KR20240007870A - Fire safety carbon heating mat - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따라 탄소섬유사(51)는 전기에너지를 공급할 경우 저항기능으로 발열되면서 매트(M) 속으로 열에너지를 발산시켜 겨울철 인체를 보온시킬 수 있도록 하고, 절연층(52)은 내열실리콘수지로 이루어져 열에 의해 변형되지 않으면서 탄소섬유사(51)를 보호함과 동시에 플렉시블한 성질로서 다양한 형태로의 굽힘 및 꺾임 등을 가능케 하며, 특징적으로 팽창방염도료층(53)은 매트(M) 속에 배열될 때 꺾여지는 부분이나 굽혀지는 구간에서 전기에너지의 과부하 또는 쇼트에 따른 과열[낮게는 90℃의 온도에서 화재가 발생될 우려가 있고 높게는 120℃의 온도에서 화재가 발생됨 / 120℃ 이상의 온도에서는 전기에너지의 공급을 차단할 수 있도록 설계]에 의해 화재가 발생될 경우, 부풀어 오르면서 팽창압력을 주어 화재를 적극적으로 진압할 수 있도록 하는 화재안전 탄소 온열매트에 관한 발명이다.According to the present invention, when electric energy is supplied, the carbon fiber yarn 51 generates heat through a resistance function and dissipates heat energy into the mat M to insulate the human body in winter, and the insulating layer 52 is made of heat-resistant silicone resin. It protects the carbon fiber yarn (51) without being deformed by heat, and at the same time, its flexible nature allows for bending and bending into various shapes. Characteristically, the inflatable flame retardant paint layer (53) is arranged in the mat (M). Overheating due to overload or short circuit of electrical energy at the bent part or bending section (fire may occur at a temperature as low as 90℃ and as high as 120℃ / at temperatures above 120℃) This is an invention regarding a fire-safe carbon heating mat that, when a fire occurs, inflates and provides expansion pressure to actively extinguish the fire.
Description
본 발명은 화재안전 탄소 온열매트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 바닥에 깔거나 인체를 덮는 매트와 함께 탄소섬유사가 꺾여지는 부분이나 굽혀지는 구간에서 전기에너지의 과부하 또는 쇼트에 따른 과열에 의해 화재가 발생될 경우 팽창방염도료층이 부풀어 오르면서 팽창압력을 주어 화재를 적극적으로 진압할 수 있도록 하는 화재안전 탄소 온열매트에 관한 것이다.The present invention relates to a fire safety carbon thermal mat. More specifically, the present invention relates to a fire safety carbon thermal mat, and more specifically, to a mat that is laid on the floor or covers the human body, and is used to prevent fires from overheating due to overload or short circuit of electrical energy in the area where the carbon fiber yarn is bent or bent. This relates to a fire safety carbon heating mat that actively extinguishes a fire by providing expansion pressure as the expanded flame retardant paint layer swells when an explosion occurs.
일반적으로 온열매트는 겨울철 온열로서 인체를 따뜻하게 보온시키는 매트로서 온수나 발열선을 활용한 제품들이 다수 출시되고 있다.In general, a thermal mat is a mat that keeps the human body warm during winter, and many products using hot water or heating wires are being released.
도 1은 선행기술문헌 1(대한민국 공개특허공보 제2012-0065494호)에 따른 탄소나노튜브 실을 이용한 직류전원 방식의 발열매트를 도시한 구성도이다.Figure 1 is a configuration diagram showing a direct current power type heating mat using carbon nanotube thread according to Prior Art Document 1 (Korean Patent Publication No. 2012-0065494).
선행기술문헌 1에 따른 탄소나노튜브 실을 이용한 직류전원 방식의 발열매트는 도 1에 도시된 바와 같이 교류전원을 인가받아 직류전원으로 변환시키거나, 직류전원을 제공하는 직류전원장치(11)와, 직류전원장치(11)로부터 공급되는 직류전원의 크기를 조절하는 출력조절장치(12)와, 직류전원장치(11)로부터 직류전원이 공급되도록 연결된 탄소나노튜브 실(14)이 박음질에 의해 원단(13)에 분포하도록 고정되고 탄소나노튜브 실(11)의 열을 원단(13)에 의해 분산하도록 하는 매트(15)를 포함하는 구성으로 이루어진다.As shown in FIG. 1, the direct current power type heating mat using carbon nanotube thread according to prior art document 1 includes a direct current power device 11 that receives alternating current power and converts it into direct current power, or provides direct current power, and , an output control device 12 that adjusts the size of the DC power supplied from the DC power device 11, and a carbon nanotube thread 14 connected to supply DC power from the DC power device 11 are sewn into the fabric. It consists of a mat (15) that is fixed to distribute to (13) and distributes the heat of the carbon nanotube thread (11) by the fabric (13).
그런데, 선행기술문헌 1에 따른 탄소나노튜브 실을 이용한 직류전원 방식의 발열매트는 탄소나노튜브 실(11)이 파단되거나 꺾여질 경우 전기적인 쇼트 또는 과부하에 따른 고열이 발생하여 화재를 일으키는 문제점을 안고 있다.However, the direct current power type heating mat using carbon nanotube thread according to prior art document 1 has the problem of causing a fire due to high heat generated due to electrical short or overload when the carbon nanotube thread 11 is broken or bent. holding it
도 2a는 선행기술문헌 2(대한민국 공개특허공보 제2018-0029809호)에 따른 탄소섬유 발열선을 이용한 온열전기매트를 나타내는 사시도이고, 도 2b는 선행기술문헌 2에 따른 탄소섬유 발열선을 이용한 온열전기매트에 적용된 탄소섬유 발열선을 나타내는 사시도이다.Figure 2a is a perspective view showing a thermal electric mat using carbon fiber heating wires according to prior art document 2 (Korean Patent Publication No. 2018-0029809), and Figure 2b is a thermal electric mat using carbon fiber heating wires according to prior art document 2. This is a perspective view showing the carbon fiber heating line applied to.
