KR101611501B1 - 투명 면상발열체 제조장치 - Google Patents

투명 면상발열체 제조장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101611501B1
KR101611501B1 KR1020150084834A KR20150084834A KR101611501B1 KR 101611501 B1 KR101611501 B1 KR 101611501B1 KR 1020150084834 A KR1020150084834 A KR 1020150084834A KR 20150084834 A KR20150084834 A KR 20150084834A KR 101611501 B1 KR101611501 B1 KR 101611501B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
transparent
heating element
substrate
ink
silver
Prior art date
Application number
KR1020150084834A
Other languages
English (en)
Inventor
김동환
임채민
김준석
강문식
Original Assignee
(주) 파루
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주) 파루 filed Critical (주) 파루
Priority to KR1020150084834A priority Critical patent/KR101611501B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101611501B1 publication Critical patent/KR101611501B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F3/00—Cylinder presses, i.e. presses essentially comprising at least one cylinder co-operating with at least one flat type-bed
    • B41F3/02—Cylinder presses, i.e. presses essentially comprising at least one cylinder co-operating with at least one flat type-bed with impression cylinder or cylinders rotating unidirectionally
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/10—Heater elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
    • H05B3/12—Heater elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40—Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/54—Heating elements having the shape of rods or tubes flexible
    • H05B3/56—Heating cables

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Surface Heating Bodies (AREA)

Abstract

투명 면상발열체 제조장치가 개시된다. 본 발명의 롤투롤 하이브리드 인쇄 방식을 이용한 투명 면상발열체 제조 장치는, 롤 상태의 투명 기판을 공급하는 피딩롤러와, 상기 피딩롤러에서 공급된 기판의 표면에 UV경화형 레진을 주입하는 주입기와, UV경화형 레진이 도포된 기판에 음각 패턴을 인쇄하는 제판롤러와, 상기 제판롤러에서 인출된 음각 패턴에 도전성 잉크를 도포하는 잉크도포기, 및 상기 도전성 잉크가 도포된 기판의 잔여 잉크를 제거하는 블레이더를 포함하여 구성함으로써, 미세패턴 인쇄가 가능하고 인쇄두께의 조절이 가능하여 육안으로 시인이 되지 않은 미세선폭 인쇄가 가능하고, 저저항의 인쇄가 가능하여 저전압에서 구동가능하고, 미세패턴 사용으로 인한 에너지 절감 효과가 있다.

Description

투명 면상발열체 제조장치{THE FABRICATION APPARATUS OF TRANSPARENT SURFACE HEATER}
본 발명은 면상 발열체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 롤투롤 장치를 이용하여 투명 필름상에 음각으로 패턴을 형성하고, 미쇄패턴에서 발열할 수 있는 저저항 잉크로 스크린 블레이딩을 통하여 패턴에 잉크를 인쇄할 수 있는 투명 면상 발열체의 제조장치에 관한 것이다.
최근 건축기술의 발달로 인해 건물의 내외벽의 구조가 유리로 변화되어 건물의 미적인 아름다움 기능을 수행하게 된다. 그러나 창유리에 의한 냉난방열 손실로 인한 건물의 에너지 효율이 떨어지는 문제점과 겨울에 실내와 실외간의 온도차에 의한 결로 현상 등으로 인해 창유리에 곰팡이 등이 발생되어 건강 및 시각적으로 매우 악영향을 주는 문제가 발생 되고 있다.
또한, 자동차 및 선박 등의 운송수단에서도 내외부의 온도차에 의한 결로 현상으로 인해 운전중 시야 범위가 좁아지는 문제점을 가지고 있으며, 이러한 문제를 해결하고자 발열유리가 개발되어 시중에 장착 및 판매되고 있으나, 발열선의 사용으로 인한 시인성 문제를 가지고 있으며 또한 공정비 상승으로 인해 단가가 매우 고가로 고급차 일부에만 적용되고 있는 실정이다.
이중 전기가 인가되어 발열하는 통상의 면상발열체는, 공기를 오염시키지 않아 위생적일 뿐만 아니라 그 온도조절이 용이하고 소음이 없기 때문에 발열을 요하는 매트나 패드, 침대 매트리스, 보온 이불이나 담요, 아파트나 일반주택 등의 주거용 난방장치 등에 폭넓게 이용되고 있다. 뿐만 아니라 사무실이나 상점 등 상업용 건물의 난방장치, 작업장이나 창고, 막사 등의 산업용 난방장치와 각종 산업용 가열장치, 비닐 하우스와 농산물 건조시스템과 같은 농업용 설비, 도로나 주차장의 눈을 녹이거나 결빙을 방지할 수 있는 각종 동결방지장치를 비롯하여 레저용, 방한용, 가전제품, 거울이나 유리의 김서림 방지 장치, 건강보조용, 축산용 등에도 이용되고 있다.
