KR102011057B1 - 발열사 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원사의 표면에 탄소 코팅층을 형성하는 발열사 제조장치에 관한 것으로, 복수의 원사를 꼬아서 합사를 형성하는 합사 형성장치와, 합사 형성장치의 일측에 설치되고 내부에 복수 개의 히터가 구비되며 합사를 예열시켜 합사로부터 수분을 제거하는 예열장치와, 예열장치의 일측에 설치되며 합사의 표면에 탄소용액을 코팅하는 탄소용액 코팅장치와, 탄소용액 코팅장치의 상부에 설치되고 내부에 복수 개의 히터가 구비되며 탄소용액 코팅장치를 거쳐 탄소용액이 코팅된 코팅사를 1차 건조시키는 제1 건조장치와, 히터 건조장치의 일측에 설치되며 히터 건조장치를 거친 코팅사를 2차 건조시키는 제2 건조장치를 포함한다.

Description

발열사 제조장치{Apparatus of manufacturing heatful yarn}

본 발명은 원사의 표면에 탄소 코팅층을 형성하는 발열사 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로 면상발열체는 전기 통전에 의해 방사열을 발생시키는 얇은 시트 내지 보드 형태의 발열체로서, 온도 조절이 용이하고 공기를 오염시키지 않아 위생적이며 소음이 없기 때문에, 온열 매트나 온열 패드, 침대 매트리스, 보온 이불 또는 담요, 아파트나 일반주택 등의 주거용 난방장치에 이르기까지 폭넓게 사용되고 있다.

또한, 사무실이나 상점 등 상업용 건물의 난방장치, 작업장이나 막사 등 산업용 시설의 난방장치 그리고 비닐하우스와 농산물 건조시스템과 같은 농업용 설비, 도로나 주차장의 눈을 녹이거나 결빙을 방지할 수 있는 각종 동결방지장치를 비롯하여 레저용, 방한용, 가전제품, 거울이나 유리의 김서림 방지장치, 건강보조용, 축산용 등에도 널리 이용되고 있다.

상기 면상발열체의 발열원으로는 니크롬 발열선이나 알루미늄 등의 금속 박판을 에칭한 발열선 등이 사용되고 있으며, 상기 발열선은 전기가 한 선을 통해 흐르기 때문에 어느 한 부분이라도 끊어지면 전체 발열선에 전기가 통하지 않게 되어 발열체로서의 기능을 상실하는 문제점이 있을 뿐만 아니라 발열선 부위만 발열되는 부분 발열방식이므로 온도 분포가 불균일하게 형성되는 문제점이 있었다.

이러한 금속발열선을 이용하는 종래의 면상발열체에서의 상기 문제점을 해결하기 위해, 섬유사의 표면에 전도성 도료가 코팅된 발열사로 면상발열체를 직조하는 방안이 제안되었다.

전도성 도료는 크게 3가지로 나누어지는데, 첫째, 전기전도도가 매우 높은 금속분(실버, 니켈 등) 분말을 페이스트화하여 전자회로 기판 등에 사용함으로써 기존의 동판을 대체하는 용도로 사용될 수 있다. 둘째, 카본블랙과 그라파이트(graphite)를 이용하여 약한 도전성을 줌으로써 반도체 공장 등 정밀기기 제조업체의 공장 바닥이나 벽체 또는 의복 및 섬유 등에서의 정전기를 방지하는 용도로 사용될 수 있다. 마지막으로, 금속분과 그라파이트를 도료화하여 전자파 차폐 또는 발열 섬유 및 발열 시트(sheet)를 만드는 용도로 사용될 수 있다.

그런데, 기존의 발열사 제조용 전도성 도료의 경우 유성을 사용하였으나, 이는 환경적인 문제와 작업자의 건강에 미치는 악영향 및 제조 공정 라인의 청소 및 관리에 있어서 많은 문제점들을 가지고 있다. 또한, 유성 전도성 도료는 일정한 수치 이상의 전도성을 나타내기가 매우 어렵고, 전도성 향상을 위해 첨가되는 금속분의 부식으로 인해 안정한 전도성을 나타내기도 어렵다.

한편, 상기한 발열사의 제조방법, 즉, 일반 섬유에 전도성 도료를 코팅하는 방법에는 일반 섬유를 전도성 도료에 침전시키는 방법, 전도성 도료를 일반 섬유에 스프레이 하는 방법, 혹은 전도성 도료를 붓이나 도구를 이용하여 발라주는 방법이 있다.

도 1과 도 2는 일반 섬유를 전도성 도료에 침전시키는 종래의 방법을 도시하고 있다(한국등록특허 제10-0725189호(2007.06.04. 공고) 참조).

