KR950000189B1 - 자율온도 제어형 정온도계수 고분자 발열체의 제조방법 - Google Patents

자율온도 제어형 정온도계수 고분자 발열체의 제조방법 Download PDF

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Abstract

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Description

자율온도 제어형 정온도계수 고분자 발열체의 제조방법
제 1 도는 종래의 정온도계수 고분자 발열체의 제조공정도.
제 2 도는 본 발명의 정온도계수 고분자 발열체의 제조공정도.
본 발명은 자율온도 제어형 정온도계수 고분자 발열체의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 고분자의 용융점 이상의 고온을 인가하여도 특성이 변화하지 않는 안정한 고분자 발열체의 제조를 위한 제조 공정의 개선에 관한 것이다.
자율온도 제어형 정온도계수 고분자 발열체의 제조에 있어서, 종래의 제조방법은 발열체 콤파운드의 제조, 압출성형, 열처리, 조사가교등의 공정을 거친다. 여기서, 압출공정 직후의 제품은 저항이 매우 높기 때문에, 발열체로서의 역할을 못하지만, 열처리 공정에 의하여, 저항값을 원하는 수준으로 낮추어서 원하는 수준의 발열량을 내는 발열체가 되며, 조사가교 공정을 통하여 용융점 이상의 온도에서의 저항감소를 방지하고, 제품의 특성을 안정화시킨다.
일반적으로 자율온도 제어형 정온도계수 고분자 발열체는 주위온도의 변화에 따라 열손실량이 달라지면, 제품의 저항변화에 의하여 열손실량의 변화량만큼 자신의 발열량을 스스로 증감시키기 때문에, 가열대상 물체를 비교적 일정한 온도로 가열시킬 수 있게 한다. 이때 발열체 내부의 동작온도는 사용된 고분자재료, 출력범위등에 따라 달라지겠지만, 사용한계온도 이하이며, 사용한계온도는 고분자의 용융온도를 기준으로 대략(Tm-30)℃ 내지 (Tm-50)℃ 범위이다. 발열체의 자체발열에 의하여 사용한계온도 이상 상승되지는 않지만, 외부 열원에 의하여 발열체가 사용한계온도 이상의 고온에 노출되면, 저항값 상승등 발열체의 특성이 변화하여 출력이 감소하는 문제가 있으므로 자율온도 제어형 발열체는 사용한계온도 이하의 온도에서만 사용해야 하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 자율온도 제어형 정온도계수 고분자 발열체를 용융온도 이상으로 상승시켜도 저항변화가 일어나지 않는 자율온도 제어형 정온도계수의 고분자 발열체를 제조하기 위하여 , 고분자 발열체의 제조공정을 개선함을 목적으로 한다.
이하 본 발명의 제조공정 개선 내용을 간단히 설명하면 다음과 같다.
발열체의 콤파운드(Compound)의 제조에 있어서는, 짧은 시간의 열처리가 가능토록 전기전도도 10-6∼10-RS/㎝ 범위의 콤파운드를 제조하고, 압출성형 후에는 1 내지 3시간 정도의 1차 열처리 공정을 통하여 저항을 적정 발열량 수준의 절반 이하로 낮추고, 그후 1차 조사가교 공정으로 제품을 가교도 30∼60% 수준으로 가교시킨다. 여기에 2차 열처리 공정을 거치고 2차 조사가교를 하여 최종제품의 가교도는 50∼80% 수준이 되도록 한다. 2차 열처리 공정은 연속식 열처리 설비를 이용하며, 열처리시간, 열처리온도, 선속등은 저항 상승 비율에 따라 달라지게 된다. 이와 같이 제조공정에 있어서 1차 열처리, 1차 조사가교, 2차 열처리, 2차 조사가교공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제조공정은 1차 조사가교된 상태에서 2차 열처리 공정을 거치는 것을 특징으로 하고 있는데, 이것은 적정량 이상 조사가교된 제품을 고분자의 용융온도 이상의 온도로 2차 열처리할 경우, 제품의 저항이 2배∼10배이상 증가하며, 그 이상의 추가적인 저항증가는 크게 나타나지 않는다는 사실에 근거하고 있다. 즉, 1차 조사가교 공정을 거친 후, 고분자의 용융온도 이상의 온도에서 2차 열처리 공정을 거침으로서, 제품의 저항을 상승시켜, 적정 발열량을 내도록 조정한 것이므로 완제품 사용시 기존제품의 사용한계온도 이상의 고온에 노출되더라도 더 이상의 특성변화가 나타나지 않는 안정한 제품이 된다. 고온노출시험결과, 온도를 고분자의 용융온도를 기준으로 (Tm+40)℃까지 상승시켜도 저항변화가 나타나지 않는 것을 알 수 있었으며, 이것을 기존제품의 경우와 비교해보면 사용한계온도가 70∼90℃ 상승한 것으로 생각할 수 있다.
