KR20070068770A - Manufacturing method of carbon fiber for sheet heater - Google Patents

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Abstract

A method of manufacturing a carbon fiber for a sheet-type heater is provided to maintain a maximum heated temperature for a long time by adjusting a heating temperature by regulating a voltage applied on a calorific plate. A PAN(PolyAcryloNitrile) group carbon fiber or a pitch group carbon fiber is carbonated at a middle temperature between 700 and 900 degrees centigrade in an inert atmosphere, so that a carbon fiber with a weight ratio between 55 and 65% with respect to an initial weight is obtained. An AC voltage calorific plate is obtained by carbonating the PAN group oxide fiber or the pitch group carbon fiber at a middle temperature between 700 and 800 degrees centigrade in the inert atmosphere to obtain a yield between 60 and 65%. A DC voltage calorific plate is obtained by carbonating the PAN group oxide fiber or the pitch group carbon fiber at a middle temperature between 800 and 900 degrees centigrade in the inertia atmosphere to obtain a yield between 55 and 60%.

Description

면상 발열체용 탄소섬유의 제조법{Manufacturing method of carbon fiber for sheet heater}Manufacturing method of carbon fiber for sheet heater

도 1은 본 발명의 실시예 7, 실시예 8 및 실시예 9에서의 발열온도를 측정하여 비교한 그래프이다.1 is a graph comparing measured exothermic temperatures in Example 7, Example 8 and Example 9 of the present invention.

본 발명은 팬(PAN ; polyacrylonitrile)계 산화섬유(Oxy-PAN, 이하 ‘옥시팬’이라 한다.) 또는 피치(Pitch)계 산화섬유를 중온에서 탄화시켜 부분적으로 탄화된 부분탄화 팬(PAN)계 탄소섬유 또는 부분탄화 피치(Pitch)계 탄소섬유를 제조한 후 상기 제조된 면상발열체용 부분탄화 탄소섬유로 이루어진 부직포 또는 직물을 제조하는 것과 상기 제조된 면상발열체용 부분탄화 탄소섬유 또는 상기 제조된 면상발열체용 부분탄화 탄소섬유로 이루어진 부직포 또는 직물을 사용하여 제조된 면상발열체 및 제조방법에 관한 것이다.The present invention is a partial carbonization fan (PAN) system which is partially carbonized by carbonizing a fan (PAN; polyacrylonitrile) oxidized fiber (Oxy-PAN, hereinafter referred to as "oxy fan") or a pitch-based oxidized fiber at medium temperature After preparing the carbon fiber or the partial carbon pitch-based carbon fiber, to prepare a non-woven fabric or woven fabric made of the partial carbon carbon fiber for the planar heating element, and the partial carbon carbon fiber for the planar heating element or the prepared planar It relates to a planar heating element and a manufacturing method using a non-woven fabric or a fabric made of partially carbonized carbon fiber for the heating element.

또한 본 발명은 상기 제조된 면상발열체용 부분탄화 탄소섬유 및 상기 면상발열체용 부분탄화 탄소섬유로 이루어진 부직포 또는 직물의 양 말단에 금속전극을 설치한 후, 절연재를 상하로 적층하여 열 압착시켜 제조된 면상발열체 및 제조방법 에 관한 것이다.In addition, the present invention is prepared by installing a metal electrode at both ends of the non-woven fabric or fabric made of the partial carbon carbon fiber for the planar heating element and the partial carbon carbon fiber for the planar heating element, and then laminated the insulating material up and down and thermally compressed It relates to a planar heating element and a manufacturing method.

기존의 면상 발열체의 제조방법은 대부분 탄소섬유를 이용하는 것으로, 이 제조방법은 탄소섬유를 균일하게 도포시킬 수 없는 문제가 있어 최종적으로 제조된 면상발열체의 온도분포편차가 크다는 문제점을 가지고 있다. 또한, 탄소섬유는 매우 고가이므로 제조원가를 상승시키는 주요원인으로 작용하고, 핫 프레스(hot press) 성형시 압력에 의하여 카본섬유가 이동되거나 뒤틀리는 문제점이 빈번하게 발생하여 온도편차를 유발시키는 문제점을 가지고 있으며, 또한 상기와 같이 전기를 통하는 기존의 탄소섬유는 깨지거나 부러지는 성질을 가지고 있으므로 적용분야에 제한되는 문제점을 가지고 있었다.The conventional method for producing a planar heating element is to use mostly carbon fiber, this manufacturing method has a problem that the temperature distribution deviation of the finally produced planar heating element has a problem that can not be uniformly applied to the carbon fiber. In addition, since carbon fiber is very expensive, it acts as a major cause of increasing the manufacturing cost, and the problem of causing a temperature deviation due to frequent occurrence of a problem of moving or twisting the carbon fiber due to pressure during hot press molding. In addition, the existing carbon fiber through the electricity as described above has a problem that is limited to the application field because it has a property that is broken or broken.

다른 제조방법으로 일반 열가소성 고분자를 바인더(binder)로 하여 카본분말과 혼합하여 전도성잉크를 제조하는 것으로, 널리 사용되지는 않지만, 발열지에 도포하는 방식이 실크스크린 인쇄방식이므로 코팅면적에 한계가 있고, 누르는 힘에 의해 코팅되는 방식이므로 힘과 스퀴지의 날 각도를 항상 일정하게 해주지 않으면 코팅두께가 달라지는 문제점을 가져 온도편차가 심해지는 원인이 되었다.Another manufacturing method is to prepare a conductive ink by mixing a common thermoplastic polymer as a binder (carbon) with a carbon powder, although not widely used, there is a limit to the coating area because the coating method on the heating paper is silk screen printing method, Since the coating method by the pressing force does not always make the angle of the force and the squeegee blade has a problem that the coating thickness is different, causing the temperature deviation is increased.

또 다른 제조 방법으로는 유기계 바인더를 이용하는 것으로, 이는 내열성이 취약하여 내구성이 떨어지므로 화재 시 위험 요소로 작용하는 문제가 발생하였다.Another manufacturing method is to use an organic binder, which is poor in heat resistance and has a poor durability, thus causing a problem of acting as a risk factor in a fire.

본 발명의 목적은 팬(PAN)계 또는 피치(Pitch)계 탄소섬유를 중온에서 탄화시켜 부분적으로 탄화된 면상발열체용 부분탄화 탄소섬유 또는 상기 제조된 면상발 열체용 부분탄화 탄소섬유로 이루어진 부직포 또는 직물로 제조된 면상 발열체 및 제조방법에 관한 것이다.An object of the present invention is a non-woven fabric comprising a partial carbonized carbon fiber for a planar heating element or a partial carbonized carbon fiber for a planar heating element manufactured by carbonizing a PAN-based or pitch-based carbon fiber at a medium temperature; It relates to a cotton heating element and a manufacturing method made of a fabric.

본 발명은 팬(PAN)계 산화섬유 또는 피치(Pitch)계 산화섬유를 불활성 분위기에서 700 내지 900℃로 초기중량대비 55 내지 65%의 수율로 수득되기 위해 중온탄화시켜 면상발열체용 부분탄화 탄소섬유의 제조방법 및 상기 제조된 면상발열체용 부분탄화 탄소섬유를 함유한 면상발열체에 관한 것이다.The present invention provides a partial carbonized carbon fiber for planar heating element by carbonizing a pan-based oxide fiber or a pitch-based oxide fiber in an inert atmosphere to obtain a yield of 55 to 65% relative to the initial weight at 700 to 900 ° C. It relates to a method for producing and a planar heating element containing the partially carbonized carbon fiber for the planar heating element prepared above.

