KR101452237B1 - 투명기판을 이용한 히터 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 투명기판을 이용한 히터 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 투명한 유리기판에서 전도성 금속 파우더와 발열체가 혼합된 잉크로서 투명기판의 투명도가 유지될 수 있도록 인쇄되어 보온성과 함께 심미감을 줄 수 있는 투명기판을 이용한 히터 및 그 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 투명기판을 이용한 히터 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 투명기판의 투명도가 유지될 수 있도록 하여 전도성 금속 파우더와 발열체가 혼합된 잉크로서 인쇄되어 보온성과 함께 심미감을 줄 수 있는 투명기판을 이용한 히터 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 전기히터는 전원이 인가되면 전기적신호에 의한 저항값의 조절로서 발열되는 장치이다.
근래에 출시되는 히터는 기존의 무겁고 두꺼운 히터 대신에 얇고 가벼운 중량을 갖도록 제조된 제품이 주류를 이루고 있다. 이와 같은 종래의 히터의 일예가 특허등록 제1113713호에 개시되어 있다.
상기 종래기술은 하나의 기판에 발열회로를 정밀 인쇄 기술로 인쇄하고 그 위에 절연박막을 인쇄하여 절연시키고 절연박막 위에 다시 센서회로를 인쇄하여 기판의 두께를 최초화하고 그 위에 덮개 기판을 결합시키는 것을 특징으로 한다.
또한 종래의 실용신안 등록공보 제0385918호에 개시된 기술은 자동차의 유리창에 설치되어 겨울철에 자동차 유리에 형성되는 성에를 제거할 수 있는 성에 제거용 필름히터를 제안하고 있다.
상기 종래의 성에 제거용 필름히터는 프라이머 코팅 처리된 PET 필름원단과; 상기 PET 필름원단의 상면에 인쇄된 2개의 실버층과, 상기 실버층의 상면 일부가 겹쳐지는 형태에서 PET 필름원단의 상면에 환형 또는 사각형 형상으로 인쇄된 카본층과, 상기 실버층과 전기적으로 연결되도록 PET 필름원단상에 리벳팅 고정되는 접속단자와, 상기 카본층의 상면부에 일체로 코팅되어 발열되는 카본층을 습기로부터 보호하는 UV 코팅층과, 상기 PET 필름원단의 저면에 접착되어 필름히터 자체가 전기, 전자제품상에 고정 설치된 상태를 유지하도록 하는 접착수단으로 구성함으로써 달성할 수 있다.
이와 같이 종래의 히터는 보다 얇고 가벼운 히터를 제조하기 위한 목적을 달성하였으나, 전체적으로 색상이 어둡고 심미감을 줄 수 없는 필름이나 기판에 설치됨에 따라서 실내외의 인테리어에 악영향을 줄 수 있다.
또한 종래의 히터는 상술한 바와 같이 필름원단에서 실버층과 카본층을 순차적으로 적층시켜 발열 및 전극을 형성함에 따라서 제조공정수가 증가되어 제조원가를 상승시키는 원인이 되었다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 투명기판에 전도성 금속 파우더와 저항성 금속 파우더가 혼합된 잉크로서 발열가능한 발열부를 상기 투명기판의 투명도를 저해하지 않도록 인쇄하여 발열부가 발열시에 심미감을 줄 수 있는 투명기판을 이용한 히터 및 그 제조방법에 관한 것이다.
또한 본 발명은 전극부와 발열부를 동시에 인쇄하여 제조공정을 단축시킬 수 있는 투명기판을 이용한 히터 및 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 하기와 같은 실시예를 포함한다.
