KR102619545B1 - 정온 특성을 가진 면상 발열체 제조 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가로방향과 양끝으로 인쇄되는 실버페이스트 대신에 전기 방사를 한 다음, 구리이온 농도에 상관없이 구리이온이 고르게 도금되는 나노 섬유를 만들어 통전되도록 면상 발열체를 제조한 정온 특성을 가진 면상 발열체 제조 장치 및 방법에 관한 것으로, 방사용액제조부가 유기환원용매, 금속염 및 탄소섬유전구체를 혼합하여 방사용액을 제조하며; 에이징부가 방사용액제조부에서 제조한 방사용액을 에이징하며; 나노섬유형성부가 에이징부에서 에이징시킨 방사용액을 전기 방사하여 나노 섬유를 형성하며; 구리도금부가 나노섬유형성부에서 형성한 나노 섬유를 무전해 구리 도금 용액에 통과시켜 나노 섬유에 대한 구리 도금을 수행하며; 열압착부가 구리도금부에서 수행한 구리 도금된 나노 섬유를 건조시키고, 동박과 라미네이트 필름을 열압착하여 절연과 전원공급라인을 형성시킨다.
Description
본 발명의 기술 분야는 정온 특성을 가진 면상 발열체 제조 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 가로방향과 양끝으로 인쇄되는 실버페이스트 대신에 전기 방사를 한 다음, 구리이온 농도에 상관없이 구리이온이 고르게 도금되는 나노 섬유를 만들어 통전되도록 면상 발열체를 제조한 정온 특성을 가진 면상 발열체 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.
한국등록특허 제10-1180037호(2012.08.30. 등록)는 독립적인 셀에 의하여 온도를 제어하는 난방필름에 관하여 개시되어 있는데, 카본을 사용한 면상발열 난방필름에 있어서, 사각형의 판 형상인 제1평판; 직사각형의 긴 띠 형상으로 제1평판의 상면에 일정 간격으로 설치되는 다수의 카본사; 다수의 카본사 중 첫 번째 카본사에서 제1평판의 일단 방향으로 일정 거리 이격되어 설치되는 제1수직실버페이스트와, 다수의 카본사 중 마지막 카본사에서 제1평판의 타단 방향으로 일정 거리 이격되어 설치되는 제2수직실버페이스트와, 카본사와 제1수직실버페이스트의 길이방향과 수직되는 방향으로 설치되는 것으로, 일단이 제1수직실버페이스트에 결합되고 타단은 다수의 카본사를 지나 마지막 카본사에 결합되는 제1수평실버페이스트와, 카본사와 제2수직실버페이스트의 길이 방향과 수직되는 방향으로 설치되는 것으로, 일단이 제2수직실버페이스트에 결합되고 타단은 다수의 카본사를 지나 첫 번째 카본사에 결합되는 제2수평실버페이스트로 이루어진 실버페이스트; 제1수직실버페이스트와 제2수직실버페이스트 위에 각각 같은 길이로 겹쳐지도록 설치되는 구리판; 및 제1평판과 같은 크기의 평판으로 하면이 제1평판 상면과 결합되되 내부에 카본사, 실버페이스트 및 구리판이 있도록 설치되는 제2평판으로 구성되는 것을 특징으로 한다. 개시된 기술에 따르면, 독립적인 셀 방식으로 발열하는 난방필름에 의하여 집열에 의한 난방필름이 파손되지 않음으로 화재 발생 위험이 없으며, 카본회로는 능동적 온도 계수(Positive Temperature Coefficient; PTC) 소재를 이용한 회로임으로 주변의 온도에 따라 자동으로 온도를 조정함으로써, 불필요한 전력 사용량을 줄일 수 있어 경제적이다.
한국공개특허 제10-2000-0028327호(2000.05.25. 공개)는 면상 발열체의 발열선 및 입력단에서의 전류의 흐름에 의하여 발생되는 자기장의 형성을 방지할 수 있도록 하여 인체에 유해한 전자파를 완전하게 제거할 수 있도록 한 전자파를 제거한 면상 발열체 및 그 제조방법에 관하여 개시되어 있다. 개시된 기술에 따르면, 상, 하부에 일정한 간격으로 각각 분리되고, 서로 반대 방향의 전류가 입력되는 상부 입력단 및 하부 입력단과; 상부 입력단에 일정한 간격으로 연결되고, 이 상부 입력단과 동일한 방향의 전류 흐름을 갖는 제1발열선과; 하부 입력단에 일정한 간격으로 연결되고, 제1발열선과 일정한 간격을 두고서 제1발열선과 서로 반대 방향의 전류 흐름을 갖는 제2발열선을 포함하는 것을 특징으로 함으로써, 인체에 유해한 전자파를 완전하게 제거할 수 있으므로, 전자파에 의한 폐해를 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 전자파의 규제도 벗어날 수 있다.
상술한 바와 같은 종래기술에서는, 가요성을 가지는 전기 저항체층과, 전기 저항체층의 한쪽 면에 피착된 저융점 연질 수지층과, 저융점 연질 수지층의 위에 피착된 불연성전기 양도체와, 불연성전기 양도체의 표면 및 저융점 연질 수지층 중의 불연성전기 양도체의 서로 대향하는 면 사이에 저융점 연질 수지층의 용해에 의한 전기쇼트회로가 형성되도록 구성되어 있는 무해성 발화 방지 기능을 구비한 가요성 불연면제어 면상 발열체를 제조하는 기술이 알려져 있다.
상술한 바와 같은 종래기술에서는, 카본회로를 독립적인 셀로 만들어 발열시킴으로써, 위에 올려놓은 물건 등에 의해서 난방필름의 집열을 방지하여 화재 위험이 없고, 또한 과도하게 일부 지역에 발열이 일어나지 않도록 함으로써, 라미네이팅 필름이 변형이 일어나지 않아 카본회로가 파손되지 않은 장점이 있는 독립적인 셀에 의하여 온도를 제어하는 난방필름을 제조하였으나, 인쇄되는 실버페이스트나 카본잉크의 프린팅으로 발생되는 두께에 의해, 서로 겹치는 부위에서 1차에 프린팅한 상태에서 2차 프린팅하는 과정에서 발생하는 미세 두께 조절이 불가하여, 독립 셀의 가로와 세로의 겹치는 부위에서 발생하는 통전 상태가 불량하거나, 실버페이스트의 제조 원가가 높아 경제성이 떨어지는 단점이 있었다.
