KR101528487B1 - 그래핀 면상발열체 및 그 그래핀 면상발열체의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 그래핀 면상발열체 및 그 그래핀 면상발열체의 제조방법에 관한 것으로;
그 기술구현의 목적은, 발열체의 구성을 그래핀 인쇄층과, 동나노 코팅층이 형성된 면체구조로 하여, 면상발열체의 유연성(Flexible)을 향상되게 하고, 이와 같이, 향상된 유연성에 의해 접거나, 마는 등의 취급관계에 있어, 발열체의 손상을 극히 억제되게 하여 사용수명을 연장토록 하며, 간혹, 발열체 일부에 손상(절개,단락 등)이 발생하는 경우라 하더라고, 그 손상된 부위에 구애받음 없이 정상적인 히팅 작용을 행하도록 하여, 사용 효율성을 증대되도록 한 그래핀 면상발열체 및 그 그래핀 면상발열체의 제조방법을 제공함에 있다.
이에, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적 수단으로는;
전극과 발열체, 그리로, 절연필름지로 이루어진 면상발열체에 있어서;
상기 발열체의 구성을, 종이소재로 이루어진 발열지의 표면과 이면에 그래핀 인쇄층과, 동나노 코팅층을 일체로 적층구성되게 하여 달성된다.
또한, 상기 면상발열체를 제조함에 있어서는, 발열지 전처리공정과, 발열지 건조공정과, 그래핀 소재 준비공정과, 동나노 소재 준비공정과, 발열체 성형공정과, 마감처리 공정을 통해 달성된다.

Description

그래핀 면상발열체 및 그 그래핀 면상발열체의 제조방법{GRAPHENE HEATING PLATE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 그래핀 면상발열체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 절연필름지 내부로 내설되는 발열체의 구성을, 그래핀(탄소나노입자) 인쇄층과, 동나노 코팅층이 형성된 면체 구조로 형성하여, 발열체의 끊어짐 내지 단락 등에 구애받음 없이, 안정적인 사용관계를 갖도록 하고, 아울러, 전기적 저항에 따른 발열작용과 함께, 인체에 유익한 살균, 제독, 탈취 기능 등의 부여로서, 건강보조기능 또한 행하도록 한 그래핀 면상발열체 및 그 그래핀 면상발열체의 제조방법에 관한 것이다.

전기저항에 의해 발열작용을 행하는 면상발열체는, 일반적인 전열장치에 비해 20~40% 범위까지 전력소모율이 매우 낮음에도 불구하고, 발열효율은 상대적으로 우수하고, 여기에, 평활성과 내구성 또한 매우 탁월한 구조적 특성을 갖는 것으로, 이러한 물품특성을 갖는 면상발열체는, 침구용 매트, 방석, 가정용 건식 사우나기 등과 같은, 주거용 난방장치는 물론, 각종 산업용 난방장치, 예컨대, 농산물 건조시스템, 도로용 결빙 방지장치, 자동차 유리의 김서리 방지장치 등에 이르기까지, 다양한 분야에 널리 이용되고 있는 실정임을 알 수 있다.

또한, 이와 같은, 면상발열체의 소재를 간략하게 살펴보면, 이는 크게, 금속발열체와, 비금속 발열체, 그리고, 기타 발열체로 나누어짐을 알 수 있는 것인바, 여기서, 먼저, 금속 발열체는 초기 발열체의 주류로서 고융점의 금속, 예컨대, 백금, 몰리브덴, 텅스텐 등의 소재를 이용하고, 비금속 발열체는, 탄화규소, 실리사이드, 탄소, 지르코니아 등의 소재를 이용하며, 기타발열체는 세라믹스 등의 소재를 이용하게 되는 것이다.

또 다르게, 상기 나열된 소재 선택에 따라 형성되는 종래 면상발열체의 기본적인 제품구성과 그 원리를 살펴보면, 이는, 도 1로 도시된 바와 같이, 면상의 절연필름지(10) 내부에 전극과, 발열선(니크롬선 등)(20)을 하나의 전선연결 구조로 내설시키고, 상기 내설된 발열선의 저항열을 절연제의 표면을 통해 외부로 전달되게 함으로서, 히팅작용을 행하게 되는 것이다.

