KR101276398B1

KR101276398B1 - 패턴을 갖는 발열층 형성을 위한 패드 프린트 방법 및 발열 스티어링 휠

Info

Publication number: KR101276398B1
Application number: KR1020100101578A
Authority: KR
Inventors: 정용배; 예성훈; 이민희
Original assignee: (주)엘지하우시스
Priority date: 2010-10-18
Filing date: 2010-10-18
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2030-10-18
Also published as: KR20120040054A

Abstract

발열체의 전면에서 안정적인 발열 구현을 위한 전도성 발열 도료의 패드 프린트 방법 및 발열 스티어링 휠에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 전도성 발열 도료의 패드 프린트 방법은 (a) 성형 제품의 표면에 대응하는 패드를 마련하는 단계, (b) 전도성 발열 도료가 패턴을 가지며 처리된 이미지 판에 상기 패드를 접촉시켜서 상기 전도성 발열 도료를 상기 패드의 표면에 묻히는 단계 및 (c) 상기 패드의 표면을 상기 성형 제품에 접촉시켜 상기 전도성 발열 도료를 인쇄하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

패턴을 갖는 발열층 형성을 위한 패드 프린트 방법 및 발열 스티어링 휠 {PAD PRINT METHOD FOR FORMING HEATING LAYER HAVING PATTERN AND HEATED STEERING WHEEL}

본 발명은 패턴을 갖는 발열층 형성을 위한 전도성 발열 도료의 패드 프린트 방법 및 상기 패드 프린트 방법에 의하여 제조된 발열 스티어링 휠에 관한 것으로, 보다 상세하게는 패드 프린트 방법을 이용하여 전도성 발열 도료를 성형 제품에 인쇄할 때 피인쇄부의 전면에 인쇄를 하는 것이 아닌 패턴을 부여하여 인쇄하는 패드 프린트 방법에 관한 것이다.

자동차용 스티어링 휠과 같은 3차원의 굴곡을 갖는 성형 제품의 표면에 발열 특성을 구현하는 경우, 발열이 가능한 코일을 감아서 발열 특성을 구현하거나, 전도성 발열 물질을 인쇄하여 발열 특성을 구현할 수 있다.

발열 코일을 이용하여 발열 특성을 구현하게 되면 부분적인 온도 제어가 어렵고, 특히 어느 한곳이 단락 되면 발열체 전면이 발열되지 않는 문제점이 있다.

또한 성형 제품 표면에 전도성 발열 물질을 인쇄하여 발열 특성을 구현하는 경우, 기존의 스프레이를 이용하여 발열층을 형성하게 되면 원료의 손실(loss)이 많고 발열이 필요한 부위의 제어가 어려운 문제점이 있으며, 생산성이 떨어지는 단점이 있다.

본 발명의 목적은 발열체의 발열층이 안정적인 발열을 구현할 수 있도록 패드 프린트를 이용하여 전도성 발열 도료를 인쇄하는 방법을 제공하는 것이다

본 발명의 다른 목적은 발열 구현 특성이 우수한 발열 스티어링 휠(steering wheel)을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 전도성 발열도료의 패드 프린트 방법은 (a) 성형 제품의 표면에 대응하는 패드를 마련하는 단계, (b) 전도성 발열 도료가 패턴을 가지며 처리된 이미지 판에 상기 패드를 접촉시켜서 상기 전도성 발열 도료를 상기 패드의 표면에 묻히는 단계 및 (c) 상기 패드의 표면을 상기 성형 제품에 접촉시켜 상기 전도성 발열 도료를 인쇄하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일실시예에 따른 발열 스티어링 휠은 스티어링 휠(steering wheel)의 림(rim)부 형상을 따라 마련된 허브 코어(hub core), 상기 허브 코어를 감싸며 형성되는 합성수지 층, 상기 합성수지 층의 외부면에 형성되며 본 발명에 따른 패드 프린트 방법으로 전도성 발열 도료가 인쇄된 발열층 및 상기 발열층과 전기적으로 연결되어 전류를 공급하는 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전도성 발열 도료의 패드 프린트 방법은 3차원 굴곡을 갖는 성형 제품에 전도성 발열 도료를 인쇄할 때 패턴을 주어 인쇄함으로써 발열부의 국부 발열을 방지할 수 있고, 원가의 개선 및 원하는 부분의 온도 설계가 가능한 장점이 있다.

