KR102014837B1 - 유연성 복합 전열망의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 충방전 전류에 의한 국부 과열 문제를 해결할 수 있는 유연성 복합 전열망을 제조하는 방법에 관한 것으로, 중심실인 섬유에 전열용 합금선을 나선형으로 커버링하여 도전사를 제조하는 커버링 공정, 도전사와 섬유를 직조하여 전열망을 형성하는 직조공정, 전열망에 전기 전도성 물질을 코팅하여 도전코팅층을 형성하는 도전코팅 공정, 도전코팅층에 전기 절연성 물질을 코팅하여 절연코팅층을 형성하는 절연코팅 공정을 포함한다.
Description
본 발명은 전열망의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 충방전 전류에 의한 국부 과열 문제를 해결할 수 있는 유연성 복합 전열망을 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 전열망의 제조방법은 유리 섬유나 아라미드 섬유를 날실과 씨실로 사용하여 직물이 구성되는 직조 단계와, 상기 직물에 전기 전도성 물질을 코팅하는 단계, 그리고 전기 절연성 물질로 코팅하는 단계를 거쳐 전열망을 제조하고 있다.
그러나, 전기 전도성 물질의 복합재료는 전기 전도성 입자와 바인더로 구성되고, 상기 바인더는 부도체로서 유전체 특성을 가지고 있으므로, 전기 전도성 물질에 전원이 개폐되는 순간 충방전 전류에 의한 국부 과열 문제가 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 충방전 전류에 의한 국부 과열 문제를 해결할 수 있는 유연성 복합 전열망의 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 전기 전도성 물질과 합금선의 복합 구성으로 전기 전도성 물질의 용량성 전기 부하 특성을 합금선의 저항성 전기 부하 특성으로 보강할 수 있는 유연성 복합 전열망의 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 전열용 합금선의 병렬 부하 방식으로 구성되어 분산 전류에 의해 안전한 전열망을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 전열용 합금선의 병렬 부하 방식과 전기 전도성 물질의 복합 구성으로 내구성과 부하의 안정성을 구현할 수 있는 유연성 복합 전열망의 제조방법을 제공함에 있다.
전술한 본 발명의 목적은, 중심실인 섬유에 전열용 합금선을 나선형으로 커버링하여 도전사를 제조하는 커버링 공정; 상기 도전사와 상기 섬유를 직조하여 전열망을 형성하는 직조공정; 상기 전열망에 전기 전도성 물질을 코팅하여 도전코팅층을 형성하는 도전코팅 공정; 및 상기 도전코팅층에 전기 절연성 물질을 코팅하여 절연코팅층을 형성하는 절연코팅 공정을 포함하는 유연성 복합 전열망의 제조방법을 제공함에 의해 달성될 수 있다.
본 발명의 일 특징에 의하면, 상기 합금선의 직경이 0.02mm 내지 0.035mm로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 전기 전도성 물질의 전기 저항율이 1Ω·㎝ 내지 1000Ω·㎝로 이루어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 전기 전도성 물질은 수성으로 이루어질 수 있다.
한편, 전술한 본 발명의 목적은, 중심실인 2000 데니어 섬유에 직경 0.02mm 내지 0.035mm의 전열용 합금선을 나선형으로 커버링하여 도전사를 제조하는 커버링 공정; 상기 도전사와 상기 섬유를 1인치당 2본의 직물밀도로 직조하여 전열망을 형성하는 직조공정; 상기 전열망에 전기 저항율이 1Ω·㎝ 내지 1000Ω·㎝인 수성 전기 전도성 물질을 코팅하여 도전코팅층을 형성하는 도전코팅 공정; 및 상기 도전코팅층에 전기 절연성 물질을 코팅하여 절연코팅층을 형성하는 절연코팅 공정을 포함하는 유연성 복합 전열망의 제조방법을 제공함에 의해서도 달성될 수 있다.
