KR102485264B1 - 발열 와이어 및 발열 와이어의 제조방법 - Google Patents

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송명호
김정호
최인혁
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김상호
정찬호
전상수
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기아 주식회사
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Abstract

본 발명은 발열 와이어 및 그 제조방법에 관한 발명이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발열 와이어는 인장사가 배치된 중심부, 상기 중심부의 주위에 배치되는 복수 개의 금속 소선, 상기 복수 개의 금속 소선의 표면에 코팅된 제1코팅층, 상기 제1코팅층의 표면에 코팅된 제2코팅층을 포함한다.

Description

발열 와이어 및 발열 와이어의 제조방법{Heating wire and manufacturing method for heating wire}
본 발명은 발열 와이어 및 발열 와이어의 제조방법에 관한 발명이다.
일반적으로 발열체란 전기 에너지를 열 에너지로 바꾸어 그 열을 외부로 복사하여 에너지를 전달하는 물체이다. 이러한 발열체는 재질에 따라 금속 저항체, 비금속 저항체, 기타 저항체로 구분되며, 다양한 산업 분야에서 사용되고 있다. 최근에는 차량에 대해 경량화 및 저공해 요구가 증가하고 있고, 겨울철 배터리 성능 저하에 따른 전기 자동차의 주행 거리 감소 등의 문제를 해결하기 위해 발열체가 자동차 히터 등에 사용되는 소재로 주목받고 있다.
종래 발열체의 소재로 흔히 이용되는 금속 저항체의 경우, 고압에서 발열하므로 전류가 흐를 때 발생하는 자기장이 인체에 영향을 미칠 수 있다. 또한 금속 저항체는 통상적으로 고압의 교류 전원을 사용하므로 전압이 높아서 그 자체로 안전상 위험하다는 문제점이 있다. 또한 기타 저항체 중 세라믹, 바륨 및 티탄 혼합물로 이루어진 저항체의 경우, 소모 전력이 높은 단점이 있다. 또한 흑연 발열체는 여러가지 우수한 장점을 보유하고 있음에도 불구하고, 고형화하는 성형 과정에서 고압 또는 고온의 특수한 장비와 기술이 필요하여 경제성이 떨어지고, 고형화한 크기가 작으며 원하는 형상으로 제작하려면 별도의 공작 기계를 사용하여 가공해야 하므로 2차 가공비가 소요된다. 특히 흑연 분말은 성형된 후에도 미세 분말이 표면에서 묻어나는 문제점이 있다.
이에 더하여 종래의 발열 와이어는 난방 효율에 비해 제조 단가가 높으며, 내구성이 낮아 제조 또는 사용 시에 손상 또는 파손되는 문제가 있다.
전술한 배경 기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지 기술이라 할 수는 없다.
한국등록특허공보 KR 10-0909881 B1
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 발명으로, 탄소 나노 튜브를 이용한 이중 압출을 통해 발열 와이어를 제조함으로써, 제조 단가를 낮추면서 발열 와이어의 내구성을 높일 수 있다.
다만 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발열 와이어는 인장사가 배치된 중공부, 상기 중공부의 주위에 배치되는 복수 개의 금속 소선, 상기 복수 개의 금속 소선의 표면에 코팅된 제1코팅층, 상기 제1코팅층의 표면에 코팅된 제2코팅층을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발열 와이어에 있어서, 상기 복수 개의 금속 소선은 원형으로 밀집되어 복수 개의 소선 다발을 형성하고, 상기 복수 개의 소선 다발은 상기 중공부를 감싸도록 상기 중공부의 둘레를 따라 복수 개 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발열 와이어에 있어서, 상기 복수 개의 금속 소선은 상기 중공부와 동심을 이루도록 상기 중공부의 둘레를 따라 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발열 와이어에 있어서, 상기 복수 개의 금속 소선을 감싸도록 상기 제1코팅층의 내측에 코팅되는 보강층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발열 와이어에 있어서, 상기 제1코팅층 및 상기 제2코팅층은 폴리아미드(polyamide), 테플론(teflon), 폴리에테르이미드(polyetherimide) 및 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone)을 포함하는 군에서 선택된 하나 이상의 화합물과 난연제를 포함하고, 상기 제1코팅층은 1 내지 5 중량비의 CNT를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발열 와이어의 제조방법은 복수 개의 금속 소선을 인장사가 배치된 중공부 주위에 배치하여 공급하는 단계, 상기 복수 개의 금속 소선을 제1코팅층으로 코팅하는 1차 압출 단계 및 상기 복수 개의 금속 소선을 제2코팅층으로 코팅하는 2차 압출 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발열 와이어의 제조방법에 있어서, 상기 복수 개의 금속 소선을 공급하는 단계는 상기 복수 개의 금속 소선을 원형으로 밀집시켜 하나 이상의 소선 다발을 형성하고, 상기 복수 개의 소선 다발이 상기 중공부를 감싸도록 상기 중공부의 둘레를 따라 복수 개 배치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발열 와이어의 제조방법에 있어서, 상기 복수 개의 금속 소선을 공급하는 단계는 상기 복수 개의 금속 소선을 상기 중공부와 동심을 이루도록 상기 중공부의 둘레를 따라 배치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발열 와이어의 제조방법에 있어서, 상기 복수 개의 금속 소선을 공급하는 단계는 상기 복수 개의 금속 소선의 표면에 보강재를 코팅하여 공급할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발열 와이어의 제조방법에 있어서, 상기 1차 압출 단계와 상기 2차 압출 단계 사이에 상기 제1코팅층이 코팅된 복수 개의 금속 소선을 1초 내지 10초 간 이동시켜, 상기 제1코팅층이 코팅된 복수 개의 금속 소선을 냉각하는 단계를 포함할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발열 와이어 및 그 제조방법은 복수 개의 금속 소선을 소정의 패턴으로 배치하여, 발열 와이어의 발열 효율, 굴곡 강도, 내구성 및 안정성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발열 와이어 및 그 제조방법은 탄소 나노 튜브를 이용하여 이중 압출을 통해, 발열 와이어의 제조 단가를 낮추고 발열 성능을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 와이어를 나타낸다.
