WO2016182192A1 - 글라스 히팅장치 및 히팅방법 - Google Patents

글라스 히팅장치 및 히팅방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2016182192A1
WO2016182192A1 PCT/KR2016/003047 KR2016003047W WO2016182192A1 WO 2016182192 A1 WO2016182192 A1 WO 2016182192A1 KR 2016003047 W KR2016003047 W KR 2016003047W WO 2016182192 A1 WO2016182192 A1 WO 2016182192A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
glass
heating
weight
parts
chamber
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/003047
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김윤진
조진우
신권우
박지선
Original Assignee
주식회사 대화알로이테크
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 대화알로이테크 filed Critical 주식회사 대화알로이테크
Publication of WO2016182192A1 publication Critical patent/WO2016182192A1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
    • H05B3/12—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
    • H05B3/14—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material the material being non-metallic

Definitions

  • One embodiment of the present invention relates to a glass heating apparatus and a heating method.
  • the present invention relates to a glass heating apparatus that performs a drying and baking process on a thin film patterned on glass.
  • Such flat panel displays include liquid crystal displays, plasma display panels, organic light emitting diodes, and the like.
  • organic light emitting diodes have very good advantages such as fast response speed, lower power consumption than conventional liquid crystal display devices, light weight, and can be made ultra thin because there is no need for a separate back light device. It is attracting attention as a display element.
  • the organic light emitting device is a principle that self-luminescence is formed by applying a voltage difference between the anode and the cathode by applying an anode film, an organic thin film, and a cathode film on a substrate to form an organic energy thin film. That is, the excitation energy left by recombination of injected electrons and holes is generated as light. In this case, since the wavelength of light generated according to the amount of the dopant of the organic material may be adjusted, full color may be realized. In addition, glass substrates used for manufacturing displays are gradually increasing in size due to productivity improvement and enlargement of displays.
  • the detailed structure of the organic light emitting device is an anode, a hole injection layer, a hole transfer layer, an emitting layer, an electron transfer layer, an electron injection on the substrate
  • a layer (electron injection layer), a cathode (cathode) is formed by laminating in order.
  • ITO Indium Tin Oxide
  • ITO Indium Tin Oxide
  • the organic thin film is composed of a multilayer of a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, an electron injection layer in order to increase the luminous efficiency, and the organic material used as the light emitting layer is Alq3, TPD, PBD, m-MTDATA, TCTA And so on.
  • the cathode a LiF-Al metal film is used.
  • an encapsulation film is formed on the top to increase the life time of the device.
  • the organic light emitting device does not have a firm position as a next-generation display device because the mass production equipment for the large-area organic light emitting device is not yet standardized despite the above-mentioned advantages.
  • mass production equipment for producing large area panels has been developed and standardized. Therefore, organic light emitting devices have a large area of organic light that can solidify their position as next generation display devices. There is a strong demand for the development of light emitting device mass production equipment.
  • the successive series of processes include the drying and baking of the patterned thin film on glass.
  • the drying process and the baking process are performed in one chamber or each in a different chamber.
  • the drying process and the baking process are sequentially performed on the glass placed on the heating plate provided in one process chamber, or the drying is performed first in the dry process chamber, and then baking is performed in a separate baking process chamber.
  • the drying process and the baking process are performed on a heating plate provided in one process chamber, the heating plate is deformed and a cooling rate by heating takes a long time.
  • a high temperature of about 200 ° C. is required to bake the glass on the heating plate. Therefore, the heating plate is easily deformed by high heat, and it takes a long time to cool the heating plate once heated.
  • Patent Document 1 KR10-0666530 B1
  • One embodiment of the present invention to provide a glass heating apparatus including a heating plate having a high heat resistance to solve the above problems.
  • the present invention provides a glass heating method through the glass heating apparatus.
  • Glass heating apparatus located in the lower space inside the chamber in a plate shape, and includes a heating plate for heating the glass loaded on the upper, the heating plate comprises a first heating paste composition It includes a planar heating element, the heating paste composition, 3 to 6 parts by weight of carbon nanotube particles, 0.5 to 30 parts by weight of carbon nanoparticles, 10 to 30 parts by weight of the mixed binder, 29 to organic solvent with respect to 100 parts by weight of the heating paste composition 83 parts by weight and 0.5 to 5 parts by weight of a dispersant, wherein the mixed binder may be a mixture of epoxy acrylate, polyvinyl acetal and phenolic resin or hexamethylene diisocyanate, polyvinyl acetal and phenolic resin.
  • the heating plate may include a plurality of first pin holes formed at predetermined positions on the plate perpendicular to the plurality of second through holes, and the power may be inserted from the outside of the chamber through the first through holes.
  • a second surface heating element supported by a supply means and installed in a plate shape in an upper space inside the chamber; A reflection provided on a side of the inside of the chamber and a virtual horizontal plane between the chamber lower wall and the heating plate, wherein a plurality of second pin holes are formed at a predetermined position of the horizontal plane on a vertical line with the plurality of second through holes. Way; A plurality of glass support pins vertically moving through the plurality of second through holes and the first and second pin holes; And support pin up-down means for enabling vertical movement of the plurality of glass support pins.
  • the power supply means may further include cooling means for cooling the heating plate, and a cooling path through which the coolant delivered from the cooling means may move may be further formed in the heating plate.
  • the plurality of glass support pins, the second through holes, and the first and second pin holes are sixteen, respectively, and each of the holes may be formed by maintaining a constant distance from each other.
  • the lower wall inside the chamber may be further provided with a plurality of supports for supporting the heating plate.
  • each support may be formed by maintaining a constant distance from each other.
  • the support pin up-down means may include a support pin connecting portion which is fixedly coupled to one end of the glass support pin so as to be perpendicular to the lower side of the outside of the chamber, a plate-like support plate which is fixedly coupled to the other end of the support pin connecting portion, and the support plate vertically. It may include a driving means for moving, and guide means for guiding the vertical movement of the support plate by the drive means.
  • a nut hole having a screw thread is further provided at the center of the support plate, and the driving means includes a ball screw rotatably engaged with the nut hole, a first pulley connected to one end of the ball screw, and the first pulley; It may include a second pulley (pulley) that is interlocked by a belt, and a servo motor connected to the second pulley to generate power.
  • the driving means includes a ball screw rotatably engaged with the nut hole, a first pulley connected to one end of the ball screw, and the first pulley; It may include a second pulley (pulley) that is interlocked by a belt, and a servo motor connected to the second pulley to generate power.
  • a bellows may be coupled to the lower side of the outside of the chamber and the support pin connection part.
  • the mixed binder may be 10 to 150 parts by weight of polyvinyl acetal resin, 100 to 500 parts by weight of phenolic resin based on 100 parts by weight of epoxy acrylate or hexamethylene diisocyanate.
  • the silane coupling agent may further include 0.5 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the exothermic paste composition.
  • the carbon nanotube particles may be multi-walled carbon nanotube particles.
  • the organic solvent is selected from carbitol acetate, butyl carbitol acetate, DBE (dibasic ester), ethyl carbitol, ethyl carbitol acetate, dipropylene glycol methyl ether, cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate, butanol and octanol May be two or more mixed solvents.
  • the heating plate may include a planar heating element in which the heating paste composition is formed by screen printing, gravure printing, or comma coating on a substrate.
  • the substrate may be a polyimide substrate, fiberglass mat or ceramic glass.
  • the heating plate may further include a protective layer coated on an upper surface of the planar heating element and formed of an organic material having a black pigment such as silica or carbon shock rack.
  • Glass heating method the step of introducing the glass to be processed into the chamber on the heating plate; Performing a dry process by finely separating the glass from the heating plate by a glass support pin; Performing a baking process by moving the glass near a planar heating element by raising the glass support pin further after completion of the dry process; Carrying out the glass (baking) process is completed, wherein the heating plate comprises a heating paste composition, the heating paste composition, 3 to 6 weight of carbon nanotube particles based on 100 parts by weight of the heating paste composition Part, 0.5 to 30 parts by weight of carbon nanoparticles, 10 to 30 parts by weight of a mixed binder, 29 to 83 parts by weight of an organic solvent, and 0.5 to 5 parts by weight of a dispersant, wherein the mixed binder is epoxy acrylate, polyvinyl acetal and phenolic
  • the resin may be mixed or hexamethylene diisocyanate, polyvinyl acetal and phenolic resin may be mixed.
  • Chamber conditions in the drying process may be maintained at a vacuum degree of 0.01 Torr and a temperature of 30 to 100 °C or 180 to 220 °C.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a glass heating apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a cross-sectional view of the support pin up-down means of the glass heating apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a plan view of a heating plate of the glass heating apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 4 is an image of a specimen of a planar heating element using the heating paste composition of the glass heating apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an image of a heat generating stability test of the planar heating element manufactured according to the embodiment and comparative example of the glass heating apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only for distinguishing the components from other components, and the nature, order or order of the components are not limited by the terms. If a component is described as being “connected”, “coupled” or “connected” to another component, that component may be directly connected or connected to that other component, but between components It will be understood that may be “connected”, “coupled” or “connected”.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the glass heating apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a cross-sectional view of the support pin up-down means of the glass heating apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is an embodiment of the present invention The top view of the heating plate of the glass heating apparatus according to.
  • the glass heating apparatus 100 includes a chamber 10 in which a process is performed and a heating element including a first surface heating element installed in a plate shape in a lower space inside the chamber.
  • the plate 20 and the second surface heating element 30 which is installed in a plate shape in the upper space inside the chamber, and is provided on a virtual horizontal plane between the side surface of the chamber and the lower wall of the chamber and the heating plate 20 It may include a reflecting means 40, a glass support pin 50 for supporting the glass, and a support pin up-down means 80 for enabling vertical movement of the glass support pin.
  • the chamber 10 is a space for performing a dry process and a baking process on the glass to be processed.
  • the skeletal structure of the chamber 10 is similar to that of a general process chamber. Therefore, a shutter (not shown) is provided on the sidewall of the chamber 10 so that the glass can be drawn in and taken out, and a pumping means (not shown) for vacuum treatment is provided on a predetermined portion of the chamber 10. It is natural that there is.
  • the chamber 10 is provided with various necessary sensors such as a temperature sensor.
  • Various holes are formed in the lower wall of the chamber 10. That is, a first through hole 11 having a predetermined size is formed in the center of the lower wall of the chamber 10, and a plurality of second through holes 13 are formed separately from the first through hole 11. It is provided uniformly.
  • the first through hole 11 is a hole through which the power supply means of 23 is inserted and installed, and the second through hole 13 has a glass support pin 50 for supporting the glass 60. 10) It is a hole installed to move vertically in and out.
  • the heating plate 20 and the second surface heating element 30, which are the main components necessary to achieve the present invention, are installed. That is, the heating plate 20 is installed in the lower space inside the chamber 10 in a plate shape to perform a drying process for the glass to be processed, the second surface heating element 30 is the chamber 10 ) Baking process is performed on the glass to be processed in a plate shape in the upper space inside.
