KR101983263B1

KR101983263B1 - 발열매트

Info

Publication number: KR101983263B1
Application number: KR1020180058073A
Authority: KR
Inventors: 김철한
Original assignee: 주식회사 산돌바이오매트
Priority date: 2018-05-23
Filing date: 2018-05-23
Publication date: 2019-05-29

Abstract

본 발명은 발열매트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 동선(106)을 포함하는 면상발열체(100); 상기 면상발열체(100)의 상면에 형성되는 상부 절연층(200); 상기 면상발열체(100)의 하면에 형성되는 하부 절연층(300); 상기 상부 절연층(200)에 형성되는 상부 난연층(400); 상기 하부 절연층(300)에 형성되는 하부 난연층(500);을 포함하는 발열매트에 있어서, 상기, 상, 하부 난연층(400)(500)은 난연사를 경사와 위사로 하여 직조한 원단으로서, 상기 난연사는 폴리프로필렌(PP) 재질의 섬유사 40~60중량%와 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 재질의 섬유사 40~60중량%를 혼합한 방적사에 10~30nm 입자 크기의 난연 분말이 코팅됨으로써, 상기 방적사에 형성된 미세 기공에 상기 난연 분말이 내입된 상태임을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 안전성, 내구성은 물론, 난연성 및 항균성이 우수하다는 장점이 있다.

Description

발열매트{Heating mat}

본 발명은 발열매트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 안전성, 내구성 및 난연성이 우수한 발열매트에 관한 것이다.

일반적으로 면상발열체는 니크롬, 동니켈합금, 알루미늄 등의 금속 발열체와, 탄소재료를 이용한 비금속 발열체로 분류할 수 있으며, 탄소를 발열원으로 하는 발열체는 섬유나 필름의 표면에 침전이나 인쇄방식으로 탄소를 코팅하여 구성한다.

이러한 탄소를 발열원으로 하는 발열체는 전자파가 발생하지 않으며, 일정 온도에 도달하면 그 이상 온도가 증가하지 않는 항온 특성을 가지므로, 전력 사용을 최소화할 수 있으며, 화상을 입을 염려가 없는 장점이 있다. 또한, 공기오염과 소음이 없고 위생적이며 인체에 유익한 원적외선을 방출한다. 따라서, 이러한 면상발열체는 난방용 장판, 난방용 매트, 난방용 벽걸이 용품, 전열 시트, 발열선, 등산 또는 건강 의류, 침구, 농업용 종묘 성장촉진제 및 비닐하우스 난방용 등의 소재로서 널리 이용되고 있다.

이러한 면상발열체의 종래기술로는 대한민국 등록특허 제10-1484675호가 게시되어 있는바, 합성섬유를 경사 및 위사로 하여 직조되되, 경사방향으로 동선이 다수 개 삽입된 직조 원단의 표면에 카본 분말이 포함된 발열층이 코팅되어 이루어진 면상발열체; 상기 면상발열체의 저면에 형성되는 하부 절연/난연층; 상기 면상발열체의 상면에 형성되는 상부 절연/난연층; 상기 하부 절연/난연층의 저면에 형성되는 난연발란스층; 상기 상부 절연/난연층의 상면에 형성되는 인쇄층; 상기 인쇄층의 상면에 형성되는 인쇄보호층; 및 상기 인쇄보호층의 상면에 형성되는 탑코팅층;을 포함하여 이루어지며, 상기 면상발열체의 동선에는 AC전원제어장치와 DC전원제어장치가 연결되고, 상기 하부 절연/난연층과 상부 절연/난연층에는 폴리우레탄수지, EVA수지, 메틸트리메톡시실란, 고령토, 맥반석, 황토, 알루미나 및 지르코니아가 포함되는 발열매트를 제조하였다.