하지만, 상기와 같은, 구성의 종래 면상발열체는, 저항열을 발생시키기 위한 에너지, 예컨대, 전기의 흐름이 하나의 전선구조로 연결된 발열선을 통해 흐름 되는 것으로, 이에, 발열선의 어느 한 부분이 끊어질 경우, 전기의 흐름이 원천 차단되어, 히팅 작용을 전혀 행할 수 없는 것이었을 뿐만 아니라, 특히, 발열선이 단락되는 경우에 있어서는, 그 단락된 부위의 전기저항이 크게 감소하여, 고온으로 이상 발열되는 현상을 유발하게 되므로, 화재의 위험성에 항상 노출될 수밖에 없는 상당한 구조상의 문제점을 주는 것이었다.

또한, 상기 종래의 면상발열체는 전선구조로 연결된 발열선 부위만이 부분적으로 발열작용 하게 되는 것인바, 따라서, 면상발열체 전면에 걸쳐 온도분포가 균일하게 이루어지지 못하는 문제점을 주는 것이었으며, 아울러, 종래 면상발열체에 있어, 발열선의 소재가 되는 니크롬 등의 금속들은, 통상 원적외선 방사율이 낮은 재질특성을 갖는 것으로, 이에, 상대적으로 면상발열체의 가열효율을 저하되게 하는 문제점 또한 상존되게 하는 것이었다.

따라서, 본 발명은 종래 면상발열체의 제반적인 문제점을 해결하고자 창안된 것으로;

본 발명의 목적은, 절연필름지 내부로 내설되는 발열체의 구성을 전선 배열구조가 아닌, 단일형태의 면체구조, 예컨대, 발열지를 기초로, 그 발열지의 표면에 그래핀(탄소나노입자) 인쇄층과, 동나노 코팅층을 적층시킨 구성으로 형성하여, 면상 발열체의 유연성(Flexible)을 향상되게 하고, 이와 같이, 향상된 유연성에 의해 접거나, 마는 등의 취급관계에 있어, 발열체의 손상을 극히 억제되게 하여 사용수명을 연장토록 하며, 간혹, 운반, 보관, 사용 등, 그 일련의 취급관계에 있어, 발열체 일부에 손상(절개,단락 등)이 발생하는 경우라 하더라고, 그 손상된 부위로 인한 기능적 부분에 어떠한 부정적 영향도 받음 없이, 정상적인 히팅 작용을 행하도록 하여, 사용 효율성을 극히 증대되도록 한 그래핀 면상발열체 및 그 그래핀 면상발열체의 제조방법을 제공함에 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 목적은, 발열지의 표면에 그래핀(탄소나노입자) 인쇄층과, 동나노 코팅층이 적층형성된 발열체의 단순한 구조적 특성에 의해, 일련의 제조작업을 편리화되게 하여, 경제성을 향상토록 하고, 아울러, 원적외선 발생물질과, 항미생물질, 예컨대, 황토성분이 포함된 발열지와, 동나노 코팅층의 형성에 따라 살균, 제독, 탈취 기능은 물론 전자파차단 및 수맥차단 등의 기능을 병행되게 하여, 보다 청결하고, 쾌적한 사용관계를 갖도록 하며, 또한, 이와 같은, 살균, 제독, 탈취 기능과, 전자파차단 및 수맥차단 기능을 갖는 물품특성에 따라, 면상발열체를 다양한 응용분야, 특히, 사용자 신체와 빈번한 접촉관계로서, 위생적인 부분에 신경을 써야 하는 제품, 예컨대, 가정용 침구, 온열 복대, 방석, 의료용 침상 등에 적용되게 하여, 사용에 따른 오염원인으로 발생하는 병원균이나, 곰팡이, 박테리아 등을 효과적으로 제거되게 함으로서, 인체에 유익한 건강보조작용 또한 행할 수 있도록 한 그래핀 면상발열체 및 그 그래핀 면상발열체의 제조방법을 제공함에 있다.

따라서, 상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 그래핀 면상발열체 및 그 그래핀 면상발열체 제조방법의 구체적 수단으로는;

전극과 발열체, 그리로, 절연필름지로 이루어진 면상발열체에 있어서;

상기 발열체의 구성을, 종이소재로 이루어진 발열지의 표면과 이면에 그래핀 인쇄층과, 동나노 코팅층을 일체로 적층구성되게 하여 달성된다.

또한, 상기 면상발열체를 제조함에 있어서는, 발열지 전처리공정과, 발열지 건조공정과, 그래핀 소재 준비공정과, 동나노 소재 준비공정과, 발열체 성형공정과, 마감처리 공정을 통해 달성된다.

