KR101394415B1 - 내굴곡성이 우수한 열선 케이블 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내굴곡성이 우수한 열선 케이블에 관한 것으로서, 도체심선(12)과 도체심선에 도금되는 고내열성 도금부재(14)로 이루어진 개별 도금 열선(10)과, 상기 개별 도금 열선(10) 가닥들을 꼬아 만든 제1 열선집합부재(20)와, 상기 제1 열선집합부재(20) 가닥들이 내굴곡성을 높이는 제2 중심축(34)을 중심으로 꼬아 감싸진 제2 열선복합부(30)와, 상기 제2 열선복합부(30)의 제1 열선집합부재(20) 가닥들 사이의 틈에 충진되어 제2 열선복합부(30)를 피복하는 고내열성 불소수지 시스(40)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 내굴곡성이 우수한 열선 케이블에 관한 것이다.
따라서, 외부 충격에 의해 개별 도금 열선(10) 가닥들을 꼬아 만든 제1 열선집합부재(20)와, 제1 열선집합부재(20) 가닥들이 내굴곡성을 높이는 제2 중심축(34)을 중심으로 꼬아 감싸진 제2 열선복합부(30)에 전달되는 굴곡력은 하중이 분산되기 때문에 내굴곡성이 월등하게 향상되는 효과가 있다.

Description

내굴곡성이 우수한 열선 케이블{HEAT WIRE CABLE WITH EXCELLENT FLEXURE RESISTANCE}

본 발명은 내굴곡성이 우수한 열선 케이블에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 설명하면, 1차로 개별 도금 열선(10) 가닥들을 꼬아 제1 열선집합부재(20)을 만든 후 2차로 제1 열선집합부재(20) 가닥들을 제2 중심축(34)을 중심으로 꼬아 감싸 제2 열선복합부(30)로 이루어진 것을 특징으로 하는 내굴곡성이 우수한 열선 케이블에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 시트 등에는 운전자 및 탑승자의 편의를 위해 따뜻한 상태가 되도록 전기의 공급에 의해 히팅이 가능하도록 열선 케이블이 내장되며, 이러한 열선 케이블(도시 안함)은 도체심선으로 된 저항선과 저항선으로 이루어진 열선들을 다발 형태로 집합한 구조를 갖는다. 이러한 열선 케이블은 자동차의 시트 등에 내장 사용시 지그재그 형태가 반복되도록 구부러져 굴곡 배열되므로 탑승자의 하중과 차체 진동에 의해 케이블에 가해지는 기계적, 화학적, 열적 스트레스 등으로 인해 케이블이 손상되는 것을 방지하기 위해 높은 인장하중과 내굴곡성 등의 특성이 요구된다.

이에 이와 같은 요구 특성을 충족하기 위한 것으로 "자동차 시트히터용 열선"(한국 공개 실용신안)(이하 "종래 기술"이라 한다)이 제안되었다.

상기 종래 기술은 도 1에 도시된 바와 같이, 여러 가닥의 저항선(1)으로 이루어진 자동차 시트히터용 열선(H)으로, 상기 각각의 저항선(1)은 에나멜 등의 절연소재에 의해 개별적으로 절연코팅층(2)이 형성되고, 이들 절연코팅된 각각의 저항선(1)의 인장력을 보완하기 위한 케블러섬유(3)를 중심으로 원통 형태로 배열되어 있는 즉, 다발형태의 열선 집합선(도금 열선 집합)으로 구성되어 있어, 유연하게 구부러질 수 있고, 각각의 저항선 가닥이 과도한 인장력이나 굽힘 굴곡력 등의 피로가 집중되지 않도록 내부의 케블러섬유에 의해 외부에서 인장력이 가해질 경우 열선이 단선되는 것을 경감하는 효과가 있다.

이러한, 종래 기술의 열선 케이블은 일반적인 열선 케이블과 비교하여 지지력이 중심부의 케블러섬유(3) 자체 보강 지지력과 열선 가닥들이 케블러섬유(3)를 중심으로 집합선으로 구성되어 있어 일정수준의 굴곡성과 보강 지지력을 향상시킬 수는 있다.

그러나, 이러한 종래 기술은 에나멜 코팅 작업을 위해 열선 저항선(1)의 굵기가 일정이상 굵어져야 하고(통상 0.08mm 이상), 열선케이블 완제품의 외경을 1mm이하로 맞춰야하며, 도체 저항을 만족하기 위해 집합선재 본수의 증가 제약(최대 18본)이 있는 상태에서 굴곡성의 획기적 향상을 기대하기 어려운 문제점이 있다.

