KR101840971B1 - 침투성능이 강화된 석면 비산 방지 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 콜로이드 실리카 5 내지 20 중량%, 무기층상화합물 0.1 내지 5 중량%을 포함하여 액적의 표면장력 및 침투성능이 개선된 조성물로서, 점도와 고형분함량이 다음 식을 만족하는 석면 비산 방지용 조성물을 제공하는 것이다.
<수식 1>
10 ≤점도(mPa·s)× 고형분함량(%) ≤ 25
본 발명에 따른 석면 비산방지용 조성물은 석면계 소재의 표면에 대한 침투 성능이 강화되어 석면계 소재 표면에 상기 조성물을 도포하는 경우 1시간 경과 후에 50% 이상 조성물의 액적이 소재 표면 이하로 침투할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 석면 비산방지용 조성물은 석면계 소재 표면으로 신속하게 침투하여 효과적으로 비산방지 코팅층을 형성할 수 있다.

Description

침투성능이 강화된 석면 비산 방지 조성물{Composition for preventing scattering asbestos having enhanced penetration performance}
본 발명은 침투성능이 강화된 석면 비산 방지 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 조성물의 표면장력이 개선된 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.
그러나, 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 도포되어 있는 부스러워지기 쉬운(friable) 석면이다. 이는 손가락의 힘으로도 부스러져 가루가 공기 중으로 비산할 수 있는 상태의 석면이다. 그리고 석면 분진은 석면을 직접적으로 취급하는 작업자들뿐만 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, 공기 중에 방치하는 경우 수분에 의해 코팅막이 쉽게 용해되어 벗겨지는 현상이 나타나는 문제점이 있다.
본 발명은 석면방지 조성물을 석면계 소재 표면에 분무도장이나 뿜칠을 통해 도포한 경우 석면계 소재 표면 이하로 흡수가 잘 되지 않아서 조성물 액적이 중력에 의해 흘러내리는 문제점을 해결하기 위한 것이다.
또한 석면방지 조성물을 석면계 소재 표면에 도포하더라도 그 표면에 잘 침투하지 못해서 코팅 효과가 떨어져 석면계 소재의 표면 경도가 낮으며, 조성물이 충분히 표면 아래로 침투하지 못하고 입자상 물질로 변성되는 문제로 인해 석면비산방지 효과가 떨어지는 문제점을 해결하기 위한 것이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 석면계 소재 표면으로의 침투성능이 강화된 석면 비산 방지 조성물을 제공한다.
상기 과제의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 석면비산방지 조성물은 콜로이드실리카 5 내지 20 중량%, 무기층상화합물 0.1 내지 1.0 중량%을 포함하고 액적의 표면장력 및 침투성능이 개선된 조성물로서, 점도와 고형분함량이 다음 식을 만족하는 석면 비산 방지용 조성물을 포함한다.
<수식 1>
10 ≤점도(mPa·s)×고형분함량(%)≤25
본 발명의 일 실시예에 따른 석면비산방지용 조성물의 점도는 1 내지 10(mPa·s)인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 석면비산방지용 조성물의 고형분함량은 5 내지 20%인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 석면비산방지용 조성물은 실란커플링제 0.1 내지 10중량%를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 석면비산방지용 조성물에서 상기 콜로이드 실리카의 평균 입자 크기는 5 내지 100 나노미터일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 석면비산방지용 조성물을 유리에 코팅하고, 상기 코팅면에 물방울을 떨어뜨리는 경우 물방울이 코팅면과 이루는 접촉각은 2 내지 6도일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 석면비산방지용 조성물은 실란커플링제 0.1 내지 10중량%를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 석면비산방지용 조성물에서 무기층상화합물은 층상규산염일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 석면비산방지용 조성물은 알칼리 실리케이트 0.1 내지 5 중량%를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 석면비산방지용 조성물은 표면장력개선제 0.1 내지 2 중량%를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 석면비산방지용 조성물은 아크릴계에멀젼을 0.1 내지 10중량% 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 석면비산방지용 조성물은 무기안료로서 이산화티탄, 산화아연, 리토폰 또는 산화안티몬 중에서 선택된 하나 이상의 성분을 0.1 내지 10 중량% 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 석면 비산방지용 조성물은 석면계 소재의 표면에 대한 침투 성능이 강화되어 석면계 소재 표면에 상기 조성물을 도포하는 경우 1시간 경과 후에 50% 이상 조성물의 액적이 소재 표면 이하로 침투할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 석면 비산방지용 조성물은 석면계 소재 표면으로 신속하게 침투하여 효과적으로 비산방지 코팅층을 형성할 수 있다.
