CN115335125A - 灭火片材 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了在可能发生火灾的场所、设备、装置、工具、构造物等中使用以能够实现火灾的初期灭火的灭火片材。该灭火片材作为在达到规定温度时进行热分解而产生灭火成分的灭火药剂而至少包含钾化合物，并配置于可能发生火灾的场所、设备、装置、工具、构造物等。当发生火灾时，从灭火片材产生包含钾自由基(钾化合物)的气溶胶，通过负催化效应切断燃烧链，以快速消灭或抑制火灾。

Description

灭火片材
技术领域
本发明涉及在可能发生火灾的场所、设备、装置、工具、构造物等中使用而能够实现火灾的初期灭火的灭火片材。
背景技术
已知通过燃烧产生气溶胶以用于消灭或抑制火灾的灭火剂组合物(例如WO2017/134703号(专利文献1))。该灭火剂组合物例如能够以分散体等的液体或者粉末、希望形状的成型体等固体的形式使用。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第WO2017/134703号
发明内容
发明要解决的课题
专利文献1中记载的成型体也被称为所谓的自灭火性成型体，但仍存在改善的余地。
因而，本发明目的在于提供在可能发生火灾的场所、设备、工具、构造物等中使用而能够实现火灾的初期灭火的灭火片材。
用于解决课题的手段
根据本发明，提供包含在达到规定温度时进行热分解而产生灭火成分的灭火药剂的灭火片材。
根据本发明的优选方案，灭火成分为气溶胶。
另外，根据本发明的一个优选方案，灭火药剂至少包含钾化合物和结合剂。
另外，根据本发明的优选方案，钾化合物至少包含含钾有机化合物及氯酸钾。
另外，根据本发明的一个方案，优选结合剂为从由从聚酯树脂、聚苯乙烯、聚烯烃树脂、聚氨酯树脂、聚异氰酸酯、聚酰亚胺树脂、丙烯酸系树脂、纤维素系化合物、氯乙烯、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、聚偏氟乙烯树脂、氟树脂粘结剂、合成胶乳、松香、环氧树脂、酚醛树脂、聚乙烯醇树脂、聚乙烯醇缩醛树脂、烯烃系热塑性树脂、丁二烯系热塑性树脂、苯乙烯系热塑性树脂、苯乙烯-丁二烯系热塑性树脂、异戊二烯系热塑性树脂、氨基甲酸酯系热塑性树脂、酯系热塑性树脂、酰胺系热塑性树脂、氯乙烯系热塑性树脂、混合有加工油及/或增粘树脂等的热塑性树脂、合金型热塑性弹性体、动态交联型热塑性弹性体、膨润土及生物粘结剂biopoly B组成的组中选择的一种或两种以上。
另外，根据本发明的优选方案，灭火片材作为钾化合物至少包含柠檬酸三钾及氯酸钾，且作为结合剂至少包含聚乙烯醇缩丁醛。
根据本发明的另一方案，提供包括与锂离子电池接触或邻接地配置来使用的上述本发明的灭火片材的锂离子电池用灭火片材。
此外，根据本发明的另一方案，提供上述本发明的灭火片材在用于消灭或抑制锂离子电池的火灾中的用途。
另外，本发明的另一方案提供一种消灭或抑制锂离子电池的火灾的方法，其特征在于，将上述本发明的灭火片材与锂离子电池接触或邻接地配置。
发明的效果
根据本发明，提供在可能发生火灾的场所、设备、装置、工具、构造物等中使用而能够实现火灾的初期灭火的灭火片材。该灭火片材在生产率、量产化、大量生产方面是理想的。
具体实施方式
以下，详细说明本发明的代表性实施方式的灭火片材。
本发明的灭火片材包含在达到规定温度时进行热分解而产生灭火成分的灭火药剂。另外，根据本发明的一个方案，灭火片材是成型为片材状的灭火药剂。灭火片材作为灭火成分产生气溶胶。另外，灭火片材的灭火药剂中至少包含钾化合物和结合剂。
根据本发明的一个方案，灭火药剂例如含有0.5～30质量％的结合剂(A成分)及10～70质量％的氯酸盐(B成分)，此外，相对于100质量份的所述结合剂及所述氯酸盐，含有30～900质量份的钾盐(C成分)，且该灭火药剂的热分解温度为大于90℃～450℃以下的范围。
