KR101010085B1 - 면상발열체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부직포를 사용하지 않으면서도 발열소재와 동박의 밀착도를 최대한 높일 수 있는 면상발열체 및 그 제조 방법을 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 면상발열체는 발열소재; 상기 발열소재를 발열시키기 위한 전원을 공급받으며 상기 발열소재와 직접 접촉하고 있는 동박; 및 상기 발열소재와 동박을 밀봉하면서 접착 성분을 갖는 밀봉재(도전성접착제)를 포함하며, 상술한 본 발명은 접착성분을 갖는 밀봉재를 이용하여 동박과 발열소재를 밀봉시키므로써 부직포를 사용하지 않아도 동박과 발열소재를 견고하게 밀착시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 동박과 발열소재를 직접 밀착시키므로써 발열소재의 전도도를 충분히 확보할 수 있는 효과가 있다. 또한, 부직포를 없애면서 공정불량 감소 및 생산성이 향상되고 원가절감이 되는 효과가 있다.

면상발열체, 부직포, 발열소재, 동박, 접착제

Description

면상발열체{PLATE HEATER}

본 발명은 발열체에 관한 것으로서, 특히 면상발열체에 관한 것이다.

전기가 인가되어 발열하는 통상의 면상발열체는 공기를 오염시키지 않아 위생적일 뿐만 아니라 그 온도조절이 용이하고 소음이 없기 때문에 발열을 요하는 매트나 패드, 침대 매트리스, 보온 이불이나 담요, 아파트나 일반주택 등의 주거용 난방장치 등에 폭넓게 이용되고 있다. 뿐만 아니라 사무실이나 상점 등 상업용 건물의 난방장치, 작업장이나 창고, 막사 등의 산업용 난방장치와 각종 산업용 가열장치, 비닐 하우스와 농산물 건조시스템과 같은 농업용 설비, 도로나 주차장의 눈을 녹이거나 결빙을 방지할 수 있는 각종 동결방지장치를 비롯하여 레저용, 방한용, 가전제품, 거울이나 유리의 김서림 방지장치, 건강보조용, 축산용 등에도 이용되고 있다.

최근에는 탄소의 물성 중 발열특성을 이용한 면상발열체(Plate heater)가 개발되어 사용되고 있다.

도 1은 종래기술에 따른 면상발열체의 구조를 도시한 도면이고, 도 2는 종래기술에 따른 문제점을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래기술에 따른 면상발열체는 발열소재(101)가 상지(102)와 하지(103)에 의해 덮혀있는 구조이다.

발열소재(101)는 탄소화합물을 포함할 수 있고, 상지(102)와 하지(103)는 내열성, 보온성 및 치수 안정성을 고려하여 PET(Polyethylene Terephthalate), OPP(Oriented Polypropylene), 나일론 등 내구성, 내열성, 투명성, 인쇄성 등이 있는 필름이 선택된다. 아울러, 상지(102)와 하지(103)는 각각 PET 필름 사이에 부직포가 삽입된 구조일 수도 있다.

동박(104)은 전원을 공급받아 발열소재(101)를 발열시킨다. 동박(104)과 발열소재(101) 사이에는 부직포(106)가 위치하고, 동박(104)과 하지(103)의 강력한 접착을 위해 도전성접착제(105)가 형성되어 있다.

전술한 바와 같이, 종래기술에 따른 면상발열체는 동박을 발열소재와 밀착시기 위해 부직포(106)를 적용하고 있다.

통상의 탄소화합물을 이용한 선상발열체 또는 압축코팅방식면상발열체에서는동박의 밀착구조가 내구성이 떨어지기 때문에 이를 개선하고자 도 1과 같이 부직포를 덮는 방식으로 면상발열체를 제조하고 있다.

부직포를 사용한 면상발열체는 사용중에 구부리거나 장기간 사용시에도 동박이 발열소재와 분리되는 것을 방지할 수 있으므로, 내구성 측면에서 가장 안전한 구조를 갖는 면상발열체로 알려져 있다.

그러나, 종래기술은 동박의 안정적인 밀착을 위해 사용하는 부직포로 인해 다음과 같은 문제가 발생한다.

첫째, 부직포의 특성상 각 부위별 밀도의 편차가 다소 크게 발생하고, 이로 인해 부직포에 흡수된 발열소재의 양이 부직포 밀도편차만큼 차이가 나게 되어 면상발열체 표면에서 위치별로 온도편차가 심하게 발생하는 문제가 있다.

