KR20090039948A - 현무암섬유 발열체 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 현무암섬유 발열체 및 그 제조방법에 관한 것으로,
현무암섬유를 위사와 경사로 하여 평직되며, 평직된 양단 각각에는 전기를 공급하기 위한 (+)(-)동선이 평행하도록 직조되어 있는 평직물 전체를 액상으로 된 나노탄소용액으로 코팅처리한 후 불소수지용액으로 재차 코팅처리하여 상기한 평직물의 위사와 경사로 평직된 각 현무암섬유들 및 상기한 평직물 양단에 직조된 (+)(-)동선의 외표면 각각에 전기를 통전시키기 위한 탄소코팅층과 상기한 탄소코팅층을 절연피복하는 불소수지코팅층이 차례로 코팅되어 있는 현무암섬유 발열체 및 그 제조방법을 특징으로 하는 발명이다.
현무암섬유, 발열체, (+)(-)동선, 탄소코팅층, 불소수지코팅층
Description
본 발명은 현무암섬유 발열체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 일반 섬유로 직조된 천 직물과 같이 위사와 경사가 평직된 구조로 제조되며, 불소수지 코팅층으로 절연처리되어 있어 외부에 노출시킨 상태로 발열작동시키게 되더라도 합선의 위험이 없으며, 또한 발열시 원적외선과 음이온이 방사되는 성질을 가지고 있어 고추, 무, 고사리, 구기자 등의 농산물 및 멸치, 새우 등의 수산물을 자연건조한 것과 같이 색깔과 품질을 변화시키지 않고 위생적으로 건조할 수 있도록 하는데 사용할 수 있는 현무암섬유를 소재로 하여 제조되는 현무암섬유 발열체 및 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 전기에너지를 이용한 발열제품은 주로 전기가 흐르는 금속선을 소재로 하여 발열제품을 제조하여 왔으나, 최근에는 발열섬유가 개발되어 발열제품에 많이 적용되고 있는 실정이다.
종래의 발열섬유는 한국 등록특허 제10-0464718호로 제안된 선행특허기술이 있는바, 이는 유리섬유, 바잘트섬유(현무암섬유) 등의 광물질섬유의 외표면에 액상의 콜로이드 탄소용액을 코팅시켜서 전기가 흐르는 탄소코팅층이 형성된 구조로 되어 있으며, 이러한 발열섬유 복수개를 일정간격으로 이격시킨 상태로 평행하도록 배열시키고, 이렇게 배열된 복수의 발열섬유들 각각의 양단 사이에 전기가 통전되는 전도성 페인트층을 형성시킨 구조로서 전기 인가시 발열섬유의 표면에 코팅되어 있는 탄소층에서의 전기저항에 의해 발열섬유들이 발열되는 발열섬유제품을 제조하도록 되어 있다.
그러나 상기와 같은 종래의 발열섬유제품은 평행하게 배열된 복수의 발열섬유가 노출된 상태로 제조되어 있기 때문에 발열섬유제품에서 평행하는 복수의 발열섬유들이 서로 접촉하게 되거나 또는 전도성 물체에 의해 서로 이웃하는 복수의 발열섬유가 전기적으로 접촉하게 될 때에는 합선되는 문제가 있으며, 이러한 문제로 인하여 상기한 선행특허기술의 발열섬유제품은 전기매트, 전기담요, 온열치료기 및 건축난방용 바닥이나 결빙방지를 위한 도로 등에 적용할시 발열섬유들끼리 합선되지 않도록 각별히 주의해야 하는 등 사용상 많은 불편이 뒤따르는 문제가 있다.
