KR102019004B1 - 횡권형 무자계 카본 발열선 및 이를 포함하는 전열기 - Google Patents

횡권형 무자계 카본 발열선 및 이를 포함하는 전열기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 도전심(10), 상기 도전심을 피복하는 테프론 코팅층(20),상기 테프론 코팅층을 피복하고 있는 탄소사 횡권층(30), 상기 탄소사 횡권층을 피복하고 있는 유리섬유층(40), 및 상기 유리섬유층을 피복하고 있는 실리콘 피복층(50)을 포함하며; 상기 탄소사 횡권층은 테프론 코팅층 표면에 일정 간격으로 나선형으로 권취된 탄소사(31)를 포함하는 횡권형 무자계 카본 발열선 및 상기 발열선을 포함하는 전열기를 제공한다.

Description

횡권형 무자계 카본 발열선 및 이를 포함하는 전열기{Transverse winding type non-magnetic field carbon heating wire and electric heater including the same}
본 발명은 횡권형 무자계 카본 발열선 및 이를 포함하는 전열기에 관한 것이다.
일반적으로, 전기를 사용하는 전자제품에서 항상 전자파가 발생된다. 상기 전자파는 '전기 및 자기의 흐름에서 발생하는 광범위한 영역을 갖는 일종의 에너지파'라고 할 수 있다.
전자파가 인간의 건강에 미치는 상관관계에 대한 연구는 1979년 낸시 월트 하이머 박사와 에드리퍼 박사에 의해 최초로 이루어졌다. 계속된 연구의 성과로 전자파와 몇몇 종류의 특정 암과의 관계가 밝혀지게 되었으며, 이에 힘입어 지금은 모든 종류의 암과 전자파와의 상관관계가 연구되고 있다.
이러한 연구는 주로 동물 또는 동물의 세포 조직을 이용하여 이루어지고 있는데, 건강한 동물의 세포라고 할지라도 장시간 전자파에 노출되면 정상적인 생체 기능에 이상이 올 수 있다는 결과를 보여주고 있다.
또한, 이러한 연구 결과는 전자파가 암의 발병뿐만 아니라, '수면 장애', '학습 능력 저하', '신경 쇠약' 등 여러 가지 정신 질환에 대해서도 영향을 미치고 있는 것으로 보고하고 있다.
이러한 이유에서 '전자파 공해'라는 새로운 용어가 생겨나게 되었다. 그리고, 한 걸음 더 나아가 전자파는 이제 대기, 토양, 수질 오염과 더불어 제 4의 공해로 인식되고 있다.
전기장판, 전기담요, 찜질팩과 같은 전열기의 열원으로 사용되는 발열선도 다량의 전자파를 발생시키는 것으로 알려지고 있다. 특히, 종래에는 저항값이 높은 금속선이 많이 사용되었고, 이러한 금속 발열선은 발열시간이 일정 시간 이상 경과되거나 과부하가 걸릴 경우 과열에 의해 물성이 변화되는 문제가 있었다. 그리고 이러한 물성 변화는 전열효율을 급격하게 저하시키거나 화재의 위험을 증가시키며, 산화에 의해 저항치를 불안정하게 하고 자장의 크기도 증가시켜서 인체에 유해한 전자파를 발생시킨다.
그러므로 최근에는 대부분 카본섬유를 도전선으로 하는 발열선이 사용되고 있는데, 이와 같은 발열선은 도 1에 도시된 바와 같이 카본섬유사의 집합체로 이루어진 도전선(11)과, 이 도전선(11)의 외주면에 덧씌워지는 절연층(12)과, 이 절연층의 외주면에 감싸지는 외피층(13)으로 구성된다.
