KR101146488B1

KR101146488B1 - 스프레이형 석면 안정화제

Info

Publication number: KR101146488B1
Application number: KR1020090087194A
Authority: KR
Inventors: 안문일
Original assignee: 안문일
Priority date: 2009-09-15
Filing date: 2009-09-15
Publication date: 2012-05-21
Also published as: KR20110029498A

Abstract

본 발명은 스프레이형 석면 안정화제에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이산화규소(SiO₂), 붕산(H₃BO₄), 알칼리 금속 및 물을 특정의 조성비로 함유한 조성물로, 상기 조성물을 석면이 포함된 구조체 표면에 스프레이 처리하면 내부의 석면 섬유를 포위 및 고형화시켜 석면 표면을 안정화시킴으로써 석면의 비산을 방지할 수 있는 스프레이형 석면 안정화제에 관한 것이다.

본 발명에 따른 석면 안정화제는 석면이 포함된 구조체 내부에 침투시켜 석면을 고형화시키므로, 석면함유 자재를 해체, 철거시키지 않고도 석면비산을 방지하는 효과가 있다. 또한 필요시에 석면함유 자재를 해체, 철거하는 경우에도 석면이 안정화되어 비산이 방지되는 효과가 있다.

석면, 안정화제, 붕산

Description

스프레이형 석면 안정화제{ASBESTOS STABILIZING AGENT OF SPRAY TYPE}

본 발명은 석면이 포함된 구조체 표면에 스프레이 처리하여 석면의 비산을 방지할 수 있는 스프레이형 석면 안정화제에 관한 것이다.

석면은 사문암이나 각섬석으로부터 추출한 직경 0.03 내지 10 ㎛ 정도의 유연성이 있는 극미세 섬유 상의 광물로 흡음, 단열, 불연, 절연, 내약품성 및 내마모성 등의 뛰어난 특성과 경제성으로 인해 3000여 종의 각종 제품으로 산업 및 건축환경 전반에 애용되어 왔다.

석면으로 인한 건강장해의 대표적인 질환으로는 석면폐(Asbestosis)와 늑막암의 일종인 악성중피종(Methomesothelioma) 및 폐암(Lung cancer)이다. 그 외에 확실히 알려진 건강장해는 기관지염, 폐기종, 기관지 확장증, 폐렴, 위암과 소장, 대장, 직장암 등이다.

이외에도 일부 연구자들은 석면이 유방암, 난소암, 췌장암, 인후두암 등의 암 발생을 비롯하여 기관지 확장증, 기관지염, 폐렴, 무기폐, 늑막염 등의 비악성 질환을 일으킬 수 있다고 보고하고 있다. (McDonald, 1972; Morgan, 1978; Berry, 1979; Becklake, 1993)

석면에 의한 건강장해는 석면 취급 후 오랜 세월이 지나고 나타나 중피종 같은 경우는 평균 35년 전후의 긴 잠복 기간 이후 발병하는 것이 많다고 알려져 있다.

따라서 세계 각국은 석면 농도에 대한 기준치를 마련하여 일찍부터 규제를 하기 시작했다. 프랑스는 1997년 이후 석면 사용을 전면 금지하는 등 각국이 사용금지를 내리는 석면에 대한 기준을 강화시켰다. 우리나라도 1997년 청석면과 갈석면의 수입, 제조 및 사용을 금지하고 있다.

또한, 석면이 함유된 설비나 건축물 등이 경년열화(經年劣化) 과정을 거치게 됨에 따라 석면의 침상결정을 잡고 있는 인력(引力)이 약화 되면서, 석면 침상결정의 중력침하 즉, 공기 중 비산 등의 현상이 발생한다.

현재, 석면을 함유하는 산업 폐기물은 주로 최종처분장에 매립할 수 있지만, 매립에 의한 처리량에는, 메립 장소 등의 한정에 의해 한계가 있다. 이에 석면을 함유하는 산업 폐기물로부터 석면섬유의 비산을 방지하는 방법 또는 석면을 함유하는 산업 폐기물을 무해화하는 처리 방법이 다양하게 제안되고 있다.

