KR20120000878A - 카본섬유 발열체 및 이를 이용한 발열 시트 제조방법 - Google Patents
카본섬유 발열체 및 이를 이용한 발열 시트 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 카본섬유 발열체 및 이를 이용한 발열 시트 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 직물, 가는 밧줄 등을 제조하는데 있어서 복합 재료인 강화 섬유로써 사용되는 꼬은 카본섬유로 만들어진 카본섬유 발열체와 이 발열체를 이용하여 발열시트를 제조하는 카본섬유 발열체 및 이를 이용한 발열 시트 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 카본섬유 발열체 제조방법은 192tex의 선밀도를 가지며, S방향으로 꼬은(60Tm) 복합 레이온 방사를 Z방향으로 2겹 꼬으고, 그 다음 S방향으로 3겹(120Tm) 꼬으는 단계와; 상기 꼬으는 단계에서 얻어진 1200tex의 선밀도를 가진 복합 레이온 방사를 날실로 사용하고, 120Tm의 꼬임과 192tex의 선밀도를 가진 복합 레이온 방사를 씨실로 사용하여 리본을 형성하는 단계와; 상기 리본을 200℃ 내지 600℃에서 탄화처리하는 단계와; 상기 탄화처리된 리본을 고온(2800℃ 이하)에서 열처리시키는 단계 및; 상기 열처리된 리본의 표면에 사이징제(pipiroylencarboxylate latex)를 적용하여, 상기 리본을 섬유로 분할하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 카본섬유 발열체 및 이를 이용한 발열 시트 제조방법은 도전성 카본섬유를 실리콘 고무로 감싸주어 카본섬유 발열체를 제작하므로, 상기 카본섬유 발열체 내부에 습기의 침투를 원천적으로 차단하여 누전에 의한 안전사고를 미연에 방지할 수 있다. 또한, 카본섬유 발열체의 상/하부에 합지되는 발포원단은 카본섬유 발열체 내부로 습기의 침투를 방지하며 절연효과가 뛰어나 쾌적하고 안전하게 발열 시트를 이용할 수 있으며, 특히 메쉬구조로 제조된 카본섬유 발열체는 상기 카본섬유 발열체 내부의 일부분이 단락되어도 전원은 우회됨으로써, 상기 카본섬유 발열체로 전원이 원활히 공급되어 발열 시트의 교체에 따른 비용을 줄일 수 있는 효과가 있으며, 발열 시트를 대량 생산할 수 있다.
본 발명에 따른 카본섬유 발열체 제조방법은 192tex의 선밀도를 가지며, S방향으로 꼬은(60Tm) 복합 레이온 방사를 Z방향으로 2겹 꼬으고, 그 다음 S방향으로 3겹(120Tm) 꼬으는 단계와; 상기 꼬으는 단계에서 얻어진 1200tex의 선밀도를 가진 복합 레이온 방사를 날실로 사용하고, 120Tm의 꼬임과 192tex의 선밀도를 가진 복합 레이온 방사를 씨실로 사용하여 리본을 형성하는 단계와; 상기 리본을 200℃ 내지 600℃에서 탄화처리하는 단계와; 상기 탄화처리된 리본을 고온(2800℃ 이하)에서 열처리시키는 단계 및; 상기 열처리된 리본의 표면에 사이징제(pipiroylencarboxylate latex)를 적용하여, 상기 리본을 섬유로 분할하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 카본섬유 발열체 및 이를 이용한 발열 시트 제조방법은 도전성 카본섬유를 실리콘 고무로 감싸주어 카본섬유 발열체를 제작하므로, 상기 카본섬유 발열체 내부에 습기의 침투를 원천적으로 차단하여 누전에 의한 안전사고를 미연에 방지할 수 있다. 또한, 카본섬유 발열체의 상/하부에 합지되는 발포원단은 카본섬유 발열체 내부로 습기의 침투를 방지하며 절연효과가 뛰어나 쾌적하고 안전하게 발열 시트를 이용할 수 있으며, 특히 메쉬구조로 제조된 카본섬유 발열체는 상기 카본섬유 발열체 내부의 일부분이 단락되어도 전원은 우회됨으로써, 상기 카본섬유 발열체로 전원이 원활히 공급되어 발열 시트의 교체에 따른 비용을 줄일 수 있는 효과가 있으며, 발열 시트를 대량 생산할 수 있다.
Description
본 발명은 카본섬유 발열체 및 이를 이용한 발열 시트 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 직물, 가는 밧줄 등을 제조하는데 있어서 복합 재료인 강화 섬유로써 사용되는 꼬은 카본섬유로 만들어진 카본섬유 발열체와 이 발열체를 이용하여 발열시트를 제조하는 카본섬유 발열체 및 이를 이용한 발열 시트 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 발열 시트는 환부 치료 목적으로 사용되는 의료용 매트, 겨울철 과도한 난방비의 지출을 방지하며 실생활에 직접적으로 사용되는 가정용 매트로 사용되는 목적에 따라 의료용 매트, 가정용 매트로 다양하게 제작되어 왔다.
