KR100754322B1 - Manufacturing apparatus for carbon thread using carbon coating solution, and manufacturing method for carbon thread using the apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 각종 발열 의복, 전열매트, 건축용 내장재, 농업용 전열시트 등에 사용될 수 있는 발열직물체를 위한 탄소코팅용액, 상기 용액을 이용한 발열 탄소사 제조장치, 그리고 상기 장치를 이용한 탄소사 제조방법에 관한 것으로, 특히 본 발명에 따른 발열 탄소사 제조장치는 탄소코팅용액이 담긴 함침조 통과시 좌사(左絲) 또는 우사(右絲)로 되어 있는 원사(原絲)를 좌회전 또는 우회전시키면서 통과되도록 하는 회전수단을 제공하고, 함침조에서 배출된 원사가 다듬질(trimming) 부재의 중공을 통과하는 과정에서 적절한 코팅층 두께와 균일도를 갖도록 하여 탄소사의 품질을 높일 수 있고, 결국 본 발명에 따른 탄소사를 이용한 발열직물체의 경우 설정 온도치까지의 도달시간이 짧고 전력소모가 적으며 탄소사의 파손 위험이 적어 제품 수명을 획기적으로 늘일 수 있다.The present invention relates to a carbon coating solution for a heating fabric that can be used in various heating garments, heat transfer mats, building interior materials, agricultural heat transfer sheets, an exothermic carbon yarn manufacturing apparatus using the solution, and a carbon yarn manufacturing method using the apparatus. In particular, the heating carbon yarn manufacturing apparatus according to the present invention is rotated so as to pass while turning left or right yarns made of left yarn or right yarn when passing through the impregnation tank containing the carbon coating solution. By providing a means, and the yarn discharged from the impregnating tank to have a suitable coating layer thickness and uniformity in the process of passing through the hollow of the trimming member to improve the quality of the carbon yarn, and eventually heat generation using the carbon yarn according to the present invention In the case of woven fabric, shorter time to reach the set temperature value, less power consumption and less risk of breakage of carbon yarns can shorten product life. To be stretched.
본 발명에 따른 발열 탄소사 제조장치는 탄소코팅용액이 담겨 있고, 상기 용액에 잠겨 있는 안내부재가 구비되어 있는 함침조; 좌사(左絲) 또는 우사(右絲)로 되어 있는 원사(原絲) 감겨 있는 공급릴(reel); 상기 공급릴로부터 방출되는 원사가 좌사일 경우에는 좌회전시키고 우사일 경우에는 우회전 시키는 회전수단; 상기 함침조의 안내부재를 거쳐 나오는 원사의 수직 상부에 구비된 출부(出府) 안내롤러; 상기 출부 안내롤러와 상기 함침조의 안내부재 사이에 구비되어 있고, 상기 원사가 통과되는 중공이 형성되어 있으며, 상기 원사의 직경 보다 큰 내경을 갖는 출구가 형성되어 있어 상기 원사에 코팅되는 탄소층의 두께와 균일도를 결정하는 다듬질(trimming)부재; 및 상기 출부 안내롤러를 통과한 원사를 건조하는 건조수단;을 포함하여 이루어진다.Exothermic carbon yarn manufacturing apparatus according to the present invention contains a carbon coating solution, the impregnation tank is provided with a guide member immersed in the solution; A feed reel wound in a yarn made of left yarn or right yarn; Rotating means for rotating left when the yarn discharged from the supply reel is left yarn and right when the yarn is right yarn; An exit guide roller provided in a vertical upper portion of the yarn which passes through the guide member of the impregnation tank; The thickness of the carbon layer which is provided between the outlet guide roller and the guide member of the impregnation tank, the hollow is passed through the yarn is formed, the outlet having an inner diameter larger than the diameter of the yarn is formed is coated on the yarn A trimming member for determining uniformity; And drying means for drying the yarn passing through the delivery guide roller.
