KR920003017B1 - Conductive heat storage medium - Google Patents
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Abstract
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Description
제1도 내지 제3도는 본 발명 실시예의 3종류의 전기저항측정기구를 나타낸 도면.1 to 3 show three kinds of electric resistance measuring instruments according to the embodiment of the present invention.
제1도는 측면도.1 is a side view.
제2a도는 사시도.Figure 2a is a perspective view.
제2b도는 그 A-A 단면도.Figure 2b is a cross-sectional view taken along line A-A.
제3a도는 평면도.3a is a plan view.
제3b도는 B-B 확대단면도.Figure 3b is an enlarged cross-sectional view B-B.
제4도는 본 발명 실시예 1-5의 환상폴리에틸렌글리콜의 온도와 전기저항의 관계를 표시하는 그래프.4 is a graph showing the relationship between the temperature and the electrical resistance of the cyclic polyethylene glycol of Example 1-5 of the present invention.
제5도는 본 발명 실시예 6의 폴리에틸렌글리콜의 그래파이트 조성과 온도와 통전시간의 관계를 표시하는 그래프.5 is a graph showing the relationship between graphite composition, temperature, and energization time of polyethylene glycol of Example 6 of the present invention.
제6도는 본 발명 실시예 6의 통전시간과 온도 및 전류의 관계를 표시하는 그래프.6 is a graph showing the relationship between energization time, temperature and current of Example 6 of the present invention.
제7도는 본 발명 실시예 7-11의 직쇄상 폴리에테르류의 온도와 전기저항과의 관계를 표시하는 그래프.7 is a graph showing the relationship between temperature and electrical resistance of linear polyethers of Example 7-11 of the present invention.
제8도는 면상발열체의 평면도.8 is a plan view of a planar heating element.
제9도 내지 제12도는 실시예 면상발열체의 통전시간과 온도 및 통전시간과 전류(또는 소비전력)의 관계를 표시하는 그래프.9 to 12 are graphs showing the relationship between the energization time and temperature, and the energization time and current (or power consumption) of the planar heating element.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 감열전기저항조성물 2 : 시험관1: thermosensitive resistance composition 2: test tube
3 : 스텐레스전극 4 : 온도센서3: stainless electrode 4: temperature sensor
5 : 실리콘고무마개 6 : 유리판5: silicone rubber stopper 6: glass plate
7 : 동박 8 : 섬유층7: copper foil 8: fiber layer
9 : 비전도성시이트 10 : 동박테이프전극9 non-conductive
11 : 끝테이프 12 : 도선11: end tape 12: lead wire
본 발명은 전기저항이 일정온도에서 급격하게 변화하고 정특성(正特性)을 가지는 감열전기조성물 및 그것을 사용한 자기(自己)온도조절 발열체에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로 물질의 도전성은 물지중의 차아지캐리어의 수와 그 캐리어의 이동도(mobility)에 의하여 결정된다. 탄소의 경우 캐리어는 전도대전자(傳導帶電子)이므로 캐리어수는 전도대에 있는 전자의 수, 즉 볼쯔만 법칙에서 Aexp(-W/KT)에 의한다. 여기서 A는 정수, W는 가전대와 전도대와의 밴드갭프(bandgap), K는 볼쯔만 정수, T는 절대온도를 표시한다. 한편 이동도도 일반적으로 Aexp(-W/KT)로 표시된다. 여기서 A는 정수, W는 호핑의 활성화 에너지이다. 따라서 전도도(δ)의 온도변화는 일반적으로 δ=δoexp(-ΔE/KT)로 표현할 수 있다. 그런데 일정온도 이하에서는 상기식에 따르지만 일정온도 이상에서는 상기식으로 계산되는 것보다 저항치가 훨씬 큰 값을 나타내는 물질이 있다. 이 성질을 「정특성」이라 한다.In general, the conductivity of a material is determined by the number of charge carriers in the material and the mobility of its carriers. In the case of carbon, the carrier is the conduction band electron, so the number of carriers depends on the number of electrons in the conduction band, ie Aexp (-W / KT) in Boltzmann's law. Where A is an integer, W is a bandgap between the consumer electronics and the conduction band, K is the Boltzmann constant, and T is the absolute temperature. Mobility, on the other hand, is generally expressed as Aexp (-W / KT). Where A is an integer and W is the activation energy of hopping. Therefore, the temperature change of the conductivity δ can be generally expressed as δ = δoexp (−ΔE / KT). By the way, below a certain temperature, but according to the above formula, there is a material exhibiting a much higher resistance value than calculated by the above formula. This property is called "static property."
