KR102478033B1 - 발열체 제조 방법 및 이에 의해 제조된 발열체 - Google Patents

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KR102478033B1
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Abstract

본 발명은 발열체 제조 방법 및 이에 의해 제조된 발열체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 보다 적은 전력을 사용하고도 발열량을 유지할 수 있는 발열체 제조 방법 및 이에 의해 제조된 발열체에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 흑연과 그래핀을 포함하는 하이브리드 조성물에 소수성의 구형 나노셀롤루오스 크리스탈(SPHERICAL CELLULOSE NANO CRYSTAL, SCNC)을 포함하는 기능성 용액을 투입하여 제1혼합물로 제조하는 단계(S10); 및 고분자 재료와 상기 제1혼합물을 컴파운딩하여 제2혼합물로 제조하고, 상기 제2혼합물을 성형하는 단계(S20);

Description

발열체 제조 방법 및 이에 의해 제조된 발열체{METHOD OF MANUFACTURING HEATING ELEMENT, AND HEATING ELEMENT MANUFACTURED THEREBY}
본 발명은 발열체(하이브리드 히터) 제조 방법 및 이에 의해 제조된 발열체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 보다 적은 전력을 사용하고도 발열량을 유지할 수 있는 발열체 제조 방법 및 이에 의해 제조된 발열체에 관한 것이다.
일반적으로 발열체란 전기에너지를 열에너지로 바꾸어 그 열을 외부로 복사하여 에너지를 전달하는 물체이다.
이러한 발열체는 각종 가전제품 또는 산업분야 일반에 걸쳐 널리 사용되고 있다.
이와 같이, 다양한 산업분야 및 생활에서 열을 발생시키는 것은 필수적으로 필요하며, 현재 구리, 알루미늄 등의 금속 재료를 발열 소재로 이용하여 제조된 발열 장치를 사용하고 있다.
종래의 기술인 등록실용신안 제20-0307217호(이하 종래기술)는 전기온돌장치의 금속발열체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속발열체가 이음매가 없고 플랙시블하여 한번의 작업으로 지그재그형으로 용이하게 시공할 수 있고, 전원공급이 일방향으로 이루어져, 컨트롤판넬과 전원에 연결하는 전원연결 작업이 매우 간편할 뿐만 아니라, (+)전류와 (-)전류가 서로 상쇄되어 자계가 형성되지 않아 다른 전자제품이 자계에 의해 오작동이 발생되는 것을 방지할 수 있으며, 금속발열체의 내부의 열전달메카니즘은 대류가 발생되지 않고 전도에 의해서만 이루어져 중심부에서 외측으로 열전달이 신속하게 이루어질 수 있도록 하기 위한 것이다.
그러나 이러한 종래기술은 금속 재료를 사용해야 했으므로 가격이 비쌌으며, 발열체의 발열을 위한 전력이 많이 소요된다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 보다 적은 비용을 발열체(하이브리드 히터) 제조가 가능하며, 보다 적은 전력의 사용으로도 발열량을 유지할 수 있도록 하는 발열체 제조 방법 및 이에 의해 제조된 발열체의 제공을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 강도 및 성형성이 우수한 발열체 제조 방법 및 이에 의해 제조된 발열체의 제공을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 독성이 강한 강산을 사용하지 않고도 그래핀의 흑연화를 효과적으로 억제할 수 있도록 하는 발열체 제조 방법 및 이에 의해 제조된 발열체의 제공을 목적으로 한다.
상기 과제의 해결을 목적으로 하는 본 발명은 다음의 구성 및 특징을 갖는다.
흑연과 그래핀을 포함하는 하이브리드 조성물에 소수성의 구형 나노셀롤루오스 크리스탈(SPHERICAL CELLULOSE NANO CRYSTAL, SCNC)을 포함하는 기능성 용액을 투입하여 제1혼합물로 제조하는 단계(S10); 및 고분자 재료와 상기 제1혼합물을 컴파운딩하여 제2혼합물로 제조하고, 상기 제2혼합물을 성형하는 단계(S20);를 포함한다.
