KR101310666B1 - 면상발열체 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 물, 그래파이트(graphite), 카본블랙, 1차혼합물 및 2차혼합물이 혼합되는 발열조성물;과, 상기 발열조성물이 도포되어 함침되도록, 불연성의 섬유 사로 직조되거나 도전 사 및 불연성의 섬유 사가 혼합되어 직조되는 불연성의 직물; 및 상기 직물에 도포된 발열조성물과 연결되고 상기 발열조성물에 전원을 공급하도록 상기 직물에 설치되는 전도체;를 포함하되, 상기 전도체에 전원이 인가되면 상기 발열조성물에서 발열하는 것을 특징으로 하는 그래파이트가 함유된 면상발열체에 의해 달성된다. 이에 따라, 그래파이트와 카본블랙을 적절히 혼합한 발열조성물을 이용하여 발열이 향상되고 전력 소모가 낮으며, 직물에 잘 스며들면서 도전 사 및 전도체로부터 박리 되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 그래파이트 및 카본블랙의 알갱이를 더욱 미세화시켜서 그래파이트 및 카본블랙의 입자가 어느 한쪽으로 몰리지않고 균일하게 분포 및 함침시킬 수 있는 발열조성물을 이용하여 발열이 더욱 향상되고, 전력소모가 더욱 낮으며, 직물의 내구성을 향상하여 수명을 연장할 수 있다.

Description

면상발열체 및 그 제조방법{Heating fabric and manufacturing method thereof}
본 발명은 면상발열체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 그래파이트와 카본블랙을 적절한 비율로 혼합하고 이를 분쇄한 발열조성물을 직물에 함침시킴으로써, 발열성능이 향상되고 전기에너지를 절감할 수 있는 면상발열체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
종래에는 전열선이 설치된 장판 형태의 면상발열체가 대부분이다.
이러한 종래의 면상발열체는 전열선이 끊어지면, 면상발열체의 발열이 차단되는 문제점이 있다. 또한, 전열선의 한 부분에 집중하중이 가해지면 집중하중이 가해진 부분에서 과열되어 설정온도보다 뜨거워지거나 화재가 발생하는 문제가 있었다.
이를 해결하기 위해서 카본도료를 이용한 면상발열체가 개발되었다.
그런데, 카본도료가 직물에 잘 스며들지 않거나, 카본도료가 도포된 후에도 전원을 공급하는 도전 사 및 전도체로부터 박리되는 문제점이 발생하였다.
또한, 발열이 약하고 전력 소모가 높으며, 카본도료에서 카본 입자가 한쪽으로 몰려 도포 되기도 하여 온도분포가 균일하지 못한 문제가 발생하였다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그래파이트와 카본블랙을 적절히 혼합한 발열조성물을 이용하여 발열이 향상되고 전력 소모가 낮으며, 직물에 잘 스며들면서 도전 사 및 전도체로부터 박리 되는 것을 방지할 수 있는 면상발열체 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 그래파이트 및 카본블랙의 알갱이를 더욱 미세화시켜서 그래파이트 및 카본블랙의 입자가 어느 한쪽으로 몰리지않고 균일하게 분포 및 함침시킬 수 있는 발열조성물을 이용하여 발열이 더욱 향상되고, 전력소모가 더욱 낮으며, 직물의 내구성을 향상하여 수명을 연장할 수 있는 면상발열체 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
물, 그래파이트(graphite), 카본블랙, 1차혼합물 및 2차혼합물이 혼합되는 발열조성물;과,
상기 발열조성물이 도포되어 함침되도록, 불연성의 섬유 사로 직조되거나 도전 사 및 불연성의 섬유 사가 혼합되어 직조되는 불연성의 직물; 및
상기 직물에 도포된 발열조성물과 연결되고 상기 발열조성물에 전원을 공급하도록 상기 직물에 설치되는 전도체;를 포함하되,
상기 전도체에 전원이 인가되면 상기 발열조성물에서 발열하는 것을 특징으로 하는 그래파이트가 함유된 면상발열체에 의해 달성된다.
