KR102395549B1 - 흡착성능이 강화된 비산먼지 억제제 및 그 제조방법 - Google Patents

흡착성능이 강화된 비산먼지 억제제 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 흡착성능이 강화된 비산먼지 억제제 및 그 제조방법에 관한 것으로, 피처리물에 피막을 형성하는 천연 고분자; 비산먼지에 대한 흡착성을 가지는 흡착 고분자; 보습제; 다공성 무기 흡착제; 분산제; 및 물을 포함하는 비산먼지 억제제 및 그 제조방법을 제공한다. 상기 흡착 고분자는, 폴리비닐알코올(PVA ; polyvinyl alcohol)과 알긴산염(Alginate)이 가교제에 의해 가교된 폴리비닐알코올(PVA)-알긴산염 가교물을 포함한다. 본 발명에 따르면, 상기 흡착 고분자를 포함하여 비산먼지에 대한 흡착성능(응집력)이 강화되고, 이와 함께 내수성의 강한 피막을 형성하여 비산먼지 억제능, 내수성 및 내구성(비산먼지 억제의 지속성) 등이 향상되며, 친환경적인 특성을 갖는다.

Description

흡착성능이 강화된 비산먼지 억제제 및 그 제조방법 {DUST SUPPRESSANT HAVING ENHANCED ADSORPTION PERFORMANCE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 흡착성능이 강화된 비산먼지 억제제 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 흡착 고분자를 포함하여 비산먼지에 대한 흡착성능이 강화되고, 이와 함께 내수성의 강한 피막을 형성하여 비산먼지 억제능, 내수성 및 내구성(비산먼지 억제의 지속성) 등이 향상된 비산먼지 억제제 및 그 제조방법에 관한 것이다.
비산먼지는 대기 중에 떠다니거나 흩날려 내려오는 입자상 물질(粒子狀物質)로서, 이는 비산분진 또는 날림먼지라고도 한다. 비산먼지는 일반 도로에서는 물론, 각종 산업현장 등의 인간 생활권 거의 전역에 걸쳐 발생된다. 비산먼지는, 예를 들어 토사, 목분, 석회, 회분, 코크스, 석탄, 시멘트 및 골재 등의 공장(야적장), 운동장, 광산, 도로 공사장 및 건설 공사장 등에서 다량 발생된다.
대기 중에 부유하는 비산먼지는 마이크로미터 크기의 미세먼지(micro dust)를 포함하고 있으며, 이는 입자 크기(직경)에 따라 구분하고 있다. 일반적으로, 대기 중에 부유하는 크기 50㎛ 이하인 먼지를 TSP(Total Suspended Particles), 크기 10㎛ 이하의 미세먼지를 PM10(Particulate Matter 10), 그리고 크기 2.5㎛ 이하인 초미세먼지를 PM2.5(Particulate Matter 2.5)로 구분하고 있다. 특히, 10㎛ 이하의 미세먼지는 눈에 보이지 않을 만큼 작기 때문에 호흡기를 거쳐 체내로 쉽게 유입될 수 있다. 체내로 유입된 미세먼지는 기관지나 폐포 부위에 침착되어 폐의 기능을 떨어뜨리고, 인체의 면역 기능을 저하시킨다.
비산먼지의 억제 방법으로는 물을 분사(살수)하는 방법이 전형적이며, 이는 가장 저렴한 방법이다. 그러나 물 분사는 물 사용량에 비해 비산먼지 억제 효과가 떨어지고, 겨울철에는 분사 후 결빙하여 작업자들에게 낙상 등의 위험성이 증가되며, 여름철에는 물의 빠른 증발로 인해 지속적으로 다량을 분사하여야 하는 불편함이 있다. 또한, 토사나 석탄 등의 야적장에서는 비산먼지 억제를 위해 방진막을 덮는 방법을 이용하고 있으나, 방진막은 설치 작업이 번거롭고 강풍에 쉽게 벗겨지는 문제점이 있다.
이에, 비산먼지를 억제하기 위한 여러 가지 방안이 제안되었으며, 대표적으로는 비산먼지 억제제를 분사하는 방법이다. 비산먼지 억제제는 물 분사와 비교하여 적어도 비산먼지 억제 효과와 지속성 등이 높은 이점이 있다. 일반적으로, 비산먼지 억제제는 유효성분(주성분)으로서 탄산칼슘 등의 무기계 화합물이나 초산비닐 코폴리머(vinyl acetate copolymer) 등의 고분자를 포함하고 있다.
예를 들어, 한국 등록특허 제10-0494538호, 한국 등록특허 제10-1057107호, 한국 등록특허 제10-1293257호, 한국 등록특허 제10-1881402호, 한국 공개특허공보 제10-2014-0078594호 및 일본 공개특허 특개2009-035647호 등에는 위와 관련한 기술이 제시되어 있다.
그러나 종래 기술에 따른 비산먼지 억제제는, 예를 들어 다음과 같은 문제점이 있다.
먼저, 무기계 화합물은 비산먼지에 대한 흡착성능(포집력)이 약하여 그 사용량에 비해 비산먼지 억제 효과가 낮다. 아울러, 무기계 화합물로서 탄산칼슘을 사용하는 경우에는 발화가 발생될 우려가 있고, 토양의 산성화를 일으키는 등의 환경적인 문제점이 있다. 초산비닐 코폴리머는 비닐아세테이트 모노머(vinyl acetate monomer)를 유화 중합이나 용액 중합한 고분자로서, 이는 토양의 산성화를 일으키지는 않으나 내수성이 좋지 않은 단점이 있으며, 이 또한 비산먼지에 대한 흡착성능이 약하다.
위와 같이 종래 기술에 따른 비산먼지 억제제는 비산먼지에 대한 흡착성능(포집력)이 약하여 비산먼지 억제 효과가 낮은 문제점이 있다. 또한, 종래 기술에 따른 비산먼지 억제제는 발화 발생 및 환경적인 문제가 있거나, 내수성이 약하여 장마나 강우에 취약하며, 약한 피막을 형성하여 내구성(비산먼지 억제 효과의 지속성) 등이 낮은 문제점이 있다.
