KR830000115B1 - 전도성 고체 적층판 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

전도성 고체 적층판

제1도는 본 발명에 의한 중앙 열선과 두개의 중성 모선으로 된 3모선바아(three busbar)구성을 한 가열판을 예시한 평면도.

제2도는 제1도의 A-A부분에서 취한 도면.

제3도는 제1도의 B-B부분에서 취한 도면.

제4도는 전원장치에 대한 도선 부착관계를 예시한 횡단접속기와 중앙 모선바아의 평면도.

제5도는 제1도의 C-C부분에서 취한 도면.

제6a도에서부터 제6d도까지는 임의 모선바아 구성을 예시한 도면.

본 발명은 전도성 고체 적층판에 관한 것으로서, 특히 전도성 장치를 배치하여 가용성의 단일 복합체로 만든 적층판에 있어서 박막을 상호간에 접합시킨 것을 가열장치로 사용하는 적측물에 관한 것이다.

저항도선, 부식가공한 금속박(泊) 및 전도성 박막을 사용한 저온의 전기복사 가열기에 대새서는 종래부터 여러가지가 나와있다. 이들중 대부분은 약 250°F이하의 온도에서 작동되는 것이다. 이들 가열기들의 용도는 다양한 것으로, 그중에는 개인용 가열장치, 농업 및 산업용의 것들도 있다.

예를 들자면 석고판같은 절연성 기재중에 저항성 도선을 매립시키거나 도선을 직접 절연성 기재에 가하여 복사 가열판을 만들고 있다. 알루미늄과 기타 금속박의 발열체를 부식법에 의해 제조한 것도 다수 나와 있는데, 시판되고 있는 것으로는 폴리에스테르 필름으로 된 두개의 박막사이에 금속박을 구성시킨 것도 있다.

저항성 도선 가열장치와 부식법에 의한 금속가열장치의 큰 결점으로서는 모든 전류가 단일 연속도체에 의해 흐르고 있다는 것이다. 전도성 경로중 차단점이 생기게 되던 가열장치 전체가 작동을 못하게 되며, 더욱이 저항 도선은 400°F정도의 비교적 고온이 작용하기 때문에 변화시켜 절연을 시켜줘야만 기재가 약화되지 않는다. 기재에는 발열체와 수용체사이에 절연막을 삽입시키므로서 열전달 효율을 저하시키게 된다. 또한 208~288볼트(교류)의 고압을 필요로 하며 비산화성 금속을 사용하므로 복사율이 낮기 때문에, 전기 에너지를 복사열로 변환시킬 수 있는 효율이 저하된다.

금속분말, 투명한 증착(蒸着)금속 또는 금속산화물 등과 전도성 카아본 블랙 또는 흑연도 복사가열기에 전도성 박막으로 사용할 수 있다. 이들 물질을 실리콘 고무, 폴리에스테르필름 또는 석면지(石綿紙) 등의 박막사이에 침착시킨 후 아연도금 금속외판중에 함입시킨다.

전도성 필름을 사용한 장치는 아주 만족스러운 것이 아니다. 금속을 전도성 물질로 사용하면 금속 그자체가 경비가 소요되는 것인데, 이러한 사실은 귀금속을 사용한 박막 가열장치의 경우에는 특히 더하다. 알루미늄, 산화주석, 산화인듐 및 이와 유사한 물질로 만든 가열기 역시 경비가 소요되며 그 크기도 국한되며 용도도 저온에 제한된다. 전도성 금속분말을 코오팅하여 주면 미입자로 된 표면에 산화물이 형성된어 비작동성의 정도가 크더라도 이에 대한 저항성이 증가된다. 주로 탄소로 된 전도성 필름의 전기저항은 사용조건과 사용기간에 따라 달라진다.

더욱이 전도성 필름으로 된 복사 가열기를 절연시킨다는 것은 비교적 어려운 일인데, 그 이유는 전도성 필름을 절단하여 유전절연커버속에 구성시켜 줘야하기 때문이다. 이렇게 할 경우 여러가지 문제가 생기는데, 노출된 접속부분이 부식되어 저항이 커진다든가 또는 기계적인 손상이나 부식이 가열판의 내부에 발생할 가능성이 있다는 등이다. 따라서 전도성 적층물을 복사가열기로 사용할 필요가 있는 것이다. 그렇게 할 경우 사용온도는 약 250°F이하로 비교적 낮아야 한다. 이 적층물은 단일구조로 되어야 하는 것으로서 적층된 것은 분리시키거나 절단하여 해당위치에 설치할 필요를 배제할 수 있는 것어어야 한다.

또한 외부 엽층(葉層)을 손상시키지 않고서도 적층물에 전기접속을 할 수 있어야 하며 방수성은 물론 수분이나 유해깨스 및 증기를 투과사키지 않는 것이어야 하며 복사성이 커서 복사열을 효과적으로 전달할 수 있어야 한다. 이상적으로 말하자면 적층물은 인체가 최대 흡수를 할 수 있는 간섭작용이나 최소한 대기흡수상태에서 나타나는 대폭(帶輻)에서 적외선 복사를 할 수 있는 것이어야 한다. 이러한 장치는 저항성이 안정한 것이어야 하며, 더욱이 이 저항성을 제어할 수 있고 재생시킬 수 있고 예측할 수 있는 것이어야 한다.

또한 내열성이 있어야 하며 우발적으로 구멍이 뚫린 경우에서도 안전해야 하고, 110볼트(교류) 또는 이보다 낮은 전압에서도 작동이 가능한 것이어야 하며, 미학적인 질(質)고 종래의 장치를 사용하여도 비교적 교속으로 작동이 가능한 것이어야 한다.

따라서 본 발명은 이러한 필요성을 충족시키는 것으로서, 특히 내부표면과 외부표면을 가진 전기절연성의 상부층을 가지도록 적층물을 복합시켜 단일체로 만드는데 있다.

습기와 수증기에 대한 비투과성인 1차 장벽층이 상부층의 내부표면을 피복하도록 하고 내부표면과 외부표면을 가진 전기절연성의 하부층을 구성시켜 주는 것이다. 2차 장벽층 역시 습기와 수증기에 대한 비투과성이 있는 것으로서, 하부층의 내부표면을 피복하도록 한다. 두깨가 균일한 연속상의 전기전도층을 1차 및 2차 장벽층 사이에 삽입한다. 전기전도층은 주로 탄소로 된 것으로, 전류가 이 층을 통과할때 전자기복사(電磁氣輻射)가 가능한 것이다.

전도체를 전도성 박막과 접촉시키고 상부층과 하부층에는 단면(端面)을 구성하여 서로 밀봉시키므로서 밀폐된 적층물이 되도록 한다. 특히 전도체를 상부층과 하부층의 내부에서 밀폐시킨다. 이렇게 함으로서 적층물내에 극히 안정된 저항성을 가지는 전도층이 형성되는 것이다. 적층물은 특히 복삭열기로서 사용할 수 있다.

또한 본 발명은 적층물을 복합시켜 단일체를 구성한 것으로서, 즉 내부표면과 외부표면을 가진 전기절연성 상부층의 내부표면을 습기와 수증기에 대한 비토과성인 1차 장벽층으로 피복시켜 주는 것이다. 내부표면과 외부표면을 가진 전기절연성의 하부층 역시 습기와 수증기에 대하여 비투과성인 2차 장벽층으로 피복시키는데, 이때 2차 장벽층을 사용하여 하부층의 내부표면을 피복한다. 전도층을 균일한 두께로 연속적으로 만든 것을 1차 및 2차 장벽층에 실시한다. 전도층은 주로 탄소로 된 것으로서 전류가 흐를때 전자기 복사를 방출할 수 있다. 제조방법으로서는 전도체 요소를 전도층과 접촉시켜 주고, 상부 및 하부층에 단면(端面)을 형성시켜 이들을 서로 밀폐시켜 주므로서 저항성이 안정한 전도층을 가진 밀폐된 적층물이 되게 한다.

