KR100827771B1 - 유해파 차단기능과 가온 기능을 갖는 장판 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유해파 차단기능과 가온기능을 갖는 장판용 장판 및 그 제조방법에 의한 관한 것이다.

본원은 유해파 차단기능 및 가온기능을 갖는 장판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 유해파 차단 기능을 이루기 위해 탄소와 운모석을 이용하며, 가온기능을 위해 도전성 탄소를 이용한 면상발열체를 이용하여 장판을 얻는 것을 특징으로 한다.

본원에서 목적하는 장판을 얻기 위해서는 흑연을 고순도로 정제하여 탄소분말을 얻고 이를 물유리에 혼합시켜 콜로이드상 도전성 탄소용액을 얻는 제1단계 공정과, 아크릴바인더 50~80중량부에 운모석을 20~50중량부의 비율로 혼합하고 이를 부직포 소재에 함침시키거나 도포시키는 제2단계 공정과, 섬유실을 상기 제1단계 공정에서 얻은 도전성 탄소용액에 함침시켜 탄소코팅섬유실을 얻고 탄소코팅섬유실을 이용하여 면상발열체를 얻는 제3단계 공정과, 상기 제2단계 공정에서 얻은 운모 함유 부직포 소재의 일측으로는 상기 제1단계 공정에서 얻은 도전성 탄소용액을 코팅시키고 제3단계 공정에서 얻은 면상발열체를 부착시키고 타측으로는 공지의 장판재를 접착시키는 제4단계 공정을 포함하여 유해파 차단기능과 가온기능을 갖는 장판을 얻기 위한 기술사상의 것이다.

장판재, 유해파, 전자파, 수맥파, 아크릴바인더, 운모석, 도전성 탄소용액

Description

유해파 차단기능과 가온 기능을 갖는 장판 및 그 제조방법{A floor paper and the making method functioning block harmful wave and rise temperature}

본 발명은 유해파 차단기능과 가온기능을 갖는 장판용 장판 및 그 제조방법에 의한 관한 것이다.

더욱 구체적으로 본원은 유해파 차단기능과 가온 기능을 갖는 장판을 얻기 위한 수단으로서 기본적으로 유해파 차단 및 가열기능의 기능성 물질로 탄소성분을 이용하고자 하는 것으로, 탄소성분을 도전성 탄소용액으로 만들어 이용하는 과정에서 도전성 탄소용액 코팅층이나 도포층이 유해파 차단 효능을 갖는 것을 확인하고 또한 도전성 탄소용액 코팅층과 운모석 성분이 적층구조를 이룰 때 더욱 차단효과를 높이는 사실을 확인하여 이 현상을 이용하고자 하는 기술사상의 것이다.

사람의 일상 주거생활과 밀접한 관계를 갖고 유해파로 인식되고 있는 것은 전자파와 수맥파를 들수 있다.

전자파란 전자를 입자로서가 아니라 드브로이파로서 취급할 경우의 호칭을 말하는 것으로, 드브로이가 제창한 물질의 파동성이라는 사고를 최초로 실증한 것은 전자파에 의한 실험이었다. C.J.데이비슨과 L.H.거머는 단결정(單結晶) 표면에서 반사된 느린 전자빔[電子線]이 라우에점 무늬를 나타낸다는 것을 발견하여 드브 로이파의 실재를 증명하였다. 이어서 G.P.톰슨과 P.H.E.루프는 다결정(多結晶)의 박막을 통과한 빠른 전자빔으로부터 디바이셰러고리가 얻어진다는 것을 밝혔으며 전자파의 드브로이파장은 λ=h/p(h는 플랑크상수, p는 전자의 운동량)로 주어진다는 시실이 밝혀져 있다.

전자파가 인체에 미치는 악영향에 대한 보고가 있었으며 여러 종류의 전자 가운데 인체에 영향을 미치는 전자파는 극저주파(ELF), 초저주파(VLF), 라디오파(RF) 및 마이크로웨이브(마이크로파) 등으로 이는 두통, 시력 저하, 백혈병, 뇌종양, 인체에 누적된 뇌파 혼란 초래, 순환계 이상, 남자 생식기능 파괴, VDP 증후군 및 안질환 유발 등 각종 질병에 영향을 미칠 수 있다고 보고되고 있다.

각종 전기시설이나 전자제품 등에서 나오는 전자파는 무색 무취로 우리의 눈에 보이지도 않고 더구나 피해가 금방 나타나는 게 아니고 오래 누적되면서 자신도 모르는 사이에 증상이 심해지는 경우가 많은바, 전자파는 생체에서 열작용·비열작용·자극작용으로 피해를 주는 것으로 보고되고 있으며, 특히 생체에서 열작용의 피해가 가장 큰 곳은 뇌세포 등 열에 아주 약한 조직세포와 혈관분포가 거의 없는 눈의 수정체나 고환을 비롯한 생식기 계통에 영향을 미치며, 우리 몸의 신경 및 세포·호르몬 활동은 미세한 전기신호에 의해 조절되는데 인체가 강한 전자파에 노출될 경우 나트륨·칼륨과 같은 세포 간 이온의 흐름이 교란돼 신체장애가 일어나게 되며, 장기간 전자파에 노출되는 것이 인체에 유해한 영향을 미친다는 발표가 있었다.

또한, 우리가 사는 지구상에는 연못이나 강물 같은 지표수와 땅속을 흐르는 지하수가 존재하고 이 지하수가 투수성이 높은 흙이나 암석 속에서 지하수층을 이루면서 움직이는 것을 수맥이라고 하며 수맥은 이렇게 땅을 흐르는 물줄기로서 인체 혈관처럼 지하 어느 곳이나 거미줄처럼 연결되어 있으며, 수맥을 물이 흐르는 땅속의 도랑이라고 볼 때 도랑의 양쪽인 물과 흙의 경계선에선 특이한 에너지 파동이 발생하는데 이때 방사되는 파동은 인체의 전자기장에 영향을 미친다.

