KR20100075429A

KR20100075429A - 표면 난방 시스템

Info

Publication number: KR20100075429A
Application number: KR1020107002469A
Authority: KR
Inventors: 한스-군터 코치; 피터 우벨메서
Original assignee: 프렌즈리트-베르케 지엠비에치 앤드 컴패니. 케이지
Priority date: 2007-08-03
Filing date: 2008-07-31
Publication date: 2010-07-02
Also published as: WO2009018960A8; ATE461601T1; CN101816218A; DE502007003161D1; ES2340077T3; EP2023688A1; KR101336018B1; WO2009018960A1; RU2010103410A; US20100282736A1; CA2699966A1; CA2699966C; EP2023688B1; RU2439861C2

Abstract

본 발명은 열가소성 매트릭스 및 전도성 강화 섬유로 형성된 전기 전도성 포일 및 그 생성방법에 관한 것으로, 전도성 섬유는 전도성 포일에 실제로 등방적으로 배치되어 있다.

Description

표면 난방 시스템{SURFACE HEATING SYSTEM}

본 발명은 열가소성 매트릭스 및 전도성 강화 섬유(conductive reinforcing fibres)로 형성된 전기 전도성 포일(conducting foil) 및 그 생성방법에 관한 것으로, 전도성 섬유는 전도성 포일에 실제로 등방성으로(isotropically) 배치되어 있다.

전도성 섬유 또는 코팅을 포함하는 전도성의, 평편한 물질은 기술분야에 공지되어 있다.

따라서, US 4,534,886에서 전도성 입자 5~50중량%를 포함하는 전기 전도성 부직포(nonwoven) 또는 종이에 대해 기술하고 있다. 이 전도성 물질의 특징은 전도성 섬유가 분산 바인더(dispersion binder)에 의해 결합되어 있어서 부직포 형성이 가능했다는 것이다.

이 용액의 단점은 특히 견고하지 않고 다루기 어렵고, 섬유의 분리, 특히 전도성 섬유의 분리가 발생할 수 있는 부직포를 포함한다는 것이다. 따라서, 전도성 섬유는 부직포 합성물에서 분리될 수 있고 전체로 또는 파편으로 이동할 수 있다: 그러므로 아크(arc)를 통해 스파크를 형성하고 궁극적으로 점화로 이어질 수 있는, 전도성 섬유 사이의 접촉점이 부분적으로 단절된다. 또한, 부직포로서 구성되어 있기 때문에 전류-전도성(current-conducting) 구성요소(섬유)의 불안정하게 고정된 배열이 존재하는 것도 불리하다. z 방향으로 하중을 적용하여(surface pressing) 전도성 구성요소 사이의 접촉점이 다시 형성되거나 향상되어서 표면 압력-의존성 전기저항이 발생하여 정의되지 않은, 재생가능한 저항이 설정될 수 있다. 그로 인하여 접촉 궤도는 전도성 부직포의 표면에서만 붙는다.

부직포 또는 종이에 기반을 둔 복사 난방기(radiant heater)의 형태의 전기 전도성 물질은 DE 199 11 519 A1에 공지되어 있다. 전도성 구성요소가 충분히 고정되지 않았기 때문에 이 전기 전도성 물질은 또한 이전에 기술한 단점을 가진다. DE 199 11 519 A1에 따른 물질은 실제로 섬유 물질, 특히 또한 전도성 섬유가 추가로 일부만 고정되지 않고, 2개의 박판 포일(laminating foil)로 덮여 있다. 성긴 특성(loose character)이 유지된다. 전도성 물질의 표면에 접착된 접촉 스트립은 유사하게 포일로 덮여 있고, 그 결과로서 접촉 스트립의 영역에 샌드위치가 생성되고 샌드위치는 두 절연성 포일, 전도성 물질 및 구리 접촉 스트립을 포함하게 된다. 이 다중 층 구성은 자체로 접촉 스트립을 국부적으로 완전히 분리할 위험을 내포한다; 그러므로 경계 저항(transition resistance)은 스파클과 점화가 발생할 수 있는 국부적으로 뜨거워지는 것을 유도할 수 있는 전압과 전류 피크의 결과로 변경된다.