이러한 종래의 발열체가 도 1에 도시되어 있다. 도 1은 한국 공개특허 10-2006-0050092호(명칭:면상발열체 및 그 제조방법)에 개시된 기술로, 도시된 바와 같이, 실질적으로 발열이 일어나며 복수개가 서로 일정 간격을 두고 배치된 사다리 형상의 발열 라인(11), 발열라인(11)의 양끝단들을 서로 연결하여 전기를 공급해주는 통전판막(12), 발열라인(11) 및 통전판막(12)을 모두 덮는 투명필름(13)을 포함한다. 여기서, 투명필름(13)은 발열라인(11)과 통전판막(12)의 위 아래를 모두 덮는 형태이다.
도 1에서, 발열라인(11)은 카본을 이용한 것이고, 통전판막(12)은 동이나 은을 얇은 판막 형태로 형성한 것이다. 이때, 통전판막(12)과 발열라인(11)간 연결은 도전성 접착제를 이용하여 부착한다. 그리고, 투명필름(13)은 PET 재질이다.
도 1과 같은 면상 발열체의 제조 방법은 다음과 같다.
먼저, PET 재질로 이루어진 투명필름 상에 도전성잉크(발열재)를 이용한 인쇄기를 이용하여 사다리 모양으로 배치되는 발열라인(11)을 인쇄한다.
다음으로, 이웃한 발열라인(11)의 양끝단들이 서로 연결될 수 있도록 도전성 접착제를 이용하여 동이나 은으로 된 얇은 통전판막(12)을 부착시킨다.
이어서, 발열라인(11) 및 통전판막(12) 상부에 투명필름(13)을 드라이 라미 방식 즉, 접착제 본딩 방식으로 접합하여 덮는다.
그러나 이러한 발열제품들은 투명필름 기판위에 인쇄 또는 에칭을 통하여 양각 모양의 전극을 형성한 것으로, 인쇄두께가 낮아 선폭의 크기를 줄이는 데 한계를 가진다(7 um 이상).
또한, 육안으로 선폭의 시인이 가능하고, 투과도 향상을 위해 선간격이 커야 하며 이는 저항이 커지는 요인으로 저전압에서 구동가능한 투명발열체 제조에 한계가 있다.
또한, 구리 에칭을 통한 발열체 제조는 에칭 기술의 한계로 인해 선폭의 미세화가 어려우며, 구리 동박의 접착력 향상을 위해 필름 표면위에 접착제 존재로 투과도가 떨어지는 문제가 발생한다.
KR 공개 특허 제2006-0050092(2006.05.19)
이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명은 음각 인쇄를 이용한 투명 면상발열체 제조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 미세 패턴 인쇄가 가능한 투명 면상발열체 제조장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한 본 발명은 미세 패턴에서 발열할 수 있는 저저항 잉크로 인쇄할 수 있는 투명 면상발열체 제조장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 200~300W까지 발열할 수 있는 투명 면상발열체 제조장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 롤투롤 하이브리드 인쇄 방식을 이용한 투명 면상발열체 제조 장치는, 롤 상태의 투명 기판을 공급하는 피딩롤러와, 상기 피딩롤러에서 공급된 기판의 표면에 UV경화형 레진을 주입하는 주입기와, UV경화형 레진이 도포된 기판에 음각 패턴을 인쇄하는 제판롤러와, 상기 제판롤러에서 인출된 음각 패턴에 도전성 잉크를 도포하는 잉크도포기, 및 상기 도전성 잉크가 도포된 기판의 잔여 잉크를 제거하는 블레이더를 포함하여 구성될 수 있다.
제판롤러는 투명기판의 표면에 감광제를 코팅하고, UV(ultraviolet) 노광과 현상 및 금속화, 전주도금과 표면에 잔존하는 잉크를 제거하는 세정단계를 거쳐 양각 패턴을 형성한 양각몰드를 구비한다.
또한, 도전성잉크는 은나노젤이 포함된 전기적 신호의 통전이 되는 패턴의 인쇄가 가능한 도전성 실버 잉크로 제조될 수 있다.
