KR20210026146A - 펄라이트 경량판재 보드히터를 이용한 침대, 그리고 이의 제조 방법 - Google Patents

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KR20210026146A
KR20210026146A KR1020190106536A KR20190106536A KR20210026146A KR 20210026146 A KR20210026146 A KR 20210026146A KR 1020190106536 A KR1020190106536 A KR 1020190106536A KR 20190106536 A KR20190106536 A KR 20190106536A KR 20210026146 A KR20210026146 A KR 20210026146A
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Abstract

본 발명은 경량판재 보드 히터를 이용한 침대, 그리고 이의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 침대 프레임 상에 최하단층으로 단열재층(100)을 형성하는 제 1 단계; 단열재층(100) 상부에 난방재층(200)을 형성하는 제 2 단계; 난방재층(200) 상부에 필름보호 패널(300)을 형성하는 제 3 단계; 필름보호 패널(300) 상부에 라돈차단층(400)을 형성하는 제 4 단계; 및 라돈차단층(400) 상부에 펄라이트, 일라이트, 옥 성분으로 이루어지는 펄라이트 보드(500)를 형성하는 제 5 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 침대의 다층 구조를 이용하여 수맥파 차단, 전자파 차단, 경락순화, 신진대사 등의 효과를 제공하기 위한 경량판재 보드 히터를 이용한 침대, 그리고 이의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.

Description

펄라이트 경량판재 보드히터를 이용한 침대, 그리고 이의 제조 방법{Bed using pearlite lightweight board heater, manufacturing method for the same}
본 발명은 펄라이트 경량판재 보드히터를 이용한 침대, 그리고 이의 제조 방법에 관한 것이다.
펄라이트(perlite)는 진주암이라고도 하는데 중량이 가볍고 방열기능과 원적외선 방사능력이 우수할 뿐만아니라 전자파 차단, 경락순화 촉진 효과등이 알려지면서 최근 건축용 판재로 활발히 개발되고 있다.
선등록특허 10-1543958호 "팽창 펄라이트가 함유된 단열재를 제조하는 방법"은 팽창 펄라이트를 분쇄하여 준비하는 제20단계(S20); 팽창 펄라이트에 유무기 복합바인더를 분무하여 코팅하는 제21단계(S21); 코팅된 팽창 펄라이트를 열풍으로 건조하는 제22단계(S22); 건조된 팽창 펄라이트를 고온에서 성형하는 제23단계(S23); 완성품의 형태와 크기로 가공하는 제24단계(S24);를 포함하는 것을 특징으로하는 팽창 펄리이트를 이용한 건축 내장재용 단열판넬이 제시되어 있는 데, 팽창 펄라이트의 입자에 유무기 복합바인더가 코팅된 상태에서 고온의 열풍으로 건조시킨 후 코팅된 팽창 펄라이트를 고온에서 성형하여 열간 가공으로 성형된 단열재는 경도가 높고 단열 효과가 뛰어날 뿐만아니라 사용 장소 및 위치에 적합하게 절단 등의 가공을 통해 다양하게 사용 될 수는 장점이 있다.
한편 선등록특허 10-1631457호 " 찜질용 황토패널 및 그 제조방법"에는 펄라이트와 황토가 주재료로 투입되어 건조되면서 히터가 내장되는 단열층과 상기 단열층의 상측에 일체로 적층되면서 황토가 주재료로 투입되는 가열층의 적층구조로 이루어진 찜질용 황토패널이 개시되어 있는데 황토층에 히팅파이프를 묻어 성형하는 절차를 거쳐야 하므로 제조공정이 번잡하고 히팅판재로 활용하기에는 다소 불편한 점이 있어왔다.
이에 본 발명자는 가볍고 가공적성이 뛰어난 팽창 펄라이트 판재를 이용하여 전기로 가열되는 히팅보드를 제조하는 방법을 개발하여 침대를 개발하는데 성공하였다.
