KR20180074111A - Manufacturing method of inorganic carbon composite heat panel reinforced with carbon fiber and carbon material - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 보조난방기구로 사용하기 위해 탄소섬유와 탄소소재가 보강된 무기계 탄소복합 온열 패널의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 음이온 및 원적외선 방출효과가 있는 탄소소재를 보강하고, 인체에 무해한 무기계 바인더를 사용하여 인체에 직접 접촉시 무해한 탄소섬유 및 탄소소재가 보강된 무기계 탄소복합 온열 패널의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing an inorganic carbon composite thermal panel in which carbon fiber and carbon material are reinforced for use as an auxiliary heater. More particularly, the present invention relates to a method for reinforcing a carbon material having an effect of emitting negative ions and far infrared rays, The present invention relates to a method of manufacturing an inorganic carbon composite heat panel in which a harmless carbon fiber and a carbon material are reinforced when a binder is used to directly contact a human body.
최근 삶의 질이 높아지면서 건강 및 안전에 대한 관심도가 날로 증가하고 있으며, 이러한 관심도는 다양한 생활용품의 고기능화를 촉진시키고 있다. 사계절이 뚜렷한 우리나라는 전통적으로 냉·난방에 대한 수요가 꾸준히 발생하였고, 이에 따라 다양한 냉·난방 시스템이 지속적으로 개발 되어 왔다. Recently, as the quality of life has increased, interest in health and safety has been increasing, and this interest is promoting the sophistication of various household goods. Korea, which has four distinct seasons, has traditionally been in demand for cooling and heating, and various cooling and heating systems have been continuously developed.
특히, 구들장을 이용한 온돌난방은 3개월 이상이 되는 우리나라 겨울을 나기 위해 과학적으로 설계된 난방방법이며, 현재까지도 보일러를 통하여 바닥난방하는 고유문화가 지속되고 있다. Particularly, Ondol heating by using the canopy is a scientifically designed heating method for the winter of Korea which is more than 3 months. So far, a unique culture of heating the floor through the boiler has been continued.
이러한 온돌난방과 비슷한 효과를 침대 및 소형의 의자와 같은 곳에도 적용하기 위하여 다양한 소재를 활용한 패널형태의 온돌난방 제품들이 많이 개발되고 있지만, 적용소재에 따라 많은 문제점을 가지고 있는 실정이다.In order to apply the similar effect of Ondol heating to a bed and a small chair, a lot of panel heating type Ondol heating products using various materials have been developed, but there are many problems depending on the applied materials.
현재 가장 많이 쓰이는 방법은 열전도도가 높은 탄소소재인 숯을 이용한 온열패널을 많이 제작하고 있지만, 현재 개발 판매되어 지고 있는 제품은 제조단계에서 유기물 계열의 바인더를 사용하여 인체에 유해한 성분이 사용자에게 직접적으로 노출 되는 문제점을 가지고 있다.Currently, the most commonly used method is to manufacture a large number of thermal panels using charcoal, which is a carbon material with high thermal conductivity. However, currently developed and sold products use organic binder in the manufacturing stage, And the like.
유기 바인더는 대체로 시너·솔벤트 등 어떤 물질을 녹일 수 있는 액체상태의 유기화학물질이며, 휘발성이 강한 것이 특징인데 공기 중에 유해가스 형태로도 존재한다. Organic binders are generally liquid organic chemicals that can dissolve certain materials such as thinner and solvent. They are characterized by high volatility and they also exist in the form of noxious gases in the air.
이러한 유기바인더는 쉽게 증발하므로 호흡을 통하여 인체에 쉽게 흡수 되며 대부분 중독성이 강하여 뇌와 신경에 해를 끼쳐 마취작용과 두통을 일으킨다.These organic binders evaporate easily and are easily absorbed by the human body through respiration. Most of them are highly addictive, causing harm to the brain and nerves, causing anesthesia and headache.
또한, 독성이 강하여 피부나 호흡기를 통하여 인체에 흡수될 경우 신경·호흡기·소화기 및 각종 장기에 장해를 일으키는 유기용제 중독성의 원인이 된다.In addition, when it is absorbed into human body through skin or respiratory system, it is toxic and causes toxicity of organic solvent which causes nerve, respiratory, digestive and various organs trouble.
따라서 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 효과적으로 해결할 수 있는 기술 개발이 요구되고 있는 실정이라 할 것이다.Therefore, it is required to develop a technique that can effectively solve the problems of the related art as described above.
상기와 같은 문제를 해결하고자, 본 발명은 높은 열전도도와 원적외선 및 음이온이 발생되는 고기능소재인 탄소소재를 적용하고, 인체에 무해한 무기계 바인더를 적용한 탄소섬유 및 탄소소재가 보강된 무기계 탄소복합 온열 패널의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention provides an inorganic composite carbon-based thermal panel in which a carbon material, which is a high-performance material that generates high thermal conductivity, far-infrared rays, and anions, is applied and an inorganic binder harmless to the human body is applied, And a method for producing the same.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 탄소섬유 및 탄소소재가 보강된 무기계 탄소복합 온열 패널의 제조방법은 (a)규산나트륨, 석회, 규조토, 황토, 탄소섬유 및 흑연을 준비하는 준비단계; (b)무기계 접착재료인 상기 규산나트륨과 석회를 혼합하여 접착제를 만드는 1차 혼합단계; (c)무기계 재료인 상기 규조토와 황토를 상기 접착제에 혼합하는 2차 혼합단계; (d)상기 탄소섬유와 흑연을 2차 혼합물에 혼합하는 3차 혼합단계; (e)상기 3차 혼합단계가 완료된 최종 혼합물을 상온에 숙성하는 숙성단계; (f)숙성된 혼합물을 몰드에 투입하고 상온에서 압축하는 압축성형단계; (g)압축성형된 성형물을 건조하는 건조단계 및 (h)건조 완료한 성형물을 가열하고 냉각하는 가열 및 냉각 단계를 포함하는 탄소섬유 및 탄소소재가 보강된 무기계 탄소복합 온열 패널의 제조방법을 제공할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an inorganic carbon composite thermal panel in which a carbon fiber and a carbon material are reinforced, comprising the steps of: (a) preparing sodium silicate, lime, diatomaceous earth, Preparation phase; (b) a primary mixing step of mixing the sodium silicate as the inorganic adhesive material with lime to form an adhesive; (c) a secondary mixing step of mixing the diatomaceous earth and the yellow soil, which are inorganic materials, into the adhesive; (d) a third mixing step of mixing the carbon fibers and graphite into a second mixture; (e) aging the final mixture in which the tertiary mixing step is completed at room temperature; (f) a compression molding step in which the aged mixture is put into a mold and compressed at room temperature; (g) a drying step of drying the compression-molded workpiece, and (h) a heating and cooling step of heating and cooling the dried molded article, wherein the carbon fiber and the carbon material are reinforced can do.
상기 (b) 단계는 최종 혼합물 100중량부에 대하여, 규산나트륨 7.5 내지 22.5중량부, 석회 2.5 내지 7.5 중량부를 포함할 수 있다.The step (b) may include 7.5 to 22.5 parts by weight of sodium silicate and 2.5 to 7.5 parts by weight of lime, based on 100 parts by weight of the final mixture.
