KR101700385B1

KR101700385B1 - 발열매트

Info

Publication number: KR101700385B1
Application number: KR1020160036173A
Authority: KR
Inventors: 고탁림
Original assignee: 보경산업주식회사; 고탁림
Priority date: 2016-03-25
Filing date: 2016-03-25
Publication date: 2017-02-01

Abstract

본 발명은 발열매트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 탄소섬유를 포함하는 면상발열체; 상기 면상발열체의 상면에 형성되는 상부 절연층; 상기 면상발열체의 하면에 형성되는 하부 절연층; 상기 상부 절연층에 형성되는 상부 난연층;을 포함하며, 상기 면상발열체는 다수의 탄소섬유와 절연성 내열섬유가 교대로 배치되는 위사; 절연성 내열섬유로 구성되어 상기 위사와 직조되는 경사; 상기 경사 방향으로 삽입되는 다수개의 동선; 상기 동선에 연결되는 AC전원 제어장치 및 DC전원 제어장치를 포함하며, 상기 상, 하부 절연층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 구성되고, 상기 상, 하부 난연층은 난연사를 경사와 위사로 하여 직조한 원단으로 되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 면상발열체로부터 카본분말이 탈락되는 것을 방지하여 일정한 저항값을 유지할 수 있도록 하며, 내구성을 높이는 장점이 있다.

Description

발열매트{Heating mat}

본 발명은 발열매트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 안전성 및 내구성이 우수하고 사용도 편리한 발열매트에 관한 것이다.

일반적으로 면상발열체는 니크롬, 동니켈합금, 알루미늄 등의 금속 발열체와, 탄소재료를 이용한 비금속 발열체로 분류할 수 있으며, 탄소를 발열원으로 하는 발열체는 섬유나 필름의 표면에 침전이나 인쇄방식으로 탄소를 코팅하여 구성한다.

이러한 탄소를 발열원으로 하는 발열체는 전자파가 발생하지 않으며, 일정 온도에 도달하면 그 이상 온도가 증가하지 않는 항온 특성을 가지므로, 전력 사용을 최소화할 수 있으며, 화상을 입을 염려가 없는 장점이 있다. 또한, 공기오염과 소음이 없고 위생적이며 인체에 유익한 원적외선을 방출한다. 따라서, 이러한 면상발열체는 난방용 장판, 난방용 매트, 난방용 벽걸이 용품, 전열 시트, 발열선, 등산 또는 건강 의류, 침구, 농업용 종묘 성장촉진제 및 비닐하우스 난방용 등의 소재로서 널리 이용되고 있다.

이러한 면상발열체의 종래기술로는 대한민국 등록특허 제10-1484675호가 게시되어 있는바, 합성섬유를 경사 및 위사로 하여 직조되되, 경사방향으로 동선이 다수 개 삽입된 직조 원단의 표면에 카본 분말이 포함된 발열층이 코팅되어 이루어진 면상발열체; 상기 면상발열체의 저면에 형성되는 하부 절연/난연층; 상기 면상발열체의 상면에 형성되는 상부 절연/난연층; 상기 하부 절연/난연층의 저면에 형성되는 난연발란스층; 상기 상부 절연/난연층의 상면에 형성되는 인쇄층; 상기 인쇄층의 상면에 형성되는 인쇄보호층; 및 상기 인쇄보호층의 상면에 형성되는 탑코팅층;을 포함하여 이루어지며, 상기 면상발열체의 동선에는 AC전원제어장치와 DC전원제어장치가 연결되고, 상기 하부 절연/난연층과 상부 절연/난연층에는 폴리우레탄수지, EVA수지, 메틸트리메톡시실란, 고령토, 맥반석, 황토, 알루미나 및 지르코니아가 포함되는 발열매트를 제조하였다.