부직포 위에 발열소재를 도포하고 이 발열소재가 부직포에 흡수되어 아래의 동박과 연결되면 발열소재에 전원이 공급되어 열이 발생하게 된다. 그러나, 부직포의 밀도차이 때문에 발열소재의 도포 두께가 차이가 나게 되면 발열소재 도포두께가 두꺼운 쪽으로 과전류가 흐르게 되어 그 부위만 과열되는 온도편차가 발생하게 되는 것이다. 이러한 온도편차를 시공후에 온도조절기로 면상발열체의 온도를 관리할 때 온도조절기의 관리범위를 벗어나는 경우가 있어 면상발열체 시공 면적내에서 부위별 과열이 되는 문제가 나타날 수 있다.

또한, 면상발열체 생산 공정 중 부직포 접합 공정에서 부직포가 겹치거나 주름진 상태로 접합되게 되면 이 부분에 발열소재가 다량 흡수되어 전원공급시 겹친부분에 과전류가 흘러서 과열되는 문제가 있다.

둘째, 동박(104) 위에 부직포(106)를 덮게 되면 도 2와 같이 미세한 공극(Void, 도면부호 'V' 참조)이 형성되는데, 이는 발열소재 도포시에도 채워지지 않고 미세한 공기층으로 남게되어 장기간 사용시 동박을 따라 전기 스파크가 발생하게 되고, 심할 경우 이부분이 타버리는 현상이 발생하기도 한다.

또한, 도면부호 H와 같이 동박 높이의 단차로 인해 면상발열체 생산공정에서 이부분에 공기가 유입되어 면상발열체 내부에 기포가 형성되는 문제가 발생할 수도 있다.

셋째, 부직포는 강한 흡습력이 있어 면상발열체의 시공후 면상발열체의 절단 부위와 전선연결 부위에 완벽한 방수처리가 되지 않는 경우는 미세하게 노출된 부직포로 수분이 흡수되어 장기간 경과후 동박을 산화시키거나 면상발열체의 내구성을 저하시켜 누전 혹은 전기스파크를 유발시키는 문제가 있다.

이상과 같이 면상발열체 제조 공정 중 가장 중요한 공정인 동박과 발열소재와의 밀착도를 최대한 높여서 면상발열체의 안전성을 높이고자 제안되었던 종래 부직포 적용 방법에서 문제점들이 노출됨에 따라 동박과 발열소재의 밀착도를 높일 수 있는 새로운 면상발열체 제조 방법에 요구된다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 부직포를 사용하지 않으면서도 발열소재와 동박의 밀착도를 최대한 높일 수 있는 면상발열체를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 면상발열체는 발열소재; 상기 발열소재를 발열시키기 위한 전원을 공급받으며 상기 발열소재와 직접 접촉하고 있는 동박; 및 상기 발열소재와 동박을 밀봉하면서 접착 성분을 갖는 밀봉재를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 밀봉재는 도전성접착제이고, 상기 도전성접착제는 고분자화합물과 카본계열의 무기재료가 배합된 물질인 것을 특징으로 한다. 상기 발열소재는 탄소화합물을 포함하며, 상기 동박은 플러스전기가 인가되는 제1동박과 마이너스전기가 인가되는 제2동박이 일정 간격을 갖고 배치된다. 상기 발열소재는 상기 제1동박과 제2동박 사이에서 형성되며 양 끝단은 각각 상기 제1동박과 제2동박의 절반을 덮는 형태이다. 상기 상지와 하지는 각각 PET 필름, 부직포 및 PET 필름의 순서로 적층된 구조이다. 또한, 상기 상지는 PET 필름, 부직포 및 PET 필름의 순서로 적층된 구조이고, 상기 하지는 OPP 필름, 부직포 및 PET 필름의 순서로 적층된 구조를 갖되 롤 형태로 감길 때 상기 밀봉재와 접촉하는 면이 상기 OPP 필름이다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 면상발열체는 발열소재; 상기 발열소재를 발열시키기 위한 전원을 공급받으며 상기 발열소재와 직접 접촉하고 있는 동박; 상기 발열소재와 동박을 밀봉하는 밀봉재; 상기 밀봉재의 양쪽면을 피복하는 상지와 하지; 상기 상지와 하지 중 적어도 어느 하나를 덮는 유도전압소멸필름; 및 상기 유도전압소멸필름을 피복하는 보호필름를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 본 발명은 접착성분을 갖는 밀봉재를 이용하여 동박과 발열소재를 밀봉시키므로써 부직포를 사용하지 않아도 동박과 발열소재를 견고하게 밀착시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 동박과 발열소재를 직접 밀착시키므로써 발열소재의 전도도를 충분히 확보할 수 있는 효과가 있다.

또한, 부직포를 없애면서 공정불량 감소 및 생산성이 향상되고 원가절감이 되는 효과가 있다.

아울러, 유도전압소멸필름이 피복된 면상발열체에 적용하므로써 유도전압에 의한 감전을 방지할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명 의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

후술하는 실시예에서는 동박과 발열소재의 밀착도를 개선시키기 위해 부직포를 사용하는 것이 아니라, 동박과 발열소재가 강력하게 밀착되도록 하는 접착성분을 갖는 밀봉재를 사용한다.

