KR20240069253A - 온열 벤치 및 온열용 벤치 덮개 - Google Patents

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허수형
김정수
강지훈
김재화
최승호
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Abstract

본 발명은 금속코팅 탄소섬유 기재를 유리섬유로 감싼 금속코팅 탄소섬유를 포함하는 히팅케이블이 배치된 발열패드; 및 상기 발열패드가 내부에 위치하는 벤치 몸체부;를 포함하는 온열 벤치로, 상기 유리섬유는 금속코팅 탄소섬유 기재의 외주면을 따라 소정 틀어진 각도로 금속코팅 탄소섬유 기재를 감싸는 것인 온열 벤치와 발열패드가 벤치 덮개 내부에 위치하는 온열용 벤치 덮개에 관한 것이다.

Description

온열 벤치 및 온열용 벤치 덮개 {Heated benches and heated bench covers}
본 발명은 온열 벤치 및 온열용 벤치 덮개에 관한 것이다.
온열 벤치는 추위로부터 시민들을 보호하기 위해 전기의 공급에 의한 발열이 가능하도록 시트 열선 시스템이 내장된다. 이러한 시트 열선 시스템은 도체심선이 절연소재에 의해 코팅된 열선 가닥이 방염처리된 부직포 등으로 이루어진 패드의 장착면 상에 지그재그로 배열되고, 배열된 열선 가닥의 양 말단이 각각 전원선과 접속되는 면상 발열체로부터 형성된다.
이러한 열선은 자동차의 시트 등에 내장 사용시 탑승자의 하중과 차체 진동에 의한 기계적, 화학적, 열적 스트레스 등으로부터 손상되는 것을 방지하기 위해 인장강도, 내굴곡성 등의 기계적 특성이 우수해야 한다.
또한, 앞서 기술한 바와 같이 지그재그로 배열됨으로써 면상 발열체를 형성하기 위해서는 유연성 역시 우수해야 한다.
그러나, 열선의 내굴곡성 등의 기계적 특성을 향상시키기 위해 이를 구성하는 도체심선의 구리(Cu)에 다른 합금원소를 첨가하여 합금하거나 복수의 열선을 일정 피치로 서로 꼬아 다발 형태로 집합시키는 경우 열선의 기계적 특성은 향상될 수 있지만, 유연성이 저하되거나 상기 도체심선의 저항이 증가하여 상기 열선케이블의 발열량의 제어가 곤란할 수 있다.
따라서, 내구성, 내굴곡성, 유연성 등이 우수하고, 추가로 저항 조절에 의한 발열의 제어가 용이한 온열 벤치의 개발이 필요한 실정이다.
한편, 이에 대한 유사 선행문헌으로는 대한민국 등록특허공보 제10-2255243호가 제시되어 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-2255243호 (2021.05.17)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 온열 벤치 및 온열용 벤치 덮개를 제공하는 것을 목적으로 한다.
다만 상기 목적은 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태는 금속코팅 탄소섬유 기재를 유리섬유로 감싼 금속코팅 탄소섬유를 포함하는 히팅케이블이 배치된 발열패드; 및
상기 발열패드가 내부에 위치하는 벤치 몸체부;를 포함하는 온열 벤치로,
상기 유리섬유는 금속코팅 탄소섬유 기재의 외주면을 따라 소정 틀어진 각도로 금속코팅 탄소섬유 기재를 감싸는 것인, 온열 벤치에 관한 것이다.
상기 일 양태에 있어, 상기 각도는 금속코팅 탄소섬유 기재의 장방향축을 기준으로 30 내지 60°일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 금속코팅 탄소섬유는 하기 관계식 1을 만족하는 것일 수 있다.
[관계식 1]
│D0-D90│/D0 × 100 ≤ 10
(상기 관계식 1에서 D0 및 D90은 각각 금속코팅 탄소섬유의 직경으로, D0는 일방향의 섬유 직경(㎛)이며, D90은 상기 일방향의 수직방향의 섬유 직경(㎛)이다.)