이와 같이 빠른 시간 안에 석면소재 표면층 내부로 침투함으로써, 조성물 액적이 바닥으로 떨어지는 것이 방지될 수 있으며, 코팅층의 두께가 상대적으로 더 균일하게 형성되는 효과도 기대할 수 있다.
그리고, 상기 조성물은 콜로이드실리카 5 내지 20 중량%, 무기층상화합물 0.1 내지 1.0 중량%를 포함하여 내수성이 우수하며 석면 표면에 도포되어 석면표면의 내구성 및 경도도 증가한다.
본 발명에 따른 조성물은 발수성 실란을 포함하며 소수성 표면 처리 효과에 따른 코팅액의 표면장력을 개선하며, 코팅액의 퍼짐성 및 침투성능도 개선되었다.
이와 같이 본 발명에 따른 석면비산방지용 조성물은 석면계 소재의 입자들과 충분한 결합력을 유지함으로써 석면입자 비산방지 성능이 우수하다.
또한, 본 발명에 따른 석면비산방지용 조성물은 환경유해물질이 함유되지 않은 친환경 조성물로서 석면계 소재 표면에 도포한 경우 유해물질이 발산되어 나오지 않아서 실내환경 및 인체에도 무해하다.
그리고, 본 발명에 따른 석면비산방지용 조성물은 그 조성성분의 구성물질 조달에 어려움이 없고, 경제성이 높으며 뿜칠 공정으로 석면계 소재 표면에 도포할 수 있으므로 작업 및 시공상 편리한 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 의한 석면비산방지 조성물로 유리슬라이드를 코팅한 시편과 비교예들의 시편들에 대해 내수성을 비교평가한 실험 결과이다.
도 2는 본 발명에 의한 석면비산방지 조성물과 비교예들의 조성물 액적들을 석면텍스에 적가 후 흡수침투성을 비교한 실험 결과이다.
도 3은 본 발명에 의한 석면비산방지 조성물과 비교예들의 조성물에 적색색소를 첨가하고 이를 석면텍스에 도포한 후 침투성을 비교한 실험 결과이다.
도 4는 본 발명에 의한 석면비산방지 조성물과 비교예들의 조성물을 석면시편에 코팅하고 1시간후에 시편의 단면에 대한 에너지분산 분광법(Energy dispersive spectroscopy, EDS)을 이용하여 지표물질인 K 원소의 분석을 통한 침투성을 비교한 실험 결과이다.
이하 본 발명에 관하여 상세히 설명한다.
종래의 석면비산방지 조성물은 석면 소재에 코팅막을 형성하는 경우 코팅막이 형성된 석면 소재의 표면경도는 일부 향상되지만, 이를 공기 중에 방치하는 경우 수분에 의해 코팅막의 용해에 의해 불투명해지고 쉽게 벗겨지는 현상이 발생하였다. 또한, 종래의 석면비산방지 조성물은 석면 소재 표면 이하로 침투하는 효과가 낮아서 이러한 문제점을 해결하기 위해, 조성물의 표면장력이 개선되어 석면계 소재 표면으로 빠르게 침투 흡수되고, 조성물이 석면계 소재 내부로 충분히 침투되어 석면계 소재 표면이 조성물에 의해 코팅되어 적절한 결합력 및 경도가 유지되는 동시에 표면 내수성이 향상된 조성물을 개발하였다.
이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 석면 비산방지용 조성물은 콜로이드 실리카 5 내지 20 중량%, 무기층상화합물 0.1 내지 1.0 중량%을 포함하고 액적의 표면장력 및 침투성능이 개선된 조성물로서, 점도와 고형분함량이 다음 식을 만족하는 석면 비산 방지용 조성물을 포함한다.
