KR100950762B1 - 발열 시트의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 탄성을 갖는 합성수지 베이스에 무기 충진제를 첨가하므로 보다 안정적이며 발열 특성이 우수하여 발열 성능이 향상될 수 있고, 가교제의 첨가에 의해 내구성이 향상될 수 있도록 한 발열 시트의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 탄성을 갖는 수지 베이스 100 중량부에 대해 도전성카본 30~40 중량부, 무기충진제 20~60 중량부, 가교제 0.2~1.0 중량부를 첨가하여 원료를 제조하는 1단계; 상기 1단계의 원료를 믹서에 넣고 가압시킨 상태에서 교반시키는 2단계; 상기 2단계의 교반된 혼합물을 한쌍의 가압 롤러를 통과시켜 판상의 시트로 제조하는 3단계; 상기 3단계의 시트에 전원단자를 형성하는 4단계; 상기 4단계의 시트를 경화시키는 5단계를 포함한다.
발열, 시트, 수지, 충진제, 가교제
Description
본 발명은 발열 시트의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탄성을 갖는 합성수지에 발열성능을 부가함으로써 난방재로 사용될 수 있는 발열 시트의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 전기를 이용한 발열체로서 면상발열체가 주로 알려져 있다.
면상발열체는 도전성 및 절연성의 위사와 경사를 적당한 간격으로 직조시켜 직물로 제조한 것으로 각 단자에 전기를 연결하여 발열되도록 한 것이다.
이러한 면상발열체는 필요한 크기로 재단하여 사용할 수 있고, 두께가 얇으므로 다양한 용도에 적용될 수 있다.
그러나 종래 면상발열체는 전기적인 숏트사고와 같은 전기 안전 사고의 위험을 내포하고 있어 안정성이 미흡한 문제점이 있다.
이에 최근에는 단락에 의한 발열기능 상실을 방지하기 위해 금속발열체보다 는 비금속발열체를 사용하는 방향으로 기술 개발이 이루어지고 있다.
비금속 발열체로는 도전성카본 , 흑연등을 사용하고 있고 , 제품에 따라서는 카본블랙을 페트필름 위에 소정의 두케로 도포하여 발열층을 형성하고 , 발열층에 전압을 걸어주기 위한 전극을 형성 한 후에 그 상단에 절연층을 형성하여 면상 발열체를 제조하였다.
관련된 선행 기술로는 대한민국 등록특허 제0703029호가 개시되어 있다.
상기 선행특허를 간략하게 살펴보면, 카본 잉크를 유리섬유 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름에 도포한 전도성 저항체와, 상기 저항체의 양측단에 길게 설치되는 전극과, 상기 저항체의 상, 하면에 적층되는 부직포와, 상기 부직포의 상, 하면에 적층되는 유리 에폭시 프리프레그(glass epoxy prepreg)로 된 점착성 절연재로 이루어져, 핫프레스기로 가압되어 제조되는 것을 특징으로 하는 저항특성이 우수한 면상발열체임을 알 수 있다.
그러나 이러한 종래의 면상 발열체는 발열층의 저항이 균일하지 않아 발열온도가 불안정하고 온도 편차 및 발열전도 속도가 균일하지 않은 단점을 가지고 있다.
또한 가교 되지 않은 열가소성 수지를 사용하기 때문에 내열성 및 내구성에서 떨어져 면상 발열체의 수명이 단축 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 탄성체 수지에 전도성을 갖는 무기충진제 및 가교제를 혼합함으로써 안정적인 발열성능을 구현할 수 있고, 내열성과 내구성이 향상될 수 있는 발열 시트의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 본 발명의 목적은, 탄성을 갖는 수지 베이스 100 중량부에 대해 도전성카본 30~40 중량부 , 무기충진제 20~60 중량부, 가교제 0.2~1.0 중량부를 포함하는 발열 시트용 탄성체 수지 조성물에 의해 달성된다.
또한 상기한 본 발명의 목적은, 탄성을 갖는 수지 베이스 100 중량부에 대해 도전성카본 30~40 중량부 , 무기충진제 20~60 중량부, 가교제 0.2~1.0 중량부를 첨가하여 원료를 제조하는 1단계; 상기 1단계의 원료를 믹서에 넣고 가압시킨 상태에서 교반시키는 2단계; 상기 2단계의 교반된 혼합물을 한쌍의 가압 롤러를 통과시켜 판상의 시트로 제조하는 3단계; 상기 3단계의 시트에 전원단자를 형성하는 4단계; 상기 4단계의 시트를 경화시키는 5단계를 포함하는 발열 시트의 제조방법에 의해 달성될 수 있다.
상기 수지 베이스는 폴리우레탄, 폴리스틸렌, 폴리이소프렌, 폴리부타디엔, 폴리클로로프렌 중에서 선택된 하나 이상의 혼합물인 것을 특징으로 한다.
상기 수지 베이스는 폴리우레탄, 폴리스틸렌, 폴리이소프렌, 폴리부타디엔, 폴리클로로프렌 중 택일된 것을 특징으로 한다.