한편, 상기 도 1과 같은 다발 형태의 발열선은 전원이 인가되면 도전선(11)에 전류가 흐르면서 특정 주파수가 발생되는데, 이와 같은 주파수의 공진에 의해 공진소음(진동소음)이 발생하는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 전기 발열선은 권심에 동선으로 된 권회된 발열체를 위치시키고 상기 발열체를 절연체로 피복한 다음 상기 절연체를 동선으로 된 감지선으로 권회하고 절연피복으로 감싸 만든다. 따라서 이러한 전기 발열선은 코일 형태로 감겨진 발열체에 전류를 공급해 주었을 때 코일 L 값에 의한 자기장(자계)이란 유해전자파가 발생되는 문제가 있었다.
또한, 종래의 발연선은 난방기기를 구부리거나 또는 접어서 보관할 경우에 단선이 발생하는 문제가 있었다.
대한민국 등록특허 제10-1549344호
본 발명의 발명자들은 상기와 같은 문제를 해소하기 위하여 예의 노력한 바, 발열 저항 조절이 용이하며, 공진소음이 방지되며, 전자파 발생이 최소화되며, 단선이 방지될 수 있는 발열선을 개발하여 본 발명을 완성하였다.
그러므로, 본 발명은 탄소사의 권취밀도에 의해 발열 저항이 용이하게 조절되며, 주파수의 공진에 의한 탄소사의 공진소음(진동소음)이 발생하지 않으며, 무자계 패턴에 의해 유해 전자파가 발생되지 않으며, 굴곡에 의한 발열선의 단선이 발생하지 않는 횡권형 무자계 카본 발열선을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 스파크의 발생이 방지되며, 굴곡 내구성이 우수한 횡권형 무자계 카본 발열선을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 상기 횡권형 무자계 카본 발열선을 포함하는 전열기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위하여,
도전심(10),
상기 도전심을 피복하는 테프론 코팅층(20),
상기 테프론 코팅층을 피복하고 있는 탄소사 횡권층(30),
상기 탄소사 횡권층을 피복하고 있는 유리섬유층(40), 및
상기 유리섬유층을 피복하고 있는 실리콘 피복층(50)을 포함하며;
상기 탄소사 횡권층은 테프론 코팅층 표면에 일정 간격으로 나선형으로 권취된 탄소사(31)를 포함하는 횡권형 무자계 카본 발열선을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 탄소사는 1,000~6,000 가닥의 탄소사 필라멘트로 구성되며 저항이 200~550Ω/m인 것이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 횡권형 무자계 카본 발열선에서 상기 탄소사에 의한 저항은 탄소사의 권취 횟수에 의하여 조절될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 유리섬유층은 탄소사 횡권층 표면에 피복되는 유리섬유 편조물을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은
상기 본 발명의 횡권형 무자계 카본 발열선을 구비한 전열기를 제공한다.
본 발명의 횡권형 무자계 카본 발열선은 발열선에 전기가 인가되는 경우 주파수의 공진에 의한 탄소사의 공진소음(진동소음)이 발생하지 않으며, 무자계 패턴에 의해 유해 전자파가 발생되지 않으며, 굴곡에 의한 발열선의 단선이 방지되는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 횡권형 무자계 카본 발열선은 탄소사의 권취밀도의 조절에 의해 저항의 크기를 용이하게 조절할 수 있고, 스파크의 발생을 효과적으로 방지하며, 우수한 굴곡 내구성을 제공한다.
또한, 본 발명의 전열기는 상기와 같은 발열선을 사용함으로써 인체에 안전하며, 내구성이 우수한 효과를 제공한다.
도 1은 종래의 카본 발열선을 모식적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 횡권형 무자계 카본 발열선을 모식적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 횡권형 무자계 카본 발열선에 포함된 유리섬유 편조물의 일예를 도시한 도면이다.
이하에서 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명은, 도 1에 도시된 바와 같이,
도전심(10),
상기 도전심을 피복하는 테프론 코팅층(20),
상기 테프론 코팅층을 피복하고 있는 탄소사 횡권층(30),
상기 탄소사 횡권층을 피복하고 있는 유리섬유층(40), 및
상기 유리섬유층을 피복하고 있는 실리콘 피복층(50)을 포함하며;
상기 탄소사 횡권층은 테프론 코팅층 표면에 일정 간격으로 나선형으로 권취된 탄소사(31)를 포함하는 횡권형 무자계 카본 발열선(100)에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 탄소사는 1,000~6,000 가닥의 탄소사 필라멘트로 구성되며 저항이 200~550Ω/m인 것일 수 있다. 상기 탄소사의 굵기는 직경이 0.5~1.5 mm일 수 있다.
