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KR930001591B1 - 가열 가능한 시이트조립체 - Google Patents

가열 가능한 시이트조립체 Download PDF

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KR930001591B1
KR930001591B1 KR1019890016927A KR890016927A KR930001591B1 KR 930001591 B1 KR930001591 B1 KR 930001591B1 KR 1019890016927 A KR1019890016927 A KR 1019890016927A KR 890016927 A KR890016927 A KR 890016927A KR 930001591 B1 KR930001591 B1 KR 930001591B1
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heatable
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carbon fiber
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마꼬도 니시무라
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마꼬도 니시무라
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Abstract

내용 없음.

Description

가열 가능한 시이트조립체
제1도는 본 발명에 따른 바람직한 가열 가능 시이트 조립체의 전개 사시도.
제2도는 본 발명에 따른 또 하나의 바람직한 가열가능 시이트 조립체의 전개 사시도.
제3도는 본 발명에 사용된 바람직한 전기전도성 금속 박편의 사시도.
제4도는 본 발명에 따른 또 하나의 가열가능 시이트 조립체의 전개 사시도.
제5도는 실시예 1에서 얻은 가열가능 시이트 조립체의 방사열과 가열된 시이트 온도를 나타내는 도표.
제6도는 실시예 2에서 얻은 가열가능 시이트 조립체의 방사열과 가열된 시이트 온도를 나타내는 도표.
제7도는 실시예 3에서 얻은 가열가능 시이트 조립체의 방사열과 가열된 시이트 온도를 나타내는 도표.
제8도는 시험예 1에서 행한 원적외선 방사테스트 결과를 나타내는 도표.
본 발명은 가열가능한 시이트 조립체, 더욱 상세하게는 원하는 어떤 형태로도 절단할 수 있고, 무엇보다도 열저장 능력이 있는 가열 가능한 시이트 조립체에 관한 것이다.
종래 기술에서, 탄소섬유를 함유하고, 예를들면 플로어히터, 원예설비, 침구, 헬스기구 또는 가축우리에 사용되는 가열 가능한 시이트 조립체에 관해 여러 제안이 있었다. 예를들면 일본공개공보 제18702/1975호에는 아크릴로니트릴형 합성수지펄프와 탄소섬유를 함유한 종이같은 조성물이 개시되어 있다. 또한 일본공개 특허공보 제281293/1978호에는 탄소섬유와 천연펄프를 제지기술로 혼합하여 얻어지는 가열 가능한 시이트가 개시되어 있다.
그러나 종래의 가열가능한 시이트조립체는 전극이 동일평면상의 반대쪽에 설치되므로 정사각형 또는 직사각형과 같이 사각형으로는 될 수 있지만 예를들어 도오닛 형이 될 수는 없으므로 가열가능 시이트 조립체 자체의 형상이 제한되는 결점이 있다.
종래의 가열가능 시이트 조립체는 또한 전극이 동일 평면상에 놓여져 서로 위치하므로 전극간 가열 가능 시이트 조립체의 전기저항이 증가되어 가열가능 시이트 조립체에서의 안정한 전기저항과 온도특성을 얻기가 상당히 어렵다.
또한, 지금까지 열저장 기능이 있을뿐 아니라 원적외선을 방사할 수 있는, 전극을 구비한 가열기능 시이트 조립체가 없었다.
본 발명의 주목적은 원하는 형태로 만들 수 있고, 안정한 온도와 열저장 특성을 지닌 가열 가능한 시이트 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 하나의 목적은 적은 전력을 소비하고서도 원하는 온도를 얻을 수 있어 경제적으로 아주 가치있는 가열 가능한 시이트 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 하나의 목적은 뛰어난 열저장기능과 원적외선 방사에 위한 가열기능이 있는 가열 가능한 시이트 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 상기한 목적 및 다른 목적은 이하 설명에서 명확해질 것이다.
본 발명에 따르면, 전기적으로 가열되는 시이트, 시이트의 양 표면에 가하는 도전성 금속 박편 및 각 금속 박편에 부착된 전극으로 이루어지는 가열 가능한 시이트 조립체가 제공된다.
본 발명은 도면을 참고로 하여 아래에서 상세히 설명될 것이다. 본 발명은 도면과 관련하여 여기에 기재된 상세한 부분에 제한되지 않음을 주의해야 한다.
