KR20110038080A - 방향족 아민 경화제가 없는, 건강 및/또는 환경에 유독한 폐기물의 저장을 위한 캡슐화 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 에폭시 수지 기재 조성물 및 방향족 아민 경화제가 없는 경화 조성물을 포함하는, 건강 및/또는 환경에 유독한 폐기물의 저장 또는 봉쇄를 위한 캡슐화 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 폐기물의 캡슐화를 위한 상기 조성물의 용도에 관한 것이다.

Description

방향족 아민 경화제가 없는, 건강 및/또는 환경에 유독한 폐기물의 저장을 위한 캡슐화 조성물 {COATING COMPOSITION FOR THE STORAGE OF WASTE THAT IS TOXIC TO HEALTH AND/OR THE ENVIRONMENT, WHICH IS FREE FROM AN AROMATIC AMINE CURING AGENT}
본 발명은 에폭시 수지 기재 조성물 및 방향족 아민 경화제가 없는 경화 조성물을 포함하는, 건강 및/또는 환경에 유독한 폐기물의 저장 또는 봉쇄를 위한 캡슐화 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 또한 상기 폐기물의 캡슐화를 위한 상기 조성물의 용도에 관한 것이다.
핵 설비로부터의 물을 정제하기 위해 사용되는 이온 교환 수지는 고착된 방사성 원소를 가져 어느 정도 방사성을 나타내기 때문에, 사용 및 유효성의 손실 후 저장되어야 한다. 핵 발전소에서 사용되는 기타 부재들, 예컨대 마그네슘 막대도 또한 사용 후 봉쇄된다.
기타 폐기물, 특히 비방사성 폐기물, 예컨대 중금속 또는 중금속에 의해 오염된 물질은 환경으로의 방출을 억제하기 위해 억류될 필요가 있다.
건강 및/또는 환경에 유독한 상기 유형의 폐기물, 특히 방사성 폐기물은 현재 안전 지침에 따라 저장되어야 한다.
상기 폐기물을 저장하기 위한 목적으로, 에폭시 또는 폴리에스테르 캡슐화 수지를 사용하는 것을 포함하는, 상기 폐기물을 캡슐화하기 위한 특정수의 기법, 또는 또한 상기 폐기물을 불활성화시킬 수 있는 유리화(vitrification) 기법이 공지되어 있다.
출원 FR 2 825 182호에는 캡슐화 조성물이 에폭시 수지 및 물 흡수 물질을 포함하며 잔여 물 함량이 높은 이온 교환 수지를 캡슐화할 수 있는, 유해한 생성물을 캡슐화 및 저장하기 위한 매트릭스 시스템이 기재되어 있다.
특허 US 4 599 196호에 기재된 방법은 양이온 교환 수지를 예비처리하여 그의 산성 특성을 감소시키며, 여기서 경화 조성물은 상기 산도에 따라 조정되어야 한다.
특허 US 5 416 251호에는 수지와 경화제 사이의 반응의 억제를 피하기 위해, 자유수(free water)가 소수성화제에 의해 차단되어 필름을 형성하는, 이온 교환 수지의 캡슐화 방법이 기재되어 있다.
그러나, 에폭시 수지 기재 조성물 및 경화 조성물을 포함하는 캡슐화 조성물은 현재 보건 기준에 반하거나 그러한 가능성이 있는 방향족 아민을 경화제로서 함유할 수 있다. 사실상, 이들 중 일부는 "CMR" (발암성, 돌연변이원성 및/또는 생식 유독성)로 분류되는 위험을 가진다. 특정 사용조건에서 이들의 사용이 용인되더라도, 이들을 상기 단점들을 가지지 않는 생성물로 대체하는 것이 연구되고 있다.
따라서, 처리하고자 하는 폐기물의 특정 예비처리를 필요로 하지 않고, 방향족 아민 경화제를 포함하지 않고, 전체적인 에폭시-아민 반응 시스템 이외에 (즉, 에폭시-아민 시스템의 반응성 성분을 제외한) 특정 물 흡수제의 임의의 가외의 첨가 없이 물의 존재에 의해 에폭시-아민 반응이 영향을 받지 않으면서, 방사선 안정성이고, 주위 온도에서 취급이 용이하고, 물질에 대해 요구되는 안전성, 특히 내압축성 및 내침출성을 나타내는, 유독한 폐기물의 캡슐화를 위한 조성물이 필요하다.
