KR20090067691A - 탄소 코팅용액을 이용한 발열사 제조 장치 및 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전열매트, 면상 발열체, 전열시트, 발열선 등에 사용되는 탄소 코팅 발열사에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 원사를 공급하는 공급장치, 공급된 원사를 탄소 코팅하는 코팅장치 및 코팅한 탄소 사를 건조하여 다듬질하는 장치(원사 탄소 코팅 장치), 원사를 이동시키는 체인구동부, 코팅된 원사를 건조하는 터널식 건조로, 건조된 원사를 권취 모터로 원사 권취보빈에 권선하는 권취부로 구성하여 원사를 탄소 코팅시 함침조와 챔버로(爐)로 이루어진 코팅장치에서 코팅과 건조를 3회 반복실시하고, 코팅시 스푼 형태의 가이드 지그를 사용함으로 원사에 코팅용액이 균일하게 코팅되며, 내부까지 스며들도록 하여 전류 저항값을 높일 수 있는 고품질의 발열사를 제공할 수 있도록 한 탄소코팅 용액을 이용한 발열사 제조 장치 및 제조방법에 관한 것이다.

탄소코팅, 발열사, 가이드지그, 함침조, 터널식 건조로

Description

탄소 코팅용액을 이용한 발열사 제조 장치 및 제조방법{MANUFACTURING APPARATUS FOR CARBON THREAD USING CARBON COATING SOLUTION, AND MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 전기를 이용한 발열체 발열직물로서 열효율이 극대화되면서 원적외선이 발생되고, 고온에서 화상이 없는 복사열의 난방소재 및 의복에 이용되는 전열 매트, 면상 발열체, 전열시트, 발열선 등의 소재로 사용되는 탄소 코팅 발열 사에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 원사를 탄소 코팅용액이 수용된 함침조에 함침시켜 탄소 코팅하되, 코팅된 원사를 티 스푼 형태의 가이드 지그(Jig)로 균일하게 코팅시킨 후 건조(drying)하는 함침, 코팅, 건조 과정을 3회 이상 반복시키는 방법으로 원사에 탄소코팅 함으로써 고착성이 향상되도록 하고, 원사에 탄소코팅용액이 완전히 스며들도록 하며, 열 전달 분포가 골고루 이루어지도록 코팅하여 직류(DC) 3.75 V 부터 교류(AC) 300V 이상의 모든 전류에 사용할 수 있는 발열 저항값에 알맞은 발열 사를 제공할 수 있도록 한 탄소 코팅용액을 이용한 발열사 제조 장치 및 제조방법에 관한 것이다.

종래의 발열선 및 발열 사에 대한 선행기술을 살펴보면,

등록특허 제534295호 "도전성 탄소 코팅섬유를 이용한 발열체 원단의 제조방법"은, 천연섬유실, 광물질실, 합성섬유실 등의 섬유실(fiber)에 카본블랙(carbon black)을 코팅하여 탄소코팅섬유실을 제조하고 섬유원단 제직에 코팅안한 섬유 실과 탄소 코팅섬유실를 위사로, 코팅안한 섬유실과 동선을 경사로 하여 직물원단을 직조한 후 직물원단 표면에 절연코팅을 하여 전기에너지를 열에너지로 변환하는 면상 및 사상 발열체를 제조하는 방법과 제조된 발열체가 선행기술로 개시되었으며,

또한, 선행기술 실용신안등록 제0389288호 "면사직조발열체"는 면사에 탄소층을 코팅한 위사로 직조한 직물 면상발열체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 면사에 발열기능을 향상시킨 탄소층을 코팅한 발열선과 이 발열선을 소정간격의 위사로 하고 양측에 단위로 구성된 전원공급 극선을 경사로 직조하여 발열기능의 향상과 구김 등에 의한 절단 및 단락이 최소하며 면직물에 의한 유연성을 향상시켜 사용처를 다양화시킬 수 있도록 한 면사직조발열체가 선행기술로 개시되었다.

상기 특허 제534295호와 실용신안등록 제0389288호는 모두 면상발열체를 형성하면서 탄소코팅섬유실을 위사로 하고 동선 또는 전기공급선을 경사로하여 면사를 직조하고 있다.

그러나 상기 면사를 직조하기 위한 탄소코팅 실은 높은 전기저항 특성으로 일정시간 일정온도에 도달하면 발열온도가 증가하지 않는 항온특성을 가지므로 전력 사용을 최소할 수 있는 장점이 있으나, 전도체를 탄소로 사용하고 전도체의 배열을 좁게 함으로 교류전류에는 적합할 수는 있으나 DC전류에는 사용하지 못하는 문제점이 있었다. 즉, 섬유실에 탄소를 코팅시 균일한 도포가 이루어지지 않아 전 류 값을 안정시키고 소정의 저항값을 갖기 위해 지금까지는 DC전류는 사용하지 못하고 AC전류만 사용하는 문제점과, 섬유사에 탄소코팅이 골고루 스며들지 않아 불균일한 관계로 열전달이 균일하지 못한 문제점이 있다.

