KR20030080648A

KR20030080648A - 원적외선을 방사하는 실리콘고무 피복발열선

Info

Publication number: KR20030080648A
Application number: KR1020020019391A
Authority: KR
Inventors: 김춘식; 이은구
Original assignee: 김춘식; 이은구
Priority date: 2002-04-10
Filing date: 2002-04-10
Publication date: 2003-10-17
Also published as: KR100440614B1

Abstract

본 발명에 따른 원적외선을 방사하는 실리콘고무 피복발열선은 발열선상에 원적외선 방사를 위하여 실리콘고무와 원적외선 방사물질 및 열전달을 용이하게 하기 위한 열전달 물질의 분말과 실리콘고무조성물을 경화시키는 경화제, 및 실리콘고무조성물의 색상을 발현하기 위한 발색제를 혼합한 실리콘고무 조성물을 피복한 원적외선을 방사하는 실리콘고무 피복발열선에 있어서, 발열선상에 실리콘고무에 열전도성을 향상시키고 원적외선을 방출하는 분말인 페라이트분말에 원적외선을 방출하는 옥분말, SiO₂분말 및 맥반석분말 중에 적어도 하나 이상의 분말을 첨가한 조성물로 피복한 것이다.

Description

원적외선을 방사하는 실리콘고무 피복발열선{HEAT WIRE COATING SILICON RUBBER FOR RADIATING INFRARED RAY}

본 발명은 원적외선을 방사하는 실리콘고무 피복발열선에 관한 것으로, 원적외선이 다량 방출되는 세라믹이나 옥, 게르마늄, 페라이트 등의 광물을 원재료로 하여 이를 소정 메쉬 이상으로 분쇄하여 분말화한 후, 합성수지계 또는 실리콘 등의 고무질을 베이스로 하여 얻어지는 조성물을 발열선의 피복제(또는 절연체라고도 함)로 한 원적외선을 방사하는 실리콘 고무 피복발열선 관한 것이다.

종래에 있어서도 원적외선을 방출하는 옥, 맥반석, 게르마늄을 분쇄하여 합성수지 또는 실리콘고무 기재와 혼합하는 조성물이 공개번호 특 1998-0009176호(1998년 4월 30일) 등 다수에 나타나고 있으나, 이들 조성물들은 합성수지와 원적외선 방사물질의 배합비가 50:50으로 이를 활용하여 발열체등의 표면에 상기조성물을 코팅하거나 덧붙여 사용하였을 때에는 원적외선은 방출되나 채난용 전열기, 특히 전기매트 등에 전열선 피복재로 사용 시는 발열선에서 발열하는 열이 피복재를 매개로 하여 전달됨으로 실리콘 기재와, 옥, 맥반석 등 원적외선 발생물질들의 비금속물질을 사용함으로서 핀 홀 등에 의한 절연성능의 저하와 열전달 효율이 저하되는 문제점을 가지고 있다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 원적외선이 다량 방출되는 산화실리콘(SiO₂), 옥, 게르마늄, 맥반석 등의 광물을 원재료로 하여 이를 소정 메쉬 이상으로 분쇄하여 분말화하고 여기에 원적외선을 발생할 뿐만 아니라 열전달 특성이 상기한 광물들에 비하여 우수한 Ni-Zn계 연자성 페라이트, Mn-Mg계 연자성 페라이트, Cu-Zn계 연자성 페라이트, Ba폐라이트등을 분말화 하여, 상기 분말들을 혼합하여 실리콘고무와 배합하여 원적외선 발생이 우수하고 열전도성이 양호하며 절연성능이 우수한 원적외선을 방사하는 실리콘고무 피복발열선을 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따라 원적외선 방사용 실리콘고무 조성물을 발열선에 피복한 전선의 단면도.

도 2는 본 발명의 제 2실시예에 따라 발열선상에 실리콘고무를 피복한 후 원적외선 방사용 실리콘고무 조성물을 피복한 전선의 단면도.