종래 무기물질로서 정특성을 가진 것으로는 티탄산 바리움에 미량의 히토류원소를 첨가한 것이 사용되고 있다. 한편 유기물질에 있어서 충분하게 큰 정특성을 가진 것으로서 탄소-파라핀-폴리에틸렌의 3성분계가 알려 있으나 이 조성물은 탄소의 상용성이 나쁘고 혼합법, 특성의 경시변화에 문제가 있다. 정특성을 가진 감열전기저항조성물의 온도를 저온에서 상승시켰을 때 어느 일정온도에 도달하면 저항치가 급격하게 증가한다. 또 반대로 일정온도 이상의 고온도에서 조성물의 온도를 저하시키면 상기 일정온도에서 저항치가 격감한다. 여기서 본 발명의 조성물에 통전하여 발열시키면 통전초기에는 전류가 많이 흐르지만 곧 일정온도에 도달하면 저항치가 급증하기 때문에 전류가 미소하게 흐른다. 그리고 조성물의 온도가 저하하면 저항치가 감소하므로 전류가 증가하고 다시 일정온도로 회복한다. 상기의 성질을 이용하여 온도센서 온도퓨우즈, 자기온도조절 발열체로 사용할 수 있다.Conventionally, as an inorganic substance, a substance having a small amount of the histo-element added to barium titanate is used. On the other hand, a three-component system of carbon-paraffin-polyethylene is known as having a sufficiently large positive property in organic materials, but this composition has a poor compatibility of carbon and has a problem in change of mixing method and properties over time. When the temperature of the thermosensitive resistive composition with positive characteristics is raised at low temperature, the resistance increases rapidly when a certain temperature is reached. On the contrary, when the temperature of the composition is lowered at a high temperature above a certain temperature, the resistance decreases at the constant temperature. Here, when electricity is generated and energized by the composition of the present invention, a lot of current flows in the initial stage of energization, but when the temperature reaches a certain temperature, the current flows minutely because the resistance increases rapidly. When the temperature of the composition decreases, the resistance decreases, so that the current increases and recovers to a constant temperature again. By using the above properties can be used as a temperature sensor temperature fuse, self-temperature control heating element.
융점이 실온 ±50℃정도의 유기화합물로 높은 열적 안정성을 가지나, 독성이 적은 양호한 물성을 가지며 전기의 불량도체인 것은 다수에 이른다. 예를들면 파라핀류, 폴리알킬렌글리콜류, 고급알킬에테르류, 고급알킬에스테르류, 고급지방산, 고급알코올 등이다.Melting point is organic compound at room temperature ± 50 ℃ and has high thermal stability, but many of them are poor conductors with good physical properties with low toxicity. Examples thereof include paraffins, polyalkylene glycols, higher alkyl ethers, higher alkyl esters, higher fatty acids and higher alcohols.
그리고 이들의 유기화합물은 외부에서의 가열에 의하여 융점이상으로 되면 용해하고 용해의 잠열로 물질중에 축적되므로 축열매체로 알려져 있다. 이들 축열매체를 이용하여 풍력, 수력, 조력, 태양열등의 불규칙 자연에너지에 의한 발전장치에서의 전열히타에 발열을 축적할 수도 있다. 축열매체는 그 자신 전기의 불량도체이며 직접적인 통전가열이 불가능하므로 전열히타를 의한 사용한 가열이나 온도조절을 하기 위한 서머스타트, 서미프로텍터등을 필요로 하고 그 설비비가 추가되는 결점이 있다.These organic compounds are known as heat storage media because they dissolve when the melting point becomes higher by external heating and accumulate in the material due to latent heat of melting. By using these heat storage media, heat generation can also be accumulated in the electric heat heater in the power generator by the irregular natural energy such as wind, hydraulic power, tidal power and solar heat. The heat storage medium is a poor conductor of electricity by itself and cannot be directly energized and heated, which requires a heating using a heat heater or a thermostat for temperature control, a thermistor protector, and the like, and the cost of equipment is added.
그점, 정특성을 가지는 감열전기저항조성물을 상술한 바와 같이 자기온도 조절발열체로 되는 것이므로 그 자신이 온도센서에도 온도퓨우즈의 작용을 하고 발열체내에 다른 온도센서나 온도퓨우즈를 설치할 필요없이 안전하고 경제적인 축열난방장치에 이용할 수 있다.As the thermoelectric resistance composition having the positive and positive characteristics is a self-regulating heating element as described above, it acts as a temperature fuse on the temperature sensor itself and is safe without installing another temperature sensor or temperature fuse in the heating element. It can be used for economical regenerative heating system.
결국, 본 발명의 감열전기저항조성물은 저항체 본래의 성질로 일정온도 이상 상승되지 않는 성질을 가진다.As a result, the thermosensitive resistance composition of the present invention has the property of not rising above a certain temperature due to the inherent properties of the resistor.
따라서 이것을 사용한 발열체는 동작고장이 전혀없고 안정성이 매우 높다. 또 에너지 측면으로 보아도 일정 온도이상 되지 않는 것이어서 에너지 낭비가 없고 경제적으로도 우수한 것이다.Therefore, the heating element using this has no malfunction and the stability is very high. In terms of energy, it does not exceed a certain temperature, so there is no energy waste and it is economically superior.
본 발명자는 이들 조성물을 절연체중에 전극과 함께 봉입하여 발열체, 특히 면상 발열체(面狀發熱體)를 만들어 건물의 바닥난방설비, 난방카페트, 육추, 육자(育仔), 육묘등 농축산용 난방매트등의 기재로 적합한 것을 개발한 것이다.The present inventors encapsulate these compositions together with electrodes in an insulator to produce a heating element, in particular a planar heating element, and a heating mat for a livestock such as floor heating equipment, heating carpet, meat, meat, seedlings, etc. It is to develop a suitable one for the description of.
본 발명자는 유기화합물중 폴리에틸렌글리콜이 탄소분말과 상용성이 매우 양호한 것을 찾아내어 그 이유에 대한 연구를 거듭한 결과, 유기화합물의 분자중에 여러개의 알킬렌옥시드를 단위구조로 함유하는 것이 다른 유기화합물에 비하여 특별하게 우수한 탄소분말과의 혼합성을 나타내며 이것에 의하여 안정된 정특성을 나타내는 것을 확인하여 본 발명을 완성하게 되었다.The present inventors have found that polyethylene glycol is very compatible with carbon powder in organic compounds and has been studied for the reason. As a result, organic compounds having different alkylene oxide units in the molecule of organic compounds have different unit structures. Compared with the carbon powder which is especially excellent compared with this, it confirmed that it showed stable static characteristics, and completed this invention.
