KR101998370B1 - Metal-coated carbon fibers for automotive heating and automotive heating apparatus of including metal-coated carbon fibers - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 메탈 코팅 카본 섬유 및 이를 포함하는 차량용 열선에 관한 것으로, 보다 상세하게는 카본 섬유에 하나 이상의 메탈을 순차적으로 코팅한 메탈 코팅 카본 섬유 및 이를 포함하는 차량용 열선에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a metal coated carbon fiber and a hot wire for a vehicle including the metal coated carbon fiber. More particularly, the present invention relates to a metal coated carbon fiber in which at least one metal is sequentially coated on a carbon fiber and a hot wire for a vehicle including the same.
카본 섬유 또는 탄소 섬유는 탄소가 주성분인 굵기가 매우 가는 섬유이다. 카본 섬유를 구성하는 탄소 원자들의 분자 배열 구조 특수성으로 인해 물리, 화학적 속성을 띠게 된다. 카본 섬유는 수 천 가닥 이상의 카본 섬유 필라멘트를 방사 및 후처리 과정을 통해서 만들어 진다. 카본 섬유는 이러한 방사 제작방식을 통해 다양한 굵기로 제작될 수 있다. Carbon fiber or carbon fiber is a very thin fiber whose main component is carbon. The molecular structure of carbon atoms composing carbon fiber has physical and chemical properties due to its structural specificity. Carbon fibers are produced by spinning and post-treatment of carbon fiber filaments of several thousand or more strands. Carbon fibers can be produced in various thicknesses by means of these spinning processes.
또한 카본 섬유는 전도성이 뛰어나 낮은 전류라도 전달할 수 있다. 유연성 발열체가 필요한 응용 분야에서 적외선 가열을 안정적으로 전달하는 데 사용할 수 있으며, 100℃를 넘는 온도를 쉽게 견딜 수 있는 물리적 특성 및 화학적 안정성을 지니고 있어, 대부분의 직물과 재료 사이에서 상대적으로 안전하게 사용될 수 있다. Carbon fibers are also highly conductive and can deliver low currents. It can be used to stably transfer infrared heating in applications where flexible heating elements are required. It can be used relatively safely between most fabrics and materials because of its physical properties and chemical stability that can withstand temperatures exceeding 100 ° C have.
카본 섬유는 높은 인장 강도, 가벼운 무게 및 낮은 열팽창율 등의 특성으로 인해 군사용 장비, 자동차, 항공우주산업, 토목건축, 및 각종 스포츠 분야의 내장 소재, 기능성 소재 및 외장 소재로 매우 널리 쓰이고 있다. 이러한 카본 섬유에 다양한 금속을 코팅하여 탄소 섬유의 장점 및 금속의 장점을 합한 메탈 코팅 카본 섬유의 개발 및 연구가 이루어지고 있다.Because of its high tensile strength, light weight and low coefficient of thermal expansion, carbon fiber is widely used for interior materials, functional materials and exterior materials for military equipment, automobile, aerospace industry, civil engineering construction, and various sports fields. Metal-coated carbon fibers that combine the advantages of carbon fibers and the advantages of metals by coating various metals on these carbon fibers have been developed and studied.