도 3은 본 발명의 제 3실시예에 따라 발열선상에 실리콘고무를 피복한 후 주석 도금선으로 제조된 편조선을 적층하고 이 편조선층 상부에 원적외선 방사용 실리콘고무 조성물을 피복한 전선의 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 발열선20 : 실리콘고무조성물

30 : 실리콘고무40 : 편조선층

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 원적외선을 방사하는 실리콘고무 피복발열선은 발열선상에 원적외선 방사를 위하여 실리콘고무와 원적외선 방사물질 및 열전달을 용이하게 하기 위한 열전달 물질의 분말과 실리콘고무조성물을 경화시키는 경화제, 및 실리콘고무조성물의 색상을 발현하기 위한 발색제를 혼합한 실리콘고무 조성물을 피복한 원적외선을 방사하는 실리콘고무 피복발열선에 있어서, 발열선상에 실리콘고무에 열전도성을 향상시키고 원적외선을 방출하는 분말인 페라이트분말에 원적외선을 방출하는 옥분말, SiO₂분말 및 맥반석분말 중에 적어도 하나이상의 분말을 첨가한 조성물로 피복한 것이다.

상기 원적외선을 방사하는 실리콘고무 조성물은, 실리콘고무, 분말, 경화제 및 발색제의 혼합비율이 60∼90 : 5∼35 : 1∼2 : 3∼4의 중량비율로 혼합되고, 상기 분말은 페라이트 분말과 SiO₂분말을 60∼80 : 20∼40의 중량비로 혼합된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 원적외선을 방사하는 실리콘고무 조성물은, 실리콘고무, 분말,경화제 및 발색제의 혼합비율이 60∼90 : 5∼35 : 1∼2 : 3∼4의 중량비율로 혼합되고, 상기 분말은 페라이트 분말과 SiO₂분말 및 옥분말을 60∼80 : 10∼20 : 10∼20의 중량비로 혼합된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 원적외선을 방사하는 실리콘고무 조성물은, 실리콘고무, 분말, 경화제 및 발색제의 혼합비율이 60∼90 : 5∼35 : 1∼2 : 3∼4의 중량비율로 혼합되고, 상기 분말은 페라이트 분말, SiO₂분말, 옥분말 및 맥반석분말을 60∼80 : 7∼15 : 7∼15 : 6∼10의 중량비로 혼합된 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 페라이트 분말은 Ni-Zn계 연자성 페라이트, Mn-Mg계 연자성 페라이트, Cu-Zn계 연자성 페라이트. Ba페라이트 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘고무 피복발열선에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 원적외선을 방출하는 조성물의 제조방법은 다음의 공정단계로 구성된다.

원적외선이 다량 방출되는 산화실리콘, 옥 및 게르마늄 등의 원적외선 방출광물과 상기한 광물에 비하여 열정도성이 우수한 페라이트를 소정 메쉬 이상으로, 즉 입도가 5∼20㎛로 각각을 분쇄하여 분말화하는 제 1단계를 수행하며, 본 단계에서 사용되는 페라이트 분말은 열전도율이 0.52∼0.62(W/k.m)정도인 Ni-Zn계 연자성 페라이트, Mn-Mg계 연자성 페라이트, Cu-Zn계 연자성 페라이트, Ba페라이트를 사용하나 이는 당업자가 필요에 따라 가장 적합한 페라이트의 종류를 선택할 수 있다.

제 1 단계에서 얻어진 분말을 용도에 따라, 즉 원적외선 발생과 열전도 등을 고려하여 페라이트분말에 옥분말, SiO₂분말, 맥반석분말을 선택적으로 표 1과 같은 혼합유형으로 혼합하는 단계인 제2단계를 수행하며 상기한 분말의 혼합은 본 분야에서 통상적으로 활용되는 혼련기를 사용한다.