그리고, 기능성 필름을 롤 상태로 공급하는 기능성 필름 피딩롤러와, 상기 피딩롤러에서 공급되는 기능성 필름을 상기 블레이더에서 공급되는 도전성 잉크가 도포된 기판의 표면에 압착하는 압동롤러를 더 포함하여 보호층을 형성할 수 있다.
따라서, 본 발명의 투명 면상발열체 제조 장치에 의하면, 미세패턴 인쇄가 가능하고 인쇄두께의 조절이 가능하여 육안으로 시인이 되지 않은 미세선폭 인쇄가 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 투명 면상발열체 제조 장치에 의하면, 저저항의 인쇄가 가능하여 저전압에서 구동가능하여 자동차 등의 배터리에서도 발열 특성 가능 한 효과가 있다.
그리고, 본 발명의 투명 면상발열체 제조 장치에 의하면, 저전압 발열 및 미세패턴 사용으로 인한 에너지 절감 효과가 있다.
도 1은 종래의 발열체 도면이다.
도 2는 본 발명의 투명 면상발열체 제조장치에서 면상발열체를 제조하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 투명 면상발열체 제조장치를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 면상발열체 제조장치에 의하여 제조된 투명 면상발열체의 단면도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
명세서 전체에서 각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c, ...)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 한정하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 대하여 설명한다.
본 발명에 따른 투명 면상발열체 제조장치는 음각의 미세패턴이 형성된 인쇄몰드를 이용하여 음각의 미세패턴을 PET필름 상에 전사시키고, 음각의 미세 패턴에 도전성 잉크를 스크린 블레이딩을 통하여 인쇄할 수 있는 장치이다.
먼저 도면을 참조하여 본 발명에 따른 투명 면상발열체 제조 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 투명 면상발열체 제조장치를 이용한 면상발열체를 제조하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 투명 면상발열체 제조장치에 의한 투명면상발열체의 제조방법은 먼저 양각 패턴의 몰드를 제작하고(S110), 양각 몰드를 제판롤러에 설치하여 공급되는 투명 기판에 임프린팅을 통해 음각 패턴이 형성된 음각 필름을 제조한 다음(S120), 상기 음각 패턴에 전극을 형성하고, 보호 필름을 적층하는 발열체 인쇄 및 기능성 코팅적층단계(S130)를 수행하게 된다.
즉, 본 발명의 투명 면상발열체를 제조하기 위하여 먼저 양각 몰드를 제조하여야 한다(S110).
양각 몰드 제조 단계는 다음의 단계를 포함하여 이루어진다.
먼저 투명 기판을 준비한다(S111).
투명 기판(110)은 PET(polyethylene terephthalate)나 PI(polyimide) 필름을 사용하며 R2R 인쇄 공정 시 피딩롤러(10)에 감겨 사용하게 된다.
여기서 PET는 열가소성이고 PI는 열경화성이나, 본 발명에서는 필요한 경우 선택하여 사용할 수 있도록 하기 위하여 PET나 PI를 사용할 수 있도록 한다.
즉, PET는 열가소성이기 때문에 낮은 온도에 적용할 수 있고, PI는 고온에서 적용할 수 있기 때문이다. 그리하여 각각 원하는 경우에 따라서 PET로 할지 PI로 할지 기판으로 정하여 사용하면 된다.
또한, PVB, EVA 또는 TPU(Thermoplastic polyurethane) 등도 기판의 원소재로 사용될 수 있음은 물론이다.
단계 S111에서 기판이 준비되면 Photo-lithography 공정을 통한 패턴 형성을 위해 기판의 표면에 감광제를 코팅하는 단계를 수행한다(S112).
단계 S112에서는 기판에 감광성 필름(Dry Film Photoresist) 또는 포토레지스트를 코팅하여 감광성 도막층을 형성하는 데, 이때, 일례로서 포토레지스트 코팅은 스핀코팅, 슬릿엔스핀 코팅, 슬릿 코팅, 또는 카필러리 코팅 중 어느 하나의 방법을 사용하여 코팅할 수 있다.
감광성 필름 또는 포토레지스트는 자외선 또는 빛을 받는 경우 물질의 성질이 변화하는 고분자로서 물질의 구조변화에 의해 용매(현상액)에 녹지 않거나 반대로 쉽게 녹는다. 이때 포토레지스트는 자외선을 받은 부문이 쉽게 녹는 경우에는 포지티브 포토레지스트라 하고, 자외선을 받은 부문이 녹지 않는 경우에는 네가티브 포토레지스트라 한다.
