KR101489998B1 - 압전소자를 이용한 자체 열발생 바닥장식재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 위에서부터 인테리어층(100), 중간층(300), 백킹층(400)을 포함하는 바닥장식재에 관한 것으로, 더욱 상세히는 코팅층(110), 표면인쇄층(120)으로 구성된 인테리어층(100); 압전소자층(310)과 저항층(320)으로 구성된 중간층(300); 백킹층(400)을 포함하는 바닥장식재(10)에 관한 것이다.
본 발명의 바닥장식재(10)는 선택적으로 인테리어층(100)과 중간층(300) 사이에 치수안정층(200)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바닥장식재(10)는 사람이 바닥장식재에 앉고, 눕거나, 보행시 발생하는 압력에 의해 압전소자층(310)에서 발생된 전기에너지가 저항층(320)에서 열에너지로 변환되어 자체적으로 열이 발생되므로, 새로운 건축물인 경우 별도의 바닥난방 공사 없이 본 발명의 바닥장식재만을 시공하여도 난방효과를 얻을 수 있고, 바닥난방이 이미 시공된 건축물의 경우 기존의 통상적인 바닥장식재 대신 본 발명의 바닥장식재를 대체 시공함으로써 난방에너지를 획기적으로 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 바닥장식재(10)는 압전소자층(310)의 기재(matrix)로 고분자 수지를 사용함으로써, 종래의 압전세라믹으로 구성된 압전소자에 비해 내구성 및 내압력성이 우수하고 압전소자층(310)의 성형이 용이한 효과가 있다.

Description

압전소자를 이용한 자체 열발생 바닥장식재{The automatically heat producing flooring using piezoelectirc element}
본 발명은 압전소자를 포함하는 압전소자층과 압전소자층 하부에 저항층이 구비된 바닥장식재를 제공하여, 사람이 본 발명의 바닥장식재에 앉고, 눕거나, 보행시 발생하는 압력에 의해 압전소자층에서 발생된 전기에너지가 저항층에서 열에너지로 변환되어 자체적으로 열이 발생되는 바닥장식재에 관한 것이다.
국내 주거용 건축물은 아파트, 단독주택, 다세대주택 등 주택형식에 관계없이 대부분 바닥난방 방식을 채택하고 있는데, 이런 바닥난방은 일반적으로 '온돌'이라고 지칭하는 것으로서 주거지역의 바닥면을 가열하여, 건축물의 내부를 난방하는 방식이다.
또한, 기존의 바닥난방 방법은 외부에 기름 또는 가스보일러를 설치하고 온수 배관을 시공하여 난방을 하거나, 전기 열선, 전기 패널을 이용한 발열 패널을 사용하여 난방을 한다.
상기 온수를 이용한 바닥난방을 하기 위해 온수 배관을 시공할 때는 단열판을 바닥에 깔고 엑셀 파이프나 동 파이프 등의 온수 배관 파이프를 배열고정한다. 이때 단열재를 바닥에 깔고 와이어 메쉬 등을 이용하여 온수 배관 파이프 등을 그 위에 다시 배열 및 고정하는 배관공사를 하게 된다. 그리고 온수 배관 파이프 주위에 자갈 등을 깔고 그 위에 시멘트로 마무리 작업을 하고 장판이나 원목 등의 바닥재로 최종 마무리를 하게 된다.
또한, 전기를 이용한 바닥난방을 하기 위한 난방재로는 고정적인 출력으로 발열하는 전기케이블과 적외선 탄열 수지박막이 있는데, 그 시공방법이 복잡하다. 발열 케이블을 이용하는 방법은 우선, 콘크리트 판 위에 25mm 두께의 폴리스티렌(polystyrene) 스티로폼 단열층을 깐 후, 다시 강철와이어 망을 깔고, 다시 고정출력 발열 케이블을 S자 모양으로 놓아 강철망위에 고정시킨 후, 다시 30-40mm 두께의 세석 콘크리트를 붓는다. 콘크리트가 응고한 후에는 일반적인 방법에 따라 목재 바닥재를 깐다. 이런 바닥난방은 전체적으로 두께가 두껍다. 특히 고정출력 발열 케이블을 세석 콘크리트에 매입하면 이후 수리가 매우 어렵고, 심지어는 수리가 불가능해진다.