상기 횡권형 무자계 카본 발열선에서 상기 탄소사에 의한 저항은 탄소사의 권취 횟수에 의하여 조절될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 도전심(10)으로는 무저항 동선과 같은 전도성 금속선이 사용될 수 있다. 상기 금속선으로는 이 분야에 공지된 금속선이 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 니켈선 등이 사용될 수 있다. 상기 도전심은, 예를 들어, 15~20 가닥의 금속선으로 구성될 수 있다.
상기 일정 간격으로 나선형으로 권취된 탄소사(31)는 전류를 도통시키는 도전체로서 전류를 인가하면 자체 저항에 의해 열을 발생시키는 발열수단이다. 또한, 탄소사의 특성상 전류의 인가시 인체에 이로운 원적외선과 음이온도 함께 방출될 수 있다.
상기 도전심(10)과 그를 둘러싸는 권취된 탄소사는 전류 진행에 따라 생성되는 자계를 상쇄하는 구조를 갖는다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 탄소사 횡권층은 탄소사를 테프론 코팅층 표면에 일정 간격으로 나선형으로 권취하고 바니시 조성물을 도포하고 사출시켜서 형성되며,
상기 바니시 조성물은 메틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트 및 아크릴산의 에멀젼 중합 수지; 비닐 아세테이트계 분말 수지; 및 하기 화학식 1로 표시되는 공중합체;를 3~6 : 3~6 : 1~3의 중량비로 포함하는 수지성분 45~70 중량%, 천연고무 라텍스 10~20 중량%, KOH 0.1~2 중량%, 아연 디에틸디티오카바메이트(zinc diethyldithiocarbamate) 0.1~2 중량%, 용제 15~30 중량%, 및 첨가제 1~5 중량%를 포함하는 것일 수 있다:
[화학식 1]
Figure 112019007655591-pat00001
상기 식에서 R1, R2, 및 R3는 수소 또는 메틸기이며,
a, b 및 c는 몰분율로서 a는 0.1~0.5이며, b는 0.1~0.5이며 및 c는 0.1~0.5이며, a+b+c=1이다.
다른 형태의 탄소사 횡권층(30)은 바니시 조성물을 테프론 코팅층 표면에 먼저 도포하고, 그 위에 탄소사를 나선형으로 권취하고, 다시 상기 권취된 탄소사 위에 바니시 조성물을 도포하면서 사출하는 방식으로도 형성될 수 있다. 이 경우 탄소사가 바니시 조성물 속에 완전히 포함되어 더 견고하게 간격을 유질할 수 있으며, 굽힘 저항력도 향상된다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 유리섬유층(40)은 내열성이 우수한 절연층에 해당하는 것으로서, 이 분야에 공지된 유리섬유층이 그대로 적용될 수 있다. 또한, 상기 유리섬유층은 고온에 강하며, 만에 하나 있을 수 있는 스파크 발생을 차단하는 기능을 수행한다.
특히, 상기 유리섬유층(40)은 탄소사 횡권층(30) 표면에 피복되는 유리섬유 편조물(예: 도 3 참고)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 유리섬유층(40)은 상기 탄소사 횡권층 표면에 유리섬유 편조물을 위치시키고, 상기 탄소사 횡권층(30)에 사용된 것과 동일한 바니시 조성물을 유리섬유 편조물에 도포하고 사출시켜서 형성할 수 있다.
