KR100317711B1 - 석면 제거 조성물 및 방법 - Google Patents
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- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B14/38—Fibrous materials; Whiskers
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/4505—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements characterised by the method of application
- C04B41/455—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements characterised by the method of application the coating or impregnating process including a chemical conversion or reaction
- C04B41/4556—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements characterised by the method of application the coating or impregnating process including a chemical conversion or reaction coating or impregnating with a product reacting with the substrate, e.g. generating a metal coating by surface reduction of a ceramic substrate
-
- A—HUMAN NECESSITIES
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-
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Abstract
물, 약 30 중량% 이상의 무기산 및 약 0.1 내지 약 4 중량%의 암모니아, 알칼리 금속 또는 알칼리토 금속의 테트라플루오로보레이트를 포함하는, 크리소타일 석면-함유 물질을 비-석면 물질로 전환시키는 조성물이 개시되어 있다. 또한, 본 발명의 조성물을 사용하여 석면-함유 물질을 비-석면 물질로 전환시키는 방법이 기술되어 있다.
Description
본 발명은 에너지부(Department of Energy)에 의해 수용된 계약 DE-AC02-76CH00016하에 정부 지원으로 이루어진 것이다. 정부는 본 발명에 대해 특정 권리를 가진다.
본 출원은, 본원과 동시에 출원되었으며 개시내용 전체를 본원에 참고로 인용하는, 공동 양도된 하기 출원에 관한 것이다.
(1) '석면 제거 조성물 및 방법'이란 발명의 명칭의 미국 출원 제08/721,854호(관리번호 8903);
(2) '석면 제거 조성물 및 방법'이란 발명의 명칭의 미국 출원 제08/721,856호(관리번호 9116);
(3) '석면 제거 조성물 및 방법'이란 발명의 명칭의 미국 출원 제08/721,858호(관리번호 9161);
(4) '석면 제거 조성물 및 방법'이란 발명의 명칭의 미국 출원 제08/721,863호(관리번호 9225);
(5) '석면-함유 물질을 처리하기 위한 포움 조성물 및 이를 사용하는 방법'이란 발명의 명칭의 미국 출원 제08/721,857호(관리번호 9166); 및
(6) '석면-함유 물질을 처리하기 위한 부식 억제 조성물'이란 발명의 명칭의 미국 출원 제08/721,853호(관리번호 9130).
크리소타일 석면은, 공유한 산소를 통해 서로에게 결합된 실리카 및 산화/수산화 마그네슘 층이 교대로 있는 사문석(serpentine) 섬유상(fibrous-like) 물질이다.
적어도 부분적으로는 그의 구입성 및 고유의 내화성 및 열적 특성 때문에, 예를 들면 내화 지붕 기와, 음향제어 플라스터(plaster), 내화성 및 단열성 코팅 조성물 등을 비롯한 다양한 건축 제품에 크리소타일 석면이 상업적으로 사용되어 왔다. 본 발명에 의해 처리하기에 적합한 것으로 밝혀진 내화 코팅 조성물의 제조에서는, 소량의 크리소타일 석면을 고정가능한 결합 물질(예를 들면 황산 칼슘 반수화물(hemihydrate)), 및 임의로 다른 물질(예를 들면 버미큘라이트(vermiculite)) 등과 혼합하였다. 이어서, 상기 조성물을 구조물에 적용하여 경화된 석고-함유 코팅을 형성하였다. 예를 들면, 그러한 조성물은 다층 건물에 상당량 사용되어, 석고-함유 조성물이 강철 거더(girder), 바닥 지지판, 콘크리트 데킹(decking) 등에 접착성 코팅으로서 적용되어 화재 시에 건축물의 손상 및 심지어는 가능한 붕괴를 방지하는데 도움을 주는 내화성 및 고온 단열성을 제공하는 것으로 확인되었다.
최근들어 석면은 미국에서 사용억제 물질로서 분류되어 왔다. 연방, 주 및 지방 정부 단체는 석면-함유 건축 자재의 사용 억제 및 폐기를 발표하였다. 미국 환경 보호 단체(U.S. Environmental Protection Agency, 'EPA')는 석면-함유 물질('ACM')을 석면을 1% 이상 함유하는 물질로 규정하였다. 다양한 규제 방법에 따르면, 다양한 안전장치를 사용하여 제거 또는 폭파 작업 중에 작업자가 석면 섬유를 흡입하는 것을 보호한다. 그러한 안전 장치는, 무엇보다도, 작업자들이 승인된 호흡 장치뿐만 아니라 보호 복장을 착용할 필요성, 석면-함유 물질이 제거되어 건축물의 잔재물과 분리되거나 밀폐되는 건축물내 특정 지역에 대한 필요성 및 대기 부유성 석면 섬유가 작업장을 떠나는 것을 방지하기 위해 HEPA 필터가 장착된 특정 장치에 의해 네가티브 압력으로 유지되는 밀폐된 작업장에 대한 필요성을 포함한다. 그러한 작업장의 분리는 공정에 있어서 비용이 많이 들고 시간이 많이 소요되는 부분이다.