수맥은 24시간 쉬지 않고 흐르는 인체 내의 혈맥과 같이 순환 작용을 하며 이를 위해 많은 양의 물이 필요로 하게 되며, 수맥은 이런 계속적으로 물을 확보하기 위해 지표를 깨뜨리는 강한 물리적인 힘을 행사하게 되고 이 과정에서 비정상적인 파동이 일어나게 되는데 이를 수맥 유해파 또는 수맥파라고 불리우고 있다.

수맥파는 대지의 고유한 진동파(7.5㎐)가 수맥에 의해 교란되어 파형이 변조-증폭된, 불안정한, 전혀 다른 종류의 전자파를 방사하기 때문에 땅밑에 수맥이 있으면 신체가 피로하고 수맥파가 사람의 뇌파를 간섭해 숙면을 방해하여 건강에 큰 영향을 미치는 것으로 밝혀지고 있다.

독일의 물리학자 슈만 박사는 지구의 고유진동 주파수가 7.8㎐임을 증명하고 이는 인체에 해롭지 않은 땅의 주파수라고 했으나, 수맥과 흙의 경계면에서 나오는 수맥파는 이런 정상 주파수가 아니고 전자파의 간섭에 의해 발생하는 비정상 파동으로 대지의 고유 진동파가 수맥에 의해 상하로 복잡하게 진동하면 그 위에 있는 사람의 뇌파도 그와 함께 공명하게 되고 이는 마치 TV 옆에 자동차가 지나가면 간섭 전파가 들어와 화면이 흔들리는 것과 마찬가지 이치로 사람이 수맥 위에서 생활하면 늘 피로감이 심하고, 머리가 멍하며, 정신집중이 잘 안되고 숙면이 잘 되지 않아 꿈도 많고 선잠을 자게 되고 자고 나면 머리가 무겁고 짜증이 나게 되는 현상을 유발하게 되며 요즘처럼 고층 아파트에서 생활해도 땅밑에 수맥이 흐르는 곳은 각층마다 똑같은 영향을 받는 것으로 보고되고 있다.

전자파나 수맥파 등의 각종 유해파를 차단하기 위하여 종래에도 금속에 금이나 은 등을 코팅하여 사용하거나 특히 수맥파 차단을 위한 동판을 사용하고 있고, 각종 침대류 가 개시되어 있다.

공개특허 제1998-0008545호 기술에서는 발명의 명칭 " 전자파 차폐재가 내장된 장판지의 제조방법"으로 전자파 차폐재가 내장된 장판지의 제조방법으로 적어도 2매의 한지에 기름을 함침시켜서 제1 및 제2한지층을 형성하는 한지층 형성공정과, 상기 한지층 형성공정에서 형성된 제1 및 제2한지층을 건조시키는 건조공정과, 상기 제1 및 제2 한지층의 일측면에 접착제를 각각 도포하여 제1접착제층을 형성하는 접착제층 형성공정과, 상기 제1접착제층에 금속층을 형성하는 금속층 형성공정과, 상기 금속층을 제2한지층의 제2접착제층과 접착하는 공정으로 이루어져서 전자파 차폐능을 갖는 장판지를 얻을 수 있음을 개시하고 있다.

또한 공개번호 제1999-0051817호 기술에서는 "전자파 및 수맥파 차단기능을갖는 바닥재"로서 다층구조로 이루어진 바닥재의 하부층과 이면층에 전도성 필러를 함유시키므로써, 전자파와 수맥파를 차단하는 기능을 갖는 바닥재에 관한 기술이 개시되어 있다.

공개특허 제2005-0024132호 기술에서는 목판에 화장재를 접착하고 코팅층을 갖는 장판구조에서, 원목으로부터 섬유질을 추출하여 숯을 함침하여 농축한 유해파차단 목초액을 소정 량 도포한 상태에서 드라이 건조한 다음 판재로 형태로 압축 성형하고, 이를 프레스로 열압하여 유해파차단 목판을 제조하고, 숯을 함침하여 농축한 유해파차단 목초액에 함침된 원목으로부터 유해파차단 무늬목을 얻고 접착제에 금 또는 은, 동, 알미늄, 흑연 등의 분말로된 차단물질을 포함하여 제공되는 차폐접착제를 제조하여 도포시키는 공법으로 유해파 차단 기능을 갖는 장판 을 얻는 방법이 개시되어 있다.

공개특허 제2005-0111557호 기술에서는 '전자파와 수맥파 차단용 원적외선 방사체 소재의 제조방법'으로 천연 알미늄실리게이트 60%, 일라이트 15%, 견운모 20%, 크로라이트 5%를 혼합하여 약 800℃ 전후의 온도로 3시간 이상 가열하여 덩어리가 된 혼합물을 250-300 메쉬로 분쇄하여 1차 조성물로 구성하고, 옥분말 15%, 동분말 40%, 자철광 함유 세라믹 20%를 혼합하여 약800℃로 가열 하여 용융혼합한 다음 분쇄하여 350㎛ 크기의 입자로 활성탄 25%를 첨가한 2차 조성물과 80 대 20의 비율로 혼합 구성한 방사체를 각종 건축 내장재나 판재 및 원적외선 방사에 의한 음이온 방출, 항균 효과, 흡착, 탈취, 접착강도, 난연성, 열전도, 전자파 차단등 각종 소재로 사용토록 만든 수맥파 차단용 소재의 제조방법이 개시되어 있다.

