KR100713171B1 - 발열 섬유사, 그 제조방법과 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발열 섬유사, 그 제조방법과 장치를 개시한다. 본 발명에 따른 발열 섬유사 제조장치는 여러 가닥의 실들을 모아서 섬유부를 형성하여 공급하는 실 공급 유닛; 실 공급 유닛으로부터 공급된 섬유부의 실들 사이의 내부 공간으로 접착 성분을 포함한 도전성 용액이 흡입되게 하는 도전액 공급 유닛; 도전액 공급 유닛을 거쳐 도전성 용액이 흡입된 섬유부의 표층을 노출하게 하는 한편 발열 섬유사의 굵기를 조절하는 노즐 유닛; 및 노즐 유닛을 거친 섬유부 내에 흡입된 도전성 용액을 경화시켜 발열부가 형성될 수 있게 건조하는 건조 유닛;을 구비한다.

Description

발열 섬유사, 그 제조방법과 장치{Heating yarn, method and apparatus for manufacturing the same}
도 1은 종래의 일 예에 따른 발열 섬유사의 단면 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 섬유사의 단면 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 도 2의 발열 섬유사를 제조하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 섬유사 제조장치에 대한 구성도.
도 4는 도 3의 장치에 의해 발열 섬유사를 제조하는 방법을 설명하기 위한 공정도.
〈도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명〉
100..발열 섬유사 110..섬유부
120..발열부 200..발열 섬유사 제조장치
210..실 공급 유닛 220..도전액 공급 유닛
230..노즐 유닛 240..건조 유닛
본 발명은 면상 발열체에 채용될 수 있는 발열 섬유사, 그 제조방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 면상 발열체라 함은, 전기 공급에 의해 방사열을 발생시키는 얇은 시트 내지 보드 형태의 발열체로서, 온도조절이 용이하고 공기를 오염시키지 않아 위생적이며 소음이 없기 때문에, 온열 매트나 온열 패드, 침대 매트리스, 보온 이불이나 담요, 아파트나 일반주택 등의 주거용 난방장치에 이르기까지 폭넓게 사용되고 있다.
이러한 면상 발열체의 발열원으로는 종래에 따르면 니크롬, 동니켈 합금과 같은 금속 발열선이 주로 사용되어 왔으나, 이와 같은 니크롬 등의 금속 발열선들은 전기가 한 선을 통해 흐르기 때문에 어느 한 부분이라도 끊어지면 전체 발열선에 전기가 통하지 않게 되므로 발열체로서의 기능을 상실하는 문제점이 있을 뿐만 아니라, 발열선 부위만 발열하는 부분 발열방식이므로, 온도분포가 불균일하게 형성되는 문제점이 있다.
이와 같이 금속 발열선을 이용하는 면상 발열체에서의 문제점을 해결하기 위해, 니크롬 등의 금속 발열선 대신에 발열 섬유사로서 탄소 섬유사를 발열선으로 사용하는 면상 발열체가 제안되고 있다. 탄소 섬유사를 이용한 면상 발열체에서는 복사에 의한 가열이 가능하여 에너지 효율을 향상시킬 수 있으며, 탄소 섬유사가 원적외선 방사율이 매우 우수하기 때문에 부가적으로 원적외선의 여러 가지 유용한 효과를 이용할 수 있다는 장점이 있다.
이러한 탄소 섬유사의 대부분은 액상으로 된 탄소 콜로이드 용액에 실을 침전시키거나, 탄소 콜로이드 용액을 실 표면에 뿌리거나 붓과 같은 도구에 의해 발라서 코팅한 후 건조함으로써, 도 1에 도시된 바와 같이 탄소 섬유사(10)는 실(11)의 표면에 탄소층(12)이 형성된 구조를 갖는다.
