KR950005280B1 - 고분자-카본블랙 복합계 저항체를 이용한 면상 발열체 제조방법 - Google Patents
고분자-카본블랙 복합계 저항체를 이용한 면상 발열체 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
내용없음.
Description
제1도는 본 발명의 고분자-카본블랙 복합계 저항체를 이용한 면상 발열체의 구조에 대한 사시도.
제2도(a)는 본 발명의 고분자-카본블랙 복합계 저항체를 이용한 면상 발열체의 평면도, (b)는 본 발명의 고분자-카본블랙 복합계 저항체를 이용한 면상 발열체의 측면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 폴리에스테르 필름지지체 2 : 저항체
3 : 전극 4 : 리이드선
5 : 피복층
본 발명은 고분자-카본블랙 복합계 저항체를 이용한 면상 발열체 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 고분자중에 카본블랙을 강제 혼입시켜 얻어진 저항체의 사용이 아니라, 카본블랙을 매체로 한 합성물에서 얻어진 저항체를 이용한 면상 발열체 제조방법에 관한 것이다.
일반적인 면상 발열체는 고무 또는 폴리에틸렌의 다량의 도전성 카본블랙을 강제 혼련하여 반도전체 성질을 가진 혼합물을 제조한다. 그리고 이 혼합물이 정온도계수(PTC : Positive Temperature Coefficient)특성을 가지고 있도록 주의 깊게 카본블랙 혼합량을 미세조정하여 압출 또는 칼렌더링공정에 의해 얇은 쉬트(sheet)상으로 만들어 일정량의 저항치를 가질 수 있도록 거리를 두고, 전극을 고정한다. 이렇게 제조된 재질은 열이 발생될때 녹을 수 있는 열가소성을 가지고 있기 때문에 고온에서 장시간 가교반응을 시키거나 또는 전자선 조사장치를 이용하여 가교반응시킨다. 이때 혼합물중 고분자 사슬의 거동을 자연스러운 위치로 배열시키고, 카본블랙의 입자배열을 자연스럽게 하기 위해서 고온하에서 장시간 어닐링 과정을 거치게 한다. 그리고 절연층과 외부보호층 가공공정을 거친다. 상기의 방법이 고분자-카본블랙 혼합물에 의한 저항체 제조방법이다.
따라서, 상기의 6공정을 거쳐야 하므로 작업과정이 까다로우며 고분자에 다량의 카본블랙을 강제 혼련하기가 기술적으로 매우 까다롭고, 이 과정중 고분자 및 카본블랙이 파괴되어 기본특성이 나오지 않을 수도 있으며, 축합물이기 때문에 일반적으로 1mm이하의 얇은 두께의 제품가공 및 체적고유저항율 10Ωcm이하의 낮은 저항체의 제조도 어렵다.
본 발명은 상기 문제점을 해소하기 위하여, 종래의 방법에 비하여 상대적으로 단순공정이며, 고분자 합성에 의한 방법이므로 단량체(monomer)량에 대한 카본블랙량을 자유롭게 조절할 수 있으며, 간단한 가공작업이 가능하고, 저항체의 두께를 매우 얇게 할 수 있으며, 점도를 사용목적에 따라 자유롭게 조절할 수 있고, 매우 낮은 저항율의 저항제를 제조할 수 있는, 고분자-카본블랙합성에 의한 면상 저항체를 이용한 면상 발열체 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 면상 발열체의 제조방법은 도전성이 높은 카본블랙, 반응용액, 단량체와 반응개시제를 반응시켜 중합체를 가진 페이트상 용액을 제조하는 단계 ; 상기 페이트상 용액을 디비닐 벤젠계 혹은 그와 유사한 다 관능기를 가진 가교제로써 가료반응을 시키는 단계 ; 폴리에스테르막을 지지체로 사용하여 도전성 용액을 그 위에 도포하는 단계 ; 상온에서 자연건조시킨 후 200℃정도에서 3시간 정도 경화반응을 시키는 단계 ; 사용전압 또는 사용온도에 따라 극간 거리를 계산하여 얇은 구리테이프를 사용하여 두 극을 형성시키는 단계 ; 및 열가소성 재질의 막을 사용하여, 발열체의 위, 아래에서 열융착작업으로 밀봉하는 단계로 순차적으로 구성된다.
이하 본 발명을 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1도는 본 발명의 면상 발열체의 구조에 대한 사시도이며 또한 제2도는 본 발명의 면상 발열체의 평면도 및 측면도로서, 우선 본 발명의 제조방법에 의해 제조되는 면상 발열체의 구조를 살펴보면, 폴리에스테르 필름지지체(1) ; 상기 필름지지체(1)위에 얇게 도포된 고분자-카본블랙 저항체(2) ; 있는 두 전극(3) ; 상기 두 전극(3) 각각의 일단부에 부착되어 있는 두 리이드선(4) ; 및 상기 필림지지체(1), 상기 저항체(2), 상기 두 전극(3) 및 두 리이드선(4)으로 구성된 중간 생성물인 면상 발열체의 위, 아래에 열융착작업으로 밀봉한 열가소성재질의 밀봉층(5)으로 이루어진다. 여기서 전극(3)간의 거리는 사용 목적에 따라 조정할 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 면상 발열체의 제조방법을 보면, 우선, 도전성이 높은 카본블랙, 반응용액, 단량체와 반응개시제를 반응시켜 적당한 중합체를 가진 페인트상으로 얻어낸다. 여기서 카본블랙은 일반적으로 아세틸렌계 카본블랙을 사용한다. 또한 단량체는 스틸렌계 또는 아크릴계이면 가능하다. 상기 페인트상(狀)에 가교제로써 디비닐 벤젠계 혹은 이와 유사한 관능기를 가진 것으로 가교반응 시킨다.
