KR102459227B1 - 소화용 마이크로 캡슐 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소화용 마이크로 캡슐 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 코어와 쉘로 구성되되, 상기 코어는 소화제가 함침된 고형체로 형성됨으로써, 일정크기를 가지는 캡슐화의 제조가 용이함과 함게, 제조된 마이크로 캡슐을 시트, 패치 또는 패널 형태로 제품화할 때 작용하는 고온 또는 고압에 의해 상기 마이크로 캡슐의 파괴를 방지시켜 제품화에 대한 성형성 및 조밀한 마이크로 캡슐의 성형으로 화재에 대한 초기 진압 효율이 향상되도록 하는 데 그 목적이 있다.
이를 위해 본 발명은, 코어와 쉘로 이루어져 화재에 대한 초기 진압을 수행하도록 하는 소화용 마이크로 캡슐에 있어서, 상기 코어는 마이크로 캡슐에 외력이 작용하여도 일정형상을 유지할 수 있도록 지지하는 고형체; 및 상기 고형체에 함침됨에 따라 화재발생으로 인한 열에 의해 기화되는 과정 중 압력상승으로 상기 고형체와 함께 분출되어 화재의 초기 진압이 수행되도록 하는 소화제;를 포함하는 것이 바람직하다.

Description

소화용 마이크로 캡슐 및 그의 제조방법{FIRE EXTINGUISHING LIQUID COMPOSITION OF COATING TYPE USING MICROCAPSULES FOR FIRE EXTINGUISHING AND COATING METHOD THEREOF}

본 발명은 소화용 마이크로 캡슐 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 코어와 쉘로 구성되되, 상기 코어는 소화제가 함침된 고형체로 형성됨으로써, 일정크기를 가지는 캡슐화의 제조가 용이함과 함게, 제조된 마이크로 캡슐을 시트, 패치 또는 패널 형태로 제품화할 때 작용하는 고온 또는 고압에 의해 상기 마이크로 캡슐의 파괴를 방지시켜 제품화에 대한 성형성 및 조밀한 마이크로 캡슐의 성형으로 화재에 대한 초기 진압 효율이 향상되도록 하는 소화용 마이크로 캡슐 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 화재발생 시 소화제를 방출하여 소화를 수행하게 되고, 이는 소화제를 저장하는 용기, 화재를 감지하기 위한 감지부, 및 저장용기로부터 소화제를 방출하기 위한 방출부 등으로 구성된다.

최근에는 고도화된 장비를 사용하는 공간에는 분자상태로 반응하면서 소화기능이 있는 가스계 소화제를 사용해야 하고, 하우징 형태의 공간에서도 복잡한 기계설비 및 오작동없이 탈부착이 쉬운 가스계 화재시스템이 필요로 하게 된다.

이에, 별도의 설비없이 초기 화재 진압을 용이하게 도모하기 위해 소화용 마이크로 캡슐이 제공되고 있다.

상기 마이크로 캡슐은 액체, 고체 또는 가스를 코어로 하고, 코어의 외부를 감싸는 쉘을 형성하는 구조로 형성되며, 상기 코어가 소화제로 이루어진 캡슐화로 구성됨으로써, 화재가 발생하면 좁은 온도범위에서 짧은 시간 내에 소화제가 쉘을 이탈하는 탑캡슐화가 이루어져 신속한 초기 화재 진압을 수행할 수 있다.

그러나, 종래의 소화용 마이크로캡슐은 외부환경에 영향을 많이 받으며, 마이크로캡슐을 포함하는 소화용품 제조시에 시트, 패치 또는 패널 등의 소화용품의 형태에 따라 고온 및 고압 공정을 거쳐야 하는 경우에 열 또는 압력에 의해 쉘이 파괴되어 코어인 소화제가 미리 외부로 방출되는 문제로 인해, 화재시 소화제의 양이 적어 소화작용이 원활하게 수행되지 못함에 따라 화재의 초기 진압 효율이 저하되는 문제점이 있다.

