KR20110019893A - 대전방지층을 포함하는 면상발열체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 전기에 의해 열이 발생되는 발열모듈, 상기 발열모듈에 전기를 공급하는 전극, 상기 발열모듈 및 전극을 둘러싸는 절연재, 및 상기 절연재의 외부면에 적층되는 대전방지필름을 포함하며; 상기 대전방지필름은 전체 중량에 대하여 PVC 45~55 중량%, 가소제 35~45 중량%, 탄산칼슘 5~15 중량%, 글리세롤 모노스테아레이트 1~4 중량% 및 안티모니 0.4~0.8 중량%를 포함하며; 상기 가소제는 가소제 총 중량에 대하여 DOP(di-2-ethylhexylphthalate) 55~65 중량%, DOA(di-2-ethylhexyl adipate) 15~25 중량% 및 염화파라핀 15~25 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 면상발열체에 관한 것이다.
본 발명의 면상발열체는 면상발열체 상부와 하부에 정전기 및 전기장에 의한 유도전류의 차폐효과가 뛰어난 대전방지층을 구비함으로써, 인체에 무해하며 사용시 유쾌한 사용감을 제공한다.
면상발열체, 대전방지, 정전기, 유도전류, 글리세롤모노스테아레이트

Description

대전방지층을 포함하는 면상발열체 {Plane heater having antistatic layer}
본 발명은 면상발열체(plane heater)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 정전기 및 전기장에 의한 유도전류의 차폐능이 우수한 대전방지층을 포함하는 면상발열체에 관한 것이다.
면상발열체는 온도조절이 용이하고, 위생적이며, 소음이 없기 때문에 아파트, 일반주택, 펜션 등의 주거용 난방장치, 상업용 건물의 난방장치, 작업장이나 창고, 막사 등의 산업용 난방장치 등에 널리 사용되고 있다. 최근에는 탄소가 지닌 자체 저항을 이용한 면상발열체의 개발과 응용이 활발하게 진행되고 있다.
그러나 면상발열체의 많은 장점에도 불구하고, 전기를 사용하는 특성상 정전기 및 전기장에 의한 유도전류가 필연적으로 발생하게 되며, 발생된 정전기 및 전기장에 의한 유도전류는 실생활에서 불쾌감을 유발할 뿐만 아니라, 건강에도 유해하다고 알려져 있어, 면상발열체 사용의 기피 요인으로 자리 잡고 있다.
이러한 단점을 해결하기 위하여, 면상발열체 시공시 면상발열체 위에 도전성을 띄는 차폐막(遮蔽膜)이나 차폐포(遮蔽布)를 올려놓아 위치 별 전위차를 제거함으로써 대전현상을 방지하고, 그 결과 전기장에 의한 유도전류를 제거하는 방법이 이용되고 있다. 또한 차폐막 혹은 차폐포를 면상발열체와 접지시킴으로써, 면상발열체 상의 정전기를 방지시키는 방법도 사용되고 있다. 그러나 이러한 방법들은 시공의 단계를 증가시켜 추가적인 비용을 발생시키며, 발열체와 차폐막 또는 차폐포가 일체화되어 있지 않기 때문에, 시공 후 분리가 일어나거나 위치가 변경되어 그 기능이 상실되거나 수명이 짧아지는 문제가 발생한다.
상기와 같은 문제를 해결하여 발열체와 차폐막 또는 차폐포를 일체와 시킨 제품도 소개되고 있으나, 충분한 대전방지능을 갖추지 못한 경우가 대부분이다.
본 발명의 종래기술의 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 발열모듈의 상부와 하부에 정전기 및 전기장에 의한 유도전류를 효과적으로 차폐하는 대전방지층을 구비한 면상발열체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은,
전기에 의해 열이 발생되는 발열모듈, 상기 발열모듈에 전기를 공급하는 전극, 상기 발열모듈 및 전극을 둘러싸는 절연재, 및 상기 절연재의 외부면에 적층되는 대전방지필름을 포함하며;
상기 대전방지필름은 전체 중량에 대하여 PVC 45~55 중량%, 가소제 35~45 중량%, 탄산칼슘 5~15 중량%, 글리세롤 모노스테아레이트 1~4 중량% 및 안티모니 0.4~0.8 중량%를 포함하며;
상기 가소제는 가소제 총 중량에 대하여 DOP(di-2-ethylhexylphthalate), 55~65 중량%, DOA(di-2-ethylhexyl adipate) 15~25 중량% 및 염화파라핀 15~25 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 면상발열체를 제공한다.