이러한 UV수지는 기판으로 사용되는 필름과 접착력을 유지하고 패턴 성형성이 우수하다.
단계 S112에서의 감광제 코팅단계는 코팅두께를 통해 패턴의 깊이를 결정하는 중요한 공정 단계이다.
단계 S112에서 기판에 감광제가 코팅되면, UV(ultraviolet) 노광단계와 현상 및 금속화, 전주도금과 표면에 잔존하는 잉크를 제거하는 세정단계를 거쳐 양각 패턴을 형성한다(S113~S116).
패턴 형성은 UV 빛을 마스크를 통해 코팅 부분에 노출 함으로서 패턴을 형성하고 형성된 패턴을 현상공정에서 미경화된 부분을 녹여서 패턴을 형성하는 것이다.
여기서, 포토레지스트의 조사(노광)는 포토레지스트의 감도에 따라 적당하게 조사하면 되므로 적절한 강도 및 파장대를 선택하여 조사한다. 일예로서 200 ~ 300nm 범위의 파장을 사용할 수 있으며 1 ~ 100mW/cm2의 강도 하에 2 ~ 15초 동안 노출시킬 수 있다.
즉, 자외선을 코팅된 감광제에 조사하면 감광제는 현상액에 의해 녹게 되어 패턴을 형성하는 것이다. 이때 포토레지스트의 선택적 자외선조사는 포토마스크에 의해 수행될 수 있다. 포토마스크는 자외선을 선택적으로 포토레지스트에 조사할 수 있도록 한다.
여기서, 포토레지스트의 조사(노광)는 포토레지스트의 감도에 따라 적당하게 조사하면 되므로 적절한 강도 및 파장대를 선택하여 조사한다. 일예로서 200 ~ 300nm 범위의 파장을 사용할 수 있으며 1 ~ 100mW/cm2의 강도 하에 2 ~ 15초 동안 노출시킬 수 있다.
포토마스크에 의해 선택적으로 조사된 포토레지스트를 현상액으로 현상하는 경우 용해도 차이에 의해 녹게 되어 패턴이 형성된다. 이때 사용되는 현상액은 염기계로서 KOH, NaOH, 또는 TMAH(Tetra Methyl Ammonium Hydroxide) 등이 사용될 수 있다.
포토레지스트의 노광 및 현상에 의해 패턴이 형성된 경우 노광 및 현상에 따라 감광제로 마스킹되지 않은 부분은 염산계 식각액을 사용하여 식각함으로써 패턴을 형성할 수 있다.
상술한 바와 같이 이러한 양각 몰드는 전주 금형 방법으로 5이하의 발열라인 설계가 가능하고 선폭의 편차를 이내로 설계할 수 있는 장점이 있다.
이러한 과정으로 완성된 인쇄몰드는 이후 롤트롤 공정에서 제판롤러(130)에 부착되어 사용하게 된다.
단계 S110에서 인쇄 몰드가 준비되면, 이후 UV성형에 의한 음각 필름 제조 단계를 거치게 된다(S120).
이러한 UV성형에 의한 음각 필름 제조 단계는 인쇄몰드에 패턴된 표면 형상을 칫수 변화없이 필름에 전사하는 롤투롤 연속공정으로 면상발열체를 제조한다.
이를 위하여 먼저 단계 S110에서 제조된 양각 몰드를 제판롤러에 설치한다(S121).
단계 S121에서 양각 몰드가 제판롤러에 설치되면 이후 투명 면상발열체 제조장치에서 롤투롤 연속공정에 의하여 투명 면상발열체가 제조된다.
도 3의 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 투명 면상발열체 제조장치를 도시한 도면을 참고하여 투명 면상발열체 제조장치에 대하여 설명한다.
투명 면상발열체 제조장치는 양각 몰드가 설치된 제판롤러(130)와, 투명 기판(110)을 가이드하는 하나 이상의 가이드롤러(20), 투명기판을 피딩하는 제1 피딩롤러(10)와 패턴이 인쇄된 투명 기판을 권치하는 권취롤러(30)를 포함하고, 기능성 필름을 피딩하는 제2 피딩롤러(40)와 기능성 필름을 투명 면상발열체 상부에 접착하는 하나 이상의 압동롤러(21)를 포함할 수 있다.