상기 (c) 단계는 규조토 10 내지 15중량부, 황토 10 내지 15중량부를 포함할 수 있다.The step (c) may include 10 to 15 parts by weight of diatomaceous earth and 10 to 15 parts by weight of loess.
상기 (d) 단계의 상기 탄소섬유와 흑연 60중량부를 포함하고, 상기 탄소섬유와 흑연의 혼합비는 2:58 내지 1:59 인일 수 있다.The carbon fiber and the graphite in the step (d) may be blended in a ratio of 2:58 to 1:59.
상기 (e) 단계는 상기 최종 혼합물을 상온에서 10시간 내지 24시간 동안 숙성할 수 있다.In the step (e), the final mixture may be aged at room temperature for 10 hours to 24 hours.
상기 (f) 단계는 압축시 상온에서 100 내지 300 kgf/cm2 로 압축하고, 2 내지 5분 동안 유지할 수 있다.The step (f) may be performed at a compression temperature of 100 to 300 kgf / cm < 2 > at room temperature for 2 to 5 minutes.
상기 (g) 단계는 상기 압축성형된 성형물을 5 내지 40℃에서 10 내지 24시간 동안 건조할 수 있다.In the step (g), the compression-molded article may be dried at 5 to 40 DEG C for 10 to 24 hours.
상기 (h) 단계는 상기 건조 완료한 성형물을 80℃ 내지 250℃로 1℃/min 내지 10℃/min의 승온 속도로 승온한 후 5시간 내지 10시간 동안 가열하고 상기 가열 후 5℃ 내지 40℃에서 냉각시킬 수 있다.In the step (h), the dried preform is heated at a temperature raising rate of 1 ° C / min to 10 ° C / min from 80 ° C to 250 ° C, then heated for 5 hours to 10 hours, .
본 발명의 실시예에 따른 탄소섬유 및 탄소소재가 보강된 무기계 탄소복합 온열 패널을 제작 후, 온열 난방제품에 적용시 탄소소재의 효능인 원적외선방사 및 음이온 방출로 인하여 인체에 이로운 영향을 줄 수 있다.The carbon composite material according to the embodiment of the present invention may have a beneficial effect on the human body due to the emission of far-infrared rays and the emission of anions when the carbon composite material is applied to a hot heating product after manufacturing the inorganic- .
또한, 인체에 무해한 무기계 바인더 적용으로 인해 신체가 직접 접촉되는 침대, 의자 등의 보조 난방기구들에 적용했을 때, 피부질환이나 호흡기 질환에 대해 무해한 효과를 나타낼 수 있다.In addition, it can be harmless to skin or respiratory diseases when applied to auxiliary heating devices such as beds, chairs, etc., which are directly contacted with the body due to the application of an inorganic binder harmless to the human body.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 탄소섬유 및 탄소소재가 보강된 무기계 탄소복합 온열 패널의 제조방법을 개략적으로 나타낸 공정도.
도 2는 실시예 1과 비교예 2 내지 5에서 제조된 탄소복합 온열 패널의 시편 제작 사진들.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a process diagram schematically showing a method for manufacturing an inorganic carbon composite heat panel in which a carbon fiber and a carbon material are reinforced according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 2 is a photograph of the specimen of the carbon composite heat panel manufactured in Example 1 and Comparative Examples 2 to 5. FIG.
이하에서는 본 발명의 실시예에 대한 탄소섬유 및 탄소소재가 보강된 무기계 탄소복합 온열 패널의 제조방법을 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a method for manufacturing an inorganic carbon composite thermal panel in which a carbon fiber and a carbon material are reinforced according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It is to be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but on the contrary, is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 즉, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.It will be understood that the terms "comprises", "having", and the like in the present application are intended to specify the presence of stated features, steps, operations, components, parts or combinations thereof in which one or more other features, , Components, parts, or combinations thereof, as a matter of convenience, without departing from the spirit and scope of the invention. That is, throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements, not excluding other elements unless specifically stated otherwise.
또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Also, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.
여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. Hereinafter, a repeated description, a known function that may obscure the gist of the present invention, and a detailed description of the configuration will be omitted. Embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art.
본 발명은 탄소섬유 및 탄소소재가 보강된 무기계 탄소복합 온열 패널의 제조방법을 개발하기 위해 열전도 특성이 우수하고 원적외선 및 음이온 방출효과가 있는 탄소소재인 흑연을 사용하고, 흑연의 열효율을 증가 시킬수 있는 선형필러인 탄소섬유를 보강하며, 인체에 유해한 유기계 바인더대신 인체에 무해한 무기계 바인더를 활용한 탄소섬유 및 탄소소재가 보강된 무기계 탄소복합 온열 패널의 제조방법을 주된 내용으로 한다.The present invention relates to a method of manufacturing an inorganic carbon composite heat panel having reinforced carbon fiber and carbon material, which uses graphite which is excellent in heat conduction characteristics and has a far infrared ray and anion emission effect and can increase the thermal efficiency of graphite The main content of the method is to reinforce carbon fiber, which is a linear filler, and to substitute inorganic binder harmless to human body instead of harmful organic binder.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 탄소섬유 및 탄소소재가 보강된 무기계 탄소복합 온열 패널의 제조방법을 개략적으로 나타낸 공정도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a process diagram schematically illustrating a method of manufacturing an inorganic carbon composite heat panel in which a carbon fiber and a carbon material are reinforced according to an embodiment of the present invention. FIG.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 탄소섬유 및 탄소소재가 보강된 무기계 탄소복합 온열 패널의 제조방법 제조방법은 규산나트륨, 석회, 규조토, 황토, 탄소섬유 및 흑연을 준비하는 준비단계(S100), 무기계 접착재료인 규산나트륨과 석회를 혼합하여 접착제를 만드는 1차 혼합단계(S200), 무기계 재료인 규조토와 황토를 상기 접착제에 혼합하는 2차 혼합단계(S300), 탄소섬유와 흑연을 2차 혼합물에 혼합하는 3차 혼합단계(S400), 3차 혼합단계가 완료된 최종 혼합물을 상온에 숙성하는 숙성단계(S500), 숙성된 혼합물을 몰드에 투입하고 상온에서 압축하는 압축성형단계(S600), 압축성형된 성형물을 건조하는 건조단계(S700) 및 건조 완료한 성형물을 가열하고 냉각하는 가열 및 냉각 단계(S800)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a method of manufacturing a method of manufacturing an inorganic carbon composite thermal panel in which a carbon fiber and a carbon material are reinforced according to an embodiment of the present invention includes preparing sodium silicate, lime, diatomaceous earth, (S100), a primary mixing step (S200) of mixing an inorganic adhesive material with sodium silicate and lime to form an adhesive (S200), a secondary mixing step (S300) of mixing diatomaceous earth and loess with an inorganic material (S400) in which the mixture is mixed with the second mixture (S400), an aging step (S500) of aging the final mixture in which the third mixture is completed at room temperature (S500), a compression molding step S600), a drying step (S700) for drying the compression-molded article, and a heating and cooling step (S800) for heating and cooling the dried molded article.