선행기술문헌 2에 따른 탄소섬유 발열선을 이용한 온열전기매트는 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 탄소섬유 필라멘트 발열선(1)과 일반 전원선(7)으로 이루어진 온열매트에 있어서 여러 가닥으로 이루어진 탄소섬유 필라멘트 발열선(1)에 폴리에스테르사(2)를 꼬아 구성한 후 난연 PVC 연질수지(3)로 1차 피복하여 미세공극을 형성하는 박리가 되도록 하고 1차 피복층 위에 자기장 상쇄를 위해 알루미늄 호일(4)로 감싼 후 에나멜코팅재질의 접지선(5)을 삽입한 상태에서 외부피복층인 난연 PVC 연질수지(6)로서 2차 피복하여 압출성형하여 절연이 이루어지는 발열부(A)로 이루어진다.The thermal electric mat using a carbon fiber heating wire according to prior art document 2 is a heating mat consisting of a carbon fiber filament heating wire (1) and a general power cord (7), as shown in FIGS. 2A and 2B, and is composed of several strands of carbon. After twisting the polyester yarn (2) on the fiber filament heating line (1), it is first covered with flame-retardant PVC soft resin (3) to enable peeling to form micropores, and aluminum foil (4) is placed on the primary covering layer to cancel out the magnetic field. ), and then inserting the ground wire (5) made of enamel coating material, and then secondarily covering it with flame-retardant PVC soft resin (6), which is the outer coating layer, and extrusion molding to form a heating part (A) that is insulated.
그런데, 선행기술문헌 2에 따른 탄소섬유 발열선을 이용한 온열전기매트는 화재를 대비하여 탄소섬유 필라멘트 발열선(1)을 중심에 두고 난연 PVC 연질수지(3)로 1차 피복 및 난연 PVC 연질수지(6)로 2차 피복한 수동적인 구성으로 이루어져 실제 고열에 의한 화재시 적극적인 진압을 실현치 못하는 한계를 안고 있다.However, the thermal electric mat using a carbon fiber heating wire according to prior art document 2 is first covered with flame-retardant PVC soft resin (3) with the carbon fiber filament heating wire (1) at the center in preparation for fire, and flame-retardant PVC soft resin (6). ), so it has the limitation of not being able to actively extinguish fires in the event of a fire caused by high heat.
본 발명의 목적은 탄소섬유사의 과열에 의해 화재가 발생될 경우 팽창방염도료층이 부풀어 오르면서 팽창압력을 주어 화재를 적극적으로 진압할 수 있도록 한 화재안전 탄소 온열매트를 제공함에 있다.The purpose of the present invention is to provide a fire-safe carbon heating mat that can actively extinguish the fire by applying expansion pressure as the expanded flame retardant paint layer swells when a fire occurs due to overheating of the carbon fiber yarn.
본 발명의 목적은 바닥에 깔거나 인체를 덮는 매트와 함께 탄소섬유사가 꺾여지는 부분이나 굽혀지는 구간에서 전기에너지의 과부하 또는 쇼트에 따른 과열에 의해 화재가 발생될 경우 팽창방염도료층이 부풀어 오르면서 팽창압력을 주어 화재를 적극적으로 진압할 수 있도록 한 화재안전 탄소 온열매트를 제공함에 있다.The object of the present invention is that when a fire occurs due to overheating due to an overload or short circuit of electrical energy in a bent or bent section of carbon fiber yarn along with a mat laid on the floor or covering the human body, the expansion flame retardant paint layer swells and We provide a fire-safe carbon heating mat that can actively extinguish fires by applying expansion pressure.
