KR20060124866A - A carbon coating fabric and manufacture method of it - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명에 의한 카본코팅 발열직물의 일부를 확대하여서 단면으로 나타낸 일부확대도,1 is a partially enlarged view showing a cross-sectional view of an enlarged portion of the carbon coated heating fabric according to the present invention,
도 2는 본 발명에 적용되는 직물의 구성을 간략하게 도시한 예시도.Figure 2 is an exemplary view briefly showing the configuration of the fabric applied to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10 : 원사, 10a : 위사,10: yarn, 10a: weft yarn,
10b : 경사, 12 : 1차 코팅층,10b: inclined, 12: primary coating layer,
14 : 2차 코팅층, 16 : 3차 코팅층,14: secondary coating layer, 16: tertiary coating layer,
18 : 4차 코팅층, 20 : 동선.18: 4th coating layer, 20: copper wire.
본 발명은 카본코팅 발열직물 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 일반적인 탄소섬유사로 직조된 발열직물에 전도성 액상 카본을 코팅하여 자기온 도제어기능, 전도성 및 열 안정성이 뛰어난 발열직물을 얻을 수 있는 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a carbon coated heating fabric and a method for manufacturing the same, and more particularly, to obtain a heating fabric having excellent self-temperature control function, conductivity and thermal stability by coating conductive liquid carbon on a heating fabric woven with a general carbon fiber yarn. It relates to a manufacturing method that can be.
발열직물은 전기 통전에 의해 발생하는 방사열을 이용하는 것으로서 온도조절이 용이하고 소음이나 공기 오염 등의 우려가 없어 주택의 주거용 난방장치, 의료용 온열기, 차량용 시트, 의류용 온열조끼, 농자재용 비닐하우스 난방, 침대, 사우나, 조리기기, 산업용 건조기 등에 널리 사용되고 있다.The heating fabric utilizes radiant heat generated by electric current, and it is easy to control the temperature and there is no fear of noise or air pollution.Therefore, it is used for residential heating devices, medical heaters, car seats, clothing thermal vests, agricultural materials plastic house heating, It is widely used in beds, saunas, cooking appliances, and industrial dryers.
나아가 난방을 필요로 하는 모든 분야에서 가정용뿐만 아니라 산업용에 이르기까지 널리 사용되고 있는바, 그 효과 및 경제성은 이미 입증되었으며 다양한 분야에 적용되고 있는 것이다. Furthermore, it is widely used in all fields requiring heating, not only for home use but also for industrial use, and its effect and economic feasibility have been proven and applied to various fields.
한편, 대표적인 발열직물로서는 자체 저항성이 있는 탄소섬유사를 교차 직조하여서 형성하되 종방향이나 횡 방향에 한 쌍 이상의 전극을 배치하여서 이 전극에 전류를 공급하여 주면 탄소섬유사 자체 저항에 의해 열이 발생되도록 하는 구성으로 되어 있는 것이 제안되었는 바 일정수준으로 접는 것이 가능한 장점을 가지고 있어 근래 들어 각광을 받고 있다. On the other hand, a typical heating fabric is formed by cross weaving carbon fiber yarn having self-resistance, but when one or more electrodes are arranged in the longitudinal or transverse direction to supply current to the electrodes, heat is generated by the carbon fiber yarn self-resistance. It has been proposed to have a structure that makes it possible to fold to a certain level, which has attracted much attention recently.
대표적인 사례로서 특허출원 제2003-0001323호 "탄소섬유사 발열직물과 이를 이용한 원적외선 방사 면상발열체"가 제안된 바 있으며, 이는 탄소섬유사로 직조된 발열직물을 열전도성이 우수하거나 원적외선 방사율이 높은 재질들을 혼합한 액상 합성수지에 함침시켜 열특성과 원직외선 특성을 향상시킨 구성이 개시되어 있다.As a representative example, a patent application No. 2003-0001323 has been proposed for "heating fabric of carbon fiber yarn and far-infrared radiation planar heating element using the same", which is a material that has excellent thermal conductivity or high far-infrared emissivity for heating fabric woven from carbon fiber yarn. Disclosed is a configuration in which the mixed liquid synthetic resin is impregnated to improve thermal characteristics and far-infrared rays characteristics.
