KR102241430B1 - 라돈 차폐 기능을 가지는 필름 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 라돈 차폐 기능을 가지는 필름 및 그 제조방법에 관한 것으로, 종래 기체 차단성 및 수분 차단성을 나타내는 재질에 미세입자의 금속 분말을 열 융착시켜 라돈 가스 입자 차단능을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 금속 분말을 열 융착 시킨 면의 다른 일면에 실리콘 코팅액을 도포하여 종래 건축재의 제조나 시공에 사용되는 마루나 벽 등에 장시간 접착이 가능한 것으로, 라돈으로부터 안전한 실내환경을 유지할 수 있다.

Description

라돈 차폐 기능을 가지는 필름 및 그 제조방법{METHOD FOR PREPARING FILM AND FILM WITH EXCELLENT RADON BLOCKING EFFECT}
본 발명은 라돈 차폐 기능을 가지는 필름 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 종래 기체 차단성 및 수분 차단성을 나타내는 재질에 미세입자의 금속 분말을 열 융착시켜 라돈 가스 입자가 통과하지 못하도록 하는 것으로, 라돈 차폐 기능이 우수한 필름 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 인체는 평상시에 자연에 존재하는 자연방사선에 노출되어 피폭되고 있으며, 상기 자연방사선으로는 대기 및 흙이나 암석에 존재하는 방사성 동위원소에서 방사되는 알파선, 베타선, 감마선 등과 우주에서 방사되어 태양광선과 함께 인체에 조사되는 우주선(cosmic ray) 등이 있다.
또한, 인체는 상기 자연방사선 외에 문명의 이기에서 발생하는 인공방사선(의료용 방사선, TV, 형광등, 컴퓨터 등 전자제품이나 기계, 운송수단 등 모든 제품에서 발생하는 방사선)에 노출되고 있다.
이러한 방사선은, 인체에 각종 영향을 미치게 되므로 국제원자력기구에서는 연간 3 mSv(방사선 피폭 선량의 단위)의 권고치를 설정하고 있으며, 이에 따라 우리나라에서는 연간 1 mSv 이상 노출되지 않도록 하는 방사선 안전 가이드 허용치를 설정하고 있다.
특히, 상기에서와 같은 자연방사선 중 사람이 받게 되는 방사선량의 50% 이상을 차지하는 공기 중에 포함되어 있는 라돈 가스에 의한 알파 방사선의 조사(照射)에 대하여서는 특별히 별도로 관리하고 있으며, 통상적으로 대기중 라돈 농도를 국가마다 다르지만 대략 60-200 Bq/m3 이하로 유지할 것을 권고하고 있고, 대한민국은 현재 실내 공기질 권고 기준으로서 라돈 농도를 4 pCi/l(148 Bq/m3)로 지정하고 있다.
라돈(Rn)은 강한 방사선을 방출하는 비활성 기체 원소로, 우라늄과 토륨의 방사성 붕괴 사슬에서 라듐(Ra)을 거쳐 생성되는 물질을 말한다. 라돈은 화강암, 인광석, 석회석, 변성암 및 흙 등으로 구성된 토양에 포함된 전구물질인 라듐으로부터 방출되고, 미국환경보호국은 라돈 흡입은 흡연 다음으로 주요한 폐암의 원인이 된다고 경고하고 있다.
한편, 일반인에 대한 방사선 노출의 주요 원인인 라돈 기체는 건물 주변을 감싸고 있는 토양이나 자갈 등을 통해 지속적으로 지상으로 이동하며, 이는 건물의 공간이나 콘크리트의 기공 등을 통해 실내로 침투하게 되며, 이와 같이 주변 토양으로부터 침투하는 라돈이 실내 라돈의 주요 원인이 되고 있고, 콘크리트, 석고보드, 자갈, 벽돌 등의 건축자재 또한 실내 라돈의 오염원이 된다.
또한, 라돈은 물에 잘 용해되므로 지하수의 이동을 통해 실내에 유입되기도 하고, 물을 통한 실내 이동은 콘크리트의 기공을 통한 모세관 현상이나 수압으로 인해 침투하게 되며, 실내의 온도가 높거나 실내의 압력이 낮을수록 더 많은 양의 라돈 기체가 실내로 유입된다.
시멘트, 콘크리트 등 다양한 건축자재에서는 라돈 뿐만 아니라, 휘발성 유기물질, 무기가스, 중금속 등 다양한 유해한 물질을 자체적으로 방출할 잠재적 위험성이 존재하며, 고비용의 에너지 문제로 인하여 최근의 건물은 그 밀폐도가 높아 실내 환경이 악화될 수 있다. 이로 인하여 흡연 인구의 감소도 불구하고 폐암 사망률은 높아지고 있는 추세에 있다.
종래의 일반적인 PSD(Passive Sub-slab Depressurization) 라돈 배출 시스템의 구성은 건물의 슬래브 하부에 배기관을 설치하고, 배기관에 배기 팬을 설치하여 건물 하부의 토양에 축적되어 있는 라돈을 외부로 강제 배기시키는 것이다.
상기 배기 팬은 강제 배기를 통해 슬래브와 토양 사이에 저기압 공간이 형성되도록 하여 토양에서 나오는 라돈이 자갈층을 통해 건물 바닥의 저기압 공간으로 이동되도록 하고, 이동된 라돈 가스는 건물의 지붕까지 연결된 배기관을 통하여 외부로 배기되는 것이다.
그러나, 상술한 ASD 라돈 배출 장치는 새롭게 신축되는 건물에만 설치 가능하여 기술 적용에 한계가 있고, 토양 속에 매립 설치되어 라돈을 흡입할 수 있는 공간의 확보가 곤란하며, 최근 우리나라에서 급증하고 있는 지진이나 흡입팬 가동에 따른 진동 발생시 라돈이 누출되거나 토양이 무너져 장치가 파손될 수 있는 문제가 있다.