본 발명의 목적은 탄소섬유사에 화재가 발생될 경우 팽창방염도료층이 고온의 열기 및 화염에 의해 부풀어 오르면서 팽창흑연의 흑연층간화합물이 빠르게 분해되어 많은 양의 탄소를 발생시켜 주변의 산소와 결합되면서 산소결핍을 유도함과 동시에 팽창된 만큼 화염에 압력을 주어 화재를 진압하고 화염전이를 차단할 수 있도록 한 화재안전 탄소 온열매트를 제공함에 있다.The purpose of the present invention is that when a fire occurs in carbon fiber yarn, the expanded flame retardant paint layer swells due to high temperature heat and flame, and the graphite interlayer compound of expanded graphite decomposes rapidly, generating a large amount of carbon and surrounding oxygen and The goal is to provide a fire-safe carbon heating mat that induces oxygen deficiency when combined and at the same time applies pressure to the flame as it expands to extinguish the fire and block flame transfer.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,The present invention to achieve the above object,
바닥에 깔거나 인체를 덮는 매트와, 상기 매트 속에 배열되어 전기에너지를 열에너지로 변환시키는 탄소섬유발열케이블을 포함하는 화재안전 탄소 온열매트에 있어서,In the fire safety carbon heating mat including a mat laid on the floor or covering the human body, and a carbon fiber heating cable arranged in the mat to convert electrical energy into heat energy,
상기 탄소섬유발열케이블은 전기에너지를 열에너지로 변환시키는 탄소섬유사와, 상기 탄소섬유사를 감싸 절연시키는 절연층과, 상기 절연층을 감싸면서 상기 탄소섬유사에 의한 발열온도가 기준온도 이상일 경우 팽창압력을 주어 화재를 진압토록 하는 팽창방염도료층을 포함하고,The carbon fiber heating cable includes a carbon fiber yarn that converts electrical energy into thermal energy, an insulating layer that surrounds and insulates the carbon fiber yarn, and an expansion pressure that surrounds the insulating layer when the heating temperature by the carbon fiber yarn is higher than the reference temperature. It includes an expanded flame retardant paint layer that extinguishes fire,
상기 팽창방염도료층은 팽창흑연(Expandable Graphite) 20∼25wt％, 암모늄 폴리 포스테이트(Ammonium PolyPhosphate) 2∼10wt％, 펜타에리트리톨(Pentaerythritol) 5∼15wt％, 실리콘수지(Silicone Resin) 3∼10wt％, 멜라민수지(Melamine Resin) 5∼15wt％, 물성의 유연함이 높은(신율이 하기 실리콘고무 B보다 상대적으로 높은) 실리콘고무 A(Silicone Rubber A) 15∼25wt％, 물성의 유연함이 낮은(신율이 상기 실리콘고무 A보다 상대적으로 낮은) 실리콘고무 B(Silicone Rubber B) 15∼25wt％, 자일렌(Xylene) 15∼25wt％를 포함하는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.The expanded flame retardant paint layer contains 20 to 25 wt% of expanded graphite, 2 to 10 wt% of ammonium polyphosphate, 5 to 15 wt% of pentaerythritol, and 3 to 10 wt of silicone resin. %, Melamine Resin 5 to 15 wt %, Silicone Rubber A 15 to 25 wt %, with high flexibility in physical properties (elongation is relatively higher than that of silicone rubber B below), 15 to 25 wt %, with low flexibility in physical properties (elongation The basic feature of its technical composition is that it contains 15 to 25 wt% of silicone rubber B (relatively lower than the silicone rubber A) and 15 to 25 wt% of xylene.
본 발명은 탄소섬유사의 과열에 의해 화재가 발생될 경우 팽창방염도료층이 부풀어 오르면서 팽창압력을 주어 화재를 적극적으로 진압할 수 있도록 하는 효과가 있다.The present invention has the effect of actively extinguishing the fire by providing expansion pressure as the expanded flame retardant paint layer swells when a fire occurs due to overheating of the carbon fiber yarn.
본 발명은 바닥에 깔거나 인체를 덮는 매트와 함께 탄소섬유사가 꺾여지는 부분이나 굽혀지는 구간에서 전기에너지의 과부하 또는 쇼트에 따른 과열에 의해 화재가 발생될 경우 팽창방염도료층이 부풀어 오르면서 팽창압력을 주어 화재를 적극적으로 진압할 수 있도록 하는 효과가 있다.The present invention relates to a mat laid on the floor or covering the human body, and when a fire occurs due to overheating due to an overload or short circuit of electrical energy in a section where the carbon fiber yarn is bent or bent, the expansion flame retardant paint layer swells and the expansion pressure increases. It has the effect of allowing the fire to be actively extinguished.
본 발명은 탄소섬유사에 화재가 발생될 경우 팽창방염도료층이 고온의 열기 및 화염에 의해 부풀어 오르면서 팽창흑연의 흑연층간화합물이 빠르게 분해되어 많은 양의 탄소를 발생시켜 주변의 산소와 결합되면서 산소결핍을 유도함과 동시에 팽창된 만큼 화염에 압력을 주어 화재를 진압하고 화염전이를 차단할 수 있도록 하는 효과가 있다.In the present invention, when a fire occurs in carbon fiber yarn, the expanded flame retardant paint layer swells due to high temperature heat and flame, and the graphite interlayer compound of the expanded graphite is rapidly decomposed to generate a large amount of carbon, which combines with surrounding oxygen. It has the effect of inducing oxygen deficiency and at the same time putting pressure on the flame as it expands, thereby extinguishing the fire and blocking the spread of the flame.
본 발명은 운모 특유의 내열 및 내화 성질로서 팽창방염도료층과 더불어 탄소섬유사의 과열로 인한 화재를 적극적으로 진압할 수 있도록 하는 효과가 있다.The present invention has the effect of actively suppressing fires caused by overheating of carbon fiber yarn along with the expanded flame retardant paint layer due to mica's unique heat and fire resistance properties.
본 발명은 메쉬망을 통해 운모층, 팽창방염도료층, 절연층 및 탄소섬유사를 보호함과 동시에 탄소섬유사의 과열에 의해 팽창방염도료층의 팽창시 일체의 팽창압력이 중심, 즉 탄소섬유사에 집중되도록 지지력을 주어 화재진압을 더욱 적극적으로 실현케 하는 효과가 있다.The present invention protects the mica layer, expanded flame retardant paint layer, insulating layer, and carbon fiber yarn through a mesh network, and at the same time, when the expanded flame retardant paint layer expands due to overheating of the carbon fiber yarn, all expansion pressure is centered, that is, the carbon fiber yarn. It has the effect of allowing fire suppression to be carried out more actively by providing support to focus on.
도 1은 선행기술문헌 1에 따른 탄소나노튜브 실을 이용한 직류전원 방식의 발열매트를 도시한 구성도.
도 2a는 선행기술문헌 2에 따른 탄소섬유 발열선을 이용한 온열전기매트를 나타내는 사시도.
도 2b는 선행기술문헌 2에 따른 탄소섬유 발열선을 이용한 온열전기매트에 적용된 탄소섬유 발열선을 나타내는 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 화재안전 탄소 온열매트를 나타내는 이미지.
