KR20130043133A - 저전압 전도체 직물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제직기 종광의 개구 운동에 의해 날실(1)을 상하 그룹으로 개구시키고, 개구된 날실 속을 북침 운동에 의해 캐리어(4)가 씨실(2)을 삽입하고, 씨실 출구 측에서 작동하는 래치 바늘(5)을 사용하여 삽입 측의 반대 쪽에 있는 씨실 출구 측으로부터 제공되는 캐치 실(6)로 상기 씨실(2)을 둘러싸서 캐리어(4)를 배출하고, 바디가 개구 내에 삽입된 씨실을 직단까지 밀어 넣어주는 바디침 운동의 연속 반복으로 제직되어 직물이 형성되는 저전압 전도체 직물에 있어서,
상기 씨실의 구조는 전도체의 외주연에 폴리에스테르이미드 수지 또는 폴리에스터 수지의 피막으로 구성되고, 상기 피막된 전도체를 도전 섬유의 피복으로 구성되고, 상기 피복된 섬유 상에 실리콘 고무의 피복으로 구성되고, 각 씨실은 평행한 이중 구조이고, 각 씨실은 직물의 양 단에서 서로 연결 고리를 형성하여 연속한 하나의 직렬 부하 형태로 망 구조인 직물 조직을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 씨실의 구조는 전도체의 외주연에 폴리에스테르이미드 수지 또는 폴리에스터 수지의 피막으로 구성되고, 상기 피막된 전도체를 도전 섬유의 피복으로 구성되고, 상기 피복된 섬유 상에 실리콘 고무의 피복으로 구성되고, 각 씨실은 평행한 이중 구조이고, 각 씨실은 직물의 양 단에서 서로 연결 고리를 형성하여 연속한 하나의 직렬 부하 형태로 망 구조인 직물 조직을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 균등하게 가열되는 표면을 제공하기 위한 목적으로 다른 도체 재료와 결합된 전도체 직물에 관한 것이다.
면상 발열체는 전원을 인가하면 발열하는 얇은 시트 모양의 발열체를 의미한다.
면상 발열체는 전기 저항 선의 재질에 따라 분류할 수 있다.
우선 금속 전기 저항 선으로서, 체적 저항률이 10×10-6Ω·㎝ 내지 200×10-6Ω·㎝ 범위의 합금선을 가지고 "S"자 모양으로 평면화하여 일 직선 상의 양단에 전원을 인가하는 직렬 구조 방식이다. 그러나 부하 전류가 일 직선 상으로만 흐르고 있으므로서, 선 상 표면에 화학적 변화나 물리적 응력 변형이 일어나면 저항 증가로 분배 전압이 편재화되어 과열과 화재의 위험성이 내재하고 있는 단점이 있다.
그래서, 직렬 구조 방식의 문제점을 개선하고자, 전기 저항 선의 체적 저항률이 10-4Ω·㎝ 내지 102Ω·㎝ 범위에 있는 탄소 섬유 또는 전기 전도성 복합 물질 등으로 직물화하거나 필름화하고, 상기 직물 또는 필름 양단에 전극선을 형성하는 병렬 구조 방식인 발열체이다. 즉, 카본블랙, 탄소나노튜브, 금속 분말 등과 같은 도전 입자와 에폭시수지, 우레탄수지, 폴리에스테르수지, 실리콘수지 등과 같은 결합 수지로 조성된 복합 물질을 섬유 상에 코팅하여 직조하는 직물 발열체, 필름 또는 직물 상에 접착하는 필름 발열체로 구성된다.
그러나, 탄소 섬유에 대하여 마모, 굴곡, 왜곡 등의 외력에 상당히 약하여 섬유 축에 직각 방향의 힘을 받는다면 부러지기 쉬운 결점이 있고, 상기 복합 물질은 각각 이종 물질 간의 계면 사이로 산성·알칼리, 수분, 오일, 가소제 등이 침투되거나 열 경화에 의해 전기 저항율의 경시 변화로 내구성에 문제가 있었다.