또한, 자갈이나 토양 등의 이물질이 라돈과 함께 유입되어 배기팬 등 장치의 고장이 발생할 수 있고, 결합과 분리가 어려워 다른 장소로 이동하여 재 설치할 수 없는 문제가 있다,
따라서, 라돈 저감 시공에 따른 건축물의 훼손, 미관상 문제 및 비용적인 부담 없이, 라돈 차단이 원활하게 이루어질 수 있도록 현실적이고 보급화가 용이한 기술 개발이 필요하다.
(특허 문헌 1) KR 10-2019-0102968 A
본 발명의 목적은 라돈 가스 입자가 통과하지 못하도록 라돈 차폐 기능을 가지는 필름 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 종래 건축재의 제조나 시공에 사용되는 마루나 벽 등에 접착되어 장시간 접착이 가능한 실리콘 코팅액을 포함하는 것으로, 라돈으로부터 안전한 실내환경을 유지할 수 있는 필름을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 라돈 차폐 기능을 가지는 필름의 제조방법은 1) 기재 필름 상의 일면에 금속층을 형성하는 단계; 및 2) 상기 금속층이 형성된 일면에 내오염층을 형성하는 단계;를 포함한다.
상기 기재 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 폴리아미드(PA), 폴리카보네이트(PC), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리이미드(PI), 폴리비닐알코올(PVA), 에틸렌비닐알코올(EVOH) 및 폴리염화비니리덴(PVDC)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것이다.
상기 금속층은 알루미늄(Al) 분말, 알루미늄 합금 분말 및 이들의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속 분말로 열 융착하여 형성되며, 상기 금속 분말의 평균 입경은 8μm 내지 18μm 인 것이다.
상기 내오염층은 미분말 šœ가이트(shungite), 미분말 일라이트(illite), 미분말 제올라이트(zeolite), 미분말 맥반석, 미분말 벤토나이트, 미분말 규조토, 미분말 게르마늄, 미분말 황토, 미분말 백반석, 미분말 옥(jade) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 무기분말이 도포되는 것이다.
상기 2) 단계 이후, 3) 상기 금속층이 형성된 기재 필름 상의 다른 일면에 코로나 방전 처리하고, 실리콘 코팅액을 도포하는 단계; 를 포함하는 것이다.
상기 실리콘 코팅액은 폴리실록산, 하기 화학식 1로 표시되는 실리콘 오일, 실리콘 계면활성제, 실란 커플링제 및 촉매를 포함하는 것이다:
[화학식 1]
Figure 112020103500162-pat00001
여기서,
p 및 q는 1 내지 100의 정수이며,
s는 1 내지 10의 정수이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 라돈 차폐 기능을 가지는 필름은 상기 라돈 차폐 기능을 가지는 필름의 제조 방법으로 제조된 것이다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형성은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
본 발명의 일 실시예에 따른 라돈 차폐 기능을 가지는 필름의 제조방법은 1) 기재 필름 상의 일면에 금속층을 형성하는 단계; 및 2) 상기 금속층이 형성된 일면에 내오염층을 형성하는 단계;를 포함한다.
상기 1) 단계는 기재 필름 상의 일면에 금속층을 형성하는 것으로, 입자 구조가 치밀한 무기재료를 사용하여 라돈 방사능이 그 몸체를 뚫고 방사되는 형상을 막아주는 것이다.
상기 2) 단계는 상기 금속층이 형성된 일면에 내오염층을 형성하는 것으로, 구조물의 오염으로 발생하는 라돈 가스 등의 기체 상태 라돈을 차단하면서 세균(S.mutans 등)에 대한 항균 효과를 나타내도록 하는 것이다.
상기 기재 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 폴리아미드(PA), 폴리카보네이트(PC), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리이미드(PI), 폴리비닐알코올(PVA), 에틸렌비닐알코올(EVOH) 및 폴리염화비니리덴(PVDC)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것으로, 상기 기재 필름은 기체 차단성 및 수분 차단성의 특성을 지닌 재질로서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 사용할 수 있는 모든 재질의 형태를 포함하는 것으로 정의한다.
상기 폴리에틸렌(PE, Polyethylene) 소재는 열에 강한 소재로 주방용품에 많이 사용되고, 가공이 쉬워 다양한 제품군에 사용되며, 페트병의 주원료가 되기도 한다. 또한, 장시간 햇빛에 노출돼도 변색이 거의 일어나지 않으며, 비교적 안전한 소재로 아이들의 장난감에도 많이 사용된다.
또한, 폴리에틸렌(PE, Polyethylene) 소재는 밀도에 따라 고밀도, 저밀도, 중밀도, 초고밀도, 초저밀도등으로 나누어질 수 있는데, 저밀도 폴리에틸렌 필름층(LDPE, Low Density Polyethylene)은 에틸렌을 중합하여 제조하는 합성수지로서 상온에서 투명한 고체(밀도가 0.91~0.94의 것임)로 결정화가 낮아 가공성과 유연성, 투명성이 우수해 농업용·포장용 투명필름, 전선피복, 각종 랩 등의 원료로 사용된다.
바람직하게 본 발명의 기재 필름은 폴리비닐알코올(PVA) 및 에틸렌비닐알코올(EVOH) 재질인 것이다.
상기 금속층은 알루미늄(Al) 분말, 알루미늄 합금 분말 및 이들의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속 분말로 열 융착하여 형성되며, 상기 금속 분말의 평균 입경은 8μm 내지 18μm 인 것이다.