층 형태로 전기 전도성 물질을 생성하기 위한 다른 용액이 WO 01/43507 A1에 공지되어 있다. 이 전기 전도성 물질의 경우, 두 커버층 및 전도성 직물 중간층을 포함하는 다중 층 샌드위치 구조를 형성하기 위해 일정한 간격으로 전도성 날실 또는 씨실을 포함하는 직물이 열가소성 포일 또는 직물과 함께 압축된다. 다수의 개별 층으로부터의 복잡한 생성방법 외에, 이 편평한 전도성 물질의 경우, 전기 전도성 직물 중간층 때문에, 전기 전도성 날실 또는 씨실만 저항 성분으로서 작동하고 뜨거워지기 때문에 난방 패턴이 균질성이 낮아 특히 불리하다. 그 결과, 스트립-형태 난방 패턴이 생성되고 편평하고 균일한 난방이 일어나지 않는다.

본 발명의 목적은 응용 경우, 찢어지거나, 떨어져 나가거나, 쪼개지고, 스파클 형성, 국부적 전압 피크, 그로 인한 온도 피크와 같은 문제를 일으키고, 그로 안해 안전성 위험을 제기하는, 전도성 코팅이 존재하지 않는 새로운 전도성 물질을 제안하는 것이다.

전도성 물질에서, 전도성 구성요소는 단단히 고정되어서 전도성 구성요소의 접촉점이 한정되고 불변의 방법으로 고정된다. 게다가, 전도성 물질은 전체 표면에서, 전기 전도도 및 표면 저항이 일정(constancy)하다. 그러므로, 전기적 및 열적 표면 파워(surface power)가 보장되어 다양한 적용이 가능하게 된다. 게다가, 물질은 전기 저항의 압력 의존성(pressure dependency)이 없어야 하며, 공기 습도, 축축함 및 다른 매체와 같은 환경에 영향을 받아서는 안 된다. 그로 인하여 접착제를 사용하지 않고 새로운 물질의 접촉 스트립이 확실하고 변함없이 존재해야 하며 물질에 통합되어야 한다.

본 발명의 다른 목적은 그런 전기 전도성 물질을 위한 대응하는 생성방법을 제공하는 것이다.

목적은 청구항 제1항의 특징에 의한 포일과 청구항 제30항의 특징에 의한 생성방법에 대하여 이루어진다.

유리한 개선 방안이 종속항에 개시된다.

포일 형태의 본 발명에 따른 전기 전도성 물질은 열가소성 매트릭스에 포함되고 전도성 강화 섬유로 적어도 부분적으로 형성된 강화 섬유가 x/y 방향에 대하여, 포일에서 실제로 등방성적으로(isotropically) 존재하는 점에서 구별된다. 그러므로 전기 전도성 섬유는 포일의 단면에 대하여, 열가소성 매트릭스에 매입되고,또한, x/y 방향으로 균일하고, 실제로 등방성적(isotropically)이며, z 방향을 향하지 않는다. 이 섬유 방향의 결과로, x에서 y로의 전기 전도도의 비율이 1 내지 3, 바람직하게는 1.2 내지 2.2, 더 바람직하게는 1.5 내지 2로 변화된다. 특정하게 정의된 길이, 즉 0.1 내지 30mm의 장섬유가 사용되고 이 장섬유가 열가소성 매트릭스에 균일하게 분산 및 고정되어 있다는 사실의 결과로서, 서로에 대한 전기 전도성 섬유가 네트워크-유사하게 접촉되어 있는 것을 보장한다. 이 전도성 네트워크는 또한 전기 전도도의 전체 손실 없이, 그로 인해 전기 복사 난방이 이루어질 때 기능의 전체 손실 없이 국부적으로 차단될 수 있다. 본 발명에 따른 구조의 결과, 또한 예를 들면 스탬핑-아웃(stampings-out) 및/또는 천공(perforation)에 의해 포일의 전기 전도도를 특정하게 조정할 수 있다. 본 발명에 따른 전도성 포일의 경우, 전기 전도성 강화 섬유가 열가소성 매트릭스에 안전하게 삽입되고 고정되는 사실의 결과로서, 상술한 대로, 매우 안정한 구조가 생성된다는 것이 강조되어야 한다. (전기 전도도 없는) 강화 섬유의 추가 도입의 결과, 또한 포일의 기계적 성질이 응용 케이스에 대응하여 제어될 수 있다. 본 발명에 따른 전도성 포일의 다른 이점은 다음과 같다:

- 필요한 포일 박판 및 박판 접착제가 없고, 그로 인하여 전기 경계 저항을 바꿀 가능성이 있는 접착성 노화 없으며,

- 단일층 체계, 그로 인하여 층 분리(delamination)의 위험이 없고,

- 포일 내의 높은 내부 강도(high inner strength)

- 전도성 섬유 말단(conductive fibre ends)이 열릴 위험 및 스파클의 형성과 화재의 위험을 가지는 포일의 내부 분리의 위험이 없으며,

