KR20110080941A - 난방용 온수매트의 매트부재 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가열된 온수가 순환되도록 하는 온수호스의 매입홈이 형성되는 난방용 온수매트의 매트부재 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 온수호스가 매입되는 온수매트용 매트부재의 제조방법은, 분리되어 있는 상부매트부재와 하부매트부재가 열융착되어 매트부재가 형성되는 열융착단계와; 열융착되어 형성된 매트부재가 히터(heater)에 의하여 가열되는 가열단계와; 외주면에 성형돌기가 돌설된 성형롤러에 의하여 가열된 매트부재에 온수호스가 매입되는 매입홈이 형성되고, 동시에 냉각롤러에 의하여 가열된 매트부재가 냉각되는 매입홈형성단계와; 매입홈이 형성되고 냉각된 매트부재가 건조되는 건조단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 매트부재 제조방법이다.

Description

난방용 온수매트의 매트부재 제조방법 { Method for manufacturng interior part of warm water mat for heating }

본 발명은 온수호스가 매입되는 난방용 온수매트의 매트부재 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상기의 매트부재에 성형롤러를 이용하여 온수호스가 매입되는 홈이 형성되도록 함으로써 작업능률과 생산성 향상을 도모할 수 있고, 사용자에게 편안함을 줄 수 있는 온수매트의 매트부재 제조방법에 관한 것이다.

예전에는 바닥에 깔고 사용하는 난방기구로는 전기 장판이나 전기 매트와 같은 전열기구가 주로 사용되었으나, 이러한 전열기구는 내부에 전열선이 들어 있는 부분과 없는 부분에 온도차가 비교적 많이 나고 전열선의 과열이나 단락 등에 의해 화재가 발생할 위험이 있을 뿐 아니라 전열선에서 발생되는 전자파로 인해 인체에 악영향을 끼칠 우려가 있었다.

기존의 전기 장판이나 전기 매트가 가진 문제점들을 해결하고자 최근에는 매트의 내부에 온수 호스를 설치하고 전용의 보일러를 통해 온수를 공급함으로써 전기 장판 등에 비해 전체적으로 균일한 온도분포를 나타내며 보다 경제적으로 난방을 할 수 있을 뿐 아니라 전자파 발생의 염려도 없는 온수매트가 개발되어 판매되고 있다.

난방용 온수매트는 온수를 열원으로 난방기능을 수행하므로 인체에 유해하지 않다는 장점과 에너지 효율이 높다는 장점을 가지고 있는데, 이러한 온수매트의 일반적인 구조는 쿠션력을 가지는 매트부재, 매트부재의 내부에 배관 형성되는 온수 순환용 호스 및 온수 순환용 호스의 양단부에 연결되어 온수 순환용 호스에 적정온도의 가열된 온수를 공급하게 하는 온수보일러(온수순환펌프) 등을 포함하여 구성되어 있다.

이러한 온수 매트를 제조할 때, 내부의 매트부재에 상기의 온수 순환용 호스를 매설하는 방법에 있어서 접착제나 화학 약품 등으로 온수매트에 온수 호스를 직접 부착하여 고정하는 방법을 적용하였으나 이러한 접착방법은 온수호스의 설치 작업의 진행이 너무 더디고, 접착제나 화학 약품의 유독성으로 인하여 환경을 오염시키거나 작업자 또는 사용자의 건강에 위험요소가 되는 문제가 있었고, 또한 온수호스가 매트 표면에 돌출되어 매트 위에 사람이 누웠을 때 돌출된 온수호스가 사용자에게 불편을 주는 문제도 있었다.

이를 개선하기 위해 최근에는 내부 매트부재에 홈을 형성하고 이 홈에 온수가 순환하는 호스를 매설하여 온수호스가 표면에 돌출되지 않는 구조를 가지는 온수매트가 제조하고 있다.

