KR102300429B1 - 수요자 맞춤 크기형 발열 탄소나노튜브 시트의 제조방법 - Google Patents

수요자 맞춤 크기형 발열 탄소나노튜브 시트의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수요자 맞춤 크기형 발열 탄소나노튜브 시트 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 사용자의 필요에 따른 별도의 시트를 제조하지 않고, 현장에서 절단하여 제공함으로써 현장에서 신속하게 맞춤 대응할 수 있는 장점이 있다.

Description

수요자 맞춤 크기형 발열 탄소나노튜브 시트의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF CUSTOMIZED CARBON NANOTUBE HEATING SHEET}
본 발명은 발열 시트에 관한 것으로, 구체적으로는 수요자 맞춤 크기형 발열 탄소나노튜브 시트 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 발열체란 전기에너지를 열에너지로 바꾸어 그 열을 외부로 복사하여 에너지를 전달하는 물체를 의미한다.
이러한 발열체는 각종 가전제품, 생존유지 또는 산업분야 일반에 걸쳐 널리 사용되고 있고, 재질에 따라 금속저항체, 비금속저항체, 기타 저항체로 구분된다.
최근 에너지 절약과 환경 문제에 대한 새로운 인식으로 인해 다양한 국가에서 발열체의 제조 및 응용분야에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다.
대표적으로, CNT는 1991년 일본인 과학자에 의해서 발견되어 특성이 구리보다 높은 전기적 특성과 다이아몬드보다 높은 열적특성, 강철의 수 천 배되는 기계적 특성을 가지는 물질을 양산하고 적용하기 위한 기간이 20년 이상이 되었으며 이물질은 다양한 물질의 첨가제로 응용되고 있다.
특히, 정전기 방지, 전자파 차폐, 레이더파 흡수, 차음, 방음, 방열, 발열 등의 특성을 가지고 있어 기능성 소재에 다양하게 적용되며, 전기, 전자, 자동차, 선박, 항공기, 스포츠, 군사용 등 다양한 분야의 부품소재 첨가물로 쓰이고 있다.
그러나 이러한 CNT를 분산하는 기술과 적용방법의 개발이 부족하여, 좀 더 다방면에 적용하지 못하고 있는 것이 현실이다.
최근에는 CNT 또는 탄소섬유를 기반으로 하는 발열체에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
특히, CNT가 포함된 발열체는 공기 오염과 소음이 없고 위생적이며 인체에 유익한 원적외선을 방출하는 장점을 갖고 있다.
이러한 장점을 활용하여 온열치료, 건강 사우나, 의류, 침구류, 건설 난방재, 결빙 적성 방지용, 농수산물 건조용, 양돈 양계 축사용, 화학 공장이나 가스 운반선의 파이프 보온용 등과 차세대 주거용 난방재로 널리 이용하기 위한 적용방법 연구가 많이 진행되고 있다.
그러나 현재까지 개발된 발열체는 발열체 상에 전극과 같은 전원 인가를 직접 형성시켜 발열하는 것이 주를 이루고 있다.
이는 발열체와 전극 사이 경계면에서의 이상 고온 발열로 인한 안전사고 및 발열체 상의 이물질에 의한 핫스팟(hotspot)의 발생으로 인한 국소 발열로 인하여 안전사고가 발생할 수 있다.
또한, 탄소섬유가 포함된 발열체는 100℃ 이상의 온도로 상승하지 않으며, 단선이 될 경우 발열되지 않아 사용할 수가 없다.
더욱이, 이러한 발열체는 발열체의 수명이 급격히 단축될 뿐만 아니라, 표면 찍힘 등과 같은 외부 충격으로 발열체 일부분에 손상이 발생할 경우 화재, 감전등과 같은 안전사고가 발생 및 성능 저하가 된다는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 보완하기 위한 배경기술을 살펴보면, 대한민국 등록특허공보 제10-2073670호(이하 ‘문헌 1’)의 “탄소나노튜브가 포함된 복합소재 발열체”에서, CNT 및 고분자를 혼합한 복합소재 사이에 전극을 삽입한 탄소나노튜브가 포함된 복합소재 발열체에 대해 개시하고 있다.
문헌 1의 발명을 이용할 경우, 외부 충격으로 인한 손상, 표면 이물질 등으로 인한 핫스팟 발생을 예방할 수 있어 안전하고 발열체의 수명을 연장시킬 수 있는 장점이 있지만, 면과 면 사이에 전극이 삽입시켜 압착시킴으로써 둘 이상의 CNT발열체를 압착시키기 위한 별도의 공정을 더 수행해야하는 번거로움이 있다.
다른 배경기술을 살펴보면, 대한민국 등록실용신안공보 제20-0293208호(이하 ‘문헌 2’)의 “면상 발열체”에서, 온돌용 시트나 돌침대, 방습거울 등의 내부에 설치하여 열을 발생시키는 면상 발열체에 대해 개시하고 있다.
문헌 2의 발명을 이용할 경우, 다양한 크기로 절단하여 사용이 가능한 장점이 있지만, 전극선을 탄소섬유 조직의 결 방향과 직각방향으로 다수 설치하여야 함에 따라, 연속공정이 용이하게 수행되지 못하는 단점이 있다.
다른 배경기술을 살펴보면, 대한민국 등록특허공보 제10-1404328호(이하 ‘문헌 3’)의 “발열필름을 갖는 습식 시공 가능한 밀폐형 발열체”에서, 콘크리트 타설 시 상기 공기 배출부가 위치하는 반대방향에서부터 콘크리트 타설 시공함으로써 콘크리트 내측에 매립되는 발열체 내부의 공기층을 제거하여 콘크리트 표면이 평활하게 되도록 형성된 밀폐형 발열체에 대해 개시하고 있다.
문헌 3의 발명을 이용할 경우, 종래의 건축물 난방 시공 시 이용되고 있는 파이프 관 및 초절전 온수 관과 같이 물을 사용하지 않음에 따라 동파, 누수의 위험이 없으며, 오염물의 발생과, 파이프 관의 부식을 통한 수명의 단축 등을 해소할 수 있는 장점이 있으나, 전기선을 연결시키기 위해 고주파처리 가공을 통한 압착 또는 납땜을 별도로 수행해야하는 번거로움이 있다.
다른 배경기술을 살펴보면, 대한민국 공개특허공보 제10-2008-0092601호(이하 ‘문헌 4’)의 “탄소섬유면상발열체 일체형 장판”에서, 순면에 탄소가 함침 되고, 일단에 전극판이 부착된 카본 발열체의 상, 하부면에 바닥 외장용 바닥재와 단열용 단열재를 각각 배치하여 가압롤러로 가압 부착시킨 탄소섬유면상발열체 일체형 장판에 대해 개시하고 있다.
문헌 4의 발명을 이용할 경우, 장판에 난방기능이 부가되어 장판의 시공과 더불어 난방의 시공이 병행될 수 있으며, 대량의 장판을 두루마리 형태로 감아서 보관할 수 있게 되어 탄소섬유면상발열체가 접혀지거나 형상이 변경되더라도 파손 또는 파열의 염려가 없이 대량으로 보관이 가능한 장점이 있다.
그러나 순면에 탄소를 함침 시켜 탄소섬유면상발열체를 구성함에 따라, 순면에 고르게 염색되기 어려울 뿐만 아니라, 별도로 카본접착제를 이용하여 전극판을 부착하여야 함에 따라 연속공정이 용이하게 수행되지 못하는 단점이 있다.
다른 배경기술을 살펴보면, 대한민국 등록특허공보 제10-2052717호(이하 ‘문헌 5’)의 “탄소나노튜브(CNT)가 포함된 발열 패드 및 그 제조방법”에서, 탄소나노튜브 혼합물 페이스트를 롤러 압연하여 시트로 만들 때 롤러 압연에 의해 시트 표면에 생기는 텍스쳐부에 교차하도록 배선을 배치함으로써 한 쌍의 배선 간을 연결하는 저항체에서 롤러 압연에 의해 다져진 치밀한 조직에서 저항 값이 되기 때문에 정밀한 저항 값 제어가 가능하게 되어 우수한 발열 패드를 구현할 수 있는 발열 패드에 대해 개시하고 있다.
문헌 5의 발명을 이용할 경우, 면상 발열체에 배선을 배치하고 상부 시트와 하부 시트를 가열 압착하는 과정에서 배선이 설계와는 다르게 시트의 측면으로 노출되지 않도록 고정핀이 배선의 위치를 잡아줌으로써 배선이 안정적으로 시트에 함침 될 수 있는 장점이 있지만, 배선 배치 시 배선부의 이탈을 예방하기 위해 고정핀을 별도로 설치해야 되며, 배선은 하부시트 상에 배선부를 배치하고 상부시트를 압착시킴으로써 배치됨에 따라, 시트를 별도로 고정시켜야 하는 번거로움이 있다.