상기 유리섬유 편조물의 형태는 특별히 한정되지 않으며, 이 분야에 공지된 형태가 제한 없이 적용될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 예시된 바와 같이 편조되고 원통형으로 형성된 다수의 유리섬유 그룹으로 형성될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 바니시 조성물은 상기 나선형으로 권취된 탄소사가 테프론 코팅층(20) 표면에 견고하게 고정되게 하고, 권취된 간격이 일정하게 유지되게 하며, 유연성에 의해 권취된 탄소사에 단선이 발생하지 않게 하는 중요한 역할을 갖는다.
즉, 상기 권취된 탄소사가 바니시 조성물에 의해 견고하게 고정되지 않는 경우에는 전원이 인가되면 탄소사에 전류가 흐르면서 특정 주파수가 발생되는데, 이와 같은 주파수의 공진에 의해 공진소음(진동소음)이 발생하게 된다.
또한, 본 발명의 바니시 조성물은 권취된 탄소사가 처음에 권취된 대로 일정한 간격을 유지할 수 있도록 견고하게 고정할 수 있어야 발연선의 품질과 내구성을 보장할 수 있다. 또한, 발열선이 굽혀지는 경우에도 권취된 탄소사의 형태가 변형되거나 단선되지 않도록 유연하게 결합시킬 수 있어야 한다.
본 발명의 바니시 조성물에 포함되는 상기 화학식 1로 표시되는 공중합체는 포스페이트기, 카테콜기 및 메톡시실란기를 포함함으로써, 유기물과 무기물의 견고한 결합을 가능하게 하며, 바니시 조성물이 경화된 후에도 유연성을 갖게 하는 특징을 갖는다. 상기 포스페이트기는 바니시 조성물이 적당한 경화도를 갖게 하며, 카테콜기는 바니시 조성물이 탄소사들을 견고하고 유연하게 결합시킬 수 있게 하는 기능을 수행한다. 또한, 실란기는 횡권형 무자계 카본 발열선에 포함된 유기 및 무기 성분들이 견고하고 유연하게 결합될 수 있게 하는 기능을 수행한다. 상기 화학식 1로 표시되는 공중합체는 중량평균분자량은 50,000 내지 3000,000인 것이 사용될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 70,000 내지 150,000인 것이 사용될 수 있다.
또한, 상기 바니시 조성물에 포함되는 메틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트 및 아크릴산의 에멀젼 중합 수지는 이 분야에 공지된 유화중합법에 의해 제조될 수 있으며, 중량평균분자량이 30,000 내지 200,000인 것이 사용될 수 있다. 상기 에멀젼 중합수지는 메틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트 및 아크릴산 단량체를 30~40 : 30~40 : 1~5의 중량비로 사용하여 제조될 수 있다.
또한, 상기 비닐 아세테이트계 분말 수지로는, 예를 들어, 비닐 아세테이트/에틸렌 공중합체, 비닐 아세테이트/아크릴레이트 공중합체, 비닐아세테이트/비닐 에스테르 공중합체, 비닐 아세테이트/비닐 베르사테이트(vinyl ver satate) 공중합체, 비닐 아세테이트/비닐 에스테르/에틸렌 3원 혼성중합체(terpolymer), 비닐 아세테이트/비닐 라우레이트/비닐 베르사테이트 3원 혼성중합체 및 비닐 아세테이트/비닐 베르사테이트/아크릴릭 에스테르 3원 혼성중합체 중에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다. 상기 비닐 아세테이트계 분말 수지의 중량평균분자량은 10,000 내지 1,000,000인 것이 사용될 수 있다.
