KR20180085391A - Portable heating device - Google Patents

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KR20180085391A KR1020170008406A KR20170008406A KR20180085391A KR 20180085391 A KR20180085391 A KR 20180085391A KR 1020170008406 A KR1020170008406 A KR 1020170008406A KR 20170008406 A KR20170008406 A KR 20170008406A KR 20180085391 A KR20180085391 A KR 20180085391A
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조기수
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희성전자 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a portable heating device which is directly immersed in a liquid to be heated and is used in a form of a tea bag. According to an embodiment of the present invention, the portable heating device comprises: a heating unit which is directly immersed in a liquid to be heated and includes a heating layer formed by electrospinning a spinning material including at least one among nanomaterials and polymer materials; an electric wire which is electrically connected to one side of the heating unit and extends from the heating unit; and a power supply device which is connected to the electric wire and supplies power to the heating unit through the electric wire, wherein the heating layer is electrically connected at a point where a plurality of nano-heating fibers formed by electrospinning the spinning material cross each other to form a network.

Description

휴대용 발열 장치 {Portable heating device}[0001] Portable heating device [0002]

본 발명은 휴대용 발열 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 가열대상 액체에 직접 담궈져 티백의 형태로 사용되도록 구성된 휴대용 발열 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a portable heating device, and more particularly, to a portable heating device that is dipped directly in a liquid to be heated and configured to be used in the form of a tea bag.

일반적으로 대기 온도가 낮은 동절기 또는 혹한기에 등산이라든지 낚시, 운동 등의 레저활동 또는 경비 등과 같은 건물이나 특정한 시설물의 관리, 또는 훈련 등과 같은 특정한 작업을 실시하는 경우에는 적정한 온도로 가열된 커피 등의 음료수가 필요하거나, 라면 등과 같은 인스턴트 식품을 조리하기 위한 온수가 필요하다. 또한, 유아를 동반하여 외출하는 경우에도 대기 온도에 따라 분유를 타기 위해 적정한 온도로 가열된 온수가 필요하거나 우유를 적정한 온도로 가열할 필요가 있다.In general, when performing specific tasks such as management of a building or specific facilities such as leisure activities or expenses such as mountain climbing, fishing, sports, or training in winter or low temperature in low atmospheric temperature, beverages such as coffee heated at an appropriate temperature Or hot water to cook instant foods such as ramen noodles is needed. In addition, even when the baby goes out together with the infant, it is necessary to heat the milk to an appropriate temperature or to heat the milk to an appropriate temperature in order to ride the milk powder according to the atmospheric temperature.

적정한 온도의 음료를 얻거나, 분유 또는 우유를 가열하기 위해서는 바람직하게 휴대형 버너 등의 가열수단이 필요하지만, 레저활동이나 특정한 작업을 실시하는 경우 그러한 가열수단을 별도로 휴대하기는 상당한 불편함이 초래된다. 더구나, 유아를 동반하여 외출하는 경우에는 실제 가열수단을 휴대하기는 불가능한 실정이다. 또한, 장소에 따라서는 화재 등의 안전사고를 염려하여 가열수단의 휴대를 금지하고 있어, 야외에서 온수를 얻는다는 것이 쉽지 않다.A heating means such as a portable burner is preferably used to obtain a beverage having a proper temperature or to heat the milk powder or the milk. However, when performing a leisure activity or a specific operation, carrying such a heating means separately incurs a considerable inconvenience . In addition, it is impossible to carry the actual heating means when the baby goes out together with the infant. In addition, depending on the place, it is prohibited to carry the heating means because of a safety accident such as a fire, and it is not easy to obtain hot water outdoors.

그 때문에, 유아를 동반하여 외출하는 경우라든지 레저활동 또는 특수한 작업을 실시하는 경우에는 소위 보온병에 적정한 온도로 가열된 온수 등을 저장하여 휴대하는 경우가 일반적이다. 하지만, 보온병에 저장된 온수는 시간의 경과에 따라 온도의 변화가 발생되기 쉬울 뿐만 아니라, 우유와 같은 유제품을 장시간 저장 시 보온병에서 불쾌한 냄새가 발생되는 등의 변질의 문제가 생기곤 한다.Therefore, when carrying out a leisure activity or a special work in the case of going out accompanied by an infant, it is general to store hot water heated to a suitable temperature for a so-called thermos bottle and carry it. However, the hot water stored in the thermos is not only susceptible to a change in temperature over time, but also has a problem of deterioration such as an unpleasant smell in thermos when the milk product such as milk is stored for a long time.

따라서, 휴대가 간편하면서도 간편하게 음료의 가열이 가능하거나 인스턴트 식품의 조리라든지 음용을 위한 온수를 얻기 위한 대책이 필요한 실정이다.Therefore, there is a need for measures to obtain hot water for cooking, such as instant food, or for drinking, which can be easily heated while being easily portable.

이에, 휴대용 용기에 발열 기능을 부가한 다양한 제품들이 소개되고 있다 (선행 특허문헌 1 참조). Accordingly, various products adding a heat-generating function to a portable container have been introduced (see prior art document 1).

도 1은 종래의 휴대용 발열 용기 (P) 를 개략적으로 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a conventional portable heating container P;

이러한 휴대용 발열 용기 (P) 에 따르면, 용기의 벽 (1) 에 접하도록 하면 또는 측면에 발열체 (2) 가 구비되어 있고, 용기의 벽 (1) 을 가열하여 용기 내에 수용된 물질을 가열하도록 구성되어 있다. According to this portable heating container P, the heating body 2 is provided on the side surface or the side surface of the container 1, and the wall 1 of the container is heated to heat the material contained in the container have.

하지만, 종래의 휴대용 발열 용기 (P) 에 따르면, 용기의 벽 (1) 을 매개로 용기 내에 수용된 물질을 가열하기 때문에 열효율이 떨어질 뿐만 아니라, 용기 자체의 온도가 상승함에 따라 반복 사용에 의해 용기의 내구성이 떨어지고, 사용자가 온도가 상승한 용기를 사용함에 있어 불편함을 겪을 수 있다는 한계점을 가지게 된다.However, according to the conventional portable heating container P, since the material contained in the container is heated via the wall 1 of the container, not only the thermal efficiency is lowered but also the temperature of the container itself is increased, The durability is poor, and the user has a limitation that the user can experience inconvenience in using the container with the increased temperature.

1. 한국 특허등록 제 10-1224224 호 (발명의 명칭 : 발열 부재를 채용한 보온 용기)1. Korean Patent Registration No. 10-1224224 (title of invention: thermally insulated container adopting a heating member)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 본 발명은 용기의 벽 등을 매개로 간접적으로 가열하는 방식이 아닌, 가열대상 액체에 직접 담궈져 가열하도록 구성되고, 휴대 가능하도록 구성된 발열 장치를 제공함에 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived to solve the problems as described above, and it is an object of the present invention to provide a heating device which is configured not to heat indirectly through a wall of a container, And the like.

나아가, 발열층을 유연하게 구성하여, 야외 활동에 있어 접히거나 휘어지는 등의 외력에도 발열층이 손상되지 않도록 구성된 휴대용 발열 장치를 제공함에 목적이 있다.Further, it is an object of the present invention to provide a portable heating device which is constructed so as to be flexible in its heat generating layer so as not to damage the heating layer even in external force such as folding or bending in outdoor activities.

본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 발열 장치는, 가열대상 액체에 직접 담궈지고, 나노 물질 및 고분자 물질 중 적어도 하나를 포함하는 방사 물질이 전기 방사 (electrospinning) 되어 형성된 발열층을 포함하는 발열부; 상기 발열부의 일측과 전기적으로 연결되고, 상기 발열부로부터 길게 연장되어 형성된 전선; 상기 전선과 연결되고, 상기 전선을 통해 상기 발열부로 전력을 공급하는 전원 장치; 를 포함하고, 상기 발열층은, 상기 방사 물질이 전기 방사되어 형성된 복수의 나노 발열 섬유가 서로 교차되는 지점에서 전기적으로 연결되어 네트워크를 이루도록 구성된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a portable heating device including: a heat generating layer formed by electrospinning a spinning material containing at least one of a nanomaterial and a polymer material; ; A wire electrically connected to one side of the heat-generating portion and extended from the heat-generating portion; A power supply connected to the electric wire and supplying electric power to the heat generator through the electric wire; The heat generating layer is electrically connected to a plurality of nano heat generating fibers formed by electrospinning the radiating material at a point where the nano heat generating fibers cross each other to form a network.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 발열부 및 상기 발열부와 연결되는 상기 전선의 일부를 감싸도록 방수층이 형성될 수 있다.According to another aspect of the present invention, a waterproof layer may be formed to surround a part of the electric wire connected to the heat generating unit and the heat generating unit.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 전원 장치는, 상기 전선의 상기 발열부와 연결된 단부와 반대쪽 단부에 연결될 수 있다.According to another aspect of the present invention, the power source device may be connected to an end of the electric wire opposite to the end connected to the heat generating portion.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 나노 물질은, 은 나노 입자 (Ag nanoparticles) 일 수 있다.According to another aspect of the present invention, the nanomaterial may be silver nanoparticles.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 발열층으로 2V 내지 10V의 전압이 공급되는 경우 상기 발열부가 50℃ 내지 150℃의 온도 범위에서 발열하도록 상기 나노 발열 섬유의 밀도가 결정될 수 있다.According to another aspect of the present invention, when a voltage of 2 V to 10 V is supplied to the heating layer, the density of the nano-exothermic fiber may be determined such that the heating portion generates heat in a temperature range of 50 ° C to 150 ° C.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 발열부의 면적 대비 10% 내지 90%를 차지하도록 상기 나노 발열 섬유가 형성될 수 있다.According to another aspect of the present invention, the nano heat generating fiber may be formed to occupy 10% to 90% of the area of the heat generating portion.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 발열층은, 상기 방사 물질이 이중 전기 방사 (co-electrospinning) 될 수 있다.According to still another aspect of the present invention, the heating layer can be co-electrospinning the radiation material.