또한, 적외선 탄열 수지박막을 이용한 바닥난방 역시 구조가 매우 복잡하다.
우선, 콘크리트 판 위에 25mm 두께의 폴리스틸렌 스티로폼 단열재를 깐 후, 다시 전원선을 박아넣은 적외선 탄열 수지박막을 깔고, 제일 나중에 적외선 탄열 박막 위에 일반적인 방법에 따라 목재 바닥재를 깐다. 비록 이 구조는 전체적으로는 두께가 조금 얇아졌지만, 여전히 두꺼운 편이며, 적외선 탄열 수지박막에서 발생되는 원적외선이 바닥재를 통과하기도 어렵다. 두 가지 방법의 공통적인 결점은 구조가 복잡하고, 건축 공간의 고도를 감소시키며, 열손실 및 에너지 손실이 크다라는 점이다. 또한 열량이 전달되는 노선이 긴데다 열전도율이 낮은 목재바닥재를 통과해야만 실내로 열을 전달할 수 있어, 열전달이 느리다. 또, 공사에 들어가는 재료도 많고 공사절차도 복잡한 단점이 있었다.
위에서 살펴본 바와 같이 종래의 난방 방법은 모두 바닥재 하부에 전기 발열 케이블 또는 온수 배관을 설치한 후 그 상부에 바닥재를 설치하도록 되어 있어, 배관 작업 등 바닥난방 시공방법이 복잡하고, 그 비용이 많이 소요될 뿐 아니라 난방 효율도 낮았다.
공개특허공보 제10-2011-0014337호에서는 난방에 소요되는 에너지를 절감하기 위하여 열전달물질과 폴리염화비닐 조성물을 포함한 합성수지 조성물로 열전도 또는 열복사의 이지층이 형성된 바닥장식재를 제공하여, 열전도율과 열복사율과 보온성을 높여 난방에너지를 절감하는 것이 대해 개시되어 있다.
그러나 종래의 어떤 바닥장식재도 전기 또는 온수에 의한 열공급없이 자체적으로 열이 발생되는 바닥장식재에 대해서는 전혀 개시된 바가 없다.
KR 10-2011-0014337 A
본 발명의 목적은 자체적으로 열이 발생되는 바닥장식재를 제공하는 것으로, 압전소자를 포함하는 압전소자층과 압전소자층 하부에 저항층이 구비된 바닥장식재를 제공하여, 사람이 본 발명의 바닥장식재에 앉고, 눕거나, 보행시 발생하는 압력에 의해 압전소자층에서 발생된 전기에너지가 저항층에서 열에너지로 변환되어 자체적으로 열이 발생되는 바닥재를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 위에서부터 인테리어층, 중간층, 백킹층으로 이루어지는 것으로, 더욱 상세히는, 코팅층, 표면인쇄층으로 구성된 인테리어층; 압전소자층과 저항층으로 구성된 중간층; 백킹층;을 포함하는 바닥장식재를 제공한다.
본 발명의 바닥장식재는 사람이 바닥장식재에 앉고, 눕거나, 보행시 발생하는 압력에 의해 압전소자층에서 발생된 전기에너지가 저항층에서 열에너지로 변환되어 자체적으로 열이 발생되므로, 새로운 건축물인 경우 별도의 바닥난방 공사 없이 본 발명의 바닥장식재만을 시공하여도 난방효과를 얻을 수 있고, 바닥난방이 이미 시공된 건축물의 경우 기존의 통상적인 바닥장식재 대신 본 발명의 바닥장식재를 대체 시공함으로써 난방에너지를 획기적으로 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 바닥장식재는 압전소자층의 기재(matrix)로 고분자 수지를 사용함으로써, 종래의 압전세라믹으로 구성된 압전소자에 비해 내구성 및 내압력성이 우수하고 압전소자층의 성형이 용이한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바닥장식재의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바닥장식재의 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 저항층인 면상발열체의 일실시예를 나타내는 사시도이다.
