KR20040099829A - Method for coating insulating film on plane heater - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 면상발열체의 표면에 절연필름을 코팅하는 방법에 관한 것으로 보다 자세하게는 연속적으로 공급되는 시트상의 면상발열체 표면에 압출기로부터 압출되어 나오는 용융상태의 고분자 수지를 공급하여 압착함으로써 절연필름이 면상발열체의 전표면에 걸쳐 강력하게 융착접착되도록 한 면상발열체의 절연필름 코팅방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of coating an insulating film on the surface of the planar heating element, and more particularly, the insulating film is a planar heating element by supplying and compressing the molten polymer resin extruded from the extruder to the surface of the sheet-like planar heating element continuously supplied. The present invention relates to a method for coating an insulating film of a planar heating element that is strongly fusion-bonded over the entire surface of the film.
전기통전에 의해 발열되는 면상발열체는 온도조절이 용이하고 그 동작중에 유해가스나 소음의 발생이 없기 때문에 가정용으로는 히팅매트, 히팅패드, 매트리스, 이불, 레저용이나 방한용 발열의류 등에 이용되고 있고, 산업용으로는 건물의 난방 또는 가열장치, 농수산물의 건조장치, 도로나 주차장의 결빙 방지장치 등에 이용되는 등 폭넓게 활용되고 있다.The planar heating element that is generated by electric current is used for heating mats, heating pads, mattresses, blankets, recreational or cold heating clothing for home use because it is easy to control the temperature and generates no harmful gas or noise during its operation. It is widely used in industrial applications such as heating or heating devices for buildings, drying equipment for agricultural and marine products, and freezing devices for roads and parking lots.
면상발열체의 초기 제품에서는 니크롬선과 같은 금속선을 발열소재로 사용하였으나, 이는 발열선 부위에만 국부적으로 발열이 일어나서 온도분포의 균일성이 떨어지는 문제점이 있어, 최근에는 상기의 금속발열선 대신에 0.5 ∼ 20mm 길이의 단섬유로 이루어진 탄소섬유나 탄소분말을 펄프나 고분자 합성수지로 이루어진 기재(matrix)에 분산시켜 시트상으로 성형한 형태의 면상발열체가 주로 사용되고 있다.In the initial product of the planar heating element, a metal wire such as nichrome wire was used as a heating material, but this causes heat generation locally only at the heating wire part, so that the uniformity of the temperature distribution is inferior, and in recent years, 0.5 to 20 mm long instead of the metal heating wire. The planar heating element of the form which disperse | distributed the carbon fiber which consists of short fiber, or carbon powder to the matrix which consists of pulp or a polymeric synthetic resin, and shape | molded in the sheet form is mainly used.
상기와 같은 탄소섬유나 탄소분말을 이용한 면상발열체의 구체적인 예로는 미국특허 제4,960,979호, 제4,250,398호, 일본공개특허공보5-144554호, 국내공개특허공보2003-31068호 및 국내 등록특허공보10-337609호를 들 수 있다.Specific examples of the planar heating element using the carbon fiber or carbon powder as described above are U.S. Patent Nos. 4,960,979, 4,250,398, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-144554, Korean Patent Publication No. 2003-31068 and Domestic Patent Publication No. 10- 337609 may be mentioned.
이와같은 시트상의 면상발열체는 도1에 도시된 바와같이 시트상의 면상발열체(1)의 표면에 절연성 합성수지 필름으로 이루어진 절연필름(2)이 코팅되어 면상발열체의 전기적인 절연과 방수가 이루어지도록 함과 아울러 면상발열체의 표면에 대한 보호가 이루어지도록 구성되어 있다. 그리고, 면상발열체의 양측부에는 동 테이프와 같은 금속테이프로 이루어진 전극(3)이 도전성 접착제 등을 통해서 접착된다.Such a sheet-like planar heating element is coated with an insulating film (2) made of an insulating synthetic resin film on the surface of the sheet-like planar heating element (1) to achieve electrical insulation and waterproofing of the planar heating element and In addition, it is configured to protect the surface of the planar heating element. And the electrode 3 which consists of metal tapes, such as a copper tape, is adhere | attached on both sides of a planar heating element through a conductive adhesive etc.
상기 절연필름의 구체적인 예로는, 고분자 합성수지로서, 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 폴리스티렌, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 아크릴, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등을 들 수 있다.Specific examples of the insulating film, a polymer synthetic resin, polyurethane, polyethylene, polyester, polystyrene, polyamide, polycarbonate, polyurethane, acrylic, polypropylene, polyvinyl chloride (PVC), polyethylene terephthalate (PET), etc. Can be mentioned.
면상발열체의 표면에 절연필름을 코팅 또는 라미네이팅하는 종래의 방식은, 절연필름의 접착대상면에 접착제를 도포하여 면상발열체에 접착하거나 면상발열체를 사이에 두고 절연필름에 대하여 열과 압력을 가하여 라미네이팅하는 방식이 행해지고 있다.The conventional method of coating or laminating an insulating film on the surface of the planar heating element is a method of laminating by applying an adhesive to the surface of the insulating film to be adhered to the planar heating element or applying heat and pressure to the insulating film with the planar heating element in between. This is done.