본 발명의 별법에 따르면, 상기 캡슐화 조성물은 방향족 경화제가 없을 수 있다.
본 발명에 이르러, 경화제로서 아미도아민을 사용함으로써 상기 목적 및 기준들을 만족시키는 캡슐화 조성물을 얻을 수 있다는 것을 발견하였다.
"아미도아민"은 말단 및/또는 측면 아민 관능기를 가지는, 지방족 폴리아민과 지방산 사이의 반응 생성물 (CO2H에 대해 과량의 아민을 사용한 아미드 형태)을 의미한다.
상기 특정 아민을 경화제로 선택하는 것은 아래와 같은 몇몇의 이점이 있다.
- 이들은 "CMR" (발암성, 돌연변이원성 및/또는 생식 유독성) 생성물 또는 그러한 가능성이 있는 생성물로 분류되지 않는다.
- 몇몇의 아민 관능기가 동시에 존재하는 것은 수지의 에폭시기와 몇몇의 C-N 결합의 형성을 보장하며, 보다 촘촘한 에폭사이드 네트워크의 형성을 가능하게 하고, 이는 방사선 하에 개선된 안정성 및 압착형 하중 시스템 하에 개선된 안정성 (변형 안정성), 보다 특히 전리 방사선(ionizing radiation)에 노출후 영향을 받지 않는 내압축성을 야기한다.
- 비교적 느리고 제어된 이들의 가교 속도 (제어된 반응성)는, 반응성 성분의 반응성이 물의 가능한 존재에 의해 영향을 받지 않고, 에폭시-아민 시스템의 반응성 성분 이외의 임의의 물 흡수 성분의 부재하에 있으면서 가교 동안 반응성을 제어하는 것을 가능하게 한다.
- 바람직하게는 25℃에서 4 Pa.s 미만인 낮은 점도로 인해, 이들은 성분들의 단순 혼합에 의해 주위 온도 (10 내지 40℃, 바람직하게는 15 내지 30℃)에서 용이하게 실시될 수 있다.
"가교"는 초기 중합체와 상이한 물리화학적 특성을 가지고, 무한한 분자량의 3차원 거대분자 네트워크를 구성하기 위한 화학적 다리결합(bridge) 또는 결합에 의한 중합체 사슬의 분지를 의미한다. 열경화성 수지의 경우, 이들은 페이스트 상태에서 고체 상태가 된다. 가교는 중합의 결과이고, 불용융성 및 불용해성인 3차원 고체 중합체를 생성하는 비가역 공정이다.
에폭시 수지의 경우, 가교는 경화제와의 반응에 의해, 보다 정확하게는 에폭시 수지 조성물과 방향족 아민이 없는 (아민 기재) 경화 조성물을 반응시켜 달성한다.
본 발명의 별법에 따르면, 상기 경화 조성물은 방향족 경화제가 없을 수 있다.
따라서, 제1 양태에 따르면, 본 발명은 에폭시 수지 기재 조성물 및 경화 조성물을 포함하며, 방향족 아민 경화제가 없으며, 상기 경화 조성물은 1종 이상의 아미도아민으로 구성된 경화제를 포함하는 것인, 환경 및/또는 건강에 유독한 폐기물의 저장 또는 봉쇄를 위한 캡슐화 조성물에 관한 것이다.
특히, 상기 캡슐화 조성물은 방향족 경화제가 없을 수 있다.
유리하게는, 상기 아미도아민은 1종 이상의 폴리에틸렌 폴리아민(들) (정의상 지방족)과 1종 이상의 단일불포화 또는 다중불포화 지방산(들) 사이, 보다 바람직하게는 올리고에틸렌아민과 C12-C18 단일불포화 또는 다중불포화 지방산 사이의 반응 생성물이다.
