KR20180103216A - Flexible waterproof heater and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 방수 히터 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 방수성과 유연성을 갖는 유연 방수 히터 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a waterproof heater and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a waterproof and flexible waterproof heater and a manufacturing method thereof.
일반적으로 물을 가열하는 히터로는 시즈 히터(sheath heater), 세라믹 히터, 열선 히터 등이 사용되고 있다.Generally, as a heater for heating water, a sheath heater, a ceramic heater, and a hot-wire heater are used.
이러한 기존의 히터는 물을 담는 용기 외곽에 재킷 형태로 설치되어 용기에 담긴 액체를 가열하는 구조를 갖기 때문에, 구조적인 제약이 있고 전력 소모가 심한 단점을 갖고 있다.Such conventional heaters have a structure in which a liquid contained in a container is installed in a jacket form on the outside of a container for holding water, which has a structural limitation and has a disadvantage of power consumption.
기존의 히터는 용기 외곽에 재킷 형태로 설치되어 용기에 담긴 액체를 가열하는 구조를 갖기 때문에, 사용 전력에 비해서 발열 특성이 떨어진다.Conventional heaters have a structure in which a liquid contained in a container is heated by being installed in the form of a jacket on the outside of the container, so that the heat generation characteristic is lower than the power used.
기존의 히터는 발열 온도 범위가 좁기 때문에, 다양한 제품에 적용하는 데 한계가 있다. Conventional heaters have a limited range of applications because they have a narrow heating temperature range.
그리고 기존의 히터는 유연성이 떨어지기 때문에, 히터를 적용할 수 있는 제품의 형상에 제약이 있다.And since conventional heaters have low flexibility, there is a limitation in the shape of a product to which a heater can be applied.
따라서 본 발명의 목적은 물과 같은 액체 안에 직접 설치하여 액체를 가열하는 유연 방수 히터 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a flexible waterproof heater for directly heating a liquid by being installed in a liquid such as water and a method of manufacturing the same.
본 발명의 다른 목적은 저전력으로 높은 발열 특성을 나타내는 유연 방수 히터 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a flexible waterproof heater that exhibits high heat generating characteristics with low power and a method of manufacturing the same.
본 발명의 또 다른 목적은 사용 전압에 따라서 제품의 다양한 설계가 가능한 유연 방수 히터 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.It is still another object of the present invention to provide a flexible waterproof heater capable of designing various products according to a voltage to be used and a method of manufacturing the same.
본 발명의 또 다른 목적은 제품 설계에 높은 자유도를 제공하는 유연 방수 히터 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.It is another object of the present invention to provide a flexible waterproof heater that provides a high degree of freedom in product design and a method of manufacturing the same.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 유연성을 갖는 유연 필름; 상기 유연 필름의 일면에 형성된 금속 소재의 전극 배선 패턴; 상기 유연 필름 일면의 상기 전극 배선 패턴 위에 전도성 입자로 탄소 소재를 함유하는 발열체 조성물을 인쇄하여 형성되며, 상기 전극 배선 패턴으로 전원을 인가받아 발열하는 면상 발열체; 및 상기 면상 발열체가 형성된 상기 유연 필름을 봉합하며 방수성과 유연성을 갖는 방수층;을 포함하는 유연 방수 히터를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a flexible film having flexibility; An electrode wiring pattern of a metal material formed on one surface of the flexible film; A planar heating element which is formed by printing a heating element composition containing a carbon material as conductive particles on the electrode wiring pattern on one surface of the flexible film and generates heat by receiving power from the electrode wiring pattern; And a waterproof layer having a waterproof property and a flexibility by sealing the flexible film on which the planar heating element is formed.
상기 면상 발열체를 형성하는 발열체 조성물은, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지를 포함하는 혼합 바인더; 탄소나노튜브 입자, 그라파이트 입자, 은 분말, 은 코팅된 니켈 분말 및 은 코팅된 구리 분말 중 적어도 2종을 포함하는 전도성 입자; 및 유리 입자 또는 실리콘 입자를 포함하는 세라믹 입자;를 포함한다.Wherein the exothermic composition for forming the planar exothermic body comprises a mixed binder comprising hexamethylene diisocyanate, polyvinyl acetal and a phenolic resin; Conductive particles comprising at least two of carbon nanotube particles, graphite particles, silver powder, silver coated nickel powder and silver coated copper powder; And ceramic particles including glass particles or silicon particles.
상기 면상 발열체를 형성하는 발열체 조성물은, 발열체 조성물 100 중량부에 대하여 혼합 바인더 5 내지 30 중량부, 전도성 입자 0.7 내지 60 중량부, 및 세라믹 입자 0.5 내지 20 중량부를 포함할 수 있다.The heating element composition for forming the planar heating element may include 5 to 30 parts by weight of a mixed binder, 0.7 to 60 parts by weight of a conductive particle, and 0.5 to 20 parts by weight of a ceramic particle based on 100 parts by weight of the heating element composition.
상기 유연 필름의 소재는 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르술폰(polyethersulphone; PES), 폴리아크릴레이트(polyacrylate: PAR), 폴리에테르이미드(polyetherimide; PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethyelenen napthalate; PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(polyethyeleneterepthalate; PET), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리카보네이트(PC), 셀룰로오스 트리아세테이트(cellulose triacetate; CTA) 또는 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propinonate; CAP)를 포함할 수 있다.The flexible film may be made of a material selected from the group consisting of polyimide, polyethersulphone (PES), polyacrylate (PAR), polyetherimide (PEI), polyethylene naphthalate (PEN) (PET), polyphenylene sulfide (PPS), polyallylate, polycarbonate (PC), cellulose triacetate (CTA), or cellulose acetate propionate propinonate (CAP).
상기 방수층의 소재는 실리콘 수지 또는 폴리우레탄일 수 있다.The material of the waterproof layer may be silicone resin or polyurethane.
상기 전극 배선 패턴의 소재는 은, 알루미늄, 구리, 니켈 또는 스테인리스 스틸일 수 있다.The material of the electrode wiring pattern may be silver, aluminum, copper, nickel, or stainless steel.
상기 전극 배선 패턴은, 상기 면상 발열체가 형성되며, 상기 방수층에 봉합되는 한 쌍의 전극 단자; 및 상기 한 쌍의 전극 단자와 각각 연결되며, 상기 방수층 밖으로 돌출되어 전원을 인가받는 한 쌍의 전극 패드;를 포함할 수 있다.Wherein the electrode wiring pattern comprises: a pair of electrode terminals formed with the planar heating element and sealed to the waterproof layer; And a pair of electrode pads connected to the pair of electrode terminals and protruding out of the waterproof layer to receive power.
본 발명에 따른 유연 방수 히터는 상기 면상 발열체가 형성된 상기 유연 필름의 일면을 덮으며, 유연성을 갖는 덮개 필름;을 더 포함할 수 있다. 상기 덮개 필름은 상기 방수층에 봉합된다.The flexible waterproof heater according to the present invention may further include a flexible cover film covering one surface of the flexible film on which the planar heating element is formed. The cover film is sealed to the waterproof layer.
본 발명은 또한, 유연성을 갖는 유연 필름; 상기 유연 필름의 양면에 형성된 금속 소재의 전극 배선 패턴; 상기 유연 필름의 양면의 전극 배선 패턴 위에 각각 전도성 입자로 탄소 소재를 함유하는 발열체 조성물을 인쇄하여 형성되며, 상기 전극 배선 패턴으로 전원을 인가받아 발열하는 면상 발열체; 및 상기 면상 발열체가 형성된 상기 유연 필름을 봉합하며 방수성과 유연성을 갖는 방수층;을 포함하는 유연 방수 히터를 제공한다.The present invention also relates to a flexible film having flexibility; An electrode wiring pattern of a metal material formed on both sides of the flexible film; A planar heating element which is formed by printing a heating element composition containing carbon material as conductive particles on electrode wiring patterns on both sides of the flexible film and generates heat by receiving electric power as the electrode wiring pattern; And a waterproof layer having a waterproof property and a flexibility by sealing the flexible film on which the planar heating element is formed.
