[go: up one dir, main page]

KR100853229B1 - Heating cable with improved long-term stability - Google Patents

Heating cable with improved long-term stability Download PDF

Info

Publication number
KR100853229B1
KR100853229B1 KR1020070059099A KR20070059099A KR100853229B1 KR 100853229 B1 KR100853229 B1 KR 100853229B1 KR 1020070059099 A KR1020070059099 A KR 1020070059099A KR 20070059099 A KR20070059099 A KR 20070059099A KR 100853229 B1 KR100853229 B1 KR 100853229B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
conductor
heating cable
delete delete
carbon black
heating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
KR1020070059099A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이재준
Original Assignee
이재준
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이재준 filed Critical 이재준
Priority to KR1020070059099A priority Critical patent/KR100853229B1/en
Priority to PCT/KR2008/003367 priority patent/WO2008153363A2/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100853229B1 publication Critical patent/KR100853229B1/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/02Disposition of insulation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/02Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01CRESISTORS
    • H01C7/00Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/02Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient
    • H01C7/027Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient consisting of conducting or semi-conducting material dispersed in a non-conductive organic material
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/54Heating elements having the shape of rods or tubes flexible
    • H05B3/56Heating cables

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

전기적으로 정온도계수(PTC: Positive Temperature Coefficient) 특성을 나타내는 자율제어형 히팅케이블과 관련하여 장기수명 안정성이 개선된 히팅케이블이 개시되어 있다. 이러한 히팅케이블은 폴리올레핀계 또는 불소계 결정성 수지에 카본블랙을 포함하여 PTC 특성을 나타내는 고분자수지 조성물로 구성된 발열체와, 도체인 버스 와이어로서 전기도금 방식에 의해 도체표면이 니켈 도금된 연동선의 구리도체 중 충분한 양의 니켈로 연속적으로 도금되어 도체표면에 구리의 노출을 최소화한 구리도체, 그리고 이를 외부로부터 보호하기 위해 전기적으로 절연한 절연 외피를 포함한다. 이러한 자율제어형 히팅케이블은 장기수명 안정성이 종래의 히팅케이블보다 상당히 향상되게 한다.A heating cable with improved long-term lifespan is disclosed in connection with a self-regulating heating cable that exhibits a positive temperature coefficient (PTC). The heating cable includes a heating element composed of a polymer resin composition including PTC and a polyolefin-based or fluorine-based crystalline resin exhibiting PTC characteristics, and a copper conductor of a copper conductor in which the conductor surface is nickel-plated by an electroplating method as a conductor bus wire. It includes a copper conductor that is plated with a sufficient amount of nickel to minimize the exposure of copper to the conductor surface, and an electrically insulated sheath to protect it from the outside. This self-regulating heating cable allows long-term lifespan stability to be significantly improved over conventional heating cables.

Description

장기수명 안정성이 향상된 히팅케이블 {HEATING CABLE}Heating cable with improved long-term stability {HEATING CABLE}

도 1은 히팅케이블의 등가회로도이다.1 is an equivalent circuit diagram of a heating cable.

도 2는 히팅케이블의 저항구성도이다.2 is a resistance diagram of a heating cable.

도 3은 압출 성형된 히팅케이블 단면도이다.3 is a cross-sectional view of the extrusion molded heating cable.

도 4는 On/Off 싸이클링 시험 결과(실시예 1, 비교예 1-1, 비교예 1-2)를 나타낸 그래프이다.4 is a graph showing On / Off cycling test results (Example 1, Comparative Example 1-1, Comparative Example 1-2).

도 5는 On/Off 싸이클링 시험 결과(실시예 1, 비교예 1-1, 비교예 1-2)를 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing On / Off cycling test results (Example 1, Comparative Example 1-1, Comparative Example 1-2).

도 6은 고온노출 후 출력시험 결과(실시예 1, 비교예 1-1, 비교예 1-2)를 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing the output test results (Example 1, Comparative Example 1-1, Comparative Example 1-2) after high temperature exposure.

도 7은 고온노출 후 출력시험 결과(실시예 1, 비교예 1-1, 비교예 1-2)를 나타낸 그래프이다.Figure 7 is a graph showing the output test results (Example 1, Comparative Example 1-1, Comparative Example 1-2) after high temperature exposure.

본 발명은 히팅케이블 분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 전기적으로 정온계수(Positive Temperature Coefficient: PTC) 특성을 나타내는 자율제어형 히 팅케이블과 관련하여 장기수명 안정성이 향상된 히팅케이블에 관한 것이다.The present invention relates to the field of heating cable, and more particularly, to a heating cable with improved long-term lifespan stability with respect to a self-regulating heating cable that exhibits a positive temperature coefficient (PTC) characteristic.

PTC 특성을 이용한 자율제어형 히팅케이블 (이하, "히팅케이블"이라 칭함)은 주위온도에 따라 발열체의 저항이 변화하는 원리를 이용하여 별도의 온도조절장치 없이 자동으로 히터의 출력 또는 발열량을 조절하는 히팅케이블이다. 이러한 히팅케이블은 통상 열이 발생하는 발열체와 도체로서 발열체에 전기를 공급하는 버스 와이어 (Bus wire) 및 이들 구성물을 외부로부터 보호하고 전기적으로 절연시키기 위한 절연외피로 구성되어 있다. 전원과 연결된 버스 와이어는 히팅케이블 전체에 걸쳐 발열체와 접촉하여 발열체에 전기를 전달함으로써 결과적으로 발열체로부터 주울열(Joule heat)을 발생하게 하는 것이 주된 역할이다.Self-regulating heating cable (hereinafter referred to as "heating cable") using PTC characteristics uses the principle that the resistance of the heating element changes depending on the ambient temperature, and automatically controls the output or the heating value of the heater without a separate temperature controller. Cable. The heating cable is generally composed of a heating element that generates heat, a bus wire that supplies electricity to the heating element as a conductor, and an insulating outer shell for protecting and electrically insulating these components from the outside. The bus wire connected to the power source is mainly in contact with the heating element throughout the heating cable to transfer electricity to the heating element, and as a result, generate Joule heat from the heating element.

발열체와 버스 와이어 사이 접촉면의 물리적, 전기적 성질은 히팅케이블의 여러 특성중에서도 전기적 특성에 큰 영향을 미칠 수 있다. 특히 이들 성질은 제품의 품질과 관련하여 단기적인 특성보다는 사용 중에 지속적이고 장기적으로 제품의 특성을 변화시키는 주된 원인 중의 하나이다. 따라서 발열체와 도체간 접촉상태를 잘 밀착된 상태로 제조하고 유지하는 것은 제품의 수명에 큰 영향을 미치게 된다.The physical and electrical properties of the contact surface between the heating element and the bus wire can significantly affect the electrical properties, among other properties of the heating cable. In particular, these properties are one of the main reasons for changing the characteristics of the product in the long term and in use, rather than the short term in relation to the quality of the product. Therefore, manufacturing and maintaining the contact state between the heating element and the conductor in close contact has a great effect on the life of the product.

종래의 히팅케이블에서는, PTC 특성을 부여하기 위해 일반적으로 한정된 카본블랙을 선택하여 원하는 전기전도도 (또는 저항)를 얻기 위해 선택된 카본블랙을 적당량 첨가한 도전성 복합재료를 발열체로 사용하고 이에 전원을 공급하기 위해 주석 도금된 연동선(Tin plated copper wire)을 버스 와이어로 사용한다.In a conventional heating cable, in order to supply a PTC characteristic, a conductive composite material in which an appropriate amount of carbon black is added to select a limited carbon black to obtain a desired electrical conductivity (or resistance) is used as a heating element and to supply power thereto. Tin plated copper wire is used as the bus wire.

이때, 원하는 발열체의 저항을 실현하기 위해서는 다량의 카본블랙을 첨가해야 하는데 이 경우 도전성 복합재료의 용융점도가 상승하여 압출시 도체표면에 점 착되는 특성, 즉 표면 점착성 (wettability)이 떨어지게 되고 발열체가 도체 표면에 물리적으로 결합되는 밀착성이 떨어진다는 단점이 발생한다. At this time, in order to realize the desired resistance of the heating element, a large amount of carbon black must be added. In this case, the melt viscosity of the conductive composite material increases, resulting in poor adhesion to the conductor surface during extrusion, that is, surface wettability. The disadvantage arises of poor adhesion to the conductor surface.

