KR102199895B1 - 면상발열체용 ptc 카본 잉크 조성물 및 이를 이용한 면상발열용 ptc 발열필름 - Google Patents

면상발열체용 ptc 카본 잉크 조성물 및 이를 이용한 면상발열용 ptc 발열필름 Download PDF

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Abstract

본 발명은 분산 특성 및 저항 특성이 상이한 전도성 카본을 PTC 고분자 수지에 분산시켜 저저항성, 중저항성, 또는 고저항성 PTC 카본잉크 조성물로 제조한 후 이를 혼합하여 면상발열체 특성에 부합하는 저항성과 PTC 특성을 가지는 카본잉크 조성물을 제조하는 것이다. 본 발명은 전도성 카본이 분산되어 다른 저항 특성을 가지는 PTC 카본잉크 조성물을 미리 제조하고 이를 혼합하여 제조하므로 분산성에 상관없이 면상발열체 특성에 부합하는 저항성을 가지는 PTC 카본잉크 조성물을 제조할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 PTC 카본잉크 조성물은 인쇄가 가능한 점도로 제조되어 PET 기재에 인쇄되는 방식으로 면상발열체를 제조할 수 있으며, PTC 특성이 있어 면상발열체에 과도한 전류가 인가되는 것을 방지하여 국부적 발열에 의한 화재위험을 감소시키는 장점이 있다.

Description

면상발열체용 PTC 카본 잉크 조성물 및 이를 이용한 면상발열용 PTC 발열필름{PTC Carbon Ink Composition And Planar Heating Film Using It}
본 발명은 면상발열체용 PTC 카본 잉크 조성물 및 이를 이용하여 제조한 면상발열용 PTC 발열필름에 관한 것이다.
바닥용 난방필름, 차량용 시트, 발열의자, 발열방석 등 생활용품 곳곳에 응용되고 있는 면상발열체는 통상의 열선방식에 비해 대면적으로 발열하기 때문에 발열율이 우수하며, 전력소모가 적고, 유해 전자파 발생이 거의 없으며, 평활성과 내구성을 가지고 있어 유용하게 활용되고 있다. 이러한 면상발열체는 통상 PET 기재에 전도성 카본 잉크로 패턴을 형성하는 형태로 제조되기 때문에 면상발열체에서 전도성 카본 잉크는 매우 중요한 인자가 된다.
종래 전도성 카본 잉크는 주로 왁스계 수지를 주성분으로 한 일반적인 전도성 페이스트로 만들어진다. 따라서 인가전압이 불안정할 경우 국부적인 발열에 의한 화재위험이 높아 안전상 문제가 되고 있다. 특히, 난방필름 수출의 대다수를 차지하는 중국, 러시아 등의 경우 국가 전기공급망이 불안정하기 때문에 이와 같은 종래 전도성 페이스트로 만들어지는 면상발열체는 과전압에 의한 화재에 매우 취약한 한계를 가지고 있다.
이에 난방필름으로 활용되는 면상발열체의 경우 주위온도의 변화에 따라 발열량이 자동적으로 증감하는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 기능이 추가되어 안전성을 향상시키는 형태로 발전하고 있다.
PTC 특성을 구현하기 위해서는 일정 온도 영역에서 급격하게 폴리머의 형태가 변하는 PTC 고분자 수지가 사용된다. 그러나 전도성을 구현하는 카본은 상기 고분자 수지에서의 분산성이 낮아 사용하는 카본의 양을 조절하기 힘들었다. 상기 포함되는 카본의 양은 면상발열체 제품에 필요한 표면저항을 가지며 PTC 기능에 의해 그 표면저항이 증감하여 발열량을 조절하고 제품의 과부하를 예방하는 핵심적인 요소이다.
따라서 전도성 카본의 PTC 고분자 수지에 대한 분산성의 한계를 극복하는 PTC 전도성 카본 잉크가 개발된다면 면상발열체의 개발과 보급이 더 활성화 될 것으로 기대된다.
본 명세서에서 언급된 특허문헌 및 참고문헌은 각각의 문헌이 참조에 의해 개별적이고 명확하게 특정된 것과 동일한 정도로 본 명세서에 참조로 삽입된다.
한국등록특허 10-679742
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 전도성 카본이 적절히 분산되어 특정 표면저항을 가지는 PTC 카본 잉크 조성물을 미리 제조하고 이를 혼합함으로서 전도성 카본의 PTC 고분자 수지내 분산성에 상관없이 원하는 표면저항을 가지며 온도에 따라 표면저항이 조절되어 발열체의 안정성을 향상 시킬 수 있는 면상발열체용 PTC 카본잉크 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 기술적 특징은 이하의 발명의 상세한 설명, 청구의 범위 및 도면에 의해 보다 구체적으로 제시된다.
본 발명은 저저항성 PTC 카본잉크 조성물, 중저항성 PTC 카본잉크 조성물, 고저항성 PTC 카본잉크 조성물로 구성된 PTC 카본잉크 조성물군으로부터 선택된 둘이상의 PTC 카본잉크 조성물이 혼합된 면상발열체용 PTC 카본잉크 조성물을 제공한다.
상기 면상발열체용 PTC 카본잉크 조성물은 20 내지 25℃의 온도범위에서 표면저항값이 400 내지 500Ω/sq이며 70 내지 90℃의 온도범위에서 표면저항값이 510 내지 640Ω/sq이며, 상기 중저항성 PTC 카본잉크 조성물은 20 내지 25℃의 온도범위에서 표면저항값이 101 내지 440Ω/sq이며 70 내지 90℃의 온도범위에서 표면저항값이 131 내지 570Ω/sq이며, 상기 고저항성 PTC 카본잉크 조성물은 20 내지 25℃의 온도범위에서 표면저항값이 1000Ω/sq을 초과하며 70 내지 90℃의 온도범위에서 표면저항값이 1300Ω/sq을 초과하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 분산 특성 및 저항 특성이 상이한 전도성 카본을 PTC 고분자 수지에 분산시켜 저저항성, 중저항성, 또는 고저항성 PTC 카본잉크 조성물로 제조한 후 이를 혼합하여 면상발열체 특성에 부합하는 저항성과 PTC 특성을 가지는 카본잉크 조성물을 제조하는 것이다. 본 발명은 전도성 카본이 분산되어 다른 저항 특성을 가지는 PTC 카본잉크 조성물을 미리 제조하고 이를 혼합하여 제조하므로 분산성에 상관없이 면상발열체 특성에 부합하는 저항성을 가지는 PTC 카본잉크 조성물을 제조할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 PTC 카본잉크 조성물은 인쇄가 가능한 점도로 제조되어 PET 기재에 인쇄되는 방식으로 면상발열체를 제조할 수 있으며, PTC 특성이 있어 면상발열체에 과도한 전류가 인가되는 것을 방지하여 국부적 발열에 의한 화재위험을 감소시키는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 면상발열체용 PTC 카본잉크 조성물의 제조방법을 보여준다.
도 2는 본 발명의 면상발열체용 PTC 카본잉크 조성물을 보여준다. 패널a)는 면상발열체용 저저항성 PTC 카본잉크 조성물을 보여주며, 패널b)는 면상발열체용 중저항성 PTC 카본잉크 조성물을 보여주며, 패널c)는 면상발열체용 고저항성 PTC 카본잉크 조성물을 보여준다.