본 발명에 따른 유연 방수 히터는 상기 면상 발열체가 형성된 상기 유연 필름의 양면을 덮으며, 유연성을 갖는 덮개 필름;을 더 포함할 수 있다.The flexible waterproof heater according to the present invention may further include a flexible cover film covering both surfaces of the flexible film on which the planar heating element is formed.
본 발명은 또한, 유연성을 갖는 유연 필름 위에 금속 소재의 전극 배선 패턴을 형성하는 단계; 상기 전극 배선 패턴이 형성된 유연 필름 위에 전도성 입자로 탄소 소재를 함유하는 면상 발열체 조성물을 인쇄하여 면상 발열체를 형성하는 단계; 및 상기 면상 발열체가 형성된 유연 필름을 봉합하여 방수성과 유연성을 갖는 방수층을 형성하는 단계;를 포함하는 유연 방수 히터의 제조 방법을 제공한다.The present invention also provides a method of manufacturing a flexible printed circuit board, comprising: forming an electrode wiring pattern of a metal material on a flexible film having flexibility; Forming a planar heating element by printing a planar heating element composition containing carbon material as conductive particles on a flexible film on which the electrode wiring pattern is formed; And sealing the flexible film on which the planar heating element is formed to form a waterproof layer having waterproof property and flexibility.
상기 전극 배선 패턴을 형성하는 단계에서, 상기 유연 필름의 적어도 일면에 금속 에칭 방법으로 금속 소재의 전극 배선 패턴을 형성할 수 있다.In the step of forming the electrode wiring pattern, an electrode wiring pattern of a metal material can be formed on at least one surface of the flexible film by a metal etching method.
그리고 상기 방수층을 형성하는 단계에서, 상기 방수층은 인몰드, 인서트 사출 및 핫 프레싱(hot pressing) 중에 하나의 방법으로 형성할 수 있다.In the step of forming the waterproof layer, the waterproof layer may be formed by one method such as in-mold, insert injection, and hot pressing.
본 발명에 따른 유연 방수 히터는 방수성과 유연성을 갖기 때문에, 물과 같은 액체 안에 직접 설치하여 액체를 가열하는 용도로 사용할 수 있다. 이로 인해 본 발명에 따른 유연 방수 히터는 기존의 재킷 형태의 히터를 대체할 수 있다.Since the flexible waterproof heater according to the present invention has water resistance and flexibility, it can be used for directly heating the liquid by being installed in a liquid such as water. Therefore, the flexible waterproof heater according to the present invention can replace the existing jacket type heater.
본 발명에 따른 유연 방수 히터는 금속 소재의 전극과, 저전압이 구동이 가능한 면상 발열체를 구비하기 때문에, 저전력으로 높은 발열 특성을 나타낼 수 있다. 면상 발열체는 금속 분말, 탄소 입자 및 세라믹 입자를 포함하는 도료 형태의 발열체 조성물로 형성하기 때문에, 비저항이 낮고 열전도율이 우수해 저전압 구동에 유리하고 승온 속도가 빠른 장점이 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY The flexible waterproof heater according to the present invention can exhibit high heat generation characteristics at low power because it includes an electrode made of a metal material and a planar heating element capable of driving a low voltage. Since the planar heating element is formed of a heating element composition in the form of a paint including metal powder, carbon particles, and ceramic particles, it has advantages of low specific resistance and excellent thermal conductivity, which is advantageous for low voltage driving and fast heating rate.
본 발명에 따른 유연 방수 히터는 3~4V의 저전압에서도 높은 발열량을 순간적으로 발생시킬 수 있기 때문에, 다양한 제품에 적용할 수 있다.The flexible waterproof heater according to the present invention can instantaneously generate a high calorific value even at a low voltage of 3 to 4 V, so that it can be applied to various products.
본 발명에 따른 유연 방수 히터의 발열체 조성물은 발열체로 탄소 입자와 금속 분말을 포함하기 때문에, 발열체로 금속 분말만을 포함하는 발열체 조성물에 비해서 에너지 효율 및 발열 속도를 높일 수 있다.Since the heating element composition of the flexible waterproof heater according to the present invention includes the carbon particles and the metal powder as the heating element, the energy efficiency and the heating speed can be increased as compared with the heating element composition including only the metal powder as the heating element.
발열체 조성물은 전도성 입자와 함께, 페놀계 수지, 아세탈계 수지, 이소시아네이트계 수지 또는 에폭시계 수지를 포함하는 혼합 바인더를 포함하기 때문에, 200℃ 이상의 온도에서도 내열성을 유지할 수 있다. 이로 인해 제1 실시예에 따른 유연 방수 히터는 온도에 따른 저항 변화가 작아 발열 거동 및 안정성이 높은 면상 발열체를 구비하는 유연 방수 히터를 제공할 수 있다.Since the heating element composition includes a mixed binder including a phenolic resin, an acetal resin, an isocyanate resin or an epoxy resin together with the conductive particles, the heat resistance can be maintained even at a temperature of 200 ° C or higher. Accordingly, the flexible waterproof heater according to the first embodiment can provide a flexible waterproof heater including a planar heating element having a small resistance change with temperature and having high heating behavior and stability.
탄소나노튜브 입자와 그라파이트 입자를 포함하는 발열체 조성물로 형성한 면상 발열체는 블랙 바디(block body)이기 때문에, 흑체 복사로 인해 추가적인 에너지 효율을 향상을 얻을 수 있다.Since the planar heating element formed of the heating element composition including the carbon nanotube particles and the graphite particles is a black body, the additional energy efficiency can be improved due to the blackbody radiation.
발열체 조성물은 비저항이 낮고 두께 조절이 용이하여 저전압 및 저전력으로 고온 발열이 가능한 유연 방수 히터를 제공할 수 있다.The heating element composition can provide a flexible waterproof heater capable of heating at a low voltage and a low electric power with low resistivity and easy thickness control.
발열체 조성물은 스크린 인쇄, 롤투롤 그라비아 인쇄, 롤투롤 콤마 코팅, 플렉소 인쇄, 옵셋 인쇄가 가능하기 때문에, 본 발명에 따른 유연 방수 히터의 대량 생산에 유리할 뿐만 아니라 제품 길이 및 면적에 대한 제약을 해소할 수 있다.Since the heating element composition is capable of screen printing, roll to roll gravure printing, roll to roll comma coating, flexo printing and offset printing, it is advantageous for mass production of the flexible waterproof heater according to the present invention, can do.
본 발명에 따른 유연 방수 히터는 방수층의 두께 및 부피를 제어하여 다양한 열용량을 갖도록 설계할 수 있기 때문에, 사용 전압에 따라서 제품의 다양한 설계가 가능하다.Since the flexible waterproof heater according to the present invention can be designed to have various heat capacities by controlling the thickness and the volume of the waterproof layer, it is possible to design various products according to the use voltage.
본 발명에 따른 유연 방수 히터는 유연성을 갖기 때문에, 제품 설계에 높은 자유도를 제공할 수 있다.Since the flexible waterproof heater according to the present invention has flexibility, a high degree of freedom in product design can be provided.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유연 방수 히터를 보여주는 평면도이다.
도 2는 도 1의 2-2선 단면도이다.
도 3 내지 도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유연 방수 히터의 제조 방법에 따른 각 단계를 보여주는 도면들이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 유연 방수 히터를 보여주는 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 유연 방수 히터를 보여주는 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 유연 방수 히터를 보여주는 단면도이다.1 is a plan view showing a flexible waterproof heater according to a first embodiment of the present invention.
2 is a sectional view taken along the line 2-2 in Fig.
FIGS. 3 to 9 are views showing steps of a manufacturing method of the flexible waterproof heater according to the first embodiment of the present invention.
10 is a cross-sectional view showing a flexible waterproof heater according to a second embodiment of the present invention.
11 is a cross-sectional view showing a flexible waterproof heater according to a third embodiment of the present invention.