한국 등록특허 제10-0494538호 한국 등록특허 제10-1057107호 한국 등록특허 제10-1293257호 한국 등록특허 제10-1881402호 한국 공개특허공보 제10-2014-0078594호 일본 공개특허 특개2009-035647호
이에, 본 발명은 적어도 흡착성능이 강화된 비산먼지 억제제 및 그 제조방법을 제공하는 데에 목적이 있다. 구체적으로, 본 발명은 흡착 고분자를 포함하여 비산먼지에 대한 흡착성능이 강화되고, 이와 함께 내수성의 강한 피막을 형성하여 비산먼지 억제능, 내수성 및 내구성(비산먼지 억제의 지속성) 등이 향상된 비산먼지 억제제 및 그 제조방법을 제공하는 데에 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
비산먼지를 억제하기 위한 비산먼지 억제제로서,
피처리물에 피막을 형성하는 천연 고분자;
비산먼지에 대한 흡착성을 가지는 흡착 고분자;
보습제;
다공성 무기 흡착제;
분산제; 및
물을 포함하는 비산먼지 억제제를 제공한다.
바람직한 실시형태에 따라서, 상기 흡착 고분자는, 폴리비닐알코올(PVA)과 알긴산염이 가교제에 의해 가교된 폴리비닐알코올(PVA)-알긴산염 가교물을 포함한다. 상기 가교제는 2가의 금속염 및 붕산으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은,
폴리비닐알코올(PVA), 알긴산염 및 가교제를 반응시켜 폴리비닐알코올(PVA)과 알긴산염이 가교제에 의해 가교된 폴리비닐알코올-알긴산염 가교물을 생성하는 단계; 및
상기 폴리비닐알코올-알긴산염 가교물에 천연 고분자, 보습제, 다공성 무기 흡착제, 분산제 및 물을 혼합하는 단계를 포함하는 비산먼지 억제제의 제조방법을 제공한다. 바람직한 실시형태에 따라서, 상기 반응은 pH 4 ~ 6의 산성 조건에서 진행할 수 있다.
본 발명에 따르면, 비산먼지에 대한 흡착성능이 강화되어 우수한 비산먼지 억제능을 가지는 비산먼지 억제제 및 그 제조방법이 제공된다. 구체적으로, 본 발명에 따르면, 흡착 고분자를 포함하여 비산먼지에 대한 흡착성능이 강화되고, 이와 함께 내수성의 강한 피막을 형성하여 비산먼지 억제능, 내수성 및 내구성(비산먼지 억제의 지속성) 등이 향상되는 효과를 갖는다. 아울러, 인체나 토양 등에 무해하여 친환경적이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라서 폴리비닐알코올(PVA)과 알긴산나트륨(Sodium Alginate; SA)이 가교되는 가교 반응과, 이로부터 생성된 폴리비닐알코올(PVA)-알긴산나트륨(SA) 가교물의 모형을 예시한 것이다.
본 발명에서 사용되는 용어 "및/또는"은 전후에 나열한 구성요소들 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 의미로 사용된다. 본 발명에서 사용되는 용어 "하나 이상"은 하나 또는 둘 이상의 복수를 의미한다.
본 발명은 흡착성능이 강화된 비산먼지 억제제를 제공한다. 또한, 본 발명은 상기 비산먼지 억제제의 제조방법을 제공한다. 본 발명에서, 「비산먼지」는 대기 중에 부유하는 일반 분진은 물론 미세먼지나 꽃가루 등을 포함한다. 본 발명에서, 「비산먼지」는, 예를 들어 석탄 가루, 돌가루, 흙가루, 석고 가루, 시멘트 가루, 콘크리트 가루, 꽃가루 및/또는 연기 등을 포함한다.
또한, 본 발명에서, 처리 대상이 되는 피처리물, 즉, 본 발명에 따른 비산먼지 억제제가 적용되는 피처리물은, 비산먼지(분진)가 떠다니고 있는 대기 공간; 비산먼지(분진)가 발생된 처리 대상물; 및/또는 비산먼지(분진)가 발생되려는 처리 대상물을 포함한다. 상기 처리 대상물은, 예를 들어 토사, 목분, 석회, 회분, 코크스, 석탄, 제철, 콘크리트 및 시멘트 공장 등의 야적장; 광산, 건설 공사장 및 도로 공사장 등의 각종 공사장; 도로; 운동장; 및/또는 기타 바람에 의하여 비산먼지가 발생하는 나대지; 등을 들 수 있다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어, 피처리물은 경우에 따라서 토사나 석탄 등의 야적장을 예로 들어 설명한다.
본 발명에 따른 비산먼지 억제제는, 비산먼지를 억제하는 비산먼지 억제 조성물로서, 피처리물에 피막을 형성하는 천연 고분자; 비산먼지에 대한 흡착성을 가지는 흡착 고분자; 보습제; 다공성 무기 흡착제; 분산제; 및 물을 포함한다. 본 발명에 따른 비산먼지 억제제는 위와 같은 성분들을 적정 함량으로 포함하여, 예를 들어 pH 5.5 ~ 7.0의 액성(약산성)을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 비산먼지 억제제는 적어도 흡착성능이 강화되어 비산된 먼지를 효과적으로 포집(응집)하고 비산먼지의 발생을 미연에 억제(방지)한다. 또한, 본 발명에 따른 비산먼지 억제제는 토사나 석탄 등의 피처리물(야적장)에 분사되어, 토사나 석탄 등의 표면에 내수성의 강한 피막을 형성하여 강우나 강풍 시에도 흘러내림이 방지되고 비산먼지 억제능이 오랫동안 지속되어 우수한 내수성 및 내구성 등을 갖는다.
본 발명에 따른 비산먼지 억제제의 제조방법은, 가교 반응을 통해 흡착성의 흡착 고분자(가교물)를 생성(합성)하는 합성단계; 상기 흡착 고분자(가교물)에 천연 고분자, 보습제, 다공성 무기 흡착제, 분산제 및 물을 혼합하는 혼합단계를 포함한다. 이하, 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명한다.
[1] 천연 고분자
상기 천연 고분자는 피처리물의 표면에 피막을 형성하는 유효 성분(피막 형성제)으로 작용한다. 상기 천연 고분자는 흡착 고분자와 양호한 혼합성을 가지면서 피처리물의 표면에 피막을 형성할 수 있는 것이면 좋다. 상기 천연 고분자는 천연 다당류(Polysaccharide)나 식물로부터 유래된 천연물을 사용할 수 있다. 상기 천연 고분자는, 바람직하게는 카라기난(Carrageenan), 아가검(Agar gum), 커드란(Curdlan), 전분(starch), 키토산(Chitosan) 및 리그닌 칼슘설페이트(Lignin calcium sulfate) 등으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 나열한 천연 고분자는 초산비닐 코폴리머 등과 같은 기존의 합성 고분자에 비해 비산먼지 억제능, 속건성 및 내수성 등에서 유리하고, 이는 또한 피막에 신축성 및 습윤성 등을 부여하며, 친환경적인 특성을 갖는다.