또한 선등록특허 제0754322호 "탄소코팅용액을 이용한 발열 탄소사 제조장치, 그리고 상기 장치를 이용한 탄소사 제조방법"은 탄소코팅용액이 담겨 있고, 상기 용액에 잠겨 있는 안내부재가 구비되어 있는 함침조; 좌사(左絲) 또는 우사(右絲)로 되어 있는 원사(原絲) 감겨 있는 공급릴(reel); 상기 공급릴로부터 방출되는 원사가 좌사일 경우에는 좌회전시키고 우사일 경우에는 우회전 시키는 회전수단; 상기 함침조의 안내부재를 거쳐 나오는 원사의 수직 상부에 구비된 출부(出府) 안내롤러; 상기 출부 안내롤러와 상기 함침조의 안내부재 사이에 구비되어 있고, 상기 원사가 통과되는 중공이 형성되어 있으며, 상기 원사의 직경 보다 큰 내경을 갖는 출구가 형성되어 있어 상기 원사에 코팅되는 탄소층의 두께와 균일도를 결정하는 다듬질(trimming)부재; 및 상기 출부 안내롤러를 통과한 원사를 건조하는 건조수단으로 이루어진 구성이 개시되었다.

상기 특허 제0754322호는, 1) 탄소코팅용액이 담긴 함침조 통과시 좌사(左絲) 또는 우사(右絲)로 되어 있는 원사(原絲)를 좌회전 또는 우회전시키면서 통과되도록 하는 회전수단을 제공하고 있으나, 원사일측에 모터를 설치하여 원사를 좌회전 또는 우회전시키는 RPM과 탄소코팅이 끝난 원사를 권취롤러로 권취시 모터의 RPM 이 상이한 관계로 탄소코팅 원사가 절단되는 문제점이 있으며,

또한 함침조에서 배출된 원사가 다듬질(trimming) 부재의 중공을 통과하는 과정에서 적절한 코팅층 두께와 균일도를 갖도록 하여 탄소사의 품질을 높일 수 있도록하고 있으나, 다듬질부재가 노즐형태로 이루어져 단순히 탄소코팅 액의 덩어리가 상승되는 것을 방지할 뿐 원사에 탄소코팅액이 골고루 스며들게 하지 못함으로 열을 골고루 분산 전달하지 못하는 문제점이 있다.

또한 상기 선등록특허 제0754322호는 발열사 코팅과정에서 균일한 코팅이 이루어지지 않아 균일한 저항값(±10%이내)의 발열사를 제조하지 못하므로 단위면적에 필요로하는 균일한 전류를 구하지 못함으로 직류전류의 저항값에 알맞는 발열사를 얻을 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 발열 사의 원사를 탄소 코팅액이 저장되어 있는 제1 함침조에 원사를 함친시킨 후 티스푼 형태의 가이드 지그(Jig)로 탄소 코팅액이 골고루 얇게 원사에 도포 되도록 한 후 65℃로 건조한 후 다시 제2, 제3 함침조에서 함침, 가이드 지그에서 도포, 65℃로 건조(drying)를 반복한 후 터널 건조로에서 200∼300℃에서 다듬질과 완전건조시켜 발열선을 형성함으로 코팅의 고착성이 향상되도록 하고, 원사에 탄소코팅 용액이 완전히 스며들도록 하며, 균일한 저항값에 의해 열전달 분포가 골고루 이루어지도록 하여 고품질의 발열 사를 제공하는 동시에 저볼트의 직류 또는 교류에 적용할 수 있는 발열 사를 제공할 수 있도록 함을 목적으로 한 탄소 코팅용액을 이용한 발열사 제조 장치 및 제조방법을 제공할 수 있도록 한 것이다.

본 발명은 원사공급하는 공급부, 원사 탄소 코팅하는 코팅 및 건조와 다듬질하는 원사 탄소코팅부, 원사를 이동시키는 체인구동부, 코팅된 원사를 건조하는 터널식 건조로, 건조된 원사를 권취 모터로 원사 권취보빈에 권선하는 권취부로 이루어지도록 시스템을 구성하여 원사를 탄소 코팅부에서 다수 회 코팅함으로써, 고착성이 향상되도록 하고, 원사에 탄소코팅용액이 완전히 스며들도록 하며, 균일한 저항값에 의한 열전달 분포가 골고루 이루어지도록 하여 직류전류 및 교류전 류에 적합한 발열 사를 제공할 수 있도록 한 탄소 코팅용액을 이용한 발열사 제조 장치 및 제조방법을 제공할 수 있도록 한 것이다.

본 발명은 발열사 제조시 원사의 외면에 탄소 코팅용액을 코팅시 함침조, 가이드 지그, 챔버 로의 순서로 코팅 및 건조를 반복적으로 실시하여 탄소코팅 함으로서, 고착성이 향상되도록 하고, 원사에 탄소 코팅용액이 완전히 스며들도록 하며, 균일하게 코팅되어 균일한 저항값에 의거 열전달 분포가 골고루 이루어지도록 하여 고품질의 발열사를 제공하는 동시에 직류전 류 및 교류전류에 적합한 발열사를 제공할 수 있도록 한 효과를 갖는다.