또한 본 발명은 본 발명에 의한 적층물중의 전도층을 전원장치에 연결하여 전도층속을 전류가 흐르게 되면 적층물이 적외선 에너지를 복사하도록 한 것이다.

본 발명을 첨부된 도면에 따라 상술하기로 한다.

제1도는 적층물을 복합시켜 단일체로 만든 복사가열판인데, 전기절연성의 하부층(1)이 폴리에스테르 박막으로 되어 있고, 이 위에 습기 및 수증기 장벽층(2)이 코오팅되어 있고, 이 장벽층(2)상에 전도층(3)이 침착되어진다. 접착층(4)을 전도층(3)과 접촉시키고 차례로 습기 및 수증기 장벽층(5)으로 피복시키는데, 전기절연성 상부층(6)의 아래쪽에 실시한다. 여기서 알 수 있는 것은, 층(4)와 층(5)를 단일층으로 결합시켜 접착층과 습기 및 수증기 장벽층으로 작용하게 할 수 있다는 것이다.

모선(母線)바아(busbar)(7, 8)를 전도층(3)의 상부에 구성시키는데, 전도층(3)의 아래에 있는 장벽층(2)의 상면에다 직접 이들 모선바아를 실시하여도 된다. 횡단연결선 (9)을 이들 외부 모선바아(8)사이에 설치하고 동시에 전도층(3)의 외부에 위치하도록 함으로서, 중심 모선바아(7)와 측방향 모선바아(8)와의 사이에 있는 전도경로와는 저촉이 되지 않게 한다.

다른 방법으로서는, 횡단연결선(9)이 고유전성 필름의 스트립(strip)등에 의하여 층(3)과 전기절연이 된다면 전도층(3)위에 횡단연결선(9)을 설치할 수도 있다. 유도도선 (12, 13)을 위치(10)과 (11)에서 모선바아에 연결시킨다.

장식층(18)을 장벽층(2)쪽에 하든지 장벽층(5)의 아래에 있는 상부층(6)의 내부표면에 실시한다. 이 장식층(18)의 기능은 전도층(3)의 흑색부분과 모선바아(7, 8)를 보이지 않게 은폐시키거나 사용부분의 장식효과를 나타내기 위한 것이다.

제2도는 가열판의 축방향 단면중의 하나에 가까이 있는 부분의 가열판의 단면을 예시한 것으로서, 적층물의 방수 및 밀폐구조를 잘 알 수 있다.

압축밀봉부분(14)을 형성시킬때 가압 또는 가압 및 가열조건하에서 각층을 적층시켜 판을 만든다. 판의 노출된 단면 전부를 밀봉시킬때 전도층과 내부 전기회로를 요소로부터 격리 보호시킨다. 제2도에 있는 땜질부분(15)은 횡단 접속기(9)를 세로방향의 모선바아(8)에 결합시키는 것이다. 접합층(16)은 모선바아(8, 9)를 이들과 접촉하는 층에 접합시킨다.

제3도에는 적층물의 층의 구조가 나타나 있다. 부분적으로 껍질을 벗긴 유도도선(13)을 중앙 모선바아(7)을 땜납(11)의 절합점(節合點)으로서 연결시킨다. 이 결합은 모선바아(7)상에 있는 모든 적층물의 층을 땜납 절합점이 들어갈 위치에서 가열한 후 땜납을 가하고 냉각시킨다. 폴리에스테르필름, 장벽층 및 접합층은 제3도에 예시한 위치 (25, 26)에 있는 땜납 절합점의 부분으로 통한다. 이들 층이 경화되면, 땜질부분(11)의 주위에 튼튼하며 방수성의 밀봉부분이 형성된다. 이렇게 되면 적층물이 단일체로 되어 전도층과 내부 전기회로가 상부 및 하부층(6과 1)의 외부 조건으로부터 보호된다. 제4도는 전도층(3), 중앙 모선바아(7) 및 횡단 접속기(9)가 구성되는 오손금지대(汚損禁止帶)간의 관계를 나타낸 것이다. 도선(12, 13)은 전원에 연결한다. 중앙 모선바아(7)의 위치가 전도층(3)부분을 세로방향으로 반분(半分)하므로 유효평행 전도경로를 4배로 크게하고, 또한 필요로 하는 코오팅물질의 량을 현저히 감소시킨다.

제5도는 본 발명에 의한 적층물에 있는 각 층간의 관계를 나타낸 것이다. 하부 폴리에스테르 보호층(1)을 염화폴리비닐리덴으로 된 습기 및 수증기 장벽층(2)을 사용하여 한쪽에 코오팅한다. 이렇게 한 후 장식층(18)을 결합시킨다. 적층용의 접합층(4)을 층(18)에 결합시키고 중앙 모선바아(7)와 두개의 측방향 모선바아(8)에는 접합기저층 (16)을 형성시킨다.

이렇게 함으로서 모선바아를 전도층(3)에 결합시키기가 용이한데, 즉 폴리에스테르 박막(17)에 실시할 수 있다. 접합층(19)를 폴리에스테르 막(17)과 기타 염화폴리비닐리덴 장벽(5)사이에 실시한다. 다음에 장벽층(5)을 폴래에스테르 상부층(6)과 접촉시킨다. 도면에 있는 바와 같이, 알루미늄 박(泊)(20)으로 된 전기접지층과 적외선 반사층을 형성시킨다. 박(20)을 상부층(6)의 외부표면에다 접착제(22)를 사용하여 접합시켜서 접합층(23)을 사용한 폴리에스테르 필름층(21)을 이용하여 박(20)이 손상되지 않도록 보호한다.

모선바아의 배치를 여러가지로 달리하여 코오팅 크기와 판의 크기에 따른 소요의 저항성이 있도록한다. 제1도와 제6-a에서부터 제6-d도는 모두가 본 발명에서 실시할 수 있는 대표적인 모선바아 배치관계를 예시한 것이다. 제1도는 3모선바아 배치를 예시한 것이고, 제6-a도~제6-d도에 있어서는 가열선을 (7)로 나타내었고, 중앙선을 (8)로 나타내었다. 중성 모선바아사이에 있는 횡단접속기는 (9)로 표시되어 있다.

모선바아에 대하여 횡단 접속기가 기하학적인 의미를 가지게 되므로, 두개의 전기전도체는 고유전성 절연 필름등으로 상호간에 전기절연을 시킨다.

제6-a도는 단순 2모선바아 계통을 나타낸 것이고 제6-b도는 접지도선(24)을 가진 2모선바아 계통을 나타낸 것이다. 또한, 접지도선(24)을 가열판상의 알루미늄 박층(20)(제5도)과 같이 금속박에 연결시킨다. 제6-c도 및 제6-d도는 4모선바아 및 5모선바아의 배치관계를 각각 나타낸 것이다.

본 발명에 의한 적층물을 구성하는 각 부분을 구체적으로 고려해 보기로 한다. 첫째 상부층과 하부층은 작각 전기절연층이다. 이들은 동일 재질로도 만들 수 있고 또는 다른 재질로도 만들 수 있다. 또한 상부 및 하부층을 각각 중합테로 된 필름, 특히 가요성의 중합체로 된 필름으로 만든다. 이러한 물질가운데 대표적인 것으로는 폴리에스테르, 아크릴, ABS, 셀룰로오스 물질로 된 것, 탄화플루오로, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 실리콘, 염화폴리비닐, 불화폴리비닐, 폴리아미드 및 폴리우레탄 등으로 된 필름이다. 이 가운데 양호한 것으로는 폴리에스테르 필름이고, 특히 좋은 폴리에스테르로는 테레프탈산 폴리에틸렌이다.