본 발명의 휴대용 발열 장치에 따르면, 용기의 벽 등을 매개로 간접적으로 가열하는 방식이 아닌, 가열대상 액체에 직접 담궈져 가열할 수 있어 열 효율이 개선된 발열 장치를 제공할 수 있다.According to the portable heating device of the present invention, it is possible to provide a heating device which can be heated by being dipped directly in the liquid to be heated, thereby improving the heat efficiency, instead of heating indirectly through the wall of the container or the like.

나노 발열 섬유를 포함하도록 발열층을 형성함으로써, 발열층의 유연성을 개선하여 야외 활동에 있어 접히거나 휘어지는 등의 외력에도 발열층이 손상되지 않아 발열 장치의 내구성이 향상될 수 있다.By forming the heat generating layer so as to include the nano heat generating fibers, the heat generating layer can be improved in durability by preventing the exothermic layer from being damaged by external force such as folding or warping in outdoor activities by improving the flexibility of the heat generating layer.

도 1은 종래의 휴대용 발열 용기를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 발열 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 A영역을 확대하여 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 도 2의 휴대용 발열 장치의 사용예를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 5는 발열부에 포함되는 발열층 및 나노 발열 섬유를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 6은 나노 발열 섬유를 제조하기 위한 전기 방사 장치와 그 장치를 사용하여 나노 발열 섬유를 제조하는 방법을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 7은 도 6의 전기 방사 장치에 사용될 수 있는 노즐의 형태를 개략적으로 도시한 단면도이다.
1 is a cross-sectional view schematically showing a conventional portable heating container.
2 is a perspective view schematically showing a portable heating device according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view schematically showing an enlarged view of the area A in Fig.
Fig. 4 is a perspective view schematically showing an example of use of the portable heating device of Fig. 2;
5 is a perspective view schematically showing a heat generating layer and nano heat generating fibers included in a heat generating portion.
6 is a block diagram schematically showing an electrospinning device for producing nano-calorific fiber and a method for producing nano-calorific fiber using the device.
7 is a cross-sectional view schematically showing the shape of a nozzle that can be used in the electrospinning apparatus of FIG.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and the manner of achieving them, will be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described hereinafter in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.

소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층"위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. It is to be understood that elements or layers are referred to as being "on " other elements or layers, including both intervening layers or other elements directly on or in between.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.Although the first, second, etc. are used to describe various components, it goes without saying that these components are not limited by these terms. These terms are used only to distinguish one component from another. Therefore, it goes without saying that the first component mentioned below may be the second component within the technical scope of the present invention.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.The sizes and thicknesses of the individual components shown in the figures are shown for convenience of explanation and the present invention is not necessarily limited to the size and thickness of the components shown.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.It is to be understood that each of the features of the various embodiments of the present invention may be combined or combined with each other partially or entirely and technically various interlocking and driving is possible as will be appreciated by those skilled in the art, It may be possible to cooperate with each other in association.

이하, 첨부된 도 2 내지 도 4를 참고로 하여 본 발명에 따른 나노 발열 섬유를 포함하는 발열 장치에 대하여 자세히 설명한다.Hereinafter, a heat generating device including the nano-calorific fiber according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 4. FIG.

1. 휴대용 발열 장치의 구성1. Configuration of portable heating device

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 발열 장치를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 A영역을 확대하여 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 4는 도 2의 휴대용 발열 장치의 사용 예를 개략적으로 도시한 사시도이다.FIG. 2 is a perspective view schematically showing a portable heating device according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a perspective view schematically showing an enlarged area A of FIG. 2, And is a perspective view schematically showing an example of use.

도 2를 참조하면, 본 발명의 휴대용 발열 장치 (100) 는 가열대상 액체에 직접 담궈져 발열하는 발열부 (110), 발열부와 전기적으로 접속하고 길게 연장되어 형성된 전선 (120), 전선을 통해 발열부로 전력을 공급하는 전원 장치 (130) 를 포함한다.Referring to FIG. 2, the portable heating device 100 of the present invention includes a heating unit 110 that heats directly by being heated in a liquid to be heated, a wire 120 that is electrically connected to the heating unit and is elongated, And a power supply unit 130 for supplying power to the heat generating unit.

발열부 (110) 는 가열대상 액체와 접하도록 배치되어, 열을 방출하여 가열대상 액체의 온도를 높인다. The heat generating portion 110 is arranged to be in contact with the liquid to be heated and emits heat to raise the temperature of the liquid to be heated.

도 2의 발열부 (110) 의 A부분을 확대하여 도시한 도 3을 참조하면, 발열부 (110) 는 기재 (111) 상에, 나노 발열 섬유를 포함하여 발열하도록 구성된 발열층 (112) 을 포함하고, 발열층 (112) 을 덮도록 형성된 방수층 (113) 을 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 3, which is an enlarged view of part A of the heat generating part 110 of FIG. 2, the heat generating part 110 includes a heat generating layer 112 including nano heat generating fibers, And a waterproof layer 113 formed to cover the heat generating layer 112.

기재 (111) 는 발열부 (110) 의 전체적인 형상을 형성하며, 발열층 (112) 이 형성되는 지지층의 역할을 한다. 기재 (111) 는 발열층 (112) 에서 열이 발생하는 경우, 그 형태나 성분이 변형되지 않는 내열성의 소재로 형성되는 것이 바람직하다. 본 발명에서 기재 (111) 는 특별히 한정되지 않는다.The substrate 111 forms the overall shape of the heat generating portion 110 and serves as a supporting layer on which the heat generating layer 112 is formed. When heat is generated in the heat generating layer 112, it is preferable that the substrate 111 is formed of a heat-resistant material whose shape and components are not deformed. In the present invention, the substrate (111) is not particularly limited.

발열층 (112) 은 발열층 (112) 은 전기 저항에 의해 발열하는 층으로, 기재 (111) 적어도 일면에 밀착되어 형성된다. The heat generating layer 112 is a layer in which the heat generating layer 112 generates heat by electrical resistance and is formed in close contact with at least one surface of the substrate 111.

발열층 (112) 은 나노 물질 및 고분자 물질 중 적어도 하나를 포함하는 방사 물질이 전기 방사 (electrospinning) 되어 형성된다. 구체적으로, 발열층 (112) 은 방사 물질이 전기 방사되어 형성된 복수의 나노 발열 섬유 (F) 가 서로 교차되는 지점에서 전기적으로 연결되어 네트워크를 이루도록 구성되고, 나노 발열 섬유 (F) 에 전력이 인가되는 경우 전기 저항에 의해 발열하도록 구성된다. The heating layer 112 is formed by electrospinning a spinning material containing at least one of a nanomaterial and a polymer material. Specifically, the heat generating layer 112 is configured to be electrically connected at a point where a plurality of nano heat generating fibers F formed by electrospinning a spinning material cross each other to form a network, and the nano heat generating fibers F are supplied with electric power It is configured to generate heat by electrical resistance.

후술하겠지만, 나노 발열 섬유 (F) 가 유연한 소재로 형성됨에 따라 발열층 (112) 이 기재 (111) 에 안정적으로 결속된 상태를 유지할 수 있고, 발열부 (110) 가 외력에 의하여 접히거나 휘어지더라도 발열층 (112) 이 손상되지 않을 수 있다. 나노 발열 섬유 (F) 및 발열층 (112) 에 관한 보다 구체적인 내용은 도 5 내지 도 7을 참조하여 후술하도록 한다.As described below, since the nano-heat generating fiber F is formed of a flexible material, the heat generating layer 112 can be stably bound to the base material 111, and the heat generating portion 110 can be folded or bent The heat generating layer 112 may not be damaged. More specifically, the nano-exothermic fiber F and the heat-generating layer 112 will be described later with reference to Figs. 5 to 7.

발열층 (112) 은 기재 (111) 의 일면의 전체를 덮도록 형성될 수도 있지만, 기재 (111) 의 일부만을 덮도록 형성될 수도 있다.The heating layer 112 may be formed so as to cover the entirety of one surface of the substrate 111, but may cover only a part of the substrate 111.

한편, 도 2에서 본 발명의 발열 장치 (100) 의 발열부 (110) 를 티백 (tea bag) 의 형상으로 형성하였지만, 이는 본 발명의 발열 장치 (100) 의 발열부 (110) 가 가열대상 액체에 직접 담궈지는 형상으로서 예시하기 위한 것일 뿐이고, 발열 장치 (100) 의 형상이 반드시 도 2에 도시된 바에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 발열부 (110) 는 단순한 판상의 형태로 형성될 수도 있고, 입체적인 기둥 형상으로 형성될 수도 있다. 2, the heating unit 110 of the heating device 100 of the present invention is formed in the shape of a tea bag. However, the heating unit 110 of the heating device 100 of the present invention is not limited to the liquid to be heated And the shape of the heating device 100 is not necessarily limited to that shown in Fig. For example, the heat generating portion 110 may be formed in a simple plate shape or a three-dimensional columnar shape.

방수층 (113) 은 발열층 (112) 을 덮도록 형성되어, 발열층 (112) 이 가열대상 액체와 접촉하지 않도록 발열층 (112) 을 완전히 밀폐하는 역할을 한다. 이때, 도시되지는 않았지만, 방수층 (113) 은 발열부 (110) 의 발열층 (112) 뿐만 아니라, 발열부 (110) 와 후술할 전선 (120) 이 연결되는 연결 부분 및 전선 (120) 의 일부까지 전체적으로 덮도록 형성되는 것이 바람직하다.The waterproof layer 113 covers the heat generating layer 112 and completely seals the heat generating layer 112 so that the heat generating layer 112 does not contact the liquid to be heated. Although not shown, the waterproof layer 113 may include not only the heat generating layer 112 of the heat generating portion 110 but also a connecting portion where the heat generating portion 110 is connected to the electric wire 120 to be described later, As shown in FIG.

