KR102123659B1 - 소화용 마이크로 캡슐을 포함하는 소화용 시트 - Google Patents

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이상섭
김종상
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한국소방산업기술원
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Abstract

본 발명은 코어-쉘 구조로, 코어인 소화약제가 80 내지 97 중량%로 함유되고, 상기 코어를 둘러싸는 쉘이 형성된 마이크로 캡슐 및 고분자 조성물을 포함하는 소화용 마이크로 캡슐을 포함하는 소화용 시트를 제공한다.
본 발명에 따른 소화용 마이크로 캡슐을 포함하는 소화용 시트는 소화용 마이크로 캡슐을 온전히 보호하면서도 화재시 소화용 마이크로 캡슐을 짧은 시간안에 일제히 터트릴 수 있으며, 두께에 따라 시트, 패드 또는 필름의 형태로 제조하여 전기차단기와 같이 화재 위험성이 항상 존재하는 곳에 시트 또는 패드의 형태로 부착시키거나, 또는, 원통형 이차 전지 및 전자 담배와 같이 매우 극소한 공간에 필름의 형태로 삽입하여 화재를 진압할 수 있는 다양한 극소 공간에 소화용 마이크로 캡슐을 적용시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

소화용 마이크로 캡슐을 포함하는 소화용 시트{Fire extinguishing sheet comprising a microcapsule for fire extinguishing}
본 발명은 소화용 마이크로 캡슐을 포함하는 소화용 시트에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 코어에 소화 약제를 포함하는 캡슐과 이를 포함하는 고분자 조성물로 구성된 소화용 마이크로 캡슐을 포함하는 소화용 시트에 관한 것이다.
캡슐화(encapsulation)는 액체, 고체 또는 가스를 코어(core)로 하고, 코어의 외부를 감싸는 쉘(shell)을 형성하는 물리-화학적 과정이며, 코어-쉘 구조에서 쉘은 캡슐화된 코어가 외부 환경과 상호 작용하는 것을 방지한다.
이러한 캡슐화 공정은 다양한 물질의 기능을 확장하는 데 널리 사용되고 있다. 캡슐화를 시키는 주요 목적은 캡슐화된 코어의 제어된 외부 방출이다. 일반적으로, 저장 및 가공 단계에서 캡슐화된 코어는 외부와의 완벽한 분리가 필요하다.
캡슐화에 따른 코어의 외부 방출은 사용 용도에 따라 다를 수 있다. 일례로, 쉘에서 방출되는 코어의 제어된 외부 방출을 이용하기 위해, 약물, 살충제, 향료 및 미네랄 비료 등의 코어를 캡슐화하여 사용할 수 있다.
이러한 캡슐화의 다양한 용도 가운데 코어를 소화(消火) 약제로 포함하여 화재 시 쉘이 파괴됨으로써 소화 약제가 외부로 방출되어 화재를 진압하는 다양한 기술이 개발되고 있다.
소화용 마이크로 캡슐은 소화 약제를 코어로 하고, 쉘 내부로 캡슐화한 것으로 화재가 발생하면 좁은 온도 범위에서 짧은 시간 내에 소화 약제가 쉘을 이탈하는 탈캡슐화(캡슐화 해제, Decapsulation)가 이루어져 화재 진압을 신속히 시킬 수 있으며, 화재 진압의 효율을 증대시킬 수 있다.
하지만, 소화용 마이크로 캡슐은 외부 환경에 영향을 많이 받으며, 외력 또는환경에 의해 쉘이 파괴되어 코어인 소화 약제가 외부로 방출되면 화재시 소화가 필요한 순간에 소화 약제의 양이 적어 소화에 필요한 소화 약제의 농도를 충족시키지 못하는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 소화용 마이크로 캡슐을 온전히 보호하면서도 화재시 소화용 마이크로 캡슐을 짧은 시간안에 일제히 터트릴 수 있으며, 전기차단기와 같이 화재 위험성이 항상 존재하는 곳, 또는, 원통형 이차 전지 및 전자 담배와 같이 매우 극소한 공간에도 소화용 마이크로 캡슐을 적용시킬 수 있는 방법에 대한 연구가 절실한 실정이다.
