KR20150128004A - 코팅형 발열 필름의 제조방법 및 이에 따라 제조된 코팅형 발열 필름 - Google Patents
코팅형 발열 필름의 제조방법 및 이에 따라 제조된 코팅형 발열 필름 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명의 일 실시예는, (a) 광 투과형 플라스틱 기재 상에 금속 산화물을 코팅하여 발열층을 형성시키는 단계; (b) 상기 발열층의 상호 대향하는 양단에 금속 전극을 부착하는 단계; 및 (c) 상기 발열층의 노출면과 상기 금속 전극 상에 절연 필름을 합지하여 절연층을 형성시키는 단계;를 포함하는 발열 필름의 제조방법을 제공한다.
Description
본 발명은 코팅형 발열 필름의 제조방법 및 이에 따라 제조된 코팅형 발열 필름에 관한 것으로, 자동차 유리 또는 건축용 유리 표면에 부착되어 유리 표면 전체에 발열 효과를 균일하게 구현할 수 있는 코팅형 발열 필름의 제조방법 및 이에 따라 제조된 코팅형 발열 필름에 관한 것이다.
오늘날 투명 전도성 박막은 전파흡수 및 차폐, 박막 발열체로써 전도성 분말이나 도료, 대전방지 및 전파흡수 발열체(전자레인지 용기), 전계발광 면상광원(EL Display & Lamp Panel), 태양전지에서의 투명 전극, 면상발열 히터, 무열선 히터(자동차, 선박, 항공, 건축), 전파 흡수형 투명 유리, 적외선 반사창 등 전기·전자부품, 에너지 관련 산업 등에 다방면으로 활용되고 있다.
특히, 최근 들어 발열 필름이 자동차 및 건축용 부품과 같은 부품소재 산업 분야에서 주목 받고 있는 가운데, 선진국에서는 이미 다수의 제품이 출시되었거나 이들의 성능을 개량하기 위한 연구개발이 활발히 진행되고 있다.
이러한 자동차용 또는 건축용 발열 유리는 열을 원활히 발생시키기 위해 낮은 저항도 중요하지만, 무엇보다도 시야를 방해하지 않을 것이 요구된다. 종래의 발열 유리는 유리 기판 상에 ITO를 스퍼터링(Sputtering)하여 직접 증착시키는 방법으로 제조되었다. 그 외에도, 포토 리소그래피(Photo Lithography) 방식으로 유리 표면에 시각적으로 인식 불가능한 미세 패턴을 형성하는 방법 등이 제안되었다.
그러나, 종래의 방법으로 제조된 발열 필름은 자동차 유리 및 건축용 유리 표면 전체에 발열막을 형성시킬 수 없고, 제조공정의 생산성과 경제성이 저하된다는 문제가 있다.
이에 대해, 발열 성능이 우수하고 대면적에서 균일한 발열 분포를 구현할 수 있는 발열 소재 및 그 제조방법 개발에 대한 수요가 증대하고 있는 실정이다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 자동차 및 건물의 유리 등에서 생긴 서리 및 결로를 용이하게 제거할 수 있도록 저전압에서도 발열 성능이 우수하고 피착체의 표면에 부착되어 표면 전체에 대해 균일한 발열 분포를 구현할 수 있으며, 발열 범위를 대면적화할 수 있는 코팅형 발열 필름의 제조방법 및 이에 따라 제조된 코팅형 발열 필름을 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예는, (a) 광 투과형 플라스틱 기재 상에 금속 산화물을 코팅하여 발열층을 형성시키는 단계; (b) 상기 발열층의 상호 대향하는 양단에 금속 전극을 부착하는 단계; 및 (c) 상기 발열층의 노출면과 상기 금속 전극 상에 절연 필름을 합지하여 절연층을 형성시키는 단계;를 포함하는 발열 필름의 제조방법을 제공한다.
