KR101985625B1 - 난방용 발열체 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 개선된 난방용 발열체 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전류가 직접적으로 공급됨에 따라 발열되는 전도체를 포함하는 난방용 발열체에 있어서, 상기 전도체는 a) 벤토나이트 5 내지 15 중량%; b) 탄소나노튜브 10 내지 15 중량%; c) 고분자 복합수지 40 내지 60 중량%; 및 d) 카본블랙 20 내지 30 중량%가 혼합되어 건조된 것을 특징으로 하는 난방용 발열체에 관한 것이다.
본 발명에 따른 개선된 난방용 발열체는 초절전형으로 발열효율이 높으며, 높은 온도에서 안정성이 높으며, 내구성이 우수하여 특히 비닐하우스, 축사 및 주택과 같이 외부로의 열손실이 많은 곳에 사용하기에 적합하다.
본 발명에 따른 개선된 난방용 발열체는 초절전형으로 발열효율이 높으며, 높은 온도에서 안정성이 높으며, 내구성이 우수하여 특히 비닐하우스, 축사 및 주택과 같이 외부로의 열손실이 많은 곳에 사용하기에 적합하다.
Description
본 발명은 난방용 발열체 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 초절전형으로 발열효율이 높으며, 높은 온도에서 안정성이 높으며, 내구성이 우수하여 특히 비닐하우스, 축사 및 주택과 같이 외부로의 열손실이 많은 곳에 사용하기에 적합한 난방용 발열체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
이하에 기술되는 내용은 단순히 본 발명과 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다.
발열체는 일반적으로 전기 에너지를 열에너지로 변환시키는 전기 저항체를 일컫는다. 즉, 전기 저항체로 전류가 흐르면, 저항체의 저항으로 인해 열이 발생된다. 이러한 발열체의 전도성이 있는 물질로는 카본이 많이 사용된다.
이와 같은 카본을 이용한 종래의 발열체가 '특허문헌 1'에 개시되어 있다. 그러나 종래의 발열체는 지속적으로 전류가 공급됨에 따라 축적되는 열이 증가하여 발열체의 온도가 60 ℃ 이상이 될 경우, 발열체가 녹는 문제점이 있다.
또한 본 출원인의 선특허로 나일론, 테프론, 복합수지 및 카본블랙으로 제조한 난방용 발열체가 '특허문헌 2'에 개시되어 있다. 그러나 난방용 발열체는 발열효율 및 내구성에서 개선이 필요하다.
본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 초절전형으로 발열효율이 높으며, 높은 온도에서 안정성이 높으며, 내구성이 우수하여 특히 비닐하우스, 축사 및 주택과 같이 외부로의 열손실이 많은 곳에 사용하기에 적합한 난방용 발열체 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 문제를 해결하기 위하여 본 발명의 난방용 발열체는
전도체 70 내지 80 중량%와 외피층 20 내지 30 중량%로 이루어지고,
상기 전도체는
a) 벤토나이트 5 내지 15 중량%;
b) 탄소나노튜브 10 내지 15 중량%;
c) 고분자 복합수지 40 내지 60 중량%;
d) 카본블랙 20 내지 30 중량%;
e) 입경이 50 nm 내지 200 ㎛인 유리분말 1 내지 5 중량%;
f) 입경이 1-500 ㎛인 유리비드 1 내지 10 중량%;가 혼합된 전도체 복합물이 건조된 것이고,
상기 외피층은
고분자 복합수지 70 내지 80 중량%와 TPR(Thermo Plastic Rubber) 20 내지 30 중량%의 용융 혼합물인 외피 복합물이 건조된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 난방용 발열체의 제조방법은 전도체 70 내지 80 중량%와 외피층 20 내지 30 중량%로 이루어지는 난방용 발열체를 제조함에 있어서,
S1) 벤토나이트 5 내지 15 중량%, 탄소나노튜브 10 내지 15 중량%, 고분자 복합수지 40 내지 60 중량, 카본블랙 20 내지 30 중량%, 입경이 50 nm 내지 200 ㎛인 유리분말 1 내지 5 중량%, 입경이 1-500 ㎛인 유리비드 1 내지 10 중량%;를 용융 혼합하여 전도체 복합물을 제조하는 단계;
S2) 고분자 복합수지 70 내지 80 중량%와 TPR(Thermo Plastic Rubber) 20 내지 30 중량%의 용융 혼합하여 외피 복합물을 제조하는 단계;