12 is a sectional view showing a flexible waterproof heater according to a fourth embodiment of the present invention.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.In the following description, only parts necessary for understanding embodiments of the present invention will be described, and descriptions of other parts will be omitted to the extent that they do not disturb the gist of the present invention.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings and the inventor is not limited to the meaning of the terms in order to describe his invention in the best way. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely preferred embodiments of the present invention, and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention, so that various equivalents And variations are possible.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[제1 실시예][First Embodiment]
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유연 방수 히터를 보여주는 평면도이다. 도 2는 도 1의 2-2선 단면도이다.1 is a plan view showing a flexible waterproof heater according to a first embodiment of the present invention. 2 is a sectional view taken along the line 2-2 in Fig.
도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 실시예에 따른 유연 방수 히터(100)는 방수성과 유연성을 함께 제공한다.Referring to FIGS. 1 and 2, the flexible
이러한 제1 실시예에 따른 유연 방수 히터(100)는 유연 필름(10), 금속 소재의 전극 배선 패턴(20), 면상 발열체(30) 및 방수층(50)을 한다. 여기서 유연 필름(10)은 유연성을 갖는 플라스틱 소재의 필름이다. 전극 배선 패턴(20)은 유연 필름(10)의 상부면(13)에 형성된다. 면상 발열체(30)는 유연 필름(10)의 상부면(13)의 전극 배선 패턴(20) 위에 전도성 입자로 탄소 소재를 함유하는 발열체 조성물을 인쇄하여 형성되며, 전극 배선 패턴(20)으로 전원을 인가받아 발열한다. 그리고 방수층(50)은 면상 발열체(30)가 형성된 유연 필름(20)을 봉합하며 방수성 및 유연성을 갖는다. 이때 면상 발열체(30)를 형성하는 발열체 조성물은 혼합 바인더, 전도성 입자 및 세라믹 입자를 포함한다. 혼합 바인더는 헥사메틸렌 디이소시아네이트(hexamethylene diisocyanate), 폴리비닐 아세탈(polyvinyl acetal) 및 페놀계 수지(phenol resin)를 포함할 수 있다. 전도성 입자는 탄소나노튜브 입자, 그라파이트 입자, 은 분말, 은 코팅된 니켈 분말 및 은 코팅된 구리 분말 중 적어도 2종을 포함한다. 그리고 세라믹 입자는 유리 입자 또는 실리콘 입자를 포함한다.The flexible
제1 실시예에 따른 유연 방수 필름(100)은 덮개 필름(40)을 더 포함할 수 있다. 덮개 필름(40)은 면상 발열체(30)가 형성된 유연 필름(10)의 상부면(13)을 덮으며, 유연성을 갖는 플라스틱 소재의 필름이다. 덮개 필름(40) 또한 방수층(50)에 의해 봉합된다.The flexible
이와 같은 제1 실시예에 따른 유연 방수 히터(100)는 유연성을 갖는 필름(10,40)을 기반으로, 필름(10,40) 내부에 면상 발열체(30)가 형성되고, 필름(10,40) 외부는 유연성을 갖는 방수층(50)에 의해 보호되는 구조를 갖는다.The flexible
제1 실시예에 따른 유연 방수 히터(100)는 보조 배터리로 구동이 가능한 DC 3 내지 4V에서 구동하는 휴대형 워머(warmer) 또는 열밀도를 높게 설계한 고출력 히터로서 사용될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다.The flexible
이와 같은 제1 실시예에 따른 유연 방수 히터(100)의 세부 구성에 대해서 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The detailed structure of the flexible
유연 필름(10)은 절연성을 갖는 플라스틱 소재의 기판으로, 상부면(13)과, 상부면(13)에 반대되는 하부면(11)을 갖는다. 유연 필름(10)은 전극 배선 패턴(20)과 면상 발열체(30)가 형성되는 베이스 기재로 사용되며, 유연 방수 히터(100)에 유연성을 제공한다. 예컨대 유연 필름(10)의 소재로는 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르술폰(polyethersulphone; PES), 폴리아크릴레이트(polyacrylate: PAR), 폴리에테르이미드(polyetherimide; PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethyelenen napthalate; PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(polyethyeleneterepthalate; PET), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리카보네이트(PC), 셀룰로오스 트리아세테이트(cellulose triacetate; CTA) 또는 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propinonate; CAP)가 사용될 수 있으며, 나열된 것들로 한정되는 것은 아니다. 유연 필름(10)은 유연 방수 히터(100)가 사용되는 응용 분야나 사용 온도에 따라서 적절히 선택될 수 있다.The
전극 배선 패턴(20)은 유연 필름(10)의 상부면(13)에 형성되며, 외부에서 인가되는 전원을 면상 발열체(30)로 공급한다. 전극 배선 패턴(20)은 유연 필름(10)의 상부면(13)에 금속층을 적층한 후 에칭 방법으로 패터닝하여 형성될 수 있다. 전극 배선 패턴(20)은 전압 강하(voltage drop)를 최소화할 수 있도록 금속 소재로 형성된다. 전극 배선 패턴(20)을 형성하는 금속 소재로는 은, 알루미늄, 구리, 니켈 또는 스테인리스 스틸이 사용될 수 있다.The
이러한 전극 배선 패턴(20)은 한 쌍의 전극 단자(27)와 한 쌍의 전극 패드(29)를 포함할 수 있다. 한 쌍의 전극 단자(27)는 면상 발열체(30)가 형성되며, 방수층(50)에 봉합된다. 한 쌍의 전극 패드(29)는 한 쌍의 전극 단자(27)와 각각 연결되며, 방수층(50) 밖으로 돌출되어 전원을 인가받는다. 이때 한 쌍의 전극 단자(27)는 서로 마주보게 직선 형태로 형성될 수 있다. 한 쌍의 전극 패드(29)는 한 쌍의 전극 단자(27)의 일단에 연결되며, 전원을 공급하는 케이블(60)이 접합된다. 한 쌍의 전극 패드(29) 중 한쪽에는 (+)전원을 공급하는 케이블(60)이 연결되고, 다른 쪽에는 (??)전원을 공급하는 케이블(60)이 연결된다.The
면상 발열체(30)는 전극 배선 패턴(20)의 한 쌍의 전극 단자(27)를 연결하도록 형성된다. 면상 발열체(30)는 발열체 조성물을 한 쌍의 전극 단자(27)를 연결하도록 인쇄한 후, 건조 및 경화하여 형성한다. 발열체 조성물의 인쇄 방법으로는 스크린 인쇄, 그라비아 인쇄(내지 롤투롤 그라비아 인쇄), 콤마 코팅(내지 롤투롤 콤마 코팅), 플렉소, 임프린팅, 옵셋 인쇄 등이 사용될 수 있다. 건조 및 경화는 100℃ 내지 180℃에서 수행될 수 있다.The
면상 발열체(30)를 형성하는 발열체 조성물은 혼합 바인더, 전도성 입자 및 세라믹 입자를 포함한다. 면상 발열체(30)를 형성하기 위해서, 인쇄 공정에 투입되는 발열체 조성물은 혼합 바인더, 전도성 입자 및 세라믹 입자 이외에, 유기 용매와 분산제를 더 포함한다.The heating element composition forming the
발열체 조성물은 발열체 조성물 100 중량부에 대해서, 혼합 바인더 5 내지 30 중량부, 전도성 입자 0.7 내지 60 중량부, 세라믹 입자 0.5 내지 20 중량부, 유기 용매 29 내지 80 중량부, 및 분산제 0.5 내지 5 중량부를 포함할 수 있다.The heating element composition comprises 5 to 30 parts by weight of the mixed binder, 0.7 to 60 parts by weight of the conductive particles, 0.5 to 20 parts by weight of the ceramic particles, 29 to 80 parts by weight of the organic solvent and 0.5 to 5 parts by weight of the dispersing agent per 100 parts by weight of the heating element composition .