  • the heating plate 20 may include a heating paste composition, which will be described later.
  • the heating plate 20 may include a planar heating element in which the heating paste composition is formed by screen printing, gravure printing, or comma coating on a substrate.
  • the heating plate 20 has a plate-like structure, the first surface of the heating element may be located therein.
  • the heating element on the first surface is inserted through the first through hole 11 provided in the lower wall of the chamber 10 and heated by the power supply means 23 supporting the heating plate 20.
  • the heating plate 20 is supported by the power supply means 23, but since the heated heating plate 20 may deform or warp, the inside of the chamber 10 as shown in FIG.
  • a plurality of supports 25 may be further provided on the lower wall to support the heating plate 20.
  • the support 25 may pass through the reflecting plate 40 provided between the heating plate 20 and the lower wall of the chamber 10 among the reflecting plates 40 to be described later.
  • a predetermined number of support holes 27 should be provided.
  • the number of the plurality of supports 25 may be changed, but it is preferable to install 16 pieces in 4 rows and 4 columns so as to properly prevent the bending phenomenon of the heating plate 20.
  • each support 25 is preferably formed to maintain a constant distance from each other. As described above, when the support 25 supporting the heating plate 20 is 16, the number of the support holes 27 formed in the reflector plate 40 is also 16.
  • the heating plate 20 includes a plurality of first pin holes 21 to allow the glass support pin 50 to pass therethrough.
  • the first pin hole 21 has the same number as the second through hole 13. That is, the first pin hole 21 is formed at a predetermined position on the plate of the heating plate 20 which is perpendicular to the plurality of second through holes 13. Therefore, the glass support pin 50 may vertically move vertically through the second through hole 13 and the first pin hole 21.
  • the power supply means 23 for supporting the heating plate 20 not only supplies power to the heating element on the first surface located inside the heating plate 20, the heating plate 20 is heated
  • the cooling operation may be further performed. That is, the power supply means 20 further includes a cooling means (not shown) for cooling the heating plate 20, and the cooling water delivered from the cooling means (not shown) inside the heating plate 20 It is also possible to cool the heated heating plate 20 by further forming a cooling path that can move.
  • a second surface heating element 30 is provided in an upper space to face the heating plate 20.
  • the chamber 10 is provided with a reflecting means 40 in addition to the heating plate 20 and the second surface heating element 30.
  • the reflecting means 40 is provided on the side of the inside of the chamber and the lower side of the inside of the chamber so that heat emitted from the heating plate 20 or the second surface heating element 30 can be concentrated on the processed glass.
  • the reflecting means 40 is provided on a virtual horizontal plane existing between the chamber lower wall and the heating plate as well as the side surface of the chamber. Accordingly, the heat emitted from the heating plate 20 or the second surface heating element 30 is prevented from flowing to the chamber side wall or the chamber lower wall, and the generated heat is reflected to be concentrated on the glass to be processed.
  • the reflecting means 40 installed on the imaginary horizontal plane includes a plurality of second through holes 13 provided on the lower wall of the chamber 10 and a first pin hole 21 formed on a plate of the heating plate 20. It includes a plurality of second pin holes 41 in a predetermined position of the horizontal plane on the same vertical line. By forming the second pin hole 41 as described above, the glass support pin 50 supporting the glass to be processed may move vertically through the second through hole 13 and the first and second pin holes 21 and 41. Can be.
  • the plurality of glass support pins 50 vertically moving through the plurality of second through holes 13, the first pin holes 21, and the second pin holes 41 may be formed on the outer lower portion of the chamber 10. It is possible by the support pin up-down means 80 provided.
  • the glass support pin 50 is preferably arranged in four rows and four columns of 16, accordingly, the plurality of second through-hole 13 is provided so that the glass support pin 50 can pass through
  • the first pin holes 21 and the second pin holes 41 are also arranged in four rows and four columns to form sixteen.
  • the sixteen first pin holes 21 arranged in four rows and four columns are formed in the heating plate 20 so as to maintain a constant distance from each other. Accordingly, the second through hole 13 formed in the lower wall of the chamber 10 and the second pin holes 41 formed in the reflecting plate 40 are also formed as shown in FIG. 3.
  • Support pin up-down means 80 for driving the plurality of glass support pins 50 vertically moving through the plurality of second through holes 13 and the first pin holes 21 and the second pin holes 41.
  • the configuration of is shown in FIG.
  • the support pin up-down means 80 is fixedly coupled to one end of the glass support pin 50 shown in FIG. 1 so as to be perpendicular to a lower side of the outside of the chamber 10.
  • a plate-shaped support plate 82 fixedly coupled to the other end of the support pin connecting portion 81, drive means 88 for vertically moving the support plate 82, and the support plate by the drive means 88
  • guide means (indicated by reference numeral 71 in FIG. 1) for guiding the vertical movement of the 82.
  • the support pin connecting portion 81 which is fixedly coupled to the glass support pin 50 is fixedly coupled in a standing state on an upper surface of the support plate 81.
  • the support pins 81 are also 16, and each of the 16 support pins 81 is a constant distance on the plate-shaped support plate 82. It is fixedly coupled while standing up.
  • the bellows 70 may be coupled to a lower portion of the outside of the chamber and a predetermined portion of the support pin connecting portion so that the airtightness of the chamber may be maintained.
  • the driving means 88 may be configured in various ways to move the support plate 82 up and down. That is, the vertical bar (not shown) attached to the center lower side of the support plate 82 may be moved up and down by an air cylinder (not shown). However, in the present invention, in order to precisely control the vertical movement of the support plate 82, the support plate 82 is moved up and down by the rotational drive of the ball screw by the servomotor.
  • a nut hole 82a having a screw thread is further provided at the center of the support plate 82, and the driving means 88 is engaged with the nut hole 82a and is rotatable with the ball screw 83 and the ball screw.
  • the first pulley 84 connected to one end of the 83, the second pulley 86 connected by the first pulley 84 and the belt 85, and the servo motor driving the second pulley 86 ( 87) to move the support plate 82 up and down.
  • the controller (not shown) transmits a control signal for vertical movement of the glass support pin 50 to the servo motor 87
  • the servo motor 87 generates a driving force, and according to the driving force,
  • the 2nd pulley 86 and the 1st pulley 84 which cooperate with this 2nd pulley 86 and the belt 85 rotate.
  • the ball screw 83 connected to the first pulley 84 is rotated, and the support plate 82 meshing with the ball screw 83 is moved up and down. Therefore, the support pin 50 coupled to the support pin connecting portion 81 fixedly coupled to the support plate 82 is moved up and down inside the chamber 10.
  • the glass 60 to be processed is introduced into the chamber 10 and placed on the heating plate 20.
  • the glass 60 to be processed is introduced by a robot arm (not shown) through a shutter (not shown) provided at the side of the chamber 10.
  • the support pin up and down means 80 is driven under the control of a controller (not shown), whereby the glass support pin 50 causes the glass to After finely spaced from the heating plate 20, the drying process is performed on the glass 60 to be processed.
  • the dry process When the dry process is performed on the glass 60 to be processed, the dry process should be performed for an appropriate time, and the conditions inside the chamber should be maintained. That is, the drying process is carried out for 2 minutes, the chamber conditions at this time is preferably maintained at a vacuum degree of 0.01 Torr and a temperature of 30 ⁇ 100 °C.
  • the glass support pin 50 when the temperature of heat reaching the glass to be processed is too high, the glass support pin 50 is further raised to lower the temperature of the glass to be processed, and when the temperature of the glass is too low, the glass support pin 50 ) Can be further lowered to increase the glass temperature. That is, while performing the drying process, the glass may be moved up and down on the glass support pin to receive an appropriate dry process as the temperature is adjustable.
  • the glass is moved to the vicinity of the heating element 30 on the second surface in accordance with the rise of the glass support pin 50 to undergo a baking process. That is, after the drying process is completed, the glass support pin 50 may be further raised under the control of a controller (not shown) to move the glass 60, which has been completed the drying process, near the second surface heating element 30 to be baked. Let this be done.
  • the baking process should be performed for an appropriate time, and the conditions inside the chamber should be maintained. That is, the baking process is performed for 8 minutes, the chamber conditions at this time is preferably maintained at a vacuum degree of 0.01 Torr and a temperature of 180 ⁇ 220 °C. The most preferable temperature in the said baking process is 200 degreeC.
  • the glass support pin 50 is further lowered to lower the temperature of the glass to be processed, and when the temperature of the glass is too low, the glass support pin 50 ) Can be further raised to increase the temperature of the glass. That is, while performing the baking process, the glass may be moved up and down on the glass support pin to receive an appropriate baking process as the temperature is adjustable.
  • the heating plate 20 is cooled and at the same time, the glass having the process is taken out of the chamber 10, and the glass to be processed next is introduced to perform the dry process and the baking process in the above-described order. .
  • the glass heating apparatus of the present invention having the configuration and operation and the preferred embodiment as described above, it is possible to perform a dry process and a baking process in one process chamber, thereby simplifying the layout of the equipment and according to the device manufacturing It has the effect of reducing costs.
  • the glass to be processed can be adjusted vertically in the chamber, there is an advantage in that the drying and baking (baking) process by appropriate heat.
  • exothermic paste composition (hereinafter, exothermic paste composition) according to an embodiment of the present invention may include carbon nanotube particles, carbon nanoparticles, a mixed binder, an organic solvent, and a dispersant.
  • the heating paste composition may be included in the heating plate 20 according to an embodiment of the present invention.
  • the carbon nanotube particles may be selected from single-walled carbon nanotubes, double-walled carbon nanotubes, multi-walled carbon nanotubes, or mixtures thereof.
  • the carbon nanotube particles may be multi wall carbon nanotubes.
  • the diameter may be 5 nm to 30 nm, and the length may be 3 ⁇ m to 40 ⁇ m.
  • the carbon nanoparticles may be, for example, graphite nanoparticles, and the diameter may be 1 ⁇ m to 25 ⁇ m.
  • the mixed binder serves to make the exothermic paste composition have heat resistance even in the temperature range of about 300 ° C., and includes epoxy acrylate or hexamethylene diisocyanate, polyvinyl acetal, and the like.
  • Phenolic resin has a mixed form.
  • the mixed binder may be a mixture of epoxy acrylate, polyvinyl acetal, and phenolic resin, or may be a mixture of hexamethylene diisocyanate, polyvinyl acetal, and phenolic resin.
  • by increasing the heat resistance of the mixed binder even if the heat generated at a high temperature of about 300 °C has the advantage that there is no change in resistance of the material or breakage of the coating film.
  • the phenolic resin means a phenolic compound including phenol and phenol derivatives.