다시 말해서, 상술한 바와 같은 종래기술에서는, 일정한 간격으로 가로방향으로 인쇄되는 실버페이스트나, 양끝 동박을 부착하기 위한 실버페이스트, 세로방향으로 인쇄되는 정온 특성(positive temperature coefficient)의 카본잉크의 프린팅으로 발생되는 두께에 의해, 서로 겹치는 부위에서 1차에 프린팅한 상태에서 2차 프린팅하는 과정에서 발생하는 미세 두께 조절이 불가하여, 독립 셀의 가로와 세로의 겹치는 부위에서 발생하는 두께 차이로 통전 상태가 불량하고, 가열이 고르게 되지 않는 단점이 발생하거나, 스파크가 발생하여 화재의 위험성이 있고, 가로 방향으로 프린팅되는 실버페이스트가 고가이고, 도포되는 양이 많아 우수한 온도 제어 기능이 있는 난방필름인데도 불구하고 제작 원가가 높아 시장진입에 어려움이 있는 단점도 가지고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전술한 바와 같은 단점을 해결하기 위한 것으로, 가로방향과 양끝으로 인쇄되는 실버페이스트 대신에 전기 방사를 한 다음, 구리이온 농도에 상관없이 구리이온이 고르게 도금되는 나노 섬유를 만들어 통전되도록 면상 발열체를 제조한 정온 특성을 가진 면상 발열체 제조 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하는 수단으로는, 본 발명의 한 특징에 따르면, 유기환원용매, 금속염 및 탄소섬유전구체를 혼합하여 방사용액을 제조하기 위한 방사용액제조부; 상기 방사용액제조부에서 제조한 방사용액을 에이징하기 위한 에이징부; 상기 에이징부에서 에이징시킨 방사용액을 전기 방사하여 나노 섬유를 형성하기 위한 나노섬유형성부; 상기 나노섬유형성부에서 형성한 나노 섬유를 무전해 구리 도금 용액에 통과시켜 나노 섬유에 대한 구리 도금을 수행하기 위한 구리도금부; 및 상기 구리도금부에서 수행한 구리 도금된 나노 섬유를 건조시키고, 동박과 라미네이트 필름을 열압착하여 절연과 전원공급라인을 형성시키기 위한 열압착부를 포함하는 정온 특성을 가진 면상 발열체 제조 장치를 제공한다.
일 실시 예에서, 상기 에이징부는, 에이징을 통해 상기 방사용액제조부에서 제조한 방사용액 안에서 나노 입자를 형성시켜 주는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 나노섬유형성부는, 상기 에이징부에서 에이징시킨 방사용액을, 가로방향으로 일정 간격으로 양 끝에 사각형의 판 형상으로 전기 방사하여 나노 섬유를 형성시켜 주는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 나노섬유형성부는, PET 필름에 패턴을 부여하고 메탈염 환원효과를 지니는 용액을 이용하여 전기 방사를 실시하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 나노섬유형성부는, 메탈염을 첨가하여 상기 에이징부에서 에이징시킨 방사용액 내 환원효과를 유도하도록 하고, 촉매화 처리하여 전기 방사를 하여 패턴 위에만 고착되도록 하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 나노섬유형성부는, PET 필름에 패턴이 부착된 필름을 사용하거나, PET 필름에 패턴이 있는 필름을 사용하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 나노섬유형성부는, 패턴이 있는 필름의 경우에, 다시 재사용하도록 한 필름을 이용하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 나노섬유형성부는, PET 필름을 롤러를 통하여 통과시키면서 전기 방사를 실시해서, 전기 방사 상태의 패턴이 PET 필름에 부착되도록 하는 전기방사장치; 및 사용된 필름을 감아 재사용되도록 하는 와인딩 롤러를 구비하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 구리도금부는, 상기 나노섬유형성부에서 형성한 나노 섬유를 이용하여 구리 도금을 실시해서 면상발열 난방필름을 제조하도록 하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 구리도금부는, 패턴이 형성된 PET 필름을 나노 구리용액에서 무전해 전기도금을 실시하여 구리이온 막을 형성해 주는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 구리도금부는, 구리 농도가 1.0g/L 이상 시에도 자체 분산력을 지니면서 전기도금에 영향을 주지 않는 나노구리이온 용액을 사용하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 구리도금부는, 상기 나노섬유형성부에서 형성한 나노 섬유를 나노구리이온 용액에서 무전해 전기도금을 실시하여, 나노 섬유에 구리막을 형성시켜 주는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 구리도금부는, 패턴으로 전기 방사된 PET 필름을 상기 나노섬유형성부로부터 전달받아 이동시켜 주는 가이드 롤러; 및 상기 가이드 롤러를 따라 이동되는 패턴으로 전기 방사된 PET 필름이 내부의 나노구리용액으로 통과하면서 도금되어 나노구리선을 만들어 주는 전기영동장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 열압착부는, 세로방향으로 가용성 폴리머가 혼합된 카본잉크를 일정 간격으로 프린팅하여 구리막과 사각형의 평판이 형성되도록 하되, 세로방향의 양 끝에는 도선을 형성하는 제1동박과 제2동박을 각각 구비하고, 세로방향의 카본잉크와 가로방향의 구리막이 도선의 역할을 하도록 하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 열압착부는, 세로방향의 정온 특성이 있는 폴리머가 함유된 카본잉크를 사용하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 열압착부는, 상기 구리도금부에서 수행한 구리 도금 나노 섬유를 건조한 후에, 세로 방향으로 5∼25mm의 일정 간격을 두고 정온 특성 폴리머가 함유된 카본잉크를 프린팅하고 양끝 부분에 동박필름을 공급하면서 전면에 PVA 라미네이팅 필름을 공급하여 가열 롤러를 통과하면서 열부착시켜 면상 발열체를 제조하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 열압착부는, 세로방향의 양 끝에 구비한 제1동박과 제2동박 사이의 구리막에 있어서, 짝수는 제1동박에서 반대방향 끝의 카본잉크를 지나 제2동박에서 5mm까지만 구리막을 형성하도록 하고, 홀수는 제2동박에서 