KR101748757B1 - 발열시트 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발열시트의 제조방법 및 그로부터 제조된 발열시트에 관한 것이다.

Description

발열시트 및 그의 제조방법{Heating sheet and manufacturing method thereof}

본 발명은 발열시트 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 발열시트의 층 구조를 단순화한 발열시트 및 그 제조방법에 관한 것이다.

발열시트는 전기저항을 갖는 발열체를 매개로 하여 전기에너지를 열에너지로 변화시키는 기능을 하는 것으로, 환부 치료 목적으로 사용되는 의료용, 겨울철 과도한 난방비의 지출을 방지하며 실생활에 직접적으로 사용되는 가정용, 자동차의 시트, 핸들, 도어트림, 대쉬보드를 포함한 자동차 내장재에 사용되어 자동차 내부 전체를 히팅시킬 수 있는 자동차 히팅 시스템용 등 사용되는 목적에 따라 다양하게 제작되어 사용되어 왔다.

이러한 발열시트는 상부와 하부의 부재 사이에 소정의 전원으로부터 전류가 인가되면 열을 발생시키는 열선과 상기 열선에서 나오는 열을 분산시키는 열전도성층으로 이루어져 있다. 이 때 상기 열선과 열전도성층은 내열성 접착제층에 의해 각각 상부와 하부의 부재에 고정되어 제조된다.

즉, 종래의 발열시트는 도 1과 같이 상부 부재, 접착제층, 열선, 열전도성층, 접착제층 및 하부 부재를 필수구성으로 한 층상 구조로 이루어져 있다.

공개특허 2013-0122327

이 경우 열전도성층과 하부 부재 사이에 접착제층이 있어 전체적으로 발열시트의 두께를 두껍게 하는 단점이 있다.

또한 본 발명자들은 장시간 사용 시 접착제층의 접착제의 경화로 인해 발열 시트의 유연성이 떨어지고 접착제가 경화된 부분은 내구성이 떨어져 외력에 의해 쉽게 파손되는 문제점이 있음을 발견하였다.

이에 본 발명은 열전도성층과 하부 부재 사이에 접착제층이 없는 발열시트를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 이러한 발열시트의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은

상부 부재, 내열성 접착제층, 열선, 열전도성층 및 하부 부재가 순차적으로 적층된 발열시트를 제공한다.

또한 본 발명은

하부 부재의 일면에 열전도성층을 코팅하여 형성하는 단계,

상기 열전도성층 상면에 열선을 배치하는 단계,

내열성 접착제가 도포된 상부 부재의 접착제 도포면을 상기 열선방향으로 하여 합지하는 단계를 포함하는 발열시트 제조방법을 제공한다.

본 발명의 발열시트는 하부 부재와 열전도성층 사이에 별도의 접착제층이 없어서 종래 발열시트 대비 두께가 얇다는 장점이 있다. 따라서 차체의 크기는 줄이고 내부 공간은 넓게 하고자 하는 자동차 내장재로의 사용에 적합하다는 장점이 있다.

또한 본 발명의 제조방법은 하부 부재에 직접 코팅하여 열전도성층을 형성함으로 인해, 하부 부재와 열전도성층을 별도로 제작하여 접착제층을 사이에 두고 합지하는 종래가술 대비, 공정이 단순화 되고, 하부 부재과 열전도성층 사이에 별도의 접착제층이 없어서 접착제층의 접착제가 경화되고 파손되는 문제가 없고 열전도도 용이하다는 장점이 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 발열 시트의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 발열시트의 단면도이다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 종래 기술에 의한 발열 시트의 단면도이다.

도 1을 참조하여 설명하면, 종래 기술에 의한 자동차용 발열 시트(100)는 상부 부재(101), 하부 부재(102), 상기 상부 부재 및 하부 부재 내부에 구비되고, 상기 상부 부재와 하부 부재(101, 102)에 열을 공급하여 온도를 상승시킬 수 있는 열선(105) 및 열전도성층(106)을 구비하고 상기 상부 부재와 하부 부재와 각각 열선 및 열전도성층 사이를 접착하는 접착제층(103, 104)을 구비할 수 있다.

