KR101804873B1 - 플렉시블 면상발열체의 제조 방법 및 이에 따라 제조되는 플렉시블 면상발열체 - Google Patents
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Abstract
플렉시블 면상발열체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 산화철 및 탄소분말을 적정 비율로 혼합하여 탄소섬유원사를 제조하여 전기에 반응하는 성질을 제어함으로써, 초지의 종방향과 횡방향에서 서로 상이한 발열특성을 구현하고 초지의 상하면에 열가소성폴리우레탄층을 도입하여 유연성이 우수한, 플렉시블 면상발열체의 제조 방법 및 상기 플렉시블 면상발열체의 제조 방법에 따라 제조되는 플렉시블 면상발열체에 관한 것이다.
Description
본 발명은 플렉시블 면상발열체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 산화철 및 탄소분말을 적정 비율로 혼합하여 탄소섬유원사를 제조하여 전기에 반응하는 성질을 제어함으로써, 초지의 종방향과 횡방향에서 서로 상이한 발열특성을 구현하고 초지의 상하면에 열가소성폴리우레탄층을 도입하여 유연성이 우수한, 플 면상발열체의 제조 방법 및 상기 플렉시블 면상발열체의 제조 방법에 따라 제조되는 플렉시블 면상발열체에 관한 것이다.
종래 기술에 따른 면상발열체는 탄소섬유를 펄프부재 내에 분산시킨 탄소섬유직물이나 흑연판상의 분말이나 탄소분말을 분산시킨 전도성 고분자 발열시트가 사용되고 있다. 이처럼 탄소섬유를 펄프부재 내에 분산시킨 탄소섬유직물과 전도성 고분자시트를 이용한 면상발열체의 구조는 탄소섬유직물이나 전도성 고분자 시트의 상하 표면층에 전기절연과 방수를 위한 고분자 절연층이 라미네이팅되어 있는 형태로 구성되어 있다. 따라서, 탄소섬유직물과 전도성 고분자 시트를 이용한 면상발열체에서는 발열체의 전체 면에서 균일 발열이 가능하여 니크롬 등의 발열선을 이용한 선상발열체의 문제점인 발열선 부위만의 발열로 인한 불균일한 온도분포에 의해 발생하는 불쾌감을 해결할 수 있다.
또한, 탄소섬유직물과 전도성 고분자 시트에서 모두 전도성 필러로 원적외선 방사 특성이 뛰어난 탄소섬유나 탄소분말이 사용되고 있는데, 탄소섬유직물이나 전도성 고분자 시트를 이용한 면상발열체는 가열하고자 하는 물체에 부착하여 사용하는 접촉가열 방식뿐만 아니라, 물체와 일정거리 유지하며 가열할 수 있는 원적외선 방사 면상발열체로 이용될 수 있다.
원적외선 방사 면상발열체에서 원적외선 방사량을 증가시키기 위해, 다양한 원적외선 방사 물질을 탄소섬유나 탄소분말과 함께 사용할 수 있다. 특히, 대한민국 등록특허 제10-1201053호에는 큐빅이나 인조다이아몬드와 탄소섬유를 포함하는 면상발열체가 개시되어 있는데, 큐빅이나 인조다이아몬드는 원적외선 방사량이 우수하지만 전기가 통하지 않는 부도체라 탄소섬유와 함께 사용 시 탄소섬유의 전기전도도를 저하시며 발열효율이 떨어지게 된다. 이에, 발열특성 저하를 최소화하기 위해서는 큐빅이나 인조다이아몬드의 사용량을 줄여야 하므로, 원적외선 방사 효과가 크지 않다는 문제점이 있다.
하나의 면상발열체에서 종방향 또는 횡방향의 전기적 특성이 상호 다르게 연출할 수 있다면, 전력 공급 방향의 선택만으로 간단히 면상발열체의 온도를 제어할 수 있을 것이다. 이론상, 탄소섬유 면상발열체에서 펄프부재 내에 분산시킨 탄소섬유에 방향성을 부여하여 면상발열체의 종/황방향에서 발열특성을 다르게 제어할 수 있다. 그러나, 실제로는 탄소섬유 방향성 부여 시 펄프부재가 장애물로 작용하여 탄소섬유가 배향되는데 어려움이 있으며, 따라서 방향성을 부여와 동시에 탄소섬유를 펄프부재 내에 균질하게 분산시키기는 기술은 아직 한계가 있다.
따라서 이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 첫 번째 목적은 산화철 및 탄소분말을 적정 비율로 혼합하여 탄소섬유원사를 제조하여 전기에 반응하는 성질을 제어함으로써, 초지의 종방향과 횡방향에서 서로 상이한 발열특성을 구현하고 초지의 상하면에 열가소성폴리우레탄층을 도입하여 유연성이 우수한, 플렉시블 면상발열체의 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한, 두 번째 목적은 상기 플렉시블 면상발열체의 제조 방법에 따라 제조되는 플렉시블 면상발열체를 제공하는 것이다.
그러나 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 첫 번째 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 큐빅 및 산화철을 혼합하고 분쇄하여 나노입자분말을 형성하는 단계, 상기 나노입자분말 약 1 중량부 내지 약 10 중량부와 탄소분말 약 50 중량부 내지 약 80 중량부를 용융하여 혼합한 후, 약 1 ㎛ 내지 약 20 ㎛ 두께로 탄소섬유원사를 제조하는 단계, 상기 탄소섬유원사를 절단하여 제지펄프 용액에 혼입하여 탄소섬유-함유 제지펄프 용액을 제조하는 단계, 상기 탄소섬유-함유 제지펄프 용액에 전압을 인가하는 단계, 전압이 인가된 탄소섬유-함유 제지펄프 용액을 초지용 망으로 흘려 건조하여 탄소섬유초지를 제조하는 단계, 상기 탄소섬유초지의 종방향 또는 횡방향으로 대향되는 2 변의 가장자리에 은페이스트를 인쇄한 후, 상기 은페이스트 위에 도전성 접착제가 도포된 동으로 이루어진 전극을 부착시키는 단계, 및 전극이 부착된 탄소섬유초지 상하면에 열가소성수지층을 형성하는 단계를 포함하는, 플렉시블 면상발열체의 제조 방법을 제공한다.