이하 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

원사(12)가 감겨진 다수의 원사보빈(11)과 원사보빈(11)에서 풀리는 원사(12)를 안내하는 다수의 회전릴(13)과 Y형 가이드(14)로 이루어진 원사공급부(10)와;

원사공급부(10)에서 공급되는 원사(12)를 탄소코팅할 수 있도록 함침하는 제1, 제2, 제3 함침조(21)(22)(23)가 하단에 형성되고, 그 상부에 순환덕트(24)가 구비된 제1, 제2, 제3 챔버로(25)(26)(27)가 형성되며, 상기 제1, 제2, 제3 챔버로(25)(26)(27)에 원사(12)를 안내 및 다듬질하도록 내측벽과 외측에 다수 형성된 가이드 롤러(28)로 이루어진 탄소 코팅부(20)와;

탄소공급부(20) 상단에 설치된 다수의 체인기어(31)와 체인구동모터(33)를 체인(32)으로 연결시켜 탄소코팅된 원사(12)를 이동시키면서 건조되도록 하는 체인구동부(30)와;

체인구동부(30)에서 공급되는 원사(12)를 이동 및 다듬질시킬 수 있도록 내부에 다수의 안내롤러(41)를 설치하고 내부 천장과 바닥에 열 이동로(路)(42)(42')가 형성되며, 상기 열 이동로(42)(42')와 연결되도록 순환통로(43)(43')가 설치되어 열을 교환할 수 있도록 된 터널식 건조로(40)와;

터널식 건조로(40)에서 건조 및 다듬질되어 공급되는 원사(12)를 가이드 고리(51)와 장력 롤(52)로 안내한 후 감을 수 있도록 설치된 다수의 권취보빈(53)과 상기 권취보빈(53)을 회전시킬 수 있도록 연동된 권취모터(54)로 이루어진 원사 권취부(50)로 탄소코팅용액을 이용한 발열사 제조 장치가 구성된다.

제1, 제2, 제3 함침조는 원사를 함침시킬 수 있도록 상면 일측에 원사 삽입공(61)이 형성된 릴 지지대(60)를 설치하되 지지대 일측 하단부는 가이드 릴(62)이 형성되어 원사(12)를 상부의 제1, 제2, 제3 챔버 로(25)(26)(27)측으로 방향을 전환 시키도록 하고, 제1, 제2, 제3 함침조(21)(22)(23) 상단 개구부 일측에는 원사의 탄소코팅용액을 균일하게 도포시킬 수 있도록 티스푼 형상으로 된 가이드 지그(70)를 지지바(80)의 요홈(81)에 설치한 것을 특징으로 한다.

상기 가이드 지그는 전체적인 형상이 티 스푼 형상으로 이루어지되 일측은 인입출공(72)을 갖는 돔 형상의 가이드부(71)로 형성되고, 타측은 장공(74)을 갖는 지지편(73)이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 가이드 지그는 돔 형상의 가이드부(71)에 형성된 인 입출공(72)은 상부는 좁고 하부는 넓은 원뿔형 통공으로 형성된 것을 특징으로 한다.

탄소코팅부의 제1, 제2, 제3 챔버 로는 직립형으로 형성하되 각 챔버 로 외면에는 상단부와 하단부를 연결하는 순환덕트(24)가 설치되어 챔버 로 내의 가열된 공기를 상하 순환 시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 탄소코팅 용액을 이용한 발열사 제조 장치에 의거한 탄소코팅 용액을 이용한 발열사 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

3가닥(3합)의 실을 좌로 132회 꼬아 감겨진 원사(섬유 실)를 권선한 원사 보빈(11)에서 회전 릴과 Y형 가이드를 통하여 원사를 공급하는 단계;

상기 공급된 원사를 제1 함침조(21)의 탄소코팅용액에 함침시켜 가이드 지그로 용액을 코팅 및 다듬질한 후 제1 챔버 로(25)에서 65℃로 건조시켜 1차 탄소코팅 하는 단계;

상기 1차 챔버 로(25)에서 1차 탄소코팅 된 원사를 제2 함침조(26)의 탄소코팅용액에 함침시켜 가이드 지그(70)로 코팅 및 다듬질한 후 2차 챔버 로(26)에서 65℃로 건조시켜 2차 탄소 코팅하는 단계;

상기 2차 챔버 로(26)에서 2차 탄 소코팅된 원사(12)를 제3 함침조(23)의 탄소코팅용액에 함침시켜 가이드 지그(70)로 코팅 및 다듬질한 후 3차 챔버 로(27)에서 65℃로 건조시켜 3차 탄소코팅 하는 단계;

상기 3차 챔버 로(27)에서 3차 탄소코팅 된 원사를 안내롤러(41)로 이동 및 다듬질시키면서 터널식 건조 로에서 200∼300℃로 건조하는 단계;

상기 터널식 건조로에서 건조된 원사를 가이드 고리와 장력 롤을 통하여 권취보빈에 권선하는 단계로 탄소코팅용액을 이용한 발열사 제조방법이 이루어진다.

이와 같이 제조되는 본 발명의 발열사를 제조 공정에 의거하여 상세히 설명하기로 한다.

제1 공정: 원사 공급단계

본 공정에서는 탄소코팅 발열사를 제조하기 위한 섬유실(원사)을 공급하는 단계로서 원사는 발열사로 사용하기 적합한 원사을 구입해야 함으로 원사(섬유실) 생산 제조회사와 협조하여 발열사에 적합한 원사를 제조하도록 한다.

