KR20180033951A

KR20180033951A - 잠열에 의해 장시간 난방 유지가 가능한 치장목질 바닥재

Info

Publication number: KR20180033951A
Application number: KR1020160123823A
Authority: KR
Inventors: 신기훈; 박철우
Original assignee: 주식회사 이즈원산업; 박철우; 신기훈
Priority date: 2016-09-27
Filing date: 2016-09-27
Publication date: 2018-04-04

Abstract

본 발명은 목질층의 상부에 PVC, 저압 열경화성 수지 함침지(LPL)와 고압 열경화성 수지 함침지(HPL) 등과 같은 표면재료를 접착시켜 바닥재를 제작할 때 접착제에 일정량의 MPCM을 혼합하여 접착시킴으로써, 보일러를 가동하지 않더라도 보일러를 가동했을 때 MPCM에 축열된 잠열을 이용하여 실내온도를 장시간 따뜻하게 유지할 수 있어서 열에너지를 효율적으로 사용할 수 있는, 잠열에 의해 장시간 난방 유지가 가능한 치장목질 바닥재를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 잠열에 의해 장시간 난방 유지가 가능한 치장목질 바닥재는, 합판, 중밀도섬유판(MDF), 고밀도섬유판(HDF), 파티클보드 중 어느 하나의 재질로 제작된 판상(板狀)의 목질층; 상기 목질층의 상부에 위치하는 표면치장재; 상기 목질층과 표면치장재를 접착시키는 접착제층을 포함하여 구성되고, 상기 표면치장재는 PVC, HPL 또는 LPL 중 어느 하나의 재질이고, 상기 접착제는 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(EVA)를 주성분으로 하는 것을 특징으로 한다.

Description

잠열에 의해 장시간 난방 유지가 가능한 치장목질 바닥재{The available wood veneer flooring for a long time maintained by the latent heat}

본 발명은 치장목질 바닥재에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 목질층의 상부에 PVC, HPL 또는 LPL 등과 같은 표면재료를 접착시켜 바닥재를 제작할 때 접착제에 MPCM(Microencapsulated Phase Change Material)을 혼합하여 접착시킴으로써 MPCM에 축열된 잠열에 의해 보일러를 가동하지 않더라도 실내온도를 장시간 따뜻하게 유지할 수 있는, 잠열에 의해 장시간 난방 유지가 가능한 치장목질 바닥재에 관한 것이다.

우리나라의 주거공간에서 가장 보편적으로 적용되고 있는 실내난방 방식은 온수난방인데, 온수난방은 바닥에서부터 올라오는 열에너지가 대류에 의해 이동하여 실내공간 전체의 온도를 올려주고, 열원 제거 후에도 바닥에 축적된 열에너지가 일정시간 동안 실내온도 유지를 가능하도록 해준다. 이와 같은 온수난방은 2008년 ISO(국제표준화기구) 기술위원회에서 국제표준안으로 최종 확정되어 전세계적으로 우수한 난방 방식으로 인정받고 있는 기술이다.

온수난방은 일반적으로 보일러를 가동시켜 가열된 물이 주거공간의 바닥에 깔린 파이프를 순환하면서 실내에 열을 공급하는 방식인데, 온수 온도가 주위의 온도보다 상당히 높기 때문에 열손실이 많아질 수밖에 없다. 또한, 주거공간의 바닥에 시공된 자갈과 시멘트 등 바탕면은 열용량이 낮기 때문에 보일러 가동시 가해진 열을 효과적으로 흡수하여 오래 보관하고 있을 수가 없다. 또, 온수난방은 장시간에 걸쳐 바닥에 에너지를 공급해 주어야 하기 때문에 과다한 에너지 비용이 사용자에게 부담으로 작용한다는 것이 가장 큰 단점이다.

한편, 주거공간의 바탕면에 깔리는 최종 마감재는 목질계, PVC계, 석재 등이 사용되고 있으나, 주거용 실내 바닥 마감재로는 목질계 바닥재의 수요가 가장 많다. 이러한 목질계 바닥재는 가볍고 구조가 단순하며 환경친화적인 장점이 있지만, 온수 온돌 난방을 필수로 하는 우리나라 주거문화의 특성상 열전도 문제 등이 있어 바닥 난방열 에너지를 효율적으로 사용하기에 부족한 점이 있다.

