KR101673851B1 - 무기층상화합물을 포함하는 석면 비산 방지 조성물 - Google Patents

무기층상화합물을 포함하는 석면 비산 방지 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 석면의 비산 방지를 위한 조성물로서, 콜로이드 실리카 5 내지 40 중량%, 무기층상화합물 혼합액 50 내지 90 중량%, 및 실란커플링제 20 중량% 이하(0 미포함)를 포함하는 석면 비산방지용 조성물에 관한 것이다.

Description

무기층상화합물을 포함하는 석면 비산 방지 조성물{Composition for preventing scattering asbestos comprising inorganic compound}
본 발명은 무기층상화합물을 포함하는 석면 비산 방지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내수성이 우수한 무기층상화합물을 포함하는 석면 비산 방지 조성물에 관한 것이다.
석면은 가격이 저렴하고, 다른 물질과 결합력이 뛰어나며, 기계적인 강도가 우수하고 또한 불연성, 단열성, 내구성, 절연성, 보온성이 좋기 때문에 석면이 함유된 물질을 이용한 각종 내,외장재는 건축 자재로서 오랜 동안 사용되어 왔다. 석면은 일반적인 모든 건축용 자재, 예컨데 석면 슬레이트 등의 건축 자재·방화재·내화재·보온재·단열재·전기 연재·전해막용재·브레이크 라이닝 용재 등 그 용도가 대단히 넓고 광범위하다.
그런데 석면은 아무리 작은 양에 노출되더라도 건강에 악영향을 끼치는 유해물질이라는 심각한 문제점이 있다. 석면은 석면폐증, 폐암, 흉막이나 복막에 생기는 암인 악성중피종을 일으킨다. 석면은 섬유형태가 가늘고 날카로우며 매우 뻣뻣하고 특히, 체내 보존성이 높아 인체에 미치는 유해성이 매우 크다. 석면에 대한 최근의 연구 결과를 살펴보면, 석면 분진을 장기간 호흡기를 통해 흡수하게 되면 석면폐(폐선유증), 폐암 악성 중피종등을 유발하는 것으로 밝혀졌다.
석면이 포함된 건축 자재는 우리의 생활 환경에 도처에 있고, 건강에 위험을 끼치지 않는 안전 노출량이란 없기 때문에 국민의 건강에 중대한 위협이 되고 있다. 석면의 유해성은 일찌기 알려져 있었지만, 석면 중 그나마 유해성이 덜한 백석면의 경우는 지금까지도 널리 쓰여 왔다.
우리나라의 실정을 보면, 1965년도부터 1991년에 이르는 동안 소방법에 의해 공공 건물 즉, 관공서 청사, 학교, 지하철, 터미널, 발전소, 체육관, 공항, 댐, 조선소, 물류 창고, 영화관, 호텔, 은행 등에는 의무적으로 내벽에 석면을 살포하도록 법제화하였으므로, 당시에 지은 거의 모든 건축물은 발포 석면을 가지고 있다고 볼 수 있다.
실제로 노동환경건강연구소가 한국산업안전공단의 의뢰로 2006년 전국 84곳의 사업장을 대상으로 조사한 결과에서도 90%인 76곳에서 석면 건축재가 확인됐다. 우리나라가 석면을 70~80년대에 집중 수입한 점과 석면 노출에 따른 잠복기가 10~30년임을 고려할 때, 환경부는 지금부터 건강 피해가 본격적으로 드러날 것으로 보고 있다.
현재 전세계적으로 석면 사용을 금지하거나 규제하고 있는 실정이며 우리나라에서도 정부가 2007년 "석면 관리 종합 대책"을 발표하여 석면 사용을 점차적으로 금지해 나아가고 있다. 2009년부터 건축물을 철거할 때는 전문 기관으로부터 석면 조사를 반드시 받아야 한다. 또한 석면전문업 등록제를 마련해 일정한 자격을 갖춘 업체만 석면 건축물을 해체·제거할 수 있도록 할 방침이다. 석면 사용 실태를 확인하기 위해 학교·병원 등 석면 민감 시설과 공공 건물부터 실태를 조사해 그 결과를 '석면 지도'로 만들어 관리하는 계획도 추진된다. 석면 지도를 작성하여 구체적인 사용 실태를 파악하면서 궁극적으로는 학교와 공공 시설 등부터 석면 함유 건축 자재를 폐기하여 나아갈 계획이다.
