KR102043750B1

KR102043750B1 - 침윤소화약제 조성물

Info

Publication number: KR102043750B1
Application number: KR1020190015772A
Authority: KR
Inventors: 진수련
Original assignee: 진수련
Priority date: 2019-02-11
Filing date: 2019-02-11
Publication date: 2019-11-12
Also published as: CN113710332A; EP3922320A1; EP3922320A4; US20220126150A1; WO2020166900A1; US11712592B2

Abstract

본 발명은 탄산금속염; 요소; 응고점 강하제; 불소계 계면활성제; 양쪽성(amphoteric) 계면활성제; 및 물을 포함하는 침윤소화약제 조성물에 관한 것으로, 일반 화재인 A급 화재와 유류화재인 B급 화재뿐만 아니라 주방화재인 K급 화재에 대하여도 소화력이 우수하다.

Description

침윤소화약제 조성물{WETTING AGENT COMPOSITION FOR EXTINGUISHING FIRE}

본 발명은 침윤소화약제 조성물에 관한 것이다.

인류 문명이 발달하고 진화하면서 생활의 편리함과 쾌적함을 위해 석유화학제품을 많이 사용하고, 인구가 밀집된 형태로 생활하기 때문에 화재에 취약하다. 또한, 화재 발생시에는 대형 화재로 확대되어 인명과 재산의 피해가 극심하다. 그러나, 일상생활에서 사용되는 모든 가연성 물질을 불연성 물질이나 난연성 물질로 대체하는 것은 불가능하다.

그러므로, 모든 국가에서는 위험시설이나 위험물 저장소에 소화기를 비치하도록 법제화하고 있는데, 일부 소화기들은 소화력이 부족한 문제가 있고, 독성으로 인해 환경 피해를 입히는 문제가 있다.

천연물질은 1kg 연소시 5600kcal의 열량을 방출하나, 석유화학물질은 1kg 연소시 12200kcal의 고열이 발생하게 된다. 화재 발생 후 3분이 지나면 소방차의 물로 발화점을 낮추어 소화하는 방식의 진화가 불가능하고, 연기 입자도 사람과 가축에게 피해를 입힌다.

소화약제는 소화성능이 있는 고체, 액체 및 기체의 물질을 말하며, 그 중 액체 소화약제의 종류에는 포 소화약제, 산알칼리 소화약제, 강화액 소화약제 또는 침윤소화약제가 있다.

소화약제 승인 기준에 따르면, 액체 소화약제 중에서 강화액 소화약제는 알카리 금속염류를 주성분으로 하여 수용액이어야 하며, 알카리성 반응을 나타내어야 하고, 수소이온농도(pH)가 5.5 이하의 산성이 아니어야 하며, 응고점이 -20 ℃ 이어야 한다. 강화액 소화약제는 일반화재인 A급 화재와 유류화재인 B급 화재에 적합하다. 강화액 소화약제는 수소이온 농도(pH)가 11 내지 12인 강알칼리성 용액이므로 사용 전후 용기에 대한 부식과 사용시 약액에 의한 2차 피해 및 안정성에 문제가 있었다.

최근의 강화액 소화약제는 수소이온 농도를 낮추어 2차 피해를 줄이거나 용기의 부식을 억제하려는 제품들이 개발되어지고 있다. 종래 한국공개특허 제10-2004-0078078호는 수소이온 농도를 낮춘 중성계 강화액 소화약제에 대해 개시하고 있으나, 보관시 침전이 발생하거나 약액의 분리현상이 발생하는 문제점이 있다.

액체 소화약제 중에서 침윤소화약제는 물의 침투능력, 분산능력 및 유화능력 등을 증대하기 위하여 물과 혼합하여 사용하는 약제이다. 침윤소화약제는 수소이온농도가 중성이므로 강화액 소화약제보다 친환경적이라는 장점이 있다. 실제 대다수의 침윤소화약제 제품이 일반화재인 A급 화재용으로 사용되고 있는데, 유류화재인 B급 화재에 적용 시 소화 효과가 좋지 않다. 또한, 침윤소화약제는 주방화재인 K급 화재에는 소화 효과가 좋지 않은 문제가 있다.

한국공개특허 제10-2004-0078078호(2004.09.08.공개)

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 A급 화재, B급 화재 및 K급 화재까지 사용 가능하여 소화 성능이 우수하고, 친환경적인 침윤소화약제 조성물을 제공하는 것이다.

다만, 앞서 기술한 바와 같은 기술적 과제로 제한되지 않으며, 기타 다른 기술적 과제들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 아래 기술로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 하나의 실시상태는 탄산금속염 5~15 중량%; 요소 1~10 중량%; 응고점 강하제 3~10 중량%; 불소계 계면활성제 0.03~5 중량%; 양쪽성(amphoteric) 계면활성제 0.5~10 중량%; 및 물 50~90 중량%를 포함하는 침윤소화약제 조성물을 제공한다.

본 발명의 하나의 실시상태에서 상기조성물은, 표면장력이 33mN/m 미만일 수 있다.

본 발명의 하나의 실시상태에서 상기 조성물은, 19.5℃ 내지 20.5℃의 온도에서 수소이온농도(pH)가 6 내지 9 일 수 있다.

본 발명의 하나의 실시상태에서 상기 조성물은, 0℃ 내지 50℃의 온도에서 용액 분리가 일어나지 않을 수 있다.

