KR100540598B1 - 중성계 강화액 소화약제 조성물의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화재를 진압할 수 있는 중성계 강화액 소화약제 조성물에 관한 것으로서, 소화성분 100중량부, 탄산칼륨 20 내지 200중량부, 계면활성제 0.1 내지 50중량부 및 결빙 방지제 5 내지 100중량부를 포함하며, 조성물의 비중이 1.100 내지 1.500g/cc가 되도록 물이 첨가되고 pH가 6. 5 내지 8.5로 조절된 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 중성계 강화액 소화약제 조성물은 우수한 소화성능과 방염효과를 나타낼 뿐만 아니라, 액성이 중성계이기 때문에 방사시 인체에 대한 해가 없으며 토양 등 환경에도 영향을 미치지 않고 금속제 통에 보관시에도 보존 안정성이 우수하며, 영하 20℃에서도 결빙되지 않아 상시적으로 사용이 가능하다.

중성계, 소화약제, 탄산칼륨, 계면활성제, 결빙 방지제

Description

중성계 강화액 소화약제 조성물의 제조방법{Manufacturing method of neutral reinforcing composition for extinguishing fire}

본 발명은 화재를 진압할 수 있는 중성계 강화액 소화약제 조성물 및 이를 실장한 소화기에 관한 것이다.

현재 화재에는 물 또는 분말 소화약제가 보편적으로 사용되고 있으나, 물 소화약제의 경우 어는점이 0℃로 비교적 높아 한냉지나 겨울철에 난방이 되지 않는 옥외에서는 사용하기가 어려우며, 분말 소화약제 조성물의 경우 소화 후 2차 피해가 매우 크고, 관리 및 취급시 6개월에 한번 이상 흔들어주지 않으면 쉽게 굳어져 필요시에 방사되지 않는 문제가 발생하게 된다. 특히 습기가 많은 경우 보관하기가 어렵다.

일반화재 중 A급 화재인 산림화재의 경우 폼(foam) 소화약제를 사용하고있으나, 그 성능면에서 큰 효력이 없으며 선진국에서도 마땅한 소화약제가 없어 새로운 약제의 개발이 요구되고 있다. 일반적으로 강화액 소화약제는 B급인 유류화재에 대해 소화력이 가장 우수하여 널리 이용되고 있으나, A급 화재, 특히 산림화재에는 열악한 소화력을 나타내고 있어 친환경적이면서도 소화성능이 우수한 강화액 소화약제의 개발이 시급한 실정이다.

한편, 미국이나 일본과 같은 선진국에서는 B급 화재에 대한 약제는 이미 인체에 무해하고, 각종 재질에 대한 부식 특성이 우수한 중성계 강화액을 개발하여 시판하고 있으며 중성계 강화액 만을 사용할 수 있도록 법적 제도를 마련하고 있으나, A급 화재에 소화성능이 우수한 강화액 소화약제는 전무한 상태이다. 국내의 경우 한국소방검정공사의 소화약제 형식승인 및 검정기술기준에 강화액 소화약제의 액성에 대해 염기성을 인정해 주고 있기 때문에 국내에서 개발되어 시판되고 있는강화액 소화약제의 경우 강염기성이며, 자동식 소화기에 들어가는 식용유 화재용으로 개발되고 있다.

상기 강화액 소화약제의 액성은 소화력에는 영향을 미치지 않으나, 소화시 인명피해나 기존 자동식 소화설비의 특정 부품에 대한 부식으로 인해 2차 피해가 생기고, 또한 소화력이 우수하더라도 법적으로 중성만을 인정하고 있는 세계시장에 진출할 수 없는 문제점이 있었다. 세계적인 추세에 비추어 볼 때 강화액 소화약제의 수요는 대대적으로 증가할 것이나, 부식 및 인체에 대한 안정성의 목적으로 규제의 강화시 강화액 소화약제는 전량 수입에 의존해야 되는 심각한 문제점이 있다.

