KR101933566B1 - 라돈가스 차단 기능과 방수 기능을 갖는 다층 구조의 시트 - Google Patents

라돈가스 차단 기능과 방수 기능을 갖는 다층 구조의 시트 Download PDF

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Abstract

라돈가스 차단 기능과 방수 기능을 갖는 다층 구조의 시트에 관한 것으로, 고분자 필름의 상면에 다수의 알루미늄 입자가 증착된 알루미늄 증착 필름층, 알루미늄 증착 필름층의 하측에 적층되며, SBS 개량아스팔트를 포함하는 제 1 아스팔트층, 및 알루미늄 증착 필름층의 상측에 적층되며, SBS 개량아스팔트를 포함하는 제 2 아스팔트층을 포함하고, 알루미늄 증착 필름층은 폴리머들이 규칙적으로 배열된 결정 영역과 불규칙적으로 배열된 무정형 영역이 혼합된 고분자 필름의 상면에 다수의 알루미늄 입자가 증착된 구조를 가지고, 다수의 알루미늄 입자는 제 1 아스팔트층을 통과하여 고분자 필름의 하면에 흡착된 기체 입자가 무정형 영역을 지나 고분자 필름의 상면으로부터 탈락하는 것을 차단한다.

Description

라돈가스 차단 기능과 방수 기능을 갖는 다층 구조의 시트 {Multilayered Sheet Having Radon Gas Barrier And Waterproofing Function}
건물의 바닥이나 벽에 설치되어 라돈가스와 수분을 동시에 차단하는 기능을 갖는 다층 구조의 시트에 관한 것이다.
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. 특히, 라돈이 많이 배출되는 토양에 건물을 시공하였을 때 건물 지하에 라돈이 축적되고, 상기 축적된 라돈이 건물 내부로 유입될 경우 내부 공기 중에 라돈이 고농도로 존재하게 된다.
현재까지 일반적으로 사용하고 있는 라돈 저감 기술은 대부분 라돈을 방출하기 위한 환기시스템과 관련된 기술이다. 그러나 라돈은 토양으로부터 건물의 균열, 틈새를 통해 유입되기 때문에, 환기시스템을 통한 라돈 저감에는 한계가 있다는 문제가 있다. 대한민국 등록특허 제10-1828165호 라돈 차폐용 도막방수재는 우레탄 수지, 에폭시 수지, 불소계 수지와 이소시아네이트 실란으로 구성되는 방수재용 조성물 및 나노파우더형태의 충진제를 포함하는 도막방수재를 개시하고 있다. 이러한 도막방수재는 시공 바닥면에 롤러나 스프레이를 이용하여 방수도료를 도포하고 장시간 건조해야 하는 등 공정이 복잡하고 불편하다.
대한민국 등록특허 제10-1828165호 (2018.02.05 등록)
라돈가스 차단 기능과 방수 기능을 가지며, 시공이 간편하여 도장전문가의 시공기술을 필요로 하지 않을 뿐만 아니라 내구성이 우수한 다층 구조의 시트를 제공하는 데에 있다. 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있다.
본 발명에 따른 다층 구조의 시트는 고분자 필름의 상면에 다수의 알루미늄 입자가 증착된 알루미늄 증착 필름층; 상기 알루미늄 증착 필름층의 하측에 적층되며, SBS 개량아스팔트를 포함하는 제 1 아스팔트층; 및 상기 알루미늄 증착 필름층의 상측에 적층되며, SBS 개량아스팔트를 포함하는 제 2 아스팔트층을 포함하고, 상기 알루미늄 증착 필름층은 폴리머들이 규칙적으로 배열된 결정 영역과 불규칙적으로 배열된 무정형 영역이 혼합된 고분자 필름의 상면에 다수의 알루미늄 입자가 증착된 구조를 가지고, 상기 증착된 다수의 알루미늄 입자는 상기 제 1 아스팔트층을 통과하여 상기 고분자 필름의 하면에 흡착된 기체 입자가 상기 무정형 영역을 지나 상기 고분자 필름의 상면으로부터 탈락하는 것을 차단함으로써 상기 제 1 아스팔트층을 통과하여 상기 고분자 필름의 하면에 흡착된 기체 입자가 상기 제 2 아스팔트층으로 확산되는 것을 억제한다.
상기 다층 구조의 시트는 상기 알루미늄 증착 필름층 2 ~ 6 중량부; 상기 제 1 아스팔트층 38 ~ 48 중량부; 및 상기 제 2 아스팔트층 38 ~ 48 중량부를 포함할 수 있다. 상기 알루미늄 증착 필름층은 고분자 필름 1 ~ 3 중량부 및 알루미늄 1 ~ 3 중량부를 포함할 수 있다. 상기 제 1 아스팔트층과 상기 제 2 아스팔트층 각각은 아스팔트 30 ~ 33 중량부, 칼슘카보네이트 4 ~ 8 중량부, 및 SBS 고분자 4 ~ 7 중량부를 포함할 수 있다.