본 발명에서 사용하기 위한 원사는 실의 장력과 전류의 저항에 적합한 실을 사용하기 위해 폴리스틸렌 70%, 면 30%로 된 실 3가닥(3합)을 좌측으로 132회 꼬아서 만든 원사를 사용한다.

원사는 틀 형태로 이루어진 원사공급부(10)에 실이 감겨진 다수의 원사보빈 (11)을 설치한다. 상기 원사 보빈(11)은 원사가 원활하게 공급될 수 있도록 원사보빈(11)이 회전되도록 설치한다.

또한 원사보빈(11)에 권선되어 전방에 설치된 회전릴(13)과 Y형 가이드(14)에 의해 안내된다.

상기 Y형 가이드(14)는 원사(12)와의 마찰을 감안하여 알루미나 세라믹 초경으로 이루어져 마찰에 의한 열과 마찰력을 최소화시킬 수 있도록 한다.

제2공정: 원사 탄소코팅 단계

상기 원사 공급부(10)에서 공급된 원사를 제1 함침조(21)에서 함침시키되 원 사는 릴 지지대(60)의 원사 삽입공(61)을 통하여 릴 지지대 일측 단에 형성된 가이드릴(62)에 안내되어 티스푼 형의 가이드 지그(70)를 거쳐 제1 챔버 로(25) 안내된다.

이때 릴 지지대(60) 일측단에 설치된 가이드 릴(62)은 제1 함침조(21)의 탄소코팅용액에 함침된 상태이므로 원사는 가이드 릴(62)의 안내에 따라 이동하면서 탄소코팅용액에 도포된 상태로 상부로 이동되어 티스푼 형의 가이드 지그(70)의 가이드부(71)에 형성된 인입출공(72)을 지나면서 원사에 탐소코팅용액이 코팅된다.

즉, 티스푼형의 가이드 지그(70)는 일측은 돔형상의 가이드부(71)로 이루어지고 타측은 지지바(80)에 고정될 수 있도록 장공(74)이 형성된 지지편(73)으로 이루어진다.

상기 돔형상의 가이드부(71)는 내측으로 공간부가 형성되고 내벽이 곡면으로 이루어지고 인입출공(72)은 상부는 좁고 하부는 넓은 형상으로 이루어져 통과되는 원사를 꼭 죄어 짜는 것과 같이 다듬질 함으로 원사에 탄소코팅용액이 스며들도록 하는 동시에 얇고 균일하게 코팅 되도록 하는 작용을 한다.

또한 지지편(73)에 형성된 장공(74)은 돔 형상의 가이드부(71)와 대응되도록 형성된 홈 내에서 수직으로 올라가는 원사의 좌우유격을 조절할 수 있도록 한다.

상기 가이드 지그(70)를 통과한 원사는 다시 제1 챔버 로(25) 내의 가이드 롤러(28)에 의해 제1 챔버 로(25)를 통과하면서 열에 의해 원사 외면에 코팅된 탄소코팅용액이 건조되어 고착되고 다수의 가이드 롤러를 통과하면서 다듬질 되어 고착된 외면이 부드럽게 된다.

상기 제1 챔버 로(25)는 내부의 열 온도다 65℃로 설정되고 챔버 로 내의 공기는 일측에 형성된 순환 덕트(24)에 의해 상 하부가 순환되도록 함으로서 내부의 공기 온도는 상하 균일한 온도로 유지된다.

본 발명에서 원사에 탄소코팅 하기 위한 온도는 매우 중요하다 즉, 원사에 탄소코팅한 후 각각의 챔버 로를 이동중 상부와 하부의 온도가 상이할 경우 고착상태가 달라지므로 챔버로의 온도를 상하 균일하게 유지하는 것이 매우 중요하다.

상기와 같이 제1 함침조(21)에서 탄소 코팅된 원사(12)가 제1 챔버 로(25)에서 건조된 후 다시 외부에 설치된 가이드 롤러(28)의 안내를 받아 제2 함침조(22) 의 릴 지지대(60)의 원사 삽입공(61)으로 인입된 후 탄소코팅 용액에 함침된 가이드 릴(62)을 통하여 상부 제2 챔버 로(26)를 통과하면서 건조되어 2차 코팅된다.

제2 챔버 로(25) 내의 온도 역시 65℃로 설정되고 일측에 설치된 순환덕트(24)에 의해 제2 챔버 로(26)의 온도가 균일하게 유지된다.

상기 제2 함침조(22)와 제2 챔버 로(26)를 통과한 원사는 다시 가이드 롤러(28)의 안내를 받아 제3 함침조(23)로 인입되어 함침되어 코팅된 후 제3 챔버 로(27)를 통과하면서 건조되어 제3차 코팅이 완료된다.

본 발명의 제1, 제2, 제3 함침조(21)(22)(23)는 모두 가이드 릴(62)을 갖는 릴 지지대(60)가 설치되며 가이드 릴(62)은 각각의 함침조에 함침되도록 설치되어 원사를 챔버로 안내하며 제1, 제2, 제3 함침조(21)(22)(23) 상부 일측에는 지지바(80)가 설치되며, 지지바(80)에는 다수의 티푼형 가이드 지그(70)가 설치되어 원사에 탄소코팅용액이 균일하게 코팅되도록 설치된다.