본 발명에 의한 조성물은 큰 정특성을 가진 카아본이 본 발명에서 특정되는 분자중에 여러개의 알킬렌옥시드를 단위구조로 함유하는 유기화합물에 대하여 매우 용이하게 분산하여 매우 큰 정특성을 안정하게 얻을 수 있는 것을 특징으로 한다. 분자중에 여러개의 알킬렌옥시드를 단위구조로 함유하는 유기화합물은 직쇄상, 환상을 불문하고 우수한 정특성을 나타낸다. 그 구체적 화합물을 열거하면 다음과 같다.The composition according to the present invention is very easily dispersed with respect to an organic compound containing a large number of alkylene oxides in the unit structure of the carbon having a large static characteristics in the present invention can obtain a very large static properties stably It is characterized by being. Organic compounds containing a plurality of alkylene oxides in a unit structure in a molecule show excellent static characteristics regardless of linear or cyclic form. The specific compounds are listed as follows.
직쇄상 화합물로서는 폴리옥시알킬렌류, 예를들면 폴리에틸렌글리콜 및 그들의 고분자량의 폴리에틸렌옥시드, 폴리옥시에틸렌과 폴리옥시프로필렌의 블록공중합체(소위 플로닉크,테트로닉크로 칭하는 것), 폴리옥시에틸렌알킬아민, 폴리옥시에틸렌솔비탄 지방산에스테르 등을 들 수 있다.Examples of linear compounds include polyoxyalkylenes such as polyethylene glycol and high molecular weight polyethylene oxides, block copolymers of polyoxyethylene and polyoxypropylene (so-called flonic and tetronic), and polyoxyethylene alkyls. Amine, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, etc. are mentioned.
환상화합물로서는 트리옥상 및 각종 크라운 에테르류 예를들면 디벤조-14-크라운-4, 15-크라운-5, 벤조-15-크라운-5, 18-크라운-6, 디벤조-18-크라운-6, 디시클로헥실-18-크라운-6, 디베조-21, -크라운-7, 디벤조-24-크라운-8, 디시클로헥실-24-크라운-8, 테트라벤조-24-크라운-8, 디벤조-60-그라운-20등 많은 것을 들 수 있다. 이것을 사용한 감열전기저항조성물의 정특성에 대해서는 구체적으로 후술한다.As the cyclic compound, trioxane and various crown ethers such as dibenzo-14-crown-4, 15-crown-5, benzo-15-crown-5, 18-crown-6, dibenzo-18-crown-6 , Dicyclohexyl-18-crown-6, dibezo-21, -crown-7, dibenzo-24-crown-8, dicyclohexyl-24-crown-8, tetrabenzo-24-crown-8, di And many others, such as benzo-60-ground-20. The static characteristics of the thermosensitive resistance composition using the same will be specifically described later.
이상의 분자중에 여러개의 알킬렌옥시드를 단위구조로 함유하는 유기화합물에 혼합하는 탄소는 흑연, 활성탄, 무정형탄소등의 분말상, 섬유상 또는 단결정 휘스커등의 형태를 한 탄소 미세편이며 상기 직쇄상 또는 환상폴리에테르 중에 혼합가능한 것을 말한다.Among the above molecules, carbon mixed with an organic compound containing a plurality of alkylene oxides in a unit structure is a carbon fine piece in the form of powder, fibrous or single crystal whisker such as graphite, activated carbon, amorphous carbon, and the like, or linear or cyclic poly It means what can be mixed in ether.
양자의 혼합물은 여하한 조성비에도 매우 안정되고 균일하게 혼합되어 있어 상분리하지 않는 것을 최대의 특징으로 한다. 그리고 탄소 미세편의 혼합비율에 따라 정특성이 나타내는 영역이 있어 통상유기물 10에 대하여 10-80의 범위이다. 10보다 적은 경우는 고저항으로 통전성이 없고 80보다 많게 되면 반대로 통전성이 크게 되어 온도변화에 의하여 정특성을 나타내지 않게 된다. 그러나 유기화합물의 종류나 탄소미세편의 종류에 따라 정특성으로 나타내는 범위는 크게 변동하므로 상기 범위에 한정되는 것은 아니다. 유기화합물은 그 분자중에 여러개 조재하는 알킬렌옥시드가 탄소 미세편의 분산의 중요한 역할을 하고 있는 것이어서 그것이 매우 안정되고 큰 정특성을 나타내는 요인으로 생각된다.The mixture of both is very stable and uniformly mixed in any composition ratio, and the biggest characteristic is that it does not phase separate. In addition, there is a region exhibiting positive characteristics depending on the mixing ratio of the carbon fine pieces, which is in the range of 10 to 80 for the normal
알킬렌옥시드는 직쇄상, 환상을 불문하고, 3조의 알킬렌옥시드의 어느 트리옥산에도 또 크라운에테르중의 벤젠핵이나 시클로헥산의 6원환(六員還)등에 의하여 알킬렌옥시드 들의 결합이 중단되어도 분자중에 여러개의 알킬렌 옥시드기가 존재하면 정특성을 나타내는 것이 후술하는 실시예에서 입증되고 있다.Alkylene oxides may be linear or cyclic, and even if the bonds of the alkylene oxides are interrupted by any trioxane of three alkylene oxides or by the six-membered ring of cyclohexane or the cyclohexane in the crown ether, The presence of several alkylene oxide groups in the molecule is demonstrated in the examples described below which exhibit positive properties.
