KR20130012992A - 유연성 및 내구성이 우수한 면상발열체 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 면상발열체는 (ⅰ) 내열성 원단(1) 및 상기 내열성 원단(1)에 코팅 또는 함침되어 있으며 전기 저항체가 분산되어 있는 불소수지(2)로 이루어지는 본체(A) ; 및
(ⅱ) 상기 본체(A) 일면에 형성되어 있는 박막의 전극층(B) : 을 포함한다.
본 발명에 따른 면상발열체는 상기 본체(A) 및 전극층(B)의 상부면과 본체(A)의 하부면 각각에 라미네이팅 되어 있는 절연필름(C)을 추가로 더 포함한다.
본 발명은 내구성이 우수함과 동시에 유연성도 뛰어나 다양한 3차원 형태로 성형이 가능하고, 원적외선도 반사되어, 온열치료 및 식물생육 등의 다양한 목적으로 사용되는 난방용품의 소재로 유용하다.
(ⅱ) 상기 본체(A) 일면에 형성되어 있는 박막의 전극층(B) : 을 포함한다.
본 발명에 따른 면상발열체는 상기 본체(A) 및 전극층(B)의 상부면과 본체(A)의 하부면 각각에 라미네이팅 되어 있는 절연필름(C)을 추가로 더 포함한다.
본 발명은 내구성이 우수함과 동시에 유연성도 뛰어나 다양한 3차원 형태로 성형이 가능하고, 원적외선도 반사되어, 온열치료 및 식물생육 등의 다양한 목적으로 사용되는 난방용품의 소재로 유용하다.
Description
본 발명은 전원을 인가할 경우 저항열에 의해 발열 되는 면상발열체에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 유연성이 우수하여 다양한 3차원적 형태로 성형이 가능하고 내열성 및 내구성도 우수하여 사용 수명이 연장 가능한 면상발열체에 관한 것이다.
한정된 에너지 자원의 효율적인 활용을 위해 열변환 효율이 높은 발열체 및 친환경 발열체에 대한 필요성이 대두되고 있다. 또한 기존의 구리, 니켈 합금 등의 열선을 활용한 발열체의 경우 면 전체에서의 균일한 온도 분포를 얻기가 어렵고 발열 기구의 두께가 두꺼워지는 단점을 가지고 있다.
종래 면상발열체로 니켈 합금 열선을 2장의 실리콘 고무 쉬트 사이에 장착한 형태의 면상발열체가 고온 히터용으로 사용되나 실리콘 고무의 경우 장기 사용시 고무 열화에 의해 일정 기간이 지나면 급속하게 수명이 짧아져 안정성에 문제를 유발할 수 있고 또한 고온에서 실리콘 고무로부터 서서히 휘발되어 나오는 저분자 유해 물질이 인체에 좋지 않은 영향을 줄 수 있다.
또한 상기의 종래 면상발열체는 유연성이 부족하여 다양한 3차원적 형태로 성형하기 어려운 문제도 있었다.
또 다른 종래의 면상발열체로서 카본 섬유를 직조하여 만든 면상발열체에 대한 상용화가 진행되었으나 가격이 고가이기 때문에 일반 난방용품, 온열기 등에 적용하기에는 한계가 있다.
이상에서 살펴본 종래의 발열체는 금속 열선의 선형 발열체이거나 실리콘 고무를 적용한 유사 면상발열체 등이 있으나 면 전체에서의 균일한 발열 구현이 어렵고, 유연성 부족으로 다양한 3차원 형태로 성형이 어렵고 장기 내구성이 부족하다는 단점을 가지고 있다
본 발명의 과제는 내구성이 우수하여 사용수명이 연장되고, 유연성도 뛰어나 다양한 3차원 형태로 성형이 가능하며, 원적외선도 발생되어 온열치료나 식물 생육등에 활용이 가능한 면상발열체를 제공하는 것이다.
이와 같은 과제를 달성하기 위해서, 본 발명에서는 면상발열체의 내구성을 향상시키기 위해서 내열성 원단에 전기 저항체가 분산되어 있는 불소수지를 함침 또는 코팅시킨 소재로 면상발열체 본체를 제조한다.
또한, 본 발명에서는 면상발열체의 유연성을 향상시키기 위해서 유연한 특성을 갖는 불소 수지를 사용하여 면상발열체를 제조한다.