  • the phenol derivative may include p-cresol, o-Guaiacol, Creosol, catechol, 3-methoxy-1,2-benzenediol (3 -methoxy-1,2-Benzenediol), Homocatechol, Vinylguaiacol, Syringol, Iso-eugenol, Methoxyeugenol, o O-Cresol, 3-methyl-1,2-benzenediol, (z) -2-methoxy-4- (1-propenyl) -phenol ( (z) -2-methoxy-4- (1-propenyl) -Phenol), 2, .6-diethoxy-4- (2-propenyl) -phenol (2,6-dimethoxy-4- (2-propenyl) ) -Phenol), 3,4-dimethoxy-Phenol, 4-ethyl-1,3-benzened
  • the mixing ratio of the mixed binder may be a ratio of 10 to 150 parts by weight of polyvinyl acetal resin and 100 to 500 parts by weight of phenolic resin based on 100 parts by weight of epoxy acrylate or hexamethylene diisocyanate. If the content of the phenolic resin is 100 parts by weight or less, the heat resistance characteristics of the heat-paste composition is lowered, and if it exceeds 500 parts by weight, there is a problem that the flexibility is lowered (brittleness increase).
  • the organic solvent is used to disperse the conductive particles and the mixed binder, carbitol acetate, butyl carbotol acetate, dibasic ester, ethyl carbitol, ethyl carbitol acetate, dipropylene It may be a mixed solvent of two or more selected from glycol methyl ether, cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate, butanol and octanol.
  • the dispersion process can be applied to a variety of commonly used methods, for example through the ultra-sonication (Roll mill), bead mill (Bead mill) or ball mill (Ball mill) process Can be done.
  • Roll mill ultra-sonication
  • Bead mill bead mill
  • Ball mill ball mill
  • the dispersant is to make the dispersion more smoothly, and a conventional dispersant used in the art such as BYK, an amphoteric surfactant such as Triton X-100, SDS and the like and a ionic surfactant may be used.
  • a conventional dispersant used in the art such as BYK
  • an amphoteric surfactant such as Triton X-100, SDS and the like
  • a ionic surfactant may be used.
  • the exothermic paste composition according to an embodiment of the present invention may further include 0.5 to 5 parts by weight of the silane coupling agent based on 100 parts by weight of the exothermic paste composition.
  • the silane coupling agent functions as an adhesion promoter to promote adhesion between the resins in the formulation of the exothermic paste composition.
  • the silane coupling agent may be an epoxy containing silane or a merceto containing silane.
  • Examples of such silane coupling agents include epoxy and include 2- (3,4 epoxy cyclohexyl) -ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxytrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, containing amine groups, N-2 (aminoethyl) 3-amitopropylmethyldimethoxysilane, N-2 (aminoethyl) 3-aminopropyltrimethoxysilane , N-2 (aminoethyl) 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropy
  • the present invention further provides a planar heating element which is formed by screen printing, gravure printing (or roll-to-roll gravure printing) or comma coating (or roll-to-roll comma coating) of a heating paste composition according to the embodiments of the present invention described above on a substrate. do.
  • the substrate is polycarbonate, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyimide, cellulose ester, nylon, polypropylene, polyacrylolintril, polysulfone, polyester sulfone, polyvinylidene fluoride , Glass, glass fiber (matte), ceramic, SUS, copper or aluminum substrate, etc. may be used, but is not limited to those listed above.
  • the substrate may be appropriately selected depending on the application field of the heating element or the use temperature.
  • the planar heating element prints the drying paste composition according to the embodiments of the present invention on the substrate in a desired pattern through screen printing or gravure printing, and after drying and curing, the printing and drying / It can be formed by forming an electrode by curing. Alternatively, after printing and drying / curing the silver paste or the conductive paste, the heating paste composition according to the embodiments of the present invention may be formed by screen printing or gravure printing.
  • the surface heating element may further include a protective layer coated on the upper surface.
  • the protective layer may be formed of silica (SiO2).
  • SiO2 silica
  • the heating element has an advantage of maintaining flexibility even if coated on the heating surface.
  • Example 1 Example 2 Example 3 Comparative Example 1 Comparative Example 2 Comparative Example 3 CNT particles 4 5 6 4 5 6 CNP Particles 8 9 15 - - - Mixed binder 20 15 22 - - - Ethyl cellulose - - - 10 12 14 Organic solvent 63 67 52 82 79 76 Dispersant (BYK) 5 4 5 4 4 4 4
  • CNT particles and CNP particles were added to a carbitol acetate solvent according to the composition of [Table 1]
  • BYK dispersant was added, and dispersion A was prepared by sonication for 60 minutes. It was. Thereafter, a mixed binder was added to the carbitol acetate solvent and then a master batch was prepared through mechanical stirring. Next, the dispersion A and the masterbatch were first kneaded through mechanical stirring, followed by a second kneading process through a 3-roll-mill process to prepare an exothermic paste composition.
  • CNT particles were added to the carbitol acetate solvent according to the composition of [Table 1], BYK dispersant was added, and a dispersion was prepared by sonication for 60 minutes. Thereafter, ethyl cellulose was added to the carbitol acetate solvent to prepare a master batch through mechanical stirring. Next, the dispersion B and the masterbatch were first kneaded through mechanical stirring, followed by a second kneading process through a 3-roll mill to prepare an exothermic paste composition.
  • 4 is an image of a planar heating element specimen prepared using the heating paste composition according to the present invention.
  • 4A is a planar heating element formed by screen-printing a heating paste composition on a polyimide substrate.
  • 4B is a planar heating element formed by screen-printing a heating paste composition on a glass fiber mat.
  • 4C and 4D are images when a protective layer is coated on the planar heating element of FIG. 4A (FIG. 4C is a black protective layer coating and FIG. 4D is a green protective layer coating).
  • planar heating element sample Example
  • planar heating element samples prepared according to the comparative example as shown in FIG. 4A were measured.
  • the applied voltage / current is indicated in [Table 2]).
  • planar heating element corresponding to the above Examples and Comparative Examples was heated up to 40 ° C., 100 ° C. and 200 ° C., respectively, and the DC voltage when the temperature was reached and The current was measured.
  • Figure 5 shows the image of the heat stability test appearance of the planar heating element samples prepared according to the Example and Comparative Example, the test results are summarized in the following [Table 2].
  • Example 1 Example 2 Example 3 Comparative Example 1 Comparative Example 2 Comparative Example 3 Specific resistance ( ⁇ 10 ⁇ 2 ⁇ cm 1.9 2.55 2.96 9.73 8.52 6.23 40 °C reach DC drive voltage / current 5V / 0.2A 6V / 0.2A 7V / 0.2A 20V / 0.3A 16V / 0.2A 12V / 0.2A 100 °C reach DC driving voltage / current 9V / 0.5A 12V / 0.4A 14 V / 0.5 A 48V / 0.7A 40V / 0.7A 26V / 0.6A 200 °C reach DC drive voltage / current 20V / 0.6A 24V / 0.7A 24V / 1.0A - - - Heat stability (day) 20 days or more 20 days or more 20 days or more Bad Bad Bad Bad
  • the specific resistance was measured that the planar heating element corresponding to the embodiments is smaller than the planar heating element corresponding to the comparative examples, accordingly driving voltage / current required to reach each temperature is also embodiments
  • the planar heating element corresponding to was smaller than the planar heating element corresponding to the comparative examples. That is, it was confirmed that the planar heating element corresponding to the embodiments can be driven at a lower voltage and lower power than the comparative example.
  • planar heating elements according to Examples 1 to 3 the stability was maintained for 20 days even under an exothermic driving at 200 ° C. (no separate protective layer), whereas in Comparative Examples 1 to 3, the exothermic driving at 200 ° C. was performed. Poor phenomena were observed to swell the surface of the heating portion within time. That is, it was confirmed that the planar heating element corresponding to the embodiments can be stably driven even at a high temperature of 200 ° C. or more than the comparative example.
  • the present invention further provides a portable heating heater including the planar heating element and a power supply unit for supplying power to the planar heating element.
  • the power supply unit may include a lead electrode coated on the left and right sides of the planar heating element and a power connection electrode attached to the lead electrode.
  • the power connection electrode may be directly connected to the planar heating element.
  • the lead electrode or the electrode for power connection may be formed using silver paste, copper paste, copper tape, or the like.
  • the portable heating heater according to the present invention has a form in which the planar heating element is attached, embedded or mounted on the inner or outer surface of the body, and has a power supply for driving the planar heating element.
  • the portable heating heater may be used for an inner seat for a baby carriage, a heating sock, a heating shoe, a heating hat, a portable heating mat, a portable cooking utensil, a vehicle heating sheet, and the like.
  • planar heating element employed in the portable heating heater according to the present invention can be driven as a secondary battery capable of charging and discharging, such as a lithium ion battery, a lithium polymer battery because it can be driven at a low voltage and low power as described above, The portability is enhanced and the use time can be greatly increased.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)
  • Surface Heating Bodies (AREA)

Abstract

본 발명은, 챔버 내부의 하측 공간에 판상으로 위치하며, 상부에 적재되는 글라스를 가열하는 히팅플레이트를 포함하며, 상기 히팅플레이트는 발열페이스트 조성물을 포함하며, 상기 발열페이스트 조성물은, 발열페이스트 조성물 100 중량부에 대하여 탄소나노튜브 입자 3 내지 6중량부, 탄소나노입자 0.5 내지 30중량부, 혼합 바인더 10 내지 30중량부, 유기 용매 29 내지 83 중량부 및 분산제 0.5 내지 5중량부를 포함하고, 상기 혼합 바인더는 에폭시 아크릴레이트, 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지가 혼합되거나 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지가 혼합되는 글라스 히팅장치에 관한 것이다.

Description

글라스 히팅장치 및 히팅방법
본 발명의 일 실시예는 글라스 히팅장치 및 히팅방법에 관한 것이다.
본 발명은 글라스에 패턴화된 박막에 대하여 드라이(dry) 및 베이킹(baking)공정을 수행하는 글라스 히팅장치에 관한 것이다.
최근 정보 통신 기술의 비약적인 발전과 시장의 팽창에 따라 디스플레이 소자로서 평판표시소자(Flat Panel Display)가 각광받고 있다. 이러한 평판표시소자로는 액정 표시소자(Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 소자(Plasma Display Panel), 유기 발광 소자(Organic Light Emitting Diodes) 등이 대표적이다.
그중에 유기발광소자는 빠른 응답속도, 기존의 액정표시소자 보다 낮은 소비 전력, 경량성, 별도의 백라이트(back light)장치가 필요 없으므로 초박형으로 만들 수 있는 점, 고휘도 등의 매우 좋은 장점을 가지고 있어서 차세대 디스플레이 소자로서 각광받고 있다.
이러한 유기발광소자는 기판 위에 양극 막, 유기 박막, 음극 막을 입혀서 양극과 음극사이에 전압을 걸어줌으로서 적당한 에너지의 차이가 유기 박막에 형성되어 자발광하는 원리이다. 즉, 주입되는 전자와 정공(hole)이 재결합하며 남는 여기 에너지가 빛으로 발생되는 것이다. 이때 유기 물질의 도판트의 양에 따라 발생하는 빛의 파장을 조절할 수 있으므로 풀 칼라(full color)의 구현이 가능하다. 그리고, 생산성 향상 및 디스플레이의 대형화로 인해 디스플레이 제작에 사용되는 유리 기판이 점차적으로 대형화되는 추세이다.