폴리에틸렌글리콜은 지금까지의 개발과정에 있어서도 가장 바람직한 성질을 나타내고 여기에 폴리옥시프로필렌의 고리가 결합되어도 또 말단기가 수산기에서 메톡시기등 알콕시기 혹은 알킬에스테르나 알킬아민으로 치환되어도 정특성을 나타내는 것이 입증되었다.Polyethylene glycol has the most desirable properties in the development process so far, and proves that even if the ring of polyoxypropylene is bonded to it and the terminal group is substituted with alkoxy group such as methoxy group or alkyl ester or alkylamine in hydroxyl group, It became.
이상과 같이 분자중에 여러개의 알킬렌옥시드를 단위구조로 함유하는 유기화합물과 탄소미세편과의 혼합물이 큰 정특성을 나타내는 이유는 아직 충분히 밝혀지지 않았으나 이들의 화합물이 카본분말등을 매우 잘 균일분산시키는 성질을 가지고 있는 것으로 생각된다.As mentioned above, the reason why the mixture of the organic compound and the carbon microparticles containing a plurality of alkylene oxides in the unit structure has a large static property is not fully understood, but these compounds uniformly disperse the carbon powder very well. It seems to have property to let.
그 이유를 설명하면, 우선 에테르 결합의 산소의 부대전자(不對電子)에 대하여 프로톤, 금소이온이 배위하는 것은 잘 알려져 있다. 한편 탄소미세편은 그래파이트 구조를 가지고 π전자가 공역계내(共役系內)를 이동할 수 있고 이것이 전도성을 주고 있는 것도 잘 알려져 있다. 지금 카아본의 π전자가 결정내에서 국재(局在)하면 결정내의 다른 장소가 국재적으로 프라스(+)로 되고 이 부분이 알킬렌옥시드의 산소의 부대전자대에 배위(配位)하는 것으로 생각하면 탄소미세편의 양호한 분산성을 설명할 수 있다.To explain the reason, first, it is well known that protons and gold ions coordinate with a secondary electron of an ether bond. On the other hand, the carbon microparticles have a graphite structure, it is well known that π electrons can move in the conjugate system, and this gives conductivity. If π electrons of carbon are localized in the crystal now, other places in the crystal become local (fra) (+), and this part is coordinated with the valence band of oxygen of alkylene oxide. Considering this, the good dispersibility of the carbon fine particles can be explained.
유기화합물과 탄소미세편의 혼합계의 도전기구로서는 카아본입자가 서로 완전 접촉한 영역에서는 오미크한 도전기구로 설명할 수 있으나 입자간에 극히 미소한 간격이 있는 영역에서는 터널 효과에 의한 도전기구로 설명할 수 있다.The conductive mechanism of the mixed system of organic compounds and carbon fine particles can be described as an omic conductive mechanism in the region where the carbon particles are in full contact with each other, but in the region with very small gaps between the particles, it is described as a conductive mechanism due to the tunnel effect. can do.
후의 실시예에 의하여 설명하지만 정특성은 유기화합물매체의 융점이하의 온도에서 통전시 전기저항치의 급상승을 보이게 된다. 이들의 데이타를 제1표에 표시하였다. 또 각 조성물의 온도-전기저항치의 관계는 제4도 및 제7도에 표시한다.Although described in the following examples, the positive characteristic shows a sharp increase in the electrical resistance value when energized at a temperature below the melting point of the organic compound medium. These data are shown in the first table. Moreover, the relationship of the temperature-electrical resistance value of each composition is shown to FIG. 4 and FIG.
[표 1]TABLE 1
이상과 같은 감열전기저항조성물을 그대로 혹은 엷은 직포, 부직포, 스폰지 시아트등의 비전도성시이트에 함침담지(含浸擔持)시켜 감열전기저항 조성물 시이트로 하고 이것을 표리 2매의 비전도성 피복시이트로 밀봉함과 동시에 그 내부에 일정간격을 두고 도선을 매설하여 전체를 엷은 시이트상으로 하면 양호한 성질을 가지는 면상발열체로 되는 것이다. 물론 엷은 면상이 아니라도 충분하게 발열체로서 효과가 있으나 면상으로 하면 재료가 적게 들고 발열체판넬로 바닥난방, 벽난방등에 적합하다. 그리고 발열체 자신이 정특성이 있기 때문에 서머스타트나 서머프로텍터로도 되어 구조가 간단하고 고장이 없고 제작비도 매우 저렴하다.The above thermosensitive resistive composition is impregnated or impregnated with a nonconductive sheet such as a thin woven fabric, a nonwoven fabric, or a sponge sheet, so as to be a thermoelectric resistive composition sheet and sealed with a nonconductive covering sheet of two front and back sheets. At the same time, when the conductors are embedded at regular intervals to form a thin sheet, the planar heating element having good properties is obtained. Of course, even if it is not thin, it is effective as a heating element, but if it is flat, it requires less material and is suitable for floor heating and wall heating as a heating element panel. And since the heating element itself has a positive characteristic, it can be used as a thermal starter or a thermal protector, so the structure is simple, there is no trouble, and the manufacturing cost is very low.
이하 실시예에 의하여 본 발명의 감열전기저항조성물의 효과 및 그것을 사용한 발열체의 특성을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the effect of the thermosensitive resistance composition of the present invention and the characteristics of the heating element using the same will be described in detail by examples.
