KR101335597B1 - 친환경 중성계 강화액 소화약제 조성물 제조방법 - Google Patents

친환경 중성계 강화액 소화약제 조성물 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 친환경 중성계 강화액 소화약제 조성물 제조방법에 관한 것으로, 소화성분(예로는 요소, 탄산수소암모늄, 인산 암모늄, 3인산나트륨 등)에 음이온 계면활성제, 비이온 계면활성제 및 양성이온 계면활성제 중 선택된 어느 하나 이상의 계면활성제와 특정의 계면활성제인 설포석시네이트를 3:1~1:3의 중량비로 첨가하여 침투력과 표면장력을 낮춰 우수한 소화성능을 갖으며, 부식방지제로 사용되는 규산염의 문제점인 장기보관시 침전이나 층분리로 인하여 소화성능이 떨어지고 부식방지력이 현저하게 저하되는 기존의 문제점을 개선하기 위하여 세바식 액시드를 함유하여 층분리나 침전이 일어나지 않으면서도 부식방지 및 동결방지 효과가 우수하고, 액성이 중성으로 사용시 인체에 해가 없으며 토양에도 나쁜 영향을 주지 않도록 한 친환경 중성계 강화액 소화약제 조성물 제조방법에 관한 것이다.

Description

친환경 중성계 강화액 소화약제 조성물 제조방법{Eco-friendly neutral Reinforced fire extinguishing agent composition manufacturing method}
본 발명은 무기화합물로 이루어진 소화성분, 설포석시네이트를 포함한 계면활성제, 세바식 액시드, 구연산 및 물로 구성된 친환경 중성계 강화액 소화약제 조성물 제조방법에 관한 것으로 일반화재는 물론 유류화재에 강력한 소화기능을 발휘하며, 층분리나 침전이 일어나지 않으면서도 부식방지 및 동결방지 효과가 우수한 친환경 중성계 강화액 소화약제 조성물 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 화재는 A급 화재, B급 화재, C급 화재로 구분하며, 마그네슘이 포함되는 D급 화재로 보다 세분할 수 있다. A급 화재는 가연성 물질인 나무나 종이 등으로 주로 수계 소화기로 발화점 이하로 냉각시켜서 소화시키는 방법이 유용하며, B급 화재는 석유나 기름화재로 이산화탄소(CO2), 하론(Halon) 및 폼(Foam) 소화기로 소화시키는 방법이 이용되고, C급 화재는 전기화재로 CO2에 의한 산소 차단 방식으로 소화시키는 방법이 가장 효율적이며, 분말소화기(ABC 분말)에 의한 소화방법이 유용하다.
소화약제로 사용되는 물질에는 여러 가지가 있으나, 물은 그 가격이 저렴하고 변질의 우려가 없고 인체에 무해하여 소화약제로 가장 많이 사용되어 왔다. 특히 물은 비열(1kcal/kg·℃)이 매우 커서 많은 열량을 흡수하며, 큰 증발잠열(539kcal/kg)로 인하여 기화시 다량의 열을 주위에서 빼앗아 가연물을 냉각시키며, 기화 팽창률(1,650배)이 커서 수증기가 연소면을 덮어 질식소화 효과가 큰 것으로 알려지고 있다. 그러나, 물만을 단독으로 소화제로 사용할 경우에는 물의 어는점이 0℃로 0℃이하에서는 동결되어 배관이 파손될 수 있으며 부식의 문제가 크다는 문제점이 있다. 이와 같은 물의 단점을 개선하기 위하여 물의 침투력을 증진시키기 위하여 계면활성제를 첨가하고, 어는점을 낮추기 위하여 부동액을 첨가하며, 소화성능을 개선하기 위하여 무기염을 첨가시킨 강화액 소화약제가 개발되어 왔다. 강화액 소화약제에 사용되는 무기염으로는 탄산칼륨, 인산암모늄 등이 주로 사용되어지며, 황색 또는 무색의 점성이 있는 수용액으로 물의 갖는 소화효과와 첨가제가 갖는 부촉매 효과가 합쳐서 보다 우수한 소화 성능을 나타낸다. 초기 개발된 강화액 소화약제는 수소이온농도, 즉pH가 11~12인 알카리성용액으로 사용전후 용기에 대한 부식과 안전성의 문제가 컸으며, 주로 A급화재에만 적합하였다. 그러나 이후 개발되어진 강화액 소화약제는 pH가 중성범위, A급뿐만 아니라 B급화재에도 소화력을 갖는 강화액 소화약제가 개발되어지고 있다.