본 발명에 따른 투명기판을 이용한 히터의 바람직한 실시예는 광투과성 재질의 투명기판; 상기 투명기판의 일면에서 은(Ag), 구리(Cu), 주석(Sn), 주석-비스무트(Sn-Bi), 인듐(In), 비스무트(Bi)중 선택된 하나 이상의 전도성 금속 파우더가 포함된 전도성 잉크로서 인쇄되어 외부전원이 연결되는 전극부; 및 카본을 포함하는 저항성 금속 파우더와 상기 전도성 금속 파우더가 혼합된 발열잉크로 상기 전극부와 통전 가능하도록 상기 투명기판의 일면에서 메쉬형으로 인쇄되어 상기 전극부에서 인가된 전원에 의하여 발열하는 발열부를 포함하고, 폴리테트라 플루오르 에틸렌(Poly Tetra Fluoro Ethylene), 불소 및 폴리이미드 코팅중 어느 하나로 코팅된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 메쉬는 1.3~1.7mm의 간격으로 인쇄되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 발열잉크는 상기 전도성 금속 파우더 100중량부와 상기 저항성 금속 파우더 60~65중량부가 혼합된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 전도성 금속 파우더와 저항성 금속 파우더는 10~100nm, 100~500nm, 0.5~10um의 입자 크기 중 2 이상을 선택하여 혼합하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 투명기판을 이용한 히터의 제조방법에 관한 것으로서, 전도성 금속 파우더가 혼합된 전도성 잉크와 저항성 금속 파우더와 상기 전도성 금속 파우더가 혼합된 발열잉크를 제조하는 잉크제조단계; 상기 잉크제조단계에서 제조된 전도성 잉크와 발열성 잉크로서 광투과성재질로 제조된 투명기판의 일면에 전원이 통전가능한 전극부와 상기 전극부에서 인가된 전원에 의하여 발열되는 메쉬형의 발열부를 인쇄하는 인쇄단계; 상기 인쇄단계에서 인쇄된 발열부 및 전극부를 경화시키는 경화단계; 및 상기 경화단계 이후에 폴리테트라 플루오르 에틸렌(Poly Tetra Fluoro Ethylene), 불소 및 폴리이미드 코팅중 어느 하나로서 코팅되어 상기 투명기판의 내열성을 강화시키는 코팅단계를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 잉크제조단계는 에폭시 계열 수지와 용매를 교반시키는 수지교반단계; 상기 수지교반단계에서 혼합된 수지에 은(Ag), 구리(Cu), 주석(Sn), 주석-비스무트(Sn-Bi), 인듐(In), 비스무트(Bi)중 하나 이상을 포함하는 전도성 금속 파우더를 혼합하는 전도성 파우더 혼합단계; 상기 전도성 파우더 혼합단계 이후에 카본을 포함하는 저항성 금속 파우더를 혼합하는 발열체 혼합단계; 및 상기 발열체 혼합단계 이후에 커플링제와 산화방지제를 혼합하는 첨가제혼합단계를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 전도성 금속 파우더와 상기 저항성 금속 파우더는 서로 다른 2종 이상의 입자크기를 갖도록 혼합되는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 전도성 금속 파우더와 상기 저항성 금속 파우더는 10~100nm, 100~500nm, 0.5~10um의 입자 크기 중 2 이상을 선택하여 혼합하는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 전도성 파우더 혼합단계는 상기 전도성 금속 파우더는 수지 100 중량부 대비하여 20중량부가 혼합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 발열체 혼합단계에서 상기 저항성 금속 파우더는 상기 전도성 금속 파우더 100중량부 대비하여 60~65중량부가 혼합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상술한 바와 같이 투명기판의 일면에서 인쇄기법에 의하여 투명기판의 투명도를 저해하지 않은 히터의 제조가 가능함에 따라서 보온을 위한 히터로서의 역할과 함께 심미감을 줄 수 있어 실내외의 인테리어에 기여할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 종래의 히터에 비하여 전극부와 발열부를 동시에 인쇄가능하기에 종래에 비하여 제조공정을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 투명기판을 이용한 히터를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 투명기판을 이용한 히터에서 발열부를 확대 도시한 평면도,
도 3은 본 발명에 따른 투명기판을 이용한 히터의 제조방법을 도시한 순서도,
도 4는 본 발명에 따른 투명기판을 이용한 히터의 제조방법에서 잉크의 제조과정을 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 투명기판을 이용한 히터에서 발열부를 확대 도시한 평면도,
도 3은 본 발명에 따른 투명기판을 이용한 히터의 제조방법을 도시한 순서도,
도 4는 본 발명에 따른 투명기판을 이용한 히터의 제조방법에서 잉크의 제조과정을 도시한 순서도이다.