그러나 상기와 같은 구성은 탄소섬유사를 교차직조한 발열직물을 탄소섬유사의 저항값에 의해 발열기능을 수행하는 것으로서 탄소섬유사의 양을 조절하여 발열 량을 조절하여야 하는 것이었으며 도포 되는 액상 합성수지 등은 단지 발열 되는 섬유를 보호하고 원적외선을 방사하도록 하는 정도의 기능만을 가질 뿐만 아니라 그 특징적인 성분들 및 제조공정 등이 추상적으로 기재되어 있을 뿐 상세히 기재되어 있지 아니하여 용이하게 실시할 수 없는 문제점을 가진 것이었다.However, the configuration as described above is to perform the heating function of the heating fabric cross-woven with carbon fiber yarn by the resistance value of the carbon fiber yarn to control the amount of heat generated by controlling the amount of carbon fiber yarn and the liquid synthetic resin applied It not only has the function of protecting the heat generating fiber and radiating far infrared rays, and its characteristic components and manufacturing processes are abstractly described, but not described in detail, and thus cannot be easily carried out. Was.
더욱이 상이 종래의 발명은 탄소섬유사로 부터 열을 얻을 수 있도록 구성되어 있어 상당히 고가의 탄소섬유사를 필히 사용하여야 함에 따라 제작비용이 상승하여 경제성이 떨어지는 문제점이 발생되어 왔다. 더불어 탄소섬유사가 가진 재질 특성상 탄성이 강하여 굽히거나 접는데 일정 한계가 있는 것으로서 유연성이 떨어져 접힌 다음에도 그 상태를 그대로 유지하지 못하는 문제점이 있어 이를 개선하고자 하는 노력들이 있어왔다. In addition, the conventional invention has been configured to obtain heat from the carbon fiber yarns, so that the use of a fairly expensive carbon fiber yarn must be used, the production cost increases and economic problems have been generated. In addition, carbon fiber yarn has a certain elasticity due to the elasticity of the material has a certain limit to bend or fold, there is a problem that does not maintain the state even after the flexibility is folded, there have been efforts to improve this.
본 발명은 상기와 같은 종래 발열직물이 가진 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 탄소섬유사를 사용하지 않음에도 목적하는 바의 발열기능을 수행할 수 있으면서도 유연성이 확보되어 쉽게 접히며, 접힌 상태에서도 그 형태의 유지가 가능하며, 절연성, 방수성 등이 확보되도록 구성된 카본코팅 발열직물 및 그 발열직물을 제조하는 방법을 얻는데 그 목적이 있다.The present invention has been devised to solve the problems of the conventional heating fabrics as described above, while being able to perform the heating function of the desired bar even without using carbon fiber yarn, the flexibility is easily ensured, even in a folded state The purpose of the present invention is to obtain a carbon-coated heating fabric and a method of manufacturing the heating fabric, which can be maintained in the form and configured to ensure insulation, waterproofness, and the like.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는 카본코팅 발열직물을 제조함에 있어서,In the present invention to achieve the above object in producing a carbon coated heating fabric,
면(Cotton)사를 원사(10)로 하여 일정한 간격으로 교차직조하되 경사(10b)에 위사(10a)를 감아서 직조하는 한편, 양측 가장자리에 배치된 위사(10a)에는 동선을 포함시켜서 직물을 직조하는 직조단계;Cross weave at regular intervals using cotton yarn as the
