KR102079363B1 - A manufacturing method for carbon heater - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기 오븐과 같은 가열장치 분야에서 사용되는 탄소 히터를 제조하기 위한 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 탄소 복합체 조성물을 혼합하는 공정; 압출 공정; 안정화 열처리 공정; 탄화 열처리 공정; 을 포함하는 탄소 히터의 제조 방법을 제공함으로써, 탄소 히터에서의 절연파괴와 스파크 및 플라즈마의 발생을 방지하고 다양한 기계적 및 전기적 특성을 가지는 탄소 히터를 제공할 수 있다.
The present invention relates to a manufacturing method for producing a carbon heater used in the field of heating apparatus such as an electric oven.
According to the present invention, a process for mixing a carbon composite composition; Extrusion process; Stabilization heat treatment process; Carbonization heat treatment process; By providing a method of manufacturing a carbon heater comprising a, it is possible to prevent the occurrence of dielectric breakdown and sparks and plasma in the carbon heater and to provide a carbon heater having a variety of mechanical and electrical properties.

Description

탄소 히터의 제조 방법{A MANUFACTURING METHOD FOR CARBON HEATER}Manufacturing method of carbon heater {A MANUFACTURING METHOD FOR CARBON HEATER}

본 발명은 오븐과 같은 조리기기 분야에서 열을 가하는 히터로서 사용되는 탄소 히터를 제조하는 방법에 있어서, 새로운 탄소 복합체 조성물을 이용하여 탄소 히터를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a carbon heater used as a heater for applying heat from the cooking device areas, such as an oven, to a method using a new carbon composite material composition for preparing a carbon heater.

최근 들어 가정용이나 상업용 조리기기로 히터를 이용한 오븐(Oven)이 널리 사용되고 있다. Recently, an oven using a heater is widely used as a home or commercial cooking appliance.

도 1은 오븐의 일반적인 구조를 도시한 사시도로서, 도 1을 참조하면, 오븐(1)에는 조리할 음식이 놓여 지는 캐비티(2)와, 상기 캐비티(2)를 선택적으로 개방하기 위한 도어(3)와, 상기 캐비티(2)로 열을 가하는 다수의 히터(6)가 장착된다.1 is a perspective view showing the general structure of the oven 1, the oven 1 is provided to selectively open to which the food is placed for cooking cavity (2), the cavity (2) door (3 ) And a plurality of heaters 6 that heat the cavity 2.

특히 상기 히터(6)에는 하나 이상의 히터가 장착되고, 상기 히터(6)는 캐비티의 외부에서 커버(8)에 의해 보호되어 있다. 또한, 전자파 가열방식이 적용되도록 하기 위하여 상기 캐비티(2)의 상면 외부에는 마그네트론(4)이 장착되어 있다. 상기 마그네트론(4)에서 발생되는 전자기파는 소정의 도파관 및 스티러를 통하여 상기 캐비티(2)의 내부공간으로 전자파를 방사한다. 또한, 상기 캐비티의 내부공간에서 상측에는 필요에 따라 시즈히터(Sheath heater, 5)가 장착되어 있다.In particular, the heater 6 is mounted at least one heater, wherein the heater (6) is covered by the cover 8 from the outside of the cavity. In addition, a magnetron (4) is mounted on the top surface outside of the cavity (2) in order to ensure that the electromagnetic wave heating method is applied. Electromagnetic waves generated by the magnetron 4 radiate electromagnetic waves into the interior space of the cavity 2 through a predetermined waveguide and a stirrer. Further, the sheath heater is mounted (Sheath heater, 5) if necessary, the upper side in the internal space of the cavity.

상기 히터들은 히터의 재질과 가열방식 등에 따라 그 작동이 서로 다르다. 이러한 히터들 가운데 상기 시즈히터(5)와 상기 히터(6)로서 일반적으로 사용되는 탄소 히터는, 그릴히터로서 복사가열방식에 의해서 캐비티(2) 내부의 음식물을 가열한다.The heaters differ in operation depending on the material and the heating method of the heater. Among these heaters, a carbon heater generally used as the sheath heater 5 and the heater 6 heats food in the cavity 2 by a radiant heating method as a grill heater.

탄소 히터의 경우, 종래에는 탄소 섬유(Carbon fibers, CFs)를 주로 사용하였다. 일반적으로 탄소 섬유는 탄소함량이 90% 이상인 섬유상의 탄소재료를 말한다. In the case of the carbon heater, in the prior art, a carbon fiber (Carbon fibers, CFs) were primarily used. In general, carbon fiber refers to a fiber-shaped carbon material of the carbon content is less than 90%.

탄소섬유는 '탄소'라는 재료로 이루어지므로, 탄소 자체가 가지는 마이크로웨이브 흡수 특성을 그대로 가진다. 또한 탄소섬유는 '섬유'라는 형태의 특성상 본질적으로 섬유길이 대 섬유직경의 비가 매우 클 수 밖에 없다는 고유의 특성도 지닌다.Since carbon fiber is made of a material called 'carbon', it retains the microwave absorption characteristic of carbon itself. In addition, the carbon fiber also shall have a unique characteristic of not only the rain can be very large fiber length to the fiber diameter of the type essentially in the nature of 'fiber'.

이와 같은 탄소섬유의 고유의 특성은 오븐의 가열원으로서 탄소섬유를 사용할 때 몇 가지 문제점을 만든다.This inherent property of carbon fiber creates some problems when using carbon fiber as a heating source of an oven.

먼저 도2에서 도시한 바와 같이, 탄소 섬유는 각각의 탄소 필라멘트로 이루어 진다. 그런데 상기 필라멘트들은 직경뿐만 아니라 필라멘트-필라멘트간 간격이 수 ㎛ 정도이다. 따라서 높은 전자기장 하에서는, 필라멘트 사이에는 매우 좁은 거리(간격)에서 높은 전압이 가해진다. 예를 들어, 1 ㎛의 간격에 10V의 전압이 인가되면, 필라멘트-필라멘트 사이에는 약 107 V/m의 고전압이 가해진다. 이 경우 필라멘트들은 절연파괴가 발생할 가능성이 높고, 때로는 스파크(Spark)가 발생하기도 한다.First, as shown in Figure 2, the carbon fiber is made of each carbon filament. However, the filaments as well as the diameter of the filament - is approximately the distance between the filaments can ㎛. Thus, under high electromagnetic fields, high voltages are applied at very narrow distances (intervals) between the filaments. For example, when a voltage of 10 V is applied at intervals of 1 탆, a high voltage of about 107 V / m is applied between the filament and the filament. In this case, the filaments are highly prone to breakdown, and even sometimes the spark (Spark) occurs.

한편, 탄소 히터는 탄소섬유와 상기 탄소섬유에 전기를 인가하는 커넥터, 그리고 상기 탄소섬유와 커넥터를 내부에 포함한 쿼츠(Quartz) 튜브와, 상기 튜브 내에 봉입되는 Ar 등의 봉입가스로 이루어지는 어셈블리(또는 유닛)로 이루어 진다. 또한, 상기 봉입가스는 약 10-1 내지 10-2 torr 정도의 진공분위기를 유지한다. 그런데 앞에서 살펴본 바와 같이, 필라멘트-필라멘트 사이에서 고전압이 가해지면, 비록 필라멘트들의 절연파괴나 스파크는 발생되지 않더라도, 고전압하에서 불활성 가스 분위기로 인해 플라즈마(Plasma)가 발생된다.On the other hand, the carbon heater is an assembly consisting of a carbon fiber and a connector for applying electricity to the carbon fiber, a quartz tube including the carbon fiber and the connector therein, and an encapsulated gas such as Ar enclosed in the tube (or Unit). In addition, the encapsulation gas maintains a vacuum atmosphere of about 10 −1 to 10 −2 torr. However, as described above, when a high voltage is applied between the filament and the filament, although the breakdown or spark of the filaments does not occur, the plasma is generated due to the inert gas atmosphere under the high voltage.

종래에는 플라즈마 등의 반응과 플라즈마로 인한 광이 캐빈으로 진행되는 것을 억제하고자 탄소히터와 캐빈 사이에 쉴드(Shield) 부재를 설치하였다. 그러나 상기 쉴드 부재는 플라즈마 광을 차폐시킬 뿐만 아니라 탄소히터로부터 방출되는 복사광까지도 일부 차단시키므로, 오븐의 복사효율을 크게 저하시키는 문제점이 있다.It is conventional to install the shield (Shield) member between the carbon heater and the cabin to prevent the light caused by the reaction with the plasma such that the plasma goes to the cabin. However, because the shield member not only shields the plasma light blocking part even copying light emitted from the carbon heater, there is a problem that significantly decreases the radiation efficiency of the oven.

따라서 종래의 섬유 형상을 가지지 않는 새로운 형태의 탄소 히터가 필요하며, 새로운 형태의 탄소 히터를 제조하기 위한 제조 방법 또한 개발되어야 한다. Therefore, a new type of carbon heater does not have a conventional fibrous required, method for manufacturing the new form of the carbon heater must also be developed.

한편 본 발명과 관련된 종래 기술로는 한국공개특허공보 10-2011-0109697호(2011. 10. 06.)이 있다.Meanwhile, in the prior art with respect to the present invention, Korea Laid-Open Patent Publication No. 10-2011-0109697 (2011. 10. 06.) There is.

본 발명은 카본 히터에 있어서, 고전압 하에서도 절연파괴나 스파크, 그리고 플라즈마가 발생하지 않는 새로운 탄소 히터를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention relates to a carbon heater, and an object thereof is to provide a new carbon heater under a high voltage that does not cause dielectric breakdown or spark, and plasma.

또한, 본 발명은 새로운 카본 히터를 제조하기 위한 새로운 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. Another object of the present invention is to provide a new method for the production of new carbon heater.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따르면, 탄소 복합체 조성물을 혼합하는 공정; 압출 공정; 안정화 열처리 공정; 탄화 열처리 공정; 을 포함하는 탄소 히터의 제조 방법이 제공될 수 있다. In order to solve the above technical problems, according to an aspect of the invention, the step of mixing the carbon composite composition; Extrusion process; Stabilization heat treatment process; Carbonization heat treatment process; A method of manufacturing a carbon heater may be provided.

