KR830002577B1 - 전기 전도성 요성 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

전기 전도성 요성

본 발명에 따른 가열요소를 나타내는 세부도.

본 발명은 전기 전도성 요소에 관한 것이다. 특히 히터와 같은 전도성 요소를 만드는데 있어서는 전도성 입자들의 분산성을 기질위에 입히고 그 분산상이 굳어서 유전층을 형성시키는 공정이 제안되어 있다.

여기에서의 기질은 고분자 필름이나 섬유 직조물질이 쓰일 수 있다. 전도성 입자 즉 카본 블랙 및 흑연같은 입자들은 수용액 혹은 유기액상 매체내에 분산될 수 있다. 이에 대해서는 미국 특허 제2,803,566호, 제2,952,761호, 제2,991,257호, 제3,440,254호, 제3,876,968호 및 제3,900,654호 등을 참조할 수 있다.

그러나, 이 공정들에는 많은 결점들이 있는데 경제성 및 안정성 때문에 많이 쓰는 수용액 분산상을 이용할 때는 더욱 그렇다. 따라서 전도성 입자들이 기질에 잘 볼기가 어려우며 그 기질이 신축 가능한 것이거나 액상으로 적절히 젖어있지 않으며 더욱 어렵다. 초기에 부착이 잘 된다고 하더라도 긴 시간에 걸쳐 안정된 전기적 성질을 갖는 제품을 만들기가 어렵다.

상업적으로 우수한 신축 가능성 가열요소들이 균질의 아스 베스토스르 카본 입자들의 분포 액상으로 충전시킴으롬써 만들어져 왔지만 아스베스토스를 쓰면 해로운 점이 있다.

본 발명에서는 유전성 입자들로 구성된 액상 조성물을 지지체와 그 지지체에 부분적으로 삽입되고 지지체의 표면으로 튀어나와 있는 다수의 임의로 분포된 섬유질을 구성하는 기질 위에 누적시킴으로써 개선된 전도성 요소를 만들 수 있음을 발견하였다. 부분적으로 삽입된 섬유질은 가신축성 전도요소의 전기적 안정성을 개선시키는 데 특히 유용하다.

본 발명에서는 (1)지지체, 그리고 (2)지지체로부터 튀어나와 있으며 고체의 전기 전도성 물질이 그에 부착되어 있어서 전기 전도층을 형성하는 제1부분과, 지지체내에 삽입되어 있으며, 전기전도성 부착물질이 없는 제2부분을 가진 임의로 분산된 섬유질로 구성되어 있는 전기 전도성 요소를 제공하고 있다.

또한 본 발명에서는 전기 전도성 입자들로 구성되는 액상구성물을 (1)지지체와 그리고 (2) 그 지지체로부터 튀어나온 제1 부분과 그 지지체 내우베 삽입된 제2부분을 가진 임의로 분포된 섬유질로 구성되는 기질의 표출된 섬유질 위에 누적시킴으로써 전도성 요소를 제조하는 공정을 제공하고 있다.

지지체와 삽입된 섬유질 부분들은 실제로 액상 구조물의 침투가 불가능하다.

또한 전도성 요소는 일반적으로 전도층을 통하는 전류를 통과시키기 위한 적어도 두 개의 전극을 구성한다. 그러한 요소들은 히터로서 특히 유용하다. 전극이 필요없거나 하나만 있는 요소들은 마이크로 웨이브 감지기, RFI/EMI망, 전기화학공정을 위한 카본전극, 회로보오드, 그리고 집적 전기브리더로 사용된다.

지지체는 정상적으로 전기절언체이지만 전도성일 수도 있다. 또한 가신축성이거나 단단한 것이기도 하지만 본 발명에서는 가신축성인 지지체일 경우에 특히 유용하다. 가신축성인 지지체의 보기로는 직경이 15m나 그 이하인 맨드릴 주위로 적어도 90°범위 내에서도 부러지지 않고 굽혀질 수 있는 것을 들 수 있다.