전술한 바와 같은 구조를 갖는 탄소 섬유사(10)는 실(11)의 표면에 형성된 탄소층(12)의 두께를 조절하여 원하는 전기 저항을 얻게 되는데, 탄소층(12)의 두께를 조절하기 위해서는 여러 번의 코팅 과정을 거쳐야 하는바, 생산성이 떨어질 수 있다. 또한, 탄소 섬유사(10)와 전기 공급선으로 면상 발열체를 직조하는 과정에서 전기 공급선에 의해 탄소 섬유사(10)의 탄소층(12)이 파손됨으로 인해 전기 공급이 차단되어 수명이 짧아지거나 전기 저항이 높아질 수 있으며, 그에 따라 면상 발열체의 열전도율이 낮아져 발열 효율이 저하되는 문제 등이 야기될 수 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 면상 발열체를 직조하는 과정에 발열부의 파손이 방지됨에 따라 충분한 수명이 확보되는 한편 전기 저항이 초기에 설정된 값으로 유지될 수 있는 발열 섬유사를 제공하는데 그 목적이 있다.
그리고, 본 발명은 비교적 간단한 과정으로도 발열 섬유사의 전기 저항을 원하는 대로 설정할 수 있음에 따라 생산성이 향상될 수 있는 발열 섬유사 제조방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발열 섬유사는, 여러 가닥의 실(yarn)들이 모아져 배열된 섬유부; 및 상기 섬유부의 실들 사이의 내부 공간에 고체 상태로 형성된 발열부;를 구비한다.
여기서, 상기 섬유부의 실들은 다수의 필라멘트로 이루어지며, 상기 발열부는 탄소 성분 및 접착 성분을 포함한 물질로 상기 필라멘트들 사이의 내부 공간에 형성되되 상기 섬유부의 표층이 노출되게 형성된 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명에 따른 발열 섬유사 제조장치는, 여러 가닥의 실들을 모아서 섬유부를 형성하여 공급하는 실 공급 유닛; 상기 실 공급 유닛으로부터 공급된 섬유부의 실들 사이의 내부 공간으로 접착 성분을 포함한 도전성 용액이 흡입되게 하는 도전액 공급 유닛; 상기 도전액 공급 유닛을 거쳐 도전성 용액이 흡입된 섬유부의 표층을 노출하게 하는 한편 발열 섬유사의 굵기를 조절하는 노즐 유닛; 및 상기 노즐 유닛을 거친 섬유부 내에 흡입된 도전성 용액을 경화시켜 발열부가 형성될 수 있게 건조하는 건조 유닛;을 구비한다.
그리고, 본 발명에 따른 발열 섬유사 제조방법은, 여러 가닥의 실들을 모아서 섬유부를 형성한 후 접착 성분을 포함한 도전성 용액 측으로 공급하는 단계; 도전성 용액 측으로 공급된 섬유부를 도전성 용액 내에 잠기게 하여 섬유부의 실들의 내부 공간으로 도전성 용액을 흡입시키는 단계; 도전성 용액이 흡입된 섬유부의 표층을 노출되게 하는 한편 발열 섬유사의 굵기를 조절하는 단계; 및 섬유부에 흡입된 도전성 용액을 경화시켜 발열부가 형성될 수 있게 건조하여 발열 섬유사를 완성하는 단계;를 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 섬유사의 단면 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 섬유사(100)는, 여러 가닥의 실(yarn, 111)들이 모아져 배열된 섬유부(110), 및 실(111)들의 내부 공간에 고체 상태로 형성된 발열부(120)를 포함하여 구성된다.
섬유부(110)를 이루는 실(111)들은 본 실시예에 따르면, 다양한 종류의 섬유, 예컨대 폴리 섬유, 면 섬유, 광물질 섬유 등과 같은 일반적으로 널리 알려진 섬유로 각각 이루어질 수 있다. 이러한 실(111)들은 다수의 필라멘트를 갖도록 각각 구성되는 것이 바람직한데, 이는 도시된 바와 같이 필라멘트들이 전체적으로 풀어져 대략 원형으로 배열됨으로써, 필라멘트들 사이로 발열부(120)가 고르게 형성될 수 있도록 하기 위함이다.