바람직하게는, 상기 조성물은 바인더로서의 수지와, 윤활제와, 고온에서 저항발열체의 비저항을 결정하는 베이스 소재를 포함하는 탄소 히터의 제조 방법이다.Preferably, the composition is a method of producing a carbon heater comprising a base material to determine the specific resistance of the resistance heating in a resin, a lubricant, and a high temperature as a binder.

바람직하게는, 상기 조성물은 바인더로서의 수지와, 윤활제와, 고온에서 저항발열체의 비저항을 결정하는 베이스 소재와, 비저항 조절제를 포함하는 탄소 히터의 제조 방법이다. Preferably, the composition is a method of producing a carbon heater comprising a base material and a resistivity modifier to determine the specific resistance of the resistance heating in a resin, a lubricant, and a high temperature as a binder.

특히, 상기 수지는 노블락(Novolac) 수지인 탄소 히터의 제조 방법이다.In particular, the resin is a novolak (Novolac) a method for manufacturing a resin carbon heater.

특히, 상기 윤활제는 흑연인 탄소 히터의 제조 방법이다.In particular, the lubricant is a method of producing a carbon heater which is graphite.

특히, 상기 베이스 소재는 실리콘 탄화물(SiC)인 탄소 히터의 제조 방법이다.In particular, the base material is a method of manufacturing a carbon heater which is silicon carbide (SiC).

또한, 상기 비저항 조절제는 실리콘 산화물(SiO2)인 탄소 히터의 제조 방법이다.In addition, the specific resistance controlling agent is a production method of a carbon heater silicon oxide (SiO2).

바람직하게는, 상기 압출 공정은 100~180에서 10~120 rpm의 속도로 수행되는 탄소 히터의 제조 방법이다.Preferably, the extrusion process is a method of producing a carbon heater is performed at a speed of 10 ~ 120 rpm at 100 ~ 180.

바람직하게는, 상기 안정화 열처리 공정은 270~320℃에서 10분~2시간 동안 수행되는 탄소 히터의 제조 방법이다. Preferably, the stabilization heat treatment process is a method of manufacturing a carbon heater that is performed for 10 minutes to 2 hours at 270 ~ 320 ℃.

바람직하게는 상기 탄화 열처리 공정은 600~1,000℃에서 10분~2시간 동안 아웃가싱(Out-gassing)하는 제1 탄화 열처리 공정을 포함하는 탄소 히터의 제조 방법이다.Preferably, a method for manufacturing a carbon heater comprising a first carbonization heat treatment process that ahutga Singh (Out-gassing) in the carbonization heat treatment process is 600 ~ 1,000 ℃ for 10 minutes to 2 hours.

특히, 상기 탄화 열처리 공정은 제2 및 제3 탄화 열처리 공정을 포함하는 탄소 히터의 제조 방법이다.In particular, the carbonization heat treatment process is a method of manufacturing a carbon heater comprising a second and third carbonization heat treatment process.

또한, 상기 제2 탄화 열처리 공정은 1,200~1,400℃에서 10분~4시간 동안 수행되고, 상기 제3 탄화 열처리 공정은 1,500~1,700℃에서 10분~4시간 동안 수행되는 탄소 히터의 제조 방법이다.Furthermore, the second carbonization heat treatment step is a manufacturing method of the carbon heater is carried out at 1,200 ~ 1,400 ℃ for 10 minutes ~ 4 hours and, performing the third carbonization heat treatment process at 1,500 ~ 1,700 ℃ for 10 minutes to 4 hours.

본 발명의 탄소 히터의 제조 방법은, 기존의 탄소 섬유를 사용하는 탄소 히터와는 달리, 섬유 형상이 아닌 벌크(Bulk) 형상의 탄소 히터를 제조할 수 있으므로, 탄소 섬유 고유의 단점인 필라멘트들 사이에서 국부적인 전압 집중이 발생하지 않아서 절연파괴나 스파크 및 플라즈마를 원천적으로 방지할 수 있다.The carbon heater manufacturing method of the present invention, unlike the carbon heater using a conventional carbon fiber, it is possible to manufacture a carbon heater of the bulk (bulk) shape, not the fiber shape, between the filaments inherent disadvantages of carbon fiber There is no local voltage concentration in the circuit, which can prevent dielectric breakdown, sparks and plasma.

또한 본 발명의 탄소 히터 제조 방법은, 탄소 히터를 다양한 형상으로 제조할 수 있어, 다양한 크기 및 형상의 오븐에 필요한 원하는 형상의 탄소 히터를 손쉽게 제작할 수 있다.In addition, the carbon heater manufacturing method of the present invention, it is possible to produce a carbon heater in a variety of shapes, it is possible to easily produce a carbon heater having a desired shape required for the oven of different sizes and shapes.

이와 더불어, 본 발명의 탄소 히터 제조 방법은, 원재료의 성분 및 조성범위를 변화시킴으로써 다양한 기계적 및 전기적 특성을 가지는 탄소 히터를 제공할 수 있다.In addition, the carbon heater manufacturing method of the present invention can provide a carbon heater having various mechanical and electrical properties by changing the composition and composition range of the raw material.

한편 본 발명의 탄소 히터 제조 방법은, 동일한 원재료의 성분 및 조성범위에서도 탄화 열처리 공정을 제어함으로써 탄소 히터의 전기적 특성을 조절할 수 있게 하여, 탄소 히터의 전기적 설계의 자유도를 대폭 향상시킨다.On the other hand, the carbon heater manufacturing method of the present invention, by controlling the carbonization heat treatment process even in the composition and composition range of the same raw material, it is possible to adjust the electrical characteristics of the carbon heater, greatly improving the degree of freedom of electrical design of the carbon heater.

도 1은 전기 오븐의 일반적인 구조를 도시한 사시도이다.
도 2는 탄소 섬유의 확대도이다.
도 3은 본원 발명의 탄소 복합체 조성물을 이용하여 탄소 히터를 만드는 제조 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 4는 노블락 수지와 실리콘 탄화물로 된 원재료의 DSC 열분석 결과이다.
도 5는 본원 발명의 각각 압출 후(a, b) 및 안정화 열처리 후(c, d) 탄소 복합체 조성물의 표면(a, c) 및 단면(b, d) 미세조직 사진이다.
도 6은 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한, (a) 제2 탄화 열처리 공정만을 수행한 탄소 복합체 발열체의 단면 미세조직 및 (b) 제2 탄화 열처리 공정 이후 제3 탄화 열처리 공정까지 수행한 탄소 복합체 발열체의 단면 미세조직 사진이다.
도 7은 본원 발명의 실시예 1의 3 성분계 탄소 복합체 조성물을 이용하여 안정화 열처리 된 탄소 복합체의 표면(a) 및 단면(b) 사진이다.
도 8은 본원 발명의 실시예 2의 4 성분계 탄소 복합체 조성물을 이용하여 안정화 열처리 된 탄소 복합체의 표면(a) 및 단면(b) 사진이다.
도 9는 본 발명의 조성물을 이용한 발열체로 만든 탄소히터 제품을 예시한 도면이다.
도 10은 본원 발명의 실시예 2의 4 성분계 탄소 복합체 조성물을 이용하여 제작한 탄소 히터의 가열 작동 상태를 도시한 사진이다.
도 11은 본원 발명의 실시예 3의 4 성분계 탄소 복합체 조성물을 이용하여 제작한, 제3 탄화 열처리 공정 온도에 따른 탄소 히터의 전기 저항값을 도시한 것이다.
도 12는 제3 탄화 열처리 공정 온도에 따른 탄소 히터의 열 전도도 특성을 도시한 것이다.
1 is a perspective view showing a general structure of an electric oven.
2 is an enlarged view of carbon fiber.
Figure 3 is a flow chart schematically showing a manufacturing method for making a carbon heater using the carbon composite composition of the present invention.
Figure 4 is a DSC thermal analysis of the raw material of the noblock resin and silicon carbide.
5 is a microstructure photograph of the surface (a, c) and cross-section (b, d) of the carbon composite composition after extrusion (a, b) and after stabilization heat treatment (c, d), respectively, of the present invention.
Figure 6 is a cross-sectional microstructure of the carbon composite heating element performed only (a) the second carbonization heat treatment step observed with a scanning electron microscope (SEM) and (b) carbon performed to the third carbonization heat treatment process after the second carbonization heat treatment process A cross-sectional microstructure picture of the composite heating element.
Figure 7 is a surface (a) and cross-sectional (b) photograph of the carbon composites stabilized using the three-component carbon composite composition of Example 1 of the present invention.
8 is a photograph of the surface (a) and cross-section (b) of the carbon composite stabilized heat treatment using the four-component carbon composite composition of Example 2 of the present invention.
9 is a view illustrating a carbon heater product made of a heating element using the composition of the present invention.
10 is a photograph showing a heating operation state of the carbon heater produced using the four-component carbon composite composition of Example 2 of the present invention.
FIG. 11 illustrates an electrical resistance value of a carbon heater according to a third carbonization heat treatment process temperature produced using the four-component carbon composite composition of Example 3 of the present invention.
12 illustrates thermal conductivity characteristics of the carbon heater according to the third carbonization heat treatment process temperature.

이하, 본원에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄소 히터의 제조 방법 및 상기 방법에 의해 제조된 탄소 히터에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, it will be described in detail with respect to the carbon heater produced by a method of producing a carbon heater and the method in accordance with a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings herein.

본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.The present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various different forms, only this embodiment to complete the scope of the invention to those skilled in the art and complete the scope of the invention to those skilled in the art It is provided to inform you.

먼저, 본 발명에서 탄소 히터를 제조하기 위해 발명한 제조 방법에 대해 설명한다. First, a description will be given of a method invented for the preparation of a carbon heater according to the present invention.