도 4는 일반적인 탄소섬유발열케이블이 과열될 경우 화재를 일으키는 모습을 촬영한 사진.
도 5a는 본 발명에 따른 탄소섬유발열케이블을 나타내는 사시도.
도 5b는 본 발명에 따른 탄소섬유발열케이블을 나타내는 단면도.
도 6a는 본 발명에 따른 화재안전 탄소 온열매트에 적용된 탄소섬유발열케이블의 화재 진압을 나타내는 개념도.
도 6b는 본 발명에 따른 화재안전 탄소 온열매트에 적용된 탄소섬유발열케이블의 팽창방염도료층에 적용된 팽창방염도료를 실험한 모습을 나타내는 사진.Figure 1 is a configuration diagram showing a direct current power type heating mat using carbon nanotube thread according to prior art document 1.
Figure 2a is a perspective view showing a heated electric mat using carbon fiber heating wires according to prior art document 2.
Figure 2b is a perspective view showing a carbon fiber heating line applied to a thermal electric mat using a carbon fiber heating line according to prior art document 2.
Figure 3 is an image showing a fire safety carbon thermal mat according to the present invention.
Figure 4 is a photo showing a fire occurring when a typical carbon fiber heating cable overheats.
Figure 5a is a perspective view showing a carbon fiber heating cable according to the present invention.
Figure 5b is a cross-sectional view showing a carbon fiber heating cable according to the present invention.
Figure 6a is a conceptual diagram showing fire suppression of a carbon fiber heating cable applied to a fire safety carbon heating mat according to the present invention.
Figure 6b is a photograph showing an experiment of the expanded flame retardant paint applied to the expanded flame retardant paint layer of the carbon fiber heating cable applied to the fire safety carbon heating mat according to the present invention.
본 발명에 따른 화재안전 탄소 온열매트의 바람직한 실시예를 도면을 참조하면서 설명하기로 하고, 그 실시예로는 다수 개가 존재할 수 있으며, 이러한 실시예를 통하여 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 더욱 잘 이해할 수 있게 된다.Preferred embodiments of the fire safety carbon heating mat according to the present invention will be described with reference to the drawings. There may be a plurality of embodiments, and through these embodiments, the purpose, features and advantages of the present invention can be better understood. become understandable.
도 3은 본 발명에 따른 화재안전 탄소 온열매트를 나타내는 이미지이다.Figure 3 is an image showing a fire safety carbon thermal mat according to the present invention.
본 발명에 따른 화재안전 탄소 온열매트는 실내 또는 야외(캠핑 등)에서 겨울철 바닥에 깔거나 인체를 덮는 매트(M)와, 이 매트(M) 속에 배열되어 전기에너지를 열에너지로 변환시키는 탄소섬유발열케이블(50)을 포함하는 구성으로 이루어진다.The fire safety carbon thermal mat according to the present invention includes a mat (M) that is laid on the floor or covers the human body in winter indoors or outdoors (camping, etc.), and a carbon fiber heat generator arranged in the mat (M) to convert electrical energy into thermal energy. It consists of a configuration including a cable (50).
도 4는 일반적인 탄소섬유발열케이블(50)이 과열될 경우 화재를 일으키는 모습을 촬영한 사진이다.Figure 4 is a photograph showing a fire occurring when a typical carbon fiber heating cable 50 is overheated.
일반적인 탄소섬유발열케이블은 전기에너지를 공급할 경우 저항기능으로 발열되면서 열에너지를 발산시켜 인체를 보온시킬 수 있도록 하는데, 탄소섬유발열케이블이 파단되거나 전기적인 쇼트가 발생될 경우 도 4에 도시된 바와 같이 화재를 일으켜 대형사고로 이어지는 경우가 비일비재하다.When electric energy is supplied, a general carbon fiber heating cable generates heat through a resistance function and dissipates heat energy to keep the human body warm. If the carbon fiber heating cable is broken or an electrical short occurs, a fire may occur as shown in Figure 4. It is not uncommon for this to lead to a major accident.
도 5a는 본 발명에 따른 탄소섬유발열케이블(50)을 나타내는 사시도이고, 도 5b는 본 발명에 따른 탄소섬유발열케이블(50)을 나타내는 단면도이다.Figure 5a is a perspective view showing the carbon fiber heating cable 50 according to the present invention, and Figure 5b is a cross-sectional view showing the carbon fiber heating cable 50 according to the present invention.
본 발명에 따른 화재안전 탄소 온열매트에 적용된 탄소섬유발열케이블(50)은 전기에너지를 열에너지로 변환시키는 탄소섬유사(51)와, 이 탄소섬유사(51)를 감싸 절연시키는 절연층(52)을 포함하며, 가장 특징적으로는 절연층(52)을 감싸면서 탄소섬유사(51)에 의한 발열온도가 기준온도(예를 들어 90∼120℃) 이상일 경우 팽창압력을 주어 화재를 진압토록 하는 팽창방염도료층(53)을 포함한다.The carbon fiber heating cable 50 applied to the fire safety carbon heating mat according to the present invention includes a carbon fiber yarn 51 that converts electrical energy into thermal energy, and an insulating layer 52 that surrounds and insulates the carbon fiber yarn 51. It includes, and most characteristically, expansion that surrounds the insulating layer 52 and applies expansion pressure to extinguish the fire when the heating temperature by the carbon fiber yarn 51 is above the standard temperature (for example, 90 to 120 ° C). It includes a flame retardant paint layer (53).
