KR20040006190A

KR20040006190A - 원적외선 및 음이온을 방사하는 실리콘고무 조성물 및이에 피복된 발열전선

Info

Publication number: KR20040006190A
Application number: KR1020020040181A
Authority: KR
Inventors: 김춘식; 이은구
Original assignee: 김춘식; 이은구
Priority date: 2002-07-11
Filing date: 2002-07-11
Publication date: 2004-01-24

Abstract

본 발명은 원적외선 및 음이온을 방사하는 실리콘고무 조성물 및 이에 피복된 발열전선에 관한 것으로서, 그 목적은 발열선으로부터 발산되는 열에 의해 원적외선과 음이온을 방사함과 아울러 항균기능을 갖는 구조의 절연전선을 제공함으로써 별도의 음이온발생장치를 배제시킬 수 있도록 하는 것에 있으며, 이러한 목적은 실리콘 고무수지와, 이의 실리콘 고무수지에 열전도성 향상 및 원적외선을 방사시키기 위한 원적외선 방사분말과, 음이온과 항균기능을 갖는 음이온 방사분말과, 상기 실리콘 고무수지, 원적외선 방사분말, 음이온 방사분말을 경화시키기 위한 경화제 및 색상을 발형하기 위한 발색제가 각각 64∼90 : 3∼15 : 3∼15 : 1∼2 : 3∼4의 중량비율로 배합되어 이루어진 실리콘고무 조성물과 이의 조설물로 피복된 발열전선에 의해 달성되어 진다.

Description

원적외선 및 음이온을 방사하는 실리콘고무 조성물 및 이에 피복된 발열전선{HEATING WIRE COATING FOR FAR INFRARED RAY AND RADIATING ANION AND SILICON RUBBER COMPOUND THE SAME}

본 발명은 원적외선 및 음이온을 방사하는 실리콘고무 조성물 및 이에 피복된 절연전선에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 발열선에서 발열하는 열에 의한 원적외선과 음이온을 방사시킴과 아울러 항균기능을 갖는 원적외선 및 음이온을 방사하는 실리콘고무 조성물 및 이에 피복된 발열전선에 관한 것이다.

종래에 있어서 원적외선과 음이온을 발생하는 물품 등은 2001년 11월 24일 공개된 공개특허번호 제2001-103957호에 개진된 바, 이는 음이온과 원적외선 방사조성물을 구성함에 있어 토루말린과 산화알미늄, 이산화규소, 이산화티타늄 등으로 된 세라믹과 은염이나 키토산으로 된 항균물질과 수성계수지 또는 우레탄수지와 혼합하여 코팅액 조성물을 만들고, 이 조성물을 폴리우레탄 표면에 코팅한 조성물을 특징으로 하고 있고 이를 이용하여 침구류의 시트, 베개, 의류 등에 사용하는 것이 개시되어 있다.

또한, 일본 공개특허공보 특개평 제2002-51850(2002.2.19)호는 토루말린과 폴리프로필렌수지 발포체를 혼합하여 음이온이 나오는 폴리에스터수지를 조성하고 이를 신발의 깔창으로 이용하는 것이 개시되고 있다.

상기에서와 같이 토루말린을 이용하여 음이온을 발생하는 조성물이 개시되고 있으며, 특히 토루말린에 열을 가하면 음이온이 나온다는 사실은 1880년대에 큐리 형제가 "토루말린에 열 또는 전기를 가하면 전기가 발생한다"라는 것을 증명한 이래로 토루말린을 건축재의 구성성분으로 활용하여 냉난방기에서 음이온을 발생시키도록 하는 등 그 이용이 급증하고 있다. 이와 관련된 문헌으로는 한국공개특허공보 제2000-72113호 등 다수에 개시되어 있다.

또한, 키토산은 항균성능 등 인체에 유익한 약리적 효과가 있어 의약품, 침구류 등 다양한 산업분야에 활용되고 있음은 자명한 사실이며 이를 이용한 조성물을 음이온 방출, 원적외선방출, 항균기능이 있는 다기능의 전열기구나 섬유제품이 활용되고 있으며, 이러한 것이 개시된 것은 공개특허번호 제2001-103957호 등 다수가 있다.

상기한 바와 같이 토루말린과 폴리에스터등이 결합된 조성물은 그 용도가 발열이 되지 않는 식기, 의류, 침구류 등에 사용되고 있으나 내열성이 약하여 발열선의 피복제로 사용하기에는 부적절하다.

