KR102663057B1 - A급, b급, k급 화재에 사용 가능한 소화약제 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 A급, B급, K급 화재에 동시에 적용 할 수 있는 소화약제 제조 방법에 관한 것으로, 탄화수소계 계면활성제와 불소계면활성제의 혼합 계면활성제를 특징으로 하며, 무기염으로 탄산칼륨, 초산칼륨, 요소, 구연산, 인산암모늄, 및 중조를 첨가하여 제조 되는 것으로,
본 발명은 계면활성제의 혼합 조성물을 이용하여 소화액의 낮은 표면장력을 구현하고, 물에 대한 높은 용해성을 높이면서도 A급, B급, K급 소화액 조성을 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 불화탄소수가 4개와 6개인 저불화탄소 불소계면활성제를 제공함으로써, 환경에 유해한 PFOS/PFOA를 대체할 수 있는 소화약제를 제공한다.
본 발명은 계면활성제의 혼합 조성물을 이용하여 소화액의 낮은 표면장력을 구현하고, 물에 대한 높은 용해성을 높이면서도 A급, B급, K급 소화액 조성을 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 불화탄소수가 4개와 6개인 저불화탄소 불소계면활성제를 제공함으로써, 환경에 유해한 PFOS/PFOA를 대체할 수 있는 소화약제를 제공한다.
Description
본 발명은 목재와 같은 일반 화재, 유류 화재 및 식용유 화재에 광범위하게 사용 가능한 소화약제로서 불소계면활성제와 탄화수소계 계면활성제의 혼합물을 사용함으로서 표면장력을 20 mN/m 이하로 낮고 화재시 소화약제가 잘 분산되어 아주 우수한 소화성능을 갖는 소화약제와 그 제조방법에 대한 것이다.
기존의 소화약제는 목재와 같은 A급 화재의 경우에는 수용성 약제, 석유류의 B급 화재에는 포소화약제, 식용유 화재와 같은 K급 화재에는 포소화약제 또는 강화액을 사용하여 왔다. 유류와 식용유 화재의 경우에는 수용성 강화 소화약제를 사용할 경우 화재 진압이 매우 어렵다. 기름은 물보다 가벼워 수용성 소화약제의 경우 화재가 더 크게 확산될 수 있다.
화재가 발생하였을 때 화재 진압을 위해서는 가연물과 산소 공급원을 차단해야 한다. 이를 위해서는 소화약제의 표면장력을 매우 낮춤으로서 가연물위에 소화약제가 잘 분산되게 하여 화재를 진압할 수 있다.
수용성 소화약제에 사용되는 무기물로는 탄산나트륨, 탄산수소나트륨, 초산 칼륨, 탄산나트륨, 탄산수소나트륨, 요소 등이다. 수용액의 표면장력을 낮추기 위해 사용되는 것이 계면활성제 이며 이들은 다양한 구조와 이온성을 가지고 있다. 기존에 사용되는 계면활성제로는 B급인 유류 화재의 경우 포를 발생시키기 위해 음이온성 계면활성제로 지방산 염, 설포숙신산염, 알킬벤젠술폰산염, 인산염을, 비이온 계면활성제로 노닐페몰 등을 사용하였다. 또한 코코베타인계 양쪽성 계면활성제 (한국 특허 : 10-1049426)를 15 ~ 25 중량%를 사용하였고 아민옥사이드계 계면활성제 (공개 특허 2002-0084888)도 사용한 예가 있다. 불소계면활성제는 포 소화약제에 약 5~6 중량%를 사용하였다.(한국공개특허, 10-2009-0075445에는 유류화재 진압에 탁월한 고농축 폼 소화약제에 있어서, 비이온계면활성제 알킬폴리글루코시드 25중량%, 양쪽성 계면활성제 알킬프로필베타인 15중량%, 천연 계면활성제라놀린 2~3중량%, 불소계 계면활성제 5~6중량%, 부식방지제 3중량%, 물48~50중량%로 조성되어 있음을 특징으로 하는 유류화재 진압에 탁월한 고농축 폼 소화약제가 공개되어 있다.
