KR20230143357A - Heating wires including metal wires in conductive carbon composite - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전도성 탄소복합체내 금속사를 포함하는 발열선에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저전압 조건에서 높은 발열성능을 발현할 수 있는, 전도성 탄소복합체내 금속사를 포함하는 발열선 및 이를 포함하는 발열 제품에 관한 것이다. The present invention relates to a heating wire containing metal threads in a conductive carbon composite, and more specifically, to a heating wire containing metal threads in a conductive carbon composite that can exhibit high heating performance under low voltage conditions, and to heating products containing the same. It's about.
Description
본 발명은 전도성 탄소복합체내 금속사를 포함하는 발열선에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저전압 조건에서 높은 발열성능을 발현할 수 있는, 전도성 탄소복합체내 금속사를 포함하는 발열선 및 이를 포함하는 발열 제품에 관한 것이다. The present invention relates to a heating wire containing metal threads in a conductive carbon composite, and more specifically, to a heating wire containing metal threads in a conductive carbon composite that can exhibit high heating performance under low voltage conditions, and to heating products containing the same. It's about.
일반적으로 발열체는 보온을 위한 발열, 발열매트, 온돌침대, 바닥의 난방을 위한 발열, 지붕 비닐 하우스의 제설을 위한 발열 또는 각종 배관과 탱크의 동결방지, 도로 면의 결로 방지, 자동차의 후면 유리, 사이드 미러, 시트 또는 조향 핸들의 습기 제거 등에 사용되고 있으며, 따듯하고 안락한 분위기를 추구하는 요구의 확장 및 전자 제품, 사무용 및 건설용 자재의 개선된 특성요구 등에 따라 그 사용 용도가 점점 더 많아지는 추세이다.In general, heating elements are used for thermal insulation, heating mats, ondol beds, heating for floor heating, heat for removing snow from roof greenhouses, preventing freezing of various pipes and tanks, preventing condensation on road surfaces, rear windshield of automobiles, etc. It is used to remove moisture from side mirrors, seats, or steering handles, and its use is increasing as the demand for a warm and comfortable atmosphere expands and the demand for improved characteristics of electronic products, office and construction materials increases. .
종래기술의 경우 발열체 소재로 니크롬 선이 사용되었으나, 근래에 들어서는 기존의 니크롬선 대비 효율과 안전성이 뛰어난 탄소 발열체를 포함하는 제품들이 속속 개발되고 있다. In the case of conventional technology, nichrome wire was used as a heating element material, but recently, products containing carbon heating elements that are more efficient and safe than existing nichrome wires are being developed one after another.
이러한 대표적 탄소발열체로서, 면상 발열체가 있으며, 이것은 탄소섬유, 탄소나노튜브, 그래핀, 카본블랙 등의 단독 혹은 통상적 전도성 재료와의 혼합 코팅으로 만들어진다.As a representative carbon heating element, there is a planar heating element, which is made of carbon fiber, carbon nanotubes, graphene, carbon black, etc. alone or mixed with common conductive materials.
한편, 탄소섬유를 적용한 발열체(이하, '탄소섬유 발열체'라 함)는 통상적으로 여러 가닥의 단일 탄소섬유를 꼬아서 탄소섬유 발열도체를 형성한 후 외부를 절연체로 감싸는 구조를 가지며, 이러한 탄소섬유 발열체는 전기적 전도성이 우수하고, 전자파 차폐를 높일 수 있어, 다양한 용도에 적용될 수 있다.On the other hand, a heating element using carbon fiber (hereinafter referred to as a 'carbon fiber heating element') usually has a structure in which several strands of single carbon fiber are twisted to form a carbon fiber heating conductor, and then the outside is wrapped with an insulator. The heating element has excellent electrical conductivity and can increase electromagnetic wave shielding, so it can be applied to a variety of applications.
그러나, 상기 탄소섬유의 전기저항은 22 Ω/m로서, 저전압용 열선으로 활용하기 위해서 저가의 도금공정을 통해 전기저항을 낮추는 공정이 필수적이라 이를 위한 추가의 공정이 필요하다.However, the electrical resistance of the carbon fiber is 22 Ω/m, and in order to use it as a low-voltage heating wire, a process of lowering the electrical resistance through a low-cost plating process is essential, so an additional process is necessary.
예컨대, 한국 공개특허공보 제10-2012-0021815호에서는 전자파 차폐를 위해서 Ni 무전해 도금을 최종적으로 수행한 탄소섬유 발열선이 공지되어 있다.For example, in Korean Patent Publication No. 10-2012-0021815, a carbon fiber heating wire in which Ni electroless plating was finally performed for electromagnetic wave shielding is known.
그러나, 기존의 탄소섬유나 흑연섬유를 직접 사용할 경우의 높은 전압이 요구되는 문제점을 해소하기 위해, 탄소섬유에 금속 도금을 하여 탄소 발열선의 성능을 향상시키는 방법은 도금에 많은 비용이 들어갈 뿐만 아니라 도금된 형태의 발열선은 외부 충격이나 힘에 의해서 쉽게 분리되는 단점이 있다. However, in order to solve the problem of requiring a high voltage when using existing carbon fiber or graphite fiber directly, the method of improving the performance of the carbon heating wire by metal plating the carbon fiber not only costs a lot of plating, but also requires plating. This type of heating wire has the disadvantage of being easily separated by external shock or force.
또한, 상용으로 판매되고 있는 도금된 탄소섬유의 경우 전기저항이 0.1 Ω/m 이하로 12V, 24V용 열선으로 사용하기에 저항이 너무 낮아 쇼트의 위험성이 높은 문제점이 있다.In addition, commercially sold plated carbon fiber has an electrical resistance of less than 0.1 Ω/m, which is too low to be used as a 12V or 24V heating wire, so there is a high risk of short circuit.
이에 따라, 12V의 경우 0.3(0.22로 수정) Ω/m, 24V의 경우 0.6(0.44로 수정) Ω/m 정도의 전기저항이 필요하며, 사용되는 길이에 따라 전기저항 값을 유동적으로 맞춰주는 기술이 필요하다.Accordingly, an electrical resistance of about 0.3 (revised to 0.22) Ω/m is required for 12V and 0.6 (revised to 0.44) Ω/m for 24V, and technology adjusts the electrical resistance value flexibly depending on the length used. This is needed.