탄소, 코팅, 발열, 공급릴, 함침조, 다듬질부재, 회전, 발열직물체 Carbon, coating, heating, supply reel, impregnation tank, finishing member, rotation, heating fabric
Description
도 1은 본 발명에 따른 탄소사 제조장치의 개략적인 블록도,1 is a schematic block diagram of a carbon yarn manufacturing apparatus according to the present invention,
도 2는 본 발명에 따른 탄소사 제조방법의 공정도,2 is a process chart of the carbon yarn manufacturing method according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 탄소사를 이용한 발열직물체의 개략도이다.3 is a schematic diagram of a heating fabric using a carbon yarn according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
A: 탄소사 제조장치 T1: 원사A: carbon yarn manufacturing apparatus T1: yarn
T2: 탄소사 10: 공급릴T2: carbon company 10: supply reel
20: 회전수단 21: 모터20: rotation means 21: motor
30: 함침조 31: 안내부재30: impregnation tank 31: guide member
40A: 입부(入府) 안내롤러 40B: 출부(出府) 안내롤러40A:
50: 다듬질(trimming) 부재 51: 중공50: trimming member 51: hollow
60: 건조수단 H: 발열직물체60: drying means H: heating fabric
본 발명은 각종 발열 의복, 전열매트, 건축용 내장재, 농업용 전열시트 등에 사용될 수 있는 복사 발열직물체를 위한 탄소코팅용액, 상기 용액을 이용한 발열 탄소사 제조장치, 그리고 상기 장치를 이용한 탄소사 제조방법에 관한 것으로,The present invention is a carbon coating solution for radiant heating fabrics that can be used in various heating garments, heat transfer mats, building materials, agricultural heat transfer sheets, etc. About
특히 본 발명에 따른 발열 탄소사 제조장치는 탄소코팅용액이 담긴 함침조 통과시 좌사(左絲) 또는 우사(右絲)로 되어 있는 원사(原絲)를 좌회전 또는 우회전시키면서 통과되도록 하는 회전수단을 제공하고,In particular, the exothermic carbon yarn manufacturing apparatus according to the present invention has a rotation means for passing through the left or right yarn (rot) yarn left or right when passing through the impregnation tank containing the carbon coating solution to pass through Offering,
함침조에서 배출된 원사가 다듬질(trimming) 부재의 중공을 통과하는 과정에서 적절한 코팅층 두께와 균일도를 갖도록 하여 The yarn discharged from the impregnation tank has an appropriate coating layer thickness and uniformity in the process of passing through the hollow of the trimming member.
탄소사의 품질을 높일 수 있고, 결국 본 발명에 따른 탄소사를 이용한 발열직물체의 경우 설정 온도치까지의 도달시간이 짧고 전력소모가 적으며 탄소사의 파손 위험이 적어 제품 수명을 획기적으로 늘일 수 있다.It is possible to increase the quality of the carbon yarn, and in the case of the heating fabric using the carbon yarn according to the present invention can shorten the time to reach the set temperature value, less power consumption and less risk of breakage of the carbon yarn can significantly increase the product life. .
발열직물체는 등산조끼와 같은 농업 또는 산업용 복사열 매트, 건축물 복사열 난방, 레저 또는 의료용 의류, 침구용으로 사용되는 복사열 매트 등에 폭넓게 사용되며,Heating fabrics are widely used in agricultural or industrial radiant mats, such as climbing vests, radiant heat heating in buildings, leisure or medical clothing, and radiant mats for bedding.
복사열 방식으로 열을 이용하므로 의류 등으로 사용되어도 화상의 위험이 없고 전기에너지 소모가 적다.Since heat is used as a radiant heat method, there is no risk of burns and electricity consumption is low even when used as clothing.
종래 발열직물체 또는 이의 제조를 위한 탄소사와 관련된 기술로는Conventional heating fabric or a technology related to the carbon yarn for its manufacture
매우 낮은 경위사 밀도를 갖도록 직조되고 도전사에 의해 직조된 도전부가 구비된 저밀도 면상 발열체와 관련된 실용신안등록 제0350509호(2004.05.04) 『탄소섬유사를 이용한 저밀도 면상 발열체』,Utility Model Registration No. 0350509 (2004.05.04), `` Low Density Planar Heating Element Using Carbon Fiber Yarn, '' which relates to a low density planar heating element woven to have a very low warp yarn density and provided with a conductive section woven by a conductive yarn.
탄소사를 위사로 하고 일반 원사 및 전류도입선을 경사로 직조하여 항온특성을 높인 발열체 원단과 관련된 특허공개 제2005-0081314호(2005.08.19) 『도전성 탄소코팅섬유를 이용한 발열체 원단의 제조방법』, 및Patent Publication No. 2005-0081314 (2005.08.19) 『Method of manufacturing a heating element fabric using conductive carbon coated fiber』, and
발열 기능 향상과 구김 등에 의한 절단 또는 단락을 최소화 시킬 수 있도록 탄소사를 위사로 직조한 발열직물체와 관련된 실용신안등록 제0389288호(2005.06.30) 『면사직조발열체』 등이 있다.Utility model registration No. 0389288 (Jun. 30, 2005) 『Cotton weaving heating element』, which is related to a heating fabric woven with carbon yarn, is used to improve the heating function and minimize cutting or short circuit due to wrinkles.
