KR102361220B1 - Method for manufacturing a highly conductive carbon fiber paper, carbon fiber paper manufactured using the same, and carbon fiber plane heating element including the carbon fiber paper - Google Patents

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Abstract

본 발명은 분산제 함량이 조절된 분산용액을 이용하여 공정이 단순화된 탄소섬유 종이의 제조방법, 이에 따라 제조된 탄소섬유 종이 및 탄소섬유 종이를 포함하는 탄소섬유 면상발열체에 관한 것으로, 특히, 상기 탄소섬유 종이의 제조방법은 탄소섬유가 분산된 분산용액과 바인더가 분산된 분산용액을 서로 혼합시키는 방법으로 공정을 단순화시켜 탄소종이 섬유를 용이하게 제조할 수 있다.The present invention relates to a method for producing a carbon fiber paper in which the process is simplified by using a dispersion solution having a controlled dispersant content, and to a carbon fiber planar heating element comprising the carbon fiber paper and carbon fiber paper prepared according to the process, in particular, the carbon The manufacturing method of fiber paper is a method of mixing a dispersion solution in which carbon fibers are dispersed and a dispersion solution in which a binder is dispersed, thereby simplifying the process, so that carbon paper fibers can be easily manufactured.

Description

고전도성 탄소섬유 종이의 제조방법, 이에 따라 제조된 탄소섬유 종이 및 탄소섬유 종이를 포함하는 탄소섬유 면상발열체{Method for manufacturing a highly conductive carbon fiber paper, carbon fiber paper manufactured using the same, and carbon fiber plane heating element including the carbon fiber paper}Method for manufacturing a highly conductive carbon fiber paper, and carbon fiber planar heating element including the carbon fiber paper and carbon fiber paper manufactured thereby heating element including the carbon fiber paper}

본 발명은 고전도성 탄소섬유 종이의 제조방법, 이에 따라 제조된 탄소섬유 종이 및 탄소섬유 종이를 포함하는 탄소섬유 면상발열체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분산제 함량이 조절된 분산용액을 이용하여 공정이 단순화된 탄소섬유 종이의 제조방법, 이에 따라 제조된 탄소섬유 종이 및 탄소섬유 종이를 포함하는 탄소섬유 면상발열체에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a high-conductivity carbon fiber paper, and to a carbon fiber planar heating element comprising the carbon fiber paper and carbon fiber paper produced thereby, and more particularly, the process is performed using a dispersion solution having a controlled dispersant content. It relates to a simplified method for producing carbon fiber paper, and to a carbon fiber planar heating element comprising the carbon fiber paper and carbon fiber paper produced thereby.

최근 탄소(carbon)가 가지는 자체 저항을 이용한 면상발열체의 개발이 활발하게 진행 중에 있다. 일반적인 면상 발열체는 통전 시 발생하는 방사열을 이용하는 것으로, 발열 공간내 공기가 오염되지 않아 위생적이며, 온도조절이 용이하고, 소음이 없고, 인체에 유익한 원적외선이 방출되는 장점 등이 있어, 아파트나 펜션 등의 주거용 난방 소재로부터, 상업용, 농업용 및 각종 산업용 난방 소재에 이르기 까지 광범위하게 사용되고 있다. 이러한 면상발열체의 열원으로는 알루미늄 등의 금속 발열체, 탄소재료를 이용한 비금속 발열체로 분류할 수 있다.Recently, the development of a planar heating element using the self-resistance of carbon is actively in progress. A general planar heating element uses radiant heat generated when energized, and the air in the heating space is not polluted, so it is hygienic, temperature control is easy, there is no noise, and has the advantages of emitting far-infrared rays beneficial to the human body, such as apartments and pensions. It is widely used from heating materials for residential purposes to commercial, agricultural and various industrial heating materials. As a heat source of such a planar heating element, it can be classified into a metal heating element, such as aluminum, and a non-metal heating element using a carbon material.

종래의 면상발열체의 경우, 카본분말을 반죽(paste) 형태로 절연필름 상에 도포하는 것과 같이, 카본 등의 일정저항을 갖고 있는 도전성 물질을 소정 패턴으로 절연체에 도포하고, 이에 전류를 인가하여 발열하는 면상발열체가 있으나, 이러한 면상발열체는 발열온도가 균일하지 않고, 고온에서 사용하기 어려운 문제점이 있었다. 또한, 카본선이나 니크롬선 등의 저항선을 섬유와 함께 직조한 직물 형태의 면상발열체가 있으나, 발열선 단락 시 전체가 발열되지 않는 단점이 있다. 그리고, 탄소재료 중 PVA(폴리비닐알콜)와 탄소 파우더를 이용하는 면상 발열체의 경우, PVA 등의 코팅 두께 균일성이 문제되어, 전력 밀도 차에 따른 발열 효율 및 제품의 불량의 요인이 되기도 한다.In the case of a conventional planar heating element, a conductive material having a certain resistance, such as carbon, is applied to the insulator in a predetermined pattern, just as carbon powder is applied on an insulating film in the form of paste, and an electric current is applied thereto to generate heat. Although there is a planar heating element, such a planar heating element has a problem in that the heating temperature is not uniform, and it is difficult to use it at a high temperature. In addition, there is a planar heating element in the form of a fabric in which a resistance wire such as a carbon wire or a nichrome wire is woven together with a fiber, but there is a disadvantage that the entire heating wire is not heated when the heating wire is short-circuited. And, in the case of a planar heating element using PVA (polyvinyl alcohol) and carbon powder among carbon materials, there is a problem with the uniformity of coating thickness of PVA, etc., and it is also a factor of heat efficiency and product defects according to the difference in power density.

이에, 새로운 탄소섬유 부직포를 이용하는 면상발열체의 연구 개발이 많이 이루어지고 있다. 이러한 탄소섬유 부직포로 저융점 섬유와 탄소섬유 복합 부직포(대한민국 공개특허 제2008-0030411호), 펄프와 탄소섬유 복합 부직포(대한민국 공개특허 제2002-0005166호), 전도성 폴리머 코팅 탄소섬유 부직포(US 제2007/0028767호) 등을 들 수 있다. 그러나, 기존 고분자나 부도체 섬유와 펄프를 결합제로 이용한 탄소섬유 부직포는 상기 전도성 폴리머 코팅 탄소섬유 부직포에 비해 전도성 및 발열 성능이 떨어지고, 상기 전도성 폴리머 코팅 탄소섬유 부직포는 면저항이 작아 발열 성능 등이 우수하나 제조 비용이 높은 문제가 있다.Accordingly, research and development of a planar heating element using a new carbon fiber nonwoven fabric is being made a lot. These carbon fiber nonwoven fabrics include low melting point fiber and carbon fiber composite nonwoven fabric (Korean Patent Publication No. 2008-0030411), pulp and carbon fiber composite nonwoven fabric (Korea Patent Publication No. 2002-0005166), conductive polymer coated carbon fiber nonwoven fabric (made in US) 2007/0028767) and the like. However, the carbon fiber nonwoven fabric using the existing polymer or non-conductive fiber and pulp as a binder has lower conductivity and heat generation performance than the conductive polymer coated carbon fiber nonwoven fabric, and the conductive polymer coated carbon fiber nonwoven fabric has a small sheet resistance, so it has excellent heating performance, etc. There is a problem that the manufacturing cost is high.

