KR101238667B1 - 그래핀 탄소섬유발열지를 이용한 양면 함침형 면상발열체의 제조방법 - Google Patents

그래핀 탄소섬유발열지를 이용한 양면 함침형 면상발열체의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 그래핀 탄소섬유발열지를 이용한 양면 함침형 면상발열체의 제조방법에 관한 것으로 발열원인 탄소섬유에 충전재로 액상의 그래핀을 혼입하여 탄소섬유의 전기전도성을 개선함과 아울러 내구성, 발열성을 향상시키도록 하기 위하여, 펄프 100중량부에 탄소섬유 0.1∼100 중량부, 액상의 그래핀 0.1∼50 중량부로 이루어진 혼합물과, 상기 혼합물에 물을 1:0.5∼100 중량비로 혼합 희석시켜 면상으로 제조하여 이루어진다.
또한 본 발명은 화학펄프나 열처리기계펄프를 해체기에서 가온 분해하여 조성된 펄프에 물을 혼합하여 믹싱한 후, 탄소섬유와 액상의 그래핀을 혼합하여 재믹싱한 다음, 초지기에서 그래핀 탄소섬유발열지를 제조하는 제1단계; 상기 그래핀 탄소섬유발열지의 상측면 양단측에 띠 형상의 전극부를 각각 부착한 다음, 전극부가 덮히도록 그래핀 탄소섬유발열지의 상측면 전체에 절연수지가 함침되도록 열융착하고, 하측면에 일정 간격으로 상기 전극부와 수직방향으로 교차되게 띠 형상의 다수 이형지를 부착하는 제2단계; 상기 절연수지로 함침된 그래핀 탄소섬유발열지와 이형지를 박리하는 과정에서 이형지의 상부면측의 그래핀 탄소섬유발열지 및 전극부가 함께 박리 제거되면서 이형지 면적의 비도전부가 형성되게 하는 제3단계; 상기 그래핀 탄소섬유발열지의 하부측에 이격하여 그래핀 탄소섬유발열지 보다 좌우 폭길이가 4∼10㎝ 큰 절연부재를 마련한 다음, 절연부재의 상부면 전체에 절연수지가 함침되도록 열융착하는 제4단계; 상기 비도전부의 형성으로 인해 그래핀 탄소섬유발열지의 일부가 노출된 상부측에 그래핀 탄소섬유발열지 크기보다 좌우 폭길이가 4∼10㎝ 큰 절연부재로 각각 함침되도록 열융착하는 제5단계;로 이루어진다.

Description

그래핀 탄소섬유발열지를 이용한 양면 함침형 면상발열체의 제조방법{ Manufacturing method for both sides impregnated heating-plate using carbon fiber heating-plate for graphene}
본 발명은 그래핀 탄소섬유발열지에 관한 것으로, 특히 발열원인 탄소섬유에 충전재로 액상의 그래핀을 혼입하여 탄소섬유의 전기전도성을 개선함과 아울러 내구성, 발열성을 향상시키도록 한 그래핀 탄소섬유발열지를 이용한 양면 함침형 면상발열체의 제조방법에 관한 것이다.
기존 면상발열체는 PET, PEN 필름의 표면에 전도성 카본블랙(Carbon black) 박막을 일정 간격으로 배열, 증착하여 만들거나, 일정한 저항값을 갖는 니크롬 등의 얇은 도선을 절연기판에 배열한 후 상부에 동일한 절연기판을 아교, 아크릴 및 실리콘 접착제 등을 이용하여 증착하는 제조 공정에 의해 제조된다.
이러한 상기 면상발열체의 저항값은 도전재료의 체적 저항값(Ω㎝)과 저항체의 길이 및 두께에 의존하며, 제품의 적용조건에 따라 저항체의 길이 및 두께, 면상발열체의 크기, 발열부의 최대전력밀도(단위면적당 전력량 W/㎠)에 설정한계치가 있어서 입력전압이 높고 제품의 크기가 작아서 전력값이 작은 경우에는 탄소발열지의 저항값이 높아야 하므로 발열원에 해당하는 저항체의 회로 설계가 매우 어렵고 복잡하여 제작이 어려운 문제가 있다.
