KR101028843B1 - 탄소섬유 면상발열체 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 탄소섬유 면상발열체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 탄소섬유(11)를 직조하여 형성된 탄소섬유체(10); 상기 탄소섬유체(10)의 발열온도 이상의 내열성능을 가지며, 상기 탄소섬유체(10)의 일면 또는 양면에 형성되는 접착층(20); 상기 탄소섬유체(10)의 발열온도 이상의 내열성능을 가지는 열가소성수지로 구성되며, 상기 접착층(20)에 의해 상기 탄소섬유체(10)에 일체로 결합되는 제2절연층(31); 및 상기 발열온도 미만의 내열성능을 가지는 열가소성수지로 구성되며, 상기 탄소섬유체(10)의 발열에 의해 열변형이 발생되어도 상기 탄소섬유체(10)의 탄소섬유(11)에 직접적으로 인장력이 전달되지 않도록 상기 탄소섬유체(10)와 접촉되지 않게 상기 제2절연층(31)을 커버링하는 제1절연층(32);을 포함하여 구성됨을 기술적 요지로 하여, 폴리염화비닐과 같이 비교적 저온의 내열온도를 가지는 열가소성수지를 코팅재로 이용함에 있어서 코팅재의 열변형으로 인한 탄소섬유의 손상 및 발열효율 저하를 방지할 수 있는 탄소섬유 면상발열체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
탄소섬유, 면상발열체, 다중코팅, 열변형
Description
본 발명은 탄소섬유 면상발열체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저온의 내열온도를 가지는 열가소성수지를 코팅재로 이용함에 있어서 코팅재의 열변형으로 인한 탄소섬유의 손상 및 발열효율 저하를 방지할 수 있는 탄소섬유 면상발열체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 면상발열체는 니크롬, 동니켈합금, 알루미늄등의 금속 발열체와, 탄소재료를 이용한 비금속 발열체로 분류할 수 있으며, 탄소를 발열원으로 하는 발열체는 섬유나 필름의 표면에 침전이나 인쇄방식으로 탄소를 코팅하거나, 탄소사를 일정한 간격의 위사, 도전사를 일정한 간격의 경사로 하여 제직하여 제조하고 있다.
이러한 탄소를 발열원으로 하는 발열체는 공기오염과 소음이 없고 위생적이며 인체에 유익한 원적외선을 방출하여, 온열치료, 건강사우나, 의류, 침구류, 건 설난방재, 결빙 적설 방지의 도로용, 농수산물 건조용, 양돈 양계 축사용, 화학공장이나 가스운반선의 파이프 보온용 테이프등과 차세대 주거용 난방재로 널리 이용되고 있다.
도 1은 종래기술에 따른 탄소섬유 면상발열체의 열변형 상태를 도시한 개략도로, 상기와 같은 발열기능을 구현하게 되는 탄소섬유체(1)의 양면을 가공이 용이한 폴리염화비닐(PVC, polyvinyl chloride)(2)로 코팅하여 전기적으로 안전하게 절연시킨 구조를 가지나, 일반적으로 코팅재로 적용되는 폴리염화비닐(2)은 40~80℃ 범위의 내열성능을 가짐에 따라, 100℃ 이상의 고온 발열이 이루어지는 경우, 상기 탄소섬유체(1)에 접착된 상태로 팽창 내지 신장되는 열변형이 발생하게 되며, 두께가 얇은 필름형상으로 형성한 경우에는 상온에서도 팽창 내지 신장되는 변형이 발생하게 된다.