발열부(120)는 실(111)들 사이의 공간에 고르게 형성되는 한편 실(111)들에 접착되어 발열 섬유사(100)의 형태를 전체적으로 유지할 수 있게, 접착 성분을 포함한 도전성 용액이 실(111)들 사이의 내부 공간으로 흡입된 후 경화되어 형성되는 것이 바람직하다. 아울러, 발열부(120)는 도시된 바와 같이, 섬유부(110)의 표층이 노출되게 형성되는 것이 바람직하다. 이는 발열 섬유사(100)와 전기 공급선으로 면상 발열체를 직조하는 과정에서 전기 공급선이 섬유부(110)의 표층에 맞닿을 수 있게 함으로써, 발열부(120)의 파손을 방지하여 안정적인 전기 공급으로 발열 섬유 사(100)의 수명이 충분히 확보되게 할 뿐 아니라 전기 저항이 초기에 설정된 값으로 유지될 수 있게 하기 위함이다. 그에 따라, 발열 섬유사(100)로 직조한 면상 발열체의 열전도율이 낮아짐으로 인해 발열 효율이 저하되는 문제를 방지할 수 있게 된다. 또한, 전술한 바와 같이 발열부(120)가 발열 섬유사(100)의 내부에 고르게 분포되어 형성된 구조로 이루어지게 되면, 종래의 도 1에서와 같이 본 실시예의 발열부(120)에 해당하는 탄소층(12)이 탄소 섬유사(10)의 외부에 형성된 구조에 비해, 동일한 전기 저항값을 갖는다는 조건하에서, 본 실시예에 따른 발열 섬유사(100)가 종래에 따른 탄소 섬유사(10)에 비해 더 가는 굵기를 가질 수 있게 된다. 이에 따라, 발열 제품의 직조에 유리해질 수 있으며, 제조비를 절감하는 효과도 얻어질 수 있다.
한편, 발열부(120)를 형성하는 도전성 용액은 다양하게 구성될 수 있는데, 그 일 예로 8~12%의 탄소, 10~20%의 흑연, 30~50%의 우레탄 계열 접착제, 8~16%의 메탄올, 5~10%의 톨루엔 유기용제, 및 5~10%의 엠이케이(MEK; Methyl Ethyl Ketene) 유기용제를 포함하여 구성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 섬유부(110)의 실(111)들의 내부 공간에 형성된 발열부(120)는 실(111)들에 도전성 용액이 흡입된 양에 따라 그 용적이 다르게 되며, 그에 따른 발열 섬유사(100)의 전기 저항이 다르게 된다. 즉, 실(111)들에 도전성 용액이 흡입되는 양을 조절하게 되면 발열 섬유사(100)의 전기 저항을 원하는 대로 설정할 수 있게 되는 것이다. 여기서, 실(111)들에 도전성 용액이 흡입되는 양은, 발열 섬유사(100)가 동일한 굵기로 설정된 경우, 실(111)들의 내부 공간 크기와 관 련된 실(111)들의 각 섬유 굵기를 나타내는 데니어(denier), 즉 필라멘트(111)의 개수와, 실(111)의 개수를 어떻게 설정하느냐에 따라 조절될 수 있다.
이처럼, 본 실시예에 따르면, 원하는 전기 저항이 얻어질 수 있을 만큼 도전성 용액이 섬유부(110)의 실(111)들에 흡입되게 실(111)들의 각 데니어와 실(111)의 개수를 초기에 한 번 설정한 다음 발열부(120)를 형성하기만 하면 되므로, 종래의 도 1에서와 같이 원하는 전기 저항이 얻어질 수 있을 만큼 탄소층(12)의 두께가 설정되게 여러 번의 코팅 과정을 거치는 것에 비해 생산성이 향상될 수 있다. 아울러, 본 실시예에 따른 발열 섬유사는, 발열 제품의 제조에 적합한 굵기를 갖는 범위 내에서, 발열 제품에 인가되는 전압에 맞게 다양한 전기 저항값을 갖게 구성될 수 있으므로, 소비전력은 절감되는 한편 발열 효과는 향상될 수 있는 발열 제품의 제조가 손쉬워질 수 있다.