구체적으로, 규산나트륨, 석회, 규조토, 황토, 탄소섬유 및 흑연을 준비하는 준비단계(S100)는 탄소복합 온열 패널을 제조하기 위한 첫단계로, 필러들을 접착시키기 위한 규산나트륨과 석회를 준비할 수 있다.Specifically, the preparation step (S100) for preparing sodium silicate, lime, diatomaceous earth, loess, carbon fiber and graphite is the first step for producing a carbon composite heat panel, in which sodium silicate and lime can be prepared have.
규산나트륨(규산소다)은 가용성규산염 중 가장 널리 사용되고 있는 무기화합물이다. 일반적으로 Na2O-nSiO2-xH2O의 분자식으로 표현되며, 물에 대한 용해성이 있기 때문에 물유리(water glass)라고도 불릴 수 있다. 실리카(SiO2) 대 알칼리금속(Na2O)의 몰비와 농도에 따라 다양한 성질을 나타내며 다양한 용도로 사용되고 있다. Sodium silicate (sodium silicate) is the most widely used inorganic compound among the soluble silicates. It is generally expressed by the molecular formula of Na 2 O-nSiO 2 -xH 2 O and may be referred to as a water glass because of its solubility in water. It has various properties depending on the molar ratio and concentration of silica (SiO 2 ) to alkali metal (Na 2 O) and is used for various purposes.
액상규산염은 지관, 합지 및 기타 여러 가지 재료의 접착제로 사용될 수 있다. 액상규산나트륨은 초기 작업성 및 접착성, 접착강도가 우수한 경제적인 접착제이다.Liquid silicates can be used as adhesives for paper tubes, lumber and many other materials. Liquid sodium silicate is an economical adhesive having excellent initial workability, adhesive property and adhesive strength.
액상규산나트륨의 장점은 피착재 표면을 쉽게 적시며, 침투성과 점도를 조정하면 훌륭한 접착과 강도를 얻을 수 있다는 것이다. 액상규산나트륨은 적은 양의 물의 손실만으로도 그 상태가 액체에서 반고체 상태까지 변할 수 있기 때문에 접착제로서 특별한 가치가 있다. 이 성질 때문에 접착이 빨리 일어나, 초기 접착이 필요한 종이 제품용 고속자동접착기계 작업에 적합하다. The advantage of liquid sodium silicate is that it can easily wet the surface of the adherend, and good adhesion and strength can be achieved by adjusting the permeability and viscosity. Liquid sodium silicate is of special value as an adhesive because its state can change from liquid to semi-solid state with only a small loss of water. Because of this property, adhesion is fast and is suitable for high speed automatic bonding machines for paper products requiring initial adhesion.
석회는 보통 생석회와 생석회에 물을 화합한 소석회를 통틀어 이르는 말이다. 생석회는 석회암을 900~1200℃로 구운 것 인데 하얀색의 분말이다. 생석회를 물과 함께 석으면 풀처럼 걸죽해지고, 그대로 두면 공기 속의 탄산가스와 결합해서 불용성의 탄산석회로 변화하고, 단단해지는 성질이 있다.The lime is usually a mixture of lime and lime combined with water. Crushed limestone is baked at 900 ~ 1200 ℃, white powder. When the quick lime is poured with water, it becomes like a grass. When it is left as it is, it becomes a insoluble carbonate lime by combining with the carbon dioxide gas in the air.
석회는 습기를 제거하고 살충, 진통, 지형하는 작용을 하며, 나쁜 조직을 제거하는 효능이 있다. 또한, 무기접착제인 규산나트륨과 석회 입자의 크기를 100 내지 200 메쉬로 분쇄하는 것이 바람직하다. 이는 제품에 적용되는 최적 크기이다.Lime removes moisture and acts as an insecticide, analgesic, topical agent, and removes bad tissue. In addition, it is preferable that the size of sodium silicate and lime particles, which are inorganic adhesives, is pulverized to 100 to 200 mesh. This is the optimal size for the product.
또한, 준비단계(S100)는 무기 바인더를 제조하기 위한 무기계 필러 소재인 규조토와 황토를 준비할 수 있다.In preparation step (S100), diatomaceous earth and yellow clay which are inorganic filler materials for producing an inorganic binder can be prepared.
규조토(Diatomite)는 인체에 무해한 바인더이다. 규조류라 불리는 딱딱한 껍질로 이루어진 퇴적물의 집합체이다. 규조토는 지구의 전형적인 화학성분인 규산성분이 화학성분 중의 90%가량을 차지하고 있다. Diatomite is a harmless binder. It is a collection of sediments made of hard shells called diatoms. Diatomaceous earth accounts for about 90% of the chemical composition of the earth's typical chemical composition, silicic acid.
규조토는 규조류 껍데기의 복잡한 구조와 다른 퇴적물들과 섞이면서 매우 낮은 밀도로 구성되어 흡착, 운반, 여과 및 연마의 특성을 지닌다. Diatomaceous earth is mixed with the complex structure of diatomaceous shells and other sediments, and is composed of very low densities and has characteristics of adsorption, transportation, filtration and polishing.
규조토는 규조세포의 종류, 발달상태, 보존상태, 불순물질 함유량, 화학적 조성 및 안정성 등에 따라 결정된다.Diatomaceous earth is determined by the type of diatomaceous cells, developmental state, preservation state, impurity content, chemical composition and stability.
규조토는 제품위 물리 화학적 용도에 따라 용도가 구분된다. 규조토는 무수한 다공질로 형성되어 있으며, 각입자가 대단히 불규칙한 형상으로 되어있어 Filter cake를 형성하였을 경우 80 내지 95%의 공극률을 이루며 독특한 규조토 입자로 인해 생긴 많은 모세관상을 형성한다.Diatomaceous earth is classified according to its physical and chemical uses on the product. The diatomaceous earth is made up of a myriad of porous materials, each of which has a very irregular shape. When formed into a filter cake, it forms a porosity of 80 to 95% and forms many capillary tubules due to unique diatomaceous earth particles.
규조토는 여과제로 사용할 수 있다.Diatomite can be used as a filter.
규조류의 화석을 여재로 사용하는 것으로 일반적으로 규조토 여과라 한다. 이 규조토를 다공성 지지재나 여과 cartridge의 표면에 약 2~5mm 두께로 적층 및 coating하여 사용한다. 이 여과재는 압력용기 내에서 물을 가압시켜 통과시키거나 진공으로 흡입통과 시키는 방법을 사용한다.The use of diatomaceous fossils as filter media is commonly referred to as diatomite filtration. This diatomaceous earth is laminated and coated on the surface of a porous support or a filtration cartridge to a thickness of about 2 to 5 mm. This filter medium is a method in which water is pressurized and passed through a pressure vessel or is sucked through a vacuum.
규조토는 첨가재로 사용할 수 있다.Diatomaceous earth can be used as an additive.
