KR20230143828A - 라돈 차폐를 위한 기능성 도료 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예에 따른 라돈 차폐를 위한 기능성 도료는, 에멀젼 수지(Emulsion resin) 10 내지 70 중량부; 및 실리카(Silica) 30 내지 65 중량부와, 클레이화합물(Clay compound) 30 내지 65 중량부 및 양이온성 고분자 1 내지 10 중량부를 혼합하여 구성된 복합재료 5 내지 40 중량부;를 포함한다.
본 발명은 아크릴 에멀젼 수지에 실리카, 클레이화합물 또는 팽창흑연 및 양이온성 고분자를 혼합하여 구성된 복합재료를 포함하는 기능성 도료를 제조함으로써 건축자재 또는 건축물에서 발생될 수 있는 라돈을 효과적으로 차폐할 수 있다.
또한, 본 발명은 아크릴 에멀젼 수지에 복합재료가 효과적으로 분산된 형태를 이룸으로써 라돈을 차폐할 수 있음은 물론, 방수, 향균, 난연 등에 따른 건축물의 수명을 연장시키고, 건축물을 이용하는 이용자들의 건강에 크게 기여할 수 있어 쾌적한 주거문화 환경을 조성할 수 있게 된다.
본 발명은 아크릴 에멀젼 수지에 실리카, 클레이화합물 또는 팽창흑연 및 양이온성 고분자를 혼합하여 구성된 복합재료를 포함하는 기능성 도료를 제조함으로써 건축자재 또는 건축물에서 발생될 수 있는 라돈을 효과적으로 차폐할 수 있다.
또한, 본 발명은 아크릴 에멀젼 수지에 복합재료가 효과적으로 분산된 형태를 이룸으로써 라돈을 차폐할 수 있음은 물론, 방수, 향균, 난연 등에 따른 건축물의 수명을 연장시키고, 건축물을 이용하는 이용자들의 건강에 크게 기여할 수 있어 쾌적한 주거문화 환경을 조성할 수 있게 된다.
Description
본 발명은 라돈 차폐를 위한 기능성 도료에 관한 것이다.
일반적으로, 라돈(Re-222)은 지구상에서 발견된 약 70여 가지의 자연방사능 물질 붕괴시 생성되는 물질로서, 무색, 무미, 무취의 성질을 가진 기체로써 사람의 어떠한 감각 기관으로도 감지가 불가능하다.
그리고, 표준 온도 압력에서 라돈은 비활성기체의 성질을 지니며, 밀도는 9.73㎏/㎥로 지구 대기(해수면에서 밀도 1.217㎏/㎥)의 약 8배에 해당한다. 이로 인해 라돈은 상온에서 제일 밀도 높은 비활성기체이다. 라돈의 끓는점은 -61.8℃이며, 녹는점은 -71℃이고 녹는점에서 노란색 방사성 발광을 시작하며, 액화 공기의 온도인 -195℃에서는 홍색 빛을 내게 된다.
이러한 라돈은 폐암 발병의 위험이 있는 알파선을 방출하는 가스 상의 물질에 해당하기 때문에 지하실, 아파트, 다중 이용시설을 포함한 모든 지하 및 지상 구조물 및 건물의 경우 높은 농도로 존재할 가능성이 있다.
따라서, 이런 종류의 구조물 또는 건물에서는 주기적으로 라돈 농도를 측정하는 것이 필요하다고 할 수 있다. 특히 시멘트 콘크리트의 가옥 구조가 주류를 이루고 있는 현 상황에서 건축용 골재나 건자재 또는 시멘트 콘크리트에서 라돈이 방출되고 있는바, 새집증후군(sick house syndrome) 이외에 오래된 실내 주거환경에서도 라돈 방사선 방출에 의하여 보건환경은 심각하게 위협받고 있다.
실내 공기질 중에서 라돈의 농도는 "다중 이용시설 등의 실내 공기질 관리법"을 근거로 하여 4 pCi/L를 관리 기준으로 정한 바 있으며, 한국 원자력 안전기술원(KINS)은 전국 3,866 가구를 대상으로 실내공기의 라돈가스 농도를 측정한 결과 3.4%가 환경부의 실내 공기질 기준치를 초과했다고 밝혔다.
