KR20000026604A - Flat heat generator using aluminum sheet - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 알루미늄 시이트를 이용하여 제조한 면상 발열체에 관한 것이다. 더 상세히는 알루미늄 시이트층상에 카본 페이스트층을 형성하고, 그 위에 소정의 패턴을 갖는 알루미늄 시이트층을 적층하고, 양쪽 알루미늄 시이트에 전극 단자를 연결하여 병렬로 전기를 통하게 하여 카본 페이스트층의 카본에 전기 저항을 일으켜 발열시키는 면상 발열체에 관한 것이다.The present invention relates to a planar heating element manufactured using an aluminum sheet. More particularly, the present invention relates to a method for producing a carbon paste layer by forming a carbon paste layer on an aluminum sheet layer, laminating an aluminum sheet layer having a predetermined pattern thereon, connecting electrode terminals to both aluminum sheets, Thereby generating resistance and generating heat.
종래 전기를 이용한 히터는 대부분 니크롬선에 전선을 연결한 히터나, 자동차 후면유리에 열선의 선단에 전선을 연결하여 구성된 것, 열전도성이 양호한 카본페이스트를 일정 띄상으로 도포, 건조한 후 이 띄상의 건조 페이스트의 각각에 도전체의 양단에 전선을 연결한 시이트상 발열체, 절연기판상에 소정의 띄상의 공간을 갖는 패턴으로 실버 페이스트로 프린트한 후, 그 위에 카본페이스트를 프린트로 도포하여, 실버페이스트로 프린트시 공간으로 남아있는 부분과 실버페이스트 위를 덮도록 한 면상 발열체, 알루미늄 기판을 일정 패턴으로 부식하고, 그 위에 카본 페이스트층을 형성한 면상 발열체(특허출원 제 98-41477호) 등이 알려져 있으나, 그 중에서 현재 가장 널리 사용되고 있는 발열체로서는 절연기판상에 소정의 띄상의 공간을 갖는 패턴으로 실버페이스트로 프린트한 후, 그 위에 카본페이스트를 프린트로 도포하여, 실버페이스트로 프린트시 공간으로 남아있는 부분과 실버페이스트 위를 덮도록 한 면상 발열체를 들 수 있다. 그러나 이들 발열체는 도포(또는 프린트)를 할 때, 초기 설비비용이 많이 들고, 제조시의 에너지 비용이 들며, 도체로서 실버를 직접 이용하는 것이 아니고 합성수지에 은 분말을 혼합한 페이스트를 이용하기 때문에 열 전달이 느리고, 열효율의 면에서 개선할 필요가 있다.Conventional electric heaters are mainly composed of a heater connecting electric wires to a nichrome wire or a heater formed by connecting a wire to the tip of a hot wire on the rear glass of a vehicle, a carbon paste having good heat conductivity is coated in a predetermined position, A sheet-like heat generating element in which electric wires are connected to both ends of a conductor, a paste having a predetermined space on the insulating substrate, a silver paste is printed on each of the paste, and then carbon paste is applied thereon as a print, A planar heating element having a portion left in a space for printing, a surface heating element covering the top of a silver paste, and a surface heating element having a carbon paste layer formed thereon by etching an aluminum substrate in a predetermined pattern (Patent Application No. 98-41477) Among them, the most widely used heating element is a pattern having a predetermined space on the insulating substrate After printing with a silver paste, a carbon paste was applied thereon by printing, there may be mentioned the one side so as to cover the part with silver paste printed in the above remaining space when the heating element with a silver paste. However, these heating elements require a high initial equipment cost when they are applied (or printed), and the energy cost at the time of manufacturing is high. Since the silver paste is not directly used as a conductor, but a paste in which silver powder is mixed in a synthetic resin is used, And it is necessary to improve the thermal efficiency.
또한, 한국 특허출원 제 98-41477호의 알루미늄 박판을 이용하는 것은 알루미늄 박판에 레지스트를 패턴 형상으로 도포한 후, 엣칭(주로 엣칭)을 하여야 하기 때문에 공해문제를 발생할 우려가 있어서 작업자가 작업을 기피하는 경향이 있으며, 제조 비용도 높아지게 되는 문제점이 있다.In addition, the use of an aluminum foil of Korean Patent Application No. 98-41477 is apt to cause pollution problem because the aluminum foil must be coated with a resist in a pattern shape and then subjected to etching (mainly etching) so that the worker avoids work There is a problem that the manufacturing cost is increased.