또한, 대한민국 등록특허 제10-1700385호에서는, 탄소섬유를 포함하는 면상발열체; 상기 면상발열체의 상면에 형성되는 상부 절연층; 상기 면상발열체의 하면에 형성되는 하부 절연층; 상기 상부 절연층에 형성되는 상부 난연층;을 포함하며, 상기 면상발열체는 다수의 탄소섬유와 절연성 내열섬유가 교대로 배치되는 위사; 절연성 내열섬유로 구성되어 상기 위사와 직조되는 경사; 상기 경사 방향으로 삽입되는 다수개의 동선; 상기 동선에 연결되는 AC전원 제어장치 및 DC전원 제어장치를 포함하며, 상기 상, 하부 절연층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 구성되고, 상기 상, 하부 난연층은 난연사를 경사와 위사로 하여 직조한 원단으로 되는 발열매트를 제조하였다.

그러나 상기 대한민국 등록특허 제10-1484675호는 상기 절연/난연층을 구성하는 분말들이 절연/난연층으로부터 쉽게 탈락되어 난연 효과가 거의 없으며, 상기 대한민국 등록특허 제10-1700385호 역시 난연사의 방사시 난연 분말을 혼합할 수 있는 양이 제한되어 충분한 난연 효과를 나타낼 수 없는 단점이 있었다.

KR 10-1484675 B1 KR 10-1700385 B1

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 안전성, 내구성은 물론, 난연성 및 항균성이 우수한 발열매트를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 발열매트는, 면상발열체(100); 상기 면상발열체(100)의 상면에 형성되는 상부 절연층(200); 상기 면상발열체(100)의 하면에 형성되는 하부 절연층(300); 상기 상부 절연층(200)에 형성되는 상부 난연층(400); 상기 하부 절연층(300)에 형성되는 하부 난연층(500);을 포함하는 발열매트에 있어서, 상기, 상, 하부 난연층(400)(500)은 난연사를 경사와 위사로 하여 직조된 원단으로서, 상기 난연사는 폴리프로필렌(PP) 재질의 섬유사 40~60중량%와 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 재질의 섬유사 40~60중량%를 혼합한 방적사에 10~30nm 입자 크기의 난연 분말이 코팅됨으로써, 상기 방적사에 형성된 미세 기공에 상기 난연 분말이 내입된 상태임을 특징으로 한다.

상기 난연 분말은 제올라이트 분말, 알루미나 분말, 지르코니아 분말, 토르말린 분말 및 황토이며, 상기 난연 분말이 내입된 상태의 난연사 표면에 한천 용액과 소나무, 생강 및 계피의 추출물을 포함하는 코팅층이 추가로 형성되고, 상기 상, 하부 난연층(400)(500)은 상기 상, 하부 절연층(200)(300)에 접착제에 의해 접착되되, 상기 접착제는 로진과 에탄올을 혼합하여 제조된 것임을 특징으로 한다.

상기 면상발열체(100)는, 절연성 내열섬유(102)로 구성되는 위사; 절연성 내열섬유(104)로 구성되어 상기 위사와 직조되는 경사; 상기 경사 방향으로 삽입되는 다수개의 동선(106)을 포함하는 원단(110)과, 상기 원단(110)에 코팅되는 카본을 포함하는 발열층(120)과, 상기 발열층(120)에 코팅되며, 폴리우레탄 수지, 에틸렌초산비닐 공중합체(EVA) 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 포함하는 카본고정층(130)을 포함하며, 상기 동선(106)은 주석이 코팅된 동선인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 발열매트에 의하면, 안전성, 내구성은 물론, 난연성 및 항균성이 우수하다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예를 보인 단면도
도 2는 상기 실시예에서 사용된 면상발열체의 원단을 보인 평면도.
도 3은 상기 실시예에서 사용된 다른 면상발열체의 원단을 보인 단면도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예를 보인 단면도이고, 도 2는 본 실시예에 사용된 면상발열체 원단을 보인 도면이다.