최근에 들어 이러한 문제들을 해결하고자 부직포나 펄프에 카본극세사나 카본잉크 등의 전도성 충전제를 혼입하여 펄프형상으로 제조하고 에폭시 수지 등으로 절연한 탄소발열지가 제작되고 있으나, 핫프레스를 이용한 방식은 탄소발열지의 크기에 제한을 받고 제조단가가 높은 단점이 있고, 카본극세사와 카본잉크의 체적저항율의 큰 차이로 인해 실제적으로는 제작되지 않고 순수 카본극세사나 순수 카본잉크만을 함침 또는 혼입하여 제작되고 있다. 또한 롤프레스나 T다이를 이용한 탄소발열지는 수지나 접착제를 이용한 절연작업으로 장기간 사용시 카본잉크의 휘발과 열화현상으로 내구성이 떨어지며, 또한 일정크기로 재단한 면이 누설되어 별도로 절연테이프로 마감해야 하기 때문에 습기 및 누설에 의한 안전성이 취약하고 탄소발열지의 외부 하중 및 충격에 의해 발열원과 절연층 사이의 박리현상이 빈번하게 나타나는 단점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 발열원인 탄소섬유에 충전재로 액상의 그래핀을 혼입하여 탄소섬유의 전기전도성을 개선함과 아울러 내구성, 발열성을 향상시키도록 하는 그래핀 탄소섬유발열지를 이용한 양면 함침형 면상발열체의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 펄프 100중량부에 탄소섬유 0.1∼100 중량부, 액상의 그래핀 0.1∼50 중량부로 이루어진 혼합물과, 상기 혼합물에 물을 1:0.5∼100 중량비로 혼합 희석시켜 면상으로 제조하여 이루어짐을 특징으로 하는 그래핀 탄소섬유발열지를 제공한다.
또한 본 발명은 화학펄프나 열처리기계펄프를 해체기에서 가온 분해하여 조성된 펄프에 물을 혼합하여 믹싱한 후, 탄소섬유와 액상의 그래핀을 혼합하여 재믹싱한 다음, 초지기에서 그래핀 탄소섬유발열지를 제조하는 제1단계; 상기 그래핀 탄소섬유발열지의 상측면 양단측에 띠 형상의 전극부를 각각 부착한 다음, 전극부가 덮히도록 그래핀 탄소섬유발열지의 상측면 전체에 절연수지가 함침되도록 열융착하고, 하측면에 일정 간격으로 상기 전극부와 수직방향으로 교차되게 띠 형상의 다수 이형지를 부착하는 제2단계; 상기 절연수지로 함침된 그래핀 탄소섬유발열지와 이형지를 박리하는 과정에서 이형지의 상부면측의 그래핀 탄소섬유발열지 및 전극부가 함께 박리 제거되면서 이형지 면적의 비도전부가 형성되게 하는 제3단계; 상기 그래핀 탄소섬유발열지의 하부측에 이격하여 그래핀 탄소섬유발열지 보다 좌우 폭길이가 4∼10㎝ 큰 절연부재를 마련한 다음, 절연부재의 상부면 전체에 절연수지가 함침되도록 열융착하는 제4단계; 상기 비도전부의 형성으로 인해 그래핀 탄소섬유발열지의 일부가 노출된 상부측에 그래핀 탄소섬유발열지 크기보다 좌우 폭길이가 4∼10㎝ 큰 절연부재로 각각 함침되도록 열융착하는 제5단계;로 이루어짐을 특징으로 하는 그래핀 탄소섬유발열지를 이용한 양면 함침형 면상발열체의 제조방법을 제공한다.