상기 다층 구조의 시트는 상기 알루미늄 증착 필름층의 하면에 적층되는 부직포층을 더 포함하고, 상기 제 1 아스팔트층은 상기 부직포층의 하면에 적층되며, 상기 부직포층은 상기 알루미늄 증착 필름층 2 ~ 6 중량부에 대하여 3 ~ 5 중량부일 수 있다.
상기 다층 구조의 시트는 상기 제 1 아스팔트층의 하면에 규사가 도포되어 형성된 규사층을 더 포함하고, 상기 규사층은 상기 알루미늄 증착 필름층 2 ~ 6 중량부에 대하여 7 ~ 9 중량부일 수 있다.
상기 고분자 필름의 상면에 상기 다수의 알루미늄입자가 증착되는 두께는 8 ~ 16 ㎛일 수 있다. 상기 고분자 필름은 PET(Poly(ethylene terephthlate)), OPP(oriented polypropylene), CPP(Casting polypropylene), PP(polypropylene) 중에서 선택되는 어느 하나의 고분자 물질로 이루어질 수 있다. 상기 그래핀 복합체는 액상의 폴리머에 그래핀을 분산시킴으로써 형성되는 그래핀 폴리머 복합체 물질로 이루어지고, 상기 폴리머는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 페놀노볼락형 에폭시 수지, 및 크레졸노볼락형 에폭시수지, tert-부틸 카테콜형 에폭시수지, 나프탈렌형 에폭시수지, 글리시딜아민형 에폭시수지, 비페닐형 에폭시수지, 선형지방족에폭시수지, 지환식에폭시수지, 복소환식 에폭시수지, 스피로환 함유 에폭시수지, 시클로헥산디메탄올형 에폭시수지, 트리메틸올형 에폭시수지, 및 할로겐화 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
두 개의 SBS 개량 아스팔트층 사이에 알루미늄 증착 필름층이 삽입된 다층 구조의 시트에서 알루미늄 증착 필름층은 폴리머들이 규칙적으로 배열된 결정 영역과 불규칙적으로 배열된 무정형 영역이 혼합된 고분자 필름의 상면에 다수의 알루미늄 입자가 증착된 구조를 가지고, 이와 같이 증착된 다수의 알루미늄 입자는 제 1 아스팔트층을 통과하여 고분자 필름의 하면에 흡착된 기체 입자가 무정형 영역을 지나 고분자 필름의 상면으로부터 탈락하는 것을 차단한다. 이것에 의해, 제 1 아스팔트층을 통과하여 고분자 필름의 하면에 흡착된 기체 입자가 제 2 아스팔트층으로 확산되는 것을 억제함으로써 건물 지면이나 실내 바닥 또는 벽면에 설치하여 장기간 사용할 수 있는 강도와 내구성을 가지면서도 지면이나 건물 외부로부터 라돈과 같은 기체의 유입을 차폐하고 수분을 차단할 수 있는 다층 구조의 시트를 제공할 수 있다. 이와 같이, 복합 기능을 동시에 구현 가능하므로 라돈가스 차단과 방수 기능 각각을 복수의 시공이나 복수의 시트를 설치할 필요가 없어 시공 시간을 단축시킬 수 있다.
게다가, 바닥의 균열, 바닥과 벽의 이음매 등 틈새만 밀봉하여 바닥에 깔기만 하면 되므로 설치가 간편하고 저비용으로 실내 라돈 농도를 저감시킬 수 있다. 특히, 알루미늄 금속을 기체 상태의 입자 형태로서 고분자 필름 표면에 입혀서 형성된 알루미늄 증착 필름층을 포함한 시트를 제공함으로써 금속 알루미늄박(포일)의 시트보다 우수한 유연성, 내구성을 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 및 수분 차단 기능을 가진 다층 구조 시트의 적층 순서를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 기체 및 수분 차단 기능을 가진 다층 구조 시트의 사진이다.
본 발명은 건축물 바닥재나 내장재로 사용되어 지면이나 외벽으로부터 유입되는 라돈가스를 차단하고 방수 기능을 가진 다층 구조의 시트에 관한 것이다. 시트를 바닥에 깔기만 하면 되므로 도막 공정에 비해 시공이 간단하다. 건물 신축 시 토양, 지반의 균열 등을 통해 지면으로부터 방출되는 라돈가스가 건물 내부로 유입되는 것을 차단하기 위해, 본 발명의 시트를 지반 공사를 마친 바닥에 깔고 틈새가 없도록 밀봉하여 마무리한다. 라돈을 밖으로 배출시키기 위하여 시트를 깔기 전에 바닥에 라돈 배출관을 설치하거나 배출관 중간에 환기팬을 함께 설치할 수 있다.
