KR101150277B1

KR101150277B1 - 야적장에 적재된 입상 내지 분상물질의 비산을 방지하는 2액형 도포제 및 비산방지 방법

Info

Publication number: KR101150277B1
Application number: KR1020110106321A
Authority: KR
Inventors: 석재민; 장영희; 박준영; 김재민; 김태우; 이주행; 안의휘
Original assignee: 주식회사 신승오앤에프
Priority date: 2011-10-18
Filing date: 2011-10-18
Publication date: 2012-06-12

Abstract

본 발명은 석탄공장, 제철소, 화력발전소, 연탄공장, 유리공장 등의 야적장에 적재된 입상 내지 분상물질의 비산을 방지하는 2액형 도포제 및 도포제를 사용하여 적재된 입상 내지 분상물질의 비산을 방지하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 비산방지 도포제는 (a) 피막형성제로 물 100중량부에 대하여 폴리비닐알코올(PVA) 3 ~ 10중량부, 다가알코올 1 ~ 2중량부로 조성되는 제1액과, (b) 경화제로 약알칼리성의 붕소화합물 6 ~ 12중량% 수용액으로 조성되는 제2액으로 이루어진다.
또 본 발명에 따른 비산방지 방법은 (1) 야적장에 적재된 입상 내지 분상물질의 표면에 상기 피막형성제인 제1액을 분사하여 도포하는 도포단계와, (2) 상기 피막형성제인 제1액이 도포된 표면으로 상기 경화제인 제2액을 분사하여 경화시키는 경화단계 및 (3) 상기 도포단계와 경화단계를 순차적으로 1 내지 5회 반복하는 것으로 이루어지는 것이다.
본 발명에 따른 야적장에 적재된 입상 내지 분상물질의 비산을 방지하는 2액형 도포제는 친환경적이고 무독성이므로 도포를 위한 작업환경에 문제가 없을뿐 아니라, 도포제의 조제가 쉽고 작업도 간단하여 종래기술에서 비산을 방지하는데 소요되는 비용을 줄이고 작업시간을 줄이는 이점이 있다. 특히, 본 발명에 따른 2액형 도포제를 석탄공장, 제철공장에 야적된 석탄에 사용하는 경우 연소과정시 유해가스를 생성하거나 열량 변화를 일으키지 않는 장점이 있다.

Description

야적장에 적재된 입상 내지 분상물질의 비산을 방지하는 2액형 도포제 및 비산방지 방법{Two-liquid type Coating composition for Preventing Dust Scattering and Method thereof}

본 발명은 야적장에 적재된 각종의 입상 내지 분상물질이 비산되는 것을 방지하는 도포제 및 비산방지 방법에 관한 것이다.

일반적으로 석탄공장, 제철소, 화력발전소, 연탄공장, 유리공장, 골재제조공장 등의 야적장에는 필요한 원료물질인 석탄, 모래 등 각종 분상 내지 입상물질이 적재되어 있으며, 이러한 야적장에 야적된 입상 내지 분상물질의 비산으로 인하여 외부환경을 오염시켜 심각한 민원이 발생되고, 우천 시에는 야적물이 씻겨 내려가 수질오염 및 원료의 손실을 일으키는 문제가 있다.

상기한 문제를 해결하기 위한 통상적 방법으로 야적물의 표면에 물을 뿌려 비산을 방지하고 있으나, 물이 증발되는 관계로 일정 시간마다 야적물에 물을 분사하므로 인력 및 시간이 많이 소요되고 있을 뿐만 아니라, 야적물에 수분함량이 증가하여 원료로 사용할 때 재차 건조하는 등 문제점이 있으며, 또한, 분사된 물에 씻겨 내려간 야적물에 의한 토양, 수질 오염 및 원료의 손실의 문제가 여전히 발생한다.

비산을 방지하기 위한 또 다른 방법으로는 에멀젼 형태로 이루어진 도포제를 사용하고 있으나, 에멀젼 타입의 도포제들의 경우 야적물에 뿌려진 후 경화되는 시간이 길어 작업성이 떨어지며, 도포제가 분사된 후 야적물과의 결합 후 경화되었을 시 표면이 단단하게 굳어지고 표면이 갈라지는 현상이 나타나므로 우천시 도포제가 수분의 유입을 막아내지 못해 야적물의 함수율 문제는 여전히 문제가 되고 있고, 야적물이 씻겨 내려가 수질오염 및 원료의 손실을 일으키는 문제 역시 여전히 발생하고 있으며, 야적물에 천막을 덮거나 돔 등을 건설하여 저장하는 방법도 이루어지고 있으나 비용 등이 많이 소요되는 단점이 있다.

