KR100860231B1 - 그물망의 전극 부착방법 및 부착장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 그물망에 전원을 인가하기 위한 그물망의 전극 부착방법 및 부착장치에 관한 것으로서,

망사형 금속 편조선의 외측에 일체로 결합하는 미가류 도전성고무의 압축성형기(200)와, 상기 성형 된 금속 편조선을 그물망에 평행선으로 압축 부착하여 일체로 경화하는 핫 프레스(100)와, 상기 형성된 다수의 전극을 한 쌍의 전극으로 인출하여 압축 경화를 포함하는 것을 특징으로 한다.

섬유 강화 플라스틱, 일체화, 경화

Description

그물망의 전극 부착방법 및 부착장치{Apparatus and Method for Electrode Adhesion of Matrix Net}

본 발명은 그물망에 전원을 인가하기 위한 그물망의 전극 부착방법 및 부착장치에 관한 것으로, 망사형 금속 편조선의 외측에 일체로 결합하는 미가류 도전성고무의 압축 성형과, 상기 성형 된 금속 편조선을 그물망에 평행선으로 압축 부착하여 일체로 경화하는 것과, 상기 형성된 다수의 전극을 한 쌍의 전극으로 인출하여 압축 경화함으로써, 접착파괴가 없는 것을 특징으로 하는 그물망의 전극 부착방법과 부착장치에 관한 것이다.

제조 공정 가운데에서, 접착공정 자체는 기술적으로 그다지 어렵지 않은 것으로 생각되기 쉽다. 그러나 막상 접착 불량 등의 문제가 생기면, 대책을 간단히 세울 수 없는 경우가 많다. 접착에는 여러 가지 요인이 관여되고 있으므로, 각각의 요인을 하나하나 부딪쳐 나가지 않으면 문제는 해결되기 어렵다.

접착의 양, 불량은 경험적인 요인에 의거하는 경우가 많은데, 접착의 요인을 잘 이해한 뒤에 작업을 하고, 문제의 해결에 부딪칠 필요가 있다. 다음은 접착에 관한 기초 이론을 서술하고자 한다.

첫째, 화학결합으로서, 피착제 분자와 접착제 분자가 공유결합하고 있으면 대단히 강한 접착 강도가 얻어진다. 그러나 일반 접착에서는 2차 결합(반데르발스의 힘)이 주원인으로 생각되고 있다.

둘째, 접착의 계면화학으로서, 2개의 물체를 접착제로 결합하고 있는 강도는 접착제 자체의 응집력과 접착 계면에서 작용하는 접착제 분자와 피착제 분자 간의 결합력에 의해서 정해진다. 접착에 의해서 필요한 조건은 접착 계면에 있어서의 화학결합이 형성되기 위해서는 접착제가 우선 피착제에 젖어야 한다.

셋째, 접착의 열역학으로서, 접착의 계면에서는 접착제 분자와 피착제 분자가 혼합된 상태에 있다고 하면 혼합에 의한 기브즈의 자유에너지의 변화는 아래에 나타낸 수학식 1과, 혼합에 의한 엔탈피 변화와 엔트로피 변화에 의해서 표시된다.

여기서,

로 될 경우는 접착제 분자와 피착제 분자가 잘 혼합되어서, 접착력이 큰 것을 의미하고 있다.

넷째, 접착의 레올로지로서, 지금까지 설명한 것은 접착의 화학적 혹은 물리적인 평형 상태에 관한 것이다. 그러나 실제로는 접착제의 대부분이 점조(粘稠; 차지고 밀도가 조밀함)의 액체로서 유동, 침투, 확산, 용해, 혼합 등을 일으키면서, 냉각, 건조, 반응에 의해서 접착이 행해지고 있다.

액체 모양의 접착제를 도포한 피착제를 맞붙일 경우 접착 면을 가압함으로써 접착제를 피착제 표면의 요철(凹凸)에 잘 융합될 수 있게 해서, 사실의 접착 면적을 늘려서 접착강도를 높이는 효과가 있다.