[표 1]분말의 중량비

분말혼합비유형	페라이트	SiO₂	옥	맥반석
1	60∼80	20∼40
2	60∼80	10∼20	10∼20
3	60∼80	7∼15	7∼15	6∼10

[표 2]조성물의 전체 중량비

조성물의 유형	실리콘고무	분말	경화제	안료(발색제)
1	60∼90	5∼35	1∼2	3∼4

상기 혼련된 분말을 실리콘고무와 혼합하여 본 분야에서 통상적으로 사용되는 롤러 혼합기를 이용하여 상기 분말이 균일하게 분산되도록 혼합하는 단계인 제 3단계를 수행한다. 이때, 롤러 작업 시 롤러의 온도는 50℃이하이며, 적정하게는 48∼50℃를 유지시키며 작업시간은 4분 내지 5분간이 적정하나, 이는 작업여건 등에 따라 변경할 수 있다.

상기 제 3단계에서 혼련된 분말과 실리콘고무 혼합비율은 실리콘고무 와 혼련된 분말, 그리고 실리고무의 색상을 결정하기 위하여 포함되는 색소(본발명에서는 Fe₂O₃를 사용하나 합성수지 발색제로 사용되는 본 분야의 색소를 당업자의 필요에 의하여 선택할 수 있음)와 실리콘고무 배합체에서 통상적으로 사용되는 경화제(본발명에서는 상품화된 페록사이드 계열의 경화제를 사용하나 이 역시 본분야의 당업자가 선택적으로 상품화된 경화제를 활용할수 있음)의 비율은 70:25:3:2의 중량비가 적당하다.

그러나, 본 발명자가 다수의 시험과 분석을 통하여 고찰한 결과, 실리콘 피복전열선을 사용하는 분야에서는 원적외선 방사율과 열전도성을 만족시키는 범위로서는 상기한 실리콘고무와 혼련된 분말, 색소, 경화제의 비율은 실리콘고무가 65∼75 혼련된 원적외선 분말이 20∼30, 경화제 및 색소가 5정도에서 변화될 수 있음을 알 수 있었다.

표 3은 본 발명의 일실실예인 원적외선을 방사하는 실리콘고무배합체를 실제적으로 제조한 예이나 본 발명은 이에 한정되지는 않는다.

[표 3]

구분	첨가량(kg)	비고
실리콘고무	71
Ba-페라이트분말	20
SiO₂분말	5
Fe₂O₃(발색제)	3
경화제	1.2
총량	100.2

상기와 같이 제조한 실리콘고무배합체를 한국건자재시험연구소에서 원적외선방사율을 FT-IR 스펙트로메터(FT-IR Spectrometer)를 이용하여 흑체(Black Body)에 대비하여 측정하여 본 결과 표 4와 같은 원적외선 방사가 이루어짐을 알 수 있었다.

[표 4]

방사율(5~20um)	방사에너지(w/㎡)
0.893	6.10 ×100

열전도율 측정을 위하여 가로 10cm, 세로 10cm, 두께 2mm의 표 3과 같은 비율로 제조한 시편과 페라이트나 SiO₂를 첨가하지 않은 실리콘고무 시편을 제작하고, 동 시편을 표면온도가 60도인 상기 시편보다 큰 전열판(20*20)상에 설치하고, 상기 시편의 표면, 즉 절열판과 접촉하는 면의 반대면에서 열전온도계를 이용하여 40도까지 도달하는 시간을 비교하여 본 결과 표 5와 같이 본 발명에 의한 시편이 월등히 빨리 도달함을 알 수 있었다.

[표 5]

구분	본발명시편	비교시편
1회	15초30	19초14
2회	14초 65	19초86
3회	16초08	19초44

이하에서는 상기한 조성물을 피복한 본 발명의 발열선 구조가 나타난 도면을 중심으로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예로 원적외선 방사용 실리콘고무 조성물을 발열선에 피복한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제 2실시예로 발열선상에 실리콘고무를 피복한 후 원적외선 방사용 실리콘고무 조성물을 피복한 전선의 단면도이며, 도 3은 본 발명의 제 3실시예로 발열선상에 실리콘고무를 피복한 후 주석 도금선으로 제조된 편조선을 적층하고 이 편조선층 상부에 원적외선 방사용 실리콘고무 조성물을 피복한 전선의 단면도이다.

