KR101742143B1

KR101742143B1 - 기능성 온열 매트 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR101742143B1
Application number: KR1020150131765A
Authority: KR
Inventors: 윤광수
Original assignee: 주식회사 부흥산업
Priority date: 2015-09-17
Filing date: 2015-09-17
Publication date: 2017-06-15
Also published as: KR20170033686A

Abstract

본 발명은 실내/외 바닥에 설치하여 편안한 휴식과 함께 따뜻한 난방을 제공하며 피로회복에 도움을 주고, 인체에 유해한 전자파 차단 및 화재 예방에 도움을 줄 수 있는 기능성 온열 매트 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 은나노입자가 코팅된 차폐층을 포함함으로써 인체에 유해한 전자파를 차단하고, 황토, 숯, 천연석분 및 뱀딸기 전초 추출분말을 포함하여 황토층을 형성함으로써, 상기 온열매트 사용시 유해물질이 발생되지 않고 항온 항습작용이 뛰어나고, 항균 작용 및 해충, 진드기 방지 성능이 우수하여 사용자에게 상쾌감을 주어 쾌감지수를 향상시킬 수 있다. 또한, 보호코팅층에 변색잉크를 포함시킴으로써, 소정의 온도 이상으로 올라갈 경우 변색잉크의 색상변화를 통해 문자, 숫자 및 그림이 나타남으로 인하여 감각적인 차별화 및 사용자 또는 제3자에게 본 발명의 기능성 온열 매트의 온도를 시각적으로 인식시켜 온도를 낮출 수 있도록 함으로써 저온화상 및 화재예방에 도움을 줄 수 있다.

Description

기능성 온열 매트 및 이의 제조방법{Funtional warm mat and methods for their preparation}

본 발명은 기능성 온열 매트 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실내/외 바닥에 설치하여 편안한 휴식과 함께 따뜻한 난방을 제공하며 피로회복에 도움을 주고, 인체에 유해한 전자파 차단 및 화재 예방에 도움을 줄 수 있는 기능성 온열 매트 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 동절기에 사용되고 있는 온열매트는 전기매트 또는 온수매트로서, 전원의 공급에 따라 열매체(210)를 통하여 열을 발산하여 실내의 바닥을 국부적으로 난방함으로써 난방비용을 절감할 수 있다는 점에서 대중적으로 사용이 보편화되어 있다.

온열매트 중 전기매트의 일반적인 구조는, 열선으로 형성되는 발열부와, 발열부를 감싸도록 형성되는 커버로 이루어져 있는데, 이러한 전기매트는 형태가 단순하고 저렴하다는 장점이 있으나, 발열부가 열선 방식을 채택하고 있어 발열부로부터 발열부로부터 발생하는 전자파에 직접 노출되므로 인체에 유익하다고 볼 수 없을 뿐만 아니라 화재를 일으킬 수 있는 문제점이 있었다.

또한, 상기 온열매트는 사용자의 몸에 직접적으로 접촉되어 열기가 사람의 표피 속 2 mm 정도에 까지 미치게 됨에 따라 40℃ 이상의 지속적으로 열기가 닿을 경우 저온화상을 입을 수 있는 문제점이 있었고, 세탁이 불가능하여 박테리아, 진드기, 곰팡이로 인하여 비위생적이고, 피부질환이 발생될 수 있는 문제가 있었다.

한국공개특허 제2014-0010785호(2014.01.27 공개)는 친환경 온열 매트에 관한 것으로서, 환경호르몬이 발생되지 않는 친환경 재질의 합성수지층을 구비하는 친환경 온열 매트 및 그 제조방법에 관한 것으로, 인체에 해로운 폴리염화비닐을 사용하지 않아 친환경적이며, 폴리프로필렌 시트로 구성되는 수지층 내측에 열에 강한 내열층이 일체형으로 코팅되므로, 발열부에 의한 고온의 열이 수지층으로 바로 전달되지 않게 되어, 수지층의 내열성이 향상되고, 이에 따라 수지층에 열에 의한 변형이 발생되지 않게 되어, 우수한 품질과 오랜 내구성을 지닌 친환경 온열 매트가 제시되어 있다.

한국공개특허 제2015-0022124호(2015.03.04 공개)는 왕골 온열매트 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자연친화적인 천연섬유이면서 항온 항습작용이 뛰어나고, 항균 작용 및 해충, 진드기 방지 성능이 우수한 왕골 온열매트 및 그 제조방법이 제시되어 있다.

한국공개특허 제2014-0123392호(2014.10.22 공개)에서는 연속된 격자 형상으로 이루어진 통로가 형성되고, 발열수단으로부터 발생된 열이 상기 통로를 통하여 이동되는 열 통로층을 구비한 온열매트가 제시되어 있다.

그러나, 상기 선행문헌들에 제시되어 있는 온열매트는 여전히 발열체로부터 발생되는 전자파에 노출되고, 화재발생 위험이 있다.

한국공개특허 제2014-0010785호(2014.01.27 공개) 한국공개특허 제2015-0022124호(2015.03.04 공개) 한국공개특허 제2014-0123392호(2014.10.22 공개)

본 발명은 바닥에 설치하여 따뜻한 온열을 제공하는 매트에 차폐층을 포함시킴으로써 인체에 유해한 전자파를 차단하고, 변색잉크를 포함하는 보호코팅층을 형성함으로써, 소정의 온도 이상으로 올라갈 경우 변색잉크의 색상변화를 통해 온열 매트의 온도를 시각적으로 인식시켜 온도를 낮출 수 있도록 함으로써 저온화상 및 화재예방에 도움을 줄 수 있는, 기능성 온열 매트 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 형태는, 베이스층, 상기 베이스층 상부에 형성되어 열을 공급하는 열매체층, 상기 열매체층 상부에 형성되어 다공성 은나노 고분자 복합체가 포함된 차폐층 및 상기 차폐층 상부에 형성되어 황토, 숯, 천연석분 및 뱀딸기 전초 추출분말이 포함된 황토층을 포함하는 기능성 온열 매트를 제공한다.

상기 황토층 상부에 형성되어 변색잉크 또는 방향제를 포함하는 보호코팅층을 더 포함할 수 있고, 상기 보호코팅층은 변색잉크가 포함되어, 소정의 온도 이상에서 가역적으로 색이 변화할 수 있다.

상기 소정의 온도는 40 ~ 50 ℃의 범위에서 선택될 수 있다.

상기 보호코팅층에 포함되는 방향제는 마이크로 캡슐에 천연향료 또는 인공향료가 담지된 형태일 수 있다.

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상기 황토층은 수지조성물 100 중량부;에 황토 10 ~ 30 중량부; 숯 10 ~ 30 중량부; 천연석분 5 ~ 15중량부; 뱀딸기 전초 추출분말 1 ~10 중량부;를 포함할 수 있고, 상기 수지조성물은, 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리우레탄(Polyurethane), 폴리에스테르(Polyester), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리올레핀(Polyolefin), 폴리스틸렌(Polystyren) 및 실리콘수지(Silicone resin)로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택된 합성수지에 셀룰로오스 에어로겔; 열안정제; 및 산화방지제;가 포함하는 것이 바람직하다.