이하에서는 본 발명에 따른 투명기판을 이용한 히터 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 투명기판을 이용한 히터를 도시한 사시도, 도 2는 본 발명에 따른 투명기판을 이용한 히터에서 발열부를 확대 도시한 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 투명기판(10)을 이용한 히터는 광투과성 재질로서 제작되는 투명기판(10)과, 상기 투명기판(10)의 일면에서 전도성 금속 파우더가 포함된 전도성 잉크로 인쇄된 전극부(20)와 상기 전도성 금속 파우더와 저항성 금속 파우더가 혼합된 발열 잉크로서 인쇄되어 전원의 통전시에 발열하는 발열부(30)를 포함한다.
상기 투명기판(10)은 광투과성 재질의 기판(예를 들면, 강화유리)으로 일면에서 외부전원을 전달하는 전선(40)이 연결된다.
상기 전극부(20)는 전도성 금속 파우더가 혼합된 전도성 잉크를 이용한 스크린 인쇄방식에 의하여 상기 투명기판(10)의 일면에 인쇄된다. 여기서 상기 전극부(20)는 상기 투명기판(10)에 연결되어 상기 발열부에 전원을 인가한다. 상기 전도성 금속 파우더는 은(Ag), 구리(Cu), 주석(Sn), 주석-비스무트(Sn-Bi), 인듐(In), 비스무트(Bi)중 하나 이상을 포함한다.
상기 발열부(30)는 상기 투명기판(10)의 일면에서 상기 전극부(20)에 전기적으로 통전가능하도록 발열 잉크로서 인쇄(예를 들면, 스크린 인쇄기법)된다. 상기 발열잉크는 전도성 금속 파우더와 저항성 금속 파우더가 혼합되어 제조된다. 상기 전도성 금속파우더는 상기 은(Ag), 구리(Cu), 주석(Sn), 주석-비스무트(Sn-Bi), 인듐(In), 비스무트(Bi)중 선택된 하나 이상이며, 상기 저항성 금속 파우더는 카본을 적용함이 바람직하다.
또한 상기 발열부(30)는 상기 전도성 금속 파우더와 저항성 금속 파우더가 혼합된 발열잉크로 메쉬 형상을 갖도록 인쇄된다. 상기 메쉬형상은 상기 발열잉크에 의해서 가로, 세로 및 대각선 방향으로 인쇄되는 각각의 선들이 교차되는 형상이다.
여기서 본 발명은 상술한 바와 같이 투명기판(10)에 발열잉크와 전도성잉크로서 메쉬형상의 발열부(30)를 인쇄하여 심미감을 줄 수 있도록 히터를 제조함을 목적으로 한다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 상기 투명기판(10)의 투명도가 유지되면서 300도 이하의 온도로서 발열 가능한 히터를 제조하였다. 즉, 본 발명은 투명기판(10)의 투명도를 유지함과 동시에 발열 잉크에 의한 메쉬형상의 발열부(30)를 인쇄하여 심미감과 보온성을 모두 얻을 수 있도록 해야한다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 메쉬형을 이루는 각 선간의 간격과 발열잉크의 성분비율을 조합하여 투명기판(10)의 투명도를 유지함과 동시에 발열기능을 갖도록 설계되었다.
이를 위하여 본 발명의 출원인은 메쉬를 이루는 각 선간격과 발열잉크에서 금속성 파우더와 저항성 금속 파우더간의 성분비율을 조절하여 다 수의 실험을 행한 결과, 상기 발열부(30)의 인쇄된 선간격은 1.3~1.7mm로 설정함이 본 발명의 목적을 달성하기 위한 최적의 조건임을 확인하였다.