대한민국 공개특허 제10-2002-0005166호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2002-0005166 대한민국 공개특허 제2002-0005166호Republic of Korea Patent Publication No. 2002-0005166 미국 공개특허 제2007/0028767호US Patent Publication No. 2007/0028767

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 분산제 함량이 조절된 분산용액을 이용하여 공정이 단순화된 고전도성 탄소섬유 종이의 제조방법, 이에 따라 제조된 탄소섬유 종이 및 탄소섬유 종이를 포함하는 탄소섬유 면상발열체를 제공하고자 한다.The present invention is to solve the above problems, a method for producing a highly conductive carbon fiber paper in which the process is simplified using a dispersion solution with a controlled dispersant content, and carbon fiber paper and carbon containing carbon fiber paper prepared accordingly To provide a fiber planar heating element.

상기 목적을 달성하기 위하여, In order to achieve the above object,

본 발명의 일 실시예서, In one embodiment of the present invention,

분산용액을 제조하는 단계;preparing a dispersion solution;

분산제가 함유된 분산용액에 탄소섬유 및 바인더를 분산시켜 혼합하는 단계;Dispersing and mixing carbon fibers and a binder in a dispersion solution containing a dispersant;

탄소섬유 및 바인더가 분산된 분산용액을 진공 여과시켜 탄소섬유를 필터링하여 탄소섬유 웹을 형성하는 단계; 및forming a carbon fiber web by vacuum filtering the dispersion solution in which carbon fibers and binders are dispersed to filter the carbon fibers; and

탄소섬유 웹를 건조시는 단계; 를 포함하며,Drying the carbon fiber web; includes,

상기 분산제의 함량은 분산용액에 전체 중량에 대하여 평균 0.2 내지 1 중량% 인 것을 특징으로 하는 탄소섬유 종이의 제조방법을 제공한다.The content of the dispersant provides a method for producing carbon fiber paper, characterized in that the average of 0.2 to 1% by weight based on the total weight of the dispersion solution.

또한, 본 발명의 일 실시예에서,In addition, in one embodiment of the present invention,

상기 탄소섬유 종이의 제조방법에 의해 제조되며,It is produced by the method for producing the carbon fiber paper,

평균 발열온도가 70 ℃ 이상이며, 열전도도가 1 W/mk 이상인 것을 특징으로 하는 탄소섬유 종이를 제공한다.It provides a carbon fiber paper, characterized in that the average heating temperature is 70 ℃ or more, the thermal conductivity is 1 W / mk or more.

또한, 본 발명의 일 실시예에서,In addition, in one embodiment of the present invention,

상기 탄소섬유 종이;the carbon fiber paper;

탄소섬유 종이의 평행한 두변에 위치하는 한 쌍의 금속 전극; 및a pair of metal electrodes positioned on two parallel sides of the carbon fiber paper; and

탄소섬유의 적어도 일면에 부착되는 절연 시트;를 포함하는 탄소섬유 면상 발열체를 제공한다.It provides a carbon fiber planar heating element comprising; an insulating sheet attached to at least one surface of the carbon fiber.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 종이의 제조방법에 따르면, 탄소섬유가 분산된 분산용액과 바인더가 분산된 분산용액을 서로 혼합시키는 방법으로 공정을 단순화시켜 탄소종이 섬유를 용이하게 제조할 수 있다. According to the method of manufacturing carbon fiber paper according to an embodiment of the present invention, the carbon fiber paper can be easily manufactured by simplifying the process by mixing the dispersion solution in which carbon fibers are dispersed and the dispersion solution in which the binder is dispersed. have.

나아가, 이에 따라 제조된 고전도성 탄소섬유 종이는 면상발열체에 사용될 수 있다.Furthermore, the high-conductivity carbon fiber paper thus prepared can be used for the planar heating element.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 종이의 제조방법의 순서도 이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 종이를 포함하는 탄소섬유 면상발열체의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에서 각각 제조한 분산용액을 나타낸 사진이다.
도 4는 실시예 1-5와 비교예에서 제조한 탄소섬유 종이의 인장강도를 보여주는 그래프이다.
도 5는 실시예 1-5와 비교예에서 제조한 탄소섬유 종이를 포함하는 면상발열체의 면저항을 보여주는 그래프이다.
도 6은 실시예 1-5와 비교예에서 제조한 탄소섬유 종이를 포함하는 면상발열체의 열전도도를 보여주는 그래프이다.
도 7은 실시예 1-5와 비교예에서 제조한 탄소섬유 종이를 포함하는 면상발열체의 표면발열온도를 보여주는 그래프이다.
1 is a flowchart of a method for manufacturing carbon fiber paper according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic view of a carbon fiber planar heating element comprising a carbon fiber paper according to an embodiment of the present invention.
3 is a photograph showing the dispersion solutions prepared in Examples of the present invention, respectively.
4 is a graph showing the tensile strength of the carbon fiber paper prepared in Examples 1-5 and Comparative Examples.
5 is a graph showing the sheet resistance of the planar heating element comprising the carbon fiber paper prepared in Examples 1-5 and Comparative Examples.
6 is a graph showing the thermal conductivity of the planar heating element comprising the carbon fiber paper prepared in Examples 1-5 and Comparative Examples.
7 is a graph showing the surface heating temperature of the planar heating element comprising the carbon fiber paper prepared in Examples 1-5 and Comparative Examples.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.Since the present invention can have various changes and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

본 출원에서 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.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.

본 발명에서, "포함한다" 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, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present invention, terms such as "comprises" or "have" are intended to designate that the features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification exist, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

본 발명은 탄소섬유 종이의 제조방법, 이에 따라 제조된 탄소섬유 종이 및 탄소섬유 종이를 포함하는 탄소섬유 면상발열체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분산제 함량이 조절된 분산용액을 이용하여 공정이 단순화된 탄소섬유 종이의 제조방법, 이에 따라 제조된 탄소섬유 종이 및 탄소섬유 종이를 포함하는 탄소섬유 면상발열체에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing carbon fiber paper, and to a carbon fiber planar heating element comprising the carbon fiber paper and carbon fiber paper produced thereby, and more particularly, the process is simplified by using a dispersion solution having a controlled dispersant content It relates to a carbon fiber planar heating element comprising a method for producing carbon fiber paper, and carbon fiber paper and carbon fiber paper produced thereby.