이러한 상기 폴리염화비닐(2)의 변형은 상기 폴리염화비닐(2)에 부착된 상기 탄소섬유체(1)에도 직접적으로 영향을 끼치게 되어, 상기 탄소섬유체(1)가 상기 탄소섬유체(1)의 팽창 내지 신장방향으로 가압력을 받아 당겨지면서 저항이 커져, 상기 폴리염화비닐(2)을 부착하기 전과 비교해 4/10정도 까지 에너지효율이 현격히 저하되고, 상기 탄소섬유체(1)에 전반에 걸쳐 균일한 발열성능을 구현하기 어려울 뿐만 아니라, 상기 탄소섬유체(1)의 수명이 급격히 단축된다는 문제점이 있었다.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은, 폴리염화비닐과 같이 비교적 저온의 내열온도를 가지는 열가소성수지를 코팅재로 이용함에 있어서 코팅재의 열변형으로 인한 탄소섬유의 손상 및 발열효율 저하를 방지할 수 있는 탄소섬유 면상발열체 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 목적 달성을 위한 본 발명은, 탄소섬유(11)를 직조하여 형성된 탄소섬유체(10); 상기 탄소섬유체(10)의 발열온도 이상의 내열온도를 가지며, 상기 탄소섬유체(10)의 일면 또는 양면에 형성되는 접착층(20); 상기 탄소섬유체(10)의 발열온도 이상의 내열성능을 가지는 열가소성수지로 구성되며, 상기 접착층(20)에 의해 상기 탄소섬유체(10)에 일체로 결합되는 제2절연층(31); 및 상기 탄소섬유체(10)의 발열온도 미만의 내열성능을 가지는 열가소성수지로 구성되며, 상기 탄소섬유체(10)의 발열에 의해 열변형이 발생되어도 상기 탄소섬유체(10)의 탄소섬유(11)에 직접적으로 인장력이 전달되지 않도록 상기 탄소섬유체(10)와 접촉되지 않게 상기 제2절연층(31)을 커버링하는 제1절연층(32);을 포함하여 구성되는 탄소섬유 면상발열체를 기술적 요지로 한다.
여기서, 상기 탄소섬유체(10)는, 다수의 탄소섬유(11)와 절연성 내열섬유(12)가 교대로 배치 형성되는 위사; 절연성 내열섬유(12)로 구성되어 상기 위사와 직조되는 경사; 및 상기 다수의 탄소섬유(11)에 연속하여 접하도록 상기 경사를 따라 연장형성되며, 상기 탄소섬유(11)의 연장방향으로 다수가 이격간격을 두고 배치 형성되는 전도성소재(13);를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제2절연층(31)은, 상기 제1절연층(32)에 0.012mm이상 내지 0.016mm 이하의 두께로 도포, 냉각되어 상기 제1절연층(32)과 상호 일체로 연결형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2절연층(31)은, 상기 제1절연층(32) 및 탄소섬유체(10)와 일체로 결합된 상태로 가요성을 구현가능한 두께를 가지는 필름형상을 가지는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제2절연층(31)은, 페놀수지와, 200℃이상의 내열성을 가지는 폴리비닐부틸알을 혼합하여 구성되어 200℃이상의 내열온도를 가지고 상기 제1절연층(32)의 일면에 형성된 접착제에 의해, 상기 제1절연층(32)에 접착되는 것도 바람직하다.
또한, 상기 접착층(20)은, 페놀수지와, 200℃이상의 내열온도를 가지는 폴리비닐부틸알을 혼합하여 구성되어 200℃이상의 내열성능을 구현하며, 상기 제2절연층(31)은, 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 같이 200℃이상의 내열온도를 가지는 열가소성수지로 구성되고, 상기 제1절연층(32)은, 폴리염화비닐과 같이 200℃미만의 내열온도를 가지는 열가소성수지로 구성되는 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명은, 폴리염화비닐과 같이 200℃미만의 내열온도를 가지는 열가소성수지로 구성된 제1절연층(32)과, 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 같이 200℃이 상의 내열온도를 가지는 열가소성수지로 구성된 제2절연층(31)을 일체로 접착시켜 상기 제1절연층(32)과 제2절연층(31)에 의해 다중적층된 구조를 가지는 절연필름(30)을 제작하는 다중절연필름제작단계; 및 탄소섬유(11)를 직조하여 형성된 탄소섬유체(10)가 상기 제2절연층(31)과 밀착되도록 상기 탄소섬유체(10)에 상기 절연필름(30)을 접착하는 탄소체코팅단계;를 포함하여 구성되는 탄소섬유 면상발열체의 제조방법을 다른 기술적 요지로 한다.