한국공개특허 제10-0033660호는 탄소섬유 발열선을 이용한 화물트럭용 24v 온열매트에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 화물트럭용 24v 온열매트에 있어서, 전기적 특성에 의해 발열되는 탄소사(110)와, 탄소사(110)의 외측을 감싸는 점착제층(120)으로 구성되는 다수의 탄소발열체(100); 상기 탄소발열체(100)의 상부를 감싸며 일측에 선택적으로 화물트럭의 시거잭에 결합 및 분리되는 전원잭(210)이 구성되는 상부외피(200); 상기 탄소발열체(100)의 하부를 각각 감싸는 하부외피(300); 상기 상, 하부외피(200, 300)의 일측에 구성되어 상기 탄소발열체(100)들을 전기적으로 접속시키는 도전체(400); 상기 상, 하부외피(200, 300)의 도전체(400)가 구성되는 타측에 구성되어 상기 상, 하부외피(200, 300)가 서로 마주하는 면의 단부에 각각 배치되어 상기 탄소발열체(200)들을 병렬적으로 연결하는 각각 전극판(500); 상기 상, 하부 외피(200, 300)의 외측에 구성되는 고 내열성 접착바인더(600); 상기 접착바인더(600)의 외측에 압착롤러의 각각 압착되어 적층되는 표피(700); 로 구성되어, 필요에 따라 선택적으로 화물트럭의 시거잭에 연결하며 상기 탄소발열체(100)의 열기가 외부로 이동되는 것을 차단토록 구성됨으로써, 온열매트의 본연의 목적을 그대로 유지함과 동시에, 무게경량화를 통해 운반 및 휴대성과 유연성을 확보할 수 있고, 탄소발열체의 외측에 별도의 표피를 각각 적층시켜 압착 구성함으로써, 내부의 열이 외부로 누설되는 것을 방지함과 더불어 화재발생 시 고온에 견딜 수 있는 상, 하부외피와 표피를 구성함으로써 화재의 확산을 방지하고, 저전력과 고발열성을 가질 수 있음과 더불어 단시간 내에 고온을 형성시킬 수 있는 발명인 것이다. Korean Patent Laid-Open No. 10-0033660 relates to a 24v heating mat for a cargo truck using a carbon fiber heating wire, more specifically, a 24v heating mat for a cargo truck, which comprises a
한국등록특허 제10-1206413호는 접착면에 도포 및 건조 후에도 완전히 경화되지 않는 겔(Gel) 상태를 유지하는 점착 성분과 카본(Carbon) 분말을 혼합함으로써 발열시트의 표면에 인쇄가 가능하고, 열전도성 및 내열성이 우수한 열전도성 카본 잉크조성물 및 이를 이용한 발열시트를 제공하기 위한 것이다. 이를 위해 본 발명에서는 아크릴 공중합체(Acrylic copolymer) 40~50중량부와; 에틸 아세테이트(Ethyl acetate) 20~30중량부와; 아세톤(Acetone) 10~20중량부와; 톨루엔(Tolune) 20~30중량부가 함유된 주제 100phr에 대하여 이소시아네이트 (Isocyanate) 0.2~10phr 및 도전성 폴리머 0.3~5phr을 혼합한 점착제 20~25중량%와; 카본분말 75~80중량%를 포함하는 열전도성 카본 잉크 조성물이 개시된다.Korean Patent No. 10-1206413 discloses that a surface of a heating sheet can be printed by mixing a carbon powder with an adhesive component that maintains a gel state that is not completely cured even after application and drying on an adhesive surface, And to provide a thermally conductive carbon ink composition having excellent heat resistance and heat resistance and a heat-generating sheet using the same. For this purpose, in the present invention, 40 to 50 parts by weight of an acrylic copolymer; 20 to 30 parts by weight of ethyl acetate; 10 to 20 parts by weight of acetone; 20 to 25% by weight of a pressure-sensitive adhesive comprising 0.2 to 10 phr of isocyanate and 0.3 to 5 phr of a conductive polymer mixed with 100 phr of a subject containing 20 to 30 parts by weight of toluene; A thermally conductive carbon ink composition comprising 75 to 80% by weight of carbon powder is disclosed.
본 발명의 일 실시예는 카본 섬유에 순차적으로 코팅되고, 특정 금속층은 상기 적어도 하나의 카본 섬유에 의해 형성된 전기적 저항을 감소시키는, 복수의 금속층들을 포함하는 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유를 제공하고자 한다.One embodiment of the present invention is to provide a metal coated carbon fiber for a hot wire of a vehicle comprising a plurality of metal layers that are sequentially coated on carbon fibers and a specific metal layer reduces electrical resistance formed by the at least one carbon fiber .
본 발명의 일 실시예는 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유를 통해 수익성, 사용 편의성 및 내구성이 증가된 메탈 코팅 카본 섬유를 포함하는 차량용 열선을 제공하고자 한다.One embodiment of the present invention is to provide a hot wire for a vehicle that includes metal coated carbon fibers with increased profitability, ease of use, and durability through metal coated carbon fibers for hot wire.