본 발명의 횡권형 무자계 카본 발열선에서 실리콘 피복층(50)은 신축성 열 전도성을 갖는 재질로 형성되는 외피층에 해당한다. 상기 실리콘 피복층(50)으로는 이 분야에 공지된 실리콘 피복층이 그대로 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 바니시 조성물에 포함되는 천연고무 라텍스는 함께 포함되는 KOH, 아연 디에틸디티오카바메이트(zinc diethyldithiocarbamate) 등에 의해 개질되어, 바니시 조성물에 의해 형성되는 코팅층의 탄성 및 유연성을 향상시키며, 코팅층의 건조 후에 방수성을 향상시켜 도막의 내구성을 향상시키는 기능을 수행한다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 바니시 조성물에 포함되는 용제는 노말핵산, 1. 4-디옥산, 메틸시클로헥사논, 메틸에틸케톤, 시클로핵사논, 에틸렌글리콜모노메틸에테르(메틸셀로솔브), 에틸렌글리콜모노에틸에테르(셀로솔브), N. N-디메틸포름아미드, 물, 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 바니시 조성물은 폴리도파민 3~15 중량%를 더 포함할 수 있다. 신경전달물질로 잘 알려져 있는 도파민(dopamine)은 바다 속 홍합류(Mussels)에서 발견되는 3,4-dihydroxy-L-phenylalanine (L-DOPA) 분자의 모방 분자이다. 특히 도파민의 산화제-유도 자체고분자화(oxidant-induced self-polymerization)와 전기화학적 고분자화 반응(electrochemical polymerization)들에 의해 생성된 폴리도파민은 공유결합(covalent bond) 카테콜(catechol)과 이민(imine) 작용기를 가지고 있어 생체물질, 합성고분자 등의 유기질뿐만 아니라 산화물, 반도체, 금속들과 같은 무기질의 고체 표면들에서도 아주 강한 결합을 형성한다.
그러므로, 상기 폴리도파민은 본 발명의 횡권형 무자계 카본 발열선에 포함되는 금속, 탄소사 등의 무기물 및 피복재 등의 유기물의 사이에 더욱 강한 결합을 하게 하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 폴리도파민은 하기와 같은 공지의 방법으로 제조될 수 있으며, 중량평균분자량이 50,000 내지 200,000인 것이 사용될 수 있다.
Figure 112019007655591-pat00002
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 첨가제로는 분산제, 습윤제, 방부제, 동결방지제, 소포제, 증점제 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
구체적으로 상기 첨가제는 분산제 0.1~0.5 중량부, 습윤제 0.5~10 중량부, 방부제 0.1~0.3 중량부, 동결방지제 0.5~0.7 중량부, 소포제 1~10 중량부 및 증점제 5~15 중량부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은
상기 본 발명의 횡권형 무자계 카본 발열선을 구비한 전열기에 관한 것이다. 상기 전열기로는 전기장판, 전기담요, 찜질팩 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. 하기의 실시예는 본 발명의 범위 내에서 당업자에 의해 적절히 수정, 변경될 수 있다.
제조예 1: 메틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트 및 아크릴산의 에멀젼 중합수지의 제조
계면활성제로서 나트륨 도데실벤젤설포네이트 2 중량부와 이온교환수 18 중량부를 혼합하고, 80~130 RPM으로 교반하면서 80℃로 승온시켰다. 상기 혼합물에 메틸메타크릴레이트(MMA) 모노머 36 중량부, 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-EHA) 모노머 36 중량부, 아크릴산(AA) 2중량부, 및 개시제로서 암모늄퍼설페이트를 0.3 중량부를 넣고 80~130 RPM으로 30분간 교반하여 에멀젼 중합 수지를 제조하였다. 상기 에멀젼 중합 수지의 중량평균분자량은 93,000이었다.
제조예 2: 화학식 1의 화합물의 합성
2-(메타크릴로일옥시)에틸 포스페이트(2-(Methacryloyloxy)ethyl phosphate) 단량체, 도파민 메타크릴아마이드(dopamine methacrylamide) 및 3-(트리메톡시실릴)프로필 메타크릴레이트(3-(Trimethoxysilyl)propyl methacrylate) 단량체를 1:1:1의 몰비로 첨가하고, 전체 단량체 100 중량부에 노르말 머캡탄 0.5 중량부를 혼합하여 균일하게 만들었다. 교반기가 부착된 스테인레스 스틸 고압 반응기에 이온교환수 130 중량부에 소량의 디소듐하이드로겐 포스페이트를 용해시키고 교반하며, 질소 등의 불활성 기체로 반응기 내부를 채우고 가열하였다. 72 ℃에서 3시간, 110℃에서 2시간을 중합하여 반응을 종결하였다. 반응이 종결된 후 세척, 탈수, 건조하여 중량평균분자량이 125,000인 화학식 1의 화합물을 얻었다.