한편, 탄소나노튜브, 그래핀, 탄소섬유 등을 단독 혹은 이종 이상의 고분자와 혼합하여 제조한 탄소복합체 발열체는 비교적 발열 성능이 우수하다고 알려져 있으나, 상기 탄소나노튜브, 그래핀 등은 고가이면서 분산이 잘 이루어지지 않아서 통상적인 분산방법으로는 고전도성을 발현하기는 어려운 문제점이 있다.Meanwhile, carbon composite heating elements manufactured by using carbon nanotubes, graphene, carbon fiber, etc. alone or by mixing them with different types of polymers are known to have relatively excellent heating performance. However, carbon nanotubes, graphene, etc. are expensive and easily dispersed. There is a problem in that it is difficult to achieve high conductivity using conventional dispersion methods.
이와 관련한 종래기술로서, 한국 공개특허공보 제10-2010-0127953호에서는 전도성 카본, 전도성 CF(카본파이버) 등의 전도성 충진제 및 열가소성 수지를 혼련 교반한 후, 압출하여 전도/발열성 수지(폴리머)를 제조하고, 이를 이용한 발열사의 제조공정이 개시되어 있고, Korean Chem. Eng. Res., 55(2), 264-269(2017.04)에서는 무전해 구리도금된 흑연 섬유의 발열특성에 관해 기재되어 있다.As a prior art related to this, in Korean Patent Publication No. 10-2010-0127953, conductive fillers such as conductive carbon and conductive CF (carbon fiber) and thermoplastic resin are mixed and stirred, and then extruded to form a conductive/heat-generating resin (polymer). is manufactured, and the manufacturing process for heat-generating yarn using it is disclosed, and Korean Chem. Eng. Res., 55(2), 264-269 (2017.04) describes the heating characteristics of electroless copper-plated graphite fiber.
그러나 상기 선행 문헌들을 포함하는 종래 기술에도 불구하고, 저전압에서 보다 개선된 발열 성능을 나타내는, 탄소복합체를 포함하는 발열선에 대한 개발의 필요성은 지속적으로 요구되고 있다.However, despite the prior art including the preceding literature, there is a continued need for development of a heating line containing a carbon composite that exhibits improved heat generation performance at low voltage.
본 발명이 이루고자 하는 첫 번째 기술적 과제는 보다 안전하고 저렴한 탄소발열사의 개발을 위하여, 고분자내 카본블랙이 고분산된 탄소복합체를 사용하여 저전압에서 보다 개선된 발열 성능을 나타내는 탄소복합체 발열선을 제공한다.The first technical task to be achieved by the present invention is to provide a carbon composite heating wire that exhibits improved heating performance at low voltage by using a carbon composite with highly dispersed carbon black in the polymer in order to develop safer and cheaper carbon heating yarn.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 두 번째 기술적 과제는 상기 탄소복합체 발열선을 포함하는 발열제품을 제공하는 것이다.In addition, the second technical problem to be achieved by the present invention is to provide a heating product including the carbon composite heating wire.
본 발명은 적어도 하나의 금속사; 및 상기 금속사를 둘러싸며, 고분자 바인더를 포함하는 탄소복합체;를 포함하며, 상기 탄소복합체는 카본블랙을 전체 탄소복합체 함량을 기준으로, 30 wt% 이상 함유된 것을 특징으로 하는 발열선을 제공한다.The present invention includes at least one metal thread; and a carbon composite surrounding the metal thread and including a polymer binder, wherein the carbon composite contains more than 30 wt% of carbon black based on the total carbon composite content.
일 실시예로서, 상기 카본블랙은 오일 흡수수(oil absorption number: OAN) 값이 120 이상일 수 있다. As an example, the carbon black may have an oil absorption number (OAN) value of 120 or more.
일 실시예로서, 상기 카본블랙은 전체 탄소복합체에 대하여 35 wt% 이상 함유된 것 일 수 있다. As an example, the carbon black is 35 wt% based on the total carbon composite. It may contain more than one.
일 실시예로서, 상기 고분자 바인더는 폴리올레핀계 고분자, 나이론계 고분자, 에스테르계 고분자 및 에테르계 고분자 중에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합성분인 것 일 수 있다. As an example, the polymer binder may be any one selected from polyolefin-based polymers, nylon-based polymers, ester-based polymers, and ether-based polymers, or a mixture thereof.
일 실시예로서, 상기 탄소복합체는 상기 카본블랙외에 탄소나노튜브, 그래핀, 탄소섬유에서 선택되는 어느 하나의 탄소 성분을 추가적으로 포함할 수 있다. As an example, the carbon composite may additionally include any one carbon component selected from carbon nanotubes, graphene, and carbon fiber in addition to the carbon black.
일 실시예로서, 상기 탄소복합체의 비저항값은 2 Ω·cm이하인 것 일 수 있다. As an example, the specific resistance value of the carbon composite may be 2 Ω·cm or less.
일 실시예로서, 상기 발열선의 저항값은 2 Ω/m 이하인 것 일 수 있다. As an example, the resistance value of the heating wire may be 2 Ω/m or less.
일 실시예로서, 상기 발열선은 금속사의 개수는 2 ~ 50의 금속사를 포함하며, 각각의 금속사의 단면 지름은 0.01 ~ 1 mm 인 것 일 수 있다. As an example, the heating wire may include 2 to 50 metal threads, and each metal thread may have a cross-sectional diameter of 0.01 to 1 mm.
일 실시예로서, 상기 발열선의 단면 지름은 0.5 ~ 5 mm 인 것 일 수 있다. As an example, the cross-sectional diameter of the heating wire may be 0.5 to 5 mm.
일 실시예로서, 상기 금속사는 각각 구리, 스테인레스, 알루미늄, 니켈, 니크롬, 백금 중에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합성분에 의한 금속으로 이루어진 것 일 수 있다. As an example, the metal thread may be made of a metal selected from copper, stainless steel, aluminum, nickel, nichrome, and platinum, or a mixture thereof.
일 실시예로서, 상기 발열선은 DC 3.7 ~ 24 V의 전압 조건에서 발열 온도가 70 ~ 120 ℃인 것 일 수 있다. As an example, the heating wire may have a heating temperature of 70 to 120 °C under a voltage condition of DC 3.7 to 24 V.
본 발명은 또한, 상기 발열선을 포함하는 발열 제품을 제공할 수 있다. The present invention can also provide a heating product including the heating element.
