KR100690270B1 - 기능성 매트 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 기능성 매트에 있어서 ; 압축솜 매트 또는 메모리폼 매트 등으로 이루어지는 하판 ; 상기 하판의 상면에 적층되며, 카본나노튜브 코팅부를 포함하여 이루어지는 발열부 및 상기 발열부에 전원을 인가시키기 위하여 전극이 형성되는 전원공급부를 포함하여 이루어지는 면상발열체 ; 상기 면상발열체의 상면에 적층되며, 상변화 물질이 수용되어 있는 상변화 물질 수용부 ; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하며, 이에 의하여 본 발명은 높은 열발산 효과로 인하여 고효율의 발열체, 즉 고효율의 기능성 매트를 제조하는 것이 가능하게 되며, 면상발열체로부터 발생하는 열의 일부는 상변화 물질 수용부의 상변화 물질에 저장할 수 있어 더욱 그 효율을 높일 수 있는 기능성 매트를 제공할 수 있다. 또한 본 발명은 옥돌 대신에 젤에 약초류 분쇄물, 원적외선 방사용 세라믹 볼, 전기석 파우더, 상변화 물질 등을 혼입하도록 하여, 기능성 매트의 중량을 감소시키면서도 부드러운 접촉감과, 원적외선 효과 등을 누릴 수 있는 기능성 매트를 제공할 수 있다.

카본나노튜브, 면상발열체, 상변화물질, 매트

Description

기능성 매트 {Functional Mat}

도 1은 본 발명에 의한 기능성 매트의 부분절개 사시도,

도 2는 도 1의 A-A선 단면도

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 하판

200 : 면상발열체

300 : 상변화 물질 수용부

400 : 상판커버

본 발명은 기능성 매트에 관한 것으로, 상술하면 카본나노튜브를 이용한 발열부를 가지는 면상 발열체 및 상기 면상 발열체의 상면에 적층되는 상변화 물질 수용부를 포함하여 이루어지는 기능성 매트에 관한 것이다.

기존 면상 발열체를 이용한 기능성 매트의 경우 탄소섬유를 이용한 방식이 주로 이용되고 있다. 이러한 면상발열체에 관한 종래의 기술로서, 본 명세서에 일체화된 국내 실용신안등록 제0375245호 "면상 발열체"의 경우 탄소섬유층이 형성된 발열부 및 탄소섬유층에 전원을 인가시키기 위하여 전극이 형성된 전원공급부 등을 포함하여 이루어지는 면상발열체에 관한 기술이 알려져 있다.

그러나 이러한 종래의 탄소섬유를 이용한 면상 발열체가 마련된 기능성 매트의 경우 낮은 열발산 효과로 인하여 고효율의 발열체, 즉 고효율의 기능성 매트를 제조하는 것이 어려웠다.

또한 종래의 기능성 매트의 경우 그 상면에 옥돌 등을 마련하여 원적외선 방사 등의 효과를 도모하였으나, 전체적으로 기능성 매트의 중량을 과도하게 증가시킬 뿐만 아니라, 그 딱딱한 접촉감으로 인하여 사용상의 불편을 가져왔다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 고효율의 기능성 매트를 제공하기 위하여 면상 발열체로서 카본나노튜브 코팅부가 마련되며, 또한 면상 발열체의 상층에 상변화 물질이 수용되는 상변화 물질 수용부를 마련하여 고효율의 기능성 매트를 제공하고자 한다.

상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 기능성 매트에 있어서 ; 압축솜 매트 또는 메모리폼 매트 등으로 이루어지는 하판 ; 상기 하판의 상면에 적층되며, 카본나노튜브 코팅부를 포함하여 이루어지는 발열부 및 상기 발열부에 전원을 인가시키기 위하여 전극이 형성되는 전원공급부를 포함하여 이루어지는 면상발열체 ; 상기 면상발열체의 상면에 적층되며, 상변화 물질이 수용되어 있는 상변화 물질 수용부 ; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기에 있어서, 상기 상변화 물질 수용부에 상기 상변화 물질과 충격 흡수성 젤의 혼합물이 수용되는 것이 바람직하다.

상기에 있어서, 상기 상변화 물질 수용부는 약초류 분쇄물, 원적외선 방사용 세라믹 볼, 전기석 파우더가 더 혼합되어 수용되는 것이 바람직하다.

