KR20090099503A - Heating element and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 발열체 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 눈에 잘 띄지 않고 저전압에서 발열 성능이 우수한 발열체 및 이의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a heating element and a method of manufacturing the same. Specifically, the present invention relates to a heating element and a method of manufacturing the same, which is not noticeable and has excellent heat generation performance at low voltage.
겨울철이나 비 오는 날에는 자동차 외부와 내부의 온도 차이에 의해 자동차 유리표면에 성에가 발생한다. 또한 실내 스키장의 경우 슬로프가 있는 내부와 슬로프 외부의 온도 차이에 의해 결로 현상이 발생한다. 이를 해결하기 위하여 발열 유리가 개발되었다. 발열 유리는 유리 표면에 열선 시트를 부착하거나 유리 표면에 직접 열선을 형성한 후 열선의 양 단자에 전기를 인가하여 열선으로부터 열을 발생시키고 이에 의하여 유리 표면의 온도를 올리는 개념을 이용한다. 자동차용 또는 건축용 발열 유리는 열을 원활히 발생시키기 위하여 낮은 저항을 갖는 것도 중요하지만, 사람 눈에 거슬리지 않아야 한다. 이 때문에 기존의 투명 발열 유리는 ITO (Indium Tin Oxide)나 Ag 박막과 같은 투명 도전 재료를 이용하여 스퍼터링(Sputtering) 공정을 통해 발열층을 형성한 후에 전극을 앞 끝단에 연결하여 제 조하는 방법들이 제안되었다. 그러나, 이와 같은 방법에 따른 발열 유리는 높은 면저항으로 인하여 40V이하의 저전압에서 구동되기 힘든 문제가 있었다. 또 다른 방법으로서 포토리소그래피(Photo Lithography) 방식은 제조 공정이 복잡하고 재료의 낭비가 심하기 때문에 제품을 저렴하게 제조할 수 없어서 발열유리의 제조에 사용될 수 없었다. In winter or on rainy days, frost occurs on the glass surface of the car due to temperature differences between the outside and inside of the car. In the case of indoor ski resorts, dew condensation occurs due to temperature differences between the slope and the outside of the slope. In order to solve this problem, a heating glass has been developed. The heating glass utilizes the concept of attaching a hot wire sheet to the glass surface or forming a hot wire directly on the glass surface and applying heat to both terminals of the hot wire to generate heat from the hot wire, thereby raising the temperature of the glass surface. It is also important that automotive or architectural pyrogenic glass has a low resistance in order to generate heat well, but it should not be distracting to human eyes. For this reason, the conventional transparent heating glass is formed by sputtering process using a transparent conductive material such as ITO (Indium Tin Oxide) or Ag thin film, and then a method of manufacturing the transparent heating glass by connecting the electrode to the front end is manufactured. Proposed. However, the heat generating glass according to this method has a problem that it is difficult to drive at a low voltage of 40V or less due to the high sheet resistance. As another method, the photolithography method can not be used to manufacture the heating glass because the manufacturing process is complicated and the waste of material is too high to manufacture the product inexpensively.
전술한 종래기술의 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 눈에 잘 띄지 않고 저전압에서 발열 성능이 우수한 발열체 및 이 발열체를 저비용으로 용이하게 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems of the prior art, an object of the present invention is to provide a heating element that is inconspicuous and excellent in heat generation performance at low voltage, and a method for easily manufacturing the heating element at low cost.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 패턴의 선폭이 100 마이크로미터 이하이고 패턴의 개구율이 70% 이상 99% 이하인 패턴의 형태를 결정하는 단계, 수지 필름의 적어도 일면에 전도성 발열 재료를 포함하는 페이스트를 상기 결정된 패턴에 따라 인쇄하는 단계, 상기 인쇄된 전도성 발열 재료를 포함하는 페이스트를 소성하여 전도성 발열 패턴을 형성하는 단계, 상기 전도성 발열 패턴 양단에 버스 바(bus bar)를 형성하는 단계, 상기 전도성 발열 패턴을 갖는 수지 필름의 적어도 일면에 투명기재를 합착하는 단계, 및 상기 버스 바와 연결된 전원부를 마련하는 단계를 포함하는 발열체의 제조방법을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention is to determine the shape of the pattern of the line width of the pattern is 100 micrometers or less and the opening ratio of the pattern is 70% or more and 99% or less, the paste comprising a conductive heating material on at least one surface of the resin film Printing according to the determined pattern, baking the paste including the printed conductive heating material to form a conductive heating pattern, and forming a bus bar at both ends of the conductive heating pattern, and the conductive Provided is a method of manufacturing a heating element comprising the step of bonding a transparent substrate to at least one surface of the resin film having a heating pattern, and providing a power supply unit connected to the bus bar.
또한, 본 발명은 a) 수지 필름, b) 상기 수지 필름의 적어도 일면에 배치되 고 패턴의 선폭이 100 마이크로미터 이하이고 패턴의 개구율이 70% 이상 99% 이하인 전도성 발열 패턴, c) 상기 전도성 발열 패턴 양 끝단에 위치한 버스 바, d) 상기 버스 바와 연결된 전원부 및 e) 상기 전도성 발열 패턴이 형성된 수지 필름의 적어도 일면에 구비된 투명기재를 포함하는 발열체를 제공한다. In addition, the present invention is a conductive resin pattern disposed on at least one surface of a) the resin film, b) the resin film, the line width of the pattern is 100 micrometers or less and the aperture ratio of the pattern is 70% or more and 99% or less, c) the conductive heating A bus bar provided at both ends of the pattern, d) a power supply unit connected to the bus bar, and e) a transparent substrate provided on at least one surface of the resin film on which the conductive heating pattern is formed.
상기 발열체의 전도성 발열 패턴은 오프셋 인쇄법, 그라비아 인쇄법, 플락소 인쇄법 또는 잉크젯 인쇄법이나, 상기 인쇄법들 중 1종 이상의 복합방법에 의하여 형성되는 것이 바람직하다.The conductive heating pattern of the heating element is preferably formed by an offset printing method, a gravure printing method, a plasmo printing method or an inkjet printing method, or a combination method of one or more of the printing methods.
본 발명에 따른 발열체의 제조방법은 선폭이 얇아 눈에 잘 띄지 않고 저항도 낮으며 저전압에서 발열 성능이 우수한 전도성 발열 패턴을 갖는 발열체를 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 공정이 용이하고 비용도 저렴하다.The method of manufacturing a heating element according to the present invention can provide a heating element having a conductive heating pattern excellent in heat generation performance at low voltage and low resistance due to thin line width, and is easy to process and low in cost.