그런데, 상기 종래의 면상발열체에서 절연필름을 코팅하는 방식들은 면상발열체와 절연필름을 각각의 공정을 통해서 별도로 제작한 후에 접착제 도포나 라미네이팅으로 절연필름의 코팅이 이루어지도록 하는 방식을 취함에 따라 필름코팅 공정이 번거롭고 그에 따라 생산성이 떨어지는 문제점이 지적되고 있다.By the way, the method of coating the insulating film in the conventional planar heating element is to produce a planar heating element and the insulating film separately through the respective process, and then to take the method of coating the insulating film by the adhesive coating or laminating the film coating It is pointed out that the process is cumbersome and the productivity decreases accordingly.
그리고, 종래의 방식에 의해서 절연필름을 면상발열체의 표면에 코팅함에 있어서는 접착제 도포상태, 면상발열체의 표면상태 및 라미네이팅 작업조건 등의 여러 요인에 의해서 접착면의 전체 영역에 걸쳐 완전한 접착면을 얻는 것이 매우 까다롭기 때문에, 기존의 면상발열체 제품은 부분적으로 접착이 이루어지지 않아 면상발열체와 절연필름 사이가 들뜬 부분이 존재하는 경우가 일반적이다.In the conventional method, when the insulating film is coated on the surface of the planar heating element, it is necessary to obtain a complete adhesive surface over the entire area of the adhesive surface by various factors such as the adhesive coating state, the surface state of the planar heating element, and laminating working conditions. Since it is very demanding, the conventional planar heating element products are not partially adhered, so that there is a part where the part between the planar heating element and the insulating film is excited.
이에 더하여, 절연필름과 면상발열체 사이가 제대로 접착이 이루어진 상태로 제작된 경우라도 부분적으로 접착력이 약한 부위가 존재하여 면상발열체의 사용도중에 그러한 접착력이 약한 부위에서 절연필름의 박리가 발생하는 것이 기존의 면상발열체 제품에서 종종 관찰되고 있는 실정이다.In addition, even when the insulation film and the planar heating element are manufactured in a state where the adhesion is properly made, there is a part where the adhesion is partially weak, so that the peeling of the insulation film occurs at the part where the adhesion is weak during the use of the planar heating element. It is often observed in planar heating elements.
따라서, 본 발명은 상기 종래의 면상발열체 절연필름 코팅방식에서 지적되고 있는 상기의 문제점들을 해결하기 위해 창안된 것으로, 면상발열체의 표면에 절연필름 형성용 용융수지를 직접 압출하여 압착함으로써 절연필름의 표면코팅이 이루어지도록 한 면상발열체의 절연필름 코팅방법을 제공함에 기술적 목적이 있다.Therefore, the present invention was devised to solve the above problems pointed out in the conventional planar heating element insulating film coating method, the surface of the insulating film by directly extruding and compressing the molten resin for forming an insulating film on the surface of the planar heating element. It is a technical object of the present invention to provide a method for coating an insulating film of a planar heating element to make a coating.
본 발명은 별도의 제작과정을 통해서 면상발열체와 절연필름을 각각 제작해서 이들을 접착시키는 종래의 코팅방식에 비해 절연필름 형성용 원재료를 용융시켜 이를 직접 면상발열체의 표면에 압출해서 융융접착이 이루어지도록 함으로써 제조공정의 단순화를 통해 생산성의 향상 및 제조공정의 단순화를 도모한 데에 기술적 특징을 두고 있다.The present invention melts the raw material for forming an insulating film as compared to the conventional coating method of manufacturing the planar heating element and the insulating film through a separate fabrication process and adhering them, thereby extruding it directly onto the surface of the planar heating element to achieve fusion bonding. Its technical characteristics are to improve the productivity and simplify the manufacturing process by simplifying the manufacturing process.
본 발명의 다른 기술적 특징은 절연필름 형성용 용융수지를 직접 면상발열체의 표면에 압출하고 그 표면으로 공급된 고화전 상태의 용융 또는 반용융 상태에있는 수지를 압착함으로써 면상발열체의 표면에 존재하는 요철부나 미세공극 내부로 용융수지가 스며들도록 유도하여 면상발열체와 절연필름간의 밀착접착이 최대화되도록 한 데에 있다.Another technical feature of the present invention is an unevenness present on the surface of the planar heating element by extruding the molten resin for forming an insulating film directly onto the surface of the planar heating element and compressing the resin in the molten or semi-melt state before the solidification supplied to the surface of the planar heating element. It is intended to maximize the adhesion between the planar heating element and the insulating film by inducing molten resin to penetrate into the pores or micropores.
이에 더하여, 본 발명은 면상발열체의 표면에 접착되는 절연필름의 두께를 압출다이스의 립(lip) 간격(gap) 조정을 통해서 자유롭게 할 수 있다는 기술적 특징도 아울러 지니고 있다.In addition, the present invention also has a technical feature that the thickness of the insulating film adhered to the surface of the planar heating element can be freed by adjusting the lip gap of the extrusion die.
도1은 종래 면상발열체의 구조를 보인 분해사시도.1 is an exploded perspective view showing the structure of a conventional planar heating element.