상기 열가소성수지층은 열가소성폴리우레탄을 포함할 수 있다.
상기 전압은 펄스 형태로 인가되는 것일 수 있다.
상기 전압의 펄스 시간이 약 10 ns 내지 약 80 ns인 것일 수 있다.
상기 전압은 약 55 V 내지 약 80 V의 크기를 가진 것일 수 있다.
상기 나노입자분말은 큐빅과 산화철이 약 1: 약 0.1 내지 약 10의 중량비로 혼합된 것일 수 있다.
상기 나노입자분말은 무연탄, 피치, 및 규사로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 탄소섬유원사는 약 0.1 mm 내지 약 1 mm의 길이로 절단되어 상기 제지펄프 용액에 혼입되는 것일 수 있다.
상기 전압을 인가하는 단계는 전압 인가와 동시에 상기 탄소섬유-함유 제지펄프 용액에 진동을 더 가하는 것을 포함할 수 있다.
상기 두 번째 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상기 플렉시블 면상발열체의 제조 방법에 의해 제조되는 플렉시블 면상발열체에 있어서, 상기 플렉시블 면상발열체는 탄소섬유초지와 상기 탄소섬유초지의 상하면에 도포된 열가소성폴리우레탄층을 포함하며, 상기 탄소섬유초지는 종방향으로 대향되는 2 변의 가장자리에 부착된 한쌍의 전극과 횡방향으로 대향되는 2 변의 가장자리에 부착된 한쌍의 전극을 포함하는 것으로, 종방향 및 횡방향 중 어느 하나의 방향에서의 탄소섬유들 간의 접촉수와 다른 방향에서의 탄소섬유들 간의 접촉수의 비율이 약 100: 약 50 내지 약 60 인 것임을 특징으로 하는 플렉시블 면상발열체를 제공한다.
상기에서 설명한 본 발명의 플렉시블 면상발열체의 제조 방법에 의하면, 큐빅, 산화철 및 탄소분말을 적정 비율로 혼합하여 탄소섬유원사를 제조하여 전기에 반응하는 성질을 제어하고 펄스 전압을 이용하여 제지펄프 내에서 탄소섬유원사의 배향을 용이하게 유도함으로써, 배향 탄소섬유원사가 균질하게 분산되고, 초지의 종방향과 횡방향에서 각각의 탄소섬유들 간의 접촉수의 비율이 약 100: 약 50 내지 약 60으로 상이한 면상발열체용 탄소섬유초지를 이용하여 종방향과 횡방향에서 서로 상이한 발열특성을 갖는 플렉시블 면상발열체를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 플렉시블 면상발열체의 제조 방법을 나타낸다.
도 2는 탄소섬유초지를 제조하는 과정에 있어, 전압인가장치에서 전압이 인가된 탄소섬유-함유 제지펄프 용액이 초지용 망으로 흘러 습지를 형성하는 모습을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실험예에 있어 탄소섬유초지에서 온도 측정 위치를 도시한 것이다.
도 2는 탄소섬유초지를 제조하는 과정에 있어, 전압인가장치에서 전압이 인가된 탄소섬유-함유 제지펄프 용액이 초지용 망으로 흘러 습지를 형성하는 모습을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실험예에 있어 탄소섬유초지에서 온도 측정 위치를 도시한 것이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 발명의 명세서 및 청구범위에 사용된 용어 또는 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.
본 발명의 명세서 전체에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 명세서 전체에 있어서, "A 및/또는 B"는, A 또는 B, 또는 A 및 B를 의미한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명하였으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 플렉시블 면상발열체의 제조 방법을 나타낸다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 플렉시블 면상발열체의 제조 방법은, 큐빅 및 산화철을 혼합하고 분쇄하여 나노입자분말을 형성하는 단계, 상기 나노입자분말 약 1 중량부 내지 약 10 중량부와 탄소분말 약 50 중량부 내지 약 80 중량부를 용융하여 혼합한 후, 약 1 ㎛ 내지 약 20 ㎛ 두께로 탄소섬유원사를 제조하는 단계, 상기 탄소섬유원사를 절단하여 제지펄프 용액에 혼입하여 탄소섬유-함유 제지펄프 용액을 제조하는 단계, 상기 탄소섬유-함유 제지펄프 용액에 전압을 인가하는 단계, 전압이 인가된 탄소섬유-함유 제지펄프 용액을 초지용 망으로 흘려 건조하여 탄소섬유초지를 제조하는 단계, 상기 탄소섬유초지의 종방향 또는 횡방향으로 대향되는 2 변의 가장자리에 은페이스트를 인쇄한 후, 상기 은페이스트 위에 도전성 접착제가 도포된 동으로 이루어진 전극을 부착시키는 단계, 및 전극이 부착된 탄소섬유초지 상하면에 열가소성수지층을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명에서 사용되는 제지펄프 용액은 닥나무, 삼지 닥나무, 또는 안피나무 등의 인피섬유에 물을 가하여 제조된 것일 수 있다. 이렇게 제조된 제지펄프 용액 100 중량부에 대하여 상기 탄소섬유원사는 약 10 중량부 내지 약 100 중량부로 포함될 수 있다. 이때, 탄소섬유원사를 균질하게 혼합하기 위해 교반 동작이 동반되어야 하며, 탄소섬유는 카본블랙에 비해 제지펄프 용액과 혼화성을 가져 잘 혼합되지만 탄소섬유들간의 응집현상이 나타날 수 있어, 교반을 통해 응집현상을 막는 것이 바람직하다. 탄소섬유원사가 10 중량부 미만으로 제지펄프 용액에 포함될 경우, 통전 성능이 저조할 수 있으며, 탄소섬유원사의 함유량이 증가할수록 통전 성능은 증가하지만 100 중량부를 초과할 경우 통전 성능 증가효과에 비해 생산단가가 증가되어 바람직하지 않다.
상기 탄소섬유원사는 약 0.1 mm 내지 약 10 mm의 길이로 절단되어 상기 제지펄프 용액에 혼입될 수 있다.