위와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 다양한 형태의 소화용품에 적용된 소화용 마이크로캡슐의 충분한 소화제의 양을 확보하여 우수한 소화효과를 제공하면서, 신속한 화재의 진압을 통해 화재의 초기 진압효율을 향상시기키 위한 연구가 절실히 필요한 실정이다.

특허공보 제10-2123571호(2020.06.16. 공고)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안하는 것으로서, 본 발명의 목적은, 코어와 쉘로 구성되되, 상기 코어는 소화제가 함침된 고형체로 형성됨으로써, 일정크기를 가지는 캡슐화의 제조가 용이함과 함게, 제조된 마이크로 캡슐을 시트, 패치 또는 패널 형태로 제품화할 때 작용하는 고온 또는 고압에 의해 상기 마이크로 캡슐의 파괴를 방지시켜 제품화에 대한 성형성 및 조밀한 마이크로 캡슐의 성형으로 화재에 대한 초기 진압 효율이 향상되도록 하는 소화용 마이크로 캡슐 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 코어와 쉘로 이루어져 화재에 대한 초기 진압을 수행하도록 하는 소화용 마이크로 캡슐에 있어서, 상기 코어는 마이크로 캡슐에 외력이 작용하여도 일정형상을 유지할 수 있도록 지지하는 고형체; 및 상기 고형체에 함침됨에 따라 화재발생으로 인한 열에 의해 기화되는 과정 중 압력상승으로 상기 고형체와 함께 분출되어 화재의 초기 진압이 수행되도록 하는 소화제;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 고형체는 녹말인 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 소화제는, FK-5-1-12(도데카플루오로-2-메틸펜탄-3-원)인 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 쉘은 65 ~ 80중량부의 고분자 수지와; 8 ~ 15중량부의 송진과; 8 ~ 15중량부의 녹말과; 2 ~ 5중량부의 침전제; 및 2 ~ 5중량부의 응고제;로 조성되는 것이 바람직하다.

본 발명은, 코어와 쉘로 이루어져 화재에 대한 초기 진압을 수행하도록 하는 소화용 마이크로 캡슐의 제조방법에 있어서, 챔버에 고형체와 소화제를 투입시켜 일정시간동안 교반시켜 상기 고형체에 소화제가 침투된 습윤상태의 코어를 형성하고; 용기에 상기 코어와 쉘의 조성물을 투입시켜 일정시간 동안 교반시킨 후 건조를 통해 코어의 외주연에 쉘이 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 코어와 쉘로 구성되되, 상기 코어는 소화제가 함침된 고형체로 형성됨으로써, 일정크기를 가지는 캡슐화의 제조가 용이함과 함게, 제조된 마이크로 캡슐을 시트, 패치 또는 패널 형태로 제품화할 때 작용하는 고온 또는 고압에 의해 상기 마이크로 캡슐의 파괴를 방지시켜 제품화에 대한 성형성 및 조밀한 마이크로 캡슐의 성형으로 화재에 대한 초기 진압 효율이 향상되도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 소화용 마이크로 캡슐의 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 녹말의 구조도.
도 3은 본 발명에 따른 소화용 마이크로 캡슐의 제조방법에 의해 제조된 마이크로 캡슐의 이미지.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 소화용 마이크로 캡슐은 코어와 쉘로 구성되되, 상기 코어는 소화제가 함침된 고형체로 형성됨으로써, 일정크기를 가지는 캡슐화의 제조가 용이함과 함게, 제조된 마이크로 캡슐을 시트, 패치 또는 패널 형태로 제품화할 때 작용하는 고온 또는 고압에 의해 상기 마이크로 캡슐의 파괴를 방지시켜 제품화에 대한 성형성 및 조밀한 마이크로 캡슐의 성형으로 화재에 대한 초기 진압 효율이 향상되도록 한다.

상기 소화용 마이크로 캡슐은 도 1에 도시된 바와 같이, 코어(10), 및 상기 코어(10)의 외주연에 형성되어, 상기 코어(10)를 보호하도록 지지하는 쉘(20)을 포함한다.

