KR101269195B1 - 도전사와, 이를 이용한 선상 발열원단 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도전선과, 이를 이용하여 제작된 선상 발열원단, 및 선상 발열원단의 도전방법에 관한 것이다.

Description

도전사와, 이를 이용한 선상 발열원단{Electric conduction yarn, heat generating fabric using the yarn}

본 발명은 도전사와, 이를 이용하여 제작된 선상 발열원단, 및 선상 발열원단의 도전방법에 관한 것이다

전통적인 발열원단은, 패드와 패드 사이에 히터선을 내설한 형태로 구성되어 히터선의 발열을 통해 온열을 도모한다.

그런데, 상기 히터선을 내설한 발열원단은 그 특성상 히터선의 저항 발열과정에 다량의 전자파를 방출하고 또 유연성이 현저히 떨어지는 문제점이 지적되어서, 최근에는 그 사용빈도가 점차 감소하고 있는 실정이다.

그리고, 최근에는 탄소 섬유사를 이용한 선상 발열원단이 새로이 등장하였고, 이러한 선상 발열체 원단은 저항 발열과정에 전자파와 전력 소모가 현저하게 줄어드는 이점을 갖게 되므로, 최근 그 사용이 점차 증가하고 있는 추세이다.

그런데, 최근의 선상 발열원단은 탄소 섬유사로 이루어진 경사와 위사를 평직 형태로 단순 직조하고 도전체로 여전히 동선을 사용한 것으로, 이러한 형태의 선상 발열원단은 유연성이 떨어질 뿐 아니라, 또 발열을 도모하는 탄소 섬유사가 양면 모두 동일한 비율로 노출되므로 실질적으로 발열이 요구되지 아니하는 배면을 통한 불필요한 열이 다량 방출되는 문제점이 지적되고 있다.

그리고, 상기 종래 선상 발열원단은 유연성이 현저히 떨어지는 동선을 통해 도전부를 구성하고 있는 관계로, 섬유사와 탄소사와 같은 물성을 갖지 못하여 통상의 직조공정을 통해서는 직조가 어려웠다.

따라서, 종래에는 선상 발열부를 직조한 다음, 추가 경사 빔 공정을 통해 도전부를 형성하고 있는 관계로, 선상 발열원단의 제작에 따른 부대비용의 증가되고, 결과적으로는 생산이 저하로 인한 고가의 생산단가에 의해 경제성이 결여되는 문제점이 지적되었다.

한편, 종래에는 선상 발열원단의 도전부와 전원선을 납땜을 통해 연결하고 있는 관계로, 납땜 과정에 발생되는 고열에 의해 선상 발열원단이 훼손되기도 하였다.

상기한 문제점을 해소하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 직조가 가능한 도전사와, 이를 구비한 선상 발열원단 및, 전원선과 도전부 사이의 안정된 접점형성이 가능한 선형 발열원단의 도전방법을 제공함에 있다.

상기한 목적은, 본 발명에서 제공되는 하기 구성에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 도전사는,

PET 섬유재질의 심선과,

상기 심선의 표면에 일정 간격을 두고 나선형태로 권취되며, 심선보다 용융점이 낮은 재질로 이루어진 본딩선, 및

상기 심선의 표면에 권취된 본딩선의 위로 일정 간격을 두고 나선형태로 권취되며, 상기 본딩선의 나선형태와 역방향과 정방향의 순으로 교번되게 순차 권취되어 본딩선과 교차되는 하나 이상의 도전선을 포함하여 구성되며,
가열에 의해 본딩선이 용융되어, 본딩선과 도전선이 교차되는 부분에서 도전선이 심선의 표면에 점 융착된 것을 특징으로 한다.

삭제

그리고, 본 발명에 따른 선상 발열원단은,

탄소 섬유사와 섬유사를 직조한 선상 발열부와; 선상 발열부의 탄소 섬유사에 도전사를 직조한 도전부를 포함하여 구성되어, 선상 발열부의 탄소 섬유사가 도전사를 따라 인가되는 전류에 의해 발열하도록 구성된 선상 발열원단에 있어서,