- 벤딩(bending) 또는 플렉싱(flexing)에 대한 결과로서 전도성 섬유가 파괴되지 않고,

- 전도성, 자유 섬유 파편 결과로 스파클 형성의 위험이 없으며,

- 통합된, 동일 높이의 금속 스트립 전도체(conductor),

- 접착제 없는 스트립 전도체(conductor)의 노후방지 연결,

- 균일한, 전체-표면 난방 패턴,

- 난방 포일에 국부적인 손상으로 기본적인 기능이 지장을 주지 않고,

- 전기 저항에 표면 압력-의존적(pressure-dependent) 변화가 없으며,

- 습도에 비의존적인, 전기 저항.

본 발명에 따른 전기 전도성 포일의 경우, 기계적 성질은 열가소성 수지(thermoplastic) 및 섬유의 선택 및 그들의 농도 및 혼합 비율의 선택, 및 포일의 두께의 선택에 의해 결정될 수 있다. 그러므로 신장률(elongation), 인장 강도(tensile strength), 탄성률(modulus of elasticity), 휨 내피로성(flexural fatigue resistance) 등등과 같은 매개변수가 특정하게 조정될 수 있어서 예를 들면 건물(building site)에 적당한 견고한 난방 포일 시스템이 생성될 수 있다. 본 발명에 따른 전도성 포일에서 전도성 섬유가 실제로 등방적으로(isotropically) 배치되고 열가소성 매트릭스 안에 균일하게 배치되어 있다는 사실의 결과로서, 포일 표면의 전기 전도도는 소위 안전 초저전압 범위(safety extra-low voltage range; SELV range)에서의 작동을 배제할 수 없고, 상기 포일은 추가적인 표면 절연체를 사용하지 않고 사용될 수 있다. 그러나, 전도성 포일의 표면이 전기적으로 절연되면, 전기 전도성 포일은 더 높은 전압에서 용이하게 이용될 수 있다.

본 발명에 따른 전도성 포일의 경우, 전기 전도성 강화 섬유의 길이가 0.1 내지 30mm, 바람직하게 2 내지 18mm, 더 바람직하게 3 내지 6mm인 경우가 바람직하다. 섬유 길이의 선택은 전기 전도도가 포일 자체의 균일한 전기 전도성 네트워크의 형태에 의하여 달성되는 이 유형의 전도성 장섬유에 의하여 보장되기 때문에 중요하다. 차례로 섬유의 두께가 기껏 1 내지 15㎛, 바람직하게 5 내지 8㎛인 경우가 바람직하다. 이 유형의 섬유를 선택하여, 비교적 낮은 농도의 전도성 전기 강화 섬유로 포일 자체의 전도도를 생성하는 것이 여전히 가능하다. 본 발명에 따르면, 열가소성 매트릭스에, 3 내지 45 중량%의 강화 섬유가 포함되고, 전기 전도성 강화 섬유의 비율이 적어도 0.1 중량%, 바람직하게 0.5 내지 20 중량%일 것이 바람직하게 요구된다. 그로 인하여, 본 출원인은 예를 들면 0.5 중량%의 최소량의 전기 전도도 강화섬유로도, 정상 전압(230V)을 이용할 때, 충분히 낮은 전기 표면 파워 및 그로 인한 낮은 온도를 가능하게 하는, 높은 전기 저항을 가지는 전도성 포일을 생성할 수 있음을 보였다.

기술된 매개변수로 본 발명에 따른 섬유를 균일하고, 실제로 등방성적으로 분산시킨 결과, 열가소성 포일의 전기적 특성을 제어할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 포일의 전기 전도도는 사용될 전도성 강화 섬유의 양(무게 비율)에 의해 포일의 밀도를 기술된 것으로 제어할 수 있다. 한편, 접촉점의 수가 결과적으로 영향을 받을 수 있기 때문에, 열가소성 매트릭스에서의 전도성 강화 섬유의 기술된 무게 비율로, 포일의 밀도를 변화시켜 전기 전도도가 대응하여 변화한다. 마지막으로, 포일의 천공 및/또는 스탬핑-아웃에 기인한 전도성 강화 섬유의 기술된 비율 또는 기술된 포일의 밀도로, 포일에서의 전도성 표면을 줄여서 포일의 전기 전도도에 영향을 미칠 수 있다. 본 실시예는 예를 들면 전도도가 손상되지 않고 바인더 또는 접착제가 스탬핑-아웃 또는 천공을 통과할 수 있다는 점에서 실용적인 곳이든지 포일을 사용할 수 있다는 중요한 장점을 가진다. 이는 바닥 타일과 바닥 스크린 사이에서 난방 포일이 이용될 때 건설 분야에서 특히 실용적이다; 이를 통과하는 타일 접착제에 의해 양호한 층간 접합이 이루어진다. 복합 재료를 제작할 때 한쪽에만 도포된 접착제가 천공을 통과하여 층을 양호하게 연결하는 경우에도 마찬가지로 유리하다.