본 발명은 도면에 도시된 바와 같이, 면상발열체(100); 상기 면상발열체(100)의 상면에 형성되는 상부 절연층(200); 상기 면상발열체(100)의 하면에 형성되는 하부 절연층(300); 상기 상부 절연층(200)에 형성되는 상부 난연층(400); 상기 하부 절연층(300)에 형성되는 하부 난연층(500);을 포함하는 발열매트에 있어서, 상기, 상, 하부 난연층(400)(500)은 난연사를 경사와 위사로 하여 직조된 원단으로서, 상기 난연사는 폴리프로필렌(PP) 재질의 섬유사 40~60중량%와 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 재질의 섬유사 40~60중량%를 혼합한 방적사에 10~30nm 입자 크기의 난연 분말이 코팅됨으로써, 상기 방적사에 형성된 미세 기공에 상기 난연 분말이 내입된 상태임을 특징으로 한다.

먼저, 상기 면상발열체(100)에 대해 설명한다.

상기 면상발열체(100)는 도 2와 같이, 다수의 탄소섬유(101)와 절연성 내열섬유(102)가 교대로 배치되는 위사; 절연성 내열섬유(104)로 구성되어 상기 위사와 직조되는 경사, 상기 경사 방향으로 삽입되는 다수개의 동선(106);을 포함한다.

즉, 위사로 사용되는 탄소섬유(101)는 상기 동선(106)에 전류가 인가되면 발열이 이루어지게 된다. 이때, 상기 위사는 탄소섬유(101)만으로 구성되는 것이 아닌 절연성 내열섬유(102)와 탄소섬유(101)가 교대로 배치되어 구성됨으로써, 탄소섬유(101)만으로 구성될 때 발생할 수 있는 제직성의 문제를 해소할 수 있다. 그리고 상기 절연성 내열섬유(102)와 탄소섬유(101)는 1:1로 교대로 배치될 수도 있으나, 도면에서와 같이 절연성 내열섬유(102)를 제1 내지 제3 위사로 사용하고, 탄소섬유(101)를 제4 위사로 사용할 수도 있는 것, 즉 4의 배수에 해당하는 위사는 탄소섬유(101)로 하고 나머지 위사는 내열섬유(102)로 하는 것으로, 그 실시를 제한하지 않는다.

또한, 본 발명에서는 상기 탄소섬유(101)로서, 폴리아크릴로니트릴계 중합체를 포함하는 방사용액을 방사하여 제조된 탄소섬유용 전구체 섬유를 내염화처리 및 탄화처리하여 탄소섬유를 제조함에 있어서, 상기 탄화처리를 800~1000℃의 온도로 실시한 것을 사용함이 바람직하다. 이는 상기 탄화처리를 800~1000℃의 온도에서 처리함으로써, 표면 전기 비저항이 낮아 정전기 방지성능이 우수하고, 우수한 유연성을 구비하여 제직성과 제편성이 향상되기 때문이다. 즉, 상기 탄화처리 온도가 800℃ 미만일 경우 표면 전기 비저항이 너무 높아 정전기 방지성능이 부족하게 되고, 1000℃를 초과할 경우 탄소성분의 공유결합이 촉진되어 유연성이 부족하여 제직성 및 제편성이 부족하게 되기 때문이다.

여기서, 상기 폴리아크릴로니트릴계 중합체를 포함하는 방사용액을 방사하여 제조된 탄소섬유용 전구체 섬유는 종래 탄소섬유(101)의 제조시 공지된 사항이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하며, 내염화처리 200~300℃의 온도에서 30~200분간 실시하는 것으로, 공지된 방법에 따른다.

또한, 상기 경사 및 위사를 구성하는 절연성 내열섬유(102)(104)로는 폴리에스테르 섬유가 사용가능하다.

그리고 상기 동선(106)으로는 주석이 코팅된 동선을 사용함으로써, 부식이 발생하는 것을 방지한다.