방수층 (113) 은 발열층 (112) 으로의 수분의 투습을 방지할 수 있는 방수층의 역할을 하면서도, 발열층 (112) 에 흐르는 전류가 외부로 누설되지 않도록 막아주는 절연층의 역할을 하도록 구성될 수 있다.The waterproof layer 113 serves as a waterproof layer capable of preventing moisture permeation to the heat generating layer 112 and also serves as an insulating layer to prevent a current flowing in the heat generating layer 112 from leaking to the outside .

방수층 (113) 은 발열층 (112) 과 함께 기재 (111) 에 밀착되어 형성되는 것이 바람직하다. The waterproof layer 113 is preferably formed in close contact with the substrate 111 together with the heat generating layer 112.

예컨대 방수층 (113) 은 폴리프로필렌 (polypropylene), 테플론 (polytetrafluoroetylene) 과 같은 합성수지가 도포되어 형성될 수도 있고, 실리카 (silica, SiO2) 와 같은 무기물 도포되어 형성될 수 있다. 또한, 방수층 (113) 은 별도의 필름 타입의 합성수지 또는 무기물의 필름이 고열의 자동프레스를 이용한 열 압착에 의해 발열층 (112) 을 덮도록 압착되어 형성될 수도 있다.For example, the waterproof layer 113 may be formed by applying a synthetic resin such as polypropylene or polytetrafluoroetylene, or may be formed by applying an inorganic material such as silica (SiO 2). The waterproof layer 113 may be formed by pressing another synthetic resin film or an inorganic film of a film type so as to cover the heat generating layer 112 by thermocompression using an automatic hot press.

다만, 이는 예시적인 것이므로 방수층 (113) 은 상술한 바에 한정되지 않고, 발열층 (112) 을 효과적으로 보호할 수 있는 물질이라면, 공지된 물질이 채용되어 형성될 수 있음은 물론이다.However, it is to be understood that the waterproof layer 113 is not limited to the above-described ones, and any known material may be employed as long as it is a material that can effectively protect the heat generating layer 112.

도 2 및 도 4를 참조하면, 발열 장치 (100) 는 발열부 (110) 와 연결되고 길게 연장되어 형성된 전선 (120) 과, 전선 (120) 을 통해 발열부 (110) 로 전력을 공급하는 전원 장치 (130) 를 포함한다.2 and 4, the heating device 100 includes a power supply 120 connected to the heat generating unit 110 and extended from the power generating unit 110, and a power source 120 for supplying power to the heat generating unit 110 through the power supply 120. [ Device 130 as shown in FIG.

전선 (120) 및 전원 장치 (130) 는 발열부 (110) 의 일측과 전기적으로 접속하여, 전력을 발열부 (110) 로 공급함으로써 발열부 (110) 가 전기에너지를 열에너지로 변환함으로써 전기 저항에 의해 발열할 수 있도록 한다.The electric wire 120 and the power supply unit 130 are electrically connected to one side of the heat generating unit 110 so that the heat generating unit 110 converts electric energy into thermal energy by supplying electric power to the heat generating unit 110, So that the heat can be generated.

이때, 발열층 (112) 이 전원 장치 (130) 및 전선 (120) 으로부터 전력을 공급받기 위하여, 본 발명의 발열 장치 (100) 는 발열층 (112) 과 전기적으로 접속한 전극 (미도시) 을 포함할 수 있다.In order for the heat generating layer 112 to receive power from the power source unit 130 and the electric wire 120, the heat generating device 100 of the present invention may include an electrode (not shown) electrically connected to the heat generating layer 112 .

전원 장치 (130) 는 전선 (120) 의 발열부 (110) 와 연결된 단부와 반대쪽 단부에 연결되어, 가열대상 액체에 접하지 않고 액체를 수용하는 용기의 외부에 배치되는 것이 바람직하다. The power supply unit 130 is preferably connected to an end opposite to the end connected to the heating unit 110 of the electric wire 120 and disposed outside the container that does not contact the liquid to be heated and receives the liquid.

한편, 발열부 (110) 와 전선 (120) 이 연결되는 연결 부분은 탈착 가능하게 구성될 수 있다.Meanwhile, the connecting portion to which the heat generating unit 110 and the electric wire 120 are connected may be detachable.

전선 (120) 이 발열부 (110) 의 일측의 가장자리에 연결되고 가는 선의 형태로 도시되어 있고, 이러한 배치 및 형태는 예시적인 것일 뿐이고, 전선 (120) 및 전원 장치 (130) 는 본 발명에서 구체적으로 한정되지 않으며, 공지의 구성이 채용될 수 있다.The wire 120 is connected to the edge of one side of the heat generating portion 110 and is shown in the form of a thin line and this arrangement and form are merely illustrative and the electric wire 120 and the power supply 130 are not specifically described in the present invention And a known configuration may be employed.

이하, 첨부된 도 5 내지 도 7을 참고로 하여 본 발명에 포함되는 발열층을 형성하는 나노 발열 섬유의 구성 및 나노 발열 섬유를 제조하는 방법에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, the structure of the nano-exothermic fiber forming the heat-generating layer included in the present invention and the method of producing the nano-exothermic fiber will be described in detail with reference to FIGS. 5 to 7.

2. 발열층에 포함되는 나노 발열 섬유의 구성 2. Composition of nano-exothermic fiber contained in exothermic layer

도 5는 본 발명의 발열층 (112) 및 이에 포함되는 나노 발열 섬유 (F) 를 개략적으로 도시한 사시도이다.5 is a perspective view schematically showing a heat generating layer 112 of the present invention and nano heat generating fibers F included therein.

도 5를 참조하면, 발열층 (112) 은 복수의 나노 발열 섬유 (F) 를 포함하여 형성된다.Referring to FIG. 5, the heat generating layer 112 includes a plurality of nano heat generating fibers F.

나노 발열 섬유 (F) 는 서로 교차되는 지점 (N) 에서 전기적으로 연결되어, 복수의 나노 발열 섬유 (F) 가 네트워크를 이루면서 전류가 흐를 수 있도록 구성된다.The nano-exothermic fibers F are electrically connected to each other at a point N where they cross each other, so that a plurality of nano-calorific fibers F can form a network and current can flow.

나노 발열 섬유 (F) 는 약 50 nm 내지 1 ㎛ 범위의 직경 및 수 ㎛ 내지 수백 ㎛ 범위의 길이로 형성될 수 있다. The nano-exothermic fibers (F) may be formed to have a diameter ranging from about 50 nm to 1 mu m and a length ranging from several mu m to several hundred mu m.

이러한 미세하고 유연한 나노 발열 섬유 (F) 의 특성상, 나노 발열 섬유 (F) 를 포함하여 형성된 발열층은 접히거나 휘어지는 등의 외력에 의해 쉽게 손상되지 않아 전기적 안전성이 확보될 수 있다.Due to the characteristics of such a fine and flexible nano-calorific fiber F, the heat-generating layer formed by including the nano-calorific fiber F is not easily damaged by an external force such as folding or bending, and thus the electric safety can be ensured.

이때, 형성되는 나노 발열 섬유 (F) 의 밀도는, 발열층 (112) 으로 2V 내지 10V의 전압이 공급되는 경우 발열층 (112) 및 발열부 (110) 50℃ 내지 150℃의 온도 범위에서 발열하도록 결정될 수 있다. 이러한 성능 조건을 만족하도록 발열층 (112) 를 구성하기 위하여, 발열부 (110) 의 면적 대비 10% 내지 90%를 차지하도록 나노 발열 섬유 (F) 가 형성될 수 있다.In this case, the density of the nano-exothermic fibers (F) to be formed is such that when the voltage of 2 V to 10 V is supplied to the heat generating layer 112, the heat generating layer 112 and the heat generating part 110 generate heat . ≪ / RTI > The nano heat generating fibers F may be formed to occupy 10% to 90% of the area of the heat generating portion 110 in order to configure the heat generating layer 112 to satisfy the performance condition.

3. 나노 발열 섬유의 제조 방법3. Manufacturing method of nanofiber fiber

도 6은 나노 발열 섬유를 제조하기 위한 전기 방사 장치와 그 장치를 사용하여 나노 발열 섬유를 제조하는 방법을 개략적으로 도시한 블록도이고, 도 7은 도 6의 전기 방사 장치에 사용될 수 있는 노즐의 형태를 개략적으로 도시한 단면도이다.6 is a block diagram schematically showing an electrospinning device for producing nano-calorific fiber and a method for producing nano-calorific fiber using the device, and Fig. 7 is a cross-sectional view of a nozzle used for the electrospinning device of Fig. 6 Sectional view schematically showing the shape of the semiconductor device.

전기 방사 장치Electrospinning device

도 6을 참조하면, 전기 방사 장치는 방사 용액 탱크 (10), 방사 노즐 (20), 외부 전원 (30) 및 컬렉터 기판 (40) 을 포함한다.6, the electrospinning device includes a spinning solution tank 10, a spinning nozzle 20, an external power source 30, and a collector substrate 40.

방사 용액 탱크 (10) 는 방사 용액을 저장한다. 방사 용액 탱크 (10) 는 내장된 펌프 (미도시) 를 이용하여 방사 용액을 가압하여 방사 노즐 (20) 에 방사 용액을 제공할 수 있다.The spinning solution tank 10 stores the spinning solution. The spinning solution tank 10 can pressurize the spinning solution using a built-in pump (not shown) to provide the spinning solution to the spinning nozzle 20.