상기와 같이 구성된 발열 섬유사(100)는 도 3에 도시된 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 섬유사 제조장치(200)에 의해 제조될 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 섬유사 제조장치(200)는, 실 공급 유닛(210), 도전액 공급 유닛(220), 노즐 유닛(230), 및 건조 유닛(240)을 포함하여 구성된다.
실 공급 유닛(210)은 여러 가닥의 실(111)들, 도시된 바에 따르면 세 가닥의 실(111)들을 모아서 섬유부(110)를 형성하여 공급할 수 있게 한 가닥의 실(111)이 각각 권취된 실 공급 릴(211)들을 구비한다. 여기서, 실 공급 릴(211)들에 각각 권취된 실(111)은 원하는 전기 저항을 얻을 수 있을 만큼 도전성 용액이 흡입될 수 있는 데니어를 갖는다. 아울러, 실 공급 릴(211)들에 각각 권취된 실(111)은 증기로 찌는 과정을 미리 거치는 것이 바람직한데, 이는 찌는 과정을 통해 실(111)이 세척되어 불순물이 제거될 뿐 아니라, 수축된 상태가 됨에 따라 후술할 건조 유닛(240)을 거쳐 건조되는 과정에서 수축 변형하여 초기에 설정된 전기 저항값이 변화되는 것을 최대한 방지할 수 있기 때문이다. 이와 함께, 전술한 바와 같은 과정을 거치게 되면, 발열 섬유사(100)가 최종 완성된 상태에서 인장력을 가하더라도 늘어나는 변형량을 최소화할 수 있게 되므로, 발열 섬유사(100)의 저항값이 변화되는 것도 최대한 방지할 수 있게 된다.
그리고, 실 공급 유닛(210)은 실 공급 릴(211)들로부터 후술할 도전액 공급 유닛(220)으로 실(111)들을 공급할 때 실(111)들의 텐션이 너무 크게 되면 실(111)들에 도전성 용액이 잘 흡입되지 않게 되므로, 실(111)들의 텐션을 조절할 수 있는 텐션 조절기(212)를 구비하는 것이 바람직하다.
도전액 공급 유닛(220)은 상기 실 공급 유닛(210)으로부터 공급된 실(111)들의 내부 공간으로 도전성 용액을 흡입시키는 것으로, 도전성 용액이 채워진 도전액 탱크(221)를 구비한다. 여기서, 도전성 용액은 도전 성분뿐 아니라, 실(111)들의 내부 공간으로 흡입된 후 경화되면 도전 성분이 실(111)들에 접착되는 한편 발열 섬유사(100)의 형태가 유지될 수 있게 접착 성분을 포함하여 구성된다. 이러한 도전성 용액이 채워지는 도전액 탱크(221)는 청소하기 편리하게 분리 가능하게 되며, 내벽에 불소 코팅이 될 수 있다. 그리고, 도전액 탱크(221)는 레일에 의한 이동이 가능하게 설치될 수 있다. 또한, 도전액 탱크(221) 내에는 도시하지는 않았지만 시 간이 경과함에 따라 비중이 큰 물질이 침전하는 막을 수 있게 도전성 용액을 고르게 섞어주기 위한 교반기(222)가 설치되는 것이 바람직하다.
그리고, 도전액 공급 유닛(220)은 상기 실 공급 유닛(210)의 텐션 조절기(212)를 거쳐 공급된 실(111)들이 도전액 탱크(221)에 채워진 도전성 용액 내를 통과할 수 있게 안내하는 침수 롤러(223)를 구비한다. 여기서, 침수 롤러(223)는 도전성 용액 내에 배치되는데, 실(111)들의 이동 궤적을 늘릴 수 있게 다수 개로 마련되는 것이 바람직하나, 이에 반드시 한정되지는 않는다.