규조토는 매우 낮은 밀도와 높은 흡수성 및 화학적 안정성을 가지고 있어, 다양한 곳에 첨가제로 사용될 수 있다. 규조토는 주로 페인트 산업, 플라스틱 및 폴리에틸렌 산업에 첨가제로 사용된다. 또한, 규조토는 광택을 억제하는 용도로 사용되고, 규조토의 미세구조가 접착을 도와줄 수 있다.Diatomaceous earth has very low density, high water absorption and chemical stability, and can be used as an additive in various places. Diatomaceous earth is mainly used as an additive in the paint, plastic and polyethylene industries. Also, diatomaceous earth is used for the purpose of suppressing gloss, and the microstructure of diatomaceous earth can help adhesion.
규조토는 식물성 플랑크톤의 일종인 규조가 바다 속이나 호수 밑에 쌓여서 규산 부분만이 화석화된 퇴적암이다. 규조토는 실내 공기를 정화시킬 수 있다. 규조토는 유해물질을 흡착하여 분해하는 능력이 뛰어나다.Diatomaceous earth is a sedimentary rock in which diatomaceous earth, a kind of phytoplankton, is deposited in the sea or lake and fossilized only in the silicic acid part. Diatomite can purify indoor air. Diatomite has excellent ability to adsorb and decompose harmful substances.
이러한 이유로, 규조토는 식물성 플랑크톤의 화석으로 활성탄의 약 5천배에 해당하는 기공이 포함되어 있다. 이 미세기공이 오염된 입자를 여과하므로, 규조토는 초다공질체라고 한다. 규조토의 미세기공은 습도를 유지할 수 있다. 또한, 규조토는 악취 및 냄새를 제거하는 성질이 있다. 또한, 규조토는 표면적이 크고, 밀도는 작아서, 열절연성이 뛰어나며, 내화성이 있다.For this reason, diatomite is a phytoplankton fossil containing about 5,000 pores of activated carbon. The diatomaceous earth is referred to as a super porous body because the fine pore-filtered particles are filtered. The micro pores of diatomite can sustain humidity. In addition, diatomaceous earth has a property of removing odor and odor. Further, the diatomite has a large surface area and a small density, is excellent in thermal insulation, and has fire resistance.
황토는 인체에 무해한 천연성분의 바인더이다. 황토는 철분(Fe), 마그네슘(Mg), 나트륨(Na), 칼리(K2O), 미나(Al2O3), 칼슘(CaCO3) 및 실리카(SiO2)등으로 구성된 물질이다. Yellow loam is a harmless natural component binder. Loess is a material composed of iron (Fe), magnesium (Mg), sodium (Na), potassium (K 2 O), miner (Al 2 O 3 ), calcium (CaCO 3 ) and silica (SiO 2 ).
황토는 0.05~0.01mm 실트(silt) 입자로 구성된 황색의 광물질로서, 다량의 원적외선을 방사한다. 황토는 혈액순환 및 신진대사 촉진 등 인체에 유익한 효과를 가지며 시멘트 독성 등을 중화시키는 작용을 할 수 있다. 또한, 규조토와 황토 입자의 크기를 100 내지 200 메쉬로 분쇄하는 것이 바람직하다. 이는 제품에 적용되는 최적크기이다.Yellow loess is a yellow mineral composed of 0.05 to 0.01 mm silt particles and emits a large amount of far infrared rays. Hwangto has beneficial effects on human body such as blood circulation and promotion of metabolism, and can neutralize cement toxicity and the like. It is also preferable to crush the size of the diatomite and loess particles to 100 to 200 mesh. This is the optimal size for the product.
또한, 준비단계(S100)는 주재료인 흑연과 탄소섬유를 준비하여 탄소 복합 온열 패널을 제조하기 위한 준비를 할 수 있다.In the preparation step (S100), graphite and carbon fibers, which are main materials, may be prepared to prepare a carbon composite hybrid panel.
흑연은 열과 전기의 좋은 전도체이며, 보통 3,500℃ 정도에서 용융(고체가 열에 녹아 액체로 되는 일)될 수 있다. 또한, 완전한 저면벽개로 인하여 매우 낮은 마찰계수를 가진다. 이러한 성질 때문에 전극·탄소봉·내화재료·주형 재료·감마재 및 연필 등으로 이용될 수 있다. 이 밖에도 특수강인 탄소강원료, 원자로에서 중성자의 감속재, 방청용의 특수포장, 금속표면의 코팅, 고무공업원료 등에 많이 쓰인다.Graphite is a good conductor of heat and electricity and can usually be melted at about 3,500 ° C. Also, it has a very low friction coefficient due to the complete bottom cleavage. Because of this property, it can be used as an electrode, a carbon rod, a refractory material, a mold material, a gamma material, a pencil and the like. In addition, it is widely used for carbon steel raw materials such as specialty steel, moderator of neutrons in nuclear reactors, special packaging for rust prevention, coating of metal surfaces, and raw materials for rubber industry.
흑연은 천연흑연을 사용할 수 있다. 제작되는 탄소복합 온열 패널의 성능을 위해 불순물의 함량이 낮아야하므로, 흑연은 불순물이 한번 이상 걸러진 상태에서 사용될 수 있다. 또한, 탄소복합 온열 패널의 효과적인 온열을 위하여 흑연의 입자 크기를 300 내지 500 메쉬로 분쇄하는 것이 바람직하다. 전체적으로 무기계 소재의 크기가 상대적으로 크기 때문에 그 사이사이를 탄소소재인 흑연이 메꿔주는 역할을 할 수 있다. 이에 따라, 흑연의 입자크기 범위는 무기계 접착제 및 무기계 재료의 입자의 크기에 대응하는 최적크기 범위이다.Natural graphite can be used for graphite. Since the content of impurities must be low for the performance of the carbon composite heat panel to be manufactured, graphite can be used in a state where impurities are filtered once or more. Further, it is preferable to crush the particle size of the graphite to 300 to 500 mesh for effective heating of the carbon composite heat panel. As a whole, the size of the inorganic material is relatively large, so that the graphite, which is a carbon material, can play a role in intercalation. Accordingly, the particle size range of graphite is the optimum size range corresponding to the particle size of the inorganic adhesive and the inorganic material.
이때, 흑연의 입자크기가 300 메쉬 미만일 경우 소재와 소재사이의 공극이 너무 크게 발생할 수 있고, 흑연의 입자크기가 500 메쉬 초과할 경우 입자가 너무 곱기 때문에 무기계 소재와 혼합이 어려워질 수 있다.If the particle size of the graphite is less than 300 mesh, the void between the material and the material may be too large. When the particle size of the graphite exceeds 500 mesh, the particles may be too high to be mixed with the inorganic material.
탄소섬유는 단섬유 형태의 탄소섬유를 사용할 수 있다. 또한, PAN계 탄소섬유, 피치계 탄소섬유 등을 사용할 수 있으나, 이는 본 발명을 설명하기 위한 실시 예에 불과하므로, 이에 한정되지 않는다.The carbon fiber may be a short fiber type carbon fiber. In addition, PAN-based carbon fibers, pitch-based carbon fibers, and the like can be used, but these are only examples for illustrating the present invention, and thus the present invention is not limited thereto.
무기계 접착재료인 규산나트륨과 석회를 혼합하여 접착제를 만드는 1차 혼합단계(S200)는 무기계 접착제인 규산나트륨과 석회를 혼합할 수 있다.In the first mixing step (S200) of mixing an inorganic adhesive material, sodium silicate and lime, to form an adhesive, sodium silicate, which is an inorganic adhesive, and lime can be mixed.
