KR100668052B1 - 탄소직물 면상발열체 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
탄소직물 면상발열체가 개시된다. 개시된 탄소직물 면상발열체는 발열체 상에 전극체가 적어도 둘 이상 구비되어 공급된 전기의 특성에 의해 발열하는 면상발열체에 있어서, 탄력성을 갖는 직물로 형성된 발열체 표면에 전기적 도체인 카본접착제를 통해 전극체를 부착하여 발열체와 전극체 사이 간격이 발생 되지 않도록 하고, 전극체가 부착된 발열체를 카본액에 함침하여 염색함으로써 되는 것을 특징으로 한다.
이러한 탄소직물 면상발열체는 탄성력을 가지며 카본액에 의해 염색된 발열체에 카본접착제를 이용하여 전극체를 부착함으로써 접혀지거나 잡아 당겨지는 등의 형상 변형의 스트레스에 의해 발열체와 전극체 사이에 유격이 발생되는 것을 방지하고, 발열체 상의 전기적 균열을 방지하여 화재 등의 안전사고를 예방할 수 있는 효과를 제공한다.
면상발열체, 직물, 염색, 부착, 접착, 카본
Description
도 1a는 종래 면상발열체를 도시한 사시도,
도 1b는 도 1에 도시된 면상발열체의 A-A선 단면도,
도 2는 본 발명의 탄소직물 면상발열체를 도시한 사시도,
도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 탄소직물 면상발열체의 B-B선 단면도,
도 4는 도 3에 도시된 탄소직물 면상발열체의 제조 방법을 도시한 개략도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
100 : 면상발열체 110 : 발열체
120 : 전극체 121 : 카본접착제
130 : 절연체 S110 : 전극체부착단계
S120 : 카본염색단계 S130 : 보강코팅단계
L, L' : 가압롤러 D, D' : 건조로
본 발명은 전기적 특성에 의해 발열하는 탄소직물 면상발열체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 신축성을 갖는 직물로 형성된 발열체 상에 전기적 도체인 카본접찹제를 이용하여 전극체를 부착하고, 카본을 염색함으로써 발열체와 전극체 사이 유격 및 발열체 상의 균열로 인해 발생될 수 있는 스파크와 이에 따른 안전사고를 예방할 수 있도록 한 탄소직물 면상발열체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 면상발열체는 인가된 전원의 저항으로 인하여 발열되는 것으로 전기요, 바닥재, 순간온수기 등 다양한 분야에 사용되고 있다.
이러한 면상발열체는 열선을 이용한 발열체의 열선 단면적이 좁아 발열면적이 협소하여 발열량이 부족하고, 고르게 열이 전달되지 못하는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 도 1a 내지 도 1b에서 도시된 바와 같이 표면에 카본이 인쇄됨에 따라 형성된 카본인쇄층(10a)을 포함하는 종이재질의 발열체(10)와, 박판 형상으로 형성되며 발열체(10) 상에 구비되어 +, -극성을 전하는 적어도 둘 이상의 전극체(20) 및 누전으로 인한 감전 등의 안전사고를 방지하기 위하여 그 표면에 피복되는 절연체(30)로 구성된다.
이러한 면상발열체는 종이재질로 형성된 발열체(10) 표면에 카본을 인쇄하여 카본인쇄층(10a)을 형성하고, 이러한 발열체(10) 상에 전극체(20)를 단순히 배치한 후 그 표면에 절연체(30)를 압착하여 피복함에 따라 절연체(30)가 전극체(20)를 가압하여 전극체(20)와 발열체(10)가 서로 면접되어 전기적으로 연결될 수 있도록 한 것이다.
