KR101592827B1 - 전도성 발열사를 이용한 온열시트 및 이의 제작 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전도성 발열사를 전기적 렬 또는 병렬 배치 설계된 패턴데로 고정판 위에 고정을 쉽게 할 수 있고, 추가적으로 마감재 랩바를 이용하여 전도성 발열사 보호용 마감재가 쉽게 재봉될 수 있으며, 전기적선으로 납땜없이 압착접속단자로 연결접속하여 발열 내구성이 향상되도록 한 전도성 발열사를 이용한 온열시트 및 이의 제작 방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전도성 발열사를 이용한 온열시트의 제작 방법은, (a) 재봉기의 노루발에 전도성 발열사 인입관을 설치한 후, 전도성 발열사를 발연사 인입관을 통과시켜 시트 원단에 배치하는 단계와; (b) 전도성 발열사를 설계된 패턴을 따라 시트 원단에 배치되도록 함과 동시에 재봉기의 외바늘에 걸어진 방염 윗실과 실타래에 감아진 방염 밑실을 사용하여 지그재그 패턴으로 박음질을 하면서 전도성 발열사를 시트 원단에 고정하는 단계와; (c) 쌍 바늘을 갖는 재봉기에 노루발을 설치한 후, 전도성 발열사 마감재 랩바를 노루발의 입구측에 연결하는 단계와; (d) 전도성 발열사가 고정된 시트 원단을 노루발측에 위치시켜 놓고, 전도성 발열사 보호용 마감재를 전도성 발열사 마감재 랩바를 통과시키면서 전도성 발열사의 배치 경로를 따라 쌍 바늘로 시트 원단에 재봉하는 단계;를 포함하여 제작된 것을 특징으로 한다.

Description

전도성 발열사를 이용한 온열시트 및 이의 제작 방법{Temperature sheet using heat fiber and manufacturing method of the same}

본 발명은 전도성 발열사를 이용한 온열시트 및 이의 제작 방법에 관한 것으로, 특히 전도성 발열사를 전기적 직렬 또는 병렬 배치 설계된 패턴대로 고정판 위에 고정을 쉽게 할 수 있고, 추가적으로 마감재 랩바를 이용하여 전도성 발열사 보호용 마감재가 쉽게 재봉될 수 있으며, 전기적선으로 납땜없이 압착접속단자로 연결접속하여 발열 내구성이 향상되도록 한 전도성 발열사를 이용한 온열시트 및 이의 제작 방법에 관한 것이다.

일반적으로 발열 원단은 전기적 특성에 의하여 발열되는 면상발열체형태의 망사형 발열체 원단과 매트의 내부에 보온 및 단열효과를 위한 폴리에텔렌폼에 발열선을 배치하고 그 상부에 전기 절연체 시트를 적층하여 되는 발열원단이 있으며 최근에는 자동차 시트, 방석, 환자용 침구 등 그 수요가 급증하여 발열원단 산업분야가 급속히 확장되고 있는 추세이다.

이와 같은 발열원단은 금속성 도선을 적당한 간격으로 배열하거나 보다 개량된 제품으로는 카본섬유를 이용하여 온돌방에 온수 파이프를 배관하듯 여러 경로를 따라 배열하여 커버를 덮은 후 전원을 연결하여 가열하는 방식이 주종을 이루고 있다.

카본섬유를 이용한 발열원단은 카본섬유에 전원을 가하게 되면 풍부한 원적외선과 음이온이 발생하게 되며, 이러한 원적외선은 인체의 건강과 활력을 증진시키는 열에너지로서 생명체의 세포조직에 침투하여 피하조직 강하, 노폐물 제거 및 혈액순환을 촉진하는 기능이 있음은 과학적으로 이미 입증이 되고 있어 우리의 실생활에 다양하게 활용되고 있으며, 음이온은 맑은 자연 속에서 많이 생성되어 분포하고 있어 쾌적한 느낌을 주며, 주로 숲속이나 온천, 폭포 및 해안지역에 풍부하여 천식과 같은 호흡기 질환의 예방과 피로회복, 긴장 완화와 같은 효과를 얻을 수 있으며, 더욱이 세포의 신진대사를 촉진하고 활력을 증진시키며 피를 맑게 하는 효과가 있는 것으로 알려져 있어 최근에는 카본섬유를 이용한 발열원단이 많이 사용되고 있다.