일 실시예에 있어서, 상기 광 투과형 플라스틱 기재가 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리비닐부티랄, 폴리에테르설폰, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에틸렌, 폴리카보네이트, 폴리비닐클로라이드, 폴리메틸메타아크릴레이트, 및 에틸렌비닐알코올로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 광 투과형 플라스틱 기재의 광 투과율이 70% 내지 95%일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 금속 산화물이 ITO(indium tin oxide) 또는 AZO(aluminum-doped zinc oxide)일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 코팅이 롤 코팅 또는 바 코팅 방식으로 수행될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 금속 전극이 마그네슘, 망간, 철, 코발트, 니켈, 구리, 아연, 은, 금, 알루미늄, 티타늄, 팔라듐, 및 텅스텐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 금속 성분을 포함하는 금속 테이프 또는 금속 막대일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 절연 필름이 불소수지, 폴리염화비닐, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌, 폴리아마이드, 폴리프로필렌, 및 나일론으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 필름일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 절연 필름을 합지하는 단계가 필름 합지 롤을 이용하여 수행될 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 일 실시예는, 상기 제조방법들 중 어느 하나의 방법에 따라 제조되는 발열 필름을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광 투과형 플라스틱 기재에 금속 산화물을 코팅함으로써 간단한 공정으로 발열 필름을 제조할 수 있고, 이에 따라 제조된 상기 발열 필름을 피착체의 표면에 부착함으로써 발열 균일도를 향상시킬 수 있으며, 상기 피착체에 대한 발열 범위를 대면적화할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 필름의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 필름의 제조방법을 도식화한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 오프셋 인쇄 공정을 나타낸 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 투과형 플라스틱 기재의 가열 온도와 발열층의 전기 저항의 상관 관계를 도식화한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 산화물 패턴이 형성된 발열 필름의 평면도이다.
도 6은 탄소 테이프를 전극으로 한 시편과 구리 테이프를 전극으로 한 시편의 발열 분포를 시계열적으로 비교하여 나타낸 도면이다.
도 7은 탄소 테이프를 전극으로 한 시편과 구리 테이프를 전극으로 한 시편의 전압에 따른 발열 특성을 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 필름의 제조방법을 도식화한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 오프셋 인쇄 공정을 나타낸 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 투과형 플라스틱 기재의 가열 온도와 발열층의 전기 저항의 상관 관계를 도식화한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 산화물 패턴이 형성된 발열 필름의 평면도이다.
도 6은 탄소 테이프를 전극으로 한 시편과 구리 테이프를 전극으로 한 시편의 발열 분포를 시계열적으로 비교하여 나타낸 도면이다.
도 7은 탄소 테이프를 전극으로 한 시편과 구리 테이프를 전극으로 한 시편의 전압에 따른 발열 특성을 비교하여 나타낸 그래프이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
발열 필름의 제조방법
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 필름의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 필름의 제조방법을 도식화한 것이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 필름(100)의 제조방법은, (a) 광 투과형 플라스틱 기재(110) 상에 금속 산화물을 코팅하여 발열층(120)을 형성시키는 단계(S210); (b) 상기 발열층(120)의 상호 대향하는 양단에 금속 전극(130)을 부착하는 단계(S220); 및 (c) 상기 발열층의 노출면과 상기 금속 전극 상에 절연 필름을 합지하여 절연층(140)을 형성시키는 단계(S230);를 포함할 수 있다.
상기 (a) 광 투과형 플라스틱 기재(110) 상에 금속 산화물을 코팅하여 발열층(120)을 형성시키는 단계(S210)에서, 상기 광 투과형 플라스틱 기재(110)는 그 단면의 형태가 한정되는 것은 아니며, 적용되는 피착체 표면 유형에 따라 평면, 곡면, 또는 구부러진 형태일 수 있다.
상기 광 투과형 플라스틱 기재(110)는 투명할 수 있고, 상기 광 투과형 플라스틱 기재(110)의 가시광선(300~800nm 파장대) 광 투과율이 70% 내지 95%일 수 있다. 상기 광 투과율이 95% 초과이면 제품의 내구성 및 경제성 열위가 발생할 수 있고, 70% 미만이면 상기 필름이 부착된 피착체를 통한 시야가 흐려질 수 있다.