그러나 상기 종래 기술에서 개시된 기술사상은 대부분의 기술은 고가의 금속 동판을 사용하는 경우가 많으나, 동판은 습기가 있으면 동판이 산화 부식되어 인체에 유해한 청녹을 발생하게 되는 문제점을 갖고, 금이나 은 등을 코팅하여 사용하는 경우에도 전자파나 수맥파를 차단한다는 근거를 제시하고 있지 못하며, 기타 무 기물 소재원료를 사용하여 전자파와 수맥파 차단을 하고자 하는 경우에도, 제조공정이 복잡하고 고가 원료를 사용함에도 만족할 만한 결과치를 제시하고 있지 못한 상황에 머물러 있다.

또한 종래의 장판재 제품에도 면상발열체를 내장하여 가온을 시도하고 있는 제품들이 개시되어 있으나, 종래 전기제품에 사용되는 면상발열체는 전기저항이 500(Ω.m) 미만의 낮은 전기저항으로 인하여 과전류가 흐르게 되면 고온으로 발열하여 화재의 원인이 되며 또한 전자파를 과대 방출하는 결과로 인하여 2중 온도조절장치의 적용이 필요하고 전자파 차단장치를 추가해야만 하는 어려움이 있었다.

본 발명은 종래 기술의 문제점을 감안하여 더욱 안정적으로 전자파나 수맥 유해파를 차단할 수 있는 소재를 찾고자 하는 과제로 시작된 발명이다.

본원발명의 목적은 유해파 차단기능과 가온기능을 갖는 장판을 얻기 위한 목적을 갖는 것으로, 더욱 구체적으로는 유해파 차단기능 및 가열기능을 동시에 충족시키는 장판을 얻기 위해 유해파 차단 및 가열의 기능성 물질로 탄소를 특정방법으로 가공하여 도전성 탄소용액을 얻어 이용하고 또한 유해파 차단 효능을 높이기 위해 특정방법으로 가공한 운모석을 추가시켜 유해파 차단기능을 갖도록 하고, 또 다른 한편으로는 특정방법으로 가공처리한 도전성 탄소용액으로 코팅한 탄소섬유실을 발열체로 사용하여 전자파의 방출을 최소화 한 면상발열체를 내장한 장판을 제공하자 하는 목적을 갖는다.

본원은 유해파 차단기능 및 가온기능을 갖는 장판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 유해파 차단 기능을 이루기 위해 탄소성분과 운모석 성분의 특성을 이용하며, 가온기능을 위해 도전성 탄소용액을 이용한 면상발열체를 얻어 장판에 적용하는 것을 특징으로 한다.

본원에서 목적하는 장판을 얻기 위한 해결수단으로서는, 흑연을 고순도로 정제하여 탄소분말을 얻고 이를 물유리에 혼합시켜 콜로이드상 도전성 탄소용액을 얻 는 제1단계 공정과, 아크릴바인더 50~80중량부에 운모석을 20~50중량부의 비율로 혼합하고 이를 부직포 소재에 함침시키거나 도포시키는 제2단계 공정과, 섬유실을 상기 제1단계 공정에서 얻은 도전성 탄소용액에 함침시켜 탄소코팅섬유실을 얻고 탄소코팅섬유실을 이용하여 면상발열체를 얻는 제3단계 공정과, 상기 제2단계 공정에서 얻은 운모석 함유 부직포 소재의 일측으로는 상기 제1단계 공정에서 얻은 도전성 탄소용액을 코팅시키고 제3단계 공정에서 얻은 면상발열체를 부착시키고 타측으로는 공지의 장판재를 접착시키는 제4단계 공정을 포함하여 유해파 차단기능과 가온기능을 갖는 장판을 얻을 수 있는 기술사상의 것이다.

이하 상기의 기술사상을 구현하기 위한 각 원료에 대하여 설명한다.

본원에서 원료로 이용하는 흑연(그래파이트)의 화학성분은 C로서 이미 공지의 물질이며, 흑연은 순수한 탄소로 이루어지며 다이아몬드와 동질이상(同質異像)의 것으로 굳기 1 이하, 비중 1.9∼2.3으로 연하며 지방 모양의 감촉이 있고, 흑색으로 불투명하고 금속광택을 가지며, 전기의 양도체(良導體)이다.

또한 본원에서 탄소용액을 얻기 위해 사용되는 물유리는 이산화규소와 알칼리를 융해해서 얻은 규산알칼리염(鹽)을 진한 수용액으로 한 공지의 물질로, 물유리는 무색에서 백색이나 회백색에 이르는 다양한 색을 가지며 유리와 비슷하지만 물에 용해되어 시럽 상태의 액체를 형성하는 수정처럼 생긴 덩어리로서 규산나트륨, 가용유리라고도 한다.

물유리 용액은 강알칼리성을 나타내는바, 알칼리는 대체로 Na2 성분에 기인하는바(경우에 따라서는 K2O), 물유리의 조성(組成)은 Na2O ·nSiO2(n＝2∼4) 외에 소량의 Fe2O3로 되어 있고, 수분은 10∼30%이다. 규사(珪砂)와 소다회(灰)의 혼합물을 1,300∼1,500℃에서 용융해서 생긴 것을 저압 증기솥에서 처리하면 물유리를 얻을 수 있다.

물유리는 공기 속에서는 이산화탄소를 흡수해서 겔 모양의 규산이 석출되므로, 강한 접착력을 나타내고, 또 물유리에서 수분을 증발시키거나, 또는 물유리 무수물과 소량의 물을 가열하면 합수(合水) 물유리가 생기며 접착제·접합제·내화(耐火)시멘트 등의 원료로 이용되기도 한다.