노즐 유닛(230)은 상기 도전액 공급 유닛(220)을 거쳐 도전성 용액이 흡입된 섬유부(110)의 표층을 노출하게 하는 한편 발열 섬유사(100)의 굵기를 조절할 수 있게 하는 것으로, 고정 노즐(231) 및 회전 롤러(232)를 적어도 하나씩 구비한다. 여기서, 고정 노즐(231) 및 회전 노즐(232)은 도전성 용액의 수면으로부터 각각 이격이 되어 배치되며, 고정 노즐(231)은 실(111)들이 진행하는 방향을 기준으로 회전 노즐(232)보다 앞선 위치에 배치된다.
고정 노즐(231)은 도전성 용액이 흡입된 실(111)들을 통과시키는 과정에서 실(111)들을 압축시키는 한편 도전성 용액을 일차적으로 제거하기 위한 것으로, 실(111)들이 모아져 통과할 수 있는 구조로 이루어진다. 여기서, 고정 노즐(231)은 실(111)들을 단순히 압축시키는 역할을 수행하기만 하면 되므로, 실(111)들의 주위를 회전하지 않고 고정되게 설치된다.
그리고, 회전 노즐(232)은 상기 고정 노즐(231)을 거친 실(111)들을 함께 통과시키는 과정에서 섬유부(110)의 표층을 노출하게 하는 한편 발열 섬유사(100)의 굵기를 조절하기 위한 것으로, 실(111)들이 모아져 통과할 수 있는 구조로 이루어짐과 아울러 실(111)들이 빠져나가는 부위에는 섬유부(110)의 표층을 노출하게 하는 한편 발열 섬유사(100)의 굵기를 조절할 수 있는 다이스(dies, 233)가 마련된다. 여기서, 다이스(233)는 발열 섬유사(100)의 굵기에 따라 교체할 수 있도록, 회전 노즐(232)의 몸체에 착탈 가능하게 설치되는 것이 바람직하다. 이러한 회전 노즐(232)은 다이스(233)에 의해 섬유부(110)의 표층이 원주 방향으로 고르게 노출될 수 있게 회전 가능하게 설치된다.
건조 유닛(240)은 상기 노즐 유닛(230)을 거친 실(111)들에 흡입된 도전성 용액을 경화시켜 발열부(120)가 형성될 수 있게 건조하기 위한 것으로, 건조로(241)를 구비한다.
건조로(241)는 실(111)들이 통과할 수 있는 내부 공간을 갖는데, 상기 내부 공간의 길이는 실(111)들이 통과하면서 충분히 건조될 수 있을 정도로 형성되는 것이 바람직하며, 단열이 잘되는 소재로 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 건조로(241)에는 실(111)들의 내부로부터 외부로 건조할 수 있게 하는 한편, 실(111)들에 접촉되지 않은 상태에서 열을 가할 수 있게 원적외선 히터(242)가 마련된다. 이러한 원적외선 히터(242)는 건조로(241) 내에서 실(111)들의 상,하측에 각각 배열될 수 있게 다수 개로 마련되는 것이 바람직하다. 아울러, 원적외선 히터(242)에는 이로부터 발생한 원적외선이 실(111)들에 집중되어 보내질 수 있게 반사 부재(243)가 마련되는 것이 바람직하다. 여기서, 반사 부재(243)는 반사율이 높은 알루미늄 소재로 형성될 수 있다.