전기매트, 전기요등 채난용 전기기구의 열발생을 위한 발열선의 피복재로 사용되기 위하여는 내열성이 우수한 피복재가 요구되고 있어서 이들 피복재로 실리콘고무가 주로 사용되고 있다.

더구나 최근 생활환경의 변화로 채난용 전기기구의 보급이 확대되면서 원적외선 방사기능, 음이온방사기능, 항균기능이 있는 고기능의 채난용 전기기구가 개발되고 사용되고 있으나, 이들은 별도의 음이온 발생장치를 부가하여야 하는 등의 문제점을 내포하고 있다.

지금까지 상기한 바와 같이 토루말린과 폴리에스터의 조성물과 같은 내열성이 요구되지 않는, 즉 직접 발열부와 접촉되지 않는 조성물들은 있으나, 음이온이 발생가능하고 내열성이 있어서 발열부에 직접 피복할 수 있는 조성물들은 개시되지않고 있어 상기와 같이 별도의 음이온 발생장치를 부가하는 등의 문제점을 야기하고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 발열선을 피복시켜 이의 발열선으로부터 발산되는 열에 의해 원적외선과 음이온을 방사함과 아울러 항균기능을 갖는 구조의 절연전선을 제공함으로써 별도의 음이온 발생장치를 배제시킬 수 있도록 한 원적외선 및 음이온을 방사하는 실리콘고무 조성물 및 이에 피복된 발열전선을 제공함에 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 원적외선 및 음이온을 방사시킴과 아울러 항균기능을 갖도록 한 조성물에 있어서, 실리콘 고무수지와, 이의 실리콘 고무수지에 열전도성 향상 및 원적외선을 방사시키기 위한 원적외선 방사분말과, 음이온과 항균기능을 갖는 음이온 방사분말과, 상기 실리콘 고무수지, 원적외선 방사분말, 음이온 방사분말을 경화시키기 위한 경화제 및 색상을 발형하기 위한 발색제가 각각 64∼90 : 3∼15 : 3∼15 : 1∼2 : 3∼4의 중량비율로 배합되어 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 원적외선 방사분말은 900℃ 이하에서 안정한 체심입방결정의 철에 불순물이 녹아서 된 고용체인 페라이트인 것을 특징으로 한다.

상기 원적외선 방사분말은 철(Fe)이 60∼80%, 이산화규소(SiO₂)가 20∼40%로 혼합된 것을 특징으로 한다.

또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 또 다른 본 발명은 원적외선 및 음이온을 방사시킴과 아울러 항균기능을 갖도록 한 조성물에 있어서, 실리콘 고무수지와, 이의 실리콘 고무수지에 열전도성 향상 및 원적외선을 방사시키기 위한 원적외선 방사분말과, 음이온과 항균기능을 갖는 음이온 방사분말과, 상기 실리콘 고무수지, 원적외선 방사분말, 음이온 방사분말을 경화시키기 위한 경화제 및 색상을 발형하기 위한 발색제가 각각 64∼90 : 3∼15 : 3∼15 : 1∼2 : 3∼4의 중량비율로 배합되어 이루어진 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 원적외선과 음이온을 방사하는 발열전선을 도시한 구조도

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원적외선과 음이온을 방사하는 발열전선을 도시한 구조도

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 원적외선과 음이온을 방사하는 발열전선을 도시한 구조도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 발열층 20 : 발열층

30 : 실리콘 고무수지층 40 : 편조층

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면을 참조하여 보다 상세하세 설명한다.

첨부된 도면 도 1 내지 도 3에 본 발명에 따른 원적외선 및 음이온을 방사하는 발열전선을 도시한 도면으로서, 이를 먼저 설명하기에 앞서 발열전선의 발열선을 피복시키기 위한 조성물에 대하여 설명하면, 상기한 원적외선 및 음이온을 방사하는 실리콘고무 조성물은 실리콘 고무수지와, 이의 실리콘 고무수지에 열전도성 향상 및 원적외선을 방사가능하도록 900℃ 이하에서 안정한 체심입방결정의 철에합금원소 또는 불순물이 녹아서 된 고용체인 페라이트가 분말된 원적외선 방사분말과, 음이온과 항균기능을 갖도록 토루말린이 60∼80%, 키토산이 20∼40%로 혼합된 음이온 방사분말과, 상기 실리콘 고무수지, 원적외선 방사분말, 음이온 방사분말을 경화시키기 위한 경화제 및 색상을 발형하기 위한 발색제가 각각 64∼90 : 3∼15 : 3∼15 : 1∼2 : 3∼4의 중량비율로 배합되어 이루어진다.