도 4 내지 6은 본 발명의 바닥장식재의 압전소자층의 제2실시예를 나타내는 도면으로, 도 4는 시트 형태의 고분자-압전재 복합체(312) 상부에 스크린 인쇄로 형성된 전극(311)이 구비된 모습을 나타내는 도면이고, 도 5는 상부에 전극이 인쇄된 고분자-압전재 복합체가 적층되어 형성된 압전소자층의 사시도이며, 도 6은 도 5의 A-A'선 단면도이다.
본 발명은 인테리어층(100), 중간층(300), 백킹층(400)으로 구성된 바닥장식재에 관한 것으로, 더욱 상세히는 코팅층, 표면인쇄층으로 구성된 인테리어층(100); 압전소자층과 저항층으로 구성된 중간층(300); 백킹층(400);을 포함하는 바닥장식재(10)에 관한 것이다.
본 발명의 바닥장식재(10)는 선택적으로 인테리어층(100)과 중간층(300) 사이에 치수안정층(200)을 더 포함할 수 있다.
이하 첨부된 도면과 함께 본 발명에 대해 자세히 기술한다.
도 1, 2는 본 발명의 바닥장식재의 단면도 및 분해사시도이다.
본 발명의 바닥장식재(10)의 인테리어층(100)은 위로부터 순차적으로 코팅층(110), 표면인쇄층(120)으로 구성된다.
상기 코팅층(110)은 표면인쇄층(120)을 보호하고, 오염물의 부착 및 스크래치 발생을 방지하며, 방수성을 부여하기 위한 것으로 우레탄 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트 또는 폴리에스터 아크릴레이트, 실리콘 아크릴레이트 중에서 선택된 하나 이상의 혼합물을 표면인쇄층(120) 상부에 코팅한 후 광경화하여 형성하거나, 폴리우레탄 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 요소 수지, 실리콘 수지 중에서 선택된 하나 이상의 혼합물을 표면인쇄층(120) 상부에 코팅한 후 열풍 오븐을 통과하여 열경화하여 형성할 수 있으며, 또는 광경화성 수지와 열경화성 수지를 혼합하여 광경화 및 열경화를 통해 코팅층(110)을 형성하는 등 다양한 방식으로 코팅층을 형성할 수 있다.
상기 코팅층(110)은 0.001 ~ 0.1 mm의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 상기 코팅층(110)은 0.001 mm 미만의 두께로 형성되는 경우 내스크래치성 등의 물성 향상 효과를 기대하기 어렵고, 0.1 mm 초과의 두께로 형성되는 경우 상기 코팅층(110) 형성에 과다한 제조비용이 소요되고, 바닥장식재(10)의 외관 품질을 저하시킬 수 있다.
또한, 상기 표면인쇄층(120)은 디양한 디자인과 무늬를 그라비아인쇄, 전사인쇄 등의 인쇄방법으로 중간층(300) 상부에 형성되며, 인쇄무늬의 변형을 최소화하기 위하여 무가소제 백색시트를 인쇄기재로 사용하여 형성된 표면인쇄층(120)을 중간층(300) 상부에 접착제로 접착할 수 있다. 또는 중간층(300) 상부에 치수안정층(200)이 더 구비되는 경우, 상기 치수안정층(200) 상부에 그라비아인쇄, 전사인쇄등의 방법으로 인쇄하여 표면인쇄층(120)을 형성할 수 있다.
또한 본 발명의 바닥장식재(10)는 인테리어층(100)과 중간층(300) 사이에 치수안정층(200)을 더 포함할 수 있다.
상기 치수안정층(200)은 유리섬유 스크림(scrim), 유리섬유 직포, 부직포를 합성수지 졸(sol)에 함침시킨 후, 겔링드럼에서 겔링(gelling)시켜 형성되는 것이 바람직하다.