이러한 통상적인 발열 시트의 구성은, 대부분 카본과 동선으로 구성된 도전성으로 이루어진 대부분의 카본블랙(흑연)은 면상발열체 또는 동선을 직조한 발열체의 상/하부에 마감층를 합지하여 발열 시트를 제작한 후 외부에서 상기 발열체에 전원을 인가하여 상기 발열체는 소정온도로 발열되고 소정온도 발열된 발열 시트를 사용되는 목적에 따라 의료용 매트, 가정용 매트로 다양하게 사용되어 왔다.
그러나, 이러한 카본사의 높은 탄성율과 낮은 신장으로 인하여, 상기 카본사를 이용하여 카본섬유를 제조하기가 어려웠고, 특히 카본사가 파열되면 카본 먼지가 배출되기 때문에 다층 직물, 편물 및 가는 밧줄을 제조하기가 어려웠기에, 카본사로 카본섬유 발열체를 만드는 방법이 연구되어왔다.
따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 사이징제(pipiroylencarboxylate latex)를 적용하여 탄성율을 줄이고, 복합섬유의 직물 구조로 카본섬유의 직물처리를 개선함으로써, 양호한 직물특성, 우수한 굽힘강도, 내마모성, 강성계수를 가진 카본섬유 발열체를 제조하고, 이렇게 제조된 카본섬유 발열체의 상/하부에 발포원단, 보온층, 반사층, 방습층, 마감층을 순차적으로 합지하여 제조함으로써, 상기 카본섬유 발열체 내부로 습기의 침투를 방지하여, 습기에 의한 상기 카본섬유 발열체의 누전을 미연에 방지할 수 있으며, 상기 카본섬유 발열체의 상/하부에 합지되는 발포원단은 발열체 내부로 습기의 침투를 방지하며 절연효과가 뛰어나 쾌적하고 안전하게 발열 시트를 이용할 수 있는 발열 시트를 제조하는 발열 시트 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 카본섬유 발열체는 192tex의 선밀도를 가지며, S방향으로 꼬은(60Tm) 복합 레이온 방사를 Z방향으로 2겹 꼬으고, 그 다음 S방향으로 3겹(120Tm) 꼬으는 단계와; 상기 꼬으는 단계에서 얻어진 1200tex의 선밀도를 가진 복합 레이온 방사를 날실로 사용하고, 120Tm의 꼬임과 192tex의 선밀도를 가진 복합 레이온 방사를 씨실로 사용하여 리본을 형성하는 단계와; 상기 리본을 200℃ 내지 600℃에서 탄화처리하는 단계와; 상기 탄화처리된 리본을 고온(2800℃ 이하)에서 열처리시키는 단계 및; 상기 열처리된 리본의 표면에 사이징제를 적용하여, 상기 리본을 섬유로 분할하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 카본섬유 발열체는 380tex의 선밀도를 가지며, S방향으로 꼬은(60Tm) 전문(technical) 레이온 방사를 Z방향으로 3겹(120Tm) 꼬으고, 그 다음 S방향으로 3겹(80Tm) 꼬으는 단계와; 상기 꼬으는 단계에서 얻어진 3240tex의 선밀도를 가진 복합 레이온 방사를 날실로 사용하고, 60Tm의 꼬임과 380tex의 선밀도를 가진 전문 레이온 방사를 씨실로 사용하여 리본을 형성하는 단계와; 상기 리본을 200℃ 내지 600℃에서 탄화처리하는 단계와; 상기 탄화처리된 리본을 고온(2800℃ 이하)에서 열처리시키는 단계 및; 상기 열처리된 리본의 표면에 사이징제를 적용하여, 상기 리본을 섬유로 분할하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 카본섬유 발열체는 192tex의 선밀도를 가지며, S방향으로 꼬은(60Tm) 전문 레이온 방사를 Z방향으로 꼬으고(180Tm, 140Tm) 꼬으고, 그 다음 S방향으로 2겹(140Tm) 꼬으는 단계와; 상기 꼬으는 단계에서 얻어진 1760tex의 선밀도를 가진 전문 레이온 방사를 날실로 사용하고, 192tex의 선밀도를 가진 전문 레이온 방사를 씨실로 사용하여 리본을 형성하는 단계와; 상기 리본을 200℃ 내지 600℃에서 탄화처리하는 단계와; 상기 탄화처리된 리본을 고온(2800℃ 이하)에서 열처리시키는 단계 및; 상기 열처리된 리본의 표면에 사이징제를 적용하여, 상기 리본을 섬유로 분할하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 카본섬유 발열체는 192tex의 선밀도를 가지며, S방향으로 꼬은(60Tm) 전문 레이온 방사를 Z방향으로 2겹(100Tm) 꼬으고, 그 다음 S방향으로 3겹(120Tm) 꼬으는 단계와; 상기 꼬으는 단계에서 얻어진 1200tex의 선밀도를 가진 전문 레이온 방사를 날실로 사용하고, 192tex(2겹, 100Tm)의 선밀도를 가진 전문 레이온 방사를 씨실로 사용하여 리본을 형성하는 단계와; 상기 리본을 200℃ 내지 600℃에서 탄화처리하는 단계와; 상기 탄화처리된 리본을 고온(1500℃ 이하)에서 단계적으로 열처리시키는 단계 및; 상기 열처리된 리본의 표면에 사이징제를 적용하여, 상기 리본을 섬유로 분할하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 카본섬유 발열체를 이용하여 제조된 발열 시트는 상기 전술된 카 중 어느 한 방법에 따라 카본섬유 발열체를 제작하는 카본섬유 발열체 제작단계와; 발포원단을 제조하는 발포원단 제조단계와; 상기 카본섬유 발열체 상/하부에 발포원단을 합지하는 발포원단 합지단계와; 상기 발포원단 상부에 보온층을 합지하고 하부에 반사층을 합지하는 제1 합지단계 및; 상기 보온층 상부에 마감층을 합지하고 상기 반사층 하부에 방습층을 합지하는 제2 합지단계로 이루어지며; 상기 발포원단 제조단계는 고형제를 가열탱크에 주입하여 500℃에서 5 ~ 10초간 용해하는 고형제 용해단계와; 상기 용해된 고형제를 혼합탱크에서 발포제와 혼합하는 발포혼합액 제조단계와; 상기 혼합된 발포혼합액을 발포라인에 도포하는 발포혼합액 도포단계와; 상기 발포라인에 도포된 발포혼합액을 60℃ ~ 120℃에서 5 ~ 