여기서, 상기 다중절연필름제작단계는, 가요성을 구현가능한 두께를 가지는 필름형상의 상기 제1절연층(32)에, 액상의 상기 제2절연층(31)을 0.012mm이상 내지 0.016mm 이하의 두께로 도포, 냉각하여 상기 절연필름(30)을 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 성기 다중절연필름제작단계는, 상기 제1절연층(32)에 200℃이상의 내열온도를 가지는 접착제를 도포한 후, 상기 접착제에 액상의 상기 제2절연층(31)을 도포, 냉각하여 상기 절연필름(30)을 형성하는 것도 바람직하다.
그리고, 상기 다중절연필름제작단계는, 가요성을 구현가능한 두께를 가지는 필름형상의 상기 제1절연층(32)과, 상기 제1절연층(32)과 함께 가요성을 구현가능한 두께를 가지는 필름형상의 상기 제2절연층(31)을 200℃이상의 내열온도를 가지는 접착제로 상호 접착하여 상기 절연필름(30)을 형성하는 것도 바람직하다.
또한, 상기 접착제는, 페놀수지, 200℃이상의 내열성을 가지는 폴리비닐부틸알을 혼합 조성하여 제조하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 탄소체코팅단계는, 상기 제2절연층(31)에 접착제를 도포한 상 태의 상기 절연필름(30) 2장을 상기 제2절연층(31)끼리 상호 대향되게 배치시키고, 상기 절연필름(30) 사이에 상기 탄소섬유체(10)를 삽입, 압착하여 상기 탄소섬유체(10)의 상, 하 양면을 상기 절연필름(30)으로 코팅하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은, 폴리염화비닐과 같이 비교적 저온의 내열온도를 가지는 절연소재로 탄소섬유체의 표면을 코팅시킴에 있어서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 같이 보다 우수한 내열성능을 가지는 제2절연층을 탄소섬유체와 폴리염화비닐 사이에 일체로 삽입한 구조에 의해, 최외측의 절연소재가 열변형되는 경우에도, 제2절연층의 내열성능에 의해 탄소섬유체로 인장력이 전달되는 것을 안정적으로 방지할 수 있다는 효과가 있다.
이에 따라, 얇은 필름형상으로 형성되더라도 상온에서도 신장 내지 팽창 변형되지 않으며, 100℃이상의 고온 발열 작동 중에도, 기존에 탄소섬유의 무리한 인장에 따른 저항증가로 인해 면상발열체의 발열효율 저하되고, 탄소섬유체의 수명이 저하되던 것을 방지할 수 있으며, 불균일한 저항 분포로 인해 탄소섬유체 전반에 걸쳐 발열 균일성 유지하기 어렵던 문제를 해결할 수 있다는 다른 효과가 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 탄소섬유 면상발열체 및 그 제조방법을 다음의 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 탄소섬유 면상발열체의 제1실시예를 도시한 요부단면도이고, 도 3은 도 2의 요부분해사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 탄소섬유 면상발열체의 열변형 상태를 도시한 개략도이다.
본 발명에 따른 탄소섬유 면상발열체는, 도 2에 도시된 바와 같이, 크게 탄소섬유체(10), 접착층(20), 제2절연층(31), 제1절연층(32)으로 이루어지며, 상기 탄소섬유체(10)의 일면으로부터 상기 접착층(20), 제2절연층(31), 제1절연층(32)이 순차적으로 결합되어 일체로 연결형성되고, 상기 접착층(20)와 제2절연층(31)이 상기 탄소섬유체(10)의 발열온도 이상의 높은 내열성능을 가지는 구성을 가진다.
상기 탄소섬유체(10)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 다수의 탄소섬유(11)와 절연성 내열섬유(12)가 교대로 배치 형성되는 위사와, 절연성 내열섬유(12)로 구성되어 상기 위사와 직조되는 경사와, 상기 다수의 탄소섬유(11)에 연속하여 접하도록 상기 경사를 따라 연장형성되며, 상기 탄소섬유(11)의 연장방향으로 다수가 이격간격을 두고 배치 형성되는 전도성소재(13)로 이루어진다.