도2는 본발명의 방법에 사용되는 수평식 단면코팅 장치에 대한 개략구조도.Figure 2 is a schematic structural diagram of a horizontal cross-sectional coating apparatus used in the method of the present invention.
도3은 본발명의 방법에 사용되는 하향식 단면코팅 장치에 대한 개략구조도.Figure 3 is a schematic structural diagram of a top-down cross-sectional coating apparatus used in the method of the present invention.
도4는 본발명의 방법에 사용되는 수평하향식 양면코팅 장치에 대한 개략구조도.4 is a schematic structural diagram of a horizontal double-sided coating apparatus used in the method of the present invention.
도5는 본발명의 방법에 사용되는 다이각도 조절방식의 양면코팅 장치에 대한 개략구조도.5 is a schematic structural diagram of a double-side coating apparatus of a die angle adjustment method used in the method of the present invention.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for the main parts of the drawing)
10. 압축다이아 12. 압착롤러10. Compression Diamond 12. Press Roller
13. 고분자 수지 16. 면상발열체 원단13. Polymer resin 16. Planar heating element fabric
16a. 면상 발열체 17. 칼렌더 압축롤16a. Planar heating element 17. Calendar compression roll
본 발명의 상기 목적 및 기술적 특징은, 절연필름 형성용 고분자 수지를 용융시키는 단계와, 소정의 필름두께가 되도록 압출다이스의 립갭을 조정하여 수지를 연속적으로 압출해 내는 단계와, 압출되어 나오는 수지와 코팅대상 면상발열체를 한쌍의 압착롤러에 공통으로 통과시켜 면상발열체의 적어도 한면에 수지의 융착이 이루어지도록 하는 단계와, 표면에 수지의 융착에 의한 코팅층이 형성된 면상발열체가 권취기로의 이송과정에서 코팅층의 냉각성형이 이루어지도록 하는 단계와, 코팅층의 냉각성형에 의해 적어도 일면에 절연필름의 코팅이 이루어진 면상발열체를 권취하는 단계로 이루어진 일련의 면상발열체의 절연필름 코팅방법에 의해서 달성된다.The object and technical features of the present invention are the steps of melting the polymer resin for insulating film formation, adjusting the lip gap of the extrusion die to a predetermined film thickness, and continuously extruding the resin, Passing the planar heating element to be coated to a pair of compression rollers in common so that the resin is fused to at least one surface of the planar heating element, and the planar heating element having a coating layer formed by fusion of the resin on the surface of the planar heating element is transferred to the winding machine. It is achieved by a series of insulating film coating method of the planar heating element consisting of the step of making the cooling molding of, and winding the planar heating element made of the coating of the insulating film on at least one surface by the cooling molding of the coating layer.
상기 본 발명의 방법을 이루고 있는 일련의 공정을 각 단계별로 구체적으로 설명하면 아래와 같다.The series of processes constituting the method of the present invention will be described below in detail for each step.
먼저, 절연필름 형성용 원료는 열가소성수지가 바람직하며, 그 구체적인 예로는 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 폴리스티렌, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 아크릴, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등을 들 수 있다.First, the raw material for forming the insulating film is preferably a thermoplastic resin, and specific examples thereof include polyurethane, polyethylene, polyester, polystyrene, polyamide, polycarbonate, polyurethane, acrylic, polypropylene, polyvinyl chloride (PVC), polyethylene Terephthalate (PET) etc. are mentioned.
상기 절연필름 형성용 수지원료로서 칩형태 또는 팰릿 형태를 취하는 원료를 호퍼에 장입하고 그 용융온도 이상으로 가열하여 용융시키되, 용융시키기 전에 원료의 특성에 따라 예열 및 제습을 행하는 것이 바람직하다. 이와같은 원료의 예열 및 제습은 일예로 40℃ 정도의 온도에서 약 5시간 이상 건조시키는 것이 유리하다.As the insulating support material for forming the insulating film, a raw material having a chip shape or a pallet shape is charged to a hopper, heated to a temperature higher than the melting temperature thereof, and melted, but preheating and dehumidifying is performed according to the characteristics of the raw material before melting. Preheating and dehumidification of such raw materials are advantageously dried at a temperature of about 40 ° C. for at least about 5 hours.
원료 수지에 대한 예열 및 건조가 완료되면 압출기의 히터를 가동하여 수지를 용융시키고 용융된 수지는 일예로 이송스크류를 통해서 압출다이스로 압송한다.When preheating and drying of the raw material resin is completed, the heater of the extruder is operated to melt the resin, and the melted resin is conveyed to the extrusion die through a transfer screw, for example.
상기 압출다이스는 선단부에 가늘고 긴 수지토출용 립이 구비되고, 그 립은 갭의 조절이 가능하도록 구성되어 있다.The extrusion die is provided with a long elongated lip for discharging the resin, the lip is configured to be able to adjust the gap.
따라서, 립의 갭 조절을 통해서 용융수지의 압출량에 대한 조정이 가능하게 된다.Therefore, it is possible to adjust the extrusion amount of the molten resin by adjusting the gap of the lip.