10초간 가열하여 발포혼합액(240)을 발포시켜 발포원단을 생산하는 발포원단 제조단계 및; 상기 발포된 발포원단을 소정 두께로 제단하는 발포원단 제단단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 카본섬유 발열체 및 이를 이용한 발열 시트 제조방법은 도전성 카본섬유를 실리콘 고무로 감싸주어 카본섬유 발열체를 제작하므로, 상기 카본섬유 발열체 내부에 습기의 침투를 원천적으로 차단하여 누전에 의한 안전사고를 미연에 방지할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 카본섬유 발열체의 상/하부에 합지되는 발포원단은 카본섬유 발열체 내부로 습기의 침투를 방지하며 절연효과가 뛰어나 쾌적하고 안전하게 발열 시트를 이용할 수 있으며, 특히 메쉬구조로 제조된 카본섬유 발열체는 상기 카본섬유 발열체 내부의 일부분이 단락되어도 전원은 우회됨으로써, 상기 카본섬유 발열체로 전원이 원활히 공급되어 발열 시트의 교체에 따른 비용을 줄일 수 있는 효과가 있으며, 발열 시트를 대량 생산할 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 따른 발열체를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 카본사 보강 연사방법 도시도.
도 3은 본 발명에 따른 발포혼합물을 제조하는 제조방법 도시도.
도 4는 본 발명에 따른 발포원단을 제조하는 제조방법 도시도.
도 5는 본 발명에 따른 발포원단과 발열체와의 합지하는 상태 도시도.
도 6은 본 발명에 따른 발열 시트 제조하는 방법 도시도.
도 7은 본 발명에 따른 발열 시트를 도시도.
도 8은 본 발명에 따른 발열 시트를 제조하는 제조방법 순서도.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 카본섬유 발열체를 제조하는 제조방법 순서도.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 카본섬유 발열체를 제조하는 제조방법 순서도.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 카본섬유 발열체를 제조하는 제조방법 순서도.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 카본섬유 발열체를 제조하는 제조방법 순서도.
도 13은 본 발명에 따른 발포원단 제조방법 순서도.
도 2는 본 발명에 따른 카본사 보강 연사방법 도시도.
도 3은 본 발명에 따른 발포혼합물을 제조하는 제조방법 도시도.
도 4는 본 발명에 따른 발포원단을 제조하는 제조방법 도시도.
도 5는 본 발명에 따른 발포원단과 발열체와의 합지하는 상태 도시도.
도 6은 본 발명에 따른 발열 시트 제조하는 방법 도시도.
도 7은 본 발명에 따른 발열 시트를 도시도.
도 8은 본 발명에 따른 발열 시트를 제조하는 제조방법 순서도.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 카본섬유 발열체를 제조하는 제조방법 순서도.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 카본섬유 발열체를 제조하는 제조방법 순서도.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 카본섬유 발열체를 제조하는 제조방법 순서도.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 카본섬유 발열체를 제조하는 제조방법 순서도.
도 13은 본 발명에 따른 발포원단 제조방법 순서도.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 카본섬유 발열체 및 이를 이용한 발열 시트 제조방법을 보다 상세히 기술하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략될 것이다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 클라이언트나 운용자, 사용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도면 전체에 걸쳐 같은 참조번호는 같은 구성 요소를 가리킨다.
도 1은 본 발명의 따른 발열체를 나타낸 사시도이며, 도 2는 본 발명에 따른 카본사 보강 연사방법 도시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 발포혼합물을 제조하는 제조방법 도시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 발포원단을 제조하는 제조방법 도시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 발포원단과 발열체와의 합지하는 상태 도시도이며, 도 6은 본 발명에 따른 발열 시트 제조하는 방법 도시도이며, 도 7은 본 발명에 따른 발열 시트를 도시도이며, 도 8은 본 발명에 따른 발열 시트를 제조하는 제조방법 순서도이며, 도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 카본섬유 발열체를 제조하는 제조방법 순서도이며, 도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 카본섬유 발열체를 제조하는 제조방법 순서도이며, 도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 카본섬유 발열체를 제조하는 제조방법 순서도이며, 도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 카본섬유 발열체를 제조하는 제조방법 순서도이며, 도 13은 본 발명에 따른 발포원단 제조방법 순서도이다.