기존 건물의 경우에도 실내 바닥에 시트를 깔아 바닥 밑에서 올라오는 라돈가스를 차단할 수 있다. 실내 바닥의 균열 여부를 확인하고 균열이 있는 곳은 메꾼 후 시트를 깔고 이음매 부분, 바닥과 벽의 틈 등을 밀봉하여 마무리한다. 라돈가스는 건물 주변 외부로부터 건물 벽면과 벽면 사이, 벽돌 내 기공 등을 통해서도 실내로 들어올 수 있는데 건물 내벽에 시트를 설치하여 라돈가스가 실내로 유입되는 것을 차단할 수 있다. 실내 벽에 설치할 경우 벽의 균열 여부를 확인하고 균열이 있는 곳은 메꾼 후 시트를 벽에 설치하여 건물 외부로부터 벽면 틈을 통해 라돈가스가 내부로 들어오는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 시트에 대해서 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 및 수분 차단 기능을 가진 다층 구조의 시트의 적층 순서를 도시한 도면이다. 도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 구조의 시트는 고분자 필름의 상면에 다수의 알루미늄 입자가 증착된 알루미늄 증착 필름층; 알루미늄 증착 필름층의 하면에 적층되는 부직포층; 부직포층의 하면에 적층되며, SBS 개량아스팔트로 이루어진 제 1 아스팔트층; 제 1 아스팔트층의 하면에 규사가 도포되어 형성된 규사층; 및 알루미늄 증착 필름층의 상면에 적층되며, SBS 개량아스팔트로 이루어진 제 2 아스팔트층으로 이루어진다. 특히, 본 실시예에 따른 다층 구조의 시트는 알루미늄 증착 필름층 2 ~ 6 중량부; 부직포층 3 ~ 5 중량부; 제 1 아스팔트층 38 ~ 48 중량부; 규사층 7 ~ 9 중량부; 및 제 2 아스팔트층 38 ~ 48 중량부로 이루어진다.
알루미늄 증착 필름층은 제 1 아스팔트층과 상기 제 2 아스팔트층의 사이에 형성된다. 알루미늄 증착 필름층은 고분자 필름의 상면에 다수의 알루미늄 입자가 증착되어 형성된 층으로서 산소, 이산화탄소, 질소 등과 같은 일반 기체뿐 아니라 라돈과 같은 유해 가스와 수분의 투과를 차단하여 지면이나 외벽으로부터 건물 내부로 가스 및 수분의 유입을 억제하는 역할을 한다.
고분자 필름은 기본적으로 기체 차단 및 방수 기능이 있지만 내부 구조를 살펴보면 폴리머들이 규칙적으로 배열된 결정 영역과 불규칙적으로 배열된 무정형 영역이 혼합되어 있는데 기체나 수분 입자는 무정형 영역을 통해 이동하여 투과할 수 있으므로 수준 높은 차단성을 갖지 않는다. 본 실시예에서, 라돈가스 및 수분 차단율을 높이기 위해 고분자 필름 표면에 알루미늄 입자를 증착시킴으로써 기체 입자가 고분자 필름을 투과하는 것을 물리적으로 차단한다.
고분자 필름은 PET(Poly(ethylene terephthlate)), OPP(oriented polypropylene), CPP(Casting polypropylene), PP(polypropylene) 중에서 선택되는 어느 하나의 고분자 물질로 이루어질 수 있다. 일 예로 PET일 수 있는데 내열성, 보향성이 우수하며 알루미늄 입자와의 열적 평형을 우수하게 이루어 균일한 증착이 가능하다.
알루미늄 증착 필름층은 제 1 아스팔트층을 통과한 기체가 제 2 아스팔트층으로 확산되지 못하도록 한다. 기체 입자는 암석이나 토양에서 방출되어 제 1 아스팔트층을 통과하고 고분자 필름의 하면에 흡착하여 무정형 영역을 지나 고분자 필름의 상면 아래까지 도달하는데 고분자 필름의 상면에 증착된 다수의 알루미늄 입자들에 의해 막혀 상면으로부터 탈락하지 못하고, 따라서 제 2 아스팔트층으로 확산되지 못한다.
알루미늄 증착 필름층은 알루미늄 금속을 기체 상태의 입자 형태로서 PET와 같은 고분자 필름 표면에 도포하여 형성되는 것으로, 금속 알루미늄박(포일)보다 우수한 유연성, 내구성을 가진다. 또한 스트레스에 강하여 제조과정이나 운반 시 발생될 수 있는 크랙 현상을 줄일 수 있는 장점이 있다. 또한 알루미늄 입자가 필름 표면의 전 영역에 균일하게 증착되기 때문에 모든 영역에서 균일한 차단성을 갖는 기체 및 수분 차단 시트를 제공할 수 있다.