또한 제1, 제2, 제3 챔버 로(25)(26)(27)도 각각 일측에 순환덕트(24)가 설치되어 챔버 내의 공기 온도를 65℃로 균일하게 유지되도록 한다.

또한 본 발명의 탄소 코팅하기 위한 원사는 발열사의 요구조건에 따라서 3차이상 코팅할 수도 있으며, 코팅하기 위한 장치는 제1, 제2, 제3 함침조의 구성과 동일하게 이루어진 장치의 개 수를 늘리거나 줄이는 방법으로 원사에 탄소코팅하는 횟수를 조절할 수 있다.

또한 본 발명의 원사를 이동시키기 위한 체인구동부(30)가 챔버 로 상단부에 설치된다.

이를 구체적으로 설명하면 도1 및 도2에 도시된 바와 같이 제1, 제2, 제3 챔버 상단에는 원사를 이동시킬 수 있도록 각각의 샤프트축(34)이 설치되고 샤프트축의 동축 선상에 다수의 가이드 롤러가 설치되며, 사프트 축(34) 일측에는 체인기어(31)가 각각 설치된다.

상기 각각의 체인기어(31)는 체인(32)으로 연결되어 일측에 설치된 체인구동모터(33)에 의해 구동되도록 함으로서 탄소 코팅된 원사가 연속적으로 이동된다.

상기 제1, 제2, 제3 챔버 로(25)(26)(27)의 내부에 열을 공급하기 위한 수단은 일측에 설치된 열발생장치에서 관로를 통하여 공급하는 것으로 이는 통상적 으로 사용 하는 기술로서 구체적인 설명은 생략한다.

제3공정: 터널식 건조로에서 건조단계

상기 코팅단계에서 3차 탄소코팅이 완료된 원사는 상기 3차 챔버로에서 체인구동 모터(33)에 의해 터널식 건조로(40)로 이동된다.

터널식 건조로는 내부의 온도가 200∼300℃로서 이동되는 원사를 건조하여 원사에 코팅된 탄소용액이 완전히 고착되도록 한다.

상기 터널건조로(40)는 도면 3에 도시된 바와 같이 직사각형의 함체형으로서 내 부가 터널 형태로 이루어지고 일측 벽에는 다수의 도어(44)가 설치되어 내부를 관리할 수 있도록 된다.

상기 터널식 건조로는 원사를 이동시킬 수 있도록 다수의 안내롤러(41)가 설치되며 다수의 안내롤러는 탄소 코팅된 원사의 다듬질을 병행한다. 또한 터널식 건조로는 내부의 천장과 바닥에는 열 이동로(路)(42)(42')가 형성되며, 상기 열 이동로(42)(42')와 연결되도록 터널식 건조로의 상부와 일측부에 순환통로(43)(43')가 설치되어 열을 교환할 수 있도록 된다.

상기 터널식 건조로는 내부의 열의 온도가 균일하도록 열 이동로(42)(42')와 이에 연결되도록 순환통로(43)(43')가 설치된다. 따라서, 터널식 건조로의 일측 열공급부(도시없음)에서 뜨거운 공기가 공급되면 열은 일측 외면에 "⊃"형으로 설치된 순환통로를 통하여 터널식 건조로 내부의 바닥에 형성된 열 이동로(42)(42')로 공급된 후 다시 열은 천정의 열 이동로(42') 따라 상부에 설치된 "┏"형의 순환통로(43')를 통하여 다시 일측 외면에 "⊃"형으로 설치된 순환통로(43)로 공기가 인입되는 방식으로 순환되어 열을 균일하게 유지한다.

제4공정: 탄소 코팅된 원사 권선단계

상기 제 3공정에서 탄소코팅 된 원사를 터널식 건조로(40)에서 건조시킨 다음 가이드 고리(51)와 장력 롤(52)을 거쳐 권취부(50)의 권취보빈(53)에 권선 된다.

이때, 권취 보빈(53)은 저부 일측에 설치된 권취모터(54)에 의해 회전되어 원사가 권선 된다. 이때 권취보빈에 권선되는 원사는 외면에 탄소 코팅용액이 코팅된 발열사이다.

상기 권취모터(54)는 회전수를 체인구동부(30)의 체인 구동모터(33) )와 비례하도록 구동시켜 원사가 권취보빈(54)에서 권선되는 회전력과 체인구동모터(33)의 회전력이 서로 상이하여 이동되는 원사가 절단되는 것을 방지한다. 즉, 체인구동모터와 권취모터는 원사가 이동되는 거리 및 장력과 권취보빈이 감겨지는 회전수를 조절하여 원사가 부드럽게 이동되면서 권취보빈에 감기도록 한다.

본 발명의 첨부된 도면을 간단히 설명하면 다음 돠 같다.