또한, 서울 지하철 승강장 및 대합실 44곳을 경희대 대기오염연구실(김동술 교수님팀)에서 측정한바 승강장 가운데 5곳과 대합실 중 4곳이 기준치를 초과하였다. 따라서 라돈 농도가 높게 측정된 겨우 라돈 방출률에 근거한 라돈 저감화 시공이 요구된다고 할 수 있다.
현재 국내에서 사용하고 있는 실내에서의 라돈 저감화 방법에는, 건물의 틈새를 통하여 들어오는 라돈 가스를 막기 위하여 실링제로서 틈새를 막거나 자주 환기를 시키는 방법 또는 먼지에 부착되어 흡입되는 라돈 가스를 라돈자핵종의 제거효율이 높은 공기 정화기로써 줄이는 방법 등이 있다.
이러한 건축물에서 발생될 수 있는 라돈의 방사율을 차폐 또는 차단하거나, 줄일 수 있는 도료에 대하여 종래에는 다음과 같은 다양한 기술들이 개시되었다.
종래기술 1. 국내 등록특허공보 10-0454753호(공고일자 2004.11.05.)
상기 종래기술 1은 견운모질 고령토를 물리·화학적으로 처리하여 시멘트 첨가제로 사용하기 위한 것으로, 완성된 시멘트 고화체 표면으로부터 방출되는 라돈의 방출율을 억제하기 위한 미분말 세라믹활성탄 형태의 라돈방사선 차단제에 관한 기술이다. 이에 따라, 본 발명품을 첨가하여 경화된 시멘트 고화체는 라돈가스 방출율 억제 효과 외에 방수, 항균 및 유해물질의 흡착·분해 기능은 물론 압축강도가 증가되는 부수적인 효과가 있다.
종래기술 2. 국내 등록특허공보 10-0605004호(공고일자 2006.07.28.)
상기 종래기술 2는 일라이트 담체 25∼45중량%, 수성 에멀젼 부틸아크릴/스티렌 공중합체 8∼15중량%, 이산화티탄 5∼15중량%, 분산제 0.1∼1중량%, 증점제 0.1∼0.6중량%, 소포제 0∼0.3중량% 및 잔량의 물로 이루어진 수용성 도료 조성물에 관한 것이다. 이러한 수성 도료 조성물은 일라이트 담체 특히, 나노은이 치환된 일라이트 담체 및 일라이트 단독으로 이루어진 일라이트 담체의 혼합형태를 도료에 이용함으로써, 일라이트 담체로 인한 항균탈취력의 지속성이 우수하고 시공이 간편할 뿐만 아니라, 이산화티탄의 성분으로 인한 라돈 방사선의 차단효과를 향상시킨 것으로서, 적용용도에 따라 그의 혼합비율을 최적화시켜 공동주택용, 산업용, 준주거용 및 의료시설용 친환경마감재로서 유용하게 활용될 수 있다.
종래기술 3. 국내 등록특허공보 10-1284028호(공고일자 2013.07.09.)
상기 종래기술 3은 방사성 물질을 제거하는 일라이트를 이용한 기능성 도료에 관한 것으로, 실리콘 중합물과 물을 이용하여 바인더를 제조하고, 일라이트를 200 메쉬(mesh) ~ 300 메쉬(mesh)의 크기 분말로 만든 후, 상기 바인더와 일라이트 분말을 일정 비율로 교반하여 제조된다. 이에 따라, 유기 물질 사용으로 인한 포름알데히드, Voc 등 유해 물질 배출이 전혀 없는 효과가 있는 것이다. 또한, 탈취제거가 용이하고, 곰팡이가 발생하지 아니하며, 아토피를 방지할 수 있고, 습기 건조가 용이하며, 특히 세슘 및 요드와 같은 방사능 물질을 흡착및 분해하여 방사능에 의한 거주자의 피해를 방지하여 건강에도 좋은 효과가 있는 것이다.
종래기술 4. 국내 공개특허공보 10-2008-0104768호(공고일자 2008.12.03.)
