KR100815168B1 - 난방용 발열보드의 제조방법 및 그에 의해 제조된 발열보드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 난방매체의 열 발생원인 전열선이 내부에 배열되며, 상기 전열선의 상·하부 열전도층이 강도가 높고 변질이 적은 마그네슘 판으로 제작되는 난방용 마그네슘 발열보드의 제조방법 및 그에 의해 제조된 발열보드에 관한 것으로, 마그네슘 성분이 함유된 열전도층의 형성으로 열전도성이 뛰어나 짧은 시간에 전체 발열 면에 고르게 열이 분포됨으로써 난방효율을 향상시키며, 전열선과 마그네슘 보드 상·하판의 일체화를 이루어 고강도의 보호층 역할을 하여 전열선을 안전하게 보호하며 에너지 효율을 향상시키는 특징이 있다.

본 발명에 따른 난방용 발열보드의 제작은 크게 여섯 공정으로 수행되는바, 마그네슘이 함유된 다수류의 원석을 부드러운 미세입자 형태로 분쇄하는 분쇄공정(S1)과, 상기 분쇄된 마그네슘 입자와 톱밥과 접착제를 일정비율 배합한 후 얻어진 상기 혼합물을 물과 반죽한 후 형틀에 부어 상·하판(10, 20)의 형체를 만드는 보드판 형성공정(S2)과, 형성된 보드판을 일정기간 양생 후 규격에 맞게 절단하는 양생 및 절단공정(S3)과, 절단된 하판(10)에 발열선(30) 삽입을 위한 매립홈(11) 가공 및 가공된 매립홈(11)에 발열선(30)을 매립하는 매립홈 가공 및 발열선 매립공정(S4)과, 상기 하판(10)과 상판(20)을 접착 및 압착시켜 하나의 판으로 일체화시키는 상판 및 하판 합착공정(S5)과, 상기 제조된 마그네슘 보드의 하부 및 측면에 세라믹 단열 도료를 도포하여 불필요한 열의 유실을 막는 단열도료 도포공 정(S6)을 포함하여 난방용 마그네슘 발열보드가 전열선과 일체로 이루어지도록 하는 대략적인 구성을 갖는다.

상기와 같은 제조공정을 거치는 본 발명은, 마그네슘 성분이 함유된 열전도층의 형성으로 열전도성이 뛰어나 짧은 시간에 난방효율을 향상시키며 전체 발열 면에 고른 열 분포를 도모할 수 있으며, 전열선과 마그네슘 상·하판의 일체화를 이루어 열전도층과 전열체가 긴밀히 결합되며, 고강도의 보호층 역할을 하여 전열선을 안전하게 보호함으로써, 전기적인 접촉의 불량 가능성을 미연에 방지하여 에너지 효율을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 내충격성이 뛰어난 고강도의 바닥재를 제공함과 동시에 열의 유동시 쉽게 발생하는 상습적인 습기에도 변질, 변형이 없으며 내구성 및 내화성이 뛰어난 난방용 발열체를 구현하며, 하부 및 측면에 세라믹 단열 도료를 도포함으로 불필요한 열손실을 막고 열전도층의 상부로만 열이 복사되도록 하여 단열효과가 증대되는 또 다른 효과가 있다.

마그네슘 발열보드, 발열선, 발열체, 세라믹 단열

Description

난방용 발열보드의 제조방법 및 그에 의해 제조된 발열보드 { The manufacturing method of calorific Board and the calorific Board, for heating }

도 1은 본 발명의 공정 순서도

도 2는 본 발명의 사시도

도 3은 본 발명 하판의 사시도

도 4는 본 발명 하판의 평면도

도 5는 본 발명의 정단면도

도 6은 본 발명의 분해 사시도

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

1: 마그네슘 발열보드 10: 하판

11: 매립홈 20: 상판

30: 발열선 40: 세라믹 단열층

S1: 분쇄공정 S2: 보드판 형성공정

S3: 양생 및 절단공정 S4: 매립홈 가공 및 발열선 매립공정

S5: 상판 및 하판 합착공정 S6: 단열도료 도포공정

본 발명은 난방용 발열보드의 제조방법 및 그에 의해 제조된 발열보드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 난방매체의 열 발생원인 전열선이 내부에 배열되며, 상기 전열선의 상·하부 열전도층이 강도가 높고 변질이 적은 마그네슘 판으로 제작되는 난방용 마그네슘 발열보드의 제조방법 및 그에 의해 제조된 발열보드에 관한 것으로, 마그네슘 성분이 함유된 열전도층의 형성으로 열전도성이 뛰어나 짧은 시간에 전체 발열 면에 고르게 열이 분포됨으로써 난방효율을 향상시키며, 전열선과 마그네슘 보드 상·하판의 일체화를 이루어 고강도의 보호층 역할을 하여 전열선을 안전하게 보호하며 에너지 효율을 향상시키는 특징이 있다.