탄소섬유원사의 길이는 탄소섬유 방향성 부여를 위해 중요한 요인으로, 제지펄프 용액에 혼입되는 탄소섬유원사는 길이가 약 0.1 mm 내지 약 10 mm 또는 약 0.1 mm 내지 약 5 mm 또는 약 0.1 mm 내지 약 1 mm 또는 약 0.1 mm 내지 약 0.4 mm인 것일 수 있으며, 약 0.1 mm 내지 약 1 mm인 것이 바람직하고, 약 0.1 mm 내지 약 0.4 mm인 것이 더욱 바람직하다. 탄소섬유가 10 mm보다 길 경우 제지펄프와 얽히기 쉬워 전기적 신호에 반응하여 탄소섬유가 배향하는데 제약이 따르게 된다.
상기 플렉시블 면상발열체는 종방향 및 횡방향 중 어느 하나의 방향으로 통전 시의 탄소섬유들 간의 접촉수와 다른 방향에서의 탄소섬유들 간의 접촉수의 비율이 약 100: 약 50 내지 약 60 인 것일 수 있다. 탄소섬유초지에 존재하는 탄소섬유들은 서로 접촉하면 얽혀 위치하여 탄소섬유초지에 종방향 또는 횡방향으로 전류를 흐르게 할 경우, 탄소섬유의 접촉에 의해 전류가 흐르게 되는데 이 접촉 부위에서 전기저항이 생겨 발열이 나타나게 된다. 이에 따라, 종방향 또는 횡방향의 전극 사이에서 전류가 흐르는 동안 탄소섬유들 간의 접촉수가 많을수록 발열량은 증대된다. 본 발명의 일 구현예에 따른 플렉시블 면상발열체의 제조 방법은 초지의 종방향 및 횡방향 중 어느 하나의 방향에서 높은 발열량을 나타내고, 다른 방향에서 이보다 낮은 발열량을 나타내는 것이 바람직하다. 이렇게 종방향과 횡방향이 서로 상이한 발열량을 나타낼 경우, 필요에 따라 전극을 선택하여 용이하게 원하는 온도로 조절할 수 있다.
상기 플렉시블 면상발열체는 종방향 및 횡방향 중 어느 하나의 방향에서의 발열특성을 100 으로 볼 때, 다른 방향에서의 발열특성은 상대적으로 약 50 내지 60 정도를 발현하는 것이 바람직하나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본 발명에서는 종방향 또는 황방향으로 통전 시 탄소섬유들 간의 접촉수가 달라지게 하기 위하여, 탄소섬유를 포함하는 제지펄프 용액에 특정 전압의 전기 신호를 인가하는 것을 특징으로 한다. 이때, 탄소섬유에 함유되는 성분을 달리하여 전기에 반응하는 정도를 제어함으로써, 탄소섬유의 방향성을 조절할 수 있다. 탄소섬유-함유 제지펄프 용액에 전압을 인가하는 것은 교반을 거쳐 균질하게 혼합된 탄소섬유-함유 제지펄프 용액을 전압인가장치로 이동시킨 다음에 실시된다. 이때는 교반 과정을 동반하지 않도록 한다. 전압인가장치 내에서 상기 탄소섬유-함유 제지펄프 용액은 펄스 전압에 의해 일 방향으로 전류가 흐르며, 이때 전기에 반응한 탄소섬유가 전류가 흐르는 방향과 동일하게 배열되어 탄소섬유들이 길이방향으로 늘어선채 서로 소정 부분에서 접촉하여 배치된다. 상기 펄스 전압은 약 10 내지 80 ns 동안 약 55 내지 80 V의 크기로 수회에 걸쳐 반복적으로 상기 탄소섬유-함유 제지펄프 용액에 인가될 수 있으며, 바람직하게는 약 45 내지 55 ns 동안 약 65 내지 70 V의 크기로 수회에 걸쳐 반복적으로 상기 탄소섬유-함유 제지펄프 용액에 인가될 수 있다. 상기 탄소섬유-함유 제지펄프 용액에 인가되는 전압의 전류방향에 의해 탄소섬유의 방향성이 결정된다.
이때, 전압 인가와 동시에 상기 탄소섬유-함유 제지펄프 용액에 진동을 더 가함으로써, 제지펄프에 의해 물리적으로 배향이 저지되고 있는 탄소섬유의 배향을 용이하게 유도할 수 있다. 상기 진동은 상기 탄소섬유-함유 제지펄프 용액의 과도한 이동이나 흐름이 발생하지 않는 범위 내의 저주파수의 진동이 바람직하며, 구체적으로는 약 10 Hz 내지 약 100 Hz의 주파수로 진동하는 것이 바람직하며, 약 40 Hz 내지 약 45 Hz의 주파수로 진동하는 것이 더욱 바람직하다. 주파수가 100 Hz를 초과할 경우 제지펄프의 이동에 의해 탄소섬유의 배향을 방해할 수 있다.
제지펄프 용액 중에 분산되어 있는 탄소섬유에 방향성을 부여하는 것은, 제지펄프가 탄소섬유원사와 얽혀 있기 때문에 매우 어렵다. 본 발명에서는 특정 크기의 전압을 펄스 형태로 상기 탄소섬유-함유 제지펄프 용액에 반복 인가함으로써, 제지펄프에 얽힌 탄소섬유원사를 미세하게 이동시켜 풀어내고 탄소섬유가 방향성을 갖도록 유도할 수 있는 것이다. 강한 전압이 짧은 시간 동안 탄소섬유-함유 제지펄프 용액 내에 흐르게 되면 용액이 진동하게 되는데, 본 발명에서는 여기에 추가적으로 저주파수의 진동에너지를 부가하여 탄소섬유원사의 이동을 도와 탄소섬유의 배향이 용이해진다.
도 2는 상기 전압인가장치 (10)에서 전압이 인가된 탄소섬유-함유 제지펄프 용액이 초지용 망 (20)으로 흘러 습지 (100)를 형성하는 모습을 도시한 것이다. 상기 습지 (100)는 탄소섬유초지의 선행단계의 결과로, 습지는 압축 및 건조 과정을 거쳐 초지로 발전된다.