본 발명의 하나의 실시상태에서 상기 양쪽성 계면활성제는, 라우라미도프로필베타인, 코카미도프로필베타인, 메도우폼아미도프로필베타인, 코코디메틸카르복시메틸베타인, 라우릴디메틸카르복시메틸베타인, 라우릴디메틸카르복시에틸베타인, 세틸디메틸카르복시메틸베타인, 라우릴-비스-(2-히드록시에틸)카르복시메틸베타인, 올레일디메틸감마카르복시프로필베타인, 라우릴-비스-(2-히드록시프로필)-카르복시에틸베타인, 코코아미도디소듐3-히드록시프로필포스포베타인, 라우릭미리스틱아미도디소듐3-히드록시프로필 포스포베타인, 라우릭미리스틱아미도글리세릴포스포베타인, 라우릭미리스틱아미도카르복시디소듐3-히드록시프로필포스포베타인, 소듐코코일사르코시네이트, 소듐코캄포아세테이트, 디소듐코캄포디아세테이트, 암모늄코코일사르코시네이트, 소듐코코암포프로피오네이트, 코코아미도디메틸프로필술테인, 스테아릴아미도디메틸프로필술테인, 라우릴아미도-비스-(2-히드록시에틸)프로필술테인, 코코아미도프로필모노소듐포스피타인 및 라우릭미리스틱아미도프로필모노소듐포스피타인으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.

본 발명의 하나의 실시상태에서 상기 불소계 계면활성제는, 퍼플루오로알킬기를 포함하는 탄화수소계 계면활성제일 수 있다.

본 발명의 하나의 실시상태에서 상기 불소계 계면활성계는, 퍼플루오로알킬베타인, 퍼플루오로알킬카르복시베타인, 퍼플루오로알킬설포베타인, 퍼플루오로알킬카르복시산염, 퍼플루오로알킬황산염, 퍼플루오로알킬 포스페이트, 퍼플루오로알킬인산염, 퍼플루오로알킬아민염, 퍼플루오로알킬 트리에틸암모늄염, 퍼플루오로알킬4급암모늄염, 퍼플루오로알킬폴리옥시에틸렌 및 퍼플루오로알킬에스테르로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.

본 발명의 하나의 실시상태에서 상기 탄산금속염은, 중탄산칼륨, 탄산칼륨, 탄산나트륨, 탄산마그네슘, 탄산코발트 및 중탄산나트륨으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.

본 발명의 하나의 실시상태에서 상기 응고점 강하제는, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜 또는 글리세린일 수 있다.

본 발명의 하나의 실시상태에서 상기 조성물은, 첨가제 0.03~2 중량%를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 하나의 실시상태에서 상기 첨가제는, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 메틸에틸케톤, 포름아미드, 메틸 포름아미드, 아세트아미드, 메틸아세트아미드, 디메틸아세트아미드, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르. 탄산에틸렌, 탄산프로필렌, 디메틸설폭사이드 및 아세토니트릴로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.

본 발명의 하나의 실시상태에서 상기 조성물은, pH 조절제 0.01~ 2 중량%를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 하나의 실시상태에서 상기 pH 조절제는, 구연산, 말론산, 말레인산, 글루콘산, 탄닌산, 옥살산, 주석산, 글루콘산, 사과산, 유산, 아세트산, 핵틴산, 푸마르산, 석시닉산, 아디프산 및 살리실산으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.

본 발명에 따른 침윤소화약제 조성물은 일반 화재인 A급 화재와 유류화재인 B급 화재뿐만 아니라 주방화재인 K급 화재에 대하여도 소화력이 우수하다.

또한, 본 발명에 따른 침윤소화약제 조성물이 흙이나 물에 떨어졌을 때 미생물에 쉽게 분해되어 질소, 인산, 칼륨으로 변하기 때문에 토양 환경에 나쁜 영향을 끼치지 않으며, 식물의 영양소로 사용될 수 있다. 본 발명의 침윤소화약제 조성물은 친환경적이라는 장점이 있으므로, 환경에 심각한 피해를 입히는 강화액 소화약제나 분말 소화약제와는 큰 차이가 있다.

그리고, 본 발명에 따른 침윤소화약제 조성물은 침윤약제이므로 물과 혼합하여 사용할 수 있으므로 물 소화제의 장점을 모두 가질 수 있다. 즉, 발화점의 온도를 낮추는 냉각 작용이 우수하다는 효과가 있다.

또한, 수소를 발생시키고 산소를 흡수하여 발화에 필요한 산소를 차단하는 이온화 작용으로 인해 화염원에 대한 산소차단 효과가 우수하다는 장점이 있다.

그리고, 화염에 강한 기포를 지속적으로 발생시킴으로써 화염원의 산소를 차단한다는 장점이 있다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명에서 사용되는 용어 “및/또는”은 전후에 나열한 구성요소들 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 의미로 사용된다.

이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위하여 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들은 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태에 한정하려는 것은 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 “침윤소화약제”란 물의 침투능력, 분산능력 및 유화능력 등을 증대하기 위하여 물과 혼합하여 사용하는 약제를 말한다. 또한, “침윤수용액”은 침윤소화약제를 물과 혼합한 수용액을 말한다.

본 명세서에서 “일반화재”란 나무, 섬유, 종이, 고무, 플라스틱류와 같은 일반 가연물이 타고 나서 재가 남는 화재를 말한다. 일반화재에 대한 소화기의 적응 화재별 표시는 ‘A’로 표시한다.

본 명세서에서 "유류화재(B급 화재)"란 인화성 액체, 가연성 액체, 석유 그리스, 타르, 오일, 유성도료, 솔벤트, 래커, 알코올 및 인화성 가스와 같은 유류가 타고 나서 재가 남지 않는 화재를 말한다. 유류화재에 대한 소화기의 적응 화재별 표시는 ‘B’로 표시한다.