또, 상기 1차혼합물은,
분산제, 소포제, 침투제 및 PVA(Poly Vinyl Alochol) 중 하나 이상이 혼합될 수 있다.
또, 상기 발열조성물은,
상기 물과 상기 분산제, 상기 소포제, 상기 침투제, 상기 PVA, 상기 그래파이트 및 상기 카본블랙을 혼합한 후, 혼합한 혼합물을 분쇄하되, 상기 그래파이트 및 상기 카본블랙이 분쇄 전의 상기 그래파이트 및 상기 카본블랙의 알갱이보다 작은 알갱이가 되도록 분쇄할 수 있다.
또, 상기 2차혼합물은,
EVA(Ethylene-Vinyl Acetate) 및 바인더 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또, 상기 발열조성물은,
물 65 내지 78.2 중량%와, 그래파이트 1.2 내지 2 중량%와, 카본블랙 0.6 내지 1 중량%와, 1차혼합물 8 내지 12 중량%와, 2차혼합물 12 내지 20 중량%를 포함할 수 있다.
한편, 이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
물과 1차혼합물을 배합하는 1차배합단계;와,
상기 1차배합단계를 거친 혼합물에 그래파이트 및 카본블랙을 배합하는 2차배합단계;와,
상기 물속에서 상기 2차배합단계를 거친 혼합물 중 상기 그래파이트 및 상기 카본블랙의 알갱이가 더욱 작은 알갱이가 되도록 분쇄기를 이용하여 분쇄하는 분쇄단계;와,
상기 분쇄단계를 거친 혼합물에 2차혼합물을 배합하여 발열조성물을 형성하는 조성물형성단계; 및
상기 조성물형성단계를 거친 발열조성물을 도전 사가 직조된 직물 또는 직물에 도포하여 함침시키는 함침단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 면상발열체 제조방법에 의해서도 달성된다.
또한, 상기 발열조성물 또는 상기 도전 사에 전원을 공급하도록 상기 직물에 전도체를 설치하는 단자형성단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 함침단계를 거친 후 상기 직물에 함침된 발열조성물을 건조하는 건조단계;를 더 포함할 수 있다.
또, 상기 1차배합단계는,
상기 물과 분산제를 혼합하는 (a-1)단계;
상기 (a-1)단계를 거친 혼합물에 소포제를 배합하는 (a-2)단계;
상기 (a-2)단계를 거친 혼합물에 침투제를 배합하는 (a-3)단계; 및
상기 (a-3)단계를 거친 혼합물에 PVA를 배합하는 (a-4)단계;를 포함할 수 있다.
또, 상기 조성물형성단계는,
상기 분쇄단계를 거친 혼합물에 EVA를 배합하는 (b-1)단계; 및
상기 (b-1)단계를 거친 혼합물에 바인더를 배합하는 (b-2)단계;를 포함할 수 있다.
본 발명은, 그래파이트와 카본블랙을 미세하게 분쇄시켜 직물에 잘 스며드는 효과가 있다.
또한, 그래파이트와 카본블랙을 미세하게 분쇄함으로써, 전력소모가 낮고 발열이 향상되는 효과가 있다.
또한, 그래파이트 및 카본블랙을 직물에 골고루 분포시켜 직물의 전 영역에 온도가 균일하게 출력되는 효과가 있다.
또한, 발열조성물이 직물로부터 박리 되는 것을 방지하고, 직물의 내구성을 증가시키면서 부식을 방지하여 수명을 연장하는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 면상발열체를 개략적으로 나타낸 평면도.
도 3 및 도 4는 본 발명에서 직물에 전도체 및 발열조성물이 설치된 상태를 개략적으로 나타낸 부분 확대 단면도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 면상발열체 제조방법을 개략적으로 나타낸 블록도.