또한 주석도금 연동선을 버스 와이어로 사용하는 경우 대기 중 또는 제조공정 중 주위 환경에 따라 도체 표면부위에서 산화, 부식현상이 발생되는 것을 어느 정도 방지함으로써 발열체와 도체 간 접촉면의 전기적 특성을 유지할 수 있도록 한다. 그러나 주석도금 연동선의 경우 히팅케이블 제조 후 어느 정도의 사용기간 동안은 접촉면의 전기적 성질이 유지되지만 지속적으로 사용하는 경우 비록 발열체와의 물리적 접착이 양호하다 할지라도 도금된 주석의 화학반응 (주로 산화반응)에 대한 취약성으로 인해 점차 도체 표면의 특성은 나빠지게 된다. 그에 따라 급격히 접촉면의 전기적 성질이 열화되어 결국 제품의 특성 특히 장기적으로 제품의 수명을 떨어뜨리게 된다.In addition, when tin-plated copper wire is used as a bus wire, the electrical properties of the contact surface between the heating element and the conductor can be maintained by preventing oxidation and corrosion from occurring on the surface of the conductor to some extent depending on the surrounding environment during the air or during the manufacturing process. do. However, in the case of tin-plated copper wire, the electrical properties of the contact surface are maintained for a certain period of time after the heating cable is manufactured, but in case of continuous use, even though the physical adhesion to the heating element is good, the chemical reaction of the plated tin (mainly oxidation reaction) Vulnerability to) gradually worsens the properties of the conductor surface. As a result, the electrical properties of the contact surface rapidly deteriorate, which ultimately degrades the product's characteristics, especially its long-term product life.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 장기수명 안정성이 향상된 히팅케이블을 제공하는 데에 있다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, the object of the present invention is to provide a heating cable with improved long-term life stability.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 일면은, 폴리올레핀계 또는 불소계 결정성 수지에 카본블랙을 포함하여 정온도계수 (Positive Temperature Coefficient, PTC) 특성을 나타내는 고분자수지 조성물로 구성된 발열체와, 도체인 버스 와이어로서 전기도금 방식에 의해 도체표면이 니켈 도금된 연동선의 구리도체 중 충분한 양의 니켈로 연속적으로 도금되어 도체표면에 구리의 노출을 최소화한 구리도체, 그리고 이를 외부로부터 보호하기 위해 전기적으로 절연한 절연 외피로 구성된 장기수명 안정성이 향상된 히팅케이블을 제공한다.In order to achieve the above object, one aspect of the present invention, a heating element composed of a polymer resin composition having a positive temperature coefficient (Positive Temperature Coefficient, PTC) characteristics including carbon black in a polyolefin-based or fluorine-based crystalline resin, and a conductor In-bus wire is a copper conductor that is plated with a sufficient amount of nickel among copper conductors of a copper-plated copper conductor in which the conductor surface is electroplated to minimize the exposure of copper to the conductor surface, and electrically to protect it from the outside. It provides heating cable with improved long-term stability with insulated sheath.

본 발명에 있어, 버스 와이어로 사용되는 상기 금속 도체는 단선 또는 다수의 소선들이 연합된 집합선 또는 동심연선 구조를 갖는다.In the present invention, the metal conductor used as the bus wire has an aggregate or concentric strand structure in which single wires or a plurality of element wires are combined.

본 발명의 바람직한 구체예로서, 버스 와이어로 사용되는 상기 금속 도체에서 도금되는 니켈의 양은 바람직하게는 중량비로 1.0 내지 12이다.As a preferred embodiment of the present invention, the amount of nickel plated in the metal conductor used as the bus wire is preferably 1.0 to 12 by weight ratio.

또한, 본 발명의 바람직한 구체예로서, 버스 와이어로 사용되는 상기 금속 도체에서의 니켈에 의한 도금의 두께는 바람직하게는 1㎛ 내지 20㎛이다. In addition, as a preferred embodiment of the present invention, the thickness of the plating with nickel in the metal conductor used as the bus wire is preferably 1 µm to 20 µm.

또한, 본 발명의 바람직한 구체예로서, 버스 와이어로 사용되는 상기 금속 도체에서의 구리가 니켈에 의해 모두 도금되게 하는게 바람직하다. 이때, 도금의 균열이나 도금 파편 등의 오염물이 없는 도체를 사용하는 것이 더욱 바람직할 것이다.In addition, as a preferred embodiment of the present invention, it is preferable that all the copper in the metal conductor used as the bus wire is plated with nickel. At this time, it will be more preferable to use a conductor free of contaminants such as cracks in the plating or debris.

본 발명의 하나의 바람직한 구체예로서, 버스 와이어로 사용되는 상기 금속 도체에서 도금되는 니켈의 양이 중량비로 2 일 때, 니켈에 의한 도금 두께는 1.0㎛ 내지 4.0㎛ 인 것이 바람직하다.As one preferred embodiment of the present invention, when the amount of nickel plated in the metal conductor used as the bus wire is 2 by weight, the plating thickness by nickel is preferably 1.0 μm to 4.0 μm.

본 발명의 다른 바람직한 구체예로서, 버스 와이어로 사용되는 상기 금속 도체에서 도금되는 니켈의 양이 중량비로 4 일 때, 니켈에 의한 도금 두께는 2.0㎛ 내지 7.5㎛ 인 것이 바람직하다.As another preferred embodiment of the present invention, when the amount of nickel plated in the metal conductor used as the bus wire is 4 by weight, the plating thickness by nickel is preferably 2.0 µm to 7.5 µm.

본 발명의 또 다른 바람직한 구체예로서, 버스 와이어로 사용되는 상기 금속 도체에서 도금되는 니켈의 양이 중량비로 7 일 때, 니켈에 의한 도금 두께는 3.5㎛ 내지 13.0㎛ 인 것이 바람직하다.As another preferred embodiment of the present invention, when the amount of nickel plated in the metal conductor used as the bus wire is 7 by weight, the plating thickness by nickel is preferably 3.5 µm to 13.0 µm.

본 발명의 더욱 또 다른 바람직한 구체예로서, 버스 와이어로 사용되는 상기 금속 도체에서 도금되는 니켈의 양이 중량비로 10 일 때, 니켈에 의한 도금 두께는 5.0㎛ 내지 19.0㎛ 인 것이 바람직하다.As still another preferred embodiment of the present invention, when the amount of nickel plated in the metal conductor used as the bus wire is 10 by weight, the plating thickness by nickel is preferably 5.0 µm to 19.0 µm.

본 발명에 있어, 히팅케이블의 길이 방향으로 양쪽에 전원을 인가하기 위한 버스 와이어로서 두 가닥 또는 세 가닥의 니켈 도금된 구리도체가 삽입된 구조를 가질 수 있다. In the present invention, as a bus wire for applying power to both sides of the heating cable in the longitudinal direction, two or three strands of nickel plated copper conductors may be inserted.

본 발명에 있어, 상기 폴리올레핀계 결정성 수지의 비제한적인 예로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌 비닐 아세테이트 및 에틸렌 아크릴산 공중합체가 언급될 수 있다.In the present invention, non-limiting examples of the polyolefin-based crystalline resin may be mentioned polyethylene, polypropylene, ethylene vinyl acetate and ethylene acrylic acid copolymer.

본 발명에 있어, 상기 불소계 결정성 수지의 비제한적인 예로는 폴리비닐리덴 플루오라이드, 에틸렌-테트라 플루오로에틸렌 공중합체, 플루오네이티드 에틸렌-프로필렌 공중합체 및 테트라 플루오로 에틸렌-퍼플루오로 알킬 비닐 에테르공중합체가 언급될 수 있다. In the present invention, non-limiting examples of the fluorine-based crystalline resins include polyvinylidene fluoride, ethylene-tetra fluoroethylene copolymer, fluorinated ethylene-propylene copolymer and tetra fluoro ethylene-perfluoro alkyl vinyl Ether copolymers may be mentioned.

