KR101309836B1 - 친환경 고분자 겔 및 그 제조방법, 친환경 고분제 겔의 분사장치 및 이를 이용한 석면제거공법 및 방수공법 - Google Patents

친환경 고분자 겔 및 그 제조방법, 친환경 고분제 겔의 분사장치 및 이를 이용한 석면제거공법 및 방수공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 친환경적이고 작업이 간편하며 석면의 유출의 위험성이 전혀 없는 석면제거용액을 제공하고, 차수 및 방수를 실현하는 그라우팅(주입) 약품으로 지하수를 오염시키지 않으며 지하수와 만나더라도 강도를 유지하는 그라우팅액을 동시에 제공하는 것을 목적으로 하는 발명이다.
본 발명에 따르는 친환경 고분제 겔은 주제 및 경화제를 포함하는 고분자 겔로서, 상기 주재는, ① 아크릴산 및 메타크릴산을 포함하는 단량체; ② Propoxylated trimethylolpropane triacrylate 또는 Sulfonated Pentaerythritol triacrylate를 포함하는 가교단량체; ③ 수산화나트륨 또는 수산화칼륨, 수산화마그네슘(Magnesium hydroxide) 또는 수산화칼슘(Calcium hydroxide)이 혼합된 중성화제; 및 ④ 물을 포함하는 희석액을 포함하고, 상기 경화제는, ① KPS(potassium persulfate) 또는 SPS(sodium persulfate)를 포함하는 개시제; ② SBS(sodiumbisulfite)를 포함하는 산화환원 개시제; ③ 아민(amine)을 포함하는 중합촉진제; ④ 다가의 아민 그룹을 가진 가교촉진제; ⑤ 물을 포함하는 희석재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

친환경 고분자 겔 및 그 제조방법, 친환경 고분제 겔의 분사장치 및 이를 이용한 석면제거공법 및 방수공법{ENVIRONMENT-FRIENLDY POLYMER GEL AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME, DEVICE FOR PRODUCING THE SAME, AND METHOD FOR DELETING ASBESTOS AND METHOF OF WATERPROOF USING THE SAME}
본 발명은 석면을 함유하는 건축구조물에서 고압수를 사용하여 석면을 제거하는 방법 대신 고분자 겔을 분사하여 석면을 제거하는 발명이다. 석면 제거시 분사된 물 미립자에 의한 안개현상이나 분진이 발생하지 않고, 겔화가 진행되어 고압수에 함유된 석면 분진들이 용출될 위험이 없으며, 건축 구조물의 누수가 발생하는 부위에 직접 주입하여 차수 및 방수 목적으로 사용 가능한 고분자 겔의 제조방법 및 이를 분사하기 위한 고분자 겔 분사장치에 관한 것이다.
1. 종래의 석면제거 기술
종래에 건축구조물에 함유된 석면을 제거하는 방법으로 워터젯 장비를 이용하여 석면 분진을 발생하지 않고 석면을 제거하는 방법들이 고안되어 있다. 대한민국 등록특허 제807789호(“석면제거 시스템 및 석면제거 방법”)에 개시된 발명은, 석면 분진이 날리지 않도록 비닐로 보호막을 치고 그 안에서 워터젯 분사장치와 고압수를 사용하여 석면을 제거하는 방법을 개시하고 있다. 그러나 이러한 방법은 석면 제거 작업시 고압수가 석면을 함유한 상태로 바닥에 떨어지게 되므로 바닥이 물로 흥건하게 되는 결과, 바닥의 물을 흡입펌프로 흡입하면서 작업을 진행해야 하는 번거로움이 있었고 작업자의 신발이나 작업복이 고압수에 오염이 되는 문제점을 안고 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 흡습포를 작업시 바닥에 깔고 작업하는 방식도 실시되었으나 작업이 번거롭고 불편하며 용출수 유출에 대한 위험성을 항상 내포하고 있었다.