아울러, 상기 면상발열체(100)는 도 3과 같이, 절연성 내열섬유(102)로 구성되는 위사; 절연성 내열섬유(104)로 구성되어 상기 위사와 직조되는 경사; 상기 경사 방향으로 삽입되는 다수개의 동선(106)을 포함하는 원단(110)과, 상기 원단(110)에 코팅되는 카본을 포함하는 발열층(120)과, 상기 발열층(120)에 코팅되며, 폴리우레탄 수지, 에틸렌초산비닐 공중합체(EVA) 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 포함하는 카본고정층(130)을 포함할 수도 있다. 여기서, 상기 내열섬유(102)(104) 및 동선(106)은 앞서 도 2에서 설명한 바와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 그리고 상기 발열층(120)은 상기 원단(110)의 상, 하면 모두에 형성됨은 당연하다.

상기 발열층(120)은 폴리우레탄 수지, 에틸렌초산비닐 공중합체(EVA) 및 카본 분말을 포함하여 이루어지는 발열페이스트에 상기 원단을 딥핑(dipping)하여 형성될 수 있다. 이때, 상기 발열페이스트는 EVA 20~30중량%, 카본 분말 10~20중량% 및 잔량의 폴리우레탄 수지를 포함할 수 있으며, 필요에 따라 용제를 혼합하여 사용할 수도 있다. 이때, 카본 분말의 입도는 100~300mesh 정도면 족하며, 발열층(120)의 두께 역시 제한하지 않는다. 이러한 발열층(120)의 형성은 종래 게시된 사항이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

다만, 이와 같이 카본을 포함하는 발열층(120)을 구성할 경우, 상기 발열층(120)에 카본고정층(130)을 추가로 형성하는 것이 바람직한바, 상기 카본고정층(130)은 폴리우레탄 수지, EVA 또는 PET로 구성될 수도 있다. 이때, 상기 카본고정층(130)은 액상이 되도록 가열하여 상기 발열층(120)에 도포하는 방식으로 형성될 수 있으며, 필름 형태로 합지할 수도 있다. 이때, 그 두께는 약 0.005~0.010mm 정도면 족하다.

한편, 본 발명에 의한 면상발열체(100)는 AC 및 DC 겸용으로 사용 가능하도록 상기 동선(106)에는 각각 AC전원을 공급하는 AC전원제어장치(2)와, DC전원을 공급하는 DC전원제어장치(4)가 연결된다. 따라서, 사용자가 필요에 따라 AC 또는 DC전원을 선택적으로 사용할 수 있다.

그리고 상기 면상발열체(100)의 상, 하면에 형성되는 상, 하부 절연층(200)(300)은 상기 면상발열체(100)의 발열온도 이상의 내열기능을 가지는 열가소성수지, 구체적으로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 내열온도가 240℃ 이상임,로 구성되어, 열변형 없이 면상발열체(100)에 부착된 상태를 그대로 유지하면서 절연 층으로서 작용한다. 상기 절연층(200)(300)은 약 0.012~0.016mm의 필름 형태로 제조되어 별도의 접착제를 통해 접착하거나, 액상이 되도록 가열하여 면상발열체(100)의 표면에 도포 및 냉각하여 형성할 수도 있는 것으로, 그 실시 형태를 제한하지 않는다.

또한, 상기, 상, 하부 절연층(200)(300)에 각각 형성되는 상, 하부 난연층(400)(500)은 본 발명의 가장 특징적 구성요소로서, 난연사를 경사와 위사로 하여 직조한 원단으로 구성된다.