방사 노즐 (20) 은 방사 용액 탱크 (10) 로부터 방사 용액을 제공받아 방사 용액을 방사한다. 방사 노즐 (20) 은 상기 펌프에 의하여 방사 용액이 가압되어 내부의 노즐관을 채운 후에, 외부 전원 (30) 에 의하여 인가된 전압에 의하여 방사 용액을 방사한다. The spinning nozzle 20 receives the spinning solution from the spinning solution tank 10 and emits the spinning solution. The spinning nozzle 20 emits the spinning solution by the voltage applied by the external power source 30 after the spinning solution is pressurized by the pump to fill the nozzle tube therein.

여기서, 방사 노즐 (20) 로는 도 7의 (a)와 같은 단일 노즐 (20a) 이 사용될 수도 있고, 도 7의 (b)와 같은 이중 노즐 (20b) 이 사용될 수도 있다. Here, as the spinning nozzle 20, a single nozzle 20a as shown in FIG. 7 (a) may be used, or a double nozzle 20b as shown in FIG. 7 (b) may be used.

본 발명의 발열층에 포함되는 나노 발열 섬유 (F) 의 구조에 따라 두 형태의 방사 노즐은 선택적으로 사용될 수 있다. 단일 노즐 (20a) 또는 이중 노즐 (20b) 을 사용하여 나노 발열 섬유 (F) 를 제조하는 경우의 제조 공정 및 제조된 나노 발열 섬유 (F) 의 구조는 후술하도록 한다.Two types of spinning nozzles can be selectively used depending on the structure of the nano-exothermic fibers (F) included in the heat generating layer of the present invention. The manufacturing process of the nano-exothermic fiber (F) using the single nozzle (20a) or the double nozzle (20b) and the structure of the produced nano-calorific fiber (F) will be described later.

외부 전원 (30) 은 방사 노즐 (20) 에 방사 용액이 방사되도록 전압을 제공한다. 전압은 방사 용액의 종류 및 방사 양에 따라 변화될 수 있다. 예를 들어 약 100 V 내지 약 30000 V 의 범위일 수 있고, 직류이거나 교류일 수 있다. 외부 전원 (30) 에 의하여 인가된 전압은 방사 노즐 (20) 에 채워진 방사 용액을 방사시킬 수 있다.The external power supply 30 provides a voltage such that the spinning solution is radiated to the spinning nozzle 20. The voltage may vary depending on the type of spinning solution and the amount of spinning. For example from about 100 V to about 30000 V, and can be DC or alternating current. The voltage applied by the external power supply 30 can radiate the spinning solution filled in the spinning nozzle 20. [

컬렉터 기판 (40) 은 방사 노즐의 하측에 위치하고, 방사되는 방사 용액을 수용한다. 컬렉터 기판 (40) 은 접지되어 접지 전압인 0V의 전압을 가질 수 있고, 또는 컬렉터 기판 (40) 은 방사 노즐 (20) 과 반대의 전압을 가질 수도 있다. 외부 전원 (30) 에 의하여 방사 노즐 (20) 이 양의 전압 또는 음의 전압으로 하전되고, 이에 따라 방사 용액도 하전되므로, 접지되거나 반대의 전압을 가지는 컬렉터 기판 (40) 과 전압 차이가 발생하게 된다.The collector substrate 40 is located below the spinneret and accommodates the spinning solution to be emitted. Collector substrate 40 may be grounded to have a voltage of 0V, which is the ground voltage, or collector substrate 40 may have a voltage opposite to spinneret 20. Since the spinning nozzle 20 is charged to a positive voltage or a negative voltage by the external power source 30 and thus the spinning solution is also charged, a voltage difference occurs with the collector substrate 40 having a grounded or opposite voltage do.

외부 전원 (30) 에 의하여 방사 노즐 (20) 에 전압이 인가되면, 방사 노즐 (20) 의 단부에서 방사 용액이 테일러 콘과 같은 원뿔형 형상으로 형성된다. 이때, 방사 노즐 (20) 과 방사 용액 사이에는 약 50000 V/m 내지 약 150000 V/m 범위의 전기장이 형성될 수 있다. 전압 차이에 의하여 방사 용액은 컬렉터 기판 (40) 으로 방사되어 수용될 수 있다. When a voltage is applied to the spinning nozzle 20 by the external power source 30, the spinning solution at the end of the spinning nozzle 20 is formed into a conical shape like a Taylor cone. At this time, an electric field in the range of about 50000 V / m to about 150000 V / m may be formed between the spinning nozzle 20 and the spinning solution. Due to the voltage difference, the spinning solution can be radiated to the collector substrate 40 and received.

방사 용액의 유량과 방사 노즐 (20) 및 컬렉터 기판 (40) 의 전압 차이를 제어함에 따라, 방사 용액의 방사에 의하여 컬렉터 기판 (40) 에 수용되는 나노 발열 섬유 구조체 (50) 의 직경과 길이를 제어할 수 있다. 예를 들어, 상술한 전기 방사 장치로부터 방사된 나노 발열 섬유 구조체 (50) 는 약 50 nm 내지 1 ㎛ 범위의 직경 및 약 수 ㎛ 내지 수백 ㎛ 범위의 길이를 가질 수 있다.By controlling the flow rate of the spinning solution and the difference in voltage between the spinneret 20 and the collector substrate 40, the diameter and length of the nano-calorific fiber structure 50 accommodated in the collector substrate 40 Can be controlled. For example, the nanofibrillated fibrous structure 50 emitted from the electrospinning device described above may have a diameter in the range of about 50 nm to 1 mu m and a length in the range of about several mu m to several hundred mu m.

한편, 도 6에서의 방사 노즐 (20) 과 컬렉터 기판 (40) 의 위치 관계는 예시적인 것이며, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다. Meanwhile, the positional relationship between the spinneret 20 and the collector substrate 40 in FIG. 6 is exemplary, and the technical idea of the present invention is not limited thereto.

예를 들어, 컬렉터 기판 (40) 이 방사 노즐 (20) 의 상측에 위치하고 방사 노즐 (20) 에서 방사되는 방사 용액이 상측 방향으로 방사될 수도 있고, 컬렉터 기판 (40) 이 방사 노즐 (20) 에 대하여 수평하게 위치하고 방사 노즐 (20) 에서 방사되는 방사 용액이 수평 방향으로 방사될 수도 있다. 방사 노즐 (20) 및 컬렉터 기판 (40) 의 다양한 배치 방식에 따른 전기 방사 방식이 본 발명의 기술적 사상에 포함될 수 있다. 또한, 컬렉터 기판 (40) 으로 면상 기판을 예시하였지만, 이에 한정되지 않고 컬렉터 기판 (40) 으로 중심축을 두고 회전하는 드럼형 컬렉터가 사용될 수 있음은 물론이다.For example, the collector substrate 40 may be positioned above the spinneret 20 and spinning solution may be radiated upwardly from the spinneret 20, and the collector substrate 40 may be spin- And the spinning solution radiated from the spinning nozzle 20 may be radiated in the horizontal direction. The electrospinning method according to various arranging methods of the spinning nozzle 20 and the collector substrate 40 can be included in the technical idea of the present invention. The collector substrate 40 is not limited to the planar substrate. However, it is needless to say that a drum-type collector that rotates about the center axis of the collector substrate 40 may be used.

나아가, 방사 노즐 (20) 은 방사 용액을 선형 형태로, 예를 들어 와이어 형태 또는 로드 형태로 방사시킬 수 있다 (즉, 스피닝 모드 (Spinning mode)). 반면, 방사 노즐 (20) 은 방사 용액을 스프레이 형태로 방사시킬 수 있다 (즉, 스프레이 모드 (Spray mode). 방사 용액은 용액의 점성, 용액 내의 용질의 무게 비, 용질과 용액의 종류, 및 용질과 용매의 분자량 등과 같은 자신의 물성에 따라 다른 형태로 방사될 수 있으며, 인가되는 전압의 크기에 따라 다른 형태로 방사될 수도 있다. 예를 들어, 방사 용액이 상대적으로 높은 점성을 가지거나, 상대적으로 낮은 전압이 인가되는 경우에 스피닝 모드에 의해 전기 방사 공정이 수행될 수 있으며, 방사 용액이 상대적으로 낮은 점성을 가지거나, 상대적으로 높은 전압이 인가되는 경우에 스프레이 모드에 의해 전기 방사 공정이 수행될 수 있다. Further, the spinning nozzle 20 can spin the spinning solution in a linear form, for example, in a wire form or a rod form (i.e., a spinning mode). On the other hand, the spinning nozzle 20 can spin the spinning solution in the form of a spray (i.e., a spray mode). The spinning solution has a viscosity of the solution, a weight ratio of the solute in the solution, And the molecular weight of the solvent, and may be radiated in different forms depending on the magnitude of the applied voltage. For example, if the spinning solution has a relatively high viscosity or a relative The electrospinning process can be performed by the spinning mode and the electrospinning process is performed by the spray mode when the spinning solution has a relatively low viscosity or a relatively high voltage is applied .

스피닝 모드와 스프레이 모드는 나노 발열 섬유 (F) 를 제조함에 있어 혼용되어 수행될 수 있으며, 이하의 단일방사 후 코팅 공정에 따른 발열층 제조방법을 설명함에 있어 보다 구체적으로 설명하도록 한다.The spinning mode and the spraying mode can be performed in combination in the production of the nano-calorific fiber (F), and will be described in more detail in the following description of a method of manufacturing a heating layer according to a single spinning coating process.

전기 방사 물질Electrospun material

본 발명에 포함되는 발열층를 형성하는 나노 발열 섬유는 나노 물질과 고분자 물질로 제조된다.The nano-exothermic fibers forming the heat-generating layer included in the present invention are made of nanomaterials and high-molecular materials.