상기 종래기술 4는 콘크리트 벽면을 도장하는 도장방법과 그 도장층에 관한 것으로 특히, 하·중·상도로 층을 이루면서 도장을 하되, 각 층에 적정하게 고밀도이며 치밀한 입자와 구성요소들을 투입하여 콘크리트 벽면에서 방출되는 라돈 방사능을 근원적으로 차단하는 라돈 방사선 차단 도장방법과 그 도장층에 관한 것이다. 따라서, 다중이용시설을 포함한 실내에서의 라돈 저감화 방법으로 시멘트를 이용한 구조물, 건축물, 특히 아파트, 지하철 승강장 등에서 표면으로부터의 라돈가스 방출을 억제하는 효과에 따른 국민의 폐암 발생율을 낮추게 됨은 물론 방수, 항균 등에 따른 건축물의 수명을 연장하고 쾌적한 주거문화를 창출하는 등의 부수적인 효과를 가져온다.
종래기술 5. 국내 등록특허공보 10-2148799호(공고일자 2020.08.27.)
상기 종래기술 5는 라돈 차단 도료의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 전기분해조의 +극은 직경 2cm, 길이 20cm 아연봉과, -극은 직경 2cm, 길이 20cm 황동봉에 연결시키고, 상기 +극의 아연봉과 -극의 황동봉 간격을 10cm로 위치시키고, 전류를 5볼트, 15암페아로 고정시킨 다음, 폴리졸로서 초산비닐 공중합 에멀젼 접착제(PVAc Emulsion Adhesive) 1,000g, 초산비닐수용성바인더로서 폴리비닐 알코올(PVA) 1,000g, 산화방지제로 하이드로퀴논 1~3g과 염산 5g을 혼합한 폴리졸초산비닐바인더조성물을 전기분해조의 전해조에 투입하고 전기분해시키면, +극의 아연봉과 -극의 황동봉을 완전히 용해시켜 전기분해하면, 아연봉과 황동봉은 나노입자로 되어 이온형태로 된 나노황동아연폴리졸초산비닐수지조성물을 제조하여 준비한 후에, 상기에서 제조된 나노황동아연폴리졸초산비닐수지조성물 1,000g에 400매쉬 백탄 200g, 400매쉬 팽창흑연 150g을 교반기에 넣고 60RPM으로 1시간 교반하여 제조하는 라돈차단 도료의 제조방법에 관한 것이다.
종래기술 6. 국내 등록특허공보 10-1828165호(공고일자 2018.03.22.)
상기 종래기술 6은 상도·중도·하도로 구성되며, 일반적인 우레탄 및 에폭시 수지에 차폐성능이 뛰어난 이소시아네이트 실란, 불소 수지 성분을 배합한 합성수지를 기반으로 하고, 나노파우더 충진제를 함유한 고밀도의 도막을 형성하여 라돈 발생을 억제하거나 차단하는 라돈 차폐용 도막방수재에 관한 것이다. 이에 따라, 자재 및 구조물의 표면을 코팅하여 근본적으로 오염물질이 방출되는 것을 방지하는 기술로 지하철, 지하상가 및 터널 등의 시설물 자체에 적용할 수 있어 라돈 차폐 및 방수기능을 동시에 구현 가능하며, 라돈 기준치가 초과되는 국내 주택의 환경개선으로 거주자의 폐암 발생률을 저감하여 삶의 질을 향상시킬 수 있다.
종래기술 7. 국내 등록특허공보 10-2284929호(공고일자 2021.08.02.)
상기 종래기술 7은 라돈 차단 기능성을 갖는 도료 조성물에 관한 것으로, 구체적으로 폴리아크릴아마이드 및 아타풀자이트의 가교 복합체, 삼산화비스무트, 황산바륨 및 수지 바인더를 포함하는 도료 조성물에 관한 것이다. 이에 따라, 본 발명의 도료 조성물로 건축자재 또는 건축물의 표면에 도막을 형성하면 라돈을 효과적으로 차단할 수 있다. 또한, 본 발명의 도료 조성물은 방사선을 차폐할 수 있는 성분들이 수지 바인더 상에서 잘 분산된 형태를 이룰 수 있어 라돈의 붕괴로 인한 방사선의 차단 또한 가능하고, 이러한 방사선 차폐가 납을 사용하지 않고도 가능하므로 생활 속 라돈으로 인한 피해를 줄이는데 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
한편, 최근에는 건축물의 구성요소 중 가장 기본이 되는 콘크리트에서 라돈이 다량 검출되고 있는 것이 확인되었다. 이렇게 건축자재에서 발생되어 실내에 축적되는 라돈을 줄이기 위해서는 외부 환기를 자주하여 공기 중으로 비산시켜야 하지만 최근 미세먼지로 인해 환기가 어려워 짐에 따라 이 또한 여의치 않은 상황이다.