도 1 내지 도 13에 도시된 바와 같이 본 발명의 발열 시트 제조 방법은,
1) 열을 발산하는 카본섬유 발열체(100)를 제작하는 카본섬유 발열체 제작단계(S100)와;
2) 발포원단(200)을 제조하는 발포원단 제조단계(S200)와;
3) 상기 카본섬유 발열체(100) 상/하부에 발포원단(200)을 합지하는 발포원단 합지단계(S300)와;
4) 상기 발포원단(200) 상부에 보온층(300) 및 하부에 반사층(400)을 합지하는 제1 합지단계(S500) 및;
5) 상기 보온층(300) 상부에 마감층(600)을 합지하고, 상기 반사층(400) 하부에 방습층(500)을 합지하는 제2 합지단계(S600)로 이루어지는데, 각각의 제조 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
< 1. 카본섬유 발열체제작 >
발열체란 외부에서 공급되는 전원을 공급받아 소정온도의 열을 발산하는 것으로써, 본 발명에 따른 꼬은 카본섬유로 만들어진 카본섬유 발열체(100)에 있어서, 상기 꼬은 카본섬유는 레이온 섬유의 탄화 및 고온처리(2800℃ 이하)를 통해 얻어진 레이온 리본들의 탄화에 의해 얻어지는데, 상기 레이온 리본들의 날실은 약 760 내지 3420tex의 선밀도를 가진 복합 레이온 방사이고, 상기 방사는 192 또는 380tex의 선밀도를 가진 레이온 복합섬유로부터 Z 및 S 방향으로 4, 6, 9, 12, 18 폴드(fold, 겹)로 꼬여지며, 씨실은 192 또는 380tex의 선밀도를 가진 레이온 복합 방사이다. 이러한 레이온 리본들은 열처리와 사이징 적용 후에 섬유들로 분할된다.
이러한 방법에 의해 제조된 꼬은 카본섬유는 굽힘 안정성을 갖는다. 즉, 파열되기까지의 이중 굽힘 싸이클이 160,000 내지300,000회가 된다.
또한, 상기 카본섬유는 직경이 약 3㎜ 내지 4㎜이며, 밀도가 1.45g/㎤이며, 인장강도가 150kgf/㎟ 내지 200kgf/㎟이며, 탄성계수가 5ㆍ103kgl/㎜의 특성을 갖는다.
본 발명에 따른 꼬은 카본섬유로 카본섬유 발열체를 제조하는데 이하의 4가지 실시예를 제공한다
본 발명에 따른 카본섬유 발열체는 192tex의 선밀도를 가지며, S방향으로 꼬은(60Tm) 복합 레이온 방사를 Z방향으로 2겹 꼬으고, 그 다음 S방향으로 3겹(120Tm) 꼬으는 단계(S800)와; 상기 꼬으는 단계를 통해 얻어진 1200tex의 선밀도를 가진 복합 레이온 방사를 날실로 사용되고, 120Tm의 꼬임과 192tex의 선밀도를 가진 복합 레이온 방사를 씨실로 사용하여 리본을 형성하는 단계(S801)와; 상기 리본을 200℃ 내지 600℃에서 탄화처리시키는 단계(S803)와; 상기 탄화처리된 리본을 고온(2800℃ 이하)에서 열처리시키는 단계(S804) 및; 상기 열처리된 리본의 표면에 사이징제(pipiroylencarboxylate latex)를 적용하여 상기 리본을 섬유로 분할하는 단계(S805)로 이루어진다.
이렇게 얻어진 꼬은 탄소방사는 다음과 같은 파라미터를 갖는다.
탄소 함량 99.9%
사이징 함량 0.3%
인장강도 50kgf/tex
루프의 인장강도 35gf/tex
신장률 0.8%
전기전도성 0.0036 Ohm-1m-1
선밀도 200tex
본 발명에 따른 카본섬유 발열체는 80tex의 선밀도를 가지며, S방향으로 꼬은(60Tm) 전문(technical) 레이온 방사를 Z방향으로 3겹(120Tm) 꼬으고, 그 다음 S방향으로 3겹(80Tm) 꼬으는 단계(S900)와; 상기 꼬으는 단계에서 얻어진 3240tex의 선밀도를 가진 복합 레이온 방사를 날실로 사용하고, 60Tm의 꼬임과 380tex의 선밀도를 가진 전문 레이온 방사를 씨실로 사용하여 리본을 형성하는 단계(S901)와; 상기 리본을 200℃ 내지 600℃에서 탄화처리하는 단계(S902)와; 상기 탄화처리된 리본을 고온(2800℃ 이하)에서 열처리시키는 단계(S903) 및; 상기 열처리된 리본의 표면에 사이징제를 적용하여, 상기 리본을 섬유로 분할하는 단계(S904)로 이루어진다.
이렇게 얻어진 꼬은 탄소방사는 다음과 같은 파라미터를 갖는다.