상기 천연석분은, 견운모, 귀양석, 맥반석, 토르말린(tlourmalin) 및 일라이트(illite)로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택된 것을 분쇄하여 미분말화하여 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 실시 형태는, 바닥재를 소정의 크기로 재단하여 베이스층을 구성하는 베이스층 형성단계, 열매체가 매립되어 고정된 폴리에틸렌 폼을 상기 베이스층 상부에 안착시키는 열매체층 형성단계, 상기 열매체층 상부에 다공성 은나노 고분자 복합체를 부착시키는 차폐층 형성단계, 상기 차폐층 상부에 황토, 숯, 천연석분, 뱀딸기 전초 추출분말이 포함된 황토층을 안착시키는 황토층 형성단계 및 상기 베이스층과 황토층 사이에 열매체층과 차폐층이 내장배치된 상태에서 상기 베이스층과 황토층의 가장자리를 따라 초음파 가접을 통해 밀봉하는 초음파 융착단계를 포함하여 기능성 온열 매트 제조하는 것이 바람직하다.
바람직하게는 상기 황토층(400)은, 수지조성물;에 황토; 숯; 천연석분; 및 뱀딸기 전초 추출분말;을 혼합하여 제조할 수 있으며, 상기 수지조성물은, 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리우레탄(Polyurethane), 폴리에스테르(Polyester), 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate), 폴리올레핀(Polyolefin), 폴리스틸렌(Polystyren) 및 실리콘수지(Silicone resin)로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택된 합성수지; 셀룰로오스 에어로겔; 열안정제; 및 산화방지제;가 포함된 것을 사용할 수 있다.

상기 황토층 형성단계 후에, 상기 황토층 상부에 변색잉크 또는 방향제를 포함하는 보호코팅층을 부착시키는 보호코팅층 형성단계를 더 포함하는 것이 바람직하고, 상기 보호코팅층 형성단계는, 상기 황토층(400) 상부에 변색잉크 또는 방향제가 포함된 마이크로캡슐을 포함하는 슬러리를 적층시키는 단계 및 스퀴즈(squeeze)를 이용한 스크린 프린팅(screen printing)방법으로 상기 슬러리를 코팅하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 다공성 은나노 고분자 복합체는, 결정성 설탕필름을 고분자 용액에 함침시킨 후 건조시켜 필름을 제조하는 단계, 상기 필름을 물에 담지시켜 설탕 필름을 제거하여 고분자 필름을 제조하는 수세단계, 상기 고분자 필름을 은나노입자 전구체 용액에 담지한 후, 상기 은나노입자를 환원시켜 은나노 입자가 코팅된 고분자 필름을 제조하는 코팅단계 및 상기 은나노 입자가 코팅된 고분자 필름을 증류수에 세척하여 건조하는 건조단계를 포함하여 제조되는 것이 바람직하다.

본 발명은 바닥에 설치하여 따뜻한 온열을 제공하는 기능성 온열매트 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 은나노입자가 코팅된 차폐층을 포함함으로써 인체에 유해한 전자파를 차단하고, 황토, 숯, 천연석분 및 뱀딸기 전초 추출분말을 포함하여 황토층을 형성함으로써, 상기 온열매트 사용시 유해물질이 발생되지 않고 항온 항습작용이 뛰어나고, 항균 작용 및 해충, 진드기 방지 성능이 우수하여 사용자에게 상쾌감을 주어 쾌감지수를 향상시킬 수 있다.

또한, 보호코팅층에 변색잉크를 포함시킴으로써, 소정의 온도 이상으로 올라갈 경우 변색잉크의 색상변화를 통해 문자, 숫자 및 그림이 나타남으로 인하여 감각적인 차별화 및 사용자 또는 제3자에게 본 발명의 기능성 온열 매트의 온도를 시각적으로 인식시켜 온도를 낮출 수 있도록 함으로써 저온화상 및 화재예방에 도움을 줄 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 온열매트를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기능성 온열매트를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명의 기능성 온열매트의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명의 기능성 온열매트에 포함된 차폐층의 전자파 차폐특성 평과를 나타낸 그래프이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 통해 상세히 설명하기에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 밝혀둔다.

본 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상부에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 기능성 온열 매트 및 이의 제조방법에 대하여 상세히 설명하고자 한다.

먼저, 도 1을 살펴보면 본 발명의 기능성 온열 매트는 베이스층(100), 상기 베이스층(100) 상부에 형성되어 열을 공급하는 열매체층(200), 상기 열매체층(200) 상부에 형성되어 다공성 은나노 고분자 복합체가 포함된 차폐층(300) 및 상기 차폐층(300) 상부에 형성되어 황토, 숯, 천연석분, 뱀딸기 전초 추출물이 포함된 황토층(400)을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 베이스층(100)은 일종의 바닥재로서 바닥면에 안착되어 탄성이 있어 완충역할을 하는 것으로서, 바닥 형상을 유지하면서도 소정의 쿠션력을 제공할 수 있는 재질로 섬유편직물, 합성수지류 및 고무류 중 하나 이상 선택된 것을 사용하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 라텍스 재질를 사용할 수 있다.

상기 라텍스는 주로 고무의 미립자가 물속에 분산하여 콜로이드 모양의 서스펜션이 된 것으로 탄력과 복원력이 거의 반영구적이여서 오래 사용해도 형체가 변하지 않고, 탄력있는 지지력을 제공하는 장점이 있으며, 상기 라텍스는 천연고무라텍스 또는 합성고무라텍스를 사용할 수 있다.

상기 베이스층(100) 상부에 형성되는 열매체층(200)은 보온성과 단열성이 우수한 폴리에틸렌폼으로 형성됨이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 상기 폴리에틸렌 폼 상부에 열매체(210)가 매립되어 있는 형태로서, 매립되어 있는 형태는 상부는 좁은 형상을 갖다가 하부는 열매체(210)와 대응되는 형상으로 넓어지는 형태일 수 있다.

따라서, 상기 열매체층은 열매체(210)를 약간 압력을 가해 안입하는 형태로 눌로 상기 열매체(210)에 비해 상대적으로 좁은 통로인 상부가 탄성변형 되면서 안입된 형태로 형성된 것으로, 상기 안입된 열매체(210)는 하부에 안착되어 안정적으로 고정되어 유동되지 않을 뿐만 아니라 열매체층 표면으로 볼록하게 튀어나오지 않기 때문에 외부 힘에 의해 손상될 우려도 없고, 사용자가 온열매트를 사용시 배기지 않아 사용감이 향상될 수 있다.

상기 열매체(210)는 전원이 인가되면 발열하는 공지된 형태의 모든 발열선이 사용가능하며, 구체적으로는 구리선, 니크롬선 등의 선상발열체, 면상발열체, 탄소섬유 발열체, SR 발열케이블, 무자계열선 등이 사용될 수 있다.

특히, SR 발열케이블은 전력이 인가되면 발열하는 한 쌍의 발열선들을 일정 간격으로 이격시키고, 이 한 쌍의 발열선들을 반도전성폴리머(polymer) 수지로 이루어진 폴리머 부재를 피복시켜 이루어진 것으로서, 반도전성 폴리머 수지는 주로 탄소(carbon)를 포함하고 있어 온도가 증가하면 저항이 증가하게 되어 온도가 일정 온도 이상으로 증가하면 폴리머 부재가 절연체처럼 작용하여 전류가 흐르지 않는 특성을 가지고 있다.

따라서, 본 발명의 기능성 온열매트의 열매체(210)로 SR 발열케이블을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 열매체(210)의 외부를 보호하기 위하여 열매체(210)의 외주면을 절연처리 할 수 있다.

상기 열매체층(200) 상부에 형성되어 전자파를 차폐시키기 위한 차폐층(300)은 다공성 은나노 고분자 복합체로, 바람직하게는 플렉서블한 다공성 고분자 필름에 은나노입자를 복합화하여 제조된 다공성 은나노 고분자 복합체를 사용할 수 있다.