<배경기술문헌>
대한민국 등록특허공보 제10-2073670호
대한민국 등록실용신안공보 제20-0293208호
대한민국 등록특허공보 제10-1404328호
대한민국 공개특허공보 제10-2008-0092601호
대한민국 등록특허공보 제10-2052717호
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 사용자 수요에 알맞은 크기로 절단하여 제공이 용이하게 형성되어 종래의 사용자의 수요에 따라 금형을 최소수량으로 제작하여 생산하는 발명으로 종류, 형태 또는 온도별로 각각 제작해야하는 번거로움을 최소화시켜 최소의 도구로 대량생산할 수 있어 가격 경쟁력을 갖출 수 있는 수요자 맞춤 크기형 발열 탄소나노튜브 시트 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
더욱이, 창호, 도료, 건축물, 산업, 의료, 농업, 생활용품, 지면 등에 다양한 사이즈와 온도 조건에 따라 부착, 매설, 매입 또는 접착되어 대상물의 표면에 열을 즉각적으로 전달하여 요구되는 발열목적을 달성할 수 있는 수요자 맞춤 크기형 발열 탄소나노튜브 시트 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 사용자의 수요에 따른 온도로 신속하게 수렴하여 오랫동안 유지가 용이한 수요자 맞춤 크기형 발열 탄소나노튜브 시트 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
더욱이, 발열층, 전극부, 제1기능성시트 또는 제2기능성시트 중 선택되는 어느 하나 이상을 압착에 의해 제조함으로써, 연속공정이 용이한 수요자 맞춤 크기형 발열 탄소나노튜브 시트 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 종래의 발열체는 전력 소비량이 높고, 전기 감전 쇼크, 화재 위험이나 안전성이 취약하고, 단락이나 손괴로 인한 내구성이 약하며, 전자파 발생으로 인한 건강상의 문제점 등을 개선하기 위한 수요자 맞춤 크기형 발열 탄소나노튜브 시트 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
더욱이, 금속이 아닌 폴리머 기반 발열체를 경쟁력 있는 가격으로 생산함과 동시에 다양한 길이, 면적 또는 모양으로 양산하는데 있어서, 길이, 면적 또는 모양에 따른 제품의 크기를 다양하게 생산하여 생산 공정이나 금형의 종류도 크기, 길이, 형태별로 준비함에 따른 비용 및 장소에 대한 문제점을 최소화시킨 수요자 맞춤 크기형 발열 탄소나노튜브 시트 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 합성수지, 고무수지, 실리콘수지, 우레탄 수지 중 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 고분자수지와 탄소나노튜브(CNT), 흑연, 플러렌, 그래핀, 탄소마이크로코일 중 선택되는 어느 하나 이상이 혼합되어 형성된 발열층(100); 및 발열층(100) 일측 또는 타측 중 선택되는 어느 하나 이상에 전기를 공급하여 발열층(100)의 발열이 용이하게 수행될 수 있도록 둘 이상이 형성된 전극부(200);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 발열층(100) 일측 또는 타측 중 선택되는 어느 하나 이상에 형성된 제1기능성시트(300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 발열층(100) 또는 제1기능성시트(300) 중 선택되는 어느 하나 이상의 일측 또는 타측 중 선택되는 어느 하나 이상에 형성된 제2기능성시트(400)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
나아가, 발열층(100), 전극부(200), 제1기능성시트(300) 또는 제2기능성시트(400) 중 선택되는 어느 하나 이상의 일측 또는 타측 중 선택되는 어느 하나 이상에 형성된 이형지(500)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 발열층(100)은 하나 이상 관통 형성된 관통부(110)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 수요자 맞춤 크기형 발열 탄소나노튜브 시트의 제조방법은 발열층(100) 또는 전극부(200) 중 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 재료를 준비하는 제1단계(S110); 제1단계(S110)에 의해 준비된 발열층(100)을 성형시키는 제2단계(S120); 및 제2단계(S120)에 의해 제조된 발열층(100) 일측 또는 타측 중 선택되는 어느 하나 이상에 전극부(200)를 고정시키는 제3단계(S130);를 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제3단계(S130)를 거친 시트의 일측 또는 타측 중 선택되는 어느 하나 이상에 제1기능성시트(300)를 결합시키는 제4단계(S140);를 수행하는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 제3단계(S130) 또는 제4단계(S140) 중 선택되는 어느 하나 이상을 거친 시트의 일측 또는 타측 중 선택되는 어느 하나 이상에 제2기능성시트(400)를 결합시키는 제4-1단계(S141);를 수행하는 것을 특징으로 한다.
나아가, 제3단계(S130), 제4단계(S140) 또는 제4-1단계(S141) 중 선택되는 어느 하나 이상을 거친 시트의 일측 또는 타측 중 선택되는 어느 하나 이상에 이형지(500)를 결합시키는 제5단계(S150);를 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 발열층(100)은 합성수지, 고무수지, 실리콘수지, 우레탄 수지 중 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 고분자수지와 탄소나노튜브(CNT), 흑연, 플러렌, 그래핀, 탄소마이크로코일 중 선택되는 어느 하나 이상이 혼합된 것을 특징으로 한다.
본 발명은 사용자 수요에 알맞은 크기로 절단하여 제공할 수 있도록 형성되어 사용자의 필요에 따른 별도의 시트를 제조하지 않고, 현장에서 절단하여 제공함으로써 현장에서 신속하게 맞춤 대응할 수 있도록 형성되어 종래의 사용자의 수요에 따라 금형을 최소수량으로 제작하여 생산하는 발명으로 종류, 형태 또는 온도별로 각각 제작해야하는 번거로움을 최소화시켜 최소의 도구로 대량생산할 수 있어 가격 경쟁력을 갖출 수 있는 장점이 있다.
더욱이, 하나 이상의 전극부 배치가 일정간격으로 형성된 일체형 발열체를 생산하게 함으로서, 사용자 요구에 따른 다양한 크기 및 온도에 적용될 수 있는 장점이 있다.
또한, 창호, 도료, 건축물, 산업, 의료, 농업, 생활용품, 지면 등에 다양한 사이즈와 온도 조건에 따라 부착, 매설, 매입 또는 접착되어 대상물의 표면에 열을 즉각적으로 전달하여 요구되는 발열목적을 달성할 수 있는 장점이 있다.
나아가, 둘 이상의 전극부를 전력공급원으로 적용시킴으로써, 화재, 외부자극에 의해 손상이 최소화 되며, 불량률이 현저히 저하되어 생산안정성 및 안전을 도모할 수 있는 장점이 있다.
더욱이, 사용자의 수요에 따른 온도로 신속하게 수렴하여 오랫동안 유지가 용이하며, 발열층, 전극부, 제1기능성시트 또는 제2기능성시트 중 선택되는 어느 하나 이상을 압착에 의해 제조함으로써, 따라 연속공정이 용이한 장점이 있다.
또한, 종래의 발열체는 전력 소비량이 높고, 전기 감전 쇼크, 화재 위험이나 안전성이 취약하고, 단락이나 손괴로 인한 내구성이 약하며, 전자파 발생으로 인한 건강상의 문제 등을 개선할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 수요자 맞춤 크기형 발열 탄소나노튜브 시트의 제조방법에 대한 공정도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수요자 맞춤 크기형 발열 탄소나노튜브 시트의 제조방법의 공정도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수요자 맞춤 크기형 발열 탄소나노튜브 시트의 제조방법의 공정도이다.
도 4는 본 발명에 따른 수요자 맞춤 크기형 발열 탄소나노튜브 시트의 제작하는 과정을 순차적으로 도시한 부분 측면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 수요자 맞춤 크기형 발열 탄소나노튜브 시트의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 수요자 맞춤 크기형 발열 탄소나노튜브 시트의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 수요자 맞춤 크기형 발열 탄소나노튜브 시트의 제작하는 과정을 순차적으로 도시한 부분 측면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 수요자 맞춤 크기형 발열 탄소나노튜브 시트의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 수요자 맞춤 크기형 발열 탄소나노튜브 시트의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 수요자 맞춤 크기형 발열 탄소나노튜브 시트의 단면도이다.
도 12는 본 발명에 따른 수요자 맞춤 크기형 발열 탄소나노튜브 시트 실험예 1의 결과 값이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 수요자 맞춤 크기형 발열 탄소나노튜브 시트의 사진이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 수요자 맞춤 크기형 발열 탄소나노튜브 시트의 사진이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 수요자 맞춤 크기형 발열 탄소나노튜브 시트의 사진이다.
도 16은 본 발명에 따른 수요자 맞춤 크기형 발열 탄소나노튜브 시트 실험예 2의 결과 값이다.
도 17은 본 발명에 따른 수요자 맞춤 크기형 발열 탄소나노튜브 시트 실험예 3의 결과 값이다.
<부호의 설명>
100: 발열층, 110: 관통부
200: 전극부, 201: 제1지지부
300: 제1기능성시트
400: 제2기능성시트
500: 이형지
611: 제1-1롤러, 612: 제1-2롤러, 621: 제2-1롤러, 622: 제2-2롤러, 631: 제3-1롤러, 632: 제3-2롤러, 641: 제4-1롤러, 642: 제4-2롤러, 651: 제5-1롤러
711: 제7-1롤러, 712: 제7-2롤러, 713: 제7-3롤러
811: 제8-1롤러, 812: 제8-2롤러
S110: 제1단계, S120: 제2단계, S130: 제3단계, S140: 제4단계, S141: 제4-1단계, S150: 제5단계
이하, 실시예들을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 목적, 특징, 장점은 이하의 실시예들을 통해 쉽게 이해될 것이다.
본 발명은 여기에서 개시되는 실시예들에 한정되지 않고, 다른 형태로 구체화될 수 있다. 여기에서 개시되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위하여 제공되는 것이고, 본 발명의 기술적 사상 및 기술적 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
따라서 이하의 실시예들에 의하여 본 발명이 제한되어서는 안 되며, 본 발명의 기술적 사상 및 기술적 범위에 포함되는 모든 변환이 포함되는 것으로 이해되어야 한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
본 발명은 다양한 변환이 가해질 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명한다. 도면들에서 요소의 크기 또는 요소들 사이의 상대적인 크기는 본 발명에 대한 명확한 이해를 위해서 다소 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 도면들에 도시된 요소의 형상이 제조 공정상의 변이 등에 의해서 다소 변경될 수 있다.
따라서 본 명세서에서 개시된 실시예들은 특별한 언급이 없는 한 도면에 도시된 형상으로 한정되어서는 안 되며, 어느 정도의 변형을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 발명의 여러 가지 실시예들은 명확한 반대의 지적이 없는 한 그 외의 어떤 다른 실시예들과 결합될 수 있다. 특히 바람직하거나 유리하다고 지시하는 어떤 특징도 바람직하거나 유리하다고 지시한 그 외의 어떤 특징 및 특징들과 결합될 수 있다. 즉, 본 발명의 다양한 양상들, 특징들, 실시예들 또는 구현예들은 단독으로 또는 다양한 조합들로 사용될 수 있다.