그러나 상기 선등록 특허의 발열매트는 앞서 설명한 바와 같이, 직조원단의 표면에 포함된 카본 분말이 쉽게 탈락 및 박리됨으로써, 저항값이 변경되는 것은 물론, 장기간 사용시 박리되는 카본 분말이 많아 그 효과가 반감되는 문제가 있었다. 또한, 상기 절연/난연층 역시 합성수지에 고령토, 맥반석, 황토, 알루미나 및 지르코니아 등의 분말을 혼합하고 이를 팁핑(tipping)하는 방법으로 형성함으로써, 고령토, 맥반석, 황토, 알루미나, 지르코니아 등의 분말이 절연/난연층으로부터 쉽게 탈락되어 난연효과가 미미하게 되는 등의 단점이 있었다.

KR 10-1484675 B1

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 탄소섬유를 이용하여 면상발열체를 직조함으로써, 면상발열체로부터 카본 분말이 탈락되는 것을 방지하여 일정한 저항값을 유지할 수 있도록 하는 것이다.

아울러, 절연 및 난연층 역시 난연성 분말을 포함하는 난연사를 이용하여 직조한 원단으로 형성함으로써, 난연성 분말이 탈락되는 것 역시 방지하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 발열매트는, 탄소섬유를 포함하는 면상발열체; 상기 면상발열체의 상면에 형성되는 상부 절연층; 상기 면상발열체의 하면에 형성되는 하부 절연층; 상기 상부 절연층에 형성되는 상부 난연층;을 포함하며, 상기 면상발열체는 다수의 탄소섬유와 절연성 내열섬유가 교대로 배치되는 위사; 절연성 내열섬유로 구성되어 상기 위사와 직조되는 경사; 상기 경사 방향으로 삽입되는 다수개의 동선; 상기 동선에 연결되는 AC전원 제어장치 및 DC전원 제어장치를 포함하며, 상기 상, 하부 절연층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 구성되고, 상기 상, 하부 난연층은 난연사를 경사와 위사로 하여 직조한 원단으로서, 상기 난연사는 폴리에틸렌 테레프탈레에트에 난연성 분말을 혼합하여 필라멘트로서 방사된 것이며, 상기 난연성 분말은 제올라이트 분말, 알루미나 분말, 지르코니아 분말, 운모 분말, 게르마늄 분말 및 토르말린 분말 중 1종 이상의 것임을 특징으로 한다.

상기 난연사는, 폴리부틸렌 테레프탈레이트에 제올라이트 분말, 알루미나 분말, 지르코니아 분말을 혼련하여 마스터 배치를 제조하는 단계와, 폴리에틸렌 테레프타레이트에 운모 분말, 게르마늄 분말 및 토르말린 분말을 혼련하여 마스터 배치를 제조하는 단계와, 상기 제조된 두 종류의 마스터 배치를 폴리에틸렌 테레프탈레이트에 혼합하여 용융하는 단계와, 상기 용융된 용융물을 방사하는 단계를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 한다.

상기 제올라이트 분말, 알루미나 분말, 지르코니아 분말, 운모 분말, 게르마늄 분말 및 토르말린 분말은 모두 300~400nm의 입도를 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 탄소섬유는, 폴리아크릴로니트릴계 중합체를 포함하는 방사용액을 방사하여 제조된 탄소섬유용 전구체 섬유를 내염화처리 및 탄화처리하여 탄소섬유를 제조함에 있어서, 상기 탄화처리를 800~1000℃의 온도로 실시하는 것을 특징으로 한다.