상기 일 양태에 있어, 상기 금속코팅 탄소섬유 기재는 모노필라멘트 100 내지 50,000 가닥의 다발일 수 있으며, 상기 모노필라멘트는 제1금속 및 제2금속으로 탄소섬유를 코팅한 것일 수 있다. 보다 구체적인 일 예시로, 상기 제1금속은 니켈 또는 구리이며, 제2금속은 니켈일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 히팅케이블은 내부로부터 순차적으로, 금속코팅 탄소섬유, 제1내열수지층, 금속편조층 및 제2내열수지층을 포함하는 것일 수 있으며, 구체적인 일 예시로 상기 제1내열수지층 및 제2내열수지층은 서로 독립적으로 폴리아마이드(PA), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS), 폴리카보네이트(PC), 폴리염화비닐(PVC), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리스티렌(PS), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 수지(SAN), 아크릴로니트릴-스티렌-아크릴레이트 공중합체 수지(ASA), 폴리페닐렌에테르(PPE), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 및 폴리에테르에테르케톤(PEEK)인 열가소성 수지; 및 천연고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM), 스티렌부타디엔, 에틸렌프로필렌, 클로로프렌, 하이파론, 실리콘 및 에틸렌 비닐 아세테이트인 고무류 수지;에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 금속코팅 탄소섬유 기재를 유리섬유로 감싼 금속코팅 탄소섬유를 포함하는 히팅케이블이 배치된 발열패드; 및
상기 발열패드가 내부에 위치하는 벤치 덮개;를 포함하는 온열용 벤치 덮개로,
상기 유리섬유는 금속코팅 탄소섬유 기재의 외주면을 따라 소정 틀어진 각도로 금속코팅 탄소섬유 기재를 감싸는 것인, 온열용 벤치 덮개에 관한 것이다.
본 발명에 따른 온열 벤치는 금속코팅 탄소섬유 기재의 외주면이 유리섬유로 감싸진 금속코팅 탄소섬유를 사용함으로써 금속코팅 탄소섬유의 직경과 중심점을 일정하게 유지할 수 있어 목표하는 수준의 발열을 정밀하게 제어할 수 있으며, 내구성, 내굴곡성, 유연성 등의 물성이 우수하다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따라 3,000 가닥 금속코팅 탄소섬유(3K MCF)와 12K MCF로 각각 제조된 히팅케이블의 실사진이다.
도 2는 본 발명에 따른 금속코팅 탄소섬유의 일 예시도이다.
도 3은 제조예 5에 따라 제조된 히팅케이블의 단면의 광학현미경 이미지이다.
도 4는 비교제조예 1에 따라 제조된 히팅케이블의 단면의 광학현미경 이미지이다.
도 5는 온열벤치용 발열패드의 적외선 열화상 카메라 이미지이다.
도 6은 온열벤치 샘플의 적외선 열화상 카메라 이미지이다.
이하 본 발명에 따른 온열 벤치 및 온열용 벤치 덮개에 대하여 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
본 발명의 일 양태는 금속코팅 탄소섬유 기재를 유리섬유로 감싼 금속코팅 탄소섬유를 포함하는 히팅케이블이 배치된 발열패드; 및
상기 발열패드가 내부에 위치하는 벤치 몸체부;를 포함하는 온열 벤치로,
상기 유리섬유는 금속코팅 탄소섬유 기재의 외주면을 따라 소정 틀어진 각도로 금속코팅 탄소섬유 기재를 감싸는 것인, 온열 벤치에 관한 것이다.
이처럼, 본 발명에 따른 온열 벤치는 금속코팅 탄소섬유 기재의 외주면이 유리섬유로 감싸진 금속코팅 탄소섬유를 사용함으로써 금속코팅 탄소섬유의 직경과 중심점을 일정하게 유지할 수 있어 목표하는 수준의 발열을 정밀하게 제어할 수 있으며, 내구성, 내굴곡성, 유연성 등의 물성이 우수하다는 장점이 있다.