그리고, 건조 유닛(240)에는 원적외선뿐 아니라 건조 시간을 단축할 수 있게 보조적으로 고열공기에 의해 실들을 건조할 수 있게 고열공기 공급기(250)가 더 마련될 수 있는데, 고열공기 공급기(250)는 가스 연료의 연소에 의해 고열공기를 생성하는 가스 히터(251)와, 가스 히터(251)로부터 생성된 고열공기를 건조로(241) 내로 유도하는 덕트(252)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 가스 히터(251)로부터 발생한 고열공기는 송풍 팬(253)에 의해 덕트(252) 내로 송출될 수 있다. 그리고, 덕트(252)에는 건조로(241) 내에서 실(111)들의 진행 경로에 따라 온도를 독립적으로 제어할 수 있게, 예컨대 온도가 점차 증가하다가 낮아지게 제어할 수 있게, 건조로(241)와의 사이에 다수의 공급 홀(254)이 형성되는 한편, 이러한 공급 홀(254)들에는 건조로(241) 내로 공급되는 고열공기를 공급 및 차단할 수 있는 개폐 부재(255)가 각각 설치될 수도 있다. 여기서, 공급 홀(254)들은 원적외선 히터(242)들 사이에 위치되게 배열되며, 개폐 부재(255)들은 건조로(241) 내에 설치된 통상적인 온도센서(미도시)들로부터 제공된 정보에 의해 독립적으로 제어된다.
또한, 고열공기 공급기(250)에는 덕트(252)에서 고열공기를 순환시켜 건조로(241) 내로 송풍할 수 있게 공기 순환기(256)가 더 마련되는 것이 바람직하며, 건조로(241) 내에는 실(111)들이 건조되면서 고온 다습해지므로, 이러한 온습도를 낮추어 건조 속도를 높이기 위한 온습도 배출 조절기(257)가 더 마련되는 것이 바람직하다. 여기서, 온습도 배출 조절기(257)는 통상적인 것이 이용될 수 있다.
이와 같은 건조 유닛(240)의 후방에는 건조로(241)에서 건조되어 완성된 발열 섬유사(100)를 권취할 수 있게 권취기(260)가 설치된다. 여기서, 권취기(260)는 발열 섬유사(100)의 텐션을 자동으로 유지할 수 있게 자동 텐션기를 구비하는 것이 바람직하다.
이러한 권취기(260)와 건조로(241) 사이에는 건조로(241)로부터 배출된 발열 섬유사(100)를 인출하여 권취기(260) 측으로 공급하기 위한 한 쌍의 인출 롤러(270)들이 설치될 수 있다. 여기서, 인출 롤러(270)들에는 그 사이로 발열 섬유사(100)가 통과하게 되는데 발열 섬유사(100)의 굵기에 따라 인출 롤러(270)들 사이의 간격을 조절할 수 있게 간격 조절기(271)가 더 마련되는 것이 바람직하다. 그리고, 이러한 인출 롤러(270)들과 권취기(260) 사이에는 발열 섬유사(100)의 전기 저항을 테스트해 볼 수 있는 저항 측정기(280)가 설치될 수 있다.
한편, 발열 섬유사(100)는 동시에 여러 가닥, 예컨대 수십 가닥으로 제조되는 것이 생산성을 높이는데 유리하므로, 발열 섬유사 제조장치(200)는 실 공급 유닛(210), 노즐 유닛(230), 권취기(260), 인출 롤러(270), 및 저항 측정기(280)를 제조하고자 하는 발열 섬유사(100)의 개수에 상응하는 개수를 갖고서 병렬로 배치하여 구성하는 한편, 도전액 공급 유닛(220) 및 건조 유닛(240)을 공통되게 사용할 수 있게 구성하는 것도 가능하다.
상기와 같이 구성된 발열 섬유사 제조장치(200)에 의해 발열 섬유사(100)를 제조하는 방법을 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 310 단계에서는, 여러 가닥의 실들을 모아서 섬유부를 형성한 후 접착 성분을 포함한 도전성 용액 측으로 공급한다. 이때, 실들을 원하는 전기 저항이 얻어질 수 있는 필라멘트 수와 데니어를 갖게 미리 마련하는 한편, 증기로 찌는 과정 을 거쳐 불순물이 제거되게 함과 아울러 최대한 수축된 상태가 되게 미리 마련한다. 그리고, 이러한 실들을 모아서 도전성 용액 측으로 공급하되, 도전성 용액 내로 공급하기 전에 실들에 도전성 용액이 충분히 흡입될 수 있게 텐션이 조절된 상태로 공급한다.