들어가기에 앞서, 카본블랙 및 그래파이트에 대해서 설명하기로 한다.
[카본블랙]
보통 탄화수소를 부분적으로 연소시켜 그을음 형태로 얻는다. 주로 자동차 타이어 및 다른 고무제품의 강화제와 건조 피막의 은폐력이 큰 검은 색소로 인쇄용 잉크, 페인트, 먹지 등에 사용한다. 또한 보호막, 플라스틱, 전자회로의 저항기로도 쓰이며 강화 충전제로 사용하여 내마멸성과 내연마성을 크게 한다. 자동차 표준 타이어 무게의 1/4 정도가 카본블랙이다. 유조차나 병원차 같은 자동차에 쓰이는 타이어는 정전하가 바퀴에 축전되는 것을 방지하기 위해 카본블랙을 첨가하여 고무의 전기전도도를 크게 한다. 카본블랙 입자는 보통 구형이며 흑연보다 규칙성이 작은 결정성 물질이다. 카본블랙을 3,000℃에서 장시간 가열하면 흑연으로 변한다. 지금까지 알려진 대단히 미세한 입자로 된 물질 중에서 카본블랙은 제조공정에 따라 입자의 크기를 다양하게 변화시킬 수 있는 물질이다. 채널 블랙은 그을음이 나는 불꽃을 철로 된 채널에 접촉시켜 그을음을 만들고, 이 채널을 고정된 긁음 장치로 긁어서 얻는다. 노(爐) 블랙은 연소로에서 여러 가지 종류의 액체 혹은 기체 탄화수소를 불완전 연소시켜 얻는다. 서멀 블랙은 진공 상태에서 탄화수소를 가열한 내열재와 접촉시켜 탄화수소를 분해해 얻는다. 오래전부터 흑색 색소로 알려진 램프 블랙(유연이라고도 함)은 통풍을 조절할 수 있는 용광로 속에 있는 얕은 팬 용기에 콜타르를 분별증류한 크레오소트 같은 기름을 태워 심한 연기를 만들어 얻는다. 아세틸렌 블랙은 진공상태의 내화용 연소실에서 800℃까지 예열한 아세틸렌 기체를 열분해시켜 얻는다. 이것은 건전지와 같이 전기전도도가 커야 하는 물질에 이용된다.
카본(Carbon)은 원소기호 12의 매우 흔한 원소이다. 공업용 Carbon은 원유에서 추출한 Petroleum Coke, 석탄에서 추출한 Pitch Cokes 등을 주원료로 하고 Coal Tar, Pitch, 페놀계수지 등을 결합재로 하여 성형한 후, 1,000~1,300℃로 소성하여 생산된다.
[그래파이트(Grahite)]
plumbago(흑연) 또는 black lead라고도 함.
탄소로 구성된 광물의 경우 넓은 공간을 가진 평면 판상체(板狀體)에 6개의 탄소원자가 고리 모양으로 배열되어 있는 층상구조이다. 그래파이트는 탄소질 물질을 포함하는 퇴적암의 변성(變性), 탄소화합물과 열수용액(熱水溶液)이나 마그마 유체와의 반응, 마그마 탄소의 결정화작용에 의해 형성된다. 독립된 박편(薄片), 거대한 괴상집합체, 오래된 결정질 암석 내의 광맥으로 산출되며, 편마암·편암·규암·대리암·화강암·페그마타이트와 탄소질 점토점판암에서도 산출된다. 철질운석에서 발견되는 흑연질 탄소의 작은 등축결정(等軸結晶)은 클리프토나이트(cliftonite)라 부르는데, 이것은 다이아몬드의 가정(假晶)일 가능성이 있다.