이때, 상기 난연사는 폴리프로필렌(PP) 재질의 섬유사 40~60중량%와 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 재질의 섬유사 40~60중량%를 혼합한 방적사에 10~30nm 입자 크기의 난연 분말이 코팅됨으로써, 상기 방적사에 형성된 미세 기공에 상기 난연 분말이 내입된 상태이다. 즉, 상기 방적사에 나노 크기의 난연 분말을 코팅하면, 방적사의 특성상, 상기 방적사에 형성되어 있는 미세 기공들에 상기 난연 분말이 내입되어 고정되므로, 난연 분말의 코팅성이 더욱 우수해지고 코팅 면적이 더욱 넓어져 우수한 난연성을 발휘할 수 있게 되며, 난연층으로 부터 난연분말이 박리 또는 탈락되는 것을 방지하여 내구성을 높일 수 있게 된다.

이때, 상기 방적사는 폴리프로필렌(PP) 재질의 섬유사 40~60중량%와 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 재질의 섬유사 40~60중량%가 혼합된 것임이 바람직한데, 이는 경량성, 내구성, 내열성 등을 고려한 것이다.

그리고 상기 난연 분말은 제올라이트 분말, 알루미나 분말, 지르코니아 분말, 토르말린 분말 및 황토가 1:0.1~1:0.1~1:0.1~1:0.1~1 중량비 정도로 혼합된 것이며, 10~30nm의 평균 입자 크기를 갖는다. 상기 제올라이트 분말, 알루미나 분말, 지르코니아 분말, 토르말린 분말 및 황토는 우수한 난연성을 부여하는 것과 동시에, 다량의 원적외선 및 음이온을 방사하여 사용자의 건강을 이롭게 한다는 장점도 있다.

상기 방적사에 난연 분말을 코팅하는 방법은, 먼저, 제올라이트 분말, 알루미나 분말, 지르코니아 분말, 토르말린 분말 및 황토를 각각 나노 입자가 되도록 분쇄하고, 상기한 혼합비로 혼합하여 무기 조성물을 제조한다. 그리고 이 무기 조성물에 2~3 중량배의 물을 투입하고, 교반, 혼합하여 혼탁액을 제조한 후, 실온에서 5~10일간 정치시키고, 상등수를 제외한 하부용액만을 수득하여 순수한 상태의 무기 조성물을 얻는다. 그리고 이 하부용액에 다시 1~2중량배의 물을 투입하고 볼밀하여 미분화시킨 후, 다시 실온에서 1~2일간 정치시키고, 상등수를 제외한 하부용액만을 수득한다. 다음으로, 상기 최종 수득한 하부용액을 분사코팅 또는 함침코팅의 방식으로 방적사에 코팅하는 것이다. 상기 난연 분말은 나노입자 크기의 미립자 상태로 상기 하부용액에 포함됨으로써, 방적사에 형성된 미세 기공에 나노입자 상태의 기능성 물질이 내입되게 된다.

이때, 상기 최종 수득한 하부용액에 1%의 한천용액을 1:0.01~0.05 중량비로 혼합하여 분사코팅 또는 함침코팅할 수도 있는 것으로, 한천용액을 더 사용하면 난연 분말의 고정력을 더욱 높일 수 있다는 장점이 있다.

여기서, 상기 방적사에 코팅되는 난연 분말의 코팅 두께는 제한하지 않는바, 상기 방적사의 외부에 30~60nm 정도의 두께로 코팅될 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 난연사는 상기와 같이 난연 분말만이 내입된 상태로 그대로 사용할 수도 있지만, 상기 난연 분말의 코팅력, 즉 고정력을 더욱 높이기 위하여, 상기 난연 분말이 내입된 상태의 난연사 표면에 한천 용액과 소나무, 생강 및 계피를 에탄올을 용매로 하여 추출한 추출물을 포함하는 코팅층을 추가로 형성할 수도 있다.

