KR101980822B1 - Exothermic apparatus using exothermic ink composition - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발열 잉크조성물을 이용한 발열장치에 관한 것으로, 본 발명에서는 기판 상에 입경이 100 나노미터 이하인 구형의 은 나노입자 및 길이가 2 ~ 5 마이크로미터인 막대 형태의 은 마이크로입자를 포함하는 은 조성물, 유무기 하이브리드 수지 및 유기용매를 포함하는 발열 잉크조성물을 도포하여 형성된 발열체를 포함함에 따라, 발열 특성이 우수하면서도 고온 발열에도 발열체가 쉽게 분리되지 않아 지속적으로 발열할 수 있는 발열 잉크조성물을 이용한 발열장치를 제공한다.The present invention relates to a heating device using a heating ink composition, and in the present invention, a silver nanoparticle having a particle size of 100 nm or less and silver nanoparticles having a rod shape of 2 to 5 micrometers in length The present invention relates to a heat generating ink composition comprising a heat generating composition formed by applying a composition of the present invention and a heat generating ink composition comprising an organic solvent hybrid resin and an organic solvent to produce a heat generating ink composition which is excellent in heat generating property, A heating device is provided.
Description
본 발명은 발열 잉크조성물을 이용한 발열장치에 관한 것이다.The present invention relates to a heating device using a heating ink composition.
최근 스노보드, 스키, 스케이트, 캠핑 등 겨울철 야외 활동의 증가로 인해 발열제품에 대한 연구가 증가하고 있다. 이러한 발열제품은 다양한 형태로 구현되나, 기본적으로 선, 필름, 알루미나, 내열유리 등으로 이루어진 기판 상에 전기 인가 시에 발열되는 잉크 또는 페이스트 등을 이용한 발열체가 형성된 형태로 구성된다.Recently, researches on fever products are increasing due to the increase of outdoor activities such as snowboarding, skiing, skating, and camping in winter. Such a heat generating product may be implemented in various forms, but it is basically formed in a form in which a heating element using ink or paste, which is generated when electricity is applied, is formed on a substrate made of wire, film, alumina,
상기와 같이 기판 상에 발열체가 형성된 발열장치는 외측에 외피를 덧대거나 적층함으로써 일반적으로 알려진 전기매트. 전기 요, 전기방석, 온수매트, 전기카페트, 발 난로, 보온 이불, 보온 담요 등의 형태로 제조될 수 있을 뿐 아니라, 주거용 난방장치, 작업장이나 창고 등의 산업용 난방장치, 농업용 설비, 결빙을 방지하는 각종 동결방지장치 등 다양한 분야에서 활용될 수 있다.As described above, a heat generating device having a heating element formed on a substrate has a generally known electric mat by padding or laminating the outer surface thereof. It can be manufactured in the form of electric oven, electric cushion, hot water mat, electric carpet, foot stove, thermal insulation quilt, thermal insulation blank, etc., as well as residential heating, industrial heating devices such as workshop and warehouse, And various anti-freezing devices.
한편, 발열장치의 활용이 증대되면서 발열체 자체의 낮은 발열 특성, 집열 또는 국부과열과 같은 이상발열과 이로 인한 발열장치의 손상 및 화재 위험성, 및 고온 발열 시 기판으로부터 발열체가 분리되어 발열 특성이 저하되는 등의 문제를 해결하고, 발열 특성이 우수한 발열장치에 대한 요구가 증가하고 있다.On the other hand, as the utilization of the heat generating device is increased, the heat generation characteristic of the heating element itself, abnormal heat generation such as heat collection or local overheating, damage of the heating device due to the heat generation and risk of fire and separation of the heating element from the substrate during high temperature heating, And there is an increasing demand for a heat generating device having excellent heat generating characteristics.
이에 따라, 대한민국 등록특허 제10-1579885호에서는 은(Ag)과 팔라듐(Pd)을 포함하는 페이스트를 기판 상에 인쇄하고, 이를 800 ~ 850 ℃에서 가열함으로써 제조되어, 고온에서 장시간 작동하여도 회로의 들뜸이 없는 고신뢰성 히터를 제공한다. 또한, 대한민국 등록특허 제10-0557398호에서는 은(Ag), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo)을 포함하는 전극 페이스트를 기판 상에 인쇄하고, 이를 900 ℃ 이상의 고온으로 가열함으로써 제조되어, 편발열이 낮고 고른 열 분포를 가지는 히터를 제공하고 있다.Accordingly, in Korean Patent No. 10-1579885, a paste containing silver (Ag) and palladium (Pd) is printed on a substrate and heated by heating at 800 to 850 DEG C, Thereby providing a highly reliable heater without lifting of the heater. In Korean Patent No. 10-0557398, an electrode paste containing silver (Ag), palladium (Pd), platinum (Pt), tungsten (W) and molybdenum (Mo) is printed on a substrate, Or more, so as to provide a heater having a low heat generation rate and a uniform heat distribution.
즉, 상기 등록특허들은 은과 함께 팔라듐, 백금 등 고가의 귀금속을 포함하는 페이스트를 사용하여 발열체를 형성함으로써 발열 시 기판으로부터 발열체가 분리되는 현상을 방지하고 있다. 그러나, 여전히 발열체 자체의 안정성이 충분하지 못하여 발열 시 기판으로부터 발열체가 쉽게 분리되는 문제가 있었으며, 특히, 발열체가 600 ℃ 이상의 고온으로 발열할 경우 발열체 자체의 발열 특성이 현저히 저하될 뿐 아니라 발열체가 분리되는 현상이 극심해지는 문제가 있었다.That is, the above-mentioned patents use a paste containing noble metal such as palladium and platinum together with silver to form a heating element, thereby preventing the heating element from being separated from the substrate during heating. However, there is a problem that the heating element itself is not sufficiently stable and the heating element is easily separated from the substrate during heating. Particularly, when the heating element generates heat at a high temperature of 600 ° C or more, not only the heating property of the heating element itself is significantly deteriorated, There has been a problem that the phenomenon of becoming extremely severe.
게다가, 백금, 팔라듐 등의 고가의 귀금속 사용에 따라 비용이 증가되어 경제적이지 못한 문제가 있었다. In addition, the use of expensive precious metals such as platinum and palladium increases the cost, which is not economical.
본 발명의 목적은 저온 뿐 아니라 600 ℃ 이상의 고온으로 발열하여도 우수한 발열 특성을 구현할 수 있을 뿐 아니라 기판으로부터 쉽게 분리되지 않도록 발열 특성 및 안정성이 향상된 발열체를 포함하는 발열 잉크조성물을 이용한 발열장치를 제공하는 데에 있다.It is an object of the present invention to provide a heating device using a heating ink composition including a heating element having not only a low temperature but also a superior heating characteristic even when heated at a high temperature of 600 ° C or more, .
본 발명의 목적은 상기된 바와 같은 기술적과제로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수 있다.The object of the present invention is not limited to the above-described technical problems, and another technical problem can be derived from the following description.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기판, 상기 기판 상에 발열 잉크조성물을 이용하여 형성된 발열체, 및 상기 발열체에 전원을 공급하는 전극을 포함하며, 상기 발열 잉크조성물은 입경이 100 나노미터 이하인 구형의 은 나노입자 및 길이가 2 ~ 5 마이크로미터인 막대 형태의 은 마이크로입자를 포함하는 은 조성물, 유무기 하이브리드 수지 및 유기용매를 포함하고, 상기 은 조성물은 상기 입경이 100 나노미터 이하인 구형의 은 나노입자 100 중량부 및 상기 길이가 2 ~ 5 마이크로미터인 막대 형태의 은 마이크로입자 5 ~ 25 중량부를 포함하는 발열 잉크조성물을 이용한 발열장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a heat generating ink composition comprising a substrate, a heating element formed on the substrate using a heating ink composition, and an electrode for supplying power to the heating element, An organic hybrid resin and an organic solvent, wherein the silver nanoparticles are silver nanoparticles and rod-shaped silver microparticles of 2 to 5 micrometers in length, and wherein the silver nanoparticles have a
상기 발열 잉크조성물은 상기 은 조성물 100 중량부에 대해 유무기 하이브리드 수지 0.1 ~ 10 중량부 및 유기용매 20 ~ 60 중량부를 포함할 수 있다.The heating ink composition may include 0.1 to 10 parts by weight of an organic hybrid resin and 20 to 60 parts by weight of an organic solvent based on 100 parts by weight of the silver composition.
상기 발열장치는 상기 발열체를 보호하는 보호층을 더 포함할 수 있다.The heating device may further include a protective layer for protecting the heating element.
상기 유무기 하이브리드 수지는 소수화된 MgO, ZnO, Al2O3 및 ZrO2로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 무기물과 에폭시 수지를 포함할 수 있다.The organic or inorganic hybrid resin may include hydrophobicized MgO, ZnO, Al 2 O 3 And ZrO 2 , and an epoxy resin.
본 발명의 발열 잉크조성물을 이용한 발열장치는 상기 입경이 100 나노미터 이하인 구형의 은 나노입자 100 중량부 및 상기 길이가 2 ~ 5 마이크로미터인 막대 형태의 은 마이크로입자 5 ~ 25 중량부를 포함하는 은 조성물, 유무기 하이브리드 수지 및 유기용매를 포함하는 발열 잉크조성물을 이용하여 형성된 발열체를 포함하며, 상기 본 발명의 발열체는 저온 뿐 아니라 600 ℃ 이상의 고온 발열 시에도 발열 특성이 우수할 뿐 아니라 기판으로부터 쉽게 분리되지 않을 수 있어, 발열장치의 발열 특성은 향상될 수 있다.The heating device using the heating ink composition of the present invention is characterized in that 100 parts by weight of spherical silver nanoparticles having a particle diameter of 100 nm or less and 5 to 25 parts by weight of silver microparticles having a length of 2 to 5 micrometers The present invention relates to a heat generating element formed by using a heat generating composition comprising a composition, an organic-inorganic hybrid resin, and an organic solvent. The heat emitting body of the present invention not only has excellent heat generation characteristics even at a low temperature, The heat generating characteristics of the heat generating device can be improved.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열장치의 단면을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발열장치의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발열장치의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발열장치의 평면도이다.
도 5는 실시예 1에 따라 제조된 은 조성물의 SEM 사진을 도시한 도면이다.
도 6은 실시예 1에 따라 제조된 은 조성물의 SEM 사진을 도시한 도면이다.
도 7은 실시예 2에 따라 제조된 은 조성물의 SEM 사진을 도시한 도면이다.
도 8은 비교예 7에 따라 제조된 은 조성물의 SEM 사진을 도시한 도면이다.
도 9는 비교예 8에 따라 제조된 은 조성물의 SEM 사진을 도시한 도면이다.
도 10은 비교예 9에 따라 제조된 은 조성물의 SEM 사진을 도시한 도면이다.
도 11은 비교예 10에 따라 제조된 은 조성물의 SEM 사진을 도시한 도면이다.
도 12는 비교예 11에 따라 제조된 은 조성물의 SEM 사진을 도시한 도면이다.
도 13은 비교예 17에 따라 제조된 은 조성물의 SEM 사진을 도시한 도면이다.1 is a cross-sectional view illustrating a heat generating device according to an embodiment of the present invention.
2 is a plan view of a heating device according to another embodiment of the present invention.
3 is a plan view of a heating device according to another embodiment of the present invention.
4 is a plan view of a heating device according to another embodiment of the present invention.
5 is a SEM photograph of the silver composition prepared according to Example 1. Fig.
6 is a SEM photograph of the silver composition prepared according to Example 1. Fig.
7 is a SEM photograph of a silver composition prepared according to Example 2. Fig.
