본 발명은 발열 시트 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부에서 전원이 공급되어 소정온도로 발열 되도록 액상 실리콘고무와 도전성 카본블랙을 혼합하여 이루어진 도전성 조성물을 성형틀에서 성형 및 경화단계 거쳐 제조된 발열체의 상/하부에 발포원단, 보온층, 반사층, 방습층, 마감층을 순차적으로 합지하여 발열 시트를 제조하고 특히, 상기 발열체의 상/하부에 합지되는 발포원단은 발열체 내부로 습기의 침투를 방지하며 절연효과가 뛰어나 쾌적하고 안전하게 발열 시트를 이용할 수 있는 발열 시트를 제조하는 발열 시트 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 발열 시트는 환부 치료 목적으로 사용되는 의료용 매트, 겨울철 과도한 난방비의 지출을 방지하며 실생활에 직접적으로 사용되는 가정용 매트로 사용되는 목적에 따라 의료용 매트, 가정용 매트로 다양하게 제작되어 왔다.

이러한 통상적인 발열 시트의 구성은, 대부분 카본과 동선으로 구성된 도전선으로 이루어진 면상발열체 또는 카본사와 동선을 직조한 발열체의 상/하부에 마감층를 합지하여 발열 시트를 제작한 후 외부에서 상기 발열체에 전원을 인가하여 상기 발열체는 소정온도로 발열되고 소정온도 발열된 발열 시트를 사용되는 목적에 따라 의료용 매트, 가정용 매트로 다양하게 사용되어 왔다.

상기와 같은 통상적인 제조방법으로 제조된 발열 시트는, 마감지 내부로 습기가 침투하여 발열체는 습기에 의한 누전이 발생하여 사용중 화재 및 안전사고가 발생되는 문제점이 있어 이를 해결하고자 한다.

또한, 발열 시트의 장시간 사용 및 과도한 형태의 변형에 따라 발열체는 일부분이 끊어져 전기적 단락이 발생하여 전기를 인가시 발열체 내부로 전원이 원활히 공급되지 않으며, 단락 부분에서 전기적 충격에 의한 화재 및 감전에 의한 안전사고가 발생하는 문제점이 있어 이를 해결하고자 한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 외부에서 공급되는 전원을 통해 소정온도로 발열되도록 액상 실리콘고무와 도전성 카본블랙을 혼합하여 이루어진 도전성 조성물을 성형틀에서 성형 및 경화단계 거쳐 제조된 발열체의 상/하부에 발포원단, 보온층, 반사층, 방습층, 마감층을 순차적으로 합지하여 제조함으로 발열체 내부로 습기의 침투를 방지하여, 습기에 의한 발열체의 누전을 미연에 방지할 수 있으며, 상기 발열체의 상/하부에 합지되는 발포원단은 발열체 내부로 습기의 침투를 방지하며 절연효과가 뛰어나 쾌적하고 안전하게 발열 시트를 이용할 수 있는 발열 시트를 제조하는 발열 시트 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 발열 시트 제조방법은, 열을 발산하는 발열체를 제작하는 발열체제작단계; 발포원단을 제조하는 발포원단제조단계; 상기 발열체 상/하부에 발포원단을 합지하는 발포원단합지단계; 상기 발포원단 상부에 보온층 및 하부에 반사층을 합지하는 제1합지단계; 및 상기 보온층 상부에 마감층을 합지하고, 상기 반사층 하부에 방습층을 합지하는 제2합지단계;로 이루어지는 발열 시트 제조방법에 있어서,

