KR20180129447A - A manufacturing method for carbon heater - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for manufacturing a carbon heater used in a heating device field such as an electric oven. According to the present invention, the method for manufacturing a carbon heater, including: a carbon composite composition mixing process, an extrusion process, a stabilization heat treatment process; and a carbonization heat treatment process is provided, thereby preventing insulation breakdown, sparks, and plasma in the carbon heater and providing the carbon heater with various mechanical and electrical characteristics.

Description

탄소 히터의 제조 방법{A MANUFACTURING METHOD FOR CARBON HEATER}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a carbon heater,

본 발명은 오븐과 같은 조리기기 분야에서 열을 가하는 히터로서 사용되는 탄소 히터를 제조하는 방법에 있어서, 새로운 탄소 복합체 조성물을 이용하여 탄소 히터를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a carbon heater for use as a heater for applying heat in the field of cooking appliances such as an oven, and a method for producing a carbon heater using a new carbon composite composition.

최근 들어 가정용이나 상업용 조리기기로 히터를 이용한 오븐(Oven)이 널리 사용되고 있다. In recent years, ovens using a heater as a domestic or commercial cooking appliance have been widely used.

도 1은 오븐의 일반적인 구조를 도시한 사시도로서, 도 1을 참조하면, 오븐(1)에는 조리할 음식이 놓여 지는 캐비티(2)와, 상기 캐비티(2)를 선택적으로 개방하기 위한 도어(3)와, 상기 캐비티(2)로 열을 가하는 다수의 히터(6)가 장착된다.1 is a perspective view showing a general structure of an oven. Referring to Fig. 1, the oven 1 is provided with a cavity 2 in which food to be cooked is placed, a door 3 for selectively opening the cavity 2, And a plurality of heaters 6 for applying heat to the cavity 2 are mounted.

특히 상기 히터(6)에는 하나 이상의 히터가 장착되고, 상기 히터(6)는 캐비티의 외부에서 커버(8)에 의해 보호되어 있다. 또한, 전자파 가열방식이 적용되도록 하기 위하여 상기 캐비티(2)의 상면 외부에는 마그네트론(4)이 장착되어 있다. 상기 마그네트론(4)에서 발생되는 전자기파는 소정의 도파관 및 스티러를 통하여 상기 캐비티(2)의 내부공간으로 전자파를 방사한다. 또한, 상기 캐비티의 내부공간에서 상측에는 필요에 따라 시즈히터(Sheath heater, 5)가 장착되어 있다.Particularly, the heater 6 is equipped with one or more heaters, and the heater 6 is protected by the cover 8 from the outside of the cavity. Further, in order to apply the electromagnetic wave heating method, a magnetron 4 is mounted outside the upper surface of the cavity 2. Electromagnetic waves generated from the magnetron 4 emit electromagnetic waves into an internal space of the cavity 2 through a predetermined waveguide and a heater. A sheath heater 5 is mounted on the upper side of the inner space of the cavity as required.

상기 히터들은 히터의 재질과 가열방식 등에 따라 그 작동이 서로 다르다. 이러한 히터들 가운데 상기 시즈히터(5)와 상기 히터(6)로서 일반적으로 사용되는 탄소 히터는, 그릴히터로서 복사가열방식에 의해서 캐비티(2) 내부의 음식물을 가열한다.The operations of the heaters differ depending on the material of the heater, the heating method, and the like. Among the heaters, the carbon heater, which is generally used as the sheath heater 5 and the heater 6, is a grill heater that heats food inside the cavity 2 by a radiant heating method.

탄소 히터의 경우, 종래에는 탄소 섬유(Carbon fibers, CFs)를 주로 사용하였다. 일반적으로 탄소 섬유는 탄소함량이 90% 이상인 섬유상의 탄소재료를 말한다. In the case of carbon heaters, carbon fibers (CFs) were conventionally used. Generally, carbon fiber refers to a fibrous carbon material having a carbon content of 90% or more.

탄소섬유는 '탄소'라는 재료로 이루어지므로, 탄소 자체가 가지는 마이크로웨이브 흡수 특성을 그대로 가진다. 또한 탄소섬유는 '섬유'라는 형태의 특성상 본질적으로 섬유길이 대 섬유직경의 비가 매우 클 수 밖에 없다는 고유의 특성도 지닌다.Since the carbon fiber is made of a material called 'carbon', it has the microwave absorption characteristic of carbon itself. In addition, carbon fibers have inherent characteristics that the ratio of fiber length to fiber diameter is essentially very large due to the nature of the 'fiber'.

이와 같은 탄소섬유의 고유의 특성은 오븐의 가열원으로서 탄소섬유를 사용할 때 몇 가지 문제점을 만든다.The inherent properties of such carbon fibers create some problems when using carbon fibers as a heating source in an oven.

먼저 도2에서 도시한 바와 같이, 탄소 섬유는 각각의 탄소 필라멘트로 이루어 진다. 그런데 상기 필라멘트들은 직경뿐만 아니라 필라멘트-필라멘트간 간격이 수 ㎛ 정도이다. 따라서 높은 전자기장 하에서는, 필라멘트 사이에는 매우 좁은 거리(간격)에서 높은 전압이 가해진다. 예를 들어, 1 ㎛의 간격에 10V의 전압이 인가되면, 필라멘트-필라멘트 사이에는 약 107 V/m의 고전압이 가해진다. 이 경우 필라멘트들은 절연파괴가 발생할 가능성이 높고, 때로는 스파크(Spark)가 발생하기도 한다.First, as shown in Fig. 2, the carbon fibers are made of carbon filaments. However, the filaments have not only a diameter but also a spacing between filaments and filaments of several micrometers. Thus, under high electromagnetic fields, a high voltage is applied at very narrow distances (spacing) between the filaments. For example, when a voltage of 10 V is applied at an interval of 1 占 퐉, a high voltage of about 107 V / m is applied between filaments and filaments. In this case, the filaments are likely to cause dielectric breakdown and sometimes sparks.

한편, 탄소 히터는 탄소섬유와 상기 탄소섬유에 전기를 인가하는 커넥터, 그리고 상기 탄소섬유와 커넥터를 내부에 포함한 쿼츠(Quartz) 튜브와, 상기 튜브 내에 봉입되는 Ar 등의 봉입가스로 이루어지는 어셈블리(또는 유닛)로 이루어 진다. 또한, 상기 봉입가스는 약 10-1 내지 10-2 torr 정도의 진공분위기를 유지한다. 그런데 앞에서 살펴본 바와 같이, 필라멘트-필라멘트 사이에서 고전압이 가해지면, 비록 필라멘트들의 절연파괴나 스파크는 발생되지 않더라도, 고전압하에서 불활성 가스 분위기로 인해 플라즈마(Plasma)가 발생된다.The carbon heater includes a carbon fiber, a connector for applying electricity to the carbon fiber, a quartz tube containing the carbon fiber and the connector therein, and an assembly Unit). Further, the sealed gas maintains a vacuum atmosphere of about 10 -1 to 10 -2 torr. However, as described above, when a high voltage is applied between the filament and the filament, a plasma is generated due to an inert gas atmosphere under a high voltage even if insulation breakdown or sparking of filaments is not generated.

종래에는 플라즈마 등의 반응과 플라즈마로 인한 광이 캐빈으로 진행되는 것을 억제하고자 탄소히터와 캐빈 사이에 쉴드(Shield) 부재를 설치하였다. 그러나 상기 쉴드 부재는 플라즈마 광을 차폐시킬 뿐만 아니라 탄소히터로부터 방출되는 복사광까지도 일부 차단시키므로, 오븐의 복사효율을 크게 저하시키는 문제점이 있다.Conventionally, a shield member is provided between the carbon heater and the cabin to suppress the reaction of plasma or the like and the propagation of light due to the plasma to the cabin. However, since the shield member not only shields the plasma light but also partially blocks radiation emitted from the carbon heater, there is a problem that the radiation efficiency of the oven is greatly lowered.

따라서 종래의 섬유 형상을 가지지 않는 새로운 형태의 탄소 히터가 필요하며, 새로운 형태의 탄소 히터를 제조하기 위한 제조 방법 또한 개발되어야 한다. Therefore, a new type of carbon heater which does not have a conventional fiber shape is required, and a manufacturing method for manufacturing a new type of carbon heater should also be developed.

한편 본 발명과 관련된 종래 기술로는 한국공개특허공보 10-2011-0109697호(2011. 10. 06.)이 있다.On the other hand, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2011-0109697 (October 10, 2011) discloses a related art related to the present invention.

본 발명은 카본 히터에 있어서, 고전압 하에서도 절연파괴나 스파크, 그리고 플라즈마가 발생하지 않는 새로운 탄소 히터를 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a carbon heater which does not generate dielectric breakdown, spark, and plasma even under a high voltage in a carbon heater.

또한, 본 발명은 새로운 카본 히터를 제조하기 위한 새로운 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. It is another object of the present invention to provide a novel manufacturing method for manufacturing a new carbon heater.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따르면, 탄소 복합체 조성물을 혼합하는 공정; 압출 공정; 안정화 열처리 공정; 탄화 열처리 공정; 을 포함하는 탄소 히터의 제조 방법이 제공될 수 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a carbon composite material, the method comprising: mixing a carbon composite material composition; An extrusion process; Stabilization heat treatment process; Carbonization heat treatment process; A method of manufacturing a carbon heater can be provided.