다섯째, 접착제의 파괴로서, 접착한 접합부에 걸리는 응력에는, 작용하는 외력의 방향에 따라서 인장응력, 전단응력, 개열(開裂)응력, 박리응력과 외력이 작용하는 시간이나 시간적 변화에 따라서 충격응력, 반복응력, 일정응력으로 다시 나누어진다.

접합부의 접착제의 기계적 성질에 따라서 이들의 응력에 대한 거동이 다르다. 예를 들면 에폭시 수지계 접착제와 고무계 접착제를 비교할 경우 에폭시 수지계는 영률이 크므로 전단응력이나 크리프에 대해서는 강하지만 개열응력, 박리응력, 충격응력에 대해서는 약하다. 한편 고무계는 영률이 낮으므로 개열응력, 박리응력, 충격응력에 대해서는 강하지만 전단응력이나 크리프에 대해서는 약하다.

응력에 의한 접착제의 파괴에는 도 1과 같이 응집파괴, 접착 계면의 파괴, 응집파괴와 계면파괴의 혼합, 피착제의 파괴로 4가지가 있다.

접착 불량의 대책을 세울 때, 우선 접착계의 파괴 장소를 잘 조사할 필요가 있다.

응집파괴나 피착제의 파괴의 경우 표면처리에 의해서 접착력을 향상을 도모하여도 불량 대책으로는 되지 않는다.

다음은 대표적인 접착계의 파괴 양식에 대해서, 응력 집중에 의한 파괴와 피로파괴로 몇 가지 구체적인 예를 나타낸다.

첫째, 랩 조인트의 응력 집중으로서, 조인트 된 양끝을 잡아당기면 피착제가 겹쳐 있지 않은 부분은 일정한 인장 응력을 받아서 신장한다. 랩(겹쳐진) 부분에서는 한쪽의 피착제에 작용하는 인장 응력이 접착제 층을 통해서 다른 쪽의 피착제로 분산하므로 피착제의 신장 변형은 선단으로 갈수록 작아진다. 따라서 접착제 층의 전단변형은 랩 부분의 양끝에서 최대로 되어 응력 집중을 일으키기 쉽다.

둘째, 결교(缺膠)부와 빈 구멍부의 응력 집중으로서, 접착제 층에 결교부나 미소한 빈 구멍부가 존재하면 응력 집중의 원인이 되고 접착강도가 저하한다.

셋째, 편차 변형이 있을 경우 온·습도 사이클에 의한 피로 파괴로서, 철과 세라믹의 조합처럼 열팽창계수가 다른 피착제를 접착했을 경우 분위기 온도의 변화에 수반해서 편차 변형을 일으켜 접합부는 뒤틀림을 일으킨다.

똑같은 현상을 합판의 흡습에 의한 팽창에서도 볼 수 있다. 합판의 한쪽 면에 수분을 주면 흡습한 목재는 팽창해서 편차 변형을 일으켜, 합판의 흡습 쪽이 볼록 모양으로 되는 뒤틀림을 일으킨다.

분위기 온도가 주기적으로 변동하거나 빗물이나 수증기를 반복해서 맞으면 접착층을 끼우고 피착제 사이에 편차 변형을 일으킨다. 이와 같은 일이 반복 행해지면 접착제 면이나 접착층에 있어서의 피로파괴가 일어나기 쉽게 된다.

접착제의 특수한 응용 예로서, 구조 재료로서의 복합 재료는 이종 재료 간을 결합하는 접착이 기계적인 특성상 대단히 중요한 역할을 하고 있다.

강화재인 유리 섬유와 매트릭스인 수지와의 사이의 접착력이 FRP(Fiber Reinforced Plastics)의 기계적 특성을 직접 지배하고 있는 것이다.