야적장에 야적된 입상 내지 분상물질의 비산을 방지하는 기술과 관련한 선행기술로는 예를 들면, 국내 등록특허공보 등록번호10-465228호에 폐지 슬러지와 산화칼슘을 주성분으로 하는 경화제를 물에 분산시켜 슬러리 형태로 살포하여 분진의 비산을 방지하는 도포제 조성물을 개시하고 있으며, 국내 등록특허공보 등록번호10-673907호에 초산비닐 모노머와 아크릴레이트 모노머와 스타이렌 모노머로 이루어진 공중합체의 에멀젼 수지를 분사하여 비산을 방지하는 비산 방지용 표면경화제를 개시하고 있으며, 또 국내 등록특허공보 등록번호10-755901호에 물에 혼합시킨 전분; 및 합성 고분자 수지 에멀젼 용액을 혼합하여 에스테르 교환반응시켜 형성된 유리전이온도가 20 내지 60℃인 전분 유도체를 포함하는 표면 경화제를 개시하고 있으나, 이들 선행기술들은 다 같이 에멀젼 타입의 도포제로서 경화시간이 길어 작업성이 떨어지며, 도포제가 분사된 후 야적물과의 결합 후 경화되었을 시 표면이 단단하게 굳어지고 표면이 갈라지는 문제점이 있으며, 또 본 발명의 출원인이 선출원하여 등록받은 국내 등록특허공보 등록번호10-748156호에는 식물성 유지에 동물성 스테아린산을 혼합하여 융점이 61 ~ 69℃가 되도록 한 것을 특징으로 하는 비산방지용 천연도포제 조성물을 개시하고 있으나, 유지인 점에서 분사에 의한 분산성이 양호하지 못하고, 종래기술의 문제점인 경화시간이 길어 작업성이 떨어지는 문제점을 크게 개선하지는 못하였다.

본 발명은 상기한 선행기술이 갖는 경화시간 및 표면피막의 갈라짐 현상을 개선하여 본 발명을 완성하였다.

본 발명은 석탄공장, 제철소, 화력발전소, 연탄공장, 유리공장 등의 야적장에 적재된 입상 내지 분상물질의 비산을 방지하는 도포제 및 도포제를 사용하여 적재된 입상 내지 분상물질의 비산을 방지하는 방법을 제공하는 것에 목적이 있으며, 보다 구체적으로는 제철소에서 연료로 사용하기 위하여 야적장에 야적해 놓은 입상 내지 분상의 석탄의 표면에 분사하여 석탄의 비산을 방지하는 2액형 도포제 및 2액형 도포제를 사용하여 비산을 방지하는 방법의 제공을 목적으로 하는 것이다.

본 발명의 목적달성을 위한 야적장에 적재된 입상 내지 분상물질의 비산을 방지하는 2액형 도포제는 (a) 피막형성제로 물 100중량부에 대하여 폴리비닐알코올(PVA) 3 ~ 10중량부 및 다가알코올 1 ~ 2 중량부로 조성되는 제1액과, 경화제로 약알칼리성의 붕소화합물 6 ~ 12중량% 수용액인 제2액을 포함하는 2액형으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 본 발명에 따른 피막형성제인 제1액의 조성성분인 폴리비닐알코올(PVA)은 폴리비닐아세테이트(PVAC)를 산 또는 알칼리 가수분해에 의해 제조하며, 가수분해 정도에 따라 물에 대한 용해도 등 상이한 물성을 나타내며, 가수분해도가 높은 경우 분자간의 수소결합이 강하여 융점이 높고 물에 용해되기 어려운 성질이 있다.

상기 폴리비닐알코올(PVA)은 필름화가 용이하고, 인장강도, 인열강도, 내마찰강도 및 내굴곡강도 등의 특성은 다른 합성호제에 비해 우수하지만, 중합도가 지나치게 낮으면 적재된 입상 내지 분상물질의 표면에 대한 밀착성이 저하되기 쉽고, 중합도가 지나치게 높으면 점도가 높아져서 분사성이 좋지않아 입상 내지 분상물질의 표면에 균일하게 분사되지 않는 문제점이 있으므로 본 발명에서는 중합도가 1,000 ~ 5,000, 가수분해도 70 ~ 99%(mol/mol)인 것을 사용하는 것으로 이루어지며, 중합도가 1,700 ~ 2,600, 가수분해도 85 ~ 95%(mol/mol)인 것이 보다 바람직하다.