알루미늄 증착 필름층은 고분자 필름 1 ~ 3 중량부 및 알루미늄 1 ~ 3 중량부로 이루어진다. 이러한 알루미늄 증착 필름층의 조성비 조건 하에 고분자 필름의 상면에 다수의 알루미늄입자가 증착되는 두께는 8 ~ 16 ㎛가 바람직하다. 두께가 8 ㎛ 미만, 즉 알루미늄의 함량이 1 중량부 미만이면 증착 과정에서 발생하기 쉬운 미세 핀홀을 덮어서 증착막의 결함을 완전히 차단할 수 없어 우수한 방수 및 기체 차단 효과를 기대하기 어렵고 이와 반대로 두께가 16 ㎛ 초과, 즉 알루미늄의 함량이 3 중량부를 초과하면 고분자 필름과 증착된 알루미늄 사이의 모폴로지 균형이 어긋나 계면 접착력이 떨어지고 알루미늄 입자들의 박리가 일어나게 되고 내구성이 크게 저하된다. 바람직하게는 10 ~ 14 ㎛ 이다. 더욱 바람직하게는 11 ~ 13 ㎛ 이다. 고분자 필름이 PET인 경우 두께는 90 ~ 150 ㎛ 가 바람직한데, 이 경우 고분자 필름에 대하여 증착 알루미늄의 중량비는 0.8 ~ 1.2이다.
제 1 아스팔트층과 제 2 아스팔트층 각각은 SBS(Styrene-Butadiene-Styrene) 고분자로 개질한 아스팔트로 이루어진다. 제 1 아스팔트층은 알루미늄 증착 필름층의 하측에 적층되며 제 2 아스팔트층은 알루미늄 증착 필름층의 상측에 적층되어 시트의 방수 기능을 향상시키고 알루미늄 증착 필름층을 보호하는 역할을 한다. 상술한 바와 같이, 제 1 아스팔트층과 제 2 아스팔트층 각각은 알루미늄 증착 필름층 2 ~ 6 중량부에 대하여 38 ~ 48 중량부이다. 각 아스팔트층이 38 중량부 미만이면 방수 능력이 현저하게 떨어지고 외력에 의해 쉽게 찢어질 수 있는 반면, 48 중량부를 초과하면 방수 능력 및 인장 강도의 향상은 미미하나 아래에 설명된 바와 같은 두께 조건에서 알루미늄 증착 필름층이 지나치게 얇아져 라돈가스 차단 능력이 현저하게 떨어진다.
아스팔트를 SBS 고분자로 개질할 때 충진 및 강도보강을 위해 칼슘카보네이트를 첨가할 수 있다. 제 1 아스팔트층과 제 2 아스팔트층 각각은 아스팔트 30 ~ 33 중량부, 칼슘카보네이트 4 ~ 8 중량부, 및 SBS 고분자 4 ~ 7 중량부로 이루어지며, 수분을 차단하고 외부 충격을 완화하는 역할을 한다. SBS 개량아스팔트는 스티렌(styrene)과 부타디엔(butadiene)의 용액 중합법에 의해 제조된 SBS 고분자 4 ~ 7 중량부와 칼슘카보네이트 4 ~ 8 중량부를 혼합하고, 그 혼합물을 사용하여 아스팔트 30 ~ 33 중량부를 개질시킴으로써 제조될 수 있다. 칼슘카보네이트의 함량이 4 중량부 미만이면 강도가 약해 외력에 의해 쉽게 시트가 찢어질 수 있고, 8 중량부를 초과하면 방수 효과가 떨어진다.
제 1 아스팔트층과 제 2 아스팔트층은 이와 같이 제조된 SBS 개량아스팔트를 롤러를 사용하여 시트 형태로 변형함으로써 제조될 수 있다. SBS 고분자로 개질된 아스팔트는 APP(Atactic Polypropylene)로 개질된 아스팔트보다 탄력성이 좋고 저온유연성이 우수하여 시트로서 사용하기에 적합하다. 제 1 아스팔트층과 제 2 아스팔트층은 연화점이 -120℃이고 저온성이 -20℃이고 신장율이 1650%이다. 또한, 제 1 아스팔트층은 알루미늄 증착 필름층의 하측에 적층되며 제 2 아스팔트층은 알루미늄 증착 필름층의 상측에 적층되어 시트의 방수 기능을 향상시키고 알루미늄 증착 필름층을 보호하는 역할도 한다.
도 2에, 본 발명의 일 실시예에 의해 제조된 시트의 사진을 100원 단위 동전과 함께 나타내었다. 도 2를 참조하면, 100원 동전의 두께가 1.75 mm인 점을 감안하면 본 발명의 일 실시예에 의해 제조된 시트의 두께를 가늠할 수 있다. 시트는 1 mm ~ 5 mm 두께를 갖는다. 1 mm 두께 미달이면 본연의 차단 효과를 얻기 쉽지 않고 이와 반대로 5 mm 두께를 초과하면 롤 형태로 말리지 않아 보관 및 운반하기가 용이하지 않고 무게가 커서 소수의 작업자만으로는 핸들링하기 어렵고 부피도 증가하여 모서리나 돌출부위에서 접힘이 용이하지 않고 절단해야 할 경우 칼이나 가위과 같은 일반 절삭 용구로 수행하기 쉽지 않다. 바람직하게는 1.5 mm ~ 2.5 mm 두께를 갖는다. 더욱 바람직하게는 1.96 mm ~ 2.18 mm 두께를 갖는다.
