KR20220159079A - Carbon-polymer hybrid heating wire, method for manufacturing the same and heating article comprising the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자동차 난방용 발열 패치, 무릎 워머 등의 다양한 난방 물품에 적용되는 발열 와이어의 제조방법에 관한 것으로서, 기존의 구리나 구리 합금 소재의 원사를 사용하는 것과 대비하여 우수한 난방 효율을 만족하면서도 제조 단가를 절감할 수 있으며, 발열 센서의 제어 장애가 발생되는 경우에도 화상이나 화재 위험이 없는 탄소-고분자 배합기반 발열 와이어의 제조방법, 이에 따라 제조된 발열 와이어 및 이를 포함하는 난방 물품에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a heating wire applied to various heating products such as a heating patch for heating a car and a knee warmer, and satisfies excellent heating efficiency while satisfying manufacturing cost compared to conventional yarns made of copper or copper alloy. It relates to a method for manufacturing a heating wire based on a carbon-polymer compound that can reduce and does not cause burns or a fire hazard even when a control failure of a heating sensor occurs, a heating wire manufactured thereby, and a heating product including the same.
일반적인 자동차 난방용 발열 패치는 구리합금 발열체를 기반으로 절연체가 코팅된 와이어를 적용하고 있다. 아울러 이를 적용한 자동차 시트는 엉덩이부와 등받이부에 각각 분리되어 장착되어 추운 날씨에 운전자를 따뜻하게 해주는 장치이다.A typical heating patch for heating a car uses a wire coated with an insulator based on a copper alloy heating element. In addition, a car seat to which this is applied is a device that warms the driver in cold weather by being separately mounted on the hip part and the backrest part.
자동차 무릎 워머는 스티어링 휠 연결 부분 하단에 적외선 복사열 장치를 설치해 겨울철 히터 바람 없이도 운전자의 허벅지와 무릎을 따뜻하게 해주는 제품으로, 겨울철 자동차 실내의 차가운 느낌을 빠른 속도로 줄여주는 장치이다.An automobile knee warmer is a product that warms the driver's thighs and knees without the heater wind in winter by installing an infrared radiant heat device at the bottom of the steering wheel connection part. It quickly reduces the cold feeling inside the car in winter.
기존의 난방 장치, 난방 물품에 사용되는 발열 와이어는 구리, 구리합금 또는 탄소 섬유가 사용되는데 발열 와이어에 사용되는 소재의 경우, 난방 효율에 비해 제조 단가가 높은 문제가 있다.Copper, copper alloy, or carbon fiber is used as a heating wire used in conventional heating devices and heating products, but the material used for the heating wire has a problem in that the manufacturing cost is high compared to the heating efficiency.
또한, 탄소섬유는 소재 특성상 센서 제어에 문제가 발생 시 1,000℃ 이상까지 온도가 급격히 상승하여 화상이나 화재 등 위험에 노출되어 있다.In addition, due to the nature of the material, carbon fiber is exposed to risks such as burns or fire due to a rapid rise in temperature up to 1,000 ° C or more when a problem occurs in sensor control.
따라서, 기존의 발열 와이어와 동등 내지 양호한 수준의 난방 효율을 유지하면서도, 제조 단가가 낮으며 센서 제어에 문제가 발생하더라도 온도가 급격히 상승하여 화상이나 화재 등 위험이 없는 신규한 발열 와이어 및 이를 이용한 난방 물품에 대한 개발이 필요한 실정이다.Therefore, while maintaining a heating efficiency equal to or better than that of the existing heating wire, the manufacturing cost is low, and even if a problem occurs in sensor control, the temperature rises rapidly and there is no risk of burns or fire, and heating using the same There is a need for product development.
기존의 발열 와이어와 동등 내지 양호한 수준의 난방 효율을 유지하면서도, 제조 단가가 낮은 발열 와이어 및 난방 물품을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a heating wire and a heating article having a low manufacturing cost while maintaining a heating efficiency equivalent to or better than that of existing heating wires.
센서 제어에 문제가 발생하더라도 온도가 급격히 상승하여 화상이나 화재 등 위험이 없는 신규한 발열 와이어 및 이를 이용한 난방 물품을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a novel heating wire and a heating article using the same, which is free from danger such as burns or fire due to a rapid rise in temperature even if a problem occurs in sensor control.