이를 더욱 구체적으로 설명하면, 먼저 소나무, 생강 및 계피를 1:0.5~1.5:0.5~1.5 중량비로 혼합하고, 물로 깨끗이 세척하여 이물질을 제거한다. 여기서, 상기 소나무는 건조 또는 건조되지 않은 상태의 소나무의 잎을 의미하며, 상기 계피는 건조된 상태의 것을, 상기 생강은 날것과 건조된 것 중 어느 하나를 의미한다. 다음으로, 상기 세척된 소나무, 생강 및 계피를 50~100mesh 정도로 분쇄한다. 그리고 이를 30~80% 농도의 에탄올에 20~40일간 침지시킨다. 이때, 상기 에탄올의 사용량은 상기 소나무, 생강 및 계피 총중량의 3~10중량배 정도이며, 침지온도는 20~40℃ 정도면 족하다. 다음으로, 상기 추출된 추출물을 여과하고, 농축 및 건조한다. 여기서, 상기 여과, 농축 및 건조방법은 제한하지 않는다.

다음으로, 상기와 같이 추출된 추출물에 1%의 한천 용액을 1:10~20 중량비로 혼합한 후, 이를 상기 난연사에 분사 또는 함침의 방법으로 코팅하는 것이다. 이때, 코팅 두께는 제한하지 않으며, 50~300nm 정도일 수 있다.

상기와 같은 추출물과 한천 용액을 이용한 코팅층은 난연사로 직조한 원단에 난연 분말의 고정력을 높여 난연 분말이 탈락되는 것을 방지하는 것은 물론, 소나무, 생강 및 계피의 추출물을 통해 우수한 항균성을 부여한다는 장점이 있다.

한편, 상기 난연층(400)(500)은 절연층(200)(300)에 접착제로서 접착된다. 본 발명에서는 상기 접착제의 종류를 제한하지 않으나, 로진과 에탄올을 혼합하여 제조된 천연접착제를 이용하면, 화학물질의 사용을 줄일 수 있다는 장점이 있다. 이때, 상기 로진은 송진을 증류하여 제조되는 것으로, 송진을 증류하여 로진을 제조하는 방법은 이 기술이 속하는 분야에서 충분히 공지된 것이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 아울러, 시판되는 로진을 구입하여 분쇄하여 사용하는 것도 가능하다.

이때, 상기 에탄올은 상기 로진의 용해를 위한 것으로, 순도 90~95%의 에탄올을 로진과 혼합하여, 20~40℃에서 약 10~20분간 혼합, 교반함으로써, 접착제를 제조하는 것으로, 이러한 접착제는 송진이 가지고 있는 피톤치드를 함유하여 항균작용을 할 뿐 아니라, 우수한 첩착력을 가지므로, 화학접착제를 충분히 대체할 수 있게 된다.

이때, 상기 로진과 에탄올의 혼합비는 로진 80~97중량%에 에탄올 3~20중량% 정도면 족하다.

또한, 추가적으로 상기 하부 난연층(500)에는 단열층(600)을 추가로 형성할 수 있는데, 상기 단열층(600)은 면상발열체(100)로 부터 발생하는 복사열이 발열매트의 일측, 즉 상부로만 전달되도록 하기 위한 것으로, 알루미늄 박 등으로 구성하여 발열매트의 일면으로 복사열이 전달되는 것을 차단함으로써, 발열 침구, 발열 의류 등으로의 적용시 그 효율을 더욱 높일 수 있게하는 것이다.

그리고 본 발명의 발열매트는, 상기 상부 난연층(400)에 형성되는 인쇄층(700); 상기 인쇄층(700)에 형성되는 인쇄보호층(800); 상기 인쇄보호층(800)에 형성되는 탑코팅층(900);을 더 포함할 수도 있다.

상기 인쇄층(700)은 발열매트에 색상이나 무늬를 부여하여 발열매트를 장식하기 위한 것으로서, 저면에 무늬가 인쇄된 투명필름을 부착하여 형성되는데, 이에 따라 무늬가 인쇄된 투명필름이 인쇄보호층(800)을 이루고, 인쇄된 무늬가 인쇄층(700)을 이룬다. 그리고 상기 탑코팅층(900)은 발열매트의 최상층으로서, 투명UV도료를 코팅하여 형성된다. 이러나 탑코팅층(900)에 의해 발열매트의 표면의 내스크래치성과 내약품성이 향상된다.

