KR100928227B1 - 판상의 패널을 포함하는 면상발열체의 제조방법 및 그면상발열체 - Google Patents
판상의 패널을 포함하는 면상발열체의 제조방법 및 그면상발열체 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100928227B1 KR100928227B1 KR1020080031113A KR20080031113A KR100928227B1 KR 100928227 B1 KR100928227 B1 KR 100928227B1 KR 1020080031113 A KR1020080031113 A KR 1020080031113A KR 20080031113 A KR20080031113 A KR 20080031113A KR 100928227 B1 KR100928227 B1 KR 100928227B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- heating element
- plate
- fiber
- planar heating
- shaped panel
- Prior art date
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 92
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims abstract description 52
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims abstract description 52
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 49
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000008119 colloidal silica Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 16
- 229910001593 boehmite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M hydroxidooxidoaluminium Chemical compound O[Al]=O FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 12
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims abstract description 9
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 16
- 150000001282 organosilanes Chemical class 0.000 claims description 10
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- JJQZDUKDJDQPMQ-UHFFFAOYSA-N dimethoxy(dimethyl)silane Chemical compound CO[Si](C)(C)OC JJQZDUKDJDQPMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- BFXIKLCIZHOAAZ-UHFFFAOYSA-N methyltrimethoxysilane Chemical compound CO[Si](C)(OC)OC BFXIKLCIZHOAAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- CPUDPFPXCZDNGI-UHFFFAOYSA-N triethoxy(methyl)silane Chemical compound CCO[Si](C)(OCC)OCC CPUDPFPXCZDNGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 7
- 239000010445 mica Substances 0.000 claims description 6
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 5
- 239000003607 modifier Substances 0.000 claims description 5
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 5
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052878 cordierite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N dimagnesium dioxido-bis[(1-oxido-3-oxo-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3-disila-5,7-dialuminabicyclo[3.3.1]nonan-7-yl)oxy]silane Chemical compound [Mg++].[Mg++].[O-][Si]([O-])(O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2)O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2 JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 4
- 239000010977 jade Substances 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 229910000175 cerite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 3
- -1 macsumite Chemical compound 0.000 claims description 3
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 19
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 5
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 4
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 4
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 3
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 3
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 3
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 3
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 2
- 239000010954 inorganic particle Substances 0.000 description 2
- 125000000962 organic group Chemical group 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 230000035800 maturation Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 238000001757 thermogravimetry curve Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
- H05B3/12—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
- H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
- H05B3/26—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/40—Heating elements having the shape of rods or tubes
- H05B3/54—Heating elements having the shape of rods or tubes flexible
- H05B3/56—Heating cables
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
- H05B2203/017—Manufacturing methods or apparatus for heaters
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
- H05B2203/026—Heaters specially adapted for floor heating
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
- H05B2203/032—Heaters specially adapted for heating by radiation heating
Landscapes
- Resistance Heating (AREA)
- Surface Heating Bodies (AREA)
Abstract
본 발명은 면상발열체에 관한 것으로서, 발열선 및 단열재를 포함하여 구성된 면상발열체의 제조방법에 있어서, 콜로이드실리카에 네트워크 수식물질을 첨가한 무기접착제, 또는 콜로이드실리카 또는 콜로이드베마이트에 유기실란을 첨가한 유무기하이브리드접착제를 제조시키는 제1단계와; 상기 접착제에 세라믹 또는 세라믹 섬유를 첨가시키는 제2단계와; 상기 제2단계의 결과물을 금형에 투입하여 지지체를 성형시키는 제3단계와; 상기 제3단계의 지지체 상층에 발열선을 인쇄시키는 제4단계와; 상기 발열선이 인쇄된 지지체 상부에 적외선 방사층을 코팅시켜 판상의 패널을 제작시키는 제5단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 판상의 패널을 포함하는 면상발열체의 제조방법 및 이에 의해 제조된 면상발열체를 기술적 요지로 한다. 이에 의해 판상의 패널이 형성되어 전기적 절연 역할과 동시에 기계적 지지체 역할을 동시에 수행할 수 있고, 내열성이 우수하여 고온 환경하에서 사용이 가능하며, 판상의 패널로 거의 단층으로 이루어져 평판형이면서 박판형의 면상발열체를 제공할 수 있으며, 또한, 각 층간을 접착시키는 접착제가 필요없으므로, 열전도성이 우수하여 가열속도가 균일하고 신속하고, 넓은 공간에서 보다 효율적으로 사용할 수 있으며, 적외선 방사효율이 우수할 뿐만 아니라, 제품 제조시에는 그 제작공정 시간을 최대한 단축할 수 있어 제품의 생산성과 품질을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
면상 발열체 무기 접착제 유무기하이브리드 적외선
Description
본 발명은 면상발열체에 관한 것으로서, 판상의 패널이 형성되어 전기적 절연 역할과 동시에 기계적 지지체 역할을 동시에 수행할 수 있고, 내열성이 우수하여 고온 환경하에서 사용이 가능하며, 판상의 패널로 거의 단층으로 이루어져 평판형이면서 박판형인 판상의 패널을 포함하는 면상발열체의 제조방법 및 그 면상발열체에 관한 것이다.