도 2 내지 도 7는 본 발명의 여러 실시예에 따른 발열 와이어의 단면을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 와이어의 제조장치를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 와이어의 제조방법을 나타낸다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 와이어가 적용된 제품을 나타낸다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 발열 와이어와 비교예의 발열 속도를 나타낸다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 발명의 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시예로 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 다른 실시예에 도시되어 있다 하더라도, 동일한 구성요소에 대하여서는 동일한 식별부호를 사용한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
이하의 실시예에서, x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 와이어(10)를 나타내고, 도 2 내지 도 7는 본 발명의 여러 실시예에 따른 발열 와이어(10)의 단면을 나타내고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 와이어(10)의 제조장치를 나타내고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 와이어(10)의 제조방법을 나타내고, 도 10 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 와이어(10)가 적용된 제품을 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발열 와이어(10)는 외부에서 공급된 전기 에너지를 열 에너지로 바꿔, 이를 복사열로 방출한다. 예를 들어 발열 와이어(10)는 자동차의 발열 시트 또는 핸들 워머, 발열 의복 등에 이용될 수 있다. 또한 발열 와이어(10)는 자동차의 무릎 워머, 스티어링 휠, 콘솔 박스, 도어 트림, 크러시 패드, 글로브 박스, 센터 로워 트레이, 배터리 워머, 백보드, 백보드 스커트, 풋 히터, 언더커버 등에 이용될 수 있다.
보다 구체적으로 도 10 내지 도 12에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 와이어(10)는 직물(예를 들어 부직포) 등에 소정의 패턴으로 배치되어 박음질될 수 있다. 여기서 도 10 내지 도 12는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 와이어(10)가 소정의 패턴으로 도어 트림, 무릎 워머 및 콘솔 박스에 배치된 상태를 나타낸다.
이 외에도 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 와이어(10)는 공급된 전기 에너지를 열 에너지로 바꿔, 난방 또는 가열하는 다양한 제품과 산업에 이용될 수 있다.
도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 와이어(10)는 소선부(100), 제1코팅층(200) 및 제2코팅층(300)을 포함할 수 있다.
소선부(100)는 발열 와이어(10)의 길이 방향으로의 중심축(Ax)을 포함하도록 내측에 배치될 수 있다. 예를 들어 소선부(100)는 금속 소선(101)과 중심부(103)를 포함할 수 있다.
금속 소선(101)은 소정의 합금으로 이루어진 긴 와이어로서 복수 개 배치될 수 있다. 예를 들어 도 1에 나타낸 바와 같이, 금속 소선(101)은 내측에 배치된 중심부(103)를 감싸도록 복수 개 배치될 수 있다.
일 실시예로 금속 소선(101)은 복수 개가 밀집되어 각각 소선 다발(105)을 형성할 수 있다. 예를 들어 도 2에 나타낸 바와 같이, 복수 개의 금속 소선(101)이 서로 원형으로 밀집되어, 개별적으로 복수 개의 소선 다발(105)을 형성할 수 있다. 도 2에 나타낸 단면과 같이, 소선 다발(105)의 외주면을 연장하는 가상선(VL1)은 원형을 이룰 수 있다. 복수 개의 소선 다발(105)은 중심부(103)를 감싸도록 중심부(103)의 둘레를 따라 복수 개 배치될 수 있다.
이와 같이 복수 개의 금속 소선(101)이 소선 다발(105)을 형성함에 따라 금속 소선(101)이 보다 견고하게 중심부(103)를 감싸, 발열 와이어(10)의 안정성을 높일 수 있다. 즉, 복수 개의 금속 소선(101)이 소선 다발(105)을 형성하기 위해 서로 응집되고, 다시 복수 개의 소선 다발(105)이 중심부(103) 주위에 배치됨에 따라 발열 와이어(10)가 굴곡되거나 외부로부터 충격을 받더라도 복수 개의 금속 소선(101)이 풀어지지 않고 견고하게 위치를 유지할 수 있다.
일 실시예로 1개의 소선 다발(105)을 이루는 금속 소선(101)의 개수는 2개 이상 10개 이하일 수 있다. 바람직하게는 금속 소선(101)의 개수는 3개 이상 9개 이하일 수 있다. 보다 바람직하게는 금속 소선(101)의 개수는 5개 이상 7개 이하일 수 있다. 금속 소선(101)의 개수가 해당 범위를 만족함으로써, 발열 와이어(10)의 단위 길이당 무게 및 발열량이 지나치게 커지지 않으면서, 발열 와이어(10)의 내구성과 안정성을 높일 수 있다. 특히 7개의 금속 소선(101)이 1개의 소선 다발(105)을 형성함으로써, 중심에 배치된 금속 소선(101)을 중심으로 나머지 6개의 금속 소선(101)이 대칭을 이루도록 배치되어 안정성과 내구성을 보다 높일 수 있다.
일 실시예로 복수 개의 소선 다발(105)은 중심부(103)를 중심으로 동심을 이루도록 배치될 수 있다. 예를 들어 도 2에 나타낸 바와 같이, 각각의 소선 다발(105)의 중심을 연장하는 가상선(VL2)은 중심부(103)와 동심으로 배치될 수 있다. 이에 따라 복수 개의 소선 다발(105)이 중심부(103)를 중심으로 전체적으로 대칭을 이루도록 배치되고, 또한 소선 다발(105)의 밀집도를 높일 수 있다.