실시예들 중에서, 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유는 상호 이격된 적어도 하나의 카본 섬유 및 상기 적어도 하나의 카본 섬유에 순차적으로 코팅되는, Ni 및 Ag 로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 금속 또는 합금을 포함하는 제1 금속층, Cu, Al 및 Ag 로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 금속 또는 합금을 포함하여 상기 적어도 하나의 카본 섬유에 의해 형성된 전기적 저항을 감소시키는 제2 금속층 및 Ni 및 Cr 로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 금속 또는 합금을 포함하는 제3 금속층을 포함하는 복수의 금속층들을 포함한다.In embodiments, the metal coated carbon fibers for hot wire of a vehicle comprise at least one carbon fiber spaced apart and at least one metal or alloy selected from the group consisting of Ni and Ag, which is sequentially coated on the at least one carbon fiber A first metal layer, a second metal layer comprising at least one metal or alloy selected from the group consisting of Cu, Al and Ag to reduce electrical resistance formed by the at least one carbon fiber, and at least one selected from the group consisting of Ni and Cr And a plurality of metal layers including a third metal layer including a metal or an alloy.
상기 복수의 금속층들 중 제1 금속층은 상기 적어도 하나의 카본 섬유의 스프레딩 상태에서 상기 Ni의 물리적 증착(PVD)을 통해 형성된다. 상기 제1 금속층은 20 ~ 200 nm의 두께로 상기 카본 섬유에 직접 접촉 코팅된다.A first one of the plurality of metal layers is formed through physical vapor deposition (PVD) of the Ni in a spreading state of the at least one carbon fiber. The first metal layer is coated directly on the carbon fibers to a thickness of 20 to 200 nm.
상기 복수의 금속층들 중 제2 금속층은 제1 금속층의 증착 상태에서 상기 Cu의 물리적 증착(PVD)을 통해 형성된다. 상기 제2 금속층은 50 ~ 800 nm의 두께로 제1 금속층에 순차적으로 코팅된다.A second one of the plurality of metal layers is formed through physical vapor deposition (PVD) of the Cu in a deposited state of the first metal layer. The second metal layer is sequentially coated on the first metal layer to a thickness of 50 to 800 nm.
상기 복수의 금속층들 중 제3 금속층은 제2 금속층의 증착 상태에서 상기 Ni의 물리적 증착(PVD)을 통해 형성된다. 상기 제3 금속층은 20 ~ 200 nm의 두께로 제2 금속층에 순차적으로 코팅된다.A third one of the plurality of metal layers is formed through physical vapor deposition (PVD) of the Ni in a deposited state of the second metal layer. The third metal layer is sequentially coated on the second metal layer to a thickness of 20 to 200 nm.
차량용 열선은 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유의 패턴을 포함하는 열전도성 절연 시트(Sheet)를 포함하고, 상기 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유는 상호 이격된 적어도 하나의 카본 섬유 및 상기 적어도 하나의 카본 섬유에 순차적으로 코팅되고, 특정 금속층은 상기 적어도 하나의 카본 섬유에 의해 형성된 전기적 저항을 감소시키는, 복수의 금속층들을 포함하고, 상기 패턴은 상기 열전도성 절연 시트의 내곽 둘레를 따라 배치되되, 상기 열전도성 절연 시트의 내측으로 요입되어 비교적 촘촘하게 형성된다.Wherein the hot wire for the vehicle comprises a thermally conductive insulating sheet comprising a pattern of metal coated carbon fibers for heating the vehicle, wherein the metal coated carbon fibers for the hot wire of the vehicle comprise at least one carbon fiber spaced apart from one another and the at least one carbon fiber Wherein the pattern is disposed along an inner circumference of the thermally conductive insulating sheet, wherein the thermal conductive property of the at least one carbon fiber And is recessed inward of the insulating sheet to be formed relatively closely.
차량용 열선의 상기 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유는 그 양단에서 별도의 커넥터 없이 전류 공급선과 직접 연결되는 것을 특징으로 한다. 차량용 열선의 상기 열전도성 절연 시트(Sheet)는 상기 메탈 코팅 카본 섬유의 패턴에 관한 양면을 그 내부에 고정 접착시키는 부직포로 형성된다.And the metal coated carbon fiber for the hot wire of the vehicle is directly connected to the electric current supply line without a separate connector at both ends thereof. The thermally conductive insulating sheet of the hot wire for a vehicle is formed of a nonwoven fabric which fixes and bonds both surfaces of the metal coated carbon fiber with the inside thereof.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.The disclosed technique may have the following effects. It is to be understood, however, that the scope of the disclosed technology is not to be construed as limited thereby, as it is not meant to imply that a particular embodiment should include all of the following effects or only the following effects.