접착제는 최종 혼합물 100중량부에 대하여, 규산나트륨 7.5 내지 22.5중량부, 석회 2.5 내지 7.5중량부를 포함할 수 있고, 규산나트륨 15중량부, 석회 5중량부가 가장 바람직하다. The adhesive may comprise 7.5 to 22.5 parts by weight of sodium silicate and 2.5 to 7.5 parts by weight of lime, based on 100 parts by weight of the final mixture, with 15 parts by weight of sodium silicate and 5 parts by weight of lime being most preferred.
이때, 교반을 위한 물의 첨가량은 점도를 유지할 정도로만 투입하는 것으로, 샘플이 수분을 머금고 있다는 게 보일 만큼만 소량의 양을 투입할 수 있다. 이에 따라 첨가량은 한정 하지 않는다.At this time, the addition amount of water for stirring is only enough to maintain the viscosity, and a small amount of the sample can be injected so as to show that the sample is fading. Therefore, the addition amount is not limited.
규산나트륨 및 석회와 물의 혼합은 기계적 교반기를 활용하고, 충분히 혼합된 겔(Gel)상태가 될 때까지 교반한다.The mixture of sodium silicate and lime and water is stirred using a mechanical stirrer until a sufficiently mixed gel state is obtained.
무기계 재료인 규조토와 황토를 상기 접착제에 혼합하는 2차 혼합단계(S300)는 1차 혼합된 겔상태의 무기계 접착제에 무기계재료인 규조토와 황토를 기계적 교반기로 혼합할 수 있다.In the second mixing step (S300) of mixing the diatomaceous earth and the loess with the adhesive, inorganic materials such as diatomaceous earth and loess can be mixed in the primary mixed gel type inorganic adhesive by a mechanical stirrer.
무기계 재료는 규조토 10 내지 15중량부, 황토10 내지 15중량부를 포함할 수 있고, 규조토 10중량부, 황토10중량부가 가장 바람직하다.The inorganic material may include 10 to 15 parts by weight of diatomaceous earth and 10 to 15 parts by weight of loess, 10 parts by weight of diatomaceous earth and 10 parts by weight of loess is most preferable.
이때, 규조토 및 황토가 10중량부 미만일 경우, 바인더의 기능을 제대로 발휘하지 못할 가능성이 있고, 규조토 및 황토가 15중량부 초과일 경우, 다른 첨가물들과의 혼용성이 떨어질 수 있다.At this time, when the diatomite and the loess are less than 10 parts by weight, the function of the binder may not be exhibited properly. When the diatomite and the loess are more than 15 parts by weight, compatibility with other additives may be deteriorated.
또한, 탄소복합 온열패널의 효과적인 온열을 위해 무기계 재료의 양은 압축성형 공정 후에 샘플의 현상을 유지할 수 있을 만큼의 최소량을 투입하는 것이 좋다.Also, for the effective heating of the carbon composite heating panel, it is preferable to apply the minimum amount of the inorganic material so as to maintain the development of the sample after the compression molding process.
규조토와 황토의 투입은 적당한 혼합이 이루어 질 수 있도록 한번에 투입하지 않고 약 3회에 나누어 투입할 수 있다. The input of diatomaceous earth and loess can be put in about 3 times without putting in one time so that proper mixing can be done.
또한, 교반을 위한 물의 첨가량은 점도를 유지할 정도로만 투입하는 것으로, 샘플이 수분을 머금고 있다는 게 보일 만큼만 소량의 양을 투입할 수 있다. 이에 따라 첨가량은 한정 하지 않는다.Further, the addition amount of water for stirring is only applied so as to maintain the viscosity, and a small amount of water can be injected so that the sample is seen to be fading. Therefore, the addition amount is not limited.
탄소섬유와 흑연을 2차 혼합물에 혼합하는 3차 혼합단계(S400)는 2차 혼합된 겔상태의 혼합물에 탄소계 필러인 탄소섬유와 흑연을 투입하여 기계적 교반기로 혼합할 수 있다.In the third mixing step (S400) of mixing the carbon fiber and the graphite into the second mixture, carbon fiber and graphite, which are carbon-based fillers, may be added to the second mixture, and the mixture may be mixed by a mechanical stirrer.
탄소섬유와 흑연 60중량부를 포함할 수 있고, 탄소섬유와 흑연의 혼합비는 1:59 내지 2:58 일 수 있다.Carbon fiber and 60 parts by weight of graphite, and the mixing ratio of carbon fiber and graphite may be 1:59 to 2:58.
이때, 탄소섬유는 제작되는 제품의 열전도도 향상을 위해 소량을 넣는 것이다. 탄소섬유가 1중량부 미만일 경우 열전도도 향상이 미흡할 수 있고, 탄소섬유가 2중량부를 초과할 경우 분산이 어려울 뿐 아니라 전체적인 제품의 원가가 올라갈 수 있다. At this time, the carbon fiber is a small amount to improve the thermal conductivity of the manufactured product. If the amount of the carbon fiber is less than 1 part by weight, thermal conductivity may not be improved. If the amount of the carbon fiber exceeds 2 parts by weight, dispersion is difficult and the cost of the whole product may increase.
2차 혼배합된 겔상태의 혼합물에 탄소섬유와 흑연의 투입은 적당한 혼합이 이루어 질 수 있도록 한번에 투입하지 않고, 약 5회 이상으로 나누어 투입할 수 있으나, 이는 적절한 혼합을 위하여 횟수를 제한하지 않는다.The introduction of carbon fibers and graphite into the gel-state mixture mixed with the second-order horn can be carried out by dividing the mixture into about 5 times or more without applying the mixture at a time so that proper mixing can be carried out. However, .
또한, 교반을 위한 물의 첨가량은 점도를 유지할 정도로만 투입하는 것으로, 샘플이 수분을 머금고 있다는 게 보일 만큼만 소량의 양을 투입할 수 있다. 이에 따라 첨가량은 한정 하지 않는다.Further, the addition amount of water for stirring is only applied so as to maintain the viscosity, and a small amount of water can be injected so that the sample is seen to be fading. Therefore, the addition amount is not limited.
3차 혼합단계가 완료된 최종 혼합물을 상온에 숙성하는 숙성단계(S500)는 3차 혼합단계가 완료된 최종 혼합물을 상온에서 자연건조로 10시간 내지 24시간 동안 숙성할 수 있다.The aging step (S500) of aging the final mixture in which the tertiary mixing step is completed at room temperature may aged the final mixture after completion of the third mixing step by natural drying at room temperature for 10 hours to 24 hours.
이때, 숙성시간이 10시간 미만일 경우 충분한 수분건조가 이루어지지 않고, 숙성시간이 24시간을 초과할 경우 수분이 너무 많이 날아가서 쉽게 바스라지는 현상이 나타날 수 있다.If the aging time is less than 10 hours, sufficient moisture drying can not be performed. If the aging time exceeds 24 hours, too much water may be blown out due to too much water.