한편, 압출다이스의 전방에는 한쌍의 압착롤러가 설치되어 압출다이스의 립을 통해서 압출되어 나오는 용융상태의 수지는 압착롤러를 통과하면서 필름화되는 바, 이와 같이 필름화되어 나오는 절연필름 두께를 측정하여 립갭을 조정하는 과정을 반복해서 원하는 바의 두께가 되도록 한다.On the other hand, a pair of pressing rollers are installed in front of the extrusion die and the molten resin extruded through the lip of the extrusion die is filmed while passing through the pressing roller. Repeat the process to adjust the lip gap to the desired thickness.
상기 절연필름에 대한 두께측정은 기존에 알려져 있는 여러 형태의 두께측정 방식이 채택될 수 있으며, 그 구체적인 몇가지 예로는 X-레이 방식, γ-레이 방식, 레이저 방식, 수동게이지 측정방식 등을 들 수 있다.The thickness measurement of the insulating film may be a variety of known thickness measurement method is adopted, and some specific examples thereof include X-ray method, γ-ray method, laser method, manual gauge measurement method, etc. have.
압출다이스를 통해서 압출되어 나오는 절연필름에 대한 두께 조절이 완료된 후에는 압출기의 전방에 설치된 한쌍의 압착롤러 사이로 면상발열체를 함께 공급하여 연속적으로 압출되어 나오는 고분자 수지와 면상발열체가 압착롤러를 공통으로 통과하는 과정에서 고분자 수지 피막이 면상발열체의 표면에 융착접착이 이루어지도록 한다.After the thickness control of the insulating film extruded through the extrusion dies is completed, the planar heating element is supplied together through a pair of compression rollers installed in front of the extruder, and the polymer resin and the planar heating element continuously extruded pass through the compression roller in common. During the process, the polymer resin film is fusion-bonded to the surface of the planar heating element.
이와같이 적어도 한면에 고분자 수지피막이 융착접착된 면상발열체는 다수의 가이드롤러에 의해 안내되어 이송되는 과정에서 수지피막에 대한 냉각이 이루어진 후 최종적으로는 권취기에서 권취가 이루어지게 된다.Thus, the planar heating element in which the polymer resin film is fusion-bonded on at least one surface is finally wound in the winding machine after cooling to the resin film in the process of being guided and transported by a plurality of guide rollers.
이때, 압출다이스를 빠져나와 권취기로 향하는 절연필름이 코팅된 면상발열체의 이송은 일정한 이송속도를 유지한 상태에서 연속적으로 이루어 지게된다.At this time, the transfer of the planar heating element coated with the insulating film toward the winder exiting the extrusion die is made continuously while maintaining a constant feed rate.
한편, 압착롤러를 통과하여 나오는 과정에서 면상발열체의 적어도 일표면으로 압출되어지는 고분자 용융수지는 면상발열체의 표면에 융착접착이 이루어지게 되는 바, 경우에 따라서는 그와 같은 융착접착을 보다 확실하게 하기 위한 방편으로 압착롤러를 빠져나온 면상발열체가 칼렌더 압축롤을 거치도록 할 수도 있다.On the other hand, the polymer molten resin that is extruded to at least one surface of the planar heating element in the process of passing through the pressing roller will be fusion bonding on the surface of the planar heating element, in which case such fusion bonding more reliably The planar heating element exiting the compression roller may be passed through the calendar compression roll as a means for the purpose.
일반적으로 면상발열체는 그 표면이 평탄한 유리면을 구비하고 있기 보다는 일종의 섬유와 같은 표면상태를 갖는 경우가 대부분인 바, 상기와 같은 용융수지의 압착을 통해서 수지가 면상발열체의 요철면에 침투하거나 스며들게 되어 절연필름과 면상발열체의 접착면 전 영역에 걸쳐 완벽한 접착이 이루어지게 된다.In general, the surface heating element has a surface like a kind of fiber, rather than having a flat glass surface, so that the resin penetrates or penetrates the concave-convex surface of the surface heating element through the compression of the molten resin as described above. Perfect adhesion is achieved over the entire area of the adhesive surface of the film and the planar heating element.
한편, 적어도 어느 한 표면에 고분자 수지의 융착접착이 이루어진 상태로 권취기를 향해서 이송되는 대상의 면상발열체는 권취기에의 권취 전에 수지의 냉각이완료되어야 하는 바, 그러한 수지의 냉각은 별도의 냉각장치를 동원하지 않더라도 압출다이스로부터 권취기에 이르기까지의 이송거리 및 이송속도를 제어함에 의해서 쉽게 이루어질 수 있다. 특히, 면상발열체의 표면으로 압출되어 압착되는 절연필름은 그 두께가 0.1mm ∼ 3.0mm 정도에 불과하여 권취기로의 이송간에 충분한 냉각이 이루어지게 된다. 본 발명의 발명을 수행하는 장치가 설치된 장소의 대기온도가 높거나 하여 원활한 냉각에 어려움이 있거나 하는 경우에는 면상발열체의 이송경로상에 별도의 냉각설비를 장치하여 그 냉각장치를 통과함으로써 냉각이 이루어지도록 할 수도 있을 것이다.On the other hand, the planar heating element of the object to be conveyed toward the winder in the state in which the fusion bonding of the polymer resin on at least one surface is completed, the cooling of the resin must be completed before winding the winder, such cooling of the resin is a separate cooling device Even if it is not mobilized, it can be easily achieved by controlling the feeding distance and the feeding speed from the extrusion die to the winder. In particular, the insulating film that is extruded onto the surface of the planar heating element and compressed is only about 0.1 mm to 3.0 mm in thickness so that sufficient cooling is achieved between transfers to the winding machine. In case where there is difficulty in smooth cooling due to high air temperature at the place where the device for carrying out the invention of the present invention is installed, cooling is performed by passing an additional cooling device on the transfer path of the planar heating element and passing the cooling device. You can also lose.