또한 상기 (S10) 단계 이전에 수행되고, 과산화수소를 포함하는 분산액에 흑연을 투입하여 그래핀을 포함하는 하이브리드 조성물을 제조하는 단계(S5); 및 상기 (S10) 단계 이후에 수행되고, 상기 제1혼합물을 고온에서 소정시간 유지하고 냉각하는 열처리 단계(S15);를 더 포함하고, 상기 기능성 용액은 에탄올을 포함할 수 있다.
또한 상기 제2혼합물은, 흑연 100 중량부 대비, 상기 그래핀 30 내지 50 중량부, 구형 나노셀롤루오스 크리스탈 0.05 내지 0.1 중량부, 고분자 재료 60 내지 70 중량부를 포함할 수 있다.
발열체 제조 방법으로 제조된 발열체로서, 흑연과 그래핀을 포함하는 하이브리드 조성물, 소수성의 구형 나노셀룰로오스 크리스탈을 포함하는 기능성 용액, 및 고분자 재료가 컴파운딩된 컴파운드가 성형되어 제조된다.
상기 구성 및 특징을 갖는 본 발명은 보다 적은 비용을 발열체 제조가 가능하며, 보다 적은 전력의 사용으로도 발열량을 유지할 수 있다는 효과를 갖는다.
또한 본 발명은 강도 및 성형성이 우수하다는 효과를 갖는다.
또한 본 발명은 독성이 강한 강산을 사용하지 않고도 그래핀의 흑연화를 효과적으로 억제할 수 있다는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열체 제조 방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다.
도 2는 하이브리드 조성물의 현미경 사진이다.
도 3은 하이브리드 조성물의 X선 회절(X-ray Diffraction) 패턴을 나타내는 그래프이다.
도 4는 그래핀을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 하이브리드 조성물의 라만 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 6은 그래핀의 주사형 전자현미경(SEM) 사진이다.
도 7은 그래핀의 저항값을 나타내는 사진이다.
도 8은 SCNC의 주사형 전자형미경(SEM) 사진이다.
도 9는 발열체를 도시한 것이다.
도 10은 본 방법에 의해 제조되는 발열체의 저항 값을 측정한 것을 나타낸 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결" 되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열체 제조 방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발열체(하이브리드 히터) 제조 방법은 종래의 금속히터와 비교하여 가격이 저렴하며 보다 적은 전력 사용으로도 목표로 하는 온도에 도달할 수 있도록 하는 발열체(하이브리드 히터)를 제조하기 위한 것으로, 이하에서는 설명의 편의상 '본 방법'이라 칭하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 방법은 SCNC 투입 단계(S10), 및 혼합 및 성형 단계(S20)를 포함한다.
SCNC 투입 단계(S10)는 흑연과 그래핀을 포함하는 하이브리드 조성물(하이브리드 그래핀)에 소수성의 구형 나노셀룰루오스 크리스탈(SPHERICAL CELLULOSE NANO CRYSTAL, SCNC)을 포함하는 기능성 용액을 투입하여 제1혼합물로 제조하는 단계이다.
먼저 본 방법은 상기 (S10) 단계 이전에, 상기 하이브리드 조성물(하이브리드 그래핀)을 제조하는 하이브리드 조성물 제조 단계(S5)를 포함할 수 있다.
상기한 하이브리드 조성물은 흑연과 그래핀의 혼합물이다. 상기한 (S5) 단계는 예시적으로 과산화수소를 포함하는 분산액에 흑연을 투입하여 그래핀을 포함하는 하이브리드 조성물을 제조하는 단계일 수 있다.
상기한 흑연은 그래핀(도 4에서 병에 수용된 흰색 물질)의 원료이다. 종래에는 황산을 사용하여 흑연 분말을 산화하여 화학적으로 박리함으로써 그래핀으로 제조하였다(액상박리법 ?? 때에 따라 초음파나 열 등이 추가로 사용될 수 있음).
이러한 종래의 액상박리법과 같이 황산을 산화제로 사용하는 경우, 그래핀 수용액에 산이 남아 있어 독성이 강하고, 이러한 문제점을 상쇄하고자 알칼리를 투입하는 경우 염(황산염)이 생성되어 오염물질이 발생하는 문제점이 있었다.
과산화수소(hydrogen peroxide)는 투명하게 푸르스름한 산소와 수소의 화합물로서, 물과 임의의 비율로 혼합될 수 있는 것이다.