본 명세서에서 "주방화재(K급 화재)"란 주방에서 동식물유를 취급하는 조리기구에서 일어나는 화재를 말한다. 주방화재에 대한 소화기의 적응 화재별 표시는 ‘K’로 표시한다.

본 발명의 하나의 실시상태는 탄산금속염 5~15 중량%, 요소 1~10 중량%, 응고점 강하제 3~10 중량%, 불소계 계면활성제 0.03~5 중량%, 양쪽성 계면활성제 0.5~10 중량% 및 물 50~90 중량%를 포함하는 침윤소화약제 조성물을 제공한다.

본 발명의 하나의 실시상태에서 상기 조성물은, 표면장력이 33mN/m 미만일 수 있다.

본 발명의 하나의 실시상태에서 상기 조성물은, 19.5℃ 내지 20.5℃의 온도에서 수소이온농도(pH)가 6 내지 9 일 수 있고, 더욱 구체적으로 pH가 7.5 내지 8.5일 수 있다. 본 발명의 조성물은 pH 조절제 없이도 pH가 6 내지 9, 구체적으로 pH가 7.5 내지 8.5 범위일 수 있다.

상기 PH 조절제는 구연산(citric acid: C₆H₈O₇), 말론산(malonic acid: C₃H₄O₄), 말레인산(maleic acid: C₄H₄O₄), 글루콘산(gluconic acid: C₆ H₁₂O₇), 탄닌산(tannic acid: C₇₆H₅₂O₄₆), 옥살산(oxalic acid: C₂H₂O₄), 주석산(taric Acid: C₄H₆O₆), 글루콘산(gluconic acid: C₆H₁₂O₇), 사과산(malic acid: C₄H₆O₅), 젖산(lactic acid: C₃H₆O₃), 아세트산(acetic acid: C₂H₄O₂), 푸마르산(fumaric acid: C₄H₄O₄), 석시닉산(succinic acid: C₄H₆O₄), 아디프산(adipic acid: C₆H₁₀O₄) 및 살리실산(salicylic acid: C₇H₆O₃)으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.

본 발명의 하나의 실시상태에서 상기 조성물은, 0℃ 내지 50℃의 온도에서 용액 분리가 일어나지 않을 수 있다. 또한, 본 발명의 침윤소화약제 조성물을 물과 혼합한 침윤수용액은 0℃ 내지 50℃의 온도에서 용액 분리가 일어나지 않을 수 있다. 만약, 용액 분리가 일어나면 침윤소화약제로 적합하지 않다. 여기에서 “용액 분리현상”은 침전현상, 흐려지는 현상 등의 유사한 현상을 모두 포함한다.

본 발명의 하나의 실시상태에서 상기 탄산금속염은 침윤소화약제 조성물 총 중량을 기준으로 5~15 중량%로 포함될 수 있다. 상기 탄산금속염의 함량이 상기 5 중량%미만이면 침윤소화약제 조성물에 침전물을 발생시키는 문제가 있고, 함량이 15 중량%을 초과하는 경우에는 알칼리성이 강하여 pH 6 내지 9라는 침윤소화약제로서 기준에 적합하지 않아 소화력이 떨어진다. 본 발명은 탄산금속염의 함량이 5~15 중량%이므로 pH 조절제 없이도 pH를 6~9 범위 내로 유지할 수 있는 장점이 있다.

상기 탄산금속염은, 탄산염과 금속이 결합된 물질이라면 특별히 한정되지 않지만, 구체적으로 중탄산칼륨(potassium bicarbonate: KHCO₃₎, 탄산칼륨(potassium carbonate: K₂CO₃), 탄산나트륨(sodium carbonate: Na₂CO₃), 탄산마그네슘(magnesium carbonate: MgCO₃), 탄산코발트(cobalt carbonate: CoCO₃) 및 중탄산나트륨(sodium hydrogen carbonate: NaHCO₃)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있고, 더욱 구체적으로 중탄산칼륨일 수 있다.

상기 탄산금속염은 화재시 열에 의해 분해되어 수소와 이산화탄소를 생성하고, 생성된 이산화탄소는 산소와 결합하여 화원(火源) 주변의 산소 농도를 감소시키는 이온화작용의 효과를 발생시킨다. 또한 양쪽성 계면활성제의 기포를 형성하게 하여 강력한 소화작용과 질식작용을 하게 하는 효과가 있다. 탄산염이 아닌 인산염, 황산염 등이 사용되는 경우 침전물이 형성되는 등의 용액 분리 현상이 발생하여 소화 기능이 떨어질 수 있고, pH 6~9의 범위를 벗어나게 되어 침전소화약제로 부적합할 수 있다.

본 발명의 하나의 실시상태에서 상기 요소는 침윤소화약제 조성물 총 중량을 기준으로 1 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. 요소는 안정제와 응고점 강하 보조제로서의 역할을 할 수 있다. 요소는 발화점 이하로 냉각시키는 것을 돕는다. 만약, 요소 대신 암모니아를 사용하면, 나쁜 냄새를 발생시키므로 좋지 않고, 잔류분에 환경 문제를 일으킬 수 있다. 상기 요소의 함량이 상기 1 중량%보다 적으면 충분한 안정제나 냉각제 효과를 얻기 힘들어서 용액 분리 현상을 발생시키고 응고점 강하효과가 떨어진다. 또한, 요소의 함량이 10 중량% 보다 높으면 타 성분과의 혼화성이 떨어지고, 발포성과 거품의 안정성이 나빠진다.