본 발명은 또한, 난방 물품에 적합한 발열 저항을 가지며, 난방 효율이 우수한 발열 와이어 및 이를 포함하는 난방 물품을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a heating wire having heat resistance suitable for heating articles and excellent heating efficiency, and a heating article including the same.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 탄소-고분자 배합기반 발열 와이어의 제조방법은,The method for manufacturing a carbon-polymer compound-based heating wire according to the present invention for solving the above problems is,
복수 개의 구리-니켈합금 와이어를 꼬인 상태로 금형에 삽입하여 탄소나노튜브와 제1 고분자 수지 혼합 조성물로 코팅하는 1차 압출 단계;A first extrusion step of inserting a plurality of copper-nickel alloy wires into a mold in a twisted state and coating them with a mixture composition of carbon nanotubes and a first polymer resin;
상기 1차 압출 단계를 거친 와이어의 표면에 제2 고분자 수지를 코팅하는 2차 압출 단계;a second extrusion step of coating a second polymer resin on the surface of the wire that has passed through the first extrusion step;
를 포함한다.includes
본 발명에 있어서, 상기 2차 압출 단계는 상기 1차 압출 단계를 거친 와이어에 0.05 내지 1초 내에 수행되는 것일 수 있다.In the present invention, the secondary extrusion step may be performed within 0.05 to 1 second on the wire that has undergone the primary extrusion step.
본 발명에 있어서, 상기 제1 고분자 수지는 폴리아미드(Polyamide, PA)이고, 상기 제2 고분자 수지는 폴리아미드일 수 있다.In the present invention, the first polymer resin may be polyamide (PA), and the second polymer resin may be polyamide.
본 발명에 있어서, 상기 탄소나노튜브와 제1 고분자 수지 혼합 조성물은 조성물 전체 중량을 기준으로 상기 제1 고분자 수지 100 중량부를 기준으로 탄소나노튜브 1 내지 5 중량부를 포함한다.In the present invention, the mixed composition of the carbon nanotubes and the first polymer resin includes 1 to 5 parts by weight of the carbon nanotubes based on 100 parts by weight of the first polymer resin based on the total weight of the composition.
본 발명에 있어서, 상기 발열 와이어는 평균 직경이 0.5 내지 1.0 mm이고, 상기 구리-니켈합금 와이어는 평균 직경이 0.06 내지 0.1 mm이고, 1 내지 최대 20 개 이하로 포함되고, 상기 구리-니켈합금 와이어는 전체 평균 직경이 0.1 내지 0.3 mm인 것일 수 있다. 즉, 1차 압출하기 전 단일 또는 복수 개의 구리-니켈합금 와이어의 전체 평균 직경을 의미한다.In the present invention, the heating wire has an average diameter of 0.5 to 1.0 mm, the copper-nickel alloy wire has an average diameter of 0.06 to 0.1 mm, and includes 1 to 20 or less at most, and the copper-nickel alloy wire has an average diameter of 0.06 to 0.1 mm. May have an overall average diameter of 0.1 to 0.3 mm. That is, it means the overall average diameter of a single or a plurality of copper-nickel alloy wires before the primary extrusion.
본 발명에 있어서, 상기 1차 압출 단계에서 상기 탄소나노튜브와 제1 고분자 수지 혼합 조성물의 코팅 두께는 0.3 내지 0.5 mm이고, 상기 2차 압출 단계에서 상기 제2 고분자 수지의 코팅 두께는 0.1 내지 0.2 mm일 수 있다.In the present invention, in the first extrusion step, the coating thickness of the carbon nanotube and the first polymer resin mixed composition is 0.3 to 0.5 mm, and in the second extrusion step, the coating thickness of the second polymer resin is 0.1 to 0.2 mm. can be mm.
본 발명에 있어서, 상기 발열 와이어는 미터(m) 당 저항이 0.9 내지 1.5Ω(옴) 일 수 있다.In the present invention, the heating wire may have a resistance of 0.9 to 1.5 Ω (ohm) per meter (m).
본 발명에 있어서, 상기 탄소-고분자 배합기반 발열 와이어의 제조방법은, 상기 2차 압출 단계 후 부직포 위에 열선 패치 형태로 박음질하는 단계를 포함할 수 있다.In the present invention, the manufacturing method of the carbon-polymer blend-based heating wire may include stitching in the form of a heating wire patch on a nonwoven fabric after the secondary extrusion step.
본 발명은 또한, 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 탄소-고분자 배합기반 발열 와이어를 제공한다.The present invention also provides a carbon-polymer blend-based heating wire manufactured according to the manufacturing method of the present invention.
또한, 본 발명에 따른 발열 와이어를 포함하는 난방 물품으로서, 상기 난방 물품은 자동차 온열 시트, 무릎 워머, 발열 패치, 온열 매트 및 발열 의류로 이루어진 군에서 선택된 하나인 난방 물품을 제공한다.In addition, as a heating article including a heating wire according to the present invention, the heating article is one selected from the group consisting of a car heated seat, a knee warmer, a heating patch, a heated mat, and a heating clothing.
본 발명에 따른 발열 와이어의 제조방법에 따라 제조된 발열 와이어는 기존의 발열 와이어와 동등 내지 양호한 수준의 난방 효율을 유지하면서도, 제조 단가가 낮은 장점을 가진다.The heating wire manufactured according to the manufacturing method of the heating wire according to the present invention has the advantage of low manufacturing cost while maintaining a heating efficiency equal to or better than that of the existing heating wire.