도2내지 도4는 본 발명의 방법을 수행하는 데 사용되는 면상발열체의 절연필름 코팅장치의 구조를 개략적으로 도시한 것으로 이에 의거하여 동 장치의 구조 및 코팅과정을 설명하면 아래와 같다.2 to 4 schematically illustrate the structure of the insulating film coating apparatus of the planar heating element used to carry out the method of the present invention. The structure and coating process of the apparatus will be described below.
먼저, 도2와 도3은 면상발열체의 한면에만 절연필름을 코팅하는 데 사용되는 장치를 보인 것으로, 도2는 수평식 코팅장치이고 도3은 하향식 코팅장치이다.First, Figures 2 and 3 show the apparatus used to coat the insulating film on only one surface of the planar heating element, Figure 2 is a horizontal coating apparatus and Figure 3 is a top-down coating apparatus.
도2의 수평식 코팅장치에서는 압출다이스(10)의 수지토출용 립(11)의 전방에 한쌍의 수직 압착롤러(12)가 설치되어 압출다이스(10)를 통해서 압출되어 나오는 고분자 수지(13)가 압착롤러(12)의 틈새로 공급된다.In the horizontal coating apparatus of FIG. 2, a pair of vertical pressing rollers 12 are installed in front of the resin dispensing lip 11 of the extrusion die 10, and the polymer resin 13 extruded through the extrusion die 10. Is supplied to the gap of the pressing roller 12.
상기 장치의 가동초기에는 압착롤러(12)를 통과하여 필름화되는 고분자 절연필름의 두께를 원하는 바의 두께가 되도록 하는 두께조절 작업이 요구되는 바, 이러한 고분자 절연필름의 두께조절은 고분자 절연필름의 이송로 상에 두께측정장치(14)를 설치하여 그 두께측정장치(14)로부터 측정된 두께를 바탕으로압출다이스(10)의 립갭(lip gap)를 변화시키는 과정을 소정의 두께가 될 때까지 반복해서 수행함에 의해서 달성된다.In the initial operation of the device is required to adjust the thickness of the polymer insulating film to be the desired thickness of the polymer insulating film passing through the compression roller 12, the thickness control of the polymer insulating film of the polymer insulating film Installing the thickness measuring device 14 on the conveyance path and changing the lip gap of the extrusion die 10 based on the thickness measured from the thickness measuring device 14 until the predetermined thickness is reached. It is achieved by performing it repeatedly.
이와 같이, 고분자 절열필름의 두께가 원하는 값으로 맞춰지면 압출다이스(10)의 일측에 설치되어 있는 면상발열체 공급롤(15)상에 장착된 쉬트상의 면상발열체 원단(16)를 인출하여 상기 압착롤러(12)의 틈새로 공급시킴으로써 면상발열체 원단(16)과 용융 또는 연화된 상태의 고분자 수지(13)가 함께 압착롤러(12)를 통과하도록 한다.As such, when the thickness of the polymer heat-reducing film is adjusted to a desired value, the sheet-like planar heating element fabric 16 mounted on the planar heating element supply roll 15 installed on one side of the extrusion die 10 is taken out and the compression roller is pulled out. By supplying to the gap of 12, the planar heating element fabric 16 and the polymer resin 13 in the molten or softened state pass through the pressing roller 12 together.
이에따라, 압착롤러(12)를 통과하는 과정에서 고분자 수지(13)는 면상발열체 원단(16)의 일측표면에 융착접착이 일어나게 된다. 즉, 용융 또는 반용융 상태의 고분자 수지(13)가 고화되기 이전의 상태에서 면상발열체 원단(16)과 함께 압착롤러(12)를 통과하면서 압착력이 가해지는 결과 면상발열체 원단(16)의 표면과 접촉하는 고분자 수지(13)는 면상발열체 원단(16)의 표면에 형성된 요철부나 틈새를 침투하거나 부분적으로 스며드는 상태로 압착접착이 이루어지게 된다.Accordingly, in the process of passing through the pressing roller 12, the polymer resin 13 is fusion-bonded to one surface of the planar heating element fabric 16. That is, as a result of the pressing force applied while passing through the pressing roller 12 together with the planar heating element fabric 16 in the state before the polymer resin 13 in the molten or semi-melt state is solidified, the surface of the planar heating element fabric 16 and The polymer resin 13 in contact with each other is press-bonded in a state of penetrating or partially penetrating the uneven portion or the gap formed on the surface of the planar heating element fabric 16.