본 발명의 하나의 실시상태에서 상기 응고점 강하제는 침윤소화약제 조성물 총 중량을 기준으로 3 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. 상기 응고점 강하제의 함량이 상기 3 중량% 미만이면 응고점 강하의 효과가 떨어져서 소화약제를 결빙시키므로 부적합하다. 또한, 응고점 강하제의 함량이 10 중량%를 초과하면 유기물로써 응고점 강하제 자체가 불타는 것이므로 물성 변화를 일으키기도 하고 인화성을 증가시켜서 결국 소화능력의 저하를 초래한다. 본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 상기 응고점 강하제는 에틸렌글리콜(ethylene glycol: HO(CH₂)₂OH), 프로필렌글리콜(propylene Glycol: C₃H₈O₂), 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol: H－[OCH₂CH₂] _n －OH) 또는 글리세린(glycerin: C₃H₅O₃)일 수 있다.

본 발명의 하나의 실시상태에서 상기 불소계 계면활성제는 침윤소화약제 조성물 총 중량을 기준으로 0.03~5 중량% 로 포함될 수 있다. 상기 불소계 계면활성제의 함량이 상기 0.03 중량% 미만이면 표면장력을 낮추는 효과가 미미하며, 5중량%를 초과하면 함량 증가에 따른 표면장력을 낮추는 효과 증가가 없고, 계면활성제가 용해되지 않고 부유물이 발생하는 문제점이 있으며, 가격이 고가이므로 경제적으로도 바람직하지 않다.

본 발명의 하나의 실시상태에서 상기 불소계 계면활성제는 퍼플루오로알킬기를 포함하는 탄화수소계 계면활성제일 수 있고, 더욱 구체적으로 퍼플루오로알킬기를 포함하는 탄화수소계 계면활성제일 수 있으며, 더욱더 구체적으로는 퍼플루오로알킬기를 포함하는 양쪽성 탄화수소계 계면활성제일 수 있다. 예를 들면, 퍼플루오로알킬베타인, 퍼플루오로알킬카르복시베타인 또는 퍼플루오로알킬설포베타인을 포함하는 양쪽성 이온계 불소 계면활성제; 퍼플루오로알킬카르복시산염, 퍼플루오로알킬황산염, 퍼플루오로알킬 포스페이트 또는 퍼플루오로알킬인산염을 포함하는 음이온계 불소 계면활성제; 퍼플루오로알킬아민염, 퍼플루오로알킬 트리에틸암모늄염 또는 퍼플루오로알킬4급암모늄염을 포함하는 양이온계 불소 계면활성제; 및 퍼플루오로알킬폴리옥시에틸렌 또는 퍼플루오로알킬에스테르와 같은 비이온계 불소 계면활성제 등을 들 수 있으며, 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용될 수 있다.

상기 불소계 계면활성제는 수용액의 표면장력을 떨어뜨려 수용액의 퍼짐성을 향상시키는 역할하는 것으로, 발포한 거품이 액체 연료상에서 깨지지 않도록 보존하는 기능을 한다. 즉, 화염에 기포가 터지지 않게 하여 소화능력을 높이는 역할을 한다.

상기 불소계 계면활성제는 소화약제 조성물의 표면장력을 33mN/m 미만으로 낮추어 소화약제 조성물이 심부 화재와 같이 연소되는 물질의 심부에까지 용이하게 침투하도록 함으로써 심부 화재를 효과적으로 소화시킬 수 있도록 하는 기능을 한다.

본 발명의 하나의 실시상태에서 상기 양쪽성(amphoteric) 계면활성제는 침윤소화약제 조성물 총 중량을 기준으로 0.5~10 중량%로 포함될 수 있다. 상기 양쪽성 계면활성제의 함량이 상기 0.5 중량% 미만이면 표면장력을 낮추는 효과가 미미하며, 10 중량% 이상이면 계면활성제가 용해되지 않고 부유물이 발생하는 문제점이 있다.

상기 양쪽성 계면활성제는 구체적으로 비불소계 양쪽성 계면활성제일 수 있고, 하나 이상의 C₈~C₂₂의 지방족 치환기를 함유하고, 상기 지방족 치환기는 카르복시기, 설포네이트기, 또는 설페이트기와 같은 음이온성 수용성기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 라우라미도프로필베타인(lauramidopropyl betaine), 코카미도프로필베타인(cocamidopropyl betaine), 메도우폼아미도프로필베타인(meadowfoam amidopropyl betaine), 코코디메틸카르복시메틸베타인(coco dimethyl carboxymethyl betaine), 라우릴디메틸카르복시메틸베타인(lauryl dimethyl carboxymethyl betaine), 라우릴디메틸카르복시에틸베타인(lauryl dimethyl carboxyethyl betaine), 세틸디메틸카르복시메틸베타인(cetyl dimethyl carboxymethyl betaine), 라우릴-비스-(2-히드록시에틸)카르복시메틸베타인(lauryl bis-(2-hydroxyethyl)-carboxyethyl betaine), 올레일디메틸감마카르복시프로필베타인(oleyl dimethyl gamma-carboxypropyl betaine), 라우릴-비스-(2-히드록시프로필)-카르복시에틸베타인(lauryl bis-(2-hydroxypropyl)-carboxyethyl betaine), 코코아미도디소듐3-히드록시프로필포스포베타인(cocoamido disodium 3- hydroxypropyl phosphobetaine), 라우릭미리스틱아미도디소듐3-히드록시프로필 포스포베타인(lauric myristic amido disodium 3-hydroxypropyl phosphobetaine), 라우릭미리스틱아미도글리세릴포스포베타인(lauric myristic amido glyceryl phosphobetaine), 라우릭미리스틱아미도카르복시디소듐3-히드록시프로필포스포베타인(lauric myristic amido carboxy disodium 3-hydroxypropyl phosphobetaine), 소듐코코일사르코시네이트(sodium cocoyl sarcosinate), 소듐코캄포아세테이트(sodium cocoamphoacetate), 디소듐코캄포디아세테이트(disodium cocoamphoacetate), 암모늄코코일사르코시네이트(ammonium cocoyl sarcosinate), 소듐코코암포프로피오네이트(sodium cocoamphopropionate), 코코아미도디메틸프로필술테인(coco amido dimethylpropyl sultaine), 스테아릴아미도디메틸프로필술테인(stearyl-amido dimethylpropyl sultaine), 라우릴아미도-비스-(2-히드록시에틸)프로필술테인(laurylamido-bis-(2-hydroxyethyl) propylsultaine), 코코아미도프로필모노소듐포스피타인(coco amido propyl monosodium phosphitaine) 및 라우릭미리스틸아미도프로필모노소듐포스피타인(lauric myristic amido propyl monosodium phosphitaine)으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다. 구체적으로, 라우라미도프로필베타인이 효과가 더 좋다.