도1은 본 발명의 탄소코팅용액을 이용한 발열사 제조 장치의 전체적인 공정도로서, 섬유실로된 원사를 원사공급부(10)를 통하여 공급되는 원사를 제1 함침조(21)와 제1 챔버 로(25)를 거쳐 원사(12)에 1차 탄소코팅 및 건조한 후 제2차 함침조(22)와 제2챔버 로(26) 및 제3 함침조(23)와 제3 챔버(27)에서 순차적으로 탄소코팅과 건조를 반복실시한다. 상기 각 챔버에서 건조되는 온도는 65℃이다.

이때 원사의 이동은 각 챔버 상단에 설치된 체인기어(31) 및 체인(32), 체인구동모터(33)의 구동에 의해 이동된다.

상기 3차 탄소코팅된 원사는 터널식 건조로에서 이동되면서 온도 200∼300℃에서 코팅된 탄고용액(C)이 원사에 완전히 스며들어 고착되도록 건조된다.

상기 터널식 건조로(40)에서 건조된 원사는 일측에 설치된 원사 권취부(50) 로 이동되어 권취보빈(53)에 권선 및 포장된다.

도2는 본 발명의 탄소코팅용액 함침조와 챔버 로를 나타낸 원사 탄소코팅장치 구성도로서, 하단부에 제1, 제2, 제3 함침조(21)(22)(23)가 구비되고 그 상부에 입식으로 제1, 제2, 제3 챔버 로(25)(26)(27)가 설치된다.

상기 각 챔버 로는 일측에 순환덕트(24)가 구비되어 각 챔버 로 내의 온도를 65℃로 균일하게 유지 되도록 한다.

또한 각 챔버 로 내부와 외부에는 다수의 가이드 롤러(28)가 설치되어 원사의 이동을 안내할 수 있도록 한다.

또한 각각의 챔버로 상단에는 다수의 가이드 롤러가 설치된 샤프트 축(34)이 설치되며, 각각의 샤프트 축(34) 일측에는 체인기어(31)가 설치되어 체인(32)으로 연결된 후 체인구동모터(33)에 의해 구동되도록 함으로서 원사를 이동시킬 수 있도록 한다. 상기 각각의 챔버로는 입식으로 설치되며 직사각형의 함체형으로 형성된다.

도3는 본 발명에 따른 실시 예로서 탄소코팅된 원사를 건조하는 터널식 건조로 구성도로서, 도3은 직사각형의 함체로서 터널과 같이 가로 길이로 길게 형성된 향상이다.

상기 터널식 건조로는 내부에 다수의 축상에 다수의 안내롤러(41) 설치되어 원사를 안내할 수 있도록 하고, 내부의 천정과 바닥에 길이방향으로 열 이동로((42)(42')가 설치되어 내부의 열을 이동시킬 수 있도록한다.

본 발명의 터널식 건조로(40) 천정에 설치된 열 이동로(42')는 상부 외면에 설치된 덕트 형태이 루어진 "┏"형의 순환통로(43')와 연결되고, 바닥에 설치된 열 이동로(42)는 터널식 건조로(40) 일측 외면에 설치된 "⊃"형의 순환통로(43)와 연결되어 열을 순환되도록 한다. 따라서, 터널식 건조로는 내부의 열이 일측면에 설치된 순환통로를 통하여 내부 바닥의 열 이동로(42)로 이동하고, 바닥의 열은 다시 천장에 설치된 열 이동로(42')를 통하여 상부 외면에 설치된 순환통로로 이동되고 이의 열은 다시 일측면에 설치된 순환통로를 통하여 내부로 유입되는 방식으로 계속 순환된다.

또한 터널식 건조로(40) 내부의 열을 순환 이동되도록 함으로서 내부로 이동되는 원사의 건조를 촉진시켜 짧은 시간에 건조가 이루어지도록 한다.

도4는 본 발명의 원사 탄소코팅을 위한 함침조 구성 예시도로서, 제1, 제2, 제3 함침조(21)(22)(23)는 상부는 넓고 하부는 좁게 형성된 것으로서, 탄소 코팅용액이 수용되며, 그 내부에는 함침조의 길이방향으로 가이드 릴(62)을 갖는 다수의 릴 지지대(60)가 설치되어 원사를 탄소용액에 함침시킬 수 있게 된다.

상기 릴 지지대(60) 상단면 일측에는 원사가 삽입되는 원사 삽입공이 형성되며, 원사 삽입공(61)에는 알루미나 세라믹으로 이루어진 링이 끼워져 원사가 금속체의 릴 지지대(60)와 직접 접촉 마모되는 것을 방지하였다.

도5는 본 발명에 따른 실시 예로서, 원사를 탄소 코팅용액이 수용된 함침조에 함침시켜 가이드 지그(70)로 코팅하는 함침조 단면도로서, 원사 공급부(10)에서 공급된 원사(12)는 릴 지지대(60)의 원사 삽입공(61)으로 인입되어 하단의 가이드 릴(62)에 의해 상부로 절곡 안내된다.

이때 함침조를 지나는 원사는 수용된 탄소 코팅용액에 의해 함침되면서 지나가고 함침조 상단의 지지바(80)에 설치된 스푼 형태의 가이드 지그(70)는 수직이동되는 원사의 외면의 짜듯이 훌터 내려 다듬질하므로 원사 외면에 묻은 탄소코팅액이 원사내부로 스며들면서 외면에 균일하게 코팅된다.