도 2에 나타낸 것과 같은 FRP의 둥근 막대가 있고 원통 모양의 단섬유가 같 은 축이 되도록 매트릭스와 접착하면서 배위(配位)해 있다고 하면, 이 FRP 둥근 막대의 양끝을 P의 힘으로 인장 했을 때 원통 모양의 단섬유에 작용하는 인장 응력과 접착층에 걸리는 전단응력과의 균형에서 다음의 수학식 2가 유도된다.

여기서,

는 접착층에 작용하는 최대 전단응력이고,

는 단섬유에 생기는 최대 인장 응력이고,

는 원통 모양 단섬유의 지름이고,

은 접착층의 유효길이이다.

FRP의 유리 섬유처럼 인장 강도가 큰 강화재를 사용하면 FRP 둥근 막대의 파단에는 다음과 같은 3종류의 경우를 들 수 있다.

첫째, 유리 섬유와 매트릭스 사이의 접착층이 전단 파괴하는 경우,

둘재, 강화섬유 자체가 인장 파단하는 경우,

셋째, 매트릭스가 인장 파단하는 경우로서 일반적으로는 접착층의 전단 강도가 항상 FRP의 강도에 영향을 준다.

FRP는 유리 섬유, 탄소 섬유, 보론 섬유 등을 사용한 섬유 강화 플라스틱이라는 것은 주지하는 대로지만 일반적으로 FRP라고 할 경우 불포화 폴리에스테르를 매트릭스로 하는 유리 섬유 강화 플라스틱을 가리키는 일이 많다. FRP는 건설기계, 주택용 기기, 선박, 자동차, 차량, 탱크, 용기류 등에서 스포츠 레저용품까지 광범 위하게 사용되고 있다.

기존 면상 발열체의 전원을 인가하기 위해서 상기 발열체 표면의 양단부에 평행선으로 전극을 접착하고 전원을 공급하고 있으나, 온·습도의 반복적인 사이클에 의한 피로 파괴로서, 금속 전극과 도전성 조성물의 열팽창계수가 다른 피착제를 접착했을 경우 분위기 온도의 변화에 수반해서 편차 변형을 일으켜 접합부는 뒤틀림을 일으키고, 접착 면간에 박리가 일어난다.

따라서, 본 발명은 그물망에 전원을 인가하기 위한 전극을 접착이 아닌 일체화 방법으로 그물망의 전극을 형성시켜 이루어지는 그물망의 전극 부착방법과 부착장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

구조 재료로서의 복합 재료는 이종 재료 간을 결합하는 접착이 기계적인 특성상 대단히 중요한 역할을 하고 있다.

따라서, 본 발명은 강화재인 유리 섬유, 망사형 금속 편조선과 매트릭스인 도전성 고무와의 사이의 접착력이 FRP(Fiber Reinforced Plastics)의 기계적 특성을 이용해 그물망과 전극을 일체화하는 방법으로 본 과제를 해결하고자 한다.

본 발명은 그물망에 전원을 인가하기 위한 그물망의 전극 부착방법 및 부착장치에 관한 것으로서, 이종 재료 간 결합하는 계면의 문제를 해결하는 그물망의 전극을 일체화함으로써, 온·습도의 반복적인 열 충격에 의해서도 피로 파괴가 없 으므로 제품의 수명을 반영구적으로 할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 그물망에 전원을 인가하기 위한 그물망의 전극 부착방법 및 부착장치에 관한 것으로서,

망사형 금속 편조선의 외측에 일체로 결합하는 미가류 도전성고무의 압축성형기(200)와, 상기 성형 된 금속 편조선을 그물망에 평행선으로 압축 부착하여 일체로 경화하는 핫 프레스(100)와, 상기 형성된 다수의 전극을 한 쌍의 전극으로 인출하여 압축 경화를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 핫 프레스의 단면도이다.