일반적으로 적외선 가열장치는 전도나 대류와 같은 열전달 방식과는 달리, 중간매질이 없이 피가열물에 직접 적외선이 흡수되어 피가열물을 급속, 균일하게 가열시키는 특징을 가지고 있다.
이와 같이, 적외선을 가열원으로 사용할 경우 피가열물을 직접적이고도 균일하게 가열시킬 수 있어 에너지 효율이 높아, 최근에는 적외선을 이용한 가열원에 대한 활용도가 더욱 높아지고 있는 실정이다.
이러한 적외선 가열원은 일상 생활에 사용되는 온열 매트나 난로를 비롯하 여, 전열설비, 건조기, 발효숙성, 고분자 경화, 유기용매의 휘발 등 특히, 식품, 식약재, 섬유, 제지, 도료코팅, 건조 등의 처리공정에서 널리 사용되고 있다. 여기에서 피가열 물질의 대부분이 유기물질이므로 전도나 대류 방식보다는 전자기파인 적외선 방사에 의한 방법이 널리 사용될 수 있는 것이다.
또한, 적외선을 방출하기 위한 방사체들의 가공성이 뛰어나 가열원의 형상을 다양하게 형성시킬 수가 있어, 다양한 형상의 적외선 방사장치를 제조할 수 있어 그 이용 가능성이 더욱 높아지고 있는 실정이다.
특히, 근래의 이러한 적외선 방사장치는 평판형의 면상발열체를 이루어 선상발열체가 가지는 단점인 열선 단면적이 좁아 발열면적이 협소하여 발열량이 부족하고 고르게 열이 전달되지 못하는 문제점을 해결하였다.
이를 위한 종래기술로서 대한민국특허청 실용신안공보 실1994-0002244호에는 "원적외선을 발생되게 한 발열평판"으로써 단열판상에 전열선을 배열하되, 그 상부에 박판인 전도판을 접촉시켜 그 표면에 세라믹 분말과 아크릴수지용액을 첨가 혼합한 원적외선 방사층을 도착형성하고, 상부판을 전기한 단열판과 함께 진공밀착되게 한 것이다.
그리고, 등록특허공보 등록번호 10-0567946호는 "고출력 적외선 방사장치"로써 구조적인 강도 보강 및 발열선의 고정을 위한 벽체가 형성되어 있는 방사체, 발열선, 제1단열재, 제2단열재 및 구조체 전체의 기계적인 강도를 보강하기 위한 강도보강재로 구성된 것이다.
그리고, 본 출원인이 출원(10-2007-0044000호)한 "평판형 적외선 방사장치" 로써, 평판형으로 형성된 발열선과, 상기 발열선 상부에 형성되며, 적외선을 방사시키는 기판과, 상기 발열선 하부에 형성되며, 박판 형상의 하부 시트절연체와, 상기 하부 시트절연체 하부에 형성된 단열재를 포함하여 구성된 것이다.
그러나 상기 종래기술 실1994-0002244호의 "원적외선을 발생되게 한 발열평판"은, 적외선 방사장치에 사용되는 적외선 방사체를 세라믹 분말과 아크릴수지용액을 주로 사용하고 있는데, 이러한 적외선 방사체를 이용한 적외선 방사장치는 아크릴수지의 내열성이 좋지 못하므로 200℃ 이상에서 사용하기 어려운 문제점이 있다.
그리고 등록번호 10-0567946호의 "고출력 적외선 방사장치"는 발열선의 고정 및 강도 보강을 위하여 두께가 두꺼워져 다양한 분야에의 활용도가 떨어지며, 발열의 방법으로서 시즈히터를 사용함으로써 발열 효율이 떨어지는 문제점이 있다.