상기 천연 고분자는 본 발명에 따른 비산먼지 억제제 전체 중량 기준으로, 예를 들어 10 ~ 60중량%로 포함될 수 있다. 이때, 상기 천연 고분자의 함량이 10중량% 미만인 경우, 양호한 피막 형성이 어려울 수 있다. 또한, 상기 천연 고분자의 함량이 60중량%를 초과하는 경우, 예를 들어 점도가 높아져 배합 작업성이 떨어지고, 상대적으로 흡착 고분자 및/또는 보습제 등의 함량이 낮아져 흡착성능 및/또는 보습성 등이 미미해질 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, 상기 천연 고분자는 본 발명에 따른 비산먼지 억제제 전체 중량 기준으로 15 ~ 50중량%, 15 ~ 40중량%, 또는 20 ~ 40중량%로 포함되는 것이 좋다.
[2] 흡착 고분자
상기 흡착 고분자는, 본 발명에 따라서 비산먼지에 대한 흡착성능(응집력)을 강화(향상)시키기 위해 사용된다. 또한, 상기 흡착 고분자는 천연 고분자와 함께 피막을 형성하는 유효 성분(피막 형성제)으로도 작용한다. 본 발명에서, 상기 흡착 고분자는 비산먼지에 대해 흡착성을 가지는 것이면 특별히 제한되지 않는다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따라서, 상기 흡착 고분자는 폴리비닐알코올(PVA ; polyvinyl alcohol)과 알긴산염(Alginate)의 가교물을 포함한다. 구체적으로, 상기 흡착 고분자는, 폴리비닐알코올(PVA)과 알긴산염이 가교제에 의해 가교된 폴리비닐알코올(PVA)-알긴산염 가교물을 포함하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따르면, 상기 폴리비닐알코올(PVA)-알긴산염 가교물은 비산먼지에 대한 흡착성능(응집력)이 우수하고, 이는 또한 내수성의 강한 피막을 형성한다. 이에 따라, 상기 폴리비닐알코올(PVA)-알긴산염 가교물은 비산먼지 억제능을 효과적으로 개선하고, 이와 함께 강우나 강풍 시에도 피막의 흘러내림을 방지하며, 비산먼지 억제능을 오랫동안 지속시켜 우수한 내구성 등을 갖게 한다.
상기 알긴산염은, 예를 들어 알긴산나트륨, 알긴산칼슘, 알긴산마그네슘 및 알긴산바륨 등으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 알긴산염은 주로 해조류에 많이 함유된 생체 적합성 및 생분해성의 다당류로서, 이는 분자 내에 카르복실레이트기(carboxylate group; COO-)를 가지며, 상기 카르복실레이트기(COO-)에는 금속 이온(Na, Ca, Mg 및 Ba 등)이 결합된 구조를 갖는다. 또한, 상기 알긴산염은 구조적 측면에서 α-L-굴루로네이트(α-L-guluronate)와 β-D-만누로네이트(β-D-mannuronate)가 연결된 이원 공중합체가 주류를 이루고 있다. 이러한 알긴산염은 폴리비닐알코올(PVA)과 가교제를 통해 가교 결합되어 우수한 흡착성능과 피막 특성을 가지는 가교물을 형성한다.
상기 가교제는 폴리비닐알코올(PVA)과 알긴산염 간을 가교시킬 수 있는 것으로서, 이는 2가의 금속염 및 붕산(H3BO3)으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 가교제는 2가의 금속염으로서, 예를 들어 Ca, Mg, Ba 및 Sr 등의 금속을 포함하는 금속염으로부터 선택될 수 있다. 상기 가교제는, 구체적인 예를 들어 염화칼슘(CaCl2) 및 염화마그네슘(MgCl2) 등으로부터 선택되는 하나 이상의 금속염을 포함할 수 있다. 상기 가교제는, 바람직하게는 적어도 염화칼슘(CaCl2)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 가교제는 금속염(CaCl2 등) 이외에 붕산(H3BO3)을 더 포함하여, 금속염(CaCl2 등)과 붕산(H3BO3)의 혼합을 사용할 수 있다.
한편, 상기 폴리비닐알코올(PVA)-알긴산염 가교물은 반응기에서 폴리비닐알코올(PVA), 알긴산염 및 가교제를 반응시켜 생성(합성)할 수 있다. 상기 반응에서, 각 성분의 사용량은 특별히 제한되지 않는다. 하나의 실시형태에 따라서, 상기 폴리비닐알코올(PVA) 100중량부에 대하여 알긴산염을 5 ~ 150중량부, 또는 10 ~ 120중량부로 사용할 수 있다. 또한, 상기 가교제는 폴리비닐알코올(PVA) 100중량부에 대하여, 예를 들어 0.1 ~ 60중량부, 0.2 ~ 50중량부 또는 0.5 ~ 40중량부로 사용할 수 있으나, 이에 의해 한정되는 것은 아니다.
상기 반응은, 예를 들어 약 40℃ ~ 90℃의 온도에서 약 30분 ~ 12시간 동안 진행할 수 있다. 바람직한 실시형태에 따라서, 상기 반응은 산성 조건(예를 들어, pH 4 ~ 6)에서 진행한다. 상기 산성 조건은, 예를 들어 붕산 및/또는 아세트산 등의 산성 용액을 들 수 있다. 이와 같이 산성 조건(예를 들어, pH 4 ~ 6)에서 반응시키는 경우, 폴리비닐알코올(PVA)-알긴산염 가교물의 수득률이 높아지고, 이는 또한 겔화(gelling)가 방지될 수 있다. 다른 실시형태에 따라서, 상기 반응은 중성이나 알칼리 조건에서 반응시킬 수 있으나, 이 경우에는 겔화가 발생되어 비산먼지 억제제 내에 균일한 분산이 어렵고 흡착성이 낮아질 수 있다. 이에 따라, 상기 반응은 가교물의 높은 수득률, 겔화 방지 및 흡착성을 고려하여, pH 4 ~ 6의 산성 조건(산성 용액)에서 진행하는 것이 바람직하다.
