WO2018111045A1 - 탄소섬유 발열 패치 및 이의 제조방법 - Google Patents

탄소섬유 발열 패치 및 이의 제조방법 Download PDF

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WO2018111045A1
WO2018111045A1 PCT/KR2017/014873 KR2017014873W WO2018111045A1 WO 2018111045 A1 WO2018111045 A1 WO 2018111045A1 KR 2017014873 W KR2017014873 W KR 2017014873W WO 2018111045 A1 WO2018111045 A1 WO 2018111045A1
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WO
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carbon fiber
cotton yarn
fiber cotton
conductive member
patch
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PCT/KR2017/014873
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김덕만
배일준
류재화
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재단법인 포항산업과학연구원
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Publication date
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • D01F9/12—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
    • 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
    • H05B3/02—Details
    • H05B3/06—Heater elements structurally combined with coupling elements or holders
    • H05B3/08—Heater elements structurally combined with coupling elements or holders having electric connections specially adapted for high temperatures
    • 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
    • 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
    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/34—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater flexible, e.g. heating nets or webs

Definitions

  • One embodiment of the present invention relates to a carbon fiber exothermic patch and a method of manufacturing the same.
  • a heating element (hereinafter referred to as a 'carbon fiber heating element') to which carbon fibers are applied has a characteristic of being able to be driven at low voltage because of its excellent electrical conductivity.
  • the carbon fiber heating element can minimize the generation of electromagnetic waves.
  • the carbon fiber heating element is commercialized as a bundle consisting of thousands to hundreds of thousands of filaments (fiber diameter 5 to 8 /).
  • the heating efficiency is not high because only a part of the filament in contact with the conducting unit is high in price.
  • the carbon fiber heating element to which the yarn is applied has a problem that the heat generation efficiency per unit area of the bundle is greatly reduced.
  • the thickness of the carbon fiber heating element bundle is thick, making it difficult to slim down.
  • since it is difficult to install a connector on the carbon fiber heating element there is a problem in that mass production of standardized products is difficult due to difficulty in self-ignition.
  • the ultra-slim carbon fiber heating patch can be provided through a widening and slimming step . have. Accordingly, to provide a carbon fiber exothermic patch excellent in flexibility, exothermic properties.
  • Carbon fiber heating patch is an embodiment of the present invention is a carbon fiber cotton yarn, a conductive member in contact with both ends of the carbon fiber cotton yarn, a power connection portion in contact with the conductive member, and a film layer located on the surface and the back It may include.
  • the thickness of the carbon fiber cotton yarn may be 5 to 300.
  • the number of filaments per width of the carbon fiber cotton yarn is 100 to
  • the film layer may be a polyimide film, PET film, nylon film, or a combination thereof.
  • the film layer is not limited thereto, and may include all films that are typically capable of thermal lamination.
  • the carbon fiber cotton yarn thickness to width ratio may be 50 to 2,000.
  • the carbon fiber heating patch includes a plurality of carbon fiber cotton yarns, and the area of the carbon fiber cotton yarns with respect to 100% of the total area may be 10 to 90%.
  • An interval between the carbon fiber cotton yarns may be 0.5 to 10 times the width of the carbon fiber cotton yarns.
  • the thickness of the film layer may be 0.01 to 0.5mm.
  • the carbon fiber heating patch may further include a cover layer on the front and rear surfaces of the film layer.
  • the cover layer may be cotton, non-woven fabric, or a combination thereof.
  • Carbon fiber heating patch according to another embodiment of the present invention, the first carbon fiber cotton yarn positioned in the width direction of the carbon fiber heating patch, the second cross the first carbon fiber cotton yarn, the second fiber located in the longitudinal direction of the carbon fiber heating patch A first conductive member located at one end of the carbon fiber cotton yarn, the first carbon fiber cotton yarn and the second carbon fiber cotton yarn, and a second conductive member located at the other ends of the first carbon fiber cotton yarn and the second carbon fiber cotton yarn It can provide a carbon fiber exothermic patch comprising a.
  • the carbon fiber heating patch may further include a power connection part in contact with the conductive member.
  • the carbon fiber heating patch further includes a cover layer on the front and back surfaces of the carbon fiber cotton yarn, and the cover layer may be cotton, nonwoven fabric, or a combination thereof.
  • an adhesive layer may be included on one or both surfaces of the cover layer.
  • a method of manufacturing a carbon fiber heating patch may include preparing a carbon fiber cotton yarn, preparing a first film layer to which a conductive member is attached, preparing a second film layer, and preparing the first film. Disposing a carbon fiber cotton yarn on the layer, attaching a power connection to the conductive member, and hot pressing after laminating the second film layer on the surface of the carbon fiber cotton yarn.
  • the thickness of the carbon fiber cotton yarn may be 5 to 300.
  • the film may include a polyimide-based film, a PET film, a nylon film, or a combination thereof.
  • the film layer is not limited thereto and typically includes all films that can be thermally laminated. It may include.
  • Hot pressing the carbon fiber cotton yarn and the filmol may be carried out at a temperature of 120 to 400 ° C.
  • hot pressing may be performed at a pressure of 0.5 to 20 MPa.
  • the conductive member may be in the form of a thin film.
  • a method of manufacturing a carbon fiber heating patch may include preparing a carbon fiber cotton yarn, arranging a first carbon fiber cotton yarn in a width direction of the carbon fiber heating patch, and a length direction of the carbon fiber heating patch. Disposing a second carbon fiber cotton yarn, forming a first conductive member at one end of the first carbon fiber cotton yarn and the second carbon fiber cotton yarn, and at the other ends of the first carbon fiber cotton yarn and the second carbon fiber cotton yarn Forming a second conductive member. After forming the conductive member, the method may further include attaching a power connection to the conductive member, and forming a cover layer on the surface of the carbon fiber cotton yarn.
  • the forming of the cover layer on the surface of the carbon fiber may form an adhesive layer, an adhesive layer, or a combination thereof on one surface or both surfaces of the cover layer to adhere to the surface of the carbon fiber cotton yarn.
  • the thinner carbon fiber spread tow heating patch can be highly flexible.
  • the filament participating in the heating behavior may be increased by maximizing the filament in contact with the power conduction portion in the ultra-slim carbon fiber cotton yarn due to widening. Accordingly, it is possible to provide a carbon fiber exothermic patch having a short heat exothermic time and having excellent planar exothermic efficiency characteristics.
  • Figure 1 shows a schematic view of a carbon fiber heating patch according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic view showing an example in which the conductive member is attached to the carbon fiber cotton yarn according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 shows a schematic view of the carbon fiber heating patch according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic view showing an example in which the conductive member is attached to the carbon fiber heating cotton yarn according to another embodiment of the present invention.
  • Example 5 is a photograph of a carbon fiber exothermic patch according to Example 1 of the present invention.
  • 6 is a photograph of a carbon fiber exothermic patch according to Example 2 of the present invention.
  • 7 is a view illustrating a case in which a USB connector is embedded in the base fabric as an example of a power connection part used in the carbon fiber heating patch according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a view illustrating a state in which a connector of a USB connection cable is connected to a USB connector (female connector) as an example of a power connector used in a carbon fiber heating patch according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view illustrating a state in which a conductor is connected to a USB connector as an example of a power connection part used in a carbon fiber heating patch according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a view illustrating a case in which a USB connector is exposed to the outside of a cover layer as an example of a power connector used in a carbon fiber heating patch according to an embodiment of the present invention.
  • Carbon fiber heating patch (1) according to an embodiment of the present invention, the carbon fiber cotton yarn 10, the film layer 20 located on the front and back of the carbon fiber cotton yarn, the carbon fiber cotton yarn in contact with both ends Conductive member 30, and a power connection portion 40 in contact with the conductive member.
  • FIG. 1 is a view showing a carbon fiber heating patch according to an embodiment of the present invention
  • the carbon fiber exothermic patch 1 may include a carbon fiber cotton yarn 10.
  • the carbon fiber cotton yarn may have a thickness of 5 to 300 ⁇ .
  • the carbon fiber cotton yarn may be a heating element of the carbon fiber heating patch. This may be by slimming the carbon fiber bundle described below. As described above, the thickness of the carbon fiber cotton yarn may be made thinner than the heat generating patch.
  • the thickness of the carbon fiber cotton yarn is. If in the range, flexibility may be excellent. More specifically, when the film and the lamination can minimize the bending breakage, it is possible to produce a heat generating element having excellent efficiency as a surface heating element.
  • Width of the carbon fiber cotton yarn may be 1 to 1,000mm. More specifically, it may be 2.5 to 500mm. However, it is not limited thereto.
  • the number of filaments included per width of the carbon fiber cotton yarn may be 100 to 1,000 pieces / mm. However, this may vary depending on the heating characteristics required. This is not restrictive.
  • the number of filaments included per width of the carbon fiber bundles before the above widening step was 2,000 to 5,000 / mm pieces.
  • the heat generation efficiency per unit area of the heating patch can be improved. Accordingly, by controlling the amount of power applied, it is possible to apply as a planar heating element with high efficiency.
  • the ratio of the width (thickness / thickness) to the thickness of the carbon fiber cotton yarn may be 50 to 2,000.
  • the heat generating efficiency per unit area of the heat generating patch may be improved by increasing the heat generating area to the same applied current amount.
  • the carbon fiber heating patch includes a plurality of carbon fiber cotton yarn, the carbon fiber heating patch .
  • the area of the carbon fiber cotton yarn heating element with respect to the total area 100% may be 10 to 90%.
  • the spacing between the carbon fiber cotton yarn may be 0.5 to 10 times the width of the carbon fiber cotton yarn.
  • the interval between the carbon fiber cotton yarn is as described above, it may be excellent in the heat generating effect. Specifically, the narrower the carbon fiber cotton yarn heating element spacing, the faster the temperature rise time and the better the temperature uniformity of the heating patch. On the other hand, the wider the carbon fiber cotton yarn heating element interval, the better the energy efficiency.
  • the carbon fiber cotton yarn may include a coating layer.
  • the coating layer may include a thermosetting resin, a hot melt type thermoplastic resin, or a combination thereof.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the film layer 20 may be positioned on the front and back surfaces of the carbon fiber cotton yarn 10. Specifically, it may include a first film layer 21 located on the surface of the carbon fiber and a second film layer 22 located on the back surface of the carbon fiber.
