KR20200094807A - 탄소발열체와 이의 제조방법 그리고 이를 이용한 자동차 시트용 발열패드 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 탄소발열체와 이의 제조방법 그리고 이를 이용한 자동차 시트용 발열패드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 안전하면서 전력소비량이 작고 온도상승이 빠른 탄소발열체와 이의 제조방법 그리고 이를 이용한 자동차 시트용 발열패드에 관한 것이다.
본 발명의 탄소발열체는 알루미늄 와이어와, 압출성형에 의해 알루미늄 와이어의 바깥을 감싸도록 형성되는 탄소발열층과, 압출성형에 의해 탄소발열층의 바깥을 감싸도록 형성되는 PE층을 구비한다.
본 발명의 탄소발열체는 알루미늄 와이어와, 압출성형에 의해 알루미늄 와이어의 바깥을 감싸도록 형성되는 탄소발열층과, 압출성형에 의해 탄소발열층의 바깥을 감싸도록 형성되는 PE층을 구비한다.
Description
본 발명은 탄소발열체와 이의 제조방법 그리고 이를 이용한 자동차 시트용 발열패드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 안전하면서 전력소비량이 적고 온도상승이 빠른 탄소발열체와 이의 제조방법 그리고 이를 이용한 자동차 시트용 발열패드에 관한 것이다.
최근 자동차의 내부에는 소비자의 감성과 승차감을 만족시키기 위한 다양한 편의 장치들이 설치되고 있다.
그 중에서 겨울철 시트의 온도를 높임으로써 탑승자의 감성을 만족시키기 위한 발열시트가 대형 고급 차량뿐만 아니라 소형 차량 및 경차에까지 적용되고 있다.
이와 같은 발열시트는 시트의 착석부와 등받이부의 내부에 금속 열선을 설치하고 자동차 전원을 공급하여 구동되는 것이 일반적이다.
금속열선 방식은 온도 조절 장치에 고장 등 문제가 발생하면 금속 열선의 온도 조절이 어려워 차량 내부에 화재가 발생하거나 탑승자가 화상을 입을 가능성이 있다. 또한, 기존의 금속 열선을 이용한 자동차용 히팅 시트는 금속 열선에 단선이 일어나게 되면 히팅 시트의 기능을 발휘하기 어려우며, 수리를 위해서는 전체를 뜯어내고 재설치해야 하므로 수리비가 과다하게 발생하는 문제점이 있다. 또한, 기존의 금속 열선을 이용한 히팅 시트의 경우는 금속 열선에서 전자파가 발생되어 탑승자의 건강에 좋지 않은 영향을 끼치므로 탑승자가 히팅 장치를 사용하는 것을 꺼리는 원인이 되었다.
이에 따라 탄소분말이 코팅된 탄소섬유를 이용하는 기술이 점차 증가하고 있다.
하지만, 탄소섬유를 이용하는 기술은 탄소섬유의 과다로 인한 생산단가의 상승이 문제된다. 또한, 자동차 발열시트에 적용하기 위해 직조된 발열직물의 보호커버를 제작하여야 하는 추가공정을 필요로 한다.
본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 안전하면서 전력소비량이 적고 온도상승이 빠른 탄소발열체와 이의 제조방법 그리고 이를 이용한 자동차 시트용 발열패드를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 탄소발열체는 알루미늄 와이어와; 압출성형에 의해 상기 알루미늄 와이어의 바깥을 감싸도록 형성되는 탄소발열층과; 압출성형에 의해 상기 탄소발열층의 바깥을 감싸도록 형성되는 PE층;을 구비한다.
상기 탄소발열층은 탄소, 폴리에틸렌, 분산제, 안정제를 혼합한 탄소혼합조성물로 형성된다.
그리고 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 탄소발열체의 제조방법은 탄소, 폴리에틸렌, 분산제, 안정제를 혼합한 탄소혼합조성물을 형성하는 조성단계와; 상기 탄소혼합조성물을 가열 용융시켜 알루미늄 와이어의 바깥에 탄소발열층을 형성하고, 상기 탄소발열층의 바깥에 폴리에틸렌 수지를 가열 융용시켜 PE층을 형성하는 이중압출성형단계;를 포함한다.