도 2를 참조하면, 제 1 아스팔트층과 제 2 아스팔트층이 시트의 두께 대부분을 차지하는데 제 1 아스팔트층 대 제 2 아스팔트층의 두께비는 1 대 0.8 ~ 1.2 로 한다. 범위를 벗어나서, 제 1 아스팔트층의 두께비가 높으면 상대적으로 제 2 아스팔트층이 얇아져 시트의 위에서 전해오는 스트레스로부터 알루미늄 증착 필름층을 완전히 보호하기 어려워 알루미늄 증착 필름층이 손상될 수 있고, 제 2 아스팔트층의 두께비가 높으면 상대적으로 제 1 아스팔트층이 얇아져 지면으로부터 유입되는 기체와 수분의 차단 효과가 미미하다.
규사층은 시트가 지면 바닥과 접촉하는 부분으로서 시트와 바닥과의 부착력을 증진시키는 역할을 한다. 상술한 바와 같이, 규사층은 알루미늄 증착 필름층 2 ~ 6 중량부에 대하여 7 ~ 9 중량부이다. 규사층이 7 중량부 미만이면 제 1 아스팔트층의 표면 공극을 채우기에 부족하고 규사층이 9 중량부를 초과하면 제 1 아스팔트층의 공극을 채우고 남은 규사들로 인해 표면이 거칠어지고 지면이나 벽면과의 부착력이 오히려 감소한다.
규사층은 제 1 아스팔트층의 하부 표면에 규사를 도포하고 압력을 가함으로써 형성될 수 있다. 이와 같이 도포된 규사는 제 1 아스팔트층의 표면에 존재하는 공극들을 채워 공극률을 감소시킨다. 규사층의 각 규사의 입도는 1 ~ 10 ㎛이다. 각 규사 입도가 1 ㎛ 미만이면 아스팔트 공극 표면에만 흡착하여 공극 전체를 채우지 못하거나 완전히 흡착되지 못한 규사 입자 가루가 떨어져나와 날림이 일어날 수 있고, 입도가 10 ㎛를 초과하면 아스팔트의 공극보다 커서 표면 공극을 채우기 어렵다.
아스팔트 표면에 규사를 도포하여 아스팔트 표면 공극을 감소시킴으로써 아스팔트층과 지면의 접촉 면적이 증가하고 이로 인해 시트의 부착력이 높아진다. 아스팔트 공극에는 기체나 수분이 모여들어 상부로 이동할 수 있는데 공극을 채움으로써 기체나 수분이 밀집하는 것을 억제하여 상부로 이동하는 것을 방지할 수 있다.
부직포층은 열과 수지를 이용하여 섬유가 서로 얽히도록 기계적인 처리를 하여 만든 포의 형태인 부직포로 이루어진 층으로서 지면에서 올라온 나무 뿌리와 같은 외부 스트레스로부터 알루미늄 증착 필름층이 손상되는 것을 방지하는 역할을 한다. 상술한 바와 같이, 부직포층은 알루미늄 증착 필름층 2 ~ 6 중량부에 대하여 3 ~ 5 중량부이다. 부직포이 3 중량부 미만이면 알루미늄 증착 필름층을 외부로부터 적절히 보호하기 어렵고 이와 반대로 5 중량부를 초과하면 지나치게 두꺼워져 유연성이 줄어들어 굴곡 또는 각이 있는 지면이나 벽면에 설치하기 어려운 문제가 있다.
알루미늄 증착 필름층은 고분자 필름에 코팅되는 그래핀 복합체층을 더 포함할 수 있다. 그래핀 복합체는 액상의 폴리머에 그래핀을 분산시킴으로써 형성되는 그래핀 폴리머 복합체 물질로 이루어진다. 그래핀 복합체층은 고분자 필름의 상면 또는 하면에 코팅되어 기체입자가 고분자 필름을 투과하는 것을 더욱 억제하는 역할을 한다. 일 예로서, 그래핀 복합체층을 고분자 필름의 하면에 코팅함으로써 기체입자가 고분자 필름에 흡착되는 것을 억제할 수 있다. 다른 일 예로서, 그래핀 복합체층을 고분자 필름의 상면에 코팅하고 그 위에 다수의 알루미늄 입자를 증착시킴으로써 기체입자가 고분자 필름으로부터 탈락되는 것을 억제할 수 있다.
폴리머는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 페놀노볼락형 에폭시 수지, 및 크레졸노볼락형 에폭시수지, tert-부틸 카테콜형 에폭시수지, 나프탈렌형 에폭시수지, 글리시딜아민형 에폭시수지, 비페닐형 에폭시수지, 선형지방족에폭시수지, 지환식에폭시수지, 복소환식 에폭시수지, 스피로환 함유 에폭시수지, 시클로헥산디메탄올형 에폭시수지, 트리메틸올형 에폭시수지, 및 할로겐화 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 시트는 다른 라돈 저감 시공법과 혼용하여 사용될 수 있다. 일 예로서, 지반을 다진 바닥에 라돈 배출관을 설치한 후 시트를 설치하여 지면으로부터 방출된 라돈가스를 배출하고 건물 내부로의 유입을 차단함으로써 더욱 확실하게 라돈 저감 효과를 볼 수 있다.