제 1도에 대해 언급하면, 가열되는 시이트(1)는 소정량의 전기를 거기에 공급하면 원하는 온도로 가열할 수 있다. 시이트(1)는 예를들면 카본블랙과 혼합한 수지의 시이트, 카본블랙과 혼합한 수지로 함침한 천, 제지기술로 만든 탄소섬유와 펄프의 시이트 및 제지기술로 만들고 수지로 함침시킨 탄소섬유와 펄프의 시이트가 있다.
제지기술로 만들어지는 시이트의 탄소섬유는 바람직하게는 폴리아크릴로니트릴형 탄소섬유 및/또는 피치형 탄소섬유이다. 가장 바람직한 것은 적어도 2가지의 다른 길이의 섬유, 즉 길이가 3㎜ 이상 5㎜미만인 섬유와 길이가 5㎜이상 10㎜미만인 섬유로 이루어진 탄소섬유이다. 탄소섬유의 두께에 대해서는 제한이 없지만 바람직하게는 4 내지 10㎛이고, 더욱 바람직하게는 6 내지 8㎛이다.
펄프는 바람직하게는 식물성 펄프이고, 거기에 필요로 한다면 합성펄프를 혼합할 수 있다. 식물성 펄프는 바람직하게는 목질섬유, 씨 안뺀 목화섬유, 인피섬유, 잎섬유 및 그라미네드(Graminede)과의 섬유를 들 수 있다. 합성 펄프를 얻기 위한 출발공급 단량체는 바람직하게는 아크릴로니트릴, 비닐아세테이트, 염화비닐, 염화비닐리덴, (메타)아크릴산 또는 (메타)아크릴레이트, (메타)아크릴아미드, 스티렌, 비닐피리딘, 술포 또는 술폰산염을 함유한 비닐단량체, 술폰 또는 술폰산염을 함유한 알릴단량체, 비닐알코올 및 그의 혼합물로부터 선택된다. 식물성 펄프와 합성펄프의 두께는 100㎛이하가 바람직하고 10 내지 80㎛가 더욱 바람직하다.
탄소섬유와 펄프의 시이트는 탄소섬유와 펄프를 함께 혼합하고 분산시키는 제지방법으로 제조할 수 있다.
탄소섬유와 펄프의 혼합비는 바람직하게는 3 내지 20중량%, 더욱 바람직하게는 8 내지 12중량%의 탄소섬유와 97 내지 80중량%, 더욱 바람직하게는 92 내지 88중량%의 펄프이다. 탄소섬유의 함량이 3중량%미만이면, 전기저항이 증가되어 원하는 가열온도를 얻을 수 없다. 반대로 탄소섬유의 함량이 20중량%를 넘으면 분산율이 나빠져 안정한 전기저항을 얻을 수 없다.
시이트에 함유된 수지는 바람직하게는 열변형 온도가 60℃이상이고, 실리콘수지, 페놀수지, 요소수지, 멜라민수지, 폴리에스테르, 에폭시수지, 디알릴프탈레이트수지, 염화비닐수지, 폴리스티렌, SAN수지, ABS수지, 메틸 메타크릴레이트수지, 폴리프로필렌, 폴리아미드, 폴리아세탈, 폴리카르보네이트, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리(4-메틸렌펜텐-1) 및 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택된다.
가열가능 시이트(1)와 실제적으로 같은 모양과 크기의 전기전도성 금속박편(2a)을 통상의 우레탄 또는 수지형 접착제로 시이트(1)의 상부표면에 고정시키고, 박편(2a)과 유사한 또 하나의 도전성 금속박편(2b)을 시이트(1)의 하부표면에 고정시킨다. 전기전도성만 있으면 금속박편(2a, 2b)에 제한이 없지만 알루미늄, 구리, 니켈, 스테인레스강 및 그 혼합물의 박편으로 이루어지는 군으로부터 선택하는 것이 바람직하다. 한편 필요로 한다면 전기전도성 금속박편(2a, 2b)의 두께가 수 ㎛ 내지 수 ㎜ 범위에서 변할 수 있지만 가열가능 시이트 조립체를 더욱 유연하게 하도록 30 내지 100㎛ 범위가 바람직하다.