본 발명에 따른 발열 와이어의 제조방법에 따라 제조된 발열 와이어는 센서 제어에 문제가 발생하더라도 온도가 급격히 상승하는 문제가 방지되고 이에 따라, 화상이나 화재 등 위험이 없는 장점을 가진다.The heating wire manufactured according to the manufacturing method of the heating wire according to the present invention has the advantage that even if a problem occurs in sensor control, the problem of rapidly rising temperature is prevented, and thus there is no danger such as burns or fire.
본 발명에 따른 발열 와이어의 제조방법에 따라 제조된 발열 와이어는 난방 물품에 적합한 발열 저항을 가지며, 난방 효율이 우수한 장점을 가진다.The heating wire manufactured according to the manufacturing method of the heating wire according to the present invention has heating resistance suitable for heating articles and has excellent heating efficiency.
본 발명 개발한 탄소-고분자 배합기반 발열 와이어 소재는 PTC가 가지는 특성상 설정된 특정 온도 이상은 올라가지 않으면서, 탄소분말(CNT)과 고분자 소재(PA)의 배합 비율 조절을 통해 탄소-고분자 배합기반 발열 와이어 제조단계에서 고온 한계점(ex. 80℃)을 설정할 수 있다.The carbon-polymer mixture-based heating wire material developed in the present invention does not rise above a specific temperature set due to the characteristics of PTC, and the carbon-polymer mixture-based heating wire material is adjusted by adjusting the mixing ratio of carbon powder (CNT) and polymer material (PA). A high temperature limit (ex. 80°C) can be set in the manufacturing stage.
따라서 기존 자동차 발열 와이어로 적용된 발열 시트나 무릎 워머처럼 온도제어장치(센서) 불량 시 발생하게 되는 고온 화상 및 화재 위험이 거의 없으며, 적은 양의 전력으로 많은 양의 발열을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 첨가된 탄소분말(CNT)에서 다량의 원적외선이 방출되어 실제 탑승자가 높은 온열감을 체감할 수 있다. Therefore, there is almost no risk of high-temperature burns and fires that occur when the temperature control device (sensor) is defective, such as a heating seat or knee warmer applied with an existing automobile heating wire, and a large amount of heat can be realized with a small amount of power, as well as added A large amount of far-infrared rays are emitted from the carbon powder (CNT), so passengers can experience a high sense of warmth.
도 1은 본 발명에 따른 발열 와이어의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 와이어를 이용한 자동차용 발열 패치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 와이어의 제조방법을 나타낸 공정 순서도이다.1 is a view showing the structure of a heating wire according to the present invention.
2 is a diagram showing a heating patch for a vehicle using a heating wire according to an embodiment of the present invention.
3 is a process flow chart showing a manufacturing method of a heating wire according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 각 구성을 보다 상세히 설명하나, 이는 하나의 예시에 불과할 뿐, 본 발명의 권리범위가 다음 내용에 의해 제한되지 아니한다.Hereinafter, each configuration of the present invention will be described in more detail so that those skilled in the art can easily practice it, but this is only one example, and the scope of the present invention is Not limited.
본 발명에 사용된 "바람직한" 또는 "바람직하게는"은 특정 조건에서 특정 장점을 갖는 본 발명의 실시예를 나타낸다. 그러나, 다른 실시예 또한 동일 조건 또는 다른 조건에서 바람직할 수 있다. 또한, 하나 이상의 바람직한 실시예는 다른 실시예가 유용하지 않다는 것을 의미하는 것은 아니며, 본 발명의 범위 내에 있는 다른 실시예를 배제하는 것도 아니다.“Preferred” or “preferably” as used herein refers to embodiments of the present invention that have particular advantages under particular conditions. However, other embodiments may also be preferred under the same or different conditions. Also, the presence of one or more preferred embodiments does not imply that other embodiments are not useful, nor does it exclude other embodiments from being within the scope of the present invention.
본 발명에 따른 탄소-고분자 배합기반 발열 와이어의 제조방법은, 복수 개의 구리-니켈합금 와이어를 꼬인 상태로 금형에 삽입하여 탄소나노튜브와 제1 고분자 수지 혼합 조성물로 코팅하는 1차 압출 단계, 상기 1차 압출 단계를 거친 와이어의 표면에 제2 고분자 수지를 코팅하는 2차 압출 단계를 포함한다.The method for manufacturing a carbon-polymer compound-based heating wire according to the present invention includes a first extrusion step of inserting a plurality of copper-nickel alloy wires in a twisted state into a mold and coating them with a mixture composition of carbon nanotubes and a first polymer resin; and a second extrusion step of coating a second polymer resin on the surface of the wire that has passed through the first extrusion step.