하나의 실시형태에 따라서, 상기 폴리비닐알코올(PVA)-알긴산염 가교물은 산성 용액(예를 들어, 붕산 및/또는 아세트산 등을 포함하는 산성 수용액)에 폴리비닐알코올(PVA), 알긴산염 및 가교제를 적정량 첨가하여, pH 4 ~ 6의 산성 조건과 약 50℃ ~ 80℃의 온도 조건에서, 약 3시간 ~ 8시간 동안 가교 반응시켜 합성할 수 있다. 또한, 상기 반응에서는 알긴산염의 금속 이온(Na, Ca, Mg 및 Ba 등)과 착물을 형성하는 킬레이트제(chelator)를 더 첨가한 상태에서 진행하는 것이 좋다. 상기 킬레이트제를 더 첨가한 경우, 폴리비닐알코올(PVA)-알긴산염 가교물의 수득률이 향상될 수 있다. 이러한 킬레이트제는, 예를 들어 에틸렌디아민 테트라아세트산(ethylene diamine tetraacetic acid; EDTA) 및 이의 유도체 등을 사용할 수 있다. 상기 킬레이트제는 특별히 한정하는 것은 아니지만, 상기 알긴산염 100중량부에 대하여 0.01 ~ 20중량부로 첨가하여 반응시킬 수 있다.
하나의 실시형태에 따라서, 상기 폴리비닐알코올(PVA)-알긴산염 가교물은, 예를 들어 하기 [화학식 1]로 표시되는 화합물(반복단위)을 포함할 수 있다. 상기 폴리비닐알코올(PVA)-알긴산염 가교물은 하기 [화학식 1]의 화합물을 포함하여, 예를 들어 3만 내지 200만의 중량평균분자량을 가질 수 있으며, 구체적인 예를 들어 5만 내지 80만의 중량평균분자량을 가질 수 있다.
[화학식 1]
P-M-A
상기 [화학식 1]에서, P는 폴리비닐알코올(PVA)로부터 유래된 유도체로서, 이는 PVA 체인이고, A는 알긴산염으로부터 유래된 유도체로서, 이는 알기네이트(Alginate) 체인이다. 또한, 상기 [화학식 1]에서, M는 가교제로부터 유래된 것으로서, 이는 예를 들어 2가의 금속(Ca, Mg 및 Ba 등)이거나 붕소(B)이다.
첨부된 도 1은 폴리비닐알코올(PVA)과 알긴산나트륨(Sodium Alginate; SA)의 가교 반응과, 이로부터 생성된 폴리비닐알코올(PVA)-알긴산나트륨(SA) 가교물의 모형을 예시한 것이다. 도 1을 참고하면, 폴리비닐알코올(PVA)은 -OH를 가지며, 알긴산나트륨(SA)은 -COONa를 갖는다. 상기 가교제로서, 예를 들어 CaCl2를 사용하는 경우, 상기 -OH와 -COONa가 Ca에 의해 가교 반응(-OH + -COONa --> -O-Ca-OOC- + Na+ + H2O)하여 결합된다.
구체적인 예를 들어, 상기 CaCl2의 Ca2+는 알긴산나트륨(SA)의 -COONa와 반응(이온 교환 반응)하여 -COO-Ca이 생성되고, 이후 상기 -COO-Ca는 폴리비닐알코올(PVA)의 -OH와 반응(탈수 반응)하여 -O-Ca-OOC-이 생성되면서 가교 결합될 수 있다. 또한, 상기 반응에서 킬레이트제(예를 들어, EDTA)가 더 첨가된 경우, 상기 -COONa으로부터 분리된 Na+은 킬레이트제와 결합(Na+ + EDTA --> EDTA-Na)된다. 이러한 가교 반응으로 진행되는 경우, 상기 [화학식 1]에서 M이 Ca인 가교물(P-Ca-A)이 생성되고, P와 M(Ca) 간의 결합 및 M(Ca)과 A 간의 결합은 이온 결합을 가질 수 있다.
첨부된 도 1에서, n은 특별히 제한되지 않으며, 이는 예를 들어 50 ~ 5,000의 정수일 수 있으며, 구체적인 예를 들어 100 ~ 3,000의 정수일 수 있다. 또한, 도 1에서, PVA-SA는 폴리비닐알코올(PVA)과 알긴산나트륨(SA)의 가교물이고, W는 H2O이며, E-Na는 EDTA와 Na의 착물이다. 이때, 상기 H2O(W)과 착물(E-Na)은 적절한 분리 공정을 통하여 가교물(PVA-SA)로부터 분리 제거될 수 있다.
다른 예를 들어, 상기 가교제로서 붕산(H3BO3)을 사용하는 경우, 상기 [화학식 1]에서 M은 B인 가교물(P-B-A)이 생성될 수 있다. 이때, 상기 붕산(H3BO3)은 가교제로 작용하면서, 이는 또한 반응에 유리한 산성 조건(pH 4 ~ 6)을 형성할 수 있어 바람직할 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 흡착 고분자로서 위와 같은 폴리비닐알코올(PVA)-알긴산염 가교물을 사용하는 경우, 비산먼지를 효과적으로 흡착(응집)하면서 장시간 동안 피막을 유지하여 비산먼지 억제능의 지속성이 높다. 또한, 상기 폴리비닐알코올(PVA)-알긴산염 가교물은 단순 고분자(가교되지 않은 PVA나 알긴산염 등)에 비하여, 내수성의 강한 피막을 형성하고, 우수한 내식성, 보습성 및 내후성 등을 갖는다.
상기 흡착 고분자(가교물)는 본 발명에 따른 비산먼지 억제제 전체 중량 기준으로, 예를 들어 10 ~ 60중량%로 포함될 수 있다. 이때, 상기 흡착 고분자(가교물)의 함량이 10중량% 미만인 경우, 이의 사용에 따른 양호한 흡착성능을 보이기 어려울 수 있다. 또한, 상기 흡착 고분자(가교물)의 함량이 60중량%를 초과하는 경우, 예를 들어 점도가 높아져 배합 작업성이 떨어질 수 있고, 상대적으로 천연 고분자 및/또는 보습제 등의 함량이 낮아져 피막 형성 및/또는 보습성 등이 미미해질 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, 상기 흡착 고분자(가교물)는 본 발명에 따른 비산먼지 억제제 전체 중량 기준으로 15 ~ 50중량%, 15 ~ 40중량%, 또는 20 ~ 40중량%로 포함되는 것이 좋다.
[3] 보습제
상기 보습제는 보습성을 향상시키기 위한 것으로서, 이는 수용성의 보습 물질로부터 선택될 수 있다. 상기 보습제는, 예를 들어 폴리에틸렌글리콜(PEG), 히알루론산, 식물유래 글리세린, 코코넛 오일, 시어버터, 동백유 및 솔비톨류 등으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. 상기 보습제는, 바람직하게는 상기 나열된 보습 물질 중에서 적어도 폴리에틸렌글리콜(PEG)을 포함할 수 있다.
