WO2020050603A1 - 탄소소재 펠트 발열장치 및 이의 제조방법 - Google Patents

탄소소재 펠트 발열장치 및 이의 제조방법 Download PDF

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WO2020050603A1
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carbon material
felt
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carbon
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유인철
양기은
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(주)프로젠
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Definitions

  • the present invention relates to a carbon material felt heating device and a method for manufacturing the same, and more specifically, to insert a carbon material felt between a pair of substrates so that they can be mutually adhered in a heat-sealed manner, and the production thereof. It's about how.
  • a carbon heating device is a device that uses heat from arc discharge as a heat source, and refers to a device that generates high-temperature heat due to arc discharge and contact resistance between carbon as current flows across carbon.
  • carbon is often used as a heating element due to its excellent electrical conductivity and resistance to high temperatures among ceramics.
  • a heating element using carbon arranges a plurality of carbons, and connects the power line disposed on both sides of the carbon to contact the carbon. By doing so, the carbon is made to generate heat.
  • carbon fibers in the form of carbon are produced by heating and carbonizing organic fibers in an inert gas to generate heat when energized.
  • carbon powder containing various inorganic minerals is pasted and applied to multifilament fiber yarns.
  • Carbon and tungsten, manganese and stainless steel, etc. can be produced by pulling them into a thread in a high-temperature molten state or by carbonizing polyacrylonitrile fibers.
  • the carbon fiber Since the carbon fiber is hard and does not have a bent property, it is not easy to manufacture it in a shape suitable for the purpose of use, and thus there is a problem in that the manufacturing cost is increased.
  • the present invention was invented in order to solve the above problems, and to provide a carbon material felt heating device and a method for manufacturing the same, by inserting a carbon material felt between a pair of substrates so that they can be adhered to each other by a heat fusion method. There is this.
  • the present invention for achieving the above object, the first substrate; A second base material disposed on the first base material; And a carbon material felt inserted between the first base material and the second base material to emit heat when power is applied, wherein the first base material and the second base material are mutually adhered to each other by thermal welding.
  • the carbon material felt heating device characterized in that to prevent the leakage of the carbon material particles contained in the carbon material felt.
  • the carbon material felt is characterized in that it is a graphite (Graphite) sheet formed by carbonizing at 2,000 °C or more.
  • an adhesive layer made of an adhesive is formed on the inner surface of the first base material and the inner surface of the second base material, so that the first base material, the second base material, and the carbon material felt are mutually bonded in a heat-sealed manner. do.
  • the insulating material is attached to at least one surface of the first base material and the second base material, so that heat generated by the application of power is discharged in one direction.
  • the first base material and the second base material are at least one of polyurethane (PU, Polyurethane) and thermoplastic polyurethane (TPU, Thermoplastic Polyurethane).
  • PU polyurethane
  • TPU thermoplastic polyurethane
  • the present invention for achieving the above object, a first step, and a first step of disposing a second substrate on top of the first substrate; And after inserting the carbon material felt between the first base material and the second base material, the first base material and the second base material are adhered to each other in a heat-sealed manner, and the carbon material particles contained in the carbon material felt are leaked.
  • the carbon material felt heating device according to the present invention and a method for manufacturing the same according to the present invention by means of solving the above problems are inserted into a carbon material felt between a pair of substrates so that they are adhered to each other in a heat-sealed manner, thereby carbon contained in the carbon material felt It has the effect of preventing material leakage and at the same time excellent physical properties.
  • FIG. 1 is a carbon material felt heating device according to a first embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a carbon material felt heating device according to a second embodiment of the present invention.
  • 3 is a carbon-based felt heating device manufactured without an adhesive.
  • FIG. 4 is a carbon material felt heating device with a heat insulating material according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a carbon material felt heating device according to a first embodiment of the present invention.
  • a pair of substrates 100 made of a first substrate 110 and a second substrate 120 disposed above the first substrate 110, the first substrate 110 and the second substrate It can be confirmed that it is a carbon material felt heating device including a carbon material felt 200 that emits heat as the power is applied between the substrates 120.
  • the heat press 500 composed of the lower press 510 positioned at the lower portion of the first substrate 110 and the upper press 520 positioned at the upper portion of the second substrate 120 has a carbon material felt (
  • a curved first unevenness P1 is formed on the upper side along the upper circumference of the carbon material felt 200, and a shape corresponding to the first unevenness P1 at the lower side.
