KR101983318B1 - 온돌겸용 바닥재용 보드 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강도가 우수하여 내구성이 우수할 뿐만 아니라 필요에 따라 난방도 할 수 있는 새로운 구성의 온돌겸용 바닥재용 보드 및 이러한 보드를 용이하고 경제적으로 생산할 수 있는 새로운 방식의 온돌겸용 바닥재용 보드 제조방법에 관한 것으로서,
본 발명에 의한 보드는 지오폴리머(geopolymer)로 성형된 보드본체(10); 및 상기 보드본체(10)에 매입되어, 외부 전원에 의해 발열하는 탄소섬유시트(20);를 포함한다.

Description

온돌겸용 바닥재용 보드 및 그 제조방법{Flooring board and manufacturing method of the same that}

본 발명은 온돌겸용 바닥재용 보드 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내구성이 우수한 바닥을 신속하게 시공할 수 있으며, 필요에 따라 난방을 할 수도 있는 새로운 구성의 온돌겸용 바닥재용 보드 및 이러한 온돌겸용 바닥재용 보드를 용이하게 제조할 수 있는 새로운 방식의 온돌겸용 바닥재용 보드 제조방법에 관한 것이다.

온돌은 시공방법에 따라, 시멘트 몰탈로 온돌면을 마감하는 습식온돌과, 시멘트 몰탈을 사용하지 않고 마루판, 석판, 강판, 장판 등과 같은 건식 자재의 온돌판을 사용하여 온돌면을 마감하는 건식 온돌로 구분된다.

건식 온돌의 구성은, 온수 방열관이나 전기 방열관 등의 방열관을 난방 바닥에 일정 간격의 지그재그 형으로 설치하고, 배관된 방열관의 상면에는 마루판, 석판 등으로 마감한다. 이러한 건식 온돌은, 방열관의 상면에 시멘트 몰탈로 온돌면을 구성하는 습식 온돌에 비하여 시공이 간편하고 신속하며, 유지보수가 간편한 등의 장점을 지니고 있지만, 난방 바닥에 방열관을 지그재그형으로 배관하는 방열관 시공방법이나 그 구성 영하에 따라서 시공성과 온돌 품질이 다양하게 변화된다.

한편, 지오폴리머(Geopolymer)는 알칼리성 알루미노케이트(aluminosilicate)시멘트의 일종으로서 일반 포틀랜드 시멘트에 비해 C0₂ 방출량이 적고, 강도가 우수할 뿐만 아니라 단열성, 내열성, 내산성도 우수하며, 수축변형도 적은 장점을 가진다. 또한, 포틀랜드 시멘트와 달리 장시간의 소성시간이 필요없는 장점도 가진다.

대한민국 특허 제10-0814352호(2008. 03. 11.)

본 발명은 상기와 같은 점에 착안하여 제안된 것으로서, 내구성이 우수할 뿐만 아니라 필요에 따라 난방도 할 수 있는 바닥을 시공할 수 있는 새로운 구성의 온돌겸용 바닥재용 보드 및 이러한 보드를 용이하게 제조할 수 있는 새로운 방식의 온돌겸용 바닥재용 보드 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 오폴리머(geopolymer)로 성형된 보드본체(10); 및 상기 보드본체(10)에 매입되어, 외부 전원에 의해 발열하는 탄소섬유시트(20);를 포함하는 것을 특징으로 하는 온돌겸용 바닥재용 보드 및 그 제조방법이 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 탄소섬유시트(20)의 일측에는 외부 전원이 공급되는 입력터미널(22)이 구비되고, 상기 탄소섬유시트(20)의 타측에는 이웃되게 시공되는 보드의 입력터미널(22)에 접속되어 이웃되게 시공되는 보드에 전원을 공급하는 출력터미널(24)이 구비되어, 상기 탄소섬유시트(20)는 상기 입력터미널(22)과 출력터미널(24)이 각각 상기 보드본체(10)의 서로 대향되는 양측으로 돌출되도록 보드본체(10)에 매입되며, 상기 보드본체(10)의 대향되는 양측에는 시공시에 상기 입력터미널(22)과 출력터미널(24)이 각각 수용되도록 내측으로 함몰된 오목부(12)가 형성된다.