상기 무기충진제는 알루미나(Al2O3)인 것을 특징으로 한다.
상기 가교제는 과산화물인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 무기 충진제를 첨가하므로 같은 전기 저항값에서도 보다 안정적이며 발열 특성이 우수하게 되므로 발열 성능이 향상될 수 있고, 가교제의 첨가에 의해 내구성이 향상될 수 있는 효과가 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 발열 시트의 제조 공정도, 도 2는 본 발명에 따른 발열 시트의 제조 공정을 예시한 도면, 도 3은 본 발명에 따른 발열 시트의 단면도이다.
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 발열 시트의 제조방법은,
탄성을 갖는 수지 베이스 100 중량부에 대해 도전성 카본 30~40 중량부, 무기충진제 20~60 중량부, 가교제 0.2~1.0 중량부를 첨가하여 원료(100)를 제조하는 1단계(S1); 상기 1단계(S1)의 원료(100)를 믹서(2)에 넣고 가압시킨 상태에서 교반 시키는 2단계(S2); 상기 2단계(S2)의 교반된 혼합물을 한쌍의 가압 롤러(4)를 통과시켜 판상의 시트(6)로 제조하는 3단계(S3); 상기 3단계(S3)의 시트(6)에 전원단자(8)를 형성시키는 4단계(S4); 상기 4단계(S4)의 시트(6)를 경화시키는 5단계(S5)를 포함하여 구성된다.
상기 각 단계를 보다 상세하게 설명한다.
1단계(S1)
탄성을 갖는 수지 베이스 100 중량부에 대해 도전성카본 30~40 중량부 , 무기충진제 20~60 중량부, 가교제 0.2~1.0 중량부를 첨가하여 원료(100)를 제조한다.
수지 베이스는 폴리우레탄, 폴리스틸렌, 폴리이소프렌, 폴리부타디엔, 폴리클로로프렌 중에서 선택된 하나 이상의 혼합물이거나 또는 폴리우레탄, 폴리스틸렌, 폴리이소프렌, 폴리부타디엔, 폴리클로로프렌 중 택일된다.
도전성 카본은 일반 카본에 비하여 열팽창이 적고 전기와 열을 잘 전달하는 특성을 가진다.
특히 도전성 카본을 30-40 중량부로 한 것은 도전성 특성과 방열의 특성이 우수하게 나타나면서 후술될 칼렌다 작업에서 우수한 작업 특성이 나타내기 때문이다.
칼렌다 작업이라 함은 원료를 한쌍의 롤러(4) 사이에 공급함으로써 롤러(4)의 가압에 의해 판상의 시트(6)로 성형되도록 하는 작업이다.
즉, 도전성 카본의 첨가량이 30 중량부 미만이면 도전성이 저하되므로 면 전체의 균일 한 열을 발생시키는데 한계가 있다.
또한 도전성 카본의 첨가량이 40 중량부 이상이면 후 가공 공정인 칼렌다 작업에서 시트 성형이 어렵게 되는 단점이 있다.
한편 종래 면상 발열시트가 단순한 전도성물질의 저항에 의하여 발생하는 열을 이용하여 발열시키고 있다.
이에 반해 본 발명은 전도성물질에서 발생한 열을 더욱 빨리 전달하여 발열효과를 높이기 위하여 열전도성이 우수한 무기충진제를 20~60 중량부로 첨가하였다.
상기 무기충진제의 구체적인 예로써 알루미나(Al2O3)가 적합하다.
알루미나(Al2O3)는 전기절연특성이 우수하며, 열 방출 능력이 우수한 무기 충진제로 전기애자 및 전자제품의 열 방출을 위한 부품에 많이 사용되고 있다.
또한 무기충진제를 20~60 중량부를 첨가한 이유는 20 중량부 이하는 열 방출 특성이 약하여 시트(6)에서 전도성 카본블랙에서 의하여 발생한 열을 빨리 방출하지 못하게 된다.
또 무기충진제를 60 중량부 이상 첨가한 경우에는 절연특성이 우수하여 도전성을 나타내지 못하여 발열의 효과가 적기 때문에 무기 충진제의 첨가량을 20-60 중량부로 첨가하는 것이 가장 적합하다.
한편, 본 발명은 수지 베이스의 내열성과 내구성을 높이기 위하여 과산화물 계열의 가교제를 0.2~1.0 중량부를 첨가함으로써 2차원 구조인 수지 베이스를 3차원 구조인 망상구조를 가지게 하여 제품의 탄성을 높여주며, 3차원 망상 구조를 가지게 되어 지속적인 방열에 의한 수지 베이스의 노화 현상을 억제 할 수 있다.
2단계(S2)
상기 1단계(S1)의 원료(100)를 믹서(2)에 넣고 가압시킨 상태에서 교반시킨다.
믹서(2)의 내부 조건은 2~3 bar의 가압된 상태이며, 이 가압 조건 하에서 원료(100)를 교반시킴으로써 점성을 갖게 되며 균일한 도전성과 방열특성을 갖게 된다.