일 실시예로 복수 개의 소선 다발(105)은 중심부(103)의 외주면과 접촉하도록 배치될 수 있다. 또한 복수 개의 소선 다발(105)은 인접하는 소선 다발(105)과 접촉하도록 배치될 수 있다. 즉 소선 다발(105)이 중심부(103) 및 인접하는 소선 다발(105)과 유격 없이 배치됨으로써, 발열 와이어(10)의 굴신과 외부 충격에 보다 잘 저항할 수 있다.
일 실시예로 금속 소선(101)은 일 방향으로 소정의 각도만큼 꼬여진(twisted) 상태일 수 있다. 예를 들어 도 1에 나타낸 바와 같이, 발열 와이어(10)의 길이 방향에 대해 각각의 금속 소선(101)은 ?틘매? 꼬여진 상태일 수 있다. 일 실시예로 ?틈? 0도 초과 60도 이하일 수 있다. 바람직하게는 ?틈? 10도 이상 45도 이하일 수 있다. 보다 바람직하게는 ?틈? 15도 이상 30도 이하일 수 있다. ?튼? 해당 각도 범위를 만족함으로써 금속 소선(101)이 중심부(103)를 보다 강하게 가압할 수 있으며, 발열 와이어(10)가 구부러지거나 외부로부터 충격을 받더라도 지정된 위치에서 이탈되지 않을 수 있다. ?튼? 10도 미만일 경우, 발열 와이어(10)가 구부러지거나 충격을 받을 경우, 금속 소선(101)이 지정된 위치에서 이탈하여 풀어질 수 있다. 또한 ?튼? 30도를 초과할 경우, 발열 와이어(10)의 단위 길이당 금속 소선(101)의 밀도가 지나치게 높아져 발열량과 무게가 지나치게 높아져 안정성에 문제가 발생할 수 있고, 중심부(103)에 가해지는 내부 응력이 지나치게 커질 수 있다.
중심부(103)는 복수 개의 금속 소선(101)의 내주면에 의해 구획되는 공간으로사, 발열 와이어(10)의 길이 방향 중심축을 포함하도록 배치될 수 있다. 예를 들어 중심부(103)는 발열 와이어(10)의 길이 방향 중심축과 동축으로 배치될 수 있다.
일 실시예로 중심부(103)는 인장사(107)를 포함할 수 있다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 인장사(107)는 중심부(103)의 내부에 삽입되는 긴 튜브 형상을 가질 수 있다. 인장사(107)는 금속 소선(101)과 다른 재질로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 금속 소선(101)보다 유연하고 탄성 변형이 가능한 고분자 재질로 이루어질 수 있다.
이와 같이 중심부(103)에 인장사(107)가 포함됨에 따라 인장사(107)가 서포터로서 기능하여, 복수 개의 금속 소선(101)이 인장사(107) 주위로 보다 확실하게 위치 정렬될 수 있다. 이에 따라 발열 와이어(10)의 전체 내구성과 안정성을 높일 수 있다. 특히 탄성 변형이 가능한 인장사(107)를 포함함으로써 발열 와이어(10)의 인장 강도가 향상되고 내굴곡성(flexibility resistance)이 향상될 수 있다.
제1코팅층(200)은 내부 공간을 포함하는 원통 형상을 가질 수 있다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 제1코팅층(200)의 내측에는 소선부(100)가 배치되며, 제1코팅층(200)의 내측면은 소선부(100)의 외측면과 접촉할 수 있다.
일 실시예로 제1코팅층(200)은 고분자 수지 혼합물을 포함할 수 있다. 예를 들어 제1코팅층(200)은 폴리아미드(polyamide), 테플론(teflon), 폴리에테르이미드(polyetherimide) 및 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone)을 포함하는 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 포함할 수 있다.
일 실시예로 제1코팅층(200)은 탄소 기반의 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어 제1코팅층(200)은 탄소 기반 물질로서 탄소 나노 튜브(carbon nanotube, CNT)를 포함할 수 있다. 탄소 나노 튜브는 제1코팅층(200) 전체를 중량부 100으로 했을 때 2 내지 5 중량부 포함될 수 있다. 탄소 나노 튜브의 함량이 2 중량부 미만일 경우, 발열량이 지나치게 낮아지게 된다. 또한 탄소 나노 튜브의 함량이 5 중량부를 초과할 경우, 발열 와이어(10)의 유연성이 지나치게 낮아져 굴곡 시 파손의 위험성이 커진다.
이와 같이 제1코팅층(200)이 탄소 나노 튜브를 포함함으로써, 금속 소선(101) 외에도 탄소 나노 튜브가 발열 기능을 하여, 발열 와이어(10)의 발열 효율 및 제조 단가를 낮출 수 있다.
일 실시예로 제1코팅층(200)은 난연제를 포함할 수 있다. 예를 들어 난연제는 제1코팅층(200) 및 후술하는 제2코팅층(300)에 포함된 고분자 수지 혼합물 100 중량부를 기준으로 25 중량부 이하 첨가될 수 있다. 난연제의 종류는 특별히 한정하지 않으며, 할로겐계 난연제(브롬계 난연제, 염소계 난연제), 인계 난연제, 무기계 난연제 등일 수 있다. 난연제가 25 중량부를 초과하여 포함될 경우, 발열 와이어(10)의 성형성 및 내구성이 떨어질 수 있다.
일 실시예로 난연제는 제1코팅층(200)에 불균일하게 분포될 수 있다. 예를 들어 난연제는 제1코팅층(200)의 반경 방향 중심보다 외측에 더 밀집하여 분포될 수 있다. 일 실시예로 난연제는 제1코팅층(200)의 표면에 배치될 수 있다.
제2코팅층(300)은 내부 공간을 포함하는 원통 형상을 가질 수 있다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 제2코팅층(300)의 내측에는 제1코팅층(200)이 배치되며, 제2코팅층(300)의 내측면은 제1코팅층(200)의 외측면과 접촉할 수 있다.