S3) 상기 전도체 복합물과 외피 복합물을 압출기에 넣고 외피 복합물이 전도체 복합물을 감싸는 형태가 되도록 압출성형하는 단계; 및
S4) 상기 S3)의 압출성형단계의 결과물을 냉각시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전도체 70 내지 80 중량%와 외피층 20 내지 30 중량%로 이루어지고,
상기 전도체는
a) 벤토나이트 5 내지 15 중량%;
b) 탄소나노튜브 10 내지 15 중량%;
c) 고분자 복합수지 40 내지 60 중량%;
d) 카본블랙 20 내지 30 중량%;
e) 입경이 50 nm 내지 200 ㎛인 유리분말 1 내지 5 중량%;
f) 입경이 1-500 ㎛인 유리비드 1 내지 10 중량%;가 혼합된 전도체 복합물이 건조된 것이고,
상기 외피층은
고분자 복합수지 70 내지 80 중량%와 TPR(Thermo Plastic Rubber) 20 내지 30 중량%의 용융 혼합물인 외피 복합물이 건조된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 난방용 발열체의 제조방법은 전도체 70 내지 80 중량%와 외피층 20 내지 30 중량%로 이루어지는 난방용 발열체를 제조함에 있어서,
S1) 벤토나이트 5 내지 15 중량%, 탄소나노튜브 10 내지 15 중량%, 고분자 복합수지 40 내지 60 중량, 카본블랙 20 내지 30 중량%, 입경이 50 nm 내지 200 ㎛인 유리분말 1 내지 5 중량%, 입경이 1-500 ㎛인 유리비드 1 내지 10 중량%;를 용융 혼합하여 전도체 복합물을 제조하는 단계;
S2) 고분자 복합수지 70 내지 80 중량%와 TPR(Thermo Plastic Rubber) 20 내지 30 중량%의 용융 혼합하여 외피 복합물을 제조하는 단계;
S3) 상기 전도체 복합물과 외피 복합물을 압출기에 넣고 외피 복합물이 전도체 복합물을 감싸는 형태가 되도록 압출성형하는 단계; 및
S4) 상기 S3)의 압출성형단계의 결과물을 냉각시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
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본 발명에 따르면 초절전형으로 발열효율이 높으며, 높은 온도에서 안정성이 높으며, 내구성이 우수한 난방용 발열체를 제공할 수 있으며, 특히 비닐하우스, 축사 및 주택과 같이 외부로의 열손실이 많은 곳에 사용하기에 적합한 난방용 발열체 및 이의 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 난방용 발열체의 모식도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 난방용 발열체의 제조방법을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 난방용 발열체의 제조방법을 나타낸 것이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 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.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
아래에서는 본 발명에 따른 개선된 난방용 발열체 및 이의 제조방법을 첨부된 도면을 통해 더욱 상세히 설명한다.
본 발명은 난방용 발열체에 관한 것으로, 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 난방용 발열체의 모식도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 난방용 발열체의 제조방법을 나타낸 것이다.
본 발명에 따른 난방용 발열체(100)는 전류가 공급됨에 따라 전도체(110)에 전기적 저항이 발생하여 발열하는 난방용 발열체(100)이며, 상기 전도체(110)는 a) 벤토나이트 5 내지 15 중량%; b) 탄소나노튜브 10 내지 15 중량%; c) 고분자 복합수지 40 내지 60 중량%; 및 d) 카본블랙 20 내지 30 중량%가 혼합된 전도체 복합물이 건조된 것을 특징으로 한다. 본 발명에서 상기 a) 벤토나이트; b) 탄소나노튜브; c) 고분자 복합수지; 및 d) 카본블랙은 공업적으로 사용될 수 있는 통상의 물질이 사용될 수 있다.
