KR102328735B1 - 이중층 구조를 갖는 소화용 마이크로 캡슐 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이중충 구조를 갖는 소화용 마이크로 캡슐에 관한 것으로, 코어-쉘 구조의 소화용 마이크로 캡슐에 코어의 외면을 둘러싸도록 형성된 코팅층을 더 포함하여, 소화용 마이크로 캡슐을 이용한 소화용품 제조 시, 고온 및 고압 공정을 거치는 경우에도 열 및 압력에 의해 쉘이 파괴되는 것을 방지할 수 있어, 소화용품에 포함되는 소화용 마이크로 캡슐의 충분한 소화 약제 양을 확보할 수 있다.
이에 따라, 소화용 마이크로 캡슐을 포함하는 소화용품 제조 시, 고온 및 고압 공정을 거치는 경우에도, 코팅층을 통해 쉘에 가해지는 열을 차단할 수 있으며 압력에 의해 쉘이 파열되는 것을 방지할 수 있어, 소화용품에 포함되는 소화용 마이크로 캡슐의 충분한 소화 약제 양을 확보할 수 있으며, 화재 시 보다 우수한 소화 효과를 제공할 수 있다.

Description

이중층 구조를 갖는 소화용 마이크로 캡슐{Microcapsules for fire extinguishing with double layered structure}
본 발명은 이중충 구조를 갖는 소화용 마이크로 캡슐에 관한 것으로, 코어-쉘 구조의 소화용 마이크로 캡슐에, 코어의 외면을 둘러싸도록 형성된 코팅층을 더 포함하여, 소화용 마이크로 캡슐을 이용한 소화용품 제조 시, 고온 및 고압 공정을 거치는 경우에도, 열 및 압력에 의해 쉘이 미리 파괴되는 문제를 방지할 수 있는 기술에 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 캡슐화를 시키는 주요 목적은 캡슐화된 코어의 제어된 외부 방출에 있으며, 이 경우, 일반적으로 저장 및 가공 단계에서 캡슐화된 코어는 외부와의 완벽한 분리를 필요로 한다.
또한, 캡슐화에 따른 코어의 외부 방출은 사용 용도에 따라 다를 수 있다. 예를 들어, 쉘에서 방출되는 코어의 제어된 외부 방출을 이용하기 위해, 약물, 살충제, 향료 및 미네랄 비료 등에 코어를 캡슐화하여 사용할 수 있다. 이러한 캡슐화의 다양한 용도 가운데 특히 코어를 소화(消火) 약제로 포함하여 화재 시 쉘이 파괴됨으로써 소화 약제가 외부로 방출되어 화재를 진압하는 기술은 전자제품이나 전기제품을 많이 사용하는 현대사회의 일상 생활은 물론 공장, 건축, 토목, 전선 등에서 절실하게 요구됨에 따라 이와 관련된 기술이 꾸준히 연구개발되고 있다.
예를 들어, 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 향상시킬 수 있다. 그러나, 이러한 소화용 마이크로 캡슐은 외부 환경에 영향을 많이 받으며, 특히 소화용 마이크로 캡슐을 포함하는 소화용품 제조 시, 시트, 패치 및 판넬 등 소화용품의 형태에 따라 고온 및 고압 공정을 거쳐야 하는 경우, 열 또는 압력에 의해 쉘이 파괴되어 코어인 소화 약제가 미리 외부로 방출되는 문제로 인해, 화재 시 소화가 필요한 순간에 소화 약제의 양이 적어 소화에 필요한 소화 약제의 농도를 충족시키지 못하는 문제가 발생할 수 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 다양한 형태의 소화용품에 적용된 소화용 마이크로 캡슐의 충분한 소화 약제 양을 확보하여 우수한 소화 효과를 제공하면서, 신속하게 화재를 진압하기 위한 방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으나, 여전히 해결책에 대한 연구가 절실히 필요한 실정이다.