상기 캡슐화 조성물은 에폭시-아민 시스템의 반응성 화합물 이외에 임의의 첨가된 물 흡수 물질이 없어야 한다. 사실상, 반응성 조성물 내에 존재하는 아미도아민은 에폭시-아민 시스템의 반응성 성분들 중 하나를 구성하고, 가수분해에 의해 물과 반응할 수 있으며, 이는 경화시 (즉, 에폭시와 아민 사이의 가교 반응시) 자유수의 영향 문제를 극복하는 것을 가능하게 한다.
바람직하게는, 캡슐화 조성물은 50 내지 80 중량%, 특히 60 내지 70 중량%의 에폭시 수지 기재 조성물 및 20 내지 50 중량%, 특히 30 내지 40 중량%의 경화 조성물을 포함한다.
경화 조성물
본 발명에 따른 캡슐화 조성물에 사용될 수 있는 경화 조성물은 유리하게는 약하게 반응성인, 즉, 비교적 느리고 제어된 가교 속도를 가지는 1종 이상의 아미도아민을 포함한다. 바람직하게는, 겔화될 때까지, 즉, 점도가 무한대에 이르기까지의 가사 시간(pot life)이, 비스페놀 A 디글리시딜 에테르 (BADGE) 에폭시 수지와의 혼합물 150 g에 대해 겔 타이머(Gel timer) 방법으로 측정하여 25℃에서 400 내지 700분인 1종 이상의 아미도아민(들)이 사용될 것이다.
상기 아미도아민 또는 상기 아미도아민의 혼합물의 점도는 유리하게는 25℃에서 0.2 내지 2 Pa.s 정도이다.
바람직하게는, 아민가가 90 내지 110 g/H 정도의 활성 수소 당량에 상응하는 1종 이상의 아미도아민(들)이 사용될 것이다.
본 발명의 목적을 위해 특히 바람직한 아미도아민은, 예를 들어, 하기 화합물들 사이의 반응 생성물로부터 선택될 수 있다.
- 바람직하게는 올리고에틸렌아민으로부터, 보다 바람직하게는 폴리에틸렌 테트라아민 및 폴리에틸렌 펜타아민으로부터 선택되는 1종 이상의 폴리에틸렌 폴리아민(들) (정의상 지방족 아민(들)), 예를 들어 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라아민, 테트라에틸렌테트라아민, 테트라에틸렌펜타아민 또는 비스(3-아미노프로필)에틸렌디아민, 및
- 1종 이상의 C12-C18 단일불포화 또는 다중불포화 지방산(들) (단일산 및/또는 다중산), 예를 들어 올레산, 리놀레산, 리놀렌산, 팔미트올레산 또는 미리스트산, 바람직하게는 식물 유래의 다중불포화 지방산, 예컨대 "톨유(Tall oil)"라 칭해지는 목재 증류로부터의 잔류물에 함유된 식물 유래의 지방산 (리놀레산 및 알파- 또는 감마-리놀렌산이 특히 바람직하다).
또한, 아미도아민은 이미다졸린 고리화 형태와 가역적인 평형으로 발견되는 듯하다. 반응성이 가교 반응의 속도를 조절하는 것을 가능하게 하고, 유리하게는 습윤 폐기물에 의해 공급되는 물과 반응할 수 있는, 이미다졸린(들)이 풍부한 아미도아민 또는 아미도아민 혼합물이 바람직하게 사용될 것이다.
본 발명의 목적을 위해 바람직한 아미도아민은 테트라에틸렌펜타아민과 보통 TOFA (톨유 지방산)라 칭해지는, 목재 증류로부터의 잔류물에 함유된 식물 유래의 지방산 사이의 반응 생성물이다.
수지 조성물
본 발명에 따른 캡슐화 조성물에 사용될 수 있는 수지 조성물은, 특히 경화 속도 및 폐기물의 캡슐화 블록의 기계적 강도에의 기여의 관점에서, 경화 조성물과의 양호한 상보성을 보장하도록 바람직하게 선택된다. 상기 기계적 강도는 내압축성, 내굽힘성, 내전단성, 내점탄성 등으로 나타낼 수 있다.