상부 및 하부층의 두께를 약 30mil(참고 1mil은 1000분의 1인치)까지 할 수 있지만, 보통 약 0.35~14mil정도로 하며, 약 1.5~7mil정도로 하는 것이 좋다. 층의 두께는 적층물의 용도에 따라 다르다. 예를들자면, 상부 및 하부층의 두께를 가각 약 2mil정도로 하면 복사가열장치로서 천장에 사용할 수 있고 벽면용으로 사용할 경우는 약 5mil정도이다. 두께 범위를 적절하게 하여주면 소요의 탄성, 굴곡특성 및 인열저항이 있게 된다.

상부 및 하부층은 각각 전기절연성이 있어야 한다. 이들 층의 특징은 유전강도가 1mil당 최소한 약 1300볼트(교류)인데, 보통 1mil당 약 1500볼트(교류) 정도이다.

유전강도가 1mil당 최소한 약 7500볼트(교류) 정도인 것이 특히좋다. 여기서 말하는 유전강도는 ASTM D 149에 준하여 측정한다.

전형적으로, 상부 및 하부층은 체적저항율이 최소한 약 4.5x10¹³정도인데, 보통 약 1x10¹⁶-1x10¹⁸강도이다. 이 체적저항율도 ASTM D 257의 방법에 따라 ohm-cm로 나타낸다.

또한 상부 및 하부층의 유전상수를 ASTM D 150의 방법에 따라 측정할 경우, 10³cps에서 최소한 약 2.9, 10⁶cps에서 최소한 약 2.9 및 10⁹cps에서 최소한 약 2.8정도이다. 적합한 수치로는 10³cps에서 최소한 약 3.2, 10⁶cps에서 3.0 및 10⁹cps에서 2.8정도이다.

본 발명에서 특히 바람직한 테레프탈산 폴리에틸렌 필름의 체적 저항율은 50% RH 및 23℃에서 10¹⁸ohm/㎤이었고, 공극이 없으며 10³~10⁹cps에서 유전상수가 약 2.8~3.2정도라는 비교적 낮은 값을 가졌으며, 또한 ASTM D 495에 준하여 시험했을때 아아크 저항(121~200초) 이 극히 높았다. 이것의 유전강도는 1mil당 약 7500볼트(교류) 이었다. 이상과 같은 여러가지 특성이 있으므로, 전기절연체로서 복사가열기에 사용할 경우 전기 쇼크로 인한 재해를 방지하므로서, 장치의 안전성을 보장할 수 있는 극히 우수한 것이었다.

상부 및 하부층의 기게적인 성질은 적층물의 노출되는 조건에 따라 다르다.

일반적으로 이들 각 층의 인장강도(ASTM D 882)는 최소한 약 5000psi정도인데, 바람직 하게는 최소한 약 20,000psi정도이다. 인열강도(ASTM D 1922)는 보통 최소한 약 5g/mil이고, 대체로 최소한 약 10g/mil정도, 특수한 경우는 약 20g/mil정도이다.

신장율(ASTM D 882)은 일반적으로 약 100% 이하이고 바람직하게는 약 65%이하이며 특히 바람직한 경우에는 약 50% 이하이다.

본 발명에 있어서 적층물을 가요성으로 하는데, 경량의 발열체를 주조하여 관(管)형으로하여 운반이 용이하도록 하였고 또한 취급이나 설치가 용이하다. 또한 상부 및 하부층도 가요성으로 하였으므로, 이들 각층의 절첩(折疊) 내구성은 최소한 약 400회, 보통 10,000회(ASTM D 2176에 준한 방법)이어야 한다.

본 발명에서 사용한 테레프탈산 폴리에틸렌 필름은 소요의 신장율과 절첩내구성 (100,000회 이상)을 가지고 있다.

상부 및 하부층의 내열성은 사용조건에 따라 달라진다. 만일 극히 추운 기후에서 복사 가열기로 사용할 경우에는, 각 요소가 저온에서의 취약성에 대한 저항성이 있어야 한다. 본 발명에 의한 폴리에스테르 필름은 ASTM D 759에 준할 경우 - 100℉까지의 온도에서 견딜 수 있다. 1200와트용 가열판에 대해 상술하기로 한다. 이 가열판의 작용온도는 보통 약 160℉를 넘지 않는데, 기타 가열판을 절연시켜 주었을때 약 200°~250℉정도의 온도를 얻을 수 있다. 따라서 상부 및 하부층의 내열성을 ASTM D 759에 따라 시험해보면 분해나 열화됨이 없이 최소한 약 275℉이다.

어떤 경우에 있어서는 최대한의 작동 온도에서 장기간의 내노화성을 주기위해 300℉정도의 고온에서 견디도록 할 필요가 있다. 테레프탈산 폴리에틸렌 필름은 300℉에서도 견디어 낼수 있다.

상부 및 하부층은 보통은 사용조건(분위기)에 노출되므로, 이들층은 소요의 내약품성이 있어야 한다. 따라서 산, 알카리, 기름 및 유기용매등에 대한 저항성은 ASTM D 543에 따라 시험했을 경우 양호한 것으로 나타내야 한다.

상부 및 하부층 역시 내수성이 있어야 하며, 그 흡수율은(ASTM D 570) 약 0.8~2.9%(24시간) 이고, 바람직하게는 약 0.8%이하(24시간)이사. 마찬가지로 수증기 투과율(ASTME 96-E)은 37.8℃에서 G/100in²/24시간/mil의 단위로 나타내면 약 1~5.4인데 바람직하게는 약 1이하이다. 기체 투과성(ASTM D 1434)은 25℃에서 cc/100in²/mil/24시간/기압으로 나타낼 경우, 다음과 같은 한계를 초과하지 않아야 한다.

상부 및 하부층을 상호접합시켜 전도층, 전도체요소 및 장벽층을 밀폐시킨다. 대개 접착요소 또는 가열 밀폐법을 사용하여 접합시킨다. 가열 밀폐시킬 경우, 밀폐온도를 약 200°~300℉로 함이 좋다.

본 발명에 의한 적충물을 복사가열판으로 사용할 경우 고려해야 할 중요한 사항으로는 상부 및 하부층의 연소특성이다. 대개 각층은 비연소성이거나 최소한 자기소화성(自己消火性)이 있어야 한다. 특히 전도층은 상당량의 적외선복사를 6~15μ파장내에서 하게 되므로, 상부 및 하부층은 일반적으로 이 파장대에서 입사복사선의 최소한 30%를 전달해야 한다. 듀폰사에서 나온 테레프탈산 폴리에틸렌 s형 필름이 이러한 목적에 합당하므로 좋다.

더욱이 상부 및 하부층은 그들의 열팽창계수가 적층물중 다른 부분의 열팽창 계수와 근사 하도록 적절히 선정해야 한다. 열 팽창계수가 너무 많이 변하면 적층물의 기계적인 특성이 불량하게 되어 결과가 좋지 않게된다.

본 발명에서 사용한 테레프탈산 폴리에틸렌은 열 팽창 계수가 약 1.7x10^-5in/in/℃ (ASTM D 696)으로서, 이 수치는 동(銅)제 모선바아의 열 팽창계수와 극히 근사한 것이다. 따라서 동제모선바아는 가열판을 사용하지 않거나 또는 사용도중에 기재로 부터 신축되어 이탈되는 경우를 배제하는 것이다.

본 발명에서 사용한 전도층은 주로 전도성 탄소로 된 것으로서, 전류가 흐르게 되면 전자기 복사를 방출하게 된다. “주로 탄소로 되었다”는 뜻은 층의 전기전도 부분중에는 중량으로서 최소한 약 50%정도의 전기 전도성 탄소가 함유되어 있다는 뜻이다.