<수식 1>
10 ≤ 점도(mPaㆍs) ⅹ 고형분함량(%) ≤ 25
즉, 위의 수식을 만족하는 점도 및 고형분 함량을 가지는 조성물은 석면계 소재의 표면에 신속하게 침투하여 석면의 표면 입자들을 응고시키고 적절한 결합력을 유지할 수 있으므로 충분한 석면비산 방지효과를 거둘 수 있다. 상기 수식의 값이 10 미만이면 점도가 너무 낮거나 고형분함량이 너무 적어서 목표로 하는 신속한 침투에 의한 석면비산방지 코팅층 형성 효과를 거둘 수 없으며, 25를 초과하면 점도가 너무 높거나 고형분함량이 너무 높아서 침투력 개선효과를 거둘 수 없다.
본 발명의 일 실시예에 따른 석면비산방지용 조성물의 점도는 1 내지 10(mPaㆍs)인 것이 바람직하다. 점도가 1(mPaㆍs) 미만이면 점도가 너무 낮아서 목표로 하는 코팅층 형성 및 결합력 개선 효과를 거두기 어려우며, 10(mPaㆍs)을 초과하면 점도가 너무 높아서 침투 성능이 떨어지므로 결과적으로 효과적인 코팅층 형성이 어렵다.
본 발명의 일 실시예에 따른 석면비산방지용 조성물의 고형분함량은 5 내지 20%인 것이 바람직하다. 고형분함량이 5% 미만이면 유효성분이 너무 낮아서 충분한 코팅효과를 달성하기 어려우며, 20%를 초과하면 점도가 지나치게 높아져 오히려 침투성능 개선에 저해가 된다.
상기 조성물을 석면계 소재 표면에 분무한 후 약 1시간이 경과되면 분무된 조성물의 액적이 석면계 소재 표면층 이하로 50% 이상 침투할 수 있다. 이와 같이 콜로이드 실리카 및 무기층상화합물의 적절한 조합으로 석면 입자와 물리화학적 결합을 통해 조성물 액적의 표면장력이 개선되는 동시에 석면소재로의 침투성능도 개선되어 석면입자를 응집 및 고형화시켜 비산 방지 효과를 달성한다.
상기 콜로이드 실리카는 무기 바인더로서 사용될 수 있으며, 물을 함유하는 혼합액 형태로 사용될 수 있다. 일 예로, 상기 콜로이드 실리카의 함량은 5 내지 20중량% 범위 내일 수 있으나, 10 내지 15 중량%인 것이 더 바람직하다. 상술한 콜로이드 실리카의 함량 범주를 만족하는 경우, 석면의 비산 방지 특성을 향상시키고, 실리카 입자간 응집을 방지하며, 석면 소재로의 침투 흡수 특성이 향상된다.
그리고, 상기 조성물에서 무기층상화합물은 층상규산염일 수 있다.
하나의 실시예로 상기 층상규산염은 스멕타이트(smectite)계 천연 또는 합성점토일 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 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 상기 층상규산염의 함량은 0.1 내지 1.0중량%인 것이 바람직하다. 상기 층상규산염이 상기 함량 범주를 만족하는 경우, 결정 내에서 팽윤으로 인한 자체 부피가 증가된 콜로이드 상태의 혼합액의 제조가 가능하며, 제조과정 시 겔화된 침전물의 생성을 억제하고 코팅된 석면소재 표면의 내수성을 향상시킬 수 있다.
이러한 무기층상화합물은 무기 바인더 역할을 할 수 있으며, 석면입자 비산 방지 효과를 나타낸다.
또한 본 발명에 의한 석면 비산 방지용 조성물은 실란커플링제 0.1 내지 10중량%를 더 포함할 수 있다. 이러한 소수성 실란 처리를 통해 수계 표면장력을 개선하였으며, 이를 통해 석면계 소재 표면으로의 침투성이 현저하게 개선된다.
이러한 실란커플링제는 상술한 콜로이드 실리카 및 무기층상화합물 혼합액의 가교 반응을 개선하는데 기여한다.
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(gamaglycidyl oxypropyl trimethoxy silane)에서 적어도 하나 이상 선택되는 것일 수 있다.
