KR20210147767A - 나노 탄소 면상발열체 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 나노 탄소 면상발열체 및 그의 제조방법에 관한 것으로,
투명 필름의 표면에 ARC 70의 도전성 액상 잉크를 스크린 프린팅 방식으로 40μm 정도의 두께로 얇게 입혀주어 투명 도전성 필름으로 형성하고,
상기의 도전성 액상 잉크가 프린팅된 투명 도전성 필름을 단위 면적으로 절단하고 절단한 투명 도전성 필름의 좌우측 상면에 구리 소재의 테이프를 접착하여 전극을 수행하도록 하고,
금속 화이버를 1mm 정도의 작은 크기로 절단하고 절단한 금속 화이버 조각을 상기 도전성 액상 잉크가 프린팅된 투명 도전성 필름의 상면에 흩뿌리면서 접착하여 도전성과 발열량을 높이도록 하고,
금속 화이버 조각이 접착된 투명 도전성 필름의 아래쪽과 위쪽의 표면에 비전도 필름을 라미네이팅 방식으로 접착하여 제조하도록 함으로써 전도 저항 값을 낮추어 저 전력으로도 높은 표면 발열량을 발생시킬 수 있도록 구성한 것이다.

Description

나노 탄소 면상발열체 및 그의 제조방법{nano carbon planar heating element}

본 발명은 나노 탄소 면상발열체 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 투명 필름의 표면에 액상 잉크를 스크린 프린팅 방식으로 얇게 입혀주고, 좌우측 상면에 구리 소재의 테이프를 접착하고, 금속 화이버를 작은 크기로 절단하고, 절단한 금속 화이버 조각을 프린팅된 투명 도전성 필름의 상면에 흩뿌리면서 접착하고 아래쪽과 위쪽의 표면에 비전도 필름을 라미네이팅 방식으로 접착하여 제조하도록 함으로써 전도 저항 값을 낮추어 저 전력으로도 높은 표면 발열량을 발생시킬 수 있도록 한 나노 탄소 면상발열체 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

전원을 공급받아 전기 통전에 의해 발생하는 방사열을 이용하는 면상 발열체는, 매트, 장판, 카펫트, 침대 매트리스, 바닥 난방, 전기 온돌 판넬, 욕실 거울 등에 적용되어 온열을 요하는 제품 등 다양하게 사용되고 있다.

일반적으로 면상 발열체는 내열성 및 절연성을 가지는 필름에 전도성 카본 잉크를 일정패턴으로 인쇄 또는 함침시키고, 전도성 카본의 양단에 실버페이스트를 인쇄한 후 전극으로 사용하거나 금속전극으로 사용하기 위해 구리 박판을 접착해 사용하고 여기에 동선을 평직으로 직조하여, EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 및 PE(Polyethylene)와 같은 열가소성 수지의 핫멜트가 코팅된 PET 필름을 열 압착시켜 제조되고 있다.

그러나 면상 발열체는 사용전력이 높아 이전에 사용하던 전기기기들과 함께 사용하는 경우에는 해당 구역에 할당된 총 사용용량을 초과하는 경우가 발생하는 문제점이 있다.

또한, 현재 전기 사용에 대해서는 누진세가 적용되며 따라서 겨울철이 되면 전기 사용량이 증가하게 되고 면상 발열체 사용으로 인한 전기에 대하여 누진세 적용될 가능성이 높으므로 저전력 제품을 사용해야 할 필요성이 있다.

그리하여 2010년 12월 08일자 특허공개 제10-2010-0129260호(면상발열체 및 면상발열체 제조 방법)가 제안되었으며,

이는, 절연성의 베이스 시트;

상기 베이스 시트 상에 배치되고, 제1 방향으로 신장되며. 각각 제1 전원 전압 및 제2 전원 전압을 인가받는 하나 또는 그 이상의 제1 및 제2 전극; 및

상기 베이스 시트 상에 상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 배치되고, 각각 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 신장되는 홀수개의 바 패턴과 상기 홀수개의 바 패턴이 하나의 전류 경로를 형성하도록 상기 홀수개의 바 패턴 중 인접한 바 패턴을 서로 전기적으로 연결하는 짝수개의 연결 패턴을 구비하고, 서로 교대로 배치되는 제1 및 제2 발열체 패턴을 구비하도록 하되.

