KR100977543B1 - Novel semi-conductive polymer composition, self-regulating heating cable and hypertermia combination stimulator comprising the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 신규 반도전성 폴리머 조성물, 이를 포함하는 온도 자동조절 케이블 및 온열 조합자극기에 관한 것이다.The present invention relates to novel semiconducting polymer compositions, temperature self-regulating cables and thermal combination stimulators comprising the same.

본 발명에 따르는 반도전성 폴리머 조성물을 포함한 온도 자동조절 케이블 및 온열 조합자극기는 전력을 인가한 후 신속한 온도 상승을 나타내고, 초기 전류가 상대적으로 낮아 온도 조절기 파손이 방지될 뿐 아니라, 본 발명의 반도전성 폴리머 조성물은 의료용 온열 조합자극기에 적당한 고온을 유지하여 사용자의 만족감을 증대시키는 추가적 장점을 가진다.The thermostatic cable and thermocombination stimulator comprising the semiconducting polymer composition according to the present invention exhibits rapid temperature rise after applying power, and the initial current is relatively low, which prevents thermostat breakage, as well as the semiconductivity of the present invention. The polymer composition has the additional advantage of maintaining a suitable high temperature in the medical thermal combination stimulator to increase user satisfaction.

게다가, 본 발명에 따라 코어와 반도전성 폴리머 조성물 사이 경계에 도전성 분말을 도포한 구성에 의하여 전기적 접촉을 강화하고 기계적 내구성을 강화하는 효과를 가진다.In addition, according to the present invention, the conductive powder is applied to the boundary between the core and the semiconductive polymer composition, thereby enhancing electrical contact and enhancing mechanical durability.

반도전성 폴리머, 온도 자동조절, 조합자극기 Semi-conductive polymer, temperature automatic control, combination stimulator

Description

신규 반도전성 폴리머 조성물, 이를 포함하는 온도 자동조절 케이블 및 온열 조합자극기{NOVEL SEMI-CONDUCTIVE POLYMER COMPOSITION, SELF-REGULATING HEATING CABLE AND HYPERTERMIA COMBINATION STIMULATOR COMPRISING THE SAME} Novel SEMI-CONDUCTIVE POLYMER COMPOSITION, SELF-REGULATING HEATING CABLE AND HYPERTERMIA COMBINATION STIMULATOR COMPRISING THE SAME

본 발명은 신규 반도전성 폴리머 조성물, 이를 포함하는 온도 자동조절 케이블 및 온열 조합자극기에 관한 것이다. 더 구체적으로, 전력을 인가한 후 신속한 온도 상승을 나타내고, 초기 전류가 상대적으로 낮으며, 전기적 접촉 및 기계적 내구성이 강화된 특성을 구현하는 신규 반도전성 폴리머 조성물, 이를 포함하는 온도 자동조절 케이블 및 온열 조합자극기에 관한 것이다.The present invention relates to novel semiconducting polymer compositions, temperature self-regulating cables and thermal combination stimulators comprising the same. More specifically, novel semiconducting polymer compositions exhibiting rapid temperature rise after applying power, relatively low initial current, and enhanced electrical contact and mechanical durability, temperature self-regulating cables and heat containing them It relates to a combinatorial stimulator.

과도한 운동, 피로, 스트레스, 노화 등으로 인하여 인체는 근육이나 신경이 긴장되거나 경직되어 병적인 상태에 이를 수 있고, 이로 인하여 체내에 축적된 건강에 부정적인 화학물질이 혈류 흐름을 방해하는 경우가 종종 발생한다. 뿐만 아니라 노화로 인한 각종 질병, 특히 신경통, 만성염증, 관절염, 류머티즘 등에 의한 통증 완화나 피로회복에는 말초혈류 순환을 개선하여 신진대사를 원활하게 하는 것의 건강증진 효과가 입증되어 있다. 따라서, 온열 또는 다른 전기자극과 조합하여 이와 같은 말초혈류 순환을 개선하는 효과를 가지는 매트나 찜질기 등 각종 형태의 온열 조합자극기가 온열 찜질 팩과 더불어 널리 사용되고 있다.Excessive exercise, fatigue, stress, and aging can strain or stiffen muscles or nerves, leading to a pathological condition, which often results in unhealthy chemicals in your body that interfere with blood flow. do. In addition, various diseases caused by aging, such as neuralgia, chronic inflammation, arthritis, rheumatism and pain relief or fatigue recovery has been proven to improve the health of the peripheral blood flow to smooth the metabolism. Accordingly, various types of thermal combination stimulators such as mats or steamers having an effect of improving such peripheral blood flow circulation in combination with heat or other electric stimulation are widely used together with the thermal pack.

조합자극기란 의료 기구 분류상 근육통 완화 등의 목적으로 두 가지 이상의 기능을 조합하여 사용하는 기구를 뜻한다. 개인용 온열·전위 발생기, 저주파 자극·온열기 등이 이에 해당한다. 일반적으로 조합자극기는 전기적 신호를 이용하여 인체의 신경이나 근육을 자극하여 치료하는 기기를 통칭하는 의미로 사용된다.Combination stimulator means a device that uses a combination of two or more functions for the purpose of alleviating muscle pain in the classification of medical devices. These include personal warmers and potential generators, low frequency stimulators and warmers. In general, a combination stimulator is used as a generic term for a device for stimulating a nerve or muscle of a human body using an electrical signal.