  • the thickness of the film layer may be 0.01 to 0.5mm. Specifically, when the thickness of the film layer is in the above range may be excellent in the flexibility effect by slimming.
  • the film layer may include a polyimide film, PET film, nylon film, or a combination thereof.
  • the present invention is not limited thereto, and any film that can be bonded by thermal paper may be used.
  • the area where the carbon fiber cotton yarn and the conductive member is in contact can be increased.
  • the filament of the carbon fiber cotton yarn capable of driving heat can be maximized to have excellent temperature efficiency.
  • the folding durability through ultra-slim can be excellent.
  • both ends of the carbon fiber cotton yarn may mean both ends in the length direction of the carbon fiber cotton yarn.
  • the conductive member 30 may be in contact with at least two sides of both ends of the carbon fiber cotton yarn (10). More specifically, the conductive member 30 may be in contact with both ends of the carbon fiber cotton yarn 10 at least two sides, and may be located at the edge portion of the carbon fiber cotton yarn 10.
  • the conductive member may have a form in which a positive (+) electrode and a negative ( ⁇ ) electrode do not meet each other.
  • the power connection unit 40 may be a connector, a USB connector, or a combination thereof.
  • the present invention is not limited thereto and any power supply can be connected.
  • the power connection portion 40 may be a form exposed to the outside of the top layer of the carbon fiber heating patch.
  • the present invention is not limited thereto and may be embedded in the upper layer.
  • FIGS. 7 to 11 herein. 7 is a view illustrating a case in which a USB connector is embedded in the base fabric as an example of a power connection part used in the carbon fiber heating patch according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a view illustrating a state in which a connector of a USB connection cable is connected to a USB connector (female connector) as an example of a power connector used in a carbon fiber heating patch according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view illustrating a state in which a conductor is connected to a USB connector as an example of a power connection part used in a carbon fiber heating patch according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a view illustrating a case in which a USB connector is exposed to the outside of a cover layer as an example of a power connector used in a carbon fiber heating patch according to an embodiment of the present invention.
  • USB connector 41 As an example of FIG. 7, a case in which the USB connector 41 is embedded in the cover layer is shown.
  • the USB connector cable 50 is connected to the female connector 41.
  • a male connector 51 can be connected.
  • FIG. 9 shows a state in which the conductor 42 is connected to the USB connector 41 as an example of the power connection part
  • FIG. 10 shows a female connector 41 outside the cover layer. The case where it is exposed to is shown.
  • the carbon fiber heating patch may further include a cover layer on the front and rear surfaces of the film layer.
  • the cover layer may be cotton, nonwoven fabric, or a combination thereof.
  • the present invention is not limited thereto.
  • Carbon fiber heating patch includes a carbon fiber cotton yarn 10 located in the width or length direction of the carbon fiber heating patch and a conductive member 30 located at both ends of the carbon fiber cotton yarn can do.
  • Carbon fiber heating patch crosses the first carbon fiber cotton yarn 11, the first carbon fiber cotton yarn positioned in the width direction of the carbon fiber heating patch, the longitudinal direction of the carbon fiber heating patch to The second carbon fiber cotton yarn 12 positioned, the first conductive member 31 located at one end of the first carbon fiber cotton yarn and the second carbon fiber cotton yarn, the first carbon fiber cotton yarn and the second carbon fiber cotton yarn It is possible to provide a carbon fiber heating patch including a second conductive member 32 located at the other end.
  • the carbon fiber heating patch may further include a power connection part contacting any one of the first conductive member 31 or the second conductive member 32.
  • first carbon fiber cotton yarn 11 and the second carbon fiber cotton yarn 12 may be electrically contacted from the power connection by the first conductive member 31 and the second conductive member 32, respectively.
  • the carbon fiber heating patch according to another embodiment of the present invention is the first carbon fiber cotton yarn 11 located in the width direction of the carbon fiber heating patch, and the second carbon fiber heating patch located in the longitudinal direction of the carbon fiber heating patch
  • the carbon fiber cotton yarn 12 may be in the shape of crossing.
  • first carbon fiber cotton yarn 11 and the second carbon fiber cotton yarn 12 may further include a coating layer.
  • the coating layer may fix the filaments constituting the carbon fiber cotton yarn.
  • the coating layer may serve as an insulating layer. Accordingly, even when the carbon fiber cotton yarn including the coating layer is laminated to cross each other, a short circuit may not be caused.
  • FIG. 2 is a schematic view showing an example in which the conductive member is attached to the carbon fiber cotton yarn according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic view showing an example in which the conductive member is attached to the carbon fiber heating cotton yarn according to another embodiment of the present invention.
  • the first carbon fiber cotton yarn 11 and the second carbon fiber cotton yarn 12 cross each other and are arranged in a lattice (mesh) shape.
  • a lattice mesh
  • the heat generation efficiency can be increased than the one-way arrangement.
  • the cover layer may further include a front surface and a back surface of the carbon fiber cotton yarn.
  • the cover layer may be cotton, nonwoven fabric, or a combination thereof. However, it is not limited thereto.
  • one or both surfaces of the cover layer may include an adhesive layer, an adhesive layer, or a combination thereof.
  • the cover layer as described above may be made of a non-adhesive non-woven fabric such as carbon fiber cotton yarn and adhesive adhesion, as well as detachable to various substrates (applicable objects) such as human body, clothing.
  • the carbon fiber cotton yarn is fixed to one surface of the cover layer can prevent the carbon fiber bundle from falling out.
  • Another embodiment of the present invention is a method for producing a carbon fiber heating patch as follows.
  • preparing a carbon fiber cotton yarn preparing a first film layer with a conductive member, preparing a second film layer, disposing a carbon fiber cotton yarn on the first film layer, the Attaching a power connection to the conductive member, and laminating the second film layer on the surface of the carbon fiber cotton yarn, and then hot pressing.
  • the step of manufacturing a carbon fiber cotton yarn may be carried out.
  • the step may include preparing carbon fiber cotton yarn by widening the carbon fiber bundles and slimming the widened carbon fiber cotton yarn.
  • the carbon fiber bundle may be supplied while being unwinded from a coil (not shown).
  • the carbon fiber bundle may be unfolded in a width set by the airflow generated by vacuum and hot air.
  • the vacuum generated by the vacuum pump generates suction airflow and can strongly suck the carbon fiber bundles.
  • the hot air generated in the hot air blower toward the carbon fiber bundles collides with the carbon fiber bundles, thereby spreading the carbon fiber bundles to a desired width and slimming down to a desired thickness.
  • the carbon fiber bundle may include filaments of 2,000 to 5,000 / mm per width.
  • the average diameter of the filament contained in the carbon fiber bundle may be 5 to 8.
  • the width (W) of the carbon fiber bundle indicates the size of the direction perpendicular to the length (L) direction of the carbon fiber bundle
  • the thickness of the carbon fiber bundle is the width (W) and length (L) of the carbon fiber bundle. Indicates the size of the direction orthogonal to the plane formed by.
  • the carbon fiber bundle can be widened by 2 to 10 times the initial width.
  • the filament in the carbon fiber bundle widened by the slimming step can be slimmed at a ratio of 1/2 to 1/25 of the initial thickness.
  • the thickness of the carbon fiber cotton yarn thus produced may be 5 to 300.
  • the number of filaments per width of the carbon fiber cotton yarn may be 100 to 1,000 pieces / mm. Specifically, the ratio of the width (thickness / thickness) to the thickness of the carbon fiber cotton yarn may be 50 to 2,000.
  • the step of preparing a carbon fiber cotton yarn may further comprise coating the carbon fiber cotton yarn surface.
  • the coating may include immersing the widened carbon fiber cotton yarn in a coating liquid, and drying the coating liquid on the surface of the carbon fiber cotton yarn.
  • thermosetting resin a hot melt type thermoplastic resin, or a combination thereof may be used as the coating liquid.
  • the present invention is not limited thereto, and any material for fixing the filaments constituting the carbon fiber cotton yarn in a widened state may be used. In the case of coating in this way, it is possible to fix the filament forming the carbon fiber cotton yarn.
  • a step of preparing the first film layer to which the conductive member is attached may be performed.
  • the film may include a polyimide film, PET film, nylon film, or a combination thereof.
  • the present invention is not limited thereto, and may include all films capable of thermal lamination.
  • the area where the carbon fiber cotton yarn and the conductive member is in contact can be increased. Accordingly, the filament of the carbon fiber cotton yarn capable of exothermic driving is maximized, so silver efficiency may be excellent. In addition, the folding durability through ultra-slim can be excellent.
  • the conductive member attached to the first film layer may be a thin film form. Thereafter, the step of preparing the second film layer may be performed.
  • the film of the second film layer may also include a polyimide film, PET film, nylon film, or a combination thereof.
  • the present invention is not limited thereto and may include all films capable of thermal lamination.
  • the carbon fiber cotton yarn may be disposed on the first film layer.
  • both ends of the carbon fiber cotton yarn may be in contact with the conductive member attached to the first film layer.
  • both ends of the carbon fiber cotton yarn may refer to both ends in the longitudinal direction of the carbon fiber cotton yarn.
  • the conductive member may be attached to at least two sides of both ends of the carbon fiber cotton yarn. More specifically, the conductive member may contact at least two sides of both ends of the carbon fiber cotton yarn, and may be attached to an edge portion of the carbon fiber cotton yarn.
  • the carbon fiber cotton yarn on the first film layer when disposing the carbon fiber cotton yarn on the first film layer, it can be arranged using a plurality of carbon fiber cotton yarn.
  • the carbon fiber cotton yarn The spacing therebetween may be arranged at 0.5 to 10 times the width of the carbon fiber cotton yarn.
  • the exothermic effect can be excellent. This is because heat generated from the carbon fiber cotton yarn is conducted along the film layer to generate heat throughout the heat generating patch area.
  • the narrower the carbon fiber cotton yarn heating element spacing the faster the temperature rise time and the better the temperature uniformity of the heating patch.
  • the wider the carbon fiber cotton yarn heating element interval the better the energy efficiency.
  • a carbon fiber cotton yarn may be arranged in the above range.
  • the carbon fiber cotton yarn may be disposed in one direction.
  • it can be arranged to cross the carbon fiber cotton yarn.
  • this is not limiting.
  • attaching the power connection unit to the conductive member may be performed.
  • the power connection unit may be a connector, a USB connector, or a combination thereof.
  • the present invention is not limited thereto and any power source can be connected.