作为A成分即结合剂的优选例子，能够举出聚酯树脂、聚苯乙烯、聚烯烃树脂、聚氨酯树脂、聚异氰酸酯、聚酰亚胺树脂、丙烯酸系树脂、纤维素系化合物、氯乙烯、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、聚偏氟乙烯树脂、氟树脂粘结剂、合成胶乳、松香、环氧树脂、酚醛树脂、聚乙烯醇树脂、聚乙烯醇缩醛树脂、烯烃系热塑性树脂、丁二烯系热塑性树脂、苯乙烯系热塑性树脂、苯乙烯-丁二烯系热塑性树脂、异戊二烯系热塑性树脂、氨基甲酸酯系热塑性树脂、酯系热塑性树脂、酰胺系热塑性树脂、氯乙烯系热塑性树脂、混合有加工油及/或增粘树脂等的热塑性树脂、合金型热塑性弹性体、动态交联型热塑性弹性体、膨润土及生物粘结剂biopoly B以及这些物质的两种以上的混合物。
B成分即氯酸盐为强力的氧化剂，是用于通过与C成分即钾盐的燃烧而产生热能、产生气溶胶(钾自由基)的成分。该气溶胶释放出作为灭火成分的钾自由基(钾化合物)，并通过负催化效应切断燃烧链，实现快速灭火。
A成分(结合剂)与B成分(氯酸盐)的合计100质量％中的含有比例如下。
A成分：0.5～30质量％
优选1～20质量％
更加优选3～10质量％
B成分：70～99.5质量％
优选80～99质量％
更加优选90～97质量％
接下来，C成分即钾盐是用于利用通过B成分的燃烧产生的热能来产生气溶胶(钾自由基)的成分。
作为C成分即钾盐的优选例子，能够举出乙酸钾、丙酸钾、柠檬酸钾、柠檬酸二钾、柠檬酸三钾、乙二胺四乙酸三氢钾、乙二胺四乙酸二氢二钾、乙二胺四乙酸一氢三钾、乙二胺四乙酸四钾、邻苯二甲酸氢钾、邻苯二甲酸二钾、草酸氢钾、草酸二钾、碳酸氢钾及重碳酸钾以及这些物质的两种以上的混合物。
优选C成分的含有比例相对于A成分和B成分的100质量份而言为50～500质量份，更加优选为100～300质量份。
此外，在本发明中，灭火药剂在大于90℃～450℃以下的范围内开始热分解，优选为150℃～260℃。这样的热分解开始温度的范围能够通过将上述A成分、B成分及C成分以上述比例组合来制备。
本发明的灭火片材通过将灭火药剂形成为片材等成型体而得到，例如，通过将上述灭火药剂的各成分混合，一边对涂布条件进行管理一边成型为片材状并适当进行干燥来制作。本发明的灭火片材的厚度及面积等尺寸根据所使用的设备、装置、机械、工具、构造物等灭火对象物及用途等适当确定。也可以将多个片材状灭火药剂层叠使用。
另外，本发明的灭火片材设置在设备、装置、机械、工具、构造物等灭火对象物的容易起火的部位来使用。例如，若为装置、工具，则将灭火片材与可能由于意外事故等某种状况而起火的包含锂离子电池等二次电池的电池单元、其外壳、电极、连接端子、电路基板等可能起火的部件接触或邻接地配置。灭火片材也可以配置在多个部位。
为了利用上述气溶胶发挥灭火作用，在设备、装置、机械、工具、构造物等对象物中，本发明的灭火片材也可以被密封在内部。另外，也可以与上述可能起火的部件一并密封。
实施例
以下，使用实施例及比较例更加具体地说明本发明。在这些实施例及比较例中，将灭火片材按照下述(1)的方式制作。
(1)灭火片材的制作
(1-1)结合剂的准备
将作为结合剂的聚乙烯醇缩丁醛溶解于溶剂N-甲基吡咯烷酮以制备18质量％的聚乙烯醇缩丁醛溶液。
(1-2)基于粉末粉碎的灭火药剂浆料的制作
将柠檬酸三钾187.5g、氯酸钾112.5g、N-甲基吡咯烷酮200g及作为分散介质的粒径5mm的氧化铝球2kg加入2升容器中，使用设定为60rpm的球磨机搅拌粉碎24小时左右，制得灭火药剂浆料。
(1-3)涂料化(在灭火药剂浆料中添加结合剂)
在上述(1-2)的灭火药剂浆料总量中添加上述(1-1)的聚乙烯醇缩丁醛18质量％溶液111g，使用设定为60rpm的球磨机进一步混合24小时左右，制得具有触变性的膏状(蛋黄酱性状)的涂料。使用B型粘度计将负荷(扭矩)设定为50％，确认到所生成的涂料的粘度为2000～3000mPa·S的范围。
(1-4)分离(分散介质除去)
使用适当的不锈钢制金属滤器，将上述(1-3)中制得的涂料与分散介质分离。确认到50～60％范围的收率。
(1-5)过滤(大粒径药剂、废料的分离)
将通过上述(1-4)的分离工序制得的涂料使用不锈钢制100目(孔径约200μm)的筛子过滤，将粗大粒子、废料去除。
(1-6)涂布(涂料的片材化)