유기발광소자의 자세한 구조는 기판 상에 양극(anode), 정공 주입층(hole injection layer), 정공 운송층(hole transfer layer), 발광층(emitting layer), 전자 운송층(electron transfer layer), 전자 주입층(electron injection layer), 음극(cathode)이 순서대로 적층되어 형성된다. 여기에서 양극으로는 면저항이 작고 투과성이 좋은 ITO(Indium Tin Oxide)이 주로 사용된다. 그리고 유기 박막은 발광 효율을 높이기 위하여 정공 주입층, 정공 운송층, 발광층, 전자 운송층, 전자 주입층의 다층으로 구성되며, 발광층으로 사용되는 유기물질은 Alq3, TPD, PBD, m-MTDATA, TCTA 등이다. 또한 음극으로는 LiF-Al 금속막이 사용된다. 그리고 유기 박막이 공기 중의 수분과 산소에 매우 약하므로 소자의 수명(life time)을 증가시키기 위해 봉합하는 봉지막이 최상부에 형성된다.
그러나 이러한 유기 발광소자는 전술한 여러 가지 장점에도 불구하고, 아직 대면적 유기발광소자에 대한 양산 장비가 확고하게 표준화되어 있지 않아 차세대 디스플레이 소자로서 확고한 자리를 확보하지 못하고 있는 실정이다. 즉, 액정표시소자나 플라즈마 디스플레이 소자가 급속히 대면적화되면서 그에 따라 대면적 패널을 생산할 수 있는 양산 장비가 개발되어 표준화되고 있는 상황이므로 유기 발광소자를 차세대 디스플레이 소자로서의 입지를 확고히 할 수 있는 대면적 유기 발광소자 양산 장비의 개발 필요성이 강하게 요구되고 있는 것이다.
상기와 같은 유기발광소자를 제조하기 위해서는 연속되는 일련의 공정을 거쳐야 한다. 그 연속되는 일련의 공정 중에는 글라스 상에 패턴화된 박막을 드라이(dry)하고 베이킹(baking)하는 공정도 포함되어 있다.
종래에는 상기 드라이 공정과 베이킹 공정을 하나의 챔버 내에서 수행하거나, 각각 다른 챔버 내에서 수행하였다.
즉, 하나의 공정챔버 내에 마련되는 히팅플레이트 상에 놓여있는 글라스에 대하여 드라이 공정과 베이킹 공정을 순차적으로 수행하거나, 드라이 공정챔버에서 먼저 드라이를 수행한 후 별도의 베이킹 공정챔버에서 베이킹을 수행하였다.
그러나, 종래와 같이 드라이 공정과 베이킹 공정을 별도의 공정챔버에서 수행하는 경우에는, 두개의 챔버와 관련 부가장비가 필요하게 되어 전체적인 레이아웃(layout)이 복잡해지고 장비설치 비용이 증가되는 문제점이 있다.
그리고, 하나의 공정챔버 내에 마련되는 히팅플레이트 상에 드라이 공정과 베이킹 공정을 수행하는 경우에는, 상기 히팅플레이트가 변형되고 가열에 의한 냉각 속도가 장시간 소요되는 문제점이 발생한다.
즉, 상기 히팅플레이트 상에 놓여있는 글라스를 베이킹하기 위해서는 200℃ 정도의 고온이 필요하다. 따라서, 높은 열에 의해 히팅플레이트가 변형되기 쉽고, 한번 가열된 히팅플레이트를 냉각시키기 위해서는 장시간이 소요된다.
이와 같은 문제점을 해결하고자, 대한민국 등록특허 "글라스 히팅장치 및 히팅방법(등록번호 제10-0666530호)"가 개시된바 있다. 그러나, 상기 등록특허에서도 히팅플레이트의 변형 문제는 완전히 해결되지 않고 있다.
(특허문헌 1) KR10-0666530 B1
본 발명의 일 실시예는 상기한 문제점을 해결하고자 고내열성을 갖는 히팅플레이트를 포함하는 글라스 히팅장치를 제공하고자 한다.
또한, 상기 글라스 히팅장치를 통한 글라스 히팅방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 글라스 히팅장치는, 챔버 내부의 하측 공간에 판상으로 위치하며, 상부에 적재되는 글라스를 가열하는 히팅플레이트를 포함하며, 상기 히팅플레이트는 발열페이스트 조성물을 포함하는 제1면상 발열체을 포함하며, 상기 발열페이스트 조성물은, 발열페이스트 조성물 100 중량부에 대하여 탄소나노튜브 입자 3 내지 6중량부, 탄소나노입자 0.5 내지 30중량부, 혼합 바인더 10 내지 30중량부, 유기 용매 29 내지 83 중량부 및 분산제 0.5 내지 5중량부를 포함하고, 상기 혼합 바인더는 에폭시 아크릴레이트, 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지가 혼합되거나 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지가 혼합될 수 있다.
상기 챔버에는, 글라스에 대해 드라이(dry) 및 베이킹(baking) 공정이 수행되고, 하부벽 중앙에 형성되는 하나의 제1관통홀과, 하부벽에 균일하게 형성되는 복수개의 제2관통홀이 구비되며, 상기 히팅플레이트는, 상기 복수개의 제2관통홀과 수직선상에 있는 상기 판상의 소정 위치에 형성되는 복수개의 제1핀홀을 포함하고, 상기 제1관통홀을 통해 상기 챔버 외부로부터 삽입되는 파워공급수단에 의하여 지지되며, 상기 챔버 내부의 상측 공간에 판상으로 설치되는 제2면상 발열체; 상기 챔버 내부의 측면 및 상기 챔버 하부벽과 상기 히팅플레이트 사이의 가상의 수평면에 마련되며, 상기 복수개의 제2관통홀과 수직선상에 있는 상기 수평면의 소정 위치에는 복수개의 제2핀홀이 형성되는 반사수단; 상기 복수개의 제2관통홀과 상기 제1및 제2핀홀을 관통하여 수직 이동하는 복수개의 글라스 지지핀; 및 상기 복수개의 글라스 지지핀의 수직이동을 가능하게 하는 지지핀 업다운수단을 더 포함할 수 있다.
상기 파워공급수단은 상기 히팅플레이트를 냉각시키기 위한 냉각수단을 더 포함하고, 상기 히팅플레이트 내부에는 상기 냉각수단으로부터 전달되는 냉각수가 이동할 수 있는 냉각패스가 더 형성될 수 있다.
상기 복수개의 글라스 지지핀과 제2관통홀과 상기 제1및 제2핀홀은 각각 16개이며, 각각의 홀들은 서로 일정한 거리를 유지하여 형성될 수 있다.
상기 챔버 내부의 하부벽에는 상기 히팅플레이트를 지지하는 복수개의 지지대가 더 구비될 수 있다.
상기 복수개의 지지대는 16개이며, 각각의 지지대들은 서로 일정한 거리를 유지하여 형성될 수 있다.
상기 지지핀 업다운수단은, 상기 글라스 지지핀과 일단이 고정결합되어 상기 챔버 외부의 하측에 수직하게 마련되는 지지핀연결부와, 상기 지지핀연결부 타단과 고정결합되는 판상의 지지판과, 상기 지지판을 수직이동시키는 구동수단과, 상기 구동수단에 의한 상기 지지판의 수직이동을 가이드하는 가이드수단을 포함할 수 있다.
상기 지지판의 중앙에는 나사산이 형성된 너트홀이 더 마련되고, 상기 구동수단은, 상기 너트홀에 맞물려 회전가능한 볼스크류와, 상기 볼스크류의 일단과 연결된 제1풀리(pulley)와 상기 제1풀리와 벨트에 의해 연동되는 제2풀리(pulley)와, 상기 제2풀리와 연결되어 동력을 발생하는 서보모터를 포함할 수 있다.
상기 챔버 외부의 하측과 상기 지지핀연결부에는 벨로우즈가 결합될 수 있다.
상기 혼합 바인더는 에폭시 아크릴레이트 또는 헥사메틸렌 디이소시아네이트 100 중량부에 대하여 폴리비닐 아세탈 수지 10 내지 150 중량부, 페놀계수지 100 내지 500 중량부가 혼합될 수 있다.
발열 페이스트 조성물 100 중량부에 대하여 실란 커플링제 0.5 내지 5 중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 탄소나노튜브 입자는 다중벽 탄소나노튜브 입자일 수 있다.
상기 유기 용매는 카비톨 아세테이트, 부틸 카비톨 아세테이트, DBE(dibasic ester), 에틸카비톨, 에틸카비톨아세테이트, 디프로필렌글리콜메틸에테르, 셀로솔브아세테이트, 부틸셀로솔브아세테이트, 부탄올 및 옥탄올 중에서 선택되는 2 이상의 혼합 용매일 수 있다.
상기 히팅플레이트는, 상기 발열 페이스트 조성물이 기판 상에 스크린 인쇄, 그라비아 인쇄 또는 콤마코팅되어 형성되는 면상 발열체를 포함할 수 있다.
상기 기판은 폴리이미드 기판, 유리섬유 매트 또는 세라믹 유리일 수 있다.
상기 히팅플레이트는, 상기 면상 발열체의 상부면에 코팅되는 것으로 실리카 또는 카본븍랙과 같은 흑색 안료를 구비하는 유기물로 형서되는 보호층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 글라스 히팅방법은, 챔버 내로 공정받을 글라스를 인입하여 히팅플레이트에 올려놓는 단계; 상기 글라스를 글라스 지지핀에 의해서 상기 히팅플레이트로부터 미세 이격시켜 드라이(dry) 공정을 수행하는 단계; 상기 드라이(dry) 공정 완료 후, 상기 글라스 지지핀을 더 높여 상기 글라스를 면상 발열체 근처로 이동시켜 베이킹(baking) 공정을 수행하는 단계; 상기 베이킹(baking) 공정이 완료된 글라스를 반출하는 단계를 포함하며, 상기 히팅플레이트는 발열페이스트 조성물을 포함하며, 상기 발열페이스트 조성물은, 발열페이스트 조성물 100 중량부에 대하여 탄소나노튜브 입자 3 내지 6중량부, 탄소나노입자 0.5 내지 30중량부, 혼합 바인더 10 내지 30중량부, 유기 용매 29 내지 83 중량부 및 분산제 0.5 내지 5중량부를 포함하고, 상기 혼합 바인더는 에폭시 아크릴레이트, 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지가 혼합되거나 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지가 혼합될 수 있다.
상기 드라이 공정에서의 챔버 조건은, 0.01 Torr의 진공도와 30 내지 100℃ 또는 180 내지 220℃의 온도로 유지될 수 있다.