소화약제와 관련된 선행기술을 살펴보면, 국내특허공개공보 공개번호 제10-2006-69626호에는 소화성분, 액상규산소다, 계면활성제, 결빙방지제, 물로 구성된 강화액 소화약제 조성물, 그 제조방법이 알려져 있으며, 국내특허공개공보 공개번호 제10-2012-0052616호에는 정제수 100 중량부에 계면활성제 5 ~ 200 중량부, 염산 0.0001 ~ 150 중량부를 첨가하여 제1용액을 조성하고, 상기 제1용액에 규산소다 용액 10 ~ 50중량부를 첨가하여 10 ~ 100℃에서 용해시켜 제2용액을 조성하고, 상기 제2용액에 중탄산소다, 중탄산칼륨, 중탄산암모늄, 탄산칼륨, 탄산나트륨, 제3인산나트륨, 인산암모늄, 황산칼륨, 황산암모늄, 글리세린, 메틸렌글리콜 중 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상의 소화약제 0.002 ~ 50중량부, 글리세린 또는 메틸렌글리콜 중 선택되는 어느 1종 또는 2종을 0.1 ~ 5.0 중량부로 첨가하여 조성되는 것임을 특징으로 하는 액상 소화약제 조성물이 공개되어 있으나, 상기와 같은 종래의 기술들은 부식방지제로 사용하는 규산소다를 사용할 경우 보관시 침전이 발생하거나 층분리가 일어나 본래의 부식방지 기능도 떨어지며 침전으로 인하여 소화성능도 떨어지는 문제가 있어 현실적으로 사용하기 곤란한 문제점이 있다.
미국특허 제5,651,416호에는 아세테이트, 클로라이드 또는 브로마이드와 알카리 금속 또는 암모늄의 화합물, 빙점강하제, 계면활성제 및 물을 갖는 소화약제를 이용한 소화법이 기재되어 있으며, 국내 등록특허 제10-117936호에는 물에 황산암모늄을 용해시키고 요소를 투입하여 용해한 후 제3인산소다를 투입하고, 이어 중탄산암모늄, 탄산나트륨을 차례로 투입하여 용해시켜 얻는 액상 소화제의 제조방법이 기재되어 있고, 국내 등록특허 제10-259512호에는 물에 소다회를 용해시키고 제3인산나트륨을 투입하여 용해한 후 황산암모늄, 요소를 차례로 투입하여 용해시켜 얻는 액상 소화제의 제조방법이 제안되어 있으나, 상기 종래의 소화약제는 산림화재를 포함한 A급 화재 발생시에는 소화성능이 떨어지고 극히 미비한 방염효과를 갖는다. 또한 국내의 종래 소화약제는 액성이 염기성이기 때문에 사용시 인체에 유해하며 토양에도 나쁜 영향을 미치는 문제가 있고, 부식성이 커서 화재 진압 후 소화약제 성분에 의한 제2차 피해가 야기된다는 문제가 있다.
또한, 국내특허공개공보 공개번호 특 1998-013748에서는 요소〔CO(NH2)2〕33∼37중량%, 황산카리(K2SO4) 13∼17중량%, 표면접착을 돕기 위한 음이온활성제 0.3∼0.7중량%, 탄산칼륨수용액 11.5∼15.5중량%, 인산일소나트륨(P2O6) 0.3∼0.7중량% 및 황산암모늄〔(NH4)2SO4〕33∼37중량%를 혼합한 후 명반 0.3∼0.7중량%를 첨가 침전시킴을 특징으로 하는 중성 강화액 소화약제의 제조방법이 기재되어 있고, 국내특허공개공보 공개번호 제10-2004-0056142에서는 증류수 54wt%, 황산알루미늄 20wt%, 비이온계면활성제 1wt%, 모노에틸렌 글리콜(MEG) 또는 폴리프로필렌글리콜(PPG) 25wt% 등으로 제조하는 식용유 화재용 중성계 강화액 소화액제 및 그의 제조방법이 기술되어 있으며, 국내특허공개공보 공개번호 제10-2003-0087381에서는 소화성분 황산암모늄, 요소, 제3인산나트륨, 탄산수소나트륨, 인산암모늄, 황산칼륨 100wt%, 탄산칼륨 20~200wt%, 계면활성제 0.1~50wt%, 결빙방지제 5~100wt%으로 제조하는 중성계 강화액 소화약재 조성물의 제조방법이 공지되어 있고, 국내특허공개공보 공개번호 제10-2004-16398호에는 열분해되어 이산화탄소 및 알칼리 탄산염을 생성하는 알칼리탄산수소염 및 알칼리탄산염으로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물, 알칼리 탄산염과 반응하여 일산화탄소를 생성하는 금속산화물을 결합시켜 조립화되는 소수결합제를 포함하는 소화약제가 기술되어 있고, 국내특허공개공보 공개번호 제10-2004-78078호에는 증류수, 황산알루미늄, 비이온계면활성제, 모노에틸렌글리콜 또는 폴리프로필렌글리콜로 조성된 강화액 소화약제 조성물이 공개되어 있으며, 국내특허공개공보 