상기한 바와 같은 카본섬유를 이용한 발열원단으로 대한민국 등록실용신안공보 제20-0421651호에는 매트용카본섬유 면상발열체가 제안되어 있다. 이는 위사로 원단의 상하 양단에 강연사셀비지를 조밀하게 배열하고, 강연사셀비지 안쪽에 실리콘 코팅한 카본섬유사와 강연섬유사를 징검다리식으로 교차로 하여 일정한 간격으로 배열하고, 경사로 원단의 좌우 양단에 코일셀비지를 미세동선 수 가닥을 조밀하게 배열하고, 상기 코일셀비지 안쪽에 실리콘 코팅한 강연섬유사 두 가닥을 8자형으로 꼬아 위사인 카본섬유사와 강연섬유사를 견고하게 묶어 일정한 간격으로 배열하여 그물망 형상으로 제직하여 면상발열체를 구성하는 기술이 기재되어 있다.

그러나, 상기한 면상발열체는 실리콘 코팅한 강연섬유사 두 가닥을 8자형으로 꼬아 만든 강연섬유사를 경사로 사용하는 경우 제직 중에 실리콘 코팅이 벗겨지는 문제가 발생하고, 실리콘 코팅한 카본섬유사와 강연섬 유사를 위사로 사용하는 경우에도 제직 중 바디침이 어려워 제품에 불량률이 증가하고, 면상발열체 상하 양면에는 별도의 실리콘 겔층을 형성하여야 하기 때문에 카본섬유에서 발산되는 원적외선과 음이온이 차단되어 건강증진에 효과적이지 못한 결점이 있다.

또한, 대한민국 등록특허공보 제10-0858001호에는 경편성 직조에 의한 발열체의 제조 및 절연방법이 제안되어 있다. 이는 전기적 특성에 의하여 발열되는 망사형 발열체의 원단의 제조방법에 있어서, 여러 가닥의 편사인 씨실이 지그재그로 서로 그물망처럼 얽히면서 직물과 같이 배열된 날실을 바늘과 엮어서 편성하는 직물이 제조되는 것으로 그 제직방법이 트리코 또는 라셀 또는 밀라니즈 또는 레이스 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 경편성물 망사형 발열체 원단의 제직방법이 기재되어 있다.

상기 망사형 발열체 원단은 도전성 금속 또는 비금속(ITO)을 전기분해하거나 파우더 형식으로 잘게 쪼개 주성분인 탄소와 혼합하여 발열체 원단에 함침, 분산, 도포하는 방법으로 발열체를 제작하기 때문에 탄소섬유가 부분적으로 단절되는 문제가 발생하며, 편성물의 제조에 탄소섬유의 이상적인 배열관계를 설정하기 어려움 및 그 발열체를 침구 등에 사용할 경우 반복되는 절곡 현상에 의해 탄소섬유의 단절이 발생할 수 있는 문제가 있다.

이를 해결하기 위한 본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-1255745호로서, 발열원단의 제조방법에 있어서, 기포(基布)로는 일정한 두께를 갖는 부직포를 이용하며, 상기한 부직포 위에 발열선인 카본사를 격자모양으로 배열시키면서 재봉실로 재봉하여 부직포와 카본사를 결합시키며, 부직포와 카본사가 결합되는 발열원단 양단에는 통상의 전극단자가 갖추어진 전원공급선을 2~3줄로 배열하여 재봉공정으로 카본사가 결합된 부직포와 결합시키는 것을 특징으로 하는 발열원단의 제조방법이 제안되어 있다.