그런데 석면을 폐기하는 과정에서 필연적으로 석면 분진이 생기게 되는데, 석면 분진은 가볍기 때문에 머물러 있지 않고 비산된다. 석면 함유 자재의 해체·제거에서 가장 위험한 것은 화재 예방이나 방음 등의 목적으로 표면에 뿜칠되어 있는 부스러워지기 쉬운(friable) 석면이다. 이는 손가락의 힘으로도 부스러져 가루가 공기중으로 비산할 수 있는 상태의 석면이다. 그리고 석면 분진은 석면을 직접적으로 취급하는 작업자들 뿐만 아니라, 작업자의 가족 및 주변 사람들에게까지 영향을 미치게 된다. 예컨대 석면을 취급하는 작업자는 작업 도중 의류에 석면이 점착, 흡착되고 이 분진을 가정이나 대기 중에서 남에게 옮길 수 있는 것이다.
석면 함유 자재 해체 작업에서 생기는 석면 비산 먼지를 방지하는 방법으로 석면 비산 방지제 등을 사용하는 방법이 있으나, 석면 비산 방지제에 휘발성 유기 화합물(VOC)을 쓰고 있는 경우가 많아, 석면 비산 방지제로 인한 2차적인 환경 오염이 생길 수 있어 사용하는 것이 바람직하지 않다.
대한민국 공개특허 제10-2013-0112341호(석면이나 먼지의 비산을 방지하기 위한 비산방지제 및 비산방지제를 이용한 표면처리 방법, 이하 선행기술이라 함)에는 석면에 비산방지제를 도포하여 공기중에 석면이 비산되는 것을 방지하는 조성물을 개시하고 있다.
그러나, 상기 선행기술은 단순히 석면 비산되는 것을 방지할 수 있으나, 공기중에 방치하는 경우 수분에 의해 코팅막이 불투명해지고 쉽게 벗겨지는 현상이 나타나는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허 제10-2013-0112341호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 내수성이 우수한 무기층상화합물을 포함하는 석면 비산방지용 조성물을 제공함에 있다.
또한, 본 발명은 석면 비산방지용 조성물을 제조하는 방법을 제공한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 석면 비산방지용 조성물은 콜로이드 실리카 5 내지 40 중량%, 무기층상화합물 혼합액 50 내지 90 중량%, 및 실란커플링제 20 중량% 이하(0 미포함)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 석면 비산방지용 조성물에 있어, 상기 무기층상화합물은 층상규산염일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 석면 비산방지용 조성물에 있어, 상기 석면 비산방지용 조성물은 알칼리 실리케이트를 더 포함하며, 상기 알칼리 실리케이트의 함량은 0.1 내지 5 중량%일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 석면 비산방지용 조성물에 있어, 상기 석면 비산방지용 조성물은 표면장력개선제를 더 포함하며, 상기 표면장력개선제의 함량은 2 중량% 이하(0 미포함)일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 석면 비산방지용 조성물에 있어, 상기 석면 비산방지용 조성물은 아크릴계 에멀젼을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 석면 비산방지용 조성물에 있어, 상기 아크릴계 에멀젼의 함량은 0.1 내지 10 중량%일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 석면 비산방지용 조성물에 있어, 상기 석면 비산방지용 조성물은 무기안료를 더 포함하며, 상기 무기안료는 이산화티탄, 산화아연, 리토폰 또는 산화안티몬 중에서 하나 또는 둘 이상 선택될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 석면 비산방지용 조성물에 있어, 상기 석면 비산방지용 조성물은 상기 무기안료 0.1 내지 10 중량%를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상술한 석면 비산방지용 조성물을 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 석면 비산방지용 조성물의 제조방법은 a) 무기층상화합물과 물을 혼합하여 50 내지 90 중량%의 무기층상화합물 혼합액을 제조하는 단계; b) 상기 무기층상화합물 