바람직하기로 상기 난방용 발열체(100)는 전도체 복합물의 전도체(110) 외부에 외피 복합물의 외피층(120)을 감싼 형태의 것이 좋다. 상기 외피층(120)을 포함하는 경우 높은 온도에서 더욱 안정성이 높으며, 내구성이 우수한 난방용 발열체(100)를 제공할 수 있다.
구체적으로 상기 전도체 복합물에 포함되는 상기 고분자 복합수지는 그의 전체 성분 100중량부에 대하여 폴리프로필렌 20 내지 50 중량부와 폴리에틸렌 10 내지 40 중량부가 혼합된 것일 수 있다. 상기 범위 내인 경우 초절전형으로 발열효율이 높으며, 높은 온도에서 안정성이 높은 전도체(110)를 제조할 수 있다.
바람직하기로 상기 전도체 복합물은 e) 입경이 50 nm 내지 200 ㎛인 유리분말 1 내지 5 중량%, f) 입경이 1-500 ㎛인 유리비드 1 내지 10 중량%를 더욱 혼합하여 건조된 것이 좋다. 이 경우 높은 온도에서 전도체(110)의 안정성을 더욱 향상시킬 수 있으며, 전도체의 분산도가 향상되어 발열효율이 높아지며, 전도체(110)와 외피층(120)과의 접착력이 향상되어 난방용 발열체(100)의 내구성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한 구체적으로 상기 외피층(120)을 구성하는 외피 복합물은 고분자 복합수지 70 내지 80 중량%와 TPR(Thermo Plastic Rubber) 20 내지 30 중량%의 용융 혼합물인 것일 수 있다. 이때 상기 외피층 고분자 복합수지는 바람직하기로 그의 전체 성분 100중량부에 대하여 폴리프로필렌 20 내지 60 중량부와 폴리에틸렌 10 내지 50 중량부가 혼합된 것일 수 있다. 상기 외피층(120)은 TPR(Thermo Plastic Rubber)을 특정성분비로 포함하여 높은 온도에서 안정성이 높으며, 그에 따라 내구성이 우수한 난방용 발열체(100)를 제공할 수 있다.
바람직하기로 본 발명의 난방용 발열체(100)는 상기 전도체 복합물 70 내지 80 중량%의 전도체(110)와 외피 복합물 20 내지 30 중량%의 외피층(120)으로 구성한 형태의 것이 좋다. 상기 범위로 구성한 경우 초절전형으로 발열효율이 높으며, 높은 온도에서 안정성이 높으며, 내구성이 우수한 난방용 발열체(100)를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 난방용 발열체(100)는 상기 전도체(110)가 a) 벤토나이트; b) 탄소나노튜브; c) 고분자 복합수지; 및 d) 카본블랙을 상기 기재한 특정 성분비로 포함하고, 선택적으로 e) 유리분말, f) 유리비드를 특정 함량으로 포함하고, 특정성분의 외피 복합물로 외피층(120)을 형성함으로써 전도체(110)를 구성하는 성분들이 균일한 분산을 통하여 초절전형으로 난방효율을 개선시킬 수 있으며, 100℃ 내외의 고온에서도 난방용 발열체(100)의 안정성이 우수하며, 온도 또는 습도 등의 외부 영향에 따른 전도체(110)의 변성을 최소화시킬 수 있으며, 전도체(110)와 외피층(120)과의 접착력이 향상되어 난방용 발열체(100)의 내구성을 현저히 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명은 난방용 발열체(100)의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 상기 난방용 발열체(100)는
난방용 발열체의 제조방법에 있어서,
S1) 벤토나이트: 탄소나노튜브; 고분자 복합수지; 및 카본블랙을 혼합하여 전도체 복합물을 제조하는 단계;
S2) 외피용 고분자 및 TPR(Thermo Plastic Rubber)을 용융 혼합하여 외피 복합물을 제조하는 단계;
S3) 상기 전도체 복합물과 외피 복합물을 압출기에 넣고 외피 복합물이 압출성형된 전도체 복합물을 감싸는 형태가 되도록 압출성형하는 단계; 및
S4) 상기 S3)의 압출성형단계의 결과물을 냉각시키는 단계;
를 포함하여 제조될 수 있다.