(S5) 단계에서 과산화수소는 흑연을 산화하여 그래핀이 제조되도록 한다. 예시적으로 (S5) 단계에서 분산액에 흑연을 투입한 상태에서 초음파나 열 등이 추가적으로 가해질 수 있음은 물론이다.
(S5) 단계에서 사용되는 과산화수소는 종래의 액상박리법에 사용되었던 황산과 비교하여 독성이 약하다는 이점이 있다. 종래의 기술과 달리 수용액에 알칼리를 투입할 필요 없어 염을 생성하지 않기 때문에 오염물질 발생을 억제한다는 이점이 있다. 알칼리를 추가하지 않아도 되기 때문에 경제적인 이점도 있다.
예시적으로 (S5) 단계에서 과산화수소 40~60g이 수용된 분산액에 흑연 40~60g을 투입하여 그래핀 30 내지 50 중량부를 포함하는 하이브리드 조성물(흑연 및 그래핀을 포함) 생성할 수 있다.
예시적으로 (S5) 단계는 상기 분산액에 흑연 40~60gg을 넣어 흑연 40~60g을 모두 그래핀 30 내지 50 중량부로 제조하는 공정, 및 상기 그래핀 30 내지 50 중량부와 흑연 100 중량부를 혼합하는 공정을 포함할 수 있다.
다른 예시적으로 (S5) 단계는 분산액에 흑연 40~60g을 넣어 흑연 중 일부만 그래핀(30 내지 50 중량부)으로 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로는 과산화수소 약 50g이 수용된 분산액에 흑연 약 50g을 투입하여 그래핀 : 흑연 = 3 : 7의 비율을 유지하는 것이 보다 바람직하다.
따라서 하이브리드 조성물은 이와 같이 흑연 100 중량부 대비 그래핀 30 내지 50 중량부를 포함할 수 있다.
(S10) 단계에서 상기한 하이브리드 조성물은 그래핀을 포함한다고 하였다. 상기한 그래핀은 그 강도가 강철의 약 200배여서, 상기 하이브리드 조성물을 포함하는 제2혼합물이 성형된 발열체의 강도를 향상시킬 수 있다.
또한 그래핀은 휘거나 늘려도 고유의 특성을 유지하는 유연 성질(성형성)을 가지고 있어, 하이브리드 조성물에 의해 제조되는 발열체가 다양한 형상으로 성형되어도 그래핀의 강도 특성을 유지할 수 있다.
또한 도 7을 참조하면, (S5) 단계에서 제조된 그래핀의 저항 측정 값이 0Ω으로 전기전도도가 우수한 것을 확인할 수 있다.
또한 하이브리드 조성물은 그래핀과 함께 흑연을 포함한다고 하였다. 상기한 그래핀은 전하이동도가 실리콘의 약 100배 이상이어서, 전기가 너무 잘 통해(도 7 참조) 스파크, 합선 등이 발생하는 문제가 있다. 상기한 흑연은 그래핀과 함께 사용되어 그래핀의 우수한 전기전도도를 낮추는 저항체로서 사용되어, 상기한 그래핀의 문제점을 보완할 수 있다.
흑연 100 중량부 대비 그래핀이 30 중량부 미만이 사용될 경우, 전도성이 저하되는 문제점이 있고, 50 중량부를 초과할 경우 과전류가 발생하는 문제점이 있다.
도 2는 하이브리드 조성물의 현미경 사진이고, 도 3은 하이브리드 조성물의 X선 회절(X-ray Diffraction) 패턴을 나타내는 그래프이다. 도 5는 하이브리드 조성물의 라만 스펙트럼을 나타낸 것이다. 도 6은 그래핀의 주사형 전자현미경(SEM) 사진이다.
도 6을 참조하면 상기 (S5) 단계에서 그래핀이 제조된 것을 확인할 수 있다. 또한 도 2를 참조하면 (S5) 단계에서 제조된 하이브리드 조성물은 그래핀과 흑연을 포함하는 것을 확인할 수 있다. 또한, X선 회절 실험 결과의 그래프의 피크 값(도 3 참조)과 하이브리드 조성물의 라만 스펙트럼을 확인하면 하이브리드 조성물이 그래핀과 흑연을 포함하는 것을 확인할 수 있다. 즉, (S5) 단계에서 제조되고, (S10) 단계에서 사용되는 하이브리드 조성물은 흑연과 그래핀을 포함한다.