혼합액에 5 내지 40 중량%의 콜로이드 실리카를 투입하는 단계; 및 c) 상기 콜로이드 실리카가 투입된 혼합액에 20 중량% 이하(0 미포함)실란커플링제를 투입하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 석면 비산방지용 조성물의 제조방법에 있어, 상기 c) 단계 이후에, d) 상기 실란커플링제가 투입된 혼합액에 산촉매를 첨가하는 단계; 및 e) 상기 산촉매가 투입된 혼합액에 표면장력개선제를 적가하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 석면 비산방지용 조성물의 제조방법에 있어, 상기 d) 단계와 e) 단계 사이에, i) 상기 산촉매가 첨가된 혼합액에 알칼리 실리케이트 수용액을 첨가하는 단계; 및 ii) 상기 알칼리 실리케이트 수용액이 첨가된 혼합액에 아크릴계 에멀젼을 첨가하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 석면 비산방지용 조성물의 제조방법에 있어, 상기 ii) 단계 이후에, iii) 상기 아크릴계 에멀젼이 첨가된 혼합액에 무기안료를 첨가하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 석면 비산방지용 조성물은 공기중 수분에 의한 열화가 방지되며, 무기층상화합물 혼합액을 50 내지 90중량%로 함유함으로써 내수성이 극대화될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 석면 비산방지용 조성물은 석면에 도포됨으로써, 석면의 표면경도 및 석면과의 부착력을 향상될 뿐 아니라 석면이 내수성까지 향상된다.
이하 본 발명에 관하여 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예 및 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 또한, 본 발명의 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
본 발명을 서술함에 있어, "콜로이드"는 용액에 분산되어 있는 미세 입자를 의미하며, 상기 입자는 약 1 μm까지의 입자크기, 예컨대 약 20 nm 내지 약 800 nm, 좋게는 약 30 nm 내지 약 500 nm를 가질 수 있다. 여기서 용액은 물을 포함하는 매질을 의미할 수 있다.
또한, "콜로이드 실리카"는 용액에 분산되어 있는 실리콘이 함유된 물질을 의미할 수 있다. 예를 들면, 상기 콜로이드 실리카는 졸 또는 젤리 상태의 실리콘 산화물일 수 있고, 특정 용액에 분산된 실리카 혼합액일 수 있다.
본 발명을 서술함에 있어, "무기층상화합물"은 층상구조(layered structure)를 가지는 무기화합물을 의미할 수 있다.
본 발명을 서술함에 있어, "커플링제"는 상용성이 없는 두 물질 사이에 작용하여 분자다리를 형성하여 상용성을 부여하는 물질을 지칭할 수 있다.
본 출원인은 비산 방지 성능이 우수한 석면 비산방지용 조성물에 관하여 연구한 결과, 석면에 코팅막을 형성하는 경우 코팅막이 형성된 석면의 표면경도는 향상되나, 이를 공기중에 방치하는 경우 수분에 의해 코팅막이 불투명해지고 쉽게 벗겨지는 현상이 발생하였다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 석면의 표면경도는 유지되면서도 내수성이 향상되는 조성물을 개발하였다.
이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 석면 비산방지용 조성물은 콜로이드 실리카 5 내지 40 중량%, 무기층상화합물 혼합액 50 내지 90 중량%, 및 실란커플링제 20 중량% 이하(0 미포함)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어, 상기 콜로이드 실리카는 무기 바인더로서 사용될 수 있다. 또한 상기 콜로이드 실리카는 물을 함유하는 혼합액일 수 있다.
일 예로, 상기 콜로이드 실리카의 함량은 5 내지 40 중량%일 수 있으며, 바람직하게는 10 내지 35 중량%, 더 바람직하게는 20 내지 35 중량% 일 수 있다. 상술한 콜로이드 실리카의 함량 범주를 만족하는 경우, 석면의 비산 방지 특성을 향상시키고, 실리카 입자간 응집을 방지하며, 석면으로의 침투 흡수 특성이 향상된다.