그러나 상기와 같은 면상발열체는 반복적으로 접히거나 잡아 당겨지는 등의 형상 변형으로 인한 스트레스를 받게 되면 피복된 절열체(30)가 쉽게 들뜨게 되어 전극체(20)를 용이하게 가압하지 못하게 되고, 이에 따라 발열체(10)와 전극체(20) 사이에는 유격이 생겨 전기적 접촉이 불량해질 수 있을 뿐만 아니라 탄력성이 없는 발열체(10)의 카본인쇄층(10a)에 균열이 생겨 전기적 접촉이 불량해질 수 있었으며 이에 따라, 상기와 같은 발열체(10)와 전극체(20)의 유격 및 발열체(10) 카본인쇄층(10a)의 균열에는 스파크(spark)와 이로 인한 화재 등의 안전사고가 발생될 수 있는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 감안하여 창출된 것으로써, 탄력성을 갖는 직물재질의 발열체에 전극체를 부착하고, 카본을 염색하여 면상발열체를 형성함으로써 면상발열체가 반복적으로 접히는 등 그 형상이 변형되더라도 발열체와 전극체 사이 유격이 발생되지 않고, 발열체의 균열이 생기는 것을 방지함으로써 안전사고를 예방할 수 있도록 한 탄소직물 면상발열체와 그 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 탄소직물 면상발열체는 발열체 상에 전극체가 적어도 둘 이상 구비되어 공급된 전기의 특성에 의해 발열하는 면상발열 체에 있어서, 탄력성을 갖는 직물로 형성된 발열체 표면에 전기적 도체인 카본접착제를 통해 전극체를 부착하여 발열체와 전극체 사이 간격이 발생 되지 않도록 하고, 전극체가 부착된 발열체를 카본액에 함침하여 염색함으로써 되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 발열체는 카본액에 함침하고, 함침함에 따라 발열체 표면에 묻어 있는 카본액이 발열체로 원활하고 고르게 침투하여 정착될 수 있도록 가압한 후 건조함으로써 염색되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 발열체는 염색 후 부착된 전극체와 염색이 탈락되거나 탈색되는 것을 방지하기 위하여 액상의 에틸렌초산비닐(EVA) 수지에 함침하고, 함침함에 따라 발열체 표면에 묻어 있는 에틸렌초산비닐 수지가 발열체 상에 고르게 분포될 수 있도록 가압한 후 건조함으로써 코팅되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 발열체는 고무 또는 우레탄재질로 형성되고 적어도 둘 이상이 서로 맞대어지게 구비된 롤러에 의해 가압되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 카본접착제는 공기와 접촉하여 고화(固化)되는 액상의 접착제에 소정 비율로 카본 분말이나 카본액을 첨가하여 혼합함으로써 전기적 도체(導體)로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 발열체는 염색 또는 염색 및 코팅 후 우레탄, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP)(polypropylene), 폴리염화비닐(PVC) 중 어느 하나의 재질로 형성된 절연체에 의해 그 표면이 피복되어 누전 및 감전 등을 방지할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2는 본 발명의 탄소직물 면상발열체를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 탄소직물 면상발열체의 B-B선 단면도이며, 도 4는 도 3에 도시된 탄소직물 면상발열체의 제조 방법을 도시한 개략도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 탄소직물 면상발열체(100)는 직물로 형성되며 카본액으로 염색된 발열체(110)와, 상기 발열체(110)의 양단부 및 그 사이에 카본접착제(121)를 통해 부착되는 다수의 전극체(120) 및 이 전극체(120)가 부착된 발열체(110) 표면을 코팅하는 절연체(130)를 포함한다.
상기 발열체(110)는 탄력성을 갖는 면사 또는 합성섬유 등으로 직조된 직물 원단으로 형성되는 것으로 상기 전극체(120)가 부착된 후 카본액에 의해 염색되며, 필요에 따라 전극체(120)의 부착 전에 염색되어도 무방하다.
상기 전극체(120)는 동박 등의 금속 박판으로 형성되어 카본접착제(121)를 통해 발열체(110)의 양단부 및 그 사이에 각각 부착되는 것으로, 이러한 전극체(120)는 외부의 동력원과 전기적으로 연결되어 전기의 +, - 극성을 발열체(110)에 전달하게 되고, 이에 따라 발열체(110)는 전기적 특성인 저항에 의해 발열하게 된다.