탄소 함량 99.9%
사이징 함량 0.5%
인장강도 45kgf/tex
신장률 1.2%
전기전도성 0.0077 Ohm-1m-1
선밀도 600tex
본 발명에 따른 카본섬유 발열체는 192tex의 선밀도를 가지며, S방향으로 꼬은(60Tm) 전문 레이온 방사를 Z방향으로 꼬으고(180Tm, 140Tm) 꼬으고, 그 다음 S방향으로 2겹(140Tm) 꼬으는 단계(S1000)와; 상기 꼬으는 단계에서 얻어진 1760tex의 선밀도를 가진 전문 레이온 방사를 날실로 사용하고, 192tex의 선밀도를 가진 전문 레이온 방사를 씨실로 사용하여 리본을 형성하는 단계(S1001)와; 상기 리본을 200℃ 내지 600℃에서 탄화처리하는 단계(S1002)와; 상기 탄화처리된 리본을 고온(2800℃ 이하)에서 열처리시키는 단계(S1003) 및; 상기 열처리된 리본의 표면에 사이징제를 적용하여, 상기 리본을 섬유로 분할하는 단계(S1004)로 이루어진다.
이렇게 얻어진 꼬은 탄소방사는 다음과 같은 파라미터를 갖는다.
탄소 함량 99.9%
사이징 함량 0.8%
파괴강도 50gf/tex
루프의 파괴강도 30gf/tex
신장률 1.5%
전기전도성 0.0078 Ohm-1m-1
선밀도 100tex
꼬임도 160Tm
본 발명에 따른 카본섬유 발열체는 192tex의 선밀도를 가지며, S방향으로 꼬은(60Tm) 전문 레이온 방사를 Z방향으로 2겹(100Tm) 꼬으고, 그 다음 S방향으로 3겹(120Tm) 꼬으는 단계(S1100)와; 상기 꼬으는 단계에서 얻어진 1200tex의 선밀도를 가진 전문 레이온 방사를 날실로 사용하고, 192tex(2겹, 100Tm)의 선밀도를 가진 전문 레이온 방사를 씨실로 사용하여 리본을 형성하는 단계(S1101)와; 상기 리본을 200℃ 내지 600℃에서 탄화처리하는 단계(S1102)와; 상기 탄화처리된 리본을 고온(1500℃ 이하)에서 단계적으로 열처리시키는 단계(S1103) 및; 상기 열처리된 리본의 표면에 사이징제를 적용하여, 상기 리본을 섬유로 분할하는 단계(S1104)로 이루어진다.
이렇게 얻어진 꼬은 탄소방사는 다음과 같은 파라미터를 갖는다.
탄소 함량 99.9%
사이징 함량 0.3%
파괴강도 60gf/tex
루프의 인장강도 35gf/tex
신장률 0.8%
전기전도성 0.0045 Ohm-1m-1
선밀도 200tex
< 2. 발포원단제조 >
상기 발포원단(200)은 상기 카본섬유 발열체(100) 상/하부에 합지되어 상기 카본섬유 발열체(100)의 내부의 습기를 차단하며, 전열효과가 뛰어나 상기 카본섬유 발열체(100)에서 발산되는 열이 외부로 손쉽게 전달될 수 있는 것으로, 상기 발포원단(200)의 제조방법은 다음과 같다.
상기 발포원단(200)은 발포혼합액(240)을 발포시켜 발포원단(200)을 제조하게 되고 발포원단(200)을 제조하기 위하여는 먼저 발포혼합액(240)을 제조하여야 한다.
①. 고형제(210)를 가열탱크(220)에 주입하여 500℃ 에서 5 ~ 10초간 용해하는 고형제 용해단계;(S100")
②. 용해된 고형제(210)를 혼합탱크(230)에서 발포제와 혼합하는 발포혼합액 제조단계;(S200")
③. 혼합된 발포혼합액(240)을 발포라인(250)에 도포하는 발포혼합액 도포단계;(S300")
④. 발포라인(250)에 도포된 발포혼합액(240)을 60℃ ~ 120℃ 에서 5 ~ 10초간 가열하여 발포혼합액(240)을 발포시켜 발포원단(200)을 생산하는 발포원단 제조단계;(S400")
⑤. 발포된 발포원단(200)을 소정 두께로 제단하는 발포원단 제단단계:(S500") 로 이루어지는 데, 상기 발포제와 혼합되기 위하여 가열탱크(220)에서 용해되는 상기 고형체(210)는, 폴리에틸렌(PE : Polyethylene), 폴리우레탄(PU : Polyurethane), 폴리염화비닐(PVC : PolyvinyChloride), 폴리프로필렌(PP : Polypropylene) 중 어느 하나로 이루어지며, 상기 가열탱크(220)에서 용해되어 혼합탱크(230)에서 발포제와 혼합되어 발포혼합액(240)으로 구성되게 된다.
또한, 용해된 고형제(210)와 발포제가 혼합된 발포혼합액(240)은 액상상태로 상기 발포라인(250)에 도포되게 되는데, 상기 발포라인(250)은 컨베이어 벨트 방식으로 이루어져 상기 혼합탱크(230)에서 발포된 발포혼합액(240)이 발포라인(250)에서 고르게 도포되게 된다.
또한, 상기 발포라인(250)에 도포된 발포혼합액(240)의 발포를 촉진시키기 위하여 상기 발포혼합액(240)을 60℃ ~ 120℃의 온도로 에서 5 ~ 10초간 가열시켜 발포혼합액(240)의 발포를 촉진시킨다.