이상과 같은 구성을 가지는 본 발명은 절연 및 난연성이 우수함은 물론, 내구성 역시 우수하고, 장기간 사용하더라도 매트로부터 난연 분말이 탈락되는 현상이 없으며, 상기 난연층(400)(500)에서 발생되는 원적외선 및 음이온에 의해 건강에도 도움이 된다. 또한, 우수한 항균성을 가지며, 화학적 접착제를 사용하지 않아 화학물질로부터 안정하다는 장점도 있다.

이러한 본 발명의 발열매트는 통상 면상발열체가 적용될 수 있는 다양한 분야에의 활용이 가능한 것으로 특히, 비닐하우스 난방용으로의 적용도 가능하다.

(실시예 1)

상기한 설명에서와 같이 발열매트를 제조하되, 폴리에스테르 원사를 위, 경사로 하여 면상발열체를 제직하였다. 아울러, 경사방향으로 다수개의 동선을 삽입하고, 이에 AC 전원 및 DC 전원을 연결하였다. 또한, 상기 제직된 원단에 EVA 20중량%, 카본 분말 15중량% 및 잔량의 폴리우레탄 수지를 포함하는 발열층을 형성하고, 이에 폴리우레탄으로 되는 카본고정층을 형성하였다.

그리고 이의 상, 하면에 PET 필름을 접착하여 절연층을 형성하고, 상기 절연층에 다시 난연층을 형성하였다. 상기 난연층은 난연사를 직조한 원단을 접착제로 접착하여 형성하였다.

상기 난연사는 폴리프로필렌(PP) 재질의 섬유사 50중량%와 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 재질의 섬유사 50중량%를 혼합한 방적사에 10~30nm의 평균 입자 크기를 갖는 난연 분말을 코팅하여 제조하였다. 더욱 구체적으로는, 제올라이트 분말, 알루미나 분말, 지르코니아 분말, 토르말린 분말 및 황토를 분쇄한 후, 이를 1:1:1:1:1 중량비로 혼합하였다 그리고 이에 2중량배의 물을 투입하고, 10분간 교반, 혼합하여 혼탁액을 제조한 후, 실온에서 7일간 정치시키고, 상등수를 제외한 하부용액만을 수득하였다. 다음으로, 수득한 하부용액에 다시 2중량배의 물을 투입하고, 볼밀하여 미분화시킴으로써, 입자의 크기가 10~30nm의 평균 입자 크기를 갖도록 한 후, 다시 실온에서 2일간 정치시키고, 상등수를 제외한 하부용액만을 최종 수득하였다. 그리고 최종 수득한 하부용액을 상기 방적사에 분무하여 표면 코팅층의 두께가 50nm 정도가 되도록 코팅한 후, 실온에서 5시간 건조하였다. 그리고 이를 로진 90중량%와 95% 에탄올 10중량%를 30℃에서 약 15분간 혼합, 교반하여 제조한 천연접착제로 절연층에 접착하였다.

이와 같이 제조된 발열매트의 원적외선 방사율, 절연성, 난연성을 테스트하였다.

원적외선 방사율 테스트

상기와 같이 제조된 발열매트의 원적외선방사율을 측정하였다. KFIA-FI-1005 방법으로, 파장 5~20㎛범위의 방사율은 측정하였으며, 그 결과는 표 1과 같다. 이때 발열매트의 온도를 37℃로 가온하여 측정하였다.

원적외선 방사율 테스트 결과

방사율(5~20㎛)	방사에너지
0.984	3.59×10²

상기 표 1을 통해 확인할 수 있는 바와 같이, BLACK BODY 대비 0.984의 우수한 방사율이 측정되었다.