상기 실란커플링제의 함량은 0.1 내지 10중량%일 수 있으나, 더욱 바람직하게는 1 내지 5중량% 일 수 있다. 이러한 함량 범주를 만족하는 경우, 조성물이 석면 비산방지용 조성물은 석면 내부로 침투가 용이할 뿐 아니라 석면입자의 안정화를 촉진할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 석면비산방지용 조성물에서 상기 콜로이드 실리카의 평균 입자 크기는 5 내지 100 나노미터일 수 있다. 콜로이드 실리카 입자 크기를 상기 범위 내로 유지함으로써 무기바인더로의 결합력을 극대화 시켜 석면입자 고형화 효과를 극대화 시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 석면비산방지용 조성물을 유리에 코팅한 후 코팅면에 물을 분무한 경우 분무된 물방울이 코팅면과 이루는 접촉각이 2 내지 6도일 수 있다. 이러한 조성물의 소수성으로 인한 발수효과는 상기에서 살펴 본 바와 같이 콜로이드 실리카 및 무기층상화합물과 실란 커플링제의 상호 작용으로 달성된다.
상기와 같이 조성물의 소수성 발수 효과로 인해 접촉각이 2 내지 6도를 유지함으로써 코팅액의 표면장력을 저하시켜 수계 코팅조성물의 내부 침투성능을 개선하는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 고형화된 후 내수성을 더 개선하는 역할을 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 석면비산방지용 조성물은 알칼리 실리케이트 0.1 내지 5 중량%를 더 포함할 수 있다. 알칼리 실리케이트는 상술한 실란커플링제와 함께 사용되어 석면 내부로 효과적으로 침투될 수 있다. 바람직한 일 예로, 상기 알칼리 실리케이트는 칼륨이나 나트륨 실리케이트일 수 있다. 또한, 상기 알칼리 실리케이트의 함량은 1 내지 4중량%인 것이 더 바람직하다. 상기 알카리 실리케이트의 함량 범주를 만족하는 경우, 본 발명에 따른 석면 비산방지용 조성물은 입자물질의 결합력을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 석면비산방지용 조성물은 표면장력개선제 0.1 내지 3 중량%를 더 포함할 수 있다. 그러한 표면장력 개선제는 계면활성제, 수용성의 레벨링제(leveling agent) 등에서 선택된 하나 이상의 성분을 적절한 농도로 조합하여 사용할 수 있다.
상기 계면활성제는 이 분야에서 통상적으로 사용하는 비이온 계면활성제를 사용하면 족하며, 상기 계면활성제의 함량 범주를 만족하는 경우, 본 발명에 따른 석면 비산방지용 조성물은 표면장력이 개선되어 석면소재로의 침투력이 강화되므로 결과적으로 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 첨가로 인해 조성물의 분산효과가 향상되고, 침투력이 강화되며, 코팅막의 건조 또는 경화 시간을 단축시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 석면비산방지용 조성물은 아크릴계에멀젼을 0.1 내지 10중량% 더 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 2 내지 5중량%일 수 있다. 상기 아크릴계에멀젼의 함량 범주를 만족하는 경우, 본 발명에 따른 석면 비산방지용 조성물은 석면소재에 대해 점착력, 부착력, 입자물질 결합력 등이 더욱 향상될 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 구체적인 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 선택된 하나 이상의 성분일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 석면비산방지용 조성물은 무기안료로서 이산화티탄, 산화아연, 리토폰 또는 산화안티몬 중에서 선택된 하나 이상의 성분을 0.1 내지 10 중량% 더 포함할 수 있으며, 1 내지 5 중량%인 것이 더 바람직하다.
무기안료가 상기 함량 범주를 만족하는 경우 조성물의 적절한 색상 발현과 함께 석면 소재 표면을 불투명하게 함으로써 건물 내부의 시각적 미감을 개선할 수 있다. 여기서, 색상은 석면소재의 색과 유사하거나 동일한 것이 바람직하며 백색인 경우가 일반적이다.
이하 본 발명의 구체적인 설명을 위하여 하기의 실시예를 들어 상세하게 설명하겠으나, 본 발명이 다음 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
소수화된 콜로이드 실리카 및 층상규산염을 제조하기 위하여 증류수 2,500g에 합성규산염인 라포나이트 분말 12.5g을 투입하고 12 시간동안 교반하여 0.5 중량%의 층상규산염 혼합액을 제조하였다.
이 층상규산염 분산액에 콜로이드 실리카(Silfog-30AK, 30%, ㈜에이스나노텍) 1,300g을 투입하여 혼합하고 여기에 에탄올(95%) 750g을 더 추가하여 10분간 교반하였다. 여기에 1.2N 염산수용액을 첨가하여 용액의 pH를 3.0되게 조절하였다. 그리고 상기 분산액을 1 시간 동안 교반하여 균일하게 혼합한 후, 감마-글리시도프로필트리메톡시실란(r-glycidopropyltrimethoxy siliane, KB-403) 250g을 첨가하고 30oC에서 12시간 동안 교반하여 가수분해반응을 통해 실란이 표면처리된 콜로이드 실리케이트 용액을 합성하였다.