한국공개특허공보 2018-0039834(2018.04.19)
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 본 발명의 목적은 소화용 마이크로 캡슐을 온전히 보호하면서도 화재시 소화용 마이크로 캡슐을 짧은 시간안에 일제히 터트릴 수 있으며, 전기차단기와 같이 화재 위험성이 항상 존재하는 곳, 또는, 원통형 이차 전지 및 전자 담배와 같이 매우 극소한 공간에도 소화용 마이크로 캡슐을 적용시킬 수 있는 소화용 마이크로 캡슐을 포함하는 소화용 시트를 제공하고자 하는 것이다.
상기한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명은, 코어-쉘 구조로, 상기 코어를 둘러싸는 쉘이 형성된 마이크로 캡슐; 및 상기 마이크로 캡슐이 분산되는 고분자 조성물;을 포함하고, 상기 코어는 상온에서 액상으로 존재하되 100~300℃의 온도에서 기상으로 상변화하는 소화 약제가 80 내지 97 중량% 함유되고, 상기 쉘은 고분자 수지, 침전제 및 응고제를 함유하고 50~2000nm 두께로 코어를 둘러싸도록 형성되고, 상기 고분자 조성물은 표면에 부착 가능하도록 접착 성분이 함유되되, 상기 고분자 조성물은 폴리 프로필렌, (메타) 아크릴 폴리머, (메타) 아크릴계 모노머, 2-에틸 헥실 아크릴레이트(2eha), 부틸 아크릴레이트, 이소 옥틸 아크릴레이트, 셀룰로오즈, 폴리 비스페놀 A탄산, (메타) 에폭시 폴리머, 에폭시 모노머, Poly(ethylene-co-propylene-co-5-methylene-2-norbornene), 4,4'-아이소프로필리덴디페놀, 비닐 클로라이드, 비닐리덴 클로라이드, 테트라플루오로에틸렌, 비닐 C1~C10알킬레이트(CH2CH-OC(O)R, R은 C1~C10알킬), 비닐 C1~C10 알킬에터, 비닐피롤리돈, 비닐카바졸, 아크릴산, 아크릴로나이트릴, 아크릴아마이드, C1~C10알킬 아크릴레이트, 메타크릴산, 메타크릴로나이트릴, 메타크릴아마이드, C1~C10 알킬 메타크릴레이트 및 실리콘 고무로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이고, 상기 소화 약제는 1,1,1,2,2-Pentafluoroethane (CF3CF2H, HFC-125), 1,1,1,2,3,3,3-Heptafluoropropane(CF3CHFCF3), Chlorotetrafluoroethane(CHClFCF3), 불소화합물계 케톤 화합물, dodecafluoro-2-methylpentan-3-one(FK-5-1-12, CF3CF2C(O)CF(CF3)2)), 1-chloro-1,2,2,2-tetrafluoroethane(C2HClF4), 2-chloro-1,1,1,2-tetrafluoroethane(CHClFCF3, HCFC-124), 데카플루오로시클로헥사논(퍼플루오로 시클로헥사논), CF3CF2C(O)CF(CF3)2(-1,1,1,2,4,4,5,5,5-노나플루오로-2-트리플루오로메틸-부탄-3온), (CF3)2CFC(O)CF(CF3)2(-1,1,1,2,4,5,5,5,6,6,6,-옥타플루오로-2,4,-비스(트리플루오로메틸)펜탄-3-온), CF3CF2C(O)CF2CF2CF3, CF3C(O)CF(CF3)2, 1,1,1,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8,-헥사도데카플루오로옥탄-2-온(CF3CF2CF2CF2CF2CF2C(O)CF3), 1,1,1,3,4,4,4,-헵타플루오로-3-트리플루오로메틸부탄-2-온(CF3C(O)CF(CF3)2), 1,1,1,2,4,4,5,5,-옥타플루오로-2-트리플루오로메틸펜탄-3-온(HCF2CF2C(O)CF(CF3)2), 1,1,1,2,4,4,5,5,6,6,6,-운데카플루오로-2-트리플루오로메틸헥산-3-온(CF3CF2CF2C(O)CF(CF3)2), 1-클로로-,1,1,3,4,4,4-헥사플루오로-3-트리플루오로메틸-부탄-2-온((CF3)2CFC(O)CF2CL), 1,1,1,2,2,4,4,5,5,6,6,6-도데카플루오로헥산-3-온(CF3CF2C(O)CF2CF2CF3), 1,1,1,5,5,5,-헥사플루오로펜탄-2-4-디온(CF3C(O)CH2C(O)CF3), 1,1,1,2,5,6,6,6-옥타플루오로-2,5-비스(트리플루오로메틸)헥산-3,4-디온((CF3)2CFC(O)C(O)C(O)CF(CF3)2), 1,1,1,2,2,3,3,5,5,6,6,7,7,7,-테트라데카플루오로헵탄-4-온(CF3CF2CF2C(O)CF2CF2CF3), 1,1,1,3,3,4,4,4-옥타플루오로부탈-2-온(CF3C(O)CF2CF3), 1,1,2,2,4,5,5,5-옥타플루오로-1-트리플루오로메톡시-4-트리플루오로메틸펜탄-3-온(CF3OCF2CF2C(O)CF(CF3)2) 및 1,1,1,2,4,4,5,5,6,6,7,7,7,-트리데카플루오로-2-트리플루오로메틸헵탄-3-온(CF3CF2CF2CF2C(O)CF(CF3)2)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 한다.