상기와 같이 상기 탄소섬유(11)를 직조하여 면상 내지 직물상의 탄소섬유체(10)를 제조하며, 상기 다수의 탄소섬유(11)가 상기 내열섬유(12)에 의해 상호중첩되지 않게 균등하게 분포, 배치된 상태로 상기 전도성소재(13)를 통해 전원공급장치에 연결되어, 통전에 의해 지정온도 범위의 발열기능을 구현하게 된다.
상기 접착층(20)은, 상기 탄소섬유체(10)의 발열온도 이상의 내열온도를 가지도록 제작되어, 상기 탄소섬유체(10)의 일면 또는 양면에 형성되며, 상기 탄소섬 유체(10)의 발열온도 범위가 100~200℃인 경우, 페놀수지와, 200℃이상의 내열성을 가지는 폴리비닐부틸알(PVB, polyvinyl butyral)을 혼합하여 구성하면 200℃이상의 내열온도를 구현가능하다.
상기 제2절연층(31)은, 상기 탄소섬유체(10)의 발열온도 이상의 내열성능을 가지는 열가소성수지로 구성되어, 상기 접착층(20)에 의해 상기 탄소섬유체(10)에 일체로 결합되며, 상기 제1절연층(32)은, 상기 탄소섬유체(10)의 발열온도 미만의 내열성능을 가지는 열가소성수지로 구성되어, 상기 탄소섬유체(10)와 접촉되지 않게 상기 제2절연층(31)을 커버링한다.
상기 제1절연층(32)을 기존의 면상발열체에 단일층의 절연재로써 일반적으로 적용되던 폴리염화비닐(PVC, polyvinyl chloride)로 구성하는 경우, 상기 폴리염화비닐은 일반적으로 40~80℃의 내열온도를 가짐에 따라 상기 탄소섬유체(10)의 발열온도가 100~200℃인 경우 열변형이 발생하게 된다.
상기 제2절연층(31)을 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, polyethylen terephthalate)와 같이 240℃이상의 내열온도를 가지는 소재로 구성하면, 상기와 같은 제1절연층(32)의 내열온도 및 탄소섬유체(10)의 발열온도 조건 하에서도, 상기 제2절연층(31)이 상기 탄소섬유체(10)에 열변형이 없이 부착된 상태를 그대로 유지하면서, 상기 제1절연층(32)과의 연결부에서 작용하는 가압력이 상기 탄소섬유체(10)로 전달되는 것을 차단 내지는 완화시킬 수 있다.
면상발열체의 최외측에서 표면을 형성하게 되는 상기 제1절연층(32)은, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 염화비닐수지, 초산비닐수지, 폴리스티렌, ABS수지, 아크릴 수지 등와 같이 가공이 용이하고 생산효율 및 경제성이 우수한 열가소성수지로 구성하는 것이 바람직하며, 상기 제2절연층(31) 또한 상기 탄소섬유체(10)의 발열온도 이상의 내열온도를 가지는 조건 하에서 열가소성수지로 구성하는 것이 바람직하다.
상기 제2절연층(31)은, 상기 제1절연층(32)과 함께 하나의 필름형태로 일체로 연결됨에 있어서, 상기 제1절연층(32)의 일면에 0.012mm이상 내지 0.016mm 이하의 두께로 도포 및 냉각하는 간단한 공정에 의해 상기 제1절연층(32)과 기밀하게 상호 일체로 연결형성시키거나, 상기 제1절연층(32) 및 탄소섬유체(10)와 일체로 결합된 상태로 가요성을 구현가능한 두께를 가지는 필름형상으로 별도 제작하여 접착에 의해 일체로 연결형성시킬 수 있다.
또한, 상기 제2절연층(31)은, 상기와 같이 지정두께로 도포하거나 필름형태로 구성됨에 있어서, 200℃이상의 내열온도를 가지는 액상 또는 필름형상의 접착제에 의해 상기 제1절연층(32)의 일면에 보다 기밀하게 일체로 연결형성될 수 있다.
본 발명에 따른 탄소섬유 면상발열체의 제조방법은, 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 탄소섬유 면상발열체를 제조하는 방법에 관한 것으로, 크게 다중절연필름제작단계와 탄소체코팅단계로 이루어진다.