또한 상기한 발열섬유제품은 복수의 발열섬유에 전기를 통전시키기 위해 각 발열섬유들의 양단을 전도성 페인트로 접속시키도록 되어 있는데, 복수의 발열섬유들은 각각의 양단이 전도성 페인트에 불안전한 상태 예를 들면, 붙었다 떨어지는 현상이 반복적으로 나타나게 될 경우에는 쇼트가 발생되며, 이로 인해 발열섬유가 타게 되는 문제가 발생될 수도 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술에서 나타나는 제반 문제를 해결하기 위하여 창출된 것으로, 현무암섬유를 위사와 경사로 사용하여 평직된 평직물을 얻되, 상기한 평직물의 양단 각각에는 전기를 통전시키기 위한 (+)(-)동선이 직조된 상태가 되도록 하며, 이와 같이 직조된 평직물에서 위사와 경사로 사용된 다수의 현무암섬유 및 (+)(-)동선 각각의 외표면을 나노입자의 탄소 콜로이드용액으로 코팅처리하므로써 위사와 경사로 평직된 현무암섬유와 (+)(-)동선은 이들의 외표면에 코팅된 탄소코팅층에 의하여 전기가 안정적으로 흐르도록 하며, 또한 상기한 평직물의 각 현무암섬유 및 동선에 코팅된 탄소코팅층을 불소수지용액으로 다시 코팅처리하므로써 평직된 현무암섬유와 동선 각각에 형성된 탄소코팅층이 불소수지코팅층에 의해 절연처리되어 평직된 현무암섬유들끼리 서로 접촉하게 되거나 또는 각 현무암섬유와 동선이 서로 접촉하게 되더라도 쇼트현상이 발생되지 않는 현무암섬유 발열체와 이를 제조하는 제조방법을 제공하는데 목적을 두고 발명한 것이다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,
본 발명의 현무암섬유 발열체는,
현무암섬유 발열체에 있어서,
현무암섬유를 위사와 경사로 하여 평직되며, 평직된 양단 각각에는 전기를 공급하기 위한 (+)(-)동선이 평행하도록 직조되어 있는 평직물 전체를 액상으로 된 나노탄소용액으로 코팅처리한 후 불소수지용액으로 재차 코팅처리하여 상기한 평직물의 위사와 경사로 평직된 각 현무암섬유들 및 상기한 평직물 양단에 직조된 (+)(-)동선의 외표면 각각에 전기를 통전시키기 위한 탄소코팅층과 상기한 탄소코팅층을 절연피복하는 불소수지코팅층이 차례로 코팅되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 현무암섬유 발열체의 제조방법은,
현무암섬유 발열체의 제조방법에 있어서,
1∼20㎛ 굵기의 현무암섬유를 위사와 경사로 하여 평직하되, 양단에는 전기를 공급하기 위한 (+)(-)동선을 경사나 위사로 평직되는 현무암섬유와 함께 직조되는 평직물 제조단계와;
상기 평직물 제조단계에서 제조된 평직물을 액상으로 된 나노탄소용액에 담아주는 침전방식으로 상기 평직물의 위사와 경사로 직조된 각 현무암섬유 및 상기 평직물 양단에 직조된 (+)(-)동선 각각의 표면에 0.5∼1㎛의 두께로 탄소코팅층이 코팅되도록 하는 탄소코팅단계와;
상기 탄소코팅단계에서 탄소코팅층이 형성된 평직물을 불소수지용액에 침전시키고 380∼400℃의 고온으로 가열하여 불소수지를 용융 전착되게 하여 상기한 평직물의 탄소코팅층 전체 표면에 2∼10㎛의 두께로 불소수지코팅층이 형성되도록 하는 불소수지코팅단계;
로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 평직물 제조단계에서 평직물의 양단 각각에 현무암섬유와 함께 직조되는 (+)(-)동선 각각은 30∼100㎛의 얇은 굵기로 된 금속선 8∼20가닥이 나란히 배열된 상태에서 현무암섬유과 함께 직조되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 탄소코팅단계에서 현무암섬유 및 동선의 표면에 코팅되는 탄소는 흑연을 3000℃의 고온으로 소성한 후 남아있는 흑연을 1㎛의 미세 입자로 분쇄하고 전기 화학 혼용방식으로 산화공정을 통해 초미세입자화된 50∼70 나노탄소입자를 순수·알콜에 희석시켜서 얻은 탄소용액으로 코팅된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 현무암섬유 발열체는 위사와 경사로 평직된 현무암섬유와 평직물 양단에 직조되어 있는 (+)(-)동선의 표면에 탄소코팅층이 동일한 두께로 코팅되어 있어 상기 (+)(-)동선으로 (+)(-)전기를 통전시킬 때 쇼트현상이 발생되지 않으며, 현무암섬유 발열체 자체가 부드럽고 유연하며 또 접거나 포개어 놓더라도 쇼트현상이 발생되지 않아 취급이 매우 용이한 효과가 있으며, 특히 현무암섬유 발열체는 발열시 원적외선 및 음이온을 방사하는 효과가 있으므로 농수산물을 자연광으로 건조하는 것과 같은 효과를 제공한다.