도 4와 5를 참조하면, 본 발명에 따른 금속 편조선의 외측에 미가류 도전성 고무를 압축 성형하는 공정도와 사시도로서, 상기 압축성형기(200)는 금형(205) 상부 면에 길이 방향으로 수직 일자 홈이 형성되어 있고, 상기 홈에 금속 편조선(207)을 공급하는 권출부(208)와, 상기 성형된 편조선(310)을 권취하는 권취부(209)와, 금형을 압축하는 플런지(206)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 금속 편조선의 외측에 미가류 도전성 고무를 압축 성형하는 단면도로서, 상기 (205) 상부 면에 길이 방향으로 수직 일자 홈이 형성되어 있고, 권출부(208)로 부터 공급되는 금속 편조선이 상기 홈 내부에 미가류 도전성 고무(210) 층 사이로 보다 더 길게 배열되게 하고, 플런지(206)로 압 축하여 성형된 편조선(310)이 이루어지게 하는 것을 특징으로 한다.

도 7과 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 그물망의 전극부착 배열 상태도와 그물망의 전극부착 배열 단면도로서, 상기 편조선(310)과 그물망 부착용 미가류 도전성 고무(211) 층 사이로 그물망이 배열되게 하여 핫 프레스(100)의 상·하 열판(105)으로 압축·가열·경화함으로써, 그물망과 전극이 일체화되어 이루어지는 한 쌍 이상의 평행선 전극(420)이 형성되는 것을 특징으로 한다.

도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 그물망(410)에 금속 편조선(207)과 도전성 고무(212)가 일체화된 단면도로서, 구조 재료로서의 복합 재료는 이종 재료 간을 결합하는 접착이 기계적인 특성상 대단히 중요한 역할을 하고 있다.

따라서, 본 발명은 강화재인 유리 섬유, 망사형 금속 편조선과 매트릭스인 도전성 고무와의 사이의 접착력이 FRP(Fiber Reinforced Plastics)의 기계적 특성을 이용해 그물망과 전극을 일체화하는 것을 특징으로 한다.

기존 면상 발열체의 전원을 인가하기 위해서 상기 발열체 표면의 양단부에 평행선으로 전극을 접착하고 전원을 공급하고 있으나, 온·습도의 반복적인 사이클에 의한 피로 파괴로서, 금속 전극과 도전성 조성물의 열팽창계수가 다른 피착제를 접착했을 경우 분위기 온도의 변화에 수반해서 편차 변형을 일으켜 접합부는 뒤틀림을 일으키고, 접착 면간에 박리가 일어나는 문제를 본 발명으로 해결하고자 한다.

또한, 본 발명은 그물망에 전원을 인가하기 위한 전극을 접착이 아닌 일체화 방법으로 그물망의 전극을 형성시켜 이루어지는 그물망의 전극 부착방법과 부착장 치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 그물망에 전원을 인가하기 위한 한 쌍의 전극은 전기적 저항회로를 형성하는 주요한 기능을 하며, 전극을 형성하는 도전성 고무의 전기적 저항률은 그물망의 전기적 저항률보다 더 낮아야 한다. 바람직하게는 도전성 고무의 전기적 저항률이 0.1Ω·cm에서 10Ω·cm 까지 이고, 그물망(410)의 전기적 저항률은 100Ω·cm 이상으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 도전성 고무의 전기적 저항이 0.1Ω·cm에 미달하게 되면 계면 간 접촉저항이 낮아질 수 있으나 도전성 입자를 과대하게 충전하게 되어 유연성이 상실하게 되고, 10Ω·cm 를 초과하게 되면 전극과 저항체 간 계면의 접촉저항이 저항체보다 더 높게 되어 전극부분에 과열현상이 일어나게 된다.

상기 그물망 발열체의 저항률이 100Ω·cm 에 미달하면 상대적으로 접촉저항을 낮게 갖는 구조를 취하기가 어렵게 된다.

