KR101825349B1

KR101825349B1 - 이중 압출성형에 의해 제조되는 그라파이트 케이블의 제조방법

Info

Publication number: KR101825349B1
Application number: KR1020160052344A
Authority: KR
Inventors: 강척구; 성소희
Original assignee: 주식회사 에스에이치테크
Priority date: 2016-04-28
Filing date: 2016-04-28
Publication date: 2018-02-07
Also published as: KR20170123110A

Abstract

본 발명은 카본 블랙이 혼합된 탄소복합재를 혼합한 원료를 호퍼를 통해 제1 실린더에 투입하여 발열층(4)을 압출성형하는 단계와, 열전도도가 우수한 열가소성 수지혼합물을 혼합한 원료를 호퍼를 통해 제2 실린더에 투입하여 열전달층(6)을 압출성형하되, 상기 열전달층(6)은 1차로 압출성형된 발열층(4)의 외부에 도포한 후 압출하는 이중 압출성형으로 그라파이트 케이블(2)을 제조하는 단계와, 이중 압출성형에 의해 제조된 그라파이트 케이블(2)의 온도를 감지한 후 제1, 제2 실린더의 온도제어기로 온도 피드백 신호값을 전송하는 단계와, 전송된 온도 피드백 신호값을 이용하여 온도제어기를 통해 주변환경에 적응하도록 제1, 제2 실린더의 설정온도를 조정함으로써 항상 일정한 온도의 그라파이트 케이블(2)이 압출성형되게 제어하는 단계로 그라파이트 케이블의 제조함으로써, 내부에 탄소복합체로 발열층(4)을 압출하고 외측에 열전도도가 우수한 수지혼합물로 열전달층(6)을 이중 압출성형하여 그라파이트 케이블을 제조함으로써 열효율이 우수한 것이다.

Description

이중 압출성형에 의해 제조되는 그라파이트 케이블의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF GRAPHITE CABLE}

본 발명은 발열 케이블에 관한 것으로 특히 이중 압출성형에 의해 제조되는 그라파이트 케이블의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 압출성형은 열가소성 수지를 호퍼에 투입하여 스크류 회전에 의해 수지를 압착, 용융시켜 금형으로 밀어내어 일정 형태의 성형품을 가공하는 것을 말한다.

압출성형의 하나인 이중 압출성형은 하나의 소재를 압출하는 일반 압출성형과 달리 두 개 이상의 서로 다른 소재가 내,외부 층으로 각각 구성되어 하나의 제품을 동시에 압출하여 성형하는 것이다.

이러한 이중 압출성형을 위한 압출기는 스크류의 회전속도, 내부압력 및 온도, 원료의 배합 등과 같은 이중 압출성형을 위한 조건이 까다로운 것이다.

공개특허공보 제10-2004-0042787호, '이중압출 방식을 이용한 플라스틱 문의 제조방법'

따라서 본 발명의 목적은 이중 압출성형을 통해 제조되는 그라파이트 케이블의 제조방법을 제공하는데에 있다.

상기의 목적에 따른 본 발명은 카본 블랙이 혼합된 탄소복합재를 혼합한 원료를 호퍼를 통해 제1 실린더에 투입하여 발열층(4)을 압출성형하는 단계와, 열전도도가 우수한 열가소성 수지혼합물을 혼합한 원료를 호퍼를 통해 제2 실린더에 투입하여 열전달층(6)을 압출성형하되, 상기 열전달층(6)은 1차로 압출성형된 발열층(4)의 외부에 도포한 후 압출하는 이중 압출성형으로 그라파이트 케이블(2)을 제조하는 단계와, 이중 압출성형에 의해 제조된 그라파이트 케이블(2)의 온도를 감지한 후 제1, 제2 실린더의 온도제어기로 온도 피드백 신호값을 전송하는 단계와, 전송된 온도 피드백 신호값을 이용하여 온도제어기를 통해 주변환경에 적응하도록 제1, 제2 실린더의 설정온도를 조정함으로써 항상 일정한 온도의 그라파이트 케이블(2)이 압출성형되게 제어하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.