상기 제1 발열체 패턴은 상기 홀수개의 바 패턴과 짝수개의 연결 패턴에 의해 지그재그 형태로 연결되고, 상기 홀수개의 바 패턴 중 일측단의 바 패턴의 일단은 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 홀수개의 바 패턴 중 타측단의 바 패턴의 일단은 상기 제2 전극과 전기적으로 연결되도록 하고,

상기 제2 발열체 패턴은 상기 홀수개의 바 패턴과 짝수개의 연결 패턴에 의해 지그재그 형태로 연결되고, 상기 홀수개의 바 패턴 중 일측단의 바 패턴의 일단은 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 홀수개의 바 패턴 중 타측단의 바 패턴의 일단은 상기 제2 전극과 전기적으로 연결되며, 상기 제1 발열체 패턴의 일측단을 기준으로 면대칭 구조를 갖도록 구성하였다.

그리고 2004년 12월 30일자 실용신안등록 제20-0372489호(면상발열체)가 제안되었으며,

이는, 절연필름 내에 다수의 카본부가 소정 간격을 두고 마련되며, 카본부의 길이방향 양단에는 전원이 연결되는 구리박판이 마련되고, 카본부와 구리박판의 사이에는 실버부가 마련된 구성을 갖는 면상발열체에 있어서,

상기 각각의 카본부에는 전류의 흐름이 일정하도록 길이방향을 따라 실버라인이 도포되되, 이 실버라인의 양단은 상기 실버부와 이격되게 형성하고,

상기 실버라인은 카본부의 중앙을 따라 실선 또는 점선으로 형성하고.

상기 실버라인은 카본부의 상,하 가장자리를 따라 각각 실선 또는 점선으로 형성하여 구성하였다.

그러나 상기와 같은 종래의 면상발열체에 의하여서는 필름에 전극부위와 발열부위를 형성하여 전극을 통하여 전원을 공급하면 발열부위에서 열을 발생하도록 하였으나, 발열부위가 넓게 형성된 상태에서 모든 발열부위에 전원이 공급되도록 하였으므로 공급되는 전원에 비하여 발열량이 떨어져서 비효율적임은 물론 상대적으로 사용원가가 높아지게 되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 투명 필름의 표면에 액상 잉크를 스크린 프린팅 방식으로 얇게 입혀주고, 좌우측 상면에 구리 소재의 테이프를 접착하고, 금속 화이버를 작은 크기로 절단하고, 절단한 금속 화이버 조각을 프린팅된 투명 도전성 필름의 상면에 흩뿌리면서 접착하고 아래쪽과 위쪽의 표면에 비전도 필름을 라미네이팅 방식으로 접착하여 제조하도록 함으로써 전도 저항 값을 낮추어 저 전력으로도 높은 표면 발열량을 발생시킬 수 있도록 한 나노 탄소 면상발열체 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 나노 탄소 면상발열체 및 그의 제조방법은,

투명 필름의 표면에 ARC 70의 액상 잉크를 스크린 프린팅 방식으로 40μm 정도의 두께로 얇게 입혀주고,

상기의 ARC 70이 프린팅된 투명 도전성 필름을 단위 면적으로 절단하고,

상기 단위 면적으로 절단한 투명 도전성 필름의 좌우측 상면에 구리 소재의 테이프를 접착하여 전극의 기능을 수행하도록 하고,

금속 화이버를 1mm 정도의 작은 크기로 절단하고,

절단한 금속 화이버 조각을 상기 ARC 70이 프린팅된 투명 도전성 필름의 상면에 흩뿌리면서 접착하고,

금속 화이버 조각이 접착된 투명 도전성 필름의 아래쪽과 위쪽의 표면에 비전도 필름을 라미네이팅 방식으로 접착하여 제조하도록 함으로써 전도 저항 값을 낮추어 저 전력으로도 높은 표면 발열량을 발생시킬 수 있도록 구성됨을 특징으로 한다.

상기의 본 발명에 따른 나노 탄소 면상발열체 및 그의 제조방법에 의하여서는 투명 도전성 필름의 표면에 ARC 70의 액상 잉크를 스크린 프린팅 방식으로 40μm 정도의 두께로 얇게 입혀주어 투명 도전성 필름으로 형성하고,

상기의 ARC 70이 프린팅된 투명 도전성 필름을 단위 면적으로 절단하고 절단한 투명 도전성 필름의 좌우측 상면에 구리 소재의 테이프를 접착하여 전극의 기능을 수행하도록 하고,

금속 화이버를 1mm 정도의 작은 크기로 절단하고 절단한 금속 화이버 조각을 상기 ARC 70이 프린팅된 투명 도전성 필름의 상면에 흩뿌리면서 접착하여 도전성과 발여량을 높이도록 하고,