바람직하게는, 상기 조성물은 바인더로서의 수지와, 윤활제와, 고온에서 저항발열체의 비저항을 결정하는 베이스 소재를 포함하는 탄소 히터의 제조 방법이다.Preferably, the composition is a method for producing a carbon heater including a resin as a binder, a lubricant, and a base material for determining a specific resistance of the resistance heating body at a high temperature.

바람직하게는, 상기 조성물은 바인더로서의 수지와, 윤활제와, 고온에서 저항발열체의 비저항을 결정하는 베이스 소재와, 비저항 조절제를 포함하는 탄소 히터의 제조 방법이다. Preferably, the composition is a method for producing a carbon heater including a resin as a binder, a lubricant, a base material for determining a specific resistance of the resistance heating body at a high temperature, and a resistivity adjusting agent.

특히, 상기 수지는 노블락(Novolac) 수지인 탄소 히터의 제조 방법이다.Particularly, the resin is a Novolac resin production method.

특히, 상기 윤활제는 흑연인 탄소 히터의 제조 방법이다.In particular, the lubricant is a graphite carbon heater.

특히, 상기 베이스 소재는 실리콘 탄화물(SiC)인 탄소 히터의 제조 방법이다.Particularly, the base material is a silicon carbide (SiC) production method.

또한, 상기 비저항 조절제는 실리콘 산화물(SiO2)인 탄소 히터의 제조 방법이다.Also, the resistivity adjusting agent is a silicon oxide (SiO2).

바람직하게는, 상기 압출 공정은 100~180에서 10~120 rpm의 속도로 수행되는 탄소 히터의 제조 방법이다.Preferably, the extrusion process is performed at a speed of 100 to 180 at a speed of 10 to 120 rpm.

바람직하게는, 상기 안정화 열처리 공정은 270~320℃에서 10분~2시간 동안 수행되는 탄소 히터의 제조 방법이다. Preferably, the stabilization heat treatment process is performed at 270 to 320 ° C for 10 minutes to 2 hours.

바람직하게는 상기 탄화 열처리 공정은 600~1,000℃에서 10분~2시간 동안 아웃가싱(Out-gassing)하는 제1 탄화 열처리 공정을 포함하는 탄소 히터의 제조 방법이다.Preferably, the carbonization heat treatment step includes a first carbonization heat treatment step of performing out-gassing at 600 to 1,000 ° C for 10 minutes to 2 hours.

특히, 상기 탄화 열처리 공정은 제2 및 제3 탄화 열처리 공정을 포함하는 탄소 히터의 제조 방법이다.Particularly, the carbonization heat treatment process includes a second and a third carbonization heat treatment process.

또한, 상기 제2 탄화 열처리 공정은 1,200~1,400℃에서 10분~4시간 동안 수행되고, 상기 제3 탄화 열처리 공정은 1,500~1,700℃에서 10분~4시간 동안 수행되는 탄소 히터의 제조 방법이다.Also, the second carbonization heat treatment step is performed at 1,200 to 1,400 ° C for 10 minutes to 4 hours, and the third carbonization heat treatment step is performed at 1,500 to 1,700 ° C for 10 minutes to 4 hours.

본 발명의 탄소 히터의 제조 방법은, 기존의 탄소 섬유를 사용하는 탄소 히터와는 달리, 섬유 형상이 아닌 벌크(Bulk) 형상의 탄소 히터를 제조할 수 있으므로, 탄소 섬유 고유의 단점인 필라멘트들 사이에서 국부적인 전압 집중이 발생하지 않아서 절연파괴나 스파크 및 플라즈마를 원천적으로 방지할 수 있다.The method of manufacturing a carbon heater of the present invention can produce a bulk carbon heater not in the form of a fiber unlike a carbon heater using a conventional carbon fiber, The local voltage concentration does not occur, and the dielectric breakdown, the spark and the plasma can be prevented originally.

또한 본 발명의 탄소 히터 제조 방법은, 탄소 히터를 다양한 형상으로 제조할 수 있어, 다양한 크기 및 형상의 오븐에 필요한 원하는 형상의 탄소 히터를 손쉽게 제작할 수 있다.Further, the carbon heater manufacturing method of the present invention can manufacture the carbon heater in various shapes, and thus it is possible to easily produce the carbon heater of the desired shape required for the oven of various sizes and shapes.

이와 더불어, 본 발명의 탄소 히터 제조 방법은, 원재료의 성분 및 조성범위를 변화시킴으로써 다양한 기계적 및 전기적 특성을 가지는 탄소 히터를 제공할 수 있다.In addition, the carbon heater manufacturing method of the present invention can provide a carbon heater having various mechanical and electrical characteristics by changing the composition and the composition range of the raw material.

한편 본 발명의 탄소 히터 제조 방법은, 동일한 원재료의 성분 및 조성범위에서도 탄화 열처리 공정을 제어함으로써 탄소 히터의 전기적 특성을 조절할 수 있게 하여, 탄소 히터의 전기적 설계의 자유도를 대폭 향상시킨다.Meanwhile, the carbon heater manufacturing method of the present invention can control the electric characteristics of the carbon heater by controlling the carbonization heat treatment process even in the composition and composition range of the same raw material, thereby greatly improving the degree of freedom of the electrical design of the carbon heater.

도 1은 전기 오븐의 일반적인 구조를 도시한 사시도이다.
도 2는 탄소 섬유의 확대도이다.
도 3은 본원 발명의 탄소 복합체 조성물을 이용하여 탄소 히터를 만드는 제조 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 4는 노블락 수지와 실리콘 탄화물로 된 원재료의 DSC 열분석 결과이다.
도 5는 본원 발명의 각각 압출 후(a, b) 및 안정화 열처리 후(c, d) 탄소 복합체 조성물의 표면(a, c) 및 단면(b, d) 미세조직 사진이다.
도 6은 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한, (a) 제2 탄화 열처리 공정만을 수행한 탄소 복합체 발열체의 단면 미세조직 및 (b) 제2 탄화 열처리 공정 이후 제3 탄화 열처리 공정까지 수행한 탄소 복합체 발열체의 단면 미세조직 사진이다.
도 7은 본원 발명의 실시예 1의 3 성분계 탄소 복합체 조성물을 이용하여 안정화 열처리 된 탄소 복합체의 표면(a) 및 단면(b) 사진이다.
도 8은 본원 발명의 실시예 2의 4 성분계 탄소 복합체 조성물을 이용하여 안정화 열처리 된 탄소 복합체의 표면(a) 및 단면(b) 사진이다.
도 9는 본 발명의 조성물을 이용한 발열체로 만든 탄소히터 제품을 예시한 도면이다.
도 10은 본원 발명의 실시예 2의 4 성분계 탄소 복합체 조성물을 이용하여 제작한 탄소 히터의 가열 작동 상태를 도시한 사진이다.
도 11은 본원 발명의 실시예 3의 4 성분계 탄소 복합체 조성물을 이용하여 제작한, 제3 탄화 열처리 공정 온도에 따른 탄소 히터의 전기 저항값을 도시한 것이다.
도 12는 제3 탄화 열처리 공정 온도에 따른 탄소 히터의 열 전도도 특성을 도시한 것이다.
1 is a perspective view showing a general structure of an electric oven.
2 is an enlarged view of the carbon fiber.
3 is a flowchart schematically showing a method of manufacturing a carbon heater using the carbon composite composition of the present invention.
Fig. 4 shows the result of DSC thermal analysis of raw materials made of novolak resin and silicon carbide.
5 is a microstructure photograph of the surface (a, c) and cross section (b, d) of the carbon composite composition after extrusion (a, b) and after stabilization heat treatment (c, d) of the present invention.
FIG. 6 is a graph showing the carbon microstructure of the carbon composite heat-generating body subjected to the second carbonization heat treatment step and (b) the carbon obtained through the third carbonization heat treatment step after the second carbonization heat treatment step, which were observed by a scanning electron microscope (SEM) This is a microstructure photograph of a cross section of a composite heating element.
7 is a photograph of a surface (a) and a cross section (b) of a stabilized heat-treated carbon composite material using the three-component carbon composite composition of Example 1 of the present invention.
8 is a photograph of a surface (a) and a cross section (b) of a stabilized heat-treated carbon composite material using the four-component carbon composite composition of Example 2 of the present invention.
9 is a view illustrating a carbon heater product made of a heating element using the composition of the present invention.
10 is a photograph showing a heating operation state of a carbon heater produced using the four-component carbon composite composition of Example 2 of the present invention.
11 shows the electric resistance value of the carbon heater according to the temperature of the third carbonization heat treatment process, which was produced using the four-component carbon composite composition of Example 3 of the present invention.
12 shows the thermal conductivity characteristics of the carbon heater according to the third carbonization heat treatment process temperature.

이하, 본원에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄소 히터의 제조 방법 및 상기 방법에 의해 제조된 탄소 히터에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing a carbon heater according to a preferred embodiment of the present invention and a carbon heater manufactured by the method will be described in detail with reference to the drawings attached hereto.

본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.It is to be understood that the present invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to inform.

먼저, 본 발명에서 탄소 히터를 제조하기 위해 발명한 제조 방법에 대해 설명한다. First, a manufacturing method for manufacturing a carbon heater according to the present invention will be described.

도 3은 본 발명에서 발명한 탄소 히터의 제조 방법으로, 탄소 복합체 조성물로 된 원재료(이하 탄소 복합체 조성물, 조성물 또는 원재료라 한다)를 혼합하는 공정, 압출 공정, 안정화 열처리 공정, 그리고 탄화 열처리 공정을 포함한다.FIG. 3 is a view for explaining a method for manufacturing a carbon heater according to the present invention, which comprises mixing a raw material (hereinafter referred to as carbon composite composition, composition or raw material) made of a carbon composite composition, an extrusion process, a stabilizing heat treatment process, .