그리고 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동차 시트용 발열패드는 기재와; 퀼팅에 의해 상기 기재의 일면에 설정된 패턴으로 배치되는 탄소발열체;를 구비하고, 상기 탄소발열체는 알루미늄 와이어와, 압출성형에 의해 상기 알루미늄 와이어의 바깥을 감싸도록 형성되는 탄소발열층과, 압출성형에 의해 상기 탄소발열층의 바깥을 감싸도록 형성되는 PE층을 구비한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 전력 소비량이 적고, 온도상승이 빠른 탄소발열체를 제조할 수 있다.
이러한 탄소발열체는 자동차 시트에 설치함으로써 사용자가 안전하게 사용할 수 있는 발열시트를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 탄소발열체의 절개 사시도이고,
도 2는 도 1의 탄소발열체를 제조하기 위한 이중압출성형기의 모습을 개략적으로 나타낸 평면도이고,
도 3은 본 발명의 일 예에 따른 발열패드의 모습을 나타낸 이미지이고,
도 4는 도 3의 발열패드의 발열상태를 나타낸 이미지이고,
도 5는 발열패드의 설치된 자동차 시트의 모습을 나타낸 이미지이다.
도 2는 도 1의 탄소발열체를 제조하기 위한 이중압출성형기의 모습을 개략적으로 나타낸 평면도이고,
도 3은 본 발명의 일 예에 따른 발열패드의 모습을 나타낸 이미지이고,
도 4는 도 3의 발열패드의 발열상태를 나타낸 이미지이고,
도 5는 발열패드의 설치된 자동차 시트의 모습을 나타낸 이미지이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 탄소발열체와 이의 제조방법 그리고 이를 이용한 자동차 시트용 발열패드에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 예에 따른 탄소발열체(10)는 알루미늄 와이어(11)와, 압출성형에 의해 알루미늄 와이어(11)의 바깥을 감싸도록 형성되는 탄소발열층(13)과, 압출성형에 의해 탄소발열층(13)의 바깥을 감싸도록 형성되는 PE층(15)을 구비한다.
알루미늄 와이어(11)는 탄소발열층(13)의 중심에 위치한다. 알루미늄 와이어(11)는 직경 0.05~1mm 크기로 형성될 수 있다.
탄소발열층(13)은 알루미늄 와이어(11)의 바깥에 형성된다. 탄소발열층(13)은 두께 0.1 내지 2mm로 형성될 수 있다.
탄소발열층(13)은 탄소가 함유된 탄소혼합조성물로 형성된다.
탄소혼합조성물은 일 예로 탄소, 폴리에틸렌, 분산제, 안정제를 혼합하여 조성할 수 있다. 가령, 탄소 10 내지 40중량%, 폴리에틸렌 40 내지 80중량%, 분산제 1 내지 5중량%, 안정제 1 내지 5중량%로 조성될 수 있다.
탄소는 평균입도 0.1 내지 100㎛ 크기의 분말을 이용할 수 있다. 폴리에틸렌은 바인더 역할을 하는 것으로서, 중밀도 또는 저밀도 폴리에틸렌을 사용할 수 있다.
PE층(15)은 탄소발열층(13)의 바깥을 감싸도록 형성된다. 이러한 PE층은 두께 0.05 내지 1mm로 형성될 수 있다.
상술한 탄소발열층(13)과 PE층(15)은 압출성형에 의해 순차적으로 형성시킬 수 있다. 가령, 압출기를 이용하여 탄소혼합조성물을 용융시켜 알루미늄 와이어(11)의 바깥에 탄소발열층(13)을 형성한다. 그리고 PE층(15) 역시 압출기를 이용하여 폴리에틸렌 수지를 용융시켜 탄소발열층(13)의 바깥에 PE층(15)을 형성한다.
또한, 탄소발열층과 PE층은 이중압출성형 방법으로 동시에 형성시킬 수 있다.
이중압출성형 방법으로 탄소발열층과 PE층을 형성하기 위한 압출성형기의 모습의 일 예를 도 2에 도시하고 있다.