일반적인 소화약제에 대한 종래문헌을 살펴보면, 예를 들어 미국특허 제5,909,776호에는 최대 500마이크론의 평균입자크기를 갖는 건조분말 소화제의 분산 미립자, 분말퍼플루오로카본, 하이드로클로로플루오로카본 및 하이드로플루오로카본으로 이루어진 군으로부터 선택되는 가스 및 계면활성제와 안정화제를 갖는 겔 로 이루어진 소화제 조성물을 포함하는 소화기가 기재되어 있고, 미국특허 제5,651,416호에는 아세테이트, 클로라이드 또는 브로마이드와 알카리 금속 또는 암모늄 화합물, 어는점 강하제, 계면활성제 및 물을 갖는 소화약제를 이용한 소화법이 기재되어 있다.

또한, 한국 등록공고 제93-3391호에는 브로모클로로디플루오로메탄, 브로모트리플루오로메탄, 디브로모디플루오로메탄 등의 C1∼C5 할로겐화 알칸 또는 이들의 혼합물과 트리알킬포스페이트, 트리아릴포스페이트, 트리할로겐화알킬포스페이트 등의 유기인 화합물로 된 소화제 조성물이 기재되어 있고, 한국 등록공고 제97-9308호에는 사핀다세아에, 콤포시타에, 크루시페라에, 레구미노사에, 울마세아에 등의 식물체 및 초목회 수성 추출물과 도데실 폴리에텐옥시 나트륨 설페이트, 나트륨 도데실 아미노프로피오네이트 등의 계면활성제를 포함하는 소화조성물이 기재되어 있다.

그 밖에도 한국 등록특허 제10-117936호에는 물에 황산암모늄을 용해시키고 요소를 투입하여 용해한 후 제3인산소다를 투입하고, 이어 중탄산암모늄, 탄산나트륨을 차례로 투입하여 용해시켜 얻는 액상 소화제의 제조방법이 기재되어 있고, 한국 등록특허 제10-259512호에는 물에 소다회를 용해시키고 제3인산나트륨을 투입하여 용해한 후 황산암모늄, 요소를 차례로 투입하여 용해시켜 얻는 액상 소화제의 제조방법이 기재되어 있으며, 한국 등록특허 제10-112862호에는 물에 중탄산암모늄과 인산소다를 용해시킨 제1수용액을 준비하고, 물에 요소, 황산암모늄 및 탄산나트륨을 용해시킨 제2수용액을 준비하고, 황산반토에 염화칼슘을 용해시킨 제3용액 을 준비하여, 상기 세 용액을 혼합하여 얻는 액상 소화제의 제조방법이 기재되어 있다.

그러나 이러한 일반적인 종래의 소화약제는 산림화재를 포함한 A급 화재 발생시에는 소화성능이 떨어지고 극히 미비한 방염효과를 갖는다. 또한 국내의 종래 소화약제는 액성이 염기성이기 때문에 방사시 인체에 유해하며 토양에도 영향을 미치는 문제가 있고, 부식성이 커서 2차 문제를 야기하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기 문제점을 해결하여, 소화성능과 방염효과가 우수하고, 액성이 중성계이기 때문에 방사시 인체에 대한 해가 없으며 토양 등 환경에도 영향을 미치지 않고 금속제 통에 보관시에도 보존 안정성이 우수하며, 영하의 저온에서도 결빙되지 않아 상시적으로 사용이 가능한 중성계 강화액 소화약제 조성물 및 이를 실장한 소화기를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 소화성분 100중량부, 탄산칼륨 20 내지 200중량부, 계면활성제 0.1 내지 50중량부 및 결빙 방지제 5 내지 100중량부를 포함하며, 조성물의 비중이 1.100 내지 1.500g/cc가 되도록 물이 첨가되고 pH가 6. 5 내지 8.5로 조절된 중성계 강화액 소화약제 조성물과 그 제조방법을 제공한다. 이러한 중성계 강화액 소화약제는 소화기 내에 실장되어 화재진압용으로 사용된다.