나노 물질은 도전성 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어 금속 나노 물질을 포함하거나 또는 탄소 나노 물질을 포함할 수 있다. The nanomaterial may comprise a conductive material, for example, including a metal nanomaterial or may comprise a carbon nanomaterial.

구체적으로 나노 물질은 은(Ag), 구리(Cu), 코발트(Co), 스칸듐(Sc), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 이트륨(Y), 지르코늄(Zr), 니오브(Nb), 몰리브덴(Mo), 테크네늄(Tc), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 카드뮴(Cd), 하프늄(Hf), 탄탈(Ta), 텅스텐(W), 레늄(Re), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 백금(Pt), 금(Au), 수은(Hg), 란탄족 원소(lanthanide), 및 악티늄족 원소(actinoid), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 주석(Sn), 비소(As), 안티몬(Sb), 비스무트(Bi), 갈륨(Ga) 및 인듐(In)으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.Specifically, the nanomaterial may be at least one selected from the group consisting of Ag, Cu, Co, Sc, Ti, Cr, Mn, (Cu), zinc (Zn), yttrium (Y), zirconium (Zr), niobium (Nb), molybdenum (Mo), technenium (Tc), ruthenium (Ru) , Cadmium (Cd), hafnium (Hf), tantalum (Ta), tungsten (W), rhenium (Re), osmium (Os), iridium (Ir), platinum , Lanthanide, actinoid, silicon, germanium, tin, arsenic, antimony, bismuth, gallium, And indium (In).

나노 물질은 다양한 나노 형상을 가지는 물질로 구성될 수 있고, 예를 들어 나노 입자(nanoparticle), 나노 와이어(nanowire), 나노 튜브(nanotube), 나노 로드(nanorod), 나노 월(nanowall), 나노 벨트(nanobelt) 및 나노 링(nanoring)으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.Nanomaterials can be composed of materials having a variety of nanoscopic shapes and include, for example, nanoparticles, nanowires, nanotubes, nanorods, nanowalls, (nanobelts), and nanorings (nanorings).

이러한 나노 물질은 용해성 용매에 용해된 나노 물질 용액으로 구성될 수 있다. 용해성 용매는 물, 알콜 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있으며, 예컨대, 물, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 아세톤, 데트라하이드로퓨란, 톨루엔 또는 디메틸포름아미드, 디메틸설폭사이드, N,N-디메틸 포름아미드, 1-메틸-2-피롤리돈, 트리메틸 포스페이트 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다. These nanomaterials can be composed of solutions of nanomaterials dissolved in a soluble solvent. The soluble solvent may be selected from the group consisting of water, alcohols and mixtures thereof, and examples thereof include water, methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, acetone, tetrahydrofuran, toluene or dimethylformamide, dimethylsulfoxide, N, N-dimethylformamide, 1-methyl-2-pyrrolidone, trimethylphosphate, and mixtures thereof.

다만, 상술한 나노 물질 및 나노 물질 용액은 예시적인 것이며, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.However, the nanomaterial and the nanomaterial solution described above are illustrative, and the technical idea of the present invention is not limited thereto.

고분자 물질 및 고분자 물질로부터 형성된 고분자 나노 섬유는 다양한 고분자 물질을 포함할 수 있다. The polymer nanofibers formed from the polymer material and the polymer material may include various high molecular materials.

예를 들어, 고분자 물질은 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리비닐알콜(PVA), 폴리메틸메스아크릴레이트(PMMA), 폴리디메틸실록산(PDMS), 폴리우레탄, 폴리에테르우레탄, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트, 폴리메틸아크릴레이트(PMA), 폴리비닐아세테이트 (PVAc), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리퍼퓨릴알콜(PPFA), 폴리스티렌, 폴리에틸렌 옥사이드(PEO), 폴리프로필렌옥사이드(PPO), 폴리카보네이트(PC), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리카프로락톤, 폴리비닐풀루오라이드 및 폴리아마이드로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 고분자 물질 및 고분자 나노 섬유는 상술한 물질의 공중합체를 포함할 수 있고, 예를 들어 폴리우레탄 공중합체, 폴리아크릴 공중합체, 폴리비닐아세테이트 공중합체, 폴리스티렌 공중합체, 폴리에틸렌옥사이드공중합체, 폴리프로필렌옥사이드 공중합체, 및 폴리비닐리덴풀루오라이드 공중합체로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.For example, the polymeric material may be selected from the group consisting of polyvinylpyrrolidone (PVP), polyvinyl alcohol (PVA), polymethyl methacrylate (PMMA), polydimethylsiloxane (PDMS), polyurethane, polyether urethane, cellulose acetate, cellulose (PA), polyacrylonitrile (PAN), polyperfuryl alcohol (PPFA), polystyrene, polyethylene oxide (PEO), poly (methyl methacrylate) And may include at least one selected from the group consisting of propylene oxide (PPO), polycarbonate (PC), polyvinyl chloride (PVC), polycaprolactone, polyvinyl fluoride and polyamide. The polymer material and the polymer nanofibers may include a copolymer of the above-mentioned materials, and examples thereof include polyurethane copolymers, polyacrylic copolymers, polyvinyl acetate copolymers, polystyrene copolymers, polyethylene oxide copolymers, poly Propylene oxide copolymers, and polyvinylidene fluoride copolymers. [0033] The term " copolymer "

이러한 고분자 물질은 용해성 용매에 용해된 고분자 물질 용액으로 구성될 수 있다. 용해성 용매는 물, 알콜 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있으며, 예컨대, 물, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 아세톤, 데트라하이드로퓨란, 톨루엔 또는 디메틸포름아미드, 디메틸설폭사이드, N,N-디메틸 포름아미드, 1-메틸-2-피롤리돈, 트리메틸 포스페이트 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다Such a polymer substance may be composed of a solution of a polymer substance dissolved in a soluble solvent. The soluble solvent may be selected from the group consisting of water, alcohols and mixtures thereof, and examples thereof include water, methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, acetone, tetrahydrofuran, toluene or dimethylformamide, dimethylsulfoxide, N, N-dimethylformamide, 1-methyl-2-pyrrolidone, trimethylphosphate, and mixtures thereof.

다만, 상술한 고분자 물질 및 고분자 물질 용액은 예시적인 것이며, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.However, the above-mentioned polymer material and polymer material solution are illustrative, and the technical idea of the present invention is not limited thereto.

단일 방사 공정에 따른 나노 발열 섬유 제조방법Manufacturing process of nanofiber fibers by single spinning process

도 7의 (a)의 단일 노즐 (20a) 을 사용하여 단일 방사가 수행되는 구체적인 공정은 다음과 같다.The specific process in which single emission is performed using the single nozzle 20a of Fig. 7 (a) is as follows.

먼저, 단일 노즐 (20a) 로부터 방사된 나노 발열 섬유 구조체 (50) 를 수집하기 위한 기판을 배치한다. 여기서 기판은, 도 6의 컬렉터 기판 (40) 이거나 또는 컬렉터 기판 (40) 상에 배치된 별개의 기판일 수 있다. 컬렉터 기판 (40) 과 별개의 기판인 경우, 기판은 도전성 물질을 포함하여 컬렉터 기판과 동일한 전압 상태를 가질 수 있다. First, a substrate for collecting the nano-calorific fiber structure 50 radiated from the single nozzle 20a is disposed. The substrate may be the collector substrate 40 of FIG. 6 or a separate substrate disposed on the collector substrate 40. In the case of a substrate separate from the collector substrate 40, the substrate may include the conductive material and have the same voltage state as the collector substrate.

방사 용액 탱크 (10) 로부터 공급된 방사 용액을 기판 상에 전기 방사한다.The spinning solution supplied from the spinning solution tank 10 is electrospun onto the substrate.

단일 방사 공정에서 사용되는 방사 용액은 상술한 나노 물질 용액일 수도 있고, 상술한 나노 물질 용액에 고분자 물질 용액이 혼합된 혼합 용액일 수도 있다. 방사 용액은 겔(gel) 상태일 수 있다.The spinning solution used in the single spinning process may be the above-described nanomaterial solution or a mixed solution in which the solution of the polymer material is mixed with the nanomaterial solution described above. The spinning solution may be in a gel state.

전기 방사 시 인가되는 전압은 나노 물질의 종류, 고분자 물질의 종류, 기판의 종류 및 공정 환경 등에 따라 변화될 수 있음은 물론이고, 예컨대 약 100 V 내지 약 30000 V 의 범위일 수 있다.The voltage applied during electrospinning may vary depending on, for example, the type of the nanomaterial, the type of the polymer material, the type of the substrate, the process environment, and the like, and may range, for example, from about 100 V to about 30,000 V.

전기 방사에 의해 형성된 나노 발열 섬유 구조체 (50) 는 기판 상에 안착하여, 서로 겹쳐져 연결되어 형성된 1차원, 2차원 또는 3차원 네트워크 구조체를 구성하도록 배열될 수 있다. 예를 들어, 나노 발열 섬유 구조체 (50) 는 복수의 선형 형상의 구조들이 평행하게 서로 겹쳐져 연결되어 하나의 선형 형상으로 연결된 1차원 네트워크 구조체를 형성할 수도 있고, 복수의 선형 형상의 구조들이 소정의 각도를 가지도록 서로 겹쳐져 연결되어 하나의 평면 형상으로 연결된 2차원 네트워크 구조체를 형성할 수 있으며, 복수의 선형 형상의 구조들이 소정의 각도를 가지도록 서로 겹쳐져 연결되어 하나의 입체 형상으로 연결된 3차원 네트워크 구조체를 형성할 수 있다. 나아가, 나노 발열 섬유 구조체 (50) 는 소정의 패턴을 가지는 형상을 가질 수 있고, 예를 들어 그물망(mesh) 형상을 가지거나, 웹(web) 형상을 가지도록 배열될 수도 있다.The nano-calorific fiber structure 50 formed by electrospinning can be arranged to form a one-dimensional, two-dimensional or three-dimensional network structure that is formed on the substrate and overlapped and connected to each other. For example, the nano-calorific fiber structure 50 may form a one-dimensional network structure in which a plurality of linear-shaped structures are connected in parallel to each other and connected in a linear shape, and a plurality of linear- Dimensional network structure in which a plurality of linear structures are overlapped and connected to each other with a predetermined angle so as to form a three dimensional network A structure can be formed. Further, the nano-calorific fiber structure 50 may have a shape having a predetermined pattern, for example, a mesh shape, or may be arranged to have a web shape.