상기 도전사는, PET 섬유재질의 심선과,
상기 심선의 표면에 일정 간격을 두고 나선형태로 권취되며, 심선보다 용융점이 낮은 재질로 이루어진 본딩선, 및
상기 심선의 표면에 권취된 본딩선의 위로 일정 간격을 두고 나선형태로 권취되며, 상기 본딩선의 나선형태와 역방향과 정방향의 순으로 교번되게 순차 권취되어 본딩선과 교차되는 하나 이상의 도전선을 포함하여 구성되며,
가열에 의해 본딩선이 용융되어, 본딩선과 도전선이 교차되는 부분에서 도전선이 심선의 표면에 점 융착된 것임을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 선상 발열부는 탄소 섬유사와 섬유사를 주자직, 또는 능직으로 직조하여 표면에는 이면 보다 탄소 섬유사의 노출 면적이 넓은 발열층이 형성되고, 이면은 표면 보다 탄소 섬유사의 노출 면적이 적은 보온층을 형성된 형태이고, 상기 도전부는 선상 발열부의 양편에 선상 발열부의 탄소 섬유사와 도전선을 평직으로 직조한 형태로 구성된다.

보다 바람직하게는, 상기 선상 발열부 및 도전부에는, 열가소성의 수지액 또는 필름이 융착된 수지 피막층이 형성되어, 선상 발열부와 도전부를 형성하는 섬유사와, 탄소 섬유사, 및 도전선의 조직배열이 수직 피막층에 의해 고착되도록 한다.

한편, 본 발명에 따른 선상 발열원단의 도전방법은,

선상 발열원단을 구성하는 도전부의 전부 또는 국부에, 테이프를 접착시켜 마스킹 부위를 형성하는 단계와;

상기 선상 발열원단에 수지 피막층을 형성하는 단계와;

상기 도전부의 마스킹 부위를 형성하는 테이프를 제거하여, 도전부를 노출시키는 단계; 및

상기 노출된 도전부에 전원선을 연결하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 도전부와 전원선의 연결은, 노출된 도전부와 전원선을 지그재그 형태로 절첩시킨 다음, 이들 절첩된 부위를 박음질하여 고정한다.

전술한 바와 같이 본 발명에서는, 발열을 도모하는 탄소 섬유사와, 보온 및 탄소 섬유사보다 상대적으로 우수한 유연성을 갖는 섬유사를 직조하여 선상 발열원단을 형성함에 있어, 탄소 섬유사와 섬유사를 주자직, 또는 능직으로 직조하여 표면에는 이면보다 탄소 섬유사의 노출 면적이 넓은 발열층을 형성하고 이면은 표면보다 탄소 섬유사의 노출 면적이 적은 보온층을 형성하도록 하고 있다.

이에 따라, 배면으로 불필요하게 열이 방출되는 현상이 억제되므로, 결과적으로 발열층에서는 다량의 열기가 발산되고, 또 보온층에 의해 발열층으로 전도되는 냉기가 차단하므로 실질적으로 높은 열효율을 갖는다.

특히, 본 발명에서는 섬유재질의 심선에 도전선이 나선형태로 권취되어 본딩선에 의해 등간격으로 점 융착된 도전사를 제안하고 있는데, 이러한 도전사는 섬유사와 같은 안정된 유연성과 인성을 포함하는 물성을 겸비한다.

따라서, 상기 도전사를 포함하는 도전부는 선상 발열부와 함께 단일 직조공정 및 설비를 통해 제직이 가능하므로, 저렴한 부대비용이 제직 및 시판이 가능하다.

또한, 본 발명에서는 선상 발열원단의 표면에 열가소성 수지 피막층을 형성하기 이전에 도전부에 테이핑 하고, 이후 테이프를 제거하여 전원선을 연결하도록 하고 있다.

이에 따라, 전원선과 도전부 사이의 접점 형성에 따른 편리성과 안정성을 겸비하고, 특히 본 발명에서는 도전부와 전원선을 지그재그 형태로 절첩하여 적층시킨 다음, 이들을 박음질을 통해 고정하고 있는 관계로, 도전부와 전원선의 연결과정에 열변형 등의 변형없이 이들의 안정된 연결상태가 구현될 수 있다.

도 1은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 선상 발열원단의 전체 구성을 보여주는 것이고,
도 2는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 도전사의 제작과정을 순차적으로 보여주는 것이고,
도 3 내지 도 5는, 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 선상 발열원단의 도전부에 전원선을 연결하는 도전과정을 순차적으로 보여주는 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 선상 발열원단용 도전선과, 이를 이용한 선상 발열원단, 및 선상 발열원단의 도전방법을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 선상 발열원단의 전체 구성을 보여주는 것이고, 도 2는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 도전사의 제작과정을 순차적으로 보여주는 것이고, 도 3 내지 도 5는, 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 선상 발열원단의 도전부에 전원선을 연결하는 도전과정을 순차적으로 보여주는 것이다.