본 발명에 있어서 층상 흑연도 사용할 수 있으며, 전도층은 중간 적외선 범위(예; 파장이 약 3~30μ정도)에서 적외선 복사를 한다. 균일 두께의 층으로 사용하는데, 이렇게 하면 층내에서의 전기 및 열적 특성이 균일하게 된다.

전도층의 용도에 있어서 전도조성물을 사용함이 좋은데, 이것은 다음과 같은 입자를 균일 혼합하여 만든 전기전도성 조성물이다.

(가) 흑연 약 60~98wt. %

(나) 이산화망간 약 1.5~20wt. %

(다) 산화아연 약 0.5~20wt. %

흑연은 주요전기전도성 성분이 되는 것이며, 이산화망간은 저항성 성분으로 작용하여 흑연의 저항온도 계수가 부(負)인것을 상쇄하여 주는 작용을 한다. 산화아연은 반도체 및 안정제로서 입상 혼합물의 화학 및 물리적인 특성을 개선하여 주며, 혼합물의 코오팅도 개선하여 준다.

따라서 이러한 사용범위내에서 용도에 따라 특수비율을 결정하여야 한다. 또한 흑연은 고도로 탄화된 것이며 흑연입자는 층상 판상의 형상을 하고 있다. 층상 구조는 고도의 전도성과 관련이 있음이 구명되었다. 이산화망간의 종류와 등급기준은 그다지 중요한 것은 아니다.

그외에 전도성 물질과 전자공여물질로는 AgCl, SnCl₄와 같은 것들이 있는데, 이들의 첨가량은 전체미립(微粒)물질에 대하여 중량으로 약 0.5%~5.0%정도이다. 또한 전도성의 조성물은 결정질 흑연 입자를 정확한 양을 취하여 혼합한것으로서, 대부분의 입자들이 비교적 큰것과(평균 유효입경 : 30~50μ)입경이 6~8μ정도의 작은 결정질 흑연으로 이들 입자간의 간극(間隙)을 형성시킨 것이다.

광기전(光起電) 및 광전도(光電導)성의 산화아연을 보통 전자사진에 사용하고 있는데, 본 발명에서도 이것을 사용한다. 그 이유로서는 이 산화아연이 통전(通電) 상태하에서 반도체 및 전자 공여체로 작용하기 때문이다. 축전지용 이산화망간은 평형 저항성 성분으로 작용하는 반면, 기타 혼합성분과 전자공여체로서의 관계를 가지면서 전자를 수용하는 작용을 한다.

첨가성분의 미립상의 혼합물은 다음과 같이 만든다.

(가) 흑연 약 88~94wt. %

(나) 이산화망간 약 4~8wt. %

(다) 산화아연 약 0.7~3wt. %

특히 안료배합이된 조성물 (S-3/1 조성물)은 다음과 같이하여 만든다.

상기한 특수 배합예에 있어서, 흑연의 배합 비율은 중량으로 79 : 21이지만 체적으로는 3 : 1의 비율로 하여 전체가 중량으로 93.6%이 되게하는 반면, 이산화망간은 6.2%, 산화아연은 1.2%이 되게한다.

굴곡 스트레스와 제조시, 선적시 및 설치시에 받게되는 기계적인 힘을 받게 되더라도 균열이 가지않고 이들 힘을 견디어 낼수 있는 고도의 가요성인 전도성 코오팅이 필요하기 때문에, 상기와 같은 S-3/1전도성 안료배합에 대한 고도의 가요성 접착제가 있어야 한다. 이것은 고온에 대하여 내열성이 있는 아크릴 수지로 만든다. 다음에 나오는 조성은 80메쉬 스크린을 사용하여 실크스크린법을 적용할 수 있는 배합예의 한가지 이다.

본질에 있어서, 이 조성물은 결합성이 우수하며 (따라서 고함량의 전도성 안료를 유지시킬 수 있는 능력이 있음), 내열성이 비교적 크고, 가요성이 풍부하며, 비교적 낮은 체적저항율이 있는 아크릴 수지로 되어 있다. 경화시킬 경우, 수지는 신장율이 50~100%인 열가소성 아크릴 수지로 된다. 아크릴은 가소제로서 에틸렌글리콜을 사용하여 암모니아로 가용성화 시킨 분자량이 약 200,000정도인 수지함유 아크릴 에멀젼이다. 기타 아크릴은 교질액상의 분산물, 에멀젼 또는 라텍스의 형태로 하여 사용할 수 있다.

여러가지 아크릴도 각종 용매계에서 용액상태로 하여 사용할 수 있는데 전술한 배합예가 액상 코오팅용 일지라도 용매계의 코오팅도 열 가소성 또는 열 경화성 조성물의 형태로하여 사용할 수 있다. 사실상 용매계의 것도 배합은 훨씬 간편하므로 배합 조제의 첨가 범위가 필요없고, 액상계에서 필요로하는 보조제도 필요없으며, 중합체 필름기재에 접착되어 강인성이 나타나며 체적 저항율이 낮으므로, 전도성 안료를 가하여 동일 저항율을 나타낼 수 있는 첨가량이 작다.

마찬가지로 열 가소성 또는 열 경화성이든간에, 또는 유기질 또는 무기질이든간에, 해당하는 설계와 작동조건에 따라 기타 중합물 또는 수지계통과 배합할 수 있다. 물론 이러한 중합물을 결합 시킬때는 결합제 계통에 대하여 사용한 방법대로 한다.

x-1-800배합예에 있어서 점도를 실크스크린 법에 적용할 수 있도록 조절한다. 기타 적용법도 공지의 방법으로 실시할 수 있으며, 이때는 점도를 조금만 변경시켜 주면된다.

배합시에 사용할 수 있는 보조제가 여러가지 있는데, 현탁제같은 것은 전도성 안료를 저장이나 사용도중 이들이 침전되지 않게 하는 것이고, 분산제는 안료가 응집되지 않게하여 균일한 분산이 되게하는 것이며, 습윤제(계면활성제)는 수지에의하여 안료가 봉인(封人)이 완전히 되게하여 표면장력 또는 반델발스인력을 변화시켜 배합물을 사용도중 원활한 유동성이 있게하는 것이다. 또한 소포제는 가공도중 불필요한 기포생성을 방지하여 액상 코오팅시 탈기(脫氣)가 완전히 되도록 함으로서 침적된 박막층에 기포를 제거하는 것이고, 응집제는 공극이 없는 단일 박막을 생성토록 하며, pH 조절제와 완충제는 응집을 못하도록 하여 적절한 이온 조건이 되게함으로서 기타 표면활성물질이 적정 조건하에서 작용토록하는 것이다. 또한 액상의 용매는 수지계통과 사용성이 있어서 수지가 조기에 침전되지 않게하며, 박막 보존제 및 유동성/점도 조절제로서의 물도 있다. 보조제 가운데 대부분은 휘발성이고 소산성이 있으며, 코오팅물이 건조나 경화되면 배합물을 잔존시키게 된다.

비휘발성인 것들은 박막의 고형질 성분에 첨가되어 최종적인 전기저항성을 발휘하므로서 전도층의 소요의 두께에 영향을 주게되어 필요로하는 결과를 얻게된다.

여러가지 배합 변화를 할 수 있는데, 다음에 나오는 것은 커어튼(curtain)코오팅용에 적합한 액상 아크릴배합예인데, 실크스크린 배합에 x-1-800에서와 같이 동일한 경화 및 적층 조건하에서의 단위 면적당 저항은 동일한 수치를 나타낸다.