상기 다중절연필름제작단계에서는, 폴리염화비닐과 같이 200℃미만의 내열온도를 가지는 열가소성수지로 구성된 상기 제1절연층(32)과, 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 같이 200℃이상의 내열온도를 가지는 열가소성수지로 구성된 상기 제2절연 층(31)을 일체로 접착시켜 상기 제1절연층(32)과 제2절연층(31)에 의해 다중적층된 구조를 가지는 절연필름(30)을 제작한다.
상기 다중절연필름제작단계에서는, 가요성을 구현가능한 두께를 가지는 필름형상의 상기 제1절연층(32)에, 액상의 상기 제2절연층(31)을 0.012mm이상 내지 0.016mm 이하의 두께로 도포 및 냉각하거나, 상기 제1절연층(32)에 상기 접착층(20)과 같은 조성에 의해 200℃이상의 내열온도를 가지는 접착제를 도포한 후, 상기 접착제에 액상의 상기 제2절연층(31)을 도포 및 냉각하거나, 필름형상의 상기 제2절연층(31)을 상기 접착층(20)과 같은 조성에 의해 200℃이상의 내열온도를 가지는 접착제로 상기 제1절연층(32)에 접착하여 상기 절연필름(30)을 형성한다.
상기 탄소체코팅단계에서는, 상기 탄소섬유(11)를 직조하여 형성된 탄소섬유체(10)가 상기 제2절연층(31)과 밀착되도록 상기 탄소섬유체(10)에 상기 절연필름(30)을 접착하며, 상기 제2절연층(31)에 접착제를 도포한 상태의 상기 절연필름(30) 2장을 상기 제2절연층(31)끼리 상호 대향되게 배치시키고, 상기 절연필름(30) 사이에 상기 탄소섬유체(10)를 삽입, (열)압착함으로써, 도 2, 3에 도시된 바와 같이 상기 탄소섬유체(10)의 상, 하 양면을 상기 절연필름(30)으로 코팅된 구조를 간단하게 구현할 수 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 탄소섬유 면상발열체 및 그 제조방법에 의하면, 폴리염화비닐과 같이 비교적 저온의 내열온도를 가지는 소재로 상기 제1절연층(32)을 구성하여 상기 탄소섬유체(10)의 표면을 코팅시킴에 있어서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 같이 보다 우수한 내열성능을 가지는 상기 제2절연층(31)을 상기 탄소섬유체(10)와 제1절연층(32) 사이에 일체로 삽입한 구조를 가진다.
따라서, 상기 탄소섬유체(10)의 발열 시 상기 제1절연층(32)이 최외측에서 열변형되더라도, 상기 제2절연층(31)의 내열성능에 의해 상기 탄소섬유체(10)와 제2절연층(31)간의 견고한 결합구조를 유지하면서, 상기 탄소섬유체(10)에 인장력이 전달되는 것을 안정적으로 방지하게 된다.
이에 따라, 100℃이상의 고온 발열 작동 중에도, 기존에 탄소섬유의 무리한 인장에 따른 저항증가로 인해 면상발열체의 발열효율 저하되고, 탄소섬유체의 수명이 저하되던 것을 방지할 수 있으며, 또한 불균일한 저항 분포로 인해 상기 탄소섬유체 전반에 걸쳐 발열 균일성 유지하기 어렵던 문제를 해결할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되는 것이 아니고, 상기 실시예들을 기존의 공지기술과 단순히 조합적용한 실시예와 함께 본 발명의 특허청구범위와 상세한 설명에서 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 변형하여 이용할 수 있는 기술은 본 발명의 기술범위에 당연히 포함된다고 보아야 할 것이다.