이하 실시예, 비교예 및 시험예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하도록 하겠다.
실시예 1
아스팔트 조성물, 알루미늄 증착 필름, 부직포, 아스팔트 조성물 순으로 적층하고 롤투롤(roll to roll) 공법을 수행 후 규사를 도포하고 다시 롤투롤 공법을 수행하여 시트를 제조하였다. 알루미늄 증착 필름은 1500 ℃ 이상, 10-4 ~ 10-6 torr 진공에서 가열하여 알루미늄을 증발시켜 PET 필름 상에 12 ㎛ 증착하여 제조하였다. 하기 표 1에 시트를 이루는 재료들의 함량을 나타내었고, 도 2에 실시예에 의해 제조된 시트의 사진을 100원 단위 동전과 함께 나타내었다.
성분 중량부 비고
아스팔트 65 아스팔트층
칼슘카보네이트 10 아스팔트층
스티렌-부타디엔-스티렌 9 아스팔트층
크리스탈린 실리카 7 규사층
폴리에틸렌 필름 2 알루미늄 증착 필름층
부직포 4 부직포층
알루미늄 3 알루미늄 증착 필름층
실시예 2
그래핀이 분산된 알루미늄 증착 필름을 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시트를 제조하였다.
비교예 1
알루미늄 증착 필름 대신에 PET 기재 필름을 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시트를 제조하였다.
비교예 2
알루미늄 증착 필름 대신에 알루미늄 박막(두께 12 ㎛)을 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시트를 제조하였다.
비교예 3
PET 기재 상에 알루미늄을 6 ㎛ 증착하여 얻은 알루미늄 증착 필름을 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시트를 제조하였다.
비교예 4
PET 기재 상에 알루미늄을 20 ㎛ 증착하여 얻은 알루미늄 증착 필름을 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시트를 제조하였다.
시험예 1. 기체 및 수분 투과도 측정
상술한 바와 같이 제조된 실시예 및 비교예 각각의 기체 및 수분 차단 정도를 평가하기 위하여, 실시예 및 비교예 각각에 대해 KCL(한국건설생활환경시험연구원)로부터 산소 투과도, 이산화탄소 투과도, 질소 투과도, 수분 투과도 및 라돈 투과도를 측정하여 그 결과를 표 2에 나타내었다. 산소 투과도의 시험방법은 ASTM F 1927-14이고 이산화탄소 투과도와 질소 투과도의 시험방법은 KS M ISO 2556:2006이고 투습도의 시험방법은 KS M ISO 15106-2:2008을 따랐다.
구분 산소 투과도
cm3/(m2·day)		 이산화탄소 투과도
cm3/(m2·day·atm)		 질소투과도
cm3/(m2·day·atm)		 수분투과도
(g/m2·24h)b 		라돈투과도
(m2/s)
실시예1a 3.0 2.8 1.1 2.4x10-2 5.7x10-12
실시예2a 0.3 1.6 0.3 0.8x10-2 2.2x10-12
비교예1a 18 56 3.4 0.4 1.4x10-11
비교예2a 4.2 12 3.1 7.6x10-2 9.8x10-12
비교예3a 3.2 4.4 1.0 6.4x10-2 8.6x10-12
비교예4a 3.2 2.7 1.1 2.3x10-2 5.9x10-12
a : KCL에서 진행한 성적서
b : (38±2)℃ 100% R.H
표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 1-2와 비교예 1을 비교해 보면 실시예 1-2에 비해 비교예 1에서 산소 투과도, 이산화탄소 투과도, 질소 투과도, 수분 투과도 및 라돈 투과도 모두에서 떨어지는 것을 확인할 수 있다. 이것으로부터 알루미늄 증착 필름층이 기체 및 수분 차단에 유의미하게 영향을 미치는 것을 알 수 있다. 실시예 1과 비교예 2를 비교해 보면 비교예 2에 비해 실시예 1의 경우 기체(산소, 이산화탄소, 질소 및 라돈)와 수분 차단 정도가 더 높은 것을 확인할 수 있다. PET 기재 자체로서도 기체 및 수분 차단성이 있기 때문이며 또한 알루미늄 박막이 찢기거나 파손되면서 틈이 생겨 그 사이로 기체와 수분이 투과하는 것으로 보인다. 이것으로부터 PET 필름에 알루미늄 입자가 증착된 경우가 PET 기재 없이 알루미늄 박막으로만 이루어진 경우보다 차단 정도가 더 높은 것을 확인할 수 있다. 실시예 1과 비교예 3을 비교해 보면 비교예 3에 비해 실시예 1의 경우 기체(산소, 이산화탄소, 질소 및 라돈)와 수분 차단 정도가 유의미하게 더 높은 것을 확인할 수 있다. 이것으로부터 알루미늄 입자의 증착 두께가 8 ㎛ 미만인 경우 차단 정도가 크게 떨어짐을 알 수 있다. 실시예 1과 비교예 4를 비교해 보면 차단 정도가 유의미하게 차이나지 않음을 확인할 수 있다. 이것으로부터 알루미늄 입자 증착 두께가 16 ㎛을 초과하는 경우에는 증착량이 증가하더라고 차단 정도에는 크게 영향을 주지 않음을 알 수 있다. 또한 실시예 1에 비해 실시예 2에서 기체 및 수분 차단 정도가 더욱 향상된 것을 확인할 수 있다. 이것으로부터 그래핀이 더 포함된 알루미늄 증착 필름층을 갖는 시트ㅇ 기체 및 수분 차단 정도를 향상시키기 위해 PET 기재 필름에 알루미늄 입자를 두껍게 증착시키는 것보다 그래핀을 추가하는 것이 더 효과적임을 알 수 있다.