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또한, 상기 쉘은 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리카보네이트 수지, 아미노알데히드 수지, 멜라민 수지, 폴리스티렌 수지, 스티렌-아크릴레이트 공중 합체 수지, 스티렌-메타크릴레이트 공중합체 수지, 젤라틴 또는 그 유도체, 폴리비닐알코올, 페놀포름알데이드 수지, 레소시놀 포름알데히드 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 수지로 형성된 것을 특징으로 한다.
삭제
상기 침전제는 아세트산 칼륨, 시트르산 나트륨, 염화나트륨, 염화 암모늄, 요오드화 나트륨, 요오드화 칼륨, 황산구리, 티오시 안산 나트륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 침전제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
삭제
상기 응고제는 수산화 아연 및 수산화철로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 응고제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 소화용 마이크로 캡슐을 포함하는 소화용 시트는 소화용 마이크로 캡슐을 온전히 보호하면서도 화재시 소화용 마이크로 캡슐을 짧은 시간안에 일제히 터트릴 수 있으며, 두께에 따라 시트, 패드 또는 필름의 형태로 제조하여 전기차단기와 같이 화재 위험성이 항상 존재하는 곳에 시트 또는 패드의 형태로 부착시키거나, 또는, 원통형 이차 전지 및 전자 담배와 같이 매우 극소한 공간에 필름의 형태로 삽입하여 화재를 진압할 수 있는 다양한 극소 공간에 소화용 마이크로 캡슐을 적용시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 (a) 소화용 마이크로 캡슐 및 (b) 특정온도 이상에서 파괴된 소화용 마이크로 캡슐을 촬영한 SEM 이미지이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 통해 상세히 설명하기에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 밝혀둔다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하에서는 본 발명의 소화용 마이크로 캡슐, 이의 제조방법 및 이를 이용한 소화 장치에 관하여 보다 상세히 설명하고자 한다.
본 발명은 코어-쉘 구조로, 코어인 소화약제가 80 내지 97 중량%로 함유되고, 상기 코어를 둘러싸는 쉘이 형성된 마이크로 캡슐 및 고분자 조성물을 포함하고, 상기 고분자 조성물은 폴리 프로필렌, (메타) 아크릴 폴리머, (메타) 아크릴계 모노머, 2-에틸 헥실 아크릴레이트(2eha), 부틸 아크릴레이트, 이소 옥틸 아크릴레이트, 셀룰로오즈, 폴리 비스페놀 A탄산, (메타) 에폭시 폴리머, 에폭시 모노머, Poly(ethylene-co-propylene-co-5-methylene-2-norbornene), 4,4'-아이소프로필리덴디페놀, 비닐 클로라이드, 비닐리덴 클로라이드, 테트라플루오로에틸렌, 비닐 C1~C10알킬레이트(CH2CH-OC(O)R, R은 C1~C10알킬), 비닐 C1~C10 알킬에터, 비닐피롤리돈, 비닐카바졸, 아크릴산, 아크릴로나이트릴, 아크릴아마이드, C1~C10알킬 아크릴레이트, 메타크릴산, 메타크릴로나이트릴, 메타크릴아마이드, C1~C10 알킬 메타크릴레이트, 실리콘 고무 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 소화용 마이크로 캡슐을 포함하는 소화용 시트를 제공한다.