우선적인 지지체는 고분자 물질의 가신축성 연속 필름으로 구성되어 있다. 그 필름은 가열되면 부드럽게 되어서 파이버들이 그 표면내부로 압찰될 수 있는 가소성 물질과 같은 균일한 조성일 수 있다. 그러나 일반적으로 그 지지체는 특히 고분자 필름형성 조성물의 연속층과 고분자 구성물의 부착층과 같은 바킹을 구성한다. 일반적으로 그 부착층은 적어도 지지체 내에 섬유질이 삽입되는 경우, 바킹보다는 연화점이 낮아서 그 부착층이 가열되는 경우 그 구조적 특성을 상실한 위험이 없기 때문에 섬유질이 그 표면내부로 압착될 수 있다.

부착층은 단일중합체, 또는 중합체 혼합물로 구성되기도 하는데 예를 들면 B-단 중합체 수지와 같은 부분적으로 경화된 수지로 된 부착물이며, 이는 섬유질이 그 안에 부분적으로 삽입된 후에는 완전히 경화된다.

바킹과 그의 부착물로 적당한 고분자 물질에는 에틸렌, 프로필렌, 염화비닐, 불화비닐, 염화비닐리덴, 불화비릴리덴, 테트라 플루오로 에틸렌, 에틸렌 테레프탈레이트, 에틸렌세바케이트, 헥사메틸렌 아디파미드, 렉실론-카프로락탐과 메틸 메타 크릴레이트, 폴리에폭사이드류, 페놀-포름 알데히드수지, 고무, 에틸렌-프로필렌고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 테프폴리머고무, 그리고 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 테르폴리머류가 있다. 우선적인 지지체는 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 폴리에틸렌의 가신축성 라미네이트이다. 그 지지체에는 파이버가 없거나 또는 적어도 임의로 분산된 파이버가 있으며 물론 그로부터 표출된 섬유질의 삽입부분은 제외되지만, 섬유질강화 중합체 필름도 지지체나 지지체의 구성분으로 쓰일 수 있다. 종종 지지체는 물의 침투가 불가능하다.

지지체는 또한 직조되거나 직조되지 않은 섬유질 물질이 될 수도 있다. 이 경우 기질에 사용되는 전도성 혼합물은 한정된 범위로 지지체를 투과한다. 그러나 표출섬유들은 그들의 화학적 및 물리적 성질 때문에 지지체로부터 분리될 수 있으며 지지체보다 큰 부분의 전도성 혼합물을 유지한다. 따라서 지지체와 표출 섬유들이 주로 임의로 분산된 섬유질들로 구성되어 있고, 지지체내의 섬유질들이 표출 섬유질들과 같다면 지지체내의 섬유의 축적밀도는 표출섬유의 축적밀도보다 실질적으로 크다.

평균 직경이 3-50 마이크론인 유리섬유, 무명, 종이, 그리고 다른 셀룰로오스 섬유, 세라부섬유 등이 적당한 섬유질들이다. 섬유질은 화학적으로 지지체와는 다른다. 섬유질은 대개 임의로 분산된 섬유들로 구성된다.

일반적으로 직조되지 않은 섬유망이 지지체내에 부분 삽입되지만 개개의 섬유들은 집적공정에 의해 지지체내에 부분적으로 삽입될 수 있다.

직조되지 않는 섬유망이 사용될 경우는 그 두께가 대개 적어도 0.05미리, 일반적으로 0.01-0.6미리미터이며, 0.13-0.25미리가 우선적이다.

각각의 섬유질들은 다수의 삽입부분 및 다수의 표출부분을 가질 수 있다. 따라서 섬유질의 표출부분은 루프 및 무한성 형태일 수도 있다. 적어도 몇몇 경우에 있어서는 부분적으로 삽입된 섬유질의 표출부분은 요소를 만드는 중에 액상 조성물이 그 층에 적용될 경우 상호간에 상대적으로 운동한다고 알려져 있다.

전동성 물질은 일반적으로 카본블랙 및 흑연과 같은 액상매체에 분산된 유전성 입자들로 구성된 구성물질의 형태로 표출섬유질에 적용되는데 상기의 액상매체는 가열과 함께 증발되어 유전성 입자들만이 섬유질에 부착되어 남아 있게 된다. 그러나 본 발명은 또한 사용된 뒤에 액상 조성물이 적용된 증발온도로부터 냉각시키거나 또는 화학반으에 의해 고화되는 액상 조성물의 사용도 언급하고 있다.