본 발명에 사용되는 탄소섬유 원료로는 단섬유 또는 장섬유 형태의 팬( PAN ; Polyacrylonitrile)계 산화섬유(Oxy-PAN, 이하 옥시팬이라 한다.) 와 피치(Pitch)계 산화섬유를 사용한다. 상기 팬(PAN)계 산화섬유 또는 피치(Pitch)계 산화섬유는 탄화시 용융 또는 변형되는 것을 방지하며 강도를 증가시키기 위해 안정화공정을 거친 산화섬유이고, 이를 원료로 하여 제조된 탄소섬유는 우수한 기계적 성질과 도전성, 내열성, 화학적 안정성 및 윤활성을 나타내 여러 용도에 폭넓게 이용되는 복합재료의 강화섬유로서 경량, 고강도 및 고강성 등의 특징을 가져 여러 용도로 사용되고 있다.As the carbon fiber raw material used in the present invention, a fan (PAN; Polyacrylonitrile) -based oxide fiber (Oxy-PAN, oxy-fan) and a pitch-type oxide fiber are used. The pan-based oxide fiber or pitch-based oxide fiber is an oxide fiber that has undergone a stabilization process to prevent melting or deformation during carbonization and to increase strength. As a reinforcing fiber of a composite material that is widely used in various applications because it exhibits properties, conductivity, heat resistance, chemical stability, and lubricity, it is used in various applications due to its characteristics such as light weight, high strength, and high rigidity.

상기의 팬(PAN)계 산화섬유 또는 피치(Pitch)계 산화섬유를 불활성 분위기에서 700 내지 900℃로 초기중량대비 55 내지 65%의 수율로 수득하기 위해 중온탄화시켜 부분탄화 팬(PAN)계 탄소섬유 또는 부분탄화 피치(Pitch)계 탄소섬유를 수득 하며, 상기 수득된 부분탄화 팬(PAN)계 탄소섬유 또는 부분탄화 피치(Pitch)계 탄소섬유를 이하 ‘면상발열체용 부분탄화 탄소섬유’라 한다. 상기 중온탄화공정은 1 내지 3℃/min의 승온속도로 열처리되어 진다. The PAN-based carbon fiber or Pitch-based carbon fiber is mesocarbonized to obtain a yield of 55 to 65% of the initial weight at 700 to 900 ℃ in an inert atmosphere to a carbon-based partial carbon (PAN) carbon A fibrous or partially carbonized pitch carbon fiber is obtained, and the obtained partial carbonized fan (PAN) carbon fiber or partially carbonized pitch carbon fiber is hereinafter referred to as 'partial carbon fiber for planar heating element'. . The mesophilic carbonization process is heat-treated at a temperature increase rate of 1 to 3 ℃ / min.

본 발명에 따른 면상발열체용 부분탄화 탄소섬유를 제조하는 중온탄화 공정의 열처리 온도를 조절함으로서 AC전압 면상발열체용 부분탄화 탄소섬유와 DC전압 면상발열체용 부분탄화 탄소섬유를 제조할 수 있다.By controlling the heat treatment temperature of the mid-temperature carbonization process for producing the partial carbon carbon fiber for the planar heating element according to the present invention, it is possible to produce the partial carbon carbon fiber for the AC voltage planar heating element and the partial carbon carbon fiber for the DC voltage planar heating element.

상기 중온탄화 공정의 열처리 온도를 700 내지 800℃로 초기중량대비 60 내지 65%의 수율로 수득하기 위해 중온탄화시켜 AC전압 면상발열체용 부분탄화 탄소섬유가 제조되고, 상기 중온탄화 공정의 열처리 온도를 800 내지 900℃로 초기중량대비 55 내지 60%의 수율로 수득하기 위해 중온탄화시켜 DC전압 면상발열체용 부분탄화 탄소섬유가 제조된다.In order to obtain the heat treatment temperature of the mesophilic carbonization process at 700 to 800 ° C. in a yield of 60 to 65% relative to the initial weight, a partial carbon carbon fiber for an AC voltage planar heating element is produced, and the heat treatment temperature of the mesophilic carbonization process is Partial carbonized carbon fiber for a DC voltage planar heating element was prepared by mesophilic carbonization to obtain a yield of 55 to 60% relative to the initial weight at 800 to 900 ° C.

상기의 중온탄화 공정을 거친 면상발열체용 부분탄화 탄소섬유 및 상기 면상발열체용 부분탄화 탄소섬유로 이루어진 직물 또는 부직포의 저항을 저항측정기(휴렛팩커드, HP34401A)를 사용하여 측정하였고, 일정 지점을 설정한 후 적외선 온도측정기(일본 SATO, SK-8700II)로 발열온도를 측정하였다.The resistance of the woven or nonwoven fabric made of the partial carbon carbon fiber for the planar heating element and the partial carbon carbon fiber for the planar heating element after the mid-temperature carbonization process was measured using a resistance measuring instrument (Hewlett Packard, HP34401A) The exothermic temperature was measured with an infrared temperature measuring instrument (SATO, SK-8700II, Japan).

상기 700 내지 800℃로 초기중량대비 60 내지 65%의 수율로 수득하기 위해 중온탄화시킨 AC전압 면상발열체용 부분탄화 탄소섬유 및 상기 AC전압 면상발열체용 부분탄화 탄소섬유로 이루어진 직물 또는 부직포는 30 내지 1000Ω/㎡의 저항값을 가지며, AC220V의 전압을 인가할 시 100 내지 1000(watt/㎡)의 소비전력을 나타내며, 30 내지 120℃의 발열온도를 나타냈고, 상기 800 내지 900℃로 초기중량대비 55 내지 60%의 수율로 수득하기 위해 중온탄화시킨 DC전압 면상발열체용 부분탄화 탄소섬유 및 상기 DC전압 면상발열체용 부분탄화 탄소섬유로 이루어진 직물 또는 부직포는 5 내지 25Ω/㎡의 저항값을 가지며, 50 내지 120℃의 발열온도를 나타냈다.The woven fabric or nonwoven fabric consisting of the partial carbonized carbon fiber for the AC voltage planar heating element and the partial carbonized carbon fiber for the AC voltage planar heating element is obtained at 60 to 65% of the initial weight at 700 to 800 ° C. It has a resistance value of 1000 mW / m 2, exhibits a power consumption of 100 to 1000 (watt / m 2) when applying a voltage of AC220V, an exothermic temperature of 30 to 120 ° C., and an initial weight to 800 to 900 ° C. A woven or nonwoven fabric composed of a partial carbonized carbon fiber for a DC voltage planar heating element and a partial carbonized carbon fiber for a DC voltage planar heating element, which is obtained in a yield of 55 to 60%, has a resistance value of 5 to 25 mW / m 2, Exothermic temperature of 50-120 degreeC was shown.