본 발명자는 상기 문제점들을 해결하기 위하여 예의 연구한 결과, 알루미늄 시이트층상에 카본 페이스트층을 형성하고, 그 위에 소정의 패턴을 갖는 알루미늄 시이트층을 적층하고, 양쪽 알루미늄 시이트에 전극 단자를 연결하여 전기를 통하게 하여 카본 페이스트층의 카본에 전기 저항을 일으킴으로서 발열시켜 본 결과, 상기 문제점을 일소할 수 있음을 발견하고, 본 발명을 완성하게 되었다.The inventor of the present invention has found that a carbon paste layer is formed on an aluminum sheet layer, an aluminum sheet layer having a predetermined pattern is laminated thereon, electrode terminals are connected to both aluminum sheets, And causing electrical resistance in the carbon of the carbon paste layer to generate heat. As a result, the above problems can be solved, and the present invention has been accomplished.
도 1은 본 발명의 면상 발열체를 단면도를 나타내는 것으로서, 아래로부터 절연층, 알루미늄 시이트 층, 카본 페이스트층, 접착제층, 패턴 형상을 갖는 알루미늄층, 패턴 형상을 갖는 절연층으로 구성되며, 하부 알루미늄층 및 상부 알루미늄층에 단자가 형성되는 것을 나타낸다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a cross-sectional view of a planar heating element according to the present invention, which comprises an insulating layer, an aluminum sheet layer, a carbon paste layer, an adhesive layer, an aluminum layer having a pattern shape, And terminals are formed in the upper aluminum layer.
도 2는 상기 도 1의 면상 발열체의 상부 및 하부에 이형지층을 형성한 것을 나타낸 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view showing a release layer formed on the top and bottom of the planar heating element of FIG. 1. FIG.
도 3은 상기 도 1의 배면도이다.3 is a rear view of the above FIG.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 면상 발열체(1)의 평면도를 나타낸다. 이 패턴의 모양을 전기 저항을 고려하여 다양하게 변경할 수 있다. 도 2는 도 1의 본 발명의 면상 발열체의 종단면도를 나타낸다. 도 1 및 도 2에서 나타난 바와 같이, 본 발명의 발열체(1)는 절연층(2), 알루미늄 시이트 층(3), 카본 페이스트층(4), 패턴 형상을 갖는 알루미늄층(5), 패턴 형상을 갖는 절연층(6), 접착제 층(7) 및 이형지층으로 구성되며, 하부 알루미늄층 및 상부 알루미늄층에 단자가 연결되는 구성으로 되어 있다.Fig. 1 shows a plan view of the planar heating element 1 of the present invention. The shape of the pattern can be variously changed in consideration of electrical resistance. 2 is a longitudinal sectional view of the planar heating element of the present invention shown in Fig. 1 and 2, the heat generating element 1 of the present invention includes an insulating layer 2, an aluminum sheet layer 3, a carbon paste layer 4, an aluminum layer 5 having a pattern shape, An adhesive layer 7 and a releasing layer, and terminals are connected to the lower aluminum layer and the upper aluminum layer.
상기에서 절연층 및 알루미늄층은 각각의 층으로 구별하여 구성을 나타내었으나, 통상 시판되는 수지, 예를 들면 폴리에틸렌 시이트상에 알루미늄을 진공증착시킨 것을 사용하면 좋다. 따라서, 이하 절연층과 알루미늄층을 별도로 구분하여 설명하지 않고, 이를 합하여 PET 적층 알루미늄 시이트층으로 기재하기도 한다.Although the insulating layer and the aluminum layer are constituted separately from each other in the above, they may be formed by vacuum depositing aluminum on a commercially available resin, for example, a polyethylene sheet. Therefore, the insulating layer and the aluminum layer are not separately described below, and they are collectively referred to as a PET laminated aluminum sheet layer.
이하, 본 발명의 알루미늄 시이트를 사용하여 제조한 면상 발열체(1)에 대해서 그의 제조방법과 함께 상세히 설명한다.Hereinafter, the planar heating element 1 manufactured using the aluminum sheet of the present invention will be described in detail along with its manufacturing method.