그리고, 출원번호 10-2007-0044000호의 "평판형 적외선 방사장치"는 그 구성재가 발열선, 기판 및 상하부 시트절연체 등의 다층으로 형성되어 제조가 까다로우며, 각 층간에 접착층이 구비되어야 하므로 내열성이 떨어지거나 열전달 효율이 높지 않을 뿐만 아니라, 아무리 얇게 제작하더라도 이러한 다층의 구성재로 인해 박판형으로 제작하는데 한계가 있다.
상기 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 판상의 패널이 형성되어 전기적 절연 역할과 동시에 기계적 지지체 역할을 동시에 수행할 수 있고, 내열성이 우수하여 고온 환경하에서 사용이 가능하며, 판상의 패널로 거의 단층으로 이루어져 평판형이면서 박판형의 면상발열체를 제공하여, 적외선 방사효율이 뛰어난 판상의 패널을 포함하는 면상발열체의 제조방법 및 그 면상발열체를 그 해결 과제로 한다
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 발열선 및 단열재를 포함하여 구성된 면상발열체의 제조방법에 있어서, 콜로이드실리카에 네트워크 수식물질을 첨가한 무기접착제, 또는 콜로이드실리카 또는 콜로이드베마이트에 유기실란을 첨가한 유무기하이브리드접착제를 제조시키는 제1단계와; 상기 접착제에 세라믹 또는 세라믹 섬유를 첨가시키는 제2단계와; 상기 제2단계의 결과물을 금형에 투입하여 지지체를 성형시키는 제3단계와; 상기 제3단계의 지지체 상층에 발열선을 인쇄시키는 제4단계와; 상기 발열선이 인쇄된 지지체 상부에 적외선 방사층을 코팅시켜 판상의 패널을 제작시키는 제5단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 판상의 패널을 포함하는 면상발열체의 제조방법 및 이에 의해 제조된 면상발열체를 기술적 요지로 한다.
또한, 상기 무기접착제는, 수분산된 콜로이드실리카에 Li+, Na+, K+, Mg2 +, Pb2+, Ca2 + 중 하나 이상의 이온을 포함하는 네트워크 수식 물질을 첨가하여 형성되는 것이 바람직하며, 상기 유무기하이브리드접착제는, 콜로이드실리카 또는 콜로이드베마이트 100중량부에 대해 유기실란 0.1~50중량부를 첨가하여 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 유기실란은, 디메틸디메톡시실란(DMDMS), 메틸트리메톡시실란(MTMS), 메틸트리에톡시실란(MTES), 테트라에톡시실란(TEOS) 중에 적어도 하나를 선택적 또는 순차적으로 첨가하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 세라믹은, 분말, 침상 또는 판상으로 형성되는 것이 바람직하며, 또한, 상기 세라믹 섬유는, 유리 섬유, 알루미나 섬유, SiC 섬유, Si3N4 섬유, 실리케이트 섬유, 실리카 섬유, 보론 섬유, 세라믹 섬유, SiCO 섬유, Si-C-N-O 섬유 중 하나 이상을 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
여기에서, 상기 적외선 방사층은, 옥, 세르사이트, 코디에라이트, 게르마늄, 산화철, 운모, 이산화망간, 실리콘카바이드, 맥섬석, 카본으로 이루어진 무기 방사체와, 상기 무기접착제 또는 상기 유무기하이브리드접착제를 첨가하여 상기 발열선이 인쇄된 판상의 패널 상부에 코팅시키는 것이 바람직하다.
상기 구성에 의해 본 발명은 면상발열체에 있어서, 판상의 패널이 형성되어 전기적 절연 역할과 동시에 기계적 지지체 역할을 동시에 수행할 수 있고, 내열성이 우수하여 고온 환경하에서 사용이 가능하며, 판상의 패널로 거의 단층으로 이루 어져 평판형이면서 박판형의 면상발열체를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 각 층간을 접착시키는 접착제가 필요없으므로, 열전도성이 우수하여 가열속도가 균일하고 신속하고, 넓은 공간에서 보다 효율적으로 사용할 수 있으며, 적외선 방사효율이 우수할 뿐만 아니라, 제품 제조시에는 그 제작공정 시간을 최대한 단축할 수 있어 제품의 생산성과 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 판상의 패널을 포함하는 면상발열체에 대한 주요부에 대한 단면도이다.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 판상의 패널이 포함된 면상발열체는, 단열재 상층에 판상의 패널이 형성된 것으로서, 상기 판상의 패널은 지지체, 그리고 그 상면에 인쇄된 발열선 및 상기 발열선이 인쇄된 지지체 상부에 코팅된 적외선 방사층으로 크게 구성되어 있다.