  • the second film layer may be laminated on the surface of the carbon fiber cotton yarn and then hot pressing.
  • the carbon fiber cotton yarn was disposed on the first film layer to which the conductive member is attached. Thereafter, the second film layer may be further laminated on the surface of the carbon fiber cotton yarn to perform hot pressing.
  • the film layer may be positioned on the front and back surfaces of the carbon fiber cotton yarn and the conductive member.
  • the hot pressing step may be carried out at a temperature of 120 to 400 ° C.
  • the carbon fiber cotton yarn and the film can be bonded efficiently.
  • the deformation of the film may be minimized and the carbon fiber may be bonded to the yarn.
  • the hot pressing temperature is less than 12C C fusion of the film is not easy may cause the lifting phenomenon.
  • the hot pressing temperature exceeds 400 ° C., the surface of the adhesive film is melted, it is not possible to maintain the consistency of the flexibility and thickness of the carbon fiber exothermic patch.
  • the method may further include forming a cover layer on the film surface and the back surface.
  • the cover layer may include a surface, a nonwoven fabric, or a combination thereof.
  • the present invention is not limited thereto.
  • Another embodiment of the present invention is to prepare a carbon fiber cotton yarn, disposing the carbon fiber cotton yarn in the width or length direction of the carbon fiber heating patch, forming a conductive member on both ends of the carbon fiber cotton yarn It may include.
  • Another embodiment of the present invention comprises the steps of preparing a carbon fiber cotton yarn, arranging the first carbon fiber cotton yarn in the width direction of the carbon fiber heating patch, arranging the second carbon fiber cotton yarn in the longitudinal direction of the carbon fiber heating patch Forming a first conductive member at one end of the first carbon fiber cotton yarn and the second carbon fiber cotton yarn, and forming a second conductive member at the other ends of the first carbon fiber cotton yarn and the second carbon fiber cotton yarn. It may comprise the step of forming.
  • the step of arranging the first carbon fiber cotton yarn in the width direction of the carbon fiber heating patch, and the second carbon fiber in the longitudinal direction of the carbon fiber heating patch may be carried out.
  • the surface of the first carbon fiber cotton yarn 11 and the second carbon fiber cotton yarn 12 may further include a coating layer.
  • the coating layer may fix the filaments constituting the carbon fiber cotton yarn.
  • the coating layer may serve as an insulating layer. Accordingly, even when the carbon fiber cotton yarn including the coating layer is laminated to cross each other, a short circuit may not be caused. Thereafter, forming a first conductive member on one end of the first carbon fiber cotton yarn and the second carbon fiber cotton yarn, and the first. The second conductive member may be formed at the other ends of the first carbon fiber cotton yarn and the second carbon fiber cotton yarn.
  • the forming of the conductive member includes: impregnating with a conductive paste; Attaching a conductive thin film; Depositing a conductive material by sputtering; Or a combination thereof.
  • the attaching of the conductive thin film may be performed before the impregnation with the conductive paste or after the impregnation with the conductive paste. Specifically, it may be carried out after drying after impregnation with a paste.
  • the conductive thin film may be attached to a portion where the conductive paste is impregnated. However, it is not limited thereto.
  • the depositing of the conductive material by sputtering may be performed before the impregnation with the conductive paste or after the impregnation with the conductive paste.
  • depositing the conductive material comprises impregnating with the paste .
  • the paste impregnation and drying steps may be omitted.
  • the depositing of the conductive material may be performed after the carbon fiber cotton yarn manufacturing step.
  • the conductive thin film may protrude a predetermined length in the width direction of the carbon fiber cotton yarn at both ends of the carbon fiber cotton yarn for easy power supply. This is also shown in FIG. 2 herein.
  • the forming of the conductive member may use a method of impregnating conductive paste at both ends of the carbon fiber cotton yarn.
  • the step may include a step of drying after impregnation.
  • the conductive paste may be in the form of a slurry. .
  • the conductive paste is any one selected from silver (Ag) paste, gold (Au) paste, copper (Cu) paste, nickel (Ni) paste, carbon nanotube (CNT) paste, and the like.
  • Paste or It may be a synthetic paste containing at least one of these pastes.
  • both ends of the carbon fiber cotton yarn in the longitudinal direction can be easily impregnated to a desired length.
  • a method of attaching a conductive thin film can be used.
  • the conductive thin film may be further attached on the portion impregnated with the conductive paste.
  • one end of the conductive thin film may protrude a predetermined length in the width direction of the carbon fiber cotton yarn from both ends of the carbon fiber cotton yarn for easy power supply.
  • the conductive thin film may include a copper (Cu) thin film, a silver (Ag) thin film, a gold (Au) thin film, a nickel (NO thin film), or a combination thereof, but is not limited thereto.
  • the thickness of the thin film may be 100 nm to 500 nm.
  • a method of depositing a conductive material by sputtering may be used.
  • a sputtering method of evaporating a conductive material in a vacuum to form a thin film may be used.
  • the conductive material may include copper (Cu), silver (Ag), gold (Au), carbon fiber, or a combination thereof.
  • the conductive paste, the conductive thin film, and the conductive material may be made of a material having greater electrical conductivity than carbon fiber for efficient heat generation of the filament in the carbon fiber cotton yarn. Therefore, the contact resistance with the carbon fiber cotton yarn is minimized, thereby enabling low voltage (eg, DC 5V, etc.) heat generation.
  • low voltage eg, DC 5V, etc.
  • FIGS. 2 to 4. 2 is a schematic view showing an example in which the conductive member is attached to the carbon fiber cotton yarn according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 shows a schematic view of the carbon fiber heating patch according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic view showing an example in which the conductive member is attached to the carbon fiber heating cotton yarn according to another embodiment of the present invention.
  • the conductive member may be attached to both ends of the carbon fiber cotton yarn in a straight shape so as to apply a positive (+) electrode and a negative ( ⁇ ) electrode.
  • first carbon fiber cotton yarn and the second first carbon fiber cotton yarn may cross each other.
  • the first carbon fiber cotton yarn and the second first carbon fiber cotton yarn may cross each other.
  • the method may further include attaching a power connection to the conductive member.
  • the power supplied through the power heat connection portion may be transferred to the carbon fiber cotton yarn by the conductive member.
  • the step of manufacturing the carbon fiber cotton yarn is as described above, and a detailed description thereof will be omitted.
  • Carbon fiber cotton yarn for carbon fiber exothermic patch was prepared.
  • thermosetting resin a polyimide film (first film layer) and a pure polyimide film (second film layer) with a conductive member of copper foil were prepared.
  • the carbon fiber cotton yarns were arranged at intervals four times the width.
  • the second film layer was placed on the surface of the carbon fiber cotton yarn disposed at regular intervals on the first film layer, laminated, and hot pressed. At this time, the temperature and the press pressure were set to 260 ⁇ OMPa.
  • Example 5 is a photograph of a carbon fiber exothermic patch according to Example 1 of the present invention. However, this is only an example according to an embodiment of the present invention, it is not limited thereto. .
  • the cover layer was further included in the carbon fiber exothermic patch according to Example 1. This is as shown in FIG.
  • FIG. 6 is a photograph of a carbon fiber exothermic patch according to Example 2 of the present invention. As shown in FIG . 6 . Likewise, by forming a cover layer on the carbon fiber heating patch, it can be used for various purposes.
  • the carbon fiber heating patch according to one embodiment of the present invention may be detachable to commercial clothing and / or skin.
  • electromagnetic waves are not generated using pure DC power, it is harmless to the human body and radiates far infrared rays. It is beneficial to the human body.
  • -Textile application 'Applicable to textile products such as cushions, jumpers, shoes, shirts, gloves, etc.
  • conductive member 31 first conductive member

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Abstract

본 발명은 탄소섬유 발열 패치 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 구현예는 탄소섬유 면사, 상기 탄소섬유 면사의 양단부에 접촉하는 전도성 부재, 상기 전도성 부재와 접촉하는 전원 연결부, 및 상기 탄소섬유 면사의 표면과 이면에 위치하는 필름층을 포함하는 탄소섬유 발열 패치를 제공한다.

Description

【명세서】
【발명의 명칭】
탄소섬유 발열 패치 및 이의 제조방법
【기술분야】
. 본 발명의 일 구현예는 탄소섬유 발열 패치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
【발명의 배경이 되는 기술】
일반적으로 탄소섬유를 적용한 발열체 (이하, '탄소섬유 발열체 '라 함)는 전기 전도성이 우수하여 저전압에서 구동이 가능한 특징이 있다. 또한， 탄소섬유 발열체는 전자파 발생을 최소화할 수 있다. 뿐만 아니라， 원적외선 방사 특성으로 인하여 친환경적인 발열체로 통한다.
다만， 탄소섬유 발열체는 수 천 내지 수 십 만개의 필라멘트 (섬유경 5 내지 8 / )로 이루어진 다발로 제품화되고 있다. 다만, 탄소섬유 원사를 적용할 경우 가격이 높고 전도부와 접촉하는 일부 필라멘트만 발열거동에 참여하기 때문에 발열 효율이 높지 않은 문제가 있다.
이는, 종래의 탄소섬유 다발은 스프레딩 (spreading) 처리를 행하지 않았기 때문에 탄소섬유 다발의 필라멘트 증 일부 필라맨트만 전도부와 접착하여 발열 구동에 참여하게 되가 때문이다. 특히나 탄소섬유 다발의 표면 내측에 위치한 필라멘트는 발열 거동에 참여하지 못하는 데드존 (dead zone)을 이루게 된다. 따라서, 탄소섬유 발열체를 구동하는 데에는 일정 수준 이상의 전압이 필요한 상황이다.
이에 따라， 원사를 적용한 탄소섬유 발열체는 다발의 단위 면적당 발열 효율이 크게 떨어지는 문제가 있다.
또한, 탄소섬유 발열체 다발의 두께가 두껍게 형성되어 슬림화가 곤란하다. 더해서, 유연성이 없으며 내열성에 취약한 문제가 있다. 뿐만 아니라， 탄소섬유 발열체에 커넥터를 설치하기 곤란하므로， 자흥화가 어려워 규격화된 제품의 대량생산이 곤란한 문제도 있다.
【발명의 내용】
【해결하고자 하는 과제】
탄소섬유 발열 패치 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다. 구체적으로, 광폭화 및 슬림화 단계를 통해 초슬림형 탄소섬유 발열 패치를 제공할 수 .있다. 이에, 유연성, 발열 특성이 우수한 탄소섬유 발열 패치를 제공하고자 한다.