구체적으로 (1) 산화 화합물 등의 용융 조제를 첨가해서 용융 고형화하는 처리 방법, (2) 인산으로 처리한 후 탄산칼슘 등의 알칼리제를 가해서 무해화하는 처리 방법, (3) 석면을 함유하는 폐기물에 물을 함유시킨 후, 규산 소다 또는 규산 칼륨을 첨가하고, 섬유 표면에 알칼리 규산염의 겔층을 형성시켜, 이것을 1000 내 지 1200 ℃에서 소성?소결시키는 처리 방법, (4) 석면건재 등을 해체할 때에 실란트를 함침시킴으로써 석면의 비산을 방지하는 처리 방법 및 (5) 금속제 구조물에 부착된 석면에 실란트를 함침시킨 후, 수납 용기에 채워넣어서 용융 처리하는 방법이 알려져 있다.

그러나, 이와 같은 석면의 처리하는 방법은 석면의 비산에 대한 안정성은 고려되어 지지 않으며, 이들 방법 중 실란트 처리를 수행하는 경우에는 석면의 저온 용융에 대한 가능성이 불분명하다는 문제가 있다.

본 발명은 시공된 석면함유 자재를 해체, 철거하지 않고 안정화제를 스프레이하여 비산을 방지할 수 있는 것을 해결과제로 한다. 즉 현장상태 그대로인 실온 및 실압하에서 석면을 안정화시키는 것을 과제로 한다. 필요시 석면함유 자재를 해체, 철거하더라고 석면의 비산을 방지함을 해결과제로 한다.

본 발명은 이산화규소(SiO₂), 붕산(H₃BO₄), 알칼리 금속 및 물을 특정의 조성비로 함유한 석면 안정화제를 제공하는 것을 해결과제로 한다.

또한 본 발명은 석면이 포함된 구조체 표면에 스프레이 처리하여 내부의 석면 섬유를 포위 및 고형화시켜 석면 표면을 안정화시킴으로써 비산 방지가 가능한 스프레이형 석면 안정화제를 제공하는 것을 해결과제로 한다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 스프레이형 석면 안정화제는 이산화규소(SiO₂) 10 내지 20 중량%, 붕산(H₃BO₄) 0.1 내지 1.0 중량%, 알칼리 금속 1 내지 10 중량% 및 물 70 내지 85 중량%를 함유하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 스프레이형 석면 안정화제에 있어서, 알칼리 금속은 칼륨(K) 인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 스프레이형 석면 안정화제에 있어서, 이산화규소(SiO₂) 12 내지 17 중량%, 붕산(H₃BO₄) 0.3 내지 0.7 중량%, 알칼리 금속 4 내지 8 중량% 및 물 74 내지 80 중량%를 함유하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 스프레이형 석면 안정화제에 있어서, 이산화규소(SiO₂) 15.5 중량%, 붕산(H₃BO₄) 0.40 중량%, 칼륨(K) 6.6 중량% 및 물 77.5 중량%을 함유하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 스프레이형 석면 안정화제에 있어서, 스프레이형 석면 안정화제는 비중인 1.1 내지 1.3인 것이 바람직하고, 점도는 4.2 내지 5.2 mPa 범위인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 스프레이형 석면 안정화제에 있어서, 스프레이형 석면 안정화제는 백색 투명 액상인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 석면 안정화제는 석면이 포함된 구조체 내부에 침투시켜 석면을 고형화시키므로, 석면함유 자재를 해체, 철거시키지 않고도, 즉 현장상태 그대로인 실온 및 실압하에서도, 석면비산을 방지하는 효과가 있다. 또한 필요시에 석면함유 자재를 해체, 철거하는 경우에도 석면이 안정화되어 비산이 방지되는 효과가 있다.

본 발명에 따른 석면 안정화제는 중금속 및 휘발성 유기물질이 함유되어 있 지 않아 인체 및 환경에 유해성이 낮다는 장점이 있다.

또한 본 발명에 따른 석면 안정화제는 스프레이형으로 제조되어 간편하게 사용할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

본 발명은 이산화규소(SiO₂), 붕산(H₃BO₄), 알칼리 금속 및 물을 특정의 조성비로 함유한 스프레이형 석면 안정화제에 관한 것이다.