한편, 압출다이스(10)의 립(11)은 그 전방에 위치하는 한쌍의 압착롤러(12) 사이의 틈새와 수평선상에 위치하게 되고, 또한 상기 립(11)상에 수평으로 형성되어 고분자 수지(13)의 토출이 이루어지게 하는 립갭의 길이는 면상발열체 원단(16)의 좌우 폭에 비해 약간 큰 길이가 되도록 설계하여 면상발열체 원단(16)의 전체 폭을 커버함은 물론 좌우 가장자리부가 면상발열체 원단(16)의 외측으로 약간 연장될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.On the other hand, the lip 11 of the extrusion die 10 is located on the horizontal line and the gap between the pair of the pressing roller 12 located in front of the lip 11, and is formed horizontally on the lip 11 is a polymer resin The length of the lip gap for discharging 13 is designed to be slightly larger than the left and right widths of the planar heating element fabric 16 to cover the entire width of the planar heating element fabric 16 as well as the left and right edges of the planar heating element. It is desirable to allow it to extend slightly outside of the fabric 16.
압착롤러(12)를 빠져나온 절연필름의 코팅이 이루어진 면상발열체(16a)는 칼렌더 압축롤(17)을 거치면서 다시 한번 압착이 이루어져 두 부재간의 접착력의 강화가 이루어지도록 한 후 다수의 가이드 롤러(18)와 댄서롤러(19)를 거쳐 권취롤(20)상에서 권취가 이루어짐으로써 면상발열체의 절연필름 코팅작업이 완료된다.The planar heating element 16a having the coating of the insulating film exiting the pressing roller 12 is pressed again while passing through the calendar compression roll 17 so that the adhesion between the two members is strengthened, and then a plurality of guide rollers ( 18) and the winding on the take-up roll 20 through the dancer roller 19 to complete the insulating film coating of the planar heating element.
상기 칼렌더 압축롤(17)은 경우에 따라서 생략될 수 있을 것이며, 상기 댄서롤러(19)는 이송중에 있는 면상발열체(16a)에 적정한 텐션이 유지되도록 하여 원활한 이송이 연속적으로 수행될 수 있도록 하는 역할을 한다.The calendar compression roll 17 may be omitted in some cases, and the dancer roller 19 serves to maintain a proper tension on the planar heating element 16a being transferred so that smooth transfer can be continuously performed. Do it.
도2의 장치에서는 점선으로 도시된 면상발열체 공급롤(15a)과 같이 면상발열체 공급롤의 설치위치가 변화될 수 있음을 보여주는 것이다.2 shows that the installation position of the planar heating element supplying roll may be changed, such as the planar heating element supplying roll 15a shown by the dotted line.
다음, 도3은 도2에 비해서 한쌍의 압착롤러(12)가 수평으로 설치되고, 그 압착롤러(12)의 맞물리는 틈새 직상부에 압출다이스(10)가 설치되어 압출다이스(10)의 립(11)을 빠져나오는 용융상태의 고분자 수지(13)가 직하방의 압착롤러(12) 사이로 공급되는 하향식 코팅장치를 보여주는 것으로, 그 외의 모든 구성과 작동과정은 상기 도2에서와 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.Next, in FIG. 3, a pair of pressing rollers 12 are installed horizontally, and an extrusion die 10 is installed directly above the interposed gap of the pressing rollers 12, so that the lip of the extrusion die 10 is shown in FIG. (11) shows a top-down coating device that is supplied between the polymer resin 13 in the molten state exiting the compression roller 12 directly below, all other configurations and operations are the same as in FIG. Is omitted.
도4와 도5는 면상발열체의 양면 모두에 대하여 절연필름을 코팅하는 데 사용되는 코팅장치를 보인 것으로 도4는 수평하향식 코팅장치이고, 도5는 다이각도 조절식 코팅장치에 대한 것이다.4 and 5 show a coating apparatus used to coat an insulating film on both sides of the planar heating element, FIG. 4 is a horizontal downward coating apparatus, and FIG. 5 is a die angle control coating apparatus.
먼저, 도4의 수평하향식 코팅장치를 이용하여 면상발열체의 양면에 코팅(라미네이팅)을 행하는 과정은 앞서 도2의 수평식 코팅장치를 이용한 단면코팅 과정과 대략 동일하나, 다만 양면에 코팅을 위해 일차 압착롤러(12a)를 통과하여 일면에절연필름이 코팅된 면상발열체(16a)의 이송경로상에 이차 압착롤러(12b)와 이에 고분자 수지(13)를 공급하는 이차 압출다이(10a)가 추가적으로 설치되어 있어 절연필름이 코팅되지 않은 반대편상에도 절연필름이 코팅되도록 한 점에서 차이를 보이고 있다.First, the process of coating (laminating) on both sides of the planar heating element using the horizontally downward coating apparatus of FIG. 4 is substantially the same as the one-side coating process using the horizontal coating apparatus of FIG. 2, but only for coating on both sides. Secondary extrusion roller 12b and secondary extrusion die 10a for supplying polymer resin 13 are additionally installed on the transfer path of the planar heating element 16a coated with an insulating film on one surface by passing through the pressing roller 12a. Since the insulating film is coated on the opposite side where the insulating film is not coated, the difference is shown.