2. 종래의 차수 및 배면 방수공법
종래에 사용된 차수용 유, 무기 고분자는 주로 그라우팅용 주입약액 계통으로 규산소다계(물유리계)로 대표되는 무기 약액계와 페놀수지계, 크롬리그닌계, 에폭시계, 아크릴아미드계, 우레탄계 및 아크릴로 대별된다. 주입재의 선택은 주입목적과 주입환경, 각 주입재의 장, 단점을 감안하여 적절한 주입재를 선택하여 시공하는 것이 일반적이다. 여러 주입재중 가장 널리 사용되는 것은 규산소다계로서, 이는 가격이 저렴하고 시공성도 비교적 우수하며 환경 공해가 적은 장점이 있다. 이 외의 주입재는 사용이 비교적 한정되어 있는데, 성능의 문제점도 있지만 가격이 비싸거나 유해성이 크다는 등 성능 외적인 문제점들로 인하여 사용이 제한적인 실정이다.
① 위 규산소다계의 주입재는 시공성이 양호하고 공해성도 적으며 경제성이 좋은 장점을 지니지만, 지반에 주입 고결된 겔의 내구성이 좋지 않아 일정시간 경과 후 지하수에 의해 유실되는 단점이 있으며, 규산소다계 주입약액은 다른 그라우팅제에 비하여 점도가 높아 주입성의 한계를 지닌다는 점에서 적용범위가 제한된다.
② 아크릴아미드 주입액의 경우는 아크릴아미드 단량체를 가교제와 함께 혼합 및 용해시켜 수용액으로 만들고, 여기에 적절한 촉매를 가하여 지반 중에 주입한 후 연쇄중합반응을 유도하여 지중에서 함수 상태의 하이드로 겔로 변화시켜 방수 및 차수를 유도한다. 이 아크릴아미드 주입액은 점도가 낮아 주입이 매우 용이하고 경화시간을 자유로이 조절할 수도 있을 뿐 아니라, 생성되는 겔의 내구성이 우수하여 지하수에 의한 용탈(leaching , 溶脫)도 없다. 나아가 겔의 강도, 투수계수 등의 공학적 특성이 우수하고 장기간 동안 물성의 변화가 없는 등 우수하지만, 아크릴아미드의 단량체는 발암물질로 알려져 있어 그 사용이 크게 제한된다.
③ 우레탄계 및 에폭시계 주입약액의 경우는 제조원가가 상대적으로 비싸고 우레탄계의 경우 TDI(toluene-d-isocyanate), MDI(methylene -di-isocyanate), 에폭시계의 경우 비스페놀 A, B와 같은 인체에 유해한 물질을 사용하기 때문에 지중 용출(exudation)의 위험성이 있다.
본 발명은 1) 친환경적이고 작업이 간편하며 석면의 유출의 위험성이 전혀 없는 석면제거용액을 제공하고, 2) 차수 및 방수를 실현하는 그라우팅(주입) 약품으로 지하수를 오염시키지 않으며 지하수와 만나더라도 강도를 유지하는 그라우팅액을 동시에 제공하는 것을 목적으로 한다.
아울러 종래 워터젯으로 석면을 제거하는 공법에서는 물을 사용하지만, 본 발명에서는 주제와 경화제로 나뉘어진 친수성 아크릴 고분자겔 성분을 사용한다. 석면을 제거할 때에는 물과 같은 액상이지만, 일정시간이 지나고 나면 석면 분진을 함유한 상태로 겔화가 되면서 딱딱하게 굳으므로 고상으로 존재하여, 석면 분진의 누출의 위험이 전혀 없는 친환경 제거공법을 제공한다. 결국 종래의 워터젯으로 건축구조물에 잔류하고 있는 석면을 제거하는 방법은 고압수로 사용된 물이 작업장 바닥에 고일 수 밖에 없는 문제점을 안고 있지만, 본 발명에서는 주제와 경화제가 별도의 다른 두 개의 저장용기에서 별도로 다른 두 개의 관을 통해 나오다가 특별하게 고안된 노즐에서 하나로 섞이게 되면서 분사되도록 설계가 되어있다.