본 발명에 따른 판상의 패널이 포함된 면상발열체의 제조방법은 먼저, 콜로이드실리카에 네트워크 수식물질을 첨가한 무기접착제, 또는 콜로이드실리카 또는 콜로이드베마이트에 유기실란을 첨가한 유무기하이브리드접착제를 제작하는 제1단계와, 상기 무기접착제 및 유무기하이브리드접착제에 세라믹 또는 세라믹 섬유를 첨가시키는 제2단계, 그리고, 상기 제2단계에서의 결과물을 적정 넓이 및 두께로 성형가능한 금형 내부에 투입하여 지지체로 성형시키는 제3단계, 그리고, 그 상층에 발열선을 인쇄하고, 상기 발열선이 인쇄된 상기 지지체 상부에 적외선 방사층을 코팅시키는 제4, 제5단계에 의해 판상의 패널이 포함된 면상발열체를 제조하게 된 다.
상기 지지체 상층에 인쇄되는 발열선은 상기 지지체를 이루는 재료에 의해 별도의 접착제 없이 형성이 가능하며, 또한 상기 발열선이 인쇄된 지지체 상측에 적외선 방사층을 코팅시킴으로써 판상으로 적외선 방사가 이루어지도록 하여 방사효율을 더욱 높일 수 있게 되는 것이다.
또한 상기 지지체는 그 기계적 내구성이 뛰어나, 판상의 패널 자체가 절연재료이면서 기판의 역할을 하게 되어, 종래의 금속판을 기판으로 사용하고 있는 면상발열체에 비해 얇고 가볍게 만들 수 있다. 또한, 고분자재료를 기판으로 사용하고 있는 면상발열체에 비하여 고온에서 보다 안정적으로 사용이 가능하며, 발열선의 표면에 적외선 방사체의 도포가 가능하여 고효율의 적외선 가열이 가능하게 되는 것이다.
이하에서는 판상의 패널 즉, 지지체를 구성하는 재료에 대해 설명하고자 한다.
상기 지지체는 내열성이 우수하며, 전기적으로 절연이 되어야 하고, 기계적으로는 발열선을 보호할 수 있을 정도의 강도가 있어야 한다. 이를 위해 특수한 구성재가 사용되며, 본 발명에서는 무기접착제 또는 유무기하이브리드접착제에 세라믹 또는 세라믹 섬유를 혼합하여 사용한다.
먼저, 상기 무기접착제는 내열성이 우수하며, 전기적으로 절연이 가능한 재 질로써, 수분산된 콜로이드 실리카에 Li+, Na+, K+, Mg2 +, Pb2 +, Ca2 + 중 하나 이상의 이온을 포함하는 네트워크 수식 물질을 첨가하여 제조된 것이다. 상온에서 액상으로 존재하는 콜로이드실리카에 네트워크 수식물질 등을 첨가함에 의해 고온에서 견디는 접착제로 제조한 것이다.
도 2는 상기 무기접착제의 열분해 곡선(TGA곡선)을 나타낸 것으로, 열분해온도가 1000℃ 이상이므로, 1000℃ 이상의 고온까지 면상발열체의 사용이 가능함을 알 수 있었다.
그리고, 상기 유무기하이브리드접착제는 콜로이드실리카 또는 콜로이드베마이트(boehmite)에 유기실란을 첨가하여 유무기물질을 분자 수준의 네트워크를 형성한 것으로, 유기물에의 분산성이 우수함과 동시에 내열성이 우수한 접착제이다.
상기 유무기하이브리드접착제는 콜로이드실리카 또는 콜로이드베마이트 등의 무기물 100중량부에 대해 유기실란 0.1~50중량부를 첨가하여, 콜로이드실리카 또는 콜로이드베마이트 입자 표면에 유기기를 형성시켜, 분산 안정성을 향상시킨 것이다.