전도성 입자는 전도성을 갖는 탄소 입자 또는 금속 분말을 포함한다. 탄소 입자로는 탄소나노튜브 입자 또는 그라파이트 입자가 사용될 수 있다. 금속 분말로는 은, 구리 또는 니켈 소재의 분말이 사용될 수 있다. 예컨대 전도성 입자는 발열 조성물 100 중량부에 대하여 탄소나노튜브 입자 0.1 내지 5 중량부, 그라파이트 입자 0.1 내지 20 중량부 또는 금속 분말 10 내지 60 중량부를 포함할 수 있다.The conductive particles include carbon particles or metal powder having conductivity. As the carbon particles, carbon nanotube particles or graphite particles can be used. As the metal powder, powders of silver, copper or nickel may be used. For example, the conductive particles may include 0.1 to 5 parts by weight of carbon nanotube particles, 0.1 to 20 parts by weight of graphite particles or 10 to 60 parts by weight of metal powder with respect to 100 parts by weight of the exothermic composition.
탄소나노튜브 입자는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브 또는 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 예컨대 탄소나노튜브 입자는 다중벽 탄소나노튜브(multi wall carbon nanotube)일 수 있다. 탄소나노튜브 입자가 다중벽 탄소나노튜브일 때, 직경은 1nm 내지 20nm 일 수 있고, 길이는 1㎛ 내지 100㎛일 수 있다.The carbon nanotube particles can be selected from single-walled carbon nanotubes, double-walled carbon nanotubes, multi-walled carbon nanotubes, or mixtures thereof. For example, the carbon nanotube particles may be multi wall carbon nanotubes. When the carbon nanotube particles are multi-walled carbon nanotubes, the diameter may be 1 nm to 20 nm, and the length may be 1 to 100 mu m.
그라파이트 입자는 직경이 1㎛ 내지 25㎛일 수 있고, 두께가 1nm 내지 25㎛일 수 있다.The graphite particles may have a diameter of 1 탆 to 25 탆 and a thickness of 1 nm to 25 탆.
금속 분말은 은, 구리 또는 니켈 소재의 분말을 포함한다. 은 분말의 경우, 플레이크, 구형, 다각형 판상, 막대(rod) 등의 형태를 가질 수 있다. 구리 분말로는 은이 코팅된 구리(Ag coated Cu) 분말, 니켈이 코팅된 구리(Ni coated Cu) 분말 등이 사용될 수 있다. 그리고 니켈 분말로는 은이 코팅된 니켈(Ag coated Ni) 분말이 사용될 수 있다.The metal powders include powders of silver, copper or nickel. In the case of silver powder, it may have the form of a flake, a sphere, a polygonal plate, a rod, or the like. As the copper powder, silver coated Cu powder and nickel coated Cu powder can be used. As the nickel powder, silver coated Ni powder may be used.
탄소 입자와 금속 분말을 포함하는 발열체 조성물로 면상 발열체(30)를 형성하는 경우, 금속 분말이 주 전기적 네트워크를 형성하고, 금속 분말 사이의 공간에 탄소 입자가 채워져 3차원 랜덤 네트워크 구조를 형성한다.When the
이와 같이 발열체 조성물은 탄소 입자와 금속 분말을 포함함으로써, 면상 발열체(30)의 에너지 효율 및 발열 속도를 높일 수 있다. 즉 금속 분말은 흑체 복사 기능을 갖지 않는다. 하지만 발열체 조성물에 탄소 입자를 포함시킴으로써, 흑체 복사 기능을 구현할 수 있다. 탄소 입자로 인해서 면상 발열체(30)의 내열성을 높일 수 있다. 그리고 탄소 입자로 인해서, 면상 발열체(30)의 발열 속도 및 에너지 효율을 높일 수 있다.As described above, the heating element composition includes the carbon particles and the metal powder, so that the energy efficiency and heat generation rate of the
면상 발열체(30)의 비저항은 전체 고형분 중 탄소 입자 또는 금속 분말의 함량에 의해 결정될 수 있다. 예컨대 1ㅧ10-2Ω㎝ 영역대까지는 탄소 입자만으로 비저항 조절이 가능하나, 그 이하의 영역은 금속 분말의 추가적인 도입이 필요하다. 면상 발열체(30)는 9ㅧ10-2 내지 1.1ㅧ10-3 Ω㎝의 비저항을 가질 수 있다.The resistivity of the
세라믹 입자는 면상 발열체(30)의 열용량을 증가시킨다. 유연 방수 히터(100)의 열용량을 높여 줌으로써, 유연 방수 히터(100)가 급격히 온도가 떨어지는 문제를 억제할 수 있다. 이러한 세라믹 입자로는 유리 입자 또는 실리콘 입자가 사용될 수 있다.The ceramic particles increase the heat capacity of the
혼합 바인더는 300℃ 가량의 온도에서도 내열성을 가질 수 있도록, 페놀계 수지, 아세탈계 수지, 이소시아네이트계 수지 및 에폭시계 수지 중 적어도 2종을 포함한다. 예컨대 혼합 바인더는 에폭시(epoxy), 에폭시 아크릴레이트(epoxy acrylate), 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지 중 적어도 2종을 포함한다The mixed binder includes at least two of a phenol resin, an acetal resin, an isocyanate resin and an epoxy resin so as to have heat resistance even at a temperature of about 300 ° C. For example, the mixed binder includes at least two of epoxy, epoxy acrylate, hexamethylene diisocyanate, polyvinyl acetal, and phenolic resin
예컨대 혼합 바인더는 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 폴리비닐 아세탈 수지 및 페놀계 수지가 혼합된 형태를 가질 수 있다. 여기서 혼합 바인더는, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 100 중량부에 대하여 폴리비닐 아세탈 수지 10 내지 150 중량부, 페놀계 수지 100 내지 500 중량부를 포함한다. 페놀계 수지가 헥사메틸렌 디이소시아네이트 100 중량부에 대하여 100 중량부 이하인 경우 내열성이 저하되고, 500 중량부를 초과하는 경우 면상 발열체(30)의 유연성이 저하되어 취성이 강해진다.For example, the mixed binder may have a mixed form of hexamethylene diisocyanate, polyvinyl acetal resin, and phenolic resin. Wherein the mixed binder includes 10 to 150 parts by weight of a polyvinyl acetal resin and 100 to 500 parts by weight of a phenolic resin based on 100 parts by weight of hexamethylene diisocyanate. When the phenolic resin is 100 parts by weight or less based on 100 parts by weight of hexamethylene diisocyanate, the heat resistance is lowered. When the amount is more than 500 parts by weight, the flexibility of the surface
이와 같이 혼합 바인더의 내열성을 높임으로써, 면상 발열체(30)를 300℃ 가량의 고온으로 발열시키는 경우에도, 면상 발열체(30)의 저항 변화나 파손을 억제할 수 있다.By increasing the heat resistance of the mixed binder in this manner, even when the
여기에서 페놀계 수지는 페놀 및 페놀 유도체를 포함하는 페놀계 화합물을 의미한다. 예컨대 페놀 유도체는 p-크레졸(p-Cresol), o-구아야콜(o-Guaiacol), 크레오졸(Creosol), 카테콜(Catechol), 3-메톡시-1,2-벤젠디올(3-methoxy-1,2-Benzenediol), 호모카테콜(Homocatechol), 비닐구아야콜(Vinylguaiacol), 시링콜(Syringol), 이소-유제놀(Iso-eugenol), 메톡시 유제놀(Methoxyeugenol), o-크레졸(o-Cresol), 3-메틸-1,2-벤젠디올 (3-methyl-1,2-Benzenediol), (z)-2-메톡시-4-(1-프로페닐)-페놀((z)-2-methoxy-4-(1-propenyl)-Phenol), 2,6-디에톡시-4-(2-프로페닐)-페놀(2,6-dimethoxy-4-(2-propenyl)-Phenol), 3,4-디메톡시-페놀(3,4-dimethoxy-Phenol), 4-에틸-1,3-벤젠디올(4-ethyl-1,3-Benzenediol), 레졸 페놀(Resole phenol), 4-메틸-1,2-벤젠디올(4-methyl-1,2-Benzenediol), 1,2,4-벤젠트리올(1,2,4-Benzenetriol), 2-메톡시-6-메틸페놀(2-Methoxy-6-methylphenol), 2-메톡시-4-비닐페놀(2-Methoxy-4-vinylphenol) 또는 4-에틸-2-메톡시-페놀(4-ethyl-2-methoxy-Phenol) 등이 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.Here, the phenolic resin means a phenolic compound including phenol and phenol derivatives. For example, phenol derivatives include p-cresol, o-Guaiacol, Creosol, Catechol, 3-methoxy-1,2-benzenediol (3- methoxy-1,2-benzenediol, Homocatechol, Vinylguaiacol, Syringol, Iso-eugenol, Methoxyeugenol, o- Cresol, 3-methyl-1,2-benzenediol and (z) -2-methoxy-4- (1-propenyl) -phenol 2-methoxy-4- (1-propenyl) -phenol, 2,6-dimethoxy-4- (2-propenyl) Phenol, 3,4-dimethoxy-Phenol, 4-ethyl-1,3-benzenediol, Resole phenol, 4-methyl-1,2-benzenediol, 1,2,4-benzene triol, 2-methoxy-6-methylphenol 2-Methoxy-6-methylphenol, 2-Methoxy-4-vinylphenol or 4-ethyl-2-methoxy- , Etc. It is not.