이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 그래핀 탄소섬유발열지를 이용한 양면 함침형 면상발열체의 제조방법은 탄소섬유와 그래핀을 펄프에 혼합 사용하여 발열원을 고르게 분산 연결되도록 구성하고 있으며, 절연수지의 함침으로 상호간에 강하게 연결 형성되어 있으므로 굽힘, 진동에 대한 내구성을 충족하면서 면적 대비 발열성을 향상시키고 온도 균일성, 온도 상승의 이점이 있다.
또한 절연부재와 절연수지로 제조되는 과정에서 이형지를 적용하여 일정 거리마다 비도전부를 형성함으로써 재단 후에도 별도의 절연처리나 마감처리를 하지 않더라도 방수 및 절연기능이 부가, 유지되어 물이나 습기가 존재하는 곳에서도 안전하게 사용할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 의한 그래핀 탄소섬유발열지의 상세도,
도 2는 본 발명에 의한 그래핀 탄소섬유발열지를 이용한 양면 함침형 면상발열체의 제조방법을 알 수 있는 분리 상태의 측단면도,
도 3은 본 발명에 의한 그래핀 탄소섬유발열지를 이용한 양면 함침형 면상발열체의 제조방법을 알 수 있는 결합 상태의 측단면도,
도 4는 본 발명에 의한 그래핀 탄소섬유발열지 상의 전극부 및 이형지의 구성을 알 수 있는 평면도,
도 5는 도 4에서 이형지를 분리한 상태의 평면도,
도 6은 본 발명에 의한 그래핀 탄소섬유발열지를 이용한 양면 함침형 면상발열체의 제조방법의 순서도이다.
이하 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 6을 참고하여 보면 본 발명에 의한 그래핀 탄소섬유발열지(10)는 펄프(11), 탄소섬유(12), 그래핀(13)의 탄소섬유 혼합물에 물을 혼합하여서 면상으로 제조된다.
상기 그래핀 탄소섬유발열지(10)를 구성하는 펄프(11)는 목재나 그 밖의 섬유식물에서 기계적, 화학적 또는 그 중간방법에 의하여 얻는 셀룰로오스 섬유의 집합체이다. 펄프(11)의 원료에 따라 목재펄프와 비목재펄프로 구분되고, 제조법에 따라 기계펄프와 화학펄프로 나뉘어진다.
본 발명에 사용되어지는 상기 펄프(11)는 특히 기계적 성질에 적정한 특히, 인장강도 등 기계적 특성이 높은 화학펄프나 열처리기계펄프를 해체기에서 가온 분해하여 조성되는 것을 사용한다.
상기 탄소섬유(12)는 유기섬유를 비활성 기체 속에서 가열, 탄화하여 만든 섬유로서, 원료로는 셀룰로스, 아크릴 섬유, 비닐론, 피치(pitch) 등이 쓰이는데, 원료에 따라 또는 처리 온도에 따라 분자배열과 결정의 변화가 생긴다. 내열성, 내충격성이 뛰어나며 화학약품에 강하고 해충에 대한 저항성이 크다. 가열과정에서 산소, 수소, 질소 등의 분자가 빠져나가 중량이 감소되므로 금속(알루미늄)보다 가볍고 반면에 금속(철)에 비해 탄성과 강도가 뛰어나다. 이런 특성으로 인해 스포츠용품(낚싯대, 골프채, 테니스 라켓), 항공우주산업(내열재, 항공기 동체), 자동차, 토목건축(경량재, 내장재), 전기전자, 통신(안테나), 환경산업(공기정화기, 정수기) 등 각 분야의 고성능 산업용 소재로 널리 쓰이고 있다.
본 발명에 사용되어지는 탄소섬유(12)는 특히 펄프(11)에 물 분산이 가능한 PAN(Polyacrylonitrile) 계열 또는 Pitch 계열로서, 높은 인장강도와 전단강도, 전기전도율을 갖으며, 탄소섬유의 길이는 2∼10mm, 직경은 5∼10㎛, 인장강도는 3,200∼4,000 MPa 이 적합하다. 이는 탄소섬유(12)를 포함한 그래핀 탄소섬유발열지(10)를 반복제조하여 그 특성을 분석해 본 결과 얻어낸 값이다.