특히, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 탄소섬유가 분산된 분산용액과 바인더가 분산된 분산용액을 서로 혼합시키는 방법으로 공정을 단순화시켜 탄소종이 섬유를 용이하게 제조할 수 있다. In particular, according to an embodiment of the present invention, carbon paper fibers can be easily manufactured by simplifying the process by mixing a dispersion solution in which carbon fibers are dispersed and a dispersion solution in which a binder is dispersed with each other.

나아가, 이에 따라 제조된 탄소섬유 종이는 면상발열체에 사용될 수 있다. 특히, 상기 탄소섬유 종이 및 면상발열체는 낮은 저항 및 높은 인장 강도 등을 가질 수 있다.Furthermore, the carbon fiber paper thus prepared can be used for the planar heating element. In particular, the carbon fiber paper and the planar heating element may have low resistance and high tensile strength.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 종이의 제조방법의 순서도 이다.1 is a flowchart of a method for manufacturing carbon fiber paper according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 종이의 제조방법은 분산제가 함유된 분산용액에 탄소섬유 및 바인더를 분산시키는 단계(S100); 탄소섬유 및 바인더가 분산된 분산용액을 진공 여과시켜 탄소섬유를 필터링하여 탄소섬유 웹을 형성하는 단계(S200); 및 탄소섬유 웹를 건조시는 단계(S300)를 포함하며, 상기 분산제의 함량은 분산용액에 전체 중량에 대하여 평균 0.2 내지 1 중량% 인 것을 특징으로 한다.Referring to FIG. 1 , the method for manufacturing carbon fiber paper according to an embodiment of the present invention includes dispersing carbon fibers and a binder in a dispersion solution containing a dispersing agent (S100); Forming a carbon fiber web by vacuum filtering the carbon fiber and the binder dispersed dispersion solution to filter the carbon fiber (S200); and drying the carbon fiber web (S300), wherein the content of the dispersant is an average of 0.2 to 1% by weight based on the total weight of the dispersion solution.

먼저, 분산용액에 탄소섬유 및 바인더를 분산시키는 단계(S100)에 대해서 상세하게 설명하도록 한다.First, the step of dispersing the carbon fiber and the binder in the dispersion solution (S100) will be described in detail.

상기 분산용액에 탄소섬유 및 바인더를 분산시키는 단계(S100)는, 분산용액에 탄소섬유를 분산시키는 단계(S110); 분산용액에 바인더를 분산시키는 단계(S120); 및 탄소섬유가 분산된 분산용액과 바인더가 분산된 분산용액을 서로 혼합하는 단계(S130); 를 포함한다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 종이의 제조방법은 탄소섬유와 바인더가 분산된 각각의 분산용액을 서로 혼합시키는 방법으로 공정을 단순화시켜 탄소종이 섬유를 용이하게 제조할 수 있다.Dispersing the carbon fibers and the binder in the dispersion solution (S100), dispersing the carbon fibers in the dispersion solution (S110); dispersing the binder in the dispersion solution (S120); and mixing the dispersion solution in which the carbon fibers are dispersed and the dispersion solution in which the binder is dispersed (S130); includes That is, in the method of manufacturing carbon fiber paper according to an embodiment of the present invention, the carbon fiber and each dispersion solution in which the binder is dispersed are mixed with each other, which simplifies the process, so that the carbon paper fiber can be easily manufactured.

상기 분산제는 구아검(Guar gum), 아라비아 검(Arabic gum), 잔탄검(Xtanthan gum), 메틸 셀룰로오스(Metyl cellulose, MC), 카르복실메틸 셀룰로오스(Carboxymethyl cellulose, CMC) 및 하이드록시에틸 셀룰로오스(Hydroxyethyl cellulolse, HEC))로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있으며, 예를 들면, 상기 분산제는 셀룰로오스(Carboxymethyl cellulose, CMC)일 수 있다.The dispersing agent is guar gum, arabic gum, Xtanthan gum, methyl cellulose (MC), carboxymethyl cellulose (CMC) and hydroxyethyl cellulose (Hydroxyethyl). cellulolse, HEC)) may be one or more selected from the group consisting of, for example, the dispersant may be cellulose (Carboxymethyl cellulose, CMC).

분산용액은 상술한 분산제를 함유함으로써, 분산용액의 점도를 증가시킬 수 있으며, 증가된 점도로 인하여 탄소섬유의 분산성이 증가될 수 있다. 즉, 탄소섬유 분산 용액에서 탄소섬유 간 뭉침현상이 현저히 줄여 필터링을 통해 탄소섬유 웹을 만들었을 때, 탄소섬유 개별 존재량이 높아 면저항을 감소시킬 수 있다.Since the dispersion solution contains the above-described dispersing agent, the viscosity of the dispersion solution can be increased, and the dispersibility of carbon fibers can be increased due to the increased viscosity. In other words, when a carbon fiber web is made through filtering because aggregation between carbon fibers is significantly reduced in the carbon fiber dispersion solution, the amount of individual carbon fibers is high, so sheet resistance can be reduced.

한편, 상기 분산제의 함량은 분산용액의 전체 중량에 대하여 평균 0.2 내지 1 중량% 를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 분산제는 전체 중량에 대하여 평균 0.2 내지 1 중량%, 0.4 내지 0.9 중량% 또는 평균 0.8 중량% 를 포함할 수 있다.Meanwhile, the content of the dispersant may include an average of 0.2 to 1% by weight based on the total weight of the dispersion solution. Specifically, the dispersant may contain an average of 0.2 to 1% by weight, 0.4 to 0.9% by weight, or an average of 0.8% by weight based on the total weight.

만일, 상기 분산제가 분산용액 전체 중량에 대하여 0.1 중량% 미만을 포함하는 경우, 탄소섬유의 유동성이 떨어질 수 있으며, 용액의 교반 또는 이동시 탄소섬유의 절단이 발생할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 분산제가 소정함량 미만인 경우, 제조되는 탄소섬유 종이의 인장강도 또한 감소될 수 있다. 아울러, 상기 분산제가 분산용액 전체 중량에 대하여 1 중량% 를 초과하는 경우, 인장강도(tensile strength) 는 증가될 수 있으나, 면저항도 함께 증가하기 때문에 바람직 하지 않다. 따라서, 분산제의 함량은 상술한 바와 같이, 분산용액의 전체 중량에 대하여 평균 0.2 내지 1 중량% 를 포함하는 것이 바람직하다. If the dispersant contains less than 0.1% by weight based on the total weight of the dispersion solution, the fluidity of the carbon fibers may be deteriorated, and cutting of the carbon fibers may occur when the solution is stirred or moved. In addition, when the dispersant is less than a predetermined content, the tensile strength of the carbon fiber paper to be produced may also be reduced. In addition, when the dispersant exceeds 1% by weight based on the total weight of the dispersion solution, tensile strength may be increased, but it is not preferable because sheet resistance also increases. Therefore, the content of the dispersant preferably includes an average of 0.2 to 1% by weight based on the total weight of the dispersion solution, as described above.