유기 용매는 전도성 입자, 세라믹 입자 및 혼합 바인더를 분산시키기 위한 것으로, 카비톨 아세테이트(Carbitol acetate), 부틸 카비톨 아세테이트(Butyl carbotol acetate), DBE(dibasic ester), 에틸카비톨, 에틸카비톨아세테이트, 디프로필렌글리콜메틸에테르, 셀로솔브아세테이트, 부틸셀로솔브아세테이트, 부탄올(Butanol) 및 옥탄올(Octanol) 중에서 선택되는 2 이상의 혼합 용매일 수 있다.The organic solvent is for dispersing the conductive particles, the ceramic particles and the binder. The organic solvent is selected from the group consisting of Carbitol acetate, Butyl carbotol acetate, DBE (dibasic ester), Ethyl Carbitol, Ethyl Carbitol Acetate, Diethylene glycol methyl ether, dipropylene glycol methyl ether, cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate, butanol, and octanol.
한편, 분산을 위한 공정은 통상적으로 사용되는 다양한 방법들이 적용될 수 있으며, 예를 들면 초음파처리(Ultra-sonication), 롤밀(Roll mill), 비드밀(Bead mill) 또는 볼밀(Ball mill) 과정을 통해 이루어질 수 있다.Meanwhile, various methods commonly used may be applied to the dispersion process. For example, ultrasonic treatment (roll-milling), bead milling or ball milling Lt; / RTI >
그리고 분산제는 전도성 입자 및 세라믹 입자의 분산을 보다 원활하게 하기 위한 것으로, BYK류와 같이 당업계에서 이용되는 통상의 분산제, Triton X-100과 같은 양쪽성 계면활성제, SDS 등과 같은 이온성 계면활성제를 이용할 수 있다.The dispersant is used for smoother dispersion of the conductive particles and ceramic particles. Examples of the dispersant include conventional dispersants used in the art such as BYK, amphoteric surfactants such as Triton X-100, and ionic surfactants such as SDS Can be used.
또한 발열체 조성물은 발열체 조성물 100 중량부에 대하여, 첨가제로서 실란 커플링제 0.1 내지 5 중량부를 더 포함할 수 있다.The heating element composition may further comprise 0.1 to 5 parts by weight of a silane coupling agent as an additive to 100 parts by weight of the heating element composition.
실란 커플링제는 발열체 조성물의 배합 시에 수지들 간에 접착력을 증진시키는 접착증진제 기능을 한다. 실란 커플링제는 에폭시 함유 실란 또는 머켑토 함유 실란일 수 있다. 이러한 실란 커플링제의 예로는 에폭시가 함유된 것으로 2-(3,4 에폭시 사이클로헥실)-에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란이 있고, 아민기가 함유된 것으로 N-2(아미노에틸)3-아미토프로필메틸디메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-트리에톡시실리-N-(1,3-디메틸뷰틸리덴)프로필아민, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란이 있으며, 머켑토가 함유된 것으로 3-머켑토프로필메틸디메톡시실란, 3-머켑토프로필트리에톡시실란, 이소시아네이트가 함유된 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란 등이 있으며, 이것에 한정되지 않는다.The silane coupling agent functions as an adhesion promoter for enhancing the adhesion force between the resins when the heating element composition is compounded. The silane coupling agent may be an epoxy-containing silane or a mercaptan-containing silane. Examples of such silane coupling agents include epoxy-containing 2- (3,4-epoxycyclohexyl) -ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxytrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, (Aminoethyl) 3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2 (aminoethyl) 3-aminopropyltrimethoxysilane having an amine group and N-2 , N-2 (aminoethyl) 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-triethoxysilyl- Propylamine, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, isocyanate, 3-isocyanate propyltriethoxysilane, and the like, but is not limited thereto.
덮개 필름(40)은 면상 발열체(30)가 형성된 유연 필름(10)의 상부면(13)을 덮도록 합지된다. 덮개 필름(40)의 소재로는 유연 필름(10)과의 안정적인 접합을 위해서, 유연 필름(10)과 동일한 소재가 사용될 수 있다. 덮개 필름(10)은 핫 프레싱(hot pressing) 또는 라미네이팅(laminating) 방법으로 유연 필름(10)에 합지될 수 있다. 덮개 필름(40)과 유연 필름(10)의 합지를 통해서, 덮개 필름(40)과 유연 필름(10) 사이에 위치하는 전극 배선 패턴(20)과 면상 발열체(30)를 외부 환경으로부터 보호한다. 한편 덮개 필름(40)과 유연 필름(10)을 합지할 때, 덮개 필름(40)과 유연 필름(10) 사이에 절연성의 접착제를 개재할 수 있다.The
덮개 필름(40) 및 유연 필름(10)의 합지 시, 전극 배선 패턴(20)의 한 쌍의 전극 패드(29)는 제외하고 합지한다. 즉 한 쌍의 전극 패드(29)는 합지된 덮개 필름(40)과 유연 필름(10) 밖으로 노출된다.When the
그리고 방수층(50)은 합지된 덮개 필름(40)과 유연 필름(10)을 봉합하며, 합지된 덮개 필름(40)과 유연 필름(10)의 내부에 위치하는 전극 배선 패턴(20) 및 면상 발열체(30)에 수분이 침투하는 것을 방지한다. 방수층(50)의 소재로는 유연 방수 히터(100)에 유연성을 제공하는 폴리우레탄 또는 실리콘 수지가 사용될 수 있다.The
방수층(50)은 인몰드(inmold), 인서트(insert) 사출 및 핫 프레싱(hot pressing) 중에 하나의 방법으로 형성될 수 있다. 예컨대 방수층(50)을 인몰드로 형성할 때, 방수층(50)을 형성하는 소재로 2액형 폴리우레탄 또는 2액형 실리콘 수지가 사용될 수 있다.The
방수층(50) 밖으로 노출된 전극 배선 패턴(20)의 한 쌍의 전극 패드(29)에는 전원을 인가받을 수 있는 케이블(60)이 접합된다.A
이와 같이 제1 실시예에 따른 유연 방수 히터(100)는 금속 소재의 전극 배선 패턴(20)과, 저전압이 구동이 가능한 면상 발열체(30)를 구비하기 때문에, 저전력으로 높은 발열 특성을 나타낼 수 있다. 면상 발열체(30)는 금속 분말, 탄소 입자 및 세라믹 입자를 포함하는 도료 형태의 발열체 조성물로 형성하기 때문에, 비저항이 낮고 열전도율이 우수해 저전압 구동에 유리하고 승온 속도가 빠른 장점이 있다.Thus, since the flexible
제1 실시예에 따른 유연 방수 히터(100)는 3~4V의 저전압에서도 높은 발열량을 순간적으로 발생시킬 수 있기 때문에, 다양한 제품에 적용할 수 있다.The flexible
제1 실시예에 따른 유연 방수 히터(100)의 발열체 조성물은 발열체로 탄소 입자와 금속 분말을 포함하기 때문에, 발열체로 금속 분말만을 포함하는 발열체 조성물에 비해서 에너지 효율 및 발열 속도를 높일 수 있다.Since the heating element composition of the flexible