주로 탄소로되어 있는 전도층을 가진 적층물에서 나타나는 문제점중 한가지는, 전도층의 전기저항성이 여러가지 상이한 환경에서 일정시기 동안 변화한다는 것이다. 이것은 적층물을 복사가 열기로 사용할 경우에는 해당이 되지않는다. 특히 이러한 가열기들은 보통 공인시험기관이나 정부기관의 승인이나 인증을 받아야 한다. 요건가운데 한가지로는, 장기간에 걸쳐서 저항성이 비교적 좁은 범위내에서 유지될 수 있어야 한다는 것이다. 특히, 본발명에서 사용하고 있는 전기전도성 조성물을 테레프탈산 폴리에틸렌 박막사이에서 삽입하여 사용할 경우, 대부분은 전기저항성이 광범위하게 변하고 있다.

따라서 장벽층을 전도층을 에워싸고 있는 상부 및 하부층의 내부표면에 가하여 주면 저항성이 안정성있게 된다. 장벽층은 습기와 수증기를 투과시키지 않아야 하며 상부 하부층의 내부 표면을 피복하도록 한다. 여기서 획기적인 사실로 들 수 있는 것은, 이러한 결과는 본 발명에 의한 밀폐된 적층물내에 전도층을 밀폐시킬때 상당한 기간에 걸쳐서 전도층의 저항성이 극히 안정되게 나타난다는 것이다.

또한 장벽층은 가요성의 중합체부터 만들며, 수증기 투과율(ASTME 96E) 이 37.8℃에서 약 0.5g/100in²/24시간/mil정도, 대체로 약 0g/100in²/24시간/mil을 초과하지 않는 재질중에서 마음대로 택한다.

전형적으로, 수증기 작벽의 두께를 약 0.1~0.5mil로 하고 있는데 바람직하게는 약 0.1~0.3mil정도로 한다. 특히 수증기 장벽은 용매증기나 폭발성 분위기에서도 안정성이 있어야 하며 불연성(不燃性)이어야 한다.

더욱이, 장벽층의 용도로서의 물질로는 염화폴리비닐덴이 있다. 이 물질을 사용하여 중합체로 된 라텍스 에멀젼이나 중합체 용융물 또는 압출물 또는 상부 및 하부층과의 공(共)압출물등으로 하여 0.1~0.2mil정도로 침적시킬 수 있다.

또한 커어튼 코오팅법, 칼날형 코오팅법, 로울러 및 역로울러 코오팅법, 그라비야 코오팅법, 실크스크린코오팅 및 이와 유사한 방법들을 사용하여 상부 및 하부층의 내부표면에 장벽층을 침적시킬 수도 있다. 폴리에틸렌, 탄화플루오르, 실리콘수지, 폴리프로필렌, 폴리아미드 및 이와 유사한 중합물질같은 기타 습기와 수증기에 대하여 비투과성인 물질을 사용할 수도 있다.

장벽층을 사용하면 본 발명에 의한 것을 광범위한 조건에 대해서도 사용할 수 있고, 또한 전도층에 대한 전기적 특성에 부작용을 주지 않고서도 극히 습기가 많거나 수분이 많은 조건에서도 사용할 수 있다. 마찬가지로 전도층 및 전도층의 전기적인 성분에 대하여 악영향을 주는 기체로 인하여 나타나는 가능한 재해로부터 적층물을 보호할 수 있다. 더욱이 습기가 깔린 분위기나 폭발성 분위기에 있는 부분, 즉 면지가 침적된 창고와 곡물창고 같은 데에서 화염이나 열점(熱點)을 발생시키지 않고서도 작동이 가능하다.

본 발명에 의한 또다른 실시예에서는, 전도층을 장벽층에 접착시킨 후장벽층을 각기 해당하는 상부 및 하부층의 내부표면과 접촉시킨다. 접착층은 불연성이거나 최소한 자기 소화성이 있어야 하며, 극히 가요성이고 열 가소성 또는 열경화성이어야 하고, 내열도도 있어야 하며, 폐쇄되거나 깨스발생가능성이 없어야 한다.

접착층을 단일 도포 또는 복합도포 방법으로 실시한다. 특히 본 발명에서 사용되는 양호한 접착제로는 듀폰사제의 폴리에스테르 접착제 또는 테프론계 접착제가 있다. 접착층의 두께는 약 0.1~0.5mil정도, 일반적으로 약 0.1~0.3mil정도로 하지만, 두께를 달리할 수도 있다.

대체로 접착제는 다른층을 밀착접합시킬 수 있어야 하며 장시간 작동온도에서 노출되더라도 분해, 깨스 발생, 탈색 또는 접착인장도등의 변화가 없이 내구성이 있어야하며, 접합된 상태를 유지하고 있더라도 여러가지 층이 가지는 열팽창계수가 상이한데서 나타나는 스트레스로 인하여 발생되는 신장성에도 견디어낼 수 있어야하며, 공기건조시킨후 가압(및 가열)하여 접합 시켰을때 접합이 되어야 하고, 적층작업후 전도성 코오팅 막속으로 접착제의 전이가 일어나지 않는 것이어야 한다.

전도층의 색은 보통 흑색인데, 어떤 경우에 있어서는 이러한 색깔은 바람직하지 못한 것이다. 더욱이 구성방향에 따라 전기 전도성 모선바아계통은 육안으로 보아 미적감각이 없어도 된다. 이럴경우 거치장스럽게 보이는 층사이에 장식층을 형성시켜 준다. 이층은 백색 또는 어떠한 색깔로하여도 되고 무늬도 필요로하는 바에 따라 해도된다. 장식층의 두께를 약 0.2~1.5mil로 하는데 보통 0.3~0.5mil로 함이 좋지만 두께를 달리할 수도 있다. 또한 가요성으로 하여야 하고 장식층은 탈색이 되지 않고 깨스발새이 없어야하며 전도성 코오팅의 열 팽창계수와 근사한 계수를 가져야하고 또한 복사율도 최소 0.90이 되어야 한다.

장식층이 손상되지 않고 공기 산화 및 기타 환경변화에 따른 열화가 되지아ㅎ게 하기 위하여 장식층을 상부 또는 하부 박막층 아래에다 구성시킨다. 가장 편리한 방법으로는 장벽층의 상부에 실시하는 것이다. 장식층 상부에 전도층을 구성하여도 되고 장식층과 상부 또는 하부층사이에 접착층을 삽입해도 된다.

어느 방법을 사용해도 되며 앞의 방법은 적외선 복사가 앞으로 통과할 수 있도록 층을 삽입해야 한다. 뒤에 나온 방법은 작동상 장점이 있는 것으로서 장식의 종류에 따라 상부 및 하부의 절반이 최종 조립될때까지 실시하지 않는다는 것이다.

고체의 전도성 적층물을 복사가열판에 사용하는데 대해 상술하기로 한다. 특히, 본 발명의 한가지 예에서는 복사 및 전도성 가열기에 1200-와트의 출력을 민적이 24.35ft²인 코오팅이된 부분에서 나타낸다. 즉 4'x8'의 테레프탈산 폴리에틸렌 필름상에 있는 길이가 83 1/2^μ이고 폭이 44^μ인 면적위에 X-1-800으로된 전도층을 침적시켜 만든 장치이다.

80메쉬 스크린을 통하여 실크스크린법을 실시할 경우, X-1-800 배합물을 가압 및 가열하에 만든 적층물 32mg/in²에 대해서는 저항이 단위면적당 92오옴(onm)이나 되는 코오팅이 가능하다. 3모선바아(제1도)에 연결할 경우, 즉 20.875인치의 간격을 두고 평행선(8)으로 연결할 때 나타나는 전체적인 판의 저항은 12오옴이므로, 120볼트에서 10암페어(ampere)를 나타내어 필요로하는 1200와트 출력을 주게 된다. X-1-800 배합물을 사용하여 단위 면적당 96오옴을 나타내위한 전도층의 두께는 1.52mil이다.