이상과 같은 구성을 가지는 본 발명은 지오폴리머로 제조되어 강도가 우수하기 때문에 본 발명을 사용하면 내구성이 우수한 바닥을 시공할 수 있다. 또한, 본 발명은 지오폴리머로 제조되어 단열성도 좋기 때문에, 계절에 따라 쾌적한 실내온드 유지에 도움이 되는데, 동절기에는 전원을 인가시키면 보드가 발열되어 온돌로서의 기능도 한다.

더욱이 본 발명은 시공이 용이하며, 신축 건물은 물론이며 기존의 바닥 위에도 시공이 가능한 장점을 가진다. 또한, 지오폴리머가 일반 시멘트에 비해 신속하게 경화되므로 생산성이 높은 장점도 가진다.

도 1은 본 발명의 제1실시예를 보인 사시도
도 2는 상기 실시예의 평면도
도 3은 상기 실시예의 시공상태를 보인 평면도
도 4는 상기 실시예에서 사용된 성형틀을 보인 사시도

이하에서, 본 발명을 구체적인 실시예를 통해 좀 더 구체적으로 설명한다.

도 1 내지 도 2는 본 발명의 제1실시예를 보인 사시도 및 평면도이다. 본 발명은 도시된 바와 같이, 지오폴리머로 성형된 보드본체(10)와, 보드본체(10)에 매입되어 외부에서 공급되는 전원에 의해 발열되는 탄소섬유시트(20)로 이루어진다.

지오폴리머는 앞에서도 언급한 바와 같이, 강도가 우수하고 단열성, 내열성 등이 우수하므로 본 발명에서 사용이 바람직하다. 통상적으로 지오폴리머는 실리카와 알루미나를 포함하는 기본재료를 알칼리용액으로 반죽하여 페이스트상태의 지오폴리머 조성물을 만든 다음, 지오폴리머 조성물을 원하는 형상의 성형틀에 붓고 경화시켜 제조된다. 실리카와 알루미나를 포함하는 기본재료를 알칼리용액으로 반죽하면 Si-O-Al-O 결합이 형성되는 지오폴리머반응이 일어나서 지오폴리머가 생성된다.

지오폴리머의 기본 재료인 실리카와 알루미나를 포함하는 물질로는 석탄화력발전소 또는 석탄보일러에서 석탄의 연소에 의해 발생되는 소각재인 플라이애쉬 또는 알루미노실리케이트 광물(Alumino Sililcate) 등이 사용되고, 알칼리용액으로는 수산화나트륨수용액, 수산화칼슘 수용액 등이 사용된다.

상기 보드본체(10)는 이러한 지오폴리머를 사용하여 소정 두께를 가지는 사각판상으로 제조된다. 보드본체(10)의 두께가 특별히 한정되지는 않으나, 바람직하게는 20~30mm 정도의 두께로 제조된다.

보드본체(10)에 탄소섬유시트(20)가 매입되어야 하므로, 본 발명에서는 페이스트상태의 지오폴리머 조성물을 성형틀에 반 정도 높이로 붓고, 그 위에 탄소섬유시트(20)를 올려놓은 다음, 지오폴리머 조성물을 다시 붓고 경화시킨다. 이와 같이 하면 탄소섬유시트(20)가 매립된 보드본체(10)가 제조된다.

한편, 상기 탄소섬유시트(20)에는 외부로 부터 전원을 공급받는 입력터미널(22)과, 이웃되게 시공되는 보드의 일력터미널(22)과 접속되어 이웃되는 보드에 전원을 공급하는 출력터미널(24)이 연결되는데, 도시된 바와 같이, 상기 입력터미널(22)과 출력터미널(24)은 상호 대향되는 양측으로 돌출되도록 형성된다.