결론적으로 요약하면, 종래의 제조공정으로 제조된 제품의 사용한계온도는 (Tm-30)℃ 내지 (Tm-50)℃ 범위인데 비하여, 본 발명의 제조공정으로 생산된 제품은 사용한계온도가 (Tm+40)℃까지 향상되어, 높은 온도에서도 특성이 변화하지 않는 안정된 제품이 된다.
이하, 본 발명의 제조공정을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 제조공정의 흐름도를, 제 2 도에 개략적으로 나타내었다. 발열체 콤파운드의 제조공정에서는 전기전도도가 10-6∼10-8S/㎝ 의 범위에 들도록 제조한다. 발열체 압출 및 절연체 압출후, 1차 열처리 공정에서는 1∼3시간 가량의 열처리를 통하여 저항값이 적정 발열량을 내기 위한 저항값을 기준으로 1/2 내지 1/10 가량 되도록 낮춘다. 이때의 열처리 시간은 발열체 콤파운드의 전기전도도에 따라 달라지며, 정확한 콘트롤을 위하여 저항기준의 열처리 방법을 적용한다. 1차 조사가교 공정에서는 제품의 가교도가 30∼60% 범위에 들도록 조사량을 조성한다. 1차 조사가교후에는 제품의 저항을 측정, 기록하고 적정 저항값으로 상승시키기 위한 저항상승률을 계산한다. 2차 열처리 공정에서는 고분자의 용융온도 이상의 온도에서 10∼30분 열처리하여 제품의 저항을 증가시키며, 적정 발열량을 내기 위한 적정 저항값을 가지도록 조정한다. 여기에서는 배치식 열처리 공정도 가능하겠지만, 연속식 열처리 공정을 사용하는 것이 편리하며, 열처리온도, 열처리시간은 저항상승률에 따라 달라지게 된다. 시험결과, 열처리온도 및 열처리시간(선속)은 저항상승률과 직접적인 비례관계에 있으므로, 열처리온도와 선속을 조절함으로써 원하는 저항값을 얻을 수 있다. 2차 조사가교 공정은 제품의 특성을 안정화시키기 위한 공정이며, 최종제품의 가교도가 50∼80% 범위에 들도록 해야 한다.
이하 본 발명의 실시예를 들어보면 다음과 같다.
[실시예]
불화폴리비닐리덴 100중량부와 카본블렉 10 중량부를 반바리믹서에 혼합하여, 발열체 콤파운드를 제조한다. 이 발열체 콤파운드의 전기전도도를 측정한 결과, 3×10-7S/㎝이었다. 이 발열체 압출 및 절연체 압출 후, 200℃에서 2시간 동안 열처리한다. 그 결과, 저항값은 120 Ohm/m이었다. 그리고 나서, 제품의 가교도가 55%가 되도록 조사량을 조정하여 조사한다. 이어서, 200℃에서 20분 동안 2차 열처리를 한다. 그 결과, 저항값은 608 Ohm/m이었다. 최종적으로 제품의 가교도가 75%가 되도록 2차 조사가교를 행한다. 이 결과를 요약하면 표 1과 같다.
[표 1]
본 발명의 제조공정의 실시예
2차 조사가교를 마친 완제품에 대하여, 고온노출시의 제품의 안정성 시험을 실시하였다. 우선 노출시험전에 완제품의 저항을 측정한다. 이 저항값은 각각 608, 650 및 665 Ohm/m이었다. 그리고 나서, 1차로 저항값이 608 Ohm/m인 완제품을 200℃에서 10분간 노출시키고 나서 노출후의 저항값을 측정하여 보니 650 Ohm/m 이었고, 2차로 저항값이 650 Ohm/m인 완제품을 200℃에서 30분간 노출시키고 나서 노출후의 저항값을 측정하여 보니 665 Ohm/m 였으며, 3차로 저항값이 665 Ohm/m인 완제품을 200℃에서 1시간동안 노출시키고 나서 노출후의 저항값을 측정하여 보니 660 Ohm/m 이었다. 이 결과를 요약하면 표 2와 같다.
[표 2]
완제품의 고온노출시험
위 결과에서 나타난 바와 같이 2차 열처리시의 저항증가율은 200℃에서 20분 가열시 대략 5배였으며, 이렇게 제조된 제품은 고온노출시에도 제품의 저항이 변화하지 않는 안정성을 나타내었다.