본 발명은 탄소코팅용액과, 탄소사 제조장치, 그리고 제조방법을 제공하여 최종적으로 제조된 발열직물체의 목표 온도 도달시간을 줄이고, 소모전력을 줄이며, 내구성을 향상시키기 위하여 제안된 것이다.The present invention has been proposed to provide a carbon coating solution, a carbon yarn manufacturing apparatus, and a manufacturing method to reduce the time to reach the target temperature of the finally produced heating fabric, reduce power consumption, and improve durability.
이에 본 발명은 탄소코팅용액이 담긴 함침조 통과시 좌사(左絲) 또는 우사(右絲)로 되어 있는 원사(原絲)를 좌회전 또는 우회전시킬 수 회전수단이 구비된 탄소사 제조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention provides a carbon yarn manufacturing apparatus provided with a rotation means capable of turning left or right of yarns made of left yarn or right yarn when passing through an impregnation tank containing a carbon coating solution. For the purpose of
또 본 발명은 함침조에서 배출된 원사가 적절한 코팅층 두께와 균일도를 갖도록 하기 위한 중공을 갖는 다듬질(trimming) 부재를 제공하고, 상기 다듬질 부재 의 출구 내경을 늘려 가면서 반복적으로 코팅이 이루어지도록 하여 탄소사의 품질을 높이는 것을 목적으로 한다.In another aspect, the present invention provides a trimming member having a hollow for the yarn discharged from the impregnation tank to have a suitable coating layer thickness and uniformity, and repeatedly coating the carbon fiber yarn by increasing the outlet inner diameter of the finishing member. It aims to improve quality.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 탄소코팅용액은 Carbon coating solution according to the present invention to achieve the above object is
0.1~0.01㎛의 입자크기를 갖는 카본분말 10~60중량%, 15~1㎛의 입자크기를 갖는 흑연분말 2~60중량%, 마그네슘옥사이드, 지르코늄 카바이트, 실리콘카바이트, 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 도전성필러 0.1~20%, 그리고 커플링제 1~5중량%를 포함하여 이루어진 고형분 40~60중량%; 및10 to 60% by weight of carbon powder having a particle size of 0.1 to 0.01 μm, 2 to 60% by weight of graphite powder having a particle size of 15 to 1 μm, magnesium oxide, zirconium carbide, silicon carbide, or a combination thereof 40 to 60% by weight of a solid content comprising 0.1 to 20% of a conductive filler selected from, and 1 to 5% by weight of a coupling agent; And
용제 15~25중량%, 고착제로서 합성수지 7~13중량%, 분산제 0.1~0.6중량%, 소포제 0.1~0.6중량%, 산화방지제 0.1~0.6중량%, 그리고 잔량의 용해제를 포함하여 이루어진 용매 40~60중량%;를 혼합하여 분쇄과정을 거쳐 얻어진다.Solvent 40 to 60 containing 15 to 25 wt% solvent, 7 to 13 wt% synthetic resin, 0.1 to 0.6 wt% dispersant, 0.1 to 0.6 wt% antifoaming agent, 0.1 to 0.6 wt% antioxidant, and remaining solvent By weight; obtained by mixing.