또한, 본 발명의 다른 일면은 폴리올레핀계 결정성 수지에 하기 수학식의 임계 카본블랙 함량(CCBC)의 값이 48 내지 51 을 만족시키는 카본블랙이 첨가되어 정온도계수 특성이 나타나는 도전성 고분자 수지 조성물로 구성된 발열체와, 도체인 버스 와이어로서 전기도금 방식에 의해 도체표면이 니켈 도금된 연동선의 구리도체 중 충분한 양의 니켈로 연속적으로 도금되어 도체표면에 구리의 노출을 최소화한 구리도체, 그리고 이를 외부로부터 보호하기 위해 전기적으로 절연한 절연외피를 포함하는 장기수명 안정성이 향상된 히팅케이블을 제공한다:In another aspect of the present invention, there is provided a conductive polymer resin composition in which a carbon black satisfying a value of 48 to 51 of the critical carbon black content (CCBC) of the following formula is added to the polyolefin-based crystalline resin to show the constant temperature coefficient characteristics. The constructed heating element, and the copper conductor which is continuously plated with a sufficient amount of nickel among the copper conductors of the copper-coated copper conductor in which the conductor surface is nickel-plated by the electroplating method as a conductor bus wire, and minimizes the exposure of copper to the conductor surface, and this is from outside For protection, we provide heating cables with improved long-term stability including electrically insulated sheaths:

Figure 112008039449911-pat00018
Figure 112008039449911-pat00018

본 발명의 다른 일면에서, 상기 폴리올레핀계 결정성 수지의 비제한적인 예로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌 비닐 아세테이트 및 에틸렌 아크릴산 공중합체가 언급될 수 있다.In another aspect of the invention, non-limiting examples of the polyolefinic crystalline resin may be mentioned polyethylene, polypropylene, ethylene vinyl acetate and ethylene acrylic acid copolymer.

더욱이, 본 발명의 또 다른 일면은, 불소계 결정성 수지에 하기 수학식의 임계 카본블랙 함량의 값이 43 내지 46.5를 만족시키는 카본블랙이 첨가되어 정온도계수 특성이 나타나는 도전성 고분자 수지 조성물로 구성된 발열체와, 도체인 버스 와이어로서 전기도금 방식에 의해 도체 표면이 니켈 도금된 연동선의 구리도체 중 충분한 양의 니켈로 연속적으로 도금되어 도체표면에 구리의 노출을 최소화한 구리도체, 그리고 이를 외부로부터 보호하기 위해 전기적으로 절연한 절연외피를 포함하는 장기수명 안정성이 향상된 히팅케이블을 제공한다:Furthermore, another aspect of the present invention is a heating element composed of a conductive polymer resin composition exhibiting a constant temperature coefficient characteristic by adding carbon black satisfying a value of 43 to 46.5 of the critical carbon black content of the following formula to a fluorine-based crystalline resin: And a copper conductor with a sufficient amount of nickel in the copper conductors of the copper-plated copper conductors of which the conductor surface is nickel-plated by the electroplating method as a conductor bus wire to minimize the exposure of copper to the conductor surface, and to protect it from the outside. To provide heating cables with improved long-term stability, including electrically insulated sheaths:

Figure 112008039449911-pat00019
Figure 112008039449911-pat00019

본 발명의 또 다른 일면에서, 상기 불소계 결정성 수지의 비제한적인 예로는 폴리비닐리덴 플루오라이드, 에틸렌-테트라 플루오로 에틸렌 공중합체, 플루오네이티드 에틸렌-프로필렌 공중합체 및 테트라 플루오로 에틸렌-퍼플루오로 알킬 비닐 에테르 공중합체가 언급될 수 있다.In another aspect of the invention, non-limiting examples of the fluorine-based crystalline resins include polyvinylidene fluoride, ethylene-tetra fluoro ethylene copolymer, fluorinated ethylene-propylene copolymer and tetra fluoro ethylene-perfluoro Alkyl vinyl ether copolymers may be mentioned.

본 발명에서는 특별히 고안된 니켈 도금 연동선 (Nickel plated copper wire) 을 버스 와이어로 사용하고 그와 함께 발열체에 첨가되는 카본블랙을 특별한 조건에 맞도록 선택하여 사용함으로써 제품의 장기수명 안정성을 크게 향상시킨 히팅케이블을 특징으로 하고 있다.In the present invention, a specially designed nickel plated copper wire is used as a bus wire, and the carbon black added to the heating element is selected to suit a particular condition. It features a cable.

본 발명에서는 도전성을 부여하기 위해 첨가되는 카본블랙의 경우, 특별히 고안된 카본블랙 기본 물성간 관계식인 임계 카본블랙 함량의 조건을 이용하여 조건에 맞는 카본블랙의 종류와 함량을 선택함으로써 단점으로 나타났던 도전성 복합재료의 표면 점착성을 향상시킬 수 있다. 이 결과 발열체/도체간 밀착성을 개선하여 접촉저항을 떨어뜨리는 효과를 가져 온다. 또한 기존의 주석도금 연동선 대신 특별히 설계된 니켈도금 연동선을 버스 와이어로 사용하여 제조공정 중 발생할 수 있는 도체표면에서의 산화 및 손상을 방지하므로 발열체와 버스 와이어 간 접촉면의 전기적 성질을 개선, 유지할 수 있을 뿐 아니라 제조 후 사용 중에도 장시간동안 접촉면의 변질을 방지하여 제품의 사용수명을 크게 향상시킨 히팅케이블을 특징으로 하고 있다.In the present invention, in the case of the carbon black added to impart conductivity, the conductivity which appeared to be a disadvantage by selecting the type and content of the carbon black according to the conditions using the condition of the critical carbon black content, which is a relationship between the specially designed carbon black basic properties The surface adhesiveness of a composite material can be improved. As a result, the adhesion between the heating element and the conductor is improved, resulting in a drop in contact resistance. In addition, the specially designed nickel plated copper wire instead of the existing tin plated copper wire is used as a bus wire to prevent oxidation and damage on the conductor surface that may occur during the manufacturing process, thereby improving and maintaining the electrical properties of the contact surface between the heating element and the bus wire. In addition, it features a heating cable that greatly improves the service life of the product by preventing the deterioration of the contact surface for a long time during use after manufacture.

장기수명 안정성이 향상된 히팅케이블은 PTC 특성을 갖는 발열체와 발열체에 전기를 공급하는 버스 와이어, 그리고 이들 구조를 전기적으로 절연하고 외부로부터 보호하는 절연외피 등의 구조로 구성되어 있다. 발열체의 경우 단일종 또는 여러 종류의 고분자 매트릭스(Matrix) 에 카본블랙과 필요에 따라 여러 첨가제 등을 적절한 비율로 혼합한 컴파운드 형태로 구성되어 있다. 고분자 매트릭스 내 분포된 카본블랙은 전기적 도전통로(Conductive path)를 만들어 버스 와이어간 미세 전기회로 (Micro-electric circuit)가 형성되게 한다. 이를 도 1에 간단한 등가회로에 의해 나타내었다.The heating cable with improved long-term stability consists of a heating element having PTC characteristics, a bus wire for supplying electricity to the heating element, and an insulating sheath that electrically insulates these structures and protects them from the outside. In the case of the heating element, it is composed of a compound type in which carbon black and various additives are mixed in an appropriate ratio in a single species or several kinds of polymer matrices. Carbon black distributed in the polymer matrix creates an electrically conductive path to form a micro-electric circuit between bus wires. This is illustrated by a simple equivalent circuit in FIG.

버스 와이어 사이의 발열체 내부에 존재하는 무수히 많은 미세 전기회로를 통해 전기가 흐르면서 주울열 (Joule heat) 이 발생하고, 이로 인해 히팅케이블은 열을 방출하게 된다. 히팅케이블로부터 발생되는 열로 인한 또는 주위환경에 의한 온도변화는 발열체를 구성하는 고분자 매트릭스의 체적변화를 가져오게 되며 이는 발열체 내부의 카본블랙에 의해 형성된 도전통로에 영향을 미치게 된다. 도전통로의 상태변화에 따라 발열체의 전기저항은 변화하며 이러한 원리가 바로 PTC 현상의 기본적인 메카니즘 (Mechanism) 을 형성한다. Joule heat is generated as electricity flows through a myriad of fine electric circuits inside the heating element between the bus wires, which causes the heating cable to emit heat. The change in temperature due to the heat generated from the heating cable or the ambient environment results in a change in the volume of the polymer matrix constituting the heating element, which affects the conductive path formed by the carbon black inside the heating element. The electric resistance of the heating element changes with the change of the conductive path, and this principle forms the basic mechanism of PTC phenomenon.