본 발명에 있어서, 상기 탄소섬유초지에 포함된 탄소섬유는 큐빅과 산화철의 함량을 조절하는 것이 중요하다. 큐빅과 산화철 모두 원적외선을 방사하여, 이들을 함께 사용하면 원적외선 방사량이 상승하는 효과를 발휘할 수 있다. 상기 나노입자분말은 큐빅과 산화철이 약 1: 약 0.1 내지 약 10의 중량비 또는 약 1: 1의 중량부로 혼합될 수 있다. 특히, 부도체인 큐빅의 함량이 높아지면 탄소섬유의 전기전도도를 저하시켜 탄소섬유의 방향성을 구현하기 어려워지며, 큐빅의 함량이 낮아지면 원적외선 방사에 대한 상승효과를 얻을 수 없게 된다. 산화철이 만약 과량 존재한다면 탄소섬유의 방향성이 과하게 증가하여 양방향 통전이 아닌, 종방향 또는 횡방향 중 일방향으로만 전류가 흘러 다른 방향으로는 전류가 흐르지 않게 될 수 있으며, 산화철이 소량 존재하면 탄소섬유의 전기전도성이 감소하여 방향성을 구현하기 어려워질 수 있다.
또한, 상기 탄소섬유초지에 포함된 탄소섬유가 상술한 중량비로 혼합된 큐빅과 산화철을 포함할 경우, 제지펄프 용액 중에서 탄소섬유들간의 응집현상을 막아 탄소섬유의 분산성을 향상시킬 수 있게 된다.
원적외선 방사량 향상을 위해, 상기 나노입자분말은 무연탄, 피치, 및 규사로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 플렉시블 면상발열체는 탄소섬유초지 중에 탄소섬유가 전체적으로 균일하게 분산되어 있을 경우, 상기 면상발열체용 탄소섬유초지는 단위면적당 전기저항이 균일하게 발생되어 전체적으로 균등한 온도로 발열될 수 있으며, 또한 탄소섬유 및 큐빅 나노입자에 의한 원적외선 복사를 극대화할 수 있다. 상기 플렉시블 면상발열체를 통전하면, 원적외선이 복사되는데, 탄소섬유와 큐빅 나노입자에서 함께 복사되어 복사효율에서 상승효과가 있으며, 복사된 원적외선은 다시 탄소섬유를 구성하는 탄소원자들 사이에서 공명하게 되고, 나아가 균일하게 분산되어 연결된 탄소섬유들 사이에서도 공명하게 되어 원적외선 방사량 극대화가 가능하다.
상기 나노섬유초지는, 그 위에 흑색도료 등의 흑색물질, 예를 들어, CuO (산화동), Fe3O4 (산화철), Fe3P (인화철), Fe2MgO4 (산화마그네슘철), Fe(C9H7)2 (비스인데닐철) 등을 도포 또는 함침시킴으로써, 흑색의 나노입자초지로 제조될 수도 있다.
탄소섬유초지가 제조된 후, 상기 탄소섬유초지의 종방향 또는 횡방향으로 대향되는 2 변의 가장자리에 한쌍의 전극을 부착하는데, 상기 전극은 상기 탄소섬유초지에 은페이스트를 이용하여 띠 형태로 인쇄한 후, 상기 은페이스트 위에 도전성 접착제가 도포된 동을 입힌 테이프로 된 전극을 부착하여 진행될 수 있다.
이렇게 전극 부착이 완료되면, 전극이 부착된 탄소섬유초지의 상하면에 열가소성수지층을 형성한다. 상기 열가소성수지층은 압착 방식으로 상기 탄소섬유초지에 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 열가소성수지판은 완전히 경화되지 않은 상태로 준비하고, 두 열가소성수지판 사이에 상기 전극이 부착된 탄소섬유초지를 끼워 압착한 후, 상기 열가소성수지층을 형성하고 냉각하여 경화시킨다. 이때, 상기 열가소성수지판에는, 압착 전에, 도선 부착을 위한 구멍을 미리 형성해두는 것이 바람직하다.
철판과 같은 하부압착판 상에, 하부에서부터, 미리 재단된 이형필름, 열가소성수지판, 탄소섬유초지, 열가소성수지판, 이형필름의 순서로 배치하고 그 위에 상부압착판을 두고 압착한다. 이 과정은 약 30 Kg 내지 약 100 Kg의 압력을 가하고 1 시간 동안 유지하여 수행될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 압착 과정은 90℃ 미만의 온도에서 진행될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 압착 온도를 과하게 높일 경우 열가소성수지가 용융되어 열가소성수지층 형성이 어려울 수 있다. 압착 시의 온도는 약 50℃ 내지 약 80℃인 것이 바람직하다. 압착 과정이 완료되면 상온으로 냉각하여 열가소성수지층을 경화시킨다.
상기 열가소성수지층은 열가소성폴리우레탄 (TPU)을 포함할 수 있다. 열가소성폴리우레탄을 사용할 경우 탄소섬유초지의 절연 효과를 얻을 수 있으며, 열가소성콜리우레탄의 탄성에 의해 면상발열체의 꺾임이 방지되어 탄소섬유초지의 손상을 방지할 수 있다.
본 발명에 있어, 상기 탄소섬유초지와 열가소성수지층 사이에는 접착층을 더 둘 수 있다. 상기 접착층은 약 4 kgf 내지 약 5 kgf의 접착강도를 갖는 것일 수 있으며, 상기 접착층에는 에틸렌 초산 비닐수지 또는 폴리우레탄 수지가 이용될 수 있다. 상기 접착층은 접착력 향상 외에, 외부 충격이나 진동으로부터 탄소섬유초지를 보호하고 발생된 열을 축열하는 역할도 수행할 수 있다.
상기 열가소성수지층의 경도는 약 83A 내지 약 87A인 것이 바람직하며, 경도가 83A 미만일 경우 꺾임에 대한 문제점이 발생할 수 있고 경도가 87A를 초과할 경우 제품의 유연성이 떨어지는 문제점이 있다.
전극의 일단에 납땜 등에 의해 도선을 접속하면, 플렉시블 면상발열체가 완성된다.