상기 그래핀 탄소섬유발열지(10)의 제조시, 펄프(11)에 탄소섬유(12)를 일정한 간격으로 촘촘히 분산하는 것이 바람직하나, 탄소섬유(12)와 펄프(3)의 혼합 공정상 상대적으로 밀도가 높은 조밀부와 밀도가 낮은 소밀부가 임의적으로 형성될 수도 있다. 그러나 탄소섬유(12)는 분산시 입자 형상의 그래핀에 의해 서로간의 접촉이 훨씬 용이하게 발생하기 때문에 분산시키는 탄소섬유(12)의 함량을 훨씬 넓은 범위에서 변환시킬 수 있어 다양한 발열특성을 갖는 그래핀 탄소섬유발열지(10)의 제조가 가능하다.
따라서 탄소섬유(12)의 조밀부와 소밀부에 의한 단점 보완을 위해 그래핀(13)이 사용되며, 그래핀(13)에 전도성 폴리머를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
상기 그래핀(13)은 탄소 원자로 이루어져 있으며 원자 1개의 두께로 이루어진 얇은 막으로서 탄소나노튜브, 풀러린(Fullerene)처럼 원자번호 6번인 탄소로 구성된 나노물질이다. 그래핀(13)은 물리적, 화학적 안정성이 높다. 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고, 반도체로 주로 쓰이는 단결정 실리콘보다 100배 이상 전자를 빠르게 이동시킬 수 있고, 강도는 강철보다 200배 이상 강하며, 최고의 열전도성을 자랑하는 다이아몬드보다 2배 이상 열전도성이 높다. 또한 탄성이 뛰어나 늘리거나 구부려도 전기적 성질을 잃지 않는다.
또한, 그래핀(13)은 그래핀(GP)이거나 혹은 산화물 상태의 그래핀 산화물(GO)이거나, 혹은 이 그래핀 산화물(GO)이 환원된 상태의 그래핀(RGO)이 사용되며, 10∼3,000 ㎡/g 의 표면적을 가지고 탄성계수는 800∼1,300 GPa, 인장강도는 100∼150 GPa 로 구성된다.
본 발명에서 그래핀(13)은 펄프(11) 및 탄소섬유(12) 내에서 골고루 혼합이 잘 되도록 하기 위해서 액상으로 사용되어지도록 하는 것이 바람직하나, 얇은 막형태 그대로 사용하여도 무방하다.
본 발명에 의한 그래핀 탄소섬유발열지(10)는 펄프 100중량부에 탄소섬유 0.1∼100 중량부, 액상의 그래핀 0.1∼50 중량부로 이루어진다.
상기와 같이 구성되는 그래핀 탄소섬유발열지(10)는 탄소섬유(12)의 함량에 따라 전도성폴리머(0.1~0.5%, 1022~1033 Ω/㎡), 분산제(폴리에틸렌옥사이드), 증점제와 지력보강제 로진, 전분 또는 구아검이 선택적으로 포함된다.
상술된 바와 같이 상기 그래핀 탄소섬유발열지(10)는 화학펄프나 열처리기계펄프를 해체기에서 가온 분해하여 조성된 펄프(11)에 물을 혼합하여 믹싱한 후, 탄소섬유(12)와 액상의 그래핀(13)을 혼합하여 재믹싱한 다음, 초지기에서 형성되어 제작된다. 이때 펄프, 탄소섬유 및 그래핀의 혼합물과 물은 1:0.5∼100 중량비로 혼합하여 희석하는 것이 바람직하다.(제1단계)
상기 그래핀 탄소섬유발열지(10)가 완성되면, 도 2 및 도 3에서와 같이 그래핀 탄소섬유발열지(10)의 상측면 양단측에 띠 형상의 전극부(27)를 부착하고, 그 다음 전극부(27)가 덮히도록 그래핀 탄소섬유발열지(10)의 상측면 전체에 절연수지(21)가 함침되도록 열융착하고, 하측면에 일정간격으로 전극부(27)와 수직방향으로 교차되게 띠 형상의 다수 이형지(34)를 부착한다.