밀봉재는 접착성분을 갖는 도전성접착제를 사용하는데, 도전성을 유지하면서 강한 잡착력을 갖는 도전성 물질이다. 밀봉재의 주성분은 고분자화합물과 카본계열의 무기재료를 적절히 배합하여 만든 것이다. 본 발명에서 적용하는 밀봉재는 부직포와 같이 부분적으로 밀도가 다르거나 형태가 변형되는 소재가 아니고 상호간에 강한 화학적 결합이 이루어진 화합물이므로 고체상태로 경화된 후에는 균일한 밀도로 매우 견고하게 굳은 상태를 유지할 수 있다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 면상발열체의 구조를 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 면상발열체는 발열소재(201)가 상지(202)와 하지(203)에 의해 덮혀있는 구조이다.

발열소재(201)는 탄소화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 발열소재(201)는 우레탄합성 레진 30.4%, 도전성 탄소 파우더 15.6%, 첨가제 4% 및 희석용제 50%로 구성될 수 있다.

상지(202)와 하지(203)는 내구성, 절연성, 내열성, 보온성 및 치수 안정성을 고려하여 PET(Polyethylene Terephthalate), OPP(Oriented Polypropylene) 또는 나일론중에서 선택된 어느 하나의 필름을 사용한다. 제1실시예에서, 상지(202)는 PET 필름(202A, 202C) 사이에 부직포(202B)가 삽입된 3층 구조일 수 있다. 하지(203)도 PET 필름(203A, 203C) 사이에 부직포(203B)가 삽입된 3층 구조일 수 있다.

동박(copper layer, 204)은 전원을 공급받아 발열소재(201)를 발열시킨다. 동박(204)과 발열소재(201)는 부직포가 없이 직접 접촉하고 있다. 동박(204)은 플러스전기가 인가되는 동박과 마이너스전기가 인가되는 한 쌍의 동박이 일정 간격을 두고 배치될 수 있다.

동박(204)과 발열소재(201)는 접착성분을 갖는 밀봉재(205)에 의해 밀봉되어 있다. 밀봉재(205)는 제1밀봉재(205A)와 제2밀봉재(205B)가 결합된 일체형이다. 동박(204)과 발열소재(201)는 제1밀봉재(205A) 위에 놓이고, 동박(204)과 발열소재(201)를 덮는 제2밀봉재(205B)가 형성되어 있다. 따라서, 동박(204)과 발열소재(201)는 제1 및 제2밀봉재(205A, 205B)에 의해 밀봉된 구조가 되고, 이에 따라 밀봉재(205)의 양쪽면에는 상지(202)와 하지(203)가 피복된다.

제1밀봉재(205A)와 제2밀봉재(205B)는 도전성접착제로서, 화학적으로 동일 성분이다. 따라서, 제1밀봉재(205A)와 제2밀봉재(205B)를 완전히 결합시켜 단단하게 동박(204)을 고정시키면서도 부직포를 사용하는 경우보다 우수한 전도도를 갖는다.

부직포를 사용하는 종래기술은 부직포를 통과한 발열소재가 동박과 접촉하여 전원을 공급받기 때문에 상대적으로 많은 양의 발열소재를 도포하여야만 일정한 전도도를 얻을 수 있으나, 본 발명은 발열소재(201)와 동박(204)이 직접 밀착되어 있기 때문에 부직포 사용으로 인한 손실없이 우수한 전도도를 획득할 수 있다.

제1밀봉재(205A)와 제2밀봉재(205B)는 도전성을 유지하면서 강한 접착력을 가져야 한다. 이를 위해 고분자화합물과 카본계열의 무기재료를 적절히 배합하여 제조한다.

전술한 바와 같이, 제1 및 제2밀봉재(205A, 205B)는 부직포와 다르게 변형이 쉽게 일어나는 소재가 아닐뿐만 아니라 상호간에 화학적으로 결합이 되는 화합물이므로 고체상태로 경화된 후에도 균일한 밀도로 매우 견고하게 굳은 상태를 유지할 수 있다.

또한, 코팅(Coating) 공정상 균일한 두께만 유지해주면 외부요인으로 인해 두께나 밀도가 변하지 않아 항상 균일한 상태를 유지할수 있다. 또한 동박(204)이 발열소재(201)에 묻히게 되는 구조가 되므로 동박(204) 옆 틈새까지 발열소재(201)가 채워져 미세한 공극이나 단차가 근본적으로 발생하지 않게 된다. 즉 부직포는 동박 옆면까지 완전하게 밀착시킬 수 없어 미세한 공간이 생길 수 밖에 없으며 또한 이 공간에 발열소재를 채우지 못해 공기로 인한 전기스파크의 문제가 잠재되어 있지만 제1실시예의 방식으로 하면 액상의 발열소재(201)를 동박(204) 위에 코팅하게 되므로 발열소재(201)가 동박(204)의 옆면까지 완전하게 흘러들어가 공기층이 발생하지 않게된다.