반대방향 끝의 카본잉크를 지나 제1동박에서 5mm까지만 구리막을 형성하도록 하고, 전면에 동박과 라미네이트필름을 열압착하여 절연과 동시에 전원공급라인을 형성시켜 주는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 열압착부는, 상기 구리도금부에서 만든 나노구리선을 이동 받아 건조시켜 고착되도록 하는 제1건조장치; 상기 제1건조장치를 통과한 나노구리선이 만들어진 PET 필름에 정온 특성 카본잉크를 이용하여 프린팅하는 스크린 드럼; 상기 스크린 드럼에서 카본잉크 프린팅한 PET 필름에 실버페이스트 페인팅하는 실버페이스트 드럼; 상기 실버페이스트 드럼에서 실버페이스트 페인팅한 PET 필름을 건조시켜 주는 제2건조장치; 및 상기 제2건조장치에서 건조한 PET 필름에 동박필름과 라미네이트필름을 통과시키면서 절연과 동박을 고착시켜 주는 라미네이터; 및 상기 라미네이터에서 고착된 PET 필름을 와인딩하여 면상 발열체를 제조하는 와인더를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제를 해결하는 수단으로는, 본 발명의 다른 한 특징에 따르면, 방사용액제조부가 유기환원용매, 금속염 및 탄소섬유전구체를 혼합하여 방사용액을 제조하는 단계; 에이징부가 상기 방사용액제조부에서 제조한 방사용액을 에이징하는 단계; 나노섬유형성부가 상기 에이징부에서 에이징시킨 방사용액을 전기 방사하여 나노 섬유를 형성하는 단계; 구리도금부가 상기 나노섬유형성부에서 형성한 나노 섬유를 무전해 구리 도금 용액에 통과시켜 나노 섬유에 대한 구리 도금을 수행하는 단계; 및 열압착부가 상기 구리도금부에서 수행한 구리 도금된 나노 섬유를 건조시키고, 동박과 라미네이트 필름을 열압착하여 절연과 전원공급라인을 형성시키는 단계를 포함하는 정온 특성을 가진 면상 발열체 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 효과로는, 가로방향과 양끝으로 인쇄되는 실버페이스트 대신에 전기 방사를 한 다음, 구리이온 농도에 상관없이 구리이온이 고르게 도금되는 나노 섬유를 만들어 통전되도록 면상 발열체를 제조한 정온 특성을 가진 면상 발열체 제조 장치 및 방법을 제공함으로써, 나노 섬유에 도금된 막의 두께가 수백 nm 이하로 얇아 카본잉크를 프린팅할 때, 교차 지점에서 프린팅 칼날의 장애요소가 발생하지 않아, 두께를 조절하는데 문제가 발생하지 않아, 전류의 흐름에 장애가 발생하지 않도록 하면서 제조원가를 낮출 수 있고, 저전압의 직류전원을 사용하여도 목표 온도를 제어할 수 있어 경제성과 안정성을 확보할 수 있다는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 정온 특성을 가진 면상 발열체 제조 장치를 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1에 있는 나노섬유형성부, 구리도금부 및 열압착부에서의 제작 흐름과 제품 모형 구성을 설명하는 도면이다.
도 3은 도 1에 있는 나노섬유형성부에서의 전기 방사 및 구리도금부에서의 전기영동을 설명하는 도면이다.
도 4는 도 1에 있는 나노섬유형성부에서의 전기 방사 및 스크린을 설명하는 도면이다.
도 5는 도 1에 있는 열압착부에서의 카본 프린팅을 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 정온 특성을 가진 면상 발열체 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1에 있는 나노섬유형성부, 구리도금부 및 열압착부에서의 제작 흐름과 제품 모형 구성을 설명하는 도면이다.
도 3은 도 1에 있는 나노섬유형성부에서의 전기 방사 및 구리도금부에서의 전기영동을 설명하는 도면이다.
도 4는 도 1에 있는 나노섬유형성부에서의 전기 방사 및 스크린을 설명하는 도면이다.
도 5는 도 1에 있는 열압착부에서의 카본 프린팅을 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 정온 특성을 가진 면상 발열체 제조 방법을 설명하는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 정온 특성을 가진 면상 발열체 제조 장치 및 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 정온 특성을 가진 면상 발열체 제조 장치를 설명하는 도면이며, 도 2는 도 1에 있는 나노섬유형성부, 구리도금부 및 열압착부에서의 제작 흐름과 제품 모형 구성을 설명하는 도면이며, 도 3은 도 1에 있는 나노섬유형성부에서의 전기 방사 및 구리도금부에서의 전기영동을 설명하는 도면이며, 도 4는 도 1에 있는 나노섬유형성부에서의 전기 방사 및 스크린을 설명하는 도면이며, 도 5는 도 1에 있는 열압착부에서의 카본 프린팅을 설명하는 도면이다.
도 1 내지 5를 참조하면, 정온 특성을 가진 면상 발열체 제조 장치(10)는, 방사용액제조부(11), 에이징부(12), 나노섬유형성부(13), 구리도금부(14), 열압착부(15)를 포함한다.
방사용액제조부(11)는, 유기환원용매, 금속염 및 탄소섬유전구체를 혼합하여 방사용액을 제조해 준다.
에이징부(12)는, 방사용액제조부(11)에서 제조한 방사용액을 기 설정해 둔 에이징 온도에서 에이징(aging)시켜 준다.
일 실시 예에서, 에이징부(12)는, 에이징 과정을 통하여 방사용액제조부(11)에서 제조한 방사용액 안에서 나노 입자를 형성시켜 줄 수 있다.
나노섬유형성부(13)는, 에이징부(12)에서 에이징시킨 방사용액을 전기 방사하여 나노 섬유를 형성해 준다.
일 실시 예에서, 나노섬유형성부(13)는, 에이징부(12)에서 에이징시킨 방사용액을, 가로방향으로 기 설정해 둔 일정 간격으로 양 끝에 사각형의 판 형상으로 전기 방사하여 나노 섬유를 형성해 줄 수 있다.
일 실시 예에서, 나노섬유형성부(13)는, PET 필름(100)에 패턴을 부여하여 메탈염 환원효과를 지니는 용액을 이용하여 전기 방사를 실시할 수 있다.
일 실시 예에서, 나노섬유형성부(13)는, 제조 원가를 낮추기 위해 실시하되, 전기 방사의 경우에, 메탈염을 첨가하여 에이징부(12)에서 에이징시킨 방사용액 내 환원효과를 유도하도록 하고, 촉매화 처리하여 전기 방사를 하여 패턴 위에만 고착되도록 할 수 있다.
일 실시 예에서, 나노섬유형성부(13)는, PET 필름(100)에 패턴이 부착된 필름을 사용하거나, PET 필름(100)에 패턴이 있는 필름(즉, 패턴필름)(110)을 사용할 수 있다. 이때, 패턴필름(110)의 경우에, 다시 재사용할 수 있도록 한 필름을 이용할 수 있다.