도6은 본 발명의 함침조에 설치되어 원사의 방향을 챔버측으로 전환시키는 릴지지대 사시도로서, 릴 지지대(60)는 스틱 바가 하향으로 절곡된 형상으로서 수평으로 이루어진 상단 일측에는 원사 삽입공(61)이 형성되고, 절곡된 하단에는 가이드 릴(62)이 회전되도록 설치되어 원사를 안내할 수 있다. 상기 가이드 릴(62)은 함침조에 위치되어 탄소 코팅용액(C)에 함침된 상태이다.

도7a은 본 발명의 실시 예에 따른 실시 예로서 탄소 코팅용액(C)에 함침된 원사를 균일하게 코팅용액이 도포되도록 하는 가이드 지그 단면도이고, 도7b는 가이드 지그 사시도로서, 본 발명의 가이드 지그(70)는 스푼 형태로 이루어져 일측은 돔 형태의 가이드부(71) 중앙부 정점에는 원사 인입 출공(72)이 형성된다.

가이드부(71)의 원사 인입출공(72)은 상부는 좁고 하부는 넓게 형성된 원뿔형의 통공으로 형성된다.

인입출공(72)을 원뿔형 통공으로 형성하는 것은 수직으로 이동하는 원사의 외면에 도포된 탄소코팅용액(C) 을 꼭 쥐어 짜듯이 할 수 있도록 하여 균일한 코팅과 원사 내면으로 코팅액이 스며들도록 한 것이다.

또한 가이드 지그 일측에는 손잡이 형태의 지지편(73)이 형성되고, 지지편(73)에는 장공(74)이 형성되어 수직으로 이동되는 원사와 가이드 지그(70) 위치를 조절할 수 있도록 한다.

상기 지지바는 함침조 상단 턱에 걸쳐지도록 설치되고 그 저면에는 다수의 가이드지그가 설치되며, 가이드 지그의 돔 형상 가이드부(71)는 지지바(80)에 형성된 요홈(81)에 삽입되도록 설치된다. 이때 장공(74)은 지지바(80)의 요홈(81) 내에서 유격되는 거리를 조절할 수 있도록 한 것이다.

도8은 본 발명의 탄소코팅용액을 이용한 발열사 제조 방법에 따른 공정도로서, 본 발명의 발열사를 제조하기 위한 공정으로서, 원사공급→ 원사 탄소코팅 및 건조와 다듬질→ 체인구동 모터로 원사 이동→ 원사 터널식 건조로에서 건조→ 권취 모터로 원사 권취보빈에 권선→ 검사 및 포장의 순으로 이루어진다.

이와 같이 된 본 발명은 반복적으로 원사에 탄소코팅 함으로서 탄소코팅용액(C)이 원사에 균일하게 도포 됨과 동시에 내부까지 스며들어 균일한 저항값에 의한 열전달 분포가 골고 루 이루어지도록하여 직류전류및 교류정류에 의한 발열사를 제공하여 교류(AC)전류 뿐만 아니라 직류(DC)전류를 사용할 수 있도록 된 발열선을 제공할 수 있다.

도1은 본 발명의 탄소 코팅용액을 이용한 발열사 제조 장치의 전체적인 공정도.

도2는 본 발명의 탄소 코팅용액 함침조와 챔버로를 나타낸 원사 탄소 코팅장치 구성도.

도3는 본 발명에 따른 실시 예로서 탄소 코팅된 원사를 건조하는 터널식 건조로 구성도.

도4는 본 발명의 원사 탄소 코팅을 위한 함침조 구성 예시도.

도5는 본 발명에 따른 실시 예로서, 원사를 탄소 코팅용액이 수용된 함침조에 함침시켜 가이드 지그로 코팅하는 함침조 단면도.

도6은 본 발명의 함침조에 설치되어 원사의 방향을 챔버측으로 전환시키는 릴지지대 사시도.

도7a은 본 발명의 실시 예에 따른 실시 예로서 탄소 코팅용액에 함침된 원사를 균일하게 코팅용액이 도포되도록 하는 가이드 지그 단면도.

도7b는 가이드 지그 사시도.

도8은 본 발명의 탄소 코팅용액을 이용한 발열사 제조 방법에 따른 공정도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

10:원사공급부 11:원사보빈

12:원사 13:회전릴

14:Y형 가이드 20:탄소 코팅부

21:제1 함침조 22:제2 함침조

23:제3 함침조 24:순환덕트

25:제1 챔버 로 26:제2 챔버 로

27:제3 챔버 로 28:가이드롤러

30:체인구동부 31:체인기어

32:체인 33:체인 구동모터

34:샤프트축 40:터널식 건조로

41:안내롤러 42,42':열 이동로

43,43':순환통로 50:원사 권취부

51:가이드고리 52:장력 롤

53:권취보빈 54:권취모터

60:릴 지지대 61:원사삽입고

62:가이드 릴 70:가이드지그

71:가이드부 72:인입출공

73:지지편 74:장공

80:지지바 81:요홈

C:탄소코팅용액

Claims (6)