먼저 출원인은 상기 전도성 금속파우더와 저항성 금속 파우더를 혼합한 발열잉크에 의해 인쇄된 발열부(30)의 저항과 발열온도를 측정하여 상기 발열부(30)의 온도가 200~300도에 도달될 수 있는 성부의 조합을 추적하였다.
이를 위하여 상기 전도성 금속 파우더는 은을 선택하였고, 저항성 금속 파우더는 카본을 선택하였다. 그리고 카본 2.5g 대비하여 은 4g, 5g, 6g, 7g을 각각 혼합하여 발열잉크를 제조하였고, 제조된 잉크로서 투명기판(10)의 일면에 메쉬형상을 인쇄하고 각각의 저항값과 온도를 측정하였다.
먼저, 은 4g이 투입된 발열잉크에 의해 인쇄된 발열부(30)의 저항은 300Ω, 은 5g을 혼합된 발열잉크에 의해 인쇄된 발열부(30)의 저항은 200Ω, 은 6g이 혼합된 발열잉크에 의해 인쇄된 발열부(30)의 저항은 100Ω, 은 7g이 혼합된 발열잉크에 의해 인쇄된 발열부(30)의 저항은 60Ω이 측정되었다.
여기서 온도는 저항값이 높을수록 낮은 온도가 측정되었다. 즉, 저항이 300Ω이면 온도가 200도 이상이며, 저항이 60Ω일 경우 400도 이상의 온도가 측정되었다. 결론적으로 저항이 300Ω 일 때 본 발명의 목적에 적합한 온도 범위 내에 속하는 것이 확인되었다.
따라서 본 발명에서 저항성 금속 파우더는 전도성 금속 파우더 100중량부 대비하여 60~65중량부로서 혼합되었을 경우에 본 발명의 목적인 200~300도로서 발열됨이 확인되었다.
아울러 상기와 같은 조합비를 갖는 발열잉크로서 인쇄되는 메쉬의 선간격은 1mm, 1.5mm, 2mm로 하였을 경우에 저항과 온도를 각각 측정하였다.
실험예 1은 메쉬선간격을 1mm로 하였을 경우 저항이 100Ω으로 가장 낮았고, 온도가 400도 이상으로 가장 높았다. 이때 투명기판(10)은 상기 메쉬선 간격이 좁기 때문에 투명기판(10)의 일면에 유색의 막이 형성된 것으로 보이기에 투과도에서 불합격판정을 받았다.
실험예 2는 메쉬선 간격을 1.5mm로 인쇄하였을 경우, 저항은 290Ω이며, 온도는 220도서 목표 온도에 도달되었다. 아울러 실험예 2는 투명기판(10)의 일면에서 메쉬간격이 적당함에 따라서 투과도에 합격판정을 받았다.
실험예 3은 메쉬선 간격을 2mm로 인쇄하였으며, 저항은 400Ω 이상으로서 가장높게 측정되었고, 온도는 200도 이하이나 투명기판(10)의 투과도에서 합격판정을 받았다.
이와 같은 실험예 1과 3은 메쉬 간격이 좁을수록 저항이 낮고 발열 온도는 높았으나 투명도가 좋지 않았기에 본 발명에서 추구하고자 하는 심미감의 기준에 도달하지 못하였고, 메쉬 간격이 클수록 투명도가 좋았으나 저항이 높아서 발열 온도가 낮았기에 본 발명에서 요구되는 기준에 미치지 못하였다.
결국, 본 발명의 출원인은 실험예 2의 메쉬형상의 간격이 본 발명의 목적에 부합되는 가능성을 확인하였고, 보다 구체적인 범위를 확인하고자 추가적으로 실험예 2의 메쉬선 간격을 상하범위로 확대하여 계속하여 측정하였다.
측정결과, 메쉬간격은 1.3mm~1.7mm의 범위를 유지해야만 상기 발열부(30)의 온도가 200~300도 이내를 유지할 수 있고, 투명기판(10)의 투명도를 저해하지 않아 장식용으로서 활용가능할 정도의 심미감을 줄 수 있는 것으로 확인되었다.