일반적으로, 석면-함유 건축 자재를 다루는 종래의 방법은 몇가지 접근 방식이 있다. 한가지 방식은 석면 섬유를 건축 제품에 사용하기 전에 화학적으로 개질시키는 것이다. 이 방법은 예를 들면 플라우어스(Flowers)에게 허여된 미국 특허 제4,328,197호 및 제4,401,636호 및 그레이스파(Graceffa) 등에게 허여된 미국 특허 제4,474,742호에 기재되어 있다.
그레이스파 등(미국 특허 제4,474,742호)은 철이 해로운 성분이라는 가정 하에 석면을 히드록삼산(hydroxamic acid) 및 철 착화제로 처리하여 석면에 존재하는 철을 제거한다. 플라우어스의 특허(미국 특허 제4,328,197호 및 제4,401,636호)에서는, 하나는 석면 섬유를 망간, 크롬, 코발트, 철, 구리 또는 알루미늄, 또는 이들의 혼합물의 약염기/강산 염 또는 강염기/약산 염의 수용액과 접촉시켜 금속-미셀 생성물로 전환시키는 것을 개시한다. 일반적으로, 플라우어스가 고안한 방법은 적절한 염 수용액 중의 석면 섬유의 슬러리를 제조하고, 슬러리에서 석면 섬유를 금속-미셀 섬유로 전환시키고, 금속-미셀 섬유를 슬러리로부터 회수하여, 원하는 섬유-함유 최종 제품을 제조하는 후속 공정에 사용하는 것으로 수행된다.
또하나의 방법은 미리 형성된 석면-함유 건축 자재를 밀봉(encapsulating)함으로써 처리하여 석면 섬유가 대기중에 부유하는 것을 방지하는 것이다. 수지상의 밀봉 코팅 물질은 전형적으로 분사, 브러슁 또는 펴바르기(troweling)에 의해 적용된다. 밀봉 방법 사용시에는 밀봉되는 건축 자재가 물리적으로 손상을 입지 않도록 주의를 기울여야 한다. 밀봉은 밀폐 방법이며, 따라서 건축물이 존재하는 동안 밀봉재가 그 자리에 남게된다.
많은 제거 방법이 제안되었으며, 각각은 그 장단점이 있다. 예를 들면, 건조한 미처리된 석면-함유 물질을 간단히 분쇄 또는 칩(chip)화하고 생성된 분쇄물을 수거하여 폐기하는 방법이 제안되었다. 건식 제거법으로 칭해지는 이 기법은 대기중으로 부유하는 석면 입자에 대한 안전장치를 제공하지 못하기 때문에 일반적으로 규제 단체에서는 허용되지 않는 것으로 여겨진다.
배기 여과 시스템을 도입하여 외부 환경에 대한 오염을 방지하고, 수집된 석면-함유 물질을 저장 및 폐기하기 위한 밀봉된 용기를 사용함으로써, 건식 제거의 문제점을 극복하는 건식 진공 방법이 시도되었다. 이 건식 진공 방법의 단점 중의 하나는, 건조한 건축 자재와 코팅되는 아래 표면 간의 결합이 장치의 진공 성능보다 더 강할 수 있다는 것이다. 그러한 경우, 분쇄 또는 칩화함으로써 석면-함유 물질의 적어도 일부를 제거하는 것이 필요하며, 이것은 상술한 건식 제거 방법과 동일한 한계점을 갖는다.
다양한 건식 제거 기법과 관련된 문제점들을 줄이기 위한 수단으로서 습식 제거 방법이 개발되었다. 습식 제거 방법은 일반적으로 건축 자재를 물 또는 물-계면활성제 용액으로 습윤시켜 연화시킴으로써 그의 제거를 용이하게 하는 것을 수반한다. 습식 제거는 건식 제거에 대한 개선점을 뚜렷이 나타낸다. 그러나, 연화제로서의 물의 사용은, 물은 서서히 침투하고 대부분의 건축 자재들을 완전히는 습윤시키지 못하며 처리되는 표면 위로 그냥 흘러가 버리는 경향이 있기 때문에, 전적으로 만족스럽지는 않다.
과거 수년에 걸쳐, 습식 제거 기법은 보다 효과적인 습윤 및/또는 연화 조성물을 고안함으로써 개선되어 왔다. 그러한 개선된 습식 제거 기법에 관한 최근의 미국 특허로는 예를 들면 어핀(Arpin)에게 허여된 미국 특허 제4,347,150호, 어지너(Erziner)에게 허여된 미국 특허 제4,693,755호 및 미릭(Mirick) 등에게 허여된 미국 특허 제5,258,562호가 포함된다.
상기 어핀의 특허는 2 성분 습윤 시스템을 사용하여 부서지기 쉬운 절연 재료를 습윤시켜 하부 표면으로부터 제거하는 기법을 기술하고 있다. 제1 성분은 양이온성 또는 비이온성 계면활성제와 혼합된 수성 알칼리금속 실리케이트 분산액을 포함하고, 제2 성분은 아크릴계 라텍스와 상기 제1 성분 중의 알칼리 금속 규산염과 반응성인 작용제와의 혼합물을 포함한다. 상기 두 성분은 별도로 저장되며, 사용 직전에 혼합되어 내부에 함유된 개개의 석면 섬유를 밀봉하면서 건축 자재의 제거를 용이하게 하는 제거 조성물을 형성한다. 제거된 물질은 석면-함유 물질로 취급되어야 한다.