또 본 발명에 따른 발열 탄소사 제조장치는 탄소코팅용액이 담겨 있고, 상기 용액에 잠겨 있는 안내부재가 구비되어 있는 함침조; 좌사(左絲) 또는 우사(右絲)로 되어 있는 원사(原絲) 감겨 있는 공급릴(reel); 상기 공급릴로부터 방출되는 원사가 좌사일 경우에는 좌회전시키고 우사일 경우에는 우회전 시키는 회전수단; 상기 함침조의 안내부재를 거쳐 나오는 원사의 수직 상부에 구비된 출부(出府) 안내롤러; 상기 출부 안내롤러와 상기 함침조의 안내부재 사이에 구비되어 있고, 상기 원사가 통과되는 중공이 형성되어 있으며, 상기 원사의 직경 보다 큰 내경을 갖 는 출구가 형성되어 있어 상기 원사에 코팅되는 탄소층의 두께와 균일도를 결정하는 다듬질(trimming)부재; 및 상기 출부 안내롤러를 통과한 원사를 건조하는 건조수단;을 포함하여 이루어진다.In addition, the heating carbon yarn manufacturing apparatus according to the present invention contains a carbon coating solution, the impregnation tank is provided with a guide member immersed in the solution; A feed reel wound in a yarn made of left yarn or right yarn; Rotating means for rotating left when the yarn discharged from the supply reel is left yarn and right when the yarn is right yarn; An exit guide roller provided in a vertical upper portion of the yarn which passes through the guide member of the impregnation tank; It is provided between the outlet guide roller and the guide member of the impregnation tank, the hollow is passed through the yarn is formed, the outlet having an inner diameter larger than the diameter of the yarn is formed is formed of a carbon layer coated on the yarn Trimming member for determining the thickness and uniformity; And drying means for drying the yarn passing through the delivery guide roller.
나아가 본 발명에 따른 발열 탄소사 제조방법은 상기 탄소사 제조방치를 이용한 발열 탄소사 제조방법이되, 상기 함침조 투입, 상기 다듬질부재 통과, 그리고 상기 건조수단 통과를 총3회 거치는 코팅공정을 거치며, 상기 각 코팅공정에 따라 상기 다듬질부재의 출구 내경은 0.05~0.15mm 씩 더 커지는 것을 특징으로 한다.Furthermore, the method for producing exothermic carbon yarn according to the present invention is a method for producing exothermic carbon yarn using the carbon yarn manufacturing method, and undergoes a coating process of passing the impregnating tank, passing the finishing member, and passing the drying means a total of three times. According to the coating process, the outlet inner diameter of the finishing member is characterized in that larger by 0.05 ~ 0.15mm.
본 발명에 따른 탄소코팅용액은 고형분 40~60중량%와 용매 40~60중량%를 혼합하여 분쇄시켜 얻어지는데, 분쇄는 다이노밀을 이용하여 반복(총 3차 이상)적인 분쇄 교반과정을 거쳐 15㎛ 이하의 입도를 가져 콜로이드 상태가 된다.The carbon coating solution according to the present invention is obtained by mixing 40 to 60% by weight of solids and 40 to 60% by weight of a solvent, and pulverizing. It has a particle size of less than or equal to a colloidal state.
상기 고형분의 주성분은 0.1~0.01㎛의 입자크기를 갖는 카본분말 10~60중량%과, 15~1㎛의 입자크기를 갖는 흑연분말 2~60중량%라 할 수 있는데, 카본과 흑연의 혼합은 상기 용액을 이용하여 제조된 탄소사에서 저항치의 균일성을 보장하기 위한 것이다.The main component of the solid content may be 10 to 60% by weight of the carbon powder having a particle size of 0.1 ~ 0.01㎛ and 2 to 60% by weight of the graphite powder having a particle size of 15 ~ 1㎛, the mixing of carbon and graphite It is to ensure the uniformity of the resistance in the carbon yarn manufactured using the solution.
상기 고형분의 나머지 성분은 마그네슘옥사이드, 지르코늄 카바이트, 실리콘카바이트, 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 도전성필러 0.1~20%, 커플링제 1~5중량%를 포함하여 이루어진 고형분 40~60중량%; 및 원적외선 방사물질이 0.1~15중량% 이다.The remaining components of the solid content is 40 to 60% by weight solids comprising 0.1 to 20% conductive fillers selected from the group consisting of magnesium oxide, zirconium carbide, silicon carbide, or a combination thereof, 1 to 5% by weight coupling agent; And far infrared ray emitting material is 0.1-15% by weight.
상기 도전성 필러는 도전성 주(主)물질인 상기 카본과 흑연을 보완하여 도전성을 향상시키기 위한 것으로 과다 사용시에는 코팅용액의 접착성이 떨어지고 안정적인 저항값을 유지할 수 없어 안전성과 발열 기능에 문제가 발생된다.The conductive filler is to improve conductivity by supplementing the carbon and graphite, which are the main conductive materials, and when used excessively, the adhesion of the coating solution is poor, and the stable resistance value cannot be maintained. .