상기 하부 난연층에 형성되는 단열층; 상기 상부 난연층에 형성되는 인쇄층; 상기 인쇄층에 형성되는 인쇄보호층; 상기 인쇄보호층에 형성되는 탑코팅층;을 더 포함하며, 상기 단열층은 알루미늄 박으로 되는 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 면상발열체로부터 카본분말이 탈락되는 것을 방지하여 일정한 저항값을 유지할 수 있도록 하며, 내구성을 높이는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예를 보인 단면도
도 2는 상기 실시예에서 사용된 면상발열체의 원단을 보인 평면도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예를 보인 단면도이고, 도 2는 본 실시예에 사용된 면상발열체 원단을 보인 도면이다. 본 발명은 도면에 도시된 바와 같이, 탄소섬유(101)를 포함하는 면상발열체(100); 상기 면상발열체(100)의 상면에 형성되는 상부 절연층(200); 상기 면상발열체(100)의 하면에 형성되는 하부 절연층(300); 상기 상부 절연층(200)에 형성되는 상부 난연층(400); 상기 하부 절연층(300)에 형성되는 하부 난연층(500);을 포함한다.

먼저, 상기 면상발열체(100)에 대해 설명한다.

상기 면상발열체(100)는 도 2와 같이, 다수의 탄소섬유(101)와 절연성 내열섬유(102)가 교대로 배치되는 위사; 절연성 내열섬유(104)로 구성되어 상기 위사와 직조되는 경사, 상기 경사 방향으로 삽입되는 다수개의 동선(110); 상기 동선(100)에 연결되는 AC전원 제어장치(2) 및 DC전원 제어장치(4)를 포함한다.

즉, 위사로 사용되는 탄소섬유(101)는 상기 동선(110)에 전류가 인가되면 발열이 이루어지게 된다. 이때, 상기 위사는 탄소섬유(101)만으로 구성되는 것이 아닌 절연성 내열섬유(102)와 탄소섬유(101)가 교대로 배치되어 구성됨으로써, 탄소섬유(101)만으로 구성될 때 발생할 수 있는 제직성의 문제를 해소할 수 있다. 그리고 상기 절연성 내열섬유(102)와 탄소섬유(101)는 1:1로 교대로 배치될 수도 있으나, 도면에서와 같이 절연성 내열섬유(102)를 제1 내지 제3 위사로 사용하고, 탄소섬유(101)를 제4 위사로 사용할 수도 있는 것, 즉 4의 배수에 해당하는 위사는 탄소섬유(101)로 하고 나머지 위사는 내열섬유(102)로 하는 것으로, 그 실시를 제한하지 않는다.

또한, 본 발명에서는 상기 탄소섬유(101)로서, 폴리아크릴로니트릴계 중합체를 포함하는 방사용액을 방사하여 제조된 탄소섬유용 전구체 섬유를 내염화처리 및 탄화처리하여 탄소섬유를 제조함에 있어서, 상기 탄화처리를 800~1000℃의 온도로 실시한 것을 사용함이 바람직하다. 이는 상기 탄화처리를 800~1000℃의 온도에서 처리함으로써, 표면 전기 비저항이 낮아 정전기 방지성능이 우수하고, 우수한 유연성을 구비하여 제직성과 제편성이 향상되기 때문이다. 즉, 상기 탄화처리 온도가 800℃ 미만일 경우 표면 전기 비저항이 너무 높아 정전기 방지성능이 부족하게 되고, 1000℃를 초과할 경우 탄소성분의 공유결합이 촉진되어 유연성이 부족하여 제직성 및 제편성이 부족하게 되기 때문이다.

여기서, 상기 폴리아크릴로니트릴계 중합체를 포함하는 방사용액을 방사하여 제조된 탄소섬유용 전구체 섬유는 종래 탄소섬유(101)의 제조시 공지된 사항이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하며, 내염화처리 200~300℃의 온도에서 30~200분간 실시하는 것으로, 공지된 방법에 따른다.

또한, 상기 경사 및 위사를 구성하는 절연성 내열섬유(102)(104)로는 폴리에스테르 섬유가 사용가능하다.

한편, 본 발명에 의한 면상발열체(100)는 AC 및 DC 겸용으로 사용가능하도록 상기 동선(110)에는 각각 AC전원을 공급하는 AC전원제어장치(2)와, DC전원을 공급하는 DC전원제어장치(4)가 연결된다. 따라서, 사용자가 필요에 따라 AC 또는 DC전원을 선택적으로 사용할 수 있다.