SCNC 투입 단계(S10)는, 상술하였듯이 (S5) 단계에서 제조된 하이브리드 조성물에 소수성의 구형 나노셀룰로오스 크리스탈(도 8 참조)을 포함하는 기능성 용액을 투입하여 제1혼합물로 제조하는 단계이다.
대부분의 나노셀룰로오스는 목재 펄프나 비목재 식물에서 하향식 처리(Top-down processing)를 통해 얻어진다. 나노셀룰로오스는 크게 나노셀룰로오스 섬유와 나노셀룰로오스 결정(크리스탈)으로 분류된다.
나노셀룰로오스 섬유는 목재 펄프나 비목재 식물을 기계적으로 절단하여 형성(목재 나 비목재 식물에는 셀룰로오스뿐만 아니라 헤미셀룰로오스와 리그닌과 같은 물질이 결합하여 단단한 구조를 형성하기 때문에 이 구조를 효율적으로 파쇄하기 위해 다양한 전처리 방법들이 제안됨)되는데, 이는 해당 분야에서 통상적인 것으로 보다 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
나노셀룰로오스 크리스탈(결정)은 상기 나노셀룰로오스 섬유를 화학적 처리 하여 제조되는데, 간략히 설명하면 나노셀룰로오스 섬유에 산을 가하면 셀룰로오스 나노 결정 표면에 있는 수산기의 일부가 산과 에스테르화 반응을 하여 음전하를 띄게 된다. 따라서 셀루로오스 나노결정 표면은 각각의 입자들이 서로 반발하여 물에 분산되어 안정한 상태로 존재하게 된다.
이때 나노셀룰로오스 크리스탈은 소수성(hydrophobic)이다. 나노셀룰로오스 크리스탈 분자는 다른 분자와 반응성이 매우 좋은 다수의 수산기를 가지고 있고, 예시적으로 이소시안 페닐(Phenyl isocyanate), ASA (alkenyl succinic anhydride) 등이 녹아 있는 톨루엔에 첨가하여 나노셀룰로오스 크리스탈 분자에 구비된 다수의 수산기 중 적어도 하나를 상기 분자(이소시안 페닐(Phenyl isocyanate), ASA (alkenyl succinic anhydride) 등)들로 대체하여 친수성의 나노셀룰로오스 크리스탈에 소수성을 부가할 수 있다.
상기한 나노셀룰로오스 크리스탈의 성질을 소수성으로 변환시키는 방법은 예를 들어 설명한 것으로, 상기한 설명으로 한정하지 않으며 다양할 수 있다.
상기한 나노셀룰로오스 크리스탈은 반응성을 향상시키고자 표면적을 증가시키기 위해 구형으로 제조될 수 있는데, 나노셀룰로오스 크리스탈을 구형으로 제조하는 방법은 해당 분야에서 통상적으로 사용되는 것(공지기술인 이기 때문에 보다 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
하이브리드 조성물에서 그래핀은 반응성이 높아 이웃하는 그래핀과 결합하여 흑연으로 되돌아가는 성질(흑연화)을 가지고 있다.
따라서 종래에는 박리된 그래핀을 유지하고자 황산과 같은 강산을 사용하였는데, 황산을 사용하였을 경우 환경 친화적이지 않은 문제점이 있다.
과산화수소는 황산과 비교하여 독성이 약하고 염의 생성을 억제하지만, 황산과 비교하여 그래핀이 흑연으로 되돌아가는 것을 효과적으로 억제할 수 없다는 문제점이 있는데, 상기한 소수성의 SCNC는 나노 크기의 박리된 그래핀과 반응 하여 이웃하는 그래핀이 반응함으로써 흑연으로 되돌아가는 것을 억제할 수 있다.
이를 통해 염의 생성을 억제하고자 사용되는 과산화수소의 문제점을 보완할 수 있는 것이다.