필기에 사용되는 도구를 나타내는 이름인 그래파이트는 윤활제, 도가니, 주물용 단면절삭제, 연마제, 아아크등(燈), 건전지, 전동기의 브러시 및 연필에 사용된다. 스리랑카, 마다가스카르, 북한, 멕시코의 소노라, 온타리오, 시베리아 서부 및 미국 뉴욕에서 광범위하게 채광되고 있다.
그래파이트는 에드워드 G.애치슨에 의해 카버런덤(carborundum)의 고온처리 실험을 하는 도중 우연히 처음으로 합성되었다. 그는 약 4,150℃에서 카버런덤 내의 규소가 그래파이트 형태의 탄소를 남긴 채 증발하는 것을 발견했다. 1896년 애치슨은 그래파이트 제조의 특허를 인정받았으며, 1897년 상업용 제품을 생산하기 시작했다. 유기화합물에 의해 둘러싸여 있는 작고 불완전한 그래파이트 결정인 석유 코크스(petroleum coke)는 1918년 이래 99~99.5％의 순수한 그래파이트를 생산하는 주원료가 되고 있다.
Carbon을 다시 공기가 차단된 조건에서 약 2주 동안 고온(2,500~3,000℃)으로 소성시키면 6각(Hexagonal)의 안정된 조직으로 바뀌는데 이것이 Graphite이다.
Grapite의 기계적 특성은 원료 및 제조방법에 따라 차이는 있으나, 일반적으로 고온으로 올라갈수록 강도가 높아지는 경향이 있다. 2,500℃의 온도에서는 상온에서보다 강도가 약 2배로 증가한다.
Grahite는 산화조건에서는 400~450℃까지 (Carbon은 350℃)사용할 수 있으며, 산화억제제로 특수처리된 Graphite는 650℃까지 사용이 가능하다.
특히, 진공로 등 환원조건하에서는 3,000℃의 고온에서도 사용할 수 있다.
Graphite의 열전도도는 상온에서 강철의 2배, 동의 1/3, 알루미늄의 2/3로 매우 높은 편이다.
금속 가운데 열평창율이 작은 편이다.
Graphite의 가장 쓸모있는 특성 중 하나는 전류를 잘 통과시킨다는 점이다. Graphite의 전기저항은 온도가 400~600℃까지 상승하는 동안 다소 감소하다가, 그 이상으로 상승하면 완만한 증가를 보인다. Graphite의 전기저항은 원재료 및 제조공정을 바꾸어줌으로써 조정 가능하기 때문에, 광범위한 요구조건을 맞출 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지된 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 면상발열체는, 발열조성물(1), 직물(2) 및 전도체(3)를 포함한다.
발열조성물(1)은, 물, 1차혼합물, 그래파이트, 카본블랙 및 2차혼합물을 포함한다.
이때, 발열조성물(1)은 전체 100 중량%를 기준으로, 65 내지 78.2 중량%의 물과, 1.2 내지 2 중량%의 그래파이트와, 0.6 내지 1 중량%의 카본블랙과, 8 내지 12 중량%의 1차혼합물 및 12 내지 20 중량%의 2차혼합물로 구성될 수 있다.
1차혼합물은, 분산제, 소포제, 침투제, PVA(Poly Vinyl Alochol)를 포함하되, 1차혼합물의 전체 100 중량%를 기준으로, 6 내지 8 중량%의 분산제와, 6 내지 8 중량%의 소포제와, 6 내지 8 중량%의 침투제 및 72 내지 82 중량%의 PVA로 형성된다.
분산제는, 물에 배합될 소포제, 침투제, PVA, 그래파이트, 카본블랙, EVA(Ethylene-Vinyl Acetate) 및 바인더가 서로 엉키지 않도록 물과 배합되는 것이다. 이에 따라, 발열조성물(1) 제조시 배합하는 과정에서 소포제, 침투제, PVA, 그래파이트, 카본블랙, EVA 및 바인더가 서로 엉켜서 한쪽으로 쏠리는 것을 방지하고, 골고루 분산시킬 수 있다.