따라서 본 발명은 전도성 금속 파우더 100중량부 대비 저항성 금속 파우더 60~65중량부가 혼합된 발열잉크에 의해 인쇄된 메쉬선 간격을 1.3mm~1.7mm로 설정함이 바람직하다.
이하에서는 본 발명에 따른 투명기판을 이용한 히터의 제조방법을 첨부된 도 3과 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 투명기판(10)을 이용한 히터의 제조방법을 도시한 순서도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 투명기판(10)을 이용한 히터의 제조방법은 발열부(30)를 인쇄하는 전도성 잉크와 발열부(30)를 인쇄하는 발열성 잉크를 제조하는 잉크제조단계(S10)와, 상기 잉크제조단계(S10)에서 제조된 잉크로서 투명기판(10)의 일면에 전극부(20)와 발열부(30)를 인쇄하는 인쇄단계(S20)와, 상기 인쇄단계(S20)에서 인쇄된 발열부(30) 및 전극부(20)를 경화시키는 경화단계(S30)와, 상기 경화단계이후에 투명기판의 내열성을 강화시키는 내열성 코팅단계(S40)를 포함한다.
상기 잉크제조단계(S10)는 발열부(30)를 인쇄하는 전도성 잉크와 발열부(30)를 인쇄하는 발열잉크를 제조하는 단계이다. 상기 전도성 잉크는 전도성 금속파우더가 함유되어 상기 발열부(30)를 인쇄하는 잉크이다. 여기서 상기 전도성 금속 파우더는 은(Ag), 구리(Cu), 주석(Sn), 주석-비스무트(Sn-Bi), 인듐(In), 비스무트(Bi)중 하나 이상을 포함한다. 그리고 상기 발열잉크는 상기 전도성 금속 파우더와 저항성 금속 파우더가 혼합되는 잉크로서 상술한 전도성 금속 파우더의 60~65중량부의 카본이 첨가된다. 상기 잉크제조단계(S10)의 보다 상세한 과정은 하기의 도 4를 참조하여 후술한다.
상기 인쇄단계(S20)는 상기 잉크제조단계(S10)에서 제조된 전도성 잉크로서 투명기판(10)에 연결되도록 전극을 인쇄하고, 상기 발열부(30)에 연결되도록 발열부(30)가 메쉬 형상을 갖도록 스크린 인쇄방식에 의하여 인쇄되는 단계이다. 여기서 상기 발열부(30)는 1.3mm~1.7mm의 간격을 갖는 메쉬형으로 인쇄되어 200~300도의 온도로 발열된다.
상기 경화단계(S30)는 상기 인쇄단계(S20) 이후에 온열 경화장치(도면에 도시되지 않음)에 상기 투명기판(10)을 수용하여 300도 이상의 온도에서 40~80분동안 경화시키는 단계이다.
상기 코팅단계(S40)는 상기 투명기판(10)에 고온에 의한 손상을 방지할 수 있도록 내열성을 강화시키는 코팅을 실행하는 단계이다. 상기 내열성 강화 코팅은 200도 이상의 온도에서 투명기판(10)의 손상, 예를 들면, 유리기판의 깨짐등을 방지하도록 유리기판의 내열성을 강화시킬 수 있는 폴리테트라 플루오르 에틸렌(Poly Tetra Fluoro Ethylene, 상품명: 테프론), 불소 및 폴리이미드 코팅중 선택된 어느 하나로서 상기 투명기판(10)을 코팅한다.
도 4는 본 발명에 따른 투명기판(10)을 이용한 히터의 제조방법에서 잉크의 제조과정을 도시한 순서도이다. 본 발명은 상술한 바와 같이 전도성 금속 파우더를 이용한 전도성 잉크와, 전도성 금속 파우더와 저항성 금속 파우더가 혼합된 발열잉크를 제조한다. 이중 상기 발열잉크에 관한 제조과정을 도 4를 통하여 설명하며, 상기 전도성 잉크는 상기 발열잉크의 제조 과정 중에 설명한다.