수지 조성물은 에폭시 수지를 함유할 뿐만 아니라, 수성 폐기물의 경우 유화제의 기능, 또는 고체 폐기물의 경우 습윤제의 기능, 또는 금속 폐기물 또는 금속 이온 함유 폐기물의 경우 EDTA (에틸렌디아민테트라아세트산) 유형의 격리제(sequestering agent)의 기능을 가지는, 특히 반응성 또는 가소화 (비반응성) 희석제, 유변학적 개질제, 특히 요변성제 및 에톡시화 지방 알코올 또는 지방산과 폴리올의 에스테르 유형의 계면활성제로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 함유하는 혼합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 목적을 위해 캡슐화 조성물에 사용될 수 있는 에폭시 수지는 바람직하게는 에폭시 당량이 190 내지 210 g/mol인 에폭시 수지이다. 상기 에폭시 수지는 점도가 25℃에서 0.5 Pa.s 미만인 모노에폭사이드 또는 다관능성 에폭사이드로부터 바람직하게 선택되는 반응성 희석제를 임의로 혼입한다.
바람직하게는, 상기 에폭시 수지는, 에폭시 수지 내의 탄소 원자의 총 수에 대한 방향족 탄소 원자의 백분율로 나타내어지는, 35 내지 55%, 보다 바람직하게는 40 내지 50%의 매우 높은 방향족 함량을 가질 것이다.
상기 에폭시 수지의 (단량체) 분자 당 에폭시 관능기의 수는 유리하게는 2 내지 5이다.
상기 에폭시 수지는, 예를 들어, g/mol로 나타내어지는 125 내지 225의 에폭시 당량에 상응하는 대략 300 내지 800 g/mol의 몰 질량 (g/mol)을 가질 것이다.
바람직한 에폭시 수지는 비스페놀 A와 에피클로로히드린 사이의 반응으로부터 생성되는 수지, 특히 비스페놀 A 디글리시딜 에테르 (BADGE) 수지이다.
본 발명의 바람직한 양태에 따르면, 가교 동안 결합 밀도 (가교 밀도)가 증가되도록 관능가가 2 이상인 에폭시 수지의 혼합물이 사용될 것이다.
바람직하게는, 비스페놀 A 및/또는 비스페놀 F와 에피클로로히드린 사이의 반응으로부터 생성되는 수지와 같은 2관능성 에폭시 수지와 1종 이상의 다관능성 수지, 즉, 단량체 당 에폭시 관능기의 수가 2보다 큰 에폭시 수지, 예를 들어 노볼락 페놀 또는 트리스(히드록시페닐)메탄 에폭시 유형 등의 에폭시 수지의 혼합물이 사용될 것이다.
수지 조성물은 바람직하게는 (아민과 비교하여) 반응성이고, 바람직하게는 일관능성 또는 다관능성이고, 보다 바람직하게는 점도가 25℃에서 0.5 Pa.s 미만이며, 경화 조성물의 아민 화합물과 에폭시 수지 사이의 반응에 기여하는 에폭사이드 희석제를 포함한다. 사용될 수 있는 반응성 희석제는, 예를 들어, p-tert-부틸페닐 글리시딜 에테르, 크레실 글리시딜 에테르, 에틸헥실 글리시딜 에테르 또는 트리에폭사이드, 예컨대 트리메틸올프로판 트리글리시딜 에테르, 글리세롤 트리글리시딜 에테르이다. 바람직하게는, 방향족 희석제, 특히 p-tert-부틸페닐 글리시딜 에테르가 사용될 것이다.
방향족 희석제의 선택은 중합체의 방향족 함량 및 그에 따른 캡슐화 조성물의 내방사선성을 증가시키는 것을 가능하게 한다.
수지 조성물은, 적절하다면, 무겁고, 즉, 분자량이 140 내지 600 g/mol, 바람직하게는 140 내지 500 g/mol이고 소수성이고 경화 아민과 혼화성인 용매로부터 바람직하게 선택되는 가소화 (비반응성) 희석제를 또한 포함할 수 있다.
상기 화합물은 열 충격 동안 폐기물의 캡슐화 블록이 크래킹(cracking)되는 것을 방지하고 경화 조성물의 점도를 조정하고, 또한 잔류 물의 삼출을 방지하고 캡슐화 조성물을 불투과성 (내침출성)이게 할 수 있다.