도 3은 본 발명의 면상발열체용 PTC 카본잉크 조성물을 이용하여 제조한 면상발열용 PTC 발열필름을 보여준다.
본 발명은 저저항성 PTC 카본잉크 조성물, 중저항성 PTC 카본잉크 조성물, 및 고저항성 PTC 카본잉크 조성물로 구성된 PTC 카본잉크 조성물군으로부터 선택된 둘이상의 PTC 카본잉크 조성물이 혼합된 면상발열체용 PTC 카본잉크 조성물을 제공한다.
상기 저항은 PTC 카본잉크 조성물을 PET 기재에 도포한 후 측정한 표면저항을 의미하며 상기 저저항성, 중저항성 또는 고저항성은 각각 상온(20 내지 25℃)에서 80 내지 100Ω/sq, 101 내지 440Ω/sq 또는 1000Ω/sq을 초과하는 것을 의미한다.
본 발명의 면상발열체용 PTC 카본잉크 조성물은 상기 저저항성 PTC 카본잉크 조성물, 중저항성 PTC 카본잉크 조성물 또는 고저항성 PTC 카본잉크 조성물을 적절히 혼합하여 제조할 수 있다. 또한 본 발명의 면상발열체용 PTC 카본잉크 조성물은 PTC 특성을 가진다. 상기 PTC 특성은 온도가 증가하면 메인수지의 구조적 변화가 발생하여 내부에 포함된 전도성 카본 사이의 거리가 증가하므로 비저항 또는 표면저항이 향상되는 특성을 의미한다.
상기 면상발열체용 PTC 카본잉크 조성물은 상온(20 내지 25℃)에서 400 내지 500Ω/sq의 표면저항을 가지는 것을 특징으로 하며 온도가 상승하여 70 내지 90℃의 온도범위가 되면 510 내지 640Ω/sq의 표면저항값을 가지는 것을 특징으로 한다. 상기 표면저항이 400Ω/sq 미만이면 저항 상승으로 인한 단락효과가 미미하여 고온에서 발열체가 장시간 노출되어 절연부가 파손될 위험이 있으며 상기 표면저항이 500Ω/sq을 초과하면 초기저항이 높아 소비전력이 증가하게 된다.
상기 면상발열체용 PTC 카본잉크 조성물의 표면저항은 면상발열체가 복수의 층으로 형성될 경우에 대하여 설명한 것이며 상기 면상발열체가 단층으로 형성되는 경우 상기 표면저항값은 800 내지 1000Ω/sq일 수 있다. 바람직하게는 본 발명의 면상발열체용 상기 PTC 카본잉크 조성물의 표면저항은 420 내지 470Ω/sq이며 보다 바람직하게는 상기 PTC 카본잉크 조성물의 표면저항은 440Ω/sq이다. 만일 상기 면상발열체용 상기 PTC 카본잉크 조성물이 적용된 면상발열체가 두 겹으로 형성된다면 상기 면상발열체의 전체 표면저항은 880Ω/sq 수준이 되어 제품화가 가능하다.
본 발명의 면상발열체용 PTC 카본잉크 조성물은 PTC 특성을 가지는 저저항성 PTC 카본잉크 조성물, 중저항성 PTC 카본잉크 조성물, 및 고저항성 PTC 카본잉크 조성물의 혼합물이므로 PTC 특성을 가지게 된다.
상기 저저항성 PTC 카본잉크 조성물은 PTC 수지로서 폴리에스터 및 플레이크(flake) 타입의 그라파이트(graphite) 및 원형 입자타입의 제 1 카본블랙(carbon black)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 폴리에스터 수지는 온도가 증가하면 구조변하여 내부에 분산된 전도성 카본의 밀도를 감소시키므로 비저항을 향상시키는 PTC 특성이 있다.
상기 플레이크 타입의 그라파이트는 전도성 카본의 일종으로 구조가 복잡하여 전도성이 우수한 특성이 있다.
상기 원형타입의 제 1 카본블랙은 구조가 단순하여 전도성은 낮으나 비표면적이 넓어 분산성이 좋은 특성이 있다. 특히 상기 저저항성 PTC 카본잉크 조성물에 사용되는 원형타입의 제 1 카본블랙은 에틸렌프로필렌 고무에 대한 분산성이 40 내지 50 phr(parts per 100 rubber)이며 에틸렌프로필렌 고무 100 중량부에 대하여 15 중량부로 포함된 경우 비저항값이 1 내지 2 Ω·㎝인 것을 특징으로 한다.
상기 저저항성 PTC 카본잉크 조성물은 폴리에스터수지 : 그라파이트 : 제 1 카본블랙을 5 : 4.5 : 1의 중량비로 혼합하여 제조되며 상기 폴리에스터 수지의 2 배에 해당하는 점도조절제(유기용제)를 혼합하여 점도를 조절한다. 상기 저저항성 PTC 카본잉크 조성물은 열경화제, 접착증진제, 고분자 경화제를 포함하는 첨가제 혼합물이 더 첨가되어 제조될 수 있다. 바람직하게는 폴리에스터 수지 22 내지 25 중량%, 그라파이트 19.8 내지 22.5 중량%, 제 1 카본블랙 4.4 내지 5 중량%, 점도조절제 44 내지 50 중량% 및 첨가제 혼합물 4 내지 9 중량%일 수 있다. 보다 바람직하게는 폴리에스터 수지 23.42 중량%, 그라파이트 21.51 중량%, 제 1 카본블랙 4.65 중량%, 점도조절제 45.10 중량% 및 첨가제 혼합물 5.32 중량%일 수 있다.
상기의 구성으로 제조된 본 발명의 저저항성 PTC 카본잉크 조성물은 PTC 특성을 가지며 상기 PTC 특성은 온도를 상온에서 80℃로 상승시키면 표면저항값이 30% 미만으로 상승하는 것을 특징으로 한다. 정리하면 본 발명의 PTC 카본잉크 조성물은 20 내지 25℃의 온도범위에서 표면저항값이 80 내지 100Ω/sq이며 70 내지 90℃의 온도범위에서 표면저항값이 105 내지 130Ω/sq인 것을 특징으로 한다.
상기 표면저항값 상승정도가 30%를 초과하게 되면 원하는 발열온도 이하에서 저항값이 상승으로 인한 단락이 발생하여 발열 효율을 오히려 저하시키게 되며 상기 표면저항값 상승정도가 30% 미만이면 초기 저항값이 너무 높아 소비전력 효율이 감소하게 된다.
상기 중저항성 PTC 카본잉크 조성물은 PTC 수지로서 폴리에스터 및 플레이크(flake) 타입의 그라파이트(graphite) 및 원형 입자타입의 제 2 카본블랙(carbon black)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 폴리에스터 수지와 상기 플레이크 타입의 그라파이트는 저저항성 PTC 카본잉크 조성물에 사용한 것과 동일한 물질이다.
