열전도층을 가지는 마루바닥재

열전도층을 가지는 마루바닥재{Flooring having heat conductive layer}

본 발명은 열전도성 마루바닥재에 관한 것으로, 바람직하게는 합판, 고밀도 섬유판, 파티클보드 등의 목질 기재를 가지는 열전도성 마루바닥재에 관한 것이다.

종래의 마루바닥재는 합판을 기재로 한 경우 에폭시 또는 우레탄 접착제를 사용하여 바닥과 접착하여 시공하는 완전 접착식 시공방식이 있으며, 이때 합판의 목재 특성상 일반적인 PVC장판, 타일에 비해 비교적 두꺼운 두께 때문에 동일한 바닥 난방을 하여도 열효율이 떨어지는 단점이 있었다.

그리고 고밀도섬유판(HDF)을 사용하는 강화마루의 경우 바닥에 접착을 하는 시공이 아니고 클릭형상을 사이드면에 가공하여 마루끼리 서로 결합할 수 있게 하여서 바닥으로부터 일정간격 떠 있는 부상 시공방식으로 소비자들이 사용하고 있다. 이때에 바닥난방의 열이 직접 마루제품에 접촉하지 못하여서 다른 종류의 바닥재인 장판, 타일, 접착 시공방식의 합판 온돌마루, 대리석 바닥재 등에 비해 현저하게 바닥 난방효율이 떨어지는 단점이 있다.

대한민국 특허 등록 제524850호에는 다수의 수지층으로 이루어진 바닥재에 있어서, 하나 이상의 수지층이 열전도성 충진제로서 질화알루미늄(AlN)을 포함하는 것을 특징으로 하는 열전도성이 우수한 바닥재가 개시되어 있다.

대한민국 특허 공개 제2000-66695호에는 다층으로 이루어진 바닥재에 있어서, 각층의 PVC수지 100중량부에 대하여 열전도성 금속분말 0.1 내지 50중량부와 잠열축열재 0.1 내지 50중량부를 상기 바닥재의 적어도 1층 이상에 포함하고 있음을 특징으로 하는 보온축열 바닥재가 개시되어 있다.

대한민국 특허 공개 제2005-98480호에는 기재층을 중심으로 상부에 복수의 층으로 이루어진 표면층과 하부의 하부층으로 이루어진 다층구조의 바닥재에 있어서, 기재층 하부에 전도성 접착층과 PCM 마이크로캡슐 및 금속섬유를 함유한 축열섬유층이 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 축열보온 바닥재가 개시되어 있다.

대한민국 특허 공개 제2008-69301호에는 고분자형 폴리에스터계 전도성 가소제를 함유하는 하나 이상의 전도성층을 포함하는 전도성 바닥재가 개시되어 있다.

일본 특허 공개 제2005-282306호에는 골재인 금속 분말을 40 내지 95 질량%와, 바인더인 고무를 25 내지 2 질량%와, 바인더인 열가소성 수지를 15 내지 1.5 질량%와, 바인더인 열가소성 엘라스토머를 10 내지 1 질량%와, 바인더인 열화 방지제를 10 내지 0.5 질량%를 혼합하고 시트상으로 형성한 시트 부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 바닥재용 제진시트가 개시되어 있다.

그러나, 종래기술들의 열전도성 바닥재는 폴리염화비닐(PVC: Poly Vinyl Chloride)계 바닥재에 한정되었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 열전도도가 높은 금속성 분말 또는 카본나노튜브(CNT) 성분 등을 적용하여 마루바닥재의 열전도율을 극대화시킴으로써, 난방 가동 시 발생되는 열을 빨리 전달하여 바닥이 골고루 따뜻해질 수 있도록 설계된 열전도성 마루바닥재를 제공하는 것이다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 위로부터 표면보호층, 치장층, 기재층 및 이면층을 포함하며, 기재층이 목질계 보드, 무기질계 보드, 비염소계 합성수지 보드 중에서 1종 이상의 선택되는 보드로 이루어지고, 상기 층 중에서 하나 이상의 층이 질화알루미늄(AlN), 탄화규소, 페라이트, 구리, 카본나노튜브 및 흑연소재 중에서 선택되는 1종 이상의 열전도성 충진제를 포함하는 열전도층인 것을 특징으로 하는 마루바닥재를 제공한다.

본 발명은 열전도성이 우수한 마루바닥재에 관한 것으로, 바람직하게는 목질계 기재와 다수의 층으로 이루어진 마루바닥재에 있어서, 하나 이상의 층에, 바람직하게는 이면층에, 질화알루미늄, 페라이트, 구리 등과 같은 열전도성 충진제, 바람직하게는 카본나노튜브와 같은 열전도성이 높은 열전도성 충진제를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에서 열전도성 충진제의 함량은 베이스수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 50 중량부인 것이 바람직하다. 열전도성 충진제의 함량이 0.1 중량부 미만이면 열전도 효과가 미미하고, 50 중량부를 초과하면 제조과정에서의 작업성이 불가하여 양산이 어렵다.