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이 유리섬유 제조장치의 드로우플레이트인 노즐(11)에서 방사되는 유리섬유를 하부에 형성된 액상으로 된 전도성 도료가 저장된 드럼통(12)에 밀착되게 통과시키면, 상기 드럼통(12)에 저장된 전도성 도료가 상기 유리섬유 표면에 2㎛의 두께로 코팅된다. 그 후에, 건조기(13)로 이송시켜 100℃ 이하에서 1차 건조시킨 다음, 롤러(14)에 의해 가열기(15)로 이송시켜 300~400℃에서 열처리하면, 1차 코팅된 광물성 섬유가 제조된다.

다시, 도 2에 도시된 바와 같이 위에서 제조된 광물성 섬유를 예비로 설치한 또 다른 액상의 전도성 도료가 저장된 딥핑탱크(16)에 통과시켜, 상기 딥핑탱크(16) 내에 저장된 전도성 도료를 상기 바잘트 섬유 표면에 2㎛의 두께로 코팅시킨 후에, 롤러(14)에 의해 가열기(15)로 이송시켜 300~400℃에서 열처리하면, 2차 코팅된 광물성 섬유가 완성된다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 기술의 발열사 제조공정은, 섬유를 전도성 도료가 저장된 드럼통(12)에 밀착하여 통과시키거나, 전도성 도료가 저장된 딥핑탱크(16)에 침지시켜 통과시켜도, 전도성 도료가 덩어리지기 때문에, 유리섬유 표면에 일정한 두께로 코팅되지 않고 불균일하게 코팅되어, 발열사의 유연성과 균일성이 저하되는 문제점이 있다.

이처럼 전도성 도료가 불균일한 두께로 코팅되면, 발열층의 형성이 일정하지 않고 저항의 변화폭이 너무 넓어 발열효과가 저하되며, 전기 소모량이 많아지는 문제가 발생한다.

또한, 전도성 도료가 저장된 드럼통(12)으로 들어가기 전의 섬유는 습기를 갖고 있기 때문에, 드럼통(12) 통과시 전도성 도료의 침지가 잘 이루어지지 않는 문제점이 있다.

아울러, 섬유에 코팅된 전도성 도료의 건조속도에 따라 발열사 제조시간이 결정되는데, 가열기(15)에서 충분히 건조시키기 위해서는 섬유의 이송속도를 느리게 해야 하고, 이에 따라 발열사 생산 효율이 저하되는 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명자 중 1인은 '발열사 제조장치 및 제조방법'을 출원하여 등록받은 바 있다(한국등록특허 제10-1624097호(2016.06.07. 공고 참조).

그런데, 상기 한국등록특허 제10-1624097호에 기재된 발명의 경우, 탄소용액 코팅 직전의 합사를 건조시키는 공정과 탄소용액이 코팅된 코팅사를 건조시키는 공정이 동일한 건조챔버 내에서 동시에 이루어짐에 따라, 코팅사로부터 분리된 습기가 코팅 전의 합사에 부착되어 탄소용액 코팅 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 히터 건조장치와 풍력 건조장치를 차례로 거치는 동안 온도가 상승하여 코팅사가 신장됨에 따라, 이후 보빈에 권취된 코팅사가 상온으로 냉각되면서 수축되어 코팅사의 표면에 크랙이 발생하거나 들떠서 구불구불해지는 문제점이 있었다. 특히, 보빈 권취전에 거치는 저항측정 단계에서는 정상으로 판정되었으나, 보빈에 감긴 후 수축이나 구부러짐에 의해 코팅사 표면이 손상되는 경우에는 불량을 미리 확인하지 못하고 제품으로 출하되는 문제가 발생하기도 하였다.

아울러, 바람을 공급하는 덕트와 건조탱크의 연결부위가 밀폐되지 않는 경우에는 덕트로부터 토출된 바람이 건조탱크의 유로를 따라 유동하지 못하고 역류하는 문제가 있으며, 덕트의 토출구를 건조탱크에 밀폐 결합시킨 경우에는 계속하여 내부로 공급되는 바람에 의해 건조탱크의 압력이 높아져서, 유로의 출구측에서 고압의 바람이 토출되면서 코팅사가 흔들리고 출구에 부딪혀 표면의 코팅이 훼손되는 문제가 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 합사의 예열단계와 코팅사의 건조단계가 서로 분리된 별도의 챔버 내에서 각각 수행되도록 함으로써, 탄소용액 코팅 효율을 향상시킬 수 있는 발열사 제조장치를 제공함에 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 건조과정을 거치면서 온도가 상승한 코팅사를 상온으로 냉각시킨 후 보빈에 권취함으로써, 보빈에 권취된 코팅사의 수축에 따른 불량 발생을 방지할 수 있는 발열사 제조장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 바람 건조시 건조탱크의 유로를 따라 바람이 원활하게 유동하여 건조효율이 향상되는 발열사 제조장치를 제공함에 있다.