노즐에서 주제와 경화제가 섞이면서 반응이 시작되고 이러한 반응과 관계없이 워터젯에서 나온 액상의 고압 고분자 겔 성분은 석면을 제거하면서 작업장 바닥으로 떨어지게 된다. 바닥으로 떨어진 석면함유 액상은 경화제의 농도에 따라 수 초 안에 경화가 되어 석면을 포함한 알갱이 형태의 고형화가 이루어진다. 결국 석면을 제거하는 작업장의 비닐막 위에서 고형화 되어 석출이 되어 작업장 밖으로 누수가 되거나 유출되는 위험성이 없다.
기존 석면 제거 공법에서는 물을 사용하지만 본 발명에서는 물이 아닌 고분자 겔화가 진행 될 수 있는 주제와 경화제로 구분된 이액형의 액상 조성물이 필요하다. 결국 이때 고분자 겔을 적절한 분사장치를 이용하여 얼마의 압력을 주느냐에 따라 건축구조물에 부착된 석면을 제거하는 용도로 사용하기도 하고 건축구조물의 균열부위에 주입하여 차수나 방수의 기능을 수행하기도 한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여 사용되는 고분자 겔의 액상조성물의 구성성분은 다음과 같다.
고분자겔 액상조성물 구분 성분 함량 (중량백분율)
주제 단량체 Acrylic acid 20~35
Methacrylic acid 1~15
가교단량체 Propoxylated trimethylolpropane triacrylate 0.3~1
Sulfonated Pentaerythritol triacrylate 0.3~1
중성화제 Sodium hydroxide 5~20
Potassium hydroxide 5~20
Calcium hydroxide 0.1~16
Magnesium hydroxide 0.1~16
희석액 물 30~70
합계 100
충전제 벤토나이트+탈크 50
경화제 개시제 KPS, SPS 0.01~0.05
Redox개시제 SBS 0.005~0.1
중합촉진제 TEA 1~7
가교촉진제 Polyethylen imine 0.1~2
희석제 물 90~95
합계 100
충전제 벤토니아트+탈크 50

본 발명의 고분자 겔 액상 조성물은 주제와 경화제 부분을 포함하고, 주제의 경우 인체에 유해한 물질은 함유하고 있지 않다. 기존 아크릴 겔의 경우 가교 단량체나 단량체(monomer)를 아마이드(amide) 유도체로 사용하는 경우가 있었는데, 이는 발암물질로 지하수에 용출시 인체에 유해하므로 본 발명에서는 아마이드(amide) 유도체는 사용하지 않는다.
[주제 성분]
위 표의 구성성분을 살펴보면 아크릴산모노머가 주성분이며 메타아크릴산이 부성분이다
수용성 모노머의 종류는 많지만 가격적으로 싸고 인체에 유해하지 않은 물질이어야 하므로 본 발명에서는 위 두 가지 모노머를 선정하였다. 이때 아크릴산(Acrylic acid)의 함량이 20% 미만이면 형성된 겔의 단단함 정도가 약하고 35%를 초과하는 경우 가격적인 부담과 생성된 겔이 쉽게 부스러지는 단점을 가진다. 메타크릴 산(Methacrylic acid)은 고분자 겔에 약간의 소수성과 단단함을 부여하기 위한 모노머로서 첨가량 1% 미만이면 형성된 겔이 물렁거리고 15%를 초과하게 되면 쉽게 바스러지는 단점을 가진다.
가교단량체는 Propoxylated trimethylolpropane triacrylate(아래 구조식 참조) 또는 Sulfonated Pentaerythritol triacrylate 혹은 수용성이며 아크릴중합이 가능한 이중결합을 두 개 이상 가진 단량체면 사용이 가능하다.