일 실시 예에서, 나노섬유형성부(13)는, 패턴을 부여하기 위하여, 패턴이 있는 필름(110)을 사용하거나, 패턴이 있는 필름(110)과 PET필름(100)을 합지하면서 압착 롤러를 통과시켜 전기 방사해 줄 수도 있다.
일 실시 예에서, 나노섬유형성부(13)는, 도 2, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 전기방사장치(500), 와인딩 롤러(즉, 패턴필름 와인딩 롤러)(120)를 구비할 수 있으며, 해당 전기방사장치(500)를 이용해서 해당 PET 필름(100)을 롤러를 통하여 통과시키면서 전기 방사를 실시해 주며, 이에 전기 방사 상태의 일정한 모형의 패턴(520)이 PET 필름(100)에 부착되도록 해 주며, 이때 사용된 필름은 해당 와인딩 롤러(120)에 감겨 재사용되도록 하며, 패턴으로 전기 방사된 PET 필름(100)을 구리도금부(14)로 전달해 줄 수 있다.
구리도금부(14)는, 나노섬유형성부(13)에서 형성한 나노 섬유를 무전해 구리 도금 용액에 통과시켜 나노 섬유에 대한 구리 도금을 수행해 준다.
일 실시 예에서, 구리도금부(14)는, 나노섬유형성부(13)에서 전기 방사하여 형성한 나노 섬유를 이용하여 구리 도금을 실시해서 면상발열 난방필름을 제조하도록 할 수 있다.
일 실시 예에서, 구리도금부(14)는, 나노섬유형성부(13)에서의 환원효과를 이용한 나노 섬유 무전해 도금 방식을 사용하여, 패턴이 형성된 PET 필름(100)을 나노 구리용액에서 무전해 전기도금을 실시하여 구리이온 막을 형성해 줄 수 있다.
일 실시 예에서, 구리도금부(14)는, 전기도금액으로, 구리 농도가 1.0g/L 이상이어도 자체 분산력을 지니면서 전기도금에 영향을 주지 않는 나노 구리 용액을 사용할 수 있다.
일 실시 예에서, 구리도금부(14)는, 나노섬유형성부(13)에서 형성한 나노 섬유를 나노구리이온 용액에서 무전해 전기도금을 실시하여, 나노 섬유에 구리막을 형성시켜 줄 수 있다.
일 실시 예에서, 구리도금부(14)는, 나노섬유형성부(13)에서 형성한 나노 섬유를, 연속적으로 농도 변화에 상관없이 구리이온 용액에서 균일하게 도금시켜 금속 코팅 공정을 수행하되, 구리 도금된 나노 섬유 제조 공정에서 구리 농도에 따라 불균일의 문제가 발생하는 것을 해결하기 위해서, 교반 없이도 자체 분산력을 지니면서도 흡착력이 우수한 나노 구리이온 용액을 적용해 줌으로써, 농도 변화에 따른 불균일 문제를 해결할 수 있다.
일 실시 예에서, 구리도금부(14)는, 도 2, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 가이드 롤러(즉, 필름 가이드 롤러)(610), 전기영동장치(즉, 전기도금조)(600)를 구비할 수 있으며, 패턴으로 전기 방사된 PET 필름(100)을 나노섬유형성부(13)로부터 전달받아 해당 가이드 롤러(610)를 따라 해당 전기영동장치(600)로 이동시켜, 패턴으로 전기 방사된 PET 필름(100)이 해당 전기영동장치(600) 안의 나노구리용액으로 통과하면서 도금되어 영동상태 모형인 나노구리선(620)이 만들어지도록 해 줄 수 있다.
열압착부(15)는, 구리도금부(14)에서 수행한 구리 도금된 나노 섬유를 기 설정해 둔 건조 온도에서 건조시키고, 동박과 라미네이트 필름을 열압착하여 절연과 전원공급라인을 형성시켜 준다.
일 실시 예에서, 열압착부(15)는, 세로방향으로 가용성 폴리머가 혼합된 카본잉크(즉, 세로방향의 정온 특성(positive temperature coefficient) 카본잉크)를 일정한 간격으로 프린팅하여 구리막과 사각형의 평판이 형성되도록 하되, 세로방향의 양 끝에는 각각 도선을 형성하는 동박(즉, 제1동박, 제2동박)을 구비하고, 세로방향의 카본잉크와 가로방향의 구리막이 도선의 역할을 하도록 해 줄 수 있다.
일 실시 예에서, 열압착부(15)는, 카본잉크로, 정온 특성이 있는 폴리머가 함유된 잉크를 사용할 수 있다.
일 실시 예에서, 열압착부(15)는, 구리도금부(14)에서 수행한 구리 도금 나노 섬유를 건조로에서 건조하고, 건조 후 세로 방향으로 5∼25mm 정도의 일정한 간격을 두고 정온 특성 폴리머가 함유된 카본잉크를 프린팅하고 양끝 부분에 동박필름을 공급하면서 전면에 PVA 라미네이팅 필름을 공급하여 가열 롤러를 통과하면서 열부착시켜 면상 발열체를 제조해 줄 수 있다.
일 실시 예에서, 열압착부(15)는, 세로방향의 양 끝에 구비한 제1동박과 제2동박 사이의 구리막에 있어서, 짝수는 제1동박에서 반대방향 끝의 카본잉크를 지나 제2동박에서 5mm까지만 구리막을 형성하도록 하고, 홀수는 제2동박에서 반대방향 끝의 카본잉크를 지나 제1동박에서 5mm까지만 구리막을 형성하도록 하고, 전면에 절연을 위하여 동박과 라미네이트필름을 열압착하여 절연과 동시에 전원공급라인을 형성시켜 줌으로써, 독립적인 셀에 의하여 저전압의 직류전원에서도 목표 온도를 제어할 수 있으며, 전자파 발생이 없는 면상 발열체를 제조할 수 있다.