이하, 본 발명의 일 예에 따른 온열 벤치의 각 구성 성분에 대하여 보다 상세히 설명한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 일 예에 따른 온열 벤치는 크게 발열패드와 상기 발열부가 내부에 위치한 몸체부로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어, 상기 발열패드는 히팅케이블을 패턴에 따라 배치한 것으로, 지그재그 패턴을 가질 수 있으며, 히팅케이블은 직렬 구조 또는 병렬 구조로 패턴화될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 히팅케이블은 내부로부터 순차적으로, 금속코팅 탄소섬유, 제1내열수지층, 금속편조층 및 제2내열수지층의 구성을 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 일 예에 따른 금속코팅 탄소섬유는 소정의 각도 및 소정 간격으로 금속코팅 탄소섬유 기재의 외주면이 유리섬유로 감싸진 것일 수 있다.
구체적인 일 예시로, 상기 각도는 금속코팅 탄소섬유 기재의 장방향축을 기준으로 30 내지 60°일 수 있으며, 보다 좋게는 40 내지 60°, 더욱 좋게는 50 내지 60°일 수 있다. 이와 같은 범위에서 히팅케이블 제조 시 금속코팅 탄소섬유의 직경과 중심점을 보다 일정하게 유지할 수 있어 좋다.
바람직하게, 상기 금속코팅 탄소섬유는 하기 관계식 1을 만족하는 것일 수 있다.
[관계식 1]
│D0-D90│/D0 × 100 ≤ 10
(상기 관계식 1에서 D0 및 D90은 각각 금속코팅 탄소섬유의 직경으로, D0는 일방향의 섬유 직경(㎛)이며, D90은 상기 일방향의 수직방향의 섬유 직경(㎛)이다.)
즉, 상기 금속코팅 탄소섬유는 금속코팅 탄소섬유 기재가 특정 방향으로 쏠리지 않고 직경과 중심점이 일정하게 유지된 동심원 구조를 가진 것일 수 있으며, 이를 통해 목표하는 수준의 발열을 정밀하게 제어할 수 있다. 보다 바람직하게, │D0-D90│/D0 × 100은 5 이하, 더욱 좋게는 3 이하일 수 있으며, 이때 하한은 0일 수 있다. 반면, 금속코팅 탄소섬유 기재의 형태가 동심원 구조를 가지지 못 하고 심하게 찌그러질 경우 히팅케이블의 구역 마다 발열 정도가 다를 수 있어 좋지 않다.
한편, 본 발명에 일 예에 따른 금속코팅 탄소섬유 기재는, 탄소섬유의 외경에 도금 공정을 통해 금속이 코팅된 탄소섬유라면 제한 없이 이용이 가능하나, 본 발명에서 제조하고자 하는 발열 특성 및 기계적 강도를 만족하기 위해서는, 무전해 도금 및 전해 도금을 통해 금속이 이중으로 코팅된 탄소섬유를 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로 예를 들면 니켈 또는 구리로 무전해 도금한 후 니켈을 전해 도금한 금속코팅 탄소섬유일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 아울러, 상기 도금에 의해 생성된 금속코팅의 두께는 50 내지 500 ㎚일 수 있다. 상기 금속코팅의 두께에 따라 금속코팅 탄소섬유의 전기저항이 상이하게 나타날 수 있고, 바람직한 전기저항은 0.1 내지 10 Ω/m일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 금속코팅 탄소섬유 기재는 모노필라멘트 100 내지 50,000 가닥의 다발일 수 있으며, 바람직하게는 1K(모노필라멘트 1,000 가닥), 3K(모노필라멘트 3,000 가닥), 6K(모노필라멘트 6,000 가닥), 12K(모노필라멘트 12,000 가닥), 48K(모노필라멘트 48,000 가닥)인 금속코팅 탄소섬유 기재를 사용할 수 있고, 보다 바람직하게는 3K(모노필라멘트 3,000 가닥) 내지 12K(모노필라멘트 12,000 가닥)인 금속코팅 탄소섬유 기재를 사용할 수 있다.