발열체 조성물은 전도성 입자와 함께, 페놀계 수지, 아세탈계 수지, 이소시아네이트계 수지 또는 에폭시계 수지를 포함하는 혼합 바인더를 포함하기 때문에, 200℃ 이상의 온도에서도 내열성을 유지할 수 있다. 이로 인해 제1 실시예에 따른 유연 방수 히터(100)는 온도에 따른 저항 변화가 작아 발열 거동 및 안정성이 높은 히터를 제공할 수 있다.Since the heating element composition includes a mixed binder including a phenolic resin, an acetal resin, an isocyanate resin or an epoxy resin together with the conductive particles, the heat resistance can be maintained even at a temperature of 200 ° C or higher. Accordingly, the flexible
탄소나노튜브 입자와 그라파이트 입자를 포함하는 발열체 조성물로 형성한 면상 발열체(30)는 블랙 바디(block body)이기 때문에, 흑체 복사로 인해 추가적인 에너지 효율을 향상을 얻을 수 있다.Since the
발열체 조성물은 비저항이 낮고 두께 조절이 용이하여 저전압 및 저전력으로 고온 발열이 가능한 유연 방수 히터(100)를 제공할 수 있다.The heating element composition can provide a flexible
발열체 조성물은 스크린 인쇄, 롤투롤 그라비아 인쇄, 롤투롤 콤마 코팅, 플렉소 인쇄, 옵셋 인쇄가 가능하기 때문에, 제1 실시예에 따른 유연 방수 히터(100)의 대량 생산에 유리할 뿐만 아니라 제품 길이 및 면적에 대한 제약을 해소할 수 있다.Since the heating element composition is capable of screen printing, roll to roll gravure printing, roll to roll comma coating, flexo printing and offset printing, it is advantageous for mass production of the flexible
제1 실시예에 따른 유연 방수 히터(100)는 방수층(50)의 두께 및 부피를 제어하여 다양한 열용량을 갖도록 설계할 수 있기 때문에, 전원의 사용 전압에 따라서 제품의 다양한 설계가 가능하다. 예컨대 유연 방수 히터(100)는 실린더형, 평면형, 구형, 디스크형 등 다양한 형태로 구현이 가능하다. 급속 가열이 필요한 제품의 경우, 유연 방수 히터(100)의 방수층(50)의 두께를 줄임으로써 열용량을 줄여 대응할 수 있다.Since the flexible
그리고 제1 실시예에 따른 유연 방수 히터(100)는 유연성을 갖기 때문에, 제품 설계에 높은 자유도를 제공할 수 있다.Since the flexible
이와 같은 제1 실시예에 따른 유연 방수 히터(100)의 제조 방법에 대해서 도 3 내지 도 9를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 3 내지 도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유연 방수 히터(100)의 제조 방법에 따른 각 단계를 보여주는 도면들이다.A manufacturing method of the flexible
먼저 도 3에 도시된 바와 같이, 유연 필름 모재(15)를 준비한다. 유연 필름 모재(15)는 적어도 하나의 유연 방수 히터에 사용될 유연 필름을 제공한다. 이후에 진행될 분할 공정을 통해서 유연 필름 모재(15)는 유연 방수 히터의 유연 필름으로 분리된다.First, as shown in FIG. 3, a flexible
다음으로 도 4에 도시된 바와 같이, 유연 필름 모재(15)의 상부면(13)에 전극 배선 패턴(20)을 형성한다. 즉 유연 필름 소재(15)의 상부면(13)에 금속층을 형성한다. 금속층을 에칭하여 전극 배선 패턴(20)을 형성한다. 전극 배선 패턴(20)은 한 쌍의 전극 단자(27)와 한 쌍의 전극 패드(29)를 포함한다.Next, as shown in FIG. 4, an
다음으로 도 5에 도시된 바와 같이, 유연 필름 모재(15)의 상부면(13)에 발열체 조성물을 인쇄한 후 건조 및 경화하여 면상 발열체(30)를 형성한다. 이때 면상 발열체(30)는 일정 간격으로 형성된 한 쌍의 전극 단자(27)와, 한 쌍의 전극 단자(27) 사이의 유연 필름 소재(15)의 상부면(13)에 형성되어, 한 쌍의 전극 단자(27)를 연결하도록 형성된다. 전극 배선 패턴(20)의 한 쌍의 전극 패드(29)는 면상 발열체(30) 밖으로 노출되어 있다. 제1 실시예에서는 면상 발열체(30)가 사각판 형태로 형성된 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다.Next, as shown in FIG. 5, a heating element composition is printed on the
면상 발열체(30)의 인쇄 방법으로는 스크린 인쇄, 그라비아 인쇄(내지 롤투롤 그라비아 인쇄), 콤마 코팅(내지 롤투롤 콤마 코팅), 플렉소, 임프린팅, 옵셋 인쇄 등이 사용될 수 있다. 건조 및 경화는 100℃ 내지 180℃에서 수행할 수 있다.As the printing method of the surface
다음으로 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 덮개 필름 모재(41)를 유연 필름 모재(15)의 상부면(13)에 합지한다. 덮개 필름 모재(41)의 합지 방법으로는 핫 프레싱 또는 라미네이팅 방법이 사용될 수 있다.Next, as shown in Figs. 6 and 7, the cover
덮개 필름 모재(41)에는 전극 배선 패턴(20)의 한 쌍의 전극 패드(29)가 노출되도록, 한 쌍의 전극 패드(29)에 대응되게 윈도우(43)가 형성되어 있다. 따라서 덮개 필름 모재(41)가 유연 필름 모재(15)에 합지되는 경우, 덮개 필름 모재(41)의 윈도우(43)를 통하여 한 쌍의 전극 패드(29)가 외부로 노출된다.A
그리고 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 합지된 유연 필름 모재(15)와 덮개 필름 모재(41)로부터 전극 배선 패턴(20) 및 면상 발열체(30)가 형성된 부분(이하 '반제품'이라 함)을 분리한다. 반제품의 분리 방법으로 레이저 커팅이나 펀칭 방법이 사용될 수 있다.7 and 8, a portion where the
유연 필름 모재(15)와 덮개 필름 모재(41)는 분리 공정을 통해서 각각 제1 실시예에 따른 유연 방수 히터를 구성하는 유연 필름(10)과 덮개 필름(40)으로 형성된다.The flexible
반제품은 면상 발열체(30) 및 전극 배선 패턴(20)의 한 쌍의 전극 단자(27)가 합지된 유연 필름(10)과 덮개 필름(40)에 의해 보호되고, 전극 배선 패턴(20)의 한 쌍의 전극 패드(29)가 합지된 유연 필름(10)과 덮개 필름(40) 밖으로 노출된 구조를 갖는다.The semi-finished product is protected by the
그리고 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 합지된 유연 필름(10)과 덮개 필름(40) 부분을 봉합하여 방수층(50)을 형성함으로써, 제1 실시예에 따른 유연 방수 히터(100)를 제조할 수 있다. 봉합 방법으로는 인몰드, 인서트 사출 또는 핫 프레싱 방법이 사용될 수 있다. 방수층(50)을 인몰드로 형성할 경우, 방수층(50)을 형성하는 소재로 2액형 폴리우레탄 또는 2액형 실리콘 수지가 사용될 수 있다.1 and 2, the flexible
전극 배선 패턴(20)의 한 쌍의 전극 패드(29)는 방수층(50) 밖으로 노출된 구조를 갖는다. 한 쌍의 전극 패드(29)에는 각각 전원 공급용 케이블(60)이 접합된다.The pair of
[제2 실시예][Second Embodiment]
한편 제1 실시예에서는 유연 필름(10) 위에 덮개 필름(40)을 합지하는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 도 10에 도시된 바와 같이, 덮개 필름을 합지하지 않을 수도 있다.On the other hand, in the first embodiment, the
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 유연 방수 히터(200)를 보여주는 단면도이다.10 is a cross-sectional view showing a flexible
도 10을 참조하면, 제2 실시예에 따른 유연 방수 히터(200)는 제1 실시예에 따른 유연 방수 히터(도 2의 100)에서 덮개 필름이 제거된 구조를 갖는다. 즉 제2 실시예에 따른 유연 방수 히터(200)는 유연 필름(10), 전극 배선 패턴(20), 면상 발열체(30) 및 방수층(50)을 포함한다. 유연 필름(10)의 상부면(13)에 전극 배선 패턴(20)이 형성된다. 면상 발열체(30)는 전극 배선 패턴(20)에 연결되게 형성된다. 그리고 방수층(50)은 유연 필름(10), 전극 배선 패턴(20) 및 면상 발열체(30)를 봉합하도록 형성된다.Referring to Fig. 10, the flexible
