KR20100112914A - 도전성 카본 발열선 및 그의 제조 방법 - Google Patents

도전성 카본 발열선 및 그의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 도전성 카본 발열선의 제조 방법 및 그 방법에 따라 제조된 도전성 카본 발열선에 관한 것이다. 본 발명의 도전성 카본 발열선의 제조 방법은 도전성 카본 발열체를 압출 성형하고 이를 냉각한 후에, 절연 물질이 도전성 카본 발열체의 외부를 둘러싸도록 압출 성형한다.
본 발명에 따르면, 도전성 카본 발열체를 먼저 압출 성형하여 냉각한 후에 절연 물질을 압출 성형한다. 따라서, 도전성 카본 발열체에 기포로 인한 홈이 발생하지 않는다.
도전성 카본 발열체, 발열선, 냉각, 기포, 압출 성형

Description

도전성 카본 발열선 및 그의 제조 방법 {Conductive carbon heating line and method for producing the same}
본 발명은 도전성 카본 발열선 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 도전성 카본 발열체를 먼저 압출 성형하여 냉각한 후, 절연 물질이 도전성 카본 발열체의 외부를 둘러싸도록 압출 성형하는 것에 관한 것이다.
도전성 카본 발열선은 전기를 통하면 열을 발산하는 선으로, 주로 난방을 위해 사용된다. 도전성 카본 발열선은 전기를 통하면 열을 발산하는 도전성 카본 발열체와, 도전성 카본 발열체를 감싸는 외피를 포함한다. 도전성 카본 발열선은 전선과 연결되면 발열이 되므로, 편리하고 깨끗하다. 따라서 주택, 학교 등에서 널리 사용되고 있다.
종래의 도전성 카본 발열선 제조 과정을 살펴보면, 도전성 카본 발열체와 외피를 용융하여, 이를 한번에 이중 압출 성형을 하였다. 즉, 도전성 카본 발열체가 중앙에 위치하고 외피가 도전성 카본 발열체의 주위를 감싸도록 조정하여, 한번에 압출 성형을 하였다.
그러나 이러한 방법으로 도전성 카본 발열선을 제조하면, 외피가 도전성 카 본 발열체를 감싸고 있는 상태에서 도전성 카본 발열체가 냉각이 된다. 도전성 카본 발열체는 냉각 과정에서 약간의 수축이 일어나고, 기포가 발생된다. 발생된 기포는 외피로 인해 외부로 배출되지 못하므로, 도전성 카본 발열체에 움푹한 홈(cavity)을 남긴다. 이러한 홈을 가진 도전성 카본 발열선에 전선을 연결하면, 발열 과정에서 홈과 접한 외피가 터지게 된다. 이로 인해 사용자가 부상을 입을 수도 있으며, 완료된 공사를 다시 해야 하는 경우가 발생할 수도 있다. 따라서 도전성 카본 발열체에 홈(cavity)이 생기지 않도록 도전성 카본 발열선을 제조하는 방법이 요구된다.
본 발명의 목적은 도전성 카본 발열체에 기포로 인한 홈이 발생하지 않도록 하는 도전성 카본 발열선 제조 방법 및 이러한 방법으로 제조된 도전성 카본 발열선을 제공하는 것이다.
위와 같은 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 도전성 카본 발열선 제조 방법은 도전성 카본 발열체를 압출 성형하는 제1 성형 단계, 성형된 도전성 카본 발열체를 냉각시키는 냉각 단계 및 절연 물질이 도전성 카본 발열체의 외부를 감싸도록 압출 성형하는 제2 성형 단계를 포함한다. 냉각 단계는 공랭(空冷)을 한 후 수냉(水冷)을 할 수 있다. 냉각 단계는 도전성 카본 발열체가 상온보다 높은 온도로 냉각할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 도전성 카본 발열선 제조 방법은 제2 성형 단계 전에, 냉각된 도전성 카본 발열체를 가열할 수 있다.
본 발명의 도전성 카본 발열선 제조 방법은 도전성 카본 발열체를 압출 성형 하여 냉각한 후 절연 물질을 압출 성형하여 외피를 형성하므로, 도전성 카본 발열체가 냉각되는 과정에서 발생하는 기포가 외부로 배출된다. 따라서 도전성 카본 발열체에 기포로 인한 홈에 발생되지 않는다.
또한 이러한 방법으로 제조된 도전성 카본 발열선은 사용 중에 외피가 터지지 않으므로, 사용자가 안심하고 도전성 카본 발열선을 사용할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 도전성 카본 발열선의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 도전성 카본 발열선을 제조하기 위해서는, 우선 도전성 카본 발열체를 압출 성형한다(S110). 도전성 카본 발열체는 카본(carbon)과 폴리에틸렌이 일정한 비율로 혼합되어 있다. 혼합 비율은 원하는 도전성 카본 발열체의 발열 온도에 따라 달라진다. 카본의 비율이 높아지면, 도전성 카본 발열체의 발열 온도가 높아진다.