8 is a SEM photograph of a silver composition prepared according to Comparative Example 7. FIG.
9 is a SEM photograph of a silver composition prepared according to Comparative Example 8. FIG.
10 is a SEM photograph of a silver composition prepared according to Comparative Example 9. FIG.
11 is a SEM photograph of the silver composition prepared according to Comparative Example 10.
12 is a SEM photograph of the silver composition prepared according to Comparative Example 11. FIG.
13 is a SEM photograph of the silver composition prepared according to Comparative Example 17. FIG.
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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
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.It is to be understood that the terms or words used in the specification and claims are not to be construed in a conventional or dictionary sense and that the inventor may properly define the concept of a term in order to best describe its invention And should be construed in accordance with the principles and meanings and concepts consistent with the technical idea of the present invention.
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.In the specification of the present invention, when a component is referred to as " comprising ", it means that it can include other components as well as other components, .
본 발명의 명세서 전체에 있어서, "A 및/또는 B"는, A 또는 B, 또는 A 및 B를 의미한다.Throughout the specification of the present invention, " A and / or B " means A or B, or A and B.
본 발명의 명세서 전체에 있어서, 은 나노입자는 입경이 100 나노미터 이하이며 구형인 은 나노입자를 의미할 수 있다.In the specification of the present invention, silver nanoparticles may mean spherical silver nanoparticles having a particle size of 100 nm or less.
본 발명의 명세서 전체에 있어서, 은 마이크로입자는 길이가 2 ~ 5 마이크로미터인 막대 형태의 은 마이크로입자를 의미할 수 있다.Throughout the specification of the present invention, silver microparticles can mean silver microparticles in the form of rods having a length of 2 to 5 micrometers.
본 발명의 명세서 전체에 있어서, 은 조성물은 상기 은 나노입자와 상기 은 마이크로 입자를 포함하는 것을 의미할 수 있다.Throughout the specification of the present invention, the silver composition may mean that the silver nanoparticles and the silver microparticles are included.
본 발명의 명세서 전체에 있어서, 유무기 하이브리드 수지는 나노미터 크기의 무기물과 유기수지를 분자단위에서 화학적으로 결합시킨 것을 의미할 수 있다.In the entire specification of the present invention, the organic / inorganic hybrid resin may mean that a nanometer-sized inorganic material and an organic resin are chemically bonded in a molecular unit.
본 발명의 명세서 전체에 있어서, 입경이 100 나노미터 이하인 구형의 은 나노입자를 구형의 은 나노입자로 간략하게 호칭할 수 있으며, 길이가 2 ~ 5 마이크로미터인 막대 형태의 은 마이크로입자를 막대 형태의 은 마이크로입자로 간략하게 호칭할 수 있다.In the entire specification of the present invention, spherical silver nanoparticles having a particle size of 100 nm or less can be briefly referred to as spherical silver nanoparticles, and rod-shaped silver microparticles having a length of 2 to 5 micrometers can be referred to as rod- Of silver can be briefly referred to as microparticles.
본 발명의 명세서 전체에 있어서, “유기용매”는 사용에 따라 “제1유기용매” 또는 “제2유기용매”로 호칭될 수 있으며, 모두 동일한 의미를 가질 수 있다.Throughout the specification of the present invention, the term "organic solvent" may be referred to as "a first organic solvent" or a "second organic solvent" depending on use, and all of them may have the same meaning.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명하였으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention has been specifically described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited thereto.
본 발명에서는 발열 잉크조성물을 이용한 발열장치를 제공한다.The present invention provides a heating device using a heating ink composition.
도 1을 보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발열장치(100)는 기판(110), 상기 기판 상에 발열 잉크조성물을 이용하여 형성된 발열체(120) 및 상기 발열체에 전원을 공급하는 전극(130)을 포함할 수 있다.1, a
특히, 본 실시예의 발열장치(100)는 입경이 100 나노미터 이하인 구형의 은 나노입자 100 중량부 및 길이가 2 ~ 5 마이크로미터인 막대 형태의 은 마이크로입자 5 ~ 25 중량부를 포함하는 은 조성물, 유무기 하이브리드 수지 및 유기용매를 포함하는 발열 잉크조성물을 이용하여 형성됨에 따라 저온 뿐 아니라 600 ℃ 이상의 고온으로 발열하여도 우수한 발열 특성을 구현할 수 있으면서도 기판으로부터 쉽게 분리되지 않는 발열체(120)를 포함하는 발열장치를 제공한다. In particular, the
기판(110)은 폴리에틸렌 테레프타레이트(Polyethylene Terephthalate), 열가소성 폴리우레탄(Thermoplastic Poly Uretdhane), 폴리카보네이트(Poly Carbonate), 폴리이미드(Polyimide), 폴리아미드(Polyamide) 등의 고분자로 이루어진 필름 또는 사출물, 부직포, 시멘트, 합판, 유리 섬유, 유리, 세라믹, 세라믹유리(Ceramics glass), 운모 등, 발열체(120)의 발열 온도에 따라 적절한 소재를 선택하여 형성할 수 있으며, 상기된 바에 제한되지 않고 발열 장치에 적용될 수 있는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있다.The
예를 들어, 발열 온도가 40 ~ 120 ℃ 인 경우에는 폴리에틸렌 테레프타레이트(Polyethylene Terephthalate), 열가소성 폴리우레탄(Thermoplastic Poly Uretdhane), 폴리카보네이트(Poly Carbonate) 등의 고분자로 이루어진 필름 또는 사출물 등이 사용될 수 있으며, 발열 온도가 120 ~ 250 ℃ 인 경우에는 폴리이미드(Polyimide), 폴리아미드(Polyamide) 등 고내열성 고분자로 이루어진 필름 또는 사출물, 유리 섬유, 시멘트, 석고판 등의 무기 소재로 형성될 수 있으며, 발열 온도가 250 ℃를 초과하는 경우에는 세라믹, MICA 판 등으로 형성될 수 있다. 상기 세라믹 소재는 알루미나, 질화알루미늄(Aluminium nitride), 질화붕소(Boron Nitride), 산화베릴륨(BeO) 등 공지된 모든 소재가 적용될 수 있다.For example, when the exothermic temperature is 40 to 120 ° C, a film or an injection product made of a polymer such as polyethylene terephthalate, a thermoplastic polyurethane, or a polycarbonate may be used And may be formed of an inorganic material such as a film or an injection material made of a high heat-resistant polymer such as polyimide or polyamide, a glass fiber, a cement, a gypsum board or the like when the exothermic temperature is 120 to 250 ° C, When the exothermic temperature exceeds 250 DEG C, it may be formed of ceramic, MICA plate, or the like. The ceramic material may be any known material such as alumina, aluminum nitride, boron nitride, or beryllium oxide (BeO).
상기 기판의 두께는 0.5 ~ 10 mm일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 상기 기판(110)은 평평하거나 굴곡진 판 형태 뿐 아니라 파이프, 선 등의 형태일 수 있으며, 발열체(120)가 형성될 수 있는 것이라면 형태, 소재, 크기 등에 제한 없이 사용될 수 있다.The thickness of the substrate may be 0.5 to 10 mm, but is not limited thereto. The
발열체(120)는 입경이 100 나노미터 이하인 구형의 은 나노입자 100 중량부 및 길이가 2 ~ 5 마이크로미터인 막대 형태의 은 마이크로입자 5 ~ 25 중량부를 포함하는 은 조성물, 유무기 하이브리드 수지 및 유기용매를 포함하는 발열 잉크조성물을 이용하여 기판(110) 상에 형성된 것으로, 바람직하게는 상기 발열 잉크조성물이 기판(110)상에 도포되어 경화된 것일 수 있다.The
특히, 본 실시예의 발열 잉크조성물은 입경이 100 나노미터 이하인 구형의 은 나노입자 및 길이가 2 ~ 5 마이크로미터인 막대 형태의 은 마이크로입자를 포함하는 은 조성물 100 중량부에 대해 유무기 하이브리드 수지 0.1 ~ 10 중량부 및 유기용매 20 ~ 60 중량부를 포함함에 따라, 이를 이용한 발열체(120)는 발열 특성 및 저온과 고온에서의 안정성이 향상될 수 있어, 저온 뿐 아니라 600 ℃ 이상의 고온으로 발열하여도 기판으로부터 쉽게 분리되지 않을 수 있다.In particular, the heat generating ink composition of the present embodiment is prepared by mixing 100 parts by weight of a silver composition containing spherical silver nanoparticles having a particle size of 100 nm or less and silver microparticles having a rod shape having a length of 2 to 5 micrometers, To 10 parts by weight and 20 to 60 parts by weight of an organic solvent, the
은 조성물은 상기 입경이 100 나노미터 이하인 구형의 은 나노입자 100 중량부 및 상기 길이가 2 ~ 5 마이크로미터인 막대 형태의 은 마이크로입자 5 ~ 25 중량부를 포함하는 것으로, 본 실시예의 발열 잉크조성물을 이용하여 형성된 발열체(120)는 고온 안정성 및 발열 특성이 우수할 수 있다.The silver composition includes 100 parts by weight of spherical silver nanoparticles having a particle diameter of 100 nm or less and 5 to 25 parts by weight of silver microparticles having a length of 2 to 5 micrometers. The
본 실시예의 은 조성물에서 입경이 100 나노미터 이하인 구형의 은 나노입자 100 중량부에 대해 상기 길이가 2 ~ 5 마이크로미터인 막대 형태의 은 마이크로입자를 5 ~ 25 중량부로 포함하지 않을 경우에는, 발열 시 저항변화율이 증가하며, 발열체(120)의 안정성이 저하됨에 따라 발열 시 발열체(120)가 기판(110)으로부터 쉽게 분리되는 문제가 있을 수 있다.In the silver composition of the present embodiment, when 5 to 25 parts by weight of silver microparticles in the form of bars having a length of 2 to 5 micrometers are not contained in 100 parts by weight of spherical silver nanoparticles having a particle diameter of 100 nm or less, The rate of change of the resistance at the time of heating increases and the stability of the
한편, 상기 은 조성물의 막대 형태의 은 마이크로입자는 길이 및 폭의 비율은 3 ~ 5 : 1인 것일 수 있으며, 이에 의해 발열 특성이 더욱 향상될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.Meanwhile, the rod-shaped silver microparticles of the silver composition may have a length and a width ratio of 3 to 5: 1, thereby improving the heat generating property, but are not limited thereto.
유무기 하이브리드 수지는 나노미터 크기의 무기물과 유기수지(prepolymer)를 분자단위에서 화학적으로 결합시킨 것으로, 경도, 안정성, 투명성, 저온공정특성, 유연성 및 인성이 우수할 뿐 아니라, 전기적 특성(절연성, 고유전성, 내아크성 등), 열적 특성(고온 내구성, 고열 전도성 등) 및 기계적 특성(내구성, 내마모성, 내스크래치성, 고접착성, 고경도 등)이 우수하다. 또한, 필름이나 섬유형태로의 가공이 용이하며, 상기 무기물과 유기수지의 혼합비, 혼합방법 등을 조절하여 기공률을 조절할 수 있다.The organic / inorganic hybrid resin is a chemical combination of a nanometer-sized inorganic material and an organic resin (prepolymer) in a molecular unit. It has excellent hardness, stability, transparency, low temperature processability, flexibility and toughness, (Durability, abrasion resistance, scratch resistance, adhesiveness, hardness, etc.) of the thermoplastic elastomer composition of the present invention are excellent. In addition, it is easy to process in the form of a film or a fiber, and the porosity can be controlled by controlling the mixture ratio of the inorganic material and the organic resin, mixing method, and the like.