여기서 방수층(50)은 유연 필름(10), 전극 배선 패턴(20) 및 면상 발열체(30)를 봉합하도록 형성되기 때문에, 방수성 이외에 유연 필름(10), 전극 배선 패턴(20) 및 면상 발열체(30)를 외부 환경으로부터 보호하는 기능을 함께 수행할 수 있다.The
[제3 실시예][Third Embodiment]
한편 제1 및 제2 실시예에서는 유연 필름(10)의 상부면(13)에 전극 배선 패턴(20) 및 면상 발열체(30)가 형성된 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 도 11에 도시된 바와 같이, 유연 필름(10)의 하부면(11)과 상부면(13)에 각각 전극 배선 패턴(20) 및 면상 발열체(30)가 형성될 수 있다.On the other hand, in the first and second embodiments, the example in which the
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 유연 방수 히터(300)를 보여주는 단면도이다.11 is a cross-sectional view showing a flexible
도 11을 참조하면, 제3 실시예에 따른 유연 방수 히터(300)는 유연 필름(10), 전극 배선 패턴(20), 면상 발열체(30), 덮개 필름(40) 및 방수층(50)을 포함한다. 유연 필름(10), 전극 배선 패턴(20), 면상 발열체(30), 덮개 필름(40) 및 방수층(50)은 제1 실시예에 따른 유연 방수 히터의 설명에 기재된 소재와 동일한 소재가 사용되기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.11, the flexible
전극 배선 패턴(20)은 유연 필름(10)의 하부면(11)과 상부면(13)에 각각 형성된다. 전극 배선 패턴(20)은 유연 필름(10)의 하부면(11)에 형성되는 하부 배선 패턴(21)과, 유연 필름(10)의 상부면(13)에 형성되는 상부 배선 패턴(23)을 포함한다. 하부 배선 패턴(21)과 상부 배선 패턴(23)은 유연 필름(10)을 중심으로 상하로 대칭되게 형성될 수 있다.The
면상 발열체(30)는 유연 필름(10)의 양면(11,13)의 전극 배선 패턴(20) 위에 각각 발열체 조성물을 인쇄하여 형성되며, 전극 배선 패턴(20)으로 전원을 인가받아 발열한다. 면상 발열체(30)는 유연 필름(10)의 하부면(11)에 형성되는 하부 면상 발열체(31)와, 유연 필름(10)의 상부면(13)에 형성되는 상부 면상 발열체(33)를 포함한다. 하부 면상 발열체(31)와 상부 면상 발열체(33)는 유연 필름(10)을 중심으로 상하로 대칭되게 형성될 수 있다.The
덮개 필름(40)은 면상 발열체(30)가 형성된 유연 필름(10)의 양면(11,13)을 덮도록 합지된다. 덮개 필름(40)의 소재로는 유연 필름(10)과의 안정적인 접합을 위해서, 유연 필름(10)과 동일한 소재가 사용될 수 있다. 덮개 필름(40)은 유연 필름(10)의 하부면(11)을 덮는 하부 덮개 필름(47)과, 유연 필름(10)의 상부면(13)을 덮는 상부 덮개 필름(49)을 포함한다.The
그리고 방수층(50)은 합지된 덮개 필름(40)과 유연 필름(10)을 봉합하며, 합지된 덮개 필름(40)과 유연 필름(10)의 내부에 위치하는 전극 배선 패턴(20) 및 면상 발열체(30)에 수분이 침투하는 것을 방지한다.The
[제4 실시예][Fourth Embodiment]
한편 제3 실시예에서는 유연 필름(10) 위에 덮개 필름(40)을 합지하는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 도 12에 도시된 바와 같이, 덮개 필름을 합지하지 않을 수도 있다.On the other hand, in the third embodiment, the
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 유연 방수 히터(400)를 보여주는 단면도이다.12 is a sectional view showing a flexible
도 12를 참조하면, 제4 실시예에 따른 유연 방수 히터(400)는 제3 실시예에 따른 유연 방수 히터(도 11의 300)에서 덮개 필름이 제거된 구조를 갖는다. 즉 제4 실시예에 따른 유연 방수 히터(400)는 유연 필름(10), 전극 배선 패턴(20), 면상 발열체(30) 및 방수층(50)을 포함한다. 유연 필름(10)의 양면(11,13)에 전극 배선 패턴(20)이 형성된다. 면상 발열체(30)는 전극 배선 패턴(20)에 연결되게 유연 필름(10)의 양면(11,13)에 형성된다. 그리고 방수층(50)은 유연 필름(10), 전극 배선 패턴(20) 및 면상 발열체(30)를 봉합하도록 형성된다.Referring to Fig. 12, the flexible
제3 및 제4 실시예와 같이 유연 방수 히터(300,400)는 유연 필름(10)의 양면(11,13)에 면상 발열체(30)가 형성된 구조를 갖기 때문에, 제1 및 제2 실시예에 따른 유연 방수 히터(100,200) 보다는 짧은 시간에 보다 높은 온도로 발열이 가능하다.Since the flexible
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.It should be noted that the embodiments disclosed in the present specification and drawings are only illustrative of specific examples for the purpose of understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.
10 : 유연 필름
11 : 하부면
13 : 상부면
15 : 유연 필름 모재
20 : 전극 배선 패턴
21 : 하부 배선 패턴
23 : 상부 배선 패턴
27 : 전극 단자
29 : 전극 패드
30 : 면상 발열체
31 : 하부 면상 발열체
33 : 상부 면상 발열체
40 : 덮개 필름
41 : 덮개 필름 모재
43 : 윈도우
47 : 하부 덮개 필름
49 : 상부 덮개 필름
50 : 방수층
60 : 케이블
100, 200, 300, 400 : 유연 방수 히터10: Flexible film
11: Lower surface
13: upper surface
15: Flexible film base material
20: electrode wiring pattern
21: Lower wiring pattern
23: upper wiring pattern
27: Electrode terminal
29: Electrode pad
30: Planar heating element
31: Lower surface heating element
33: upper surface heating element
40: Cover film
41: Cover film base material
43: Window
47: Lower cover film
49: Upper cover film
50: Waterproof layer
60: Cable
100, 200, 300, 400: Flexible waterproof heater
Claims (13)
상기 유연 필름의 일면에 형성된 금속 소재의 전극 배선 패턴;
상기 유연 필름 일면의 상기 전극 배선 패턴 위에 전도성 입자로 탄소 소재를 함유하는 발열체 조성물을 인쇄하여 형성되며, 상기 전극 배선 패턴으로 전원을 인가받아 발열하는 면상 발열체; 및
상기 면상 발열체가 형성된 상기 유연 필름을 봉합하며 방수성과 유연성을 갖는 방수층;
을 포함하는 유연 방수 히터.A flexible film having flexibility;
An electrode wiring pattern of a metal material formed on one surface of the flexible film;
A planar heating element which is formed by printing a heating element composition containing a carbon material as conductive particles on the electrode wiring pattern on one surface of the flexible film and generates heat by receiving power from the electrode wiring pattern; And
A waterproof layer having a waterproof property and a flexibility by sealing the flexible film on which the planar heating element is formed;
Flexible waterproof heater including.