본 발명은 자동차 시트 등 난방 모듈에 장착되어 운전자의 온열성을 도모하는 발열 와이어 제조방법에 관한 것으로서, 복수 개의 구리-니켈합금 와이어를 요구되는 저항값에 따라 가닥수와 두께를 다르게 조합하여 금형에 삽입한 상태에서 1차로 탄소분말(CNT)과 고분자 수지(PA)가 요구되는 발열 특성에 따라 특정 배합 비율로 교반된 소재를 압출하고, 2차로 고분자 수지(PA)가 곧바로 코팅될 수 있도록 동시에 이중 압출하여 빠르고 연속적으로 발열 와이어를 성형하는 제조방법과 이를 부직포 위에 박음질하여 원하는 열선 패치 형태로 적용한 자동차 시트나 무릎 워머 등 발열 패치에 관한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing a heating wire that is installed in a heating module such as a car seat to promote driver's warmth. In the inserted state, firstly, carbon powder (CNT) and polymeric resin (PA) are extruded from the stirred material in a specific mixing ratio according to the required exothermic characteristics, and secondly, the polymeric resin (PA) is simultaneously double-coated so that it can be coated immediately. It relates to a manufacturing method of rapidly and continuously molding a heating wire by extrusion and to a heating patch, such as a car seat or knee warmer, applied in the form of a desired heating wire patch by sewing it on a nonwoven fabric.
우선, 본 발명에 의한 탄소-고분자 배합기반 발열 와이어는 자동차 시트의 엉덩이부와 등받이부에 각각 장착되어, 추운 날씨에 운전자를 따뜻하게 해주는 모듈로써, 발열 와이어 중앙에 삽입된 복수 개의 구리-니켈합금 와이어에 흐르는 전류의 저항 때문에 특정 배합 비율로 교반되어 1차로 압출된 탄소나노튜브(CNT)와 고분자 수지(PA) 발열체에서 발산된 열과 원적외선을 이용하여 온기를 생성시키는 것이다.First of all, the carbon-polymer mixture-based heating wire according to the present invention is a module that is mounted on the buttock and backrest of a car seat to warm the driver in cold weather, and includes a plurality of copper-nickel alloy wires inserted in the center of the heating wire. Because of the resistance of the current flowing in the mixture, it is stirred at a specific mixing ratio to create warmth by using the heat and far-infrared rays emitted from the primary extruded carbon nanotube (CNT) and polymer resin (PA) heating element.
또한, 위의 탄소-고분자 배합기반 발열 와이어를 부직포 위에 박음질하여 원하는 열선 패치 형태로 적용한 자동차 무릎 워머는 스티어링 휠 연결 부분 하단에 설치하여 겨울철 히터 바람 없이도 운전자의 허벅지와 무릎을 따뜻하게 해주는 제품으로, 겨울철 자동차 실내의 차가운 느낌을 빠른 속도로 줄여줄 수 있다.In addition, the car knee warmer, which is applied in the form of a desired heating wire patch by stitching the above carbon-polymer mixture-based heating wire onto a non-woven fabric, is installed at the bottom of the steering wheel connection part to warm the driver's thighs and knees without wind from the heater in winter. It can quickly reduce the feeling of cold inside the car.
먼저, 복수의 구리-니켈합금 와이어를 여러 개 꼰 상태로 금형 내에 삽입하고, 그 표면에 탄소나노튜브와 제1 고분자 수지가 혼합된 혼합 조성물을 코팅하는 단계인 1차 압출 단계를 수행한다. First, a first extrusion step, which is a step of inserting a plurality of copper-nickel alloy wires in a twisted state into a mold and coating a mixed composition in which carbon nanotubes and a first polymer resin are mixed on the surface thereof, is performed.
보다 상세하게는, 상기 2차 압출 단계는 상기 1차 압출 단계를 거친 와이어에 0.01 내지 1초 내에 수행되는 것일 수 있다.More specifically, the secondary extrusion step may be performed within 0.01 to 1 second on the wire that has passed through the primary extrusion step.
상기 시간보다 짧은 시간 내에 수행되는 경우에는, 장비에 요구되는 정밀성과 스피드가 증가하여 제조단가가 증가되는 문제가 있고, 상기 시간보다 긴 경우에는 1차 압출 단계의 혼합 조성물 층과 2차 압출 단계의 폴리머 코팅층의 접합력이 떨어져, 열전도도 및 난방 효율성 측면에서 저하될 수 있다.If it is performed within a shorter time than the above time, there is a problem in that the manufacturing cost increases due to the increase in precision and speed required for the equipment, and when the time is longer than the above, the mixed composition layer of the first extrusion step and the second extrusion step Bonding force of the polymer coating layer may decrease, and thermal conductivity and heating efficiency may be deteriorated.
한편, 상기 제1 고분자 수지는 폴리아미드(Polyamide, PA)이고, 상기 제2 고분자 수지는 폴리아미드일 수 있다. 상기 제2 고분자 수지는 폴리아미드에 인계 난연제를 더 포함할 수 있다. 요구되는 난연 성능에 따라 상기 제1 고분자 수지와 제2 고분자 수지 모두에 인계 난연제를 첨가하더라도 무방하다.Meanwhile, the first polymer resin may be polyamide (PA), and the second polymer resin may be polyamide. The second polymer resin may further include a phosphorus-based flame retardant in polyamide. Depending on the required flame retardant performance, a phosphorus-based flame retardant may be added to both the first polymer resin and the second polymer resin.