제판 롤러(130)에 의하여 기판의 표면에 감광제를 코팅하고, 이를 UV노광시켜 패턴을 형성하는 UV성형에 의한 음각 필름 제조 단계(S120)을 수행한다.
구체적으로 양각의 인쇄몰드를 제작한 후에 이를 제판롤러(130)에 결합하고, 제공되는 투명기판(110)과 제판롤러(130) 사이에 레진주입기(120)를 통하여 UV경화레진을 주입 후 UV조사기(121)를 통하여 UV를 조사하여 표면에 음각의 패턴이 형성된 투명 면상발열체를 제조하는 것이다.
보다 구체적으로, 인쇄몰드가 제판롤러(130)에 설치되면, 롤투롤 공정을 통하여 본 발명의 투명 면상 발열체를 제조하게 된다.
이를 설명하면, 먼저 피딩롤러(10)에 권취된 투명 기판(110)이 하나 이상의 가이드롤러(20)를 통하여 제판롤러(130)로 공급되기 전에, 투명기판(110)과 제판롤러사에에 UV 경화형 레진을 주입하고(S122), 투명기판(110)을 공급한 다음(S123), 제판롤러(130)를 통하여 패턴을 임프린팅하고(S124), UV노광기(121)에 노출시켜 노광하여 투명 기판상에 음각 패턴이 형성된 음각필름을 형성하는 것이다(S125).
상술한 바와 같이 투명 면상발열체 제조장치에 의하여 음각 패턴이 형성된 필름이 형성되면 다음은 상기 음각 패턴에 스크린 블레이딩과 전극을 형성하고, 보호 필름을 적층하는 발열체 인쇄 및 기능성 코팅적층단계(S130)를 수행하게 된다.
즉, 단계 S125에서 형성된 음각 필름에 잉크주입기(140)를 통하여 도전성 잉크를 도포하고(S131), 이후 도전성 잉크가 음각에 도포된 필름을 블레이더(150)를 통하여 잔여 잉크를 제거하고(S132), Cu 라미네이팅과 플래팅(plating)으로 전극을 형성하고(S133), 이후 필요에 따라 제2 피딩롤러(40)에서 피딩되는 기능성 필름(보호 코팅, PVB, EVA, TPU등)을 상하로 구비된 압동롤러(21)에 의하여 전극이 형성된 투명 면상발열체 상부에 접착하여 본 발명의 투명 면상발열체를 제조하게 된다(S134).
단계 S134는 발열체 보호 및 열차단 기능성을 갖는 대면적 기능성 필름을 코팅하거나 또는 적층하여 사용할 수 있다.
상술한 단계에서 잉크의 종류 및 인쇄공정 제어에 따라 전기 전도도가 변할 수 있으므로, 본 발명에서는 도전성 잉크로 Ag나노잉크, Carbon 잉크, 구리잉크, 금잉크, 알루미늄 페이스트(Aluminium Paste)나 도전성 실버 페이스트가 사용될 수 있다.
바람직하게는 각 원하는 고온을 발열할 수 있도록 각각 잉크의 양과 제조법을 다르게 하여 각 상황에 맞게 잉크 제조 및 인쇄를 해야 한다. 잉크 제조를 위한 선행특허는 등록번호 10-1104123-0000 (은 나노 젤을 이용한 전도성 잉크 제조), 출원번호 10-2013-0083889 (은 나노 젤을 이용한 터치스크린용 투명전극 제조 방법)에 상세한 제조 방법이 기술되어 있다.
본 발명에서는 도전성 잉크로 나노젤이 포함된 잉크로서 전기적으로 통전이 가능한 도전성 잉크로 PG-007 잉크를 이용하여 사용하는 것으로 한다.
이러한 과정으로 생성된 투명 나노 금속 메쉬 발열체가 도 4에 도시되어 있다.
도 4는 본 발명의 면상발열체 제조장치에 의하여 제조된 투명 면상발열체의 단면도로서, 투명 기판(110)의 음각에 도전성 실버 페이스트로 충진된 패턴과 그 상부에 기능성필름(160)이 라미네이팅(laminating)되어 있다.
음각 인쇄를 통해 미세 선폭의 유지가 가능하고 대면적 균일한 미세 패턴(1~5)의 인쇄가 가능하기 때문에 육안으로 식별이 되지 않고 투명도를 유지할 수 있다.