PTC 현상을 이용한 자율제어형 히팅케이블의 특성은 여러 가지 요인에 의해 크게 영향을 받는다. 온도변화에 따른 출력변화 및 임계온도 이상에서 출력을 차단하는 스위칭 효과와 같은 히팅케이블 고유의 단기적인 제품특성은 발열체의 PTC 현상에 직접적인 영향을 받게 된다. 일반적으로 PTC 현상은 사용된 카본블랙의 종류, 함량, 배합 방법 및 고분자 매트릭스 등을 변화시켜 조절할 수 있다. 반면에 설계된 조건의 출력을 사용 중에 지속적으로 발생토록 하는 제품수명과 같은 장기적인 특성은 히팅케이블을 구성하는 발열체의 재료 특성뿐만 아니라 케이블의 구조적인 물성에도 크게 영향을 받게 된다. 특히 발열체와 도체인 버스 와이어가 서로 만나는 접촉면의 계면상태 (Interface condition) 에 따라 히팅케이블의 전기적 특성이 변화되어 케이블 수명에 큰 영향을 미칠 수 있다. 이것은 다음과 같이 설명할 수 있다.  The characteristics of autonomous heating cable using PTC phenomenon are greatly influenced by various factors. Short-term product characteristics inherent to heating cables, such as output changes due to temperature changes and switching effects that shut off the output above the critical temperature, are directly affected by the PTC phenomenon of the heating element. In general, the PTC phenomenon can be controlled by changing the type, content, blending method and polymer matrix of the carbon black used. On the other hand, long-term characteristics, such as product life, which continuously occur while using the output under the designed condition, are greatly influenced not only by the material properties of the heating element constituting the heating cable but also by the structural properties of the cable. In particular, the electrical characteristics of the heating cable are changed according to the interface condition of the contact surface where the heating element and the conductor bus wire meet each other, which may significantly affect the cable life. This can be explained as follows.

전기의 흐름성 정도를 나타내는 항목은 일반적으로 전기저항 (Electrical resistance) 으로 나타내며 간단한 측정설비를 가지고 저항을 측정할 수 있다. 히팅케이블에서 측정된 저항은 통상 발열체의 저항을 나타내는 것으로 생각할 수 있지만, 보다 정확하게 언급하면 발열체 저항 외에 히팅케이블 내 존재하는 여러 저항 성분들의 합으로 구분할 수 있다. 이를 설명하기 위해 도 2와 같이 히팅케이블 내의 저항으로 구성된 등가회로를 나타내었다.The item indicating the degree of flow of electricity is generally referred to as electrical resistance, and the resistance can be measured with a simple measuring device. The resistance measured in the heating cable can be considered to generally represent the resistance of the heating element, but more precisely, it can be divided into the sum of various resistance components present in the heating cable in addition to the heating element resistance. To illustrate this, an equivalent circuit composed of a resistance in the heating cable is illustrated as shown in FIG. 2.

도 2 에서와 같이 히팅케이블 내부에는 발열체의 자체저항 외에도 버스 와이어의 도체저항 그리고 발열체/버스 와이어의 접촉계면에 발생하는 접촉저항 (Contact resistance) 이 존재한다. 따라서 히팅케이블의 저항은 도체저항 및 접촉면의 전기저항, 즉 접촉저항 (Contact resistance) 을 포함한 하기의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.As shown in FIG. 2, in addition to the self-resistance of the heating element, there is a contact resistance generated in the conductor resistance of the bus wire and the contact interface of the heating element / bus wire. Therefore, the resistance of the heating cable may be represented by Equation 1 below including the conductor resistance and the electrical resistance of the contact surface, that is, the contact resistance.

Rt = Rh + Rw + RcRt = Rh + Rw + Rc

상기 식에서, Where

Rt는 히팅케이블의 저항을 나타내고;Rt represents the resistance of the heating cable;

Rh는 발열체의 저항을 나타내며;Rh represents the resistance of the heating element;

Rw는 도체의 저항을 나타내고;Rw represents the resistance of the conductor;

Rc는 접촉 저항을 나타낸다.Rc represents contact resistance.

상기한 바와 같이, 발열체 저항은 사용된 카본블랙의 종류 및 함량에 따라 결정되며 실제적으로 히팅케이블 저항을 구성하는 주요소라 할 수 있다. 버스 와이어 저항은 사용된 도체의 단면적에 반비례하며 히팅케이블의 저항을 구성하는 다른 성분과 비교하여 큰 변화 없이 일정하기 때문에 히팅케이블 저항에 영향을 미치는 변수로서의 역할은 미미하다. 하지만 접촉저항은 두 상(발열체/버스 와이어)이 접촉하는 계면의 상태에 따라 변화할 수 있으며, 경우에 따라 발생하는 접촉저항의 큰 변화는 히팅케이블 저항에 영향을 미치게 된다.As described above, the resistance of the heating element is determined according to the type and content of the carbon black used and can be said to be a major component of the heating cable resistance. The bus wire resistance is inversely proportional to the cross-sectional area of the conductors used, and as a result, the bus wire resistance is insignificant compared to other components constituting the resistance of the heating cable. However, the contact resistance can change according to the state of the interface where two phases (heating element / bus wire) contact, and in some cases, a large change in contact resistance affects the heating cable resistance.

만약 접촉저항이 작을 경우 히팅케이블 저항에 미치는 영향이 적기 때문에 히팅케이블의 출력 등 전기적 특성은 발열체 저항에 의해 좌우되어진다. 반면에 접촉저항이 크게 증가할 경우 높은 접촉저항은 히팅케이블 저항에 영향을 미치게 되므로 히팅케이블의 전기적 특성을 변화시키게 된다. 특히 주로 두 상의 접촉상태가 불량하거나 불균일한 미세공극(micro-cavity)들이 계면에 분포될 때, 또는 도체표면이 산화되거나 손상을 입었을 경우 접촉저항의 큰 변화가 일어나게 되는데, 이러한 상태에서 두 상의 계면을 통해 전기가 흐를 때 국부적인 방전(Partial discharge)과 같은 현상이 이 지점에서 발생하여 접촉면 및 발열체에 손상을 주게 된다. 히팅케이블 사용 시, 이와 같이 국부적으로 발생되는 발열체의 손상은 물리적 측면에서 발열체 내부보다 상대적으로 취약한 두 상의 계면을 따라 전파 (Propagation) 되기 용이하며 이것은 계면의 접촉상태가 더욱 나빠지는 것을 의미한다. 두 상의 접촉상태가 나빠질 경우 상술한 바와 같이 접촉저항의 증가가 일어나 히팅케이블의 저항상승을 초래하게 된다. 이러한 현상은 일시적이고 한정적인 부위에 국한되는 것이 아니라 사용 중 지속적으로 일어나 히팅케이블 전체로 전파되어 일정시간이 경과한 후에는 히팅케이블 저항이 크게 상승하게 되며 결국 히팅케이블의 출력을 감소시키고 케이블의 수명을 단축시키는 결과를 가져오게 된다. 때문에 발열체/도체간 계면을 서로 밀착시켜 접촉저항을 최소화하고, 정상상태의 접촉계면을 원활히 유지하여 사용 중 계면에서 발생하는 열화현상을 억제하는 것은 케이블의 수명을 위해 매우 중요하다고 할 수 있다. If the contact resistance is small, the effect on the heating cable resistance is small, so the electrical characteristics such as the output of the heating cable depend on the resistance of the heating element. On the other hand, if the contact resistance increases greatly, the high contact resistance affects the resistance of the heating cable, thereby changing the electrical characteristics of the heating cable. In particular, when the contact states of two phases are poor or uneven, micro-cavities are distributed at the interface, or when the conductor surface is oxidized or damaged, a large change in contact resistance occurs. When electricity flows through, a phenomenon such as a partial discharge occurs at this point, damaging the contact surface and the heating element. When the heating cable is used, the damage of the locally generated heating element is easy to propagate along the interface of two phases, which are relatively weaker than the inside of the heating element in terms of physical properties, which means that the contact state of the interface becomes worse. When the contact state of the two phases worsens, as described above, an increase in contact resistance occurs, which causes an increase in resistance of the heating cable. This phenomenon is not limited to a temporary and limited area, but it occurs continuously during use and propagates through the heating cable, and after a certain time, the heating cable resistance increases significantly, resulting in a decrease in the output of the heating cable and a cable life. This results in shortening. Therefore, it is very important for the life of the cable to minimize the contact resistance by contacting the interface between the heating element / conductor to minimize the contact resistance, and to smoothly maintain the normal contact interface in the interface during use.