도 3은 본 발명에서 발명한 탄소 히터의 제조 방법으로, 탄소 복합체 조성물로 된 원재료(이하 탄소 복합체 조성물, 조성물 또는 원재료라 한다)를 혼합하는 공정, 압출 공정, 안정화 열처리 공정, 그리고 탄화 열처리 공정을 포함한다.3 is a production method of a carbon heater invention In the present invention, (hereinafter referred to as carbon composite composition, the composition or raw materials) of a carbon composite composition raw material mixing process, an extrusion process, the stabilization heat treatment process, and carbonization heat treatment step of the Include.

먼저, 본 발명에서의 제조 방법은 원재료를 균일하게 혼합하는 단계(S 100)로부터 출발한다. 원재료를 혼합하는 방법은 먼저 원하는 성분 및 조성범위를 가지는 원재료를 준비한 후, 상기 원재료를 분쇄기(Mill)를 이용하여 충분한 시간 동안 혼합한다. 본 발명에서는 마멸분쇄기(Attrition Mill)을 이용하여 2시간 동안 혼합하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 분쇄기에 있어서도, 볼밀(Ball mill), 마멸분쇄기, 핀밀(Pin mill) 뿐만 아니라 제트밀, 진동 밀, 콜로이드 밀 등을 이용할 수도 있다.First, the manufacturing method in the present invention starts from the step (S 100) of uniformly mixing the raw materials. In the method of mixing the raw materials, first, a raw material having a desired component and composition range is prepared, and then the raw materials are mixed for a sufficient time using a mill. Although the present invention, mixed for 2 hours using an attrition mill (Attrition Mill), is not limited thereto. May also be used even in the crusher, a ball mill (Ball mill), attrition mill, pinmil (Pin mill), as well as jet mill, vibration mill, colloid mill or the like.

본 발명에서 이용한 원재료는 바인더로서의 수지와, 윤활제와, 고온에서 저항발열체의 비저항을 결정하는 베이스 소재를 포함하는 탄소 복합체 조성물을 이용한다.Ingredients used in the present invention uses a carbon composite composition comprising a base material to determine the specific resistance of the resistance heating in a resin, a lubricant, and a high temperature as a binder.

또한 본 발명에서는 바인더로서의 수지와, 윤활제와, 고온에서 저항발열체의 비저항을 결정하는 베이스 소재와, 비저항 조절제를 포함하는 탄소 복합체 조성물을 원재료로써 이용할 수도 있다.In addition, the present invention may use a composite carbon material composition comprising a base material and a resistivity modifier to determine the specific resistance of the resistance heating in a resin, a lubricant, and a high temperature as a raw material as a binder.

먼저 바인더는 탄소 히터의 발열체로서 역할을 수행하는 무기물 파우더들이 고온에서 확산에 의해 결합되기 이전에, 비교적 저온에서 상기 파우더들 사이의 기계적인 결합을 위해 첨가되는 성분이다. 또한 본 발명에서의 바인더는 최종 생성물인 탄소 히터의 주요 성분인 탄소의 공급원으로서도 그 기능을 수행한다.First, the binder is a component added for mechanical bonding between the powders at a relatively low temperature, before the inorganic powders serving as heating elements of the carbon heater are bonded by diffusion at a high temperature. In addition, the binder according to the present invention performs its functions as a source of carbon in the main components of the carbon heater final product.

본 발명에서는 바인더의 일 실시예로써, 우수한 내열성을 가지는 페놀 수지의 일종인 노블락(Novolac) 수지를 사용하였다. 노블락 수지는 페놀과 포름알테히드와의 반응으로 생성되는 페놀 수지에서, 촉매가 촉매가 산(Acid)일 경우 만들어 지는 페놀수지 중 하나이다. 그러나 반드시 바인더로 페놀 수지, 특히 노블락 수지를 한정하는 것은 아니다. 구체적으로 노블락 수지 이외에도 페놀 수지 중에서 레졸(resol) 수지도 가능하다. 또한 페놀 수지 이외에도 아크릴 수지 등과 같이, 일반적으로 접착 기능을 담당하는 바인더로서 사용될 수 있는 유기 수지는 모두 가능하다. In the present invention, Novolac resin, which is a kind of phenol resin having excellent heat resistance, was used as one example of the binder. Novolak resin is one of phenol in the resin produced by the reaction of a phenol and formaldehyde Alte hydroxy, a phenol resin produced when the catalyst is in the catalyst acid (Acid). However, it not necessarily limited to phenolic resins, particularly novolak resins as a binder. Specifically, in addition to the noblock resin, a resol resin may also be used in the phenol resin. In addition to the phenol resin, all of the organic resins that can be used as a binder generally responsible for the adhesion function, such as an acrylic resin, are possible.

보다 구체적으로 노블락 수지는 페놀에 대한 포름할데히드의 배합 몰비가 0.5 내지 1.0으로서 황산, 염산, 수산 등과 같은 산성 촉매를 사용하여 반응시켜 얻어진다. 산성 촉매 하에서 축합반응이 빠르게 일어나므로 다수의 페놀 핵이 메틸렌기에 의해 연결된 구조이기 때문에, 그 자신은 열가소성 수지이며, 경화제 없이는 경화되지 않는 특성이 있다. 축합경화 또는 열경화에 의해 경화되며, 통상은 헥사민(Hexamine)과 혼합하여 가열경화된다. 그러나, 압출 공정에서 보다 자세히 설명하겠지만, 본 발명에서의 노블락 수지는 압출 공정 및 안정화 열처리 공정에서 경화제가 필요하지 않는다는 유리한 효과를 가지는 것이 본 발명자들에 의해 확인되었다.More specifically, the noblock resin is obtained by reacting with an acidic catalyst such as sulfuric acid, hydrochloric acid, hydroxyl acid, etc. with a compound molar ratio of formaldehyde to phenol of 0.5 to 1.0. Since the condensation reaction takes place rapidly under an acidic catalyst, since many phenol nuclei are connected by methylene groups, they are thermoplastic resins and have a property of not being cured without a curing agent. It is cured by condensation curing or thermosetting, and is usually heat cured by mixing with hexamine. However, as will described in more detail in the extrusion process, the novolak resin of the present invention was confirmed by the present inventors to have a beneficial effect does not require a curing agent in the extrusion process and stabilizing heat treatment step.

본 발명에서는 또한, 최종 생성물인 탄소 히터에서 발열체의 비저항을 결정하는 베이스 소재로 실리콘 탄화물(SiC)을 포함한다. In the present invention, silicon carbide (SiC) is also included as a base material for determining the specific resistance of the heating element in the carbon heater which is the final product.

실리콘 탄화물은 다른 성분의 무기물 파우더들보다 우선 전기 비저항이 낮고 전기전도도 및 열전도도가 상대적으로 높다는 특징이 있다. 베이스 재료의 전기적 특성은 탄소 히터의 발열체로 사용되기 위해 갖추어야 할 기본적 특성이다. 또한 열전도도 역시 중요한데, 이는 열전도도가 낮을 경우 카본 히터로 사용될 때의 작동온도가 약 1,200℃ 정도까지 올라가는 매우 고온이므로 히터 주위로 열 배출이 원활하지 않으면 히터 발열체의 단선이 발생할 수 있기 때문이다.Silicon carbide has a low electrical resistivity than the first inorganic powder in the other component is characterized in that an electric conductivity and thermal conductivity is relatively high. The electrical properties of the base material are the basic properties that must be provided to be used as the heating element of the carbon heater. In addition, thermal conductivity is also important, because when the thermal conductivity is low, the operating temperature when used as a carbon heater rises to about 1,200 ° C., which is very high, so that heat dissipation around the heater may cause disconnection of the heater heating element.

또한, 본 발명의 탄소 복합체 조성물인 원재료는 윤활제로 흑연(Graphite)을 포함한다. 상기 윤활제는 원재료를 압출할 때 원재료와 다이(Die)와의 마찰을 줄이기 위함이다. In addition, the raw material of the carbon composite composition of the present invention contains graphite as a lubricant. The lubricant is to reduce the friction with the raw material and the die (Die) in order to extrude the raw material.

일반적으로 탄소 전극은 주재료로서 탄소가 사용되므로, 탄소를 주재료로 포함하는 윤활제인 흑연(Graphite), 카본 블랙(Carbon Black) 및 활성 탄소(Activated carbon) 등이 사용될 수 있다. In general, the carbon electrode may include carbon, so is used, the lubricant of graphite (Graphite), a carbon black (Carbon Black) and activated carbon (Activated carbon) including carbon as a main ingredient is used as a main material.

한편, 본 발명에서는 윤활제와 탄소 공급원으로서의 흑연 이외에, 흑연의 또 다른 기능을 확인하였다. 위에서 기재한 바와 같이, 본 발명에서 바인더로써 사용한 노블락 수지는 그 자체만으로는 경화되지 않는다고 알려져 있다. 단순히 온도를 높이는 등의 공정만으로는 노블락 수지를 경화시키지 못한다. 따라서 노블락 수지를 경화시키려면 별도의 경화제(예를 들면 헥사민(Hexamine)과 같은 경화제)가 반드시 포함되어야 한다. On the other hand, in the present invention, in addition to the lubricant and graphite as a carbon source, another function of graphite was confirmed. As described above, the novolak resin used as a binder in the present invention may be known that cure by themselves. A process such as simply raising the temperature does not cure the noblock resin. Therefore, in order to cure the noblock resin, a separate curing agent (for example, a curing agent such as hexamine) must be included.

만일 바인더로 또 다른 페놀 수지 중에서 레졸(resol) 수지를 사용할 경우에는, 별도의 경화제는 불필요하다. 왜냐하면, 레졸 수지는 별도의 경화제 없이도 열경화가 가능하기 때문이다. When using the resol (resol) resins from another by ten thousand and one phenolic resin binder, the additional curing agent is not necessary. Because, resole resin is that the heat curable without the need for a separate curing agent.

이 외에도 아크릴 수지 등과 같은 다른 수지를 바인더로 사용하는 경우, 필요에 따라 경화제를 이용하거나 또는 열경화 또는 광경화를 이용하여 바인더를 경화시킬 수도 있다. 만일 광경화를 이용하는 경우 광개시제가 추가로 포함될 수도 있으며, 이외에도 각종 첨가제도 포함될 수 있다. In addition, in the case of using another resin such as an acrylic resin as a binder, the binder may be cured using a curing agent or thermosetting or photocuring, if necessary. If using the photocuring and photoinitiator is also contain further, in addition can also contain various additives.