즉, 상기 무기물 입자의 크기는 1~100nm의 나노크기로 형성되어, 무기물 용액 내에 콜로이드 상태로 분산되어 있으며, 콜로이드 상에서 상기 유기실란에 의해 무기물 입자 표면에 유기기가 형성되도록 한 것이다.
또한, 여기에서 상기 유기실란은, 디메틸디메톡시실란(DMDMS), 메틸트리메톡시실란(MTMS), 메틸트리에톡시실란(MTES), 테트라에톡시실란(TEOS) 중에 적어도 하 나를 선택적 또는 순차적으로 첨가하여 제조한다.
도 3은 상기 유무기하이브리드접착제인 콜로이드실리카를 유기실란으로 표면처리한 재료의 열분해곡선을 나타낸 것으로, 열분해온도가 650℃ 근처에서 나타나므로 650℃까지 사용이 가능함을 알 수 있었다. 상기 무기접착제에 비해 열분해온도는 떨어지나, 필요한 용도에 적절하게 선택하여 사용할 수 있다.
도 4는 상기 유무기하이브리드접착제인 콜로이드베마이트를 유기실란으로 표면처리한 재료의 열분해곡선을 나타낸 것으로, 열분해온도가 400℃ 근처에서 나타나므로 400℃까지 사용이 가능함을 알 수 있었다.
따라서, 상기 무기접착제에 비해 상기 유무기하이브리드접착제의 열분해온도가 다소 떨어지나, 필요한 용도에 따라 적절하게 선택하여 사용할 수 있다.
이렇게 제조한 유무기하이브리드접착제는 유기재료와 무기재료의 특성을 함께 갖춤으로서 내열성, 고열전도성, 내마모성, 유연성 등이 우수한 재료가 되는 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예로는 상기와 같이 무기접착제 또는 유무기하이브리드접착제를 제시하였으나, 필요에 의해 공지된 고온용 접착제의 사용도 가능하다.
그리고, 상기 판상의 패널 즉, 지지체를 구성하는 다른 재료로서, 세라믹 또는 세라믹 섬유에 대해 설명하고자 한다.
일반적으로 세라믹은 금속산화물과 같은 분말형태, 침상형태 또는 마이카와 같은 판상형태 등 다양한 분말을 사용할 수 있으며, 세라믹 자체가 적외선 방사역 할을 어느 정도 수행할 수 있으므로, 적외선 방사효율을 더욱 높일 수 있게 되는 것이다.
그리고, 세라믹 섬유로는, 유리 섬유, 알루미나 섬유, SiC 섬유, Si3N4 섬유, 실리케이트 섬유, 실리카 섬유, 보론 섬유, 세라믹 섬유, SiCO 섬유, Si-C-N-O 섬유 중 하나 이상을 혼합한 것이다.
상기와 같은 무기접착제 또는 유무기하이브리드 접착제와 세라믹 또는 세라믹 섬유를 혼합한 재료를 금형에 투입하여 상기 지지체를 적절한 두께와 넓이로 성형함으로써, 판상의 패널이 제작되게 되며, 이를 면상발열체의 구성재로 사용함으로써 내열성이 우수하며, 전기적으로 절연 및 기계적 보강재 역할도 동시에 수행할 수 있게 되는 것이다
즉, 종래의 면상발열체와는 달리 기판 및 절연시트체가 필요없이 상기 지지체로 그 역할을 다 할 수 있게 되어, 더욱 박판의 고온환경에서 적외선 방사효율이 높은 면상발열체를 제공할 수 있게 되는 것이다.
그리고, 상기 지지체 상층에는 발열선이 인쇄되게 되며, 상기 발열선이 인쇄된 지지체 상부에는 적외선 방사층이 코팅되게 된다.
그리고, 상기 발열선이 인쇄된 지지체 상부에는 적외선 방사층이 코팅되게 되는데, 상기 적외선 방사층은 발열선이 인쇄된 지지체 상부를 보호하고 전기적 절연을 위하여 절연층의 역할을 함과 동시에 적외선을 다량 방사할 수 있도록 하여 고효율 가열도 가능하도록 한 것이다.
상기 적외선 방사층은, 원적외선 방사효율이 높은 적외선 방사체를 사용하며, 가열과 냉각의 반복에 의하여 크랙이나 박리가 일어나는 현상이 없는 재료를 사용하며, 바람직하게는 옥, 세르사이트, 코디에라이트, 게르마늄, 산화철, 운모, 이산화망간, 실리콘카바이드, 맥섬석, 카본으로 이루어진 무기 방사체와, 상기 무기접착제 또는 상기 유무기하이브리드접착제를 첨가하여 상기 발열선이 인쇄된 지지체 상부에 코팅 형성시킨다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하고자 한다.