전술한 본 발명의 목적은, 복수의 원사를 꼬아서 합사를 형성하는 합사 형성장치; 상기 합사 형성장치의 일측에 설치되고 내부에 복수 개의 히터가 구비되며, 상기 합사를 예열시켜 상기 합사로부터 수분을 제거하는 예열장치; 상기 예열장치의 일측에 설치되며, 상기 합사의 표면에 탄소용액을 코팅하는 탄소용액 코팅장치; 상기 탄소용액 코팅장치의 상부에 설치되고 내부에 복수 개의 히터가 구비되며, 상기 탄소용액 코팅장치를 거쳐 탄소용액이 코팅된 코팅사를 1차 건조시키는 제1 건조장치; 및 상기 히터 건조장치의 일측에 설치되며, 상기 히터 건조장치를 거친 코팅사를 2차 건조시키는 제2 건조장치를 포함하되, 상기 예열장치는, 상부에 설치되는 제1 배기팬과, 일단이 상기 제1 배기팬과 연통되고 타단이 상기 제1 건조장치의 하부로 연통되며 상기 제1 배기팬에 의해 상기 예열장치로부터 배기되는 열기를 상기 제1 건조장치로 안내하는 제1 덕트를 포함하며, 상기 제2 건조장치는, 내부에 공간부가 형성되는 건조탱크와, 상기 공간부에 상하 방향으로 지그재그 형태의 유로를 구획 형성하는 복수 개의 구획판과, 상기 건조탱크의 일측에 설치되며 상기 유로에 바람을 토출하는 제2 덕트와, 상기 제2 덕트의 일단에 설치되어 상기 제2 덕트에 바람을 공급하는 송풍기와, 상기 제2 덕트의 일측에 설치되어 상기 제2 덕트를 통해 유동하는 바람의 온도를 냉각시키는 냉각기를 포함하는 것을 특징으로 하는 발열사 제조장치를 제공함에 의해 달성될 수 있다.

본 발명의 일 특징에 의하면, 상기 제2 건조장치는, 상기 구획판의 끝단에 각각 설치되는 복수 개의 온도센서와, 상기 제2 덕트로부터 분기되어 상기 유로의 상측 또는 하측에 연통하도록 연장되는 복수 개의 분기덕트와, 상기 분기덕트의 출구측에 설치되어 상기 온도센서의 측정값에 따라 각각 개폐되는 복수 개의 개폐밸브를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제2 건조장치는, 상기 유로의 출구가 형성된 상기 건조탱크의 일면에 설치되며, 상기 건조탱크의 내부 압력에 따라 개폐되는 압력 배출장치를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 압력 배출장치는, 상기 건조탱크의 일면에 형성되는 관통홀과, 상기 관통홀의 상측에 힌지 결합되며, 상기 건조탱크의 내부 압력에 따라 회동하여 상기 관통홀을 개폐하는 플랩을 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 압력 배출장치는, 상기 건조탱크의 내부에 설치되는 압력센서를 더 포함하며, 상기 압력센서의 측정값에 따라 상기 플랩의 회동에 의한 상기 관통홀의 개폐가 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 발열사 제조장치에 의하면, 예열단계와 건조단계가 서로 분리된 별도의 챔버에서 각각 개별적으로 진행됨에 따라, 종래 건조단계에서 발생된 수분이 예열단계를 거치는 합사에 침투하여 코팅 효율이 저하되는 문제를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 발열사 제조장치에 의하면, 코팅사를 상온으로 냉각시킨 후 보빈에 권취하게 되므로, 보빈에 권취된 코팅사가 수축하면서 표면에 결함이 발생하게 되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 발열사 제조장치에 의하면, 바람 건조시 건조탱크 내부에서의 공기 유동이 원활하여 건조 효율이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 의해 1차 코팅되는 광물질 섬유의 제조공정을 도시한 개략도.
도 2는 종래 기술에 의해 2차 코팅되는 광물질 섬유의 제조공정을 도시한 개략도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열사 제조장치의 구성도.

이하에서는 본 발명의 실시예에 관하여 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 쉽게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 한정되는 것을 의미하지는 않는다. 그리고 본 발명의 여러 실시예를 설명함에 있어서, 동일한 기술적 특징을 갖는 구성요소에 대하여는 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.