탄소섬유사(51)는 전기에너지를 공급할 경우 저항기능으로 발열되면서 매트(M) 속으로 열에너지를 발산시켜 겨울철 인체를 보온시킬 수 있도록 하고, 절연층(52)은 내열실리콘수지로 이루어져 열에 의해 변형되지 않으면서 탄소섬유사(51)를 보호함과 동시에 플렉시블한 성질로서 다양한 형태로의 굽힘 및 꺾임 등을 가능케 한다.When electric energy is supplied, the carbon fiber yarn 51 generates heat through a resistance function and dissipates heat energy into the mat (M) to insulate the human body in winter, and the insulating layer 52 is made of heat-resistant silicone resin and is deformed by heat. It protects the carbon fiber yarn 51 without being damaged, and at the same time, its flexible nature allows it to be bent and bent into various shapes.
특징적으로 팽창방염도료층(53)은 매트(M) 속에 배열될 때 꺾여지는 부분이나 굽혀지는 구간에서 전기에너지의 과부하 또는 쇼트에 따른 과열[낮게는 90℃의 온도에서 화재가 발생될 우려가 있고 높게는 120℃의 온도에서 화재가 발생됨 / 120℃ 이상의 온도에서는 전기에너지의 공급을 차단할 수 있도록 설계]에 의해 화재가 발생될 경우, 부풀어 오르면서 팽창압력을 주어 화재를 적극적으로 진압할 수 있도록 한다.Characteristically, when the expanded flame retardant paint layer 53 is arranged in the mat (M), there is a risk of overheating due to overload or short circuit of electrical energy at the bent portion or bending section [there is a risk of fire at a temperature of as low as 90°C. [Fire occurs at temperatures as high as 120℃ / Designed to cut off the supply of electrical energy at temperatures above 120℃] When a fire occurs, it inflates and provides expansion pressure to actively extinguish the fire. .
도 6a는 본 발명에 따른 화재안전 탄소 온열매트에 적용된 탄소섬유발열케이블(50)의 화재 진압을 나타내는 개념도이고, 도 6b는 본 발명에 따른 화재안전 탄소 온열매트에 적용된 탄소섬유발열케이블(50)의 팽창방염도료층에 적용된 팽창방염도료를 실험한 모습을 나타내는 사진이다.Figure 6a is a conceptual diagram showing fire suppression of the carbon fiber heating cable 50 applied to the fire safety carbon heating mat according to the present invention, and Figure 6b is a carbon fiber heating cable 50 applied to the fire safety carbon heating mat according to the present invention. This is a photo showing a test of the expanded flame retardant paint applied to the expanded flame retardant paint layer.
팽창방염도료층(53)은 팽창흑연(Expandable Graphite) 20∼25wt％, 암모늄 폴리 포스테이트(Ammonium PolyPhosphate) 2∼10wt％, 펜타에리트리톨(Pentaerythritol) 5∼15wt％, 실리콘수지(Silicone Resin) 3∼10wt％, 멜라민수지(Melamine Resin) 5∼15wt％, 물성의 유연함이 높은(신율이 하기 실리콘고무 B보다 상대적으로 높은 8∼9％) 실리콘고무 A(Silicone Rubber A) 15∼25wt％, 물성의 유연함이 낮은(신율이 실리콘고무 A보다 상대적으로 낮은 4∼7％) 실리콘고무 B(Silicone Rubber B) 15∼25wt％, 자일렌(Xylene) 15∼25wt％를 포함할 수 있다.The expanded flame retardant paint layer 53 is composed of 20 to 25 wt% of Expandable Graphite, 2 to 10 wt% of Ammonium PolyPhosphate, 5 to 15 wt% of Pentaerythritol, and 3 to 3% of Silicone Resin. ~10wt%, Melamine Resin 5~15wt%, Highly flexible physical properties (elongation is 8~9%, which is relatively higher than that of silicone rubber B below) Silicone Rubber A 15~25wt%, Physical properties It may contain 15 to 25 wt% of Silicone Rubber B, which has low flexibility (elongation is relatively lower than Silicone Rubber A, 4 to 7%), and 15 to 25 wt% of Xylene.
탄소섬유사(51)로부터 화재가 발생될 경우 내열실리콘수지로 된 절연층(52)을 팽창방염도료층(53)이 고온의 열기 및 화염에 의해 부풀어 오르면서 팽창흑연의 흑연층간화합물이 빠르게 분해되어 많은 양의 탄소를 발생시켜 주변의 산소와 결합되어 산소결핍을 유도함과 동시에 팽창된 만큼 절연층(52)을 통해 탄소섬유사(51)에 압력을 주어 화재를 초기에 진압하면서 화염전이를 차단할 수 있도록 하는 것이다.When a fire occurs from the carbon fiber yarn 51, the insulating layer 52 made of heat-resistant silicone resin expands and the flame retardant paint layer 53 swells due to high temperature heat and flame, and the graphite interlayer compound of the expanded graphite rapidly decomposes. This generates a large amount of carbon, which combines with the surrounding oxygen to induce oxygen deficiency, and at the same time, as it expands, pressure is applied to the carbon fiber yarn 51 through the insulating layer 52 to suppress the fire at an early stage and block flame transfer. It is to make it possible.