이때, 본 발명의 일 특징에 의하면, 상기 도전코팅 공정과 상기 절연코팅 공정은, 110℃ 열풍에서 2분 내지 3분간 건조하는 코팅액 건조 공정과, 160℃ 내지 220℃에서 4분 내지 6분간 건조하는 열경화 공정을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 유연성 복합 전열망의 제조방법에 의하면, 전기 전도성 물질과 합금선의 복합 구성으로 전기 전도성 물질의 용량성 전기 부하 특성을 합금선의 저항성 전기 부하 특성으로 보강함으로써, 종래의 충방전 전류에 의한 전열망의 국부 과열 문제를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유연성 복합 전열망의 제조방법에 의하면, 전열용 합금선의 병렬 부하 방식과 전기 전도성 물질의 복합 구성으로 전열망의 내구성과 부하의 안정성을 구현할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유연성 복합 전열망의 제조방법 순서도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 중심실에 전열용 합금선이 나선형으로 커버링된 도전사의 개략도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 중심실에 전열용 합금선이 나선형으로 커버링된 도전사의 개략도.
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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유연성 복합 전열망의 제조방법 순서도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 중심실에 전열용 합금선이 나선형으로 커버링된 도전사의 개략도이다.
이하, 도 1과 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유연성 복합 전열망의 제조방법을 단계별로 상세히 설명하기로 한다.
커버링 공정(S10):
도 2에 도시된 바와 같이, 중심실(11)인 섬유에 전열용 합금선(12)을 나선형으로 커버링하여 도전사(10)를 제조한다.
여기서, 중심실(11)로 사용되는 섬유는 유리섬유, 폴리에스테르 섬유, 아라미드 섬유, 탄소 섬유 등의 재질로 이루어질 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 발열체 용도로 사용 가능한 모든 종류의 섬유를 적용할 수 있음은 물론이다.
상기 섬유에 전열용 합금선(12)이 나선형으로 커버링되는데, 이때 전열용 합금선(12)은 0.02mm 내지 0.035mm의 직경을 갖는 것이 바람직하다.
전열용 합금선(12)의 직경이 0.02mm 미만이면 물리적 강도가 낮아 전열망 발열체로서의 기능을 다하지 못하며, 0.035mm를 초과하면 전기 저항이 낮아서 110V 내지 380V 전원에서는 사용하지 못하게 되는 문제가 있기 때문이다. 예컨대, 중심실(11)인 2000 데니어 섬유에 0.03mm 직경의 전열용 합금선(12)을 나선형으로 커버링할 수 있다.
또한, 전열용 합금선(12)은 니크롬선 또는 철크롬선으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 유연성 복합 전열망을 200℃ 미만의 저온용 발열체로 사용하는 경우, 수명이 반영구적인 효과가 있다. 전열용 합금선(12)은 500℃부터 산화되며 200℃ 미만에서는 합금 재질로서 열화되지 않기 때문이다.
직조 공정(S20):
상기 커버링 공정(S10)을 거쳐 제조된 도전사(10)와 섬유를 직조하여 전열망을 형성한다.
이때, 도전사(10)를 날실, 섬유를 씨실로 하거나, 도전사(10)를 씨실, 섬유를 날실로 하여 전열망을 직조할 수 있다.
일 예로서, 직조 공정(S20)에서 1인치당 2본의 직물 밀도를 갖는 전열망이 직조될 수 있다. 다만, 이는 본 발명의 일 실시예일 뿐이며, 직물 밀도를 필요에 따라 적절히 선택할 수 있음은 물론이다.
본 발명에 의하면, 이처럼 도전사(10)가 날실 또는 씨실로서 씨실 또는 날실인 섬유와 교차하여 짜여짐에 따라, 기존의 직렬 방식으로 저항선의 길이를 길게 사용하는 금속 발열체와 비교하여, 저항선의 부하가 병렬 방식으로 구성된다.
즉, 기존의 전열용 합금선의 직렬 부하 방식은 집중 전류에 의한 과열 문제가 있었으나, 본 발명에 따른 유연성 복합 전열망은 직조 공정(S20)에 의해 전열용 합금선(12)을 포함하는 도전사(10)가 병렬 부하 방식으로 직조됨으로써, 분산 전류에 의해 안전한 전기 발열체를 제공할 수 있게 되는 것이다.
한편, 전열망의 양단에는 전류 공급을 위한 도체선이 전기적으로 접속되는데, 예컨대 직경 0.1mm인 동선을 7선으로 집합하여 꼬아서 도체선을 형성할 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 도체선은 동 이외에도 스테인레스강, 니켈 등 통전성이 우수한 금속 재질로 이루어질 수 있다.