예를 들어, 무거운 글리콜 에테르, 예컨대 트리프로필렌 글리콜 메틸 에테르; 방향족 에스테르, 예컨대 벤질 아세테이트; 벤질 옥사이드; C8-C12 알킬 프탈레이트, 특히 이소노닐 또는 이소운데실 프탈레이트 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 화합물이 가소화 희석제 화합물로 사용될 것이다.
본 발명에 따른 상기 캡슐화 조성물의 수지 조성물은 유리하게는 특히 반응의 시작에서 점도의 감소를 제어하는 것을 가능하게 하고 발열성의 제어에 기여하는 요변성제를 포함한다.
바람직하게는, 특히, 예를 들어 이온 교환 수지의 경우, 경량일 때 캡슐화 조성물 내의 폐기물의 증가를 제한하여, 균일하게 캡슐화된 폐기물을 얻는 것을 가능하게 하는 소수성 요변성제가 사용될 것이다.
사용될 수 있는 소수성 요변성제는 예를 들어 소수성 발열성 실리카 및 소수성 유기 그래프팅제의 그래프팅에 의한 개질에 의해 얻어지는 개질된 친유기성 점토로부터 선택될 수 있다.
캡슐화하고자 하는 폐기물의 특성에 따라, 상기 기재된 바와 같이 수지 조성물은 또한 1종 이상의 계면활성제(들) 또는 격리제(들)을 포함할 수 있다.
특히, 이온 교환 수지의 캡슐화의 경우, 캡슐화 조성물과 캡슐화하고자 하는 이온 교환 수지 사이의 보다 양호한 부착 및 보다 양호한 습윤에 의해 점착을 개선하기 위해 계면활성제가 사용될 것이다. 이러한 경우, 비이온성 계면활성제, 특히 물로 희석되지 않은 (무수) 친수성 비이온성 계면활성제, 예를 들어 에톡시화 지방 알코올 및 실록산 폴리에테르로부터 선택된 것이 바람직하게 사용될 것이다.
캡슐화하고자 하는 기타 폐기물의 경우, 특히 금속을 캡슐화하는 경우, 캡슐화하고자 하는 금속 원소와 상호작용하는 기, 예를 들어 -CO2H기를 포함하는 적합한 격리제 또는 착화제, 예컨대 EDTA가 사용될 것이다.
수지 조성물에 포함시키고자 하는 계면활성제 또는 격리제의 유형은 요건 및 목적하는 효과에 따라 다양할 수 있다.
바람직하게는, 수지 조성물은, 수지 조성물의 총 중량에 대해,
- 70 내지 90 중량%, 바람직하게는 85 내지 90 중량%의 에폭시 수지 또는 에폭시 수지 혼합물,
- 5 내지 15 중량%, 바람직하게는 8 내지 12 중량%의 반응성 희석제,
- 5 내지 15 중량%, 바람직하게는 5 내지 10 중량%의 가소화 희석제,
- 0 내지 3 중량%, 바람직하게는 1 내지 2 중량%의 요변성제, 및
- 0 내지 2 중량%의 1종 이상의 계면활성제 또는 격리제
를 포함하며, 수지 조성물의 성분들의 합은 100%를 초과하지 않는다.
임의로는, 경화 조성물 및 수지 조성물을 혼합한 후, 폐기물의 캡슐화 블록의 기계적 특성 및 또한 내방사선성을 개선하는 것을 가능하게 하는 보강 첨가제를 또한, 예를 들어 캡슐화 조성물의 총 중량을 기준으로 0 내지 10%의 비율로, 캡슐화 조성물에 첨가할 수 있다.
예를 들어 짧은 유리 섬유, 탄소 섬유, 세라믹 섬유 또는 합성 유기 섬유를 사용할 수 있으며, 유리 섬유, 탄소 섬유 및 세라믹 섬유가 바람직하다. 보강 물질 또는 첨가제 유형의 선택은 추구하는 내성 특성의 수준에 따라 좌우될 것이다.
본 발명은 또한 폐기물의 캡슐화 블록의 제조를 위한 상기 정의된 캡슐화 조성물의 용도, 및 이에 따라 얻어진 폐기물의 캡슐화 블록에 관한 것이다.