팽창흑연(Expandable Graphite)은 산, 알칼리 및 염 등의 화학물질을 천연 인상흑연에 혼합시키면서 탄소원자를 결합시켜 제조된 흑연층간화합물(Graphite Intercalation on Compounds)로서 가열될 경우 흑연층간화합물이 빠르게 분해되면서 많은 양의 탄소를 발생시켜 주변의 산소와 결합함으로써 화재시 산소결핍을 유도하여 화재를 진압함과 동시에 화염전이를 차단할 수 있도록 한다. 이때, 팽창흑연의 사이즈는 20∼50Mesh(20Mesh 이하일 경우 팽창율이 떨어지고 50Mesh 이상일 경우 가열시 탄소의 배출량이 작아 바람직하지 않다)로서 팽창효율 및 방염효율( 20wt％ 이하일 경우 팽창효율 및 방열효율이 떨어지고 25wt％ 이상일 경우 팽창효율 및 방열효율이 그 이상 기대할 수 없어 바람직하지 않다)을 극대화시킬 수 있도록 한다.Expandable graphite is a graphite intercalation compound manufactured by combining carbon atoms while mixing chemicals such as acids, alkalis, and salts with natural graphite. When heated, the graphite intercalation compound rapidly decomposes, producing many substances. By generating a positive amount of carbon and combining it with surrounding oxygen, it induces oxygen deficiency in the event of a fire, thereby extinguishing the fire and blocking flame spread at the same time. At this time, the size of the expanded graphite is 20 to 50 Mesh (if it is 20 Mesh or less, the expansion rate is low, and if it is 50 Mesh or more, it is undesirable because the carbon emissions during heating are small). If it is more than %, the expansion efficiency and heat dissipation efficiency cannot be expected to be higher, so it is undesirable) to maximize it.
암모늄 폴리 포스테이트(Ammonium PolyPhosphate)는 인-질소 난연제이며 백색 결정체로서 열소멸, 분해물의 희석 및 용융 점도의 감소 등의 작용으로 난연제의 역할을 하고, 특히 인 함유량이 높아 난연 특성이 높으며, 팽창흑연과 결합하여 화재시 화염전이의 차단을 극대화시키고, 특히 플라스틱과 고무, 코팅, 종이, 목재, 페인트 등에 대한 비할로겐 및 무독성 난연 기능을 수행하면서 화열에 의하여 부풀어 오를 때 난연역할을 극대화시킬 수 있도록 한다(2wt％ 이하일 경우 난연의 효과가 떨어지고 10wt％ 이상일 경우 팽창흑연의 포션을 상대적으로 작게 하여 바람직하지 않다).Ammonium PolyPhosphate is a phosphorus-nitrogen flame retardant. It is a white crystal that acts as a flame retardant through effects such as heat extinction, dilution of decomposition products, and reduction of melt viscosity. In particular, it has high flame retardant properties due to its high phosphorus content, and expanded graphite In combination with it, it maximizes the blocking of flame transfer in the event of a fire, and in particular, performs a non-halogen and non-toxic flame retardant function for plastics, rubber, coatings, paper, wood, paint, etc., and maximizes the flame retardant role when swelled by fire heat. (If it is less than 2wt%, the flame retardant effect is reduced, and if it is more than 10wt%, the portion of expanded graphite is relatively small, which is not desirable).
펜타에리트리톨(Pentaerythritol)은 무취, 백색의 결정형 분말로써 알키드 레진, 가소제, 합성 윤활유로 활용되어 팽창흑연 및 암모늄 폴리 포스테이트 상호간의 결합을 용이하게 하며, 5wt％ 이하일 경우 팽창흑연 및 암모늄 폴리 포스테이트 상호간의 결합을 원할치 않도록 하고 15wt％ 이상일 경우 팽창흑연 및 암모늄 폴리 포스테이트 상호간의 결합을 무르게 하여 바람직하지 않다.Pentaerythritol is an odorless, white crystalline powder that is used as an alkyd resin, plasticizer, and synthetic lubricant to facilitate the bonding between expanded graphite and ammonium polyphosphate. If it is less than 5wt%, it is used as an alkyd resin, plasticizer, and synthetic lubricant. It is undesirable to prevent mutual bonding, and if it is more than 15wt%, it weakens the bonding between expanded graphite and ammonium polyphosphate.
실리콘수지(Silicone Resin)는 유기유도체가 중합되어 만들어지는 열경화성 합성수지로서 규소와 산소가 번갈아 있는 실록세인결합의 형태를 취하고, 실리콘(규소)를 뼈대로 하여 여기에 메틸기, 페닐기 및 하이드록시기 등이 첨가되어 펜타에리트리톨에 의해 결합된 팽창흑연 및 암모늄 폴리 포스테이트를 유연하게 혼합시키면서 화재시 고온에 의한 팽창흑연 및 암모늄 폴리 포스테이트의 이탈을 방지하여 절연층(52)에 도포될 경우 쿠션을 유지하면서 달라붙게 하여 화재시 팽착흑연의 팽창력을 보장할 수 있도록 한다(실리콘수지는 3wt％ 미안일 경우 쿠션력을 유지할 수 없어 바람직하지 않고 10wt％ 이상일 경우 팽창흑연의 팽창력을 상쇄시켜 바람직하지 않다)Silicone resin is a thermosetting synthetic resin made by polymerizing organic derivatives. It takes the form of siloxane bonds with alternating silicon and oxygen, and has silicon (silicon) as its backbone, which contains methyl, phenyl, and hydroxy groups. By flexibly mixing the expanded graphite and ammonium polyphosphatate added and bonded by pentaerythritol, it prevents the expanded graphite and ammonium polyphosphate from leaving due to high temperature in the event of a fire, thereby maintaining the cushion when applied to the insulating layer 52. It is made to stick together to ensure the expansion power of the expanded graphite in the event of a fire (if the silicone resin is less than 3wt%, it is undesirable because it cannot maintain the cushioning power, and if it is more than 10wt%, it is undesirable because it cancels out the expansion power of the expanded graphite)
멜라민수지(Melamine Resin)는 멜라민과 폼알데하이드 사이에 축합 반응으로 생성되는 열경화성 플라스틱 물질로서 실리콘수지의 무른 물성을 보완할 수 있도록 견고함을 부여하면서 열에 강하며, 스크래치 및 화학작용에 대한 안정성이 뛰어나고, 높은 내마찰성과 열안정성을 가지고 있어 5∼15wt％로 포함한다(5wt％ 이하일 경우 실리콘수지의 무른 물성을 보완할 수 없고 15wt％ 이상일 경우 실리콘수지의 물성을 지나치게 단단하게 하여 바람직하지 않게 된다)Melamine resin is a thermosetting plastic material created through a condensation reaction between melamine and formaldehyde. It provides rigidity to complement the soft properties of silicone resin, is heat resistant, and has excellent stability against scratches and chemical reactions. It has high friction resistance and thermal stability, so it is included in an amount of 5 to 15 wt % (if it is less than 5 wt %, it cannot compensate for the soft properties of the silicone resin, and if it is more than 15 wt %, it makes the properties of the silicone resin too hard, making it undesirable).