상기 보습제는 본 발명에 따른 비산먼지 억제제 전체 중량 기준으로, 예를 들어 5 ~ 40중량%로 포함될 수 있다. 이때, 보습제의 함량이 5중량% 미만인 경우, 이의 첨가에 따른 보습성 개선 정도가 미미할 수 있다. 그리고 보습제의 함량이 40중량%를 초과하는 경우, 상대적으로 천연 고분자 및/또는 흡착 고분자 등의 함량이 낮아져 양호한 피막 형성과 흡착성능을 보이기 어려울 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, 상기 보습제는 본 발명에 따른 비산먼지 억제제 전체 중량 기준으로 10 ~ 30중량%, 또는 15 ~ 25중량%로 포함되는 것이 좋다.
[4] 다공성 무기 흡착제
상기 다공성 무기 흡착제는 중금속 및 휘발성 유기화합물(VOCs) 등을 흡착 제거하기 위한 것으로서, 이는 다공성 무기물로부터 선택된다. 상기 다공성 무기 흡착제는, 예를 들어 규조토(Diatomite), 제올라이트(Zeolite) 및 벤토나이트(Bentonite) 등으로부터 선택된 하나 이상의 다공성 무기 분말로부터 선택될 수 있다. 이러한 다공성 무기 흡착제는 탈취제나 가스 흡착제 등의 용도로 사용되고 있는 상용화된 제품을 사용할 수 있다. 상기 다공성 무기 흡착제는, 바람직하게는 규조토 및 제올라이트로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것이 좋으며, 이들은 중금속이나 휘발성 유기화합물(VOCs) 등의 흡착 제거에 유리하고, 쉽게 구입이 가능하다. 또한, 상기 다공성 무기 흡착제는 특별히 한정하는 것은 아니지만, 예를 들어 0.1㎛ ~ 50㎛의 평균 입자 크기를 가질 수 있다.
상기 다공성 무기 흡착제는 본 발명에 따른 비산먼지 억제제 전체 중량 기준으로, 예를 들어 2 ~ 15중량%로 포함될 수 있다. 이때, 상기 다공성 무기 흡착제의 함량이 2중량% 미만인 경우, 이의 사용에 따른 중금속 및 휘발성 유기화합물(VOCs) 등의 흡착 제거능이 낮을 수 있다. 그리고 상기 다공성 무기 흡착제의 함량이 15중량%를 초과하는 경우, 예를 들어 피처리물에 분사 시 노즐을 통한 분사가 자유롭지 않을 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, 상기 다공성 무기 흡착제는 본 발명에 따른 비산먼지 억제제 전체 중량 기준으로 3 ~ 12중량%, 또는 5 ~ 10중량%로 포함되는 것이 좋다.
[5] 분산제
상기 분산제는 각 성분들의 균일한 혼합 분산을 위한 것으로서, 이는 예를 들어 음이온 계면활성제 및 레시틴(Lecithin) 등으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 이러한 음이온 계면활성제 및 레시틴은 적어도 상기 천연 고분자와 흡착 고분자(가교물) 간의 균일한 혼합 분산에 효과적이다. 상기 음이온 계면활성제는, 예를 들어 소디움 라우릴 설페이트(Sodium lauryl sulfate), 디소디움 라우레 설포숙시네이트(Disodium laureth sulfosuccinate), 디소디움 라우릴 설포숙시네이트(Disodium lauryl sulfosuccinate), 소디움 코코일 사르코시네이트(Sodium cocoyl sarcosinate), 트리에틸아민 코코일 글루타메이트(TEA cocoyl glutamate), 소디움 라우로일 사르코시네이트(Sodium lauroyl sarcosinate), 암모늄 라우릴 설페이트(Ammonium lauryl sulfate), 소디움 알칸 설포네이트(Sodium alkane sulfonate), 알킬 에테르 설페이트(Alkyl ether sulfate), 알킬 설페이트(Alkyl sulfate), 올레핀 설포네이트(Olefin sulfonate) 및 소디움 라우레 설페이트(Sodium laureth sulfate) 등으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 분산제는 본 발명에 따른 비산먼지 억제제 전체 중량 기준으로, 예를 들어 1 ~ 12중량%로 포함될 수 있다. 이때, 상기 분산제의 함량이 1중량% 미만인 경우, 이의 첨가에 따른 균일한 혼합 분산성이 낮아질 수 있다. 그리고 분산제의 함량이 12중량%를 초과하는 경우, 거품(foam) 등이 발생하여 강한 피막 형성에 방해가 될 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, 상기 분산제는 본 발명에 따른 비산먼지 억제제 전체 중량 기준으로 2 ~ 10중량%, 또는 3 ~ 8중량%로 포함되는 것이 좋다.
[6] 물
상기 물은 각 성분들의 분산 및/또는 희석 용매로서 사용되며, 이는 예를 들어 증류수, 정제수, 이온 교환수, 수돗물 및 지하수 등을 사용할 수 있다. 상기 물은 본 발명에 따른 비산먼지 억제제 전체 중량 기준으로, 예를 들어 5 ~ 70중량%, 10 ~ 60중량%, 또는 15 ~ 50중량%로 포함될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 이는 전체 조성의 잔량을 차지할 수 있다.
[7] 부가 성분
또한, 본 발명에 따른 비산먼지 억제제는 상기 성분들 이외에 기능성 성분이나 첨가제 등의 부가 성분을 더 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 비산먼지 억제제는, 예를 들어 계면활성제, 유색제 및 정전기 발생 억제제 등으로부터 하나 이상의 기능성 성분을 더 포함할 수 있다. 이러한 기능성 성분들은 비산먼지 억제능을 저하시키지 않는 성분으로부터 선택하여 적절한 함량으로 사용될 수 있다.
상기 계면활성제는 피막에 습윤성(촉촉함) 등을 부여하고, 각 성분들(천연 고분자 및 흡착 고분자 등) 간의 분산 및 유화 등을 갖게 하는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 이러한 계면활성제는, 예를 들어 비이온 계면활성제를 사용할 수 있다. 상기 비이온 계면활성제는 피막에 습윤성을 갖게 함은 물론, 피처리물에 대한 침투성을 향상시킬 수 있어 본 발명에 바람직하다. 상기 비이온 계면활성제는, 구체적인 예를 들어 폴리옥시에틸렌류, 솔비탄류 및/또는 글루코시드류 등으로부터 선택될 수 있으며, 바람직하게는 솔비탄모노올레이트, 솔비탄모노라우일레이트, 라우릴 글리코시드 및 데실글리코시드 등으로부터 선택된 하나 이상을 유용하게 사용할 수 있다. 상기 계면활성제는 본 발명에 따른 비산먼지 억제제 전체 중량 기준으로, 예를 들어 2 ~ 10중량%로 포함될 수 있다.