실시예

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열사 제조장치의 구성도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 발열사 제조장치(100)는, 원사(10)를 합사하는 합사 형성장치(200), 탄소용액을 코팅하기 전에 합사(20)를 건조시키는 예열장치(300), 합사(20)에 탄소용액을 코팅하는 탄소용액 코팅장치(400), 탄소용액이 코팅된 코팅사(30)를 1차 건조시키는 제1 건조장치(500), 1차 건조된 코팅사(30)를 2차 건조시키는 제2 건조장치(600), 코팅사(30)의 저항을 측정하는 저항 측정장치(700), 및 코팅사(30)를 보빈에 권취하는 코팅사 권취장치(800)를 포함한다.

원사(10)는 폴리에스터사와 같은 합성섬유, 혹은 천연섬유로 이루어지는 일반 원사가 사용될 수 있다. 원사(10)는 보빈에 권취된 상태로 제공되고, 일정한 높이에서 방사될 수 있도록 클립대(210)에 설치되는데, 원사(10)가 방사되어 탄소용액 코팅장치(400)로 공급되는 과정에서 인장력과 내구성을 갖도록 합사 형성장치(200)에서 일정하게 꼬아질 수 있다. 이때, 합사 형성장치(200)는 클립대(210)와, 클립대(210)의 상부에 구비되며 복수 개의 원사(10)가 꼬아지면서 권취되는 보빈(220)을 포함한다.

합사 형성장치(200)의 일측에 예열장치(300)가 설치된다. 합사 형성장치(200)를 거친 합사(20)는 탄소용액 코팅장치(400)로 인입되기 전에 먼저 예열장치(300)를 거치면서 수분이 제거되는데, 이는 합사(20)의 표면에 탄소용액이 원활하게 코팅될 수 있도록 하기 위함이다.

예열장치(300)는 내벽에 복수 개의 히터(311)가 설치되는 예열챔버(310)와, 예열챔버(310)의 상부에 설치되는 제1 배기팬(320)을 포함하여 이루어진다. 히터(311)는 전원공급에 의해 발열하는 전기 히터로 구성될 수 있으며, 히터(311)로부터 발산되는 열은 히터(311)의 후방 즉, 예열챔버(310)의 내벽에 설치되는 방열판(미도시)에 의해 반사되는 열과 함께 예열챔버(310)의 내부 온도를 상승시키게 된다. 한편, 예열챔버(310)에는 합사(20)의 진행 방향 안내를 위해 복수 개의 롤러(40)가 상하 이격하여 설치되며, 합사(20)는 예열챔버(310)의 높이 방향을 따라 위 아래로 복수 회 왕복하면서 히터 열을 받아 건조된다. 이때, 예열챔버(310) 내부의 건조온도는 대체로 80℃ ~ 100℃로 형성될 수 있다. 히터(311)는 합사(20)의 건조를 위한 열기를 제공하는 역할을 하며, 합사(20)로부터 배출되는 열기는 예열챔버(310)의 상부로 유동하여 상승한다.

예열챔버(310)의 상부에는 예열챔버(310) 내부의 열기를 배출하기 위한 제1 배기팬(320)이 설치되며, 제1 배기팬(320)으로부터 배출된 열기가 후술하는 제1 건조장치(500)의 건조챔버(510)로 투입될 수 있도록, 제1 배기팬(320)과 건조챔버(510) 사이에 제1 덕트(330)가 설치된다. 즉, 제1 배기팬(320)을 통해 배출된 열기가 제1 덕트(330)를 따라 유동하여 건조챔버(510)로 공급되어 재사용되는 것이다.

예열장치(300)의 일측에 탄소용액 코팅장치(400)가 설치된다. 예열장치(300)를 거치면서 건조된 합사(20)는 복수 개의 롤러(40)를 거쳐 탄소용액 코팅장치(400)로 이송되며, 탄소용액 코팅장치(400)를 거치면서 합사(20)의 표면에 탄소용액이 코팅된다. 탄소용액 코팅장치(400)는 탄소용액 저장탱크(410)와, 가이드 플레이트(420) 및 복수 개의 노즐(430)을 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 탄소용액 저장탱크(410)에는 함침액인 탄소 콜레이드 용액(이하, '탄소용액')이 저장된다. 여기서, 함침액인 탄소용액은 흑연 24wt% ~ 26wt%, 바인더 19wt% ~ 21wt%, 물 48wt% ~ 52wt%, 분산 안정제 4wt% ~ 6wt%를 포함한다.

탄소용액의 흑연 함량은 24wt% ~ 26wt%인 것이 바람직하다. 흑연의 함량이 26wt%를 초과하면 탄소용액의 고형분 함량이 증가하여 덩어리지기 때문에 코팅층의 균일성을 유지하기가 어렵다. 또한, 흑연의 함량이 24wt% 미만이면, 전도성 저하로 인해 발열 효과가 저하되는 문제가 있다.