본 명세서에 사용된 용어는 특정의 실시예를 기술하기 위한 것일 뿐 청구범위에 의해서 한정하려는 것은 아님을 이해하여야 하고, 본 명세서에 사용되는 모든 기술용어 및 과학용어는 다른 언급이 없는 한 통상의 기술을 가진 사람에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
일반적으로 생명체의 생존 또는 산업분야에서 일정한 온도를 유지하기 위한 보온은 필요불가결한 존재이다.
본 발명은 종래의 발열체 소재로 사용하여 온 금속이 아닌 폴리머 기반의 복합소재 발열체를 만드는 기술로서, 본 발명의 저변에는 전도성 필러인 탄소나노튜브의 분산이나 컴파운딩 기술 등 나노소재를 가공하는 고난도 기술이 수반되어져 있다.
또한, 본 발명은 나노소재 가공기술이 수반된 발열체의 특성을 수백 회 테스트해온 결과로서의 노하우가 적용된 것이다.
본 발명에 따른 수요자 맞춤 크기형 발열 탄소나노튜브 시트(이하, 설명의 편의를 위해 ‘시트’라 함)는 도 1에 도시된 바와 같이 수행될 수 있다.
<실시예 1>
1) 제1단계(S110)
제1단계(S110)는 발열층(100) 또는 전극부(200) 중 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 재료를 준비하는 단계이다.
이때, 적용되는 발열층(100)은 합성수지, 고무수지, 실리콘수지, 우레탄 수지 중 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 고분자수지와 탄소나노튜브(CNT), 흑연, 플러렌, 그래핀, 탄소마이크로코일 중 선택되는 어느 하나 이상이 혼합된 것이 적용될 수 있다.
바람직하게, 발열층(100)은 연질 또는 경질 중 선택되는 어느 하나 이상으로 형성된 합성수지, 고무수지, 실리콘수지, 우레탄 수지 중 선택되는 어느 하나 이상과 탄소나노튜브가 혼합된 것이 적용될 수 있다.
더욱 바람직하게는 실리콘고무, PBR(Polybutadiene Rubber), PP(Polypropylene), PE(Polyethylene), NDBR(Neodymium Butadiene Rubber), SSBR(Solution Styrene Butadiene Rubber), 아크릴고무, 불소고무, 우레탄, PA(Polyamide) 중 어느 하나 이상과 탄소나노튜브가 혼합된 것이 적용될 수 있다.
가장 바람직하게는 실리콘고무, PBR, NDBR, PP 또는 PE 중 선택되는 어느 하나 이상과 탄소나노튜브가 혼합된 것이 적용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
다음으로, 발열층(100)은 탄소나노튜브(CNT), 흑연, 플러렌, 그래핀, 탄소마이크로코일 중 선택되는 어느 하나 이상을 포함하여 형성될 수 있다.
바람직하게는 기계적, 전기적 그리고 열적 특성이 매우 우수하다고 알려진 탄소나노튜브가 적용될 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.
만약, 탄소나노튜브가 적용될 경우, MWCNT 또는 SWCNT를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 MWCNT를 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 탄소나노튜브는 직경이 30nm 이내의 크기인 것이 적용될 수 있다.
일 실시예로, MWCNT가 적용될 경우, 직경이 10~30nm인 것이 적용될 수 있으며, SWCNT가 적용될 경우, 직경이 5~10nm인 것이 적용될 수 있다.
나아가, 탄소나노튜브의 직경 1 기준으로 종횡비는 1:1,000 이하인 것이 적용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
더욱이, 탄소나노튜브는 분산 처리된 탄소나노튜브가 적용될 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.
만약, 분산되지 않은 탄소나노튜브가 적용될 경우, 탄소나노튜브의 응집현상이 발생하게 되어 불균일한 전기적 특성을 나타낼 수 있는 단점이 있다.
이에 따라, 최종 제조되는 발열층(100) 전면에 일정한 전기저항을 유지시키기 위해 물리적, 전기적 또는 화학적 분산 처리된 탄소나노튜브가 적용될 수 있는 것이다.
이와 같이 형성된 발열층(100)은 혼합기에 고분자를 먼저 넣은 후, 분산 처리된 탄소나노튜브를 넣고 혼합된 것이 적용될 수 있다.
더욱 자세하게, 발열층(100)의 탄소나노튜브 함량은 1~12중량% 포함될 수 있으며, 바람직하게는 3~12중량% 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
가장 바람직하게는, 고분자를 포함하는 혼합기에 분산 처리된 탄소나노튜브 1~3중량%를 넣고 혼합시키는 과정을 1~12회 반복하여 수행함으로써, 고분자에 탄소나노튜브가 고르게 혼합될 뿐만 아니라, 사용자 수요에 따른 전기 저항치를 갖는 발열층(100)을 용이하게 제조할 수 있는 장점이 있다.
이때, 사용자 수요에 따라 탄소나노튜브를 고분자가 포함된 혼합기에 넣고 혼합시키는 과정의 반복 횟수를 변경하여 수행할 수 있음은 물론이다.
만약, 탄소나노튜브의 함량이 1중량% 미만으로 포함될 경우, 낮은 탄소나노튜브의 함량에 의해 발열층(100)이 설정온도까지 도달하는데 시간이 오래 걸리는 단점이 있고, 12중량% 이상으로 포함될 경우, 높은 탄소나노튜브 함량에 의해 분산성 또는 조성물의 전기 저항치가 저하될 수 있는 단점이 있다.
더욱이, 발열층(100)을 형성하는 합성수지, 고무수지, 실리콘수지, 우레탄 수지 중 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 고분자수지와 탄소나노튜브(CNT), 흑연, 플러렌, 그래핀, 탄소마이크로코일 중 선택되는 어느 하나 이상을 혼합시키는 혼합기는 니더(kneader), 스크루(screw) 압착기 등 중 어느 하나 이상이 적용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
나아가, 고분자에 탄소나노튜브를 균일하게 혼합시키기 위해, 30~60℃에서, 드라이브 회전자의 속도는 고분자의 종류나 CNT의 함량에 따라30~60rpm으로 30~60분 동안 수행될 수 있다.
만약, 혼합온도가 30℃ 미만으로 수행될 경우, 고분자 물성에 의해 탄소나노튜브가 균일하게 혼합되기까지 오래 걸리는 단점이 있고, 60℃ 이상으로 수행될 경우, 고온을 유지시키기 위한 제조단가가 높아지는 단점이 있다.
더욱이, 혼합속도가 30rpm 이하로 수행될 경우, 고분자와 탄소나노튜브의 혼합이 균일하게 제조되기 위한 혼합시간이 오래 걸리는 단점이 있고, 60rpm 이상으로 수행될 경우, 회전속도에 의해 조성물의 이탈이 발생됨에 따라, 손실량이 발생하는 단점이 있다.
또한, 혼합시간이 30분 미만으로 수행될 경우, 짧은 시간에 의해 고분자와 탄소나노튜브의 균일한 혼합이 수행되기 어려운 단점이 있고, 60분 이상으로 수행될 경우, 혼합시간이 길게 유지됨에 따라 최종 공정시간이 길어지는 단점이 있다.
다음으로, 전극부(200)는 발열층(100) 일측 또는 타측 중 선택되는 어느 하나 이상에 전기를 공급하여 발열층(100)의 발열이 용이하게 수행될 수 있도록 둘 이상이 형성될 수 있다.
이때, 전극부(200)는 구리 전극에 주석, 은 또는 니켈로 도금된 것을 적용될 수 있으며, 바람직하게는 구리 전극에 내부식성이 우수하다고 알려진 주석이 도금된 전극이 적용될 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.
바람직하게, 전극부(200)는 10개 이상의 가느다란 가닥이 서로 뭉치거나 꼬인 형태로 형성된 것이 적용될 수 있으며, 바람직하게는 10~50가닥으로 형성될 수 있고, 더욱 바람직하게는 15~30가닥으로 형성된 것이 적용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
만약, 전극부(200)의 가닥이 10개 이하로 형성될 경우, 전극부(200)의 가닥에 의해 최종 제조되는 시트의 온도가 목표치까지 도달하는데 오랜 시간이 걸리는 단점이 있다.
이와 같이, 전극부(200)가 형성됨에 따라, 유연성뿐만 아니라 내부식성 개선이 용이하며, 10개 이상의 가닥이 뭉치거나 꼬인 형태로 적용됨으로써, 전극선의 파손 및 절단을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
2) 제2단계(S120)
제2단계(S120)는 제1단계(S110)에 의해 준비된 발열층(100)을 성형시키는 단계이다.
제2단계(S120)를 수행함으로써, 최종 제조되는 시트의 두께를 용이하게 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 전극부(200)가 안정적이고 균일하게 배치될 수 있는 충분한 공간을 연속적으로 용이하게 제공할 수 있는 장점이 있다.
이를 위해, 도 4에 도시된 바와 같이, 발열층(100)은 제1단계(S110)를 거친 발열층(100) 조성물을 제1-1롤러(611)와 제1-2롤러(612) 사이를 통과시킴으로써 두께를 조절할 수 있다.
더욱 자세히 설명하면, 제1-1롤러(611)는 발열층(100) 일측에 형성되며, 제1-2롤러(612)는 제1-1롤러(611)와 마주보는 측에 이격되어 형성될 수 있다.
이에 따라, 발열층(100)이 제1-1롤러(611)와 제1-2롤러(612)사이를 통과됨과 동시에 제1-1롤러(611)와 제1-2롤러(612) 사이의 간격에 따라 발열층(100)의 두께가 설정되며, 발열층(100)의 일측과 타측면이 평탄하게 형성될 수 있는 것이다.