수용액 필름형성 거품 (Aqueous Film-Forming Foam)을 이용한 소화액에 대한 예로서는 불화탄소가 8개인 퍼플루오로술폰아미드 에톡실레이트를 사용하였다. (유럽 특허 (EP 311570(1989))와 독일 특허 (DE 2732555))
탄화수소계 계면활성제의 표면장력은 30 ~ 35 mN/m 정도 이며 불소계 계면활성제는 20 ~ 25 mN/m로 알려져 있다. (“Fluorinated Surfactants and Repellents”, p.129, Surfactant Science Sreies, edited by M.J. Schick. )
이와 같이 화재의 종류에 따라 사용하는 소화약재의 성문이 다양하고 내용물의 조성도 차이가 있다.
각각의 계면활성제는 특정 표면장력을 나타내나 다양한 구조를 가진 계면활성제를 혼합할 경우 표면 장력은 매우 낮아진다. 따라서 수용성 소화약제의 표면장력을 낮추기 위해서 탄화수소계와 불소계를 혼합함으로서 가능하다.
따라서, 본 발명은 화재 등급에 따라 서로 다른 소화약제를 사용하는 불편을 없애고 하나의 소화약제롤 A급, B급, K급 등 세 종류의 화재에 동시에 사용 가능한 수용성 소화약제에 관한 것이다. 상기와 같은 문제점을 해결하고자 도출된 것으로, 첫째로 수용성 소화약제의 표면장력을 20 mN/m이하로 낮춤으로서 발화 표면에 소화약제가 도포되어 화재 진압이 가능하게 하하고, 표면장력을 20 mN/m이하로 낮추기 위해 탄화수소계 계면활성제와 불소계 계면활성제의 혼합 비율을 조절함으로서 해결하여, A급, B급, K급 화재에 동시에 사용 가능한 소화약제와 그 제조방법을 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 탄화수소계 양쪽성 계면활성제와 화학식 2로 표시되는 비이온 불소계 계면활성제를 이용한 것이다. [화학식 1]과 [화학식 2]의 불소계면활성제는 불화탄소의 길이가 4 ~ 6개로 한정된 것이다.
[화학식 1]
[화학식 2]
여기서, R1는 탄소수 8개 내지 12개의 탄화수소기
R2는 불화알킬기이며, 상기 불화알킬기는 직쇄알킬기이고, 탄소수 4개 또는 6개이고 n은 자연수 5~20 이다.
본 발명에서 상기의 [화학식 1]과 [화학식 2]로 표시되는 탄화수소계 계면활성제 표면장력은 30~35 mN/m 이고 불소계면활성제의 표면장력이 20 ~ 25 mN/m 정도이다. 이들 탄화수소계와 불소계 계면활성제를 적절히 혼합함으로서 목적하는 표면장력인 20 mN/m에 도달 할 수 있었다.
따라서 본 발명은 탄화수소계 계면활성제와 불소계 계면활성제를 혼용함으로서 소화액의 낮은 표면장력을 구현하고, A급, B급과 K급 화재에 사용할 수 있는 소화액 조성을 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 환경에 유해한 PFOS/PFOA화 같은 불화탄소기가 8개인 기존의 불소계면활성제를 대체할 수 있는 불화탄소가 4 ~6개인 불소계면활성제가 포함된 소화약제를 제공할 수 있는 현저한 효과가 있다.
