KR20020011156A - 수지발열봉과 이를 이용한 수지발열체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수지발열봉은 수지발열제의 외부를 절연성수지로 피복하여 형성하고, 이와 같이된 수지발열봉을 보호피막으로 보호하도록 하거나 방열면 또는 단열면에 매설하여서된 수지발열체를 제공하려는 것으로서, 성형체를 열경화성 수지 중에 매설하여 고형화시켜 소망의 형상으로 성형하는 것에 따라 종래 기술에 대한 여러 가지의 문제점 예를 들면 강도의 부족, 성형체의 열이 떨어지는 것을 해소할 수 있고, 도전성 수지 성형체를 다수의 선상체나 봉상체로 하는 것에 따라 발열승온의 조정이 자유롭게 되고 이상발열이나 발열불량, 방열의 불균일성등을 해소할 수 있으며, 특히, 수지발열봉은 결로 방지기, 원단 건조기, 온돌 난방, 의자·침대 난방, 신경통·류마치스 치료, 육묘 보온, 인공 보육기, 가축보온, 융설 패널, 보온 패널, 시멘트 양생, 수도 동결방지, 열대어 수조보온등의 용도에 유용하게 활용할 수 있게 된다.

Description

수지발열봉과 이를 이용한 수지발열체{Resin Heation Bar and Board for Use in Resin}

본 발명은 수지발열봉과 이를 이용한 수지발열체에 관한 것이다.

이를 좀 더 상세히 설명하면,

수지발열봉은 수지발열체의 외부를 절연성수지로 피복하여 형성하고, 이와같이된 수지발열봉을 보호피막으로 보호하도록 하거나 방열면 또는 단열면에 매설하여서된 수지발열체를 제공하려는 것이다.

통상적으로 사용되고 있는 온열메트(시트) 온돌난방, 보온판넬등에서 사용되고 있는 발열체는 서모스타트를 이용하여 온도를 조절할 수 있도록 된 코일이 많이 사용되고 있으나, 장기간 사용할수록 코일이 산화·부식되면서 단선되는 현상이 발생되고, 코일이 단선되어지면 온열메트(시트)를 온열메트(시트)로서 사용할 수 없게 되는 문제가 있으며, 자체적인 온도조절기능이 없기 때문에 전기가 공급되어지면 서모스타트를 이용하여 온도를 조절해주지 않는 이상에는 온도가 지속적으로 상승하여 과열현상이 발생하고 그로 인하여 화재도 발생하게 되는 문제가 있었다.

또한 종래에는 도전성 카-본과 금속분말 등의 도전제를 여러 가지의 열가소성 수지 중에 혼합해서 소망의 형틀에 성형을 한 수지 발열체가 알려져 있으며 온돌난방, 보온판넬 등과 같이 여러 가지의 가열용구의 가열재료로 널리 사용되고 있다.

상기와 같은 수지 발열체는 열가소성 수지 중에 고농도의 도전성의 도전제를 섞어서 성형하여 전류를 통하게 해서 그것의 저항에 따른 발열하도록 하는 것이기 때문에 열가소성 수지에 혼합되어지는 도전제는 상호 접촉할 때에 무엇보다도 균일하게 분산되어지는 것을 절실하게 필요로 하고 있다. 그러나 열가소성 수지에는 다량의 도전체를 균일하게 분산시키는 것이 지극히 어렵고, 그로인하여 성형제의 물리적 강도는 저하되고, 사용시에는 국부적인 발열과 발열불량으로 인하여 온도의 편차가 발생되며, 특히 큰 면적의 패널 상태를 유지하는 수지 발열체의 경우에는국부적인 발열불량으로 인하여 국부적인 과열이 발생하여 안전성에는 큰 문제가 있었다.

특히 사용 중에 주위 온도보다 높은 온도로 되기 때문에 수지 발열체 자체, 특히 표면의 열열화(熱熱化)나 산화열화(酸化熱化)가 심해져서 장시간 사용하게 되면 상기와 같은 문제가 더욱 빈번하게 발생되는 문제가 있었다.

또한, 물리적 강도저하의 문제에 있어서는 그라스 화이바 등의 보강제를 동시에 혼입하는 것도 연구되어 있으나, 이러한 방법으로는 제조가 더욱 더 용이치 못하고, 또 품질관리도 더욱 어려운 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해소할 수 있도록 된 수지발열봉과 이를 이용한 수지발열체를 제공하려는 것이다.

본 발명자는 상기와 같이 종래 기술의 문제점을 해결해야할 연구결과 종래의 수지 발열체의 범위를 절연성 수지 특히 열경화성 수지로 덮혀지는 것에 따라 상기의 종래 기술의 문제점이 십분 해결되어지는 것을 보고 본 발명을 완성하였다.