본 발명의 면상발열체는 발열모듈의 상부와 하부에 정전기 및 전기장에 의한 유도전류의 차폐효과가 뛰어난 대전방지층을 구비함으로써, 인체에 무해하며 사용시 유쾌한 사용감을 제공한다.
본 발명은 전기에 의해 열이 발생되는 발열모듈, 상기 발열모듈에 전기를 공급하는 전극, 상기 발열모듈 및 전극을 둘러싸는 절연재, 및 상기 절연재의 외부면에 적층되는 대전방지필름을 포함하며;
상기 대전방지필름은 전체 중량에 대하여 PVC 45~55 중량%, 가소제 35~45 중량%, 탄산칼슘 5~15 중량%, 글리세롤 모노스테아레이트 1~4 중량% 및 안티모니 0.4~0.8 중량%를 포함하며;
상기 가소제는 가소제 총 중량에 대하여 DOP(di-2-ethylhexylphthalate), 55~65 중량%, DOA(di-2-ethylhexyl adipate) 15~25 중량% 및 염화파라핀 15~25 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 면상발열체에 관한 것이다.
상기 발열모듈로는 펄프에 탄소단섬유를 분산시킨 발열지, 액상카본페이스트, 탄소섬유 부직포, 탄소섬유 직물, 니크롬선 부직포, 니크롬선 직물 등이 사용될 수 있고, 상기 전극으로는 철, 구리, 납, 알루미늄 등을 사용될 수 있으며, 전선(wire) 또는 박막(foil) 형태가 바람직하며, 상기 절연재로는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리이미드, 폴리아마이드 수지 등이 사용될 수 있다.
상기 대전방지필름의 구성성분 중 가소제는 PVC의 용융온도 및 용융점도를 저하시켜 성형가공하기 쉬운 상태가 되게 하고, 필름의 부서짐을 방지하는 역할을 한다. 가소제는 35~45 중량%로 포함되는 것이 바람직한데, 35 중량% 미만으로 포함 되면 필름의 가공이 어렵고 부서지기 쉬우며, 45 중량%를 초과하면 필름으 기계적 강도가 부족해진다.
상기 가소제로 사용되는 DOP(di-2-ethylhexylphthalate)는 가장 일반적으로 사용되는 1차 가소제이며, DOA(di-2-ethylhexyl adipate)는 저온 유연성 때문에 내한성 가소제로 널리 사용되고 있으며, 상용성이 떨어져 1차 가소제와 병용하며, 휘발, 이행, 추출현상이 일어나기 쉬우므로 사용시 주의를 요하는 성분이다. 또한, 상기 염화파라핀은 PVC와 상용성이 낮아 과량사용이 어렵고 과량사용시 표면으로 기어 나오는 이행현상이 심한 반면, 1차 가소제와 적적히 사용시 가소제 성질을 서로 보완시킬 수 있을 뿐만 아니라 제품 가격을 낮출 수 있다. 상기 염화파라핀은 내한성, 열안정성, 내후성이 떨어지며, 염소 함량이 많을수록 난연성, 상용성, 내이행성이 좋아진다. 염소 함량은 35~70%의 범위이다.