일 실시 예에서, 열압착부(15)는, 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2건조장치(즉, 건조로)(700, 400), 스크린 드럼(210), 실버페이스트 드럼(310), 라미네이터(즉, 열압착롤러)(800), 와인더(900)를 구비할 수 있으며, 구리도금부(14)에서 만든 나노구리선(620)이 해당 제1건조장치(700)로 이동되면서 건조되고 고착되도록 해 주며, 제1건조장치(700)를 통과한 나노구리선(620)이 만들어진 PET 필름(100)에 정온 특성 카본잉크를 이용하여 해당 카본잉크용 스크린 드럼(210)에서 프린팅하고, 후단에 해당 실버페이스트 드럼(310)에서 실버 페인팅하고, 해당 제2건조장치(400)에서 건조한 후, 동박필름(820)과 라미네이트필름(810)을 해당 라미네이터(800)를 통과시키면서 절연과 동박을 고착시킨 다음, 해당 와인더(900)에서 와인딩하여 면상 발열체를 제조해 줄 수 있다. 이때, 패턴지는, 와인딩 롤러(120)에 감겨서 재사용할 수도 있다. 또한, 전기흐름을 원활하게 하면서 동박을 접착할 수 있는 실버페이스트 프린팅 공정은, 나노구리선 자체가 동박과 동일 재질이어서 재료 간 부조화가 일어나지 않아, 열압착과 라미네이팅으로 고정하여도 쉽게 부착하기 때문에 생략할 수 있다.
상술한 바와 같은 구성을 가진 정온 특성을 가진 면상 발열체 제조 장치(10)는, 가로방향과 양끝으로 인쇄되는 실버페이스트 대신에 전기 방사를 한 다음, 구리이온 농도에 상관없이 구리이온이 고르게 도금되는 나노 섬유를 만들어 통전되도록 면상 발열체를 제조함으로써, 나노 섬유에 도금된 막의 두께가 수백 nm 이하로 얇아 카본잉크를 프린팅할 때, 교차 지점에서 프린팅 칼날의 장애요소가 발생하지 않아, 두께를 조절하는데 문제가 발생하지 않아, 전류의 흐름에 장애가 발생하지 않도록 하면서 제조원가를 낮출 수 있고, 저전압의 직류전원을 사용하여도 목표 온도를 제어할 수 있어 경제성과 안정성을 확보할 수 있다.
상술한 바와 같은 구성을 가진 정온 특성을 가진 면상 발열체 제조 장치(10)는, 정온 특성을 지니는 카본잉크 프린팅과 나노 섬유에 대한 나노구리이온을 이용한 구리도금 공정을 도입시켜, 구리 농도의 영향을 거의 받지 않으면서 구리 도금이 일정하게 되는 공정으로 실버페이스트 대신 가로 전극을 제조하여, 온도가 상승하여도 면상 발열체가 정온 특성을 지녀, 화재에 대한 안정성을 지니면서 생산비용을 절감시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 정온 특성을 가진 면상 발열체 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 6을 참조하면, 정온 특성을 가진 면상 발열체 제조 방법은, 방사용액제조단계(S100), 에이징단계(S200), 나노섬유형성단계(S300), 구리도금단계(S400), 열압착단계(S500)를 포함한다.
우선, 방사용액제조부(11)에서는, 유기환원용매, 금속염 및 탄소섬유전구체를 혼합하여 방사용액을 제조해 주게 된다(S100).
상술한 단계 S100에서 방사용액을 제조해 준 다음에, 에이징부(12)에서는, 방사용액제조부(11)에서 제조한 방사용액을 기 설정해 둔 에이징 온도에서 에이징시켜 주게 된다(S200).
상술한 단계 S200에서 방사용액을 에이징시켜 줌에 있어서, 에이징부(12)에서는, 에이징 과정을 통하여 방사용액제조부(11)에서 제조한 방사용액 안에서 나노 입자를 형성시켜 줄 수 있다.
상술한 단계 S200에서 방사용액을 에이징시켜 준 다음에, 나노섬유형성부(13)에서는, 에이징부(12)에서 에이징시킨 방사용액을 전기 방사하여 나노 섬유를 형성해 주게 된다(S300).
상술한 단계 S300에서 나노 섬유를 형성해 줌에 있어서, 나노섬유형성부(13)에서는, 에이징부(12)에서 에이징시킨 방사용액을, 가로방향으로 기 설정해 둔 일정 간격으로 양 끝에 사각형의 판 형상으로 전기 방사하여 나노 섬유를 형성해 줄 수 있다.
상술한 단계 S300에서 나노 섬유를 형성해 줌에 있어서, 나노섬유형성부(13)에서는, PET 필름(100)에 패턴을 부여하여 메탈염 환원효과를 지니는 용액을 이용하여 전기 방사를 실시할 수 있다.
상술한 단계 S300에서 나노 섬유를 형성해 줌에 있어서, 나노섬유형성부(13)에서는, 제조 원가를 낮추기 위해 실시하되, 전기 방사의 경우에, 메탈염을 첨가하여 에이징부(12)에서 에이징시킨 방사용액 내 환원효과를 유도하도록 하고, 촉매화 처리하여 전기 방사를 하여 패턴 위에만 고착되도록 할 수 있다.
상술한 단계 S300에서 나노 섬유를 형성해 줌에 있어서, 나노섬유형성부(13)에서는, PET 필름(100)에 패턴이 부착된 필름을 사용하거나, PET 필름(100)에 패턴이 있는 필름(110)을 사용할 수 있으며, 이때 패턴이 있는 필름(110)의 경우에, 다시 재사용할 수 있도록 한 필름을 이용할 수 있다.
상술한 단계 S300에서 나노 섬유를 형성해 줌에 있어서, 나노섬유형성부(13)에서는, 패턴을 부여하기 위하여, 패턴이 있는 필름(110)을 사용하거나, 패턴이 있는 필름(110)과 PET필름(100)을 합지하면서 압착 롤러를 통과시켜 전기 방사해 줄 수도 있다.
상술한 단계 S300에서 나노 섬유를 형성해 줌에 있어서, 전기방사장치(500), 와인딩 롤러(즉, 패턴필름 와인딩 롤러)(120)를 구비하고 있는 나노섬유형성부(13)에서는, 도 2, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 해당 전기방사장치(500)가, 해당 PET 필름(100)을 롤러를 통하여 통과시키면서 전기 방사를 실시해 주어, 전기 방사 상태의 일정한 모형의 패턴(520)이 PET 필름(100)에 부착되도록 해 주고, 패턴으로 전기 방사된 PET 필름(100)을 구리도금부(14)로 전달해 주며; 해당 와인딩 롤러(120)가, 이때 사용된 필름을 감아 재사용하도록 해 줄 수 있다.
상술한 단계 S300에서 나노 섬유를 형성해 준 다음에, 구리도금부(14)에서는, 나노섬유형성부(13)에서 형성한 나노 섬유를 무전해 구리 도금 용액에 통과시켜 나노 섬유에 대한 구리 도금을 수행해 주게 된다(S400).