본 발명에 따른 탄소복합체 발열선은 금속사를 둘러싸며, 고분자 바인더를 포함하는 탄소복합체가 탄소 복합체내 고분산된 카본블랙을 특정 함량이상 함유함으로써, 저전압에서도 높은 발열성능을 발현할 수 있어, 다양한 분야에 적용가능한 발열 제품으로 응용할 수 있다. The carbon composite heating line according to the present invention surrounds a metal thread, and the carbon composite containing a polymer binder contains more than a certain content of highly dispersed carbon black in the carbon composite, allowing it to exhibit high heat generation performance even at low voltage, and can be used in various fields. It can be applied as a heat-generating product applicable to .
본 발명은 특히, 낮은 비저항값을 가지는 탄소복합체의 비저항값, 인장강도, 신율 등의 조건 변경과, 탄소 복합체내 함유된 금속사의 개수, 두께, 길이 등을 변경하여 발열선의 다양한 물성 및 발열 성능을 조절할 수 있는 장점을 가질 수 있으며, 제조가 용이하면서 경제성을 가질 수 있는 발열선을 제공할 수 있다. In particular, the present invention improves the various physical properties and heat generation performance of the heating wire by changing the conditions such as the resistivity value, tensile strength, and elongation of the carbon composite having a low resistivity value, and changing the number, thickness, and length of the metal threads contained in the carbon composite. It can have the advantage of being adjustable, and can provide a heating wire that is easy to manufacture and economical.
도 1은 본 발명에 따른 금속사/탄소복합체를 포함하는 발열선에 대한 모식도이다.Figure 1 is a schematic diagram of a heating wire containing a metal thread/carbon composite according to the present invention.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail. Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used in this specification have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains. In general, the nomenclature used herein is well known and commonly used in the art.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification of the present application, when a part "includes" a certain component, this means that it may further include other components rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.
앞서의 기술적 과제들을 달성하기 위해서, 본 발명의 발명자들은 낮은 비저항값을 가지도록 카본블랙을 고분자 바인더와 함께 분산시킨 탄소복합체 내부에, 고전도성이 발현되는 적어도 하나이상의 전도성 금속사를 함유시켜 발열선을 제조하는 경우에 기존의 탄소복합체만으로 이루어지거나 또는 금속 입자를 포함하는 발열선과 대비하여 저전압에서 높은 발열 성능을 나타내는 것을 발견하여 본 발명을 완성할 수 있었다. In order to achieve the above technical problems, the inventors of the present invention created a heating line by containing at least one conductive metal thread that exhibits high conductivity inside a carbon composite in which carbon black was dispersed with a polymer binder to have a low specific resistance value. The present invention was completed by discovering that, when manufactured, it exhibits high heat generation performance at low voltage compared to existing heating wires made of only carbon composites or containing metal particles.
보다 상세하게는, 본 발명에 따른 발열선은 적어도 하나의 금속사; 및 상기 금속사를 둘러싸며, 고분자 바인더를 포함하는 탄소복합체;를 포함하며, 상기 탄소복합체는 카본블랙을 전체 탄소복합체 함량을 기준으로, 30 wt% 이상 함유된 것을 특징으로 한다. More specifically, the heating wire according to the present invention includes at least one metal thread; and a carbon composite surrounding the metal thread and including a polymer binder, wherein the carbon composite contains more than 30 wt% of carbon black based on the total carbon composite content.
이하에서는 본 발명에 따른 발열선 및 이를 포함하는 발열 제품에 대하여 도 1을 참조하여 보다 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the heating element according to the present invention and the heating product including the same will be described in more detail with reference to FIG. 1.
도 1은 본 발명에 따른 금속사/탄소복합체의 발열선에 대한 모식도로서, 상기 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 발열선은 적어도 하나의 금속사(100); 및 상기 금속사(100)를 둘러싸며, 고분자 바인더를 포함하는 탄소복합체(200);를 포함하며, 상기 탄소복합체(200)는 카본블랙을 전체 탄소복합체 함량을 기준으로, 30 wt% 이상 함유할 수 있다. Figure 1 is a schematic diagram of a heating line of a metal thread/carbon composite according to the present invention. As shown in Figure 1, the heating line according to the present invention includes at least one metal thread (100); and a carbon composite 200 surrounding the metal thread 100 and containing a polymer binder, wherein the carbon composite 200 may contain more than 30 wt% of carbon black based on the total carbon composite content. You can.
여기서, 상기 탄소복합체(200)는 바람직하게는, 카본블랙을 전체 탄소복합체 함량을 기준으로, 30 wt% 이상 80 wt% 이하로 함유할 수 있으며, 이때, 상기 카본블랙의 함량이 30 wt% 보다 적을 경우 탄소 복합체의 발열 특성을 효과적으로 구현할 수 없거나 또는 고분자 바인더 또는 기타 첨가제의 함량이 지나치게 많이 포함될 수 있는 문제점이 발생할 수 있으며, 상기 카본블랙이 80 wt% 보다 많게 함유할 경우 발열 효과의 개선은 미미한 반면 원가의 상승과 고분자 바인더와의 상용성 감소, 기계적 물성의 저하, 발열선 가공의 곤란성 등 문제점을 야기할 수 있으며, 더욱 바람직하게는, 상기 탄소복합체(200)는 카본블랙을 전체 탄소복합체 함량을 기준으로, 35 wt% 이상 75 wt% 이하로 함유할 수 있고, 더욱 바람직하게는 38 wt% 이상 65 wt% 이하로 함유될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 40 wt% 이상 60 wt% 이하로 함유할 수 있다.Here, the carbon composite 200 may preferably contain carbon black in an amount of 30 wt% or more and 80 wt% or less, based on the total carbon composite content, and in this case, the carbon black content is more than 30 wt%. If the amount is small, problems may arise where the heat generation properties of the carbon composite cannot be effectively realized or the content of polymer binder or other additives may be too high, and if the carbon black is contained in more than 80 wt%, the improvement in the heat generation effect is minimal. On the other hand, it may cause problems such as an increase in cost, a decrease in compatibility with the polymer binder, a decrease in mechanical properties, and difficulty in processing the heating wire. More preferably, the carbon composite 200 uses carbon black to reduce the total carbon composite content. As a standard, it can be contained in 35 wt% or more and 75 wt% or less, more preferably 38 wt% or more and 65 wt% or less, and even more preferably 40 wt% or more and 60 wt% or less. You can.
