JP2007160028A

JP2007160028A - ジブロモメタンを芯材とするマイクロカプセル化消火剤と該消火剤を含有した消火材料

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Publication number: JP2007160028A
Application number: JP2005380918A
Authority: JP
Inventors: Toshio Shimada; 俊雄島田
Original assignee: Fujimura Tadamasa
Current assignee: Fujimura Tadamasa
Priority date: 2005-12-13
Filing date: 2005-12-13
Publication date: 2007-06-28
Anticipated expiration: 2025-12-13
Also published as: JP4632948B2

Abstract

【課題】オゾン層保護を保護する目的で、オゾン層破壊に負荷とならないマイクロカプセル消火剤を提供する。
【解決手段】ジブロモメタンを液体状で芯材とするマイクロカプセル化消火剤とする、また、この消火剤を硬化性樹脂バインダと混合して硬化させた所望形状の消火材料とする。これらの消火剤および消火材料は火炎からの照射熱により加熱されたとき、ジブロモメタンの気化ガス圧により、マイクロカプセル壁と硬化高分子バインダが破壊されてジブロモメタンガスが放出され、消火することができる。ジブロモメタンはオゾン層破壊の規制対象物質でないので、環境中に放出された場合にもオゾン層保護の一役を担うことができるとともに消火効果も高い。
【選択図】なし

Description

本発明は、消火のために高性能を発揮する消火剤とこれを含有した消火材料に関する。さらに詳しくは、ジブロモメタンを芯材とするマイクロカプセル化消火剤と該マイクロカプセル化消火剤を含有した樹脂組成物からなる消火材料に関する。

従来から、消火剤として用いるハロゲン化炭化水素化合物には、モノブロモトリフルオロメタン（ハロン１３０１、ＣＢｒＦ３）、モノブロモジフルオロモノクロルメタン（ハロン１２１１、ＣＦ２ＢｒＣｌ）、ジブロモテトラフルオロエタン（ハロン２４０２、ＣＦ２ＢｒＣＦ２Ｂｒ）等が知られており、これらは優れた消炎作用と酸素遮断効果を持っているので、消火剤として広く利用されてきた。

そして、液体系消火剤を芯材とするマイクロカプセル化消火剤も利用されてきた。消火剤のひとつの形態として、常温で液状であるハロンを芯材とするマイクロカプセル化消火剤が特開昭５５−１０８３３６において提案されている。

特開昭５−１０８３３６においては、沸点−５℃から８０℃の不燃性化合物、例えば、ジブロモテトラフルオロエタンやモノブロモジフルオロモノクロルメタンを芯剤とし、熱可塑性樹脂でマイクロカプセル化消火剤が提案された。

しかしながら、地球環境問題の対策としてオゾン層を保護するために、特定のフロンやハロンが規制物質として廃止となり、上記ハロゲン化炭化水素化合物も規制の全廃対象物質となった。

したがって、オゾン層保護を目的とし、かつ、消火剤としての上記規制対象であるハロゲン化炭化水素化合物と同等以上の消火性能をもつ代替品が求められている。

その代替品の例として、ＷＯ９９／５６８３０Ａ１には、液体を芯剤とするマイクロカプセル化消火剤で、該液体がＣ３Ｆ７Ｉ，ＣｎＦ２ｎ＋２，（Ｃ２Ｆ５）２Ｎ（ＣｍＦ２ｍ＋１）、ここで、Ｎ＝５−７，ｍ＝１−２であるマイクロカプセル化消火剤が記載されており、さらに、これらのマイクロカプセル消火剤と高分子バインダとの混合物からなる消火材料も開示されている。

本発明は、オゾン層保護を目的とし、ＷＯ９９／５６８３０Ａ１に記載のマイクロカプセル化消火剤および消火材料よりも優れた消火能力を有する液体を芯材とするマイクロカプセル化消火剤および消火材料を提供すること目的とする。