상기와 같이 인계 난연제를 포함하는 경우에는, 고분자 수지 100 중량부를 기준으로 25 중량부 이하로 첨가될 수 있다.In the case of including the phosphorus-based flame retardant as described above, it may be added in an amount of 25 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the polymer resin.
상기 함량보다 과량으로 첨가되는 경우에는, 와이어로 압출 시 성형성이 떨어지는 문제, 실제 발열 와이어로 사용 시에 내구성이 저하될 수 있는 문제가 있으므로, 상기 함량 범위 내에서 가감하는 것이 바람직하다.When added in excess of the above content, it is preferable to increase or decrease the content within the above range because there is a problem of poor moldability when extruded into a wire and a problem of reduced durability when used as an actual heating wire.
상기 제1 고분자 수지와 상기 제2 고분자 수지를 모두 폴리아미드를 사용하는 경우, 상기 폴리아미드는 폴리아미드이면 폴리머 분자구조에 제한없이 다양한 종류의 폴리아미드를 사용할 수 있다. 바람직하게는, 폴리아미드12를 사용할 수 있다.When polyamide is used as both the first polymer resin and the second polymer resin, various kinds of polyamides may be used without limitation in polymer molecular structure as long as the polyamide is polyamide. Preferably, polyamide 12 can be used.
한편, 본 발명에 있어서, 상기 제1 고분자 수지와 상기 제2 고분자 수지는 각각 독립적으로 중량 평균 분자량이 30,000 내지 40,000 g/mol인 것을 사용할 수 있다.Meanwhile, in the present invention, the first polymer resin and the second polymer resin may each independently have a weight average molecular weight of 30,000 to 40,000 g/mol.
상기 탄소나노튜브와 제1 고분자 수지 혼합 조성물은 조성물 전체 중량을 기준으로 상기 제1 고분자 수지 100 중량부를 기준으로 탄소나노튜브 1 내지 5 중량부를 포함한다.The mixed composition of the carbon nanotubes and the first polymer resin includes 1 to 5 parts by weight of the carbon nanotubes based on 100 parts by weight of the first polymer resin based on the total weight of the composition.
상기 함량보다 탄소나노튜브의 함량이 과다한 경우에는, 압출 성형 후 열선의 유연성이 낮아 쉽게 꺾이거나 부러지는 문제가 있고, 상기 함량보다 적은 경우에는, 원하는 발열량을 얻지 못하는 문제가 있다.If the content of carbon nanotubes exceeds the above content, there is a problem in that the heat wire is easily bent or broken due to low flexibility after extrusion molding, and if the content is less than the above content, there is a problem in not obtaining a desired calorific value.
상기 발열 와이어는 평균 직경이 0.05 내지 1.0 mm인 것일 수 있다. 상기 직경보다 작은 경우, 압출 성형 공정 적용이 어려운 문제가 있고, 상기 직경보다 큰 경우에는, 압출된 발열선을 부직포 등 섬유 위에 박음질하기 어려운 문제가 있다.The heating wire may have an average diameter of 0.05 to 1.0 mm. If the diameter is smaller than the diameter, it is difficult to apply the extrusion molding process, and if the diameter is larger than the diameter, it is difficult to sew the extruded heating wire onto fibers such as nonwoven fabric.
상기 구리-니켈합금 와이어는 1 내지 20개를 포함할 수 있고, 요구되는 발열 특성이나 저항값 설정에 따라 다양한 수량과 굵기로 선택하여 적용할 수 있다.The copper-nickel alloy wire may include 1 to 20 wires, and may be selected and applied in various quantities and thicknesses according to required heating characteristics or resistance value settings.
상기 개수보다 많이 포함하는 경우에는, 발열 와이어의 평균 직경이 증가하여 난방 효율이 오히려 저감되는 문제가 있고, 상기 개수보다 적게 포함하는 경우에는, 인장 강도나 유연성 등이 떨어져, 발열 와이어의 내구성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.If more than the above number is included, the average diameter of the heating wire increases and the heating efficiency is rather reduced. there may be a problem with
상기 구리-니켈합금 와이어는 평균 직경이 0.06 내지 1.0 mm인 것일 수 있다.The copper-nickel alloy wire may have an average diameter of 0.06 to 1.0 mm.
상기 구리-니켈합금 와이어의 인장 강도나 유연성에 따라 적절히 설정할 수 있으나, 상기 발열 와이어의 전체 평균 직경의 범위와 개수 범위 내에서 조절이 가능하다. Although it can be set appropriately according to the tensile strength or flexibility of the copper-nickel alloy wire, it can be adjusted within the range of the total average diameter and the number of heating wires.