공개번호 제10-2005-67382호에는 물, 알칼리, 무수구연산, 구연산, 아세트산 또는 이의 관련 염 중 적어도 하나 또는 이들의 혼합물을 포함하는 조성물과, 상기 조성물은 아세테이트, 바이카보네이트, 카보네이트 및/또는 히드록사이드 음이온 중 적어도 하나 및 리듐, 나트륨 및/ 또는 칼륨 양이온 중 적어도 하나로 부터의 알칼리 금속염 또는 화합물뿐만 아니라, 인산염을 포함한 방화제 및 그의 제조방법이 기술되어 있고, 국내특허공개공보 공개번호 제10-2003-62707호에는 황산암모늄, 요소, 제3인산나트륨, 탄산수소암모늄, 탄산나트륨, 인산암모늄 및 황산칼륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 무기화합물을 포함하는 소화성분, 유기산, 계면활성제 물로 포함된 친환경적인 일반화재용 중성계 강화액 소화약제가 기재되어 있으며, 국내특허공개공보 공개번호 특 1995-2803호에는 중탄산암모늄, 물 인산소다를 용해한 수용액과, 물에 요소, 황산암모늄, 탄산나트륨을 교반, 용해한 수용액 및, 물에 황산알루미늄을 용해한 황산반토에 염화칼슘을 용해한 수용액을 혼합하여 제조된 액체 소화제 제조방법이 공개되어 있으나, 상기와 같은 종래의 기술들은 무기염류의 종류와 조성을 달리하여 소화성능 개선과 pH를 중성으로 조절하여 부식성을 개선한 정도의 효과를 얻을 수 있도록 개량하였으나, 강화액 소화약제와 재료와의 부식성을 면밀히 검토하여 부식성을 개선하지 못한 관계로 실제 사용하지 못하는 문제점이 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 무기계 소화성분에 설포석시네이트를 포함한 계면활성제를 함유하여 침투력과 표면장력을 낮춰 일반화재는 물론 유류화재에 우수한 소화성능을 발휘하며, 세바식 액시드를 함유하여 층분리나 침전이 일어나지 않으면서도 부식방지 및 동결방지 효과가 우수하고, 또한 중성이기 때문에 사용시 인체에 무해하며 토양에도 나쁜 영향을 끼치지 않도록 한 친환경 중성계 강화액 소화약제 조성물 제조방법을 제공하기 위함이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명의 친환경 중성계 강화액 소화약제 조성물 제조방법은 (a) 잔량의 물이 투입되고, 무기염계 소화성분이 순서에 관계없이 10~ 60중량%에 맞게 투입되어 완전히 녹을 때까지 교반되는 단계; (b) 음이온 계면활성제, 비이온 계면활성제 및 양성이온 계면활성제 중 선택된 어느 하나 이상의 계면활성제와 설포석시네이트 계면활성제를 3:1~1:3의 중량비로 혼합한 계면활성제가 0.5 ~ 15중량%로 투입되되, 먼저 설포석시네이트 계면활성제가 투입되어 교반되고, 그 다음 음이온 계면활성제, 비이온 계면활성제 및 양성이온 계면활성제 중 선택된 어느 하나 이상의 계면활성제가 투입되어 투명하게 녹을 때까지 교반되는 단계; (c) 세바식 액시드(Sebacic Acid) 0.05 ~ 10중량%가 투입되어 교반되고 투명하게 녹으면 구연산(Citric Acid) 0.01 ~ 10중량%가 투입되어 조성물의 pH가 중성으로 되도록 하는 단계; 및 (d) 상기 조성물의 pH가 중성영역인 6.5 ~ 7.5가 되면 교반을 멈추고 일정 시간 동안 정치하여 안정화시키는 단계; 를 포함한다.
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또한, 소화성분은 요소(Urea), 탄산칼륨(Potassium carbonate), 황산암모늄(Ammonium sulfate), 탄화수소암모늄(Ammonium bicarbonate), 탄산나트륨(Sodium carbonate), 탄산수소나트륨(Sodium bicarbonate), 탄산수소칼륨(Potassium bicarbonate), 인산일암모늄(Mono ammonium phosphate), 인산이암모늄(Di ammonium phosphate), 3인산나트륨(Tri sodium phosphate), 초산칼륨(Potassium Acetate), 황산칼륨(Potassium sulfate), 탄산마그네슘(Magnesium Carbonate)으로 이루어진 군으로부터 적어도 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 한다.