즉, 본 방법은 과산화수소를 사용하는 하이브리드 조성물 제조 단계(S5)와 소수성의 구형 나노셀룰로오스 크리스탈을 하이브리드 조성물에 투입하는 SCNC 투입 단계(S10)를 포함함으로써, 염의 생성을 억제하는 환경 친화적 공법으로 그래핀을 용이하게 제조할 수 있다는 이점이 있다.
예시적으로 SCNC는 흑연 100 중량부 대비 0.05 내지 0.1 중량부가 사용될 수 있다. 이를 통해, 그래핀의 흑연화를 억제하여 흑연 100 중량부 대비 그래핀 30 내지 50 중량부의 조성비를 유지할 수 있다.
SCNC가 0.05 중량부 미만이 사용되는 경우, 그래핀의 흑연화를 효과적으로 억제하지 못하며, SCNC가 0.1 중량부를 초과하는 경우, 그래핀의 흑연화를 억제하는 효과는 크게 증가하지 않으면서 제조비용을 지나치게 증대시킨다는 등의 문제점이 있다.
한편, 상기 (S10) 단계에서 사용되는 기능성 용액은 에탄올을 포함할 수 있는데, 에탄올은 휘발성이 강해 과산화수소와 반응하여 과산화수소와 함께 증발되는 역할을 수행할 수 있다.
즉, (S5) 단계에서 잔류하는 과산화수소를 증발시키는 용도로 사용되는 것이다.
도 1을 참조하면, 본 방법은 상기 (S10) 단계 이후에 수행되고, 즉, 기능성 용액이 투입된 하이브리드 조성물(제1혼합물)을 고온에서 소정시간 유지하고 냉각하는 열처리 단계(S15)를 포함할 수 있다.
열처리 단계(S3)가 수행되는 온도는 예시적으로 80℃~100℃도 일 수 있고, 상기 소정 시간은 약 30분 ~ 1시간 일 수 있다.
상기 열처리 단계(S15)는 제1혼합물에서 잔류하는 과산화수소를 증발시키기 위한 단계일 수 있다. 즉, 별도의 환원제를 사용할 필요 없이 제1혼합물에서 잔류하는 과산화수소를 제거할 수 있는 것이다.
도 1을 참조하면, 혼합 및 성형 단계(S20)는 상기 제1혼합물과 고분자 재료를 컴파운딩하여 제2혼합물로 제조하고, 상기 제2혼합물을 성형하여 발열체(도 9 참조)로 제조하는 단계이다.
상기 (S20) 단계에서 고분자 재료는 예시적으로 실리콘 등일 수 있다. (S20) 단계에서 제1혼합물과 고분자 재료는 컴파운딩 되어 제2혼합물로 제조될 수 있다.
상기 (S20) 단계에서 고분자 재료는 상기 흑연 100 중량부 대비 60 내지 70 중량부가 사용될 수 있다.
즉, 제2혼합물은 흑연 100 중량부 대비, 그래핀 30 내지 50 중량부, 구형 나노셀룰로오스 크리스탈 0.05 내지 0.1 중량부, 고분자 재료 60 내지 70 중량부를 포함할 수 있다.
상기한 고분자 재료는 제2혼합물에서 성형성을 부가하며, 발열체에서 저항체로서 사용되어 본 방법에 의해 제조되는 발열체(하이브리드 히터)의 발열 기능을 향상시키기 위해 사용된 것이다. (S20) 단계에서 제2혼합물은 예시적으로 사출 성형되어 특정 형상을 갖는 발열체(도 9 참조)로 제조될 수 있다.
상기한 고분자 재료가 60 중량부 미만이 사용될 경우, 제2혼합물의 성형성이 저하되며, 전기 저항이 감소되어 발열량을 높이기 위해 발열체에 사용되는 전력 소모가 지나치게 증대된다는 문제점이 있다.
또한 고분자 재료가 70 중량부를 초과하여 사용될 경우, 강도가 지나치게 감소된다는 문제점이 있다.
상기 본 방법에 의해 제조되는 발열체의 저항 값은 약 100~1000Ω일 수 있다. 도 10은 본 방법에 의해 제조되는 발열체의 저항 값을 측정한 것을 나타낸 도면이다. 도 10을 참조 하면 본 방법에 의해 제조되는 발열체의 저항 값은 약 203.2Ω인 것을 확인 할 수 있다.