Claims (7)

  1. 자율온도 제어형 정온도계수 고분자 발열체의 콤파운드를 제조하고, 압출공정후, 1차 열처리 공정으로 저항값을 규격치 이하로 낮추고, 1차 조사사교시킨 후, 2차 열처리 공정으로 저항값을 상승시켜 규격치 수준으로 맞추고, 2차 조사가교를 하는 것으로 이루어지는 자율온도 제어형 정온도계수 고분자 발열체의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기의 발열체 콤파운드의 전기전도도는 10-6내지 10-8S/㎝의 범위로 제조하는 것을 특징으로 하는 자율온도 제어형 정온도계수 고분자 발열체의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 1차 열처리 공정에서는 제품의 저항값을 적정 발열량을 내기 위한 규격치에 비하여 1/2 내지 1/10의 수준으로 조정하는 것을 특징으로 하는 자율온도 제어형 정온도계수 고분자 발열체의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 1차 조사가교에서는 제품의 가교도가 30 내지 60% 수준으로 가교시키는 것을 특징으로 하는 자율온도 제어형 정온도계수 고분자 발열체의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 2차 열처리시에는 연속식 열처리 공정을 이용하여 제품의 저항을 상승시켜, 적정 발열량을 내기 위한 규격치 수준으로 조정하며, 열처리 온도 및 선속은 저항 상승률에 의존하는 것을 특징으로 하는 자율온도 제어형 정온도계수 고분자 발열체의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 2차 조사가교 공정에서는 제품의 가교도가 50 내지 80% 범위인 것을 특징으로 하는 자율온도 제어형 정온도계수 고분자 발열체의 제조방법.
  7. 자율온도 제어형 정온도계수 고분자 발열체의 콤파운드를 제조하고, 압출공정후 1차 열처리 공정으로 저항값을 규격치 이하로 낮추고, 1차 조사가교시킨 후 2차 열처리 공정으로 저항값을 상승시켜 규격치 수준으로 맞추고, 2차 조사가교를 하여 제조된 자율온도 제어형 정온도계수 고분자 발열체에 있어서, 상기의 자율온도 제어형 정온도계수 고분자 발열체가 고분자의 용융온도를 기준으로 최고 (Tm+40)℃까지의 온도에서 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 자율온도 제어형 정온도계수 고분자 발열체.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100222120B1 (ko) * 1997-02-10 1999-10-01 황춘근 내측 커바의 표면에 돌출부들을 갖고 있는 다층 구조의 골프공

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