그러므로 상기 계면 간 접촉저항을 조정하는 변수는 그물망 저항체를 상대적으로 더 높게 하거나 계면 간 접촉 면을 넓게 하는 것으로서, 전극의 폭이 5mm에서 50mm 까지가 가장 바람직하다.

상기 전극 폭이 5mm를 미달하게 하면 도전성 고무의 전기적 저항이 0.1Ω·cm보다 낮게 하여야 하며, 50mm를 초과하게 되면 발열부의 면적이 좁아 비효율적이다.

또한, 본 발명의 강화재의 매트릭스을 도전성 고무를 사용함으로써, 열 충격에 의한 편차 변형이 있어도 탄성체인 고무가 흡수하여 계면 간 접촉저항이 안정적 으로 된다.

또한 망사형 금속 편조선을 사용함으로써, 계면 간 접촉 면을 넓게 가지고 가며, 요철에 의한 앵커링(Anchoring) 효과도 나타나 접촉저항이 안정적으로 되어 제품의 내구성이 향상된다.

도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 그물망에 한 쌍의 전극이 부착된 상태도로서, 상기 편조선(310)과 그물망 부착용 미가류 도전성 고무(211) 층 사이로 그물망이 배열되게 하여 핫 프레스(100)의 상·하 열판(105)으로 압축·가열·경화함으로써, 그물망과 전극이 일체화되어 이루어지는 한 쌍 이상의 평행선 전극(420)이 형성되는 것을 특징으로 한다.

도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 다수 쌍의 전극의 일단부에 순차적으로 하나씩 거르며 직각 교차점에 결합 된 한 쌍의 전극인출 상태도로서, 다수 쌍의 전극(420)의 일단부에 순차적으로 하나씩 거르며 직각 방향으로 편조선(310)이 배열되게 하고, 상기 직각교차점에 핫 프레스(100)의 상·하 열판(105)으로 압축·가열·경화함으로써, 결합한 한 쌍의 전기적 저항회로의 전극 인출선(430)이 병렬구조로 형성되는 것과 상기 한 쌍의 전극 인출선을 각각 구분하는 절연층(440)을 삽입하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

도 12를 참조하면, 발명에 따른 다수 쌍의 전극의 양단부에 순차적으로 하나씩 거르며 직각 교차점에 결합 된 전극인출 상태도로서, 상기 다수 쌍의 전극(420)의 양단부에 순차적으로 하나씩 거르며 직각 방향으로 편조선(310)이 배열되게 하고, 상기 직각교차점에 핫 프레스(100)의 상·하 열판(105)으로 압축·가열·경화 함으로써, 결합한 한 쌍의 전기적 저항회로의 전극 인출선(430)을 양단부에서 각각 인출되어 병렬구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.

도 13은 참조하면, 기존 방식으로 한 쌍의 전극 인출선을 인출하는 상태도로서, 다수의 전극(420) 마다 압착단자(450)로 콘넥팅하여 전극 인출선(430)을 유도하고 있으나 본래의 유연성 발열구조체의 장점을 성취하지 못하고 있다. 더욱더 압착단자와 전극 간의 계면 선상에서 수백 회의 굴곡을 반복하면 단선 되는 문제도 발생한다.

그러므로 본 발명은 도전성이 우수한 도전성 고무로 FRP(Fiber Reinforced Plastics)의 기계적 특성을 이용해 전극 인출선을 유도함으로써, 유연성을 유지하며 본래 목적의 기능도 발휘할 수 있다.