상기 유색제는 유색의 피막을 형성하기 위한 것으로, 이는 수용성의 유색 형성 물질로부터 선택될 수 있다. 상기 유색제는 색을 가지는 색소 및/또는 안료로부터 선택될 수 있다. 상기 유색제는, 바람직하게는 친환경 물질로서, 예를 들어 지당(이산화티탄, TiO2), 탈크(Talc), 치자 분말 및 구리프탈로시아닌(copper phthalocyanine) 글리콜류 등으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있으나, 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 비산먼지 억제제는 상기 유색제에 의해, 예를 들어 흰색, 푸른색 또는 그린색(그린민트) 등과 같은 유색의 피막을 형성할 수 있다. 이때, 본 발명에 따른 비산먼지 억제제는 상기 유색제의 의해, 피처리물에 분사된 후 육안 확인이 가능한 시인성을 갖는다. 이에 따라, 분사 유무를 육안으로 확인이 가능하여 과량 분사나 중복 분사를 방지할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 유색제는 치자 분말과 구리프탈로시아닌 글리콜류의 혼합을 사용할 수 있다. 이때, 치자 분말(노란색)과 구리프탈로시아닌 글리콜류(청색)의 혼합에 의해 그린색(그린민트)이 구현되며, 이들은 천연 색소 물질(치자 분말)이면서 FDA 승인 물질(구리프탈로시아닌)이므로 인체에 무해하고 친환경적이다. 이러한 친환경 유색제의 색상 발현과 관련하여, 본 출원인은 한국 특허출원 제10-2020-0128217호(특허출원일 : 2020년 10월 05일)에 제안한 바 있다.
상기 유색제는 본 발명에 따른 비산먼지 억제제 전체 중량 기준으로, 예를 들어 2 ~ 30중량%로 포함될 수 있다. 이때, 유색제의 함량이 2중량% 미만인 경우, 이의 첨가에 따른 유색 발현 정도가 미미할 수 있다. 그리고 유색제의 함량이 30중량%를 초과하는 경우, 상대적으로 천연 고분자 및/또는 흡착 고분자(가교물) 등의 함량이 낮아져 양호한 피막 형성 및 흡착성능을 보이기 어려울 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, 상기 유색제는 5 ~ 25중량%로 포함될 수 있다.
상기 정전기 발생 억제제는 정전기 발생을 방지할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 이러한 정전기 발생 억제제가 첨가된 경우, 이는 자연발화 발생율이 높은 석탄 등의 피처리물에 유용하게 적용할 수 있다. 상기 정전기 발생 억제제는, 예를 들어 베헨트리모늄 메토설페이트(Behentrimonium methosulfate), 세트리모늄 메토설페이트(Cetrimonium methosulfate), 베헤닐트리메틸암모늄 메토설페이트(Behenyl trimethyl ammonium methosulfate) 및/또는 스테아르트리모늄 메토설페이트(Steartrimonium methosulfate) 등으로부터 선택된 하나 이상을 유용하게 사용할 수 있다. 상기 정전기 발생 억제제는 본 발명에 따른 비산먼지 억제제 전체 중량 기준으로, 예를 들어 0.1 ~ 10중량%로 포함될 수 있다.
바람직한 실시형태에 따라서, 상기 정전기 발생 억제제는 상기 나열한 성분들 중에서도 세트리모늄 메토설페이트(Cetrimonium methosulfate) 및 스테아르트리모늄 메토설페이트(Steartrimonium methosulfate) 중에서 선택된 하나 이상을 사용하는 것이 좋다. 이와 함께, 본 발명에 따른 비산먼지 억제제는 상기 정전기 방지제의 활성화제로서 3-카르복시-1-아다만탄 아세트산(3-carboxy-1-adamantane acetic acid)을 더 포함하는 것이 좋다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 정전기 발생 억제제로서 상기 세트리모늄 메토설페이트와 스테아르트리모늄 메토설페이트를 사용하는 경우, 이들 이외의 다른 정전기 발생 억제제를 사용한 경우에 비하여 정전기 발생 억제능에 효과적이다. 아울러, 상기 3-카르복시-1-아다만탄 아세트산은 정전기 발생 억제제로서의 상기 세트리모늄 메토설페이트와 스테아르트리모늄 메토설페이트를 효과적으로 활성화시켜 정전기 발생 억제능을 개선한다. 구체적으로, 상기 3-카르복시-1-아다만탄 아세트산은 정전기 발생 억제제를 적은 함량으로 사용하더라도 정전기 발생 억제제의 활성도를 높여 우수한 정전기 발생 억제능을 갖게 할 수 있다. 이때, 본 발명에 따른 비산먼지 억제제는 전체 중량 기준으로, 상기 세트리모늄 메토설페이트 및/또는 스테아르트리모늄 메토설페이트로부터 선택된 정전기 방지제를 0.5 ~ 5중량%로 포함할 수 있으며, 상기 3-카르복시-1-아다만탄 아세트산을 0.1 ~ 3중량%로 포함할 수 있다. 이러한 정전기 발생 억제제 및 활성화제의 작용효과에 대하여, 본 출원인은 한국 특허출원 제10-2020-0128217호(특허출원일 : 2020년 10월 05일)에 제안한 바 있다.
또한, 본 발명에 따른 비산먼지 억제제는 필요에 따라서 동결 방지제, 소포제, 저장 안정제, 점도 조절제 및 pH 조절제 등으로부터 선택된 하나 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 이러한 첨가제는 통상적으로 사용되는 것으로부터 선택될 수 있으며, 이는 비산먼지 억제능을 저하시키지 않는 범위에서 적정량 첨가될 수 있다. 상기 첨가제는 본 발명에 따른 비산먼지 억제제 전체 중량 기준으로, 예를 들어 0.001 ~ 10중량% 또는 0.01 ~ 5중량%으로 포함될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 비산먼지 억제제는 적어도 흡착성능이 강화(향상)되어 대기 중에 비산된 먼지를 효과적으로 포집(응집)하고, 피처리물의 표면에 피막을 형성하여 먼지의 비산을 미연에 억제(방지)한다. 또한, 내수성의 강한 피막을 형성하여 강우나 강풍 시에도 흘러내림이 방지되고, 높은 보습성 및 습윤성 등에 의해 장시간 동안 촉촉함을 유지(내구성)하여 비산먹지 억제 효과의 지속성을 갖는다. 부가적으로, 본 발명에 따른 비산먼지 억제제는 중금속이나 휘발성 유기화합물(VOCs) 등을 흡착 제거할 수 있고, 인체 무해 및 친환경적인 특성을 가지며, 석탄 가루 등의 자연 발화를 방지하여 석탄의 손실 및 화재를 예방할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 비산먼지 억제제는 피처리물에 적용 시, 예를 들어 분사 등의 방법을 통해 적용할 수 있다. 이때, 분사 방법으로 적용 시에는 별도의 물에 희석하여 사용한다. 하나의 실시형태에 따라서, 본 발명에 따른 비산먼지 억제제는 물을 5 ~ 200배의 중량비율(또는 부피비율)로 희석하여, 피처리물에 분사(살포)하는 방법으로 사용할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 비산먼지 억제제 : 물 = 1 : 5 ~ 200의 중량비율(또는 부피비율)로 희석한 처리액(희석액)을 얻은 다음, 상기 처리액(희석액)을 분사장치(예, 살수차 등)를 이용하여 피처리물에 분사(살포)하여 피막을 형성하는 방법으로 사용할 수 있다.