본 발명의 중성계 강화액 소화약제 조성물에 있어서, 소화성분으로는 황산암 모늄, 요소, 제3인산나트륨, 탄산수소나트륨, 인산암모늄, 황산칼륨 등의 공지된 소화성분을 단독으로 또는 이들을 각각 혼합하여 사용할 수 있고, 결빙 방지제로는 메틸렌 글리콜, 글리세린 등을 단독으로 또는 이들을 혼합하여 사용할 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 중성계 강화액 소화약제 조성물은 소화성분 100중량부, 탄산칼륨 20 내지 200중량부, 계면활성제 0.1 내지 50중량부 및 결빙 방지제 5 내지 100중량부를 포함하며, 조성물의 비중이 1.100 내지 1.500g/cc가 되도록 물이 첨가되고 pH는 6. 5 내지 8.5로 조절된다.

본 발명의 중성계 강화액 소화약제 조성물에는 소화성분으로서 황산암모늄, 요소, 제3인산나트륨, 탄산수소나트륨, 인산암모늄, 황산칼륨 등의 공지된 소화성분을 단독으로 또는 이들을 각각 혼합하여 사용할 수 있다. 이러한 소화성분은 실제 화염(火焰) 또는 화원(火源)과 접촉하여도 연소되지 않고 오히려 화염이나 화원을 소화(消火)시키는 기능과 방염의 기능을 갖는 물질이다.

또한, 본 발명의 소화약제 조성물에 함유된 탄산칼륨(K2CO3)은 조성물의 소화력을 강화시키고 금속에 대한 부식성을 낮추며 결정이 생성되는 것을 방지하는 역할을 한다. 이 외에 조성물의 빙점도 낮추게 된다. 탄산칼륨의 함량이 20중량부 미만이면 전술한 효과를 달성할 수 없고, 200중량부를 초과하면 오히려 금속에 대한 부식성이 증가하며 결정 생성 방지력도 저하된다.

또한, 본 발명의 소화약제 조성물에 함유된 계면활성제는 소화약제 조성물의 표면장력을 33dyne/cm 이하로 낮추도록 0.1 내지 50중량부 첨가되는데, 이러한 표면장력 수치는 업계에서 통상적으로 요구하고 있는 수치이다. 계면활성제로는 알코올계 음이온 계면활성제, 아민계 음이온 계면활성제 등의 음이온 계면활성제 외에 통상적인 수용성 계면활성제를 사용할 수 있으며, 좀 더 구체적으로는 라우릴디메틸아민옥사이드(lauryl dimethylamine oxide), 소디움라우리설페이트(sodium laury sulfate), 세틸트리메틸암모늄클로라이드(cetyltrimethyl ammonium chloride), 라우아미드 DEA (lauramide DEA) 등을 사용할 수 있다. 계면활성제는 조성물의 표면장력을 목표하는 만큼 낮출 수 있다면 전술한 종류에 한정되지 않는다.

또한, 본 발명의 소화약제 조성물에 함유된 결빙 방지제는 조성물이 영하 20℃에서도 결빙이 되는 것을 방지해 주는 역할을 한다. 특히, 결빙 방지제로서 메틸렌 글리콜과 글리세린을 단독으로 또는 이들을 혼합하여 사용하면 결빙 방지의 목적 외에 조성물에 결정이 생성되는 것을 방지함과 동시에 금속부식도 방지된다. 결빙 방지제의 함량이 5중량부 미만이면 전술한 목적을 달성할 수 없고, 100중량부를 초과하면 소화력이 저하되는 문제가 있다.