소포제는, 배합하는 과정에서 부풀어오르는 것을 방지하도록 물과 배합되는 것이다. 이에 따라, 발열조성물(1) 제조시 배합하는 과정에서 발열조성물(1)의 내부에 기포가 발생하는 것을 최소화시킬 수 있다.
침투제는, 발열조성물(1)이 후술할 직물(2)에 용이하게 함침되도록, 즉 섬유에 잘 스며들도록 물과 배합되는 것이다. 이에 따라, 발열조성물(1)이 섬유에 잘 스며들게 함으로써, 발열조성물(1)을 직물(2)에 골고루 분포시킬 수 있고 도전 사(21) 또는 전도체(3)와 용이하게 연결되며, 직물(2) 전체적으로 발열을 균일화시켜서 발열성능을 최적화시킬 수 있다.
PVA는, 발열조성물(1)이 후술할 직물(2), 도전 사(21) 및 전도체(3)에 견고하게 접착되도록 물과 배합되는 것이다. 이에 따라, 발열조성물(1)이 직물(2)에 견고하게 고정됨으로써, 직물(2), 도전 사(21) 및 전도체(3)로부터 발열조성물(1)이 박리 되는 것을 방지할 수 있다.
여기서, PVA는 물의 온도가 상온 40℃ 내지 60℃ 가 됐을 때 조금씩 부어서 배합한다. 이는 PVA가 뭉치는 것을 방지하면서 골고루 퍼지도록 하기 위해서다.
그래파이트는 및 카본블랙은, 후술할 직물(2)에 도포 및 함침되어 발열하는 것으로 물과 배합되는 것이다. 이에 따라, 열전도도 및 전기전도성이 뛰어난 그래파이트 및 카본블랙을 이용함으로써, 발열성능이 향상되고 전력소모를 줄일 수 있다.
여기서, 고가의 그래파이트를 생략하고 상대적으로 저렴한 카본블랙만을 배합하여 발열조성물(1)을 형성할 수도 있다. 하지만, 본 발명은 그래파이트와 카본블랙을 적절한 비율로 첨가함으로써, 열전도도 및 전기전도성을 높이고 이에 따라 발열성능을 향상시키면서 전력소모를 줄일 수 있는 면상발열체를 제작할 수 있는 것이다.
한편, 그래파이트 및 카본블랙은 물과, 1차혼합물, 그래파이트 및 카본블랙이 배합된 상태에서 분쇄기(미도시)를 이용하여 그래파이트 및 카본블랙의 알갱이를 더욱 미세하게 형성시킬 수 있다. 이는, 그래파이트 및 카본블랙의 알갱이를 더욱 미세하게 형성시킴으로써, 그래파이트 및 카본블랙이 섬유에 더욱 잘 스며들게 할 수 있으며, 그래파이트 및 카본블랙을 균일하게 분포시킬 수 있다. 이에 따라, 열전도도 및 전기전도성을 크게 향상시킴으로써, 발열성능을 더욱 향상시키면서 전력소모를 더욱 줄일 수 있는 면상발열체를 제작할 수 있다. 여기서, 분쇄기는 믹서기 또는 교반기 등의 주지된 장치를 이용하는바 상세한 설명은 생략하기로 한다.
2차혼합물은, EVA 및 바인더를 포함하되 2차혼합물의 전체 100 중량%를 기준으로, 35 내지 65 중량%의 EVA 및 35 내지 65 중량%의 바인더로 형성된다.
EVA는 발열조성물(1)의 전도성을 고루 분포시키기 위해서 물과 배합된다. 이에 따라, 전도성이 고루 분포된 면상발열체를 제작할 수 있다.