[실시예 1]Example 1
그래파이트카아본(요네야마 약품공업주식회사제) 25중량%, 트리옥산(나까라이화학약품주식회사제, 시약 1급) 75중량%의 혼합물로 되는 감열 전기저항조성물(1) 10g을 제1도에 표시하는 외경 10mm의 시험관(2)에 넣고 가열용해하여 신속하게 교반하고 스텐레스 전극(3), 온도센서(4)(테프론막으로 피복)를 가진 실리콘 고무마개(5)로 시험관의 입구를 봉하고 공기상온도내에서 12℃ 부근에서 서서히 승온(약 2℃/분)시키면서 온도와 저항치를 다까라 공업디지말찌 D611 및 다께다리겐디지탈말찌미터 TR6841로 측정하였다.10 g of a thermally sensitive electrical resistance composition (1) composed of a mixture of graphite carbon (25% by weight of Yoneyama Pharmaceutical Co., Ltd.) and 75% by weight of trioxane (manufactured by Nakarai Chemical Co., Ltd., reagent grade 1) is shown in FIG. Into a test tube (2) having an outer diameter of 10 mm, it is dissolved by heating and rapidly stirred. The inlet of the test tube is sealed with a silicone rubber stopper (5) having a stainless electrode (3) and a temperature sensor (4) (covered with a Teflon membrane). The temperature and the resistance value were measured while gradually raising the temperature (about 2 ° C / min) in the vicinity of 12 degrees in the island, and the measurement was made with an industrial digital malt D611 and an alternative digital malt meter TR6841.
측정결과를 제4도의 곡선 ①로 표시하였다. 제4도에서 보는 바와 같이 감열전기저항조성물(1)의 온도가 40℃이상이 되면 저항치의 변화가 크게 되기 시작 50℃ 이상이 되면 급격하게 저항치가 증가하여 정특성이 분명하게 나타난다. 저항치의 변곡점은 약 47℃로 트리옥산의 융점 64℃보다 저온이다.The measurement results are shown by the
[실시예 2]Example 2
실시예 1에서 사용한 그래파이트 카아본 28중량%, 18-크라운-6 (서독멜크사제) 72중량%의 혼합물을 실시예 1과 같이 용융교반후, 제1도에서와 같이 온도센서(4), 스텐레스 전극(3), 실리콘고무마개(5)를 부착하여 온도-저항곡선을 구하여 이것을 제4도의 곡선 ②로 표시하였다. 39℃에서 저항치가 급격하게 증가되고 명확한 정특성이 얻어졌다.A mixture of 28% by weight of graphite carbon and 72% by weight of 18-crown-6 (manufactured by West Germany Melk Co., Ltd.) used in Example 1 was melt-stirred as in Example 1, followed by
[실시예 3]Example 3
그래파이트 카아본 28중량%와 벤조-15-크라운-5-(나까라이 화학주식회사제) 72중량%를 실시예 1과 같이 용융교반후 제1도에서와 같이 온도센서(4), 스텐레스 전극(3), 실리콘 고무마개(5)를 부착하고 각 온도의 저항치를 측정한 결과를 제4도의 곡선 ③으로 표시하였다. 이때 60℃이상이 되면 저항치가 급격하여 명확한 정특성이 보이게 되었다.28 wt% graphite carbon and 72 wt% benzo-15-crown-5- (manufactured by Nakarai Chemical Co., Ltd.) were melted and stirred as in Example 1, followed by the
[실시예 4]Example 4
크래파이트 카아본 28중량%와 디시클로헥실-18-크라운-6(나까라이 화학주식회사제) 72중량%를 용융혼합하고 이것을 제2a, b도에 표시한 바와 같이 유리판(6)위의 동박(銅箔)(7)에 도포하고 그 위에 다시 동박(7)을 붙쳐서 온도센서(4)를 설치하고 각 온도의 저항치를 측정하여 제4도의 그래프 ④로 표시하였다. 24℃이상이 되면 저항치가 급격하게 상승하여 높은 정특성이 나타났다.28% by weight of graphite carbon and 72% by weight of dicyclohexyl-18-crown-6 (manufactured by Nakarai Chemical Co., Ltd.) were melt mixed, and the copper foil on the glass plate 6 as shown in Figs. Iv) (7) and the copper foil (7) was attached again on it, the temperature sensor (4) was installed and the resistance value of each temperature was measured and shown in graph (4) of FIG. When the temperature was above 24 ° C, the resistance increased rapidly and high static characteristics appeared.
[실시예 5]Example 5
그래파이트 카아본 28중량%와 디벤조-24-크라운-8(나까라이 화학주식회사제) 72중량%를 실시예 1과 같이 시험관내에서 가열용융하여 각 온도의 저항치를 측정한 결과를 제4도의 곡선 ⑤로 표시하였다. 온도가 102-103℃ 이상이 되면 저항치가 급증하기 시작 고온에서도 높은 정특성을 얻을 수 있었다.28% by weight of graphite carbon and 72% by weight of dibenzo-24-crown-8 (manufactured by Nakarai Chemical Co., Ltd.) were heated and melted in a test tube as in Example 1 to measure the resistance of each temperature. ⑤ is indicated. When the temperature was 102-103 ° C or higher, resistance increased rapidly and high static characteristics were obtained even at high temperatures.