본 발명의 소화약제 조성물에 있어서, 물은 상기 성분들을 용해시키는 매질의 기능을 하며, 동시에 이들 성분들을 보유하고 소화약제 조성물로 유지시키는 기능을 한다. 물은 조성물 전체의 비중이 1.100 내지 1.500g/cc가 되도록 첨가되는데, 특별히 정제된 물을 사용할 필요없이 일반적인 수돗물이나 지하수 등도 사용할 수 있다. 소화액의 비중이 1.100g/cc 미만이면 소화력이 저하되며, 비중이 1.500g/cc를 초과하면 다른 원료 함유량이 높아져 생산원가 증가의 원인이 된다.

또한, 본 발명의 소화약제 조성물은 중성계 범위가 유지되도록 pH를 6.5 내지 8.5로 조절한다. pH의 조절은 구연산, 말론산, 말레인산, 글루콘산, 탄닌산, 옥살산, 아디프산, 살리실산 등의 유기산 용액과 같은 산성용액을 첨가하는 것이 일반적이다. 소화약제 조성물의 pH가 6.5 미만이면 방사시 인체나 환경에 해가 될 수 있고, 그 pH가 8.5를 초과하면 알칼리성이 강해져 방사시 인체와 환경에 해가 되며 금속제 통에도 영향을 미쳐 보존 안정성이 저하된다.

이와 같은 조성으로 이루어진 중성계 강화액 소화액제 조성물은 휴대용 소화기 등에 실장되어 화재진압에 이용된다.

본 발명에 따른 소화약제 조성물의 제조방법을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 전술한 함량비에 따라 소화성분을 물에 용해시킨 수용액과 탄산칼륨을 용해시킨 수용액을 혼합한다(S1). 이어서, 최종 소화약제의 조성물의 pH가 6.5 내지 8.5가 되도록 얻어진 혼합물에 산성용액을 첨가한다(S2). 여기에 최종 소화약제 조성물의 비중이 1.100 내지 1.500g/cc가 되도록 물을 첨가한다(S3). 그런 다음, 활성탄 등의 필터를 통해 불순물을 걸러낸다(S4).

이어서, 계면활성제를 투입하여 표면장력을 33dyne/cm 이하로 조절하므로서(S5) 소화약제 규격에 적합하도록 한 후, 소정의 결빙 방지제를 투입하면(S6), 소화약제 형식승인 및 검정기술기준, 시험세칙에 적합하면서 소화성능 및 방염효과가 우수하고 친환경적인 중성계 강화액 소화약제를 제조할 수 있다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다.

실시예 1

물 20Kg에 탄산칼륨 20Kg을 투입하고 교반시켜 얻은 수용액과, 물 20Kg에 황산암모늄 20Kg을 투입하고 교반시켜 얻은 수용액을 혼합하였다. 이어서, 얻어진 혼합용액에 구연산 용액을 첨가하여 pH를 7.2로 조절한 다음, 최종 소화약제 조성물의 비중이 1.17g/cc가 될 수 있도록 물을 적량 첨가하고 활성탄 필터를 통해 불순물을 걸러냈다. 그런 다음, 계속하여 계면활성제(엘지 자연퐁 주식회사 제품) 200g을 첨가하여 표면장력을 33dyne/cm 이하로 낮추었다. 이어서, 메틸렌 글리콜을 4Kg 첨가하여 중성계 강화액 소화약제 조성물을 제조하였다.

상기 실시예 1의 소화약제 조성물에 대한 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타냈다.

항목	실시예 1
침전량	없음
pH	7.2
비중(20℃)	1.17
어는 점(℃)	20℃ 이하

실시예 1의 소화약제 조성물에 대하여 하기 에어졸식 소화용구의 형식승인 및 검정기술기준에 따라 그 성능을 시험하였다.