이와 같이 합성된 실리케이트 용액에 다시 칼륨규산염(K2SiO3, 50%) 280g 을 첨가하여 교반하여 혼합하였다. 여기에 수용성 아크릴에멀젼((AP-1200, ㈜아팩) 420g을 첨가하였다. 그리고 수용성 레벨링제인 변성실리콘 (BYK-348) 14g, 비이온계면활성제 Triton X-100(10% 수용액) 50g 최종적으로 첨가하고 여기에 증류수 1,300g을 추가로 첨가하여 1시간 동안 교반하여 석면비산방지용 조성물을 제조하였다.
<실시예 2>
실시예 1과 동일하게 실시하되, 실시예 1에서 알카리규산염으로서 칼륨 실리케이트 대신 나트륨실리케이트(Na2SiO3, 47%)를 동일한 양을 사용하여 석면비산방지용 조성물을 제조하였다.
<실시예 3>
실시예 1의 방법으로 얻어진 비산방지 조성물 980g에 백색안료인 이산화티탄(P-902, DuPont) 20g을 혼합하고 6시간 동안 추가로 교반하여 백색의 석면비산방지용 조성물을 제조하였다.
<비교예 1>
실시예 1과 동일하게 실시하되, K2SiO3 및 SiO2의 함량이 20%가 되도록 조성물을 제조하였다. 시중에서 GMC-100이라는 상품명으로 판매되는 제품과 동일한 성분으로 제조하였다.
<비교예 2>
실시예 1과 동일하게 실시하되, Na2SiO3 및 SiO2의 함량이 20%가 되도록 조성물을 제조하였다. 시중에서 E2-Energy라는 상품명으로 판매되는 제품과 동일한 성분으로 제조하였다.
<비교예 3>
실시예 1과 동일하게 실시하되, K2SiO3 및 SiO2의 함량이 20%가 되도록 조성물을 제조하였다. 시중에서 AF-100이라는 상품명으로 판매되는 제품과 동일한 성분으로 제조하였다.
<물성평가시험>
실시예 1~3의 방법으로 얻어진 비산방지 조성물의 물리화학적 특성 및 비산방지성능을 비교하기 위하여 3종의 상용품 입수 기본적인 물성을 비교하였으며, 표 1에 요약하였다.
항목 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3 측정방법
색상 반투명 반투명 백색 투명 투명 투명 육안관찰
pH 10 10 10 11 11 11 pH meter
25℃
점도(mPa·S) 1.5 1.6 2.2 2.0 1.7 1.8 AND SV-25
25℃
고형분함량(%) 9.4 9.3 11.2 20.0 18.5 21.0 120℃/2hr
코팅특성
(석면보드)		 양호 양호 양호 분말탈락 분말탈락 분말탈락 120℃/2hr
1. 접촉각 측정
비산방지 조성물 시료를 슬라이드 글라스에 코팅 후 100℃에서 10분 건조하여 경화 시키고 코팅 표면위에 물방울을 한방울 떨어뜨린 후 접촉각을 측정하였다(Affordable Contact Angle Meter, KRUSS EasyDrop). 실시예 1을 통해 얻어진 샘플을 유리에 코팅하고 물방울을 그 코팅면 위에 떨어뜨려 측정한 접촉각은 4.2o로 측정되내었다. 비교예로 Ref-A (XXX-100)의 경우 접촉각 측정결과는 1.8o 값을 나타내었다. 도 2는 비교예 1~3 및 실시예 1의 샘플을 PTFE 기재 위에 떨어뜨려 액적을 비교한 결과로서 실시예 1의 액적이 표면장력이 개선되어 퍼짐성 등이 양호한 것을 확인할 수 있었다.