이때 이형지(34)는 그래핀 탄소섬유발열지(10) 상에 부착된 전극부(27)를 부분적으로 분리하기 위해 전극부(27)와 수직방향으로 교차되도록 하여 전극부(27) 및 그래핀 탄소섬유발열지(10)에 일정 거리마다 접촉되어지도록 하는 것이 바람직하며, 이때 사용되는 이형지(34)는 일측단면에 절연수지가 붙지 않는 이형재질의 박리테이프를 사용하는 것이 바람직하다.(제2단계)
이때, 그래핀 탄소섬유발열지(10)에 전극부(27)를 부착함과 동시에 절연수지(21)를 T-Die 또는 핫프레스(Hot Press) 등으로 열융착하여 펄프(11)와 탄소섬유(12), 그래핀(13)의 간극사이로 침투되게 함으로써 꺽임이나 기계적 충격, 전기누설에 안정성이 높은 그래핀 탄소섬유발열지(10)가 제조되도록 한다.
또한 전극부(27)는 0.04∼0.06㎜의 동박에 탄소섬유 또는 실버 도전성 접착제를 0.015∼0.025㎜의 두께로 점착시켜 사용하는 것이 바람직하다.
이때 도 4에서와 같이 그래핀 탄소섬유발열지(10) 상의 전극부(27)와 절연부재(31) 상의 다수 이형지(34)가 수직방향으로 교차되도록 하여 열융착시켜야 하며, 이형지(34)의 상단은 절연수지가 융착되지 않기 때문에 풀링기로 이형지(34)를 당겨 박리시키기 되면 도 5에서와 같이 그래핀 탄소섬유발열지(10)에 부착된 이형지(34)를 박리하는 과정에서 이형지(34)의 상부면측의 그래핀 탄소섬유발열지(10) 및 전극부(27)가 함께 박리 제거되면서 이형지(34) 면적의 비도전부(50)가 형성된다.(제3단계)
이처럼 비도전부(50)를 형성하게 되면 상부 및 하부, 좌우측부의 접합부가 외부와 기밀하게 압착되기 때문에 그래핀 탄소섬유발열지(10)를 물이나 습기가 존재하는 곳에서도 안전하게 사용할 수 있게 된다. 뿐만 아니라 절연부재(31) 또한 2중으로 처리되기 때문에 물이나 습기에 대해 이중으로 안전하다는 이점이 있다.
이때 사용되는 이형지(34)는 절연수지와 절연부재의 흡수율 등을 고려하여 길이방향으로는 절연부재 보다 길게 형성하고, 폭방향으로는 약 4∼10㎝ 정도의 크기로 사용하는 것이 바람직하다.
상기 절연부재(31)는 발열체인 그래핀 탄소섬유발열지(10) 보다 좌우방향의 폭길이 4∼10㎝ 크게 마련하여 그래핀 탄소섬유발열지(10)의 좌우방향 외측으로 여유길이 2㎝ 이상이 되도록 하여 좌우측면을 절연시킬 수 있도록 부직포나 폴리에틸렌테레프탈레이트 등이 사용되며, 절연수지(22)는 일정한 온도와 압력으로 접착되는 열가소성 엘라스토머, 테프론(PTFE,FEP), 열가소성 폴리이미드, 에폭시 프리프레그 또는 폴리에틸렌수지(LDPE,LLDPE)를 고온에서 압출하여 라미네이팅 용도로 사용된다.
여기에서 도 2 및 도 3에서와 같이 절연부재(33)의 상부면에 15~20㎛의 절연수지(24)를 추가 라미네이팅한 후 PET(polyethylene terephthalate) 필름 또는 페블릭(fabric), 글라스파이버(glass fiber) 등으로 구성된 보호 절연부재(33)를 추가로 열융착하여 신축성 및 기계적인 특성을 강화시킬 수 있다.