1. 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2015-0156885호 "분할식 매트 용기 구조로 결합된 침대 매트리스" 2. 대한민국 등록특허 10-1631457호 " 찜질용 황토패널 및 그 제조방법" 3. 대한민국 등록특허 10-1631457호 " 찜질용 황토패널 및 그 제조방법"
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 침대의 다층 구조를 이용하여 전자파 차단, 경락순화, 신진대사 등의 효과를 제공하기 위한 팽창 펄라이트 기반 경량판재 보드 히터를 이용한 침대, 그리고 이의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 친환경 재료 및 천연광물을 이용하여 침대 다층 구조를 구성하여 인체에 유해한 효과를 제공하도록 하기 위한 경량판재 보드 히터를 이용한 침대, 그리고 이의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 경량판재 보드 히터를 이용한 침대의 제조 방법은, 침대 프레임 상에 최하단층으로 단열재층(100)을 형성하는 제 1 단계; 단열재층(100) 상부에 난방재층(200)을 형성하는 제 2 단계; 난방재층(200) 상부에 필름보호 패널(300)을 형성하는 제 3 단계; 필름보호 패널(300) 상부에 라돈차단층(400)을 형성하는 제 4 단계; 및 라돈차단층(400) 상부에 펄라이트, 일라이트, 옥 성분으로 이루어지는 펄라이트 보드(500)를 형성하는 제 5 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 경량판재 보드 히터를 이용한 침대는, 하부로부터 상부로 순차적으로 단열재층(100), 난방재층(200), 필름보호 패널(300), 라돈차단층(400), 펄라이트 보드(500)로 이루어지는 경량판재 보드 히터를 이용한 침대(1)에 있어서, 펄라이트 보드(500)는 펄라이트, 일라이트, 옥 성분으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 펄라이트 보드(500)는 펄라이트 원석을 7 내지 10 메쉬 사이로 분쇄한 뒤, 분쇄된 펄라이트를 발포 펄라이트로 가공하기 위해 열처리 및 건조를 수행하여 발포 펄라이트를 활용하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
또한, 펄라이트 보드(500)의 열처리 및 건조 중 열처리시 열가공로 온도는 1500 내지 1700 ℃, 열가공시간 30 내지 50분, 그리고 예열온도 600℃, 예열시간 20 내지 30분에서 발포 펄라이트로 가공되는 것을 특징으로 한다.
또한, 난방재층(200)은, 제 1 불연재 필름층(210), 발열체층(220), 제 2 불연재 필름층(230)이 순차적으로 적층되어 이루어지는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 경량판재 보드 히터를 이용한 침대, 그리고 이의 제조 방법은, 침대의 다층 구조를 이용하여 수맥파 차단, 전자파 차단, 경락순화, 신진대사 등의 효과를 제공할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 경량판재 보드 히터를 이용한 침대, 그리고 이의 제조 방법은, 친환경 재료 및 천연광물을 이용하여 침대 다층 구조를 구성하여 인체에 유해한 효과를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 경량판재 보드 히터를 이용한 침대(1)의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 경량판재 보드 히터를 이용한 침대(1)의 제조 과정을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 경량판재 보드 히터를 이용한 침대(1)가 실제로 제작된 것을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 경량판재 보드 히터를 이용한 침대(1)에 사용되는 펄라이트 보드(500) 제작을 위해 사용되는 발포 펄라이트를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 경량판재 보드 히터를 이용한 침대(1)에 사용되는 펄라이트 보드(500)가 실제 제작된 것을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 경량판재 보드 히터를 이용한 침대(1)의 구조를 나타내는 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 경량판재 보드 히터를 이용한 침대(1)의 제조 과정을 나타내는 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 경량판재 보드 히터를 이용한 침대(1)가 실제로 제작된 것을 나타내는 도면이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 경량판재 보드 히터를 이용한 침대(1)에 사용되는 펄라이트 보드(500) 제작을 위해 사용되는 발포 펄라이트를 나타내는 도면이다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 경량판재 보드 히터를 이용한 침대(1)에 사용되는 펄라이트 보드(500)가 실제 제작된 것을 나타내는 도면이다.
먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 경량판재 보드 히터를 이용한 침대(1)는 하부로부터 상부로 순차적으로 도 2a의 단열재층(100), 도 2b의 난방재층(200), 도 2c의 필름보호 패널(300), 도 2d의 라돈차단층(400), 도 2e의 펄라이트 보드(500)를 포함할 수 있다.
단열재층(100)에는 일반적으로 쓰이는 단열재 중 어느 것을 사용해도 무방하고 필요에 따라 2층 이상으로 설치하여 사용할 수 있음은 물론이다.
단열재층(100)에는 유리 섬유나 암면 등의 광물계 단열재, 경질 우레탄폼이나 압출법 폴리스티렌폼 등의 플라스틱계 단열재, 셀룰로오스 섬유나 탄화 발포 코르크 등의 천연 성분을 사용한 단열재들을 예시할 수 있다.