또한, 상기 콜로이드 실리카는 고형분이 20 내지 50 중량%로 함유되는 것이 제조 및 취급 등에서 좋으나, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. 즉, 상기 콜로이드 실리카의 고형분은 도포처리 상태 및 작업 특성에 따라 고형분 함량을 적절히 변경할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어, 상기 무기층상화합물 혼합액은 콜로이드 상태의 물을 함유하는 액체일 수 있다. 상세하게, 상기 무기층상화합물 혼합액은 무기 바인더 역할을 할 수 있으며, 석면과 반응하여 Mg2 + 등의 이온을 고정화 시키는 역할을 할 수 있다.
일 예로, 상기 무기층상화합물 혼합액의 함량은 50 내지 90 중량%일 수 있으며, 바람직하게는 60 내지 85 중량%, 더 바람직하게는 70 내지 80 중량%일 수 있다. 상기 무기층상화합물 혼합액의 함량 범주를 만족하는 경우, 본 발명에 따른 석면 비산방지용 조성물의 내수성이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 무기층상화합물은 층상규산염일 수 있다. 일 예로 상기 층상규산염은 스멕타이트(smectite)계 천연 또는 합성점토인 것일 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 무기층상화합물은 몬트모릴로나이트(montmorillonite), 벤토나이트(bentonite), 헥토라이트(hectorite), 사포나이트(saponite), 바이델라이트(beidellite), 논트로나이트(nontronite), 라포나이트(laponite), 스멕톤(smecton), 루센타이트(leucentite), 팽윤성 운모(mica), 구니피아(kunipia), 클로이사이트(cloisite) 등에서 적어도 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 층상규산염은 상기 무기층상화합물 혼합액 전체 중량 대비 10 중량% 이하(0 미포함)일 수 있다. 상기 층상규산염의 함량은 8중량% 이하가 바람직하며, 5 중량% 이하가 더 바람직할 수 있다. 상기 층상규산염이 상기 함량 범주를 만족하는 경우, 결정 내에서 팽윤으로 인한 자체 부피가 증가된 콜로이드 상태의 혼합액의 제조가 가능하며, 제조과정시 겔화된 침전물의 생성을 억제할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어, 상기 실란커플링제는 상술한 콜로이드 실리카 및 무기층상화합물 혼합액의 가교 반응을 개선하는 것일 수 있다.
상기 실란커플링제는 디메틸 디메톡시 실란(dimethyl dimethoxy silane), 에틸 트리메톡시 실란(ethyl trimethoxy silane), 메틸 트리메톡시 실란(methyl trimethoxy silane), 및 감마-그리시딜 옥시프로필트리메톡시 실란(gama-glycidyl oxypropyl trimethoxy silane)에서 적어도 하나 이상 선택되는 것일 수 있다.
상기 실란커플링제의 함량은 20 중량 % 이하(0 미포함)일 수 있으며, 바람직하게는 10 중량% 이하(0 미포함), 더 바람직하게는 5 중량% 이하(0 미포함)일 수 있다. 상기 실란커플링제의 함량 범주를 만족하는 경우, 본 발명에 따른 석면 비산방지용 조성물은 석면 내부로 침투가 용이할 뿐 아니라 석면의 안정화를 촉진할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 석면 비산방지용 조성물은 알칼리 실리케이트를 더 포함할 수 있다. 상기 알칼리 실리케이트는 상술한 실란커플링제와 함께 사용되어 석면 내부로 효과적으로 침투될 수 있다. 바람직한 일 예로, 상기 알칼리 실리케이트는 나트륨 실리케이트일 수 있다.
또한, 상기 알칼리 실리케이트의 함량은 0.1 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 4 중량%, 더 바람직하게는 0.1 내지 3 중량 %일 수 있다. 상기 알카리 실리케이트의 함량 범주를 만족하는 경우, 본 발명에 따른 석면 비산방지용 조성물은 내수성이 더욱 향상될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 석면 비산방지용 조성물은 아크릴계 에멀젼을 더 포함할 수 있다.
구체적이고 비한정적인 일 예로, 상기 아크릴계 에멀젼은 탄소수 1 내지 14의 알킬기를 가진 (메타)아크릴산 에스테르 단량체 등을 포함하는 것일 수 있다.