물 50~70중량%와 수용성 연질 PVA(polyvinyl alcohol) 10~30중량%와 전도성 카본블랙 10~40중량% 및 산화방지제, 분산제, 계면활성제가 동일 중량비로 혼합된 혼합물 5~10중량%를 혼합한 후 교반하여서 제조된 전도성 액상카본에 상기 직조단계에서 직조된 직물을 함침한 후 꺼내어 압축하고 건조하는 과정을 반복하는 1차 코팅단계;50 to 70% by weight of water, 10 to 30% by weight of water-soluble soft PVA (polyvinyl alcohol), 10 to 40% by weight of conductive carbon black, and 5 to 10% by weight of a mixture of antioxidants, dispersants and surfactants in the same weight ratio After the first coating step of repeating the process of impregnating the fabric woven in the weaving step in the conductive liquid carbon prepared by stirring and then taken out, compressed and dried;
상기 1차 코팅단계를 거친 직물을 액상의 우레탄, EVA(Ethylene-Vinyl Acetate copolymer), 알긴산이 동일 중량비로 혼합된 혼합액 60~70중량%에 분말형태의 세라믹, 알루미나, 게르마늄, 일라이트, 음이온석 중 하나 이상이 동일 중량비로 혼합된 분말 30~40중량%를 첨가하여 교반한 혼합액에 함침한 후 꺼내어 건조하는 과정을 반복하는 2차 코팅단계;Ceramics, alumina, germanium, illite, anionic stones in the form of powder in 60-70% by weight of a mixture of liquid urethane, EVA (Ethylene-Vinyl Acetate copolymer) and alginic acid in the same weight ratio Secondary coating step of repeating the process of impregnating and then drying by adding at least 30 to 40% by weight of the powder mixed in one or more of the same weight ratio of the mixed solution;
상기 2차 코팅단계를 거친 직물을 액상의 TPU(Thermoplastic Polyurethane), PE(polyethylene), EVA(Ethylene-Vinyl Acetate copolymer), 실리콘, PVC(Poly Vinyl Chloride)중 하나에 함침한 후 꺼내어 건조시키는 과정을 반복하여서 절연코층팅을 형성하여 주는 3차 코팅단계; 로 됨을 특징으로 하는 카본코팅 발열직물 제조방법을 제안한다.The process of drying the fabric after the second coating step is immersed in one of liquid TPU (Thermoplastic Polyurethane), PE (polyethylene), EVA (Ethylene-Vinyl Acetate copolymer), silicone, polyvinyl chloride (PVC) Tertiary coating step of repeatedly forming an insulating coating layer; It proposes a carbon coated heating fabric manufacturing method characterized in that.
더불어, 상술한 기본 구성 외에, 상기 3차 코팅단계를 거친 직물을 방수액에 함침한 후 꺼내어 건조한 다음 다시 난연액에 함침한 후 건조시키는 4차 코팅단계를 더 포함함을 특징으로 하는 카본코팅 발열직물 제조방법을 제안한다. In addition, in addition to the above-mentioned basic configuration, the carbon coating heating fabric further comprises a fourth coating step of impregnating the fabric after the third coating step in a waterproofing solution, taking out and drying, and then again impregnating the flame retardant solution and drying it. We propose a manufacturing method.
이하 본 발명을 첨부된 도면을 참고로 하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 의한 카본코팅 발열직물의 일부를 확대하여서 단면으로 나타낸 일부확대도, 도 2는 본 발명에 적용되는 직물의 구성을 간략하게 도시한 예시도이다. 1 is a partially enlarged view showing a cross-sectional view of an enlarged portion of the carbon-coated heating fabric according to the present invention, Figure 2 is an exemplary view briefly showing the configuration of the fabric applied to the present invention.