도시된 압출성형기는 제 1압출부(20), 제 2압출부(30), 성형유닛(40)으로 이루어진다.
제 1 압출부(20)는 제 1호퍼(21)와, 제 1이송부(23)로 이루어진다. 제 1호퍼(21)에는 원료혼합기(미도시)에서 혼합된 탄소혼합조성물이 투입된다. 탄소혼합조성물은 상술한 바와 같이 탄소 10 내지 40중량%, 폴리에틸렌 40 내지 80중량%, 분산제 1 내지 5중량%, 안정제 1 내지 5중량%로 조성될 수 있다.
제 1이송부(23)는 원통형의 본체 내부에 이송스크류(미도시)가 설치된 구조이고, 본체의 외주면에는 링형상의 히터(25)가 일정 간격으로 다수 설치된다. 제 1이송부(23)는 제 1호퍼(21)로 투입된 탄소혼합조성물을 히터(25)로 가열하여 용융시켜 성형유닛(40) 방향으로 가압 이송시킨다. 탄소혼합조성물이 가열되면 탄소혼합조성물에 함유된 폴리에틸렌 수지가 용융된다.
제 2압출부(30)는 제 2호퍼(31)와, 제 2이송부(33)로 이루어진다.
제 2호퍼(31)에는 폴리에틸렌 수지가 투입된다. 제 2이송부(33)는 원통형의 본체 내부에 이송스크류(미도시)가 설치된 구조이고, 본체의 외주면에는 링형상의 히터(35)가 일정 간격으로 다수 설치된다. 제 2이송부(33)는 제 2호퍼(31)로 투입된 폴리에틸렌 수지를 히터(35)로 가열하여 용융시켜 성형유닛(40) 방향으로 가압 이송시킨다.
성형유닛(40)의 내부에는 성형공간이 형성되고, 성형공간의 중심에는 알루미늄 와이어(11)가 일정한 속도로 이동한다. 성형유닛(40)을 통과하면서 알루미늄의 와이어(11)의 바깥에 용융된 탄소혼합조성물이 일정한 두께로 도포되어 탄소발열층을 형성함과 동시에 탄소발열층의 바깥에 용융된 폴리에틸렌수지가 도포되어 PE층을 형성한다.
도 2를 참조하면서 본 발명의 탄소발열체의 제조방법에 대해서 설명한다.
먼저, 탄소, 폴리에틸렌, 분산제, 안정제를 혼합하여 탄소혼합조성물을 준비한다.
이는 원료배합기에 탄소, 폴리에틸렌, 분산제, 안정제를 일정한 비율로 투입한 후 균일하게 혼합하여 탄소혼합조성물을 수득할 수 있다.
다음으로, 이중압출성형으로 탄소발열층과 PE층을 형성한다. 원료배합기에서 배합된 탄소혼합조성물은 제 1압출부(20)의 제 1호퍼(21)로 투입되고, 폴레에틸렌 수지는 제 2압출부(30)의 제 2호퍼(31)로 투입된다. 제 1압출부(20)를 통해 용융된 탄소혼합조성물과 제 2압출부(30)를 통해 용융된 폴리에틸렌 수지는 성형유닛(40)으로 유입되어 성형유닛(40)을 통과하는 알루미늄 와이어에 탄소발열층과 PE층을 형성시킨다. 탄소발열층은 알루미늄 와이어의 바깥에 형성되고, PE층은 탄소발열층 바깥에 형성된다.
이와 같이 이중압출성형 방식으로 제조된 탄소발열체는 전력소비량이 적고, 온도상승이 빠르다. 또한, 온도제어가 용이하면 안전하다.
이하, 자동차 시트용 발열패드를 설명한다.
본 발명의 일 예에 따른 자동차 시트용 발열패드는 기재와, 기재의 일면에 설정된 패턴으로 배치되는 탄소발열체를 구비한다.
기재로 원단을 이용한다. 원단으로 직물 또는 부직포를 이용할 수 있다.
탄소발열체는 기재의 일면에 설정된 패턴으로 배치된다. 탄소발열체가 기재의 일면에 특정 패턴으로 배치된 모습을 도 3에 나타내었다.