1. 원사(12)가 감겨진 다수의 원사보빈(11)과 원사보빈(11)에서 풀리는 원사(12)를 안내하는 다수의 회전 릴(13)과 Y형 가이드(14)로 이루어진 원사공급부(10)와;

   원사공급부(10)에서 공급되는 원사(12)를 탄소 코팅할 수 있도록 함침하는 제1, 제2, 제3 함침조(21)(22)(23)가 하단에 형성되고, 그 상부에 순환덕트(24)가 구비된 제1, 제2, 제3 챔버로(25)(26)(27)가 형성되며, 상기 제1, 제2, 제3 챔버로(25)(26)(27)에 원사(12)를 안내하도록 내측벽과 외측에 다수 형성된 가이드 롤러(28)로 이루어진 탄소 코팅부(20)와;

   탄소공급부(20) 상단에 설치된 다수의 체인기어(31)와 체인구동모터(33)를 체인(32)으로 연결시켜 탄소코팅 된 원사(12)를 이동시키면서 건조되도록 하는 체인구동부(30)와;

   체인구동부(30)에서 공급되는 원사(12)를 이동시킬 수 있도록 내부에 다수의 안내롤러(41)를 설치하고 내부 천장과 바닥에 열 이동로(路)(42)(42')가 형성되며, 상기 열 이동로(42)(42')와 연결되도록 순환통로(43)(43')가 설치되어 열을 교환할 수 있도록 된 터널식 건조로(40)와;

   터널식 건조로(40)에서 공급되는 원사(12)를 가이드 고리(51)와 장력 롤(52)로 안내한 후 감을 수 있도록 설치된 다수의 권취보빈(53)과 상기 권취보빈(53)을 회전시킬 수 있도록 연동된 권취모터(54)로 이루어진 원사 권취부(50)로 구성된 것 을 특징으로 하는 탄소 코팅용액을 이용한 발열사 제조 장치.
2. 제1항에 있어서,

   제1, 제2, 제3 함침조는 원사를 함침시킬 수 있도록 상면 일측에 원사 삽입공(61)이 형성된 릴 지지대(60)를 설치하되 지지대 일측 하단부는 가이드 릴(62)이 형성되어 원사(12)를 상부의 제1, 제2, 제3 챔버 로(25)(26)(27)측으로 방향을 전환 시키도록 하고, 제1, 제2, 제3 함침조(21)(22)(23) 상단 개구부 일측에는 원사의 탄소코팅용액을 균일하게 도포시킬 수 있도록 티스푼 형의 가이드 지그(70)를 지지바(80)의 요홈(81)에 설치한 것을 특징으로 하는 탄소 코팅용액을 이용한 발열사 제조 장치.
3. 제1항에 있어서,

   가이드 지그는 전체적인 형상이 티 스푼 형상으로 이루어지되 일측은 인입출공(72)을 갖는 돔 형상의 가이드부(71)로 형성되고, 타측은 장공(74)을 갖는 지지편(73)이 형성된 것을 특징으로 하는 탄소 코팅용액을 이용한 발열사 제조 장치.
4. 제3항에 있어서,

   가이드 지그는 돔형상의 가이드부(71)에 형성된 인입출공(72)은 상부는 좁고 하부는 넓은 원뿔형 통공으로 형성된 것을 특징으로 하는 탄소 코팅용액을 이용한 발열사 제조 장치.
5. 제1항에 있어서,

   탄소코팅부의 제1, 제2, 제3 챔버 로는 직립형으로 형성하되 각 챔버로 외면에는 상단부와 하단부를 연결하는 순환덕트(24)가 설치되어 챔버 로 내의 가열된 공기를 상하 순환 시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 탄소 코팅용액을 이용한 발열사 제조 장치.
6. 3가닥의 실을 좌로 132회 꼬아 감겨진 원사를 권선한 원사 보빈(11)에서 회전 릴과 Y형 가이드를 통하여 원사를 공급하는 단계;

   상기 공급된 원사를 제1 함침조(21)의 탄소 코팅용액에 함침시켜 가이드 지그로 용액을 코팅 및 다듬질한 후 제1 챔버 로(25)에서 65℃로 건조시켜 1차 탄소 코팅하는 단계;

   상기 1차 챔버 로(25)에서 1차 탄소코팅 된 원사를 제2 함침조(26)의 탄소 코팅용액에 함침시켜 가이드 지그(70)로 코팅 및 다듬질한 후 2차 챔버 로(26)에서 65℃로 건조시켜 2차 탄소 코팅하는 단계;

   상기 2차 챔버 로(26)에서 2차 탄소 코팅된 원사(12)를 제3 함침조(23)의 탄소 코팅용액에 함침시켜 가이드 지그(70)로 코팅 및 다듬질한 후 3차 챔버 로(27)에서 65℃로 건조시켜 3차 탄소 코팅하는 단계;

   상기 3차 챔버 로(27)에서 3차 탄소 코팅된 원사를 안내롤러(41)로 이동시키면서 터널식 건조 로에서 200∼300℃로 건조하는 단계;

   상기 터널식 건조로에서 건조된 원사를 가이드 고리와 장력 롤을 통하여 권취보빈에 권선하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한 탄소 코팅용액을 이용한 발열사 제조방법.

Images