한국공개특허공보 제10-2017-0123194호 (2017.11.07) 한국등록특허공보 제10-2076581호 (2020.02.06)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 코어-쉘 구조의 소화용 마이크로 캡슐에, 코어의 외면을 둘러싸도록 형성된 코팅층을 더 포함함으로써, 소화용 마이크로 캡슐을 이용한 소화용품 제조 시, 고온 및 고압 공정을 거치는 경우에도 열 및 압력에 의해 쉘이 미리 파괴되는 것을 방지할 수 있는 이중층 구조를 갖는 소화용 마이크로 캡슐을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 효과를 실현하기 위한, 본 발명의 특징적인 구성은 하기와 같다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 코어-쉘 구조의 소화용 마이크로 캡슐에 있어서, 상기 코어는 소화 약제이고, 상기 쉘은 상기 코어를 둘러싸도록 형성되고, 상기 쉘의 외면을 둘러싸도록 형성된 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 이중층 구조를 갖는 소화용 마이크로 캡슐이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 코팅층을 이루는 바인더는 실리콘 수지 및 에폭시 수지에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 코팅층은 열전달 물질, 난연제, 분산제, 고체 소화 약제 및 산화제에서 선택된 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 이중층 구조를 갖는 소화용 마이크로 캡슐은 코어-쉘 구조의 소화용 마이크로 캡슐 외면에 코팅층 형성함으로써, 소화용 마이크로 캡슐을 포함하는 소화용품 제조 시, 고온 및 고압 공정을 거치는 경우에도, 코팅층을 통해 쉘에 가해지는 열을 차단할 수 있으며 압력에 의해 쉘이 미리 파열되는 것을 방지할 수 있다.
이에 따라, 소화용품에 포함되는 소화용 마이크로 캡슐의 충분한 소화 약제 양을 확보할 수 있어, 화재 시 보다 우수한 소화 효과를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이중층 구조를 갖는 소화용 마이크로 캡슐을 나타낸 것이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석 되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 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.
이하, 본 발명의 이중충 구조를 갖는 소화용 마이크로 캡슐을 첨부 도면에 의거하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 이중층 구조를 갖는 소화용 마이크로 캡슐을 나타낸 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이중층 구조를 갖는 소화용 마이크로 캡슐(100)은, 코어(110)-쉘(120) 구조의 소화용 마이크로 캡슐 외면에 코팅층(130)을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
종래의 코어-쉘 구조의 소화용 마이크로 캡슐은 소화 약제를 포함하는 코어를 쉘 내부로 캡슐화한 것으로, 화재가 발생하면 좁은 온도 범위에서 짧은 시간 내에 소화 약제가 쉘을 이탈하는 탈캡슐화(캡슐화 해제, Decapsulation)가 이루어져 화재를 신속히 진압할 수 있다.
다시 말해, 본 발명에 따른 이중층 구조를 갖는 소화용 마이크로 캡슐(100)은, 상기 코어(110)에 소화 약제가 포함되어 있고, 상기 쉘(120)이 코어(110)를 둘러싸도록 형성되며, 상기 코팅층(130)이 상기 쉘(120)의 외면을 둘러싸도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 본 발명에 따른 이중층 구조를 갖는 소화용 마이크로 캡슐(100)의 크기는 1 내지 1000㎛가 바람직하며, 화재 시 액체 상태의 소화 약제가 특정 온도에서 기화되어, 소화 약제의 기화 에너지에 의해 쉘(120) 및 코팅층(130)이 파열되듯이 찢어져 소화 효과를 나타낼 수 있다. 여기서 소화용 마이크로 캡슐 하나로부터는 매우 미량의 소화 약제가 분출되지만 다수의 소화용 마이크로 캡슐이 폭발적, 동시다발적으로 반응함으로써 충분한 양의 기체화된 소화 약제가 분출되어 화재를 신속하게 진압할 수 있다.