상기 중온탄화 공정의 열처리 온도는 700 내지 900℃의 중온으로 일반적인 탄소섬유의 탄화온도 1000 내지 1500℃보다 낮은 중온이다. 일반 탄화온도로 열처리 하였을 경우 완전히 탄화된 탄소섬유는 깨지기 쉬운 성질을 나타내며 발열체로서 사용하기에 저항값이 낮아 사용에 제한적이었으며, 일반 PAN계 산화섬유(옥시팬)의 경우에는 함유되어 있는 질소, 수소와 산소의 함유량이 40% 이상으로 전기를 통하기 어려웠으나, 본 발명에 따른 중온탄화 공정을 거친 상기의 부분탄화 탄소섬유는 산화과정간 도입된 서로 다른 관능기들이 중온탄화 공정을 통하여 결합 해리 에너지에 따라 다른온도에서 해리되면서 탄소간의 축합 및 중합반응이 발생하여 탄소성분의 비율이 상대적으로 증가되어 전기를 잘 통하게 되며, 깨지거나 부러지는 성질이 약해져 여러 분야에 대한 도전성 섬유로 사용될 수 있다. The heat treatment temperature of the mesophilic carbonization process is a mid temperature of 700 to 900 ° C., which is lower than the carbonization temperature of 1000 to 1500 ° C. of general carbon fibers. When heat treated at normal carbonization temperature, fully carbonized carbon fiber is fragile and has limited resistance to use as a heating element, and is limited to use. In the case of general PAN oxide fiber (oxyfan), nitrogen and hydrogen contained Although it was difficult to conduct electricity with the oxygen content of more than 40%, the partially carbonized carbon fiber, which has undergone the mesophilic carbonization process according to the present invention, has different functional groups introduced during the oxidation process according to the bond dissociation energy through the mesophilic carbonization process. Condensation and polymerization between carbons occur at different temperatures, resulting in a relatively increased proportion of the carbon component, which allows electricity to pass through well, and weakness in cracking and breaking, which can be used as a conductive fiber for various applications.

상기 중온탄화 공정을 거쳐 제조된 면상 발열체용 부분탄화 탄소섬유는 단섬유 또는 장섬유로 이루어져 있거나 상기 단섬유 또는 장섬유로부터 제조된 부직포 또는 직물로 이루어져 있다.The partial carbonaceous carbon fiber for the planar heating element manufactured through the mesophilic carbonization process is composed of short fibers or long fibers or a nonwoven fabric or fabric made from the short fibers or long fibers.

상기 단섬유 또는 장섬유로 이루어진 면상발열체용 부분탄화 탄소섬유는 꼬임을 가해 실로 변환시킨 후 부직포나 직물로 제조되거나 일반 팬(PAN)계 탄소섬유 또는 피치(Pitch)계 탄소섬유를 부직포 또는 직물로 제조한 후 상기와 같은 중온탄 화 공정을 거칠 수도 있다.The partial carbonaceous carbon fiber for the planar heating element consisting of the short fibers or the long fibers is twisted and converted into a yarn and then made into a nonwoven fabric or fabric, or a general fan-based carbon fiber or pitch-based carbon fiber into a nonwoven fabric or fabric. After the preparation may be subjected to the medium temperature carbonization process as described above.

상기 단섬유 또는 장섬유의 부분탄화 탄소섬유를 사용하여 제조된 부직포는 상기 단섬유 또는 장섬유의 부분탄화 탄소섬유와 내화섬유를 혼합하여 카딩기로 한 가닥씩 분리하여 평행이 되게 한 후 이것을 모아서 슬라이버(sliver)로 만들어, 상기 슬라이버를 1방향의 부직포 형태로 배열 한 후 열접착하여 제조되고, 상기 단섬유 또는 장섬유의 부분탄화 탄소섬유를 사용하여 제조된 직물은 부분탄화 탄소섬유와 내화섬유를 혼합하여 카딩기로 한 가닥씩 분리하여 가지런히 평행이 되게 한 후 이것을 모아서 슬라이버(sliver)로 만들어, 상기 슬라이버에 꼬임을 주어 실을 방적하여 직조함으로서 제조된다.The nonwoven fabric manufactured by using the partial carbon carbon fiber of the short fiber or long fiber is mixed with the partial carbon carbon fiber and the refractory fiber of the short fiber or long fiber, separated by one strand by a carding machine, and then collected in parallel. It is made of a sliver (sliver), the sliver is arranged in a nonwoven fabric in one direction, and then manufactured by heat bonding, the fabric produced by using the short carbon fiber or long carbon fiber carbon fiber of partial carbon fiber and The refractory fibers are mixed and separated by strands by a carding machine to make them evenly parallel, and then collected and made into slivers, which are twisted to give the slivers and are manufactured by spinning the yarns.

또한 단섬유 또는 장섬유로 이루어진 상기의 면상발열체용 부분탄화 탄소섬유 또는 상기 면상발열체용 부분탄화 탄소섬유로 제조된 부직포 또는 직물은 사용 시 마모되면서 산화될 수 있기 때문에 상기 단섬유 또는 장섬유로 이루어진 면상발열체용 부분탄화 탄소섬유 및 상기 면상발열체용 부분탄화 탄소섬유로 제조된 부직포 또는 직물의 표면을 효과적으로 보호하며, 상기 부직포와 직물로 제조된 면상발열체의 제품보호 및 감전을 막으면서 전기적인 절연과 방수가 이루어지도록 상기 단섬유 또는 장섬유로 이루어진 면상발열체용 부분탄화 탄소섬유 및 상기 면상발열체용 부분탄화 탄소섬유로 제조된 부직포 또는 직물의 표면을 코팅재를 사용하여 절연코팅한다.In addition, the non-woven fabric or fabric made of the partial carbon carbon fiber for the planar heating element or the partial carbon carbon fiber for the planar heating element made of short fibers or long fibers may be oxidized while being worn in use. It effectively protects the surface of the non-woven fabric or fabric made of the partial carbon carbon fiber for the planar heating element and the partial carbon carbon fiber for the planar heating element, and protects the product and the electric shock of the planar heating element made of the nonwoven fabric and the fabric. Insulating coating the surface of the non-woven fabric or fabric made of the partial carbon carbon fiber for the planar heating element and the partial carbon carbon fiber for the planar heating element made of short fibers or long fibers to be waterproof.

상기 코팅재로는 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 폴리스티렌, 폴리아미드, 폴리 카보네이트, 폴리우레탄, 아크릴, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)에서 선택되는 1종 이상을 사용하며 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 코팅할 시 표면이 단단해지나, 유연성을 보강하기 위해서는 폴리우레탄을 사용할 수 있다.The coating material is one or more selected from polyethylene, polyester, polystyrene, polyamide, polycarbonate, polyurethane, acrylic, polypropylene, polyvinyl chloride (PVC), polyethylene terephthalate (PET), and polyethylene terephthalate. The surface is hardened when coated with, but polyurethane can be used to enhance flexibility.

본 발명에 따른 면상발열체는 중온탄화공정을 거쳐 제조된 상기 면상발열체용 부분탄화 탄소섬유 및 상기 면상발열체용 부분탄화 탄소섬유로 제조된 부직포 또는 직물의 양 말단에 전극부를 평행하게 설치한 후, 절연재를 상하로 2, 4 및 6장씩 적층하여 열 압착시켜 제조되며, 상기 제조된 면상발열체의 전극부를 통해 전압을 걸어주면 열이 발생하게 된다. The planar heating element according to the present invention is installed after the electrode portion parallel to both ends of the non-woven fabric or fabric made of the partial carbon carbon fiber for the planar heating element and the partial carbon carbon fiber for the planar heating element manufactured through a medium temperature carbonization process, the insulating material 2, 4 and 6 pieces are stacked up and down by thermal compression, and heat is generated when a voltage is applied through an electrode part of the planar heating element.