다음으로, 기판에 배열된 나노 발열 섬유 구조체 (50) 의 내부의 변형을 바로잡고 물질들이 균질하게 배치되도록 하기 위하여 어닐링 (annealing) 공정이 선택적으로 수행될 수 있다. 어닐링은 일정 온도까지 가열했다가 서서히 식히는 열 처리 방식으로, 기설정된 온도 범위에서 나노 발열 섬유 구조체 (50) 를 적당히 가열함으로써 수행될 수 있다. Next, an annealing process may be selectively performed to fix the deformation of the inside of the nano-calorific fiber structure 50 arranged on the substrate and to uniformly arrange the materials. The annealing can be performed by appropriately heating the nano-calorific fiber structure 50 in a predetermined temperature range by a heat treatment method of heating to a certain temperature and gradually cooling.

어닐링 공정에 의해 나노 발열 섬유 구조체 (50) 에 포함된 나노 물질 사이의 결합력을 증가시킴으로써, 나노 발열 섬유 구조체 (50) 가 도 5의 나노 발열 섬유 (F) 로 형성될 수 있다.By increasing the bonding force between the nanomaterials included in the nano-calorific fiber structure 50 by the annealing process, the nano-calorific fiber structure 50 can be formed of the nano-calorific fiber F shown in Fig.

어닐링은 대기 중의 공기 분위기, 아르곤 가스나 질소 가스를 포함하는 불활성 분위기 또는 수소 가스를 포함하는 환원성 분위기에서 수행될 수 있다. 어닐링 공정은 선택적인 것으로 생략될 수도 있고 또는 여러 차례에 걸쳐 단계적으로 수행될 수도 있다.The annealing may be performed in an atmospheric air atmosphere, an inert atmosphere containing argon gas or nitrogen gas, or a reducing atmosphere containing hydrogen gas. The annealing process may be omitted as an option or may be performed stepwise several times.

단일 방사 후 코팅 공정에 따른 나노 발열 섬유 제조방법Fabrication of nano-exothermic fiber by single spinning coating process

도 7의 (a)의 단일 노즐 (20a) 을 사용하여 단일 방사 후 코팅이 수행되는 구체적인 공정은 다음과 같다.A specific process in which a single spin coating is performed using the single nozzle 20a of Fig. 7 (a) is as follows.

먼저, 단일 노즐 (20a) 로부터 방사된 나노 발열 섬유 구조체 (50) 를 수집하기 위한 기판을 배치한다. 기판을 배치하는 단계는 상술한 ‘단일 방사 공정에 따른 나노 발열 섬유 제조방법’에서 상술한 바와 동일하므로 중복된 설명은 생략한다.First, a substrate for collecting the nano-calorific fiber structure 50 radiated from the single nozzle 20a is disposed. The step of disposing the substrate is the same as that described above in the ' method of manufacturing a nano-exothermic fiber according to the single spinning process "

방사 용액 탱크 (10) 로부터 공급된 방사 용액을 기판 상에 전기 방사한다.The spinning solution supplied from the spinning solution tank 10 is electrospun onto the substrate.

단일 방사 후 코팅 공정에서 사용되는 방사 용액은 상술한 나노 물질 용액 및 고분자 물질 용액 중 선택된 하나의 용액일 수 있다. 방사 용액은 겔 gel) 상태일 수 있다. The spinning solution used in the single spinning coating process may be a solution of a selected one of the nanomaterial solution and the polymer solution described above. The spinning solution may be in a gel gel state.

‘단일 방사 공정에 따른 나노 발열 섬유 제조방법’에서 상술한 바와 같이, 전기 방사 시 인가되는 전압은 나노 물질의 종류, 고분자 물질의 종류, 기판의 종류 및 공정 환경 등에 따라 변화될 수 있음은 물론이고, 예컨대 약 100 V 내지 약 30000 V 의 범위일 수 있다. As described above in the 'method of manufacturing a nano-exothermic fiber according to a single spinning process,' the voltage applied during electrospinning can be changed according to the type of the nanomaterial, the type of the polymer material, the type of the substrate, Such as from about 100 V to about 30,000 V, for example.

다음으로, 방사된 나노 섬유 상에, 나노 물질 용액 및 고분자 물질 용액 중 전기 방사된 용액과 다른 하나의 용액을 스프레이 방사하여, 방사된 나노 섬유의 적어도 일부를 둘러싸도록 코팅층을 형성한다.Next, a coating layer is formed on the radiated nanofibers so as to surround at least a part of the radiated nanofibers by spray-spinning the nanofibers solution and another solution in the solution of the polymer solution and the electrospun solution.

상술한 바와 같이, 전기 방사 장치를 사용하여 방사 용액의 점성, 용질과 용액의 종류 등의 물성에 따라, 인가되는 전압의 크기에 따라 스피닝 모드 또는 스프레이 모드로 방사를 수행할 수 있으므로, 스피닝 모드로 방사된 나노 섬유 상에 스프레이 모드로 코팅층을 형성함으로써 나노 물질 및 고분자 물질이 서로 다른 층을 형성하도록 구성된 이중의 나노 발열 섬유 구조체 (50) 를 제조할 수 있다.As described above, since the spinning mode or the spray mode can be performed according to the magnitude of the voltage to be applied, depending on the viscosity of the spinning solution, the physical properties such as the solute and the kind of solution using the electrospinning device, By forming the coating layer in spray mode on the spun nanofibers, a dual nano-calorific fiber structure 50 configured to form different layers of nanomaterials and polymeric materials can be produced.

예를 들어, 고분자 물질을 포함하는 고분자 섬유가 내측에 위치하고 나노 물질을 포함하는 코팅층이 고분자 섬유의 외측에서 둘러싸면서 위치하는 이중 구조로 형성될 수도 있고, 나노 물질을 포함하는 나노 섬유가 내측에 위치하고 고분자 물질을 포함하는 코팅층이 나노 섬유의 외측에서 둘러싸면서 위치하는 이중 구조로 형성될 수도 있다. 여기서, 코팅층은 방사된 나노 섬유를 완전히 둘러싸도록 형성될 수도 있고, 방사된 나노 섬유의 일부가 외부로 노출되도록 방사된 나노 섬유의 일부를 둘러싸도록 형성될 수도 있다.For example, the polymer fiber including the polymer material may be located on the inner side and the coating layer including the nanomaterial may be located on the outer side of the polymer fiber. Alternatively, the nanofiber including the nanomaterial may be located on the inner side A coating layer containing a polymer material may be formed in a double structure in which the coating layer is surrounded and surrounded by the nanofibers. Here, the coating layer may be formed to completely surround the radiated nanofibers, or may be formed so as to surround a part of the nanofibers emitted so that a part of the radiated nanofibers is exposed to the outside.

단일 방사 후 코팅에 의해 형성된 나노 발열 섬유 구조체 (50) 는 기판 상에 안착하여, 서로 겹쳐져 연결되어 형성된 1차원, 2차원 또는 3차원 네트워크 구조체를 구성하도록 배열될 수 있으며, 상술한 어닐링 공정에 의하여 나노 발열 섬유 구조체 (50) 는 약 수 ㎛ 내지 수백 ㎛ 범위의 길이의 나노 발열 섬유 (F) 로 형성될 수 있다.The nano-calorific fiber structure 50 formed by the single spin coating may be arranged to form a one-dimensional, two-dimensional or three-dimensional network structure formed by overlapping and connecting to each other on the substrate, The nano-calorific fiber structure 50 may be formed of nano-calorific fibers F having a length in the range of about several micrometers to several hundreds of micrometers.

한편, 이중층의 나노 발열 섬유 구조체 (50) 에, 선택적으로, 고분자 물질이 제거되도록 소결 (sintering) 공정이 수행될 수 있다. 소결 공정에 의하여 고분자 물질이 제거되면, 막대 타입 또는 중공 타입의 나노 발열 섬유가 제조될 수 있다.On the other hand, a sintering process may be performed to selectively remove the polymer material in the nano-calorific fiber structure 50 of the double layer. When the polymer material is removed by the sintering process, rod-type or hollow-type nano-calorific fibers can be produced.

즉, 고분자 물질이 나노 물질을 둘러싸도록 나노 발열 섬유 구조체 (50) 가 이중층 구조로 형성되는 경우, 고분자 물질을 소결하여 제거하면, 최종적으로 내부가 빈 중공의 형상으로 나노 발열 섬유 (F) 가 형성된다. 반대로 나노 물질이 고분자 물질을 둘러싸도록 나노 발열 섬유 구조체 (50) 가 이중층 구조로 형성되는 경우, 고분자 물질을 소결하에 제거하면, 최종적으로 막대 형상으로 나노 발열 섬유 (F) 가 형성된다.That is, when the nano-calorific fiber structure 50 is formed to have a double-layer structure such that the polymer material surrounds the nanomaterial, when the polymer material is sintered and removed, finally the nano-calorific fibers F are formed do. On the other hand, when the nano-calorific fiber structure 50 is formed in a bilayer structure such that the nanomaterial is surrounded by the polymer material, when the polymer material is removed under sintering, the nano-calorific fiber F is finally formed in a rod shape.