이와 같은 문제를 해결하기 위해 바닥재에 상변화 물질(PCM)을 사용한 기술이 출현했는데, 예를 들면, 특허등록 제931005호 "상전이 물질을 이용한 건축용 난방패널"은 전열판을 중심에 두고 그 상부와 하부에 상변화 물질을 함침시킨 3차원 다공체를 각각 배치시키고, 3차원 다공체의 외측으로 마감판넬을 배치하여 구성하며, 전열판에 전원을 공급하여 3차원 다공체를 가열할 때 3차원 다공체에 함침된 상변화 물질에 열에너지가 축열되도록 한 기술이다.

하지만, 상기 특허 기술은, 첫째, 전열판에 전원을 공급하기 위해 인접하여 배치되는 패널 사이를 서로 전기적으로 접속시키야 하므로 구조가 복잡할 뿐만 아니라 시공이 어렵고 시공에 많은 시간이 소요된다는 문제가 있고,

둘째, 전열판의 상부와 하부에 각각 배치되는 3차원 다공체가 직물지, 다공질판, 허니컴 구조의 패널, 지지대 형태의 돌기판, 지지대 형태의 주름판 및 스펀지 등으로 되어 있고, 상변화 물질을 3차원 다공체에 함침시키는 구조이기 때문에 패널 자체의 구조도 복잡하여 제조단가가 올라갈 수밖에 없다는 문제가 있으며,

셋째, 상변화 물질은 물이나 수증기 및 산소와 접촉해서 수용액 상태로 변화되는 경우 축열량이 감소하게 되므로, 내부에 상변화 물질이 내장되는 마감패널은 물이나 수증기 및 산소가 유입되지 않도록 완전하게 밀폐시킬 수 있는 재질이어야 하므로, 제조단가가 높아질 수밖에 없다는 문제가 있고,

넷째, 상기 난방패널은 전기를 통해 전열판을 가열하여 난방에너지로 사용하면서 열에너지를 상변화 물질에 축열시키므로, 주거용 전기는 누진세가 적용되는 전기요금 체계를 감안하면, 난방을 위하여 과다한 전기가 소요되므로 주거공간의 바닥재로는 사용하기가 어렵다는 문제가 있다.

따라서 제조단가가 저렴하면서도 바닥 난방 열에너지를 효율적으로 사용하기 위한 열적 성능을 부여하고, 특히 겨울철에 주거공간에 보일러를 가동시킨 후 보일러 가동을 중지하더라도 실내에서 장시간 동안 일정온도를 유지해 줄 수 있는 바닥재의 출현이 절실하게 요구된다고 하겠다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 목질층의 상부에 PVC, 저압 열경화성 수지 함침지(Low Pressure Laminates: LPL)와 고압 열경화성 수지 함침지(High Pressure Laminates: HPL) 등과 같은 표면재료를 접착시켜 바닥재를 제작할 때 접착제에 일정량의 MPCM (Microencapsulated Phase Change Material)을 혼합하여 접착시킴으로써, 보일러를 가동하지 않더라도 보일러를 가동했을 때 MPCM에 축열된 잠열을 이용하여 실내온도를 장시간 따뜻하게 유지할 수 있어서 열에너지를 효율적으로 사용할 수 있는, 잠열에 의해 장시간 난방 유지가 가능한 치장목질 바닥재를 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 잠열에 의해 장시간 난방 유지가 가능한 치장목질 바닥재는, 합판, 중밀도섬유판(MDF), 고밀도섬유판(HDF), 파티클보드 중 어느 하나의 재질로 제작된 판상(板狀)의 목질층; 상기 목질층의 상부에 위치하는 표면치장재; 상기 목질층과 표면치장재를 접착시키는 접착제층을 포함하여 구성되고, 상기 표면치장재는 PVC(Polyvinyl Chloride), HPL(high-pressure laminate) 또는 LPL(law-pressure laminate) 중 어느 하나의 재질이고, 상기 접착제는 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(EVA : Ethylene Vinyl Acetate Copolymer)를 주성분으로 하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 접착제는, 주제인 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(EVA)와 경화제를 중량비로 9:1로 혼합한 수성접착제이다.

바람직하게는, 수성접착제에는 주제와 경화제를 혼합한 접착제에 캡슐화된 MPCM 분말을 5∼15중량부를 혼합하고, MPCM 분말의 크기는 5∼15㎛이다.