먼저, 본 발명에서의 제조 방법은 원재료를 균일하게 혼합하는 단계(S 100)로부터 출발한다. 원재료를 혼합하는 방법은 먼저 원하는 성분 및 조성범위를 가지는 원재료를 준비한 후, 상기 원재료를 분쇄기(Mill)를 이용하여 충분한 시간 동안 혼합한다. 본 발명에서는 마멸분쇄기(Attrition Mill)을 이용하여 2시간 동안 혼합하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 분쇄기에 있어서도, 볼밀(Ball mill), 마멸분쇄기, 핀밀(Pin mill) 뿐만 아니라 제트밀, 진동 밀, 콜로이드 밀 등을 이용할 수도 있다.First, the manufacturing method of the present invention starts from the step (S 100) of uniformly mixing the raw materials. In the method of mixing the raw materials, the raw materials having desired components and composition ranges are prepared, and then the raw materials are mixed for a sufficient time by using a mill. In the present invention, they are mixed for 2 hours using an attrition mill, but the present invention is not limited thereto. Also in the pulverizer, a ball mill, a crushing mill, a pin mill, as well as a jet mill, a vibrating mill, a colloid mill and the like may be used.

본 발명에서 이용한 원재료는 바인더로서의 수지와, 윤활제와, 고온에서 저항발열체의 비저항을 결정하는 베이스 소재를 포함하는 탄소 복합체 조성물을 이용한다.The raw material used in the present invention is a carbon composite composition comprising a resin as a binder, a lubricant, and a base material for determining a specific resistance of the resistance heating body at a high temperature.

또한 본 발명에서는 바인더로서의 수지와, 윤활제와, 고온에서 저항발열체의 비저항을 결정하는 베이스 소재와, 비저항 조절제를 포함하는 탄소 복합체 조성물을 원재료로써 이용할 수도 있다.Further, in the present invention, a carbon composite material composition containing a resin as a binder, a lubricant, a base material for determining a specific resistance of the resistance heating body at a high temperature, and a resistivity adjusting agent may be used as a raw material.

먼저 바인더는 탄소 히터의 발열체로서 역할을 수행하는 무기물 파우더들이 고온에서 확산에 의해 결합되기 이전에, 비교적 저온에서 상기 파우더들 사이의 기계적인 결합을 위해 첨가되는 성분이다. 또한 본 발명에서의 바인더는 최종 생성물인 탄소 히터의 주요 성분인 탄소의 공급원으로서도 그 기능을 수행한다.First, the binder is a component added for mechanical bonding between the powders at a relatively low temperature before the inorganic powders serving as a heating element of the carbon heater are bonded by diffusion at a high temperature. The binder in the present invention also functions as a source of carbon, which is the main component of the carbon heater, which is the final product.

본 발명에서는 바인더의 일 실시예로써, 우수한 내열성을 가지는 페놀 수지의 일종인 노블락(Novolac) 수지를 사용하였다. 노블락 수지는 페놀과 포름알테히드와의 반응으로 생성되는 페놀 수지에서, 촉매가 촉매가 산(Acid)일 경우 만들어 지는 페놀수지 중 하나이다. 그러나 반드시 바인더로 페놀 수지, 특히 노블락 수지를 한정하는 것은 아니다. 구체적으로 노블락 수지 이외에도 페놀 수지 중에서 레졸(resol) 수지도 가능하다. 또한 페놀 수지 이외에도 아크릴 수지 등과 같이, 일반적으로 접착 기능을 담당하는 바인더로서 사용될 수 있는 유기 수지는 모두 가능하다. In the present invention, as one embodiment of the binder, Novolac resin, which is a kind of phenol resin having excellent heat resistance, is used. Novolac resin is one of the phenolic resins produced by the reaction of phenol and formaldehyde, and is made when the catalyst is acid (Acid). However, it is not necessarily limited to a phenol resin, particularly a novolak resin, as a binder. Specifically, in addition to novolak resin, a resol resin among phenol resins is also possible. Further, in addition to the phenol resin, an organic resin that can be used as a binder generally responsible for an adhesive function, such as acrylic resin, is all possible.

보다 구체적으로 노블락 수지는 페놀에 대한 포름할데히드의 배합 몰비가 0.5 내지 1.0으로서 황산, 염산, 수산 등과 같은 산성 촉매를 사용하여 반응시켜 얻어진다. 산성 촉매 하에서 축합반응이 빠르게 일어나므로 다수의 페놀 핵이 메틸렌기에 의해 연결된 구조이기 때문에, 그 자신은 열가소성 수지이며, 경화제 없이는 경화되지 않는 특성이 있다. 축합경화 또는 열경화에 의해 경화되며, 통상은 헥사민(Hexamine)과 혼합하여 가열경화된다. 그러나, 압출 공정에서 보다 자세히 설명하겠지만, 본 발명에서의 노블락 수지는 압출 공정 및 안정화 열처리 공정에서 경화제가 필요하지 않는다는 유리한 효과를 가지는 것이 본 발명자들에 의해 확인되었다.More specifically, the Novolac resin can be obtained by reacting phenol with formaldehyde at a compounding molar ratio of 0.5 to 1.0 using an acidic catalyst such as sulfuric acid, hydrochloric acid, or the like. Since the condensation reaction takes place rapidly in the presence of an acidic catalyst, a large number of phenol nuclei are linked by a methylene group, and therefore, it is a thermoplastic resin itself and has a property of not curing without a curing agent. Cured by condensation curing or thermosetting, usually mixed with hexamine and cured by heating. However, as will be described in detail in the extrusion process, the present inventors have confirmed that the novolak resin in the present invention has an advantageous effect that a curing agent is not required in the extrusion process and the stabilization heat treatment process.

본 발명에서는 또한, 최종 생성물인 탄소 히터에서 발열체의 비저항을 결정하는 베이스 소재로 실리콘 탄화물(SiC)을 포함한다. The present invention also includes silicon carbide (SiC) as a base material for determining the resistivity of the heating element in the carbon heater, which is the final product.

실리콘 탄화물은 다른 성분의 무기물 파우더들보다 우선 전기 비저항이 낮고 전기전도도 및 열전도도가 상대적으로 높다는 특징이 있다. 베이스 재료의 전기적 특성은 탄소 히터의 발열체로 사용되기 위해 갖추어야 할 기본적 특성이다. 또한 열전도도 역시 중요한데, 이는 열전도도가 낮을 경우 카본 히터로 사용될 때의 작동온도가 약 1,200℃ 정도까지 올라가는 매우 고온이므로 히터 주위로 열 배출이 원활하지 않으면 히터 발열체의 단선이 발생할 수 있기 때문이다.Silicon carbide is characterized by lower electrical resistivity and relatively higher electrical conductivity and thermal conductivity than inorganic powder of other components. The electrical properties of the base material are fundamental properties that must be provided for use as a heating element in a carbon heater. Also, the thermal conductivity is also important because, when the thermal conductivity is low, the operating temperature when used as the carbon heater is extremely high, which is about 1,200 ° C., so if the heat is not smoothly discharged around the heater, the heating element may break.

또한, 본 발명의 탄소 복합체 조성물인 원재료는 윤활제로 흑연(Graphite)을 포함한다. 상기 윤활제는 원재료를 압출할 때 원재료와 다이(Die)와의 마찰을 줄이기 위함이다. In addition, the raw material of the carbon composite composition of the present invention contains graphite as a lubricant. The lubricant is used to reduce the friction between the raw material and the die when the raw material is extruded.

일반적으로 탄소 전극은 주재료로서 탄소가 사용되므로, 탄소를 주재료로 포함하는 윤활제인 흑연(Graphite), 카본 블랙(Carbon Black) 및 활성 탄소(Activated carbon) 등이 사용될 수 있다. Generally, since carbon is used as a main material, graphite, carbon black, and activated carbon, which are lubricants containing carbon as a main material, can be used.

한편, 본 발명에서는 윤활제와 탄소 공급원으로서의 흑연 이외에, 흑연의 또 다른 기능을 확인하였다. 위에서 기재한 바와 같이, 본 발명에서 바인더로써 사용한 노블락 수지는 그 자체만으로는 경화되지 않는다고 알려져 있다. 단순히 온도를 높이는 등의 공정만으로는 노블락 수지를 경화시키지 못한다. 따라서 노블락 수지를 경화시키려면 별도의 경화제(예를 들면 헥사민(Hexamine)과 같은 경화제)가 반드시 포함되어야 한다. On the other hand, in the present invention, in addition to graphite as a lubricant and a carbon source, another function of graphite was confirmed. As described above, it is known that the novolak resin used as a binder in the present invention is not cured by itself. The process such as simply raising the temperature can not cure the novolak resin. Therefore, in order to cure the novolak resin, a separate curing agent (for example, a curing agent such as hexamine) must be included.

만일 바인더로 또 다른 페놀 수지 중에서 레졸(resol) 수지를 사용할 경우에는, 별도의 경화제는 불필요하다. 왜냐하면, 레졸 수지는 별도의 경화제 없이도 열경화가 가능하기 때문이다. If a resol resin is used as a binder among other phenolic resins, a separate curing agent is unnecessary. This is because the resol resin can be thermally cured without a separate curing agent.