【과제의 해결 수단】
본 발명의 일 구현예인 탄소섬유 발열 패치는 탄소섬유 면사, 상기 탄소섬유 면사의 양단부에 접촉하는 전도성 부재， 상기 전도성 부재와 접촉하는 전원 연결부, 및 상기 탄소섬유 면사의 표면과 이면에 위치하는 필름층을 포함할 수 있다.
이때， 상기 탄소섬유 면사의 두께는 5 내지 300 일 수 있다.
상기 탄소섬유 면사 폭당 필라멘트의 개수는 100 내지
1 ,000개 /mm일 수 있다.
상기 필름층은 폴리이미드계 필름， PET필름， 나일론필름， 또는 이들의 조합일 수 있다. 상기 필름층은 이에 제한하지 않고, 통상적으로 열라미네이션이 가능한 모든 필름을 포함할 수 있다.
상기 탄소섬유 면사 두께 대비 폭의 비 (폭 /두께)는 50 내지 2,000 일 수 있다.
상기 탄소섬유 발열 패치는 복수개의 탄소섬유 면사를 포함하고, 전체 면적 100%에 대한 상기 탄소섬유 면사의 면적은 10 내지 90%일 수 있다. 상기 탄소섬유 면사 간의 간격은, 상기 탄소섬유 면사의 폭에 대해 0.5 내지 10배일 수 있다.
상기 필름층의 두께는 0.01 내지 0.5mm일 수 있다.
상기 탄소섬유 발열패치는 상기 필름층의 표면과 이면에 커버층을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 커버층은 면， 부직포， 또는 이들의 조합일 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예인 탄소섬유 발열 패치는 탄소섬유 발열 패치의 폭 방향으로 위치하는 제 1 탄소섬유 면사， 상기 제 1탄소섬유 면사와 교차하며, 탄소섬유 발열 패치의 길이 방향으로 위치하는 제 2탄소섬유 면사, 상기 제 1 탄소섬유 면사 및 제 2 탄소섬유 면사의 일단부에 위치하는 제 1 전도성 부재, 및 상기 제 1 탄소섬유 면사 및 제 2 탄소섬유 면사의 타단부에 위치하는 제 2 전도성 부재를 포함하는 탄소섬유 발열 패치를 제공할 수 있다. 상기 탄소섬유 발열 패치는, 상기 전도성 부재와 접촉하는 전원 연결부를 더 포함할 수 있다.
상기 탄소섬유 발열 패치는 탄소섬유 면사의 표면과 이면에 커버층을 더 포함하며， 상기 커버층은 면, 부직포, 또는 이들의 조합일 수 있다.
또한, 상기 커버층의 일면 또는 양면에 점착층， 접착층 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 특징 외에는 먼저 전술한 발열 패치의 구성과 동일하므로, 자세한 설명은 생략한다.
본 발명의 다른 일 구현예인 탄소섬유 발열 패치의 제조방법은 탄소섬유 면사를 제조하는 단계， 전도성 부재가 부착된 제 1 필름층을 준비하는 단계 , 제 2필름층을 준비하는 단계， 상기 제 1필름층 상에 탄소섬유 면사를 배치하는 단계， 상기 전도성 부재에 전원 연결부를 부착하는 단계, 및 상기 제 2 필름층을 상기 탄소섬유 면사 표면에 적층한 후 핫 프레싱 하는 단계를 포함할 수 있다.
이때， 상기 탄소섬유 면사의 두께는 5 내지 300 일 수 있다.
상기 필름을 준비하는 단계에서 상기 필름은 폴리이미드계 필름， PET필름， 나일론필름, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.ᅳ상기 필름층은 이에 제한하지 않고, 통상적으로 열라미네이션이 가능한 모든 필름을 포함할 수 있다.
. 상기 탄소섬유 면사와 상기 필름올 핫 프레싱하는 하는 단계는 120 내지 400°C 온도에서 실시할 수 있다.
구체적으로, 0.5 내지 20MPa 압력에서 핫 프레싱할 수 있다.
또한, 상기 전도성 부재는 박막 형태일 수 있다.
상기 탄소섬유 면사의 양단부가 상기 전도성 부재와 접촉할 수 있다. 본 발명의 다른 일 구현예인 탄소섬유 발열 패치의 제조방법은， 탄소섬유 면사를 제조하는 단계, 탄소섬유 발열 패치의 폭 방향으로 제 1 탄소섬유 면사를 배치하는 단계, 탄소섬유 발열 패치의 길이 방향으로 제 2탄소섬유 면사를 배치, 상기 제 1탄소섬유 면사 및 제 2탄소섬유 면사의 일단부에 제 1전도성 부재를 형성하는 단계， 및 상기 제 1 탄소섬유 면사 및 제 2 탄소섬유 면사의 타단부에 제 2 전도성 부재를 형성하는 단계를 포함할 수 .있다. 상기 전도성 부재를 형성하는 단계 이후에， 상기 전도성 부재에 전원 연결부를 부착하는 단계， 및 상기 탄소섬유 면사 표면에 커버층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 탄소섬유 표면에 커버층을 형성하는 단계는, 상기 커버층의 일면 또는 양면에 점착층, 접착층 또는 이들의 조합을 형성하여 탄소섬유 면사 표면에 접착할 수 있다.
또한, 전술한 본 발명의 일 구현예 또는 다른 일 구현예에 의한 탄소섬유 발열 패치의 제조방법에서 상기 전도성 부재를 형성하는 단계는, 전도성 페이스트로 함침하는 단계, 전도성 박막을 부착하는 단계, 전도성 물질을 스퍼터링법으로 증착하는 단계, 또는 이들의 조합을 이용할 수 있다. [발명의 효과】
본 발명의 일 구현예에 따르면 탄소섬유 발열 패치 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
탄소섬유 ,원사를 광폭화 및 슬림화하여, 슬림해진 탄소섬유 면사 (Spread tow) 발열 패치는 유연성이 우수할 수 있다. 뿐만 아니라, 광폭화로 인해 초슬림화된 탄소섬유 면사내의 전원 전도부와 접촉하는 필라멘트의 극대화로 발열 거동에 참여하는 필라멘트가 증가할 수 있다. 이에 따라, 발열 승온 시간이 단축되고 면상 발열 효율특성이 우수한 탄소섬유 발열 패치를 제공할 수 있다.
더해서, 규격화된 제품의 대량 생산이 용이할 수 있다.
【도면의 간단한 설명】
도 1 은 본 발명의 일 구현예에 따른 탄소섬유 발열 패치의 개략도를 나타낸 것이다.
도 2 는 본 발명의 일 구현예에 따른 탄소섬유 면사에 전도성 부재가 부착되는 일례를 개략도로 나타낸 것이다.
도 3 은 본 발명의 다른 일 구현예에 따른 탄소섬유 발열 패치를 개략도로 나타낸 것이다.
도 4 는 본 발명의 다른 일 구현예에 따른 탄소섬유 발열 면사에 전도성 부재가 부착되는 일례를 개략도로 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 탄소섬유 발열 패치의 사진이다. 도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 탄소섬유 발열 패치의 사진이다. 도 7 은 본 발명의 일 구현예에 따른 탄소섬유 발열 패치에 사용되는 전원 연결부의 일 예로서， USB 커넥터가 상기 베이스 원단에 내장되어 있는 경우를 도시한 도면이다.
도 8 은 본 발명의 일 구현예에 따른 탄소섬유 발열 패치에 사용되는 전원 연결부의 일 예로서, USB 커넥터 (female connector)에 USB 연결 케이블의 커넥터 (male connector)가 연결된 상태를 도시한 도면이다.
도 9 는 본 발명의 일 구현예에 따른 탄소섬유 발열 패치에 사용되는 전원 연결부의 일 예로서, USB 커넥터에 전도체가 접속되어 있는 상태를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 구현예에 따른 탄소섬유 발열 패치에 사용되는 전원 연결부의 일 예로서， USB 커넥터 (female connector)가 커버층의 외부로 노출되어 있는 경우를 도시한 도면이다.
【발명올 실시하기 위한 구체적인 내용】
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나， 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며， 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식올 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 다른 정의가 없다면 본 명세서에서 사용되는 모든 용어 (기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함''한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 본 발명의 일 구현예에 의한 탄소섬유 발열 패치 (1)는, 탄소섬유 면사 (10), 상기' 탄소섬유 면사의 표면과 이면에 위치하는 필름층 (20)， 상기 탄소섬유 면사의 양단부에 접촉하는 전도성 부재 (30)， 및 상기 전도성 부재와 접촉하는 전원 연결부 (40)를 포함할 수 있다.
이하, 도 1을 통해 본 발명의 일 구현예에 의한 탄소섬유 발열 패치를 상세히 설명할 수 있다. 다만, 이에 제한하는 것은 아니다.
도 1 은 본 발명의 일 구현예에 의한 탄소섬유 발열 패치를 나타낸 도면이다ᅳ
먼저, 탄소섬유 발열 패치 (1)는 탄소섬유 면사 (10)를 포함할 수 있다. 상기 탄소섬유 면사의 두께는 5 내지 300卿일 수 있다.
이때， 상기 탄소섬유 면사는 탄소섬유 발열 패치의 발열체일 수 있다. 이는 후술하는 탄소섬유 다발을 슬림화하는 단계에 의한 것일 수 있다. 상기와 같이, 탄소섬유 면사의 두께를 얇게 함으로써 발열 패치의 슬림화가 가능할 수 있다.
구체적으로， 탄소섬유 면사의 두께가 상기 . 범위일 경우, 유연성이 우수할 수 있다. 더 구체적으로， 필름과 합지할 경우 굽힘 파손을 최소화 할 수 있으며， 표면 면상 발열체로서 효율성이 우수한 발열체를 제조할 있다. 상기 탄소섬유 면사의 폭은 1 내지 1,000mm 일 수 있다. 보다 구체적으로는， 2.5 내지 500mm 일 수 있다. 다만, 이에 제한하는 것은 아니다.
이는 후술하는 탄소섬유 다발을 광폭화하는 단계에 의한 것일 수 있다. 구체적으로, 탄소섬유 다발을 광폭화하여 상기 범위와 같은 폭의 탄소섬유 면사를 발열 패치에 포함함으로써， 대부분의 필라멘트가 발열 거동에 참여할 수 있다. 이에 따라, 전도부와 접착하지 못하는 데드존 발생이 감소할 수 있다.