이러한 상황에서 라돈에 의한 피해를 줄이기 위해서는 건축자재나 건축물로부터 발생되는 라돈을 차단하는 기술의 개발이 필요하다. 본 출원인은 이러한 라돈 문제의 해결수단으로 도료에 주목하였으며, 건축자재나 건축물의 표면 등에 도장하여 라돈을 효과적으로 차단할 수 있는 기능성 도료를 개발하였다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로써, 본 발명의 목적은 다중이용시설을 포함한 건축물에서 발생될 수 있는 라돈을 효과적으로 차폐할 수 있도록 건축자재 또는 건축물의 표면에 도장하여 사용할 수 있는 라돈 차폐를 위한 기능성 도료를 제공하는데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 라돈 차폐를 위한 기능성 도료는, 에멀젼 수지(Emulsion resin) 10 내지 70 중량부; 및 실리카(Silica) 30 내지 65 중량부와, 클레이화합물(Clay compound) 30 내지 65 중량부 및 양이온성 고분자 1 내지 10 중량부를 혼합하여 구성된 복합재료 5 내지 40 중량부;를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 라돈 차폐를 위한 기능성 도료에 있어서, 상기 실리카는 실리카 전구체의 표면에 펄스 UV를 조사하여 실리카 전구체를 개질시켜 이용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 라돈 차폐를 위한 기능성 도료에 있어서, 상기 실리카 전구체는 폴리실록산(Polysiloxane), 폴리카보실란(Polycarbosilane), 알루미늄 아마이드(Aluminum amide) 및 테트라에톡시실란(Tetraethoxysilane; TEOS)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 조합일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 라돈 차폐를 위한 기능성 도료에 있어서, 상기 클레이화합물은 판 형상의 클레이가 적층된 구조를 가지는 무기물일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 라돈 차폐를 위한 기능성 도료에 있어서, 상기 클레이화합물은 벤토나이트(bentonite), 카올리나이트(kaolinite), 마이카(mica), 헥토라이트(hectorite) 및 플루오로헥토라이트(fluorohectorite)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 조합일 수 있다.
본 발명의 다른 태양의 실시예에 따른 라돈 차폐를 위한 기능성 도료는, 에멀젼 수지(Emulsion resin) 10 내지 70 중량부; 및 실리카(Silica) 30 내지 65 중량부와, 팽창흑연 30 내지 65 중량부 및 양이온성 고분자 1 내지 10 중량부를 혼합하여 구성된 복합재료 5 내지 40 중량부;를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 라돈 차폐를 위한 기능성 도료에 있어서, 상기 양이온성 고분자는 폴리에틸렌 이민(polyethyleneimine), 폴리아크릴아마이드(polyacrylamide), 폴리알릴아민 하이드로클로라이드(polyallylamine hydrochloride; PAH), 폴리디아릴 디메틸 암모늄클로라이드(polydiallyl dimethyl ammoniumchloride, PDDA)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 조합일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 라돈 차폐를 위한 기능성 도료에 있어서, 상기 에멀젼 수지는 도료용 바인더로서, 아크릴 에멀젼 수지(Acrylic emulsion resin)일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 라돈 차폐를 위한 기능성 도료에 있어서, 상기 라돈 차폐를 위한 기능성 도료는 수용성 고분자를 더 포함하며, 상기 수용성 고분자는 폴리에틸렌옥사이드(polyethyleneoxide, PEO), 폴리아크릴산(polyacrylicacid, PAA), 폴리메타크릴산(polymethacrylicacid, PMA), 에틸렌 바이닐 알코올(Ethylene Vinylalcohol, EVOH)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 조합일 수 있다.
본 발명은 아크릴 에멀젼 수지에 실리카, 클레이화합물 또는 팽창흑연 및 양이온성 고분자를 혼합하여 구성된 복합재료를 포함하는 기능성 도료를 제조함으로써 건축자재 또는 건축물에서 발생될 수 있는 라돈을 효과적으로 차폐할 수 있다.