상기한 조성물을 이용하여 본 분야에서 발열선을 제조하는 통상의 방법, 즉 공개특허공보 제1995-5500호(1995. 3. 20 공개), 제2000-58641호 (2000. 5. 1) 및 전선제조업체에서 통상적으로 활용되는 합성수지절연전선, 비닐절연전선의 제조방법 같은 본 분야의 공지의 방법으로, 니크롬선, 카본선 등의 소선을 연합하거나 집합시켜 발열선(10)을 형성하여 전선용 압출기에 거치하고 이 압출기에 원적외선 발생실리콘고무 조성물(20)을 압출기에 투입하여 압출온도 200∼250℃의 압출온도로 압출하여 피복 발열선을 제조한다.

본 발명에서는 상기한 조성물이 원적외선 발생과 열전도도를 향상시키기 위하여 도전성인 페라이트 분말이 포함되고 더구나 옥분말 등의 광물질이 포함됨으로서 발연선 피복의 절연성능의 문제가 야기될 수 있어 발열선(10)상에 실리콘고무(30)로 일차피복을 한 후, 이 일차피복상에 상기한 원적외선을 방사하는 조성물(20)을 피복함으로서 절연성능을 향상시킬 수 있으며, 더구나 발열선에서 발생하는 전자파를 차단하기 위하여 발열선(10)상에 실리콘고무로 일차피복 후 주석도금동선 등의 편조선층(40)을 형성한 후 2차피복을 원적외선을 방사하는조성물(20)을 피복한 발열선 구조로 할 수 있다.

상기한 실시예는 원적외선 방사용 실리콘고무 조성물을 피복한 발열선의 일부형태를 예시한 것에 불과하며 발열선에 피복을 하거나 소선에 피복을 하여 연합하거나 집합시킨 구조의 발열선에서는 당업자의 필요에 따라 여러 구조로 변형될 수 있다.

이상에서와 같이 원적외선이 다량으로(95%이상) 방출되는 옥분말, SiO₂분말. 맥반석분말과 열전도성이 우수하고 아울러 원적외성도 방출하는 페라이트분말을 실리콘고무수지에 혼합하여 얻어지는 조성물을 원적외선이 필요로 하게 되는 채난용 전열기구의 발열선 피복재로 사용함으로서 채난용 전열기구에서 별도의 원적외선의 방출장치를 설치할 필요없이 발열과 원적외선이 발생할 뿐만 아니라 실리콘고무피복의 열전도도를 향상시킴으로서 원적외선을 발생시키고자 하는 채난용 전열기구 등의 구조의 단순화와 에너지효율을 증가시키는 효과를 제공한다.

Claims

발열선(10)상에 원적외선 방사를 위하여 실리콘고무와 원적외선 방사물질 및 열전달을 용이하게 하기 위한 열전달 물질의 분말과 실리콘고무조성물을 경화시키는 경화제, 및 실리콘고무조성물의 색상을 발현하기 위한 발색제를 혼합한 실리콘고무 조성물을 피복한 원적외선을 방사하는 실리콘고무 피복발열선에 있어서,