상기 커플링제로는 실리콘화합물을 티타네이트 화합물로 가수분해시킨 감마글리시독시프로필트리메톡시실란일 수 있고,The coupling agent may be gamma glycidoxypropyl trimethoxysilane obtained by hydrolyzing a silicon compound with a titanate compound,
상기 원적외선 방사물질은 알루미나, 규사, 지르코니아 등 일 수 있다.The far infrared emitting material may be alumina, silica, zirconia, or the like.
상기 용매는 자이렌과 같은 용제 15~25중량%, 고착제로서 합성수지(폴리에스터 또는 알키드 수지) 7~13중량%, 분산제 0.1~0.6중량%, 소포제 0.1~0.6중량%, 산화방지제 0.1~0.6중량%, 그리고 잔량의 용해제를 포함하여 이루어진다.The solvent is 15 to 25% by weight of a solvent such as xylene, 7 to 13% by weight of a synthetic resin (polyester or alkyd resin) as a fixing agent, 0.1 to 0.6% by weight of a dispersant, 0.1 to 0.6% by weight of an antifoaming agent, and 0.1 to 0.6% by weight of an antioxidant %, And the remaining amount of the solvent.
상기 분산제(dispersing agent)는 하나의 상중에 다른 물질이 미립상으로 분산하고 있는 상태를 만들기 위한 것으로, 폴리인산염, 폴리아크릴레이트, 알카리실리케이트, 음이온 폴리머 분산제 등이 사용될 수 있다.The dispersing agent is used to make a state in which other substances are dispersed in a particulate state in one phase, and polyphosphate, polyacrylate, alkali silicate, anionic polymer dispersant, and the like may be used.
상기 소포제는 실리콘계 소포제 또는 유기인산염이 사용될 수 있고,The antifoaming agent may be a silicone-based antifoaming agent or organophosphate,
상기 산화방지제는 페놀계의 것이 사용될 수 있다.The antioxidant may be used phenolic.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 탄소사 제조장치 및 제조방법을 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, a carbon yarn manufacturing apparatus and a manufacturing method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1에서 본 발명에 따른 탄소사 제조장치(A)에서 함침조(30)에 담긴 탄소코팅용액(C)은 앞서 설명한 본 발명에 따른 탄소코팅용액 또는 다른 공지된 탄소코팅용액일 수 있다.In Figure 1, the carbon coating solution (C) contained in the
상기 함침조(30) 내에는 안내부재, 특히 롤러 형태의 안내부재(31)가 구비되어 있어 공급릴(reel)(10)에서 나오는 원사(原絲)가 충분히 잠겨서 코팅용액(C)이 묻도록 한다.The
상기 공급릴(10)에 감긴 원사(T1)는 좌사(左絲) 또는 우사(右絲)일 수 있으며, 면이나 마 등의 천연섬유, 또는 나일론, 폴리에스테르, 폴리프로필렌 등의 합성섬유, 레이온, 아세테이트 등의 재생섬유나 반합성섬유 등이 모두 사용될 수 있다.Yarn (T1) wound on the
상기 함침조(30) 직전에는 입부(入府) 안내롤러(40A)가 구비되어 있고, 상기 함침조(30)의 안내부재(31)를 거쳐 나오는 원사(T1)의 수직 상부에 구비된 출부(出府) 안내롤러(40B)가 구비되어 있다.Immediately before the
상기 입부 안내롤러(40A)는 생략되거나 둘 이상 구비될 수 있으며, The entrance guide roller (40A) may be omitted or provided with two or more,
본 발명자의 경험에 의하면 상기 함침조(30)로 투입되는 원사(T1)의 입사각은 중력방향의 수평방향에 대하여 50~70도, 보다 바람직하기로는 55~65도인 것이 상기 원사 전부분에 코팅용액(C)이 보다 잘 묻는 것으로 확인되었으며,According to the experience of the present inventors, the incident angle of the yarn T1 introduced into the
상기 출부 안내롤러(40B)로 배출되는 원사(T1)의 각도는 중력방향에 대하여 수평을 이루는 것이 특히 다듬질부재(50)의 중공(51)을 통과하면서 불필요한 코팅용액이 다시 함침조(30)로 떨어지는데 적합하고, 코팅용액이 원사의 중심에서 어느 한쪽으로 편중되지 않는데 적합한 것으로 확인되었다.The angle of the yarn T1 discharged to the
본 발명에 따른 탄소 제조장치(A)에서 핵심은 상기 공급릴(10)로부터 방출되는 원사(T1)가 좌사일 경우에는 좌회전시키고 우사일 경우에는 우회전 시키는 회전수단으로서,In the carbon manufacturing apparatus (A) according to the present invention, the core is a rotating means for rotating left when the yarn T1 discharged from the
원사를 꼬임방향으로 회전시키지 않고 탄소코팅이 진행될 경우 다수의 섬유사가 꼬여 이루어지는 원사에서 섬유사와 섬유사 사이로 코팅용액이 불균일하게 침투되어 제조된 탄소사(T2)의 두께가 불균일해지고, 결국 저항치의 균일성이 보장되지 않는 문제의 발생을 방지할 수 있게 된다. If the carbon coating proceeds without rotating the yarn in the twisting direction, the coating solution is inhomogeneously infiltrated between the fiber yarn and the fiber yarn in the yarn in which a plurality of twisted yarns are twisted, resulting in non-uniform thickness of the produced carbon yarn (T2). It is possible to prevent the occurrence of problems where sex is not guaranteed.