또한, 본 발명은 아크릴 에멀젼 수지에 복합재료가 효과적으로 분산된 형태를 이룸으로써 라돈을 차폐할 수 있음은 물론, 방수, 향균, 난연 등에 따른 건축물의 수명을 연장시키고, 건축물을 이용하는 이용자들의 건강에 크게 기여할 수 있어 쾌적한 주거문화 환경을 조성할 수 있게 된다.
이하, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지되어진 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 라돈 차폐를 위한 기능성 도료는, 에멀젼 수지(Emulsion resin) 10 내지 70 중량부; 및 실리카(Silica) 30 내지 65 중량부와, 클레이화합물(Clay compound) 30 내지 65 중량부 및 양이온성 고분자 1 내지 10 중량부를 혼합하여 구성된 복합재료 5 내지 40 중량부;를 포함한다.
즉, 본 발명은 에멀젼 수지(Emulsion resin) 10 내지 70 중량부 및 복합재료 5 내지 40 중량부를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 라돈 차폐를 위한 기능성 도료에 있어서, 상기 실리카는 실리카 전구체의 표면에 펄스 UV를 조사하여 실리카 전구체를 개질시켜 이용될 수 있다.
이러한 펄스 UV는 1000V 내지 5000V의 전압조건에서, 50μs 내지 10,000μs 의 펄스 폭 범위로 인가하는 것이 바람직하다.
펄스 UV는 기존의 UV와 비교할 때, 기존의 UV의 경우 연속적인 파장(CW UV, Contineous Wave UV)을 사용하는 낮은 수준의 일에 해당하는 빛을 오랜 시간 동안 조사하는 방식을 사용하지만, 펄스 UV의 경우, 같은 에너지를 사용하더라도, 초단시간 내에 고도 수준의 일에 해당하는 빛을 조사하여 도료 등 적용하고자 하는 부분에 에너지를 전달하는 것으로서 그 방식에 있어서 경화시간은 물론, 열, 침투력 등에 있어서 차이가 있다.
그리고, 펄스 UV를 사용하는 경우, 초단시간 내에 개질(경화)공정을 수행할 수 있는 점에서 공정의 효율성이 더 증대될 수 있다는 장점이 있다. 그리고, 경화공정에 있어서 고온에서 수행될 필요가 없는 점에서 고온 조건에서 수행됨에 따른 도포하려는 코팅용액의 성질이 변형되는 문제 등을 사전에 예방할 수 있다는 특징이 있다.
또한, 상기 펄스 UV의 파장은 200nm 내지 1000nm이며, 펄스 UV의 인가횟수는 1000회 내지 5000회인 것이 바람직하다.
구체적으로, 펄스 UV를 조사함에 있어서, 전압을 높이게 되면, 조사시간이 단축되고, 조사 횟수가 줄어들 수 있다. 다만, 전압이 5000V를 초과하게 되는 경우, 공정운영면에서 비용과 운영시간적 측면에서 보았을 때, 경제적으로 바람직하지 않은바, 1000V 내지 5000V의 범위에서 펄스 UV를 조사할 수 있다.
그리고, 펄스 UV를 조사할 때, 산소를 포함하는 혼합기체 하에서 펄스 UV를 조사할 수 있는데, 특히 공기 및 기체 분위기에서 상대습도 10% 이상의 조건에서 펄스 UV를 조사할 수 있다.
아울러, 펄스 UV의 인가횟수는 인가하는 전압조건에 따라 달라질 수 있는데, 인가하는 전압이 높을수록 펄스 UV의 인가횟수는 적어질 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 라돈 차폐를 위한 기능성 도료에 있어서, 상기 실리카 전구체는 폴리실록산(Polysiloxane), 폴리카보실란(Polycarbosilane), 알루미늄 아마이드(Aluminum amide) 및 테트라에톡시실란(Tetraethoxysilane; TEOS)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 조합일 수 있다.
또한, 본 발명은 실시하기에 따라, 상기 실리카는 폴리실록산의 표면에 펄스 UV를 조사하여 폴리실록산를 개질시켜 이용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 라돈 차폐를 위한 기능성 도료에 있어서, 상기 클레이화합물은 판 형상의 클레이가 적층된 구조를 가지는 무기물일 수 있다.