이때, 제1-1롤러(611)와 제1-2롤러(612)의 간격은 0.1~1000mm으로 이격되어 형성될 수 있으며, 바람직하게는 0.5~100mm간격으로 이격되어 형성될 수 있다.
선택적으로 최종 제조되는 시트의 폭이 10~1000mm, 길이가 50cm~50m로 띠 형으로 형성될 경우, 제1-1롤러(611)와 제1-2롤러(612)의 간격은 0.5~100mm로 형성되며, 폭이 10~200cm, 길이가 30cm~50m로 넓은 면적으로 형성될 경우, 제1-1롤러(611)와 제1-2롤러(612)의 간격은 0.5~30mm로 형성되는 것이 가장 바람직하나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.
만약, 제1-1롤러(611)와 제1-2롤러(612)의 간격이 0.1mm 이하로 형성될 경우, 최종 제조되는 시트의 두께가 너무 얇게 형성되어 전극부(200)가 외부에 노출되어 감전 등의 사고가 발생될 수 있는 단점이 있고, 1000mm 이상으로 형성될 경우, 최종 제조되는 시트의 두께가 두껍게 형성되어 제조 단가가 높아지는 단점이 있다.
나아가, 제1-1롤러(611)와 제1-2롤러(612)는 발열층(100)의 공급 속도에 맞추어 서로 마주보는 방향으로 회전됨으로써, 발열층(100)이 연속적으로 균일한 두께로 제조될 수 있도록 형성될 수 있다.
예를 들어, 제1-1롤러(611)가 시계 반대방향으로 회전된다면, 제1-2롤러(612)는 시계방향으로 회전됨으로써, 발열층(100)의 이동이 연속적으로 수행될 수 있는 것이다.
선택적으로, 제1-1롤러(611) 또는 제1-2롤러(612) 중 선택되는 어느 하나 이상은 히팅롤러로 형성될 수 있다.
이와 같이 형성됨으로써, 제1-1롤러(611)와 제1-2롤러(612) 사이의 간격보다 두껍거나 균일하게 공급되지 못하는 발열층(100)의 두께 및 일측 또는 타측면을 제1-1롤러(611) 또는 제1-2롤러(612)의 온도에 의해 균일한 두께와 일측 또는 타측면이 평탄하게 성형될 수 있도록 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.
이때, 제1-1롤러(611)와 제1-2롤러(612) 사이에 공급되는 발열층(100)은 고체, 반고체 또는 액체 중 선택되는 어느 하나 이상의 물성으로 공급될 수 있으며, 바람직하게는 제1-1롤러(611)와 제1-2롤러(612)에 의해 성형이 용이하게 수행되며, 후술된 전극부(200)가 발열층(100) 내측에 안정적으로 위치될 수 있도록 반고체 형태로 공급될 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.
만약, 발열층(100)이 고체 또는 액체형태로 공급될 경우, 제1-1롤러(611)와 제1-2롤러(612) 사이에 공급되기 전에 가열 또는 냉각시킴으로써 반고체 형태로 제조하여 공급할 수 있다.
나아가, 제1-1롤러(611)와 제1-2롤러(612) 사이에 공급되기 전의 발열층(100)이 제1-1롤러(611)와 제1-2롤러(612) 사이에 안정적으로 공급되기 위하여 금형(몰드)에 의해 3차원 형태로 제조되어 공급될 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.
3) 제3단계(S130)
제3단계(S130)는 제2단계(S120)에 의해 제조된 발열층(100) 일측 또는 타측 중 선택되는 어느 하나 이상에 전극부(200)를 고정시키는 단계이다.
제3단계(S130)가 수행됨으로써, 발열층(100)과 전극부(200)가 연속적으로 결합이 용이하게 수행될 수 있는 장점이 있다.
이때, 전극부(200)는 발열층(100)과 수평방향으로 공급됨으로써, 최종 제조되는 시트의 길이에 구애받지 않고 연속적으로 제조될 수 있는 장점이 있다.
나아가, 둘 이상의 전극부(200)가 발열층(100)에 형성될 경우, 전극부(200)는 1cm 이상의 간격으로 형성될 수 있으며, 바람직하게 5~300cm 간격으로 형성될 수 있고, 가장 바람직하게는 10~200cm 간격으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
만약, 전극부(200)가 1cm 이하의 간격으로 형성될 경우, 전극부(200)가 발열층(100)에 촘촘하게 형성됨에 따라, 안전사고를 유발할 수 있는 단점이 있다.
더욱 자세히 설명하면, 전극부(200)는 제7-1롤러(711) 또는 제7-2롤러(712) 중 선택되는 어느 하나 이상을 거쳐 제2-1롤러(621)에 공급됨으로써 발열층(100)과 전극부(200)가 제2-1롤러(621)를 통과됨으로써 용이하게 고정될 수 있다.
만약, 제7-1롤러(711)와 제7-2롤러(712)가 동시에 설치될 경우, 제7-1롤러(711)와 제7-2롤러(712)는 서로 이격되어 전극부(200)가 제7-1롤러(711)와 제7-2롤러(712)를 거침으로써 팽팽한 상태로 제2-1롤러(621)에 공급될 수 있다.
이를 위해, 제7-1롤러(711) 또는 제7-2롤러(712) 중 선택되는 어느 하나 이상은 전극부(200)에서 발열층(100)과 접착되지 않는 부분의 반대되는 부분을 지지할 수 있도록 형성됨으로써, 전극부(200)가 발열층(100)에 주름지거나 휘어지지 않고 평편하게 연속적으로 고정될 수 있는 것이다.
나아가, 제7-1롤러(711) 또는 제7-2롤러(712) 중 선택되는 어느 하나 이상의 회전 방향은 전극부(200)가 이동되는 방향으로 회전될 수 있다.
예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 제7-1롤러(711) 또는 제7-2롤러(712) 중 선택되는 어느 하나 이상이 시계 반대방향으로 회전할 경우, 전극부(200)는 제7-1롤러(711) 또는 제7-2롤러(712) 중 선택되는 어느 하나 이상의 회전방향으로 이동됨과 동시에 발열층(100) 일측 또는 타측 중 선택되는 어느 하나 이상에 공급될 수 있는 것이다.
더욱이, 제7-1롤러(711) 또는 제7-2롤러(712) 중 선택되는 어느 하나 이상을 거친 전극부(200)가 제2-1롤러(621)에 안정적으로 공급되기 위해 제7-1롤러(711) 또는 제7-2롤러(712) 중 선택되는 어느 하나 이상은 제2-1롤러(621)와 이격 형성될 수 있다.
바람직하게 제2-1롤러(621)는 제7-1롤러(711) 또는 제7-2롤러(712) 중 선택되는 어느 하나 이상과 사선방향으로 이격 형성됨으로써, 제7-1롤러(711) 또는 제7-2롤러(712) 중 어느 하나 이상이 제2-1롤러(621)와 연동됨과 동시에 전극부(200)가 평편하게 연속적으로 공급될 수 있는 것이다.
이때, 제2-1롤러(621)는 제7-1롤러(711) 또는 제7-2롤러(712) 중 선택되는 어느 하나 이상과 동일한 방향으로 회전될 수 있다.
이에 따라, 전극부(200)의 공급방향이 제2-1롤러(621)에 의해 방해받지 않고 전극부(200)가 발열층(100)에 연속적으로 견고하게 고정될 수 있다.
더욱이, 제2-1롤러(621)는 제2-2롤러(622)와 마주보는 방향으로 이격되어 형성될 수 있다.
즉, 제2-1롤러(621)와 제2-2롤러(622)는 제1-1롤러(611)와 제1-2롤러(612)와 마찬가지로 마주보는 방향으로 이격되어 형성됨으로써, 최종 제조되는 시트의 두께를 균일하게 유지시킴과 동시에 롤러 압착을 통해 발열층(100)에 전극부(200)를 견고하게 고정시킬 수 있는 것이다.
만약, 제2-1롤러(621)가 제2-2롤러(622)의 일측 방향으로 이격되어 형성될 경우, 제2-2롤러(622) 일측에는 제2단계(S120)를 거친 발열층(100)이 통과됨과 동시에 제2-1롤러(621) 타측에 전극부(200)가 통과되어 발열층(100)에 전극부(200)가 압착에 의해 연속적으로 고정될 수 있는 것이다.
이를 위해, 제2-2롤러(622)는 제1-2롤러(612)와 마찬가지로 제2-1롤러(621)와 반대되는 방향으로 회전함으로써, 발열층(100)과 전극부(200)의 이동이 연속적으로 수행될 뿐만 아니라, 발열층(100)에 전극부(200)가 용이하게 고정될 수 있도록 형성될 수 있다.
즉, 롤러 압착에 의해 전극부(200)가 발열층(100)에 고정됨으로써, 별도의 접착제 등을 도포하지 않고 고정될 수 있는 것이다.
이에 따라, 시트 제조 시 접착제를 도포하는 공정 등을 절약할 수 있어 공정 시간대비 대량의 시트를 신속하게 제조할 수 있는 장점이 있다.
바람직하게는, 발열층(100)이 상기한 바와 같이 반고체형태로 형성될 경우, 제2-1롤러(621) 또는 제2-2롤러(622) 중 선택되는 어느 하나 이상은 히팅롤러로 형성되어 발열층(100)의 반고체상태를 유지시켜 전극부(200)가 발열층(100)에 안정적으로 고정될 수 있도록 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.