상기 다공성 고분자 필름은 스티렌계 수지로서, 예를 들어 SBS(Styrene-butadiene-styrene)수지, SBL(Styrene-butadiene-latax)수지, SBR(Styrene Butadiene Rubber), ABS(acrylonitrile-butadiene-styrene)수지, ASA(Acrylic Styrene Acrylonitrile)수지, EPS(Expanded Polystyrene)수지 중 어느 하나로 제조된 다공성 고분자 필름을 사용할 수 있고 더욱 바람직하게는 SBS 수지로 제조된 다공성 고분자 필름을 사용할 수 있다.

상기 다공성 은나노 고분자 복합체에 포함된 은나노 입자는, 황색포도상구균, 폐렴균, 대장균, MRSA균 등 인체에 유해한 각종 균들의 증식을 억제하며, 반영구적인 항균성을 갖고 있으며, 인체에 이로운 원적외선을 방출, 혈액순환을 촉진시켜 건강을 유지시켜 주며, 인체의 피부 알레르기 반응이 없는 장점이 있다.

상기 다공성 은나노 고분자 복합체는 바람직하게는 1 ~ 3 nm 수준의 순수 금속인 은나노 입자가 고분자에 결합되어 있는 나노 복합 소재일 수 있으며, 이러한 나노 신소재는 높은 비표면적과 광특이성 상전이 현상 등의 나노 입자 특성을 나타내기 때문에 은나노 특유의 살균, 항균, 전도성 기능 뿐만 아니라 고분자의 가볍고, 유연성, 탄력성 기능을 복합적으로 갖는 다기능성 소재로서, 넓은 비표면적을 가질 뿐만 아니라 전기적 여과(electrically percolation)으로 인한 우수한 전기전도도를 나타내기 때문에 전자파차폐효과가 우수하고, 플렉서블한 고분자수지로 인하여 유연성이 우수하고 탄성력이 있어 매트로 사용시 쿠션감을 줄 수 있고, 하부의 열매체층(200)에 포함된 열매체(210)를 보호할 수 있다.

상기 차폐층(300) 상부에 형성된 황토층(400)은 수지조성물에 황토, 숯, 천연석분, 뱀딸기 전초 추출분말이 혼합되어 형성된 것으로, 바람직하게는 수지조성물 100 중량부에 황토 10 ~ 30 중량부, 숯 10 ~ 30 중량부, 천연석분 5 ~ 15 중량부, 뱀딸기 전초 추출분말 1 ~ 10 중량부 포함할 수 있다.

상기 황토층(400)의 조성이 상기 범위를 벗어날 경우 충분한 음이온 및 원적외선 발생 효과, 항균, 항바이러스, 항염효과를 얻을 수 없거나, 결착력이 낮아져 박리현상이 발생될 수도 있다.

상기 수지조성물은 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리우레탄(Polyurethane), 폴리에스테르(Polyester), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리올레핀(Polyolefin), 폴리스틸렌(Polystyren) 및 실리콘수지(Silicone resin)로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택된 합성수지에 셀룰로오스 에어로겔, 열안정제 및 산화방지제가 포함될 수 있다.

상기 수지조성물은 표면이 유연하면서도 내구성이 우수하고, 평탄한 표면 상태를 장기간 동안 안정적으로 유지할 수 있도록 도움을 줄 수 있으며, 가소제인 프탈레이트 화합물 대신에 자연친화적인 셀룰로오스 에어로겔을 사용함으로써 유해물질이 발생되지 않는다.

상기 수지조성물에 포함되는 셀룰로오스 에어로겔, 열안정제 및 산화방지제는 합성수지 100 중량부에 대하여, 셀룰로오스 에어로겔 10 ~ 50 중량부, 열안정제 0.1 ~ 0.5 중량부 및 산화방지제 0.1 ~ 0.5 중량부가 포함되는 것이 바람직하다.

상기 수지조성물에 포함되는 셀룰로오스 에어로겔은 나노크기의 공극구조를 포함하는 초경량의 다공성물질로서, 특히 중금속 등의 유해물질의 흡착력이 뛰어난 것으로 알려져 있다. 상기 셀룰로오스 에어로겔은 수지조성물 내에 다공성을 부여하여 유연성 및 내충격성을 증가시키고, 그물구조를 형성함으로써 비표면적이 넓어 내구성이 우수하고, 유해물질의 흡착력이 뛰어나 본 발명의 기능성 온열 매트로 사용시 유해물질로부터 안전한 매트를 제조할 수 있다.

상기 셀룰로오스는 특별히 제한되지 않고 사용 가능하며, 예를 들어, 셀룰로오스는 셀룰로오스 함유 원재료를 하기에 기술된 기계적 처리 등을 하여 얻은 또는 얻어질 수 있는 셀룰로오스인 것이 바람직하다.

상기 셀룰로오스 함유 원재료는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들어 볏짚 및 옥수수 줄기와 같은 식물 줄기 및 잎을 포함하는, 몸체, 나뭇가지, 잎, 줄기, 뿌리, 씨 및 열매와 같은 식물의 다양한 부분; 왕겨, 야자 껍질, 및 코코넛 껍질과 같은 식물 껍질; 등이 사용될 수 있다. 추가적으로, 간벌하고, 전지된 가지의 목재, 다양한 목재칩 및 나무에서 생산된 목재 펄프, 및 목화씨의 주위 섬유에서 얻은 면린터(cotton linter) 펄프와 같은 펄프; 신문지, 골판지, 잡지, 및 고품질 종이와 같은 종이가 사용될 수 있고, 감소된 색을 가지는 생분해성 수지 성형품을 획득하는 관점에서 펄프가 바람직하다. 추가적으로, 상업적으로 입수가능한 결정질 셀룰로오스는 셀룰로오스 함유 원재료로서 사용될 수 있다. 이들 셀룰로오스 함유 원재료의 형태는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 칩 및 시트와 같은 다양한 형태의 원재료가 사용될 수 있다.

상기 셀룰로오스 함유 원재료는 바람직하게 원재료에서 수분을 제거함으로써 획득된 잔여 성분의 20 wt% 이상, 더 바람직하게는 40 wt% 이상, 보다 더 바람직하게는 60 wt% 이상의 양으로 셀룰로오스를 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상업적으로 입수가능한 펄프는 보통 원재료에서 수분을 제거함으로써 획득된 잔여 성분의 75 ~ 99 wt%의 양으로 셀룰로오스를 포함하고, 리그닌 등은 다른 성분으로서 포함된다. 여기에서 원재료에서 수분을 제거하는 방법은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 상기 방법은 예를 들어, 진공 건조 또는 건조공기로 건조시킴으로써 실행될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이 포함된 셀룰로오스의 상기 양은 셀룰로오스 양 및 헤미셀룰로오스 양의 전체 양을 의미한다.

추가적으로, 펄프가 셀룰로오스 포함 원재료로서 사용되는 경우에, 리그닌은 본 발명의 염전 바닥용 친환경 매트의 내충격성을 개선시키는 관점에서, 바람직하게 셀룰로오스 포함 원재료의 15 wt% 이하, 더 바람직하게는 10 wt% 이하, 보다 더 바람직하게는 8 wt% 이하의 양으로 포함되는 것이 바람직하다.

상기 셀룰로오스 에어로겔은 합성수지 100 중량부에 대하여 10 ~ 50 중량부 포함되는 것이 바람직한데, 이는 10 중량부 미만일 경우 수지조성물 내에 충분히 다공성 구조를 형성하지 못하여 유연성이 떨어질 수 있고, 상기 셀룰로오스 에어로겔이 50 중량부를 초과하여 포함될 경우에는 수지조성물 내에 황토, 숯 및 천연석분이 충분히 결합되지 못하여 황토층(400) 내부에 크랙이 발생될 수도 있고, 심할 경우 층이 박리될 수 있다.

