KR101680078B1 - 난방용 발열체 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 난방용 발열체에 관한 것으로, 나일론, 테프론, 복합수지로 이루어지는 복합물 및 카본블랙을 포함하여 구성된다.
또한, 본 발명은 난방용 발열체의 제조방법에 관한 것으로, 나일론, 테프론 및 복합수지를 믹서에 넣고 280 내지 300℃의 온도에서 용융시켜 혼합하고, 상온에서 굳혀 복합물을 형성하는 단계; 및 상기 복합물과 카본블랙을 믹서에 넣은 뒤 250 내지 260℃의 온도에서 용융시켜 혼합한 다음 압출하는 단계를 포함하여 구성된다.
이에 따라, 비교적 높은 온도에서도 지속적인 사용이 가능하기 때문에 비닐하우스나 가정 주택과 같이 외부로의 열에너지 손실이 많은 장소 등에 이용할 수 있다.
또한, 본 발명은 난방용 발열체의 제조방법에 관한 것으로, 나일론, 테프론 및 복합수지를 믹서에 넣고 280 내지 300℃의 온도에서 용융시켜 혼합하고, 상온에서 굳혀 복합물을 형성하는 단계; 및 상기 복합물과 카본블랙을 믹서에 넣은 뒤 250 내지 260℃의 온도에서 용융시켜 혼합한 다음 압출하는 단계를 포함하여 구성된다.
이에 따라, 비교적 높은 온도에서도 지속적인 사용이 가능하기 때문에 비닐하우스나 가정 주택과 같이 외부로의 열에너지 손실이 많은 장소 등에 이용할 수 있다.
Description
본 발명은 난방용 발열체 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 나일론 및 테프론이 부가되어 비교적 높은 온도에서도 용융되지 않는 난방용 발열체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
발열체는 일반적으로 전기 에너지를 열 에너지로 변환시키는 전기 저항체를 일컫는다. 즉, 전기 저항체로 전류가 흐르면, 저항체의 저항으로 인해 열이 발생된다. 이러한 발열체의 전도성이 있는 물질로는 카본이 많이 사용된다.
이와 같은 카본을 이용한 종래의 발열체가 ‘특허문헌 1’에 개시되어 있다.
그러나 종래의 발열체는 지속적으로 전류가 공급됨에 따라 축적되는 열이 증가하여 발열체의 온도가 60℃ 이상이 될 경우, 발열체가 녹는 문제점이 있다.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 나일론 및 테프론이 카본블랙과 함께 혼합되어 높은 온도에도 발열체가 녹지 않아 지속적으로 사용이 가능한 난방용 발열체 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 난방용 발열체는 나일론, 테프론, 복합수지로 이루어지는 복합물 및 카본블랙을 포함하여 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.
또한, 위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 난방용 발열체의 제조방법은 나일론, 테프론 및 복합수지를 믹서에 넣고 280 내지 300℃의 온도에서 용융시켜 혼합하고, 상온에서 굳혀 복합물을 형성하는 단계; 및 상기 복합물과 카본블랙을 믹서에 넣은 뒤 250 내지 260℃의 온도에서 용융시켜 혼합한 다음 압출하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.
본 발명에 따른 난방용 발열체는 비교적 높은 온도에서도 지속적인 사용이 가능하기 때문에 비닐하우스나 가정 주택과 같이 외부로의 열에너지 손실이 많은 장소 등에 이용할 경우 높은 온도를 유지할 수 있다.
도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 난방용 발열체의 온도를 측정한 사진
아래에서는 본 발명에 따른 난방용 발열체 및 이의 제조방법을 첨부된 도면을 통해 더욱 상세히 설명한다.
본 발명은 난방용 발열체에 관한 것으로, 도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 난방용 발열체의 온도를 측정한 사진이다.
본 발명에 따른 난방용 발열체는 나일론, 테프론, 복합수지로 이루어지는 복합물 및 카본블랙을 포함하여 구성된다.
또한, 본 발명에 따른 난방용 발열체의 제조방법은 나일론, 테프론 및 복합수지를 믹서에 넣고 280 내지 300℃의 온도에서 용융시켜 혼합하고, 상온에서 굳혀 복합물을 형성하는 단계; 및 상기 복합물과 카본블랙을 믹서에 넣은 뒤 250 내지 260℃의 온도에서 용융시켜 혼합한 다음 압출하는 단계를 포함하여 구성된다.
아래에서는 각 구성요소에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 난방용 발열체는 기본적으로 나일론, 테프론, 복합수지 및 카본블랙의 조합으로 이루어지는데, 나일론, 테프론 및 복합수지는 먼저 혼합되어 복합물을 형성하고, 이후에 카본블랙과 혼합된다.