이에, 본 발명에 따른 그래핀 면상발열체 및 그 그래핀 면상발열체의 제조방법은, 발열지를 기초로, 그 발열지의 표면에 그래핀 인쇄층과, 동나노 코팅층을 적층 형성하여, 면상발열체의 유연성(Flexible)을 향상시키고, 이러한, 향상된 유연성에 의해, 접거나, 마는 등의 취급관계에 있어, 발열체의 손상을 극히 억제되게 하여, 제품의 사용수명을 연장되도록 한 것이고, 특히, 운반, 보관, 사용 등, 그 일련의 취급관계에 있어, 혹, 발열체 일부에 손상(절개,단락 등)이 발생하는 경우라 하더라고, 그 손상 여부에 상관없이 정상적인 히팅 작용을 행하도록 하여, 사용 효율성을 증대되도록 한 것이며;

또 다르게, 간소화된 발열체의 구조적 특성에 의해, 일련의 제조작업을 편리화되게 하여, 경제성을 향상시키고, 아울러, 황토성분이 포함된 발열지와, 항미생물질인 동나노 코팅층에 의해 전자파차단은 물론, 살균, 제독, 탈취 기능 등을 병행되게 하여, 보다 청결하고, 쾌적한 사용관계를 갖도록 함은 물론, 더 나아가, 이러한, 물품특성에 따라, 면상발열체를 다양한 응용분야, 예컨대, 가정용 침구, 온열 복대, 방석, 의료용 침상 등과 같이, 사용자 신체와 밀접한 접촉관계는 물품 등에 적용하여, 보다 위생적인 사용관계를 갖도록 한 것으로, 이는, 매우 유용한 기대효과를 제공하는 것이다.

도 1은 종래 면상발열체의 개략 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 그래핀 면상발열체의 분해사시도.
도 3은 본 발명에 따른 그래핀 면상발열체의 결합사시도
도 4는 본 발명에 따른 그래핀 면상발열체의 결합단면도.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제품응용 예도
도 6은 본 발명에 따른 그래핀 면상발열체의 제조공정도

이하, 본 발명에 따른 그래핀 면상발열체 및 그 그래핀 면상발열체의 제조방법을 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하기로 한다.

이에, 첨부도면을 참고로 하여, 본 발명의 개략적인 구성을 살펴보면, 이는, 전극(1)과, 발열체(2), 그리고, 절연필름지(3)로 구성된다.

여기서, 먼저, 상기 전극(1)은, 전지, 콘덴서, 진공관 등에서 전기장을 만들거나, 전류를 빼내는 막대 또는 판 모양의 도체를 의미하는 것으로, 본 발명에 있어서의 전극(1)은, 통상의 면상발열체에 적용되는 전극을 그대로 이용하는 것인바, 따라서, 이러한, 전극에 대한 구체적 설명은 생략하기로 한다.

또한, 상기 발열체(2)는, 전술한, 전극(1)으로부터 공급되는 전기적 저항에 의해 히팅 작용을 행하는 수단인바, 이에, 이와 같은, 발열체(2)를 본 발명에 적용함에 있어서는, 상기 발열체(2)의 구성을, 소정의 면적을 갖는 얇은 면체 구조의 발열지(21)를 기초로 하여, 상기 발열지(21)의 표면에, 그래핀 인쇄층(22)과, 동나노 코팅층(23)을 순차적인 적층구조로 결합시켜 구성함이 바람직하다.

이때, 발열체(2)를 형성하는, 상기 발열지(21)는 일반적인 종이소재, 예컨대, 황토성분이 침지 처리된 한지를 그 소재로 이용하게 되는 것이다.

또한, 발열체(2)를 형성하는 상기 그래핀 인쇄층(22)은, 본 발명의 요지구성으로서, 여기서, 먼저 그래핀의 물질적 특성을 살펴보면, 이는 순수하게 탄소로만 이루어진 물질로서, SP²(혼성오비탈)로 결합된 탄소 원자들이 육각모양으로 형성되어 있는 단일 원자 두께의 얇은 면상구조로 되어 있고, 종이와 같은 2차원 평면구조를 가지며, 이러한 구조의 그래핀을 적당히 말거나 구부리면 탄소나노튜브나 플러렌(5각형과 6각형으로 이루어진 축구공모양 탄소원자의 통칭)을 만들수 있는 것으로, 최근 들어 전자소자 재료로 지대한 관심을 받고 있는 실정이며, 특히, 이러한, 그래핀은, 온도에 비례하여 강도가 증가하고, 중량이 가벼워 취급이 용이하며, 고온에서 변형율이 적고, 방열기능이 우수하며, 유해전자파를 차단하는 물질적 특정을 갖는 것이다.