그러나 발열체의 특성상 전압의 온오프(on/off) 반복 시, 구조적으로 전극과 접하고 있는 부분의 탄소들이 스트레스를 더 많이 받아, 전극과 접하고 있는 부분에 열화, 단락, 아크가 심하게 발생하여 저항이 상승되는 문제점이 있다. However, due to the characteristics of the heating element, when the voltage is repeatedly turned on and off, the carbons in the parts in contact with the electrodes are more stressed, and the resistance is increased due to severe deterioration, short circuit, and arc in the parts in contact with the electrodes. There is a problem.

상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는 은, 구리, 알루미늄으로부터 선택되어지는 전도성이 높은 분말을 페이스트 형태로 전극부와 부분탄화 탄소섬유 및 부분탄화 탄소섬유로 이루어진 부직포 또는 직물과의 접촉부에 인쇄하여 줌으로서 아크 발생 및 탄소 열화를 방지할 수 있다. In order to solve the above problems, in the present invention, a conductive powder selected from silver, copper, and aluminum is printed in a paste form in contact with an electrode part and a nonwoven fabric or fabric made of partially carbonized carbon fiber and partially carbonized carbon fiber. As a result, arcing and carbon deterioration can be prevented.

전극부는 부분탄화 탄소섬유 및 부분탄화 탄소섬유로 이루어진 부직포 또는 직물의 탄소발열체의 양 말단에 위치하며, 전기전도도가 우수하고 저항이 적으면서 유연하고 강도가 크고 경제적인 구리테이프(폭 10mm)를 상기 부분탄화 탄소섬유 및 부분탄화 탄소섬유로 이루어진 부직포 또는 직물에 붙여 전극 처리를 한다.The electrode part is located at both ends of the carbon heating element of the nonwoven fabric or the fabric made of the partial carbon fiber and the partial carbon carbon fiber, and the flexible, high strength and economical copper tape (width 10mm) is excellent in electrical conductivity and low resistance. Electrode treatment is applied to nonwoven fabrics or fabrics made of partially carbonized carbon fibers and partially carbonized carbon fibers.

또한 구리, 니켈, 스텐레스 등의 금속사를 사용하여, 부분탄화 탄소섬유와 함께 직조하여 전극부를 제조할 수 있으며, 부분탄화 탄소섬유와 금속섬유가 단면적이 넓은 상태로 접합되기 때문에 금속완충층이 존재할 필요가 없다.In addition, by using a metal yarn such as copper, nickel, or stainless steel, the electrode portion can be manufactured by weaving together with the carbonized carbon fibers, and the metal buffer layer is required because the carbonized carbon fibers and the metal fibers are bonded in a wide cross-sectional state. There is no.

상기 절연재로는 에폭시 함침 유리섬유(prepreg)((주)DooSan electromaterials사의 "GLASS EPOXY LAMINATE")를 사용하며, 구리전극이 양 말단에 설치되어있는 상기의 부분탄화 탄소섬유 또는 부분탄화 탄소섬유로 이루어진 부직포 또는 직물보다 여유있게 재단한 후 구리전극이 양 말단에 설치되어있는 상기의 부분탄화 탄소섬유 또는 부분탄화 탄소섬유로 이루어진 부직포 또는 직물의 상하로 원하는 두께에 따라 2장, 4장, 6장 등 여러 장을 적층하여 핫 프레스(hot press)로 2시간에 걸쳐 3 내지 8 Kg/㎡의 압력과 상온에서 180℃까지의 온도로 서서히 상승시켜 열 압착한 후 급냉하여 면상 발열체를 제조한다.The insulating material is epoxy impregnated glass fiber (prepreg) ("GLASS EPOXY LAMINATE" manufactured by DooSan Electromaterials Co., Ltd.), and is composed of the above-mentioned partial carbon carbon fiber or partial carbon carbon fiber having copper electrodes installed at both ends. 2, 4, 6, etc. according to the desired thickness of the nonwoven fabric or fabric made of the partial carbon carbon fiber or the partial carbon carbon fiber, wherein the copper electrode is installed at both ends after cutting more loosely than the nonwoven fabric or fabric. Several sheets are stacked and hot pressed to gradually increase the pressure from 3 to 8 Kg / m 2 to a temperature of up to 180 ° C. at a temperature of up to 180 ° C., followed by thermocompression and quenching to produce a planar heating element.

[제조예 1] AC 전압 면상발열체용 부분탄화 팬(PAN)계 탄소섬유[Production Example 1] Partial Carbonization Fan (PAN) Carbon Fiber for AC Voltage Planar Heating Element

질소 분위기의 전기 탄화로에서 7cm 길이의 산화된 폴리아크릴로니트릴(Oxy-PAN) 섬유(일본 Teijin 주식회사) 1250 g을 500 ℃에서 30 분 동안 열처리 한 후 800 ℃에서 1시간 동안 중온 탄화시켜 부분탄화 팬(PAN)계 탄소섬유 800 g을 얻었다.1250 g of oxidized polyacrylonitrile (Oxy-PAN) fiber (Japan Teijin Co., Ltd.) of 7 cm length in a nitrogen atmosphere was heat treated at 500 ° C. for 30 minutes, and then carbonized at 800 ° C. for 1 hour in medium carbonization. 800 g of PAN-based carbon fibers were obtained.

얻어진 부분탄화 팬(PAN)계 탄소섬유 1cm에 실버페이스트를 칠한 후 실버페이스트 전극위에서 저항측정기(휴렛팩커드, HP34401A)로 저항을 측정하였고, 전압 을 220V로 고정하여 소비전력을 측정하였으며, 일정 지점을 설정한 후 적외선 온도측정기(일본 SATO, SK-8700II)로 발열온도를 측정하였다. 상기 제조된 부분탄화 PAN계 탄소섬유는 0.8 ㏀/㎡의 저항과 850 (watt/㎡)의 소비전력을 나타내며 75 ℃의 발열온도를 나타냈다. After applying silver paste on the obtained carbonized fan (PAN) carbon fiber 1cm, the resistance was measured on a silver paste electrode with a resistance meter (Hewlett Packard, HP34401A), and the power consumption was measured by fixing the voltage to 220V, and set a certain point. Afterwards, the exothermic temperature was measured using an infrared temperature measuring instrument (SATO, SK-8700II, Japan). The prepared partially carbonized PAN-based carbon fiber exhibited a resistance of 0.8 mW / m 2 and a power consumption of 850 (watt / m 2) and an exothermic temperature of 75 ° C.