상기 황토층(400)에 포함된 황토는 입자가 곱고 산소를 많이 함유하고 있고, 정화능력이 뛰어나고 탈취, 탈지의 성질이 있다. 가열하지 않은 상태에서는 일반 흙과 비슷하나 열을 가하게 되면 원적외선이(5 ~ 15 ㎛) 월등히 발생하여 인체에 가장 유익한 에너지 곡선에 근접, 인체의 중심부분의 체온을 끌어올려주고, 혈류량을 증가시켜 신진대사의 촉진으로 피로를 풀어주데 도움을 줄 수 있다.

또한, 숯은 목재가 탄화된 것으로 탄소가 약 80 ~ 90 %이고 pH가 8 ~ 9로 알카리성이며 내부 표면적이 약 300 ㎠/g 되는 다공성 목질계 탄소재로로서, 통기, 흡착 축열성을 비롯하여 나쁜 냄새, 유해가스 등을 흡착하여 공기정화작용을 하고, 원적외선과 음이온을 방사하고 진동 소음방지 및 전자파와 유해파장을 차단하며 α파장을 발생하여 혈액순환과 신진대사를 촉진하고 심신안정과 스트레스를 해소하는데 도움을 줄 수 있다. 또한, 음이온과 흡착성, 원적외선 효과 및 항균 항곰팡이 효과가 있다.

또한, 뱀딸기 전초 추출분말은 뱀딸기(Duchesnea chrysatha Mig.)의 전초를 말린 다음, 추출, 감암 증류, 동결건조를 순차적으로 거쳐 얻은 고형상의 추출물로서, 주요 약리성분으로는 Cyanidin 3-O-rutinoside, peonidin 3-O-rutinoside, petunidin 3-O-rutinoside, 3'-O-methyl-ellagic acid-4-O-β-D-xylopyranoside, 3'-O-methyl-ellagic acid-4-O-α-L-arabinofuranoside, 3β-hydroxy lurs-12-en-28-oic acid), 2α,3β,19α-trihydroxylurs-12-en-28-oic acid, 2α,3β,19α-trihydroxylurs-12-en-28-oic acid, 28-O-β-D-glu-copyranoside, 2α,3α,19α-trihydroxylurs-12-en-28-oic acid, 28-O-β-D-glucopyrano-side가 포함되어 있으며, 기능성 식품·천연물 의약 소재도감에 따르면, 청열 작용이 있어 열을 내리고, 해독하며 면역부활작용, 항균작용, 항염작용이 있으며, 외용약으로 사용시 짓찧어 붙이거나 가루내어 뿌려서 사용한다.

또한, 천연석분은 상온(10 ~ 40 ℃)에서 원적외선 및 음이온 방사물질로서, 바람직하게는 견운모, 귀양석, 맥반석, 토르말린(tourmalin) 및 일라이트(illite)로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택된 것을 분쇄하여 미분말화한 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 원적외선은 약 4 ~ 100㎛ 길이의 파장이 긴 광선으로, 세포를 미세하게 진동시켜, 생체활동을 촉진하며 신진대사의 기능을 활성화하고, 체내의 뼈를 튼튼하게 해주는 자정작용을 가지고 있는 것으로 알려져 있다. 또한, 인체에 축적된 유해 중금속을 체외로 방출시켜 피로, 스트레스, 숙면 등의 작용을 하며, 공명공진 운동으로 노화를 방지하는 효과가 있는 것으로서, 원적외선이 발생되는 천연석분을 포함된 본 발명의 기능성 온열 매트를 사용시 건강에 도움을 줄 수 있다.

상기 견운모는 일반적으로 용수 중의 양이온 부유 입자와 전기적인 중화응집으로 침전을 유발함으로써, 우수한 정수작용, 높은 보습 효과 및 활성도를 갖는다. 또한 인체의 혈액 순환을 촉진하고 세포활성을 활성화하는 원적외선을 90%이상 방사하는 물질로서, 강력한 음이온을 발산하여 각종 유해 물질을 흡착할 수 있는 기능을 가지고 있으며, 습도 조절도 가능하다.

상기 귀양석는 25℃, 즉 실온에서 96%의 원적외선을 방출하는 특성을 가진다. 귀양석는 적색과 백색의 2종류가 있으며, 각각의 특징으로는, 백색은 원적외선 방사율이 96 %로 광석 중에서 가장 높이 나타나고 있다. 적색은 음이온의 발생량이 최대 24,000 개/cc로 토르말린 보다 10배 정도 높다. 이 귀양석는 수치가 나타내고 있는 것과 같이, 대단히 높은 에너지를 가진 천연광석이다.

상기 맥반석은 석영반전암에 속하는 암석으로서, 900년 전에 중국의 송나라에서 출판된 본초도경에는 주로 피부병이나 물을 순환하는 약석으로 기재되어 있고, 또한 다공성에 의한 강한 흡착력과 원적외선의 방사 효율이 높아 우수한 탈취능력과 자정력 등을 갖는다.

상기 토르마린(tourmalin)은 붕소를 함유한 사이클로(cyclo) 규산염의 결정구조를 가지고 있어서, 인체와 동일한 4~14㎛의 원적외선과 인체에 유익한 음이온을 방출하여 인체의 신진대사를 촉진하고 혈액순환을 활발하게 해준다.

상기 일라이트(illite)는 황백색 점토 연질광물로서, 8 ~ 14 ㎛의 원적외선 방사를 하며, 수중에서 다량의 용존산소를 발산하며, 중금속 등의 유해물질을 흡착하고 공기 중의 악취를 제거하며, 각종 유해균의 서식을 억제하는 항균작용 및 정균작용을 한다.

상기 황토, 숯, 천연석분, 뱀딸기 전초 추출분말은 수지조성물와 혼합이 용이하도록 분쇄하여 분말형태로 사용하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 수지조성물에 상기 황토, 숯, 천연석분, 뱀딸기 전초 추출분말이 균일하게 혼화될 수 있도록 그 입자의 직경은 3 ~ 10 ㎛의 평균 입경을 갖도록 분쇄할 수 있다.

본 발명의 기능성 온열 매트에 도 2와 같이 보호코팅층(500)이 더 포함될 수 있는데 이는 상기 황토층(400) 상부에 형성되어, 오염을 방지하고 보호할 뿐만 아니라, 변색잉크 및/또는 방향제를 포함하여 상기 매트의 표면온도가 소정의 온도 이상일 경우 저온화상에 대한 위험을 알리고, 상기 온열 매트 사용시 향기가 발산되어 사용자의 심신안정에 도움을 줄 수 있다.

상기 보호코팅층(500)은 수지조성물에 변색잉크 및/또는 방향제가 포함되는 것으로, 바람직하게는 수지조성물 20 ~ 40 wt%, 변색잉크 30 ~ 50 wt%, 방향제 30 ~ 50 wt% 를 포함하여 형성될 수 있고, 상기 수지조성물은 황토층(400)에 포함된 수지조성물과 같은 재질인 것이 바람직하나, 일반적으로 오염방지를 위한 보호코팅에 사용되는 수지조성물이면 한정되지 않고 사용가능하다. 또한, 상기 보호코팅층(500)의 내스크래치성을 향상시키기 위하여 실리카계 필러를 더 포함할 수도 있다.