특히, 본 실시예의 유무기 하이브리드 수지는 소수화된 MgO, ZnO, Al2O3 및 ZrO2 로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 무기물과 에폭시 수지를 포함하는 하나의 조성물 형태일 수 있으며, 바람직하게는 소수화된 MgO, ZnO, Al2O3 및 ZrO2 로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 무기물과 에폭시 수지가 결합된 수지일 수 있다. 상기 소수화된 MgO, ZnO, Al2O3 및 ZrO2 로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 무기물과 에폭시 수지의 결합 내지 반응을 위해서는 별도의 교반, 가열이 실시될 수 있고, 촉매제, 반응개시제, 반응종결제, 충진제 등의 첨가제가 더 혼합될 수 있다.Particularly, the organic hybrid resin of the present embodiment is composed of hydrophobicized MgO, ZnO, Al 2 O 3 And ZrO 2 , and an epoxy resin, and may be in the form of a single composition containing at least one selected from the group consisting of hydrophobicized MgO, ZnO, Al 2 O 3 and ZrO 2 . It may be a resin in which an inorganic material and an epoxy resin are combined. In order to bond or react the epoxy resin with at least one inorganic substance selected from the hydrophobicized MgO, ZnO, Al 2 O 3 and ZrO 2 , stirring and heating may be separately performed, and a catalyst, a reaction initiator, Additives such as fillers, fillers and the like can be further mixed.
본 실시예에서는 일반 에폭시 수지가 아닌 유무기 하이브리드 수지를 사용함으로써, 발열체(120)의 전기적 특성, 열적 특성 및 기계적 특성을 향상시켰으며, 그 중에서도 기판(110)에 대한 발열체(120)의 접착력을 현저히 향상시킬 수 있다.In this embodiment, the use of an organic hybrid resin other than a general epoxy resin improves the electrical characteristics, thermal characteristics, and mechanical characteristics of the
본 실시예의 발열 잉크조성물은 은 조성물 100 중량부에 대해 유무기 하이브리드 수지 0.1 ~ 10 중량부, 바람직하게는 1 ~ 8 중량부, 더욱 바람직하게는 1.5 ~ 5 중량부를 포함할 수 있다. 만약, 발열 잉크조성물이 은 조성물 100 중량부에 대해 유무기 하이브리드 수지를 0.1 중량부 미만으로 포함할 경우에는 발열체(120)가 기판(110) 상에 잘 부착되지 않을 뿐 아니라 발열체(120)의 전기적 특성, 열적 특성 및 기계적 특성의 향상이 미미할 수 있다. 반면, 발열 잉크조성물이 은 조성물 100 중량부에 대해 유무기 하이브리드 수지를 10 중량부를 초과하여 포함할 경우에는 발열 잉크조성물의 점도가 지나치게 높아져 사용성이 저하되고, 이에 의해 발열 특성이 저하될 수 있다.The heating ink composition of the present embodiment may contain 0.1 to 10 parts by weight, preferably 1 to 8 parts by weight, more preferably 1.5 to 5 parts by weight of an organic hybrid resin per 100 parts by weight of the silver composition. If the heating ink composition contains less than 0.1 part by weight of the organic hybrid resin with respect to 100 parts by weight of the silver composition, not only the
유기용매로는 헥실알코올, 도데실알코올, 다이에틸렌알코올아민, 에틸렌글라이콜, 에탄올, 아세톤, 메틸에틸케톤 등이 사용될 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 공지된 모든 종류의 유기용매가 적용될 수 있다.As the organic solvent, hexyl alcohol, dodecyl alcohol, diethylene alcohol amine, ethylene glycol, ethanol, acetone, methyl ethyl ketone and the like can be used, but not limited thereto, and all kinds of known organic solvents can be applied .
본 실시예의 발열 잉크조성물은 은 조성물 100 중량부에 대해 유기용매를 20 ~ 60 중량부, 바람직하게는 20 ~ 50 중량부, 더욱 바람직하게는 30 ~ 40 중량부를 포함할 수 있다. 만약, 본 실시예의 발열 잉크조성물이 은 조성물 100 중량부에 대해 유기용매를 20 중량부 미만으로 포함할 경우에는 발열 잉크조성물의 점도가 높아져 사용성이 저하되고 유무기 하이브리드 수지와 은 조성물이 균일하게 혼합되지 못하는 문제가 있을 수 있으며, 유기용매를 60 중량부를 초과하여 포함할 경우에는 발열 잉크조성물이 묽어져 기판(110) 상에 인쇄 내지 도포가 어려울 수 있으며, 발열 잉크조성물에 의한 발열체(120)가 기판(110)으로부터 쉽게 분리되는 문제가 있을 수 있다.The heating ink composition of the present embodiment may contain 20 to 60 parts by weight, preferably 20 to 50 parts by weight, more preferably 30 to 40 parts by weight of an organic solvent per 100 parts by weight of the silver composition. If the heat-generating ink composition of the present invention contains less than 20 parts by weight of the organic solvent with respect to 100 parts by weight of the silver composition, the viscosity of the heat-generating ink composition is increased and the usability is lowered. If the organic solvent is contained in an amount of more than 60 parts by weight, the heating ink composition may be diluted to make it difficult to print or apply on the
상기된 바와 같은 은 조성물, 유무기 하이브리드 수지 및 유기용매 이외에 발열 잉크조성물의 물성 및 사용성 향상을 위한 다양한 종류의 첨가제들이 포함될 수 있다. 참가제는 예를 들어, 분산제, 분산안정제, 경화촉진제, 점증제, 글래스프릿, 경화제, 안료, 금속 입자 등 일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In addition to the above-described silver compositions, organic hybrid resins and organic solvents, various kinds of additives for improving the physical properties and usability of the heating ink composition may be included. The participating agent can be, for example, but not limited to, a dispersing agent, a dispersion stabilizer, a hardening accelerator, a thickener, a glass frit, a hardener, a pigment, a metal particle and the like.
본 실시예의 발열 잉크조성물을 이용한 발열체(120)는 도 2에 도시된 바와 같이 기판 상에 층, 도막, 막, 박막 등의 형태로 형성될 수 있고, 도 3 및 4에 도시된 바와 같이 복수 개의 선으로 도포되어 특정 패턴으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 특정 패턴은 복수 개의 선들이 교차하는 벌집 모양, 다이아몬드 모양 등 다양한 형태일 수 있으며, 형태는 특별히 제한되지 않는다.The
본 실시예에서 기판(110) 상에 발열 잉크조성물을 이용하여 패턴을 형성하기 위해서는 공지된 모든 방법의 인쇄 또는 도포 방법이 적용될 수 있다. 예를 들어, 그라비아 인쇄, 스프레이 코팅, 롤 프린팅, 실크스크린 인쇄, 옵셋 인쇄, 슬롯다이 코팅, 콤마 코팅, 딥 코팅, 디스펜싱 인쇄, 에어로졸 인쇄 등의 방법이 적용될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In order to form a pattern using the heating ink composition on the
상기와 같은 본 실시예의 발열 잉크조성물을 이용하여 형성된 발열체(120)의 두께는 0.1 ~ 100 마이크로미터일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The thickness of the
전극(130)은 발열체(120)에 전원을 공급하는 역할을 하며, 공지된 모든 형태로 발열장치(100)에 적용될 수 있다. 예를 들어, 전극(130)은 도 1 및 2에 도시된 바와 같이 발열체(120)가 형성된 기판(110)의 양측 단부에 각각 형성될 수 있으며, 도 3 및 4에 도시된 바와 같이 특정 패턴의 발열체(120)의 양단에 각각 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The
전극(130)에는 전선(140)과 전력을 공급하는 전원부(미도시)가 연결될 수 있으며, 전극(130)을 통해 전력이 공급되면 발열체(120)가 발열될 수 있다.A power supply unit (not shown) for supplying electric power to the
본 실시예의 발열장치(100)는 기판(110) 상에 형성된 발열체(120) 상에 외부의 자극으로부터 발열체(120)를 보호하는 보호층(미도시)을 더 포함할 수 있다. 보호층은 상기 발열체(120)를 보호하면서도 발열체(120)의 열전도 또는 발열 특성 등을 저하시키지 않는 모든 소재 내지 형태로 형성될 수 있다.The
본 실시예의 발열장치(100)는 상기 기판(110), 발열체(120) 및 전극(130) 이외에 공지된 발열장치에 적용가능한 모든 부재를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 발열장치(100)에 전원공급 여부를 결정하는 스위치, 발열체의 온도를 조절하는 온도조절부, 하우징, 본체, 디스플레이, 터치부, 센서 등을 더 포함할 수 있다.The
본 실시예에 따라 제조된 발열장치(100)의 외측에 외피를 덧대거나 적층함으로써 전기매트, 전기 요, 전기방석, 온수매트, 전기카페트, 발 난로, 보온 이불, 보온 담요 등의 형태로 제조할 수 있으며, 본 실시예에 따라 제조된 발열장치(100)의 외측에 투명 기판, 하우징, 커버 등을 씌움으로써 하이라이트, 인덕션, 핫플레이트 등의 전기레인지, 전기히터, 전기난로, 히터코일, 히터파이프, 벽난로, 난방기 등의 형태로 제조할 수 있고, 산업용 난방장치, 농업용 설비, 결방 방지를 위한 동결방지장치 등 다양한 분야에 제한 없이 적용될 수 있다.Electric mattresses, electric mattresses, electric mattresses, electric carpets, foot warmers, thermal insulation blanket, thermal insulation blankets, etc., by padding or laminating the outer surface of the
상기 본 발명의 일 The above- 실시예에In the embodiment 따른 발열체를 형성하는 발열 잉크조성물은 하기와 같은 방법에 의해 제조될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. The heat generating ink composition for forming the heat generating body according to the present invention can be produced by the following method, but is not limited thereto.
본 발명의 일 실시예에 따른 발열 잉크조성물은 디에틸렌글리콜(Diethylene glycol)을 가열하는 제1단계, 상기 가열된 디에틸렌글리콜 100 중량부와 질산은(AgNO3) 0.5 ~ 5 중량부를 혼합하여 제1혼합물을 제조하는 제2단계, 상기 제1혼합물에 고분자 바인더 0.05 ~ 2 중량부 및 브롬계 화합물 0.1 ~ 3 중량부를 혼합하여 제2혼합물을 제조하는 제3단계, 상기 제2혼합물에 제1유기용매 130 ~ 180 중량부를 혼합한 뒤, 원심분리하여 침전된 은 조성물을 수득하는 제4단계, 상기 은 조성물과 유무기 하이브리드 수지 및 제2유기용매를 혼합하여 발열 잉크조성물을 제조하는 제5단계에 따라 제조될 수 있다.The heat generating ink composition according to an embodiment of the present invention includes a first step of heating diethylene glycol, mixing 100 parts by weight of the heated diethylene glycol and 0.5 to 5 parts by weight of silver nitrate (AgNO 3 ) A second step of mixing the first mixture with 0.05 to 2 parts by weight of a polymer binder and 0.1 to 3 parts by weight of a bromine compound to the first mixture to prepare a second mixture, Mixing the silver composition with an organic solvent-based hybrid resin and a second organic solvent to prepare a heating ink composition; mixing the silver composition with an organic solvent-based hybrid resin and a second organic solvent to prepare a heating ink composition; .
제1단계에서는 In the first step 디에틸렌글리콜(Diethylene glycol)을Diethylene glycol is used 가열할 수 있다. It can be heated.