상기 광 투과형 플라스틱 기재(110)로는 광 투과율이 70% 내지 95%인 것으로서, 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate, PET), 폴리비닐부티랄(polyvinylbutyral, PVB), 폴리에테르설폰(polyethersulfone, PES), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate, PEN), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리비닐클로라이드(polyvinylchloride, PVC), 폴리메틸메타아크릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 에틸렌비닐알코올(ehtylenevinylalcohol, EVA) 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
바람직하게는, 발열 필름의 안락성 및 필링성 등의 관점에서, 상기 광 투과형 플라스틱 기재(110)로, 폴리에스테르 필름(바람직하게는, 이축 연식 폴리에틸렌테레프탈레이트(biaxially-oriented polyethyleneterephthalate, BOPET) 필름을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 광 투과형 플라스틱 기재(110)의 두께는 100㎛ 내지 200㎛, 바람직하게는 100㎛ 내지 150㎛ 범위일 수 있다. 상기 광 투과형 플라스틱 기재(110)의 두께가 200㎛ 초과이면 광 투과성, 안락성 및 필링성이 저하될 수 있고, 100㎛ 미만이면 발열 필름의 구조적인 안정성이 저하될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 금속 산화물은, 도전성이 있으면서 투명성을 갖는 투명 전도성 산화물(Transparent Conducting Oxide, TCO)이 사용될 수 있으며, 바람직하게는, ITO(Indium Tin Oxide), ZTO(Zinc Tin Oxide), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), AZO(Aluminium Zinc Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide) 등의 산화물을 사용할 수 있고, 바람직하게는, ITO가 비저항이 낮고(10-4 Ω·cm 이하), 가시광선 영역에서의 투과도가 약 85% 정도로 높으므로, ITO를 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 금속 산화물의 코팅시 작업성 및 부착성과 발열층(120)의 표면 평활도를 고려하여, 상기 금속 산화물이 페이스트 형으로 가공된 것일 수 있다.
한편, 상기 코팅 공정은 롤 코팅(Roll coating) 또는 바 코팅(Bar coating) 방법을 사용할 수 있다. 상기 롤 코팅 공정은, 오프셋 인쇄법, 그라비아 인쇄법, 스크린 인쇄법 등을 사용할 수 있고, 바람직하게는, 오프셋 인쇄법을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 인쇄법은 롤 대 롤(roll to roll), 롤 대 평판(roll to plate), 평판 대 롤(plate to roll), 또는 평판 대 평판(plate to plate) 방법을 사용할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 오프셋 인쇄 공정을 나타낸 모식도이다.
도 3(a)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발열층(120)을 형성하기 위한 오프셋 인쇄 장치가 공급부(310), 전이 롤(320), 상기 전이 롤의 일 측에 구비된 닥터 블레이드(330); 및 상기 전이 롤의 하류에 구비된 전사 롤(340)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 장치를 이용한 오프셋 인쇄 공정은 상기 공급부(310)로부터 상기 전이 롤(320)로 금속 산화물 페이스트를 공급하는 단계; 상기 닥터 블레이드(330)를 이용하여 상기 전이 롤(320)로 과잉 공급된 금속 산화물 페이스트를 제거하는 단계; 상기 전이 롤(320)로부터 상기 전사 롤(340)로 상기 금속 산화물 페이스트를 전이시키는 단계; 및 상기 전사 롤(340)로부터 상기 광 투과형 플라스틱 기재로 상기 금속 산화물 페이스트를 전사하여 코팅하는 단계를 포함할 수 있다.
전술한 오프셋 인쇄 공정에 따라 상기 발열층(120)이 상기 광 투과형 플라스틱 기재(110)의 전면에 평활하게 형성되어 상기 발열 필름(100)이 부착되는 피착체의 전 면적에 대해 균일한 발열 효과를 구현할 수 있다.
또한, 자동차 후면 유리 등 피착체의 일부에 대해서만 발열 효과가 구현되어도 무방한 경우, 금속 산화물의 사용량을 줄인 저가형 발열 필름에 대한 수요가 존재하는 경우 등 필요에 따라 상기 광 투과형 플라스틱 기재(110) 상의 일부에 대해 상기 발열층(120)을 패터닝할 수도 있다.
도 3(b)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 형태의 발열층(120)을 형성하기 위한 오프셋 인쇄 장치가 공급부(310), 표면에 패턴이 각인된 전이 롤(350), 상기 전이 롤의 일 측에 구비된 닥터 블레이드(330); 및 상기 전이 롤의 하류에 구비된 전사 롤(340)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 장치를 이용한 오프셋 인쇄 공정은 상기 공급부(310)로부터 상기 전이 롤(350)로 금속 산화물 페이스트를 공급하여 상기 전이 롤에 각인된 패턴 내부로 상기 금속 산화물 페이스트를 인입시키는 단계; 상기 닥터 블레이드(330)를 이용하여 상기 전이 롤(350)의 패턴 내부로 인입되지 않은 금속 산화물 페이스트를 제거하는 단계; 상기 전이 롤(350)로부터 상기 전사 롤(340)로 상기 금속 산화물 페이스트 패턴을 전이시키는 단계; 및 상기 전사 롤(340)로부터 상기 광 투과형 플라스틱 기재로 상기 금속 산화물 페이스트 패턴을 전사하여 코팅하는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 상기 코팅 공정 간에 상기 광 투과형 플라스틱 기재를 50~150℃ 범위로 가열할 수 있다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 투과형 플라스틱 기재의 가열 온도와 발열층의 전기 저항의 상관 관계를 도식화한 것이다.