Figure 112013021562161-pat00001
Propoxylated trimethylolpropane triacrylate의 구조식
본 발명에서는 인체에 무해하며 반응성이 좋은 Propoxylated trimethylolpropane triacrylate 또는 Sulfonated Pentaerythritol triacrylate 를 병행 사용하였다. 각각 0.3~1 중량%를 사용하며 0.3중량 % 미만을 사용하는 경우 경화반응이 약하여 형성된 겔이 물렁거리며, 1중량 %를 초과하는 경우 가격적인 부담과 형성된 겔이 쉽게 부스러지는 단점을 지닌다.
중성화제는 2종 이상의 혼합물의 사용이 가능하다. 중성화제로는 수산화나트륨(Sodium hydroxide), 수산화칼륨(Potassium hydroxide), 수산화마그네슘(Magnesium hydroxide) 및 수산화칼슘(Calcium hydroxide) 등이 가능하다. 이때 1가인 수산화나트륨 및 수산화칼륨과 2가인 수산화칼슘 및 수산화마그네슘의 적절한 조합이 중요하다. 1가의 중성화제는 단지 고분자의 음이온 하나를 중성화 시키지만 2가의 중성화제는 2개의 음이온을 동시에 중성화 시켜서 고분자 체인(chain) 간의 결합을 유도하므로 1가 중성화제와 2가 중성화제의 비율은 최종 형성된 고분자 겔의 물성을 좌우한다.
이때 1가 중성화제는 총 중량의 5~20% 정도의 사용이 가능하며 수산화나트륨, 수산화칼륨을 혼합하여 사용하거나 각각 단독으로 사용할 수도 있다. 이때 1가의 중성화제의 함량이 5중량% 미만이면 전체 액상이 pH가 산성이 되고 고분자 겔화가 진행이 되더라도 흐물거리는 물성을 갖게 되며, 20 중량% 를 초과하면 고분자겔이 쉽게 부스러지는 현상이 발생한다.
본 발명에서는 2가 중성화제로 수산화칼슘 및 수산화마그네슘을 사용하는 것이 바람직하다. 이때 2가 중성화제는 총 중량의 0.1~16% 정도의 사용이 가능하며 둘을 혼합하여 사용하거나 각각 단독으로 사용할 수도 있다. 이때 2가의 중성화제의 함량이 0.1중량% 미만이면 전체 액상이 pH가 산성이 되고 고분자 겔화가 진행이 되더라도 흐물거리는 물성을 갖게 되며 16 중량% 를 초과하면 고분자겔이 쉽게 부스러지는 현상이 발생한다. 이때 1가 중성화제와 2가 중성화제의 혼합 비율이 고분자겔의 물성을 좌우하며, 1가 중성화제 : 2가 중성화제의 비율은 1 : 0.02 ~ 1 : 1.6 범위인 것이 바람직하다.
[경화제 성분]
다음으로, 경화제는 개시제와 산화환원(redox) 개시제, 중합촉진제, 가교촉진제 및 희석제를 포함한다. 게시제로는 라디칼 중합을 유도하는 일반적인 개시제는 다 사용이 가능하며, 본 발명에서는 KPS(potassium persulfate) 또는 SPS(sodium persulfate)를 사용하는 것이 바람직하다. 저온에서도 라디칼을 형성하기 위하여 산화환원 개시제인 SBS(sodiumbisulfite)를 함께 사용하며 중합반응을 촉진하기 위하여 아민(amine)을 첨가하는데 모노에탄올아민(monoethanolamine), 디에탄올아민(diethanolamine)등 아민 종류는 대체적으로 중합촉진제로 사용이 가능하지만 본 발명에서는 트리에탄올아민(triethanolamine)을 사용하는 것이 바람직하다. 이 트리에탄올아민의 반응성이 좋아 반응 후에 단량체 형태로 남지 않기 때문이다. 가교 촉진제로는 다가의 아민 그룹을 가진 화합물이면 사용이 가능하다. 본 발명에서는 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine)을 사용하였다.