이하 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명에 따른 발열체의 제조방법은 패턴의 선폭이 100 마이크로미터 이하이고 패턴의 개구율이 70% 이상 99% 이하인 패턴의 형태를 결정하는 단계, 수지 필름의 적어도 일면에 전도성 발열 재료를 포함하는 페이스트를 상기 결정된 패턴에 따라 인쇄하는 단계, 상기 인쇄된 전도성 발열 재료를 포함하는 페이스트를 소성하여 전도성 발열 패턴을 형성하는 단계, 상기 전도성 발열 패턴 양단에 버스 바(bus bar)를 형성하는 단계, 상기 전도성 발열 패턴을 갖는 수지 필름의 적어도 일면에 투명기재를 합착하는 단계, 및 상기 버스 바와 연결된 전원부를 마련하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 있어서, 상기 패턴의 개구율은 70% 이상 97.5% 이하인 것이 더욱 바람직하고, 80% 이상 97.5% 이하인 것이 더욱 바람직하다.The method for manufacturing a heating element according to the present invention comprises determining a shape of a pattern in which the line width of the pattern is 100 micrometers or less and the opening ratio of the pattern is 70% or more and 99% or less, the paste comprising a conductive heating material on at least one surface of the resin film. Printing according to the determined pattern, baking a paste including the printed conductive heating material to form a conductive heating pattern, forming a bus bar at both ends of the conductive heating pattern, and generating the conductive heating Bonding a transparent substrate to at least one surface of the resin film having a pattern; and providing a power supply unit connected to the bus bar. In the present invention, the opening ratio of the pattern is more preferably 70% or more and 97.5% or less, and more preferably 80% or more and 97.5% or less.
종래기술과 같이 ITO층과 같은 투명 도전 박막층을 이용하는 경우 면저항이 너무 높아지는 문제가 있었다. 포토리소그래피 방식은 제조 공정이 복잡하고 고가의 비용이 소요되므로 발열체의 제조에 이용할 수 없었다. 또한, 종래에는 금속선을 유리에 부착하거나, 금속 페이스트를 스크린 인쇄 등의 방법으로 유리에 부착하여 발열 패턴을 형성하였으나, 이와 같은 방법을 이용하는 경우 발열 패턴의 선이 너무 두껍기 때문에 육안으로 선명하게 식별된다. 따라서, 자동차 앞유리 등과 같이 시야 확보가 중요한 용도에는 적용할 수 없었다. When using a transparent conductive thin film layer, such as ITO layer as in the prior art there was a problem that the sheet resistance is too high. The photolithography method cannot be used for manufacturing a heating element because the manufacturing process is complicated and expensive. In addition, in the past, the metal wire was attached to the glass or the metal paste was attached to the glass by screen printing or the like to form a heat generation pattern. However, when using such a method, the heat generation pattern lines are too thick and are clearly identified with the naked eye. . Therefore, it could not be applied to applications where visibility is important, such as an automobile windshield.
그러나, 본 발명에서는 발열체의 제작시 전도성 발열 패턴의 형태를 패턴의 선폭이 100 마이크로미터 이하이고 패턴의 개구율이 70% 이상 99% 이하인 형태로 미리 결정하고, 결정된 패턴에 따라 인쇄법에 의하여 전도성 발열 패턴을 형성한다. 전도성 발열 패턴의 형태를 상기와 같이 선폭이 얇도록 하되, 선간 간격을 종래 보다 좁게 함으로써 개구율, 즉 상기 패턴이 차지하지 않는 면적을 일정 범위로 조절함으로써, 면저항이 낮고 저전압에서 발열 성능은 우수하면서도 발열 패턴이 육안으로 식별하기 어려워 시야 확보가 가능한 발열체를 제공할 수 있다. However, in the present invention, when the heating element is manufactured, the shape of the conductive heating pattern is determined in advance in the form of the line width of the pattern of 100 micrometers or less and the opening ratio of the pattern of 70% or more and 99% or less, and the conductive heating by printing method according to the determined pattern. Form a pattern. The shape of the conductive heating pattern is made thinner as described above, but by narrowing the line spacing than before, by controlling the opening ratio, that is, the area not occupied by the pattern to a certain range, the sheet resistance is low and the heating performance is excellent while the low voltage is excellent. Since the pattern is hard to discern with the naked eye, a heating element capable of securing a visual field can be provided.
또한, 상기와 같이 패턴의 형태를 미리 결정하고, 인쇄방법에 의하여 상기 패턴의 형태 그대로 투명기판에 발열 패턴을 형성함으로써, 최종 형성되는 전도성 발열 패턴의 형태를 예측할 수 있다. 이에 따라 양산되는 발열체 상의 발열 패턴 형태 또는 발열체의 성능을 예측할 수 있고 이들을 용이하게 관리할 수 있다. 따라서, 무작위적으로 형성되는 패턴에 비하여 발열체의 상태 및 성능을 관리하는데 훨씬 유리하다. In addition, the shape of the pattern may be determined in advance, and the heating pattern may be formed on the transparent substrate as it is by the printing method, thereby predicting the shape of the conductive heating pattern to be finally formed. Accordingly, the shape of the heating pattern or the performance of the heating element on the mass-produced heating element can be predicted, and these can be easily managed. Therefore, it is much more advantageous to manage the state and performance of the heating element as compared to the randomly formed pattern.
또한, 전술한 패턴의 형태를 인쇄법에 의하여 형성함으로써 비용이 비교적 적게 소요될 뿐만 아니라 제조 공정도 간단하고, 선폭이 얇으며 정밀한 전도성 발열 패턴을 형성할 수 있다. In addition, by forming the above-described pattern by the printing method, not only the cost is relatively low but also the manufacturing process is simple, the line width is thin, and the precise conductive heating pattern can be formed.
특히 본 발명에서는 수지 필름에 전도성 발열 패턴을 형성함으로써 발열체의 제조 공정을 더욱 단순화할 수 있고, 다양한 재료와 다양한 인쇄법, 예컨대 롤 프린팅 공정 등을 활용할 수 있다. In particular, in the present invention, by forming a conductive heating pattern on the resin film, the manufacturing process of the heating element may be further simplified, and various materials and various printing methods such as a roll printing process may be utilized.
본 발명에 있어서, 상기 인쇄법으로는 특별히 한정되지 않으며, 오프셋 인쇄법, 그라비아 인쇄법, 플락소 인쇄법 또는 잉크젯 인쇄법이나, 상기 인쇄법들 중 1종 이상의 복합방법이 사용될 수 있다. 상기 인쇄법은 롤 대 롤(roll to roll) 방법, 롤 대 평판(roll to plate), 평판 대 롤(plate to roll) 또는 평판 대 평판(plate to plate) 방법을 사용할 수 있다. In the present invention, the printing method is not particularly limited, and an offset printing method, a gravure printing method, a plasmo printing method or an inkjet printing method, or a combination method of one or more of the above printing methods may be used. The printing method may use a roll to roll method, a roll to plate, a plate to roll or a plate to plate method.
구체적으로, 오프셋 인쇄는 패턴이 새겨진 요판에 페이스트를 채운 후 블랑킷(blanket)이라고 부르는 실리콘 고무로 1차 전사를 시킨 후, 블랑킷과 수지 필름을 밀착시켜 2차 전사를 시키는 방식으로 수행될 수 있다. 그라비아 인쇄는 롤 위에 패턴이 새겨진 블랑킷을 감고 페이스트를 패턴 안에 채운 후, 수지 필름에 전사시키는 방식으로 수행될 수 있다. 본 발명에서는 상기의 방식 뿐만 아니라 상기 방식들이 복합적으로 사용될 수도 있다. 또한 그외의 당업자들에게 알려진 프린팅 방 식을 사용할 수도 있다.Specifically, offset printing may be performed by filling a paste on a patterned intaglio and then performing a primary transfer with a silicone rubber called a blanket, and then performing a secondary transfer by bringing the blanket and the resin film into close contact. have. Gravure printing may be performed by winding a blanket engraved with a pattern on a roll, filling a paste into a pattern, and transferring the resin film to a resin film. In the present invention, the above schemes as well as the above schemes may be used in combination. It is also possible to use printing methods known to those skilled in the art.