다음으로, 제2-1롤러(621)와 제2-2롤러(622) 사이의 간격은 제1-1롤러(611)와 제1-2롤러(612) 사이의 간격과 같거나 크거나 작게 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
만약, 제2-1롤러(621)와 제2-2롤러(622) 사이의 간격이 제1-1롤러(611)와 제1-2롤러(612) 사이의 간격보다 현저히 작게 형성될 경우, 제2-1롤러(621)와 제2-2롤러(622) 사이의 간격에 의해 발열층(100)의 두께가 얇게 형성되어 전극부(200)가 외부로 노출되어 감전사고의 원인이 될 수 있는 단점이 있다.
나아가, 제2-1롤러(621)와 제2-2롤러(622) 사이의 간격이 제1-1롤러(611)와 제1-2롤러(612) 사이의 간격보다 현저히 크게 형성될 경우, 제2-1롤러(621)와 제2-2롤러(622) 사이의 간격에 의해 전극부(200)가 발열층(100)에 견고하게 고정되지 못하는 단점이 있다.
제2-1롤러(621)와 제2-2롤러(622) 사이의 간격이 제1-1롤러(611)와 제1-2롤러(612) 사이의 간격보다 현저히 작게 형성될 경우, 제2-1롤러(621)와 제2-2롤러(622) 사이의 간격에 의해 발열층(100)의 두께가 얇게 형성되어 전극부(200)가 외부로 노출되어 감전사고의 원인이 될 수 있는 단점이 있다.
선택적으로, 전극부(200)는 롤러압착 뿐만 아니라 중력에 의해 발열층(100) 내측방향으로 이동될 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.
즉, 발열층(100)이 반고체 또는 액체 형태로 형성될 경우, 발열층(100)의 물성과 중력에 의해 전극부(200)가 발열층(100) 내측으로 이동될 수 있는 것이다.
이에 따라, 전극부(200)는 발열층(100) 내측에 위치됨에 따라, 전극부(200)가 발열층(100) 외측으로 배치되었을 때 발생될 수 있는 감전 등과 같은 사고를 예방할 수 있는 장점이 있다.
이때, 전극부(200)는 도 5 및 도 9에 도시된 바와 같이, 발열층(100)의 폭에 관계없이 일측 또는 타측 중 선택되는 어느 하나 이상에 일정간격으로 둘 이상 형성될 수 있다.
즉, 둘 이상의 전극부(200)는 발열층(100)에 일정간격으로 형성됨으로써, 수요자의 필요에 따라 두 개의 전극부(200)를 선택하여 전기에 연결시킴으로써 전극부(200)에 전류가 흐르도록 형성되어 전류에 의해 전극부(200)가 발열됨과 동시에 전극부(200)의 열이 발열층(100)에 확산되어 발열층(100)의 온도가 높아지게 됨으로써, 최종 제조되는 시트의 온도가 상승할 수 있는 것이다.
만약, 도 9에 도시된 바와 같이, 하나의 발열층(100)에 5개의 전극부(200)가 형성될 경우, 수요자는 양 끝 또는 최종 제조되는 시트가 적용되는 시설 또는 위치의 크기에 대응되도록 배치된 두 개의 전극부(200)를 선택하여 전류가 흐르도록 형성시킴으로써, 최종 제조되는 시트의 발열이 수행되는 것이다.
선택적으로, 최종 제조되는 시트가 적용되는 위치의 폭보다 최종 제조된 시트의 폭이 넓을 경우, 적용 위치의 폭만큼 절단하거나 적용 위치에 배치된 둘 이상의 전극부(200)에 전류가 흐르도록 연결시킴으로써, 최종 제조되는 시트의 발열이 수행될 수 있다.
4) 제4단계(S140)
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제4단계(S140)는 제3단계(S130)를 거친 시트의 일측 또는 타측 중 선택되는 어느 하나 이상에 제1기능성시트(300)를 결합시키는 단계이다.
더욱 자세하게, 제1기능성시트(300)는 발열층(100) 일측 또는 타측 중 선택되는 어느 하나 이상에 형성될 수 있다.
이때, 제1기능성시트(300)는 제3단계(S130)를 거친 시트를 보호하기 위한 것으로서, 방수포, 보호필름, 단열재 등이 적용될 수 있다.
바람직하게, 제1기능성시트(300)는 최종 제조되는 시트에 빗물과 같은 액체가 닿을 경우, 시트에 흐르는 전류가 액체를 통해 외부로 흐름으로써 감전 등의 사고를 예방할 수 있도록 방수포가 적용될 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.
나아가, 제1기능성시트(300)는 발열층(100)의 전극부(200)가 형성된 면과 마주보는 면에 결합될 수 있다.
선택적으로, 발열층(100) 일측 및 타측에 전극부(200)와 제1기능성시트(300)를 동시에 결합시킴으로써, 시트의 제조 시간을 현저하게 절약할 수 있는 장점이 있다.
나아가, 최종 제조되는 시트가 적용되는 위치에서 전극부(200)가 형성된 면이 시트가 적용되는 위치와 맞닿도록 형성됨으로써, 발열층(100)의 전극부(200)와 마주보는 면에 접착된 제1기능성시트(300)에 액체류가 닿을 경우, 감전 등의 사고를 예방할 수 있는 장점이 있다.
이를 위해, 제1기능성시트(300)는 제8-1롤러(811) 또는 제8-2롤러(812) 중 선택되는 어느 하나 이상을 통해 제3단계(S130)를 거친 시트 일측 또는 타측 중 선택되는 어느 하나에 접착될 수 있다.
더욱 자세히 설명하면, 제1기능성시트(300)는 제8-1롤러(811) 또는 제8-2롤러(812)에 의해 평편하게 유지됨과 동시에 발열층(100) 일측 또는 타측에 용이하게 결합될 수 있도록 형성될 수 있다.
이를 위해, 제8-1롤러(811) 또는 제8-2롤러(812)는 제7-1롤러(711) 및 제7-2롤러(712)와 마찬가지로 형성될 수 있다.
만약, 제8-1롤러(811)와 제8-2롤러(812)가 동시에 설치될 경우, 제8-1롤러(811)와 제8-2롤러(812)는 서로 이격되어 제1기능성시트(300)가 제8-1롤러(811)와 제8-2롤러(812)를 거침으로써 팽팽한 상태로 제3-2롤러(632)에 공급될 수 있다.
이때, 제8-1롤러(811) 또는 제8-2롤러(812) 중 선택되는 어느 하나 이상은 제1기능성시트(300)에서 발열층(100)과 접착되지 않는 부분의 반대되는 부분을 지지할 수 있도록 형성됨으로써, 제1기능성시트(300)가 발열층(100)에 주름지거나 휘어지지 않고 평편하게 연속적으로 고정될 수 있는 것이다.
나아가, 제8-1롤러(811) 또는 제8-2롤러(812) 중 선택되는 어느 하나 이상의 회전 방향은 제1기능성시트(300)가 이동되는 방향으로 회전될 수 있다.
예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 제8-1롤러(811) 또는 제8-2롤러(812) 중 선택되는 어느 하나 이상이 시계방향으로 회전할 경우, 제1기능성시트(300)는 제8-1롤러(811) 또는 제8-2롤러(812) 중 선택되는 어느 하나 이상의 회전방향으로 이동됨과 동시에 제3-2롤러(632)에 공급될 수 있다.
선택적으로, 제8-1롤러(811) 또는 제8-2롤러(812) 중 선택되는 어느 하나 이상을 거친 제1기능성시트(300)가 제3-2롤러(632)에 안정적으로 공급되기 위해 제8-1롤러(811) 또는 제8-2롤러(812) 중 선택되는 어느 하나 이상은 제3-2롤러(832)와 이격 형성될 수 있다.
바람직하게 제3-2롤러(632)는 제8-1롤러(811) 또는 제8-2롤러(812) 중 선택되는 어느 하나 이상과 사선방향으로 이격 형성됨으로써, 제8-1롤러(811) 또는 제8-2롤러(812) 중 선택되는 어느 하나 이상을 거친 제1기능성시트(300)가 팽팽한 상태를 유지함과 동시에 발열층(100)에 안정적으로 공급될 수 있는 것이다.
이때, 제3-2롤러(632)는 최종 제조되는 시트가 연속적으로 용이하게 제조될 수 있도록 제8-1롤러(811) 또는 제8-2롤러(812) 중 선택되는 어느 하나 이상과 동일한 방향으로 회전됨과 동시에 일측 방향으로 이격 형성된 제3-1롤러(631)와 연동 형성될 수 있다.
즉, 제3-1롤러(631)와 제3-2롤러(632)가 서로 이격되어 형성되어 제3-1롤러(631)와 제3-2롤러(632)사이에 제3단계(S130)를 거친 시트 일측 또는 타측에 제1기능성시트(300)가 안정적으로 접착될 뿐만 아니라, 제3-1롤러(631)가 제3단계(S130)를 거친 시트의 일측면을 지지함으로써 시트의 각 층이 견고하게 결합됨과 동시에 최종 제조되는 시트의 두께를 안정적으로 유지할 수 있는 장점이 있다.
이를 위해, 제3-1롤러(631)와 제3-2롤러(632)는 서로 다른 방향으로 회전됨으로써, 발열층(100), 전극부(200) 및 제1기능성시트(300)를 포함하는 시트가 안정적으로 통과될 수 있도록 형성될 수 있다.
이때, 제3-1롤러(631)와 제3-2롤러(632) 사이의 간격은 제1-1롤러(611)와 제1-2롤러(612) 사이의 간격과 같거나 크거나 작게 형성될 수 있다.
만약, 제3-1롤러(631)와 제3-2롤러(632) 사이의 간격이 제1-1롤러(611)와 제1-2롤러(612) 사이의 간격보다 현저히 작게 형성될 경우, 발열층(100)의 두께에 의해 전극부(200)가 외부로 노출되어 감전 등의 사고가 발생될 수 있는 단점이 있다.
나아가, 제3-1롤러(631)와 제3-2롤러(632) 사이의 간격이 제1-1롤러(611)와 제1-2롤러(612) 사이의 간격보다 현저히 크게 형성될 경우, 발열층(100)과 제1기능성시트(300)의 결합이 견고하게 수행되지 못하는 단점이 있다.