한편, 본 발명의 실리콘고무 조성물 중 원적외선 방사분말은 상기한 바와 같이 열전도성 향상 및 원적외선의 방사가 가능한 페라이트로 하고 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 원적외선 방사분말은 철(Fe)이 60∼80%, 이산화규소(SiO₂)가 10∼20%, 옥이 10∼20%로 혼합된 것으로 할 수 있고, 또한 상기와 같이 혼합된 즉, 철(Fe)이 60∼80%, 이산화규소(SiO₂)가 10∼20%, 옥이 10∼20%로 혼합된 것에 맥반석이 더 첨가되어 철(Fe)이 60∼80%, 이산화규소(SiO₂)가 7∼15%, 옥이 7∼15%, 맥반석이 6∼10%로 혼합된 것으로 할수도 있으며, 상기 음이온 방사분말은 상기한 바와 같이 토루말린이 60∼80%, 키토산이 20∼40%로 하고 있으나, 토루말린이 20∼40%, 키토산이 60∼80%로 혼합시킬 수도 있다.

상기한 본 발명에 따른 실리콘고무 조성물의 제조는 다음의 공정단계로 구성된다.

즉, 열전도성 향상 및 원적외선을 방사하는 폐라이트와, 음이온이 다량 방출되는 토루말린, 항균기능 있는 키토산을 소정 메쉬 이상으로 분쇄하여, 토루말린 분말과 키토산 분말을 용도에 따라 중량비로 4:1과 3:2, 또는 1:4와 2:3으로 하여 혼합시킨다. 이때, 입도는 1∼20㎛이며, 통상적으로 3∼6㎛이 적정하다.

상기한 분말의 혼합은 본 분야에서 통상적으로 활용되는 혼련기를 사용한다.

상기 혼련된 분말을 실리콘 고무수지와 혼합하여 본 분야에서 통상적으로 사용되는 롤러 혼합기를 이용하여 상기 분말이 균일하게 분산되도록 혼합단계를 수행한다. 이때의 롤러작업 시 롤러의 온도는 50℃이하이며, 적정하게는 48℃에서 50℃를 유지시키며, 작업시간은 4분 내지 5분간이 적정하나, 이는 작업여건 등에 따라 변경할 수 있다.

상기와 같이 혼련된 분말과 실리콘 고무수지의 혼합비율은 실리콘 고무수지와 혼련된 원적외선 방사분말(페라이트), 음이온을 방사하고 항균기능을 갖는 음이온 방사분말(토루말린, 키토산), 그리고 실리콘 고무수지 배합체에서 통상적으로 사용되는 경화제(본 발명에서는 상품화된 페록사이드게열의 경화제와 실리콘 고무수지의 색상을 결정하기 위하여 포함되는 발색제(본 발명에서는 Fe₂O₃를 사용하나 합성수지 발색제로 사용되는 본 분야의 색소를 당업자의 필요에 의하여 선택할 수 있다)의 비율은 76 : 10 : 10 : 3: 1의 중량비가 적당하다.

그러나, 본 발명자가 다수의 시험과 분석을 통하여 고찰하여 본 결과 실리콘피복 발열전선을 사용하는 분야에서는 음이온 방사율과 항균성능을 만족시키는 범위로서는 상기한 실리콘 고무와 원적외선 방사분말, 음이온 방사분말, 경화제, 발색제의 비율은 실리콘 고무수지가 60∼90, 원적외선 방사분말이 3∼15, 음이온 방사분말이 3∼15, 경화제가 1∼2, 발색제가 3∼4정도에서 변화될 수 있음을 알 수 있다.

다음 표 1은 본 발명자의 일실시 예인 원적외선을 방사하는 실리콘고무 조성물을 실제적으로 제조한 일실시예이나 본 발명이 이에 한정되지는 않는다.

[표 1]

구분	첨가량(kg)	비고
실리콘고무	76
원적외선방사분말	10
음이온 방사분말	10
경화제	1.2
발색제(Fe₂O₃)	3
총량	100.2

상기와 같이 제조한 실리콘고무 조성물을 한국건자재시험연구소에서 원적외선방사율을 FT-IR 스펙트로미터(FT-IR Spectrometer)를 이용한 흑체에 대비하여 측정한 결과 표 2와 같은 원적외선 방사가 이루어짐을 알 수 있다.