금속 화이버 조각이 접착된 투명 도전성 필름의 아래쪽과 위쪽의 표면에 비전도 필름을 라미네이팅 방식으로 접착하여 제조하도록 함으로써 전도 저항 값을 낮추어 저 전력으로도 높은 표면 발열량을 발생시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 전체 구성을 도시한 개략도.
도 2는 본 발명의 전체 구성을 도시한 단면도.
도 3은 본 발명 나노 탄소 면상발열체의 제조 과정을 도시한 개략도.
도 4 및 도 5는 본 발명 나노 탄소 면상발열체의 소비전력에 따른 발열량의 데이터 시트를 나타낸 도표.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 나노 탄소 면상발열체의 구성을 도시한 것으로서,

투명 도전성 필름(1)의 표면에 ARC 70의 도전성 액상 잉크를 스크린 프린팅 방식으로 40μm 정도의 두께로 얇게 입혀 주어 투명 도전성 필름(2)을 형성하고,

상기의 도전성 액상 잉크가 프린팅된 투명 도전성 필름(2)을 단위 면적으로 절단하고,

상기 단위 면적으로 절단한 투명 도전성 필름(2)의 좌우측 상면에 구리 소재의 테이프를 접착하여 전극(3)을 형성하도록 하고,

금속 화이버를 1mm 정도의 작은 크기로 절단하고 절단한 금속 화이버 조각(4)을 상기 도전성 액상 잉크가 프린팅된 투명 도전성 필름의 상면에 흩뿌리면서 접착하여 고효율 도전성 필름으로 형성하도록 하고,

절단한 금속 화이버 조각(4)이 접착된 고효율 도전성 필름의 아래쪽과 위쪽의 표면에 비전도 필름(5)(6)을 라미네이팅 방식으로 접착하여 구성한 것이다.

상기의 본 발명은 저전압 고열량인 면상발열체의 제조 과정에 그 특징이 있는 것으로서,

투명 필름(1)의 표면에 ARC 70의 도전성 액상 잉크를 스크린 프린팅 방식으로 40μm 정도의 두께로 얇게 입혀주어 투명 도전성 필름(2)을 형성하는 과정과,

상기의 도전성 액상 잉크가 프린팅된 투명 도전성 필름(2)을 단위 면적으로 절단하는 과정과,

상기 단위 면적으로 절단한 투명 도전성 필름(2)의 좌우측 상면에 구리 소재의 테이프를 접착하여 전극(4)을 형성하는 과정과,

금속 화이버를 1mm 정도의 작은 크기로 절단하는 과정과,

절단한 금속 화이버 조각을 상기 ARC 70의 도전성 액상 잉크가 프린팅된 투명 도전성 필름(2)의 상면에 흩뿌리면서 접착하면서 고효율 도전성 필름으로 형성하는 과정과,

금속 화이버 조각이 접착된 투명 도전성 필름의 아래쪽과 위쪽의 표면에 비전도 필름을 라미네이팅 방식으로 접착하여 나노 탄소 면상발열체를 제조하는 과정으로 제조하도록 함으로써 전도 저항 값을 낮추어 저 전력으로도 높은 표면 발열량을 발생시킬 수 있도록 구성한 것이다.

상기와 같이 구성한 본 발명의 나노 탄소 면상발열체 및 그의 제조방법은,

투명 도전성 필름(1)의 표면에 ARC 70의 도전성 액상 잉크를 스크린 프린팅 방식으로 40μm 정도의 두께로 얇게 입혀 주어 투명 도전성 필름(2)을 형성한다.

상기의 도전성 액상 잉크가 프린팅된 투명 도전성 필름(2)을 단위 면적으로 절단한다.

상기 단위 면적으로 절단한 투명 도전성 필름(2)의 좌우측 상면에 구리 소재의 테이프를 접착하여 전극(3)을 형성하도록 한다.

금속 화이버를 1mm 정도의 작은 크기로 절단하고 절단한 금속 화이버 조각(4)을 상기 도전성 액상 잉크가 프린팅된 투명 도전성 필름(2)의 상면에 흩뿌리면서 접착하여 고효율 도전성 필름으로 형성하도록 한다.

절단한 금속 화이버 조각이 접착된 투명 도전성 필름(2)의 아래쪽과 위쪽의 표면에 비전도 필름(5)(6)을 라미네이팅 방식으로 접착하여 나노 탄소 면상발열체를 제조하도록 함으로써 전도 저항 값을 낮추어 저 전력으로도 높은 표면 발열량을 발생시킬 수 있도록 한다.