본 발명에 일 예에 따른 유리섬유는 말 그대로 유리를 섬유처럼 가늘고 길게 뽑은 소재로, 상기 유리섬유의 직경은 1 내지 20 ㎛일 수 있으며, 보다 좋게는 3 내지 15 ㎛일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
아울러, 상기 유리섬유는 한 가닥 또는 둘 이상의 복수의 가닥일 수 있으며, 바람직하게는 3 내지 20 가닥의 유리섬유를 사용하는 것이 히팅케이블 제조 시 금속코팅 탄소섬유의 직경과 중심점을 보다 일정하게 유지할 수 있어 좋다.
이와 같은 금속코팅 탄소섬유는 a) 금속코팅 탄소섬유 기재를 준비하는 단계; 및 b) 상기 금속코팅 탄소섬유 기재의 외주면을 따라 소정 틀어진 각도로 유리섬유를 감싸는 단계;를 통해 제조된 것일 수 있다.
먼저, a) 금속코팅 탄소섬유 기재를 준비하는 단계를 수행할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 일 예에 따른 금속코팅 탄소섬유 기재는, 탄소섬유의 외경에 도금 공정을 통해 금속이 코팅된 탄소섬유라면 제한 없이 이용이 가능하나, 본 발명에서 제조하고자 하는 발열 특성 및 기계적 강도를 만족하기 위해서는, 무전해 도금 및 전해 도금을 통해 금속이 이중으로 코팅된 탄소섬유를 사용하는 것이 바람직하다.
구체적인 일 예시로, 상기 a)단계는, a-1) 탄소섬유를 제1금속으로 무전해도금하는 단계; 및 a-2) 상기 무전해도금된 탄소섬유를 제2금속으로 전해도금하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 제1금속 및 제2금속의 종류는 서로 같거나 또는 다를 수 있고, 바람직하게는 제1금속은 니켈 또는 구리, 제2금속은 니켈일 수 있다. 본 발명의 무전해 및 전해 공정은 국내 등록특허 제10-1427309호에 제시된 방법을 통해 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 a-1)단계는 순수(pure water), 제1금속염, 착화제, 환원제, 안정제 및 pH 조절제를 포함하는 무전해 도금액에 탄소섬유를 통과시켜 수행될 수 있고, 상기 a-2)단계는 a-1)단계에 이어 연속적으로 수행되는 것으로 제2금속염 및 pH 완충제를 이용하여 정전압(CV, constant voltage) 5 내지 15 V를 가하여 수행될 수 있으나, 상기 방법에 제한되는 것은 아니다.
상기 a-1)단계 및 a-2)단계 이전에, (ⅰ) 탄소섬유를 계면활성제, 유기 용매 및 비이온 계면활성제를 포함하는 수용액에 통과시켜 탄소섬유를 탈지 및 연화시키는 단계; (ⅱ) 상기 단계 (ⅰ)의 결과물인 탄소섬유를 아황산수소나트륨(NaHSO3), 황산(H2SO4), 과황산 암모늄((NH4)2S2O8) 및 순수를 포함하는 수용액에 통과시켜 중화, 세정 및 조질(conditioning) 작용을 하는 에칭 공정을 실시하는 단계; (ⅲ) 상기 단계 (ⅱ)의 결과물인 탄소섬유를 PdCl2 수용액에 통과시켜 센시타이징(sensitizing) 공정을 실시하는 단계; 및 (ⅳ) 상기 단계 (ⅲ)의 결과물인 탄소섬유를 황산(H2SO4) 수용액에 통과시켜 활성화(activating) 공정을 실시하는 단계;를 포함하는 전처리 공정을 통해 전처리된 탄소섬유를 사용할 수 있으나, 역시 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 도금에 의해 생성된 금속코팅의 두께는 50 내지 500 ㎚일 수 있으며, 보다 좋게는 100 내지 300 ㎚일 수 있다. 상기 금속코팅의 두께에 따라 금속코팅 탄소섬유의 전기저항이 상이하게 나타날 수 있고, 바람직한 전기저항은 0.1 내지 10 Ω/m일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이와 같이, 금속코팅 탄소섬유 기재가 준비되면, b) 상기 금속코팅 탄소섬유 기재의 외주면을 따라 소정 틀어진 각도로 유리섬유를 감싸는 단계를 수행할 수 있다.
