KR102186877B1 - 외경이 균일한 내열 탄소섬유 발열 케이블 제조 방법 및 내열 탄소섬유 발열 케이블 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다수의 탄소섬유를 꼬아서 형성된 탄소섬유 전선의 외경을 균일하게 하여 내열 특성을 향상시킴으로써 높은 발열 시에도 외부 피복이 녹는 것을 방지하는 외경이 균일한 내열 탄소섬유 발열 케이블 제조 방법 및 내열 탄소섬유 발열 케이블에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예는, 다수의 탄소섬유를 이용하여 꼬임 구조의 탄소섬유 발열체를 제조하는 탄소섬유 발열체 제조단계; 상기 탄소섬유 발열체의 외부 면에 유리섬유층을 형성하는 유리섬유층 형성단계; 및 상기 유리섬유층의 외부면에 표피층을 형성하는 표피층 형성단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 내열 탄소섬유 발열 케이블 제조 방법을 제공한다.
Description
본 발명은 탄소섬유 발열케이블에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 다수의 탄소섬유를 꼬아서 형성된 탄소섬유 전선의 외경을 균일하게 하여 내열 특성을 향상시킴으로써 높은 발열 시에도 외부 피복이 녹는 것을 방지하는 외경이 균일한 내열 탄소섬유 발열 케이블 제조 방법 및 내열 탄소섬유 발열 케이블에 관한 것이다.
일반적으로 발열케이블은 자동차의 후면 유리, 사이드 미러, 시트 또는 조향 핸들의 습기 제거 또는 보온을 위한 발열, 발열매트, 온돌침대, 바닥의 난방을 위한 발열, 지붕 비닐 하우스의 제설을 위한 발열 또는 각종 배관과 탱크의 동결방지, 도로 면의 결로 방지 등에 사용되고 있는 것으로 그 사용 용도가 점점 더 많아지는 추세이다.
종래기술의 경우 발열케이블로 니크롬선이 사용되었으나, 근래에 들어서는 열선의 두께 및 수명 개선을 위해 점차 탄소섬유가 적용되고 있다. 일반적인 탄소섬유 발열 케이블은 여러 가닥의 단일 탄소섬유를 꼬아서 탄소섬유 발열도체를 형성한 후 외부를 절연체로 감싸는 구조를 갖는다.
일 예로, 대한민국 등록특허 제10-1688953호의 발열선, 열전달 및 강도 향상을 위해 발열선의 외부 면을 감싸는 유리섬유층, 유리섬유층의 외부 면을 감싸는 전기 절연 층 및 최외층에 피복되는 금속관을 포함하는 발열케이블, 대한민국 등록특허 제10-1682160호의 발열선, 발열선의 외부 면을 감싸는 유리섬유사, 유리섬유사의 외주면에 삽입되는 동관피복, 동관피복의 외주면에 형성되는 외장시트를 포함하는 히팅케이블 일단을 탈피하여 리드선과 MgO 실린더 블록, 수축튜브 및 에폭시를 이용하여 리드전선을 접속하여 구성되는 리드선이 접속된 스노푸 멜팅용 히팅케이블 제조 방법을 개시한다. 이 경우, 상기 발열선은 탄소섬유일 수 있으며 여러 가닥의 탄소섬유를 꼬아서 형성할 수도 있다.
이와 같이, 꼬임 구조를 가지는 탄소섬유 발열선을 형성하는 경우, 6,000 내지 12,000 가닥의 탄소섬유를 꼬아서 탄소섬유 발열선을 제작한 후 외부를 테프론 등으로 감싸는 구조로 발열케이블을 제작하게 되므로, 제작된 발열케이블은 외경이 불균일하며, 높은 발열 시 피복된 테프론 등이 녹아 단락 사고를 발생시킬 수 있는 문제점을 가진다.