[실시예 6]Example 6
플리에틸렌글리콜(디이이찌 공업제약주식회사제, #6000)에 대하여 그래파이트카아본을 20, 40, 60, 80중량% 혼합한 조성물을 각각 직경 12cm 깊이 2.5cm의 페트리디쉬에 넣어 양단에 0.4mm의 동판으로 표면적 10㎠의 것을 전극으로 2매, 9cm 분리하여 침지배치하였다.Polyethylene glycol (manufactured by Daiichi Kogyo Pharmaceutical Co., Ltd., # 6000) was prepared by mixing 20, 40, 60, and 80% by weight of graphite carbon in a petri dish with a diameter of 12 cm and a 2.5 cm copper plate on each end. Thus, two sheets having a surface area of 10
상기 혼합물을 상온까지 냉각고화한 후 100V 교류전원에 접속하여 통전을 시작 통전시간과 온도변화, 전류의 변화 및 통전초기와 통전말기의 저항치를 특정하였다. 통전초기 5분간의 시간과 온도의 관계를 제5도에 온도와 전류량의 관계를 제6도에 표시하였다.The mixture was cooled and solidified to room temperature, and then connected to a 100V AC power source to start the energization. The energization time, temperature change, current change, and resistance values of the initial and final energization periods were specified. The relationship between time and temperature for the initial 5 minutes of energization is shown in FIG. 5, and the relationship between temperature and amount of current is shown in FIG.
제5도에서와 같이 카아본 20중량%에서는 통전후 온도상승이 보이지 않는다. 카아본 80중량%에서는 통전후 급격하게 온도가 상승한다. 카아본 농도 30-60중량%에서는 통전후 온도가 상승하고 그후 일정 온도로 유지된다. 이것이 감열전기저항조성물(1)의 정특성에 의함은 제6도에서도 분명한 것이다.As shown in FIG. 5, 20 wt% of carbon showed no increase in temperature after energization. At 80% by weight of carbon, the temperature rises rapidly after energization. At the carbon concentration of 30-60% by weight, the temperature is increased after energizing and then maintained at a constant temperature. It is clear from FIG. 6 that this is due to the static characteristics of the
온도상승에 따라 저항치가 어느 온도이상으로 되면 급격하게 증가하므로 전류가 적게 된다. 온도가 일정치로 되면 전류도 제6도에서와 같이 근소하게 된다. 제6도는 제5도에서의 카아본 농도 30중량%의 것이다.As the temperature rises, the resistance increases rapidly above a certain temperature, so the current decreases. If the temperature is constant, the current will be as small as in FIG. FIG. 6 shows a carbon concentration of 30% by weight in FIG.
[실시예 7]Example 7
폴리에틸렌글리콜(다이이찌 공업제약주식회사제 #6000) 폴리에틸렌글리콜 (동#2000), 그래파이트 카아본 5 : 5 : 4 중량비의 혼합물을 가열용융하여 교반한 후 제3a, b도에서와 같이 섬유층(8)이 내측에 부착되어 있는 폴리 에스테르시이트로 되는 비전도성시이트(9)(300×80×0.16mm) 2매 사이에 유입시켜 양측에 동박테이프 전극(10)을 부착하였다. 전체의 두께는 0.25mm이다. 이 표면에 온도센서(4)를 부착하고 각 온도의 저항치를 측정하여 제7도의 곡선 ⑦의 결과를 얻었다. 40℃에서 커브의 굴곡점이 보이고 정특성이 분명하게 인정되었다.Polyethylene glycol (# 6000 manufactured by Daiichi Kogyo Pharmaceutical Co., Ltd.) Polyethylene glycol (copper # 2000) and graphite carbon 5: 5: 4 by weight of a mixture of hot melt and stirred, and then the fibrous layer (8) as shown in Figure 3a, b Copper
[실시예 8]Example 8
폴리옥시프로필렌의 직쇄분자의 양단에 폴리옥시에틸렌의 직쇄가 결합한 프로닉크(아사히 전화공업주식회사제 F68, 평균분자량 8000)에 28중량%의 그래파이트 카아본을 혼합하여 가열용융한 후 실시예 7과 같이 제3도에 표시하는 시이트상으로 하여 각 온도의 저항치를 측정하여 제7도의 곡선 ⑧의 결과를 얻었다. 46℃이상이 되면 저항치가 급격하게 증가하여 명확한 정특성을 보였다.28% by weight of graphite carbon was mixed and heated and melted on a pronick (A68 manufactured by Asahi Kogyo Co., Ltd., F68, an average molecular weight of 8000) to which both ends of the linear molecule of polyoxypropylene were bonded. The resistance value of each temperature was measured as the sheet form shown in FIG. 3, and the result of the curve (8) of FIG. 7 was obtained. When the temperature was over 46 ℃, the resistance increased rapidly and showed a clear positive characteristic.
[실시예 9]Example 9
실시예 8과 같은 것이나 평균분자량이 조금 높은 프로닉크 F88(평균분자량 11800)에 대하여 그래파이트카아본 28중량%를 혼합하여 실시예 8과 동일하게 측정을 하여 그 결과를 제7도의 곡선 ⑨로 표시하였다. 실시예 8과 같이 높은 정특성이 확인되었다.The same measurement as in Example 8 was carried out in the same manner as in Example 8, but 28% by weight of graphite carbon was mixed with Pronick F88 (average molecular weight 11800), which had a slightly higher average molecular weight, and the result was indicated by the curve 9 in FIG. . As in Example 8, high static characteristics were confirmed.
[실시예 10]Example 10
폴리에틸렌글리콜 #5000의 말단기를 에틸에테르화한 것(다이이찌 공업제약주식회사제)에 28중량%의 그래파이트 카아본을 혼합하여, 실시예 7과 같이 제3도의 시이트상으로 하고, 각 온도에 있어서의 저항치를 측정한다. 제7도의 곡선 ⑩에 그결과를 나타낸다. 45℃가 되고부터 저항치가 급상승하여 높은 정특성이 나타난다.28 weight% graphite carbon was mixed with the ethyl ether terminal group of polyethyleneglycol # 5000 (made by Daiichi Kogyo Co., Ltd.), and it was made into the sheet form of FIG. Measure the resistance of. The result is shown in the curve VII of FIG. After 45 degreeC, resistance increases rapidly and high static characteristic appears.