스탬핑-아웃(stampings-out) 및/또는 천공의 도입을 통해 미리 결정된 방식으로 포일로 도입될, 패턴, 이름 또는 상표 등의 패턴을 포일 자체에 형성할 수 있게 된다. 그 결과, 전도성 포일의 특수성(distinctiveness)을 보장할 수 있고, 서모그래피(thermography)에 의해 제조된 상태에서도 볼 수 있다.

본 발명에 따른 포일의 밀도는 0.25g/㎤ 내지 6g/㎤, 바람직하게 0.8 내지 1.9g/㎤이다. 세트 방법 매개변수(set method parameters)의 함수로서, 포일의 두께를 30㎛ 내지 350㎛ 사이로 조정할 수 있다.

본 발명에 따른 포일의 다른 이점은 전기적 접촉점이, 바람직한 방식으로, 열가소성 매트릭스의, 즉 전기 전도성 포일의 일체적 구성요소라는 사실에서 나타난다. 본 발명의 그런 구체례를 생성하기 위하여, 이어서 설명한 것처럼, 생성 방법 동안 포일에 금속 접촉 스트립을 결합하여 통합하는 것만 요구된다. 그로 인하여 전기적 접촉점은 스트립 전도체(conductor)로서 바람직하게 형성된다. 바람직한 구체례에서, 그런 전기적 접촉점은 금속 접촉 스트립, 바람직하게 구리 포일이다.

이점으로 다음과 같은 것이 언급될 수도 있다:

- 잠재적인 기계적 또는 광학적 결점으로서 전이점이 상승하지 않고 스트립 전도체(conductor)를 기계적으로 견고하게 연결 및 보호하며(벽 난방, 예를 들면, 후면 벽지(behind wallpaper)),

- 연결을 위한 전도성 접착제의 노후 문제 회피하고,

- 열 전도체(conductor)에서 구리 접촉으로의 전이점에서 부식 문제를 예방하며,

- 상측에서의, 즉 알루미늄-플레이트(aluminium-plated) 구리 접촉 스트립에 부식-보호되는 접촉 스트립이 포일에 접하는 방식으로(in a flush manner) 추가로 도입될 수 있으며,

- 금속 접촉 스트립을 모든 유형의 전기 연결 기술 및 서로에 대하여 난방 포일 스트립의 어셈블리 기술을 접착제 없이 안정하게 연결시킬 수 있다:

- 클램핑,

- 톱니 형태의 잠금 와셔(serrated lock washer)를 가지는 마찰 연결,

- 납땜(soldering),

- 용접 (초음파, 레이저, 포인트 용접),

- 리벳(riveting),

- 플러그-인 연결,

- 누름단추

- 상업적으로 이용가능한 전기 전도성 접착 테이프.

본 발명에 따른 전도성 포일의 구조를 포일의 양 표면에 절연층을 적층한 형태뿐만 아니라 전기 전도성 포일을 대응하는 성형 공구(shaping tool)에 의해 3차원 형태로 형성할 수 있다.

물질 관점에서, 본 발명에 따른 전기 전도성 포일에 있어, 특히 탄소 섬유, 금속 섬유, 전도성으로 도핑된 열가소성 섬유(onductively doped thermoplastic fibres)가 전도성 강화 섬유에 적당하다.

다른 강화 섬유의 경우, 기술 분야에서 본질적으로 알려진 모든 강화 섬유가 이용될 수 있다. 적당한 강화 섬유의 예로서, 유리 섬유, 아라미드 섬유(aramide fibre), 세라믹 섬유, 폴리에테르이미드(polyetherimide) 섬유, 폴리벤조옥사졸(polybenzooxazole) 섬유, 천연 섬유(natural fibre) 및/또는 그 혼합물을 들 수 있다. 이 강화 섬유는 원칙적으로 이미 상술한 전기 전도성 강화 섬유와 같은 치수를 가질 수 있다. 그러므로 적당한 섬유 길이는 0.1 내지 30mm, 바람직하게 6 내지 18mm, 더 바람직하게는 6 내지 12mm이다.