본 발명에 따른 발열 스티어링 휠은 발열층이 패드 프린트 방법으로 패턴을 가지며 인쇄됨으로써, 림 부 전면에서 안정적인 발열이 일어나는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 패드 프린트 방법에서 패드와 이미지 판, 패턴을 갖는 전도성 발열 도료를 나타내는 개략도이다.
도 2는 패드와 이미지 판이 접촉하는 것을 나타내는 개략도이다.
도 3은 패드를 상승시켜 전도성 발열 도료를 이미지 판에서 분리시키는 것을 나타내는 개략도이다.
도 4는 전도성 발열 도료가 묻은 패드와 스티어링 휠의 림 부 단면도를 나타내는 개략도이다.
도 5는 패드를 하강시켜 스티어링 휠의 림 부와 접촉시켜 인쇄하는 단계를 나타내는 개략도이다.
도 6은 패드를 상승시켜 스티어링 휠의 림 부와 분리시키는 단계를 나타내는 개략도이다.
도 7은 스티어링 휠 림 부 내의 발열층이 패턴을 가지는 것을 나타내는 개략도이다.
도 8은 도 7에서 도시된 발열 스티어링 휠 림 부의 A - A'단면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전도성 발열 도료의 패드 프린트 방법 및 발열 스티어링 휠에 관하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 전도성 발열 도료의 패드 프린트 방법은 (a) 성형 제품의 표면에 대응하는 패드를 마련하는 단계, (b) 전도성 발열 도료가 패턴을 가지며 처리된 이미지 판에 상기 패드를 접촉시켜서 상기 전도성 발열 도료를 상기 패드의 표면에 묻히는 단계 및 (c) 상기 패드의 표면을 상기 성형 제품에 접촉시켜 상기 전도성 발열 도료를 인쇄하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 패드 프린트 방법에서 패드(10)와 이미지 판(20), 패턴을 갖는 전도성 발열 도료(21)를 나타내는 개략도이다.

도시된 도 1을 참조하면, 본 발명에 사용되는 상기 패드(10) 및 패드 프린트 장치는 당 업계에서 일반적으로 사용되는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니다.

상기 패드(10)는 실리콘(Si)을 포함할 수 있다. 또한, 연성 고무 또는 탄성 중합체 등으로 제작될 수 있다.

상기 패드(10)는 경도가 5~45 Duro(Durometer) 인 것이 바람직하다. 상기 패드(10)의 경도가 5 Duro 미만이면 성형 제품의 3차원 굴곡부를 인쇄할 때 패드(10)가 너무 늘어나고, 패턴이 뭉개지는 문제점이 발생할 수 있다. 또한 상기 패드(10)의 경도가 45 Duro를 초과하게 되면 상기 패드(10)가 피인쇄부(특히, 3차원 형상)를 모두 커버하지 못하는 문제점이 있을 수 있다.

일반적으로 패드 프린트는 성형 제품의 외장 장식을 위한 인쇄 기법이다. 본 발명에 사용되는 패드 프린트 장치는 앞서 기술한 바와 같이 당 업계에 사용되는 일반적인 장치를 이용할 수 있으나, 상기 패드(10)는 특유의 재질 및 경도를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 (a) 단계는 성형 제품의 표면에 대응하는 패드(10)를 마련하는 단계이다. 상기 패드(10)는 앞서 기술한 바와 같이 실리콘을 포함하여 제작되고 5~45 Duro 의 경도를 갖는 것이 바람직하다. 상기 성형 제품은 3차원의 굴곡을 갖는 성형 제품일 수 있다.

본 발명의 (b)단계는 전도성 발열 도료가 패턴을 가지며 처리된 이미지 판(20)에 상기 패드(10)를 접촉시켜서 상기 전도성 발열 도료(21)를 상기 패드(10)의 표면에 묻히는 단계이다.

도시된 도 1을 참조하면, 이미지 판(20) 상에 패턴을 가지며 처리된 전도성 발열 도료(21)가 도시되어 있다.

상기 이미지 판(20)은 음각 형태로 형성될 수 있으며, 전도성 발열 도료(21)가 상기 음각에 패턴을 가지며 채워져 있을 수 있다.

이미지 판(20) 상에 상기 패드(10)를 접촉시키면 전도성 발열 도료(21)가 패드(10)에 묻게 되며 상기 패드(10)를 들어올리면 전도성 발열 도료(21)가 패드(10)의 표면에 묻어서 같이 이동하게 된다. 이러한 전이 효과는 패드(10)와 전도성 발열 도료(21)의 표면 성질 차이에 기인한다.

도 1에는 격자무늬를 갖는 패턴이 도시되어 있으나, 상기 패턴은 다양한 모양 및 선폭을 가질 수 있으며 그 형태가 특별히 제한되는 것은 아니다.

상기 패턴은 선, 마름모, 격자, 원형, 그리드, 2 차원 그리드, 물결무늬 및 사인곡선(Sine wave) 중 하나 이상의 조합으로 이루어 질 수 있다.