본 발명의 소화용 시트는 소화용 마이크로 캡슐 및 고분자 조성물로 구성되어 있으며, 고분자 조성물에 소화용 마이크로 캡슐을 분산시킨 후, 두께에 따라 시트(sheet), 패드(pad) 또는 필름(film)의 형태로 제조하여 사용할 수 있다.
본 발명의 소화용 마이크로 캡슐은 내부의 코어를 외부의 쉘이 감싸고 있는 형태인 코어-쉘 형태로 형성되어 있다.
코어는 소화 약제이며, 쉘은 고분자 수지로 형성될 수 있다.
본 발명의 소화용 마이크로 캡슐의 소화 약제는 몬트리올 의정서에 의해 생산 및 사용의 제한을 받지 않는 소화 약제를 주성분으로 하는 소화 성능이 뛰어난 물질로 사용될 수 있다.
또한, 소화 약제는 마이크로 캡슐의 80 내지 97 중량%가 되도록 형성시킬 수 있다.
또한, 소화 약제는 상온에서 액상이며, 특정 온도에서 기상으로 상변화 하는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
일례로, 소화 약제는 fluorine carbon, fluorine chlorine carbon, fluorine bromine carbon계열의 할로켄카본, fluorine iodine carbon계열의 할로겐카본, 2-요오드-1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropane(HFC-227ea) 및 Iodofluorocarbon(FIC-217I1 또는 FIC-13I1), 1,1,1,2,2-Pentafluoroethane (CF3CF2H, HFC-125), 1,1,1,2,3,3,3-Heptafluoropropane(CF3CHFCF3), Chlorotetrafluoroethane(CHClFCF3), 불소화합물계 케톤 화합물, dodecafluoro-2-methylpentan-3-one(FK-5-1-12, CF3CF2C(O)CF(CF3)2)), 1-chloro-1,2,2,2-tetrafluoroethane(C2HClF4), 2-chloro-1,1,1,2-tetrafluoroethane(CHClFCF3, HCFC-124), 데카플루오로시클로헥사논(퍼플루오로 시클로헥사논), CF3CF2C(O)CF(CF3)2(-1,1,1,2,4,4,5,5,5-노나플루오로-2-트리플루오로메틸-부탄-3온), (CF3)2CFC(O)CF(CF3)2(-1,1,1,2,4,5,5,5,6,6,6,-옥타플루오로-2,4,-비스(트리플루오로메틸)펜탄-3-온), CF3CF2C(O)CF2CF2CF3, CF3C(O)CF(CF3)2, 1,1,1,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8,-헥사도데카플루오로옥탄-2-온(CF3CF2CF2CF2CF2CF2C(O)CF3), 1,1,1,3,4,4,4,-헵타플루오로-3-트리플루오로메틸부탄-2-온(CF3C(O)CF(CF3)2), 1,1,1,2,4,4,5,5,-옥타플루오로-2-트리플루오로메틸펜탄-3-온(HCF2CF2C(O)CF(CF3)2), 1,1,1,2,4,4,5,5,6,6,6,-운데카플루오로-2-트리플루오로메틸헥산-3-온(CF3CF2CF2C(O)CF(CF3)2), 1-클로로-,1,1,3,4,4,4-헥사플루오로-3-트리플루오로메틸-부탄-2-온((CF3)2CFC(O)CF2CL), 1,1,1,2,2,4,4,5,5,6,6,6-도데카플루오로헥산-3-온(CF3CF2C(O)CF2CF2CF3), 1,1,1,5,5,5,-헥사플루오로펜탄-2-4-디온(CF3C(O)CH2C(O)CF3), 1,1,1,2,5,6,6,6-옥타플루오로-2,5-비스(트리플루오로메틸)헥산-3,4-디온((CF3)2CFC(O)C(O)C(O)CF(CF3)2), 