일 실시예로 제2코팅층(300)은 고분자 수지 혼합물을 포함할 수 있다. 예를 들어 제2코팅층(300)은 폴리아미드(polyamide), 테플론(teflon), 폴리에테르이미드(polyetherimide) 및 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone)을 포함하는 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 포함할 수 있다.
일 실시예로 제2코팅층(300)은 난연제를 포함할 수 있다. 예를 들어 난연제는 제1코팅층(200) 및 후술하는 제2코팅층(300)에 포함된 고분자 수지 혼합물 100 중량부를 기준으로 25 중량부 이하 첨가될 수 있다. 난연제의 종류는 특별히 한정하지 않으며, 할로겐계 난연제(브롬계 난연제, 염소계 난연제), 인계 난연제, 무기계 난연제 등일 수 있다. 난연제가 25 중량부를 초과하여 포함될 경우, 발열 와이어(10)의 성형성 및 내구성이 떨어질 수 있다.
일 실시예로 난연제는 제2코팅층(300)에 불균일하게 분포될 수 있다. 예를 들어 난연제는 제2코팅층(300)의 반경 방향 중심보다 외측에 더 밀집하여 분포될 수 있다. 일 실시예로 난연제는 제2코팅층(300)의 표면에 배치될 수 있다.
일 실시예로 금속 소선(101)의 외경(D1)은 0.04mm 내지 0.1mm일 수 있다. 금속 소선(101)의 외경(D1)이 0.04mm 미만일 경우, 발열 와이어(10)의 성형성이 떨어질 수 있다. 금속 소선(101)의 외경(D1)이 0.1mm를 초과할 경우, 제조된 발열 와이어(10)를 섬유 등에 배치하기가 어렵고, 유연성과 굴곡성 등 가공성이 떨어질 수 있다.
일 실시예로 금속 소선(101)의 전체 개수는 1 내지 42개일 수 있다. 금속 소선(101)의 개수가 42개를 초과할 경우, 발열 와이어(10)의 전체 직경이 지나치게 커져 발열 효율이 감소될 수 있다.
일 실시예로 소선 다발(105)의 외경(D2)은 0.1mm 내지 0.5mm일 수 있다. 소선 다발(105)의 외경(D2)이 0.1mm 미만일 경우, 후술하는 코팅층 대비 소선 다발(105)의 면적 비율이 지나치게 낮아져 충분한 발열량을 확보할 수 없다. 소선 다발(105)의 외경(D2)이 0.5mm를 초과할 경우, 발열 와이어(10)의 발열량 및 단위 길이당 무게가 지나치게 커지고, 성형성이 악화될 수 있다.
일 실시예로 소선부(100)의 외경은 0.35mm 내지 0.65mm일 수 있다. 소선부(100)의 외경이 0.35mm 미만일 경우, 제1코팅층(200) 및 제2코팅층(300) 대비 소선부(100)의 외경이 지나치게 작아져, 성형성과 가공성이 떨어질 수 있다. 또한 소선부(100)의 외경이 0.65mm를 초과할 경우, 발열량이 지나치게 커져 발열 효율이 떨어질 수 있다. 여기서 소선부(100)의 외경은 가장 멀리 떨어진 금속 소선(101)이 형성하는 최대 거리일 수 있다.
일 실시예로 제1코팅층(200)의 외경(D3)은 0.5mm 내지 0.9mm일 수 있다. 바람직하게는 제1코팅층(200)의 외경(D3)은 0.64mm 내지 0.68mm일 수 있다. 일 실시예로 제2코팅층(300)의 외경(D4)은 0.8mm 내지 1.2mm일 수 있다. 바람직하게는 제2코팅층(300)의 외경(D4)은 0.98mm 내지 1.1mm일 수 있다.
일 실시예로 제1코팅층(200)의 두께는 제2코팅층(300)의 두께보다 작을 수 있다. 예를 들어 제1코팅층(200)의 두께는 제2코팅층(300)의 두께의 1.2배 내지 2.5배일 수 있다. 보다 바람직하게 제1코팅층(200)의 두께는 제2코팅층(300)의 두께의 1.5배 내지 2.0배일 수 있다. 제1코팅층(200)과 제2코팅층(300)의 두께 비율이 상기 하한보다 작을 경우, 제2코팅층(300)의 두께가 지나치게 두꺼워져 제1코팅층(200)에 포함된 탄소 나노 튜브의 방열 성능이 저하될 수 있다. 또한 제1코팅층(200)과 제2코팅층(300)의 두께 비율이 상기 상한보다 클 경우, 제2코팅층(300)이 지나치게 얇아져 발열 와이어(10)의 내구성이 저하될 수 있다.
일 실시예로 발열 와이어(10)의 단위 길이(m)당 저항은 0.1Ω 내지 1.2 Ω일 수 있다. 또는 발열 와이어(10)의 단위 길이(m)당 저항은 2.2Ω 내지 5.3Ω일 수 있다.
도 3을 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 발열 와이어(10A)는 보강층(109A)을 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 발열 와이어(10A)는 전술한 실시예에 따른 발열 와이어(10)와 비교했을 때, 보강층(109A)을 추가로 포함하는 점에서 차이가 있으며, 나머지 구성은 발열 와이어(10)와 동일할 수 있다.
본 실시예에 따른 발열 와이어(10A)는 소선부(100A), 제1코팅층(200A) 및 제2코팅층(300A)을 포함할 수 있다. 또한 소선부(100A)는 금속 소선(101A), 중심부(103A), 소선 다발(105A), 인장사(107A) 및 보강층(109A)을 포함할 수 있다.
도 3에 나타낸 바와 같이 보강층(109A)은 소선부(100A)를 감싸도록 배치될 수 있다. 보강층(109A)은 복수 개의 소선 다발(105A)의 외주면과 내접하도록 배치되어, 소선부(100A) 전체의 형상을 유지할 수 있다. 보강층(109A)은 소선 다발(105A)과 제1코팅층(200A)의 사이에 배치되어, 발열 와이어(10A)의 굴곡 강도를 높일 수 있다.