아울러, 본 발명은, 상기 플렉시블 면상발열체의 제조 방법에 의해 제조되는 플렉시블 면상발열체에 있어서, 상기 플렉시블 면상발열체는 탄소섬유초지와 상기 탄소섬유초지의 상하면에 도포된 열가소성폴리우레탄층을 포함하며, 상기 탄소섬유초지는 종방향으로 대향되는 2 변의 가장자리에 부착된 한쌍의 전극과 횡방향으로 대향되는 2 변의 가장자리에 부착된 한쌍의 전극을 포함하는 것으로, 종방향 및 횡방향 중 어느 하나의 방향에서의 탄소섬유들 간의 접촉수와 다른 방향에서의 탄소섬유들 간의 접촉수의 비율이 약 100: 약 50 내지 약 60 인 것임을 특징으로 하는 플렉시블 면상발열체를 제공한다.
상기 탄소섬유초지에 함유되는 탄소섬유원사는 탄소분말 약 50 중량부 내지 약 80 중량부에 대하여 나노입자분말 약 1 중량부 내지 약 10 중량부를 포함하는 것일 수 있다. 나노입자분말이 1 중량부 미만으로 포함될 경우, 탄소섬유원사는 원적외선 방사에서의 상승효과를 기대할 수 없으며 탄소섬유 분산성이 우수하지 못할 수 있고, 10 중량부를 초과한 양의 나노입자분말이 탄소분말 50 내지 80 중량부에 포함될 경우, 큐빅의 함량이 과하게 높아져 탄소섬유의 전도전도도 저하를 초래하게 된다.
탄소섬유들 간의 접촉은 통전을 가능하게 하며, 접촉수가 많을수록, 발열온도가 상승하게 된다. 상기 탄소섬유초지에 종방향 또는 횡방향으로 한쌍의 전극을 배치하고 한쌍의 전극 사이에 전압이 인가되면, 음극에서 나온 전자가 서로 연결된 탄소섬유들을 거쳐 양극으로 전달되는데, 탄소섬유들간의 접촉부위에서 전기저항이 발생하여 발열이 나타나게 된다.
상기 탄소섬유초지는 종방향과 횡방향에서 서로 상이한 발열특성을 구현할 수 있다. 탄소섬유들간의 접촉수가 많을수록 전기저항이 증가하여 보다 높은 온도의 발열을 나타낼 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따른 플렉시블 면상발열체는 종방향 및 횡방향 중 어느 하나의 방향에서 고온, 예를 들어, 약 95℃ 내지 약 110℃까지 발열될 수 있으며, 다른 방향에서는 이보다 저온, 예를 들어 약 50℃ 내지 약 60℃까지 발열될 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 플렉시블 면상발열체는 종방향과 횡방향간의 온도 차이가 약 40℃ 이상, 예를 들어, 약 40℃ 내지 약 70℃ 또는 약 45℃ 내지 약 60℃인 것이 바람직하다.
상기 플렉시블 면상발열체는 탄소섬유초지 상하면에 형성된 열가소성폴리우레탄을 포함함으로써, 탄소섬유초지의 절연 효과를 얻을 수 있으며, 열가소성폴리우레탄의 탄성에 의해 면상발열체의 꺾임이 방지되어 면상발열체의 손상을 방지할 수 있다.
상기 플렉시블 면상발열체는 최종 두께가 0.5 mm 미만인 것이 바람직하나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
이하, 본원에 대하여 실시예를 이용하여 좀 더 구체적으로 설명하지만, 하기 실시예는 본원의 이해를 돕기 위하여 예시하는 것일 뿐, 본원의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<
실시예
및
비교예의
제조 >
실시예
1
1.
탄소섬유원사의
제조
큐빅 10 중량부, 산화철 (Fe3O4) 10 중량부, 무연탄 1 중량부, 피치 1 중량부, 규사 1 중량부를 혼합하고, 순차적으로 조쇄기, 중간분쇄기 및 마이크로 분쇄기를 이용하여 입경이 1 ㎛ 이하인 나노입자가 되도록 분쇄하여 나노입자분말을 얻었다.
코크스와 피치의 혼합물을 2000℃ 아크로 안에서 가열하여 용융한 후, 실온으로 냉각한 다음 마이크로 분쇄기로 입경이 1 ㎛ 이하가 되도록 분쇄하여 탄소분말을 얻었다.
상기 탄소분말을 800℃로 가열하여 불순물을 제거하고 실온으로 냉각하였다. 불순물이 제거된 탄소분말 60 중량부를 황산과 질산의 혼합 용액에 투입하고 용해시켰으며, 여기에 상기 나노입자분말 10 중량부를 혼합한 후, 고압제트 노즐로 분사하여 10 ㎛ 두께의 탄소섬유원사를 제조하였다. 제조된 탄소섬유원사는 세정기를 통과시키고 권취기를 사용하여 원사보빈에 감아두었다가, 원하는 길이로 절단하여 사용한다.
2.
탄소섬유초지의
제조
0.4 mm 길이로 절단된 탄소섬유원사 50 중량부를 극세분말 제지펄프 용액 100 중량부에 혼입하여 균질하게 혼합하였다.
탄소섬유를 포함하는 제지펄프 용액에 50 ns 동안 55 V로 인가하는 펄스 전압을 수회 반복하여 걸고 탄소섬유가 전류의 방향과 평행한 방향으로 배향되게 하였다. 이때, 펄스 전압이 인가되는 동안 40 Hz 저주파수의 진동을 함께 가하였다.
방향성을 갖게 된 탄소섬유를 포함하는 제지펄프 용액을 초지용 망 위로 흘려 습지를 형성하였으며, 이 습지를 압착용 롤로 탈수하고 건조시킨 후 가로/세로 각 20 cm의 크기로 재단하여 탄소섬유초지를 얻었다.
3.