알루미늄(Al)의 경우, 그 조직이 치밀하고 견고하여 내구성을 향상시키고, 내충격성을 증진시킬 수 있다. 또한, 내구성 및 외부자극에 대한 반발력과 내성이 높아 본 발명의 금속층으로, 라돈 방사능의 방출을 차단시킬 수 있다.
특히, 알루미늄(Al)에 구리를 첨가한 알루미늄 합금은 고온에서 급냉시켜 평온에 방치하여 제조할 수 있고, 이를 통해 매우 강한 강도(시효경화)를 가질 수 있다.
또한, 상기 알루미늄의 평균입경은 8μm 내지 18μm 인 것으로, 상기 알루미늄의 평균입경이 8㎛ 미만일 경우, 형성된 금속층의 표면 코로나 처리가 어려우며, 18㎛를 초과할 경우, 알루미늄이 경질화되어 라돈 자단능이 저하될 수 있다.
상기 내오염층은 미분말 šœ가이트(shungite), 미분말 일라이트(illite), 미분말 제올라이트(zeolite), 미분말 맥반석, 미분말 벤토나이트, 미분말 규조토, 미분말 게르마늄, 미분말 황토, 미분말 백반석, 미분말 옥(jade) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 무기분말이 도포되는 것이다.
바람직하게는 일라이트(illite)이지만, 상기 예시에 국한되지 않는다.
본 발명에서 말하는 미분말은 볼밀, 제트밀, 기타 분쇄장치 등으로 파쇄하거나 합성과정에서 미분말의 성상을 가지도록 제조하는 것을 말하며, 상기 미분말은 평균입경이 100μm 이하인 것으로 정의한다.
본 발명에서 말하는 šœ가이트란, 러시아 Karelia Ladoga호 북부 부근 Shunga에서 원생대 야툴리아 시대(Jatulian)의 작은 흑연 미세 결정이 풍부한 변성도가 낮은 혈암 중에 층(두께 2m에도 달한다)이나 렌즈 모양체로 산출된다. 이는 피치와 같은 흑색, 치밀, 불투명, 금속 광택. 무르다. 경도 2.5. d 1.75~1.80, 불대에서 용융되지 않고 진한 질산에서 석묵산을 만든다.
본 발명에서 말하는 일라이트란, 화학조성은 (K,H3O)Al2(Si,Al)4O10(H2O,OH)2이다. 화학성분으로 보아, 백운모에 가까운 것도 있으나 비교적 SiO2, MgO, H2O가 많고, K2O는 적다. 수백운모(水白雲母) 등과 같은 계열의 광물이다. 굳기 1 내지 2, 비중 2.6 내지 2.9이다. 쪼개짐은 완전하며, 조흔색은 백색이며, 토상(土狀)광택이 있다. 화학성분이나 결정구조로 보아 독립된 광물이 아니고, 다른 성분을 포함하고 있는 혼합광물이라는 견해가 있다. 알루미늄이 풍부한 이질(泥質) 또는 응회암질(凝灰岩質) 퇴적암 중에 산출되며, 열수성(熱水性) 광상모암의 변질광물로서 산출된다.
본 발명에서 말하는 제올라이트는 비석(沸石)이라고도 한다. 종류는 많으나 함수량(含水量)이 많은 점, 결정의 성질, 산상(産狀) 등에 공통성이 있다. 굳기는 6을 넘지 않으며, 비중은 약 2.2이다. 일반적으로 무색 투명하거나 백색 반투명하다. 취관으로 가열하면 끓어서 팽대하기 때문에 이 이름이 붙었다. 대개의 종류는 염산에 녹아 흔히 아교 모양이 되지만, 소수의 종류는 염산에 녹지 않는다. 주요한 종류로서 방비석, 어안석, 캐버자이트, 소다비석·휼란다이트, 스틸바이트, 로몬타이트, 이네사이트 등이 있다. 현무암이나 휘록응회암 등 염기성 화성암의 공동(空洞) 속이나 열극에서 산출되며, 때로는 화강암, 편마암 중에 2차광물로서 존재한다. 또한 금광맥 그 밖의 광맥 중에 산출되는 경우도 있다. 결정구조적으로 각 원자의 결합이 느슨하여, 그 사이를 채우고 있는 수분을 고열로 방출시켜도 골격은 그대로 있으므로 다른 미립물질을 흡착할 수가 있다. 이 성질을 이용해서 흡착제로 사용하며, 크기가 다른 미립물질을 분리시키는 분자체(分子篩)로 사용한다.
본 발명에서 말하는 맥반석은 중국의 한방의학에서 사용한 용어로 알려지고 있으며 지질학적으로 분류하자면 화강암류에 속한다. 석영반암, 장석반암, 화강반암과 같은 것으로서, 암석명으로 석영-몬조나이트와 일치한다. 석영과 장석이 촘촘하게 섞여 있다. 누런 백색, 연한 누런 갈색, 옅은 회색, 짙은 녹색 또는 옅은 녹색 암석에 빨간 점 또는 하얀 점이 고르게 섞여 있는 모습이 보리밥으로 만든 주먹밥과 같다고 하여 맥반석이라는 이름이 붙었다. 주성분은 무수규산과 산화알루미늄이고, 산화제철이 소량 함유되어 있다. 약석으로 알려진 것은 누런 백색을 띤 맥반석으로 예전에는 환약을 정제하는 여과제, 등에 나는 부스럼 또는 종기 등 피부질병을 치료하는 소염제로 사용하였다. 동의보감에 의하면 그 성질은 달고, 따뜻하며, 독이 없다고 한다. 1cm3당 3 내지 15만 개의 구멍으로 이루어져 있어 흡착성이 강하고, 약 2만 5000종의 무기 염류를 함유하고 있다. 중금속과 이온을 교환하는 작용을 하기 때문에 유해금속 제거제로도 사용하며, 이 암석에 열을 가하면 원적외선을 방출하는 것으로 알려져 있다. 이러한 특성 때문에 찜질방, 식기, 의료기 등 여러 산업 부분에서 이용하고 있다.