또한, 상기 수지혼합물은 폴리염화비닐(Polyvinyl chloride, PVC) 60~70중량%, 그라파이트(Graphite) 20~40중량%, 제올라이트(Zeolite) 5~10중량%를 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 한다.

또한, 상기 제1, 제2 실린더는 내측의 스크류 내부압력은 6~10MPa, 스크류의 회전수 제어에 의한 이중 압출성형 생산속도는 2~4m/min이 되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제조된 그라파이트 케이블(2)은 내부 발열층(4)과 외부 열전달층(6)으로 이중 압출성형하며, 발열층(4)에 의해 내부가 채워진 케이블형태나 발열층(4)의 내측이 비어있는 튜브형태 중 어느 하나로 제조하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 내부에 탄소복합체로 발열층을 압출하고 외측에 열전도도가 우수한 수지혼합물로 열전달층을 이중 압출성형하여 그라파이트 케이블을 제조함으로써 열효율이 우수한 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 그라파이트 케이블의 제조방법을 설명하는 흐름도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 그라파이트 케이블의 구성을 보여주는 단면도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 그라파이트 케이블을 이용한 발열 장치의 구성을 보여주는 사용상태도.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 그라파이트 케이블의 구성을 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 그라파이트 케이블의 제조방법을 설명하는 흐름도이며, 도 3은 제조된 그라파이트 케이블을 이용한 발열장치의 구성을 보여주는 도면이다.

본 발명의 그라파이트 케이블(2)은 이중 압출성형에 의해 제조되며, 내부에는 전기를 공급하여 열을 발생하는 발열층(4)과, 상기 발열층(4)의 외면에 형성되어 발열층(4)의 열을 외부로 전달하는 열전달층(6)으로 구성한다.

도 2를 참조하여 본 발명의 그라파이트 케이블(2)의 제조방법을 설명한다.

설명에 앞서 일반적으로 통용되는 압출기의 구성인 호퍼, 실린더, 가열장치, 금형기, 구동모터 등의 구성은 설명을 생략하기로 한다.

본 발명의 그라파이트 케이블(2)은 내부 발열층(4)과 외부 열전달층(6)으로 구성된 이중 압출구조이며, 먼저 내부 발열층(4)을 압출성형한다.

내부 발열층(4)은 카본 블랙이 혼합된 탄소복합재를 혼합하여 압출하기 위한 원료를 제조하며, 제조된 원료는 호퍼를 통해 발열층(4)을 압출하기 위한 제1 실린더로 투입된다.

제1 실린더에 투입된 원료는 실린더에 의해 전방의 금형기로 압출성형되며, 제1 실린더의 외면에는 다수의 밴드히터가 설치되어 있어 투입된 원료를 가열하여 용융시키면서 스크류 회전에 의해 원료를 금형기로 밀어내어 압출성형이 이루어진다.

상기 스크루는 벤트식 압출방식을 이용하여 대기압 또는 진공으로 하여 재료를 한꺼번에 흡입하여 공기나 재료중에 함유된 휘발분을 구멍으로 배출하여 압출 성형물의 품질을 높일 수 있는 것이다.

다음으로, 그라파이트 케이블(2)의 외부 열전달층(6)을 압출하기 위해 열전도도가 우수한 열가소성 수지혼합물을 혼합하여 원료를 제조하며, 이때 열전도도가 우수한 열가소성 수지혼합물은 폴리염화비닐(Polyvinyl chloride, PVC), 그라파이트(Graphite), 제올라이트(Zeolite) 등을 포함하여 제조할 수 있다.

바람직한 실시 예로서 상기 수지혼합물은 폴리염화비닐(Polyvinyl chloride, PVC) 60~70중량%, 그라파이트(Graphite) 20~40중량%, 제올라이트(Zeolite) 5~10중량%를 혼합하여 제조할 수 있다.