또 본 발명의 피막형성제인 제1액의 또 다른 성분인 다가알코올은 야적장에 적재된 입상 내지 분상물질의 표면에 형성되는 피막의 인성(질김의 정도)에 영향을 주는 성분이며, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,3-부틸렌글리콜 및 글리세린으로부터 선택되는 일 성분을 1 ~ 2중량부를 배합하는 것이 바람직하며, 특히, 글리세린을 1 ~ 2중량부를 배합하는 것이 보다 바람직하다.

그리고 본 발명에 따른 2액형 도포제 중의 하나인 경화제인 제2액은 야적장에 적재된 입상 내지 분상물질의 표면에 분사되어 도포된 상기 피막형성제(제1액)를 경화시키는 경화제 성분이며, 약알칼리성인 붕소화합물 6 ~ 12중량% 수용액으로 이루어지며, 야적장에 적재된 입상 내지 분상물질의 표면에 분사된 상기 피막형성제(제1액)의 폴리비닐알코올이 제2액(경화제) 성분인 붕소화합물과 반응하여 겔화되면서 최종적으로는 경화되어 야적장에 적재된 입상 내지 분상물질의 표면에 수불용성의 도막이 형성되며, 경화제로 사용하는 붕소화합물은 붕소 또는 붕사 중에서 선택되며, 붕사가 보다 바람직하다.

상기 본 발명에 따른 경화제인 제2액은 약알칼리성으로 유지하는 것이 바람직하며, 이는 피막형성주제(제1액)의 폴리비닐알코올과 붕소화합물은 pH7 정도에서는 겔화반응이 매우 느리게 진행되기 때문에 본 발명에 따른 겔화반응은 약알칼리성 조건인 pH 7.5 내지 9로 유지되는 것이 바람직하며, pH 7.5 내지 9의 범위보다 높은 강알칼리성인 경우 겔화반응의 속도가 너무 빠르게 진행되어 도막이 형성되는 과정에서 도막이 갈라지는 현상이 발생할 수 있으며, 경화제(제2액)를 분사할 때 사용하는 노즐의 부식을 일으키는 문제가 발생한다.

또한, 제2액인 붕소화합물 수용액은 붕소화합물의 농도에 따라 겔화반응에 따른 시간을 적의 조절할 수 있으며, 피막형성제(제1액) 중의 폴리비닐알코올(PVA)의 농도에 대하여 붕소화합물의 농도가 2 내지 3배의 농도일 때 겔화반응이 가장 바람직하게 수행된다.

본 발명의 또 다른 목적달성을 위한 야적장에 적재된 입상 내지 분상물질의 비산을 방지하는 방법의 해결수단으로는 본 발명에 따른 상기 2액형 도포제를 야적장에 적재된 입상 내지 분상물질에 분사 및 경화시켜 비산을 방지하는 것으로 이루어지며, 구체적으로는 (1) 야적장에 적재된 입상 내지 분상물질의 표면에 상기 피막형성제인 제1액을 분사하여 도포하는 도포단계와, (2) 상기 피막형성제인 제1액이 도포된 표면으로 상기 경화제인 제2액을 분사하여 경화시키는 경화단계 및 (3) 상기 도포단계와 경화단계를 순차적으로 1 내지 5회 반복하는 것으로 이루어진다.

본 발명에 따른 상기 2액형 도포제를 사용하여 야적장에 적재된 입상 내지 분상물질의 비산을 방지하는 방법을 수행할 경우에 피막형성제인 제1액은 야적장에 적재된 입상 내지 분상물질의 표면에 미세한 액적으로 균일하게 도포하여야 하며, 액적이 굵을 경우 야적장에 적재된 입상 내지 분상물질의 표면에서 피막형성제(제1액)가 흘러내리거나 입상 내지 분상물질과 함께 굴러내리는 현상이 발생하므로 피막형성제(제1액)의 점도를 50 ~ 250cpa의 범위로 하여 적절한 분무장치(수단)에 의해 도포하는 것이 바람직하며, 우천 시 또는 습한 날씨에서는 본 발명의 도포제의 사용이 바람직하지 않지만, 우천 시 또는 습한 날씨에서 본 발명의 2액형 도포제를 사용할 때에는 도포제의 함수율을 적절히 조절하여 사용하는 경우 본 발명에 따른 목적을 달성할 수가 있다.