온열매트 형상의 조합자극기의 경우, 열적 성능, 특히 매트 표면 온도는 사용자의 사용 만족도를 결정하는 가장 중요한 특성이다. 종래에 하나 또는 그 이상의 아날로그 온도 센서를 사용하여 온도를 제어하는 온열 조합자극기의 경우에는 제어장치가 아날로그 온도센서의 측정값에 기초하여 주로 온-오프(on-off) 방식으로 발열장치를 제어하여 설정된 온도가 유지되도록 한다. 이와 같이 아날로그 온도센서에서 감지되는 측정값을 이용하여 피드백 제어하는 경우 오류 발생확률을 낮추기 위하여 자동조절 발열 시스템(self-regulating heating system)을 도입한 온열 조합자극기가 개발되어 있다. 이와 같은 시스템에서는 전류가 흐르는 코어를 반도전성 폴리머로 감싼 온도 자동조절 케이블을 사용하는데, 고분자 레진에 탄소를 포함하는 반도전성 폴리머가 온도가 증가하면 저항이 증가하는 특성이 있어 일정 온도 이상에서는 더 이상 전류가 흐르지 않도록 하여 자동으로 온도를 조절하게 된다.In the case of a thermal mat-shaped combination stimulator, the thermal performance, in particular the mat surface temperature, is the most important characteristic that determines the user's satisfaction. Conventionally, in the case of a thermal combined stimulator that controls temperature using one or more analog temperature sensors, the control device mainly controls the heating device in an on-off manner based on the measured value of the analog temperature sensor. Allow the set temperature to be maintained. As described above, in the case of feedback control using the measured value detected by the analog temperature sensor, a heat combination stimulator incorporating a self-regulating heating system has been developed in order to reduce the probability of error occurrence. In such a system, a thermostatic cable is wrapped around the core with a semiconductive polymer. The semiconducting polymer, which contains carbon in the polymer resin, has the property of increasing resistance as the temperature increases. It automatically adjusts the temperature by preventing current from flowing.

저온용 자동조절 케이블 (self-regulating cable: 이하 히터)의 경우, 폴리에틸렌을 기반으로 하는 반도전성 고분자 혼합물(Polymer composite)을 발열저항체로 사용하고 있는데, 종래 반도전성 고분자 혼합물이 주로 사용되던 히터의 PTC(Positive Temperature Coefficient) 특성, 즉 스위칭 온도(Switching Temperature)로서 85 ℃(T6)를 주로 사용하는 종래의 관련 응용 분야인 산업용 온도유지 또는 동파방지 용도의 사용 여건상, 연화점(Softening Temperature)이 낮은 에틸렌 에틸아크릴레이트 (Ethylene Ethylacrylate: EEA) 또는 저밀도 폴리에틸렌 (Low Density PolyEthylene: LDPE) 등을 선형 저밀도 폴리에틸렌 (Linear Low Density PolyEthylene:LLDPE) 또는 고밀도 폴리에틸렌 (High Density PolyEthylene: HDPE와 혼합하여 사용함으로써 스위칭 온도를 낮추기도 하였다.In the case of a low temperature self-regulating cable (heater), a polyethylene-based semiconducting polymer composite is used as a heating resistor, and PTC of the heater in which the semiconducting polymer mixture is mainly used is used. (Positive Temperature Coefficient), that is, ethylene with a low softening temperature due to the use of industrial temperature maintenance or freeze protection, which is a related field of related application which mainly uses 85 ° C (T6) as the switching temperature. Ethylene Ethylacrylate (EEA) or Low Density PolyEthylene (LDPE) is used in combination with Linear Low Density PolyEthylene (LLDPE) or High Density PolyEthylene (HDPE) to reduce the switching temperature. Also.

출력 곡선의 기울기, 소위 SR지수(= △P/△T: self-regulating index, 출력변화를 주위온도변화로 나눈 지수)가 큰 반도전성 고분자를 사용하는 경우에는, 스위칭 온도가 낮아 발화 가스가 존재하거나 존재할 우려가 있는 방폭 지역 등 산업 분야에 사용하기는 적합하지만, 온열 조합자극기에 사용할 경우 여러 가지 문제점이 있다. 고온에서는 낮은 출력(단위길이당 발열량)으로 인하여 전압 인가 초기 매트 표면 온도 상승 속도가 느리고 유지 시에도 최고 온도가 낮아 만족할만한 온열 조합자극기의 기능을 하지 못한다. 또한, 저온에서는 과다한 출력 즉 상대적으로 낮은 저항으로 인하여 초기 전압 인가 시 온열 조합자극기와 연결된 온도조절기 부품이 파손되는 등의 문제점이 있어 온열 조합자극기의 발열 매체로 사용하는데 적절하지 않았다. When using a semiconducting polymer having a large slope of the output curve, a so-called SR index (= ΔP / ΔT: self-regulating index, an index obtained by dividing an output change by an ambient temperature change), a ignition gas exists due to a low switching temperature. Although it is suitable for use in industrial fields such as explosion-proof areas where there is a possibility of existence, there are various problems when used in a thermal combination stimulator. At high temperatures, due to the low output (heat generation per unit length), the initial mat surface temperature rise rate is slow and the maximum temperature is low even during maintenance, which does not function as a satisfactory thermal combination stimulator. In addition, at low temperatures, due to excessive output, that is, a relatively low resistance, there is a problem such that the temperature regulator component connected to the thermal combination stimulator is damaged when the initial voltage is applied, which is not suitable for use as a heating medium of the thermal combination stimulator.