아울러, 탄소용액의 바인더 함량은 19wt% ~ 21wt%인 것이 바람직하며, 예컨대 수용성 바인더인 폴리우레탄 수지 등의 우레탄계 바인더 5wt%, 폴리아크릴로니트릴 등의 아크릴계 바인더 14wt%, 기타 에폭시 수지 등 잔부 2wt% 이하를 포함하여 구성될 수 있다.

물의 함량은 48wt% ~ 52wt%인 것이 바람직하다. 48wt% 미만이면 탄소용액의 고형분 함량이 증가하여 덩어리지며, 52wt%를 초과하면 전도성 저하로 인해 발열 효과가 저하된다.

또한, 흑연이 물에 용해되면 강한 응집성을 나타내므로, 이를 개선하기 위해 분산 안정제를 사용한다. 분산 안정제의 함량은 4wt% ~ 6wt%인 것이 바람직하며, 예컨대 에탄올 아민, 메틸디에탄올아민, 트리에탄올아민, 헥사놀아민, 히드록시알킬아민과 같은 아민화합물, 피페리딘, N-메틸 피페리딘 중에서 선택될 수 있다.

한편, 상술한 바와 같은 조성범위의 성분을 함유한 탄소용액은, 고형분의 함량이 30wt% ~ 34wt%인 것이 바람직하다. 고형분의 함량이 34wt%를 초과하면, 덩어리져서 균일하게 코팅되기가 어렵고, 고형분의 함량이 30wt% 미만이면 흑연의 코팅성이 떨어져서 전도성이 저하되기 때문이다. 아울러, 코팅성과 전도성을 고려하여, 함침액인 탄소용액은 평균 입도 6㎛ ~ 8㎛, 점도 1400cps ~ 1600cps, pH 9 ~ 11으로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 실시예로서, 탄소용액 100wt%에 대하여, 바이오세라믹 분말이 10wt% ~ 30wt%의 비율로 더 첨가될 수 있다. 이러한 바이오세라믹 분말은 토르말린, 금강약돌, 백운모, 게르마늄이 일정 비율 혼합되어 형성될 수 있으며, 일 예로서, 바이오세라믹 분말은 금강약돌 33wt% ~ 40wt%, 토르말린 27wt% ~ 32wt%, 백운모 15wt% ~ 17wt%, 게르마늄 18wt% ~ 25wt%를 포함할 수 있다.

이때, 각각의 소재는 물로 정제된 후 세라믹 분말로 혼합 분쇄되며, 분쇄된 분말은 탄소용액에 섞여서 합사에 코팅된다. 이 경우, 발열사로부터 바이오세라믹에 의해 원적외선이 방출되어, 사용자 인체의 혈액순환 및 생리활성을 돕고, 피로가 빠르고 효과적으로 해소될 수 있다.

탄소용액 저장탱크(410)의 상부에 가이드 플레이트(420)가 설치된다. 가이드 플레이트(420)에는 복수 개의 통공(421)이 형성되며, 각각의 통공(421)을 통해 합사(20)가 탄소용액 저장탱크(410) 내부로 인입된다.

가이드 플레이트(420)의 상측에는 복수 개의 노즐(430)을 지지하는 지지부(440)가 설치되며, 각각의 노즐(430)은 지지부(440)에 의해 상단이 지지되고 하단이 탄소용액을 향하도록 수직하게 설치된다. 이때, 노즐(430)은 전체적으로 원통 형태의 외관을 가지며, 내부에는 축 방향으로 수직하게 노즐관이 관통 형성되어 있다. 탄소용액 저장탱크(410)에서 탄소용액이 코팅된 코팅사(30)는 노즐관을 통과하면서 탄소용액의 코팅 두께가 균일화된다. 즉, 코팅사(30)의 표면에 묻은 여분의 탄소용액이 노즐(430)을 통과하는 과정에서 제거되거나, 모자란 부분이 노즐관 내부의 탄소용액에 의해 보충되는 것이다.

탄소용액 코팅장치(400)의 상부에 제1 건조장치(500)가 설치된다. 탄소용액 코팅장치(400)에서 탄소용액이 코팅된 코팅사(30)는 노즐(430)을 거쳐 제1 건조장치(500)로 이송되며, 코팅사(30)에 코팅된 탄송용액을 건조시키는 1차 건조과정을 거치게 된다.