상기 배경기술에서는 발열원단에 접착제를 사용하지 않으므로 친환경적이며, 침구나 방한용 내피로 사용하는 경우 많은 굴신에도 카본사의 절단이나 밀림현상이 발생하지 않아 보온성과 내구성이 양호한 특징을 갖게 된다.

그러나 상기 배경기술은 카본사의 격자 배열로 인해 카본사의 사용량이 증가되고, 카본사를 설계된 다른 패턴방식데로 고정할 수 있는 대안의 제시가 없다. 또한 재봉질 후에는 카본사를 보호할 수 있는 추가적인 구성이 없어 내구성이 떨어지는 단점을 가진다.

대한민국 등록실용신안공보 제20-0421651호(매트용카본섬유 면상발열체) 대한민국 등록특허공보 제10-0858001호(경편성 직조에 의한 발열체의 제조 및 절연방법) 한국 등록특허 등록번호 제10-1255745호(발열원단의 제조방법)

본 발명은 상기와 같은 사정을 감안하여 창안된 것으로, 전도성 발열사를 전기적으로 직렬 또는 병렬 배치 설계된 패턴대로 고정판 위에 고정을 쉽게 할 수 있고, 추가적으로 마감재 랩바를 이용하여 전도성 발열사 보호용 마감재가 쉽게 재봉될 수 있으며, 전기적선으로 납땜없이 압착접속단자로 연결접속하여 발열 내구성이 향상되도록 한 전도성 발열사를 이용한 온열시트 및 이의 제작 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전도성 발열사를 이용한 온열시트의 제작 방법은,

(a) 재봉기의 노루발에 전도성 발열사 인입관을 설치한 후, 전도성 발열사를 발연사 인입관을 통과시켜 시트 원단에 배치하는 단계와;

(b) 전도성 발열사를 설계된 패턴을 따라 시트 원단에 배치되도록 함과 동시에 재봉기의 외바늘에 걸어진 방염처리된 아크릴성분 방염 윗실과 실타래에 감아진 방염 밑실을 사용하여 지그재그 패턴으로 박음질을 하면서 전도성 발열사를 시트 원단에 고정하는 단계와;

(c) 쌍 바늘을 갖는 재봉기에 노루발을 설치한 후, 전도성 발열사 마감재 랩바를 노루발의 입구측에 연결하는 단계와;

(d) 전도성 발열사가 고정된 시트 원단을 노루발측에 위치시켜 놓고, 전도성 발열사 보호용 마감재를 전도성 발열사 마감재 랩바를 통과시키면서 전도성 발열사의 배치 경로를 따라 쌍 바늘로 시트 원단에 재봉하는 단계;를 포함하여 제작된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전도성 발열사에 코팅이 이루어지지 않은 경우, 직접재봉하지않고 상기 (c) 단계 후 전도성 발열사(104)가 절연 및 내열성을 갖도록하고 온도센서 및 과열방지센서가 고정될 수 있도록 분사노즐장치를 통해 고분자 수지계열의 120도~200도 정도의 재료로서 폴리아마이드, 폴리에스터, EVA 접착제, 스틸렌부타디엔고무(sbr)접착제 중 어느 하나를 분사시켜 코팅하는 단계가 더 포함된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전도성 발열사는 금속메탈, 그래핀, 카본, 탄소나노튜브 중 어느 하나의 소재로 제작된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (d) 단계 후 전도성 발열사의 단부에 전기적 접속 압착 단자로 전기선과 접속 압착 연결하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전도성 발열사를 이용한 온열시트는,

시트 원단과;

상기 시트 원단의 일면에 배치된 전도성 발열사와;

상기 전도성 발열사를 따라 시트 원단에 지그재그 패턴으로 재봉질되어 있는 방염 윗실과;