여기서 상기 카본접착제(121)는 공기와의 접촉에 따라 고화(固化)되는 액상의 접착제에 카본분말 또는 카본액을 소정 비율로 첨가하여 혼합함으로써 형성되며, 이러한 혼합된 카본분말 또는 카본액에 의해 카본접착제(121)는 전기적 도체(導體)로 형성된다.
이러한 카본접착제(121)는 발열체(110) 상에 전극체(120)를 서로 전기적으로 연결되게 부착하여 어떠한 경우라도 발열체(110)와 전극체(120) 사이에 쉽게 유격이 발생되지 않도록 한 것이다.
한편, 상기 절연체(130)는 전극체(120)가 부착된 발열체(110) 표면을 코팅함으로써 누전에 의한 감전 등의 안전사고를 예방할 수 있도록 한 것으로 우레탄, 폴리에틸렌(PE, Polyethylene), 폴리프로필렌(PP, polypropylene), 폴리염화비닐(PVC, polyvinyl chloride) 등의 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
이러한 구성의 탄소직물 면상발열체(100)는 직물 원단으로 형성된 발열체(110)의 양단부 및 그 사이에 카본접착제(121)를 이용하여 전극체(120)를 각각 부착시키는 전극체부착단계(S110)와, 전극체(120)가 부착된 발열체(110)를 카본액에 함침하여 염색하는 카본염색단계(S120)와, 상기 발열체(110)에 부착된 전극체(120) 와 염색이 쉽게 탈락되거나 탈색되는 것을 방지하는 보강코팅단계(S130) 등의 공정에 의해 제조된다.
상기 전극체부착단계(S110)는 전극체(120) 또는 발열체(110) 표면에 카본접착제(121)를 도포하여 서로 부착시킨 후 건조하여 카본접착제(121)를 응고시키는 것이다.
상기 카본염색단계(S120)는 상기 전극체부착단계(S110)에 의해 전극체(120)가 부착된 발열체(110)를 액상의 카본에 함침하고, 이에 따라 표면에 카본액이 묻어있는 발열체(110)를 서로 맞닿아 있는 한 쌍의 가압롤러(L) 사이로 가압하여 발열체(110) 상에 카본액이 원활하고 고르게 침투하여 정착할 수 있도록 한 후 마련된 건조로(D)를 거치도록 하여 건조하는 것이다.
상기와 같은 카본염색단계(S120)는 적어도 2회 이상 반복함으로써 발열체(110) 상에 카본액이 확실히 염색될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
상기 보강코팅단계(S130)는 카본 염색된 발열체(110)를 액상의 에틸렌초산비닐(EVA) 수지에 함침하고, 이에 따라 표면에 에틸렌조산비닐 수지가 묻어있는 발열체(110)를 서로 맞닿아 있는 한 쌍의 가압롤러(L') 사이로 가압하여 발열체(110) 상에 에틸렌초산비닐 수지가 고르게 분포되어 코팅될 수 있도록 한 후 마련된 건조로(D')를 거치도록 하여 건조하는 것이다.
이러한 보강코팅단계(S130)는 발열체(110)에 대한 전극체(120)의 부착력과 발열체(110)의 카본 염색을 보강하기 위한 것으로 전극체(120)가 탈락되거나 발열체(110)의 카본 염색이 쉽게 탈색되는 것을 방지하기 위한 것이다.
여기서 상기 가압롤러(L, L')는 탄성력을 갖는 우레탄 또는 고무재질로 형성되는 것이 바람직하며, 상기와 같은 탄소직물 면상발열체(100)의 제조방법은 롤 형상으로 말려진 발열체(110)를 풀어 진행함과 동시에 상기의 카본염색단계(S120) 및 보강코팅단계(S130)를 마친 발열체(110)를 다시 롤 형상으로 말도록 함으로써 연속적으로 진행하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 카본염색단계(S120) 및 보강코팅단계(S130) 후 발열체(110) 표면에는 누전 또는 감전 등을 방지하기 위하여 절연체(130)를 피복하게 되는데 이러한 절연체(130)의 피복은 말려진 롤 상의 발열체(110)를 필요한 만큼 소정의 길이로 절단한 후 이루어지는 것이 바람직하며 사용 목적과 용도에 따라 피복되지 않을 수도 있는 것이다.