[표 2]

방사율(5∼20㎛)	방사에너지(W/㎡)
0.903	3.64 ×10²

상기 표 2에 나타난 바와 같이 본 발명에 의한 조성물은 원적외선을 방사하는 실리콘고무 조성물임을 알수 있다.

또한, 상기와 같이 제조한 실리콘고무 조성물을 한국건자재시험연구소에서 시험한 결과 음이온 발생 개수 및 항균률은 표 3과 같으며, 사용기기는 Alpha Lap.inc.의 공기 이온 카운터(Air Ion Counter)를 사용하여 음이온 개수를 측정하였으며, 항균율은 ATCC 6538 법에 의하여 측정하였다.

[표 3]

음이온 방사개수(개/cc)	항균율
400~600	90~95

상기 표 3에 나타난 바와 같이 본 발명에 의한 조성물은 음이온이 발생할 뿐 만 아니라 항균 기능이 있는 음이온을 방사하는 실리콘고무 조성물임을 알 수 있었다.

이하에서는 상기한 조성물로 발열선을 피복한 본 발명의 발열전선을 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

첨부도면 도 1은 본 발명의 본 발명에 따른 원적외선과 음이온을 방사하는 발열전선을 도시한 구조도이다.

상기한 조성물을 이용하여 본 분야에서 발열전선을 제조하는 통상의 방법, 즉, 공개특허공보 제1995-5500호 (1995.3.20공개), 제2000-58641호 (2000.5.1) 및 전선제조업체에서 통상적으로 활용되는 합성수지 절연전선, 비닐 절연전선의 제조방법 같은 본 분야의 공지의 방법으로, 니크롬선, 카본선 등의 소선을 연합하거나 집합시켜 발열층(10)을 형성하여, 전선용 압출기에 거치하고 이 압출기에 상기한 실리콘고무 조성물로 피복된 방사층(20)을 형성하도록 압출기에 투입하여 압출온도 200~250℃의 압출온도로 압출하여 피복 발열전선을 제조한다.

한편, 상기한 본 발명의 발열전선 즉, 상기한 원적외선과 음이온을 방사함과아울러 항균기능를 갖는 실리콘 조성물로 발열선을 직접 피복시키도록 하고 있으나, 첨부된 도면 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 발열선(10)과 방사층(20) 사이에 실리콘 고무수지로 실리콘 고무수지층(30)이 형성되도록 피복시킬 수도 있고,

또한, 상기 실리콘 고무수지층(30)과 방사층(20) 사이에 자계장을 차단시키도록 주석이 도금된 동선이 편조된 편조층(40)을 더 피복시킨 구조로 할 수도 있다.

상기한 실시예는 원적외선과 음이온을 방사하는 실리콘고무 조성물을 피복한 발열선의 일부형태를 예시한 것에 불과하며 발열선에 피복을 하거나 소선에 피복을 하여 연합하거나 집합시킨 구조의 발열전선에서는 당업자의 필요에 따라 여러 구조로 변형될 수 있다.

이상에서와 같이 원적외선과 음이온을 방사하는 페라이트, 토루말린, 키토산분말을 실리콘 고무수지에 혼합하여 얻어지는 조성물을 원적외선과 음이온 방사 및 항균기능을 필요로 하는 채난용전열기구의 발열선 피복재로 사용함으로서 채난열전열기구에서 별도의 음이온 발생장치 및 항균필터와 같은 장치를 설치할 필요 없이, 발열과 원적외선과 음이온이 동시에 발생할 뿐 만 아니라 항균효과가 있는 발열선 피복제로 사용할 수 있는 조성물을 제공함으로서, 원적외선과 음이온을 방사시키고자하는 채난용전열기구 등의 구조의 단순화와 에너지효율을 증가시키는 효과를 제공한다.