그 다음, 320 단계에서는, 도전성 용액 측으로 공급된 실들을 도전성 용액 내에 잠기게 하여 실들의 내부 공간으로 도전성 용액을 흡입시킨다. 이때, 도전성 용액은 30~50%의 우레탄 계열 접착제, 8~12%의 탄소, 10~20%의 흑연, 8~16%의 메탄올, 5~10%의 톨루엔 유기용제, 및 5~10%의 엠이케이(MEK; Methyl Ethyl Ketene) 유기용제를 포함하여 구성될 수 있다.
그 다음, 330 단계에서는, 도전성 용액이 흡입된 섬유부의 표층을 노출되게 하는 한편 발열 섬유사의 굵기를 조절한다. 이때, 도전성 용액이 흡입된 실들을 함께 통과시키는 과정에서 실들을 압축시키는 한편 도전성 용액을 일차적으로 제거하게 하며, 그리고, 회전 노즐은 상기 고정 노즐을 거친 실들을 함께 통과시키는 과정에서 섬유부의 표층을 노출하게 하는 한편 발열 섬유사의 굵기를 조절하게 하는데, 이때, 섬유부의 표층이 원주 방향으로 고르게 노출될 수 있게 도전성 용액을 제거한다.
그 다음, 340 단계에서는, 섬유부에 흡입된 도전성 용액을 경화시켜 발열부가 형성될 수 있게 건조하여 발열 섬유사를 완성한다. 이때, 섬유부에 대해 비접촉 방식으로 열을 가할 수 있게 원적외선과 고열공기로 건조하며, 건조하는 과정에서 고온 다습해질 수 있으므로 건조에 적합한 온도와 습도 이하로 유지한 상태로 건조 한다.
한편, 전술한 과정을 거쳐 발열 섬유사를 완성한 후 보관 및 운송 등을 위해 발열 섬유사를 권취하는 과정을 더 수행할 수 있으며, 필요하다면 권취하기 전에 전기 저항을 테스트하는 과정을 추가로 수행하는 것도 가능하다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 발열 섬유사가 여러 가닥의 실들이 모아져 배열된 섬유부 내에 발열부가 형성된 구조로 이루어짐으로써, 발열 섬유사와 전기 공급선으로 면상 발열체를 직조하는 과정에서 전기 공급선이 섬유부의 표층에만 맞닿을 수 있어 발열부의 파손이 방지될 수 있다. 이에 따라, 발열 섬유부에 안정적인 전기 공급이 이루어질 수 있게 되어 발열 섬유사의 수명이 충분히 확보될 수 있을 뿐 아니라, 전기 저항이 초기에 설정된 값으로 유지될 수 있다. 그 결과, 발열 섬유사로 직조한 면상 발열체의 열전도율이 낮아짐으로 인해 발열 효율이 저하되는 문제가 방지될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 얻고자 하는 전기 저항에 따라 섬유부의 실들에 도전성 용액이 흡입되는 양이 조절되게 실들의 각 데니어와, 실의 개수를 초기에 한번 설정한 다음 발열부를 형성하기만 하면 되므로, 종래와 같이 원하는 전기 저항이 얻어질 수 있을 만큼 탄소층의 두께가 설정되게 여러 번의 코팅 과정을 거치는 것에 비해 생산성이 향상되는 효과가 얻어질 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다 양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 여러 가닥의 실(yarn)들이 모아져 배열된 섬유부; 및
    상기 섬유부의 실들 사이의 내부 공간에 고체 상태로 형성된 발열부;
    를 구비하는 발열 섬유사.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 섬유부의 실들은 다수의 필라멘트로 이루어지며,
    상기 발열부는 탄소 성분 및 접착 성분을 포함한 물질로 상기 필라멘트들 사이의 내부 공간에 형성되되 상기 섬유부의 표층이 노출되게 형성된 것을 특징으로 하는 발열 섬유사.