난방재층(200)은 제 1 불연재 필름층(210), 발열체층(220), 제 2 불연재 필름층(230)이 순차적으로 적층되어 이루어지는 구조를 갖는다.
여기서, 제 1 불연재 필름층(210) 및 제 2 불연재 필름층(230)은 동일한 소재로 제조되며, 제 1 불연재 필름층(210) 및 제 2 불연재 필름층(230)에 사용되는 불연재는 화재시에 불연소되고, 원천적으로 유독 가스의 발생 억제력을 가지며, 두께 10% 이상의 균열이나 용융이 없고, 30초 이상의 잔염이 없는 조건을 가진 무기질계의 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로, 제 1 불연재 필름층(210) 및 제 2 불연재 필름층(230)은 불연재 100 중량부에 대해서 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate: 이하, PET) 섬유 80 내지 90 중량부, 실란트 30 내지 40 중량부, 규산나트륨 및 이산화규소 중 적어도 하나 이상에 대해서 10 내지 20 중량부로 이루어질 수 있다.
본 발명의 제 1 불연재 필름층(210) 및 제 2 불연재 필름층(230)에 있어서, PET 섬유의 함량이 80 내지 90 중량부가 바람직한데, PET 섬유의 함량이 90 중량부를 초과하게 되면 작업성이 좋지 않으며, 80 중량부 미만일 경우에는 불연재의 체적 대비 타 성분의 함량이 높아짐에 따라 불연재 고형 형성이 잘 이루어지지 않는 문제점이 있다.
또한, 제 1 불연재 필름층(210) 및 제 2 불연재 필름층(230)에 있어서 실란트의 함량이 30 내지 40 중량부가 바람직한데, 40 중량부를 초과하게 되면 컴팩트한 사이즈로의 제작이 힘들어지며, 실란트의 함량이 30 중량부 미만이면 PET 섬유와 이산화규소 또는 규산나트륨의 결합이 미비한 문제점이 발생한다.
또한, 규산나트륨 및 이산화규소 중 적어도 하나 이상이 20 중량부를 초과하게 되면 작업성이 좋지 않으며, 10 중량부 미만이 되면 불연, 차음 기능이 미비한 문제점이 발생한다.
한편, 제 1 불연재 필름층(210) 및 제 2 불연재 필름층(230) 사이에 형성되는 발열체층(220)은 카본을 유기용제와 실란트에 혼합한 혼합액을 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 또는 면직물에 입혀 제조될 수 있다.
발열체층(220)은 카본 100 중량부에 대해서 유기용제 2 내지 5 중량부, 실란트 1 내지 2 중량부로 이루어질 수 있다.
발열체층(200)에 있어서, 카본의 함량의 발열 효과에 직접적인 영향을 미치며, 유기용제의 함량은 카본의 총중량인 100 중량부에 대하여 2 내지 5 중량부가 바람직한데, 유기용제의 함량이 5 중량부를 초과하면 혼합액이 묽어 필름 또는 면직물에 잘 입혀지지 않는 문제점이 있으며, 유기용제의 함량이 2 중량부 미만인 경우 발열물질이 혼합되어 이루어지는 혼합액의 유동성이 적어지는 문제점이 발생할 수 있으며, 유기용제로는 메틸알콜 또는 시너(thinner)를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 발열체층(200)에 있어서, 실란트는 인체에 무해한 무색, 무취인 유기실란트가 바람직하게 사용된다. 이는 공업용 접착제 사용시 발생되는 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC) 발생을 미연에 방지하기 위함이다. 그 예로는 클로로프로필트리에톡시실란(chloropropyltriethoxysilane), N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필-트리메톡시실란(N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyl-trimethoxysilane) 또는 메틸트리스(메틸에틸케톡심)실란(Methyltris(methylethylketoxime)silane) 등이다.