먼저, 본 발명에 적용되는 직물은 도 2에 도시된 바와 같이 면(COTTON)을 원재료로 한 원사(10)를 일정간격으로 두고 가로 세로로 교차직조하여서 제조된 직물을 사용하여 제조한다. 이때 위사(10a)(가로방향으로 배치되는 실)는 각각의 경사(10b)(세로방향으로 배치되는 실)마다 한바퀴 감아주어서 직물이 직조 되도록 하여줌이 바람직 한데, 이는 경사(10b)에 위사(10a)가 감겨 있으므로 인해 직조된 후 직물이 형태가 변하거나 또는 카본코팅 발열직물이 완성되었을 때 그 형태를 견고하게 유지시켜 줄 수 있도록 하기 위함이다. 상기 감아서 직조하는 방법은 도시된 바에 국한 되지 않으며 감는 방향을 도시된 바와 같이 순방향으로 감아주거나 달리 앞에 위치한 경사(10b)에 감은 방향에 대해 뒤에 위치한 경사(10b)에서의 방향은 역으로 하여 감아주는 것도 가능하다. 더불어, 직물의 양측 맨 가장자리에는 상기 위사(10a) 함께 도전성을 가진 동선을 같이 배치한 상태에서 직물을 직조하여 추후 카본코팅 발열직물이 완성되었을 때 상기 동선을 통해 전기를 인가할 수 있게 구성하여 주는 것이며, 이 단계가 직조단계이다.First, the fabric to be applied to the present invention is manufactured by using a fabric produced by cross weaving horizontally and vertically with a predetermined interval of the
상기에 의해 직조된 직물은 면사가 가지고 있는 특성상 재료가격이 낮고, 쉽게 접히며 접힌 상태에서도 그 형태를 잘 유지할 수 있게 되는 것이다.The woven fabric by the above is a low material price due to the nature of the cotton yarn, it is easy to fold and be able to maintain its shape even in a folded state.
한편, 상기와 같이 직조된 직물은 다양한 성능을 가진 재질들을 혼합한 코팅제에 차례로 함침과 건조과정을 반복하면서 도 1에 도시된 바와 같이 1,2,3,4차 코팅층(18)(12)(14)(16)(18)을 형성하여 주게 된다. On the other hand, the woven fabric as described above, as shown in Figure 1 while repeating the impregnation and drying process in a coating material mixed with a material having a variety of performance, as shown in Figure 1, 1, 2, 3, 4 (12) ( 14, 16, 18 will be formed.
1차 코팅층(12)은 각각의 재료들이 잘 녹아 섞일 수 있도록 80℃ 이상의 온도로 데워진 물 50~70중량%와 수용성 연질 PVA(polyvinyl alcohol) 10~30중량%와 전도성 카본블랙 10~40중량% 및 혼합성과 물성을 향상시키기 위해 산화방지제, 분산제, 계면활성제가 동일 중량비로 혼합된 혼합물 5~10중량%를 혼합한 후 3000~7000rpm의 속도로 4~7시간 동안 고속 교반하여서 제조된 전도성 액상카본에 상기 직조단계에서 직조된 직물을 함침한 다음 꺼내어 도시되지 않은 롤러를 통해 압축하여 물기를 빼낸 후 건조하는 과정을 2~4차례 반복하여 목적하는 두께로 코팅되도록 형성하여 일정한 저항치를 부여하여 주게 된다. 여기서 상기 혼합물들을 혼합하는 순서는 먼저 뜨거운 물에 고형의 수용성 연질 PVA를 투입한 후 일정시간 동안 방치하면 녹아서 미지근한 상태에서 겔화되는데, 이때 나머지 재료들을 차례로 첨가하여 주면 된다. 이 단계가 1차 코팅단계이다. The
상기 단계를 통해 형성된 상기 1차 코팅층(12)은 흡사 전선에 고무가 피복된 것과 같은 형태로서 어느 정도 방수성을 가짐과 아울러 쉽게 접히는 상태를 유지하고 있으며, 전기가 통하되 일정한 저항치를 가진 전도성 카본블랙이 함유됨에 따라 상기 동선을 통해 전기가 인가되면 카본블랙이 가진 저항값에 상응하는 열을 발생 시키게 되는 것이다. 따라서, 상기 카본블랙의 첨가량을 상기 임계치 내에서 조절하게 되면 저항치가 증가 또는 감소되는 것이며 그 첨가량을 조절하여 소망하는 발열량(온도)을 얻을 수 있는 것이다.The