일 실시예로 보강층(109A)은 에나멜층일 수 있다.
도 4를 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 발열 와이어(10B)는 보강층(109B)을 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 발열 와이어(10B)는 전술한 실시예에 따른 발열 와이어(10)와 비교했을 때, 보강층(109B)을 추가로 포함하는 점에서 차이가 있으며, 나머지 구성은 발열 와이어(10)와 동일할 수 있다.
본 실시예에 따른 발열 와이어(10B)는 소선부(100B), 제1코팅층(200B) 및 제2코팅층(300B)을 포함할 수 있다. 또한 소선부(100B)는 금속 소선(101B), 중심부(103B), 소선 다발(105B), 인장사(107B) 및 보강층(109B)을 포함할 수 있다.
도 4에 나타낸 바와 같이 보강층(109B)은 각각의 소선 다발(105B)을 감싸도록 배치될 수 있다. 보강층(109B)은 복수 개의 금속 소선(101B)의 외주면과 내접하도록 배치되어, 소선 다발(105B)의 형상을 유지할 수 있다. 특히 보강층(109B)이 소선 다발(105B)에 개별적으로 코팅됨으로써, 소선 다발(105B) 간의 접촉 또는 소선 다발(105B)과 중심부(103B)의 접촉 등으로 인해 소선 다발(105B)이 변형되거나 파손되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이 보강층(109A)이 배치됨으로써, 소선 다발(105A)의 형상을 유지할 수 있고, 소선 다발(105A) 간의 접촉으로 변형 및 파손되는 것을 방지할 수 있다. 또한 발열 와이어(100A)에 인가된 전류가 외부로 누설되는 것을 차단하여, 안정성을 도모할 수 있다.
다른 실시예로 발열 와이어(10C 내지 10E)는 소선 다발을 포함하지 않을 수 있다.
도 5를 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 발열 와이어(10C)는 소선부(100C), 제1코팅층(200C) 및 제2코팅층(300C)을 포함할 수 있다. 또한 소선부(100C)는 금속 소선(101C), 중심부(103C), 인장사(107C)를 포함할 수 있다.
일 실시예로 복수 개의 금속 소선(101C)은 소선 다발을 형성하지 않고 중심부(103C)를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 예를 들어 복수 개의 금속 소선(101C)은 중심부(103C)의 외주면을 따라 원을 그리도록 배치될 수 있다. 이에 따라 도 5에 나타낸 바와 같이, 복수 개의 금속 소선(101C)의 중심을 연장하는 가상선(VL3)은 중심부(103C)와 동심으로 배치될 수 있다. 이에 따라 복수 개의 금속 소선(101C)의 밀집도를 높일 수 있다.
일 실시예로 복수 개의 금속 소선(101C)은 복수 개의 열로 배치될 수 있다. 예를 들어 복수 개의 금속 소선(101C) 중 일부는 중심부(103C)의 외측면과 직접 접촉하도록 제1열(L1)에 배치될 수 있다. 또한 나머지 복수 개의 금속 소선(101C)은 제1열(L1)의 외측에 제2열(L2)을 이루도록 배치될 수 있다.
일 실시예로 제1열(L1)에 배치된 복수 개의 금속 소선(101C)의 중심을 연장하는 가상선(VL3)과, 제2열(L2)에 배치된 복수 개의 금속 소선(101C)의 중심을 연장하는 가상선(VL4)은 동심원일 수 있다.
도 5에는 복수 개의 금속 소선(101C)의 2개의 열로 배치되는 경우를 나타냈으나 이에 한정하지 않는다. 예를 들어 복수 개의 금속 소선(101C)은 1개의 열 또는 3개 이상의 열로 배치될 수 있다.
이와 같이 복수 개의 금속 소선(101C)이 중심부(103C)를 중심으로 동심으로 배치됨에 따라, 복수 개의 금속 소선(101C)이 보다 밀집하여 배치될 수 있다. 이에 따라 발열 와이어(10C)의 전체적인 강도와 내구성을 높일 수 있으며, 발열 효율을 높일 수 있다.
도 5를 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 발열 와이어(10D)는 보강층(109D)을 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 발열 와이어(10D)는 전술한 실시예에 따른 발열 와이어(10C)와 비교했을 때, 보강층(109D)을 추가로 포함하는 점에서 차이가 있으며, 나머지 구성은 발열 와이어(10C)와 동일할 수 있다.
본 실시예에 따른 발열 와이어(10D)는 소선부(100D), 제1코팅층(200D) 및 제2코팅층(300D)을 포함할 수 있다. 또한 소선부(100D)는 금속 소선(101D), 중심부(103D), 인장사(107D) 및 보강층(109D)을 포함할 수 있다.
도 5에 나타낸 바와 같이 보강층(109D)은 금속 소선(101D)의 외측에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로 보강층(109D)은 최외곽에 배치된 복수 개의 금속 소선(101D)의 열(도 4의 제2열(L2))과 내접하도록 배치될 수 있다. 이에 따라 보강층(109D)은 복수 개의 금속 소선(101D)의 형상을 유지할 수 있다. 보강층(109D)은 복수 개의 금속 소선(101D)과 제1코팅층(200D)의 사이에 배치되어, 발열 와이어(10D)의 굴곡 강도를 높일 수 있다.
도 6을 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 발열 와이어(10E)는 보강층(109E)을 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 발열 와이어(10E)는 전술한 실시예에 따른 발열 와이어(10C)와 비교했을 때, 보강층(109E)을 추가로 포함하는 점에서 차이가 있으며, 나머지 구성은 발열 와이어(10C)와 동일할 수 있다.
본 실시예에 따른 발열 와이어(10E)는 소선부(100E), 제1코팅층(200E) 및 제2코팅층(300E)을 포함할 수 있다. 또한 소선부(100E)는 금속 소선(101E), 중심부(103E), 인장사(107E) 및 보강층(109E)을 포함할 수 있다.