도전성 카본 발열체의 압출 성형을 위해서는 압출 성형기가 사용된다. 압출 성형기는 압출기, 금형을 포함한다. 압출기의 호퍼에 공급되는 입상(粒狀) 또는 분말상(粉末狀)의 재료는 가열실린더 속에서 가열되어 용융되고, 스크루의 회전에 의해 혼련(混練)과 압축을 받으면서 앞쪽으로 수송된다. 용융 상태로 된 재료는 목적하는 형상으로 만들어진 금형의 개구부(開口部)로부터 외부에 연속적으로 압출된다. 본 실시예에서 용융 온도는 210~230℃ 정도가 될 수 있으나, 이는 도전성 카본 발열체의 재질에 따라 달라질 수 있다. 본 실시예에서는 압출 성형으로 도전성 카본 발열체를 성형하나, 이에 한정되지 않고 다른 방법으로 성형할 수도 있다.
성형된 도전성 카본 발열체는 냉각된다(S120). 도전성 카본 발열체의 냉각을 위해서는 여러 가지 방법이 사용될 수 있다. 통상적인 압출 성형에서와 같이 냉각 수조를 이용하여 도전성 카본 발열체를 냉각할 수 있다. 다른 실시예에서는 공랭(空冷)을 한 후 수냉(水冷)을 할 수도 있다. 성형된 도전성 카본 발열체를 바로 수냉을 하는 경우 급격한 온도 변화로 인해 도전성 카본 발열체에 균열이 발생할 수도 있다. 따라서 공랭을 하여 어느 정도 냉각을 한 후 수냉을 하여 급격한 온도 변화 없이 성형된 도전성 카본 발열체를 냉각할 수 있다.
본 실시예에서는 도전성 카본 발열체의 냉각 온도를 상온보다 높은 온도로 냉각할 수 있다. 바람직하게는 절연 물질이 도전성 카본 발열체에 잘 접착할 수 있 는 온도로 도전성 카본 발열체를 냉각한다. 도전성 카본 발열체가 너무 낮은 온도로 냉각되면, 절연 물질을 성형하는 단계에서 절연 물질이 도전성 카본 발열체에 제대로 접착하지 못한다. 따라서 도전성 카본 발열체를 상온보다 높은 온도로 냉각하여, 절연 물질을 성형하는 단계에서 절연 물질이 도전성 카본 발열체에 잘 접착하도록 할 수 있다.
도전성 카본 발열체의 냉각이 끝나면, 절연 물질이 도전성 카본 발열체의 외부를 감싸도록 압출 성형한다(S130). 절연 물질은 도전성 카본 발열체를 외부와 전기적으로 차단하기 위한 것이다. 본 실시예에서 절연 물질은 폴리에틸렌이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 다양한 종류의 절연 물질이 사용될 수 있다. 도전성 카본 발열체를 감싸는 절연 물질은 외피가 된다.
도전성 카본 발열체는 냉각되면서 약간의 수축이 발생할 수 있으며, 냉각 과정에서 기포가 발생한다. 본 실시예에서는 도전성 카본 발열체만을 냉각하므로, 기포가 외부로 배출된다. 또한 도전성 카본 발열체가 약간 수축이 된다고 해도, 도전성 카본 발열체가 냉각된 후에 절연 물질을 성형하므로, 도전성 카본 발열체와 절연 물질 사이에 빈틈이 발생하지 않는다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도전성 카본 발열선의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 도전성 카본 발열선을 제조하기 위해서는, 도전성 카본 발열체를 압출 성형하고(S210), 성형된 도전 성 카본 발열체를 냉각한다(S220). 이에 대한 자세한 설명에 도 1에서 설명한 것과 동일하므로 생략한다.
성형된 도전성 카본 발열체를 냉각하는 과정에서, 냉각 온도가 원하는 온도보다 낮아질 수 있다. 이 경우 절연 물질을 성형하는 단계에서 절연 물질이 도전성 카본 발열체에 제대로 접착하지 못한다. 이를 방지하기 위해 절연 물질은 성형하기 전에, 도전성 카본 발열체를 가열한다(S230). 가열 온도는 절연 물질이 도전성 카본 발열체에 잘 접착할 수 있는 온도이다.
가열된 도전성 카본 발열체를 이용하여, 절연 물질이 도전성 카본 발열체의 외부를 감싸도록 압출 성형한다(S240). 이때, 도전성 카본 발열체의 온도가 절연 물질이 잘 접착할 수 있는 온도이므로, 도전성 카본 발열체와 절연 물질의 접착력이 좋아진다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제조 방법으로 제조된 도전성 카본 발열선의 단면을 나타내는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 제조 방법으로 제조된 도전성 카본 발열선(100)은 도전성 카본 발열체(110)와 외피(120)를 포함한다. 도전성 카본 발열체(110)는 전기를 통하면 열을 발산한다. 외피(120)는 도전성 카본 발열체(110)를 외부와 전기적으로 차단한다.
도전성 카본 발열체(110)는 전선과 같은 형상이 될 수 있다. 본 실시예에서 도전성 카본 발열체(110)의 단면은 타원형이나, 이에 한정되지 않고 원형, 사각형, 다각형 등과 같이 다양한 형상이 될 수 있다. 도전성 카본 발열체(110)는 카본(carbon)과 폴리에틸렌이 일정한 비율로 포함한다. 카본과 폴리에틸렌의 혼합 비율을 조절하여 도전성 카본 발열체의 발열 온도를 조절할 수 있다. 도전성 카본 발열체의 발열 온도를 높이기 위해서는 카본의 비율을 높인다. 도전성 카본 발열체(110)는 압출 성형으로 형성된다.