오프셋 프린팅의 경우, 블랑킷이 갖는 이형 특성으로 인하여 페이스트가 수지 필름에 거의 대부분 전사되기 때문에 별도의 블랑킷 세정공정이 필요하지 않다. 상기 요판은 목적하는 전도성 발열 패턴이 새겨진 유리를 정밀 에칭하여 제조할 수 있으며, 내구성을 위하여 유리 표면에 금속 또는 DLC(Diamond-like Carbon) 코팅을 할 수도 있다. 상기 요판은 금속판을 에칭하여 제조할 수도 있다. In the case of offset printing, since the paste is almost transferred to the resin film due to the release property of the blanket, no separate blanket cleaning process is required. The intaglio may be manufactured by precisely etching a glass having a desired conductive heating pattern engraved thereon, or may be metal or DLC (Diamond-like Carbon) coating on the glass surface for durability. The intaglio may be produced by etching a metal plate.
본 발명에서는 보다 정밀한 전도성 발열 패턴을 구현하기 위하여 오프셋 인쇄법이 가장 바람직하다. 도 1은 오프셋 인쇄방법을 예시한 것이다. 도 1에 따르면, 제1 단계로서 닥터 블레이드(Doctor Blade)를 이용하여 요판의 패턴에 페이스트를 채운 후, 블랑킷을 회전시켜 1차 전사하고, 제2 단계로서 블랑킷을 회전시켜 수지 필름에 2차 전사한다. In the present invention, the offset printing method is most preferable in order to implement a more precise conductive heating pattern. 1 illustrates an offset printing method. According to FIG. 1, after filling a paste in a pattern of intaglio using a doctor blade as a first step, the blanket is first transferred by rotating the blanket, and the blanket is rotated as a second step to form a resin film 2. Car is killed.
본 발명에 있어서, 상기 전도성 발열 재료로는 열전도도가 우수한 금속을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 전도성 발열 재료의 비저항 값은 1 microOhm cm 이상 200 microOhm cm 이하의 값을 가지는 것이 좋다. 전도성 발열 재료의 구체적인 예로서, 구리, 은(silver), 탄소나노튜브(CNT) 등이 사용될 수 있고, 은이 가장 바람직하다. 본 발명에 있어서, 상기 전도성 발열 재료는 입자 형태로 사용할 수 있다. 본 발명에 있어서, 전도성 발열 재료로서 은으로 코팅된 구리 입자도 사용될 수 있다.In the present invention, it is preferable to use a metal having excellent thermal conductivity as the conductive heating material. In addition, the specific resistance value of the conductive heating material may have a value of 1 microOhm cm or more and 200 microOhm cm or less. As a specific example of the conductive heating material, copper, silver, carbon nanotubes (CNT), or the like may be used, and silver is most preferred. In the present invention, the conductive heating material may be used in the form of particles. In the present invention, copper particles coated with silver may also be used as the conductive heating material.
본 발명에 있어서, 상기 페이스트는 전술한 전도성 발열 재료 이외에 인쇄 공정이 용이하도록 유기 바인더를 더 포함할 수도 있다. 상기 유기 바인더는 소성 공정에서 휘발되는 성질을 갖는 것이 바람직하다. 상기 유기 바인더로는 폴리아크릴계 수지, 폴리우레탄계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리올레핀계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 셀룰로오즈 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리에틸렌 나프탈레이트계 수지 및 변성 에폭시 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다. In the present invention, the paste may further include an organic binder to facilitate the printing process in addition to the aforementioned conductive heating material. It is preferable that the organic binder has a property of volatilization in the firing process. Examples of the organic binder include polyacrylic resins, polyurethane resins, polyester resins, polyolefin resins, polycarbonate resins, cellulose resins, polyimide resins, polyethylene naphthalate resins, and modified epoxy resins. It doesn't happen.
페이스트와 수지 필름 또는 투명기재와의 부착력을 향상시키기 위하여, 상기 페이스트는 글래스 프릿(Glass Frit)을 더 포함할 수 있다. 상기 글래스 프릿은 시판품으로부터 선택할 수 있으나, 친환경적인 납성분이 없는 글래스 프릿을 사용하는 것이 좋다. 이때 사용하는 글래스 프릿의 크기는 평균 구경이 2 마이크로미터 이하이고 최대 구경이 50 마이크로미터 이하의 것이 좋다. In order to improve adhesion between the paste and the resin film or the transparent substrate, the paste may further include glass frit. The glass frit may be selected from commercially available products, but it is preferable to use an environmentally friendly glass frit free of lead. The glass frit used should have an average aperture of 2 micrometers or less and a maximum aperture of 50 micrometers or less.
필요에 따라, 상기 페이스트에는 용매가 더 추가될 수 있다. 상기 용매로는 부틸 카르비톨 아세테이트 (Butyl Carbitol Acetate), 카르비톨 아세테이트 (Carbitol acetate), 시클로 헥사논(Cyclohexanon), 셀로솔브 아세테이트 (Cellosolve Acetate) 및 테르피놀(Terpineol) 등이 있으나, 이들 예에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. If necessary, a solvent may be further added to the paste. The solvent may include butyl carbitol acetate, carbitol acetate, cyclohexanon, cellosolve acetate, terpineol, and the like. The scope of the present invention is not limited.
본 발명에 있어서, 전도성 발열 재료, 유기 바인더, 글래스 프릿 및 용매를 포함하는 페이스트를 사용하는 경우, 각 성분의 중량비는 전도성 발열 재료 50-90%, 유기 바인더 1-20%, 글래스 프릿 0.1-10% 및 용매 1-20%로 하는 것이 좋다. In the present invention, in the case of using a paste containing a conductive heating material, an organic binder, a glass frit and a solvent, the weight ratio of each component is 50-90% of the conductive heating material, 1-20% of the organic binder, and 0.1-10 of glass frit. % And solvent 1-20% are preferred.
전술한 페이스트는 인쇄법에 의하여 전도성 발열 패턴을 이루는 선의 선폭이 100 마이크로미터 이하, 바람직하게는 70 마이크로미터 이하, 더욱 바람직하게는 50 마이크로미터 이하, 더더욱 바람직하게는 30 마이크로미터 이하가 되도록 인쇄 될 수 있다. 특히, 상기 선폭을 30 마이크로미터 이하로 하는 경우에는 전도성 발열 패턴이 시각적으로 거의 눈에 띄지 않아 시야를 확보하는데 유리하다. 예컨대, 인쇄법에 의하여 상기 전도성 발열 패턴의 선폭을 5 마이크로미터 이상 30 마이크로미터 이하로 할 수 있다. The paste described above may be printed such that the line width of the conductive heating pattern is 100 micrometers or less, preferably 70 micrometers or less, more preferably 50 micrometers or less, even more preferably 30 micrometers or less by printing. Can be. In particular, when the line width is set to 30 micrometers or less, the conductive heating pattern is hardly noticeable visually, which is advantageous for securing a visual field. For example, the line width of the conductive heating pattern can be 5 micrometers or more and 30 micrometers or less by the printing method.