도 6에 나타낸 바와 같이 보강층(109E)은 각각의 금속 소선(101E)을 감싸도록 배치될 수 있다. 특히 보강층(109E)이 금속 소선(101E)에 개별적으로 코팅됨으로써, 금속 소선(101E) 간의 접촉 또는 금속 소선(101E)과 중심부(103E)의 접촉 등으로 인해 금속 소선(101E)이 변형되거나 파손되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 와이어(10)는 다양한 패턴으로 배치되는 금속 소선(101)을 포함함으로써, 밀집도와 안정성, 굴곡 강도 및 발열 효율을 높일 수 있다.
도 8을 참조하면, 발명의 일 실시예에 따른 발열 와이어 제조장치(1)는 공급 롤러(2), 제1압출기(3), 제2압출기(4), 냉각기(5) 및 권취 롤러(6)를 포함할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 앞서 설명한 실시예 중 발열 와이어(10)를 중심으로 설명하지만, 다른 실시예에 따른 발열 와이어(10A 내지 10E)도 동일하게 적용될 수 있다.
공급 롤러(2)는 발열 와이어 제조장치(1)의 선단에 배치되어, 금속 소선 공급 장치(미도시)로부터 복수 개의 금속 소선(101)을 공급받는다. 상기 금속 소선 공급 장치로부터 공급된 금속 소선(101)은 공급 롤러(2)에 감겨진 상태이며, 공급 롤러(2)가 회전(예를 들어 도 1의 시계 방향)함에 따라 제1압출기(3)로 공급된다.
여기서 복수 개의 금속 소선(101)은 복수 개의 소선 다발(105)을 형성한 상태일 수 있다. 또한 복수 개의 금속 소선(101)은 보강층(109A)이 코팅된 상태일 수 있다.
제1압출기(3)는 공급 롤러(2)에서 공급된 복수 개의 금속 소선(101)에 제1코팅층(200)을 코팅한다. 예를 들어 제1압출기(3)는 공급된 복수 개의 금속 소선(101)이 금형에 투입되면, 상기 금형에 제1코팅층(200)을 주입한 후 이를 1차 압출한다.
제1코팅층(200)이 코팅된 금속 소선(101)은 제2압출기(4)로 공급된다. 여기서 제1압출기(3)와 제2압출기(4)는 소정의 간격(C)만큼 이격되어 있으며, 여기서 간격(C)은 1차 압출된 금속 소선(101)이 자연 냉각되는데 필요한 시간에 대응되는 간격일 수 있다. 즉 제1코팅층(200)에서 배출된 금속 소선(101)은 제2압출기(4)로 투입될 때까지 공랭될 수 있다.
제2압출기(4)는 제1코팅층(200)이 코팅된 금속 소선(101)에 제2코팅층(300)을 코팅한다. 예를 들어 제2압출기(4)는 공급된 복수 개의 금속 소선(101)이 금형에 투입되면, 상기 금형에 제2코팅층(300)을 주입한 후 이를 2차 압출한다.
냉각기(5)는 제2압출기(4)에서 배출된 금속 소선(101)을 냉각한다. 냉각 방법은 특별히 한정하지 않으며, 기체 또는 액체 등 유체를 이용해 금속 소선(101)을 냉각할 수 있다. 일 실시예로 냉각기(5)는 증류수 또는 유기 용매 등을 이용해 금속 소선(101)을 냉각할 수 있다.
권취 롤러(6)는 냉각기(5)에서 배출된 금속 소선(101)을 권취하고, 소정의 두께만큼 금속 소선(101)이 권취되면 이를 외부로 배출한다.
이하 도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 와이어(10)의 제조방법을 설명한다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 앞서 설명한 실시예 중 발열 와이어(10)를 중심으로 설명하지만, 다른 실시예에 따른 발열 와이어(10A 내지 10E)도 동일하게 적용될 수 있다.
도 1 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 와이어(10)의 제조방법은 복수 개의 금속 소선(101)을 인장사(107)가 배치된 중심부(103) 주위에 배치하여 공급하는 단계, 복수 개의 금속 소선(101)을 제1코팅층(200)으로 코팅하는 1차 압출 단계 및 복수 개의 금속 소선(101)을 제2코팅층(300)으로 코팅하는 2차 압출 단계를 포함할 수 있다.
먼저 복수 개의 금속 소선(101)을 공급한다. 복수 개의 금속 소선(101)은 상기 금속 소선 공급 장치를 통해 공급되어, 공급 롤러(2)에 권취될 수 있다. 여기서 금속 소선(101)은 소선 다발(105)을 형성한 상태로 공급되거나, 금속 소선(101C) 자체로 공급될 수 있다. 또한 보강층(109A, 109B, 109D 및 109E)을 갖는 금속 소선(101A, 101B, 101D 및 101E)이 공급될 수 있다.
일 실시예로 금속 소선(101)을 공급하는 단계는 복수 개의 금속 소선(101)을 원형으로 밀집시켜 하나 이상의 소선 다발(105)을 형성하고, 복수 개의 소선 다발(105)이 중심부(103)를 감싸도록 중심부(103)의 둘레를 따라 복수 개 배치할 수 있다.
일 실시예로 금속 소선(101)을 공급하는 단계는 복수 개의 소선 다발(105)의 중심을 연장하는 가상선(VL1)이 중심부(103)와 동심을 이루도록 배치할 수 있다.
일 실시예로 금속 소선(101C)을 공급하는 단계는 복수 개의 금속 소선(101C)을 중심부(103c)와 동심을 이루도록 중심부(103c)의 둘레를 따라 배치할 수 있다.
일 실시예로 금속 소선(101C)을 공급하는 단계는 복수 개의 금속 소선(101C)이 중심부(103c)에 대해 동심원을 이루도록 복수 개의 열로 배치할 수 있다.