1,1,1,2,2,3,3,5,5,6,6,7,7,7,-테트라데카플루오로헵탄-4-온(CF3CF2CF2C(O)CF2CF2CF3), 1,1,1,3,3,4,4,4-옥타플루오로부탈-2-온(CF3C(O)CF2CF3), 1,1,2,2,4,5,5,5-옥타플루오로-1-트리플루오로메톡시-4-트리플루오로메틸펜탄-3-온(CF3OCF2CF2C(O)CF(CF3)2), 1,1,1,2,4,4,5,5,6,6,7,7,7,-트리데카플루오로-2-트리플루오로메틸헵탄-3-온(CF3CF2CF2CF2C(O)CF(CF3)2) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
또는, 소화 약제로 화학식 CxHyOzHalk (여기서, x, y, z, k는 0, 1, 2, ...이고, Hal은 Br, I, F 임)인 것을 사용할 수 있으며, 일례로, 3M사의 노벡 1230(Novec 1230)을 사용할 수 있다.
본 발명의 소화용 마이크로 캡슐의 쉘은 코어인 소화 약제의 외부를 감싸 소화 약제를 함유하는 역할을 하며, 또한, 평상시와 특정 온도까지, 외부 환경에 의해 소화 약제가 대기중으로 누출되는 것을 보호하도록 내후성과 기밀성이 유지되어야 한다.
단, 100~300 ℃에서는 소화 약제의 액상에서 기상으로의 상변화 및 쉘의 고온에서의 연화로 인해 쉘이 파열될 수 있다.
즉, 온도 반응에 의한 역할을 수행하기 위하여 쉘은 고분자로 이루어지는 것이 바람직하며 두께는 약 50~2000 nm가 적당하다.
이러한 쉘은 일례로, 폴리우레탄 수지, 폴리우레아 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리카보네이트 수지, 아미노알데히드 수지, 멜라민 수지, 폴리스티렌 수지, 스티렌-아크릴레이트 공중 합체 수지, 스티렌-메타크릴레이트 공중합체 수지, 젤라틴 또는 그 유도체, 폴리비닐알코올, 페놀포름알데이드 수지, 레소시놀 포름알데히드 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 수지로 형성될 수 있다.
또한, 이러한 쉘에는 침전제 또는 응고제가 포함될 수 있다.
본 발명의 침전제는 아세트산 칼륨, 시트르산 나트륨, 염화나트륨, 염화 암모늄, 요오드화 나트륨, 요오드화 칼륨, 황산구리, 티오시 안산 나트륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 침전제를 포함할 수 있다.
또한, 응고제는 황산 알루미늄, 수산화 아연, 수산화철, 염화철로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 응고제를 포함할 수 있다.
상기한 소화용 마이크로 캡슐의 크기는 1~1000 ㎛가 바람직하며, 화재 시 특정온도에서 기화되며, 소화 약제의 기화 에너지에 의해 쉘이 파열되듯이, 찢어지듯이 반응할 수 있다. 마이크로 캡슐 하나의 크기에는 매우 미량의 소화 약제가 분출되나, 다수의 소화용 마이크로 캡슐이 폭발적, 동시다발적으로 반응하여 기체화된 소화 약제를 분출하면 화재를 진압할 수 있다.
또한, 화재시 소화 약제는 열에 의해 기화되어 팽창될 수 있으나, 상기한 수지로 형성된 쉘의 내구성 및 기밀성에 의해 반응(파열, 누출)하지 않고 있다가, 그보다 높은 특정온도, 특히 화재 시 반응함에 기화된 소화 약제가 화재 발화점에 직접 작용하여, 연소의 4조건인 연료(가연물), 산소(공기), 열(발화원), 연쇄반응 중, 열(발화원)과 연쇄반응을 끊어주어 화재를 진압할 수 있다.