우선, PET 적층 알루미늄 시이트를 소정의 크기로 절단하던가 또는 그대로 제작한 후, 절단한다. 이 알루미늄 시이트를 도 1에 나타난 형상의 패턴의 카본 페이스트층에 해당하는 부분을 펀칭하여 버리고 남은 부분만(5)(6)을 준비한다. 한편, 동일 또는 약간 큰 사이즈의 PET 적층 알루미늄 시이트를 준비하고, 이 시이트상에 PTC 카본페이스트를 프린팅하고, 그 위에 상기에서 준비한 패턴을 갖는 PET 적층 알루미늄을 재치한 후, 그 위에 접착제 층을 형성하고, 그 위에 이형지 층을 형성함으로서 본 발명의 면상 발열체를 제조한다. 이렇게 제조된 면상 발열체는 도 3(도 1의 배면의 형상)에 나타난 바와 같이, 배면은 단순히 PET 적층 알루미늄 시이트의 형상이다. 본 발명의 면상 발열체의 패턴은 발열저항을 고려한 것이지, 이러한 형상에 한정되는 것은 아니다.First, the PET laminated aluminum sheet is cut to a predetermined size, or is produced as it is, and cut. The aluminum sheet is punched out of the portion corresponding to the carbon paste layer of the pattern shown in Fig. 1 and only the remaining portions (5) and (6) are prepared. On the other hand, a PET laminated aluminum sheet of the same or slightly larger size was prepared, a PTC carbon paste was printed on the PET sheet, PET laminated aluminum having the pattern prepared above was placed thereon, and an adhesive layer was formed thereon , And a release layer is formed thereon to produce the planar heating element of the present invention. As shown in Fig. 3 (the shape of the back surface of Fig. 1), the back surface is simply a shape of the PET laminated aluminum sheet. The pattern of the planar heating element of the present invention takes heat resistance into account and is not limited to such a shape.
본 발명에서 사용되는 PTC 카본 페이스트에 대해서 간략히 설명한다. 카본페이스트에 사용되는 탄소로는 전열성을 갖는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 즉, 무정형탄소는 전열성이 나쁘기 때문에, 시판용의 전열성이 양호한 탄소를 사용하는 것이 바람직하다. 이들 탄소의 열전도율은 37.7×10-3deg. cm. sec 이상의 것으로, 시판용으로는 닛뽄 탄소(주)의 분말상 CSP, CP, P5(이상모두 상품명), 일본토카이 카본(주)의 TOKABLACK(상품명)등을 들 수 있다.The PTC carbon paste used in the present invention will be briefly described. The carbon used in the carbon paste is not particularly limited as long as it has heat-conductive properties. That is, since amorphous carbon is poor in heat transfer property, it is preferable to use commercially available carbon having good heat conductivity. The thermal conductivity of these carbons is 37.7 x 10-3 deg. cm. (CSP), CP, P5 (all trade names) and TOKABLACK (trade name) available from Nippon Carbon Co., Ltd. are commercially available.
이들 탄소는 각각 전열성이 상이하며, 전열성의 조절을 위해 그의 사용량을 적의 선정할 수 있으며 이들의 사용되는 양은 수지 100 중량부에 대해 10∼50중량부가 바람직하다. 이 카본페이스트에 사용되는 수지로는 열변성이 적으며, 카본과 용이하게 배합되며, 접착성을 가지며 수난용성인 것이라면 특별한 제한은 없다. 그의 예로는 폴리에스테르, 폴리아크릴레이트, 폴리아미드 등을 들 수 있으며, 이들 중 폴리에스테르 수지가 특히 바람직하다.Each of these carbons is different in heat conduction, and its amount to be used can be appropriately selected for controlling the heat conductivity, and the amount thereof to be used is preferably 10 to 50 parts by weight per 100 parts by weight of the resin. The resin used for the carbon paste is not particularly limited as long as it is low in heat denaturation, easily blended with carbon, has adhesiveness, and is water-insoluble. Examples thereof include polyester, polyacrylate, polyamide and the like, and among them, a polyester resin is particularly preferable.
이렇게 제조된 면상 발열체는 그대로 사용하는 것이 가능하나, 유통이나, 구입자의 사용의 편의성을 도모하기 위하여 상기 발열체의 상부에 공지의 방법에 따라 접착제를 도포하여 접착제층(7)을 형성한 후, 이형지(8)를 부착하여 사용하는 것이 편리하다.However, in order to facilitate the distribution and the use of the purchaser, an adhesive is applied to the top of the heating element according to a known method to form an adhesive layer 7, It is convenient to attach and use it.
또한, 상부 알루미늄층(5)과 하부 알루미늄층(3)의 소정 부위에 절연체층을 통하여 단자(9)(9')를 설치한다. 이때 알루미늄 전극(3)(5)부분은 도 2에 나타난 바와 같이, 카본 페이스트(4)에 의해 양분되며, 이러한 양분된 알루미늄(3)(5)에 전류입력단자(9)(9')가 설치되어 전류는 병렬상태로 연결된다.In addition, the terminals 9 and 9 'are provided at predetermined portions of the upper aluminum layer 5 and the lower aluminum layer 3 through an insulator layer. At this time, the aluminum electrodes 3 and 5 are divided by the carbon paste 4 as shown in FIG. 2, and the current input terminals 9 and 9 'are connected to the divided aluminum 3 and 5 The installed current is connected in parallel.