이와 같은 원사를 위한 회전수단은 다양한 형태로 구현될 수 있으나, 개략적으로 도 1에 도시된 바와 같이 상기 공급릴(10)의 회전축과 연결된 연결부재(23)와 모터(21)로 이루어진 회전수단(20)이 가능하며,Rotating means for such a yarn may be implemented in a variety of forms, but as shown in Figure 1 schematically the rotating means consisting of a connecting
상기 공급릴(10)의 회전축과 수직을 이루는 별도의 회전축(23)을 모터(21)가 회전시켜, The
상기 공급릴(10)로부터 방출되는 원사가 좌사일 경우에는 좌회전시키고 우사일 경우에는 우회전시킬 수 있다.If the yarn discharged from the supply reel (10) is left yarn can be turned left, if the right yarn can be rotated right.
나아가 앞서 언급한 다듬질(trimming) 부재(50)는 상기 출부 안내롤러(40B)와 상기 함침조(30)의 안내부재(31) 사이에 구비되어 있고,Furthermore, the trimming
중공, 특히 절두형 원뿔 형상의 중공(51)이 형성되어 있고, 출구(51a)의 직 경은 상기 원사의 직경 보다 큰 내경을 가져서 A hollow, in particular a truncated
배출되는 상기 원사(T1)에 묻어 있는 상기 코팅용액(C)을 훑어 내어 상기 원사에 코팅되는 탄소층의 두께와 균일도를 결정하여 탄소사의 품질을 높이게 된다.The coating solution (C) buried in the discharged yarn (T1) is scraped off to determine the thickness and uniformity of the carbon layer coated on the yarn to increase the quality of the carbon yarn.
상기 출부 안내롤러(40B)를 통과한 원사는 건조수단(60)을 거쳐 탄소사(T2)가 되는데, 상기 건조수단은 열풍건조수단일 수 있다.The yarn passing through the
도 2에 도시된 바와 같이 상기 탄소사 제조장치(A)를 이용한 제조공정은 코팅공정을 총3회(S10)(S20)(S30) 거치도록 되어 있는데, 각각 상기 함침조(30) 투입(S11)(S21)(S31), 상기 다듬질부재(50) 통과(S13)(S23)(S33), 그리고 상기 건조수단(60) 통과(S15)(S25)(S35)를 거치게 된다.As shown in Figure 2, the manufacturing process using the carbon yarn manufacturing apparatus (A) is to go through a coating process a total of three times (S10) (S20) (S30), each of the impregnating
각 코팅공정(S10)(S20)(S30)에서 상기 다듬질부재(50)의 출구(51a) 내경은 0.05~0.15mm, 보다 바람직하기로는 0.08~0.12mm 씩 더 커져서,In each coating process (S10) (S20) (S30), the inner diameter of the
상기 원사(T1)에 코팅되는 탄소층의 두께가 차츰 증가되어 탄소사의 내구성을 향상시키고 균일한 탄소층의 두께로 인한 저항치 균일도 보장이 가능하도록 하였다.The thickness of the carbon layer coated on the yarn (T1) is gradually increased to improve the durability of the carbon yarn and to ensure uniformity of resistance due to the uniform thickness of the carbon layer.