그리고 2차 코팅층(14)은 상기 1차 코팅단계를 거친 직물을 액상의 우레탄, EVA(Ethylene-Vinyl Acetate copolymer), 알긴산이 동일 중량비로 혼합된 혼합액 60~70중량%에 분말형태의 세라믹, 알루미나, 게르마늄, 일라이트, 음이온석 중 하나 이상이 동일 중량비로 혼합된 분말 30~40중량%를 첨가하여 상기 1차 코팅단계에서와 동일한 조건으로 교반한 혼합액에 함침한 후 꺼내어 건조하는 과정을 1~4차례 반복하여 원하는 두께로 코팅되도록 하는 것이며, 이 단계가 2차 코팅단계이다.And the
상기 단계를 통해 형성된 2차 코팅층(14)은 액상의 혼합액에 세라믹, 알루미나, 게르마늄, 일라이트, 음이온석을 300메쉬 이상으로 잘게 분쇄하여 첨가한 후 고속으로 교반하여 혼합된 혼합액이 도포 됨으로써 형성되는 것으로서, 그 재질 자체가 가지는 원적외선 방사등의 특성에 따라 전원이 인가되어 1차 코팅층(12)에서 열이 발생하게 되면 자연스럽게 원적외선이 방사되어 인체에 유익한 기운이 형성됨과 아울러 탈취, 음이온발생 등의 효과를 발휘하게 된다.The
그리고 3차 코팅층(16)은 상기 2차 코팅단계를 거친 직물을 절연성이 있는 액상의 TPU(Thermoplastic Polyurethane), PE(polyethylene), EVA(Ethylene-Vinyl Acetate copolymer), 실리콘, PVC(Poly Vinyl Chloride)중 하나에 함침한 후 꺼내어 건조시키는 과정을 필요에 따라 수차례 반복하여서 계속 망사형태를 유지한 상태에서 코팅하여 주는 것이며, 이 코팅층은 절연성이 있는 재질들을 코팅하여서 절 연기능을 수행할 수 있도록 하기 위한 단계로서, 3차 코팅단계이다.In addition, the
이와 같은 단계를 거쳐 본 발명에 의한 카본코팅 발열직물을 얻을 수 있게 된다. 더하여, 상기 3차 코팅단계를 거친 직물을 일반적으로 생산되어 기성제품화 되어 있는 방수액에 함침한 후 꺼내어 건조한 다음 다시 기성제품화되어 있는 난연액에 함침한 후 건조시키는 4차 코팅단계를 더 거치게 하여 방수와 난연성을 강화할 수 있도록 구성할 수 있는 것으로서 이 또한 본 고안의 기술사상의 범주에서 다양하게 실시할 수 있는 일 실시예라 하겠다.Through such a step it is possible to obtain a carbon coated heating fabric according to the present invention. In addition, fabrics subjected to the third coating step are generally produced and impregnated in a ready-made waterproofing solution, then taken out and dried, and then impregnated in a ready-made commercialized flame retardant solution and further subjected to a fourth coating step of drying. As it can be configured to enhance the flame retardancy is also an embodiment that can be variously carried out in the scope of the technical idea of the present invention.
상기에 따라 고가의 탄소섬유사를 사용하지 않음에도 목적하는 바의 발열기능을 수행할 수 있는 발열직물을 얻을 수 있으며, 유연성이 확보되면서도 접힌 상태에서도 그 형태의 유지가 가능하며, 절연성, 방수성 등이 우수한 발열직물을 얻을 수 있는 것이다.According to the above, it is possible to obtain a heating fabric that can perform the heat generating function as desired even without using expensive carbon fiber yarn, and its shape can be maintained even in a folded state while securing flexibility, insulation, waterproofing, etc. This exothermic fabric can be obtained.
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