따라서, 이와 같은, 그래핀을 본 발명에 적용함에 있어서는, 먼저, 150~200㎛ 크기의 도전성 입자로 가공된 탄소나노 튜브 분말과, 150~200㎛의 크기의 도전성 입자로 가공된 그래핀 분말과, UV경화용 바인더(접착물질)를 구비하고, 이와 같이, 구비된 탄소나노 튜브 분말과, 그래핀 분말 그리고, UV경화용 바인더를, 알코올계 용매, 알코올알킬에테르계 용매, 알코올아릴에테르계 용매, 에스테르계 용매, 아미드계 용매 중 어느 하나의 용매가 포함된 투명잉크에 첨가 혼합시킨 물질구성으로, 이루어지게 하는 것이다.

이때, 혼합물질로서의 투명잉크 조성비율은, 용매가 포함된 투명잉크를 30~50%의 중량비율로 하여, 여기에, 탄소나노 튜브 20~30%의 중량비율, 그래핀 분말 20~30%의 중량비율, UV경화용 바인더 5~10%의 중량비율로 혼합함이 바람직하나, 이러한, 조성비율은 특정 수치에 한정되는 아니며, 필요에 따라 혼합비율을 다양하게 가변되게 할 수 있는 것으로, 이 또한 본 발명의 범주에서 벗어나는 것은 아니다.

또한, 발열체(2)를 형성하는, 상기 동나노 코팅층(23)은, 본 발명의 요지구성으로서, 이러한, 동나노 코팅층(23)의 물질인 동은, 구리족 원소에 속하는 전이금속으로 원소기호는 Cu이고, 이는, 자연계에서 천연 상태로 산출되거나 혹은, 휘동석(輝銅石),황동석(黃銅石) 등과 같은 광물을 제련하여 얻은 불순한 구리를 전기적 분해로 정제시켜 순수 구리로 이용하게 되는 것이며, 이러한, 동은 주지된 바와 같이, 전자기적 성질이 우수하여, 각종 가전제품 및 산업기기에 전자파 차폐수단으로 이용되는 물질특성을 갖는 것인바, 이에, 이러한 동나노 코팅층(23)을 본 발명에 적용함에 있어서는, 순도 99.9%의 동을 4㎛~ 6㎛ 크기의 분말입자, 예컨대, 나노분말 형태로 가공하여 구비하고, 이와 같이, 구비된 동 분말을 80~90%의 중량비율로 하여, 여기에, 천연바인딩을 10~20%의 중량비율로 더 첨가 혼합시킨 물질구성으로 이루어지게 하는 것이다.

이때, 동나노 코팅층(23)에 포함되는 상기 천연바인딩은, 일종의 접착제로서, 이와 같은, 천연바인딩은 해양에 서식하는 갈조 식물류, 예컨데, 미역, 다시마, 곤피, 녹미채, 감태, 대황,모자반 등, 다양한 종류의 해초 중 어느 하나의 소재를 택일(擇一)하여 채취하고, 그 채취된 해초를 100℃이상 고온의 끊는 물에 투입하여, 그 끓는물이 증발될때 까지 지속적인 가열을 통해 해초를 걸죽한 액상체로 형성하며, 재차, 상기 액상체를 취하는 해초를 걸름망에 의해 걸름되게 하여 불순물이 제거된 형태로 이용하게 되는 것이다.