상기 양쪽성 계면활성제는 기포제로서 역할을 하여 표면장력을 낮추는 효과가 있고, 불소계 계면활성제는 양쪽성 계면활성제가 형성하는 기포와 탄산금속염이 형성하는 기포를 터지지 않게 하는 역할을 한다. 따라서, 양쪽성 계면활성제, 특히 비불소계 양쪽성 계면활성제와 불소계 계면활성제가 서로 상호작용을 하여 소화력을 높이는 효과를 내므로, 침윤소화약제의 소화 성능 기준인 A급 화재와 B급 화재뿐만 아니라 K급 화재까지 소화되도록 한다. 따라서, 양쪽성 계면활성제와 불소계 계면활성제 중 어느 하나만 포함된 경우에는 소화 성능이 떨어져서 B급 화재와 K급 화재에서의 소화 성능이 떨어질 수 있다. 또한, 불소계 계면활성제를 포함하지 않고, 양쪽성 계면활성제와 양이온성 계면활성제를 포함하는 경우에도 소화 성능이 떨어져서 B급 화재와 K급 화재에서의 소화 성능이 떨어질 수 있다.

상기 물은 그 자체로서 소화기능을 가지면서 다른 성분들을 용해시키는 용매로서의 기능을 갖는다. 상기 물은 특별히 제한되지 않으며, 이는 정제된 것, 및/또는 정제되지 않은 것을 포함한다. 상기 물은 예를 들어 수돗물, 지하수, 증류수 및/또는 정제수 등으로부터 선택될 수 있다. 이러한 물은 본 발명의 따른 소화약제 조성물 전체 중량 기준으로 50~90 중량%로 포함될 수 있다.

본 발명의 하나의 실시상태에서 상기 조성물은, 첨가제 0.03~2 중량%를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는, 구체적으로 유기용매일 수 있고, 더욱 구체적으로, 메탄올(methanol: CH₃OH), 에탄올(ethanol: C₂H₆O), 이소프로필알코올(isopropyl alcohol: C₃H₈O), 메틸에틸케톤(methylethylketone: C₄H₈O), 포름아미드(formamide: CH₃NO), 메틸 포름아미드(methylformamide: C₂H₅NO), 아세트아미드(acetamide: C₂H₅NO), N-메틸아세트아미드(N-methylacetamide: C₃H₇NO), 디메틸아세트아미드(dimethylacetamide: C₄H₉NO), 메틸셀로솔브(methyl cellosolve: C₃H₈O₂), 에틸셀로솔브(ethyl cellosolve: C₄H₁₀O₂), 부틸셀로솔브(butyl cellosolve: C₆H₁₄O₂), 디에틸렌글리콜모노부틸에테르(diethylene glycol monobutyl ether: C₈H₁₈O₃), 디에틸렌글리콜모노에틸에테르(diethylene glycol monoethyl ether: C₆H₁₄O₃). 탄산에틸렌(Ethylene carbonate: C₃H₄O₃), 탄산프로필렌(propylene carbonate: C₄H₆O₃), 디메틸설폭사이드(dimethyl sulfoxide: C₂H₆OS) 및 아세토니트릴(acetonitrile: C₂H₃N)로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다. 상기 첨가제는 더욱 구체적으로 에탄올, 메틸에틸케톤 및 이소프로필알콜을 함께 포함할 수 있다.

상기 유기용매 첨가제는 표면장력을 낮추는 기능을 향상시키는 역할을 하고, 불소계 계면활성제가 조성물에 잘 혼화되게 하는 역할을 하여 화염에 기포가 터지지 않도록 돕고, 소화기능을 향상시킨다.

또한, 본 발명에 따른 침윤소화약제는 상기 성분들 이외에 첨가제를 더 포함할 수 있다. 이러한 첨가제는 소화 성능 및 분산 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 기포와 기포 간의 응집력을 강화시켜 기포층이 깨지거나 흐르는 것을 방지하여 소화성능을 개선할 수 있다.

본 발명에 따른 침윤소화약제 조성물은 A급 화재(일반 화재), B급 화재(유류 화재)는 물론 K급 화재(주방 화재)에도 적용될 수 있다.

본 발명에 따른 침윤소화약제 조성물은 화재 진화 시 수소를 발생시켜 산소를 흡수하고, 화염에 강한 기포를 지속적으로 발생시켜 화염원의 산소를 차단하여 강력한 소화능력을 발휘한다. 또한 소화 후엔 질소, 인산, 칼륨으로 변하여 인체에 무해하고 토양을 오염시키지 않아 친환경적이다.