상기 발포원단제조단계는, 고형제를 가열탱크에 주입하여 500℃ 에서 5 ~ 10초간 용해하는 고형제용해단계; 용해된 고형제를 혼합탱크에서 발포제와 혼합하는 발포혼합액제조단계; 혼합된 발포혼합액을 발포라인에 도포하는 발포혼합액도포단계; 발포라인에 도포된 발포혼합액을 60℃ ~ 120℃ 에서 5 ~ 10초간 가열하여 발포혼합액을 발포시켜 발포원단을 생산하는 발포원단제조단계; 및 발포된 발포원단을 소정 두께로 제단하는 발포원단제단단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 발열체제작단계는, 액상 실리콘고무와 도전성 카본블랙을 혼합하여 도전성 조성물을 제작하는 도전성 조성물제작단계; 상기 도전성 조성물에 희석제를 교반하는 교반단계; 일정한 성형틀에 교반된 상기 도전성 조성물을 성형 및 경화시키는 경화단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고형체는, 폴리에틸렌(PE : Polyethylene), 폴리우레탄(PU : Polyurethane), 폴리염화비닐(PVC : PolyvinyChloride), 폴리프로필렌(PP : Polypropylene) 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 발포원단합지단계는, 상기 발열체의 상/하부에 발포원단을 합지하며 가열수단에 의하여 상기 발포원단의 내측 표면을 100℃ ~ 150℃의 불꽃으로 가열하며 압축롤러로 이동시켜 1TON의 압력으로 3 ~ 5초간 상기 발포원단과 발열체를 압축 합지하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1합지방법은, 상기 발포원단 상부에 보온층을 합지하고 상기 발포원단 하부에 반사층을 합지한 후 가열압출롤러에서 200℃ ~ 250℃로 3 ~ 5초간 1ton 압력으로 열융착하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2합지방법은, 상기 보온층 상부에 마감층을 합지하고 상기 반사층 하부에 방습층을 합지한 후 가열압출롤러에서 200℃ ~ 250℃로 3 ~ 5초간 1ton 압력으로 열융착하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보온층 및 방습층은, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET: polyethylen terephthalate, 폴리에틸렌(PE : Polyethylene), 폴리프로필렌(PP : Polypropylene) 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 반사층은, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET: polyethylen terephthalate, 폴리에틸렌(PE : Polyethylene), 폴리프로필렌(PP : Polypropylene) 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 마감층는, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET: polyethylen terephthalate, 폴리에틸렌(PE : Polyethylene), 폴리프로필렌(PP : Polypropylene) 중 어느 하나로 이루어져 상기 보온층 상부에 합지된 마감층의 상부에 모노륨, 강화마루, 테코타일중 어느 하나로 이루어진 보조마감층을 합지하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 실리콘고무와 도전성 카본블랙을 혼합하여 도전성 조성물로 발열체를 제작하므로, 상기 발열체 내부에 습기의 침투를 원천적으로 차단하여 누전에 의한 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 발열체의 상/하부에 합지되는 발포원단은 발열체 내부로 습기의 침투를 방지하며 절연효과가 뛰어나 쾌적하고 안전하게 발열 시트를 이용할 수 있으며, 특히 메쉬구조로 제조된 발열체는 발열체 내부의 일부분이 단락되어도 전원은 우회되어 상기 발열체로 원활히 공급되어 발열 시트의 교체에 따른 비용을 줄일 수 있는 효과가 있으며, 발열 시트를 대량 생산할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 따른 발열체를 나타낸 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 발포혼합물을 제조하는 제조방법을 나타낸 도면,

도 3은 본 발명에 따른 발포원단을 제조하는 제조방법을 나타낸 도면,

도 4는 본 발명에 따른 발포원단과 발열체를 합지하는 상태를 나타낸 도면,

도 5는 본 발명에 따른 발열 시트 제조하는 방법을 나타낸 도면,

도 6은 본 발명에 따른 발열 시트를 나타낸 도면,

도 7은 본 발명에 따른 발열 시트를 제조하는 제조방법을 나타낸 순서도,

도 8은 본 발명에 따른 발열체를 제조하는 제조방법을 나타낸 순서도,

도 9느 본 발명에 따른 발포원단 제조방법을 나타낸 순서도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 발열 시트 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 따른 발열체를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 발포혼합물을 제조하는 제조방법을 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 발포원단을 제조하는 제조방법을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 발포원단과 발열체를 합지하는 상태를 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 발열 시트 제조하는 방법을 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 발열 시트를 나타낸 도면이며, 도 7은 본 발명에 따른 발열 시트를 제조하는 제조방법을 나타낸 순서도이고, 도 8은 본 발명에 따른 발열체를 제조하는 제조방법을 나타낸 순서도이며, 도 9느 본 발명에 따른 발포원단 제조방법을 나타낸 순서도이다.