열가소성 매트릭스로 모든 열가소성 물질을 기본적으로 이용할 수 있다. 이들의 적당한 예는 폴리에테르 케톤, 폴리-p-페닐렌 설파이드(poly-p-phenylene sulphide), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리에테르 술폰(polyether sulphone), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 퍼플루오로알콕시 폴리머(perfluoroalkoxy polyner), 폴리아미드(polyamide) 및/또는 폴리술폰(polysulphone)에서 선택된 열가소성 수지이다.

열소성 수지의 온도 저항에 따르면, 일시적으로는 300℃까지의 온도에서 그리고 영구적으로는 220℃ 이상에서 이용될 수 있는 난방 포일이 생성될 수 있다.

전기 전도성 포일의 성질을 제어하기 위하여, 첨가제를 바람직하게 10 중량%까지 추가로 포함할 수 있다. 첨가제로서 바인더를 언급할 수 있고, 사실 바람직하게 부직포 매트의 생성시 이용되는 그 바인더는 바람직하게 첨가된다. 적당한 다른 첨가제는 마찰학적으로 효과적인 보충제(tribologically effective supplements), 강도, 충격 강도, 온도 저항, 열전도율, 마모저항 및/또는 전기 전도도를 위한 보충제이다.

바람직하게 첨가제가 섬유, 피브릴(fibril), 피브리드(fibrides), 펄프(pulps), 분말, 나노파티클(nanoparticles) 및 나노섬유(nanofibres) 및/또는 그들의 혼합물 형태로 이용된다.

물질 관점에서, 바인더에 관한 첨가제의 적당한 예는 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리비닐 아세테이트(polyvinyl acetate), 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol), 폴리우레탄(polyurethane), 수지(resin), 폴리올레핀(polyolefins), 방향족 폴리아미드(aromatic polyamides) 및/또는 이들의 공중합체에 기반을 둔 화합물이다.

본 발명은 또한 상술한 전도성 포일의 생성 방법에 관련된다.

본 발명에 따르면, 그로 인한 방법은 첫 단계에서, 부직포 매트를 생성하고 나서 전도성 포일을 형성하기 위해 가열된 공구로 압력을 받아 압축하여(by compression under pressure) 접촉점을 도입한 후에 이 부직포 매트를 개조한다.

본 발명에 따른 방법에서 근본적인 요소는 부직포 매트의 생성이다. 부직포 매트를 EP 1 618252 E1과 기본적으로 유사하게 생성한다. 부직포 매트 및 그 생성방법이 상기 특허출원에 기술되어 있다. 그로 인하여 이 방법의 근본적인 요소는 소위 멜팅 섬유(melting fibre) 및 강화 섬유를 이용하여 부직포 매트를 형성한다는 것이다. 멜팅 섬유를 이용하여 다음 과정에서 열가소성 매트릭스를 형성한다. 이 부직포 매트의 생성 과정에서, 대각선으로 연장하는 스크린에 적당하게 놓는 방법을 통해, 멜팅 섬유 및 전기 전도성 강화 섬유의 분산에 대응하는, 전기 전도성 강화 섬유에 의해 적어도 부분적으로 형성되는 강화 섬유를 생성할 수 있게 된다. 이 절차에서, 전도성 포일의 물리적 특성은 대응하는 전도성 섬유의 혼합비율 및 강화 섬유의 혼합 비율에 의해 조정될 수 있다.

부직포 매트의 생성 동안, EP 1 618 252 B1에서 이미 언급한, 당연히 또한 대응하는 첨가제는 전기 전도성 포일에 영향을 더 미치기 위하여 첨가될 수 있다. 그로 인하여 근본적인 요소는 성분은 멜팅 섬유 및 강화 섬유를 포함하는 것 같은 부직포 매트를 고정하기 위해 실제로 여기서 방법 단계 a)에서 대응하는 바인더가 추가된다는 것이다.

또한 방법 단계 a) 동안, 즉 부직포 매트의 생성 동안 또는 다음의 압축 단계 (방법 단계 c)) 동안 전기적 접촉점이 삽입될 수 있어서(방법 단계 b)) 이런 접촉점이 본 발명에 따른 전기 전도성 포일의 일체의 구성요소로 존재한다.

방법 도중 사용되는 양 비율, 및 또한 물질 선택에 관하여, 상기 전기 전도성 포일에 대한 설명을 참조한다.