상기 탄소섬유 면사 폭당 포함되는 필라멘트의 개수는 100 내지 1 ,000 개 /mm 일 수 있다. 다만, 이는 요구하는 발열특성에 따라 달라질 수 있다. 이에， 제한하지 않는다.
구체적으로, 전술한 광폭화 단계 이전에 탄소섬유 다발의 폭 당 포함된 필라멘트의 개수는 2,000내지 5,000/mm 개였다. 상기와 같이, 탄소섬유 면사의 폭당 발열체로 작용한 필라맨트의 개수를 제어하여 광폭화함으로써 , 발열 패치의 단위 면적당 발열 효율을 향상시킬 수 있다. 이에 따라， 전원 인가량을 제어함으로써， 고효율성의 면상 발열체로서 적용이 가능하다.
구체적으로, 상기 탄소섬유 면사 두께 대비 폭의 비 (폭 /두께)는 50 내지 2,000 일 수 있다.
전술한 바와 같이, 광폭화 및 슬림화 단계에 의해 제조된 탄소섬유 면사의 두께 대비 폭의 비가 상기와 같은 경우， 동일 인가 전류량 대비 발열면적의 증가로 발열 패치의 단위 면적당 발열 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 탄소섬유 발열 패치는 복수개의 탄소섬유 면사를 포함하고, 상기 탄소섬유 발열 패치 .전체 면적 100%에 대한 상기 탄소섬유 면사 발열체의 면적은 10 내지 90%일 수 있다. 탄소섬유 면적이 상기 범위일 경우, 고효율 면상 발열 효과가 우수할 수 있다.
구체적으로, 상기 탄소섬유 면사 간의 간격은, 상기 탄소섬유 면사의 폭에 대해 0.5 내지 10배일 수 있다.
탄소섬유 면사 간의 간격이 상기와 같을 경우， 발열 효과가 우수할 수 있다. 구체적으로, 탄소섬유 면사 발열체 간격이 좁을수록 승온 시간이 빠르고 발열패치의 온도 균일성이 우수할 수 있다. 반면， 탄소섬유 면사 발열체 간격이 넓을수록, 에너지 효율이 우수할 수 있다.
상기 탄소섬유 면사는 코팅층올 포함할 수 있다.
상기 코팅층은 열경화성 수지, 핫멜트 타입 열가소성 수지， 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 다만， 이에 제한하는 것은 아니다.
구체적으로， 탄소섬유 면사 표면에, 코팅층을 더 포함함으로써, 탄소섬유 면사를 이루는 필라멘트를 고정시킬 수 있다. 더해서, 상기 코팅층은 절연층의 역할을 할 수 있다. 이에， 코팅층을 포함하는 탄소섬유 면사를 서로 교차하도록 적층하여도 합선 현상이 유발되지 않을 수 있다. 상기 탄소섬유 면사 (10) 표면과 이면에 필름층 (20)이 위치할 수 있다. 구체적으로， 상기 탄소섬유 표면에 위치하는 제 1 필름층 (21) 및 상기 탄소섬유 이면에 위치하는 제 2필름층 (22)을 포함할 수 있다. 상기 필름층의 두께는 0.01 내지 0.5mm 일 수 있다. 구체적으로, 필름층의 두께가 상기 범위일 경우 슬림화에 의한 유연성 효과가 우수할 수 있다.
구체적으로， 상기 필름층은 폴리이미드계 필름, PET필름, 나일론필름， 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 다만， 이에 제한하는 것은 아니며, 열합지로 접합이 가능한 모든 필름을 사용할 수 있다.
상기와 같은 필름을 필름층으로 사용할 경우, 탄소섬유 면사와 전도성 부재가 접촉되는 영역이 증대될 수 있다. 이에, 발열구동이 가능한 탄소섬유 면사의 필라멘트가 극대화되어 온도 효율성이 우수할 수 있다ᅳ 또한， 초슬림화를 통한 접힘 내구성이 우수할 수 있다.
상기 탄소섬유 면사 (10)의 양단부에 접촉하는 전도성 부재 (30)를 포함할 수 있다.
본 발명의 명세서에서 탄소섬유 면사의 양단부라 함은， 상기 탄소섬유 면사의 .길이 방향의 양 끝단부를 의미할 수 있다.
구체적으로, 상기 전도성 부재 (30)는 탄소섬유 면사 (10)의 양단부에 최소 2 면 이상 접촉될 수 있다. 더 구체적으로, 상기 전도성 부재 (30)는 탄소섬유 면사 (10)의 양단부와 2 면 이상 접촉하며, 상기 탄소섬유 면사 (10)의 가장자리 부에 위치할 수 있다.
또한, 상기 전도성 부재는 플러스 (+ ) 전극과 마이너스 (-) 전극이 서로 만나지 않는 형태일 수 있다.
상기의: 같이. 도성ᅵ 부재를 포함함으로 ， 후술하는 전원 연-결부를 통해 탄소섬유 면사에 전기를 효율적으로 공급할 수 있다.
상기 전도성 부재 (30)와 접촉하는 전원 연결부 (40)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 전원 연결부 (40)는 커넥터， USB 커넥터, 또는 이들의 조합일 수 있다. 다만, 이에 제한하는 갓은 아니며 전원을 연결할 수 있는 것이라면 모두 가능하다.
더 구체적으로, 상기 전원 연결부 (40)를 통해 외부 전원과 탄소섬유 발열 패치와 연결이 가능하다. 또한, 상기 전원 연결부 (40)는 탄소섬유 발열 패치의 가장 상부층의 외부로 노출된 형태일 수 있다. 다만, 이에 제한하는 것은 아니며 상부층에 내장될 수도 있다.
이는 본원 도 7 내지 11에 도시된 일례를 통해 확인할 수 있다. 도 7 은 본 발명의 일 구현예에 따른 탄소섬유 발열 패치에 사용되는 전원 연결부의 일 예로서, USB 커넥터가 상기 베이스 원단에 내장되어 있는 경우를 도시한 도면이다.
도 8 은 본 발명의 일 구현예에 따른 탄소섬유 발열 패치에 사용되는 전원 연결부의 일 예로서, USB 커넥터 (female connector)에 USB 연결 케이블의 커넥터 (male connector)가 연결된 상태를 도시한 도면이다.
도 9 는 본 발명의 일 구현예에 따른 탄소섬유 발열 패치에 사용되는 전원 연결부의 일 예로서, USB 커넥터에 전도체가 접속되어 있는 상태를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 구현예에 따른 탄소섬유 발열 패치에 사용되는 전원 연결부의 일 예로서， USB 커넥터 (female connector)가 커버층의 외부로 노출되어 있는 경우를 도시한 도면이다.
도 7 에 상기 외부 연결부의 일 예로서, USB 커넥터 (41)가 상기 커버층에 내장되어 있는 경우를 도시하고 있으며, 도 8 에는 USB 커넥터 (female connector)(41)에 USB 연결 케이블 (50)의 커넥터 (male connector)(51)가 연결될 수 있다.
또한, 도 9 에는 상기 전원 연결부의 일 예로서, USB 커넥터 (41)에 전도체 (42)가 접속되어 있는 상태를 도시하고 있으며, 도 10 에는 USB 커넥터 (female connector)(41)가 커버층의 외부로 노출되어 있는 경우를 도시하고 있다.
상기 탄소섬유 발열패치는 상기 필름층의 표면과 이면에 커버층을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 커버층은 면， 부직포， 또는 이들의 조합일 수 있다. 다만， 이에 제한하는 것은 아니다.
본 발명의 다른 일 구현예에 의한 탄소섬유 발열 패치는 탄소섬유 발열 패치의 폭 또는 길이 방향으로 위치하는 탄소섬유 면사 (10)와 그리고 상기 탄소섬유 면사의 양단부에 위치하는 전도성 부재 (30)를 포함할 수 있다.
이는 본원 도 2에 개시된 바와 같다.
본 발명의 다른 일 구현예에 의한 탄소섬유 발열 패치는 탄소섬유 발열 패치의 폭 방향으로 위치하는 제 1 탄소섬유 면사 (11), 상기 제 1 탄소섬유 면사와 교차하며, 탄소섬유 발열 패치의 길이 방향으로 위치하는 제 2탄소섬유 면사 (12), 상기 제 1탄소섬유 면사 및 제 2탄소섬유 면사의 일단부에 위치하는 제 1전도성 부재 (31), 상기 제 1 탄소섬유 면사 및 제 2 탄소섬유 면사의 타단부에 위치하는 제 2 전도성 부재 (32)를 포함하는 탄소섬유 발열 패치를 제공할 수 있다.
이는 본원 도 3 및 도 4에 개시된 바와 같다.
상기 탄소섬유 발열 패치는 상기 제 1 전도성 부재 (31) 또는 제 2 전도성 부재 (32) 중 어느 하나와 접촉하는 전원 연결부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 탄소섬유 면사 (11)와 제 2 탄소섬유 면사 (12)는 상기 제 1 전도성 부재 (31) 및 제 2 전도성 부재 (32)에 의해, 각각 전원 연결부로부터 전기적으로 접촉될 수 있다.
더 구체적으로, 본 발명의 다른 일 구현예에 의한 탄소섬유 발열 패치는 탄소섬유 발열 패치의 폭 방향으로 위치하는 제 1 탄소섬유 면사 (11)와, 탄소섬유 발열 패치의 길이 방향으로 위치하는 제 2 탄소섬유 면사 (12)가 교차하는 형태일 수 있다.
다만, 상기 제 1 탄소섬유 면사 (11)와 제 2 탄소섬유 면사 (12)의 표면에는 코팅층을 더 포함할 수 있다.
전술하였듯이， 코팅층은 탄소섬유 면사를 이루는 필라멘트를 고정시킬 수 있다. 더해서， 상기 코팅층은 절연층의 역할을 할 수 있다. 이에， 코팅층을 포함하는 탄소섬유 면사를 서로 교차하도록 적층하여도 합선 현상이 유발되지 않을 수 있다.
이는 본원 도 ^및 도 4를 통해서도 확인할 수 있다.
도 2 는 본 발명의 일 구현예에 따른 탄소섬유 면사에 전도성 부재가 부착되는 일례를 개략도로 나타낸 것이다.