상기 합성수지로는 즉, 상기 치수안정층(200)은 PVC 수지, 아크릴 수지, 멜라민 수지 또는 PLA 수지 중 선택된 어느 하나 이상을 사용하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 유리섬유는 30 ~ 150 g/m2의 면적당 단위질량을 가질 수 있다. 유리섬유의 단위면적당 질량이 30 g/m2 미만이면, 치수안정성 보강 효과가 불충분할 수 있으며, 유리섬유의 단위면적당 질량이 150 g/m2를 초과하면, 상기 인테리어층(100)이나 중간층(300)과의 부착력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 치수안정층(200)은 사용 목적이나 형태에 따라서 상기 아크릴 수지에 가소제로서 ATBC 등의 구연산계 가소제, DINP 등의 프탈레이트계 가소제, 포스페이트계 가소제 등과 점도저하제, 원가 절감을 위한 무기질 필러인 탄산칼슘, 백색안료서 이산화티타늄 등이 단독으로 혹은 2종 이상이 더 포함될 수 있다.
상기 치수안정층(200)은 0.1 ~ 1.0 mm 의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 상기 치수안정층(200)의 두께가 0.1mm 미만일 경우 치수안정 효과가 불충분할 수 있고, 상기 치수안정층(200)의 두께가 1.0 mm 를 초과할 경우 더 이상의 치수안정 효과 없이 두께만 두꺼워져 바닥장식재 전체적인 제조 비용 상승을 초래한다.
본 발명의 바닥장식재(10)의 중간층(300)은 위에서부터 순차적으로 압전소자층(310)과 저항층(320)으로 구성된다.
압전소자(Piezoelectric Element)란 외부로부터 기계적 힘을 받아 변형이 생기면 전기가 발생(정압전 효과)하거나, 역으로 외부에서 전기를 가하면 기계적 힘이 발생(역압전 효과)하여 변형이 생기는 전기소자이다.
위와 같은 압전소자의 압전현상으로 인하여 전기적 에너지와 기계적 에너지의 상호 변환이 가능하며, 상술한 압전 현상 중 정압전 효과는 기계적인 변화를 전류의 형태로 검출하는 센서 분야에서 널리 이용되며, 역압전 효과는 주로 액추에이터에 이용되고 있다.
본 발명은 압전현상 중 정압전 효과를 바닥장식재에 적용하여 자체 열발생이 가능한 바닥장식재를 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기 압전소자층(310)의 제1실시예는 상부면 및 하부면에 전극(311)이 형성된 복수의 원기둥 형상의 고분자-압전재 복합체(312)로 구성되어 있다(도 1, 2 참조). 상기 고분자-압전재 복합체(312)는 기재(matrix)로 PVC(Polyvinylchloride), PP(Polypropylene), PO(Polyolefin), PET(Polyethlene Terephthalate), PLA(Poly latic acid), PVDF(Polyvinylidene fluoride) 중에서 선택된 하나 이상의 수지에 압전재료로 단결정 물질, 다결정 물질, 고분자, 복합 압전 소재 중 선택된 하나 이상을 혼합한 것이다.
상기 단결정 물질로는 α-AlPO4(Berlinite), α-SiO2(Quartz), LiTaO3, LiNbO3, SrxBayNb2O8(x/y>1), PbGe3O11, Tb2(MoO4)3, LiB4O7, CdS, ZnO, Bi12SiO20, Bi12GeO20, TGS(triglycine sulfate) 등이 있고, 상기 다결정 물질은 티탄산지르콘산납(PZT)계, 티탄산납(PT)계, 티탄산지르콘산납-복합 페로브스카이트(PZT-Complex perovskite)계, BaTiO3 등이 있으며, 고분자로는 PVDF(Polyvinylidene fluoride), P(VDF-TrFE)(Polyvinylidene Fluoride Trifluroethye), P(VDFTeFE) 등이 있고, 복합 압전 소재로는 PZT-PVDF, PZT-silicon rubber, PZT-epoxy, PZT-발포 폴리머 등이 있다.