이하, 본 발명의 합성예, 실시예 및 비교예를 예시한다. 하기의 합성예 및 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위해 예시적으로 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 하기의 비교예는 종래 기술을 의미하는 것은 아니며, 이는 단지 실시예와의 비교를 위해 제공된다.
< 합성예 1 > PVA-SA 가교물(흡착 고분자)의 합성 - 산성 조건에서 반응
반응기에 물(증류수)과 폴리비닐알코올(PVA)을 넣은 다음, 약 72℃에서 거의 투명해질 때까지 교반하였다. 이후, 반응기에 염화칼슘(CaCl2)과 붕산(H3BO3) 수용액을 넣은 다음, 알긴산나트륨(SA) 및 EDTA를 적정량 추가 투입하고, 약 68℃에서 3시간 동안 pH 약 4.8의 산성 조건에서 반응시켜 가교물을 포함하는 합성액을 제조하였다. 이때, 생성된 가교물은, PVA와 SA가 Ca에 의해 가교 결합된 PVA-SA 가교물이 주성분이다.
< 합성예 2 > PVA-SA 가교물(흡착 고분자)의 합성 - 알칼리 조건에서 반응
반응기에 물(증류수)과 폴리비닐알코올(PVA)을 넣은 다음, 약 72℃에서 거의 투명해질 때까지 교반하였다. 이후, 반응기에 염화칼슘(CaCl2)과 수산화나트륨(NaOH) 수용액을 넣은 다음, 알긴산나트륨(SA) 및 EDTA를 적정량 추가 투입하고, 약 68℃에서 3시간 동안 pH 약 11.2의 알칼리 조건에서 반응시켜 가교물을 포함하는 합성액을 제조하였다. 이때, 본 합성예에 따른 가교물은 겔화로 인해 심하게 끈적거리는 특성을 가졌다.
[실시예 1 내지 3]
교반기가 달린 용기에 소량의 물(증류수)을 넣고, 여기에 상기 각 합성예에서 제조된 합성액을 투입하였다. 이때, 각 실시예에 따라 합성예 1 또는 합성예 2를 사용하였다. 이후, 천연 고분자, 보습제, 다공성 무기 흡착제 및 분산제를 적정량 첨가, 교반하였다. 상기 천연 고분자는 아가검(Agar gum)과 전분(starch)을 사용하고, 상기 보습제는 폴리에틸렌글리콜(PEG)을 사용하였다. 그리고 상기 다공성 무기 흡착제는 제올라이트(상용 제품)을 사용하였으며, 상기 분산제는 소디움 라우릴 설페이트(음이온)과 레시틴의 혼합을 사용하였다. 각 실시예에 따른 비산먼지 억제제의 구체적인 성분 및 함량을 하기 [표 1]에 나타내었다. 하기 [표 1]에서, 각 성분의 함량은 비산먼지 억제제 전체 중량을 기준으로 한 백분율(중량%)이다.
[비교예 1]
상기 실시예 1과 비교하여, PVA-SA 가교물(합성액)을 사용하지 않고, 상기 가교물 대신에 폴리비닐알코올(비-가교 PVA)을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 본 비교예에 따른 비산먼지 억제제를 제조하였다. 본 비교예에 따른 비산먼지 억제제의 구체적인 성분 및 함량을 하기 [표 1]에 나타내었다.
위와 같이 제조된 각 실시예 및 비교예에 따른 비산먼지 억제제에 대하여, 다음과 같이 내수성 및 비산먼지 억제능을 평가하였다. 그 결과를 하기 [표 1]에 나타내었다.
< 시험예 1 > : 내수성 평가
각 실시예 및 비교예에 따른 비산먼지 억제제를 유리판에 코팅한 다음, 건조시켜 코팅 피막을 형성하였다. 이후, 각 실시예 및 비교예에 따른 코팅 시편에 대하여, 염수분무 테스트를 통해 내수성을 평가하였다. 염수분무 테스트는 염수의 농도 5중량%의 NaCl 수용액, 시험 온도 35 ± 0.5℃, 분무 압력 0.098 ± 0.002MPa, 분무량 1.4ml/h at 80㎠의 조건에서 각 코팅 시편에 염수를 30분 동안 분무한 다음, 코팅 피막의 변색 발생 여부와 흘러내림 여부를 육안으로 평가하였다. 하기 [표 1]에, 변색 발생 여부에 따라 변색이 없는 경우에는 "무변색", 변색이 발생된 경우에는 "변색"으로 나타내고, 흘러내림 여부에 따라 흘러내림이 없는 경우에는 "내수", 녹아서 흘러내림이 있는 경우에는 "용해"로 나타내었다.
< 시험예 2 > : 비산먼지 억제능 평가
먼저, 각 실시예 및 비교예에 따른 비산먼지 억제제에 50배(부피 기준)의 물을 첨가하여 희석한 희석액을 준비하였다. 이후, 각 희석액 시편을 석탄 더미에 분사하여 건조시킨 다음, 석탄 더미에 강풍을 방사하는 방법으로 비산먼지 억제능을 평가하였다. 구체적으로, 밀폐 공간에 석탄 더미를 쌓아놓고, 석탄 더미에 각 희석액 시편을 분사하여 충분히 건조시킨 다음, 송풍기를 이용하여 각 석탄 더미에 풍속 약 20m/s의 강풍을 방사하였다. 모든 조건은 동일하다. 강풍 방사 후, 석탄 가루의 흩날림이 거의 발생되지 않는 경우에는 "양호", 석탄 가루의 흩날림이 발생되는 경우에는 "날림"으로 표기하여 하기 [표 1]에 나타내었다.