<소화성능 측정>

1. 휴지통의 화재시험

안지름 28cm, 높이 30cm의 철제원통 휴지통의 중앙부에 안지름 2.8cm의 원통을 넣고 그 주위에 신문지(세로 54cm, 가로 79cm의 보통종이 1/4의 크기) 40매(중량 240g)를 1매마다 공같이 뭉쳐서 균등하게 걸쳐 쌓았다. 이어서, 0.3g의 탈지면을 KS M 1658에 적합한 메틸알코올에 담근 후, 원통안에 불을 붙인 다음 즉시 원통을 뽑아내고 3분간 연소시킨 후 소화시험을 하였다. 실시예 1의 소화약제 조성물을 실장한 통상적인 휴대용 소화기를 이용하여 진화한 결과 30초 이내에 잔염없이 완전히 소화되었다. 또한 2분이 경과하여도 다시 불타지 않음을 확인하였다.

2. 커튼의 화재시험

폭 190cm, 높이 175cm의 두터운 커튼(아크릴 100cm, 50℃의 온도에서 24시간 정치한 후의 무게가 약 1.35Kg임) 중앙부를 묶은 상태로 천장에서 50cm 아래에 커튼 상부가 오도록 설치하고 가로 50cm, 세로 50cm, 높이 5cm의 화재모형에 물 500ml 및 노르말헵탄 25ml를 넣고 불을 붙인 다음, 50초간 실시예 1의 소화약제 조성물을 실장한 소화기로 소화시켰다. 그 결과 잔염없이 완전히 소화되었으며, 또한 2분이 경과하여도 다시 불타지 않음을 확인하였다.

전술한 휴지통 및 커튼의 화재시험 외에 석유난로, 튀김냄비에 대한 화재시험을 에어졸식 소화용구의 형식승인 및 검정기술기준에 따라 실시하여 그 기준을 만족시킴을 확인하였다.

<방염효과 측정>

실시예에 따른 소화약제를 신문지 표면에 방사한 다음, 완전히 건조시켰다. 이어서, 신문지 표면에 점화를 실시하였으나, 화염이 발생하지 않았으며, 신문지에는 약간의 그을음만 생긴 것을 확인하였다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 중성계 강화액 소화약제 조성물은 A급 일반화재에 적응력 있는 약제로서 종래 약제와는 달리 그액성이 중성으로 화재 진화시 방사되어도 인체에 해를 주지 않고, 각 재료에 대한 부식특성이 우수하고 환경에 영향을 미치지 않으므로 친환경적이며, 인위적인 동작에 의해 소화하는 것이 가능한 설비에의 사용이 용이하기 때문에 휴대용 소화기에 사용할 수 있다. 또한, 종래 소화약제 조성물에 비해 방염성이 월등히 우수하기 때문에, 본 발명에 따른 소화약제 조성물을 도포한 종이, 도료 등에 우수한 방염성을 부여할 수 있어 화재진압을 위한 소화기 뿐만 아니라 방염성이 필요한 건축자재, 바닥재 등의 각종 제품에 활용할 수 있는 장점이 있다.

본 명세서에 기재된 실시예에 기재된 내용은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. (S1) 소화성분이 100중량부 용해된 수용액과 탄산칼륨이 20 내지 200중량부 용해된 수용액을 혼합하는 단계;

   (S2) 상기 혼합물에 산성용액을 투입하여 최종 소화약제 조성물의 pH가 6.5 내지 8.5의 중성계로 조절하는 단계;

   (S3) 상기 pH가 조절된 결과물에 물을 투입하여 최종 소화약제 조성물의 비중이 1.100 내지 1.500g/cc가 되도록 조절하는 단계;

   (S4) 상기 비중이 조절된 결과물을 필터에 통과시켜 불순물을 제거하는 단계;

   (S5) 상기 정제된 결과물에 계면활성제 0.1 내지 50중량부를 첨가하여 표면장력을 조절하는 단계; 및

   (S6) 상기 표면장력이 조절된 결과물에 메틸렌 글리콜, 글리세린 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 결빙 방지제 5 내지 100중량부를 투입하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 중성계 강화액 소화약제 조성물의 제조방법.