또한, 선상 구조의 면상 발열체는 평면 상의 기재에 발열체를 배열하여 고정하는 추가 작업과 함께, 안전초저전압인 24V로 전기요를 제작할 시 6A 내지 8A의 대전류가 흘러서, 발열체에 전원을 인가하기 위한 리드 선의 연결 점에서 접촉 저항에 의한 과열로 전기요의 내구성이 열악한 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 기존의 선상 발열체의 직렬 방식과 면상 발열체인 병렬 방식 구조를 병합시켜 면 전체를 균일하게 발열할 수 있도록 발열체를 평면화시킨 직물 구조로 균일 분산시키고, 분산 전류로 과열 문제를 해결하고자 함이다.
또한, 전도체의 외주연에 도전 섬유를 피복함으로써, 전도체 부분의 아크 감지 선의 역할을 하여, 아크로 인한 발화 문제를 해결하고자 함이다.
또한, 전도체가 가는 선을 꼬아 합친 연선(撚線) 구조와 각 씨실이 평행한 이중 구조로 함으로써, 전자파의 감쇄와 전기 잡음의 영향을 억제하고자 함이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 제직기 종광의 개구 운동에 의해 날실(1)을 상하 그룹으로 개구시키고, 개구된 날실 속을 북침 운동에 의해 캐리어(4)가 씨실(2)을 삽입하고, 씨실 출구 측에서 작동하는 래치 바늘(5)을 사용하여 삽입 측의 반대 쪽에 있는 씨실 출구 측으로부터 제공되는 캐치 실(6)로 상기 씨실(2)을 둘러싸서 캐리어(4)를 배출하고, 바디가 개구 내에 삽입된 씨실을 직단까지 밀어 넣어주는 바디침 운동의 연속 반복으로 제직되어 직물이 형성되는 저전압 전도체 직물에 있어서,
상기 씨실의 구조는 전도체의 외주연에 폴리에스테르이미드 수지 또는 폴리에스터 수지의 피막으로 구성되고, 상기 피막된 전도체를 도전 섬유의 피복으로 구성되고, 상기 피복된 섬유 상에 실리콘 고무의 피복으로 구성되고, 각 씨실은 평행한 이중 구조이고, 각 씨실은 직물의 양 단에서 서로 연결 고리를 형성하여 연속한 하나의 직렬 부하 형태로 망 구조인 직물 조직을 포함하는 것을 특징으로 한다.
전도체 외주연을 도전 섬유가 피복되고 있어, 도체 부분의 아크 발생시 도체와 도전 섬유가 도통되어 아크가 감지되고, 아크로 인한 발화 문제를 해결할 수 있다.
또한, 피복된 섬유 상에 전기 절연 물질이 피복되어 있어, 섬유의 집속된 사이 공간에서의 결합력으로 보강효과와 섬유 표면의 요철로 전기 절연 물질의 접착력을 향상시킬 수 있다.
전기적인 직렬 구조이면서 직물 구조로 평면화시킨 발열체로서 전기적으로 안전한 용품을 제공할 수 있다.
또한, 전도체가 가는 선을 꼬아 합친 연선(撚線) 구조와 각 씨실이 평행한 이중 구조로서, 전자파의 감쇄와 전기 잡음의 영향을 억제할 수 있는 효과도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 저전압 전도체 직물의 상태도.
도 2는 본 발명에 따른 섬유로 피복된 전도체의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 저전압 전도체 직물의 씨실 배열 상태도.
도 2는 본 발명에 따른 섬유로 피복된 전도체의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 저전압 전도체 직물의 씨실 배열 상태도.
본 발명은 제직기 종광의 개구 운동에 의해 날실(1)을 상하 그룹으로 개구시키고, 개구된 날실 속을 북침 운동에 의해 캐리어(4)가 씨실(2)을 삽입하고, 씨실 출구 측에서 작동하는 래치 바늘(5)을 사용하여 삽입 측의 반대 쪽에 있는 씨실 출구 측으로부터 제공되는 캐치 실(6)로 상기 씨실(2)을 둘러싸서 캐리어(4)를 배출하고, 바디가 개구 내에 삽입된 씨실을 직단까지 밀어 넣어주는 바디침 운동의 연속 반복으로 제직되어 직물이 형성되는 저전압 전도체 직물에 있어서,
상기 씨실의 구조는 전도체의 외주연에 폴리에스테르이미드 수지 또는 폴리에스터 수지의 피막으로 구성되고, 상기 피막된 전도체를 도전 섬유의 피복으로 구성되고, 상기 피복된 섬유 상에 실리콘 고무의 피복으로 구성되고, 각 씨실은 평행한 이중 구조이고, 각 씨실은 직물의 양 단에서 서로 연결 고리를 형성하여 연속한 하나의 직렬 부하 형태로 망 구조인 직물 조직을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명에서 제시하는 저전압 전도체 직물을 구체적으로 설명하기로 한다.