상기 코어(10)는 상기 쉘(20)에 의해 보호를 받으며, 화재발생에 의해 일정온도 이상 예컨대, 150° ~ 300°에서 액체가 기화되는 과정에서 폭발되어 화재의 초기 진압이 이루어지도록 한다.

상기 코어(10)는 고형체(12) 및 소화제(14)로 구성된다.

상기 고형체(12)는 일정형상의 고체로 이루어져, 코어(10)의 형상을 유지시키도록 함으로써, 마이크로 캡슐을 이용하여 시트, 패치 또는 패널 등의 제품화를 이루어지기 위해 성형하는 과정 중 마이크로 캡슐이 파괴됨을 방지시켜 제품에 마이크로 캡슐의 분포도를 향상시키도록 한다.

상기 고형체(12)는 녹말이다. 또한, 상기 고형체(12)는 10 ~ 15㎛의 크기로 형성된다. 이 경우, 상기 녹말은 도 2에 도시된 바와 같이, 분자구조로 형성됨으로써, 액상의 소화제(14)가 함침된 상태를 유지할 수 있도록 한다.

또한, 상기 고형체(12)는 소화제(14)가 함침된 상태를 유지하여, 화재에 의해 액사의 소화제(14)가 기화되는 과정에서 폭발됨에 따라 기체의 소화제(14)와 함께 분출됨에 따라 화재구역에 고형체(12)가 흡착됨에 따라 화재의 3요소, 즉, 연료, 산소, 점화원 중 산소의 접근을 차단시켜 소화(消火) 작용을 촉진시키도록 한다.

물론, 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 고형체(12)는 고체이면서 코어(10)의 형상을 유지할 수 있도록 지지함과 함께, 화재시 소화제(14)의 기화과정에 의한 폭발에 의해 상기 소화제(14)와 함께 분출이 이루어져 화재구역에 흡착이 이루어져 소화(消火) 작용을 향상시킬 수 있는 재료이면 어느 것이든 채택 가능하다.

소화제(14)는 평상시 액상을 유지하다가 일정온도 예컨대, 150°~300°에서 기화되어, 화재에 대한 초기 진압이 이루어질 수 있도록 한다.

상기 소화제(14)는 FK-5-1-12(도데카플루오로-2-메틸펜탄-3-원)이다. 즉, 상기 소화제(14)는 CF3CF3C(O)CF(CF3)2로서, 펜탄에 12개의 F로 치환, 가운데에 케톤기 1개, F로 치환된 메탈기로 이루어지는 청정 소화(약)제이다. 물론, 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 소화제(14)는 fluorine carbon, fluorine chlorine carbon, fluorine bromine carbor계열의 할로겐 카본, fluorine iodine carbon계열의 할로겐 카본이거나, 또는 2-요오드-1,1,1,2,3,3,3-헵타플루오르프로판 등의 수소불화탄소(HFC)로 대체할 수 있다.

상기 소화제(14)는 고형체(12)에 일정시간 함침시킴에 따라 상기 고형체(12)의 공극에 액상의 소화제(14)가 포함된 상태를 가지도록 한다.

쉘(20)은 코어(10)의 외주연에 일정두께 형성되어, 일정온도 예컨대, 150°~ 300°이하일 경우 상기 코어(10)를 보호함과 함께, 일정온도 이상일 경우 상기 코어(10)의 소화제(14)가 기화되는 과정에서 폭발에 의해 상기 코어(10)가 분출되도록 지지하는 기능을 수행한다.

상기 쉘(20)은 2 ~ 3㎛의 두께로 형성되어, 일정온도 이하일 경우 내측에 구성된 코어(10)가 외력에 의해 파손됨을 방지하도록 보호하고, 일정온도 이상이면 코어(10)에 포함된 소화제(14)가 기화의 상변화에 의해 압력 상승으로 쉘(20)의 연화부분으로 분출에 의한 폭발이 이루어져 화재의 진압이 이루어질 수 있도록 한다.