이하, 본 발명의 스프레이형 석면 안정화제를 구성하는 성분을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

이산화규소(SiO₂)는 석면 표면에 안정화제의 고착 및 결합력을 증가시켜 석면 섬유의 포위 및 고형화를 향상시키는 바인더 역할을 수행한다. 이산화규소는 석면의 성분(Mg₃SiO₅(OH)₄)과 유사한 성분으로 석면과의 혼화성이 우수하여 다른 바인더 성분에 비해 결합력 향상에 효과적이다. 또한 이산화규소는 입자 크기가 작을수록 고착 및 결합력 향상에 효과적이며, 스프레이형으로 사용하기에 적합한 정도의 입자크기를 유지하는 것이 좋다.

이러한 이산화규소는 10 내지 20 중량% 범위, 바람직하게는 12 내지 17 중량% 범위로 함유할 수 있다. 상기 함유량이 10 중량% 미만이면 그 양이 미미하여 고착 및 결합력 향상의 효과를 기대하기 어려우며, 20 중량%를 초과하는 경우에는 이산화규소 입자들 간의 뭉침으로 인하여 오히려 결합력이 저하되는 문제가 있다.

붕산(H₃BO₄)은 물과 반응하여 형성된 알칼리 수산화물과 산-염기 반응을 수행하여 붕산염을 형성하는 역할을 수행한다. 붕산염은 석면 섬유의 포위 및 고형화하는 역할을 수행한다. 이때, 알칼리 수산화물 형성 반응 및 산-염기 반응시 발생되는 열에 의해 이산화규소의 용해도가 증가하여 제조된 석면 안정화제는 백색 투명한 액상의 형태를 나타낼 수 있다.

이러한 붕산은 0.1 내지 1.0 중량%, 바람직하게는 0.3 내지 0.7 중량% 범위로 함유할 수 있다. 상기 붕산의 함유량이 0.1 중량% 미만이면 석면 안정화제 내에 함유된 알칼리 수산화물이 함량이 상대적으로 증가하여 제조된 석면 안정화제의 물에 대한 안정성이 저하되는 문제가 있다. 물에 대한 안정성이 낮을 경우 석면 안정제가 처리된 석면이 포함된 구조체가 침수될 경우 석면 표면의 고형화가 유지되지 못하는 문제가 있다.

알칼리 금속은 물과 반응하여 알칼리 수산화물을 형성하여 상기 형성된 수산화알칼리 화합물과 붕산의 반응으로 붕산염하고, 알칼리 금속과 공기중의 탄산가스의 작용에 의해 탄산염을 형성한다. 탄산염은 석면 섬유의 포위 및 고형화하는 역 할을 수행한다. 상기 알칼리 금속은 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘 등이 사용될 수 있으나, 화학 반응성 및 경제성 등을 고려하여 칼륨을 사용하는 것이 바람직하다.

이러한 알칼리 금속은 1 내지 10 중량%, 바람직하게는 4 내지 8 중량% 범위로 함유할 수 있다. 상기 함유량이 1 중량% 미만이면 그 양이 미미하여 붕산염 및 탄산염의 형성이 어려우며, 10 중량%를 초과하는 경우에는 물에 대한 반응성이 매우 커서 제조 시 안전성에 문제가 있다.

물은 안정화제 함유되는 각 성분의 용해시키기 위한 용매 및 화학반응 수행을 용이하게 하는 용매 성분의 역할을 수행한다.

이러한 물은 70 내지 85 중량%, 바람직하게는 74 내지 80 중량% 범위로 함유할 수 있다. 상기 물의 함유량은 석면 안정화제에 함유된 다른 성분들의 함량 및 반응성을 고려하여 조절된 범위이므로 이를 유지하는 것이 바람직하다.

한편 본 발명에 따른 석면 안정화제에 사용되는 성분은 당 분야에서 일반적으로 사용되는 방법으로 각 성분을 혼합하여 제조될 수 있다. 다만, 이들 성분은 화학반응성이 커서 성분의 혼합시 적절한 주의가 요구된다. 특히 알칼리 수산화물 형성 및 산-염기 반응으로 인한 반응열이 크므로 이를 고려하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따라 제조된 스프레이형 석면 안정화제는 비중인 1.1 내지 1.3이고 점도가 4.2 내지 5.2 mPa 범위인 백색 투명 액상을 나타낸다.

이와 같이 제조된 스프레이형 석면 안정화제의 사용방법은 당 분야에서 일반적인 방법으로 특별히 한정하지는 않으며, 직접 도포 및 구조체 벽의 홀을 이용하여 내부 석면의 표면을 스프레이 처리하여 내부의 석면 섬유를 포위 및 고형화시켜 표면을 안정화시킴으로써 석면의 비산을 방지할 수 있다. 즉 현장상태 그대로인 실온 및 실압하에서 석면을 안정화시킬 수 있다.