한편, 도전성 실버 잉크는 은 나노 젤을 생성하고 이후 은 나노젤이 포함된 도전성 실버 잉크로 패턴에 인쇄하도록 한다
바람직하게는 각 원하는 고온을 발열할 수 있도록 각각 잉크의 양과 제조법을 다르게 하여 각 상황에 맞게 개발하여야 한다.
먼저 인쇄에 사용되는 도전성 실버 잉크를 제조하기 위해 먼저 은 나노 젤을 생성하고 이후 은나노젤이 포함된 도전성 실버 잉크를 제조할 수 있다.
하나의 실시예로 증류수 10ml에 AgNO3 0.3g을 녹여 은 이온 수용액을 제조한다.
제조된 은이온 수용액에 고분자 피롤리돈, 고분자 우레탄, 또는 고분자 아마이드기로부터 선택되는 하나 이상인 고분자 바인더를 첨가하고 균일하게 분산되도록 분산제가 첨가되어 교반되도록 한다.
바람직하게는 은이온 수용액에 고분자 피롤리돈(수평균 분자량 5만) 0.02g을 첨가하고 균일하게 분산되도록 호모게나이저(Homogenizer)로 교반하는 것이다.
이후 분산된 용액에 10% 하이드라진(N2H4) 수용액 0.5g을 천천히 첨가하고 추가적으로 3시간 교반하여 어두운 녹색을 띄는 용액을 제조한다.
하이드라진(N2H4)은 환원제로 동작되며, 하이드라진뿐만이 아니라, 수소화붕소나트륨(NaBH4), 포름알데히드, 아민류 화합물, 글리콜류 화합물, 글리세롤, 디메틸포름아미드, 탄닌산, 시트르산염 및 글루코스를 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상의 환원제를 첨가할 수 있음은 물론이다.
이렇게 제조된 용액에 아세톤 20ml를 첨가하여 1분 교반 후, 원심분리기를 이용하여 6000rpm에서 30분간 분리하여 수득한 은 침전물에 0.1g의 디에탄올 2,2아조비스(Diethanol 2,2-azobis)를 첨가하여 은 나노젤 0.2g을 제조한다.
디에탄올 2,2아조비스(Diethanol 2,2-azobis)는 안정화 수단으로 사용되며, 교반단계에서 바닥에 침전된 은나노 침전물에 첨가하여 안정화시키는 것이다.
상술한 바와 같이 은나노 젤을 제조하고 나면, 다음으로 은 나노 젤이 포함된 도전성 실버 잉크를 제조한다.
상기와 같은 은나노젤이 포함된 도전성 페이스트는 실온에서 용매에 분산되어 에폭시와 은입자와 경화제가 첨가 및 교반되어 최종적으로 은나노 젤이 포함된 전도성 잉크가 제조되는 것이다.
이러한 단계를 거쳐 도전성 실버 잉크가 제조된다.
이후, 후처리 과정을 거쳐 투명 발열체로 제조된다(S130).
이러한 후처리 과정으로는 기판에 전극을 추가하고, 필요한 경우 발열보호필름과 전자파 차폐필름 또는 전자기파 차폐필름을 적층하는 공정을 추가할 수 있다.
표 1은 패턴의 크기에 따른 저항 및 발열온도 측정표이다.
Figure 112015057835176-pat00001
표 1은 사이즈 110 x 272mm에 AC 220V를 인가하고 200에서 열처리 1 시간으로 측정한 데이터이다.
전력은 V*I로서 전력에 따라 온도 발열이 가능하므로, I=V/R 로서 일정한 V에서 R이 적으면 전류량이 커지고 전류량이 커지면 전력이 커져 단위면적당 발열량이 커지게 됩니다.
따라서, 단위면적당 발열량을 크게하기 위해서 저저항의 인쇄가 필요하게 되는 것이다.
상술한 표 1을 바탕으로, 도 7의 패턴의 피치와 선폭을 설명하기 위한 참고도면에서와 같이, 피치와 선폭을 정하고 발열온도를 결정하는 것이다.
따라서, 결국 미세 패턴을 이용하여 200~300W까지 발열이 가능하고, 도표를 참고하면, 200 ~ 300W의 경우에는 면적이 85*145cm 의 크기에서도 가능함을 알 수 있다.
단계 S130을 거쳐 제조된 투명 발열체는 전극에 전원을 가하면 발열체로 동작된는 데, 보다 효과적으로 전자파를 억제하기 위하여 투명 발열체의 전원단으로 교류 전원을 사용하지 않고 직류전원을 사용할 수 있다.