도 4를 참조하면, 상기 광 투과형 플라스틱 기재의 가열 온도가 증가하면 상기 광 투과형 플라스틱 기재 상에 코팅된 상기 발열층의 전기 저항이 감소하는 경향을 나타냄을 알 수 있다. 특히, 상기 광 투과형 플라스틱 기재를 250℃ 이상으로 가열하면, 상기 발열층의 전기 저항이 6Ω 미만으로 감소되어 발열 성능이 극대화될 수 있다.
다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 발열층은 종래의 유리 기재에 비해 상대적으로 용융점(melting point, MP)이 낮은 플라스틱 기재 상에 코팅되므로, 상기 가열 온도를 상기 플라스틱 기재의 용융점 미만의 범위로 제어하여 상기 플라스틱 기재의 변성 또는 변형에 따른 상기 발열 필름의 결함을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 산화물 패턴이 형성된 발열 필름의 평면도이다.
도 5를 참조하면, 상기 광 투과형 플라스틱 기재(510)의 표면에 형성된 상기 금속 산화물 패턴(520)은 상기 전이 롤(350)에 각인된 패턴의 형태에 따라 물결 무늬(a), 지그재그(b), 직선(c), 또는 원형(d)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 금속 산화물 패턴(520)의 양단에 금속 전극(530)을 부착하고, 최외면에 절연 필름(미도시)을 합지하여 발열 필름을 제조할 수 있고, 이 때, 상기 금속 산화물의 다양한 패턴을 따라 발열 성능을 구현할 수 있다.
상기 금속 산화물 패턴(520)의 선 폭은 10㎛ 내지 60㎛일 수 있고, 선간 간격은 200㎛ 내지 30mm일 수 있다. 상기 범위 내에서 패턴이 시야에 노출되지 않을 수 있고, 가시광선 투과율을 최대화할 수 있다.
한편, 상기 바 코팅 방법은, 바 앞에 디스펜서 등으로 금속 산화물 페이스트를 일정량 공급한 다음 바를 당기면, 상기 금속 산화물 페이스트가 표면 장력에 의해 평활해지면서 코팅되는 방식으로 수행될 수 있다. 이 경우, 상기 광 투과형 플라스틱 기재 상에 금속 산화물 페이스트를 도포하는 기능을 갖는, 회전 가능한 원통 형상의 코팅 바를 이용할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 발열층(120)의 두께가 100nm 내지 200nm일 수 있다. 상기 발열층(120)의 두께는 통상적인 광 투과도에 적합한 정도일 수 있으나, 200nm 초과이면 투과율이 감소할 수 있고, 100nm 미만이면 전도성이 감소할 수 있다.
특히, 대면적의 피착체에 적용 가능한 발열 필름에 있어서 투명 전도성 산화물의 경우, 은 등의 금속과 비교하여 전도성이 저하되므로, 전극으로 사용할 경우 발열 효율이 저하되거나 일정 수준으로 온도를 올리기까지 소요되는 시간이 길어질 수 있다는 문제점이 있다. 따라서, 상기 발열층(120)의 두께를 200nm 이하로 조절함으로써, 상기 발열 필름의 전도성을 낮추지 않으면서 동시에 광 투과율이 70% 이상인 효과를 구현할 수 있다.
상기 (b) 상기 발열층(120)의 상호 대향하는 양단에 금속 전극(130)을 부착하는 단계(S220)에서, 상기 금속 전극(130)은, 상기 발열체(150)에 전압을 인가하기 위한 것으로서 도전성이 있는 금속으로 이루어질 수 있다.