또한, 본 발명에서 발열체층(200)을 제조하는 데 있어서, 혼합액에 원적외선 방사물질이 더 포함되어 이루어질 수 있다. 본 발명에서 바람직하게 사용되는 황토, 갯벌흙(머드), 각섬석 분말, 광석분말, 경화제, 물을 추가로 혼합하며, 광석분말로는 원적외선 방사물질인 토르말린과 게르마늄으로 구성되는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 것이다. 그러나 원적외선 방사물질이 상기에 한정되는 것은 아니며, 본 기술분야에서 통상적으로 이용되는 원적외선 방사물질이 이용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 보다 구체적으로, 혼합액 100 중량부에 대해서 원적외선 방사물질은 10 내지 20 중량부를 포함하며, 원적외선 방사물질로 황토, 갯벌 흙(머드), 각섬석분말, 광석분말, 경화제, 물의 중량비는 1 : 1 내지 1.5 : 0.5 내지 0.6 : 2 내지 3 : 8 내지 9 : 1.1 내지 1.2로 이루어지는 것이 원적외선 방사 및 발열 효과를 동시에 극대화할 수 있다.
본 발명에 있어서, 발열체층(220)에는 전선이 부착될 수 있으며 이 전선에 전원이 공급되면 발열체층(220)에서 열이 발산되어 본 발명의 경량판재 보드 히터를 이용한 침대(1)는 난방 효과를 더 할 수 있다.
발열체층(220)에 부착된 전선은 발열체층(220)의 양측단 모서리에 (+)(-)전선이 각각 포함되어 형성될 수 있으며, 전선에 전기 코드가 연결되어 전류가 흐르면 발열체층(220)에서 열이 방출되어 난방 효과를 내게 된다.
전선은 사용 용도에 따라 전기 단자를 위한 교류(Alternating Current)와 충전지 또는 태양광 모듈과 연결을 위한 직류(Direct Current)를 모두 이용할 수 있도록 인입단자가 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로, 발열체층(220)은 카본 100 중량부에 대해서 유기용제 2 내지 5 중량부, 실란트 1 내지 2 중량부로 이루어짐에 있어서, 카본 100 중량부를 카본 분말, 활성탄과 열경화성 소지를 4 : 1 내지 2 : 2 내지 3 혼합하여 성형한 것을 사용할 수 있다. 이 경우, 카본 분말 및 활성탄의 전체 중량비가 5 미만인 경우 발열 성능이 저하될 뿐만 아니라, 전자파 차단 효과가 저하되며, 원적외선 방사율이 낮은 문제점이 발생하고, 카본 분말 및 활성탄의 전체 중량바기 6을 초과하는 경우, 절연효과가 저하되고 성형이 곤란한 단점이 있었다. 본 발명에서 열경화성 수지는 요소수지, 멜라민수지, 페놀수지, 에폭시수지, 불포화 폴리에스테르수지, 알키드수지, 우레탄수지, 에보나이트수지 등을 완제품으로 용이하게 구입할 수 있으며, 카본 분말 또는 활성탄과 열경화성수지를 혼합하고 용융성형하여 사용한다. 카본 분말 또는 활성탄이 전자파를 흡수하여 원적외선을 다시 방사하므로 종래의 침대와 같이 전자파차단층을 별도로 구비할 필요가 없으며, 열경화성수지가 절연율이 우수하므로 절연체 층을 2단으로 구비할 필요가 없어 구성이 간단하게 되고 제조단가를 낮출 수 있으며 원적외선 방사율을 더욱 향상시키게 되므로 효과적인 것이다.
본 발명의 다른 실시예로, 열경화성 소지 대신 PLA 복합체를 활용할 수 있으며, PLA 복합체는 친환경 재생재료에 해당하는 PLA(PolyLactic Acid) 기반 원료와 발포제를 배합한 발포타입 폴리에틸렌 혼합물을 형성할 수 있다.
PLA(PolyLactic Acid) 기반 원료 중 PLA는 재생 가능한 옥수수 등 식물을 발효시켜 얻은 락타이드 또는 락트산을 중합하여 제조된 열가소성 폴리에스테르로서 화석 자원 고갈에 무관할 뿐만 아니라 사용 후 매립 등 방식으로 쉽게 분해시킬 수 있는 친환경적인 특성을 가진다.
PLA는 락트산 또는 락타이드를 중합시켜 제조할 수 있으며, 필요에 따라서는, 에틸렌글리콜 또는 프로필렌글리콜 등의 글리콜화합물, 에탄디오산(ethanedioic acid) 또는 테레프탈산 등의 디카복실산, 글리콜산 또는 2-히드록시벤조산 등의 히드록시카르본산 또는 카프로락톤 또는 프로피오락톤 등의 락톤류와 같은 적절한 단량체와 공중합될 수도 있다. 그리고, PLA는 통상적으로 D,L-PLA, meso-PLA, D-PLA, L-PLA 등으로 구분될 수 있는데, 본 발명에서는 그 종류에 제한되지 않고, 상술한 PLA를 단독으로 혹은 2종 이상 혼합하여 이용할 수 있다.