또한 본원에서 주요 기능원료로 이용되는 운모석은 견운모나 흑운모 중에서 선택되어 사용될 수 있는바, 견운모는 단사정계(單斜晶系)에 속하며, 백색 또는 회백색애 진주광택이 있다. 원래는 결정편암, 특히 견운모 편암의 주성분 광물을 말하였으나, 오늘날에는 열수작용(熱水作用)으로 생긴 점토 모양의 미세한 백운모를 가리킨다. 화학성분은 백운모와 거의 같으나, 일반적으로 칼륨 K는 백운모보다 적고 수분 H2O가 다소 많다.

또한 흑운모(biotite)는 단사정계에 속하는 광물로 색깔은 흑색, 갈흑색, 녹흑색을 띄며, 화학성분은 K(Mg,Fe)3(OH)2AlSi3O12이고 굳기 2.5∼3.0, 비중 2.7∼3.1이다. 분포는 매우 넓고 많은 화성암·변성암에서 산출되며, 퇴적암에도 드물지 않다.

본원에서는 견운모나 또는 흑운모 중에서 선택되는 운모석과 아크릴바인더의 혼합성분이 유해파 차단효과를 높이는 효과를 확인하여 이를 이용하고자 하는 것으로, 물 100 중량부를 기준으로 수용성 아크릴수지액 40~80중량부, 분산제 0.5~5중 량부를 배합하여 수용성 용액을 먼저 만들고, 상기 수용성 용액에 약 1000 메쉬 정도로 미세파우더로 가공된 운모석 분말 50~80중량부를 혼합하여 교반하여 반죽상태를 형성한 운모석 반죽액에 섬유부직포를 함침시켜 운모석이 부직포에 일정두께로 도포되어 1차 가공된 운모석 함침부직포를 얻는 공정과, 상기 운모석 함침부직포의 일측으로 또는 양측으로 상기 공정에서 탄소분말을 물유리에 혼합시켜 얻은 콜로이드상 도전성 탄소용액을 도포시켜 전자파나 수맥 유해파를 차단할 수 있는 소재를 얻고 이를 장판지의 저면에 부착시켜 유해파 차단기능을 갖는 장판을 얻을 수 있음을 확인하여 완성된 발명이다.

또한 상기의 유해파 차단기능을 갖는 장판에 가온기능을 부여하기 위하여 높은 전기저항(10-50㏀.m) 특성으로 인하여 최종 발열온도에 도달하면 더 이상 온도가 증가하지 않는 항온특성을 갖고 전도체의 간격을 0.5-10mm로 좁게 배열하여 전자파의 방출을 최소화 한 면상발열체를 제조하여 유해파 차단기능을 갖는 장판에 가온기능을 부여할 수 있음을 확인하여 완성된 발명이다.

본원은 종래 기술에서 유해파를 차단시키기 위한 대부분의 기술구성이 고가의 금속 동판을 사용하는 경우가 많으나, 동판은 습기가 있으면 동판이 산화 부식되어 인체에 유해한 청녹을 발생하게 되는 문제점을 갖고, 금이나 은 등을 코팅하여 사용하는 경우에도 전자파나 수맥파를 차단한다는 근거를 제시하고 있지 못하며, 기타 무기물 소재원료를 사용하여 전자파와 수맥파 차단을 하고자 하는 경우에 도, 제조공정이 복잡하고 고가 원료를 사용함에도 만족할 만한 결과치를 제시하고 있지 못한 상황에 머물러 있었으나, 본원에서는 탄소코팅액과 견운모의 기능성물질을 첨가 내지 포함시키게 됨으로 유해파를 차단 내지는 감쇄시키는 효과를 확인하기 위하여 국내에서 유일한 수맥파 측정 시험장치를 구비한 아주대학교 대학원 의용공학과에 수맥파 및 전자파 실험을 의뢰하였고, 동 대학원 및 (재)산학협력단으로부터 본원의 탄소코팅액과 견운모를 섬유부직포 소재에 함침 및/또는 도포하여 가공처리한 물품이 수맥 인체장해 방지시험결과 인체에 유해한 수맥에너지를 중화방지하는 능력이 우수하고 또한 전자파를 중화하는 능력도 우수하다 라 는 품질검증 보증서를 받고 그 효과를 인정받을 수 있었다.

또한 본원의 면상발열체는 원단의 길이를 1000mm로 절단하여 (가로 1m x 세로 1m) 전극에 교류220V의 전력을 공급한 결과 동선전극 사이의 탄소코팅섬유실에 전류가 흐르고 1가닥은 0.96(W.m)의 전력을 소비하며 200가닥인 전체는 194(W.㎡)의 전력을 소비하고 최종 발열온도가 60℃까지 이르는 특성을 갖고 과열되지 않는 안정성이 확보된 면상발열체를 내장한 장판을 제공할 수 있는 효과를 갖는다.

본원의 목적을 달성하기 위한 구체적 수단으로, 제1단계 공정에서는 흑연을 고순도로 정제하여 탄소분말을 얻고 이를 물유리에 혼합시켜 콜로이드상 도전성 탄소용액을 얻는 공정이 수행되고, 제2단계 공정으로는 아크릴바인더에 1차 가공처리한 운모석을 혼합하고 섬유부직포 소재에 함침 및/또는 도포시켜 운모합침 부직포 를 얻는 공정이 수행되고, 제3공정에서는 상기 제1단계 공정으로 얻는 콜로이드상 도전성 탄소용액으로 섬유실을 코팅하여 얻은 탄소섬유실을 발열체로 사용하여 전자파의 방출을 최소화 한 면상발열체를 얻는 공정이 수행되고, 제4단계 공정으로는 상기 제1공정, 제2공정 및 제3공정을 통하여 얻은 중간물 들을 결합시켜 유해파 차단기능과 가온 기능을 동시에 갖는 장판을 얻는 공정을 통하여 본원에서 목적하는 유해파 차단기능과 가온 기능을 갖는 장판을 얻을 수 있음을 확인하여 완성된 발명이다.