단차 문제는 메쉬롤러를 사용하여 발열소재(201)를 코팅할 때 동박(204) 부위와 그외 지역간에 서로 구분되게 메쉬롤러의 메쉬를 차이가 나게 제작하는 방법으로 해결할 수 있다. 즉, 동박(204)이 지나가게 되는 메쉬롤러의 면을 나머지 지역이 지나가게 되는 메쉬롤러의 면보다 발열소재(201)를 많이 흡착할 수 있도록 제작한다(동박면 #50, 나머지 면 #30). 이와 같이 제작된 메쉬롤러를 이용하여 후 동 박(204) 위에서 발열소재(201)가 더 많이 코팅되도록 한 후, 압착롤러를 지나가게 하면 동박(204) 위의 발열소재(201)가 압착롤러에 눌려서 옆면으로 흘러들어가 단차를 없앨 수 있게 된다. 이 후 경화과정을 거치면 미세한 공간과 단차문제가 없이 발열소재가 굳어지게 된다.

한편, 발열소재(201)의 양끝단이 각각의 동박(204)의 절반만 덮는 이유는 요구되는 전도도를 유지하면서도 제1 및 제2밀봉재(205A, 205B)를 서로 직접 결합시켜 내부의 동박(204)을 견고하게 밀착시키고 외부의 공기를 완전 차단하면서 전체를 화학적으로 완전 결합된 상태로 유지하기 위함이다.

(제조 방법)

도 3에 따른 면상발열체는 상지(202)와 하지(203)를 각각 제조하여 각각 권취롤러에 권취해둔 후, 상지(202)와 하지(203)를 동시에 공급하면서 접합시켜 형성한다. 하지(203) 제조시에 동박(204) 및 발열소재(201)를 접합시켜 권취롤러에 권취시킬 수 있다.

먼저, PET 필름(202A), 부직포(202B) 및 PET 필름(202C)을 이용하여 상지(202)를 완성하여 권취롤러에 권취해둔다.

다음으로, PET 필름(203A), 부직포(203B) 및 PET 필름(203C)을 이용하여 하지(203)를 완성한다. 이후 하지(203)의 PET 필름(203C) 위에 그라비아 인쇄방식에서 사용하는 메쉬롤러를 이용하여 드라이라미방식 설비에서 제1밀봉재(205A)를 코팅한다.

코팅된 제1밀봉재(205A)가 드라이라미 방식 설비의 경화로를 지나게 한 다음 다른 한쪽에서 투입된 동박(204)을 제1밀봉재(205A) 위로 지나게 하여 접합 롤러에서 밀착시킨다.

이런 상태로 일정시간동안 일정온도로 유지되는 경화실 내에서 굳게 한 다음, 동박(204) 위에 발열소재(201)를 제1밀봉재(205A)의 코팅방식과 같은 방식으로 코팅하되 메쉬롤러의 메쉬수를 달리하여 코팅한다.

이 상태로 다시 일정시간동안 일정 온도에서 경화시키고, 경화후 발열소재 (204) 위에 제2밀봉재(205B)를 코팅한 다음 경화시킨다.

이와 같이 하지(205B)를 완성한 후에 권취롤러에 권취해둔 후, 각각의 권취롤러로부터 상지(202)와 하지(203)를 풀어 접합시킨다.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 면상발열체의 구조를 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 면상발열체는 발열소재(301)가 상지(302)와 하지(303)에 의해 덮혀있는 구조이다.

발열소재(301)는 탄소화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 발열소재(301)는 우레탄합성 레진 30.4%, 도전성 탄소 파우더 15.6%, 첨가제 4% 및 희석용제 50%로 구성될 수 있다.

상지(302)와 하지(303)는 내구성, 절연성, 내열성, 보온성 및 치수 안정성을 고려하여 PET(Polyethylene Terephthalate), OPP(Oriented Polypropylene) 또는 나일론중에서 선택된 어느 하나의 필름을 사용한다. 제2실시예에서, 상지(302)는 PET 필름(302A, 302C) 사이에 부직포(302B)가 삽입된 3층 구조일 수 있다. 하지(303)는 OPP 필름(303A)과 PET 필름(303C) 사이에 부직포(303B)가 삽입된 3층 구조일 수 있 다. 하지 제조시에 OPP 필름(303A)을 사용하는 이유는 후술하기로 한다.