바인더는, 섬유의 내구성을 증가시키기 부식을 방지하기 위해서 물과 배합된다. 가령, 발열조성물(1)이 섬유에 함침되는 과정에서 섬유가 부식되거나 내구성이 떨어질 수 있다. 또한, 발열조성물(1)이 함침된 면상발열체의 경우에는 구부리거나 접어서 보관할 수 있는데 이를 반복하면 수명이 줄어들 수 있다. 하지만, 본 발명은 바인더가 함유된 발열조성물(1)을 섬유에 함침시킴으로써, 섬유의 내구성을 증가시키고 부식을 방지하며, 이에 따라 직물(2)이 구부러지거나 접히더라도 섬유의 수명이 급격하게 줄어드는 것을 방지할 수 있다.
직물(2)은, 대략 불연성의 섬유 사가 직조되는 것으로, 직물(2)의 크기에 따라, 중간 중간에 위사(緯絲) 방향으로 전기가 통하는 도전 사(21)가 함께 직조 될 수 있다. 이때, 도전 사(21)는 직물(2)의 크기가 커지면 발열분포가 불균일하게 형성될 수 있으므로 직물(2)의 위사 방향으로 일정 간격 배치하여 직조하는 것이다. 이에 따라, 불연성의 섬유 사를 이용함으로써 화재를 예방할 수 있고, 직물(2)의 중간 중간에 도전 사(21)를 함께 직조함으로써 발열분포가 고른 면상발열체를 제작할 수 있다.(도 1 및 도 2 참조)
전도체(3)는, 잘 구부러지면서 전기전도성이 높은 금속 사를 이용하는 것으로, 직물(2)의 양측 단에 경사(經絲) 방향으로 설치되되, 직물(2)에 직조 되거나 얇은 패드 형태로 설치될 수 있으며, 직물(2)의 양측 단의 양면에 설치될 수도 있다. 이때, 전도체(3)는 도전 사(21)가 직조된 직물(2)에 설치될 때, 도전 사(21)에 전기를 공급하도록 도전 사(21)들과 연결되어 설치된다.
여기서, 전도체(3)는 발열조성물(1)이 직물(2)에 도포 및 함침된 후 직물(2)에 설치되거나 발열조성물(1)이 직물(2)에 도포 및 함침되기 전에 직물(2)에 설치될 수 있다. 또한, 발열조성물(1)은 직물(2)에 전도체(3)가 설치된 상태에서 직물(2)에 도포 및 함침될 수 있다.(도 3 및 도 4 참조)
따라서, 본 발명은 그래파이터 및 카본블랙을 적절한 비율로 배합하고, 이를 더욱 작은 알갱이로 분쇄하여 열전도도, 전기전도도 및 발열성능을 더욱 향상시키고, 소비전력을 최소화할 수 있으며, 직물(2) 및 전도체(3)로부터 발열조성물(1)이 박리되는 것을 방지하고, 섬유의 수명을 연장할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 면상발열체 제조방법에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 면상발열체 제조방법은, 1차배합단계(S1), 2차배합단계(S2), 분쇄단계(S3), 조성물형성단계(S4), 함침단계(S5), 단자형성단계 및 건조단계(S6)를 포함한다.
여기서, 발열조성물(1)을 형성하기 위해서 물, 분산제, 소포제, 침투제, PVA, 그래파이트, 카본블랙, EVA 및 바인더의 성분 함량은 상술한 본 발명의 실시 예에 따른 면상발열체에서 설명하였는바 성분 함량에 따른 설명은 생략하기로 한다.
1차배합단계(S1)는, 물과 1차혼합물을 배합하는 단계로, (a-1)단계, (a-2)단계, (a-3)단계 및 (a-4)단계를 포함한다.
(a-1)단계는, 소포제, 침투제, PVA, 그래파이트, 카본블랙, EVA 및 바인더가 서로 엉켜서 뭉치지않도록 물에 분산제를 넣어서 배합하는 단계이다.
(a-2)단계는, 물에 분산제를 혼합한 후, 발열조성물(1)을 형성하기 위한 배합과정에서 기포가 발생하여 부풀어 오르는 것을 방지하도록 분산제가 배합된 혼합물에 소포제를 넣어서 배합하는 단계이다.