절연성(전기저항성)과 난연성 테스트

버너의 푸른 불꽃이 높이 19mm가 되도록 조절한 후, 제조된 발열매트를 수평으로 고정시키고, 발열매트의 저면 중앙부에 10초간 불꽃을 가한 후 최소 152.4mm 이상 불꽃이 옮겨 붙고, 불꽃을 가한 곳이 타는 시간을 측정하였다. 시료의 불꽃이 꺼지면 다시 10초간 불꽃을 가한 후 시료가 타는 시간 및 달궈져 있는 시간을 측정한다. 5개의 시료에 각각 2회씩 총 10회의 불꽃을 가하여 측정하였다.

절연성 및 난연성 테스트 결과

전기저항성(Ω)	난연성
10¹³	V-0

* 난연성 등급

- V-2 : 각 시료의 불꽃을 가한 후 30초 이내에 소화될 것.

5개 시료의 총 연소시간의 합이 250초를 넘지 않을 것.

- V-1 : V-2와 동일함. 단 시료에서 불꽃재가 떨어지지 않을 것.

- V-0 : 각 시료의 불꽃이 10초 이내에 소화될 것.

5개 시료의 총 연소시간의 합이 50초를 넘지 않을 것.

상기 표 2를 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 발열매트는 전기저항성, 즉, 절연성이 10¹³로서 상당히 우수한 수준의 절연성을 가짐을 알 수 있으며, 또한 우수한 수준의 난연성을 가짐을 알 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명했지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

2: AC전원 제어장치 4: DC전원 제어장치
100. 면상발열체 110. 동사
200: 상부 절연층 300: 하부 절열층
400: 상부 난연층 500: 하부 난연층
600: 단열층 700: 인쇄층
800: 인쇄보호층 900: 탑코팅층

Claims

면상발열체(100);
상기 면상발열체(100)의 상면에 형성되는 상부 절연층(200);
상기 면상발열체(100)의 하면에 형성되는 하부 절연층(300);
상기 상부 절연층(200)에 형성되는 상부 난연층(400);
상기 하부 절연층(300)에 형성되는 하부 난연층(500);을 포함하는 발열매트에 있어서,
상기, 상, 하부 난연층(400)(500)은 난연사를 경사와 위사로 하여 직조된 원단으로서,
상기 난연사는 폴리프로필렌(PP) 재질의 섬유사 40~60중량%와 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 재질의 섬유사 40~60중량%를 혼합한 방적사에 10~30nm 입자 크기의 난연 분말이 코팅됨으로써, 상기 방적사에 형성된 미세 기공에 상기 난연 분말이 내입된 상태이며,
상기 난연 분말은 제올라이트 분말, 알루미나 분말, 지르코니아 분말, 토르말린 분말 및 황토이고,
상기 난연 분말이 내입된 상태의 난연사 표면에 한천 용액과 소나무, 생강 및 계피의 추출물을 포함하는 코팅층이 추가로 형성되며,
상기 상, 하부 난연층(400)(500)은 상기 상, 하부 절연층(200)(300)에 접착제에 의해 접착되되,
상기 접착제는 로진과 에탄올을 혼합하여 제조된 것임을 특징으로 하는 발열매트.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 면상발열체(100)는,
절연성 내열섬유(102)로 구성되는 위사; 절연성 내열섬유(104)로 구성되어 상기 위사와 직조되는 경사; 상기 경사 방향으로 삽입되는 다수개의 동선(106)을 포함하는 원단(110)과,
상기 원단(110)에 코팅되는 카본을 포함하는 발열층(120)과,
상기 발열층(120)에 코팅되며, 폴리우레탄 수지, 에틸렌초산비닐 공중합체(EVA) 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 포함하는 카본고정층(130)을 포함하며,
상기 동선(106)은 주석이 코팅된 동선인 것을 특징으로 하는 발열매트.