이때 개시제의 함량은 통상적인 라디칼 중합반응에서와 같이 0.1~0.5 중량%를 사용하며, 0.1 중량% 미만을 사용하는 경우 중합속도가 느려져 겔을 형성하는 시간이 길어질 수가 있다. 중합속도를 빨리 하기 위하여 0.5 중량%를 초과해서 사용도 가능하나, 본 발명에서는 0.3 중량%가 적정하다.
산화환원 개시제인 SBS (sodiumbisulfite)는 라디칼 개시제 함량의 1/2가 적절하며, 중합촉진제인 TEA(triethanol amine)의 경우 1 중량% 미만이면 겔화가 15초 범위를 벗어나고 7중량% 를 초과하면 그 이상의 농도에서는 같은 겔화시간을 나타내므로 더 이상 첨가한 효과가 나타나지 않는다. 가교촉진제인 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine)은 0.1중량% 미만에서는 효과가 미미하고 1중량% 정도의 값에서 적절한 물성을 나타내면 2 중량%를 초과하게 되면 형성된 겔이 쉽게 바스러지는 현상을 초래하게 된다.
여기에 용도에 따라 주제와 경화제에 각각 50중량부의 벤토나이트와 탈크의 혼합물을 충전제로 첨가하여 사용할 수 있다. 광범위한 차수나 방수를 행할 경우 주제와 경화제 원료 금액이 부담스러울 경우, 또는 고분자 겔의 강도를 높여 사용해야 할 목적이 있는 경우 충전제로 벤토나이트와 탈크의 혼합물을 사용하면 시공경비를 줄일 수 있고 고분자 겔의 강도도 높일 수 있다. 이때 벤토나이트와 탈크의 혼합 중량 비율은 4: 6 이 적당하다.
[고분자 겔 액상조성물을 분사하기 위한 장치]
본 발명은 고분자겔 액상조성믈 주제와 경화제를 분사할 수 있는 분사장치에 대한 발명 또한 제공한다. 기존의 분사장치는 1액형 액상을 분사하는 장치이지만, 본 발명의 고분자 겔 액상 조성물은 혼합할 경우 경화반응이 수 초 이내에 일어나기 때문에 적절한 분사장비가 필요하다.
도 1은 본 발명에 따르는 고분자 겔 액상 조성물 분사장치의 전체 구성을 나타낸 개념도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명에 따르는 고분자 겔 액상조성물 분사장치의 정면도 및 측면도이다.
먼저 도 1을 참조하면, 본 발명에 따르는 고분자 겔 액상 조성물 분사장치의 본체는 주제(이하, ‘A액’이라 한다)와 경화제(이하, ‘B액’이라 한다) 각각의 용기로부터 고압펌프(3, 5; 도 2 참조)에 의하여 각각 A액(주제) 토출관(20)과 (21)B액 (경화제) 토출관(21)을 통하여 1:1 부피 비율로 주제 및 경화제를 고압으로 토출하게 된다. 주제와 경화제 각각은 각 토출관(20, 21)을 거쳐 A 건(15; gun)과 B 건(16; gun)으로 이동하게 되고, 토출관을 개방 또는 폐쇄할 수 있는 각각의 체크밸브(17, 18)을 거쳐 하나의 노즐(19)로 토출하게 된다.
이때 장비 본체의 고압 펌프(3, 5; 도 2 참조)에서 얼마의 압력을 제공느냐에 따라 건축구조물에 부착된 석면을 제거하는 용도로 사용하기도 하고 건축구조물의 균열부위에 주입하여 차수나 방수의 기능을 수행하기도 한다.