이하 본 발명의 일 실시례에 따라 그 구성과 작용을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 기능성 매트의 부분절개 사시도이며, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.

본 실시례는 크게 하판(100), 면상 발열체(200), 상변화 물질 수용부(300)로 이루어진다.

하판(100)은 압축솜 매트 또는 메모리폼 매트 등이 이용될 수 있다.

본 실시례의 면상 발열체(200)는 카본나노튜브 코팅부를 포함하여 이루어진 다.

카본나노튜브는 일반 도전성 카본에 비하여 높은 열발산 효과로 인하여 저전압으로도 고효율의 발열체를 제조하는 것이 가능하다.

카본나노튜브 코팅부가 마련되는 면상 발열체의 제조과정을 살핀다.

(1) 카본액 제조

카본나노튜브 10~20중량%와 용제(톨루엔, 메틸에틸케톤, 또는 아세톤 또는 이들의 혼합물) 70~80중량%를 혼합하여 12~24시간 분산한 후, 코팅용 우레탄수지(고형분 25~25중량% 포함) 5~10중량%와 분산제를 추가로 넣고 분산 반응기에 넣어 분산 숙성하면 카본액이 제조된다.

(2) 발열부 제조

면사 또는 코팅성이 양호한 실을 상기 카본액으로 롤코팅하거나 혹은 상기 카본액에 침적 처리한 후 건조시켜, 카본액이 코팅된 발열사를 완성하며, 상기 발열사를 이용하여 직조한 후 절연물로 라미네이팅하여 카본나노튜브 코팅부가 포함된 발열부가 제조된다.

이와는 달리 조직이 성긴 천을 카본액으로 롤코팅한 후 절연물로 상기 발열천을 라미네이팅하여 카본나노튜브 코팅부가 포함된 발열부가 제조될 수 있다.

(3) 면상발열체 완성(발열부 절단 및 인입선 작업)

제조된 발열부를 매트에 맞게끔 사용규격대로 절단한 후 발열부에 전원을 인가시킬 수 있는 전극(+,-)을 형성한다.

상기 전극을 포함하는 전원공급부에는 바이메탈, 센서 등이 부착될 수 있다.

한편, 상기 카본액을 제조하는 공정은 (a) 카본나노튜브와 분산제를 용제(톨루엔, 메틸에틸케톤, 또는 아세톤 또는 이들의 혼합물)에 넣어 4~24시간 교반하고 초음파처리한 후, 교반 반응조에 바인더 수지(우레탄, 페놀, 아크릴, 피브이시 등)을 넣어 재교반한 후 볼밀(삼단롤), 샌드밀 작업 후 초음파 처리하여 카본액을 제조하거나 (b) 카본나노튜브와 분산제를 물에 4~24시간 교반하고 초음파처리한 후, 교반 반응조에 바인더 수지(우레탄, 페놀, 아크릴, 피브이시 등)을 넣어 재교반한 후 볼밀(삼단롤), 샌드밀 작업 후 초음파 처리하여 카본액을 제조하는 공정으로 대체될 수 있다.

이하 상변화 물질 수용부(300)를 살핀다.

본 실시례의 경우 상변화 물질 수용부(300)는 상판 커버(400)가 면상 발열체(200)의 상부에서 그 주변 가장자리를 따라 고주파 융착됨으로써 형성되는 공간이다. 그러나 상변화 물질 수용부는 상변화 물질을 수용할 수 있으면 족한 것으로 본 실시례에 한정되지 않는다.

상변화 물질 수용부(300)에는 마이크로 캡슐 형태의 상변화 물질, 약초류 분쇄물, 원적외선 방사용 세라믹볼, 전기석 파우더(powder)가 젤과 함께 혼합되어 있다.

상변화 물질(PCM, Phase Change Material)은 일정한 온도에서 고체에서 액체로 상변화하면서 열을 방출하거나 혹은, 액체에서 고체로 상변화하면서 잠열을 흡 수한다.

상변화물질의 발열원은 하부의 면상 발열체가 이용된다. 따라서 면상 발열체의 열은 상변화물질에 저장된 후, 면상 발열체가 가동되지 않을 경우에도 지속적으로 상변화물질로부터 열이 방출되어, 지속성이 긴 온열 매트로서 기능할 수 있으며 또한 그 효율을 높일 수 있다.

상변화물질은 상변화 물질 수용부의 단위 면적(m2)마다 50~500g정도 함유되는 것이 바람직하다.