도 4를 참조하면, 본 발명에서 발열잉크의 제조과정은 에폭시계열의 수지와 용매를 교반시키는 수지교반단계(S11)와, 상기 수지에 전도성 금속 파우더를 혼합하는 전도성 파우더 혼합단계(S12)와, 상기 전도성 파우더가 혼합된 혼합물에 저항성 금속 파우더를 혼합하는 발열체 혼합단계(S13)와, 상기 전도성 금속 파우더와 저항성 금속 파우더의 결합력을 증대시킬 수 있는 첨가제를 혼합시키는 첨가제혼합단계(S14)를 포함한다.
상기 수지교반단계(S11)는 에폭시계열의 수지 100중량부와 상기 에폭시계열의 수지를 용해시킬 수 있는 150중량부의 용매를 교반기에 혼합하고, 2~4시간 가량교반시켜 혼합하는 단계이다.
상기 전도성 파우더 혼합단계(S12)는 은(Ag), 구리(Cu), 주석(Sn), 주석-비스무트(Sn-Bi), 인듐(In), 비스무트(Bi)중 선택된 하나 이상의 전도성 금속 파우더를 상기 수지교반단계(S11)에서 혼합된 수지에 혼합하여 30분~1시간 동안 교반기에서 혼합시키는 단계이다. 여기서 상기 전도성 금속 파우더와 수지가 혼합된 결과물은 상기 발열부(30)를 인쇄할 수 있는 전도성 잉크로서 상기 수지 100중량부와 상기 전도성 금속 파우더 20중량부가 혼합된다.
상기 발열체 혼합단계(S13)는 상기 전도성 파우더 혼합단계(S12)에서 혼합된 전도성 잉크에 상기 저항성 금속 파우더를 혼합하는 단계이다. 여기서 상기 저항성 금속 파우더는 카본으로서 상기 전도성 금속 파우더 100중량부 대비하여 카본 60~65중량부가 혼합된다. 상기 발열잉크는 상기 발열부(30)를 메쉬형으로 인쇄하며, 각각의 메쉬간격은 1.3~1.7mm 이내로서 인쇄되어 200~300도의 온도로서 발열가능하고, 투명기판(10)의 투명도를 유지할 수 있다. 상기 발열체 혼합단계(S13)는 교반기에서 최소 30분 이상을 혼합한다.
상기 첨가제혼합단계(S14)는 상기 저항성 금속 파우더가 혼합된 발열체 혼합물에 커플링제와 산화방지제를 첨가하여 30~1시간 동안 교반시키는 단계이다. 상기 커플링제는 3-아미노프로필트리에톡실란(3-Aminopropyltriethoxysilane), 3-메르카토프로필트리메톡실란(3-Mercaptopro pyltrimethoxysilane), 3-클로로프로필트리에톡실란(3-Chloropropyltriethoxy silane), 비닐트리에톡실란(Vinyltriethoxysilane), 비틸트리메톡실란(Vinyltrime thoxysilane), 3-메타크릴로시프로필트리메톡실란(3-Methacryloxypropyltri methoxysilane), 헥사데실트리메톡실란 (Hexadecyltri methoxysilane), 3-그리시도시프로필트리메톡실란(3-Glycidoxypropyl trimethoxysilane), n-옥틸트리에톡실란 (n-Octyltriethoxysilane) 중에서 선택된 하나 이상을 포함한다.
상기 산화방지제는 페놀계열 화합물과, 퀴논계(예를 들면, 하이드로퀴논(Hydroquinone), 토코페롤)과, 아민계(솔비톨, 글리세린), 유기산, 알코올, 무기산 무기염(예를 들면 인산), 황화합물중 선택된 하나 이상이 포함된다.
상기 커플링제는 상기 전도성 금속 파우더와 저항성 금속 파우더간의 결합력을 높이기 위한 것으로서 바람직하게로는 상기 전도성 금속 파우더와 저항성 금속파우더의 입자크기를 2종 이상의 서로 다른 크기를 갖도록 하여 결합력을 증대시킬 수 있도록 하는 것이다.