실리콘고무(Silicone Rubber)는 고중합도 곧은사슬 모양의 디올가노폴리실록산에 미분 실리카 등을 보강제로 혼합하여 가교시킨 고무 탄성체로서 내후성, 전기적 특성이 우수하고, 이 중 물성의 유연함이 높은 것(보통적으로 신율 280％)을 실리콘고무 A라 하고, 물성의 유연함이 낮은 것(보통적으로 신율 230％)을 실리콘고무 B라 하며, 이러한 물성의 유연함을 고려하여 실리콘고무 A와 B를 동일 중량비율인 15∼25wt％로 혼합한다(실리콘고무 A와 B를 동일 비율인 15wt％ 이하로 할 경우 팽창흑연 및 암모늄 폴리 포스테이트 상호간의 결합에 의한 유연성이 떨어져 바람직하지 않고, 실리콘고무 A와 B를 동일 비율인 25wt％ 이상으로 할 경우 팽창흑연 및 암모늄 폴리 포스테이트 상호간의 결합에 의한 물성이 무르게 되어 바람직하지 않다).Silicone rubber is a rubber elastomer that is cross-linked by mixing highly polymerized straight chain diorganopolysiloxane with finely divided silica as a reinforcing agent. It has excellent weather resistance and electrical properties, and among these, those with high flexibility (usually Elongation 280%) is called silicone rubber A, and one with low flexibility (usually elongation 230%) is called silicone rubber B. Considering the flexibility of these properties, silicone rubber A and B are mixed at the same weight ratio of 15%. Mix at ~25wt% (if the silicone rubber A and B are mixed at the same ratio of 15wt% or less, it is undesirable because the flexibility due to the bond between expanded graphite and ammonium polyphosphate decreases. If the amount is more than 25wt%, the physical properties become soft due to the bond between expanded graphite and ammonium polyphosphatate, which is not desirable).
자일렌(Xylene)은 특유의 용해력으로 팽창흑연, 암모늄 폴리 포스테이트, 펜타에리트리톨, 실리콘수지, 멜라민수지, 실리콘고무 A 및 실리콘고무 B를 서로 용이하게 혼합되도록 하며, 15wt％ 이하일 경우 용해력이 떨어지고 25wt％ 이상일 경우 상대적으로 팽창흑연, 암모늄 폴리 포스테이트, 펜타에리트리톨, 실리콘수지, 멜라민수지, 실리콘고무 A 및 실리콘고무 B의 상호간의 물성을 무르게 하여 바람직하지 않게 된다.Xylene has a unique dissolving power that allows expanded graphite, ammonium polyphosphate, pentaerythritol, silicone resin, melamine resin, silicone rubber A and silicone rubber B to be easily mixed with each other. If it is less than 15wt%, the dissolving power decreases. If it is more than 25wt%, the physical properties of expanded graphite, ammonium polyphosphate, pentaerythritol, silicone resin, melamine resin, silicone rubber A and silicone rubber B become relatively soft, making it undesirable.
이와 같은 구성에 의해 탄소섬유사(51)에 화재가 발생될 경우 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이 고온의 열기 및 화염에 의해 부풀어 오르면서 팽창흑연의 흑연층간화합물이 빠르게 분해되어 많은 양의 탄소를 발생시켜 주변의 산소와 결합되면서 산소결핍을 유도함과 동시에 팽창된 만큼 화염에 압력을 주어 화재를 진압하고 화염전이를 차단할 수 있도록 하는 것이다.With this configuration, when a fire occurs in the carbon fiber yarn 51, as shown in FIGS. 6A and 6B, it swells due to high-temperature heat and flame, and the graphite interlayer compound of the expanded graphite rapidly decomposes, producing a large amount of By generating carbon and combining it with surrounding oxygen, it induces oxygen deficiency and at the same time applies pressure to the flame as it expands to extinguish the fire and block flame transfer.
한편, 본 발명에 따른 화재안전 탄소 온열매트에 적용된 탄소섬유발열케이블(50)은 팽창방염도료층(53)에 씌워진 운모층(54)을 더 포함하여, 운모 특유의 내열 및 내화 성질로서 팽창방염도료층(53)과 더불어 탄소섬유사(51)의 과열로 인한 화재를 적극적으로 진압할 수 있도록 한다.Meanwhile, the carbon fiber heating cable 50 applied to the fire safety carbon heating mat according to the present invention further includes a mica layer 54 covered on the expanded flame retardant paint layer 53, and is expanded and flame retardant due to the heat resistance and fire resistance characteristic of mica. In addition to the paint layer 53, it is possible to actively suppress fire caused by overheating of the carbon fiber yarn 51.