이러한 제조방법에 의해 제조된 본 발명의 탄소직물 면상발열체(100)는 탄력성을 갖는 발열체(110)를 카본액에 함침하여 염색함으로써 발열체(110)를 이루는 직물 원단의 면사 또는 합성섬유사 자체에 카본액이 침투 및 정착되어 접히거나 잡아 당겨지는 등의 형상 변형으로 인한 스트레스를 받게 되더라도 이에 탄력적으로 신장 또는 수축함으로써 대처하여 직물 원단이 잘리거나 끊어지지 않는 한 균열이 생기지 않도록 한 것이다.
또한, 전기적 도체로 형성된 카본접착제(121)를 이용하여 발열체(110) 상에 전극체(120)를 부착함으로써 접히거나 잡아 당겨지는 등의 형상 변형으로 인한 스트레스를 받게 되더라도 발열체(110)와 전극체(120) 사이에 유격이 발생되지 않도록 한 것이다.
상기와 같은 본 발명의 탄소직물 면상발열체는 탄성력을 갖는 직물 원단으로 형성된 발열체에 카본접착제를 이용하여 전극체를 부착하고, 카본액으로 염색하여 형성됨으로써 반복적으로 접히거나 잡아 당겨지는 등의 형상 변형으로 인한 스트레스에 의해 발열체와 전극체 사이에 유격이 발생되는 것을 방지하고, 발열체 상의 균열을 방지하여 화재 등의 안전사고를 예방할 수 있는 효과를 제공한다.
Claims (6)
- 발열체 상에 전극체가 적어도 둘 이상 구비되어 공급된 전기의 특성에 의해 발열하는 면상발열체에 있어서,탄력성을 갖는 직물로 형성된 발열체 표면에 전기적 도체인 카본접착제를 통해 전극체를 부착하여 발열체와 전극체 사이 간격이 발생 되지 않도록 하고, 전극체가 부착된 발열체를 카본액에 함침하여 염색함으로써 되는 것을 특징으로 하는 탄소직물 면상발열체.
- 제1항에 있어서,상기 발열체는 카본액에 함침하고, 함침함에 따라 발열체 표면에 묻어 있는 카본액이 발열체로 원활하고 고르게 침투하여 정착될 수 있도록 가압한 후 건조함으로써 염색되는 것을 특징으로 하는 탄소직물 면상발열체.
- 제1항에 있어서,상기 발열체는 염색 후 부착된 전극체와 염색이 탈락되거나 탈색되는 것을 방지하기 위하여 액상의 에틸렌초산비닐(EVA) 수지에 함침하고, 함침함에 따라 발열체 표면에 묻어 있는 에틸렌초산비닐 수지가 발열체 상에 고르게 분포될 수 있도 록 가압한 후 건조함으로써 코팅되는 것을 특징으로 하는 탄소직물 면상발열체.
- 제2항 또는 제3항에 있어서,상기 발열체는 고무 또는 우레탄재질로 형성되고 적어도 둘 이상이 서로 맞대어지게 구비된 롤러에 의해 가압되는 것을 특징으로 하는 탄소직물 면상발열체.
- 제1항에 있어서,상기 카본접착제는 공기와 접촉하여 고화(固化)되는 액상의 접착제에 소정 비율로 카본 분말이나 카본액을 첨가하여 혼합함으로써 전기적 도체(導體)로 형성되는 것을 특징으로 하는 탄소직물 면상발열체.
- 제1항 또는 제3항에 있어서,상기 발열체는 염색 또는 염색 및 코팅 후 우레탄, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리염화비닐(PVC) 중 어느 하나의 재질로 형성된 절연체에 의해 그 표면이 피복되어 누전 및 감전 등을 방지할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 탄소직물 면상발열체.
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