이하 본원의 기술사상을 구현하기 위한 각 가공공정에 대하여 설명한다.

먼저 제1공정은 흑연을 정제하여 탄소분말을 이용하여 도전성 탄소용액을 얻는 방법은 여러 가지가 변형되어 실시될 수 있을 것이나, 본원에서 고순도의 도전성 탄소용액을 얻기 위한 일 실시예의 정제과정으로 실시한 방법을 상세하게 설명하여 보면 아래와 같다.

[제1단계 공정의 실시예 ]

먼저 미국 CABOT 사의 VULCAN XC72 의 카본블랙을 선정하여 2,800℃에서 5~10분간 탄화하여 1차 분쇄를 실시하였다.

1차 분쇄 된 카본블랙을 케익 상태로 만들어 분쇄 전 200도에서 2시간 열처리하여 전동 불밑에 3시간 동안 분쇄하였는바, 이때 진동밀의 진동수는 3,000회로 하고 볼밀의 볼 조립도는 10 미리 36 ㎏, 11 미리 11 ㎏, 12 미리 36 ㎏으로 합계 83㎏으로 하였으며, 진동폭은 3미리로 하고 흑연은 20리터를 넣고 함께 분쇄하였으며, 분쇄한 카본블랙을 체로 쳐서 60~70마이크론 분말로 정제탄소를 얻었다.

또 하나의 공정으로 증류수 76 ㎏, 이산화규소 18 ㎏, 산화칼륨 6 ㎏ 의 비율로 혼합시켜 물유리를 제조하였다.

위 기본공정에 다양한 조성의 원료 사용량으로 실험한 결과 본원에서 목적으로 하는 유해파 차단 효과조성물을 제공하기 위하여, 물유리 100 중량부를 기준으로 하여 정제탄소를 15~40 중량부, 수성분산제(트리폴인산소다)를 0.3 ~ 1.0 중량부, 실리콘계 소포제를 0.2 ~ 1.0 중량부 비율로 섞어서 진동밑에 12 ~ 24시간 분쇄하여 크기가 100 ~ 150 nm 의 콜로이드상 도전성 탄소용액을 얻는 공정으로 제1공정이 수행되었다.

[제2공정의 실시예 ]

제2단계 공정에서 사용하는 운모석은 강원도 영월산 견운모를 700~800℃ 부근에서 약 20~30분간 가열하여 1차 분쇄를 실시하여 1000메쉬 정도의 미세분말을 수용성 아크릴바인더에 혼합시켜 부직포에 침착시키거나 함침시키게 된다.

견운모 성분은 타 물질과 결합력을 유지하기 어렵고 건조 후 결합구조를 깨고 부분적으로 탈리되는 현상을 방지하는 것이 큰 과제인바, 본원에서는 이 문제를 해결하기 위하여 특수 배합비와 제조방법으로 제공되는 수용성 아크릴수지 수용액을 만들어 사용하고 여기에 분산제를 추가하여 점도를 조절하고 접착성을 견고히 할 수 있음을 확인하여 이루어진 것으로, 먼저 원료준비 1단계에서는 견운모성분과 부직포 사이에 온전한 결합력을 이루기 위하여 특수배합비로 제공되는 수용성 아크릴수지를 얻어 사용원료로 준비하게 된다.

먼저 원료준비 1단계 준비공정으로 수용성 아크릴계바인더를 얻는 방법을 설 명하고자 한다.

수용성 아크릴계바인더는 아래의 조성비로 반응로에서 합성하여 제조하였다.

BAM(Buthyl Acrylate Monomer) 20중량부, EAM(Ethyl Acrylate Monomer) 10중량부, AAC(Acrylic Acid) 아크릴산 3중량부, AN(Acrylo Nitile) 1중량부, N-mam(Normal Methylol Acryl Amide) 1중량부, H2O(물) 55중량부, Amonium Hydroxide 암모니아수 0.25중량부, Silicon 소포제 0.5중량부, Amonium persulfornate 0.25중량부, Sodium Bi Sulfide(중아류산소다) 0.5중량부로구성하며 반응로에서 합성하여 24시간 반응시켜 수용성 아크릴계바인더를 제조하였다.

상기 원료가 준비된 상태에서, 먼저 물 100 중량부 기준으로 수용성 아크릴수지바인더 40~80중량부, 포타슘 실리케이트 10~15 중량부, 분산제 0.5~5중량부를 포함하여 제공되는 수용성 용액을 먼저 만들고, 상기 수용성 용액에 견운모분말 50~80중량부를 혼합하여 교반하여 반죽상태를 이룬 견운모 반죽액에 부직포를 함침시켜 견운모가 부직포에 일정두께로 도포되어 1차 가공된 견운모 함침부직포를 얻는다.

상기 공정에서 수용성 아크릴바인더 뿐 아니라 포타슘 실리케이트는 견운모성분과 부직포 사이에 적절한 점도를 유지시키며 건조 후에도 탈리 현상이 발생하지 않도록 결합력을 유지하여 주면서 견운모 성분이 갖는 원적외선 방사효과,습도조절효과, 단열효과를 가지면서 전자파나 수맥파 등의 유해파도 차단하도록 기능하는 것으로 파악된다.