더욱 구체적이고 비한정적인 일 예로, 탄소수 1 내지 14의 알킬기를 가진 (메타)아크릴산 에스테르 단량체는 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 프로필(메타)아크릴레이트, 이소프로필(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, t-부틸메타크릴레이트, 펜틸메타크릴레이트, 헥실메타크릴레이트, 헵틸아크릴레이트, 이소옥틸아크릴레이트, 옥틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 이소데실아크릴레이트, 데실메타크릴레이트, 도데실메타크릴레이트, 이소보닐메타크릴레이트, 라우릴(메타)아크릴레이트 등에서 적어도 하나 이상 선택되는 것일 수 있다.
또한, 상기 아크릴계 에멀젼의 함량은 0.1 내지 10 중량% 일 수 있으며, 바람직하게는 0.1 내지 5 중량%, 더 바람직하게는 1 내지 5 중량% 일 수 있다. 상기 아크릴계 에멀젼의 함량 범주를 만족하는 경우, 본 발명에 따른 석면 비산방지용 조성물은 점착력, 부착력 등이 더욱 향상될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 석면 비산방지용 조성물은 표면장력 개선제를 더 포함할 수 있다. 상기 표면장력 개선제는 계면활성제, 수용성의 레벨링제(leveling agent) 등에서 적어도 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
상기 계면활성제는 이 분야에서 통상적으로 사용하는 비이온 계면활성제를 사용하면 족하며, 함량은 0.1 내지 2 중량%인 것이 바람직하다. 상기 계면활성제의 함량 범주를 만족하는 경우, 본 발명에 따른 석면 비산방지용 조성물은 침투력을 강화시켜 석면의 고화 안정화와 비산 방지 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 레벨렝제는 이 분야에서 통상적으로 사용하는 것으로 규소를 주사슬로 하는 변성실리콘계를 사용하면 족하다. 상기 레벨링제의 함량은 0.1 내지 2 중량%인 것이 바람직하다. 상기 레벨링제의 함량 범주를 만족하는 경우, 본 발명에 따른 석면 비산방지용 조성물은 상술한 콜로이드 실리카 및 무기층상화합물의 분산효과가 좋으며, 침투력을 강화시키고, 코팅막의 건조 또는 경화 시간을 단축시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 석면 비산방지용 조성물은 무기안료를 더 포함할 수 있다. 상기 무기안료는 이산화티탄, 산화아연, 리토폰 또는 산화안티몬 중에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 것일 수 있다.
또한, 상기 무기안료의 함량은 0.1 내지 10 중량% 일 수 있으며, 바람직하게는 0.1 내지 5 중량%, 더 바람직하게는 1 내지 5 중량% 일 수 있다. 상기 무기안료의 함량 범주를 만족하는 경우, 본 발명에 따른 석면 비산방지용 조성물은 적절한 색상 발현이 가능하게 된다. 여기서, 색상은 석면의 색과 유사하거나 동일한 것으로, 백색인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상술한 석면 비산방지용 조성물을 이용하여 석면 비산방지용 조성물을 제조하는 방법을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 석면 비산방지용 조성물의 제조방법은 a) 무기층상화합물과 물을 혼합하여 50 내지 90 중량%의 무기층상화합물 혼합액을 제조하는 단계; b) 상기 무기층상화합물 혼합액에 5 내지 40 중량%의 콜로이드 실리카를 투입하는 단계; 및 c) 상기 콜로이드 실리카가 투입된 혼합액에 20 중량% 이하(0 미포함)실란커플링제를 투입하는 단계;를 포함한다.
상세하게, 상기 무기층상화합물 혼합액은 졸 또는 젤리 상태의 혼합액으로 제조될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 석면 비산방지용 조성물의 제조방법에 있어, 상기 c) 단계 이후에, d) 상기 실란커플링제가 투입된 혼합액에 산촉매를 첨가하는 단계; 및 e) 상기 산촉매가 투입된 혼합액에 표면장력개선제를 적가하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상세하게, 상기 c) 단계를 통해 제조된 석면 비산방지용 조성물에 가수분해 반응을 진행하기 위해 산촉매를 첨가하는 단계를 제공할 수 있다.
구체적이고 비한정적인 일 예로, 상기 산촉매로는 염산(HCl), 황산(H2SO4), 질산(HNO3), 초산(CH3COOH) 등을 사용할 수 있다.
