KR20110015133A - 면상 발열체 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 면상 발열체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 절연성 패트(PET)에 카본 페이스트를 도포 건조하여 저항체로 사용하고 상기한 카본 페이스트는 구리박판으로 인가되는 전류를 통해 저항열이 발생되게 하므로써, 전도성이 균일하고, 발열효과가 우수하며 온도편차가 없이 열전도과 균일하게 이루어질 수 있도록 한 것이다.

면상 발열체, 카본 페이스트, 카본층, 실버층, 구리박판

Description

면상 발열체 및 그 제조방법{Flat type heater and method for manufacturing thereof}

본 발명은 면상 발열체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 절연성 패트(PET)에 카본 페이스트를 도포 건조하여 저항체로 사용하고 상기한 카본 페이스트는 구리박판으로 인가되는 전류를 통해 저항열이 발생되게 하므로써, 전도성이 균일하고, 발열효과가 우수하며 온도편차가 없이 열전도과 균일하게 이루어질 수 있도록 한 면상 발열체 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 사용되는 면상 발열체는 면상의 절연복사체 내부에 저항발열체를 장착하여 발열체의 전도열에 의해 가열된 복사체로부터 원적외선 복사를 이용하여 방식의 히터를 의미하며, 저항발열체로는 금속 박판, 카본 블랙, 탄소섬유 타입 등이 사용된다.

상기와 같은 면상 발열체는 통상의 열선 방식에 비해 면적으로 발열하므로 발열률이 우수하고 전력 소모율이 작아 사용하고 있는 전기 발열체보다 20∼40%의 전력소비를 감소할 수 있는 것으로 알려져 있으며, 유해 전자파의 발생이 거의 없고, 평활성과 내구성이 높은 편이라 유용하게 널리 사용되고 있다.

이와 같은 면상 발열체를 이용하여 다양한 분야에 널리 사용되고 있으나, 종래 면상 발열체는 원하는 저항값을 얻을 수 있는 별도의 장치 및 방법이 마련되어 있지 않기 때문에 다양한 발열특성을 자유자재로 선택할 수 없는 단점이 있었다.

또한, 종래 면상 발열체는 구조적으로 전도성이 균일하지 못하고, 발열효과가 저하되며, 열전도도를 균일하게 유지하지 못하는 등의 제반 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 제반 문제점을 감안하여 안출한 것으로 절연성 패트(PET)에 카본 페이스트를 도포 건조하여 저항체로 사용하고 상기한 카본 페이스트는 구리박판으로 인가되는 전류를 통해 저항열이 발생되게 하므로써, 전도성이 균일하고, 발열효과가 우수하며 온도편차가 없이 열전도과 균일하게 이루어질 수 있도록 한 면상 발열체 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로 베이스 패트 필름과, 상기 베이스 패트 필름의 가로 방향으로 액상의 카본페이스트가 일정한 간격으로 배열 형성되고 전류가 인가되면 저항열을 발생하는 카본층과, 상기 카본층 양단부에 세로 방향으로 형성되고 열전도 향상을 위해 도전성 실버페이스트로 형성되며 전류를 카본층에 흐르게 하는 실버층과, 상기 실버층에 적층 형성되고 카본층에 전류를 인가하는 구리박판과, 상기 카본층, 실버층, 구리박판이 베이스 패트 필름에 형성되면 베이스 패트 필림에 합지되어 면상 발열체를 형성하는 마감 패트 필름으로 구성되는 것과,

카본층은 전열성 카본, 흑연, 수지, 용제 및 경화제가 혼합된 카본페이스트를 저항체로 사용하고, 이 카본페이스트는 저저항 카본 페이스트 5중량%~20중량%와 고저항 카본 페이스트 80중량%~95중량%가 혼합 사용되는 것과,

베이스 패트 필름을 준비한 후, 준비된 베이스 패트 필름상에 액상의 카본페 이스트를 가로 방향으로 도포 건조하여 저항열을 발생시키는 카본층을 형성하는 카본층 형성단계; 카본층 양단부에 세로 방향으로 위치하여 다수의 카본층을 연결하는 도전성 실버페이스트를 도포 건조시켜 실버층을 형성하는 실버층 형성단계; 실버층 형성단계를 통하여 카본층과 실버층이 연결되면 상기한 실버층에 적층 형성되어 카본층에 전류를 인가하는 구리박판을 형성하는 구리박판 형성단계; 베이스 패트 필름상에 카본층, 실버층, 구리박판이 형성되면 베이스 패트 필름상에 마감 패트 필름이 합지되어 면상 발열체로 제조되게 마감 패트 필름 합지단계를 포함하는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 절연성 패트(PET)에 카본 페이스트를 도포 건조하여 저항체로 사용하고 상기한 카본 페이스트는 구리박판으로 인가되는 전류를 통해 저항열이 발생되게 하였다. 따라서 본 발명의 면상 발열체를 사용시 전도성이 균일하고, 발열효과가 우수하며 온도편차가 없이 열전도과 균일하게 이루어지는 것이다.