이때, 상기 발포혼합액(240)은 일정온도로 일정시간 가열되면, 통상 1m 이상 발포되게 되고, 외기에서 서냉 시켜 발포원단(200)을 제작한다.
특히, 상기 발포된 발포원단(200)은 상기 카본섬유 발열체(100)의 상/하부에 합지되도록 소정두께로 제단하게 되는데 상기 발포원단(200)은 상기 카본섬유 발열체(100)의 상/하부에 용이하게 합지되도록 1 ~ 2mm로 제단하는 것이 바람직하며 상기와 같은 제조방법을 통해 제조된 카본섬유 발열체(100)와 발포원단(200)을 통해 발열시트를 제조하는 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.
< 3. 발포원단 합지 >
상기 발포원단(200)은, 상기 카본섬유 발열체(100)의 내부로 침투되는 습기를 차단 및 카본섬유 발열체(100)의 전열효과를 높일 수 있도록 상기 카본섬유 발열체(100)의 상/하부에 합지되는데, 이때, 상기 발포원단(200)을 합지하는 방법은 1 ~ 2mm로 제단된 발포원단(200)의 내측 표면을 가열수단(260)을 통해 100℃ ~ 150℃의 불꽃으로 가열하며 상기 카본섬유 발열체(100)의 상/하부에 합지시키며 압축롤러(270)로 이동시켜 1TON의 압력으로 3 ~ 5초간 상기 발포원단(200)과 카본섬유 발열체(100)를 압축 합지시킨다.
이때 상기 가열수단(260)에 의하여 가열된 발포원단(200)은 가열됨과 동시에 발포원단(200)의 내측면이 용해되어 상/하부의 발포원단(200)이 상기 카본섬유 발열체(100)와 함께 상호 접착이되며, 압축롤러(270)를 통과하며, 상기 발포원단(200)과 상기 카본섬유 발열체(100)가 견고히 압착되게 된다.
< 4. 제1 합지단계 >
상기 발포원단(200)과 카본섬유 발열체(100)가 합지된 발포원단(200)의 상/하부에는 각각 발포원단(200) 상부에 보온층(300) 및 하부에 반사층(400)이 합지되게 되어, 상기 보온층(300)은 상기 카본섬유 발열체(100) 열이 외부로 발산되는 것을 최소화하여 발열 시트 내부에서 열을 일정하게 유지되도록 하며, 상기 반사층(400)은 하부로 전달되는 열을 반사시켜 열손실을 최소화시켜 전력사용량을 낮추며 전원이 카본섬유 발열체(100)로 공급이 중단되어도 발열 시트의 발열온도를 장시간 유지할 수 있게 된다.
또한, 상기 보온층(300) 및 반사층(400)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET: polyethylen terephthalate, 폴리에틸렌(PE : Polyethylene), 폴리프로필렌(PP : Polypropylene) 중 어느 하나로 이루어지며, 상기 보온층(300) 및 반사층(400)의 두께는 0.2 mm ~ 0.5mm를 유지하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 보온층(300) 및 반사층(400)을 합지하는 제1 합지방법(S500)은, 상기 발포원단(200) 상부에 보온층(300)을 합지하고 상기 발포원단(200) 하부에 반사층(400)을 합지한 후 가열압출롤러(700)에서 200℃ ~ 250℃로 3 ~ 5초간 1ton 압력으로 열융착하게 되는데, 이때, 상기 발포원단(200)과 보온층(300) 및 반사층(400)은 상기 가열압출롤러(700)의 가열온도에 의하여 상호 용해되어 상호 접착되며, 동시에 가열압출롤러(700)의 압출 압력에 의하여 상기 발포원단(200)과 보온층(300) 및 반사층(400)이 상호 견고하게 합지되게 된다.
< 5. 제2 합지단계 >
폴리에틸렌테레프탈레이트(PET: polyethylen terephthalate, 폴리에틸렌(PE : Polyethylene), 폴리프로필렌(PP : Polypropylene) 중 어느 하나로 이루어진마감층(600)과 방습층(500)을 각각 상기 보온층(300) 상부에 마감층(600)을 합지하고 상기 반사층(400) 하부에 방습층(500)을 합지한 후 가열압출롤러(700)에서 200℃ ~ 250℃로 3 ~ 5초간 1ton 압력으로 열융착하게 된다.
이때, 상기 보온층(300) 및 마감층(600), 상기 반사층(400) 및 상기 방습층(500)은 상기 가열압출롤러(700)의 가열온도에 의하여 상호 용해되어 상호 접착되며, 동시에 가열압출롤러(700)의 압출 압력에 의하여 상호 견고하게 합지되게 된다.
또한, 상기 방습층(500)과 마감층(600)의 두께는 0.2 mm ~ 0.5mm를 유지하는 것이 바람직하며 특히, 상기 마감층(600)는, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET: polyethylen terephthalate, 폴리에틸렌(PE : Polyethylene), 폴리프로필렌(PP : Polypropylene) 중 어느 하나로 이루어져 상기 보온층(300) 상부에 가열압출롤러(700)에 의해 합지된 마감층(600)의 상부에 접착제를 고르게 도포한 후 모노륨, 강화마루, 테코타일중 어느 하나로 이루어진 보조마감층(610)을 합지하여 제조가 완료된 발열 시트의 미려함을 강조하며, 사용시 쾌적한 사용환경을 공급할 수 있게 된다.