또한, 상기 쉘(20)은 65 ~ 80중량부의 고분자 수지와, 8 ~ 15중량부의 송진과, 8 ~ 15중량부의 녹말과, 2 ~ 5중량부의 침전제, 및 2 ~ 5중량부의 응고제로 조성된다.

고분자수지는 성형이 용이하고, 자체 탄성에 의해 일정정도의 외력에 견딜 수 있으며, 열에 의해 연화(軟化)가 이루어짐에 따라 코어(10)의 소화제(14)에 대한 폭발을 유도하게 된다.

상기 고분자수지는, 폴리우레탄 수지, 폴리우레아 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리카보네이트 수지, 아미노알데히드 수지, 멜라민 수지, 폴리스티렌 수지, 스티렌-아크릴레이트 공중합체 수지, 스티렌-메타크릴레이트 공중합체 수지, 젤라틴 또는 그 유도체, 폴리비닐알코올, 페놀포름알데이드 수지, 레소시놀 포름알데히그 수지, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 수지로 형성된다. 이 경우, 상기 고분자 수지는 폴리우레탄 수지, 또는 폴리우레아 수지임이 바람직하다.

송진은 소나무 등의 침엽수에서 얻는 액상 수지를 가열해서 휘발성 액체인 테르펜을 증발시켜 얻는 고체 수지로서, 아비에트산을 비롯한 수지산으로 구성되며, 상온에서 송진이 부서질 수 있으나, 가열하면 송진이 용해된다. 또한, 상기 송진은 자체 점착성에 의해 피막 형성과 코팅이 탁월하여, 코어(10)에 대한 피막형성을 유도한다.

녹말은 코어(10)의 고형체(12)와 동일한 성분에 의한 친화성으로 쉘(20)의 원활한 성형을 유도함과 함께 코어(10)와 쉘(20)의 접착상태를 유도한다.

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.

응고제는 황산 알루미늄, 수산화 아연, 수산화철, 염화철로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 응고제를 포함할 수 있다.

상기의 소화용 마이크로 캡슐의 제조방법은 다음과 같다.

코어(10)를 구성하는 고형체(12)와 소화제(14)를 일정시간 함침시켜 상기 고형체(12)에 소화제(14)가 일정량 함침되도록 한다. 이 경우, 상기 고형체(12)는 녹말이고, 도 2와 같이, 감자 녹말의 구조 사이의 공극으로 소화제(14)가 함침되는 용해로 습윤상태를 유지하게 된다.

즉, 챔버 내에 고형체(12)와 소화제(14)를 1 : 1 ~ 5 중량비율로 투입시킨 후 12시간 ~ 48시간동안 함침시킴에 따라 상기 고형체(12)에 소화제(14)가 침투된 습윤상태를 가지도록 한다. 이 경우, 함침효율을 향상시키기 위해 상기 챔버는 20℃ ~ 50℃ 온도를 유지시켜, 액상의 소화제(14)에 고형체(12)의 용해를 촉진시킴에 따라 고형체(12)에 소화제(14)의 함침효율이 향상되도록 한다.

또한, 상기 챔버에는 교반기가 구성되어, 상기 교반기에 의한 교반작용으로 고형체(12)가 챔버 내에 침전되지 않고 소화제(14)에 부유된 상태를 유지시켜 함침효율이 향상되도록 한다. 이 경우, 상기 교반기는 저속 예컨대, 10 ~ 100rpm으로 교반시키도록 한다.

이후, 소화제(14)가 함침된 고형체(12)를 걸러내고, 소화제(14)에 의한 습윤상태의 고형체(12)로 이루어진 코어(10)와 쉘(20)의 조성물을 용기에 투입시킨 후, (수성)계면활성제와의 계면에서 중합반응하여, 상기 코어(10)의 외주연에 쉘(20)이 형성되도록 한다.