일반적으로, 아파트, 단독주택 및 대중이 많이 이용하는 식당 등의 시설에서 적용되는 난방구조는 바닥에서 온돌배관 또는 전열체가 인가된 전원에 의해 발열되며, 가열된 발열체로부터 열전도층 및 바닥재로 열이 전달되고, 가열된 열전도층 및 바닥재가 공기를 복사하여 실내를 난방하는 구조로 되어 있다.

상기와 같은 난방구조는 대부분 열선형태의 발열체 또는 면상 발열체를 이용한 필름 혹은 선상발열체를 이용한 필름을 주로 사용하며, 열전도층 및 바닥재의 소재로는 시멘트, 돌 외에 목재 및 석고보드 등이 이용되고 있다.

그러나 이러한 난방 시스템에서 열선형태의 발열체를 지니는 경우에 상기와 같은 열전도성이 낮은 열전도층의 형성은 전기 발열선이 설치되어 있는 주위에만 국부적으로 열이 집중됨으로써 난방이 불균일하게 이루어지어 난방효율이 저하될 뿐만 아니라, 전도율이 떨어지는 소재의 적용은 초기 가열시간이 오래 지속되어 에너지를 낭비하는 요인이 되기도 하며, 또한 불충분한 난방으로 인해 지속적인 난방이 요구되기도 한다.

또한, 열이 집중되는 위치에는 과열에 따른 스파크로 인해 화재 등의 위험이 따르기로 하였고, 장기간 사용시 바닥에 생성되는 습기로 인해 곰팡이 등의 각종 인체에 유해한 세균이 번식하는 문제점을 내포하고 있었다.

또한, 필름형태의 발열체인 경우, 작은 충격에도 단선될 우려가 매우 높아서 장기간 사용이 불가능하였고 주기적으로 교체해 주어야 하는 문제점을 내포하고 있었다.

한편, 열선형태의 발열체를 갖는 난방시스템에 있어 또 다른 실시 예로는 내부에 전열선을 포함하는 전기요, 전기 매트 등의 형태로도 발현되고 있다.

그러나 상기와 같은 형태의 발열체들은 사용자의 구미에 맞는 소정위치에 설치되며 유동적인 설치위치에 따라 이동이 용이해야 할 뿐만 아니라 즉각적인 열전달이 이루어져야 하는 특성상, 전열선의 외부가 얇은 섬유 등의 커버로 감싸지는 형식이어서 접거나 구부러지는 경우, 열선을 훼손하게 되어 전기 전도성에 문제가 생기게 된다.

상기 문제점을 해결하기 위한 방안으로 마그네슘 성분이 함유된 패널의 형태로 제작하여 난방시스템에 적용하는 방안이 제시된 바 있었다.

마그네슘의 취득은 진주암, 패총류가 함유된 원석 등 천연광물질을 통해 얻어지며, 인체에 무해하고 각종 곰팡이나 세균 등의 번식을 억제시키고, 방수성, 내구성 및 내충격성이 뛰어나며, 내화성능이 우수해 건축재 등으로 현재 각광받고 있는 소재이다.

상기와 같은 마그네슘 성분을 함유하는 판형상의 발열체들이 등장하고 있으나, 내부에 발열체를 포함하는 열전도층 용도의 마그네슘 보드는 전열선 및 전열선을 보호하여야 하는 마그네슘 보드가 긴밀하지 못하여 열전달이 효율적으로 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.