분사장비의 구성을 보면 고분자 겔 액상조성물 A액(주제)와 B액(경화제)가 담긴 용기에서 펌핑(Pumping)하여 분사건과 노즐을 통해 토출하기 위한 장비로 구성이 된다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따르는 고분자 겔 액상 조성물 분사장치 전면 일측에는 컨트롤 박스(1)가 위치한다. 컨트롤 박스(1)는 A액과 B액의 압력을 조절하여 토출 속도의 조절이 가능하게 한다. A액과 B액을 각각 토출하기 위하여 두 개의 모터(2, 4)와 두 개의 펌프(3, 5)를 포함한다. 도 3을 참조하면, 모터(2, 4)와 펌프(3, 5)는 각각 구동 벨트(11, 12)로 연결이 되어, 모터(2, 4)의 구동력이 구동벨트(11, 12)를 통해 펌프(3, 5)로 전달되면서 펌프(3, 5)가 작동된다. 구동벨트(11, 12)를 연결하기 위한 벨트연결고리(7, 8, 9, 10) 또한 포함된다.
본 발명에 따르는 분사장치에서 나오는 액상고분자의 압력이 높으면 콘크리트 건축구조물에 함유한 석면을 떼어낼 정도로 강력한 힘이 되어 석면 제거공법으로 사용 가능하다. 그리고 액상 고분자의 분사 압력을 낮추면. 콘크리트 내부로 주입해서 방수액으로 사용이 가능하다.
본 발명은 1) 친환경적이고 작업이 간편하며 석면의 유출의 위험성이 전혀 없는 석면제거용액을 제공하고, 2) 차수 및 방수를 실현하는 그라우팅(주입) 약품으로 지하수를 오염시키지 않으며 지하수와 만나더라도 강도를 유지하는 그라우팅액을 동시에 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따르는 고분자 겔 액상 조성물 분사장치의 전체 구성을 나타낸 개념도
도 2는 본 발명에 따르는 고분자 겔 액상조성물 분사장치의 정면도
도 3은 본 발명에 따르는 고분자 겔 액상조성물 분사장치의 측면도
실시예 1
실시예 1에서 실험 제조한 주제 및 경화제의 중량 백분율을 다음 표와 같으며, 실시예 1에 따른 실험과정 및 결과는 이하에서 설명한다.
실시예 1 구분 성분 함량 (중량백분율)
주제 단량체 Acrylic acid 29
Methacrylic acid 4
가교단량체 Propoxylated trimethylolpropane triacrylate 0.5
Sulfonated Pentaerythritol triacrylate 0.5
중성화제 Sodium hydroxide 5
Potassium hydroxide 5
Calcium hydroxide 0.5
Magnesium hydroxide 0.5
희석액 물 55
합계 100
경화제 개시제 KPS, SPS 0.01
Redox개시제 SBS 0.005
중합촉진제 TEA 5
가교촉진제 Polyethylen imine 0.5
희석제 물 94.5
합계 100

조성1 주제의 제조 : 내산성, 내알카리성 반응기 내에 중성화제를 정량 투입하고 희석액인 물을 정량대로 투입하였다. 반응기 발열반응에 주의하며 반응기 외부의 냉각자켓에 냉각장치를 가동하고 임펠러를 20~30 rpm으로 회전시키면서 30분 동안 용해를 시켰다. 단량체와 가교 단량체를 정량하고 미리 혼합한 후 드로핑 펀넬(dropping funnel)에 넣고 반응기 내부로 천천히 발열에 주의하면서 3시간 동안 적하시켰다. 80℃의 반응물을 약 2시간 동안 냉각시키면서 숙성 교반하였다.
조성1 경화제의 제조 : 세척된 반응기 내부로 먼저 물을 투입하고 경화제 조성 순서대로 개시제, 산화환원개시제, 중합촉진제, 가교촉진제를 정량하여 투입한 후 1시간 동안 교반하였다.
이와 같이 고분자 액 조성물의 주제(A액) 및 경화재(B액)을 제조한 이후, 상술한 고분자 겔 액 조성물 분사장비를 사용하여 석면을 제거하였다. 이때 분사장비의 압력은 250~300 bar 였으며 분당 토출 속도는 10~15 L/분 이었다. 건축 고조물에 부착된 석면은 제거되었으며 분사장비로부터 분사 후 15초에 고분자 겔화가 진행되었다.