상기 제직기는 씨실이 바늘 구멍을 통입하고 있기 때문에 각 씨실은 평행한 이중 구조의 씨실이고, 각 씨실은 서로 고리를 형성하여 연속한 하나의 직렬 부하로 망 구조 직물인 것을 특징으로 한다. 즉, 니들 직기(Needle Loom)로서, 바늘의 삽입 방식으로 씨실이 바늘의 구멍을 통입하여 제직되고 있다.
그러나 씨실이 바늘 구멍을 통입하고 있는 까닭에 금속선인 전도체와 같은 탄성 계수와 마찰 계수가 큰 씨실은 제직하는데 제한되고 있어, 바늘 구멍 안에서 두 개의 베어링을 씨실 기준으로 서로 마주보게 착설하여 씨실의 원활한 공급으로 직물이 직조되는 것을 특징으로 한다.
상기 직물의 날실은 익조직으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 직물 조직은 익조직(레노직)이 바람직하다. 익조직은 날실이 서로 평행하지 않고, 2본의 날실이 서로 꼬여져 8자형을 만들면서 씨실을 삽입한다. 그러므로서, 그물망 모양의 익직물이 형성된다.
또는, 상기 래치 바늘은 삽입 측에서도 작동하는 래치 바늘을 사용하여 삽입 측에서도 제공하는 캐치 실로 상기 씨실을 둘러싸는 것을 특징으로 한다.
즉, 직조의 양단에서 삽입된 씨실이 제직기의 양측 편에 배열된 래치 바늘의 캐치 실과 루프화한다.
상기 직물의 양단의 변부를 캐치 실로 루프화 시킴으로써 직물 구조를 갖는저전압 전도체 직물을 견고하게 할 수 있다.
상기 씨실은 씨실의 시작점(2a)과 끝점(2b)이 연속한 하나의 실로 직조되는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명은 전기적인 직렬 부하 방식으로 평면화시킨 직물 구조 발열체인 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 저전압 전도체 직물의 상태도로서, 날실(1)을 상하 그룹으로 개구시키고, 개구된 날실 속을 북침 운동에 의해 캐리어(4)가 씨실(2)을 삽입하고, 씨실 출구 측에서 작동하는 래치 바늘(5)을 사용하여 삽입 측의 반대 쪽에 있는 씨실 출구 측으로부터 제공되는 캐치 실(6)로 상기 씨실(2)을 둘러싸서 캐리어(4)를 배출하고, 바디가 개구 내에 위입된 씨실을 직단까지 밀어 넣어주는 바디침 운동의 연속 반복으로 제직되는 직물이고, 상기 직물의 씨실 배열은 씨실의 시작점(2a)과 끝점(2b)이 연속한 하나인 것을 특징으로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 도전 섬유로 피복된 전도체의 단면도이고, 상기 씨실은 도전 섬유(22)가 전도체(21)를 에워싼 것을 특징으로 한다. 상기 도전 섬유는 부도체 섬유로서, 부도체는 전기적으로 절연 물질이다.