또한, 화재 발생 시 소화 약제는 열에 의해 기화되어 팽창될 수 있으나, 상기 쉘(120)의 내구성 및 기밀성에 의해 반응(파열, 누출)하지 않고 있다가, 그보다 높은 특정 온도, 특히 화재 시 높은 열에 반응하여 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.
여기서, 본 발명에 따른 이중층 구조를 갖는 소화용 마이크로 캡슐(100)은, 코어에 소화 약제를 포함하는 경우, 소화 약제는 마이크로 캡슐의 80 내지 97 중량%가 포함되어, 상기 범위에서 가장 우수한 소화 효과를 제공하여 화재 진압의 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
상기 코어(110)에 포함되는 소화 약제는 몬트리올 의정서에 의해 생산 및 사용의 제한을 받지 않는 소화 약제를 주성분으로 하는 소화 성능이 뛰어난 물질로 사용될 수 있다.
예를 들어, 상기 소화 약제는 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), 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)에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
한편, 소화 약제는 상기 물질 중 적어도 하나 이상이 선택되어 제조된 기성제품이 이용될 수도 있는데, 예컨대 3M사의 노벡 1230(Novec 1230)을 사용할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 소화 약제는 상온에서 액상으로 존재하되, 30℃ 내지 100℃의 온도에서 기상으로 상변화하는 것이 제공된다. 바람직하게는 30℃ 내지 60℃에서 기상변화를 하여, 화재 발생 시, 캡슐이 파열하면서 화재를 진압할 수 있다.
상기 쉘(120)은 코어(110)인 소화 약제의 외부를 감싸 소화 약제를 함유하는 역할을 하며, 평상시 또는 특정 온도까지 외부 환경에 의해 소화 약제가 대기중으로 누출되는 것을 보호하도록 내후성과 기밀성이 유지되어야 한다. 다만, 30℃ 내지 100℃에서는 소화 약제의 액상에서 기상으로의 상변화 및 쉘(120)의 고온에서의 연화로 인해 쉘(120)이 파열될 수 있다. 이 경우, 쉘(120) 두께는 50 내지 2000nm로 제공될 수 있다.
또한, 온도 반응에 의한 역할을 수행하기 위하여, 쉘(120)은 비다공성 고분자 중합체로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들어서, 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, 폴리비닐알코올, 페놀포름알데이드 수지 및 레소시놀 포름알데히드 수지에서 선택된 하나 이상을 포함하여 제공될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
더욱 바람직하게는 상기 쉘(120)은 열경화성 수지를 포함하여 제공될 수 있다. 상기 쉘이 열경화성 수지로 이루어지는 경우, 화재 시 쉘 내부의 소화 약제가 기화에 의해 팽창하면서 쉘의 내부압력이 증가하게 되고, 기화되어 팽창된 소화 약제로 인해 쉘이 파괴되어 소화 약제가 분출되는 반면, 상기 쉘이 열가소성 수지로 이루어지는 경우, 쉘의 내부압력과 별개로, 일정 온도에 의해서만 쉘이 분해됨으로써 소화 약제가 분출되게 되는데, 이와 같은 차이로 인해 쉘 내부에 포함된 소화 약제의 분출속도와 분출거리에서 차이를 나타내게 된다. 즉, 쉘이 열경화성 수지로 이루어지는 경우, 화재 시 쉘 내부에 포함된 소화 약제의 분출속도와 분출거리가 상대적으로 유리하므로, 상기 쉘은 열경화성 수지로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 비다공성 고분자 중합체에 포함되는 침전제는 아세트산 칼륨, 시트르산 나트륨, 염화나트륨, 염화 암모늄, 요오드화 나트륨, 요오드화 칼륨, 황산구리 및 티오시 안산 나트륨에서 선택된 하나 이상이 제공될 수 있고, 응고제는 황산 알루미늄, 수산화 아연, 수산화철 및 염화철에서 선택된 하나 이상이 제공될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 코어-쉘 구조의 소화용 마이크로 캡슐 외면에 코팅층(130)을 포함할 수 있다.