상기 수지혼합물 중 폴리염화비닐의 혼합비율이 하한치에 미치지 못하면 열전달은 효율적일 수 있으나 상대적으로 그라파이트 케이블(2)의 제조원가가 상승하게 되며, 상한치를 초과하게 되면 그라파이트와 같은 열전도율이 우수한 혼합물의 혼합비율이 줄어들어 열전도율이 떨어지게 된다.

상기 그라파이트의 혼합비율이 하한치에 미치지 못하면 열전도율이 떨어짐과 함께 압출되어 제조된 케이블(2)이 변형에 의해 쉽게 찢어질 수 있어 내구성이 떨어지며, 상한치를 초과하게 되면 열전도율은 높아질 수 있으나 열전도율 대비 케이블(2)의 제조원가가 상승하게 된다.

상기 제올라이트는 수지혼합물의 제조시 혼합을 용이하게 하기 위한 촉매로 사용될 수 있으며, 이외에도 가소제와 유연제를 첨가할 수 있다.

폴리염화비닐(Polyvinyl chloride, PVC), 그라파이트(Graphite), 제올라이트(Zeolite)을 포함하여 제조한 수지혼합물을 호퍼를 통해 제2 실린더에 투입하게 되며, 제2 실린더의 스크류 회전에 의해 금형기로 압출성형된다.

이때, 제1 실린더에 의해 압출되는 발열층(4)의 외면에 제2 실린더에 의해 압출되는 열전달층(6)이 도포되는 이중 압출성형으로 그라파이트 케이블(2)을 제조한다.

즉, 제1 실린더에 의해 내부 발열층(4)을 1차로 압출하여 발열층(4)을 제조한 후 압출성형된 발열층(4) 외부에 열전달층(6)이 도포되도록 다시 압출하여 최종적으로 이중 구조의 그라파이트 케이블(2)을 제조한다.

이중 압출성형된 그라파이트 케이블(2)은 도 2의 (a)와 같이 내부에 꽉채워진 발열층(4)이 형성되고 외부에 발열층(4)을 감싸는 형태로 열전달층(6)이 형성되어 발열층(4)에서 발생하는 열을 외부로 전달할 수 있도록 한다.

또한, 도 2의 (b)와 같이 발열층(4) 내측이 비어있는 튜브형태로 제조할 수도 있으며, 이 경우에는 온수장치에 설치되는 온수관 역할을 그라파이트 케이블(2)이 하게 된다.

본 발명에서는 이중 압출성형된 그라파이트 케이블(2)의 온도를 감지하나 신호를 제1, 제2 실린더의 온도를 제어하는 제어기(미도시)에 피드백 신호로 전송하여 압출되는 그라파이트 케이블(2)이 항상 일정한 온도로 제조되도록 한다.

이중 압출성형에 있어서 압출기의 온도제어는 중요한 부분이며, 실린더의 온도에 따라 압출되는 케이블(2)의 품질이 달라지게 된다.

더욱이 압출기의 온도는 일정하게 유지된다 할지라도 여름과 겨울과 같이 주변온도의 변화에 의해 압출되는 그라파이트 케이블(2) 제품의 온도가 변할 수 있음에 따라 압출된 그라파이트 케이블(2)의 온도를 직접 감지한 후 이를 피드백 신호로 생성하게 되는 것이다.

본 발명에서는 제1, 제2 실린더의 온도를 170~190℃가 되게 제어하여 케이블(2)을 제조하며, 압출성형된 그라파이트 케이블(2)의 온도를 측정한 후 이를 피드백 신호로 온도 제어기로 전송하여 온도의 오차를 조정함으로써 실린더가 일정한 온도가 되게 제어한다.