또한, 종래 기술은 일정 굵기 이상으로 굵어야 하는 각각의 저항선(1)들을 케블러섬유(3)(중심 인장 보강사)의 둘레면 위에 한 가닥씩 각각 배열해 꼬아 만드는 구조이기 때문에 인장하중도 각각의 저항선(1) 도체에 인가되어 쉽게 파단되고, 케블러섬유(3)(중심 인장 보강사)의 둘레면 위에 꼬아 감아진 각각의 저항선(1)들의 곡률반경이 작은 상태에서 반복 굴곡시 각각의 저항선(1)들이 개별적으로 움직이면서 꺽여 취약한 저항선(1)이 1가닥 또는 2가닥이 먼저 끊어지면 연속하여 전체적으로 파단되어 열선케이블의 기능을 상실하는 문제점이 있다.

상기와 같은 종래 구조의 열선 케이블 제품의 내굴곡성은 굴곡회수가 16,000회 이하에서 파단(열선 절단)되고, 인장하중이 4.5Kgf 이하에서 파단되는 정도이기 때문에, 최근에 보다 엄격해지고 있는 자동차 시트용 열선 케이블 제품의 내굴곡성 및 인장하중 허용 기준을 만족시킬 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 내굴곡성(및 인장하중)의 향상을 위해 개별 도금 열선의 고객 요구 단면적은 종래 기술과 동일하게 유지하고, 요구되는 도체 저항을 맞추는 범위내에서 개별 도금 열선의 소선경(素線涇, 도체외경)을 가늘게해 열선 집합 본수를 증대시켜 하중이 분산되도록 꼬아 제1 열선집합부재(20)가 이루어지고,

제1 열선집합부재(20) 가닥들을 제2 중심축(34)을 중심으로 2차로 꼬아 감싸 제2 열선복합부(30)가 이루어짐에 따라 제1 열선집합부재(20) 가닥들에 전달되는 굴곡 하중이 제2 중심축(34)에 의해 분산되는 구조를 가진 내굴곡성이 우수한 열선 케이블을 제공하는 데 있다.

즉, 가느다란 선재인 개별 도금 열선을 6개 연선다발 뭉치(제1 열선집합부재)로 나누어지게 만들어 로프방식으로 2번 꼬기 때문에 굴곡시 개별 도금 열선이 굴곡되거나 인장하중을 받는게 아니고, 6개 연선다발 뭉치가 굴곡되고 하중도 제2 중심축(34)을 중심으로 6개 연선다발 뭉치 전체로 분산되기 때문에 개별 도금 열선에는 외부 하중 영향이 거의 미치지 않아 내굴곡성 및 인장하중이 증가되는 구조를 가진 내굴곡성이 우수한 열선 케이블을 제공하는 데 있다.

본 발명의 이러한 목적은 높은 인장강도를 갖는 도체심선(12)과 도체심선에 도금되는 고내열성 도금부재(14)로 이루어진 개별 도금 열선(10)과, 상기 개별 도금 열선(10)의 굵기를 가늘게 하여 집합 본수를 증대시켜 하중이 2중으로 분산되도록 꼬아 만든 제1 열선집합부재(20)와, 상기 제1 열선집합부재(20) 가닥들이 내굴곡성과 인장하중을 높이는 제2 중심축(34)을 중심으로 꼬아 감싸진 제2 열선복합부(30)와, 상기 제2 열선복합부(30)의 제1 열선집합부재(20) 가닥들 사이의 틈에 충진되어 제2 열선복합부(30)를 피복하는 고내열성 불소수지 시스(40)를 포함하여 이루어진 본 발명에 따른 내굴곡성이 우수한 열선 케이블에 의하여 달성된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 내굴곡성이 우수한 열선 케이블은 외부 충격에 의해 개별 도금 열선(10) 가닥들을 꼬아 만든 제1 열선집합부재(20)에 전달되는 인장하중이나 굴곡력을 분산시키고, 제1 열선집합부재(20) 가닥들이 내굴곡성(및 인장하중)을 높이는 제2 중심축(34)을 중심으로 꼬아 감싸진 제2 열선복합부(30)에 전달되는 굴곡력은 제2 중심축(34)에 의해 하중이 분산되기 때문에, 종래 기술이 굴곡횟수가 16,000회 이상 굴곡되면 파단되는 것과 비교하여 굴곡횟수가 48,000회 이상 굴곡되어야만 파단되어 내굴곡성이 3배이상 향상되는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술의 열선 케이블을 도시한 단면도
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 내굴곡성이 우수한 열선 케이블을 도시한 단면도
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 내굴곡성이 우수한 열선 케이블의 개별 도금 열선이 풀어진 상태를 도시한 사시도
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 내굴곡성이 우수한 열선 케이블의 제2 열선복합부의 제1 열선집합부재가 풀어진 상태를 도시한 사시도
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 내굴곡성이 우수한 열선 케이블을 굴곡성 시험기를 이용하여 굴곡시킨 파단지점결과 및 인장하중 시험기를 이용하여 인장시킨 파단지점결과 도면

