KR820000762B1 - 면발열체(面發熱體) - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

면발열체(面發熱體)

제1도는 본 발명의 일실시예의 구조를 나타내는 사시도.

제2도는 본 발명의 온도-저항선도.

제3도는 본 발명의 온도-소비 전력 선도.

제4도는 본 발명의 시간-온도선도.

본 발명은 전기방석이나 장판, 또는 전기 담요로서 사용하는 면 발열체에 관한 것이다.

종래에도 많은 면 발열체가 제안되어 있었으나, 이들 종래의 면발열체에는 다음과 같은 공통적인 문제점이 있었다.

⑴ 온도 계수 곡선이 실용적으로 안정되어 있지 않다.

즉, 일부 특수 용도로 제조된 면 발열체 중에서 발열체의 넓이와 두께의 비가 매우 적은 경우를 제외하고는 최소한 면 발열체의 필수 요건은 충족시키면서 동시에 온도 계수 곡선이 실용적으로 안정된 것이 없다.

다시 말해서, 실용적인 면적을 보유하며 가요성이 있고 발열체 자체로서의 기계적인 강도를 충족시키면서 동시에 온도 계수 곡선이 안정된 것은 없는 실정이다.

따라서, 국제적으로 보더라도 소위 “자체온도 제어방식”임을 표방하고 있는 면 발열체 제품들도 실제로는 별도의 “온도 제어장치”를 설치한 것이다.

⑵ 제조 기술상 요구되는 면 발열체의 저항치와 전류 통로의 단면적과 전도성 발열재의 혼합량의 상관관계로 인하여 발열재층의 두께가 얇으며, 인장강도, 인열강도(引裂强度)과 내압 및 내충격 강도가 양호한 제품을 얻지 못하고 있다.

물론 면발열체 중에는 금속 박막의 증착(Metalizing)이나 에칭 방식에 의한 반(半)면 발열체라고 할 수 있는 제조방식이 있으나 이것 역시 온도 계수 곡선의 관점에서 보면 극히 불량한 것이다.

따라서 본 발명은 이상과 같은 종래의 폐단을 제거하고 가요성이 우수하며, 기계적 강도가 크고 실용적인 면적에서도 정온도 특성을 보유하여 자체온도 제어기능을 보유하는 면 발열체를 제공하려는 것이다.

면 발열체의 물리적·기계적 성질을 우열(優劣)의 판가름하는 기준은 도전성 발열재 고착제인 고분자 재료의 혼합 비율에 의하여 결정된다고 볼 수 있다.

상술한 바 있는 중요한 문제점들인 정온도 특성 문제나 그 외의 문제도 여기서 그 기준이 결정되는 것이다.

요구되는 전기 저항을 충분히 얻기 위하여서는 종래의 기술로서는 일반적으로 필요한 전발재 중에 포함된 전체 고형분(固形分)의 50％ 이상 70％ 까지의 도전성 발열재들의 혼익이 불가피한 실정이었다.

본 발명에 의하면 도전성 발열재의 혼입량을 최소한도까지 억제하고도 요구되는 전기 저항과 함께 우수한 정온도 특성을 얻을 수 있는 방법을 제공하려는 것이다.

쇄상 연장재(鎖狀延長劑)로 고분자화(高分子化)한 폴리우레탄 엘라스토마 (Poly Urethane Elastomer)는 인장강도가 30㎏/㎝/㎜ 이상이나 되며 인열 강도로 50㎏/㎝ 이상으로서 복합 도전성 고분자의 기본 고착재로서는 최적하며, 특히 도전성 발열재로 사용하는 아세틸렌 써말 블랙(Acetylene Thermal Black)과의 상용성(常用性)도 대단히 양호하다.

여기에다 점착재(粘着劑: Tackifiers)겸 온도 특성의 개선재로서 쿠마론 인덴수지(Coumarone Indene Resin)를 혼가하는데 그 특성을 살펴보며는 다음과 같다.

쿠마론 인덴 수지는 연화재(年華劑)로도 겸하고 있으며, 연화점이 대단히 낮은 70℃―100℃이며, 100℃ 이상에서 액상이 되는 정도의 양호한 열가소성을 지니고 있으면서도 275℃인 분해점까지는 기본적으로 변질하지 않으며, 유기 및 무기물과의 결합을 촉진시키는 특성이 있다.

이러한 특성들이 본 복합 도전성 고분자의 종합적인 특성에 미치는 영향을 살펴보면,

⑴ 기재인 포직에 강한 접착력을 부여하여 경년 변화나 환경변화를 받지 않는 면 발열체를 형성하게 하며,

⑵ 양호한 열가소성은 본 복합 도전성 고분자의 정온도 특성을 결정짓게 하고,

⑶ 무기물에 대한 강한 점착작용은 면 발열체의 인출 도선과의 점착을 촉진하여 안전한 통전을 이루게 한다.

다음, 본 발명에 의한 복합 도전성 고분자의 도전의 기본이 되는 아세틸렌 써말 블랙을 살펴보면 입경(粒經)이 20m/μ 이하로 대단히 미쇄하면서도 양호하게 발달한 쇄상구조(Chain Structure)를 이루고 있어 그 전개면적(展開面積)에 비하여 다른 도전성 발열재들 보다 월등하게 높은 전기적 전도율을 가지고 있다.