즉, 본 발명에 있어서 PLA 복합체는 강도를 보강하기 위해 PLA(PolyLactic Acid) 100 중량부에 대해서 폴리에틸렌 100 내지 120 중량부에 대해서 에틸렌비닐초산 코폴리머(EVA) 10 내지 20 중량부, 폴리우레탄 30 내지 40 중량부로 구성되는 수지조성물을 활용할 수 있으며, 이상과 같은 수지조성물에 의해 제조되는 PLA 기반 합성수지 소재는 PLA만을 사용한 친환경 재생재료에 비해 인장강도, 굴곡강도, 하중변형온도, 아이죠드 충격강도에서 향상된 성능을 나타낼 뿐만 아니라, 조성 재료 자체가 저렴하여 제조하는 원가를 낮출 수 있다.
필름보호 패널(300)은 박막 우레탄 필름을 형성함으로써, 난방재층(200) 상부에서 기계적 강도, 내마모성을 제공할 뿐만 아니라, 절연성, 내굴곡성, 신축성과 복원성을 제공할 수 있다.
이를 위해, 필름보호 패널(300)은 열가소성 폴리 우레탄(thermal plastic polyurethan)을 박막 형태로 제조하여 제공될 수 있다.
보다 구체적으로, 필름보호 패널(300)은 원재료로 열가소성 폴리 우레탄(Thermalplastic Poly Urethan, TPU)에 슬립제(slip agent), 탈크를 혼합하여 생성된 TPU 복합 조성물을 압출 성형하여 형성할 수 있다.
여기서, 원재료로 TPU는 우레탄기(-NHCOO-)를 가지는 고무상 탄성체로 기계적 강도, 내마모성이 탁월하고, 절연성, 내굴곡성 등에 있어 우수한 성질을 갖고 있기 때문에 이를 사용하여 제조된 열가소성 수지는 난방재층(200)을 보호하는 필름으로 적합하다.
또한 TPU는 비PVC계 열가소성 수지로서, 유해 화합물의 발생위험이 없기 때문에 인체에 무해하고, 소각시 대기 또는 토양 오염물질을 배출하지 않기 때문에 환경친화적이다.
본 발명의 일 실시예로, TPU는 4,4'-메틸렌디페닐 디이소시아네이트, 폴리부틸 아디페이트디올, 1,4-부탄디올을 합성하여 획득할 수 있으며, 폴리부틸 아디페이트디올 100 중량부에 대하여 4,4'-메틸렌디페닐 디이소시아네이트 80 내지 90 중량부, 1,4-부탄디올을 30 내지 40 중량부로 혼합할 수 있다.
여기서, 4,4'-메틸렌디페닐 디이소시아네이트, 폴리부틸 아디페이트디올, 1,4-부탄디올의 중량비는 얻고자 하는 물성, 박막 우레탄 필름의 사용 용도 등에 따라 적절하게 변경할 수 있다. 예를 들어, 폴리4,4'-메틸렌디페닐 디이소시아네이트의 중량비가 작아지는 경우, 폴리우레탄 내의 소프트 세그먼트의 비율이 증가하여 신장도 및 연성이 증가하며, 반대로 4,4'-메틸렌디페닐 디이소시아네이트의 중량비가 증가하는 경우, 폴리우레탄 내의 하드세그먼트의 비율이 증가하여, 전체적으로 경도 등이 상승된다.
슬립제는 TPU 복합 조성물이 압출되어 텐션장치로 들어가서 2겹으로 형성된 박막 우레탄 필름을 한 장씩 쉽게 미끄러져서 나눠질 수 있도록 하며, 권취시 박막 우레탄 필름을 감는 경우 서로 달라붙는 것을 방지하도록 할 수 있다. 본 발명에서 사용되는 슬립제는 아마이드계 슬립제로 TPU 100 중량부에 대해서 0.5 내지 0.7 중량부인 것이 바람직하다.