또한, 상기 가수분해 반응시 온도는 약 8 ℃ 내지 약 95℃ 일 수 있으며, 상기 d) 단계의 혼합액을 혼합하고 유지하는데 충분한 조건 및 장치를 사용할 수 있다.
이후, 상술한 바에 따라 제조된 석면 비산방지용 조성물을 석면에 도포한 후, 상온에서 경화하거나, 50 내지 150 ℃로 가열하여 경화할 수 있으나, 본 발명이 상기 경화 조건에 한정되지 않는다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 석면 비산방지용 조성물의 제조방법에 있어, 상기 d) 단계와 e) 단계 사이에, i) 상기 산촉매가 첨가된 혼합액에 알칼리 실리케이트 수용액을 첨가하는 단계; 및 ii) 상기 알칼리 실리케이트 수용액이 첨가된 혼합액에 아크릴계 에멀젼을 첨가하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
일 예로, 상기 알칼리 실리케이트 수용액의 고형분 함량은 10 내지 60 중량%일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 석면 비산방지용 조성물의 제조방법에 있어, 상기 ii) 단계 이후에, iii) 상기 아크릴계 에멀젼이 첨가된 혼합액에 무기안료를 첨가하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
이하 본 발명의 구체적인 설명을 위하여 하기의 실시예를 들어 상세하게 설명하겠으나, 본 발명이 다음 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
합성규산염인 라포나이트 분말 20 g을 물 980 g에 투입하고 12 시간 동안 교반하여 2 중량%의 층상규산염 혼합액을 제조하였다. 2 중량%의 층상규산염 혼합액 700 g에 콜로이드 실리카(Silfog-45AK, 42%, ㈜에이스나노텍) 100g을 투입하여 1 시간 동안 교반하여 균일하게 혼합한 후, 감마-글리시도프로필트리메톡시실란(r-glycidopropyltrimethoxy siliane) 30 g을 첨가하고 30분 동안 더 교반하였다.
이후, 1.2 N 농도의 염산 수용액을 방울방울 투입하여 총 2.0 mL 첨가하였다. 이때, 상기 염산 수용액이 첨가되는 직후 상기 혼합액은 흰색의 겔 응집체가 형성되었고, 가수분해가 진행됨에 따라 응집체는 사라지고 균일한 콜로이드 상태의 혼합액이 형성되었다. 상기 가수분해는 상기 혼합액을 교반해주면서 실온(25 ℃)에서 6 시간 동안 진행하였다.
마지막으로, 상기 가수분해가 종료된 후에 표면장력 개선제로 변성실리콘액(BYK-348)을 0.5 mL 적가하고, 추가로 1 시간 동안 교반하여 반투명 콜로이드상 석면 비산방지용 조성물을 제조하였다. 실시예 1에서 사용된 각 성분의 조성은 중량%로 하여 하기 표 1에 수록하였다.
실시예 2 내지 3
실시예 1과 동일하게 실시하되, 실시예 1에서 사용된 각 성분의 조성과 각각 다르게 하여 최종 비산방지용 조성물을 제조하였다. 각 성분의 조성은 하기 표 1에 수록하였다.
실시예 4
합성규산염인 라포나이트 대신에 천연 층상규산염(점토)인 클로이사이트 (Cloisite-Na)로 층상규산염 혼합액을 제조한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
실시예 5
천연점토인 구니피아(Kunipia, Kunimine Ind.)를 팽윤 분산시켜 만든 2 중량%의 층상규산염 혼합액 150 g에 콜로이드 실리카(Silfog-30AK, 30%, ㈜에이스나노텍) 54g을 투입하여 1 시간 동안 교반하여 균일하게 혼합한 후, 감마-글리시도프로필트리메톡시실란(r-glycidopropyltrimethoxy siliane) 2.1 g을 첨가하고 30분 동안 더 교반하였다.
이후, 1.2 N 농도의 염산 수용액을 방울방울 투입하여 총 0.86 mL 첨가하였다. 이때, 상기 염산 수용액이 첨가되는 직후 상기 혼합액은 흰색의 겔 응집체가 형성되었고, 가수분해가 진행됨에 따라 응집체는 사라지고 균일한 콜로이드 상태의 혼합액이 형성되었다. 상기 가수분해는 상기 혼합액을 교반해주면서 실온(25 ℃)에서 6 시간 동안 진행하였다.