그리고 상기 면상발열체(100)의 상, 하면에 형성되는 상, 하부 절연층(200)(300)은 상기 면상발열체(100)의 발열온도 이상의 내열기능을 가지는 열가소성수지, 구체적으로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 내열온도가 240℃ 이상임,로 구성되어, 열변형 없이 면상발열체(100)에 부착된 상태를 그대로 유지하면서 절연 층으로서 작용한다. 상기 절연층(200)(300)은 약 0.012~0.016mm의 필름 형태로 제조되어 별도의 접착제를 통해 접착하거나, 액상이 되도록 가열하여 면상발열체(100)의 표면에 도포 및 냉각하여 형성할 수도 있는 것으로, 그 실시 형태를 제한하지 않는다.

또한, 상기, 상, 하부 절연층(200)(300)에 각각 형성되는 상, 하부 난연층(400)(500)은 난연사를 경사와 위사로 하여 직조한 원단으로 구성됨으로써, 난연층으로 부터 난연분말이 박리 또는 탈락되는 것을 방지하여 난연성 및 내구성을 높일 수 있다. 여기서, 상기 난연층(400)(500)은 상기 상, 하부 절연층(200)(300)에 별도의 접착제를 이용하여 접착될 수 있는 것으로, 접착제의 종류는 제한하지 않는다.

이때, 상기 난연사는 폴리에틸렌 테레프탈레에트에 난연성 분말을 혼합하여 필라멘트로서 방사된 것이며, 상기 난연성 분말은 제올라이트 분말, 알루미나 분말, 지르코니아 분말, 운모 분말, 게르마늄 분말 및 토르말린 분말 중 1종 이상의 것임을 특징으로 한다.

즉, 상기 난연사에 대하여 더욱 상세히 설명하면, 상기 난연사는, 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybutyllene terephthalate; PBT)에 제올라이트 분말, 알루미나 분말, 지르코니아 분말을 혼련하여 마스터 배치를 제조하는 단계와, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate: PET)에 운모 분말, 게르마늄 분말 및 토르말린 분말을 혼련하여 마스터 배치를 제조하는 단계와, 상기 제조된 두 종류의 마스터 배치를 폴리에틸렌 테레프탈레이트에 혼합하여 용융하는 단계와, 상기 용융된 용융물을 방사하는 단계를 포함하여 제조함으로써, 난연성이 부여됨은 물론, 안정적인 형태의 필라멘트의 제조가 가능하다.

먼저, PBT 55~70중량%에 제올라이트 분말, 알루미나 분말, 지르코니아 분말을 각각 10~15중량%만큼 혼련한다. 그리고 PET 55~70중량%에 운모 분말, 게르마늄 분말 및 토르말린 분말을 각각 10~15중량%만큼 혼련한다.

이때, 상기 난연성 분말은 300~400nm의 입도를 갖는 것이 바람직한바, 그 입도가 너무 클 경우 균일한 혼련이 어려움은 물론, 원사의 물성을 저하시킬 수 있으며, 너무 작을 경우 제조가 용이하지 않아 제조비용이 증가하기 때문이다. 그리고 상기 난연성 분말의 제조는 기계적인 힘을 이용한 기계적 분쇄법(Mechanical Alloying) 등 공지된 나노제조방법을 이용한다.

본 발명에서 마스터배치의 제조시 PBT와 PET를 각각 이용하는 것은, 상기 PBT가 제올라이트 분말, 알루미나 분말, 지르코니아 분말의 혼련에 더욱 용이하며, 뛰어난 탄성 회복률과 신도를 가지므로, PET와 혼합할 경우 탄성을 가질 수 있기 때문이다.