본 발명에 있어서, 전술한 발열 패턴은 전술한 방법에 의하여 선폭 및 선고가 균일하게 형성될 수도 있으며, 인위적으로 서로 다른 선폭 또는 선고를 포함하도록 조절될 수 있다. 즉, 상기 페이스트를 이용하여 인쇄법을 이용하는 경우 전도성 발열 패턴의 선간 간격의 조절이 가능하다. 상기 패턴에서 개구율, 즉 패턴에 의하여 덮여지지 않는 수지 필름의 영역의 비율은 70% 이상인 것이 바람직하므로, 전도성 발열 패턴의 선간 간격이 30 mm이하인 것이 바람직하다. 상기 전도성 발열 패턴이 서로 교차하지 않는 경우, 전도성 발열 패턴의 선간 간격은 200 마이크로미터 이상 30 mm이하로 인쇄되는 것이 바람직하다. 수지 필름으로부터의 선의 높이는 1 내지 100 마이크로미터, 바람직하게는 약 3 마이크로미터로 인쇄될 수 있다. In the present invention, the above-described heating pattern may be uniformly formed in line width and line height by the above-described method, and may be adjusted to include different line widths or line heights artificially. That is, when using the printing method using the paste it is possible to adjust the line spacing of the conductive heating pattern. Since the opening ratio in the pattern, that is, the ratio of the area of the resin film not covered by the pattern is preferably 70% or more, the interval between the lines of the conductive heating pattern is preferably 30 mm or less. When the conductive heating patterns do not cross each other, the interval between the lines of the conductive heating patterns is preferably printed at 200 micrometers or more and 30 mm or less. The height of the line from the resin film can be printed from 1 to 100 micrometers, preferably about 3 micrometers.
본 전술한 방법들에 의하여 발열 패턴의 선폭 및 선고를 균일하게 할 수 있다. 본 발명에서는 발열 패턴의 균일도는 선폭의 경우 ±3 마이크로미터 범위 이내로 할 수 있고, 선고의 경우 ±1 마이크로미터 범위 이내로 할 수 있다.By the above-described methods, the line width and line height of the heating pattern can be made uniform. In the present invention, the uniformity of the heating pattern may be within the range of ± 3 micrometers in the case of line width, and may be within the range of ± 1 micrometer in the case of line height.
인쇄 패턴은 도 3, 도 4 내지 도 7과 같은 스트라이프(Stripe), 마름모, 정사각형 격자, 원형, 웨이브(wave) 패턴, 그리드, 2 차원 그리드 등이 될 수 있으며, 특정 형태로 제한되는 것은 아니나, 일정 광원에서 나오는 빛이 회절과 간섭에 의해서 광학적 성질을 저해하지 않도록 설계되는 것이 바람직하다. 즉 패턴의 규칙 성을 최소화하기 위해 물결무늬, 사인 곡선(Sine wave) 및 격자 구조의 스페이싱과 선의 두께를 불규칙하게 구성한 패턴을 사용할 수도 있다. 또한 광학적 성질을 개선하기 위하여 상기 패턴에 추가하여 도 8과 같은 다양한 문양을 추가할 수도 있다. 또한 상기 패턴과 연결되지 않으면서 추가적인 점 패턴을 불규칙적으로 형성할 수 있다. 이 때 상기의 문양과 점 패턴은 30 마이크로미터 이하의 크기를 가지는 것이 바람직하다. 필요한 경우, 인쇄 패턴은 2 이상의 패턴의 조합일 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 발열 패턴을 구성하는 선은 직선일 수도 있으나, 곡선, 물결선, 지그재그선 등 다양한 변형이 가능하다. The printing pattern may be a stripe, a rhombus, a square grid, a circle, a wave pattern, a grid, a two-dimensional grid, or the like as shown in FIGS. 3 and 4 to 7, but is not limited thereto. It is preferable that the light emitted from a certain light source is designed so as not to impair optical properties by diffraction and interference. In other words, to minimize the regularity of the pattern, a pattern consisting of spacing and sine wave and lattice structures with irregular thicknesses may be used. In addition, in order to improve the optical properties, various patterns as shown in FIG. 8 may be added to the pattern. In addition, additional dot patterns may be irregularly formed without being connected to the pattern. In this case, it is preferable that the pattern and the dot pattern have a size of 30 micrometers or less. If desired, the print pattern can be a combination of two or more patterns. In the present invention, the line constituting the heating pattern may be a straight line, but various modifications such as curved lines, wavy lines, and zigzag lines are possible.
본 발명에 있어서, 전술한 발열 패턴은 후술하는 방법에 의하여 투명기재상에 형성되기 때문에 선폭 및 선고를 균일하게 할 수 있다. 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 인위적으로 상기 전도성 발열 패턴의 적어도 일부를 나머지 패턴과 다르게 형성할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하여 원하는 발열 패턴을 얻을 수 있다. 예컨대, 자동차 유리에 있어서 운전자의 정면에 위치하는 영역에서 먼저 시야를 확보하기 위하여, 해당 영역과 나머지 영역의 발열 패턴을 달리할 수 있다. 발열 패턴의 적어도 일부를 나머지 인쇄 패턴과 다르게 하기 위하여 인쇄 패턴의 선폭이나 선간격을 다르게 할 수 있다. 이에 의하여 원하는 곳에 더 빨리 또는 효율적으로 발열을 일으킬 수 있다. 즉, 도 9 내지 도 11에 예시한 바와 같이 선간격을 조절할 수도 있으며, 도 12 내지 도 14에서 도시한 바와 같이 A, C 영역에서는 큰선폭을 B 영역에서는 작은 선폭을 이용함으로써 B 영역에서 더 많은 발열을 할 수 있게 할 수 있다. 본 발명에 따른 발열체는 발열 패턴의 선폭 또는 선간격이 서로 다른 적 어도 2개의 영역을 포함할 수 있다. In the present invention, since the above-described heat generation pattern is formed on the transparent substrate by the method described later, the line width and the line height can be made uniform. According to one embodiment of the present invention, at least a part of the conductive heating pattern may be artificially formed differently from the other patterns. By such a configuration, a desired heating pattern can be obtained. For example, in order to secure a field of view in an area positioned in front of the driver in the vehicle glass, the heating pattern of the corresponding area and the remaining area may be different. The line width or line spacing of the printing pattern may be different so that at least a part of the heating pattern is different from the remaining printing patterns. This can generate heat faster or more efficiently where desired. That is, the line spacing may be adjusted as illustrated in FIGS. 9 to 11, and as shown in FIGS. 12 to 14, a larger line width is used in the A and C regions and a smaller line width is used in the B region, thereby increasing more in the B region. It can make you get fever. The heating element according to the present invention may include at least two regions having different line widths or line intervals of the heating pattern.