(a-3)단계는, 섬유에 발열조성물(1)이 잘 스며들도록 (a-2)단계를 거친 혼합물에 침투제를 넣어서 배합하는 단계이다.
(a-4)단계는, 직물(2)과 발열조성물(1)이 서로 견고하게 접착되도록 (a-2)단계를 거친 혼합물의 온도를 상온 40℃ 내지 60℃로 형성하고 여기에 PVA를 조금씩 부어서 혼합하는 단계이다.
2차배합단계(S2)는, (a-4)단계를 거친 후 전원이 인가되면 발열하는 그래파이트 및 카본블랙을 물에 넣어서 배합하는 단계이다.
먼저, (a-4)단계에서 PVA가 완전히 배합되면, 여기에 그래파이트를 넣어서 배합하고, 그 다음 카본블랙을 넣어서 배합시킨다.
분쇄단계(S3)는, 분쇄기를 이용하여 2차배합단계(S2)를 거친 혼합물을 분쇄하되, 주된 목적은 그래파이트 및 카본블랙을 분쇄하는 단계이다. 즉, 분쇄단계(S3)는 그래파이트 및 카본블랙의 알갱이를 더욱 미세하게 분쇄하여 그래파이트 및 카본블랙을 더욱 골고루 분포시킴으로써, 열전도도 및 전기전도도를 향상시키도록 그래파이트 및 카본블랙을 분쇄하는 단계이다.
조성물형성단계(S4)는, 분쇄단계(S3)를 거친 혼합물에 2차혼합물을 넣어서 발열조성물(1)을 형성하는 단계로, (b-1)단계 및 (b-2)단계를 포함한다.
(b-1)단계는, 그래파이트 및 카본블랙의 분쇄작업이 마무리되면 미세하게 분쇄된 그래파이트 및 카본블랙의 알갱이가 더욱 골고루 분포되도록, 분쇄단계(S3)를 거친 혼합물에 EVA를 넣어서 배합하는 단계이다.
(b-2)단계는, 섬유의 내구성을 향상시키면서 부식을 방지하도록 (b-1)단계를 거친 혼합물에 바인더를 넣어서 배합하는 단계이다.
함침단계(S5)는, 불연성의 섬유 사로 직조되거나, 불연성의 섬유 사 및 도전 사(21)가 함께 직조된 직물(2)에 발열조성물(1)을 도포 및 함침하는 단계이다.
단자형성단계는, 직물(2)에 함침될 발열조성물(1), 직물(2)에 함침된 발열조성물(1) 또는 도전 사(21)에 전원을 공급하기 위해서 직물(2)의 양측에 경사 방향으로 전도체(3)를 설치하는 단계이다. 이때, 단자형성단계는, 발열조성물(1)이 함침된 직물(2)에 전도체(3)를 설치할 수 있고, 발열조성물(1)이 함침되기 전의 직물(2)에 전도체(3)를 설치할 수도 있다.
건조단계(S6)는, 직물(2)에 발열조성물(1)이 함침되면 이를 건조하는 단계이다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 면상발열체 제조방법은, 상술한 단계를 거쳐 면상발열체를 제조함으로써, 면상발열체의 열전도도, 전기전도도 및 발열성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 면상발열체의 발열분포를 균일화시킬 수 있고, 발열조성물(1)이 직물(2)로부터 박리되는 것을 방지할 수 있다.
상술한 본 발명을 설명하는데 있어서, 그 실시 예가 상이하더라도 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조번호를 사용하고, 필요에 따라 그 설명을 생략할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시 예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시 예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에 본 발명이 상기의 실시 예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 된다. 따라서 상기에서 설명한 것 외에도 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람은 본 발명의 실시 예에 대한 설명만으로도 쉽게 상기 실시 예와 동일 범주 내의 다른 형태의 본 발명을 실시할 수 있거나, 본 발명과 균등한 영역의 발명을 실시할 수 있을 것이다.