실시예 2
실시예 2에서 실험 제조한 주제 및 경화제의 중량 백분율을 다음 표와 같으며, 실시예 2에 따른 실험과정 및 결과는 이하에서 설명한다.
실시예 2 구분 성분 함량 (중량백분율)
주제 단량체 Acrylic acid 29
Methacrylic acid 4
가교단량체 Propoxylated trimethylolpropane triacrylate 0.5
Sulfonated Pentaerythritol triacrylate 0.5
중성화제 Sodium hydroxide 5
Potassium hydroxide 5
Calcium hydroxide 0.5
Magnesium hydroxide 0.5
희석액 물 55
합계 100
충전제 탈크60 중량%+
벤토나이트 40중량%		 50
경화제 개시제 KPS, SPS 0.01
Redox개시제 SBS 0.005
중합촉진제 TEA 5
가교촉진제 Polyethylen imine 0.5
희석제 물 94.5
합계 100
충전제 탈크60 중량%+
벤토나이트 40중량%		 50

조성2 주제의 제조 : 내산성, 내알카리성 반응기 내에 중성화제를 정량 투입하고 희석액인 물을 정량대로 투입하였다. 반응기 발열반응에 주의하며 반응기 외부의 냉각자켓에 냉각장치를 가동하고 임펠러를 15~20 rpm으로 회전시키면서 30분 동안 용해를 시켰다. 단량체와 가교 단량체를 정량하고 미리 혼합한 후 드로핑 펀넬(dropping funnel)에 넣고 반응기 내부로 천천히 발열에 주의하면서 3시간 동안 적하시켰다. 80℃의 반응물을 약 2시간 동안 냉각시킨 후 탈크와 벤토나이트 혼합물을 50중량부 투입하였다. 투입 후 2시간 동안 45~50rpm으로 교반하였다.
조성2 경화제의 제조 : 세척된 반응기 내부로 먼저 물을 투입하고 경화제 조성 순서대로 개시제, 산화환원 개시제, 중합촉진제 및 가교촉진제를 정량하여 투입한 후 1시간 동안 교반하고 탈크와 벤토나이트 혼합물을 50중량부를 투입하였다. 투입 후 2시간 동안 45~50rpm으로 교반하였다.
실시예 2에 따른 조성으로 고분자 액 조성물 A액(주제)과 B액(경화제)을 제조하고 상술한 고분자 겔 액 조성물 분사장비를 사용하여 콘크리트 구조물의 균열면에 천공한 후 실시예 2의 고분자 겔 액 조성물을 균열 천공부위를 통해 주입하였다. 이때 분사장비의 압력은 80~110 bar 였으며 분당 토출 속도는 4~8 L/분 이었다. 분사장비로부터 분사 후 15초에 고분자 겔화가 진행되었으며 18초 경과시 더 이상 균열로 고분자 겔 액조성물이 들어가지 않았으며 완전한 겔화가 진행되며 방수시공이 완료되었다.
이때 측정한 고분자 겔의 물성값은 다음과 같다.