특히, 완성된 발열 시트는 회전롤러(미도시)에서 발열 시트를 권취시켜 대량 생산된 발열 시트의 보관이 용이하게 되며, 상기 발열 시트의 사용환경 및 사용규격에 맞춰 발열 시트를 제단하여 판매 및 공급할 수 있게 된다.
이상과 같이 본 발명은 양호한 실시 예에 근거하여 설명하였지만, 이러한 실시 예는 본 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이므로, 본 발명이 속하는 기술분야의 숙련자라면 본 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시 예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능할 것이다. 그러므로, 본 발명의 보호 범위는 본 발명의 기술적 사상의 요지에 속하는 변화 예나 변경 예 또는 조절 예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 발열체 200 : 발포원단
210 : 고형제 220 : 가열탱크
230 : 혼합탱크 240 : 발포혼합액
250 : 발포라인 260 : 가열수단
270 : 압축롤러 300 : 보온층
400 : 반사층 500 : 방습층
600 : 마감층 610 : 보조마감층
700 : 가열압출롤러
210 : 고형제 220 : 가열탱크
230 : 혼합탱크 240 : 발포혼합액
250 : 발포라인 260 : 가열수단
270 : 압축롤러 300 : 보온층
400 : 반사층 500 : 방습층
600 : 마감층 610 : 보조마감층
700 : 가열압출롤러
Claims (13)
- 92tex의 선밀도를 가지며, S방향으로 꼬은(60Tm) 복합 레이온 방사를 Z방향으로 2겹 꼬으고, 그 다음 S방향으로 3겹(120Tm) 꼬으는 단계(S800)와;
상기 꼬으는 단계를 통해 얻어진 1200tex의 선밀도를 가진 복합 레이온 방사를 날실로 사용되고, 120Tm의 꼬임과 192tex의 선밀도를 가진 복합 레이온 방사를 씨실로 사용하여 리본을 형성하는 단계(S801)와;
상기 리본을 200℃ 내지 600℃에서 탄화처리시키는 단계(S803)와;
상기 탄화처리된 리본을 고온(2800℃ 이하)에서 열처리시키는 단계(S804) 및;
상기 열처리된 리본의 표면에 사이징제(pipiroylencarboxylate latex)를 적용하여 상기 리본을 섬유로 분할하는 단계(S805)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 카본섬유 발열체 제조방법.
- 380tex의 선밀도를 가지며, S방향으로 꼬은(60Tm) 전문(technical) 레이온 방사를 Z방향으로 3겹(120Tm) 꼬으고, 그 다음 S방향으로 3겹(80Tm) 꼬으는 단계(S900)와;
상기 꼬으는 단계에서 얻어진 3240tex의 선밀도를 가진 복합 레이온 방사를 날실로 사용하고, 60Tm의 꼬임과 380tex의 선밀도를 가진 전문 레이온 방사를 씨실로 사용하여 리본을 형성하는 단계(S901)와;
상기 리본을 200℃ 내지 600℃에서 탄화처리하는 단계(S902)와;
상기 탄화처리된 리본을 고온(2800℃ 이하)에서 열처리시키는 단계(S903) 및;
상기 열처리된 리본의 표면에 사이징제를 적용하여, 상기 리본을 섬유로 분할하는 단계(S904)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 카본섬유 발열체 제조방법.
- 192tex의 선밀도를 가지며, S방향으로 꼬은(60Tm) 전문 레이온 방사를 Z방향으로 꼬으고(180Tm, 140Tm) 꼬으고, 그 다음 S방향으로 2겹(140Tm) 꼬으는 단계(S1000)와;
상기 꼬으는 단계에서 얻어진 1760tex의 선밀도를 가진 전문 레이온 방사를 날실로 사용하고, 192tex의 선밀도를 가진 전문 레이온 방사를 씨실로 사용하여 리본을 형성하는 단계(S1001)와;
상기 리본을 200℃ 내지 600℃에서 탄화처리하는 단계(S1002)와;
상기 탄화처리된 리본을 고온(2800℃ 이하)에서 열처리시키는 단계(S1003) 및;
상기 열처리된 리본의 표면에 사이징제를 적용하여, 상기 리본을 섬유로 분할하는 단계(S1004)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 카본섬유 발열체 제조방법.