열 경화성 성질을 가진 얇은 막(film), 예를 들면 폴리에스테르, 폴리아미데이드, 폴리이미드등의 막을 유지체로 사용하여 상기 도전성용액을 그 위에 도포시킨다. 도포시 두께가 두꺼우면 체적고유 저항율이 저하되므로, 사용 목적에 맞추어 도포시킨다. 그리고 상온에서 자연건조시킨 후(통상 2시간 정도), 200℃에서 3시간 정도 경화반응시킨 다음, 저항체의 체적고유저항을 측정한다. 사용전압 및 사용온도에 따라 극간의 거리를 게산하여 얇은 구리 테이프를 사용하여 극을 형성시킨다.에를 들면 양극간의 저항이 500Ω일 경우, 100V 사용했을때 전류가 0.22A 흐르며, 사용전력은 24.2kw의 발열체가 된다.
마지막으로 절연층 라미네이트 작업으로서, PVC·PE와 같은 열가소성 재질로 된 필름을 사용하며, 발열체의 위, 아래에서 열융착에 의한 작업으로 시일링한다. 이 시일링 작업은 고온프레스에 의한 압축 작업에 의할 수도 있고, 연속 롤 작업에 의한 칼렌더링 방법으로 연속작업도 가능하다.
다음 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
(실시예)
PTC특성을 가지며, 건조 및 경하 후 측정한 체적고유저항이 10(1-9)Ωcm인 고분자-카본블랙 저항체의 용액을 제조하였다. 이 용액을 스크린 프린터를 이용하여 폴리에스테르 필름위에 두께 약 10μ 정도로 균일히 도포하여 2시간 정도 자연건조시킨 후, 200℃의 고온오븐에서 3시간 정도 경화시켰다. 경화후 폴리에스테르 막위에 얻어진 검은 막의 도전성층은 접착성이 매우 우수했으며, 전기 전도도는 SRIS 2301의 방법에 따라 측정하였다. 제1도와 같이 저항체의 양극에 전극을 만드는데, 이때 사용목적에 따라 전극간 길이를 조정할 수 있다. 예를 들면 전극간 저항이 500Ω인 경우, 100V의 전압에서는 약 24W의 발열체를 만들 수 있었다. 200V의 전압을 사용하고자 할 때는 전극간의 거리를 두배로 하여 약 1000의 저항체에서 24W의 발열체를 제작할 수 있었다.
그 다음 발열체의 보호막을 입히는 과정에서 Tg가 80℃이상의 중합체 재질로서 서로 접착성이 있는 좋은 재질을 선택하면 된다. 예를 들면 인쇄되어 있는 PVC쉬트를 위로하여 중간층에 위에서 제조된 발열체를 넣고 아래에 PVC쉬트를 사용하여 상하간에 라미네이트시키면 완성품이 된다. 사용목적에 따라 일정크기의 발열체를 만들어서 고온프레스에 의해 제조할 수도 있고, 연속 다단고온룰에 의해서 연속제조도 가능하다. 긴 쉬트형의 제품을 사용목적에 따라 절단하여 사용할 수도 있다.
마지막으로 본 발명의 효과를 보면, 카본블랙의 존재하에서 고분자를 합성하고, 이 얻어진 용액을 이용하여 절연체위에서 스크린 프린팅 또는 코팅작업을 하고난 후 고온에서 건조, 가교 및 어닐링 공정을 하고나서, 후고정을 함으로써, 종래의 공정에서 비하여 상대적으로 단순공정이고, 고분자 합성에 의한 방법이므로 단량체량에 대한 카본블랙량을 자유롭게 조절할 수 있으며, 합성과정에 가교제 및 가교조제 첨가로써 간단한 가교작업이 가능하다. 또한 합성 후 얻어진 물질이 일반적인 도료와 같은 저점도의 용액이므로, 저항체의 두께를 매우 얇게 할 수 있다. 저항체의 두께는 최대 10M 단위까지 가능하다. 그리고, 도료상태이므로, 점도를 사용목적에 따라 자유롭게 조절할 수 있다. 카본블랙량을 자유롭게 조절할 수 있으므로, 매우 낮은 저항을 가진 저항체 제조가 가능하다. 최적고유 저항율을 최대 10Ωcm까지 할 수 있다.
Claims (1)
- 도전성이 높은 카본블랙, 반응용액, 단량체와 반응개시제를 반응시켜 중합체를 가진 페이트상 용액을 제조하는 단계 ; 상기 페이트상 용액을 디비닐 벤젠계 혹은 그와 유사한 다관능기를 가진 가교제로써 가교 반응을 시키는 단계 ; 폴리에스테르막을 지지체로 사용하여 상기 도전성 용액을 그 위에 도포하는 단계 ; 상온에서 자연건조시킨 후, 200℃ 정도에서 3시간 정도 경화반응을 시키는 단계 ; 사용전압 또는 사용온도에 따라 극간의 거리를 계산하여 얇은 구리 테이프를 사용하여 두 전극을 형성하는 단계 ; 및 열가소성 재질의 막을 사용하여, 상기 필름지지체, 상기 도포층, 상기 두 전극 및 두 리이드선으로 이루어진 중간 생성물인 면상 발열체의 위, 아래를 열융착작업으로 밀봉하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 고분자-카본블랙 복합계 저항체를 이용한 면상 발열체의 제조방법.
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