상기 시트 원단의 밑면에 배치되어 방염 윗실과 결속되어 있는 방염 밑실;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전도성 발열사를 따라 시트 원단에 재봉질되어 있는 전도성 발열사 보호용 마감재가 더 포함되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전도성 발열사에는 절연 및 내열성을 갖도록 내열코팅재로서 스틸렌 부타디엔 고무(sbr)접착제, 폴리아마이드, 폴리에스터, EVA 접착제 중 어느 하나가 스프레이 점착 코팅되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 시트 원단에 설치된 다수의 전도성 발열사들은 상호 전기적으로 직렬 또는 병렬 배치 설계된 패턴을 병렬 연결로 압착접속단자로 전기선에 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 전도성 발열사를 이용한 온열시트 및 이의 제작 방법에 따르면, 노루발에 전도성 발열사 인입관을 설치하여 전도성 발열사를 전기적으로 직렬 또는 병렬 배치 설계된 패턴데로 고정판 위에 고정을 쉽게 할 수 있고, 추가적으로 마감재 랩바를 이용하여 전도성발열사 보호용 마감재가 쉽게 재봉될 수 있으며, 전기선으로 납땜없이 연결접속하여 발열 내구성이 향상되도록 한 전도성발열사를 이용한 온열시트 마감재 랩바를 노루발에 설치하여 좌우 쌍 바늘을 이용하여 발열사 보호용 마감재를 설계된 전도성 발열사를 따라 쉽게 재봉될 수 있어 전도성 발열사의 내구성이 향상시킬 수 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 전도성 발열사를 이용한 온열시트의 1차 제작 공정에 적용되는 재봉장치를 나타낸 사시도.
도 2는 도 1의 일측면도.
도 3은 본 발명에 따른 전도성 발열사를 이용한 온열시트의 2차 제작 공정에 적용되는 재봉장치를 나타낸 사시도.
도 4는 도 3의 일측면도.
도 5는 본 발명에 따른 전도성 발열사의 코팅 공정도.
도 6은 본 발명에 따른 1차 제작 공정시 전도성 발열사의 배치 및 고정상태도.
도 7은 본 발명에 따른 2차 제작 공정 후 완성된 온열시트의 평면도.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

도 6 및 도 7과 같이 본 발명에 따른 온열 시트(100)는 시트 원단(102)과, 시트 원단(102)의 일면에 배치된 전도성 발열사(104)와, 상기 전도성 발열사(104)를 따라 시트 원단(102)에 지그재그 패턴으로 재봉질되어 있는 100도이상 열을 견디는 방염처리된 방염 윗실(106)과, 시트 원단(102)의 밑면에 배치되어 방염 윗실(106)과 결속되어 있는 방염 밑실(108);을 포함하여 구성된다.

이때 전도성 발열사(104)를 따라 시트 원단(102)에 재봉질되어 있는 전도성 발열사 보호용 마감재(110)가 더 구성될 수 있다.

또한, 전도성 발열사(104)에는 절연 및 내열성을 갖도록 내열코팅재로서 스틸렌 부타디엔 고무(sbr)접착제, 폴리아마이드, 폴리에스터, EVA 접착제가 추가적으로 코팅처리 될 수 있다.

바람직하게 시트 원단(102)에 설치된 다수의 전도성 발열사(104)들은 도 7과 같이 상호 직렬 또는 병열 배선(5)에 전기적으로 접속 압착단자로 병열로 연결된다.

이와 같이 구성된 온열 시트(100)의 제작 방법을 설명한다.

먼저, 도 1 및 도 2와 같이 재봉기의 노루발(12)에 전도성 발열사 인입관(122)을 설치한 후, 전도성 발열사(104)를 발연사 인입관(122)을 통과시켜 시트 원단(102)에 배치한다.