구체적으로, 증류수에 분산제를 분산시키고, 상기 분산제를 포함하는 용액에 탄소섬유와 바인더를 각각 분산시킬 수 있다. Specifically, the dispersing agent may be dispersed in distilled water, and carbon fibers and the binder may be respectively dispersed in a solution containing the dispersant.

탄소섬유는 PAN계(폴리아크릴로니트릴계), 피치계, 레이온계뿐만 아니라, 섬유상을 가진 고탄소함유 소재를 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 탄소섬유는 PAN계 사이징(sizing) 되지 않은 탄소섬유일 수 있다.Carbon fibers may be PAN-based (polyacrylonitrile-based), pitch-based, rayon-based, as well as fibrous, high-carbon-containing materials. For example, the carbon fiber may be a PAN-based non-sizing carbon fiber.

한편, 상기 탄소섬유의 함량은 분산용액 전체 중량에 대하여, 평균 0.01 내지 0.05 중량% 를 포함할 수 있으며, 또는 평균 0.3 중량% 를 포함할 수 있다. 만일, 상기 탄소섬유는 분산용액 전체 중량에 대하여, 0.01 중량% 미만인 경우에는 섬유의 절단이 많이 발생되어 제조하게 되는 탄소섬유 종이의 강도 등이 떨어질 수 있으며, 0.05 중량% 를 초과하는 경우에는 탄소섬유들이 서로 뭉치는 현상이 발생되어 균일성 등이 낮아질 수 있다. 따라서, 탄소섬유는 상술한 범위의 함량이 바람직할 수 있다.Meanwhile, the content of the carbon fiber may include an average of 0.01 to 0.05% by weight, or an average of 0.3% by weight, based on the total weight of the dispersion solution. If the carbon fiber is less than 0.01% by weight based on the total weight of the dispersion solution, a lot of fiber cutting occurs and the strength of the carbon fiber paper to be produced may decrease, and if it exceeds 0.05% by weight, carbon fiber The aggregation phenomenon may occur, and the uniformity may be lowered. Accordingly, the carbon fiber content may be in the above-mentioned range.

이러한 탄소섬유는 소정 길이의 ?h일 수 있다. 탄소섬유 자체로도 저항가열이 되지만, 탄소섬유 촙은 수많은 접촉점을 구성함으로써 보다 낮은 전압에서도 발열이 가능하다. 일반적으로, 탄소섬유 촙은 탄소섬유를 적당한 길이로 자른 것으로, 도전성, 강도, 분산성 등을 고려하여 길이가 2~15mm인 탄소섬유 촙을 사용할 수 있으며, 일 예로, 평균 6 mm의 탄소섬유 ?h을 사용할 수 있다. 탄소섬유의 섬유 길이가 길어지면 도전성, 강도 등이 향상되는데 반해, 탄소섬유의 섬유 길이가 지나치게 길면 탄소섬유의 분산성이 떨어질 수 있다. 또한, 섬유 길이가 너무 짧은 경우에는 섬유간 결합력이 저하되어 형태 안정성이 떨어질 수 있다. 그러므로, 적절한 길이의 탄소섬유를 사용해야 하며, 평균 섬유 길이는 사용될 탄소섬유의 종류와 섬유 직경에 따라 다를 수 있다. These carbon fibers may be ?h of a predetermined length. Although the carbon fiber itself can also be subjected to resistance heating, the carbon fiber chop can generate heat even at a lower voltage by forming numerous contact points. In general, carbon fiber chop is carbon fiber cut to an appropriate length, and in consideration of conductivity, strength, dispersibility, etc., carbon fiber chop with a length of 2 to 15 mm can be used, for example, carbon fiber having an average of 6 mm ? h can be used. When the fiber length of the carbon fiber is increased, conductivity and strength are improved, whereas when the fiber length of the carbon fiber is too long, the dispersibility of the carbon fiber may be deteriorated. In addition, when the fiber length is too short, the bonding force between the fibers may be lowered, and thus shape stability may be deteriorated. Therefore, it is necessary to use a carbon fiber of an appropriate length, and the average fiber length may vary depending on the type of carbon fiber to be used and the fiber diameter.

또한, 탄소섬유의 섬유 직경이 지나치게 크면 공극의 크기가 너무 커질 수 있고, 섬유 직경이 너무 작으면 가공성이 떨어져 결합이 어려울 수 있으므로, 평균 섬유 직경이 적절한 탄소섬유를 사용할 수 있다. 예를 들어, 탄소섬유의 섬유 길이는 2~12mm, 섬유 직경은 1~100μm 일 수 있다In addition, if the fiber diameter of the carbon fiber is too large, the size of the pores may be too large, and if the fiber diameter is too small, the processability may be poor and bonding may be difficult, so a carbon fiber having an appropriate average fiber diameter may be used. For example, the fiber length of carbon fiber may be 2 to 12 mm, and the fiber diameter may be 1 to 100 μm.

아울러, 바인더의 함량은 분산용액 전체 중량에 대하여, 평균 0.001 내지 0.03 중량% 를 포함하도록 상기 용액에 분산시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 바인더는 분산용액 전체 중량에 대하여 평균 0.001 내지 0.03 중량%, 평균 0.01 중량%가 포함되도록 분산시킬 수 있다. In addition, the content of the binder may be dispersed in the solution to include an average of 0.001 to 0.03 wt% based on the total weight of the dispersion solution. Specifically, the binder may be dispersed to contain an average of 0.001 to 0.03% by weight and an average of 0.01% by weight based on the total weight of the dispersion solution.

상기 바인더는 상기 탄소섬유가 탄소섬유 웹을 형성할 때, 섬유간의 결합 및 부착력과 같은 기능성을 부여하기 위한 첨가물이다. 상기 바인더의 함량이 분산용액 전체 중량에 대하여, 0.001 중량% 미만인 경우에는 탄소섬유간의 결합 및 부착력 등을 저하되어 제조되는 탄소섬유 종이의 형태 안정성이 떨어질 수 있다. 아울러, 분산용액 전체 중량에 대하여, 0.03 중량% 를 초과하는 경우, 탄소섬유간 뭉침현상 등이 발생할 수 있다. 따라서, 상술한 범위의 바인더를 포함하는 것이 바람직할 수 있다.The binder is an additive for imparting functionality such as bonding and adhesion between fibers when the carbon fibers form a carbon fiber web. When the content of the binder is less than 0.001% by weight based on the total weight of the dispersion solution, the bond and adhesion between the carbon fibers may be lowered, and thus the shape stability of the carbon fiber paper produced may be deteriorated. In addition, with respect to the total weight of the dispersion solution, when it exceeds 0.03% by weight, aggregation between carbon fibers may occur. Therefore, it may be preferable to include the binder in the above-mentioned range.