상기 어지너의 특허는 기재로부터 석면-함유 물질을 제거하기 위한 습식 방법을 예시하고 있다. 이 특허는, 석면-함유 물질에 셀룰로스성 중합체를 함유하는 조성물을 도포하고, 셀룰로스성 중합체 함유 조성물이 석면-함유 물질로 침투하여 습윤시키는 시간 동안 방치하고, 기계적인 힘에 의해 습윤된 물질을 하부 기재로부터 제거하고, 제거된 물질을 수거하여 폐기하는 것을 개시한다.
미릭 등은, 건축 자재를 조절하여 그의 제거에 도움을 줄 목적으로, 불소산의 알칼리 금속 또는 암모늄 염과 같은 개개의 플루오라이드 이온 공급원을 포함할 수 있는 묽은 산 수용액을 건축 자재에 도포하여 석면 섬유를 부분 전환시킴으로써 석면 섬유-함유 건축 자재를 제거하는 개념에 중심을 두었다. 묽은 산 용액으로 처리된 후의 건축 자재는 추가의 처리 및/또는 폐기를 위해 제거되는 것이 바람직하다. 미릭 등은 또한, 일단 제거된 습윤된 건축 자재는, 이어서, 바람직하게는 가열 및 교반하면서, 모든 석면 물질이 파괴될 때까지 산 용액 욕(浴) 내로 함침시킴으로써 비-석면 물질로 분해할 수 있다고 기대하였다.
습식 제거 기법의 문제점으로는 습윤된 석면-함유 물질의 물리적 제거 및 취급의 필요성이 포함된다. 또한, 제거된 물질은, 그 물질을 비-석면-함유 물질로 폐기하고자 한다면, 추가로 처리하여 잔류 석면 성분을 파괴하여야 한다.
산과 플루오라이드 공급원의 혼합물을 사용하는 미릭 등의 특허에 기술되어 있는 방법에서는, 저장 및 도포 중에, 형성된 용액이 과도한 플루오라이드 유해 가스를 발생하여 도포자에게 건강상의 해로움을 준다. 직업 안전건강청(Occupational Safety and Health Administration, 'OSHA')은 대기 중에서의 불화 수소의 허용가능한 노출 상한치를 3 ppm으로 설정하였다.
최근 몇 년 동안에 석면-함유 건축 자재의 처리 및 취급에 있어서 개선이 있었으며, 추가의 개선을 위한 연구가 계속되고 있다.
발명의 요약
본 발명의 목적은 크리소타일 석면을 분해하여 비-석면 물질을 제공하는 개선된 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또하나의 목적은, 건축물 환경의 일부이며 하부 기재 상에서 지지되는, 크리소타일 석면을 함유하는 석고-함유 시멘트성 건축 자재를 처리하여, 건축 자재를 비-석면 물질(즉, 크리소타일 석면을 1 중량% 미만 함유하는 물질)로 전환시키는 개선된 조성물 및 방법을 제공하는 것이다.
또하나의 목적은 석고, 크리소타일 석면 및 임의로 다른 성분, 예를 들면 버미큘라이트와 같은 다공성 응집체를 함유하는, 건축 구조물의 일부인 건축 자재를 처리하여, 건축 자재를 그의 하부 기재로부터 제거하지 않고 또한 건축 자재의 물리적 일체성(integrity) 및 절연성을 실질적으로 해치지 않으면서 비-규제 물질로 전환시키는 것이다.
또하나의 추가의 목적은, 저장 및 사용 중에 상기 OSHA 제한치 이상의 불화 수소 가스를 발생하지 않고도 상기 언급한 목적을 만족하는 처리 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 상기 및 기타 목적 및 잇점은 크리소타일 석면 물질을 비-석면 물질로 전환시키는 본 발명의 조성물 및 방법에 의해 달성된다. 본 발명의 조성물은 물, 고농도의 무기산, 무기산 염 또는 이들의 혼합물, 및 촉매량의 알칼리 금속, 알칼리토 금속 또는 암모늄 테트라플루오로보레이트의 특정 혼합물을 포함한다. 본 발명의 조성물은, 처리할 자재 중에 함유된 크리소타일 석면의 중량부당 처리 조성물 약 8 내지 20 중량부의 흡수를 허용하도록 건축 자재에 적용된다.
본 발명은 석면의 크리소타일(chrysotile) 형태('크리소타일 석면')를 비석면 물질로 분해하는 (이때 크리소타일 석면은 석고-함유 시멘트성 복합체의 한 요소이다) 조성물 및 방법, 특히 지지 구조체에 결합된 복합체 재료에 존재하는 크리소타일 석면의 제자리(in-place) 분해 방법 및 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 크리소타일 석면 섬유를 함유하는 석고-함유 시멘트성 물질을 처리하여 비-석면 물질로 전환시키고자 하는 것이다. 본 발명은 특히, 내화성 및 내열성을 제공하고 기재 상에서 일체성과 내화성 및 내열성을 유지하는 석면-부재(free) 코팅을 제공하기 위해 건축물의 강철 빔, 데킹 등과 같은 구조 요소에 미리 코팅으로서 적용되어 있는 석고계 건축 자재에 함유된 크리소타일 석면 섬유를 분해하는데 유용하다. 마지막으로, 본 발명은 저장 또는 사용 조건하에서 유해한 불화 수소의 발생 없이 크리소타일 석면 섬유를 분해할 수 있는 조성물을 제공한다.