구체적으로, 상기 구리-니켈합금 와이어의 전체 평균 직경은 0.1 내지 0.3 mm일 수 있다. 이는 단일 또는 복수 개의 구리-니켈합금 와이어를 1차 압출하기 전 꼰 상태에서의 평균 직경을 의미한다. 각 단일 와이어의 직경, 복수 개의 와이어의 개수 및 상기 전체 평균 직경의 범위를 만족하는 내에서 적절히 변형이 가능하다.Specifically, the overall average diameter of the copper-nickel alloy wire may be 0.1 to 0.3 mm. This means the average diameter in a state in which a single or plurality of copper-nickel alloy wires are twisted before primary extrusion. Appropriate deformation is possible within the range of the diameter of each single wire, the number of plural wires, and the overall average diameter.
한편, 상기 1차 압출 단계에서 상기 탄소나노튜브와 제1 고분자 수지 혼합 조성물의 코팅 두께는 0.3 내지 0.5 mm이고, 상기 2차 압출 단계에서 상기 제2 고분자 수지의 코팅 두께는 0.1 내지 0.2 mm일 수 있다.Meanwhile, in the first extrusion step, the coating thickness of the mixed composition of the carbon nanotubes and the first polymer resin may be 0.3 to 0.5 mm, and in the second extrusion step, the coating thickness of the second polymer resin may be 0.1 to 0.2 mm. have.
상기 발열 와이어는 미터(m) 당 저항이 0.9 내지 1.5Ω(옴)일 수 있다. The heating wire may have a resistance of 0.9 to 1.5 ohms per meter (m).
또한, 본 발명에 따른 탄소-고분자 배합기반 발열 와이어의 제조방법은, 상기 2차 압출 단계 후 부직포 위에 열선 패치 형태로 박음질하는 단계를 포함하여, 생산된 와이어를 직접 발열체에 적용하는 과정을 수행할 수 있다.In addition, the method for manufacturing a heating wire based on a carbon-polymer compound according to the present invention includes the step of stitching in the form of a heating wire patch on a nonwoven fabric after the secondary extrusion step, to perform a process of directly applying the produced wire to the heating element. can
상기 단계를 추가로 거침으로써, 전도성의 와이어와 폴리머 복합층, 폴리머층 과의 접착력이 증가하여, 난방 효율이 보다 증가하는 장점을 가진다.By additionally going through the above step, the adhesive force between the conductive wire and the polymer composite layer and the polymer layer is increased, thereby having the advantage of further increasing the heating efficiency.
이하에서는, 도면을 기초로 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 이는 본 발명을 이해하기 위한 하나의 예시에 불과할 뿐, 본 발명의 권리범위가 제한되지 아니한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the drawings, but this is only one example for understanding the present invention, and the scope of the present invention is not limited.
도 1은 본 발명에 따른 발열 와이어를 나타낸 도면이다. 1 is a view showing a heating wire according to the present invention.
본 발명에 따라 제조된 발열 와어어(10)는 내부에 구리-니켈 합금 와이어(100)를 복수 개 포함하여, 이를 꼰 상태에서 제1 고분자 수지(200)와 동시에 압축하여 복합 와이어로 제조된다. 이후, 2차 압출 단계에서 제2 고분자 수지(300)를 상기 와이어의 표면에 코팅함으로써 발열 와이어로(10) 제조된다.The
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 와이어를 이용한 자동차용 발열 패치를 나타낸 도면이다.2 is a diagram showing a heating patch for a vehicle using a heating wire according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참고하면, 본 발명에 따라 제조된 발열 와이어(10)를 부직포(20)의 표면에 봉제, 접착 등의 방법을 이용하여 고정시켜 자동차용 발열 패치(30)를 제조한다.Referring to FIG. 2 , a
상기 발열 와이어(10)는 부직표(20) 표면에 일정한 간격을 갖도록 배열함으로써, 발열 시에 발생되는 열로 인하여 와이어 간 합선이 발생되거나, 과도한 발열로 인한 화재 발생을 방지하도록 구성될 수 있다. 그러나, 이에 제한되지 않고, 필요에 따라 다양한 형태로 구성하여 발열 패치(30)를 제조할 수 있다.The
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 와이어의 제조방법을 나타낸 공정 순서도이다.3 is a process flow chart showing a manufacturing method of a heating wire according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참고하면, 단일 또는 복수 개의 구리-니켈합금 와이어를 꼬인 상태로 금형에 삽입하여 탄소나노튜브와 제1 고분자 수지 혼합 조성물과 함께 압출하는 1차 압출 단계(S10)를 수행한다. 이 때 복합 와이어의 형태로 복수개의 꼬인 상태의 구리-니켈합금 와이어를 동시에 압출 성형한다. 이에 따라 얻어진 복합 와이어 형태의 열선은 제2 고분자 수지를 코팅하는 2차 압출 단계(S20)를 거쳐 본 발명에 따른 발열 와이어로 형성된다. 제조된 발열 와이어를 이용하여 부직포 표면에 봉제 단계(S30)를 수행함으로써 발열 패치를 제조한다.Referring to FIG. 3 , a first extrusion step (S10) of extruding a single or plurality of copper-nickel alloy wires in a twisted state into a mold and extruding the carbon nanotubes and the first polymer resin mixed composition is performed. At this time, a plurality of twisted copper-nickel alloy wires are simultaneously extruded in the form of a composite wire. The heating wire in the form of a composite wire thus obtained is formed into a heating wire according to the present invention through a secondary extrusion step (S20) of coating a second polymer resin. A heating patch is manufactured by performing a sewing step (S30) on the surface of the nonwoven fabric using the manufactured heating wire.