시험예 2. 라돈 확산 계수 평가
(실시예 1)
상술한 바와 같이 제조된 실시예 1의 라돈 확산 계수를 ISO/TS 1665-13의 방법C에 따라 측정하였다. 측정 장치는 라돈 모니터 RDA 200(N12), 마이크로미터(N11), 실험실 온도는 21 ± 2℃, 습도는 38% ± 4%, 상하부 컨테이너 사이의 압력차는 0 Pa 이다.
시트 시편(직경 160mm)을 2개의 콘테이너에 두었다. 라돈 발생원과 연결된 하부 컨테이너에서 시편을 통해 상부 컨테이너로 라돈이 확산된다. 시편 내 농도 프로파일이 정상 상태일 때 상부 컨테이너에서 라돈 농도를 측정하였다. 상부 컨테이너의 라돈 증가에 대한 알려진 시간 종속 곡선으로부터 라돈 확산 계수를 계산하였다. 본 테스트 방법은 1998.08.06에 state office for nuclear safety에 승인 받았다. 측정 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
라돈 확산 계수 D(m2/s)
평균값 불확실성
5,7. 10-12 ± 0,5. 10-12
상기 측정된 라돈 확산 계수 D를 이용하여 라돈 확산 길이 l, 라돈 저항성 R Rn , 라돈 투과율 T Rn 를 구하였다.
Figure 112018073857519-pat00001
실시예 1에 따라 제조된 시트는 라돈 확산 길이 l은 1,65.10-3m, 라돈 저항성 R Rn 은 529 Ms/m이고, 라돈 투과율 T Rn 은 1,89.10-10m/s를 나타내어 라돈 기체 차단성이 우수한 것을 확인할 수 있다.
(실시예 2)
상술한 바와 같이 제조된 실시예 2의 라돈 확산 계수를, 실시예 1에서 제조된 시트에 수행한 동일한 방법으로 측정하여 그 결과를 표 4에 나타내었다.
라돈 확산 계수 D(m2/s)
평균값 불확실성
2,2. 10-12 ± 0,2. 10-12
상기 측정된 라돈 확산 계수 D를 이용하여 라돈 확산 길이 l, 라돈 저항성 R Rn , 라돈 투과율 T Rn 를 구하였다.
Figure 112018073857519-pat00002
실시예 2에 따라 제조된 시트는 라돈 확산 길이 l은 1,02.10-3m, 라돈 저항성 R Rn 은 2453 Ms/m이고, 라돈 투과율 T Rn 은 4,08.10-10m/s를 나타내어 라돈 기체 차단성이 우수한 것을 확인할 수 있다.
시험예 3. 접합 인장 성능평가
다층 시트는 동결융해, 진동, 구조물 거동 등에 의해 균열이 발생될 수 있으며, 이러한 균열 거동에 의해서 시트에 찢김 혹은 파단이 발생하게 되며, 특히 시트와 시트 사이의 접합부는 이와 같은 영향에 대해 일반부에 비해 취약하다. 사용성 및 내구성에 큰 위협을 받게 됨으로 이에 대한 성능평가를 실시하였다.
상술한 바와 같이 제조된 실시예 1-2와 비교예 1-4 각각의 접합 인장 강도를 비교하기 위하여, 실시예 1-2와 비교예 1-4 각각에 대해 KCL(한국건설생활환경시험연구원)로부터 접합 인장 강도를 평가하여 표 5에 나타내었다. 시험방법은 KS F 4911-2007을 따랐다.
구분 접합인장강도(N/mm2)
실시예1 28.19
실시예2 30.28
비교예1 23.8
비교예2 22.2
비교예3 26.8
비교예4 17.5
실시예 1-2와 비교예 1을 비교해 보면, 알루미늄 증착 필름층이 없는 비교예 1이 접합인장강도가 더 낮은 것을 알 수 있다. 이것으로부터 실시예 1-2 시트가 비교예 1보다 내구성이 더 좋은 것을 확인할 수 있다.
실시예 1과 비교예 2를 비교해 보면, 비교예 2가 실시예 1과 동일한 두께의 알루미늄층을 가짐에도 불구하고 실시예 1에 비해 접합인장강도가 더 낮은 값을 가지는 것을 확인할 수 있다. 이것으로부터 PET 필름에 알루미늄 입자가 증착된 경우가 PET 기재 없이 알루미늄 박막으로만 이루어진 경우보다 내구성이 우수한 것을 알 수 있다.