도전코팅 공정(S30):
상기 직조 공정(S20)을 거쳐 형성된 전열망에 전기 전도성 물질을 코팅하여 도전코팅층을 형성한다.
이때, 전기 전도성 물질의 전기 저항율은 1Ω·㎝ 내지 1000Ω·㎝인 것이 바람직하다.
전기 전도성 물질의 전기 저항율이 1Ω·㎝ 미만이면 도전 입자의 과대 충전으로 인해 전열망 발열체의 물성이 낮아지는 한편, 경도 증가로 유연성이 떨어지는 문제가 있다. 또한, 전기 전도성 물질의 전기 저항율이 1000Ω·㎝를 초과하면 적은 도전 입자의 충전으로 기능과 효능이 낮아지고 유전율이 증가하는 문제가 있다.
아울러, 전열망에 코팅되는 전기 전도성 물질은 유성이 아닌 수성인 것을 특징으로 하며, 여기서 수성이라 함은 수용성과 수분산성을 모두 포함하는 특징으로 한다. 수성인 도전코팅층 상에 후술하는 절연코팅 공정(S40)에서 전기 절연성 물질이 코팅되어도 도전코팅층의 전기 전도성 물질에 전기적 특성 변화를 주지 않기 때문이다.
일 예로서, 도전코팅층은 카본블랙, 흑연, 탄소섬유, 카본나노튜브, 그래핀(graphene) 등과 바인더로 조성된 조성물이 전열망에 코팅됨으로써 형성될 수 있다.
이때, 상기 바인더는 어느 하나로 한정되는 것은 아니며, 고체 입자끼리 또는 고체 입자를 피착체 면에 접착하여 코팅층을 형성하도록 접착제 기능을 갖는 실리콘 고무, 페놀수지, 폴리우레탄, 폴리아미드수지, 아크릴수지, 우레아수지, 에폭시수지, 폴리에스테르수지, PVA 등으로 이루어질 수 있다. 내열성과 유연성 면에서는 실리콘 고무가 가장 바람직하다.
그런데, 전기 전도성 물질의 바인더는 부도체로서 유전체 특성을 가지고 있다. 유전체 특성은 전기장 인가시 전하의 분극 현상을 의미하며, 전하를 충전하는 콘덴서 역할을 말한다. 따라서, 전기 전도성 물질에 전원이 개폐되는 순간 충방전이 개시되고, 나아가 돌입전류에 의한 과대 전류로 국부 과열이 발생되는 문제가 내재되어 있다. 특히, 전기 전도성 물질이 뭉쳐있는 점에서 과열 문제가 발생한다.
여기서, 본 발명에 따른 유연성 복합 전열망은, 전기 전도성 물질의 용량성 부하 특성을 합금선으로 보강함으로써 저항성 부하 특성으로 개선하는 효과가 있다.
즉, 본 발명에 따른 유연성 복합 전열망의 제조방법에 의하면, 도전사(10)의 전열용 합금선(12) 위에 전기 전도성 물질이 코팅된, 전열용 합금선(12)과 전기 전도성 물질의 복합 구성으로 이루어져, 전원의 개폐에 따른 충방전 전류 없이 안전한 발열 기능을 실현할 수 있는 유연성 복합 전열망이 제공된다.
아울러, 본 발명에 따른 유연성 복합 전열망의 제조방법에 의하면, 전열용 합금선(12)의 병렬 부하 방식과 전기 전도성 물질의 복합 구성으로 인해, 내구성과 부하의 안정성을 구현할 수 있는 유연성 복합 전열망이 제공된다.
한편, 상술한 도전코팅 공정(S30)에는, 도전코팅층 형성 후 110℃ 열풍에서 2분 내지 3분간 건조하는 코팅액 건조 공정(제1 단계 건조)과, 160℃ 내지 200℃에서 4분 내지 6분간 건조하는 열경화 공정(제2 단계 건조)을 포함하는 2단계의 건조공정이 포함될 수 있다.
절연코팅 공정(S40):
상기 도전코팅 공정(S30)을 거쳐 형성된 도전코팅층 상에 전기 절연성 물질을 코팅하여 절연코팅층을 형성한다.