동박(304)은 전원을 공급받아 발열소재(301)를 발열시킨다. 동박(304)과 발열소재(301)는 부직포가 없이 직접 접촉하고 있다. 동박(304)은 플러스전기가 인가되는 동박과 마이너스전기가 인가되는 한 쌍의 동박이 일정 간격을 두고 배치될 수 있다.

동박(304)과 발열소재(301)는 접착성분을 갖는 밀봉재(305)에 의해 밀봉되어 있다. 밀봉재(305)는 제1밀봉재(305A)와 제2밀봉재(305B)가 결합된 일체형이다. 동박(304)과 발열소재(301)는 제1밀봉재(305A) 위에 놓이고, 동박(304)과 발열소재(301)를 덮는 제2밀봉재(305B)가 형성되어 있다. 따라서, 동박(304)과 발열소재(301)는 제1 및 제2밀봉재(305A, 305B)에 의해 밀봉된 구조가 된다. 이에 따라 밀봉재(305)의 양쪽면에는 상지(302)와 하지(303)가 피복된다.

제1밀봉재(305A)와 제2밀봉재(305B)는 도전성접착제로서, 화학적으로 동일 성분이다. 따라서, 제1밀봉재(305A)와 제2밀봉재(305B)를 완전히 결합시켜 단단하게 동박(204)을 고정시키면서도 부직포를 사용하는 경우보다 우수한 전도도를 갖는다.

부직포를 사용하는 종래기술은 부직포를 통과한 발열소재가 동박과 접촉하여 전원을 공급받기 때문에 상대적으로 많은 양의 발열소재를 도포하여야만 일정한 전도도를 얻을 수 있으나, 본 발명은 발열소재(301)와 동박(304)이 직접 밀착되어 있기 때문에 부직포 사용으로 인한 손실없이 우수한 전도도를 획득할 수 있다.

제1밀봉재(305A)와 제2밀봉재(305B)는 도전성을 유지하면서 강한 접착력을 가져야 한다. 이를 위해 고분자화합물과 카본계열의 무기재료를 적절히 배합하여 제조한다.

전술한 바와 같이, 제1 및 제2밀봉재(305A, 305B)는 부직포와 다르게 변형이 쉽게 일어나는 소재가 아닐뿐만 아니라 상호간에 화학적으로 결합이 되는 화합물이므로 고체상태로 경화된 후에도 균일한 밀도로 매우 견고하게 굳은 상태를 유지할 수 있다.

또한, 코팅(Coating) 공정상 균일한 두께만 유지해주면 외부요인으로 인해 두께나 밀도가 변하지 않아 항상 균일한 상태를 유지할수 있다. 또한 동박이 발열소재(301)에 묻히게 되는 구조가 되므로 동박 옆 틈새까지 발열소재(301)가 채워져 미세한 공극이나 단차가 근본적으로 발생하지 않게 된다. 즉 부직포는 동박 옆면까지 완전하게 밀착시킬 수 없어 미세한 공간이 생길 수 밖에 없으며 또한 이 공간에 발열소재를 채우지 못해 공기로 인한 전기스파크의 문제가 잠재되어 있지만 본 발명의 방식으로 하면 액상의 발열소재를 동박 위에 코팅하게 되므로 발열소재가 동박의 옆면까지 완전하게 흘러들어가 공기층이 발생하지 않게된다.

단차 문제는 메쉬롤러를 사용하여 발열소재(301)를 코팅할 때 동박(304) 부위와 그외 지역간에 서로 구분되게 메쉬롤러의 메쉬를 차이가 나게 제작하는 방법으로 해결할 수 있다. 즉, 동박(304)이 지나가게 되는 메쉬롤러의 면을 나머지 지역이 지나가게 되는 메쉬롤러의 면보다 발열소재(301)를 많이 흡착할 수 있도록 제작한다(동박면 #50, 나머지 면 #30). 이와 같이 제작된 메쉬롤러를 이용하여 후 동박(304) 위에서 발열소재(301)가 더 많이 코팅되도록 한 후, 압착롤러를 지나가게 하면 동박(304) 위의 발열소재(301)가 압착롤러에 눌려서 옆면으로 흘러들어가 단차를 없앨 수 있게 된다. 이 후 경화과정을 거치면 미세한 공간과 단차문제가 없이 발열소재(301)가 굳어지게 된다.

한편, 발열소재(301)의 양끝단이 각각의 동박(304)의 절반만 덮는 이유는 요구되는 전도도를 유지하면서도 제1밀봉재(305A)와 제2밀봉재(305A, 305B)를 서로 직접 결합시켜 내부의 동박(304)을 견고하게 밀착시키고 외부의 공기를 완전 차단하면서 전체를 화학적으로 완전 결합된 상태로 유지하기 위함이다.

제2실시예의 특이사항 중 또 하나는 하지를 구성하고 있는 OPP 필름(303A)이다.