도 1 - 종래기술에 따른 탄소섬유 면상발열체의 열변형 상태를 도시한 개략도
도 2 - 본 발명에 따른 탄소섬유 면상발열체의 제1실시예를 도시한 요부단면도
도 3 - 도 2의 요부분해사시도
도 4 - 본 발명에 따른 탄소섬유 면상발열체의 열변형 상태를 도시한 개략도
<도면에 사용된 주요 부호에 대한 설명>
10 : 탄소섬유체 11 : 탄소섬유
12 : 내열섬유 13 : 전도성소재
20 : 접착층 30 : 절연필름
31 : 제2절연층 32 : 제1절연층
Claims (12)
- 탄소섬유(11)를 직조하여 형성된 탄소섬유체(10);상기 탄소섬유체(10)의 발열온도 이상의 내열온도를 가지며, 상기 탄소섬유체(10)의 일면 또는 양면에 형성되는 접착층(20);상기 탄소섬유체(10)의 발열온도 이상의 내열성능을 가지는 열가소성수지로 구성되며, 상기 접착층(20)에 의해 상기 탄소섬유체(10)에 일체로 결합되는 제2절연층(31); 및상기 탄소섬유체(10)의 발열온도 미만의 내열성능을 가지는 열가소성수지로 구성되며, 상기 탄소섬유체(10)의 발열에 의해 열변형이 발생되어도 상기 탄소섬유체(10)의 탄소섬유(11)에 직접적으로 인장력이 전달되지 않도록 상기 탄소섬유체(10)와 접촉되지 않게 상기 제2절연층(31)을 커버링하는 제1절연층(32);을 포함하여 구성되며,상기 접착층(20)은, 페놀수지와 200℃이상의 내열온도를 가지는 폴리비닐부틸알을 혼합하여 구성되어 200℃이상의 내열성능을 구현하며,상기 제1절연층(32)은, 폴리염화비닐과 같이 200℃미만의 내열온도를 가지는 열가소성수지로 구성되며,상기 제2절연층(31)은, 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 같이 200℃이상의 내열온도를 가지는 열가소성수지로 구성되고, 상기 제1절연층(32)에 0.012mm이상 내지 0.016mm이하의 두께로 도포, 냉각되어 상기 제1절연층(32)과 상호 일체로 연결형성되며, 상기 제1절연층(32) 및 탄소섬유체(10)와 일체로 결합된 상태로 가요성을 구현가능한 필름형상을 가지고, 페놀수지와 200℃이상의 내열성을 가지는 폴리비닐부틸알을 혼합하여 구성되어 200℃이상의 내열온도를 가지고 상기 제1절연층(32)의 일면에 형성된 접착제에 의해 상기 제1절연층(32)에 접착되는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 면상발열체.
- 제1항에 있어서, 상기 탄소섬유체(10)는,다수의 탄소섬유(11)와 절연성 내열섬유(12)가 교대로 배치 형성되는 위사;절연성 내열섬유(12)로 구성되어 상기 위사와 직조되는 경사; 및상기 다수의 탄소섬유(11)에 연속하여 접하도록 상기 경사를 따라 연장형성되며, 상기 탄소섬유(11)의 연장방향으로 다수가 이격간격을 두고 배치 형성되는 전도성소재(13);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 면상발열체.
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- 폴리염화비닐과 같이 200℃미만의 내열온도를 가지는 열가소성수지로 구성된 제1절연층(32)과, 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 같이 200℃이상의 내열온도를 가지는 열가소성수지로 구성된 제2절연층(31)을 일체로 접착시켜 상기 제1절연층(32)과 제2절연층(31)에 의해 다중적층된 구조를 가지는 절연필름(30)을 제작하는 다중절연필름제작단계; 및탄소섬유(11)를 직조하여 형성된 탄소섬유체(10)가 상기 제2절연층(31)과 밀착되도록 상기 탄소섬유체(10)에 상기 절연필름(30)을 접착하는 탄소체코팅단계;를 포함하여 구성되며,상기 다중절연필름제작단계는,가요성을 구현가능한 두께를 가지는 필름형상의 상기 제1절연층(32)에, 페놀수지, 200℃이상의 내열성을 가지는 폴리비닐부틸알을 혼합 조성하여 제조한 접착제를 도포한 후, 상기 접착제에 액상의 상기 제2절연층(31)을 0.012mm이상 내지 0.016mm 이하의 두께로 도포, 냉각함으로써, 상기 제1절연층(32)과, 상기 제1절연층(32)과 함께 가요성을 구현가능한 두께를 가지는 필름형상의 상기 제2절연층(31)을 상기 접착제로 상호 접착하여 상기 절연필름(30)을 형성하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 면상발열체의 제조방법.