[제3공정의 실시예 ]

본원의 제3공정에서 면상발열체를 얻기 위해 사용되는 섬유실은 폴리에스테르사가 사용 가능하며 도 2의 일 실시예 장치에서와 같이 폴리에스터사의 윤활성분을 제거하기 위하여 메칠알콜로 섬유실을 세척하고, 제1단계 공정에서 만든 콜로이드 탄소용액에 세척 섬유실을 함침시킨 후 130℃의 건조로를 10~20분간 통과시켜 탄소코팅섬유실을 얻은 단계와, 탄소코팅섬유실을 넓은 간격으로 위사로 배열하며 또한 위사로 배열된 탄소코팅섬유실 사이의 간격에 코팅안한 세척섬유실을 일정 간격으로 역시 위사로 배열하고, 경사에는 전극의 역할을 하는 동선과 코팅안한 세척섬유실을 배열하여 도 3과 같이 직물원단을 직조하는 방법으로 탄소코팅섬유실의 간격과 전극의 간격을 조정하여 직물원단의 발열량과 발열온도를 조절할 수 있는면상발열체를 얻을 수 있으며, 본원의 실시에서 원단의 길이를 1000mm로 절단하여 (가로 1m x 세로 1m) 전극에 교류220V의 전력을 공급한 결과 동선전극 사이의 탄소코팅섬유실에 전류가 흐르고 1가닥은 0.96(W.m)의 전력을 소비하며 200가닥인 전체는 194(W.㎡)의 전력을 소비하고 최종 발열온도가 60℃까지 이르는 특성을 갖는 것을 확인하고 이를 장판용 용도에 적용 가능함을 확인할 수 있었고, 또한 전자파 방출량 등을 고려하여 실내장판재의 경우 탄소코팅섬유의 저항을 5-100 (㏀.m) 범위까지 조정할 수 있으나 10~50 (㏀.m)의 범위에서 가장 바람직한 결과를 얻을 수 있었다.

상기 면상발열체의 원단표면으로는 우레탄 절연코팅을 실시하여 면상발열체 원단에 안전성을 부여할 수 있는바, 절연코팅은 PVC코팅, 실리콘코팅, 불소수지코팅 우레탄코팅 등의 방법을 적용 가능하며 본원에서는 우레탄 코팅을 실시하여 면 상발열체 원단을 제조할 수 있다.

[제4공정의 실시예 ]

제4단계 공정은 제2단계 공정이 완료된 운모석 함침 부직포 일측으로는 제1단계 공정에서 만들어진 도전성 탄소용액을 코팅시키거나 그라비아 인쇄시켜 탄소코팅층을 이루고 운모석 함침 부직포 타측으로는 기존의 장판재를 접착시키는 공정으로 전자파나 수맥파 등의 유해파 차단기능을 갖는 장판재를 얻을 수 있으며, 유해파 차단기능의 장판재에 가열기능을 추가시키는 공정으로 유해파 차단기능과 가열기능을 동시에 충족시키는 장판을 얻는 공정이다.

상기 제1,2,3,4단계 공정을 종합하여 구체적인 실시수단을 제시하기 위하여 제시된 도 1을 참조하여 실시양태를 설명하고자 한다.

도 1은 본원의 제2단계 및 제3단계 공정에서 운모석을 부직포에 합침시키고 이후 장판재를 제공하기 까지의 개략적인 흐름을 나타내기 위한 일실시예 공정도를 나타내고 있는바, 이는 본원의 목적을 달성하기 위한 하나의 실시예 일 뿐 이에 국한되어 적용되는 것은 아니다.

도 1의 개략적인 공정을 살펴보면, 부직포원단(1)이 적치롤(1-1)에 감겨 마련되고 운모반죽액(20)이 저장조(20-1)에 담겨지며, 운모반죽액(20)은 상기 제2단계 공정에서 예시한 물 100 중량부 기준으로 수용성 아크릴수지액 50 중량부, 포타슘 실리케이트 14 중량부, 실리콘계 분산제 1.5 중량부를 혼합하고 충분히 교반하여 수용성 용액을 먼저 만들고 운모를 60중량부 혼합하여 운모반죽액(20)이 제공되어 저장조(20-1)에 저류시키고, 부직포원단(1)을 텐션롤러(2)를 경유하여 운모반죽 액(20)에 유입시켜 부직포 지지롤 3, 4를 걸쳐 부직포원단(1)에 운모성분을 함침시키고 함침 두께 조절용 압압롤러 5, 6을 걸쳐 일정두께로 운모성분을 함유시킨 1차 가공된 운모함유 부직포(30)를 가열압연롤러(7, 8)나 별도의 건조로를 통해 건조시켜 다음 공정으로 보내진다.

다음 공정에서는 1차 가공된 운모함유 부직포(30)의 일측으로 접착제(9-1)를 이용하여 유리섬유층(40)을 부착시키며 압압롤러(11,12)로 눌러주고, 유리섬유층(40)의 외측으로는 기존의 비닐이나 우레탄 등을 UV코팅한 합성수지 장판재(50)가 접착제(9-2)에 의해 부착되어 제공될 수 있다.

또한, 1차 가공된 운모함유 부직포(30)의 타측으로는 상기 제1단계 공정에서 만들어진 콜로이드상 도전성 탄소용액(10)이 저류조(10-1)에 담겨져 1차 가공된 운모함유 부직포(30)의 일측으로 코팅되거나 그라비아 인쇄되어 도포층을 이루고 저류조(10-1)의 후단으로는 코팅나이프(13)가 설치되어 탄소용액(10)의 코팅층 두께를 조절하도록 제공될 수 있으고, 탄소용액(10) 코팅층이 이루어진 후에는 다시 접착제(9-3)가 도포되고 상기 제3단계 공정에서 얻은 면상발열체(60) 원단이 적치롤(60-1)에서 풀리며 장판지 저면부를 이루도록 제공될 수 있은 개요도를 나타내고 있다.