상술한 바와 같이 온수매트를 구성하는 내부의 매트부재에 홈을 형성하는 종래의 방법 중 하나로, 카트리지 히터가 체인을 따라 이동하면서 내부 매트부재를 녹여 표면에 홈을 형성하는 방법이 제시되고 있으나 이러한 방법은 절단부분이 열에 의해 고형화가 되어 날카롭게 변하기 때문에 온수 호스와의 마찰로 인해 온수 호스가 파손되는 문제점이 있었을 뿐 아니라, 히터가 체인을 따라 이동하면서 내부 매트부재에 홈을 형성하는 방법을 사용하므로 홈을 가공하는 시간이 많이 소요되고 공정이 복잡하여 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.

종래에 돌기가 형성되어 있는 금형을 가열하여 패드에 홈을 형성하고 그 홈에 온수파이프를 매설하는 방법은, 도 5에서 도시되는 바와 같이 하부프레스(501) 위에 매트부재(502)를 놓고, 성형돌기(503)가 형성된 상부프레스(504)를 가열하여 압착함으로써 매트부재(502)에 온수 호스가 매입되는 홈을 형성하는 방법인데, 이때 쓰이는 매트부재는 일반적으로 폴리에틸렌이므로 가열하여 압착할 때 유독가스가 발생되어 작업자에게 유해할 뿐 아니라 제작 후에도 유독가스가 매트부재의 내부에 잔존하는 문제점이 있고, 형성된 홈이 열에 의하여 녹아 딱딱하게 되어 온수 호스가 홈내에 단단히 고정될 수 없는 문제점이 있다.

대한민국 특허등록번호 10-0852653호에서는 열을 이용하여 홈을 형성하지 않고, 홈파기 공구와 누름판을 장착한 공작기계를 사용하여 부직포 겹면에 직접 온수 파이프를 수용하는 홈을 가공하는 방법이 제시되고 있으나, 이와 같은 방법을 사용하는 경우에는 열에 의해 발생하는 상기의 문제점들은 해결할 수 있지만 홈파기공구를 이용하여 매트 전체에 걸쳐 홈을 가공해야 하므로 그 소요되는 시간이 너무 길어 작업능률 및 생산성에 있어서 문제점이 있고, 홈을 형성하는 홈파기공구의 고속 회전에 따른 열의 발생으로 인한 문제점도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 접착제 등 유독성 화학 약품을 사용하지 않고도 매트부재에 온수호스가 설치될 수 있도록 하는 난방용 온수매트의 매트부재 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 온수 호스가 삽입 설치 가능하게 하는 매입홈을 형성하는 데 있어서 작업시간을 줄이고 대량 생산성 및 작업능률을 향상시킬 수 있는 난방용 온수매트의 매트부재 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 온수호스가 매입되는 매입홈의 내부가 고형화되지 않고, 매입홈 주위에 평탄하지 못한 부분이 형성되지 않도록 하는 온수매트용 매트부재 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

전술한 본 발명의 목적은, 분리되어 있는 상부매트부재와 하부매트부재가 열융착되어 매트부재가 형성되는 열융착단계와; 열융착되어 형성된 매트부재가 히터(heater)에 의하여 가열되는 가열단계와; 외주면에 성형돌기가 돌설된 성형롤러에 의하여 가열된 매트부재에 온수호스가 매입되는 매입홈이 형성되고, 동시에 냉각롤러에 의하여 가열된 매트부재가 냉각되는 매입홈형성단계와; 매입홈이 형성되고 냉각된 매트부재가 건조되는 건조단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 난방용 온수매트의 매트부재 제조방법을 제공함에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 열융착단계에서는 상부 및 하부매트부재의 열융착부위를 가열한 후, 가열한 융착부분을 포함하는 상부 및 하부매트부재가 동시에 상하 압축로울러 사이를 지나면서 압착로울러에 의해서 압착되도록 한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 성형롤러의 내부에는 냉각수단이 구비되어, 매트부재가 가압되어 매입홈이 형성되면서 동시에 냉각이 가능하게 한다.