도 1 내지 도 9에 도시된 바와 같이 본 발명의 발열 시트 제조방법은,

1) 열을 발산하는 발열체(100)를 제작하는 발열체제작단계;(S100)

2) 발포원단(200)을 제조하는 발포원단제조단계;(S200)

3) 상기 발열체(100) 상/하부에 발포원단(200)을 합지하는 발포원단합지단계;(S300)

4) 상기 발포원단(200) 상부에 보온층(300) 및 하부에 반사층(400)을 합지하는 제1합지단계;(S500) 및

5) 상기 보온층(300) 상부에 마감층(600)을 합지하고, 상기 반사층(400) 하부에 방습층(500)을 합지하는 제2합지단계;(S600)

로 이루어지며, 각각의 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

< 1. 발열체제작 >

상기 발열체(100)는 외부에서 공급되는 전원을 공급받아 소정온도의 열을 발산하게 되는 것으로 상기 발열체(100)를 제작하는 발열체제작단계(S100)는, 액상 실리콘고무와 도전성 카본블랙을 혼합하여 도전성 조성물을 제작하는 도전성 조성물제작단계(S100')와, 액상 실리콘고무와 도전성 카본블랙을 혼합하여 제작된 도전성 조성물에 희석제를 교반하는 교반단계(S200')를 거친다.

또한, 상기 교반단계(S200')를 거친 도전성 조성물을 일정한 성형틀에서 상기 도전성 조성물을 성형 및 경화시키는 경화단계(S300')를 거쳐 상기 발열체(100)를 제작하게 된다.

특히, 상기 발열체(100)는, 액상 실리콘고무와 도전성 카본블랙을 혼합하여 이루어진 도전성 조성물을 성형틀(미도시)에서 성형 및 경화단계를 거쳐 메쉬구조로 발열체(100)가 구성되게 된다.

상기 조성물제작단계(S100')는 액상실리콘고무와 도전성 카본블랙의 혼합으로 이루어지거나 또는 액상 실리콘고무와 흑연분말의 혼합물로 이루어진 전도성 조성물로, 각각의 조성물의 혼합비율은 액상 실리콘고무와 도전성카본블랙의 질량비는 100:1 ~ 15, 액상실리콘고무와 흑연 분말의 질량비는100:10 ~150으로 이루어지고 이렇게 조성된 조성물을 혼합하여 도전성 조성물을 제작한 후, 액상실리콘고무와 도전성 카본블랙의 혼합물에 액상 실리콘고무의 질량 대비 1~100% 비율로 희석제를 첨가하여 교반하는 교반단계(S200')를 거친다.

이때, 상기 희석제는 톨루엔(toluene) 또는 크실렌(xylene)이 사용되며, 상기와 같은 교반단계(S200')를 거치는 상기 혼합물에 첨가되는 희석제는 상기 액상실리콘고무의 질량비를 기준으로 하여 0 ~ 100 %의 범위를 갖도록 하며, 상기 교반단계(S200')에서 카본블랙의 함유량이 적으면 희석제를 첨가하지 않고도 전도성 조성물의 유동성이 확보되나, 상기 카본블랙의 함유량이 높을수록 유동성이 떨어지게 되므로 희석제를 첨가하여 교반시 전도성 조성물의 유동성이 향상되는 것이다.

또한, 상기 교반단계(S200')를 거친 전도성 조성물은 경화단계(S300')를 거치게 되는데, 이때, 상기 전도성 조성물을 다양한 형태의 성형틀(미도시)에서 일정기간 동안 성형하여 상기 발열체(100)를 제조하게 되며, 상기 발열체(100)는 외부에서 전원을 공급받아 내부에서 소정온도로 발열되게 된다.

상술한 제조방법으로 제조된 상기 발열체(100)는 내열성, 내한성, 내오전성, 전기절연성 등의 물리화학적 특성이 우수하며, 전도성 조성물과 같은 재질인 액상 실리콘고무와 희석제만을 혼합하여 교반한 혼합물을 상기 발열체(100) 표면에 코팅하여 절연시킴으로 반복되는 열팽창과 열수축의 주기적인 변화가 있더라도 상기 발열체(100)의 박리현상이 일어나지 않으며, 실리콘고무와 희석제를 혼합한 혼합물이 코팅되어 습기가 상기 발열체(100) 내부로 침투되지 않아 습기로 인한 누전을 미연에 방지할 수 있게 되며, 특히 메쉬구조로 성형되어 제조된 상기 발열체(100)는 발열체(100) 내부의 일부분이 단락되어도 전원은 우회되어 상기 발열체(100)로 전원은 원활하게 공급되게 된다.