또한 절연수지(21∼24)는 폴리에스터, 아크릴, ABS, 셀룰로오즈, 불화탄소, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스타일렌, 고무, 폴리염화비닐(PVC), 폴리비닐플루오라이드, 폴리아마이드, 폴리이미드, 우레탄, 에폭시, 에폭시 수지함침 유리직물과 같이 분자량이 극히 큰(보통 1만 이상) 거대한 화합물인 고분자 절연재질로 형성되며, 특히 본 발명에서는 주로 폴리에틸렌수지나 열가소성폴리우레탄과 반경화 에폭시수지를 사용하고 있다.
예를 들어, 그래핀 탄소섬유발열지(10)의 사용온도가 저온용도(약 80℃ 이하)로 이용된다면, 폴리에틸렌수지나 열가소성폴리우레탄 절연수지를 절연부재와 함께 라미네이팅 하는 것이 유리하고, 고온용도(약 100∼160℃)로 이용된다면 에폭시수지를 사용하여 절연부재와 라미네이팅 하는 것이 유리하다.
상기 그래핀 탄소섬유발열지(10)의 하부측에 이격하여 그래핀 탄소섬유발열지(10) 보다 좌우 폭길이가 4∼10㎝ 큰 절연부재(31)를 마련한 다음, 절연부재(31)의 상부면 전체에 절연수지(22)가 함침되도록 열융착한다.(제4단계)
상기 제4단계가 완료되면, 상기 비도전부(50)의 형성으로 인해 그래핀 탄소섬유발열지(10)의 일부가 노출된 상부측에 그래핀 탄소섬유발열지(10) 크기보다 좌우 폭길이가 4∼10㎝ 큰 절연부재(32)로 각각 함침되도록 열융착한다.(제5단계)
상기와 같이 제1단계∼제5단계의 공정을 거쳐 그래핀 탄소섬유발열지(10)를 이용한 양면 함침형 면상발열체(100)의 제조가 완성된 후, 전원선을 통해 한 쌍의 전극부(27)로 전원을 인가하게 되면 인가된 전원에 의해 그래핀 탄소섬유발열지(10)가 발열하면서 상대적으로 고온의 열을 발생시키며, 이 열은 절연부재(31,32)를 통해 상하 외부로 발산됨으로써 안정성과 신뢰성이 구현된 면상발열체(100)를 사용할 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명에 의하여 제조되는 면상발열체(100)는 기존의 면상발열체의 구조를 개선하여 온도분포를 균일하게 유지하면서도 그 발열효율을 높일 수 있고 물이나 습기가 존재하는 곳에서도 안전하게 사용할 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 본 발명의 그래핀 탄소섬유발열지(10)를 이용한 면상발열체(100)를 제조하기 위한 실시예를 들어 설명한다.
라미네이팅 공정의 일 실시 예로 핫프레스 공정에서는, 열경화성 수지인 에폭시 프리프레그로의 절연시 온도 180℃, 압력 200kgf/㎠, 30분의 작업시간으로 가온가압하며, 폴리에틸렌 수지의 경우에는 온도 110℃, 압력 40kgf/㎠, 10분의 작업시간으로 가온가압하여 성형하며, 열가소성폴리우레탄의 경우에는 온도 140℃, 압력 50kgf/㎠, 20분의 작업시간으로 성형한다.
또다른 라미네이팅 공정의 실시 예로 T-Die 공정에서는, 폴리에틸렌수지나 폴리프로필렌수지 원료는 원료 융점보다 높게 약 150~360℃의 온도로 원료를 압출하여 냉각롤프레스로 압착하며, 열가소성폴리우레탄은 약 200~250℃의 온도로 용융 압출하여 성형한다.
상기한 라미네이팅 설정 조건보다 높은 조건일 경우에는 절연재인 수지가 탄화되거나, 수지의 흐름성이 커져 그래핀 탄소섬유발열지(10)가 찢어지거나 과열되는 문제가 발생하며, 상기한 설정 조건보다 낮은 조건일 경우에는 라미네이팅 성형이 되지 않을 수 있다.