상기 바인더는, 셀룰로오스(cellulose), 폴리비닐알콜(PVA), 셀룰로오스 나노섬유(CNF) 및 셀룰로오스 나노결정(Cellulose nanocrystal, CNC) 으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다. The binder may be at least one selected from the group consisting of cellulose, polyvinyl alcohol (PVA), cellulose nanofibers (CNF), and cellulose nanocrystals (CNC).

탄소섬유가 분산된 분산용액과 바인더가 분산된 분산용액을 서로 혼합하는 단계를 포함한다. 상기 단계는 통상적인 교반기에 의해 처리될 수 있으며, 블레이드믹서, 리본 혼합기, 스크류 혼합기 등 다양한 교반기가 사용될 수 있다.and mixing the dispersion solution in which the carbon fibers are dispersed and the dispersion solution in which the binder is dispersed with each other. The above step may be processed by a conventional stirrer, and various stirrers such as a blade mixer, a ribbon mixer, and a screw mixer may be used.

그리고, 탄소섬유 및 바인더가 분산된 분산용액을 진공 여과시켜 탄소섬유를 필터링하여 탄소섬유 웹을 형성하는 단계 (S200)를 포함한다.And, vacuum filtering the dispersion solution in which the carbon fibers and the binder are dispersed to filter the carbon fibers to form a carbon fiber web (S200).

구체적으로, 통상적인 진공 필터 장치를 사용할 수 있으며, 상기 장치의 교반에 의해 상기 혼합용액을 천천히 부어주어 탄소섬유를 필터링할 수 있다.Specifically, a conventional vacuum filter device may be used, and the carbon fiber may be filtered by slowly pouring the mixed solution by stirring the device.

탄소섬유의 필터링 후에, 탄소섬유는 필터링 후에 잔류하는 분산제 및 바인더에 의해 서로 결합될 수 있다. 이때, 탄소섬유 자체적으로 서로 연결되는 것과 분산제 및 바인더에 의해 결합되므로, 탄소섬유 웹의 인장강도가 증가될 수 있다. 상기 탄소섬유 웹은 탄소섬유 부직포를 의미할 수 있다.After filtering of the carbon fibers, the carbon fibers may be bonded to each other by the dispersant and binder remaining after filtering. At this time, since the carbon fibers themselves are connected to each other and are combined by the dispersant and the binder, the tensile strength of the carbon fiber web can be increased. The carbon fiber web may mean a carbon fiber nonwoven fabric.

다음으로, 탄소섬유 웹를 건조시는 단계(S300)를 포함한다. 구체적으로, 탄소섬유 웹은 수용액의 교반, 진공 여과 등을 거쳐 형성되므로, 수분이 남은 탄소섬유 웹을 건조하게 된다. 자연 건조할 수 있으나, 소정 온도에서 소정 시간 동안 수분이 남은 탄소섬유를 건조기 등의 장치를 이용하여 가열 건조하거나 열풍 등을 이용한 건조를 할 수 있다. 예를 들어, 탄소섬유 부직포를 섭씨 120도 정도의 공간에 약 30분 동안 두어 건조할 수 있다.Next, it includes a step (S300) of drying the carbon fiber web. Specifically, since the carbon fiber web is formed through stirring of an aqueous solution, vacuum filtration, etc., the remaining carbon fiber web is dried. It may be naturally dried, but the carbon fiber remaining in moisture for a predetermined time at a predetermined temperature may be dried by heating using a device such as a dryer or drying using hot air. For example, the carbon fiber nonwoven fabric can be dried by placing it in a space of about 120 degrees Celsius for about 30 minutes.

아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 상술한 탄소섬유 종이의 제조방법에 의해 제조되는 탄소섬유 종이를 제공한다.In addition, there is provided a carbon fiber paper produced by the method for producing the above-described carbon fiber paper according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 종이는 면상발열체를 구현할 경우, 인장강도 및 열전도도는 높을수록 유리하며, 면저항은 낮을수록 유리하다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 종이는 면저항이 4 Ω/m2 이하일 수 있으며, 또는 3 Ω/m2 이하일 수 있으며, 일 예로, 상기 탄소섬유 종이의 면저항은 2 내지 Ω/m2 이하일 수 있다.When the carbon fiber paper according to an embodiment of the present invention implements a planar heating element, the higher the tensile strength and thermal conductivity, the more advantageous, and the lower the sheet resistance. In particular, the carbon fiber paper according to an embodiment of the present invention may have a sheet resistance of 4 Ω/m 2 or less, or 3 Ω/m 2 or less, for example, the sheet resistance of the carbon fiber paper is 2 to Ω/m 2 or less.

아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 종이는 인장강도가 2 MPa 이상일 수 있으며, 또는 6 MPa 이상일 수 있다. 일 예로, 분산제가 0.8 중량 % 함유하였을 때, 탄소섬유 종이의 인장강도는 평균 12 MPa 일 수 있다. 나아가, 상기 탄소섬유 종이는 평균 열전도도가 1 W/mk 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 탄소섬유 종이의 평균 열전도도는 1 내지 3 W/mk 범위일 수 있다. In addition, the carbon fiber paper according to an embodiment of the present invention may have a tensile strength of 2 MPa or more, or 6 MPa or more. For example, when the dispersant contains 0.8 wt %, the tensile strength of the carbon fiber paper may be an average of 12 MPa. Furthermore, the carbon fiber paper may have an average thermal conductivity of 1 W/mk or more. Specifically, the average thermal conductivity of the carbon fiber paper may be in the range of 1 to 3 W/mk.

뿐만 아니라, 탄소섬유 종이가 면상발열체를 구현할 경우, 표면발열온도가 80 ℃ 이상일 수 있으며, 또는 100 내지 120 ℃ 범위일 수 있다.In addition, when the carbon fiber paper implements a planar heating element, the surface heating temperature may be 80 ℃ or more, or may be in the range of 100 to 120 ℃.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 종이를 포함하는 탄소섬유 면상발열체의 모식도이다.Figure 2 is a schematic diagram of a carbon fiber planar heating element comprising a carbon fiber paper according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 종이를 포함하는 탄소섬유 면상발열체(100)는 상기 탄소섬유 종이(110), 탄소섬유 종이의 평행한 두변에 위치하는 한 쌍의 금속 전극(120); 및 탄소섬유의 적어도 일면에 부착되는 절연 시트(130); 를 포함하는 탄소섬유 면상발열체(100)를 제공한다.2, the carbon fiber planar heating element 100 including the carbon fiber paper according to an embodiment of the present invention is the carbon fiber paper 110, a pair of metals located on two parallel sides of the carbon fiber paper electrode 120; and an insulating sheet 130 attached to at least one surface of the carbon fiber; It provides a carbon fiber planar heating element 100 comprising a.