또한, 본 발명에서, 상기 탄소 복합체는 열가소성의 특징을 가지고 있어서 금속과 함침이 매우 용이한 장점을 가지며, 또한, 상기 전도성 조건을 만족하면서 기계적 물성인 인장강도는 10 Mpa 이상이 되어야 한다. 또한, 온도가 높아지면서 변형이 일어날 수 있으므로 열변형온도가 낮은 고분자를 사용할 경우 가교가 되어 있는 구조의 고분자를 사용할 수 있다.In addition, in the present invention, the carbon composite has the advantage of being very easy to impregnate with metal because it has thermoplastic characteristics. In addition, while satisfying the above conductivity conditions, the tensile strength, which is a mechanical property, must be 10 Mpa or more. In addition, since deformation may occur as the temperature increases, when using a polymer with a low heat distortion temperature, a polymer with a cross-linked structure can be used.
본 발명에서, 상기 탄소복합체(200) 내 전도성 물질로 사용되는 카본 블랙은 통상적으로, 다양한 공급원으로부터의 탄화수소의 열분해에 의해 제조될 수 있다. In the present invention, carbon black used as a conductive material in the carbon composite 200 can typically be produced by thermal decomposition of hydrocarbons from various sources.
여기서, 상기 열분해에는 두 가지 방법을 가질 수 있으며, 그 첫 번째는 산소 부재하에서의 열분해이고, 두 번째는 열 산화 분해(불완전 연소)로서 (Kuehner G, Voll M (1993) Manufacture of Carbon Black. In: Donnet J-B, Bansal RC and Wang M-J (eds) Carbon Black - Science and Technology, 2ndedn. CRC Taylor & Francis, Boca Raton-London-New York, ch. 1, pp 1-64 참조)., 상기 열분해를 위한 에너지는 오일이나 가스와 같은 연료를 태우거나, 화학양론적 아래 양의 공기로 분해 과정에 사용된 원료의 일부를 태움으로써 얻을 수 있다. Here, the thermal decomposition can have two methods, the first of which is thermal decomposition in the absence of oxygen, and the second is thermal oxidative decomposition (incomplete combustion) (Kuehner G, Voll M (1993) Manufacture of Carbon Black. In: Energy for the above thermal decomposition (see Donnet J-B, Bansal RC and Wang M-J (eds) Carbon Black - Science and Technology, 2nd edn. CRC Taylor & Francis, Boca Raton-London-New York, ch. 1, pp 1-64). It can be obtained by burning a fuel such as oil or gas, or by burning some of the raw materials used in the decomposition process with a substoichiometric amount of air.
한편, 상기 카본 블랙의 고유한 특성중의 하나로서 카본 블랙의 분산이 이루어질지라도 가공에서 재응집이 일어나서 전도성이 저하되는 단점을 가지고 있으며, 이러한 카본블랙의 재응집을 막아주면 초고전도성이 재현될 수 있어, 보다 개선된 탄소복합체를 제공할 수 있게 된다.Meanwhile, as one of the unique characteristics of carbon black, even if the carbon black is dispersed, it has the disadvantage of lowering conductivity due to re-agglomeration during processing. Ultra-high conductivity cannot be reproduced by preventing this re-agglomeration of carbon black. Therefore, it is possible to provide a more improved carbon composite.
특히, 개선된 물성을 가지는 발열선을 위한 물성으로서, 저전압 (저전력)에서도 발열이 충분히 되어야 하며 기계적인 물성도 만족되어야 하며, 이를 위해서. 탄소복합체는 자체적으로 비저항값이 높기 때문에 최대한 비저항값을 낮추어야 하는 바, 이러한 조건을 만족시키면서 초고전도성을 발현하기 위해서는 나노분산과 함께 카본블랙의 구조가 중요한 요소가 될 수 있으며, 카본 블랙의 재응집 현상이 일어나지 않도록 하는 조건이 필요하다. In particular, as a physical property for a heating wire with improved physical properties, heat generation must be sufficient even at low voltage (low power) and mechanical properties must also be satisfied, and for this purpose. Since carbon composites themselves have a high resistivity value, the resistivity value must be lowered as much as possible. In order to satisfy these conditions and achieve ultra-high conductivity, the structure of carbon black along with nano-dispersion can be an important factor, and re-agglomeration of carbon black Conditions are needed to prevent the phenomenon from occurring.
본 발명은 이러한, 재응집을 막아줄 수 있는 카본 블랙을 적절한 함량범위로 사용하여 절연성 또는 반전도성 매트릭스(바인더)에 전도성 경로를 형성하기 위해, 본 발명은 카본 블랙의 오일 흡수수(oil absorption number: OAN) 값이 높은 카본 블랙을 사용함으로써, 카본 블랙이 고분자 매트릭스에 매우 잘 분산되어 고분산성을 가지며, 고전도성의 탄소복합체가 형성될 수 있다.The present invention uses carbon black, which can prevent re-agglomeration, in an appropriate content range to form a conductive path in an insulating or semiconducting matrix (binder). The present invention provides an oil absorption number of carbon black. : OAN) By using carbon black with a high value, the carbon black is very well dispersed in the polymer matrix, so that a highly dispersible and highly conductive carbon composite can be formed.
여기서, 카본블랙의 오일 흡수수(oil absorption number: OAN) 값은 카본블랙 100 g에 흡수될 수 있는 오일의 부피(ml)를 의미하며, 높은 오일 흡수수(oil absorption number: OAN) 값을 가지는 카본블랙일 수록 고분자 매트릭스에 고분산될 수 있는 특징을 나타낼 수 있고, 상기 탄소복합체는 낮은 비저항 값을 가질 수 있다. Here, the oil absorption number (OAN) value of carbon black means the volume (ml) of oil that can be absorbed by 100 g of carbon black, and the oil absorption number (OAN) value is high. The more carbon black it has, the more it can be highly dispersed in the polymer matrix, and the carbon composite can have a low resistivity value.