따라서 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 다수의 탄소섬유를 꼬아서 형성된 탄소섬유 전선의 외부에 유리섬유를 편조하여 중간층을 형성시키는 것에 의해 외경을 균일하게 하여 내열 특성을 향상시킴으로써 높은 발열 시에도 외부 피복이 녹는 것을 방지하는 외경이 균일한 내열 탄소섬유 발열 케이블 제조 방법 및 내열 탄소섬유 발열 케이블을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 다수의 탄소섬유를 이용하여 꼬임 구조의 탄소섬유 발열체를 제조하는 탄소섬유 발열체 제조단계; 및 유리섬유층을 포함하는 외경이 균일해 지도록 상기 탄소섬유 발열체의 외부 면에 유리섬유층을 형성하는 유리섬유층 형성단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 내열 탄소섬유 발열 케이블 제조 방법을 제공한다.
상기 유리섬유층 형성단계는, 상기 탄소섬유 발열체의 외부 면에 유리섬유를 편조하여 상기 유리섬유층을 형성하는 단계인 것을 특징으로 한다.
상기 유리섬유층 형성단계의 상기 편조는, 직경 10 ㎛ 내지 20 ㎛의 유리사 15 내지 16타, 편조각도 10° 내지 80° 및 편조 밀도 90 내지 100%로 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 내열 탄소섬유 발열 케이블 제조 방법은, 상기 유리섬유층의 외부면에 표피층을 형성하는 표피층 형성단계;를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 표피층 형성단계는, 상기 유리섬유층 형성단계 이 후, 상기 유리섬유층의 외부면에 보호층을 형성하는 보호층 형성단계; 및 상기 보호층의 외부면에 외피층을 형성하는 외피층 형성단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 보호층 형성단계는, 수분이 침투하는 것을 방지하고 외부 충격을 흡수하는 실리콘 등의 방습 기능을 가지는 탄성재질로 상기 보호층을 형성하는 단계일 수 있다.
상기 외피층 형성단계는, 상기 탄소섬유 발열 케이블을 보호하고 유연성을 제공하는 것으로서, 테이프론 등으로 상기 외피층을 형성하는 단계일 수 있다.
상술한 본 발명의 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예는, 다수의 탄소섬유가 꼬임 구조로 형성되는 탄소섬유 발열체; 및 유리섬유층을 포함하는 외경이 균일해 지도록 상기 탄소섬유 발열체의 외부 면에 형성되는 유리섬유층;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 외경이 균일한 내열 탄소섬유 발열 케이블을 제공한다.
상기 유리섬유층은, 상기 탄소섬유 발열체의 외부 면에 편조에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 편조는, 직경 10 ㎛ 내지 20 ㎛의 유리사 15 내지 16타, 편조각도 10° 내지 80° 및 편조 밀도 90 내지 100%로 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 외경이 균일한 내열 탄소섬유 발열 케이블은, 상기 유리섬유층으로부터 발생되는 열을 외부로 확산시키고, 외부의 수분이 침투하는 것을 방지하도록, 상기 유리섬유층의 외부 면에 형성되는 표피층;을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 표피층은 상기 유리섬유층으로부터 발생되는 열을 외부로 확산시키고, 외부의 수분이 침투하는 것을 방지하며, 외부의 충격을 완충시키는 보호층; 및
상기 보호층의 외부 면에 형성되는 외피층;을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 보호층은 수분이 침투하는 것을 방지하고 외부 충격을 흡수하는 실리콘 등의 방습 기능을 가지는 탄성재질로 형성될 수 있다.
상기 외피층은 상기 탄소섬유 발열 케이블을 보호하고 유연성을 제공하는 것으로서, 테이프론 등일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 외경이 균일한 내열 탄소섬유 발열 케이블 제조 방법의 순서도.
도 2는 유리섬유층의 편조 과정을 나타내는 사진.
도 3은 본 발명의 다른 실시예의 외경이 균일한 내열 탄소섬유 발열 케이블의 사시도.
도 2는 유리섬유층의 편조 과정을 나타내는 사진.