즉, 클레이화합물은 에멀젼 수지와 같은 고분자 화합물과 복합구조를 형성하여 보다 효과적인 차폐 특성을 제공하는 조성물로, 구형보다는 종횡비가 큰 판상의 클레이가 적층된 구조의 클레이화합물을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
이러한 종횡비가 큰 클레이화합물은 에멀젼 수지와 같은 고분자 화합물과 보다 강하게 결합하여 기계적 강도를 향상시키고, 차폐 특성을 향상시킬 수 있다. 다만, 종횡비가 과도하게 커지면, 도료의 투명성을 저해시킬 수 있기 때문에 용도를 고려하여 그에 적합한 종횡비를 갖는 클레이화합물을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 종횡비가 작은 클레이화합물은 도료의 경도를 과도하게 증가시켜 외력에 의해 쉽게 깨지는 성질을 증가시킬 수 있기 때문에 바람직하지 않을 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 라돈 차폐를 위한 기능성 도료에 있어서, 상기 클레이화합물은 벤토나이트(bentonite), 카올리나이트(kaolinite), 마이카(mica), 헥토라이트(hectorite) 및 플루오로헥토라이트(fluorohectorite)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 조합일 수 있다.
본 발명의 다른 태양의 실시예에 따른 라돈 차폐를 위한 기능성 도료는, 에멀젼 수지(Emulsion resin) 10 내지 70 중량부; 및 실리카(Silica) 30 내지 65 중량부와, 팽창흑연 30 내지 65 중량부 및 양이온성 고분자 1 내지 10 중량부를 혼합하여 구성된 복합재료 5 내지 40 중량부;를 포함한다.
즉, 본 발명은 다른 태양의 실시예에 따라 복합재료가 에멀젼 수지(Emulsion resin) 10 내지 70 중량부; 및 실리카(Silica) 30 내지 65 중량부와, 팽창흑연 30 내지 65 중량부 및 양이온성 고분자 1 내지 10 중량부를 혼합하여 구성될 수도 있는 것이다.
여기서, 팽창흑연은 가열에 의해 층간이 팽창된 상태이므로 흑연과 비교하여 결정화도가 낮은 특성이 나타나며, 가열에 의해 부피가 팽창되면 일종의 막을 형성하게 되어 본 발명의 라돈 차폐 효과를 높일 수 있게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 라돈 차폐를 위한 기능성 도료에 있어서, 상기 양이온성 고분자는 폴리에틸렌 이민(polyethyleneimine), 폴리아크릴아마이드(polyacrylamide), 폴리알릴아민 하이드로클로라이드(polyallylamine hydrochloride; PAH), 폴리디아릴 디메틸 암모늄클로라이드(polydiallyl dimethyl ammoniumchloride, PDDA)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 조합일 수 있다.
본 발명은 이러한 양이온성 고분자를 이용할 경우, 에멀젼 수지 및 클레이화합물과 혼합되어 정전기적 인력이 발생하게 되기 때문에 보다 치밀한 구조의 복합체를 형성함에 따라 라돈의 차폐 효과를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 라돈 차폐를 위한 기능성 도료에 있어서, 상기 에멀젼 수지는 도료용 바인더로서, 아크릴 에멀젼 수지(Acrylic emulsion resin)일 수 있다.
즉, 본 발명에서 이용되는 아크릴 에멀젼 수지는 치밀한 조직구조를 가지고 있으며 그 결합력이 우수하여 벽면에 도포시 쉽게 떨어지지 않는 바인더이다. 따라서 도색을 위한 도료를 제조할 때에 이러한 바인더가 투입되고 있으며, 다른 사용 용도로는 접착제에도 첨가되어 사용된다. 한편, 본 발명은 전술한 바인더의 점도를 조절하기 위해 물을 혼합하여 사용할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 라돈 차폐를 위한 기능성 도료에 있어서, 상기 라돈 차폐를 위한 기능성 도료는 수용성 고분자를 더 포함하며, 상기 수용성 고분자는 폴리에틸렌옥사이드(polyethyleneoxide, PEO), 폴리아크릴산(polyacrylicacid, PAA), 폴리메타크릴산(polymethacrylicacid, PMA), 에틸렌 바이닐 알코올(Ethylene Vinylalcohol, EVOH)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 조합일 수 있다.
<실시예 1>
폴리실록산(폴리카보실란)의 표면에 약 2500V의 전압조건에서, 펄스 폭이 1000μs인 펄스 UV를 조사하여 폴리실록산을 개질시켰다. 이때, 펄스 UV의 파장은 600nm이며, 펄스 UV의 인가횟수는 2000회이었다.