이때, 상기 발열선(105)는 전원 장치(미도시)에 연결되어 상기 전원 장치에서 공급되는 전기를 이용하여 상기 상부 부재와 하부 부재(101, 102)의 온도를 상승시키게 된다.

종래의 자동차용 발열 시트(100)는 접착제층이 코팅된 하부 부재를 제조한 후 열전도성층 시트와 합지한 후 그 위에 열선을 배치하고 다시 그 위에 접착제층이 코팅된 상부 부재를 합지하여 제조된다.

그러나 이 경우 다수의 층이 존재하여 발열시트가 두꺼워지고, 제작단계도 복잡하다는 단점이 있다.

이에 본 발명은 하부 부재에 열전도성층을 직접 코팅함으로써 제조 단계를 줄이고 제조된 발열시트의 두께도 줄일 수 있는 방안에 대해 연구하여 본 발명을 완성하였다.

도 2는 본 발명의 발열시트(200)의 단면도이다.

본 발명은 상부 부재(201), 내열성 접착제층(203), 열선(205), 열전도성층(206) 및 하부 부재(202)가 순차적으로 적층된 발열시트를 제공한다. 즉, 본 발명은 하부 접착제층이 필요없는 발열시트를 제공한다.

이하 본 발명의 발열시트의 각 구성요소를 설명하나 본 발명이 이러한 설명에 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 상부 또는 하부 부재는 절연하고 열선을 보호하면서 열선에서 발열되는 고온의 열에 의하여 손상되지 않아야 한다. 따라서 내열성 필름으로 다양한 합성수지 필름 또는 부직포가 사용될 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 에틸렌프로필렌 공중합체, 에틸렌초산비닐 공중합체, 폴리염화비닐 수지, 폴리염화비닐리덴 수지, 폴리스틸렌 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리비닐알콜 수지 등, 기타 공지된 수지필름을 임의로 선택하여 사용할 수 있다. 바람직하게는 폴리이미드 수지가 사용될 수 있다. 두께는 가요성을 가지도록 바람직하게는 10~200㎛ 더욱 바람직하게는 25~75㎛를 가진다.

본 발명의 접착제층은 상부 부재와 열선을 접착하는 것으로 내열성이 있는 열경화성 접착제가 바람직하고 더욱 바람직하게는 아크릴계 접착제, 고무계 핫멜트 접착제, 페놀 수지계 접착제, 에폭시 수지계 접착제, 저밀도 폴리에틸렌계 접착제가 있다. 본 발명의 접착제에 의해 형성되는 내열성 접착층의 두께는 100㎛미만으로 하면 좋고 바람직하게는 70㎛이하이면 좋다. 이 두께가 100㎛이상이 되면, 발열시트의 유연성 면에서 문제가 되기 때문이다.

본 발명의 열선은 외부의 전원을 인가하면 열에너지를 발생시키는 물질로 탄소계, 그래핀계, 그라파이트계, 실리카계, 알루미나계 등의 물질로 형성할 수 있다. 상기 열선을 일정한 간격으로 배치하되, 예컨대 상기 열선을 여러 가닥으로 구분하여 일직선으로 일정 간격 만큼씩 나란하게 배치하거나, 또는 일련의 발열선을 지그재그로 번갈아가며 연속적으로 반복 배치할 수도 있으며, 또는 원형, 에스(S)형 등으로 다양하게 내장할 수도 있다. 이처럼, 발열시트의 열선을 여러 가지 형태로 배치함으로서, 사용목적 및 수요에 따른 적정한 온도로 발열이 가능하며 그 용도에 따라 또 다르게 배치가 가능함은 자명하다.

본 발명의 열전도성층은 열선에서 국지적으로 발생한 열이 발열시트 전체에서 발생할 수 있게 도와주는 역할을 한다. 상기 열전도성층은 열에 의한 변형이 극히 미세하며 자체 탄성력 및 자기 점착성을 가지는 것이면 제한없이 사용 가능한 것으로, 실리콘 고무에 세라믹 파우더(Ceramics Powder), 금속 파우더를 비롯하여 탄소 섬유인 카본을 한 번 더 고온에서 태운 그라파이트 파우더(Graphite Powder) 중에서 적어도 어느 하나의 열전도성 파우더를 혼합하여 열경화시킨 열전도성 실리콘 고무를 사용하는 것이 바람직할 것이다. 또한, 상기 열전도성층은 자체 탄성력 및 자기 점착성을 가진 두 개 이상의 분자를 결합시켜 만든 고분자 화합물로 이루어진 내열성 폴리머 필름(Polymer Film)을 사용하는 것이 바람직할 것이다.