도 3은 본 발명의 다른 실시예의 외경이 균일한 내열 탄소섬유 발열 케이블의 사시도.
이하에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 외경이 균일한 내열 탄소섬유 발열 케이블 제조 방법의 순서도이고, 도 2는 유리섬유층의 편조 과정을 나타내는 사진이며, 도 3은 본 발명의 다른 실시예의 외경이 균일한 내열 탄소섬유 발열 케이블의 사시도이다.
도 1과 같이, 상기 내열 탄소섬유 발열 케이블 제조 방법은, 다수의 탄소섬유(11)를 이용하여 꼬임 구조의 탄소섬유 발열체(10)를 제조하는 탄소섬유 발열체 제조단계(S10) 및 상기 탄소섬유 발열체(10)의 외부 면에 유리섬유층(20)을 형성하는 유리섬유층 형성단계(S20)를 포함하여 이루어지거나, 상기 유리섬유층(20)의 외부면에 표피층(30)을 형성하는 표피층 형성단계(S30)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 탄소섬유 발열체 제조 단계(S10)는, 6,000 내지 12,000 가닥의 탄소섬유를 탄소섬유 꼬임장치를 이용하여 꼬아서 탄소섬유 발열체를 제조한다. 이때 사용되는 탄소섬유는 유기물 섬유 전구체를 가열하여 탄소 함유율이 90% 이상 함유된 탄소섬유, 유기 섬유 전구체의 소성에 의하여 만들어지거나 특수한 경우에는 탄화수소의 기상 성정에 의하여 만들어진 92% 이상의 탄소로 이루어진 비 흑연 상태의 섬유, 아크릴 섬유 등을 고온에서 열처리하여 탄소화시키거나, 유기 섬유를 가열하여 만들어진 탄소섬유 등일 수 있다.
상기 탄소섬유 발열체(10)는 높은 전기저항을 갖는 탄소를 매개체로 하여 전기에너지를 열에너지로 변환시켜 주는 발열소재로서, 높은 열효율을 가지고 있으므로 절전 성능을 향상시킬 수 있고, 원적외선, 음이온 등의 방출로 항균, 항습 등의 부가적인 유용성을 제공한다.
그러나 상기 꼬아서 제작된 상기 탄소섬유 발열체(10)는 꼬임 과정에 의해 외부면에 굴곡이 형성되어 외경이 불균일하며, 높은 발열 시 피복된 테프론 등이 녹아 단락 사고를 발생시킬 수 있는 문제점을 가짐은 상술한 바와 같다. 이에 따라, 외부면의 외경을 균일하게 할 필요가 있다.
상기 탄소섬유 발열체(10)의 외부 면에 유리섬유층(20)을 형성하는 유리섬유층 형성단계(S20)는, 도 2와 같이, 상기 탄소섬유 발열체(10)를 포함하는 유리섬유층(20)의 외경을 균일하게 하기 위하여 상기 탄소섬유 발열체(10)의 외부 면에 유리섬유(21)를 편조하여 유리섬유층(20)을 형성한다. 이때, 상기 유리섬유(21)는 직경 10 ㎛ 내지 20 ㎛의 유리사일 수 있다. 그리고 상기 편조는 상기 유리사 15 내지 16타, 편조 각도 10° 내지 80° 및 편조 밀도 90 내지 100%로 수행되어 상기 유리섬유층(20)을 상기 탄소섬유 발열체(10)의 외부면에 형성하는 것일 수 있다.
도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 탄소섬유 발열체(10)는 외경이 일정하지 않아 외부 표면이 굴곡을 가지게 되어 영역별로 균일한 발열을 수행하지 못하게 된다. 따라서, 도 2의 (b)와 같이, 유리사를 편조하여 상기 탄소섬유 발열체(10)의 외부 표면에 유리섬유층(20)을 형성하는 것에 의해 탄소섬유발열체(10)가 중심에 위치하는 유리섬유층(20)의 외경이 도 2의 (c)와 같이 균일하게 된다. 이에 의해, 상기 탄소섬유 발열체(10)에서 발생하는 열이 유리섬유층(20)을 통해 균일하게 외부로 방출되는 것에 의해 국부 가열에 의한 외피층(33)을 형성하는 테이프론 등의 소재 용융 등의 외피층(33)의 손상을 방지하여 단락사고 등이 방지된다. 또한, 유리섬유층(20)의 형성에 의해 탄소섬유 발열 케이블(1)의 내열성이 향상된다.