또한, 고저항 카본 페이스트와 저저항 카본 페이스트를 혼합 사용하기 때문에 원하는 저항값을 얻을 수 있을 뿐 아니라, 다양한 발열측성을 자유자재로 선택할 수 있는 등의 효과가 있는 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 발명에 따른 면상 발열체의 평면 구성도 이고, 도2는 본 발명에 따른 면상 발열체의 단면 구성도이다.

본 발명의 면상 발열체는 도1 및 도2에서와 같이 절연성 패트(PET) 즉, 베이스 패트 필름(1)과 마감 패트 필름(20) 및 액상의 카본페이스트로 이루어진 카본층(2), 도전성 실버페이스트로 이루어진 실버층(3), 구리박판(4)이 기본적으로 동원된다.

이를 더욱 상세하게 설명하면 면상 발열체는 베이스 패트 필름(1)과, 상기 베이스 패트 필름(1)의 가로 방향으로 액상의 카본 페이스트가 일정한 간격으로 배열 형성되고 전류가 인가되면 저항열을 발생하는 카본층(2)과, 상기 카본층(2) 양단부에 세로 방향으로 형성되고 열전도 향상을 위해 도전성 실버페이스트로 형성되며 전류를 카본층(2)에 흐르게 하는 실버층(3)과, 상기 실버층(3)에 적층 형성되고 카본층(2)에 전류를 인가하는 구리박판(4)과, 상기 카본층(2), 실버층(3), 구리박판(4)이 베이스 패트 필름(1)에 형성되면 베이스 패트 필림(1)에 합지되어 면상 발열체를 형성하는 마감 패트 필름(5)으로 구성된다.

카본층(2)은 전열성 카본, 흑연, 수지, 용제 및 경화제가 혼합된 카본페이스트가 저항체로 사용되고, 이 카본페이스트는 저저항 카본 페이스트 5중량%~20중량%와 고저항 카본 페이스트 80중량%~95중량%가 혼합 사용된다.

여기서, 카본 페이스트에 사용되는 카본으로는 전열성을 갖는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 시판용의 전열성이 양호한 전열성 카본과 흑연을 혼합하여 사용하는 것이 바람직한다.

또한, 카본 페이스트에 사용되는 수지로는 열변성이 적으며, 카본과 용이하게 배합되며, 접착성을 가지며 수난용성인 것이라면 특히 제한되지 않는다. 예를 들어 폴리에스테르, 폴리아크릴레이트, 폴리이미드 등을 들 수 있으며, 이중 폴리에스테르 수지가 바람직하므로 절연 패트는 이와 적합한 사용성을 가지는 패트(PET) 시트 등이 바람직하다.

용제로는 부틸셀루솔브라세테이트 또는 부틸카비톨아세테이트 등이 사용되며, 부틸카비톨아세테이트가 바람직하다.

경화제는 통상 사용되는 것이라면 특히 제한되지 않으며, 폴리이소시아네이트 등이 바람직하다.

따라서 본 발명에 따른 면상 발열체에는 저항체인 카본 페이스트의 물성을 최적화하는 비율로 상기 성분들이 혼합 사용되기 때문에 발열효과가 우수하며, 온도편차가 없는 면상 발열체를 얻을 수 있는 것이다.

상기와 같은 카본 페이스트는 저저항 카본 페이스트와 고저항 카본 페이스트를 혼합하여 원하는 저항값을 얻기 때문에 다양한 발열특성을 자유자재로 선택할 수 있다. 저저항 카본 페이스트는 전열성 카본, 흑연, 수지, 용제를 포함하며, 고저항 카본 페이스트는 상기 재료에 더하여 경화제를 추가하여 포함한다.

저저항 카본 페이스트는 전열성 카본 15중량%~25중량%, 흑연 5중량%~15중량%, 수지 15중량%~25중량%, 용제 40중량%~50중량%가 혼합 사용된다. 고저항 카본 페이스트는 전열성 카본 10중량%~15중량%, 흑연 5중량%~10중량%, 수지 25중량%~30중량%, 경화제 2중량%~5중량% 및 용제 40중량%~50중량%가 혼합 사용된다.