여기서, 슬립제를 0.7 중량부를 초과하여 투입시 권취율이 떨어지며, 0.5 중량부 미만인 경우 마찰계수가 충분히 낮아지지 않으며, 아마이드계 슬립제로는 불포화계인 13-시스-도코센아마이드(13-cis-docosenamide : 이하 에루카마이드(erucamide)), 9-시스-옥타데센 아마이드(9-cis-octadecenamide : 이하 올레아마이드(oleamide))와 포화계인옥타데칸아마이드(octadecanamide : 이하 스테아마이드(stearamide)), 도코산아마이드(docosanamide : 이하 비핸아마이드(behenamide))를 사용할 수 있으나, 불포화계를 사용하는 것이 더 바람직하다.
탈크는 박막 우레탄 필름 제조를 위한 TPU 복합 조성물의 연신(성형성)과 내가수분해성능을 향상시키기 위하여 첨가되는 것으로, TPU 100 중량부에 대해서 2 내지 3 중량부를 사용할 수 있다.
여기서, 탈크가 3 중량부를 초과하는 경우 기계적 강도 및 내마모성능의 현저한 저하되며, 2 중량부 미만인 경우 TPU 복합 조성물의 용융과 연신에 의한 박명 성형시 치수안정성 개선효과가 떨어질 수 있다.
라돈차단층(400)은 라돈, 습기 등을 차단하기 위해 그래핀-에폭시 복합체 수용액을 4 내지 5 시간 동안 교반한 후, 그래핀-에폭시 복합체 수용액 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 0.2 중량부의 2, 4-디아미노톨루엔을 첨가하고 교반함으로써, 균일 용액(개질 그래핀/에폭시/경화제)을 생성하였다. 균일 용액을 분무기를 이용하여 PLA(Polylactic Acid) 기재 상에 각각 원하는 두께로 도달할 때까지 반복해서 분사한 뒤, 100 내지 120 ℃의 온도에서 2 내지 3 시간 동안 오븐에서 건조시킨 후 라돈차단용 복합체 필름을 제조하였다. 본 발명에서 그래핀-에폭시 복합체 수용액은 그래핀(Graphene)을 아세톤에 재분산시켜 0.7 mg/mL의 농도를 갖는 개질된 그래핀 재분산액을 제조하고, 환원 그래핀 옥사이드 재분산액에 7 내지 8 mL의 아세톤에 용해된 5 내지 6g의 에폭시 수지 용액을 적상 첨가하여 제조한 것을 활용할 수 있다.
여기서, 그래핀(Graphene)은 탄소 원자층이 육각형의 격자점 평면에 꽉 들어찬 2차원 탄소 원자면 구조를 가지고 있다. 2차원의 원자단위의 얇은 탄소골격을 이룬 구조로 가스와 같은 작은 분자단위 투과를 막는 차단 효과뿐만 아니라, 높은 비표면적(2,600 m2/ g), 전기적 (15,000 cm2/Vs), 기계적 (1060 GPa 이상), 열적 (약 3000 W/m K) 물성 등이 우수한 소재로 알려져 있다.
또한 그래핀-폴리머 복합 재료는 다양한 분야에서 잠재적인 응용에 대한 많은 관심을 받고 있으며, 그래핀과　폴리머　매트릭스의 결합은 구조를 효과적으로 강화시킬 수 있고, 이로 인해 향상된 특징으로 인하여 그래핀과 다양한 용도에 적용시켜 사용할 수 있다. 이러한　그래핀을　고분자　필름 등에 코팅하게 되면, 특히 우수한 배리어 소재로서 널리 활용할 수 있을 것으로 기대되고 있어　그래핀　등을 코팅하는 기술에 대한 연구가 시작되었으며, 그래핀-폴리머 복합 재료를 기체 차단 필름, 전도성 필름, 열방출성 필름 등 고분자 필름의 목적하는 성능 향상에 도움이 된다.
펄라이트 보드(500)는 펄라이트, 일라이트, 옥 성분으로 이루어질 수 있다. 보다 구체적으로, 펄라이트 보드(500)는 펄라이트 원석을 7 내지 10 메쉬 사이로 분쇄한 뒤, 분쇄된 펄라이트를 발포 펄라이트로 가공하기 위해 열처리 및 건조를 수행하여 발포 펄라이트 도 4와 같은 입자성을 갖도록 생성할 수 있다.
이 경우, 열처리 및 건조 중 열처리시 열가공로 온도는 1500 내지 1700 ℃, 열가공시간 30 내지 50분, 그리고 예열온도 600℃, 예열시간 20 내지 30분에서 발포 펄라이트로 가공되는 것을 특징으로 한다.