상술한 단계 S400에서 구리 도금을 수행해 줌에 있어서, 구리도금부(14)에서는, 나노섬유형성부(13)에서 전기 방사하여 형성한 나노 섬유를 이용하여 구리 도금을 실시해서 면상발열 난방필름을 제조하도록 할 수 있다.
상술한 단계 S400에서 구리 도금을 수행해 줌에 있어서, 구리도금부(14)에서는, 나노섬유형성부(13)에서의 환원효과를 이용한 나노 섬유 무전해 도금 방식을 사용하여, 패턴이 형성된 PET 필름(100)을 나노 구리용액에서 무전해 전기도금을 실시하여 구리이온 막을 형성해 줄 수 있다.
상술한 단계 S400에서 구리 도금을 수행해 줌에 있어서, 구리도금부(14)에서는, 전기도금액으로, 구리 농도가 1.0g/L 이상이어도 자체 분산력을 지니면서 전기도금에 영향을 주지 않는 나노 구리 용액을 사용할 수 있다.
상술한 단계 S400에서 구리 도금을 수행해 줌에 있어서, 구리도금부(14)에서는, 나노섬유형성부(13)에서 형성한 나노 섬유를 나노구리이온 용액에서 무전해 전기도금을 실시하여, 나노 섬유에 구리막을 형성시켜 줄 수 있다.
상술한 단계 S400에서 구리 도금을 수행해 줌에 있어서, 구리도금부(14)에서는, 나노섬유형성부(13)에서 형성한 나노 섬유를, 연속적으로 농도 변화에 상관없이 구리이온 용액에서 균일하게 도금시켜 금속 코팅 공정을 수행하되, 구리 도금된 나노 섬유 제조 공정에서 구리 농도에 따라 불균일의 문제가 발생하는 것을 해결하기 위해서, 교반 없이도 자체 분산력을 지니면서도 흡착력이 우수한 나노 구리이온 용액을 적용해 줌으로써, 농도 변화에 따른 불균일 문제를 해결할 수 있다.
상술한 단계 S400에서 구리 도금을 수행해 줌에 있어서, 가이드 롤러(즉, 필름 가이드 롤러)(610), 전기영동장치(즉, 전기도금조)(600)를 구비하고 있는 구리도금부(14)에서는, 도 2, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 해당 가이드 롤러(610)가, 패턴으로 전기 방사된 PET 필름(100)을 나노섬유형성부(13)로부터 전달받아 해당 전기영동장치(600)로 이동시켜 주며; 해당 전기영동장치(600)가, 패턴으로 전기 방사된 PET 필름(100)을 해당 전기영동장치(600) 안의 나노구리용액으로 통과시켜 주면서 도금하여, 영동상태 모형인 나노구리선(620)을 만들어 주도록 한다.
상술한 단계 S400에서 구리 도금을 수행한 다음에, 열압착부(15)에서는, 구리도금부(14)에서 수행한 구리 도금된 나노 섬유를 기 설정해 둔 건조 온도에서 건조시키고, 동박과 라미네이트 필름을 열압착하여 절연과 전원공급라인을 형성시켜 주게 된다(S500).
상술한 단계 S500에서 열압착을 통해 절연과 전원공급라인을 형성시켜 줌에 있어서, 열압착부(15)에서는, 세로방향으로 가용성 폴리머가 혼합된 카본잉크(즉, 세로방향의 정온 특성 카본잉크)를 기 설정해 둔 일정 간격으로 프린팅하여 구리막과 사각형의 평판이 형성되도록 하되, 세로방향의 양 끝에는 도선을 형성하는 동박(즉, 제1동박, 제2동박)을 구비하고, 세로방향의 카본잉크와 가로방향의 구리막이 도선의 역할을 하도록 해 줄 수 있다.
상술한 단계 S500에서 열압착을 통해 절연과 전원공급라인을 형성시켜 줌에 있어서, 열압착부(15)에서는, 카본잉크로, 정온 특성이 있는 폴리머가 함유된 잉크를 사용할 수 있다.
상술한 단계 S500에서 열압착을 통해 절연과 전원공급라인을 형성시켜 줌에 있어서, 열압착부(15)에서는, 구리도금부(14)에서 수행한 구리 도금 나노 섬유를 건조로에서 건조하고, 건조 후 세로 방향으로 5∼25mm 정도의 일정한 간격을 두고 정온 특성 폴리머가 함유된 카본잉크를 프린팅하고 양끝 부분에 동박필름을 공급하면서 전면에 PVA 라미네이팅 필름을 공급하여 가열 롤러를 통과하면서 열부착시켜 면상 발열체를 제조해 줄 수 있다.
상술한 단계 S500에서 열압착을 통해 절연과 전원공급라인을 형성시켜 줌에 있어서, 열압착부(15)에서는, 세로방향의 양 끝에 구비한 제1동박과 제2동박 사이의 구리막에 있어서, 짝수는 제1동박에서 반대방향 끝의 카본잉크를 지나 제2동박에서 5mm까지만 구리막을 형성하도록 하고, 홀수는 제2동박에서 반대방향 끝의 카본잉크를 지나 제1동박에서 5mm까지만 구리막을 형성하도록 하고, 전면에 절연을 위하여 동박과 라미네이트필름을 열압착하여 절연과 동시에 전원공급라인을 형성시켜 줌으로써, 독립적인 셀에 의하여 저전압의 직류전원에서도 목표 온도를 제어할 수 있으며, 전자파 발생이 없는 면상 발열체를 제조할 수 있다.
상술한 단계 S500에서 열압착을 통해 절연과 전원공급라인을 형성시켜 줌에 있어서, 제1 및 제2건조장치(즉, 건조로)(700, 400), 스크린 드럼(210), 실버페이스트 드럼(310), 라미네이터(즉, 열압착롤러)(800), 와인더(900)를 구비하고 있는 열압착부(15)에서는, 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 해당 제1건조장치(700)가 구리도금부(14)에서 만든 나노구리선(620)을 이동 받아 건조시켜 고착하도록 해 주며; 해당 카본잉크용 스크린 드럼(210)이, 제1건조장치(700)를 통과한 나노구리선(620)이 만들어진 PET 필름(100)에 정온 특성 카본잉크를 이용하여 프린팅하며; 후단에 있는 해당 실버페이스트 드럼(310)이 실버 페인팅하고; 해당 제2건조장치(400)가 건조한 후; 해당 라미네이터(800)가 동박필름(820)과 라미네이트필름(810)을 통과시키면서 절연과 동박을 고착시킨 다음; 해당 와인더(900)가 와인딩하여 면상 발열체를 제조해 줄 수 있다. 이때, 와인딩 롤러(120)가, 패턴지를 감아 재사용할 수도 있다. 또한, 전기흐름을 원활하게 하면서 동박을 접착할 수 있는 실버페이스트 프린팅 공정은, 나노구리선 자체가 동박과 동일 재질이어서 재료 간 부조화가 일어나지 않아, 열압착과 라미네이팅으로 고정하여도 쉽게 부착하기 때문에 생략할 수 있다.