숙성된 혼합물을 몰드에 투입하고 상온에서 압축하는 압축성형단계(S600)는 숙성된 혼합물을 일정 형상의 몰드에 투입한 후, 상온에서 100 내지 300 kgf/cm2 의 압력으로 압축할 수 있다. 이때, 압축 시간은 2 내지 5분으로 유지하여 형상을 만들어 줄 수 있다.In the compression molding step (S600) of putting the aged mixture into a mold and compressing at room temperature, the aged mixture may be put into a mold of a predetermined shape and then compressed at a pressure of 100 to 300 kgf / cm 2 at room temperature. At this time, the compression time can be maintained for 2 to 5 minutes to form a shape.
압축시 바인더의 양이 적기 때문에 최소한의 압력을 유지 시켜줘야 한다.Since the amount of binder is small during compression, minimum pressure must be maintained.
또한, 압축 압력이 100 kgf/cm2 미만일 경우에 형상유지가 어려우며, 압축 압력이 300 kgf/cm2 초과가 되어도 300 kgf/cm2 와 비슷한 양상을 보이기 때문에 더 이상의 압력은 불필요하다.In addition, more than one pressure since the compression pressure is 100 kgf / cm 2 When less than it is difficult to maintain the shape, show a similar pattern even when the compression pressure is 300 kgf / cm 2 and greater than 300 kgf / cm 2 is required.
압축성형된 성형물을 건조하는 건조단계(S700)는 압축성형이 끝난 성형물의 내부에 남아 있는 수분을 제거하기 위한 건조하는 단계일 수 있다.The drying step (S700) for drying the compression-molded article may be a drying step for removing the moisture remaining inside the compression-molded article.
건조단계는 저온인 5 내지 40℃에서 10 내지 24시간 동안 건조될 수 있다.The drying step can be dried at a low temperature of 5 to 40 占 폚 for 10 to 24 hours.
건조온도가 5℃ 미만일 경우 건조시간이 너무 오래 걸릴 수 있고, 건조온도가 40℃를 초과할 경우 수분증발에 의한 내부크랙이 발생할 수 있으므로, 저온에서 서서히 건조를 진행하는 것이 바람직하다. If the drying temperature is less than 5 ° C, the drying time may be too long. If the drying temperature exceeds 40 ° C, internal cracking may occur due to moisture evaporation.
이에 따라, 최적의 온도에서 최소 시간에 건조할 수 있다. Thus, it can be dried at the optimum temperature for a minimum time.
마지막으로, 건조 완료한 성형물을 가열하고 냉각하는 가열 및 냉각 단계(S800)는 건조 완료한 성형물을 80℃ 내지 250℃로 1℃/min 내지 10℃/min의 승온 속도로 승온한 후 5시간 내지 10시간 동안 가열할 수 있다. 가열 후 5℃ 내지 40℃에서 냉각시킬 수 있다.Finally, the heating and cooling step (S800) for heating and cooling the dried molded article is carried out by raising the temperature of the dried article to 80 to 250 DEG C at a rate of 1 DEG C / min to 10 DEG C / min, It can be heated for 10 hours. After heating, it can be cooled at 5 to 40 캜.
건조 완료한 성형물을 가열하는 것은 접착제로 쓰인 규산나트륨을 열처리하기 위한 것으로, 가열함으로써 바인더가 경화반응이 일어나도록 하는 것이다.The drying of the dried molded article is for heat treatment of sodium silicate used as an adhesive agent, and the binder causes curing reaction by heating.
가열 온도, 승온속도 및 시간은 규산나트륨의 함량 즉 샘플의 크기에 따라 적합한 온도, 승온속도 및 시간이 달라지는데, 본 발명의 규산나트륨 함량에 따른 최적의 온도,시간 및 승온속도의 범위이다.The heating temperature, the heating rate and the time vary depending on the content of sodium silicate, that is, the size of the sample, and the optimum temperature, time, and temperature raising rate depend on the sodium silicate content of the present invention.
가열 후 냉각하는 것은 제품의 탈형을 빠르게 하기 위한 것으로, 에어블로우를 통해서 냉각시켜줄 수 있다.Cooling after heating is intended to speed up the demoulding of the product, which can be cooled through an air blow.
이하, 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.However, the following examples are illustrative of the present invention, and the contents of the present invention are not limited by the following examples.
또한, 이하에서 설명하는 본 발명의 실시예는 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.It should be noted that the embodiments of the present invention described below are not only implemented by the apparatus and / or method, but also include a program for realizing the function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention, a recording medium on which the program is recorded, And the present invention can be easily implemented by those skilled in the art from the description of the embodiments described above.
[실시예][Example]
[실시예 1][Example 1]
시편을 제조하기 위해 200g 기준으로 시편을 제작하였다. 규산나트륨(30g)과 석회(10g)에 물을 넣어 혼합하여 접착제를 만든 다음 100~200m mesh의 규조토(20g)과 황토(20g)을 3회에 나누어 기계적 교반기로 혼합하였다. 그 후 5 mm로 절단한 탄소섬유(2g)과 300~500 mesh의 흑연(120g)을 5회 나누어 기계적 교반기에 넣어 교반하였다. 충분히 교반한 혼합물을 상온에서 24시간동안 숙성 후에 납작한 원통 모양의 시편몰드에 넣어 고압 프레스를 이용하여 300 kgf/cm2로 압축성형 하였다. 또한, 혼합물을 몰드에 투입하고 상온에서 압축한 후에 오븐에 넣어 40℃의 조건에서 24시간 건조를 진행하였다. 건조 완료한 성형물을 200℃ 내외로 가열하고 40℃까지 에어블로우 냉각하여 탄소복합 온열 패널 샘플을 제조하였다.Specimens were prepared on the basis of 200g to prepare the specimens. Sodium silicate (30g) and lime (10g) were mixed with water to make an adhesive. Diatomite (20g) and loess (20g) of 100 ~ 200m mesh were divided into three times and mixed with a mechanical stirrer. Subsequently, carbon fiber (2 g) cut to 5 mm and graphite (120 g) of 300 to 500 mesh were divided into five times and stirred in a mechanical stirrer. The sufficiently agitated mixture was aged at room temperature for 24 hours, and then put into a flat cylindrical specimen mold and compression-molded at 300 kgf / cm 2 using a high-pressure press. Further, the mixture was put into a mold, compressed at room temperature, and then placed in an oven and dried at 40 DEG C for 24 hours. The dried molded article was heated to about 200 캜 and air-blown to 40 캜 to produce a carbon composite heat panel sample.
[비교예 1][Comparative Example 1]
상기 실시예 1에서 압축성형시 성형 압력을 50 kgf/cm2 로 한 점을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 탄소복합 온열 패널의 제조하였다.A carbon composite hybrid panel was produced in the same manner as in Example 1, except that the molding pressure in the compression molding was changed to 50 kgf / cm 2 .
[비교예 2][Comparative Example 2]
상기 실시예 1에서 압축성형시 성형 압력을 80 kgf/cm2 로 한 점을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 탄소복합 온열 패널의 제조하였다.A carbon composite heat panel was produced in the same manner as in Example 1, except that the molding pressure in the compression molding was changed to 80 kgf / cm 2 in Example 1.