본 발명에서 말하는 벤조나이트는 석영, 장석(長石), 제올라이트 등을 포함한 것이 많다. 빛깔은 백색, 회색, 담갈색, 담녹색 등을 나타낸다. 진주광택, 납상광택을 가지며 지방감이 있는 치밀한 괴상으로 산출되는데, 물을 흡착하여 팽윤하고, 양이온 교환성이 뚜렷한 것 등 몬모릴로나이트의 성질과 흡사하다. 응회암과 유리질 유문암(流紋岩)이 변질된 것이다. 용도는 매우 넓어 석유정굴진용 이수(石油井掘進用泥水)의 주성분, 주물형(鑄物型)의 결합제, 요업원료의 혼입제, 연고의 기초제로서 사용되기도 한다. 명칭은 발견지인 미국 와이오밍주(州)의 지층에서 유래되었다.
본 발명에서 말하는 규조토는 주로 규산(SiO2)으로 되어 있으며, 백색 또는 회백색을 띤다. 가벼우며 손가락으로 만지면 분말이 묻을 정도로 연하다. 미세한 다공질(多孔質)이기 때문에 흡수성이 강하고, 열의 불량도체이다. 우리 나라에서의 규조토는 제3기 또는 제4기 지층내에서 토상(土狀)으로 산출된다. 우리 나라 고제3기(古第三期)에는 북동 내지 북북동 방향의 단층운동이 일어나서 여러 곳에 지구대(地溝帶) 퇴적분지가 형성되었다. 영일 분지, 길주와 명천 간 지구대, 서울과 원산 간 지구대, 두만강 분지 등이 형성되었고, 여기에 제3기층이 퇴적되었다. 퇴적층이 형성될 때 곳곳에서 소규모의 얕은 호수 또는 담수분지에 규조가 침적되어 광상을 이루었다. 이들 퇴적분지 가운데에서 영일만에 있는 규조토가 규조토광상에 있어서 규모가 가장 크고, 경상북도 월성과 영일 등지에서 집중적으로 발견된다. 그 밖에도 북한지역에서는 함경남도 안변군 문산면 행현리와 안변군 안변면 남산리, 함경북도 경성군 주남면 부평동과 경성군 주북면 회문광산, 길주군 웅평면 산본광산, 명천군 명천광산, 명천군 서면 백록광산, 강원도 평강군 고삽면 세포리 등의 산지가 알려져 있다. 우리 나라에서 규조토를 광상으로 개발하기 시작한 것은 1941년 '조선광업령(朝鮮鑛業令)'에 의하여 지정법정광물로 편입되면서부터이다. 이후 국내의 규조토광상이 각지에서 발견되었고, 특히 경상북도 월성군 양북면 이일리에서 산출된 규조토를 원료로 경주시 노동리에서 일본의 아사히 곤로(旭爐) 제조에 긴요히 사용되었다고 한다. 근래에 와서는 내화재용(耐火材用)으로 쓰이며, 강한 흡수성 때문에 대부분 공업용수, 수도, 의약품, 식품 등의 정제를 위한 여과재(濾過材)로 사용된다. 그 밖에 플라스틱과 제지의 충전재(充塡材), 다이너마이트의 흡착제, 지혈제(止血劑), 시멘트의 혼합재 등으로도 사용된다.
본 발명에서 말하는 게르마늄은 원소기호 Ge, 원자번호 32, 원자량 72.59±3이다. 1871년 D. I. 멘델레예프에 의해 그 존재가 예언되어 에카규소로 불렸으나 86년에 독일의 화학자 C. A. 빙클러에 의해 황은게르마늄석(Ag GeS) 속에서 발견되어 독일의 라틴명인 「Germania」를 따서 명명되었다. 규소와 유사하므로 지각(地殼) 속의 규산염의 규소와 치환하여 널리 존재하며, 또 구리나 아연 등을 함유한 황화광물이나 석탄 속에 함유되지만 게르마늄을 주체로 하는 광물은 극히 적다.
본 발명에서 말하는 백반석은 명반석이라고도 한다. 화학성분은 KAl3(SO4)2(OH)6이다. 육각 판상(板狀) 또는 인상(鱗狀)의 결정으로 나타나는데, 대개는 괴상 또는 입상(粒狀)이다. 굳기 3.5 내지 4, 비중 2.6 내지 2.9이다. 결정형의 것은 밑면에 완전한 쪼개짐이 있고, 쪼개짐면에 진주광택이 난다. 괴상의 것은 광택이 없다. 백색, 회색이며 때로는 홍색, 황색, 적갈색을 띠기도 한다. 조흔색(條痕色)은 백색이다. 염산에 녹지 않고, 수산화칼륨이나 더운 황산에 녹는다. 열수(熱水) 변질작용을 받은 화산암 지대에서 산출된다.
본 발명에서 말하는 옥이란, 치밀하고 경질(硬質)이며, 투명하여 아름답게 빛나고, 연마하여 광택이 나는 것을 말한다. 광물학적으로 연옥은 각섬석의 일종이며, 경옥은 알칼리휘석의 일종이다. 연옥은 유백색인 것이 많으며, 녹색 ·황색 ·홍색 등도 있고, 경옥은 녹색, 백색이다. 색에 따라 여러 가지 명칭이 있으나, 백옥과 비취(翡翠)가 대표적인 것이다. 고대로부터 동양에서 귀히 여겨 왔으며, 세공하여 장식석, 옥기(玉器)로서 사용되어 왔다. 연옥은 터키 등지에서는 결정편암이나 편마암 속에 맥상(脈狀)으로 산출되고, 중국 동북에서는 화강암의 접촉대(接觸帶)에서 산출된다. 경옥은 미얀마에서는 사문암 중에 맥상을 이루어 산출되고, 중국 윈난(雲南)이나 티베트고원에서도 산출된다. 좁은 뜻의 jade는 비취를 가리키는 것이지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 본 발명에서 말하는 옥은 상술한 넓은 의미의 옥을 모두 포함하는 것으로 정의한다.