본 발명의 (c) 단계는 상기 패드(10)의 표면을 상기 성형 제품에 접촉시켜 상기 전도성 발열 도료(21)를 인쇄하는 단계이다.

도 4는 전도성 발열 도료(21)가 묻은 패드(10)와 스티어링 휠의 림 부(30) 단면도를 나타내는 개략도이고, 도 5는 패드(10)를 하강시켜 스티어링 휠의 림 부(30)와 접촉시켜 인쇄하는 단계를 나타내는 개략도이며, 도 6은 패드(10)를 상승시켜 스티어링 휠의 림 부(30)와 분리시키는 단계를 나타내는 개략도이다.

도 4, 5, 6 을 참조하면, 본 발명에 따른 패드 프린트 방법은 상기 패드(10)를 스티어링 휠의 림 부(30)와 같은 피인쇄체(성형 제품)에 접촉시켜 상기 전도성 발열 도료를 인쇄한다.

본 발명의 전도성 발열 도료(21)는 페이스트 형태의 발열 도료 물질을 사용할 수 있다. 상기 전도성 발열 도료(21)는 전기 전도성이 우수한 발열 도료를 사용할 수 있으며 특별히 제한되는 것은 아니다.

전도성 발열 도료(21)에는 카본 블랙, 탄소섬유 중에서 하나 이상을 포함할 수 있고, 상기 탄소섬유는 탄소나노튜브를 포함할 수 있다. 또한, 상기 전도성 발열 도료(21)는 알루미늄, 스테인레스, 니켈, 구리, 은 또는 크롬 중에서 하나 이상을 포함할 수 있다.

도 7은 스티어링 휠 림 부 내의 발열층이 패턴을 가지는 것을 나타내는 개략도이며, 도 8은 도 7에서 도시된 발열 스티어링 휠의 A - A'단면도이다.

도시된 도 7, 8을 참조하면, 본 발명에 따른 발열 스티어링 휠은 스티어링 휠(steering wheel)의 림(rim)부 형상을 따라 마련된 허브 코어(hub core) 상기 허브 코어를 감싸며 형성되는 합성수지 층, 상기 합성수지 층의 외부면에 형성되며 본 발명에 따른 패드 프린트 방법으로 전도성 발열 도료가 인쇄된 발열층 및 상기 발열층과 전기적으로 연결되어 전류를 공급하는 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 전극은 발열 스티어링 휠의 림 부 6시 방향에 형성될 수 있으나 특별히 제한되는 것은 아니다. 상기 전극에는 전원이 연결되어 발열층에 전류를 공급한다.

전극은 전도성 고분자 물질로 점착처리가 되어진 구리(Cu) 박으로 형성 될 수 있다. 상기 고분자 물질은 아크릴계 고분자 물질을 사용할 수 있다. 또한, 상기 전극은 은(Ag) 페이스트가 포함되어 형성될 수 있으며, 구리와 은 페이스트를 모두 포함할 수 있다.

발열 스티어링 휠의 림 부 단면도를 살펴보면, 허브 코어(1), 합성수지 층(2), 발열층(3)으로 나누어 볼 수 있다.

허브 코어(1)는 스틸(steel)재질의 강을 롤 성형하여 만들거나 또는 마그네슘(Mg)을 사출 성형하여 만들 수 있다. 상기 허브 코어(1)는 핸들의 림 부의 골격에 해당하는 구성으로서 공지의 차량용 허브 코어라면 제한 되지 않고 사용할 수 있다.

합성수지 층(2)은 상기 허브 코어를 감싸는 형태로 형성된다. 상기 합성수지 층(2)은 차량용 핸들에 있어 허브 코어를 감싸는 공지의 커버 용도의 구성이라면 제한되지 않고 사용할 수 있다.

바람직하게는, 상기 합성수지 층(2)은 폴리우레탄을 이용하여 발포성형을 통해 만들어질 수 있다. 또한, 상기 합성수지 층은 ABS(acrylonitrile butadiene styrene) 수지가 포함되며 우드 그레인을 갖는 형상으로 만들어 질 수 있고, 폴리우레탄과 ABS 수지 모두를 포함하여 형성될 수 있다.

발열층(3)은 상기 합성수지 층(2)의 외부면 전면에 전도성 발열 도료가 패턴을 가지며 패드 인쇄되어 형성된다. 상기 발열층(3)은 전극과 전기적으로 연결되어 있어 전류를 공급받을 수 있다. 전류를 공급받은 발열층(3)은 전류가 흐름으로써 열이 발생되어 스티어링 휠 림 부 전면에 발열을 하게 된다.