본 발명의 발열시트는 필요에 의해 하부 접착제층을 제외하고, 상부 부재, 내열성 접착층, 열선, 열전도성 코팅층 및 하부 부재 이외의 층을 더 포함할 수 있다.

이하 본 발명의 발열시트의 제조방법을 설명한다.

본 발명은

하부 부재의 일면에 열전도성층을 코팅하여 형성하는 단계,

상기 열전도성층 상면에 열선을 배치하는 단계,

접착제가 도포된 상부 부재의 접착제 도포면을 상기 열선방향으로 하여 합지하는 단계를 포함하는 발열시트 제조방법을 제공한다.

본 발명의 발열시트는 하부 부재에 직접 코팅하여 열전도성층을 형성한다. 이후 상기 열전도성층 상면에 열선을 배치한다. 상기 열선은 접착제가 도포된 상부 부재를 합지하여 열선을 보호한다.

상기 제조방법의 발열시트의 부재는 전술한 발열시트의 부재의 설명과 동일하다.

이하 본 발명의 발열시트 제조방법을 일실시예를 통하여 설명하나 이것이 본 발명의 범위를 한정하는 것이다.

실시예 1. 발열시트의 제조

상부 부재로 내열성 필름인 폴리이미드 필름에 내열성 접착제가 도포된 테이프를 사용하였다. 하부 부재에 열전도성층 제조용 조성물을 이용하여 열전도성층이 형성된 하부 부재를 제조하였다. 상기 열전도성층이 형성된 하부 부재의 열전도성층 위에 열선을 배치한다. 이후 상기 열선 위를 접착제층이 도포된 상부 부재의 접착제층이 열선 위에 오도록 배치하고 가열하여 상부 부재가 합지된 발열시트를 제조하였다.

100, 200 : 발열 시트
101, 201 : 상부 부재
102, 202 : 하부 부재
103, 104, 203 : 접착제층
105, 205 : 열선
106, 206 : 열전도성층

Claims (6)

1. 상부 부재, 접착제층, 열선, 열전도성층 및 하부 부재가 순차적으로 적층된 발열시트로서, 상기 열전도성층과 하부 부재 사이에 접착제층이 없으며,
   상기 열전도성층은 내열성 폴리머 또는 실리콘 고무에 세라믹 파우더, 금속 파우더 및 그라파이트 파우더로부터 선택되는 1종 이상의 열전도성 파우더를 혼합하여 하부 부재에 코팅하여 열경화시킨 열전도성 실리콘 고무 또는 내열성 폴리머 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는, 발열시트.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 상부 부재가 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 에틸렌프로필렌 공중합체, 에틸렌초산비닐 공중합체, 폴리염화비닐 수지, 폴리염화비닐리덴 수지, 폴리스틸렌계 수지, 폴리카보네이트 수지 및 폴리비닐알콜 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 발열시트
3. 청구항 1에 있어서, 상기 접착제층은 아크릴계 접착제, 고무계 핫멜트 접착제, 페놀 수지계 접착제, 에폭시 수지계 접착제 및 저밀도 폴리에틸렌계 접착제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 발열시트
4. 청구항 1에 있어서, 상기 열선은 탄소계, 그래핀계, 그라파이트계, 실리카계 및 알루미나계 물질로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 발열시트
5. 삭제
6. 하부 부재의 일면에 열전도성층을 코팅하여 형성하는 단계,
   상기 열전도성층 상면에 열선을 배치하는 단계,
   접착제가 도포된 상부 부재의 접착제 도포면을 상기 열선방향으로 하여 합지하는 단계를 포함하는 청구항 1의 발열시트 제조방법.
   

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