헥사메틸렌 디이소시아네이트, 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지를 포함하는 혼합 바인더;
탄소나노튜브 입자, 그라파이트 입자, 은 분말, 은 코팅된 니켈 분말 및 은 코팅된 구리 분말 중 적어도 2종을 포함하는 전도성 입자; 및
유리 입자 또는 실리콘 입자를 포함하는 세라믹 입자;
를 포함하는 유연 방수 히터.The method according to claim 1, wherein the exothermic composition for forming the planar heat-
A mixed binder comprising hexamethylene diisocyanate, polyvinyl acetal, and phenolic resin;
Conductive particles comprising at least two of carbon nanotube particles, graphite particles, silver powder, silver coated nickel powder and silver coated copper powder; And
Ceramic particles comprising glass particles or silicon particles;
Flexible waterproof heater including.
발열체 조성물 100 중량부에 대하여 혼합 바인더 5 내지 30 중량부, 전도성 입자 0.7 내지 60 중량부, 및 세라믹 입자 0.5 내지 20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유연 방수 히터.The method according to claim 2, wherein the exothermic composition forming the planar heating element
And 5 to 30 parts by weight of a mixed binder, 0.7 to 60 parts by weight of conductive particles, and 0.5 to 20 parts by weight of ceramic particles with respect to 100 parts by weight of the heating element composition.
상기 유연 필름의 소재는 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르술폰(polyethersulphone; PES), 폴리아크릴레이트(polyacrylate: PAR), 폴리에테르이미드(polyetherimide; PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethyelenen napthalate; PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(polyethyeleneterepthalate; PET), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리카보네이트(PC), 셀룰로오스 트리아세테이트(cellulose triacetate; CTA) 또는 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propinonate; CAP)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유연 방수 히터.The method of claim 3,
The flexible film may be made of a material selected from the group consisting of polyimide, polyethersulphone (PES), polyacrylate (PAR), polyetherimide (PEI), polyethylene naphthalate (PEN) (PET), polyphenylene sulfide (PPS), polyallylate, polycarbonate (PC), cellulose triacetate (CTA), or cellulose acetate propionate propinonate (CAP). < / RTI >
상기 방수층의 소재는 실리콘 수지 또는 폴리우레탄인 것을 특징으로 하는 유연 방수 히터.5. The method of claim 4,
Wherein the material of the waterproof layer is a silicone resin or polyurethane.
상기 전극 배선 패턴의 소재는 은, 알루미늄, 구리, 니켈 또는 스테인리스 스틸인 것을 특징으로 하는 유연 방수 히터.6. The method of claim 5,
Wherein the material of the electrode wiring pattern is silver, aluminum, copper, nickel, or stainless steel.
상기 면상 발열체가 형성되며, 상기 방수층에 봉합되는 한 쌍의 전극 단자; 및
상기 한 쌍의 전극 단자와 각각 연결되며, 상기 방수층 밖으로 돌출되어 전원을 인가받는 한 쌍의 전극 패드;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 유연 방수 히터.7. The semiconductor device according to claim 6,
A pair of electrode terminals formed with the surface heating element and sealed to the waterproof layer; And
A pair of electrode pads connected to the pair of electrode terminals and protruding out of the waterproof layer to receive power;
Wherein the flexible waterproof heater comprises:
상기 면상 발열체가 형성된 상기 유연 필름의 일면을 덮으며, 유연성을 갖는 덮개 필름;을 더 포함하며,
상기 덮개 필름은 상기 방수층에 봉합되는 것을 특징으로 하는 유연 방수 히터.8. The method of claim 7,
Further comprising a flexible cover film covering one side of the flexible film on which the planar heating element is formed,
Wherein the cover film is sealed to the waterproof layer.
상기 유연 필름의 양면에 형성된 금속 소재의 전극 배선 패턴;
상기 유연 필름의 양면의 전극 배선 패턴 위에 각각 전도성 입자로 탄소 소재를 함유하는 발열체 조성물을 인쇄하여 형성되며, 상기 전극 배선 패턴으로 전원을 인가받아 발열하는 면상 발열체; 및
상기 면상 발열체가 형성된 상기 유연 필름을 봉합하며 방수성과 유연성을 갖는 방수층;을 포함하고,
상기 면상 발열체를 형성하는 발열체 조성물은,
헥사메틸렌 디이소시아네이트, 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지를 포함하는 혼합 바인더;
탄소나노튜브 입자, 그라파이트 입자, 은 분말, 은 코팅된 니켈 분말 및 은 코팅된 구리 분말 중 적어도 2종을 포함하는 전도성 입자; 및
유리 입자 또는 실리콘 입자를 포함하는 세라믹 입자;
를 포함하는 유연 방수 히터.A flexible film having flexibility;
An electrode wiring pattern of a metal material formed on both sides of the flexible film;
A planar heating element which is formed by printing a heating element composition containing carbon material as conductive particles on electrode wiring patterns on both sides of the flexible film and generates heat by receiving electric power as the electrode wiring pattern; And
And a waterproof layer having a waterproof property and a flexibility by sealing the flexible film on which the planar heating element is formed,
The exothermic composition for forming the planar heat-
A mixed binder comprising hexamethylene diisocyanate, polyvinyl acetal, and phenolic resin;
Conductive particles comprising at least two of carbon nanotube particles, graphite particles, silver powder, silver coated nickel powder and silver coated copper powder; And
Ceramic particles comprising glass particles or silicon particles;
Flexible waterproof heater including.
상기 면상 발열체가 형성된 상기 유연 필름의 양면을 덮으며, 유연성을 갖는 덮개 필름;을 더 포함하며,
상기 덮개 필름은 상기 방수층에 봉합되는 것을 특징으로 하는 유연 방수 히터.10. The method of claim 9,
And a flexible cover film covering both sides of the flexible film on which the planar heating element is formed,
Wherein the cover film is sealed to the waterproof layer.
상기 전극 배선 패턴이 형성된 유연 필름 위에 전도성 입자로 탄소 소재를 함유하는 면상 발열체 조성물을 인쇄하여 면상 발열체를 형성하는 단계; 및
상기 면상 발열체가 형성된 유연 필름을 봉합하여 방수성과 유연성을 갖는 방수층을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 면상 발열체를 형성하는 발열체 조성물은,
헥사메틸렌 디이소시아네이트, 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지를 포함하는 혼합 바인더;
탄소나노튜브 입자, 그라파이트 입자, 은 분말, 은 코팅된 니켈 분말 및 은 코팅된 구리 분말 중 적어도 2종을 포함하는 전도성 입자; 및
유리 입자 또는 실리콘 입자를 포함하는 세라믹 입자;
를 포함하는 유연 방수 히터의 제조 방법.Forming an electrode wiring pattern of a metal material on a flexible film having flexibility;
Forming a planar heating element by printing a planar heating element composition containing carbon material as conductive particles on a flexible film on which the electrode wiring pattern is formed; And
And sealing the flexible film on which the planar heating element is formed to form a waterproof layer having waterproof property and flexibility,
The exothermic composition for forming the planar heat-
A mixed binder comprising hexamethylene diisocyanate, polyvinyl acetal, and phenolic resin;
Conductive particles comprising at least two of carbon nanotube particles, graphite particles, silver powder, silver coated nickel powder and silver coated copper powder; And
Ceramic particles comprising glass particles or silicon particles;
Wherein the water-repellent heater is a water-repellent material.
상기 유연 필름의 적어도 일면에 금속 에칭 방법으로 금속 소재의 전극 배선 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 유연 방수 히터의 제조 방법.12. The method according to claim 11, wherein, in the step of forming the electrode wiring pattern,
Wherein an electrode wiring pattern of a metal material is formed on at least one surface of the flexible film by a metal etching method.
상기 방수층은 인몰드, 인서트 사출 및 핫 프레싱(hot pressing) 중에 하나의 방법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 유연 방수 히터의 제조 방법.13. The method according to claim 12, wherein, in the step of forming the waterproof layer,
Wherein the waterproof layer is formed by one of in-mold, insert injection, and hot pressing.
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