선택적으로, 제1기능성시트(300)가 제3단계(S130)를 거친 시트의 온도를 조절하여 견고하게 결합될 수 있도록 제3-1롤러(631) 또는 제3-2롤러(632) 중 선택되는 어느 하나 이상은 히팅롤러로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.
나아가, 발열층(100), 전극부(200) 또는 제1기능성시트(300) 중 선택되는 어느 하나 이상이 견고하게 접착될 수 있도록 제4-1롤러(641) 또는 제4-2롤러(642) 중 선택되는 어느 하나 이상이 선택적으로 더 포함될 수 있다.
제4-1롤러(641)와 제4-2롤러(642)가 더 포함됨으로써, 최종 제조되는 시트를 구성하는 각층의 결합력이 더욱 견고하게 형성될 수 있는 것이다.
이를 위해, 제4-1롤러(641)와 제4-2롤러(642) 사이의 간격은 제3-1롤러(631)와 제3-2롤러(632) 사이의 간격과 같게 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.
선택적으로, 제4-1롤러(641) 또는 제4-2롤러(642) 중 선택되는 어느 하나 이상을 통과하여 제조된 시트의 결합이 더욱 견고하게 형성될 수 있도록 제4-1롤러(641) 또는 제4-2롤러(642) 중 선택되는 어느 하나 이상은 쿨링롤러로 형성될 수 있다.
즉, 롤러의 온도를 조절하여 시트의 온도를 조절함으로써 각 층의 결합력을 견고하게 유지시킬 수 있는 것이다.
이와 같이, 제4단계(S140)를 거쳐 제조된 시트는 롤러에 의해 연속적으로 제조되어 제5-1롤러(651) 회전에 의해 저장될 수 있다.
즉, 수요자의 주문 길이에 맞춤으로 제조되는 것이 아닌, 연속적으로 제조됨으로써, 수용자의 필요에 따른 길이에 맞추어 절단하여 적용될 수 있는 것이다.
이에 따라, 본 발명은 종래의 사용자의 수요에 맞추어 크기별로 각각 제조하는 것이 아닌 연속적으로 제조됨으로써, 크기별로 제조되기 위한 금형과 같은 별도의 장치가 불필요할 뿐만 아니라, 적용 현장에 즉각 대응할 수 있는 크기로 재단이 용이한 장점이 있다.
이때, 제5-1롤러(651)의 회전속도는 제4단계(S140)를 거쳐 최종 제조된 시트가 공급되는 속도에 따라 제어될 수 있다.
나아가, 발열층(100)을 기준으로 전극부(200) 및 제1기능성시트(300)가 일측 또는 타측에 각각 형성되어 제5-1롤러(651)의 회전에 의해 저장된 시트가 서로 접합하지 않고 용이하게 보관될 수 있는 장점이 있다.
일 실시예로, 수요자 필요에 알맞은 길이까지 본 발명에 따른 시트를 절단한 다음, 전극부(200) 양 단 또는 일단에 저항조절기 또는 전원공급기가 더 설치될 수 있다.
이로 인해, 저항이 신속하고 용이하게 조절됨과 동시에 전원이 공급됨으로써 본 발명에 따른 시트의 온도가 수요자가 요구하는 온도까지 신속하게 조절될 수 있는 장점이 있다.
이와 같이, 본 발명의 시트는 종래의 시트가 2D나 열선으로 형성된 것과 달리, 3D 입체형으로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명은 사용자 수요에 알맞은 크기로 절단하여 제공할 수 있도록 형성되어 사용자의 필요에 따른 별도의 시트를 제조하지 않고, 현장에서 절단하여 제공함으로써 현장에서 신속하게 맞춤 대응할 수 있도록 형성되어 종래의 사용자의 수요에 따라 금형을 최소수량으로 제작하여 생산하는 발명으로 종류, 형태 또는 온도별로 각각 제작해야하는 번거로움을 최소화시켜 최소의 도구로 대량생산할 수 있어 가격 경쟁력을 갖출 수 있는 장점이 있다.
더욱이, 하나 이상의 전극부(200) 배치가 일정간격으로 형성된 일체형 발열체를 생산하게 함으로서, 사용자 요구에 따른 다양한 크기 및 온도에 적용될 수 있는 장점이 있다.
또한, 창호, 도료, 건축물, 산업, 의료, 농업, 생활용품, 지면 등에 다양한 사이즈와 온도 조건에 따라 부착, 매설, 매입 또는 접착되어 대상물의 표면에 열을 즉각적으로 전달할 수 있는 장점이 있다.
나아가, 둘 이상의 전극부(200)를 전력공급원으로 적용시킴으로써, 화재, 외부자극에 의해 손상이 최소화 되며, 불량률이 현저히 저하되어 생산안정성 및 안전을 도모할 수 있는 장점이 있다.
더욱이, 사용자의 수요에 따른 온도로 신속하게 수렴하여 오랫동안 유지가 용이하며, 발열층(100), 전극부(200), 제1기능성시트(300) 또는 제2기능성시트(400) 중 선택되는 어느 하나 이상을 압착에 의해 제조함으로써, 따라 연속공정이 용이한 장점이 있다.
또한, 종래의 발열체는 전력 소비량이 높고, 전기 감전 쇼크, 화재 위험이나 안전성이 취약하고, 단락이나 손괴로 인한 내구성이 약하며, 전자파 발생으로 인한 건강상의 문제 등을 개선할 수 있는 장점이 있다.
4-1) 제4-1단계(S141)
도 3 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제4-1단계(S141)는 제3단계(S130) 또는 제4단계(S140) 중 선택되는 어느 하나 이상을 거친 시트의 일측 또는 타측 중 선택되는 어느 하나 이상에 제2기능성시트(400)를 결합시키는 단계이다.
이때, 제2기능성시트(400)는 발열층(100) 또는 제1기능성시트(300) 중 선택되는 어느 하나 이상의 일측 또는 타측 중 선택되는 어느 하나 이상에 형성될 수 있다.
더욱 자세하게 제2기능성시트(400)는 제1기능성시트(300)와 동일하게 방수포, 보호필름 또는 단열재 등을 포함하는 것이 적용될 수 있고, 바람직하게는 보호필름 또는 단열재가 적용될 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.
더욱이, 제2기능성시트(400)는 제3단계(S130) 또는 제4단계(S140) 중 선택되는 어느 하나 이상을 거친 시트의 일측 또는 타측 중 선택되는 어느 하나 이상에 형성됨으로써, 최종 제조되는 시트를 외부 자극으로부터 보호할 뿐만 아니라, 사용자 수요에 따른 적절한 기능을 부여함으로써, 본 발명에 따른 시트를 사용자가 안정적으로 이용할 수 있는 장점이 있다.
이를 위해, 제4-1단계(S141)는 제3단계(S130) 또는 제4단계(S140) 중 선택되는 어느 하나 이상을 거친 다음, 제4단계(S140)의 제8-1롤러(811) 또는 제8-2롤러(812) 중 선택되는 어느 하나 이상과 마찬가지로 별도의 롤러에 의한 압착에 의해 수행될 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.
일 실시예로, 최종 제조되는 동파방지를 위한 파이프를 감싸기 위한 시트로 적용될 경우, 파이프를 감싸는 부분에 배치된 둘 이상의 전극부(200)를 선택하여 전류를 흘려줌으로써 최종 제조되는 시트의 온도를 조절할 수 있도록 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.
5) 제5단계(S150)
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제5단계(S150)는 제3단계(S130), 제4단계(S140) 또는 제4-1단계(S141) 중 선택되는 어느 하나 이상을 거친 시트의 일측 또는 타측 중 선택되는 어느 하나 이상에 이형지(500)를 결합시키는 단계이다.
이때, 이형지(500)는 발열층(100), 전극부(200), 제1기능성시트(300) 또는 제2기능성시트(400) 중 선택되는 어느 하나 이상의 일측 또는 타측 중 선택되는 어느 하나 이상에 형성될 수 있다.
이형지(500)가 더 포함됨으로써, 최종 제조되는 시트를 외부자극으로부터 더욱 안정적으로 보관할 수 있을 뿐만 아니라, 적용과정에서 발생될 수 있는 각 층의 손실을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
이를 위해, 제5단계(S150)는 제3단계(S130), 제4단계(S140) 또는 제4-1단계(S141) 중 선택되는 어느 하나 이상을 거쳐 형성된 시트의 일측 또는 타측 중 선택되는 어느 하나 이상에 제3단계(S130), 제4단계(S140) 또는 제4-1단계(S141) 중 선택되는 어느 하나 이상과 마찬가지로 롤러 압착에 의해 수행될 수 있나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.
<실시예 2>
도 8, 도 10 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 전극부(200)는 발열층(100)의 길이방향으로부터 수직방향으로 형성될 수 있다.
이를 위해, 제3단계(S130)에 적용되는 전극부(200)는 제1지지부(201)를 포함하여 형성될 수 있다.
즉, 전극부(200)가 일정간격으로 제1지지부(201) 일측 또는 타측 중 선택되는 어느 하나 이상에 발열층(100)의 길이방향과 수직이 되는 방향으로 형성될 수 있는 것이다.
이로 인해, 제3단계(S130) 수행 시 제7-1롤러(711), 제7-2롤러(712) 또는 제2-1롤러(621) 중 선택되는 어느 하나 이상의 회전에 의해 발열층(100) 일측 또는 타측 중 선택되는 어느 하나에 발열층(100)의 길이방향과 수직이 되는 방향으로 일정간격 전극부(200)가 형성될 수 있는 것이다.
이때, 전극부(100)는 상기한 바와 같은 간격으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.