"면상발열체"는 면(面) 상태의 열이 나는 물체란 뜻으로, 얇은 면상의 전도성 발열체 위에 금속 전극을 양쪽 끝에 설치한 후, 절연재로 절연처리하여 금속 전극에 정격 전압을 인가시킴으로써, 면 전체에서 발열이 되도록 하는 것을 말한다. 면상발열체의 전극 재료는 은(Ag), 구리(Cu) 등이 이용되며, 탄소로 구성된 발열체의 재료는 카본 페이스트, 카본섬유 등이 이용되고 있다."Plane heating element" means an object that generates heat in a plane state. After installing metal electrodes on both ends of a thin conductive heating element, insulate it with an insulating material and apply the rated voltage to the metal electrode, so that the entire surface It means to generate heat in As the electrode material of the planar heating element, silver (Ag), copper (Cu), etc. are used, and as the material of the heating element composed of carbon, carbon paste, carbon fiber, etc. are used.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 면상발열체(100)에서 상기 탄소섬유 종이(110)는 발열부의 역할을 하며, 상술한 분산제 및 바인더는 탄소섬유를 서로 결합시킬 수 있다. 탄소섬유 종이(110)는 면저항이 낮고, 탄소섬유 종이(110) 두께가 얇아져 단위면적당 인장강도는 증가하여 쉽게 찢어지지 않는 특징을 가지고 있다. 예를 들어, 탄소섬유 종이(110)는 그 단면의 크기가 50mm×50mm이상이며, 두께는 300㎛ 이하일 수 있다. Specifically, in the carbon fiber planar heating element 100 according to an embodiment of the present invention, the carbon fiber paper 110 serves as a heating part, and the above-described dispersant and binder may bind the carbon fibers to each other. The carbon fiber paper 110 has a low sheet resistance, and the thickness of the carbon fiber paper 110 is thin, so that the tensile strength per unit area is increased, so that it is not easily torn. For example, the carbon fiber paper 110 may have a cross-sectional size of 50 mm×50 mm or more, and a thickness of 300 μm or less.

금속전극(120)은 탄소섬유 종이(110)의 상면 또는 하면 중 어느 한 면의 양 측부에 부착될 수 있다. 이러한 금속전극(120)은 구리, 알루미늄, 은, 니켈, 주석 등을 포함하는 금속 또는 이들의 합금으로 이루어지질 수 있고, 금속전극(120)의 모양은 리본 또는 선 형상일 수 있다. 예를 들어, 금속전극(120)으로 선 형상의 구리 와이어나, 은도금 구리 와이어 등을 사용할 수 있다. 구체적으로, 금속전극(120)으로 폭 5~10mm, 두께 3~100 ㎛ 정도의 구리 리본 등을 사용할 수 있다.The metal electrode 120 may be attached to both sides of either the upper surface or the lower surface of the carbon fiber paper 110 . The metal electrode 120 may be made of a metal including copper, aluminum, silver, nickel, tin, or an alloy thereof, and the shape of the metal electrode 120 may be a ribbon or a linear shape. For example, a wire-shaped copper wire or a silver-plated copper wire may be used as the metal electrode 120 . Specifically, as the metal electrode 120 , a copper ribbon having a width of 5 to 10 mm and a thickness of 3 to 100 μm may be used.

여기에서, 탄소섬유 종이(110)는 열을 발산하는 발열체가 되며, 금속 전극(120)은 열을 발산하는 탄소섬유 종이에 전류(110)를 전달한다. 즉, 탄소섬유 종이(110)가 발열부가 되고, 금속 전극(120)이 전극부가 된다.Here, the carbon fiber paper 110 becomes a heating element that radiates heat, and the metal electrode 120 transmits a current 110 to the carbon fiber paper that radiates heat. That is, the carbon fiber paper 110 becomes a heating part, and the metal electrode 120 becomes an electrode part.

절연 시트(130)는 탄소섬유 종이(110)의 적어도 일면에 적층되며, 절연층을 형성한다. 바람직하게는, 탄소섬유 종이(110)의 손상 방지와 전류 흐름을 방지 하기 위하여 탄소섬유 종이(110)의 양면에 모두 적층할 수 있으며, 수분 등의 침투에 의한 위험을 막기 위해 이중으로 구성될 수 있다. 절연 시트(130)는 부도체 필름 또는 천 등을 사용할 수 있다. 부도체 필름은 부직, 직조 등의 천 형태로 만든 것과 필름 형태가 쓰일 수 있다. 천 형태는 메쉬형 천, 부직포, 스폰지형 등을 사용할 수 있다. 이러한 절연 시트(130)는 동일한 크기 및 두께로 제작되어 탄소섬유 종이(110) 양면에 붙일 수도 있지만, 열의 발산을 한 쪽 방향으로 집중시키기 위하여 절연 시트(130) 2개의 두께를 다르게 구성할 수도 있다. 예를 들어, 열의 발산이 필요 없고 보온이 필요한 방향에는 1mm 정도의 절연 시트(130)를 배치하여 열의 발산을 막고, 열의 발산이 필요한 반대면에는 10~500㎛ 의 절연 시트를 배치하여 열전달을 원활히 할 수 있다.The insulating sheet 130 is laminated on at least one surface of the carbon fiber paper 110, and forms an insulating layer. Preferably, it can be laminated on both sides of the carbon fiber paper 110 in order to prevent damage to the carbon fiber paper 110 and prevent current flow, and can be configured in a double layer to prevent the risk of penetration of moisture, etc. have. The insulating sheet 130 may be formed of a non-conductive film or cloth. The non-conductive film may be in the form of a non-woven or woven fabric or in the form of a film. As the fabric type, a mesh-type cloth, non-woven fabric, sponge-type, etc. may be used. The insulating sheet 130 may be manufactured to have the same size and thickness and may be attached to both sides of the carbon fiber paper 110, but the two insulating sheets 130 may have different thicknesses in order to concentrate the heat dissipation in one direction. . For example, in the direction where heat dissipation is not required and heat retention is required, heat dissipation is prevented by arranging an insulating sheet 130 of about 1 mm, and an insulating sheet of 10 to 500 μm is disposed on the opposite side where heat dissipation is required to facilitate heat transfer. can do.

상술한 탄소섬유 면상발열체(100)는 면저항이 낮고, 전기전도도가 높으므로 5V 정도의 저전압 구동이 가능하며, 이에 따라 과열 위험과 화재 위험을 낮추고, 휴대용 리튬이온전지를 이용한 휴대형으로의 제작이 가능하여 편의성을 크게 높일 수 있다. 이러한 탄소섬유 면상발열체(100)를 사용하여 두께가 얇으며, 저비용으로 고전도성, 고발열성의 발열방석, 발열담요, 발열매트, 차량용 발열 시트, 건축용 면산발열체 등을 제작할 수 있다The carbon fiber planar heating element 100 described above has a low sheet resistance and high electrical conductivity, so it is possible to drive a low voltage of about 5V, thereby lowering the risk of overheating and fire, and can be manufactured as a portable type using a portable lithium ion battery This can greatly increase convenience. By using this carbon fiber planar heating element 100, it is thin, and at low cost, it is possible to produce a high-conductivity, high-heating heating cushion, a heating blanket, a heating mat, a heating sheet for a vehicle, a cotton heating element for construction, etc.