나일론(Nylon)은 폴리아미드(Polyamid)계의 합성섬유의 일반명으로서, 융점이 200℃ 정도에서 형성된다. 본 발명에서 사용되는 나일론의 종류에는 한정이 없으며, 6-나일론, 6,6-나일론, 6,10-나일론, 7-나일론, 9-나일론, 11-나일론 등이 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 난방용 발열체의 나일론은 복합물의 전체 중량 대비 50 내지 75%를 차지한다.
테프론(Teflon)은 폴리불화에틸렌계 합성섬유의 상품명으로서, 융점이 280℃ 정도에서 형성된다. 본 발명에 따른 난방용 발열체의 테프론은 복합물의 전체 중량 대비 10 내지 20%를 차지한다.
복합수지는 여러 가지의 합성수지들을 혼합하여 제조한 것으로서, ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene), PVC(Polyvinyl Chloride), PC(PolyCarbonate), PS(Polystyrene), PP(PolyPropylene) 등의 조합으로 이루어질 수 있다. 본 발명에 따른 난방용 발열체의 복합수지는 복합물의 전체 중량 대비 15 내지 30%를 차지한다.
이와 같이 본 발명에 따른 난방용 발열체의 복합물은 후술할 카본블랙의 함량에 따라 결정되는데, 전체 중량 대비 70 내지 85%를 차지한다.
카본블랙 1 내지 500㎛ 크기의 탄소로서, 함유량에 따라 발열되는 온도의 크기가 결정된다. 본 발명에 따른 카본블랙의 함량은 전체 중량 대비 15 내지 30%를 차지한다. 만약 카본블랙의 함량이 30%를 초과할 경우 발열체의 온도가 높아지고, 축열로 인해 온도가 더욱 높아져 발열체가 녹는 문제가 발생한다. 15% 미만의 경우에는 발열 온도가 낮아 열효율이 떨어진다.
아래에서는 본 발명에 따른 난방용 발열체의 제조방법을 설명한다.
먼저 복합물은, 나일론 50 내지 75 중량%, 테프론 10 내지 20 중량% 및 복합수지 15 내지 30 중량% 범위 내의 각 재료를 믹서에 넣고 280 내지 300℃의 온도에서 용융시켜 혼합하고, 상온에서 굳힌다.
그리고 복합물 70 내지 85 중량%와 카본블랙 15 내지 30 중량%를 믹서에 넣은 뒤 250 내지 260℃의 온도에서 용융시켜 혼합한 다음 압출하여 성형한다. 이때 성형되는 압출물의 형태는 단면이 원형 또는 다각형으로 이루어질 수 있으며, 그 형상에 한정되지 않는다.
그리고 실제 사용 시에는 압출물을 커버할 수 있도록 외피를 형성시키는 것이 바람직한데, 이때 사용되는 외피에는 한정이 없으나 일반적인 합성수지를 사용할 경우에는 발열체의 온도로 인해 녹을 수 있으니 융점이 적어도 120℃ 이상의 복합수지를 이용하는 것이 바람직하다.
실시예
1
나일론 3.50kg, 테프론 1.40kg 및 복합수지(PC와 PP로 이루어짐) 2.10kg을 믹서에 넣고 290℃의 온도에서 용융시켜 혼합한 뒤 상온에서 굳힌다. 그리고 복합물 7.00kg과 카본블랙 3.00kg을 믹서에 넣은 뒤 250℃의 온도에서 용융시켜 혼합한 다음 압출하여 상온에서 굳힌다. 그리고 Poly (butylene terephthalate-co-tetramethylene ether terephthalate)를 상기 압출물의 표면으로 압출하여 외피를 형성하여 완성하였다.
실시예
2
나일론 5.25kg, 테프론 0.70kg 및 복합수지(PC와 PP로 이루어짐) 1.05kg을 믹서에 넣고 290℃의 온도에서 용융시켜 혼합한 뒤 상온에서 굳힌다. 그리고 복합물 7.00kg과 카본블랙 3.00kg을 믹서에 넣은 뒤 250℃의 온도에서 용융시켜 혼합한 다음 압출하여 상온에서 굳힌다. 그리고 Poly (butylene terephthalate-co-tetramethylene ether terephthalate)를 상기 압출물의 표면으로 압출하여 외피를 형성하여 완성하였다.
실시예
3
나일론 4.25kg, 테프론 1.70kg 및 복합수지(PC와 PP로 이루어짐) 2.55kg을 믹서에 넣고 290℃의 온도에서 용융시켜 혼합한 뒤 상온에서 굳힌다. 그리고 복합물 8.50kg과 카본블랙 1.50kg을 믹서에 넣은 뒤 250℃의 온도에서 용융시켜 혼합한 다음 압출하여 상온에서 굳힌다. 그리고 Poly (butylene terephthalate-co-tetramethylene ether terephthalate)를 상기 압출물의 표면으로 압출하여 외피를 형성하여 완성하였다.