전도층의 중량과 결과적으로 나타나는 저항과는 사이에는 직선적인 역(逆)관계가 성립하며, 또한 적층압각 온도사이에도 이러한 관계가 성립한다. 따라서 저항(단위 면적당 오옴)을 낮게할려면, 1200와트 단위보다도 높은 와트 출력을 줄수 있는 발열체를 필요로하는 것과 같이 전도층의 두께를 두껍게 할 필요가 있다. 역으로 말하자면, 와트 출력을 낮게하자면 전도층의 양을 작게하여 단위면적당 저항을 크게한다.

어떤 주어진 전도성 코오팅 배합물에 가해진 전도성 안료의 농도와 결과적으로 나타나는 단위 면적당의 저항과의 사이에는 직접적이지만 역방향으로 곡선관계가 성립한다.

다시 말하면, 코오팅물질 단위 체적당 안료의 중량을 증가시켜 주면 주어진 코오팅 두께에 대한 저항이 감소되며, 또한 주어진 저항을 나타내기에 소요되는 코오팅 물질의 전체적인 양도 줄어든다.

전술한 바와같은 1200와트 출력용 가열판의 경우에 있어서, 실크스크린법을 사용하여 X-1-800으로된 습윤상태의 코오팅 배합물을 ft²당 9.84g 침적시켜 400psi의 적층 압력과 최고 경화온도 270℉에서 15분간 적층시켜 주면 단위면적당 96오옴이 나온다. 가열이나 가압을 하지 않고 코오팅물질의 양을 단순히 공기 건조시키면, 단위 면적당 평균 1250오옴이 나타난다. 압력을 가하지 않고 단순히 270℉에서 가열만하면 저항이 480오옴으로 감소한다. 압력만을 가해주면 550오옴으로 나타난다.

작업조건을 선적하여 전술한 압력이상으로 증가시키면 저항이 계속 96오옴 이하로 떨어지지만, 전단작용에 의해 손상이 될 가능이 있고 모선바아와 코오팅면간의 계면(界面)이 취약하게 되므로 해서 연속성을 단절시켜 아아크가될 정도로 접촉면이 개방되고, 결과적으로는 가열판이 불량하게 된다.

적층시의 가열 온도를 크게하거나 가열시간을 길게하여 주면 수지 결합제계가 부분적으로 열 분해되어 상부, 하부 및 중간층이 손상될 가능성이 커진다. 적정 출력을 선정하는 것이 중요한 문제이다.

1200와트의 출력을 가진 가열판에서는 49.6watt/ft²가 나오며 표면온도도 만져보아도 안전한 125℉인체 이것은 후면 단열조치를 하느냐에 따라 달라진다. 이 온도에서 전도층은 높은 복사율(ε=0.95)을 가지며, 적외선 복사도 약 8~9μ외 파장에서 절정이 된다. 1200와트의 출력이 8'x4'가열판에서 바람직하지만, 국한되는 것은 아니다.

이러한 크기의 판은 제어출력을 300~3500와트나 발생할 수 있다. 최고로 높아질 경우에는 표면온도는 235℉가 된다.

와트 출력수가 높아질수록 주어진 가열 조건에서 필요로하는 가열기의 수는 작아지므로, 두개의 3500와트 짜기 가열기의 총 출력은 7000와트로서, 1200와트 단위의 것 5.8개와 동일한 복사능력 또는 전도능력을 가지게 된다.

이러한 장점이 분명히 나타나는 것은 다음과 같은 사실에서 알 수 있다. 즉, 이 출력피이크가 7.5μ부근에서 최고가 되는 점에서 평균 복사파장이 나오며, 이 대(帶)에서 습도와 대기중의 몇가지 기체가 높은 흡수를 한다는 것이다.

부수적으로, 인체피부흡수에 있어서 이 파장의 효율성이 감소되는데, 이것은 사용한 전도성 배합물과 내구성의 단축 및 계의 기타성분에 미치는 기타 노화 영향에 좌우되어 나타나는 것이다. 그러나 적용방법에 따라 와트수를 적절히 선정해야 한다.

평행선으로 되어 있는 모선 바아를 사용하여 전도층의 길이를 따라 전류를 흘려보내서 전류의 통로에 등간격의 저항을 부여한다. 금속박으로 된 모선바아를 두께가 얇은 코오팅으로 하여 사용하지만, 도선이나 바아, 부식법에 의한 동피복물 및 증착 또는 도장을 한 금속 코오팅도 사용할 수 있다.

여러가지 형의 금속박중에서 어느것이나 사용할 수 있는데, 그중에서는 알루미늄, 납, 스텐레스강, 은, 놋쇠, 나동(裸銅), 또는 주성도금한 동(銅) 같은 것들이 있다.

전술한 가열판에 있어서 동박(銅泊)테이프를 모선 바아재료로 사용하는데, 이것은 전도도가 크고 전성(電性)이 큰것을 이용한 것이다.

이 테이프는 접착제를 사용하지 않고 나동으로 할 수 있는데, 이 경우에 있어서 이것을 직접 접착제로 사용하게 되는 전도성 코오팅속에 구성시킨다.

또한 고온 접착제를 사용하여 테이프를 기재에 접착시켜 보강한다. 이러한 본 발명에서 실시되는 한가지 예로서 동박 테이프를 0.1mil 두께의 고온성 아크릴 박막을 붙여서 접착제와 밀착시킨다. 이박을 전도층 아래에다, 즉 장벽층 또는 작식층에 직접 실시하거나 전도층의 상부에 실시할 수 있다. 가압하여 적층시킬때 아크릴접착제는 전류에 대한 저항이 거의 없다.

가압하에 접착제의 거동과 두께에 대해 연구해보면 모선바아 전도층 접점속으로 스며들 가능성이 있고 이렇게 계면 문제가 발생한다.

본 발명에 의한 가열기는 두께가 0.001인치이고 폭이 0.750인치인 동박을 사용하여 1200와트의 부하를 완전히 나타낼 수 있는 것이다. 폭이 44^μ이고 길이가 88^μ인 코오팅을 한판에 있어서, 불과 2개의 모선바아를 44^μ떨어지게하여 (제6-a도) 120볼트(교류)에서 1200와트의 출력을 얻으려면, 판의 전체저항은 12오옴과 24오옴이 되어야 한다.

3개의 모선바아 구성(제1도)을 할 경우에 있어서는 모선바아를 22인치 떨어지게함과 아울러 전도경로를 176인치가 되게 2배로 잡아준다.

판의 전체 저항은 12오옴 그대로 이지만 전도층의 허용오옴은 96까지 증가된다. 4평행 모선바아(제16-c도)의 경우에는 모선바아간의 폭을 14 2/3인치로 감소시키고 평행통로길이를 264인치로 증가시키며, 12오옴에서 전체 오옴수가 나타나므로 혀용오옴은 216으로 증가된다. 마찬가지로 5평형 모선바아(제6-d도)의 경우에서도 모선바아의 간격을 11인치로 하고 회로경로길이를 352인치까지 크게 하므로서, 허용저항중 가분이 384오옴으로 되지만 판의 전체저항은 12오옴 그대로가 된다.

따라서 모선바아의 구성조건에 따라 단위 가열판당 전도층의 양을 2모선 바아 계통에서 소요되는 것보다 75%~80% 정도까지 감소시킬 수 있다.

본 발명에서 폭이 44^μ인 3모선바아의 판에 대하여 연급했지만, 모선바아를 많이 해줄수록 판의 폭이 커진다. 그러나 다수의 모선바아 계통을 사용하면 제조공정이 추가되고 모선바아를 관통시킬 수 있는 우발적인 사고가 일어날 가능성이 커지므로 설계를 할 때마다 적정한 모선바아 구서이 되도록 해야 한다.

미립자 혼합물을 전도층에 사용함에 있어서 판의 온도가 120℉인 점에서 약 60%의 적외선 파장대가 방출하는 범위는 8~15μ이고, 150℉에서는 약 75%의 파장대가 6~18μ이 된다. 적층물중의 여러가지 층을 선택하여 특성 파장대에서 복사를 통과하도록 해야 한다.