이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of Examples and Experimental Examples.

단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.However, the following Examples and Experimental Examples are merely illustrative of the present invention, and the content of the present invention is not limited to the following Examples and Experimental Examples.

<실시예> <Example>

실시예 1~5. 탄소섬유 종이의 제조Examples 1-5. Manufacture of carbon fiber paper

증류수에 카르복실메틸 셀룰로오스(CMC)를 투입하고, 상기 용액에 탄소섬유 ?h 6mm 0.03 중량%와 폴리비닐알콜(PVA) 0.01wt% 분산시켰다. 그리고, 교반기에서 교반하여 혼합하였다. 그리고, 상기 용액을 진공필터 장치에 교반에 의해 분산된 수용액을 천천히 부어주어 필터링하고, 탄소섬유 웹을 제조하였으며, 상기 탄소섬유 웹을 120 ℃의 온도에서 30분 동안 두어 건조시켰다.Carboxylmethyl cellulose (CMC) was added to distilled water, and 0.03 wt% of carbon fiber h 6mm and 0.01 wt% of polyvinyl alcohol (PVA) were dispersed in the solution. Then, the mixture was stirred with a stirrer. Then, the solution was filtered by slowly pouring an aqueous solution dispersed by stirring into a vacuum filter device to prepare a carbon fiber web, and the carbon fiber web was dried by placing it at a temperature of 120° C. for 30 minutes.

실시예에 따른 카르복실메틸 셀룰로오스의 투입량은 하기 표 1에 정리하였다.The input amount of carboxylmethyl cellulose according to Examples is summarized in Table 1 below.

실시예Example 분산제 함량(중량%)Dispersant content (wt%) 실시예 1Example 1 0.20.2 실시예 2Example 2 0.40.4 실시예 3Example 3 0.60.6 실시예 4Example 4 0.80.8 실시예 5Example 5 1.01.0

<비교예><Comparative example>

비교예 1.Comparative Example 1.

증류수에 카르복실메틸 셀룰로오스를 투입하지 않은 것을 제외하곤, 실시예 1과 동일한 방법으로 탄소섬유 종이를 제조하였다.Carbon fiber paper was prepared in the same manner as in Example 1, except that carboxylmethyl cellulose was not added to distilled water.

<실험예> <Experimental example>

실험예 1. 분산제의 함량에 따른 탄소섬유 종이의 물성Experimental Example 1. Physical properties of carbon fiber paper according to the content of dispersant

도 3는 본 발명의 실시예 1~5 에서 다양한 농도에 따른 탄소섬유의 분산 이미지를 나타낸 사진이다.3 is a photograph showing dispersion images of carbon fibers according to various concentrations in Examples 1 to 5 of the present invention.

도 3을 참조하면, 분산제의 농도가 높아질수록 탄소섬유 간의 결합력이 증가하여 탄소섬유가 뭉치는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 3 , as the concentration of the dispersant increases, the bonding force between the carbon fibers increases, thereby confirming the aggregation of the carbon fibers.

실험예 2. 분산제의 함량에 따른 인장강도 측정Experimental Example 2. Measurement of tensile strength according to the content of dispersant

실시예 1~5와 비교예에서 제조한 탄소섬유 종이의 인장강도를 측정하였다.The tensile strengths of the carbon fiber papers prepared in Examples 1 to 5 and Comparative Examples were measured.

그리고, 그 결과를 도 4에 나타내었다. 도 4는 실시예 1-5와 비교예에서 제조한 탄소섬유 종이의 인장강도를 보여주는 그래프이다.And, the result is shown in FIG. 4 is a graph showing the tensile strength of the carbon fiber paper prepared in Examples 1-5 and Comparative Examples.

도 4를 참조하면, 분산제의 함량에 따라 제조된 탄소섬유 종이의 인장강도를 확인할 수 있으며, 분산제를 함유하지 않은 비교예의 경우 인장강도가 매우 낮은 것을 확인할 수 있다. 그리고, 카르복실메틸 셀룰로오스 0.8 중량% 를 함유하고 있는 실시예 4의 인장강도가 가장 높았다.Referring to FIG. 4 , it can be seen that the tensile strength of the carbon fiber paper produced according to the content of the dispersant is confirmed, and in the case of the comparative example that does not contain the dispersant, it can be confirmed that the tensile strength is very low. And, the tensile strength of Example 4 containing 0.8% by weight of carboxymethyl cellulose was the highest.

실험예 3. 분산제의 함량에 따른 면저항 측정Experimental Example 3. Measurement of sheet resistance according to the content of the dispersant

실시예 1~5와 비교예에서 제조한 탄소섬유 종이를 이용하여 면상발열체를 제조하였다. 구체적으로, 실시예 1~5와 비교예에서 제조한 탄소섬유 종이의 평행한 두변에 한 쌍의 구리 전극을 설치하고, 상기 탄소섬유 종이의 양면에 절연 시트를 부착하였다.A planar heating element was prepared using the carbon fiber paper prepared in Examples 1 to 5 and Comparative Examples. Specifically, a pair of copper electrodes were installed on two parallel sides of the carbon fiber paper prepared in Examples 1 to 5 and Comparative Example, and insulating sheets were attached to both sides of the carbon fiber paper.

그리고, 제조한 면상발열체의 면저항을 측정하였고, 그 결과를 도 5에 나타내었다. 도 5는 실시예 1-5와 비교예에서 제조한 탄소섬유 종이를 포함하는 면상발열체의 면저항을 보여주는 그래프이다.Then, the sheet resistance of the prepared planar heating element was measured, and the result is shown in FIG. 5 . 5 is a graph showing the sheet resistance of the planar heating element comprising the carbon fiber paper prepared in Examples 1-5 and Comparative Examples.

도 5를 참조하면, 분산제의 함량에 따라 제조된 면상발열체의 면저항 결과를 확인할 수 있으며, 실시예 대비 비교예의 계면접촉저항이 높은 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 5 , it can be seen that the sheet resistance result of the planar heating element manufactured according to the content of the dispersant is confirmed, and it can be seen that the interfacial contact resistance of the comparative example is higher than that of the example.

실험예 4. 분산제의 함량에 따른 열전도도 측정Experimental Example 4. Measurement of thermal conductivity according to the content of dispersant

실험예 3과 동일한 조건의 면상발열체를 이용하여 열전도도를 측정하였다.Thermal conductivity was measured using a planar heating element under the same conditions as in Experimental Example 3.