본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 선상 발열원단(1)은, 도 1에서 보는 바와 같이 전류를 인가받아 열을 발생시키는 선상 발열부(10)의 양편에, 전원선(50)과 선상 발열부(10)를 도통시키는 도전부(20)가 형성된 형태이다.

상기 선상 발열부(10)는, 탄소 섬유사(11)와 섬유사(12)가 상호 직조된 형태로, 본 실시예에서는 위사인 탄소 섬유사(11)와 경사인 섬유사(12)를 주자직, 또는 능직으로 직조하여, 표면에 탄소 섬유사(11)가 많이 노출되도록 하고 있다.

즉, 도 1b와 같이 선상 발열부(10)의 표면은 이면 보다 탄소 섬유사(11)의 노출 면적이 넓은 발열층(10A)을 형성하고, 이면은 표면 보다 탄소 섬유사(11)의 노출 면적이 적은 보온층(10B)을 형성하는 것이다.

여기서, 상기 선상 발열부(10)를 구성하는 섬유사(12)로는 PET 섬유사 등 다양한 섬유사가 채택될 수 있고, 도 1에서와 같이 경사로 섬유사(12)를 채택하고, 위사로 탄소 섬유사(11)와 섬유사(12)를 혼용한 형태의 5매 주자직의 선상 발열부 를 구현하는 것도 가능하고, 필요에 따라 7매 주자직이나, 8매 변칙 주자직 또는 능직으로 직조하는 것도 가능하다.

이와 같이 주자직, 또는 능직으로 직조된 선상 발열부(10)는, 조직 특성상 평직에 대비하여 자체적으로 우수한 유연성을 겸비할 뿐 아나라, 실질적인 발열을 요하는 표면은 다량 노출된 탄소 섬유사(11)에 의해 안정된 발열상태가 확보되고 이면은 섬유사(12)에 의해 향상된 보온 내지 단열성을 갖게 되므로, 결과적으로 본 실시예에 따른 선상 발열원단(1)은 향상된 열효율을 갖는다.

본 발명자가 평직으로 직조된 선상 발열부와, 주자직으로 직조된 선상 발열부를 대조하여 발열시킨 결과, 표 1에서 보는 바와 같이 평직으로 직조한 선상 발열원단에 대비하여 주자직으로 직조한 본 발명에 따른 선상 발열체가 발열온도나 발열 시간을 고려할 때 상대적으로 높은 열효율을 갖는 것을 확인할 수 있었다.

구분	0초	30초	60초	90초	120초	150초	180초	210초	240초	270초	300초
평직3cm [0.30A,24V]	26℃	40℃	41℃	41.5℃	41.5℃	41.5℃	41.5℃	42.5℃	43℃	43.5℃	43.5℃
주자직3cm [0.42A,24V]	25℃	44℃	44.5℃	46℃	46.5℃	46.5℃	47.5℃	48℃	48℃	48.5℃	49℃

그리고, 상기 선상 발열부(10)의 양편에 형성되는 도전부(20)는 선상 발열부(10)의 위사를 형성하는 탄소 섬유사(11)에 경사인 도전사(30)를 평직형태로 직조한 것이다.

이와 같이 탄소 섬유사(11)와 도전사(30)를 평직으로 직조하면 탄소 섬유사(11)와 도전사(30) 사이의 접촉면적이 증가되어 주자직이나 능직으로 직조한 도전부에 대비하여 보다 향상된 접점 안정성을 갖는다.

한편, 본 발명에서는 직조장치를 통해 직조가 가능한 선상 발열원단용 도전사(30)를 제안하여, 단일 직조장치 및 공정을 통해 도전부(20)와 선상 발열부(10)가 함께 직조되도록 함으로써, 향상된 생산성을 갖도록 한다.

상기 선상 발열원단용 도전사(30)는, 도 2에서 보는 바와 같이 섬유재질의 심선(31)과; 상기 심선(31)의 표면에 나선형태로 권취되는 하나 이상의 도전선(32); 및 상기 도전선(32)이 권취되는 심선(31)의 표면에 나선형태로 권취되며, 가열에 의해 용융되어 도전선(32)을 심선(31)의 표면에 융착시키는 본딩선(33)을 포함하여 구성된다.