더욱이, 에틸렌 에틸아크릴레이트 (Ethylene Ethylacrylate: EEA) 등 내열성이 낮은 고분자소재를 카본블랙의 캐리어(Carrier)로 사용함으로써 60 ℃이상 80 ℃이하의 사용 환경에서 급속한 물성변화를 초래하여 제품의 내구성 문제를 야기하 였다. 게다가, 매트 등의 형태의 온열 조합자극기 특성상 조합자극기 내 삽입된 히터는 전압이 인가된 상태에서 크고 작은 하중이 지속적으로 부가됨으로 인해 전극으로 사용되고 있는 부스 와이어(Bus Wire)의 이탈 우려가 높으며, 전극의 이탈 시, 전압 인가 초기 매트 표면 온도 상승 시간을 지연시킴으로써 사용자의 불만을 야기하기도 한다.Furthermore, by using low-heat-resistant polymer materials such as ethylene ethyl acrylate (EEA) as a carrier of carbon black, it causes rapid change of physical properties in the operating environment of 60 ℃ to 80 ℃, thereby reducing the durability of the product. Caused. In addition, due to the characteristics of the thermal combined stimulator in the form of a mat or the like, the heater inserted into the combined stimulator has a high fear of detachment of the bus wire used as an electrode due to the continual addition of large and small loads under the applied voltage. Deviation of the user may cause user dissatisfaction by delaying the initial mat surface temperature rise time for voltage application.

따라서, 상기와 같은 종래 자동조절 발열 시스템을 채용한 온열 조합자극기의 문제점을 해결하여, 전압 인가 초기 신속한 온도 상승 속도를 구현하고, 안전하면서도 높은 매트 표면 온도를 유지하고, 낮은 저항, 즉 높은 초기 전류로 인한 온도조절기 파손을 방지하며, 제품의 수명을 높일 수 있는 기술의 개발이 절실하다.Therefore, by solving the problem of the heat combination stimulator employing the conventional self-regulating heating system as described above, implement a rapid temperature rise rate at the initial voltage application, maintain a safe and high mat surface temperature, low resistance, that is, high initial current It is necessary to develop technology to prevent damage to the thermostat and to increase the life of the product.

본 발명자들은 놀랍게도 특정 조성 및 성분비를 가지며 특정 저항 범위를 가지는 반도전성 폴리머 조성물을 사용하여 온도 자동조절 케이블을 제조하는 경우, 전력을 인가한 후 신속한 온도 상승을 나타내고, 초기 전류가 상대적으로 낮아 온도 조절기 파손이 방지되며, 이에 따라 제품의 수명을 연장할 수 있는 것을 발견하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다. The inventors have surprisingly shown that when manufacturing a thermostatic cable using a semiconducting polymer composition having a specific composition and component ratio and having a specific resistance range, it exhibits a rapid temperature rise after applying power, and the initial current is relatively low so that the temperature controller It has been found that breakage can be prevented, thereby prolonging the life of the product and to complete the present invention.

본 발명에 따른 반도전성 폴리머 조성물은 의료용 온열 조합자극기에 적당한 고온을 적당하게 유지하여 사용자의 만족감을 증대시키는 추가적 장점을 가진다.The semiconducting polymer composition according to the present invention has the additional advantage of appropriately maintaining a suitable high temperature in the medical thermal combination stimulator to increase user satisfaction.

게다가, 코어와 반도전성 폴리머 조성물 사이 경계에 도전성 분말을 도포하여 전기적 접촉을 강화하고 기계적 내구성을 강화하는 효과를 가진다.In addition, the conductive powder is applied to the boundary between the core and the semiconductive polymer composition to enhance electrical contact and enhance mechanical durability.

본 발명의 한 양태에서는 고분자 레진 50-85 중량%, 카본 블랙 5-30중량%, 산화아연 1-10중량%, 산화방지제 0.5-5중량%를 혼련하여 제작되는 반도전성 폴리머 조성물에 있어서, 반도전성 폴리머의 10℃에서 저항이 130 내지 300 ohm/m인 것을 특징으로 하는 반도전성 폴리머 조성물을 제공한다.In one embodiment of the present invention, a semiconductive polymer composition prepared by kneading 50-85% by weight of polymer resin, 5-30% by weight of carbon black, 1-10% by weight of zinc oxide, and 0.5-5% by weight of antioxidant, It provides a semiconducting polymer composition, characterized in that the resistance of the conductive polymer at 10 ℃ 130 to 300 ohm / m.

발명의 다른 양태에서는, 상기 고분자 레진 중 카본 블랙 케리어로 고밀도 폴리에틸렌이 함유된 것을 특징으로 한다.In another aspect of the invention, the polymer resin is characterized in that the carbon black carrier contains high density polyethylene.

발명의 또 다른 양태에서, 상기 반도전성 폴리머 조성물은 온도 자동조절 케이블에 사용되는 것을 특징으로 한다.In another aspect of the invention, the semiconducting polymer composition is used in a thermostatic cable.

발명의 다른 양태에서, 상기 온도 자동조절 케이블은 배열된 코어의 주위를 반도전성 폴리머 조성물로 감싼 형태로 이루어진 것을 특징으로 한다.In another aspect of the invention, the temperature control cable is characterized in that it is formed of a semiconductive polymer composition wrapped around the arranged core.