또한, 시공면적 및 위치에 맞추어 열선의 배열 및 난방시스템의 설치가 후시공으로밖에 시행될 수 없는 바닥난방공사 및 천편일률적으로 제작되는 상기와 같은 전기매트의 형태는 설치면적이 다를 수밖에 없는 수많은 수요자의 요구에 적합하게 부응하지 못하는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 발명된 것으로, 난방매체의 열 발생원인 전열선이 내부에 배열되며, 상기 전열선의 상·하부 열전도층을 강도가 높고 변질이 적은 마그네슘 판으로 제작하여 열전도성이 뛰어나 짧은 시간에 전체 발열 면에 고르게 열이 분포됨으로써 난방효율을 향상시키며, 전열선과 마그네슘 상·하판의 일체화를 이루어 고강도의 보호층 역할을 하여 전열선을 안전하게 보호하며 에너지 효율을 향상시키도록 함과 동시에 열의 유동시 쉽게 발생하는 상습적인 습기에도 변질, 변형이 없는 난방용 발열체를 제공함을 그 목적으로 한다.

또한, 열전달층인 마그네슘 발열보드의 하부 및 측면에 세라믹 단열 도료를 도포함으로 불필요한 열손실을 막고 전도층의 상부로만 열이 복사되도록 하여 보온성을 더욱 강화하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명은 난방용 발열보드 난방매체의 열 발생원인 전열선이 내부에 배열되며, 상기 전열선의 상·하부 열전도층이 강도가 높고 변질이 적은 마그네슘 판으로 제작되는 난방용 마그네슘 발열보드의 제조방법 및 그에 의해 제조된 발열보드에 관한 것으로, 마그네슘 성분이 함유된 열전도층의 형성으로 열전도성이 뛰어나 짧은 시간에 전체 발열 면에 고르게 열이 분포됨으로써 난방효율을 향상시키며, 전열선과 마그네슘 보드 상·하판의 일체화를 이루어 고강도의 보호층 역할을 하여 전열선을 안전하게 보호하며 에너지 효율을 향상시키는 특징이 있다.

본 발명에 따른 난방용 발열보드의 제작은 크게 여섯 공정으로 수행되는바, 마그네슘이 함유된 다수류의 원석을 부드러운 미세입자 형태로 분쇄하는 분쇄공정(S1)과, 상기 분쇄된 마그네슘 입자와 톱밥과 접착제를 일정비율 배합한 후 얻어진 상기 혼합물을 물과 반죽한 후 형틀에 부어 상·하판(10, 20)의 형체를 만드는 보드판 형성공정(S2)과, 형성된 보드판을 일정기간 양생 후 규격에 맞게 절단하는 양생 및 절단공정(S3)과, 절단된 하판(10)에 발열선(30) 삽입을 위한 매립홈(11) 가공 및 가공된 매립홈(11)에 발열선(30)을 매립하는 매립홈 가공 및 발열선 매립공정(S4)과, 상기 하판(10)과 상판(20)을 접착 및 압착시켜 하나의 판으로 일체화시키는 상판 및 하판 합착공정(S5)과, 상기 제조된 마그네슘 보드의 하부 및 측면에 세라믹 단열 도료를 도포하여 불필요한 열의 유실을 막는 단열도료 도포공정(S6)을 포함하여 난방용 마그네슘 발열보드가 전열선과 일체로 이루어지도록 하는 대략적인 구성을 갖는다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 공정 순서도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 사시도를 나타낸 것이며, 도 3은 본 발명 하판의 사시도를 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명 하판의 평면도를 나타낸 것이며, 도 5는 본 발명 하판의 정단면도를 나타낸 것이고, 도 6은 본 발명의 분해 사시도를 나타낸 것으로, 도시한 바와 같이 우선, 제 1공정은, 미세 마그네슘 입자를 얻기 위한 분쇄공정(S1)을 완료한다.

상기 미세 마그네슘 입자는, 마그네사이트(magnesite)와 진주암, 폐총류 등의 산화마그네슘, 염화 마그네슘 등이 함유된 원석을 분쇄기에서 수차례 분쇄하여 미세 마그네슘 분말을 획득하도록 구성된다.

그 후 행해지는 제 2공정은, 상기 분쇄된 미세 마그네슘 분말과 톱밥 및 접착제를 일정비율로 배합하고 상기 배합된 혼합물에 물을 첨가해 반죽한 후 형틀에 부어 보드판 형체를 만드는 분쇄된 보드판 형성공정(S2)을 완료한다.

상기 혼합물의 바람직한 배합은, 마그네슘 분말 80중량%와 톱밥 10중량% 및 접착제 10%중량의 비율로 배합하며, 상기 배합에서 얻어진 마그네슘 혼합물 및 물을 1:1의 비율로 반죽한 후 성형틀에 주입하여 상·하판(10, 20)의 형체가 형성되게 한다.