이하, 본 발명의 실시예를 기초로 보다 상세히 설명하나 이는 본 발명의 이해를 위한 하나의 예시적인 기재에 불과한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위가 다음의 실시예로 한정되거나 제한되지 아니한다.Hereinafter, it will be described in more detail based on an embodiment of the present invention, but this is only an exemplary description for understanding the present invention, and the scope of the present invention is not limited or limited to the following examples.
[제조예][Production Example]
<실시예 1><Example 1>
평균 직경 0.06 mm인 구리-니켈 합금 원사를 19개 준비하여 1x19 형태로 꼬아 만든 후, 금형에 넣고, PA12 100 중량부를 기준으로 CNT 3 중량부가 배합된 PA12 혼합 조성물로 1차 압출하였다.Nineteen copper-nickel alloy yarns having an average diameter of 0.06 mm were prepared and twisted into a 1x19 shape, put into a mold, and primary extruded with a PA12 mixed composition containing 3 parts by weight of CNT based on 100 parts by weight of PA12.
상기 1차 압출하여 얻어진 1차 열선은 즉시 인계 난연제가 함유된 PA12 고분자 수지로 코팅하여 2차 압출하여 평균 직경 0.9 mm인 발열 와이어를 제조하였다.The primary heating wire obtained by the primary extrusion was immediately coated with PA12 polymer resin containing a phosphorus-based flame retardant, and secondary extrusion was performed to prepare a heating wire having an average diameter of 0.9 mm.
이를 이용하여 부직포 표면에 1 cm 간격으로 봉제하여 자동차 시트용 발열체를 제조하였다.Using this, a heating element for a car seat was manufactured by sewing on the surface of a nonwoven fabric at intervals of 1 cm.
<비교예 1><Comparative Example 1>
시중의 구리-니켈 합금 섬유(직경 0.9 mm)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 자동차 시트용 발열체를 제조하였다.A heating element for a car seat was manufactured in the same manner as in Example 1, except that commercially available copper-nickel alloy fibers (0.9 mm in diameter) were used.
[실험예][Experimental Example]
제조예(실시예)와 비교예에 따라 제조된 발열체에 대하여, 소비전력 측정, 제조단가 인덱스를 측정 및 계산하여 표 1에 나타냈다.With respect to the heating elements manufactured according to Manufacturing Example (Example) and Comparative Example, power consumption measurement and manufacturing cost index were measured and calculated and shown in Table 1.
1) 소비전력1) Power consumption
자동차 시트용 열선의 소비전력을 측정하였다. 자동차 시트(Cush, Back)의 소비전력 총량을 의미한다(단위: 와트, W).The power consumption of the heating wire for automobile seats was measured. It means the total amount of power consumed by car seats (Cush, Back) (Unit: Watt, W).
2) 제조단가 인덱스(Index)2) Manufacturing unit price index
시중의 구리-니켈 합금 섬유를 사용한 발열체의 제조단가를 100으로 보고 상대적인 제조단가를 나타냈다.The manufacturing cost of a heating element using copper-nickel alloy fibers on the market was considered as 100, and the relative manufacturing cost was shown.
(단위: 와트, W).Power Consumption
(Unit: Watts, W).
인덱스Manufacturing cost
index
표 1을 참고하면, 시중의 구리-니켈 합금 섬유를 사용하여 제조된 자동차 시트용 발열체의 경우, 제조 비용이 비싸면서도 소비전력 값이 높아 전력 효율은 떨어지나, 본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 복합 섬유의 경우 제조단가가 저렴하면서도 소비 전력은 크게 저감하여, 전력 효율이 크게 향상됨을 확인할 수 있다.Referring to Table 1, in the case of a heating element for a car seat manufactured using copper-nickel alloy fibers on the market, the manufacturing cost is high and the power consumption value is high, but the power efficiency is low, but the composite manufactured by the manufacturing method according to the present invention In the case of fiber, it can be confirmed that the manufacturing cost is low and the power consumption is greatly reduced, and the power efficiency is greatly improved.
따라서, 본 발명에 따라 제조된 복합 와이어를 사용한 발열체의 경우, 상대적으로 제조 비용을 절감할 수 있으면서도, 전력 효율이 향상된 효과를 가질 수 있다.Therefore, in the case of the heating element using the composite wire manufactured according to the present invention, the manufacturing cost can be relatively reduced, and power efficiency can be improved.