본 발명에 따른 난방용 온수매트의 매트부재 제조 방법에 의하면 첫째, 온수호스가 매입되는 매입홈이 성형롤러에 의하여 형성되므로 작업시간이 매우 단축되고 동일한 제품을 다수 생산하는 것이 가능하다.

둘째, 매입홈을 형성하는 동안 성형롤러와 이에 대응하는 냉각롤러가 동시에 가압하면서 냉각하므로 점차 냉각되면서 냉각부위가 고형화되거나 홈주위에 굴곡부가 형성되는 것을 방지해준다.

세째, 성형롤러를 필요한 매트부재의 길이 및 형상에 맞추어 제작하여 이용하면 지속적으로 다량의 물건 생산이 가능하여 비용절감 효과를 볼 수 있고, 각 단계가 일공정으로 이루어지므로 필요한 작업공간이 줄어든다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 난방용 온수매트의 매트부재에 온수호스의 매입홈이 형성되는 공정을 나타내는 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 온수매트용 매트부재의 제조방법을 나타내는 공정도,
도 3a는 본 발명에 따른 온수매트의 매트부재 제조 공정을 개략적으로 나타내는 장치 구성도,
도 3b는 도 3a에서 도시되는 장치 구성도를 구성하는 성형롤러의 개략적인 형태를 나타내는 도면,
도 4은 본 발명의 바람직한 실시예에 의하여 제조된 온수매트용 매트부재를 이용하여 만들어진 온수매트의 분해사시도,
도 5는 매트부재에 온수파이프를 매설하는 홈을 형성하는 종래의 방법을 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 난방용 온수매트(1)의 매트부재(100)에 온수호스의 매입홈(200)이 형성되는 공정을 나타내는 블록도이고, 도 2는 본 발명에 따른 온수매트용 매트부재(100)의 제조방법을 나타내는 공정도이다.

또한 도 3a는 본 발명에 따른 온수매트의 매트부재 제조 공정을 개략적으로 나타내는 장치 구성도이고, 도 3b는 도 3에서 도시되는 장치 구성도에서 성형롤러(30)의 개략적인 형태를 나타내는 도면이며, 도 4은 본 발명의 바람직한 실시예에 의해 제조된 온수매트용 매트부재(100)를 이용하여 만들어진 온수매트(1)의 분해사시도이다.

이하의 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명에서, 롤러 사이에 구비된 구동축이나 그 구동축을 회전시키기 위한 구동수단은 공지의 기술이고 이에 대해 상세한 설명이 없이도 당업자가 실시가능하므로 도시되지 않으며, 이에 대한 설명도 생략하기로 한다.

온수매트는 온수를 이용하는 난방기구의 일종이므로 온수매트의 매트부재를 구성하는 재질은 단열성이 뛰어나야 하며 매트의 기본적인 특성상 진동이나 소음의 차단에도 뛰어나야 한다. 이러한 재료로서는 발포 폴리스티렌, 발포 폴리에틸렌(PE, PolyEthylene), 발포 폴리우레탄 등과 같은 발포수지가 널리 알려져 있으며, 매트의 경우에는 사람의 신체가 직접 접촉하므로 피부접촉시 무해한 발포 폴리에틸렌을 사용하는 것이 바람직하다

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 온수매트의 매트부재 제조방법은 도 1에서 도시된 블록도를 통해 설명한다.

먼저 매트부재(100)를 형성하는 상하부매트부재(110, 120)가 준비되어 각각 따로 가이드롤러(10)에 의하여 이동되면서 상하측압착롤러(20)에 의하여 압착되기 전에 열융착면(110a, 120a)이 가열된다.