즉, 카본블랙은 오일 흡수수(oil absorption number: OAN) 의 값이 클수록 구조가 발달되어 있어서 3차원적인 네트워크를 잘 형성하는 특성이 있으므로, 상대적으로 고분자내 분산이 용이할 수 있고, 이에 따라, 고분자내 카본블랙이 균일하게 잘 분산된 탄소복합체는 0.5 Ω·cm 수준의 비저항값을 나타낼 수 있으며, 이것은 저전압에서도 발열성능을 발현할 수 있는 조건에 해당된다. In other words, the larger the oil absorption number (OAN) of carbon black, the more developed its structure is, so it has the property of forming a three-dimensional network, so it can be relatively easily dispersed within the polymer, and accordingly, A carbon composite in which the carbon black in the polymer is uniformly well dispersed can exhibit a resistivity value of around 0.5 Ω·cm, which corresponds to the condition in which heat generation performance can be achieved even at low voltage.
따라서, 본 발명에 따른 발연선은 고분자내 오일 흡수수가 높은 카본블랙을 사용할수록 카본블랙이 고분산된 탄소복합체가 형성되어 탄소복합체내 카본블랙의 재응집을 막아주고, 발열선의 고전도성의 발열 특성을 구현할 수 있는 바, 이를 위해 본 발명에 따른 발연선내 탄소복합체에 사용되는 카본블랙은 상기 오일 흡수수(oil absorption number: OAN) 값이 120 (ml/100 g) 이상일 수 있으며, 바람직하게는 130 이상일 수 있고, 더욱 바람직하게는 140 이상일 수 있고, 더욱 바람직하게는 150 이상일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 160 이상일 수 있고, 더욱 바람직하게는 170 이상일 수 있고, 더욱 바람직하게는 180 이상일 수 있다. Therefore, in the fuming wire according to the present invention, the more carbon black with a high oil absorption number in the polymer is used, the more a carbon composite with highly dispersed carbon black is formed, preventing re-agglomeration of carbon black in the carbon composite, and the high conductivity and heat generation characteristics of the heating wire. can be implemented. To this end, the carbon black used in the carbon composite in the fuming line according to the present invention may have an oil absorption number (OAN) value of 120 (ml/100 g) or more, preferably 130. It may be more than 140, more preferably 140 or more, more preferably 150 or more, more preferably 160 or more, more preferably 170 or more, and even more preferably 180 or more.
한편, 본 발명에 따른 상기 탄소 복합체내 고분자 바인더는 상기 카본블랙과의 혼합성을 가지는 열가소성 또는 열경화성의 고분자 소재일 수 있으며, 바람직하게는 열가소성 고분자를 사용할 수 있고, 이를 통해 금속사를 탄소복합체내 함유시키기에 매우 유리한 장점을 가질 수 있다.Meanwhile, the polymer binder in the carbon composite according to the present invention may be a thermoplastic or thermosetting polymer material that has miscibility with the carbon black, and preferably a thermoplastic polymer can be used, through which the metal thread is incorporated into the carbon composite. Containing it can have a very advantageous advantage.
보다 구체적으로, 상기 고분자 바인더는 폴리올레핀계 소재, 나이론계 소재, 에스테르계 소재 및 에테르계 소재 중에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합 성분일 수 있으며, 바람직하게는 폴리올레핀계 소재를 사용할 수 있다.More specifically, the polymer binder may be any one selected from polyolefin-based materials, nylon-based materials, ester-based materials, and ether-based materials, or a mixture thereof, and polyolefin-based materials may be preferably used.
상기 폴리올레핀계 고분자는 예시적으로 polyethylene(PE), Ethylene vinyl acetate copolymer(EVA), Linear low-density polyethylene(LLDPE), polypropylene(PP), polymethylpentene(PMP), polybutene-1 (PB-1), polyolefin elastomer(POE), polyisobutylene(PIB), 및 ethylene propylene rubber(EPR) 중에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Examples of the polyolefin-based polymer include polyethylene (PE), ethylene vinyl acetate copolymer (EVA), linear low-density polyethylene (LLDPE), polypropylene (PP), polymethylpentene (PMP), polybutene-1 (PB-1), and polyolefin. Any one selected from elastomer (POE), polyisobutylene (PIB), and ethylene propylene rubber (EPR) or a mixture thereof may be used, but is not limited thereto.
또한, 상기 나이론계 고분자는 예시적으로 Nylon 4, Nylon 7, Nylon 11, Nylon 4,12 및 Nylon 6,10 중에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, the nylon-based polymer may be selected from Nylon 4, Nylon 7, Nylon 11, Nylon 4,12, and Nylon 6,10, but is not limited thereto.
또한, 상기 에스테르계 고분자는 예시적으로 poly(butylene succinate)(PBS), poly(butylene adipate)(PBA), poly(glycolic acid)(PGA) 및 poly(lactic acid)(PLA) 중에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, the ester polymer is illustratively selected from poly(butylene succinate) (PBS), poly(butylene adipate) (PBA), poly(glycolic acid) (PGA), and poly(lactic acid) (PLA). can be used, but is not limited to this.
또한, 상기 에테르계 고분자는 예시적으로 poly(ethylnee glycol) (PEG), poly(propylene gylcol)(PPG), Poly(tetramethylene glycol)(PTMG) 및 Polyhexamethylene guanidine(PHMG) 중에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, the ether-based polymer may be any one selected from poly(ethylnee glycol) (PEG), poly(propylene gylcol) (PPG), poly(tetramethylene glycol) (PTMG), and polyhexamethylene guanidine (PHMG). However, it is not limited to this.
여기서, 상기 고분자 바인더의 함량은 전체 탄소복합체 함량을 기준으로, 20 ~ 70 wt%의 범위를 가질 수 있고, 바람직하게는 24 ~ 64 wt%의 범위를 가질 수 있으며, 더욱 바람직하게는 30 ~ 60 wt%의 범위를 가질 수 있다. Here, the content of the polymer binder may range from 20 to 70 wt%, preferably from 24 to 64 wt%, and more preferably from 30 to 60 wt%, based on the total carbon composite content. It can range from wt%.
또한, 본 발명에서, 상기 탄소복합체는 탄소나노튜브, 그래핀, 탄소섬유 중에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합성분을 추가의 탄소 성분으로서 포함할 수 있다.Additionally, in the present invention, the carbon composite may include any one selected from carbon nanotubes, graphene, and carbon fiber, or a mixture thereof, as an additional carbon component.
이때, 추가적으로 포함되는 탄소성분의 총 함량은 전체 탄소복합체 함량을 기준으로, 0 ~ 20 wt%의 범위를 가질 수 있고, 바람직하게는 0.5 ~ 10 wt%의 범위를 가질 수 있다. At this time, the total content of the additionally included carbon component may range from 0 to 20 wt%, and preferably range from 0.5 to 10 wt%, based on the total carbon composite content.