상기 원형타입의 제 2 카본블랙은 구조가 단순하여 전도성은 낮으나 비표면적이 넓어 분산성이 좋은 특성이 있다. 원형타입의 제 2 카본블랙은 상기 원형타입의 제 1 카본블랙과 대비하여 분산성은 좋으나 비저항이 높은 차이점이 있다. 상기 원형타입의 제 2 카본블랙은 에틸렌프로필렌 고무에 대한 분산성이 85 내지 95 phr(parts per 100 rubber)이며 에틸렌프로필렌 고무 100 중량부에 대하여 15 중량부로 포함된 경우 비저항값이 7 내지 9 Ω·㎝인 것을 특징으로 한다. 따라서 상기 중저항성 PTC 카본잉크 조성물은 상기 전도성이 높은 그라파이트를 상기 제 2 카본블랙으로 대체하여 전도성을 조절한다. 상기 저저항성 PTC 카본잉크 조성물에서는 전도성을 향상시키기 위하여 상기 그라파이트를 가장 많이 사용하였다. 따라서 이로 인한 분산성과 점도를 조절하기 위하여 점도조절제를 전체 조성물의 40중량% 이상 사용하여야 하였다. 이에 반하여 상기 중저항성 PTC 카본잉크 조성물은 분산성이 높은 제 2 카본블랙으로 대체하므로 전도성은 감소하나 분산성이 향상되어 점도조절제의 사용량을 줄일 수 있다. 상기 중저항성 PTC 카본잉크 조성물은 상기 점도조절제가 줄어든 양을 상기 PTC 메인 수지로 채우게 된다. 따라서 상기 조성물의 잉크 물성이 향상되는 효과가 있다.
상기 중저항성 PTC 카본잉크 조성물은 폴리에스터수지 : 그라파이트 : 제 2 카본블랙을 5.7 : 1 : 1.4의 중량비로 혼합하여 제조되며 상기 폴리에스터 수지의 0.65 배에 해당하는 점도조절제(유기용제)를 혼합하여 점도를 조절한다. 상기 중저항성 PTC 카본잉크 조성물은 열경화제, 접착증진제, 고분자 경화제를 포함하는 첨가제 혼합물이 더 첨가되어 제조될 수 있다. 바람직하게는 폴리에스터 수지 40 내지 50 중량%, 그라파이트 6 내지 10 중량%, 제 2 카본블랙 10 내지 13 중량%, 점도조절제 27 내지 33 중량% 및 첨가제 혼합물 4 내지 9 중량%일 수 있다. 보다 바람직하게는 폴리에스터 수지 45.53 중량%, 그라파이트 7.97 중량%, 제 1 카본블랙 11.38 중량%, 점도조절제 29.67 중량% 및 첨가제 혼합물 5.45 중량%일 수 있다.
상기의 구성으로 제조된 본 발명의 중저항성 PTC 카본잉크 조성물은 PTC 특성을 가지며 상기 PTC 특성은 온도를 상온에서 80℃로 상승시키면 표면저항값이 30% 미만으로 상승하는 것을 특징으로 한다. 정리하면 본 발명의 PTC 카본잉크 조성물은 20 내지 25℃의 온도범위에서 표면저항값이 101 내지 440Ω/sq이며 70 내지 90℃의 온도범위에서 표면저항값이 131 내지 570Ω/sq인 것을 특징으로 한다.
상기 표면저항값 상승정도가 30%를 초과하게 되면 원하는 발열온도 이하에서 저항값이 상승으로 인한 단락이 발생하여 발열 효율을 오히려 저하시키게 되며 상기 표면저항값 상승정도가 30% 미만이면 초기 저항값이 너무 높아 소비전력 효율이 감소하게 된다.
상기 고저항성 PTC 카본잉크 조성물은 PTC 수지로서 폴리에스터 및 원형 입자타입의 제 2 카본블랙(carbon black)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 폴리에스터 수지와 원형타입의 제 2 카본블랙은 상기 중저항성 PTC 카본잉크 조성물에 사용한 것과 동일한 물질이다.
상기 고저항성 PTC 카본잉크 조성물은 상대적으로 전도성이 낮은 제 2 카본블랙만을 사용하여 고저항성을 구현한다. 상기 제 2 카본블랙은 상대적으로 분산성이 좋아 점도조절제의 양을 최소화하고 PTC 메인 수지를 더 사용하였다. 따라서 상기 고저항성 PTC 카본잉크 조성물은 상기 저항성 또는 중저항성 PTC 카본잉크 조성물에 대비하여 잉크 물성이 가장 우수한 특징이 있다.
상기 고저항성 PTC 카본잉크 조성물은 폴리에스터수지 : 제 2 카본블랙을 10 : 1의 중량비로 혼합하여 제조되며 상기 폴리에스터 수지의 0.31 배에 해당하는 점도조절제(유기용제)를 혼합하여 점도를 조절한다. 상기 고저항성 PTC 카본잉크 조성물은 열경화제, 접착증진제, 고분자 경화제를 포함하는 첨가제 혼합물이 더 첨가되어 제조될 수 있다. 바람직하게는 폴리에스터 수지 62 내지 70 중량%, 제 2 카본블랙 4 내지 8 중량%, 점도조절제 15 내지 25 중량% 및 첨가제 혼합물 3 내지 9 중량%일 수 있다. 보다 바람직하게는 폴리에스터 수지 66.13 중량%, 제 1 카본블랙 6.6 중량%, 점도조절제 20.93 중량% 및 첨가제 혼합물 6.34 중량%일 수 있다.
상기의 구성으로 제조된 본 발명의 고저항성 PTC 카본잉크 조성물은 PTC 특성을 가지며 상기 PTC 특성은 온도를 상온에서 80℃로 상승시키면 표면저항값이 30% 미만으로 상승하는 것을 특징으로 한다. 정리하면 본 발명의 고저항성 PTC 카본잉크 조성물은 20 내지 25℃의 온도범위에서 표면저항값이 1000Ω/sq을 초과하며 70 내지 90℃의 온도범위에서 표면저항값이 1300Ω/sq을 초과하는 것을 특징으로 한다. 추가적으로 상기 고저항성 PTC 카본잉크 조성물에서 저항값을 초과하는 것은 최대 저항값이 ∞에 달할 수도 있음을 의미한다. 상기 표면저항값 상승정도가 30%를 초과하게 되면 원하는 발열온도 이하에서 저항값이 상승으로 인한 단락이 발생하여 발열 효율을 오히려 저하시키게 되며 상기 표면저항값 상승정도가 30% 미만이면 초기 저항값이 너무 높아 소비전력 효율이 감소하게 된다.
상기 면상발열체용 PTC 카본잉크 조성물은 상온에서 저항성이 높은 순서에 따라 상기 PTC 카본잉크 조성물을 순차적으로 첨가하여 혼합하는 방법으로 제조할 수 있다. 상기 고저항성 PTC 카본잉크 조성물은 PTC 메인 수지의 함량이 높기 때문에 잉크물성이 상대적으로 우수하다. 또한 전도성 카본의 양이 적어 상대적으로 추가되는 전도성 카본을 분산시키기 유리하다. 따라서 상기 고저항성 PTC 카본잉크 조성물을 베이스로 하고 상기 중저항성 또는 저저항성 PTC 카본잉크 조성물을 더 첨가하여 저항을 조절하게 되면 우수한 잉크물성을 가지는 면상발열체용 PTC 카본잉크 조성물을 제조할 수 있다.