특히 금속 편조선의 저항과 계면 간 접촉저항, 그물망 발열체의 저항이 순차적으로 높아지는 구조를 이루어지게 함으로써 전극 부근에서의 과열현상도 없게 하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 응력에 의한 접착계 파괴의 4가지 상태를 나타내는 단면도

도 2는 FRP 둥근 막대 중의 단섬유에 작용하는 응력을 나타내는 단면도

도 3은 본 발명에 따른 핫 프레스의 단면도

도 4는 본 발명에 따른 금속 편조선의 외 측에 미 가류 도전성 고무를 압축 성형하는 공정도

도 5는 본 발명에 따른 금속 편조선의 외 측에 미 가류 도전성 고무를 압축 성형하는 사시도

도 6은 본 발명에 따른 금속 편조선의 외 측에 미 가류 도전성 고무를 압축 성형하는 단면도

도 7은 본 발명에 따른 그물망의 전극부착 배열 상태도

도 8은 본 발명에 따른 그물망의 전극부착 배열 단면도

도 9는 본 발명에 따른 그물망에 금속 편조선과 도전성 고무가 일체화된 단면도

도 10은 본 발명에 따른 그물망에 한 쌍의 전극이 부착된 상태도

도 11은 본 발명에 따른 다수 쌍의 전극의 일단 부에 순차적으로 하나씩 거르며 직각 교차점에 결합 된 한 쌍의 전극인출 상태도

도 12는 본 발명에 따른 다수 쌍의 전극의 양단부에 순차적으로 하나씩 거르며 직각 교차점에 결합 된 전극인출 상태도

도 13은 기존 방식으로 한 쌍의 전극 인출 선을 인출하는 상태도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 핫 프레스

101: 가이드부시

102: 펀치홀더

103: 가이드포스트

104: 다이홀더

105: 상·하 열판

200: 편조선 압축성형기

201: 가이드부시

202: 펀치홀더

203: 가이드포스트

204: 다이홀더

205: 금형

206: 플런지

207: 금속 편조선

208: 금속 편조선 권출부

209: 성형 된 금속 편조선 권취부

210: 미 가류 도전성 고무

211: 그물망 부착용 미 가류 도전성 고무

212: 도전성 고무

310: 성형 된 편조선

410: 그물망

420: 전극

430: 전극 인출선

440: 전극 절연층

450: 압착단자

Claims (8)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 그물망에 전원을 인가하기 위한 그물망의 전극 부착 방법으로,

   망사형 금속 편조선의 외 측에 일체로 결합하는 미 가류 도전성 고무의 압축 성형단계,

   상기 성형 된 금속 편조선을 그물망에 평행선으로 압축 부착하여 일체로 경화하는 전극 형성단계,

   상기 형성된 다수의 전극을 한 쌍의 전극으로 인출하는 전극 인출단계를 포함하는 그물망의 전극 부착방법에 있어서, 상기 전극 인출단계에서 다수 쌍의 전극(420)의 양단부에 순차적으로 하나씩 거르며 직각 방향으로 편조선(310)이 배열되게 하고, 상기 직각교차점에 핫 프레스(100)의 상·하 열판(105)으로 압축·가열·경화함으로써, 결합한 한 쌍의 전기적 저항회로의 전극 인출선(430)을 양단부에서 각각 인출되어 병렬구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 그물망의 전극 부착방법.
6. 그물망에 전원을 인가하기 위한 그물망의 전극 부착 방법으로,

   망사형 금속 편조선의 외 측에 일체로 결합하는 미 가류 도전성 고무의 압축 성형단계,

   상기 성형 된 금속 편조선을 그물망에 평행선으로 압축 부착하여 일체로 경화하는 전극 형성단계,

   상기 형성된 다수의 전극을 한 쌍의 전극으로 인출하는 전극 인출단계를 포함하는 그물망의 전극 부착방법에 있어서, 상기 전극 형성단계에서 도전성 고무(212)의 전기적 저항률은 0.1Ω·cm에서 10Ω·cm 까지 이고, 그물망(410)의 전기적 저항률은 100Ω·cm 이상이고, 전극과 전극 인출 선의 폭은 5mm에서 50mm로 이루어지는 것을 특징으로 하는 그물망의 전극 부착방법.
7. 삭제
8. 삭제

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