특히, 상기 폐기물의 캡슐화 블록은 30 내지 60 중량%의 캡슐화 조성물 및 70 내지 40 중량%의 폐기물을 포함할 수 있다.
상기 폐기물의 캡슐화 블록은
i) 상기 정의된 수지 조성물 및 경화 조성물을 혼합하여 캡슐화 조성물을 제조하는 단계, 및
ii) 캡슐화하고자 하는 폐기물을 상기 캡슐화 조성물에 혼입하는 단계, 및
iii) 폐기물의 경화된 캡슐화 블록이 얻어질 때까지 캡슐화 및 가교하는 단계
로 이루어진 단계들을 포함하는 방법에 의해 제조할 수 있다.
임의로는, 캡슐화하고자 하는 폐기물의 혼입 이전 그리고 캡슐화 조성물의 제조 이후 사이의 중간 스테이지(stage)에서 보강 첨가제가 캡슐화 조성물에 첨가될 것이다.
수지 조성물 및 경화 조성물은, 예를 들어, 15 내지 30℃의 온도에서 혼합할 수 있다. 필요하다면, 한편으로는 수지 조성물, 및 다른 한편으로는 경화 조성물을 혼합전에 특히 20 내지 25℃의 온도로 가열하거나 냉각시킬 수 있다.
캡슐화하고자 하는 폐기물은 고체 형태, 임의로는 나뉘어진 고체 형태, 또는 슬러리 또는 점성 페이스트와 같은 반액체 형태인 폐기물일 수 있다.
특히, 캡슐화 조성물을 사용하여 방사성 폐기물, 예를 들어, 음이온 또는 양이온 교환 수지 및 이들의 혼합물, 오염된 마그네슘 막대, 방사선 조사된 금속 부품, 예컨대 낮은 또는 중간 방사성으로 조사된 부품 또는 방사성 재(ash)를 저장하거나 억류할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 조성물은 건강 및/또는 환경에 유독한 폐기물의 캡슐화 및 저장 및/또는 봉쇄에 특히 유용하고 이를 위해 사용된다.
별법으로, 캡슐화 조성물을 사용하여 비방사성 유독성 폐기물, 예를 들어 중금속 또는 중금속 함유 물질, 공업용 플랜트의 해체로부터 발생한 나뉘어진 금속 부품, 또는 디옥신, 포스겐, NH3, 모르폴린, 히드라진, SO2 또는 SO3과 같은 유해한 물질을 발생시키거나 방출하는 생성물을 저장하거나 억류할 수 있다.
본 발명에 따른 캡슐화 조성물에 의해 블록 형태로 캡슐화된 폐기물은 높은 내압착성, 및 산성 또는 염기성 제제, 또는 산화제, 빛으로부터의 공격에 대한 양호한 내화학성, 및 높은 내침출성을 가진다. 이는 특히 전리 방사선에 노출 후, 압착하에 양호한 기계적 성능, 및 양호한 전단 강도와 함께 우수한 동적 기계적 성능을 나타낸다.
본 발명은 하기 실시예로 비제한적으로 예시한다.
실시예 1: 캡슐화 조성물의 제조
하기 캡슐화 조성물을 제조하였다.
1) 에폭시 수지 조성물
Figure pct00001
2) 에폭시 수지 조성물 100p 당 경화제 조성물 50p (즉, 33.3%의 경화제)를 함유하는 경화 조성물
Figure pct00002
미리 계량하고 20 내지 25℃의 온도가 되게 한 수지 조성물과 경화 조성물을 15 내지 30℃의 주위 온도에서 5 내지 10분 동안 혼합하여 혼합물을 제조하였다. 캡슐화하고자 하는 폐기물을 혼합 직후 혼입하였다.
실시예 2: 이온 교환 수지의 캡슐화
실시예 1로부터의 58 kg의 에폭시 수지 조성물 및 28 kg의 경화 조성물을 200 ℓ 금속 드럼에서 혼합하였다.
상기 혼합물을 단일 스테이지이며 직경이 520 mm이고, 45°로 배향되고 폭이 200 mm인 4개의 블레이드가 있는 혼합 로터를 사용하여, 교반기로 1 내지 2분 동안 60 회전/분의 속도로 혼합하였다.