이때, 발열보드에 내열성을 부여하고 고강도의 보드를 구현하기 위해 마그네슘 분말은 80중량%으로 배합하고, 비중을 가볍게 하기 위해 10%의 톱밥을 함유시키며, 상기 마그네슘 분말과 톱밥이 골고루 섞여서 일체화가 되도록 10%중량으로 혼합되는 접착제는 녹말, 덱스트린, 해초풀, 송진 등의 천연 접착제를 사용하여 포름알데히드 및 휘발성 유기화합물 등 유해인자가 방출되지 않도록 구성된다.

그 후, 제 3공정은, 상기 성형틀에 주입된 혼합물을 양생 및 절단하는 양생 및 절단공정(S3)을 완료한다.

상기 공정에서 행하는 양생은 수중 양생이 바람직한바, 수중에 24시간 이상 침수시켜 미세 염분 및 기타 오염물을 제거하는 수중 양생의 과정을 거친 후, 통풍이 잘되는 그늘진 곳에서 7일간 양생을 실시하며, 양생이 완료되면 마그네슘 보드는 규격에 따라 절단하도록 구성된다.

그런 다음 제 4공정은, 상기 하판(10)에 발열선(30)이 매립될 수 있도록 홈을 가공하고 그에 발열선(30)을 매립하는 매립홈 가공 및 발열선 매립공정(S4)을 완료한다.

먼저, 하판(10)의 상면으로 후술하는 발열선(30)이 매립될 수 있도록 유입구와 배출구를 갖는 굴곡진 곡선 형태로 매립홈(11)을 형성하되, 2개의 개별 단위 발열선(30)이 독립된 회로 구성을 갖도록 한 쌍의 매립홈(11)이 형성되도록 구성된다.

한편, 상기 매립홈(11)의 가공이 완료되면 매립홈(11) 내부에 발열선(30)을 매립하는바, 이때 매립되는 발열선(30)은 통상의 필라멘트 열선 또는 탄소 섬유에 피복을 입힌 것 혹은 필름형태의 면상 발열체 등을 선택적으로 사용가능하도록 한다.

상기 발열선(30)의 매립홈(11) 내부로의 매립시 바람직한 배치방법은, 매립홈(11)을 따라 지그재그 형태로 매립하되, 2개의 개별 단위 발열선(30)이 한 쌍의 매립홈(11)에 독립적으로 매립되도록 하여 발생되는 전자파가 상호 상쇄되도록 배치한다.

그 후 제 5공정은, 상기 발열선(30)이 하판(10)에 매립시킨 후 상판(20)과 하판(10)을 접착하여 마그네슘 보드를 일체화시키는 상판 및 하판 합착공정(S5)을 완료한다.

상기 상판(20) 및 하판(10)의 합착은 상판(20)의 저면과 하판(10)의 상면에 접착제를 도포한 후, 상판(20)과 하판(10)에 들뜸 공간이 없도록 유압프레스기를 통해 8시간 이상 압착하여 하나의 마그네슘 보드판으로의 일체화가 이루어지게 한다.

이때, 상판(20) 및 하판(10)의 접합에 사용되는 접착제는, 바닥재로 사용되는 본 발명의 특성상 장시간의 고정하중 및 적재하중을 견뎌내고, 내부의 발열에도 높은 강도를 유지할 수 있는 무기질 접착제를 사용하는 것이 바람직하며, 이외에도 열경화성 에폭시계 및 우레탄계 등을 사용하는 것도 무방하다.

그런 다음, 마지막 공정인 제 6공정은, 상기 합착된 마그네슘 발열보드(1) 하부 및 측면에 세라믹 단열 도료를 도포하는 단열도료 도포공정(S6)을 완료한다.

상기 세라믹 단열 도료의 도포로 인해 마그네슘 발열보드(1)의 하부 및 측면의 불필요한 열손실을 막고 상부로만 열이 발산될 수 있게 하여 단열성이 더욱 강화되도록 함으로써 본 발명의 제조공정을 완료한다.