그외의 두께측정장치(14a)(14b)를 이용한 가동초기의 절연필름 두께조절이나 칼렌더 압축롤(17a)(17b)을 이용한 절연필름의 접착력 강화공정은 상기 도2에서와 동일하다.The initial step of controlling the insulation film thickness using other thickness measuring devices 14a and 14b or the step of strengthening the adhesive force of the insulation film using the calender press rolls 17a and 17b are the same as in FIG.
상기 도4의 코팅장치를 통해서 제작되는 면상발열체는 면상발열체 원단을 사이에 두고 그 양면에 그 면상발열체의 전폭 길이에 비해 약간 큰 폭을 갖는 절연필름으로 코팅(라미네이팅)이 이루어진 구조를 취한다.The planar heating element produced through the coating apparatus of FIG. 4 has a structure in which a coating (laminating) is made of an insulating film having a width slightly larger than the full width of the planar heating element on both sides of the planar heating element fabric.
다음, 도5의 다이각도 조절식 양면코팅장치는 도2의 수평식 단면코팅 장치와 거의 동일한 구성으로 이루어지되, 단지 한쌍의 수직 압착롤러(12) 전방에 두대의 압출다이스(10c)(10d)가 서로 대칭적으로 경사지게 설치된 점에서 차이를 보이고 있다. 즉, 도4의 장치에서는 압착롤러(12)의 틈새를 향해서 수평방향으로 공급되는 면상발열체 원단(16)을 사이에 두고 그 윗쪽과 아랫쪽으로 상부 압출다이스(10c)와 하부 압출다이스(10d)가 대칭적으로 설치되어 면상발열체 원단(16)의 상면 및 하면으로 고분자 수지(13)를 토출해 내어 압착롤러(12)를 통과하여 나오는 면상발열체 원단(16)은 그 양면에 절연필름의 코팅이 일거에 이루어지도록 구성되어 있다. 압착롤러(12)를 빠져나온 면상발열체(16a)가 권취롤(20)로 이송되어 권취되기까지의 이송과정중에 행해지는 공정은 상기 도2에서와 동일하다.Next, the die angle-adjustable double-side coating apparatus of FIG. 5 has almost the same configuration as the horizontal cross-section coating apparatus of FIG. 2, but only two extrusion dies 10c and 10d in front of the pair of vertical compression rollers 12. Are different in that they are installed symmetrically to each other. That is, in the apparatus of Fig. 4, the upper extrusion die 10c and the lower extrusion die 10d are disposed above and below the planar heating element fabric 16 supplied in the horizontal direction toward the gap of the pressing roller 12. The planar heating element fabric 16 which is installed symmetrically and discharges the polymer resin 13 to the upper and lower surfaces of the planar heating element fabric 16 and passes through the pressing roller 12 has a coating of an insulating film on both sides thereof. It is configured to be made. The process performed during the conveyance process until the planar heating element 16a exiting the pressing roller 12 is conveyed to the take-up roll 20 and wound is the same as in FIG.
상기 본 발명의 목적과 기술적 특징 및 구체적인 제조공정을 비롯한 제품 특성은 아래의 실시예에 의해서 보다 명확하게 이해될 것이며, 본 발명의 기술적 범위는 동 실시예에 의해서 한정되지 않는다.Product characteristics, including the object and technical features of the present invention and the specific manufacturing process will be more clearly understood by the following examples, the technical scope of the present invention is not limited by the embodiments.
실시예Example
열가소성폴리우레탄(TPU) 원료 팰릿을 압출장치의 호퍼에 장입한 후 40℃에서 7시간 동안 유지시켜 제습 및 예열을 하였다. 이어서 압출장치의 히터를 가동하여 상기 원료 팰릿을 용융시킨 후 압출다이스로 이송하여 압출을 하였다. 이때 사용된 코팅장치로는 도4에 도시된 바의 수평하향식 양면코팅장치이다. 초도 압출되어 압착롤러를 통과하여 나오는 절연필름에 대하여 두께측정장치로 두께를 측정해서 압출다이스의 립갭을 조정하는 작업을 반복적으로 수행해서 절연필름의 두께가 0.1mm가 되도록 조정하였다.The thermoplastic polyurethane (TPU) raw material pellet was charged to the hopper of the extrusion apparatus and kept at 40 ° C. for 7 hours for dehumidification and preheating. Subsequently, the heater of the extrusion device was operated to melt the raw material pellets, and then the extrusion pellets were transferred to an extrusion die. At this time, the coating apparatus used is a horizontally downward double-sided coating apparatus as shown in FIG. For the insulating film that was first extruded and passed through the pressing roller, the thickness was measured by a thickness measuring device to repeatedly adjust the lip gap of the extrusion die to adjust the thickness of the insulating film to 0.1 mm.