도 7은 스티어링 휠 림 부 내의 발열층이 패턴을 가지는 것을 나타내는 개략도이다. 도 7에서 도시하는 스티어링 휠은 완성품을 나타낸 것이며, 림 부를 확대한 부분은 내부의 발열층이 패턴을 가지며 형성된 모습을 나타낸 것이다. 도시된 도 7을 참조하면 발열층이 격자 무늬 패턴을 가지며 형성되어 있다.

상기 발열층(3)이 패턴을 통해 형성되면, 성형 제품의 전면에 전도성 발열 도료를 인쇄할 필요가 없으므로 원료가 절감되는 장점을 갖는다.

본 발명에 따른 발열 스티어링 휠의 발열층(3)은 공지의 전도성 발열 도료를 본 발명에 따른 패드 프린트 방법으로 인쇄하여 형성된다.

상기 발열층(3)은 카본 블랙, 탄소 섬유 중에서 하나 이상을 포함할 수 있다. 카본 블랙이나 탄소섬유를 포함하고, 바인더와 첨가제, 용제 등을 조성으로 한 페이스트를 제작하여 발열층(3)을 형성할 수 있다.

바람직하게는 상기 탄소섬유는 탄소나노튜브를 포함할 수 있다. 탄소나노튜브는 수 내지 수 백 나노미터(㎚)의 직경과 수 내지 수백 마이크로미터(㎛)의 길이를 가진 비등방성의 소재로서, 튜브의 직경이 보통 1나노미터(10억분의 1미터) 정도로 작기 때문에 나노 튜브라 불린다. 탄소나노튜브는 우수한 기계적 특성과 전기전도 특성으로 인하여 안정적인 발열을 할 수 있는 장점이 있다.

탄소나노튜브를 이용하여 발열층을 형성하는 페이스트를 제작하는 경우, 금속 등이 도핑된 탄소나노튜브를 포함할 수 있고, 탄소나노튜브와 금속분말을 함께 포함하는 페이스트를 제작하여 발열층을 형성할 수 있다.

또한, 상기 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브 중에서 하나 이상을 포함할 수 있다.

상기 발열층(3)은 알루미늄, 스테인레스, 니켈, 구리, 은 또는 크롬 중에서 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 금속들은 우수한 전기 전도성을 가지며, 상기 금속을 포함한 발열층(3)은 보다 우수한 전도성을 가질 수 있다.

1 : 허브 코어
2 : 합성수지 층
3 : 발열층
10 : 패드
20 : 이미지 판
21 : 전도성 발열 도료
30 : 스티어링 휠 림 부 단면

Claims

(a) 스티어링 휠(steering wheel)의 표면에 대응하는 패드로서, 실리콘을 포함하고, 경도가 5 ~ 45 duro인 패드를 마련하는 단계;
(b) 전도성 발열 도료가 선, 마름모, 격자, 원형, 그리드, 2 차원 그리드, 물결무늬 및 사인곡선(Sine wave) 중 하나 이상의 조합으로 된 패턴을 가지며 처리된 이미지 판에 상기 패드를 접촉시켜서 상기 전도성 발열 도료를 상기 패드의 표면에 묻히는 단계; 및
(c) 상기 패드의 표면을 상기 스티어링 휠(steering wheel)에 접촉시켜 상기 전도성 발열 도료를 패턴을 주어 인쇄하는 단계;를 포함하는 전도성 발열 도료의 패드 프린트 방법.
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스티어링 휠(steering wheel)의 림(rim)부 형상을 따라 마련된 허브 코어(hub core);
상기 허브 코어를 감싸며 형성되는 합성수지 층;
상기 합성수지 층의 외부면에 형성되며 제1항의 방법으로 전도성 발열 도료가 패턴을 가지면서 인쇄된 발열층; 및
상기 발열층과 전기적으로 연결되어 전류를 공급하는 전극;을 포함하는 발열 스티어링 휠.
제6항에 있어서,
상기 전극은 은(Ag) 페이스트, 구리 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 발열 스티어링 휠.
제6항에 있어서,
상기 합성수지 층은
폴리우레탄, ABS 수지 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 발열 스티어링 휠.
제6항에 있어서
상기 발열층은 카본 블랙, 탄소섬유 중에서 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 발열 스티어링 휠.
제9항에 있어서,
상기 탄소섬유는
탄소나노튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 발열 스티어링 휠.
제10항에 있어서,
상기 탄소나노튜브는
단일벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브 중에서 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 발열 스티어링 휠.
제6항에 있어서,
상기 발열층은
알루미늄, 스테인레스, 니켈, 구리, 은 또는 크롬 중에서 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 발열 스티어링 휠.