로써 가능하다.
즉, 미세분말 또는 지름이 5mm 이하의 알갱이 형태로 이루어진 마이카(운모)에 비해 내열성 수지의 혼합량을 적게 하면 경질(Hard Type의 마이카 시트)의 마이카 시트(130)를 제조할 수 있고, 지름이 5mm 이하의 알갱이 형태로 이루어진 마이카(운모)에 비해 내열성 수지의 혼합량을 많게 연질(Flexible Type의 마이카 시트)의 마이카 시트(130)를 제조할 수 있다.
그리고, 전술한 바와 같은 마이카 시트(130)의 제조시 사용되는 내열성 수지로는 에폭시 수지, 알키드 수지, 우레탄 수지, 실리콘 및 셀락 중 어느 하나의 것을 사용한다. 물론, 이외에 다른 내열성 수지가 사용될 수도 있음은 당연할 것이다.
도 5 는 본 발명에 따른 마이카를 이용한 고온 면상발열체의 다른 실시 예를 보인 분리 단면도, 도 6 은 도 5 의 결합 단면도이다.
도 5 및 도 6 에 도시된 다른 예의 마이카를 이용한 고온 면상발열체(100a) 역시 도 1 내지 도 4 에 도시된 바와 같은 예의 마이카를 이용한 고온 면상발열체(100)와 마찬가지로 펄프나 탄소섬유로부터 제조된 면상발열지(110), 면상발열지(110)의 종방향 또는 횡방향에 전선 인출을 위해 배설되는 전극부재(120) 및 마이카(운모)와 내열성 수지를 일정 비율로 혼합하여 판상으로 제조된 마이카 시트(130)의 구성으로 이루어진다.
다만, 도 5 및 도 6 에 도시된 다른 예의 마이카를 이용한 고온 면상발열체(100a)는 그 제조과정에서 면상발열지(110)의 종방향 또는 횡방향에 전선 인출을 위한 전극부재(120)를 배설 부착하기에 앞서 면상발열지(110)의 표면에 실버페이스트(140)를 인쇄하여 건조시키는 과정을 거치게 된다.
즉, 도 5 및 도 6 에 도시된 다른 예의 마이카를 이용한 고온 면상발열체(100a)는 전극부재(120)가 배설될 위치인 면상발열지(110)의 종방향 또는 횡방향의 표면에 실버페이스트(140)를 인쇄한 후 건조를 한 상태에서 건조된 실버페이스트(140)의 상부면으로 전극부재(120)가 배설 부착된다.
도 7 은 본 발명에 따른 마이카를 이용한 고온 면상발열체의 또 다른 실시 예를 보인 분리 사시도, 도 8 는 도 7 의 결합 단면도이다.
도 7 및 도 8 에 도시된 또 다른 예의 마이카를 이용한 고온 면상발열체(100b) 역시 도 1 내지 도 4 에 도시된 바와 같은 예의 마이카를 이용한 고온 면상발열체(100)와 마찬가지로 펄프나 탄소섬유로부터 제조된 면상발열지(110), 면상발열지(110)의 종방향 또는 횡방향에 전선 인출을 위해 배설되는 전극부재(120) 및 마이카(운모)와 내열성 수지를 일정 비율로 혼합하여 판상으로 제조된 마이카 시트(130)의 구성으로 이루어진다.
다만, 도 7 및 도 8 에 도시된 바와 같은 또 다른 예의 마이카를 이용한 고온 면상발열체(100b)는 그 제조과정에서 종방향 또는 횡방향에 전선 인출을 위한 전극부재(120)가 배설 부착된 면상발열지(110)의 상·하 표면층과 마이카 시트(130) 사이에 한 층 이상의 고분자 절연시트(150)를 배설 부착하여 이루어진다.
즉, 도 7 및 도 8 에 도시된 또 다른 예의 마이카를 이용한 고온 면상발열체(100b)는 종방향 또는 횡방향에 전선 인출을 위한 전극부재(120)가 배설 부착된 면상발열지(110)의 상·하 표면층에 고분자 절연시트(150)를 배설 부착하고, 상·하의 고분자 절연시트(150) 각각의 외측면에 마이카 시트(130)를 부착한 구성으로 이루어진다.
전술한 구성에서 고분자 절연시트(150)의 전기비저항은 1×1016 Ω-cm 이상 이면 최적이나 1×1010 Ω-cm 이상이어도 사용가능하며, 폴리에스터, 아크릴, ABS, 셀루로우즈, 불화탄소, 폴리에칠렌, 폴리프로필렌, 폴리스타일렌, 고무, 폴리염화비닐 (PVC), 폴리비닐플루오라이드, 폴리아마이드, 폴리이미드, 폴리우레탄, 에폭시 및 에폭시 수지함침 유리직물 등을 사용할 수 있다.