그리고 탄소섬유시트(20)는 입력터미널(22)과 출력터미널(24)이 보드본체(10)의 양측으로 돌출되도록 보드본체(10)에 매입되는데, 바람직하게는 도시된 바와 같이, 보드본체(10)에는 보드를 연결시공할 때 입력터미널(22)과 출력터미널(24)이 수용될 수 있도록 내측으로 함몰된 오목부(12)가 형성된다. 이러한 오목부(12)가 형성되어 입력터미널(22)과 출력터미널(24)이 오목부(12)에 수용됨에 따라 도 3에 도시된 바와 같이, 보드를 다수개 연결시공하더라도 입력터미널(22)과 출력터미널(24)에 의해 보드 사이가 벌어지지 않고 보드들이 상호 밀접하게 배치된다.

이상과 같은 구성을 가지는 본 발명은 다양한 규격으로 제조되어 건축물의 바닥면에 시공되는데, 전술한 바와 같이, 보드를 인접되게 배치하고 이웃되게 배치되는 보드 양측으로 돌출되는 입력터미널(22)과 출력터미널(24)을 연결시키기만 하면 되므로 시공이 상당히 용이하다.

특히, 보드본체(10)가 지오폴리머로 제조되어 강도가 우수하기 때문에 본 발명으로 바닥을 시공하면 내구성이 우수한 바닥을 시공할 수 있다. 또한, 보드본체(10)가 지오폴리머로 제조되어 단열성이 우수하기 때문에 하절기에는 시원하고 동절기에는 따뜻하기 때문에 계절에 따라 쾌적한 실내온도 유지에 도움이 되어 에너지절약효과도 얻을 수 있으며, 특히, 동절기에는 전원을 인가시켜서 상기 탄소섬유시트(20)를 발열시키면 온돌기능을 하기 때문에 일석이조의 효과를 얻을 수 있다.

한편, 도 4는 본 실시예에서 사용되는 성형틀을 보인 것으로서, 상기 성형틀은 상부로 개방된 납작한 입방체형태의 성형공간(110)을 가지는 사각판상으로 되어 좌우 양측벽에는 하향으로 함몰된 삽입홈(102)이 형성된 성형틀본체(100)와, 상기 삽입홈(102)에 끼워지는 성형키(120)로 이루어진다.

그리고 상기 성형키(120)는 좌우 양단부에 폭이 확장된 확장부(124)가 형성되어, 중앙부는 상대적으로 폭이 좁은 네크부(126)가 형성되어 H형상을 가지는데, 그 저면에는 상기 탄소섬유시트(20)의 입력터미널(22) 및 출력터미널(24)에 연결된 전선이 통과하는 전선인출홈(122)이 좌우 폭방향으로 길게 연장형성된다.

이러한 성형키(120)를 성형틀본체(100)에 끼우면 도시된 바와 같이, 상기 확장부(124) 중의 하나는 성형공간(110)으로 유입되고, 성형공간(110)으로 유입된 확장부(124)에 의해 보드본체(10)의 오목부(12)가 형성된다.

이러한 성형키(120)는 양단부에 형성된 확장부(124)에 의해 삽입홈(102)에 끼워진 상태가 유지되고, 보드를 성형한 후에는 성형틀본체(100) 외측으로 돌출된확장부(124)를 잡고 성형키(120)를 성형틀본체(100)에서 쉽게 분리시킬 수 있는 장점이 있다.

이러한 성형틀을 사용하여 보드본체(10)를 성형하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 성형틀본체(100)의 성형공간(110)에 페이스트 상태의 지오폴리머 조성물을 1차로 붓는데, 지오폴리머 조성물의 수위가 상기 삽입홈(102) 보다 다소 낮도록 지오폴리머 조성물을 부어서 지오폴리머 조성물이 성형틀본체(100) 외부로 흘러 넘치지 않도록 한다. 그리고 탄소섬유시트(20)를 지오폴리머 조성물 위에 올려놓는데, 이때 탄소섬유시트(20)의 입력터미널(22)과 출력터미널(24)을 상기 삽입홈(102)을 통해 성형틀본체(100) 외부로 배출시킨다.

그리고 상기 성형키(120)의 전선인출홈(122)에 입력터미널(22)과 출력터미널(24)이 연결된 전선이 삽입되도록 성형키(120)를 삽입홈(102)에 끼운 다음, 지오폴리머 조성물을 추가로 부어서 성형공간(110)을 채운다. 지오폴리머가 경화되면 상기 성형키(120)를 성형틀본체(100)에서 분리하고, 성형된 보드를 성형틀본체(100)에서 탈형한다.

