KR101340740B1

KR101340740B1 - 석면 비산방지제 제조방법

Info

Publication number: KR101340740B1
Application number: KR1020130019567A
Authority: KR
Inventors: 정정철
Original assignee: 주식회사 이투; 주식회사 이투에너지홀딩스
Priority date: 2013-02-25
Filing date: 2013-02-25
Publication date: 2013-12-12

Abstract

본 발명은 석면 비산방지제 제조방법에 관한 것으로써, 석면 비산방지제를 석면함유 제품 표면에 분사하여 코팅만 하여도 우수한 침투력과 빠른 고형화로 석면함유 제품 내에 석면물질을 완전 고화시켜 강한 충격이나 파손 시에도 석면함유 제품 내의 석면이 외부로 비산되는 것을 효과적으로 방지하게 된다.

본 발명에 따른 석면 비산방지제는 침투제(A액)와 경화제(B액)를 각각 1ℓ씩 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하며, 침투제(A액)는 물유리(Na₂ SiO₃ H₂O) 40 내지 50중량％, 실란(SiO₂ H₂ O) 0.2 내지 0.5중량％, LiOH 0.1 내지 0.3중량％, 안정제 0.1 내지 0.5중량％를 증류수 48.7 내지 58.7중량％와 혼합하여 조성하는 것을 특징으로 하고, 경화제(B액)는 나노실리케이트((SiO₂ 함량30％이상) 1ℓ, 증류수 300 내지 500g을 증류수 300g에 KOH 200 내지 250g, 산화알루미늄(Al₂O₃) 5 내지 10g을 용해시켜 제조한 경화액을 500-700g을 혼합하여 조성하는 것을 특징으로 하며, 석면 비산방지제는 석면함유 제품표면에 분무 코팅만 하여도 석면함유 제품을 사용 중에 진동 또는 외부충격으로 파손 되어도 석면함유 제품으로부터 석면가루가 대기 중에 비산되는 것을 방지할 수가 있다.

나노실리케이트, 실란, 실리케이트, 석면, 증류수

Description

석면 비산방지제 제조방법 {The manufacture method of Asbestos Scattering Inhibitor}

본 발명은 석면 비산방지제 제조방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 침투성이 강한 침투제(A용액)와 침투 후 경화성이 강한 경화제(B액)를 혼합하여 조성한 석면 비산방지제를 건축물에 시공이 되어 있는 석면함유 제품 표면에 부사하여 코팅만 시켜도 침투제(A용액)에 의해 석면함유 제품의 표면에서 석면함유 제품 내부로 함께 침투한 경화제(B용액)가 석면함유 제품 내부의 석면 물질들을 고화시켜 외부로부터 진동이나 충격으로 석면함유 제품이 흔들리거나 파손되어도 외부로 석면가루가 유출되지 않아서 석면가루의 비산으로 인한 인체 피해를 방지함과 동시에 건축물 내부에 시공되어 있는 석면함유 제품의 사용기간을 연장 사용할 수 있도록 하는 것이다.

석면은 가격이 저렴하고 강도가 우수하여 과거부터 건축물의 내 외장재로 많이 사용 되어 왔으나 석면함유 제품은 사용 시 진동이나 충격을 받으면 석면함유 제품 내부에 함유된 석면가루가 떨어져 나와서 공기 중으로 비산되는데, 비산되는 석면가루는 침상 결정 형태여서 호흡이나 직접적인 접촉을 통하여 인체에 흡수되면 인체 내의 세포에 침적되는 성질이 있어서 인체 외부로 배출되지 않고 인체 내에 축적하게 된다.

인체 내 세포에 축적된 석면은 진폐증, 발암 등의 여러 가지 부작용을 발생시키는데 이를 해소하기 위하여 국가에서 석면함유 제품을 건축물에 사용하는 것을 규제하고 있지만 과거에 사용한 건축물 내의 석면함유 제품을 일시에 전부 교체하는 것은 현실적으로 어렵고, 경제적으로 많은 비용이 소요되어 석면함유 제품에 도포나 물질을 주입시켜 석면 물질을 접착시키거나, 고화 또는 경화시켜서 석면함유 제품을 사용하고 있는 동안 석면가루가 실내 또는 공기 중에 비산되는 것을 방지하는 석면 비산방지 기술개발이 시급한 것이다.

현재, 석면 비산방지제는 2가지 형태로 기술이 개발되어 있으며, 하나는 석면함유 제품 철거 시에 석면함유 제품이 파손되면서 발생되는 석면가루가 철거 작업자 주변으로 비산되는 것을 억제하기 위해서 글리세린등과 같이 점착성이 있는 물질을 물과 혼합한 점착제를 제조하여 석면함유 제품에 분사시키는 것으로, 이러한 방식은 점착성만 있고 점착제가 석면함유 제품에 침투하여 석면성분을 경화 또는 고화시키는 성질이 없어서 철거공사 시 일시적으로 석면함유 제품에서 석면가루가 비산하는 것을 방지하는 것은 가능하나 건축물에 설치되어 있는 석면함유 제품에서 비산되어 낙하하는 석면가루의 비산억제 능력은 없다.