이하 실시예, 비교예 및 실험예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

21℃의 물 78.9 중량%에 중탄산칼륨 10.9 중량%, 요소 4.0 중량%, 에틸렌글리콜 4.0 중량%, 라우라미도프로필베타인 2 중량%, 퍼플루오로알킬베타인 0.1 중량%, 에탄올 0.14 중량%, 메틸에틸케톤 0.03 중량% 및 이소프로필알콜 0.03 중량%를 180rpm의 교반 속도로 용해하여 총 340ml의 침윤소화약제 조성물을 제조하였다.

[실시예 2]

21℃의 물 82.5 중량%에 중탄산칼륨 5 중량%, 요소 4.0 중량%, 에틸렌글리콜 4.0 중량%, 라우라미도프로필베타인 3 중량%, 퍼플루오로알킬베타인 0.5 중량%, 에탄올 0.7 중량%, 메틸에틸케톤 0.15 중량% 및 이소프로필알콜 0.15 중량%를 180rpm의 교반 속도로 용해하여 총 340ml의 침윤소화약제 조성물을 제조하였다.

[비교예 1]

21℃의 물 82.9 중량%에 중탄산칼륨 12.0 중량%, 요소 2.0 중량%, 에틸렌글리콜 3.0 중량%, 코카미도프로필베타인 0.1 중량%를 180rpm의 교반 속도로 용해하여 총 340ml의 침윤소화약제 조성물을 제조하였다.

[비교예 2]

21℃의 물 84.0 중량%에 중탄산칼륨 5 중량%, 요소 5.0 중량%, 에틸렌글리콜 3.0 중량%, 코카미도프로필베타인 3.0 중량%를 180rpm의 교반 속도로 용해하여 총 340ml의 침윤소화약제 조성물을 제조하였다.

[비교예 3]

21℃의 물 77.0 중량%에 중탄산칼륨 12.0 중량%, 요소 8.0 중량%, 에틸렌글리콜 2.0 중량%, 라우라미도프로필베타인 1.0 중량%를 180rpm의 교반 속도로 용해하여 총 340ml의 침윤소화약제 조성물을 제조하였다.

[비교예 4]

21℃의 물 80.0 중량%에 중탄산칼륨 10.0 중량%, 4급 암모늄 4.0 중량%, 에틸렌글리콜 4.0 중량%, 라우라미도프로필베타인 2.0 중량%를 180rpm의 교반 속도로 용해하여 총 340ml의 침윤소화약제 조성물을 제조하였다.

[비교예 5]

21℃의 물 84.0 중량%에 중탄산칼륨 1.0 중량%, 염화나트륨 2.0 중량%, 에틸렌글리콜 8.0 중량%, 라우라미도프로필베타인 4.0 중량%, 에틸셀루로스 1.0 중량%를 180rpm의 교반 속도로 용해하여 총 340ml의 침윤소화약제 조성물을 제조하였다.

[비교예 6]

21℃의 물 76.7 중량%에 중탄산칼륨 10.0 중량%, 염화나트륨 4.0 중량%, 에틸렌글리콜 2.0 중량%, 라우라미도프로필베타인 2.0 중량%, 퍼플루오로알킬베타인 0.1 중량%, 에탄올 0.14 중량%, 메틸에틸케톤 0.03 중량% 및 이소프로필알콜 0.03 중량%를 180rpm의 교반 속도로 용해하여 총 340ml의 침윤소화약제 조성물을 제조하였다.

[비교예 7]

21℃의 물 81.7 중량%에 중탄산칼륨 10.0 중량%, 염화나트륨 4.0 중량%, 에틸렌글리콜 4.0 중량%, 퍼플루오로알킬베타인 0.1 중량%, 에탄올 0.14 중량%, 메틸에틸케톤 0.03 중량% 및 이소프로필알콜 0.03 중량%를 180rpm의 교반 속도로 용해하여 총 340ml의 침윤소화약제 조성물을 제조하였다.

[비교예 8]

21℃의 물 80.0 중량%에 중탄산칼륨 10.0 중량%, 염화나트륨 4.0 중량%, 에틸렌글리콜 4.0 중량%, 라우라미도프로필베타인 2.0 중량%를 180rpm의 교반 속도로 용해하여 총 340ml의 침윤소화약제 조성물을 제조하였다.

[비교예 9]

21℃의 물 85.7 중량%에 중탄산칼륨 4.0 중량%, 염화나트륨 4.0 중량%, 에틸렌글리콜 4.0 중량%, 라우라미도프로필베타인 2.0 중량%, 퍼플루오로알킬베타인 0.1 중량%, 에탄올 0.14 중량%, 메틸에틸케톤 0.03 중량% 및 이소프로필알콜 0.03 중량%를 180rpm의 교반 속도로 용해하여 총 340ml의 침윤소화약제 조성물을 제조하였다.

[실험예 1] 소화 시험

에어로졸 소화용구를 사용하여 소화시험을 실시하였다. “에어로졸 소화용구”란 소방 승인 기준 중 하나인「소화기의 형식승인 및 제품검사의 기술기준」에서 규정하는 소화능력단위가 1미만이고, 소화약제의 중량이 0.7kg 미만이며, 소화용구에 충전하는 소화약제 용기 내 충전압력은 (35 ± 0.5) ℃에서 0.8 ㎫(8 ㎏/㎠) 이하인 소화용구이다. “소화용구”란 소화약제가 충전되어 소화용으로 사용하는 소화기구를 말한다.

캔에 실시예 1 내지 2 와 비교예 1 내지 9의 조성물을 8 ㎏/㎠로 충전한 후 고온(35℃)과 저온(-5℃)로 고정한 후 하기 5가지 유형으로 2회씩 소화 시험을 실시한 값을 하기 표 1에 나타내었다.