바람직하게 상기 무기분말은 스트론튬 이온(Sr2+), 칼슘 이온(Ca2+), 마그네슘 이온(Mg2+)이 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나가 포함된 용액과 혼합하여 열처리된 것일 수 있다.
상기 무기분말이 상기 이온이 포함된 용액에 혼합되어 열처리 되는 경우 무기분말 자체의 세균(S.mutans 등)에 대한 항균, 즉 내오염성이 우수해질 수 있다.
더 바람직하게 상기 무기분말은 스트론튬 이온(Sr2+) 및 칼슘 이온(Ca2+)이 포함된 용액과 혼합하여 열처리된 것일 수 있다. 상기 범위에 의하는 경우 무기분말 자체의 내오염성이 상승한다.
더 바람직하게 상기 무기 분말은 미분말 제올라이트(zeolite)을 포함하고, 상기 제올라이트 100 중량부에 대하여 미분말 šœ가이트(shungite) 20 내지 60 중량부, 미분말 일라이트(illite) 20 내지 60 중량부, 미분말 맥반석 20 내지 60 중량부, 미분말 벤토나이트 20 내지 60 중량부, 미분말 규조토 50 내지 100 중량부, 미분말 게르마늄 10 내지 20 중량부, 미분말 황토 10 내지 20 중량부, 미분말 백반석 10 내지 20 중량부 및 미분말 옥(jade) 10 내지 20 중량부가 포함된 것이고, 스트론튬 이온(Sr2+) 및 칼슘 이온(Ca2+)이 포함된 용액과 혼합하여 열처리 된 것일 수 있다.
상기 범위에 의하는 경우 상기 무기분말을 이루는 분말의 상호 작용으로 단순조합 이상으로 항균 및 내오염성이 크게 높아질 수 있으며, 이를 도포하여 사용할 경우, 내오염성을 가질 수 있다.
본 발명의 라돈 차폐 기능을 가지는 필름은 상기 2) 단계 이후, 3) 상기 금속층이 형성된 기재 필름 상의 다른 일면에 코로나 방전 처리하고, 실리콘 코팅액을 도포하는 단계; 를 포함하는 것이다.
상기 3) 단계는 2) 단계에서 금속층이 형성된 기재 필름 상의 다른 일면, 즉, 기재 필름 상에 금속층이 형성되지 않은 면에 실리콘 코팅액을 도포하는 것으로, 실리콘 코팅액이 코팅되어, 접착 시 들뜸 현상을 발생하지 않도록 하는 것이다.
상기 실리콘 코팅액은 폴리실록산, 하기 화학식 1로 표시되는 실리콘 오일, 실리콘 계면활성제, 실란 커플링제 및 촉매를 포함하는 것이다:
[화학식 1]
Figure 112020103500162-pat00002
여기서,
p 및 q는 1 내지 100의 정수이며,
s는 1 내지 10의 정수이다.
상기 폴리실록산은 알케닐폴리실록산, 하이드로전 폴리실록산 및 이들의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 바람직하게는 알케닐폴리실록산이지만, 상기 예시에 국한되지 않는다.
상기 촉매는 백금 촉매이지만, 예시에 국한되지 않고 제한 없이 모두 사용이 가능하다.
바람직하게, 상기 실리콘 코팅액은 폴리실록산 100 중량부에 대하여, 실리콘 오일 1 내지 15 중량부, 실리콘 계면활성제 0.5 내지 1 중량부, 실란 커플링제 1 내지 5 중량부 및 촉매 0.01 내지 0.05 중량부로 포함할 수 있다.
상기 범위 내에서 실리콘 코팅액을 코팅하여 사용하는 경우, 박리력 및 실리콘 전사량이 최소화된 접착층을 형성할 수 있다.
더 바람직하게 본 발명의 라돈 차폐 기능을 가지는 필름은 상기 3) 단계 이후, 상기 실리콘 코팅액이 도포된 면에 접착층을 형성하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
상기 3) 단계의 실리콘 코팅액을 도포한 면에 접착층을 더 형성할 경우, 이를 가압하여 접착하게 되면, 실리콘 코팅액과 접착층 간에 결합력이 높아지게 되어, 접착 시 들뜸 현상을 방지할 수 있으며, 장시간 접착 시에도 접착력이 우수하도록 하는 것이다.
본 발명의 접착층은 하기 화학식 2로 표시되는 에폭시 화합물; 에폭시 경화제, 페녹시 수지 및 무기 충전제를 포함한다:
[화학식 2]
Figure 112020103500162-pat00003
여기서,
n은 1 내지 10의 정수이다.
상기 에폭시 화합물은 에폭시기 이외에, 노보난 기를 추가로 포함하고 있어 내열성이 우수하고, 접착성을 높일 수 있다.
상기 에폭시 경화제는 구체적으로, 에폭시 경화제로서는, 아민계 경화제, 구아니딘계 경화제, 이미다졸계 경화제, 페놀계 경화제 및 산무수물계 경화제를 이용할 수 있으며, 보다 구체적으로 질소 원자를 함유하는 페놀계 경화제를 사용하는 것이 바람직하다.