또한, 본 발명에 따른 2액형 도포제를 야적장에 적재된 입상 내지 분상물질의 표면 위로 균일하게 분사 내지 분무하기 위해서는 피막형성제(제1액)를 20 ~ 50℃ 정도의 온도범위로 유지하는 것이 바람직하며, 이러한 온도범위에서 겔화(경화)반응이 잘 진행되기 때문에 상기 온도범위로 유지하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따라 야적장에 적재된 입상 내지 분상물질의 표면에 형성되는 도막은 외부조건에 따라 적절하게 형성시킬 수 있으나, 비산, 방수의 효과를 충분히 낼 수 있는 두께는 10 ~ 20mm로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 본 발명에 따른 도포단계와 경화단계를 1회 수행할 경우 1 ~ 10mm 정도의 도막두께를 형성할 수 있으므로 상기 비산, 방수의 효과를 충분히 낼 수 있는 바람직한 도막 두께인 10 ~ 20mm로 형성하기 위해서는 상기 도포단계와 경화단계를 순차적으로 수회 반복하여야 하며, 2 내지 4회 반복하여 도막을 형성하는 것이 바람직하며, 1회만으로 바람직한 도막 두께를 형성할 경우에는 야적장에 적재된 입상 내지 분상물질의 표면에 도포제가 과도하게 분사되어 도포제가 야적장에 적재된 입상 내지 분상물질의 표면으로부터 흘러내리는 문제점 등이 발생한다.

그리고 본 발명에 따른 2액형 도포제의 사용대상인 야적장에 적재된 입상 내지 분상물질은 석탄공장, 제철소, 화력발전소, 연탄공장, 유리공장 등의 야적장에 적재된 입상 내지 분상물질이며, 특별하게 제한되는 것은 아니지만, 야적물이 석탄인 경우에 본 발명에 따른 2액형 도포제의 목적 및 효과를 양호하게 달성할 수가 있다.

본 발명에 따른 야적장에 적재된 입상 내지 분상물질의 비산을 방지하는 2액형 도포제는 친환경적이고 무독성이므로 도포를 위한 작업환경에 문제가 없을뿐 아니라, 도포제의 조제가 쉽고 작업도 간단하여 종래기술에서 비산을 방지하는데 소요되는 비용을 줄이고 작업시간을 줄이는 이점이 있다.

특히, 본 발명에 따른 2액형 도포제를 석탄공장, 제철공장에 야적된 석탄에 사용하는 경우 연소과정시 유해가스를 생성하거나 열량 변화를 일으키지 않는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 2액형 도포제에 의해 축소한 석탄적재물 표면에 도막이 형성된 상태를 나타내는 사진
도 2는 본 발명의 2액형 도포제에 의해 형성된 도막의 방수시험을 나타내는 사진

이하에서는 실시예 등을 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나 후술하는 구체적인 설명이 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

<실시예 1> 2액형 도포제 제조

제1액(피막형성제)

중합도 1,700, 가수분해도 85.5%(mol/mol)의 폴리비닐알코올 250g, 글리세린 60g을 상온에서 물을 혼합하여 5,000g이 되게 한 다음, 50℃에서 상기 성분들이 완전히 용해될 때까지 교반기로 충분히 교반하여 제1액(피막형성제)을 제조하였다.

제2액(경화제)

붕사 300g을 물에 용해시켜 10wt%의 붕사 수용액인 제2액(경화제)을 조제하였다.

<실시예 2>

<피막형성 및 강도시험>

실제 석탄 야적물을 축소한 석탄적재물(도 1 참조)에 상기 실시예에서 조제한 제1액과 제2액으로 도포와 경화단계를 순차적으로 4회 반복 분사한 후 도막형성을 육안과 촉감으로 확인할 수 있었으며, 또 형성된 도막에 균열(갈라지는 현상)이 발생되지 않는 점도 확인되었다.

상기 형성된 도막을 석탄과 결합된 상태로 채취하여 강도시험한 결과 압축강도가 1.8 ~ 2.2㎏f/㎠ 범위를 나타내었다.

<내수성 시험>

국내 한여름에 태풍으로 호우경보가 내려졌을 때, 최대 강수량이 200㎜ 이하이므로 200㎜씩 하루종일 비가 왔을 때 강수량이 4.8ℓ 정도인 점을 감안하여 상기에서 형성된 도막 위로 5ℓ의 물을 2시간 동안 분무의 형태로 뿌리고 시간 경과에 따라 도막의 변형을 살펴보았다.

분무가 완료된 후 시간이 경과하면서 도막의 표면이 건조됨에 따라 도막이 일정한 강도를 나타내며 건조가 완료되면서 단단한 피막으로 복원되는 것을 확인하였다.

상기한 내수시험을 5회 반복한 결과 회수가 증가할수록 피막의 강도가 다소 약해지는 현상은 있었으나, 비산 및 방수의 효과에 있어서는 현저한 차이가 없었다(도 2 참조).