본 발명의 상기 S1)의 상기 전도체 복합물은 a) 벤토나이트 5 내지 15 중량%; b) 탄소나노튜브 10 내지 15 중량%; c) 고분자 복합수지 40 내지 60 중량%; 및 d) 카본블랙 20 내지 30 중량%가 300 내지 320℃ 믹서에서 융용 혼합하여 상온에서 굳힌 것이다. 상기 함량범위와 온도에서 혼합이 이루어질 경우 초절전형으로 발열효율이 높으며, 높은 온도에서 안정성이 높은 전도체(110)가 제조될 수 있다. 상기 고분자 복합수지는 그의 전체 성분 100중량부에 대하여 폴리프로필렌 20 내지 50 중량%와 폴리에틸렌 10 내지 40 중량%가 혼합된 것을 사용할 수 있다. 바람직하기로 상기 전도체 복합물은 e) 입경이 50 nm 내지 200 ㎛인 유리분말 1 내지 5 중량%, f) 입경이 1-500 ㎛인 유리비드 1 내지 10 중량%를 더욱 혼합하여 제조될 수 있으며, 이 경우 높은 온도에서 전도체(110)의 안정성을 더욱 향상시킬 수 있으며, 전도체의 분산도가 향상되어 발열효율이 높아지며, 전도체(110)와 외피층(120)과의 접착력이 향상되어 난방용 발열체(100)의 내구성을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 상기 S2)에서 상기 외피 복합물은 고분자 복합수지 70 내지 80 중량%와 TPR(Thermo Plastic Rubber) 20 내지 30 중량%의 용융 혼합물인 것일 수 있으며, 상기 외피 복합물의 고분자 복합수지는 그 전체 성분 100중량부에 대하여 폴리프로필렌 20 내지 60 중량%와 폴리에틸렌 10 내지 50 중량%가 혼합된 것일 수 있다. 상기 외피 고분자와 TPR은 230 내지 250℃ 믹서에서 용융 혼합하여 굳혀 외피 복합물을 제조할 수 있다. 상기 함량범위와 온도에서 혼합이 이루어질 경우 높은 온도에서 안정성이 높으며, 내구성이 우수한 외피층(120)을 제조될 수 있다.
본 발명의 S3) 상기 전도체 복합물과 외피 복합물을 압출기에 넣고 외피 복합물이 압출성형된 복합물을 감싸는 형태가 되도록 압출성형하는 단계는 압출시 전도체(110)를 구성하는 상기 전도체 복합물 70 내지 80 중량부를 외피층(120)을 구성하는 상기 외피 복합물 20 내지 30 중량부이 감싸지도록 압출하는 것이 좋으며, 또한 상기 압출시 압출온도는 170 내지 220 ℃의 온도에서 압출되는 것이 좋다. 이 경우 초절전형으로 발열효율이 높으며, 높은 온도에서 안정성이 높으며, 내구성이 우수한 난방용 발열체(100)가 제조될 수 있다. 본 발명에서 성형되는 압출물의 형태는 특별히 한정되지 않으며, 원형 또는 다각형일 수 있다.
이후 본 발명은 S4) 상기 S3)의 압출성형단계의 결과물을 냉각시키는 단계를 포함하며, 필요한 경우 절단의 과정을 거쳐 최종 난방용 발열체가 제조된다.
본 발명에 따른 난방용 발열체(100)의 제조방법은 초절전형으로 발열효율이 높으며, 높은 온도에서 안정성이 높으며, 내구성이 우수한 난방용 발열체를 생산성 높게 효율적으로 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 바람직한 실시예는 다음과 같다.
전도체 부분은 벤토나이트 10 내지 15 중량%, CNT 10 내지 15 중량%, 카본블랙 카본블랙 20 내지 30 중량%, 폴리프로필렌 20 내지 50 중량%, 폴리에틸렌 10 내지 40 중량%를 믹서에 넣고 300 내지 320℃의 온도로 용융시켜 혼합하고, 상온에서 굳혀 전도체 복합물을 형성한다. 선택적으로 전도체 제조시 e) 입경이 50 nm 내지 200 ㎛인 유리분말 1 내지 5 중량%, f) 입경이 1-500 ㎛인 유리비드 1 내지 10 중량%를 더욱 혼합하여 전도체 복합물을 형성한다.