1. 휴지통의 화재 시험

안지름 28 ㎝, 높이 30 ㎝의 철제원통 휴지통의 중앙부에 안지름 2.8 ㎝의 원통을 넣고 그 주위에 신문지(세로 약 54 ㎝, 가로 약 79cm의 보통종이 1/4의 크기로 한다.) 40매 (중량 약 240 g)를 1매마다 공같이 뭉쳐서 균등하게 걸쳐 쌓는다. 0.3 g의 탈지면을 KSM1658(메틸알콜(메탄올))에 적합한 메틸알콜에 담근 후 원통안에 넣고 불을 붙인 다음 즉시 원통을 뽑아내고 3분간 연소시킨 후 소화시험을 한 경우 잔염이 없어야 하며, 2분 이내에 다시 불타지 아니하여야 한다. 상기 기준에 적합한 경우 소화로 판정하였다.

2. 석유난로의 화재

가로 70 ㎝, 세로 40 ㎝, 높이 2 ㎝의 화재모형 중심에 가로 40 ㎝, 세로 20 ㎝, 높이 50 ㎝의 철제상자를 설치하고, 화재모형에 KSM 2613(등유) 1호에 적합한 등유 1 L 와 노말헵탄 100 mL를 넣고 불을 붙인 다음 1분간 연소시킨 후 소화시험을 한 경우 잔염이 없어야 하며, 1분 이내에 다시 불타지 아니하여야 한다. 상기 기준에 적합한 경우 소화로 판정하였다.

3. 커튼화재

폭 190 ㎝, 높이 175 ㎝의 두터운 커튼(아크릴 100 %, (50 ± 2) ℃의 온도에서 24시간 정치한 후의 무게가 약 1.35 ㎏의 것)중앙부를 묶은 상태로 천정에서 50 ㎝ 아래에 커튼 상부가 오도록 설치하고 가로 50 ㎝, 세로 10 ㎝, 높이 5 ㎝의 화재모형에 물 500 mL 및 노말헵탄 25 mL를 넣고 불을 붙인 다음 50초간 연소시킨 후 소화시험을 한 경우 잔염이 없어야 하며, 2분 이내에 다시 불타지 아니하여야 한다. 상기 기준에 적합한 경우 소화로 판정하였다.

4. 방석화재

일변의 길이가 100 ㎝의 정방형으로 두께가 10 ㎝의 우레탄폼(중량 약 1.3 ㎏)의 중앙부에 헥사메틸렌테트라민(중량 0.15 g, 지름 6.4 ㎜, 두께 4.3 ㎜의 것)으로 불을 붙인 다음 90초간 연소시킨 후 소화시험을 한 경우 잔염이 없어야 하며, 2분 이내에 다시 불타지 아니하여야 한다. 상기 기준에 적합한 경우 소화로 판정하였다.

5. 튀김냄비의 화재

지름 30 ㎝, 높이 5 ㎝의 튀김냄비에 700 mL의 대두유(발화점이 섭씨360 ℃ 이상 370 ℃까지의 범위로 한다)를 넣고 가스레인지로 400 ℃까지 가열한 후 가스레인지의 불을 끄고 소화시험을 한 경우 잔염이 없어야 하며, 1분 이내에 다시 불타지 아니하여야 한다. 상기 기준에 적합한 경우 소화로 판정하였다.

[실험예 2] pH 측정

실시예 1 내지 2와 비교예 1 내지 9의 조성물의 pH 측정을 실시하여 하기 표 1에 나타내었다.

[실험예 3] 표면장력 측정

실시예 1 내지 2와 비교예 1 내지 9의 조성물의 표면장력을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.

[실험예 4] 응고점 측정

실시예 1 내지 2와 비교예 1 내지 9의 조성물을 -5℃의 온도에서 240시간 관찰하여 응고되는지 여부를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.

[실험예 5] 용액분리 측정

상시예 1 내지 2와 비교예 1 내지 9의 조성물을 80℃의 온도에서 240시간 관찰하여 용액분리현상이 나타나는지를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. 침전물이 발생하거나, 흐려지는 경우에도 용액분리로 판정하였다.

실험예

실시예 1

실시예 2

비교예 1

비교예 2

비교예 3

비교예 4

비교예 5

비교예 6

비교예 7

비교예 8

비교예 9

실험예 1
(소화 시험)

휴지통화재

소화

석유난로화재

소화

소화 안됨

소화

소화 안됨

소화

소화안됨

커튼

소화

방석

소화

튀김냄비

소화

소화 안됨

소화

소화 안됨

겨우 소화됨

소화

소화안됨

겨우꺼짐

소화안됨

실험예 2

pH

8.1

7.3

8.1

8.9

8.2

8.1

8.4

8.1

7.4

실험예 3

표면장력
(dyne/cm²)

26

22

33

36

33

29

28

26

30

36

28

실험예 4

응고

결빙

실험예 5

용액분리현상

없음

심함

분리

없음

상기 표 1을 살펴보면, 실시예 1의 경우 일반화재, 유류화재 및 주방 화재에도 소화성능이 우수한 것을 확인할 수 있다.

실시예 2의 경우 일반화재, 유류화재 및 주방화재에도 소화성능이 우수한 것을 확인할 수 있다.

비교예 1의 경우에는 불소계 계면활성제를 포함하지 않고 양쪽성 계면활성제를 적게 포함하여서 표면장력이 나쁘고, 석유난로 화재모형과 튀김냄비 화재모형에서 소화가 되지 않았다. 또한, 표면장력도 33 dyne/cm²이어서 33 dyne/cm²미만이라는 침윤소화약제의 기준에 도달하지 못하였다.

비교예 2의 경우 고온 80℃에서 용액 분리현상이 심하게 발생하였고, 불소계 계면활성제를 포함하지 않아 표면장력이 36dyne/cm²이어서 침윤소화약제의 기준에 도달하지 못하였다.