소화용 마이크로 캡슐을 제조하는 방법은 소화 약제를 포함하는 소수성 유기 용제와, 수성 계면 활성제와의 계면에서 중합반응하여 쉘을 형성하고, 쉘을 숙성하여 소화 약제의 액체화를 유지하며 쉘만 고체화 시킨다. 마이크로 캡슐 생성을 위하여 교반되고, 이후 마이크로 캡슐을 침전시키고 액체를 제거한다. 수용액으로 캡슐을 세척한 후, 선별하여 저온 건조한다. 소화약제의 함유량은 80 내지 97% 이다.
본 발명의 소화용 시트는 상기한 바와 같은 소화용 마이크로 캡슐을 고분자 조성물에 분산시킨 후, 다양한 두께와 형태의 시트, 패드 또는 필름의 형태로 제조될 수 있다.
본 발명에서 소화용 시트란 상기한 바와 같이 시트, 패드, 또는 필름 등을 통칭한 말로, 두께나 형태가 한정되지 않는다.
소화용 시트에서 소화용 마이크로 캡슐은 30 내지 80 중량%가 함유될 수 있다.
본 발명의 고분자 조성물은 아크릴계, 실리콘계, 비닐계, 메타크릴계 및 이들의 블렌딩된 수지를 사용할 수 있으며, 경화성을 가진 것을 사용할 수 있다.
이러한 고분자 조성물은 일례로, 폴리 프로필렌, (메타) 아크릴 폴리머, (메타) 아크릴계 모노머, 2-에틸 헥실 아크릴레이트(2eha), 부틸 아크릴레이트, 이소 옥틸 아크릴레이트, 셀룰로오즈, 폴리 비스페놀 A탄산, (메타) 에폭시 폴리머, 에폭시 모노머, Poly(ethylene-co-propylene-co-5-methylene-2-norbornene), 4,4'-아이소프로필리덴디페놀, 비닐 클로라이드, 비닐리덴 클로라이드, 테트라플루오로에틸렌, 비닐 C1~C10알킬레이트(CH2CH-OC(O)R, R은 C1~C10알킬), 비닐 C1~C10 알킬에터, 비닐피롤리돈, 비닐카바졸, 아크릴산, 아크릴로나이트릴, 아크릴아마이드, C1~C10알킬 아크릴레이트, 메타크릴산, 메타크릴로나이트릴, 메타크릴아마이드, C1~C10 알킬 메타크릴레이트, 실리콘 고무 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 사용할 수 있다.
일례로, 실리콘 고무는 내후성, 온도 안정성, 절연성이 우수한 물성을 가지고 있다. 실리콘 고무는 망상구조의 분자로 되어있으며, 결합점(가교점)의 수는 통상 수백 개의 R₂Si-O 마다 한 개가 포함된 느슨한 구조로 되어 있다.
이와 같은 구조에서는 분자사슬이 상호 이동할 수 없게 되기 때문에 유동성은 없어지나 오히려 분자의 자유도는 크게 되어 신축성이 생겨 고무의 성상을 나타내며, 고무의 가교가 진행되어 감에 따라 분자의 자유도가 감소하고 신축성도 줄어들게 되어 딱딱하게 된다.
이러한 실리콘고무를 고분자 조성물로 이용하고, 소화용 마이크로 캡슐을 일정한 비율로 섞고 PAD형을 만들면 유동성이 없어지면서 PAD 형태로 제조가 가능하게 된다
특정온도 이상이 되면, 실리콘 고무의 분자사슬의 구조가 유연하게 되고, 또한 내부에 포함된 소화용 마이크로 캡슐의 쉘은 외부 열에 의해 연화되며, 소화 약제의 기화에너지에 의해 소화용 마이크로 캡슐에서 소화 약제가 폭발적으로 분출된다.
이에 따라, 소화용 마이크로 캡슐을 포함하는 소화용 시트가 적용된 곳은 화재시 특정 온도 이상에서 소화용 마이크로 캡슐 내의 소화 약제에 의해 화재가 진압될 수 있다.