끝으로, 상기 절열필름지(3)는, 전술한 전극(1)과, 발열체(2)를 수용하며, 면상발열체의 외관을 형성하는 통상의 외피 구성으로서, 이에, 이와 같은, 절연필름지(3) 또한 일반적인 면상발열체에 이용되는 절열필름지를 그대로 이용하는 것으로, 이러한 절열필름지의 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

따라서, 전술한 바와 같은, 구성으로 이루어진 본 발명은, 도 1 또는 도 3으로 도시된 바와 같이, 발열지(21)의 표면에 스프레이 증착법, 예컨대, 그래핀 혼합물질로서의 투명잉크를 고압의 스프레이를 이용, 분사 도포처리하여, 그래핀 인쇄층(22)을 형성하고, 상기 형성된 그래핀 인쇄층(22)의 상부 일측과 타측면에 상호 대칭되는 한쌍의 구성으로 전극(1)을 적층, 결합시키며, 재차, 전극(1)이 결합된 그래핀 인쇄층(22) 상부면에 스프레이 증착법을 이용, 동 분말 혼합물질을 도포 처리하여, 동나노 코팅층(23)을 형성되게 함으로서, 발열체(2)를 형성하고, 이어, 상기와 같이 형성된 발열체(2)를 고주파 융착 가공방법을 통해 절연필름지(3) 내부로 수용 결합되게 함으로서, 본 발명에 따른 그래핀 인쇄층을 형성한 면상발열체를 구현한다.(도면 미설명 부호 L은 전원선)

이에, 전술한 바와 같은, 결합구성으로 이루어진 면상발열체에 있어, 상기 그래핀 인쇄층(22)은, 탄소로 이루어진 물질특성에 따라, 전극으로부터 전달되는 전기를 흐름되게 하고, 그 흐름되는 전기적 저항에 의해 발열작용을 행하게 되는 것이며, 특히, 이러한, 그래핀 인쇄층(22)은 발열지(21) 표면 전면에 도포 구성됨에 따라, 부분적인 손상(절개, 단락 등)이 발생하는 경우라 하더라도, 그러한 손상부분에 구애받음 없이 발열기능은 정상적으로 유지하게 되는 것이다.

또한, 발열체(2)를 구성하는 상기 동나노 코팅층(23)은, 그 물질특성에 의해 전자파차단은 물론, 살균, 제독, 탈취 기능 등을 병행하며, 인체에 유익한 보조작용을 행하게 되는 것이다.

또 다르게, 본 발명에 따른 면상발열체는 직류전기를 에너지원으로 하는 것으로, 이에, 도 5a 및 도 5b로 도시된 바와 같이, 온열복대, 발열조끼 등은 물론, 기타, 가정용 침구, 의료용 침상 등에 이르기까지, 사용자 신체와 밀접한 접촉관계는 물품 등에 다양하게 적용되는 것이다.

한편, 전술한 바와 같은, 물품 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 그래핀 인쇄층을 형성한 면상발열체는, 또 다른 특징적 제조방법을 통해 형성되는 것으로, 이에, 이와 같은, 그래핀 인쇄층을 형성한 면상발열체 제조방법을 간략하게 살펴보면;

이는, 도 6으로 도시된 바와 같이, 발열지 전처리공정(S1)과, 발열지 건조공정(S2)과, 그래핀 소재 준비공정(S3)과, 동나노 소재 준비공정(S4)과, 발열체 성형공정(S5)과, 마감처리 공정(S6)을 통해 달성된다.

여기서, 먼저, 상기 발열지 전처리공정(S1)은, 발열지(21)에 황토성분을 첨가하여 원적외선 방출기능을 행하도록 하기 위한 일종의 제조 예비과정으로서, 이에, 이와 같은, 발열지 전처리공정(S1)은, 권취드럼에 일정 용량의 발열지(21)를 감김, 저장한 상태하에, 그 감김 저장된 발열지(21)를 인장로울러의 구동작용에 의해 풀림 유도되도록 하고, 그 풀림되는 발열지(21)를, 호황토 용액이 충진된 용기내로 투입, 경유 되도록 하여, 60~120분간의 시간범위로, 침지 처리되게 하는 과정으로 이루어지게 함이 바람직하다.

이때, 권취드럼과 인장로울러는, 통상의 컨베이어 시스템을 본 발명에 그대로 응용한 것으로, 구체적 설명과 도면의 표시는 생략하기로 한다.

한편 부연적 설명으로서, 상기 호황토 용액은, 지면으로부터 90㎝ 깊이 아래 있는 참흙, 예컨대, 적색 또는 황색의 황토를 채취하여 분말형태로 건조 가공한 후, 이를 물에 용해시킨 물질 구성으로 이루어진다.

또한, 상기 발열지 건조공정(S2)은, 발열지 전처리공정(S1)을 통해 호황토 용액에 침지 처리된 발열지(21)를, 연속적인 컨베이어 흐름 방식에 의해 히팅 로울러로 흐름 전달하고, 이어, 이와 같이, 흐름 전달되는 발열지(21)를, 히팅 로울러에 의한 압착작용에 의해 탈수처리되게 함과 동시에, 히팅 로울러의 발열작용에 의해 건조처리하는 과정으로 이루어지게 함이 바람직하다.