[화학식 1]
Figure 112019007655591-pat00003
상기 식에서 R1, R2, 및 R3는 메틸기이며, a, b 및 c는 몰분율로서 1/3, 1/3 및 1/3이다.
제조예 3: 바니시 조성물의 제조
상기 제조예 1에서 제조된 메틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트 및 아크릴산의 에멀젼 중합 수지 40 중량%; 비닐 아세테이트계 분말 수지로서 비닐 아세테이트/에틸렌 공중합체(상품명: 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(EVA), 엘지화학 제조) 40 중량%; 및 상기 제조예 2에서 제조된 화학식 1의 공중합체 20 중량%;로 구성된 수지성분 50 중량부, 천연고무 라텍스 12 중량부, KOH 0.2 중량부, 아연 디에틸디티오카바메이트(zinc diethyldithiocarbamate) 0.2 중량부, 분산제 0.2 중량부, 동결방지제 0.2 중량부, 소포제 1 중량부, 증점제 3 중량부, 및 메틸에틸케톤 20 중량부를 혼합하여 바니시 조성물을 제조하였다.
제조예 4: 바니시 조성물의 제조
상기 제조예 1에서 수지성분으로서 폴리도파민(중량평균분자량: 120,000) 5 중량부를 더 혼합한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 바니시 조성물을 제조하였다.
비교 제조예 1: 바니시 조성물의 제조
상기 제조예 1에서 수지성분으로서, 메틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트 및 아크릴산의 에멀젼 중합 수지 50 중량% 및 비닐 아세테이트계 분말 수지로서 비닐 아세테이트/에틸렌 공중합체(상품명: 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(EVA), 엘지화학 제조) 50 중량%로 구성된 수지성분 50 중량부를 사용한 것을 제외하고, 제조예 1과 동일한 방법으로 바니시 조성물을 제조하였다.
실시예 1: 횡권형 무자계 카본 발열선의 제조
도 1에 도시된 바와 같이, 도전심(10)의 표면에 테프론 코팅층(20)을 형성하고, 상기 테프론 코팅층의 표면에 탄소사를 일정 간격으로 나선형으로 권취하고, 상기 제조예 3의 바니시 조성물을 공급하며 사출함으로써 탄소사 횡권층(30)을 형성하였다. 상기 탄소사 횡권층(30) 표면에 유리섬유 편조물(도 3의 형태)을 위치시키고 상기 제조예 3의 바니시 조성물을 공급하며 사출함으로써 유리섬유층(40)을 형성하였다. 상기 유리섬유층(40)의 표면에 실리콘을 공급하며 사출하여 실리콘 피복층(50)을 형성하여 횡권형 무자계 카본 발열선을 제조하였다(상기에서 유리섬유 편조물과 제조예 3의 바니시 조성물은 6:4의 중량비로 사용되었다).
실시예 2: 횡권형 무자계 카본 발열선의 제조
상기 실시예 1에서 탄소사 횡권층(30) 및 유리섬유층(40)의 형성에 있어서, 제조예 3의 바니시 조성물을 사용한 것 대신 제조예 4의 바니시 조성물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 횡권형 무자계 카본 발열선을 제조하였다.
비교예 1: 횡권형 무자계 카본 발열선의 제조
상기 실시예 1에서 탄소사 횡권층(30) 및 유리섬유층(40)의 형성에 있어서, 제조예 3의 바니시 조성물을 사용한 것 대신 비교 제조예 1의 바니시 조성물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 횡권형 무자계 카본 발열선을 제조하였다.
시험예 1: 횡권형 무자계 카본 발열선의 내구성 평가
상기 실시예 1, 2 및 비교예 1에서 제조된 횡권형 무자계 카본 발열선의 내구성을 평가하기 위하여 각각의 횡권형 무자계 카본 발열선의 굴곡에 대한 내구성을 평가하였다.