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- 제7항에 있어서, 상기 탄소체코팅단계는,상기 제2절연층(31)에 접착제를 도포한 상태의 상기 절연필름(30) 2장을 상기 제2절연층(31)끼리 상호 대향되게 배치시키고, 상기 절연필름(30) 사이에 상기 탄소섬유체(10)를 삽입, 압착하여 상기 탄소섬유체(10)의 상, 하 양면을 상기 절연필름(30)으로 코팅하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 면상발열체의 제조방법.
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101533687B1 (ko) * | 2013-12-17 | 2015-07-07 | 최대규 | 탄소섬유를 포함하는 전도성 시트 제조장치 및 이를 이용하여 제조된 전도성 시트 |
| KR20150102561A (ko) * | 2014-02-28 | 2015-09-07 | 주식회사 화진 | 전도성 섬유 및 그 제조 방법 |
| KR102098314B1 (ko) * | 2019-05-31 | 2020-04-07 | 유지선 | 발열 매트리스 패드의 제조 방법 |
| KR102111962B1 (ko) | 2018-12-05 | 2020-05-18 | 재단법인 한국탄소융합기술원 | 피치계 하이브리드 탄소섬유 종이 및 이를 이용한 탄소발열체 |
| WO2020218641A1 (ko) * | 2019-04-25 | 2020-10-29 | (주)티엔케이 | 3d 형상을 갖는 탄소섬유 플렉서블 발열품 및 이를 제조하는 방법 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101252283B1 (ko) * | 2011-03-24 | 2013-04-08 | (주)피엔유에코에너지 | 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트 |
| US9603196B2 (en) * | 2012-12-14 | 2017-03-21 | Tech Design Llc | Self-regulating semi-conductive flexible heating element |
| WO2017131312A1 (ko) * | 2016-01-29 | 2017-08-03 | (주)티엔케이 | 발열필름 및 발열품 제조방법 |
| DK180148B1 (en) * | 2018-03-06 | 2020-06-25 | Skjoldborg Jensen Thomas | Mid infrared radiation sauna |
| CN109640408A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-04-16 | 成都高斯电子技术有限公司 | 一种碳纤维复合薄膜及碳纤维加热垫 |
| CN110274298B (zh) * | 2019-06-25 | 2024-04-12 | 嘉兴奥普劲达厨卫科技有限公司 | 一种碳纤维墙面发热保温装置 |
| KR20240103503A (ko) | 2022-12-27 | 2024-07-04 | 주식회사 명신메디칼 | 전신온열기용 탄소섬유 면상발열체 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0348034U (ko) * | 1989-09-19 | 1991-05-08 | ||
| KR100853810B1 (ko) * | 2007-02-20 | 2008-08-22 | 유상신 | 탄소사직조발열체의 원단층을 이용한 보호 및 절연코팅방법 |
-
2008
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0348034U (ko) * | 1989-09-19 | 1991-05-08 | ||
| KR100853810B1 (ko) * | 2007-02-20 | 2008-08-22 | 유상신 | 탄소사직조발열체의 원단층을 이용한 보호 및 절연코팅방법 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101533687B1 (ko) * | 2013-12-17 | 2015-07-07 | 최대규 | 탄소섬유를 포함하는 전도성 시트 제조장치 및 이를 이용하여 제조된 전도성 시트 |
| KR20150102561A (ko) * | 2014-02-28 | 2015-09-07 | 주식회사 화진 | 전도성 섬유 및 그 제조 방법 |
| KR101588843B1 (ko) | 2014-02-28 | 2016-01-26 | 주식회사 화진 | 전도성 섬유 제조 방법 |
| KR102111962B1 (ko) | 2018-12-05 | 2020-05-18 | 재단법인 한국탄소융합기술원 | 피치계 하이브리드 탄소섬유 종이 및 이를 이용한 탄소발열체 |
| WO2020218641A1 (ko) * | 2019-04-25 | 2020-10-29 | (주)티엔케이 | 3d 형상을 갖는 탄소섬유 플렉서블 발열품 및 이를 제조하는 방법 |
| KR102098314B1 (ko) * | 2019-05-31 | 2020-04-07 | 유지선 | 발열 매트리스 패드의 제조 방법 |
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| Publication number | Publication date |
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