본 발명에 따른 치장목질 바닥재는, 바닥재를 제작할 때 목질층의 상부에 PVC, 저압 열경화성 수지 함침지(LPL) 또는 고압 열경화성 수지 함침지(HPL) 등과 같은 표면재료를 접착시키는 수성접착제에 적절한 양의 파라핀왁스 계열의 특정융점을 갖는 MPCM을 혼합시켜 사용함으로써, MPCM의 흡열 및 발열 특성을 활용하여, 보일러를 가동하지 않더라도 보일러를 가동했을 때 MPCM에 축열된 잠열을 발산시키게 되어 실내온도를 장시간 따뜻하고 쾌적하게 유지할 수 있어서, 온수난방시 발생되는 열에너지를 효율적으로 사용할 수 있다.

한편, 우리나라 주거 건물의 대다수는 온수를 이용하여 건물 구조체에 열을 저장하는 현열 이용방식인데, 건물 구조체는 단위 부피당 열용량이 적기 때문에 축열시설을 갖추려면 추가적인 비용과 공간이 필요하고, 간헐 난방시 실내의 과열현상으로 인한 열손실이 크고 쾌적한 실내환경 조성에 불리하다. 하지만, 본 발명과 같이 잠열재를 이용한 잠열 축열은 현열 축열보다 많은 열을 축열할 수 있고 일정한 온도에서 축열과 방열현상이 발생하므로 과열현상을 방지할 수 있어 쾌적한 실내환경 조성에 유리할 뿐만 아니라 바닥재에 사용된 접착제에 축열재가 포함되어 있어서 추가적인 비용과 공간이 필요하지 않다.

도 1은 본 발명에 따른 치장목질 바닥재의 단면도이다.

본 발명에 따른 치장목질 바닥재의 가장 큰 기술적 특징은, 목질층과 표면재료를 접착시키는 접착제에 특정온도의 융점을 갖는 MPCM을 일정량 혼합시킨 접착제를 사용함으로써, 보일러 가동시 MPCM에 축열된 잠열에 의해 보일러 가동을 중지하고 나서도 장시간 동안 실내온도를 따뜻하고 쾌적하게 유지할 수 있게 했다는 점이다.

본 발명에 따른 치장목질 바닥재(10)는 일반 주거용 바닥재로 사용되므로 높은 하중을 견딜 필요는 없으므로, 하부로부터 목질층(11)과 접착제층(13) 및 표면치장재(15)가 일체로 접착되어 구성된다.

목질층(11)은 합판, 중밀도섬유판(MDF: Medium Density Fiberboard), 고밀도섬유판(HDF: High Density Fiberboard), 파티클보드 중 어느 하나의 재질로 제작된 판상(板狀)의 부재이다. 목질층(11)의 양 측면에는 길이방향을 따라 서로 대응하는 형상으로 각각 형성된 체결부를 형성하여, 바닥재(10)를 시공할 때 인접하여 배치되는 바닥재의 체결부끼리 서로 맞대고 결합시키도록 하는 것이 바람직하다. 체결부의 형상은 서로 대응되도록 요철을 형성할 수도 있고, 서로 대응되어 결합될 수 있는 일정한 형상을 형성할 수도 있다.

표면치장재(15)는 바닥재(10)의 최상부에 위치하게 되는데, PVC(Polyvinyl Chloride), HPL(high-pressure laminate) 또는 LPL(law-pressure laminate) 중 어느 하나의 재질을 사용하며, 표면에는 라미네이팅 코팅 처리하여 내마모성·내구성·내오염성을 갖도록 하는 것이 유지 관리에 편리하다.

접착제층(13)은 목질층(11)과 표면치장재(15)를 접착시키는 층인데, 접착제는 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(EVA : Ethylene Vinyl Acetate Copolymer)를 주제로 하고, 경화제로는 에폭시계, 멜라민계, 폴리이소시아네이트계 등 여러 경화제를 사용할 수 있으나 폴리이소시아네이트계를 사용하는 것이 바람직하며, 주제와 경화제는 중량비로 9:1로 혼합한 수성접착제이다.

본 발명의 가장 특징적인 기술이 접착제에 난방열을 축열할 수 있는 캡슐화된 MPCM 분말을 혼합하여, 열원(보일러)을 가할 때 열을 캡슐화된 MPCM에 축열했다가 열원(보일러) 가동을 중지했을 때 캡슐화된 MPCM에 축열된 잠열을 발산하여 장시간 동안 실내공기를 따뜻하고 쾌적하게 유지할 수 있게 한다는 점이다. 이와 같이 접착제에 축열할 수 있는 MPCM 분말이 혼합되어 있기 때문에 축열을 위해 바닥재에 상변화물질(PCM)을 별도로 장착할 필요가 없어서 추가적인 비용과 공간이 필요하지 않다.