나아가, 본 발명에 따른 화재안전 탄소 온열매트에 적용된 탄소섬유발열케이블(50)은 운모층(54)에 씌워진 철이나 니켈 또는 주석 등으로 제작된 메쉬망(55)을 더 포함하여, 운모층(54), 팽창방염도료층(53), 절연층(52) 및 탄소섬유사(51)를 보호함과 동시에 탄소섬유사(51)의 과열에 의해 팽창방염도료층(53)의 팽창시 일체의 팽창압력이 중심, 즉 탄소섬유사(51)에 집중되도록 지지력을 주어 화재진압을 더욱 적극적으로 실현케 한다.Furthermore, the carbon fiber heating cable 50 applied to the fire safety carbon heating mat according to the present invention further includes a mesh network 55 made of iron, nickel, tin, etc. covered with the mica layer 54, and the mica layer (54) 54), protects the expanded flame retardant paint layer 53, the insulating layer 52, and the carbon fiber yarn 51, and at the same time protects the expanded flame retardant paint layer 53 from expansion due to overheating of the carbon fiber yarn 51. By providing support so that the expansion pressure is concentrated at the center, that is, the carbon fiber yarn (51), fire suppression can be realized more actively.
본 발명은 겨울철 온열로서 인체를 따뜻하게 보온시키는 매트 관련 산업분야에 이용 가능하다.The present invention can be used in mat-related industrial fields that keep the human body warm as thermal insulation in winter.
M : 매트 50 : 탄소섬유발열케이블
51 : 탄소섬유사 52 : 절연층
53 : 팽창방염도료층 54 : 운모층
55 : 메쉬망M: Mat 50: Carbon fiber heating cable
51: Carbon fiber yarn 52: Insulating layer
53: Expandable flame retardant paint layer 54: Mica layer
55: mesh net
Claims (4)
상기 탄소섬유발열케이블(50)은 전기에너지를 열에너지로 변환시키는 탄소섬유사(51)와, 상기 탄소섬유사(51)를 감싸 절연시키는 절연층(52)과, 상기 절연층(52)을 감싸면서 상기 탄소섬유사(51)에 의한 발열온도가 기준온도 이상일 경우 팽창압력을 주어 화재를 진압토록 하는 팽창방염도료층(53)을 포함하고,
상기 팽창방염도료층(53)은 팽창흑연(Expandable Graphite) 20∼25wt％, 암모늄 폴리 포스테이트(Ammonium PolyPhosphate) 2∼10wt％, 펜타에리트리톨(Pentaerythritol) 5∼15wt％, 실리콘수지(Silicone Resin) 3∼10wt％, 멜라민수지(Melamine Resin) 5∼15wt％, 물성의 유연함이 높은(신율이 하기 실리콘고무 B보다 상대적으로 높은) 실리콘고무 A(Silicone Rubber A) 15∼25wt％, 물성의 유연함이 낮은(신율이 상기 실리콘고무 A보다 상대적으로 낮은) 실리콘고무 B(Silicone Rubber B) 15∼25wt％, 자일렌(Xylene) 15∼25wt％를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 발열 케이블.In the fire safety carbon thermal mat including a mat (M) laid on the floor or covering the human body, and a carbon fiber heating cable (50) arranged in the mat (M) to convert electrical energy into thermal energy,
The carbon fiber heating cable 50 includes a carbon fiber yarn 51 that converts electrical energy into thermal energy, an insulating layer 52 that surrounds and insulates the carbon fiber yarn 51, and a carbon fiber yarn 52 that surrounds the insulating layer 52. and an expanded flame retardant paint layer (53) that extinguishes a fire by applying expansion pressure when the heating temperature by the carbon fiber yarn (51) is above the reference temperature,
The expanded flame retardant paint layer 53 includes 20 to 25 wt% of expanded graphite, 2 to 10 wt% of ammonium polyphosphate, 5 to 15 wt% of pentaerythritol, and silicone resin. 3 to 10 wt%, Melamine Resin 5 to 15 wt%, Silicone Rubber A with high flexibility in physical properties (relatively higher elongation than silicone rubber B below) 15 to 25 wt%, flexible in physical properties A carbon fiber heating cable characterized by containing 15 to 25 wt% of silicone rubber B (which has a low elongation rate relatively lower than that of the silicone rubber A) and 15 to 25 wt% of xylene.
상기 기준온도는 90∼120℃인 것을 특징으로 하는 탄소섬유 발열 케이블.According to paragraph 1,
A carbon fiber heating cable, characterized in that the reference temperature is 90 to 120 ° C.
상기 팽창방염도료층(53)에 씌워진 운모층(54)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 발열 케이블.According to claim 1 or 2,
A carbon fiber heating cable further comprising a mica layer (54) covered on the expanded flame retardant paint layer (53).
상기 운모층(54)에 씌워진 메쉬망(55)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 발열 케이블.
According to paragraph 3,
A carbon fiber heating cable further comprising a mesh network (55) covered over the mica layer (54).
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|---|---|---|---|
| KR1020220084708A KR20240007870A (en) | 2022-07-10 | 2022-07-10 | Fire safety carbon heating mat |
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| KR20240007870A true KR20240007870A (en) | 2024-01-17 |
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20120065494A (en) | 2010-12-13 | 2012-06-21 | 김철웅 | Heat mat of dc-voltage using carbon-nanotube tread |
| KR20180029809A (en) | 2016-09-13 | 2018-03-21 | 주식회사 한일 | Heated electric mat with carbon fiber heating cable |
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2022
- 2022-07-10 KR KR1020220084708A patent/KR20240007870A/en unknown
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