그 액상 조성물은 일반적으로 강화섬유질이 없다. 하나 혹은 그 이상의 액상 조성물이 두번, 또는 그 이상 코팅될 수 있다. 적당한 조성물은 미국 특허 제2,803,566호에 나와 있다.

전도성 물질은 코팅, 즉 두께 약 10-200마이크론인 코팅으로 섬유질 위에 누적되는데 이로써 전도층은 그 두께적체에 걸쳐서 그 내부에 임의로 분산된 다수의 공극들을 가지고 있다. 그 공극들은 열리거나 닫힌셀들이다. 전도층 두께에 걸쳐 임의로 섬유질이 분산되어 있음이 일반적이다.

전도성 물질이 수요액 분포상으로 사용될 경우, 특히 표출 섬유질들이 유리섬유인 경우 부착시키기 전에 그 섬유질들을 양이온 가습제의 수용액으로 씻을 수 있다. 이로써 유전입자들으 섬유질에 대한 부착력이 증강된다.

액상 조성물은 실크 스크린 프린팅이나 그라비아 프린팅 등의 프린팅, 또는 페인팅이나 분사 등과 같은 적당한 방법으로 기질에 쓰일 수 있다.

그 조성물은 예정된 형태로 프린팅하거나 다른 면적에서 사용되는 액상 조성물을 변화시킴으로써 균일하게 혹은 비균일하게 사용될 수 있다.

이것은 특히 가열요소에 유용하다. 액상 조성물의 비균일적용은 비균일 발열이 요구되는 가열요소를 만드는데 쓰일 수 있다. 비균일 프린팅은 또한 다수의 가열 판넬을 구성하는 히터의 제작에 유용한 데 그의 각 가열 판넬들은 서로 분리된 채로 전극들에 연결되어서 어떤 결합이 발생될 경우 그것이 히터를 따라 확대될 수가 없다. 그 판넬들이 단지 좁은 거리만큼씩 분리되어 있다면 히터의 발열은 비교적 균일해질 수 있다.

전극도 아울러 구성하는 요소들을 만드는 데 있어서 그 전극은 섬유질들이 부분적으로 삽입되기 전에 지지체 위에 위치할 수 있거나 액상 조성물의 사용 이전에 부분적으로 삽입된 섬유질의 상부, 또는 유전층이 형성된 이후에 그것의 상부에 위치할 수 있다. 전도성 부착물질이 전극을 유전층과 연결시키는데 사용될 수 있다. 공지의 스트립 전극들이 우선적으로 사용된다.

적절히 선태된 물질을 써서 본 발명의 광범위한 전압, 즉 12-600볼트, 일반적으로 110-220볼트의 전압과 150℃ 및 그 이상의 온도에서도 조작되는 히터를 제작하는데 이용된다.

새로운 요소에서는 지지체의 한 표면 이상, 즉 가신축성 중합체 필름의 반대쪽면에 지지된 유전층이 있을 수도 있다. 그 요소들은 상호간에, 또는 다른 유전층과 압연되어 층층의 구조물로 될 수 있다.

한 구체적인 장치에서는 그 요소가 지지체와 떨어진 유전층의 표면에 유지된 절연 중합체증을 구성하고 있어서 그 요소의 중성 밴딩 축이 유전층을 지나게 된다. 일반적을 절연층을 바킹층과 부착층을 구성하는데 이것은 가압 및 가열하에서 압연되어서 코팅된 표출 섬유질이 부착층에 삽입되게 된다. 부착층은 그것이 유전층내의 모든 공극을 채우도록 되어 있다. 도면에 따라 본 발명을 구체적으로 살펴보기로 한다.

본 요소는 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 포리에틸렌의 라미네이트인 가신축성 지지체(1), 지지체의 포리에틸렌 표면내에 부분적으로 삽입된 유리섬유의 무정형 직조물(2), 그 직조물에 삽입되기 전에 폴리에틸렌 표면에 위치되는 스트립 전극(3)과 (3a), 그리고 전극 사이부분의 직조물 위의 판넬(4), (4a), (4b)의 형태로서 전국들 위에 연속적인 형태로 직조물 위에 프린트된 수용액상의 유전성 입자 조성물의 건조된 잔류물로 구성되어 있다.