상기 도전 섬유는 섬유 속에 도전 물질인 카본 블랙 등을 코팅하거나, 섬유 표면에 금속을 증착해서 도전성을 갖는 섬유이고, 또는, 탄소 섬유도 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 저전압 전도체 직물의 씨실 배열 상태도로서, 발열 기능은 직물의 씨실(2) 상에서 발생하며, 발열 상태는 씨실의 배열 형태로 발열하고, 씨실의 배열 형태는 각 씨실이 평행한 이중 구조이고, 각 씨실은 직물의 양단에서 서로 작은 고리와 큰 고리를 형성하며 서로 연결되며 연속한 하나의 직렬 부하 형태로 망 구조인 직물 조직이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기한 작은 고리는 직물의 일 단에서 이중 씨실을 서로 연결하여 전기적으로 직렬 구조인 하나의 연속한 선의 형태를 이어주고, 또한, 직물의 타 단에서는 큰 고리로 각 씨실 간의 간격을 유지하고, 큰 고리가 다음 씨실이 형성되게 하나의 씨실로 이어나가서 그물망 모양의 직물이 구성되고, 상기한 평행한 이중 씨실과 작은 고리, 큰 고리 및 날실과의 상호 연결과 교차 결합으로 직물 조직이 완성되어 평면화된 저전압 전도체 직물이 완성되는 것을 특징으로 한다.
상기 전도체는 씨실이 직렬 구조이면서 평면화 형태로 발열하기 위해서는 낮은 저항율이 필요하므로, 금속 재질인 은, 구리, 알루미늄, 철, 스테인리스강 등이 바람직하다.
또한, 상기 전도체는 가는 선을 꼬아 합친 연선(撚線) 구조가 바람직하다. 즉, 전도체 직물의 유연성을 향상시킬 수 있고, 각 씨실이 평행한 이중 구조로서, 전자파의 감쇄와 전기 잡음의 영향을 억제할 수 있다.
상기한 전자파 감쇄 효과는 전도체의 씨실이 평행한 이중 구조로 전류 방향이 서로 반대로 흐르고, 전도체의 구조가 여러 선으로 꼬아 합친 연선 구조이기 때문이다.
또한, 전도체의 재질은 상기한 금속 재질 중에서 어느 하나 또는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다. 예를 들면, 강도가 커야 하는 경우는 상기 금속 재질을 강심선 둘레에 꼬아 만들며, 그렇지 않는 경우는 삼(麻) 등의 일반 섬유를 심선과 함께 꼬아 만든다.
상기 씨실 상에서 열이 발생되게 하는 씨실의 구조는 전도체의 외주연에 폴리에스테르이미드 수지 또는 폴리에스터 수지의 피막으로 구성되고, 상기 피막된 전도체를 도전 섬유의 피복으로 구성되고, 상기 피복된 섬유 상에 전기 절연 물질의 피복으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기한 폴리에스테르이미드 수지 또는 폴리에스터 수지는 내열성과 전기적인 절연성을 부여하기 위함이다.
상기한 전기 절연 물질은 특히, 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 실리콘 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지, 불소 수지, 실리콘 고무, EPDM 고무, 우레탄 고무 등이 바람직하다. 가장 바람직 한 것은 실리콘 고무이다. 즉, 유연성과 내열성이 우수하기 때문이다.
도전 섬유 상에 전기 절연 물질을 피복함으로서, 표면이 매우 단단해져 마모특성이 저하되고, 상기 전기 절연 물질 사이에서 매우 강한 결합력을 유지하여 전기 절연 물질의 구조적 기계적 특성 마모 특성을 향상시킨다. 즉, 섬유 집속의 사이 공간에 상기 전기 절연 물질이 침투하여 섬유와 전기 절연 물질 간의 강한 결합력으로 전기 절연 물질의 보강 효과와 섬유 표면의 요철로 전기 절연 물질의 접착력을 향상시킬 수 있다.
상기 피막된 전도체 상에 상기 도전 섬유를 피복하는 방법은 나선형으로 권선하는 것을 특징으로 한다.
즉, 피막된 전도체의 외주연을 나선형으로 감싸는 것으로서, 피복된 도전 섬유 상에는 섬유 집속 사이 공간과 섬유 표면의 요철 현상으로 전기 절연 물질의 물리적인 고리 연결로 접착력과 결합력을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 전도체 외주연에 순차적으로 폴리에스테르이미드 수지 또는 폴리에스터 수지로 절연 피막, 도전 섬유로 구성되어 있어, 전도체의 일부분이 아크 발생시 절연 피막이 파괴됨으로써, 전도체와 도전 섬유가 도통되고, 도통된 신호는 입력 전원을 차단을 수 있는 기능을 발휘할 수 있다.
또한, 발열체를 직물 구조로 평면화시켜 온도분포를 균일하게 하고, 대 면적을 발열시킬 수 있는 효과도 있다.