< 각 실시예 및 비교예에 따른 비산먼지 억제제의 조성 및 특성 평가 결과 >
비 고 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
고분자 아가검(Agar gum) 28 12 28 28
전분(starch) - 24 - -
폴리비닐알코올(PVA) - - - 30
PVA-SA 가교물
합성액
(흡착 고분자)		 합성예 1
(산성 조건 반응)		 30 16 - -
합성예 2
(알칼리 조건 반응)		 - - 28 -
보습제 폴리에틸렌글리콜 18 18 18 18
무기 흡착제 제올라이트 6.5 6.5 6.5 6.5
분산제 소디움 라우릴 설페이트 3 3 3 3
레시틴 2 2 2 2
물(증류수) 잔량 잔량 잔량 잔량
* 시험예 1 : 내수성 평가 무변색/내수 무변색/내수 - 변색/용해
* 시험예 2 : 비산먼지 억제능 평가 양호 양호 - 날림
상기 [표 1]에 보인 바와 같이, 실시예 1 ~ 2와, 비교예 1을 대비하여 보면, PVA-SA 가교물(흡착 고분자)을 사용한 경우(실시예 1 ~ 2)가 그렇지 않은 경우(비교예 1)에 비하여 우수한 내수성 및 비산먼지 억제능을 가짐을 알 수 있었다. 이는 장마나 강우(산성비) 시에도 토사나 석탄 등의 야적장에 유용하게 적용될 수 있음을 의미한다.
한편, 실시예 3은 PVA-SA 가교물(합성예 2)의 겔화(Gelling)로 인해, 끈적임이 심하고 균일한 혼합이 어려웠다. 이에, 유리판 코팅이나 분사가 어려워 내수성과 비산먼지 억제능을 평가하지 않았다. 이러한 결과로부터, PVA-SA 가교물을 합성함에 있어서, 겔화를 방지하고 비산먼지 억제제로 유용하게 사용하기 위해서는 합성예 1에서와 같이 산성 조건에서 반응시켜야 함을 알 수 있었다.

Claims (5)

  1. 비산먼지를 억제하기 위한 비산먼지 억제제로서,
    물에 희석하여 피처리물에 분사하는 방법으로 사용되고,
    피처리물에 피막을 형성하는 천연 고분자;
    비산먼지에 대한 흡착성을 가지며, 내수성의 피막을 형성하는 폴리비닐알코올(PVA)-알긴산염 가교물;
    보습제;
    중금속 및 휘발성 유기화합물(VOCs)을 흡착하는 다공성 무기 흡착제;
    분산제; 및
    물을 포함하며,
    상기 폴리비닐알코올(PVA)-알긴산염 가교물은, 폴리비닐알코올(PVA)과 알긴산염이 가교제에 의해 가교된 가교물로서 폴리비닐알코올(PVA), 알긴산염 및 가교제가 pH 4 ~ 6의 산성 조건에서 반응되어 생성되되, 상기 알긴산염의 금속 이온과 착물을 형성하는 킬레이트제가 더 첨가된 상태에서 반응되어 생성되고,
    상기 다공성 무기 흡착제는 규조토, 제올라이트 및 벤토나이트로부터 선택된 하나 이상의 다공성 무기 분말인 것을 특징으로 하는 비산먼지 억제제.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 천연 고분자는 카라기난, 아가검, 커드란, 전분, 키토산 및 리그닌 칼슘설페이트로부터 선택된 하나 이상을 포함하고,
    상기 다공성 무기 흡착제는 0.1㎛ ~ 50㎛의 평균 입자 크기를 가지며,
    상기 분산제는 음이온 계면활성제와 레시틴의 혼합이고,
    상기 가교제는 2가의 금속염 및 붕산으로부터 선택된 하나 이상을 포함하며,
    상기 비산먼지 억제제는, 비산먼지 억제제 전체 중량 기준으로 상기 천연 고분자 15 ~ 50중량%, 상기 폴리비닐알코올(PVA)-알긴산염 가교물 10 ~ 60중량%, 상기 보습제 10 ~ 30중량%, 상기 다공성 무기 흡착제 2 ~ 15중량% 및 상기 분산제 2 ~ 10중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 비산먼지 억제제.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 비산먼지 억제제는 유색제를 더 포함하고,
    상기 유색제는 치자 분말과 구리프탈로시아닌 글리콜류의 혼합인 것을 특징으로 하는 비산먼지 억제제.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 비산먼지 억제제는,
    유색제;
    세트리모늄 메토설페이트 및 스테아르트리모늄 메토설페이트 중에서 선택된 하나 이상의 정전기 발생 억제제; 및
    상기 정전기 발생 억제제의 활성화제로서 3-카르복시-1-아다만탄 아세트산을 더 포함하고,
    상기 유색제는 치자 분말과 구리프탈로시아닌 글리콜류의 혼합인 것을 특징으로 하는 비산먼지 억제제.
  5. 제1항에 따른 비산먼지 억제제의 제조방법이고,
    폴리비닐알코올(PVA), 알긴산염 및 가교제를 반응시켜 폴리비닐알코올(PVA)과 알긴산염이 가교제에 의해 가교된 폴리비닐알코올(PVA)-알긴산염 가교물을 생성하는 합성단계; 및
    상기 폴리비닐알코올(PVA)-알긴산염 가교물에 천연 고분자, 보습제, 다공성 무기 흡착제, 분산제 및 물을 혼합하는 혼합단계를 포함하고,
    상기 합성단계에서는 폴리비닐알코올(PVA), 알긴산염 및 가교제를 pH 4 ~ 6의 산성 조건에서 반응시키되, 상기 알긴산염의 금속 이온과 착물을 형성하는 킬레이트제를 더 첨가한 상태에서 50℃ ~ 80℃의 온도에서 3시간 ~ 8시간 동안 반응시켜 폴리비닐알코올(PVA)-알긴산염 가교물을 생성하며,
    상기 혼합단계에서는 비산먼지 억제제 전체 중량 기준으로 상기 천연 고분자 15 ~ 50중량%, 상기 폴리비닐알코올(PVA)-알긴산염 가교물 10 ~ 60중량%, 상기 보습제 10 ~ 30중량%, 상기 다공성 무기 흡착제 2 ~ 15중량% 및 상기 분산제 2 ~ 10중량%가 포함하도록 혼합하고,
    상기 다공성 무기 흡착제는 규조토, 제올라이트 및 벤토나이트로부터 선택된 하나 이상의 다공성 무기 분말을 사용하는 것을 특징으로 하는 비산먼지 억제제의 제조방법.
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