일반적으로 동일한 크기의 입자간의 결합시에는 상호간의 결합부분이 동일면적을 갖기 때문에 입자사이에 결합되지 않는 빈공간이 형성될 수 있다. 따라서 서로 다른 2종 이상의 입자크기를 갖는 금속 파우더를 혼합하면, 입자 사이의 빈공간을 줄일 수 있기 때문이다.
따라서 본 발명의 출원인은 상기 전도성 금속 파우더의 입자크기를 변화시켜시켜서 혼합하여 그 결과를 측정하였다.
이중, 상기 전도성 파우더의 입자크기가 10nm 이하일 경우 가격적인 측면에서 매우 고가이며, 10um 이상일 경우에는 전도성 잉크를 투명기판(10)의 일면에 인쇄하였을 경우에 표면이 불균일하여 인쇄면이 매끄럽지 못한 불량율이 발생됨을 확인하였다.
또한 상기 전도성 금속 파우더는 10nm의 입자와 55nm의 크기를 갖는 전도성 파우더를 혼용했을 경우와, 10nm과 200nm의 입자크기를 갖는 전도성 파우더를 혼합하고, 커플링제를 첨가한 이후에 입자 사이의 빈공간을 확인한 결과, 10nm과 55nm의 크기를 갖는 전도성 파우더의 입자간의 결합시에 미세한 빈 공간이 남아 있었으나, 10nm과 55nm과 100nm의 입자를 모두 혼합하였을 경우와 같이 최소 크기의 입자에 비하여 최대 입자의 크기가 열 배 이상의 크기를 갖는 입자를 혼용하였을 경우에 빈 공간이 생성되지 않은 것으로 확인되었다.
따라서 본 발명에 따른 전도성 금속 파우더는 서로 다른 2종 이상의 입자크기를 갖는 은(Ag), 구리(Cu), 주석(Sn), 주석-비스무트(Sn-Bi), 인듐(In), 비스무트(Bi)중 선택된 하나 이상을 포함하고, 상기 저항성 금속 파우더는 서로 다른 2종 이상의 입자크기를 갖는 카본을 포함하는 것이 바람직하다.
더욱 바람직하게로는 전도성 금속 파우더와 저항성 금속 파우더는 서로 다른 2종의 입자크기중 열 배 이상의 차이가 나는 2종 이상의 크기를 갖도록 혼합하는 것이다.
예를 들면, 전도성잉크의 제조시에 은(Ag)의 입자를 10~100nm, 100~500nm, 0.5~10um의 입자크기중에서 2 이상을 선택하여 혼용하거나, 또는 10~100nm의 입자크기를 갖는 은(Ag)과, ,0.5~10um의 입자크기를 갖는 구리(Cu)를 혼용하여 제조한다.