상기 코팅층(130)은 쉘(120)의 외면에 코팅되어, 고온 및 고압의 환경으로부터 쉘(120)을 보호하는 역할을 하며, 특히, 소화용 마이크로 캡슐을 포함하는 시트, 패치, 필름 등 형태의 소화용품 제조 시, 고온 및 고압 공정을 거치게 되는 경우, 높은 열과 압력으로부터 쉘(120)이 파열되는 문제를 방지할 수 있다. 다만, 화재 발생 시, 30℃ 내지 100℃에서는 소화 약제가 액상에서 기상으로 상변화가 일어나면서 쉘(120)이 파열되는 과정과 함께 코팅층(130)이 함께 파열될 수 있다. 이 경우, 코팅층(130) 두께는 50 내지 1000nm로 제공될 수 있으며, 바람직하게는 500 내지 1000nm로 제공될 수 있다. 상기 코팅층(130)의 두께가 50nm 미만일 경우 두께가 너무 얇아 고온 및 고압의 환경으로부터 쉘(120)을 보호하지 못하는 문제가 발생할 수 있으며, 1000nm 초과일 경우 상기 소화용 마이크로 캡슐의 동작 온도가 상승되어 화재 발생 시 초기진압능력에 문제가 발생할 수 있다.
한편, 상기 코팅층(130)의 코팅은 용액 캐스트법, 스핀 코트법, 딥코팅법, 교차증착법, 표면개질기술, 메카노 케미컬처리, 화학증착법 등의 캡슐 코팅 기술을 이용하여 코팅을 수행하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 코팅층(130)은 소화용 마이크로 캡슐의 외면을 코팅하기 위하여 실리콘 수지 및 에폭시 수지에서 선택되는 하나 이상을 바인더로 포함할 수 있다.
여기서, 상기 코팅층(130)의 바인더로 실리콘 수지를 채용하는 경우, 내충격성 및 전기절연성을 확보할 수 있고, 소화용 마이크로 캡슐을 포함하는 소화용품 제조 시, 산/염기 용액과의 반응으로 인한 손상 및 수분의 침투를 막아주고, 장기 보관시의 안정성이 향상되는 것일 수 있다.
또한, 상기 코팅층(130)의 바인더로 에폭시 수지를 채용하는 경우, 내화학성 및 내열성 등을 확보할 수 있어, 소화용 마이크로 캡슐을 포함하는 소화용품 제조 시, 고온 조건의 공정을 거쳐야하는 경우나, 화재 상황이 아닌 고온의 환경에서도 소화용 마이크로 캡슐의 쉘이 미리 파열되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 코팅층(130)은 열전달 물질, 난연제, 분산제, 고체 소화 약제 및 산화제에서 선택된 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 열전달 물질은 소화 약제가 방출되는 온도를 조절하고, 상기 소화용 마이크로 캡슐이 동시다발적으로 소화약제를 분출할 수 있도록 하기 위해 코팅층(130)에 포함될 수 있다. 한편, 상기 열전달 물질은 유기물 또는 무기물일 수 있으며, 유기물일 경우 예를 들어, 아세트아마이드(acetamide), 프로필 아마이드(propyl amide), 나프탈렌, 또는 3-헵타데카논(3-heptadecanone) 등을 포함하는 것일 수 있다. 또한, 상기 열전달 물질이 무기물일 경우 예를 들어, 황산마그네슘 수화물, 수산화바륨 수화물, 질산 알루미늄 수화물 등을 포함하는 것일 수 있다.
상기 난연제는 내연소성을 개량하기 위해 첨가하는 것으로 과도한 화재 발생시 코팅층(130)을 이루는 물질들이 타면서 소화 성능을 저하시키거는 문제를 방지할 수 있고, 더 큰 화재를 일으키지 않도록 안전의 요구에 의해 주로 사용된다. 브롬(Br), 염소(Cl) 등을 포함하는 유기 화합물을 첨가하여 연소 과정에서 라디칼과 반응하여 연소를 중지시킨다. 주로 할로겐계, 인계, 질소계 또는 무기계 난연제가 사용될 수 있다.