땜질을 하여 모선바아를 전운도선에 접속시키는 방법이 좋다. 땜질방법(제3도, 제4도)에 있어서 져점을 통하여 0.003오옴의 저항이 도입될 뿐이며, 더욱이 이 방법을 사용하면 판의 밀봉이 파괴되지 않고 단일체로 된다. 또한 이러한 접속방법을 현장에서 사용하여 품질관리조건하에서 실시할 수 있다.

가열기의 판설계(제1도)에 있어서는 두개의 도선만이 필요하다. 접지 도선 또는 제3의 도선을 사용할 경우는 유전적으로 절연된 금속박으로된 반사층(제6-b도 아래쪽)에 연결하는데, 이때 땜질을 하든지 또는 공지의 단자를 사용하여 연결한다.

본 발명의 다른 실시예에서는 적층물의 외부에 적외선 반사성 금속층을 구성한 것도 있다. 여러가지 물질을 이러한 목적으로 사용하는데 알루미늄 박으로된 반사층이 좋다. 그 이유는 6~15μ 범위내에서 적외선 에너지를 반사할 수 있기 때문이다. 이와같은 방법으로 반사층을 사용하면 이면 보강용 단열구조쪽으로의 열전달이 최소가 될 뿐만 아니라, 복사되는 방향에 대해 전달효과가 커진다. 기타, 표면광택이 있는 금속박과 여러가지 금속 필름 침적물, 예로서 진공증착시킬 알루미늄, 은, 금등도 사용할 수 있다. 표면 광택성이 큰 크롬이나 스텐강으로 된 박도 사용할 수 있다.

고유전성 폴리에스테르 필름을 사용하여 반사층을 전도층과 격리시키는데 반사층을 내열성 접착제(예 폴레에스테르 접착제 또는 실리콘 접착제)로서 적층시킨다. 두께가 얇고 취약성이 있는 반사층을 마찰등과 같은 손상에 되지 않게 하자면 다른 폴리에스테르 필름으로 된 층을 접착제를 사용하여 노출된 표면에다 적층시킨다. 이렇게 하여주면 고유전성의 갑피중에 반사층이 효과적으로 밀봉되는 결과가 된다.

본 발명의 독특한 점은 금속층을 연속적으로 된 가요성의 전도층으로 한 것인데, 적층물중에 결합시켜 전도층 및 적층물증의 전도체 요소와 유전적으로 격리시키고 접지요소를 사용하여 안전성을 높인다. 특히 전도성 코오팅에 대하여 단락회로가 되면 금속층은 접지요소로 작용하며 안전사고를 줄일수 있는데, 이것은 금속층을 공지의 방법으로 삼선식(三線式)의 접지도선에 연결하든지 접지사고 예방장치에 연결하면 된다.

금속성의 반사층을 사용하면 실질직으로 가열판의 안전성에도 도움이 되는데, 특히, 유전층과 전도층 코오팅이 현저하게 침투하지 않을 때에 효과가 있다. 만일 금속층으로 된 판을 비절연성 표면에 구성시킬때에는 박(泊)이 받게되는 열을 즉시 방출하게 된다.

이러한 구조를 한 판은 가역적인 것인데, 즉 앞면과 뒷면에서 열을 발생시킬 수 있다고 본다. 금속층이 있는 앞면에서 나온 열을 제거함에 있어서는 판에 단열시공을 하여 주거나 정지공기층을 형성시켜 주어 판으로부터 금속층을 격리시켜 주면 되고, 또한 금속층을 지지기재에 있는 단열물 후면에 시공하면 된다.

제5도에 유전 절연층과 알루미늄 박과의 공간 배치관계가 나와 있다. 알루미늄 박과 동(銅)으로 된 모선바아를 전기 접속단자가 구성되어야만 하는 부분에서 격리시켜 주자면 알루미늄박을 절단하여 주든지 색인표를 하면 된다. 모선바아의 아래에 있는 판의 끝머리에 색인표시를 하여 동으로 된 모선바아와 알루미늄 박 사이에 아아크가 일어나지 않게 한다. 단자 크림프(crimp)를 사용하든지 기타 적절한 접속장치를 사용하여 접지선을 곧바로 알루미늄박에 연결한다. 이러한 접속은 전도층을 둘러싸고 있는 상부 및 하부층의 외부에서 해야 하므로 적층물이 뒤섞이지 않는다.

알루미늄박은 전도층보다 우선하기 때문에 판을 활성화시켰을 때 캐패시탄스 효과는 불가피하다. 이것은 판의 구성을 여러가지로 하여 측정할 수 있는데, 1200와트용 판의 경우는 거의 0.9마이크로패럿(microfared)이 된다. 역률보정(力率補整)으로서 이러한 캐패시턴스는 장점을 가지고 있다. 한 건물속에서 여러개의 가열판을 사용하게 되면 모오터, 변압기등 이와 유사한 것들로 인해 나타나는 전력파동을 평형화시키는 “리이드래크(lead-lag)”효과가 나타나게 된다.

전력계통의 유도부하의 자화력(磁化力)에 대한 자기적으로 유도된 무효전력 또는 가상전력(KVAR)을 흡수하거나 말소시킬 수 있는 가열판의 캐패시턴스에 의해 역률개선이 된다. 더욱이 1200와트판을 120볼트(교류)로 활성화시키고 접지도선을 알루미늄박에 연결하면, 20밀리암페어 ±2밀리암페어의 정전결합(靜電結合) 누설전류가 나온다. 이러한 캐패시턴스 효과와 누설전류를 잘 연결 조합시키면 완성된 가열기에 대한 교류 유전체크를 할 필요가 없다.

정전 결합으로 인한 누설전류는 가열판 설계시에 반드시 나타나는 것은 아니지만, 노출된 접지도선에 대하여 표준시험을 보면 누설여부를 알 수 있다. 노출되지 않는 도선에 대해서는 이러한 허용차는 크며 가열판은 허용범위내에 들어가게 된다.

두께가 두꺼운 중간 유전필름층을 사용하면 용량성의 전류누설이 감소된다. 보호회로의 설계시 용량성의 전류 누설을 고려하여 판의 손상에 따른 전류 누설의 변화, 예로서 전도층 또는 박층(泊層)의 관통 등의 손상시 누설전류가 변화되며 이로 인하여 경고장치를 작동시키거나 판에 대한 전원을 차단시키는 신속작동의 퓨우즈 또는 스위치를 설치하여 줄 수도 있다.

가열판의 형태로 적층물을 여러가지 기재에 구성시킴에 있어서 여러가지 방법을 사용한다. 예를 들자면 판을 테두리로 둘러싸고 죔쇠(fastener)를 사용하여 테두리를 기재에 부착시킨다. 판의 전도성 부분을 둘러싼 밀봉된 단면을 기재에 직접 연결시킨다. 판에는 내열성의 접착제로서 평활한 부착이 되도록 보강하여 준다.

본 발명에 의한 가용성의 적층물은 원호상으로나 완전한 원형으로 만곡시킬 수 있다. 이 적층물을 여러가지 모양으로 절단할 수 있도록 하여 복사부분에는 작장식 또는 구조적으로 조립이 가능하도록 한다.

제조작업은 필수적으로 코오팅과 적층작업으로 구분된다. 별개의 두가지 부속 조립물(A 및 B)을 사용하여 조립하는데, 한쪽에는 전도층을 함유시키고 다른 쪽에는 유전절연피복을 함유시킨다. 이 두가지 부속조립물은 유사하기 때문에 전도성의 코오팅층을 A에 가하든지 B에 가하고 장식층을 실시할 수도 있다. 적외선 반사 금속박을 부속조립물(C)를 사용하여 구성시킨후, 동일한 적층방법에 따라 A 또는 B의 밑바닥과 맞물리도록 한다.