상술한 바와 같은 구성을 가진 정온 특성을 가진 면상 발열체 제조 방법은, 전기 방사한 나노 섬유를 이용하여 구리도금을 실시한 면상발열 난방필름에 있어서, 가로방향으로 일정한 간격으로 양 끝에 사각형의 판 형상으로 전기 방사하여 나노구리이온 용액에서 무전해 전기도금을 실시하여 구리막을 형성하고, 세로방향으로 가용성 폴리머가 혼합된 카본잉크를 일정한 간격으로 프린팅하여 구리막과 사각형의 평판이 형성되도록 함에 있어, 세로방향의 양 끝에는 도선을 형성하는 동박을 구비하고 세로방향의 카본잉크와 가로방향의 구리막이 도선의 역할을 하도록 한다. 이때, 세로방향의 양 끝에 구비한 제1동박과 제2동박 사이의 구리막에 있어서, 짝수는 제1동박에서 반대방향 끝의 카본잉크를 지나 제2동박에서 5mm까지만 구리막이 형성되고, 홀수는 제2동박에서 반대방향 끝의 카본잉크를 지나 제1동박에서 5mm까지만 구리막이 형성되도록 하고, 전면에 절연을 위하여 동박과 라미네이트필름을 열압착하여 절연과 동시에 전원공급라인을 구성하는 것을 특징으로 하는 독립적인 셀에 의하여, 저전압의 직류전원에서도 목표 온도를 제어할 수 있으며 전자파 발생이 없는 면상 발열체를 제조할 수 있다.
상술한 바와 같은 구성을 가진 정온 특성을 가진 면상 발열체 제조 방법은, 가로방향과 양끝으로 인쇄되는 실버페이스트 대신에 전기 방사를 한 다음, 구리이온 농도에 상관없이 구리이온이 고르게 도금되는 나노 섬유를 만들어 통전되도록 함으로써 제조 원가를 낮출 수 있으며, 제조 원가를 낮추기 위해 실시하는 전기 방사는 메탈염을 첨가하여 용액 내 환원효과를 유도하고, 에이징 과정을 통하여 용액 안에서 나노 입자를 형성하고 촉매화 처리하여 전기 방사를 하여 패턴 위에만 고착되도록 하는 동시에, 연속적으로 농도 변화에 상관없이 구리이온 용액에서 균일하게 도금되어 금속 코팅 공정을 할 수 있는 것으로, 구리 도금된 나노 섬유 제조 공정에서 구리 농도에 따라 불균일의 문제가 발생하는데, 교반 없이도 자체 분산력을 지니면서도 흡착력이 우수한 나노 구리이온 용액을 적용하여 농도 변화에 따른 불균일 문제를 해결할 수 있다.
상술한 바와 같은 구성을 가진 정온 특성을 가진 면상 발열체 제조 방법은, 열압착부(15)에서 세로방향의 정온 특성 카본잉크를 프린팅하여 막을 형성한 후, 나노섬유형성부(13)에서 가로방향의 전도성 구리막과 양끝의 전도성 구리막을 전기 방사를 이용하여 형성하도록 하거나, 나노섬유형성부(13)에서 전기 방사하여 전도성막을 현성한 후, 열압착부(15)에서 카본잉크를 프린팅하는 공정으로, 나노섬유형성부(13)에서 메탈염을 첨가하여 용액 내 환원효과를 유도하고, 에이징부(12)에서의 에이징 과정을 통하여 용액 안에서 나노 입자를 형성하고, 나노섬유형성부(13)에서 촉매화 처리하여 전기 방사를 일정한 패턴 위에만 고착되도록 하는 동시에, 구리도금부(14)에서 연속적으로 균일하게 수행되도록 하여 금속 코팅 공정을 할 수 있는 것으로, 구리 도금된 나노 섬유 제조 공정을 단순화시키고 제조비용을 절감시킬 수 있으며, 나노구리 이온용액을 사용하여 농도에 영향을 거의 받지 않는 나노구리 이온용액에서 나노 섬유에 무전해 도금을 실시하여 가로와 양끝 도선 전극을 제조함으로써 실버페이스트의 사용을 하지 않도록 해 줄 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 정온 특성을 가진 면상 발열체 제조 방법은, 상술한 바와 같은 공정과 반대로, 면상 발열체를 우선 프린팅하고, 후단에 패턴을 이용한 전기 방사를 실시하고(즉, 나노섬유형성단계(S300)), 무전해 전기도금을 실시하여(즉, 구리도금단계(S400)) 가로방향의 전극을 형성시켜 줄 수도 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 정온 특성을 가진 면상 발열체 제조 방법은, 상술한 바와 같은 공정과 반대로, 카본잉크를 먼저 프린팅하여 건조시킨 후, 나노섬유형성단계(S300) 및 구리도금단계(S400)를 수행하여 가로방향과 세로방향의 양끝의 나노구리선을 만들고, 열압착단계(S500)를 수행하여 동박과 라미네이트 필름을 동시에 처리해서 절연과 전원공급라인을 형성할 수도 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 정온 특성을 가진 면상 발열체 제조 방법은, 또한 전체적으로 효과적인 생산을 위하여, 면상 발열체의 생산라인을 분리하여 프린팅 공정과 전기 방사 공정을 나누어 제조할 수도 있다.