실시예 1과 비교예 3을 비교해 보면, 비교예 3이 실시예 1에 비해 접합인장강도가 소폭 낮은 값을 가지는 것을 확인할 수 있다. 이것으로부터 알루미늄 증착 두께가 16 ㎛를 미만인 경우에는 내구성도 다소 떨어지는 것을 알 수 있다.
실시예 1과 비교예 4를 비교해 보면, 비교예 4가 실시예 1보다 알루미늄 증착 두께가 더 두꺼움에도 불구하고 실시예 1에 비해 접합인장강도가 더 낮은 값을 가지는 것을 확인할 수 있다. 이것으로부터 알루미늄 증착 두께가 16 ㎛를 초과하는 경우에는 기체와 수분 차단의 증가폭은 크지 않으면서도 오히려 내구성은 떨어지는 것을 알 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시예, 비교예 및 시험예를 살펴보았다. 본 발명의 실시예, 비교예 및 시험예를 통하여 구체적으로 설명하였으나 이는 본 발명을 제한하기 위한 것은 아니며 단지 본 발명을 입증하기 위한 것이다. 따라서 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 고분자 필름의 상면에 다수의 알루미늄 입자가 증착된 알루미늄 증착 필름층;
    상기 알루미늄 증착 필름층의 하측에 적층되며, SBS 개량아스팔트를 포함하는 제 1 아스팔트층; 및
    상기 알루미늄 증착 필름층의 상측에 적층되며, SBS 개량아스팔트를 포함하는 제 2 아스팔트층을 포함하고,
    상기 알루미늄 증착 필름층은 폴리머들이 규칙적으로 배열된 결정 영역과 불규칙적으로 배열된 무정형 영역이 혼합된 고분자 필름의 상면에 다수의 알루미늄 입자가 증착된 구조를 가지고,
    상기 증착된 다수의 알루미늄 입자는 상기 제 1 아스팔트층을 통과하여 상기 고분자 필름의 하면에 흡착된 라돈 기체 입자가 상기 무정형 영역을 지나 상기 고분자 필름을 통과하는 것을 차단함으로써 상기 제 1 아스팔트층을 통과하여 상기 고분자 필름의 하면에 흡착된 라돈 기체 입자가 상기 제 2 아스팔트층으로 확산되는 것을 억제하며,
    상기 알루미늄 증착 필름층 2 ~ 6 중량부, 상기 제 1 아스팔트층 38 ~ 48 중량부, 및 상기 제 2 아스팔트층 38 ~ 48 중량부를 포함하고,
    상기 알루미늄 증착 필름층은 고분자 필름 1 ~ 3 중량부 및 알루미늄 1 ~ 3 중량부를 포함하고,
    상기 고분자 필름의 상면에 상기 다수의 알루미늄입자가 증착되는 두께는 8 ~ 16 ㎛인 것을 특징으로 하는 다층 구조의 라돈 차단 시트.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 아스팔트층과 상기 제 2 아스팔트층 각각은 아스팔트 30 ~ 33 중량부, 칼슘카보네이트 4 ~ 8 중량부, 및 SBS 고분자 4 ~ 7 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 구조의 라돈 차단 시트.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 알루미늄 증착 필름층의 하면에 적층되는 부직포층을 더 포함하고,
    상기 제 1 아스팔트층은 상기 부직포층의 하면에 적층되며,
    상기 부직포층은 상기 알루미늄 증착 필름층 2 ~ 6 중량부에 대하여 3 ~ 5 중량부인 것을 특징으로 하는 다층 구조의 라돈 차단 시트.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 아스팔트층의 하면에 규사가 도포되어 형성된 규사층을 더 포함하고,
    상기 규사층은 상기 알루미늄 증착 필름층 2 ~ 6 중량부에 대하여 7 ~ 9 중량부인 것을 특징으로 하는 다층 구조의 라돈 차단 시트.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 고분자 필름은 PET(Poly(ethylene terephthlate)), OPP(oriented polypropylene), CPP(Casting polypropylene), PP(polypropylene) 중에서 선택되는 어느 하나의 고분자 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 다층 구조의 라돈 차단 시트.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 알루미늄 증착 필름층은 상기 고분자 필름에 코팅되는 그래핀 복합체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 구조의 라돈 차단 시트.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 그래핀 복합체는 액상의 폴리머에 그래핀을 분산시킴으로써 형성되는 그래핀 폴리머 복합체 물질로 이루어지고,
    상기 폴리머는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 페놀노볼락형 에폭시 수지, 및 크레졸노볼락형 에폭시수지, tert-부틸 카테콜형 에폭시수지, 나프탈렌형 에폭시수지, 글리시딜아민형 에폭시수지, 비페닐형 에폭시수지, 선형지방족에폭시수지, 지환식에폭시수지, 복소환식 에폭시수지, 스피로환 함유 에폭시수지, 시클로헥산디메탄올형 에폭시수지, 트리메틸올형 에폭시수지, 및 할로겐화 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 다층 구조의 라돈 차단 시트.
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