또한, 본 발명에서, 상기 탄소복합체는 첨가제로서, 산화방지제, 내부활제 및 분산제 중에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 추가적으로 포함할 수 있다., Additionally, in the present invention, the carbon composite may additionally include any one or a mixture thereof selected from antioxidants, anti-lubricants, and dispersants as additives.
이때, 추가적으로 포함되는 첨가제의 총 함량은 전체 탄소복합체 함량을 기준으로, 0 ~ 20 wt%의 범위를 가질 수 있고, 바람직하게는 0.5 ~ 10 wt%의 범위를 가질 수 있다. At this time, the total content of additional additives may range from 0 to 20 wt%, and preferably range from 0.5 to 10 wt%, based on the total carbon composite content.
본 발명에 따른 발열선내 탄소복합체는 절연성 또는 반전도성의 고분자 매트릭스내 전도성의 카본블랙이 고르게 분산되므로, 상기 탄소복합체는 낮은 비저항 값을 가질 수 있게 된다. The carbon composite in the heating element according to the present invention is insulating or semiconductive. Since the conductive carbon black is evenly dispersed within the polymer matrix, the carbon composite can have a low resistivity value.
구체적으로, 상기 탄소복합체의 비저항값은 5 ~ 0.05 Ω·cm일 수 있으며, 바람직하게는 2 ~ 0.1 Ω·cm 일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1.2 ~ 0.1 Ω·cm일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 0.9 ~ 0.1 Ω·cm 일 수 있다. Specifically, the specific resistance value of the carbon composite may be 5 to 0.05 Ω·cm, preferably 2 to 0.1 Ω·cm, more preferably 1.2 to 0.1 Ω·cm, and even more preferably may be 0.9 to 0.1 Ω·cm.
여기서, 아래의 식 1에 의해 물질의 저항 값은 물질 고유의 비저항값에 비례하므로, 비저항값이 낮은 탄소복합체를 포함하는 발열선은 낮은 저항값을 가질 수 있다.Here, since the resistance value of the material is proportional to the inherent resistivity value of the material according to Equation 1 below, a heating line containing a carbon composite with a low specific resistance value may have a low resistance value.
(식 1) R = ρ x (l/A) (Equation 1) R = ρ x (l/A)
(R=저항, ρ=비저항, l=길이, A=단면적) (R=resistance, ρ=resistivity, l=length, A=cross-sectional area)
또한, 본 발명에 따른 상기 발열선의 저항값은 3 Ω/m 이하일 수 있으며, 바람직하게는 2 Ω/m 이하일 수 있고, 더욱 바람직하게는 1 Ω/m 이하일 수 있다. Additionally, the resistance value of the heating wire according to the present invention may be 3 Ω/m or less, preferably 2 Ω/m or less, and more preferably 1 Ω/m or less.
따라서, 본 발명에 따른 탄소복합체 및 이의 내부에 금속선을 함유하는 발열선은 저전압에서도 충분한 발열 성능을 나타낼 수 있어, 다양한 응용이 가능하다.Therefore, the carbon composite according to the present invention and the heating wire containing a metal wire therein can exhibit sufficient heat generation performance even at low voltage, enabling various applications.
또한, 본 발명에 따른 발열사의 경우 상기 식 1에서 탄소복합체의 비저항이 높을 경우에는 금속사의 양이 많아지거나 비저항값이 낮은 재료를 적용하면 해결이 되지만 에너지 효율이 떨어지는 단점이 있으므로 플라스틱탄소복합체의 전도성은 최대한 높은 것을 사용하는 것이 바람직하다In addition, in the case of the heating yarn according to the present invention, if the resistivity of the carbon composite is high in Equation 1 above, this can be solved by increasing the amount of metal yarn or applying a material with a low resistivity value, but it has the disadvantage of low energy efficiency, so the conductivity of the plastic carbon composite is reduced. It is desirable to use the highest possible
또한, 본 발명에 따른 발열선내 상기 금속사(100)의 개수는 적어도 하나이상을 가지면서 발열 특성을 구현하는 경우에 그 종류 및 개수에 제한받지 않고 사용될 수 있으며, 바람직하게는 2 ~ 50의 금속사를 포함하며, 바람직하게는 2 ~ 30의 금속사를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 금속사는 탄소 복합체와의 호환성이 좋을수록 용이하게 사용될 수 있으며, 발열사의 개수가 많거나 지름이 큰 것을 사용할수록 기계적 물성이 개선될 수 있다.In addition, the number of metal threads 100 in the heating wire according to the present invention can be used without limitation in type and number in the case of realizing heating characteristics while having at least one, preferably 2 to 50 metal threads. It may contain yarns, preferably 2 to 30 metal yarns. Here, the better the compatibility of the metal yarn with the carbon composite, the easier it can be used, and as the number of heat-generating yarns increases or the diameter is larger, the mechanical properties can be improved.
또한 본 발명에서 상기 발열선내 각각의 금속사의 단면 지름은 0.01 ~ 1 mm, 바람직하게는 0.02 ~ 0.5 mm 인 것을 사용할 수 있다. Additionally, in the present invention, the cross-sectional diameter of each metal thread in the heating wire may be 0.01 to 1 mm, preferably 0.02 to 0.5 mm.
또한, 본 발명에 따른 발열선내 상기 금속사(100)의 종류로서는 구리, 스테인레스, 알루미늄, 니켈, 니크롬, 백금 중에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합성분에 의한 금속으로 이루어진 것을 사용할 수 있고, 상기 금속사(100)은 동일하거나 서로 상이한 종류의 금속을 조합하여 사용할 수 있다. In addition, the type of metal thread 100 in the heating wire according to the present invention may be one made of a metal selected from copper, stainless steel, aluminum, nickel, nichrome, and platinum, or a mixture thereof, and the metal Yarn 100 can be used by combining the same or different types of metal.