[실시예 11]Example 11
폴리에틸렌글리콜 #6000, 폴리에틸렌글리콜 #2000이 1 : 1 중량비의 혼합물에 대하여 카아본섬유 미세편(구레하 화확공업주식회사제 M-201S, 직경 15μ, 길이 130μ)을 40중량% 혼합하여 실시예 7과 같이 제3도에 나타낸 시이트상으로 하여 각 온도의 저항치를 측정하여 제7도의 곡선 ⑪의 결과를 얻었다. 44℃부근에서 저항치가 급격하게 증가하면 현저한 정특성을 보였다.Polyethylene glycol # 6000 and polyethylene glycol # 2000 were mixed with 40% by weight of carbon fiber fine pieces (M-201S manufactured by Kureha Chemical Co., Ltd., diameter 15μ, length 130μ) in a weight ratio of 1: 1. As a result, the resistance value at each temperature was measured in the form of a sheet shown in FIG. 3 to obtain the result of curve VII in FIG. The rapid increase in resistance near 44 ℃ showed significant static characteristics.
[실시예 12]Example 12
제3a도는 면상발열체의 기본예의 평면도이며 제3b도는 제3a도중 B-B단면확대도이다. 이 예에서는 실시예 6에서 제6도의 특성을 가지는 감열전기저항조성물(1)을 절연체로 2매의 장방형 비전도성 피복시이트(9)(9)사이로 밀봉할 때 목면커스로된 섬유층(8)에 감열전기저항 조성물(1)을 함침시켜 시이트의 길이방향 양단연부위 동박 테이프 전극(10)(10)을 도선으로 사용하고 있다. 비전도성 피복시이트(9)(9)는 폴리에스테르필름과 에틸렌-초산비닐공중합 필름과의 적층필름이며 주위를 열융착한다. 면상발열체는 세로 100mm, 가로 330mm로 그 두께는 최대 2mm가 되지 않는 엷은 것이다. 여기서 각종의 감열전기저항조성물(1)을 봉입시킨 것의 특성을 실시예 14이하에 표시하였다.FIG. 3A is a plan view of a basic example of the planar heating element, and FIG. 3B is an enlarged view of B-B section in FIG. 3A. In this example, when the
[실시예 13]Example 13
제8도에 표시하는 예는 대형의 면상발열체이며 세로 500mm, 가로 850mm, 두께 4mm 정도의 면상발열체를 2매의 두께 1mm 폴리카보네트판으로된 비전도성시이트(9)(9)로 만든 것이다. 이 면상발열체의 내부를 옆방향으로 가늘고 길게 세로를 폭 5mm, 두께 2mm의 부틸 테이프로 5등분하여 폭약 75mm, 길이 약 830㎜의 엷은 공간을 5실로하여 각각 부틸테이프의 끝테이프(11)양단에 용량 10A의 도선(12) (12)을 배치하여 엷은 공간에 그대로 감열전기조항조성물(1)을 120g씩 충전하였다. 감열전기저항조성물(1)의 조성은 폴리에틸렌글리콜(#6000) 600g에 대하여 흑연분말 295g을 혼합한 것이다.An example shown in FIG. 8 is a large planar heating element, which is made of a non-conductive sheet (9) (9) made of two sheets of 1 mm polycarbonate sheet of 500 mm long, 850 mm wide, and 4 mm thick planar heating elements. The inner surface of the planar heating element is thin and long in a lateral direction, divided into 5 pieces of butyl tape having a width of 5 mm and a thickness of 2 mm. The thin space of about 75 mm in width and about 830 mm in length is divided into 5 tapes on both ends of the butyl tape.
이 면상발열체에 대하여 100V 교류전원을 통하였을 때의 시간과 제8도중 A-E의 위치의 표면온도와의 관계를 제2표에 표시한다.The relation between the time when the planar heating element is applied through a 100V AC power supply and the surface temperature of the position A-E in Fig. 8 is shown in the second table.
[표 2]TABLE 2
제2표에서 분명한 바와 같이 통전직후는 7A의 전류가 흐르지만 1분 후에는 2A로 되고 5분-10분에서 대략 평형치의 0.6A로 된다. 온도도 21℃에서 34℃에 달하고 37℃ 이상에는 상승하지 않는 서머스타트로 작용하는 발열체로 되어 온도가 저하하면 저항치가 감소하므로 전류가 증가하고 다시 일정온도로 회복하는 것이어서 보온매트로 가장 적합한 것이다. 또한 이 예에서는 표면온도는 면상발열체의 표면에 두꺼운 포지를 놓고 그 피복위에서 측정하였다.As is clear from Table 2, 7A of current flows immediately after energization, but after 1 minute, it becomes 2A, and at 5-10 minutes, it becomes approximately 0.6A of equilibrium value. The temperature also reaches 34 ° C from 21 ° C and does not rise above 37 ° C. It is a heating element that acts as a thermostat. When the temperature decreases, the resistance decreases, so that the current increases and recovers to a constant temperature. In this example, the surface temperature was measured on the coating by placing a thick paper on the surface of the planar heating element.
이하 면상발열체로 실시예 12에서 설명한 제3a, b도의 구조로 다른 감열전기저항조성물을 사용한 실시예에 의하여 다시 상세하게 설명한다.Hereinafter, the embodiment using another thermoelectric resistance composition having the structure of FIGS. 3A and 3B as the planar heating element will be described in detail.