그리고 PET 80~95중량%에 상기 제조된 마스터 배치를 각각 2.5~10중량%만큼 혼합하고, 260~300℃에서 용융하여 방사두(spin block)로 방사하여 필라멘트를 제조한다. 여기서 상기 방사는 종래의 방사기를 이용하여 방사하는 것으로, 약 300℃의 온도 및 300kg/㎠의 압력으로 압출 방사될 수 있는데, 그 방사 방법을 제한하지 않는 것으로 공지된 다양한 방사방법을 이용할 수 있음은 당연하다. 그리고 상기 방사된 필라멘트에 방사 유제를 공급하여 제조를 완료한다. 상기 방사 유제는 원사를 오일링(oiling) 하기 위해 통상 이용하는 것이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

또한, 추가적으로 상기 하부 난연층(500)에는 단열층(600)을 추가로 형성할 수 있는데, 상기 단열층(600)은 면상발열체(100)로 부터 발생하는 복사열이 발열매트의 일측, 즉 상부로만 전달되도록 하기 위한 것으로, 알루미늄 박 등으로 구성하여 발열매트의 일면으로 복사열이 전달되는 것을 차단함으로써, 발열 침구, 발열 의류 등으로의 적용시 그 효율을 더욱 높일 수 있게하는 것이다.

그리고 본 발명의 발열매트는, 상기 상부 난연층(400)에 형성되는 인쇄층(700); 상기 인쇄층(700)에 형성되는 인쇄보호층(800); 상기 인쇄보호층(800)에 형성되는 탑코팅층(900);을 더 포함할 수도 있다.

상기 인쇄층(700)은 발열매트에 색상이나 무늬를 부여하여 발열매트를 장식하기 위한 것으로서, 저면에 무늬가 인쇄된 투명필름을 부착하여 형성되는데, 이에 따라 무늬가 인쇄된 투명필름이 인쇄보호층(800)을 이루고, 인쇄된 무늬가 인쇄층(700)을 이룬다. 그리고 상기 탑코팅층(900)은 발열매트의 최상층으로서, 투명UV도료를 코팅하여 형성된다. 이러나 탑코팅층(900)에 의해 발열매트의 표면의 내스크래치성과 내약품성이 향상된다.

이상과 같은 구성을 가지는 본 발명은 절연 및 난연성이 우수함은 물론, 내구성 역시 우수하고, 장기간 사용하더라도 매트로부터 카본 분말 및 난연성 분말이 탈락되는 현상이 없으며, 상기 난연층(400)(500)에서 발생되는 원적외선 및 음이온에 의해 건강에도 도움이 된다. 또한, AC 및 DC겸용으로 구성되기 때문에 가정용 AC전원으로 작동이 가능한 것은 물론이며, 건전지, 즉, DC전원으로도 작동이 가능하므로 사용자가 필요에 따라 전원을 선택적으로 사용할 수 있으므로 편리하다. 이러한 본 발명의 발열매트는 통상 면상발열체가 적용될 수 있는 다양한 분야에의 활용이 가능한 것으로 특히, 비닐하우스 난방용으로의 적용도 가능하다.

이하 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다.

(실시예 1)