도 1에 제시된 공정에서는 1차 가공된 견운모 함유 부직포(30)의 일측으로 최소한 유리섬유층(40)을 부착시키는 구성만을 설명하고 있으나 본원의 기술사상은 종래의 장판지를 제공하기 위해 발포층이나 또 다른 기능성을 추가하기 위한 함침 부직포층이 얼마든지 추가하여 적용할 수 있음은 물론이고, 장판지 원단(50) 자체 에 기능성을 부가하거나 보강시키기 위하여 제3의 재료가 추가된 장판재로 제공될 수 있음은 장판재를 제조하는 당업자에 있어 당연히 변경 적용할 수 있는 수단일 것이므로 더 이상의 세부 설명은 생략하기로 한다.

도 1에 제시된 후속 공정을 살펴보면, 통상적으로 장판재는 1830㎜ 폭으로 길이 2500㎝ 정도 규격으로 제공되는바, 상기 장치에서 가공되어 운모함유 부직포(30)의 일측으로는 도전성 탄소용액(10)과 면상발열체(60) 원단이 부가되고, 타측으로는 유리섬유층(40)과 기존의 장판재(50)가 접합된 상태로 발명의 목적물인 유해파 차단기능과 가온 기능을 갖는 장판재(100) 목적물을 얻을 수 있고, 장판재(100)에 압력이 가하지는 압압롤러(14, 15)에 의해 압박을 받으며 일정두께로 가공되어, 열압기(Hot press :70) 또는 냉압기(Cold press) 압박을 가해줘서 결합밀도를 높여주게 되고 냉각블로워(80)에 의해 차가운 공기를 불어서 제품을 냉각시키고 원하는 필요규격으로 컷팅공정(90)에 의해 일정규격으로 절단시켜 최종 목적물인 유해파 차단기능과 가온 기능을 갖는 장판재(100)를 얻을 수 있다.

도 2a는 본원의 제3공정으로 면상발열체(60)를 얻기 위해 사용되는 섬유실(61)을 세척한 후 탄소코팅섬유실을 얻는 개략공정을 도시한 것으로, 면상발열체(60)를 얻기 위해 폴리에스터사 등의 삼유실(61)에 포함할 수 있는 불순물 및 윤활성분을 제거하기 위하여 메칠알콜저류조(62)에서 섬유실을 세척한 후 50~60℃ 정도의 1차건조실(63)에서 1차 건조된 후, 제1단계 공정에서 만든 콜로이드 탄소용액(10)에 섬유실을 함침시킨 후 다시 120~130℃ 범위의 2차건조로(64)를 10~20분간 통과시켜 탄소코팅섬유실을 얻는 공정을 나타내고 있다.

도 2b 및 도 2c는 도 2a 공정에서 얻은 탄소코팅섬유실 및 세척만 실시되고 탄소코팅은 이루어지지 않은 섬유실(이하 '세척섬유실'로 명명함)을 이용하여 직조하는 실시예를 나타내고 있는바, 탄소코팅섬유실을 넓은 간격으로 위사로 배열하고 위사로 배열된 탄소코팅섬유실 사이의 간격에 코팅안한 세척섬유실을 일정 간격으로 위사로 배열하고, 경사에는 전극의 역할을 하는 동선과 코팅안한 세척섬유실을 배열하여 도 2b 또는 도 2c와 같은 직물원단을 얻을 수 있음을 나타내고 있다.

도 3은 도 1의 공정에 의해 1차 가공된 견운모함유 부직포(30)의 일측으로는 콜로이드 탄소용액(10) 코팅층을 갖고 그 외측으로 면상발열체원단(60)층을 가지며견운모함유 부직포(30)의 타측으로는 유리섬유층(40)과 합성수지 장판층(50)이 일체화되어 본원에서 제공하고자 하는 유해파 차단기능과 가온 기능을 갖는 장판(100)을 제공할 수 있는 구성을 나타내고 있으나, 도 3의 적층구조는 얼마든지 서로 치환되어 제공될 수 있음도 물론이다.

도 4에 첨부된 자료는 본원에서 사용한 견운모의 시험분석 성적서인바, 본원에서 사용한 견운모가 유해파 차단과 어떤 상관관계가 있고 어는 성분이 유해파 차단 특성을 갖는지 확인하기 위해 요업기술원에 분석을 의뢰하여 얻은 자료이다.

도 5에서는 본원의 기술구성으로 만든 샘플매트의 수맥파 관련효능을 확인받기 위하여 국내에서 유일한 수맥파 측정 시험장치를 구비한 아주대학교 대학원 의용공학과에 수맥파 및 전자파 실험을 의뢰하였고, 동 대학원 및 (재)산학협력단으로부터 본원의 탄소코팅액과 견운모를 섬유부직포 소재에 함침 및/또는 도포하여 가공처리한 물품이 수맥 인체장해 방지시험결과 인체에 유해한 수맥에너지를 중화 방지하는 능력이 우수하다는 확인을 받은 품질검증 보증서이다.

도 6은 아주대학교 대학원 의용공학과에 전자파 실험을 의뢰하였고, 동 대학원 및 (재)산학협력단으로부터 본원의 탄소코팅액과 견운모를 섬유부직포 소재에 함침 및/또는 도포하여 가공처리한 물품이 전자파 인체장해 방지시험결과 인체에 유해한 죄회전 전자파를 중화방지하는 능력이 우수하다는 확인을 받은 품질검증 보증서이다.