외피(120)는 도전성 카본 발열체(110)의 외부를 감싸고 있다. 외피(120)는 성형되어 냉각된 도전성 카본 발열체(110)의 외부를 절연 물질이 감싸도록 압출 성형하여 형성된다. 외피(120)의 재질은 폴리에틸렌이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 다양한 종류에 절연 물질이 될 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명이 실시예에 따른 도전성 카본 발열선이 사용되는 것을 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 도전성 카본 발열선(100)을 난방용으로 사용하기 위해서는 복수개의 도전성 카본 발열선(100)이 사용될 수 있다. 도전성 카본 발열선(100) 사이의 간격은 원하는 난방 온도에 따라 달라진다. 정해진 구역 내에 높은 난방 온도를 원하는 경우에는 도전성 카본 발열선(100) 사이의 간격을 좁게 하고, 낮은 난방 온도를 원하는 경우에는 도전성 카본 발열선(100) 사이의 간격을 넓게 한다.
도전성 카본 발열선(100)은 일단이 전선(200)과 연결된다. 도전성 카본 발열선(100)의 타단도 다른 전선과 연결될 수 있다. 전선(200)과 도전성 카본 발열 선(100)의 도전성 카본 발열체(110)를 전기적으로 연결하기 위해서, 연결부재(210)가 사용된다. 연결부재(210)는 핀, 타카핀, 나사못, 피스, 볼트 등이 될 수 있다. 전선(200)을 피복하여 도전성 카본 발열선(100)을 접촉시킬 수도 있으나, 이러한 방법은 누전의 위험이 있으므로, 연결부재(210)를 사용하는 것이 더 바람직하다. 도전성 카본 발열체(110)에 전기가 통하면, 열을 발산한다.
도전성 카본 발열선(100)과 전선(200)이 접하는 부분에는 결합캡(300)이 사용될 수 있다. 본 실시예에서 결합캡(300)은 T자 형상으로, 전선(200)이 관통하고 도전성 카본 발열선(100)이 일단에 삽입된다. 결합캡(300)의 형상은 이에 한정되지 않고, 전선(200)과 도전성 카본 발열선(100)을 연결시켜 줄 수 있는 형상이면 된다. 결합캡(300)은 전선(200)과 도전성 카본 발열선(100)을 고정시킨다. 결합캡(300)의 재질은 절연 물질이 될 수 있다. 본 실시예에서는 결합캡(300)이 일측을 중심으로 개폐가 가능한 구조로 형성되어 편리하게 사용할 수 있다. 결합캡(300)을 체결한 후에는 누전을 방지하기 위해 절연물질을 녹여서, 결합캡(300)과 전선(200) 및 도전성 카본 발열선 사이를 밀봉할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명이 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 도전성 카본 발열선의 제조 방법을 나타내는 순서도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도전성 카본 발열선의 제조 방법을 나타내는 순서도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제조 방법으로 제조된 도전성 카본 발열선의 단면을 나타내는 도면.
도 4 및 도 5는 본 발명이 실시예에 따른 도전성 카본 발열선이 사용되는 것을 나타내는 도면.

Claims (5)

  1. 도전성 카본 발열체를 압출 성형하는 제1 성형 단계;
    상기 성형된 도전성 카본 발열체를 냉각시키는 냉각 단계; 및
    절연 물질이 상기 도전성 카본 발열체의 외부를 감싸도록 압출 성형하는 제2 성형 단계;를 포함하는 도전성 카본 발열선 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 단계는 공랭(空冷)을 한 후 수냉(水冷)을 하는 도전성 카본 발열선 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 냉각 단계는 도전성 카본 발열체가 상온보다 높은 온도로 냉각하는 도전성 카본 발열선 제조 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 성형 단계 전에
    상기 냉각된 도전성 카본 발열체를 가열하는 단계를 더 포함하는 도전성 카본 발열선 제조 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 기재된 제조 방법으로 제조된 도전성 카본 발열선.
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