도 5의 전원단을 설명하기 위한 참고도면을 보면, 외부전원을 구동전원으로 변환시켜 출력하는 전원부(50)와, 전원부(50)에서 인가되는 직류전원에 의하여 발열하는 발열매트(100)를 포함한다.
전원부(50)는 콘센트를 통하여 인가되는 외부교류전원이 입력되는 AC입력수단(51)과, AC입력수단(51)에서 인가되는 교류전원을 직류로 변환하는 AC/DC컨버터(52)에서 출력된 직류전원을 투명 발열체(100)에 출력하도록 구성할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 전원부(50)에 직류변환수단을 구비함에 따라서 투명발열체(100)를 직류로서 발열하도록 한다. 통상적으로 발열매트에서 발생되는 전자파는 교류전원의 인가시에 전원선에서 매우 많은 양이 발생된다. 따라서 전원선에 의한 전자파를 억제하기 위하여 직류전원을 사용할 수도 있다.
또한, 본 발명의 투명 면상발열체 제조장치에 의하여 제조된 면상발열체는 미세 패턴 인쇄 개구율을 90%이상으로 구성하여 투명도를 이루도록 하고, 패턴의 간격을 최소화함에 따라 저전류에서도 결로 현상을 억제 및 제거할 수 있다.
그리고, 인듐 고갈 등으로 인한 ITO필름 대체 가능한 공정기술이기 때문에 TSP 및 디스플레이뿐만 아니라 발열체 등의 다양한 응용분야에서 ITO를 대체할 수 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대하여 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.
10 : 피딩롤러 20 : 가이드롤러
30 : 권취롤러 40 : 기능성 필름 피딩롤러
100 : 투명 면상 발열체
110 : 투명 기판 120 : 레진주입기
121 : UV 경화기 130 : 제판롤러
140 : 잉크주입기 150 : 블레이더

Claims (7)

  1. 롤투롤 하이브리드 인쇄 방식을 이용한 투명 면상발열체 제조 장치에 있어서,
    롤 상태의 투명 기판을 공급하는 피딩롤러;
    상기 피딩롤러에서 공급된 기판의 표면에 UV경화형 레진을 주입하는 레진주입기;
    UV경화형 레진이 도포된 기판에 음각 패턴을 인쇄하는 제판롤러;
    상기 제판롤러에서 인출된 음각 패턴에 도전성 잉크를 도포하는 잉크주입기;및
    상기 음각패턴이 형성되지 않은 기판의 표면에 잔존하는 잉크를 제거하는 블레이더;
    를 포함하는 투명 면상발열체 제조 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제판롤러는
    투명기판의 표면에 감광제를 코팅하고, UV(ultraviolet) 노광과 현상 및 금속화, 전주도금과 상기 음각패턴이 형성되지 않은 기판의 표면에 잔존하는 잉크를 제거하는 세정단계를 거쳐 양각 패턴을 형성한 양각몰드를 구비한 투명 면상발열체 제조 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    UV 노광은
    200 ~ 300nm 범위의 파장을 사용하고, 1 ~ 100mW/cm2의 강도 하에 2 ~ 15초 동안 노출시키는 투명 면상발열체 제조 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 도전성잉크는
    은나노젤이 포함된 전기적 신호의 통전이 되는 패턴의 인쇄가 가능한 도전성 실버 잉크로 제조되는 투명 면상발열체 제조장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 은나노 젤은
    은이온 수용액을 제조한 다음, 이를 고분자 바인더를 첨가하여 분산제로 교반한 다음, 환원제를 추가하여 제조되는 투명 면상발열체 제조장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 은나노 젤은
    증류수 10ml에 AgNO3 0.3g을 녹여 은 이온 수용액을 제조하고, 제조된 은이온 수용액에 고분자 피롤리돈, 고분자 우레탄, 또는 고분자 아마이드기로부터 선택되는 하나 이상인 고분자 바인더를 첨가하고 균일하게 분산되도록 분산제를 첨가하여 교반한 다음, 분산된 용액에 10% 하이드라진(N2H4) 수용액 0.5g을 천천히 첨가하고 추가적으로 3시간 교반하여 어두운 녹색을 띄는 용액을 제조한 다음, 아세톤 20ml를 첨가하여 1분 교반 후, 원심분리기를 이용하여 6000rpm에서 30분간 분리하여 수득한 은 침전물에 0.1g의 디에탄올 2,2아조비스(Diethanol 2,2-azobis)를 첨가하여 0.2g이 제조되는 투명 면상발열체 제조장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    기능성 필름을 롤 상태로 공급하는 기능성 필름 피딩롤러; 및
    상기 피딩롤러에서 공급되는 기능성 필름을 상기 블레이더에서 공급되는 도전성 잉크가 도포된 기판의 표면에 압착하는 압동롤러;
    를 더 포함하는 투명 면상발열체 제조장치.