본 발명의 하나의 실시상태에 따르면, 상기 발열체는 전도성 발열 패턴이 형성되지 않은 영역을 포함할 수 있다. 상기 발열체의 적어도 일부가 전도성 발열 패턴이 형성되지 않도록 함으로써, 특정 주파수의 송수신이 가능하여, 내부 공간과 그 외부 공간과의 정보 송수신이 가능할 수 있다. 이 때 전도성 발열선이 형성되지 않은 영역은 목적하는 송수신 주파수에 따라 면적이 정해질 수 있다. 예를 들어 GPS에서 사용하는 1.6GHz의 전자파를 통과시키기 위해서는 장변이 상기 파장의 1/2 (9.4cm) 이상인 영역이 필요하다. 상기 전도성 발열 패턴이 형성되지 않은 영역은 목적하는 주파수를 송수신할 수 있는 면적을 가지면 되고, 그 형태는 특별히 제한되지 않는다. 예컨대 본 발명에서는, 전자파 통과를 위하여, 전도성 발열 패턴이 형성되지 않은 영역은 5-20 cm의 지름을 가지는 반원의 영역이 1개 이상 구비된 발열체를 제공할 수 있다. According to an exemplary embodiment of the present invention, the heating element may include a region in which the conductive heating pattern is not formed. By preventing the conductive heating pattern from being formed at least a portion of the heating element, transmission and reception of a specific frequency may be possible, and information transmission and reception between an internal space and the external space may be possible. In this case, the area where the conductive heating line is not formed may be determined according to a desired transmission / reception frequency. For example, in order to pass an electromagnetic wave of 1.6 GHz used in GPS, an area having a long side of 1/2 (9.4 cm) or more of the wavelength is required. The region in which the conductive heating pattern is not formed may have an area capable of transmitting and receiving a desired frequency, and the form thereof is not particularly limited. For example, in the present invention, a region in which the conductive heating pattern is not formed may provide a heating element in which at least one semicircular region having a diameter of 5-20 cm is provided for passing electromagnetic waves.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 발열 패턴은 흑화될 수 있다. 고온에서 금속 재료를 포함하는 페이스트를 소성하게 되면 금속 광택이 발현되어 빛의 반사 등에 의하여 시인성이 나빠질 수 있다. 이와 같은 문제는 상기 전도성 발열 패턴을 흑화시킴으로써 방지할 수 있다. 상기 전도성 발열 패턴을 흑화시키기 위하여, 발열 패턴 형성을 위한 페이스트에 흑화물질을 첨가하거나, 상기 페이스트를 인쇄 및 소성 후 흑화처리를 수행함으로써 전도성 발열 패턴을 흑화시킬 수 있다. According to an exemplary embodiment of the present invention, the conductive heating pattern may be blackened. When the paste containing the metal material is fired at a high temperature, metallic luster may be expressed and visibility may deteriorate due to reflection of light. Such a problem can be prevented by blackening the conductive heating pattern. In order to blacken the conductive heating pattern, the conductive heating pattern may be blackened by adding a blackening material to the paste for forming the heating pattern or by performing blackening after printing and baking the paste.
상기 페이스트에 첨가될 수 있는 흑화물질로는 금속 산화물, 카본 블랙, 카 본나노튜브, 흑색 안료, 착색된 글래스 프릿 등이 있다. 이 때 상기 페이스트의 조성은 전도성 발열 재료는 50-90중량%, 유기 바인더는 1-20중량%, 흑화물질 1-10중량%, 글래스 프릿은 0.1-10중량%, 용매는 1-20중량%로 하는 것이 좋다.Blackening materials that can be added to the paste include metal oxides, carbon black, carbon nanotubes, black pigments, colored glass frits, and the like. At this time, the composition of the paste is 50-90 wt% of the conductive heating material, 1-20 wt% of the organic binder, 1-10 wt% of the blackening material, 0.1-10 wt% of the glass frit, and 1-20 wt% of the solvent. It is good to do.
상기 소성 후 흑화처리를 할 때 페이스트의 조성은 전도성 발열 재료는 50-90중량%, 유기 바인더는 1-20중량%, 글래스 프릿은 0.1-10중량%, 용매는 1-20중량%로 하는 것이 좋다. 소성 후 흑화 처리는 산화용액, 예컨대 Fe 또는 Cu 이온 함유 용액에 침지, 염소 이온 등 할로겐 이온 함유 용액에 침지, 과산화수소, 질산 등에의 침지, 할로겐 가스로의 처리 등이 있다. When the blackening treatment after firing, the composition of the paste is 50-90 wt% of the conductive heating material, 1-20 wt% of the organic binder, 0.1-10 wt% of the glass frit, and 1-20 wt% of the solvent. good. The blackening treatment after firing includes immersion in an oxidizing solution such as Fe or Cu ion-containing solution, immersion in a halogen ion-containing solution such as chlorine ion, immersion in hydrogen peroxide, nitric acid, and the like, and treatment with halogen gas.
본 발명에 있어서, 상기 수지 필름으로는 고분자 수지로 형성된 필름을 사용하는 것이 좋다. 상기 고분자 수지는 폴리아크릴계 수지, 폴리우레탄계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리올레핀계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 셀룰로오즈계 수지, 폴리에틸렌 나프탈레이트, PVB, EVA 중에서 선택된 1종 이상의 수지를 사용할 수 있다. 여기서 필름 형태의 기재는 단단할 수도 있고 플렉서블 할 수도 있다.In the present invention, it is preferable to use a film formed of a polymer resin as the resin film. The polymer resin may be one or more resins selected from polyacrylic resin, polyurethane resin, polyester resin, polyolefin resin, polycarbonate resin, cellulose resin, polyethylene naphthalate, PVB, and EVA. Here, the substrate in the form of a film may be rigid or flexible.
상기 수지 필름이 고분자 필름이기 때문에 전도성 페이스트는 저온 소성형 은 전도성 페이스트를 사용하는 것이 가장 좋다. 여기서 저온이라 함은 50도 내지 350도, 바람직하게는 200도 이하, 더욱 바람직하게는 150도 이하이다. 예컨대, 상기 수지 필름이 PET(Polyethylene Terephthalate)인 경우, 150도 이하인 것이 바람직하다. 상기 수지 필름의 두께는 12.5-500 마이크로미터, 바람직하게는 50-250 마이크로미터인 것이 바람직하다.Since the resin film is a polymer film, it is best to use a low temperature calcined silver conductive paste for the conductive paste. The low temperature is 50 degrees to 350 degrees, preferably 200 degrees or less, and more preferably 150 degrees or less. For example, when the resin film is polyethylene terephthalate (PET), it is preferably 150 degrees or less. The thickness of the resin film is preferably 12.5-500 micrometers, preferably 50-250 micrometers.
상기와 같이 소성 단계를 통하여 전도성 발열 패턴을 형성한 후, 상기 전도 성 발열 패턴 양단에 버스 바(bus bar)를 형성하는 단계, 상기 전도성 발열 패턴을 갖는 수지 필름의 적어도 일면에 투명기재를 합착하는 단계, 및 상기 버스 바와 연결된 전원부를 마련하는 단계를 수행한다. 이들 단계는 당기술분야에 알려져 있는 방법을 이용할 수 있다. After forming the conductive heating pattern through the firing step as described above, forming a bus bar at both ends of the conductive heating pattern, bonding the transparent substrate to at least one surface of the resin film having the conductive heating pattern And providing a power unit connected to the bus bar. These steps can utilize methods known in the art.