상기 심선(31)으로는 PET 섬유가 채택될 수 있고, 도전선(32)으로는 동이나 은 등 도전성이 우수한 재질이 채택될 수 있으며, 본딩선(33)으로는 심선(31)보다 용융점이 낮은 나일론 재질로 채택되어, 가열에 의해 용융되는 본딩선(33)에 의해 도전선(32)이 PET 재질의 심선(31)의 표면에 융착되도록 한다.

여기서, 도전사(30)의 제작과정을 상술하면, 최초 도 2a와 같이 심선(31)의 표면에 일정 간격을 두고 정 나선형태로 본딩선(33)을 권취한 후, 도 2b와 도 2c와 같이 본딩선(33)이 권취된 심선(31)의 표면에 일정 간격을 두고 도전선(32)들을 역 나선형태와 정 나선형태로 교번되게 순차 권취한다.

이후, 표면에 도전선(32)과 본딩선(33)이 나선형태로 권취된 심선(31)을 가열로(미도시) 등지에 투입시켜 70 내지 90℃로 가열하여, 용융되는 본딩선(33)에 의해 심선(31)과 이 심선(31)의 표면에 권취된 도전선(32)들이 등간격으로 상호 융착되도록 한다.

이와 같이 본딩선(33)을 통해 나선으로 권취된 도전선(32)들을 등간격으로 융착시킨 도전사(30)는, 도전선(32)들에 의해 안정된 도전성을 확보하면서도 섬유재질로 제작된 심선(31) 본래의 유연성과 인장성을 포함하는 물성을 겸비할 수 있다.

따라서, 탄소 섬유사(11)와 경사인 섬유사(12)를 직조하여 형성된 선상 발열부(10)와, 탄소 섬유사(11)와 도전사(30)를 직조하여 형성된 도전부(20)는 단일 직조장치 및 공정을 통해 직조하는 것이 가능하므로, 향상된 생산성을 겸비할 뿐 아니라, 이를 통해 직조된 선상 발열원단은 유연성도 함께 겸비한다.

그리고, 본 실시예에서는 선상 발열부(10) 및 도전부(20)를 포함하여 구성된 선상 발열원단(1)에, 열가소성 폴리우레탄, 흡열한 열기를 서서히 방출하며 우수한 향균성을 갖는 일라이트를 혼입한 PE, 또는 PP 등의 열가소성 수지액 또는 열가소성 수지필름을 코팅시킨 열가소성 수지 피막층(40)을 형성하도록 한다.

따라서, 열가소성 수지 피막층(40)에 의해 선상 발열부(10)를 형성하는 섬유사(12)와 탄소 섬유사(11) 사이의 조직 배열과, 도전부(20)를 형성하는 탄소 섬유사(11)와 도전사(30) 사이의 조직배열이 정형화되게 고착될 수 있다.

그런데, 선상 발열원단(1)에 열가소성 수지 피막층(40)을 형성하면, 전원선(50)과의 연결을 요하는 도전부(20)가 절연상태를 형성하므로, 표면에 융착된 열가소성 수지 피막층(40)을 제거하여야 하고, 이러한 과정은 매우 번거럽기도 하고 또 제거과정에 선상 발열원단이 훼손될 수도 있다.

이를 고려하여 본 발명에서는, 선상 발열원단(1)에 열가소성 수지 피막층(40)을 형성하기 이전에, 도 3과 같이 전원선(50)과의 연결을 요하는 도전부(20)의 전부 또는 국부에, 테이프(60)를 접착시켜 테이핑 부위를 형성한 다음, 열가소성 수지 피막층(40)이 형성되도록 함으로써, 추후 도전부(20)에 접착된 테이프(60)의 제거를 통해 도 4와 같이 전원선(50)과의 연결을 요하는 도전부(20)가 노출되도록 한다.

물론, 도전부(20)에 접착된 테이프(60)의 표면에도 열가소성 수지 피막층(40)이 형성되지만, 실질적인 분리를 요하는 테이프(60)와 도전부(20) 사이에는 융착이 이루어지지 아니하는 관계로, 작업자는 칼 등으로 도전부(20)에서 접착된 테이프(60)를 간편하게 제거할 수 있고, 이 노출된 도전부(20)에 전원선(50)을 연결할 수 있다.