그리고, 그 결과를 도 6에 나타내었다. 도 6은 실시예 1-5와 비교예에서 제조한 탄소섬유 종이를 포함하는 면상발열체의 열전도도를 보여주는 그래프이다.And, the result is shown in FIG. 6 is a graph showing the thermal conductivity of the planar heating element comprising the carbon fiber paper prepared in Examples 1-5 and Comparative Examples.

도 6을 참조하면, 분산제의 함량에 따라 제조된 탄소섬유 종이를 포함하는 면상발열체의 열전도도를 확인할 수 있으며, 분산제를 함유하지 않은 비교예의 경우 열전도도가 매우 낮은 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 6 , it can be seen that the thermal conductivity of the planar heating element including the carbon fiber paper prepared according to the content of the dispersant is confirmed, and in the case of the comparative example that does not contain the dispersant, it can be confirmed that the thermal conductivity is very low.

실험예 5. 분산제의 함량에 따른 표면발열온도 측정Experimental Example 5. Measurement of surface heating temperature according to the content of dispersant

실험예 3과 동일한 조건의 면상발열체를 이용하여 표면발열온도를 측정하였다.The surface heating temperature was measured using a planar heating element under the same conditions as in Experimental Example 3.

그리고, 그 결과를 도 7에 나타내었다. 도 7은 실시예 1-5와 비교예에서 제조한 탄소섬유 종이를 포함하는 면상발열체의 표면발열온도를 보여주는 그래프이다.And, the result is shown in FIG. 7 is a graph showing the surface heating temperature of the planar heating element comprising the carbon fiber paper prepared in Examples 1-5 and Comparative Examples.

도 7을 참조하면, 분산제의 함량에 따라 제조된 탄소섬유 종이를 포함하는 면상발열체의 표면발열온도를 확인할 수 있으며, 분산제를 함유하지 않은 비교예의 경우 표면발열온도가 매우 낮은 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 7, it can be confirmed that the surface heating temperature of the planar heating element including the carbon fiber paper prepared according to the content of the dispersant is confirmed, and in the case of the comparative example that does not contain the dispersant, it can be confirmed that the surface heating temperature is very low.

Claims (8)

면상 발열체용 탄소섬유 종이의 제조방법에 있어서,
분산용액에 탄소섬유를 분산시키는 단계;
분산용액에 바인더를 분산시키는 단계; 및
탄소섬유가 분산된 분산용액과 바인더가 분산된 분산용액을 서로 혼합하는 단계를 포함하는 분산제가 함유된 분산용액에 탄소섬유 및 바인더를 분산시켜 혼합하는 단계;
탄소섬유 및 바인더가 분산된 분산용액을 진공 여과시켜 탄소섬유를 필터링하여 탄소섬유 웹을 형성하는 단계; 및
탄소섬유 웹를 건조시는 단계; 를 포함하며,
상기 탄소섬유의 함량은 분산용액 전체 중량에 대하여, 0.01 내지 0.05 중량%이고,
상기 바인더의 함량은 분산용액 전체 중량에 대하여, 0.001 내지 0.03 중량%이며,
상기 분산제의 함량이 분산용액에 전체 중량에 대하여 0.8 중량%이고,
상기 탄소섬유 종이의 면저항이 4 Ω/m2 이하, 인장강도가 12 MPa 및 열전도도가 1 내지 3 W/mK 인 것을 특징으로 하는 면상 발열체용 탄소섬유 종이의 제조방법.
In the manufacturing method of carbon fiber paper for planar heating element,
dispersing carbon fibers in a dispersion solution;
dispersing a binder in the dispersion solution; and
Dispersing and mixing carbon fibers and a binder in a dispersion solution containing a dispersant comprising the step of mixing a dispersion solution in which carbon fibers are dispersed and a dispersion solution in which a binder is dispersed;
forming a carbon fiber web by vacuum filtering the dispersion solution in which carbon fibers and binders are dispersed to filter the carbon fibers; and
Drying the carbon fiber web; includes,
The content of the carbon fiber is 0.01 to 0.05% by weight based on the total weight of the dispersion solution,
The content of the binder is 0.001 to 0.03 wt% based on the total weight of the dispersion solution,
The content of the dispersant is 0.8% by weight based on the total weight of the dispersion solution,
The carbon fiber paper has a sheet resistance of 4 Ω/m 2 or less, a tensile strength of 12 MPa and a thermal conductivity of 1 to 3 W/mK.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
분산제는, 구아검(Guar gum), 아라비아 검(Arabic gum), 잔탄검(Xtanthan gum), 메틸 셀룰로오스(Metyl cellulose, MC), 카르복실메틸 셀룰로오스(Carboxymethyl cellulose, CMC) 및 하이드록시에틸 셀룰로오스(Hydroxyethyl cellulolse, HEC))로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 면상 발열체용 탄소섬유 종이의 제조방법.
The method of claim 1,
Dispersants include guar gum, arabic gum, Xtanthan gum, methyl cellulose (MC), carboxymethyl cellulose (CMC) and hydroxyethyl cellulose (Hydroxyethyl). Cellulolse, HEC))) Method for producing carbon fiber paper for a planar heating element, characterized in that at least one selected from the group consisting of.
제1항에 있어서,
바인더는, 셀룰로오스(cellulose), 폴리비닐알콜(PVA), 셀룰로오스 나노섬유(CNF) 및 셀룰로오스 나노결정(Cellulose nanocrystal, CNC) 으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 면상 발열체용 탄소섬유 종이의 제조방법.
The method of claim 1,
Binder, cellulose (cellulose), polyvinyl alcohol (PVA), cellulose nanofiber (CNF) and cellulose nanocrystal (Cellulose nanocrystal, CNC) of carbon fiber paper for planar heating element, characterized in that at least one selected from the group consisting of manufacturing method.
제1항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 따른 탄소섬유 종이의 제조방법에 의해 제조되는 탄소섬유 종이;
탄소섬유 종이의 평행한 두변에 위치하는 한 쌍의 금속 전극; 및
탄소섬유의 적어도 일면에 부착되는 절연 시트; 를 포함하며, 면저항이 4 Ω/m2 이하인 것을 특징으로 탄소섬유 면상 발열체.
A carbon fiber paper produced by the method for producing a carbon fiber paper according to any one of claims 1, 5 and 6;
a pair of metal electrodes positioned on two parallel sides of the carbon fiber paper; and
an insulating sheet attached to at least one surface of the carbon fiber; Including, a sheet resistance of 4 Ω / m 2 Carbon fiber planar heating element, characterized in that less than.
제7항에 있어서,
상기 탄소섬유 면상 발열체 열전도도는 1 W/mk 이상인 것을 특징으로 탄소섬유 면상 발열체.
8. The method of claim 7,
The carbon fiber planar heating element thermal conductivity is 1 W / mk or more of the carbon fiber planar heating element.
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