또 하나의 기술은 도포 시 석면함유 제품 내부로 깊숙이 침투하여 석면을 안정 또는 고화시키기 침투능력과 고화능력을 가진 침투제와 고화제를 혼합한 무기계 석면 비산방지제 제조 기술로 침투제로는 LiOH를 기반으로 하는 것과 고화제로는 Ca, SiO₂,KF 등을 사용하는 방식이 개발되어 있으나, 이러한 방식은 LiOH 와 무기물인 Ca, SiO₂ ,KF 등이 독자적으로 응집되는 성질이 강해서 석면 비산방지제를 안정된 액상 졸 상태로 제조하기 위해서는 안정제, 계면활성제 등과 같은 여러 종류의 첨가제를 첨가하고도 400∼650℃의 고온에서 용융합성 시켜야하는 고온 제조과정이 필요하여 석면 비산방지제의 제조가격이 높고, 특히 Ca와 K는 상호 이온교환에 의한 결합이 쉽지 않아서 Ca와K가 결합된 석면 비산방지제는 장기간 보관 시 액상 졸의 층 분리가 일어나서 사용할 때 마다 혼합하여 사용해야 하는 불편함이 있고 K와 Al의 결합으로 제조한 석면 비산방지제와 비교하면 경화성이 낮은 단점이 있다. 상기에서 제시된 이러한 기술내용은 특허 1023750호, 특허 10981944호, 특허 출원번호 10-2009-0075940호 등에서 제안되고 있다.

본 발명은 석면함유 제품에 분사 코팅만 하여도 석면함유 제품의 외부 표면은 물론 내부까지 깊이 침투하여 석면함유 제품 내부의 석면물질도 고화시켜 석면함유 제품에 가해지는 진동이나 충격에도 석면물질이 가루로 되어 외부로 유출되지 않아서 석면가루가 비산하는 것을 효과적으로 차단하는 석면비산 방지제 제조방법을 제시하는 것이다.

또한 본 발명은 석면 비산방지제를 제조할 때 저온에서 제조하는 방법을 제시하여 경제성이 있는 석면 비산방지제 제조방법을 제시하는 것이다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 물유리를 모재로 하고 LiOH, 안정제를 첨가하여 50 내지 70℃의 저온에서 안정화 시킨 침투제(A용액)를 제조하고 나노실리케이트를 모재로 하고 KOH, 산화알루미늄(Al₂O₃)을 첨가하여 60 내지 90℃의 중온에서 안정화 시킨 경화제(B용액)를 제조한 후 상기 침투제(A용액)와 경화제(B용액)를 혼합하여 상온에서 숙성시킨 석면 비산방지제를 제조함으로써, 상기 제조된 석면 비산방지제를 석면함유 제품에 도포하였을 때 강력한 침투력과 경화력으로 석면함유 제품내의 석면물질을 고화시켜 건축물에 대량 사용 중인 석면함유 제품에서 충격이나 진동으로 석면가루가 외부로 비산되는 것을 억제하게 되는 석면 비산방지제 제조방법을 제시한다.

본 발명은 침투제(A용액)와 경화제(B용액)를 각각 제조한 후 혼합하여 석면 비산방지제로 제조하여 기존의 기술로 석면 비산방지제를 제조 시 많은 종류의 안정제, 계면활성제의 첨가와 이로 인한 고온용융 제조방법을 지향하고 저온에서 간단하게 제조하는 방법을 제시하여 경제성이 있는 석면 비산방지제를 제조하는 기술을 제시하여서 활용도가 높을 것으로 기대된다.

본 발명은 경화제(B용액) 제조 시 경화능력을 증가시키기 위하여 K와 Al을 사용하여 석면함유 제품의 표면은 물론 내부의 석면물질도 강력하게 경화시켜 충격이나 파손 시 석면 물질의 외부 비산을 방지하고, 석면함유 제품의 사용수명을 연 장시켜서 현재 건축물에 시공되어 있는 석면함유 제품을 비석면 제품으로 교체하는데 소요되는 고가의 시공비를 절감시켜 주는 효과가 있다.

본 발명은 석면 비산방지제 제조방법에 관한 것으로써, 상세한 제조방법은 다음과 같다.