본 발명은 하기의 실시예에 의해 보다 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 첨부된 특허청구범위에 의하여 확정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

[ 실시예 1]

물 77.5 중량%에, 칼륨(K) 6.6 중량%를 혼합한 후 붕산(H₃BO₄) 0.40 중량%와 이산화규소(SiO₂) 15.5 중량%를 혼합하여 석면 안정화제를 제조하였다.

상기 제조된 석면 안정화제의 무기 원소를 전계방출형 주사전자현미경 및 에너지 분산형 X-선 측정기를 이용하여 분석 결과, C 10.73%, O 39.76%, Si 28.07% 및 K 21.44%가 함유되어 있음을 확인하였다.

[ 실시예 2]

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 칼륨(K) 대신 나트륨(Na)를 사용하여 석면 안정화제를 제조하였다.

[ 실시예 3]

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 물 79.9 중량%에, 칼륨(K) 8.5 중량%를 혼합한 후 붕산(H₃BO₄) 0.6 중량%과 이산화규소(SiO₂) 11 중량%를 혼합하여 석면 안정화제를 제조하였다.

[ 비교예 1]

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 붕산을 제외하고 사용하여 석면 안정화제를 제조하였다. 이때 실시예 1에서 사용된 붕산의 사용량은 물로 대체하였다.

[ 비교예 2]

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 이산화규소를 제외한 다른 성분을 사용하여 석면 안정화제를 제조하였다. 이때 실시예 1에서 사용된 이산화규소의 사용량은 물로 대체하였다.

[ 비교예 3]

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 물 55.5 중량%에, 칼륨(K) 13 중량%를 혼합한 후 붕산(H₃BO₄) 1.5 중량%과 이산화규소(SiO₂) 30 중량%를 혼합하여 석면 안정화제를 제조하였다.

[ 실험예 ]

상기 실시예 1 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 석면 안정화제의 물성을 하기와 같은 방법으로 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 석면이 도포된 시험체에 상기 실시예 1 및 비교예 1 내지 3을 도포한 시험편을 사용하여 물성을 측정하였다.

[물성측정 방법]

1. 형상 : 육안 확인

2. 비중 : KS A 0601 법으로 측정한다.

3. 점도 : KS A 0531 법으로 측정한다.

4. 부착강도 : 중앙 부근에서 10 ㎝ 사방의 강판을 무용제형 2액형 에폭시 접착제로 접착해서 질량 약 1 ㎏ 저울추를 놓아 24시간 정치한 시험편을 준비한다. 시험편 강판 주변을 따라 칼로 20 ㎜까지 넣은 것을 시험면의 수직방향으로 1 ㎜/분 속도로 인장력을 파단할 때까지 가하여 시행한다.

5. 내충격강도: 자석 등에 의해 시험체의 윗면에서 1 m 이상의 높이로부터 JIS B 1501 베어링용 강구 - 1988에 규정하는 병급 강구(직경 50.8 ㎜, 질량 530 g)을 회전하지 않도록 하며 자유 낙하시키는 기구를 가지는 충격을 주는 장치를 이용한다. 시험체를 단단히 고정시키고 표면을 위로하여 평편하게 놓은 시험체에 장치를 이용하여 시험체의 중앙부에 1 m의 높이로부터 강구를 낙하시킨다. 이후 충 격에 의한 비산방지층의 패인 깊이는 60 ㎝ 떨어진 곳에서 표면을 관찰하고 패인부분의 깊이를 측정한다. 이때, 석면 안정화제 도포전 시험편의 깊이는 약 15 내지 17 mm이다.

6. 에어 에어로존 시험: 외경 9.5 내지 11.5 ㎜, 내경 1.7 ㎜, 길이 25 내지 35 ㎜, 확산각도 90°의 노즐을 가진 공기의 분사 장치를 이용한다. 섬유 비산 측정은 장치 내부를 청정하게 한 후에 시험체를 설치하여 분산 장치 노즐에서 압력차이 98 ㎪의 공기로 분사한다. 해당 공기의 약 15 ㎝ 거리에서 균일하게 분사하여 장치내 공기를 직경 25 ㎜의 멤브레인 필터로 매분 10ℓ씩 60 분 동안 채취한다. 채취된 공기중의 섬유의 계수를 위상차현미경을 이용하여　JIS K 3850-1 공기 중의 섬유상입자의 측정법 - 2006의 측정방법에 의해 측정한다. 섬유 모두를 계수하고, 계수시야는 100이상으로 한다. 이때, 석면 안정화제 도포전 시험편은 약 0.38 내지 0.45 개/cc이다.