도 4 는 본 발명의 다른 일 구현예에 따른 탄소섬유 발열 면사에 전도성 부재가 부착되는 일례를 개략도로 나타낸 것이다.
도 2 및 도 4 에 도시된 바와 같이， 제 1 탄소섬유 면사 (11)와 제 2 탄소섬유 면사 (12)가 서로 교차하며 격자 (메쉬) 형태로 배열된 것을 확인할 수 있다. 이와 같이, 격자 형태로 교차되어 배열될 경우 각각의 탄소섬유가 교차하는 지점에서 열점 (발열)이 있을 수 있다. 이에, 일방향 배열보다 발열 효율이 증대될 수 있다. 이는, 상기 제 1 탄소섬유 면사 (1 1)와 제 2 탄소섬유 면사 (12) 표면의 코팅층이 절연층 역할을 함에 따라, 합선 현상이 유발되지 않기 때문이다. 마지막으로， 상기 탄소섬유 면사의 표면과 이면에 커버층을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 커버층은 면, 부직포, 또는 이들의 조합일 수 있다. 다만, 이에 제한하는 것은 아니다.
또한， 상기 커버층의 일면 또는 양면에 점착층, 접착층 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기와 같은 커버층은 탄소섬유 면사와 점접착 호환성뿐만 아니라, 인체, 의류 등 다양한 기재 (적용 대상물)에 탈부착이 가능한 점착형 부직포 등으로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 대략 60 도 ( °C )의 온도에서 상기 커버층과 탄소섬유 면사를 접착하는 경우, 상기 탄소섬유 면사는 상기 커버층의 일면에 고정되므로 탄소섬유 다발의 를어짐을 방지할 수 있다.
전술한 특징을 제외한 다른 구성은 전술한 바와 같으므로, 자세한 설명은 생략한다.
본 발명의 다른 일 구현예인 탄소섬유 발열 패치의 제조방법은 하기와 같다.
구체적으로, 탄소섬유 면사를 제조하는 단계， 전도성 부재가 부착된 제 1필름층을 준비하는 단계， 제 2필름층을 준비하는 단계, 상기 제 1필름층 상에 탄소섬유 면사를 배치하는 단계， 상기 전도성 부재에 전원 연결부를 부착하는 단계， 및 상기 제 2필름층을 상기 탄소섬유 면사 표면에 적층한 후 핫 프레싱 하는 단계를 포함할 수 있다.
먼저, 탄소섬유 면사를 제조하는 단계를 실시할 수 있다.
상기 단계는 탄소섬유 다발을 광폭화 (spreading)하여 탄소섬유 면사를 제조하는 단계 및 광폭화된 탄소섬유 면사를 슬림 (slim)화하는 단계를 포함할 수 있다.
구체적으로， 상기 광폭화하는 단계에서 탄소섬유 다발은 코일 (미도시)로부터 언와인딩 (unwinding) 되면서 공급될 수 있다.
상기 탄소섬유 다발은 진공과 열풍에 의해 발생된 기류에 의하여 설정된 폭으로 펼쳐질 수 있다. 구체적으로, 진공 펌프에 의하여 생성되는 진공은 흡인 기류를 발생시켜 탄소섬유 다발을 강력하게 흡인할 수 있다. 한편 열풍기에서 생성되어 탄소섬유 다발 쪽으로 분출되는 열풍이 탄소섬유 다발과 부딪치면서 탄소섬유 다발을 원하는 폭으로 펼쳐지게 하면서 목적하는 두께로 슬림화한다.
상기 탄소섬유 다발은 폭당 2,000 내지 5,000 개 /mm 의 필라멘트를 포함할 수 있다. 상기 탄소섬유 다발에 포함된 필라멘트의 평균 직경은 5 내지 8 일 수 있다.
여기서， 상기 탄소섬유 다발의 폭 (W)은 탄소섬유 다발의 길이 (L) 방향에 수직한 방향의 크기를 가리키며， 상기 탄소섬유 다발의 두께는 탄소섬유 다발의 폭 (W)과 길이 (L)가 이루는 평면에 대하여 직교하는 방향의 크기를 가리킨다.
이에 전술한 광폭화 단계에 의해, 상기 탄소섬유 다발은 초기 폭 대비 2 배 내지 10 배로 광폭화할 수 있다. 이에 따라 제조된 탄소섬유 면사의: 폭은 1 내지 1 ,000mm 일 수 있다. 보다 구체적으로는， 2.5 내지 500mm 일 수 .있다. 다만, 이에 제한하는 것은 아니다.
또한， 슬림화 단계에 의해 광폭화된 탄소섬유 다발 내 필라맨트는 초기 두께 대비 1/2 내지 1/25 비로 슬림화할 수 있다. 이에 따라 제조된 탄소섬유 면사의 두께는 5 내지 300 일 수 있다..
상기 탄소섬유 면사 폭당 필라멘트의 개수는 개수 100 내지 1 ,000 개 /mm 일 수 있다. 구체적으로, 상기 탄소섬유 면사 두께 대비 폭의 비 (폭 /두께)는 50 내지 2,000일 수 있다.
상기 탄소섬유 면사의 구성에 따른 효과는 앞서 기술한 바와 같으므로， 자세한 설명은 생략한다.
구체적으로， 탄소섬유 면사를 제조하는 단계는 상기 탄소섬유 면사 표면을 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 코팅하는 단계는 광폭화된 탄소섬유 면사를 코팅액에 침지하는 단계， 및 상기 탄소섬유 면사 표면의 코팅액을 건조하는 단계를 포함할 수 있다.
이때， 열경화성 수지, 핫멜트 타입 열가소성 수지， 또는 이들의 조합을 코팅액으로 사용할 수 있다. 다만, 이에 제한하는 것은 아니며, 탄소섬유 면사를 이루는 필라멘트를 광폭화된 상태로 고정하기 위한 물질이라면 모두 가능하다. 이와 같이 코팅하는 경우, 탄소섬유 면사를 이루는 필라맨트를 고정시킬 수 있다.
이후, 전도성 부재가 부착된 제 1필름층을 준비하는 단계를 실시할 수 있다.
상기 단계에서 필름은 폴리이미드계 필름 , PET필름, 나일론필름, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한하는 것은 아니며， 통상적으로 열라미네이션이 가능한 모든 필름을 포함할 수 있다.
상기와 같은 필름을 필름층으로 사용할 경우, 탄소섬유 면사와 전도성 부재가 접촉되는 영역이 증대될 수 있다. 이에， 발열구동이 가능한 탄소섬유 면사의 필라맨트가 극대화되어 은도 효율성이 우수할 수 있다. 또한， 초슬림화를 통한 접힘 내구성이 우수할 수 있다.
더 구체적으로, 상기 종류의 필름을 사용하지 않을 경우, 이후 ¾ 프레싱 단계에서 필름층 구조의 변형이 있을 수 있다. 또한, 화재의 위험성이
ΛΑ a T
또한, 상기 제 1필름층에 부착된 전도성 부재는 박막 형태일 수 있다. 이후， 제 2필름층을 준비하는 단계를 실시할 수 있다.
상기 제 2필름층의 필름도 폴리이미드계 필름， PET필름, 나일론필름， 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 다만， 이에 제한하는 것은 아니며, 통상적으로 열라미네이션이 가능한 모든 필름을 포함할 수 있다.
이후, 상기 제 1필름층 상에 탄소섬유 면사를 배치하는 단계를 실시할 수 있다.
이때， 상기 탄소섬유 면사의 양단부는 상기 제 1 필름층에 부착된 전도성 부재와 접촉될 수 있다.
본 명세서에서 상기 탄소섬유 면사의 양단부라 함은 상기 탄소섬유 면사의 길이 방향의 양 끝단부를 가리킬 수 있다.
이에 따라， 상기 전도성 부재는 탄소섬유 면사의 양단부에 최소 2 면 이상 부착할 수 있다. 더 구체적으로, 상기 전도성 부재는 탄소섬유 면사의 양단부와 2 면 이상 접촉하며, 상기 탄소섬유 면사의 가장자리 부에 부착할 수 있다.
또한, 상기 제 1 필름층 상에 탄소섬유 면사를 배치할 때, 복수 개의 탄소섬유 면사를 이용하여 배치할 수 있다. 구체적으로, 상기 탄소섬유 면사 사이 간격이 상기 탄소섬유 면사의 폭에 대해 0.5 내지 10 배로 배치할 수 있다.
이와 같이 배치하는 경우, 발열 효과가 우수할 수 ,있다. 이러한 이유는 탄소섬유 면사에서 발생되는 열이 필름 층을 따라 전도되어 발열패치 면적 전체를 발열하기 때문이다.
구체적으로, 탄소섬유 면사 발열체 간격이 좁을수록 승온 시간이 빠르고 발열패치의 온도 균일성이 우수할 수 있다. 반면, 탄소섬유 면사 발열체 간격이 넓을수록, 에너지 효율이 우수할 수 있다.
다만, 너무 좁을 경우 전력 소모량이 층가할 수 있다. 또한， 너무 넓을 경우， 승온 시간이 길고 온도 균일성이 저하될 수 있다: 이에, 상기 범위로 탄소섬유 면사를 배치할 수 있다.
또한， 상기 탄소섬유 면사는 일방향으로 배치할 수 있다. 한편으론 탄소섬유 면사가 교차하도록 배치할 수 있다. 다만, 이에 제한하는 것은 아니다ᅳ
이후, 상기 전도성 부재에 전원 연결부를 부착하는 단계를 실시할 수 있다.
상기 전원 연결부는 커넥터, USB 커넥터, 또는 이들의 조합일 수 있다. 다만, 이에 제한하는 것은 아니며 전원을 연결할 수 있는 것이라면 모두 가능하다.
더 구체적으로, 상기 전원 연결부를 통해 외부 전원과 탄소섬유 발열 패치와 연결이 가능하다.
마지막으로， 상기 제 2필름층을 상기 탄소섬유 면사 표면에 적층한 후 핫 프레싱 하는 단계를 실시할 수 있다.
전술한 단계에서, 전도성 부재가 부착된 제 1 필름층 상에 탄소섬유 면사를 배치하였다. 이후, 상기 단계에서 탄소섬유 면사 표면에 제 2필름층을 더 적층하여 핫 프레싱을 실시할 수 있다.
이에 따라， 탄소섬유 면사와 전도성 부재의 표면과 이면에 필름층이 위치한 상태일 수 있다.