디에틸렌글리콜(Diethylene glycol)은 에틸렌옥사이드와 물 또는 에틸렌글리콜의 가열반응에 의해 제조되거나, 에틸렌클로로히드린(Ethylene chlorohydrin) 또는 브로모도히드린(Bromohydrin)을 글리콜과 약 120 ℃ 이상의 온도에서 반응시킴으로써 제조될 수 있고, HOCH2CH2OCH2CH2OH 구조의 시성식을 가진다.Diethylene glycol is prepared by the reaction of ethylene oxide with water or ethylene glycol or by reacting ethylene chlorohydrin or bromohydrin with glycol at a temperature of about 120 ° C or higher And has a time constant of HOCH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 OH structure.
디에틸렌글리콜은 질산은, 고분자 바인더 및 브롬계 화합물이 서로 균일하게 혼합될 수 있도록 도움을 주는 용매로서 역할을 한다. 제1단계에서는 디에틸렌글리콜을 끓는점 보다 낮은 130 ~ 180 ℃로 가열하여 사용할 수 있으며, 디에틸렌글리콜을 130 ~ 180 ℃로 가열하여 사용함에 따라, 구형의 은 나노입자 100 중량부와 막대 형태의 은 마이크로입자 5 ~ 25 중량부의 적정 비율로 혼합된 은 조성물을 제조할 수 있어 발열 특성이 우수할 수 있다.Diethylene glycol serves as a solvent which helps silver nitrate, polymeric binder and bromine compound to be mixed uniformly with one another. In the first step, diethylene glycol can be used by heating at 130 to 180 ° C, which is lower than the boiling point. When diethylene glycol is heated to 130 to 180 ° C, 100 parts by weight of spherical silver nanoparticles and silver The silver composition mixed at a proper ratio of 5 to 25 parts by weight of the microparticles can be produced, and the exothermic characteristic can be excellent.
만약, 디에틸렌글리콜의 온도가 130 ℃ 미만일 경우에는 디에틸렌글리콜과 질산은, 고분자 바인더 및 브롬계 화합물이 충분히 혼합되지 않아 조성이 균일하지 않을 뿐 아니라 구형의 은 나노입자와 막대 형태의 은 마이크로입자를 상기된 비율로 포함하는 은 조성물을 제조할 수 없으므로, 발열 특성이 저하될 수 있다. 반면, 디에틸렌글리콜의 온도가 180 ℃를 초과할 경우에는 제1혼합물을 제조하는 과정에서 디에틸렌글리콜이 증발되어 질산은의 농도가 달라짐에 따라 구형의 은 나노입자와 막대 형태의 은 마이크로입자를 적정비율로 혼합하여 제조하는 데에 어려움이 있을 뿐 아니라, 입자의 형태가 균일하지 못하여 발열 특성이 저하될 수 있다.If the temperature of the diethylene glycol is lower than 130 ° C., diethylene glycol, silver nitrate, polymer binder and bromine compound are not sufficiently mixed, and the composition is not uniform. In addition, spherical silver nanoparticles and rod- Since the silver composition contained in the above ratio can not be produced, the exothermic properties may be deteriorated. On the other hand, when the temperature of the diethylene glycol is higher than 180 ° C, the diethylene glycol is evaporated in the course of preparing the first mixture, so that the spherical silver nanoparticles and the rod- But also the shape of the particles is not uniform and the heat generation characteristics may be deteriorated.
이때, 상기 디에틸렌글리콜의 가열은 공지된 모든 방법에 의해 실시될 수 있다. At this time, the heating of the diethylene glycol can be carried out by any known method.
제2단계에서는 가열된 In the second step,
디에틸렌글리콜
제2단계에서는 제1단계에서 가열된 디에틸렌글리콜 100 중량부와 상기 디에틸렌글리콜 100 중량부에 대해 질산은 (AgNO3) 0.5 ~ 5 중량부, 바람직하게는 1 ~ 4 중량부, 더욱 바람직하게는 1.5 ~ 3 중량부를 혼합하여, 제1혼합물을 제조할 수 있다. The 100 parts by weight of diethylene glycol In the second step, the heating in the first step and the diethylene glycol to 100 parts by weight of silver nitrate (AgNO 3) about 0.5 to 5 parts by weight, preferably 1-4 parts by weight to parts, more preferably And 1.5 to 3 parts by weight of the first mixture.
만약, 가열된 디에틸렌글리콜 100 중량부에 대해 질산은을 0.5 중량부 미만으로 포함할 경우에는 은 조성물 제조를 위한 은 입자가 충분히 공급되지 않아 구형의 은 나노입자와 막대 형태의 은 마이크로입자가 적정 비율로 혼합된 은 조성물을 제조할 수 없다. 반면, 가열된 디에틸렌글리콜 100 중량부에 대해 질산은을 5 중량부를 초과하여 포함할 경우에는 경제적이지 못하고, 과도하게 투입된 은 입자들이 응집되거나 침전물을 형성하여 은 나노입자와 막대 형태의 은 마이크로입자가 적정 비율로 혼합된 은 조성물을 제조할 수 없다. 이에 따라, 발열 잉크조성물을 이용한 발열체(120)의 발열 특성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.If silver nitrate is contained in an amount of less than 0.5 part by weight based on 100 parts by weight of the heated diethylene glycol, the silver particles for preparing the silver composition are not sufficiently supplied, and spherical silver nanoparticles and rod- ≪ / RTI > can not be prepared. On the other hand, if the amount of silver nitrate exceeds 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the heated diethylene glycol, it is not economical and excessive silver particles aggregate or form precipitates to form silver nanoparticles and rod- It is impossible to prepare a silver composition mixed at a proper ratio. Accordingly, the heat generating characteristics of the
또한, 제2단계에의 제1혼합물에는 디에틸렌글리콜 및 질산은과 함께 질산니켈(Ni(NO3)2)을 더 포함될 수 있으며, 질산니켈의 투입으로 인해 발열 잉크조성물의 접착력이 향상되어 발열 잉크조성물에 의한 발열체(120)가 기판(110)으로부터 쉽게 분리되지 않을 수 있다.In addition, the first mixture in the second step may further contain nickel (Ni (NO 3 ) 2 ) together with diethylene glycol and silver nitrate, and the adhesion of the heating ink composition is improved by the introduction of nickel nitrate, The
제2단계에서는 질산니켈을 가열된 디에틸렌글리콜 100 중량부에 대해 1 ~ 5 중량부, 바람직하게는 2 ~ 4 중량부, 더욱 바람직하게는 2 ~ 3 중량부의 비율로 포함할 수 있다. 만약, 발열 잉크조성물이 가열된 디에틸렌글리콜 100 중량부에 대해 질산니켈을 1 중량부 미만으로 포함할 경우에는 접착력 개선 효율이 미미하며, 가열된 디에틸렌글리콜 100 중량부에 대해 질산니켈을 5 중량부 초과하여 포함할 경우에는 부산물을 생성하여 발열 잉크조성물을 오염시킬 뿐 아니라 접착력 개선 효율에 큰 차이가 없어 경제성이 저하되는 문제가 있을 수 있다. In the second step, nickel nitrate may be added in an amount of 1 to 5 parts by weight, preferably 2 to 4 parts by weight, more preferably 2 to 3 parts by weight, based on 100 parts by weight of the heated diethylene glycol. If the heat generating ink composition contains less than 1 part by weight of nickel nitrate based on 100 parts by weight of the heated diethylene glycol, the adhesive strength improvement efficiency is insufficient. When 100 parts by weight of the heated diethylene glycol is replaced by 5 parts by weight of nickel nitrate By weight, by-products are generated to contaminate the heating ink composition, and there is no large difference in the efficiency of improving the adhesion, which may result in a problem that the economical efficiency is lowered.
제2단계에서는 제1혼합물의 균일한 혼합을 위해 별도의 교반이 실시될 수 있으며, 교반은 공지된 모든 방법이 적용될 수 있다. 또한, 제2단계에서는 제1단계에서 가열된 디에틸렌글리콜의 온도를 130 ~ 180 ℃로 유지하기 위해 별도의 가열이 실시될 수 있으며, 이로 인해 제2단계에서 제조되는 제1혼합물은 130 ~ 180 ℃의 온도를 가질 수 있다.In the second step, separate stirring may be performed for uniform mixing of the first mixture, and stirring may be performed by all known methods. Further, in the second step, separate heating may be performed to maintain the temperature of the diethylene glycol heated in the first step at 130 to 180 ° C, so that the first mixture prepared in the second step is heated to 130 to 180 Lt; 0 > C.
제3단계에서는 제1혼합물에 고분자 바인더 0.05 ~ 2 In the third step, polymer binder 0.05 to 2 중량부Weight portion 및 브롬계 화합물 0.1 ~ 3 And bromine compound 0.1 to 3 중량부를Weight 혼합하여 제2혼합물을 제조할 수 있다. The second mixture can be prepared by mixing.
제3단계에서는 제2단계에서 제조된 제1혼합물과 고분자 바인더 및 브롬계 화합물을 혼합함으로써 제2혼합물을 제조할 수 있으며, 제2혼합물의 균일한 혼합을 위해 별도의 교반이 실시될 수 있고, 교반은 공지된 모든 방법에 의해 실시될 수 있다. 또한, 제3단계에서도 상기 제1단계 내지 상기 제2단계와 동일하게 가열이 실시될 수 있으나, 반드시 실시되어야 하는 것은 아니다.In the third step, the second mixture may be prepared by mixing the first mixture prepared in the second step with the polymeric binder and the bromine-based compound, and further stirring may be performed for uniform mixing of the second mixture, Stirring can be carried out by all known methods. Also, in the third step, the heating may be performed in the same manner as in the first step to the second step, but this is not necessarily performed.
먼저, 고분자 바인더로는 공지된 모든 종류의 고분자 바인더가 적용될 수 있으며, 예를 들어, 폴리비닐피롤리돈, 아마이드계 화합물, 카바마이드계 화합물 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 고분자 바인더는 가열된 디에틸렌글리콜 100 중량부에 대해 0.05 ~ 2 중량부, 바람직하게는 0.1 ~ 1.5 중량부, 더욱 바람직하게는 0.5 ~ 1 중량부의 비율로 포함될 수 있다. As the polymer binder, any known polymer binder may be used. For example, the polymer binder may include at least one member selected from the group consisting of polyvinyl pyrrolidone, amide compound and carbamide compound, It is not limited. The polymer binder may be added in an amount of 0.05 to 2 parts by weight, preferably 0.1 to 1.5 parts by weight, more preferably 0.5 to 1 part by weight, based on 100 parts by weight of the heated diethylene glycol.