본 발명은, 이하에서 상세히 설명하는 바와 같이, 고농도의 무기산, 무기산 염 또는 이들의 혼합물 및 촉매량의 플루오로보레이트 염의 수용액 또는 분산액인 처리 조성물에 관한 것이다.
본 발명 조성물의 산 성분은 임의의 강 무기산 또는 무기산 염 또는 이들의 혼합물 중에서 선택할 수 있다. 산 성분은 약 2.5, 바람직하게는 약 2.2 이하의 pKa 값을 가져야 한다. 또한 산 성분은 본 발명 조성물을 형성하기 위해서는 물에 매우 가용성이어야 한다. 바람직한 무기산으로는 예를 들면 황산, 질산, 염산, 인산 및 이들 산의 혼합물이 포함된다. 가장 바람직한 산은 인산이다. 인산이 산 성분으로 사용되는 경우, 인산은 총 산성분의 약 20 중량% 이하의 소량의 다른 무기산과 함께 사용될 수 있다. 또한, 소량 (산 성분의 약 5 중량% 이하, 바람직하게는 약 2 중량% 이하)은 유기산 형태일 수 있다. 바람직한 무기산 염은 예를 들면 중황산 암모늄 및 알칼리 금속 등과 같이 반(half) 산 염이다. 가장 바람직한 염은 반 산의 암모늄 염이다.
산 성분은 본 발명 조성물에서 수성 시스템 중의 산의 포화점까지 처리 조성물의 중량을 기준으로 약 30 중량% 이상의 고농도로 사용된다. 산 성분이 처리 조성물 총량을 기준으로 약 30 중량% 내지 약 45 중량%의 양으로 존재하는 것이 바람직하다.
본 발명의 처리 조성물은 암모니아, 알칼리 금속 또는 알칼리토 금속의 보론 테트라플루오라이드 염 하나 이상을 함유하여야 한다. 바람직한 염은 알칼리 금속 테르라플루오로보레이트, 보다 구체적으로는 소듐 테트라플루오로보레이트이다. 보론 테트라플루오라이드 염은 이하에 기술한 양으로 본 발명의 수성 처리 조성물에 가용성이어야 한다. 상술한 보론 테트라플루오라이드 염을 가진 처리 조성물을 저장 및 사용하여, 석면-함유 건축 자재를, OSHA 기준치로 예시된 바와 같이 상업적 용도에서 허용되지 않는 양의 유해 불화물 가스의 생성 없이, 건축물 환경에서 그대로, 비-석면 물질로 변화시킬 수 있음을 뜻밖에도 발견하였다. 이것은, 종래의 석면 처리 조성물이 단순한 불화물 염, 예를 들면 불화 나트륨, 불화 암모늄 또는 중불화 암모늄을 함유하고 산성 수성 시스템에서 불화 수소를 함유하여 사용시 다량의 불화 수소 가스를 빠르게 생성하여 방출함으로써 작업장을 위험하게 하는 것에 비해 크게 개선되었음을 나타낸다.
본 발명의 처리 조성물 중의 테트라플루오로보레이트 염의 양은 산의 농도에 비해 매우 소량이다. 테트라플루오로보레이트 염의 농도는 처리 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0.1 중량% 내지 약 4 중량% 범위이어야 하며, 약 0.5 중량% 내지 약 2 중량%의 농도가 바람직하다. 본 발명의 테트라플루오로보레이트 염은, 처리할 석고-함유 시멘트성 건축 자재 중의 크리소타일 석면을 전환시켜 건축 구조물의 일부로서 그 장소에 그대로 남을 수 있는 비-석면 물질(즉, 1 중량% 미만의 석면을 함유하는 비-규제 물질)을 생성하게 하는 촉매 효과를 제공하는 것으로 밝혀졌다.
본 발명에 제한을 두려는 것은 아니지만, 본 발명의 조성물은 크리소타일 석면과 접촉하면 촉매량의 테트라플루오로보레이트 염이 소량의 불화 수소를 생성하고 이것은 즉시 처리할 자재 중에 함유된 크리소타일 석면 중의 규소 원자와 반응함으로써 소비된다고 여겨진다. 이 반응은 또한 추가의 규소 원자와의 즉각적인 반응을 허용하는 속도로 불화 수소를 생성하여, 실질적으로 모든 크리소타일이 비-규제 물질로 전환되고 불화 수소 가스가 대기 중으로 실질적으로 전혀 손실되지 않는다. 뜻밖에도, 본 발명의 테트라플루오로보레이트 염 함유 조성물은 저장시 과량의 불화 수소를 생성하지 않으며, 크리소타일 석면과 접촉될 때 HF 가스의 생성을 직접 또는 간접적으로 허용하지 않는다는 것이 밝혀졌다. 이러한 이유로, 단지 소량, 본질적으로는 촉매량의 플루오로보레이트 염 성분이 처리 조성물에 사용될 필요가 있다.