[비교예 3][Comparative Example 3]
상기 실시예 1에서 흑연의 크기를 100 mesh를 사용한 점을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 탄소복합 온열 패널의 제조하였다.A carbon composite hybrid panel was produced in the same manner as in Example 1, except that the size of graphite was 100 mesh in Example 1.
[비교예 4][Comparative Example 4]
상기 실시예 1에서 흑연의 크기를 200 mesh를 사용한 점을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 탄소복합 온열 패널의 제조하였다.A carbon composite hybrid panel was produced in the same manner as in Example 1 except that the size of the graphite in Example 1 was 200 mesh.
[비교예 5][Comparative Example 5]
상기 실시예 1에서 200℃로 가열하고 냉각을 하지 않고 탈형한 것을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 탄소복합 온열 패널의 제조하였다.A carbon composite hybrid panel was produced in the same manner as in Example 1, except that it was heated to 200 캜 and demolded without cooling in Example 1.
[실험예 1][Experimental Example 1]
상기 실시예 1로 제조된 탄소섬유 및 탄소소재가 보강된 무기계 탄소복합 온열 패널과 비교예 1 내지 4로 제조된 탄소섬유 및 탄소소재가 보강된 무기계 탄소복합 온열 패널에 대하여, 공극율, 내열성을 평가하였다. 평가 결과를 이하의 표 1에 나타낸다. 내열성의 평가는 각 성형체를 대기 중 200℃에서 24시간 방치했을 때의 형상의 변화 유무에 의해 행하였다.The porosity and heat resistance of the composite carbon fiber composite panel prepared in Example 1 and the composite carbon fiber composite panel prepared in Comparative Examples 1 to 4 were evaluated Respectively. The evaluation results are shown in Table 1 below. The evaluation of the heat resistance was carried out by the presence or absence of a change in shape when each molded article was left in the atmosphere at 200 캜 for 24 hours.
(%)Porosity
(%)
(형상 변화 유무)Heat resistance
(Presence or absence of shape change)
상기 표 1로부터 실시예 1과 비교예 1 및 2는 압축성형시 압력에 따른 내열성을 비교한 것으로 실시예 1에서는 형상이 변화하지 않지만, 비교예 1 및 2에서는 형상유지가 어려우므로, 압력은 300 kgf/cm2 이 탄소섬유 및 탄소소재가 보강된 무기계 탄소복합 온열 패널의 제조방법에 가장 적합한 것으로 확인되었다.From Table 1, Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 were compared with each other in terms of heat resistance according to the pressure in compression molding. In Example 1, the shape did not change. In Comparative Examples 1 and 2, kgf / cm < 2 > were found to be most suitable for the manufacturing method of inorganic carbon composite heat panel reinforced with carbon fiber and carbon material.
상기 표 1로부터 실시예 1과 비교예 3 및 4는 무기소재 사이를 메꿔주는 흑연의 입자크기에 따른 공극율을 비교한 것으로 실시예 1의 공극율이 낮고 혼합이 잘되므로, 실시예 1의 입자크기가 탄소섬유 및 탄소소재가 보강된 무기계 탄소복합 온열 패널의 제조방법에 가장 적합한 것으로 확인되었다.From Table 1, Example 1 and Comparative Examples 3 and 4 are obtained by comparing the porosity according to the particle size of the graphite that carries the inorganic material. The porosity of Example 1 is low and the mixing is good. It was confirmed that this method is most suitable for the manufacturing method of inorganic carbon composite heat panel reinforced with carbon fiber and carbon material.
또한, 실시예 1과 비교예 5를 비교하면, 실시예 1의 냉각으로 인하여 몰드에서 샘플의 탈형을 쉽고 빠른 것으로 확인되었다. 이에 따라 탈형에 의해 샘플에 손상이 가는 것을 방지할 수 있다.Further, comparing Example 1 with Comparative Example 5, it was confirmed that the demoulding of the sample in the mold was easy and quick due to the cooling of Example 1. Thus, damage to the sample can be prevented by demoulding.
[실시예 2][Example 2]
시편을 제조하기 위해 200g 기준으로 시편을 제작하였다. 규산나트륨(30g)과 석회(10g)에 물을 넣어 혼합하여 접착제를 만든 다음 100~200m mesh의 규조토(20g)과 황토(20g)을 3회에 나누어 기계적 교반기로 혼합하였다. 그 후 5 mm로 절단한 탄소섬유(2g)과 300~500 mesh의 흑연(120g)을 5회 나누어 기계적 교반기에 넣어 교반하였다. 충분히 교반한 혼합물을 상온에서 24시간동안 숙성 후에 납작한 원통 모양의 시편몰드에 넣어 고압 프레스를 이용하여 300 kgf/cm2로 압축성형 하였다. 또한, 혼합물을 몰드에 투입하고 상온에서 압축한 후에 오븐에 넣어 40℃의 조건에서 24시간 건조를 진행하였다. 건조 완료한 성형물을 200℃ 내외로 가열하고 40℃까지 에어블로우 냉각하여 제조된 탄소복합 온열 패널을 이용하여 온열침대를 제작하였다.Specimens were prepared on the basis of 200g to prepare the specimens. Sodium silicate (30g) and lime (10g) were mixed with water to make an adhesive. Diatomite (20g) and loess (20g) of 100 ~ 200m mesh were divided into three times and mixed with a mechanical stirrer. Subsequently, carbon fiber (2 g) cut to 5 mm and graphite (120 g) of 300 to 500 mesh were divided into five times and stirred in a mechanical stirrer. The sufficiently agitated mixture was aged at room temperature for 24 hours, and then put into a flat cylindrical specimen mold and compression-molded at 300 kgf / cm 2 using a high-pressure press. Further, the mixture was put into a mold, compressed at room temperature, and then placed in an oven and dried at 40 DEG C for 24 hours. A heated bed was manufactured using the carbon composite heat panel manufactured by heating the dried molding to about 200 캜 and air blowing to 40 캜.
[실험예 2] 소비자 만족도 조사[Experimental Example 2] Consumer satisfaction survey
본 발명의 실시예 1을 이용하여 제작한 온열침대(실시예 2)에 대하여 소비자 만족도를 조사하였다.The customer satisfaction was examined for the warm bed (Example 2) manufactured using Example 1 of the present invention.
대조구로 유기물 계열의 바인더를 이요한 패널로 제작된 온열침대(비교예6)에 대해서 소비자 만족도를 조사하여 실시예 2와 비교해 보았다.(Comparative Example 6) prepared by using a panel made of an organic material-based binder as a control.
피부질환 및 호흡기 질환이 있으며, 연령과 성별을 고려하여 10 대 ~ 40 대 성인 남녀를 각각 연령대별로 5 명씩 총 20 명을 대상으로 한달 동안 사용하도록 하였으며, 피부개선, 편안함 및 만족도로 소비자 만족도 조사를 다음과 같은 기준으로 실시하였다Skin, and respiratory diseases. In consideration of age and gender, 20 men and women aged 10 to 40 years were selected for each month for 5 months for each age group. A survey of customer satisfaction with skin improvement, comfort and satisfaction The following criteria were used
이 경우, 각 항목에 대하여 5점 평점법을 적용하여 실시하고, 그 평균을 구하였다.In this case, a 5-point scale method was applied to each item, and the average was obtained.