본 발명에서는, 아직 어떠한 메커니즘에 의한 것인지는 알 수 없으나, 본 발명의 경화제가 첨가되지 않은 탄소 복합체 조성물에 흑연을 포함시킨 경우에는, 압출 과정 이후에 별도의 경화제 첨가 없이도 탄소 복합체 조성물이 자체적으로 경화가 진행되는 것을 확인하였다. 따라서 본 발명의 탄소 복합물 원재료는 바인더의 종류에 따라 별도의 경화제가 필요없이 흑연이 윤활제와 경화제의 기능과 동시에 수행할 수도 있다. 물론 바인더의 성분에 따라 다른 성분의 바인더를 사용하는 경우에는, 바인더와 함께 경화제를 탄소 복합체 조성물에 반드시 포함해야 하는 경우도 있다.In the present invention, it is not known what mechanism yet, but when graphite is included in the carbon composite composition to which the curing agent of the present invention is not added, the carbon composite composition itself hardens without addition of a curing agent after the extrusion process. it was confirmed that progress. Therefore, carbon composite materials of the present invention may perform the graphite without a separate curing agent is required according to the type of the binder at the same time as function of a lubricant and a curing agent. Of course, when using the binder of other ingredients, depending on the composition of the binder is, there is also a case that the curing agent together with a binder must be contained in the carbon composite composition.

또한 본 발명의 원재료인 탄소 복합체 조성물은 필요에 따라 최종 생성물인 탄소 히터에서의 발열체의 비저항을 조절하기 위한 비저항 조절제를 포함할 수 있다.In addition, the carbon composite composition, which is a raw material of the present invention, may include a resistivity regulator for controlling the resistivity of the heating element in the carbon heater, which is the final product, if necessary.

비저항 조절제는 탄소 히터의 발열체의 비저항을 올리거나 내리는 기능을 수행하나, 본 발명에서는 베이스 재료로 비교적 비저항이 낮은 실리콘 탄화물을 사용하므로, 주로 비저항을 올릴 수 있는 재료가 비저항 조절제로서 사용된다.The resistivity regulator serves to raise or lower the resistivity of the heating element of the carbon heater. However, in the present invention, silicon carbide having a relatively low resistivity is used as the base material, so a material capable of raising the resistivity is mainly used as the resistivity adjuster.

통상적으로 비저항이 높은 재료로는, 전기전도가 전자에 의하지 않고 포논(Phonon, 또는 격자 진동이라고 함)에 의해 발생하는 산화물(Oxide)들이 대표적으로 알려져 있다. 본 발명에서는 실리콘 산화물(SiO2) 또는 알루미늄 산화물(Al2O3)을 비저항 조절제로서 사용하였다.Typically, as a material having a high resistivity, oxides generated by phonon (referred to as Phonon or lattice vibration) instead of electrons are known. In the present invention, silicon oxide (SiO 2 ) or aluminum oxide (Al 2 O 3) was used as a resistivity regulator.

다만, 실리콘 산화물이 알루미늄 산화물 대비 보다 비저항 조절제로서 보다 바람직한데, 이는 실리콘 산화물이 알루미늄 산화물보다 융점이 더 낮아서 후술할 탄화 열처리 시에 탄소 히터의 비저항의 조절(증가)을 보다 쉽게 제어할 수 있기 때문이다.However, together the silicon oxide is a more preferable specific resistance adjusting agent than aluminum oxide prepared, which, because it easier to control the adjustment (increase) of specific resistance of the carbon heater at the time of carbonization heat treatment to the silicon oxide is low more, the melting point will be described later than the aluminum oxide to be.

다음으로, 본 발명에서의 제조 방법은 균일한 원재료를 이용하여 압출하는 공정(S 200)을 거친다.Next, the manufacturing method in this invention goes through the process (S200) of extruding using a uniform raw material.

본 발명에서의 압출 공정은 100~180℃의 온도에서 10~120rpm의 속도로 수행된다. 만일 압출온도가 100℃ 보다 낮은 경우 바인더의 점도가 높아서 세라믹 파우더와의 결합이 어려워, 압출 후 압출물의 기계적 안정성이 저하된다. 반면에, 압출온도가 180℃보다 높아지게 되면 바인더가 흑연과 반응하여 고분자 네트워크가 형성되는 경화가 진행되기 시작하므로 압출물이 지나치게 단단하여 압출이 어려워진다.The extrusion process of the present invention is carried out at a temperature of 100 ~ 180 ℃ at a rate of 10 ~ 120rpm. If the extrusion temperature is lower than 100 ℃ high viscosity of the binder is difficult to bond with the ceramic powder, the mechanical stability of the extrudate after extrusion is lowered. On the other hand, since the extrusion temperature when higher than 180 ℃ the binder is reacted with the graphite beginning to the cured polymeric network that is formed is difficult to progress the extrusion over the extruded hard water.

한편 본 발명에서는 상기 압출 공정 대신 금형을 이용한 사출 공정도 적용할 수 있다. Meanwhile, in the present invention, the injection process using the mold instead of the extrusion process can be applied.

압출 공정의 원리는 스크류 압출기 내에서 고분자 또는 고분자가 포함된 원재료 중 고분자 성분이 녹으면서 스크류 채널을 따라 앞으로 진행된 후 스크류 끝에 형성된 높은 압력에 의해 압출기 끝의 다이을 통해 압출되면서 성형되는 것이다. 따라서 압출 공정은 생산성이 매우 높다는 장점이 있는 반면, 생성물의 밀도 및 강도, 표면 조도 또는 직선도 등은 사출 공정보다 좋지 못한 특성이 있다.The principle of the extrusion process is that the polymer is melted in the screw extruder, and the polymer component is melted and then moved forward along the screw channel and extruded through the die at the end of the extruder by the high pressure formed at the screw tip. Therefore, the extrusion process has the advantage that the productivity is very high, while the density and strength of the product, surface roughness or straightness, etc. has a worse characteristic than the injection process.

이에 반해 사출 공정은, 고분자 또는 고분자가 포함된 원재료 중 고분자 성분이 녹으면서 실린더 앞쪽으로 이송되고, 이송이 끝나면 앞으로 이송된 고분자 또는 고분자 성분 용융물을 스크류나 플러저로 밀어 실린더 끝의 노즐을 통과하여 금형 안으로 흘러 들어가게 하는 방식을 이용한다. 따라서 사출공정은, 압출공정 대비, 금형 설계에 따라 형상의 설계가 자유롭고, 생성물의 밀도 및 강도, 표면 조도가 우수한 장점이 있다.On the other hand, the injection process is flew polymer or melt polymer components of the raw material containing the polymer is transferred to a cylinder front side, at the end of the conveyance by pushing the polymer or polymer component melt feed forward to the screw or plunger through the nozzle of the cylinder end It utilizes a way that enters flow into the mold. Therefore, the injection process, compared to the extrusion process, the design of the shape is free according to the mold design, there is an advantage of excellent density, strength, surface roughness of the product.

도 4는 본 발명의 일 실시예인 노블락 수지와 실리콘 탄화물로 이루어진 원재료를 가열할 때 발생하는 경화반응을 보여주는 DSC 열분석 결과이다.Figure 4 is a DSC thermal analysis result showing the curing reaction that occurs when heating a raw material composed of one embodiment novolak resin and the silicon carbide of the present invention.

도 4에서 보이는 바와 같이, 원재료인 탄소 복합체 조성물 내에서 수지의 함량이 증가하게 되면, 경화 반응이 일어나는 개시 온도, 피크 온도, 그리고 종료 온도가 증가하는 것을 알 수 있다. 따라서 본 발명에서의 상기 압출 온도의 상한은 본 발명에서 바인더로 사용한 수지의 경화 개시 온도인 180℃ 근처로 결정된다.As seen in Figure 4, it can be seen that when the content of the resin increases in the raw material carbon composite composition, the curing reaction is initiated the temperature, peak temperature, and end temperature increase. Therefore, the upper limit of the extrusion temperature in this invention is determined by the near 180 ℃ curing start temperature of the resin used as a binder in the present invention.

본 발명의 제조 방법에 따르면, 압출 공정 후에는 안정화 열처리 공정(S 300)이 수행된다. 안정화 열처리 공정(S 300)은 바인더의 탄소와 산소의 결합 구조를 유도하기 위한 열처리 과정이다. 안정화 열처리 공정의 결과로 압출된 탄소 복합체 조성물이 압출된 형상을 그대로 유지하여 기계적 안정성을 확보할 수 있도록 바인더가 경화된다. According to the production method of the present invention, a stabilization heat treatment process (S 300) is performed after the extrusion process. Stabilization heat treatment step (S 300) is a heat treatment process for deriving a combined structure of the binder carbon and oxygen. The binder is hardened so that the result of the carbon composite material extruded from a composition of a stabilizing heat treatment step can ensure the mechanical stability to remain in the extruded shape.

안정화 열처리 공정 초기에는 바인더가 공정온도가 올라감에 따라 먼저 점도가 낮아져서 세라믹 파우더 사이의 공극을 메우는 치밀화(Densification) 과정이 일어난 후, 안정화 열처리 공정 후기에는 경화 반응이 완료되어 압출된 형상을 안정적으로 유지하게 된다.Stabilization heat treatment process initially after the binder takes place the process temperature rises in accordance with the first viscosity is lowered ceramic densification (Densification) process to fill the void between powder, stabilization heat treatment process reviews, the curing reaction is completed, maintain the extruded shape stably Done.

도 5는 각각 압출 후(a, b) 및 안정화 열처리 후(c, d) 탄소 복합체 조성물의 표면(a, c) 및 단면(b, d) 미세조직 사진이다. 5 is a microstructure photograph of the surface (a, c) and cross-section (b, d) of the carbon composite composition after extrusion (a, b) and after stabilization heat treatment (c, d), respectively.