나아가, 전극부(200)는 제2-1롤러(621)에 공급됨과 동시에 제1지지부(201)와 분리될 수 있다.
이에 따라, 도 10에 도시된 바와 같이, 제2-1롤러(621) 및 제2-2롤러(622)를 거친 시트에는 발열층(100)과 발열층(100)의 길이방향과 수직 방향으로 형성된 전극부(200)가 결합되는 것이다.
이를 위해, 제7-1롤러(711) 또는 제7-2롤러(712) 중 선택되는 어느 하나 이상은 제1지지부(201)와 접촉되도록 형성됨으로써, 제7-1롤러(711) 또는 제7-2롤러(712) 중 선택되는 어느 하나 이상의 회전에 의해 전극부(200)의 손상을 최소화시킬 수 있도록 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.
이러한 공정이 연속적으로 용이하게 수행되기 위하여, 제7-3롤러(713)가 더 포함될 수 있다.
제7-3롤러(713)는 전극부(200)로부터 분리된 제1지지부(201)를 수거하기 위해 형성될 수 있다.
이를 위해, 제2-1롤러(621)는 제7-3롤러(713)와 연동 형성됨으로써, 제2-1롤러(621)가 회전됨에 따라 발열층(100) 일측 또는 타측에 전극부(200)가 결합되고, 제1지지부(201)는 제7-3롤러(713)에 공급되어 수거될 수 있는 것이다.
이때, 발열층(100)은 폭이 5~2000mm로 형성된 띠 형태로 형성됨으로써, 적용위치의 폭이 짧은 곳에 적용시키기 용이하도록 형성될 수 있다.
바람직하게는, 10~1000mm 폭으로 형성됨으로써, 폭이 짧은 곳에 수요자가 요구하는 길이만큼 절단하여 용이하게 적용시킬 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.
이와 같이, 발열층(100) 길이방향과 수직되는 방향으로 전극부(200)가 일정간격 형성됨으로써, 띠 형태로 최종 제조되는 시트를 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 수요자가 요구하는 길이만큼 용이하게 절단하여 적용이 가능한 장점이 있다.
<실시예 3>
선택적으로, 도 11에 도시된 바와 같이, 발열층(100)은 하나 이상 관통 형성된 관통부(110)가 더 포함될 수 있다.
관통부(100)가 더 포함됨으로써, 최종 제조되는 시트에 포함된 관통부(110)를 공기가 통과됨에 따라, 시트의 온도를 용이하게 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 과열에 의한 화재 등의 사고를 예방할 수 있다.
이때, 관통부(110)는 제2단계(S120)를 수행함으로써 형성될 수 있는데, 이때, 제1-1롤러(611) 또는 제1-2롤러(612) 중 선택되는 어느 하나 이상에 하나 이상 톱니가 외측방향으로 돌출 형성됨으로써, 제1-1롤러(611) 또는 제1-2롤러(612) 중 선택되는 어느 하나 이상이 회전됨에 따라 발열층(100)에 하나 이상의 관통부(110)가 더 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.
선택적으로, 도 11에 도시된 바와 같이, 관통부(110)는 전극부(200)가 배치되는 부분을 제외하고 형성됨으로써, 전극부(200)가 발열층(100) 일측 또는 타측에 안정적으로 결합될 수 있도록 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.
<실시예 4>
선택적으로, 발열층(100)은 전극부(200)를 기준으로, 전극부(200)의 일측 및 타측에 형성될 수 있다.
즉, 발열층(100) 사이에 전극부(200)가 일정간격으로 형성됨으로써, 시트의 수명 증가 및 안정성을 향상을 도모할 수 있다.
나아가, 둘 이상의 전극부(200)가 일정간격 형성되어 수요자의 필요에 따라 재단하거나 적용위치의 크기에 따른 둘 이상의 전극부(200)를 선택하여 전류가 흐르도록 형성되어 시트의 온도를 조절할 수 있는 장점이 있다.
이때, 발열층(100)은 전극부(200) 일측 및 타측에 롤러 압착에 의해 형성되거나, 금형에 의한 압착에 의해 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.
바람직하게는 롤러 압착에 의해 형성됨으로써, 연속공정이 용이하게 수행될 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.
롤러 압착에 의해 형성될 경우, 제3단계(S130) 수행 후 제2단계(S120)를 거친 발열층(100)을 전극부(200) 일측 또는 타측에 고정시키는 공정이 수행될 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.
<실시예 5>
선택적으로, 전극부(200)는 발열층(100) 일측 또는 타측 중 선택되는 어느 하나 이상에 접착제로 부착 형성될 수 있다.
이를 위해, 제2단계(S120)를 거친 발열층(100) 일측 또는 타측 중 선택되는 어느 하나 이상 또는 제3단계(S130) 수행 전 전극부(200) 일측 또는 타측 중 선택되는 어느 하나 이상에 접착제를 도포하는 공정이 더 수행될 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.
이때, 적용되는 접착제는 전도성 접착제가 적용됨으로써, 전극부(200)에 공급되는 전류의 흐름을 방해하지 않고, 전극부(200)로부터 발생되는 열이 발열층(100)에 고르게 전달될 수 있도록 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.
<실험예 1>
1) 발열층(100) 또는 전극부(200) 중 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 재료를 준비하는 제1단계(S110)를 수행한다.
2) 제1단계(S110)에 의해 준비된 발열층(100)을 제1-1롤러(611)와 제1-2롤러(612) 사이로 통과시켜 일정한 폭, 두께로 성형시키는 제2단계(S120)를 수행한다.
이때, 제1-1롤러(611)와 제1-2롤러(612)는 히팅롤러로서, 제1-1롤러(611)와 제1-2롤러(612)의 온도를 조절하여 발열층(100)을 성형시켰다.
3) 제2단계(S120)에 의해 제조된 발열층(100) 일측에 전극부(200)를 고정시키는 제3단계(S130)를 수행한다.
이때, 전극부(200)는 제7-1롤러(711) 및 제7-2롤러(712)를 통과하여 제2-1롤러(621)와 제2-2롤러(622) 사이를 통과함으로써, 발열층(100) 일측에 전극부(200)가 길이방향으로 고정 형성될 수 있도록 수행되었다.
4) 제3단계(S130)를 거친 시트의 일측 또는 타측 중 선택되는 어느 하나 이상에 제1기능성시트(300)를 결합시키는 제4단계(S140)를 수행하여 본 발명에 따른 시트를 제조한다.
이때, 제1기능성시트(300)는 방수포가 적용되며, 제8-1롤러(811) 및 제8-2롤러(812)를 통과하여 제3-1롤러(631)와 제3-2롤러(632) 사이를 통과함으로써, 발열층(100) 타측에 제1기능성시트(300)가 위치될 수 있도록 수행되었다.
이와 같이 형성된 시트를 제4-1롤러(641)와 제4-2롤러(642) 사이를 통과시킴으로써 시트의 온도를 조절하여 각 층이 견고하게 고정시킨 다음, 제5-1롤러(651)의 회전에 의해 시트가 감기도록 수행하였다.
선택적으로, 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 띠 형 시트를 형성시킬 경우, 시트의 두께는 0.5~100mm, 길이는 50cm~50m, 폭은 10~1000mm로 형성될 수 있다.
또 다른 실시예로, 도 15에 도시된 바와 같이, 면적이 넓은 시트를 형성시킬 경우, 시트의 두께는 0.5~30mm, 길이는 30cm~50m, 폭은 10~200cm으로 형성될 수 있다.
만약, 시트의 두께가 0.5mm 이하로 형성될 경우, 최종 제조되는 시트의 두께가 얇게 형성됨에 따라 안전사고를 유발할 수 있는 단점이 있고, 100mm 또는 30mm이상으로 형성될 경우, 시트의 두께를 두껍게 유지시키기 위한 제조단가가 높아지는 단점이 있다.
더욱이, 시트의 길이가 30cm 또는 50cm 이하로 형성될 경우, 시트의 길이가 짧게 형성됨에 따라 사용자의 수요에 알맞은 길이로 절단하여 사용하는데 어려움이 있을 뿐만 아니라, 50m 이상으로 형성될 경우, 보관 시 외부 환경에 의해 변형이 유발될 수 있는 단점이 있다.
나아가, 시트의 폭이 10mm 또는 10cm 이하로 형성될 경우, 시트의 폭이 작게 형성됨에 따라 넓은 면적을 감쌀 경우, 시트의 길이가 길게 필요한 단점이 있고, 1000mm 또는 200cm 이상으로 형성될 경우, 시트의 폭이 두껍게 형성되어 사용자의 수요에 알맞은 위치에 적용시키기 어려운 단점이 있다.
나아가, 제2단계(S120)의 폭과 길이는 도 12에 도시된 표와 같이 제조되었으며, 폭은 각 단계의 롤러 폭을 조절하여 수행되었고, 길이는 연속적으로 형성된 시트를 길이별로 절단하여 실험을 수행하였다.
더욱이, 전극부(200)는 발열층(100)의 폭과 관계없이 5cm간격으로 배치하여 발열층(100)의 길이방향과 수평이 되는 방향으로 형성되었다.
이와 같이 형성된 발열층(100)의 양 말단에 포함된 전극부(200)에 전류를 통과시킴으로써 지면의 온도 22℃를 기준으로 시간에 따른 시트의 온도를 측정하였다.
이때, 전극부(200)는 발열층(100)의 폭을 기준으로 양 단에 형성된 전극부(200)의 끝단에 저항조절기를 설치하여 수행하였다.
<실험예 2>
제4단계(S140)를 거친 시트의 두께는 1mm로 형성시키고, 절연층으로 형성된 제1기능성시트(300)가 발열층(100)을 중심으로 일측 및 타측면에 각각 1mm 두께로 형성되고, 전극부(200)가 25cm 간격으로 형성되며, 초기 온도 24℃를 기준으로 넓은 면적으로 형성된 시트의 전압에 따른 발열을 도 16에 도시된 바와 같이 측정한 것을 제외하고 실험예 1과 동일하게 수행되었다.