ジブロモメタン（ＣＨ２Ｂｒ２）は以下のような特徴を持っている。

（１）オゾン層保護のために規制されている対象物質とはなっておらず、オゾン層保護の目的に有用であること。
（２）融点が−５２℃、沸点が９６−９７℃であるため常温で液体であり、しかも、疎水性であることから、いわゆるコアソルベーション法を用いれば、芯材として容易にマイクロカプセル化しうること。
（３）分子内に臭素を有し引火点をもたないことから消火能力を有すること。

（４）ジブロモメタンの分子量は１７８．８３であるから、標準状態として１ｇ当たりの気体体積は１２９ｍｌとなる。一方、ＷＯ９９／５６８３０Ａ１にマイクロカプセル化消火剤の芯材として記載されているＣ３Ｆ７Ｉ，ＣｎＦ２ｎ＋２および（Ｃ２Ｆ５）２Ｎ（ＣｍＦ２ｍ＋１）の分子量（ここで、Ｎ＝５−７，ｍ＝１−２）は２８８．０４（Ｃ５Ｆ１２）から３７１．０５（（Ｃ２Ｆ５）３Ｎ）の範囲にあるから、標準状態として１ｇ当たりの気体体積は６０．４−７５．７ｍｌの範囲にあることになる。したがって、同一重量の使用であれば、そして、沸点以上の同一温度であれば、ジブロモメタンが最も大きい体積の消火ガスを放出することになり、消火ガス体積から見れば消火に要する時間が最も少なく、消火効果が最も高くなることが期待される。

本発明においては、上記の（４）の特徴に注目し、ジブロモメタンを芯材とするマイクロカプセル化消火剤を調製し、この消火剤と硬化性高分子バインダの混合物に硬化剤を加えて硬化させた消火材料を調製した。

比較例として、同様な方法で、ＷＯ９９／５６８３０Ａ１に記載のＣ３Ｆ７Ｉ，ＣｎＦ２ｎ＋２および（Ｃ２Ｆ５）２Ｎ（ＣｍＦ２ｍ＋１）をそれぞれ芯材とするマイクロカプセル化消火剤を調製し、各々の消火剤と硬化性樹脂バインダの混合物に硬化剤を加えて硬化させた消火材料を調製した。

そして、硬化させた消火材料について、消火効果の目安として、消火時間を測定し、消火時間の短い方を消火効果が優位と判定した。

そして、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明において、マイクロカプセル化ジブロモメタン消火剤において、液体状態のジブロモメタンを芯材とする粒径１００−４００μｍの粉体からなるマイクロカプセルであって、該マイクロカプセルがジブロモメタンの沸点以上の所定温度に加熱されたとき、マイクロカプセル壁が気化したジブロモメタンガスのガス圧により破壊し、ジブロモメタンガスが放出されることを特徴とするものである。

更に、請求項２に記載の発明においては、請求項１に記載のマイクロカプセル化ジブロモメタン消火剤において、マイクロカプセル壁を形成する物質がゼラチンを含むことを特徴とするものである。

更に、請求項３に記載の発明においては、請求項１に記載のマイクロカプセル化ジブロモメタン消火剤において、マイクロカプセル壁を形成する物質がゼラチンおよびアラビアゴムを含むことを特徴とするものである。

更に、請求項４に記載の発明においては、消火材料において、硬化性樹脂バインダと上記記載のマイクロカプセル化ジブロモメタン消火剤との混合物からなり、４０−６０重量％の該硬化性樹脂バインダと残りを該マイクロカプセル化ジブロモメタン消火剤とする消火材料であって、該消火材料が火炎の照射熱により１２０−２００℃の温度範囲に加熱される時、ジブロモメタンガスが該消火材料から放出されることにより消火することを特徴とするものである。