발포 온도가 1500℃보다 낮거나 열가공시간이 30분이 안 되는 경우 펄라이트의 발포율이 낮아 펄라이트 보드(500)로서의 활용이 어렵고, 발포 온도가 1700℃를 초과하거나 열가공시간이 50분이 초과되는 경우 발포율이 높아져 발포 펄라이트가 오픈 셀을 구성하게 되어 최종 생성되는 펄라이트 보드(500) 경도에 문제가 생기게 되므로 상기한 조건에서 발포하는 것이 바람직하다.
이후, 팽창 펄라이트 100 중량부에 일라이트 70 내지 50 중량부, 옥 20 내지 30 중량부, 바인더 2 내지 5 중량부, 경화제 1 내지 3 중량부에 해당하는 중량비로 혼합한 뒤 혼합물질을 압축 성형할 수 있다.
펄라이트(perlite)는 진주석(pearlite)을 1000 내지 1200℃로 소성하여 팽창시킨 것으로서, 가벼운 백색의 다공질체로 다수의 모세관 상을 갖는 다공성을 형성하고 있다. 펄라이트의 기공율은 약 48%이며 비표면적이 약 1.1005m2/g으로서 다공성에 기인한 단열 및 흡음효과가 우수하다. 특히, 펄라이트는 비중 0.15 내지 0.25로서 보드를 경량화할 수 있다. 펄라이트는 0.5~8㎜의 입자 크기를 가지면서 0.15~0.18㎏/100ℓ의 인장강도를 가지는 것이 바람직하다.
한편, 일라이트(illite)는 단사정계에 속하는 운모족 광물로서, 물속의 부유물질을 흡착하고 음이온을 띠기 때문에 양이온의 부유미립자와 전기적인 중화로 응집침전을 유발하여 물을 깨끗하게 하며, 피부에 묻어 있는 각종 중금속과 유기물질, 독성물질을 흡착분해하게 된다.
본 발명에서 일라이트는 작은 크기로 분쇄한 일라이트 분말을 사용하는 것이 바람직하며 보다 구체적으로, 일라이트 분말은 그 크기가 20 ㎛ 내지 300 ㎛의 크기를 가지는 것이 바람직하다. 20 ㎛ 미만이면 분쇄 비용 부담이 커지는 문제가 있고, 300 ㎛ 초과하면 신체와 접촉하는 표면적이 상대적으로 적어져서 효능이 약화될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 옥은 기본적으로 세포의 활성화 및 식품의 고유한 맛을 보존하는 기능인 원적외선 에너지를 방사하여 이로운 작용을 하게 된다.
보다 구체적으로 옥은 광석 자체에서 생육 광선인 5-20㎛의 원적외선을 다량으로 방출하는 성질을 갖는다. 이러한 흡수광의 원적외선은 신체 내의 불포화지방산, 과산화지질, 오염된 물 등의 중합 고리에 강력하게 작용한다. 옥에서 방출되는 원적외선에 의해 이들 오염 성분들의 이중, 삼중의 결합이 분리되므로 인체의 생리 활성 작용이 증대되고 촉진된다.
본 발명에서 옥은 기존의 방식과 다르게 가루 형태로 제공되며, 이를 위해 광석 옥을 분쇄하여 분말화된 옥가루를 생성한 뒤, 분말화된 옥가루를 물과 배합한 후 가열하여 옥가루의 성질을 변화시키면서 옥가루에 함유된 불순물을 제거하고, 불순물이 제거된 옥가루를 재가열하여 옥가루에 함유된 수분을 제거함으로써 순도가 높은 옥가루를 얻어서 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 작은 크기로 분쇄한 옥 분말은 그 크기가 10 ㎛ 내지 20 ㎛의 크기를 가지는 것이 바람직하다. 10 ㎛ 미만이면 분쇄 비용 부담이 커지는 문제가 있고, 20 ㎛ 초과하면 신체와 접촉하는 표면적이 상대적으로 적어져서 효능이 약화될 수 있다.