탄소발열체를 기재의 일면에 특정한 패턴으로 배치하기 위해 퀼팅 방법을 이용할 수 있다.
퀼팅(quilting)은 자수의 일종으로서, 소프트웨어와 자동화된 자수장치를 이용하여 탄소발열체를 기재에 고정시킬 수 있다.
자동화된 자수장치를 이용할 경우, 탄소발열체가 롤에 감긴 상태에서 자수장치로 탄소발열체가 공급되면 탄소발열체는 컴퓨터 제어방식에 의해 소프트웨어의 의해 설정된 패턴으로 배열됨과 동시에 실이 오버로크 방식으로 탄소발열체를 재봉한다.
발열패드에 전원을 연결하여 발열하는 모습을 촬영한 이미지를 도 4에 나타내고 있다. 도 4에 나타난 바와 같이 발열패드는 전체적으로 양호한 열분포를 보여주고 있다.
이와 같이 제조된 발열패드는 자동차의 시트 제작시 시트 커버의 내측에 장착한다.
도 5에 발열패드가 장착된 일 예를 모식도로 나타내었다. 발열패드는 자동차 시트의 좌석부와 등받이부에 하나 이상이 적절하게 배치될 수 있다.
이상, 본 발명은 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10: 탄소발열체 11: 알루미늄 와이어
13: 탄소발열층 15: PE층
13: 탄소발열층 15: PE층
Claims (4)
- 알루미늄 와이어와;
압출성형에 의해 상기 알루미늄 와이어의 바깥을 감싸도록 형성되는 탄소발열층과;
압출성형에 의해 상기 탄소발열층의 바깥을 감싸도록 형성되는 PE층;을 구비하는 것을 특징으로 하는 탄소발열체. - 제 1항에 있어서, 상기 탄소발열층은 탄소, 폴리에틸렌, 분산제, 안정제를 혼합한 탄소혼합조성물로 형성된 것을 특징으로 하는 탄소발열체.
- 탄소, 폴리에틸렌, 분산제, 안정제를 혼합한 탄소혼합조성물을 형성하는 조성단계와;
상기 탄소혼합조성물을 가열 용융시켜 알루미늄 와이어의 바깥에 탄소발열층을 형성하고, 상기 탄소발열층의 바깥에 폴리에틸렌 수지를 가열 융용시켜 PE층을 형성하는 이중압출성형단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소발열체의 제조방법. - 기재와;
퀼팅에 의해 상기 기재의 일면에 설정된 패턴으로 배치되는 탄소발열체;를 구비하고,
상기 탄소발열체는 알루미늄 와이어와, 압출성형에 의해 상기 알루미늄 와이어의 바깥을 감싸도록 형성되는 탄소발열층과, 압출성형에 의해 상기 탄소발열층의 바깥을 감싸도록 형성되는 PE층을 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차 시트용 발열패드.
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| KR1020180172451A KR20200094807A (ko) | 2018-12-28 | 2018-12-28 | 탄소발열체와 이의 제조방법 그리고 이를 이용한 자동차 시트용 발열패드 |
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| KR1020180172451A KR20200094807A (ko) | 2018-12-28 | 2018-12-28 | 탄소발열체와 이의 제조방법 그리고 이를 이용한 자동차 시트용 발열패드 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220159079A (ko) | 2021-05-25 | 2022-12-02 | (주)오토인더스트리 | 탄소-고분자 복합 발열 와이어, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 난방 물품 |
| WO2023038186A1 (ko) * | 2021-09-07 | 2023-03-16 | 숭실대학교 산학협력단 | 고효율 하이브리드 발열체 및 이의 제조방법 |
| KR20230097764A (ko) | 2021-12-24 | 2023-07-03 | 주식회사 씨이엠 | 발열 전선, 이를 포함하는 발열 물품 및 이의 제조방법 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR101254154B1 (ko) | 2012-11-30 | 2013-04-24 | (주)이엠에스 | 탄소 섬유 히팅 패브릭을 이용한 자동차용 히팅 시트 및 그 제조 방법 |
-
2018
- 2018-12-28 KR KR1020180172451A patent/KR20200094807A/ko unknown
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