각각의 도전성 금속박편(2a, 2b)은 전극(3)과 전도체(4)가 구비되어 있다. 소정강도의 전류가 도체(4)내에 흐르면, 전류는 가열가능 시이트(1)를 통해 시이트(1) 두께방향 즉 수직 방향으로 흘러 시이트(1)를 소정온도까지 가열시킨다. 시이트(1)와 실제적으로 크기와 형태가 같은 금속박편(2a, 2b)은 가열된 시이트(1)로부터 방출되는 열을 저장하는 유리한 작용을 한다.
전기전도성 금속박편(2a, 2b)과 접촉하기만 하면 전극(3)의 설치위치에 제한이 없다. 따라서 전극(3)은 제1도에서 보는 것처럼 금속박편(2a, 2b)과 함께 구성요소로서 형성되거나 별개로 제조하여 그후에 박편에 부착시킬 수 있다.
제2도는 도우닛형의 가열가능 시이트 조립체의 전개사시도이다. 도면부호(5)는 가열가능 시이트를 나타내고, 도면부호(6a, 6b)는 각각 가열가능 시이트(5)의 하부면과 상부면에 부착된 도우닛형 전기전도성 금속박편을 나타낸다. 가열가능 시이트(5)와 거기에 부착된 전기전도성 금속박편(6a, 6b)으로 이루어진 시이트 조립체를 제조하기 위해, 전기전도성 금속박편(2a, 2b)을 제1도에 나타낸 가열가능 시이트(1)에 부착시키고 시이트(1)와 금속박편(2a, 2b)을 원형으로 자른다.
시이트-박편 조립체의 중심부를 천공기와 같은 것으로 구멍을 뚫어, 공동(空洞)부분(9)을 만들어 도우닛형 가열가능시이트조립체를 만든다. 바꿔말하면, 제1도에 나타낸 것처럼 전극이 아직 구비되지 않은 기본형태의 정사각형 또는 직사각형 시이트-박편 조립체로부터 원하는 어떤 형태로든 절단할 수 있다.
그런 후에 제2도에 나타낸 것처럼 전기전도성 금속박편(6a, 6b) 각각에 전극(7)과 도체(8)를 설치하여 도우닛형을 포함해서 원하는 형태의 가열가능 시이트 조립체를 제조한다.
제3도는 전기전도성 금속박편(10)의 변형을 나타내는 사시도이다.
박편(10)에는 시이트와 금속박편(10)간의 층간박락을 방지하고, 가열된 시이트로부터의 열을 더욱 효과적으로 전하기 위해 다수의 관통구멍(11)이 있다. 관통구멍의 직경은 시이트의 크기와 두께에 따라 변할 수 있다. 층간 박락을 방지하기 위해 전기전도성 금속박편(10)을 제1도 또는 제2도의 금속시이트(2a, 2b, 6a, 6b)대신에 가열가능 시이트에 부착시키고, 열변형 온도가 60℃이상인 전술한 수지를 금속박편(10)에 가한다. 코팅된 수지는 가열가능 시이트(1, 5)와 전기전도성 금속박편(10)을 시이트(1, 5)와 전기전도성 금속박편(10)간의 접촉점에서와 관통구멍(11)위치에서 서로 부착하도록 하여 층간 박락이 일어나는 것을 방지하는데 효과적이다. 수지는 예를 들면 라이네이션으로 가할 수 있다.
수지코팅은 층간 박락을 방지하는데 뿐 아니라 가열 가능 시이트 조립체의 내후성과 기계적 강도를 향상 시키는데 효과적이다. 상기한 수지 코팅외에 또는 대신, 가열가능 시이트 조립체는 직포, 부직포 및 아크릴 섬유 또는 폴리에스테르 섬유와 같은 합성섬유로 이루어지는 군으로부터 선택한 코팅재료로 코팅할 수 있다.
제3도에 나타낸 것처럼 관통구멍(11)이 있는 전기 전도성 금속박편(10)을 구비한 가열가능 시이트 조립체는 제1도와 제2도에 나타낸 박편(2a, 2b, 6a, 6b)고유의 열저장기능 외에도 관통구멍으로부터 파장이 5 내지 20㎛인 원적외선을 방사하여 적당한 가열을 할 수있다.
제4도에서 전극(22)과 도체(23)가 구비되어 있고 다수의 관통구멍(24)이 있는 도전성 금속박편(20a)은 가열가능 시이트(21)의 상부표면에 부착되어 있고 전극(22)과 도체(23)가 구비된 또 하나의 도전성 금속박편(20b)은 시이트(21)의 하부표면에 부착되어 있다.