이와 같이 개질된 폴리실론산 15 중량부와, 팽창흑연 20 중량부, 폴리에틸렌 이민 15 중량부를 혼합하여 복합재료를 제조하였고, 여기에 아크릴 에멀젼 수지 50 중량부 및 물을 혼합하여 라돈 차폐를 위한 기능성 도료를 제조하였다.
<실시예 2>
실시예1과 같은 방법으로 개질된 폴리실론산 15 중량부와, 팽창흑연 15 중량부, 폴리에틸렌 이민 10 중량부를 혼합하여 복합재료를 제조하였고, 여기에 아크릴 에멀젼 수지 60 중량부 및 물을 혼합하여 라돈 차폐를 위한 기능성 도료를 제조하였다.
<실시예 3>
실시예1과 같은 방법으로 개질된 폴리실론산 15 중량부와, 팽창흑연 10 중량부, 폴리아크릴아마이드 10 중량부를 혼합하여 복합재료를 제조하였고, 여기에 아크릴 에멀젼 수지 70 중량부 및 물을 혼합하여 라돈 차폐를 위한 기능성 도료를 제조하였다.
<실시예 4>
실시예1과 같은 방법으로 개질된 폴리실론산 15 중량부와, 클레이화합물 15 중량부, 폴리에틸렌 이민 10 중량부를 혼합하여 복합재료를 제조하였고, 여기에 아크릴 에멀젼 수지 60 중량부 및 물을 혼합하여 라돈 차폐를 위한 기능성 도료를 제조하였다.
<실시예 5>
실시예1과 같은 방법으로 개질된 폴리실론산 15 중량부와, 클레이화합물 10 중량부, 폴리아크릴아마이드 10 중량부를 혼합하여 복합재료를 제조하였고, 여기에 아크릴 에멀젼 수지 70 중량부 및 물을 혼합하여 라돈 차폐를 위한 기능성 도료를 제조하였다.
<비교예 1>
폴리실론산 15 중량부와, 팽창흑연 20 중량부, 폴리에틸렌 이민 15 중량부를 혼합하여 복합재료를 제조하였고, 여기에 아크릴 에멀젼 수지 50 중량부 및 물을 혼합하여 라돈 차폐를 위한 기능성 도료를 제조하였다.
<비교예 2>
팽창흑연 20 중량부, 폴리에틸렌 이민 20 중량부를 혼합하여 복합재료를 제조하였고, 여기에 아크릴 에멀젼 수지 60 중량부 및 물을 혼합하여 라돈 차폐를 위한 기능성 도료를 제조하였다.
<비교예 3>
실시예1과 같은 방법으로 개질된 폴리실론산 5 중량부와, 팽창흑연 15 중량부, 폴리에틸렌 이민 10 중량부를 혼합하여 복합재료를 제조하였고, 여기에 아크릴 에멀젼 수지 80 중량부 및 물을 혼합하여 라돈 차폐를 위한 기능성 도료를 제조하였다.
<비교예 4>
실시예1과 같은 방법으로 개질된 폴리실론산 25 중량부와, 팽창흑연 15 중량부, 폴리에틸렌 이민 10 중량부를 혼합하여 복합재료를 제조하였고, 여기에 아크릴 에멀젼 수지 40 중량부 및 물을 혼합하여 라돈 차폐를 위한 기능성 도료를 제조하였다.
<실험예>
본 발명의 실시예에 따른 라돈 차폐를 위한 기능성 도료의 라돈 차폐 효과를 알아보기 위해, 라돈차폐율 및 도막두께에 대해 측정하고 그 결과를 아래의 표 1에 나타내었다.
| 라돈차폐율(%) | 도막두께 | |
| 실시예 1 | 74.2 | 71 |
| 실시예 2 | 88.3 | 78 |
| 실시예 3 | 72.1 | 76 |
| 실시예 4 | 69.9 | 74 |
| 실시예 5 | 80.4 | 77 |
| 비교예 1 | 38.1 | 72 |
| 비교예 2 | 30.7 | 74 |
| 비교예 3 | 41.5 | 76 |
| 비교예４ | 43.7 | 74 |
본 발명의 실험에 사용한 바탕시편 크기는 150×70×10mm의 시멘트 벽돌을 사용하였고, 시편은 각각 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 5 및 비교예 1 내지 4를 통해 제조된 라돈 차폐를 위한 기능성 도료를 각각 도장하였다. 라돈 방사량 측정시험은 연속 모니터링 측정법으로 소형챔버 내에서 72시간 연속 측정하였으며, 소형챔버 내부는 균일한 온, 습도를 유지하였다. 측정치는 동일한 환경조건하에서 각각 3번의 실험을 하여 측정한 값의 평균치를 취하였다.