전도성 발열사 인입관(122)은 내부에 관통되어 있는 중공홀(122a)을 갖는다. 이 중공홀(122a)을 통해 전도성 발열사(104)가 인입되어져 노루발(12)의 밑면측으로 배치된다. 중공홀(122a)의 직경은 전도성 발열사(104)가 자유롭게 통과할 수 있도록 상대적으로 대직경을 갖는다. 전도성 발열사 인인관(122)은 노루발(12)의 상단부에 상향 경사지게 고정 설치된다. 전도성 발열사 인입관(122)은 용접으로 노루발(12)에 접합되어 있으나 끼움 결합이나 볼트 등 다른 결합 수단을 통하여 조립 설치될 수도 있다.

전도성 발열사(104)는 금속메탈(철, 동, 스테인레스, 알류미늄,텅스텐), 그래핀, 카본, 탄소나노튜브 중 어느 하나의 소재로 제작될 수 있다. 시트 원단(102)은 카본 섬유, 부직포, 면, 폴리에스틸 누빔솜 , 가죽 등이 될 수 있다.

다음, 도 6과 같이 전도성 발열사(104)를 설계된 패턴을 따라 시트 원단(102)에 배치되도록 함과 동시에 도 1 및 도 2와 같이 재봉기(10)의 외바늘(14)에 걸어진 방염 윗실(106)과 실타래에 감아진 방염 밑실(108)을 사용하여 지그재그 패턴으로 박음질을 하면서 전도성 발열사(104)를 시트 원단(102)에 고정하여 둔다.

이때 방염 윗실(106)은 시트 원단(102)에 상면으로 지그재그 패턴으로 박음질이 이루어지고, 방염 밑실(108)은 시트 원단(102)의 밑면에서 방염 윗실(106)과 결속된다.

여기서, 전도성 발열사(104)에 코팅이 이루어지지 않은 경우, 도 5와 같이 발열사(104)의 절연 및 내열성을 갖도록 분사노즐(40)을 통해 내열코팅재(107)를 분사시켜 코팅하는 단계를 갖는다. 내열코팅재(107)는 수지성 고분자인 폴리아마이드, 폴리에스터, EVA 접착제에서 온도특성이 120도-200도사이의 특성을 갖는 접척제 등이 될 수 있다.

이같이 내열코팅재(107)가 코팅되면, 절연이 이루어질 뿐만 아니라 전도성 발열사(104)가 재고정되는 효과를 얻을 수 있다.

그 다음, 도 3 및 도 4와 같이 쌍 바늘(24,24)을 갖는 재봉기에 노루발(12')을 설치한 후, 전도성 발열사 마감재 랩바(30)를 노루발(12')의 입구측에 연결한다.

전도성 발열사 마감재 랩바(labbar)(30)는, 전도성 발열사 보호용 마감재(110)의 양단이 폭 방향으로 접어지도록 하여 노루발(12')측으로 이송 안내시키는 역할을 한다. 전도성 발열사 마감재 랩바(30)는, 장공 단면을 갖는 형태로서 양단에 U형으로 절곡되어 있는 절곡가이드(301,301), 절곡가이드(301,301)를 연결하는 가이드 연결부(302), 노루발(12')에 연결되는 가이드 장착공(303)를 갖는다. 가이드 장착공(303)은 볼트 체결수단을 통해 전도성 발열사 마감재 랩바(30)를 노루발(12')의 입구측에 연결시킨다.

그 다음, 도 6의 전도성 발열사(104)가 고정된 시트 원단(102)을 노루발(12')측에 위치시켜 놓고, 전도성 발열사 보호용 마감재(110)를 전도성 발열사 마감재 랩바(30)를 통과시키면서 전도성 발열사(104)의 배치 경로를 따라 쌍 바늘(24,24)로 시트 원단(102)에 재봉한다. 전도성 발열사 보호용 마감재(110)는 예로, 부직포가 될 수 있다.