[제조예 2] AC 전압 면상발열체용 부분탄화 팬(PAN)계 탄소섬유로 이루어진 부직포의 제조Preparation Example 2 Fabrication of Nonwoven Fabric Made of PAN-Based Carbon Fiber for AC Voltage Planar Heating Element

상기 제조예 1에서 제조된 7cm 길이의 부분탄화 팬(PAN)계 탄소섬유 500g과 내화섬유(Low Melting 섬유)인 아라미드 섬유 500g을 혼합기에서 혼합하여 카딩기로 한 가닥씩 분리하여 가지런히 평행이 되게 한 후 이것을 모아서 슬라이버(sliver)로 만들었으며, 상기 슬라이버를 1방향의 부직포 형태로 배열 한 후 150℃로 열접착하여 부분탄화 팬(PAN)계 탄소섬유로 이루어진 부직포를 제조하였다. 상기 제조된 부직포는 폭 1000mm, 길이 60m, 두께 40 gsm, 중량 55g/㎡의 부직포 롤 형태(Roll type)으로 제조되었고, 220V의 전압을 가하였을 때 120Ω의 저항이 측정되었고 80℃의 발열온도를 나타냈다.500 g of 7 cm long partially carbonized fan (PAN) based carbon fiber prepared in Preparation Example 1 and 500 g of aramid fiber, which is a refractory fiber (Low Melting fiber), were mixed in a mixer, separated by one strand by a carding machine, and aligned in parallel. Then, this was collected and made into a sliver, and the slivers were arranged in a nonwoven fabric in one direction, and then thermally bonded at 150 ° C. to prepare a nonwoven fabric made of PAN-based carbon fibers. The manufactured nonwoven fabric was manufactured in a roll type of nonwoven fabric having a width of 1000 mm, a length of 60 m, a thickness of 40 gsm, and a weight of 55 g / m 2, and a resistance of 120 kV was measured when a voltage of 220 V was applied, and an exothermic temperature of 80 ° C. was obtained. Indicated.

[제조예 3] AC 전압 면상발열체용 부분탄화 팬(PAN)계 탄소섬유로 이루어진 직물의 제조Preparation Example 3 Fabrication of PAN-Based Carbon Fiber for AC Voltage Planar Heating Element

상기 제조예 1에서 제조된 7cm 길이의 부분탄화 팬(PAN)계 탄소섬유 500g과 내화섬유(Low Melting 섬유)인 아라미드 섬유 500g을 혼합기에서 혼합하여 카딩기 로 한 가닥씩 분리하여 가지런히 평행이 되게 한 후 이것을 모아서 슬라이버(sliver)로 만들었으며, 상기 슬라이버에 꼬임을 주어 30수의 얇은 실을 방적하여 직조하여 부분탄화 팬(PAN)계 탄소섬유로 이루어진 직물을 제조하였다. 상기 제조된 직물은 폭 350mm, 길이 1000mm, 중량 450g/㎡의 직물 롤 형태(Roll type)로, 220V의 전압을 가하였을 때 500(Watt/㎡)의 소비전력을 나타내며 90Ω의 저항이 측정되었고 70℃의 발열온도를 나타냈다.500 g of 7 cm long partially carbonized fan (PAN) based carbon fiber prepared in Preparation Example 1 and 500 g of aramid fiber, which is a refractory fiber (Low Melting fiber), were mixed in a mixer, separated by one strand by a carding machine, and aligned in parallel. Then, it was collected and made into a sliver, and twisted on the sliver to spun and weave 30 thin threads to prepare a fabric made of PAN-based carbon fiber. The fabric is a roll type of 350mm in width, 1000mm in length, 450g / m2 in weight, exhibits a power consumption of 500 (Watt / m2) when a voltage of 220V is applied, and a resistance of 90 Ω was measured. Exothermic temperature was shown.

[제조예 4-5] AC 전압 면상발열체용 부분탄화 팬(PAN)계 탄소섬유로 이루어진 부직포 또는 직물의 코팅Production Example 4-5 Coating of Nonwoven Fabric or Fabric Consisting of PAN Carbon Fiber for AC Voltage Planar Heating Element

상기 제조예 3과 4에서 제조된 부직포 또는 직물(크기 40cm x 30cm)의 상하를 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름(크기 42cm x 31cm)으로 핫 프레스를 사용하여 3Kg/㎡의 압력으로 상온에서 100℃까지 2시간에 걸쳐 서서히 상승시켜 열 접착하여 상기 부직포 또는 직물의 표면을 코팅하였다. The upper and lower portions of the nonwoven fabric or fabric (size 40 cm x 30 cm) prepared in Preparation Examples 3 and 4 were hot pressed with a polyethylene terephthalate film (size 42 cm x 31 cm) at a pressure of 3 Kg / m 2 at room temperature to 100 ° C. for 2 hours. The surface of the nonwoven or woven fabric was coated by heat rising slowly over.

[제조예 6] AC 전압 면상발열체용 부분탄화 팬(PAN)계 탄소섬유로 이루어진 부직포형태의 면상발열체의 제조Production Example 6 Fabrication of Nonwoven Fabric Planar Heating Element Made of Partial Carbon Fan (PAN) Carbon Fiber for AC Voltage Planar Heating Element

상기 제조된 AC 전압 면상발열체용 부분탄화 팬(PAN)계 탄소섬유로 이루어진 부직포(0.6m x 0.8 m, 60gsm)의 양 말단에 실버페이스트를 인쇄한 후, 실버페이스트가 인쇄된 위로 구리테이프(폭 10mm)을 평행하게 부착하고 에폭시 함침 유리섬유(prepreg)((주)DooSan electromaterials사의 "GLASS EPOXY LAMINATE")를 부분탄화 팬(PAN)계 탄소섬유로 이루어진 부직포보다 여유있게 0.8m x 1.0m로 재단하여 상기 부직포의 상하에 2 장씩 적층시키고 핫 프레스로 5Kg/㎡의 압력을 가하면서 상온에서 180℃까지 2시간에 걸쳐 서서히 상승시켜 열 압착 시킨 후, 급냉하여 부직포형태의 면상발열체를 제조하였으며, 제조된 부직포 형태의 면상발열체는 220V 전압을 걸어주었을 때 16Ω의 저항을 나타냈다.After printing silver paste on both ends of the non-woven fabric (0.6mx 0.8 m, 60gsm) made of a partial carbonization fan (PAN) -based carbon fiber for AC voltage planar heating element, the copper tape (width 10mm) is printed on the silver paste. ) And the epoxy-impregnated glass fibers ("GLASS EPOXY LAMINATE" manufactured by DooSan Electromaterials Co., Ltd.) were cut in a margin of 0.8mx 1.0m more comfortably than the nonwoven fabric made of PAN-based carbon fibers. Laminated by two sheets at the top and bottom of the non-woven fabric, and slowly pressurized by heating and pressing over 5 hours from room temperature to 180 ℃ while applying a pressure of 5Kg / ㎡ with a hot press, and then quenched to prepare a planar heating element in the form of a non-woven fabric, The planar heating element of the type exhibited a resistance of 16kV when applied at 220V.