바람직하게는 압전재료로 강유전성이 높아 높은 전력을 얻을 수 있는 소재인 다결정 물질인 티탄산지르콘산납으로 이루어지는 것이 바람직하며, 티탄산지르콘산납으로는 특히 압전 정수가 큰 재료, 하나의 예로서 조성식이 PbZrO3-PbTiO3-Pb(Zn1/3Sb2/3)O3로 나타내어지는 성분을 주성분으로 하고, 비스무트(Bi) 및 철(Fe)을 BiFeO3로 환산해서 5 질량% 이상 15질량% 이하의 범위에서 포함하는 압전재료를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 압전소자층(310)의 고분자-압전재 복합체(312)의 상부면 및 하부면에 형성된 전극(311)은 전기 전도성이 높은 금, 은, 동, 황동 및 팔라듐으로부터 선택되는 적어도 1종으로 증착을 통해 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 압전소자층(310)은 높은 전류가 발생되도록 하기 위해 복수의 고분자-압전재 복합체(312)가 적층형성된 것을 이용하는 것이 바람직하다.
한편, 압전소자층(310)의 제2실시예로는 상기 제1실시예와 같이 고분자-압전재 복합체를 원기둥 형태로 제작하는 대신 시트 형태로 고분자-압전재 복합체를 제작하고, 그 고분자-압전재 복합체(312) 상에 스크린 인쇄 기법으로 전극(311)을 형성한 후. 이를 적층한 형태로 구성된다(도 4 , 도 5, 도 6 참조).
도 4는 시트 형태의 고분자-압전재 복합체(312) 상부에 스크린 인쇄로 형성된 전극(311)이 구비된 모습을 나타내는 도면이고, 도 5는 상부에 전극이 인쇄된 고분자-압전재 복합체가 적층되어 형성된 압전소자층(310)의 사시도이며, 도 6은 도 5의 A-A'선 단면도이다.
상기 고분자 압전재 복합체(312) 시트의 노출부위(e)는 상하로 인접하여 적층되는 고분자-압전재 복합체(312) 시트상에 각각 형성되는 금속성의 전극(311) 간의 쇼트를 방지하고 +극과 -극을 형성하기 위한 것이다.
전극(311)이 상부에 프린트된 고분자-압전재 복합체(312) 시트를 복수개 적층한 다음, 그 최상부에는 상부로 노출되어 있는 전극(311)을 보호하기 위하여 전극이 인쇄되지 않은 고분자-압전재 복합체(312) 시트를 추가로 적층한 후, 가열압착하여 압전소자층(310)을 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 적층된 고분자-압전재 복합체(312) 시트의 외부 좌우측면에 외부 전극(313)이 부착되고, 이 외부 전극(313)은 상기 전극(311)을 리드선(314, 315)에 연결한다. 즉, 상기 적층된 고분자-압전재 복합체(312) 시트의 좌측면에 도포된 외부 전극(313)은 (+)극성의 전극(311)을 리드선(315)과 연결시키며, 우측면에 도포된 외부 전극(313)은 (-)극성의 전극(311)을 리드선(314)과 연결시키는 기능을 한다.
이때 상기 적층된 고분자-압전재 복합체(312) 시트 외부는 절연 코팅하는 것이 바람직하다.
상기 고분자-압전재 복합체(312) 시트의 제조시에는, 공극을 최대한 줄이기 위해 기재로 PVDF(Polyvinylidene fluoride)를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 제1실시예 및 제2실시예의 상기 고분자-압전재 복합체(312)는 기재(matrix) 30 내지 100 중량부에 압전재료 10 내지 600 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 압전재료 10 내지 600 중량부를 졸상태의 기재(matrix) 30 내지 100 중량부에 함침하여 고분자-압전재 복합체(312) 성형하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 고분자-압전재 복합체(312)는 압전재료를 PVC(Polyvinylchloride), PP(Polypropylene), PO(Polyolefin), PET(Polyethlene Terephthalate), PLA(Poly latic acid), PVDF(Polyvinylidene fluoride) 중에서 선택된 하나 이상의 수지에 혼합하여 제조되므로, 종래의 압전세라믹에 비해 내구성이 우수하여, 바닥장식재로 적용되는 경우 일상 생활시 발생되는 압력에는 깨지지 않는 우수한 효과가 있다. 또한, 혼합된 고분자 기재로 인하여 성형성이 우수한 효과가 있다.