更に、請求項５に記載の発明においては、請求項４に記載の消火材料において、硬化剤を含まないパテ状の状態であることを特徴とするものである。

更に、請求項６に記載の発明においては、請求項４に記載の消火材料において、硬化剤により硬化された状態であることを特徴とするものである。

更に、請求項７に記載の発明においては、請求項６に記載の消火材料において、モールドに注入され所望の形状に硬化形成されたことを特徴とするものである。

本発明においては、以下の製造プロセルを用いる。

［１］マイクロカプセルの殻となる高分子材料の溶液中にジブロモメタンを混合し、乳化エマルジョンとする。液相−相分離法（例えば、コアソルベーション法）を用いて、マイクロカプセル化ジブロモメタン消火剤を製造する。

高分子材料としては、ゼラチン、アラビアゴム、アルギン酸ナトリウム、カルボキシメチルセルローズ、カラゲナン、ポリビニルアルコールなどの公知のものが用いられる。

［２］撹拌機付の混合容器中への低温硬化性樹脂及びマイクロカプセル化ジブロモメタン消火剤の投入と混合。混合された樹脂組成物はパテ状の消火材料として用いることができる。

低温硬化性樹脂としては、ジアンエポキシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂またはこれらの混合物が用いられる。ポリウレタンも用いることができる。

［３］さらに、混合容器中でパテ状の消火材料に硬化剤を加えて混合し、未硬化状態の硬化剤入り樹脂組成物とする。

［４］未硬化状態の硬化剤入り樹脂組成物をモールド中に注入し、室温で硬化させて所望の形状の消火材料とする。

本発明によると、マイクロカプセル化消火剤及びこれを含有する消火材料には、オゾン層を保護するために使用の禁止されていないジブロモメタンを用いるため、オゾン層破壊の恐れがなく、また、比較例に用いられる消火材料よりもジブロモメタンの気化ガスは放出ガス量が多く、その比重が空気よりも重いので火災の発生している箇所を覆うように集中しえるので、消火効果も高い。

本発明を以下の実施例によって更に詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。

実施例１
２０重量部のジブロモメタン（ＣＨ２Ｂｒ２）を６０重量部の５％ゼラチン水溶液に加えて乳化し、エマルジョンとする。
さらに、６０重量部の５％アラビアゴム水溶液を加える。このエマルジョン混合物に１５０重量部の水を加えて希釈エマルジョンとする。
ついで、１５％酢酸水溶液を徐々に加えてＰＨを４−４．５とし、マイクロカプセル状態のコアセルベートを生じさせる。以上の工程はすべて４０℃の温度で連続撹拌下で遂行させる。
次の段階として、温度を約１０−５℃に下げることにより、コアセルベートのマイクロカプセル壁を固化させる。
さらに、１重量部の３０％ホルマリン水溶液を加えることにより固化したマイクロカプセル壁を硬化させる。
そして、マイクロカプセルをロ別し、乾燥し、粉末状のマイクロカプセル化ジムロモメタン消火剤を得る。

比較例１
２０重量部のジブロモメタンを２０重量部のヘプタフルオロ−２−ヨードプロパン（Ｃ３Ｆ７Ｉ）に換え、実施例１と同様に行い、粉末状のマイクロカプセル化ヘプタフルオロ−２−ヨードプロパン消火剤を得る。

比較例２
２０重量部のジブロモメタンを２０重量部のパーフルオロトリエチルアミン（（Ｃ２Ｆ５）３Ｎ）に換え、実施例１と同様に行い、粉末状のマイクロカプセル化パーフルオロトリエチルアミン消火剤を得る。

比較例３
２０重量部のジブロモメタンを２０重量部のパーフルオロヘプタン（Ｃ７Ｆ１６）に換え、実施例１と同様に行い、粉末状のマイクロカプセル化パーフルオロヘプタン消火剤を得る。