본 발명을 통해, 글라스 히팅장치의 히팅플레이트의 열적 변형을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 글라스 히팅장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 글라스 히팅장치의 지지핀 업다운수단의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 글라스 히팅장치의 히팅플레이트의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 글라스 히팅장치의 발열 페이스트 조성물을 이용한 면상 발열체의 시편의 이미지이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 글라스 히팅장치의 실시예 및 비교예에 따라 제조된 면상 발열체의 발열 안정성 시험 모습의 이미지이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 글라스 히팅장치 및 히팅방법에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 글라스 히팅장치의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 글라스 히팅장치의 지지핀 업다운수단의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 글라스 히팅장치의 히팅플레이트의 평면도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 글라스 히팅장치(100)는 공정이 수행되는 챔버(10)와, 상기 챔버 내측의 하측 공간에 판상으로 설치되는 제1면상 발열체를 포함하는 히팅플레이트(20)와 상기 챔버 내부의 상측 공간에 판상으로 설치되는 제2면상 발열체(30)와, 상기 챔버 내부의 측면과 상기 챔버 하부벽과 상기 히팅플레이트(20) 사이의 가상의 수평면에 마련되는 반사수단(40)과, 상기 글라스를 지지하는 글라스 지지핀(50)과, 상기 글라스 지지핀의 수직이동을 가능하게 하는 지지핀 업다운수단(80)을 포함할 수 있다.
상기 챔버(10)는 공정받을 글라스에 대하여 드라이(dry) 공정과 베이킹(baking) 공정을 수행하는 공간이다. 상기 챔버(10)의 골격 구조는 일반 공정챔버의 구조와 유사하다. 따라서, 상기 챔버(10) 측벽에는 글라스가 인입되고 반출될 수 있도록 셔터(도면부호 미도시)가 마련되고, 진공처리를 위한 펌핑수단(도면부호 미도시)이 상기 챔버(10)의 소정부분에 마련되어 있는 것은 당연하다. 또한, 상기 챔버(10) 내부에는 온도감지 센서 등 각종 필요한 센서가 구비되어 있다.
상기 챔버(10)의 하부벽에는 각 종 홀이 형성되어 있다. 즉, 상기 챔버(10) 하부벽 중앙에는 소정 크기의 제1관통홀(11)이 하나 형성되고, 상기 제1관통홀(11)과는 별도로 복수개의 제2관통홀(13)이 상기 하부벽에 균일하게 마련되어 있다.
상기 제1관통홀(11)은 도면부호 23의 파워공급수단이 삽입되어 설치되기 위한 홀이고, 상기 제2관통홀(13)은 글라스(60)를 지지할 글라스 지지핀(50)이 챔버(10) 내외부로 수직이동할 수 있도록 설치된 홀이다.
상기 챔버(10) 내부에는 본 발명을 달성하기 위해 필요한 주요 구성요소인 히팅플레이트(20)와 제2면상 발열체(30)가 설치되어 있다. 즉, 상기 히팅플레이트(20)는 상기 챔버(10) 내부의 하측 공간에 판상으로 설치되어 공정받을 글라스에 대하여 드라이(dry)공정을 수행하고, 상기 제2면상 발열체(30)는 상기 챔버(10) 내부의 상측 공간에 판상으로 설치되어 공정받을 글라스에 대하여 베이킹(baking)공정을 수행한다.
상기 히팅플레이트(20)는, 발열페이스트 조성물을 포함할 수 있으며 이에 대하여는 후술한다. 또한, 상기 히팅플레이트(20)는, 상기 발열 페이스트 조성물이 기판 상에 스크린 인쇄, 그라비아 인쇄 또는 콤마코팅되어 형성되는 면상 발열체를 포함할 수 있다.
상기 히팅플레이트(20)는 판상 구조로 되어 있고, 그 내부에는 제1면상 발열체가 위치할 수 있다. 상기 제1면상 발열체는 상기 챔버(10)의 하부벽에 마련된 상기 제1관통홀(11)을 통해 삽입되어 상기 히팅플레이트(20)를 지지하는 파워공급수단(23)에 의하여 가열된다.
상기 히팅플레이트(20)는 상기 파워공급수단(23)에 의하여 지지되지만, 가열된 히팅플레이트(20)가 변형되거나 휨 현상이 발생할 수 있기 때문에, 도 1에 도시된 바와 같이 챔버(10) 내부의 하부벽에 설치되어 상기 히팅플레이트(20)를 지지하는 복수개의 지지대(25)가 더 구비될 수 있다. 상기 지지대(25)가 더 구비되는 경우에는 후술할 반사판(40) 중 상기 히팅플레이트(20)와 챔버(10)의 하부벽 사이에 마련되는 반사판(40)에는 상기 지지대(25)가 관통할 수 있는 소정 개수의 지지대홀(27)이 마련되어야 한다.
상기 복수개의 지지대(25)는 챔버 내 구조에 따라, 설치 개수가 변경될 수 있지만 상기 히팅플레이트(20)의 휨 현상을 적절하게 방지할 수 있도록 4행 4열로 16개를 설치하는 것이 바람직하다. 그리고, 각각의 지지대(25)는 서로 일정한 거리를 유지하여 형성되는 것이 바람직하다. 상기와 같이 히팅플레이트(20)를 지지하는 지지대(25)가 16개인 경우에는 상기 반사판(40)에 형성되는 지지대홀(27)의 개수도 16개가 된다.
상기 히팅플레이트(20)는 상기 글라스 지지핀(50)이 관통될 수 있도록 복수개의 제1핀홀(21)을 포함하고 있다. 상기 제1핀홀(21)은 상기 제2관통홀(13)과 동일한 개수를 가진다. 즉, 상기 제1핀홀(21)은 상기 복수개의 제2관통홀(13)과 수직선상에 있는 상기 히팅플레이트(20)의 판상의 소정위치에 형성된다. 따라서, 상기 글라스 지지핀(50)은 상기 제2관통홀(13)과 상기 제1핀홀(21)을 관통하여 수직 상하 이동을 할 수 있다.
한편, 상기 히팅플레이트(20)를 지지하는 파워공급수단(23)은 상기 히팅플레이트(20) 내부에 위치하는 제1면상 발열체에 파워를 공급하는 동작뿐만 아니라, 가열된 상기 히팅플레이트(20)를 냉각시키는 동작을 더 수행할 수 있다. 즉, 상기 파워공급수단(20)에 상기 히팅플레이트(20)를 냉각시키기 위한 냉각수단(미도시)을 더 포함시키고, 상기 히팅플레이트(20) 내부에는 상기 냉각수단(미도시)으로부터 전달되는 냉각수가 이동할 수 있는 냉각패스를 더 형성시켜 가열된 히팅플레이트(20)를 냉각시킬 수도 있다.
상기 챔버(10) 내부에는 상기 히팅플레이트(20)와 대향하여 상측 공간에 제2면상 발열체(30)가 마련된다.
한편, 상기 챔버(10) 내부에는 상기 히팅플레이트(20)와 상기 제2면상 발열체(30) 외에 반사수단(40)이 마련되어 있다. 상기 반사수단(40)은 상기 히팅플레이트(20) 또는 제2면상 발열체(30)에서 발산되는 열이 공정받은 글라스에 집중될 수 있도록 챔버 내부의 측면 및 챔버 내부 하측에 마련된다.
즉, 상기 반사수단(40)은 도 1에 도시된 바와 같이, 챔버 내부의 측면뿐만 아니라, 상기 챔버 하부벽과 상기 히팅플레이트 사이에 존재하는 가상의 수평면에 마련된다. 따라서, 상기 히팅플레이트(20) 또는 상기 제2면상 발열체(30)에서 발산된 열이 상기 챔버 측벽 또는 챔버 하부벽으로 흐르는 것을 막고, 발생된 열을 반사시켜 공정받을 글라스에 집중될 수 있도록 한다.
상기 가상의 수평면에 설치되는 반사수단(40)은 상기 챔버(10) 하부벽에 설치되는 복수개의 제2관통홀(13)과 상기 히팅플레이트(20)의 판상에 형성되는 제1핀홀(21)과 동일한 수직선상에 있는 상기 수평면의 소정위치에 복수개의 제2핀홀(41)을 포함한다. 이와 같이 제2핀홀(41)을 형성함으로써, 공정받을 글라스를 지지하는 글라스 지지핀(50)이 상기 제2관통홀(13)과 상기 제1및 제2핀홀(21, 41)을 통하여 수직이동할 수 있다.
상기 복수개의 제2관통홀(13)과 상기 제1핀홀(21) 및 제2핀홀(41)을 관통하여 상하 수직이동하는 복수개의 글라스 지지핀(50)은 상기 챔버(10)의 외측 하부에 마련되는 지지핀 업다운수단(80)에 의하여 가능해진다.
한편, 상기 글라스 지지핀(50)은 4행 4열로 배치되어 16개로 구성되는 것이 바람직하고, 이에 따라 상기 글라스 지지핀(50)이 관통될 수 있도록 마련되는 상기 복수개의 제2관통홀(13)과 상기 제1핀홀(21) 및 제2핀홀(41)도 4행 4열로 배치되어 16개로 형성된다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 히팅플레이트(20)에는 4행 4열로 배치된 16개의 제1핀홀(21)들이 서로 일정한 거리를 유지하여 형성된다. 따라서, 챔버(10)의 하부벽에 형성된 제2관통홀(13) 및 상기 반사판(40)에 형성된 제2핀홀(41)들도 도 3에 도시된 바와 같이 형성된다.
상기 복수개의 제2관통홀(13)과 상기 제1핀홀(21) 및 제2핀홀(41)을 관통하여 상하 수직이동하는 복수개의 글라스 지지핀(50)을 구동하는 지지핀 업다운수단(80)의 구성이 도 2에 도시되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 지지핀 업다운수단(80)은 도 1에 도시된 글라스 지지핀(50)과 일단이 고정결합되어 상기 챔버(10) 외부의 하측에 수직하게 마련되어 있는 지지핀연결부(81)와, 상기 지지핀연결부(81) 타단과 고정결합되는 판상의 지지판(82)과, 상기 지지판(82)을 수직이동시키는 구동수단(88)과, 상기 구동수단(88)에 의한 상기 지지판(82)의 수직이동을 가이드하는 가이드수단(도 1에서 도면부호 71로 표시됨)을 포함하여 구성된다.
상기 글라스 지지핀(50)과 고정결합되어 있는 지지핀연결부(81)는 상기 지지판(81) 상면에 세워진 상태로 고정결합된다. 상기 글라스 지지핀(50)이 4행 4열로 16개인 경우에는 상기 지지핀연결부(81)도 16개이고, 상기 16개의 지지핀연결부(81)의 각각은 상기 판상의 지지판(82) 상에 일정한 거리를 유지하면서 세워진 상태로 고정결합된다.
한편, 상기 지지핀연결부(81)는 상기 챔버(10) 외부 하측에서 상하이동하기 때문에 챔버(10)의 기밀을 자체적으로 해결할 수 없다. 따라서, 상기 챔버 내부의 기밀이 유지될 수 있도록, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 챔버 외부의 하측과 상기 지지핀연결부 소정부분에 벨로우즈(70)가 결합되는 것이 바람직하다.