특히 1200와트 출력을 가진 가열판은 다음과 같이 하여 만든다. 2mil 두께의 테레프탈산 폴리에틸렌 계통의 폴리에스테르 필름(폭 49인치)을 준비하고, 두께가 0.1~0.2mil) 사이인 염화폴리비닐리덴 장벽층을 폴리에스테르 필름의 한쪽에 로울러 코오팅한후, 작벽층을 강제 건조시킨다. 코오팅시킨 폴리에스테르 필름을 각 부분에 맞도록 절단하는데 각 길이를 %로 한다.

코오팅한 박판가운데 한가지에다 S-3/1 안료를 균일하게 분산시킨 S-1800배합물을 80메쉬 스크린을 통하여 32mg/in²의 비율로 실크스크린법을 실시하여 전도층을 형성시킨다. 전도층의 두께는 균일(1.52mil)하여야 하고, 장방형면적(길이 83.5인치x폭 44인치)을 포함한다. 최종적인 적층물을 건조시켜 용매와 습기를 제거하고 모선바아를 제1도와 같은 구성으로 실시한다.

모선바아는 등으로 만든 박(박)으로서 폭이 0.75인치이고 두께가 0.001인치이며, 판의 중심부분에 중앙 모선바아를 설치하고 중앙모선바아와 평행한 동일 간격(20.875인치)으로 두개의 외부 모선바아를 설치한다.

횡단 모선바아와 중앙 모선바아를 폴리에스테르 필름으로 격리시킨다. 동박의 한쪽에 아크릴 접착제를 칠하고 전도층과 접촉시켜 로울러로 강하게 눌러 접합시킨다. 모선바아와 횡단접속기를 서로 땜질하여 붙인다. 이렇게 하여 폴리에스테르 필름, 염화폴리비닐이덴 장벽층, 전도층 및 모선바아로 된 것을 부속조립물(A)라고 부르기로 한다. 또 다른 부속조립물을 부속조립물(A)와 유사한 방법으로 만드는데, 단 이 경우에 있어서 모선바아와 전도성 코오팅을 생략하는 것만이 다르다. 두께가 0.1~0.3mil인 접착제 막을 염화폴리비닐리덴 장벽층상에 실시하고 접착성이 없을 때까지 건조시킨다. 이렇게 하여 만든 것을 부속조립물(B)라고 부르기로 한다.

부속조립물(A)와 (B)을 일렬로 배치하여 서로 맞물리게 함으로서, 부속조립물 (B)의 접착제막이 부속조립물(A)의 전도층과 모선바아와 접하도록 한다. 이렇게 하여서된 구조물을 가열된 평판적층 프레스에 넣고, 400psi에서 255℃~270℉의 온도로 15분간 적층 작업을 실시한다.

반사금속박(泊)층을 최종적층물중에 포함시키고자 할 경우에는 다음과 같이 한다. 제3의 길이가 96^μ인 폴리에스테르 박막에 접착제막을 실시한 후, 두께가 0.35~ 1.5mil 사이인 알루미늄박을 도려낸다.

다시 접착제 막을 락의 노출된 표면에 실시하여 만든 것을 부속조립물(C)라고 부르기로 한다. 부속조립물(C)를 부속조립물(A)의 부분을 형성하고 있는 폴리에스테르 필름층에 결합하여 접착시킨다.

장식층을 사용할 경우, 부속조립물(B)와 (A)를 결합하기 전에 염화폴리비닐렌층과 부속조립물(B)의 접착제층사이에 장식층을 구성한다. 장식층을 액체 또는 고체형태로 하는가에 대한 결정은 건조를 시키느냐 또는 열경화를 시키느냐에 따라 정한다.

구성이 다된 판을 적절한 크기로 끝손질한다. 제3도에 예시한 바와 같이 폴리에스테르 박막을 통하여 직접 모선바아상에 껍질을 벗긴 길이가 짧은 동선(銅線)을 땜질하여 도선의 고리를 만들어준다. 땜질 절합점 주위에 용융시킨 폴리에스테르/염화폴리비닐리텐/접착제를 경화시키므로서 접점이 자기 밀폐가 되게 한다.

정적(靜的) 오옴수를 판독하여 조항이 소요범위내에 들어가도록 한 후, 판에 각각 전기부하를 걸어주고 동적저항과 출력을 15~30분간에 걸쳐 가열단계에서 점검한다.

전술한 것은 복사, 대류 및 전도성이 있으며 전도성 코오팅이 된 가요성 가열기로 특히 사용할 수 있는 신규의 적층물에 대한 것이다.

본 발명에 의한 것은 또한 신호송신, 정보전달, 상황보고, 전류송전 및 전기적인 연속성을 주는데 사용한다. 한가지 특징으로는 적층물중에 고도로 안정한 전도성 박막층이 있는데, 이것은 전도층의 상하부에 장벽층을 구성하여 만들 수 있다. 또 다른 특징으로는 전기전도요소의 색깔이 흑색인 것을 임의의 장식무늬층을 사용하여 피복하여 주어 장식효과를 겸하고 있다는 것이다.

또 한가지 특징으로는 여러개의 모선바아와 회로의 배치관계를 여러가지로 변화시켜 구성함으로서 적정한 전기적인 작동특성과 적당한 판의 크기를 얻을 수 있다.

또 다른 특징으로서는 가열기를 여러가지 형태로 만곡시킬 수 있고, 가열기가 전후 방향으로 동일하게 복사되게 할 수 있으며, 출력의 손실을 작게하여 가열기의 구분을 소요의 형태로 절단, 절제할 수 있다는 것이다.

또한, 반사성의 금속박 또는 증착시킨 금속박막을 가열판의 이면에 실시하므로서, 반사표면을 고도의 적외선 반사체로나 접지요소로 사용할 수 있다. 더욱이 110~ 120볼트(교류)에서도 작동이 되며 고도의 적외선 복사율(ε=0.95이상)을 얻을 수 있기 때문에, 복사열을 극히 효율적으로 전달할 수 있다. 전도성 계통의 모든 요소를 방수 및 방습이 된 외피내에서 제조시에 영구히 밀봉시킬 수 있으며, 설치시에 밀봉부분을 개봉하거나 관통시킬 필요가 없다. 더욱이 모선바아를 종합체로 된 적층물 내부에서 전기접속기에 결합시키는 방법으로서 전도성 접착제를 포함하여 땜납으로 할 수도 있다.

또 다른 특징으로는 적층물의 구성단위에 혼란을 주지 않고서도 적층물의 보호층을 통하여 모선바아에 접속도선 또는 기타 도선을 땜질한 것이다. 이렇게 만든 적층물을 작동온도가 250℉이하인 복사가열기로 사용할 수 있으며, 적층물에 있는 전도층의 저항은 극히 안정하고 예측이 가능하며, 제어도 할 수 있고 재생이 가능한 것이다.

Claims (1)

1. 내부표면과 외부표면을 가지는 전기절연성의 상부층과, 상기 상부층 내부표면에 덮여있는 것으로 습기 및 수증기의 침투를 막는 1차 장벽층과, 내부표면과 외부표면을 가지는 전기절연성의 하부층과, 상기 하부층의 내부표면에 덮여있는 것으로 습기 및 수증기의 침투를 막는 2차 장벽층과, 주로 탄소로 이뤄져 있으며 전류가 통과할때 전자기 복사를 할 수 있는 것으로 상기 1차 및 2차 장벽층 사이에 실제적으로 균일한 두께의 연속적인 전기전도층과, 상기 전기전도층과 접촉해 있는 도체로 구성되며, 상기 상부층과 하부층은 끝이 함께 봉해지므로서 안정된 저항성을 가지는 전기전도층의 밀폐된 적층을 형성하는 단면(端面)을 가지는 단일체의 복합체 적층판.

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