다음으로, 상기 가수분해가 종료된 후에 나트륨 실리케이트 수용액(Na2SiO3, 47%) 13 g을 천천히 첨가하고, 여기에 수용성 아크릴에멀젼((AP-1200, ㈜아팩) 4.3g을 첨가하였다.
마지막으로, 표면장력 개선제로 변성실리콘액(BYK-348)을 0.5 mL 적가하고, 추가로 1 시간 동안 교반하여 반투명 콜로이드상 석면 비산방지용 조성물을 제조하였다. 실시예 5에서 사용된 각 성분의 조성은 중량%로 하여 하기 표 1에 수록하였다.
실시예 6 내지 7
실시예 5와 동일하게 실시하되, 실시예 1에서 사용된 각 성분의 조성과 각각 다르게 하여 최종 비산방지용 조성물을 제조하였다. 각 성분의 조성은 하기 표 1에 수록하였다.
실시예 8
수용성 아크릴에멀젼을 첨가한 이후에 백색안료인 TiO2(P-902, Dupont)를 첨가한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일하게 실시하였다. 각 성분의 조성은 하기 표 1에 수록하였다.
비교예 1
콜로이드 실리카(Silfog-30AK, 30%, ㈜에이스나노텍) 100g을 물 590 g에 투입하여 1 시간 동안 교반하여 균일하게 혼합한 후, 감마-글리시도프로필트리메톡시실란(r-glycidopropyltrimethoxy siliane) 5 g을 첨가하고 30분 동안 더 교반하였다.
이후, 1.2 N 농도의 염산 수용액을 방울방울 투입하여 총 0.5 mL 첨가하였다. 이때, 상기 염산 수용액이 첨가되는 직후 상기 혼합액은 흰색의 겔 응집체가 형성되었고, 가수분해가 진행됨에 따라 응집체는 사라지고 균일한 콜로이드 상태의 혼합액이 형성되었다. 상기 가수분해는 상기 혼합액을 교반해주면서 실온(25 ℃)에서 6 시간 동안 진행하였다.
다음으로, 상기 가수분해가 종료된 후에 칼륨 실리케이트 수용액(K2SiO3, 25%) 300 g을 천천히 첨가하였다.
마지막으로, 표면장력 개선제로 변성실리콘액(BYK-348)을 0.5 mL 적가하고, 추가로 1 시간 동안 교반하여 반투명 콜로이드상 석면 비산방지용 조성물을 제조하였다. 비교예 1에서 사용된 각 성분의 조성은 중량%로 하여 하기 표 1에 수록하였다.
비교예 2
칼륨 실리케이트 수용액(K2SiO3, 25%) 대신 나트륨 실리케이트 수용액(Na2SiO3, 47%)으로 한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일하게 실시하였다.
비교예 3
나트륨 실리케이트 수용액(Na2SiO3, 47%) 대신 칼륨 실리케이트 수용액(K2SiO3, 25%)로 한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일하게 실시하였다.
[표 1]
Figure 112016088897663-pat00001
시험예
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 석면 비산방지용 조성물을 슬라이드 글라스에 코팅하고 120 ℃에서 10분 건조하여 경화코팅막을 얻었다. 상기 경화코팅막은 투명한 막으로 형성되었음을 육안으로 확인하였다. 상기 경화코팅막의 물성은 하기의 방법으로 측정하였고, 그 결과는 하기 표 2에 수록하였다.
1. 연필경도
코팅막의 표면경도를 측정하기 위해 ASTM D3363에 따라 6B에서 9H까지 1 Kg load cell을 사용하여 연필경도를 측정하였다.
2. 부착력
코팅막의 부착력 평가는 격자부착성평가(ASTM D3359)를 실시하였으며, 100개의 격자에 Nitto 테이프를 사용하여 부착성 평가 후 뜯기지 않은 격자수를 하기 식 1과 같이 기록하였다.