발열체/버스 와이어간 계면 상태는 여러 요인에 의해 영향을 받을 수 있다. 두 상간 정상적인 계면 상태가 되기 위해서 발열체가 버스 와이어 표면에 밀착되어야 하며 (물리적 측면), 또한 도체표면이 산화되거나 손상이 발생되지 않아야 (화학적 측면) 한다. 물리적으로 발열체가 버스 와이어와 밀착하기 위해서는 발열체를 구성하는 도전성 재료의 표면 점착성이 좋아야 하며 이는 재료의 용융점도에 크게 영향을 받는다. 발열체의 용융점도는 도전성 재료의 구성성분에 의해 영향을 받으며, 특히 카본블랙이 주요 구성성분이 되기 때문에 첨가되는 카본블랙의 종류와 함량에 따라 변화하게 된다. 자율제어형 히팅케이블을 구성하는 발열체의 경우 대부분의 경우 원하는 발열체 저항을 실현하기 위해서는 다량의 카본블랙을 첨가하게 되는데, 이 경우 발열체의 용융점도는 상승하게 되므로 표면 점착성이 떨어진다. 결국 발열체/버스 와이어간 물리적 밀착성은 약해지고 이에 따라 접촉저항이 증가하는 결과를 초래하게 된다.The interface state between the heating element / bus wire can be influenced by various factors. In order to achieve a normal interface between the two phases, the heating element must be in close contact with the bus wire surface (physical side) and the conductor surface must not be oxidized or damaged (chemical side). In order for the heating element to be in close contact with the bus wire physically, the surface adhesiveness of the conductive material constituting the heating element should be good, which is greatly affected by the melt viscosity of the material. The melt viscosity of the heating element is influenced by the constituents of the conductive material. In particular, since the carbon black is the main constituent, the melt viscosity of the heating element changes depending on the type and content of the added carbon black. In the case of the heating element constituting the self-regulating heating cable, in most cases, a large amount of carbon black is added to realize a desired heating element resistance. In this case, the melt viscosity of the heating element is increased so that the surface adhesion is poor. As a result, the physical adhesion between the heating element and the bus wire is weakened, resulting in an increase in contact resistance.

또한 사용하는 대부분의 주석도금 연동선의 경우 용융도금 방식으로 만들어지게 되므로 발열체 압출과정 중 도체표면에서 국부적인 산화반응이나 표면손상이 발생될 수 있다. 이러한 경우 발열체/도체간 밀착성은 양호하다 할지라도 도체표면의 국부적인 결함은 접촉저항을 증가시키는 요인으로 작용하고 결국 제품의 수명을 떨어뜨리게 된다. In addition, since most tin-plated copper wires are made by hot-dip plating, local oxidation or surface damage may occur on the surface of the conductor during the heating element extrusion process. In this case, although the adhesion between the heating elements / conductors is good, local defects on the conductor surface act as a factor to increase the contact resistance and eventually reduce the life of the product.

본 발명에서는 표면 점착성에 지대한 영향을 미치는 발열체를 구성하는 복합재료의 용융점도를 조절하기 위해, 특별히 고안된 카본블랙 물성간 관계식인 임계 카본블랙 함량 (Critical Carbon Black Concentration) 을 이용하여 첨가되는 카본블랙의 종류와 함량을 선택한다. In the present invention, in order to control the melt viscosity of the composite material constituting the heating element having a significant influence on the surface adhesion, the carbon black added by using the critical carbon black content (Critical Carbon Black Concentration) which is a relationship between the specially designed carbon black properties Select the type and content.

본 발명에서 적용된 임계 카본블랙 함량의 관계식은, 페인트 분야에서 염료입자와 바인더 사이의 관계를 연구한 결과 바인더와 염료입자 표면의 흡착과 관련되어 성립된 임계 염료 부피농도 (Critical Pigment Volume Concentration)에 근간을 두고 있으며 이 관계식은 하기 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.The relationship of the critical carbon black content applied in the present invention is based on the study of the relationship between the dye particles and the binder in the paint field, based on the critical pigment volume concentration established in relation to the adsorption of the binder and the surface of the dye particles. This relation can be expressed as Equation 2 below.

Figure 112007043627722-pat00003
Figure 112007043627722-pat00003

상기 식에서, Oil Absorption : ml oil/ml pigmentIn the above formula, Oil Absorption: ml oil / ml pigment

여러 연구자들의 또 다른 연구를 통해 임계 염료 부피농도의 관계식은 카본블랙을 포함한 고분자 복합재료에서도 확장되어 적용이 될 수 있으며 이 경우 관계식에 사용되는 오일의 접착도를 카본블랙 특성을 나타내는데 사용되는 DBP (Dibutyl phthalate) oil 접착도로 대체할 수 있음을 알게 되었다. 특히 고분자 복합재료에서 혼합되는 카본블랙에 의해 복합재료의 용융점도와 전기전도도는 크게 영향을 받으며, 첨가되는 카본블랙의 함량에 따라 서로 깊은 연관성을 갖고 있다는 사실을 알 수 있었다. 즉, 어느 일정함량 이상의 카본블랙을 포함하게 되면 재료는 높은 전기전도도를 나타내게 되지만 이때부터 재료의 용융점도는 빠르게 상승하여 매우 높아진다는 것이다. 그리고 이 물성의 변화가 일어나는 카본블랙의 함량이 일정 영역에서 서로 일치한다는 것이다. 이러한 사실은 특정 카본블랙의 선택된 함량에서 재료의 전기전도도와 용융점도 사이에 일정한 상관관계를 갖는다는 것을 의미할 수 있다Another study by several researchers suggests that the relationship between critical dye volume concentrations can be extended to polymer composites including carbon black, in which case the adhesion of the oil used in the relationship is determined by the DBP ( Dibutyl phthalate) oil can be replaced by adhesion. In particular, it was found that the melt viscosity and electrical conductivity of the composite material were greatly influenced by the carbon black mixed in the polymer composite material, and the carbon black mixed in the polymer composite material had a deep correlation with each other. That is, when the carbon black contains a certain content or more, the material exhibits high electrical conductivity, but from this point, the melt viscosity of the material rises rapidly and becomes very high. And the content of carbon black where this change of properties occurs is consistent with each other in a certain region. This may mean that there is a constant correlation between the electrical conductivity and the melt viscosity of the material at selected contents of certain carbon blacks.

본 발명에서는 이러한 관계식의 적용가능성을 검토하고 실험을 통해 찾아 낸 일정한 상수를 갖는 관계식의 값이 특정범위에 들어갈 때 본 발명의 목적에 부합되는 재료의 전기전도도와 알맞은 용융점도를 얻을 수 있었다. 본 발명에서는 이 관계식을 임계 카본블랙 함량이라 하고 고분자 재료에 의해 결정되는 일정상수와 카본블랙의 특징을 나타내는 몇 가지 기본물성을 가지고 임계 카본블랙 함량 관계식을 나타내었다. 카본블랙의 경우 자체 특성을 나타내는 몇 가지 기본물성이 있으며, 대표적으로 N2 표면적, DBP oil 접착도, 입자크기, 겉보기 밀도 등이 있다. 본 발명에서는 하기 수학식 3과 같이 카본블랙의 기본물성 중 DBP oil 접착도와 겉보기 밀도와 함께 고분자 재료에 따라 결정되는 일정 상수를 사용한 관계식을 유도하고, 이 관계식의 값이 본 발명에서 정해진 범위에 속하는 카본블랙의 종류와 함량을 결정하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the applicability of such a relationship was examined, and when the value of the relationship having a constant constant found through experiments entered a specific range, the electrical conductivity of the material meeting the object of the present invention and a suitable melt viscosity could be obtained. In the present invention, this relationship is referred to as the critical carbon black content, and has shown a critical carbon black content relationship with certain constants determined by the polymer material and some basic physical properties. Carbon black has some basic properties that show its own characteristics, including N 2 surface area, DBP oil adhesion, particle size, and apparent density. In the present invention, as shown in Equation 3 below, the relationship between the DBP oil adhesion and the apparent density in the basic physical properties of the carbon black is derived using a constant constant determined according to the polymer material, and the value of this relation falls within the range defined in the present invention. It is characterized by determining the type and content of carbon black.