상기 도전부(20)와 전원선(50)의 연결은, 노출된 도전부(20)에 전원선(50)을 접단시킨 다음 납땜을 통해 이들을 상호 고정하는 것도 가능하다. 다만, 본 발명에서는 도 5에서 보는 바와 같이 노출된 도전부(20)와 전원선(50)을 지그재그 형태로 절첩시킨 다음, 이들 절첩된 부위를 박음질하여 고정함으로써, 도전부(20)와 전원선(50)의 안정된 연결을 도모하고 있다.

도면상에서는 전원선이 도전사(30)와 직교된 형태로 도전부에 적층하고, 이들을 지그재그 형태로 절첩 및 적층시킨 다음 박음질하고 있으나, 필요에 따라 전원선이 도전사(30)에 평행된 형태로 도전부(20)에 적층하고, 이들을 지그재그 형태로 절첩 및 적층시킨 다음 박음질하여 고정하는 것도 가능하며, 이 또한 본원의 권리범위로 예정하고 있다.

이와 같이 도전부(20)와 전원선(50)을 지그재그로 절첩하고, 이를 박음질을 통해 고정하면, 도전부(20)와 전원선(50)은 상호 긴밀히 밀착되어 고정될 뿐 아니라, 납땜 과정에서 발생되는 선상 발열원단의 열 손상이 억제될 수 있어, 결과적으로 선형 발열원단은 향상된 접점 안정성과 내구성을 갖는다.

1. 선형 발열원단
10. 선형 발열부 10A. 발열면
10B. 단열면
11. 탄소 섬유사 12. 섬유사
20. 도전부 30. 도전사
31. 심선 32. 도전선
33. 본딩선
40. 열가소성 수지 피막층 50. 전원선
60. 테이프

Claims (7)

1. PET 섬유재질의 심선과,
   상기 심선의 표면에 일정 간격을 두고 나선형태로 권취되며, 심선보다 용융점이 낮은 재질로 이루어진 본딩선, 및
   상기 심선의 표면에 권취된 본딩선의 위로 일정 간격을 두고 나선형태로 권취되며, 상기 본딩선의 나선형태와 역방향과 정방향의 순으로 교번되게 순차 권취되어 본딩선과 교차되는 하나 이상의 도전선을 포함하여 구성되며,
   가열에 의해 본딩선이 용융되어, 본딩선과 도전선이 교차되는 부분에서 도전선이 심선의 표면에 점 융착된 것을 특징으로 하는 도전사.
2. 삭제
3. 탄소 섬유사와 섬유사를 직조한 선상 발열부와, 선상 발열부의 탄소 섬유사에 도전사를 직조한 도전부를 포함하여 구성되어, 선상 발열부의 탄소 섬유사가 도전사를 따라 인가되는 전류에 의해 발열하도록 구성된 선상 발열원단에 있어서,
   상기 도전사는,
   PET 섬유재질의 심선과,
   상기 심선의 표면에 일정 간격을 두고 나선형태로 권취되며, 심선보다 용융점이 낮은 재질로 이루어진 본딩선, 및
   상기 심선의 표면에 권취된 본딩선의 위로 일정 간격을 두고 나선형태로 권취되며, 상기 본딩선의 나선형태와 역방향과 정방향의 순으로 교번되게 순차 권취되어 본딩선과 교차되는 하나 이상의 도전선을 포함하여 구성되며,
   가열에 의해 본딩선이 용융되어, 본딩선과 도전선이 교차되는 부분에서 도전선이 심선의 표면에 점 융착된 것임을 특징으로 하는 선상 발열원단.
4. 제 3항에 있어서, 상기 선상 발열부는 탄소 섬유사와 섬유사를 주자직, 또는 능직으로 직조하여, 표면에는 이면보다 탄소 섬유사의 노출 면적이 넓은 발열층이 형성되고, 이면은 표면보다 탄소 섬유사의 노출 면적이 적은 보온층이 형성된 형태이고, 상기 도전부는 선상 발열부의 양편에 선상 발열부의 탄소 섬유사와 도전선이 평직으로 직조된 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 선상 발열원단.
5. 제 3항에 있어서, 상기 선상 발열부 및 도전부에는, 열가소성의 수지액 또는 필름이 융착된 수지 피막층이 형성되어, 선상 발열부와 도전부를 형성하는 섬유사와, 탄소 섬유사, 및 도전선의 조직배열이 수지 피막층에 의해 고착되도록 구성된 것을 특징으로 하는 선상 발열원단.
6. 삭제
7. 삭제

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