사용 가능한 상기 금속 전극 성분의 비제한적 예시로는, 마그네슘, 스트론튬, 바륨, 알루미늄, 실리콘, 스칸듐, 티타늄, 바나듐, 크롬, 망간, 철, 코발트, 니켈, 구리, 아연, 이트륨, 지르코늄, 니오븀, 몰리브덴, 테크네튬, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 은, 카드뮴, 하프늄, 탄탈, 텅스텐, 레늄, 오스뮴, 이리듐, 백금, 금, 수은, 갈륨, 인듐, 탈륨, 게르마늄, 주석, 납, 비소, 안티몬, 비스무트, 폴로늄세륨, 프라세오디뮴, 네오디뮴, 프로메튬, 사마륨, 유로퓸, 가돌리늄, 테르븀, 디스프로슘, 홀뮴, 에르븀, 툴륨, 이테르븀, 루테튬 등을 들 수 있고, 필요에 따라 이들 중 2 이상의 금속 성분이 배합된 합금 성분을 들 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상업적 구득 가능성과 제조 단가를 고려하면, 상기 금속 전극(130)이 마그네슘, 망간, 철, 코발트, 니켈, 구리, 아연, 은, 금, 알루미늄, 티타늄, 팔라듐, 및 텅스텐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 금속 성분을 포함하는 금속 막대 또는 금속 테이프일 수 있다.
상기 금속 전극(130)의 형성 방법으로 공지된 모든 금속 패턴 형성 방법이 가능하며, 전술한 테이프 또는 막대를 부착하는 방식 이외에 다양한 건식 코팅 및 습식 코팅 공정이 사용될 수 있다. 예를 들면, 스퍼터링, 원자층 증착법, 레이저 분자빔 증착, 펄스 레이저 증착, 화학 기상 증착, 이온 플레이팅, 스퍼터링, 펄스 레이저 증착 등의 방법을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 (c) 상기 발열층(120)의 노출면과 상기 금속 전극(130) 상에 절연 필름을 합지하여 절연층(140)을 형성시키는 단계(S230)에서, 상기 절연 필름은 상기 발열층(120)과 상기 금속 전극(130)을 외부와 절연시킬 뿐만 아니라 상기 발열 필름(100)을 외부 충격에 의한 손상으로부터 보호하는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 상기 절연 필름은 상기 발열 필름(100)의 투명성을 유지할 수 있도록 투명할 수도 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 절연 필름이 불소수지, 폴리염화비닐, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌, 폴리아마이드, 폴리프로필렌, 및 나일론으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 필름일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에 있어서, 상기 발열층(120)의 노출면과 상기 금속 전극(130) 상에 상기 절연 필름을 합지하는 단계가 필름 합지 롤을 이용하여 수행될 수 있다. 상기 필름 합지 롤은 2 이상의 롤을 포함할 수 있고, 바람직하게는 판체 또는 필름의 상부에 구비되는 상부 롤 및 하부에 구비되는 하부 롤을 포함할 수 있다.
상기 판체 또는 필름이 상기 필름 합지 롤을 통과하는 동안, 상기 상부 롤은 상기 절연 필름을 공급하면서 이를 하부로 가압하고, 상기 하부 롤은 상기 광 투과형 플라스틱 기재(110)의 하면을 상부로 가압함으로써 상기 절연 필름을 상기 발열 필름(100)의 최외면에 합지시킬 수 있다.
또한, 상기 발열층(120)과 그 위에 형성된 상기 금속 전극(130)의 단차 부위에 대해서도 상기 절연 필름이 합지될 수 있도록, 상기 필름 합지 롤의 상기 상부 롤의 외면이 가압시 상기 단차 부위의 형상으로 변형될 수 있는 우레탄, 고무 등 연질 소재로 이루어질 수 있다.
상기 절연층(140)의 두께는 10㎛ 내지 100㎛일 수 있다. 상기 절연층(140)의 두께가 100㎛ 초과이면 발열 효율이 낮아질 수 있고, 10㎛ 미만이면 절연 효과가 낮고 외부 충격에 의해 파손될 우려가 있다.
한편, 필요에 따라 상기 절연층(140)이 상기 발열층의 노출면과 상기 금속 전극 상에 공지의 습식 또는 건식 코팅 공정에 의해 형성될 수도 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 관해 상세히 설명하기로 한다.
실시예
광 투과형 플라스틱 기재로서, 두께가 150㎛인 폴리에틸렌테레프탈레이트(이하, "PET") 필름을 사용하고, 상기 PET 필름 상에 두께가 150nm인 ITO를 오프셋 인쇄 방식으로 코팅하여 발열층을 형성한 후, 상기 발열층의 상호 대향하는 양단에 구리 테이프를 부착하여 전극을 형성하였다. 최종적으로, 상기 발열층의 노출면과 상기 전극의 표면에 대해 절연층으로서 불소수지 필름을 합지하여 발열 필름 시편을 제조하였다.
비교예
탄소 테이프를 부착하여 전극을 형성한 것을 제외하면, 상기 실시예와 동일한 방법으로 발열 필름 시편을 제조하였다.
실험예
1
열화상 카메라를 이용하여 상기 실시예와 비교예에 따른 발열 필름 시편의 발열 분포를 시계열적으로(0초, 6초, 180초) 관찰하였다.
도 6은 상기 금속 전극의 소재로, 탄소 테이프를 전극으로 한 시편(비교예)과 구리 테이프를 전극으로 한 시편(실시예)의 발열 분포를 시계열적으로 비교하여 나타낸 도면이다. 동일한 시편에 대해, 보라색, 청색, 노란색, 붉은색 순으로 온도가 상승함을 나타낸다.
도 6을 참조하면, 구리를 전극으로 한 시편(실시예)의 경우 6초 이후에 고른 발열 분포를 보여, 탄소 테이프를 전극으로 한 시편(비교예)에 비해 단시간 내에 발열이 이루어지며 피착체의 전 면적에서 발열이 균일하게 이루어짐을 확인하였다.
실험예
2
상기 실시예와 비교예에 따른 발열 필름 시편에 대해, 인가된 전압에 따른 시편의 온도 변화를 측정하였다.
도 7은 탄소 테이프를 전극으로 한 시편(비교예)과 구리 테이프를 전극으로 한 시편(실시예)의 전압에 따른 발열 특성을 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 7을 참조하여 15V 전압을 인가한 경우 120초에서 온도 변화를 비교해보면, 탄소 테이프를 전극으로 한 시편(비교예)에서 5℃, 구리 테이프를 전극으로 한 시편(실시예)에서는 9℃의 온도 변화를 보였다. 또한, 16℃ 이상의 온도 변화를 발생시키기 위해, 탄소 테이프를 전극으로 한 시편(비교예)의 경우에 25V가 필요하나, 구리 테이프를 전극으로 한 시편(실시예)의 경우에는 20V가 필요한 것으로 나타났고, 이에 따라 상기 실시예에 따른 시편이 비교예에 비해 현저히 우수한 저전압 발열 특성을 가짐을 확인하였다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (9)
- (a) 광 투과형 플라스틱 기재 상에 금속 산화물을 코팅하여 발열층을 형성시키는 단계;
(b) 상기 발열층의 상호 대향하는 양단에 금속 전극을 부착하는 단계; 및
(c) 상기 발열층의 노출면과 상기 금속 전극 상에 절연 필름을 합지하여 절연층을 형성시키는 단계;를 포함하는, 발열 필름의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 광 투과형 플라스틱 기재가 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리비닐부티랄, 폴리에테르설폰, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에틸렌, 폴리카보네이트, 폴리비닐클로라이드, 폴리메틸메타아크릴레이트, 및 에틸렌비닐알코올로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나인, 발열 필름의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 광 투과형 플라스틱 기재의 광 투과율이 70% 내지 95%인, 발열 필름의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 금속 산화물이 ITO(indium tin oxide) 또는 AZO(aluminum-doped zinc oxide)인, 발열 필름의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 코팅이 롤 코팅 또는 바 코팅 방식으로 수행되는, 발열 필름의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 금속 전극이 마그네슘, 망간, 철, 코발트, 니켈, 구리, 아연, 은, 금, 알루미늄, 티타늄, 팔라듐, 및 텅스텐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 금속 성분을 포함하는 금속 테이프 또는 금속 막대인, 발열 필름의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 절연 필름이 불소수지, 폴리염화비닐, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌, 폴리아마이드, 폴리프로필렌, 및 나일론으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 필름인, 발열 필름의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 절연 필름을 합지하는 단계가 필름 합지 롤을 이용하여 수행되는, 발열 필름의 제조방법.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 제조되는, 발열 필름.
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|---|---|---|---|---|
| KR20190055773A (ko) * | 2017-11-15 | 2019-05-23 | (주) 파루 | 면상 발열 통행로 및 이를 제작하는 방법 및 장치 |
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2014
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