압출 후 탄소 복합체 조성물의 미세조직은 세라믹 파우더들이 바인더 수지로 코팅되어 있고, 비교적 큰 공극 없이 파우더 사이를 바인더 수지가 잘 메우고 있음을 보이고 있다. 다만, 단면 미세조직이 일부분에서 다소 각이 진(Faceted) 형상을 보여주는데, 이는 혼합 공정 또는 압출 공정 중의 온도가 바인더가 유동할 정도까지는 충분히 높지 않아 일부 세라믹 파우더들을 바인더가 충분히 코팅하고 있지 못하기 때문이다. Microstructure of the carbon composite material after extrusion has shown that the composition and the ceramic powder are coated with a binder resin, a relatively large gap between the binder resin powder well without filling. However, the cross-sectional microstructure is to show a slightly angled (Faceted) shape in a portion, which because they do not have the temperature in the mixing process or extrusion process, not the binder is sufficiently coated with some ceramic powders does not sufficiently high extent to the binder to flow to be.

이에 반해, 안정화 열처리 후 미세조직은 압출 후 미세조직 대비, 먼저 표면에서의 요철이 보다 커짐을 알 수 있다. 또한 단면 미세조직은 안정화 열처리 후 대부분의 영역에서 보다 라운드(Round) 져 있는 것을 보여준다. 이는 안정화 열처리 과정 동안 바인더의 경화반응은 물론이거니와, 온도가 올라감에 따라 바인더의 점도가 감소하여 세라믹 파우더들을 유동성이 증가한 바인더가 코팅을 하고 또한 세라믹 파우더들 사이의 공극을 바인더가 메우기 때문이다. 안정화 열처리 공정에 의해 발생하는 이러한 치밀화 과정으로 인해, 표면에서의 미세한 수축(Shrinkage)이 일어나 표면에서의 미세 요철이 발생하고, 단면 미세조직에서의 입자들의 형상은 압출 공정 후의 입자들 대비 보다 곡면을 가진다. On the contrary, it can be seen that the microstructure after the stabilization heat treatment is larger in unevenness on the surface than the microstructure after extrusion. In addition, cross-sectional microstructure shows that becomes more round (Round) in most areas, after stabilization heat treatment. This is because, as well as the curing reaction of the binder during the stabilization heat treatment process, as the viscosity of the binder decreases as the temperature increases, the binder is coated with a binder having increased fluidity. Due to this densification process, caused by the stabilizing heat treatment step, the fine shrink (Shrinkage) in the surface up generating fine unevenness on the surface, and the shape of particles in the cross-sectional microstructure is a curved surface than over the particles after the extrusion process have.

한편, 본 발명에서의 안정화 열처리 공정은 대기 중의 270~320℃의 온도에서 10분~2시간 동안 수행된다. 특히 공정 온도의 하한 값은 바인더의 열적 특성에 의해 결정되는데, 도 4에서 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에서의 바인더인 노블락 수지의 결정화 완료 온도는 약 270℃임을 알 수 있다. 따라서 안정화 열처리 공정이 270℃보다 낮으면 바인더의 경화를 담보할 수 없게 된다. 반면에, 안정화 열처리 온도의 상한은 기술적으로는 한계가 없으나 에너지 측면에서는 지나치게 고온으로 올리지 않는 것이 바람직하다.On the other hand, the stabilization heat treatment process in the present invention is carried out for 10 minutes to 2 hours at a temperature of 270 ~ 320 ℃ in the air. In particular, the lower limit of the process temperature is determined by the thermal properties of the binder, as shown in Figure 4 it can be seen that the crystallization completion temperature of the noblock resin of the binder in one embodiment of the present invention is about 270 ℃. Therefore, if the stabilizing annealing process is lower than 270 ℃ it is the curing of the binder can not be guaranteed. On the other hand, the upper limit of the stabilization heat treatment temperature is not technically limited, but in terms of energy, it is preferable not to raise the temperature too high.

안정화 열처리 공정에서의 승온속도는 1~10℃/min이 바람직하다. 미세조직 관점에서는 승온속도가 느릴수록 좋으나, 1℃/min 보다 느린 경우 안정화 열처리 후의 미세조직은 큰 변화 없이 공정시간만 길어져서, 그 결과 단위공정당 공정시간이 증가하여 생산성이 크게 떨어진다. 반면에 승온속도가 10℃/min 보다 빠른 경우, 반응시간이 충분하지 못하여 그 결과 최종 미세조직 내에서 결함(defect)이 발생하여 내구성이 떨어지는 현상이 발생한다.Temperature rise rate of the heat treatment in the stabilization step is the 1 ~ 10 ℃ / min is preferred. In terms of microstructure, the slower the temperature rise rate is, the better, but the slower than 1 ° C / min, the microstructure after the stabilization heat treatment has a long process time without significant change, and as a result, the process time per unit process increases, resulting in a significant drop in productivity. On the other hand, if the temperature increase rate is faster than 10 ℃ / min, the reaction time is not enough, resulting in a phenomenon that the durability (defect) occurs in the final microstructure and the durability is poor.

다음으로, 경화된 탄소 복합체 조성물은 탄화 열처리 공정을 거친다(S 400). 상기 탄화 열처리 공정은 일차적으로 탄소 복합체 조성물을 구성하는 구성 성분들 가운데 휘발 성분을 아웃가싱(Out-gassing) 시키는 것과, 다음으로 남은 성분들의 대부분을 탄화시켜 최종 생성물인 탄소 히터 저항체의 유효 성분을 만드는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 본 발명의 탄화 열처리 공정은 제1 탄화 열처리 공정과 제2 탄화 열처리 공정을 포함한다. Next, the cured carbon composite composition is subjected to a carbonization heat treatment process (S 400). The carbonization heat treatment process primarily out-gassing the volatile components among the components constituting the carbon composite composition, and then carbonizes most of the remaining components to form an active component of a carbon heater resistor as a final product. and that for the purpose. To this carbonization heat treatment process of the present invention comprises a first carbonization heat treatment step and the second carbonization heat treatment step.

먼저, 제1 탄화 열처리 공정은 질소와 같은 불활성 가스 분위기에서 후속 제2 탄화 열처리 단계 대비 비교적 저온인 600~1,000℃의 온도에서 10분~2시간 동안 진행되며, 주로 바인더 성분 가운데 탄소를 제외한 다른 성분들과 조성물의 성분 가운데 바인더 이외의 다른 성분들에 포함된 불순물 등에서 존재할 수 있는 탄소 이외의 기타 성분들을 휘발시키는 것을 목적으로 한다. Firstly, the first carbonization heat treatment step is a subsequent second carbonization heat treatment compared proceeds at a relatively low temperature is a temperature of 600 ~ 1,000 ℃ for 10 minutes to 2 hours, usually the binder components of the other components excluding the carbon in an inert gas atmosphere such as nitrogen And volatilize other components other than carbon which may be present in the components of the composition and the components contained in the components other than the binder.

상기 제1 열처리 탄화 공정 이후에는 제2 탄화 열처리 공정이 진행된다. 제2 탄화 열처리 공정에서는 아웃가싱 단계 이후 남은 탄소 복합체 조성물의 성분들을 탄화시키며, 질소와 같은 불활성 가스 분위기 하에서 1,200~1,400℃의 온도에서 10분~4시간 동안 수행된다. 제2 탄화 열처리 공정의 온도가 1,200℃보다 낮은 경우, 성분들의 탄화가 불완전하여 탄소 전극의 발열체의 전기 전도도가 낮아지는 문제가 있다. 반면에, 제2 탄화 열처리 공정의 온도가 1,400℃보다 높은 경우, 바인더 재료 등으로부터 기인한 "-C-C-" 구조체의 기화가 지나치게 많이 발생하여, 탄소 전극의 발열체의 수율이 크게 저하되는 문제가 발생한다. After the first heat treatment step, the carbide of the second carbide heat treatment step is in progress. A second heat treatment step, carbonization sikimyeo carbide components of the washing step after ahutga remaining carbon composite composition, is carried out at a temperature of 1,200 ~ 1,400 ℃ under an inert gas atmosphere such as nitrogen for 10 minutes to 4 hours. When the temperature of the second carbonization heat treatment process is lower than 1,200 ° C., there is a problem that the carbonization of the components is incomplete and the electrical conductivity of the heating element of the carbon electrode is lowered. On the other hand, when the temperature of the second carbonization heat treatment process is higher than 1,400 ° C., excessive vaporization of the “-CC-” structure resulting from the binder material or the like occurs, causing a problem that the yield of the heating element of the carbon electrode is greatly reduced. do.

또한 상기 탄화 열처리 공정은 생산성 향상을 위해 제1 탄화 열처리 공정과 제2 탄화 열처리 공정로 구분되지 않고 통합되어, 하나의 탄화 열처리 공정으로 운용될 수도 있다. 이 경우, 원활한 아웃가싱을 위해 승온 속도를 변화시키는 등의 기타 공정조건의 조절도 병행될 수 있다.In addition, the carbonization heat treatment process is not divided into the first carbonization heat treatment process and the second carbonization heat treatment process to improve productivity, and may be operated as one carbonization heat treatment process. In this case, the adjustment of the other process conditions such as varying the rate of temperature rise to facilitate ahutga washing may also be parallel.

한편, 본 발명자들은 동일한 탄소 복합체 조성물을 이용하더라도, 본 발명의 탄소 히터 제조 방법을 통해, 최종 생성물인 탄소 히터의 전기적 성질을 변화시킬 수 있음을 확인하였다.On the other hand, the inventors of the present invention, even using the same carbon composite composition, through the carbon heater manufacturing method of the present invention, it was confirmed that the electrical properties of the carbon heater as the final product can be changed.

특히 탄소 히터로 사용되는 조건에서, 히터의 사용 전력량을 감소시키기 위해서는 규격 내에서 히터 발열체의 전기저항을 일정 수준으로 높이는 것이 필요하다. In particular, under the conditions used in the carbon heater, to increase the electrical resistance heating element of the heater in the specification at a certain level is needed to reduce the amount of power used in the heater.