이때, 상기 b)단계의 각도는 금속코팅 탄소섬유 기재의 장방향축을 기준으로 30 내지 60°일 수 있으며, 보다 좋게는 40 내지 60°, 더욱 좋게는 50 내지 60°일 수 있다. 또한, 상기 간격은 유리섬유와 이격 배치된 유리섬유의 중심간 거리일 수 있으며, 구체적으로 예를 들면 50 내지 300 ㎛일 수 있다. 이와 같은 범위에서 히팅케이블 제조 시 금속코팅 탄소섬유 기재의 직경과 중심점을 보다 일정하게 유지할 수 있어 좋다.
아울러, 상기 b)단계는 금속코팅 탄소섬유 기재에 5 내지 10 N/tex의 장력을 인가하여 수행될 수 있다. 이와 같은 범위에서 b)단계 수행 시 금속코팅 탄소섬유 다발에 휨 변형이 가해지지 않아 도체가 손상되는 것을 방지할 수 있으며, 금속코팅 탄소섬유 기재의 직경과 중심점을 보다 일정하게 유지할 수 있다. 반면, 장력이 5 N/tex 미만이면 발열선의 중심점이 동심점으로부터 과하게 벗어날 수 있으며, 10 N/tex를 초과할 경우 금속코팅 탄소섬유 기재와 유리섬유 간의 마찰로 인해 금속코팅 탄소섬유 기재의 섬유 끊김(미세 단선)이나 금속코팅층이 손상되는 현상으로 인해 도체 저항이 높아지는 현상이 발생할 수 있어 좋지 않다.
또한, 상기 b)단계는 50 내지 300 사이클/분의 회전속도로 유리섬유를 감쌀 수 있으며, 보다 좋게는 100 내지 200 사이클/분의 회전속도로 유리섬유를 감쌀 수 있다. 이와 같은 범위에서 금속코팅 탄소섬유 다발에 손상이 발생하지 않을 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 예에 따른 상기 제1내열수지층 및 제2내열수지층은 절연성 및 내열성을 가지는 소재라면 특별히 한정하지 않고 사용할 수 있으며, 구체적으로 예를 들면 상기 제1내열수지층 및 제2내열수지층은 서로 독립적으로 폴리아마이드(PA), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS), 폴리카보네이트(PC), 폴리염화비닐(PVC), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리스티렌(PS), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 수지(SAN), 아크릴로니트릴-스티렌-아크릴레이트 공중합체 수지(ASA), 폴리페닐렌에테르(PPE), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 및 폴리에테르에테르케톤(PEEK)인 열가소성 수지; 및 천연고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM), 스티렌부타디엔, 에틸렌프로필렌, 클로로프렌, 하이파론, 실리콘 및 에틸렌 비닐 아세테이트인 고무류 수지;에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 금속편조층은 금속코팅 탄소섬유의 전단력을 보강하고, 도체를 외부 충격으로부터 보호하기 위한 것으로, 구리, 스테인리스 또는 주석도금선 등의 금속선으로 편조된 것일 수 있다.