본 발명에 따른 온수매트의 매트부재(100) 제조방법은, 상기와 같이 열융착면(110a, 110b)이 가열된 후 압착롤러(20)에 의해 압착되는 과정을 통해 얇은 두께의 상부매트부재(110)와 하부매트부재(110)가 열융착되어 일정한 두께의 단일의 매트부재(100)가 형성되는 열융착단계(S1)와, 열융착단계(S1)를 통해 형성된 매트부재(100)의 일면이 히터(H2, heater)에 의해 가열하는 가열단계(S2)를 포함하며 상기의 가열단계(S2)에서는 온수호스가 삽입되는 매입홈(200)이 형성될 부분이 히터(H2)에 의해 가열하게 된다.

가열단계에서 일면이 가열된 매트부재(100)는 다시 이동하여 매입홈형성단계(S3)를 거치는데, 상기의 매입홈형성단계(S3)에서는 가열단계(S2)에서 히터에 의해 가열된 매트부재(100)의 일면이 연화된 상태에서 도 3b에서 개략적으로 도시되어 있는 바와 같이 외주면에 성형돌기(31)가 돌설되어 있는 성형롤러(30)에 의해 가열된 매트부재(100)의 부분이 가압되면서 온수호스가 매입되는 매입홈(200)이 형성되며 이와 동시에 상기의 성형롤러(30)와 대응되게 구비되어 있는 냉각롤러(40)에 의해 상기 가열된 매트부재(100)가 냉각된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 성형롤러(30)의 내부에는 냉각수단(미도시됨)이 구비되어 매입홈(200)을 형성함과 동시에 매트부재(100)를 냉각시킬 수 있도록하며, 바람직하게는 성형롤러(30)의 내부에 냉각수가 순환하도록 하는 냉각파이프(미도시됨)를 구비할 수 있다.

상기의 과정을 통해 매입홈(200)이 형성되면서 또한 동시에 냉각된 매트부재(100)는 다시 이동하여 건조되는 건조단계(S4)를 거치게 되고 이러한 단계들을 통하여 난방용 온수매트에 쓰이는 매트부재(100)가 형성된다.

즉 본 발명에 따른 실시예에서 매트부재(100)에 매입홈(200)이 형성되는 공정은 도 2에서 도시되는 바와 같이 상부매트부재(110)와 하부매트부재(120)가 이동하여 열융착면(110a, 120a)끼리 열융착되는 과정을 통해 하나의 매트부재(100)가 형성되고, 열융착되어 형성된 매트부재(100)의 표면을 다시 가열한 후 도 3b에서 개략적으로 도시되는 것처럼 외주면에 매입홈과 대응되게 성형돌기(31)가 형성되어 있는 성형롤러(30)를 이용하여 온수호스가 매입되는 매입홈(200)을 형성하는 것이다.

도 3a에서 도시된 장치 구성도를 참조하여 각각의 단계를 보다 상세하게 검토하면, 먼저 매트부재(100)를 형성하게 되는 상부매트부재(110)와 하부매트부재(120)가 준비하고, 이를 롤러를 이용하여 열융착을 위한 가열수단(H1)으로 이동되도록 하며, 이동된 상기의 상·하부매트부재(110, 120)는 각각의 열융착면(110a, 120a)이 열융착 가능할 정도로 가열된다.

본 발명의 실시예에서는, 상기와 같이 먼저 상·하부 매트부재(110, 120)의 가열수단(H1)을 통해 열융착면(110a, 120a)을 가열한 후 압착롤러(20)에 의한 압착공정에 의해서 열융착단계(S1)가 수행되는데, 이 때의 가열시간은 매트부재(100)를 구성하는 재료 등의 변형이 일어나지 않으면서 적절한 융착 강도가 실현될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

압착은 상기와 같이 열융착면(110a, 120a)이 적절하게 가열된 상부매트부재(110)와 하부매트부재(120)의 가열된 부위가 서로 맞닿도록 하여 가압되도록 대응되게 설치된 상·하측압착롤러(20) 사이를 통과하면서 수행될 수 있다.