이에 본 발명자들은 상기 산화 열처리 공정 이후에, 베이스 재료인 실리콘 탄화물 주위의 바인더 재료 등으로부터 기인한 "-C-C-" 구조체의 일부를 산화 또는 기화시키거나, 비저항 조절제인 실리콘 산화물(SiO2)를 융해(Melting)시켜 융해된 실리콘 산화물이 베이스 재료인 실리콘 탄화물을 코팅시킴으로써 전자가 지날 수 있는 단면적을 감소시키고자 하였다. 이를 통해 전자의 충돌시간을 감소시킴으로써 전자의 평균 이동 행정(Mean free path)를 짧게 하여, 히터 발열체의 전기 전도도는 감소시키고 전기 저항은 증가시키고자 하였다.The present inventors have found that a fusion "-CC-" which oxidize or vaporize a part of the structure or specific resistance adjusting agent of silicon oxide (SiO2) resulting from the heat treatment after the oxidation process, and the binder material around the silicon carbide base material ( The melted silicon oxide was coated with silicon carbide, which is a base material, to reduce the cross-sectional area through which electrons can pass. This by reducing the time to collision of electrons with a shorter stroke moving average (Mean free path) of the electronic, electrical conductivity, heating of the heater was decreased and characters increases electrical resistance and.

이를 위해 본 발명자들은, 실리콘 산화물의 융점(1,600℃)이 다른 비저항이 높은 금속 산화물, 예를 들면 알루미늄 산화물(Al2O3, 2,072℃)이나 지르코늄 산화물(ZrO2, 2,715℃)의 융점보다 높지 않다는 점에 착안하여, 상기 제2 탄화 열처리 공정 이후에 제3 탄화 열처리 공정을 추가하였다.For this purpose, the present inventors pay attention to the fact that the melting point (1,600 ° C) of silicon oxide is not higher than the melting point of other high-resistance metal oxides such as aluminum oxide (Al2O3, 2,072 ° C) or zirconium oxide (ZrO2, 2,715 ° C). and it was added to the third carbonization heat treatment process after the second carbonization heat treatment step.

본 발명에서의 상기 제3 탄화 열처리 공정은 앞에서 설명한 전기 전도도의 감소 및 전기 비저항의 증가뿐만 아니라 히터 발열체가 갖추어야 할 조건인 기계적 강도도 크게 개선시킨다. 이는 융해된 실리콘 산화물의 일부가 특히 표면에 존재하는 세라믹 파우더들 사이의 공극이나 결함을 메워서, 세라믹 재료에서의 취성 파괴(Brittle fracture)의 주요 원인인 표면 결함을 제거하기 때문이다.The third carbonization heat treatment process are reduced and an increase in electrical resistivity of the electrical conductivity mentioned earlier, as well as thereby also significantly improving the mechanical strength of the heater heating conditions to be provided in the present invention. This is because some of the molten silicon oxide fills in voids or defects, particularly between ceramic powders present on the surface, to remove surface defects that are the major cause of brittle fracture in the ceramic material.

또한, 본 발명에서의 상기 제3 탄화 열처리 공정은 탄소 히터의 열전도도의 변화를 유발한다. 이는 상기 용융된 실리콘 산화물로 인해 히터 발열체용 조성물 내의 성분 및 미세조직의 변화에서 기인한다In addition, the third carbonization heat treatment process of the present invention causes a change in thermal conductivity of the carbon heater. This is due to the change of the component and microstructure in the composition for heater heating element due to the molten silicon oxide.

본 발명에서의 제3 탄화 열처리 공정은 질소와 같은 불활성 가스 분위기 하에서 1,500~1,700℃의 온도에서 10분~4시간 동안 수행된다. The third carbonization heat treatment process in the present invention is carried out for 10 minutes to 4 hours at a temperature of 1,500 ~ 1,700 ℃ under an inert gas atmosphere such as nitrogen.

제3 탄화 열처리 공정의 온도가 1,500℃보다 낮은 경우, 바인더 재료 등으로부터 기인한 "-C-C-" 구조체의 기화가 지나치게 많이 발생하여, 탄소 전극의 발열체의 수율이 낮아지는 문제가 있다. 이와 더불어 제3 탄화 열처리 공정의 온도가 1,500℃보다 낮으면 탄소 전극의 열전도도가 지나치게 낮아서 가열시 탄소 전극의 높은 열을 주위로 전달시키지 못하여 그 결과 단선을 초래할 수 있다는 보다 큰 문제가 있다.If the temperature of the third carbonization heat treatment step is lower than 1,500 ° C, too much vaporization of the "-C-C-" structure resulting from the binder material or the like occurs, which causes a problem that the yield of the heat generating element of the carbon electrode is lowered. In addition, there is the main problem that more than three, if the temperature of carbonization heat treatment process is lower than 1,500 ℃ mothayeo not pass the high heat of the carbon electrode during the thermal conductivity of the carbon electrode is too low to heating around a result can lead to disconnection.

이에 반해, 제3 탄화 열처리 공정의 온도가 1,700℃보다 높은 경우, 용융된 실리콘 산화물이 바인더 재료 등으로부터 기인한 "-C-C-" 구조체와의 반응하여 실리콘 탄화물로 바뀌게 된다. 그 결과 실리콘 탄화물을 코팅하고 있는 용융된 실리콘 산화물의 비율이 줄어들게 되어 비저항은 오히려 감소하게 된다. On the other hand, the third case where the temperature of carbonization heat treatment process is higher than 1,700 ℃, and the molten silicon oxide with the reaction of the "-C-C-" structures resulting from the binder material or the like is changed into silicon carbide. The result is reduced the proportion of the molten silicon oxide with silicon carbide and the coating resistivity is decreased.

도 6은 각각 제2 탄화 열처리 공정만을 수행하거나(a) 또는 제2 탄화 열처리 공정 이후 제3 탄화 열처리 공정(b)까지 수행한 탄소 복합체 발열체의 단면을 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 미세조직이다.FIG. 6 illustrates a microstructure of cross-sections of the carbon composite heating elements which are each subjected to only the second carbonization heat treatment process (a) or the second carbonization heat treatment process to the third carbonization heat treatment process (b), respectively, using a scanning electron microscope (SEM). to be.

제2 탄화 열처리 공정까지만 진행된 탄소 복합체 발열체(a)는 20~40㎛ 크기의 실리콘 탄화물 또는 실리콘 산화물 주위를 바인더 수지로부터 기인한 "-C-C-" 구조체가 둘러싸고 있는 미세조직을 가진다. 그리고 이러한 "-C-C-" 구조체의 실리콘 탄화물 또는 실리콘 산화물과의 결합 강도는 실리콘 탄화물 또는 실리콘 산화물 자체의 결합강도보다 약하기 때문에, 탄소 복합체의 파단면을 나타내는 미세조직에서 실리콘 탄화물 또는 실리콘 산화물의 표면이 비교적 매끄럽게 관찰된다.The carbon composite heating element (a), which has been advanced only to the second carbonization heat treatment process, has a microstructure in which a "-C-C-" structure derived from a binder resin is surrounded around silicon carbide or silicon oxide having a size of 20 to 40 µm. And this "-CC-" For this reason, the bonding strength between the silicon carbide or silicon oxide is weaker than the bonding strength of the silicon carbide or silicon oxide itself, the surface of the silicon carbide or silicon oxide in the microstructure showing a fracture surface of the carbon composite material of the structure It was observed relatively smoothly.

이에 반해, 제3 탄화 열처리 공정까지 진행된 탄소 복합체 발열체(b)는, 일부 또는 다수의 실리콘 산화물이 융해(Melting)되어 주위의 실리콘 탄화물을 코팅하거나 또는 실리콘 탄화물 또는 실리콘 산화물 주위에 존재하는 "-C-C-"가 산화되거나 또는 기화된 미세조직을 가진다. 그리고 융해된 실리콘 산화물이 그 주위의 실리콘 탄화물을 코팅하게 되면, 융해된 실리콘 산화물과 실리콘 탄화물과의 결합력은, 종래의 "-C-C-" 구조체와 실리콘 탄화물 또는 실리콘 산화물과의 결합력 대비 월등히 강하므로, 그 결과 탄소 복합체의 파단면의 미세조직에서 실리콘 탄화물 표면에 융해 코팅된 실리콘 산화물이 잔사(Residue)와 같은 미세한 형상으로 남게 된다.On the other hand, the third carbon composite advanced to carbonization heat treatment process the heating element (b) is a part or a plurality of the silicon oxide is present in the coating around the silicon carbide surrounding or silicon carbide or silicon oxide is melted (Melting) "-CC - "it has the oxidized or vaporized microstructure. When the molten silicon oxide coats the silicon carbide around it, the bonding strength between the molten silicon oxide and the silicon carbide is much stronger than that between the conventional "-CC-" structure and silicon carbide or silicon oxide, as a result, the fusion-coated silicon oxide on the silicon carbide surface in the microstructure of the fracture surface of a carbon composite material is left in a fine shape, such as a residue (residue).

따라서 이러한 미세조직 관찰 결과는 본 발명에서 제3 탄화 열처리 공정에서의 실리콘 산화물의 융해가 일어날 것이라는 예상과 매우 잘 일치함을 알 수 있다. Therefore, it can be seen that these microstructure observation results agree very well with the expectation that the melting of the silicon oxide in the third carbonization heat treatment process will occur in the present invention.

이하 다양한 실시예들을 통해, 본원 발명을 보다 더 상세하게 예시를 통해 설명한다. 다음의 실시예들은 본원 발명을 보다 더 명확하게 설명하기 위하여 예시한 것에 불과하며, 실시예들로 본원발명이 한정되는 것은 아니다.Through the following various embodiments, the present invention will be described in more detail by way of example. The following examples are merely to illustrate the present invention more clearly, and the present invention is not limited to the examples.