구분 실시예 1 실시예2
겔타임 (sec) 15 16
점도 ( CP , 25℃) 1.6 34
겔 압축강도 (Kg/cm 2) 0.42 3.8
샌드 겔 압축강도(Kg/cm 2) 3.4 12.3
40일간 침수 후 체적변화(%) +18 +9
40일간 침수후 압축강도(Kg/cm 2) 0.34 10.3

Claims (7)

  1. 주제 및 경화제를 포함하는 고분자 겔로서,
    상기 주제는, ① 아크릴산 및 메타크릴산을 포함하는 단량체; ② Propoxylated trimethylolpropane triacrylate 또는 Sulfonated Pentaerythritol triacrylate를 포함하는 가교단량체; ③ 수산화나트륨 또는 수산화칼륨, 수산화리튬, 수산화마그네슘(Magnesium hydroxide) 또는 수산화칼슘(Calcium hydroxide)이 혼합된 중성화제; 및 ④ 물을 포함하는 희석액을 포함하고,
    상기 경화제는, ① KPS(potassium persulfate) 또는 SPS(sodium persulfate)를 포함하는 개시제; ② SBS(sodiumbisulfite)를 포함하는 산화환원 개시제; ③ 아민(amine)을 포함하는 중합촉진제; ④ 다가의 아민 그룹을 가진 가교촉진제; ⑤ 물을 포함하는 희석제를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 고분자 겔.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 단량체의 상기 아크릴산은 20 내지 25 중량부,
    상기 단량체의 상기 메타크릴산은 1 내지 15 중량부,
    상기 가교단량체는 0.3 내지 1 중량부,
    상기 중성화제의 상기 수산화나트륨 또는 수산화칼륨은 5 내지 20 중량부,
    상기 중성화제의 상기 수산화마그네슘 또는 수산화칼슘은 0.1 내지 16 중량부,
    상기 희석액은 30 내지 70 중량부
    포함되는 것을 특징으로 하는 친환경 고분자 겔.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 개시제는 0.01 내지 0.05 중량부,
    상기 산화환원 개시제는 0.005 내지 0.1 중량부,
    상기 중합촉진제는 1 내지 7 중량부,
    상기 가교촉진제는 0.1 내지 2 중량부,
    상기 희석제는 90 내지 95 중량부
    포함되는 것을 특징으로 하는 친환경 고분자 겔.
    친환경 고분자 겔.
  4. 청구항 1에 기재된 친환경 고분자 겔의 제조방법으로,
    내산성, 내알카리성 반응기 내에 상기 중성화제를 투입하고 상기 희석액을 주제 반응기에 투입하는 단계;
    상기 주제 반응기 외부의 냉각자켓에 냉각장치를 가동하고 임펠러를 20~30 rpm으로 회전시키면서 30분 동안 용해시키는 단계;
    상기 단량체와 상기 가교 단량체를 미리 혼합하고, 드로핑 펀넬(dropping funnel)에 넣고 상기 주제 반응기 내부로 3시간 동안 적하시키는 단계;
    80℃의 반응물을 약 2시간 동안 냉각시키면서 숙성 교반하여 상기 주제를 제조하는 단계;
    경화제 반응기 내부로 희석액을 투입하고, 상기 개시제, 상기 산화환원 개시제, 상기 중합촉진제 및 상기 가교촉진제를 정량하여 투입한 후 1시간 동안 교반하여 상기 경화제를 제조하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 고분자 겔의 제조방법.
  5. 청구항 4의 제조방법으로 제조된 주제 및 경화제를 분사하는 분사장치로서,
    모터, 상기 모터와 연결되는 구동벨트, 상기 구동벨트에 의해 작동하며 주제 및 경화제를 분사하는 고압펌프를 포함하는 본체;
    상기 본체로부터 상기 주제 및 경화제를 토출하는 토출관, 건, 체크밸브 및 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 분사장치.
  6. 청구항 4에 기재된 고분자 겔의 제조방법으로 상기 주제 및 상기 경화제를 제조하는 단계;
    청구항 5에 기재된 분사장치를 이용하여 상기 주제 및 상기 경화제를 혼합하여 콘크리트 구조물 표면에 상기 주제 및 경화제를 주입하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 고분자 겔을 이용한 석면제거공법.
  7. 청구항 4에 기재된 고분자 겔의 제조방법으로 상기 주제 및 상기 경화제를 제조하는 단계;
    콘크리트 구조물의 균열면에 천공하는 단계; 및
    청구항 5에 기재된 분사장치를 이용하여 상기 주제 및 상기 경화제를 혼합하여 콘크리트 구조물의 균열면에 상기 주제 및 경화제를 주입하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 고분자 겔을 이용한 방수공법.
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