이상의 기술에서는 유해파 차단 및 가온 기능을 갖는 장판구조로서 운모함유 부직포층을 갖는 기술구성만을 대표적으로 예시하여 개시하고 있으나, 본원의 기술사상은 유해파 차단 기능을 이루기 위해 무기물 소재로 도전성 탄소성분과 운모성분을 이용하는 경우 유해파 차단에 효과가 있음을 확인하여 완성된 발명인바, 상기 도면에서 제시된 운모함유 부직포층이 반듯이 부직포에 함침되어야 하는 것이 아니고, 본원의 견운모나 흑운모 중에서 선택되는 운모성분을 약 700~800℃ 부근에서 약 20~30분간 가열하여 1차 분쇄를 실시하여 1000메쉬 정도의 미세분말을 얻고 이를 수용성 아크릴바인더에 혼합시켜 부직포에 침착시키든지, 또는 부직포 대신 유리섬유에 흡착시키든지, 발포층 소재에 혼합하여 발포층을 이루는 구성으로 얼마든지 치환되어 제공되어 유해파 차단 및 가온 기능을 갖는 장판으로 제공될 수 있음은 물론이다.

도 1 : 본원 장판재 제조에 이용될 수 있는 개략공정도

도 2 : 본원 제조공정에 적용될 수 있는 발열체 제조공정 개략도

도 3 : 본원의 일실시예 제조공정에 의해 만들어진 장판재 적층구조.

도 4 : 본원에서 사용한 견운모의 시험분석 성적서

도 5 : 본원의 기술구성으로 만든 매트의 수맥파 관련 품질검증 보증서

도 6 : 본원의 기술구성으로 만든 매트의 전자파 관련 품질검증 보증서

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

1 : 부직포 1-1 : 부직포 적치롤

2 : 텐션 롤러 3, 4 : 부직포 지지롤 5, 6 : 압압 롤러 7, 8 : 가열 압연롤러 9-1, 9-2, 9-3 : 접착재 저류조 10 : 탄소용액

10-1 탄소용액 저류조 11, 12 : 압압롤러

13 : 코팅나이프 14, 15 : 압압롤러

20 : 건운모반죽액 20-1 : 반죽액 저류조

30 : 견운모 합침 부직포 40 : 유리섬유층

40-1 : 유리섬유 적치롤 50 : 장판재

50-1 : 장판재 적치롤 60 : 면상발열체

60-1 : 면상발열체 적치롤 61 : 섬유실

62 : 메틸알콜저류조 63 : 제1건조로

64 : 제2건조로 70 : 열압기(Hot press)

80 : 냉각블로워 90 : 컷팅공정

100 : 유해파 차단 및 가온 기능을 갖는 장판재

Claims (4)

1. 유해파 차단기능 및 가온기능을 갖는 장판의 제조방법에 있어서,

   유해파 차단 기능을 이루기 위해 무기물 소재로 도전성 탄소성분과 운모성분을 이용하며, 가온 기능을 위해 도전성 탄소성분을 이용한 면상발열체를 부착한 장판을 얻되,

   흑연을 고순도로 정제하여 탄소분말을 얻고 이를 물유리에 혼합시켜 콜로이드상 도전성 탄소용액을 얻는 제1단계 공정;

   아크릴바인더 50~80중량부에 운모석을 20~50중량부의 비율로 혼합하고 이를 부직포 소재에 함침시키거나 도포시키는 제2단계 공정;

   섬유실에 상기 제1단계 공정에서 얻은 도전성 탄소용액을 함침시켜 탄소코팅섬유실을 얻고 탄소코팅섬유실을 이용하여 면상발열체를 얻는 제3단계 공정;

   상기 제2단계 공정에서 얻은 운모함유 부직포 소재의 일측으로는 상기 제1단계 공정에서 얻은 도전성 탄소용액 코팅층이나 도포층을 형성하는 단계 및 제3단계 공정에서 얻은 면상발열체를 부착시키는 단계와 타측으로는 공지의 장판재를 접착시키는 제4단계 공정을 포함하여 제공되는 것을 특징으로 하는 유해파 차단 및 가온기능을 갖는 장판의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제3단계 공정에서 탄소코팅섬유실을 이용하여 면상발열체를 만들 때 10~50 ㏀의 전기저항 범위를 갖도록 제공되는 것을 특징으로 하는 유해파 차단 및 가온기능을 갖는 장판의 제조방법.
3. 유해파 차단기능 및 가온기능을 갖는 장판에 있어서,

   유해파 차단 기능을 이루기 위해 도전성 탄소용액과 운모성분을 이용하고, 가온기능을 위해 도전성 탄소용액으로 코팅된 섬유실을 이용하여 직조된 면상발열체를 이용한 장판을 얻되,

   흑연을 고순도로 정제하여 탄소분말을 얻고 이를 물유리에 혼합시켜 콜로이드상 도전성 탄소용액을 얻고,

   아크릴바인더 50~80중량부에 운모석을 20~50중량부의 비율로 혼합하고 이를 부직포 소재에 함침시키거나 도포시켜 운모함유 부직포를 얻으며,

   섬유실을 도전성 탄소용액에 함침시켜 탄소코팅섬유실을 얻고, 탄소코팅섬유실을 이용하여 면상발열체를 얻으며,

   운모함유 부직포의 일측으로 도전성 탄소용액 코팅층을 형성하고, 그 상부로 면상발열체가 부착되며, 운모함유 부직포의 타측으로는 공지의 장판재가 접착되어 제공됨으로 유해파 차단 및 가온 기능을 갖도록 제공되는 것을 특징으로 하는 유해파 차단 및 가온 기능을 갖는 장판.
4. 제3항에 있어서,

   상기의 유해파 차단 및 가온 기능을 갖는 장판구조에서 운모함유 부직포층이운모함유 유리섬유층(40)이나 운모함유 발포층 구성으로 선택적으로 치환되어 제공되는 것을 특징으로 하는 유해파 차단 및 가온 기능을 갖는 장판.

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