본 발명은 임의형상의 도전성 수지발열체 및 그 수지발열체의 외주에 피복되어지는 절연성수지로되는 수지발열봉과,

상기 수지발열봉을 보호피막, 단열면, 방열면 등에 매설하여서된 수지발열체를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 도전성 물질(도전체)이 균일하게 분산되어지도록 하여 물리적 강도를 강화시키고, 국부적인 발열불량이 발생되지 않으며, 과열현상도발생되지 않아 안전성이 우수한 수지발열봉 및 이를 이용한 수지발열체를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 수지발열봉을 방열면, 단열면의 내부에 매설하여 줌으로서 발열균일성, 방혈성, 통기성, 통수성, 단열성이 우수한 수지발열체를 제공하는데 있다.

본 발명의 상기 및 기타목적은,

도전성 수지발열체(3) 및 수지발열체(3)의 외부에 절연성수지(2)를 피복시켜서된 수지발열봉(1)에 의해 달성되고,

수지발열봉(1)을 단열면(7), 방열면(8)중에서 어느하나의 내부에 매설하여서된 수지발열체(5)·(10)·(10-1)에 의해 달성된다.

도 1은 본 발명에 따른 수지발열봉을 보인 예시사시도.

도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 수지발열봉을 이용한 수지발열체의 각기 다른 실시예를 보인 단면예시도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명.

1: 수지발열봉 2: 절연성수지

3: 수지발열체 4: 보호피막

10,10-1,10-2: 수지발열체 11: 단열면

12: 방열면 13: 통기공

14,15: 중공파이프 16: 형틀

본 발명의 상기 및 기타 목적과 특징은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명에 의하여 더욱 명확하게 이해할 수 있을 것이다.

첨부도면 도 1은 본 발명에 따른 수지발열봉(1)의 구체적인 실현예를 보인 예시도이고, 도 2 내지 도 4는 수지발열봉(1)을 이용한 수지발열체 (5)·(10)·(10-1)의 각기 다른 실현예를 보인 예시도들이다.

먼저, 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 수지발열봉(1)을 설명하면, 수지발열봉(1)은 임의의 형상·모양으로 성형되는 수지발열체(3)와 그 수지발열체(3)의 외주에는 절연성수지(2)를 피복하였다.

상기 수지발열체(3)는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리사르론, 폴리에스텔,폴리캬보넷, 불소계수지등과 같은 열가(경화)소성수지에 도전제를 고농도의 적정한 비율로 혼합시킨 것으로서, 상기 도전제로서는 캬본블랙과 금속분말을 들 수 있으며, 수지발열체(3)를 덮고있는 절연성수지(2)층은 전기적인 절연성한도에서는 어떠한 수지도 좋으나 에폭시수지등과 같이 열경화성수지로 성형시켜주는 것이 바람직하다.

특히, 열가소성수지로는 폴리프로필렌수지를 선택하고 도전제로서는 캬본입자를 선택하였을 경우 폴리프로필렌수지는 25∼45% 도전제는 85∼55%의 비율로 혼합시켜 줌으로서 소정의 도전성을 효과적으로 얻을 수 있게 된다.

상기, 수지발열체(3)는 그의 형상을 선상, 봉상, 평판상등 임의의 형상과 크기로 성형할 수 있다.

도 2는 수지발열봉(1)을 이용한 수지발열체(10)의 일 실시예를 보인 예시도이다.

이러한 본 발명의 수지발열체(10)를 형성함에 있어서 도전성 수지성형체 즉 절연성수지(2)의 표면에 절연성의 보호피막을 형성해서 안정성을 높일 수 있다.

그리고 수지발열체(3)를 덮고 있는 절연성수지(2)의 방열면에는 열전도성의 양호한 충진제(예를 들면 무기충진제나 금속분)를 충진해 주게되면 그 방열성을 높혀 일측의 단열면(11)과 될 수 있는 단열효과를 높이기 위하여 일측에 부분적으로 충진제를 혼합하거나 또는 배치하는 것이 바람직하다.

도 3은 본 발명에 따른 수지발열체(10-1)의 다른 실시예를 보인 것이다.

제 2도는 본 발명의 수지발열체(10-1)의 제조상태를 보여주는 것으로서, 도면 중에(15) 성형용의 형틀로서 이 형틀(16)로서 바람직한 것은 복수의 도전성 수지 성형체이다. 수지발열봉(1)을 배치하여 형틀(16)과 수지발열봉(1)과의 사이에 열경화성 수지, 예를 들면 열광화성 에폭시 수지를 섞어 이것을 응고시켜줌에 따라 본 발명에 따른 수지발열체(10-1)를 얻을 수 있다.