실시예Example 1 One

먼저 실리콘 탄화물(SiC)에, 바인더로서 노블락 수지, 그리고 윤활제로서 흑연을 각각 74 wt.%(이하 %라 함), 23%, 및 3% 첨가한 3 성분계(Ternary) 탄소 복합체 조성물을 준비하였다.First, the silicon carbide (SiC), to prepare a novolak resin, and a three-component (Ternary) carbon composite material composition was added (hereinafter referred to as%) 74 wt.% Graphite, respectively, 23% and 3% as a lubricant as a binder.

준비된 3 성분계 조성물은 1~4시간 동안 마멸분쇄기를 이용하여 원재료 혼합 공정을 거쳐 균일하게 혼합된 후, 120~160℃에서 압출 성형되었고, 280~300℃에서 안정화 열처리 공정이 수행되었다. 이후 아웃가싱과 탄화를 위해 800℃ 및 1,400℃의 온도에서 각각 1시간 동안 제1 탄화 열처리 공정과 제2 탄화 열처리 공정을 실시하였으며, 탄화 열처리된 탄소 복합체로 된 발열체는 최종 탄소 히터로 가공되어 전기적 특성을 평가하였다.The prepared three-component composition was uniformly mixed through a raw material mixing process using an abrasive grinding machine for 1 to 4 hours, then extruded at 120 ~ 160 ℃, a stabilization heat treatment process was performed at 280 ~ 300 ℃. Since were carried out ahutga Singh and carbonizing 800 ℃ and each for 1 hour, during the first carbonization heat treatment step and the second carbonization heat treatment process at a temperature of 1,400 ℃ to, a heating element to carbonization the heat-treated carbon composite material is machined to a final carbon heater electric to evaluate the property.

도 7은 안정화 열처리 과정 이후의 상기 3 성분계의 탄소 복합체의 표면 및 단면을 보여준다. 도 7에서 도시한 바와 같이, 3 성분계 조성물로 된 탄소 복합체는 거시적인 기계적 안정성이 매우 우수할 뿐만 아니라 표면에 결함이 거의 관찰되지 않음을 알 수 있다. 또한, 상기 탄소 복합체의 단면 미세조직에서도 편석(Segregation)이나 응집(aggromeration), 또는 거대기공(Voids)의 발생 없이, 실리콘 탄화물이 바인더에 의해 매우 균일하게 분포하고 있음을 알 수 있다.Figure 7 shows the surface and cross section of the three-component carbon composite after the stabilization heat treatment process. As shown in FIG. 7, it can be seen that the carbon composite of the three-component composition is very excellent in macroscopic mechanical stability and hardly any defects are observed on the surface. In addition, without the occurrence of cross-sectional microstructure segregation (Segregation) and aggregation (aggromeration), or macropores (Voids) in the carbon composite material, the silicon carbide can be seen that the very uniformly distributed by a binder.

본 실시예 1의 3 성분계 조성물을 이용하여 탄소 히터를 제작한 후 전기적 특성을 평가하였다. 115V의 인가 전압에서 탄소 히터의 전기저항은 약 4~5Ω 정도로 측정되었다.After the carbon heater was fabricated using the three-component composition of Example 1, the electrical properties were evaluated. Electric resistance of the carbon heater at an applied voltage of 115V was measured to be about 4 ~ 5Ω.

실시예Example 2 2

무기물 파우더 성분 중에서, 실리콘 탄화물(SiC)를 기본으로 하여 비저항 조절제로서 실리콘 산화물(SiO2)을 추가로 포함한 무기물 파우더에, 바인더로서 노블락 수지, 그리고 윤활제로서 흑연을 각각 62%, 12%, 23% 및 3% 포함시킨 4 성분계(Quaternary) 탄소 복합체 조성물을 준비하였다.Among the inorganic powder component, 62% graphite, each as a novolak resin, and a lubricant as a specific resistance adjusting agent and a silicon carbide (SiC) as the default, as a binder, the inorganic powder, including further a silicon oxide (SiO2), 12%, 23%, and A quaternary carbon composite composition containing 3% was prepared.

준비된 4 성분계 조성물도 실시예 1과 동일한 조건으로, 먼저 원재료 혼합 공정을 거쳐 균일하게 혼합된 후, 압출 성형되었고, 이후 안정화 열처리 공정과 제1 탄화 열처리 공정 및 제2 탄화 열처리 공정을 거친 후, 최종 탄소 히터로 가공되어 전기적 특성을 평가하였다.Prepared also under the same conditions as in Example 1, 4-component composition, the first after a then uniformly mixed through the raw material mixing process, the extrusion was formed, since the stabilization heat treatment step and the first carbonization heat treatment process and the second carbonization heat treatment process, final Processed with a carbon heater to evaluate the electrical properties.

도 8은 안정화 열처리 과정 이후의 상기 4 성분계의 탄소 복합체의 표면 및 단면을 보여준다. 도 8에서 도시한 바와 같이, 4 성분계 조성물로 된 탄소 복합체는, 실시예 1에서의 3 성분계 조성물로 된 탄소 복합체에서와 같이, 거시적인 기계적 안정성이 매우 우수할 뿐만 아니라 표면에 결함이 거의 관찰되지 않음을 알 수 있다. 또한, 상기 탄소 복합체의 단면 미세조직에서도 편석(Segregation)이나 응집(agglomeration), 또는 거대기공(Voids)의 발생 없이, 실리콘 탄화물이 바인더에 의해 매우 균일하게 분포하고 있음을 알 수 있다. 특히, 실리콘 탄화물과 실리콘 산화물들도 거시적/미시적 편석 없이 균질하게 분포함을 확인하였다.Figure 8 shows the surface and cross section of the four-component carbon composite after the stabilization heat treatment process. As shown in Figure 8, the carbon composite material into 4-component composition in Example 1, as in the carbon composite by the three-component composition at, few defects are not observed on the surface as well as the macroscopic mechanical stability to very good it can be seen to do. In addition, without the occurrence of cross-sectional microstructure segregation (Segregation) and coagulation (agglomeration), or macropores (Voids) in the carbon composite material, the silicon carbide can be seen that the very uniformly distributed by a binder. In particular, it was confirmed that silicon carbide and silicon oxides were homogeneously distributed without macroscopic / microscopic segregation.

도 9는 본 발명의 조성물을 이용한 발열체(11)로 만든 탄소히터 제품을 예시한 도면이다. 실제 탄소히터는 발열체(11)와 상기 발열체(11)를 지지하면서 외부로부터 전원을 공급하는 커넥터(14)를 포함한다. 또한 상기 발열체를 둘러 싸면서 내부에 불활성 가스를 포함하는 관(12)과, 상기 발열체에 외부로부터 전기를 공급하기 위한 금속와이어(15), 금속편(16), 외부전극(17), 애자 (18) 및 터미널 단자(19) 등도 포함된다.9 is a view illustrating a carbon heater products made with the heating element (11) with a composition of the present invention. The actual carbon heater comprises a connector 14 for supplying power from the outside and supporting the heating element 11 and the heating element (11). In addition, tube 12 and metal wire 15 for supplying electricity from the outside to the heating element, the metal piece 16, the external electrode 17, the insulator (18 to he surround the heating element comprises an inert gas therein ) and the terminal block 19 is also included.

도 10은 실시예 2의 4 성분계 조성물을 이용한 발열체로 제작한 탄소 히터의 가열상태를 보여준다. 본 발명에 따른 탄소 히터는 탄소 섬유를 이용하지 않으므로 절연파괴에 의한 스파크 및 플라즈마가 발생하지 않고 안정적으로 가열상태를 유지하였다. 한편, 실시예 2의 4 성분계 조성물로 제조된 발열체는 115V의 인가 전압에서 약 13Ω 정도의 포화저항을 가지며, 출력은 약 950W로 측정되었다.10 shows a heating state of a carbon heater manufactured from a heating element using the four-component composition of Example 2. FIG. Since the carbon heater according to the present invention does not use carbon fiber, the carbon heater does not generate sparks and plasma due to dielectric breakdown and maintains a stable heating state. On the other hand, the heating element made of the four-component composition of Example 2 had a saturation resistance of about 13 kV at an applied voltage of 115 V, and the output was measured at about 950 W.

실시예Example 3 3

먼저 무기물 파우더 성분 중에서, 실리콘 탄화물(SiC)를 기본으로 하여 비저항 조절제로서 실리콘 산화물(SiO2)을 추가로 포함한 무기물 파우더에, 바인더로서 노블락 수지, 그리고 윤활제로서 흑연을 각각 56~59%, 15~18%, 23% 및 3% 포함시킨 4 성분계(Quaternary) 탄소 복합체 조성물들을 준비하였다.First, among inorganic powder components, inorganic carbide powder containing silicon oxide (SiO2) as a resistivity control agent based on silicon carbide (SiC) was added, 56 to 59% of graphite, and 56 to 59% of graphite as a lubricant, respectively. %, to prepare the 23% and 3% which includes four components (Quaternary) carbon composite composition.

준비된 4 성분계 조성물들은 제2 탄화 열처리 공정까지는 실시예 1과 동일한 조건으로, 먼저 원재료 혼합 공정을 거쳐 균일하게 혼합된 후, 압출 성형되었고, 이후 안정화 열처리 공정과 제1 탄화 열처리 공정 및 제2 탄화 열처리 공정을 수행하였다. 다음으로, 상기 탄소 복합체 조성물들은 1,500~1,900℃의 온도 범위에서 제3 탄화 열처리 공정을 추가로 수행하였다. 그 후 제3 탄화 열처리 공정이 수행된, 상기 조성범위의 4 성분계 탄소 복합체 조성물로 이루어진 탄소 복합체 발열체들은 최종 탄소 히터로 가공되어 전기적 특성을 평가하였다.The prepared four-component compositions were uniformly mixed through the raw material mixing process and then extruded under the same conditions as in Example 1 until the second carbonization heat treatment process, and then stabilized heat treatment process, first carbonization heat treatment process, and second carbonization heat treatment. The process was carried out. Next, the carbon composite compositions were further subjected to a third carbonization heat treatment process in a temperature range of 1,500 ~ 1,900 ℃. Then the third carbonization heat treatment process, the carbon composite heat generating element made of a four-component system composite carbon material composition of the above composition range are performed to evaluate the carbon heater is processed to the final electrical properties.