라돈 차폐 기능을 가지는 필름의 접착층으로 이용되나, 본 발명의 라돈 차폐 기능을 가지는 필름은 건축재의 제조나 시공에 사용되는 마루나 벽 등에 접착되어 이용되는 점을 고려하여, 요구되는 내열성, 난소성, 접착성을 향상시키기 위하여, 질소 원자를 가지는 페놀계 경화제를 사용할 수 있으며, 보다 구체적으로 4,4’-디아미노디페닐 설폰을 사용할 수 있다.
상기 페녹시 수지는 상온에서 접착제 조성물을 고체 상태로 유지하기 위한 성막 보조를 목적으로 하여 사용되는 것으로, 구체적으로 노볼락형 페녹시 수지, 나프탈렌형 페녹시 수지, 비페닐형 페녹시 수지 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용해도 되고, 복수를 조합시켜 사용해도 된다. 페녹시 수지의 중량 평균 분자량은 30,000 내지 70,000인 것이 바람직하다. 이들 페녹시 수지는 상온에서 접착제 조성물을 고체 상태로 유지하기 위해서 사용된다. 또, 반응에 의해 예기치 않는 경화가 발생하는 것을 방지하기 위해서, 페녹시 수지로서는 미변성의 것이 보다 바람직하다.
상기 무기 충전제는 구체적으로 실리카, 알루미나, 탈크, 마이카, 세리사이트, 수산화마그네슘 등을 사용할 수 있으나, 바람직하게는 탈크를 사용할 수 있다. 상기 무기 충전제를 접착층의 1 구성 성분으로 사용함에 따라, 내열성을 향상시킬 수 있다.
상기 접착층은 바람직하게 하기 화학식 1로 표시되는 에폭시 화합물을 포함하며, 상기 에폭시 화합물 100 중량부에 대하여, 에폭시 경화제 1 내지 5 중량부, 페녹시 수지 10 내지 50 중량부 및 무기 충전제 1 내지 5 중량부로 포함한다. 상기 범위에 의하는 경우, 우수한 내열성, 난소성 및 접착성을 나타낼 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 라돈 차폐 기능을 가지는 필름은 상기 라돈 차폐 기능을 가지는 필름의 제조 방법으로 제조된 것이다.
본 발명의 라돈 차폐 기능을 가지는 필름 및 그 제조방법은 종래 기체 차단성 및 수분 차단성을 나타내는 재질에 미세입자의 금속 분말을 열 융착시켜 라돈 가스 입자 차단능을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 금속 분말을 열 융착 시킨 면의 다른 일에 실리콘 코팅액을 도포하여 종래 건축재의 제조나 시공에 사용되는 마루나 벽 등에 장시간 접착이 가능한 것으로, 라돈으로부터 안전한 실내환경을 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라돈 차폐 기능을 가지는 필름의 제조방법에 의한 금속층 형성 과정을 나타낸 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 라돈 차폐 기능을 가지는 필름의 라돈 차폐 효과를 확인하는 과정이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 라돈 차폐 기능을 가지는 필름을 건축물 벽에 부착하여 실내 공기질을 측정하는 과정이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 라돈 차폐 기능을 가지는 필름의 시제품 사진이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
[제조예 1: 혼합성상의 무기분말 분산액의 제조]
제올라이트 100 중량부에 대하여, 미분말 šœ가이트 45 중량부, 미분말 일라이트 45 중량부, 미분말 맥반석 45중량부, 미분말 벤토나이트 45 중량부, 미분말 규조토 80 중량부, 미분말 게르마늄 15 중량부, 미분말 황토 15 중량부, 미분말 백반석 15 중량부 및 미분말 옥(jade) 15 중량부를 포함하는 무기분말을 제조하였다.
이후, 상기 무기분말은 스트론튬 이온(Sr2+) 및 칼슘 이온(Ca2+)이 포함된 용액에 혼합하고 1시간 동안 열처리한 뒤 정제수를 혼합하였다.
[제조예 2: 실리콘 코팅액의 제조]
알케닐폴리실록산 100 중량부에 대하여, 하기 화학식 1로 표시되는 실리콘 오일 10 중량부, 실리콘 계면활성제 1 중량부, 실란 커플링제 1 중량부 및 백금 촉매 0.01중량부를 물에 희석하여 실리콘 코팅액을 제조하였다.
[화학식 1]
Figure 112020103500162-pat00004
여기서,
p는 50의 정수이고,
q는 15의 정수이며,
s는 10의 정수이다.
[제조예 3: 접착 조성물의 제조]
하기 화학식 2로 표시되는 에폭시 화합물; 4,4'-디아미노디페닐 설폰; 중량 평균 분자량이 50,000인 트리아진 구조 함유 페놀 노볼락 수지; 및 탈크를 혼합하여 접착 조성물을 제조하였다.
상기 접착 조성물의 함량 비율은 하기 표 1과 같다. 상기 페놀 노블락 수지, 탈크 및 4,4'-디아미노디페닐 설폰는 구매하여 이용하였으며, 화학식 2로 표시되는 에폭시 화합물도 구매하여 이용하였고, 중량 평균 분자량은 8,800 내지 22,000이다:
[화학식 2]
Figure 112020103500162-pat00005
여기서,
n은 10의 정수이다.
ADC1 ADC2 ADC3 ADC4 ADC5
에폭시 화합물 100 100 100 100 100
경화제 0.5 1 3 5 7
페녹시 수지 5 10 30 50 70
무기 충전제 0.5 1 3 5 7
(단위 중량부)
[제조예 4: 라돈 차페 기능을 가지는 필름의 제조]
본 발명의 라돈 차폐 기능을 가지는 필름의 효과를 확인하기 위하여 하기의 표 2과 같은 방법으로 각 단계를 구성하여 라돈 차폐 기능을 가지는 필름(RS1 내지 RS10)을 제조하였다.