종래의 석면 처리 조성물에 사용하는 것으로 제시되어 온 단순한 불화물 염, 예를 들면 불화 암모늄, 중불화 암모늄, 불화 나트륨, 중불화 나트륨, 불화 칼륨, 중불화 칼륨, 불화 리튬 및 불화 세슘은 일반적으로 본 발명에 사용하기에는 적합치 못하다. 그러한 단순한 염은 산의 존재하에 급속한 가수분해를 일으켜 안전상의 위험을 제공하는 불화 수소 가스를 다량 발생하여, 상업적 용도에는 적합치 않은 작업장을 만드는 것으로 밝혀졌다. 종래 기술의 이러한 단점은 본 발명의 처리 조성물에 의해서는 피해지며, 이로써 단지 적절한 주의만으로 이들을 취급할 수 있게 된다.
본 발명의 처리 조성물은 처리할 자재 중의 크리소타일 석면의 중량 부 당 약 8 내지 20 중량부, 바람직하게는 9 내지 15 중량부의 수성 처리 조성물을 적용하는 임의의 방법으로 크리소타일 석면 함유 시멘트성 코팅에 쉽게 적용될 수 있다. 적용량은 자재 중에 초기에 존재하는 크리소타일 석면의 양, 처리 조성물 중의 산의 농도 및 처리 자재의 두께 및 흡수능에 의존할 것이다. 정확한 양은 소규모의 적용 및 시험에 의해 쉽게 결정할 수 있다.
건축물 또는 처리장에 대한 추가의 점유기간을 계획한다면, 본 발명의 처리 조성물은 처리될 자재가 결합되는 위치 및/또는 그 부근의 금속성 기재 물질(예를 들면, 강철 빔, 아연 도금된 주름진 데킹, 강철 파이프 등)의 부식을 억제할 작용제를 추가로 함유하여야 한다. 본 발명의 산성 처리 조성물의 일부로 사용할 때 몇몇 특정 물질이 다양한 금속에 대한 부식 억제제로서 유용한 것으로 밝혀졌다. 이들 작용제, 및 크로소타일 석면을 분해하여 비-석면 물질을 형성하는 상술한 산성 처리 조성물 내로의 이들의 혼입, 및 석면-함유 시멘트성 물질을 비-규제 물질로 전환시키는 것의 유용성은 '석면-함유 물질을 처리하기 위한 부식 억제 조성물'이란 발명의 명칭으로 본원과 동시 출원하여 동시계류 중인 미국 특허 출원 제08/721,853호(관리번호 9130)에 자세히 기술되어 있으며, 이의 개시내용 전체를 본원에 참고로 인용한다.
본 발명의 방법은, 크리소타일 석면-함유 물질을, 예를 들면 광학 현미경, X-선 회절법 또는 다른 통상의 방법으로 측정시에, 있다면 아주 소량의 크리소타일 석면을 함유하는 물질로 전환시킨다. 생성된 처리 물질은 생성된 물질의 전체 구조물 중에 1% 미만의, 보통은 0.5% 미만의 크리소타일 석면을 함유한다. 따라서, 본 발명의 조성물로 처리된 물질은, 통상의 수단으로 안전하게 취급할 수 있는 비-규제 석면-비함유 물질에 대한 미국 정부 기준치를 만족하는 제품을 생성한다. 또한, 뜻밖에도, 본 발명의 조성물 및 방법은 시멘트성 물질의 분해를 야기하지 않고도 이러한 분해를 제공하며, 이로써 이들 물질이 그 장소에 그대로 남아 초기에 설정한 내화성 등의 기능을 계속 제공할 수 있게 한다.
시멘트성 물질에 함유된 크리소타일 석면은, 그 장소에서 및 시멘트성 물질의 일부분으로서, 실질적으로 완전히 비-석면 제품으로 분해된다. 전형적으로, 크리소타일 섬유의 약 85% 이상, 바람직하게는 약 90% 이상이, 시멘트성 물질의 분해없이, 본 발명의 조성물 및 방법에 의해 분해되어 비-규제 안전 제품을 제공하며, 따라서 시멘트성 물질을 제거할 필요가 없으며 시멘트성 코팅 물질의 물성이 떨어지지 않는다.