  • a curved second unevenness P2 having a shape surrounding the lower circumference of the carbon material felt 200 is formed.
  • FIG. 2 is a carbon material felt heating device according to a second preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, as in FIG. 1, between the first substrate 110 and the second substrate 120 disposed on the first substrate 110, the first substrate 110 and the second substrate 120 It can be confirmed that it is a carbon-based felt heating device including a carbon-based felt 200 that emits heat as it is inserted into the power supply.
  • the first substrate 110 and the second substrate 120 are mutually bonded in a heat-sealed manner to prevent the carbon material particles contained in the carbon material felt 200 from leaking.
  • the first step (S1) and the first step (110) of disposing the second substrate (120) on top of the first substrate (110) and the first substrate (110) After inserting the carbon material felt 200 between the second base material 120, the first base material 110 and the second base material 120 are adhered to each other in a heat-sealed manner, thereby being included in the carbon material felt 200. It can be achieved through the second step (S2) to prevent the leakage of carbon material particles.
  • the first step is a step of disposing the first substrate 110 and the second substrate 120 on top of the first substrate 110.
  • the first substrate 110 and the second substrate 120 are disposed on the upper side of the first substrate 110 in a direction parallel to the first substrate 110, so that when power is applied, carbon is applied. It can be said to be a step of preparing to increase the thermal conductivity of the material felt (200).
  • the first base material 110 and the second base material 120 are polyurethane (PU, Polyurethane) and thermoplastic polyurethane (TPU, so that heat generated as the power is supplied can be smoothly transferred to the carbon material felt 200.
  • PU polyurethane
  • TPU thermoplastic polyurethane
  • Thermoplastic Polyurethane is preferred.
  • the reason for applying the polyurethane or the thermoplastic polyurethane, the heat treatment by applying a constant temperature and pressure to the first base material 110, the second base material 120 and the carbon material felt 200 in a second step later This is because it is not only a material that enables the mutual adhesion of the first substrate 110 and the second substrate 120 to be stably performed, but also enables efficient heat transfer to the carbon material felt 200 when power is supplied. .
  • thermoplastic polyurethane (TPU, Thermoplastic Polyurethane) has a relatively thicker thickness than the polyurethane (PU, Polyurethane), so it can be mainly used when durability is required, and in other cases, polyurethane (PU, Polyurethane) ) Can be used.
  • the first substrate 110 and the second substrate 120 are arranged in parallel directions.
  • the substrate 110 and the second substrate 120 are arranged in parallel with each other.
  • FIG. 2 is different from FIG. 1, in which a soft silicone pad 522 is attached to one of the lower press 510 and the upper press 520 (in FIG. 2 of the present invention, the upper It can be seen that the silicon pad 522 is not attached to the inner surface of the press 520) and the inner surface of the lower press 510 is attached to the inner surface of the press 520.
  • the second substrate 120 has a square shape. It is formed of a first uneven (P1) along the upper surface of the plurality of made of carbon material felt (200).
  • the second step maintains the shape of the carbon material felt 200 positioned between the first base material 110 and the second base material 120 stably to prevent departure, and is contained in the carbon material felt 200. It serves to prevent the phenomenon that the carbon material particles are leaked to the outside due to the first base material 110 and the second base material 120 surrounding the carbon material felt 200.
  • the carbon material felt 200 between the first base material 110 and the second base material 120 has a property of having rigidity only by thermal welding, thereby maintaining a certain thickness to maintain physical properties.
  • first base material 110 and the second base material 120 surround the carbon material felt 200 so that the carbon material felt 200 is made of a single module in an isolated state so that it can function as a heater. It has the effect.
  • heat fusion is a series of processes that apply heat and pressure to the surface of the first substrate 110 and the surface of the second substrate 120, and a pressure of 30 to 70 kg / cm 2 for 5 to 20 seconds under a condition of 130 to 170 ° C. It is preferably made of.
  • the second base material corresponds to the interface of the adhesive layer 300 formed on the inner surface of the first base material 110 and the adhesive layer 300 formed on the inner surface of the first base material 110.
  • the adhesive layer formed on the inner surface (300) not only does not solidify the inter-adhesion of the interface, but also lacks the strength to mutually bond, resulting in deterioration of adhesion between the first base material (110) and the second base material (120). There is a problem in that it is not possible to prevent external departure of the carbon material particles contained in the carbon material felt 200 inserted in the source.