또한, 다수의 소화용 마이크로 캡슐이 적층되어 1차 발화의 진압 후 발생하는 2차 발화에도 남아 있는 소화용 마이크로 캡슐의 소화 약제 방출에 의해 재진압이 가능하다
또한, 고분자 조성물은 저표면 에너지의 표면에 부착되는 물성을 가지는 1가 알콜의 단관능 아크릴산 에스테르를 더 포함할 수 있으며, 또는, 고분자 조성물이 단관능 아크릴산 에스테르일 수 있다. 이러한 종류의 아크릴산 에스테르로는 이소 옥틸 아크릴레이트, 2-에틸 헥실 아크릴레이트, 이소 노닐 아크릴레이트, 이소 데실 아크릴레이트, 데실 아크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 헥실 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 및 옥타 데실 아크릴레이트, 2-프로필헵틸아크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기한 바와 같이, 소화용 마이크로 캡슐과 고분자 조성물을 혼합하여 적용된 PAD 형 소화용 시트는 두께 조절이 용이하며, 친수성이라 저표면 에너지에 적용시키기 적합하며, 표면에 쉽게 붙는 성질로 인해 접착제를 필요로 하지 않으며, 필름의 형식으로 제작이 가능하며 바닥의 부분에 붙여놓거나, 같이 감아 화재 예방이 가능하다.
또한, 실리콘 베이스나 아크릴 폴리머 베이스는, 자체적인 접착력이 존재하여 테이프 없이 화재를 예방하고자 하는 부속품, 목적품 근처에 바로 적용이 가능하다.
본 발명에 따른 소화용 마이크로 캡슐을 포함하는 소화용 시트는 소화용 마이크로 캡슐을 온전히 보호하면서도 화재시 소화용 마이크로 캡슐을 짧은 시간안에 일제히 터트릴 수 있으며, 두께에 따라 시트, 패드 또는 필름의 형태로 제조하여 전기차단기와 같이 화재 위험성이 항상 존재하는 곳에 시트 또는 패드의 형태로 부착시키거나, 또는, 원통형 이차 전지 및 전자 담배와 같이 매우 극소한 공간에 필름의 형태로 삽입하여 화재를 진압할 수 있는 다양한 극소 공간에 소화용 마이크로 캡슐을 적용시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 코어-쉘 구조로, 상기 코어를 둘러싸는 쉘이 형성된 마이크로 캡슐; 및 상기 마이크로 캡슐이 분산되는 고분자 조성물;을 포함하고,
    상기 코어는 상온에서 액상으로 존재하되 100~300℃의 온도에서 기상으로 상변화하는 소화 약제가 80 내지 97 중량% 함유되고,
    상기 쉘은 고분자 수지, 침전제 및 응고제를 함유하고 50~2000nm 두께로 코어를 둘러싸도록 형성되고,
    상기 고분자 조성물은 표면에 부착 가능하도록 접착 성분이 함유되되,
    상기 고분자 조성물은 폴리 프로필렌, (메타) 아크릴 폴리머, (메타) 아크릴계 모노머, 2-에틸 헥실 아크릴레이트(2eha), 부틸 아크릴레이트, 이소 옥틸 아크릴레이트, 셀룰로오즈, 폴리 비스페놀 A탄산, (메타) 에폭시 폴리머, 에폭시 모노머, Poly(ethylene-co-propylene-co-5-methylene-2-norbornene), 4,4'-아이소프로필리덴디페놀, 비닐 클로라이드, 비닐리덴 클로라이드, 테트라플루오로에틸렌, 비닐 C1~C10알킬레이트(CH2CH-OC(O)R, R은 C1~C10알킬), 비닐 C1~C10 알킬에터, 비닐피롤리돈, 비닐카바졸, 아크릴산, 아크릴로나이트릴, 아크릴아마이드, C1~C10알킬 아크릴레이트, 메타크릴산, 메타크릴로나이트릴, 메타크릴아마이드, C1~C10 알킬 메타크릴레이트 및 실리콘 고무로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이고,