또한, 설포석시네이트 계면활성제는 디소듐 라우레스 설포석시네이트(Disodium Laureth Sulfosuccinate)로 하기 식 (1)로 표시되는 것을 특징으로 한다.
Figure 112013058225189-pat00001
---- 식 (1)
( n= 1~4 )
또한, 음이온 계면활성제, 비이온 계면활성제 및 양성이온 계면활성제 중 선택된 어느 하나 이상의 계면활성제는 소디움 라우릴 설페이트(Sodium Lauryl Sulfate), 소디움 라우레스 설페이트(Sodium Laureth Sulfate, EO 부가몰수 2~3몰), 코카미도 프로필 베타인(Cocamido Propyl Betaine), 라우릴 디메틸 아민옥사이드(Lauryl Dimethyl Amine Oxide), 코카마이드 엠이에이(Cocamide MEA), 코카마이드 디이에이(Cocamide DEA), 라우릴알콜 에톡실레이트(Laurylalcohol Ethoxylate, EO 부가몰수 5~50몰)으로 이루어진 군으로부터 적어도 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 한다.
이상 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 친환경 중성계 강화액 소화약제 조성물을 적용할 경우, 일반화재는 물론 유류화재에도 강력한 소화성능을 발휘하며, 부식방지와 동결방지능력이 우수하면서도, 액성이 중성으로 화재 진화시에도 인체에 해를 주지 않으며 토양에 잔류하여도 나쁜 영향을 미치지 않는 친환경 중성계 강화액 소화약제 조성물 제조방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 무기계 소화성분에 설포석시네이트와 계면활성제를 1:3~3:1 비율로 혼합할 경우 침투력이 향상되며 표면장력이 현저하게 낮아지고 무기계 소화성분과의 상승작용으로 기포막이 쉽게 깨지지 않고 안정화 되어 일반화재는 물론 유류화재에도 강력한 소화성능을 발휘하는 친환경 중성계 강화액 소화약제 조성물 제조방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 부식방지제로 일반적으로 사용되는 규산염은 계면활성제, 다른 무기염과의 비율이나 동결방지제의 종류에 따라 장기보관시 백탁이나 침전, 층분리가 쉽게 일어난다. 따라서 장기보관시 침전이나 층분리로 인하여 소화성능이 떨어지고 부식방지력이 현저하게 저하되는 기존의 문제점을 개선하기 위하여 세바식 액시드(Sebacic Acid, HO2C(CH2)8CO2H)를 일정량 함유할 경우 층분리나 침전이 일어나지 않으면서도 부식방지 및 동결방지에 우수한 효과를 발휘하는 친환경 중성계 강화액 소화약제 조성물 제조방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 pH가 중성으로 사용시 인체에 해가 없으며 토양에도 나쁜 영향을 주지 않는 친환경 중성계 강화액 소화약제 조성물 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 본 발명에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.
본 발명의 친환경 중성계 강화액 소화약제 조성물은 무기화합물로 이루어진 소화성분, 음이온 계면활성제, 비이온 계면활성제 및 양성이온 계면활성제 중 선택된 어느 하나의 계면활성제와 설포석시네이트 계면활성제를 3:1~1:3의 중량비로 혼합한 계면활성제, 세바식 액시드, pH 조절제인 구연산 및 잔량의 물을 포함한다.
이때, 본 발명의 친환경 중성계 강화액 소화약제 조성물은 상기 소화성분10 ~ 60중량%, 상기 음이온 계면활성제, 비이온 계면활성제 및 양성이온 계면활성제 중 선택된 어느 하나 이상의 계면활성제와 설포석시네이트 계면활성제를 3:1~1:3의 중량비로 혼합한 계면활성제0.5 ~ 15중량%, 부식방지와 동결방지 목적으로 세바식 액시드(Sebacic Acid, HO2C(CH2)8CO2H) 0.05 ~ 10중량%, 상기 구연산0.01 ~ 10중량%을 포함한다.
상기 무기화합물로 이루어진 소화성분은 요소(Urea), 탄산칼륨(Potassium carbonate), 황산암모늄(Ammonium sulfate), 탄화수소암모늄(Ammonium bicarbonate), 탄산나트륨(Sodium carbonate), 탄산수소나트륨(Sodium bicarbonate), 탄산수소칼륨(Potassium bicarbonate), 인산일암모늄(Mono ammonium phosphate), 인산이암모늄(Di ammonium phosphate), 3인산나트륨(Tri sodium phosphate), 초산칼륨(Potassium Acetate), 황산칼륨(Potassium sulfate), 탄산마그네슘(Magnesium Carbonate)으로 이루어진 군으로부터 적어도 하나이상 선택되는 것을 특징으로 하며 소화성분이 10중량% 미만인 경우 소화능력이 떨어지며 60 중량%를 초과하면 금속에 대한 부식성이 증가하고 사용대비 경제성이 떨어지면서도 알카리성이 증가하여 피부자극 등의 문제가 발생되며 최종 소화약제 조성물에 기간이 경과되면서 침전물이 발생하는 문제가 있다.