만약, 가열된 디에틸렌글리콜 100 중량부에 대해 고분자 바인더를 0.05 중량부 미만으로 포함할 경우에는 발열 잉크조성물이 겔 상태로 형성되지 않고 묽은 상태가 되어 사용성이 저하될 뿐 아니라 접착성 및 부착성이 저하되어 발열 특성이 저하되는 문제가 있을 수 있다. 반면, 발열 잉크조성물이 가열된 디에틸렌글리콜 100 중량부에 대해 고분자 바인더를 2 중량부를 초과하여 포함할 경우에는 발열 잉크조성물의 점도가 지나치게 높아져 사용성이 저하될 뿐 아니라, 막대 형태의 은 마이크로입자의 양이 증가하여 구형의 은 나노입자와 막대 형태의 은 마이크로입자가 적정 비율로 혼합된 은 조성물을 제조할 수 없음에 따라, 발열 특성이 저하되는 문제가 있을 수 있다. 특히, 고분자 바인더의 함량이 2 중량부를 초과할 경우에는 발열체(120)의 치밀도가 떨어져 발열 성능이 저하될 뿐 아니라 발열체(120)가 기판(110)으로부터 쉽게 분리되는 문제가 있을 수 있다.If the polymer binder is contained in an amount of less than 0.05 part by weight based on 100 parts by weight of the heated diethylene glycol, the heat generating ink composition is not formed into a gel state and becomes diluted, resulting in deterioration of usability and adhesion and adhesion There may be a problem that the heat generating property is deteriorated. On the other hand, when the heat generating ink composition contains more than 2 parts by weight of the polymer binder with respect to 100 parts by weight of the heated diethylene glycol, the viscosity of the heat generating ink composition becomes excessively high and the usability is lowered. The amount of silver nanoparticles increases and the silver nanoparticles of rod-shaped silver microparticles are mixed at an appropriate ratio, so that the silver nanoparticles can not be produced. Particularly, when the content of the polymer binder is more than 2 parts by weight, the
상기 브롬계 화합물은 브롬화 칼륨, 브롬화 나트륨, 브롬화 바륨, 브롬화 칼슘, 브롬화 리튬 및 브롬화 마그네슘으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 브롬화 칼륨이 사용될 수 있다. 또한, 브롬계 화합물은 상기 가열된 디에틸렌글리콜 100 중량부에 대해 0.1 ~ 3 중량부, 바람직하게는 1 ~ 3 중량부, 더욱 바람직하게는 2 ~ 3 중량부의 비율로 포함될 수 있다. The bromine-based compound may include at least one selected from the group consisting of potassium bromide, sodium bromide, barium bromide, calcium bromide, lithium bromide and magnesium bromide, preferably potassium bromide. The bromine-based compound may be added in an amount of 0.1 to 3 parts by weight, preferably 1 to 3 parts by weight, more preferably 2 to 3 parts by weight, based on 100 parts by weight of the heated diethylene glycol.
만약, 가열된 디에틸렌글리콜 100 중량부에 대해 브롬계 화합물을 0.1 중량부 미만으로 포함할 경우에는 막대 형태의 은 마이크로입자의 양이 적게 형성되어 구형의 은 나노입자와 막대 형태의 은 마이크로입자가 적정 비율로 혼합된 은 조성물을 제조할 수 없어 발열 특성이 저하되는 문제가 있을 수 있으며, 가열된 디에틸렌글리콜 100 중량부에 대해 브롬계 화합물 3 중량부를 초과하여 포함할 경우에는 막대 형태의 은 마이크로입자의 양이 증가되어 구형의 은 나노입자와 막대 형태의 은 마이크로입자가 적정 비율로 혼합된 은 조성물을 제조할 수 없어 발열 특성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.If the amount of the bromine compound is less than 0.1 part by weight based on 100 parts by weight of the heated diethylene glycol, the amount of the silver microparticles in the form of a rod is reduced so that spherical silver nanoparticles and rod- There may be a problem that the silver compound mixed at a proper ratio can not be prepared and the exothermic characteristic may be deteriorated. When the amount of the bromine compound is more than 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the heated diethylene glycol, The silver nanoparticles of the spherical silver nanoparticles and the silver microparticles of the rod-shaped silver microparticles are mixed at an appropriate ratio, so that the silver nanoparticles can not be prepared and the exothermic characteristics may be deteriorated.
특히, 브롬계 화합물은 구형의 은 나노입자의 응집과 성장을 촉진하여 막대 형태의 은 마이크로입자를 제조할 수 있도록 함에 따라, 은 조성물에서 막대 형태의 은 마이크로입자의 생성량은 브롬계 화합물의 투입량에 따라 조절할 수 있다. 또한, 상기와 같은 제3단계를 통해 제조된 제2혼합물은 구형의 은 나노입자와 막대 형태의 은 마이크로입자를 포함할 수 있으며, 별도의 불순물, 부산물 등이 혼합된 형태일 수 있다.Particularly, since the bromine-based compound promotes agglomeration and growth of spherical silver nanoparticles to produce rod-shaped silver microparticles, the amount of silver microparticles in the rod-shaped form in the silver composition is increased by the amount of the bromine compound Can be adjusted accordingly. In addition, the second mixture prepared through the third step may include spherical silver nanoparticles and rod-shaped silver microparticles, and may be mixed with other impurities, by-products, and the like.
제4단계에서는 제2혼합물에 In the fourth step, 제1유기용매The first organic solvent 130 ~ 180 130 ~ 180 중량부를Weight 혼합한 뒤, 원심분리하여 침전된 은 조성물을 수득할 수 있다. After mixing, the precipitated silver composition can be obtained by centrifugation.
제4단계에서는 상기 제3단계에서 제조된 구형의 은 나노입자, 막대 형태의 은 마이크로입자 및 별도의 불순물 등이 혼합된 제2혼합물과 제1유기용매를 혼합하고, 이를 원심분리함으로써 각종 부산물, 부유물 등을 제거하여 겔 상태의 은 조성물 수득할 수 있다. 제4단계에서 원심분리는 약 2500 ~ 3300 rpm으로 약 5 ~ 15 분 동안 실시될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In the fourth step, the second mixture of spherical silver nanoparticles, rod-shaped silver microparticles, and other impurities produced in the third step is mixed with the first organic solvent and centrifuged to obtain various by-products, And the like can be removed to obtain a gel composition in a gel state. In the fourth step, the centrifugation can be performed at about 2500 to 3300 rpm for about 5 to 15 minutes, but is not limited thereto.
제1유기용매는 혼합물 내의 불순물을 제거하고 은 조성물을 수득하기 위해 사용되는 것이다. 예를 들어, 제1유기용매로는 헥실알코올, 도데실알코올, 다이에틸렌알코올아민, 에틸렌글라이콜, 에탄올, 아세톤, 메틸에틸케톤 등이 사용될 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 공지된 모든 종류의 유기용매가 적용될 수 있다.The first organic solvent is one used to remove impurities in the mixture and to obtain a silver composition. For example, the first organic solvent may be hexyl alcohol, dodecyl alcohol, diethylene alcohol amine, ethylene glycol, ethanol, acetone, methyl ethyl ketone, Organic solvents can be applied.
상기 제1유기용매는 가열된 디에틸렌글리콜 100 중량부에 대해 130 ~ 180 중량부, 바람직하게는 140 ~ 170 중량부, 더욱 바람직하게는 150 ~ 160 중량부의 비율로 혼합될 수 있다. 만약, 가열된 디에틸렌글리콜 100 중량부에 대해 제1유기용매가 130 중량부 미만으로 포함될 경우에는 제2혼합물 내의 불순물이 충분히 제거되지 못하는 문제가 있을 수 있으며, 제1유기용매가 180 중량부를 초과하여 포함될 경우에는 사용성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.The first organic solvent may be mixed in a proportion of 130-180 parts by weight, preferably 140-170 parts by weight, and more preferably 150-160 parts by weight based on 100 parts by weight of the heated diethylene glycol. If the amount of the first organic solvent is less than 130 parts by weight based on 100 parts by weight of the heated diethylene glycol, impurities in the second mixture may not be sufficiently removed. If the amount of the first organic solvent exceeds 180 parts by weight There is a problem that the usability is deteriorated.
제4단계에서 원심분리는 수회 반복될 수 있다. 예를 들어, 제4단계는 제2혼합물에 제1유기용매 130 ~ 180 중량부를 혼합한 뒤, 약 3000 rpm으로 10 분 동안 원심분리한 후, 상등액을 버리고 침전물을 수득하는 것을 1회로 하여 수회 반복될 수 있다. 상기 원심분리의 횟수는 제한되지 않으나, 1 ~ 3회 반복하는 것이 바람직하다.In the fourth step, centrifugation may be repeated several times. For example, in the fourth step, 130 to 180 parts by weight of the first organic solvent is mixed with the second mixture, followed by centrifugation at about 3000 rpm for 10 minutes, discarding the supernatant, and obtaining a precipitate, . The number of times of centrifugation is not limited, but it is preferable that the centrifugation is repeated one to three times.
상기의 과정을 통해 최종적으로 얻어진 침전물은 상기 제1단계 내지 제3단계에서 투입된 디에틸렌글리콜, 질산은, 질산니켈, 고분자 바인더 및 브롬계 화합물 중에서 반응하지 못한 미반응 물질, 상기 물질들의 부반응에 의해 생긴 부산물 등이 제거된, 입경이 100 나노미터 이하인 구형의 은 나노입자 및 길이가 2 ~ 5 마이크로미터인 막대 형태의 은 마이크로입자를 적정비율로 포함하는 은 조성물일 수 있다.The precipitate finally obtained through the above-mentioned process is not reacted unreacted among the diethylene glycol, silver nitrate, nickel nitrate, polymeric binder and bromine compound introduced in the first to third steps, Silver nanoparticles having a particle diameter of 100 nm or less and silver nanoparticles having a length of 2 to 5 micrometers in which silver nanoparticles having a particle size of 100 nanometers or less are removed.
특히, 제1단계 내지 제4단계를 통해 제조된 은 조성물은 입경이 100 나노미터 이하인 구형의 은 나노입자 100 중량부 및 길이가 2 ~ 5 마이크로미터인 막대 형태의 은 마이크로입자 5 ~ 25 중량부를 포함할 수 있으며, 이로 인해 발열 잉크조성물은 고온 발열 시 기판(110)으로부터 쉽게 분리되지 않으면서도 발열 특성이 우수한 발열체(120)를 형성할 수 있다.Particularly, the silver compositions prepared through the first to fourth steps are prepared by mixing 100 parts by weight of spherical silver nanoparticles having a particle diameter of 100 nm or less and 5 to 25 parts by weight of silver microparticles in the form of rods having a length of 2 to 5 micrometers Thus, the heating ink composition can form the
제1단계 내지 제4단계를 통해 제조된 은 조성물의 막대 형태의 은 마이크로입자는 길이 및 폭의 비율은 3 ~ 5 : 1인 것일 수 있으며, 이에 의해 발열 특성이 더욱 향상될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The rod-shaped silver microparticles of the silver composition prepared through the first to fourth steps may have a length and a width ratio of 3 to 5: 1, thereby improving the heat generating property. However, It does not.
제4단계에서 원심분리를 통해 수득된 은 조성물은 겔 상태일 수 있다. 이후 제5단계에서는 사용에 따라 겔 상태의 은 조성물을 사용할 수도 있고, 겔 상태의 은 조성물을 건조하여 사용할 수도 있으나, 이는 특별히 제한되지 않는다.The silver composition obtained by centrifugation in the fourth step may be in a gel state. In the fifth step, a silver-based silver composition may be used depending on the use, or the silver-based silver composition may be dried and used, but it is not particularly limited.
제5단계에서는 은 조성물과 유무기 In the fifth step, the silver composition, 하이브리드hybrid 수지 및 Resin and 제2유기용매를The second organic solvent 혼합하여 발열 잉크조성물을 제조할 수 있다. To prepare a heat generating ink composition.
제5단계에서는 상기 제4단계에서 수득된 구형의 은 나노입자와 막대 형태의 은 마이크로입자를 포함하는 은 조성물과 유무기 하이브리드 수지 및 유기용매를 혼합함으로써 발열 잉크조성물을 제조할 수 있다. 특히, 발열 잉크조성물은 은 조성물 100 중량부와 상기 은 조성물 100 중량부에 대해 유무기 하이브리드 수지 0.1 ~ 10 중량부 및 제2유기용매 20 ~ 60 중량부가 혼합됨으로써 제조될 수 있다.In the fifth step, the heating ink composition may be prepared by mixing the silver nanoparticles obtained in the fourth step with the silver nanoparticle-containing silver microparticles, the organic hybrid resin and the organic solvent. In particular, the heating ink composition may be prepared by mixing 0.1 to 10 parts by weight of an organic / inorganic hybrid resin and 20 to 60 parts by weight of a second organic solvent with respect to 100 parts by weight of the silver composition and 100 parts by weight of the silver composition.