Claims

원적외선 및 음이온을 방사시킴과 아울러 항균기능을 갖도록 한 조성물에 있어서,

실리콘 고무수지와, 이의 실리콘 고무수지에 열전도성 향상 및 원적외선을 방사시키기 위한 원적외선 방사분말과, 음이온과 항균기능을 갖는 음이온 방사분말과, 상기 실리콘 고무수지, 원적외선 방사분말, 음이온 방사분말을 경화시키기 위한 경화제 및 색상을 발형하기 위한 발색제가 각각 64∼90 : 3∼15 : 3∼15 : 1∼2 : 3∼4의 중량비율로 배합되어 이루어진 것을 특징으로 하는 원적외선 및 음이온을 방사하는 실리콘고무 조성물.
제1항에 있어서,

상기 원적외선 방사분말은 900℃ 이하에서 안정한 체심입방결정의 철에 불순물이 녹아서 된 고용체인 페라이트인 것을 특징으로 하는 원적외선 및 음이온을 방사하는 실리콘고무 조성물.
제1항에 있어서,

상기 원적외선 방사분말은 철(Fe)이 60∼80%, 이산화규소(SiO₂)가 20∼40%로혼합된 것을 특징으로 하는 원적외선 및 음이온을 방사하는 실리콘고무 조성물.
제1항에 있어서,

상기 원적외선 방사분말은 철(Fe)이 60∼80%, 이산화규소(SiO₂)가 10∼20%, 옥이 10∼20%로 혼합된 것을 특징으로 하는 원적외선 및 음이온을 방사하는 실리콘고무 조성물.
제4항에 있어서,

상기 원적외선 방사분말은 철(Fe)이 60∼80%, 이산화규소(SiO₂)가 7∼15%, 옥이 7∼15%, 맥반석이 6∼10%로 혼합된 것을 특징으로 하는 원적외선 및 음이온을 방사하는 실리콘고무 조성물.
제1항에 있어서,

상기 음이온 방사분말은 토루말린이 60∼80%, 키토산이 20∼40% 또는 토루말린이 20∼40%, 키토산이 60∼80%로 혼합된 것 중 어느 하나인 것을 특징으로 원적외선 및 음이온을 방사하는 실리콘고무 조성물.
원적외선 및 음이온이 방사가능한 발열전선을 구성함에 있어서,

적어도 하나 이상의 발열선을 갖는 발열층(10)과, 상기 발열층(10)을 실리콘 고무수지와, 이의 실리콘 고무수지에 열전도성 향상 및 원적외선을 방사시키기 위한 원적외선 방사분말과, 음이온과 항균기능을 갖는 음이온 방사분말과, 상기 실리콘 고무수지, 원적외선 방사분말, 음이온 방사분말을 경화시키기 위한 경화제 및 색상을 발형하기 위한 발색제가 각각 64∼90 : 3∼15 : 3∼15 : 1∼2 : 3∼4의 중량비율로 배합 조성된 실리콘고무 조성물로 피복된 방사층(20)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 원적외선 및 음이온을 방사하는 발열전선.
제7항에 있어서,

상기 원적외선 방사분말은 900℃ 이하에서 안정한 체심입방결정의 철에 불순물이 녹아서 된 고용체인 페라이트인 것을 특징으로 하는 원적외선 및 음이온을 방사하는 발열전선.
제7항에 있어서,

상기 원적외선 방사분말은 철(Fe)이 60∼80%, 이산화규소(SiO₂)가 20∼40%로 혼합된 것을 특징으로 하는 원적외선 및 음이온을 방사하는 발열전선.
제7항에 있어서,

상기 원적외선 방사분말은 철(Fe)이 60∼80%, 이산화규소(SiO₂)가 10∼20%, 옥이 10∼20%로 혼합된 것을 특징으로 하는 원적외선 및 음이온을 방사하는 발열전선.
제7항에 있어서,

상기 원적외선 방사분말은 철(Fe)이 60∼80%, 이산화규소(SiO₂)가 7∼15%, 옥이 7∼15%, 맥반석이 6∼10%로 혼합된 것을 특징으로 하는 원적외선 및 음이온을 방사하는 발열전선.
제7항에 있어서,

상기 음이온 방사분말은 토루말린이 60∼80%, 키토산이 20∼40% 또는 토루말린이 20∼40%, 키토산이 60∼80%로 혼합된 것 중 어느 하나인 것을 특징으로 원적외선 및 음이온을 방사하는 발열전선.
제7항에 있어서,

상기 발열층(10)과 방사층(20) 사이에 실리콘 고무수지층(30)이 더 피복되어 이루어진 것을 특징으로 하는 원적외선 및 음이온을 방사하는 발열전선.
제13항에 있어서,

상기 실리콘 고무수지층(30)과 방사층(20) 사이에 자계장을 차단시키도록 주석이 도금된 동선이 편조된 편조층(40)을 더 피복되어 이루어진 것을 특징으로 하는 원적외선 및 음이온을 방사하는 발열전선.