본 발명에 의한 현무암섬유 발열체 및 그 제조방법의 구체적인 실시예를 첨부한 도면에 따라서 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명을 설명하기 위한 현무암섬유 발열체의 평면도이며, 도 2는 본 발명의 현무암섬유 발열체에 위사 또는 경사로 직조된 현무암섬유의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 현무암섬유 발열체에 전기를 통전시키는 (+)또는(-)동선의 직조상태를 보여주기 위한 도 1의 A-A선 확대 단면도를 도시한 것이다.
상기 도면에서 부호 1은 현무암섬유 발열체를 나타내는 것으로, 상기 현무암섬유 발열체(1)는 현무암섬유(2)를 위사와 경사로 사용하여 평직물을 제조하되, 평직물의 양단에는 전기를 통전시키기 위한 (+)(-)동선(3)(4)이 직조되어 있는 평직물로 구성되어 있다.
그리고 상기 현무암섬유 발열체(1)는 평직된 현무암섬유(2)와 (+)(-)동선(3)(4) 각각의 전체 외표면에 탄소코팅층(5)과 불소수지코팅층(6)이 차례로 코팅된 구조로 제조되는 것이다.
상기와 같이 제조된 현무암섬유 발열체(1)는 평직된 현무암섬유(2)와 (+)(-)동선(3)(4) 각각의 외표면에 코팅된 탄소코팅층(5)이 전기를 안정적으로 통전시키게 되므로써 설정된 발열온도로의 조절이 용이하며, 상기 탄소코팅층(5)을 절연 재질인 불소수지코팅층(6)이 피복하고 있으므로 평직된 현무암섬유(2)들끼리 서로 접촉하게 되더라도 합선되지 않아 현무암섬유 발열체(1) 자체를 접어주거나 상,하로 포개어 놓은 상태에서 전기를 통전시키게 되더라도 쇼트현상이 발생되지 않게 되므로써 취급이 용이하며, 또한 (+)(-)동선(3)(4)에 전기를 통전시켜서 현무암섬유 발열체(1)를 발열시키게 되면 현무암섬유(2)에서 원적외선 및 음이온이 방출되므로서 인체에 유익할 뿐 아니라 농수산물의 건조에 탁월한 효과를 나타낸다.
이하 본 발명의 현무암섬유 발열체(1)의 제조방법에 대하여 단계별로 설명하기로 한다.
< 평직물 제조단계 >
이 단계에서 제조하고자 하는 평직물은 현무암섬유(2)와 (+)(-)동선(3)(4)을 소재로 하여 제조된다.
상기 현무암섬유(2)는 현무암을 소재하여 제조된 섬유를 말한다. 즉, 비중이 가벼워 건축물의 단열재, 방음재 등으로 사용되고 있고 또 철근을 대체할 수 있는 인장재와 건물의 보강재로 사용이 가능하며 절연재와 내마모성 및 내열성이 요구되는 분야에 활용되고 있는 현무암을 1250∼1550℃의 고온에서 용융한 후 노즐 또는 원심분리의 제조공정을 거쳐 제조된 단섬유 및 장섬유로서 1∼20㎛ 굵기로 제조된 것이 사용된다.
상기와 같이 1∼20㎛ 굵기로 제조된 현무암섬유(2)와 평직되는 (+)(-)동선(3)(4)은 도 1의 도시를 기준하여 볼 때 평직물의 양단에 경사로 사용되어 직조되는 것이며, 또한 상기 동선(3)(4)은 절연 피복이 없는 30∼100㎛ 굵기로 된 복수의 나선(裸線)(대략 8∼20가닥)이 사용된다.
상기와 같이 1∼20㎛ 굵기의 나선으로 된 8∼20가닥의 (+)(-)동선(3)(4)은 평직물의 양단에서 서로 평행하게 배열된 상태에서 현무암섬유(2)의 위사와 평직상태로 직조되는 것이다.
따라서 상기 현무암섬유(2)를위사와 경사로 하여 평직하되, 양단에는 복수의 나선으로 된 (+)(-)동선(3)(4)을 평직상태로 직조하므로써 평직물을 제조되는 것이 다.
< 탄소코팅단계 >
이 단계는 상기의 평직물 제조단계에서 제조된 평직물을 나노탄소용액에 침지시켜서 평직된 현무암섬유(2)와 (+)(-)동선(3)(4) 각각의 외표면 전체에 탄소코팅층(5)을 형성시키는 단계이다.