상기 구동수단(88)은 상기 지지판(82)을 상하 이동시키기 위하여 다양하게 구성될 수 있다. 즉, 상기 지지판(82)의 중앙 하측에 부착된 수직바(미도시)를 에어실린더(미도시)에 의하여 상하 이동시킬 수 있다. 그러나, 본 발명에서는 상기 지지판(82)의 수직이동을 정교하게 제어하기 위하여 서보모터에 의한 볼 스크류의 회전구동으로 상기 지지판(82)을 상하 이동시킨다.
즉, 상기 지지판(82)의 중앙부에 나사산이 형성된 너트홀(82a)을 더 마련하고, 상기 구동수단(88)은 상기 너트홀(82a)에 맞물려 회전가능한 볼 스크류(83)와, 상기 볼스크류(83)의 일단과 연결된 제1풀리(84)와, 상기 제1풀리(84)와 벨트(85)에 의하여 연결된 제2풀리(86)와 상기 제2풀리(86)를 구동하는 서보모터(87)로 구성되어 상기 지지판(82)을 상하 이동시킨다.
따라서, 제어부(미도시)가 상기 글라스 지지핀(50)의 수직이동을 위한 제어신호를 상기 서보모터(87)에 전달하면, 상기 서보모터(87)는 구동력을 발생하고, 이 구동력에 따라 제2풀리(86)와, 이 제2풀리(86)와 벨트(85)에 의하여 연동하는 제1풀리(84)가 회전한다. 그러면, 상기 제1풀리(84)와 연결되는 볼스크류(83)가 회전하고, 상기 볼스크류(83)와 맞물려 연동하는 상기 지지판(82)은 상하 이동을 하게된다. 따라서, 상기 지지판(82) 상에 고정결합되어 있는 지지핀연결부(81)에 결합되는 지지핀(50)이 챔버(10) 내부에서 상하 이동을 하게 된다.
이상에서 설명한 글라스 히팅장치에 의하여 공정받을 글라스에 대하여 드라이 공정과 베이킹 공정을 수행하는 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 챔버(10) 내로 공정받을 글라스(60)를 인입하여 히팅플레이트(20)에 올려 놓는다. 상기 공정받을 글라스(60)는 상기 챔버(10)의 측면에 마련되는 셔터(미도시)를 통해 로봇암(미도시)에 의하여 인입된다.
상기 공정받을 글라스(60)가 챔버(10) 내부로 인입되면, 제어부(미도시)의 제어에 따라 상기 지지핀 업다운수단(80)을 구동시킴으로써, 상기 글라스 지지핀(50)이 상기 글라스를 상기 히팅플레이트(20)로부터 미세 이격되게 한 후, 상기 공정받을 글라스(60)에 대하여 드라이 공정을 수행한다.
상기 공정받을 글라스(60)에 대하여 드라이 공정을 수행할 때는, 적당한 시간동안 드라이 공정을 수행하여야 하고, 적절한 챔버 내부의 조건을 유지하여야 한다. 즉, 상기 드라이 공정은 2분동안 수행하고, 이 때의 챔버 조건은 0.01 Torr의 진공도와 30~100℃의 온도로 유지하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 공정받을 글라스에 도달하는 열의 온도가 너무 높은 경우에는 상기 글라스 지지핀(50)을 더 상승시켜 공정받을 글라스의 온도를 낮추고, 상기 글라스의 온도가 너무 낮은 경우에는 상기 글라스 지지핀(50)을 더 하강시켜 글라스의 온도를 더 높일 수 있다. 즉, 드라이 공정을 수행하는 동안 상기 글라스는 상기 글라스 지지핀 상에서 상하 이동되어 온도 조절이 가능함에 따라 적절한 드라이 공정을 받을 수 있다.
상기의 챔버 조건에서 드라이 공정을 마친 글라스는 글라스 지지핀(50)의 상승에 따라 제2면상 발열체(30) 근처로 이동하여 베이킹 공정을 받게된다. 즉, 상기 드라이 공정 완료 후, 제어부(미도시)의 제어에 따라 상기 글라스 지지핀(50)을 더 높여 상기 드라이 공정을 마친 글라스(60)를 제2면상 발열체(30) 근처로 이동시켜 베이킹 공정이 수행되게 한다.
상기 공정받을 글라스(60)에 대하여 베이킹 공정을 수행할 때는, 적당한 시간동안 베이킹 공정을 수행하여야 하고, 적절한 챔버 내부의 조건을 유지하여야 한다. 즉, 상기 베이킹 공정은 8분동안 수행하고, 이 때의 챔버 조건은 0.01 Torr의 진공도와 180~220℃의 온도로 유지하는 것이 바람직하다. 상기 베이킹 공정에서의 가장 바람직한 온도는 200℃이다.
이때, 상기 공정받을 글라스에 도달하는 열의 온도가 너무 높은 경우에는 상기 글라스 지지핀(50)을 더 하강시켜 공정받을 글라스의 온도를 낮추고, 상기 글라스의 온도가 너무 낮은 경우에는 상기 글라스 지지핀(50)을 더 상승시켜 글라스의 온도를 더 높일 수 있다. 즉, 베이킹 공정을 수행하는 동안 상기 글라스는 상기 글라스 지지핀 상에서 상하 이동되어 온도 조절이 가능함에 따라 적절한 베이킹 공정을 받을 수 있다.
상기 베이킹 공정이 완료되면, 히팅프레이트(20)를 냉각시킴과 동시에 공정이 완료된 글라스를 챔버(10) 밖으로 반출하고, 다음 공정받을 글라스를 인입하여 상기의 공정 순서대로 드라이 공정과 베이킹 공정을 수행한다.
상기와 같은 구성 및 작용 그리고 바람직한 실시예를 가지는 본 발명인 글라스 히팅장치에 의하면, 하나의 공정챔버 내에서 드라이 공정과 베이킹 공정을 수행할 수 있어, 장비의 레이아웃을 좀더 단순화시키고 소자 제작에 따라 소요되는 비용을 감축하는 효과가 있다.
또한, 공정받을 글라스는 챔버 내에서 상하 높이 조절이 가능하기 때문에, 적정한 열에 의하여 드라이(dry) 및 베이킹(baking) 공정을 받을 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발열 페이스트 조성물(이하, 발열 페이스트 조성물)은 탄소나노튜브 입자, 탄소나노입자, 혼합 바인더, 유기 용매 및 분산제를 포함할 수 있다. 상기 발열 페이스트 조성물은 본 발명의 일 실시예에 따른 히팅플레이트(20)에 포함될 수 있다.
구체적으로 발열 페이스트 조성물 100 중량부에 대하여 탄소나노튜브 입자 3 내지 6중량부, 탄소나노입자 0.5 내지 30 중량부, 혼합 바인더 10 내지 30 중량부, 유기 용매 29 내지 83 중량부, 분산제 0.5 내지 5 중량부를 포함한다.
상기 탄소나노튜브 입자는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브 또는 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 예컨대 상기 탄소나노튜브 입자는 다중벽 탄소나노튜브(multi wall carbon nanotube)일 수 있다. 상기 탄소나노튜브 입자가 다중벽 탄소나노튜브일 때, 직경은 5nm 내지 30nm 일 수 있고, 길이는 3㎛ 내지 40㎛일 수 있다.
상기 탄소나노입자는 예컨대 그라파이트 나노입자일 수 있으며, 직경은 1㎛ 내지 25㎛일 수 있다.
혼합 바인더는 발열 페이스트 조성물이 300℃ 가량의 온도 범위에서도 내열성을 가질 수 있도록 하는 기능을 하는 것으로, 에폭시 아크릴레이트(Epocy acrylate) 또는 헥사메틸렌 디이소시아네이트(Hexamethylene diisocyanate), 폴리비닐 아세탈(Polyvinyl acetal) 및 페놀계 수지(Phenol resin)가 혼합된 형태를 갖는다. 예컨대 상기 혼합 바인더는 에폭시 아크릴레이트, 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지가 혼합된 형태일 수 있고, 또는 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지가 혼합된 형태일 수도 있다. 본 발명에서는 혼합 바인더의 내열성을 높임으로써, 300℃ 가량의 고온으로 발열시키는 경우에도 물질의 저항 변화나 도막의 파손이 없다는 장점을 갖는다.
여기에서 페놀계 수지는 폐놀 및 페놀 유도체를 포함하는 페놀계 화합물을 의미한다. 예컨대 상기 페놀 유도체는 p-크레졸(p-Cresol), o-구아야콜(o-Guaiacol), 크레오졸(Creosol), 카테콜(Catechol), 3-메톡시-1,2-벤젠디올(3-methoxy-1,2-Benzenediol), 호모카테콜(Homocatechol), 비닐구아야콜(vinylguaiacol), 시링콜(Syringol), 이소-유제놀(Iso-eugenol), 메톡시 유제놀(Methoxyeugenol), o-크레졸(o-Cresol), 3-메틸-1,2-벤젠디올(3-methoxy-1,2-Benzenediol), (z)-2-메톡시-4-(1-프로페닐)-페놀((z)-2-methoxy-4-(1-propenyl)-Phenol), 2,.6-디에톡시-4-(2-프로페닐)-페놀(2,6-dimethoxy-4-(2-propenyl)-Phenol), 3,4-디메톡시-페놀(3,4-dimethoxy-Phenol), 4-에틸-1,3-벤젠디올(4ethyl-1,3-Benzenediol), 레졸 페놀(Resole phenol), 4-메틸-1,2-벤젠디올(4-methyl-1,2-Benzenediol), 1,2,4-벤젠트리올(1,2,4-Benzenetriol), 2-메톡시-6-메틸페놀(2-Methoxy-6-methylphenol), 2-메톡시-4-비닐페놀(2-Methoxy-4-vinylphenol) 또는4-에틸-2-메톡시-페놀(4-ethyl-2-methoxy-Phenol) 등이 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 혼합 바인더의 혼합 비율은 에폭시 아크릴레이트 또는 헥사메틸렌 디이소시아네이트 100 중량부에 대하여 폴리비닐 아세탈수지 10 내지 150 중량부, 페놀계 수지 100 내지 500 중량부의 비율일 수 있다. 페놀계 수지의 함량이 100 중량부 이하인 경우 발열 페이스트 조성물의 내열 특성이 저하되며, 500 중량부를 초과하는 경우에는 유연성이 저하되는 문제가 있다(취성 증가).
유기 용매는 상기 전도성 입자 및 혼합 바인더를 분산시키기 위한 것으로, 카비톨 아세테이트(Carbitol acetate), 부틸 카비톨아세테이트(Butyl carbotol acetate), DBE(dibasic ester), 에틸카비톨, 에틸카비톨아세테이트, 디프로필렌글리콜메틸에테르, 셀로솔브아세테이트, 부틸셀로솔브아세테이트, 부탄올(Butanol) 및 옥탄올(Octanol) 중에서 선택되는 2 이상의 혼합 용매일 수 있다.
한편, 분산을 위한 공정은 통상적으로 사용되는 다양한 방법들이 적용될 수 있으며, 예를 들면 초음파처리(Ultra-sonication),롤밀(Roll mill), 비드밀(Bead mill) 또는 볼밀(Ball mill) 과정을 통해 이루어질 수 있다.