침투제(A용액) 제조방법에 있어서,

물유리(Na₂ SiO₃ H₂ O) 40 내지 50중량％, 실란(SiO₂ H₂ O) 0.2 내지 0.5중량％, LiOH 0.1 내지0.3 중량％, 안정제로 프로필런그리콜(PG) 0.1 내지 0.5중량％, 증류수를 48.7 내지 58.7중량％를 혼합한 후 50 내지 70℃ 온도를 유지시키면서 1분당 30 내지 60회전하는 교반기를 이용하여 3시간 이상을 교반시켜 제조한 혼합 침투액을 상온에서 3시간 이상 무 교반으로 숙성시켜 침투제(A용액)를 제조한다.

경화제(B용액) 제조방법에 있어서,

증류수 300g에 KOH 200 내지 250g, 산화알루미늄(Al₂O₃) 5 내지 10g을 혼합한 후 1분당 30 내지 60회전하는 교반기를 이용하여 1시간 이상을 교반시켜 경화액을 제조하는데 이때 KOH가 증류수와 반응하면 격렬한 가열반응이 일어나서 경화액의 온도가 급격히 증가하게 되므로 경화액의 온도가 100℃가 넘지 않도록 KOH투입량과 교반기의 교반 속도를 조정하여야한다.

나노실리케이트((SiO₂ 함량 30％이상) 1ℓ, 증류수 300 내지 500g, 상기 경화액 500 내지 700g을 혼합한 후 60 내지 90℃ 온도를 유지시키면서 1분당 30 내지 60회전하는 교반기를 이용하여 3시간 이상을 교반시켜 제조한 혼합경화액을 상온에서 3시간 이상 무 교반으로 숙성시켜 경화제(B용액)를 제조한다.

석면 비산 방지제 제조방법에 있어서,

상기 침투제(A용액) 1ℓ와 상기 경화제(B용액) 1ℓ를 혼합한 후 상온에서1분당 30 내지 60회전하는 교반기를 이용하여 1시간 이상을 교반시켜 제조한 석면 비산방지액을 상온에서 24시간 이상 무 교반으로 숙성시켜 석면 비산방지제를 제조한다.

본 발명에 따른 석면 비산방지제는 침투제(A용액)에 포함되어 있는 Li⁺의 작은 전자수가 오비탈 수에 의해 이온 크기보다 작기 때문에 석면함유 제품의 기공을 통하여 쉽게 내부까지 침투하면서 무기물질 중에서 비교적 경화도가 높은 K와 Al및 Si와 같은 경화물질도 함께 석면함유 제품 내부까지 동반 침투시키게 되는데, K와 Al 및 Si와 같은 경화물질이 침투 도중에 경화되면 석면함유 제품 표면만 경화되어 충격으로 석면함유 제품이 파손될 경우 석면함유 제품 내부의 석면 물질이 외부로 비산하게 되므로, 경화물질이 석면함유 제품 내부까지 도달한 후에 경화 될 수 있도록 유동성이 강한 프로필런그리콜을(PG)을 안정제로 첨가하여서 석면함유 제품 표면에 석면 비산방지제를 분사 코팅만하여도 석면 비산방지제가 석면함유 제품 내부로 깊이 침투하여 석면물질을 경화시켜 경화 하므로 기존 건축물에 사용되어지고 있는 석면함유 제품에 충격을 주거나 진동이 있어도 석면가루가 비산되는 것을 방지할 수 있게 된다.

이하에서는 실시예에 의거하여 본 발명에 따른 석면 비산방지제 조성물의 인체 유해성 물질 함유 여부와 석면함유 제품 표면에 에 석면 비산방지제를 도포하였을 때 석면가루의 비산 방지효과를 살펴본다. 다만 하기의 실시예들은 본 발명에 의한 일 실시예이며 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

[도1]

도1은 본 발명에 따라 제조된 석면 비산방지제의 석면 비산방지능력을 증명하기 위한 일실시예로 한국 화학융합 시험연구원에 의뢰한 석면 비산방지제 사진 및 석면함유 제품에 상기의 석면 비산방지제를 도포하여 시험체를 제작한 사진이다.

[도2]

도2는 본 발명에 따라 제조한 석면 비산방지제의 침투능력과 경화능력을 증명하기 위한 일실시예로 상기 석면 비산방지제를 석면함유 제품 표면에 도포하기 전과 도포한 후의 석면함유 제품내의 석면물질 조직변화를 광학현미경으로 촬영한 사진으로 도포한 후에 석면함유 제품내의 석면물질들이 거의 경화되어 고형화 하였음을 보여주어 침투 능력과 경화능력이 우수하다는 것을 알 수가 있었다.