이와 같은 히팅케이블은 A) 금속코팅 탄소섬유를 제조하는 단계; B) 1차 시스(sheath) 공정을 통해 상기 금속코팅 탄소섬유에 제1내열수지를 피복시켜 케이블 선재를 제조하는 단계; C) 편조 공정을 통해 상기 케이블 선재를 금속선으로 편조하는 단계; 및 D) 2차 시스 공정을 통해 상기 편조된 케이블 선재에 제2내열수지를 피복시켜 히팅케이블을 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.
필요에 따라서는 원하는 단위 길이 당 저항을 제조할 수 없을 경우, 절연된 케이블 도체를 2 가닥 이상으로 꼬아 케이블 다발로 제조하는 대연 공정을 수행할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 예에 있어, 상기 벤치 몸체부는 벤치 형상을 가진 것으로, 벤치 몸체부의 상판 내부에 상기 발열패드가 삽입될 수 있다. 상기 벤치부의 재질은 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 한정하지 않으며, 비 한정적인 일 예로, 탄소섬유 직조물에 수지를 함침시킨 복합재, 유리섬유 복합재, 에폭시 또는 불포화폴리에스터로 제작되는 패널 , 세라믹 코팅된 금속 패널, 또는 법랑 코팅이나 플라스틱 코팅으로 부식 방지 처리된 소재 등일 수 있다.
이 외에도 본 발명의 일 예에 따른 온열 벤치는 전기적 연결을 위한 전원선, 압착단자, 센서, 제어기 등을 더 포함할 수 있음을 물론이다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 금속코팅 탄소섬유 기재를 유리섬유로 감싼 금속코팅 탄소섬유를 포함하는 히팅케이블이 배치된 발열패드; 및
상기 발열패드가 내부에 위치하는 벤치 덮개;를 포함하는 온열용 벤치 덮개로,
상기 유리섬유는 금속코팅 탄소섬유 기재의 외주면을 따라 소정 틀어진 각도로 금속코팅 탄소섬유 기재를 감싸는 것인, 온열용 벤치 덮개에 관한 것이다.
온열용 벤치 덮개는 상기 벤치 몸체부가 벤치 덮개로 변경되었다는 것 외 모든 구성이 동일한 바, 중복 설명은 생략한다.
이하, 실시예를 통해 본 발명에 따른 온열 벤치 및 온열용 벤치 덮개에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다.
또한 달리 정의되지 않은 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 또한 명세서에서 특별히 기재하지 않은 첨가물의 단위는 중량%일 수 있다.
[제조예 1]
3,000(3K) 가닥의 탄소섬유를 이용해, 등록특허 제10-1427309호에 따른 금속도금 탄소섬유 제조방법으로 니켈코팅 탄소섬유 다발(니켈코팅층 두께 100 ㎚, MCF)을 제조하였다.
상기 니켈코팅 탄소섬유 기재에 1 N/tex의 장력을 인가하면서 100 사이클/분의 회전속도로 MCF의 외주면에 유리섬유(20 가닥, 직경 5 ㎛)를 감았으며, 이때 금속코팅 탄소섬유 기재의 장방향축을 기준으로 30°가 틀어지도록 조절하여 금속코팅 탄소섬유를 제조하였다.
[제조예 2 내지 7]
하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 유리섬유의 각도를 달리 조절한 것 외 모든 공정을 실시예 1과 동일하게 수행하여 금속코팅 탄소섬유를 제조하였다.
[제조예 8 내지 11]
하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 니켈코팅 탄소섬유 기재에 가해지는 장력을 달리 조절한 것 외 모든 공정을 실시예 6과 동일하게 수행하여 금속코팅 탄소섬유를 제조하였다.
[비교제조예 1]
실시예 1과 동일한 방법으로 니켈코팅 탄소섬유 기재(니켈코팅층 두께 100 ㎚)를 준비한 후, 유리섬유를 감지 않고 금속코팅 탄소섬유를 제조하였다.