전류입력단자(9)(9')에 입력되는 전압은 10V∼15V가 사용될 수 있으며, 100V나 220V의 전력이 입력되면 알루미늄 성분이 타버려 본 발명의 면상 발열체는 못쓰게 된다. 따라서, 본 발명의 면상 발열체는 자동차의 백미러나 전압이 10V∼15V로 공급되는 물품에만 사용될 수 있다. 만일 100V나 220V의 고전압이 공급되는 물품에 사용할 시는 변압기를 설치하여 전압을 상기 범위로 내려야 사용할 수 있다. 이하, 실시예로서 본 발명을 상세히 설명한다.The voltage input to the current input terminals 9 and 9 'may be 10V to 15V, and when 100V or 220V power is input, the aluminum component burns and the surface heating element of the present invention is destroyed. Therefore, the planar heating element of the present invention can be used only for an automobile rearview mirror or an article supplied with a voltage of 10V to 15V. If you are using a high voltage supply of 100V or 220V, you must install a transformer to reduce the voltage to the above range. Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.
실시예 1Example 1
시판용의 PET 필름에 알루미늄을 증착시킨 시이트(알루미늄의 두께: 3.0 nm, 시이트의 두께: 100 ㎛)를 도 1에 나타난 형상으로 펀칭하여 준비한다.A sheet (aluminum thickness: 3.0 nm, sheet thickness: 100 占 퐉) on which aluminum was vapor-deposited on a commercially available PET film was punched and prepared in the shape shown in Fig.
한편, 상기와 동일한 크기의 시이트상에 폴리에스테르수지를 용제인 부틸셀루솔브아세테이트에 1.4:1의 비율로 용해시킨 액에 일본토카이 카본(주)의 TOKABLACK(상품명)을 6:5(중량비)로 배합하여 카본페이스트를 만들고, 이를 상기알루미늄 시이트상에 10㎛ 두께로 프린트하여 도포한다. 얻어진 프린팅물위에 상기에서 준비한 패턴을 갖는 알루미늄 시이트(3)(5)를 부착하고, 이 알루미늄층(5)(6)에 단자(9)(9')를 연결하여 알루미늄 시이트(3) 상에 고정시키고, 상기 알루미늄(5) 상에 접착제를 도포하여 접착제층(7)을 형성한 후, 이형지를 붙여 완성하면, 도 1 및 도 2에 나타난 발열체가 제조된다.On the other hand, TOKABLACK (trade name) manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd. in Japan was dissolved in a ratio of 1.4: 1 to butylcellosolve acetate, which is a solvent, on a sheet having the same size as that described above at a weight ratio of 6: 5 To prepare a carbon paste, which is then applied to the aluminum sheet by printing to a thickness of 10 mu m. The aluminum sheet 3 and the aluminum sheet 3 having the pattern prepared above were attached to the resulting printed product and the terminals 9 and 9 'were connected to the aluminum layers 5 and 6, And then an adhesive is applied on the aluminum 5 to form an adhesive layer 7, and then a releasing paper is attached. Thus, a heating element as shown in FIGS. 1 and 2 is manufactured.
이렇게 제작된 면상 발열체는 고전압(100V, 220V)에서는 사용할 수 없으나 저전압(10V∼15V)에서는 극히 효율적으로 성애, 얼음, 김서림을 짧은 시간에 제거할 수 있으므로 자동차의 사이드 미러, 욕실거울 등에 유용하다.The surface heating element manufactured in this way can not be used at high voltage (100V, 220V), but it is very effective at low voltage (10V ~ 15V) and it can be used for a side mirror of a car and a mirror of a bathroom because it can remove eroticism, ice and fogging in a short time.
본 발명의 면상 발열체는 종래의 실버 페이스트를 사용하는 것보다, 온도 편차가 거의 없고, 제조공정이 단순하며, 비용이 대폭 절감되면서도 자동차의 사이드 미러 내부에 설치하여 사이드 미러 상에 부착되는 성애, 얼음 등의 제거에 탁월한 효과를 나타낸다.The surface heating element of the present invention has less temperature deviation and simpler manufacturing process than that of the conventional silver paste, and the cost is greatly reduced. However, the surface heating element is installed inside the side mirror of the automobile, And the like.
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