본 발명은 저저항성 PTC 카본잉크 조성물, 중저항성 PTC 카본잉크 조성물, 및 고저항성 PTC 카본잉크 조성물로 구성된 PTC 카본잉크 조성물군으로부터 선택된 둘이상의 PTC 카본잉크 조성물이 혼합된 면상발열체용 PTC 카본잉크 조성물이 인쇄된 면상발열 필름을 제공한다.
상기 면상발열 필름은 PTC 특성을 가져 온도가 상승하면 저항이 증가하여 국부적인 과도한 온도상승을 억제하여 화재위험이 적고 온도에 따라 소비전력을 조절하므로 경제적인 장점이 있다. 상기 필름은 PET 필름상에 상기 면상발열체용 PTC 카본잉크 조성물을 인쇄하여 제조할 수 있다. 상기 인쇄는 잉크젯 인쇄방법 또는 그라비아 인쇄 방법을 포함하는 인쇄방법을 사용할 수 있으며 이에 국한되지 않는다. 상기 면상발열 필름은 상온에서 400 내지 500Ω/sq의 저항을 가질 수 있으며 80℃에서는 520 내지 650Ω/sq의 저항을 가질 수 있다.
하기에서 실시예를 통해 본 발명을 더 상세히 설명한다.
실시예
실시예 1: 면상발열체용 저저항성 PTC 카본잉크 조성물의 제조
상온에서 저저항(low-resistance) 특성을 가지며 온도가 상승함에 따라 저항이 증가하여 전기전도도가 저하되는 면상발열체용 저저항성 PTC 카본잉크 조성물을 제조하였다. 상기 면상발열체용 저저항성 PTC 카본잉크 조성물은 수지조성물, 열경화제, 접착증진제, 경화제, 유기용제, 전도성 흑연, 전도성 카본 블랙을 포함한다. 하기 표 1은 본 발명의 면상발열체용 저저항성 PTC 카본잉크 조성비를 보여준다.
면상발열체용 저저항성 PTC 카본잉크 조성물 함유량
수지조성물 23.42중량%
열경화제 0.25중량%
제 1 접착증진제 0.25중량%
제 2 접착증진제 0.17중량%
경화제 4.65중량%
유기용제 45.10중량%
플레이크 타입의 그라파이트 21.51중량%
제 1 카본 블랙 4.65중량%
총합 100%중량%
먼저 수지조성물을 제조하였다. 상기 수지조성물은 온도에 따라 물성이 변하여 양의 온도 계수(positive temperature coefficient, PTC) 기능을 가지는 수지조성물이다. 상기 수지조성물을 제조하기 위하여 3중 자켓 밀폐형 반응용기에 메인수지인 폴리에스터(polyester, 350-S, SK케미칼) 수지와 상기 메인수지를 용해하기 위한 사이클로 핵산(cyclo hexane, 108-94-1, SK케미컬)을 4:6의 중량비로 배합하고 70 내지 90도로 가열하면서 상기 폴리에스터 수지가 상기 시클로 핵산에 완전히 용해될 때까지 3 내지 5시간동안 교반하였다. 완전히 용해된 폴리에스터 수지는 서서히 냉각시켜 밀폐형 드럼에 포장 보관하였다.
상기 제조한 수지조성물에 유기용제(CAS NO. 111-15-9)를 첨가하여 점도가 조절된 수지용액을 제조하였다. 상기 수지조성물과 유기용제는 면상발열체용 PTC 카본잉크 조성물 100중량%에 대하여 각각 23.42 중량% 및 45.10중량%가 되도록 혼합하고 5 내지 10분간 교반하였다.
상기 제조한 수지용액에 열경화제(에폭시, YD-128, 국도화학)를 첨가하였다. 상기 열경화제는 면상발열체용 PTC 카본잉크 조성물 100중량%에 대하여 0.25중량%가 되도록 첨가하였다. 그 다음으로 상기 열경화제가 첨가된 수지용액에 제 1 접착증진제(실리콘, Silquest A-1100, Momentive), 제 2 접착증진제(실리콘, Silquest A-187, Momentive) 및 경화제(블록형 이소시아네이트)를 첨가하였다. 상기 제 1 접착증진제, 제 2 접착증진제 및 경화제는 면상발열체용 PTC 카본잉크 조성물 100중량%에 대하여 각각 0.25중량%, 0.17중량% 및 4.65%가 되도록 첨가하였다. 상기 열경화제, 제 1 접착증진제, 제 2 접착증진제 및 경화제를 순차적으로 첨가하고 5 내지 10분간 교반하여 수지혼합물을 제조하였다.
상기 수지혼합물에 플레이크 타입의 그라파이트(HC915, 현대코마산업), 및 제 1 카본블랙(BLACK PEARLS®-2000, CABOT)을 첨가하였다. 상기 그라파이트와 카본블랙은 면상발열체용 PTC 카본잉크 조성물 100중량%에 대하여 플레이크 타입의 그라파이트 25.51중량% 및 제 1 카본 블랙 4.65중량%로 첨가하였으며 상기 그라파이트를 먼저 첨가한 후 상기 카본 블랙을 첨가하는 순서로 제조하였다.
본 발명에 사용하는 그라파이트와 카본블랙은 탄소로 구성되는 점에서 동일하나 물성에서 차이점이 있다. 본 발명에서는 플레이크 타입의 그라파이트, 원형입자 타입의 제 1 카본블랙, 및 원형입자 타입의 제 2 카본블랙을 혼합하는 방법으로 조성물의 저항성을 조절한다.
상기 플레이크 타입의 그라파이트는 전도성 그라파이트(graphite)로서 직경이 5 내지 15㎛인 플레이크(flake) 타입을 가진다. 상기 플레이크 타입의 그라파이트은 플레이크 타입의 형상을 가져 다른 전도성 흑연에 대비하여 분산성이 낮을 수 있으나 구조가 발달하여 다른 전도성 흑연에 대비하여 상대적으로 높은 전도성을 가지는 장점이 있다. 따라서 상기 플레이크 타입의 그라파이트은 저저항성을 가지는 조성물을 제조하는데 유리한 측면이 있다.
상기 제 1 카본블랙과 제 2 카본블랙은 전도성 카본 블랙으로서 직경이 50 내지 90㎚인 원형 타입을 가져 상기 플레이크 타입의 그라파이트에 대비하여 비표면적이 넓은 장점이 있다. 상기 제 1 카본블랙과 제 2 카본블랙은 전도성과 고분자수지에 대한 분산성 및 전도성에서 차이가 있다.
상기 제 2 카본블랙은 에틸렌프로필렌 고무(EPDM rubber)에 대한 분산성이 88 phr(parts per 100 EPDM rubber)임에 반하여 상기 제 1 카본블랙은 47 phr로 제 2 카본블랙에 대비하여 약 1/2에 해당한다. 또한 제 2 카본블랙의 전도성은 EPDM 100중량부에 대하여 15중량부로 포함되는 경우의 비저항이 8Ω·㎝임에 반하여 제 1 카본블랙의 전도성은 EPDM 100중량부에 대하여 9중량부로 포함되는 경우의 비저항이 8Ω·㎝이며 15중량부로 포함되는 경우 1.5Ω·㎝인 것으로 보아 제 1 카본블랙의 전도성이 더 높은 것으로 확인된다.