플렉시블
면상발열체의
제조
탄소섬유초지 각각에 은 페이스트를 이용해 전극을 인쇄하는데, 종방향으로 한쌍의 전극, 횡방향으로 한쌍의 전극을 각각 배치하여 발열시트를 형성하였다. 상기 발열시트 상하면에 핫멜트 접착을 50 ㎛ 두께로, TPU 필름 (PC-8300P, P&C Tech)을 150 ㎛ 두께로 두고 이형필름을 최종 상하면에 둔 후, 여기에 약 30 Kg의 압력을 한 시간 동안 가하여 열가수성폴리우레탄층을 형성하였다. 압착이 완료된 후에는 이형필름은 모두 제거하였다. 이어서, 각 전극에 도선을 연결하여 종방향 또는 횡방향 전극으로 통전 시 전류가 흐를 수 있게 준비하여 플렉시블 면상발열체를 형성하였다.
실시예
2
큐빅 10 중량부, 산화철 1 중량부를 사용한 것을 제외하고 실시예 1의 탄소섬유원사의 제조과정과 동일하게 탄소섬유원사를 제조한 다음, 실시예 1의 탄소섬유초지의 제조과정 및 플렉시블 면상발열체의 제조과정과 동일한 방법으로 플렉시블 면상발열체를 제조하였다.
실시예
3
큐빅 1 중량부, 산화철 10 중량부를 사용한 것을 제외하고 실시예 1의 탄소섬유원사의 제조과정과 동일하게 탄소섬유원사를 제조한 다음, 실시예 1의 탄소섬유초지의 제조과정 및 플렉시블 면상발열체의 제조과정과 동일한 방법으로 플렉시블 면상발열체를 제조하였다.
실시예
4
탄소섬유원사의 길이를 1 mm로 한 것을 제외하고 실시예 1의 탄소섬유원사의 제조과정과 동일하게 탄소섬유원사를 제조한 다음, 실시예 1의 탄소섬유초지의 제조과정 및 플렉시블 면상발열체의 제조과정과 동일한 방법으로 플렉시블 면상발열체를 제조하였다.
실시예
5
탄소섬유원사의 길이를 5 mm로 한 것을 제외하고 실시예 1의 탄소섬유원사의 제조과정과 동일하게 탄소섬유원사를 제조한 다음, 실시예 1의 탄소섬유초지의 제조과정 및 플렉시블 면상발열체의 제조과정과 동일한 방법으로 플렉시블 면상발열체를 제조하였다.
실시예
6
펄스 전압 인가 시 저주파수의 진동을 가하지 않고 실시예 1의 탄소섬유초지의 제조과정 및 플렉시블 면상발열체의 제조과정과 동일한 방법으로 플렉시블 면상발열체를 제조하였다.
실시예
7
펄스 전압을 70 V로 인가한 것을 제외하고 실시예 1의 탄소섬유원사의 제조과정과 동일하게 탄소섬유원사를 제조한 다음, 실시예 1의 탄소섬유초지의 제조과정 및 플렉시블 면상발열체의 제조과정과 동일한 방법으로 플렉시블 면상발열체를 제조하였다.
실시예
8
펄스 전압이 인가되는 동안 45 Hz 저주파수의 진동을 함께 가한 것을 제외하고 실시예 1의 탄소섬유원사의 제조과정과 동일하게 탄소섬유원사를 제조한 다음, 실시예 1의 탄소섬유초지의 제조과정 및 플렉시블 면상발열체의 제조과정과 동일한 방법으로 플렉시블 면상발열체를 제조하였다.
실시예
9
펄스 전압이 인가되는 동안 5 Hz 저주파수의 진동을 함께 가한 것을 제외하고 실시예 1의 탄소섬유원사의 제조과정과 동일하게 탄소섬유원사를 제조한 다음, 실시예 1의 탄소섬유초지의 제조과정 및 플렉시블 면상발열체의 제조과정과 동일한 방법으로 플렉시블 면상발열체를 제조하였다.
실시예
10
펄스 전압이 인가되는 동안 110 Hz 주파수의 진동을 함께 가한 것을 제외하고 실시예 1의 탄소섬유원사의 제조과정과 동일하게 탄소섬유원사를 제조한 다음, 실시예 1의 탄소섬유초지의 제조과정 및 플렉시블 면상발열체의 제조과정과 동일한 방법으로 플렉시블 면상발열체를 제조하였다.
비교예
1
큐빅만을 포함하는 나노입자분말을 제조하여 탄소섬유원사를 제조한 것을 제외하고 실시예 1의 탄소섬유원사의 제조과정과 동일하게 탄소섬유원사를 제조한 다음, 실시예 1의 탄소섬유초지의 제조과정 및 플렉시블 면상발열체의 제조과정과 동일한 방법으로 면상발열체를 제조하였다.
비교예
2
나노입자분말을 사용하지 않고 탄소분말만을 사용하여 탄소섬유원사를 제조한 것을 제외하고 실시예 1의 탄소섬유원사의 제조과정과 동일하게 탄소섬유원사를 제조한 다음, 실시예 1의 탄소섬유초지의 제조과정 및 플렉시블 면상발열체의 제조과정과 동일한 방법으로 면상발열체를 제조하였다.
비교예
3
나노입자분말 15 중량부를 탄소분말 60 중량부와 혼합한 것을 제외하고 실시예 1의 탄소섬유원사의 제조과정과 동일하게 탄소섬유원사를 제조한 다음, 실시예 1의 탄소섬유초지의 제조과정 및 플렉시블 면상발열체의 제조과정과 동일한 방법으로 면상발열체를 제조하였다.
비교예
4
탄소섬유원사의 길이를 15 mm로 한 것을 제외하고 실시예 1의 탄소섬유원사의 제조과정과 동일하게 탄소섬유원사를 제조한 다음, 실시예 1의 탄소섬유초지의 제조과정 및 플렉시블 면상발열체의 제조과정과 동일한 방법으로 면상발열체를 제조하였다.
비교예
5
펄스 전압을 40 V로 인가한 것을 제외하고 실시예 1의 탄소섬유원사의 제조과정과 동일하게 탄소섬유원사를 제조한 다음, 실시예 1의 탄소섬유초지의 제조과정 및 플렉시블 면상발열체의 제조과정과 동일한 방법으로 면상발열체를 제조하였다.