본 발명에서 목질계 보드로는 내수합판, 중밀도섬유판(MDF: Medium Density Fiberboard), 고밀도섬유판 (HDF: High Density Fiberboard), 파티클보드(PB: Particle Board), 케냐프보드(Kenaf Board), 수지목분 혼합보드(WFPC) 등을 사용할 수 있으며, 목질계 보드가 열전도층일 경우 목질계 보드에 사용되는 접착제에 열전도성 충진제가 포함된다.

본 발명에서 무기질계 보드로는 마그네슘보드, 규소보드, 석고보드, 셀룰로오스 섬유강화 시멘트보드(CRC: Cellulose fiber Reinforced Cement board) 등을 사용할 수 있다.

본 발명에서 비염소계 합성수지 보드로는 폴리카보네이트(PC: Poly Carbonate)보드, 폴리에틸렌(PE: Poly Ethylene)보드, 폴리프로필렌(PP: Poly Propylene)보드, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET: Poly Ethylene Terephthalate)보드, 글리콜 변성 폴리에틸렌테레프탈레이트보드(PETG: Poly Ethylene Terephthalate Glycol modified), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS: Acrylonitrile Butadiene Styrene)보드, 아크릴(Acryl)보드 등을 사용할 수 있다.

본 발명에서 이면층이 열전도층일 경우, 이면층은 우레탄아크릴레이트수지와 열전도성 충진제를 포함하여 이루어진다. 본 발명에서 열전도층이 여러 층일수록 좋으나, 비용 대비 열전도 효율을 고려할 경우 이면층을 열전도층으로 구성하는 것 이 바람직하다. 이면층으로서 우레탄아크릴레이트수지를 사용할 경우 투습을 방지할 수 있고, 코팅 경화공정으로 용이하게 형성할 수 있으며, 연속생산이 가능한 장점이 있다.

본 발명은 열전도성이 우수한 금속성 분말 또는 특정물질(카본나노튜브, 흑연 등)을 다층구조의 마루바닥재에 적용하여 마루바닥재의 열전도를 극대화시켰다.

본 발명의 마루바닥재는 종래 마루바닥재에 비하여 열전도성이 우수하여 난방공급에 따른 효과가 신속히 나타나며, 또한 난방 종료 후에도 상당시간 보온효과가 나타나므로 경제성이 뛰어나다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나 첨부도면 및 실시예에 의해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 마루바닥재의 단면도로서, 위로부터 표면보호층(10), 치장층(20), 기재층(30) 및 이면층(40)으로 구성된다.

표면보호층(10)으로는 통상적인 방식인 자외선(UV) 경화형 도료 또는 멜라민계 수지인 오버레이를 사용할 수 있다.

치장층(20)은 마루바닥재의 목재 외관을 진실되고 자유롭게 나타내는 외관층을 형성하며, 주요하게 목재 베니어인 무늬목, 전사인쇄층 또는 수지를 함침시킨 함침모양지(Deco Paper)를 사용할 수 있다.

기재층(30)으로는 주요하게 목질계 보드가 사용되지만, 무기질계 보드, 비염 소계 합성수지계 보드 모두 사용 가능하다.

목질계 보드로는 내수합판, MDF, HDF, 파티클보드, 케냐프보드, 수지목분 혼합보드 등의 보드들이 사용될 수 있고, 무기질계 보드로는 마그네슘보드, 규소보드, 석고보드, CRC보드 등이 사용될 수 있으며, 비염소계 합성수지계 보드로는 PC, PE, PP, PET, PETG, ABS, 아크릴보드 등이 사용될 수 있다. 상기 언급한 보드류 중 본 발명에 있어서 바람직한 보드는 내수합판과 HDF이다.

이면층(40)은 마루바닥재의 변형을 방지하여 구조적 안정성을 개선할 수 있고, 이면층(40)으로는 종이류, 금속박류, 자외선 경화형도료, 열경화형수지, 합성수지시트류 등을 사용할 수 있으며, 특히 우레탄아크릴레이트수지가 바람직하다. 우레탄아크릴레이트수지를 사용할 경우 투습을 방지할 수 있고, 코팅 경화공정으로 용이하게 형성할 수 있으며, 연속생산이 가능한 장점이 있다.

열전도층은 여러 층일수록 좋으나, 비용 대비 열전도 효율을 고려할 경우 이면층(40)을 열전도층으로 구성하는 것이 바람직하다. 열전도층은 이면층(40)에만 국한되지 않고 다른 층일 수도 있으며 그 수도 특별히 제한되지 않는다. 목질계 보드가 열전도층일 경우 목질계 보드에 사용되는 접착제에 열전도성 충진제가 포함된다. 예를 들어, 내수합판을 제조할 때 교차 적층되는 다수의 단판을 접착하는데 사용되는 접착제에 열전도성 충진제를 첨가하며, 섬유판을 제조할 때 섬유를 결합시키는데 사용되는 접착제에 열전도성 충진제를 첨가한다.