상기와 같은 공정을 거쳐 제조된 마그네슘 발열보드(1)는, 마그네슘 분말 80중량%와, 톱밥 10중량% 및 천연접착제 10중량%로 이루어진 패널형태로 구성되되, 상면으로는 지그재그 형태로 매립홈(11)이 연속 형성된 하판(10)과; 마그네슘 분말 80중량%와, 톱밥 10중량% 및 천연접착제 10중량%로 이루어진 패널형태의 상판(20)과; 상기 매립홈(11)에 매립되는 발열선(30)과; 하판(10)의 저면과 측면에 도포되어 열손실을 방지하는 세라믹 단열층(40)으로 구성되어, 상기 하판(10)과 상판(20) 사이에 발열선(30)이 매립된 일체의 마그네슘 발열보드(1) 형태로 구성되는 구성을 갖는다.

상기와 같은 제조공정을 거치는 본 발명은, 마그네슘 성분이 함유된 열전도층의 형성으로 열전도성이 뛰어나 짧은 시간에 난방효율을 향상시키며 전체 발열 면에 고른 열 분포를 도모할 수 있으며, 전열선과 마그네슘 상·하판의 일체화를 이루어 열전도층과 전열체가 긴밀히 결합되며, 고강도의 보호층 역할을 하여 전열선을 안전하게 보호함으로써, 전기적인 접촉의 불량 가능성을 미연에 방지하여 에너지 효율을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 내충격성이 뛰어난 고강도의 바닥재를 제공함과 동시에 열의 유동시 쉽게 발생하는 상습적인 습기에도 변질, 변형이 없으며 내구성 및 내화성이 뛰어난 난방용 발열체를 구현하며, 하부 및 측면에 세라믹 단열 도료를 도포함으로 불필요한 열손실을 막고 열전도층의 상부로만 열이 복사되도록 하여 단열효과가 증대되는 또 다른 효과가 있다.

Claims (3)

1. 난방용 발열보드의 제조방법에 있어서,

   마그네사이트와 진주암, 폐총류 중 어느 하나 이상에서 얻어진 산화마그네슘 및 염화 마그네슘을 미세 분말 형태로 분쇄하는 분쇄공정(S1)과;

   상기 분쇄된 마그네슘 분말과 톱밥 및 천연접착제로 혼합된 상기 혼합물을 물과 반죽한 다음 형틀에 부어 상판 및 하판(20, 10)의 형태로 형성하는 보드판 형성공정(S2)과;

   형성된 보드판을 24시간 수중 양생 후 그늘에서 다시 양생·건조시켜 규격에 맞게 절단하는 양생 및 절단공정(S3)과;

   절단된 하판(10)에 발열선(30) 삽입을 위해 지그재그 형태로 매립홈(11)을 가공한 후, 가공된 매립홈(11)에 발열선(30)을 매립하는 매립홈 가공 및 발열선 매립공정(S4)과;

   상기 발열선(30)이 매립된 하판(10)의 상부로 상판(20)을 접착하고, 유압프레스로 압착시켜 하나의 판으로 일체화시키는 상판 및 하판 합착공정(S5)과;

   상기 제조된 마그네슘 보드의 하부 및 측면에 세라믹 단열 도료를 도포하여 열의 유실을 막는 단열도료 도포공정(S6)으로 구성됨을 특징으로 하는 난방용 발열보드의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,

   보드판 형성공정(S2)은, 마그네슘 분말 80중량%과 톱밥 10중량% 및 녹말, 덱스트린, 해초풀, 송진 중 어느 하나로 이루어진 천연 접착제 10중량%의 배합으로 이루어지며, 상기 배합물은 물과 1:1의 비율로 반죽되어 성형틀에 넣어 형성됨을 특징으로 하는 난방용 발열보드의 제조방법.
3. 난방용 발열보드에 있어서,

   마그네슘 분말 80중량%와, 톱밥 10중량% 및 천연접착제 10중량%로 이루어진 패널형태로 구성되되, 상면으로는 지그재그 형태로 매립홈(11)이 연속 형성된 하판(10)과;

   마그네슘 분말 80중량%와, 톱밥 10중량% 및 천연접착제 10중량%로 이루어진 패널형태의 상판(20)과;

   상기 매립홈(11)에 지그재그 형태로 매립되는 발열선(30)과;

   하판(10)의 저면과 측면에 도포되어 열손실을 방지하도록 구성된 세라믹 단열층(40)으로 구성됨을 특징으로 하는 난방용 발열보드.

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