2. 내수성 실험
코팅막의 내수성 평가는 실시예 1 및 비교예 2의 코팅액을 슬라이드 글라스에 코팅 후 120℃에서 10분간 경화 후 코팅시편을 상온에서 증류수에 30분간 침지시킨 후 코팅막 표면의 용해나 침식 여부를 확인하는 방법으로 내수성을 측정하였다. 30분 후 시편을 꺼내서 육안평가를 통하여 표면 코팅막의 변형, 탈막, 용해 등의 특이성을 판단. 도 1에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명을 통해서 얻어진 코팅액을 이용하여 제조한 시편의 경우 수 침적 후에도 코팅막의 특이한 변형이나 탈막, 용해 현상이 발견되지 않았으나 비교예 시편의 경우 표면코팅막의 부분용해에 의한 탈막, 변형이 관찰되었다.
3. 침투력 측정
3-1. 색소침착을 이용한 비색분석
침투성능(침투깊이)의 육안관찰을 위하여 적색색소를 이용하여 유색코팅액을 제조하고 이를 석면텍스 시편 표면에 도포 한 다음 30분 경과 후에 시편을 절단하여 파단면 관찰하여 내부 침투 정도를 비교평가 하였다. 도 3에서 보는 바와 같이 육안관찰을 통하여 본 발명을 통해서 얻어진 코팅액을 이용하여 제조한 샘플의 경우 비교적 깊고 균일하게 침투가 일어났음을 상대적인 비교를 통하여 확인할 수 있다.
3-2. EDS를 이용한 원소분석
슬라이드 글라스 크기의 석면텍스 후면에 4종의 평가 용액을 코팅하고 60분간 침투시간을 부여하고 100℃ 에서 1시간 건조 후 시편을 수직방향으로 절단하여 형성된 파단면에 대하여 EDS를 이용한 성분(K)분포 분석. 평균적인 분포도를 얻기 위하여 파단면을 수직방향으로 13~14 등분하여 성분 지표물질인 칼륨(K)의 분포를 비교하였다.
도 4를 참조하면, 사진 오른쪽 붉은색 직선의 밀도와 크기는 지표물질인 K 원소의 분포밀도와 존재량을 나타내는 것으로 직선의 밀도가 높을수록 K원소의 분포가 높은 것을 의미하면 직선의 크기가 클수록 농도가 높음을 나타낸다. 그림으로부터 본 발명을 통해 얻어진 샘플의 경우 상대적으로 균일한 K 원소 분포를 나타내고 높은 농도가 검출됨을 알수 있으며, 이로부터 코팅액의 석면시편 내부로의 침투가 효과적으로 균일하게 이루어짐을 알 수 있었다.

Claims (12)

  1. 콜로이드 실리카 5 내지 20 중량%, 무기층상화합물 0.1 내지 1.0 중량%을 포함하여 액적의 표면장력, 퍼짐성 및 침투성능을 개선하는 동시에 코팅층 두께가 균일하게 형성되도록, 점도와 고형분함량이 다음 식을 만족하는 석면 비산 방지용 조성물.
    <수식 1>
    10 ≤점도(mPa·s)× 고형분함량(%) ≤ 25
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 무기층상화합물은 층상규산염인 석면 비산방지용 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 점도는 1 내지 10 (mPa·s)인 석면 비산 방지용 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고형분함량은 5 내지 20%인 석면 비산 방지용 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은 실란커플링제 0.1 내지 10중량%를 더 포함하는 석면 비산 방지용 조성물.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 콜로이드 실리카의 평균 입자 크기는 5 내지 100 나노미터인 석면 비산 방지용 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 조성물을 유리에 코팅한 후 코팅면에 물을 분무한 경우 분무된 물방울이 코팅면과 이루는 접촉각이 2 내지 6도인 석면 비산 방지용 조성물.
  8. 삭제
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 조성물이 알칼리 실리케이트 0.1 내지 5 중량%를 더 포함하는 석면 비산 방지용 조성물.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 조성물이 표면장력개선제 0.1 내지 3 중량%를 더 포함하는 석면 비산방지용 조성물.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 조성물이 아크릴계에멀젼을 0.1 내지 10중량% 더 포함하는 석면 비산방지용 조성물.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 조성물이 무기안료로서 이산화티탄, 산화아연, 리토폰 또는 산화안티몬 중에서 선택된 하나 이상의 성분을 0.1 내지 10 중량% 더 포함하는 석면 비산 방지용 조성물.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101673851B1 (ko) * 2016-09-12 2016-11-07 주식회사 건명테크윈 무기층상화합물을 포함하는 석면 비산 방지 조성물

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