상기한 탄소코팅층(5)는 전도성 발열재로서, 흑연을 1250∼1550℃의 고온에서 소성해서 남게 되는 흑연을 1㎛의 미세입자로 분쇄하고, 이어서 전기 화학 혼용 방식으로 산화공정을 통해 초미세입자(50∼70 나노)의 콜로이드입자화된 탄소를 순수한 물이나 알콜 등에 희석시켜서 얻은 나노탄소용액에 의해 형성되는 것이다. 즉, 상기의 평직물 제조단계에서 제조된 평직물을 나노탄소용액에 완전히 침지시키는 방법으로 상기한 평직물의 위사와 경사로 직조된 현무암섬유(2) 전체의 표면과 평직물의 양단에 복수 가닥으로 직조된 나선상의 (+)(-)동선(3)(4)들 전체의 표면에 나노탄소용액이 0.5∼1㎛의 두께로 코팅되게 한다.
상기와 같이 평직물의 현무암섬유(2)와 (+)(-)동선(3)(4) 각각의 외표면에 코팅 형성되는 탄소코팅층(5)은 나노탄소용액에 한차례 침지시키고 꺼내는 작업으로는 상기와 같은 두께로 코팅시킬 수 없다. 그 이유는 나노탄소용액이 50∼70 나노의 단위로 분쇄된 초미세 탄소입자를 물이나 알콜에 희석시켜서 얻은 콜로이드용액이기 때문에 평직물을 나노탄소용액에 1회 침지시켰을 때에는 0.5㎛ 이하의 두께로 탄소코팅층이 형성되므로 이에 따라 0.5∼1㎛의 두께로 형성시키기 위해서는 평직물을 나노탄소용액에 2회 내지 4회의 범위내에서 반복해서 침지시키고 건조시키 는 것을 반복해야만 탄소코팅층(5)을 0.5∼1㎛의 두께로 형성시킬 수 있게 된다.
< 불소수지코팅단계 >
이 단계는 상기의 탄소코팅단계에서 평직물 즉, 현무암섬유(2)와 (+)(-)동선(3)(4) 각각의 외표면 전체에 형성된 탄소코팅층(5)에 불소수지코팅층(6)을 형성시키는 단계이다.
상기한 탄소코팅층(5)이 형성된 평직물을 불소수지용액에 침전시키고 꺼낸 다음 탄소코팅층(5) 표면에 묻어있는 불소수지용액을 380∼400℃의 고온으로 열처리하면 불소수지용액이 탄소코팅층(5)에 용융 전착되는데, 이때 용융 전착되는 불소수지용액은 자체의 표면장력에 의해 두께가 고르고 매끄러운 상태로 전착되므로써 상기한 탄소코팅층(5)의 외주면에는 불소수지코팅층(6)이 코팅 형성되는 것이며, 이때의 불소수지코팅층(6)의 두께는 현무암섬유 발열체(1)의 발열온도에 따라 2∼10㎛의 범위내에서 형성되는 것이다.
상기에서의 불소수지코팅층(6)은 불소수지용액의 온도를 조절하므로써 코팅 두께를 조절할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 현무암섬유 발열체(1)는 (+)(-)전기를 통전시키기 위한 (+)(-)동선(3)(4)이 8∼20가닥의 나선이 평행하게 배열된 상태에서 평직된 위사인 현무암섬유(2)와 함께 탄소코팅층(5)으로 동시에 코팅되어 있으므로 상기한 (+)(-)동선(3)(4)과 이에 평직된 현무암섬유(2)은 서로 견고하게 연결된 상태일 뿐 아니라 상기한 (+)(-)동선과 현무암섬유의 외표면에 코팅된 탄소코팅층(5)은 현무 암섬유 발열체(1)를 구부리거나 접게 될 경우에도 이완되는 등의 현상이 나타나지 않게 되므로써 (+)(-)동선(3)(4)에 인가되는 (+)(-)전기는 평직된 현무암섬유(5)에 코팅된 탄소코팅층(5)을 발열시키게 되며, 이에 따라 현무암섬유(2)는 탄소코팅층(5)의 발열작동에 의해 가열되어 원적외선 및 음이온을 방출시키게 되는 것이다.