이때, 발열지 건조공정(S2)에 이용되는 히팅 로울러는, 일반 산업분야에 이용되고 있는, 통상의 설비를 그대로 이용하는 것으로, 이에 대한, 도면과 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

또한, 상기 그래핀 소재 준비공정(S3)은, 그래핀 코팅층(22) 형성물질을 마련하기 위한 과정으로서, 이러한, 그래핀 소재 준비공정(S3)은, 알콜계용매가 포함된 투명잉크를 30~50%의 중량비율로 하여, 여기에, 산업용 분쇄가공기에 의해 150~200㎛ 분말입자 크기로 분쇄된 탄소나노 튜브 분말을 20~30%의 중량비율, 그리고, 산업용 분쇄가공기에 의해 150~200㎛ 분말입자 크기로 분쇄된 그래핀 분말을 20~30%의 중량비율, 그리고, UV경화용 바인더를 5~10%의 중량비율로 더 첨가시킨 후, 이러한, 혼합물질을, 재차, 혼합 믹싱기에 투입하여, 10~30분간 범위로 혼합가공 처리하는 과정으로 이루어지도록 함이 바람직하다.

이때, 그래핀 소재 준비공정(S3)에 이용되는 산업용 분쇄가공기와, 혼합 믹싱기는, 일반 산업분야에 이용되고 있는, 통상의 설비를 그대로 이용하는 것으로, 이에 대한, 도면과 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

또한, 상기 동나노 소재 준비공정(S4)은, 동나노 인쇄층(23) 형성물질을 마련하기 위한 과정으로서, 이와 같은, 동나노 소재 준비공정(S4)은, 통상의 나노입자 가공처리장치에 의해 4㎛~ 6㎛ 입자 크기로 분쇄가공된 동 분말을 80~90%의 중량비율로 하여, 여기에, 액상의 천연바인딩을 10~20%의 중량비율로 더 첨가시키고, 이러한, 혼합물질을, 재차, 원심혼합기에 투입하여 10~30분간의 시간범위로 더욱 고르게 혼합가공 처리하는 과정으로 이루어지도록 함이 바람직하다.

이때, 동나노 소재 준비공정(S4)에 이용되는 나노입자 가공처리장치는, 일반 산업분야에 이용되고 있는, 통상의 설비를 그대로 이용하는 것으로, 이에 대한, 도면과 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

또한, 상기 발열체 성형공정(S5)은, 전술한, 발열지 전처리공정(S1)과, 그래핀 소재 준비공정(S3), 그리고, 동나노 소재 준비공정(S4)을 통해 마련된 소재들을 이용하여, 본 발명에 적용되는 발열체(2)를 형성하는 과정으로서, 이에, 이와 같은, 발열체 성형공정(S5)은, 먼저, 발열지(21)를 필요한 크기로 재단한 후, 그 재단된 발열지(21)의 표면에, 고압의 분사장치를 이용한 스프레이 증착법을 통해 혼합물질 구성인 그래핀 소재를 분사, 도포처리하여, 자연건조를 통해 그래핀 인쇄층(22)을 형성되게 하고, 이어, 상기, 그래핀 인쇄층(22) 상부면에 순차적인 적층구조로서, 고압의 분사장치를 이용한 스프레이 증착법을 통해 혼합물질 구성인 동나노 소재를 분사, 도포처리하여, 자연건조를 통해 동나노 인쇄층(23)을 형성되게 하는 과정으로 이루어지게 함이 바람직하다.

이때, 이와 같은, 발열체 성형공정(S5)을 행함에 있어, 상기 그래핀 인쇄층(22)에 동나노 코팅층(23)을 도포처리하기 직전, 그 그래핀 인쇄층(22)의 상부 일측과 타측면에 상호 대칭되는 한쌍의 구성으로 전극(1)을 적층, 결합시키는 공정을 더 행하게 되는 것이다.