한편, 도 1 내지 도 4, 도 5 및 도 6, 도 7 및 도 8 에 도시된 바와 같은 예의 본 발명에 따른 마이카를 이용한 고온 면상발열체(100, 100a, 100b)에는 경도 및 인장강도를 향상시키기 위해 실리콘이나 경질 코팔 등의 내열성 접착제(도시하지 않음)를 면상발열지(110)와 마이카 시트(130) 사이에 도포하여 면상발열지(110)의 상·하 표면층에 마이카 시트(130)를 부착시킬 수 있다. 이때, 도 7 및 도 8 의 예에서는 면상발열지(110)와 고분자 절연시트(150) 사이 또는 고분자 절연시트(150)와 마이카 시트(130) 사이에 내열성 접착제(도시하지 않음)가 도포될 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 마이카를 이용한 고온 면상발열체(100)의 제조를 요약 정리하면 다음과 같다. 먼저, 도 1 내지 도 4 에 도시된 바와 같이 펄프나 탄소섬유로부터 제조된 면상발열지(110)의 종방향 또는 횡방향에 전선 인출을 위해 전극부재(120)를 배설한 후, 마이카(운모)와 내열성 수지를 일정 비율 혼합하여 시트상으로 제조된 마이카 시트(130)를 전극부재(120)가 배설된 면상발열지(110)의 상·하 표면층에 열을 가하는 가운데 일정 압력으로 가압하여 부착시킨다.
전술한 구성에는 면상발열지(110)의 종방향 또는 횡방향에 전선 인출을 위해 전극부재(120)를 배설 부착하기 전에 도 5 및 도 6 에서와 같이 면상발열지(110)의 표면에 실버페이스트(140)를 인쇄한 후 건조시키는 과정이 더 부가될 수 있다.
또한, 전극부재(120)가 종방향 또는 횡방향에 배설된 면상발열지(110)에 마이카 시트(130)를 부착시키기 전에 면상발열지(110)와 이에 대응하는 마이카 시트(130)의 면에 실리콘 또는 경질 코팔 등의 내열성 접착제(도시하지 않음)를 도포하는 과정이 부가될 수 있다. 이때, 면상발열지(110)와 이에 대응하는 마이카 시트(130)의 면에 실리콘 또는 경질 코팔 등의 내열성 접착제(도시하지 않음)를 도포하는 이유는 면상발열체의 경도 및 인장강도를 향상시키기 위함이다.
한편, 전술한 바와 같은 제조과정을 통해 제조된 본 발명에 따른 마이카를 이용한 고온 면상발열체(100)의 고온소재 온도측정시험을 하였다. 이때, 실험실의 온도 조건은 18.2℃이고, 습도 조건은 35%이다. 시험재료는 경질(Hard Type)의 마이카 시트를 사용하였으며, 전열면적은 530×445mm이다. 사용전원의 Voltage Rating 는 250VAC이고, Power Rating는 833.3W으로 하였다.
그리고, 고온소재 온도측정시험에서 시험 방법 및 조건은 첫 째, 면상발열체(100)의 하측면은 단열(겹면 10t 2매이고, 히터 하측면은 불연소재로 처리함)처리 하였다. 둘 째, 센서부착은 히터와 하측면의 불연소재 사이에 부착하였다(5포인트). 이러한 시험조건을 표 1 과 같은 온도 결과를 얻을 수 있었다.
센서 시간(분) 1 2 3 4 5 비고
6 180 164 190 160 182
12 206 190 214 198 200
18 206 200 224 214 206
24 212 204 228 220 216
30 214 204 230 220 218
36 208 204 230 222 220
42 208 208 252 228 220
48 216 290 288 236 296
52 292 306 300 244 292
60 296 310 282 290 300
66 302 312 288 306 300
72 304.1 312.7 291.2 310.7 301.5
표 1 에 도시된 바와 같이 일정 시간의 경과 후(72분 경과 후) 히터의 발열온도가 300℃ 이상까지 발열함을 알 수 있고, 온도 분포 또한 균일함을 알 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 마이카를 이용한 고온 면상발열체(100, 100a, 100b)는 마이카(운모)의 특성을 통해 300℃ 이상까지 발열온도를 높일 수 있다. 또한, 발열시 마이카(운모)로부터 방사 방출되는 원적외선 및 음이온을 통해 건강에 이로움을 줄 수 있다.
본 발명은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 따르면 미세분말 또는 지름이 5mm 이하의 알갱이 형태로 이루어진 마이카(운모)와 내열성 수지(에폭시 수지, 알키드 수지 및 실리콘 등)를 일정 비율로 혼합하여 열과 압력을 통해 경질 또는 연질의 시트 상으로 제조된 마이카 시트를 면상발열지의 상·하 표면층에 열과 압력을 통해 부착시킨 구조 의 면상발열체를 구성함으로써 면상발열체의 온도를 300℃ 이상 까지도 발열시킬 수 있는 효과가 발현된다.