상기 저항층(320)은 상기 압전소자층(310)으로 부터 발생된 전기에너지를 열로 전환해주기 위한 구성으로 상기 리드선(314, 315)에 의하여 상기 압전소자층(310)과 연결되어 있다.
저항층(320)으로 면적으로 발열되어 발열률이 우수하면서도, 전력소모율이 적고, 평활성과 내구성을 가지는 면상발열체를 이용하는 것이 바람직하다.
상기 면상발열체(320)는 베이스시트(321)의 가로방향으로 액상의 카본페이스트를 적정 간격으로 도포하여 카본층(322)을 형성하고, 카본층(322) 양단 세로방향으로 열전도를 향상시키기 위해 도전성 실버페이스트를 도포하여 실버층(323)을 형성하며, 실버층(323) 상부에 구리박판(324)을 적층한 다음 마감시트(325)를 베이스시트(321)에 라미네이팅하여 제조되는 것을 사용하는 것이 바람직하다(도 3 참조).
상기 면상발열체(320)의 구리박판(324)은 전극으로, 압전소자층(310)으로부터 구리박판(324)이 전기를 전달받으면, 카본층(322)에서 열이 방출된다.
상기 인테리어층(100)과 중간층(300) 또는 상기 인테리어층(100), 치수안정층(200) 및 중간층(300)은 150 내지 180℃의 온도로 각 층을 예열한 뒤 5 내지 10kgf/㎠의 압력으로 열간 합판으로 이루어지거나, 각 층을 접착제를 도포한 후 접착하여 건조시키는 냉간 합판으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 백킹층(400)은 상부에 위치하는 중간층(300)을 지지하고, 상부나 하부의 충격을 흡수하는 역할을 하는 것으로, PE(Polyethylene), PP(Polypropylene), PVC(Polyvinylchloride), 러버(Rubber), PU(Polyurethane), PLA(Poly latic acid) 등의 선택된 하나 이상의 고분자 수지를 주성분으로 압연 롤에서 혼련시킨 후 카렌다공법으로 제조된다. 바람직하게는 백킹층(400)은 위에서부터 간지층(410), 발포층(420), 이면층(430)으로 구성된 것으로 140 내지 165℃의 온도에서 압연하여 각 층을 제조한 후, 150℃의 히팅 드럼으로 각 층을 예열한 뒤 합판용 엠보싱롤에서 5kgf/㎠의 압력으로 각 층을 합판시킨 후, 180 내지 230℃의 발포 오븐(oven)에 통과시켜 백킹층(400)을 제조한다.
상기 간지층(410), 발포층(420), 이면층(430)의 제조시 고분자 수지의 성형시 통상적으로 사용되는 가소제, 안정제, 충진제 등이 더 포함될 수 있으며, 상기 발포층(420)은 이에 발포제를 더 포함한다.
바람직하게는 고분자 수지에 숯과 같은 무기물을 첨가하여 백킹층(400)이 포름알데하이드, 시공 접착제나 콘크리트에서 발생되는 유해물질을 흡착하고, 원적외선 방사기능도 갖도록 하는 것이 바람직하다.
상기 백킹층은 PE(Polyethylene), PP(Polypropylene), PVC(Polyvinylchloride), 러버(Rubber), PU(Polyurethane), PLA(Poly latic acid) 등의 선택된 하나 이상의 고분자 수지를 주성분으로 제조되어, 우수한 보행감, 시공의 편의성, 쿠션감, 방음 등의 기능이 있으며, 특히 백킹층(400)은 발포층(420)을 포함하여 백킹층(400) 상부의 저항층(320)에서 발생된 열이 바닥장식재(10) 하부로 방출되는 것을 차단하고, 바닥장식재(10) 하부로부터 습기가 유입되는 것을 방지하도록 하는 효과가 있다.
상기 백킹층은 합판된 인테리어층(100)과 중간층(300) 또는 인테리어층(100), 치수안정층(200) 및 중간층(300)과 다시 열간 합판 또는 냉간 합판하여 본 발명의 바닥장식재(10)가 완성된다.