実施例２
ジフェニロルプロパン（ビスフェノールＡ）とエピクロルヒドリンからの液状縮合生成物である７．２８ｇのエポキシ樹脂（ＩＩ）を、次式

で表される２９．１２ｇの塩素含有エポキシ樹脂（Ｉ），（ここで、Ｒはグリセリン残基で、ｎ＝５−６，ｍ＝２−３）に加えて混合した。
続いて、上記の混合物に、実施例１の製法で得た６０ｇのマイクロカプセル化ジブロモメタン消火剤を少しずつ加え、その後、さらに硬化剤として３．６ｇのポリエチレン−ポリアミン（ＰＥＰＡ）を連続混合しながら加えて樹脂組成物を得た。
Ｉ，ＩＩ及びＰＥＰＡを含む樹脂バインダとマイクロカプセル化ジブロモメタン消火剤との重量比は４０／６０であった。
混合の後、この樹脂組成物をモールドに注入し、２０−２５℃の温度下で４８時間硬化させ、５ｍｍ厚の硬化物シートを作製した。
上記の硬化物シートの機械的性質を測定し、引張り破断強度は４．４ＭＰａ、引っ張り破断伸度は３０％であった。

消火効果は次のような方法で消火テストを行い、消火時間を測定した。

上底および下底に通気口、横壁に覗き穴を設けた２５０ｘ２５０ｘ２５０ｍｍの金属製ボックスの内側を通気口と覗き穴を除いて、５ｍｍ厚の硬化物シートで完全にカバーした。
ベンゼンの入ったシャーレをこのボックスの中央に置き点火した。
そして、覗き穴からの目視によって、点火時から炎の消滅時までの消火時間を測定した。その結果、消火時間は５秒であった。

実施例３
１０．９２ｇの樹脂（ＩＩ）を４３．６８ｇの樹脂（Ｉ）に加えて混合し、続いて、上記の混合物に、４０ｇのマイクロカプセル化ジブロモメタン消火剤を少しずつ加え、さらに５．４ｇのポリエチレン−ポリアミン（ＰＥＰＡ）を連続混合しながら加え樹脂組成物を得た。
Ｉ，ＩＩ及びＰＥＰＡを含む樹脂バインダとマイクロカプセル化ジブロモメタン消火剤との重量比は６０／４０であった。
混合の後、この樹脂組成物をモールドに注入し、２０−２５℃の温度下で４８時間硬化させ、５ｍｍ厚の硬化物シートを作製した。
上記の硬化物シートの機械的性質を測定し、引張り破断強度は９．６ＭＰａ、引っ張り破断伸度は４２％であった。そして、消火時間は６秒であった。

実施例４
３６．４ｇの樹脂（Ｉ）に６０ｇのマイクロカプセル化ジブロモメタン消火剤を少しづつ加え、さらに３．６ｇのポリエチレン−ポリアミン（ＰＥＰＡ）を連続混合しながら加え樹脂組成物を得た。
Ｉ及びＰＥＰＡを含む樹脂バインダとマイクロカプセル化ジブロモメタン消火剤との重量比は４０／６０であった。
混合の後、この樹脂組成物をモールドに注入し、２０−２５℃の温度下で４８時間硬化させ、５ｍｍ厚の硬化物シートを作製した。
上記の硬化物シートの機械的性質を測定し、引張り破断強度は２３．５ＭＰａ、引張り破断伸度は４５％であった。そして、消火時間は９秒であった。

実施例５
３６．４ｇの樹脂（ＩＩ）に６０ｇのマイクロカプセル化ジブロモメタン消火剤を少しずつ加え、さらに３．６ｇのポリエチレン−ポリアミン（ＰＥＰＡ）を連続混合しながら加え樹脂組成物を得た。
ＩＩ及びＰＥＰＡを含む樹脂バインダとマイクロカプセル化ジブロモメタン消火剤との重量比は４０／６０であった。
混合の後、この樹脂組成物をモールドに注入し、２０−２５℃の温度下で４８時間硬化させ、５ｍｍ厚の硬化物シートを作製した。
上記の硬化物シートの機械的性質を測定し、引張り破断強度は０．９ＭＰａ、引張り破断伸度は３７％であった。そして、消火時間は９秒であった。