예컨대, 버스 바는 상기 전도성 발열 패턴의 형성과 동시에 형성할 수도 있으며 상기 전도성 발열 패턴을 형성한 후 다른 프린팅 방법을 사용하여 형성할 수도 있다. 예를 들어 상기 전도성 발열 패턴은 오프셋 인쇄(offset printing) 방식으로 형성한 후, 스크린 프린팅을 통하여 버스 바를 형성할 수 있다. 이때 버스 바의 두께는 1 내지 100 마이크로미터가 적당하며, 바람직하게는 10-50 마이크로미터이다. 1 마이크로미터 미만이 되면 상기 전도성 발열 패턴과 버스 바 사이의 접촉 저항이 증가하게 되어 접촉된 부분의 국부적인 발열이 될 수 있으며 100 마이크로미터를 초과하면 전극 재료 비용이 증가하게 된다. 버스 바와 전원 사이의 연결은 납땜, 전도성 발열이 좋은 구조체와의 물리적인 접촉을 통하여 할 수 있다. For example, the bus bar may be formed simultaneously with the formation of the conductive heating pattern, or may be formed using another printing method after forming the conductive heating pattern. For example, the conductive heating pattern may be formed by offset printing, and then bus bars may be formed through screen printing. The thickness of the bus bar is preferably 1 to 100 micrometers, preferably 10-50 micrometers. If it is less than 1 micrometer, the contact resistance between the conductive heating pattern and the bus bar increases, which may result in local heat generation of the contacted portion. If it exceeds 100 micrometers, the electrode material cost increases. The connection between the bus bar and the power supply can be made through physical contact with the structure, which has good soldering and conductive heat generation.
상기 전도성 발열 패턴을 갖는 수지 필름의 적어도 일면에 투명기재를 합착하는 단계는 예컨대, 투명기재 사이에 전도성 발열 패턴이 인쇄된 수지 필름을 삽입하고 두 장의 접착필름을 이용해 접합할 수 있다. 상기 투명기재로는 유리, 플라스틱 기판 또는 플라스틱 필름을 사용할 수 있다. Bonding the transparent substrate to at least one surface of the resin film having the conductive heating pattern may be, for example, inserting the resin film printed with the conductive heating pattern between the transparent substrates and bonding using two adhesive films. As the transparent substrate, glass, a plastic substrate, or a plastic film may be used.
상기 전도성 발열 패턴과 버스 바를 은폐하기 위하여 블랙 패턴을 형성할 수 있다. 상기 블랙 패턴은 코발트 산화물을 함유한 페이스트를 이용하여 프린트할 수 있다. 이때 프린팅 방식은 스크린 프린팅이 적당하며, 두께는 10-100 마이크로미터 가 적당하다. 상기 전도성 발열 패턴과 버스 바는 각기 블랙 패턴 형성 전이거나 후에 형성할 수도 있다.In order to conceal the conductive heating pattern and the bus bar, a black pattern may be formed. The black pattern may be printed using a paste containing cobalt oxide. At this time, screen printing is suitable for screen printing, and thickness of 10-100 micrometer is suitable. The conductive heating pattern and the bus bar may be formed before or after forming the black pattern, respectively.
본 발명에 따른 발열체는 적어도 일면에 추가의 투명기재를 포함할 수 있다. 상기 추가의 투명기재의 합착시 접합 필름을 사용할 수 있다. 접합하는 과정에서 온도 및 압력을 조절할 수 있다. The heating element according to the invention may comprise an additional transparent substrate on at least one side. A bonding film can be used when bonding the further transparent substrate. Temperature and pressure can be controlled during the bonding process.
하나의 구체적인 실시상태에 있어서, 본 발명에 따른 발열체와 추가의 투명기재 사이에 접착필름을 삽입하고, 이를 진공백에 넣어 감압하며 온도를 올리거나, 핫롤을 이용하여 온도를 올려, 공기를 제거함으로써 1차 접합을 하게 된다. 이 때 압력, 온도 및 시간은 접착필름의 종류에 따라 차이가 있지만 보통 300~700 토르의 압력으로, 상온에서 100 ℃까지 온도를 점진적으로 올릴 수 있다. 이 때 시간은 보통 1 시간 이내로 하는 것이 바람직하다. 1차 접합을 마친 예비 접합된 적층체는 오토클레이브에서 압력을 가하며 온도를 올리는 오토클레이빙 과정에 의하여 2차 접합 과정을 거치게 된다. 2차 접합은 접착필름의 종류에 따라 차이가 있지만, 140 bar 이상의 압력과 130~150 ℃ 정도의 온도에서 1 시간 내지 3 시간, 바람직하게는 약 2시간 수행한 후 서냉하는 것이 바람직하다. In one specific embodiment, by inserting the adhesive film between the heating element and the additional transparent substrate according to the present invention, put it in a vacuum bag to increase the temperature under reduced pressure, or by raising the temperature using a hot roll, by removing the air First joining is done. At this time, the pressure, temperature and time are different depending on the type of adhesive film, but the pressure is usually 300 ~ 700 torr, it can gradually raise the temperature from room temperature to 100 ℃. At this time, the time is usually preferably within 1 hour. After the primary bonding, the pre-bonded laminate is subjected to the secondary bonding process by the autoclaving process of applying pressure in the autoclave and raising the temperature. Secondary bonding is different depending on the type of adhesive film, it is preferable to perform a slow cooling after 1 hour to 3 hours, preferably about 2 hours at a pressure of 140 bar or more and a temperature of about 130 ~ 150 ℃.
또 하나의 구체적인 실시상태에서는 전술한 2단계의 접합 과정과는 달리 진공라미네이터 장비를 이용하여 1 단계로 접합하는 방법을 이용할 수 있다. 80~150 ℃까지 단계적으로 온도를 올리고 서냉하면서, 100 ℃까지는 감압(~5 mbar)을, 그 이후에는 가압(~1000 mbar)을 하여 접합을 할 수 있다. In another specific exemplary embodiment, unlike the aforementioned two-step bonding process, a method of bonding in one step using a vacuum laminator device may be used. The temperature can be gradually increased to 80 to 150 ° C. while being cooled slowly, while the pressure can be reduced to 100 ° C. (˜5 mbar), and then pressurized (˜1000 mbar) to join.
상기 접합 필름의 재료로는 접착력이 있고 접합 후 투명하게 되는 어떤 물질 이라도 사용할 수 있다. 예컨대 PVB 필름, EVA 필름, PU 필름 등이 사용될 수 있으나, 이들 예로만 한정되는 것은 아니다. 상기 접합 필름은 특별히 한정되지 않으나, 그 두께가 100 내지 800 마이크로미터인 것이 바람직하다. As the material of the bonding film, any material having adhesion and becoming transparent after bonding can be used. For example, PVB film, EVA film, PU film and the like can be used, but is not limited to these examples. Although the said bonding film is not specifically limited, It is preferable that the thickness is 100-800 micrometers.
상기 방법에서, 합착되는 추가의 투명기재는 투명기재만 이루어질 수도 있고, 전술한 바와 같이 제조된 전도성 발열 패턴이 구비된 투명기재일 수도 있다. 상기 추가의 투명기재는 유리, 플라스틱 기판 또는 플라스틱 필름일 수 있다. In the above method, the additional transparent substrate to be bonded may be made of only a transparent substrate, or may be a transparent substrate having a conductive heating pattern manufactured as described above. The further transparent substrate may be glass, plastic substrate or plastic film.