[실시예 1] 탄화 온도에 따른 면상발열체용 부분탄화 팬(PAN)계 탄소섬유로 이루어진 부직포형 및 직물형의 저항 측정[Example 1] Measurement of resistance of nonwoven fabric and woven fabric made of PAN based carbon fiber according to carbonization temperature

50mm x 100 mm의 크기의 옥시팬 섬유(Asahisansangyo Co.,Ltd)를 질소가스를 이용한 불활성 분위기를 형성시킨 배치(batch)형 전기 탄화로에서 500℃에서 30분간 유지시킨 후, 2℃/min의 승온 속도로 온도를 올려 부분탄화시킨 후 800℃에서 2시간동안 유지시켰으며 최종 온도에서 1시간동안 유지시켜 부분탄화된 부분탄화 팬(PAN)계 탄소섬유을 제조하였다. 상기 온도에 따라 제조된 부분탄화 팬(PAN)계 탄소섬유를 사용하여 상기 제조예 2-3의 방법으로 부분탄화 팬(PAN)계 탄소섬유로 이루어진 부직포 및 직물을 제조한 후 저항을 측정하여 하기 표 1에 나타냈다. 저항 값의 측정은 부분탄화 팬(PAN)계 탄소섬유로 이루어진 부직포 및 직물을 각각 30mm x 50mm의 크기로 제작한 후 포인트거리를 50mm로 하여 저항측정기(휴렛팩커드, HP34401A)로 측정하였다. Oxyfan fibers (Asahisansangyo Co., Ltd.) having a size of 50 mm x 100 mm were maintained at 500 ° C for 30 minutes in a batch type electric carbonization furnace in which an inert atmosphere using nitrogen gas was formed, followed by 2 ° C / min. After raising the temperature at a rate of temperature increase and partially carbonized, it was maintained at 800 ° C. for 2 hours, and maintained at the final temperature for 1 hour to prepare a partially carbonized partial carbonized fan (PAN) -based carbon fiber. The non-woven fabric and the woven fabric made of the partial carbonization fan (PAN) carbon fiber by the method of Preparation Example 2-3 using the partial carbonization fan (PAN) -based carbon fiber prepared according to the temperature and then measured the resistance Table 1 shows. The resistance value was measured using a resistance measuring instrument (Hewlett-Packard, HP34401A) with a non-woven fabric made of PAN-based carbon fiber and a fabric of 30 mm x 50 mm, respectively, and having a point distance of 50 mm.

[표 1]TABLE 1

Figure 112005076796868-PAT00001
Figure 112005076796868-PAT00001

팬(PAN)계 탄소섬유를 동일하게 3회씩 탄화를 시켜 각각 부직포 형과 직물 형을 제조하여 각각의 저항을 측정하였다. 상기 표 1에 나타난 바와 같이 향후 면상발열체로 제조하였을 때 700℃로 부분탄화된 팬(PAN)계 탄소섬유로 이루어진 부직포와 직물형의 경우에는 저항 값이 매우 높아 흐르는 전류의 양이 감소하여 발열도 감소하게 되나, 900℃로 부분 탄화된 팬(PAN)계 탄소섬유로 이루어진 부직포와 직물형의 경우에는 저항 값이 매우 낮아 흐르는 전류의 양이 증가되어 발열이 증가되었다. 그러나 너무 많은 발열은 기기에 무리를 주어 기기가 타버릴 수 있다. 상기 표 1로부터 알 수 있듯이 저항 값이 급격하게 감소되는 700 내지 800℃로 부분탄화된 PAN계 탄소섬유로 이루어진 부직포와 직물형의 경우가 면상발열체로서 가장 적절한 저항 값을 가지고 있음을 알 수 있다.Pan-based carbon fibers were carbonized three times in the same manner to prepare nonwoven fabrics and woven fabrics, respectively. As shown in Table 1, in the case of the nonwoven fabric and fabric type made of PAN-based carbon fiber partially carbonized at 700 ° C., the resistance value is very high and the amount of current flowing decreases. However, in the case of the nonwoven fabric and the fabric type made of PAN-based carbon fiber partially carbonized at 900 ° C., the resistance value is very low and the amount of current flowing increases to increase the heat generation. But too much heat can overwhelm the device and burn it. As can be seen from Table 1, it can be seen that the nonwoven fabric and the fabric type made of PAN-based carbon fiber partially carbonized at 700 to 800 ° C., in which the resistance value is drastically reduced, have the most appropriate resistance value as the planar heating element.

또한 상기 표 1로부터 부직포 형의 저항이 직물 형에 비하여 1.5 내지 4.5배 높게 나타났으며, 이는 부직포 형의 섬유길이가 직물 형에 비해 짧고 결합정도가 낮기 때문이다.In addition, from Table 1, the resistance of the nonwoven fabric was 1.5 to 4.5 times higher than that of the woven fabric, because the fiber length of the nonwoven fabric was shorter than the woven fabric and the bonding degree was low.

[실시예 2] 다양한 탄화온도로 탄화된 면상발열체용 부분탄화 팬(PAN)계 탄소섬유로 이루어진 직물 형의 저항 측정[Example 2] Measurement of resistance of a fabric type made of PAN-based carbon fiber for a planar heating element carbonized at various carbonization temperatures

옥시팬 섬유를 600 내지 900℃의 다양한 온도로 동일하게 3회씩 탄화하여 면상발열체용 부분탄화 팬(PAN)계 탄소섬유를 제조하여 부분탄화 팬(PAN)계 탄소섬유로 이루어진 직물형의 저항을 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 측정하여 하기 표 2에 나타냈다. 또한 하기 표 2에는 탄화 전의 옥시팬 섬유의 무게와 탄화 후의 부분탄화 팬(PAN)계 탄소섬유의 무게를 나타냈으며, 수율을 비교하였다.Carbonizing the oxy-pan fiber at the same temperature three times at a temperature of 600 to 900 ℃ to produce a partial carbonized fan (PAN) -based carbon fiber for the planar heating element to the resistance of the fabric type made of the partial carbonized fan (PAN) -based carbon fiber It measured by the same method as Example 1, and is shown in following Table 2. In addition, Table 2 below shows the weight of the oxyfan fiber before carbonization and the weight of the partial carbonization fan (PAN) carbon fiber after carbonization, and compared the yields.

[표 2]TABLE 2

Figure 112005076796868-PAT00002
Figure 112005076796868-PAT00002

상기 표 2로부터 부분탄화 팬(PAN)계 탄소섬유로 이루어진 직물형의 경우 옥시팬 섬유를 750 내지 770 ℃에서 탄화시켜 제조한 부분탄화 팬(PAN)계 탄소섬유로 이루어진 직물을 이용하는 것이 면상발열체로서 적절한 저항인 275 내지 123Ω을 가지는 것을 알 수 있었다. 상기 표 2로부터 탄화 전 후의 무게 차이가 나타남을 알 수 있으며, 이는 옥시팬 섬유 내부에는 탄소이외에 수소, 산소 및 질소가 함유되어 있는데 상기와 같이 700 내지 900℃로 열처리를 하여 부분탄화 시킴으로서 탈수소화반응이 일어나 초기중량대비 35 내지 45%가 대기 중으로 방출되어 부분탄화 팬(PAN)계 탄소섬유는 일반 탄소 섬유보다 상대적으로 많은 탄소함유량을 가지게 되었다. 또한 중온탄화 공정을 거침으로서 55 내지 65%의 수율을 가지는 것이 향후 면상발열체로 제작할 때 가장 적당한 저항값을 가지는 것을 알 수 있었으며, 55% 이하의 수율을 가지는 것은 저항이 너무 작아 높은 발열온도를 나타내는 문제점을 가지고 있으므로 면상발열체로 제작될 수 없다.In the case of the fabric type consisting of the partial carbonized fan (PAN) -based carbon fiber from Table 2, using a fabric made of a partial carbonized fan (PAN) -based carbon fiber manufactured by carbonizing the oxyfan fiber at 750 to 770 ℃ as a planar heating element It was found to have an appropriate resistance of 275 to 123 kV. From Table 2, it can be seen that the difference in weight before and after carbonization, which includes hydrogen, oxygen and nitrogen in addition to carbon inside the oxyfan fiber. As a result, 35 to 45% of the initial weight is released into the atmosphere, so that the PAN-based carbon fiber has a relatively higher carbon content than the general carbon fiber. In addition, it was found that having a yield of 55 to 65% by going through the medium temperature carbonization process has the most suitable resistance value when fabricating a planar heating element in the future. Since it has a problem, it cannot be manufactured with a planar heating element.