할로겐계 난연제는 데카브로모디페닐 옥사이드(DBDPO, Decabromodiphenyl oxide), 데카브로모디페닐 에탄(DBDPE, Decabromodiphenyl ethane), 헥사브로모사이클로도데칸(HBCD, Hexabromocyclododecane), 테트라브로모비스페놀-A(TBBA, Tetrabromobisphenol-A), 테트라브로모비스페놀 A 비스 2,3 -디브로모프로필 에테르(BDDP, Tetrabromobisphenol A Bis (2,3-dibromopropyl ether) 등이 제공될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
인계 난연제는 적인, 인산 에스테르계 또는 포스페이트(phosphate), 포스포네이트(phosphonate), 포스피네이트(phosphinate), 포스핀옥사이드(phosphine oxide), 포스파젠(phosphazene)중에서 선택될 수 있다.
질소계 난연제는 멜라민(melamine), 멜라민 시아누레이트(melamine cyanurate), 트리페닐아이소시아누레이트, 멜라민 포스페이트(melamine phosphate), 멜라민 파이로포스페이트(melamine pyrophosphate), 암모늄 폴리포스페이트(ammonium polyphosphate), 알킬 아민 포스페이트(alkyl amine phosphate), 피퍼라진산 폴리포스페이트(piperazine acid polyphosphate), 암모늄 포스피네이트 등이 제공될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
무기계 난연제는 금속계 무기산화물로 삼산화 안티몬, 사산화 안티몬, 오산화 안티몬, 안티몬산탄산나트륨, 금속안티몬, 삼염화안티몬, 오염화안티몬, 메타 붕산바륨, 산화지르코늄, 붕산 아연, 주석산 아연, 수산화마그네슘, 수산화알루미늄 등이 제공될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
상기 분산제는 열전달물질과 난연제의 소화특성을 동시에 확보하기 위해 코팅층(130)에 포함될 수 있으며, 예를 들어 나프탈렌술폰산나트륨-포르말린 축합물, 알킬 디페닐 에테르 디술폰산 나트륨, 올레핀 - 말레인산나트륨 공중합체, 디옥틸술폰말레인산나트륨 등을 포함하는 것일 수 있다.
상기 고체 소화 약제는 코팅층(130)에 포함되어 화재 발생 시, 코팅층(130)의 파열 및 비산에 의해 추가적인 소화 효과를 제공할 수 있다. 즉, 열에 의해 코어(110)에 함유된 소화 약제가 기화되어 팽창되면서, 쉘(120) 및 코팅층(130)이 파열되게 되는데, 이때, 파열된 코팅층(130)의 파편이 화재 부위에 비산됨으로써, 소화 약제의 소화 작용에 더하여, 파열된 코팅층의 파편에 포함된 고체 소화 약제에 의한 추가적인 소화 효과를 나타낼 수 있다.
여기서, 고체 소화 약제는 질산칼륨(KNO3), 탄산수소칼륨(KHCO3), 탄산칼륨(K2CO3) 등이 제공될 수 있고, 바람직하게는 질산칼륨이 제공될 수 있다. 이들은 400℃ 이상의 고온에서 열분해되어 밀폐된 공간에서 칼륨 라디칼이 생성된다. 생성된 칼륨 라디칼이 화재 대상 물질의 연소 반응 과정에서 발생하는 OH 라디칼과 반응하여 연쇄반응 고리를 끊음으로써 소화작용을 제공한다. 특히, 고온일수록 칼륨 라디칼의 입자 크기가 작아지고, 소화 성능은 더욱 향상된다. 따라서, 상기 소화용 마이크로 캡슐에 의해 완벽한 진화가 이루어지지 않는 경우, 고체 소화 약제 및 산화제에 의해 2차 소화를 진행할 수 있고, 이들은 보다 극한 조건에서도 효과적으로 화재를 진압할 수 있다.