설포석시네이트 계면활성제는 디소듐 라우레스 설포석시네이트(Disodium Laureth Sulfosuccinate)로 하기 식 (1)로 표시되는 것을 특징으로 하며 Ethylene Oxide(EO, OCH2CH2) 부가몰수 n은 1~4로 n이 1 미만에서는 소수성이 증가하여 침투력과 기포발생이 떨어지며, n이 4를 초과할 경우 침투력은 증가하나 기포가 발생된 후 쉽게 파포되어 기포 유지력과 소화성능이 저하된다.
Figure 112013058225189-pat00002
---- 식 (1)
( n= 1~4 )
또한, 음이온 계면활성제, 비이온 계면활성제 및 양성이온 계면활성제 중 선택된 어느 하나 이상의 계면활성제는 소디움 라우릴 설페이트(Sodium Lauryl Sulfate), 소디움 라우레스 설페이트(Sodium Laureth Sulfate, EO 부가몰수 2~3몰), 코카미도 프로필 베타인(Cocamido Propyl Betaine), 라우릴 디메틸 아민옥사이드(Lauryl Dimethyl Amine Oxide), 코카마이드 엠이에이(Cocamide MEA), 코카마이드 디이에이(Cocamide DEA), 라우릴알콜 에톡실레이트(Laurylalcohol Ethoxylate, Ethylene Oxide 부가몰수 5~50몰)으로 이루어진 군으로부터 적어도 하나이상 선택되는 것을 특징으로 하며 설포석시네이트와 병행하여 사용시 침투력이 증가되며 기포력도 우수해지고 표면장력도 33dyne/cm보다 현저히 낮추는 작용을 하여 일반화재 뿐만 아니라 유류화재도 연소되는 물질의 중심부까지 용이하게 침투하여 효과적으로 소화시킬 수 있도록 한다.
음이온 계면활성제, 비이온 계면활성제 및 양성이온 계면활성제 중 선택된 어느 하나 이상의 계면활성제와 디소듐라우레스설포석시네이트의 혼합비율은 3:1~1:3로 3:1 비율 미만일 경우 표면장력이 33dyne/cm보다 높게 나와 맞지 않으며, 1:3 비율을 초과할 경우 기포력이 약해 소화성능이 떨어진다. 또한 음이온 계면활성제, 비이온 계면활성제 및 양성이온 계면활성제 중 선택된 어느 하나의 계면활성제와 설포석시네이트 계면활성제를 혼합한 계면활성제 함량이 0.5 ~ 15중량%로 0.5중량% 미만에서는 기포력과 표면장력이 낮게 나와 기본적인 소화성능이 부족하며, 15중량% 초과시 무기화합물로 이루어진 소화성분과의 마찰로 계면활성제가 용해되지 않고 부유물이 발생되는 문제점이 있다.
한편, 부식방지제로 사용되는 규산염의 문제점인 장기보관시 침전이나 층분리로 인하여 소화성능이 떨어지고 부식방지력이 현저하게 저하되는 기존의 문제점을 개선하기 위하여 본 발명에서는 소화약제 조성물이 충전되는 소화용기류가 녹스는 것을 방지하고 동결방지 목적으로 세바식 액시드(Sebacic Acid, HO2C(CH2)8CO2H) 0.05 ~ 10중량% 함유하는 것을 특징으로 하며, 함량이 0.05중량% 미만에서는 부식방지와 동결방지력이 떨어져 일부 녹이 발생되고 겨울철에는 침전물이 발생되며, 10중량%를 초과시 경제적으로 불리하다.
또한, pH 조절제로 식용이 가능한 구연산을 0.01 ~ 10중량%를 사용하여 pH를 6.5 ~ 7.5범위로 조절 하였으며 상기 소화약제에 사용되는 물은 특별히 정제된 물을 사용할 필요는 없으며 일반적인 수돗물이나 지하수 등도 사용할 수 있다.
이렇게 본 발명에 따라 제조된 친환경 중성계 강화액 소화약제는 일반화재뿐만 아니라 유류화재에도 효과적이며, 액성이 중성으로 화재 진화시에 인체에 묻어도 해를 주지 않으며 토양에 스며들어도 전혀 나쁜 영향을 미치지 않는 친환경적이다.
<실시예>
아래 표 1은 실시예와 비교예의 강화액 소화약제 조성물의 조성 비율(중량%)을 나타낸 것이다.