도 1은 화재가 발화된 상태도
도 2는 본발명 소화약제를 사용하여 화재가 진화된 상태도
도3은 본발명 소화약제를 사용하여 화재를 진화하는 상태도
도 2는 본발명 소화약제를 사용하여 화재가 진화된 상태도
도3은 본발명 소화약제를 사용하여 화재를 진화하는 상태도
본발명은 A급, B급, K급 화재에 적용 가능한 소화약제 제조 방법에 관한 것으로, 탄화수소계와 불소계면활성제를 다양한 비율로 혼합하여 표면장력을 20mN/m 이하로 낮추는 혼합물을 제조한 뒤 물에 용해시키고, 무기염으로 탄산칼륨, 탄산수소칼륨, 초산칼륨, 요소, 구연산, 황산알루미늄, 인산암모늄, 및 탄산수소나트륨를 첨가하여 제조 되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 불소계면활성제는 불화탄소기가 4 ~ 6개 또는 탄화수소기의 탄소수가 6 ~ 8인 비이온성 계면활성제인 것을 특징으로 한다.
본발명을 첨부도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 1은 화재가 발화된 상태도, 도 2는 본발명 소화약제를 사용하여 화재가 진화된 상태도, 도3은 본발명 소화약제를 사용하여 화재를 진화하는 상태도이다.
본발명은 탄화수소계 계면활성제와 불소계면활성제를 이용하여 우수한 소화액의 조성물을 제조한 것이다.
본 발명의 일 구현예에서, 하기의 화학식 1과 화학식 2로 표시되는 화합물의 조성에 대한 표면장력 변화를 나타낸다.
[화학식 1]
[화학식 2]
여기서, R1는 탄소수 8개 내지 12개의 탄화수소기
R2는 불화알킬기이며, 상기 불화알킬기는 직쇄알킬기이고, 탄소수 4개 또는 6개이고 n은 자연수 5~20 이다.
구체적으로, 상기 R2는 -(CH2)a-(CF2)b-CF3 불화알킬기이고, 여기에서 a은 1 또는 2이며, b은 3 또는 5일 수 있고, 바람직하게는 a은 1이고, b은 5 이며 n은 9~11이다.
상기 범위로 a 및 b을 포함함으로써, 수용성 소화약제의 우수한 성능을 구현할 수 있다.
이하 본 발명을 구체적으로 설명하기 위하여 바람직한 실시예를 제시하며 본 발명의 범위가 실시예로 제한하는 것은 아니다.
실시예 1
탄화수소계 계면활성제로서 cocamidopropyl betaine (CAPB)을 사용하고 불소계면활성제로서 화학식 2의 화합물을 중량%로 혼합하여 표면장력을 측정하였다.
| 실시예 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
| CAPB |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
| F4H8-5EO |
10 |
|||||||||
| F4H8-10EO |
20 |
30 |
15 |
|||||||
| F4H8-15EO |
30 |
30 |
45 |
15 |
45 |
|||||
| F4H8-20EO |
30 |
30 |
45 |
90 |
15 |
45 |
||||
| F6H8-5EO |
10 |
10 |
||||||||
| F6H8-10EO |
20 |
30 |
15 |
|||||||
| F6H8-15EO |
30 |
40 |
30 |
15 |
45 |
|||||
| F6H8-20EO |
30 |
50 |
30 |
15 |
45 |
|||||
| 표면장력 (mN/m) |
22.5 |
21.7 |
19.5 |
23.3 |
18.7 |
17.9 |
16.5 |
19.6 |
18.5 |
19.0 |
표 1. 계면활성제 조성에 따른 표면장력 변화
*F4 : CF3CF2CF2CF2CH2-, F6 : CF3CF2CF2CF2CF2CF2CH2CH2-
*H8 : 2-ethylhexyl-
*nEO : n-ethoxylate, (n = 5, 10, 15, 20)
표 1에서와 같이 표면장력이 20mN/m 이하인 계면활성제 조성을 가지고 소화 성능을 시험하였다.
소화성능을 시험하기 위한 조성으로 실시예 11 ~ 19 에 대해 설명하면 아래와 같다.