본 발명은 또한 a) 수지 필름, b) 상기 수지 필름의 적어도 일면에 배치되고 패턴의 선폭이 100 마이크로미터 이하이고 패턴의 개구율이 70% 이상 99% 이하인 전도성 발열 패턴, c) 상기 전도성 발열 패턴 양 끝단에 위치한 버스 바, d) 상기 버스 바와 연결된 전원부 및 e) 상기 전도성 발열 패턴이 형성된 수지 필름의 적어도 일면에 구비된 투명기재를 포함하는 발열체를 제공한다. 상기 발열체의 전도성 발열 패턴은 인쇄법에 의하여 형성되는 것이 바람직하다. 상기 발열체는 적어도 일면에 추가의 투명기재를 포함할 수 있다. 상기 투명기재는 유리, 플라스틱 기판 또는 플라스틱 필름일 수 있다. The present invention also relates to a) a resin film, b) a conductive heating pattern disposed on at least one surface of the resin film and having a line width of the pattern of 100 micrometers or less and an opening ratio of the pattern of 70% or more and 99% or less, c) the amount of the conductive heating pattern A bus bar positioned at an end thereof, and d) a power supply unit connected to the bus bar, and e) a heating element including a transparent substrate provided on at least one surface of the resin film on which the conductive heating pattern is formed. The conductive heating pattern of the heating element is preferably formed by a printing method. The heating element may include an additional transparent substrate on at least one surface. The transparent substrate may be a glass, a plastic substrate, or a plastic film.
인쇄법에 의하여 형성된 전도성 발열 패턴은 페이스트의 종류나 인쇄법에 따라 다소 상이할 수 있으나, 표면장력에 의하여 표면이 라운드지게 형성될 수 있다. 이와 같은 표면 형상은 종래의 포토리소그래피법에 의하여는 형성할 수 없다. 상기 라운드지게 형성된 패턴의 수직 단면은 렌티큘러 렌즈 형상일 수 있다. 상기 패턴과 수지 필름 표면과의 접촉점에서의 접선과 상기 수지 필름의 표면과의 각은 80도 이하, 바람직하게는 75도 이하, 더욱 바람직하게는 60도 이하인 것이 바람직하다. 상기 패턴의 수직 단면의 라운드진 상부면에서 직선영역은 원주방향으로 50분의 1 이하인 것이 바람직하다. The conductive heating pattern formed by the printing method may be slightly different depending on the type or printing method of the paste, but the surface may be rounded by the surface tension. Such surface shape cannot be formed by a conventional photolithography method. The vertical cross section of the rounded pattern may have a lenticular lens shape. The angle between the tangent at the contact point between the pattern and the surface of the resin film and the surface of the resin film is 80 degrees or less, preferably 75 degrees or less, and more preferably 60 degrees or less. In the rounded upper surface of the vertical cross section of the pattern, the linear region is preferably less than one-fifth in the circumferential direction.
상기 발열체의 전도성 발열 패턴의 선폭은 100 마이크로미터 이하, 바람직하게는 50 마이크로미터 이하, 더욱 바람직하게는 30 마이크로미터 이하, 더더욱 바람직하게는 25 마이크로미터 이하이고, 선간 간격은 30mm 이하, 선의 높이는 1 내지 100 마이크로미터, 더욱 바람직하게는 약 3 마이크로미터이다. The line width of the conductive heating pattern of the heating element is 100 micrometers or less, preferably 50 micrometers or less, more preferably 30 micrometers or less, even more preferably 25 micrometers or less, the line spacing is 30 mm or less, and the line height is 1 To 100 micrometers, more preferably about 3 micrometers.
본 발명에 따른 발열체는 발열을 위하여 전원에 연결될 수 있으며, 이 때 발열량은 m2당 100 내지 700 W, 바람직하게는 200 내지 300W인 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 발열체는 저전압, 예컨대 30V 이하, 바람직하게는 20 V 이하에서도 발열성능이 우수하므로, 자동차 등에서도 유용하게 사용될 수 있다. 상기 발열체에서의 저항은 5오옴/스퀘어 이하, 바람직하게는 1오옴/스퀘어 이하, 더욱 바람직하게는 0.5 오옴/스퀘어 이하이다. The heating element according to the present invention may be connected to a power source for heat generation, wherein the amount of heat is preferably 100 to 700 W per m 2 , preferably 200 to 300 W. The heating element according to the present invention has excellent heat generating performance even at low voltage, for example, 30 V or less, preferably 20 V or less, and thus may be usefully used in automobiles and the like. The resistance in the heating element is 5 ohms / square or less, preferably 1 ohm / square or less, more preferably 0.5 ohms / square or less.
본 발명에 따른 발열체는 곡면을 이루는 형태일 수 있다. The heating element according to the present invention may have a shape forming a curved surface.
본 발명에 따른 발열체에 있어서, 전도성 발열 패턴의 개구율, 즉 패턴에 의하여 덮여지지 않는 수지 필름의 영역의 비율은 70% 이상인 것이 바람직하다. 발열체의 균일한 발열 및 시각성을 위하여 패턴의 개구율이 단위면적에서 일정한 것이 바람직하다. 상기 발열체는 직경 20cm의 임의의 원에 대한 투과율 편차가 5% 이하인 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 발열체는 국부 발열을 방지할 수 있다. 또한, 상기 발열체는 발열 후 투명 기재의 표면 온도의 표준 편차가 20% 이내, 바람직하 게는 발열 후 5분 내 10%이내인 것이 바람직하다.In the heating element according to the present invention, the opening ratio of the conductive heating pattern, that is, the proportion of the region of the resin film not covered by the pattern is preferably 70% or more. It is preferable that the opening ratio of the pattern is constant in the unit area for uniform heat generation and visibility of the heating element. The heating element preferably has a transmittance variation of 5% or less for any circle having a diameter of 20 cm. In this case, the heating element can prevent local heating. In addition, the heating element is preferably within 20% of the standard deviation of the surface temperature of the transparent substrate after heating, preferably within 10% within 5 minutes after heating.
본 발명에 따른 발열체는 인쇄 방법에 의하여 형성된 전도성 발열 패턴을 갖기 때문에, 버스 바의 길이 1cm 당 5 라인 이상의 패턴 선이 배치될 수 있다. Since the heating element according to the present invention has a conductive heating pattern formed by the printing method, five or more pattern lines may be disposed per 1 cm of the bus bar.
도 2는 자동차용 발열체의 구체적인 실시상태를 나타낸 것이다. 자동차에서 요구되는 발열량을 200~300W라고 가정하고, 선폭 20 마이크로미터, 높이 1.5 마이크로미터의 열선을 도면과 같이 형성하는 경우, 1mm당 3개의 열선, 즉 피치(pitch)가 약 330 마이크로미터인 열선을 형성하면 원하는 성능이 구현된다. 이 때의 투과율은 310/330 = 93.9%로 자동차용으로 사용해도 충분하다. 또한 열선 재료의 비저항이 2배로 높은 경우에는 피치를 165 마이크로미터로 하면 동일한 발열량을 내면서 투과율은 87.8%가 되므로, 이 역시 자동차용으로 사용해도 충분한 투과율이다.Figure 2 shows a specific embodiment of the car heating element. Assuming that the heating value required in a vehicle is 200 to 300 W, and a heating wire having a line width of 20 micrometers and a height of 1.5 micrometers is formed as shown in the drawing, three heating wires per 1 mm, that is, a heating wire having a pitch of about 330 micrometers Forming will achieve the desired performance. The transmittance at this time is 310/330 = 93.9%, which is sufficient for automobile use. In the case where the specific resistance of the hot wire material is twice as high, the transmittance becomes 87.8% while producing the same heat amount when the pitch is set to 165 micrometers, which is also a sufficient transmittance even when used for automobiles.