제1 건조장치(500)는 내벽에 복수 개의 히터(511)가 설치되는 건조챔버(510)와, 건조챔버(510)의 상부에 설치되는 제2 배기팬(520)을 포함하여 이루어진다. 전술한 예열챔버(310)와 마찬가지로, 건조챔버(510)의 내벽에도 히터(511)와 방열판(미도시)이 설치될 수 있으며, 코팅사(30)의 진행 방향 안내를 위해 복수 개의 롤러(40)가 건조챔버(510) 내부에 상하 이격하여 설치된다. 아울러, 전술한 바와 같이 예열챔버(310)의 열기가 제1 덕트(330)를 통해 건조챔버(510)의 하부로 공급된다. 이때, 도면에 도시된 바와 같이 건조챔버(510)의 일측으로 제1 덕트(330)가 연통하게끔 결합되고, 히터(511)는 건조챔버(510)의 타측 내벽에 설치될 수 있는데, 이 경우에는 예열챔버(310) 내부의 온도가 건조챔버(510)의 내부 온도까지 예열되어, 코팅사(30)의 건조에 충분한 열기가 제1 덕트(330)를 통해 건조챔버(510)로 전달되게끔 하는 것이 바람직하다.

코팅사(30)는 건조챔버(510)의 높이 방향을 따라 위 아래로 복수 회 왕복하면서 히터 열과 예열챔버(310)로부터 전달되는 열기에 의해 건조된다. 이때, 건조챔버(510) 내부의 건조온도는 대체로 100℃ ~ 150℃로 형성되며, 코팅사(30)로부터 배출되는 열기와 습기는 건조챔버(510)의 상부로 유동하여 상승한다. 건조챔버(510)의 상부로 이동하는 열기와 습기가 더욱 원활하게 유동하도록 히터(511)의 일측에 열풍기(미도시)가 상향 경사지게 배치될 수 있으며, 건조챔버(510)의 상부에는 건조챔버(510) 내부의 열기와 습기를 외부로 배출하기 위한 제2 배기팬(520)이 설치된다.

또한, 건조챔버(510)는 높이 방향을 따라 서로 다른 복수 개의 온도 구간이 형성될 수 있는데, 예컨대 건조챔버(510)의 하부에 제1 온도(예컨대, 80℃) 구간이 형성되고, 중간부에는 제2 온도(예컨대, 120℃) 구간이 형성되며, 상부에는 제3 온도(예컨대, 150℃) 구간이 형성될 수 있다. 이 경우, 건조챔버(510)의 제1 온도 구간은 탄소용액이 코팅사(30)의 표면에서 흘러내리는 것을 방지하는 역할을 하고, 제2 온도 구간은 코팅사(30) 표면의 수분을 제거하는 역할을 하며, 제3 온도 구간은 코팅사(30) 내부에 함침된 수분을 증발시키는 역할을 하게 된다.

제1 건조장치(500)의 일측에 제2 건조장치(600)가 설치된다. 제2 건조장치(600)는 제1 건조장치(500)를 거친 코팅사(30)를 바람으로 2차 건조하는 역할을 한다. 제2 건조장치(600)에서 다시 건조과정을 거치게 되므로, 코팅사(30)의 전체적인 이송 속도를 상승시켜 제작 시간을 단축하고 생산성을 향상시킬 수 있다.

여기서 제2 건조장치(600)는 건조탱크(610)와, 건조탱크(610) 내부에 지그재그 형태의 유로를 형성시키는 복수 개의 구획판과, 건조탱크(610)의 일측에 설치되어 유로에 바람을 토출하는 제2 덕트(630)와, 제2 덕트(630)의 일단에 설치되어 제2 덕트(630)에 바람을 공급하는 송풍기(640)와, 제2 덕트(630)의 일측에 설치되어 제2 덕트(630)를 통해 유동하는 바람의 온도를 냉각시키는 냉각기(650)를 포함한다.

건조탱크(610) 내부의 공간부는 복수 개의 구획판에 의해 상하 지그재그 형태의 유로가 형성되도록 구획된다. 이때, 건조탱크(610) 내부로 인입된 코팅사(30)는 유로를 따라 이송되며, 유로를 통과하는 바람에 의해 건조된다.

이하, 도면상 건조탱크(610)의 천정면에서 하향 연장되도록 설치되는 구획판을 각각 제1, 제3 구획판(621,623)이라 하고, 도면상 건조탱크(610)의 바닥면에서 상향 연장되도록 설치되는 구획판을 제2 구획판(622)이라 하기로 한다. 이때, 제1 구획판(621)의 좌측에는 바람이 하향 유동하는 제1 유로(611)가 형성되고, 제1 구획판(621)과 제2 구획판(622) 사이에는 바람이 상향 유동하는 제2 유로(612)가 형성되며, 제2 구획판(622)과 제3 구획판(623) 사이에는 바람이 하향 유동하는 제3 유로(613)가 형성되고, 제3 구획판(623)의 우측에는 바람이 상향 유동하는 제4 유로(614)가 형성된다. 제2 덕트(630)는 송풍기(640)에서 공급된 바람의 토출구가 제1 유로(611)와 연통하도록 설치되며, 누설 방지를 위해 제2 덕트(630)의 토출구 주변은 밀폐된다.