이어서, 교반하에 119 kg의 이온 균형을 이룬 폴리스티렌 또는 아크릴 이온 교환 수지 (롬앤하스(ROHM&HAAS)로부터의 앰버라이트(Amberlite) MB20)를 500 kg/h의 속도로 혼합물에 바로 도입한 후, 전체를 7분 동안 60 회전/분으로, 이어서 7분 동안 140 회전/분으로 혼합하였다.
탈기를 위해 5분 중지한 후, 혼합물을 5분 동안 140 회전/분으로 균일화하였다.
205 kg의 캡슐화 이온 교환 수지 블록이 얻어졌다.
이에 따라 얻어진 캡슐화 이온 교환 수지 블록의 성능은 전리 방사선에의 노출 후 내압착성에 있어서 방사성 폐기물 관리 국가 기관(Agence nationale de gestion des dechets radioactifs (ANDRA))의 규격에 부합한다.
ANDRA의 규격은 전리 방사상에 노출 후 20% 미만의 내압착성의 손실을 요구한다.
본 발명을 대표하는 실시예 2에 따라 실행되는 시험으로 얻어진 결과는, 평균 선량(dose rate)이 182 Gy/h인 감마 방사선에 20일 노출시킨 후에, 본 발명에 따라 캡슐화된 폐기물의 경우에는, 노출 후 내압착성의 손실이 없었을 뿐만 아니라, 반대로 노출 전의 상응하는 값과 비교하여, 노출 후 상기 내성이 현저히 증가하였음 (18%)을 나타내었다.

Claims (27)

  1. 에폭시 수지 기재 수지 조성물 50 내지 80 중량% 및 1종 이상의 아미도아민으로 구성된 경화제를 포함하는 경화 조성물 20 내지 50 중량%를 포함하며,
    상기 경화 조성물은 방향족 아민 경화제가 없고, 경화 조성물은 1종 이상의 (지방족) 폴리에틸렌 폴리아민(들)과 1종 이상의 C12-C18 단일불포화 또는 다중불포화 지방산(들) 사이의 반응 생성물로부터 선택된 1종 이상의 아미도아민으로 구성된 경화제를 포함하고,
    상기 에폭시 수지는 방향족 함량이 40 내지 50% 정도이며,
    에폭시-아민 시스템의 반응성 성분 이외에 임의의 다른 물 흡수 물질이 없는 것을 특징으로 하는,
    환경 및/또는 건강에 유독한 폐기물의 저장 또는 봉쇄를 위한 캡슐화 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 경화 조성물이 방향족 경화제가 없는 것을 특징으로 하는 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 지방족 폴리에틸렌 폴리아민이 폴리에틸렌 테트라아민 및 폴리에틸렌 펜타아민으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 조성물.
  4. 제3항에 있어서, 지방족 폴리에틸렌 폴리아민이 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라아민, 테트라에틸렌테트라아민, 테트라에틸렌펜타아민 또는 비스(3-아미노프로필)에틸렌디아민으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 수지 조성물이 에폭시 당량이 190 내지 210 g/mol인 에폭시 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  6. 제5항에 있어서, 상기 에폭시 수지의 (단량체) 분자 당 에폭시 관능기의 수가 2 내지 5인 것을 특징으로 하는 조성물.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 에폭시 수지가 비스페놀 A 및/또는 비스페놀 F와 에피클로로히드린 사이의 반응으로부터 생성되는 수지인 것을 특징으로 하는 조성물.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 2관능성 에폭시 수지 및 관능가가 2보다 큰, 바람직하게는 2 내지 5인 1종 이상의 다관능성 에폭시 수지의 혼합물을 에폭시 수지로서 사용하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  9. 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 비스페놀 A 및/또는 비스페놀 F와 에피클로로히드린 사이의 반응으로부터 생성되는 수지 및 1종 이상의 다관능성 수지의 혼합물을 에폭시 수지로서 사용하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  10. 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 비스페놀 A와 에피클로로히드린 사이의 반응으로부터 생성된 수지가 비스페놀 A 디글리시딜에테르 (BADGE) 수지인 것을 특징으로 하는 조성물.