실시예와 비교예 조성비율(중량%)
원료명 실시예 비교예
1 2 3 4 1 2 3
Disodium Laureth Sulfosuccinate (EO=2몰) 5 10 10
Disodium Laureth Sulfosuccinate (EO=3몰) 5 10
Sodium Laureth Sulfate (EO=3몰) 2 2 5 5
Cocamido Propyl Betaine 3 3 2 2 3 2 5
Lauryl Dimethyl Amine Oxide 3 3 3 3 3 3 3
Urea 10 10 10 10
Potassium carbonate 10 10 10 10
Potassium Acetate 15 15 15
Mono ammonium phosphate 10 10 10 10
Di ammonium phosphate 15 15 15
Tri sodium phosphate 10 10 10 10 10 10 10
Sodium bicarbonate 10 10 10
Sebacic Acid 5 5 8 8 5 0.01
Sodium silicate 5
Citric Acid 3 3 4 4 3 4 3
Water 39 39 23 23 41 30.99 39
표 1의 실시예와 비교예의 조성비율에 따른 제조방법은 먼저 물(Water)을 넣고 무기염계 소화성분(Urea, Potassium carbonate, Potassium Acetate, Mono ammonium phosphate, Di ammonium phosphate, Tri sodium phosphate, Sodium bicarbonate 등을 순서에 관계없이 함량에 맞게 천천히 넣어준다)을 천천히 넣어주면서 교반하여 완전히 녹을때까지 교반해준 다음, 설포석시네이트 계면활성제(Disodium Laureth Sulfosuccinate (EO=2몰, 3몰))를 넣어 교반해주고 추가로 음이온/비이온/양성이온 계면활성제인 Sodium Laureth Sulfate (EO=3몰), Cocamido Propyl Betaine, Lauryl Dimethyl Amine Oxide 등을 넣고 30분동안 교반해 주면서 완전히 투명하게 녹은 상태를 확인한다. 다음으로 세바식액시드(Sebacic Acid)나 규산염(Sodium Silicate)을 넣어 교반해주고 투명하게 녹으면 구연산(Citric Acid)으로 pH를 중성으로 조정하여 맞춘다. 최종적으로 투명하게 녹았는지를 확인하고 pH를 측정시 중성영역인 6.5 ~ 7.5 가 될 경우 교반을 멈추고 24시간동안 정치하여 안정화시켜 실시예와 비교예를 제조한 다음 평가하였다.
상기의 실시예 1~4와 비교예 1~3에 대해 제조된 강화액 소화약제의 물성을 평가하기 위해, 공지되어 있는 소방검정공사의 소화약제 형식승인 및 검정기술기준, 시험세칙에 준하여 다음과 같이 측정하였다.
실험 1: 수소이온농도
수소이온농도는 수용액의 pH측정방법에 의하며, 액온을 20±0.5℃에서 측정 하였다.
실험 2: 표면장력
강화액 소화약제의 표면장력은 표면장력계를 사용하여 액온을 20±0.5℃로 한 후 측정하며 이때의 표면장력은 33dyne/㎝이하로 한다.
실험 3: 응고점(어는점)
소화기를 정상적인 상태에서 작동한 경우, 방사되는 강화액은 방염성이 있고 응고점이 -20 ℃ 이하이어야 한다. 이때 응고점의 측정은 내경 18㎜의 시험관에 채취한 시료 10㎖를 주입한 후 온도계를 넣고, 한제욕조에서 냉각하되 과냉 되지 않도록 하면서 온도계로 휘저어 결정이 석출하기 시작하면 한제욕조에서 들어낸 후, 계속 휘저어 결정이 없어지고, 액이 투명하게 되었을 때 온도를 읽되 3회 반복하여 시험한 결과의 평균값을 응고점으로 하였다.
실험 4: 침전량
침전량에 있어서, 윤활유 침전가 시험방법에 의하여 침전용 나프타를 첨가하지 않고 소화약제의 액온을 20±2℃로 하여 측정하였다. 이때, 강화액 소화약제의 온도를 20±2℃로 측정한 경우, 0.1용적％ 이하이어야 한다.
실험 5: 금속 부식성 테스트
소화약제의 부식특성 평가는 강화액 소화약제에 강철(KSD3512 SCP1), 황동(KSD5201 C2801, KSD5101 C3771) 및 알루미늄(KSD6701 A5052P) 스텐레스(KSD3698 STS304)을 38±2℃에 21일 동안 놓아두었을 때, 강철 등의 중량손실이 각각 1일에 3㎎/20㎠이하이어야 한다.
상기 실시예와 비교예의 조성 비율로 평가한 물성 평가결과는 표 2와 같다.