이것은 35％ 이하인 소량의 혼합으로도 요구되는 전기 저항을 얻을 수 있는 복합 도전성 고분자를 형성할 수 있게 하는 것이다.

특히 상술한 바 있는 폴리우레탄 엘라스토마와의 상용성과 함께 쿠마론 인텐수지의 결합촉진력을 합하여 이상의 혼합물인 본 복합도전성 고분자는 종래에 보지 못하던 전기적 도전성을 나타낸다.

아세틸렌 써말 블랙의 쇄상구조를 파괴시키지 않고 분산시키기 위해서 화학적인 방법으로는 쿠마론 인텐수지의 분산력과 개면 활성재인 알킬포리 그리골에텔(Alkyl Polyglycolether)의 표면장력 감소력의 의한 분산효과와 기계적으로는 아세틸렌 써말블랙의 쇄상구조를 혼합 과정에서 최대한으로 보호하기 위하여 대류 고속 교반방법으로는 완전한 쇄상 구조 입자를 그대로 고착재인 고분자 사이로 분산시키게 되는 것이다.

이때에 물론 반응형 난연재(反應形難然劑)인 트리브로모네오펜틸 알콜(Tribr omoneopentyl Alchohol)과 보강재인 환화고무(Cyclized Rubber)로 함께 혼합하게 된다.

이렇게 해서 된 복합 도전성 고분자는 소량의 도전성 발열재와 다량의 고착재인 고분자의 혼합비율로 인한 장점과 그 특수한 전기적 도전성으로 인하여,

⑴ 제2―4도에 도시한 바와 같이 부온도 계수에서의 아세틸렌 써말 블랙의 특성을 배합 비율로 억제하여, 훌륭한 정온도 특성을 이룩하고 특히 쿠마론 인덴수지의 양호한 열가소성으로 종합적인 정온도 특성이 극히 우수함을 알 수 있다.

⑵ 상술한 전기적 도전성의 특성으로 인하여 소요되는 전기 저항을 얻기 위한 통전회로의 단면적이 감소될 수 있다. 이것은 다시 말하여 전열재층의 피막(被膜)을 0.1m/m 이하로 아주 얇게 할 수 있는 것이다.

⑶ 고착재와 도전성 발열재의 혼합에서 고착재의 비율이 높아진다는 것은 복합 도전성 고분자 전체를 볼 때 기계적 성질을 개량할 수 있다.

따라서 본 발명에 의하면, 전열재로서 전술한 특수 복합 돈전성 고분자를 사용하므로써 면 발열체의 물리적, 기계적 성질을 개량할 수 있다.

즉, 도전성 고분자는 표직에 코팅할 때 잘 침투하여 기재인 포직과 일체로 되어 유연성이 풍부하고 강인하며, 양호한 정온도 특성을 보유하는 면 발열체를 얻을 수 있다.

이하 본 발명을 일실시예로서 설명한다.

[실시예]

[제1공정]

메틸 에틸 케톤(Methyl Ethyl Ketone) 32％와 폴리옥시 에틸렌 소르비탄 모노스테어례이트(Polyoxyethylene Sorbitan Monostearate) 0.12％를 상온에서 충분히 혼합한 용제에 아세틸렌 써말 블랙(Acetylene Thermal Black) 14％를 첨가하여 혼합기로 아세틸렌 써말 블랙 입자가 완전히 분산되도록 혼합한다.

[제2공정]

폴리우레탄 30％ 용액 41.7％, 쿠마론 수지(Coumarone Resin) 6.2％, 환화 고무(Cyclized Rubber) 4.45％와 반응형 난염재인 트리브로모 네오펜틸 알콜(Tri bromoneopentyl Aleohol) 1.53％를 충분히 혼합하여 호상(Paste) 혼합물을 얻는다.

[제3공정]

제1공정에서의 혼합물에 제2공정에성의 호상 혼합물을 고속 혼합기로 재차 혼합한다.

이때, 아세틸렌 써말 블랙의 쇄상 구조(Chain Structure)가 파괴될 염려가 있으며 쇄상구조가 파괴되면 제품의 전기적 특성이 크게 열화되므로 주의해야 한다.

이렇게 하여 복합 도전성 고분자가 얻어진다.

[제4공정]

이 공정은 공지의 면발열체에서와 같은 식으로 제1도에 도시한 바와 같이 전기한 공정에서 얻어진 복합 도전성 고분자를 기재인 포직⑵에 코팅한다.

코팅 방법은 합성피혁 제조방법인 나이프 코팅(Doctor Knife Corting) 방식이 가장 적합하다.

다음, 적외선 건조로에서 건조시킨 후 약 100℃의 온도에서 약 24시간 동안 숙성시킨다.

마지막으로 숙성된 면 발열체의 양단부에 동테이프등을 접착하여 전극⑶을 부설하여 면 발열체를 완성한다.

제1도에서 ⑴은 복합 도전성 고분자 층이다. 이 실시예에서 얻어진 면 발열체의 특성은 제2―4도에 도시한 바와 같이 동래의 면 발열체에서보다 월등함을 알 수 있다.

Claims (1)

1. 직포에 전열재를 코팅하고 전극을 인출해서 되는 면 발열체에 있어서 전기한 전열재를 아세틸렌 써말블랙, 폴리우레탄 엘라스토머, 쿠마론 인덴수지, 환화고무 및 반응형 난염재를 혼합한 복합 도전성 고분자로 구성한 것을 특징으로 하는 면 발열체.

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