모노필라멘트
가닥 수		 각도
(°)		 장력
(N/tex)
제조예 1 3K 30 5
제조예 2 3K 40 5
제조예 3 3K 50 5
제조예 4 3K 53 5
제조예 5 3K 57 5
제조예 6 3K 60 5
제조예 7 3K 65 5
제조예 8 3K 57 1
제조예 9 3K 57 3
제조예 10 3K 57 10
제조예 11 3K 57 15
비교제조예 1 3K - -
[실시예 1 내지 11 및 비교예 1]
상기 제조예 1 내지 11 및 비교제조예 1에서 제조된 금속코팅 탄소섬유에 폴리아마이드 6(PA6) 수지(밀도 1.14 g/㎤, 융점 220℃, 인장강도 83 ㎫, Izod 충격강도 7.5 Kgf·㎝/㎝, 열변형온도 65℃)를 압출 성형하여 피복한 다음 그 외경에 구리선을 편조하고, 다시 한 번 상기 PA6 수지를 압출 성형하여 피복함으로써 히팅케이블 시편을 제조하였다. 이와 같이 제조된 시편은 하기 방법에 따라 그 특성을 평가하였다.
1) 직경 측정: 금속코팅 탄소섬유의 일방향의 직경(D0, ㎛)과 일방향의 수직방향의 섬유 직경(D90, ㎛)을 각각 측정하고, 관계식 1에 따라 차이율(%)를 계산하여 하기 표 2에 나타내었다.
2) 전기저항(Ω/m): 히팅케이블용 금속코팅 탄소섬유의 미터 당 저항(Ω/m)을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
금속코팅 탄소섬유 직경 차이율
(%)		 전기저항
(Ω/m)
D0 (㎛) D90 (㎛)
실시예 1 714.85 622.61 12.90 1.49
실시예 2 706.74 631.32 10.67 1.47
실시예 3 691.46 657.37 4.93 1.42
실시예 4 687.13 665.94 3.08 1.41
실시예 5 682.45 673.21 1.35 1.40
실시예 6 691.67 658.23 4.83 1.43
실시예 7 703.22 636.85 9.44 1.49
실시예 8 718.63 619.57 13.78 1.50
실시예 9 695.29 652.54 6.15 1.49
실시예 10 679.38 669.19 1.50 1.41
실시예 11 685.17 672.64 1.83 1.53
비교예 1 722.96 606.86 16.06 1.52
본 발명에 따라 금속코팅 탄소섬유 기재에 유리섬유를 감싼 금속코팅 탄소섬유를 사용한 히팅케이블의 경우 중심점이 잘 잡혀 서로 직교하는 두 방향의 직경의 크기 차이가 비교예 1 대비 작아졌으며, 그에 따라 전기저항이 감소하는 것을 확인할 수 있었다.
다만, 실시예 11의 경우 금속코팅 탄소섬유 기재에 가해지는 장력의 크기가 너무 커 금속코팅 탄소섬유 기재의 섬유 끊김(미세 단선)이나 금속코팅층이 손상되는 현상으로 인해 비교예 1보다도 전기저항이 높아지는 문제가 발생하였다.
[제작예 1]
상기 실시예 5에서 제조된 히팅케이블을 패턴을 달리하여 방염처리된 부직포 상에 자수기로 패턴화하여 부착한 후 전선 및 커넥터를 연결하여 발열패드를 제조하였다. 다음으로, 통상적으로 제조되어 사용되는 벤치에 좌석부를 완전히 덮는 형태의 덮개 이면에 발열패드를 부착하여 벤치 상단에 탈착으로 장착할 수 있는 온열 벤치용 덮개 샘플을 제조하였다.
도 5는 제작예 1에 따라 제조된 온열 벤치용 발열패드의 적외선 열화상 카메라 이미지이고, 도 6은 제작예 1에 따라 제조된 온열 벤치용 덮개 샘플의 적외선 열화상 카메라 이미지로, 목표하는 수준의 발열이 정밀하게 유지되고 있음을 확인할 수 있었다.