상기 표피층 형성단계(S30)는 상기 유리섬유층으로부터 발생되는 열을 외부로 확산시키고, 외부의 수분이 침투하는 것을 방지하도록 상기 유리섬유층(20)의 외부면에 표피층(30)을 형성하는 단계일 수 있다.
이 경우, 상기 표피층(30)은 보호층(31)과 외피층(33)을 포함하여 구성될 수 있으며, 이러한 경우, 상기 표피층 형성단계(S30)는, 상기 유리섬유층(20)의 외부면에 보호층(31)을 형성하는 보호층 형성단계(31) 및 상기 보호층(31)의 외부면에 외피층(33)을 형성하는 외피층 형성단계(S33)를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 보호층 형성단계(S31)는 내열 탄소섬유 발열 케이블(1)의 내부로 수분이 침투하는 것을 방지하고 외부 충격을 흡수하는 실리콘 등의 방습 기능을 가지는 탄성재질로 상기 보호층(31)을 제작하는 단계일 수 있다.
상기 보호층(31)의 외부면에 외피층(33)을 형성하는 외피층 형성단계(S33)는 상기 내열 탄소섬유 발열 케이블(1)을 보호하고 유연성을 제공하는 것으로서, 테이프론 등으로 보호층(31)의 외부 면에 상기 외피층(30)을 형성하는 단계일 수 있다.
상술한 본 발명의 일 실시예의 내열 탄소 섬유 발열 케이블 제조 방법에 의해 제작된 내열 탄소 섬유 발열 케이블(1)은, 도 3과 같이, 다수의 탄소섬유(11)가 꼬임 구조로 형성되는 탄소섬유 발열체(10) 및 상기 탄소섬유 발열체(10)의 외부 면에 형성되는 유리섬유층(20)을 포함하여 구성되거나, 상기 유리섬유층(20)의 외부 면에 형성되는 표피층(30)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 상기 유리섬유층(20)은 상기 탄소섬유 발열체(10)의 외부 면에 형성되어 탄소섬유 발열체(10)가 중심에 위치되는 유리섬유층(20)의 외경을 균일하게 한다. 상기 유리층(20)은 직경 10 ㎛ 내지 20 ㎛의 유리사 15 내지 16타를 편조각도 10° 내지 80° 및 편조 밀도 90 내지 100%로 편조를 수행하는 것에 의해 상기 탄소섬유 발열체(10)의 외부면에 형성된다.
상기 표피층(30)은 상기 유리섬유층(20)으로부터 발생되는 열을 외부로 확산시키고, 외부의 수분이 침투하는 것을 방지하며, 외부의 충격을 완충시키는 보호층(31) 및 상기 보호층(31)의 외부 면에 형성되는 외피층(33)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 보호층(31)은 수분이 침투하는 것을 방지하고 외부 충격을 흡수하는 실리콘 등의 방습 기능을 가지는 탄성재질로 형성될 수 있다.
상기 외피층(33)은 상기 탄소섬유 발열 케이블을 보호하고 유연성을 제공하는 것으로서, 테이프론 등으로 형성될 수 있다.