10: 와이어
20: 부직포
30: 발열패치
100: 구리-니켈 합금 와이어
200: 제1 고분자 수지
300: 제2 고분자 수지
S10: 1차 압출 단계
S20: 2차 압출 단계
S30: 부직포 봉제 단계10: wire
20: non-woven fabric
30: heat patch
100: copper-nickel alloy wire
200: first polymer resin
300: second polymer resin
S10: 1st extrusion step
S20: 2nd extrusion step
S30: non-woven fabric sewing step
Claims (10)
상기 1차 압출 단계를 거친 와이어의 표면에 제2 고분자 수지를 코팅하는 2차 압출 단계;
를 포함하는 탄소-고분자 배합기반 발열 와이어의 제조방법.
A first extrusion step of inserting a single or plurality of copper-nickel alloy wires into a mold in a twisted state and coating them with a mixture composition of carbon nanotubes and a first polymer resin;
a second extrusion step of coating a second polymer resin on the surface of the wire that has passed through the first extrusion step;
Method for producing a carbon-polymer compound-based heating wire comprising a.
상기 2차 압출 단계는 상기 1차 압출 단계를 거친 와이어에 0.01 내지 1초 내에 수행되는 것을 특징으로 하는 탄소-고분자 배합기반 발열 와이어의 제조방법.
According to claim 1,
The secondary extrusion step is characterized in that carried out within 0.01 to 1 second to the wire passed through the primary extrusion step carbon-polymer blend-based heating wire manufacturing method.
상기 제1 고분자 수지는 폴리아미드(Polyamide, PA)이고,
상기 제2 고분자 수지는 폴리아미드인 탄소-고분자 배합기반 발열 와이어의 제조방법.
According to claim 1,
The first polymer resin is polyamide (PA),
The second polymer resin is a polyamide method of producing a carbon-polymer blend-based heating wire.
상기 탄소나노튜브와 제1 고분자 수지 혼합 조성물은 조성물 전체 중량을 기준으로 상기 제1 고분자 수지 100 중량부를 기준으로 탄소나노튜브 1 내지 5 중량부를 포함하는 탄소-고분자 배합기반 발열 와이어의 제조방법.
According to claim 1,
The carbon nanotube and the first polymer resin mixture composition comprises 1 to 5 parts by weight of carbon nanotubes based on 100 parts by weight of the first polymer resin based on the total weight of the composition.
상기 발열 와이어는 평균 직경이 0.5 내지 1.0 mm이고,
상기 구리-니켈합금 와이어는 1 내지 20 개를 포함하고,
상기 구리-니켈합금 와이어는 평균 직경이 0.06 내지 0.1 mm인 것을 특징으로 하는 탄소-고분자 배합기반 발열 와이어의 제조방법.
According to claim 1,
The heating wire has an average diameter of 0.5 to 1.0 mm,
The copper-nickel alloy wire includes 1 to 20,
The copper-nickel alloy wire has an average diameter of 0.06 to 0.1 mm, characterized in that carbon-polymer blend-based heating wire manufacturing method.
상기 1차 압출 단계에서 상기 탄소나노튜브와 제1 고분자 수지 혼합 조성물의 코팅 두께는 0.3 내지 0.5 mm이고,
상기 2차 압출 단계에서 상기 제2 고분자 수지의 코팅 두께는 0.1 내지 0.2 mm인 탄소-고분자 배합기반 발열 와이어의 제조방법.
According to claim 1,
In the first extrusion step, the coating thickness of the mixed composition of the carbon nanotubes and the first polymer resin is 0.3 to 0.5 mm,
In the secondary extrusion step, the coating thickness of the second polymer resin is 0.1 to 0.2 mm. Method for producing a carbon-polymer blend-based heating wire.
상기 발열 와이어는 미터(m) 당 저항이 0.9 내지 1.5Ω(옴)인 탄소-고분자 배합기반 발열 와이어의 제조방법.
According to claim 1,
The heating wire has a resistance of 0.9 to 1.5 Ω (ohm) per meter (m). Method for producing a carbon-polymer compound-based heating wire.
상기 탄소-고분자 배합기반 발열 와이어의 제조방법은,
상기 2차 압출 단계 후 부직포 위에 열선 패치 형태로 박음질하는 단계를 포함하는 탄소-고분자 배합기반 발열 와이어의 제조방법.
According to claim 1,
The manufacturing method of the carbon-polymer compound-based heating wire,
A method of manufacturing a carbon-polymer blend-based heating wire comprising the step of stitching in the form of a hot wire patch on a nonwoven fabric after the secondary extrusion step.
A carbon-polymer blend-based heating wire prepared according to claim 1.
상기 난방 물품은 자동차 온열 시트, 무릎 워머, 발열 패치, 온열 매트 및 발열 의류로 이루어진 군에서 선택된 하나인 난방 물품.A heating article comprising the heating wire according to claim 9,
The heating article is a heating article selected from the group consisting of a car heated seat, a knee warmer, a heating patch, a heated mat, and a heating clothing.
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
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| E701 | Decision to grant or registration of patent right |