또 상기 건조공정(S15)(S25)(S35)에서 1차 코팅공정의 건조온도는 120~150℃, 2차 코팅공정의 건조온도는 170~180℃, 3차 코팅공정의 건조온도는 200~220℃으로 차츰 증가되도록 하여 처음부터 고열을 적용할 경우 발생될 수 있는 원사의 손상을 방지하면서도 빠른 건조가 가능하도록 할 수 있다.In the drying process (S15) (S25) (S35), the drying temperature of the first coating process is 120 ~ 150 ℃, the drying temperature of the secondary coating process is 170 ~ 180 ℃, the drying temperature of the third coating process is 200 ~ By increasing the temperature gradually to 220 ℃ to prevent the damage of the yarn that can occur when high heat is applied from the beginning to allow a quick drying.
또 이후 220~230℃에서 10~20분 동안 이루어지는 에이징공정(S40)을 통하여 탄소층이 상기 원사에 확고하게 결합되도록 할 수 있다.In addition, through the aging process (S40) made for 10 to 20 minutes at 220 ~ 230 ℃ it can be ensured that the carbon layer is firmly bonded to the yarn.
상기 에이징공정(S40) 이후에는 난연처리공정(S50)이 진행될 수 있는데, 대안적으로 난연처리는 탄소코팅용액 자체에 난연제를 혼합하거나, 발열직물체 제조 후 절연코팅 공정과 함께 이루어질 수 있다.After the aging process (S40) may be carried out a flame retardant treatment (S50), alternatively, the flame retardant may be mixed with the flame retardant in the carbon coating solution itself, or may be made together with the insulation coating process after the heating fabric is manufactured.
각 코팅공정에서 상기 원사(T1)의 이송속도는 5~20mm/sec이고,In each coating process, the feed rate of the yarn (T1) is 5 ~ 20mm / sec,
또 상기 회전수단(20)에 의한 원사(T1)의 회전속도는 0.03~0.1 회전/sec으로 하여, 적절한 탄소층의 형성이 이루어지도록 하였다.In addition, the rotational speed of the yarn T1 by the rotating
이와 같이 본 발명에 따른 탄소사 제조장치와 제조방법을 통하여 얻어진 탄소사(T2)를 이용한 발열직물체(H)는 도 3에 도시된 바와 같이, As described above, the heating fabric H using the carbon yarn T2 obtained through the carbon yarn manufacturing apparatus and the manufacturing method according to the present invention is illustrated in FIG.
일정 간격 떨어진 위사의 탄소사(T2)를 배열하고, 전류도입선(70A)(70B)(예: 석도선 또는 구리선)을 양단에 배열한 다음, 일반 원사(T3)를 위사와 경사로 하여 탄소사(T1) 사이를 메우도록 하는 형태로 제조될 수 있으며,Arrange the carbon yarns T2 of the weft yarns spaced apart from each other, arrange the current-carrying
최종적으로 발열직물체(H)의 표면에는 PVC, 실리콘, 불소수지, 우레탄 등의 절연코팅을 하여 안전성을 높일 수 있다.Finally, the surface of the heating fabric (H) by the insulation coating of PVC, silicone, fluororesin, urethane, etc. can be improved safety.
이하 본 발명은 제조예를 통하여 보다 잘 이해될 수 있다.Hereinafter, the present invention can be better understood through the preparation examples.
제조예Production Example > > 탄소사Carbon yarn 제조장치 및 Manufacturing equipment and 탄소사Carbon yarn 제조과정 Manufacturing process
도 1에 도시된 바와 같은 탄소사 제조장치를 구현하되,Implement the carbon yarn manufacturing apparatus as shown in Figure 1,
상기 입부 안내롤러(40A)에서 상기 함침조(30)의 안내부재(31)까지의 직선거리(ℓ1)를 1,000mm로 하고, 상기 안내부재(31)에서 상기 다듬질부재(50)까지의 직선거리(ℓ2)를 400mm로 하였으며,The straight line distance (l1) from the entrance guide roller (40A) to the guide member (31) of the impregnation tank (30) is 1,000 mm, and the straight distance from the guide member (31) to the finishing member (50). (2) was set to 400 mm,
상기 원사(T1)가 상기 함침조로 투입되는 입사각(θ)은 60도로 하였으며,The incident angle θ into which the yarn T1 was introduced into the impregnation bath was 60 degrees.
상기 원사의 이송속도는 10mm/sec로 하고,The feed rate of the yarn is 10mm / sec,
상기 원사의 회전수단(20)에 의한 회전속도는 상기 직선거리(ℓ1)를 통과하는 동안 6회 회전, 즉 약 0.067 회전/sec가 되도록 하였다.The rotational speed by the rotating means 20 of the yarn was set to be six revolutions, that is, about 0.067 revolutions / sec while passing through the straight line distance l1.