Figure 112008039449911-pat00020
Figure 112008039449911-pat00020

상기 식에서, Where

K는 고분자 재료에 의해 결정되는 상수로서, 폴리올레핀계 결정성 수지의 경 우, K=1.6, 48 ≤ CCBC ≤ 51이고, 불소계 결정성 수지의 경우, K=1.8, 43 ≤ CCBC ≤ 46.5 이다.K is a constant determined by the polymer material, and K = 1.6, 48 ≦ CCBC ≦ 51 for polyolefinic crystalline resins, and K = 1.8, 43 ≦ CCBC ≦ 46.5 for fluorine-based crystalline resins.

이 관계식에 따라 임계 카본블랙 함량이 정해진 범위에 들어가는 경우, 카본블랙 첨가에 따른 적절한 전기전도도를 얻을 수 있을 뿐 아니라 첨가된 카본블랙에 의한 도전성 복합재료의 용융점도의 증가를 최소화시키게 되므로 도체 표면에서 발열체의 표면 점착성을 향상시킬 수 있다. 이 결과 발열체/도체 간 물리적 접착력을 증가시킬 수 있어 접촉저항을 떨어뜨리는 효과를 가져 오게 된다. 또한 본 발명에서는 기존에 히팅케이블에 사용하던 주석도금 구리도체의 단점을 개선시키기 위해 도금방식, 도금두께, 도금부착력 등의 조건이 특별히 설계된 니켈도금 구리도체를 사용하여 발열체/버스 와이어간 계면을 양호한 상태로 만들어 가능한 낮은 접촉저항을 유지토록 함으로써 장기간 사용시 출력저하 현상을 완화시킴으로 히팅케이블의 수명을 향상시킨 것을 특징으로 한다.When the critical carbon black content falls within the defined range according to this relationship, it is possible not only to obtain an appropriate electrical conductivity according to the addition of carbon black, but also to minimize the increase in the melt viscosity of the conductive composite material by the added carbon black. The surface adhesiveness of the heating element can be improved. As a result, the physical adhesion between the heating element and the conductor can be increased, resulting in a drop in contact resistance. In addition, in the present invention, in order to improve the disadvantage of the tin-plated copper conductor used in the heating cable, the interface between the heating element and the bus wire is good by using a nickel-plated copper conductor specially designed for the conditions such as plating method, plating thickness, and plating adhesion. It keeps the contact resistance as low as possible to alleviate the power drop phenomenon during long-term use, improving the life of heating cable.

본 발명에서 언급된 장기수명 안정성이 향상된 히팅케이블은 다음의 공정을 거쳐 제조된다.The heating cable with improved long-term life stability mentioned in the present invention is manufactured through the following process.

1) 폴리올레핀계 수지 또는 불소계 결정성 수지에 탄산칼슘 등과 같은 무기충전제를 1종 또는 2 내지 3종의 무기충전제 혼합물, 산화방지제 그리고 수학식 2의 의한 임계 카본블랙 함량에 맞는 카본블랙을 선정하여 특정의 무게비가 되도록 평량한 후, 카본블랙과 무기충전제를 수퍼믹서에서 1차로 혼합한 다음 이의 혼합물을 고분자 수지와 함께 반바리믹서 또는, 트윈스크류믹서, 부스니더 등에 투입하여 충분히 혼련하여 컴파운드를 제조한다.1) Inorganic fillers such as calcium carbonate and the like are selected from polyolefin resins or fluorine crystalline resins by selecting one or two or three kinds of inorganic filler mixtures, antioxidants and carbon blacks suitable for the critical carbon black content of Equation 2. After the basis weight to the weight ratio of the carbon black and the inorganic filler is first mixed in a super mixer, and then the mixture is mixed with a polymer resin and a half-barrier mixer, twin screw mixer, booth kneader and the like kneading to prepare a compound. .

2) 버스 와이어용 도체를 압출라인의 이중송출기 (Dual pay-off) 에 장착하고 준비된 컴파운드를 압출기를 사용하여 도 3에서와 같은 덤벨 타입의 (발열체+버스 와이어) 형태로 압출 성형한다.2) The conductors for the bus wires are mounted on the dual pay-off of the extrusion line, and the prepared compound is extruded in the form of dumbbell type (heating element + bus wire) as shown in FIG. 3 using an extruder.

3) 성형된 발열체는 후처리과정을 통해 조사가교 및 절연압출 과정을 거쳐 시편을 완성한다.3) The molded heating element is completed through the post-treatment process through crosslinking and insulation extrusion process.

이하, 본 발명은 하기의 비제한적인 실시예로 설명된다. 하기의 실시예에서는, 구성성분의 양을 기재할 때 상호간의 중량에 의한 비를 보다 명확하게 이해할 수 있도록 중량부로 기재하였다. 본 명세서를 숙지한 당업자라면 하기에 명시된 중량부를 참조하여 실시예에 기재된 실험을 직접적으로 수행할 수 있을 것이다. 또한, 하기의 실시예에서는 상기한 히팅케이블 제조 공정을 거치되 특별히 준비된 니켈도금 구리도체를 사용한 히팅케이블만을 예로 하였다.Hereinafter, the present invention is illustrated by the following non-limiting examples. In the following examples, the parts by weight are described in parts by weight so as to more clearly understand the ratio by weight of each component. Those skilled in the art having the benefit of this specification will be able to directly perform the experiments described in the examples with reference to the parts specified below. In addition, in the following examples, only the heating cable using the nickel plated copper conductor prepared through the heating cable manufacturing process described above was used as an example.

실시예 1Example 1

임계 카본블랙 함량이 50.6 인 카본블랙 36 중량부, 탄산칼슘 15 중량부, 산화방지제 1.5 중량부를 평량하여 수퍼믹서를 이용하여 7 분간 혼합한 다음 이들 혼합물과 고밀도 폴리에틸렌 100 중량부를 트윈스크류믹서에 투입, 혼련하고 니켈도금 연선도체(도체규격 : 동심연선구조 (소선경 0.45㎜ nominal, 소선수 7), 도금재질 니켈, 도금정도 2wt% 이상)를 사용하여 압출라인에서 발열체를 제조하여 후처리 과정을 거쳐 조사가교 및 절연압출을 통해 시편을 제조하였다.36 parts by weight of carbon black having a critical carbon black content of 50.6, 15 parts by weight of calcium carbonate and 1.5 parts by weight of antioxidant are mixed, mixed for 7 minutes using a super mixer, and 100 parts by weight of the mixture and high density polyethylene are added to a twin screw mixer. Kneaded and nickel plated stranded conductor (Conductor specification: Concentric stranded wire structure (small wire diameter 0.45㎜ nominal, small 7), plating material nickel, plating degree 2wt% or more) to produce a heating element in the extrusion line, and then through the post-treatment process Specimens were prepared by irradiation crosslinking and insulation extrusion.

실시예 2Example 2

임계 카본블랙 함량이 44.5 인 카본블랙 12 중량부, 탄산칼슘 10 중량부, 산 화아연 5 중량부를 평량하여 수퍼믹서를 이용하여 9 분간 혼합한 다음 이들 혼합물과 폴리비닐리덴 플루오라이드 100 중량부를 트윈스크류믹서에 투입, 혼련하고 니켈도금 연선도체(도체규격 : 동심연선구조 (소선경 0.574㎜ nominal, 소선수 7), 도금재질 니켈, 도금정도 4wt% 이상)를 사용하여 압출라인에서 발열체를 제조하여 후처리 과정을 거쳐 조사가교 및 절연압출을 통해 시편을 제조하였다.12 parts by weight of carbon black having a critical carbon black content of 44.5, 10 parts by weight of calcium carbonate and 5 parts by weight of zinc oxide were mixed and mixed for 9 minutes using a supermixer, followed by 100 parts by weight of these mixtures and polyvinylidene fluoride. After input and kneading in the mixer, nickel-plated stranded conductor (Conductor specification: Concentric stranded wire structure (small wire diameter 0.574㎜ nominal, small 7), plating material nickel, plating degree more than 4wt%) to produce a heating element in the extrusion line After the treatment process, the specimen was manufactured by cross-linking and insulation extrusion.

비교예 1-1Comparative Example 1-1

실시예 1에 적용한 컴파운드와 함께 같은 규격의 주석도금 연선도체를 사용하여 실시예 1에서와 같은 방법으로 동일한 출력대의 시편을 제조하였다.Specimens of the same output stage were prepared in the same manner as in Example 1 using tin-plated stranded conductors of the same standard together with the compound applied in Example 1.