구체적으로 상기 발열선들을 90도로 2,000회 굴곡시킨 후, 굴곡 시험이 완료된 발열선의 굴곡부의 탄소사 횡권층의 상태변화를 확인하고 하기와 같은 기준으로 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
<평가 기준>
(1) 표면상태
◎: 초기 상태와 변화 없음
△: 나선형으로 권취된 탄소사가 바니시로부터 일부 탈락됨
×: 나선형으로 권취된 탄소사가 바니시로부터 분리되고, 권취 간격 및 형태가 변형됨
탄소사 횡권층의 상태변화
실시예 1 ◎
실시예 2 ◎
비교예 1 ×
상기 표 1의 시험결과로부터 확인되는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 및 2의 횡권형 무자계 카본 발열선은 비교예 1의 횡권형 무자계 카본 발열선과 비교하여 매우 우수한 내구성을 나타내었다.

Claims (9)

  1. 도전심(10),
    상기 도전심을 피복하는 테프론 코팅층(20),
    상기 테프론 코팅층을 피복하고 있는 탄소사 횡권층(30),
    상기 탄소사 횡권층을 피복하고 있는 유리섬유층(40), 및
    상기 유리섬유층을 피복하고 있는 실리콘 피복층(50)을 포함하며;
    상기 탄소사 횡권층은 테프론 코팅층 표면에 일정 간격으로 나선형으로 권취된 탄소사(31)를 포함하고,
    상기 탄소사 횡권층은 탄소사를 테프론 코팅층 표면에 일정 간격으로 나선형으로 권취하고 바니시 조성물을 도포하고 사출시켜서 형성되며,
    상기 바니시 조성물은 메틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트 및 아크릴산의 에멀젼 중합 수지; 비닐 아세테이트계 분말 수지; 및 하기 화학식 1로 표시되는 공중합체;를 3~6 : 3~6 : 1~3의 중량비로 포함하는 수지성분 45~70 중량%, 천연고무 라텍스 10~20 중량%, KOH 0.1~2 중량%, 아연 디에틸디티오카바메이트(zinc diethyldithiocarbamate) 0.1~2 중량%, 용제 15~30 중량%, 및 첨가제 1~5 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 횡권형 무자계 카본 발열선.
    [화학식 1]
    Figure 112019067163300-pat00008

    상기 식에서 R1, R2, 및 R3는 수소 또는 메틸기이며,
    a, b 및 c는 몰분율로서 a는 0.1~0.5이며, b는 0.1~0.5이며 및 c는 0.1~0.5이며, a+b+c=1이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탄소사는 1,000~6,000 가닥의 탄소사 필라멘트로 구성되며 저항이 200~550Ω/m인 것을 특징으로 하는 횡권형 무자계 카본 발열선.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 횡권형 무자계 카본 발열선에서 상기 탄소사에 의한 저항은 탄소사의 권취 횟수에 의하여 조절되는 것을 특징으로 하는 횡권형 무자계 카본 발열선.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유리섬유층은 탄소사 횡권층 표면에 피복되는 유리섬유 편조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 횡권형 무자계 카본 발열선.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서,
    상기 유리섬유층은 상기 탄소사 횡권층 표면에 유리섬유 편조물을 위치시키고, 상기 탄소사 횡권층에 사용된 것과 동일한 바니시 조성물을 유리섬유 편조물에 도포하고 사출시켜서 형성한 것을 특징으로 하는 횡권형 무자계 카본 발열선.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 바니시 조성물은 폴리도파민 3~15 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 횡권형 무자계 카본 발열선.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 첨가제는 분산제 0.1~0.5 중량부, 습윤제 0.5~10 중량부, 방부제 0.1~0.3 중량부, 동결방지제 0.5~0.7 중량부, 소포제 1~10 중량부 및 증점제 5~15 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 횡권형 무자계 카본 발열선.
  9. 제1항 내지 제4항 및 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항의 횡권형 무자계 카본 발열선을 포함하는 전열기.
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