또한, 본 발명에서는 면상발열체가 원적외선을 방출할 수 있도록 불소수지 내에 분산되어 있는 전기 저항체로서 원적외선 방출 물질을 사용한다.
본 발명은 내구성이 우수함과 동시에 유연성도 뛰어나 다양한 3차원 형태로 성형이 가능하고, 원적외선도 반사되어, 온열치료 및 식물생육 등의 다양한 목적으로 사용되는 난방용품의 소재로 유용하다.
구체적으로, 본 발명에 따른 면상발열체는 원적외선이 방사되어 식물 발아 및 육묘용 히터, 온열치료용 히터, 비닐하우스 난방용 히터 등으로 유용하다.
또한, 본 발명에 따른 면상발열체는 내구성이 우수하고 고온에서 휘발성분이 발생되지 않아 반도체 생산라인용 히터나 석유화학제품 생산라인용 히터 등과 같은 150℃ 이상의 고온용 히터로도 유용하다.
도 1 내지 도 2는 본 발명에 따른 면상발열체의 단면도.
이하, 첨부한 도면 등을 통해 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 면상발열체는 도 1에 도시된 바와 같이 (ⅰ) 내열성 원단(1) 및 상기 내열성 원단(1)에 코팅 또는 함침되어 있으며 전기 저항체가 분산되어 있는 불소수지(2)로 이루어지는 본체(A) ; 및 (ⅱ) 상기 본체(A) 일면에 형성되어 있는 박막의 전극층(B) : 을 포함한다.
또한, 본 발명에 다른 면상발열체는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 본체(A) 및 전극층(B)의 상부면과 본체(A)의 하부면 각각에 라미네이팅 되어 있는 절연필름(C)을 추가로 더 포함할 수도 있다.
도 1 내지 도 2는 본 발명에 따른 면상발열체의 단면도 이다.
상기 전기 저항체는 도전성 카본블랙, 탄소섬유 및 탄소나노섬유, 은 나노분말, 구리 나노분말, 알루미늄 나노분말, 니켈 나노분말 및 아연 나노분말 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상이다.
불소수지내 전기저항체의 함량은 용도별 면상발열체에 요구되는 표면저항 및 발열온도에 따라 적절하게 조절될 수 있다.
상기 불소 수지(2)는 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene) 수지, 퍼르플루오로 알콕시(Perfluoro alkoxy) 수지, 폴리비닐리덴 플루오라이드(Polyvinylidene fluoride) 수지 및 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체(Tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer) 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상이다. 불소수지(2)가 폴리테트라플루오르에틸렌 수지인 것이 내열성 및 내구성 개선에 보다 바람직하다.
상기 내열성 원단(1)은 유리섬유 또는 아라미드 섬유 등이다.
내열성 원단(1)의 두께와 직조 형태는 면상발열체의 용도에 따라 달리한다.
상기 전극층(B)은 구리, 니켈 합금, 알루미늄 및 은 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 재질로 구성된다.
상기 전극층(B)은 박막의 코일형태로 사용되는 것이 보다 바람직하며, 전극층(B)의 폭은 면상발열체의 발열온도가 저하되는 것을 최소화할 수 있도록 가능한 최소 폭으로 하는 것이 좋다.
상기 절연필름(C)은 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리이미드 필름, 불소수지 필름 또는 폴리이미드와 불소수지의 복합 필름 등이다.
면상발열체의 사용온도가 100℃ 미만인 경우에는 절연필름(C)으로 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리에틸렌 필름 또는 폴리프로필렌 필름을 사용하고, 면상발열체의 사용온도가 100℃ 이상인 경우 절연필름(C)으로 불소수지 필름, 폴리이미드 필름 또는 폴리이미드와 불소수지의 복합 필름을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 면상발열체는 면상발열체에 파장이 5~20㎛인 광원을 조사시 원적외선 방사율이 0.88 이상이다.
다음으로, 본 발명에 따른 면상발열체를 제조하는 방법 일례를 살펴본다.
먼저, 유리섬유 또는 아라미드 섬유를 경사 및 위사로 사용하여 내열성 원단(1)을 제직한다.