약초류 분쇄물은, 소나무, 잣나무, 참나무 등을 분쇄하여 건조한 후 이를 재분쇄하여 약초류 가루로 제조된 것으로 향기용법 등을 통하여 인체의 기순환을 도울 수 있다.

원적외선 방사용 세라믹 볼은 종래의 옥돌 대신에 투입되는 것으로, 매트의 과중량을 해소할 수 있다.

젤은 충격 흡수를 위한 것으로, 폴리우레탄 계열, SEBS 공중합체(styrene-ethylenebutylene copolymer) 계열, 또는 SEPS 공중합체(styrene-ethylenepropylene-styrene copolymer) 계열의 수지를 기재로 한다.

폴리우레탄 계열의 젤의 경우 젤용 폴리올(polyol)과 MDI를 믹싱하여 제조될 수 있다.

상기와 같이 젤에 약초류 분쇄물과 세라믹 볼, 전기석 파우더, 상변화 물질 등을 혼합한 후 이를 면상발열체 위에 골고루 배열하여 시트 형태로 만든 후, 상판 커버(400)를 덮어 면상발열체(200)와 상판 커버(400)의 가장자리를 따라 고주파 융착하면 상변화 물질 수용부(300)가 형성된다. 이때 상변화 물질 수용부(300)의 두께는 약 5~30mm가 적당하다. 또한 상판 커버(400)는 우레탄 시트, 피브이시(PVC) 시트, 또는 피이(PE) 시트가 이용될 수 있다.

이후 하판(100)을 이루는 압축솜 매트 또는 메모리폼 매트 등을 면상발열체(200)의 하부에 붙이고 하판(100)과 상판 커버(400)를 봉재 처리하여 마감한다.

상기의 실시례는 상변화 물질 수용부(300)가 매트 전면에 걸쳐 분포하는 것으로 하였지만, 실시례에 따라서는 상변화 물질 수용부(300)는 격자형, 타원형, 다각형 등 다양한 형태로 매트의 부분부분마다 형성되도록 할 수 있다.

한편, 실시례에 따라서는 상변화 물질 수용부로서, 부직포 형태의 천에 상변화물질, 전기석, 약초류 분쇄물 등을 침적 또는 코팅하여 이를 상변화 물질 수용부로 이용할 수 있다.

상기의 실시례들은 본 발명의 바람직한 실시례에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상은 당업자에 의하여 다양하게 변형 내지 조정될 수 있다. 이러한 변형 내지 조정이 본 발명의 기술적 사상을 이용한다면 이는 본 발명의 범위에 속하는 것이다.

상기와 같이 본 발명은 높은 열발산 효과로 인하여 고효율의 발열체, 즉 고효율의 기능성 매트를 제조하는 것이 가능하게 되며, 면상발열체로부터 발생하는 열의 일부는 상변화 물질 수용부의 상변화 물질에 저장할 수 있어 더욱 그 효율을 높일 수 있는 기능성 매트를 제공할 수 있다.

또한 본 발명은 옥돌 대신에 젤에 약초류 분쇄물, 원적외선 방사용 세라믹 볼, 전기석 파우더, 상변화 물질 등을 혼입하도록 하여, 기능성 매트의 중량을 감소시키면서도 부드러운 접촉감과, 원적외선 효과 등을 누릴 수 있는 기능성 매트를 제공할 수 있다.

Claims (3)

1. 기능성 매트에 있어서 ;

   압축솜 매트 또는 메모리폼 매트 등으로 이루어지는 하판 ;

   상기 하판의 상면에 적층되며, 카본나노튜브 코팅부를 포함하여 이루어지는 발열부 및 상기 발열부에 전원을 인가시키기 위하여 전극이 형성되는 전원공급부를 포함하여 이루어지는 면상발열체 ;

   상기 면상발열체의 상면에 적층되며, 상변화 물질이 수용되어 있는 상변화 물질 수용부 ;

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기능성 매트.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 상변화 물질 수용부에 상기 상변화 물질과 충격 흡수성 젤의 혼합물이 수용되는 것을 특징으로 하는 기능성 매트.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 상변화 물질 수용부는

   약초류 분쇄물, 원적외선 방사용 세라믹 볼, 전기석 파우더가 더 혼합되어 수용되는 것을 특징으로 하는 기능성 매트.

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