<내열성 시험>

상기 석탄 야적물의 표면에 형성된 도막을 70℃ 정도의 온도로 가열할 때 도막의 표면이 연화되는 현상이 나타났으며, 가열을 중단한 후 1시간이 경과하면서 경화된 도막으로 재차 복원되었다.

상기 실시예의 시험결과에 나타난 바와 같이 본 발명에 따른 2액형 도포제에 의해 형성된 도막에 의해 미분탄의 비산을 방지하고, 일정한 피막강도를 유지하면서 방수 등의 효과가 있음을 확인할 수 있었으며, 또한, 여름철 석탄 적재물의 표면온도가 50 ~ 60℃로 상승하는 점을 고려해도 본 발명에 따른 도포제의 내열성으로 인하여 계절에 관계없이 안정되게 사용할 수 있음을 알 수 있다.

Claims

(a) 피막형성제로 물 100중량부에 대하여 폴리비닐알코올(PVA) 3 ~ 10중량부, 다가알코올 1 ~ 2중량부로 조성되는 제1액과,
(b) 경화제로 pH7.5 ~ 9의 붕소화합물 6 ~ 12중량% 수용액으로 조성되는 제2액으로 이루어진 것을 특징으로 하는 야적장에 적재된 입상 내지 분상물질의 비산을 방지하는 2액형 도포제.
청구항 1에 있어서, 제1액의 폴리비닐알코올(PVA) 농도에 대하여 제2액의 붕소화합물의 농도가 2 ~ 3배로 사용되는 것을 특징으로 하는 야적장에 적재된 입상 내지 분상물질의 비산을 방지하는 2액형 도포제.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 붕소화합물이 붕소 또는 붕사인 것을 특징으로 하는 야적장에 적재된 입상 내지 분상물질의 비산을 방지하는 2액형 도포제.
청구항 3에 있어서, 폴리비닐알코올(PVA)은 중합도가 1,000 ~ 5,000, 가수분해도 70 ~ 99%(mol/mol)인 것을 특징으로 하는 야적장에 적재된 입상 내지 분상물질의 비산을 방지하는 2액형 도포제.
청구항 4에 있어서, 다가알코올이 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,3-부틸렌글리콜 및 글리세린으로부터 선택되는 일 성분인 것을 특징으로 하는 야적장에 적재된 입상 내지 분상물질의 비산을 방지하는 2액형 도포제.
청구항 5에 있어서, 야적장에 적재된 입상 내지 분상물질이 제철소의 야적장에 적재된 석탄인 것을 특징으로 하는 야적장에 적재된 입상 내지 분상물질의 비산을 방지하는 2액형 도포제.
야적장에 적재된 입상 내지 분상물질의 비산을 방지하는 방법에 있어서,
(1) 야적장에 적재된 입상 내지 분상물질의 표면에 피막형성제로 물 100중량부에 대하여 폴리비닐알코올(PVA) 3 ~ 10중량부, 다가알코올 1 ~ 2중량부로 조성되는 제1액을 분사하여 도포하는 도포단계와,
(2) 상기 피막형성제인 제1액이 도포된 표면으로 경화제로 pH7.5 ~ 9의 붕소화합물 6 ~ 12중량% 수용액으로 조성되는 제2액을 분사하여 경화시키는 경화단계 및
(3) 상기 도포단계와 경화단계를 순차적으로 1 내지 5회 반복하는 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 야적장에 적재된 입상 내지 분상물질의 비산을 방지하는 방법.
청구항 7에 있어서, 제1액의 폴리비닐알코올(PVA) 농도에 대하여 제2액의 붕소화합물의 농도가 2 ~ 3배로 사용되는 것을 특징으로 하는 야적장에 적재된 입상 내지 분상물질의 비산을 방지하는 방법.
청구항 7 또는 청구항 8에 있어서, 붕소화합물이 붕소 또는 붕사인 것을 특징으로 하는 야적장에 적재된 입상 내지 분상물질의 비산을 방지하는 방법.
청구항 9에 있어서, 폴리비닐알코올(PVA)은 중합도가 1,000 ~ 5,000, 가수분해도 70 ~ 99%(mol/mol)인 것을 특징으로 하는 야적장에 적재된 입상 내지 분상물질의 비산을 방지하는 방법.
청구항 10에 있어서, 야적장에 적재된 입상 내지 분상물질이 제철소의 야적장에 적재된 석탄인 것을 특징으로 하는 야적장에 적재된 입상 내지 분상물질의 비산을 방지하는 방법.