도 2에 따른 스트라이프 형식의 발열체는 하기와 같은 물성을 갖는다.The stripe type heating element according to FIG. 2 has the following physical properties.
R (Ω) = ρ* (LR (Ω) = ρ * (L 1One /n A) = ρ* (L/ n A) = ρ * (L 1One *p)/(L* p) / (L 2 2 * w * h)* w * h)
Ar (%) = (1-w/p) *100Ar (%) = (1-w / p) * 100
R : 버스 바 간의 저항R: resistance between bus bars
Ar : 개구율Ar: aperture ratio
ρ : 열선의 비저항 (Ωcm)ρ: resistivity of heating wire (Ωcm)
L1: 버스 바 사이의 간격 (cm)L 1 : spacing between bus bars (cm)
n : 열선의 수 n: number of hot wires
A: 도전선의 단면적 (cm2) A: cross-sectional area of the conductive wire (cm 2 )
p : 열선간 간격 (cm)p: hot wire spacing (cm)
L2 : 버스 바의 길이 (cm)L 2 : bus bar length (cm)
w : 열선의 폭 (cm)w: width of heating wire (cm)
h : 열선의 높이 (cm)h: height of heating wire (cm)
즉, 열선의 선폭(w)이 20㎛, 높이(h)가 1.5㎛, 비저항(ρ)이 3*10-6 Ωcm, 선간 간격(p)이 300㎛, L1이 1m, L2가 1m인 경우, R은 0.3 Ω이고, 개구율은 93.3%이며, 이 때 양단자간에 12V를 인가하게 되면 480W의 발열을 하게 된다. That is, the line width (w) of the hot wire is 20 m, the height h is 1.5 m, the specific resistance (ρ) is 3 * 10 -6 Ωcm, the line spacing p is 300 m, L 1 is 1 m, L 2 is 1 m In this case, R is 0.3 Ω, the aperture ratio is 93.3%, and when 12V is applied between both terminals, 480W is generated.
본 발명에 따른 발열체는 자동차, 선박, 철도, 고속철, 비행기 등 각종 운송 수단 또는 집이나 기타 건축물에 사용되는 유리에 적용될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 발열체는 저전압에서도 발열특성이 우수할 뿐만 아니라, 일몰 후에 단일광원의 회절과 간섭에 의한 부작용을 최소화할 수 있고, 전술한 바와 같은 선폭으로 눈에 띄지 않게 형성할 수 있으므로, 종래기술과 달리 자동차와 같은 운송수단의 앞유리에 적용할 수도 있다. The heating element according to the present invention may be applied to glass used in various transportation means such as automobiles, ships, railways, high speed trains, airplanes, or houses or other buildings. In particular, the heating element according to the present invention not only has excellent heating characteristics even at low voltage, but also minimizes side effects due to diffraction and interference of a single light source after sunset, and can be formed inconspicuously with the line width as described above. Unlike the prior art, it can also be applied to the windshield of vehicles such as automobiles.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 더 자세히 설명한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이며, 실시예에 의하여 본 발명의 범위가 한정될 것을 의도하지 않는다. The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the following examples are only intended to illustrate the invention, and are not intended to limit the scope of the invention by the examples.
실시예 1 Example 1
실버 페이스트는 후지쿠라 사의 저온소성용 실버페이스트를 사용하였다. 요판은 300 마이크로미터 간격에 20 마이크로미터 폭, 7.5 마이크로미터 깊이를 가지 면서 직각으로 형성된 그리드(Grid) 방식으로 패턴이 있는 유리를 사용하였다. As a silver paste, the low temperature baking silver paste of Fujikura Corporation was used. The intaglio used patterned glass in a grid fashion formed at right angles with a width of 20 micrometers and a depth of 7.5 micrometers at intervals of 300 micrometers.
PET 필름 (125 마이크로미터 두께)위에 폴리에스터 계열의 프라이머를 바 코팅한 후, 2분간 건조하여 프라이머 처리를 하였다. 도 1에 표시한 방식을 이용하여 오프셋 프린터를 이용하여 그리드 방식의 실버 패턴을 형성한 후, 150℃에서 30분 동안 소성하여 실버선을 형성하였다. 이때 형성된 실버선의 간격은 300 마이크로미터, 폭은 25 마이크로미터, 높이는 1.5 마이크로미터이었으며, 개구율은 84%이었다. 상기 기판을 275mm x 270mm로 절단한 후, 400 마이크로미터 두께의 EVA 사이에 위치한 후, 상기의 복합체를 3mm 두께를 가지는 270mm x 270mm 유리 사이에 두고 5기압 하, 140도에서 30분간 합착하여 접합유리를 제조하였다. 긴축으로 방향으로 접합유리 밖으로 위치한 부분에 copper strip를 clip으로 접촉하여 버스 바를 형성하였다. 이 때 양 단자 사이의 저항은 5.4 ohm 이었다. 이 때 13V의 전압을 인가시 38W (510W/m2)의 발열량을 나타내었다. 상기 발열 현상을 IR vision 카메라로 측정한 결과 5분 안에 20도부터 50도까지 온도가 상승하였다. 또한 발열구간 내의 20개 point에서 측정된 온도의 최고값과 최저값의 차이를 평균치로 나눈 온도편차 백분율값은 측정시간 동안 7% 이하의 값을 가졌다.After coating the primer primer of the polyester on the PET film (125 micrometers thick), and dried for 2 minutes was subjected to the primer treatment. After forming a grid-type silver pattern using an offset printer using the method shown in Figure 1, it was baked for 30 minutes at 150 ℃ to form a silver wire. The spacing of the formed silver wire was 300 micrometers, the width was 25 micrometers, the height was 1.5 micrometers, and the opening ratio was 84%. After cutting the substrate to 275mm x 270mm, placed between 400 micrometers thick EVA, the composite is sandwiched between 270mm x 270mm glass having a thickness of 3mm and bonded at 140 ° C for 30 minutes under 5 atm. Was prepared. A bus bar was formed by contacting the copper strip with a clip on the part located outside the laminated glass in the longitudinal direction. At this time, the resistance between both terminals was 5.4 ohm. At this time, when a voltage of 13V was applied, a calorific value of 38W (510W / m 2 ) was shown. As a result of measuring the exothermic phenomenon with an IR vision camera, the temperature increased from 20 degrees to 50 degrees within 5 minutes. In addition, the temperature deviation percentage value obtained by dividing the difference between the highest value and the lowest value of the temperature measured at 20 points in the heating section by the average value was 7% or less during the measurement time.
도 1은 오프셋 인쇄 공정을 나타낸 모식도이다. 1 is a schematic diagram showing an offset printing process.
도 2는 본 발명의 일 실시상태에 따른 자동차용 발열체의 예를 나타낸 것이다.Figure 2 shows an example of a heating element for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시상태에 따른 발열체의 사진이다.3 is a photograph of a heating element according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4 내지 도 8은 본 발명에 따른 발열체의 전도성 발열 패턴 형태를 예시한 것이다. 4 to 8 illustrate the shape of the conductive heating pattern of the heating element according to the present invention.
도 9 내지 도 14는 본 발명의 실시상태에 따른 전도성 발열 패턴의 형태를 예시한 것이다. 9 to 14 illustrate the shape of the conductive heating pattern according to the embodiment of the present invention.
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