다음, 공급롤로부터 면상발열체 원단을 인출하여 1차 압착롤러의 틈새로 공급함과 아울러 상기 립갭의 조절이 완료된 다이스로부터 고분자 수지를 압착롤러의 틈새를 향해 압출하여 압착롤러를 통과해 나온 면상발열체의 원단 일면에 절연필름의 코팅이 이루어지도록 하였다.Next, the planar heating element fabric is taken out from the supply roll and supplied to the gap of the primary compression roller, and the polymer resin is extruded toward the gap of the compaction roller from the die where the adjustment of the lip gap is completed to pass through the press roller. One side of the insulating film is to be coated.
후속하여 2차 압착롤러 및 압출다이스를 통해서 2차 압착롤러를 통과하는 면상발열체 원단의 코팅이 이루어지지 않은 면상에 고분자 수지를 압출하여 나머지 표면에도 절연필름의 코팅이 이루어지도록 하였다. 이때, 상기 면상발열체의 이송속도는 5 m/min 으로 유지하였으며, 별도의 장치중에 별도의 냉각장치를 부가함이 없이 면상발열체의 이송간에 공냉에 의한 고분자 수지의 냉각 및 고화가 이루어지도록 하였다.Subsequently, the polymer resin was extruded onto the surface of the surface heating element fabric not passed through the secondary compression roller and the extrusion roller to the surface of the insulating film. At this time, the feed rate of the planar heating element was maintained at 5 m / min, and the cooling and solidification of the polymer resin by the air cooling between the transfer of the planar heating element without adding a separate cooling device in a separate device.
상기의 제조과정을 통해서 제작된 바의 양면이 절연필름으로 코팅된 면상발열체를 육안으로 관찰하여 본 바, 전체 영역(길이 5M, 폭1M)에 걸쳐 절연필름의 접착불량에 한 들뜬 부위가 전혀 발견되지 않았다.As a result of visually observing the planar heating element coated with an insulating film on both sides of the bar manufactured through the above manufacturing process, no excitement was found in the adhesion failure of the insulating film over the entire area (length 5M, width 1M). It wasn't.
그리고, 상기 면상발열체에 대하여 동일부위에 대한 벤딩을 수십차례 행한 후 그 벤딩부위를 관찰해본 결과 벤딩전 상태와 동일하였으며, 어떠한 구겨짐이나 손상도 발생되지 않았다. 그리고, 유연성면에 있어서도 절연필름이 코팅되기 전의 면상발열체 원단이 지니고 있는 유연성과 거의 대등한 유연성을 나타내었다.Then, after bending the dorsal portion of the planar heating element several times, the bending portion was observed, and the bending state was the same as before the bending, and no wrinkle or damage occurred. In addition, in terms of flexibility, it showed almost the same flexibility as that of the planar heating element fabric before the insulating film was coated.
이상에서와 같이, 본 발명은 면상발열체의 표면에 절연필름 형성용 용융수지를 직접 압출하여 압착함으로써 절연필름의 표면코팅이 이루어지도록 함으로써 면상발열체와 절연필름을 각각 제작해서 이들을 접착시키는 종래의 코팅방식에 비해 제조공정의 단순화 및 생산성의 향상을 도모할 수 있다.As described above, the present invention is a conventional coating method for manufacturing the planar heating element and the insulating film to adhere to them by making the surface coating of the insulating film by directly extruding and compressing the molten resin for forming the insulating film on the surface of the planar heating element. In comparison, the manufacturing process can be simplified and the productivity can be improved.
그리고, 본 발명은 절연필름 형성용 용융수지를 직접 면상발열체의 표면에 압출하고 그 표면으로 공급된 고화전 상태의 반용융 상태에 있는 수지를 압착함으로써 면상발열체의 표면에 존재하는 요철부나 미세공극 내부로 수지가 스며들도록 유도하여 면상발열체와 절연필름간의 밀착접착력이 강화됨으로써 면상발열체의 내구성이 향상되는 이점과 함께 절연필름의 두께를 자유롭게 조절할 수 있다는 장점이 있다.In addition, the present invention is to extrude the molten resin for forming the insulating film directly on the surface of the planar heating element and to press the resin in the semi-melt state of the pre-solidified state supplied to the surface, the inside of the uneven portion or the micro voids present on the surface of the planar heating element By inducing the resin to penetrate, the adhesion between the planar heating element and the insulating film is strengthened, so that the durability of the planar heating element is improved and the thickness of the insulating film can be freely adjusted.
본 발명의 방법에 의해 제조되는 절연필름이 코팅된 면상발열체는 유연성이 우수하고 절연필름의 접착내구성이 뛰어나서 특히 사용중에 외력에 의해 벤딩응력이 자주가해지거나 세탁을 필요로 하는 침구류(보온 이불이나 담요, 발열매트, 발열 침대매트리스 등)나 의류(레저용 발열조끼, 방한복 등)에 유용하게 사용될 것으로 기대되고 있다.The planar heating element coated with an insulating film produced by the method of the present invention has excellent flexibility and excellent adhesion durability of the insulating film, and especially, during use, bedding products which require frequent bending stress or external cleaning during use, or require washing. Blankets, heating mats, heating bed mattresses, etc.) and clothing (leisure heating vests, winter clothes, etc.) are expected to be useful.
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