이렇게 완성된 본 발명의 바닥장식재는 사람이 바닥장식재에 앉고, 눕거나, 보행시 발생하는 압력에 의해 압전소자층에서 발생된 전기에너지가 저항층에서 열에너지로 변환되어 자체적으로 열이 발생되므로, 새로운 건축물인 경우 별도의 바닥난방 공사 없이 본 발명의 바닥장식재만을 시공하여도 난방효과를 얻을 수 있고, 바닥난방이 이미 시공된 건축물의 경우 기존의 통상적인 바닥장식재 대신 본 발명의 바닥장식재를 대체 시공함으로써 난방에너지를 획기적으로 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 바닥장식재는 압전소자층의 기재(matrix)로 고분자 수지를 사용함으로써, 종래의 압전세라믹으로 구성된 압전소자에 비해 내구성 및 내압력성이 우수하고 압전소자층의 성형이 용이한 효과가 있다.
10 : 본 발명의 바닥장식재
100 : 인테리어층 110 : 코팅층
120 : 표면인쇄층 200 : 치수안정층
300 : 중간층 310 : 압전소자층
311 : 전극 312 : 고분자-압전재 복합체
313 : 외부 전극 314, 315 : 리드선
320 : 저항층(면상발열체) 321 : 베이스시트
322 : 카본층 323 : 실버층
324 : 구리박판 325 : 마감시트
400 : 백킹층 410 : 간지층
420 : 발포층 430 : 이면층

Claims (24)

  1. 위로부터 인테리어층(100), 중간층(300), 백킹층(400)을 포함하는 바닥장식재(10)에 이어서, 상기 중간층(300)은 스크린 인쇄에 의해 상부에 전극(311)이 형성된 시트 형태의 고분자-압전재 복합체(312)가 적층된 형태의 압전소자층(310)을 포함하는 것을 특징으로 하는 바닥장식재(10).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인테리어층(100)은 위로부터 순차적으로 코팅층(110), 표면인쇄층(120)을 포함하는 것을 특징으로 하는 바닥장식재(10).
  3. 제2항에 있어서,
    상기 코팅층(110)은 우레탄 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트 또는 폴리에스터 아크릴레이트, 실리콘 아크릴레이트 중에서 선택된 하나 이상의 혼합물을 상기 표면인쇄층(120) 상부에 코팅한 후 광경화하여 형성된 것을 특징으로 하는 바닥장식재(10).
  4. 제2항에 있어서,
    상기 코팅층(110)은 폴리우레탄 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 요소 수지, 실리콘 수지 중에서 선택된 하나 이상의 혼합물을 상기 표면인쇄층(120) 상부에 코팅한 후 열풍 오븐을 통과하여 열경화하여 형성된 것을 특징으로 하는 바닥장식재(10).
  5. 제2항에 있어서,
    상기 코팅층(110)은 0.001 ~ 0.1 mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 바닥장식재(10).
  6. 제2항에 있어서,
    상기 표면인쇄층(120)은 그라비아인쇄, 전사인쇄 중 선택된 하나의 인쇄방법으로 중간층(300) 상부에 인쇄되어 형성된 것을 특징으로 하는 바닥장식재(10).
  7. 제1항에 있어서,
    상기 압전소자층(310)은 복수의 원기둥 형상의 고분자-압전재 복합체(312)와;고분자-압전재 복합체의 상부면 및 하부면에 형성된 전극(311);을 포함하는 것을 특징으로 하는 바닥장식재(10).
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 고분자-압전재 복합체(312)는 압전재료로 단결정 물질, 다결정 물질, 고분자, 복합 압전 소재 중 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 바닥장식재(10).
  10. 제7항에 있어서,
    상기 고분자-압전재 복합체(312)는 기재(matrix)로 PVC(Polyvinylchloride), PP(Polypropylene), PO(Polyolefin), PET(Polyethlene Terephthalate), PLA(Poly latic acid), PVDF(Polyvinylidene fluoride) 중에서 선택된 하나 이상의 수지에 압전재료로 단결정 물질, 다결정 물질, 고분자, 복합압전소재 중 선택된 하나 이상을 혼합하여 제조되는 고분자-압전세라믹-복합체인 것을 특징으로 하는 바닥장식재(10).