구체적으로, 폴리비닐알코올(PVA) 기재필름의 일면에 평균입경이 5μm인 알루미늄 분말을 140℃, 2분 동안 열 융착하여 금속층을 형성하였다. 이후, 상기 금속층이 형성된 일면에 상기 제조예 1의 무기 분말 분산액을 도포하여 내오염층을 형성(RS1)하였다.
RS2 필름의 제조
상기 알루미늄 분말을 평균 직경이 8μm로 사용한 것을 제외하고, RS1과 동일하게 제조하였다.
RS3 필름의 제조
상기 알루미늄 분말을 평균 직경이 18μm로 사용한 것을 제외하고, RS1과 동일하게 제조하였다.
RS4 필름의 제조
상기 알루미늄 분말을 평균 직경이 20μm로 사용한 것을 제외하고, RS1과 동일하게 제조하였다.
RS5 필름의 제조
폴리비닐알코올(PVA) 기재필름의 일면에 평균입경이 8μm인 알루미늄 분말을 140℃, 2분 동안 열 융착하여 금속층을 형성하였다. 이후, 상기 금속층이 형성된 일면에 상기 제조예 1의 무기 분말 분산액을 도포하여 내오염층을 형성하고, 상기 금속층이 형성된 기재 필름 상의 다른 일면에 코로나 방전 처리하고, 상기 제조예 2에서 제조된 실리콘 코팅액을 도포하였다. 이후, 1140℃에서 건조시키고, 220℃에서 8초 동안 열처리하여 실리콘 코팅층을 형성하였다.
상기 실리콘 코팅층에 상기 제조예 3에서 제조된 ADC1을 50㎛의 두께로 도포하여 100℃에서 2분 건조하고, 이후 150℃에서 2분 동안 건조시켜 접착층을 형성하였다.
RS6 필름의 제조
ADC1 대신 ADC2를 사용한 것을 제외하고, RS5와 동일한 방식으로 RS6 필름을 제조하였다.
RS7 필름의 제조
ADC1 대신 ADC3를 사용한 것을 제외하고, RS5와 동일한 방식으로 RS7 필름을 제조하였다.
RS8 필름의 제조
ADC1 대신 ADC4를 사용한 것을 제외하고, RS5와 동일한 방식으로 RS8 필름을 제조하였다.
RS9 필름의 제조
ADC1 대신 ADC5를 사용한 것을 제외하고, RS5와 동일한 방식으로 RS9 필름을 제조하였다.
RS10 필름의 제조
실리콘 코팅층을 형성하지 않는 것을 제외하고, RS7과 동일한 방식으로 RS10 필름을 제조하였다.
RS1 RS2 RS3 RS4 RS5 RS6 RS7 RS8 RS9 RS10
S1 O O O O O O O O O O
S2 O(5μm Al) O
(8μm Al)		 O
(18μm Al)		 O
(20μm Al)		 O
(8μm Al)		 O
(8μm Al)		 O
(8μm Al)		 O
(8μm Al)		 O
(8μm Al)		 O
(8μm Al)
S3 O O O O O O O O O O
S4 - - - - O O O O O -
S5 - - - - O(ADC1) O (ADC2) O
(ADC3)		 O
(ADC4)		 O
(ADC5)		 O
(ADC3)
[실험예 1: 라돈 차폐 효과]
본 발명에 따른 라돈 차폐 기능을 가지는 필름(RS1 내지 RS10)의 라돈 차폐 효과를 확인하기 위하여, ISO/DIS 11665-10 규격에 따른 라돈 저감 효율성 평가장치(EHS 기술연구소)로 차단재 성능을 도 2와 같이 진행하여 평가하였다.
그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
RS1 RS2 RS3 RS4 RS5 RS6 RS7 RS8 RS9 RS10
라돈 저감 효율성 30 97 80 55 98 98 99 99 98 97
(단위: %)
상기 표 3에 따르면, 평균입경이 5μm 및 20μm인 알루미늄(Al)을 사용하여 열융착되는 금속층을 포함하는 RS1 및 RS4의 경우, 평균입경이 8μm 및 18μm인 알루미늄(Al)을 사용하여 열융착되는 금속층을 포함하는 RS2 내지 RS3 및 RS5 내지 RS 10에 비해, 라돈 저감 효율성이 크게 감소되는 것을 확인하였다.
이는 평균입경이 8μm 및 18μm인 알루미늄(Al)을 사용하여 열융착되는 금속층을 포함하는 경우에 라돈 차폐 효과가 우수한 것으로 확인하였다.
[실험예 2: 접착성 평가]
본 발명에 따른 라돈 차폐 기능을 가지는 필름의 접착성 평가를 확인하기 위하여, 필름 부착 후 들뜸 현상이 발생하는지 여부에 대한 평가를 진행하였다,
필름 부착 시 들뜸 현상이 발생하는 것은 필름의 내열성 및 접착층의 내열성과 직접적으로 연결되는 부분으로 육안으로 쉽게 확인이 가능하며, 들뜸 현상이 발생한 필름은 불량품으로 사용이 불가능하다.
객관적인 평가를 진행하기 위하여, RS1 내지 RS10의 라돈 차폐 기능을 가지는 필름을 각 20개씩 건축 시공에 사용되는 벽에 부착하여, 들뜸 현상이 발생하였는지 확인을 진행하였고, 들뜸 현상이 발생한 필름의 개수가 1개 미만인 경우는 X로, 1 내지 5개인 경우는 △로, 5개 초과인 경우는 O로 표시하였다.
RS1 RS2 RS3 RS4 RS5 RS6 RS7 RS8 RS9 RS10
들뜸 현상 발생 O △ O △ △ △ X X △ O
상기 표 4에 따르면, ADC3 내지 ADC4의 접착 조성물에 의한 접착층을 포함하는 RS7 내지 RS8은 필름 부착 시, 들뜸 현상이 1개도 발생하지 않았으나, 접착층을 포함하지 않거나, 실리콘 코팅액을 도포하지 않은 RS1, RS3 및 RS10은 5개를 초과하여 들뜸 현상이 발생함을 확인하였다.