이러한 방법으로 해서 성형되는 절연성수지 즉 방열면(12)과 전체적으로 균일측으로 형성하여도 좋으나 주어지는 수지발열체의 용도에 따라 적어도 일측의 면을 단열면(11)으로 하고 다른면을 방열면(12)으로 성형하여주는 것이 바람직하다.

일방의 면을 단열면(11)으로 성형시켜주는 방법으로서는 예컨데 형틀(16)속에 열경화성수지를 주입해서 먼저 최초의 전열용 충진제를 포함시킨 단열층으로 형성하고 다음으로 열전도성의 양호한 충진제를 넣은 열경화성 수지를 주입시켜 방열면을 형성하는 방법을 들 수 있다.

특히 방열면(12)과 단열면(11)으로 이루어지는 충진제에 통기공(13)을 등간격으로 뚫어주어서 통수성, 통기성을 양호하게 하면서 축열효과도 향상시킬 수 있도록 하였다.

도 4는 본 발명에 따른 수지발열체(10-2)의 또 다른 실시예를 보인 것이다. 도 3은 실시예에서 설명한 바와 같이 성형시켜주되 방열면(12)과 단열면(11)에 중공파이프(14)·(15)를 매설하여 양호한 열전도성과 축열성의 효과를 얻을 수 있게 된다.

본 발명에 따른 수지발열봉(1)은 온도가 상승하게 되면 소비전력은 저하된다. 카본입자의 통전성과 폴리프로필렌의 절연성에 의하여 "서모스타트"같은제어기기를 필요로 하지 않게 된다.

본 발명은 온도가 일정한 온도이상으로 상승하지 않게 되는데 파이프의 양단에서 전기를 통전시키면 플로필렌에 분산되어 있는 카본입자의 도전 작용에 의해서 열이 발생하게 되는데 열의 발생에 따라 온도가 상승하게 되면 폴리프로필렌 수지는 팽창하게 되고, 따라서 카본입자의 분자간에 간격이 확대되어 통전량이 저하되면서 온도상승을 억제시키게 되는 것이다. 즉, 통전으로 온도가 상승하여 폴리프로필렌수지는 차단벽이 되어 팽창을 일정한 범주에서 정지시키게 되는 것이다.

이는 카본입자에 의한 도전과 폴리프필렌수지의 팽창에 의한 절연성의 기능을 활용하고 있는 것이다. 폴리프로필렌의 용융온도는 120°이지만 온도 결정은 카본입자의 폴리프로필렌에 대한 함유물 그것과 파이프 직경과 길이로서 임의로 결정할 수 있다.

그리고, 카본입자의 분포상태를 다르게 함으로서 온도상승정도가 서로 다른 수지발열봉(1)을 다양하게 성형할 수 있으며 비록 온도가 상승하여 카본입자 간격이 분리되어 단열 하더라도 최소한의 접촉을 당연히 필요로 한다.

일반적으로 니크롬선 같은 것의 축열방법은 열이 상승하게 되면 통전량도 상승 전기소비가 증가하지만 본 발명에 따른 수지발열봉(1)은 이러한 원리의 역으로서 온도가 상승함에 따라 전류가 강하하여 소비전력은 저하하게 된다.

또 설정온도의 그 차는 ±1°정도로 적으며 온도 제어용인 써모스타트같은 것을 필요로 하지 않게 되므로 이런 종류의 기기등에서 흔히 있을 수 있는 전기계통의 고장 같은 것은 거의 배제시킬 수 있으며, 특히 전력소비를 니크롬선의 1/3으로 낮출 수 있게 된다.

(실시 예)

열가소성수지(폴리프로필렌수지) 60%에 도전성 카-본입자40%를 혼합반죽해서 직경 4.5m/m의 봉상 수지발열체(3)를 형성하고 외부에 절연성수지(2)를 피복하여 수지발열봉(1)을 얻었다.

그 수지발열봉(1)을 800m/m의 길이로 절단해서 수지발열체(3)의 양단부에 전원 접속단자를 접속시켰다.

성형용 형틀을 깊이 20m/m, 종 90cm, 횡 90cm의 평상형틀을 만들어 그 바닥에 외경 5m/m, 내경 4m/m의 합성수지 파이프를 20m/m 간격으로 나열하였다.

나열한 합성수지 파이프와 직각 방향에 상기의 수지발열봉(1) 10개를 40m/m 간격으로 나열하고 고정시켜 형틀 안에 무기충진제를 적당하게 배합된 열경화성 에폭시 수지를 주입하고 성형체를 매설하였다.

다음에 형틀 전체를 약 40℃ ~60℃로 2~3시간 가열시켜 전체를 경화시켜 본 발명에 따른 봉상발열체를 완성했다.