상기 변색잉크는 감열 변색 잉크로서, 상기 변색잉크는 외부 환경에 매우 민감하므로 일종의 보호막으로 코팅용 수지로 이루어진 캡슐에 둘러싸인 형태로, 바람직하게는 1 ~ 5 ㎛ 직경을 갖는 캡슐일 수 있다.

상기 감열 변색 잉크는 시판중인 열에 의해 변색되는 잉크면 사용가능하나 예를 들어, 시온잉크 또는 C₂₁H₁₆N₂가 사용가능하며 그 중에서도 시온잉크를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 시온잉크는 열을 흡수하면 화합물의 구조가 변하여 발색 또는 소색되며, 열을 차단시키면 다시 원래의 화합물 구조로 되돌아오게되어 소색 또는 발색되는 가역성 시온안료로 사용되는 것이면 한정되지 않고 사용가능하나, 바람직하게는 금속착염, 코레스텔릭액정, 메타모컬러 및 크리스탈 바이올렛 락톤(crystal violet lactone)로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택된 것을 사용할 수 있다. 더욱 바람직하게는 상기 시온 안료는 입자의 크기가 10 ~ 500 nm이고, 할로겐화 화합물로서 MX₂(CH₂)₆N₄·yH₂O 또는 CX₃CXCX₂ [M은 코발트 또는 니켈, X는 불소, 염소, 브롬, 요오드, 삼산화질소 (NO₃), 사산화황 (SO₄) 또는 황화시안 (CNS), y=9 또는 10] 구조의 화합물을 사용할 수 있다.

상기 시온잉크는 온도의 변화에 따라서 색이 변하는 잉크이기 때문에, 시온잉크를 사용하여 형성된 보호코팅층(500)은 온도에 따라 색상을 변하는 것으로, 온도에 따라 색을 유(有)색에서 무(無)색으로, 무(無)색에서 유(有)색으로 또는 유(有)색에서 다른 유(有)색 나타낼 수 있다.

바람직하게는 본 발명의 기능성 온열 매트의 황토층(400)과 같은 색상의 시온잉크를 사용함으로써, 소정 온도 이하에서는 구분이 되지 않다가 소정의 온도 이상이 될 경우 시온 잉크의 색상이 변색되면서 상기 황토층(400)과 구별되면서 문자, 숫자, 도형 및 그림 중 적어도 어느 하나 이상이 시각적으로 인식될 수 있다.

상기 소정의 온도는 바람직하게는 40 ~ 50 ℃ 인 것이 바람직하며, 사용자가 본 발명의 기능성 온열 매트를 사용할 때나, 혹은 제3자가 상기 온열 매트의 표면온도를 시각적으로 인식하여 온도 조절을 함으로써 저온화상 위험 또는 화재의 위험을 낮출 수 있다.

상기 변색 잉크는 상기 보호코팅층(500) 내 30 ~ 50 wt% 포함될 수 있는데, 30 wt% 미만으로 포함되는 경우에는 색 재현성이 저조하고 분포도 저하되지만, 30 ~ 50 wt%의 범위에서는 색 재현성과 분포 전도가 모두 양호하다.

상기 방향제는 마이크로 캡슐 내부에 방향성 물질을 포함한 형태로서, 3 ~ 10 ㎛의 직경을 갖는 마이크로 캡슐로서, 우레아 수지, 멜라민 수지를 포함하는 연질합성수지 중에서 선택된 어느 하나의 연질합성수지를 사용하여 얇은 막의 마이크로 캡슐을 형성하는 것이 바람직하다.

상기 방향제는 눌러주거나 문지를 때, 발생되는 마찰 또는 열에 의해 상기 마이크로 캡슐이 파괴되고, 이에 따라 방향성 물질이 휘발하여 향기가 발하게 된다.

상기 마이크로 캡슐에 포함되는 방향성 물질은 천연 향료인 것이 바람직한데, 상기 천연 향료는 300종 이상의 향을 발향시키는 여러 다양한 식물에서 얻어지는 것으로, 식물들의 꽃, 잎, 줄기 또는 뿌리 등에서 추출된다. 일반적으로, 인조 향료는 화학 구조가 인위적으로 변형되어 제조되는 반면에, 천연오일 향료는 아로마향(aroma scent)으로서 순수한 천연 식물성 향을 갖는 향료이다.

상기 방향제는 상기 보호코팅층(500)에 30 ~ 50 wt% 포함될 수 있는데, 30 wt% 미만이면 보호코팅층(500)의 발향 기능이 지속되지 못하고, 50 wt%을 초과하면 보호코팅층(500)의 강도가 저하되어 내구성이 떨어지는 문제가 발생할 수도 있다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시형태로 바닥재를 소정의 크기로 절단하여 베이스층(100)을 구성하는 베이스층(100) 형성단계, 열매체(210)가 매립되어 고정된 폴리에틸렌 폼을 상기 베이스층(100) 상부에 안착시키는 열매체층(200) 형성단계, 상기 열매체층(200) 상부에 다공성 은나노 고분자 복합체를 부착시키는 차폐층(300) 형성단계, 상기 차폐층(300) 상부에 황토, 숯, 천연석분, 뱀딸기 전초 추출분말이 포함된 황토층(400)을 안착시키는 황토층(400) 형성단계 및 상기 베이스층(100)과 황토층(400) 사이에 열매체층(200)과 차폐층(300)이 내장배치된 상태에서 상기 베이스층(100)과 황토층(400)의 가장자리를 따라 초음파 가접을 통해 밀봉하는 초음파 융착단계를 포함하여 기능성 온열 매트를 제조할 수 있다.

또한, 상기 황토층(400) 형성단계 후에, 상기 황토층(400) 상부에 변색잉크 및/또는 방향제를 포함하는 보호코팅층(500)을 부착시키는 보호코팅층(500) 형성단계를 더 포함할 수도 있다.

따라서, 상기 베이스층(100)과 열매체층(200) 접착되지 않고 상부에 얹어져 있는 형태이고, 상기 열매체층(200)과 차폐층(300)은 접착제로 접착되어 있고, 상기 황토층(400)은 상기 차폐층(300) 상부에 얹어져 있는 형태가 바람직하며, 상기 베이스층(100)과 황토층(400)의 크기에 비하여 열매체층(200)과 차폐층(300)은 넓이 및 길이가 작게 형성될 수 있다.

먼저, 베이스층(100) 형성단계는, 바닥재를 소정의 크기로 재단하고 배열하는 단계로, 상기 바닥재는 바닥 형상을 유지하면서도 소정의 쿠션력을 제공할 수 있는 재질이면 한정되지 않고 사용가능하나 바람직하게는 섬유편직물, 합성수지류 및 고무류 중 하나 이상 선택된 것을 사용할 수 있고, 더욱 바람직하게는 라텍스 재질을 사용할 수 있다. 따라서, 상기 베이스층(100) 형성단계는 라텍스를 제조하고자 하는 본 발명의 기능성 온열 매트의 크기에 맞게 재단하여 배열할 수 있다.

상기 베이스층(100) 상부에, 열매체(210)가 매립되어 고정된 폴리에틸렌 폼을 부착시키는 열매체층(200) 형성단계는, 상기 폴리에틸렌 폼에 상부는 넓고 중간부는 좁은 형상을 갖다가 하부는 열매체(210)와 대응되는 형상으로 넓어지는 형태의 열매체 매립홈이 형성한 다음, 상기 열매체 매립홈에 열매체(210)를 안입시켜 고정시켜 열매체층(200)을 제조한 다음 상기 베이스층(100) 상면에 안착시킨다. 상기 열매체층(200)은 베이스층(100)보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.