이 때 열융착단계(S1)의 온도가 높을수록 열융착단계(S1)의 시간은 보다 단축될 수 있는데, 열융착온도는 매트부재 재료들의 연화점과 열융착을 통해 얻고자하는 융착 강도 등을 고려해야하며, 매트부재를 형성하는 발포 폴리에틸렌 층의 변형이 최소화시킬 수 있도록 선택함이 바람직하다.

상·하부매트부재(110, 120) 각각의 열융착면(110a, 120a)을 가열하는 히팅(heating) 수단으로서 본 발명의 실시예에서는 상하측 압착롤러(20)를 통과하기 전에 압축롤러(20)의 전방에 열풍을 내뿜는 열풍 노즐이 배치되어 열융착면(110a, 120a)을 가열한 후, 가열된 융착면을 포함하는 상하부매트부재(110, 120)가 서로 대응되는 상하측 압축롤러(20) 사이를 지나면서 그에 의해 압착되도록 하고 있으나, 이외에 공지의 여러 가지 방법이 사용될 수 있으며 예를 들어 버너나 히터 등으로 가열하는 것도 가능하다.

상술한 바와 같이 매트부재(100)를 제조함에 있어서 단일의 발포 폴리에틸렌으로 구성된 매트부재를 그대로 사용하지 않고, 두 개의 얇은 매트부재를 하나의 매트부재로 융착시켜 사용하는 이유는 같은 재질이므로 열융착에 있어 용이하고, 열융착 친화력에 의하여 단일의 발포 폴리에틸렌 층으로 매트부재를 형성하는 것보다는 그 변형되는 정도가 더 작으며, 후술하게 되는 이후의 매입홈(200) 형성과정이 더 용이해지기 때문이다.

상기의 열융착단계(S1)을 거쳐 형성된 매트부재(100)는 다시 가열수단에 의해 일면이 가열되는 가열단계(S2)를 거친다. 본 발명의 실시예에서는 열융착과정(S1)을 거친 매트부재(100)가 이동하면서 상부매트부재(110)가 융착된 면의 하부에서 히터(H2)로 가열하여 연화시킨다. 이 경우 가열하는 온도는 매트부재(100)의 연화점과 가열을 통해 얻고자하는 연화 정도 및 매입홈(200) 형성의 용이성 등을 고려해야하며 발포 폴리에틸렌 층의 변형이 최소화시킬 수 있도록 선택함이 바람직하며, 가열수단은 히터(H2) 외에도 다양한 방법을 이용할 수 있고 이러한 것은 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이렇게 매트부재(100)의 일면이 가열되는 가열단계(S2) 후에는 매입홈형성단계(S3)를 거치며, 이 단계에서는 상기의 가열된 매트부재(100)가 외주면에 성형돌기(31)가 형성되어 매트부재(100)에 온수관이 매입가능하도록 하는 매입홈(200)을 형성하는 성형롤러(30)와, 성형롤러(30)에 대응되게 설치되고 성형롤러(30)와 함께 매트부재(100)를 가압하면서 냉각시키는 냉각롤러(40) 사이를 통과한다.

매트홈형성단계(S3)에서는 외주면에 일정한 형상을 가지는 성형돌기(31)가 형성된 성형롤러(30)를 이용하여 가열단계(S2)에서 가열되어 연화된 매트부재의 일면을 가압하면서 성형돌기(31)의 형상대로 매트부재(100)에 매입홈(200)을 형성시킬 수 있다.

이 때, 성형롤러(30)는 한번의 회전으로 하나의 매트부재(100) 상에 매입홈(200)이 형성될 수 있도록, 그 원주상의 길이가 매트부재의 길이가 되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 성형롤러(30)의 내부에 냉각수를 순환하게 하는 등의 냉각수단(미도시됨)을 구비하여 매입홈(200)을 형성함과 동시에 냉각과정을 동시에 할 수 있는 성형롤러(30)를 이용하는 것이 바람직하며 상기의 성형롤러 내의 냉각수단들은 공지의 기술로서 일반적으로 냉각롤러와 동일한 것을 사용할 수 있다.