본 발명의 일 실시예는 카본 섬유에 순차적으로 코팅되고, 특정 금속층은 상기 적어도 하나의 카본 섬유에 의해 형성된 전기적 저항을 감소시키는, 복수의 금속층들을 포함하는 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유를 제공할 수 있다.One embodiment of the present invention provides a metal coated carbon fiber for a hot wire of a vehicle comprising a plurality of metal layers that are sequentially coated on carbon fibers and a specific metal layer reduces the electrical resistance formed by the at least one carbon fiber have.
본 발명의 일 실시예는 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유를 통해 수익성, 사용 편의성 및 내구성이 증가된 메탈 코팅 카본 섬유를 포함하는 차량용 열선을 제공할 수 있다.An embodiment of the present invention can provide a hot wire for a vehicle including metal coated carbon fibers with increased profitability, ease of use and durability through metal coated carbon fibers for a hot wire of a vehicle.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유를 나타내는 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 따른 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 1에 따른 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유를 포함하는 차량용 열선을 나타내는 도면이다.
도 4는 1에 따른 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유를 포함하는 차량용 열선의 A-A' 단면을 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 1에 따른 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유를 포함하는 차량용 열선의 응답성을 시간 축에 따른 온도 축 그래프로 나타내는 도면이다.
도 6는 도 1에 따른 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유를 포함하는 차량용 열선의 응답성을 발열시간에 따른 온도를 표로 나타내는 도면이다.1 is a view showing a metal coated carbon fiber for a hot wire of a vehicle according to an embodiment of the present invention.
2A and 2B are cross-sectional views illustrating metal coated carbon fibers for a hot wire of a vehicle according to FIG.
Fig. 3 is a view showing a heat ray for a vehicle including metal coated carbon fibers for a hot wire of a vehicle according to Fig. 1. Fig.
4 is a cross-sectional view showing an AA 'cross-section of a hot wire for a vehicle including metal coated carbon fibers for a hot wire of a vehicle according to 1. Fig.
FIG. 5 is a graph showing the responsiveness of a hot wire for a vehicle including the metal coated carbon fiber for a hot wire of the vehicle according to FIG. 1 in a temperature axis graph along the time axis.
FIG. 6 is a table showing the responsiveness of a hot wire for a vehicle including the metal coated carbon fiber for a hot wire according to FIG. 1, according to heat generation time. FIG.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.The description of the present invention is merely an example for structural or functional explanation, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described in the text. That is, the embodiments are to be construed as being variously embodied and having various forms, so that the scope of the present invention should be understood to include equivalents capable of realizing technical ideas. Also, the purpose or effect of the present invention should not be construed as limiting the scope of the present invention, since it does not mean that a specific embodiment should include all or only such effect.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.Meanwhile, the meaning of the terms described in the present application should be understood as follows.