본 발명의 한 양태에서는 전력 인가될 수 있는 코어 및 상기 코어의 주위를 감싸는 반도전성 폴리머 조성물을 포함하는 온도 자동조절 케이블에 있어서, 상기 반도전성 폴리머 조성물은 고분자 레진 50-85 중량%, 카본 블랙 5-30중량%, 산화아연 1-10중량%, 산화방지제 0.5-5중량%를 혼련하여 제작되며, 반도전성 폴리머의 10℃에서 저항이 130 내지 300 ohm/m인 것을 특징으로 하는 온도 자동조절 케이블을 제공한다.In one aspect of the invention there is provided a thermostatic cable comprising a core to which power can be applied and a semiconducting polymer composition surrounding the core, wherein the semiconducting polymer composition comprises 50-85% by weight of polymer resin, carbon black 5 -30% by weight, 1-10% by weight zinc oxide, 0.5-5% by weight of the antioxidant is produced by kneading, the temperature control cable, characterized in that the resistance of 130 to 300 ohm / m at 10 ℃ of the semiconductive polymer To provide.

발명의 다른 양태에서, 상기 고분자 레진 중 카본 블랙 케리어로 고밀도 폴리에틸렌이 함유된 것을 특징으로 한다.In another embodiment of the invention, the polymer resin is characterized in that the high density polyethylene is contained in the carbon black carrier.

발명의 또 다른 양태에서, 상기 코어와 반도전성 폴리머 조성물 사이의 경계면에 도전성 분말이 코팅된 것을 특징으로 한다.In another aspect of the invention, the conductive powder is coated on the interface between the core and the semiconductive polymer composition.

발명의 다른 양태에서, 상기 도전성 분말은 그라파이트를 함유하는 것을 특징으로 한다.In another embodiment of the invention, the conductive powder is characterized in that it contains graphite.

발명의 더 나아간 양태에서, 상기 도전성 분말은 은나노입자를 더 함유하는 것을 특징으로 한다.In a further aspect of the invention, the conductive powder is characterized in that it further contains silver nanoparticles.

본 발명의 한 양태에서는 인가된 전력에 의해서 일정한 온도를 유지하는 온도 자동조절 케이블;In one aspect of the invention there is provided a thermostatic cable for maintaining a constant temperature by the applied power;

상기 온도 자동조절 케이블에 전기적으로 연결되어 상기 온도 자동조절 케이블에 공급되는 전력을 조절하는 제어부; 및A controller electrically connected to the temperature auto-adjustment cable to adjust power supplied to the temperature auto-adjustment cable; And

상기 온도 자동조절 케이블을 감싸는 외장재를 포함하는 과열방지 온열 매트에 있어서, 상기 온도 자동조절 케이블은 코어의 주위를 반도전성 폴리머 조성물로 감싼 형태이고, 상기 반도전성 폴리머는 고분자 레진 50-85 중량%, 카본 블랙 5-30중량%, 산화아연 1-10중량%, 산화방지제 0.5-5중량%를 혼련하여 제작되는 것을 특징으로 하는 과열방지 온열 조합자극기를 제공한다.In the overheat protection thermal mat comprising a sheath covering the temperature control cable, the temperature control cable is in the form of a semi-conductive polymer composition wrapped around the core, the semi-conductive polymer is 50-85% by weight of the polymer resin, Provided is an overheat prevention combined heat stimulator, characterized in that the carbon black is prepared by kneading 5-30% by weight, zinc oxide 1-10% by weight, antioxidant 0.5-5% by weight.

발명의 다른 양태에서, 상기 고분자 레진 중 카본 블랙 케리어로 고밀도 폴리에틸렌이 함유된 것을 특징으로 한다.In another embodiment of the invention, the polymer resin is characterized in that the high density polyethylene is contained in the carbon black carrier.

발명의 또 다른 양태에서, 상기 코어과 반도전성 폴리머 조성물 사이의 경계면에 도전성 분말이 코팅된 것을 특징으로 한다.In another aspect of the invention, the conductive powder is coated on the interface between the core and the semiconductive polymer composition.

발명의 더 나아간 양태에서, 상기 도전성 분말은 그라파이트를 함유하는 것을 특징으로 한다.In a further aspect of the invention, the conductive powder is characterized in that it contains graphite.

발명의 또 다른 양태에서, 상기 도전성 분말은 은 나노입자를 더 함유하는 것을 특징으로 한다.In another embodiment of the invention, the conductive powder is characterized in that it further contains silver nanoparticles.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 한 구체예를 더 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 매트 형태의 온열 조합자극기를 도시한 부분 절개 사시도이고, 도 2는 본 발명의 온도 자동조절 케이블의 내부 구조를 도시한 사시도이며, 도 3은 도 2에 나타낸 온도 자동조절 케이블의 단면도이다.1 is a partial cutaway perspective view showing a thermal combined stimulator of the mat type according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a perspective view showing the internal structure of the automatic temperature control cable of the present invention, Figure 3 is A cross-sectional view of the thermostat cable shown.

도 1 내지 도 3 에서와 같이, 본 발명의 온열 조합자극기는 온도 자동조절 케이블(130), 제어부(140) 및 외장재 하부(111)와 외장재 상부(113)으로 이루어진 외장재(110)를 포함한다.As shown in Figures 1 to 3, the heat combination stimulator of the present invention includes a temperature self-adjusting cable 130, the control unit 140 and the exterior member 110 consisting of the exterior member 111 and the exterior member 113.

본 발명의 온도 자동조절 케이블(130)은 인가된 전력에 의하여 발열하여 정해진 온도를 유지하는 기능을 가지며, 절연막(230) 내부에 반도전성 폴리머 조성물(220)이 위치하며, 배열된 코어(210)를 반도전성 폴리머조성물(220)이 감싸는 구조로 형성된다. 미설명 부호 240 은 누전 방지용 접지선(240)이고, 250 은 외부 절연막이다.Temperature automatic control cable 130 of the present invention has a function to maintain a predetermined temperature by generating heat by the applied power, the semi-conductive polymer composition 220 is located inside the insulating film 230, the core 210 arranged The semiconductive polymer composition 220 is formed in a structure that wraps. Reference numeral 240 denotes an earth leakage prevention ground wire 240, and 250 denotes an external insulating film.