상기 그라파이트와 카본블랙은 수지에 대한 분산성이 20% 수준 내외이며 입자가 작을수록 비표면적이 넓어 분산성이 좋은 특성이 있다. 따라서 분산성이 낮은 것을 먼저 분산 시킨 후 다른 것을 순차적으로 분산시키는 것이 유리하다.
상기 면상발열체용 저저항성 PTC 카본잉크 조성물은 플레이크 타입의 그라파이트과 제 1 카본블랙을 5:1의 중량비로 혼합하는 방법으로 제조하였다. 상기 혼합으로 상기 플레이크 타입의 그라파이트의 일부가 수지와의 혼합성이 우수한 제 1 카본블랙으로 대체함으로서 상기 잉크조성물의 물성이 향상되는 효과가 있다. 상세하게는 플레이크 타입의 그라파이트 및 제 1 카본블랙을 면상발열체용 저저항성 PTC 카본잉크 조성물 100중량%에 대하여 각각 21.51중량% 및 4.65중량%가 되도록 순차적으로 첨가하였다.
상기 플레이크 타입의 그라파이트 및 제 1 카본블랙이 첨가된 수지혼합물은 30 내지 60분간 교반하여 잘 분산되도록 하였다. 상기 교반은 3-롤밀 또는 바스켓밀에서 수행하였으며 3-롤밀의 경우 4회 이상 반복 수행하고 바스켓밀을 사용하는 경우 3시간이상 수행하여 잘 분산되도록 하였다.
상기 제조된 그라파이트-카본블랙-수지 혼합물은 100메쉬(mesh) 규격인 메쉬망을 이용하여 상기 혼합과정에서 응집된 그라파이트-카본블랙-수지 혼합물을 제거한 후 7일간 상온(25℃)에서 숙성하여 면상발열체용 저저항성 PTC 카본잉크 조성물을 제조하였다.
상기 제조한 면상발열체용 저저항성 PTC 카본잉크 조성물은 상온(25℃)에서의 초기 표면저항값이 100Ω/sq미만인 것으로 확인되었으며 온도가 80℃ 수준으로 향상되면 상기 수지조성물이 열에 의해 변성되어 표면저항값이 30% 미만 수준으로 상승한 것으로 확인되었다.
또한 상기 면상발열체용 저저항성 카본 잉크 조성물은 점성이 16,000cps 수준이어서 잉크로서 인쇄가 가능한 수준인 것으로 확인되었다
실시예 2: 면상발열체용 중저항성 PTC 카본잉크 조성물의 제조
상온에서 중저항(mid-resistance) 특성을 가지며 온도가 상승함에 따라 저항이 증가하는 면상발열체용 중저항성 PTC 카본잉크 조성물을 제조하였다. 상기 면상발열체용 중저항성 PTC 카본잉크 조성물은 상기 면상발열체용 저저항성 PTC 카본잉크 조성물과 동일하게 수지조성물, 열경화제, 접착증진제, 경화제, 유기용제, 전도성 흑연, 전도성 카본블랙을 포함한다. 하기 표 2는 본 발명의 면상발열체용 중저항성 PTC 카본잉크 조성비를 보여준다.
면상발열체용 중저항성 PTC 카본잉크 조성물 함유량
수지조성물 45.53중량%
열경화제 0.33중량%
접착증진제1 0.33중량%
접착증진제2 0.24중량%
경화제 4.55중량%
유기용제 29.67중량%
플레이크 타입의 그라파이트 7.97중량%
제 2 카본블랙 11.38중량%
총합 100%중량%
상기 면상발열체용 중저항성 PTC 카본잉크 조성물은 상기 면상발열체용 저저항성 PTC 카본잉크 조성물의 제조방법과 유사한 방법으로 제조하였다. 먼저 수지조성물을 제조하였다. 상기 수지조성물은 온도에 따라 물성이 변하여 양의 온도 계수(positive temperature coefficient, PTC) 기능을 가지는 수지조성물이다. 상기 수지조성물을 제조하기 위하여 3중 자켓 밀폐형 반응용기에 메인수지인 폴리에스터(polyester, 350-S, SK케미칼) 수지와 상기 메인수지를 용해하기 위한 사이클로 핵산(cyclo hexane, 108-94-1, SK케미컬)을 4:6의 중량비로 배합하고 70 내지 90도로 가열하면서 상기 폴리에스터 수지가 상기 시클로 핵산에 완전히 용해될 때까지 3 내지 5시간동안 교반하였다. 완전히 용해된 폴리에스터 수지는 서서히 냉각시켜 밀폐형 드럼에 포장 보관하였다.
상기 제조한 수지조성물에 유기용제(CAS NO. 111-15-9)를 첨가하여 점도가 조절된 수지용액을 제조하였다. 상기 수지조성물과 유기용제는 면상발열체용 PTC 카본잉크 조성물 100중량%에 대하여 각각 45.53 중량% 및 29.67중량%가 되도록 혼합하고 5 내지 10분간 교반하였다.
상기 제조한 수지용액에 열경화제(에폭시, YD-128, 국도화학)를 첨가하였다. 상기 열경화제는 면상발열체용 PTC 카본잉크 조성물 100중량%에 대하여 0.33중량%가 되도록 첨가하였다. 그 다음으로 상기 열경화제가 첨가된 수지용액에 제 1 접착증진제(실리콘, Silquest A-1100, Momentive), 제 2 접착증진제(실리콘, Silquest A-187, Momentive) 및 경화제(블록형 이소시아네이트)를 첨가하였다. 상기 제 1 접착증진제, 제 2 접착증진제 및 경화제는 면상발열체용 PTC 카본잉크 조성물 100중량%에 대하여 각각 0.33중량%, 0.24중량% 및 4.55%가 되도록 첨가하였다. 상기 열경화제, 제 1 접착증진제, 제 2 접착증진제 및 경화제를 순차적으로 첨가하고 5 내지 10분간 교반하여 수지혼합물을 제조하였다.
상기 수지혼합물에 플레이크 타입의 그라파이트(HC915, 현대코마산업), 및 제 2 카본블랙(VULCAN® XC72, CABOT)을 첨가하였다. 상기 플레이크 타입의 그라파이트와 제 2 카본블랙은 상기 수지 혼합물에 PTC 카본잉크 조성물 100중량%에 대하여 각각 7.97중량% 및 11.38중량%를 첨가하였으며 상기 플레이크 타입의 그라파이트를 먼저 첨가한 후 상기 제 2 카본블랙을 첨가하는 순서로 제조하였다.
본 발명의 면상발열체용 중저항성 PTC 카본잉크 조성물에 사용하는 플레이크 타입의 그라파이트 및 제 2 카본블랙의 특성에 대하여는 상기에서 설명하였으므로 명세서의 중복을 피하기 위해 더 설명하지 않는다.