상기 본 발명의 일 The above- 실시예에In the embodiment 따른 발열 잉크조성물을 이용한 발열장치는 하기와 같은 제조방법에 의해 제조될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. The heating device using the heating ink composition according to the present invention can be manufactured by the following production method, but is not limited thereto.
본 발명의 일 실시예에 따른 발열 잉크조성물을 이용한 발열장치는 입경이 100 나노미터 이하인 구형의 은 나노입자 및 길이가 2 ~ 5 마이크로미터인 막대 형태의 은 마이크로입자를 포함하는 은 조성물, 유무기 하이브리드 수지 및 유기용매를 포함하는 발열 잉크조성물을 제조하는 발열 잉크조성물 제조단계, 기판(110) 상에 발열 잉크조성물을 이용하여 패턴을 형성하는 패턴형성단계, 기판(110)을 180 ~ 210 ℃로 가열하여, 기판(110) 상의 발열 잉크조성물을 1차 경화시키는 제1경화단계 및 상기 1차 경화된 발열 잉크조성물에 전압을 인가하여 1차 경화된 발열 잉크조성물을 2차 경화시킴으로써 발열체(120)를 형성하는 제2경화단계에 따라 제조될 수 있다.A heating device using a heating ink composition according to an embodiment of the present invention includes a silver composition including spherical silver nanoparticles having a particle diameter of 100 nm or less and silver microparticles having a rod shape of 2 to 5 micrometers in length, A heat generating ink composition manufacturing step of producing a heat generating ink composition including a hybrid resin and an organic solvent, a pattern forming step of forming a pattern using the heating ink composition on the
발열 잉크조성물 제조단계에서는 입경이 In the heat generating ink composition production step, 100 나노미터100 nanometers 이하인 구형의 은 나노입자 및 길이가 2 ~ Of silver nanoparticles and 2 ~ 5 마이크로미터인5 micrometers 막대 형태의 은 마이크로입자를 포함하는 은 조성물, 유무기 Silver compositions containing rod-shaped silver microparticles, 하이브리드hybrid 수지 및 Resin and 유기용매를Organic solvent 포함하는 발열 잉크조성물을 제조할 수 있다. A heat-generating ink composition containing the same can be produced.
발열 잉크조성물 제조단계에서는 입경이 100 나노미터 이하인 구형의 은 나노입자 및 길이가 2 ~ 5 마이크로미터인 막대 형태의 은 마이크로입자를 포함하는 은 조성물, 유무기 하이브리드 수지 및 유기용매를 혼합함으로써 발열 잉크조성물을 제조한다. 이때, 발열 잉크조성물 제조단계에서는 은 조성물 100 중량부에 대해 유무기 하이브리드 수지 0.1 ~ 10 중량부, 유기용매 20 ~ 60 중량부 및 경화제 150 ~ 230 중량부를 포함할 수 있다.In the heat generating ink composition manufacturing step, a silver composition including spherical silver nanoparticles having a particle diameter of 100 nm or less and rod-shaped silver microparticles having a length of 2 to 5 micrometers, an organic hybrid resin, A composition is prepared. In this case, in the step of preparing the heating ink composition, 0.1 to 10 parts by weight of the organic hybrid resin, 20 to 60 parts by weight of the organic solvent and 150 to 230 parts by weight of the curing agent may be added to 100 parts by weight of the silver composition.
특히, 은 조성물은 입경이 100 나노미터 이하인 구형의 은 나노입자 100 중량부 및 길이가 2 ~ 5 마이크로미터인 막대 형태의 은 마이크로입자를 5 ~ 25 중량부로 포함함에 따라, 발열 잉크조성물은 고온 발열 시 기판(110)으로부터 쉽게 분리되지 않으면서도 발열 특성이 우수한 발열체(120)를 형성할 수 있다. 이때, 막대 형태의 은 마이크로입자는 길이 및 폭의 비율은 3 ~ 5 : 1인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In particular, the silver composition includes 100 parts by weight of spherical silver nanoparticles having a particle diameter of 100 nm or less and 5 to 25 parts by weight of silver microparticles in the form of rods having a length of 2 to 5 micrometers, The
또한, 발열 잉크조성물 제조단계는 상기 제1단계 내지 제5단계를 포함하는 발열 잉크조성물의 제조방법과 동일할 수 있으며, 상기 제1단계 내지 제5단계의 내용을 모두 포함할 수 있다.Also, the heat generating ink composition manufacturing step may be the same as the heat generating ink composition manufacturing method including the first to fifth steps, and may include all the contents of the first to fifth steps.
패턴형성단계에서는 기판(110) 상에 발열 잉크조성물을 이용하여 패턴을 형성할 수 있다.In the pattern formation step, a pattern may be formed on the
패턴형성단계에서는 상기 발열 잉크조성물 제조단계에서 제조된 발열 잉크조성물을 기판(110) 상에 인쇄 내지 도포하여 패턴을 형성할 수 있으며, 패턴의 형태는 특별히 제한되지 않는다.In the pattern formation step, the heating ink composition prepared in the heating ink composition manufacturing step may be printed or applied on the
예를 들어, 패턴형성단계에서는 도 2에 도시된 바와 같이 기판 상에 발열 잉크조성물을 단순히 도포할 수도 있고, 도 3 및 4에 개시된 바와 같이 일정 간격으로 이격된 복수 개의 선으로 형성될 수 있다. 또한, 일정 간격으로 이격된 복수 개의 선들이 교차하는 벌집 모양, 다이아몬드 모양 등 다양한 형태일 수 있으며, 형태는 제한되지 않는다. 상기된 바와 같이, 발열 잉크조성물은 패턴형성단계에서 도포된 형태로 경화되어 발열체를 형성할 수 있다.For example, in the pattern formation step, the heating ink composition may be simply applied on the substrate as shown in FIG. 2, or may be formed of a plurality of lines spaced apart at regular intervals as shown in FIGS. In addition, the shape may be various forms such as a honeycomb shape in which a plurality of lines spaced apart at regular intervals intersect and a diamond shape, and the shape is not limited. As described above, the heat generating ink composition may be cured in a form applied in the pattern forming step to form a heating element.
기판(110) 상에 발열 잉크조성물을 이용하여 패턴을 형성하기 위해서는 공지된 모든 방법의 인쇄 또는 도포 방법이 적용될 수 있다. 예를 들어, 그라비아 인쇄, 스프레이 코팅, 롤 프린팅, 실크스크린 인쇄, 옵셋 인쇄, 슬롯다이 코팅, 콤마 코팅, 딥 코팅, 디스펜싱 인쇄, 에어로졸 인쇄 등의 방법이 적용될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. In order to form a pattern using the heating ink composition on the
제1경화단계에서는 패턴이 형성된 기판(110)을 180 ~ In the first curing step, the
제1경화단계에서는 상기 패턴형성단계에서 발열 잉크조성물을 이용하여 패턴이 형성된 기판(110)을 180 ~ 210 ℃로 가열함으로써, 기판(110) 상의 발열 잉크조성물을 1차로 경화시킬 수 있다.In the first curing step, the heating ink composition on the
패턴형성단계에서는 흐름성을 가지는 발열 잉크조성물을 이용하여 기판(110) 상에 패턴을 형성함에 따라 기판(110) 상의 발열 잉크조성물을 경화시키는 과정이 실시되어야한다. 종래에는 단순히 800 ℃ 이상의 고온으로 가열함으로써 발열 잉크조성물을 경화시킴에 따라, 고온 가열을 위한 별도의 장치 및 공정이 추가되어야 하는 문제가 있었으나, 저온에서 1차 경화한 뒤 전압을 인가하여 2차 경화시킴으로써 접착성이 뛰어난 발열체(120)를 형성할 수 있으면서도 비용이 저렴할 수 있다.In the pattern formation step, a heating ink composition on the
상기 가열은 공지된 모든 방법에 의해 실시될 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(110)을 고온의 열난로 또는 소성기에 투입한 후 열을 가함으로써 기판(110) 상의 발열 잉크조성물을 1차로 경화할 수 있다. 만약, 제1경화단계에서 180 ℃ 이하로 가열하게 되면 기판(110) 상의 발열 잉크조성물이 충분히 경화되지 않는 문제가 있을 수 있으며, 210 ℃ 이상으로 가열하게 되면 고온으로 가열하기 위한 별도의 장치 등의 필요에 의해 비용이 증가되는 문제가 있을 수 있다.The heating can be carried out by any known method. For example, the heating ink composition on the
제2경화단계에서는 상기 1차 경화된 발열 잉크조성물에 전압을 인가하여, 1차 경화된 발열 잉크조성물을 2차 경화시킴으로써 발열체(120)를 형성할 수 있다.In the second curing step, the
제2경화단계에서는 상기 제1경화단계로 인해 1차 경화된 발열 잉크조성물을 2차 경화시킴으로써 발열체(120)를 형성할 수 있는데, 발열 잉크조성물의 2차 경화를 위해 발열 잉크조성물에 전압을 인가할 수 있다.In the second curing step, the
제2경화단계에서 기판(110)에 인가되는 전압은 30 ~ 220V일 수 있으며, 인가되는 전압의 세기는 발열선의 길이와 저항에 따라 달라질 수 있으므로, 상기된 바에 제한되지 않는다. 예를 들어, 발열선의 길이가 약 800 mm 이면서 저항이 약 2 Ω인 경우 30 ~ 40 V의 전압이 인가될 수 있으며, 발열선의 길이가 약 4000 mm 이면서 저항이 약 6.5 Ω인 경우 180 ~ 190 V의 전압이 인가될 수 있다. 즉, 인가되는 전압의 세기는 발열선의 길이와 저항에 따라 달라질 수 있으며, 인가되는 전압의 범위는 30 ~ 220V로 이에 맞춰 발열선의 길이와 저항을 적정하게 맞춰야한다.The voltage applied to the
제2경화단계에서는 발열 잉크조성물의 1차 경화 상태, 기판(110)의 종류, 발열선의 길이와 저항에 따라 전압의 세기를 달리하며 전압을 인가할 수 있다. 상기에 따라 전압이 인가되면 발열 잉크조성물은 약 200 ~ 600 ℃로 발열하면서 완전히 경화되어, 기판(110) 상에 발열체(120)를 형성할 수 있고, 기판(110) 상에 발열체(120)가 형성된 후에 양단에 전극(130)을 형성함으로써 발열장치(100)를 완성할 수 있다. In the second curing step, voltages may be applied with different voltages depending on the primary curing state of the heating ink composition, the type of the
이하 실시예, 비교예, 및 실험예를 통하여 본 발명의 발열 잉크조성물을 이용한 발열장치에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다.Hereinafter, a heating device using the heating ink composition of the present invention will be described in detail through examples, comparative examples, and experimental examples. These embodiments are only for illustrating the present invention, and thus the scope of the present invention is not construed as being limited by these embodiments.