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.The terms "first "," second ", and the like are intended to distinguish one element from another, and the scope of the right should not be limited by these terms. For example, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.It is to be understood that the singular " include " or "have" are to be construed as including the stated feature, number, step, operation, It is to be understood that the combination is intended to specify that it does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined. Commonly used predefined terms should be interpreted to be consistent with the meanings in the context of the related art and can not be interpreted as having ideal or overly formal meaning unless explicitly defined in the present application.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유를 나타내는 도면이다.1 is a view showing a metal coated carbon fiber for a hot wire of a vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유(100)는 카본 섬유(110)와 금속층(120)을 포함한다.Referring to FIG. 1, a metal coated
카본 섬유(110)는 여러 가닥의 카본 섬유 필라멘트(미도시)를 포함한다. 예를 들어, 카본 섬유(110)는 원료의 방사, 응고 및 후처리 단계를 거처 제조될 수 있으며, 제조과정에서의 방사 토출양 및 연신율 조절을 통해 다양한 굵기로 제조할 수 있다. 카본 섬유(110)는 피치(Pitch)계 또는 PAN(Polyacrylonitrile)계 원료를 사용할 수 있다.The
차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유(100)는 한 종류 이상의 금속을 물리증착법(PVD: Physical Vapor Deposition)를 통해 상호 이격되어 가닥별로 나누어져 스프레딩된 카본 섬유(110)에 원하는 특정 두께의 금속층(120)으로 직접 코팅 할 수 있으며, 순차적으로 다른 종류의 금속을 원하는 특정 두께의 금속층(120)으로 코팅할 수 있다. 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유(100)는 물리증착법으로 코팅된 한 종류 이상의 금속 또는 합금으로 이루어진 복수의 금속층(120)을 포함한다.The metal coated
일 실시예에서, 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유(100)는 물리증착법 (PVD)인 열증발 증착법(Thermal evaporation deposition), 스퍼터링 (Sputtering deposition) 및 원자층 증착법 (ALD: Atomic Layer Deposition) 중 하나의 방법을 통해 한 종류 이상의 금속을 스프레딩된 카본 섬유(110)에 원하는 두께로 직접 증착해 코팅하거나, 증착 된 코팅 금속층(120)에 원하는 두께로 다른 금속층(120)을 순차적으로 증착할 수 있다. 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유(100)는 물리증착법을 통하여 하나 이상의 금속 또는 합금으로 이루어진 하나 이상의 금속층(120)을 포함할 수 있다.In one embodiment, the metal coated
차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유(100)는 카본 섬유에 코팅된, 하나 이상의 금속 또는 합금층으로 이루어진 특정 금속층(120)으로 인해 카본 섬유(110)보다 낮은 전기적 저항치를 가진다. 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유(100)는 낮은 전기적 저항으로 인해 발열체로의 사용에서 장점을 가진다.The metal coated
일 실시예에서, 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유(100)는 전기 저항이 낮은 금속 또는 합금으로 코팅된 금속층(120)을 포함하는 경우, 카본 섬유(110)보다 낮은 전기적 저항을 가질 수 있다. 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유(100)는 낮은 전기적 저항 특성으로 인해, 발열체로의 사용에 있어 카본 섬유(110) 발열체의 장점 및 금속 발열체의 장점을 모두 가질 수 있다. 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유(100)는 금속 발열체보다 유연하여 다양한 패턴을 구현할 수 있으며, 롤 형태로 운반 및 보관이 용이하고, 물리적 내구성 및 전기적 내구성이 높아 단선 위험이 적고, 응용제품의 예상수명시간 증가 및 생산공정에서 원가절감을 통한 수익성 상승의 장점을 가질 수 있다. In one embodiment, the metal coated
일 실시예에서, 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유(100) 발열체는 카본 섬유(110) 발열체보다 낮은 전기적 저항으로 인해, 발열체 양 말단과 전류 공급선과의 결합에서 별도의 전극 또는 Ag 페이스트(Ag Paste)를 활용해 말단 접촉부의 전기저항을 감소시키는 연결용 커넥터가 필요없이 전류 공급선(330)과 직접 연결할 수 있다.In one embodiment, the metal-coated
도 2a 및 도 2b는 도 1에 따른 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유를 나타내는 단면도이다. 2A and 2B are cross-sectional views illustrating metal coated carbon fibers for a hot wire of a vehicle according to FIG.
도 2a 및 도 2b를 참조하면 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유(100)는 하나 이상의 금속층(120)을 포함한다. 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유(100)는 Ni, Ag, Al, Cu, 및 Cr 로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 금속 또는 합금을 포함하는 단일 코팅 금속층(120) 또는 Ni, Ag, Al, Cu, 및 Cr 로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 금속 또는 합금을 포함하는 복수의 금속층(120)을 포함한다.Referring to FIGS. 2A and 2B, the metal coated