종래기술은 부직포 위에 발열소재가 도포되어 제조공정중 롤(ROLL) 형태로 감길때 앞면의 PET 필름에 발열소재가 들러붙지 않는데 제2실시예의 구조로 바뀌면 생산과정에 접착성분을 갖는 제2밀봉재(305B)가 표면에 노출되는 공정이 있어 PET 필름을 최하층구조로 그대로 사용하게 되면 롤 형태로 감길때 들러붙게 되어 있다. 이러한 문제점을 방지하기 위해 제2실시예는 최하층구조에 PET FILM 대신 접착성분을 갖는 제2밀봉재(305B)가 들러 붙지 않는 OPP 필름(303A)을 사용하여 앞면에 들러붙는 현상을 방지하고 있다.

(제조 방법)

도 4에 따른 면상발열체는 상지(302)와 하지(303)를 각각 제조하여 각각 권취롤러에 권취해둔 후, 상지(302)와 하지(303)를 동시에 공급하면서 접합시켜 형성한다. 하지(303) 제조시에 동박(304) 및 발열소재(301)를 접합시켜 권취롤러에 권 취시킬 수 있다.

먼저, PET 필름(302A), 부직포(302B) 및 PET 필름(302C)을 이용하여 상지(302)를 완성하여 권취롤러에 권취해둔다.

다음으로, OPP 필름(303A), 부직포(303B) 및 PET 필름(303C)을 이용하여 하지(303)를 완성한다. 이후 하지(303)의 PET 필름(303C) 위에 그라비아 인쇄방식에서 사용하는 메쉬롤러를 이용하여 드라이라미방식 설비에서 제1밀봉재(305A)를 코팅한다.

코팅된 제1밀봉재(305A)가 드라이라미 방식 설비의 경화로를 지나게 한 다음 다른 한쪽에서 투입된 동박(304)을 제1밀봉재(305A) 위로 지나게 하여 접합 롤러에서 밀착시킨다.

이런 상태로 일정시간동안 일정온도로 유지되는 경화실 내에서 굳게 한 다음, 동박(304) 위에 발열소재(301)를 제1밀봉재(305A)의 코팅방식과 같은 방식으로 코팅하되 메쉬롤러의 메쉬수를 달리하여 코팅한다.

이 상태로 다시 일정시간동안 일정 온도에서 경화시키고, 경화후 발열소재 (301) 위에 제2밀봉재(305B)를 코팅한 다음 경화시킨다.

이와 같이 하지(303)를 완성한 후에 권취롤러에 권취해둔 후, 상지(302)와 하지(303)를 접합시킨다.

도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 면상발열체의 구조를 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 면상발열체는 발열소재(401)가 상지(402)와 하지(403)에 의해 덮혀있는 구조이고, 상지(402)의 상부에는 유도전압소멸필름(406)이 피복되어 있으며, 유도전압소멸필름(406) 상에는 보호필름(407)이 피복되어 있다.

발열소재(401)는 탄소화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 발열소재(401)는 우레탄합성 레진 30.4%, 도전성 탄소 파우더 15.6%, 첨가제 4% 및 희석용제 50%로 구성될 수 있다.

상지(402)와 하지(403)는 내구성, 절연성, 내열성, 보온성 및 치수 안정성을 고려하여 PET(Polyethylene Terephthalate), OPP(Oriented Polypropylene) 또는 나일론중에서 선택된 어느 하나의 필름을 사용한다. 제3실시예에서, 상지(402)는 PET 필름(402A, 402C) 사이에 부직포(402B)가 삽입된 3층 구조일 수 있다. 하지(403)도 PET 필름(403A, 403C) 사이에 부직포(403B)가 삽입된 3층 구조일 수 있다. 제2실시예와 같이 하지(403)는 OPP 필름과 PET 필름 사이에 부직포가 삽입된 3층 구조일 수도 있다.

동박(copper layer, 404)은 전원을 공급받아 발열소재(401)를 발열시킨다. 동박(404)과 발열소재(401)는 부직포가 없이 직접 접촉하고 있다. 동박(404)은 플러스전기가 인가되는 동박과 마이너스전기가 인가되는 한 쌍의 동박이 일정 간격을 두고 배치될 수 있다.

유도전압소멸필름(406)은 상지(402)의 상면에 형성되는데, 이는 농업용과 같이 지상에 면상발열체를 시공하는 경우이다. 수직으로 세워서 시공하거나 공간에 뛰워서 시공하는 경우에는 상지(402)는 물론 하지(403) 아래에도 유도전압소멸필름이 피복될 수 있다.