  11. 제9항에 있어서,
    상기 단결정 물질은 α-AlPO4(Berlinite), α-SiO2(Quartz), LiTaO3, LiNbO3, SrxBayNb2O8(x/y>1), PbGe3O11, Tb2(MoO4)3, LiB4O7, CdS, ZnO, Bi12SiO20, Bi12GeO20 , TGS(triglycine sulfate) 중 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 바닥장식재(10).
  12. 제9항에 있어서,
    상기 다결정 물질은 티탄산지르콘산납(PZT)계, 티탄산납(PT)계, 티탄산지르콘산납-복합 페로브스카이트(PZT-Complex perovskite)계, BaTiO3 중 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 바닥장식재(10).
  13. 제9항에 있어서,
    상기 고분자로는 PVDF(Polyvinylidene fluoride), P(VDF-TrFE)(Polyvinylidene Fluoride Trifluroethye), P(VDFTeFE) 중 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 바닥장식재(10).
  14. 제9항에 있어서,
    상기 복합 압전 소재로는 PZT-PVDF, PZT-silicon rubber, PZT-epoxy, PZT-발포 폴리머 중 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 바닥장식재(10).
  15. 제1항에 있어서,
    상기 중간층(300)은 압전소자층(310) 하부에 저항층(320)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 바닥장식재(10).
  16. 제15항에 있어서,
    상기 저항층(320)은 면상발열체인 것을 특징으로 하는 바닥장식재(10).
  17. 제16항에 있어서,
    상기 면상발열체는 베이스시트(312); 베이스시트(321)의 가로방향으로 액상의 카본페이스트를 적정 간격으로 도포하여 형성된 카본층(322); 카본층(322) 양단 세로방향으로 열전도를 향상시키기 위해 도전성 실버페이스트를 도포하여 형성된 실버층(323); 실버층(323) 상부에 적층된 구리박판(324); 베이스시트(321) 상부에 라미네이팅 되는 마감시트(325);를 포함하는 것을 특징으로 하는 바닥장식재(10).
  18. 제1항에 있어서,
    상기 인테리어층(100)과 중간층(300)의 사이에 치수안정층(200)이 더 구비하는 것을 특징으로 하는 바닥장식재(10).
  19. 제13항에 있어서,
    상기 치수안정층(200)은 유리섬유를 합성수지 졸에 함침하여 형성된 것을 특징으로 하는 바닥장식재(10).
  20. 제19항에 있어서,
    상기 합성수지는 PVC 수지, 아크릴 수지, 멜라민 수지 또는 PLA 수지 중 선택된 어느 하나 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는 바닥장식재(10).
  21. 제1항에 있어서,
    상기 백킹층(400)은 PE(Polyethylene), PP(Polypropylene), PVC(Polyvinylchloride), 러버(Rubber), PU(Polyurethane), PLA(Poly latic acid) 등의 선택된 하나 이상의 고분자 수지를 포함하는 조성물을 압연 롤에서 혼련시킨 후 카렌다공법으로 제조된 것을 특징으로 하는 바닥장식재(10).
  22. 제1항에 있어서,
    상기 백킹층(400)은 위에서부터 간지층(410), 발포층(420), 이면층(430)으로 구성된 것을 특징으로 하는 바닥장식재(10).
  23. 제22항에 있어서,
    상기 간지층(410), 발포층(420), 이면층(430)은 PE(Polyethylene), PP(Polypropylene), PVC(Polyvinylchloride), 러버(Rubber), PU(Polyurethane), PLA(Poly latic acid) 등의 선택된 하나 이상의 고분자 수지를 포함하는 조성물을 압연 롤에서 혼련시킨 후 카렌다공법으로 제조된 것을 특징으로 하는 바닥장식재(10).
  24. 제22항에 있어서,
    상기 백킹층(400)은 무기물이 더 첨가된 것을 특징으로 하는 바닥장식재(10).
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