복수의 금속층(120)은 제1 금속층(122), 제2 금속층(124) 및 제3 금속층(126)을 포함한다. 제1 금속층(122)은 스프레딩 되어 가닥별로 나누어진 카본 섬유(110)에 직접 물리증착법을 통해 코팅된다. 제2 금속층(124)은 증착 된 제1 금속층(122) 위로 물리증착법을 통해 코팅된다. 제3 금속층(126)은 증착 된 제2 금속층(124) 위로 물리증착법을 통해 코팅된다.The plurality of
일 실시예에서, 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유(100)는 Ni, Ag, Al, Cu, 및 Cr 로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 금속 또는 합금을 물리증착법 중 열증발 증착법(Thermal evaporation deposition), 스퍼터링(Sputtering deposition) 및 원자층 증착법(ALD: Atomic Layer Deposition) 하나의 방법을 통해 증착한 단일 또는 복수의 코팅 금속층(120)을 포함할 수 있다. 메탈 코팅 카본 섬유(100)는 하나의 금속 또는 합금으로 구성된 단일 코팅 금속층(120)을 포함할 수 있거나, 하나 이상의 금속 또는 합금으로 된 복수의 코팅 금속층(120)을 포함할 수 있다. 복수의 코팅 금속층(120)은 제1 금속층(122), 제2 금속층(124) 및 제3 금속층(126)을 포함할 수 있다. 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유(100)는 제1 코팅(122)층에는 Ni, 제2 코팅층(124)에는 Cu 및 제3 코팅층(126)에는 Ni를 물리적 증착 한 복수의 코팅층(120)을 포함할 수 있다.In one embodiment, the metal-coated
일 실시예에서, 제1 금속층(122)은 Ni, Ag, Al 및 Cr 로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 금속 또는 합금을 포함할 수 있다. 제1 금속층(122)은 스프레딩 된 카본 섬유(110)에 직접 접촉을 통해 20 ~ 200 nm의 두께로 코팅될 수 있다. In one embodiment, the
일 실시예에서, 제2 금속층(124)은 Cu, Al 및 Ag 로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 금속 또는 합금을 포함할 수 있다. 제2 금속층(124)은 증착 된 제1 금속층(122)에 순차적으로 50 ~ 800 nm의 두께로 코팅될 수 있다. In one embodiment, the
일 실시예에서, 제3 금속층(126)은 Cu, Al 및 Ag 로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 금속 또는 합금을 포함할 수 있다. 제3 금속층(126)은 증착 된 제2 금속층(124)에 순차적으로 20 ~ 200 nm의 두께로 코팅될 수 있다. In one embodiment, the
도 3은 도 1에 따른 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유를 포함하는 차량용 열선을 나타내는 도면이고, 도 4는 1에 따른 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유를 포함하는 차량용 열선의 A-A' 단면을 나타내는 단면도이다. FIG. 3 is a view showing a heat ray for a vehicle including metal coated carbon fibers for a vehicle hot wire according to FIG. 1, and FIG. 4 is a sectional view showing an AA 'section of a heat ray for a vehicle including metal coated carbon fibers for a hot wire .
도 3 및 도 4를 참조하면, 차량용 열선(300)은 하나 이상의 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유(100), 열정도성 절연 시트(Sheet)(310a, 310b), 접착층(320) 및 전류 공급선(330)을 포함한다.3 and 4, a
열전도성 절연 시트(Sheet)(310a, 310b)는 상호 이격된 패턴으로 형성된 하나 이상의 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유(100) 및 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유(100)를 고정하는 접착층(320)를 포함한다. 하나 이상의 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유(100)는 곡선과 직선을 포함하는 패턴을 형성한다. 전류 공급선(330)은 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유(100)의 양 말단에 연결되어 전류를 공급한다. 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유(100)는 전류 공급선(330)으로 공급되는 전류로 인해 발열한다.The thermally conductive insulating
일 실시예에서, 열전도성 절연 시트(310a, 310b)는 접착층(320)을 포함할 수 있다. 열전도성 절연 시트(310a, 310b)는 하나 이상의 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유(100)의 패턴을 양면에서 커버하여 포함할 수 있다. 접착층(320)은 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유(100)의 패턴을 열전도성 절연 시트(310a, 310b) 내부에서 고정 접착시킬 수 있다. 열전도성 절연 시트(310a, 310b)는 난연성 부직포 및 난연성 패브릭 소재를 포함할 수 있다. 열전도성 절연 시트(310a, 310b)는 접착층(320) 및 박음질을 통해 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유(100)의 패턴을 고정할 수 있다.In one embodiment, the thermally conductive insulating
일 실시예에서, 하나 이상의 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유(100)는 기존 금속열선을 이용한 차량용 열선보다 더 촘촘한 패턴을 형성해 배열되어 열전도성 절연 시트(310a, 310b)에 고르게 분포할 수 있다. 차량용 열선(300)은 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유(100)의 촘촘히 배열된 고른 분포로 인해 균일한 열분포를 가질 수 있다. 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유(100)의 패턴을 통해 열전도성 절연 시트(310a, 310b)의 면적 별 발열량을 균일하게 유지할 수 있다.In one embodiment, the metal-coated