이하, 본 발명의 바람직한 일실시 예에 따른 내굴곡성이 우수한 열선 케이블을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 내굴곡성이 우수한 열선 케이블이 도시되어 있다.

도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 내굴곡성이 우수한 열선 케이블을 도시한 단면도이다.

도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 내굴곡성이 우수한 열선 케이블은 개별 도금 열선(10), 제1 열선집합부재(20), 제2 열선복합부(30)와, 불소수지 시스(40)를 포함하여 이루어진다.

개별 도금 열선(10)은 도체심선(12)과 도체심선에 도금되는 고내열성 도금부재(14)로 형성된다.

상기 개별 도금 열선(10)의 도체 심선(12)은 인장강도 범위가 600 내지 1,400 N/㎟ 이고, 전기적 도전율 범위가 15 내지 90%인 구리 합금으로 형성된다.

한편, 상기 도체심선(12)으로는 총 100중량% 대비 0.5 내지 10중량%의 은이 함유된 구리-은합금재로 형성되거나, 0.15 내지 5중량% 주석이 함유된 구리-주석합금재로 형성될 수 있다. 또는 0.15 내지 2중량% 아연과 0.05 내지 2중량% 마그네슘이 함유된 구리-아연-마그네슘합금으로 형성될 수 있다.

도금부재(14)로는 150도씨 이상 내열 온도에 적합한 즉, 150도씨 이상의 고내열성 주석 또는 니켈 또는 은 재질 가운데 하나로 선택적으로 도금할 수 있다.

상기 주석 도금은 150도씨 내열 온도에 적합하고, 니켈 도금은 200도씨, 은 도금은 250도씨 내열 온도에 적합하다.

제1 열선집합부재(20)는 수개의 개별 도금 열선(10) 가닥들을 꼬아 만든 연선다발로 이루어진다. 즉, 연선다발의 개별 도금 열선(10)의 개별 소선경을 가늘게 하여 연선다발 본수를 늘려 꼬아서 유연성을 최대한 확보하고, 인장하중이 개별 도금 열선(10) 가닥에 걸리지 않고 연선다발 전체로 분산되는 지지력을 갖도록 한다.

한편, 상기 제1 열선집합부재(20)는 상기 개별 도금 열선(10) 가닥들 가운데 하나 이상이 내굴곡성(및 인장하중)을 높이는 제1 열선집합부재(20)의 제1 중심축(C)으로 중심에 배치되도록 꼬아질 수 있다. 일례로 7가닥의 개별 도금 열선(10)을 꼬아 제1 열선집합부재(20)를 만드는 경우에 중심부에 배치되는 개별 도금 열선(10)이 제1 중심축(C) 기능을 갖고, 종래 기술의 1가닥 도금 열선과 비교하여 유연성이 증가되어 굴곡시 또는 인장시에 1차로 상기 제1 열선집합부재(20)의 제1 중심축(C)을 중심으로 꼬아진 개별 도금 열선(10) 가닥들이 파단되지 않도록 보강 지지될 수 있다.

즉, 상기 제1 열선집합부재(20)는 상기 개별 도금 열선(10)의 직경(가느다란 선재인 열선 개별 소선 직경)이 0.06mm 이하의 가는 굵기로 형성된 상태에서 집합 본수를 증대시켜 하중이 분산되도록 꼬아 지고, 상기 제1 열선집합부재(20) 가닥들이 상기 제2 열선복합부(30)의 제2 중심축(34)을 중심으로 외부에 로프방식으로 2차로 꼬아 감싸져 파단되지 않도록 이중으로 하중이 분산되게 보강 지지된다.