또한 본 발명은 상술한 것처럼, 복사 난방을 위한 전도성 포일의 사용에 관련된다. 본 발명에 따른 포일은 건축 분야 및 자동차 분야 모두에서, 바닥, 벽, 복사 천장 난방 시스템에서 저온 적용을 위해 특히 적당하다.

특히 건축 분야에 있어, 바닥 타일과 난방 포일 및/또는 바닥 스크린 사이에서 최소로 접착하기 위해 포일에 프라이머(primer)를 도포하는 것이 바람직할 수 있다. 그런 프라이머는 기술분야에서 본질적으로 공지되어 있다.

가열 포일의 통(roll) 형태는 큰 공간 지역의 간단한, 스트립-유사 디자인을 가능하게 한다. 링 회로(ring circuits), 접촉 레일(contact rails) 또는 접촉 다리(contact bridges) 등을 사용하여 레이-아웃 스트립(laid-out strip)의 병렬 연결을 통해 간단하고, 경제적으로 접촉한다.

또한, 특정한 구체례는 고온 방사선 난방 시스템, 보조 난방 시스템 및 프로세스 열을 위한 에너지원으로서 적당하다는 것이 증명되었다.

다른 응용분야에서, 복사 난방 시스템은 다음으로서 적당하다:

● 거울 히팅(Mirror heating)

● 에어컨디셔닝 유닛(air conditioning units)의 부가 히팅

● 시트 히팅

● 전자부품의 히팅

도 1은 물질 HICOTEC TP1(제조예 1.1 참조)에 관한, 표면 저항의 함수로서 수증기 침투성의 그래프를 도시한다.
도 2는 동일한 제조예(HICOTEC TP1-)를 위한, 밀도의 함수로 수증기 침투성을 도시한다.
도 3은 전도성 탄소 섬유의 농도에 표면 저항의 의존성을 도시한다.
도 4와 5에서, 예로서 강화 섬유의 선택이 파단 신장율(breaking elongation)(도 4) 및 인장 강도(tensile strength)(도 5)에 어떻게 영향을 미치는지를 나타낸다.

정식 예 및 도 1 내지 5의 실험 결과를 참조하여 본 발명을 더 상세히 설명한다.

1. 제조예

1.1 HICOTEC TP-1

매트릭스: 60중량%의 PET

전도성 섬유: 3중량%의 탄소 섬유

강화 섬유: 32중량%의 유리 섬유 + 아라미드 섬유

바인더: 5중량%

1.2 HICOTEC TP-2 및 3

매트릭스: 75중량%의 PET

전도성 섬유: 3.9중량%의 탄소 섬유

강화 섬유: 16.1중량%의 유리 또는 아라미드

바인더: 5중량%

2. 실험 결과

도 1은 물질 HICOTEC TP1(제조예 1.1 참조)에 관한, 표면 저항의 함수로서 수증기 침투성의 그래프를 도시한다.

도 2는 동일한 제조예(HICOTEC TP1-)를 위한, 밀도의 함수로 수증기 침투성을 도시한다. 압축 압력을 변화시켜 밀도를 변화시켰다. 그래프는 v=5m/min의 예로서 생성된다.

도 3은 전도성 탄소 섬유의 농도에 표면 저항의 의존성을 도시한다.

도 4와 5에서, 예로서 강화 섬유의 선택이 파단 신장율(breaking elongation)(도 4) 및 인장 강도(tensile strength)(도 5)에 어떻게 영향을 미치는지를 나타낸다. 그래프에서, 강화 섬유 유리의(제조예 HICOTEC TP-2) 및 제조예 HICOTEC TP-3(아라미드)의 파단 신장율의 값이 모두 나타나 있다.