比較例４
実施例２における６０ｇのマイクロカプセル化ジブロモメタン消火剤を比較例１の製法で得た６０ｇのマイクロカプセル化ヘプタフルオロ−２−ヨードプロパン消火剤に換え、実施例２と同様に行い、５ｍｍ厚の硬化物シートを作製した。
上記の硬化物シートの機械的性質を測定し、引張り破断強度は５．２ＭＰａ、引張り破断伸度は２７％であった。そして、消火時間は１３秒であった。

比較例５
実施例２における６０ｇのマイクロカプセル化ジブロモメタン消火剤を比較例２の製法で得た６０ｇのマイクロカプセル化パーフルオロトリエチルアミン消火剤に換え、実施例２と同様に行い、５ｍｍ厚の硬化物シートを作製した。
上記の硬化物シートの機械的性質を測定し、引張り破断強度は６．３ＭＰａ、引張り破断伸度は２４％であった。そして、消火時間は１８秒であった。

比較例６
実施例２における６０ｇのマイクロカプセル化ジブロモメタン消火剤を比較例３の製法で得た６０ｇのマイクロカプセル化パーフルオロヘプタン消火剤に換え、実施例２と同様に行い、５ｍｍ厚の硬化物シートを作製した。
上記の硬化物シートの機械的性質を測定し、引張り破断強度は７．１ＭＰａ、引張り破断伸度は２３％であった。そして、消火時間は１５秒であった。

実施例２、比較例４、比較例５および比較例６の結果から、樹脂バインダとマイクロカプセル消火剤の重量比を同じにして作製した硬化シートによって内側をカバーしたボックス中における消火テストの場合、マイクロカプセル化ジブロモメタン消火剤、マイクロカプセル化ヘプタフルオロ−２−ヨードプロパン消火剤、マイクロカプセル化パーフルオロトリエチルアミン消火剤及びマイクロカプセル化パーフルオロヘプタン消火剤の消火時間は、それぞれ、５秒、１３秒、１８秒及び１５秒であった。

以上の消火テストの結果から、ジブロモメタンを用いた場合が最も消火効果が高いことがわかる。

ジブロモメタンの消火時間が最も小さいのは、ボックス内での酸素濃度がマイクロカプセル消火剤からの放出ガスのために下がって行くが、ベンゼンの燃焼継続に必要なボックス内の酸素濃度限界以下に達する時間は、ジブロモメタンの場合が最も早いことによるものと考えられる。

Claims

液体状態のジブロモメタンを芯材とする粒径１００−４００μｍの粉体からなるマイクロカプセルであって、該マイクロカプセルがジブロモメタンの沸点以上の所定温度に加熱されたとき、マイクロカプセル壁が気化したジブロモメタンガスのガス圧により破壊し、ジブロモメタンガスが放出されることを特徴とするマイクロカプセル化ジブロモメタン消火剤。
上記マイクロカプセル壁を形成する物質がゼラチンを含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロカプセル化ジブロモメタン消火剤。
上記マイクロカプセル壁を形成する物質がゼラチンおよびアラビアゴムを含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロカプセル化ジブロモメタン消火剤。
硬化性樹脂バインダと上記記載のマイクロカプセル化ジブロモメタン消火剤との混合物からなり、４０−６０重量％の該硬化性樹脂バインダと残りを該マイクロカプセル化ジブロモメタン消火剤とする消火材料であって、該消火材料が火炎の照射熱により１２０−２００℃の温度範囲に加熱される時、ジブロモメタンガスが該消火材料から放出されることにより消火することを特徴とする消火材料。
硬化剤を含まないパテ状の状態であることを特徴とする請求項４に記載の消火材料。
硬化剤により硬化された状態であることを特徴とする請求項４に記載の消火材料。
モールドに注入され所望の形状に硬化形成されたことを特徴とする請求項６に記載の消火材料。