비교예 1-2Comparative Example 1-2

임계 카본블랙 함량이 51.9 인 카본블랙 45 중량부, 탄산칼슘 15 중량부, 산화방지제 1.5 중량부를 평량하여 실시예 1과 같은 방법으로 컴파운드를 준비하고 같은 규격의 주석도금 연선도체를 사용하여 동일한 출력대의 시편을 제조하였다.45 parts by weight of carbon black having a critical carbon black content of 51.9, 15 parts by weight of calcium carbonate, and 1.5 parts by weight of antioxidant were prepared to prepare a compound in the same manner as in Example 1, and the same output using a tin-plated stranded conductor of the same specification Specimen was prepared.

비교예 2-1Comparative Example 2-1

실시예 2에 적용한 컴파운드와 함께 같은 규격의 주석도금 연선도체를 사용하여 실시예 2에서와 같은 방법으로 동일한 출력대의 시편을 제조하였다Specimens of the same output were prepared in the same manner as in Example 2 using a tin-plated stranded conductor of the same specification with the compound applied in Example 2.

비교예 2-2Comparative Example 2-2

임계 카본블랙 함량이 47.0 인 카본블랙 45 중량부, 탄산칼슘 10 중량부, 산화아연 5 중량부를 평량하여 실시예 2와 같은 방법으로 컴파운드를 준비하고 같은 규격의 주석도금 연선도체를 사용하여 동일한 출력대의 시편을 제조하였다.45 parts by weight of carbon black having a critical carbon black content of 47.0, 10 parts by weight of calcium carbonate, and 5 parts by weight of zinc oxide were prepared to prepare a compound in the same manner as in Example 2, using a tin-plated stranded conductor of the same specification Specimen was prepared.

히팅케이블의 장기수명 안정성 평가Long-term Life Stability Evaluation of Heating Cables

상기한 실시예 및 비교예에서 언급된 히팅케이블 시편을 가지고 On/Off 싸이클링 시험과 고온노출 후 출력시험을 실시하여 시간경과에 따른 출력변화를 측정하는 방법으로 히팅케이블의 장기수명 안정성을 평가하였다. 이와 같은 시험방법은 자율제어형 히팅케이블의 수명을 예측 및 평가를 위해 사용하는 방법 중 하나이다. [참조 : IEEE 515-1997 Standard]. On/Off 싸이클링 시험과 고온노출 후 출력시험은 다음과 같은 방법으로 측정한 것이다.Long-term lifespan stability of the heating cable was evaluated by measuring the change in output over time by performing the on / off cycling test and the output test after the high temperature exposure with the heating cable specimens mentioned in the above examples and comparative examples. This test method is one of the methods used for predicting and evaluating the life of self-regulating heating cable. [Reference: IEEE 515-1997 Standard]. The on / off cycling test and the output test after high temperature exposure are measured by the following method.

1) One) On/Off 싸이클링 시험On / Off Cycling Test

① 완제품으로 30㎝ 길이의 시편을 준비하여 한 끝은 절연으로 단말처리 하고 다른 끝은 전원을 인가할 수 있도록 장치한다. 시편은 각 시료당 3개를 준비한다.① Prepare a 30cm specimen as a finished product, and terminate one end with insulation and install the other end to supply power. Prepare three specimens for each sample.

② 시험 투입 전에 10℃의 온도에서 정격전압인 220Vac의 전원을 인가하여 각 시료의 시험전 출력을 측정한다. ② Before the test input, measure the pre-test output of each sample by applying 220Vac of rated voltage at the temperature of 10 ℃.

③ 준비된 시편들을 특별히 제작된 전원인가용 단자대에 설치하고 오븐에 투입하여 열적으로 안정화시킨다.③ Install the prepared specimens in a specially designed terminal block for power supply and heat them in the oven.

④ 정해진 온도에서 12시간 이상 열적으로 안정화시킨 다음 시편에 정격전압인 220Vac을 12분 동안 인가한 후 3분간 전원을 차단시키는 On/Off 싸이클링 시험을 진행한다(실시예 1, 비교예 1-1, 1-2 : 65℃/실시예 2, 비교예 2-1, 2-2 : 100℃).④ Thermally stabilized at a predetermined temperature for 12 hours or more, and then subjected the On / Off cycling test to cut off the power for 3 minutes after applying a rated voltage of 220Vac for 12 minutes (Example 1, Comparative Example 1-1, 1-2: 65 ° C / Example 2, Comparative Example 2-1, 2-2: 100 ° C).

⑤ 일정한 시점에서 전원을 끊고 24 시간 동안 시편을 안정시킨 후 ②항과 동일한 방법으로 각 시료의 출력을 측정하고, 측정된 결과를 시험 전 측정값과 비 교하여 초기값의 75% 이하 되는 시점 (싸이클 횟수)을 확인한다. ⑤ Turn off the power at a certain time, stabilize the specimen for 24 hours, measure the output of each sample by the same method as ②, and compare the measured result with the measured value before the test. Cycle number).

⑥ 각 시편별로 기록된 싸이클 횟수가 4,800회를 기준으로 초과유무를 확인한다.⑥ Check if there are over 4,800 cycles recorded for each specimen.

2) 2) 고온노출 후 출력시험Output test after high temperature exposure

① 완제품으로 30㎝ 길이의 시편을 준비하여 한 끝은 절연으로 단말처리 하고 다른 끝은 전원을 인가할 수 있도록 장치한다. 시편은 각 시료당 3개를 준비한다.① Prepare a 30cm specimen as a finished product, and terminate one end with insulation and install the other end to supply power. Prepare three specimens for each sample.

② 시험 투입 전에 10℃의 온도에서 정격전압인 220Vac의 전원을 인가하여 각 시료의 시험 전 출력을 측정한다.② Before the test input, apply the power of 220Vac rated voltage at 10 ℃ and measure the output power of each sample.

③ 준비된 시편들을 오븐에 투입하여 열적으로 안정화시킨다.③ Put prepared specimens into oven to stabilize them thermally.

④ 정해진 온도에서 1000 시간 시편을 노출시킨 후 상온에서 24시간 이상 열적으로 안정시킨다(실시예 1, 비교예 1-1, 1-2 : 85℃/실시예 2, 비교예 2-1, 2-2 : 110℃).④ After exposing the specimen for 1000 hours at a predetermined temperature, it is thermally stabilized at room temperature for at least 24 hours (Example 1, Comparative Example 1-1, 1-2: 85 ° C./Example 2, Comparative Example 2-1, 2- 2: 110 ° C.).

⑤ ②항과 동일한 방법으로 각 시편의 출력을 측정하고 결과를 시험 전 측정값과 비교하여 변화율이 80%를 초과하는지 확인한다.⑤ Measure the output of each specimen in the same way as ② and compare the result with the measured value before the test and check if the rate of change exceeds 80%.

On/Off 싸이클링 시험결과 및 고온노출 후 출력시험 결과는 하기 표 1 내지 표 4 그리고 첨부된 도면 중 도 4 내지 도 7에 제시되어 있다. On / Off cycling test results and output test results after high temperature exposure are shown in Tables 1 to 4 and FIGS. 4 to 7 of the accompanying drawings.

Figure 112007043627722-pat00005
Figure 112007043627722-pat00005

Figure 112007043627722-pat00006
Figure 112007043627722-pat00006

Figure 112007043627722-pat00007
Figure 112007043627722-pat00007

Figure 112007043627722-pat00008
Figure 112007043627722-pat00008

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. It will be appreciated.

이상에서와 같이, 본 발명에 따른 장기수명 안정성이 향상된 히팅케이블은 기존의 히팅케이블 보다 수명이 장기화되고 안정성이 확보되게 한다.As described above, the heating cable with improved long-term lifespan stability according to the present invention is to ensure longer life and stability than the conventional heating cable.