<실험예 3>
제4단계(S140)를 거친 시트는 폭 6.5cm, 두께 5mm로 띠 형태로 형성되며, 전극부(200)를 50cm 간격으로 배치하여 도 17에 도시된 바와 같이, 전압별, 시간별 온도변화를 측정하였으며, 실시예 2에 기재된 바와 같이, 발열층(100)과 전극부(200)가 서로 수직이 되는 방향으로 형성되는 것을 제외하고 실험예 1과 동일하게 수행되었다.
이때, 온도가 과다하게 낮거나 높게 측정될 경우 측정을 수행하지 않았다.
도 12에 도시된 바와 같이, 전체적으로 시간이 흐름에 따라 시트의 온도는 점점 증가되는 것을 알 수 있었다.
더욱이, 길이 5cm에서 폭이 각각 60cm 및 120cm으로 다른 경우의 온도변화를 살펴보면, 폭이 커질수록 온도변화가 서서히 수행됨을 알 수 있었다.
이는 발열층(100)의 폭이 넓어질수록 발열층(100)의 저항에 의해 열이 전달되는 속도가 느리게 수행되었기 때문이라고 생각된다.
나아가, 폭 120cm에서 각 길이별 온도변화를 살펴보면, 전류 공급 후 5분경과 후 온도 변화를 살펴보면, 초기에는 급격하게 상승하다가 5분경과 후 시트의 온도는 초기보다 서서히 증가하는 경향을 나타내었다.
이에 따라, 본 발명에 따른 시트는 길이에 구애받지 않고 신속하게 수요자의 요구에 알맞은 온도를 도달할 수 있다고 생각된다.
또한, 길이 3cm, 폭 12cm으로 동일하게 형성되며, 전력과 전류를 변화하여 측정한 결과, 전력과 전류가 높을수록 시트의 발열온도는 높게 측정되었다.
이는 시트에 공급되는 전력 및 전류가 높게 공급될 경우, 고온의 온도를 도달할 수 있음을 유추할 수 있었다.
나아가, 각 시트 샘플의 온도증가 경향을 살펴본 결과, 시트의 온도는 전류공급 시간에 구애받지 않고 무한대로 증가됨을 알 수 있었다.
이에 따라, 별도의 저항조절기를 전극부(200)에 설치함으로써 시트 내의 저항을 조절하여 수요자가 요구하는 시트의 온도를 안정적으로 공급할 수 있는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
더욱이, 도 16에 도시된 바와 같이, 전반적으로 전압이 높아질수록 시간에 따른 온도는 높게 측정됨을 알 수 있었다.
더욱 자세히 살펴보면, 시트의 폭이 25cm, 전압이 48V로 형성된 시트의 길이에 따른 온도변화를 살펴보면, 길이가 100cm일 경우, 온도변화는 평균 8.7℃ 간격으로 증가하였고, 길이가 200cm일 경우, 온도변화는 평균 5.3℃ 간격으로 증가됨을 알 수 있었다.
더욱이, 시트의 폭이 100cm, 전압이 220V로 형성된 시트의 길이에 따른 온도변화를 살펴보면, 길이 50cm에서 온도변화는 평균 12℃ 간격으로 증가하였고, 길이 200cm에서 온도변화는 평균 9.3℃ 간격으로 증가하였고, 길이가 300cm, 500cm 및 800cm일 경우 온도변화는 평균 15.3℃ 간격으로 증가함을 알 수 있었다.
이로 인해, 전압이 높게 형성됨에 따라 전류가 흐르는 속도가 빠르게 형성되어 온도변화 폭이 높게 형성되는 것이라 생각된다.
더욱이, 220V의 전압과 200cm, 300cm, 500cm의 길이를 각각 동일하게 유지하고, 시트의 폭을 달리하였을 경우, 전체적으로 시트의 폭이 짧게 형성될 경우, 온도변화 폭은 높게 형성됨을 알 수 있었다.
이는 시트의 폭이 좁을수록 전류가 발열층(100)을 이동하는 면적이 좁아짐과 동시에 빠르게 수행됨으로써 시트의 온도가 빠르게 상승하게 된 것이라 생각된다.
이에 따라, 시트의 폭이 좁게 형성되거나, 전압이 높을수록 사용자 수요에 알맞은 온도까지 신속하게 도달할 수 있음을 알 수 있었다.
다음으로, 도 17에 도시된 바와 같이, 전압이 24V, 48V, 220V각각의 전압에서 시트의 길이가 길어질수록 온도 변화폭이 감소됨을 알 수 있었다.
이는 각 시트에 형성된 전극부(200)의 양단을 선택하여 전류가 흐르도록 형성되어 시트의 온도변화를 측정함에 따라, 시트의 길이가 길어질수록 전류가 흐르는 면적이 넓어지게 되었기 때문이라 생각된다.
더욱이, 100cm 또는 150cm의 동일한 길이에서 전압을 달리하여 온도를 측정하였을 경우, 전압이 높을수록 길이에 따른 온도변화 폭이 높게 측정됨을 알 수 있었다.
이는 전압이 높을수록 전류가 높게 흐르게 되어 온도변화 폭이 높게 측정된 것이라 생각된다.
이에 따라, 사용용도에 따라 전압과 길이를 달리하여 적용시키는 것이 유리할 뿐만 아니라, 사용자 수요에 알맞게 절단하여 양 단에 형성된 전극부(200)에 전류가 흐름과 동시에 시트에 발열이 수행되도록 적용시킴으로써 길이 또는 폭에 구애받지 않고 다양한 분야에 적용시키는 것이 매우 용이하다 생각된다.
본 발명은 수요자 맞춤 크기형 발열 탄소나노튜브 시트 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 사용자의 필요에 따른 별도의 시트를 제조하지 않고, 현장에서 절단하여 제공함으로써 현장에서 신속하게 맞춤 대응할 수 있어 창호, 도료, 건축물, 산업, 의료, 농업, 생활용품 등을 포함하는 산업상 이용가능한 발명이다.

Claims (10)

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  6. 발열층(100) 및 전극부(200)를 포함하는 재료를 준비하는 제1단계(S110);
    제1단계(S110)에 의해 준비된 발열층(100)을 성형시키는 제2단계(S120);
    제2단계(S120)에 의해 제조된 발열층(100) 일측 또는 타측 중 선택되는 어느 하나 이상에 전극부(200)를 고정시키는 제3단계(S130); 및
    제3단계(S130)를 거친 시트의 일측 또는 타측 중 선택되는 어느 하나 이상에 방수포로 형성된 제1기능성시트(300)를 결합시키는 제4단계(S140);를 수행하고,
    발열층(100)은 합성수지, 고무수지, 실리콘수지, 우레탄 수지 중 선택되는 어느 하나를 포함하는 고분자수지와 분산 처리된 탄소나노튜브(CNT)가 혼합되며,
    전극부(200)는 발열층(100)에 일정간격으로 둘 이상 형성되고,
    제2단계(S120)는 히팅롤러로 형성되되 이격 형성된 제1-1롤러(611)와 제1-2롤러(612) 사이에 발열층(100)을 통과시켜 두께가 조절되며, 제1-1롤러(611)와 제1-2롤러(612) 사이 간격은 0.1 내지 1,000mm으로 형성되고,
    제3단계(S130)는 발열층(100)과 전극부(200)가 연속적으로 결합되기 위해, 제7-1롤러(711)와 제7-2롤러(712)에 의해 전극부(200)가 발열층(100)에 주름지거나 휘어지지 않고 평편하게 연속적으로 고정되되, 히팅롤러로 형성된 제2-1롤러(621)와 제2-2롤러(622) 사이에 발열층(100)과 전극부(200)를 통과시켜 압착에 의해 고정되며, 서로 반대되는 방향으로 회전되는 제2-1롤러(621)와 제2-2롤러(622)에 의해 발열층(100)과 전극부(200)의 이동이 연속적으로 수행되고,
    전극부(200)는 중력에 의해 발열층(100) 내측방향으로 이동되며,
    제4단계(S140)는 제8-1롤러(811) 및 제8-2롤러(812)에 의해 제1기능성시트(300)가 발열층(100)에 주름지거나 휘어지지 않고 평편하게 연속적으로 고정되되, 히팅롤러로 형성된 제3-1롤러(631)와 제3-2롤러(632) 사이에 발열층(100)과 제1기능성시트(300)를 통과시켜 결합된 후에, 쿨링롤러로 형성된 제4-1롤러(641)와 제4-2롤러(642) 사이를 통과시켜 시트의 결합력이 견고하게 유지되고,
    제4단계(S140)를 거쳐 제조된 시트는 연속적으로 제조되어 적용 현장에 대응할 수 있는 크기로 재단이 용이한 것을 특징으로 하는 수요자 맞춤 크기형 발열 탄소나노튜브 시트의 제조방법.
  7. 삭제
  8. 청구항 6에 있어서,
    제3단계(S130) 또는 제4단계(S140) 중 선택되는 어느 하나 이상을 거친 시트의 일측 또는 타측 중 선택되는 어느 하나 이상에 제2기능성시트(400)를 결합시키는 제4-1단계(S141);
    를 수행하는 것을 특징으로 하는 수요자 맞춤 크기형 발열 탄소나노튜브 시트의 제조방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    제3단계(S130), 제4단계(S140) 또는 제4-1단계(S141) 중 선택되는 어느 하나 이상을 거친 시트의 일측 또는 타측 중 선택되는 어느 하나 이상에 이형지(500)를 결합시키는 제5단계(S150);
    를 수행하는 것을 특징으로 하는 수요자 맞춤 크기형 발열 탄소나노튜브 시트의 제조방법.
  10. 삭제
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