이 외에도 아크릴 수지 등과 같은 다른 수지를 바인더로 사용하는 경우, 필요에 따라 경화제를 이용하거나 또는 열경화 또는 광경화를 이용하여 바인더를 경화시킬 수도 있다. 만일 광경화를 이용하는 경우 광개시제가 추가로 포함될 수도 있으며, 이외에도 각종 첨가제도 포함될 수 있다. In the case where another resin such as an acrylic resin is used as the binder, the binder may be cured by using a curing agent or by using heat curing or photo curing if necessary. If photocuring is used, a photoinitiator may be further included, and various additives may be included.

본 발명에서는, 아직 어떠한 메커니즘에 의한 것인지는 알 수 없으나, 본 발명의 경화제가 첨가되지 않은 탄소 복합체 조성물에 흑연을 포함시킨 경우에는, 압출 과정 이후에 별도의 경화제 첨가 없이도 탄소 복합체 조성물이 자체적으로 경화가 진행되는 것을 확인하였다. 따라서 본 발명의 탄소 복합물 원재료는 바인더의 종류에 따라 별도의 경화제가 필요없이 흑연이 윤활제와 경화제의 기능과 동시에 수행할 수도 있다. 물론 바인더의 성분에 따라 다른 성분의 바인더를 사용하는 경우에는, 바인더와 함께 경화제를 탄소 복합체 조성물에 반드시 포함해야 하는 경우도 있다.In the present invention, it is not known what kind of mechanism is used yet. However, when the graphite is contained in the carbon composite composition to which the curing agent of the present invention is not added, the carbon composite composition itself is hardened after the extrusion process without addition of the curing agent. . Therefore, the carbon composite raw material of the present invention may perform the function of the lubricant and the curing agent simultaneously with the graphite without requiring a separate curing agent depending on the kind of the binder. Of course, when a binder of another component is used depending on the component of the binder, the curing agent may be necessarily included in the carbon composite composition together with the binder.

또한 본 발명의 원재료인 탄소 복합체 조성물은 필요에 따라 최종 생성물인 탄소 히터에서의 발열체의 비저항을 조절하기 위한 비저항 조절제를 포함할 수 있다.In addition, the carbon composite composition as a raw material of the present invention may include a resistivity adjusting agent for controlling the resistivity of the heating element in the carbon heater, which is the final product, if necessary.

비저항 조절제는 탄소 히터의 발열체의 비저항을 올리거나 내리는 기능을 수행하나, 본 발명에서는 베이스 재료로 비교적 비저항이 낮은 실리콘 탄화물을 사용하므로, 주로 비저항을 올릴 수 있는 재료가 비저항 조절제로서 사용된다.The resistivity adjusting agent performs the function of raising or lowering the resistivity of the heating element of the carbon heater. In the present invention, a silicon carbide having a relatively low resistivity is used as the base material, and therefore, a material capable of raising the resistivity is mainly used as the resistivity adjusting agent.

통상적으로 비저항이 높은 재료로는, 전기전도가 전자에 의하지 않고 포논(Phonon, 또는 격자 진동이라고 함)에 의해 발생하는 산화물(Oxide)들이 대표적으로 알려져 있다. 본 발명에서는 실리콘 산화물(SiO2) 또는 알루미늄 산화물(Al2O3)을 비저항 조절제로서 사용하였다.Typically, oxides generated by phonons (or lattice vibrations) without electrical conduction by electrons are typically known as materials with high resistivity. In the present invention, silicon oxide (SiO 2 ) or aluminum oxide (Al 2 O 3) was used as a resistivity adjusting agent.

다만, 실리콘 산화물이 알루미늄 산화물 대비 보다 비저항 조절제로서 보다 바람직한데, 이는 실리콘 산화물이 알루미늄 산화물보다 융점이 더 낮아서 후술할 탄화 열처리 시에 탄소 히터의 비저항의 조절(증가)을 보다 쉽게 제어할 수 있기 때문이다.However, the silicon oxide is more preferable as the resistivity adjusting agent than the aluminum oxide because the melting point of the silicon oxide is lower than that of the aluminum oxide, so that the control (increase) of the resistivity of the carbon heater can be more easily controlled to be.

다음으로, 본 발명에서의 제조 방법은 균일한 원재료를 이용하여 압출하는 공정(S 200)을 거친다.Next, in the manufacturing method of the present invention, a step (S 200) of extruding using a uniform raw material is performed.

본 발명에서의 압출 공정은 100~180℃의 온도에서 10~120rpm의 속도로 수행된다. 만일 압출온도가 100℃ 보다 낮은 경우 바인더의 점도가 높아서 세라믹 파우더와의 결합이 어려워, 압출 후 압출물의 기계적 안정성이 저하된다. 반면에, 압출온도가 180℃보다 높아지게 되면 바인더가 흑연과 반응하여 고분자 네트워크가 형성되는 경화가 진행되기 시작하므로 압출물이 지나치게 단단하여 압출이 어려워진다.The extrusion process in the present invention is carried out at a temperature of 100 to 180 DEG C at a speed of 10 to 120 rpm. If the extrusion temperature is lower than 100 캜, the viscosity of the binder is high and it is difficult to bond with the ceramic powder, and the mechanical stability of the extrudate after extrusion is reduced. On the other hand, if the extrusion temperature is higher than 180 ° C, the binder reacts with graphite to initiate curing, which forms a polymer network, so that the extrudate becomes too hard to be extruded.

한편 본 발명에서는 상기 압출 공정 대신 금형을 이용한 사출 공정도 적용할 수 있다. In the present invention, an injection process using a mold may be applied instead of the extrusion process.

압출 공정의 원리는 스크류 압출기 내에서 고분자 또는 고분자가 포함된 원재료 중 고분자 성분이 녹으면서 스크류 채널을 따라 앞으로 진행된 후 스크류 끝에 형성된 높은 압력에 의해 압출기 끝의 다이을 통해 압출되면서 성형되는 것이다. 따라서 압출 공정은 생산성이 매우 높다는 장점이 있는 반면, 생성물의 밀도 및 강도, 표면 조도 또는 직선도 등은 사출 공정보다 좋지 못한 특성이 있다.The principle of the extrusion process is that the polymer components are melted in the screw extruder and then advanced along the screw channel and then extruded through the die at the end of the extruder by the high pressure formed at the end of the screw. Therefore, while the extrusion process has an advantage of high productivity, the density, strength, surface roughness, or linearity of the product are less favorable than the injection process.

이에 반해 사출 공정은, 고분자 또는 고분자가 포함된 원재료 중 고분자 성분이 녹으면서 실린더 앞쪽으로 이송되고, 이송이 끝나면 앞으로 이송된 고분자 또는 고분자 성분 용융물을 스크류나 플러저로 밀어 실린더 끝의 노즐을 통과하여 금형 안으로 흘러 들어가게 하는 방식을 이용한다. 따라서 사출공정은, 압출공정 대비, 금형 설계에 따라 형상의 설계가 자유롭고, 생성물의 밀도 및 강도, 표면 조도가 우수한 장점이 있다.In contrast, in the injection process, the polymer material or the polymer-containing raw material is transferred to the front side of the cylinder while the polymer component is melted. When the transfer is finished, the polymer or polymer component melt transferred to the screw or plunger is passed through the nozzle at the end of the cylinder It uses a way to let it flow into the mold. Therefore, the injection process is advantageous in that the shape is designed according to the mold design, the density and the strength of the product, and the surface roughness are superior to the extrusion process.

도 4는 본 발명의 일 실시예인 노블락 수지와 실리콘 탄화물로 이루어진 원재료를 가열할 때 발생하는 경화반응을 보여주는 DSC 열분석 결과이다.FIG. 4 is a DSC thermal analysis result showing a curing reaction which occurs when a raw material composed of noble-lock resin and silicon carbide, which is one embodiment of the present invention, is heated.

도 4에서 보이는 바와 같이, 원재료인 탄소 복합체 조성물 내에서 수지의 함량이 증가하게 되면, 경화 반응이 일어나는 개시 온도, 피크 온도, 그리고 종료 온도가 증가하는 것을 알 수 있다. 따라서 본 발명에서의 상기 압출 온도의 상한은 본 발명에서 바인더로 사용한 수지의 경화 개시 온도인 180℃ 근처로 결정된다.As shown in FIG. 4, when the content of the resin increases in the carbon composite composition as a raw material, the initiation temperature, peak temperature, and termination temperature at which the curing reaction occurs are increased. Therefore, the upper limit of the extrusion temperature in the present invention is determined to be around 180 DEG C, which is the curing initiation temperature of the resin used as the binder in the present invention.

본 발명의 제조 방법에 따르면, 압출 공정 후에는 안정화 열처리 공정(S 300)이 수행된다. 안정화 열처리 공정(S 300)은 바인더의 탄소와 산소의 결합 구조를 유도하기 위한 열처리 과정이다. 안정화 열처리 공정의 결과로 압출된 탄소 복합체 조성물이 압출된 형상을 그대로 유지하여 기계적 안정성을 확보할 수 있도록 바인더가 경화된다. According to the manufacturing method of the present invention, the stabilization heat treatment step (S 300) is performed after the extrusion step. The stabilization heat treatment process (S 300) is a heat treatment process for inducing a bond structure of carbon and oxygen in the binder. As a result of the stabilization heat treatment process, the binder is cured so that the extruded carbon composite composition maintains the extruded shape and secures mechanical stability.