비교예 3의 경우 조성물에 응고점 강하제의 양이 적고 요소의 양이 많이 포함되어 있어 요소의 냉각작용이 일어나 -5℃에서 결빙이 되었다. 또한, 불소계 계면활성제를 포함하지 않고 양쪽성 계면활성제를 적게 포함하여서 튀김냄비 화재모형에서 소화가 되지 않았고 표면장력도 33 dyne/cm²이어서 침윤소화약제의 기준에 도달하지 못하였다.

비교예 4의 경우 조성물에 불소계 계면활성제를 포함하지 않고, 양이온성 계면활성제인 4급 암모늄을 포함하여 석유난로 화재모형 또는 튀김냄비 화재모형에서는 소화가 되지 않았고, 요소를 포함하지 않아 용액 분리현상이 발생하였다.

비교예 5의 경우 조성물에 요소가 없고, 중탄산칼륨의 양이 매우 적고, 불소계 계면활성제를 포함하지 않아서 석유난로 화재모형에서 소화가 되지 않았고, 튀김냄비 화재 모형의 경우 겨우 소화할 수 있었다. 또한 요소 대신 염화나트륨과 에틸셀룰로오스를 포함하여 용액 분리현상이 발생하였다.

비교예 6의 경우 에틸렌글리콜 양이 적으면, -5℃에서 결빙이 됨을 확인할 수 있다.

비교예 7의 경우 양쪽성 계면활성제를 포함하지 않았고, 거품 형성이 잘 되지 않아서 소화력이 떨어지므로, 석유난로 화재모형과 튀김냄비 화재 모형에서 소화가 되지 않았고, 용액 분리현상이 발생하였다.

비교예 8의 경우, 불소계 계면활성제와 첨가제를 포함하지 않았고, 석유난로 화재모형에서 소화가 되지 않았고, 튀김냄비 화재 모형에서도 겨우 소화됨을 확인할 수 있었다. 또한 표면 장력이 높아지고, 거품이 쉽게 터지는 현상이 발생하여 표면장력도 36 dyne/cm²로 측정되었으므로 침윤소화약제의 기준에 도달하지 못하였다.

비교예 9의 경우, 탄산금속염의 함량을 적게 포함하였고, 거품 형성이 적고, 수소발생량이 적어서 산소차단이 안되는 것으로 확인되었으며, 석유난로 화재모형과 튀김냄비 화재 모형에서 소화가 되지 않았다.

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims

탄산금속염 5~10.9 중량%;
요소 1~10 중량%;
응고점 강하제 3~10 중량%;
불소계 계면활성제 0.03~5 중량%;
양쪽성(amphoteric) 계면활성제 0.5~10 중량%; 및
물 76.7~90 중량%를 포함하는 침윤소화약제 조성물이고,
상기 조성물은,
19.5℃ 내지 20.5℃의 온도에서 pH가 6 내지 9 범위이며,
0℃ 내지 50℃의 온도에서 용액 분리가 일어나지 않고,
상기 양쪽성 계면활성제는,
라우라미도프로필베타인, 메도우폼아미도프로필베타인, 코코디메틸카르복시메틸베타인, 세틸디메틸카르복시메틸베타인, 올레일디메틸감마카르복시프로필베타인, 코코아미도디소듐3-히드록시프로필포스포베타인, 라우릭미리스틱아미도디소듐3-히드록시프로필 포스포베타인, 라우릭미리스틱아미도글리세릴포스포베타인, 라우릭미리스틱아미도카르복시디소듐3-히드록시프로필포스포베타인, 소듐코코일사르코시네이트, 소듐코캄포아세테이트, 디소듐코캄포디아세테이트, 암모늄코코일사르코시네이트, 소듐코코암포프로피오네이트, 코코아미도디메틸프로필술테인, 스테아릴아미도디메틸프로필술테인, 라우릴아미도-비스-(2-히드록시에틸)프로필술테인, 코코아미도프로필모노소듐포스피타인 및 라우릭미리스틱아미도프로필모노소듐포스피타인으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 침윤소화약제 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 조성물은,
표면장력이 33mN/m 미만인 것을 특징으로 하는 침윤소화약제 조성물.
삭제
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 불소계 계면활성제는,
퍼플루오로알킬기를 포함하는 탄화수소계 계면활성제인 것을 특징으로 하는 침윤소화약제 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 불소계 계면활성제는,
퍼플루오로알킬베타인, 퍼플루오로알킬카르복시베타인, 퍼플루오로알킬설포베타인, 퍼플루오로알킬카르복시산염, 퍼플루오로알킬황산염, 퍼플루오로알킬 포스페이트, 퍼플루오로알킬인산염, 퍼플루오로알킬아민염, 퍼플루오로알킬 트리에틸암모늄염, 퍼플루오로알킬4급암모늄염, 퍼플루오로알킬폴리옥시에틸렌 및 퍼플루오로알킬에스테르로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 침윤소화약제 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 탄산금속염은,
중탄산칼륨, 탄산칼륨, 탄산나트륨, 탄산마그네슘, 탄산코발트 및 중탄산나트륨으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 침윤소화약제 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 응고점 강하제는,
에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜 또는 글리세린인 것을 특징으로 하는 침윤소화약제 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 조성물은,
첨가제 0.03~2 중량%를 더 포함하고,
상기 첨가제는,
메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 메틸에틸케톤, 포름아미드, 메틸 포름아미드, 아세트아미드, 메틸아세트아미드, 디메틸아세트아미드, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르. 탄산에틸렌, 탄산프로필렌, 디메틸설폭사이드 및 아세토니트릴로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 침윤소화약제 조성물.
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