본 발명에서 사용되는 가소제는 가소제 총 중량에 대하여 DOP(di-2-ethylhexylphthalate) 55~65 중량%, DOA(di-2-ethylhexyl adipate) 15~25 중량% 및 염화파라핀 15~25 중량%를 포함하는 것이 상기 가소제 성분들의 상호보완 및 시너지효과을 얻는데 유리하다. 즉, 상기 성분 중 DOP가 상기 함량 범위 미만으로 포함되면 가소제로서 안정적인 물성을 발휘하지 못하며, 상기 함량 범위를 초과하여 포함되면 대전방지성 필름의 내한성, 난연성 등이 저하될 수 있다. DOA가 상기 함량 범위 미만으로 포함되면 대전방지성필름의 내한성이 부족해지고, 상기 함량범위를 초과하는 경우에는 휘발, 이행, 추출현상이 일어나기 쉽다. 또한, 염화파라핀이 상기 함량 범위 미만으로 포함되면 대전방지성필름의 난연성이 저하되고 제조단가 가 높아지며, 상기 함량범위를 초과하는 경우에는 대전방지성필름의 내한성, 열안정성, 내후성이 저하되게 된다.
상기 대전방지필름에 포함되는 탄산칼슘은 증량제로서 사용되며, 냄새를 흡수하는 기능도 우수한 특징을 갖는다. 상기 탄산칼슘은 본 발명의 대전방지필름의 전체적인 물성를 고려할 때 5~15 중량%로 함유되는 것이 바람직하다.
상기 대전방지필름에서 글리세롤 모노스테아레이트는 대전방지 물질로 포함된다. 상기 글리세롤 모노스테아레이트가 1 중량% 미만으로 포함되는 경우에는 대전방지 성능이 불량해지고, 4 중량%를 초과하는 경우에는 대전방지필름의 기계적인 물성이 저하된다. 더욱 바람직하게는 2~3중량%로 포함된다.
상기 대전방지필름에서 안티모니는 필름의 가연성을 줄이는 방염제로서 포함된다. 상기 안티모니로는 삼산화 안티모니, 안티모니산 나트륨, 오산화 안티모니 등을 들 수 있으며, 이들은 1종 단독으로 또는 2종 이상이 함께 사용될 수 있다. 상기 안티모니가 0.4 중량% 미만으로 포함되는 경우에는 방염효과가 미흡하며, 0.8 중량%를 초과하는 경우에는 대전방지필름의 물성에 부정적인 영향을 끼칠 수 있다.
본 발명에서 상기 대전방지필름은 4급 암모늄염을 포함하는 대전방지 코팅액을 일면 또는 양면에 도포하고 건조시켜 제조되는 경우에 더 뛰어난 정전기 및 전기장에 의한 유도전류의 차폐효과를 나타낸다. 상기 대전방지 코팅액은, 코팅액 총 중량에 대하여 4급 암모늄염 0.2~5 중량% 및 유기용제 95~99.8 중량%를 포함하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 4급 암모늄염 0.5~1 중량% 및 유기용제 99~99.5 중량%를 포함한다. 상기에서 4급 암모늄염이 0.2 중량% 미만으로 포함되면 대전방지 성능이 미미하며, 5 중량%를 초과하여 포함되면 대전방지필름의 표면 물성이 저하되는 문제가 발생된다.
본 발명에서 상기 4급 암모늄염으로는 저분자형 및 고분자형의 어느 것이나 사용할 수 있지만, 대전방지제의 배어나옴이나 가스발생의 방지성 및 결합제를 사용하지 않아도 되는 점 등에 있어서 고분자형 제4급 암모늄염이 바람직하게 사용된다.
상기 고분자형 4급 암모늄염으로는 하기 화학식 (a) 내지 (e)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 것을 사용하는 것이 바람직하다.
Figure 112009051193002-PAT00001
Figure 112009051193002-PAT00002
Figure 112009051193002-PAT00003
Figure 112009051193002-PAT00004
Figure 112009051193002-PAT00005
본 발명의 면상발명체는 상기 대전방지필름 위에 보호필름을 더 적층한 형태로 제조될 수도 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 본 발명은 하기 실시예에 의해 한정되 지 않고 다양하게 수정 및 변경될 수 있다.
실시예 1: 대전방지필름의 제조
대전방지 필름의 총 중량에 대하여 PVC 50 중량%, 가소제 38 중량%, 증량제로서 탄산칼슘 8.5 중량% 및 삼산화 안티모니 0.5 중량%를 혼합하고, 이 혼합물에 파우더 성분인 글리세롤 모노스테아레이트를 3 중량%를 혼합하고 성형하여 두께 0.3mm의 대전방지필름을 제조하였다.