일 실시예에서, 하나 이상의 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유(100)는 양 말단에 전류 공급선(330)을 연결할 수 있다. 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유(100)는 물리 층착법으로 코팅된 하나 이상의 금속층(120)으로 인해 전기적 저항이 감소하여, 전류 공급선(330)과 말단부의 접촉 저항을 낮추기 위한 Ag 페이스트(Ag paste)등을 활용하는 전처리 과정 없이 전류 공급선(330)과 직접 연결될 수 있다. 복수의 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유(100)는 전류 공급선(330)과 직렬 및 병렬 방식으로 연결될 수 있다.In one embodiment, the metal coated
일 실시예에서 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유(100)를 포함하는 차량용 열선(300)은 전류 공급선(330)으로 차량 배터리가 공급하는 규격화된 전압 및 전류에 의해 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유(100)를 발열시킬 수 있다. 열전도성 절연 시트(310a, 310b)는 차량 통풍시트(Ventilation seat)가 생성하는 바람을 배기하기 위해 배기구 역할의 관통공을 포함할 수 있다. 열전도성 절연 시트(310a, 310b)는 차량의 다양한 형태의 시트 프레임(Seat frame)과 결합되기 위해, 각 시트 프레임(Seat frame)에 알맞은 형태로 제작될 수 있다. In one embodiment, the
도 5는 도 1에 따른 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유를 포함하는 차량용 열선의 발열 응답성을 시간 축에 따른 온도 축 그래프로 나타내는 도면이고, 도 6는 도 1에 따른 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유를 포함하는 차량용 열선의 응답성을 발열시간에 따른 온도증가를 표로 나타내는 도면이다.FIG. 5 is a graph showing the temperature responsiveness of a heat ray for a vehicle including the metal coated carbon fiber for a hot wire for a vehicle according to the present invention, and FIG. 6 is a graph showing the temperature response of the metal coated carbon fiber for a hot wire And the response of the heating wire for the vehicle including the heating temperature is shown in the table as the temperature increase with the heating time.
도 5 및 도 6에 따르면 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유(100)를 포함하는 차량용 열선(300)은 기존의 금속선을 이용하여 만들어진 양산품과 비교하여 동일한 시간동안 더 높은 온도 변화정도를 나타낸다. 5 and 6, the
도 5 및 도 6에 나타난 차량용 열선(300)은 제1 코팅층(122)에는 Ni, 제2 코팅층(124)에는 Cu 및 제3 코팅층(126)에는 Ni를 순차적으로 물리적 증착 한 복수의 금속층(120)의 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유(100)를 포함한다. 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유(100)를 포함하는 차량용 열선(300)은 특히, 동작 후 4분 동안 12℃ 의 온도 증가를 나타내, 기존의 금속선을 이용하여 만들어진 양산품의 4분 동안 8℃ 의 온도 증가와 비교하여 4분동안 50% 높은 온도 증가정도를 보여준다.The
따라서, 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유(100)를 포함하는 차량용 열선(300)은 기존의 금속선을 이용하여 만들어진 양산품에 비해 예열시간을 단축시키는 현저한 효과를 보여준다.Accordingly, the
상기에서는 본 출원의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 통상의 기술자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the following claims And changes may be made without departing from the spirit and scope of the invention.
100: 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유
110: 카본 섬유 120: 금속층
122: 제1 금속층 124: 제2 금속층
126: 제3 금속층
300: 차량용 열선
310a, 310b: 열전도성 절연 시트 320: 접착층
330: 전류 공급선100: Metal coated carbon fiber for hot wire
110: carbon fiber 120: metal layer
122: first metal layer 124: second metal layer
126: third metal layer
300: Hot wire for automobile
310a, 310b: thermally conductive insulating sheet 320: adhesive layer
330: Current supply line
Claims (13)
상기 적어도 하나의 카본 섬유에 물리증착법(PVD)으로 금속을 코팅하여 상기 적어도 하나의 카본 섬유에 의해 형성된 전기적 저항을 감소시키는 복수의 금속층들을 포함하고,
상기 복수의 금속층들은
상기 적어도 하나의 카본 섬유의 스프레딩 상태에서 Ni, Ag, Al 및 Cr로부터 선택된 하나 이상의 금속 또는 합금의 물리적 증착을 통해 형성하는 제1 금속층;
상기 제1 금속층에 Cu, Al 및 Ag로부터 선택된 하나 이상의 금속 또는 합금의 물리적 증착을 통해 형성하는 제2 금속층; 및
상기 제2 금속층에 Ni, Al 및 Cr로부터 선택된 하나 이상의 금속 또는 합금의 물리적 증착을 통해 형성하는 제3 금속층을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유.