실시예
4
나일론 6.38kg, 테프론 0.85kg 및 복합수지(PC와 PP로 이루어짐) 1.28kg을 믹서에 넣고 290℃의 온도에서 용융시켜 혼합한 뒤 상온에서 굳힌다. 그리고 복합물 8.51kg과 카본블랙 1.50kg을 믹서에 넣은 뒤 250℃의 온도에서 용융시켜 혼합한 다음 압출하여 상온에서 굳힌다. 그리고 Poly (butylene terephthalate-co-tetramethylene ether terephthalate)를 상기 압출물의 표면으로 압출하여 외피를 형성하여 완성하였다.
시험예
위에서 제조된 실시예 1 내지 4의 발열체의 양끝에 각각 +, - 전극을 연결하고 220V의 전압으로 전류를 흘려준 뒤 24시간 후에 각 실시예에 따른 발열체의 온도를 각각 측정하였으며, 실시예 1의 결과는 도 1에 도시되어 있고, 실시예 2의 결과는 도 2에 도시되어 있으며, 실시예 3의 결과는 도 3에 도시되어 있고, 실시예 4의 결과는 도 4에 도시되어 있다.
도 1 및 2에 도시된 바와 같이 카본블랙이 30% 함유된 실시예 1 및 2는 발열체의 온도가 90℃까지 상승하였으며, 발열체가 녹아내리는 현상은 발견되지 않았다. 그리고 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 카본블랙이 15% 함유된 실시예 3 및 4는 발열체의 온도가 60℃까지 상승하였으며, 발열체가 녹아내리는 현상은 발견되지 않았다.
이와 같이 본 발명은 높은 온도에서도 녹지 않고 높은 내구성을 유지하면서 사용할 수 있어 비닐하우스, 단독 주택과 같이 외부 환경에 노출이 많아 열손실률이 높은 장소에 사용되더라도 높은 온도를 유지할 수 있는 장점이 있다. 즉, 일반적으로 발열체는 외부에 노출되지 않고 시멘트 등에 매립되어 설치되므로 최대 온도가 낮을 경우 전달되는 온도가 낮은 문제점이 있으나, 본 발명에 따른 난방용 발열체는 위에서 살펴본 바와 같이 100℃에 근접한 온도까지 상승할 수 있어 비닐하우스나 단독 주택에서도 상당한 수준의 온도를 유지할 수 있다.
또한 본 발명은 복합수지와 카본블랙의 배합비율로 인해 PTC(Positive temperature coefficient) 효과를 높임으로써 일정 수준의 온도에 도달할 경우 높은 저항으로 인해 전도성이 낮아져 과열되는 것을 방지할 수 있어 안전하다.
Claims (6)
- 전류가 직접적으로 공급됨에 따라 발열되는 난방용 발열체에 있어서,
50 내지 75 중량%의 나일론, 10 내지 20 중량%의 테프론, 15 내지 30 중량%의 복합수지로 이루어지는 복합물 및 카본블랙을 포함하여 구성되고,
상기 복합물은 총 중량대비 70 내지 85 중량%이고, 상기 카본블랙은 총 중량대비 15 내지 30 중량%이고,
상기 카본블랙은 발열되는 온도 조건에 따라 그 함량이 조절되되, 상기 온도 조건이 높아질수록 함량이 증가되고, 상기 온도 조건이 낮아질수록 함량이 감소되는 것을 특징으로 하는 난방용 발열체.
- 삭제
- 삭제
- 전류가 직접적으로 공급됨에 따라 발열되는 난방용 발열체의 제조방법에 있어서,
50 내지 75 중량%의 나일론, 10 내지 20 중량%의 테프론, 15 내지 30 중량%의 복합수지를 믹서에 넣고 280 내지 300℃의 온도에서 용융시켜 혼합하고, 상온에서 굳혀 복합물을 형성하는 단계 및
70 내지 85 중량%의 상기 복합물과 15 내지 30 중량%의 카본블랙을 믹서에 넣은 뒤 250 내지 260℃의 온도에서 용융시켜 혼합한 다음 압출하는 단계를 포함하여 구성되고,
상기 카본블랙은 발열되는 온도 조건에 따라 그 함량이 조절되되, 상기 온도 조건이 높아질수록 함량이 증가되고, 상기 온도 조건이 낮아질수록 함량이 감소되는 것을 특징으로 하는 난방용 발열체의 제조방법.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101985625B1 (ko) | 2018-08-27 | 2019-06-04 | 주진숙 | 난방용 발열체 및 이의 제조방법 |
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| Publication number | Publication date |
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| WO2017131439A1 (ko) | 2017-08-03 |
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