상기 면상발열체용 중저항성 PTC 카본잉크 조성물은 플레이크 타입의 그라파이트과 제 2 카본블랙을 8:11 내지 8:12의 중량비(플레이크 타입의 그라파이트:제 2 카본블랙)로 혼합하는 방법으로 제조하였다. 상기 혼합으로 상기 플레이크 타입의 그라파이트의 일부가 수지와의 혼합성이 상대적으로 우수한 제 2 카본블랙으로 대체함으로서 상기 잉크조성물의 물성이 향상되는 효과가 있다. 상세하게는 플레이크 타입의 그라파이트 및 제 2 카본블랙을 면상발열체용 중저항성 PTC 카본잉크 조성물 100중량%에 대하여 각각 7.97중량% 및 11.38중량%가 되도록 순차적으로 첨가하였다.
상기 전도성 흑연이 첨가된 수지혼합물은 30 내지 60분간 교반하여 상기 플레이크 타입의 그라파이트와 제 2 카본블랙이 잘 분산되도록 하였다. 상기 교반은 3-롤밀 또는 바스켓밀에서 수행하였으며 3-롤밀의 경우 4회 이상 반복 수행하고 바스켓밀을 사용하는 경우 3시간이상 수행하여 첨가된 잘 분산되도록 하였다. 상기 제조된 그라파이트-카본블랙-수지 혼합물은 100메쉬(mesh) 규격인 메쉬망을 이용하여 상기 혼합과정에서 응집된 그라파이트-카본블랙-수지 혼합물을 제거한 후 7일간 상온(25℃)에서 숙성하여 면상발열체용 중저항성 PTC 카본잉크 조성물을 제조하였다.
상기 제조한 면상발열체용 중저항성 PTC 카본잉크 조성물은 상온(25℃)에서의 초기 표면저항값이 300 내지 440Ω/sq인 것으로 확인되었으며 온도가 80℃ 수준으로 향상되면 상기 수지조성물이 열에 의해 변성되어 표면저항값이 30% 미만 수준으로 상승한 것으로 확인되었다.
또한 상기 면상발열체용 중저항성 카본 잉크 조성물은 점성이 16,000cps 수준이어서 잉크로서 인쇄가 가능한 수준인 것으로 확인되었다.
실시예 3: 면상발열체용 고저항성 PTC 카본잉크 조성물의 제조
상온에서 고저항(high-resistance) 특성을 가지며 온도가 상승함에 따라 저항이 증가하는 면상발열체용 고저항성 PTC 카본잉크 조성물을 제조하였다. 상기 면상발열체용 고저항성 PTC 카본잉크 조성물은 상기 면상발열체용 저저항성 또는 중저항성 PTC 카본잉크 조성물과 달리 플레이크 타입의 그라팔이트 없이 수지조성물, 열경화제, 접착증진제, 경화제, 유기용제, 카본블랙을 포함한다. 하기 표 3은 본 발명의 면상발열체용 고저항성 PTC 카본잉크 조성비를 보여준다.
고저항성 PTC 카본잉크 조성물 함유량
수지조성물 66.13중량%
열경화제 0.53중량%
접착증진제1 0.53중량%
접착증진제2 0.35중량%
경화제 4.93중량%
유기용제 20.93중량%
제 2 카본블랙 6.60중량%
총합 100%중량%
상기 면상발열체용 고저항성 PTC 카본잉크 조성물은 상기 면상발열체용 저저항성 또는 중저항성 PTC 카본잉크 조성물의 제조방법과 유사한 방법으로 제조하였다. 먼저 수지조성물을 제조하였다. 상기 수지조성물은 온도에 따라 물성이 변하여 양의 온도 계수(positive temperature coefficient, PTC) 기능을 가지는 수지조성물이다. 상기 수지조성물을 제조하기 위하여 3중 자켓 밀폐형 반응용기에 메인수지인 폴리에스터(polyester, 350-S, SK케미칼) 수지와 상기 메인수지를 용해하기 위한 사이클로 핵산(cyclo hexane, 108-94-1, SK케미컬)을 4:6의 중량비로 배합하고 70 내지 90도로 가열하면서 상기 폴리에스터 수지가 상기 시클로 핵산에 완전히 용해될 때까지 3 내지 5시간동안 교반하였다. 완전히 용해된 폴리에스터 수지는 서서히 냉각시켜 밀폐형 드럼에 포장 보관하였다.
상기 제조한 수지조성물에 유기용제(CAS NO. 111-15-9)를 첨가하여 점도가 조절된 수지용액을 제조하였다. 상기 수지조성물과 유기용제는 면상발열체용 PTC 카본잉크 조성물 100중량%에 대하여 각각 66.14 중량% 및 20.93중량%가 되도록 혼합하고 5 내지 10분간 교반하였다.
상기 제조한 수지용액에 열경화제(에폭시, YD-128, 국도화학)를 첨가하였다. 상기 열경화제는 면상발열체용 PTC 카본잉크 조성물 100중량%에 대하여 0.53중량%가 되도록 첨가하였다. 그 다음으로 상기 열경화제가 첨가된 수지용액에 제 1 접착증진제(실리콘, Silquest A-1100, Momentive), 제 2 접착증진제(실리콘, Silquest A-187, Momentive) 및 경화제(블록형 이소시아네이트)를 첨가하였다. 상기 제 1 접착증진제, 제 2 접착증진제 및 경화제는 면상발열체용 PTC 카본잉크 조성물 100중량%에 대하여 각각 0.53중량%, 0.35중량% 및 4.93%가 되도록 첨가하였다. 상기 열경화제, 제 1 접착증진제, 제 2 접착증진제 및 경화제를 순차적으로 첨가하고 5 내지 10분간 교반하여 수지혼합물을 제조하였다.
상기 수지혼합물에 제 2 카본블랙(VULCAN® XC72, CABOT)을 첨가하였다. 상기 제 2 카본블랙은 상기 수지 혼합물에 PTC 카본잉크 조성물 100중량%에 대하여 6.6중량%로 첨가하였다.
본 발명의 면상발열체용 고저항성 PTC 카본잉크 조성물에 사용하는 제 2 카본블랙의 특성에 대하여는 상기에서 설명하였으므로 명세서의 중복을 피하기 위해 더 설명하지 않는다.
상기 제 2 카본블랙이 첨가된 수지혼합물은 30 내지 60분간 교반하여 상기 흑연이 잘 분산되도록 하였다. 상기 교반은 3-롤밀 또는 바스켓밀에서 수행하였으며 3-롤밀의 경우 4회 이상 반복 수행하고 바스켓밀을 사용하는 경우 3시간이상 수행하여 첨가된 제 2 카본블랙이 잘 분산되도록 하였다. 상기 제조된 카본블랙-수지 혼합물은 100메쉬(mesh) 규격인 메쉬망을 이용하여 상기 혼합과정에서 응집된 카본블랙-수지 혼합물을 제거한 후 7일간 상온(25℃)에서 숙성하여 면상발열체용 고저항성 PTC 카본잉크 조성물을 제조하였다.
상기 제조한 면상발열체용 고저항성 PTC 카본잉크 조성물은 상온(25℃)에서의 초기 표면저항값이 1000Ω/sq을 초과하는 것으로 확인되었으며 온도가 80℃ 수준으로 향상되면 상기 수지조성물이 열에 의해 변성되어 표면저항값이 30% 미만 수준으로 상승한 것으로 확인되었다.