전기 절연성 물질의 코팅은 바인더와 수산화알루미늄, 전기석 분말로 조성된 조성물을 코팅함으로써 이루어질 수 있으며, 이때의 조성비는 조성물 100 중량부에 대하여 수산화알루미늄 20중량부, 전기석 분말 5 중량부, 잔부 바인더로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 바인더는 어느 하나로 한정되는 것은 아니며, 고체 입자끼리 또는 고체 입자를 피착체 면에 접착하여 코팅층을 형성하도록 접착제 기능을 갖는 실리콘 고무, 페놀수지, 폴리우레탄, 폴리아미드수지, 아크릴수지, 우레아수지, 에폭시수지, 폴리에스테르수지, PVA 등으로 이루어질 수 있다. 내열성과 유연성 면에서는 실리콘 고무가 가장 바람직하다.
한편, 상술한 도전코팅 고정(S30)과 마찬가지로, 본 절연코팅 공정(S40)에도 절연코팅층 형성 후 110℃ 열풍에서 2분 내지 3분간 건조하는 코팅액 건조 공정(제1 단계 건조)과, 160℃ 내지 200℃에서 4분 내지 6분간 건조하는 열경화 공정(제2 단계 건조)을 포함하는 2단계의 건조공정이 포함될 수 있다.
아울러, 상술한 전기 도전성 물질과 전기 절연성 물질은 고효율 적외선 복사체를 가질 수 있다. 원적외선은 물질의 분자내 진동(신축, 변각, 회전)이 낮은 에너지 준위로 전이할 때, 원래 에너지 준위와 낮은 에너지 준위의 차이만큼 복사된다. 거꾸로 낮은 에너지 준위에서 원래 에너지 준위로 전이하려면 그에 상당하는 원적외선을 흡수하여야 한다.
상기 고효율 적외선 복사체는 인체의 온열 효과가 있다. 특히 원적외선은 물 분자의 수소결합에너지에 영향을 미칠만큼의 에너지를 갖고 있으므로, 물에 섞여있는 물질의 수화구조에 영향을 미친다. 즉, 원적외선은 물 분자에 잘 흡수되는 특성을 갖고 있으며, 인체는 물 분자를 많이 포함하고 있기 때문에, 원적외선의 인체 흡수가 빠르게 이루어진다. 이렇게 인체 내에 흡수된 원적외선은 조직 내 물 분자를 진동시키고, 이 진동으로 인해 세포 조직이 진동되어 피하층의 피부 온도 상승, 혈관 확장, 혈액순환 촉진, 세포 활성화 등의 작용이 이루어질 수 있다.
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.
10 : 도전사
11 : 중심실
12 : 전열용 합금선
11 : 중심실
12 : 전열용 합금선
Claims (6)
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- 중심실인 2000 데니어 섬유에 직경 0.02mm 내지 0.035mm의 전열용 합금선을 나선형으로 커버링하여 도전사를 제조하는 커버링 공정;
상기 도전사와 상기 섬유를 1인치당 2본의 직물밀도로 직조하여 전열망을 형성하는 직조공정;
상기 전열망에 전기 저항율이 1Ω·㎝ 내지 1000Ω·㎝인 수성 전기 전도성 물질을 코팅하여 도전코팅층을 형성하는 도전코팅 공정; 및
상기 도전코팅층에 전기 절연성 물질을 코팅하여 절연코팅층을 형성하는 절연코팅 공정을 포함하며,
상기 도전코팅 공정과 상기 절연코팅 공정은, 110℃ 열풍에서 2분 내지 3분간 건조하는 코팅액 건조 공정과, 160℃ 내지 220℃에서 4분 내지 6분간 건조하는 열경화 공정을 각각 포함하고,
상기 수성 전기 전도성 물질과 상기 전기 절연성 물질이 고효율 적외선 복사체를 갖는 것을 특징으로 하는 유연성 복합 전열망의 제조방법. - 삭제
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Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
| KR102152566B1 (ko) * | 2019-12-12 | 2020-09-04 | 주식회사 엠에스텍스타일 | 절연성 섬유 제조장치 |
| KR102166373B1 (ko) * | 2020-03-06 | 2020-10-15 | 박상호 | 전도성 원사 제직형 발열체 |
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2019
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