먼저, 비이커에 실리카 고형분이 30%인 콜로이드실리카 120g과 증류수 70g을 마그네틱 바와 교반기를 이용하여 500rpm 속도로 30분간 희석시켜서 콜로이드실리카 졸 용액을 제조하였다.
또 다른 비이커에 포타슘 하이드록사이드(potassium hydroxide, KOH) 30g을 증류수 40g에 마그네틱 바와 교반기(500rpm, 30분간)를 이용하여 용해시켜 KOH 용액을 제조하였다.
그리고, 상기 콜로이드실리카 졸 용액과 상기 KOH 용액을 혼합하여, 마그네틱 바와 교반기(700rpm)를 이용하여 물 중탕 조건에서 용액의 온도가 80℃까지 상승할 때까지 반응시키고, 용액의 온도가 80℃에 도달하면 서서히 상온까지 자연냉각시켜 졸을 제조하였다.
상기에서 제조된 졸을 천연 마이카와 혼합하고, 혼합된 재료를 금형을 사용하여 성형한 후 80℃에서 2시간을 유지하고 다시 150℃에서 2시간을 유지한 뒤 최 종적으로 300℃에서 2시간을 유지하여 지지체를 제작하였다.
상기 지지체 상층에는 발열선을 인쇄하여 형성시키고, 그 상층에는 적외선 방사층을 형성시키며, 상기 지지체의 하부에 단열재를 접착시킴으로써, 본 발명에 따른 판상의 패널이 포함된 면상발열체가 완성되는 것이다.
도 1 - 본 발명에 따른 판상의 패널이 포함된 면상발열체의 주요부에 대한 단면도.
도 2 ~ 도 3 - 본 발명의 접착제에 따른 열분해곡선을 나타낸 도.
Claims (14)
- 발열선 및 단열재를 포함하여 구성된 면상발열체의 제조방법에 있어서,콜로이드실리카에 네트워크 수식물질을 첨가한 무기접착제, 또는 콜로이드실리카 또는 콜로이드베마이트에 유기실란을 첨가한 유무기하이브리드접착제를 제조시키는 제1단계와;상기 접착제에 세라믹 또는 세라믹 섬유를 첨가시키는 제2단계와;상기 제2단계의 결과물을 금형에 투입하여 지지체를 성형시키는 제3단계와;상기 제3단계의 지지체 상층에 발열선을 인쇄시키는 제4단계와;상기 발열선이 인쇄된 지지체 상부에 적외선 방사층을 코팅시켜 판상의 패널을 제작시키는 제5단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 판상의 패널을 포함하는 면상발열체의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 무기접착제는,수분산된 콜로이드실리카에 Li+, Na+, K+, Mg2 +, Pb2 +, Ca2 + 중 하나 이상의 이온을 포함하는 네트워크 수식 물질을 첨가하여 형성되는 것을 특징으로 하는 판상의 패널을 포함하는 면상발열체의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 유무기하이브리드접착제는,콜로이드실리카 또는 콜로이드베마이트 100중량부에 대해 유기실란 0.1~50중량부를 첨가하여 형성되는 것을 특징으로 하는 판상의 패널을 포함하는 면상발열체의 제조방법.
- 제 3항에 있어서, 상기 유기실란은,디메틸디메톡시실란(DMDMS), 메틸트리메톡시실란(MTMS), 메틸트리에톡시실란(MTES), 테트라에톡시실란(TEOS) 중에 적어도 하나를 선택적 또는 순차적으로 첨가하는 것을 특징으로 하는 판상의 패널을 포함하는 면상발열체의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 세라믹은,분말, 침상 또는 판상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 판상의 패널을 포함하는 면상발열체의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 세라믹 섬유는,유리 섬유, 알루미나 섬유, SiC 섬유, Si3N4 섬유, 실리케이트 섬유, 실리카 섬유, 보론 섬유, 세라믹 섬유, SiCO 섬유, Si-C-N-O 섬유 중 하나 이상을 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 판상의 패널을 포함하는 면상발열체의 제조방법.