분산제는 상기 분산을 보다 원활하게 하기 위한 것으로, BYK류와 같이 당업계에서 이용되는 통상의 분산제, Triton X-100과 같은 양쪽성 계면활성제, SDS등과 가은 이온성 계면활성제를 이용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발열 페이스트 조성물은 발열 페이스트 조성물 100 중량부에 대하여 실란 커플링제 0.5 내지 5 중량부를 더 포함할 수 있다.
실란커플링제는 발열 페이스트 조성물의 배합시에 수지들간에 접착력을 증진시키는 접착증진제 기능을 한다. 실란 커플링제는 에폭시 함유 실란 또는 머켑토 함유 실란일 수 있다. 이러한 실란 커플링제의 예로는 에폭시가 함유된 것으로 2-(3,4 에폭시 사이클로헥실)-에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란이 있고, 아민기가 함유된 것으로 N-2(아미노에틸)3-아미토프로필메틸디메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실, 3-트리에톡시실리-N-(1,2-디메틸뷰틸리덴)프로필아민, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란이 있으며, 머켑토가 함유된 것으로 3-머켑토프로필메틸디메톡시실란, 3-머켑토프로필트리에톡시실란, 이소시아네이트가 함유된 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란 등이 있으며, 상기 나열한 것으로 한정되지 않는다.
본 발명은 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 발열 페이스트 조성물을 기판 상에 스크린 인쇄, 그라비아 인쇄(내지 롤투롤 그라비아 인쇄) 또는 콤마코팅(내지 롤투롤 콤마코팅)하여 형성되는 면상 발열체를 추가적으로 제공한다.
여기에서 상기 기판은 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 플리이미드, 셀룰로스 에스텔, 나일론, 폴리프로필렌, 폴리아크릴로린트릴, 폴리술폰, 폴리에스테르술폰, 폴리비닐리덴플롤라이드, 유리, 유리섬유(매트), 세라믹, SUS, 구리 또는 알루미늄 기판 등이 사용될 수 있으며, 상기 나열된 것들로 한정되는 것은 아니다. 상기 기판은 발열체의 응용 분야나 사용온도에 따라 적절히 선택될 수 있다.
면상 발열체는 상기 기판 상에 본 발명의 실시예들에 따른 발열 페이스트 조성물을 스크린 인쇄 또는 그라비아 인쇄를 통해 원하는 패턴으로 인쇄하고, 건조 및 경화한 후에, 상부에 은 페이스트 또는 도전성 페이스트를 인쇄 및 건조/경화 시킴으로써 전극을 형성함으로써 형성될 수 있다. 또는 은 페이스트 또는 도전성 페이스트를 인쇄 및 건조/경화한 후에 상부에 본 발명의 실시예들에 따른 발열 페이스트 조성물을 스크린 인쇄 또는 그라비아 인쇄함으로써 형성하는 것도 가능하다.
한편, 상기 면상 발열체는 상부면에 코팅되는 보호층을 더 포함할 수 있다. 상기 보호층은 실리카(SiO₂)로 형성될 수 있다. 보호층이 실리카로 형성되는 경우에는 발열면에 코팅되더라도 발열체가 유연성을 유지할 수 있는 장점을 갖는다.
이하, 본 발명에 따른 후막 형성용 발열 페이스트 조성물 및 이를 이용한 면상 발열체를 시험예를 통하여 상세히 설명한다. 하기 시험예는 본 발명을 설명하기 위한 예시일 뿐, 본 발명이 하기 시험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
시험예
(1) 실시예 및 비교예의 준비
하기 [표 1]과 같이 실시예(3종류) 및 비교예(3종류)를 준비하였다. [표 1]에 표기된 조성비는 중량%로 기재된 것임을 밝혀둔다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3
CNT 입자 4 5 6 4 5 6
CNP 입자 8 9 15 - - -
혼합 바인더 20 15 22 - - -
에틸셀룰로오스 - - - 10 12 14
유기용매 63 67 52 82 79 76
분산제(BYK) 5 4 5 4 4 4
실시예들의 경우 CNT 입자와, CNP 입자(실시예 1 내지 3)를 [표 1]의 조성에 따라 카비톨아세테이트 용매에 첨가하고 BYK 분산제를 첨가한 후, 60분간 초음파 처리를 통해 분산액 A를 제조하였다. 이후, 혼합 바인더를 카비톨아세테이트 용매에 첨가한 후 기계적 교반을 통해 마스터 배치를 제조하였다. 다음으로 상기 분산액 A 및 마스터배치를 기계적 교반을 통해 1차 혼련한 후에 3-롤-밀 과정을 거쳐 2차 혼련함으로써 발열 페이스트 조성물을 제조하였다.
비교예들의 경우 CNT 입자를 [표 1]의 조성에 따라 카비톨아세테이트 용매에 첨가하고 BYK 분산제를 첨가한 후, 60분간 초음파 처리를 통해 분산액을 제조하였다. 이후, 에틸셀룰로오스를 카비톨아세테이트 용매에 첨가한 후 기계적 교반을 통해 마스터 배치를 제조하였다. 다음으로 상기 분산액 B 및 마스터배치를 기계적 교반을 통해 1차 혼련한 후에 3-롤-밀 과정을 거쳐 2차 혼련함으로써 발열페이스트 조성물을 제조하였다.
(2) 면상발열체 특성 평가
실시예 및 비교예에 따른 발열 페이스트 조성물을 10×10cm 크기로 폴리이미드 기판 위에 스크린 인쇄하고 경화한 후에, 상부 양단에는 은 페이스트 전극을 인쇄하고 경화하여 면상 발열체 샘플을 제조하였다.
관련하여 도 4은 본 발명에 따른 발열 페이스트 조성물을 이용하여 제작한 면상 발열체 시편의 이미지이다. 도 4a는 폴리이미드 기판 위에 발열 페이스트 조성물이 스크린 인쇄되어 형성된 면상 발열체이다. 도 4b는 유리섬유 매트 위에 발열 페이스트 조성물이 스크린 인쇄되어 형성된 면상 발열체이다. 도 4c 및 도 4d는 도 4a의 면상 발열체 상부에 보호층을 코팅한 경우의 이미지이다.(도 4c는 검은색 보호층 코팅, 도 4d는 녹색 보호층 코팅).
도 4a에 나타난 것과 같은 면상 발열체 샘플(실시예) 및 상기 비교예에 따라 제조된 면상 발열체 샘플들의 비저항을 측정하였다인가되는 전압/전류는 [표 2]에 표기됨). 또한, 인가되는 전압/전류에 따른 승온 효과를 확인하기 위해 상기 실시예 및 비교예에 해당하는 면상 발열체를 각각 40℃, 100℃ 및 200℃까지 승온시키고, 상기 온도에 도달하였을 때의 DC 전압 및 전류를 측정하였다.
또한, 각 샘플들에 대하여 200℃에서의 발열안정성을 테스트하였다. 관련하여, 도 5에서는 실시예 및 비교예에 따라 제조된 면상 발열체 샘플들의 발열안정성 시험 모습의 이미지를 나타내었으며, 시험결과는 하기 [표 2]에 정리하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3
비저항(×10ˇ²Ωcm 1.9 2.55 2.96 9.73 8.52 6.23
40℃ 도달 DC 구동 전압/전류 5V/0.2A 6V/0.2A 7V/0.2A 20V/0.3A 16V/0.2A 12V/0.2A
100℃ 도달 DC 구동 전압/전류 9V/0.5A 12V/0.4A 14V/0.5A 48V/0.7A 40V/0.7A 26V/0.6A
200℃ 도달 DC 구동 전압/전류 20V/0.6A 24V/0.7A 24V/1.0A - - -
발열안정성(day) 20일 이상 20일 이상 20일 이상 불량 불량 불량
상기 [표 2]를 참조하며, 비저항은 실시예들에 해당하는 면상 발열체가 비교예들에 해당하는 면상 발열체보다 작게 측정되었으며, 이에 따라 각 온도 에 도달하기 위해 필요한 구동 전압/전류 역시 실시예들에 해당하는 면상 발열체가 비교예들에 해당하는 면상 발열체보다 작게 측정되었다. 즉 실시예들에 해당하는 면상 발열체가 비교예보다 저전압 및 저전력으로 구동 가능함을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예 1 내지 3에 따른 면상 발열체에서는 200℃의 발열 구동하에서도 20일간 안정성이 유지되는 것으로 나타나는 반면에(별도의 보호층없음), 비교예 1 내지 3에서는 200℃의 발열 구동시 2시간 이내에 발열부 표면이 부풀어 오르는 불량 현상이 관찰되었다. 즉 실시예들에 해당하는 면상 발열체가 비교예보다 200℃이상의 고온에서도 안정적으로 구동 가능함을 확인할 수 있었다.
본 발명은 상술한 면상 발열체와, 상기 면상 발열체에 전력을 공급하는 전력공급부를 포함하는 휴대용 발열히터를 추가적으로 제공한다.
여기에서 전력공급부란 면상 발열체의 좌우측에 도포 형서되는 리드 전극과, 상기 리드 전극에 부착 형성되는 전원접속용 전극을 포함할 수 있다. 경우에 따라서는 상기 전원접속용 전극이 면상 발열체에 직접 연결될 수 있다. 상기리드 전극 또는 전원접속용 전극은 은 페이스트, 구리 페이스트, 구리 테이프 등을 이용하여 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 휴대용 발열 히터는 상기 면상 발열체가 몸체 내부 또는 외면에 부착, 매립 또는 장착되고, 상기 면상 발열체의 구동을 위한 전력공급부를 구비하는 형태를 갖는다. 이러한 휴대용 발열 히터는 유모차용 이너 시트, 발열 양말, 발열 신발, 발열 모자, 휴대용 발열 매트, 휴대용 조리 기구, 차량용 발열 시트 등에 이용될 수 있다.
특히 본 발명에 따른 휴대용 발열 히터에 채용되는 면상 발열체는 상기에서 설명한 바와 같이 저전압 및 저전력으로 구동이 가능하므로 리튬이온 배터리, 리튬 폴리머 배터리 등의 충방전이 가능한 2차 전지로 구동할 수 있는 바, 휴대성이 증진되고 사용시간을 크게 늘릴 수 있다는 장점이 있다.