도 7은 제작예 1에 따라 제조된 온열 벤치 덮개 샘플과 양산품 온열 시트의 열선 길이 및 저항을 비교한 이미지로, 히팅케이블 외 구성 및 패턴이 동일함에도 불구하고 본 발명의 온열 시트가 보다 우수한 저항 특성을 보임을 확인할 수 있었다.
이상과 같이 특정된 사항들과 한정된 실시예를 통해 본 발명이 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (11)

  1. 금속코팅 탄소섬유 기재를 유리섬유로 감싼 금속코팅 탄소섬유를 포함하는 히팅케이블이 배치된 발열패드; 및
    상기 발열패드가 내부에 위치하는 벤치 몸체부;를 포함하는 온열 벤치로,
    상기 유리섬유는 금속코팅 탄소섬유 기재의 외주면을 따라 소정 틀어진 각도로 금속코팅 탄소섬유 기재를 감싸는 것인, 온열 벤치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 각도는 금속코팅 탄소섬유 기재의 장방향축을 기준으로 30 내지 60°인, 온열 벤치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 금속코팅 탄소섬유는 하기 관계식 1을 만족하는 것인, 온열 벤치.
    [관계식 1]
    │D0-D90│/D0 × 100 ≤ 10
    (상기 관계식 1에서 D0 및 D90은 각각 금속코팅 탄소섬유의 직경으로, D0는 일방향의 섬유 직경(㎛)이며, D90은 상기 일방향의 수직방향의 섬유 직경(㎛)이다.)
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 금속코팅 탄소섬유 기재는 모노필라멘트 100 내지 50,000 가닥의 다발인, 온열 벤치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 모노필라멘트는 제1금속 및 제2금속으로 탄소섬유를 코팅한 것인, 온열 벤치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제1금속은 니켈 또는 구리이며, 제2금속은 니켈인, 온열 벤치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 히팅케이블은 내부로부터 순차적으로, 금속코팅 탄소섬유, 제1내열수지층, 금속편조층 및 제2내열수지층을 포함하는 것인, 온열 벤치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제1내열수지층 및 제2내열수지층은 서로 독립적으로 폴리아마이드(PA), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS), 폴리카보네이트(PC), 폴리염화비닐(PVC), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리스티렌(PS), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 수지(SAN), 아크릴로니트릴-스티렌-아크릴레이트 공중합체 수지(ASA), 폴리페닐렌에테르(PPE), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 및 폴리에테르에테르케톤(PEEK)인 열가소성 수지; 및 천연고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM), 스티렌부타디엔, 에틸렌프로필렌, 클로로프렌, 하이파론, 실리콘 및 에틸렌 비닐 아세테이트인 고무류 수지;에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는, 온열 벤치.
  9. 금속코팅 탄소섬유 기재를 유리섬유로 감싼 금속코팅 탄소섬유를 포함하는 히팅케이블이 배치된 발열패드; 및
    상기 발열패드가 내부에 위치하는 벤치 덮개;를 포함하는 온열용 벤치 덮개로,
    상기 유리섬유는 금속코팅 탄소섬유 기재의 외주면을 따라 소정 틀어진 각도로 금속코팅 탄소섬유 기재를 감싸는 것인, 온열용 벤치 덮개.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 각도는 금속코팅 탄소섬유 기재의 장방향축을 기준으로 30 내지 60°인, 온열용 벤치 덮개.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 금속코팅 탄소섬유는 하기 관계식 1을 만족하는 것인, 온열용 벤치 덮개.
    [관계식 1]
    │D0-D90│/D0 × 100 ≤ 10
    (상기 관계식 1에서 D0 및 D90은 각각 금속코팅 탄소섬유의 직경으로, D0는 일방향의 섬유 직경(㎛)이며, D90은 상기 일방향의 수직방향의 섬유 직경(㎛)이다.)
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