실시예Example
실시예Example 1 One
반응기에 디에틸렌글리콜을 반응기에 투입하고 약 170 ℃로 가열한 뒤, 상기 170 ℃의 디에틸렌글리콜 100 중량부와 질산은 2 중량부를 혼합하여 제1혼합물을 제조하였으며, 상기 제1혼합물에 폴리비닐피롤리돈(고분자바인더) 1 중량부 및 브롬화 칼륨 2 중량부를 혼합하여 제2혼합물을 제조하였다. 이때, 상기 과정에서 계속해서 가열과 교반을 실시하여 제2혼합물의 온도는 약 160 ~ 170 ℃ 이었다. 이어서, 제2혼합물에 아세톤 150 중량부을 투입하고 교반한 뒤, 3000 rpm 으로 약 10 분 동안 원심분리하여 침전물을 수득하였고, 상기 침전물을 아세톤 150 중량부와 혼합한 뒤 원심분리하여 침전된 은 조성물을 수득하였다.Diethylene glycol was added to the reactor and heated to about 170 ° C. Then, 100 parts by weight of diethylene glycol at 170 ° C and 2 parts by weight of silver nitrate were mixed to prepare a first mixture. To the first mixture, polyvinylpyridine 1 part by weight of lauridone (polymer binder) and 2 parts by weight of potassium bromide were mixed to prepare a second mixture. At this time, heating and stirring were continued in the above process, and the temperature of the second mixture was about 160 to 170 ° C. Subsequently, 150 parts by weight of acetone was added to the second mixture and stirred, followed by centrifugation at 3000 rpm for about 10 minutes to obtain a precipitate. The precipitate was mixed with 150 parts by weight of acetone and centrifuged to prepare a silver composition .
이 후, 상기 은 조성물 100 중량부, 유무기 하이브리드 수지 5 중량부, 헥실알코올과 도데실알코올이 혼합된 유기용매 40 중량부을 혼합하여 발열 잉크조성물을 제조하였다. 이때, 유무기 하이브리드 수지는 소수화된 MgO 및 Al2O3가 혼합된 무기물과 에폭시수지를 결합시킨 것으로 사용하였다. 상기에서 중량부의 단위는 g일 수 있다.Thereafter, 100 parts by weight of the silver composition, 5 parts by weight of an organic hybrid resin, and 40 parts by weight of an organic solvent mixed with hexyl alcohol and dodecyl alcohol were mixed to prepare a heating ink composition. At this time, the organic hybrid resin was used in which an inorganic material mixed with hydrophobic MgO and Al 2 O 3 was combined with an epoxy resin. In the above, the unit of the weight part may be g.
상기 발열 잉크조성물을 이용하여 알루미나 기판의 일면에 패턴을 형성한 뒤, 기판을 200 ℃에서 10 분 동안 가열한 후, 180 ~ 190 V의 전압을 인가(발열선 길이 : 4000 mm, 저항 : 6.5 Ω)하여 발열 잉크조성물을 완전 경화시킴으로써 기판 상에 발열체(두께 : 약 10 ~ 15 마이크로미터)를 형성하였다. 이어서, 상기 발열체가 형성된 기판에 복수 개의 전극을 형성함으로써, 발열 장치를 제조하였다.After heating the substrate at 200 ° C. for 10 minutes, a voltage of 180 to 190 V was applied (heating wire length: 4000 mm, resistance: 6.5 Ω) to form a pattern on one side of the alumina substrate using the heating ink composition, Thereby forming a heating element (thickness: about 10 to 15 micrometers) on the substrate by completely curing the heating ink composition. Subsequently, a plurality of electrodes were formed on the substrate on which the heating element was formed, thereby manufacturing a heating device.
실시예 2Example 2
실시예 1과 동일하며, 브롬화 칼륨을 3 중량부 혼합하여 발열장치를 제조하였다.The same as Example 1, and 3 parts by weight of potassium bromide was mixed to prepare a heating device.
실시예 3Example 3
실시예 2와 동일하며, 디에틸렌글리콜의 온도를 150 ℃로 가열하여 발열장치를 제조하였다.The same procedure as in Example 2 was carried out, and a heating device was prepared by heating the temperature of diethylene glycol to 150 ° C.
실시예 4Example 4
실시예 2와 동일하며, 질산니켈 3 중량부를 더 포함하여 발열장치를 제조하였다.The same as in Example 2, except that 3 parts by weight of nickel nitrate was further added to prepare a heating device.
실시예 5Example 5
실시예 2와 동일하며, 발열 잉크조성물을 180 ℃에서 1차 경화시킴으로써 발열장치를 제조하였다.The same as in Example 2, and a heating device was prepared by first curing the heating ink composition at 180 캜.
실시예 6Example 6
실시예 2와 동일하며, 30 ~ 40 V의 전압을 인가(발열선 길이 : 800 mm, 저항 : 2 Ω)함으로써, 발열장치를 제조하였다.A heating device was manufactured by applying a voltage of 30 to 40 V (heating wire length: 800 mm, resistance: 2?) As in Example 2.
비교예Comparative Example
비교예Comparative Example 1 One
실시예 2와 동일하나, 발열 잉크조성물을 이용하여 패턴을 형성한 뒤, 기판을 800 ℃에서 가열함으로써, 발열장치를 제조하였다(전압인가X).The same as Example 2, except that a pattern was formed using a heating ink composition, and then the substrate was heated at 800 ° C to produce a heating device (voltage application X).
비교예Comparative Example 2 2
실시예 2와 동일하나, 발열 잉크조성물을 이용하여 패턴을 형성한 뒤, 기판을 1000 ℃에서 가열함으로써, 발열장치를 제조하였다(전압인가X).The same as Example 2, except that a pattern was formed using a heating ink composition, and then the substrate was heated at 1000 占 폚 to produce a heating device (voltage application X).
비교예Comparative Example 3 3
실시예 2와 동일하나, 발열 잉크조성물을 이용하여 패턴을 형성한 뒤, 기판을 100 ℃에서 가열함으로써, 발열장치를 제조하였다.The same as Example 2, except that a pattern was formed using a heat generating ink composition, and then the substrate was heated at 100 캜 to produce a heat generating device.
비교예Comparative Example 4 4
실시예 2와 동일하나, 발열 잉크조성물을 이용하여 패턴을 형성한 뒤, 기판을 300 ℃에서 가열함으로써, 발열장치를 제조하였다.The same as Example 2, except that a pattern was formed using a heating ink composition, and then the substrate was heated at 300 ° C to produce a heating device.
비교예Comparative Example 5 5
실시예 2와 동일하나, 전압을 인가하지 않고, 발열장치를 제조하였다.The same as in Example 2, but a heating device was manufactured without applying a voltage.
비교예Comparative Example 6 6
실시예 2와 동일하나, 380 ~ 400 V의 전압을 인가(발열선 길이 : 4000 mm, 저항 : 6.5 Ω)하여, 발열장치를 제조하였다.The same as Example 2, except that a voltage of 380 to 400 V was applied (heating wire length: 4000 mm, resistance: 6.5?) To produce a heating device.
비교예Comparative Example 7 7
실시예 2와 동일하나, 브롬화 칼륨을 투입하지 않고 발열장치를 제조하였다.The same as Example 2, but a heating device was produced without adding potassium bromide.
비교예Comparative Example 8 8
실시예 2와 동일하나, 브롬화 칼륨을 7 중량부 투입하여 발열장치를 제조하였다.The same as in Example 2, except that 7 parts by weight of potassium bromide was added to prepare a heating device.
비교예Comparative Example 9 9
실시예 2와 동일하나, 브롬화 칼륨을 15 중량부 투입하여 발열장치를 제조하였다.The same as Example 2, except that 15 parts by weight of potassium bromide was added to prepare a heating device.
비교예Comparative Example 10 10
실시예 2와 동일하나, 디에틸렌글리콜을 80 ℃로 가열하여 발열장치를 제조하였다.The procedure of Example 2 was repeated except that diethylene glycol was heated to 80 占 폚 to prepare a heating device.
비교예Comparative Example 11 11
실시예 2와 동일하나, 디에틸렌글리콜을 210 ℃로 가열하여 발열장치를 제조하였다.The procedure of Example 2 was repeated except that diethylene glycol was heated to 210 ° C to prepare a heating device.
비교예Comparative Example 12 12
실시예 2와 동일하나, 은 조성물 100 중량부, 유무기 하이브리드 수지 5 중량부, 헥실알코올과 도데실알코올이 혼합된 유기용매 70 중량부를 혼합한 발열 잉크조성물을 이용하여, 발열장치를 제조하였다.The same as in Example 2 except that a heating device was manufactured using a heating ink composition comprising 100 parts by weight of a silver composition, 5 parts by weight of an organic hybrid resin, and 70 parts by weight of an organic solvent mixed with hexyl alcohol and dodecyl alcohol.
비교예Comparative Example 13 13
실시예 2와 동일하나, 은 조성물 100 중량부, 유무기 하이브리드 수지 5 중량부, 헥실알코올과 도데실알코올이 혼합된 유기용매 15 중량부를 혼합한 발열 잉크조성물을 이용하여, 발열장치를 제조하였다.The same as in Example 2, except that a heating device was prepared using a heating ink composition comprising 100 parts by weight of a silver composition, 5 parts by weight of an organic hybrid resin, and 15 parts by weight of an organic solvent mixed with hexyl alcohol and dodecyl alcohol.
비교예Comparative Example 14 14
실시예 2와 동일하나, 은 조성물 100 중량부, 유무기 하이브리드 수지 20 중량부, 헥실알코올과 도데실알코올이 혼합된 유기용매 40 중량부를 혼합한 발열 잉크조성물을 이용하여, 발열장치를 제조하였다.The same as Example 2, except that a heating device was manufactured using a heating ink composition comprising 100 parts by weight of a silver composition, 20 parts by weight of an organic hybrid resin, and 40 parts by weight of an organic solvent mixed with hexyl alcohol and dodecyl alcohol.
비교예Comparative Example 15 15
실시예 2와 동일하나, 은 조성물 100 중량부, 유무기 하이브리드 수지 0.01 중량부 및 헥실알코올과 도데실알코올이 혼합된 유기용매 40 중량부를 혼합한 발열 잉크조성물을 이용하여, 발열장치를 제조하였다.The same as in Example 2, except that a heating device was manufactured using a heating ink composition comprising 100 parts by weight of a silver composition, 0.01 part by weight of an organic hybrid resin, and 40 parts by weight of an organic solvent mixed with hexyl alcohol and dodecyl alcohol.
비교예Comparative Example 16 16
실시예 2와 동일하나, 유무기 하이브리드 수지를 대신하여 일반 에폭시 수지를 사용하여, 발열장치를 제조하였다.The same as in Example 2, except that a general epoxy resin was used instead of the organic hybrid resin to prepare a heat generating device.
비교예Comparative Example 17 17
실시예 2와 동일하나, 질산은을 10 중량부 사용하여, 발열장치를 제조하였다.The same as in Example 2, except that 10 parts by weight of silver nitrate was used to produce a heating device.
실험예Experimental Example
실험예 1Experimental Example 1
상기 실시예 1 ~ 2에 따라 제조된 은 조성물과 비교예 7 ~ 11 및 17에 따라 제조된 은 조성물을 분석하여 하기의 표 1 및 표 2에 나타내었으며, 상기와 같은 은 조성물의 분석은 SEM 분석을 통해 실시되었다. 하기의 표 1 및 표 2에 개시된 막대 형태의 은 마이크로입자의 중량비는 구형의 은 나노입자를 기준으로 비교한 것이며, 중량비 측정에 사용된 은 조성물의 SEM 분석 사진 중 일부를 도 5 내지 13에 개시하였다.The silver compositions prepared according to Examples 1 and 2 and the silver compositions prepared according to Comparative Examples 7 to 11 and 17 were analyzed and shown in Tables 1 and 2 below. . The weight ratio of the silver microparticles in the form of rods disclosed in Tables 1 and 2 below is based on the spherical silver nanoparticles, and a part of the SEM analysis photograph of the silver composition used for the weight ratio measurement is shown in Figs. 5 to 13 Respectively.