제2 덕트(630)의 토출구는 제1 유로(611)의 상측에 연통하며, 제2 덕트(630)로부터 분기된 제1 분기덕트(631)가 제2 유로(612)의 하측에 연통하도록 연장된다. 또한, 제2 덕트(630)로부터 분기된 제2 분기덕트(632)가 제3 유로(613)의 상측에 연통하도록 연장되며, 제3 분기덕트(633)가 제4 유로(614)의 하측에 연통하도록 연장된다.

이에 따라, 제2 덕트(630)와 제2 분기덕트(632)에서 토출되는 바람은 제1,제3 유로(611,613)에 하향 기류를 형성하고, 제1,제3 분기덕트(631,633)에서 토출되는 바람은 제2,제4 유로(612,614)에 상승 기류를 형성하여, 건조탱크(610)의 지그재그 유로를 통해 코팅사(30)의 이송 방향을 따라 바람이 더욱 원활하게 유동할 수 있다.

한편, 제2 덕트(630)의 일측에 설치되는 냉각기(650)는 제2 덕트(630)와 분기덕트를 통해 건조탱크(610) 내부로 공급되는 바람의 온도를 냉각시키며, 이에 따라 제1 건조장치(500)를 거치면서 온도가 상승한 코팅사(30)는 제2 건조장치(600)를 거치면서 상온까지 냉각될 수 있다.

이때, 각각의 분기덕트의 출구측에는 개폐밸브(660)가 설치되어 분기덕트를 통한 바람의 공급을 제어하게 된다. 이들 개폐밸브(660)의 작동은 건조탱크(610)의 내부 온도에 따라 제어될 수 있다. 예컨대, 제1 구획판(621)의 하단에 제1 온도센서(671)가 설치되고, 제2 구획판(622)의 상단에 제2 온도센서(672)가 설치되며, 제3 구획판(623)의 하단에 제3 온도센서(673)가 설치될 수 있다. 이 경우, 각각의 온도센서에서 측정된 온도가 기준값(예컨대, 25℃)보다 높은 경우, 인접한 분기덕트의 개폐밸브(660)를 열어 냉각된 바람이 토출되도록 함으로써 이송되는 코팅사(30)의 온도를 냉각시킬 수 있다. 일 예로서, 제2 온도센서(672)에서 측정된 온도가 기준값보다 높은 경우, 제2 분기덕트(632)의 개폐밸브(660)를 열어 제3 유로(613)에 냉각된 바람을 토출함으로써, 제3 유로(613)를 따라 이송되는 코팅사(30)의 온도를 냉각시킬 수 있다.

한편, 송풍기(640)를 통해 건조탱크(610) 내부로 계속하여 바람이 공급되는 경우, 건조탱크(610)의 내부 압력이 높아지고, 코팅사(30)가 빠져나오는 출구측에서 고압의 바람이 토출된다. 이 경우, 건조탱크(610)의 출구를 통해 빠져나오는 코팅사(30)가 심하게 유동하면서 출구에 부딪혀 손상될 수 있으므로, 건조탱크(610)의 내부 압력은 일정 범위 내에서 균일하게 유지되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 건조탱크(610)의 출구 측 일면에 압력 배출장치(680)가 설치된다. 일 예로서, 건조탱크(610)의 일면에 관통홀(681)이 형성되고, 이 관통홀(681)을 개폐할 수 있도록 관통홀(681)의 상측에 플랩(682)의 일단이 상하 방향 회동 가능하게 힌지 결합될 수 있다. 이 경우, 건조탱크(610)의 내부 압력이 높아지면, 플랩(682)의 상향 회동에 의해 관통홀(681)이 개방되고 내부 압력이 관통홀(681)을 통해 외부로 배출된다. 다른 예로서, 건조탱크(610)의 내부에 압력센서(미도시)를 설치하고, 이 압력센서에서 측정되는 압력이 기준값보다 높으면 플랩(682)을 상향 회동시켜 압력을 배출하는 것도 가능하다. 여기서, 온도센서의 측정값에 따른 개폐밸브(660)의 작동과 압력센서의 측정값에 따른 플랩(682)의 작동 제어를 위해, 건조탱크(610)의 외측에 수동 또는 자동으로 제어 가능한 컨트롤패널(미도시) 등의 제어부가 구비될 수 있다. 또 다른 예로서, 제4 유로(614)의 일측에 적어도 하나 이상의 체크밸브(미도시)를 설치하여, 적정 압력 초과시 체크밸브를 통해 내부 압력이 배출되게끔 하는 것도 가능하다.