  11. 제5항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 에폭시 수지 조성물이 반응성 또는 가소화 희석제, 소수성 요변성제, 계면활성제 및 격리제(sequestering agent)로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  12. 제11항에 있어서, 반응성 희석제가 p-tert-부틸페닐 글리시딜 에테르, 크레실 글리시딜 에테르, 에틸헥실 글리시딜 에테르, 트리메틸올프로판 트리글리시딜 에테르 및 글리세롤 트리글리시딜 에테르로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 조성물.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 가소화 희석제가 무거운 글리콜 에테르, 방향족 에스테르, 벤질 옥사이드, C8-C12 알킬 프탈레이트 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 조성물.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 소수성 요변성제가 소수성 발열성 실리카 및 개질된 친유기성 점토로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 조성물.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 계면활성제가 비이온성 계면활성제인 것을 특징으로 하는 조성물.
  16. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 보강 물질이 짧은 유리 섬유, 탄소 섬유, 세라믹 섬유 및 합성 유기 섬유로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 조성물.
  17. 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 수지 조성물이, 수지 조성물의 총 중량에 대해,
    - 70 내지 90 중량%, 바람직하게는 85 내지 90 중량%의 에폭시 수지 또는 에폭시 수지 혼합물,
    - 5 내지 15 중량%, 바람직하게는 8 내지 12 중량%의 반응성 희석제,
    - 5 내지 15 중량%, 바람직하게는 5 내지 10 중량%의 가소화 희석제,
    - 0 내지 3 중량%, 바람직하게는 1 내지 2 중량%의 요변성제, 및
    - 0 내지 2 중량%의 1종 이상의 계면활성제 또는 격리제
    를 포함하며, 수지 조성물의 성분들의 합이 100%를 초과하지 않는 것을 특징으로 하는 조성물.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 조성물의, 폐기물의 캡슐화 블록의 제조를 위한 용도.
  19. 제18항에 있어서, 상기 폐기물의 캡슐화 블록이 30 내지 60 중량%의 캡슐화 조성물 및 70 내지 40 중량%의 폐기물을 포함하는 것을 특징으로 하는 용도.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 폐기물의 캡슐화 블록을
    (i) 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 정의된 수지 조성물 및 경화 조성물을 혼합하여 캡슐화 조성물을 제조하는 단계, 및
    (ii) 캡슐화하고자 하는 폐기물을 상기 캡슐화 조성물에 혼입하는 단계, 및
    (iii) 폐기물의 경화된 캡슐화 블록이 얻어질 때까지 캡슐화 및 가교하는 단계
    로 이루어진 단계들을 포함하는 방법에 의해 제조하는 것을 특징으로 하는 용도.
  21. 제20항에 있어서, 캡슐화하고자 하는 폐기물의 혼입 전에 보강 첨가제를 캡슐화 조성물에 첨가하는 것을 특징으로 하는 용도.
  22. 제20항 또는 제21항에 있어서, 수지 조성물 및 경화 조성물을 15 내지 30℃의 온도에서 혼합하는 것을 특징으로 하는 용도.
  23. 제18항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 캡슐화하고자 하는 폐기물이 고체 형태 또는 반액체 형태인 것을 특징으로 하는 용도.
  24. 제23항에 있어서, 캡슐화하고자 하는 폐기물이 방사성 또는 비방사성 폐기물인 것을 특징으로 하는 용도.
  25. 제23항 또는 제24항에 있어서, 상기 폐기물이 음이온 또는 양이온 교환 수지 및 이들의 혼합물, 오염된 마그네슘 막대, 방사선 조사된 금속 부품 및 방사성 재(ash)로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 용도.
  26. 제23항 또는 제24항에 있어서, 상기 폐기물이 중금속 또는 중금속 함유 물질, 공업용 플랜트의 해체로부터 발생한 나뉘어진 금속 부품 및 유해한 물질을 발생시키거나 방출하는 생성물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 용도.
  27. 제18항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 건강 및/또는 환경에 유독한 폐기물의 캡슐화 및 저장 및/또는 봉쇄를 포함하는 것을 특징으로 하는 용도.
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