끝으로, 상기 마감처리 공정(S6)은, 완성된 물품으로서의 면상발열체를 형성하는 과정으로서, 이에, 이러한, 마감처리공정(S6)은, 전술한 발열체 성형공정(S5)을 통해 형성된 발열체(2)의 표면에, 투명 또는 반투명의 합성수지 소재로 이루어진 절연필름지(3)를 합지시킨 후, 통상의 고주파 융착가공에 의해, 그 합지된 절열필름지(3) 내측면에 발열체(2)를 밀폐 고정구조로 수용시키는 과정으로 이루어지게 함이 바람직한 것으로, 이러한, 일련의 제조과정을 통해 본 발명에 따른 그래핀 인쇄층을 형성한 면상발열체 제조방법을 구현하게 되는 것이다.

1 : 전극 2: 발열체 3: 절연필름지
21 : 발열지 22 : 그래핀 인쇄층 23 : 동나노 코팅층

Claims (4)

1. 발열체(2)의 상부 일측과 타측면에 직류전기를 공급하는 전극(1)이 적층 결합되고, 전극(1)이 결합된 발열체(2)를 고주파 융착 가공에 의해 절연필름지(3) 내부로 수용결합되게 한 면상발열체에 있어서;
   상기 발열체(2)는, 종이소재로 이루어진 발열지(21)를 기초 구성으로 하여, 상기 발열지(21)의 표면에 그래핀 인쇄층(22)과, 동나노 코팅층(23)을 순차적인 적층구조로, 분사 도포처리하여 구성됨을 특징으로 하는 그래핀 면상발열체.
2. 제 1항에 있어서;
   상기 그래핀 인쇄층(22)은, 150~200㎛ 크기의 도전성 입자로 가공된 탄소나노 튜브 분말과, 150~200㎛의 크기의 도전성 입자로 가공된 그래핀 분말, 그리고, UV경화용 바인더를 첨가물로 혼합한 투명잉크로 형성됨을 특징으로 하는 그래핀 면상발열체.
3. 제 1항에 있어서;
   상기 동나노 코팅층은(23), 10~20%의 중량비율을 갖는 천연바인딩에, 4㎛~ 6㎛ 범위의 분말입자 크기로 가공된 동나노 분말을 80~90%의 중량비율로 혼합한 조성물질로 이루어짐을 특징으로 하는 그래핀 면상발열체.
4. 권취드럼에 감김 저장된 발열지(21)를, 인장로울러에 의한 풀림유도 작용에 의해 호황토 용액이 충진된 용기 내로 투입 경유시켜, 60분~120분간의 시간범위로 침지 처리하는 발열지 전처리공정(S1);
   상기 호황토 용액에 침지 처리된 발열지(21)를, 히팅 로울러에 의한 압착작용에 의해 탈수, 건조처리하는 발열지 건조공정(S2);
   알콜계용매가 포함된 투명잉크를 30~50%의 중량비율로 하여, 여기에, 150~200㎛ 입자 크기로 분쇄가공된 탄소나노 튜브 분말을 20~30%의 중량비율, 150~200㎛ 입자 크기로 분쇄가공된 그래핀 분말을 20~30%의 중량비율, 그리고, UV경화용 바인더를 5~10%의 중량비율로 더 첨가시키고, 이러한, 첨가물질을, 혼합 믹싱기에 투입하여, 10~30분간 범위로 혼합가공 처리하는 그래핀 소재 준비공정(S3);
   4㎛~ 6㎛ 입자 크기로 분쇄가공된 동 분말을 80~90%의 중량비율로 하여, 여기에, 천연바인딩을 10~20%의 중량비율로 더 첨가시키고, 이러한, 첨가물질을, 원심혼합기에 투입하여 10~30분간 범위로 혼합가공 처리하는 동나노 소재 준비공정(S4);
   상기 전처리 공정을 행한 발열지의 표면에 고압분사장치를 이용, 그래핀 소재를 분사 도포시켜 그래핀 인쇄층(22)을 형성하고, 상기 형성된 그래핀 인쇄층(22)의 상부 일측과 타측면에 상호 대칭되는 한쌍의 전극(1)을 적층, 결합시키며, 상기 전극(1)이 결합된 그래핀 인쇄층(22)의 상부면에, 고압분사장치를 이용, 동나노 소재를 분사 도포시켜, 동나노 코팅층을 형성하는, 발열체 성형공정(S5)
   상기 성형된 발열체(2)를 고주파 융착결합에 의해 절열필름지(3) 내부로 수용,결합시켜 면상발열체를 형성하는 마감처리 공정(S6)을 통해 이루어짐을 특징으로 하는 그래핀 면상발열체 제조방법.
   

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