제2 건조장치(600)의 일측에 저항 측정장치(700)가 설치된다. 제2 건조장치(600)를 거쳐서 2차 건조된 코팅사(30)는 저항 측정장치(700)를 통과하면서 저항값이 측정된다. 측정된 저항값이 불균일한 경우에는 탄소용액의 배합 비율이나 건조온도, 코팅사(30)의 이송 속도 등의 공정 조건을 조절할 필요가 있다.

저항 측정장치(700)의 일측에는 코팅사 권취장치(800)가 설치되며, 저항 측정이 완료된 코팅사(30)는 코팅사 권취장치(800)의 보빈에 권취되어 일시 보관되거나, 면상발열체 제조를 위한 발열사로 공급된다.

이상에서 본 발명의 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양하게 변형 실시할 수 있을 것으로 이해된다.

100 : 발열사 제조장치 200 : 합사 형성장치
300 : 예열장치 310 : 예열챔버
320 : 제1 배기팬 330 : 제1 덕트
400 : 탄소용액 코팅장치 410 : 탄소용액 저장탱크
430 : 노즐 500 : 제1 건조장치
510 : 건조챔버 520 : 제2 배기팬
600 : 제2 건조장치 610 : 건조탱크
640 : 송풍기 650 : 냉각기
680 : 압력 배출장치 700 : 저항 측정장치
800 : 코팅사 권취장치

Claims (3)

1. 복수의 원사를 꼬아서 합사를 형성하는 합사 형성장치;
   상기 합사 형성장치의 일측에 설치되고 내부에 복수 개의 히터가 구비되며, 상기 합사를 예열시켜 상기 합사로부터 수분을 제거하는 예열장치;
   상기 예열장치의 일측에 설치되며, 상기 합사의 표면에 탄소용액을 코팅하는 탄소용액 코팅장치;
   상기 탄소용액 코팅장치의 상부에 설치되고 내부에 복수 개의 히터가 구비되며, 상기 탄소용액 코팅장치를 거쳐 탄소용액이 코팅된 코팅사를 1차 건조시키는 제1 건조장치; 및
   상기 히터 건조장치의 일측에 설치되며, 상기 히터 건조장치를 거친 코팅사를 2차 건조시키는 제2 건조장치를 포함하되,
   상기 예열장치는, 내벽에 복수 개의 히터가 설치되는 예열챔버와, 상기 예열챔버의 상부에 설치되는 제1 배기팬과, 일단이 상기 제1 배기팬과 연통되고 타단이 상기 제1 건조장치의 하부로 연통되며 상기 제1 배기팬에 의해 상기 예열장치로부터 배기되는 열기를 상기 제1 건조장치로 안내하는 제1 덕트를 포함하고,
   상기 제2 건조장치는, 내부에 공간부가 형성되는 건조탱크와, 상기 공간부에 상하 방향으로 지그재그 형태의 유로를 구획 형성하는 복수 개의 구획판과, 상기 건조탱크의 일측에 설치되며 상기 유로에 바람을 토출하는 제2 덕트와, 상기 제2 덕트의 일단에 설치되어 상기 제2 덕트에 바람을 공급하는 송풍기와, 상기 제2 덕트의 일측에 설치되어 상기 제2 덕트를 통해 유동하는 바람의 온도를 냉각시키는 냉각기와, 상기 구획판의 끝단에 각각 설치되는 복수 개의 온도센서와, 상기 제2 덕트로부터 분기되어 상기 유로의 상측 또는 하측에 연통하도록 연장되며 상기 코팅사의 이송방향을 따라 상기 유로에 하향 또는 상향 기류를 형성하는 복수 개의 분기덕트와, 상기 분기덕트의 출구측에 설치되어 상기 온도센서의 측정값에 따라 각각 개폐되는 복수 개의 개폐밸브와, 상기 유로의 출구가 형성된 상기 건조탱크의 일면에 설치되며 상기 건조탱크의 내부 압력에 따라 개폐되는 압력 배출장치를 포함하며,
   상기 압력 배출장치는, 상기 건조탱크의 일면에 형성되는 관통홀과, 상기 관통홀의 상측에 힌지 결합되며, 상기 건조탱크의 내부 압력에 따라 회동하여 상기 관통홀을 개폐하는 플랩을 포함하는 것을 특징으로 하는 발열사 제조장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 압력 배출장치는, 상기 건조탱크의 내부에 설치되는 압력센서를 더 포함하며, 상기 압력센서의 측정값에 따라 상기 플랩의 회동에 의한 상기 관통홀의 개폐가 이루어지는 것을 특징으로 하는 발열사 제조장치.
   

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