안정화 열처리 공정 초기에는 바인더가 공정온도가 올라감에 따라 먼저 점도가 낮아져서 세라믹 파우더 사이의 공극을 메우는 치밀화(Densification) 과정이 일어난 후, 안정화 열처리 공정 후기에는 경화 반응이 완료되어 압출된 형상을 안정적으로 유지하게 된다.In the stabilization heat treatment process, the viscosity of the binder is lowered firstly as the process temperature is increased, so that a densification process is performed to fill the gap between the ceramic powders. After the stabilization heat treatment process, the hardening reaction is completed and the extruded shape is stably maintained .

도 5는 각각 압출 후(a, b) 및 안정화 열처리 후(c, d) 탄소 복합체 조성물의 표면(a, c) 및 단면(b, d) 미세조직 사진이다. 5 is a microstructure photograph of the surface (a, c) and cross section (b, d) of the carbon composite composition after extrusion (a, b) and after stabilization heat treatment (c, d).

압출 후 탄소 복합체 조성물의 미세조직은 세라믹 파우더들이 바인더 수지로 코팅되어 있고, 비교적 큰 공극 없이 파우더 사이를 바인더 수지가 잘 메우고 있음을 보이고 있다. 다만, 단면 미세조직이 일부분에서 다소 각이 진(Faceted) 형상을 보여주는데, 이는 혼합 공정 또는 압출 공정 중의 온도가 바인더가 유동할 정도까지는 충분히 높지 않아 일부 세라믹 파우더들을 바인더가 충분히 코팅하고 있지 못하기 때문이다. The microstructure of the carbon composite composition after extrusion shows that the ceramic powder is coated with a binder resin, and the binder resin fills the gap between the powder without relatively large voids. However, the cross-sectional microstructure shows a somewhat faceted shape in part because the temperature during the mixing process or extrusion process is not high enough to cause the binder to flow and the binder is not sufficiently coated with some ceramic powders to be.

이에 반해, 안정화 열처리 후 미세조직은 압출 후 미세조직 대비, 먼저 표면에서의 요철이 보다 커짐을 알 수 있다. 또한 단면 미세조직은 안정화 열처리 후 대부분의 영역에서 보다 라운드(Round) 져 있는 것을 보여준다. 이는 안정화 열처리 과정 동안 바인더의 경화반응은 물론이거니와, 온도가 올라감에 따라 바인더의 점도가 감소하여 세라믹 파우더들을 유동성이 증가한 바인더가 코팅을 하고 또한 세라믹 파우더들 사이의 공극을 바인더가 메우기 때문이다. 안정화 열처리 공정에 의해 발생하는 이러한 치밀화 과정으로 인해, 표면에서의 미세한 수축(Shrinkage)이 일어나 표면에서의 미세 요철이 발생하고, 단면 미세조직에서의 입자들의 형상은 압출 공정 후의 입자들 대비 보다 곡면을 가진다. On the other hand, after the stabilization heat treatment, the microstructure shows a larger surface irregularity than the microstructure after extrusion. In addition, the cross-sectional microstructure shows roundness in most areas after stabilization heat treatment. This is because not only the curing reaction of the binder during the stabilization heat treatment but also the viscosity of the binder decreases as the temperature rises, so that the binder in which the fluidity of the ceramic powder is increased is coated and the binder between the ceramic powders is filled up by the binder. Due to the densification process caused by the stabilization heat treatment process, fine shrinkage occurs on the surface to cause fine irregularities on the surface, and the shape of the particles in the cross-sectional microstructure is more curved than the particles after the extrusion process I have.

한편, 본 발명에서의 안정화 열처리 공정은 대기 중의 270~320℃의 온도에서 10분~2시간 동안 수행된다. 특히 공정 온도의 하한 값은 바인더의 열적 특성에 의해 결정되는데, 도 4에서 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에서의 바인더인 노블락 수지의 결정화 완료 온도는 약 270℃임을 알 수 있다. 따라서 안정화 열처리 공정이 270℃보다 낮으면 바인더의 경화를 담보할 수 없게 된다. 반면에, 안정화 열처리 온도의 상한은 기술적으로는 한계가 없으나 에너지 측면에서는 지나치게 고온으로 올리지 않는 것이 바람직하다.Meanwhile, the stabilization heat treatment process in the present invention is performed at a temperature of 270 to 320 ° C in the air for 10 minutes to 2 hours. In particular, the lower limit value of the process temperature is determined by the thermal property of the binder. As shown in FIG. 4, the crystallization completion temperature of the Novalock resin as a binder in the embodiment of the present invention is about 270 ° C. Therefore, if the stabilizing heat treatment process is performed at a temperature lower than 270 ° C, the curing of the binder can not be guaranteed. On the other hand, although the upper limit of the stabilization heat treatment temperature is not technically limited, it is preferable not to raise the temperature to an excessively high temperature in terms of energy.

안정화 열처리 공정에서의 승온속도는 1~10℃/min이 바람직하다. 미세조직 관점에서는 승온속도가 느릴수록 좋으나, 1℃/min 보다 느린 경우 안정화 열처리 후의 미세조직은 큰 변화 없이 공정시간만 길어져서, 그 결과 단위공정당 공정시간이 증가하여 생산성이 크게 떨어진다. 반면에 승온속도가 10℃/min 보다 빠른 경우, 반응시간이 충분하지 못하여 그 결과 최종 미세조직 내에서 결함(defect)이 발생하여 내구성이 떨어지는 현상이 발생한다.The rate of temperature rise in the stabilization heat treatment process is preferably 1 to 10 占 폚 / min. From the viewpoint of microstructure, the slower the heating rate is, the slower the temperature is, the slower the process time is, the longer the process time per unit process is, and the productivity is greatly decreased. On the other hand, when the temperature increase rate is higher than 10 ° C / min, the reaction time is not sufficient, resulting in defects in the final microstructure and durability.

다음으로, 경화된 탄소 복합체 조성물은 탄화 열처리 공정을 거친다(S 400). 상기 탄화 열처리 공정은 일차적으로 탄소 복합체 조성물을 구성하는 구성 성분들 가운데 휘발 성분을 아웃가싱(Out-gassing) 시키는 것과, 다음으로 남은 성분들의 대부분을 탄화시켜 최종 생성물인 탄소 히터 저항체의 유효 성분을 만드는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 본 발명의 탄화 열처리 공정은 제1 탄화 열처리 공정과 제2 탄화 열처리 공정을 포함한다. Next, the cured carbon composite composition is subjected to a carbonization heat treatment process (S 400). In the carbonization heat treatment process, outgassing of the volatile components among the constituent components of the carbon composite composition is first performed, and then carbonization of most of the remaining components is performed to form an active ingredient of the carbon heater resistor, . To this end, the carbonization heat treatment process of the present invention includes a first carbonization heat treatment process and a second carbonization heat treatment process.

먼저, 제1 탄화 열처리 공정은 질소와 같은 불활성 가스 분위기에서 후속 제2 탄화 열처리 단계 대비 비교적 저온인 600~1,000℃의 온도에서 10분~2시간 동안 진행되며, 주로 바인더 성분 가운데 탄소를 제외한 다른 성분들과 조성물의 성분 가운데 바인더 이외의 다른 성분들에 포함된 불순물 등에서 존재할 수 있는 탄소 이외의 기타 성분들을 휘발시키는 것을 목적으로 한다. First, the first carbonization heat treatment step is performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen at a relatively low temperature of 600-1,000 DEG C for 10 minutes to 2 hours compared with the subsequent second carbonization heat treatment step, and the other components And other components other than carbon which may be present in impurities contained in components other than the binder among the components of the composition.

상기 제1 열처리 탄화 공정 이후에는 제2 탄화 열처리 공정이 진행된다. 제2 탄화 열처리 공정에서는 아웃가싱 단계 이후 남은 탄소 복합체 조성물의 성분들을 탄화시키며, 질소와 같은 불활성 가스 분위기 하에서 1,200~1,400℃의 온도에서 10분~4시간 동안 수행된다. 제2 탄화 열처리 공정의 온도가 1,200℃보다 낮은 경우, 성분들의 탄화가 불완전하여 탄소 전극의 발열체의 전기 전도도가 낮아지는 문제가 있다. 반면에, 제2 탄화 열처리 공정의 온도가 1,400℃보다 높은 경우, 바인더 재료 등으로부터 기인한 "-C-C-" 구조체의 기화가 지나치게 많이 발생하여, 탄소 전극의 발열체의 수율이 크게 저하되는 문제가 발생한다. After the first heat treatment carbonization process, a second carbonization heat treatment process is performed. In the second carbonization heat treatment step, the components of the carbon composite composition remaining after the outgassing step are carbonized, and are carried out at a temperature of 1,200 to 1,400 ° C for 10 minutes to 4 hours under an inert gas atmosphere such as nitrogen. When the temperature of the second carbonization heat treatment step is lower than 1,200 ° C, there is a problem that the carbonization of the components is incomplete and the electric conductivity of the heating element of the carbon electrode is lowered. On the other hand, when the temperature of the second carbonization heat treatment step is higher than 1,400 ° C, the vaporization of the "-CC-" structure caused by the binder material or the like occurs too much, and the yield of the heating element of the carbon electrode is greatly lowered do.

또한 상기 탄화 열처리 공정은 생산성 향상을 위해 제1 탄화 열처리 공정과 제2 탄화 열처리 공정로 구분되지 않고 통합되어, 하나의 탄화 열처리 공정으로 운용될 수도 있다. 이 경우, 원활한 아웃가싱을 위해 승온 속도를 변화시키는 등의 기타 공정조건의 조절도 병행될 수 있다.In addition, the carbonization heat treatment process may be integrated into a single carbonization heat treatment process without being divided into the first carbonization heat treatment process and the second carbonization heat treatment process in order to improve the productivity. In this case, adjustment of other process conditions such as changing the temperature raising rate for smooth outgassing can also be performed.