즉, 전기전도성 금속박편(20a)은 제3도에 나타낸 전기전도성 금속박편(10)과 유사하고,전기전도성 금속박편(20b)은 제1도에 나타낸 전기전도성 금속박편(2a, 2b)과 유사하다. 따라서 다수의 관통구멍(24)이 있는 전기전도성 금속박편(20a)과 관통구멍(24)이 없는 전기전도성 금속박편을 조합하여 사용하면 열저장 특성과 적외선 방사로 인한 적당한 가열기능을 더욱 효과적으로 나타낼 수 있다. 본 발명의 가열가능 시이트 조립체에는 가열가능 시이트의 양표면에 부착된 전기전도성 금속박편이 포함되기 때문에 전극을 전기전도성 금속박편의 원하는 어느 위치에 있도록 하면서 어떤 원하는 형상과 크기로도 매우 용이하게 제작할 수 있다.
또한 시이트 조립체의 수직방향, 즉 그 두께를 따라 전류가 흐르므로 전극간의 거리는 종래 시스템에 비해 짧아지고 따라서 전기저항이 감소된다. 결과적으로 탄소섬유와 식물성 펄프를 함유한 가열가능시이트의 온도 특성은 전기적 손실도 감소되면서 종래 시스템에 비해 안정화 된다. 또한 전기전도성 금속박편은 열저장기능을 나타내기 때문에 같은 전력소비에 대해 종래 시스템에서 보다 약 10℃ 높은 온도를 얻을 수 있으므로 현저한 경제적 이점이 있다.
더욱이 전기전도성 금속박편에 다수의 관통구멍이 있어 열저장 기능외에도 원적외선 방사에 의해 적당한 가열을 하면서 가열가능 시이트와 전기전도성 금속박편간의 층간 박락을 방지할 수 있게 된다.
본 가열 가능 시이트 조립체는 바람직하게는 화장실 시트, 의자 또는 의복에 사용하기 위해 사용자의 선체에 직접 접하여 사용될 수 있는데 관통구멍이 없는 도전성 금속 박편과 관통구멍이 있는 도전성 박편을 조합함으로써 더욱 유리하게 열을 저장하고 적당하게 가열할 수 있기 때문이다.
[실시예]
본 발명은 몇몇 실시예를 참고로 하여 더욱 상세히 설명될 것이다. 이러한 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하지는 않는다.
[실시예 1]
길이가 8㎜인 폴리아크릴니트릴(PAN)형 탄소섬유 0.8g, 마닐라펄프 7.603g 및 크래프트 펄프(N-BKP) 5, 76g을 물과 함께 소형 테스트 믹서에 넣고 성분들을 분산시키기 위해 10초 동안 교반 혼합하였다.
그런후에 길이가 4㎜인 PAN형 탄소섬유 0.8g을 시스템에 가하고 결과의 혼합물을 10초 동안 더 교반 혼합하였다.
생성된 액체 분산물은 크기가 800×500㎜인 태핑머신(tapping machine)에 따르고 제지방법을 사용하여 평량(basis weight)이 35g/㎡인 시이트로 만들었다.
그런후에 시이트를 건조드럼에 통과시켜 두께가 95㎛이고 탄소섬유와 식물성 펄프로 이루어진 가열가능 시이트를 만들었다. 그런후에 크기가 800×500㎜이고 두께가 50㎛인 스테인레스강 박편을 제조하고 시이트의 양면에 데라오까 세이사꾸쇼오 사에서 제조한 알루미늄 박편테이프로 접착시켰다. 전도체와 조립되는 전극을 시이트면에 부착된 스테인레스강 박편 각각에 설치하여 가열가능 시이트 조립체를 만들었다. 제조된 가열가능 시이트 조립체로부터 20㎝ 거리를 둔 위치에서 방사열과 가열된 스테인레스강 박편의 온도를 AC 100V와 370W의 일정한 조건하에서 측정하였다.
방사열은 호리바세이사꾸쇼오사에서 제작 판매하는 "IP-330"이란 상표명의 방사온도계를 사용하여 측정하고, 가열된 시이트의 온도는 사또 게이료 MFG사에서 제작 판매하는 "PC-8200"이란 상표명의 전자온도계를 사용하여 측정하였다.