반도전성 폴리머 조성물(220)은 온도가 증가하면 저항이 증가하는 특성을 가져 온도 자동조절 기능을 수행하는 재료로서, 고분자 레진 50-85 중량%, 카본 블랙 5-30중량%, 산화아연 1-10중량%, 산화방지제 0.5-5중량%를 혼련하여 제작되며, 반도전성 폴리머 조성물의 10℃에서 저항이 130 내지 300 ohm/m인 것을 특징으로 한다. 반도전성 폴리머 조성물에 사용될 수 있는 고분자 레진은 특별히 제한되지 않으나, 고밀도 폴리에틸렌이 카본 블랙의 캐리어로 사용되는 것이 바람직하다.Semi-conductive polymer composition 220 is a material that performs the temperature automatic control function having a characteristic that the resistance increases as the temperature increases, the polymer resin 50-85% by weight, carbon black 5-30% by weight, zinc oxide 1-10 It is prepared by kneading the wt%, 0.5-5 wt% of the antioxidant, and characterized in that the resistance is 130 to 300 ohm / m at 10 ° C of the semiconductive polymer composition. The polymer resin that can be used in the semiconductive polymer composition is not particularly limited, but high density polyethylene is preferably used as a carrier of carbon black.

본 발명에서 사용될 수 있는 고밀도 폴리에틸렌은 당업계에 잘 알려져 있다. 바람직하게는 용융지수(Melt Flow Index)가 0.6 내지 0.8인 것이 바람직하다. 하기 표에는 본 발명에서 바람직하게 사용될 수 있는 몇몇 시중구입 가능한 고밀도 폴리에틸렌 및 그 특성을 예시한다.High density polyethylenes that can be used in the present invention are well known in the art. Preferably the melt flow index (Melt Flow Index) is 0.6 to 0.8. The following table illustrates some of the commercially available high density polyethylenes and their properties that may be preferably used in the present invention.

시중구입 가능한 HDPE의 예 (표 1)Examples of commercially available HDPE (Table 1)

GradeGrade 5000ST5000ST DGDK 3364DGDK 3364 2008SN60U2008SN60U ELTEXA60-70-119ELTEXA60-70-119 제조업체Manufacturer 호남석유화학Honam Petrochemical DOWDOW AtofinaAtofina Solvay Solvay 용융 지수(Melt Flow)
g/10@190℃2.16kgMelt Flow
g/10@190℃2.16kg 0.750.75 0.750.75 0.700.70 0.700.70

본 발명에서 사용될 수 있는 카본 블랙도 특별히 제한되지 않는다. 다만, 입자의 크기와 뭉침 특성에 따라 더 바람직한 결과를 나타내는 것을 선택하여 본 발명에 용이하게 적용할 수 있다. 하기 표 2 에는 본 발명에서 바람직하게 사용될 수 있는 몇몇 시중구입 가능한 카본 블랙을 예시한다.Carbon black which can be used in the present invention is also not particularly limited. However, it can be easily applied to the present invention by selecting the one showing a more preferable result according to the size and agglomeration characteristics of the particles. Table 2 below illustrates some commercially available carbon blacks that can be preferably used in the present invention.

시중구입 가능한 카본 블랙의 예 (표 2)Examples of commercially available carbon blacks (Table 2)

GradeGrade Acethylene BKAcethylene BK Black Pearls 460Black Pearls 460 Black Pearls
LBlack pearls
L Vulcan XC500Vulcan XC500 제조업체Manufacturer DenkaDenka CabotCabot CabotCabot CabotCabot 표면적
(m2/g)Surface area
(m2 / g) 6969 8484 138138 -- 입자 크기(nm)Particle size (nm) 3535 2929 2424 -- DBPA(cm2/100g)DBPA (cm2 / 100g) 165165 102102 5555 148148

본 발명에 따르는 반도전성 폴리머 조성물을 포함한 온도 자동조절 케이블 및 온열 조합자극기는 전력을 인가한 후 신속한 온도 상승을 나타내고, 초기 전류 가 상대적으로 낮아 온도 조절기 파손이 방지된다. The thermoregulatory cable and thermocombination stimulator comprising the semiconducting polymer composition according to the present invention exhibits a rapid rise in temperature after applying power and the initial current is relatively low to prevent thermostat breakage.

또한, 본 발명에 따른 반도전성 폴리머 조성물은 의료용 온열 조합자극기에 적당한 고온을 적당하게 유지하여 사용자의 만족감을 증대시키는 추가적 장점을 가진다.In addition, the semiconductive polymer composition according to the present invention has an additional advantage of appropriately maintaining a suitable high temperature in the medical thermal combination stimulator to increase user satisfaction.

게다가, 본 발명에 따라 코어와 반도전성 폴리머 조성물 사이 경계에 도전성 분말을 도포한 구성에 의하여 전기적 접촉을 강화하고 기계적 내구성을 강화하는 효과를 가진다.In addition, according to the present invention, the conductive powder is applied to the boundary between the core and the semiconductive polymer composition, thereby enhancing electrical contact and enhancing mechanical durability.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이러한 실시예들로 본 발명의 범위를 한정하려는 의도는 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, these examples are not intended to limit the scope of the invention.