발열선(10)상에 실리콘고무에 열전도성을 향상시키고 원적외선을 방출하는 분말인 페라이트분말에 원적외선을 방출하는 옥분말, SiO₂분말 및 맥반석분말 중에 적어도 하나이상의 분말을 첨가한 조성물로 피복한 것을 특징으로 하는 원적외선을 방사하는 실리콘고무 피복발열선.
제 1항에 있어서, 상기 원적외선을 방사하는 실리콘고무 조성물은, 실리콘고무, 분말, 경화제 및 발색제의 혼합비율이 60∼90 : 5∼35 : 1∼2 : 3∼4의 중량비율로 혼합되고, 상기 분말은 페라이트 분말과 SiO₂분말을 60∼80 : 20∼40의 중량비로 혼합된 것을 특징으로 하는 원적외선을 방사하는 실리콘고무 피복발열선.
제 1항에 있어서, 상기 원적외선을 방사하는 실리콘고무 조성물은, 실리콘고무, 분말, 경화제 및 발색제의 혼합비율이 60∼90 : 5∼35 : 1∼2 : 3∼4의 중량비율로 혼합되고, 상기 분말은 페라이트 분말과 SiO₂분말 및 옥분말을 60∼80 :10∼20 : 10∼20의 중량비로 혼합된 것을 특징으로 하는 원적외선을 방사하는 실리콘고무 피복발열선.
제 1항에 있어서, 상기 원적외선을 방사하는 실리콘고무 조성물은, 실리콘고무, 분말, 경화제 및 발색제의 혼합비율이 60∼90 : 5∼35 : 1∼2 : 3∼4의 중량비율로 혼합되고, 상기 분말은 페라이트 분말, SiO₂분말, 옥분말 및 맥반석분말을 60∼80 : 7∼15 : 7∼15 : 6∼10의 중량비로 혼합된 것을 특징으로 하는 원적외선을 방사하는 실리콘고무 피복발열선.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 페라이트 분말은 Ni-Zn계 연자성 페라이트, Mn-Mg계 연자성 페라이트, Cu-Zn계 연자성 페라이트. Ba페라이트 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 원적외선을 방사하는 실리콘고무 피복발열선.
발열선(10)상에 원적외선방사를 위하여 실리콘고무와 원적외선 방사물질 및 열전달을 용이하게 하기 위한 열전달 물질의 분말과 실리콘고무조성물을 경화시키는 경화제, 및 실리콘고무조성물의 색상을 발현하기 위한 발색제를 혼합한 실리콘고무 조성물을 피복한 원적외선을 방사하는 실리콘고무 피복발열선에 있어서,

상기 발열선(10)상에 실리콘고무피복(30)으로 일차피복하고, 실리콘고무피복(30)상에 실리콘고무에 열전도성을 향상시키고 원적외선을 방출하는분말인 페라이트분말에 원적외선을 방출하는 옥분말, SiO₂분말 및 맥반석분말 중에 적어도 하나 이상의 분말을 첨가한 조성물로 피복한 것을 특징으로 하는 원적외선을 방사하는 실리콘고무 피복발열선.
제 6항에 있어서, 상기 원적외선을 방사하는 실리콘고무 조성물은, 실리콘고무, 분말, 경화제 및 발색제의 혼합비율이 60∼90 : 5∼35 : 1∼2 : 3∼4의 중량비율로 혼합되고, 상기 분말은 페라이트 분말과 SiO₂분말을 60∼80 : 20∼40의 중량비로 혼합된 것을 특징으로 하는 원적외선을 방사하는 실리콘고무 피복발열선.
제 6항에 있어서, 상기 원적외선을 방사하는 실리콘고무 조성물은, 실리콘고무, 분말, 경화제 및 발색제의 혼합비율이 60∼90 : 5∼35 : 1∼2 : 3∼4의 중량비율로 혼합되고, 상기 분말은 페라이트 분말과 SiO₂분말 및 옥분말을 60∼80 : 10∼20 : 10∼20 의 중량비로 혼합된 것을 특징으로 하는 원적외선을 방사하는 실리콘고무 피복발열선.
제 6항에 있어서, 상기 원적외선을 방사하는 실리콘고무 조성물은, 실리콘고무, 분말, 경화제 및 발색제의 혼합비율이 60∼90 : 5∼35 : 1∼2 : 3∼4의 중량비율로 혼합되고, 상기 분말은 페라이트 분말과 SiO₂분말, 옥분말 및 맥반석분말을 60∼80 : 7∼15 : 7∼15 : 6∼10의 중량비로 혼합된 것을 특징으로 하는 원적외선을방사하는 실리콘고무 피복발열선.
제 6항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 페라이트 분말은 Ni-Zn계 연자성 페라이트, Mn-Mg계 연자성 페라이트, Cu-Zn계 연자성 페라이트. Ba페라이트 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 원적외선을 방사하는 실리콘고무 피복발열선.