한편, 본 발명자들은 동일한 탄소 복합체 조성물을 이용하더라도, 본 발명의 탄소 히터 제조 방법을 통해, 최종 생성물인 탄소 히터의 전기적 성질을 변화시킬 수 있음을 확인하였다.On the other hand, the inventors of the present invention confirmed that, even when the same carbon composite composition is used, the electrical properties of the carbon heater as the final product can be changed through the carbon heater manufacturing method of the present invention.

특히 탄소 히터로 사용되는 조건에서, 히터의 사용 전력량을 감소시키기 위해서는 규격 내에서 히터 발열체의 전기저항을 일정 수준으로 높이는 것이 필요하다. In particular, in order to reduce the amount of electric power used in the heater under the condition of being used as a carbon heater, it is necessary to raise the electric resistance of the heater heating element to a certain level within the specification.

이에 본 발명자들은 상기 산화 열처리 공정 이후에, 베이스 재료인 실리콘 탄화물 주위의 바인더 재료 등으로부터 기인한 "-C-C-" 구조체의 일부를 산화 또는 기화시키거나, 비저항 조절제인 실리콘 산화물(SiO2)를 융해(Melting)시켜 융해된 실리콘 산화물이 베이스 재료인 실리콘 탄화물을 코팅시킴으로써 전자가 지날 수 있는 단면적을 감소시키고자 하였다. 이를 통해 전자의 충돌시간을 감소시킴으로써 전자의 평균 이동 행정(Mean free path)를 짧게 하여, 히터 발열체의 전기 전도도는 감소시키고 전기 저항은 증가시키고자 하였다.Therefore, the present inventors have succeeded in oxidizing or vaporizing a part of the "-CC-" structure resulting from the binder material or the like around the silicon carbide as the base material or by melting (melting) the silicon oxide (SiO 2) And melted to reduce the cross-sectional area of electrons passing through the silicon oxide by coating the silicon carbide as a base material. Through this, the mean free path of electrons was shortened by decreasing the electron collision time, so that the electric conductivity of the heater heating body was reduced and the electric resistance was increased.

이를 위해 본 발명자들은, 실리콘 산화물의 융점(1,600℃)이 다른 비저항이 높은 금속 산화물, 예를 들면 알루미늄 산화물(Al2O3, 2,072℃)이나 지르코늄 산화물(ZrO2, 2,715℃)의 융점보다 높지 않다는 점에 착안하여, 상기 제2 탄화 열처리 공정 이후에 제3 탄화 열처리 공정을 추가하였다.To this end, the inventors of the present invention have found that the melting point (1,600 ° C) of the silicon oxide is not higher than the melting point of a metal oxide having a high specific resistivity such as aluminum oxide (Al 2 O 3, 2,072 ° C) or zirconium oxide (ZrO 2, 2,715 ° C) And a third carbonization heat treatment step was added after the second carbonization heat treatment step.

본 발명에서의 상기 제3 탄화 열처리 공정은 앞에서 설명한 전기 전도도의 감소 및 전기 비저항의 증가뿐만 아니라 히터 발열체가 갖추어야 할 조건인 기계적 강도도 크게 개선시킨다. 이는 융해된 실리콘 산화물의 일부가 특히 표면에 존재하는 세라믹 파우더들 사이의 공극이나 결함을 메워서, 세라믹 재료에서의 취성 파괴(Brittle fracture)의 주요 원인인 표면 결함을 제거하기 때문이다.In the third carbonization heat treatment step of the present invention, the electrical conductivity and the electrical resistivity are increased, and the mechanical strength, which is a condition to be satisfied by the heater heating body, is greatly improved. This is because some of the fused silicon oxides fill voids or defects, especially between the ceramic powders present on the surface, to remove surface defects which are a major cause of brittle fracture in the ceramic material.

또한, 본 발명에서의 상기 제3 탄화 열처리 공정은 탄소 히터의 열전도도의 변화를 유발한다. 이는 상기 용융된 실리콘 산화물로 인해 히터 발열체용 조성물 내의 성분 및 미세조직의 변화에서 기인한다In addition, the third carbonization heat treatment process in the present invention causes a change in the thermal conductivity of the carbon heater. This is due to the change in the composition and microstructure in the composition for the heater heater due to the molten silicon oxide

본 발명에서의 제3 탄화 열처리 공정은 질소와 같은 불활성 가스 분위기 하에서 1,500~1,700℃의 온도에서 10분~4시간 동안 수행된다. The third carbonization heat treatment process in the present invention is performed at a temperature of 1,500 to 1,700 DEG C for 10 minutes to 4 hours under an inert gas atmosphere such as nitrogen.

제3 탄화 열처리 공정의 온도가 1,500℃보다 낮은 경우, 바인더 재료 등으로부터 기인한 "-C-C-" 구조체의 기화가 지나치게 많이 발생하여, 탄소 전극의 발열체의 수율이 낮아지는 문제가 있다. 이와 더불어 제3 탄화 열처리 공정의 온도가 1,500℃보다 낮으면 탄소 전극의 열전도도가 지나치게 낮아서 가열시 탄소 전극의 높은 열을 주위로 전달시키지 못하여 그 결과 단선을 초래할 수 있다는 보다 큰 문제가 있다.When the temperature of the third carbonization heat treatment step is lower than 1,500 ° C, vaporization of the "-C-C-" structure caused by the binder material or the like occurs too much, and the yield of the heating element of the carbon electrode is lowered. In addition, when the temperature of the third carbonization heat treatment process is lower than 1,500 ° C., the thermal conductivity of the carbon electrode is too low, which can not transmit the high heat of the carbon electrode to the surroundings during heating, resulting in disconnection.

이에 반해, 제3 탄화 열처리 공정의 온도가 1,700℃보다 높은 경우, 용융된 실리콘 산화물이 바인더 재료 등으로부터 기인한 "-C-C-" 구조체와의 반응하여 실리콘 탄화물로 바뀌게 된다. 그 결과 실리콘 탄화물을 코팅하고 있는 용융된 실리콘 산화물의 비율이 줄어들게 되어 비저항은 오히려 감소하게 된다. On the other hand, when the temperature of the third carbonization heat treatment step is higher than 1,700 DEG C, the molten silicon oxide reacts with the "-C-C- " structure resulting from the binder material or the like and is converted into silicon carbide. As a result, the proportion of molten silicon oxide coating the silicon carbide is reduced and the resistivity is rather reduced.

도 6은 각각 제2 탄화 열처리 공정만을 수행하거나(a) 또는 제2 탄화 열처리 공정 이후 제3 탄화 열처리 공정(b)까지 수행한 탄소 복합체 발열체의 단면을 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 미세조직이다.6 is a cross-sectional view of a carbon composite heating element subjected to the second carbonization heat treatment step (a) or the second carbonization heat treatment step to the third carbonization heat treatment step (b) by a scanning electron microscope (SEM) to be.

제2 탄화 열처리 공정까지만 진행된 탄소 복합체 발열체(a)는 20~40㎛ 크기의 실리콘 탄화물 또는 실리콘 산화물 주위를 바인더 수지로부터 기인한 "-C-C-" 구조체가 둘러싸고 있는 미세조직을 가진다. 그리고 이러한 "-C-C-" 구조체의 실리콘 탄화물 또는 실리콘 산화물과의 결합 강도는 실리콘 탄화물 또는 실리콘 산화물 자체의 결합강도보다 약하기 때문에, 탄소 복합체의 파단면을 나타내는 미세조직에서 실리콘 탄화물 또는 실리콘 산화물의 표면이 비교적 매끄럽게 관찰된다.The carbon composite heating element (a), which has been subjected to the second carbonization heat treatment step, has a microstructure in which a " -C-C- "structure derived from a binder resin surrounds silicon carbide or silicon oxide having a size of 20 to 40 mu m. Since the bonding strength of the "-CC-" structure to the silicon carbide or silicon oxide is weaker than the bonding strength of the silicon carbide or silicon oxide itself, the surface of the silicon carbide or silicon oxide in the microstructure showing the fracture surface of the carbon composite It is observed relatively smoothly.

이에 반해, 제3 탄화 열처리 공정까지 진행된 탄소 복합체 발열체(b)는, 일부 또는 다수의 실리콘 산화물이 융해(Melting)되어 주위의 실리콘 탄화물을 코팅하거나 또는 실리콘 탄화물 또는 실리콘 산화물 주위에 존재하는 "-C-C-"가 산화되거나 또는 기화된 미세조직을 가진다. 그리고 융해된 실리콘 산화물이 그 주위의 실리콘 탄화물을 코팅하게 되면, 융해된 실리콘 산화물과 실리콘 탄화물과의 결합력은, 종래의 "-C-C-" 구조체와 실리콘 탄화물 또는 실리콘 산화물과의 결합력 대비 월등히 강하므로, 그 결과 탄소 복합체의 파단면의 미세조직에서 실리콘 탄화물 표면에 융해 코팅된 실리콘 산화물이 잔사(Residue)와 같은 미세한 형상으로 남게 된다.On the other hand, the carbon composite heat generating element (b) which has been subjected to the third carbonization heat treatment step is formed by melting or melting a part or a plurality of silicon oxides to coat the surrounding silicon carbide, - "are oxidized or have vaporized microstructure. When the molten silicon oxide is coated with the surrounding silicon carbide, the bonding force between the molten silicon oxide and the silicon carbide is much stronger than the bonding force between the conventional " -CC- "structure and the silicon carbide or silicon oxide, As a result, in the microstructure of the fracture surface of the carbon composite, the silicon oxide fused and coated on the surface of the silicon carbide remains in a fine shape like the residue.