- 192tex의 선밀도를 가지며, S방향으로 꼬은(60Tm) 전문 레이온 방사를 Z방향으로 2겹(100Tm) 꼬으고, 그 다음 S방향으로 3겹(120Tm) 꼬으는 단계(S1100)와;
상기 꼬으는 단계에서 얻어진 1200tex의 선밀도를 가진 전문 레이온 방사를 날실로 사용하고, 192tex(2겹, 100Tm)의 선밀도를 가진 전문 레이온 방사를 씨실로 사용하여 리본을 형성하는 단계(S1101)와;
상기 리본을 200℃ 내지 600℃에서 탄화처리하는 단계(S1102)와;
상기 탄화처리된 리본을 고온(1500℃ 이하)에서 단계적으로 열처리시키는 단계(S1103) 및;
상기 열처리된 리본의 표면에 사이징제를 적용하여, 상기 리본을 섬유로 분할하는 단계(S1104)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 카본섬유 발열체 제조방법.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따라 카본섬유 발열체를 제작하는 카본섬유 발열체 제작단계(S100)와;
발포원단(200)을 제조하는 발포원단 제조단계(S200)와;
상기 카본섬유 발열체(100) 상/하부에 발포원단(200)을 합지하는 발포원단 합지단계(S300)와;
상기 발포원단(200) 상부에 보온층(300)을 합지하고 하부에 반사층(400)을 합지하는 제1 합지단계(S500) 및;
상기 보온층(300) 상부에 마감층(600)을 합지하고, 상기 반사층(400) 하부에 방습층(500)을 합지하는 제2 합지단계(S600)로 이루어지며;
상기 발포원단 제조단계는, 고형제(210)를 가열탱크(220)에 주입하여 500℃ 에서 5 ~ 10초간 용해하는 고형제 용해단계(S100")와;
상기 용해된 고형제(210)를 혼합탱크(230)에서 발포제와 혼합하는 발포혼합액 제조단계(S200")와;
상기 혼합된 발포혼합액(240)을 발포라인(250)에 도포하는 발포혼합액 도포단계(S300")와;
상기 발포라인(250)에 도포된 발포혼합액(240)을 60℃ ~ 120℃ 에서 5 ~ 10초간 가열하여 발포혼합액(240)을 발포시켜 발포원단(200)을 생산하는 발포원단 제조단계(S400") 및;
상기 발포된 발포원단(200)을 소정 두께로 제단하는 발포원단 제단단계(S500")로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발열 시트 제조방법.
- 제5항에 있어서, 상기 카본섬유 발열체 제작단계는,
액상 실리콘고무와 도전성 카본블랙을 혼합하여 도전성 조성물을 제작하는 도전성 조성물제작단계;(S100')
상기 도전성 조성물에 희석제를 교반하는 교반단계;(S200')
일정한 성형틀에 교반된 상기 도전성 조성물을 성형 및 경화시키는 경화단계;(S300')
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 발열 시트 제조방법.
- 제5항에 있어서, 상기 고형체(210)는,
폴리에틸렌(PE : Polyethylene), 폴리우레탄(PU : Polyurethane), 폴리염화비닐(PVC : PolyvinyChloride), 폴리프로필렌(PP : Polypropylene) 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발열 시트 제조방법.
- 제5항에 있어서, 상기 발포원단 합지단계는,
상기 카본섬유 발열체(100)의 상/하부에 발포원단(200)을 합지하며 가열수단(260)에 의하여 상기 발포원단(200)의 내측 표면을 100℃ ~ 150℃의 불꽃으로 가열하며 압축롤러(270)로 이동시켜 1TON의 압력으로 3 ~ 5초간 상기 발포원단(200)과 카본섬유 발열체(100)를 압축 합지하는 것을 특징으로 하는 발열 시트 제조방법.
- 제5항에 있어서, 상기 제1 합지단계(S500)는,
상기 발포원단(200) 상부에 보온층(300)을 합지하고 상기 발포원단(200) 하부에 반사층(400)을 합지한 후 가열압출롤러(700)에서 200℃ ~ 250℃로 3 ~ 5초간 1ton 압력으로 열융착하는 것을 특징으로 하는 발열 시트 제조방법.
- 제5항에 있어서, 상기 제2 합지단계(S600)는,
상기 보온층(300) 상부에 마감층(600)을 합지하고 상기 반사층(400) 하부에 방습층(500)을 합지한 후 가열압출롤러(700)에서 200℃ ~ 250℃로 3 ~ 5초간 1ton 압력으로 열융착하는 것을 특징으로 하는 발열 시트 제조방법.
- 제5항에 있어서, 상기 보온층(300) 및 방습층(500)은,
폴리에틸렌테레프탈레이트(PET: polyethylen terephthalate, 폴리에틸렌(PE : Polyethylene), 폴리프로필렌(PP : Polypropylene) 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발열 시트 제조방법.
- 제5항에 있어서, 상기 반사층(400)은,
폴리에틸렌테레프탈레이트(PET: polyethylen terephthalate, 폴리에틸렌(PE : Polyethylene), 폴리프로필렌(PP : Polypropylene) 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발열 시트 제조방법.
- 제5항에 있어서, 상기 마감층(600)은,
폴리에틸렌테레프탈레이트(PET: polyethylen terephthalate, 폴리에틸렌(PE : Polyethylene), 폴리프로필렌(PP : Polypropylene) 중 어느 하나로 이루어져 상기 보온층(300) 상부에 합지된 마감층(600)의 상부에 모노륨, 강화마루, 테코타일중 어느 하나로 이루어진 보조마감층(610)을 더 합지하는 것을 특징으로 하는 발열 시트 제조방법.
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| WO2015005665A1 (ko) | 2013-07-12 | 2015-01-15 | (주)바이오니아 | 탄소나노튜브 또는 탄소나노류브 -금속 복합체를 이용한 세라믹 페이스트 조성물 및 이를 포함하는 도전성 필름 |
| WO2015084071A1 (ko) * | 2013-12-06 | 2015-06-11 | 김민휘 | 수밀성 탄소섬유 발열체 및 그 제조방법 |
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