또한 상기 면상발열체용 고저항성 카본 잉크 조성물은 점성이 16,000cps 수준이어서 잉크로서 인쇄가 가능한 수준인 것으로 확인되었다.
실시예 4: 면상발열체용 PTC 카본잉크 조성물의 제조
상기 제조한 면상발열체용 저저항성 PTC 카본잉크 조성물, 면상발열체용 중저항성 PTC 카본잉크 조성물 및 면상발열체용 고저항성 PTC 카본잉크 조성물의 양을 달리하여 혼합하는 방법으로 면상발열체용 PTC 카본잉크 조성물을 제조하였다.
상기 면상발열체용 PTC 카본잉크 조성물은 상온에서 저항성이 높은 순서에 따라 순차적으로 첨가하여 혼합하였으며 충분히 교반하였다. 혼합 결과 전도성 카본이 분리되는 것이 확인되지 않았으며 잉크 물성 또한 저하되지 않은 것으로 확인되었다.
상기 제조한 면상발열체용 PTC 카본잉크 조성물을 PET 기재상에 도포한 한 후 상온에서 건조하였다. 상기 면상발열체용 PTC 카본잉크 조성물이 도포된 PET 기재에 대하여 표면저항값을 측정한 결과 상온에서의 표면저항값이 440Ω/sq 수준인 것으로 확인되었다. 또한 상기 면상발열체용 PTC 카본잉크 조성물이 도포된 PET 기재의 온도를 80℃까지 상승시킨 후 표면저항값을 측정한 결과 80℃에서의 표면저항값이 520Ω/sq 수준인 것으로 확인되었다.
실험예 : 면상발열체용 PTC 카본잉크 조성물의 안정성, 부착력, 전기적 특성
상기 실시예를 통해 제조한 면상발열체용 저저항성 PTC 카본잉크 조성물, 면상발열체용 중저항성 PTC 카본잉크 조성물, 및 면상발열체용 고저항성 PTC 카본잉크 조성물에 대하여 점도변화 및 부착력을 측정하였다(하기 표 4 참조).
시험방법 시험 결과
실시예 1 실시예 2 실시예 3
점도변화율 Brookfield 점도계로 25℃에서 7일 내지 30일 경과 후 점도측정 10% 이하 10% 이하 10% 이하
부착력 1 ㎜ 간격 바둑눈 10개에 부착 후 3회 당김 박리없음 박리없음 박리없음
상기 점도의 측정은 Brookfield 점도계를 이용하였다. 상기 점도측정은 25℃에서 7일 및 30일 경과 후 점도변화율을 측정하였다. 측정결과 상기 면상발열체용 저저항성 PTC 카본잉크 조성물, 면상발열체용 중저항성 PTC 카본잉크 조성물, 및 면상발열체용 고저항성 PTC 카본잉크 조성물 모두 10% 이하의 변화율을 보이는 것으로 확인되었다.
상기 실시예를 통해 제조한 면상발열체용 저저항성 PTC 카본잉크 조성물, 면상발열체용 중저항성 PTC 카본잉크 조성물, 및 면상발열체용 고저항성 PTC 카본잉크 조성물에 대하여 부착력을 측정하였다. 시험편에 1㎜ 간격으로 선을 그어 바둑눈(수직 11개, 수평 11, 총 100cell)을 만든 후 상기 조성물로 테이프를 점착시킨 다음 수직방향으로 강하게 3회 당겨 박리 여부를 확인하였다. 부착력 측정 결과, 상기 저저항성 PTC 카본잉크 조성물, 면상발열체용 중저항성 PTC 카본잉크 조성물, 및 면상발열체용 고저항성 PTC 카본잉크 조성물을 이용하여 점착시킨 테이프가 모두 박리되지 않고 유지되는 것이 확인되었다.
상기 실시예를 통해 제조한 면상발열체용 저저항성 PTC 카본잉크 조성물, 면상발열체용 중저항성 PTC 카본잉크 조성물, 및 면상발열체용 고저항성 PTC 카본잉크 조성물의 전기적 특성을 측정하였다(표 5 참조). 이를 위하여 상기 조성물을 PET 필름에 인쇄하여 면상발열 PTC 필름을 제조하고 전극을 설치한 후 저항상승비율 시험, 내전압시험(KS C 2127), 절연저항시험(KS C 1301), 열충격시험(KS C 0277), 소비전력 감소비율시험을 수행하였다.
시험방법 시험 결과
실시예 1 실시예 2 실시예 3
저항상승비율시험 시험편의 25℃에서의 표면저항값과 80℃에서의 표면저항값을 비교하여 저항값 상승 비율을 산출 30% 미만 30% 미만 30% 미만
내전압시험 인가전압 2kV 60초 가한 후 필름파괴여부 확인 파괴없음 파괴없음 파괴없음
절연저항시험 인가전압 DC 500V에서 절연저항 여부 측정 절연저항 있음 절연저항 있음 절연저항 있음
열충격시험 온도변화(-40℃ → 10℃ →85℃ → 10℃) 싸이클을 10회 실시한 후 도막탈락 및 계면분리여부 확인 없음 없음 없음
소비전력감소비율시험 시험편의 25℃에서의 소비전력값과 80℃에서의 소비전력값을 비교하여 소비전력 감소비율을 산출 30% 미만 30% 미만 30% 미만
상기 저항상승비율 시험은 면상발열체용 저저항성 PTC 카본잉크 조성물, 면상발열체용 중저항성 PTC 카본잉크 조성물, 또는 면상발열체용 고저항성 PTC 카본잉크 조성물이 도포된 면상발열용 PTC 필름을 상온(25℃)에서 트립(trip) 전 표면저항을 측정하고 상기 조성물을 80℃까지 상승시킨 후 트립 후 표면저항값을 측정한 후 저항 변화율을 산출하였다. 산출결과 상기 면상발열용 PTC 필름 모두에서 표면저항변화율이 30% 미만인 것으로 확인되었다.
상기 내전압시험(KS C 2127)은 상기 면상발열 PTC 필름의 충전부 및 비충전부에 인가전압 2kV로 60초 동안 가한 후 면상발열 PTC 필름의 파괴여부를 확인하였다. 실험 결과, 상기 면상발열체용 저저항성 PTC 카본 잉크 조성물, 면상발열체용 중저항성 PTC 카본잉크 조성물, 또는 면상발열체용 고저항성 PTC 카본잉크 조성물이 인쇄된 모든 면상발열용 PTC 필름에서 절연부의 파괴가 관찰되지 않았다.
상기 절연저항시험(KS C 1301)은 상기 면상발열용 PTC 필름의 절연부에 인가전압 DC 500V을 가한 후 절연저항의 존재여부를 확인하였다. 확인결과 상기 면상발열체용 저저항성 PTC 카본잉크 조성물, 면상발열체용 중저항성 PTC 카본잉크 조성물, 및 면상발열체용 고저항성 PTC 카본잉크 조성물이 인쇄된 모든 면상발열용 PTC 필름에서 절연저항이 존재하는 것으로 확인되었다.