라돈 차폐율은 바탕시편의 라돈 방사율을 Co, 각 시험편의 라돈 방사율을 C라고 하였을 때 하기의 수학식을 이용하여 라돈 차폐율을 계산하였다.
수학식 : 라돈 차폐율 = (Co-C)/Co×100%
이와 같이, 상기 표 1과, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예 1 내지 5를 도장한 시험편이 비교예 1 내지 4를 도장한 시험편에 비해 라돈 차폐율 효과가 있는 것을 알 수 있었고, 실시예 2를 도장한 시험편에서 라돈 차폐율이 가장 뛰어난 것을 알 수 있었다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 대한 구체적인 설명은 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어져야 할 것이다.
Claims (9)
- 에멀젼 수지(Emulsion resin) 10 내지 70 중량부; 및
실리카(Silica) 30 내지 65 중량부와, 클레이화합물(Clay compound) 30 내지 65 중량부 및 양이온성 고분자 1 내지 10 중량부를 혼합하여 구성된 복합재료 5 내지 40 중량부;를 포함하는 것을 특징으로 하는
라돈 차폐를 위한 기능성 도료.
- 제 1 항에 있어서,
상기 실리카는 실리카 전구체의 표면에 펄스 UV를 조사하여 실리카 전구체를 개질시켜 이용되는 것을 특징으로 하는
라돈 차폐를 위한 기능성 도료.
- 제 2 항에 있어서,
상기 실리카 전구체는 폴리실록산(Polysiloxane), 폴리카보실란(Polycarbosilane), 알루미늄 아마이드(Aluminum amide) 및 테트라에톡시실란(Tetraethoxysilane; TEOS)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 조합인 것을 특징으로 하는
라돈 차폐를 위한 기능성 도료.
- 제 1 항에 있어서,
상기 클레이화합물은 판 형상의 클레이(clay)가 적층된 구조를 가지는 무기물인 것을 특징으로 하는
라돈 차폐를 위한 기능성 도료.
- 제 1 항에 있어서,
상기 클레이화합물은 벤토나이트(bentonite), 카올리나이트(kaolinite), 마이카(mica), 헥토라이트(hectorite) 및 플루오로헥토라이트(fluorohectorite)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 조합인 것을 특징으로 하는
라돈 차폐를 위한 기능성 도료.
- 에멀젼 수지(Emulsion resin) 10 내지 70 중량부; 및
실리카(Silica) 30 내지 65 중량부와, 팽창흑연 30 내지 65 중량부 및 양이온성 고분자 1 내지 10 중량부를 혼합하여 구성된 복합재료 5 내지 40 중량부;를 포함하는 것을 특징으로 하는
라돈 차폐를 위한 기능성 도료.
- 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 양이온성 고분자는 폴리에틸렌 이민(polyethyleneimine), 폴리아크릴아마이드(polyacrylamide), 폴리알릴아민 하이드로클로라이드(polyallylamine hydrochloride; PAH), 폴리디아릴 디메틸 암모늄클로라이드(polydiallyl dimethyl ammoniumchloride, PDDA)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 조합인 것을 특징으로 하는
라돈 차폐를 위한 기능성 도료.
- 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 에멀젼 수지는 도료용 바인더로서, 아크릴 에멀젼 수지(Acrylic emulsion resin)인 것을 특징으로 하는
라돈 차폐를 위한 기능성 도료.
- 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 복합재료는 수용성 고분자를 더 포함하며,
상기 수용성 고분자는 폴리에틸렌옥사이드(polyethyleneoxide, PEO), 폴리아크릴산(polyacrylicacid, PAA), 폴리메타크릴산(polymethacrylicacid, PMA), 에틸렌 바이닐 알코올(Ethylene Vinylalcohol, EVOH)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 조합인 것을 특징으로 하는
라돈 차폐를 위한 기능성 도료.
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