물성 평가결과
측정항목 실시예 비교예
1 2 3 4 1 2 3
0. 외관 투명 투명 투명 투명 투명 투명 투명
1. 수소이온농도 7.0 7.0 7.2 7.2 7.0 7.2 7.1
2. 표면장력(dyne/㎝) 24.5 23.8 19.1 18.9 37.3 20.4 36.6
3. 응고점(어는점), ℃ -20이하 -20이하 -20이하 -20이하 -20이하 -15 -17
4. 침전량 없음 없음 없음 없음 없음 발생 발생
5. 금속부식성 KSD3512 SCP1 0.12 0.11 0.03 0.02 0.02 4.3 0.5
KSD5201 C2801 0.10 0.21 0.04 0.04 0.09 3.5 0.7
KSD5101 C3771 0.22 0.18 0.12 0.13 0.13 3.6 0.1
KSD6701 A5052P 0.15 0.13 0.08 0.05 0.17 4.3 0.1
KSD3698 STS304 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.17 0.00
물성평가결과, 실시예 1~4번은 실험결과 수소이온농도, 표면장력, 응고점, 침전량, 부식성 테스트에서 소방검정공사의 소화약제 형식승인 및 검정기술기준 조건을 만족하였으나, 비교예 1은 표면장력에 문제가 있었으며, 비교예 2는 응고점, 침전량, 부식성에 문제가 있으며, 비교예 3은 표면장력, 응고점, 침전량에서 소방검정공사의 소화약제 형식승인 및 검정기술기준을 만족하지 못했다.
다음으로, 상기 실시예 1에서 4와 비교예 1에서 3에 대해 강화액 소화약제의 소화능력을 평가하기 위해, 소화약제 형식승인 및 검정기술기준, 시험세칙에 준하여 다음과 같이 측정하였다.
실험 6: 목재화재(A급화재) 소화성능 측정 1
가로×세로×길이가 30㎜×30㎜×730㎜(1단위)의 건조된 소나무 및 오리나무 각목 90개를 격자 모양으로 쌓아놓고 3분간 연소 시킨 후 소화약제 3L를 충전한 소화기로 소화를 실시하여 소화완료 후 2분후 이내에 재연이 없을 것.
실험 7: 목재화재(A급화재) 소화성능 측정 2
가로×세로×길이가 30㎜×30㎜×900㎜(2단위)의 건조된 소나무 및 오리나무 각목 144개를 격자 모양으로 쌓아놓고 3분간 연소 시킨 후 소화약제 3L를 충전한 소화기로 소화를 실시하여 소화완료 후 2분후 이내에 재연이 없을 것.
실험 8: 유류화재(B급화재) 소화성능 측정 1
가로×세로×높이가 44.7㎝×44.7㎝×30㎝(1단위)되는 소화시험 모형에 물을 120㎜되도록 넣고 휘발유를 추가로 30㎜되도록 넣은 다음 1분간 연소시킨 후, 소화약제 3L를 충전한 소화기로 소화를 실시한다. 방사완료 후 1분 이내에 재착화 현상이 없어야 한다.
실험 9: 유류화재(B급화재) 소화성능 측정 2
가로×세로×높이가 77.5㎝×77.5㎝×30㎝(3단위)되는 소화시험 모형에 물을 120㎜되도록 넣고 휘발유를 추가로 30㎜되도록 넣은 다음 1분간 연소시킨 후, 소화약제 3L를 충전한 소화기로 소화를 실시한다. 방사완료 후 1분 이내에 재착화 현상이 없어야 한다.
실험 10: 식용류 화재 소화성능 측정
소화약제 형식승인 및 검정기술기준에 준한 자동식 소화장치 기준에 의한 시험을 하였으며 자동식 소화장치의 소화약제 충전용기 내에 약제는 800㎖의 약제를 충전시켜 설치한 후, 식용유의 양은 0.8리터를 기준으로 하여 소화성능 실험을 하였다. 소화성능 실험을 하는 과정에서 식용유에 발화되고, 자동식 소화기가 작동하여 식용유 연소면에 자동 방사되어 소화되는 실험을 실시하고, 소화 2분후, 재발화 여부에 의해 소화성능을 평가하였다.
상기 실시예와 비교예의 조성 비율로 평가한 소화성능 평가결과는 표 3과 같다.