상기 차폐층(300) 형성단계는 상기 열매체층(200)에서 발생되는 전자파를 차단하기 위하여 상기 열매체층(200) 상부에 다공성 은나노 고분자 복합체를 부착시킬 수 있다.

상기 다공성 은나노 고분자 복합체는 결정성 설탕필름을 고분자 용액에 함침시킨 후 건조시켜 필름을 제조하는 단계, 상기 필름을 물에 담지시켜 설탕 필름을 제거하여 고분자 필름을 제조하는 수세단계, 상기 고분자 필름을 은나노입자 전구체 용액에 담지한 후, 상기 은나노입자를 환원시켜 은나노 입자가 코팅된 고분자 필름을 제조하는 코팅단계, 상기 은나노 입자가 코팅된 고분자 필름을 증류수에 세척하여 건조하는 건조단계를 포함하여 제조할 수 있다.

상기 필름을 제조하는 단계는 상기 고분자 필름에 세공을 형성하기 위하여 결정성 설탕필름을 고분자 용액을 투입한 후 함침시킨 후 건조하여 필름을 제조하는 단계로서, 상기 고분자 용액은 스티렌계 수지가 용해된 용액으로서, 예를 들어 SBS(Styrene-butadiene-styrene)수지, SBL(Styrene-butadiene-latax)수지, SBR(Styrene Butadiene Rubber), ABS(acrylonitrile-butadiene-styrene)수지, ASA(Acrylic Styrene Acrylonitrile)수지 및 EPS(Expanded Polystyrene)수지 용액을 사용할 수 있다. 구체적으로 상기 필름을 제조하는 단계는 5 ~ 20 wt% SBS 수지 용액에 결정성 설탕필름을 함침시키는 것이 바람직하며, 상기 SBS 수지가 5 wt% 미만일 경우 상기 설탕필름을 SBS 수지가 충분히 주물(casting)하기 어렵고, 20 wt%를 초과할 경우, 함량 초과에 따른 이익이 없어 경제성이 저하될 수 있다.

상기 건조된 필름은 이후 상기 설탕 필름을 제거하여 고분자 필름을 제조하는 수세단계를 거치게 되는데, 상기 수세단계는 건조된 필름을 30 ~ 70 ℃의 물에 함침시켜 이루어질 수 있으며, 이때 상기 물의 온도가 30 ℃ 미만일 경우 설탕 필름을 제거하는 데 시간이 오래걸리기 때문에 바람직하기 못하다.

상기 고분자 필름은 은나노입자 전구체 용액에 담지한 후, 상기 은나노입자를 환원시켜 은나노 입자가 코팅된 고분자 필름을 제조하는 코팅단계를 거치는데, 상기 은나노 입자가 코팅된 고분자 필름은 바람직하게는 상기 고분자 필름을 은나노입자 전구체인 실버트리플루오르아세테이트(Silver trifluoroacetate) 10 ~ 20 wt% 용액에 20 ~ 50 분간 담지시킨 후, 은나노 입자를 환원시키기 위하여 은 전구체가 흡수된 고분자 필름에 하이드라진 하이드레이트(hydrazin hydrate)용액 30 ~ 60 wt%를 떨어뜨려 제조할 수 있다.

한편, 코팅단계를 거친 은나노 입자가 코팅된 고분자 필름을 증류수에 세척하여 잔여물을 제거한 후 건조하는 건조단계를 거쳐 다공성 은나노 고분자 복합체를 제조할 수 있다.

상기 제조된 다공성 은나노 고분자 복합체를 열매체층(200) 상부에 부착시킴으로서 차폐층(300)을 형성할 수 있다.

상기 차폐층(300) 상부에 황토, 숯, 천연석분, 뱀딸기 전초 추출분말이 포함된 황토층(400)을 형성하는 단계는, 수지조성물에 황토, 숯, 천연석분, 뱀딸기 전초 추출분말을 혼합하여 제조된 황토층(400)을 상기 차폐층(300) 상부에 안착하여 형성할 수 있다.

바람직하게 상기 황토층(400)은, 상기 언급된 합성수지 100 중량부에 셀룰로오스 에어로겔 10 ~ 50 중량부, 열안정제 0.1 ~ 0.5 중량부 및 산화방지제 0.1 ~ 0.5 중량부 포함된 수지조성물에 황토, 숯, 천연석분 및 뱀딸기 전초 추출분말을 혼합하여 시트 형태로 성형한 뒤 재단하여 제조할 수 있다.

상기 초음파 융착단계는 과자 봉지와 같은 봉지재를 형성하는 형태로 베이스층(100)과 황토층(400) 사이에 열매체층(200) 및 차폐층(300)이 내장배치된 상태에서 상기 베이스층(100)과 황토층(400) 가장자리를 따라 초음파 가접을 통해 밀몽하는 형태로 이루어지는데, 상기 초음파 융착단계를 거치게되면 재봉성을 갖지 않는 상태로 밀봉된 기능성 온열매트를 제조할 수 있어 외관 품질도 향상시킬 수 있다.

따라서, 열매체층(200)과 차폐층(300)은 상기 베이스층(100)과 황토층(400) 사이에 갇힌 형태로 이루어져 일종의 봉지 구현방식으로 밀봉 완성하여 본 발명의 기능성 온열 매트가 제조될 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 실시 예를 살펴본다. 그러나 본 발명의 범쥐가 이하의 바람직한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 당업자라면 본 발명의 권리범위 내에서 본 명세서에 기재된 내용의 여러 가지 변형된 형태를 실시 할 수 있다.

[제조예]

기능성 온열 매트의 제조

라텍스를 온열 매트의 크기에 맞게 재단하여 베이스층을 제조하였다.

폴리에틸렌 폼에 열선을 매립할 수 있는 홈을 형성한 뒤 상기 열선을 삽입 설치하여 열매체층을 제조하였다.

경화성 설탕 필름에 10 % SBS 고분자 (poly(styrene-b-butadiene-b-styrene), weight fraction of styrene = 30 %, MW = 140,000 g·mol^-1, Sigma Aldrich(주)) 용액을 몰팅 후 건조시켰다. 건조된 필름은 물에 침지시켜 완전히 설탕필름을 녹여낸 후, 은나노입자 전구체인 Silver trifloroactate(Sigma Aldrich(주)) 15 % 용액에 30 분간 담지시켰다. 상기 은나노입자를 환원시키기 위하여 은 전구체가 흡수된 고분자 필름에 Hydrazin hydrate(Sigma Aldrich(주)) 50 % 용액을 떨어뜨린 후 증류수에 2 ~ 3회 세척하여 건조하여 다공성 은나노 고분자 복합체인 차폐층을 제조하였다.

하기 표 1의 조성비율에 따라 수지조성물을 제조한 뒤, 하기 표 2의 조성비율에 따라 수지조성물에 황토, 숯, 천연석분 및 뱀딸기 전초 추출분말을 균일하게 혼합한 후 압출하여 시트형태로 황토층을 제조하였다.

상기 천연석분은 견운모 : 귀양석 : 토르마린 = 1 : 1 : 1 로 혼합하여 준비하였다.

상기 뱀딸기 전초 추출분말은 건조한 뱀딸기 전초 1 kg에 물 5 ℓ를 넣고 70 ~ 90 ℃의 온도로 약 6시간 동안 열수 추출하여 추출액을 얻고, 그 추출액을 2 ㎛의 여과지로 여과하여 뱀딸기 전초 추출물을 제조하였다. 상기 제조한 뱀딸기 전초 추출물을 감압증류하고 동결건조하여 얻은 고형상의 추출물을 빻아서 준비하였다.