- 제 1항 내지 제 6항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 적외선 방사층은,옥, 세르사이트, 코디에라이트, 게르마늄, 산화철, 운모, 이산화망간, 실리콘카바이드, 맥섬석, 카본으로 이루어진 무기 방사체와, 상기 무기접착제 또는 상기 유무기하이브리드접착제를 첨가하여 상기 발열선이 인쇄된 판상의 패널 상부에 코팅시키는 것을 특징으로 하는 판상의 패널을 포함하는 면상발열체의 제조방법.
- 발열선 및 단열재를 포함하여 구성된 면상발열체에 있어서,콜로이드실리카에 네트워크 수식물질을 첨가한 무기접착제 또는 콜로이드실리카 또는 콜로이드 베마이트에 유기실란을 첨가한 유무기하이브리드접착제와 세라믹 또는 세라믹 섬유를 혼합한 재료를 판상으로 성형하여 형성된 지지체와;상기 지지체 상면에 인쇄된 발열선과;상기 발열선이 인쇄된 지지체 상부에 코팅되는 적외선 방사층;으로 이루어진 판상의 패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 면상발열체.
- 제 8항에 있어서, 상기 무기접착제는,수분산된 콜로이드실리카에 Li+, Na+, K+, Mg2+, Pb2+, Ca2+ 중 하나 이상의 이온을 포함하는 네트워크 수식 물질을 첨가하여 형성되는 것을 특징으로 하는 판상의 패널을 포함하는 면상발열체.
- 제 8항에 있어서, 상기 유무기하이브리드접착제는,콜로이드실리카 또는 콜로이드베마이트 100중량부에 대해 유기실란 0.1~50중량부를 첨가하여 형성되는 것을 특징으로 하는 판상의 패널을 포함하는 면상발열체.
- 제 10항에 있어서, 상기 유기실란은,디메틸디메톡시실란(DMDMS), 메틸트리메톡시실란(MTMS), 메틸트리에톡시실란(MTES), 테트라에톡시실란(TEOS) 중에 적어도 하나를 선택적 또는 순차적으로 첨가되는 것을 특징으로 하는 판상의 패널을 포함하는 면상발열체.
- 제 8항에 있어서, 상기 세라믹은,분말, 침상 또는 판상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 판상의 패널을 포함하는 면상발열체.
- 제 8항에 있어서, 상기 세라믹 섬유는,유리 섬유, 알루미나 섬유, SiC 섬유, Si3N4 섬유, 실리케이트 섬유, 실리카 섬유, 보론 섬유, 세라믹 섬유, SiCO 섬유, Si-C-N-O 섬유 중 하나 이상을 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 판상의 패널을 포함하는 면상발열체.
- 제 8항 내지 제 13항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 적외선 방사층은,옥, 세르사이트, 코디에라이트, 게르마늄, 산화철, 운모, 이산화망간, 실리콘카바이드, 맥섬석, 카본으로 이루어진 무기 방사체와, 상기 무기접착제 또는 상기 유무기하이브리드접착제를 첨가하여 상기 발열선이 인쇄된 지지체 상부에 코팅되는 것을 특징으로 하는 판상의 패널을 포함하는 면상발열체.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020080031113A KR100928227B1 (ko) | 2008-04-03 | 2008-04-03 | 판상의 패널을 포함하는 면상발열체의 제조방법 및 그면상발열체 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020080031113A KR100928227B1 (ko) | 2008-04-03 | 2008-04-03 | 판상의 패널을 포함하는 면상발열체의 제조방법 및 그면상발열체 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20090105577A KR20090105577A (ko) | 2009-10-07 |
| KR100928227B1 true KR100928227B1 (ko) | 2009-11-24 |
Family
ID=41535264
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020080031113A KR100928227B1 (ko) | 2008-04-03 | 2008-04-03 | 판상의 패널을 포함하는 면상발열체의 제조방법 및 그면상발열체 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100928227B1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101905123B1 (ko) * | 2017-05-30 | 2018-10-08 | 김민호 | 원적외선과 음이온이 방출하여 정전기 방지를 하는 냉온풍 방열기 |
| KR102607801B1 (ko) | 2023-04-17 | 2023-11-29 | 이홍렬 | 전자파 발생을 방지하는 면상발열체 및 그 제어장치 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102400228B1 (ko) * | 2021-10-20 | 2022-05-20 | 김경태 | 차량 내 이미지 기록 장치에 사용되는 발열히터 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030059602A (ko) * | 2002-01-03 | 2003-07-10 | 이선구 | 흑연 및 무기질 접합제를 이용한 전기전도성 발열몰탈 |
| KR20060078114A (ko) * | 2004-12-30 | 2006-07-05 | (주) 피에스디테크 | 광대역 초고주파 부분방전 진단용 센서를 내장한 초고압전력기기용 스페이서 |