도 11은 제3 탄화 열처리 공정 온도에 따른 탄소 히터의 저항을 도시한 것이다(도 10에서 PN, GP, SC 및 SO는 각각 노블락 수지, 흑연, 실리콘 탄화물 및 실리콘 산화물을 나타낸다). Figure 11 is a third heat treatment step of the carbonization temperature shows the resistance of the carbon heater (in Fig. 10 PN, GP, SC and SO denotes the respective novolak resin, graphite, silicon carbide and silicon oxide).

제3 탄화 열처리 공정이 1,500~1700℃에서 수행된 실시예들은 제3 탄화 열처리 공정이 수행되지 않거나, 또는 제3 탄화 열처리 공정이 1,800~1,900℃에서 수행된 실시예들보다 전기 비저항이 크게 증가한 것을 알 수 있다. Embodiments in which the third carbonization heat treatment process is performed at 1,500 to 1700 ° C. indicate that the third carbonization heat treatment process is not performed or that the third carbonization heat treatment process is significantly increased in electrical resistivity than the embodiments performed at 1,800 to 1,900 ° C. Able to know.

이와 같은 결과는, 동일한 성분 및 조성범위의 탄소 복합체 조성물에서도 단지 본 발명에서의 제3 탄화 열처리 공정의 부가를 통해 탄소 히터의 저항과 출력을 쉽게 제어할 수 있음을 의미한다. 이는 공정 변수 만으로도 탄소 히터의 전기적 설계의 자유도를 크게 증가시킬 수 있어, 실용적으로도 매우 유용한 중요한 의미를 가진다.This result, in the composite carbon material composition of the same components and composition ranges just means that it is possible to easily control the resistance to the output of the carbon heater with the addition of 3 carbonization heat treatment process of the present invention. This can greatly increase the degree of freedom of electrical design of the carbon heater by the process variable alone, it has a very useful practical significance.

도 12는 제3 탄화 열처리 공정 온도에 따른 탄소 히터의 열전도도 특성을 도시한 것이다. 12 shows the thermal conductivity characteristic of the carbon heater according to a third temperature carbonization heat treatment step.

본 발명의 탄소 히터는, 제3 탄화 열처리 공정 온도가 1,400℃를 초과하여 증가함에 따라 열전도도가 증가하다가 1,700℃ 이후에는 열전도도는 안정화되거나 약간 감소하는 경향을 보인다.In the carbon heater of the present invention, the thermal conductivity increases as the third carbonization heat treatment process temperature exceeds 1,400 ° C., but after 1,700 ° C., the thermal conductivity tends to stabilize or decrease slightly.

열전도도가 낮은 실리콘 산화물은 제3 열처리 온도가 증가함에 따라 불안정해지고 그 결과 조성물에 포함된 주위의 탄소와 결합하여 열전도도가 높은 실리콘 탄화물로 상전이 된다. 열전도도가 높은 실리콘 탄화물의 비율이 증가함에 따라 탄소 발열체의 거시적인 열전도도는 증가하게 된다. Silicon oxide has low thermal conductivity is a third heat treatment temperature is increased as unstable along a result, combined with the surrounding carbon contained in the composition is phase change thermal conductivity in the high silicon carbide. As the ratio of silicon carbide having high thermal conductivity increases, the macroscopic thermal conductivity of the carbon heating element increases.

그리고 제3 열처리 온도가 더 증가하더라도 상기 상전이는 이미 1,600℃ 부근에서 거의 완료되었기 때문에, 더 높은 온도로 가열하더라도 탄소 발열체의 열전도도는 거의 변화가 없거나 약간 감소하는 것으로 측정되었다.And even if a third increasing the heat treatment temperature is more because almost completed in the vicinity of the phase transition has already 1,600 ℃, more even heating to a temperature or the thermal conductivity of the carbon heater is little change was determined to be slightly decreased.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.Although the present invention has been described with reference to the drawings exemplified as above, the present invention is not limited to the embodiments and drawings disclosed herein, and various modifications may be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. It is obvious that modifications can be made. In addition, even if the above described embodiments of the present invention while not explicitly described and described the effect of the effect of the configuration of the present invention, it is obvious that the effect predictable by the configuration is also to be recognized.

1: 오븐 2: 캐비티
3: 도어 4: 마그네트론
5: 시즈히터 6: 히터
11: 발열체 12: 관
14: 커넥터 15: 금속와이어
16: 금속편 17: 외부전극
18: 애자 19: 터미널 단자
S 100: 혼합 공정 S 200: 압출 공정
S 300: 안정화 열처리 공정 S 400: 탄화 열처리 공정
1: oven 2: cavity
3: door 4: magnetron
5: sheath heater 6: heater
11: heating element 12: tube
14 connector 15 metal wire
16: metal piece 17: external electrode
18: insulator 19: terminal terminal
S 100: Mixing Process S 200: Extrusion Process
S 300: Stabilization heat treatment process S 400: Carbonization heat treatment process

Claims (12)

세라믹 파우더를 포함하는 탄소 복합체 조성물을 혼합하는 공정;
압출 공정;
안정화 열처리 공정;
탄화 열처리 공정;을 포함하고
상기 탄화 열처리 공정은 600~1,000℃에서 10분~2시간 동안 아웃가싱(Out-gassing)하는 제1 탄화 열처리 공정을 포함하는 탄소 히터의 제조 방법.
Mixing a carbon composite composition comprising a ceramic powder;
Extrusion process;
Stabilization heat treatment process;
Carbonization heat treatment process; and
The carbonization heat treatment process is a carbon heater manufacturing method comprising a first carbonization heat treatment process out-gassing (Out-gassing) for 10 minutes to 2 hours at 600 ~ 1,000 ℃.
세라믹 파우더를 포함하는 탄소 복합체 조성물을 혼합하는 공정;
압출 공정;
안정화 열처리 공정;
탄화 열처리 공정;을 포함하고,
상기 조성물은 바인더로서의 페놀 수지와, 윤활제와, 고온에서 저항발열체의 비저항을 결정하는 베이스 소재를 포함하는 탄소 히터의 제조 방법.
Mixing a carbon composite composition comprising a ceramic powder;
Extrusion process;
Stabilization heat treatment process;
A carbonization heat treatment process;
The composition comprises a phenol resin as a binder, a lubricant, and a base material for determining a specific resistance of the resistance heating element at a high temperature.
세라믹 파우더를 포함하는 탄소 복합체 조성물을 혼합하는 공정;
압출 공정;
안정화 열처리 공정;
탄화 열처리 공정;을 포함하고,
상기 조성물은 바인더로서의 페놀 수지와, 윤활제와, 고온에서 저항발열체의 비저항을 결정하는 베이스 소재와, 비저항 조절제를 포함하는 탄소 히터의 제조 방법.
Mixing a carbon composite composition comprising a ceramic powder;
Extrusion process;
Stabilization heat treatment process;
A carbonization heat treatment process;
The composition comprises a phenol resin as a binder, a lubricant, a base material for determining the specific resistance of the resistance heating element at a high temperature, and a method for producing a carbon heater.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 페놀 수지는 노블락(Novolac) 수지인 탄소 히터의 제조 방법.
The method according to claim 2 or 3,
The phenol resin is a Novolac resin manufacturing method of a carbon heater.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 베이스 소재는 실리콘 탄화물(SiC)인 탄소 히터의 제조 방법.
The method according to claim 2 or 3,
And the base material is silicon carbide (SiC).
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 윤활제는 흑연인 탄소 히터의 제조 방법.
The method according to claim 2 or 3,
And the lubricant is graphite.
제3항에 있어서,
상기 비저항 조절제는 실리콘 산화물(SiO2)인 탄소 히터의 제조 방법.
The method of claim 3,
The resistivity control agent is a method of producing a carbon heater is silicon oxide (SiO 2 ).
세라믹 파우더를 포함하는 탄소 복합체 조성물을 혼합하는 공정;
압출 공정;
안정화 열처리 공정;
탄화 열처리 공정;을 포함하고,
상기 압출 공정은 100~180℃에서 10~120 rpm의 속도로 수행되는 탄소 히터의 제조 방법.
Mixing a carbon composite composition comprising a ceramic powder;
Extrusion process;
Stabilization heat treatment process;
A carbonization heat treatment process;
The extrusion process is a method of producing a carbon heater performed at a speed of 10 ~ 120 rpm at 100 ~ 180 ℃.
세라믹 파우더를 포함하는 탄소 복합체 조성물을 혼합하는 공정;
압출 공정;
안정화 열처리 공정;
탄화 열처리 공정;을 포함하고,
상기 안정화 열처리 공정은 270~300℃에서 10분~2시간 동안 수행되는 탄소 히터의 제조 방법.
Mixing a carbon composite composition comprising a ceramic powder;
Extrusion process;
Stabilization heat treatment process;
A carbonization heat treatment process;
The stabilization heat treatment process is a method of manufacturing a carbon heater is performed for 10 minutes to 2 hours at 270 ~ 300 ℃.
삭제delete 세라믹 파우더를 포함하는 탄소 복합체 조성물을 혼합하는 공정;
압출 공정;
안정화 열처리 공정;
탄화 열처리 공정;을 포함하고,
상기 탄화 열처리 공정은 제2 및 제3 탄화 열처리 공정을 포함하는 탄소 히터의 제조 방법.
Mixing a carbon composite composition comprising a ceramic powder;
Extrusion process;
Stabilization heat treatment process;
A carbonization heat treatment process;
The carbonization heat treatment process is a method of manufacturing a carbon heater comprising a second and third carbonization heat treatment process.
제11항에 있어서,
상기 제2 탄화 열처리 공정은 1,200~1,400℃에서 10분~4시간 동안 수행되고, 상기 제3 탄화 열처리 공정은 1,500~1,700℃에서 10분~4시간 동안 수행되는 탄소 히터의 제조 방법.
The method of claim 11,
The second carbonization heat treatment process is performed for 10 minutes to 4 hours at 1,200 to 1,400 ° C., and the third carbonization heat treatment process is performed at 1,500 to 1,700 ° C. for 10 minutes to 4 hours.
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