상기와 같이 구성한 본 발명의 나노 탄소 면상발열체는 종래의 면상발열체에 비하여 월등한 효과가 있는 것으로서,

각각 2가지의 시료를 사용하여 시험한 결과를 기술하면 다음과 같다.

종래의 금속 화이버 조각을 접착하지 않은 면상발열체의 경우에는,

제1 시료는,

전압 12V, 전류 1.23A, 전극간 저항 21Ω, 소모전력 14.8의 상태에서 발열온도가 전압인가 후 10분 경과시에 면적 6군데에서 최저 42℃ 부터 최고 60℃로서 평균온도가 54℃이었다.

제2 시료는,

전압 12V, 전류 1.18A, 전극간 저항 22Ω, 소모전력 14.1의 상태에서 발열온도가 전압인가 후 10분 경과시에 면적 6군데에서 최저 38℃ 부터 최고 60℃로서 평균온도가 54℃이었다.

본 발명의 금속 화이버 조각을 접착한 나노 탄소 면상발열체의 경우에는 도 3의 도표에서 데이터 시트로 표시한 것과 같이,

제1 시료는,

전압 12V, 전류 0.89A, 전극간 저항 6.6Ω, 소모전력 10.7의 상태에서 발열온도가 전압인가 후 10분 경과시에 면적 6군데에서 최저 76℃ 부터 최고 100℃로서 평균온도가 83℃이었다.

제2 시료는,

전압 12V, 전류 0.88A, 전극간 저항 6.5Ω, 소모전력 10.6의 상태에서 발열온도가 전압인가 후 10분 후에 면적 6군데에서 최저 68℃ 부터 최고 108℃로서 평균온도가 88℃이었다.

즉, 저항치를 떨어트림으로써 전류의 감소로 소비전력이 낮아졌음에도 불구하고 오히려 발열온도가 높아졌음을 확인할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

1 : 투명 필름 2 : 투명 도전성 필름
3 : 전극 4 : 절단한 금속 화이버 조각
5, 6 : 비전도 필름

Claims (2)

1. 투명 필름(1)의 표면에 ARC 70의 도전성 액상 잉크를 스크린 프린팅 방식으로 40μm 정도의 두께로 얇게 입혀 주어 투명 도전성 필름(2)을 형성하고,
   상기의 도전성 액상 잉크가 프린팅된 투명 도전성 필름(2)을 단위 면적으로 절단하고,
   상기 단위 면적으로 절단한 투명 도전성 필름(2)의 좌우측 상면에 구리 소재의 테이프를 접착하여 전극(3)을 형성하도록 한 나노 탄소 면상발열체에 있어서,
   금속 화이버를 1mm 정도의 작은 크기로 절단하고 절단한 금속 화이버 조각(4)을 상기 도전성 액상 잉크가 프린팅된 투명 도전성 필름(2)의 상면에 흩뿌리면서 접착하여 고효율 도전성 필름으로 형성하도록 하고,
   절단한 금속 화이버 조각(4)이 접착된 도전성 필름의 아래쪽과 위쪽의 표면에 비전도 필름(5)(6)을 라미네이팅 방식으로 접착하여 저항치를 떨어트림으로써 전도 저항 값을 낮추어 저 전력으로도 높은 표면 발열량을 발생시킬 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 나노 탄소 면상발열체.
2. 투명 필름(1)의 표면에 ARC 70의 도전성 액상 잉크를 스크린 프린팅 방식으로 40μm 정도의 두께로 얇게 입혀주어 투명 도전성 필름(2)을 형성하는 과정과,
   상기의 도전성 액상 잉크가 프린팅된 투명 도전성 필름(2)을 단위 면적으로 절단하는 과정과,
   상기 단위 면적으로 절단한 투명 도전성 필름(2)의 좌우측 상면에 구리 소재의 테이프를 접착하여 전극(4)형성하도록 하는 과정과,
   금속 화이버를 1mm 정도의 작은 크기로 절단하는 과정과,
   절단한 금속 화이버 조각(4)을 상기 도전성 액상 잉크가 프린팅된 투명 도전성 필름(2)의 상면에 흩뿌리면서 접착하여 고효율 도전성 필름을 형성하는 과정과,
   금속 화이버 조각이 접착된 투명 도전성 필름의 아래쪽과 위쪽의 표면에 비전도 필름을 라미네이팅 방식으로 접착하여 나노 탄소 면상발열체를 제조하는 과정에 의해 저항치를 낮게 제조함으로써 전도 저항 값을 낮추어 저 전력으로도 높은 표면 발열량을 발생시킬 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 나노 탄소 면상발열체의 제조방법.

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