1; 발열조성물
2; 직물
21; 도전 사
3; 전도체

Claims (10)

  1. 물, 그래파이트(graphite), 카본블랙, 1차혼합물 및 2차혼합물이 혼합되는 발열조성물;
    상기 발열조성물이 도포되어 함침되도록, 불연성의 섬유 사로 직조되거나 도전 사 및 불연성의 섬유 사가 혼합되어 직조되는 불연성의 직물; 및
    상기 직물에 도포된 발열조성물과 연결되고 상기 발열조성물에 전원을 공급하도록 상기 직물에 설치되는 전도체;를 포함하되,
    상기 전도체에 전원이 인가되면 상기 발열조성물에서 발열하는 것을 특징으로 하는 그래파이트가 함유된 면상발열체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 1차혼합물은,
    분산제, 소포제, 침투제 및 PVA(Poly Vinyl Alochol) 중 하나 이상이 혼합되는 것을 특징으로 하는 그래파이트가 함유된 면상발열체.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 발열조성물은,
    상기 물과 상기 분산제, 상기 소포제, 상기 침투제, 상기 PVA, 상기 그래파이트 및 상기 카본블랙을 혼합한 후, 혼합한 혼합물을 분쇄하되, 상기 그래파이트 및 상기 카본블랙이 분쇄 전의 상기 그래파이트 및 상기 카본블랙의 알갱이보다 작은 알갱이가 되도록 분쇄한 것을 특징으로 하는 그래파이트가 함유된 면상발열체.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 2차혼합물은,
    EVA(Ethylene-Vinyl Acetate) 및 바인더 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 그래파이트가 함유된 면상발열체.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 발열조성물은,
    물 65 내지 78.2 중량%와, 그래파이트 1.2 내지 2 중량%와, 카본블랙 0.6 내지 1 중량%와, 1차혼합물 8 내지 12 중량%와, 2차혼합물 12 내지 20 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 그래파이트가 함유된 면상발열체.
  6. 물과 1차혼합물을 배합하는 1차배합단계;
    상기 1차배합단계를 거친 혼합물에 그래파이트 및 카본블랙을 배합하는 2차배합단계;
    상기 물속에서 상기 2차배합단계를 거친 혼합물 중 상기 그래파이트 및 상기 카본블랙의 알갱이가 더욱 작은 알갱이가 되도록 분쇄기를 이용하여 분쇄하는 분쇄단계;
    상기 분쇄단계를 거친 혼합물에 2차혼합물을 배합하여 발열조성물을 형성하는 조성물형성단계; 및
    상기 조성물형성단계를 거친 발열조성물을 도전 사가 직조된 직물 또는 직물에 도포하여 함침시키는 함침단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 면상발열체 제조방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 발열조성물 또는 상기 도전 사에 전원을 공급하도록 상기 직물에 전도체를 설치하는 단자형성단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면상발열체 제조방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 함침단계를 거친 후 상기 직물에 함침된 발열조성물을 건조하는 건조단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면상발열체 제조방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 1차배합단계는,
    상기 물과 분산제를 혼합하는 (a-1)단계;
    상기 (a-1)단계를 거친 혼합물에 소포제를 배합하는 (a-2)단계; 및
    상기 (a-2)단계를 거친 혼합물에 침투제를 배합하는 (a-3)단계; 및
    상기 (a-3)단계를 거친 혼합물에 PVA를 배합하는 (a-4)단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 면상발열체 제조방법.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 조성물형성단계는,
    상기 분쇄단계를 거친 혼합물에 EVA를 배합하는 (b-1)단계; 및
    상기 (b-1)단계를 거친 혼합물에 바인더를 배합하는 (b-2)단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 면상발열체 제조방법.
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