상기한 조성비율로 혼합한 고저항 카본 페이스트는 1차 롤링하여 100 ℃ 내지 150 ℃에서 40시간 내지 48시간 숙성하고, 다시 2차 롤링하여 100 ℃ 내지 120 ℃에서 12시간 내지 24시간 숙성하여 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 저항체로 단일 카본 페이스트를 사용하는 것이 이론상으로는 가능하나, 실질적으로는 원하는 저항값을 얻기 위해서는 저저항 카본 페이스트와 고저항 카본 페이스트를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하며, 그의 양은 저항값에 따라 적절히 선택하여 사용하는데, 바람직하게는 저저항 카본 페이스트 5중량%~20중량%와 고저항 카본 페이스트 80중량%~95중량%를 혼합 사용한다.

이와 같은 면상 발열체를 제조하기 위한 기본 구성이 완료되면 면상 발열체는 카본층 형성단계, 실버층 형성단계, 구리박판 형성단계, 마감 패트 필름 합지단계를 거쳐 면상 발열체로 제조 완성된다.

카본층 형성단계,

먼저 절연성 패트(PET) 즉, 베이스 패트 필름(1)을 준비한 후, 준비된 베이스 패트 필름(1)상에 액상의 카본 페이스트를 가로 방향으로 도포 건조하여 저항열을 발생시키는 카본층(2)을 형성한다. 이때 카본층(2)의 저항체로 사용되는 카본 페이스트는 고저항 카본 페이스트와 저저항 카본 페이스트와 일정 비율로 혼합된 상태이다.

실버층 형성단계,

카본층(2) 양단부에 세로 방향으로 도전성 실버페이스트를 도포 건조시켜 다수의 카본층(2)을 연결하는 실버층(3)을 형성한다.

구리박판 형성단계,

상기 실버층 형성단계를 통하여 카본층(2)과 실버층(3)이 연결되면 상기한 실버층(3)에 적층 형성되어 카본층(2)에 전류를 인가하는 구리박판(4)을 형성한다.

마감 패트 필름 합지단계,

베이스 패트 필름(1)상에 카본층(2), 실버층(3), 구리박판(4)이 형성되면 베이스 패트 필름(1)상에 마감 패트 필름(5)을 합지하여 면상 발열체로 제조하면 되는 것이다.

도1은 본 발명에 따른 면상 발열체의 평면 구성도

도2는 본 발명에 따른 면상 발열체의 단면 구성도

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

1 ; 베이스 패트 필름 2 ; 카본층

3 ; 실버층 4 ; 구리박판

5 ; 마감 패트 필름

Claims (3)

1. 베이스 패트 필름(1)과, 상기 베이스 패트 필름(1)의 가로 방향으로 액상의 카본 페이스트가 일정한 간격으로 배열 형성되고 전류가 인가되면 저항열을 발생하는 카본층(2)과, 상기 카본층(2) 양단부에 세로 방향으로 형성되고 열전도 향상을 위해 도전성 실버페이스트로 형성되며 전류를 카본층(2)에 흐르게 하는 실버층(3)과, 상기 실버층(3)에 적층 형성되고 카본층(2)에 전류를 인가하는 구리박판(4)과, 상기 카본층(2), 실버층(3), 구리박판(4)이 베이스 패트 필름(1)에 형성되면 베이스 패트 필림에 합지되어 면상 발열체를 형성하는 마감 패트 필름(5)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 면상 발열체.
2. 제1항에 있어서, 상기 카본층(2)은 전열성 카본, 흑연, 수지, 용제 및 경화제가 혼합된 카본 페이스트를 저항체로 사용하고, 이 카본 페이스트는 저저항 카본 페이스트 5중량%~20중량%와 고저항 카본 페이스트 80중량%~95중량%가 혼합 사용되는 것을 특징으로 하는 면상 발열체.
3. 베이스 패트 필름(1)을 준비한 후, 준비된 베이스 패트 필름(1)상에 액상의 카본 페이스트를 가로 방향으로 도포 건조하여 저항열을 발생시키는 카본층(2)을 형성하는 카본층 형성단계;

   카본층(2) 양단부에 세로 방향으로 위치하여 다수의 카본층(2)을 연결하는 도전성 실버페이스트를 도포 건조시켜 실버층(3)을 형성하는 실버층 형성단계;

   실버층 형성단계를 통하여 카본층(2)과 실버층(3)이 연결되면 카본층(2)에 전류가 인가될 수 있도록 상기한 실버층(3)에 구리박판(4)을 적층 형성하는 구리박판 형성단계;

   베이스 패트 필름(1)상에 카본층(2), 실버층(3), 구리박판(4)이 형성되면 베이스 패트 필름(10)상에 마감 패트 필름(5)이 합지되어 면상 발열체로 제조되게 마감 패트 필름 합지단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 면상 발열체 제조방법.

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