<< 실시예Example >>

제조예Production Example 1:  One: 반도전성Semiconductivity 폴리머Polymer 조성물의 제조 Preparation of the composition

본 발명에 따른 실험군 1을 제조하였다. 고분자 레진으로서 고밀도 폴리에틸렌 (제품명 HDPE 8380, 한화로부터 구입) 80.4 Kg/h, 카본 블랙 (BP 460, Cabot로부터 구입) 26.4 Kg/h, 산화아연 12.0 Kg/h 및 산화방지제 1.2 Kg/h 의 용량을 K-tron 사의 K4G Loss-In-Weight Feeder 등을 사용하여 투입하고, 독일 Leistritz 사의 50MM TWIN SCREW 압출기를 사용하여 연속 공정으로 혼련하였다. 배럴별 공정 온도는 200 내지 220 ℃였다. SCREW 속도는 400 이며, 환산된 비 에너지 (specific Energy)는 0.22%였다.Experimental group 1 according to the present invention was prepared. As a polymer resin, a high density polyethylene (product name HDPE 8380, purchased from Hanwha), 80.4 Kg / h, carbon black (BP 460, purchased from Cabot), 26.4 Kg / h, zinc oxide 12.0 Kg / h, and an antioxidant 1.2 Kg / h K-tron's K4G Loss-In-Weight Feeder was used and kneaded in a continuous process using a 50MM TWIN SCREW extruder manufactured by Leistritz, Germany. The barrel-specific process temperature was 200-220 ° C. The SCREW rate was 400 and the specific energy converted was 0.22%.

하기의 성분 및 조성을 가지는 반도전성 폴리머 조성물을 상기 제조예와 동 일한 공정에 의하여 제조하였다.A semiconductive polymer composition having the following components and composition was prepared by the same process as in Preparation Example.

반도전성 폴리머 조성물의 성분 및 조성Components and Compositions of Semiconductive Polymer Composition 고분자 레진  Polymer resin 카본블랙Carbon black 산화아연Zinc oxide 산화방지제Antioxidant 기타 성분 Other ingredients 실험군 1Experimental group 1 HDPE 8380
69.3 wt%HDPE 8380
69.3 wt% BP 460
19.7 wt%BP 460
19.7 wt% KS-2
10.0 wt%KS-2
10.0 wt% Songnox 1010F
1.0 wt%Songnox 1010F
1.0 wt% 실험군 2Experiment group 2 HDPE
67.5 wt%HDPE
67.5 wt% BP 460
21.5 wt%BP 460
21.5 wt% KS-2
10.0 wt%KS-2
10.0 wt% Songnox 1010F
1.0 wt%Songnox 1010F
1.0 wt% 대조군 1Control group 1 LLDPE HS1100
65.8 wt%LLDPE HS1100
65.8 wt% BP 460
23.2 wt%BP 460
23.2 wt% KS-2
10.0 wt%KS-2
10.0 wt% Songnox 1010F
1.0 wt%Songnox 1010F
1.0 wt% 대조군 2Control 2 HDPE+EEA
37.0wt%/32.0wt%HDPE + EEA
37.0wt% / 32.0wt% CB
25.0 wt%CB
25.0 wt% 5.0 wt%5.0 wt% 1.0 wt%1.0 wt% 대조군 3Control group 3 HDPE 8380
67.8 wt%HDPE 8380
67.8 wt% BP 460
21.2 wt%BP 460
21.2 wt% KS-2
10.0 wt%KS-2
10.0 wt% Songnox 1010F
1.0 wt%Songnox 1010F
1.0 wt%

제조예 2: 온열 조합자극기로서 온열 매트의 제조Preparation Example 2 Preparation of a Heat Mat as a Heat Combination Stimulator

제조예 1에서 제작된 각각의 반도전성 폴리머 조성물을 사용하여 온열 매트를 제조하였다. 각 온열 매트에는 동일한 길이의 코어를 사용하였으며, 도 1 내지 3에 따라 내부 구조는 동일하게 제작하였다. 코어와 반도전성 폴리 조성물 사이의 경계면에 그라파이트와 은 나노입자를 혼합한 분말을 코팅하여 제작하였다.A thermal mat was prepared using each semiconductive polymer composition prepared in Preparation Example 1. Cores of the same length were used for each thermal mat, and the internal structure was made identically according to FIGS. 1 to 3. It was prepared by coating a powder mixed with graphite and silver nanoparticles on the interface between the core and the semiconductive poly composition.

실시예 1: 온열 매트의 초기 전류 특성Example 1: Initial Current Characteristics of Thermal Mat

상기 제조예 2에서 기재한 방법에 따라 제조된 실험군 1, 실험군 2, 대조군 1, 대조군 2 및 대조군 3의 반도전성 폴리머 조성물을 포함한 온열 매트에 220 Vac 전압의 전력이 인가되었으며 초기 특성은 다음 표 4 와 같았다.220 V ac voltage was applied to the thermal mat including the semiconductive polymer composition of Experimental Group 1, Experimental Group 2, Control Group 1, Control Group 2 and Control Group 3 prepared according to the method described in Preparation Example 2. It was like 4.

