KR20020079289A - 원적외선 발생 전기전도성 발열몰탈 패널 - Google Patents

Abstract

본 발명은 몰탈에 전기전도성이 있는 카본 성분을 첨가함으로서 일정 저항을 갖는 전기 전도성 몰탈 패널을 제조하고, 이 제조된 패널의 양단에 전선을 삽입해 전압을 걸어 전류를 흘려주게 되면, 전기가 통하면서 온도가 높아지는 발열 몰탈 패널이 되는 것으로, 이 몰탈의 기본 구성요소에 원적외선을 발생할 수 있는 맥반석 등을 첨가하여 온도를 상승시켜 인체에 유익한 원적외선을 발생하는 것으로, 이 몰탈 패널 표면을 세라믹 또는 고분자 물질로 코팅하여 방수 처리하되 외부로 원적외선이 방출되는 데 지장이 없고 내열성과 전기적 안전성이 우수한 전기전도성 발열몰탈 패널 제조 방법을 제공한다.

Description

원적외선 발생 전기전도성 발열몰탈 패널 {ELECTRIC CONDUCTIVE HEATING MORTAR PANEL PRODUCING INFRARED RAYS}

전기 온돌 판넬이 시중에 판매되고 있으나, 이 제품은 알루미늄 합금판 등을 밑에서 열선에 의해 가열하는 방식으로 열효율이 낮아, 전기요금이 많은 단점이 있다. 그리고 전자파에 대한 우려와 금속이라는 것 때문에 일반 대중에게 거부감이 있어, 그 선호도가 낮은 편이다. 그리고 전기에 의한 보온방법으로 간편히 사용된 전기장판이나 전기담요가 있으나 요즘 전자파의 유해성이 부각되면서 기피하는 경향이 있다.

온돌과 비슷한 제품이라고 할 수 있는 맥반석 침대는 원적외선이 발생해 인체에 매우 좋다고 알려져 있으나 고가여서 판매에 한계가 있으며 가열방법이 발열 몰탈 방법보다 비효율적이다. 이 밖에 사우나실이나 찜질방에 이용하는 맥반석원적외선 발생기는 열판이나 열선 또는 스팀에 의한 가열방법으로 설치가 비교적 어렵고 간접 가열방식이므로 열효율이 낮다.

본 발명은 몰탈에 카본과 맥반석 등을 첨가한 전기전도성 몰탈을 제작하여몰탈 그 자체가 저항체가 되어 즉 열선과 같아지므로, 열 전달 단계가 없어진 것과 같아 열효율이 증가하고 온도분포가 균일할 뿐만 아니라 승온속도도 높고 설비도 간단해져 원가절감의 효과도 있고 사용하기에 안전한 원적외선 발생 제품을 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 발명의 원적외선 발생 전도성 발열 몰탈 패널 제조 방법에 대해 과정별로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

제품 성분 및 조성 : 도체로 사용될 탄소성분은 흑연, 코크스, 카본블랙 등으로 전체 몰탈 무게의 5∼20 % 투입된다. 카본 분말 첨가에 의해 몰탈 패널의 비저항은 1/1000 이하로 감소하여 10Ωcm^-1이하가 되고, 온도가 상승해도 저항 변화가 크지 않은 장점을 갖는다. 카본 첨가에 의해 몰탈의 강도가 약해지므로 보강재 역할을 하면서 전도성도 향상시키는 탄소 섬유(길이 3∼15 mm)를 일부 첨가하면 효과적이다. 결합재 역할을 하는 시멘트는 내열성이 우수한 알루미나 시멘트나 고온이 아니면 일반적인 포틀랜드 시멘트를 사용해도 된다. 세골재는 강도 증가를 위해 굵은 모래(3∼5 mm)로 하는 것이 좋고 전체무게의 30∼50% 조성을 갖게 한다. 실리카흄 또는 플라이애쉬 등 고강도 발현용 분말혼화제를 일정량 첨가하면 150∼250 kg/cm²압축강도의 몰탈 패널 제조가 가능하다. 그리고 원적외선 발생을 위해 맥반석, 황토 기타 세라믹 분말은 16번 체(Tyler mesh)를 통과하고 100번 체에서 남은 크기의 분말을 이용하는 것이 적당하고 몰탈 전체 무게의 3∼15 %를 첨가해 원적외선를 발생하게 한다.

성형 : 각 용도에 맞게 설계 제작된 몰드의 양단 부근에 전선을 고정시키고, 탄소 성분과 고강도 발현 첨가제가 다른 부분보다 1.5∼3.0 배 함유된 몰탈을 투입해 경화시킨 후 나머지 부분에 상기 제품 및 조성의 몰탈을 투입한다. 이와 같이 하는 것은 전선과 몰탈 계면 사이의 접촉저항을 감소시켜 전기전도가 잘 되게 하려는 것으로 전선을 단선이 아닌 연선을 써야 하는 것과 같은 이유이다. 그리고 압력을 가하거나 진동을 가해 몰탈 밀도를 향상시킴으로서 전기전도성과 열전도성 및 기계적 강도를 증가시킨다.