상기한 설명에서와 같이 발열매트를 제조하되, 상기 탄소섬유는 아크릴로니트릴 95몰%, 메타크릴산 3몰% 및 이타콘산 2몰%로 되는 공중합체를 디메틸 설폭사이드를 용매로 하는 용액 중합법에 의하여 중합하고, 여기에 암모니아를 이타콘산과 동량으로 첨가하여 중화하여, 암모늄 염 형태의 폴리아크릴로니트릴계 공중합체를 제조하여 공중합체 성분의 함유율이 22중량%인 방사 원액을 얻었다. 그리고 이 방사 원액을 방사구금(온도 45℃, 직경 0.08mm, 구멍수 6,000의 구금을 2개 사용)을 통해 토출하고, 45℃로 제어되는 40% 디메틸설폭사이드의 수용액으로 되는 응고욕에 도입하여 응고사를 제조하였다. 응고사를 수세한 뒤, 열수 중에서 5배 연장하고, 망상의 변성 실리콘계 실리콘 유제를 부여하여 중간 연신사를 얻었다. 이 중간 연신사를 가열 롤러를 이용하여 건조 처리 후, 가압 스팀 중에서 연신하여 권취 전체 연신 배율이 10배, 단섬유 섬도 1.5dtex, 필라멘트수 12,000의 폴리아크릴로니트릴계 섬유 다발을 얻었다. 이를 탄소섬유용 전구체 섬유로하여, 얻어진 폴리아크릴로니트릴계 섬유 다발을 4m/min의 속도로 실질적으로 꼬임을 부여하지 않고 공기 분위기 속에서 200℃에서 6분 동안 예비 내염화 처리(연신 수반)하고, 220 ~ 270℃의 온도 분포를 가지는 4단 열풍오븐에서 80분 동안 내염화 처리(연신 수반)하였다. 다음으로, 내염화 처리된 폴리아크릴로니트릴계 섬유 다발을 900℃에서 탄화처리하여 탄소섬유를 제조하였다. 그리고 이를 제4위사로 하고, 제1 내지 제3 위사를 폴리에스테르 원사로, 경사를 폴리에스테르 원사로 하여 면상발열체를 제직하였다. 아울러, 경사방향으로 다수개의 동선을 삽입하고, 이에 AC 전원 및 DC 전원을 연결하였다.

그리고 이의 상, 하면에 PET 필름을 접착하여 절연층을 형성하고, 상기 절연층에 다시 난연층을 형성하였다. 상기 난연층의 형성은, PBT 70중량%와 제올라이트 분말 10중량%, 알루미나 분말 10중량%, 지르코니아 분말 10중량%를 혼련하여 마스터 배치를 제조하였고, PET 70중량%에 운모 분말 10중량%, 토르말린 분말 10중량%, 게르마늄 분말 10중량%를 혼련하여 마스터 배치를 제조하였다. 다음으로, PET 칩 95중량%에 상기 마스터 배치를 각각 2.5중량% 씩 투입하여 300℃로 용융하였다. 그리고 상기 용융된 용융물을 방사기를 이용하여 방사하였다.(이때 방사기의 조건은 사속 4200mpm, 연신비 3.4g/r, 온도 1,2roller 105℃ 3,4roller 135℃ spnning drawing yarn 이었다.) 그리고 방사된 필라멘트에 시중에서 구입한 방사 유제를 가이드에 설치된 공급구를 통해 공급한 후 권취하였다. 그리고 이 필라멘트를 직조하여 원단으로서 제조한 후, 이를 상기 절연층에 접착제를 이용하여 접착하였다.

이와 같이 제조된 발열매트의 원적외선 방사율, 절연성, 난연성을 테스트하였다.

원적외선 방사율 테스트

상기와 같이 제조된 발열매트의 원적외선방사율을 측정하였다. KFIA-FI-1005 방법으로, 파장 5~20㎛범위의 방사율은 측정하였으며, 그 결과는 표 1과 같다. 이때 발열매트의 온도를 37℃로 가온하여 측정하였다.

방사율(5~20㎛)	방사에너지
0.982	3.58×10²

방사율을 측정한 결과는, 표 1을 통해 확인할 수 있는 바와 같이, BLACK BODY 대비 0.982의 우수한 방사율이 측정되었다.

절연성(전기저항성)과 난연성 테스트

버너의 푸른 불꽃이 높이 19mm가 되도록 조절한 후, 제조된 발열매트를 수평으로 고정시키고, 발열매트의 저면 중앙부에 10초간 불꽃을 가한 후 최소 152.4mm 이상 불꽃이 옮겨 붙고, 불꽃을 가한 곳이 타는 시간을 측정한다. 시료의 불꽃이 꺼지면 다시 10초간 불꽃을 가한 후 시료가 타는 시간 및 달궈져 있는 시간을 측정한다. 5개의 시료에 각각 2회씩 총 10회의 불꽃을 가하여 측정한다.