  • the adhesive forming the adhesive layer 300 due to too high temperature and too high pressure is the first base 110 ) And flowing to the surface of the second base material 120, the surfaces of the base materials become sticky and thus have no productability, and there is a problem that the thermal conductivity of the carbon material felt 200 cannot be efficiently achieved.
  • the carbon material felt 200 is preferably a graphite-like sheet formed by carbonizing carbon at 2,000 ° C or higher.
  • graphite since not only heat but also far infrared rays are generated, it is human-friendly and was applied to the present invention.
  • the inner surface of the first substrate 110 and the inner surface of the second substrate 120 This is because it is made in such a way that they are mutually adhered by heat fusion through the formed adhesive layer 300.
  • the adhesive layer 300 made of an adhesive is formed on the inner surface of the first substrate 110 and the inner surface of the second substrate 120, the first substrate 110, the second substrate 120 and the carbon material felt 200 are formed. ) Is not spaced apart from each other and can be firmly adhered. (In this regard, it will be described later in FIG. 3 together.
  • the heating device could not be made into a three-dimensional form because it was manufactured in a printing type, whereas the first substrate 110, the second substrate 120, and the carbon material felt 200 were heated as in the present invention.
  • mutual bonding is achieved by fusion, it is possible to make various shapes in three dimensions as follows, and thus has an advantage of satisfying various consumers.
  • the second substrate 120 forms a first concave-convex P1 curved along the upper side of a plurality of carbon material felts 200 made of a square, and the first substrate 110 is carbon
  • a second concave-convex P2 curved to correspond to the first concavo-convex P1 may be formed along the lower side of the material felt 200.
  • the first substrate 110 is adhered to the lower surfaces of the plurality of carbon material felts 200, and the second substrate 120 is curved along the upper surface of the carbon material felts 200. 1 It is possible to create various three-dimensional shapes according to the irregularities (P1).
  • first substrate 110, the second substrate 120 and the carbon material felt 200 is formed by forming an adhesive layer 300 made of an adhesive on the inner surface of the first substrate 110 and the inner surface of the second substrate 120. They can be firmly adhered to each other.
  • the adhesive may be ethylene vinyl acetate in the form of a film, but is not necessarily limited to the above types, and is a first base material made of any one or more of polyurethane (PU, Polyurethane) and thermoplastic polyurethane (TPU, Thermoplastic Polyurethane). Any material capable of bonding the 110 and the second substrate 120 to each other can be used.
  • PU polyurethane
  • TPU thermoplastic polyurethane
  • FIG. 3 is a carbon material felt heating device manufactured without an adhesive.
  • FIG. 3 after inserting a carbon material felt 200 ′ between a pair of substrates 100 ′ made of a first base 110 ′ and a second base 120 ′, FIGS. 1 and 2 It can be seen that, unlike, the inner surface of the first substrate 110 'and the inner surface of the second substrate 120' are heat-sealed without applying an adhesive.
  • the adhesion is made between the first base material 110 'and the second base material 120', but carbon Where the material felt 200 'is located adjacent to each other, the adhesiveness is not achieved and the floating space S is formed, so that the productability is significantly reduced.
  • the thermal conductivity of the carbon material felt 200 is also significantly reduced, after forming the adhesive layer 300 on the inner surface of the first substrate 110 and the inner surface of the second substrate 120, as in the present invention, It is preferable to heat-seal.
  • FIG. 4 is a carbon material felt heating device with a heat insulating material 400 is attached according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the first substrate 110 and the second substrate 120 show a shape in which the heat insulating material 400 is attached to at least one surface (in FIG. 4 of the present invention, the first substrate ( Insulation material 400 was attached to the surface of 110).
  • the heat insulating material 400 is attached to one or more surfaces of the first base material 110 and the second base material 120 so that heat generated by the application of power is released in only one direction. You can.

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Abstract

본 발명은 탄소소재 펠트 발열장치 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 한 쌍의 기재 사이에 탄소소재 펠트를 삽입하여 열융착 방식으로 상호 접착될 수 있도록 하는 탄소소재 펠트 발열장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 제1기재; 제1기재의 상부에 배치되는 제2기재; 제1기재와 제2기재의 사이에 삽입되어 전원이 인가됨에 따라 열을 방출하는 탄소소재 펠트;를 포함하는 것으로, 제1기재 및 제2기재는, 열융착 방식으로 상호 접착되면서 탄소소재 펠트에 포함된 탄소소재 입자의 유출을 방지하는 것을 특징으로 하는 탄소소재 펠트 발열장치를 기술적 요지로 한다.

Description

탄소소재 펠트 발열장치 및 이의 제조방법
본 발명은 탄소소재 펠트 발열장치 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 한 쌍의 기재 사이에 탄소소재 펠트를 삽입하여 열융착 방식으로 상호 접착될 수 있도록 하는 탄소소재 펠트 발열장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 탄소 발열장치는 아크방전에 의한 열을 열원으로 이용하는 장치로써, 탄소의 양단에 전류를 흐르게 함에 따라 탄소 간의 아크방전과 접촉저항에 의해 고온의 열이 발생되는 장치를 말한다.
여기서 탄소는 세라믹 중 전기전도도가 우수하고 고온에서 견딜 수 있는 성질로 인해 발열체로 많이 사용되고 있는데, 이렇듯 탄소를 이용한 발열체는 다수 개의 탄소를 배열하고, 탄소의 양측에 배치된 전원선과 탄소가 접촉되도록 연결됨으로써, 탄소가 발열되도록 이루어진다.
특히 탄소의 형태 중 탄소섬유는 유기섬유를 불활성 기체 속에서 가열 및 탄화하여 만들어 통전시 발열을 일으키게 되는 것으로 예컨대, 각종 무기 광물질이 포함된 탄소가루를 페이스트화하여 멀티필라멘트 섬유사에 도포하여 제조하거나, 탄소와 텅스텐, 망간 및 스테인리스 등을 고온 용융한 상태에서 실로 뽑거나, 폴리아크릴로니트릴 섬유를 탄화하여 제조될 수 있다.
하지만 탄소섬유의 재질 특성상 단단하고 휘어지는 성질이 없기 때문에 탄소섬유 자체가 외부로 이탈되는 현상이 발생함으로써 내구성이 저하되는 문제점이 있다.
이렇게 탄소섬유가 단단하고 휘어지는 성질이 없기 때문에 사용 목적에 적합한 형상으로 제작하기도 쉽지 않아 제조 원가가 상승되는 문제점이 있으므로, 이를 개선시킬 수 있는 기술개발 연구가 절실히 요구되는 시점이다.
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 한 쌍의 기재 사이에 탄소소재 펠트를 삽입하여 열융착 방식으로 상호 접착될 수 있도록 하는 탄소소재 펠트 발열장치 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 제1기재; 상기 제1기재의 상부에 배치되는 제2기재; 및 상기 제1기재와 상기 제2기재의 사이에 삽입되어 전원이 인가됨에 따라 열을 방출하는 탄소소재 펠트;를 포함하는 것으로, 상기 제1기재 및 상기 제2기재는, 열융착 방식으로 상호 접착되면서 상기 탄소소재 펠트에 포함된 탄소소재 입자의 유출을 방지하는 것을 특징으로 하는 탄소소재 펠트 발열장치를 기술적 요지로 한다.
바람직하게는 상기 탄소소재 펠트는, 탄소를 2,000℃ 이상에서 탄화시켜 형성된 그라파이트(Graphite) 형태의 시트인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 제1기재의 내면과 상기 제2기재의 내면에는 접착제로 이루어진 접착층이 형성됨으로써, 상기 제1기재, 상기 제2기재 및 상기 탄소소재 펠트가 열융착 방식으로 상호 접착되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 제1기재 및 상기 제2기재 중 어느 하나 이상의 표면에 단열재가 부착됨으로써, 전원 인가에 의해 발생되는 열이 한방향으로 방출되도록 하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 제1기재 및 상기 제2기재는, 폴리우레탄(PU, Polyurethane) 및 열가소성 폴리우레탄(TPU, Thermoplastic Polyurethane) 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
한편 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 제1기재와, 상기 제1기재의 상부에 제2기재를 배치하는 제1단계; 및 상기 제1기재와 상기 제2기재의 사이에 탄소소재 펠트를 삽입한 후, 열융착 방식으로 상기 제1기재와 상기 제2기재가 상호 접착되면서 상기 탄소소재 펠트에 포함된 탄소소재 입자의 유출을 방지하는 제2단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소소재 펠트 발열장치의 제조방법 또한 기술적 요지로 한다.
상기 과제의 해결 수단에 의한 본 발명에 따른 탄소소재 펠트 발열장치 및 이의 제조방법은, 한 쌍의 기재 사이에 탄소소재 펠트를 삽입하여 열융착 방식으로 상호 접착되도록 함으로써, 탄소소재 펠트에 함유된 탄소소재 입자의 유출을 방지함과 동시에 물성이 우수한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 탄소소재 펠트 발열장치.
도 2는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 탄소소재 펠트 발열장치.
도 3은 접착제없이 제조되는 탄소소재 펠트 발열장치.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단열재가 부착된 탄소소재 펠트 발열장치.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 탄소소재 펠트 발열장치이다. 도 1을 참조하면, 제1기재(110) 및 제1기재(110)의 상부에 배치되는 제2기재(120)로 이루어진 한 쌍의 기재(100)와, 제1기재(110)와 제2기재(120)의 사이에 삽입되어 전원이 인가됨에 따라 열을 방출하는 탄소소재 펠트(200)를 포함하는 탄소소재 펠트 발열장치임을 확인할 수 있다.
특히 도 1의 경우 제1기재(110)의 하부에 위치된 하부프레스(510) 및 제2기재(120)의 상부에 위치된 상부프레스(520)로 이루어진 열프레스(500)가 탄소소재 펠트(200) 방향으로 열과 압력을 가했을 때, 상측에는 탄소소재 펠트(200)의 상부 둘레를 따라 감싸는 형상의 굴곡진 제1요철(P1)이 형성되고, 하측에는 제1요철(P1)과 대응되는 형상으로 탄소소재 펠트(200)의 하부 둘레를 따라 감싸는 형상의 굴곡진 제2요철(P2)이 형성된다.
이에 따라 탄소소재 펠트(200)를 중심으로 상하부에 요철 형상의 입체적인 무늬 형성이 가능할 뿐만 아니라, 제1기재(110) 및 제2기재(120)는 열융착 방식으로 상호 접착되면서 탄소소재 펠트(200)에 포함된 탄소소재 입자의 유출을 방지하는 것이 가능한 특징이 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 탄소소재 펠트 발열장치이다. 도 2를 참조하면, 도 1과 마찬가지로 제1기재(110), 제1기재(110)의 상부에 배치되는 제2기재(120), 제1기재(110)와 제2기재(120)의 사이에 삽입되어 전원이 인가됨에 따라 열을 방출하는 탄소소재 펠트(200)를 포함하는 탄소소재 펠트 발열장치임을 확인할 수 있다.
하지만 도 2의 경우, 도 1과는 달리 하부프레스(510)와 상부프레스(520)로 이루어진 열프레스(500)가 탄소소재 펠트(200)를 중심으로 하부에 위치된 제1기재(110) 및 상부에 위치된 제2기재(120)에 열과 압력을 가했을 때, 탄소소재 펠트(200) 상부에만 요철 형상의 제1요철(P1)이 형성됨으로써, 탄소소재 펠트(200)를 중심으로 상부에만 입체적인 요철무늬가 형성되는 특이점이 있다.
이는 상부프레스(520)의 내면에만 연질(soft)의 실리콘패드(522)를 부착하고, 하부프레스(510)의 내면에는 실리콘패드(522)를 부착하지 않은 상태에서, 탄소소재 펠트(200)를 중심으로 상하부에 열과 압력을 서로 달리 인가함으써 달성될 수 있다.
도 1의 경우와 마찬가지로, 도 2의 경우도 제1기재(110) 및 제2기재(120)가 열융착 방식으로 상호 접착되면서 탄소소재 펠트(200)에 포함된 탄소소재 입자의 유출을 방지하는 것이 가능한 특징이 있다.
이처럼 도 1 및 도 2에서 살펴본 특징은 제1기재(110) 및 제1기재(110)의 상부에 제2기재(120)를 배치하는 제1단계(S1)와, 제1기재(110)와 제2기재(120)의 사이에 탄소소재 펠트(200)를 삽입한 후, 열융착 방식으로 제1기재(110)와 제2기재(120)가 상호 접착되면서 탄소소재 펠트(200)에 포함된 탄소소재 입자의 유출을 방지하는 제2단계(S2)를 통하여 달성될 수 있다.
먼저, 제1단계는 제1기재(110) 및 제1기재(110)의 상부에 제2기재(120)를 배치하는 단계이다. (S1)
즉 제1단계는 제1기재(110)와, 제1기재(110)의 상부에 제1기재(110)와 대응되게 나란한 방향으로 제2기재(120)를 배치함으로써, 전원이 인가되었을 때 탄소소재 펠트(200)의 열전도율을 높이기 위해 준비하는 단계라 할 수 있다.
여기서 제1기재(110) 및 제2기재(120)는 전원이 공급됨에 따라 발열된 열이 탄소소재 펠트(200)로 원활히 전달될 수 있도록 폴리우레탄(PU, Polyurethane) 및 열가소성 폴리우레탄(TPU, Thermoplastic Polyurethane) 중 어느 하나 이상인 것이 바람직하다.
이때 폴리우레탄 또는 열가소성 폴리우레탄을 적용한 이유는, 추후 제2단계에서 제1기재(110), 제2기재(120) 및 탄소소재 펠트(200)에 일정한 온도 및 압력을 가하여 열융착시키는 과정을 거칠 때 제1기재(110) 및 제2기재(120)의 상호 접착이 안정적으로 이루어질 수 있도록 하는 재질일 뿐만 아니라, 전원 공급시 탄소소재 펠트(200)로 열의 전달을 효율적으로 이룰 수 있게 해주기 때문이다.
예컨대, 열가소성 폴리우레탄(TPU, Thermoplastic Polyurethane)은 폴리우레탄(PU, Polyurethane)보다 두께가 상대적으로 두꺼운 성질이 있으므로 내구성을 요하는 경우에 주로 사용될 수 있으며, 그 이외의 경우에는 폴리우레탄(PU, Polyurethane)이 사용될 수 있다.
참고로, 도 1을 참조하면 제1기재(110) 및 제2기재(120)의 상하부에 하부프레스(510)와 상부프레스(520)로 이루어진 열프레스(500)의 열융착 과정이 진행되기 전에는 제1기재(110) 및 제2기재(120)가 상호 나란한 방향으로 배치되어 있음을 알 수 있다.
이러한 도 1의 경우에는, 추후 제2단계에서 열융착 과정이 진행되면 제1기재(110) 하부에 배치된 하부프레스(510) 및 제2기재(120) 상부에 배치된 상부프레스(520)가 탄소소재 펠트(200) 방향으로 열과 압력이 가해짐으로써, 탄소소재 펠트(200)의 형상에 대응되는 형상으로 이루어진 제1요철(P1) 및 제2요철(P2)의 입체적인 무늬 형성이 가능하다.
도 2는 도 1처럼 제1기재(110) 및 제2기재(120)의 상하부에 하부프레스(510)와 상부프레스(520)로 이루어진 열프레스(500)의 열융착 과정이 진행되기 전에는 제1기재(110) 및 제2기재(120)가 상호 나란한 방향으로 배치되어 있음을 알 수 있다.
하지만 도 2는 도 1과는 다른 방식으로, 하부프레스(510) 및 상부프레스(520) 중 어느 하나의 내면에 연질(soft)의 실리콘패드(522)가 부착되고(본 발명의 도 2에서는 상부프레스(520)의 내면에 실리콘패드(522) 부착), 하부프레스(510)의 내면에는 실리콘패드(522)가 부착되어 있지 않음을 알 수 있다.
이처럼 상부프레스(520) 내면에 부착되어 연질의 실리콘패드(522)로 인해 요철 형성이 용이하게 이루어질 수 있기 때문에, 추후 제2단계에서 열융착 과정이 진행되면 제2기재(120)만 사각 형상으로 이루어진 다수 개의 탄소소재 펠트(200) 상측 면을 따라 제1요철(P1)로 형성되는 것이다.
다음으로, 제2단계는 제1기재(110)와 제2기재(120)의 사이에 탄소소재 펠트(200)를 삽입한 후, 열융착 방식으로 제1기재(110)와 제2기재(120)가 상호 접착되면서 탄소소재 펠트(200)에 포함된 탄소소재 입자의 유출을 방지하는 단계이다. (S2)
말하자면, 제2단계는 제1기재(110)와 제2기재(120)의 사이에 위치된 탄소소재 펠트(200)의 형상을 안정적으로 유지해주면서 이탈을 방지하고, 탄소소재 펠트(200)에 함유된 탄소소재 입자가 탄소소재 펠트(200)를 둘러싼 제1기재(110) 및 제2기재(120)로 인하여 외부로 유출되는 현상을 원천적으로 방지할 수 있도록 하는 작용을 한다.
이에 따라 제1기재(110)와 제2기재(120) 사이의 탄소소재 펠트(200)는 열융착만으로 강성을 지닌 성질을 지님으로써, 일정 두께를 유지하여 물성 유지가 가능한 효과가 있다.
또한 제1기재(110) 및 제2기재(120)가 탄소소재 펠트(200)를 둘러싸 탄소소재 펠트(200)가 고립된 상태로 하나의 모듈로 만들어 짐으로써 히터(heater) 역할을 할 수 있도록 하는 효과가 있다.
여기서 열융착은 제1기재(110)의 표면과 제2기재(120)의 표면에 열과 압력을 가하는 일련의 공정으로써, 130~170℃ 조건 하에서 5~20초 동안 30~70㎏/㎠의 압력으로 이루어지는 것이 바람직하다.
만약 130℃ 미만이거나 5초 미만이거나 30㎏/㎠ 미만일 때는 제1기재(110) 내면에 형성된 접착층(300) 계면과, 제1기재(110) 내면에 형성된 접착층(300)에 대응되도록 제2기재(120) 내면에 형성된 접착층(300) 계면의 상호 접착을 견고하게 해주지 못할 뿐만 아니라, 상호 접착시켜줄 힘이 부족하여 접착 저하가 초래됨으로 인해 제1기재(110)와 제2기재(120)의 사이에 삽입된 탄소소재 펠트(200)에 함유된 탄소소재 입자의 외부 이탈을 원천적으로 방지하지 못하는 문제점이 있다.
반면, 170℃를 초과하는 조건이나 20초를 초과하거나 70㎏/㎠를 초과하는 조건 하에서 열융착을 하게 되면 너무 높은 온도와 너무 높은 압력으로 인하여 접착층(300)을 이루는 접착제가 제1기재(110) 및 제2기재(120)의 표면으로 흘러나오면서 기재들의 표면이 끈적끈적해져 제품성이 없게 될 뿐만 아니라, 탄소소재 펠트(200)의 열전도율을 효율적으로 달성되도록 하지 못하는 문제점이 있다.
특히 탄소소재 펠트(200)는 탄소를 2,000℃ 이상에서 탄화시켜 형성된 그라파이트(Graphite) 형태의 시트인 것이 바람직하다. 그라파이트의 경우 열 뿐만 아니라 원적외선이 나오기 때문에 인체친화적이어서 본 발명에 적용하였다.
상술한 바에서 알 수 있듯, 본 발명에서 탄소소재 펠트(200)에 포함된 탄소소재 입자의 유출이 방지될 수 있는 것은, 제1기재(110)의 내면과 제2기재(120)의 내면에 형성된 접착층(300)를 통하여 열융착으로 상호 접착되는 방식으로 이루어지기 때문이다.
이처럼 제1기재(110)의 내면 및 제2기재(120)의 내면에 접착제로 이루어진 접착층(300)이 형성되어 있기 때문에 제1기재(110), 제2기재(120) 및 탄소소재 펠트(200)가 상호간 이격되는 공간이 생기지 않고 견고하게 접착될 수 있는 것이다. (이와 관련하여, 추후 도 3에서 함께 설명하기로 하겠다.
특히 종래의 면상발열체의 경우 인쇄타입으로 제조되어 발열장치를 입체적인 형태로 만들 수 없었던 반면, 본 발명에서와 같이 제1기재(110), 제2기재(120) 및 탄소소재 펠트(200)가 열융착에 의해 상호 접착이 이루어지는 경우, 아래와 같이 입체적인 여러 형태로 만듦이 가능함으로써, 다양한 수요자들을 만족시킬 수 있는 장점이 있다.
예를 들어, 도 1에서와 같이 제2기재(120)는 사각으로 이루어진 다수 개의 탄소소재 펠트(200) 상측면을 따라 굴곡진 제1요철(P1)을 이루고, 제1기재(110)는 탄소소재 펠트(200)의 하측면을 따라 제1요철(P1)에 대응되게 굴곡진 제2요철(P2)을 이룰 수 있다.
또 다른 예로, 도 2에서와 같이 제1기재(110)는 다수 개의 탄소소재 펠트(200) 하면에 그대로 접착되고 제2기재(120)는 탄소소재 펠트(200)의 상측면을 따라 굴곡진 제1요철(P1)을 이룸에 따라 입체적인 다양한 형태를 만들 수 있게 되는 것이다.
아울러 제1기재(110)의 내면과 제2기재(120)의 내면에는 접착제로 이루어진 접착층(300)이 형성됨으로써 제1기재(110), 제2기재(120) 및 탄소소재 펠트(200)가 상호 견고하게 접착될 수 있다.
단 접착제는 필름 형태의 에틸렌비닐아세테이트일 수 있으나, 반드시 상기의 종류에 한정되는 것만은 아니고 폴리우레탄(PU, Polyurethane) 및 열가소성 폴리우레탄(TPU, Thermoplastic Polyurethane) 중 어느 하나 이상의 재질로 이루어진 제1기재(110)와 제2기재(120)를 상호 접착시킬 수 있는 재질이라면 어느 것이든 사용 가능하다.
도 3은 접착제없이 제조되는 탄소소재 펠트 발열장치이다. 도 3을 참조하면, 제1기재(110')와 제2기재(120')로 이루어진 한 쌍의 기재(100') 사이에 탄소소재 펠트(200')를 삽입한 후, 도 1 및 도 2와는 달리 제1기재(110')의 내면 및 제2기재(120')의 내면에 접착제를 도포하지 않은 상태에서 열융착하는 모습을 나타낸 것임을 알 수 있다.
이렇듯, 접착제를 사용하지 않고 제1기재(110')와 제2기재(120')를 열융착하게 되면 제1기재(110')와 제2기재(120') 간에는 접착이 이루어지긴 하나, 탄소소재 펠트(200')가 인접하게 위치한 곳에는 상호 접착이 이루어지지 않고 붕 뜬 공간(S)이 형성되기 때문에 제품성이 현저히 떨어지게 된다.
이러함에 따라 탄소소재 펠트(200')의 열전도율 또한 현저히 저하되기 마련이므로, 본 발명에서와 같이 제1기재(110)의 내면과 제2기재(120)의 내면에 접착층(300)을 형성한 후 열융착하는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단열재(400)가 부착된 탄소소재 펠트 발열장치이다. 도 4를 참조하면, 제1기재(110)와 제2기재(120) 중 어느 하나 이상의 표면에 단열재(400)가 부착된 형상을 나타낸 것임을 알 수 있다(본 발명의 도 4에서는 제1기재(110)의 표면에 단열재(400)를 부착하였다).
이러한 도 4에 도시된 바와 같이, 제1기재(110) 및 제2기재(120) 중 어느 하나 이상의 표면에 단열재(400)가 부착됨으로써, 전원 인가에 의해 발생되는 열이 한방향으로만 방출되도록 할 수 있다.
이는 필요시, 제1기재(110)와 제2기재 중 어느 하나 이상의 표면에 단열재(400)를 부착함으로써, 열의 전달방향을 한방향으로 흐를 수 있도록 하는 효과가 있는 것이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것도 아니다.
본 발명의 보호 범위는 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 제1기재;
    상기 제1기재의 상부에 배치되는 제2기재; 및
    상기 제1기재와 상기 제2기재의 사이에 삽입되어 전원이 인가됨에 따라 열을 방출하는 탄소소재 펠트;를 포함하는 것으로,
    상기 제1기재 및 상기 제2기재는,
    열융착 방식으로 상호 접착되면서 상기 탄소소재 펠트에 포함된 탄소소재 입자의 유출을 방지하는 것을 특징으로 하는 탄소소재 펠트 발열장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탄소소재 펠트는,
    탄소를 2,000℃ 이상에서 탄화시켜 형성된 그라파이트(Graphite) 형태의 시트인 것을 특징으로 하는 탄소소재 펠트 발열장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1기재의 내면과 상기 제2기재의 내면에는 접착제로 이루어진 접착층이 형성됨으로써, 상기 제1기재, 상기 제2기재 및 상기 탄소소재 펠트가 열융착 방식으로 상호 접착되는 것을 특징으로 하는 탄소소재 펠트 발열장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1기재 및 상기 제2기재 중 어느 하나 이상의 표면에 단열재가 부착됨으로써, 전원 인가에 의해 발생되는 열이 한방향으로 방출되도록 하는 것을 특징으로 하는 탄소소재 펠트 발열장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1기재 및 상기 제2기재는,
    폴리우레탄(PU, Polyurethane) 및 열가소성 폴리우레탄(TPU, Thermoplastic Polyurethane) 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 탄소소재 펠트 발열장치.
  6. 제1기재와, 상기 제1기재의 상부에 제2기재를 배치하는 제1단계; 및
    상기 제1기재와 상기 제2기재의 사이에 탄소소재 펠트를 삽입한 후, 열융착 방식으로 상기 제1기재와 상기 제2기재가 상호 접착되면서 상기 탄소소재 펠트에 포함된 탄소소재 입자의 유출을 방지하는 제2단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소소재 펠트 발열장치의 제조방법.
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