따라서 이러한 미세조직 관찰 결과는 본 발명에서 제3 탄화 열처리 공정에서의 실리콘 산화물의 융해가 일어날 것이라는 예상과 매우 잘 일치함을 알 수 있다. Thus, the microstructure observation results are in good agreement with the expectation that the melting of the silicon oxide in the third carbonization heat treatment process will occur in the present invention.

이하 다양한 실시예들을 통해, 본원 발명을 보다 더 상세하게 예시를 통해 설명한다. 다음의 실시예들은 본원 발명을 보다 더 명확하게 설명하기 위하여 예시한 것에 불과하며, 실시예들로 본원발명이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples through various embodiments. The following examples are merely illustrative of the present invention in order to more clearly illustrate the present invention, and the present invention is not limited thereto.

실시예Example 1 One

먼저 실리콘 탄화물(SiC)에, 바인더로서 노블락 수지, 그리고 윤활제로서 흑연을 각각 74 wt.%(이하 %라 함), 23%, 및 3% 첨가한 3 성분계(Ternary) 탄소 복합체 조성물을 준비하였다.First, a ternary carbon composite composition was prepared by adding 74 wt.% (Hereinafter referred to as%), 23%, and 3% of graphite as a lubricant to silicon carbide (SiC) as a binder,

준비된 3 성분계 조성물은 1~4시간 동안 마멸분쇄기를 이용하여 원재료 혼합 공정을 거쳐 균일하게 혼합된 후, 120~160℃에서 압출 성형되었고, 280~300℃에서 안정화 열처리 공정이 수행되었다. 이후 아웃가싱과 탄화를 위해 800℃ 및 1,400℃의 온도에서 각각 1시간 동안 제1 탄화 열처리 공정과 제2 탄화 열처리 공정을 실시하였으며, 탄화 열처리된 탄소 복합체로 된 발열체는 최종 탄소 히터로 가공되어 전기적 특성을 평가하였다.The prepared three-component composition was uniformly mixed through a raw material mixing process using a crusher for 1 to 4 hours, extruded at 120 to 160 ° C, and stabilized at 280 to 300 ° C. The first carbonization heat treatment process and the second carbonization heat treatment process were performed for one hour at the temperatures of 800 ° C. and 1,400 ° C. for the outgassing and carbonization, and the heating element made of the carbonized heat treated carbon composite was processed by the final carbon heater, The properties were evaluated.

도 7은 안정화 열처리 과정 이후의 상기 3 성분계의 탄소 복합체의 표면 및 단면을 보여준다. 도 7에서 도시한 바와 같이, 3 성분계 조성물로 된 탄소 복합체는 거시적인 기계적 안정성이 매우 우수할 뿐만 아니라 표면에 결함이 거의 관찰되지 않음을 알 수 있다. 또한, 상기 탄소 복합체의 단면 미세조직에서도 편석(Segregation)이나 응집(aggromeration), 또는 거대기공(Voids)의 발생 없이, 실리콘 탄화물이 바인더에 의해 매우 균일하게 분포하고 있음을 알 수 있다.7 shows the surface and cross-section of the three-component carbon composite material after the stabilization heat treatment process. As shown in FIG. 7, the carbon composite material composed of the three-component composition has excellent macroscopic mechanical stability and shows almost no defects on the surface. It is also seen that the silicon carbide is uniformly distributed by the binder even in the cross-section microstructure of the carbon composite material, without segregation, aggromeration, or macropores.

본 실시예 1의 3 성분계 조성물을 이용하여 탄소 히터를 제작한 후 전기적 특성을 평가하였다. 115V의 인가 전압에서 탄소 히터의 전기저항은 약 4~5Ω 정도로 측정되었다.A carbon heater was manufactured using the three-component composition of Example 1, and electrical characteristics were evaluated. At an applied voltage of 115 V, the electric resistance of the carbon heater was measured to be about 4 to 5 OMEGA.

실시예Example 2 2

무기물 파우더 성분 중에서, 실리콘 탄화물(SiC)를 기본으로 하여 비저항 조절제로서 실리콘 산화물(SiO2)을 추가로 포함한 무기물 파우더에, 바인더로서 노블락 수지, 그리고 윤활제로서 흑연을 각각 62%, 12%, 23% 및 3% 포함시킨 4 성분계(Quaternary) 탄소 복합체 조성물을 준비하였다.Among the inorganic powder components, 62%, 12%, 23% and 20% of graphite as a lubricant were added to an inorganic powder further containing silicon oxide (SiO2) as a resistivity modifier based on silicon carbide (SiC) 3% by weight of a carbon black composite composition was prepared.

준비된 4 성분계 조성물도 실시예 1과 동일한 조건으로, 먼저 원재료 혼합 공정을 거쳐 균일하게 혼합된 후, 압출 성형되었고, 이후 안정화 열처리 공정과 제1 탄화 열처리 공정 및 제2 탄화 열처리 공정을 거친 후, 최종 탄소 히터로 가공되어 전기적 특성을 평가하였다.The prepared four-component compositions were uniformly mixed with each other under the same conditions as in Example 1, and then extruded through a raw material mixing step. Thereafter, after the stabilization heat treatment, the first carbonization heat treatment and the second carbonization heat treatment, Carbon heaters were used to evaluate electrical properties.

도 8은 안정화 열처리 과정 이후의 상기 4 성분계의 탄소 복합체의 표면 및 단면을 보여준다. 도 8에서 도시한 바와 같이, 4 성분계 조성물로 된 탄소 복합체는, 실시예 1에서의 3 성분계 조성물로 된 탄소 복합체에서와 같이, 거시적인 기계적 안정성이 매우 우수할 뿐만 아니라 표면에 결함이 거의 관찰되지 않음을 알 수 있다. 또한, 상기 탄소 복합체의 단면 미세조직에서도 편석(Segregation)이나 응집(agglomeration), 또는 거대기공(Voids)의 발생 없이, 실리콘 탄화물이 바인더에 의해 매우 균일하게 분포하고 있음을 알 수 있다. 특히, 실리콘 탄화물과 실리콘 산화물들도 거시적/미시적 편석 없이 균질하게 분포함을 확인하였다.Fig. 8 shows the surface and cross section of the carbon composite material of the four-component system after the stabilization heat treatment process. As shown in Fig. 8, the carbon composite material composed of the four-component composition has excellent macroscopic mechanical stability as in the case of the carbon composite material composed of the three-component composition in Example 1, . It is also seen that the silicon carbide is uniformly distributed in the cross-sectional microstructure of the carbon composite material without segregation, agglomeration, or macropores. In particular, it was confirmed that silicon carbide and silicon oxides were uniformly dispersed without macroscopic / micro segregation.

도 9는 본 발명의 조성물을 이용한 발열체(11)로 만든 탄소히터 제품을 예시한 도면이다. 실제 탄소히터는 발열체(11)와 상기 발열체(11)를 지지하면서 외부로부터 전원을 공급하는 커넥터(14)를 포함한다. 또한 상기 발열체를 둘러 싸면서 내부에 불활성 가스를 포함하는 관(12)과, 상기 발열체에 외부로부터 전기를 공급하기 위한 금속와이어(15), 금속편(16), 외부전극(17), 애자 (18) 및 터미널 단자(19) 등도 포함된다.9 is a view illustrating a carbon heater product made of a heating element 11 using the composition of the present invention. The actual carbon heater includes a heating element 11 and a connector 14 for supplying power from the outside while supporting the heating element 11. A metal wire 15 for supplying electricity to the heating element from the outside, a metal piece 16, an outer electrode 17, an insulator 18 And a terminal terminal 19 are also included.

도 10은 실시예 2의 4 성분계 조성물을 이용한 발열체로 제작한 탄소 히터의 가열상태를 보여준다. 본 발명에 따른 탄소 히터는 탄소 섬유를 이용하지 않으므로 절연파괴에 의한 스파크 및 플라즈마가 발생하지 않고 안정적으로 가열상태를 유지하였다. 한편, 실시예 2의 4 성분계 조성물로 제조된 발열체는 115V의 인가 전압에서 약 13Ω 정도의 포화저항을 가지며, 출력은 약 950W로 측정되었다.10 shows a heating state of a carbon heater made of a heating element using the four component composition of Example 2. Fig. Since the carbon heater according to the present invention does not use carbon fiber, the heating state is stably maintained without generating sparks and plasma due to dielectric breakdown. On the other hand, the heating element made of the four component composition of Example 2 had a saturation resistance of about 13? At an applied voltage of 115 V, and the output was measured at about 950 W.

실시예Example 3 3

먼저 무기물 파우더 성분 중에서, 실리콘 탄화물(SiC)를 기본으로 하여 비저항 조절제로서 실리콘 산화물(SiO2)을 추가로 포함한 무기물 파우더에, 바인더로서 노블락 수지, 그리고 윤활제로서 흑연을 각각 56~59%, 15~18%, 23% 및 3% 포함시킨 4 성분계(Quaternary) 탄소 복합체 조성물들을 준비하였다.First, an inorganic powder containing silicon oxide (SiO2) as a resistivity modifier based on silicon carbide (SiC), graphite as a lubricant, and graphite as a binder were mixed in an amount of 56 to 59%, 15 to 18 %, 23%, and 3% of the composition were prepared.