다음 금속 소선(101)에 제1코팅층(200)을 도포한다. 제1고분자 수지 혼합물, 탄소 나노 튜브 및 난연제가 포함된 제1코팅층(200)을 금속 소선(101)의 외측에 도포할 수 있다.
일 실시예로 제1코팅층(200)을 도포하는 단계는 복수 개의 금속 소선(101)으로 이루어진 복수 개의 소선 다발(105)의 외측에 제1코팅층(200)을 도포할 수 있다. 이에 따라 도 2에 나타낸 바와 같이, 제1코팅층(200)은 복수 개의 소선 다발(105)의 내측에는 배치되지 않으며, 복수 개의 소선 다발(105)의 외측에 원통 형상으로 배치될 수 있다.
일 실시예로 제1코팅층(200A)을 도포하는 단계는 보강층(109A)의 외측에 제1코팅층(200A)을 도포할 수 있다. 이에 따라 도 3에 나타낸 바와 같이, 제1코팅층(200A)은 보강층(109A)의 내측에는 배치되지 않으며, 보강층(109A)의 외측에 원통 형상으로 배치될 수 있다.
일 실시예로 제1코팅층(200B)을 도포하는 단계는 보강층(109B)의 외측에 제1코팅층(200B)을 도포할 수 있다. 이에 따라 도 4에 나타낸 바와 같이, 제1코팅층(200B)은 복수 개의 소선 다발(105B)의 내측에는 배치되지 않으며, 소선 다발(105B)을 감싸는 보강층(109B)의 외측에 원통 형상으로 배치될 수 있다.
일 실시예로 제1코팅층(200C)을 도포하는 단계는 최외측에 배치된 복수 개의 금속 소선(101C)의 외측에 제1코팅층(200C)을 도포할 수 있다. 이에 따라 도 5에 나타낸 바와 같이, 제1코팅층(200C)은 최외측에 배치된 복수 개의 금속 소선(101C)(예를 들어 제2열(L2)에 배치된 복수 개의 금속 소선(101C))의 내측에는 배치되지 않으며, 그 외측에 원통 형상으로 배치될 수 있다.
일 실시예로 제1코팅층(200D)을 도포하는 단계는 보강층(109D)의 외측에 제1코팅층(200D)을 도포할 수 있다. 이에 따라 도 6에 나타낸 바와 같이, 제1코팅층(200D)은 보강층(109D)의 내측에는 배치되지 않으며, 금속 소선(101D)을 감싸는 보강층(109D)의 외측에 원통 형상으로 배치될 수 있다.
일 실시예로 제1코팅층(200E)을 도포하는 단계는 보강층(109E)의 외측에 제1코팅층(200E)을 도포할 수 있다. 이에 따라 도 7에 나타낸 바와 같이, 제1코팅층(200E)은 최외측에 배치된 복수 개의 금속 소선(101E)(예를 들어 제2열(L2)에 배치된 복수 개의 금속 소선(101E))의 내측에는 배치되지 않으며, 그 외측에 원통 형상으로 배치될 수 있다.
일 실시예로 제1코팅층(200)이 코팅된 복수 개의 금속 소선(101)을 냉각하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어 제1압출기(3)에서 배출된 복수 개의 금속 소선은 제2압출기(4)로 투입될 때까지 소정의 시간만큼 외기와 접촉할 수 있다. 보다 구체적으로 1차 압출 단계와 2차 압출 단계 사이에, 제1코팅층(200)이 코팅된 복수 개의 금속 소선(101)을 1초 내지 10초 간 이동시켜, 제1코팅층(200)이 코팅된 복수 개의 금속 소선(101)을 냉각할 수 있다. 여기서 냉각은 외기를 이용한 자연 냉각일 수 있다. 이에 따라 제1코팅층(200)이 충분히 냉각되어 원하는 형상으로 고형화될 수 있다.
냉각 시간이 1초 미만일 경우, 냉각이 충분히 이루어지지 않아 발열 와이어(10)가 원하는 형상으로 성형되지 않을 수 있으며, 제2코팅층(300)이 제1코팅층(200)의 표면에 원활하게 코팅되지 않을 수 있다. 또한 냉각 시간이 10초를 초과할 경우, 제2코팅층(300)과 제1코팅층(200) 간의 접착력이 떨어져, 마찬가지로 제2코팅층(300)이 제1코팅층(200)의 표면에 원활하게 코팅되지 않을 수 있다.
다음 제1코팅층(200)에 제2코팅층(300)을 도포한다. 제1고분자 수지 혼합물 및 난연제가 포함된 제2코팅층(300)을 제1코팅층(200)의 외측에 도포할 수 있다.
일 실시예로 제2코팅층(300)의 두께는 제1코팅층(200)의 두께보다 작을 수 있다. 제2코팅층(300)의 두께가 제1코팅층(200)의 두께보다 두꺼울 경우, 탄소 나노 튜브를 포함하는 제1코팅층(200)으로부터의 복사열이 제2코팅층(300)로 인해 외부로 충분히 전달되지 않을 수 있다.
<실시예>
평균 직경 0.04mm 내지 0.1mm인 Sn 합금 원사를 이용해 1 내지 42개의 금속 소선(101)을 제조하고, 이로부터 7개의 소선 다발(105)을 복수 개 형성하여, 인장사(107)를 감싸도록 배치했다. 소선 다발(105)의 직경은 0.12mm 내지 0.3mm였다. 소선 다발(105)을 금형에 넣은 뒤 탄소 나노 튜브 2 내지 5 중량부가 배합된 고분자 수지 혼합 조성물로 1차 압출하여, 제1코팅층(200)을 형성했다. 제1코팅층(200)의 직경은 0.5mm 내지 0.9mm였다. 1차 압출 후 2차 압출 금형에 넣고 폴리아미드 또는 테플론 또는 폴리에테르이미드 또는 폴리에테르에테르케톤 고분자 수지로 코팅하여 2차 압출하여 평균 직경 0.98mm 내지 1.1 mm 인 발열 와이어(10)를 제조하였다.