고분자 물질을 제거하기 위한 소결 방식은 화학적 소결, 광 소결 및 열 소결 방식이 채용될 수 있다.The sintering method for removing the polymer material may be chemical sintering, light sintering and heat sintering.

화학적 소결은 고분자 물질이 녹을 수 있는 유기 용매에 고분자 물질과 나노 물질이 이중층을 형성하고 있는 나노 발열 섬유 구조체 (50) 를 함침시킴으로써 고분자 물질을 녹여 내는 방식으로 소결하는 것을 의미한다. The chemical sintering means sintering in such a manner that the polymer material is melted by impregnating a nano-exothermic fiber structure (50) in which a polymer material and a nanomaterial form a double layer in an organic solvent capable of melting a polymer material.

여기서, 유기 용매는 고분자 물질을 용해할 수 있는 모든 종류의 용매를 포함할 수 있다. 유기 용매는 헥산과 같은 알칸족, 톨루엔과 같은 방향족, 디에틸 에테르와 같은 에테르족, 클로로포름과 같은 알킬 할라이드족, 에스테르족, 알데히드족, 케톤족, 아민족, 알코올족, 아미드족, 카르복실산족 및 물 등 다양한 물질을 포함할 수 있다. 유기 용매는, 예를들어 아세톤, 플로로알칸, 펜탄, 헥산, 2,2,4-트리케틸펜탄, 데칸, 시클로헥산, 시클로펜탄, 디이소부틸렌, 1-펜텐, 카본디설파이드, 카본테트라클로라이드, 1-클로로부탄, 1-클로로펜탄, 실렌, 디이소프로필에테르, 1-클로로프로판, 2-클로로프로판, 톨루엔, 틀로로벤젠, 벤젠, 브로모에탄, 디에틸 에테르, 디에틸 설파이드, 클로로포름, 디클로로메탄, 4-메틸-2-프로파논, 테트라하이드로퓨란, 1,2-디클로로에탄, 2-부타논, 1-니트로프로판, 1,4-디옥산, 에틸 아세테이트, 메틸 아세테이트, 1-펜타놀, 디메틸 설폭사이드, 아닐린, 디에틸아민, 니트로메탄, 아세토니트릴, 피리딘, 2-부톡시에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 에탄올, 메탄올, 에틸렌 글리콜 및 아세트 산으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.Here, the organic solvent may include all kinds of solvents capable of dissolving the polymer material. The organic solvent may be an alkane such as hexane, an aromatic such as toluene, an ether such as diethyl ether, an alkyl halide such as chloroform, an ester, an aldehyde, a ketone, an amine, an alcohol, an amide, And water. The organic solvent is, for example, acetone, fluoroalkane, pentane, hexane, 2,2,4-tricetylpentane, decane, cyclohexane, cyclopentane, diisobutylene, 1-pentene, carbon disulfide, carbon tetrachloride Chlorobutane, diisopropyl ether, 1-chloropropane, 2-chloropropane, toluene, trichlorobenzene, benzene, bromoethane, diethyl ether, diethyl sulfide, chloroform, But are not limited to, dichloromethane, 4-methyl-2-propanone, tetrahydrofuran, 1,2-dichloroethane, , At least one selected from the group consisting of dimethylsulfoxide, aniline, diethylamine, nitromethane, acetonitrile, pyridine, 2-butoxyethanol, 1-propanol, 2-propanol, ethanol, methanol, ethylene glycol and acetic acid One can be included.

광 소결은 제논 램프 등을 이용하여 원하는 파장 영역 (또는 전 영역) 의 빛을 일정 에너지로 1초에서 수초 동안 조사함으로써, 빛을 이용하여 짧은 시간 동안 고분자 물질을 제거하고 나노 물질들의 네트워킹을 형성하는 방식을 의미한다.The light sintering is performed by irradiating the light of a desired wavelength range (or the entire area) with a constant energy for 1 second to several seconds by using a xenon lamp or the like, thereby removing the polymer material for a short time using light and forming a network of nanomaterials .

광 소결 공정에서는 광펄스 (light pulse), 켜짐 시간, 꺼짐 시간, 전압 및 파장영역 등이 중요한 조절 변수로서, 이러한 변수 들의 최적화 과정을 거쳐 광 소결이 이루어지는 것이 바람직하다. In the photo-sintering process, light pulse, on-time, turn-off time, voltage and wavelength range are important control variables.

광 소결은 수초 내에 이루어질 수 있으므로 필요에 따라 여러 번 반복적으로 수행될 수도 있다.The light sintering may be performed within a few seconds, and thus may be repeatedly performed as needed.

열 소결은 고분자 물질이 녹는점 이상의 온도 범위로 나노 발열 섬유를 가열함으로써 고분자 물질을 녹여 내는 방식으로 소결하는 것을 의미한다. The heat sintering means sintering in such a way that the polymer material is melted by heating the nano-exothermic fiber to a temperature range above the melting point of the polymer material.

예컨대, 500℃ 이상의 높은 온도에서 열 소결 하여 고분자 물질을 녹여내고 나노 물질들이 서로 네트워킹을 형성하도록 할 수 있다. 다만, 녹는 점이 낮은 일반 유리기판이나 플라스틱 기판을 사용하는 경우 고온으로 열 소결하는 공정을 이용할 수 없으므로, 열 소결 방식을 채택하는 경우 기판의 선택에 유의할 필요가 있다.For example, it is possible to heat-sinter at a high temperature of 500 ° C or higher to melt the polymer material and allow the nanomaterials to form networking with each other. However, when a general glass substrate or a plastic substrate having a low melting point is used, a process of heat sintering at a high temperature can not be used. Therefore, it is necessary to pay attention to the selection of the substrate when employing the heat sintering method.

이중 방사 공정에 따른 나노 발열 섬유 제조방법Fabrication of nano-exothermic fibers by dual spinning process

도 7의 (b)의 이중 노즐 (20b) 을 사용하여 이중 방사가 수행되는 구체적인 공정은 다음과 같다.The specific process in which the double spinning is performed using the double nozzle 20b of FIG. 7 (b) is as follows.

이중 노즐 (20b) 은 제1 방사 물질을 방사하는 제1 노즐 (21) 과, 제2 방사 물질을 방사하는 제2 노즐 (22) 을 포함할 수 있다. 제1 노즐 (21) 은 제1 방사 물질을 포함하는 제1 탱크 (11) 와 연결되고, 제2 노즐 (22) 은 제2 방사 물질을 포함하는 제2 탱크 (12) 와 연결된다. 이러한 이중 노즐 (20b) 은 제1 방사 물질과 제2 방사 물질이 서로 혼합하지 않은 상태에서 동시에 방사될 수 있도록 한다.The dual nozzle 20b may include a first nozzle 21 for emitting a first radiation material and a second nozzle 22 for emitting a second radiation material. The first nozzle 21 is connected to a first tank 11 containing a first radiation material and the second nozzle 22 is connected to a second tank 12 containing a second radiation material. The double nozzles 20b allow the first and second radiation materials to be radiated simultaneously without mixing.

본 발명에서 이중 노즐 (20b) 은 제1 노즐 (21) 과 제1 노즐 (21) 을 둘러싸도록 형성된 제2 노즐 (22) 을 포함하여, 제1 노즐 (21) 과 제2 노즐 (22) 의 축이 일치하도록 구성된 동축 이중 구조의 노즐인 것으로 예시한다. 다만, 본 발명의 이중 노즐 (20b) 은 동축 이중 노즐에 한정되는 것은 아니고, 제1 노즐 (21) 과 제2 노즐 (22) 이 병렬적으로 배치된 이중 노즐 (20b) 일 수도 있고 그 밖의 다양한 형태의 이중 노즐로 변경될 수 있음은 물론이다.The double nozzle 20b includes a first nozzle 21 and a second nozzle 22 formed so as to surround the first nozzle 21 so that the distance between the first nozzle 21 and the second nozzle 22 Axis are coaxial double structure nozzles configured to coincide with each other. The double nozzle 20b of the present invention is not limited to the coaxial double nozzle but may be a double nozzle 20b in which the first nozzle 21 and the second nozzle 22 are arranged in parallel, It is needless to say that the nozzle can be changed into a double nozzle of the type.

먼저, 이중 노즐 (20b) 로부터 방사된 나노 발열 섬유 구조체 (50) 를 수집하기 위한 기판을 배치한다. 기판을 배치하는 단계는 상술한 ‘단일 방사 공정에 따른 나노 발열 섬유 제조방법’에서 상술한 바와 동일하므로 중복된 설명은 생략한다.First, a substrate for collecting the nano-calorific fiber structure 50 radiated from the double nozzle 20b is disposed. The step of disposing the substrate is the same as that described above in the ' method of manufacturing a nano-exothermic fiber according to the single spinning process "

제1 탱크 (11) 및 제2 탱크 (12) 로부터 공급된 제1 및 제2 방사 용액을 기판 상에 이중 전기 방사한다. The first and second spinning solutions supplied from the first tank 11 and the second tank 12 are doubly electrospun on the substrate.

제1 방사 용액은 제2 방사 용액은 동시에 방사될 수 있고, 동일한 방사 길이를 가질 수 있다. 또한, 제2 방사 용액은 제1 방사 용액의 외측을 둘러싸서 방사될 수 있고, 제1 방사 용액은 제2 방사 용액에 둘러싸여 내부에 위치할 수 있다. 이에 따라, 기판에 수용되는 나노 발열 섬유 구조체 (50) 는 제1 방사 용액이 내부에 위치하고, 제2 방사 용액이 제1 방사 용액의 외측을 둘러싸는 이중층 구조를 가질 수 있다. The first spinning solution can be simultaneously spinning the second spinning solution and have the same spinning length. Also, the second spinning solution may be radiated by surrounding the outer side of the first spinning solution, and the first spinning solution may be located inside the second spinning solution. Accordingly, the nano-calorific fiber structure 50 accommodated in the substrate may have a bilayer structure in which the first spinning solution is located inside and the second spinning solution surrounds the outer side of the first spinning solution.