열전도성 충진제는 열전도성이 우수한 물질들로서, 구리, 질화알루미늄, 탄화규소, 페라이트 등과 같은 금속성 분말들과, 카본나노튜브와 같은 고성능 열전도 성물질들 중 단독 또는 1종 이상을 혼합하여 사용한다. 열전도성 충진제의 입경은 1 내지 50 ㎛인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

카본나노튜브(CNT: Carbon Nano Tube)는 탄소 6개로 이루어진 육각형들이 서로 연결되어 관 모양을 이루고 있는 신소재로서, 관의 지름이 수 내지 수십 나노미터에 불과하여 카본나노튜브라고 일컬어지게 되었다. 전기 전도도가 구리와 비슷하고, 열전도율은 자연계에서 가장 뛰어난 다이아몬드와 같으며, 강도는 철강보다 100배나 뛰어나다. 탄소섬유는 1%만 변형시켜도 끊어지는 반면 카본나노튜브는 15%가 변형되어도 견딜 수 있다. 또한, 카본나노튜브는 분자구조상 연결되어 있는 접촉점(Contact Point)이 많아 발열면적이 넓어서 피가열체에 대한 열전달 효율이 우수하고 최고온도로의 승온시간도 빠르며, 머리카락 구조로 되어 서로 엉켜 있는 구조라서 장기간 사용에 따른 내구성이 뛰어나다.

도 2는 본 발명에 따른 마루바닥재의 제조공정도로서, 기재층(30) 이면에 이면층(40)을 형성하는 제1공정; 기재층(30) 상부에 치장층(20)을 형성하는 제2공정; 치장층(20) 상부에 표면보호층(10)을 형성하는 제3공정; 자외선경화 또는 고온고압(HPL, LPL) 경화에 의한 표면보호층(10)을 경화하는 제4공정; 재단 및 형상 가공하는 제5공정 등 총 5가지 공정으로 구분된다.

도 3은 본 발명에 따라 T&G 형태를 갖는 마루바닥재의 평면도로서, 본 발명의 마루바닥재는 상호 결합될 수 있도록 최종적으로는 홈부(50)와 돌부(60)로 구성되는 T&G(Tongue & Groove), 클릭(Click) 시스템 또는 커넥터에 의한 연결구조를 가질 수 있다.

[실시예 1]

내수합판 기재층(30) 하부에 먼저 구조적 안정성을 위한 이면층(40)을 형성하고, 기재층(30) 상부에 치장층(20)을 형성한 후, 치장층(20) 상부에 표면보호층(10)을 형성한 다음, T&G(50, 60) 형태로 재단 및 형상 가공하여 도 1과 같은 마루바닥재를 제조하였다.

열전도층은 이면층(40)에 형성하였으며, 베이스수지인 우레탄아크릴레이트수지 100 중량부에 열전도성이 우수한 금속구리 분말 10 중량부를 첨가하여 통상의 방법으로 내수합판 기재층(30) 이면에 형성하였다.

치장층(20)은 천연 무늬목을 요소멜라민계 수지가 주성분인 접착제를 사용하여 열압 미장하여 내수합판 기재층(30) 상부에 적층하였으며, 표면보호층(10)은 자외선 경화형 도료를 통상의 방법으로 코팅 및 경화시켜 형성하였다.

상기 적층된 제품을 폭 85 내지 95 ㎜, 길이 850 내지 950 ㎜가 되도록 장부가공기(tenoner)를 이용하여 재단하고 측면에 T&G 가공을 실시하여 완제품을 제조하였다.

[실시예 2]

실시예 1과 동일하되, 열전도성 충진제로서 카본나노튜브를 사용하였다.

[비교예 1]

내수합판을 기재로 하여 그 상부에 천연무늬목을 적층하고 UV경화 표면도장을 처리하였으며, 내수합판 이면에는 종래의 제품처럼 아무런 처리도 하지 않아서 이면층이 없는 구조의 기존 합판마루 제품을 제조하였다.

[비교예 2]

HDF를 기재로 하여 그 상하부에 멜라민 함침종이를 적층하여 LPL(Low Pressure Laminate)로 종래 강화마루를 제조하였다.

[시험예]

실시예와 비교예의 마루바닥재에 대하여, 열전도 분석기를 사용하여 열전도도를 측정하였으며, 그 결과는 표 1과 같다.

표 1에 따르면, 본 발명에 따른 마루바닥재의 열전도도는 종래 합판마루와 강화마루의 10배 이상으로 매우 우수하였다. 또한 본 발명의 마루바닥재를 바닥에 시공하고 난방을 공급한 결과 난방효과가 전체 마루바닥재에 신속하고 균일하게 나타났으며, 난방 종료 후에도 보온효과가 지속되었다.

도 1은 본 발명에 따른 마루바닥재의 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 마루바닥재의 제조공정도이다.

도 3은 본 발명에 따라 T&G(Tongue & Groove) 형태를 갖는 마루바닥재의 평면도이다.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

10: 표면보호층

20: 치장층

30: 기재층

40: 이면층

50: 홈부(Groove)

60: 돌부(Tongue)