구분	실시예 1	비교예 1	비교예 2	비교예 3
형상	백색 투명	백색 불투명	투명	백색 불투명
비중	1.180	0.721	0.872	2.850
점도(mPa)	4.85	2.99	3.54	5.79
부착강도	도포 전과 유사	도포 전과 유사	도포 전과 유사	도포 전과 유사
내충격강도(mm)	6	17	14	20
에어로존 시험 (개/cc)	0.0065	0.045	0.032	0.039

상기 표 1에서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예 1의 석면 안정화제는 스프레이형으로 제조가 용이한 비중, 점도를 가지며, 백색 투명한 형상을 나타낸다는 것을 확인할 수 있었다.

또한, 석면 안정화제 도포전과 유사한 부착강도를 유지하며, 내충격강도는 도포 전 및 비교예 1 내지 3에 비해 현저히 향상되었음을 확인할 수 있었다. 에어로존 시험도 도포전 및 비교예 1 내지 3에 비해 현저히 우수하다는 것을 확인할 수 있었다. 그 양은 일반 실내 공기질 기준 이하(0.01 개/cc)의 수치를 나타내었다.

비교예 1 내지 3은 각각 붕산, 이산화규소를 제외하거나, 성분의 함량 범위가 본 발명의 범위를 벗어나는 경우로 이의 경우 본 발명이 목적으로 하는 물성을 얻지 못한다는 것을 확인할 수 있었다. 특히 내충격강도 및 에어로존 시험은 도포 전과 유사한 수치를 보여 거의 석면의 비산 방지효과가 발휘되지 않음을 확인할 수 있었다. 에어로존 시험은 하기 도 2 및 도 3의 스프레이형 석면 안정화제를 도포한 시편의 위상차 현미경 사진으로 그 차이를 확인할 수 있다.

본 명세서에서 설명되는 실시예, 비교예, 실험예 등과 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예 등은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예 등에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따라 실시예 1에서 제조된 스프레이형 석면 안정화제의 형상을 나타낸 것이다.

도 2는 본 발명에 따라 실시예 2에서 제조된 스프레이형 석면 안정화제를 도포한 시편의 위상차 현미경 사진을 나타낸 것이다.

도 3은 비교예 1 내지 3에서 제조된 스프레이형 석면 안정화제를 도포한 시편의 위상차 현미경 사진을 나타낸 것으로, (a) 비교예 1, (b) 비교예 2 및 (c) 비교예 3이다.

Claims

이산화규소(SiO₂) 10 내지 20 중량%, 붕산(H₃BO₄) 0.1 내지 1.0 중량%, 알칼리 금속 1 내지 10 중량% 및 물 70 내지 85 중량%를 함유하며, 상기 알칼리 금속은 칼륨(K)인 것을 특징으로 하며, 실온 및 실압하에서 석면을 안정화시키는 것을 특징으로 하는 스프레이형 석면 안정화제.
삭제
제1항에 있어서,

이산화규소(SiO₂) 12 내지 17 중량%, 붕산(H₃BO₄) 0.3 내지 0.7 중량%, 알칼리 금속 4 내지 8 중량% 및 물 74 내지 80 중량%를 함유하는 것을 특징으로 하는 스프레이형 석면 안정화제.
제3항에 있어서,

이산화규소(SiO₂) 15.5 중량%, 붕산(H₃BO₄) 0.40 중량%, 칼륨(K) 6.6 중량% 및 물 77.5 중량%을 함유하는 것을 특징으로 하는 스프레이형 석면 안정화제.
제1항에 있어서,

상기 스프레이형 석면 안정화제는 비중인 1.1 내지 1.3이고 점도가 4.2 내지 5.2 mPa 범위인 것을 특징으로 하는 스프레이형 석면 안정화제.
제1항에 있어서,

상기 스프레이형 석면 안정화제는 백색 투명 액상인 것을 특징으로 하는 스프레이형 석면 안정화제.