비교예
6
펄스 전압을 100 V로 인가한 것을 제외하고 실시예 1의 탄소섬유원사의 제조과정과 동일하게 탄소섬유원사를 제조한 다음, 실시예 1의 탄소섬유초지의 제조과정 및 플렉시블 면상발열체의 제조과정과 동일한 방법으로 면상발열체를 제조하였다.
실험예
1:
통전
특성 평가
실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 5에서 제조된 플렉시블 면상발열체를 실내온도가 20℃인 밀폐공간 안에 두고, 상기 플렉시블 면상발열체의 종방향 또는 횡방향 전극으로 2분간 에너지밀도 700 W/m2의 전력을 가한 다음 플렉시블 면상발열체 상에서의 표면온도를 측정하였다. 각 플렉시블 면상발열체별로 5군데 서로 상이한 위치 (도 2의 ① 내지 ⑤의 위치)에서 각각 온도를 측정하였으며, 평균값을 내어 하기 표 1에 나타내었다.
| 종방향 | 횡방향 | 차이 | |
| 실시예 1 | 105.7℃ | 55.2℃ | 50.5℃ |
| 실시예 2 | 102.9℃ | 54.8℃ | 48.1℃ |
| 실시예 3 | 109.3℃ | 50.1℃ | 59.2℃ |
| 실시예 4 | 101.2℃ | 53℃ | 48.2℃ |
| 실시예 5 | 100.7℃ | 52.4℃ | 48.3℃ |
| 실시예 6 | 99.3℃ | 54.2℃ | 45.1℃ |
| 실시예 7 | 106.2℃ | 46.1℃ | 60.1℃ |
| 실시예 8 | 105.9℃ | 46.2℃ | 59.7℃ |
| 실시예 9 | 100.7℃ | 54.3℃ | 46.4℃ |
| 실시예 10 | 98.2℃ | 54.7℃ | 43.5℃ |
| 비교예 1 | 93.0℃ | 91.7℃ | 1.3℃ |
| 비교예 2 * |
88.3℃
(총 5분 후: 95.5℃) |
49.6℃
(총 5분 후: 63.1℃) |
39℃
(32.4℃) |
| 비교예 3 | 91.5℃ | 80.2℃ | 11.3℃ |
| 비교예 4 | 90℃ | 68.1℃ | 21.9℃ |
| 비교예 5 | 89.4℃ | 55.1℃ | 34.3℃ |
*
비교예
2의 경우 2분
통전하고
1차 온도를 측정한 다음, 다시 3분간 에너지밀도
700 W
/m
2
의 전력을 가하고 2차 온도를
측정하였다. 2차
측정 온도는 괄호 안에 표기하였다.
통전 실험 결과, 실시예 1 내지 10의 플렉시블 면상발열체는 종방향 또는 횡방향 전극으로 전류를 흐르게 할 경우, 면상발열체의 5군데 위치 모두에서 서로 차이가 1℃ 이하로 유사한 값의 온도가 측정되었다. 실시예 1 내지 3과 같이 큐빅과 산화철의 함량을 조절한 경우, 실시예 4 및 5와 같이 탄소섬유원사의 길이를 조절한 경우, 실시예 6과 같이 전압 인가와 함께 진동을 가하지 않은 경우, 실시예 7과 같이 펄스 전압의 크기를 조절한 경우, 실시예 8 내지 10과 같이 진동 주파수를 조절한 경우에도 탄소섬유의 배향은 원활히 진행되어 종/횡방향으로 발열특성 차이가 40℃ 이상으로 뚜렷해지게 구현할 수 있었다. 실시예의 경우, 전체적으로 균등한 온도가 확인되었으며, 이러한 결과로부터 실시예 1 내지 10은 탄소섬유원사가 초지 중에 잘 분산되어 있음을 알 수 있다. 이에 비해, 비교예들의 경우 탄소섬유원사의 분산이 잘 이뤄지지 않은 것으로 확인이 되었으며, 특히, 비교예 2는 각 위치별 온도차이가 5℃ 이상이었다.
탄소섬유원사가 큐빅을 포함하는 비교예 1은 종방향과 횡방향으로 각각 통전 시의 온도 차이가 크지 않았는데, 이는 펄스 전압에 반응한 탄소섬유의 배향이 원활이 이루어지지 않았기 때문으로 여겨진다. 비교예 1의 면상발열체는 부도체인 큐빅을 포함함으로 큐빅 나노입자분말에 의해 탄소섬유의 전기전도도가 저하된 것으로, 제지펄프 용액 중에서 분산된 탄소섬유가 인가된 펄스 전압에 제대로 반응하지 못한 것이다. 이러한 결과로부터, 실시예 1 내지 10 또한 큐빅 나노입자를 포함하지만 종/횡방향의 발열특성 차이가 43.5℃ 내지 60.1℃로 뚜렷이 나타난 것은, 전기전도성을 갖는 산화철을 큐빅과 함께 사용함에 따라, 탄소섬유의 전기전도성 저하가 방지되어 제지펄프 용액 중에 분산되어 있던 탄소섬유가 펄스 전압에 반응하여 잘 배향된 결과임을 알 수 있다. 이에 따라, 탄소섬유원사에서 큐빅과 산화철의 공존이 탄소섬유의 배향성을 결정하는 데 주요 인자들 중 하나임을 알 수 있다.
비교예 1의 종방향 및 횡방향에서의 온도가 실시예 1 내지 10의 종방향 온도에 비해 낮은 것은 원적외선 방사량이 실시예들에 비해 떨어진 결과로 볼 수 있다. 비교예 1은 큐빅만을 포함하는 나노입자분말을 사용한 것으로, 산화철을 포함하고 있지 않지만, 실시예 1 내지 10은 큐빅과 산화철의 공존에 따라 원적외선 방사량이 상승하여 결국 통전 시 발열효율이 향상된 것이다.