| KR100704242B1 (ko) | 2005-03-25 | 2007-04-05 | 한국전기연구원 | 일방향 차열구조물 및 이를 적용한 판넬형 가열히터 |
-
2008
- 2008-04-03 KR KR1020080031113A patent/KR100928227B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030059602A (ko) * | 2002-01-03 | 2003-07-10 | 이선구 | 흑연 및 무기질 접합제를 이용한 전기전도성 발열몰탈 |
| KR20060078114A (ko) * | 2004-12-30 | 2006-07-05 | (주) 피에스디테크 | 광대역 초고주파 부분방전 진단용 센서를 내장한 초고압전력기기용 스페이서 |
| KR100704242B1 (ko) | 2005-03-25 | 2007-04-05 | 한국전기연구원 | 일방향 차열구조물 및 이를 적용한 판넬형 가열히터 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101905123B1 (ko) * | 2017-05-30 | 2018-10-08 | 김민호 | 원적외선과 음이온이 방출하여 정전기 방지를 하는 냉온풍 방열기 |
| KR102607801B1 (ko) | 2023-04-17 | 2023-11-29 | 이홍렬 | 전자파 발생을 방지하는 면상발열체 및 그 제어장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20090105577A (ko) | 2009-10-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101260915B1 (ko) | 그라프팅된 표면 작용기를 갖는 고열전도성 물질 | |
| CN105704911B (zh) | 一种高导热铝基线路板的制造方法 | |
| US20100122980A1 (en) | Carbon nanotube heater | |
| Xiong et al. | High strength retention and dimensional stability of silicone/alumina composite panel under fire | |
| KR101104390B1 (ko) | 유무기 나노융복합 절연바니쉬의 제조방법 및 이에 의해 제조된 유무기 나노융복합 절연바니쉬가 코팅된 코일 | |
| US20150232647A1 (en) | Carbon fiber composite coated with silicon carbide and production method for same | |
| KR100928227B1 (ko) | 판상의 패널을 포함하는 면상발열체의 제조방법 및 그면상발열체 | |
| CN109181312A (zh) | 一种磁场下垂直定向的氮化硼与有机硅复合导热薄膜材料及其制备方法 | |
| US20110127461A1 (en) | Thermally conductive composition and method for producing them | |
| CN107868465A (zh) | 一种具有各向异性结构的导热绝缘复合材料及其制备方法 | |
| CN106543728A (zh) | 一种石墨烯有机硅橡胶复合材料及其制备方法 | |
| CN105647345B (zh) | 一种高导热铝基板 | |
| JP2020007569A (ja) | 熱伝導性シート | |
| JP2009191392A (ja) | ピッチ系炭素繊維フィラー及びそれを用いた成形体 | |
| US11706844B2 (en) | Cooktop with a heating coating | |
| KR101839920B1 (ko) | 방열 인쇄 회로 기판 및 그 제조방법 | |
| Li et al. | High-performance epoxy resin/silica coated flake graphite composites for thermal conductivity and electrical insulation | |
| KR101215652B1 (ko) | 섬유강화 복합재 절연필름이 적용된 유연시트히터 | |
| KR101709686B1 (ko) | 방열구조체용 탄소계 재료의 제조방법 및 이를 이용한 방열구조체의 제조방법 | |
| CN201197197Y (zh) | Ptc网格形面状发热体 | |
| Li et al. | Copper and graphene work together to construct a three‐dimensional skeleton thermal conductivity network to improve the thermal conductivity of the epoxy resin | |
| KR101648484B1 (ko) | 탄소동소체를 이용한 방열 세라믹 하이브리드 방열코팅재 | |
| KR101681291B1 (ko) | 탄소나노튜브 기반 하이브리드 방열시트 및 그 제조방법 | |
| Weng et al. | Improved thermal conductivities of epoxy resins containing surface functionalized BN nanosheets | |
| KR100882827B1 (ko) | 평판형 적외선 방사 장치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20121010 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130923 Year of fee payment: 5 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |