KR20160009294A - 전도체직물을 이용한 고신뢰성 온열매트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전도체직물을 이용한 고신뢰성 온열매트에 관한 것으로, 탄소계 면상발열체인 전도체직물의 테두리부에 신축성원단이나 신축성밴드를 연결하고 외각 둘레만 상하부의 쿠션체에 접합하며, 쿠션체와 전도체직물 사이에 열확산기능의 보강층을 삽입하여 온열매트가 접히거나 하중에 의해 눌릴때 전도체직물의 소성변형을 방지하는 고신뢰성 온열매트에 관한 것이다.

Description

전도체직물을 이용한 고신뢰성 온열매트{Heating mat using conductive fabric}

본 발명은 탄소계 면상발열체로 제조된 전도체직물을 적용한 전기 온열매트 제조기술로, 상세하게는 매트에 내장되어 열을 발생시키는 탄소계 면상발열체의 손상을 방지하여 안전성과 신뢰성을 갖도록 신축성 재질의 원단을 면상발열체의 테두리에 연결하여 굽힘이나 눌림 등의 외부 충격에 대해 내구성을 향상시킬 수 있도록 함과 아울러, 온열매트가 접힐 때 내부의 면상발열체는 주름이 지거나 꺾기지 않고 면 형상을 유지하도록 그 구조가 개선된 온열매트의 제조방법에 관한 것이다.

일반적인 온열매트는 내부에 발열수단인 코일을 설치하고 전기를 인가하여 그 코일로부터 발생하는 저항열로 발열하는 전기장판이 주로 이용되어 왔으며, 이러한 전기장판은 그 구성이 간단하고 가벼워서 종래 많이 이용되었다. 그러나 이러한 전기장판은 발열시 내부 코일에서 인체에 유익하지 못한 전기장이 발생되는 단점이 있으며, 또한 발열을 위한 코일을 매트 내부에 일일이 배열해야 하는 제작상의 번거로움이 있었다.

그런 관계로 최근에는 인체에 이로운 원적외선 방사 효과를 가지면서 발열선의 배열이 요구되지 않아 종전의 문제를 해소할 수 있고, 또한 생산공정의 단순화로 생산단가를 크게 절감할 수 있는 면상발열체를 이용한 온열매트가 제안된 바 있다.

일반적인 면상발열체는 전기 통전에 의해 발생하는 방사열을 이용하고 있어 온도조절이 용이하고 공기가 오염되지 않아 위생적이며 소음이 없기 때문에 히팅매트나 패드, 침대 매트리스, 보온 이불이나 요, 아파트나 일반주택 등의 주거용 난방장치에 폭넓게 이용되고 있다.

면상발열체는 1980년대 미국과 일본에서 개발되었으나 나노기술 및 페이스트 제조기술이 떨어져 활용되지 못하였으나, 현대에 이르러 전극을 실버(Ag), 구리(Cu) 등을 이용하고 발열부를 카본페이스트, 카본섬유사 등을 이용하여 산업의 많은 발열요소로 사용하고 있다.

이 발열체는 카본이 수지에 잘 융합되고 전기에 대하여 발열하는 특성을 이용하여, 얇은 PET, PE 등의 시트 위에 선, 면으로 구성시켜 주로 필름형태로 제공되고 있으며, 또한 면사 등의 섬유 위에 카본을 함침시켜 발열체로 구성시킨 제품들로 이를 난방용 발열체로 많이 사용하고 있으며 통상적으로 이를 면상발열체라 표현하며, 전기안전 규격에서는 전도체직물로 규정하고 있다.

그러나 이와같은 면상발열체를 이용한 온열매트는 강제로 접을 경우, 접히는 부분의 매트 안쪽에 위치한 카본섬유사나 도전선이 끊어지거나 손상되는 문제가 있으며, 이처럼 취급 부주의로 인하여 섬유사 또는 도전선이 끊어진 경우에는 합선으로 인한 화제발생의 우려가 있다. 또한 면상발열체에 적용되는 카본섬유사 경우 매우 얇은 두께를 가지면서 내충격성이 매우 약하기 때문에 매트 위에서 약간만 뛰어도 그 충격력이 작용하는 방향으로 소성변형이 되면서 쉽게 끊어지거나 발열원이나 발열원과 절연층 사이가 박리되는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 전도체직물은 탄소계 면상발열체를 TPU나 PE수지로 열충착하여 유연성을 가지며, 온열매트에 적용한 면상발열체가 접히거나 충격이나 하중에 의해 눌릴때 발열체의 원단이 파손되거나 주름지거나 꺾이는 손상의 문제점을 해소할 수 있는 수명 향상 및 고신뢰성 온열매트를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위하여 본 발명에 따르면, 전도체직물을 적용한 온열매트는 탄소계 면상발열체를 발열원으로 적용하며, 면상발열체의 사면의 테두리부에 신축성 재질의 원단을 접합하고 온열매트가 접히거나 하중에 의해 눌릴때 전도체직물에 소성변형이 가해지지 않도록 테두리부의 신축성 원단의 외각 둘레만 쿠션체와 접합하여 원단의 탄성을 이용하여 발열체를 당겨주고 밀어주어 접히거나 주름지지 않도록 하기 위함이다.

또한 쿠션체와 전도체직물이 외각둘레만 접합되어 있어도 쿠션체의 재질과 발열에 의한 쿠션체의 변형으로 테두리 신축성원단의 탄성효과가 감소할 수 있는 문제를 해결할 목적으로 전도체직물과 쿠션체를 사이에 보강층이 추가 삽입될 수 있다.

또한 상기 보강층은 쿠션체와 전도체직물을 이격시켜 하중방향에 따라 유동될 수 있는 효과와 함께 발열원의 열에너지를 횡방향 확산 및 축열효과로 국부 집열에 의한 과포화를 방지하는데 그 목적이 있다.

이러한 보강층은 그라파이트시트, 은박원단, 금속시트지, 탄소부직포 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 전도체직물을 이용한 고신뢰성 온열매트는 탄소계 면상발열체가 절연수지인 TPU나 PE에 함침되어 상호간에 강하게 연결 형성되어 있고 절연수지의 유연성으로 굽힘, 진동에 대한 내구성을 충족하는 이점이 있다.

또한 면상발열체의 테두리부를 신축성 원단으로 접합하여 외각 둘레만 온열매트의 쿠션체와 접합하여, 온열매트가 접히거나 외부하중을 받을 때에 면상발열체에 소성변형이 가해지지 않고 하중방향으로 신축성원단이 신축 신장하여 면상발열체가 손상되는 것을 방지되는 효과가 있다.

또한 온열매트가 면상발열체를 적용함에도 접어서 보관할 수 있고 국소적으로 접히거나 휘어도 변형되지 않으며, 즉 외부 하중에 대한 매트 내에 수용된 면상발열체의 내변형성이 강화되어 면상발열체를 이루는 카본 섬유사가 종래와 같이 쉽게 단선되지 않는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 전도체직물과 신축성원단의 부착상태를 나타낸 단면도
도 2는 본 발명에 의한 온열매트가 접힌 상태에서의 신축성원단의 효과를 나타낸 단면도
도 3은 본 발명에 따른 신축성원단의 다양한 실시예를 나타낸 사시도
도 4는 본 발명에 따른 외부하중에 의한 발열체와 신축성원단의 효과를 나타낸 단면도
도 5는 본 발명에 의한 온열매트의 단면을 나타낸 단면도
도 6은 본 발명에 의한 온열매트의 일실시예를 나타낸 단면도
도 7은 본 발명에 의한 온열매트의 일실시예를 나타낸 사시도

이하 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 탄소계 면상발열체를 이용한 전도체직물(100)의 테두리부에 신축성원단(200)을 접합하고 그 외각 둘레만 단열쿠션체(300)와 접합(30)하게 되고 내측면은 접합하지 않음으로 전도체직물은 단열쿠션체(300)에 고정이 되면서도 신축성원단(200)의 탄성으로 내부에서 유동이 가능하도록 구성된다.

구체적으로, 신축성원단(200)은 외부 충격 또는 하중에 대해 하중이 작용하는 방향으로 신축되어 전도체직물(100)과 발열층(10) 소성변형되는 것이 방지된다. 또한 매트가 접힐 시에 주름지거나 꺾기는 현상을 방지한다.

상기 단열쿠션체(300)는 온열매트의 하부에서 설치대상면인 침대 또는 바닥에 대해 상기 온열매트의 완충성과 신축성원단(200)의 신축이 용이하도록 너무 푹신거리지도 않으며 너무 딱딱하지도 않은 경도와 두께를 갖는 PU폼 또는 압축솜이 이용될 수 있다. 또한 단열쿠션체(300)는 매트 내부의 전도체직물(100)에 대한 열손실을 방지할 목적으로 설치된다. 이러한 단열재로는 바람직하게 내열성이 우수한 공지된 단열재가 이용될 수 있다.

도 2를 참조하면, 온열매트가 접혔을 경우 단열쿠션체(300)는 접히는 유연성부가 주름지면 꺽이지만 전도체직물(100) 테두리부에 접합된 신축성원단(200)이 신축되며 전도체직물(100)은 주름지거나 꺾이지 않고 면 형상 유지가 가능하다.

따라서 매트에 작용하는 하중에 의해 온열매트가 국소적으로 휘거나 변형되어도, 온열매트 상에 놓이는 상기 전도체직물(100)이 외부 하중에 의해 쉽게 변형되지 않는다.

결과적으로, 본 발명은 전도체직물(100)을 채용함에도 불구하고 매트를 접을 수 있음에 따른 사용자의 편의성과 내충격성 향상에 따른 제품 신뢰성을 동시에 충족시켜줄 수 있는 이점을 가지고 있다.

도 3은 본 발명에 따른 전도체직물(100)과 신축성밴드(210)를 이용한 온열매트의 실시예를 나타낸 것으로 전도체직물(100) 테두리부에 신축성원단 외에 밴드를 이용하여 단열쿠션체(300)에 접합(30)하여 상기의 신축성원단(200)과 같은 목적으로 제작될 수 있을 것이다.

상기 신축성원단(200)이나 신축성밴드(210)는 전도체직물(100)의 테두리부에 고주파융착, 접착제, 열성형, 박음질 등의 공지된 기술로 접합할 수 있을 것이며 다수개로 구성될 수 있다.

도 4를 참조하면 온열매트가 외부하중에 의해 눌렸을때 온열매트 내의 전도체직물(100)의 테두리부와 연결된 신축성원단(200)이 신장되어 전도체직물(100)의 발열층이 박리되거나 소성변형 되는 것을 방지할 수 있다.

도 5는 전도체직물(100)과 신축성원단(200), 단열쿠션체(300)와 상부쿠션체(320), 외피(310)로 구성된 온열매트이 단면도를 나타낸 것으로 신축성원단(200)은 단열쿠션체(300)나 상부쿠션체(320) 또는 양쪽 모두에 접합(30)되어 제작될 수 있다.

도 6은 도 5의 다른 실시예로 전도체직물(100)과 단열쿠션체(300) 사이에 보강층(330)이 추가되어 단열쿠션체(300)의 상부의 전도체직물(100)이 용이하게 유동될 수 있으며, 전도체직물(100)의 발열에 의해 단열쿠션체(300)가 늘어붙거나 소성변형되는 것을 방지하는 기능이 있다. 또한 보강층(330)을 그라파이트시트, 은박원단, 금속시트지, 탄소부직포 중 어느 하나 이상으로 형성하면 전도체직물(100)의 열을 횡방향으로 확산시켜 온도분포를 고르게 하거나 하부로의 열손실을 방지 및 국부 과열을 확산시켜 화재 및 과열에 의한 손상을 방지할 수 있을 것이다.

상기 보강층은 전도체직물(100)과 단열쿠션체(300) 사이에 또는, 전도체직물(100)과 상부쿠션체(320)사이에 한곳 또는 양쪽 모두에 적용될 수 있을 것이다.

이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 고안의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10 : 발열층 20 : 전도층
30 : 접합부 100 : 전도체직물
200 : 신축성원단 210 : 신축성밴드
300 : 단열쿠션체 310 : 외피
320 : 상부쿠션체 330 : 보강층

Claims (5)

1. 전도체직물을 발열원으로 적용하고 보온기능의 단열쿠션체와 상부쿠션체, 신축성원단, 보강층을 포함하는 온열매트에 있어서,
   상기 온열매트에 내장되는 전도체직물은 탄소사로 직조되거나 직조된 직물을 카본액으로 함침하거나 탄소섬유지로 제작되어 양단에 복수의 전극부가 형성되어 있으며, TPU나 PE로 라미네이팅 절연 처리하여 탄성과 유연성이 부가되며, 테두리부를 신축성 재질의 스판덱스, 폴리우레탄, 네오플랜 원단 중 하나 또는 2이상으로 접합하여 상부 또는 하부의 쿠션체와 외각 둘레만 쿠션체와 접합하는 것을 특징으로 하는 고신뢰성을 갖는 온열매트
   
2. 제1항에 있어서,
   전도체직물은 탄소계 면상발열체로 TPU나 PE수지로 절연처리 되며, 테두리 사면의 한곳 이상을 신축성 원단이나 밴드로 박음질, 초음파, 고주파, 열성형 등으로 접합되는 것을 특징으로 하는 고신뢰성의 온열매트
   
3. 제1항에 있어서,
   전도체직물 테두리부에 접합된 신축성 원단은 외각 둘레만 상부나 하부의 쿠션체에 접합되는 것을 특징으로 하는 고신뢰성 온열매트
   
4. 제1항에 있어서,
   단열쿠션체는 신축성원단의 탄성이 유지되도록 압축견면 또는 PU폼으로 형성되는 것을 특징으로 하는 고신뢰성 온열매트
   
5. 제1항에 있어서,
   보강층은 발열체 열원에 의한 단열쿠션체나 상부쿠션체의 소성변형 방지와 전도체직물의 열전도 및 횡방향 열확산을 위해 그라파이트시트, 은박원단, 금속시트지, 탄소부직포 중 어느 하나 이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 고신뢰성 온열매트
   

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