[실시예 3-6] DC전압 면상발열체용 부분탄화 팬(PAN)계 탄소섬유로 이루어진 부직포와 직물의 저항과 발열온도 측정[Example 3-6] Measurement of Resistance and Exothermic Temperature of Nonwoven Fabric and Fabric Made of Partial Carbon Fan (PAN) Carbon Fiber for DC Voltage Planar Heating Element

DC전압 면상발열체를 제조하기 위하여 하기 표 3에 나타낸 800 내지 900℃의 탄화온도로 부분탄화된 팬(PAN)계 탄소섬유로 이루어진 부직포와 직물형의 저항값과 발열온도를 측정하여 하기 표 3에 나타냈다. DC 12V의 전압을 사용하였으며, 저항은 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 부분탄화 팬(PAN)계 탄소섬유로 이루어진 부직포와 직물을 30mm x 50mm의 크기로 제작한 후 포인트거리를 50mm로 하여 저항측정기(휴렛팩커드, HP34401A)로 측정하였으며, 발열온도는 발열면적을 32등분하여 측정된 값의 평균값으로 온도편차는 ± 5℃ 이내였다.In order to manufacture the DC voltage planar heating element, the resistance value and the exothermic temperature of the nonwoven fabric and the fabric type made of partially carbonized fan (PAN) -based carbon fiber at the carbonization temperature of 800 to 900 ° C shown in Table 3 were measured. Indicated. The DC 12V voltage was used, and the resistance was measured in the same manner as in Example 1 after fabricating a non-woven fabric and fabric made of PAN-based carbon fiber in a size of 30 mm x 50 mm, and then measuring the point distance to 50 mm. (Hewlett-Packard, HP34401A), and the exothermic temperature is the average value of the measured value by dividing the exothermic area by 32 equals, the temperature deviation was within ± 5 ℃.

[표 3]TABLE 3

Figure 112005076796868-PAT00003
Figure 112005076796868-PAT00003

상기 표 3으로부터 알 수 있듯이 옥시팬 섬유를 탄화시키는 온도에 따라 부분탄화된 팬(PAN)계 탄소섬유를 이용하여 DC 전압 면상발열체용 부분탄화 팬(PAN)계 탄소섬유로 이루어진 부직포 또는 직물을 제조할 수 있었다. 또한 탄화온도에 따라 5 내지 25Ω의 저항과 50 내지 120℃의 발열온도를 나타내므로, 상기 탄화온도를 조절함으로써 발열온도를 목적에 맞게 조절할 수 있음을 알 수 있었다.As can be seen from Table 3, a non-woven fabric or fabric made of a partial carbonized fan (PAN) based carbon fiber for a DC voltage planar heating element is manufactured by using a carbonized fan (PAN) based carbon fiber according to a temperature at which the oxyfan fiber is carbonized. Could. In addition, since it exhibits a resistance of 5 to 25 kPa and an exothermic temperature of 50 to 120 ° C. according to the carbonization temperature, it was found that the exothermic temperature can be adjusted according to the purpose by adjusting the carbonization temperature.

[실시예 7-9] 전압에 따른 면상발열체의 발열온도Example 7-9 Exothermic Temperature of Planar Heating Element According to Voltage

상기 제조예 6의 면상발열체를 30cm x 40cm 크기로 잘라 AC 20 내지 50V로 전압을 변화시키면서 10분동안 1분간격으로 15 포인트에 적외선 온도측정기(일본 SATO, SK-8700II)로 발열온도를 측정하여 그 평균값을 하기 표 4에 나타냈고 도 1에 그래프로 비교하였다.Cut the planar heating element of Preparation Example 6 into a size of 30cm x 40cm while measuring the exothermic temperature with an infrared temperature measuring device (Japan SATO, SK-8700II) at 15 points every 10 minutes while changing the voltage to AC 20 to 50V The average values are shown in Table 4 below and compared graphically in FIG. 1.

[표 4]TABLE 4

Figure 112005076796868-PAT00004
Figure 112005076796868-PAT00004

상기 표4와 도 1에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 면상발열체는 각 전압별로 최고 발열온도까지의 승온시간은 3 내지 6분으로 빠르며, 최고 발열온도는 실시예 7에서 20V의 전압을 인가하였을 시 32℃, 실시예 8에서 40V의 전압을 인가하였을 시 58℃, 실시예 9에서 50V의 전압을 인가하였을 시 73℃로 측정되었다.As shown in Table 4 and FIG. 1, the planar heating element according to the present invention has a temperature increase time to a maximum heating temperature of 3 to 6 minutes for each voltage, and a maximum heating temperature is applied when a voltage of 20 V is applied in Example 7. When a voltage of 40 V was applied at 32 ° C. and Example 8, the temperature was measured to 58 ° C. and 73 ° C. when a voltage of 50 V was applied in Example 9.

따라서 상기 표 4로부터 본 발명에 따른 면상발열체의 전압을 변화시켜줌으로서 발열온도를 목적에 맞게 조절할 수 있으며 단 시간 내에 최고 발열온도가 되며 시간이 지난 후에도 발열온도가 그대로 유지되는 것을 알 수 있었다.Accordingly, it can be seen from Table 4 that the heating temperature can be adjusted to the purpose by changing the voltage of the planar heating element according to the present invention. The heating temperature becomes the maximum heating temperature within a short time and the heating temperature is maintained even after the time elapses.

본 발명에 따라 제조된 부분탄화 팬(PAN)계 탄소섬유와 부분탄화 피치 (Pitch)계 탄소섬유 및 부분탄화 PAN(팬)계 탄소섬유로 이루어진 부직포 또는 직물 및 부분탄화 피치(Pitch)계 탄소섬유로 이루어진 부직포 또는 직물을 포함하는 면상 발열체는 면 발열을 함으로서 에너지를 절약하며, 탄소소재를 사용함으로서 전자파가 발생하지 않으며, 전압을 변화시켜줌으로서 발열온도를 목적에 맞게 조절할 수 있고, 원하는 온도까지의 상승시간이 5분 이내로 짧으며 무게가 가벼우며, 부분 손상이 발생하더라도 전체적인 발열에는 지장이 없고 제조 시 설정되어 있는 온도 이상으로는 온도가 상승하지 않아 화재 발생 위험이 없다. 또한 냄새, 소음, 연기가 없는 청정난방이 가능하며 휴대가 편리하고 유연성이 좋아 발열조끼, 방한화, 발열매트 등의 발열소재로 이용할 수 있다.Nonwoven or woven fabric and partial carbonized carbon fiber made of PAN-based carbon fiber and P-based carbon fiber and PAN-based carbon fiber manufactured according to the present invention. Planar heating element comprising a non-woven fabric or woven fabric is energy saving by heating the cotton, and by using a carbon material does not generate electromagnetic waves, it is possible to adjust the heating temperature according to the purpose by changing the voltage, up to the desired temperature The rise time is short within 5 minutes, light weight, and even if partial damage occurs, there is no problem in the overall heat generation and there is no risk of fire because the temperature does not rise above the temperature set at the time of manufacture. In addition, clean heating without smell, noise and smoke is possible, and it is convenient to carry and flexible, and it can be used as a heating material such as heating vest, cold protection, heating mat.