또한 발열잉크는 은(Ag)의 입자를 10~100nm, 100~500nm, 0.5~10um의 입자크기중에서 2 이상을 선택하고, 10~100nm의 입자크기를 갖는 카본을 혼합하거나, 또는 0.5~10um의 입자크기를 갖는 구리(Cu)와 100~500nm의 카본을 혼합하거나, 또는 10~100nm의 은(Ag)와 100~500nm의 구리(Cu)와, 0.5~10um의 입자크기를 갖는 카본을 혼합하여 적용함이 바람직하다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체 예에 대해서 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
10 : 투명기판 20 : 전극부
30 : 발열부 40 : 전선
30 : 발열부 40 : 전선
Claims (10)
- 광투과성 재질의 투명기판;
상기 투명기판의 일면에서 은(Ag), 구리(Cu), 주석(Sn), 주석-비스무트(Sn-Bi), 인듐(In), 비스무트(Bi)중 선택된 하나 이상의 전도성 금속 파우더가 포함된 전도성 잉크로서 인쇄되어 외부전원이 연결되는 전극부; 및
카본을 포함하는 저항성 금속 파우더와 상기 전도성 금속 파우더가 혼합된 발열잉크로 상기 전극부와 통전 가능하도록 상기 투명기판의 일면에서 메쉬형으로 인쇄되어 상기 전극부에서 인가된 전원에 의하여 발열하는 발열부를 포함하고,
폴리테트라 플루오르 에틸렌(Poly Tetra Fluoro Ethylene), 불소 및 폴리이미드 코팅중 어느 하나로 코팅된 투명기판을 이용한 히터. - 제1항에 있어서, 상기 메쉬는
1.3~1.7mm의 간격으로 인쇄되는 것을 특징으로 하는 투명기판을 이용한 히터. - 제1항에 있어서, 상기 발열잉크는
상기 전도성 금속 파우더 100중량부와 상기 저항성 금속 파우더 60~65중량부가 혼합된 것을 특징으로하는 투명기판을 이용한 히터. - 제1항에 있어서, 상기 전도성 금속 파우더와 저항성 금속 파우더는
10~100nm, 100~500nm, 0.5~10um의 입자 크기 중 2 이상을 선택하여 혼합하는 것을 특징으로 하는 투명기판을 이용한 히터. - 전도성 금속 파우더가 혼합된 전도성 잉크와 저항성 금속 파우더와 상기 전도성 금속 파우더가 혼합된 발열잉크를 제조하는 잉크제조단계;
상기 잉크제조단계에서 제조된 전도성 잉크와 발열성 잉크로서 광투과성재질로 제조된 투명기판의 일면에 전원이 통전가능한 전극부와 상기 전극부에서 인가된 전원에 의하여 발열되는 메쉬형의 발열부를 인쇄하는 인쇄단계;
상기 인쇄단계에서 인쇄된 발열부 및 전극부를 경화시키는 경화단계; 및
상기 경화단계 이후에 폴리테트라 플루오르 에틸렌(Poly Tetra Fluoro Ethylene), 불소 및 폴리이미드 코팅중 어느 하나로서 코팅되어 상기 투명기판의 내열성을 강화시키는 코팅단계를 포함하는 투명기판을 이용한 히터 제조방법. - 제5항에 있어서, 상기 잉크제조단계는
에폭시 계열 수지와 용매를 교반시키는 수지교반단계;
상기 수지교반단계에서 혼합된 수지에 은(Ag), 구리(Cu), 주석(Sn), 주석-비스무트(Sn-Bi), 인듐(In), 비스무트(Bi)중 하나 이상을 포함하는 전도성 금속 파우더를 혼합하는 전도성 파우더 혼합단계;
상기 전도성 파우더 혼합단계 이후에 카본을 포함하는 저항성 금속 파우더를 혼합하는 발열체 혼합단계; 및
상기 발열체 혼합단계 이후에 커플링제와 산화방지제를 혼합하는 첨가제혼합단계를 포함하는 투명기판을 이용한 히터 제조방법. - 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 전도성 금속 파우더와 상기 저항성 금속 파우더는 서로 다른 2종 이상의 입자크기를 갖도록 혼합되는 것을 특징으로 하는 투명기판을 이용한 히터 제조방법.
- 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 전도성 금속 파우더와 상기 저항성 금속 파우더는 10~100nm, 100~500nm, 0.5~10um의 입자 크기 중 2 이상을 선택하여 혼합하는 것을 특징으로 하는 투명기판을 이용한 히터 제조방법.
- 제6항에 있어서, 상기 전도성 파우더 혼합단계에서
상기 전도성 금속 파우더는 수지 100 중량부 대비하여 20중량부가 혼합되는 것을 특징으로 하는 투명기판을 이용한 히터 제조방법. - 제6항에 있어서, 상기 발열체 혼합단계에서
상기 저항성 금속 파우더는 상기 전도성 금속 파우더 100중량부 대비하여 60~65중량부가 혼합되는 것을 특징으로 하는 투명기판을 이용한 히터 제조방법.
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- 2013-02-19 KR KR1020130017688A patent/KR101452237B1/ko active IP Right Grant
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