Claims

3 내지 45중량%의 강화 섬유, 전기 접촉점 및 열가소성 매트릭스로 형성된 전기 전도성 포일로서,
상기 강화 섬유는 적어도 부분적으로 0.1 내지 30mm의 섬유 길이를 가지는 전기 전도성 강화 섬유를 포함하며,
적어도 상기 전기 전도성 강화 섬유는 상기 열가소성 매트릭스에서 x-y 방향으로 실제로 등방성적으로 상기 포일에 존재하는, 전기 전도성 포일.
제1항에 있어서,
상기 x 방향에서 상기 y 방향에서의 상기 전기 전도도의 비율이 1에서 3까지, 바람직하게 1.2에서 2.2까지 변하는 것을 특징으로 하는 전기 전도성 포일.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 전도성 강화 섬유는 2 내지 18mm, 바람직하게는 3 내지 6mm의 섬유 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 전기 전도성 포일.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 전도성 강화 섬유의 두께는 1 내지 15㎛, 바람직하게는 5 내지 8㎛인 것을 특징으로 하는 전기 전도성 포일.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전도성 강화 섬유는 탄소 섬유, 금속 섬유 및/또는 전도성 도핑 열가소성 섬유에서 선택되는 것을 특징으로 하는 전기 전도성 포일.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기 전도성 강화 섬유의 비율은 적어도 0.1 내지 20중량%, 바람직하게는 0.5 내지 20중량%인 것을 특징으로 하는 전기 전도성 포일.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기 전도성 포일은 상기 전기 전도성 섬유 이외에, 다른 강화 섬유가 더 포함하며,
상기 다른 강화 섬유는 유리 섬유, 아라미드 섬유, 세라믹 섬유, 폴리에테르이미드 섬유, 폴리벤조옥사졸 섬유, 천연 섬유 및/또는 그 혼합물에서 선택되는 것을 특징으로 하는 전기 전도성 포일.
제7항에 있어서,
상기 다른 강화 섬유는 0.1 내지 30mm, 바람직하게는 6 내지 18mm, 더 바람직하게는 6 내지 12mm의 섬유 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 전기 전도성 포일.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 열가소성 매트릭스는 폴리에테르 케톤, 폴리-p-페닐렌 설파이드, 폴리에테르이미드, 폴리에테르 술폰, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 퍼플루오로알콕시 폴리머, 폴리아미드 및/또는 폴리술폰에서 선택된 열가소성 수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 전도성 포일.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기 전도성 포일은 20중량%까지, 바람직하게 10중량%까지, 더 바람직하게는 7중량%까지의 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 전도성 포일.
제10항에 있어서,
상기 첨가제는 첨가제 바인더, 마찰학적으로 유효한 보충제(tribologically effective supplements), 강도, 충격 강도, 온도 저항, 열전도율, 마모저항 및/또는 전기 전도도를 위한 보충제로서 포함되는 것을 특징으로 하는 전기 전도성 포일.
제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 첨가제는 섬유, 피브릴(fibril), 피브리드(fibrides), 펄프(pulps), 분말, 나노파티클(nanoparticles) 및 나노섬유(nanofibres) 및/또는 그들의 혼합물 형태로 이용되는 것을 특징으로 하는 전기 전도성 포일.
제11항에 있어서,
상기 바인더는 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리비닐 아세테이트(polyvinyl acetate), 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol), 폴리우레탄(polyurethane), 수지(resin), 폴리올레핀(polyolefins), 방향족 폴리아미드(aromatic polyamides) 또는 이들의 공중합체 또는 이들의 혼합물을 기초로 구성된 화합물에서 선택되는 것을 특징으로 하는 전기 전도성 포일.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전도성 강화 섬유의 상술한 무게 비율에서 포일의 밀도 변화에 의해 상기 포일의 전기 전도도가 조정되는 것을 특징으로 하는 전기 전도성 포일.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 포일의 상술한 밀도에서 상기 전기 전도성 강화 섬유의 무게 비율의 선택에 의해 상기 포일의 전기 전도도가 조정되는 것을 특징으로 하는 전기 전도성 포일.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 포일은 동일한 또는 다른 구조의 스탬핑-아웃(stampings-out)을 가지는 것을 특징으로 하는 전기 전도성 포일.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 포일은 천공(perforation)을 가지는 것을 특징으로 하는 전기 전도성 포일.
제16항 또는 제17항에 있어서,
상기 천공(perforation) 및/또는 스탬핑-아웃(stampings-out)은 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 전기 전도성 포일.
제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전도성 강화 섬유의 상술한 두께 및/또는 상술한 무게 비율로, 상기 천공 및/또는 스탬핑-아웃(stampings-out)에 의해 상기 포일의 전기 전도도가 조정되는 것을 특징으로 하는 전기 전도성 포일.
제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기 전도성 포일의 밀도는 0.25g/㎤ 내지 6g/㎤인 것을 특징으로 하는 전기 전도성 포일.
제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기 전도성 포일의 두께는 30 내지 350㎛인 것을 특징으로 하는 전기 전도성 포일.