将具有硅(Si)或氟(F)等的覆膜的脱模处理后的100μm厚的PET膜铺设在株式会社康井精机制的涂布机“β涂布机”的工作台上，涂布灭火药剂浆料。作为涂布治具(涂布器)设置具有400μm间隙的圆型涂布器。以0.5mm/min左右的涂布速度向PET片材涂布。
(1-7)干燥工序(溶剂的除去)
使用通常的循环恒温槽将溶剂除去。在PET膜上涂布有药剂的状态下，于100℃的设定温度进行干燥工序，制得平均厚度为220μm的片材。
(1-8)裁切工序
将涂布于PET膜的状态的药剂冷却后，使用裁切机裁切为A4尺寸(横210mm×纵297mm)，进行评价试验。
(2)灭火片材的评价试验
将按照上述(1)的步骤制成的灭火药剂如下试验。
(2-1)锂离子电池单元的载置
在由横300mm×纵300mm×高度100mm、板厚1.2mm的SUS304制成的箱型容器的中央放置横100mm×纵100mm×高度5mm的3Ah的锂离子电池单元。
(2-2)灭火片材的粘贴
将横350mm×纵350mm×10mm、板厚5mm且中心开设有直径10mm的孔的丙烯酸树脂板作为上述(2-1)的箱型容器的顶板。使用喷胶将在上述(1)中制成的A4尺寸的灭火片材粘贴在该丙烯酸树脂板的单面中央。
(2-3)丙烯酸树脂板的固定
使灭火片材的粘贴面在下，将丙烯酸树脂板载置固定于箱型容器。
(2-4)钉刺
将直径5mm的铁制钉以恒定速度插入丙烯酸制顶板的开口部，并贯通内部电池芯。在短路的瞬间放出闪光，但立即产生由灭火片材引起的白烟，火灾未扩大而被消灭。
比较例
在上述(2)的评价试验中，未在丙烯酸树脂顶板粘贴上述(2-2)的A4灭火片材，实施上述(2-4)的一连串锂离子电池单元的钉刺评价试验操作，结果SUS容器内的锂离子电池单元剧烈爆燃，发生火灾并扩大，容器内被火炎吞没，持续燃烧了5分钟。
以上，对本发明的代表性实施方式进行了说明，但本发明并非限定于此，能够进行多种设计变更，这些变更也包含在本发明中。

Claims (13)

1.灭火片材，其包含在达到规定温度时进行热分解而产生灭火成分的灭火药剂。
2.根据权利要求1所述的灭火片材，其中，所述灭火成分为气溶胶。
3.根据权利要求2所述的灭火片材，其中，所述灭火药剂至少包含钾化合物和结合剂。
4.根据权利要求3所述的灭火片材，其中，所述钾化合物至少包含含钾有机化合物及氯酸钾。
5.根据权利要求3所述的灭火片材，其中，所述结合剂为从由聚酯树脂、聚苯乙烯、聚烯烃树脂、聚氨酯树脂、聚异氰酸酯、聚酰亚胺树脂、丙烯酸系树脂、纤维素系化合物、氯乙烯、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、聚偏氟乙烯树脂、氟树脂粘结剂、合成胶乳、松香、环氧树脂、酚醛树脂、聚乙烯醇树脂、聚乙烯醇缩醛树脂、烯烃系热塑性树脂、丁二烯系热塑性树脂、苯乙烯系热塑性树脂、苯乙烯-丁二烯系热塑性树脂、异戊二烯系热塑性树脂、氨基甲酸酯系热塑性树脂、酯系热塑性树脂、酰胺系热塑性树脂、氯乙烯系热塑性树脂、混合有加工油及/或增粘树脂等的热塑性树脂、合金型热塑性弹性体、动态交联型热塑性弹性体、膨润土及生物粘结剂biopoly B组成的组中选择的一种或两种以上。
6.根据权利要求3所述的灭火片材，其中，所述钾化合物至少包含柠檬酸三钾及氯酸钾，所述结合剂至少包含聚乙烯醇缩丁醛。
7.锂离子电池用灭火片材，其包括与锂离子电池接触或邻接地配置来使用的权利要求1～6中任一项所述的灭火片材。
8.根据权利要求7所述的锂离子电池用灭火片材，其粘贴于锂离子电池来使用。
9.根据权利要求7或8所述的锂离子电池用灭火片材，其中，所述锂离子电池安装于设备、装置、机械、工具或构造物。
10.设备、装置、机械、工具或构造物，其安装有接触或邻接地配置有权利要求1～6中任一项所述的灭火片材的锂离子电池。
11.权利要求1～6中任一项所述的灭火片材在用于消灭或抑制锂离子电池的火灾中的用途。
12.消灭或抑制锂离子电池的火灾的方法，其特征在于，将权利要求1～6中任一项所述的灭火片材与锂离子电池接触或邻接地配置。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述锂离子电池安装于设备、装置、机械、工具或构造物。
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