[실시예 14]Example 14
폴리에틸렌글리콜(이하 PEG라함,다이이찌공업제약주식회사제,#2000) 및 PEG #6000(동사제)과 그래파이트카아본(이하 GC라함,오네야마 약품공업주식회사제)의 5 : 5 : 4 중량비의 조성물을 가열용융후 교반하여 혼합하고 제3a도에 보인바와 같은 섬유가 붙은 폴리에스테르시이트(두께 110μ) 2매 사이에 넣어 전체를 두께 250μ의 시이트(L 500mm,W 80mm)상으로 하여 전극은 도면에서와 같이 지그자그상의 동테이프를 1매의 폴리에스테르시이트의 내측에 미리 접착한 것이다.5: 5: 4 weight ratio composition of polyethylene glycol (hereinafter referred to as PEG, Daiichi Kogyo Pharmaceutical Co., Ltd., # 2000) and PEG # 6000 (produced by the same company) and graphite carbon (hereinafter referred to as GC, Oneyama Pharmaceutical Co., Ltd.) After heating, melting and mixing, the mixture was mixed between two sheets of polyester sheets (110μ thick) with fibers as shown in FIG. 3a, and the whole was formed on a sheet having a thickness of 250μ (L 500mm, W 80mm). As described above, the zig-zag copper tape is bonded to the inside of one polyester sheet in advance.
이 면상발열체에 AC100V를 통전하고 통전후 걱 시간의 온도, 소비전력을 측정한 것을 제9도에 표시하였다. 통전후 온도는 서서히 상승온도 포화치에 근접한다. 한편 소비전력도 시간과 함께 급격하게 감소하여 일정치에 달한다.In Fig. 9, the planar heating element was supplied with AC 100V, and the temperature and power consumption of the time after application were measured. After energizing, the temperature gradually approaches the rising temperature saturation. On the other hand, power consumption also decreases rapidly with time, reaching a certain level.
[실시예 15]Example 15
폴리옥시프로필렌글리콜 에틸렌옥시드(이하 프로닉크라 함)(평균 분자량 8000,아사히 전화공업주식회사제,프로닉크 F 68)와 GC와의 10 : 4 중량비 조성물, 프로닉크 F88(평균분자량 11800)과 GC 10 : 4 중량비 조성물을 각각 용융하여 실시예 12와 같이 면상발열체로 하고 AC100V를 통전후의 온도, 전류치를 측정하였다. 그 결과를 제10도에 표시하였다. 폴리프로필렌글리콜의 고리의 양단에 PEG가 결합한 구조의 프로닉크 F68 및 프로닉크 F88에서도 통전후 온도가 상승하여 일정온도로 유지되고 여기서 대응하여 전류가 감소하면서 일정치로 된다. 따라서 이 경우도 면상발열체가 가능한 것이다.Polyoxypropylene glycol ethylene oxide (hereinafter referred to as Pronick) (average molecular weight 8000, manufactured by Asahi Teklon Co., Ltd., Pronick F 68) and GC 10: 4 weight ratio composition, Pronick F88 (average molecular weight 11800) and GC 10 : 4 weight ratio compositions were melted, respectively, to form a planar heating element as in Example 12, and the AC100V was measured for temperature and current after energization. The results are shown in FIG. In Pnikk F68 and Pnikk F88 having a structure in which PEG is bonded to both ends of the ring of polypropylene glycol, the temperature increases after the energization and is maintained at a constant temperature, whereby the current decreases correspondingly and becomes constant. Therefore, in this case, a planar heating element is possible.
[실시예 16]Example 16
PEG #5000의 말단을 메톡시화한 것 10중량부에 대하여 GC 4중량부를 가한 것을 용융후 교반하여 실시예 12와 같은 면상발열체로 하고 AC100V 통전후의 각 시간의 온도, 저항치를 측정하였다. 그 결과를 제11도에 표시하였다. 이 경우도 통전후 온도가 상승하여 일정온도로 유지되고 여기에 대응하여 전류가 감소되면서 일정치로 된다.4 parts by weight of GC was added to 10 parts by weight of the methoxylated PEG # 5000, and then melted and stirred to obtain a planar heating element as in Example 12. The temperature and resistance of each time after AC100V energization were measured. The results are shown in FIG. In this case, too, the temperature rises after being energized, and is maintained at a constant temperature.
[실시예 17]Example 17
PEG #2000, PEG #6000, 상기 카아본섬유미세편(구레하 화확공업주식회사제, M-201S)의 3 : 3 : 4 중량 비조성물을 용융후 교반 혼합하여 실시예 12와 같은 면상발열체로 하고 AC 100V 통전후 각 시간의 온도, 저항치를 측정하였다. 그 결과를 제12도에 표시하였다. 이 경우도 상기 실시예 14-16과 동일하게 통전후 온도가 상승하여 일정온도로 유지되고 전류치도 동일하게 일정의 평형을 유지하는 것으로 되어 안전하며 안정된 발열체로 각종 용도에 이용할 수 있는 것이 입증되었다.3: 3: 4 weight non-composition of PEG # 2000, PEG # 6000, the carbon fiber microparticles (manufactured by Kureha Chemical Co., Ltd., M-201S) were melted and mixed to obtain a planar heating element as in Example 12. After AC 100V energization, the temperature and resistance of each hour were measured. The results are shown in FIG. In this case, as in Example 14-16, after the energization, the temperature was increased to be maintained at a constant temperature, and the current value was also maintained at a constant equilibrium, and thus it was proved that it can be used for various purposes as a safe and stable heating element.
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1984
- 1984-04-07 KR KR1019840001848A patent/KR920003017B1/en not_active IP Right Cessation
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KR850007453A (en) | 1985-12-04 |
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