펄라이트 보드(500)는 펄라이트를 주성분으로 하고, 일라이트 및 옥을 보조성분으로 하고, 바인더 및 경화제가 더 포함된다. 바람직한 바인더는 액상규산소다이고, 특히 소듐 실리코 알루미네이트(sodium silico aluminate)이다. 소듐 실리코 알루미네이트는 Na2O·Al2O3·nSiO2이며, n≤4이다. 소듐 실리코 알루미네이트는 알루미나와 실리카가 가교결합된 형태이므로 내화학성이 향상되고 알칼리 용출을 억제한다. 이러한 바인더는 접착성이 우수하고 배합작업을 용이하게 한다. 또한, 값이 저렴하고 불연성이며 수용성이여서 사용이 편리하고 인체에 무해하고 화재 시에도 공해 물질이 전무하다.
그리고 경화제로 실리카겔 및 요소가 이용될 수 있다. 실리카겔(silica gel)은 비결정질의 규산의 일종으로, 소듐 실리코 알루미네이트 바인더와 함께 사용되는 것이 바람직하다. 그리고 요소(urea)는 화학식이 CO(NH2)2인 무색의 결정성 물질이다. 이러한 경화제는 적절한 경화시간을 갖도록 한다.
이후, 혼합물을 압축 성형하는 성형한 뒤, 압축 성형된 혼합물을 1,500 내지 2,200℃의 온도로 소성함으로써, 도 5와 같은 플레이트 형상의 펄라이트 보드(500)를 생성할 수 있다.
펄라이트 보드(500)는 마그마가 급속히 냉각되면서 휘발성분이 포함되어 생성된 광물인 펄라이트의 성질인 "경량성", 열전도율이 0.02 내지 0.07kcal/mh℃로 입자내에 많은 기공을 함유해 흡음성이 뛰어나며 고체전도는 매우 적고 입자간의 공극에 미립자가 채워져 대류를 방지하고 입자가 백색으로 복사단열도 뛰어난 "흡음단열성", 천연무기질로만 구성된 광물질로 불연성재료이며 내화도는 1400℃로 내화성이 우수한 "불연내화성", 일체의 화학적 기공이 없는 순수무기질로 구성된 광물질이며 고온에서 소성가공하여 완전무균상태의 "무균성"의 특징을 제공할 수 있다.
또한, 펄라이트 보드(500)는 수맥파 차단, 전자파 차단, 경락순화, 신진대사, 회전전자파가 양호한 특성을 갖는다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
1 : 경량판재 보드 히터를 이용한 침대
100 : 단열재층
200 : 난방재층
300 : 필름보호 패널
400 : 라돈차단층
500 : 펄라이트 보드

Claims (5)

  1. 침대 프레임 상에 최하단층으로 단열재층(100)을 형성하는 제 1 단계;
    단열재층(100) 상부에 난방재층(200)을 형성하는 제 2 단계;
    난방재층(200) 상부에 필름보호 패널(300)을 형성하는 제 3 단계;
    필름보호 패널(300) 상부에 라돈차단층(400)을 형성하는 제 4 단계;
    라돈차단층(400) 상부에 펄라이트, 일라이트, 옥 성분으로 이루어지는 펄라이트 보드(500)를 형성하는 제 5 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 경량판재 보드 히터를 이용한 침대의 제조 방법.
  2. 하부로부터 상부로 순차적으로 단열재층(100), 난방재층(200), 필름보호 패널(300), 라돈차단층(400), 펄라이트 보드(500)로 이루어지는 경량판재 보드 히터를 이용한 침대(1)에 있어서,
    펄라이트 보드(500)는 펄라이트, 일라이트, 옥 성분으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 경량판재 보드 히터를 이용한 침대.
  3. 청구항 2에 있어서,
    펄라이트 보드(500)는 펄라이트 원석을 7 내지 10 메쉬 사이로 분쇄한 뒤, 분쇄된 펄라이트를 발포 펄라이트로 가공하기 위해 열처리 및 건조를 수행하여 발포 펄라이트를 활용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 경량판재 보드 히터를 이용한 침대.
  4. 청구항 3에 있어서,
    열처리 및 건조 중 열처리시 열가공로 온도는 1500 내지 1700 ℃, 열가공시간 30 내지 50분, 그리고 예열온도 600℃, 예열시간 20 내지 30분에서 발포 펄라이트로 가공되는 것을 특징으로 하는 경량판재 보드 히터를 이용한 침대.
  5. 청구항 2에 있어서, 난방재층(200)은,
    제 1 불연재 필름층(210), 발열체층(220), 제 2 불연재 필름층(230)이 순차적으로 적층되어 이루어지는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 경량판재 보드 히터를 이용한 침대.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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