상기 산화제는 상기 고체 소화 약제와 함께 제공되며, 과염소산칼륨, 아질산칼륨, 중크롬산칼륨, 구연산칼륨, 중탄산칼륨, 황산칼륨, 질산나트륨, 중탄산나트륨, 질산암모늄, 과염소산암모늄, 질산바륨, 질산세슘, 시안화칼륨, 시안화나트륨, 1,2-디포밀히드라진 및 시아노구아니딘에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상이 제공될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 질산칼륨에 대한 산화제의 추가 함량은 고체 소화약제와 산화제를 합한 총 중량에 대하여 1 내지 10중량%가 적절하다. 산화제를 추가함으로써 소화 장치 내에서 칼륨 라디칼 발생 효율을 향상시키는 데 도움을 주고, 소화 성능을 향상시키는데 도움을 줄 수 있다
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이중층 구조를 갖는 소화용 마이크로 캡슐은, 코어의 외면을 둘러싸도록 형성된 코팅층을 더 포함하여, 소화용 마이크로 캡슐을 이용한 소화용품 제조 시, 고온 및 고압 공정을 거치는 경우에도 열 및 압력에 의해 쉘이 파괴되는 것을 방지할 수 있어, 소화용품에 포함되는 소화용 마이크로 캡슐의 충분한 소화 약제 양을 확보할 수 있다.
또한, 상기 코팅층에 열전달 물질, 전기절연성 물질, 난연제, 분산제, 고체 소화 약제 및 산화제에서 선택된 어느 하나 이상을 더 포함함으로써, 소화 약제가 방출되는 온도를 조절할 수 있고, 내연소성을 개량할 수 있으며, 추가적인 소화 효과 및 소화 성능 향상 등의 다양한 효과를 제공할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백하다 할 것이다.
100: 이중층 구조를 갖는 소화용 마이크로 캡슐
110: 코어
120: 쉘
130: 코팅층

Claims (9)

  1. 코어-쉘 구조의 소화용 마이크로 캡슐에 있어서,
    상기 코어는 소화 약제이고,
    상기 쉘은 상기 코어를 둘러싸도록 형성되고,
    상기 쉘의 외면을 둘러싸도록 형성된 코팅층을 포함하는 것이고,
    상기 코팅층은 질산칼륨(KNO3), 탄산수소칼륨(KHCO3), 탄산칼륨(K2CO3) 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 고체 소화약제를 포함하는 것이고,
    화재 발생 시, 열에 의해 코어에 함유된 소화 약제가 기화되어 팽창되면서, 쉘 및 코팅층이 파열되는 것이고,
    상기 파열된 코팅층의 파편에 포함된 고체 소화약제에 의한 추가적인 소화 효과를 나타내는 것을 특징으로 하는 이중층 구조를 갖는 소화용 마이크로 캡슐.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소화 약제는 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), 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)에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 이중층 구조를 갖는 소화용 마이크로 캡슐.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 쉘은 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, 폴리비닐알코올, 페놀포름알데이드 수지, 및 레소시놀 포름알데히드 수지에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 이중층 구조를 갖는 소화용 마이크로 캡슐.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 코팅층을 이루는 바인더는 실리콘 수지 및 에폭시 수지에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중층 구조를 갖는 소화용 마이크로 캡슐.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 코팅층은 소화 약제가 방출되는 온도를 조절하기 위한 열전달 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 이중층 구조를 갖는 소화용 마이크로 캡슐.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 코팅층은 내연소성을 향상시키기 위한 난연제를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중층 구조를 갖는 마이크로 캡슐.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 코팅층은 분산제를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중층 구조를 갖는 마이크로 캡슐.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 코팅층은 산화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중층 구조를 갖는 마이크로 캡슐.
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