실린더의 온도에 따라 압출된 케이블(2)의 온도 역시 달라질 수 있으며, 그에 따라 압출된 케이블(2)의 온도를 측정하여 온도의 변화가 발생하였는지를 확인한 후 이를 보상함으로써 이중 압출되는 케이블(2)이 항상 일정한 온도로 제조될 수 있도록 하는 것이다.

즉, 제1,제2 실린더의 온도를 항상 일정하게 유지한다 할지라도 앞서 설명한 바와 같이 주변환경에 의해 압출되는 그라파이트 케이블(2)의 제품 온도는 상이할 수 있으며, 예를 들어 압출된 그라파이트 케이블(2)의 온도가 미리 설정된 온도보다 낮다면 실린더의 온도를 높이도록 제어하고, 그 반대로 그라파이트 케이블(2)의 온도가 설정된 온도보다 높게 압출되면 그에 대응하여 실린더의 가열온도를 낮추도록 제어하게 된다.

또한, 제1, 제2 실린더의 온도와 함께 실린더 내측의 스크류의 내부압력은 6~10MPa, 스크류의 회전수 제어에 의한 이중 압출 생산속도는 2~4m/min이 되게 압출기를 제어하여 이중 압출성형으로 제조되는 그라파이트 케이블(2)이 항상 일정한 품질을 유지할 수 있도록 한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 그라파이트 케이블(2)을 이용하여 발열장치(8)의 구성을 보여주는 것으로, 라텍스와 같은 시트(12) 내측에 그라파이트 케이블(2)을 배치하고 상하부로 외피(14)(16)를 부착하며, 온도제어기(10)를 통해 온도를 조절하여 겨울철 바닥난방을 위해 사용할 수 있는 것이다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위 및 그 특허청구범위와 균등한 것에 의해 정해져야 한다.

(2)-- 그라파이트 케이블 (4)-- 발열층
(6)-- 열전달층 (8)-- 발열장치
(10)-- 온도제어기 (12)-- 시트
(14)(16)-- 외피

Claims

카본 블랙이 혼합된 탄소복합재를 혼합한 원료를 호퍼를 통해 내측 스크류 온도가 170~190℃, 내부압력은 6~10MPa, 스크류의 회전수 제어에 의한 이중 압출성형 생산속도는 2~4m/min이 되도록 제어되고 외면에는 투입된 원료를 가열하여 용융시키기 위한 밴드히터가 설치되어 벤트식 압출방식의 스크류에 의한 회전으로 원료를 금형기로 밀어내는 제1 실린더에 투입하여 발열층(4)을 압출성형하는 단계와,
열전도도가 우수한 열가소성 수지혼합물을 혼합하되, 상기 수지혼합물은 폴리염화비닐(Polyvinyl chloride, PVC) 60~70중량%, 그라파이트(Graphite) 20~40중량%, 제올라이트(Zeolite) 5~10중량%를 혼합하여 제조한 원료를 호퍼를 통해 내측 스크류 온도가 170~190℃, 내부압력은 6~10MPa, 스크류의 회전수 제어에 의한 이중 압출성형 생산속도는 2~4m/min이 되도록 제어된 제2 실린더에 투입하여 열전달층(6)을 압출성형하되, 상기 열전달층(6)은 1차로 압출성형된 발열층(4)의 외부에 도포한 후 압출하는 이중 압출성형으로 그라파이트 케이블(2)을 제조하는 단계와,
이중 압출성형에 의해 제조된 그라파이트 케이블(2)의 온도를 감지한 후 제1, 제2 실린더의 온도제어기로 온도 피드백 신호값을 전송하는 단계와,
전송된 온도 피드백 신호값을 이용하여 온도제어기를 통해 주변환경에 적응하도록 제1, 제2 실린더의 설정온도를 조정함으로써 항상 일정한 온도의 그라파이트 케이블(2)이 압출성형되게 제어하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 이중 압출성형에 의해 제조되는 그라파이트 케이블의 제조방법.
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