여기서, 상기 탄소복합체 내부에 함유되는 금속사(100)는 상기 식 1에 의해 두께와 길이에 따라서 저항값이 달라진 물성을 나타낼 수 있어, 상기 금속사의 종류, 길이 및 두께를 적절히 선택함으로써 최종 발열선의 발열 성능을 제어할 수 있다. 즉, 발열선에 인가하는 전압이 높아질수록 발열선의 평균 발열온도 또한 증가할 수 있고, 아울러, 발열선 내 금속사의 금속사의 단면 지름이 클수록 발열선의 저항 값이 낮아지며, 평균 발열 온도 또한 증가할 수 있다. Here, the metal thread 100 contained inside the carbon composite can exhibit physical properties in which the resistance value varies depending on the thickness and length according to Equation 1 above, and the final heating line can be achieved by appropriately selecting the type, length, and thickness of the metal thread. Heat generation performance can be controlled. That is, as the voltage applied to the heating wire increases, the average heating temperature of the heating wire may also increase. In addition, as the cross-sectional diameter of the metal thread within the heating wire increases, the resistance value of the heating wire decreases, and the average heating temperature may also increase.
또한, 본 발명에 따른 탄소복합체 발열선의 단면 지름은 0.5 ~ 5 mm 인 것이 바람직하며, 바람직하게는 단면 지름은 0.7 ~ 4 mm 의 범위일 수 있다.In addition, the cross-sectional diameter of the carbon composite heating wire according to the present invention is preferably in the range of 0.5 to 5 mm, and more preferably, the cross-sectional diameter may be in the range of 0.7 to 4 mm.
또한, 본 발명에 따른 발열선은 카본블랙과 고분자 바인더를 포함하는 탄소복합체내 적어도 하나의 금속사(100)를 함침시켜 제조할 수 있으며, 앞서 언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 발열선은 낮은 전압에서도 충분한 발열 성능을 나타내며, 구체적으로 DC 3.7 ~ 24 V의 전압 조건에서 발열 온도가 70 ~ 120 ℃의 범위를 나타낼 수 있다. In addition, the heating wire according to the present invention can be manufactured by impregnating at least one metal thread 100 in a carbon composite containing carbon black and a polymer binder. As mentioned above, the heating wire according to the present invention can be used even at low voltages. It exhibits sufficient heat generation performance, and specifically, the heat generation temperature can range from 70 to 120°C under voltage conditions of DC 3.7 to 24 V.
또한, 본 발명에 따른 발열선의 발열을 위한 평균 전류는 0.1 내지 25A 의 범위를 가질 수 있다. Additionally, the average current for generating heat by the heating wire according to the present invention may range from 0.1 to 25A.
또한, 본 발명에 따른 탄소복합체 발열선은 탄소복합체(200)가 특정한 기계적 물성과 저항값을 가지고 있을 뿐만 아니라, 정온 특성을 나타낼 수 있어, 발열선이 특정온도 이하에서만 작동도도록 할 수 있다. 대부분의 고분자는 융점 이하에서 정온특성이 나타나므로 고분자 바인더의 종류를 적절히 선택함에 따라 발열 온도 범위를 선택할 수 있다. 따라서 상기 탄소복합체(200)는 발열체로서 작동되기도 하지만, 온도가 올라가면 저항이 증가해서 특정온도이하로만 작동되게 할 수 있고, 이에 따라 상기 고분자 바인더 종류에 따라 특정 온도 이하로만 작동하도록 할 수 있게 된다.In addition, the carbon composite heating wire according to the present invention not only has specific mechanical properties and resistance values of the carbon composite 200, but can also exhibit constant temperature characteristics, allowing the heating wire to operate only below a specific temperature. Since most polymers exhibit constant temperature characteristics below their melting point, the exothermic temperature range can be selected by appropriately selecting the type of polymer binder. Accordingly, the carbon composite 200 operates as a heating element, but as the temperature rises, the resistance increases, so it can be operated only below a certain temperature. Accordingly, it can be operated only below a certain temperature depending on the type of polymer binder.
한편, 본 발명에 따른 상기 발열사는 상기 탄소복합체(200)의 외부 표면을 감싸는 외부 피복재(300);를 선택적으로 포함할 수 있다.Meanwhile, the heating yarn according to the present invention may optionally include an external covering material 300 surrounding the external surface of the carbon composite 200.
이때, 상기 외부 피복재(300)은 발열 특성과 무관한 세라믹 또는 고분자 재료를 사용할 수 있으며, 사용용도 또는 사용 환경에 따라 포함되지 않거나 포함될 수 있으며, 구체적 재료로서, 세라믹 재료로서는 석영, 유리, 실리카, 알루미나, 실리카-알루미나 중에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있고, 고분자 재료로서는 본 발명에 따른 발열선의 최고 온도 이상의 녹는점을 가지는 고분자를 사용할 수 있으며, 바람직한 고분자 재료로서는 폴리올레핀, 나일론, 폴리에스테르, 폴리설폰 중에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합 재료를 사용할 수 있고, 이때, 상기 외부 피복재의 두께는 0.1 내지 3 mm 의 범위를 가질 수 있다.At this time, the external covering material 300 may use a ceramic or polymer material unrelated to heat generation characteristics, and may not be included or may be included depending on the intended use or usage environment. Specific materials include quartz, glass, silica, Any one selected from alumina, silica-alumina, or a mixture thereof can be used. As the polymer material, a polymer having a melting point higher than the maximum temperature of the heating line according to the present invention can be used. Preferred polymer materials include polyolefin, nylon, and poly. Any one selected from ester, polysulfone, or a mixture thereof may be used, and in this case, the thickness of the external coating material may range from 0.1 to 3 mm.
또한, 본 발명에 따른 상기 탄소복합체를 포함하는 발열선은 침구류용, 찜질 및 사우나 시설물용이나 각종 건조기용, 난방용 필름 및 난방용 보드, 난방용 장치 또는 보온용 의류 등에 사용되는 발열체나 면상발열체 등에 채택 적용하여 다양한 발열 제품에 응용될 수 있다. In addition, the heating wire containing the carbon composite according to the present invention can be adopted and applied to heating elements or planar heating elements used for bedding, steaming and sauna facilities, various dryers, heating films and heating boards, heating devices, or insulating clothing, etc. It can be applied to various heating products.
이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments. However, these examples are for illustrating the present invention in more detail, and it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited thereto.
(실시예)(Example)
실시예 1Example 1
카본블랙(DC3501, OAN 190, OCI제품) 40 wt%, EVA(LG화학제품 VA함량 28 wt%) 55 wt%, 첨가제로서, 산화방지제 1 wt%, 내부활제 1 wt%, 분산제 2 wt%, 추가의 탄소 성분으로서 탄소나노튜브 1 wt%를 배합하여 비저항값(전도성)이 0.8 Ω.cm인 탄소복합체 조성물을 만들었다. Carbon black (DC3501, OAN 190, OCI product) 40 wt%, EVA (LG Chemical product VA content 28 wt%) 55 wt%, additives: 1 wt% antioxidant, 1 wt% internal lubricant, 2 wt% dispersant, As an additional carbon component, 1 wt% of carbon nanotubes was mixed to create a carbon composite composition with a specific resistance (conductivity) of 0.8 Ω.cm.