상술한 성형롤러(30)와 대응된 상태에서 가압회전하는 냉각롤러(40)가 구비되는데, 이러한 냉각롤러는 일반적으로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 누구나 알 수 있는 것으로서, 예를 들면 롤러의 내부에 냉각수를 공급하고 순환시키는 냉각수 파이프 및 공기 통로가 구비된 것으로 이러한 냉각수 파이프는 회전축 내부에 배치시킬 수도 있으며 이 경우에는 회전축에 소정의 냉각수 배출구가 마련되어야 한다.

성형롤러(30)에 의해 매입홈(200)이 형성되고, 상하에 대응하여 배치되는 성형롤러(30)와 냉각롤러(40)에 의하여 냉각된 매트부재는 건조단계(S4)를 거친다.

상술한 단계들을 거쳐 온수 호스의 매입홈이 형성된 온수매트의 매트부재(100)를 이용하여, 도 4에서 도시된 바와 같이 표면에 형성된 매입홈(200)을 따라 온수호스(300)를 매입하고 이를 보일러(310)와 연결한 후, 매입된 온수호스(300)가 고정될 수 있도록 온수호스(300)가 매입된 매트부재(100)의 상면과 하면에 고정용부직포나 장판 부재 등과 같은 커버부재(400a, 400b)를 부착하고, 그 표면을 사용되는 온수매트의 용도에 맞추어 가공하거나 별도의 마감재를 다시 부착하는 등의 공정을 거쳐 난방용 온수매트를 생산이 가능하다.

이러한 온수매트(1)를 생산해내는 과정에 대한 통상의 공지된 기술에 대한 설명은 생략되어 있으나, 본 기술분야의 당업자라면 이를 충분히 추론할 수 있을 것이다.

본 발명을 설명함에 있어서 첨부된 도면을 참조하여 특정한 장치의 구성에 의한 제조방법과 특정한 형상과 구조를 갖는 난방용 온수매트의 매트부재를 위주로 설명하였으나 본발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

1: 난방용 온수매트
H1: 가열수단 H2: 히터
20: 압착롤러
30: 성형롤러 31: 성형돌기
40: 냉각롤러
100: 매트부재
110: 상부매트부재 120: 하부매트부재
200: 매입홈
300:온수호스 310: 보일러
400: 커버부재

Claims (4)

1. 가열된 온수가 순환되도록 하는 온수호스의 매입홈이 형성되는 난방용 온수매트의 매트부재 제조방법에 있어서,
   상기 매입홈이 설치되는 매트부재를 구성하는 상부매트부재와 하부매트부재가 열융착되어 매트부재가 형성되는 열융착단계와;
   상기 열융착되어 형성된 매트부재가 히터(heater)에 의하여 가열되는 가열단계와;
   외주면에 성형돌기가 돌설된 성형롤러에 의해 상기 가열된 매트부재가 가압되면서 온수호스가 매입되는 매입홈이 형성됨과 동시에 냉각롤러에 의해 가압되면서 상기 가열된 매트부재가 냉각되는 매입홈형성단계와;
   상기 매입홈이 형성되고 냉각된 매트부재가 건조되는 건조단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 난방용 온수매트의 매트부재 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 성형롤러의 내부에는 냉각수를 흐르게 하여 상기 매입홈이 형성되면서 동시에 상기 가열된 매트부재가 냉각되는 것을 특징으로 하는 난방용 온수매트의 매트부재 제조방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 기재된 온수매트용 매트부재 제조방법에 의하여 만들어지는 매트부재.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 매트부재는 발포 폴리에틸렌(PE, PolyEthylene)재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 온수매트용 매트부재.

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