준비된 4 성분계 조성물들은 제2 탄화 열처리 공정까지는 실시예 1과 동일한 조건으로, 먼저 원재료 혼합 공정을 거쳐 균일하게 혼합된 후, 압출 성형되었고, 이후 안정화 열처리 공정과 제1 탄화 열처리 공정 및 제2 탄화 열처리 공정을 수행하였다. 다음으로, 상기 탄소 복합체 조성물들은 1,500~1,900℃의 온도 범위에서 제3 탄화 열처리 공정을 추가로 수행하였다. 그 후 제3 탄화 열처리 공정이 수행된, 상기 조성범위의 4 성분계 탄소 복합체 조성물로 이루어진 탄소 복합체 발열체들은 최종 탄소 히터로 가공되어 전기적 특성을 평가하였다.The prepared four-component compositions were uniformly mixed under the same conditions as in Example 1 until the second carbonization heat treatment process, and then extruded and then subjected to a stabilization heat treatment process, a first carbonization heat treatment process and a second carbonization heat treatment process . Next, the carbon composite material compositions were further subjected to a third carbonization heat treatment process in a temperature range of 1,500 to 1,900 ° C. Subsequently, the carbon composite heater elements composed of the four-component carbon composite composition of the composition range in which the third carbonization heat treatment process was performed were processed with a final carbon heater to evaluate electrical characteristics.

도 11은 제3 탄화 열처리 공정 온도에 따른 탄소 히터의 저항을 도시한 것이다(도 10에서 PN, GP, SC 및 SO는 각각 노블락 수지, 흑연, 실리콘 탄화물 및 실리콘 산화물을 나타낸다). 11 shows the resistance of the carbon heater according to the temperature of the third carbonization heat treatment process (PN, GP, SC and SO in FIG. 10 denote novolak resin, graphite, silicon carbide and silicon oxide, respectively).

제3 탄화 열처리 공정이 1,500~1700℃에서 수행된 실시예들은 제3 탄화 열처리 공정이 수행되지 않거나, 또는 제3 탄화 열처리 공정이 1,800~1,900℃에서 수행된 실시예들보다 전기 비저항이 크게 증가한 것을 알 수 있다. The embodiments in which the third carbonization heat treatment step was performed at 1,500 to 1,700 ° C showed that the third carbonization heat treatment step was not performed or that the electrical resistivity was greatly increased as compared with the embodiments in which the third carbonization heat treatment step was performed at 1,800-1,900 ° C Able to know.

이와 같은 결과는, 동일한 성분 및 조성범위의 탄소 복합체 조성물에서도 단지 본 발명에서의 제3 탄화 열처리 공정의 부가를 통해 탄소 히터의 저항과 출력을 쉽게 제어할 수 있음을 의미한다. 이는 공정 변수 만으로도 탄소 히터의 전기적 설계의 자유도를 크게 증가시킬 수 있어, 실용적으로도 매우 유용한 중요한 의미를 가진다.This result means that the resistance and the output of the carbon heater can be easily controlled through the addition of the third carbonization heat treatment step in the present invention even in the carbon composite composition having the same composition and composition range. This can significantly increase the degree of freedom of the electrical design of the carbon heater by using only the process parameters, which is very useful for practical purposes.

도 12는 제3 탄화 열처리 공정 온도에 따른 탄소 히터의 열전도도 특성을 도시한 것이다. 12 shows the thermal conductivity characteristics of the carbon heater according to the third carbonization heat treatment process temperature.

본 발명의 탄소 히터는, 제3 탄화 열처리 공정 온도가 1,400℃를 초과하여 증가함에 따라 열전도도가 증가하다가 1,700℃ 이후에는 열전도도는 안정화되거나 약간 감소하는 경향을 보인다.The thermal conductivity of the carbon heater of the present invention increases as the temperature of the third carbonization heat treatment process increases beyond 1,400 ° C, but after 1700 ° C, the thermal conductivity tends to be stabilized or slightly decreased.

열전도도가 낮은 실리콘 산화물은 제3 열처리 온도가 증가함에 따라 불안정해지고 그 결과 조성물에 포함된 주위의 탄소와 결합하여 열전도도가 높은 실리콘 탄화물로 상전이 된다. 열전도도가 높은 실리콘 탄화물의 비율이 증가함에 따라 탄소 발열체의 거시적인 열전도도는 증가하게 된다. The silicon oxide having a low thermal conductivity becomes unstable as the third heat treatment temperature is increased, and as a result, the silicon oxide is transferred to the surrounding carbon contained in the composition and phase-transformed into silicon carbide having a high thermal conductivity. As the ratio of silicon carbide with high thermal conductivity increases, the macroscopic thermal conductivity of the carbon heating element increases.

그리고 제3 열처리 온도가 더 증가하더라도 상기 상전이는 이미 1,600℃ 부근에서 거의 완료되었기 때문에, 더 높은 온도로 가열하더라도 탄소 발열체의 열전도도는 거의 변화가 없거나 약간 감소하는 것으로 측정되었다.Even if the third heat treatment temperature is further increased, since the phase transition has already been almost completed at around 1,600 DEG C, the thermal conductivity of the carbon heating element is measured to be substantially unchanged or slightly decreased even when heated to a higher temperature.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is obvious that a transformation can be made. Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the effects of the present invention are not explicitly described and described, but it is needless to say that the effects that can be predicted by the configurations should also be recognized.

1: 오븐 2: 캐비티
3: 도어 4: 마그네트론
5: 시즈히터 6: 히터
11: 발열체 12: 관
14: 커넥터 15: 금속와이어
16: 금속편 17: 외부전극
18: 애자 19: 터미널 단자
S 100: 혼합 공정 S 200: 압출 공정
S 300: 안정화 열처리 공정 S 400: 탄화 열처리 공정
1: Oven 2: Cavity
3: Door 4: Magnetron
5: Sheath heater 6: Heater
11: Heating element 12: tube
14: connector 15: metal wire
16: metal piece 17: outer electrode
18: insulator 19: terminal terminal
S 100: mixing step S 200: extrusion step
S 300: stabilization heat treatment process S 400: carbonization heat treatment process

Claims (12)

탄소 복합체 조성물을 혼합하는 공정;
압출 공정;
안정화 열처리 공정;
탄화 열처리 공정; 을 포함하는 탄소 히터의 제조 방법.
Carbon composite composition;
An extrusion process;
Stabilization heat treatment process;
Carbonization heat treatment process; Of the carbon heater.
제1항에 있어서,
상기 조성물은 바인더로서의 페놀 수지와, 윤활제와, 고온에서 저항발열체의 비저항을 결정하는 베이스 소재를 포함하는 탄소 히터의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the composition comprises a phenol resin as a binder, a lubricant, and a base material for determining a specific resistance of the resistance heating body at a high temperature.
제1항에 있어서,
상기 조성물은 바인더로서의 페놀 수지와, 윤활제와, 고온에서 저항발열체의 비저항을 결정하는 베이스 소재와, 비저항 조절제를 포함하는 탄소 히터의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the composition comprises a phenol resin as a binder, a lubricant, a base material for determining a specific resistance of the resistance heating body at a high temperature, and a resistivity adjusting agent.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 페놀 수지는 노블락(Novolac) 수지인 탄소 히터의 제조 방법.
The method according to claim 2 or 3,
Wherein the phenol resin is a Novolac resin.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 베이스 소재는 실리콘 탄화물(SiC)인 탄소 히터의 제조 방법.
The method according to claim 2 or 3,
Wherein the base material is silicon carbide (SiC).
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 윤활제는 흑연인 탄소 히터의 제조 방법.
The method according to claim 2 or 3,
Wherein the lubricant is graphite.
제3항에 있어서,
상기 비저항 조절제는 실리콘 산화물(SiO2)인 탄소 히터의 제조 방법.
The method of claim 3,
Wherein the resistivity adjusting agent is silicon oxide (SiO 2 ).
제1항에 있어서,
상기 압출 공정은 100~180℃에서 10~120 rpm의 속도로 수행되는 탄소 히터의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the extrusion process is performed at a temperature of 100 to 180 DEG C at a rate of 10 to 120 rpm.
제1항에 있어서,
상기 안정화 열처리 공정은 260~300℃에서 10분~2시간 동안 수행되는 탄소 히터의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the stabilizing heat treatment process is performed at 260 to 300 ° C for 10 minutes to 2 hours.
제1항에 있어서,
상기 탄화 열처리 공정은 600~1,000℃에서 10분~2시간동안 아웃가싱(Out-gassing)하는 제1 탄화 열처리 공정을 포함하는 탄소 히터의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the carbonization heat treatment step includes a first carbonization heat treatment step of performing out-gassing at 600-1,000 DEG C for 10 minutes to 2 hours.
제1항에 있어서,
상기 탄화 열처리 공정은 제2 및 제3 탄화 열처리 공정을 포함하는 탄소 히터의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the carbonization heat treatment step includes a second and a third carbonization heat treatment step.
제11항에 있어서,
상기 제2 탄화 열처리 공정은 1,200~1,400℃에서 10분~4시간 동안 수행되고, 상기 제3 탄화 열처리 공정은 1,500~1,700℃에서 10분~4시간 동안 수행되는 탄소 히터의 제조 방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the second carbonization heat treatment step is performed at 1,200 to 1,400 ° C for 10 minutes to 4 hours and the third carbonization heat treatment step is performed at 1,500 to 1,700 ° C for 10 minutes to 4 hours.
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