본 방법에 의해 제조되는 발열체는 약 600Ω의 저항 값을 갖는 게 더 바람직할 수 있다.
아래 표 1은 본 방법에 의해 제조된 발열체(실시예, 하이브리드 히터)와 금속히터(비교예)를 사용하여 물 5L를 서로 다른 전력을 사용하여 20분 동안 히팅한 실험 결과이다.
[표 1]
Figure 112022050428917-pat00001
위 표 1을 참조하면, 본 방법에 의해 제조된 발열체(실시예)는 물 5L를 80℃ 이상으로 히팅하는데 853W/H의 전력을 사용하여 약 18분이 소요되었으나, 종래의 금속히터(비교예)는 물 5L를 80℃ 이상으로 히팅하는데 1110W/H의 전력을 사용하여 약 20분이 소요되었다.
따라서 본 방법은 종래의 금속히터와 비교하여 전력 소모를 보다 적게 사용하고도 발열량이 높은 발열체를 제조할 수 있다는 이점이 있다.
더하여 종래의 금속히터에 사용되는 금속은 가격이 비싼 문제가 있는 반면, 본 방법에 사용되는 재료(흑연 및 고분자 재료 등)들은 상기한 금속재료들에 비하여 가격이 저렴하다는 이점 또한 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 발열체(이하 '본 발열체'이라 함)에 대해 설명한다. 본 발열체는 상술한 본 방법에 의해 제조된 발열체(하이브리드 발열체)로서, 상술한 본 방법과 동일하거나 상응하는 기술적 특징을 포함하므로, 앞서 살핀 구성과 동일하거나 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하고, 중복되는 설명은 간략히 하거나 생략하기로 한다.
본 발열체는 흑연과 그래핀을 포함하는 하이브리드 조성물과 소수성의 구형 나노셀룰로오스 크리스탈을 포함하는 기능성 용액(이하 제1혼합물), 및 고분자 재료가 컴파운딩된 컴파운드(제2혼합물)가 성형되어 제조된 것이다.
이상에서 첨부된 도면을 참조하여 설명한 본 발명은 통상의 기술자에 의하여다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (4)

  1. 흑연과 그래핀을 포함하는 하이브리드 조성물에 소수성의 구형 나노셀롤루오스 크리스탈(SPHERICAL CELLULOSE NANO CRYSTAL, SCNC)을 포함하는 기능성 용액을 투입하여 제1혼합물로 제조하는 단계(S10); 및
    고분자 재료와 상기 제1혼합물을 컴파운딩하여 제2혼합물로 제조하고, 상기 제2혼합물을 성형하는 단계(S20);
    를 포함하고,
    상기 제2혼합물은,
    흑연 100 중량부 대비, 상기 그래핀 30 내지 50 중량부, 구형 나노셀롤루오스 크리스탈 0.05 내지 0.1 중량부, 고분자 재료 60 내지 70 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발열체 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 (S10) 단계 이전에 수행되고, 과산화수소를 포함하는 분산액에 흑연을 투입하여 그래핀을 포함하는 하이브리드 조성물을 제조하는 단계(S5); 및
    상기 (S10) 단계 이후에 수행되고, 상기 제1혼합물을 고온에서 소정시간 유지하고 냉각하는 열처리 단계(S15);
    를 더 포함하고,
    상기 기능성 용액은 에탄올을 포함하는 것을 특징으로 하는 발열체 제조 방법.
  3. 삭제
  4. 흑연 100 중량부와 상기 흑연 100 중량부 대비 그래핀 30 내지 50 중량부를 포함하는 하이브리드 조성물에 구형 나노셀룰로오스 크리스탈 0.05 내지 0.1 중량부를 포함하는 기능성 용액이 투입되어 제조된 제1혼합물, 및 고분자 재료 60 내지 70 중량부를 컴파운딩하여 제조된 제2혼합물이 성형되어 제조된 발열체.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017210406A (ja) * 2013-08-21 2017-11-30 ハンワ ケミカル コーポレイション グラフェン、グラフェンの製造方法、および製造装置
JP2020128475A (ja) * 2019-02-08 2020-08-27 国立大学法人九州工業大学 樹脂混合用ハイブリッドフィラー及びその製造方法

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