여기에 0.05 mm 스테인레스선과 0.1 mm 구리선을 각각 10 가닥씩 조합하여 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 탄소 복합체 내부에 각각의 구리선과 스테인레스선을 함유하도록 하여, 직경 1.5 mm의 발열선을 제조한 결과, 저항값은 0.7 Ω/m이 되었다. Here, 10 strands each of 0.05 mm stainless wire and 0.1 mm copper wire were combined to contain each copper wire and stainless wire inside the carbon composite, as shown in Figure 1. As a result, a heating wire with a diameter of 1.5 mm was manufactured, The resistance value became 0.7 Ω/m.
얻어진 발열선에 DC 12.7 V, 0.5 A의 전력을 공급한 결과 1 분만에 발열온도는 90 ℃가 되었다.As a result of supplying power of DC 12.7 V and 0.5 A to the obtained heating wire, the heating temperature became 90 ℃ in 1 minute.
실시예 2Example 2
카본블랙(DC3501, OAN 190, OCI제품) 40 wt%, LLDPE(한화제품 3120) 55 wt%, 첨가제로서, 산화방지제 1 wt%, 내부활제 1 wt%, 분산제 1 wt%, 추가의 탄소 성분으로서 탄소나노튜브 2 wt%를 배합하여 전도성을 측정한 결과 비저항값(전도성)이 0.3 Ω·cm의 탄소복합체 조성물을 만들었다. 상기 실시예 1과 같은 종류 및 개수의 금속사를 상기 탄소 복합체 내부에 함유하도록 하여 동일한 직경 및 길이를 가지는 발열선을 제조하였고 이때 얻어진 발열선의 저항값은 0.45 Ω/m이 되었다. 얻어진 발열선에 DC 12.7 V, 0.5 A의 전력을 공급한 결과 1 분만에 발열온도는 95 ℃가 되었다.Carbon black (DC3501, OAN 190, OCI product) 40 wt%, LLDPE (Hanwha product 3120) 55 wt%, as additive, antioxidant 1 wt%, internal lubricant 1 wt%, dispersant 1 wt%, additional carbon component As a result of measuring conductivity by mixing 2 wt% of carbon nanotubes, a carbon composite composition with a specific resistance (conductivity) of 0.3 Ω·cm was created. A heating wire having the same diameter and length was manufactured by containing the same type and number of metal threads as in Example 1 inside the carbon composite, and the resistance value of the obtained heating wire was 0.45 Ω/m. As a result of supplying power of DC 12.7 V and 0.5 A to the obtained heating wire, the heating temperature became 95 ℃ in 1 minute.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements can be made by those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims. It falls within the scope of invention rights.
Claims (12)
상기 탄소복합체는 카본블랙을 전체 탄소복합체 함량을 기준으로, 30 wt% 이상 함유된 것을 특징으로 하는 발열선.
at least one metal thread; And a carbon composite surrounding the metal thread and containing a polymer binder,
The carbon composite is a heating element characterized in that it contains more than 30 wt% of carbon black based on the total carbon composite content.
상기 카본블랙은 오일 흡수수(oil absorption number: OAN) 값이 120 이상인 것을 특징으로 하는 발열선.
According to paragraph 1,
A heating element, characterized in that the carbon black has an oil absorption number (OAN) value of 120 or more.
상기 카본블랙은 전체 탄소복합체에 대하여 35 wt% 이상 함유된 것을 특징으로 하는 발열선.
According to paragraph 1,
A heating element characterized in that the carbon black is contained in an amount of 35 wt% or more based on the total carbon composite.
상기 고분자 바인더는 폴리올레핀계 고분자, 나이론계 고분자, 에스테르계 고분자 및 에테르계 고분자 중에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합성분인 것을 특징으로 하는 발열선.
According to paragraph 1,
A heating element, characterized in that the polymer binder is any one selected from polyolefin-based polymer, nylon-based polymer, ester-based polymer, and ether-based polymer, or a mixture thereof.
상기 탄소복합체는 탄소나노튜브, 그래핀, 탄소섬유 중에서 선택되는 어느 하나의 탄소 성분을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 발열선.
According to paragraph 1,
A heating element, characterized in that the carbon composite further includes any one carbon component selected from carbon nanotubes, graphene, and carbon fiber.
상기 탄소복합체의 비저항값은 2 Ω·cm 이하인 것을 특징으로 하는 발열선.
According to paragraph 1,
A heating wire, characterized in that the specific resistance value of the carbon composite is 2 Ω·cm or less.
상기 발열선의 저항값은 2 Ω/m 이하인 것을 특징으로 하는 발열선.
According to paragraph 1,
A heating wire, characterized in that the resistance value of the heating wire is 2 Ω/m or less.
상기 발열선은 금속사의 개수는 2 ~ 50 의 금속사를 포함하며,
각각의 금속사의 단면 지름은 0.01 ~ 1 mm 인 것을 특징으로 하는 발열선.
According to paragraph 1,
The heating wire includes 2 to 50 metal threads,
A heating wire, characterized in that the cross-sectional diameter of each metal thread is 0.01 to 1 mm.
상기 발열선의 단면 지름은 0.5 ~ 5 mm 인 것을 특징으로 하는 발열선.
According to clause 8,
A heating wire, characterized in that the cross-sectional diameter of the heating wire is 0.5 to 5 mm.
상기 금속사는 각각 구리, 스테인레스, 알루미늄, 니켈, 니크롬, 백금 중에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합성분에 의한 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 발열선.
According to paragraph 1,
A heating wire, characterized in that the metal threads are each made of a metal selected from copper, stainless steel, aluminum, nickel, nichrome, and platinum, or a mixture thereof.
상기 발열선은 DC 3.7 ~ 24 V의 전압 조건에서 발열 온도가 70 ~ 120 ℃의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 발열선.
According to paragraph 1,
The heating wire is characterized in that the heating temperature ranges from 70 to 120 ° C under a voltage condition of DC 3.7 to 24 V.
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