3단계(S3)
상기 2단계(S2)의 교반된 혼합물을 한쌍의 가압 롤러(4)를 통과시켜 판상의 시트(6)로 제조하는 칼렌다 작업을 수행한다.
한쌍의 가압 롤러(4)는 원료가 이송되는 레일(미도시)의 상,하부에 배치되 며, 필요로 하는 시트(6)의 두께를 얻을 수 있도록 한쌍의 가압 롤러(4)는 소정의 간극을 갖도록 배치된다.
상기 한쌍의 가압 롤러(4)는 여러 개를 병렬로 설치함으로써 최초 가압 롤러에서부터 최종 가압 롤러를 순차적으로 통과하면서 원하는 두께의 시트(6)가 성형된다.
즉, 최초 가압 롤러에서 최종 가압 롤러로 갈수록 그 간극이 순차적으로 작아지도록 함으로써 급작스런 무리한 가압에 따른 수지 혼합물의 변성을 억제할 수 있다.
4단계(S4)~5단계(S5)
상기 3단계(S3)에서 얻어진 시트(6)의 표면에 전원단자(8)를 형성한 후 자연 경화 또는 인위적인 방법에 의한 경화를 시킨다.
인위적인 방법이라 함은 열풍건조 또는 가열건조 등이 있다.
상기 전원단자(8)는 구리나 기타 도전성의 금속재를 시트(6)의 표면에 일정한 길이로 도포하여 띠형상으로 코팅시켜 형성된다.
또한 전원단자(8)는 전기의 양극, 음극에 각기 대응되도록 2개로 형성됨이 바람직하다.
따라서 전원단자(8)를 길이를 갖는 띠형태로 형성함으로써 시트(6)를 필요한 크기로 잘라 재단하더라도 전원단자(8)는 항상 형성되어 있으므로 곧바로 전원 공급이 가능하게 되는 장점이 제공된다.
이하 본 발명의 보다 구체적인 실시예를 설명한다.
수지 베이스 100 중량부에 도전성 카본 30 중량부, 알루미나 40 중량부, 과산화물 0.5 중량부, 가소제 5 중량부를 첨가하여 된 원료(100)를 믹서(2)에 넣고 가압 상태로 혼합한다.
믹서(2)에서 충분히 믹싱을 한 후에 시트(6)를 만들기 위하여 칼렌다 작업을 통해 시트 작업을 한다.
시트 작업을 한 후에 내열성을 높이기 위하여 시트(6)에 전원단자(8)를 형성시킨 후 경화시킨다.
시트(6)의 전원단자(8)에 전원을 인가하면 저항값은 350-370 오옴(Ω) 사이에서 균일한 전기 저항 값이 나타나고, 균일한 발열 특성이 나타나는 것을 확인할 수 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.
도 1은 본 발명에 따른 발열 시트의 제조 공정도,
도 2는 본 발명에 따른 발열 시트의 제조 공정을 예시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 발열 시트의 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
2 : 믹서 4 : 롤러
6 : 시트 8 : 전원단자
100 : 원료
Claims (11)
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- 탄성을 갖는 수지 베이스 100 중량부에 대해 도전성카본 30~40 중량부, 무기충진제 20~60 중량부, 가교제 0.2~1.0 중량부를 첨가하여 원료를 제조하는 1단계;상기 1단계의 원료를 믹서에 넣고 가압시킨 상태에서 교반시키는 2단계;상기 2단계의 교반된 혼합물을 한쌍의 가압 롤러를 통과시켜 판상의 시트로 제조하는 3단계;상기 3단계의 시트에 전원단자를 형성시키는 4단계;상기 4단계의 시트를 경화시키는 5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발열 시트의 제조방법.
- 제 6항에 있어서,상기 수지 베이스는폴리우레탄, 폴리스틸렌, 폴리이소프렌, 폴리부타디엔, 폴리클로로프렌 중에서 선택된 하나 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 발열 시트의 제조방법.
- 제 6항에 있어서,상기 수지 베이스는폴리우레탄, 폴리스틸렌, 폴리이소프렌, 폴리부타디엔, 폴리클로로프렌 중 택일된 것을 특징으로 하는 발열 시트의 제조방법.
- 제 6항에 있어서,상기 무기충진제는 알루미나(Al2O3)인 것을 특징으로 하는 발열 시트의 제조방법.
- 제 6항에 있어서,상기 가교제는 과산화물인 것을 특징으로 하는 발열 시트의 제조방법.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090109130A KR100950762B1 (ko) | 2009-11-12 | 2009-11-12 | 발열 시트의 제조방법 |
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1009196A1 (en) * | 1997-01-13 | 2000-06-14 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Planar heating element |
| KR20060097005A (ko) * | 2003-09-25 | 2006-09-13 | 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 | 발포 시트 형성성 조성물, 열 전도성 발포 시트 및 그의제조 방법 |
-
2009
- 2009-11-12 KR KR1020090109130A patent/KR100950762B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1009196A1 (en) * | 1997-01-13 | 2000-06-14 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Planar heating element |
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