< 2. 발포원단제조 >

상기 발포원단(200)은 상기 발열체(100) 상/하부에 합지되어 상기 발열체(100)의 내부의 습기를 차단하며, 전열효과가 뛰어나 상기 발열체(100)에서 발산되는 열이 외부로 손쉽게 전달될 수 있는 것으로, 상기 발포원단(200)의 제조방법은 다음과 같다.

상기 발포원단(200)은 발포혼합액(240)을 발포시켜 발포원단(200)을 제조하게 되고 발포원단(200)을 제조하기 위하여는 먼저 발포혼합액(240)을 제조하여야 한다.

①. 고형제(210)를 가열탱크(220)에 주입하여 500℃ 에서 5 ~ 10초간 용해하는 고형제용해단계;(S100")

②. 용해된 고형제(210)를 혼합탱크(230)에서 발포제와 혼합하는 발포혼합액제조단계;(S200")

③. 혼합된 발포혼합액(240)을 발포라인(250)에 도포하는 발포혼합액도포단계;(S300")

④. 발포라인(250)에 도포된 발포혼합액(240)을 60℃ ~ 120℃ 에서 5 ~ 10초간 가열하여 발포혼합액(240)을 발포시켜 발포원단(200)을 생산하는 발포원단제조단계;(S400")

⑤. 발포된 발포원단(200)을 소정 두께로 제단하는 발포원단제단단계:(S500") 로 이루어지는 데, 상기 발포제와 혼합되기 위하여 가열탱크(220)에서 용해되는 상기 고형체(210)는, 폴리에틸렌(PE : Polyethylene), 폴리우레탄(PU : Polyurethane), 폴리염화비닐(PVC : PolyvinyChloride), 폴리프로필렌(PP : Polypropylene) 중 어느 하나로 이루어지며, 상기 가열탱크(220)에서 용해되어 혼합탱크(230)에서 발포제와 혼합되어 발포혼합액(240)으로 구성되게 된다.

또한, 용해된 고형제(210)와 발포제가 혼합된 발포혼합액(240)은 액상상태로 상기 발포라인(250)에 도포되게 되는데, 상기 발포라인(250)은 컨베이어 벨트 방식으로 이루어져 상기 혼합탱크(230)에서 발포된 발포혼합액(240)이 발포라인(250)에서 고르게 도포되게 된다.

또한, 상기 발포라인(250)에 도포된 발포혼합액(240)의 발포를 촉진시키기 위하여 상기 발포혼합액(240)을 60℃ ~ 120℃의 온도로 에서 5 ~ 10초간 가열시켜 발포혼합액(240)의 발포를 촉진시킨다.

이때, 상기 발포혼합액(240)은 일정온도로 일정시간 가열되면, 통상 1m 이상 발포되게 되고, 외기에서 서냉 시켜 발포원단(200)을 제작한다.

특히, 상기 발포된 발포원단(200)은 상기 발열체(100)의 상/하부에 합지되도록 소정두께로 제단하게 되는데 상기 발포원단(200)은 상기 발열체(100)의 상/하부에 용이하게 합지되도록 1 ~ 2mm로 제단하는 것이 바람직하며 상기와 같은 제조방법을 통해 제조된 발열체(100)와 발포원단(200)을 통해 발열 시트를 제조하는 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

< 3. 발포원단 합지 >

상기 발포원단(200)은, 상기 발열체(100)의 내부로 침투되는 습기를 차단 및 발열체(100)의 전열효과를 높일 수 있도록 상기 발열체(100)의 상/하부에 합지되는데, 이때, 상기 발포원단(200)을 합지하는 방법은 1 ~ 2mm로 제단된 발포원단(200)의 내측 표면을 가열수단(260)을 통해 100℃ ~ 150℃의 불꽃으로 가열하며 상기 발열체(100)의 상/하부에 합지시키며 압축롤러(270)로 이동시켜 1TON의 압력으로 3 ~ 5초간 상기 발포원단(200)과 발열체(100)를 압축 합지시킨다.