ADC1 내지 ADC3의 접착 조성물에 의한 접착층을 포함하는 RS5 내지 RS9의 경우에는 5개 이하로 들뜸 현상이 발생하였으나, RS5 내지 RS6은 생산 효율을 고려할 때, 불량률이 최대 25%로 높은 불량률을 나타낸다고 할 것이다.
또한, 동일한 접착 조성물 ADC3을 포함하는 RS7과 RS10의 경우를 비교할 때, 실리콘 코팅액을 형성하는 RS7에 비해, 본 발명의 실리콘 코팅액을 형성하지 않는 RS10의 경우, 5개를 초과하는 들뜸 현상이 발생하는 것을 확인하였다.
이는 본 발명의 실리콘 코팅액과 접착층 간에 결합력이 높아지게 되어, 접착 시 들뜸 현상을 방지할 수 있는 것으로, 접착 시에도 접착력이 우수한 것을 확인하였다.
[실험예 3: 내열성 평가]
본 발명에 따른 라돈 차폐 기능을 가지는 필름의 내열성 평가를 확인하기 위하여, 260℃의 납땜 열에 180초 동안 노출한 이후, 부풀음 현상의 발생 여부((JIS C6484에 의한 납땜열에 대한 내열성 테스트)를 진행하였다.
부풀음 현상이 발생하면 O로 표시하고, 발생하지 않는 경우는 X로 표시하였다.
RS1 RS2 RS3 RS4 RS5 RS6 RS7 RS8 RS9 RS10
부풀음 현상 발생 O O O O X X X X X O
상기 표 5에 나타낸 바와 같이, RS5 내지 RS9에서는 내열성 시험 결과 부풀음이 발생하지 않았다. 다른 실험 결과에서는 부풀음이 발생함을 육안으로 확인하였다.
상기 실험을 통해, 본 발명의 라돈 차폐 기능을 가지는 필름의 내열성은 실리콘 이형층의 형성 및 접착층의 구성에 의해 종합적으로 영향을 받는다는 것을 의미한다.
[실험예 4: 라돈 차폐 기능을 가지는 필름의 성능 평가]
상기 실험예 1 내지 3을 통해 우수한 효과를 확인한 본 발명의 라돈 차폐 기능을 가지는 필름 RS7 및 RS8을 도 3과 같은 건축물 벽에 부착하여 실내 공기질을 평가하였다.
공기질의 성능 지표로 투과성(%), 차단성(Bq/m3), 폼알데하이드(mg/m·h), 톨루엔(mg/m·h), TVOC(mg/m·h) 및 라돈저감효율(%)를 평가하였으며, control로 현대L&C의 '현대윈도우필름(스퍼터 기술과 나노 세라믹 무기화합물 코팅 방법을 원천으로 해 태양빛 차폐기능 및 열 차단 성능을 높인 기능성 제품)'을 사용하여 하기 표 6과 같이 지수로 나타내었다, 비교를 위하여, 상기 '현대윈도우필름' 제품의 효과를 지수 5로 두어 비교하였다. 라돈의 경우 ES 02901.1c 실내 공기 중 라돈 연속측정방법을 이용하였다.
그 결과를 하기 표 6에 나타내었다.
control RS7 RS8
성능 평가 5 8 9
(단위: 지수)
상기 표 6에 나타낸 바와 같이, 실험예 1 내지 3을 통해 우수한 효과를 확인한 본 발명의 라돈 차폐 기능을 가지는 필름 RS7 및 RS8은 건축물 벽에 부착하여 사용할 경우에도 control과 비교하여 실내 공기질에 우수한 영향을 미치는 것으로 확인하였다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (7)

1) 기재 필름 상의 일면에 금속층을 형성하는 단계; 및
2) 상기 금속층이 형성된 일면에 내오염층을 형성하는 단계; 를 포함하며,
상기 2) 단계 이후,
3) 상기 금속층이 형성된 기재 필름 상의 다른 일면에 코로나 방전 처리하고, 실리콘 코팅액을 도포하는 단계를 포함하고,
상기 실리콘 코팅액은 폴리실록산, 하기 화학식 1로 표시되는 실리콘 오일, 실리콘 계면활성제, 실란 커플링제 및 촉매를 포함하는
라돈 차폐 기능을 가지는 필름의 제조방법:
[화학식 1]
Figure 112021003185880-pat00011

여기서,
p 및 q는 1 내지 100의 정수이며,
s는 1 내지 10의 정수이다.
제1항에 있어서,
상기 기재 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 폴리아미드(PA), 폴리카보네이트(PC), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리이미드(PI), 폴리비닐알코올(PVA), 에틸렌비닐알코올(EVOH) 및 폴리염화비니리덴(PVDC)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것인
라돈 차폐기능을 가지는 필름의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 금속층은 알루미늄(Al) 분말, 알루미늄 합금 분말 및 이들의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속 분말로 열 융착하여 형성되며,
상기 금속 분말의 평균 입경은 8μm 내지 18μm 인
라돈 차폐 기능을 가지는 필름의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 내오염층은 미분말 šœ가이트(shungite), 미분말 일라이트(illite), 미분말 제올라이트(zeolite), 미분말 맥반석, 미분말 벤토나이트, 미분말 규조토, 미분말 게르마늄, 미분말 황토, 미분말 백반석, 미분말 옥(jade) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 무기분말이 도포되는 것인
라돈 차폐 기능을 가지는 필름의 제조방법.
삭제
삭제
제1항에 따른 제조 방법으로 제조된.
라돈 차폐 기능을 가지는 필름.
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