이상, 본 발명의 실시 예는 상술한 장치 및/또는 운용방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다. 이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 정온 특성을 가진 면상 발열체 제조 장치
11: 방사용액제조부
12: 에이징부
13: 나노섬유형성부
14: 구리도금부
15: 열압착부
100: PET 필름
110: 패턴필름
120: 와인딩 롤러
200: 카본잉크 프린팅
210: 스크린 드럼
220: 카본잉크 프린팅 상태
300: 실버페이스트 프린팅
310: 실버페이스트 드럼
320: 실버페이스트 프린팅 상태
400: 제2건조장치
500: 전기방사장치
520: 전기 방사 상태
600: 전기영동장치
610: 가이드 롤러
620: 나노구리선
700: 제1건조장치
800: 라미네이터
810: 라미네이트필름
820: 동박필름
900: 와인더
S100: 방사용액제조단계
S200: 에이징단계
S300: 나노섬유형성단계
S400: 구리도금단계
S500: 열압착단계
11: 방사용액제조부
12: 에이징부
13: 나노섬유형성부
14: 구리도금부
15: 열압착부
100: PET 필름
110: 패턴필름
120: 와인딩 롤러
200: 카본잉크 프린팅
210: 스크린 드럼
220: 카본잉크 프린팅 상태
300: 실버페이스트 프린팅
310: 실버페이스트 드럼
320: 실버페이스트 프린팅 상태
400: 제2건조장치
500: 전기방사장치
520: 전기 방사 상태
600: 전기영동장치
610: 가이드 롤러
620: 나노구리선
700: 제1건조장치
800: 라미네이터
810: 라미네이트필름
820: 동박필름
900: 와인더
S100: 방사용액제조단계
S200: 에이징단계
S300: 나노섬유형성단계
S400: 구리도금단계
S500: 열압착단계
Claims (5)
- 유기환원용매, 금속염 및 탄소섬유전구체를 혼합하여 방사용액을 제조하기 위한 방사용액제조부; 상기 방사용액제조부에서 제조한 방사용액을 에이징하기 위한 에이징부; 상기 에이징부에서 에이징시킨 방사용액을 전기 방사하여 나노 섬유를 형성하기 위한 나노섬유형성부; 상기 나노섬유형성부에서 형성한 나노 섬유를 무전해 구리 도금 용액에 통과시켜 나노 섬유에 대한 구리 도금을 수행하기 위한 구리도금부; 및 상기 구리도금부에서 수행한 구리 도금된 나노 섬유를 건조시키고, 동박과 라미네이트 필름을 열압착하여 절연과 전원공급라인을 형성시키기 위한 열압착부를 포함하며;
상기 나노섬유형성부는, 상기 에이징부에서 에이징시킨 방사용액을, 가로방향으로 일정 간격으로 양 끝에 사각형의 판 형상으로 전기 방사하여 나노 섬유를 형성시켜 주며, 사용된 필름을 감아 재사용되도록 하는 와인딩 롤러를 구비하며;
상기 구리도금부는, 패턴으로 전기 방사된 PET 필름을 상기 나노섬유형성부로부터 전달받아 이동시켜 주는 가이드 롤러; 및 상기 가이드 롤러를 따라 이동되는 패턴으로 전기 방사된 PET 필름이 내부의 나노구리용액으로 통과하면서 도금되어 나노구리선을 만들어 주는 전기영동장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 정온 특성을 가진 면상 발열체 제조 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 에이징부는,
에이징을 통해 상기 방사용액제조부에서 제조한 방사용액 안에서 나노 입자를 형성시켜 주는 것을 특징으로 하는 정온 특성을 가진 면상 발열체 제조 장치.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 나노섬유형성부는,
PET 필름에 패턴을 부여하고 메탈염 환원효과를 지니는 용액을 이용하여 전기 방사를 실시하는 것을 특징으로 하는 정온 특성을 가진 면상 발열체 제조 장치.
- 방사용액제조부가 유기환원용매, 금속염 및 탄소섬유전구체를 혼합하여 방사용액을 제조하는 단계; 에이징부가 상기 방사용액제조부에서 제조한 방사용액을 에이징하는 단계; 나노섬유형성부가 상기 에이징부에서 에이징시킨 방사용액을 전기 방사하여 나노 섬유를 형성하는 단계; 구리도금부가 상기 나노섬유형성부에서 형성한 나노 섬유를 무전해 구리 도금 용액에 통과시켜 나노 섬유에 대한 구리 도금을 수행하는 단계; 및 열압착부가 상기 구리도금부에서 수행한 구리 도금된 나노 섬유를 건조시키고, 동박과 라미네이트 필름을 열압착하여 절연과 전원공급라인을 형성시키는 단계를 포함하며;
상기 나노섬유형성부는, 상기 에이징부에서 에이징시킨 방사용액을, 가로방향으로 일정 간격으로 양 끝에 사각형의 판 형상으로 전기 방사하여 나노 섬유를 형성시켜 주며, 사용된 필름을 감아 재사용되도록 하는 와인딩 롤러를 구비하며;
상기 구리도금부는, 패턴으로 전기 방사된 PET 필름을 상기 나노섬유형성부로부터 전달받아 이동시켜 주는 가이드 롤러; 및 상기 가이드 롤러를 따라 이동되는 패턴으로 전기 방사된 PET 필름이 내부의 나노구리용액으로 통과하면서 도금되어 나노구리선을 만들어 주는 전기영동장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 정온 특성을 가진 면상 발열체 제조 방법.
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013193886A (ja) | 2012-03-15 | 2013-09-30 | Mitsubishi Chemicals Corp | 複合炭素材及びその製造方法、その複合炭素材を用いた負極並びに蓄電デバイス |
| JP2014240529A (ja) | 2013-06-11 | 2014-12-25 | 国立大学法人 東京大学 | 炭素繊維前駆体繊維およびその製造方法と、炭素繊維の製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2597605B2 (ja) * | 1987-10-20 | 1997-04-09 | イビデン株式会社 | 熱安定性高強度炭素繊維の製造方法 |
| KR20000028327A (ko) | 1998-10-31 | 2000-05-25 | 양건호 | 전자파를 제거한 면상 발열체 및 그 제조방법 |
| KR101180037B1 (ko) | 2012-02-29 | 2012-09-12 | 도전테크 주식회사 | 독립적인 셀에 의하여 온도를 제어하는 난방필름 |
| KR101610772B1 (ko) * | 2012-04-20 | 2016-04-11 | 한국에너지기술연구원 | 음극활물질의 제조방법, 및 이를 채용하는 음극 및 리튬전지 |
-
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Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP2013193886A (ja) | 2012-03-15 | 2013-09-30 | Mitsubishi Chemicals Corp | 複合炭素材及びその製造方法、その複合炭素材を用いた負極並びに蓄電デバイス |
| JP2014240529A (ja) | 2013-06-11 | 2014-12-25 | 国立大学法人 東京大学 | 炭素繊維前駆体繊維およびその製造方法と、炭素繊維の製造方法 |
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