Claims (16)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 폴리올레핀계 결정성 수지에 하기 수학식의 임계 카본블랙 함량(CCBC)의 값이 48 내지 51 을 만족시키는 카본블랙이 첨가되어 정온도계수 특성이 나타나는 도전성 고분자 수지 조성물로 구성된 발열체와, 도체인 버스 와이어로서 전기도금 방식에 의해 니켈이 구리도체에 구리의 노출 없이 연속적으로 및 일정하게 도금되어 있는 금속 도체, 그리고 이를 외부로부터 보호하기 위해 전기적으로 절연한 절연외피를 포함하는 것을 특징으로 하는 장기수명 안정성이 향상된 히팅케이블:A heating wire composed of a conductive polymer resin composition in which a carbon black having a critical carbon black content (CCBC) value of 48 to 51 in the following formula is added to the polyolefin-based crystalline resin and exhibiting constant temperature coefficient characteristics, and a conductor wire It is characterized by a long life stability, characterized in that it comprises a metal conductor that is nickel plated continuously and consistently without copper exposure to the copper conductor by the electroplating method, and an electrically insulating insulation sheath to protect it from the outside. Enhanced heating cable:
Figure 112008039449911-pat00021
Figure 112008039449911-pat00021
제 13 항에 있어서, 상기 폴리올레핀계 결정성 수지가 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌 비닐 아세테이트 및 에틸렌 아크릴산 공중합체로 구성된 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 장기수명 안정성이 향상된 히팅케이블.14. The heating cable of claim 13, wherein the polyolefin-based crystalline resin is selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, ethylene vinyl acetate, and ethylene acrylic acid copolymer. 불소계 결정성 수지에 하기 수학식의 임계 카본블랙 함량의 값이 43 내지 46.5를 만족시키는 카본블랙이 첨가되어 정온도계수 특성이 나타나는 도전성 고분자 수지 조성물로 구성된 발열체와, 도체인 버스 와이어로서 전기도금 방식에 의해 니켈이 구리도체에 구리의 노출 없이 연속적으로 및 일정하게 도금되어 있는 금속 도체, 그리고 이를 외부로부터 보호하기 위해 전기적으로 절연한 절연외피로 구성된 것을 특징으로 하는 장기수명 안정성이 향상된 히팅케이블:A heating element composed of a conductive polymer resin composition exhibiting a constant temperature coefficient characteristic by adding carbon black satisfying a value of 43 to 46.5 of the critical carbon black content of the following formula to the fluorine-based crystalline resin, and an electroplating method as a conductor bus wire. Long life stability heating cable characterized by consisting of a metal conductor in which nickel is continuously and uniformly plated on the copper conductor without exposing the copper conductor, and an electrically insulated sheath to protect it from the outside:
Figure 112008039449911-pat00022
Figure 112008039449911-pat00022
제 15항에 있어서, 상기 불소계 결정성 수지가 폴리비닐리덴 플루오라이드, 에틸렌-테트라 플루오로 에틸렌 공중합체, 플루오네이티드 에틸렌-프로필렌 공중합체 및 테트라 플루오로 에틸렌-퍼플루오로 알킬 비닐 에테르 공중합체로 구성된 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 장기수명 안정성이 향상된 히팅케이블.16. The fluorine-based crystalline resin of claim 15, wherein the fluorine-based crystalline resin is selected from polyvinylidene fluoride, ethylene-tetra fluoro ethylene copolymer, fluorinated ethylene-propylene copolymer and tetra Heating cable with improved long-term stability, characterized in that selected from the group consisting of.
KR1020070059099A 2007-06-15 2007-06-15 Heating cable with improved long-term stability Expired - Fee Related KR100853229B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070059099A KR100853229B1 (en) 2007-06-15 2007-06-15 Heating cable with improved long-term stability
PCT/KR2008/003367 WO2008153363A2 (en) 2007-06-15 2008-06-16 Self-regulating heating cable with improved stability of extended-life

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070059099A KR100853229B1 (en) 2007-06-15 2007-06-15 Heating cable with improved long-term stability

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100853229B1 true KR100853229B1 (en) 2008-08-20

Family

ID=39878272

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070059099A Expired - Fee Related KR100853229B1 (en) 2007-06-15 2007-06-15 Heating cable with improved long-term stability

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR100853229B1 (en)
WO (1) WO2008153363A2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102045302B1 (en) 2019-07-04 2019-12-02 주식회사 피치케이블 Road heating cable using carbon fiber
KR102527471B1 (en) * 2023-01-06 2023-05-03 (주) 이앤에스텍 Positive temperature coefficient heating cable for drying in bio and pharmaceutical field

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016057953A1 (en) 2014-10-09 2016-04-14 Pentair Thermal Management Llc Voltage-leveling heater cable

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4348584A (en) 1979-05-10 1982-09-07 Sunbeam Corporation Flexible heating elements and processes for the production thereof
JPH06251863A (en) * 1993-02-23 1994-09-09 Matsushita Electric Works Ltd Temperature self-control type heating wire
JPH08195271A (en) * 1995-01-18 1996-07-30 Hitachi Cable Ltd Self temperature control heater

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4309596A (en) * 1980-06-24 1982-01-05 Sunbeam Corporation Flexible self-limiting heating cable
US4818439A (en) * 1986-01-30 1989-04-04 Sunbeam Corporation PTC compositions containing low molecular weight polymer molecules for reduced annealing
US4922083A (en) * 1988-04-22 1990-05-01 Thermon Manufacturing Company Flexible, elongated positive temperature coefficient heating assembly and method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4348584A (en) 1979-05-10 1982-09-07 Sunbeam Corporation Flexible heating elements and processes for the production thereof
JPH06251863A (en) * 1993-02-23 1994-09-09 Matsushita Electric Works Ltd Temperature self-control type heating wire
JPH08195271A (en) * 1995-01-18 1996-07-30 Hitachi Cable Ltd Self temperature control heater

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102045302B1 (en) 2019-07-04 2019-12-02 주식회사 피치케이블 Road heating cable using carbon fiber
KR102527471B1 (en) * 2023-01-06 2023-05-03 (주) 이앤에스텍 Positive temperature coefficient heating cable for drying in bio and pharmaceutical field

Also Published As

Publication number Publication date
WO2008153363A3 (en) 2009-07-23
WO2008153363A2 (en) 2008-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2591899C (en) Electrical cables
EP2937870B1 (en) Insulated wire
AU607666B2 (en) Flexible, elongated positive temperature coefficient heating assembly and method
US20060137898A1 (en) Electrical cables
CN111263968B (en) Cable with improved thermoplastic insulation
US20120227997A1 (en) Medium-or high-voltage electric cable
CN110462754B (en) Low-smoke zero-halogen automatic adjusting heating cable
EP1623436B1 (en) Improved strippable cable shield compositions
JP2015183039A (en) Method for producing insulation material, master batch, insulation material, and power cable
KR100853229B1 (en) Heating cable with improved long-term stability
JP5547300B2 (en) Running water type underwater power cable
KR20180097507A (en) Semiconductive shielding composition
JP2004018652A (en) Semi-conductive watertight composition
US20100207600A1 (en) Variable-Electric-Power Self-Regulating Cable Exhibiting PTC Behaviour, Connector Therefor, a Device Comprising Them, and Use of Said Device
KR20130000193A (en) A method for manufacturing ptc heating device
US3836482A (en) Semiconducting composition of chlorinated polyolefin,ethylene ethyl acrylate and semiconducting carbon black
KR20150053052A (en) High power type heating cable
CN204884602U (en) Crosslinked polyethylene insulating material's cable for overhead insulated cable that contains graphite alkene
Meng et al. Tracking and erosion properties evaluation of polymeric insulating materials
JP4708393B2 (en) Semiconductive watertight composition
TWI853667B (en) Marine cable for offshore wind power having an improved water-tree property
Bahrim et al. Effects of electrical insulation breakdown voltage and partial discharge
KR100249944B1 (en) Polymeric heater and composition with ptc characteristic improving long term stability
Wald Evolution and future of extra high voltage cables
CN209199663U (en) Wear-resistant tensile type electrical control connecting line

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20070615

PA0201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20080423

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20080807

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20080813

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20080814

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20110803

Start annual number: 4

End annual number: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120803

Year of fee payment: 5

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20120803

Start annual number: 5

End annual number: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130806

Year of fee payment: 6

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20130806

Start annual number: 6

End annual number: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150811

Year of fee payment: 8

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20150811

Start annual number: 8

End annual number: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160809

Year of fee payment: 9

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20160809

Start annual number: 9

End annual number: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170808

Year of fee payment: 10

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20170808

Start annual number: 10

End annual number: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190807

Year of fee payment: 12

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20190807

Start annual number: 12

End annual number: 12

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20200810

Start annual number: 13

End annual number: 13

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20210809

Start annual number: 14

End annual number: 14

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20220816

Start annual number: 15

End annual number: 15

PC1903 Unpaid annual fee

Termination category: Default of registration fee

Termination date: 20240524