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
1: 내열 탄소 섬유 발열 케이블
10: 탄소 섬유 발열체
11: 탄소 섬유
20: 유리섬유층
21: 유리섬유
30: 표피층
31: 보호층
33: 외피층
10: 탄소 섬유 발열체
11: 탄소 섬유
20: 유리섬유층
21: 유리섬유
30: 표피층
31: 보호층
33: 외피층
Claims (14)
- 다수의 탄소섬유를 이용하여 꼬임 구조의 탄소섬유 발열체를 제조하는 탄소섬유 발열체 제조단계;
유리섬유층을 포함하는 외경이 균일해 지도록 상기 탄소섬유 발열체의 외부 면에 유리섬유층을 형성하는 유리섬유층 형성단계; 및
상기 유리섬유층의 외부면에 표피층을 형성하는 표피층 형성단계;를 포함하고,
상기 유리섬유층 형성단계는, 상기 탄소섬유 발열체의 외부 면에 유리섬유를 편조하여 상기 유리섬유층을 형성하는 단계인 것을 특징으로 하며,
상기 편조는, 직경 10 ㎛ 내지 20 ㎛의 유리사 15 내지 16타, 편조각도 10° 내지 80° 및 편조 밀도 90 내지 100%로 수행되는 것을 특징으로 하는 내열 탄소섬유 발열 케이블 제조 방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 표피층 형성단계는,
상기 유리섬유층의 외부면에 보호층을 형성하는 보호층 형성단계; 및
상기 보호층의 외부면에 외피층을 형성하는 외피층 형성단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 내열 탄소섬유 발열 케이블 제조 방법. - 제5항에 있어서, 상기 보호층 형성단계는,
탄성재질로 상기 보호층을 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 내열 탄소섬유 발열 케이블 제조 방법. - 제5항에 있어서, 상기 외피층 형성단계는,
테이프론으로 상기 외피층을 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 내열 탄소섬유 발열 케이블 제조 방법. - 다수의 탄소섬유가 꼬임 구조로 형성되는 탄소섬유 발열체;
유리섬유층을 포함하는 외경이 균일해 지도록 상기 탄소섬유 발열체의 외부 면에 형성되는 유리섬유층; 및
상기 유리섬유층의 외부 면에 형성되는 표피층;을 포함하고,
상기 유리섬유층은, 상기 탄소섬유 발열체의 외부 면에 편조에 의해 형성되는 것을 특징으로 하며,
상기 편조는, 직경 10 ㎛ 내지 20 ㎛의 유리사 15 내지 16타, 편조각도 10° 내지 80° 및 편조 밀도 90 내지 100%로 수행되어 외경이 균일한 상기 유리섬유층이 형성된 것을 특징으로 하는 외경이 균일한 내열 탄소섬유 발열 케이블. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제8항에 있어서, 상기 표피층은
보호층; 및
상기 보호층의 외부 면에 형성되는 외피층;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 외경이 균일한 내열 탄소섬유 발열 케이블. - 제12항에 있어서,
상기 보호층은 탄성재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 외경이 균일한 내열 탄소섬유 발열 케이블. - 제12항에 있어서, 상기 외피층은,
테이프론으로 형성되는 것을 특징으로 하는 외경이 균일한 내열 탄소섬유 발열 케이블.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190102262A KR102186877B1 (ko) | 2019-08-21 | 2019-08-21 | 외경이 균일한 내열 탄소섬유 발열 케이블 제조 방법 및 내열 탄소섬유 발열 케이블 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190102262A KR102186877B1 (ko) | 2019-08-21 | 2019-08-21 | 외경이 균일한 내열 탄소섬유 발열 케이블 제조 방법 및 내열 탄소섬유 발열 케이블 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102186877B1 true KR102186877B1 (ko) | 2020-12-07 |
Family
ID=73790992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190102262A KR102186877B1 (ko) | 2019-08-21 | 2019-08-21 | 외경이 균일한 내열 탄소섬유 발열 케이블 제조 방법 및 내열 탄소섬유 발열 케이블 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102186877B1 (ko) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR101688953B1 (ko) | 2016-06-10 | 2016-12-22 | 고성완 | 무산소 과열 건조식 음식물 쓰레기 처리장치 |
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2019
- 2019-08-21 KR KR1020190102262A patent/KR102186877B1/ko active IP Right Grant
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