본 발명은 다음의 실시예에 의해 더욱 구체적으로 설명될 것이다.

여기에서 부분은 중량부분을 의미한다.

[실시예]

바인더 A50 부분, 바인더 B50 부분, 그리고 유전성 혼합물 100 부분을 혼합시켜서 액상의 유전조성물을 제조한다.

유전성 혼합물의 제조 : 샤비니간 아세틸렌 블락 260 부분, 벌칸XC-72("기름난로 카본블락"과 물 1882부분을 혼합시키고 이를 최소 하루동안 방치한다.

바인더 A의 제조 : 혼합 탱크 내에서 탈이온수 17부분, 실리카 40%를 함유하는 수용액상 크로이달실리카졸 200부분(상표면으로는 루독스 HS-40)과 같은 것, 에틸과 부틸 아크릴레이트의 공중합체(AC-61X오 같은 것)를 구성하는 아크릴 라텍스 부착물, 그리고 혼합물의 pH를 9.9정도로 조정하기 위한 절절한 암모늄 수산화물을 혼합하고 여기에 3부분의 디시안 디아미 테포름알데히드 농축물을 함유하는 탈이온수 128부분을 첨가한 뒤 밤새 놔둔다.

이 실리카 분산액 204 부분과 벤토나이트 점토 68 부분을 혼합하고 이 혼합물을 최소 24시간 방지하여 바인더 A가 제조된다.

바인더 B의 제조 : 혼합 탱크 내에서 바인 더A에 사용된 실리카졸 200부분, 바인더 A에 사용된 아크릴부착체 126 부분, 그리고 pH를 약 9.9로 조정하는 데 사용되는 적절한 암모늄 수산화물을 혼합시킨 뒤 여기에 바인더 A에 사용된 습화제 5 부분을 함유하는 탈 이온수 88 부분을 첨가하여 24시간동안 놔둔다.

전도성 요소의 제조 : 너비 1.25cm, 두께 0.013cm인 니켈로 된 두개의 스트립을 폴리에틸렌테레프탈레이트(두께 0.013cm)와 폴리에틸렌(두께 0.005cm)의 라미네이트를 구성하는 가신축성 스트립의 폴리에틸렌 면의 길이에 따른 가장자리에 평행하게 위치시켰다.

임의로 짠 유리섬유의 직조물(두께 0.0075cm)을 가열 가압하에서 폴리에틸렌 표면 위에 위치시켰다.(유리섬유의 평균 직경 3.8 마이크론).

다음에 느슨한 섬유질을 제거하기 위해 탈이온수 99.8 부분, 바인더 A에 사용된 양이온 가습제 0.1부분, 그리고 트리톤 CF 10으로 알려저 있는 비이온성 계면활성제 0.1 부분으로 구성된 용액을 써서 그 표면을 세척하였다.

전도성 액상 조성물을 200 메쉬의 스크린(체구경 0.0075cm)을 써서 그 표면 위에 실크 스크린 프린트되었다. 그 조성물을 두번 입혔는데 이는 완전한 코팅을 위한 것이며, 두번째 입힘은 첫번째 입힌 것이 마르기 전에 수행되었다.

그 전도성 조성물은 두 개의 금속 스트립 전극과 전기적인 접촉을 하고 있으며 급속 스트립 사이의 부분위에 완전하게 뻗어 있다. 그 조성물은 건조되도록 하였으며, 폴리에틸렌 레프탈레이트와 폴레에틸렌 필름의 가신축성 라미네이트의 상부층은 전도성 조성물과 지지체로 압연되었다.

이로부터 얻은 가열요소는 그 저항이 스퀘어당 약 500오옴이며, 고류 110볼트에 연결되었을 경우는 스퀘어당 약 24와트의 와트밀도를 가지고 있었다.

Claims (1)

1. 지지체 및 지지체상에 불규칙하게 분포돌출하여 그체의 도전성 물질과 접착상태로서 도전층을 형성하는 제1부분과 그 지지체속에 박혀서 도정층과 사실상 분리된 제2부분으로 이루어진 제2부분으로 섬유질로 구성한 전기전도성 요소.

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