이때 상기 가열수단(260)에 의하여 가열된 발포원단(200)은 가열됨과 동시에 발포원단(200)의 내측면이 용해되어 상/하부의 발포원단(200)이 상기 발열체(100)와 함께 상호 접착이되며, 압축롤러(270)를 통과하며, 상기 발포원단(200)과 상기 발열체(100)가 견고히 압착되게 된다.

< 4. 제1합지단계 >

상기 발포원단(200)과 발열체(100)가 합지된 발포원단(200)의 상/하부에는 각각 발포원단(200) 상부에 보온층(300) 및 하부에 반사층(400)이 합지되게 되어, 상기 보온층(300)은 상기 발열체(100) 열이 외부로 발산되는 것을 최소화하여 발열 시트 내부에서 열을 일정하게 유지되도록 하며, 상기 반사층(400)은 하부로 전달되는 열을 반사시켜 열손실을 최소화시켜 전력사용량을 낮추며 전원이 발열체(100)로 공급이 중단되어도 발열 시트의 발열온도를 장시간 유지할 수 있게 된다.

또한, 상기 보온층(300) 및 반사층(400)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET: polyethylen terephthalate, 폴리에틸렌(PE : Polyethylene), 폴리프로필렌(PP : Polypropylene) 중 어느 하나로 이루어지며, 상기 보온층(300) 및 반사층(400)의 두께는 0.2 mm ~ 0.5mm를 유지하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 보온층(300) 및 반사층(400)을 합지하는 제1합지방법(S500)은, 상기 발포원단(200) 상부에 보온층(300)을 합지하고 상기 발포원단(200) 하부에 반사층(400)을 합지한 후 가열압출롤러(700)에서 200℃ ~ 250℃로 3 ~ 5초간 1ton 압력으로 열융착하게 되는데, 이때, 상기 발포원단(200)과 보온층(300) 및 반사층(400)은 상기 가열압출롤러(700)의 가열온도에 의하여 상호 용해되어 상호 접착되며, 동시에 가열압출롤러(700)의 압출 압력에 의하여 상기 발포원단(200)과 보온층(300) 및 반사층(400)이 상호 견고하게 합지되게 된다.

< 5. 제2합지단계 >

폴리에틸렌테레프탈레이트(PET: polyethylen terephthalate, 폴리에틸렌(PE : Polyethylene), 폴리프로필렌(PP : Polypropylene) 중 어느 하나로 이루어진마감층(600)과 방습층(500)을 각각 상기 보온층(300) 상부에 마감층(600)을 합지하고 상기 반사층(400) 하부에 방습층(500)을 합지한 후 가열압출롤러(700)에서 200℃ ~ 250℃로 3 ~ 5초간 1ton 압력으로 열융착하게 된다.

이때, 상기 보온층(300) 및 마감층(600), 상기 반사층(400) 및 상기 방습층(500)은 상기 가열압출롤러(700)의 가열온도에 의하여 상호 용해되어 상호 접착되며, 동시에 가열압출롤러(700)의 압출 압력에 의하여 상호 견고하게 합지되게 된다.

또한, 상기 방습층(500)과 마감층(600)의 두께는 0.2 mm ~ 0.5mm를 유지하는 것이 바람직하며 특히, 상기 마감층(600)는, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET: polyethylen terephthalate, 폴리에틸렌(PE : Polyethylene), 폴리프로필렌(PP : Polypropylene) 중 어느 하나로 이루어져 상기 보온층(300) 상부에 가열압출롤러(700)에 의해 합지된 마감층(600)의 상부에 접착제를 고르게 도포한 후 모노륨, 강화마루, 테코타일중 어느 하나로 이루어진 보조마감층(610)을 합지하여 제조가 완료된 발열 시트의 미려함을 강조하며, 사용시 쾌적한 사용환경을 공급할 수 있게 된다.

특히, 완성된 발열 시트는 회전롤러(미도시)에서 발열 시트를 권취시켜 대량 생산된 발열 시트의 보관이 용이하게 되며, 상기 발열 시트의 사용환경 및 사용규격에 맞춰 발열 시트를 제단하여 판매 및 공급할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명의 특정한 실시예에 설명 및 도시하였지만 본 발명은 당업자에 의하여 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것이 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같이 변형된 실시예들은 첨부된 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.