이때， 상기 핫 프레싱 단계는 120 내지 400 °C 온도에서 실시할 수 있다.
구체적으로， 0.5 내지 20MPa 압력에서 실시할 수 있다. 상기 조건에서 핫 프레싱함으로써, 탄소섬유 면사와 필름을 효율적으로 접착할 수 있다. 상기와 같이 핫 프레싱하는 경우 필름의 변형을 최소화하며 탄소섬유 면사와 접착할 수 있다.
더 구체적으로 핫 프레싱 온도가 12C C 미만인 경우 필름의 융착이 용이하지 않아 들뜸 현상이 유발될 수 있다. 한편, 핫 프레싱 온도가 400°C를 초과하는 경우, 접착 필름의 표면이 녹아 탄소섬유 발열 패치의 유연함과 두께의 일관성을 유지할 수 없다.
이후, 상기 필름 표면과 이면에 커버층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때， 상기 커버층은 면, 부직포， 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 다만， 이에 제한하는 것은 아니다.
본 발명의 또 다른 일 구현예는 탄소섬유 면사를 제조하는 단계， 탄소섬유 발열 패치의 폭 또는 길이 방향으로 상기 탄소섬유 면사를 배치하는 단계, 상기 탄소섬유 면사의 양단부에 전도성 부재를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 구현예는 탄소섬유 면사를 제조하는 단계, 탄소섬유 발열 패치의 폭 방향으로 제 1 탄소섬유 면사를 배치하는 단계， 탄소섬유 발열 패치의 길이 방향으로 제 2 탄소섬유 면사를 배치하는 단계， 상기 제 1 탄소섬유 면사 및 제 2 탄소섬유 면사의 일단부에 제 1 전도성 부재를 형성하는 단계， 및 상기 제 1 탄소섬유 면사 및 제 2 탄소섬유 면사의 타단부에 제 2전도성 부재를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 구현예에 따른 탄소섬유 발열 패치의 제조방법에서, 탄소섬유 발열 패치의 폭 방향으로 제 1 탄소섬유 면사를 배치하는 단계와， 탄소섬유 발열 패치의 길이 방향으로 제 2탄소섬유 면사를 배치하는 단계를 실시할 수 있다.
전술하였듯이, 상기 제 1탄소섬유 면사 (11)와 제 2탄소섬유 면사 (12)의 표면에는 코팅층을 더 포함할 수 있다.
전술하였듯이， 코팅층은 탄소섬유 면사를 이루는 필라멘트를 고정시킬 수 있다. 더해서， 상기 코팅층은 절연층의 역할을 할 수 있다. 이에， 코팅층을 포함하는 탄소섬유 면사를 서로 교차하도록 적층하여도 합선 현상이 유발되지 않을 수 있다. 이후, 상기 제 1 탄소섬유 면사 및 제 2 탄소섬유 면사의 일단부에 1 전도성 부재를 형성하는 단계, 및 상기 제 . 1 탄소섬유 면사 및 제 2 탄소섬유 면사의 타단부에 제 2 전도성 부재를 형성하는 단계를 실시할 수 있다.
구체적으로, 상기 전도성 부재를 형성하는 단계는， 전도성 페이스트로 함침하는 단계; 전도성 박막을 부착하는 단계; 전도성 물질을 스퍼터링법으로 증착하는 단계; 또는 이들의 조합을 이용할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 전도성 박막을 부착하는 단계는 상기 전도성 페이스트로 함침하는 단계 이전 단계 또는 상기 전도성 페이스트로 함침하는 단계 이후에 실시할 수 있다. 구체적으로， 페이스트로 함침한 후 건조 이후에 실시할 수 있다. 이에, 상기 전도성 박막은 상기 전도성 페이스트가 함침된 부분에 부착될 수 있다. 다만, 이에 제한하는 것은 아니다.
보다 더 구체적으로, 상기 전도성 물질을 스퍼터링법으로 증착하는 단계는 상기 전도성 페이스트로 함침하는 단계 이전 단계 또는 상기 전도성 페이스트로 함침하는 단계 이후에 실시할 수 있다.
더 구체적으로， 상기 전도성 물질을 증착하는 단계는 상기 페이스트로 함침하는 단계와.상기 페이스트 함침， 건조 단계를 생략하고 실행할 수 있다. 이 경우， 상기 전도성 물질을 증착하는 단계는 상기 탄소섬유 면사 제조 단계를 행한 후 실행할 수 있다.
또한, 상기 전도성 박막은 용이한 전원 인가를 위해 탄소섬유 면사의 양단부에서 상기 탄소섬유 면사의 폭 방향으로 일정 길이 돌출될 수 있다. 이는 본원 도 2에도 도시되어 있다.
먼저， 상기 전도성 부재를 형성하는 단계는 탄소섬유 면사의 양단부에 전도성 페이스트를 함침하는 방법을 이용할 수 있다. 상기 단계는 함침 후 건조하는 단계까지 포함할 수 있다.
이때， 전도성 페이스트는 슬러리 형태일 수 있다. .
구체적으로, 전도성 페이스트는 은 (Ag) 페이스트 (paste), 금 (Au) 페이스트， 구리 (Cu) 페이스트， 니켈 (Ni) 페이스트， 탄소 나노튜브 (CNT: Carbon Nano Tube) 페이스트 등에서 선택되는 어느 하나의 페이스트 또는 이들 중 적어도 어느 하나 이상의 페이스트를 포함하는 합성 페이스트 일 수 있다.
전도성 페이스트를 이용할 경우, 탄소섬유 면사의 길이 방향 양단부를 목적하는 길이만큼 용이하게 함침시킬 수 있다.
한편으로는, 전도성 박막 (foil)을 부착하는 방법을 이용할 수 있다. 구체적으로, 전도성 박막은 전도성 페이스트가 함침된 부분 상에 더 부착될 수 있다. 다만， 상기 전도성 박막의 일단부는 용이한 전원 인가를 위하여 상기 탄소섬유 면사의 양단부에서 상기 탄소섬유 면사의 폭 방향으로 일정한 길이 돌출될 수 있다.
이때, 전도성 박막 (foil)은 구리 (Cu) 박막, 은 (Ag) 박막， 금 (Au) 박막, 니켈 (NO 박막 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 다만， 이에 제한하는 것은 아니다. 상기 전도성 박막의 두께는 lOOnm 내지 500nm일 수 있다. 또한, 전도성 물질을 스퍼터링법으로 증착하는 방법을 이용할 수 있다.
구체적으로， 전도성 물질을 진공 상태에서 증발시켜 박막을 형성하는 스퍼터링 (sputtering)법을 이용할 수 있다.
이때, 전도성 물질은 구리 (Cu), 은 (Ag), 금 (Au), 탄소섬유， 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
또한 전도성 물질 (구리 (Cu), 은 (Ag), 금 (Au), 등)이 박막으로 형성된 필름층을 적용할 수도 있다. 이 때 필름층 박막 전도부에 탄소섬유 면사를 일정한 간격으로 위치하도록 배열한 적층체 위에 순수 필름층을 배치한 후, 전원 인가 회로를 연결한 후 핫 프레싱하여 초슬림 필름 타입으로 제조가 가능하였다.
상기 전도성 페이스트, 상기 전도성 박막, 및 전도성 물질은 탄소섬유 면사 내 필라멘트의 효율적인 발열을 위하여 탄소섬유보다 큰 전기 전도성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다. 따라서, 탄소섬유 면사와의 접촉저항이 최소화 되어 저전압 (예컨대, DC 5V 등) 발열 구현이 가능하게 된다.
본원 도 2 내지 도 4 를 통해 전도성 부재의 부착 예를 확인할 수 있다. 도 2 는 본 발명의 일 구현예에 따른 탄소섬유 면사에 전도성 부재가 부착되는 일례를 개략도로 나타낸 것이다.
도 3 은 본 발명의 다른 일 구현예에 따른 탄소섬유 발열 패치를 개략도로 나타낸 것이다.
도 4 는 본 발명의 다른 일 구현예에 따른 탄소섬유 발열 면사에 전도성 부재가 부착되는 일례를 개략도로 나타낸 것이다.
도 2 에 도시된 바와 같이， 전도성 부재는 플러스 (+ ) 전극과 마이너스 (―) 전극을 인가할 수 있도록 탄소섬유 면사의 양단부에 일자 형태로 부착될 수 있다.
도 3 에 도시된 바와 같이, 탄소섬유 면사의 2 면에 각각 π 자 또는
L 자 형태로 부착될 수 있다. 이때 제 1탄소섬유 면사와 제 2제 1탄소섬유 면사는 각각 서로 교차할 수 있다.
도 4 에 도시된 바와 같이, 탄소심유 면사의 양단부에 일자 형태로 부착될 수 있다. 이때, 제 1탄소섬유 면사와 제 2제 1탄소섬유 면사는 각각 서로 교차할 수 있다.
즉, 상기와 같이 전도성 부재를 포함함으로써， 탄소섬유 면사에 전기를 효율적으로 공급할 수 있다. . ' . 구체적으로， 상기 전도성 부재를 형성하는 단계 이후에， 상기 전도성 부재에 전원 연결부를 부착하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이에, 전원 열결부를 통해 공급되는 전원이 전도성 부재에 의해 탄소섬유 면사에 전달될 수 있다.
더 구체적으로, 탄소섬유 면사를 제조하는 단계는 전술한 바와 같으므로 자세한 설명은 생략한다.
이하, 실시예를 통해 상세히 설명한다. 단 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 와하여 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
탄소섬유 발열 패치용 탄소섬유 면사를 제조하였다.
이후, 상기 탄소섬유 면사 필라멘트 표면을 열경화성 수지로 코팅하였다. 또한， 동박의 전도성 부재가 부착된 폴리이미드계 필름 (제 1 필름층)과 순수 폴리이미계 필름 (제 2필름층)을 준비하였다.
상기 탄소섬유 면사 7 개를 준비한 후, 상기 탄소섬유 면사의 폭 대비 4배 간격으로 배치하였다.
이후, 상기 탄소섬유 면사 양단부가 폴리이미드 필름 (제 1 필름층)에
' 부착된 동박 전도성 부재와 접촉하도록 배치하였다. 이후, 상기 전도성 부재에 USB 커넥터 전원 연결부를 부착하였다.
마지막으로, 상기 제 1 필름층 상에 일정 간격으로 배치된 탄소섬유 면사 표면에 제 2 필름층을 배치, 적층한 후 핫 프레싱하였다. 이때， 온도와 프레스 압력은 260 ^ lOMPa로 하였다.
이는 도 5에 도시된 바와 같다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 탄소섬유 발열 패치의 사진이다. 다만, 이는 본 발명의 일 구현예에 따른 예시를 개시한 것일 뿐, 이에 한정하지 않는다. .
실시예 2
실시예 1에 따른 탄소섬유 발열 패치에 커버층을 더 포함하였다. 이는 도 6에 도시된 바와 같다.
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 탄소섬유 발열 패치의 사진이다. 도 6 에 도시된 바와 .같이 , 탄소섬유 발열 패치 상에 커버층을 더 형성함으로써 다양한 목적으로 이용할 수 있다.
이에 따라， 본 발명의 일 구현예에 따른 탄소섬유 발열 패치는 상용의류 및 /또는 피부에 탈부착이 가능할 수 있다， 또한, 순수 DC 전원올 사용하여 전자파가 발생하지 않으므로 인체에 무해하고， 원적외선을 방사하여 인체에 유익하디-.
또한, 상기 발열 패치의 주요 적용 가능분야 아래와 같지만, 발열이 필요한 모든 분야에 제품화가 가능함은 물론이다.
- 섬유 적용 분야: 방석, 점퍼, 신발， 와이셔츠， 장갑 등의 섬유제품에 '적용 가능.
- 피부 적용 분야: 한방 및 의료용 파스, 생리통 완화， 통증 억제， 진통소염 약 성분을 종전보다 깊숙히 침투하여 통증을 완화할 수 있음. 이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만， 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
【부호의 설명】
1： 탄소섬유 발열 패치
10： 탄소섬유 면사
1 1： 제 1탄소섬유 면사
12： 제 2탄소섬유 면사
20： 필름층
21： 제 1.필름층
22： 제 2필름층
30： 전도성 부재 31 : 제 1전도성 부재
32： 제 2전도성 부재
40： 전원 연결부
41： USB 커넥터
42： 전도체
50： USB 연결 케이블
51： USB 연결 케이블의 커넥터 (male connector)

Claims

【'청구범위】,
【청구항 1】
탄소섬유 면사;
상기 탄소섬유 면사의 양단부에 접촉하는 전도성 부재;
상기 전도성 부재와 접촉하는 전원 연결부; 및
상기 탄소섬유 면사의 표면과 이면에 위치하는 필름층을 포함하고，. 상기 탄소섬유 면사의 두께는 5 내지 300 이며,
상기 탄소섬유 면사 폭당 필라멘트의 개수는 100 내지 1 ,000개 /mm인 탄소섬유 발열 패치.
【청구항 2】
제 1항에서，
상기 필름층은,
폴리이미드계 필름, PET 필름， 나일론필름， 또는 이들의 조합인 탄소섬유 발열 패치.
【청구항 3】
제 2항에서. ,
상기 필름층의 두께는 0.01 내지 0.5mm인 탄소섬유 발열 패치. 【청구항 4】
탄소섬유 발열 패치의 폭 또는 길이 방향으로 위치하는 탄소섬유 면사; 및 상기 탄소섬유 면사의 양단부에 위치하는 전도성 부재를 포함하는 탄소섬유 발열 패치.
【청구항 5】
탄소섬유 발열 패치의 폭 방향으로 위치하는 제 1 탄소섬유 면사; 상기 제 1 탄소섬유 면사와 교차하며, 탄소섬유 발열 패치의 길이 방향으로 위치하는 제 2탄소섬유 면사;
상기 제 1 탄소섬유 면사 및 제 2 탄소섬유 면사의 일단부에 위치하는 제 1전도성 부재; 및
상기 제 1 탄소섬유 면사 및 제 2 탄소섬유 면사의 타단부에 위치하는 제 2전도성 부재를 포함하는 탄소섬유 발열 패치.
【청구항 6】
제 4항 또는 제 5항에서, 상기 탄소섬유 발열 패치는,
상기 전도성 부재와 접촉하는 전원 연결부를 더 포함하는 탄소섬유 발열 패치.
【청구항 7】
5 제 4항 또는 제 5항에서,
상기 탄소섬유 발열패치는,
탄소섬유 면사의 표면과 이면에 커버층을 더 포함하며, 상기 커버층은 면, 부직포, 또는 이들의 조합인 탄소섬유 발열 패치. 【청구항 8】
10 제 4항 또는 제 5항에서,
상기 커버층의 일면 또는 양면에 점착층， 접착층 또는 이들의 조합을 포함하는 탄소섬유 발열 패치. .
【청구항 93
제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에서，
15. 상기 탄소섬유 면사의 표면에는 코팅층이 위치하며,
상기 코팅충은 절연층인 탄소섬유 발열 패치.
【청구항 10】
제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에서，
상기 탄소섬유 면사의 두께 대비 폭의 비 (폭 /두께)는 50 내지 0 2,000인 탄소섬유 발열 패치.
【청구항 11】
제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에서，
상기 탄소섬유 발열 패치는 복수개의 탄소섬유 면사를 포함하고， 전체 면적 100%에 대한 상기 탄소섬유 면사의 면적은 10 내지 5 90%인 탄소섬유 발열 패치.
【청구항 12]
제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에서， . 상기 탄소섬유 면사 간의 간격은, 상기 탄소섬유 면사의 폭에 대해
0.5 내지 10배인 탄소섬유 발열 패치.
0 【청구항 13】
탄소섬유 면사를 제조하는 단계; 전도성 부재가 부착된 제 1필름층을 준비하는 단계;
제 2필름층을 준비하는 단계 ;
상기 제 1필름층 상에 탄소섬유 면사를 배치하는 단계;
상기 전도성 부재에 전원 연결부를 부착하는 단계; 및
상기 제 2 필름층을 상기 탄소섬유 면사 표면에 적층한 후 핫 프레싱 하는 단계를 포함하되,
상기 탄소섬유 면사의 두께는 5 내지 300 인 탄소섬유 발열 패치의 제조방법. - [청구항 14】
제 13항에서,
상기 필름을 준비하는 단계에서,
상기 필름은 폴리이미드계 필름， PET 필름， 나일론필름, 또는 이들의 조합을 포함하는 탄소섬유 발열 패치의 제조방법.
【청구항 15】
제 13항에서， .
상기 탄소섬유 면사와 상기 필름을 핫 프레싱하는 하는 단계는,
120 내지 400 °C 온도에서 실시하는 탄소섬유 발열 패치의 제조방법. 【청구항 16】 ᅳ
제 15항에서,
상기 탄소섬유 면사와 상기 필름을 핫 프레싱하는 하는 단계는,
0.5 내지 20MPa 압력에서 실시하는 탄소섬유 발열 패치의 제조방법ᅳ 【청구항 18】
제 13항에서，
상기 전도성 부재는 박막 형태인 탄소섬유 발열 패치의 제조방법. 【청구항 19】
제 13항에서,
상기 탄소섬유 면사의 양단부가 상기 전도성 부재와 접촉하는 탄소섬유 발열 패치의 제조방법
【청구항 20】
탄소섬유 면사를 제조하는 단계; 탄소섬유 발열 패치의 폭 또는 길이 방향으로 상기 탄소섬유 면사를 배치하는 단계 ;
상기 탄소섬유 면사의 양단부에 전도성 부재를 형성하는 단계를 포함하는 탄소섬유 발열 패치의 제조방법.
【청구항 21】
탄소섬유 면사를 제조하는 단계;
탄소섬유 발열 패치의 폭 방향으로 제 1탄소섬유 면사를 배치하는 단계;
탄소섬유 발열 패치의 길이 방향으로 제 2탄소섬유 면사를 배치하는 단계;
상기 제 1탄소섬유 면사 및 제 2탄소섬유 면사의 일단부에 제 1전도성 부재를 형성하는 단계; 및
상기 제 1 탄소섬유 면사 및 제 2 탄소섬유 면사의 타단부에 제 2전도성 부재를 형성하는 단계를 포함하는 탄소섬유 발열 패치의 제조방법.
[청구항 22】
제 20항 또는 제 21항에서，
상기 전도성 부재를 형성하는 단계 이후에，
상기 전도성 부재에 전원 연결부를 부착하는 단계, 및
상기 탄소섬유 면사 표면에 커버층을 형성하는 단계를 더 포함하는 탄소섬유 발열 패치의 제조방법.
【청구항 23】
제 20항 또는 제 21항에서，
상기 탄소섬유 표면에 커버층을 형성하는 단계는,
상기 커버층의 일면 또는 양면에 점착층， 접착층 또는 이들의 조합을 형성하여 탄소섬유 면사 표면에 접착하는 탄소섬유 발열 패치의 제조방법. 【청구항 24]
제 20항 또는 제 21항에서,
상기 전도성 부재를 형성하는 단계는，
전도성 페이스트로 함침하는 단계;
전도성 박막을 부착하는 단계; 전도성 물질을 스퍼터링법으로 증착하는 단계; 또는 이들의 조합을 이용하는 탄소섬유 발열 패치의 제조방법 .
【청구항 25】
제 13항 내지 제 21항 중 어느 한 항에서,
탄소섬유 면사를 제조하는 단계는,
탄소섬유 다발을 광폭화 (spreading)하여 탄소섬유 면사를 제조하는 단계; 및
광폭화된 탄소섬유 면사를 슬림 (slim)화하는 단계를 포함하는 탄소섬유 발열 패치의 제조방법.
【청구항 26】
제 13항 내지 제 21항 중 어느 한 항에세
상기 광폭화하는 단계는,
탄소섬유 다발의 초기 폭 대비 2 배 내지 10 배로 광폭화하는 탄소섬유 발열 패치의 제조방법.
【청구항 27】
제 13항 내지 제 21항 중 어느 한 항에서，
상기 슬림화하는 단계는,
탄소섬유 다발 내 필라멘트의 초기 두께 대비 1/2 내지 1/25 비로 슬림화하는 탄소섬유 발열 패치의 제조방법.
【청구항 28】
제 13항 내지 제 21항 중 어느 한 항에서，
, 탄소섬유 면사를 제조하는 단계는,
상기 슬림화된 탄소섬유 면사 표면을 코팅하는 단계를 더 포함하는 탄소섬유 발열 패치의 제조방법.
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