이하에서는 본 발명의 다른 실시예를 설명하되, 전술한 실시예와 동일한 구성 및 효과에 대해서는 설명을 생략한다.

본 발명의 제2실시예에서는 상기 지오폴리머 조성물은 플라이애쉬, 원적외선방사 광물, 칼슘알루미네이트를 알칼리용액으로 반죽하여 제조된다.

상기 알칼리용액으로는 수산화나트륨수용액, 수산화칼슘 수용액 등이 사용되는데, 알칼리용액은 플라이애쉬 100중량부에 대해 25~40중량부 포함된다.

그리고 상기 원적외선방사 광물로는 황토, 맥반석, 흑운모, 토르마린 등이 한 종류 이상 사용되는데, 이들 원적외선방사 광물이 포함되면 보드에서 적외선이 방사되기 때문에, 본 발명에 의한 보드로 바닥을 시공한 경우에 일상생활에서 원적외선에 의한 다양한 효과를 누릴 수 있으므로 건강이 증진된다.

이러한 원적외선방사 광물은 플라이애쉬 100중량부에 대해 20~40중량부 포함된다. 원적외선방사 광물이 20중량부 미만으로 포함되면 황토에 의한 원적외선 방사효과가 미미하고, 40중량부를 초과하여 포함되면 지오폴리머의 기본 재로인 플라이애쉬에 비해 원적외선방사 광물의 양이 과도하여 보드본체(10)의 강도가 현저하게 저하될 우려가 있으므로 바람직하지 않다.

상기 칼슘알루미네이트는 지오폴리머 조성물의 경화를 촉진시키는 기능을 하는 것으로서, 칼슘알루미네이트가 사용됨에 따라 보드본체(10)의 양생, 즉, 경화가 속경으로 이루어지므로 본 발명의 생산성이 향상된다.

이러한 칼슘알루미네이트는 플라이애쉬 100중량부에 대해 3~10중량부 포함된다. 칼슘알루미네이트가 3중량 미만으로 포함되면 칼슘알루미네이트에 의한 속경효과를 기대하기 곤란하며, 10중량부를 초과하여 포함되면 칼슘알루미네이트에 의해 보드본체(10)의 장기간 강도가 저하될 우려가 높아지므로 바람직하지 않다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 플라이애쉬 100중량부에 대해 알칼리용액 25~40중량부, 황토, 맥반석, 흑운모, 토르마린 중 어느 하나인 원적외선방사 광물질 20~40중량부, 칼슘알루미네이트 3~10중량부를 혼합하여 페이스트 상태의 지오폴리머 조성물을 만드는 과정;
   상기 과정에서 만든 지오폴리머 조성물을 삽입홈(102)을 통해 외부로 유출되지 않도록 성형틀본체(100)에 붓는 과정;
   일측에는 외부 전원이 공급되는 입력터미널(22)이 구비되고, 타측에는 이웃되게 시공되는 보드의 입력터미널(22)에 접속되어 이웃되게 시공되는 보드에 전원을 공급하는 출력터미널(24)이 구비된 탄소섬유시트(20)를 입력터미널(22)과 출력터미널(24)이 성형틀본체(100)의 삽입홈(102)을 통해 성형틀본체(100) 외부로 배출되도록 성형공간(110)에 부은 지오폴리머 조성물 위에 올려놓는 과정;
   성형키(120)의 네크부(126)가 삽입홈(102)에 삽입되도록 성형키(120)를 성형틀본체(100)에 끼우는 과정;
   성형틀본체(100)의 성형공간(110)에 지오폴리머 조성물을 추가로 부어서 성형공간(110)을 채우는 과정;
   지오폴리머 조성물을 굳히는 과정;
   성형키(120)를 성형틀본체(100)에서 분리하는 과정; 및
   성형공간(110)에서 성형된 보드를 성형틀본체(100)에서 탈형하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 온돌겸용 바닥재용 보드 제조방법.

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