상기 열충격시험(KS C 0277)은 상기 면상발열용 PTC 필름을 -40℃ → 10℃ →85℃ → 10℃를 1 싸이클로 하여 총 10 싸이클 동안 실시하고 도막의 탈락 또는 계면분리 여부를 확인하였다. 시험결과 상기 면상발열체용 저저항성 PTC 카본잉크 조성물, 면상발열체용 중저항성 PTC 카본잉크 조성물, 또는 면상발열체용 고저항성 PTC 카본잉크 조성물이 인쇄된 모든 면상발열용 PTC 필름에서 도막 탈락 및 계면분리가 관찰되지 않았다.
상기 소비전력값 감소비율시험은 상기 면상발열용 PTC 필름에 전기를 가하여 온도를 상온(40℃)에서 80℃로 상승시킨 후 상온에서의 소비전력값과 80℃에서의 소비전력값을 측정하여 소비전력값의 감소비율을 산출하는 방법으로 수행하였다. 분석결과 상기 면상발열체용 저저항성 PTC 카본잉크 조성물, 면상발열체용 중저항성 PTC 카본잉크 조성물, 또는 면상발열체용 고저항성 PTC 카본잉크 조성물이 인쇄된 모든 면상발열용 PTC 필름에서 상기 소비전력값 감소비율이 30% 미만인 것으로 확인되었다.
본 명세서에서 설명된 구체적인 실시예는 본 발명의 바람직한 구현예 또는 예시를 대표하는 의미이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되지는 않는다. 본 발명의 변형과 다른 용도가 본 명세서 특허청구범위에 기재된 발명의 범위로부터 벗어나지 않는다는 것은 당업자에게 명백하다.

Claims (11)

  1. 저저항성 PTC(Positive Temperature Coefficient) 카본잉크 조성물, 중저항성 PTC 카본잉크 조성물, 및 고저항성 PTC 카본잉크 조성물이 혼합된 면상발열체용 PTC 카본잉크 조성물로서,
    상기 저저항성 PTC 카본잉크 조성물은 20 내지 25℃의 온도범위에서 표면저항값이 80 내지 100Ω/sq이며 70 내지 90℃의 온도범위에서 표면저항값이 105 내지 130Ω/sq인 것을 특징으로 하되, PTC 수지인 폴리에스터; 플레이크(flake) 타입의 그라파이트(graphite); 및 에틸렌프로필렌 고무에 대한 분산성이 40 내지 50 phr(parts per 100 rubber)이며 에틸렌프로필렌 고무 100 중량부에 대하여 15 중량부로 포함된 경우 비저항값이 1 내지 2 Ω·㎝인 원형 입자타입의 제 1 카본블랙(carbon black);을 포함하는 것을 특징으로 하며,
    상기 중저항성 PTC 카본잉크 조성물은 20 내지 25℃의 온도범위에서 표면저항값이 101 내지 440Ω/sq이며 70 내지 90℃의 온도범위에서 표면저항값이 131 내지 570Ω/sq인 것을 특징으로 하되, PTC 수지인 폴리에스터; 플레이크(flake) 타입의 그라파이트(graphite); 및 에틸렌프로필렌 고무에 대한 분산성이 85 내지 95 phr(parts per 100 rubber)이며 에틸렌프로필렌 고무 100 중량부에 대하여 15 중량부로 포함된 경우 비저항값이 7 내지 9 Ω·㎝인 원형 타입의 제 2 카본블랙(carbon black);을 포함하는 것을 특징으로 하며,
    상기 고저항성 PTC 카본잉크 조성물은 20 내지 25℃의 온도범위에서 표면저항값이 1000Ω/sq을 초과하며 70 내지 90℃의 온도범위에서 표면저항값이 1300Ω/sq을 초과하는 것을 특징하되, PTC 수지인 폴리에스터; 및 에틸렌프로필렌 고무에 대한 분산성이 40 내지 50 phr(parts per 100 rubber)이며 에틸렌프로필렌 고무 100 중량부에 대하여 15 중량부로 포함된 경우 비저항값이 1 내지 2 Ω·㎝인 원형 타입의 제 2 카본블랙(carbon black);을 포함하는 것을 특징으로 하는 면상발열체용 PTC(Positive Temperature Coefficient) 카본잉크 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 면상발열체용 PTC 카본잉크 조성물은 20 내지 25℃의 온도범위에서 표면저항값이 400 내지 500Ω/sq이며 70 내지 90℃의 온도범위에서 표면저항값이 510 내지 640Ω/sq인 것을 특징으로 하는 면상발열체용 PTC 카본잉크 조성물.
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  11. 저저항성 PTC(Positive Temperature Coefficient) 카본잉크 조성물, 중저항성 PTC 카본잉크 조성물, 및 고저항성 PTC 카본잉크 조성물이 혼합된 면상발열체용 PTC 카본잉크 조성물이 인쇄된 면상발열 필름으로서,
    상기 저저항성 PTC 카본잉크 조성물은 20 내지 25℃의 온도범위에서 표면저항값이 80 내지 100Ω/sq이며 70 내지 90℃의 온도범위에서 표면저항값이 105 내지 130Ω/sq인 것을 특징으로 하되, PTC 수지인 폴리에스터; 플레이크(flake) 타입의 그라파이트(graphite); 및 에틸렌프로필렌 고무에 대한 분산성이 40 내지 50 phr(parts per 100 rubber)이며 에틸렌프로필렌 고무 100 중량부에 대하여 15 중량부로 포함된 경우 비저항값이 1 내지 2 Ω·㎝인 원형 입자타입의 제 1 카본블랙(carbon black);을 포함하는 것을 특징으로 하며,
    상기 중저항성 PTC 카본잉크 조성물은 20 내지 25℃의 온도범위에서 표면저항값이 101 내지 440Ω/sq이며 70 내지 90℃의 온도범위에서 표면저항값이 131 내지 570Ω/sq인 것을 특징으로 하되, PTC 수지인 폴리에스터; 플레이크(flake) 타입의 그라파이트(graphite); 및 에틸렌프로필렌 고무에 대한 분산성이 85 내지 95 phr(parts per 100 rubber)이며 에틸렌프로필렌 고무 100 중량부에 대하여 15 중량부로 포함된 경우 비저항값이 7 내지 9 Ω·㎝인 원형 타입의 제 2 카본블랙(carbon black);을 포함하는 것을 특징으로 하며,
    상기 고저항성 PTC 카본잉크 조성물은 20 내지 25℃의 온도범위에서 표면저항값이 1000Ω/sq을 초과하며 70 내지 90℃의 온도범위에서 표면저항값이 1300Ω/sq을 초과하는 것을 특징하되, PTC 수지인 폴리에스터; 및 에틸렌프로필렌 고무에 대한 분산성이 40 내지 50 phr(parts per 100 rubber)이며 에틸렌프로필렌 고무 100 중량부에 대하여 15 중량부로 포함된 경우 비저항값이 1 내지 2 Ω·㎝인 원형 타입의 제 2 카본블랙(carbon black);을 포함하는 것을 특징으로 하는 면상발열체용 PTC(Positive Temperature Coefficient) 카본잉크 조성물이 인쇄된 면상발열 필름.
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