결과는 제5도에 그래프 형태로 나타내었다.
[실시예 2]
10×10㎝당 9개의 관통구멍의 비율로 직경이 3㎜인 다수의 관통구멍이 있고 크기가 800×500㎜, 두께가 5㎛인 스테인레스강 박편을 실시예 1에서 얻은 가열가능 시이트의 상부표면에 가하는 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 가열가능한 시이트 조립체를 제조하고, 가열된 방사열과 시이트의 온도를 측정하였다.
결과는 제6도의 그래프에 나타내었다.
[실시예 3]
10×10㎝당 9개의 관통구멍의 비율로 직경이 3㎜인 다수의 관통구멍이 있고 크기가 800×500㎜, 두께가 5㎛인 스테인레스강 박편을 실시예 1에서 얻은 가열가능 시이트의 상부 및 하부표면 각각에 가하는 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 가열가능한 시이트 조립체를 제조하고, 가열된 방사열과 시이트의 온도를 측정하였다.
결과는 제7도의 그래프에 나타내었다.
[시험예 1]
실시예 2와 3에서 제조한 가열가능 시이트 조립체 각각의 표면온도를 21.5℃의 분위기 온도에서 38℃로 올리고, 다수의 관통구멍이 있는 스테인레스강 박편이 부착되어 있는 시이트 조립체의 상부쪽에서 스펙트럼방출 및 파장을 측정하였다. 파장이 5 내지 20㎛인 원적외선이 약 100% 방출됨을 발견하였다. 측정결과는 제8도의 그래프로 나타내었다.
따라서 상기 사실로부터 가열가능 시이트의 양쪽에 부착된 실시예 1에 따른 전기전도성 금속박편을 포함한 가열가능 시이트 조립체는 뛰어난 열저장 기능을 나타내고, 한편 시이트의 한쪽에 부착된 실시예 2에 따른 다수의 관통구멍이 있는 전기전도성 가열가능 금속박편이 있는 가열가능 시이트 조립체는 열저장 기능과 균형잡힌 원적외선 방사로 인한 적당한 가열 기능을 나타낸다.
원적외선 방사로 인한 적당한 가열효과는 무엇보다도 각각 다수의 관통구멍이 있는 전기전도성 금속박편이 가열가능 시이트 양쪽면에 부착되어 있는 가열가능 시이트 조립체로 얻을 수 있다.

Claims (7)

  1. 전기적으로 가열되는 시이트, 상기한 시이트의 양면에 가해지는 전기전도성 금속박편 및 상기한 금속박편 각각에 부착되는 전극으로 이루어지며, 상기한 시이트가 카본 블랙과 혼합된 수지의 시이트, 카본블랙과 혼합된 수지로 함침된 천, 제지방법으로 제조된 탄소섬유와 펄프의 시이트, 및 제지방법으로 제조되고 수지로 함침된 탄소섬유와 펄프의 시이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 가열 가능한 시이트 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 상기한 탄소섬유와 펄프의 시이트가 적어도 길이가 3㎜이상 5㎜미만인 제1군의 탄소섬유와 길이가 5㎜이상 10㎜미만인 제2군의 탄소섬유를 함유하는 것을 특징으로 하는 가열 가능한 시이트 조립체.
  3. 제1항에 있어서, 탄소섬유와 펄프의 시이트에 함유된 펄프가 식물성 섬유, 합성섬유 및 그의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 가열 가능한 시이트 조립체.
  4. 제1항에 있어서, 탄소섬유가 3 내지 20중량%의 양으로, 펄프가 97 내지 80중량%의 양으로 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 가열 가능한 시이트 조립체.
  5. 제1항에 있어서, 수지의 열변형온도가 60℃이상인 것을 특징으로 하는 가열 가능한 시이트 조립체.
  6. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 상기 금속박편에 다수의 관통구멍이 있는 것을 특징으로 하는 가열 가능한 시이트 조립체.
  7. 제1항에 있어서, 시이트 조립체가 열변형 온도가 60℃이상인 수지, 직포, 부직포, 합성섬유 및 그의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택한 코팅재료로 코팅되는 것을 특징으로 하는 가열 가능한 시이트 조립체.
KR1019890016927A 1988-12-06 1989-11-21 가열 가능한 시이트조립체 KR930001591B1 (ko)

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