<비교예>
비교예로서 실시예 대비 CNT를 포함하지 않는 발열 와이어를 준비했으며, 실시예와 발열 속도 및 소비 전력을 비교했다.
소비전력
(단위: W)
실시예 73,928
비교예 110,766
실시예와 비교예에서 얻은 발열 와이어를 이용해 자동차 시트용 발열체를 제조하였다. 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 발열 와이어와 비교예에 따른 발열 와이어의 발열 속도를 나타낸다. 도 13에 나타낸 바와 같이, 실시예는 비교예에 비해 목표 온도 도달 시간이 180초 단축되었으며, 이로 인해 표 1에 나타낸 바와 같이 소비 전력은 크게 절감되었고, 전력 효율이 크게 향상되었다. 이는 실시예에 비교예과 달리 제1코팅층(200)에 탄소 나노 튜브를 소정의 함량만큼 포함함으로써, 발열량을 높일 수 있기 때문이다.
이와 같이 도면에 도시된 실시예를 참고로 본 발명을 설명하였으나, 이는 예시에 불과하다. 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 충분히 이해할 수 있다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위에 기초하여 정해져야 한다.
실시예에서 설명하는 특정 기술 내용은 일 실시예들로서, 실시예의 기술 범위를 한정하는 것은 아니다. 발명의 설명을 간결하고 명확하게 기재하기 위해, 종래의 일반적인 기술과 구성에 대한 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재는 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로 표현될 수 있다. 또한, "필수적인", "중요하게" 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.
발명의 설명 및 청구범위에 기재된 "상기" 또는 이와 유사한 지시어는 특별히 한정하지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 지칭할 수 있다. 또한, 실시 예에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 또한, 실시예에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 실시예들이 한정되는 것은 아니다. 실시예에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 실시예를 상세히 설명하기 위한 것으로서 청구범위에 의해 한정되지 않는 이상, 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 실시예의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 통상의 기술자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.
1: 발열 와이어 제조장치
10, 10A, 10B, 10C, 10D, 10E: 발열 와이어

Claims (10)

  1. 인장사가 배치된 중심부;
    상기 중심부의 주위에 배치되는 복수 개의 금속 소선;
    상기 복수 개의 금속 소선을 둘러싸는 제1코팅층;
    상기 제1코팅층의 표면에 코팅된 제2코팅층을 포함하고,
    상기 복수 개의 금속 소선은 원형으로 밀집되어 복수 개의 소선 다발을 형성하며, 중심에 배치된 금속 소선을 중심으로 나머지 금속 소선이 대칭을 이루도록 배치되고,
    상기 제1코팅층 및 상기 제2코팅층은 폴리아미드(polyamide), 테플론(teflon), 폴리에테르이미드(polyetherimide) 및 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone)을 포함하는 군에서 선택된 하나 이상의 화합물과 난연제를 포함하고,
    상기 제1코팅층은 상기 복수 개의 소선 다발을 감싸도록 배치되며, 발열 기능을 하도록 상기 제1코팅층의 전체 중량부 대비 2 내지 5 중량부의 탄소 나노 튜브를 더 포함하는, 발열 와이어.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 소선 다발은 상기 중심부를 감싸도록 상기 중심부의 둘레를 따라 복수 개 배치되는, 발열 와이어.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 금속 소선은 상기 중심부와 동심을 이루도록 상기 중심부의 둘레를 따라 배치되는, 발열 와이어.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 금속 소선을 감싸도록 상기 제1코팅층의 내측에 코팅되는 보강층을 포함하는, 발열 와이어.
  5. 삭제
  6. 복수 개의 금속 소선을 인장사가 배치된 중심부 주위에 배치하여 공급하는 단계;
    상기 복수 개의 금속 소선을 제1코팅층으로 코팅하는 1차 압출 단계; 및
    상기 복수 개의 금속 소선을 제2코팅층으로 코팅하는 2차 압출 단계;를 포함하고,
    상기 복수 개의 금속 소선은 원형으로 밀집되어 복수 개의 소선 다발을 형성하며, 중심에 배치된 금속 소선을 중심으로 나머지 금속 소선이 대칭을 이루도록 배치되고,
    상기 제1코팅층 및 상기 제2코팅층은 폴리아미드, 테플론, 폴리에테르이미드 및 폴리에테르에테르케톤을 포함하는 군에서 선택된 하나 이상의 화합물과 난연제를 포함하고,
    상기 제1코팅층은 상기 복수 개의 소선 다발을 감싸도록 배치되며, 발열 기능을 하도록 상기 제1코팅층의 전체 중량부 대비 2 내지 5 중량부의 탄소 나노 튜브를 더 포함하는, 발열 와이어의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수 개의 금속 소선을 공급하는 단계는 상기 복수 개의 금속 소선을 원형으로 밀집시켜 하나 이상의 소선 다발을 형성하는, 발열 와이어의 제조방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 복수 개의 금속 소선을 공급하는 단계는 상기 복수 개의 금속 소선을 상기 중심부와 동심을 이루도록 상기 중심부의 둘레를 따라 배치하는, 발열 와이어의 제조방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 복수 개의 금속 소선을 공급하는 단계는 상기 복수 개의 금속 소선의 표면에 보강재를 코팅하여 공급하는, 발열 와이어의 제조방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 1차 압출 단계와 상기 2차 압출 단계 사이에 상기 제1코팅층이 코팅된 복수 개의 금속 소선을 1초 내지 10초 간 이동시켜, 상기 제1코팅층이 코팅된 복수 개의 금속 소선을 냉각하는 단계를 포함하는, 발열 와이어의 제조방법.
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