  3. 여러 가닥의 실들을 모아서 섬유부를 형성하여 공급하는 실 공급 유닛;
    상기 실 공급 유닛으로부터 공급된 섬유부의 실들 사이의 내부 공간으로 접착 성분을 포함한 도전성 용액이 흡입되게 하는 도전액 공급 유닛;
    상기 도전액 공급 유닛을 거쳐 도전성 용액이 흡입된 섬유부의 표층을 노출하게 하는 한편 발열 섬유사의 굵기를 조절하는 노즐 유닛; 및
    상기 노즐 유닛을 거친 섬유부 내에 흡입된 도전성 용액을 경화시켜 발열부가 형성될 수 있게 건조하는 건조 유닛;
    을 구비하는 발열 섬유사 제조장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 노즐 유닛은, 상기 도전액 탱크를 거쳐 도전성 용액이 흡입된 섬유부를 통과시키는 과정에서 섬유부를 압축시키는 한편 도전성 용액을 일차적으로 제거하는 고정 노즐과, 상기 고정 노즐을 거친 섬유부를 통과시키는 과정에서 섬유부의 표층을 노출하게 하는 한편 발열 섬유사의 굵기를 조절하며 회전 가능하게 된 회전 노즐을 구비하는 것을 특징으로 하는 발열 섬유사 제조장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 건조 유닛은, 상기 노즐 유닛을 거친 섬유부가 통과할 수 있게 형성된 건조로, 상기 건조로 내에 배치된 원적외선 히터와, 상기 건조로 내로 고열공기를 공급하는 고열공기 공급기와, 상기 건조로 내로 공급된 고열공기를 순환시키는 공기 순환기, 및 상기 건조로 내의 온습도를 조절할 수 있는 온습도 배출 조절기를 구비하는 것을 특징으로 하는 발열 섬유사 제조장치.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 도전성 용액에 포함된 도전 성분은 탄소 성분인 것을 특징으로 하는 발열사 제조장치.
  7. 제 3항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실 공급 유닛 및 노즐 유닛은 여러 가닥의 발열 섬유사를 동시에 제조할 수 있게 다수 개로 마련된 것을 특징으로 하는 발열 섬유사 제조장치.
  8. 여러 가닥의 실들을 모아서 섬유부를 형성한 후 접착 성분을 포함한 도전성 용액 측으로 공급하는 단계;
    도전성 용액 측으로 공급된 섬유부를 도전성 용액 내에 잠기게 하여 섬유부의 실들의 내부 공간으로 도전성 용액을 흡입시키는 단계;
    도전성 용액이 흡입된 섬유부의 표층을 노출되게 하는 한편 발열 섬유사의 굵기를 조절하는 단계; 및
    섬유부에 흡입된 도전성 용액을 경화시켜 발열부가 형성될 수 있게 건조하여 발열 섬유사를 완성하는 단계;
    를 포함하는 발열 섬유사 제조방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 섬유부를 공급하는 단계에서는, 얻고자 하는 전기 저항에 따라 실들에 도전성 용액이 흡입되는 양이 조절되게 실들의 각 데니어(denier)와, 실의 개수가 설정되는 것을 특징으로 하는 발열 섬유사 제조방법.
  10. 제 8항 또는 제 9항에 있어서,
    상기 도전성 용액은 30~50%의 우레탄 계열 접착제, 8~12%의 탄소, 10~20%의 흑연, 8~16%의 메탄올, 5~10%의 톨루엔 유기용제, 및 5~10%의 엠이케이(MEK; Methyl Ethyl Ketene) 유기용제를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 발열 섬유사 제조방법.
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