이때 전도성 발열사 보호용 마감재(110)는 마감재 랩바(30)를 통과하면서 절곡가이드(301,301)에 의해 양단이 일정 폭으로 겹쳐저 쌍 바늘(24,24)로 박음질 처리된다.

이후 전도성 발열사(104)의 단부에 전기적 접속 압착단자(104a,104b)를 더 설치할 수 있다. 이때 각 전도성 발열사(104)의 패턴별로 직렬 또는 병렬 배선(5)의 회로를 변경하여 발열부위의 발열량을 조절할 수 있음은 물론이다.

예로, 도 7과 같이 회로 구성은 본 실시 예에서 4개의 전도성 발열사(104) 패턴을 모두 병열로 연결하여 구성될 수 있다. 전도성 발열사(104)는 온도 컨트롤러(9)에 연결되고, 온도 컨트롤러(9)는 온도센서 및 과열방지센서(10)를 통해 발열 온도를 감지하여 전도성 발열사(104)의 발열 온도 제어 및 과열 방지를 수행할 수 있다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

5: 연결 전기선
10: 온도 및 과열방지센서
12,12': 노루발
14: 외바늘
24: 쌍 바늘
40: 분사노즐
102: 시트 원단
104: 전도성 발열사
106: 방염 윗실
108: 방염 밑실
110: 전도성 발열사 보호용 마감재

Claims (9)

1. (a) 재봉기의 노루발(12)에 전도성 발열사 인입관(122)을 설치한 후, 전도성 발열사(104)를 발연사 인입관(122)을 통과시켜 시트 원단(102)에 배치하는 단계와;
   (b) 전도성 발열사(104)를 설계된 패턴을 따라 시트 원단(102)에 배치되도록 함과 동시에 재봉기의 외바늘(14)에 걸어진 방염처리된 아크릴성분 방염 윗실(106)과 실타래에 감아진 방염 밑실(108)을 사용하여 지그재그 패턴으로 박음질을 하면서 전도성 발열사(104)를 시트 원단(102)에 고정하는 단계와;
   (c) 쌍 바늘(24,24)을 갖는 재봉기에 노루발(12')을 설치한 후, 전도성 발열사 마감재 랩바(30)를 노루발(12')의 입구측에 연결하는 단계와;
   (d) 전도성 발열사(104)가 고정된 시트 원단(102)을 노루발(12')측에 위치시켜 놓고, 전도성 발열사 보호용 마감재(110)를 전도성 발열사 마감재 랩바(30)를 통과시키면서 전도성 발열사(104)의 배치 경로를 따라 쌍 바늘(24,24)로 시트 원단(102)에 재봉하는 단계;를 포함하여 제작된 것을 특징으로 하는 전도성 발열사를 이용한 온열시트의 제작 방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 전도성 발열사(104)에 코팅이 이루어지지 않은 경우,
   직접 재봉하지 않고 상기 (c) 단계 후 전도성 발열사(104)가 절연 및 내열성을 갖도록하고 온도센서 및 과열방지센서(10)가 고정될 수 있도록 분사노즐장치(40)를 통해 고분자 수지계열의 120도~200도 정도의 재료로서 폴리아마이드, 폴리에스터, EVA 접착제, 스틸렌부타디엔고무(sbr)접착제 중 어느 하나를 분사시켜 코팅하는 단계가 더 포함된 것을 특징으로 하는 전도성 발열사를 이용한 온열시트의 제작 방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 전도성 발열사(104)는 금속메탈(철,동, 텅스턴,스테인레스,알류미늄), 그래핀, 카본, 탄소나노튜브 중 어느 하나의 소재로 제작된 것을 특징으로 하는 전도성 발열사를 이용한 온열시트의 제작 방법.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 (d) 단계 후 전도성 발열사(104)의 단부에 전기적 접속 압착단자(104a,104b)로 전기선(5)과 접속 압착 연결하는 것을 특징으로 하는 전도성 발열사를 이용한 온열시트의 제작 방법.
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7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제

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