실험군 및 대조군의 초기 전류 및 저항Initial Current and Resistance of Experimental and Control Groups 시료sample 10°C 저항(ohm/m)10 ° C resistance (ohm / m) 초기전류(A/m)Initial Current (A / m) 실험군 1Experimental group 1 239.7239.7 0.8840.884 실험군 2Experiment group 2 135.7135.7 1.2361.236 대조군 1Control group 1 108.0108.0 1.2261.226 대조군 2Control 2 121.0121.0 1.3041.304 대조군 3Control group 3 92.592.5 1.8341.834

상기 표 4 에서 확인되는 바와 같이 본 발명에 따르는 실험군 1 및 실험군 2를 포함하는 온열 매트는 각각 10 ℃ 기준 저항이 각각 239.7 ohm/m 및 135.7 ohm/m인데, 대조군 2보다 낮은 초기 전류를 나타내어 온도조절기 부품 손상 확률이 유의하게 낮아 내구성이 향상되었다. 특히 실험군 2의 경우는 대조군 2에 비하여 다소 낮은 초기 전류를 나타내지만 발열량은 50% 이상 높은 우수한 열 특성을 나타낸다.As can be seen in Table 4, the thermal mat including Experimental Group 1 and Experimental Group 2 according to the present invention has a reference resistance of 239.7 ohm / m and 135.7 ohm / m, respectively, at 10 ° C., respectively, indicating an initial current lower than that of Control 2, respectively. The durability of the regulator parts is significantly lower, resulting in improved durability. In particular, the experimental group 2 exhibits a slightly lower initial current than the control group 2, but exhibits excellent thermal characteristics of 50% or more.

실시예 2: 온도 상승에 따른 고온 출력 특성Example 2 High Temperature Output Characteristics with Temperature Rise

상기 실시예 1과 동일한 조건의 전력을 지속적으로 인가하면서 온도 상승에 따르는 저항(출력)을 측정하였다. While continuously applying power under the same conditions as in Example 1, the resistance (output) according to the temperature rise was measured.

도 4 에 나타내는 바와 같이, 대조군 2의 경우에는 70 ℃ 부근에서 급격히 저항이 증가하여, 도 5에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따르는 실험군 1 및 실험군 2과 비교하여 발열량(출력)이 다소 급격히 감소하는 경향을 나타낸다. 대조군 1과 비교해도 PTC (Positive Temperature Coefficient)가 크고 스위칭 온도 (Tw)가 낮다.As shown in FIG. 4, in the case of the control group 2, the resistance rapidly increased in the vicinity of 70 ° C., and as can be seen in FIG. 5, the calorific value (output) was somewhat sharply compared with the experimental group 1 and the experimental group 2 according to the present invention. It tends to decrease. Compared with the control 1, the PTC (Positive Temperature Coefficient) is large and the switching temperature (Tw) is low.

본 발명에 따르는 실험군 1을 제외한 모든 시료들이 0 ℃ 부근에서는 비슷한 저항을 나타내지만, 출력(발열량)의 경우 본 발명의 실험군과 대조군 사이에 차이를 보여서 온도가 상승할수록 출력 격차가 벌어지는 것을 알 수 있다.All samples except the experimental group 1 according to the present invention shows a similar resistance near 0 ℃, but the output (heating amount) shows a difference between the experimental group and the control group of the present invention, it can be seen that the output gap widens as the temperature increases. .

실시예 3: 온열 매트 표면 온도 상승 시간Example 3: Thermal Mat Surface Temperature Rise Time

본 발명에 따르는 실험군 1 및 실험군 2 및 대조군 2의 온열 매트에 전력을 인가하여 시간에 따른 표면 온도 상승을 측정하였다. 상기 각 온열 매트의 시간에 따르는 온도 상승곡선을 도 6 내지 8에 나타낸다.Surface temperature rise over time was measured by applying power to the thermal mats of Experimental Group 1, Experimental Group 2, and Control 2 according to the present invention. 6 to 8 show temperature rise curves of the thermal mats with time.

온열 매트 표면 온도 상승 시간Warm Mat Surface Temperature Rise Time 시료 구분Sample classification 40℃40 ℃ 70℃70 ℃ 최고도달온도Maximum Reach Temperature 40℃ 출력(W/m)40 ℃ output (W / m) 대조군 2Control 2 30분30 minutes 1시간10분1 hour 10 minutes 72.5℃72.5 ℃ 24.3024.30 실험군 1Experimental group 1 23분23 minutes 32분32 minutes 80.1℃80.1 ℃ 29.4029.40 실험군 2Experiment group 2 9분9 minutes 10분10 minutes 82.7℃82.7 ℃ 36.2036.20

상기 표 5 에서는 본 발명에 따르는 실험군 1 및 실험군 2 및 대조군 2의 온열 매트 표면 온도 상승 시간을 비교하여 나타낸다. 표 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실험군 1을 사용한 온열 매트의 경우 표면 온도가 40 ℃ 및 70 ℃에 도달하는 시간이 각각 23분과 30분이다. 이는 대조군 2의 30분과 1시간 10분과 비교하여 유의하게 빠르다. 최고 도달 온도 역시 80.1 ℃로서 대조군 2의 72.5 ℃보다 높다.Table 5 shows a comparison of the thermal mat surface temperature rise time of the experimental group 1 and the experimental group 2 and the control group 2 according to the present invention. As can be seen from Table 3, in the case of the thermal mat using Experimental Group 1, the time for the surface temperature to reach 40 ° C and 70 ° C is 23 minutes and 30 minutes, respectively. This is significantly faster compared to 30 minutes and 1 hour 10 minutes of control group 2. The highest attained temperature is also 80.1 ° C., higher than the 72.5 ° C. of control 2.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 매트 형태의 온열 조합자극기를 도시한 부분 절개 사시도이다. 1 is a partial cutaway perspective view showing a thermal combined stimulator of the mat type according to an embodiment of the present invention.

도 2 는 본 발명의 온도 자동조절 케이블의 내부 구조를 도시한 사시도이다. Figure 2 is a perspective view showing the internal structure of the automatic temperature control cable of the present invention.

도 3 은 도 2에 나타낸 온도 자동조절 케이블의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of the temperature automatic control cable shown in FIG.