상기 조사 결과를 아래의 표 2에 나타내었다.The results of the investigation are shown in Table 2 below.
상기 표 1과 같이 유기물 계열의 바인더를 이요한 패널로 제작된 온열침대(비교예6)보다 실시예 2가 전 연령대의 소비자 만족도 조사에서 모두 높은 평가를 받은 것을 확인할 수 있다. As shown in Table 1, it can be confirmed that Example 2 was highly evaluated in all customer satisfaction surveys of all ages, compared with the warm bed (Comparative Example 6) made of a panel made of an organic-based binder.
이처럼, 본 발명의 실시 예에 따른 탄소섬유 및 탄소소재가 보강된 무기계 탄소복합 온열 패널의 제조방법을 이용함으로써, 인체에 무해한 무기계 바인더 적용으로 인해 신체가 직접 접촉되는 온열 침대, 의자 등의 보조 난방기구들에 적용했을 때, 피부질환이나 호흡기 질환에 대해 무해한 효과를 나타내고, 두통을 주지않아 편안함을 제공할 수 있다.As described above, by using the manufacturing method of the inorganic carbon composite heat panel with the carbon fiber and the carbon reinforced material according to the embodiment of the present invention, it is possible to provide the auxiliary heating such as the heating bed and the chair which are in direct contact with the body due to the application of the inorganic binder harmless to the human body When applied to appliances, it can be harmless to skin or respiratory diseases and provide comfort without headaches.
이상, 본 발명의 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다. Having described specific portions of the present invention in detail, those skilled in the art will appreciate that these specific descriptions are only for the preferred embodiment and that the scope of the present invention is not limited thereby. It will be obvious. It is therefore intended that the scope of the invention be defined by the claims appended hereto and their equivalents.
Claims (8)
(a)규산나트륨, 석회, 규조토, 황토, 탄소섬유 및 흑연을 준비하는 준비단계;
(b)무기계 접착재료인 상기 규산나트륨과 석회를 혼합하여 접착제를 만드는 1차 혼합단계;
(c)무기계 재료인 상기 규조토와 황토를 상기 접착제에 혼합하는 2차 혼합단계;
(d)상기 탄소섬유와 흑연을 2차 혼합물에 혼합하는 3차 혼합단계;
(e)상기 3차 혼합단계가 완료된 최종 혼합물을 상온에 숙성하는 숙성단계;
(f)숙성된 혼합물을 몰드에 투입하고 상온에서 압축하는 압축성형단계;
(g)압축성형된 성형물을 건조하는 건조단계 및
(h)건조 완료한 성형물을 가열하고 냉각하는 가열 및 냉각 단계를 포함하는 탄소섬유 및 탄소소재가 보강된 무기계 탄소복합 온열 패널의 제조방법.
A manufacturing method of an inorganic carbon composite heat panel in which a carbon fiber and a carbon material are reinforced,
(a) a preparation step for preparing sodium silicate, lime, diatomaceous earth, loess, carbon fiber and graphite;
(b) a primary mixing step of mixing the sodium silicate as the inorganic adhesive material with lime to form an adhesive;
(c) a secondary mixing step of mixing the diatomaceous earth and the yellow soil, which are inorganic materials, into the adhesive;
(d) a third mixing step of mixing the carbon fibers and graphite into a second mixture;
(e) aging the final mixture in which the tertiary mixing step is completed at room temperature;
(f) a compression molding step in which the aged mixture is put into a mold and compressed at room temperature;
(g) a drying step of drying the compression-molded article and
(h) a step of heating and cooling the dried molded article; and (e) heating and cooling the dried molded article.
상기 (b) 단계는,
최종 혼합물의 100중량부에 대하여, 규산나트륨 7.5 내지 22.5중량부, 석회 2.5 내지 7.5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 및 탄소소재가 보강된 무기계 탄소복합 온열 패널의 제조방법.
The method according to claim 1,
The step (b)
A method for producing an inorganic composite carbon-based thermal panel reinforced with carbon fiber and carbon material, which comprises 7.5 to 22.5 parts by weight of sodium silicate and 2.5 to 7.5 parts by weight of lime, based on 100 parts by weight of the final mixture.
상기 (c) 단계는,
규조토 10 내지 15중량부, 황토 10 내지 15중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 및 탄소소재가 보강된 무기계 탄소복합 온열 패널의 제조방법.
The method according to claim 1,
The step (c)
10 to 15 parts by weight of diatomaceous earth and 10 to 15 parts by weight of loess.
상기 (d) 단계는,
상기 탄소섬유와 흑연 60중량부를 포함하고,
상기 탄소섬유와 흑연의 혼합비는 1:59 내지 2:58 인 것을 특징으로 하는 탄소섬유 및 탄소소재가 보강된 무기계 탄소복합 온열 패널의 제조방법.
The method according to claim 1,
The step (d)
And 60 parts by weight of the carbon fibers and graphite,
Wherein the mixing ratio of the carbon fibers to the graphite is 1:59 to 2:58.
상기 (e) 단계는,
상기 최종 혼합물을 상온에서 10시간 내지 24시간 동안 숙성하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 및 탄소소재가 보강된 무기계 탄소복합 온열 패널의 제조방법.
The method according to claim 1,
The step (e)
Wherein the final mixture is aged at room temperature for 10 hours to 24 hours.
상기 (f) 단계는,
압축시 상온에서 100 내지 300 kgf/cm2 로 압축하고, 2 내지 5분 동안 유지하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 및 탄소소재가 보강된 무기계 탄소복합 온열 패널의 제조방법.
The method according to claim 1,
The step (f)
Wherein the carbon fiber composite material is compressed at 100 to 300 kgf / cm 2 at room temperature during compression and maintained for 2 to 5 minutes.
상기 (g) 단계는,
상기 압축성형된 성형물을 5 내지 40℃에서 10 내지 24시간 동안 건조하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 및 탄소소재가 보강된 무기계 탄소복합 온열 패널의 제조방법.
The method according to claim 1,
The step (g)
Wherein the compression molded product is dried at 5 to 40 DEG C for 10 to 24 hours.
상기 (h) 단계는,
상기 건조 완료한 성형물을 80℃ 내지 250℃로 1℃/min 내지 10℃/min의 승온 속도로 승온한 후 5시간 내지 10시간 동안 가열하고,
상기 가열 후 5℃ 내지 40℃에서 냉각시키는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 및 탄소소재가 보강된 무기계 탄소복합 온열 패널의 제조방법.
The method according to claim 1,
The step (h)
The dried preform is heated at a temperature raising rate of 1 占 폚 / min to 10 占 폚 / min from 80 占 폚 to 250 占 폚 and then heated for 5 hours to 10 hours,
Wherein the carbon fiber composite material is cooled at a temperature of 5 ° C to 40 ° C after the heating.
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| JPH0732442A (en) * | 1993-07-15 | 1995-02-03 | Osaka Gas Co Ltd | Panel material and its manufacture |
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| KR20150054130A (en) * | 2013-11-11 | 2015-05-20 | (주)영림에너지 | Ocher panels with conductive carbon fiber heating element and its manufacturing method and composition |
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