본 발명에 따르면, 크리소타일 석면 섬유의 분해를 달성하기 위해 필요한 것은, 예를 들면 자재에 처리 조성물을 분사 또는 브러슁함으로써, 석면 섬유를 함유하는 자재를 처리 조성물로 습윤시키는 것이 전부이다. 이것은, 거더, 빔 및 바닥 지지판 상에 코팅된 내화재와 같은 석면-함유 건축 자재의 경우, 바람직하게는 건축물 환경에서 그대로, 처리 조성물을 용액, 분산액 또는 겔 또는 포움(예를 들면, 약 1분 이상 동안, 바람직하게는 약 60분 이상 동안 안정한 포움)의 형태로 석면-함유 자재 상에 직접 분사함으로써 수행될 수 있다. 처리 조성물은 전형적으로 건축 자재내로 침투하여 그 안의 함유된 석면 섬유와 접촉하게 될 것이므로 석면-함유 자재를 파쇄할 필요는 없다. 처리 조성물이 건축 자재 내로 침투하는 속도를 증가시키는 것이 바람직한 경우, 하나 이상의 습윤제를 처리 조성물에 가할 수 있다. 예를 들면, 선형 알킬 설포네이트, 소듐 라우릴 설페이트, 폴리알콕시 카복실레이트와 같은 음이온성 계면활성제, 또는 알콜 알콕실레이트, 알킬 페놀 에톡실레이트, 폴리옥시에틸렌 에스테르 및 폴리알킬렌 옥사이드 블록 공중합체와 같은 비이온성 계면활성제를, 통상적인 양, 예를 들면 조성물의 총 중량을 기준으로 약 5 중량% 이하의 양으로 처리 조성물에 가하여, 처리 조성물이 전축 자재에 침투하는 속도 및 석면 섬유의 생성 습윤도를 증가시킬 수 있다. 그러나, 대부분의 경우 추가의 습윤제 없이 처리 조성물 만으로 탁월한 습윤이 달성된다.
본 발명의 처리 조성물은, 시멘트성 건축 자재의 중량을 기준으로, 상기 조성물의 약 100 내지 200 중량%, 바람직하게는 약 125 내지 약 175 중량%의 총 도포량을 허용하는 방법으로 석고-함유 시멘트성 건축 자재에 도포되어야 한다. 정확한 양은 처리할 건축 자재에 함유된 크리소타일 석면의 농도에 좌우될 것이다.
본 발명의 처리 조성물 중의 고농도 산 및 촉매량의 플루오로보레이트 염 때문에, 건축 자재에 처리 조성물을 간단히 적용하는 것에 의해 건축물 환경에서 그 장소에서 그대로 원하는 석면의 전환을 달성할 수 있다. 그러나, 몇몇 경우에는, 바람직하게는 임의의 중간 건조 단계 없이, 크리소타일 석면 섬유의 원하는 정도의 분해가 달성될 때 까지 계속적인 도포가 필요하거나 바람직할 수도 있다.
본 발명의 처리 조성물을 자재에 도포하는 바람직한 방법은 포움 형태의 조성물을 건축 자재의 주요 자유 표면(들) 상에 직접 도포하는 것이다. 처리할 물질은 기재 건축물 요소 상에 코팅 형태로 존재하기 때문에, 보통 하나의 주요 표면이 노출되어 본 발명의 조성물에 대해 자유롭다. 수성 처리 조성물의 분사는, 바람직하게는 도포 사이의 중간 건조 단계(들) 없이, 계속적으로 적용하는 것을 필요로 할 수도 있다. 포움 상태의 수성 처리 조성물의 도포는, 전환이 일어나는 동안, 처리할 자재의 가-밀봉(pseudo-encapsulation) 및 연장된 접촉 시간을 제공한다. 포움 형태 조성물의 형성 및 크리소타일 석면-함유 건축 자재를 비-석면 물질로 전환시키는 본 발명의 방법에 이를 특정하게 이용하는 것에 대해서는, 본원과 동시 출원되어 동시계류 중인 '석면-함유 물질을 처리하기 위한 포움 조성물 및 이를 사용하는 방법'이란 발명의 명칭의 미국 특허 출원 제08/721,857호(관리번호 9166)에 보다 자세히 기술되어 있으며, 이의 개시 내용 전체를 본원에 참고로 인용한다.
크리소타일 석면-함유 물질을 본 발명에 따라 제자리에서 전환시키는 경우, 생성된 비-석면 물질의 일체성 및 하부 기재에 대한 접착성은, 제자리에 남아 석면-함유 물질이 원래 수행한 내화 또는 다른 기능을 수행할 수 있는 정도임을 발견하였다. 생성된 물질은 이어서 약한 알칼리성 용액, 예를 들면 중탄산 나트륨, 탄산 칼슘, 탄산 나트륨, 수산화 마그네슘 등으로 분사 등에 의해 처리되어 자재중의 임의의 잔류 산을 중화시킬 수 있다.
본 발명의 처리 조성물로 제자리에서 처리되어 내부에 함유된 석면이 비-석면 물질로 전환된 건축 자재가 그의 물리적 일체성 및 하부 기재에 대한 접착성을 유지하는 것이 밝혀지기는 하였지만, 자재 또는 그의 기재에 대한 접착성을 강화시키는 것이 필요하거나 바람직한 경우가 있다. 이것은, 건축 자재를 처리 조성물로 초기 습윤시키기 전이나 건축 자재를 상술한 바와 같이 처리하고 중화시킨 후에, 자재에 중합체성 결합체를 적용함으로써 달성할 수 있다. 본 발명의 방법은 전형적으로, 건축물 중의 석면의 감소를 위해 적용할 때, 내부 간막이, 널 및 칼럼 커버와 같은 임의의 차단물을 제거하여 처리할 석면-함유 자재를 노출시키는 단계를 포함할 수 있다. 이것은 조성 및 다른 관련 특성을 결정하기 위한 자재의 샘플링 및 시험을 가능하게 하여 본 발명에 따르는 최적의 석면 처리 조성물 및 처리 방법을 용이하게 선택할 수 있게 한다. 이어서 처리 조성물을 제자리에서 석면-함유 자재에 상술한 양으로 직접 도포하여 비-규제 물질을 제공한다. 생성된 물질은 추가로 중화제로 처리될 수도 있다.