유도전압소멸필름(406)은 면상발열체 위에서 면상발열체보다 작은 면적을 갖고 피복될 수 있다. 유도전압소멸필름(406)은 상지(402) 위에 얹거나 또는 접착제를 이용하여 접합하여 형성할 수 있다. 유도전압소멸필름(406)을 피복하는 보호필름(407)은 유도전압소멸필름(406)을 외부 충격으로부터 보호하는 역할을 한다. 보호필름(407)은 PET 필름을 포함할 수 있다.

유도전압소멸필름(406)은 고전도체 필름을 사용한다. 고전도체 필름은 금속성 필름을 포함한다. 또한, 유도전압소멸필름(406)은 알루미늄 호일을 포함한다. 또한, 유도전압소멸필름(406)은 메쉬형 금속물질을 포함한다. 바람직하게, 유도전압소멸필름(406)은 금, 은, 구리, 철, 납, 아연, 알루미늄 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.

위와 같은 유도전압소멸필름(406)은 면상발열체 동작시 유도되는 유도전압, 유도전류를 소멸시키기 위함이다. 통상적으로, 면상발열체의 동작을 위해 전원공급부로터 면상발열체에는 플러스전기와 마이너스전기가 공급되고 있다.

동박(404)과 발열소재(401)는 접착성분을 갖는 밀봉재(405)에 의해 밀봉되어 있다. 밀봉재(405)는 제1밀봉재(405A)와 제2밀봉재(405B)가 결합된 일체형이다. 동박(404)과 발열소재(401)는 제1밀봉재(405A) 위에 놓이고, 동박(404)과 발열소재(401)를 덮는 제2밀봉재(405B)가 형성되어 있다. 따라서, 동박(404)과 발열소재(401)는 제1 및 제2밀봉재(405A, 405B)에 의해 밀봉된 구조가 된다. 이에 따라 밀봉재(405)의 양쪽면에는 상지(402)와 하지(403)가 피복된다.

제1밀봉재(405A)와 제2밀봉재(405B)는 도전성접착제로서, 화학적으로 동일 성분이다. 따라서, 제1밀봉재(405A)와 제2밀봉재(405B)를 완전히 결합시켜 단단하게 동박(404)을 고정시키면서도 부직포를 사용하는 경우보다 우수한 전도도를 갖는다.

부직포를 사용하는 종래기술은 부직포를 통과한 발열소재가 동박과 접촉하여 전원을 공급받기 때문에 상대적으로 많은 양의 발열소재를 도포하여야만 일정한 전도도를 얻을 수 있으나, 본 발명은 발열소재(401)와 동박(404)이 직접 밀착되어 있기 때문에 부직포 사용으로 인한 손실없이 우수한 전도도를 획득할 수 있다.

제1밀봉재(405A)와 제2밀봉재(405B)는 도전성을 유지하면서 강한 접착력을 가져야 한다. 이를 위해 고분자화합물과 카본계열의 무기재료를 적절히 배합하여 제조한다.

전술한 바와 같이, 제1 및 제2밀봉재(405A, 405B)는 부직포와 다르게 변형이 쉽게 일어나는 소재가 아닐뿐만 아니라 상호간에 화학적으로 결합이 되는 화합물이므로 고체상태로 경화된 후에도 균일한 밀도로 매우 견고하게 굳은 상태를 유지할 수 있다.

또한, 코팅(Coating) 공정상 균일한 두께만 유지해주면 외부요인으로 인해 두께나 밀도가 변하지 않아 항상 균일한 상태를 유지할수 있다. 또한 동박(404)이 발열소재(401)에 묻히게 되는 구조가 되므로 동박(404) 옆 틈새까지 발열소재(401)가 채워져 미세한 공극이나 단차가 근본적으로 발생하지 않게 된다. 즉 부직포는 동박 옆면까지 완전하게 밀착시킬 수 없어 미세한 공간이 생길 수 밖에 없으며 또한 이 공간에 발열소재를 채우지 못해 공기로 인한 전기스파크의 문제가 잠재되어 있지만 제3실시예의 방식으로 하면 액상의 발열소재(401)를 동박(404) 위에 코팅하게 되므로 발열소재(401)가 동박(404)의 옆면까지 완전하게 흘러들어가 공기층이 발생하지 않게된다.

단차 문제는 메쉬롤러를 사용하여 발열소재(401)를 코팅할 때 동박(404) 부위와 그외 지역간에 서로 구분되게 메쉬롤러의 메쉬를 차이가 나게 제작하는 방법으로 해결할 수 있다. 즉, 동박(404)이 지나가게 되는 메쉬롤러의 면을 나머지 지역이 지나가게 되는 메쉬롤러의 면보다 발열소재(401)를 많이 흡착할 수 있도록 제 작한다(동박면 #50, 나머지 면 #30). 이와 같이 제작된 메쉬롤러를 이용하여 후 동박(404) 위에서 발열소재(401)가 더 많이 코팅되도록 한 후, 압착롤러를 지나가게 하면 동박(404) 위의 발열소재(401)가 압착롤러에 눌려서 옆면으로 흘러들어가 단차를 없앨 수 있게 된다. 이 후 경화과정을 거치면 미세한 공간과 단차문제가 없이 발열소재가 굳어지게 된다.