도 4 는 본 발명에 따르는 실험군 온도 자동조절 케이블 및 대조군 케이블 종류에 따르는 저항 대 온도의 관계를 나타내는 곡선이다.Figure 4 is a curve showing the relationship between resistance versus temperature according to the type of experimental group automatic control cable and control cable according to the present invention.

도 5 는 본 발명에 따르는 실험군 온도 자동조절 케이블 및 대조군 케이블 종류에 따르는 온도별 출력(발열량) 곡선이다.5 is a temperature-specific output (heating value) curve according to the type of experimental group automatic control cable and the control cable according to the present invention.

도 6 은 대조군 2를 사용한 온열 조합자극기의 표면온도 상승곡선을 나타낸다.Figure 6 shows the surface temperature rise curve of the heat combined stimulator using the control 2.

도 7 은 본 발명의 한 양태인 실험군 1을 사용한 온열 조합자극기의 표면온도 상승곡선을 나타낸다.Figure 7 shows the surface temperature rise curve of the heat combined stimulator using Experimental Group 1 which is an aspect of the present invention.

도 8 은 본 발명의 한 양태인 실험군 2를 사용한 온열 조합자극기의 표면온도 상승곡선을 나타낸다.8 shows a surface temperature rise curve of the thermal combined stimulator using Experimental Group 2, which is an embodiment of the present invention.

Claims (15)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 전력 인가될 수 있는 코어 및 상기 코어의 주위를 감싸는 반도전성 폴리머 조성물을 포함하는 온도 자동조절 케이블에 있어서, 상기 반도전성 폴리머 조성물은 고분자 레진 50-85 중량%, 카본 블랙 5-30중량%, 산화아연 1-10중량%, 산화방지제 0.5-5중량%를 혼련하여 제작되며, 반도전성 폴리머의 10℃에서 저항이 130 내지 300 ohm/m 이고, A temperature self-regulating cable comprising a core that can be powered and a semiconducting polymer composition surrounding the core, wherein the semiconducting polymer composition comprises 50-85% by weight of polymer resin, 5-30% by weight of carbon black, oxidation 1-10% by weight of zinc, 0.5-5% by weight of the antioxidant is prepared by kneading, the resistance of the semiconductive polymer at 10 ℃ 130 to 300 ohm / m, 상기 코어와 반도전성 폴리머 조성물 사이의 경계면에 도전성 분말이 코팅된 것을 특징으로 하는 온도 자동조절 케이블.The temperature control cable, characterized in that the conductive powder is coated on the interface between the core and the semiconductive polymer composition. 제 6 항에 있어서, 고분자 레진 중 카본 블랙 케리어로 고밀도 폴리에틸렌이 함유된 것을 특징으로 하는 온도 자동조절 케이블.The temperature control cable according to claim 6, wherein the high-density polyethylene is contained in the carbon black carrier of the polymer resin. 삭제delete 제 6 항에 있어서, 도전성 분말은 그라파이트를 함유하는 것을 특징으로 하는 온도 자동조절 케이블.7. The cable according to claim 6, wherein the conductive powder contains graphite. 제 9 항에 있어서, 도전성 분말은 은 나노입자를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 온도 자동조절 케이블.10. The cable according to claim 9, wherein the conductive powder further contains silver nanoparticles. 인가된 전력에 의해서 일정한 온도를 유지하는 온도 자동조절 케이블;A temperature auto-regulating cable for maintaining a constant temperature by the applied power; 상기 온도 자동조절 케이블에 전기적으로 연결되어 상기 온도 자동조절 케이블에 공급되는 전력을 조절하는 제어부; 및A controller electrically connected to the temperature auto-adjustment cable to adjust power supplied to the temperature auto-adjustment cable; And 상기 온도 자동조절 케이블을 감싸는 외장재를 포함하는 과열방지 온열 매트에 있어서, 상기 온도 자동조절 케이블은 코어의 주위를 반도전성 폴리머 조성물로 감싼 형태이고, 상기 반도전성 폴리머는 고분자 레진 50-85 중량%, 카본 블랙 5-30중량%, 산화아연 1-10중량%, 산화방지제 0.5-5중량%를 혼련하여 제작되고, In the overheat protection thermal mat comprising a sheath covering the temperature control cable, the temperature control cable is in the form of a semi-conductive polymer composition wrapped around the core, the semi-conductive polymer is 50-85% by weight of a polymer resin, It is produced by kneading 5-30% by weight of carbon black, 1-10% by weight of zinc oxide, 0.5-5% by weight of antioxidant, 상기 코어와 반도전성 폴리머 조성물 사이의 경계면에 도전성 분말이 코팅된 것을 특징으로 하는 과열방지 온열 조합자극기.The thermal overheating combination stimulator, characterized in that the conductive powder is coated on the interface between the core and the semiconductive polymer composition. 제 11 항에 있어서, 고분자 레진 중 카본 블랙 케리어로 고밀도 폴리에틸렌이 함유된 것을 특징으로 하는 과열방지 온열 조합자극기.12. The thermal overheat combination stimulator according to claim 11, wherein a high density polyethylene is contained in the carbon black carrier of the polymer resin. 삭제delete 제 11 항에 있어서, 도전성 분말은 그라파이트를 함유하는 것을 특징으로 하는 과열방지 온열 조합자극기.The overheat prevention thermal combination stimulator according to claim 11, wherein the conductive powder contains graphite. 제 14 항에 있어서, 도전성 분말은 은 나노입자를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 과열방지 온열 조합자극기.15. The thermal overheat combination stimulator according to claim 14, wherein the conductive powder further contains silver nanoparticles.
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