준비된 황토, 숯, 천연석분 및 뱀딸기 전초 추출분말은 평균 5 ㎛ 입경을 갖도록 분쇄하여 사용하였다.

상기 황토층상부에 피톤치드 및 변색잉크가 담지된 변성 아크릴 수지 재질의 마이크로캡슐 각각 100 g에 아미노알키드계 화합물(PO-440G, 애경화학(주)), 실록산계 화합물(초고분자량 실록산, 다우코딩(주)), 올리고머(UV경화형 올리고머, SOLTHEH(주)), 실리카계 필러인(Ca₆Si₆O₁₇(OH)₂,신광(주))를 포함시켜 슬러리를 제조한 후, 스퀴즈를 이용한 스크린 프린팅 방법으로, 상기 슬러리를 상기 황토층 상부에 3 mm로 도포한 후, 건조로에 투입하여 150 ℃온도로 경화시켜 보호코팅층을 형성하였다.

상기 베이스층 위에 열매체층을 안착시키고, 상기 열매체층 상부에 차폐층을 부착시킨 뒤, 보호코팅층이 형성된 황토층을 안착시킨 후 초음파를 사용하여 상기 베이스층과 황토층의 가장자리를 따라 초음파 가접을 하여 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 2를 제조하였다.

성 분		실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1	비교예 2
수지조성물	합성 수지	100	100	100	100	100
	셀룰로오스 에어로겔	15	30	45	8	55
	열안정제	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3
	산화방지제	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
	합 계	115.5	130.5	145.5	108.5	155.5

_{(단위 : g)}

성 분	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1	비교예 2
수지조성물	100	100	100	110	110
황 토	27	23	19	23	8
숯	27	22	19	23	9
천연석분	5	10	14	3.5	17
뱀딸기 전초 추출물	1	5	8	0.5	16
합 계	160	160	160	160	160

^{(단위 : g)}

[실험예 1]

전자파 차폐특성

상기 차폐층(300)의 전자파차폐효율을 알아보기 위해 ASTM D 4935-10 시험법에 따라 30 MHz 에서 1.5 GHz 범위의 주파수 영역에 대한 Electromagnetic interference shielding effectiveness (EMI SE)를 분석하였다.

도 4는 상기 차폐층(300)의 전자파 차폐특성 평과를 나타낸 그래프로, 측정주파수 전 영역에서 42.4 ~ 64.5 dB의 높은 전자파 차폐능을 확인할 수 있었다. 따라서, 본 발명의 다공성 은나노 고분자 복합체로 이루어진 차폐층은 다공성 고분자를 템플레이트로 은나노입자를 환원시킴으로서 유연하면서도 넓은 비표면적을 가질 뿐 아니라 electrically percolation된 우수한 전기전도도를 나타내어 우수한 전자파 차폐효과를 가짐을 확인할 수 있었다.

[실험예 2]

휨강도 및 표면크랙 측정

상기 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 2의 휨강도 및 표면 크랙발생 여부를 측정하였다.

휨강도 측정기를 사용하여 휨강도를 측정하였고, 표면 크랙발생 여부는 전자식크랙진행측정기(SD-150P, MITUTOYO사)를 사용하여 측정하였다.

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1	비교예 2
평균 휨강도 (kgf)	169	177	184	141	161
크랙발생여부 (in/fit)	0	0	0	15	9

상기 표 3의 결과를 살펴보면, 실시예 1 ~ 3의 경우 평균 휨강도가 169 kgf 이상, 표면의 크랙발생이 모두 0 in/fit으로 우수한 측정값을 보였고, 비교예 1의 경우 셀룰로오스 에어로겔의 함량이 낮아 평균 휨강도는 141 kgf, 크랙발생여부는 15 in/fit으로 내구성이 낮음을 확인할 수 있었고, 비교예 2의 경우에는 셀룰로오스 에어로겔의 함량이 높아 161 kgf로 비교적 양호한 휨강도를 보였으나, 천연석분 및 뱀딸기 전초 추출분말의 함량이 높아 내부의 결착력이 약해 표면의 크랙발생여부 측정에서 9 in/fit으로 측정되었다.

따라서, 상기 실시예 1 ~ 3의 경우 수지조성물에 포함된 셀룰로오스 에어로겔 및 차폐층의 다공성 구조로 인하여 휨강도가 우수하고 적절한 황토, 숯, 천연석분 및 뱀딸기 전초 추출분말의 함량비로 인해 표면 크랙이 발생되지 않음을 확인할 수 있었다.

[실험예 3]

적외선 투과실험

상기 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 2의 온열 매트의 발열온도를 40 ℃로 세팅하고 원적외선 검출기를 이용하여 KICM-FIR-1005 시험방법을 사용하여 30분간 발생되는 원적외선을 측정하였다.

또한, 발열온도는 40 ℃ 도로 30분간 발생시킨 후 1 시간이 경과한 후의 열손실율을 측정하였다.

		실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1	비교예 2
원적외선 방출량	방사율 (5 ~ 20 ㎛)	0.709	0.906	0.912	0.456	0.612
원적외선 방출량	방사에너지 (W/m²)	3.05 ×10²	3.65 ×10²	4.25 ×10²	2.65 ×10²	2.85 ×10²
열 손실율(%)		72	89	92	42	71

상기 표 4의 결과를 살펴보면, 실시예 1 ~ 3의 경우 황토층에 포함된 황토, 숯 및 천연석분으로 인하여 원적외선 방출량 우수함을 확인할 수 있었고, 비교예 1의 경우 특히 천연석분의 함량이 낮아 원적외선 방출량이 가장 낮고, 비교예 2의 경우 황토의 함량이 적어 실시예 1 ~ 3에 비해 낮은 원적외선 방출량을 확인할 수 있었다.

따라서, 실시예 1 ~ 3의 경우 원적외선 방출량이 우수함으로, 사용시 인체에 가장 유익한 에너지 곡선에 근접, 인체의 중심부분의 체온을 끌어올려주고, 혈류량을 증가시켜 신진대사의 촉진으로 피로를 풀어주데 도움을 줄 수 있음을 알 수 있었다.

[실험예 4]

항균성능평가

상기 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 2의 항균성 평가를 진행하였다.

항균도 평가(AATCC 100:2004)에 의거하여 황색포도상구균(S. aureus)과 폐렴막대균(K. pneumonia)에 대한 항균도를 평가하였다.

		실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1	비교예 2
황색포도상구균 (S. aureas	초기균수(No./mL)	2.5×10⁵	2.5×10⁵	2.5×10⁵	2.5×10⁵	2.5×10⁵
	24시간후	< 100	< 100	< 100	6.4×10⁷	< 100
	세균감소율(%)	> 99.9	> 99.9	> 99.9	-	> 99.9
폐렴막대균 (K. pneumonlae )	초기균수(No./mL)	1.5×10⁵	1.5×10⁵	1.5×10⁵	1.5×10⁵	1.5×10⁵
	24시간후	< 100	< 100	< 100	1.2×10⁸	< 100⁷
	세균감소율(%)	> 99.9	> 99.9	> 99.9	-	> 99.9

상기 표 5의 결과를 살펴보면, 실시예 1 ~ 3 및 비교예 2의 기능성 온열매트의 경우 황토, 숯 및 뱀딸기 전초 추출물이 포함되어 있어 항균도 평가에서 황색포도상구균과 폐렴막대균에서 우수한 항균성능을 확인할 수 있었다.