한편, 발열소재(401)의 양끝단이 각각의 동박(404)의 절반만 덮는 이유는 요구되는 전도도를 유지하면서도 제1 및 제2밀봉재(405A, 405B)를 서로 직접 결합시켜 내부의 동박(404)을 견고하게 밀착시키고 외부의 공기를 완전 차단하면서 전체를 화학적으로 완전 결합된 상태로 유지하기 위함이다.

제3실시예에 따른 면상발열체의 제조 방법은 제1 및 제2실시예의 방법을 따른다.

상술한 제1 내지 제3실시예는 부직포를 적용해서 발생되었던 문제점들인, 부직포 밀도차이로 인해 발생되는 면상발열체 표면 온도 편차 발생과 부분적으로 과열되는 문제, 부직포 겹침 혹은 주름진 상태로 접합되어 도전체의 흡수량이 겹친쪽으로 과다하게 흡수되어 이부분이 과열되는 문제, 공간 발생과 단차로 인한 전기 스파크 발생과 생산공정중 발생하는 기포문제, 부직포의 강한 흡습력으로 인한 동박 산화로 전기스파크가 발생하는 문제 등 여러 가지 문제점들을 한꺼번에 제거하면서도 부직포가 수행하였던 동박의 견고한 밀착기능까지 유지 할 수 있다.

추가적인 효과로 부직포를 없애면서 공정불량 감소 및 생산성이 향상되고 원가절감이 되는 효과가 있다.

아울러, 제3실시예는 유도전압소멸필름을 더 피복하므로써 유도전압에 의한 감전을 방지할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

도 1은 종래기술에 따른 면상발열체의 구조를 도시한 도면.

도 2는 종래기술에 따른 문제점을 도시한 도면.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 면상발열체의 구조를 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 면상발열체의 구조를 도시한 도면.

도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 면상발열체의 구조를 도시한 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

201 : 발열소재 202 : 상지

203 : 하지 204 : 동박

205 : 밀봉재

Claims (21)

1. 하지 상부에 형성되면서 동박들과 발열소재가 상부에 형성되는 제1밀봉재;

   상기 동박들 사이에서 형성되며 양 끝단은 상기 각 동박들의 절반을 덮는 발열소재;

   상기 발열소재를 발열시키기 위한 전원을 공급받으며 상기 발열소재와 직접 접촉하고 있는 동박들; 및

   상기 발열소재, 상기 동박들, 및 상기 제1 밀봉재 상부에 형성되는 제2밀봉재를 포함하며,

   상기 제2 밀봉재 상부에는 상지를 더 구비하고,

   상기 상지는 PET 필름, 부직포 및 PET 필름의 순서로 적층된 구조이고, 상기 하지는 OPP 필름, 부직포 및 PET 필름의 순서로 적층된 구조를 갖되 롤 형태로 감길 때 상기 밀봉재와 접촉하는 면이 상기 OPP 필름인 면상발열체.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 밀봉재는 도전성접착제로 고분자화합물과 카본계열의 무기재료가 배합된 물질인 면상발열체.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,

   상기 발열소재는 탄소화합물을 포함하는 면상발열체.
7. 제1항에 있어서,

   상기 동박들은 플러스전기가 인가되는 제1동박과 마이너스전기가 인가되는 제2동박이 일정 간격을 갖고 배치되어 한 쌍을 이루는 면상발열체.
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 하지 상부에 형성되면서 동박들과 발열소재가 상부에 형성되는 제1밀봉재;

    상기 동박들 사이에서 형성되며 양 끝단은 상기 각 동박들의 절반을 덮는 발열소재;

    상기 발열소재를 발열시키기 위한 전원을 공급받으며 상기 발열소재와 직접 접촉하고 있는 동박들;

    상기 발열소재, 상기 동박들, 및 상기 제1 밀봉재 상부에 형성되는 제2밀봉재; 및

    상기 제2 밀봉재 상부에는 상지를 구비하되,

    상기 상지와 하지 중 적어도 어느 하나를 덮는 금속성 필름의 유도전압소멸필름과 상기 유도전압소멸필름을 피복하는 보호필름을 포함하며,

    상기 상지는 PET 필름, 부직포 및 PET 필름의 순서로 적층된 구조이고, 상기 하지는 OPP 필름, 부직포 및 PET 필름의 순서로 적층된 구조를 갖되 롤 형태로 감길 때 상기 밀봉재와 접촉하는 면이 상기 OPP 필름인 면상발열체.
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 삭제
21. 삭제

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