비교예 2는 최종 온도에 도달하는 시간이 길어, 실시예 1 내지 10에 비해 발열효율이 떨어지는 것으로 확인이 되었다. 또한, 비교예 2의 면상발열체는 각 부위별 온도차이가 커, 나노입자분말을 사용하지 않고 탄소분말로만 이루어진 탄소섬유원사가 제지펄프 용액 중에서 분산이 잘 이뤄지지 않았던 것으로 보여진다. 이에 반해, 실시예 1 내지 10의 경우, 큐빅 및 산화철의 비율을 조절하여 탄소섬유원사를 형성한 결과, 제지펄프 용액 중에 탄소섬유원사의 분산성이 보다 향상된 것으로 파악된다. 아울러, 실시예 1 내지 10은 탄소섬유원사의 분산성이 좋아 탄소섬유들 사이에서 원적외선 공명현상이 증대되어 원적외선 방사량이 극대화되면서 발열효율이 향상된 것이다.
비교예 3은 탄소섬유원사 중 나노입자분말의 함량이 높은 경우로, 이 경우 비교예 1과 유사하게 발열효율이 좋지 않은 것으로 확인되었다. 이는 나노입자분말 함량 증가와 함께 큐빅 함량의 증가로 탄소섬유의 전기전도도가 저하된 결과이다. 또한, 이때 종방향과 횡방향에서 발열특성은 다소 상이하였지만 그 차이가 미미하여 뚜렷하게 상이한 발열특성을 갖는다고 보기는 어려웠다.
비교예 4는 탄소섬유원사의 길이가 15 mm로 긴 것으로, 탄소섬유원사가 긴 경우 제지펄프와 심하게 얽혀 펄스 전압에 반응하여 탄소섬유가 배향하는데 제약이 따르는 것으로 예상된다. 비교예 4에서는 종방향과 횡방향에서 발열특성 차이가 있는 것으로 확인 되었지만, 그 차이가 미미하여 뚜렷하게 상이한 발열특성을 갖는다고 보기는 어렵다.
비교예 5는 인가되는 펄스 전압의 크기가 40 V인 것으로, 전압의 크기가 충분치 않아 탄소섬유의 배향이 실시예 1 내지 10에 비해 현저히 잘 이뤄지지 않은 것으로 확인되었다.
실험예
2: 원적외선 방사량 측정
실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 4에서 제조된 플렉시블 면상발열체 각각에서 방출되는 원적외선을 측정하였다. 원적외선 측정은 한국원적외선협회 FT-IR 분광분석기를 이용하여 시험방법 KFIA-FI-1005에 의거하여 실시되었으며, 100℃에서 5~20 ㎛ 파장에 대해 방사율 및 방사에너지를 측정하였다.
| 방사율 ( % ) | 방사에너지 (W/m 2 ·㎛) | |
| 실시예 1 | 93.5 | 7.64×10 2 |
| 실시예 2 | 92.7 | 7.50×10 2 |
| 실시예 3 | 93.1 | 7.48×10 2 |
| 실시예 4 | 92.5 | 7.21×10 2 |
| 실시예 5 | 91.9 | 7.05×10 2 |
| 실시예 6 | 89.6 | 6.91×10 2 |
| 비교예 1 | 87.8 | 2.37×10 2 |
| 비교예 2 | 85.2 | 1.40×10 2 |
| 비교예 3 | 86.9 | 2.03×10 2 |
| 비교예 4 | 85 | 3.11×10 2 |
표 2를 참조하면, 실시예 1 내지 6은 5 내지 20 ㎛ 범위의 원적외선을 방사하는 것으로 확인되었으며, 방사율은 대략적으로 90% 이상으로 높은 수준을 나타내었다. 이에 반해, 비교예들은 방사율과 방사에너지 모두 낮게 나타났다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 전압인가장치
20 : 초지용 망
30 : 종방향 전극
40 : 횡방향 전극
100 : 습지
200 : 면상발열체
20 : 초지용 망
30 : 종방향 전극
40 : 횡방향 전극
100 : 습지
200 : 면상발열체
Claims (10)
- 큐빅 및 산화철을 혼합하고 분쇄하여 나노입자분말을 형성하는 단계;
상기 나노입자분말 1 내지 10 중량부와 탄소분말 50 내지 80 중량부를 용융하여 혼합한 후, 1 내지 20 ㎛ 두께로 탄소섬유원사를 제조하는 단계;
상기 탄소섬유원사를 절단하여 제지펄프 용액에 혼입하여 탄소섬유-함유 제지펄프 용액을 제조하는 단계;
상기 탄소섬유-함유 제지펄프 용액에 전압을 인가하는 단계;
전압이 인가된 탄소섬유-함유 제지펄프 용액을 초지용 망으로 흘려 건조하여 탄소섬유초지를 제조하는 단계;
상기 탄소섬유초지의 종방향 또는 횡방향으로 대향되는 2 변의 가장자리에 은페이스트를 인쇄한 후, 상기 은페이스트 위에 도전성 접착제가 도포된 동으로 이루어진 전극을 부착시키는 단계; 및
전극이 부착된 탄소섬유초지 상하면에 열가소성수지층을 형성하는 단계
를 포함하는, 플렉시블 면상발열체의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 열가소성수지층은 열가소성폴리우레탄을 포함하는 것인, 플렉시블 면상발열체의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 전압은 펄스 형태로 인가되는 것임을 특징으로 하는 플렉시블 면상발열체의 제조 방법.
- 제 3 항에 있어서,
상기 전압의 펄스 시간이 10 내지 80 ns인 것임을 특징으로 하는 플렉시블 면상발열체의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 전압은 55 내지 80 V의 크기를 가진 것임을 특징으로 하는 플렉시블 면상발열체의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 나노입자분말은 큐빅과 산화철이 1: 0.1 내지 10의 중량비로 혼합된 것임 특징으로 하는 플렉시블 면상발열체의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 나노입자분말은 무연탄, 피치, 및 규사로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 더 포함하는 것인, 플렉시블 면상발열체의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 탄소섬유원사는 0.1 내지 1 mm의 길이로 절단되어 상기 제지펄프 용액에 혼입되는 것인, 플렉시블 면상발열체의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 전압을 인가하는 단계에서는 전압 인가와 동시에 상기 탄소섬유-함유 제지펄프 용액에 진동을 더 가하는 것을 포함하는 것인, 플렉시블 면상발열체의 제조 방법.
- 삭제
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