다음으로, 상기 내열성 원단(1)을 전기 저항체가 분산되어 있는 불소수지 용액 내에 침지(Dipping)시켜 상기 내열성 원단(1) 내에 전기 저항체가 분산되어 있는 불소수지(2)를 함침시키거나, 상기 내열성 원단(1) 양면에 전기 저항체가 분산되어 있는 불소 수지 용액을 코팅하여, 내열성 원단(1)에 전기 저항체가 분산되어 있는 불소 수지(2)가 함침 또는 코팅된 본체(A)를 제조한다.
다음으로, 상기 본체의 일면 양단부에 라미네이팅 방식으로 박막의 전극층(B)을 형성시켜 본 발명에 따른 면상발열체를 제조한다.
이때 상기 본체(A)와 전극층(B) 간의 밀착력을 향상시키기 위해서 상기 본체(A) 표면을 코로나 방전 처리 등으로 전처리해 주는 것이 바람직하다.
상기 본체(A)와 전극층(B)간의 접점이 완벽하게 형성되지 않을 경우 스파크 등의 문제가 발생될 수 있다.
선택적으로 상기 본체(A) 및 전극층(B)의 상부면과 본체(A)의 하부면 각각에 절연필름(C)을 추가로 라미네이팅시켜 본 발명에 따른 면상발열체를 제조할 수도 있다.
본 발명에 따른 면상 발열체는 본체(A)가 내열성이 우수한 불소수지(2) 및 원단(1)으로 구성되어 내구성이 향상되어 장시간 사용이 가능해진다.
또한 본 발명에 따른 면상발열체는 본체가(A)가 유연한 특성을 갖는 불소수지를 함유하여 유연성이 뛰어나다. 그로인해 본 발명은 다양한 3차원 형태로 성형이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 면상발열체는 원적외선을 방출하는 전기 저항체를 함유하여 온열치료용 히터나 식물 생육용 히터 등으로 유용하다.
A : 면상발열체의 본체 B : 전극층
C : 절연필름 1 : 내열성 원단
2 : 전기 저항체가 분산되어 있는 불소수지
1a : 내열성 원단의 경사
1b : 내열성 원단의 위사
C : 절연필름 1 : 내열성 원단
2 : 전기 저항체가 분산되어 있는 불소수지
1a : 내열성 원단의 경사
1b : 내열성 원단의 위사
Claims (7)
- (ⅰ) 내열성 원단(1) 및 상기 내열성 원단(1)에 코팅 또는 함침되어 있으며 전기 저항체가 분산되어 있는 불소수지(2)로 이루어지는 본체(A) ; 및
(ⅱ) 상기 본체(A) 일면에 형성되어 있는 박막의 전극층(B) : 을 포함하는 것을 특징으로 하는 유연성 및 내구성이 우수한 면상발열체. - 제1항에 있어서, 상기 본체(A) 및 전극층(B)의 상부면과 본체(A)의 하부면 각각에 라미네이팅 되어 있는 절연필름(C)을 추가로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유연성 내구성이 우수한 면상발열체.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전기 저항체는 도전성 카본 블랙, 탄소섬유 및 탄소나노섬유, 은 나노분말, 구리 나노분말, 알루미늄 나노분말, 니켈 나노분말 및 아연 나노분말 중에서 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 유연성 및 내구성이 우수한 면상발열체.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 불소 수지(2)는 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene) 수지, 퍼르플루오로 알콕시(Perfluoro alkoxy) 수지, 폴리비닐리덴 플루오라이드(Polyvinylidene fluoride) 수지 및 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체(Tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer) 중에서 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 유연성 및 내구성이 우수한 면상발열체.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 내열성 원단(1)은 유리섬유 및 아라미드 섬유 중에서 선택된 1종의 섬유로 구성되는 것을 특징으로 하는 유연성 및 내구성이 우수한 면상발열체.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 전극층(B)은 구리, 니켈 합금, 알루미늄 및 은 중에서 선택된 1종의 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 유연성 및 내구성이 우수한 면상발열체.
- 제2항에 있어서, 절연필름(C)은 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리이미드 필름, 불소수지 필름 및 폴리이미드와 불소수지의 복합 필름 중에서 선택된 1종의 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 유연성 및 내구성이 우수한 면상발열체.
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- 2011-07-27 KR KR1020110074358A patent/KR20130012992A/ko not_active Application Discontinuation
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