제2 열선복합부(30)는 상기 제1 열선집합부재(20) 가닥들이 내굴곡성 및 인장하중을 높이는 제2 중심축(34)을 중심으로 꼬아 감싸져 이루어진다.

상기 제2 열선복합부(30)의 제2 중심축(34)은 내굴곡력 및 인장력 보강사인 아라미드 섬유로 이루어져 중심부에 개재된다. 한편, 상기 아라미드 섬유의 둘레면에 실리콘 코팅층을 더 형성해 내구성을 증대할 수 있다.

이때, 상기 수개의 제1 열선집합부재(20) 가닥들이 제2 중심축(34)의 둘레면에 면접되게 원환상의 정배열로 배치된다.

일례로 제1 열선집합부재(20)가 6개 연선다발 뭉치인 경우에 6개 연선다발 뭉치의 제1 열선집합부재(20)들을 중심부에 개재된 제2 중심축(34)의 둘레면에 면접한 상태에서 로프방식으로 재차 꼬아 감싸서 제2 열선복합부(30)가 이루어지는 구조이다.

따라서, 종래 기술의 꼬아진 열선 집합선과 비교하여 본 발명에 따른 내굴곡성이 우수한 열선 케이블은 상기와 같이 1차로 상기 제1 열선집합부재(20)는 동일 단면적하에서 개별 도금 열선의 소선경(0.06mm 이하)을 가늘게 한 대신에 집합 본수를 증가시켜 꼬아서 유연성을 최대한 확보하고 인장하중이나 굴곡력이 개별 소선 가닥에 걸리지 않고 연선 다발 전체로 분산되는 지지력을 갖도록 하고, 2차로 상기 제2 열선복합부(30)의 제2 중심축(34)을 중심으로 외부에 꼬아 감싸진 상기 제1 열선집합부재(20) 가닥들이 파단되지 않도록 보강 지지되어 내굴곡성이 월등하게 우수한 구조를 갖는다.

이와 같은 구조에 의해 일례로 길이가 1m인 제2 중심축(34)을 제1 열선집합부재(20)로 꼬아 감싸는데 필요한 제1 열선집합부재(20)가 대략적으로 1m 10cm 길이 만큼 소요되는 경우에 제1 열선집합부재(20)를 이루는 개별 도금 열선(10)의 길이는 1m 10cm 보다 긴 길이가 소요된다. 따라서, 이러한 추가되는 연장 길이만큼의 여유율에 의해 유연성이 향상되어 내굴곡성 및 인장하중이 향상된다.

불소수지 시스(sheath)(40)는 상기 제2 열선복합부(30)의 제1 열선집합부재(20) 가닥들 사이의 틈에 충진되어 피복한다. 상기 불소수지 시스(40)는 개별 도금 열선(10) 가닥들로부터 발생하는 고온의 열에 견디는 200도씨 이상의 고내열성의 테드라 플루오르에틸렌-헥사플루오르프로필렌 공중합체(FEP) 또는 테드라 플루오르에틸렌-페르플루오트 알킬비닐에테르 공중합체(PFA) 가운데 어느 하나의 재질로 피복 두께는 0.1 내지 0.3mm로 이루어져 제2 열선복합부(30)를 감싸 보호한다.

도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 내굴곡성이 우수한 열선 케이블의 개별 도금 열선이 풀어진 상태를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 내굴곡성이 우수한 열선 케이블의 제2 열선복합부의 제1 열선집합부재가 풀어진 상태를 도시한 사시도이다.

도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면, 7가닥의 개별 도금 열선(10)들 가운데 하나인 제1 중심축(C) 개별 도금 열선이 중심에 배치되게 꼬아져 제1 열선집합부재(20)가 이루어진다.

그리고, 6개 연선다발 뭉치의 제1 열선집합부재(20)들을 중심부에 개재된 제2 중심축(34)의 둘레면에 면접한 상태에서 꼬아 감싸서 제2 열선복합부(30)가 이루어진다. 그 후 제2 열선복합부(30)를 감싸 보호하는 불소수지 시스(40)가 충진 피복된다. 즉, 제2 열선복합부(30)의 제1 열선집합부재(20)와 제2 중심축(34) 모두를 감싸도록 불소수지 시스(40)가 피복된다.

도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 내굴곡성이 우수한 열선 케이블을 굴곡성 시험기를 이용하여 굴곡시킨 파단지점결과 및 인장하중 시험기를 이용하여 인장시킨 파단지점결과 도면이다.