여기서, 제1 방사 용액이 나노 물질 용액이고 제2 방사 용액이 고분자 물질 용액일 수도 있고, 반대로 제2 방사 용액이 고분자 물질 용액이고 제2 방사 용액이 나노 물질 용액일 수도 있다. 제1 방사 용액과 제2 방사 용액의 종류는 상술한 바와 같이 본 발명의 전기 방사 공정에 따라 제조하고자 하는 나노 발열 섬유의 형태가 막대 타입 (rod type) 인지 중공 타입 (hollow type) 인지에 따라 선택될 수 있다.Here, the first spinning solution may be a nanomaterial solution, the second spinning solution may be a polymer material solution, or the second spinning solution may be a polymer material solution and the second spinning solution may be a nanomaterial solution. As described above, the types of the first spinning solution and the second spinning solution may be selected depending on whether the nano-exothermic fiber to be manufactured according to the electrospinning process of the present invention is a rod type or a hollow type. .

동축 이중층 나노 발열 섬유 구조체 (50) 가 용이하게 형성되기 위하여는 제1 방사 용액과 제2 방사 용액이 서로 섞이지 않아야 하므로 다음과 같은 조건으로 방사가 수행되는 것이 바람직하다.In order to easily form the coaxial double layer nano-calorific fiber structure 50, it is preferable that the first spinning solution and the second spinning solution should not be mixed with each other, so that spinning is performed under the following conditions.

외측의 제2 방사 용액의 주입 및 방사 속도가 내측의 제1 방사 용액의 주입 및 방사 속도에 비하여 같거나 클 수 있다. 제1 방사 용액과 제2 방사 용액 중 적어도 어느 하나는 도전성을 가질 필요가 있으며, 제1 방사 용액과 제2 방사 용액의 증기압이 동일하거나 유사한 수준이어야 한다. 또한, 제1 방사 용액의 점성이 제2 방사 용액의 점성과 동일하거나 또는 더 커야 한다. The injection and spinning speed of the second spinning solution on the outside may be equal to or larger than the injection and spinning speed of the first spinning solution on the inside. At least one of the first spinning solution and the second spinning solution needs to have conductivity, and the vapor pressures of the first spinning solution and the second spinning solution should be the same or similar. In addition, the viscosity of the first spinning solution must be equal to or greater than the viscosity of the second spinning solution.

예컨대, 본 발명의 이중 방사 공정에서 제1 방사 용액의 주입 및 방사 속도가 0.1 ml/hour 내지 1.5 ml/hour 범위이고, 제2 방사 용액의 주입 및 방사 속도가 1.5 ml/hour 내지 3.5 ml/hour 범위일 수 있다. 다만, 이러한 주입 속도는 예시적인 것이며, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.For example, in the double spinning process of the present invention, the injection and spinning rate of the first spinning solution is in the range of 0.1 ml / hour to 1.5 ml / hour, the injection and spinning rate of the second spinning solution is in the range of 1.5 ml / hour to 3.5 ml / hour Lt; / RTI > However, such an injection rate is an exemplary one, and the technical idea of the present invention is not limited thereto.

상술한 ‘이중 방사 공정에 따른 나노 발열 섬유 제조방법’에 따르면, 고분자 물질이 나노 물질을 둘러싸도록 또는 나노 물질이 고분자 물질을 둘러 싸도록 이중층 구조로 나노 발열 섬유 구조체 (50) 가 형성된다. 이중 방사된 나노 발열 섬유 구조체 (50) 는 기판 상에 안착하여, 서로 겹쳐져 연결되어 형성된 1차원, 2차원 또는 3차원 네트워크 구조체를 구성하도록 배열될 수 있으며, 상술한 어닐링 공정에 의하여 나노 발열 섬유 구조체 (50) 는 약 수 ㎛ 내지 수백 ㎛ 범위의 길이의 나노 발열 섬유 (F) 로 형성될 수 있다.According to the above-described 'method for producing a nano-exothermic fiber according to the double spinning process, the nano-calorific fiber structure 50 is formed in a double layer structure so that the polymer material surrounds the nanomaterial or the nanomaterial surrounds the polymer material. The nano-heat-generating fiber structure 50 may be arranged so as to form a one-dimensional, two-dimensional or three-dimensional network structure formed by being overlapped and connected to each other on the substrate. By the annealing process, (50) may be formed of nano-exothermic fibers (F) having a length in the range of about several micrometers to several hundreds of micrometers.

이렇게 형성된 이중층의 나노 발열 섬유 구조체 (50) 는 선택적으로 고분자 물질을 소결하는 공정에 의해 막대 타입 또는 중공 타입의 나노 발열 섬유 (F) 로 형성될 수 있다. 소결 공정은 상술한 ‘단일 방사 후 코팅 공정에 따른 나노 발열 섬유 제조방법’에 따른 소결 공정과 동일하므로, 중복된 설명은 생략하도록 한다.The thus formed double-layered nano-calorific fiber structure 50 may be formed of a rod-type or hollow-type nano-calorific fiber F by selectively sintering the polymer material. The sintering process is the same as the sintering process according to the 'method for manufacturing nano-exothermic fiber according to the single spinning coating process' described above, so a duplicated description will be omitted.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, You will understand. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

100 … 발열 장치
110 … 발열부
111 … 기재
112 … 발열층
113 … 방수층
F … 나노 발열 섬유
120 … 전선
130 … 전원 장치
10 … 방사 용액 탱크
11 … 제1 탱크
12 … 제2 탱크
20 … 방사 노즐
20a … 단일 노즐
20b … 이중 노즐
21 … 제1 노즐
22 … 제2 노즐
30 … 외부 전원
40 … 컬렉터 기판
50 … 나노 발열 섬유 구조체
100 ... Heating device
110 ... The heating unit
111 ... materials
112 ... Heating layer
113 ... Waterproof layer
F ... Nano-thermal fibers
120 ... wire
130 ... Power supply
10 ... Spinning solution tank
11 ... The first tank
12 ... The second tank
20 ... Spinning nozzle
20a ... Single nozzle
20b ... Double nozzle
21 ... The first nozzle
22 ... The second nozzle
30 ... External Power
40 ... Collector substrate
50 ... Nano-heating fiber structure

Claims (7)

가열대상 액체에 직접 담궈지고, 나노 물질 및 고분자 물질 중 적어도 하나를 포함하는 방사 물질이 전기 방사 (electrospinning) 되어 형성된 발열층을 포함하는 발열부;
상기 발열부의 일측과 전기적으로 연결되고, 상기 발열부로부터 길게 연장되어 형성된 전선;
상기 전선과 연결되고, 상기 전선을 통해 상기 발열부로 전력을 공급하는 전원 장치; 를 포함하고,
상기 발열층은, 상기 방사 물질이 전기 방사되어 형성된 복수의 나노 발열 섬유가 서로 교차되는 지점에서 전기적으로 연결되어 네트워크를 이루도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 휴대용 발열 장치.
A heating unit directly immersed in the liquid to be heated and including a heating layer formed by electrospinning a spinning material containing at least one of a nanomaterial and a polymer material;
A wire electrically connected to one side of the heat-generating portion and extended from the heat-generating portion;
A power supply connected to the electric wire and supplying electric power to the heat generator through the electric wire; Lt; / RTI >
Wherein the heating layer is configured to be electrically connected to a network at a point where a plurality of nano heat generating fibers formed by electrospinning the radiating material are intersected with each other.
제1항에 있어서,
상기 발열부 및 상기 발열부와 연결되는 상기 전선의 일부를 감싸도록 방수층이 형성되는 것을 특징으로 하는, 휴대용 발열 장치.
The method according to claim 1,
And a waterproof layer is formed to surround a part of the electric wire connected to the heat generating part and the heat generating part.
제1항에 있어서,
상기 전원 장치는, 상기 전선의 상기 발열부와 연결된 단부와 반대쪽 단부에 연결되는 것을 특징으로 하는, 휴대용 발열 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the power source unit is connected to an end of the electric wire opposite to the end connected to the heat generating unit.
제1항에 있어서,
상기 나노 물질은, 은 나노 입자 (Ag nanoparticles) 인 것을 특징으로 하는, 휴대용 발열 장치.
The method according to claim 1,
Characterized in that the nanomaterial is silver nanoparticles.
제1항에 있어서,
상기 발열층으로 2V 내지 10V의 전압이 공급되는 경우 상기 발열부가 50℃ 내지 150℃의 온도 범위에서 발열하도록 상기 나노 발열 섬유의 밀도가 결정되는 것을 특징으로 하는, 휴대용 발열 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the density of the nano-exothermic fibers is determined so that the exothermic portion generates heat in a temperature range of 50 ° C to 150 ° C when a voltage of 2V to 10V is supplied to the exothermic layer.
제1항에 있어서,
상기 발열부의 전체 면적 대비 10% 내지 90%를 차지하도록 상기 나노 발열 섬유가 형성되는 것을 특징으로 하는, 휴대용 발열 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the nano heat generating fiber is formed to occupy 10% to 90% of the total area of the heat generating portion.
제1항에 있어서,
상기 발열층은, 상기 방사 물질이 이중 전기 방사 (co-electrospinning) 되어 형성되는 것을 특징으로 하는, 휴대용 발열 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the heat generating layer is formed by co-electrospinning the radiation material.
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