    상기 소화 약제는 1,1,1,2,2-Pentafluoroethane (CF3CF2H, HFC-125), 1,1,1,2,3,3,3-Heptafluoropropane(CF3CHFCF3), Chlorotetrafluoroethane(CHClFCF3), 불소화합물계 케톤 화합물, dodecafluoro-2-methylpentan-3-one(FK-5-1-12, CF3CF2C(O)CF(CF3)2)), 1-chloro-1,2,2,2-tetrafluoroethane(C2HClF4), 2-chloro-1,1,1,2-tetrafluoroethane(CHClFCF3, HCFC-124), 데카플루오로시클로헥사논(퍼플루오로 시클로헥사논), CF3CF2C(O)CF(CF3)2(-1,1,1,2,4,4,5,5,5-노나플루오로-2-트리플루오로메틸-부탄-3온), (CF3)2CFC(O)CF(CF3)2(-1,1,1,2,4,5,5,5,6,6,6,-옥타플루오로-2,4,-비스(트리플루오로메틸)펜탄-3-온), CF3CF2C(O)CF2CF2CF3, CF3C(O)CF(CF3)2, 1,1,1,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8,-헥사도데카플루오로옥탄-2-온(CF3CF2CF2CF2CF2CF2C(O)CF3), 1,1,1,3,4,4,4,-헵타플루오로-3-트리플루오로메틸부탄-2-온(CF3C(O)CF(CF3)2), 1,1,1,2,4,4,5,5,-옥타플루오로-2-트리플루오로메틸펜탄-3-온(HCF2CF2C(O)CF(CF3)2), 1,1,1,2,4,4,5,5,6,6,6,-운데카플루오로-2-트리플루오로메틸헥산-3-온(CF3CF2CF2C(O)CF(CF3)2), 1-클로로-,1,1,3,4,4,4-헥사플루오로-3-트리플루오로메틸-부탄-2-온((CF3)2CFC(O)CF2CL), 1,1,1,2,2,4,4,5,5,6,6,6-도데카플루오로헥산-3-온(CF3CF2C(O)CF2CF2CF3), 1,1,1,5,5,5,-헥사플루오로펜탄-2-4-디온(CF3C(O)CH2C(O)CF3), 1,1,1,2,5,6,6,6-옥타플루오로-2,5-비스(트리플루오로메틸)헥산-3,4-디온((CF3)2CFC(O)C(O)C(O)CF(CF3)2), 1,1,1,2,2,3,3,5,5,6,6,7,7,7,-테트라데카플루오로헵탄-4-온(CF3CF2CF2C(O)CF2CF2CF3), 1,1,1,3,3,4,4,4-옥타플루오로부탈-2-온(CF3C(O)CF2CF3), 1,1,2,2,4,5,5,5-옥타플루오로-1-트리플루오로메톡시-4-트리플루오로메틸펜탄-3-온(CF3OCF2CF2C(O)CF(CF3)2) 및 1,1,1,2,4,4,5,5,6,6,7,7,7,-트리데카플루오로-2-트리플루오로메틸헵탄-3-온(CF3CF2CF2CF2C(O)CF(CF3)2)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 소화용 마이크로 캡슐을 포함하는 소화용 시트.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 쉘은 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리카보네이트 수지, 아미노알데히드 수지, 멜라민 수지, 폴리스티렌 수지, 스티렌-아크릴레이트 공중 합체 수지, 스티렌-메타크릴레이트 공중합체 수지, 젤라틴 또는 그 유도체, 폴리비닐알코올, 페놀포름알데이드 수지, 레소시놀 포름알데히드 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 수지로 형성된 것을 특징으로 하는 소화용 마이크로 캡슐을 포함하는 소화용 시트.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 침전제는 아세트산 칼륨, 시트르산 나트륨, 염화나트륨, 염화 암모늄, 요오드화 나트륨, 요오드화 칼륨, 황산구리, 티오시 안산 나트륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 침전제를 포함하는 것을 특징으로 하는 소화용 마이크로 캡슐을 포함하는 소화용 시트.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 응고제는 수산화 아연 및 수산화철로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 응고제를 포함하는 것을 특징으로 하는 소화용 마이크로 캡슐을 포함하는 소화용 시트.
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