이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (18)

  1. 챔버 내부의 하측 공간에 판상으로 위치하며, 상부에 적재되는 글라스를 가열하는 히팅플레이트를 포함하며,
    상기 히팅플레이트는 발열페이스트 조성물을 포함하는 제1면상 발열체을 포함하며,
    상기 발열페이스트 조성물은,
    발열페이스트 조성물 100 중량부에 대하여 탄소나노튜브 입자 3 내지 6중량부, 탄소나노입자 0.5 내지 30중량부, 혼합 바인더 10 내지 30중량부, 유기 용매 29 내지 83 중량부 및 분산제 0.5 내지 5중량부를 포함하고,
    상기 혼합 바인더는 에폭시 아크릴레이트, 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지가 혼합되거나 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지가 혼합되는 글라스 히팅장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 챔버에는, 글라스에 대해 드라이(dry) 및 베이킹(baking) 공정이 수행되고, 하부벽 중앙에 형성되는 하나의 제1관통홀과, 하부벽에 균일하게 형성되는 복수개의 제2관통홀이 구비되며,
    상기 히팅플레이트는, 상기 복수개의 제2관통홀과 수직선상에 있는 상기 판상의 소정 위치에 형성되는 복수개의 제1핀홀을 포함하고, 상기 제1관통홀을 통해 상기 챔버 외부로부터 삽입되는 파워공급수단에 의하여 지지되며,
    상기 챔버 내부의 상측 공간에 판상으로 설치되는 제2면상 발열체;
    상기 챔버 내부의 측면 및 상기 챔버 하부벽과 상기 히팅플레이트 사이의 가상의 수평면에 마련되며, 상기 복수개의 제2관통홀과 수직선상에 있는 상기 수평면의 소정 위치에는 복수개의 제2핀홀이 형성되는 반사수단;
    상기 복수개의 제2관통홀과 상기 제1및 제2핀홀을 관통하여 수직 이동하는 복수개의 글라스 지지핀; 및
    상기 복수개의 글라스 지지핀의 수직이동을 가능하게 하는 지지핀 업다운수단을 더 포함하는 글라스 히팅장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 파워공급수단은 상기 히팅플레이트를 냉각시키기 위한 냉각수단을 더 포함하고, 상기 히팅플레이트 내부에는 상기 냉각수단으로부터 전달되는 냉각수가 이동할 수 있는 냉각패스가 더 형성되는 글라스 히팅장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 복수개의 글라스 지지핀과 제2관통홀과 상기 제1및 제2핀홀은 각각 16개이며, 각각의 홀들은 서로 일정한 거리를 유지하여 형성되는 글라스 히팅장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 챔버 내부의 하부벽에는 상기 히팅플레이트를 지지하는 복수개의 지지대가 더 구비되는 글라스 히팅장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수개의 지지대는 16개이며, 각각의 지지대들은 서로 일정한 거리를 유지하여 형성되는 글라스 히팅장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 지지핀 업다운수단은,
    상기 글라스 지지핀과 일단이 고정결합되어 상기 챔버 외부의 하측에 수직하게 마련되는 지지핀연결부와, 상기 지지핀연결부 타단과 고정결합되는 판상의 지지판과, 상기 지지판을 수직이동시키는 구동수단과, 상기 구동수단에 의한 상기 지지판의 수직이동을 가이드하는 가이드수단을 포함하는 글라스 히팅장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 지지판의 중앙에는 나사산이 형성된 너트홀이 더 마련되고,
    상기 구동수단은, 상기 너트홀에 맞물려 회전가능한 볼스크류와, 상기 볼스크류의 일단과 연결된 제1풀리(pulley)와 상기 제1풀리와 벨트에 의해 연동되는 제2풀리(pulley)와, 상기 제2풀리와 연결되어 동력을 발생하는 서보모터를 포함하는 글라스 히팅장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 챔버 외부의 하측과 상기 지지핀연결부에는 벨로우즈가 결합되는 글라스 히팅장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 혼합 바인더는 에폭시 아크릴레이트 또는 헥사메틸렌 디이소시아네이트 100 중량부에 대하여 폴리비닐 아세탈 수지 10 내지 150 중량부, 페놀계수지 100 내지 500 중량부가 혼합되는 글라스 히팅장치.
  11. 제1항에 있어서,
    발열 페이스트 조성물 100 중량부에 대하여 실란 커플링제 0.5 내지 5 중량부를 더 포함하는 글라스 히팅장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 탄소나노튜브 입자는 다중벽 탄소나노튜브 입자인 글라스 히팅장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 유기 용매는 카비톨 아세테이트, 부틸 카비톨 아세테이트, DBE(dibasic ester), 에틸카비톨, 에틸카비톨아세테이트, 디프로필렌글리콜메틸에테르, 셀로솔브아세테이트, 부틸셀로솔브아세테이트, 부탄올 및 옥탄올 중에서 선택되는 2 이상의 혼합 용매인 글라스 히팅장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 히팅플레이트는, 상기 발열 페이스트 조성물이 기판 상에 스크린 인쇄, 그라비아 인쇄 또는 콤마코팅되어 형성되는 면상 발열체를 포함하는 글라스 히팅장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 기판은 폴리이미드 기판, 유리섬유 매트 또는 세라믹 유리인 글라스 히팅장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 히팅플레이트는, 상기 면상 발열체의 상부면에 코팅되는 것으로 실리카 또는 카본븍랙과 같은 흑색 안료를 구비하는 유기물로 형서되는 보호층을 더 포함하는 글라스 히팅장치.
  17. 챔버 내로 공정받을 글라스를 인입하여 히팅플레이트에 올려놓는 단계;
    상기 글라스를 글라스 지지핀에 의해서 상기 히팅플레이트로부터 미세 이격시켜 드라이(dry) 공정을 수행하는 단계;
    상기 드라이(dry) 공정 완료 후, 상기 글라스 지지핀을 더 높여 상기 글라스를 면상 발열체 근처로 이동시켜 베이킹(baking) 공정을 수행하는 단계;
    상기 베이킹(baking) 공정이 완료된 글라스를 반출하는 단계를 포함하며,
    상기 히팅플레이트는 발열페이스트 조성물을 포함하며,
    상기 발열페이스트 조성물은,
    발열페이스트 조성물 100 중량부에 대하여 탄소나노튜브 입자 3 내지 6중량부, 탄소나노입자 0.5 내지 30중량부, 혼합 바인더 10 내지 30중량부, 유기 용매 29 내지 83 중량부 및 분산제 0.5 내지 5중량부를 포함하고,
    상기 혼합 바인더는 에폭시 아크릴레이트, 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지가 혼합되거나 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지가 혼합되는 글라스 히팅방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 드라이 공정에서의 챔버 조건은, 0.01 Torr의 진공도와 30 내지 100℃ 또는 180 내지 220℃의 온도로 유지되는 글라스 히팅방법.
PCT/KR2016/003047 2015-05-14 2016-03-25 글라스 히팅장치 및 히팅방법 WO2016182192A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150067159A KR101630645B1 (ko) 2015-05-14 2015-05-14 글라스 히팅장치 및 히팅방법
KR10-2015-0067159 2015-05-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016182192A1 true WO2016182192A1 (ko) 2016-11-17

Family

ID=56135364

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2016/003047 WO2016182192A1 (ko) 2015-05-14 2016-03-25 글라스 히팅장치 및 히팅방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101630645B1 (ko)
WO (1) WO2016182192A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100666530B1 (ko) * 2004-11-26 2007-01-09 두산디앤디 주식회사 글라스 히팅장치 및 히팅방법
KR20090094548A (ko) * 2008-03-03 2009-09-08 주식회사 엑사이엔씨 페이스트 조성물, 이를 포함하는 저항체막 및 전자 부품
KR20110047404A (ko) * 2009-10-30 2011-05-09 인하대학교 산학협력단 화학적 처리된 탄소나노튜브/폴리(비닐리덴 플루오라이드) 나노복합재 및 그의 제조방법
KR101294596B1 (ko) * 2012-02-09 2013-08-09 한화케미칼 주식회사 탄소나노튜브를 포함하는 면상 발열체 페이스트 조성물 및 그 제조방법
WO2014196802A1 (ko) * 2013-06-05 2014-12-11 위아코퍼레이션 Ito 패터닝 장치 및 패터닝 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100666530B1 (ko) * 2004-11-26 2007-01-09 두산디앤디 주식회사 글라스 히팅장치 및 히팅방법
KR20090094548A (ko) * 2008-03-03 2009-09-08 주식회사 엑사이엔씨 페이스트 조성물, 이를 포함하는 저항체막 및 전자 부품
KR20110047404A (ko) * 2009-10-30 2011-05-09 인하대학교 산학협력단 화학적 처리된 탄소나노튜브/폴리(비닐리덴 플루오라이드) 나노복합재 및 그의 제조방법
KR101294596B1 (ko) * 2012-02-09 2013-08-09 한화케미칼 주식회사 탄소나노튜브를 포함하는 면상 발열체 페이스트 조성물 및 그 제조방법
WO2014196802A1 (ko) * 2013-06-05 2014-12-11 위아코퍼레이션 Ito 패터닝 장치 및 패터닝 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR101630645B1 (ko) 2016-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013073848A1 (ko) 접착 필름
WO2012134200A2 (ko) 유기전자소자용 기판
WO2016186314A1 (ko) 차량용 포트
WO2012033322A2 (ko) 유기전자소자용 기판 및 이를 포함하는 유기전자소자
WO2012047054A2 (ko) 유기전자소자용 기판 및 그 제조방법
WO2016186311A1 (ko) 온열매트
KR101524642B1 (ko) 후막 형성용 발열 페이스트 조성물 및 이를 이용한 휴대용 저전력 발열 히터
WO2016182196A1 (ko) 면상발열체를 이용한 반도체 진공라인의 히팅 장치
EP3296142A1 (en) Battery pre-heating apparatus for hybrid vehicle and control method therefor
WO2013094840A1 (ko) 전기분무 공정을 이용한 대면적 그래핀 3차원 투명 전극 제조방법 및 이로부터 제조된 대면적 그래핀 3차원 투명 전극
WO2015080385A1 (ko) 투과율 가변필름 및 이의 제조 방법
WO2011013927A2 (ko) 저온소성용 열경화성 전극 페이스트
WO2014081216A1 (ko) 유기박막 형성장치 및 유기박막 형성방법과 이를 이용한 유기 박막소자의 제조방법
WO2011155716A2 (ko) 패널 자세 조절장치 및 이를 갖는 패널 부착장치
CN108215490A (zh) 一种oled基板的干燥装置及喷墨打印设备
WO2013187675A1 (ko) 탄소나노튜브 코팅막 및 상기 탄소나노튜브 코팅막을 형성하는 탄소나노튜브 용액 조성물
CN102148335A (zh) 光热转换片以及使用它的有机场致发光原料片及有机场致发光装置的制造方法
WO2016186315A1 (ko) 건조 장치
WO2016186313A1 (ko) 발열 페이스트 조성물을 구비한 발열체 원단 및 이를 이용한 발열 스티어링 휠
WO2016182192A1 (ko) 글라스 히팅장치 및 히팅방법
WO2017217727A1 (ko) 유기 태양전지 및 이의 제조 방법
WO2011078537A2 (ko) 유기태양전지의 ｐ형 전도막으로 사용되는 금속산화물-탄소나노튜브 복합막, 이의 제조방법 및 이를 이용한 광전변환효율이 향상된 유기태양전지
US20210047533A1 (en) Photonic sintered nanoink, photonic sintering method, and conductive nanostructure
KR20130128912A (ko) 복합 인쇄 장치
WO2021132890A1 (ko) 염료감응 베타전지용 탄소전극, 이를 포함하는 베타전지 및 이의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16792838

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16792838

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1