[도3]

도3은 본 발명에 따라 제조된 석면 비산방지제의 석면 비산방지능력을 증명하기 위한 실시예로 한국 화학융합 시험연구원에 의뢰하여 분석한 결과로 도1에서 보이는 바와 같이 석면함유 제품에 본 발명에 따라 제조한 석면 비산방지제를 도포하여 시험체를 제작 후 비산 시험측정기에 시험체를 설치하고, 시험체에 균일하게 10m/s 속도로 공기를 분사하면서 시험측정기 내 공기를 직경 25mm 멤브레인 필터로 분당 10ℓ씩 60분간 채취 후 위상차현미경을 이용하여 NIOSH Manual of Analyical Method 7400: Asbestos and other Fibers by PCM방법으로 시험한 결과 3회의 측정에서 석면 비산방지제를 도포하기 전의 석면함유 제품에서는 3회 평균한 값의 석면 비산량이 0.082개/cc로 나타났고, 석면비산 방지제를 도포한 석면함유 제품에서는 3회 평균한 값의 석면 비산량이 0.002개/cc로 나타나 정부가 권장하는 석면 비산량 기준치인 0.01개/cc보다 크게 낮아서 본 발명에 따른 석면 비산방지제의 석면비산 방지의 효과를 입증할 수 있었다.

[도4]

도4는 본 발명에 따라 제조된 석면 비산방지제 조성물질의 유해성 검증을 위한 일실시예로 한국 화학융합 시험연구원에 의뢰하여 분석한 결과에 따르면 본 발명에 따라 제조한 석면 비산방지제를 US EPI 3600B시험방법, US EPA3501시험방법을 사용하여 Pb, Cd, Cr, Hg함유량을 검사한 결과 모두 검출되지 않는 것으로 나타나서 본 발명에 따른 석면 비산방지제의 조성 물질에는 유해한 물질들이 포함되지 않았다는 것을 알 수가 있었다.

[도5]

도5는 본 발명에 따라 제조된 석면 비산방지제 조성물질의 사용 시 유해성 검증을 위한 일실시예로 한국 화학융합 시험연구원에 의뢰하여 분석한 결과에 따르면 본 발명에 따라 제조한 석면 비산방지제를 KSM ISO 11800-2,2007(GC/FIQ) 시험방법을 사용하여 VOCs 물질 배출여부를 검사한 결과 모두 검출되지 않는 것으로 나 타나서 본 발명에 따른 석면 비산방지제를 사용하여도 안전하다는 것을 알수가 있었다.

도1은 본 발명에 따른 석면 비산방지제 제품 사진 및 석면함유 제품 표면에 도포하여 제조한 검사체 사진.

도2는 본 발명에 따른 석면 비산방지제를 석면함유 제품에 도포 전.후의 석면내부 석면물질 조직변화 내용 사진.

도3은 본 발명에 따른 석면 비산방지제를 석면함유 제품 표면에 도포 후 석면 비산방지 능력시험결과 성적서.

도4는 본 발명에 따른 석면 비산방지제의 조성 물질에 유해물질 함유 여부 시험결과성적서.

도5는 본 발명에 따른 석면 비산방지제를 석면함유 제품에 도포 후 VOCs물질 발생여부 시험결과성적서.

Claims

침투제(A용액)와 경화제(B용액)를 혼합하여 교반한 후에 상온에서 무교반으로 숙성시켜 제조되는 석면 비산방지제를 제조하는 방법에 있어서,

상기 침투제(A용액)은, 물유리(Na₂ SiO₃ H₂ O) 40 내지 50중량％, 실란(SiO₂ H₂ O) 0.2 내지 0.5중량％, LiOH 0.1 내지 0.3중량％, 안정제로 프로필런그리콜(PG) 0.1 내지 0.5중량％, 증류수를 48.7 내지 58.7중량％를 혼합한 후 50 내지 70℃ 온도를 유지시키면서 3시간 이상을 교반시킨 후 상온에서 3시간 이상 무교반으로 숙성시켜 제조하는 것을 특징으로 하는 석면 비산방지제 제조방법.
침투제(A용액)와 경화제(B용액)를 혼합하여 교반한 후에 상온에서 무교반으로 숙성시켜 제조되는 석면 비산방지제를 제조하는 방법에 있어서,

상기 경화제(B용액)는, 나노실리케이트((SiO₂ 함량30％ 이상) 1ℓ에 증류수 300 내지 500g, 경화액 500 내지 700g을 혼합한 후 60 내지 90℃ 온도를 유지시키면서 3시간 이상을 교반시킨 후 상온에서 3시간 이상 무 교반으로 숙성시켜 제조하는 것을 특징으로 하는 석면 비산방지제 제조방법.
제 2항에 있어서,

상기 경화액은, 증류수 300g에 KOH 200 내지 250g, 산화알루미늄(Al₂O₃) 5 내지 10g을 혼합한 후 1분당 30 내지 60회전하는 교반기를 이용하여 1시간 이상을 교반시켜 제조하는 것을 특징으로 하는 석면 비산방지제 제조방법.
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