상기에서 가소제는 가소제 총 중량에 대하여 DOP 60중량%, DOA 20 중량% 및 염화파라핀 20중량%를 혼합하여 제조한 것을 사용하였다.
실시예 2: 대전방지필름의 제조
상기 실시예 1에서 제조된 대전방지필름의 한쪽 면에, 하기 화학식 (a)의 고분자 4급 암모늄염 0.7 중량%를 메틸에틸케톤(MEK) 99.3 중량%에 녹여서 제조된 대전방지 코팅액을 도포하고 건조시켜서 대전방지 필름을 제조하였다.
Figure 112009051193002-PAT00006
시험예 1: 대전방지필름의 전기저항 측정
상기 실시예 1 및 실시예 2에서 제조된 대전방지필름의 전기저항을 측정하였 다. 전기저항 측정결과 실시예 1의 대전방지필름은 1010Ω의 저항을 나타냈으며, 실시예 2의 대전방지필름은 109Ω의 저항을 나타냈다. 따라서, 상기 대전방지필름은 저항이 낮아서 대전이 발생하지 않음을 확인하였다.
실시예 3: 면상발열체 제조
시판중인 면상발열체 SKYSUN HEN1020(SK케미칼(주) 제조)를 구입하여 절연재로 감싸고, 상기 절연재의 상부 및 하부에 상기 실시예 1의 대전방지필름을 적층하여 면상발열체를 제조하였다(도 2 참조).
시험예 2: 면상발열체의 대전방지 효율 측정
상기 실시예 3에서 제조된 면상발열체를 1m × 1m 규격으로 재단한 후 220V, 50Hz의 전압을 인가한 후 전극 양단에 유도되는 전류를 측정하여 대전방지 효율을 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
대전방지층의 두께 전기저항
(Ω·cm)		 유도전류 (mA)
 차폐효율 (%)
실시예3의
면상발열체		 0.3mm 1010
0.22
 >99
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 면상발열체는 대전방지필름을 포함함으로써 정긴기가 발생하지 않으며, 유도전류의 차폐효율이 99% 이상임을 확인할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 면상발열체의 단면을 도시한 단면도이다.
*도면 부호의 간단한 설명*
10: 전극 20: 발열모듈
30: 절연재 40: 대전방지필름
50: 보호필름 100: 면상발열체

Claims (3)

  1. 전기에 의해 열이 발생되는 발열모듈, 상기 발열모듈에 전기를 공급하는 전극, 상기 발열모듈 및 전극을 둘러싸는 절연재, 및 상기 절연재의 외부면에 적층되는 대전방지필름을 포함하며;
    상기 대전방지필름은 전체 중량에 대하여 PVC 45~55 중량%, 가소제 35~45 중량%, 탄산칼슘 5~15 중량%, 글리세롤 모노스테아레이트 1~4 중량% 및 안티모니 0.4~0.8 중량%를 포함하며;
    상기 가소제는 가소제 총 중량에 대하여 DOP(di-2-ethylhexylphthalate) 55~65 중량%, DOA(di-2-ethylhexyl adipate) 15~25 중량% 및 염화파라핀 15~25 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 면상발열체.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 대전방지필름은 일면 또는 양면에, 코팅액 조성물 총 중량에 대하여 4급 암모늄염 0.2~5 중량% 및 유기용제 95~99.8 중량%를 포함하는 대전방지 코팅액을 도포하여 건조시킨 것임을 특징으로 하는 면상발열체.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 4급 암모늄염은 하기 화학식 (a) 내지 (e)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 고분자 4급 암모늄염인 것을 특징으로 하는 면상발열체:
    Figure 112009051193002-PAT00007
    Figure 112009051193002-PAT00008
    Figure 112009051193002-PAT00009
    Figure 112009051193002-PAT00010
    Figure 112009051193002-PAT00011
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