본 발명의 잇점 중의 하나는, 석면-함유 물질이 비-석면 물질로 전환된 후에도 건축 자재가 제자리에 그대로 남아 그의 원래의 의도했던 기능을 수행할 수 있도록, 건축 자재를 그의 물리적 일체성 및 그의 기재에 대한 접착성의 파괴없이 제자리에서 처리할 수 있게 한다는 것이다.
하기 실시예는 첨부된 특허청구범위에 의해 규정되는 본 발명의 범주를 제한하고자 하는 것은 아니다. 모든 부 및 %는 달리 언급하지 않으면 중량에 의한다.
실시예 1
석고 3.8 부, 버미큘라이트 1.5 부 및 크리소타일 석면 섬유 0.7 부를 함유하는 제품 재료를 제조하였다. 중황산 암모늄 4.5 부, 물 4.5 부 및 NaBF40.05 부를 함유하는 용액을 상기 재료에 도포하였다. 상기 혼합물을 96 시간 동안 방치한 후 여과하고, 물로 세척한 다음, 건조하여, X-선 회절법으로 크리소타일을 분석하였다. 크리소타일이 검출되지 않았으며, 이것은 처리된 재료가 0.2% 미만의 크리소타일을 함유하여 비-석면 물질을 제공하였음을 나타낸다. 본 실시예는 석고 및 버미큘라이트의 존재하에 산성 처리 매질 중의 0.55%의 아주 소량의 NaBF4을 사용하여 본질적으로 완전한 석면 전환을 달성할 수 있음을 보여준다.
실시예 2
중황산 암모늄 49% 및 지시된 불소-함유 염 성분을 함유하는 몇몇 용액을 수중에서 제조하였다. 각각의 용액을 밀폐된 용기에 위치시키고, 15분 및 16시간 후에 상부에서의 불화 수소 가스의 발생을 기록하였다. 표 1에 도시된 그 결과는, NaBF4가 중불화 암모늄을 가진 비교 샘플에 비해 훨씬 적은 양의 불화 수소 가스를 발생함을 보여준다.
실시예 3
일련의 처리 조성물에 대해 실시예 1의 과정을 반복하되 각각의 처리 조성물 중의 산 성분으로서 중황산 암모늄 대신에 인산을 사용하였다. 각각의 처리 조성물 중의 인산 및 NaBF4의 농도 및 각각의 조성물을 사용하여 전환된 크리소타일 석면의 퍼센트를 표 2에 나타내었다.
상기 결과는 본 실시예의 조성물로 처리된 샘플 중에는 단지 0.2 내지 0.4 중량%의 잔류 크리소타일 석면이 남아있음을 보여준다. 각각의 경우에, 상기 처리로 비-규제 생성물이 생성되었다.
비교를 위해, 처리 조성물이 물 5.8 부 중의 85% 인산 4.2 부로 이루어진 것을 제외하고는 상술한 과정을 반복하였다. 테트라플루오로보레이트 염을 가하지 않았다. 크리소타일 석면의 단지 73% 만이 비-석면 물질로 전환되었다. 생성된 물질은 2% 이상의 잔류 크리소타일을 함유하였다.
Claims (24)
- (a) (i) 물, (ii) 약 30 중량% 이상의 무기산, 무기산 염 또는 이들의 혼합물, 및 (iii) 약 0.1 내지 약 4% 중량의 알칼리 금속, 알칼리토 금속 또는 암모니아, 또는 이들의 혼합물의 테트라플루오로보레이트를 혼합함으로써 유도되는 혼합 조성물을 제공하는 단계;(b) 상기 혼합 조성물을 크리소타일(chrysotile) 석면-함유 건축 자재에 도포하는 단계;(c) 상기 혼합 조성물이 건축 자재에 침투하여 거기에 함유된 크리소타일 석면과 접촉되도록 하는 단계; 및(d) 상기 처리된 건축 자재에 함유된 크리소타일 석면의 양을 생성 물질의 1 중량% 미만으로 감소시키기에 충분한 시간 동안 상기 조성물을 크리소타일 석면과 접촉된 상태로 두는 단계를 포함하는,건축물에서 기재상에 설치된 크리소타일 석면 함유 건축 자재의 처리 방법.
- 제 1 항에 있어서,건축 자재가 건축물 요소 기재 상의 코팅 형태의 석고-함유 시멘트성 건축 자재인 방법.
- 제 2 항에 있어서,혼합 조성물을 포움(foam) 형태로 도포하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,혼합 조성물의 총 중량을 기준으로, 산이 약 30 내지 약 45 중량%의 농도로 존재하는 인산이고, 염이 약 0.5 내지 약 2 중량%의 농도로 존재하는 알칼리 금속 테트라플루오로보레이트인 방법.