전기저항성(Ω)	난연성
10¹³	V-0

* 난연성 등급

- V-2 : 각 시료의 불꽃을 가한 후 30초 이내에 소화될 것.

5개 시료의 총 연소시간의 합이 250초를 넘지 않을 것.

- V-1 : V-2와 동일함. 단 시료에서 불꽃재가 떨어지지 않을 것.

- V-0 : 각 시료의 불꽃이 10초 이내에 소화될 것.

5개 시료의 총 연소시간의 합이 50초를 넘지 않을 것.

표 2를 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 발열매트는 전기저항성, 즉, 절연성이 10¹³로서 상당히 우수한 수준의 절연성을 가짐을 알 수 있으며, 또한 우수한 수준의 난연성을 가짐을 알 수 있다.

2: AC전원 제어장치 4: DC전원 제어장치
100. 면상발열체 110. 동사
200: 상부 절연층 300: 하부 절열층
400: 상부 난연층 500: 하부 난연층
600: 단열층 700: 인쇄층
800: 인쇄보호층. 900: 탑코팅층

Claims

탄소섬유(101)를 포함하는 면상발열체(100);
상기 면상발열체(100)의 상면에 형성되는 상부 절연층(200);
상기 면상발열체(100)의 하면에 형성되는 하부 절연층(300);
상기 상부 절연층(200)에 형성되는 상부 난연층(400);
상기 하부 절연층(300)에 형성되는 하부 난연층(500);
상기 하부 난연층(500)에 형성되는 단열층(600);
상기 상부 난연층(400)에 형성되는 인쇄층(700);
상기 인쇄층(700)에 형성되는 인쇄보호층(800);
상기 인쇄보호층(800)에 형성되는 탑코팅층(900);을 포함하며,
상기 면상발열체(100)는 다수의 탄소섬유(101)와 절연성 내열섬유(102)가 교대로 배치되는 위사; 절연성 내열섬유(104)로 구성되어 상기 위사와 직조되는 경사; 상기 경사 방향으로 삽입되는 다수개의 동선(110); 상기 동선(100)에 연결되는 AC전원 제어장치(2) 및 DC전원 제어장치(4)를 포함하고,
상기 상, 하부 절연층(200)(300)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 구성되고,
상기 상, 하부 난연층(400)(500)은 난연사를 경사와 위사로 하여 직조한 원단으로서, 상기 난연사는 폴리에틸렌 테레프탈레에트에 난연성 분말을 혼합하여 필라멘트로서 방사된 것이며, 상기 난연성 분말은 제올라이트 분말, 알루미나 분말, 지르코니아 분말, 운모 분말, 게르마늄 분말 및 토르말린 분말 중 1종 이상의 것이며,
상기 난연사는,
폴리부틸렌 테레프탈레이트에 제올라이트 분말, 알루미나 분말, 지르코니아 분말을 혼련하여 마스터 배치를 제조하는 단계와,
폴리에틸렌 테레프타레이트에 운모 분말, 게르마늄 분말 및 토르말린 분말을 혼련하여 마스터 배치를 제조하는 단계와,
상기 제조된 두 종류의 마스터 배치를 폴리에틸렌 테레프탈레이트에 혼합하여 용융하는 단계와,
상기 용융된 용융물을 방사하는 단계를 포함하여 제조되며,
상기 제올라이트 분말, 알루미나 분말, 지르코니아 분말, 운모 분말, 게르마늄 분말 및 토르말린 분말은 모두 300~400nm의 입도를 갖고,
상기 탄소섬유(101)는,
폴리아크릴로니트릴계 중합체를 포함하는 방사용액을 방사하여 제조된 탄소섬유용 전구체 섬유를 내염화처리 및 탄화처리하여 탄소섬유를 제조함에 있어서, 상기 탄화처리를 800~1000℃의 온도로 실시하며,
상기 단열층(600)은 알루미늄 박으로 되는 구성되는 것을 특징으로 하는 발열매트.
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