[식 1]
부착력 평가 = (부착성 평가 후 뜯기지 않은 격자수)/100
3. 내수성
코팅막의 내수성 평가는
상기 코팅막을 증류수에 1 시간 침지시킨 후 코팅막 표면의 용해나 침식 여부를 확인하는 방법으로 내수성을 측정하였으며, 용해나 침식이 없는 경우를 OK로 용해나 침식이 된 경우를 NG로 표시하였다.
[표 2]
Figure 112016088897663-pat00002
이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (12)

  1. 콜로이드 실리카 5 내지 40 중량%, 무기층상화합물 혼합액 50 내지 90 중량%, 실란커플링제 20 중량% 이하(0 미포함), 및 나트륨 실리케이트 0.1 내지 5중량%를 포함하고,
    상기 무기층상화합물은 층상규산염으로서, 몬트모릴로나이트, 벤토나이트, 헥토라이트, 사포나이트, 바이델라이트, 논트로나이트, 라포나이트, 스멕톤, 루센타이트, 팽윤성 운모, 구니피아, 및 클로이사이트 중에서 선택되는 하나 이상을 포함하고,
    상기 무기층상화합물 혼합액은 상기 층상규산염이 상기 무기층상화합물 혼합액 전체 중량 대비 5 중량% 이하(0 미포함)로 포함되는 것을 특징으로 하는 석면 비산방지용 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 석면 비산방지용 조성물은 표면장력개선제를 더 포함하며,
    상기 표면장력개선제의 함량은 2 중량% 이하(0 미포함)인 석면 비산방지용 조성물.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 석면 비산방지용 조성물은 아크릴계 에멀젼을 더 포함하는 석면 비산방지용 조성물.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 아크릴계 에멀젼의 함량은 0.1 내지 10 중량%인 석면 비산방지용 조성물.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 석면 비산방지용 조성물은 무기안료를 더 포함하며,
    상기 무기안료는 이산화티탄, 산화아연, 리토폰 또는 산화안티몬 중에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 석면 비산방지용 조성물.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 석면 비산방지용 조성물은 상기 무기안료 0.1 내지 10 중량%를 포함하는 석면 비산방지용 조성물.
  9. 제 1항, 제 4항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 따른 석면 비산방지용 조성물을 제조하는 방법으로,
    a) 무기층상화합물과 물을 혼합하여 50 내지 90 중량%의 무기층상화합물 혼합액을 제조하는 단계;
    b) 상기 무기층상화합물 혼합액에 5 내지 40 중량%의 콜로이드 실리카를 투입하는 단계;
    c) 상기 콜로이드 실리카가 투입된 혼합액에 20 중량% 이하(0 미포함)의 실란커플링제를 투입하는 단계;
    d) 상기 실란커플링제가 투입된 혼합액에 산촉매를 첨가하는 단계; 및
    e) 상기 산촉매가 투입된 혼합액에 표면장력개선제를 적가하는 단계;를 포함하고,
    상기 d) 단계와 e) 단계 사이에,
    i) 상기 산촉매가 첨가된 혼합액에 0.1 내지 5중량%의 나트륨 실리케이트를 첨가하는 단계; 및
    ii) 상기 나트륨 실리케이트가 첨가된 혼합액에 아크릴계 에멀젼을 첨가하는 단계;를 포함하고,
    상기 무기층상화합물은 층상규산염으로서, 몬트모릴로나이트, 벤토나이트, 헥토라이트, 사포나이트, 바이델라이트, 논트로나이트, 라포나이트, 스멕톤, 루센타이트, 팽윤성 운모, 구니피아, 및 클로이사이트 중에서 선택되는 하나 이상을 포함하고,
    상기 산촉매는 염산, 황산, 질산, 및 초산 중에서 하나가 선택되고,
    상기 무기층상화합물 혼합액은 상기 층상규산염이 상기 무기층상화합물 혼합액 전체 중량 대비 5 중량% 이하(0 미포함)로 포함되는 것을 특징으로 하는 석면 비산방지용 조성물의 제조방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 ii) 단계 이후에,
    iii) 상기 아크릴계 에멀젼이 첨가된 혼합액에 무기안료를 첨가하는 단계;를 더 포함하는 석면 비산방지용 조성물의 제조방법.
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