KR1020150084834A 2015-06-16 2015-06-16 투명 면상발열체 제조장치 KR101611501B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150084834A KR101611501B1 (ko) 2015-06-16 2015-06-16 투명 면상발열체 제조장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150084834A KR101611501B1 (ko) 2015-06-16 2015-06-16 투명 면상발열체 제조장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101611501B1 true KR101611501B1 (ko) 2016-04-12

Family

ID=55801236

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150084834A KR101611501B1 (ko) 2015-06-16 2015-06-16 투명 면상발열체 제조장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101611501B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200016664A (ko) * 2018-08-07 2020-02-17 (주) 파루 발열체 어셈블리, 발열체 형성 시스템 및 발열체 형성 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200016664A (ko) * 2018-08-07 2020-02-17 (주) 파루 발열체 어셈블리, 발열체 형성 시스템 및 발열체 형성 방법
KR102098142B1 (ko) * 2018-08-07 2020-04-08 (주) 파루 발열체 어셈블리, 발열체 형성 시스템 및 발열체 형성 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6779253B2 (ja) 導電パターンの製造方法及び導電パターン形成基板
JP5341966B2 (ja) パターン転写方法及びパターン転写装置、これを適用したフレキシブルディスプレイパネル、フレキシブル太陽電池、電子本、薄膜トランジスター、電磁波遮蔽シート、フレキシブル印刷回路基板
Song et al. Photoenhanced patterning of metal nanowire networks for fabrication of ultraflexible transparent devices
KR101620503B1 (ko) 자기파 실드 발열필름 제조 방법
US20150125596A1 (en) Ink composition for manufacture of high resolution conducting patterns
BRPI0806629A2 (pt) método para a produção de superfìcies eletricamente condutivas estruturadas sobre um substrato
RU2009129827A (ru) Способ изготовления электропроводящих поверхностей
CN101983180A (zh) 加热件及其制备方法
TW201332784A (zh) 藉由柔版印刷製造電阻式觸控感測器電路之方法
KR101930323B1 (ko) 카메라용 면상발열체
KR101602768B1 (ko) 투명 나노 금속 메쉬 발열체 및 이의 제조방법
KR101611501B1 (ko) 투명 면상발열체 제조장치
Cai et al. Highly-facile template-based selective electroless metallization of micro-and nanopatterns for plastic electronics and plasmonics
KR20180028573A (ko) 온장고용 면상발열체와 이의 발열 제어 방법
KR20120042022A (ko) 패턴 제조 방법 및 패턴 전사 장치, 이를 적용한 플렉서블 디스플레이 패널, 플렉서블 태양전지, 전자책, 박막 트랜지스터, 전자파 차폐시트, 플렉서블 인쇄회로기판
KR20180028574A (ko) 배달가방용 면상발열체와 이의 발열 제어 방법
KR101817740B1 (ko) 좌변기용 면상발열체
JP2005294687A (ja) 導体層パターン及び電磁波遮蔽体の製造法
CN101696339B (zh) 一种电子纸微杯的材料及制备方法
KR20120042021A (ko) 패턴 제조 방법 및 패턴 전사 장치, 이를 적용한 플렉서블 디스플레이 패널, 플렉서블 태양전지, 전자책, 박막 트랜지스터, 전자파 차폐시트, 플렉서블 인쇄회로기판
KR101817741B1 (ko) 세탁기용 면상발열체
US20120261172A1 (en) Structure and pattern forming method of transparent conductive circuit
KR20110051347A (ko) 투명발열 글라스 제조방법
KR102092163B1 (ko) 금속산화물 나노입자 잉크 조성물, 금속산화물 나노입자 잉크 조성물의 제조방법 및 금속산화물 나노입자 잉크 조성물을 이용한 도전층 패턴 형성 방법
KR101725860B1 (ko) 전자기파 실드 발열필름 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant