KR100621418B1 - manufacturing method of calorific plate and thereby calorific plate - Google Patents
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Abstract
본 발명은 카본을 이용한 면상발열체의 제조방법 및 이 방법에 의한 면상발열체에 관한 것으로서, 종이(펄프), 카본극쇄사, PVA, 멜라민수지를 함유하며 초음파진동 및 자계를 형성시킨 상태에서 카본페이퍼를 만드는 제1공정; 동판을 카본페이퍼의 양단부에 고정시키는 제2공정; 카본페이퍼 및 동판의 상하면에 에폭시수지가 함유된 유리섬유직물을 덮는 제3공정; 멜라민수지로서 유리섬유직물 전체를 도포시키는 제4공정; 열과 압력을 가하는 제5공정; 항온항습조에서 서냉시키는 제6공정으로 구성되며, 특히 제1공정에 있어 카본페이퍼를 제조시에 초음파진동 및 자계를 걸어줌으로서 상기 카본극쇄사가 균일하게 분포됨으로서 안정적인 면상발열체를 제공할 수 있는 효과를 가지는 면상발열체의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a planar heating element using carbon, and a planar heating element according to the method, comprising paper (pulp), carbon pole chain yarn, PVA, melamine resin, and forming carbon paper in the state of ultrasonic vibration and magnetic field. A first step of making; A second step of fixing the copper plate to both ends of the carbon paper; A third step of covering the glass fiber fabric containing the epoxy resin on the upper and lower surfaces of the carbon paper and the copper plate; A fourth step of applying the entire glass fiber fabric as a melamine resin; A fifth step of applying heat and pressure; It is composed of a sixth step of slow cooling in a constant temperature and humidity chamber, and in particular, in the first step, the ultrasonic polarization and magnetic field are applied during the manufacture of the carbon paper to uniformly distribute the carbon polar yarns, thereby providing a stable planar heating element. It relates to a method for producing a planar heating element having an effect.
카본 페이퍼 면상발열체 카본극쇄사 PVA 멜라민수지 유리섬유Carbon Paper Planar Heating Element Carbon Polar Chain Yarn PVA Melamine Resin Glass Fiber
Description
도 1 - 제1실시예에 있어서 제1공정의 혼합조의 개략적인 단면도.1-schematic cross-sectional view of a mixing vessel of a first process in a first embodiment;
도 2 - 제2실시예에 있어서 제1공정의 개략적인 구성도.2-schematic configuration diagram of a first process in a second embodiment;
도 3 - 면상발열체의 평면도.3-a plan view of the planar heating element.
도 4 - 면상발열체의 적층 구조도.4-lamination structure diagram of the planar heating element.
<도면에 사용된 주요부호에 대한 설명><Description of Major Symbols Used in Drawings>
10 : 혼합조 20 : 초음파진동발생기구10: mixing tank 20: ultrasonic vibration generating mechanism
30 : 자석 40 : 침적조30: magnet 40: deposition tank
본 발명은 카본을 이용한 면상발열체의 제조방법에 관련되는 것으로서 특히 카본페이퍼를 구성하는 카본극쇄사를 균일하게 분포시킴으로서 전기적으로 안정한 면상발열체의 제공이 가능한 면상발열체의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a planar heating element using carbon, and more particularly, to a method of manufacturing a planar heating element capable of providing an electrically stable planar heating element by uniformly distributing carbon polar chain yarns constituting carbon paper.
난방 등의 목적을 위하여 각종 발열수단들이 제공되고 있으며 일반적인 발열체로서는 니켈-크롬 합금강의 내면에 내열성 및 절연성을 갖는 산화마그네슘(MgO) 을 봉입하고 외면에는 스텐레스 강관, 구리관 등을 입혀서 사용하고 있다. 이것은 국부적인 고열발생을 이용하여 대류에 의한 열전달의 형태를 하고 있다.Various heating means are provided for the purpose of heating, etc. As a general heating element, magnesium oxide (MgO) having heat resistance and insulation is enclosed on the inner surface of nickel-chromium alloy steel and stainless steel pipe, copper pipe, etc. are used on the outer surface. It takes the form of heat transfer by convection using localized high heat generation.
면상발열체로서는 니켈-크롬강을 얇은 박판으로 제조하거나 임의의 전기적 저항 성분을 갖는 도체를 박판으로 제조하여 사용하고 있다. 이러한 발열체는 나름대로 산업 현장에 많이 활용되고 있으나 임의의 형태로 제조하는데 어려움이 많다.As the planar heating element, nickel-chromium steel is made of a thin sheet or a conductor having an arbitrary electrical resistance component is made of a sheet. These heating elements are used in many industrial sites in their own way, but there are many difficulties in manufacturing them in any form.
이에 대한 대체 면상발열체로서 최근에는 도전성과 일정 저항 성분을 지닌 도료를 개발하여 이를 저온 적용시에는 부직포, 100℃ 이상의 고온 적용시에는 세라믹 화이바에 도포하는 면상발열체도 제안되고 있다. 그러나 이 도전성 잉크로 도포된 발열체도 일정 굴곡도 이상이 되면 파손 등으로 인하여 제 성능을 발휘하지 못하는 등의 문제점이 있다.As an alternative planar heating element, a planar heating element having recently been developed with a conductive and constant resistance component and applied to a nonwoven fabric at low temperature and a ceramic fiber at a high temperature of 100 ° C. or more has been proposed. However, there is a problem that the heating element coated with the conductive ink is not able to exhibit its performance due to breakage or the like if the predetermined bending degree is more than.
카본을 이용한 면상발열체의 제조방법과 관련하여 종래 기술로서 특허출원번호 10-2002-69585호의 전자파 차단기능을 구비한 면상발열체 제조방법이 있으며, 이것은 바탕지를 카본사 5~50 중량% 함유된 물에 함침시켜 바탕지의 표면에 카본사를 도포한 후 건조시키는 카본사 도포공정과; 카본사가 도포된 바탕지의 표면에 5~10 중량%의 전도성 폴리머를 도포하는 전도성 폴리머 막 형성공정과; 카본블랙 3~5 중량%와, 전도성 폴리머 1~2 중량%, 바인더 1중량%를 물에 혼합한 혼합액에 카본사가 도포되고 전도성 폴리머 막이 형성된 바탕지를 함침하여 카본블랙을 도포한 후 건조하는 카본블랙 도포공정과; 바탕지를 일정한 폭으로 재단하는 재단공정과; 카본블랙이 도포된 바탕지에 다수의 전극선을 설치하는 전극선 설치공정과; 전극선 이 설치된 바탕지를 절연부재로 코팅하는 코팅공정으로 이루어짐을 특징으로 하는 전자파 차단기능을 구비한 면상발열체 제조방법에 관한 것이다.Regarding the method for producing a planar heating element using carbon, there is a method of manufacturing a planar heating element having an electromagnetic wave blocking function of Patent Application No. 10-2002-69585, which is based on water containing 5 to 50% by weight of carbon fiber. A carbon yarn coating step of impregnating and coating carbon yarn on the surface of the base paper and then drying it; A conductive polymer film forming step of applying a conductive polymer of 5 to 10% by weight on the surface of the base paper coated with carbon yarn; Carbon black which is coated with carbon black by impregnating a base material on which carbon yarn is applied and a conductive polymer film is applied to a mixed solution of 3 to 5 wt% of carbon black, 1 to 2 wt% of conductive polymer, and 1 wt% of binder in water, and then dried. Coating process; A cutting step of cutting the base paper to a predetermined width; An electrode wire installation step of installing a plurality of electrode wires on the base paper coated with carbon black; It relates to a planar heating element manufacturing method having an electromagnetic wave blocking function, characterized in that the coating step of coating the base plate with the electrode wire is installed with an insulating member.
하지만 이 방법은 바탕지에 카본사를 도포하고 전도성폴리머막 형성시킨 후 다시 카본 블랙으로 도포하므로 공정이 복잡하게 되는 문제점이 있다.However, this method has a problem that the process is complicated because the carbon coated on the base paper and the conductive polymer film is formed and then coated with carbon black again.
또한 카본블랙의 도포로 인하여 수분흡습이 많아져 저항(Ω)의 경시변화가 발생하여 보관상 많은 주의를 요하는 문제점이 있었다.In addition, the moisture absorption is increased due to the application of carbon black has a problem that requires a lot of care in storage due to the change in resistance (Ω) with time.
그리고 상기 종래 기술에서는 바탕지에 카본사를 도포함에 있어서 카본사를 균일하게 분포시킴에 어려움이 있으며, 이로 인해 국부적인 저항(Ω)의 차이로 인하여 과도한 발열이 발생하여 화재 등의 위험성을 내포하고 있다는 문제점이 있었다.In the prior art, it is difficult to uniformly distribute the carbon yarns in coating the carbon yarns on the base paper, which causes excessive heat generation due to the difference in local resistance (Ω), thereby including a risk of fire. There was a problem.
그리고 이와 같은 카본사 및 카본블랙의 도포방식은 종이 발열체의 앞,뒤면의 저항(Ω)이 다르고 앞,뒤면 모두 전극선을 연결하여야 하는 문제점이 있었다.In addition, the coating method of the carbon yarn and carbon black has a problem in that the resistance (Ω) of the front and rear surfaces of the paper heating element is different and the electrode wires are connected to both the front and rear surfaces.
따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 도포과정을 단순화 하고 카본극쇄사를 도포시에 초음파 진동 등을 주어 카본극쇄사가 전면적에 걸쳐 균일하게 분포될 수 있도록 하여 보다 안정적인 면상발열체를 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, the present invention for solving the above problems is to simplify the coating process and give ultrasonic vibration, etc. when applying the carbon polar chain yarn to be uniformly distributed over the entire surface to provide a more stable surface heating element For the purpose of
상술한 바와 같은 목적 달성을 위한 본 발명은, 종이(펄프), 카본극쇄사, PVA, 멜라민수지를 함유하며 초음파진동 및 자계를 형성시킨 상태에서 카본페이퍼를 만드는 제1공정; 동판을 카본페이퍼의 양단부에 고정시키는 제2공정; 카본페이퍼 및 동판의 상하면에 에폭시수지가 함유된 유리섬유직물을 덮는 제3공정; 멜라민수지로서 유리섬유직물 전체를 도포시키는 제4공정; 열과 압력을 가하는 제5공정; 항온항습조에서 서냉시키는 제6공정;으로 구성되는 면상발열체의 제조방법에 관한 것이다.The present invention for achieving the object as described above, the paper (pulp), carbon pole chain yarn, PVA, melamine resin containing a first step of producing a carbon paper in the state of ultrasonic vibration and magnetic field; A second step of fixing the copper plate to both ends of the carbon paper; A third step of covering the glass fiber fabric containing the epoxy resin on the upper and lower surfaces of the carbon paper and the copper plate; A fourth step of applying the entire glass fiber fabric as a melamine resin; A fifth step of applying heat and pressure; And a sixth step of slow cooling in a constant temperature and humidity chamber.
또한, 본 발명에서 상기 제1공정은, 중량대비 종이 80~85%, 카본극쇄사 5~7%, PVA 1~2%, 멜라민수지 2~5% 및 기타 충전제등으로 조성되는 카본페이퍼임을 특징으로 하는 면상발열체의 제조방법에 관한 것이다.In the present invention, the first step is characterized in that the carbon paper is composed of 80 to 85% by weight of paper, 5 to 7% of carbon polar yarn, PVA 1 to 2%,
또한, 상기 제5공정은 온도 160℃ 프레스압력 800Kgf/cm2 으로 45분간 프레싱 함을 특징으로 하는 면상발열체의 제조방법에 관한 것이다.In addition, the fifth step relates to a method for producing a planar heating element, characterized in that the pressing for 45 minutes at a temperature of 160 ℃ press pressure 800Kgf / cm 2 .
또한, 상기 제6공정은 30℃ ~ 35℃의 항온항습조에서 4시간 동안 숙성시킴을 특징으로 하는 면상발열체의 제조방법에 관한 것이다.In addition, the sixth step relates to a method for producing a planar heating element, characterized in that aging for 4 hours in a constant temperature and humidity of 30 ℃ ~ 35 ℃.
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이하 본 발명에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명은 전체적으로 6개의 공정으로 이루어지며 제1공정으로 카본페이퍼를 만들게 되고, 제2공정으로 상기 카본페이퍼의 양단부 상면에 동판을 고정시키고, 제3공정으로서 카본페이퍼 및 동판의 상하면에 에폭시수지가 함유된 유리섬유직물 을 덮게되고, 제4공정은 멜라민수지로 유리섬유직물 전체를 도포시키고, 제5공정은 열과 압력을 가하여 압착시키고 제6공정은 항온항습조에서 서냉시키게 되는 과정으로 구성된다.The present invention consists of six processes as a whole to make carbon paper in the first process, and to fix the copper plate on the upper surface of both ends of the carbon paper in the second process, the epoxy resin is on the upper surface of the carbon paper and copper plate as the third process The covered glass fiber fabric is covered, and the fourth step is a melamine resin coated with the whole glass fiber fabric, the fifth step is pressed by applying heat and pressure, and the sixth step is a slow cooling in a constant temperature and humidity bath.
특히 본 발명은 제1공정인 카본페이퍼를 제조함에 있어서 카본극쇄사가 균일하게 분포될 수 있도록 하기 위해 초음파진동 및 자계를 형성시키도록 함을 특징으로 하고 있다.In particular, the present invention is characterized in that the ultrasonic polarization and magnetic field are formed in order to uniformly distribute the carbon polar yarn in the production of the first step of the carbon paper.
본 발명의 제1실시예를 설명하기로 한다.A first embodiment of the present invention will be described.
본 실시예에서는 카본페이퍼를 만드는 제1공정에 있어서, 혼합조(10) 속에 펄프, 카본극쇄사, PVA, 멜라민수지 및 적당량의 물을 함께 넣도록 하며 프로펠러(15)를 가동시켜 상기 각 요소들이 섞이도록 한다. 또한 상기 혼합조 속에는 초음파진동을 발생시키기 위한 초음파 발생기구(20)가 구비되어져 있다. 한편 보다 바람직하게로는 상기 혼합조 바닥이나 측면에 자석(30)을 설치하여 자계를 형성시키도록 한다.In this embodiment, in the first step of making carbon paper, pulp, carbon pole chain, PVA, melamine resin, and an appropriate amount of water are put together in the
그리고 상기 펄프 등의 혼합비율은 중량대비 펄프 80~85%, 카본극쇄사 5~7%, PVA(Poly Vinyl Alcohol)1~2%, 멜라민수지 2~5%로 하며 그 외 SIZING제 및 기타 충전제는 1~12%로 적당량 혼합하며 물의 양은 상기 각 요소들이 원활히 혼합될 수 있을 정도로 하면 된다. 즉, 물의 양은 특별히 제한할 필요가 없으며 수분은 카본페이퍼로 성형될 시에 모두 증발하게 된다.And the mixing ratio of the pulp, such as pulp by weight 80 ~ 85%, carbon
도1은 상기 제1공정에 있어서 혼합조의 개략적인 형태를 보여준다.Figure 1 shows a schematic form of the mixing tank in the first step.
상기 혼합조 내에서 펄프 등이 혼합되며 이후 공지의 종이 제작방법에 의해 얇은 종이형태로 성형 건조된다. 바람직한 카본페이퍼의 규격은 40g/m2 으로 제작토록 한다.Pulp and the like are mixed in the mixing tank and then molded into a thin paper form by a known paper manufacturing method. Preferred carbon paper should be 40g / m 2 .
카본페이퍼가 만들어진 후에는 제2공정으로서 길다랗게 판상으로 재단된 얇은 동판을 상기 카본페이퍼의 상면 양단부에 고정시키도록 한다. 상기 동판의 고정은 접착제를 이용하면 된다.After the carbon paper is made, as a second process, a thin copper plate cut into a long plate is fixed to both ends of the upper surface of the carbon paper. An adhesive may be used for fixing the copper plate.
이어서, 제3공정으로 동판 및 카본페이퍼 상하면에 에폭시수지가 함유된 유리섬유직물을 덮도록 한다. 본 실시예에서는 상기 카본페이퍼의 상하면과 동판의 상면에 3장씩의 유리섬유직물을 적층하여 덮도록 한다.Subsequently, the third step is to cover the glass fiber fabric containing the epoxy resin on the upper and lower surfaces of the copper plate and carbon paper. In this embodiment, three glass fiber fabrics are laminated and covered on the upper and lower surfaces of the carbon paper and the upper surface of the copper plate.
유리섬유직물에 함유된 에폭시수지는 이후 공정에서 열을 받게됨에 따라 녹아서 접합하게 된다. 본 실시예에 적용된 유리섬유직물은 한국화이바(주)에서 제조된 Prepreg 7628# 이며 염이 포함되지 않은 것이다.The epoxy resin contained in the glass fiber fabric is melted and bonded as it is heated in a later process. The glass fiber fabric applied in this example is Prepreg 7628 # manufactured by Fiber Korea Co., Ltd. and does not contain salt.
다음으로, 제4공정으로서 멜라민수지를 제3공정을 거친 것의 외면에 골고루 입히도록 한다. 상기 멜라민수지를 도포하는 것은 내열성향상을 위한 것이다.Next, as a fourth step, the melamine resin is evenly coated on the outer surface of the third step. Applying the melamine resin is for improving the heat resistance.
다음으로 제5공정에서는 프레스를 이용하여 적당한 열과 압력을 가하여 가압하게 된다. 본 실시예에서는 160℃의 온도에 프레스압력 800Kgf/cm2으로 하여 45분간 가압토록 한다. 프레싱 작업에 의해 카본페이퍼와 유리섬유직물 및 멜라민수지는 일체로 고정되어진다.Next, in the fifth step, the press is applied by applying appropriate heat and pressure. In this embodiment, the press pressure is 800 Kgf / cm 2 at a temperature of 160 ° C. for 45 minutes. By pressing, carbon paper, fiberglass fabric and melamine resin are fixed together.
마지막으로 제6공정은 프레싱 작업을 거친 것을 꺼내어 항온항습조에서 서냉시키는 것이다. 서냉시킴으로서 급격한 냉각에 따른 변형등을 방지할 수 있다.Finally, the sixth step is to take out the pressed work and cool it slowly in a constant temperature and humidity bath. By slow cooling, deformation due to sudden cooling can be prevented.
본 예에서는 항온항습조의 온도를 30~35℃로 유지시키며 약 4시간 정도 유지시키도록 하고 있다.In this example, the temperature of the constant temperature and humidity chamber is maintained at 30-35 ° C. and about 4 hours.
본 발명의 제2실시예는 다음과 같다.A second embodiment of the present invention is as follows.
첨부되는 도2는 본 실시예에 따를때 제1공정의 개략적인 구성도를 보여준다.2 is a schematic structural diagram of the first process according to the present embodiment.
제2실시예에서는 제1실시예와 제1공정을 제외하고는 모두 동일한 방법에 의하며 따라서 여기에서는 제1공정에 대해 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.In the second embodiment, except for the first embodiment and the first process, all of the same method is used. Therefore, the first process will be described in more detail.
카본페이퍼를 제조하기 위해 펄프로 가공된 종이(1)가 다수의 롤러(2)에 의해 안내되어 침적조(40) 속으로 투입되었다가 배출된다. 침적조(40) 내부에는 카본극쇄사, PVA, 멜라민수지 및 물이 혼합되어 있으며 상기 침적조의 내부 좌우 측벽에는 초음파진동 발생기구(20)가 설치되고 바닥에 자석(30)이 설치되어져 있다.Paper 1 processed into pulp to produce carbon paper is guided by a plurality of
종이는 롤러를 따라 이송되며 침적조에 담궈지면서 표면에 카본극쇄사등이 부착되어진다. 종이에 부착되는 카본극쇄사 등의 양은 중량비로서 카본극쇄사 5~7%, PVA 1~2%, 멜라민수지 2~5% 그리고 SIZING제 및 충전제를 1~12%로 함이 적합하다. 종이 대비 카본극쇄사 등의 양은 원하는 저항(Ω)에 따라 조절하도록 한다.The paper is transported along the rollers and immersed in the sedimentation tank, where carbon polar sand is attached to the surface. The amount of carbon polar yarn attached to paper is preferably 5 to 7% by weight, PVA 1 to 2%,
상술한 제1실시예와 제2실시예에서 제1공정 중 초음파진동과 자계를 형성시키는 것은 카본극쇄사를 균일하게 분포시키기 위한 것이다.In the above-described first and second embodiments, the ultrasonic vibration and the magnetic field are formed during the first process to uniformly distribute the carbon polar yarn.
상기 카본극쇄사는 카본 분말을 압출방식에 의해 섬유모양으로 뽑은 것이며 카본페이퍼를 만듬에 있어서는 상기 카본 극쇄사가 상호간에 골고루 연결되어야 한 다. 이것은 상기 카본 극쇄사가 고루 연결되지 않으면 주울열이 한 곳으로 치우치게 되며 이로 인해 국부적인 고 발열이 발생하여 안정성에 문제가 생기기 때문이다.The carbon pole chain yarn is a carbon powder is extracted in the form of fibers by the extrusion method, the carbon pole chain yarns should be evenly connected to each other when making the carbon paper. This is because joule heat is biased to one place if the carbon polar chain yarn is not evenly connected, which causes local high heat generation and thus causes stability problems.
이와 같은 목적을 위해 본 발명에서는 제1공정 중에 초음파진동을 발생시키고 이와 함께 자석을 이용하여 자계를 형성시키도록 하고 있다.For this purpose, in the present invention, ultrasonic vibration is generated during the first process, and together with this, a magnetic field is formed using a magnet.
상술한 바와 같은 방법에 의해 제조되는 면상발열체는 첨부되는 도3과 같은 형태를 가지게 된다. 그리고 도4는 상기 면상발열체의 적층 구조를 보여준다.The planar heating element manufactured by the method as described above will have the form as shown in FIG. 4 shows a laminated structure of the planar heating element.
가장 심부에 카본페이퍼(5)가 위치되고 그 상면 양단부에 동판(6)이 고정되며 카본페이퍼의 상하면과 동판의 상면에 유리섬유직물(7)이 적층된다. 도4에 보이는 바와 같이 본 예에서는 상기 유리섬유직물(7)이 3장씩 적층 되도록 하고 있다.The
그리고 상기 유리섬유직물을 덮도록 멜라민수지(8)가 덮여져 절연층을 이루게 된다.And the
한편 상기 동판의 좌우 단부에 전선(9)을 연결하게 된다. 전선을 연결할 부위에는 멜라민수지와 유리섬유직물로 덮힌 동판부분을 벗겨내고 전선을 연결토록 해야 한다.Meanwhile, the wires 9 are connected to the left and right ends of the copper plate. Strip the copper plate covered with melamine resin and fiberglass fabric at the area where the wires are to be connected and connect the wires.
개략적인 작용을 보면 전선을 통해 전원이 공급되면 카본극쇄사가 저항 역할을 하게 되며 따라서 발열되어 열을 방출하게 되고 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조된 면상발열체는 카본극쇄사가 균일하게 분포되어져 있음으로서 부분적인 고열발생이 방지되어 균일한 발열을 하게된다.When the power is supplied through the wire, the carbon pole chain acts as a resistance and thus generates heat and emits heat. The planar heating element produced by the manufacturing method according to the present invention is uniformly distributed with the carbon pole chain yarn. As a result, partial high heat generation is prevented, resulting in uniform heat generation.
상술한 바와 같은 방법에 따른 본 발명에 의하면 카본페이퍼를 구성하는 카본극쇄사가 전체적으로 균일한 분포로서 배치될 수 있으므로 국부적인 부분에 비 이상적인 발열을 방지할 수 있으며, 따라서 경시변화에 대해 안정적인 면상발열체를 제공할 수 있다는 효과가 있다.According to the present invention according to the method as described above, the carbon pole chain yarn constituting the carbon paper can be arranged as a uniform distribution as a whole, it is possible to prevent non-ideal heat generation in the localized portion, and thus a planar heating element that is stable against changes over time There is an effect that can be provided.
그리고 고른 발열이 이루어지므로 화재의 위험성을 대폭 줄일 수 있으며 원적외선의 방출로 인체에 이로운 영향을 줄 수 있다는 부수적인 효과도 달성할 수 있다.And even heat is generated, which can greatly reduce the risk of fire and can also achieve the side effect of having a beneficial effect on the human body by the emission of far infrared rays.
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