소화성능 평가결과
측정항목 실시예 비교예
1 2 3 4 1 2 3
6. 목재화재(A급화재) 1 완전소화
재연없음		 완전소화
재연없음		 완전소화
재연없음		 완전소화
재연없음		 완전소화
재연없음		 완전소화
재연없음		 완전소화
재연없음
7. 목재화재(A급화재) 2 완전소화
재연없음		 완전소화
재연없음		 완전소화
재연없음		 완전소화
재연없음		 소화불능
재연		 완전소화
재연없음		 소화불능
재연
8. 유류화재(B급화재) 1 완전소화
재착화
없음		 완전소화
재착화
없음		 완전소화
재착화
없음		 완전소화
재착화
없음		 소화
재착화		 완전소화
재착화
없음		 소화
재착화
9. 유류화재(B급화재) 2 완전소화
재착화
없음		 완전소화
재착화
없음		 완전소화
재착화
없음		 완전소화
재착화
없음
소화불능		 완전소화
재착화
없음
소화불능
10. 식용류 화재 완전소화
재발화 없음		 완전소화
재발화 없음		 완전소화
재발화 없음		 완전소화
재발화 없음		 완전소화
재발화 없음		 완전소화
재발화 없음		 완전소화
재발화 없음
소화성능 평가결과, 실시예 1~4번과 비교예 2번은 소화성능 평가결과 목재 화재, 유류 화재, 식용유 화재에서 완전소화 되고 재연이나 재착화 되지 않아 소방검정공사의 소화약제 형식승인 및 검정기술기준 조건을 만족하였으나, 비교예 1과 비교예 3은 목재화재 2와 유류화재에서 소방검정공사의 소화약제 형식승인 및 검정기술기준의 소화성능을 만족하지 못했다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (5)

  1. (a) 잔량의 물이 투입되고, 무기염계 소화성분이 순서에 관계없이 10~ 60중량%에 맞게 투입되어 완전히 녹을 때까지 교반되는 단계;
    (b) 음이온 계면활성제, 비이온 계면활성제 및 양성이온 계면활성제 중 선택된 어느 하나 이상의 계면활성제와 설포석시네이트 계면활성제를 3:1~1:3의 중량비로 혼합한 계면활성제가 0.5 ~ 15중량%로 투입되되, 먼저 설포석시네이트 계면활성제가 투입되어 교반되고, 그 다음 음이온 계면활성제, 비이온 계면활성제 및 양성이온 계면활성제 중 선택된 어느 하나 이상의 계면활성제가 투입되어 투명하게 녹을 때까지 교반되는 단계;
    (c) 세바식 액시드(Sebacic Acid) 0.05 ~ 10중량%가 투입되어 교반되고 투명하게 녹으면 구연산(Citric Acid) 0.01 ~ 10중량%가 투입되어 조성물의 pH가 중성으로 되도록 하는 단계; 및
    (d) 상기 조성물의 pH가 중성영역인 6.5 ~ 7.5가 되면 교반을 멈추고 일정 시간 동안 정치하여 안정화시키는 단계; 를 포함하는 친환경 중성계 강화액 소화약제 조성물 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 소화성분은,
    요소(Urea), 탄산칼륨(Potassium carbonate), 황산암모늄(Ammonium sulfate), 탄화수소암모늄(Ammonium bicarbonate), 탄산나트륨(Sodium carbonate), 탄산수소나트륨(Sodium bicarbonate), 탄산수소칼륨(Potassium bicarbonate), 인산일암모늄(Mono ammonium phosphate), 인산이암모늄(Di ammonium phosphate), 3인산나트륨(Tri sodium phosphate), 초산칼륨(Potassium Acetate), 황산칼륨(Potassium sulfate), 탄산마그네슘(Magnesium Carbonate)으로 이루어진 군으로부터 적어도 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 친환경 중성계 강화액 소화약제 조성물 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 설포석시네이트 계면활성제는,
    디소듐 라우레스 설포석시네이트(Disodium Laureth Sulfosuccinate)로 하기 식 (1)로 표시되는 것을 특징으로 하는 친환경 중성계 강화액 소화약제 조성물 제조방법.
    Figure 112013093579438-pat00003
    ---- 식 (1)
    ( n= 1~4 )
  4. 제1항에 있어서,
    음이온 계면활성제, 비이온 계면활성제 및 양성이온 계면활성제 중 선택된 어느 하나 이상의 계면활성제는 소디움 라우릴 설페이트(Sodium Lauryl Sulfate), 소디움 라우레스 설페이트(Sodium Laureth Sulfate, EO 부가몰수 2~3몰), 코카미도 프로필 베타인(Cocamido Propyl Betaine), 라우릴 디메틸 아민옥사이드(Lauryl Dimethyl Amine Oxide), 코카마이드 엠이에이(Cocamide MEA), 코카마이드 디이에이(Cocamide DEA), 라우릴알콜 에톡실레이트(Laurylalcohol Ethoxylate, EO 부가몰수 5~50몰)으로 이루어진 군으로부터 적어도 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 친환경 중성계 강화액 소화약제 조성물 제조방법.
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