상기 실시예 1 및 2는 입경이 100 나노미터 이하인 구형의 은 나노입자 100 중량부 및 길이가 2 ~ 5 마이크로미터인 막대 형태의 은 마이크로입자 5 ~ 25 중량부의 비율을 갖는 은 조성물임을 확인할 수 있다.It can be confirmed that the above Examples 1 and 2 are silver compositions having 100 parts by weight of spherical silver nanoparticles having a particle diameter of 100 nm or less and 5 to 25 parts by weight of rod-shaped silver microparticles having a length of 2 to 5 micrometers .
반면, 비교예 7 및 10의 경우 길이가 2 ~ 5 마이크로미터인 막대 형태의 은 마이크로입자가 거의 형성되지 않았다. 또한, 비교예 8, 9 및 11의 경우 길이가 2 ~ 5 마이크로미터인 은 마이크로입자에 비해 매우 소량의 입경이 100 나노미터 이하인 은 나노입자가 형성되어, 상기 입경이 100 나노미터 이하인 구형의 은 나노입자 100 중량부 및 길이가 2 ~ 5 마이크로미터인 막대 형태의 은 마이크로입자 5 ~ 25 중량부의 비율을 만족하지 못함을 확인할 수 있다.On the other hand, in the case of Comparative Examples 7 and 10, rod-shaped silver microparticles having a length of 2 to 5 micrometers were hardly formed. In the case of Comparative Examples 8, 9 and 11, silver nanoparticles having a particle size of less than 100 nanometers were formed in a very small amount compared to silver microparticles having a length of 2 to 5 micrometers, It can be confirmed that 100 parts by weight of nanoparticles and 5 to 25 parts by weight of silver microparticles having a length of 2 to 5 micrometers are not satisfied.
또한, 비교예 17의 경우 막대 또는 구형의 입자가 아닌 와이어 또는 서로 연결된 그물 형태를 가짐을 확인할 수 있다.In addition, in the case of Comparative Example 17, it can be confirmed that the rod has a wire or a wire connected to each other and not a rod or a spherical particle.
실험예Experimental Example 2 2
상기 실시예 1 ~ 6에 따라 제조된 발열장치 및 상기 비교예 1 ~ 17에 따라 제조된 발열장치에 각각 전류를 공급하여, 600 ℃ 로 발열시킨 다음(1회)의 저항과 이를 600 ℃로 약 5000회 발열시킨 뒤, 저항 변화율을 측정하여 하기의 표 3에 나타내었습니다. 상기 저항변화율의 측정에는 멀티미터(제조사 : HIOKI)를 이용하였다. 이때, 저항 변화율은 초기에 비해 저항이 증가된 정도를 측정한 것이다.Currents were supplied to the heat generating devices manufactured according to Examples 1 to 6 and the heat generating devices manufactured according to Comparative Examples 1 to 17 to generate heat at 600 ° C, After heating for 5,000 cycles, the rate of change in resistance was measured and shown in Table 3 below. A multimeter (manufacturer: HIOKI) was used to measure the resistance change rate. At this time, the rate of change in resistance is a measure of the degree of increase in resistance compared to the initial value.
상기 표 3을 참고하면, 실시예 1 내지 6의 저항변화율은 약 10 % 이내이며, 비교예 1 내지 17의 저항변화율은 약 20 ~ 65 %로, 실시예에 비해 비교예의 저항변화율이 매우 높은 것을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명에 따라 제조된 발열장치의 경우 저항변화율이 낮아 발열 특성 및 안정성이 우수함을 의미한다.Referring to Table 3, the rate of change of resistance in Examples 1 to 6 was within about 10%, the rate of change in resistance in Comparative Examples 1 to 17 was about 20 to 65%, and the rate of change in resistance in Comparative Example was very high Can be confirmed. That is, in the case of the heat generating device manufactured according to the present invention, the resistance change rate is low, which means that the heat generating characteristic and stability are excellent.
한편, 비교예 3 및 비교예 5의 경우 발열 잉크조성물이 완전히 경화되지 않아 저항 변화율을 측정할 수 없었다. 또한, 비교예 15의 경우 유무기 하이브리드 수지가 매우 소량 첨가되어 발열체 자체의 형성이 어려움에 따라 저항 변화율의 측정이 불가하였다.On the other hand, in the case of Comparative Example 3 and Comparative Example 5, the heating ink composition was not completely cured, and the rate of resistance change could not be measured. In the case of Comparative Example 15, since a very small amount of an organic / inorganic hybrid resin was added and it was difficult to form the heating element itself, the rate of resistance change could not be measured.
실험예 3 Experimental Example 3
실시예 1 ~ 6 및 비교예 1 ~ 17에 따라 제조된 발열장치를 300℃, 400 ℃, 500 ℃, 600 ℃, 700 ℃, 800 ℃로 약 150회 발열시킨 다음, 기판에 대한 발열체의 접착 상태를 관찰하여 하기의 표 4에 나타내었다(상기 접착 상태의 평가는 ASTM D 3359 규격에 따라 진행함). 이때, 1 회 발열은 약 15 분간 발열 한 후 5분 방치하는 것을 의미한다.The heat generating devices manufactured according to Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 17 were heated at 300 ° C, 400 ° C, 500 ° C, 600 ° C, 700 ° C and 800 ° C for about 150 times, (The evaluation of the adhesion state is carried out according to the ASTM D 3359 standard). In this case, one heat generation means that the heat is generated for about 15 minutes and then left for 5 minutes.
접착 상태는 육안으로 관찰 후 기판 상에서 발열체가 분리되지 않은 경우 5B, 발열체가 일부 들뜨거나 분리된 경우 4B ~ OB 로 하기의 표 4에 표기하였다. 즉, 기판으로부터 분리된 면적이 5B는 0%(가장우수/기판으로부터 분리X), 4B는 분리된 면적이 5% 이하, 3B는 분리된 면적이 5 ~ 15%, 2B는 분리된 면적이 15 ~ 35%, 1B는 분리된 면적이 35 ~ 65%, 0B는 65% 이상(가장 나쁨)인 것을 의미한다.The adhesion state is shown in Table 4 below, when the heating element was not separated on the substrate after visual observation, 5B, and when the heating element was partially lifted or separated, 4B to OB. That is, the area separated from the substrate 5B is 0% (most excellent / X separated from the substrate), 4B has a separated area of 5% or less, 3B has a separated area of 5 to 15% ~ 35%, 1B means that the isolated area is 35 ~ 65% and 0B is more than 65% (worst).
상기 표 4를 참고하면, 실시예 1 ~ 6의 발열체는 300 ~ 800 ℃ 까지 모두 안정적으로 발열체가 기판 상에 접착(부착)되어 있음을 확인할 수 있다. 반면, 입경이 100 나노미터 이하인 구형의 은 나노입자 및 길이가 2 ~ 5 마이크로미터인 은 마이크로입자를 적정비율로 포함하지 않는 비교예 7 내지 11의 경우에는 실시예에 비해 접착 상태가 불안정함을 확인할 수 있다.Referring to Table 4, it can be confirmed that the heating elements of Examples 1 to 6 stably adhered (adhered) to the substrate from 300 to 800 ° C. On the other hand, in Comparative Examples 7 to 11 in which spherical silver nanoparticles having a particle diameter of 100 nm or less and silver microparticles having a length of 2 to 5 micrometers were not contained in an appropriate ratio, the adhesion state was unstable Can be confirmed.
즉, 은 조성물이 경이 100 나노미터 이하인 구형의 은 나노입자 및 길이가 2 ~ 5 마이크로미터인 은 마이크로입자를 포함함에 따라, 발열체의 고온 안정성이 향상되어, 온도가 증가하여도 기판으로부터 발열체가 쉽게 분리되지 않음을 확인할 수 있다.That is, since the silver composition includes spherical silver nanoparticles having a diameter of 100 nanometers or less and silver microparticles having a length of 2 to 5 micrometers, the high temperature stability of the heating element is improved, and even if the temperature is increased, It can be confirmed that it is not separated.
실험예 4Experimental Example 4
상기 실시예 1 및 2에 따른 발열장치 및 상기 비교예 7 내지 14 및 16 내지 17에 따른 발열장치에 동일하게 220 V의 전압을 인가하고, 상기 실시예의 발열체와 상기 비교예의 발열체의 온도가 100 ℃, 200 ℃, 300 ℃, 400 ℃, 500 ℃, 600 ℃, 700 ℃, 800℃ 각각에 도달하는 시간(초)을 측정하여 하기의 표 5에 나타내었다. A voltage of 220 V was applied to the heating devices according to Examples 1 and 2 and the heating devices according to Comparative Examples 7 to 14 and 16 to 17 and the temperature of the heating element of the embodiment and the heating element of the above- (Seconds) to reach 200 ° C., 300 ° C., 400 ° C., 500 ° C., 600 ° C., 700 ° C. and 800 ° C. were measured and are shown in Table 5 below.
상기 표 5에 개시된 바에 따르면, 본 발명에 따라 제조된 발열체의 승온 속도가 비교예에 비해 현저히 빠른 것을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 발열장치는 발열 특성이 우수함을 의미한다.According to the results shown in Table 5, it can be seen that the heating rate of the heating body manufactured according to the present invention is significantly faster than that of the comparative example. That is, the heat generating device according to an embodiment of the present invention has excellent heat generating characteristics.
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.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention. You will understand. It is therefore to be understood that the embodiments described above are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
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.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.
100 : 발열장치
110 : 기판
120 : 발열체
130 : 전극
140 : 전선100: Heating device
110: substrate
120: heating element
130: Electrode
140: Wires
Claims (4)
상기 기판 상에 발열 잉크조성물을 이용하여 형성된 발열체; 및
상기 발열체에 전원을 공급하는 전극을 포함하며,
상기 발열 잉크조성물은 입경이 100 나노미터 이하인 구형의 은 나노입자 및 길이가 2 ~ 5 마이크로미터인 막대 형태의 은 마이크로입자를 포함하는 은 조성물, 유무기 하이브리드 수지 및 유기용매를 포함하고,
상기 은 조성물은 상기 입경이 100 나노미터 이하인 구형의 은 나노입자 100 중량부 및 상기 길이가 2 ~ 5 마이크로미터인 막대 형태의 은 마이크로입자 5 ~ 25 중량부를 포함하되,
상기 유무기 하이브리드 수지는
소수화된 MgO, ZnO, Al2O3 및 ZrO2로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 무기물과 에폭시 수지를 포함하는, 발열 잉크조성물을 이용한 발열장치.
Board;
A heating element formed on the substrate using a heating ink composition; And
And an electrode for supplying power to the heating element,
Wherein the heating ink composition comprises a silver composition comprising spherical silver nanoparticles having a particle diameter of 100 nm or less and silver microparticles in the form of rods having a length of 2 to 5 micrometers, an organic hybrid resin and an organic solvent,
The silver composition comprises 100 parts by weight of spherical silver nanoparticles having a particle diameter of 100 nm or less and 5-25 parts by weight of silver microparticles having a length of 2 to 5 micrometers,
The organic / inorganic hybrid resin
And at least one inorganic substance selected from the group consisting of MgO, ZnO, Al 2 O 3, and ZrO 2 , and an epoxy resin.
상기 발열 잉크조성물은
상기 은 조성물 100 중량부에 대해 유무기 하이브리드 수지 0.1 ~ 10 중량부 및 유기용매 20 ~ 60 중량부를 포함하는, 발열 잉크조성물을 이용한 발열장치.
The method according to claim 1,
The heating ink composition
0.1 to 10 parts by weight of an organic hybrid resin and 20 to 60 parts by weight of an organic solvent based on 100 parts by weight of the silver composition.
상기 발열장치는
상기 발열체를 보호하는 보호층을 더 포함하는, 발열 잉크조성물을 이용한 발열장치.
The method according to claim 1,
The heating device
And a protective layer for protecting the heat generating element.
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