그리고 상기 현무암섬유 발열체(1)는 평직물의 현무암섬유(2)와 (+)(-)동선 각각에 코팅된 탄소코팅층(5)에 코팅 형성된 불소수지코팅층(6)은 전기를 차단하는 절연재질이므로 불소수지코팅층(6)이 형성된 현무암섬유(2)끼리 서로 접촉하게 되더라도 합선사고가 발생되지 않으며, 또한 상기한 불소수지코팅층(6)은 표면이 매끄럽게 형성되어 있고 또 구부리기 용이하도록 부드러운 성질을 가지고 있으므로 현무암섬유 발열체(1) 자체를 구부리거나 또는 포개어 놓을 수 있게 되므로서 취급 및 설치 등을 용이하므로 고추, 고사리, 구기자 또는 멸치, 새우 등의 농수산물을 건조하기 위한 건조판 등에 현무암섬유 발열체(1)를 수평상으로 깔아놓고 그 위에 건조하고자 하는 노우산물을 올려놓고 건조할 수 있는 것이며, 특히 본 발명의 현무암섬유 발열체(1)는 발열시 원적외선 및 음이온이 방출되는 특성이 있어 농수산물의 보다 효율적으로 건조할 수 있는 것이다.
도 1은 본 발명을 설명하기 위한 현무암섬유 발열체의 평면도.
도 2는 본 발명의 현무암섬유 발열체에 위사 또는 경사로 직조된 현무암섬유의 단면도.
도 3은 본 발명의 현무암섬유 발열체에 전기를 통전시키는 (+)또는(-)동선의 직조상태를 보여주기 위한 도 1의 A-A선 확대 단면도.
※ 도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 현무암섬유 발열체 2 : 현무암섬유
3,4 : (+)(-)동선 5 : 탄소코팅층
6 : 불소수지코팅층
Claims (4)
- 현무암섬유 발열체에 있어서,현무암섬유를 위사와 경사로 하여 평직되며, 평직된 양단 각각에는 전기를 공급하기 위한 (+)(-)동선이 평행하도록 직조되어 있는 평직물 전체를 액상으로 된 나노탄소용액으로 코팅처리한 후 불소수지용액으로 재차 코팅처리하여 상기한 평직물의 위사와 경사로 평직된 각 현무암섬유들 및 상기한 평직물 양단에 직조된 (+)(-)동선의 외표면 각각에 전기를 통전시키기 위한 탄소코팅층과 상기한 탄소코팅층을 절연피복하는 불소수지코팅층이 차례로 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 현무암섬유 발열체.
- 현무암섬유 발열체의 제조방법에 있어서,1∼20㎛ 굵기의 현무암섬유를 위사와 경사로 하여 평직하되, 양단에는 전기를 공급하기 위한 (+)(-)동선을 경사나 위사로 평직되는 현무암섬유와 함께 직조되는 평직물 제조단계와;상기 평직물 제조단계에서 제조된 평직물을 액상으로 된 나노탄소용액에 담아주는 침전방식으로 상기 평직물의 위사와 경사로 직조된 각 현무암섬유 및 상기 평직물 양단에 직조된 (+)(-)동선 각각의 표면에 0.5∼1㎛의 두께로 탄소코팅층이 코팅되도록 하는 탄소코팅단계와;상기 탄소코팅단계에서 탄소코팅층이 형성된 평직물을 불소수지용액에 침전시키고 상기한 탄소코팅층에 묻어있는 불소수지용액을 380∼400℃의 고온으로 가열하여 용융 전착되게 하므로써 상기한 평직물의 탄소코팅층 전체 표면에 2∼10㎛의 두께로 불소수지코팅층이 형성되게 하는 불소수지코팅단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 현무암섬유 발열체의 제조방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 평직물 제조단계에서 평직물의 양단 각각에 현무암섬유와 함께 직조되는 (+)(-)동선 각각은 30∼100㎛의 얇은 굵기로 된 금속선 8∼20가닥이 나란히 배열된 상태에서 현무암섬유과 함께 직조되는 것을 특징으로 하는 현무암섬유 발열체의 제조방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 탄소코팅단계에서 현무암섬유 및 동선의 표면에 코팅되는 탄소는 흑연을 3000℃의 고온으로 소성한 후 남아있는 흑연을 1㎛의 미세 입자로 분쇄하고 전기 화학 혼용방식으로 산화공정을 통해 초미세입자화된 50∼70 나노탄소입자를 순수한 물이나 알콜에 희석시켜서 얻은 탄소용액으로 코팅된 것을 특징으로 하는 현무암섬유 발열체의 제조방법
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| KR (1) | KR20090039948A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101497078B1 (ko) * | 2012-05-02 | 2015-03-05 | 변광현 | 발열체 조성물, 발열체 및 그 제조방법 |
-
2007
- 2007-10-19 KR KR1020070105461A patent/KR20090039948A/ko not_active Application Discontinuation
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