그러나, 비교예 1의 경우 숯 및 뱀딸기 전초 추출물의 함량이 미미하여 초기 균수에 비하여 24시간 후 오히려 균 수가 증가하였으므로 항균력이 떨어짐을 확인할 수 있었다.

따라서, 본 발명의 기능성 온열매트의 경우 우수한 항균력을 가짐을 알 수 있었다.

[실험예 5]

유해물질 검출시험

상기 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 2를 2시간씩 40 ℃ 로 온열을 유지한 후, 5시간 방치하는 것을 10회 반복한 다음, 암모니아, 트리메틸아민, 아세토페논 및 VOC의 검출량, 휘발성 유기물질의 함량을 시험분석하였다.

		실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1	비교예 2
악취 물질	암모니아 (ppm)	3.5	2.5	1.2	17	38
	트리메틸아민 (ppm)	15	7	불검출	44	72
	아세토페논 (ppb)	20	불검출	11	21	34
VOC	TVOC (ppb)	불검출	19	21	27	37
VOC	포름아미드 (ppm)	불검출	불검출	10	19	57
휘발성 유기 물질	벤젠 (㎍/m²)	불검출	불검출	불검출	불검출	불검출
	톨루엔 (㎍/m²)	불검출	불검출	불검출	2	불검출
	에틸벤젠 (㎍/m²)	불검출	불검출	불검출	불검출	5
	스타이렌 (㎍/m²)	불검출	불검출	불검출	2	1

상기 표 6의 결과를 살펴보면, 불쾌한 냄새를 유발하는 악취물질 및 VOC의 검출량을 분석한 결과, 본 발명의 실시예 1 ~ 3의 경우 셀룰로오스 에어로겔의 함량이 적은 비교예 1에 비하여 현저히 감소됨을 확인할 수 있었고, 휘발성 유기물질 또한, 불검출되었음을 확인할 수 있었다.

비교예 2의 경우 황토, 숯 함량이 낮아 탈취, 탈지, 통기, 유해가스 및 악취물질 흡착을 통한 정화작용효과가 떨어져 비교예 1에 비교해서도 악취물질 및VOC 함량이 높게 검출됨을 확인할 수 있었다.

따라서, 본 발명의 기능성 온열 매트의 실시예 1 ~ 3의 경우 셀룰로오스 에어로겔 및 황토, 숯을 포함하고 있어 유해물질으로부터 안전함을 확인할 수 있었다.

상기 실험예 1 ~ 5의 결과를 살펴보면, 본 발명의 기능성 온열 매트는 다공성 고분자를 사용한 차폐층 및 셀룰로오스 에어로겔이 포함된 수지조성물을 사용하여 제조된 황토층으로 인하여 내구성이 우수하고, 상기 황토층에 황토, 숯, 천연석분 및 뱀딸기 전초 추출분말을 포함함으로써 원적외선 방출효과가 뛰어나고, 우수한 항균효과가 있고, 가소제를 사용하지 않고 셀룰로오스 에어로겔을 가소제 대신 사용함으로써 인체에 유해한 프탈레이트 화합물 및 유해물질로부터 안전한 기능성 온열매트를 제공할 수 있음을 확인할 수 있었다.

100 : 베이스층
200 : 열매체층 210 : 열매체
300 : 차폐층
400 : 황토층
500 : 보호코팅층

Claims

베이스층(100);
상기 베이스층(100) 상부에 형성되어 열을 공급하는 열매체층(200);
상기 열매체층(200) 상부에 형성되어 다공성 은나노 고분자 복합체가 포함된 차폐층(300); 및
상기 차폐층(300) 상부에 형성되어 황토, 숯, 천연석분 및 뱀딸기 전초 추출분말이 포함된 황토층(400);을 포함하고,
상기 황토층(400)은, 수지 조성물 100 중량부에 황토 10 ~ 30 중량부; 숯 10 ~ 30 중량부; 천연석분 5 ~ 15 중량부; 및 뱀딸기 전초 추출분말 1 ~ 10 중량부;를 포함하고,
상기 수지 조성물은, 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리우레탄(Polyurethane), 폴리에스테르(Polyester), 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate), 폴리올레핀(Polyolefin), 폴리스틸렌(Polystyren) 및 실리콘수지(Silicone resin)로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택된 합성수지;에, 셀룰로오스 에어로겔; 열안정제; 및 산화방지제;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기능성 온열 매트.
제1항에 있어서,
상기 황토층(400) 상부에 형성되어 변색잉크 또는 방향제를 포함하는 보호코팅층(500);을 더 포함하는, 기능성 온열 매트.
제2항에 있어서,
상기 보호코팅층(500)은 변색잉크가 포함되어, 소정의 온도 이상에서 가역적으로 색이 변화하는 것을 특징으로 하는, 기능성 온열 매트.
제3항에 있어서,
상기 소정의 온도는 40 ~ 50 ℃의 범위에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 기능성 온열매트
제2항에 있어서,
상기 방향제는 마이크로 캡슐에 천연향료 또는 인공향료가 담지된 형태인 것을 특징으로 하는, 기능성 온열 매트.
삭제
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 천연석분은, 견운모, 귀양석, 맥반석, 토르말린(tlourmalin) 및 일라이트(illite)로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택된 것을 분쇄하여 미분말화한 것인, 기능성 온열 매트.
바닥재를 소정의 크기로 재단하여 베이스층(100)을 구성하는 베이스층(100) 형성단계;
열매체(210)가 매립되어 고정된 폴리에틸렌 폼을 상기 베이스층(100) 상부에 안착시키는 열매체층(200) 형성단계;
상기 열매체층(200) 상부에 다공성 은나노 고분자를 부착시키는 차폐층(300) 형성단계;
상기 차폐층(300) 상부에 황토, 숯, 천연석분, 뱀딸기 전초 추출분말이 포함된 황토층(400)을 안착시키는 황토층(400) 형성단계; 및
상기 베이스층(100)과 황토층(400) 사이에 열매체층(200)과 차폐층(300)이 내장배치된 상태에서 상기 베이스층(100)과 황토층(400)의 가장자리를 따라 초음파 가접을 통해 밀봉하는 초음파 융착단계;를 포함하고,
상기 황토층(400)은, 수지조성물;에 황토; 숯; 천연석분; 및 뱀딸기 전초 추출분말;을 혼합하여 제조하고,
상기 수지조성물은, 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리우레탄(Polyurethane), 폴리에스테르(Polyester), 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate), 폴리올레핀(Polyolefin), 폴리스틸렌(Polystyren) 및 실리콘수지(Silicone resin)로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택된 합성수지; 셀룰로오스 에어로겔; 열안정제; 및 산화방지제;가 포함된 것을 특징으로 하는, 기능성 온열 매트 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 황토층(400) 형성단계 후에,
상기 황토층(400) 상부에 변색잉크 또는 방향제를 포함하는 보호코팅층(500)을 부착시키는 보호코팅층(500) 형성단계;를 더 포함하는, 기능성 온열 매트 제조방법.
삭제
제10항에 있어서,
상기 다공성 은나노 고분자 복합체는,
결정성 설탕필름을 고분자 용액에 함침시킨 후 건조시켜 필름을 제조하는 단계;
상기 필름을 물에 담지시켜 설탕 필름을 제거하여 고분자 필름을 제조하는 수세단계;
상기 고분자 필름을 은나노입자 전구체 용액에 담지한 후, 상기 은나노입자를 환원시켜 은나노 입자가 코팅된 고분자 필름을 제조하는 코팅단계; 및
상기 은나노 입자가 코팅된 고분자 필름을 증류수에 세척하여 건조하는 건조단계;를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는, 기능성 온열 매트 제조방법.