본 발명의 다른 효과로는 마이카(운모)와 내열성 수지의 혼합에 의해 이루어진 마이카 시트를 이용하여 면상발열체를 제조함으로써 면상발열체로써의 특성(얇은 두께, 유연성, 균일한 온도분포 및 빠른 온도상승 등)은 유지하면서도 다양한 형태의 면상발열체를 제조할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 또 다른 효과로는 마이카와 내열성 수지를 통해 쉽게 부러지거나 깨지지 않는 면상발열체를 제조할 수 있음은 물론, 균일한 온도분포와 고온 내열성을 실현할 수 있도록 함은 물론, 마이카가 적용된 면상발열체의 발열시 원적외선과 음이온의 방출을 통해 건강에도 이로움이 있도록 하는 효과가 있다.
아울러, 본 발명에 따른 기술은 미세분말 또는 지름이 5mm 이하의 알갱이 형태로 이루어진 마이카(운모)와 내열성 수지(에폭시 수지, 알키드 수지 및 실리콘 등)를 일정 비율로 혼합하여 이루어진 마이카 시트를 이용하여 면상발열체를 제조함으로써 단시간의 온도상승 등을 통해 온도조정이 용이하게 함은 물론, 전기료 등의 유지비를 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 펄프나 탄소섬유로부터 제조된 면상발열지 및 상기 면상발열지의 종방향 또는 횡방향에 전선 인출을 위해 배설되는 전극부재를 포함하여 이루어진 구조의 면상발열체에 있어서,
    미세분말 또는 지름이 5mm 이하의 알갱이 형태로 이루어진 마이카(운모) 30∼80 중량%와 내열성 수지 20∼70 중량%의 비율로 혼합한 후 80∼150℃의 온도 조건으로 가열하는 가운데 일정 압력으로 가압하여 제조된 판상의 마이카 시트를 상기 전극부재가 배설된 면상발열지의 상·하 표면층에 일정 온도 조건에서 가압을 통해 부착시킨 것을 특징으로 하는 마이카를 이용한 고온 면상발열체.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 마이카 시트는 상기 마이카와 내열성 수지의 혼합비율을 변화시키는 것을 통해 경질(Hard Type의 마이카 시트) 또는 연질(Flexible Type의 마이카 시트)의 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 마이카를 이용한 고온 면상발열체.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 내열성 수지는 에폭시 수지, 알키드 수지, 우레탄 수지, 실리콘 및 셀락 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 마이카를 이용한 고온 면상발열체.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 면상발열지와 마이카 시트 사이에는 상기 면상발열체의 경도 및 인장강도를 향상시키기 위해 실리콘이나 경질 코팔 중 어느 하나의 내열성 접착제가 더 도포된 것을 특징으로 하는 마이카를 이용한 고온 면상발열체.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 면상발열지의 종방향 또는 횡방향에 전선 인출을 위해 배설 부착되는 전극부재는 상기 면상발열지의 표면에 실버페이스트가 더 인쇄된 후 건조가 이루어진 상태에서 배설 부착되는 것을 특징으로 하는 마이카를 이용한 고온 면상발열체.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 면상발열지와 마이카 시트 사이인 면상발열지의 상·하 표면층에는 한 층 이상의 고분자 절연시트가 더 배설 부착된 것을 특징으로 하는 마이카를 이용한 고온 면상발열체.
  7. 배설된 전극부재에 전기의 통전이 이루어짐으로써 발열되는 면상발열체의 제조방법에 있어서,
    (가) 펄프나 탄소섬유로부터 제조된 면상발열지의 종방향 또는 횡방향에 전선 인출을 위해 전극부재를 배설하는 단계; 및
    (나) 미세분말 또는 지름이 5mm 이하의 알갱이 형태로 이루어진 마이카(운 모) 30∼80 중량%와 내열성 수지 20∼70 중량%의 비율로 혼합한 후 80∼150℃의 온도 조건으로 가열하는 가운데 일정 압력으로 가압하여 제조된 판상의 마이카 시트를 단계 (가)의 면상발열지 상·하 표면층에 일정 온도의 조건에서 가압을 통해 부착시키는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 마이카를 이용한 고온 면상발열체의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 면상발열지의 종방향 또는 횡방향에 전선 인출을 위해 전극부재를 배설 부착하기 전에 상기 면상발열지의 표면에 실버페이스트를 인쇄한 후 건조시키는 단계가 더 부가된 것을 특징으로 하는 마이카를 이용한 고온 면상발열체의 제조방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 전극부재가 종방향 또는 횡방향에 배설된 면상발열지에 상기 마이카 시트를 부착시키기 전에 상기 면상발열지와 이에 대응하는 마이카 시트의 면에 내열성 접착제인 실리콘 또는 경질 코팔 중 어느 하나를 도포하는 단계가 더 부가되는 것을 특징으로 하는 마이카를 이용한 고온 면상발열체의 제조방법.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마이카 시트는 상기 마이카와 내열성 수지의 혼합비율을 변화시키는 것을 통해 경질(Hard Type의 마이카 시트) 또는 연질(Flexible Type의 마이카 시트)의 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 마이카를 이용한 고온 면상발열체의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 내열성 수지는 에폭시 수지, 알키드 수지, 우레탄 수지, 실리콘 및 셀락 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 마이카를 이용한 고온 면상발열체의 제조방법.
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