MPCM과 수성접착제 혼합시 MPCM의 혼합량이 늘어남에 따라 작업이 어려울 정도의 점도가 나오게 되므로, 수성접착제의 바람직한 점도(5,000∼15,000cPs/30℃)를 감안하여, 주제와 경화제를 혼합한 수성접착제에 5∼15중량부의 MPCM을 혼합했을 때 적절한 작업성을 확보할 수 있으며, 이와 같은 양의 MPCM을 혼합했을 때 난방온도 유지시간도 가장 길다. 만일 MPCM을 5중량부 이하로 혼합하면 축열 성능이 현저하게 떨어지기 때문에 보일러 가동을 중지했을 때 실내온도를 장시간 유지할 수 없으며, 15중량부 이상을 혼합하면 MPCM 분말이 접착제의 액상 성분을 흡수하여 접착제로서의 점성을 발현할 수 없게 되어 접착능력이 현저하게 감소하게 된다.

미세 캡슐화된 MPCM(Microencapsulated Phase Change Material; 마이크로캡슐화 상변화물질)은 분말 입자의 크기가 5∼15㎛인 파라핀왁스 계열이다. 입자의 크기가 5㎛ 보다 작으면 많은 양의 입자들이 접착제와 수밀하게 혼합되기 때문에 작업성(접착제와 혼합 후 점성)이 나빠지고, 입자의 크기가 15㎛ 보다 크면 작업성은 좋으나 균일한 기능성이 저감된다. 또한, 파라핀왁스 계열 MPCM의 융점은 40℃, 44℃, 50℃, 55℃인데, 44℃에서 상변화를 일으키는 것이 가장 안정적인 열적 기능을 갖는다. 이는 44℃에서 상변화를 일으키는 MPCM의 잠열량이 다른 융점을 갖는 MPCM의 잠열량 보다 높기 때문이다.

목질층과 표면치장재를 수성접착제로 접착시킨 시료(바닥재)와, 융점이 44℃인 MPCM을 10중량부를 혼합한 수성접착제를 사용하여 목질층과 표면치장재를 접착시킨 시료(바닥재)를 동일한 조건에서 시료(바닥재)의 표면온도가 60℃에 도달할 때까지 열원을 가한 다음, 열원 가동을 중지하고 비교한 결과, 수성접착제로 접착시킨 시료(바닥재)는 곧바로 온도가 하강하면서 상온에 이르렀으나, 융점이 44℃인 MPCM을 혼합한 수성접착제로 접착시킨 시료(바닥재)는 20분 정도 바닥재의 표면온도가 그대로 유지되고 난 후에 서서히 하강하는 것을 확인하였다.

이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것이고, 명세서에 게시된 실시예는 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 그러므로 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되고, 그와 균등한 범위 내에 있는 기술적 사항도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 바닥재
11 : 목질층
13 : 접착제층
15 : 표면치장재

Claims

주거공간의 실내 바닥에 최종 마감되는 치장목질 바닥재에 있어서,
상기 치장목질 바닥재는,
합판, 중밀도섬유판(MDF), 고밀도섬유판(HDF), 파티클보드 중 어느 하나의 재질로 제작된 판상(板狀)의 목질층;
상기 목질층의 상부에 위치하는 표면치장재;
상기 목질층과 표면치장재를 접착시키는 접착제층;
을 포함하여 구성되고,
상기 표면치장재는 PVC(Polyvinyl Chloride), HPL(high-pressure laminate) 또는 LPL(law-pressure laminate) 중 어느 하나의 재질이고, 상기 접착제는 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(EVA : Ethylene Vinyl Acetate Copolymer)를 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 잠열에 의해 장시간 난방 유지가 가능한 치장목질 바닥재.
제1항에 있어서,
상기 접착제는, 주제인 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(EVA)와 경화제를 무게비로 9:1로 혼합한 수성접착제인 것을 특징으로 하는 잠열에 의해 장시간 난방 유지가 가능한 치장목질 바닥재.
제2항에 있어서,
상기 수성접착제는, 주제와 경화제를 혼합한 접착제에 캡슐화된 MPCM 분말을 5∼15중량부를 혼합한 것인 것을 특징으로 하는 잠열에 의해 장시간 난방 유지가 가능한 치장목질 바닥재.
제3항에 있어서,
상기 MPCM 분말의 크기는 5∼15㎛인 것을 특징으로 하는 잠열에 의해 장시간 난방 유지가 가능한 치장목질 바닥재.