즉, 용기에 코어(10)와 쉘(20)의 조성물을 투입시킨 후 50 ~ 200rpm으로 2 ~ 10시간동안 반응시킨 후 건조함에 따라 소화용 마이크로 캡슐을 형성한다. 이 경우, 2 ~ 10시간동안 교반하는 과정 중에는 30℃ ~ 50℃ 온도조건이 유지되도록 한다.

상기와 같이 제조된 소화용 마이크로 캡슐은 페인트, 접착제 성분, 페이스트 물질 등의 다양한 부분에 혼합시켜 화재발생 위험성 높은 공간에 사용한다.

이에 따라, 상기 소화용 마이크로 캡슐이 구성된 공간에 화재가 발생되면, 화재의 열에 의해 마이크로 캡슐의 쉘(20)이 녹게된다.

이때, 상기 쉘(20)의 내부에 조성된 소화제(14)가 기화되는 과정에 의한 압력상승으로 열에 의해 쉘(20)의 연화된 부분으로 상기 소화제(14)가 순간 분출되는 폭발이 이루어진다.

이에 따라, 상기 쉘(20)에서 폭발로 인한 코어(10)의 고형체(12)와 소화제(14)가 분출되어, 화재부분에 소화제(14)에 의한 소화작용과 함께, 고형체(12)의 흡착이 이루어짐으로써, 연소 4조건인 연료, 산소, 열, 및 연쇄작용 중 산소 및 연쇄작용을 차단시켜 화재부분에 대한 초기 진압이 신속하게 이루어지도록 한다.

도 3과 같이, 상기의 소화용 마이크로 캡슐의 제조방법에 의해 제조된 마이크로 캡슐의 이미지이다.

이상에서 설명한 것은 소화용 마이크로 캡슐 및 그의 제조방법을 실시하기 위한 하나의 실시 예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니한다. 본 발명에 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변경실시가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

10: 코어 12: 고형체
14: 소화제 20: 쉘

Claims (5)

1. 코어와 쉘로 이루어져 화재에 대한 초기 진압을 수행하도록 하는 소화용 마이크로 캡슐에 있어서,
   상기 코어는 마이크로 캡슐에 외력이 작용하여도 일정형상을 유지할 수 있도록 지지하는 고형체; 및
   상기 고형체에 함침됨에 따라 화재발생으로 인한 열에 의해 기화되는 과정 중 압력상승으로 상기 고형체와 함께 분출되어 화재의 초기 진압이 수행되도록 하는 소화제를 포함하고;
   상기 쉘은 65 ~ 80중량부의 고분자 수지와;
   8 ~ 15중량부의 송진과;
   8 ~ 15중량부의 녹말과;
   2 ~ 5중량부의 침전제; 및
   2 ~ 5중량부의 응고제;
   로 조성되는 것을 특징으로 하는 소화용 마이크로 캡슐.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 고형체는 녹말인 것을 특징으로 하는 소화용 마이크로 캡슐.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 소화제는, FK-5-1-12(도데카플루오로-2-메틸펜탄-3-원)인 것을 특징으로 하는 소화용 마이크로 캡슐.
   
4. 삭제
5. 코어와 쉘로 이루어져 화재에 대한 초기 진압을 수행하도록 하는 소화용 마이크로 캡슐의 제조방법에 있어서,
   챔버에 고형체와 소화제를 투입시켜 일정시간동안 교반시켜 상기 고형체에 소화제가 침투된 습윤상태의 코어를 형성하고;
   용기에 상기 코어와 쉘의 조성물을 투입시켜 일정시간 동안 교반시킨 후 건조를 통해 코어의 외주연에 쉘이 형성되도록 하며;
   상기 쉘은 65 ~ 80중량부의 고분자 수지와;
   8 ~ 15중량부의 송진과;
   8 ~ 15중량부의 녹말과;
   2 ~ 5중량부의 침전제; 및
   2 ~ 5중량부의 응고제;
   로 조성되는 것을 특징으로 하는 소화용 마이크로 캡슐의 제조방법.

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