기존의 면상 발열체와 필름 발열체는 전면 발열로 열 효율이 좋으나, 발열체 특성상 두개의 전극 간에 복수의 발열체 소자를 병렬 접속 구조로 되어 있어 접속 점의 접촉 저항이 발생하는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 한개의 연속된 선으로 접속 점이 없이 안전한 발열 기능을 발휘할 수 있고, 연속한 하나의 씨실을 발열 선으로 하여 평면화시킨 직물 구조로서 기존의 선상 발열체 보다 열 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 직물 2개 이상을 전기적 병렬 구조로 연결하면, 부하 전류를 분산시켜 전원 인가용 리드 선의 연결 점에서 과열을 예방할 수 있다.
<실시 예>
(1) 직경 0.6mm 구리선을 폴리에스터 에나멜로 피막한 후, 150데니어 폴리에스터 섬유에 탄소 물질이 코팅된 탄소 코팅 실을 나선형으로 피복하였다.
(2) 씨실은 상기 (1)에서 제조한 씨실을 사용하고, 날실은 폴리에스터 500데니어(섬도) 2가닥을 한 올로 하여, 니들 직기로 직조하고, 직물 폭은 30센티미터로 제직하고, 직물 밀도는 1인치당 3칸으로 제직함.
(3) 상기 (1)에서 (2)까지 공정으로 제조된 직물 상에 0.1mm 두께의 실리콘 고무를 함침 방식으로 피복하였다.
(4) 상기 (3)에서 제조한 직물을 1.6m씩 2개를 절단하고, 2개의 직물을 전기적 병렬 구조로 연결하여 24V 전원을 인가하였다. 소비 전력은 154와트(정격전압 24V) 정도로 나왔다. 즉, 전체 부하 전류는 6.4A 이지만, 병렬 방식으로 분산 전류 3.2A가 흘러 각 리드 선의 연결 점에서의 과열을 발생하지 않았다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술되었지만 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러가지로 변형하여 실시할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시 예의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.
1: 날실
2: 씨실
4: 캐리어
5: 래치 바늘
6: 캐치 실
2a: 씨실의 시작점
2b: 씨실의 끝점
21: 전도체
22: 도전 섬유
2: 씨실
4: 캐리어
5: 래치 바늘
6: 캐치 실
2a: 씨실의 시작점
2b: 씨실의 끝점
21: 전도체
22: 도전 섬유
Claims (3)
- 제직기 종광의 개구 운동에 의해 날실(1)을 상하 그룹으로 개구시키고, 개구된 날실 속을 북침 운동에 의해 캐리어(4)가 씨실(2)을 삽입하고, 씨실 출구 측에서 작동하는 래치 바늘(5)을 사용하여 삽입 측의 반대 쪽에 있는 씨실 출구 측으로부터 제공되는 캐치 실(6)로 상기 씨실(2)을 둘러싸서 캐리어(4)를 배출하고, 바디가 개구 내에 삽입된 씨실을 직단까지 밀어 넣어주는 바디침 운동의 연속 반복으로 제직되어 직물이 형성되는 저전압 전도체 직물에 있어서,
상기 씨실의 구조는 전도체의 외주연에 폴리에스테르이미드 수지 또는 폴리에스터 수지의 피막으로 구성되고, 상기 피막된 전도체를 도전 섬유의 피복으로 구성되고, 상기 피복된 섬유 상에 전기 절연 물질의 피복으로 구성되고, 각 씨실은 평행한 이중 구조이고, 각 씨실은 직물의 양 단에서 서로 연결 고리를 형성하여 연속한 하나의 직렬 부하 형태로 망 구조인 직물 조직을 포함하는 것을 특징으로 하는 저전압 전도체 직물. - 제 1항에 있어서, 상기 전도체는 은, 구리, 알루미늄, 철, 스테인리스강 중에서 어느 하나 또는 어느 하나 이상 연선(撚線) 구조인 것을 특징으로 하는 저전압 전도체 직물.
- 제 1항에 있어서, 상기 직물 2개 이상을 전기적 병렬 구조로 구성되는 것을 특징으로 하는 저전압 전도체 직물.
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