- 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,혼합 조성물이 접촉시에 금속의 부식을 억제할 수 있는 성분을 추가로 함유하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,혼합 조성물을, 처리할 건축 자재에 함유된 크리소타일 석면의 중량을 기준으로 약 8 내지 약 20 중량부의 양으로 도포하는 방법.
- (a) 물, (b) 무기산, 무기산 염 또는 이들의 혼합물 및 (c) 알칼리 금속, 알칼리토 금속 또는 암모니아, 또는 이들의 혼합물의 플루오로보레이트 염의 혼합물을 포함하며, 이 때 산 또는 염 또는 이들의 혼합물이 조성물의 약 30 중량% 이상의 농도로 존재하고 플루오로보레이트 염이 조성물의 약 0.1 내지 약 4 중량%의 농도로 존재하는,석면-함유 물질을 1 중량% 미만의 크리소타일 석면을 함유하는 물질로 전환시킬 수 있는 조성물.
- (a) 물, (b) 무기산, 무기산 염 또는 이들의 혼합물 및 (c) 알칼리 금속, 알칼리토 금속 또는 암모니아, 또는 이들의 혼합물의 테트라플루오로보레이트 염의 혼합물을 혼합함으로써 유도되며, 이 때 산 또는 염 또는 이들의 혼합물이 조성물의 약 30 중량% 이상의 농도로 존재하고 테트라플루오로보레이트 염이 조성물의 약 0.1 내지 약 4 중량%의 농도로 존재하는,석면-함유 물질을 1 중량% 미만의 크리소타일 석면을 함유하는 물질로 전환시킬 수 있는 조성물.
- 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,산이 인산이고, 염이 알칼리 금속 테트라플루오로보레이트인 조성물.
- 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,산이 조성물의 약 30 내지 약 45 중량%의 농도로 존재하는 조성물.
- 제 9 항에 있어서,산이 조성물의 약 30 내지 약 45 중량%의 농도로 존재하는 조성물.
- 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,염이 조성물의 중량을 기준으로 약 0.5 내지 약 2 중량%의 농도로 존재하는 조성물.
- 제 9 항에 있어서,염이 조성물의 중량을 기준으로 약 0.5 내지 약 2 중량%의 농도로 존재하는 조성물.
- 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,조성물의 중량을 기준으로, 산이 약 30 내지 약 45 중량%의 농도로 존재하는 인산이고, 염이 약 0.5 내지 약 2 중량%의 농도로 존재하는 알칼리 금속 테트라플루오로보레이트인 조성물.
- 제 9 항에 있어서,알칼리 금속 테트라플루오로보레이트가 나트륨 테트라플루오로보레이트인 조성물.
- 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,혼합물이 조성물을 약 1 분 이상 동안 안정한 포움 형태가 되도록 할 수 있는 성분을 추가로 함유하는 조성물.
- 제 9 항에 있어서,혼합물이 금속과 접촉시에 금속의 부식을 억제할 수 있는 성분을 추가로 함유하는 조성물.
- 제 9 항에 있어서,혼합물이 조성물을 약 1 분 이상 동안 안정한 포움 형태가 되도록 할 수 있는 성분을 추가로 함유하는 조성물.
- (a) 수화된 시멘트, 다공성 응집체 입자 및 크리소타일 석면을 포함하는 시멘트성 조성물에, (i) 물, (ii) 약 30 중량% 이상의 무기산, 무기산 염 또는 이들의 혼합물 및 (iii) 약 0.1 내지 약 4 중량%의 알칼리 금속, 알칼리토 금속 또는 암모니아, 또는 이들의 혼합물의 헥사플루오로실리케이트 염을 혼합함으로써 유도된 혼합 조성물을 도포하는 단계;(b) 상기 혼합 조성물이 시멘트성 조성물에 침투하여 거기에 함유된 크리소타일 석면과 접촉되도록 하는 단계; 및(c) 건축물 기재에 접착된 시멘트성 제품의 중량을 기준으로 제품이 1 중량% 미만의 크리소타일 석면을 갖도록 하기에 충분한 시간 동안 상기 조성물을 시멘트성 조성물과 접촉된 상태로 두는 단계를 포함하는 방법에 의해 형성된,건축물 기재에 내화성을 제공하기에 적합한, 건축물 기재에 결합된 시멘트성 제품.
- 제 19 항에 있어서,시멘트성 조성물중의 시멘트가 석고인 제품.
- 제 19 항에 있어서,다공성 응집체 입자가 버미큘라이트(vermiculite)인 제품.
- 제 20 항에 있어서,다공성 응집체 입자가 버미큘라이트인 제품.
- 제 22 항에 있어서,산이 인산이고 혼합 조성물의 약 30 내지 약 45 중량%의 농도로 사용되고, 염이 암모늄 헥사플루오로실리케이트이고 혼합 조성물의 약 0.5 내지 약 2 중량%의 농도로 사용된 제품.
- 제 19 항 내지 제 23 항중 어느 한 항에 있어서,혼합 조성물이, 처리되는 조성물에 함유된 크리소타일 석면의 중량을 기준으로 약 8 내지 약 20 중량부의 양으로 도포된 제품.
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