제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기 접촉점은 상기 전도성 포일의 일체의 구성요소인 것을 특징으로 하는 전기 전도성 포일.
제22항에 있어서,
상기 전기 접촉점은 적어도 상기 포일의 두 가장자리 영역에서 스트립 형태로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 전도성 포일.
제22항 또는 제23항에 있어서,
상기 전기 접촉점은 금속 접촉 스트립에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 전도성 포일.
제22항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전도성 접촉 스트립은 구리 포일인 것을 특징으로 하는 전기 전도성 포일.
제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기 전도성 포일은 플레이트 형태로 존재하며,
서로에 대하여 적어도 두 개의 플레이트가 접촉점을 통해 전기 전도성 방식으로 서로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 전도성 포일.
제26항에 있어서,
상기 연결은 클램핑, 톱니 형태의 잠금 와셔, 납땜(soldering), 용접, 리벳(riveting), 플러그-인 연결, 누름단추 및/또는 접착 테이프에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 전도성 포일.
제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 포일은 3차원으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 전도성 포일.
제1항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
바람직하게 전기 절연 물질을 포함하는 층이 적어도 한 표면에 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 전도성 포일.
제29항에 있어서,
상기 전기 전도성 포일은 절연층으로 양쪽에 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 전도성 포일.
제1항 내지 제30항 중 어느 한 항에 따른 전도성 포일의 생성방법으로서,
a) 열가소성 매트릭스 및 강화 섬유를 형성하기 위해, 열가소성 멜팅 섬유를 포함하는 부직포를 생성하고,
b) 접촉점을 도입하며,
c) 전도성 포일을 형성하기 위해 성형 도구로 압력을 가하여 부직포를 압축하는 것을 포함하는 전도성 포일의 생성방법.
제31항에 있어서,
55 내지 97중량%의 멜팅 섬유 및 3 내지 45중량%의 강화 섬유를 이용하여 상기 부직포를 생성하며,
상기 멜팅 섬유의 섬유 길이는 상기 강화 섬유의 섬유 길이보다 짧은 것을 특징으로 하는 전도성 포일의 생성방법.
제31항 또는 제32항에 있어서,
상기 부직포의 생성 동안 첨가제로서 1 내지 10중량%의 바인더를 상기 부직포에 첨가하는 것을 특징으로 하는 전도성 포일의 생성방법.
제31항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 멜팅 섬유의 섬유 길이는 2 내지 6mm, 바람직하게는 2.5 내지 3.5mm인 것을 특징으로 하는 전도성 포일의 생성방법.
제31항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 멜팅 섬유는 폴리에테르 케톤, 폴리-p-페닐렌 설파이드, 폴리에테르이미드, 폴리에테르 술폰, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 퍼플루오로알콕시 폴리머, 폴리아미드 및 폴리술폰 및/또는 그 혼합물을 포함하는 섬유에서 선택되는 것을 특징으로 하는 전도성 포일의 생성방법.
제31항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 바인더는 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리비닐 아세테이트(polyvinyl acetate), 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol), 폴리우레탄(polyurethane), 수지(resin), 폴리올레핀(polyolefins), 방향족 폴리아미드(aromatic polyamides) 또는 이들의 공중합체 또는 이들의 혼합물을 기초로 구성된 화합물에서 선택되는 것을 특징으로 하는 전도성 포일의 생성방법.
제36항에 있어서,
상기 바인더는 피브릴(fibrils), 피브리드(fibrides) 및/또는 섬유성 바인더 형태로 존재하는 것을 특징으로 하는 전도성 포일의 생성방법.
제31항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 부직포 매트의 생성 동안(단계 a)) 추가로 다른 첨가제를 첨가하는 것을 특징으로 하는 전도성 포일의 생성방법.
제31항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 부직포 매트의 표면 질량(surface mass)은 8 내지 400g/㎡으로 조정되는 것을 특징으로 하는 전도성 포일의 생성방법.
제31항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 부직포 매트의 밀도는 30 내지 500㎏/㎡로 조정되는 것을 특징으로 하는 전도성 포일의 생성방법.
제31항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 부직포 매트의 두께는 0.1 내지 4mm인 것을 특징으로 하는 전도성 포일의 생성방법.
제31항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서,
구리 스트립이 접촉점으로서 삽입되는 것을 특징으로 하는 전도성 포일의 생성방법.
제31항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 부직포 매트의 압축(단계 c))에 0.05 내지 15N/㎟의 압력이 적용되는 것을 특징으로 하는 전도성 포일의 생성방법.
제31항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전도성 포일의 생성 후에, 포일의 적어도 일부 영역에 천공 및/또는 스탬핑-아웃이 형성되는 것을 특징으로 하는 전도성 포일의 생성방법.
바닥 타일 아래의 바닥 난방으로서 제1항 내지 제30항 중 어느 한 항에 따른 전도성 포일의 사용.
나무 바닥 아래의 바닥 난방으로서 제1항 내지 제30항 중 어느 한 항에 따른 전도성 포일.