이 성형체의 전원 전곡부에 220V의 전원을 공급하였다. 실온 16℃, 습도 60%의 분위기에서 시간의 경과, 소비전류 및 발열온도를 측정한 결과는 다음과 같다.

시간경과 소비전류(mA) 발열온도(℃)

1:00 1300 --

1:00 1350 30

2:00 950 62

3:00 800 76

4:00 790 82

5:00 770 87

6:00 740 91

또한 상기 본 발명의 수지 발열체에 대하여 전압을 변화시켜 일정 시간경화 후의 수지 발열체 10개소의 온도를 측정하였으며 하기 표1과 같이 일정한 발열을 하고 이상 발열은 없었다.

(표 1)

기준측정분위기 온도 = 20℃

측정개소 10개소

※△☆Ｏ는 측정확인 상태를 표시한 것임.

85807570636055504540	상승온도	200V 75℃180V 63℃140V 55℃측정개소
	Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ
	☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆
	△ △ △ △ △ △ △ △ △ △
	1		2	3	4	5	6	7	8	9	10

비교 예

실시 예에서 사용한 것과 같은 도전성 수지를 사용하고 이 도전성 수지에서 실시 예와 같은 양단에 접속단자를 붙여 전압을 변화시켜 일정시간경과 후의 수지발열체의 10개소 온도를 측정하였더니 하기 표2와 같이 70℃ 전후에 있어서는 발열체의 각 부분에 온도차가 발생 극단적으로는 50℃의 온도차가 있었다.

(표 2)

기준측정분위기 온도 = 20℃

측정개소 10개소

※△☆Ｏ는 측정확인 상태를 표시한 것임.

100	상승온도						Ｏ
95					Ｏ			Ｏ
90		Ｏ
85
80			Ｏ				Ｏ		Ｏ
75				Ｏ		Ｏ
70	Ｏ										140V 이상
65
60		☆	☆	☆	☆	☆	☆	☆	☆
55	☆									☆	120V 56℃
50
45		△	△	△	△	△	△	△	△
40	△									△	100V 45℃
35
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	측정개소

이상과 같이 본 발명에 의하면, 종래의 도전성 수지를 임의 형상의 성형체로서 그 성형체를 열경화성수지 중에 매설하여 고형화시켜 소망의 형상으로 성형하는 것에 따라 종래 기술에 대한 여러 가지의 문제점, 예를 들면 강도의 부족, 성형체의 열이 떨어지는 것 등의 문제가 해결된다.

또 도전성 수지 성형체를 다수의 선상체나 봉상체로 하는 것에 따라 발열승온의 조정이 자유롭게 되고 이상발열이나 발열불량, 방열의 분균일성등 여러 가지의 문제점 등이 해결되었다.

또한 수지 발열체의 임의의 면을 단열면으로 하던가 방열면으로 하는 것도가능하기 때문에 여러 가지의 용도로 응용할 수 있다.

수지 발열체 중에는 임의에 안전한 통기공과 통수공을 놓을 수 있기 때문에 수지 발열체의 용도를 확대 할 수가 있다.

따라서 본 발명의 수지발멸봉은 결로 방지기, 원단 건조기, 온돌 난방, 의자·침대 난방, 신경통·류마치스 치료, 육묘 보온, 인공 보육기, 가축 보온, 융설 패널, 보온 패널, 시멘트 양생, 수도 동결방지, 열대어 수조보온등의 용도에 유용하게 활용할 수 있게 된다.

Claims (5)

1. 도전성의 수지발열체(3) 및 상기 수지발열체(3)의 외부에 절연성 수지(2)를 피복시켜서 된 것을 특징으로 하는 수지발열봉.
2. 제 1항에 있어서,

   수지 발열체(3)는 열경화수지 또는 열경화성 에폭시수지중에서 어느 하나와, 카본블랙 또는 금속분말 중 어느하나의 도전제를 혼합시켜서 된 것을 특징으로 하는 수지발열봉.
3. 제 2항에 있어서,

   수지 발열체(3)는 폴리프로필렌수지와 카본입자를 50∼70%와 50∼30%의 비율로 혼합시켜서 된 것을 특징으로 하는 수지발열봉.
4. 복수개의 수지발열봉(1)을 단열면(7), 방열면(8) 중에서 어느 일면에 매설하여서 된 것을 특징으로 하는 수지발열체.
5. 제 4항에 있어서,

   수지발열봉(1)이 배치되지 않는 단열면(7) 및 방열면(8)에 통기공(13)을 뚫어주거나 중공파이프(14)·(15)를 매설하여서 된 것을 특징으로 하는 수지발열체.