도 5를 참조하여 설명하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 내굴곡성이 우수한 열선 케이블을 굴곡성 시험기(도시 안함)를 이용하여 신제품(본 발명) 내부의 도체심선(12)이 파단될 때까지 굴곡을 반복한 결과로 도체(도체심선) 파단 지점은 굴곡횟수가 48,226회로 평균 굴곡횟수가 48,000회 이상인 지점에서 파단되었고, 열선 가닥들이 파단되기 시작하면서 나타나는 도체(도체심선)저항 초과지점(불량판정지점, 0.26Ω/m)은 평균 굴곡횟수가 27,000회 이상인 지점에서 파단되었다.

그리고, 신제품(본 발명)의 파단될 때까지의 인장을 세차례 실험한 결과로 각각 7.93Kgf, 7.79Kgf, 8.28Kgf로 평균 인장하중이 8Kgf인 경우에 파단되었다.

한편, 기존제품(종래 기술)의 내부 도체심선은 평균 굴곡횟수가 16,800회 이하인 지점에서 파단되었고, 도체(도체심선)저항 초과지점(불량판정지점, 0.26Ω/m)은 평균 굴곡횟수가 12,000회 이하인 지점에서 파단되었다. 그리고, 평균 인장하중이 4.5Kgf인 이하인 경우에 파단되었다.

따라서, 본 발명의 일실시 예에 따른 내굴곡성이 우수한 열선 케이블은 종래 기술과 비교하여 내굴곡성은 3배 이상 향상되고, 인장하중은 1.7배 이상 향상된다.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시 예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

10. 개별 도금 열선 12. 도체심선
14. 도금부재 20. 제1 열선집합부재
C. 제1 중심축 30. 제2 열선복합부
34. 제2 중심축 40. 불소수지 시스

Claims (7)

1. 합금으로 된 복수개의 도선을 서로 꼬아서 형성한 다수의 열선을 인장력을 높이는 중심선을 기준 하여 그 주변을 감싸도록 꼬아서 외부를 절연소재로 피복하여 구성하는 열선 케이블에 있어서,
   도금부재(14)로 도금한 도체심선(12)에 동일한 도금부재(14)로 도금한 개별 도금 열선(10)을, 도체심선(12)을 중심으로 6가닥을 꼬아서 개별 도금 열선(10) 6가닥과 도체심선(12)이 연선다발 뭉치를 구성하는 제1 열선집합부재(20)를 구성하고, 상기 제1 열선집합부재(20) 6가닥들을 다시 내굴곡성을 높이는 제2 중심축(34)을 중심으로 꼬아 감싸진 제2 열선복합부(30)를 구성하여, 상기 제2 열선복합부(30)를 구성하는 제1 열선집합부재(20) 가닥들 사이의 틈에 충진되되도록 제2 열선복합부(30)를 불소수지 시스(40)로 피복하여 열선케이블을 구성하되, 상기 제1 열선집합부재(20)는 상기 개별 도금 열선(10)의 직경이 0.06mm 이하의 가는 굵기로 형성된 상태에서 집합 본수를 증대시켜 하중이 분산되도록 꼬아 지고, 상기 제1 열선집합부재(20) 가닥들이 상기 제2 열선복합부(30)의 제2 중심축(34)을 중심으로 외부에 로프방식으로 2차로 꼬아 감싸져 파단되지 않도록 이중으로 하중이 분산되게 보강 지지 되도록 한 것과; 상기 제1 열선집합부재(20)는, 상기 개별 도금 열선(10) 가닥들 가운데 하나 이상이 내굴곡성을 높이는 제1 열선집합부재(20)의 제1 중심축(C)으로 중심에 배치되도록 꼬아지는 것과; 상기 개별 도금 열선(10)의 도체 심선(12)은 인장강도 범위가 600 내지 1,400 N/㎟ 이고, 전기적 도전율 범위가 15 내지 90%인 구리 합금으로 형성되어 인장력과 내굴곡성을 가진 것과; 상기 개별 도금 열선(10)의 도금부재(14)는 150℃ 이상의 고내열성 주석 또는 은 가운데 어느 하나로 이루어진 것과; 상기 제2 열선복합부(30)의 제2 중심축(34)은 인장력 보강사인 아라미드 섬유로 이루어진 것과; 상기 불소수지 시스(40)는 FEP 또는 PFA로 형성되는 것으로 이루어짐을 특징으로 내굴곡성이 우수한 열선 케이블.
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