절연 코팅 : 전기적 안전성을 위해 발열 몰탈 표면을 절연 코팅한다. 내열성 고분자수지 또는 고온용 제품에는 세라믹으로 겉 표면을 코팅한다. 우레탄, ABS수지, 알루미나 시멘트, 점토, 황토, 물유리, 세라믹 접착제 등을 단독으로 또는 2가지 이상 혼합하여 코팅한다. 수분이 없을 경우 절연에는 큰 문제가 없으나 수분이 있을 경우 침수에 의한 누전을 막기 위해, 코팅에 기공이 전혀 없게 하면 원적외선이 외부로 방출되는 것에 지장을 주게 된다. 테프론 용액 또는 방수제 등과 같이 소수성인 물질을 첨가한 코팅제를 코팅한 후 솔벤트 등을 증발시키면, 증발된 자리는 기공으로 남고 이 기공들을 통해 원적외선이 외부로 방출될 수 있으나, 소수성 때문에 이 기공을 통해 물이 침수되지는 않아 안전하게 사용할 수 있다. 절연 코팅 후 건조과정을 마치고, 전류를 가해 70∼150℃ 정도의 온도로 2∼4 시간 유지함으로서 솔벤트를 증발시킨다. 미관을 위해 유기성 또는 무기성 안료를 코팅제에 첨가하기도 한다. 코팅 두께는 0.5∼5.0 mm로 균일하게 한다. 두께에 따라 코팅방법을스프레이방법, 붓칠, 이머젼방법 등을 이용하고, 균일한 코팅을 위해 2∼3회 반복 처리한다. 무기물질에 의한 코팅일 경우 150∼500℃ 질소 분위기에서 2∼5 시간 열처리하여 기공 형성이나 견고한 표면을 유지하도록 한다. 발열 몰탈로부터 외부로 누전여부는 절연저항 및 침수절연저항 시험 등 두 가지 요구 조건을 만족시켜야 하는 데 두 기준에 맞나 확인한다. 절연저항 시험은 500volt의 절연 저항계에 발열체의 코팅된 면과 연결용 전선사이에 절연저항을 측정하는 실험으로 절연저항이 3MΩ이상이면 된다. 그리고 침수 절연 저항 시험은 전원 연결용 전선이외의 부분을 맑은 물에 3분간 담그고 500volt 절연 저항계에 의해 전선과 맑은 물 사이의 절연 저항을 측정하는 시험으로 절연 저항 값이 0.3MΩ이상이 되나 측정해 본 시험들을 통과하도록 절연 코팅한다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

원적외선 발생 전기전도성 발열 몰탈 패널 제조

포틀랜드시멘트 350 g, 세골재(3∼4 mm) 550 g, 흑연 분말 150 g, 맥반석 170 g, 물 300 g, 유동화제 약간 등을 혼합하여 전선이 고정된 몰드에 넣고 진동을 가해 패널을 성형시킨다. ABS 수지 100 g과 테프론 용액 14 g 그리고 맥반석 분말 10 g을 혼합해 코팅용액을 만든다. 상기의 건조된 패널을 이 코팅용액에 투입 후 꺼내어 건조시키고 다시 한번 이와 같은 과정을 반복한다. 전압을 가해 110℃에서3시간 솔벤트를 증발시킨다.

전 세계의 심각한 문제로 떠오른 지구온난화의 주범인 이산화탄소를 규제하는 움직임이 앞으로 강화될 것이므로, 가스나 기름을 연소시켜 발생하는 열을 직접 이용하는 에너지공급방법은 지양되고, 무공해 에너지인 전기를 이용한 난방방법이 권장될 것이므로 본 발명은 이런 추세에 잘 맞는 발열 방법이라 할 수 있다. 본 발명의 발열 몰탈 패널은 직접 가열하는 방식이므로 열효율이 전기온돌 패널, 보일러, 전기담요, 전기장판 등보다 높다. 또 발열 몰탈 패널에 전기를 연결하면 그 자체가 저항체가 되어 즉 열선과 같아지므로, 열 전달 단계가 없어진 것과 같다. 이렇게 됨으로서 승온속도가 빨라졌고 온도분포가 균일해졌다. 그리고 전자파를 세라믹 입자들이 흡수해 전자파에 대한 우려를 잠식시켰고 건강에 매우 좋다는 원적외선을 발생해 건강증진에 효과적이다. 이밖에 사우나실이나 찜질방에 이용하는 맥반석원적외선 발생기는 열판이나 열선 또는 스팀에 의한 가열방법으로 설치가 비교적 어려우나 본 발명의 발열몰탈은 패널의 가장자리에 전선 두 개만 삽입하면 되므로 컴팩트한 제품 디자인이 가능하고, 그리고 고정형뿐만 아니라 이동형 또는 휴대용이 가능하며, 기본크기제품을 몇 개 연결하느냐에 따라 그 용량변화가 가능하므로 소비자의 원하는 크기에 따른 주문생산 방법이 아닌 대량생산체제도 가능하다.

Claims (4)

1. 시멘트, 흑연 등 탄소성분 물질, 맥반석 등 원적외선 발생 물질, 첨가물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 원적외선 발생 전기전도성 발열 몰탈 패널
2. 상기의 발열 몰탈 패널의 전기적 안전성을 위해 절연 코팅하는 것을 특징으로하는 발열 몰탈 패널
3. 제 2항에 있어서 절연 코팅 물질은 우레탄, ABS수지, 알루미나 시멘트, 점토, 황토, 물유리, 세라믹 접착제 등을 단독으로 또는 2가지 이상 혼합하여 코팅하는 것을 특징으로 하는 발열 몰탈 패널
4. 제 2항에 있어서 테프론 용액 또는 방수제 등과 같이 소수성인 물질을 첨가한 코팅제를 코팅한 후 솔벤트 등을 증발시키면, 증발된 자리는 기공으로 남고 이 기공들을 통해 원적외선이 외부로 방출될 수 있으나, 소수성 때문에 이 기공을 통해 물이 침수되지는 않아 안전하게 사용할 수 있는 것을 특징으로 원적외선 발생 전기 전도성 발열 몰탈