At least one carbon fiber spaced apart from each other; And
And a plurality of metal layers coating the metal on the at least one carbon fiber by physical vapor deposition (PVD) to reduce the electrical resistance formed by the at least one carbon fiber,
The plurality of metal layers
A first metal layer formed through physical vapor deposition of at least one metal or alloy selected from Ni, Ag, Al and Cr in a spreading state of the at least one carbon fiber;
A second metal layer formed on the first metal layer through physical vapor deposition of at least one metal or alloy selected from Cu, Al and Ag; And
And a third metal layer formed through physical vapor deposition of at least one metal or alloy selected from Ni, Al and Cr in the second metal layer.
20 ~ 200 nm의 두께로 상기 카본 섬유에 직접 접촉 코팅되는 것을 특징으로 하는 차량 열선용 메탈 코팅 카본섬유.
The method of claim 1, wherein the first metal layer
Coated carbon fiber for vehicle hot wire, characterized in that the carbon fiber is directly contact-coated with the carbon fiber to a thickness of 20 to 200 nm.
50 ~ 800 nm의 두께로 제1 금속층에 순차적으로 코팅되는 것을 특징으로 하는 차량 열선용 메탈 코팅 카본섬유.
The method of claim 1, wherein the second metal layer
Coated carbon fiber for a vehicle hot wire, wherein the first metal layer is sequentially coated with a thickness of 50 to 800 nm.
20 ~ 200 nm의 두께로 제2 금속층에 순차적으로 코팅되는 것을 특징으로 하는 차량 열선용 메탈 코팅 카본섬유.
The method of claim 1, wherein the third metal layer
Wherein the metal coating layer is sequentially coated on the second metal layer to a thickness of 20 to 200 nm.
상기 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유는
상호 이격된 적어도 하나의 카본 섬유; 및
상기 적어도 하나의 카본 섬유의 스프레딩 상태에서 Ni, Al 및 Cr로부터 선택된 하나 이상의 금속 또는 합금의 물리적 증착(PVD)을 통해 형성하는 제1 금속층과, 상기 제1 금속층에 Cu 및 Al로부터 선택된 하나 이상의 금속 또는 합금의 물리적 증착(PVD)을 통해 형성하고 상기 적어도 하나의 카본 섬유에 의해 형성된 전기적 저항을 감소시키는 제2 금속층, 및 상기 제2 금속층에 Ni, Al 및 Cr로부터 선택된 하나 이상의 금속 또는 합금의 물리적 증착(PVD)을 통해 형성하는 제3 금속층을 포함하는 복수의 금속층들을 포함하고,
상기 패턴은 상기 열전도성 절연 시트의 내곽 둘레를 따라 배치되되, 상기 열전도성 절연 시트의 내측으로 요입되어 비교적 촘촘하게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열선.
And a thermally conductive insulating sheet including a pattern of metal coated carbon fibers for a hot wire of a vehicle,
The metal-coated carbon fiber for the hot wire of the vehicle
At least one carbon fiber spaced apart from each other; And
A first metal layer formed through physical vapor deposition (PVD) of at least one metal or alloy selected from Ni, Al, and Cr in a spreading state of the at least one carbon fiber, and at least one metal selected from Cu and Al A second metal layer formed through physical vapor deposition (PVD) of a metal or alloy and reducing the electrical resistance formed by the at least one carbon fiber, and a second metal layer formed of at least one metal or alloy selected from Ni, Al, and Cr A plurality of metal layers including a third metal layer formed through physical vapor deposition (PVD)
Wherein the pattern is disposed along the inner circumference of the thermally conductive insulating sheet and is recessed toward the inside of the thermally conductive insulating sheet to be relatively closely formed.
그 양단에서 접촉 저항을 낮추기 위한 별도 전처리 없이 전류 공급선과 직접 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 열선.
12. The method of claim 11, wherein the metal coated carbon fibers
And is directly connected to the electric current supply line without a separate pretreatment for lowering the contact resistance at both ends thereof.
상기 차량 열선용 메탈 코팅 카본 섬유의 패턴에 관한 양면을 그 내부에 고정 접착시키는 부직포로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열선.
12. The method of claim 11, wherein the thermally conductive sheet
Wherein the metal-coated carbon fiber for vehicle heating wire is formed of a non-woven fabric in which both surfaces of the metal-coated carbon fiber for a vehicle hot wire are fixedly bonded to each other.
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