이하 본 발명의 제조방법을 통한 그래핀 탄소섬유발열지(10)를 이용한 면상발열체(100)의 실시예와 일반적인 탄소섬유와 펄프만으로 제조된 비교예로 전기적 특성 및 성능 시험 결과를 아래 그림 1, 그림 2, 표 1에 나타내었다. 시험재료의 크기는 50cm×50cm, 저항값 22Ω±5%인 시료 40개 이상이다.
<그림 1> 일반적인 탄소섬유와 펄프만으로 제조된 탄소섬유발열지의 저항값 분포(비교예)
Figure 112012085417866-pat00001

<그림 2> 본 발명에 의한 그래핀 탄소섬유발열지의 저항값 분포(실시예)
Figure 112012085417866-pat00002

상기 그림 1의 비교예와 그림 2의 실시예의 전기적 특성 변화표
측정항목 시험조건 비교예 실시예

단위체적당 저항값
동일크기에서의 저항값 측정
Spec.대비 표준편차 3% 이하
Spec.대비 표준편차 2% 이하

내습성시험
챔버내 습도 95%에서 10시간
저항변화가 초기의 10% 이내
저항변화가 초기의 3% 이내

염수분무시험
NaCl 농도 5%로 50시간 분무
저항변화가 초기의 10% 이내
저항변화가 초기의 3% 이내
10 : 그래핀 탄소섬유발열지 11 : 펄프
12 : 탄소섬유 13 : 그래핀
21∼24 : 절연수지 27 : 전극부
31∼33 : 절연부재 34 : 이형지
40 : 절연시트 50 : 비전도부
100 : 면상발열체

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 화학펄프나 열처리기계펄프를 해체기에서 가온 분해하여 조성된 펄프(11)에 물을 혼합하여 믹싱한 후, 탄소섬유(12)와 액상의 그래핀(13)을 혼합하여 재믹싱한 다음, 초지기에서 그래핀 탄소섬유발열지(10)를 제조하는 제1단계;
    상기 그래핀 탄소섬유발열지(10)의 상측면 양단측에 띠 형상의 전극부(27)를 각각 부착한 다음, 전극부(27)가 덮히도록 그래핀 탄소섬유발열지(10)의 상측면 전체에 절연수지(21)가 함침되도록 열융착하고, 하측면에 일정 간격으로 상기 전극부(27)와 수직방향으로 교차되게 띠 형상의 다수 이형지(34)를 부착하는 제2단계;
    상기 절연수지(21)로 함침된 그래핀 탄소섬유발열지(10)와 이형지(34)를 박리하는 과정에서 이형지(34)의 상부면측의 그래핀 탄소섬유발열지(10) 및 전극부(27)가 함께 박리 제거되면서 이형지(34) 면적의 비도전부(50)가 형성되게 하는 제3단계;
    상기 그래핀 탄소섬유발열지(10)의 하부측에 이격하여 그래핀 탄소섬유발열지(10) 보다 좌우 폭길이가 4∼10㎝ 큰 절연부재(31)를 마련한 다음, 절연부재(31)의 상부면 전체에 절연수지(22)가 함침되도록 열융착하는 제4단계;
    상기 비도전부(50)의 형성으로 인해 그래핀 탄소섬유발열지(10)의 일부가 노출된 상부측에 그래핀 탄소섬유발열지(10) 크기보다 좌우 폭길이가 4∼10㎝ 큰 절연부재(32)로 각각 함침되도록 열융착하는 제5단계;
    로 이루어짐을 특징으로 하는 그래핀 탄소섬유발열지를 이용한 양면 함침형 면상발열체의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 그래핀 탄소섬유발열지(10)는 펄프 100중량부에 탄소섬유 0.1∼100 중량부, 액상의 그래핀 0.1∼50 중량부로 이루어진 혼합물과, 상기 혼합물에 물을 1:0.5∼100 중량비로 혼합 희석시켜 면상으로 제조됨을 특징으로 하는 그래핀 탄소섬유발열지를 이용한 양면 함침형 면상발열체의 제조방법.
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