상기 직선거리(ℓ2)를 통과하는 동안 본 발명에 따른 탄소코팅용액(C)의 용제로 사용된 자이렌을 증발하고,While passing through the straight line (l2) and evaporated xylene used as a solvent of the carbon coating solution (C) according to the present invention,
상기 다듬질부재(50)의 출구(51a) 직경은 각 코팅공정(S10)(S20)(S30)에서 0.4mm, 0.5mm, 그리고 0.6mm로 하였다.The diameter of the
각 코팅공정에서 건조수단(60)은 열풍 건조수단으로 하고, 덕트의 길이는 3,200mm로 하였으며, In each coating process, the drying means 60 was a hot air drying means, and the length of the duct was 3,200 mm.
1차 코팅공정의 건조온도는 120~150℃, 2차 코팅공정의 건조온도는 170~180℃, 3차 코팅공정의 건조온도는 200~220℃으로 차츰 증가되도록 하고,The drying temperature of the primary coating process is 120 ~ 150 ℃, the drying temperature of the secondary coating process is 170 ~ 180 ℃, the drying temperature of the third coating process is gradually increased to 200 ~ 220 ℃,
에이징 공정(S40)은 220~230℃에서 약 10분간 진행되도록 덕트의 길이를 7,000mm가 되도록 하였다.Aging process (S40) was to be 7,000mm in length of the duct to proceed for about 10 minutes at 220 ~ 230 ℃.
본 발명에 따라 제조된 탄소사를 이용한 발열직물체를 제조하여 비교적 저온인 80℃에 도달하는 실험을 한 결과,As a result of the experiment to reach a relatively low temperature 80 ℃ by producing a heating fabric using a carbon yarn prepared according to the present invention,
본 발명에 따른 발열직물체의 경우 80℃ 도달 시간이 약 19초 걸린 반면,In the case of the heating fabric according to the present invention takes about 19 seconds to reach 80 ℃,
시중에서 구입한 A社의 비교 발열직물체는 약 300초 걸렸으며, A company's comparative heating fabric took about 300 seconds.
비교예의 발열직물체가 소모전력이 보다 큰 것으로 확인되었다.The heating fabric of the comparative example was found to have higher power consumption.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 탄소코팅용액이 담긴 함침조 통과시 좌사(左絲) 또는 우사(右絲)로 되어 있는 원사(原絲)를 좌회전 또는 우회전시킬 수 회전수단이 구비되어 있고, 상기 함침조에서 배출된 원사가 적절한 코팅층 두께와 균일도를 갖도록 하기 위한 중공을 갖는 다듬질(trimming) 부재를 갖는 탄소사 제조장치와,As described above, the present invention is provided with a rotation means capable of turning left or right of the yarn which is left or right when passing through the impregnation tank containing the carbon coating solution. An apparatus for producing carbon yarn having a trimming member having a hollow to make the yarn discharged from the impregnation tank have an appropriate coating layer thickness and uniformity;
상기 다듬질 부재의 출구 내경을 늘려 가면서 반복적으로 코팅이 이루어지도록 하는 탄소사 제조방법을 통하여 Through increasing the exit diameter of the finishing member through the carbon yarn manufacturing method to be repeated coating
최종적으로 제조된 발열직물체의 목표 온도 도달시간을 줄이고, 소모전력을 줄이며, 내구성을 향상시킬 수 있다.It is possible to reduce the time to reach the target temperature of the finally produced heating fabric, reduce power consumption, and improve durability.
이상의 설명에서 탄소코팅용액, 탄소사, 그리고 발열직물체의 직조 방법과 관련된 통상의 공지된 기술을 생략되어 있으나, 당업자라면 이를 당연히 추측하고 추론할 수 있을 것이다.In the above description, although the conventionally known techniques related to the carbon coating solution, the carbon yarn, and the method of weaving the exothermic fabric are omitted, those skilled in the art will naturally be able to infer and deduce this.
이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 탄소사 제조장치와 특정 공정순서의 제조방법을 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.In the above description of the present invention with reference to the accompanying drawings, a carbon yarn manufacturing apparatus having a specific shape and structure and the manufacturing method of a specific process order was described mainly, but the present invention can be variously modified and changed by those skilled in the art, such Modifications and variations are to be construed as falling within the protection scope of the present invention.
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