Claims (14)

팬(PAN)계 탄소섬유 또는 피치(Pitch)계 탄소섬유를 불활성 분위기에서 700 내지 900℃로 초기중량대비 55 내지 65%의 수율로 수득되기 위해 중온탄화시키는 것을 특징으로 하는 면상발열체용 부분탄화 탄소섬유의 제조방법.Partial carbon carbon for planar heating elements, characterized in that the carbon fiber (PAN) or pitch-based carbon fibers in the inert atmosphere to obtain a yield of 55 to 65% of the initial weight at 700 to 900 ℃ Method of making fibers. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 팬(PAN)계 탄소섬유 또는 피치(Pitch)계 탄소섬유를 불활성 분위기에서 700 내지 800℃로 초기중량대비 60 내지 65%의 수율로 수득되기 위해 중온탄화시킨 AC전압 면상발열체용인 것을 특징으로 하는 면상발열체용 부분탄화 탄소섬유의 제조방법.Plane carbon fiber or pitch carbon fiber in an inert atmosphere, characterized in that for the AC voltage planar heating element obtained by mesophilic carbonization to obtain a yield of 60 to 65% of the initial weight at 700 to 800 ℃ Method for producing partially carbonized carbon fiber for a heating element. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 팬(PAN)계 탄소섬유 또는 피치(Pitch)계 탄소섬유를 불활성 분위기에서 800 내지 900℃로 초기중량대비 55 내지 60%의 수율로 수득되기 위해 중온탄화시킨 DC전압 면상발열체용인 것을 특징으로 하는 면상발열체용 부분탄화 탄소섬유의 제조방법.Fan-shaped carbon fiber or pitch carbon fiber in the inert atmosphere, characterized in that for DC voltage planar heating element obtained by mesophilic carbonization to obtain a yield of 55 to 60% relative to the initial weight at 800 to 900 ℃ Method for producing partially carbonized carbon fiber for a heating element. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,The method of claim 2 or 3, 상기 팬(PAN)계 탄소섬유 및 피치(Pitch)계 탄소섬유는 단섬유 또는 장섬유 형태이거나 상기 단섬유 또는 장섬유로부터 제조되는 부직포 또는 직물인 것을 특징으로 하는 면상발열체용 부분탄화 탄소섬유의 제조방법.The PAN-based carbon fibers and the pitch-based carbon fibers are prepared in the form of short fibers or long fibers, or a non-woven fabric or a woven fabric made from the short fibers or long fibers. Way. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,The method of claim 2 or 3, 1 내지 3℃/min 의 승온 속도를 유지하는 것을 특징으로 하는 면상발열체용 부분탄화 탄소섬유의 제조방법.A method for producing partial carbonaceous carbon fiber for a planar heating element, characterized by maintaining a temperature increase rate of 1 to 3 ° C / min. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,The method of claim 2 or 3, 팬(PAN)계 탄소섬유 및 피치(Pitch)계 탄소섬유의 단섬유 또는 장섬유를 중온탄화 후 내화섬유와 혼합되어 직물 또는 부직포로 제조한 후 코팅재로 코팅하는 것을 특징으로 하는 면상발열체용 부분탄화 탄소섬유의 제조방법.Partial carbonization for planar heating elements, characterized in that the short fibers or long fibers of the PAN-based carbon fibers and the Pitch-based carbon fibers are mixed with refractory fibers after mid-temperature carbonization, manufactured into a woven or nonwoven fabric, and then coated with a coating material. Method for producing carbon fiber. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 코팅재는 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 폴리스티렌, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 아크릴, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 면상발열체용 부분탄화 탄소섬유의 제조방법.The coating material is a planar heating element, characterized in that at least one selected from polyethylene, polyester, polystyrene, polyamide, polycarbonate, polyurethane, acrylic, polypropylene, polyvinyl chloride (PVC), polyethylene terephthalate (PET) Method for producing partially carbonized carbon fiber. 제 2항 또는 제 3항의 어느 한 항에 따른 제조방법에 의하여 제조된 팬(PAN)계 탄소섬유 및 피치(Pitch)계 탄소섬유의 부분탄화 섬유 및 부직포 또는 직물을 함유하는 면상발열체.A planar heating element containing partially carbonized fibers and nonwoven or woven fabric of a PAN-based carbon fiber and a Pitch-based carbon fiber produced by the manufacturing method according to claim 2. 제 8항에 있어서, The method of claim 8, 0.2 내지 1.0㏀/㎡로 조절이 가능한 저항과 40 내지 120℃의 발열온도를 특징으로 하는 면상발열체.Planar heating element characterized by a resistance adjustable to 0.2 to 1.0 내지 / ㎡ and an exothermic temperature of 40 to 120 ℃. 제 8항에 있어서, The method of claim 8, 부분탄화 팬(PAN)계 탄소섬유 및 피치(Pitch)계 탄소섬유의 단섬유 또는 장섬유와 내화섬유를 혼합하여 부직포 또는 직물로 제조한 것을 특징으로 하는 면상발열체.A planar heating element, which is made of nonwoven fabric or fabric by mixing short fibers or long fibers and refractory fibers of a partial carbonization fan (PAN) -based carbon fiber and a pitch-based carbon fiber. 제 8항에 있어서, The method of claim 8, 상기 부직포 또는 직물의 양 말단에 금속 페이스트를 인쇄한 후 전극부를 형성한 후 절연재를 상하에 적층시켜 핫 프레스(hot press)로 열압착 시키는 것을 특징으로 하는 면상발열체.After printing a metal paste on both ends of the non-woven fabric or fabric, and forming an electrode portion, the planar heating element characterized in that the insulating material is laminated up and down by hot pressing (hot press). 제 11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 금속 페이스트는 은, 구리 또는 알루미늄으로부터 선택되는 전도성 분말인 것을 특징으로 하는 면상발열체.The metal paste is a planar heating element, characterized in that the conductive powder selected from silver, copper or aluminum. 제 11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 전극부는 구리테이프를 상기 부직포 또는 직물에 부착시키거나 구리, 니켈 및 스텐레스로부터 선택되는 금속사와 부분탄화 탄소섬유로 직조하여 제조되는 것을 특징으로 하는 면상발열체.The electrode unit is a planar heating element, characterized in that the copper tape is attached to the non-woven fabric or fabric or manufactured by weaving metal fibers selected from copper, nickel and stainless steel and partially carbonized carbon fiber. 제 11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 절연재는 에폭시 함침 유리섬유인 것을 특징으로 하는 면상발열체.The insulating material is a planar heating element, characterized in that the epoxy impregnated glass fiber.
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