외피 부분은 폴리프로필렌 20 내지 60 중량%, 폴리에틸렌 10 내지 50 중량%, TPR 20 내지 30 중량%을 믹서에 넣고 230 내지 250 ℃의 온도로 용융시켜 혼합하고, 상온에서 굳혀 외피 복합물을 형성한다.
상기 전도체 복합물과 외피 복합물을 압출기를 이용하여 170 내지 220 ℃의 온도에서 상기 전도체 복합물 70 내지 80 중량%의 전도체(110)의 외부에 상기 외피 복합물 20 내지 30 중량%의 외피층(120)이 균일하게 피복되도록 압출한 후 냉각하고 절단하여 난방용 발열체를 제조한다.
본 발명에 따른 난방용 발열체는 대한민국특허 10-0709588호에 기재된 발열체에 비하여 고온에서의 안정성이 현저히 우수하며, 대한민국특허 10-1680078호에 기재된 난방용 발열체와 비교하여 전기비용을 20 내지 30% 절감한 초절전효율을 나타내며, 외피층을 개선하여 내구성을 현저히 향상시킴으로써 비닐하우스, 축사 및 주택과 같이 외부로의 열손실이 많은 곳에 사용하기에 특히 적합하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가지고 있는 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 범위에 포함되는 것이다.
Claims (15)
- 전류가 직접적으로 공급됨에 따라 발열되는 전도체를 포함하는 난방용 발열체에 있어서,
전도체 70 내지 80 중량%와 외피층 20 내지 30 중량%로 이루어지고,
상기 전도체는
a) 벤토나이트 5 내지 15 중량%;
b) 탄소나노튜브 10 내지 15 중량%;
c) 고분자 복합수지 40 내지 60 중량%;
d) 카본블랙 20 내지 30 중량%;
e) 입경이 50 nm 내지 200 ㎛인 유리분말 1 내지 5 중량%;
f) 입경이 1-500 ㎛인 유리비드 1 내지 10 중량%;가 혼합된 전도체 복합물이 건조된 것이고,
상기 외피층은
고분자 복합수지 70 내지 80 중량%와 TPR(Thermo Plastic Rubber) 20 내지 30 중량%의 용융 혼합물인 외피 복합물이 건조된 것을 특징으로 하는 난방용 발열체. - 삭제
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- 전도체 70 내지 80 중량%와 외피층 20 내지 30 중량%로 이루어지는 난방용 발열체를 제조하는 난방용 발열체의 제조방법에 있어서,
S1) 벤토나이트 5 내지 15 중량%, 탄소나노튜브 10 내지 15 중량%, 고분자 복합수지 40 내지 60 중량, 카본블랙 20 내지 30 중량%, 입경이 50 nm 내지 200 ㎛인 유리분말 1 내지 5 중량%, 입경이 1-500 ㎛인 유리비드 1 내지 10 중량%;를 용융 혼합하여 전도체 복합물을 제조하는 단계;
S2) 고분자 복합수지 70 내지 80 중량%와 TPR(Thermo Plastic Rubber) 20 내지 30 중량%의 용융 혼합하여 외피 복합물을 제조하는 단계;
S3) 상기 전도체 복합물과 외피 복합물을 압출기에 넣고 외피 복합물이 전도체 복합물을 감싸는 형태가 되도록 압출성형하는 단계; 및
S4) 상기 S3)의 압출성형단계의 결과물을 냉각시키는 단계;를 포함하는 난방용 발열체의 제조방법. - 삭제
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| KR20120129297A (ko) * | 2011-05-19 | 2012-11-28 | 삼성전자주식회사 | 발열 복합체, 및 이를 포함하는 가열장치와 정착장치 |
| KR101680078B1 (ko) | 2016-01-25 | 2016-11-28 | 오수연 | 난방용 발열체 및 이의 제조방법 |
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