소화약제 제조의 성분은 무기염 30 ~ 45 중량부에 대하여, 용제는 0.05 ~ 0.1 중량부, 계면활성제 혼합물은 0.2 ~ 0.5 중량부으로 하여 소화약제를 제조하였다. 소화액을 제조할 때는 계면활성제 혼합물을 먼저 용제에 완전히 용해시킨후 물 50 ~ 60중량부를 넣고, 그 후에 무기염을 순서대로 첨가하여 제조 하였다.물성으로 표면장력과 소화 시간을 측정하였다. 소화시간은 A급은 시험 규격과 같이 목재를 쌓은 후 소화기를 분사한 후 재발화 여부를 시험하였고(도 1), B급 화재의 경우는 가로 X 세로 X 높이 = 470mm X 470mm X 470mm의 SUS 316 상자를 제작한 후 물 12cm의 높이와 기름 3cm을 채운 시험 규격 용기를 사용하여 시험하였고 (도 2), K급 화재는 식용유 화재 규격에 맞추어 불을 붙이고 소화약제가 들어 있는 소화기 (질소 압력 8Kg)를 분사하여 소화시간을 측정하였다.(도 3)
| 실시예 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
||||||||||||
| 성분 |
|||||||||||||||||||||
| 무기염 [Kg] |
탄산칼륨 |
10 |
10 |
5 |
5 |
10 |
15 |
15 |
10 |
15 |
|||||||||||
| 초산칼륨 |
17 |
10 |
20 |
20 |
20 |
15 |
15 |
20 |
15 |
||||||||||||
| 요소 |
5.9 |
10 |
3 |
10 |
3 |
3 |
5 |
||||||||||||||
| 구연산 |
5 |
5 |
5 |
6.6 |
5 |
5 |
5 |
4.45 |
5 |
||||||||||||
| 탄산나트륨 |
3 |
1.65 |
|||||||||||||||||||
| 인산암모늄 |
5 |
1.65 |
5 |
3 |
1.6 |
3 |
4.45 |
4.45 |
|||||||||||||
| 중조 |
1.55 |
3.45 |
|||||||||||||||||||
| 용제 [Kg] |
메톡시에탄올 |
0.05 |
0.05 |
0.05 |
0.1 |
0.1 |
|||||||||||||||
| 부틸셀로솔브 |
0.05 |
0.05 |
0.05 |
0.05 |
|||||||||||||||||
| 계면활성제 [Kg] |
실시예 2 |
0.5 |
|||||||||||||||||||
| 실시예 3 |
0.3 |
0.5 |
|||||||||||||||||||
| 실시예 5 |
0.3 |
0.5 |
|||||||||||||||||||
| 실시예 7 |
0.3 |
0.5 |
|||||||||||||||||||
| 실시예 9 |
0.3 |
0.5 |
|||||||||||||||||||
| 물 [Kg] |
55 |
60 |
60 |
55 |
60 |
55 |
60 |
60 |
60 |
||||||||||||
| 합계 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
||||||||||||
| 표면장력(mN/m) |
20.5 |
19.5 |
18.8 |
16.8 |
19.4 |
19.5 |
18.7 |
16.9 |
18.8 |
||||||||||||
| A 급 |
재발화(O, X) |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
|||||||||||
| B 급 |
소화시간(초) |
12 |
8 |
6 |
5 |
10 |
9 |
5 |
6 |
7 |
|||||||||||
| K 급 |
소화시간(초) |
19 |
11 |
8 |
7 |
15 |
14 |
9 |
10 |
11 |
|||||||||||
가장 우수한 소화 성능은 실시예 14로서
무기염 44.6중량부(탄산칼륨 5중량부, 초산칼륨 20중량부, 요소 10중량부, 구연산 6.6중량부, 인산암모늄 3중량부)에 대하여,
용제인 메톡시에탄올 0.1중량부,
계면활성제 혼합물 0.3중량부,
물 55중량부로 혼합된다.
Claims (3)
- 탄화수소계 계면활성제와 불소계면활성제의 혼합물인 계면활성제 조성물과; 무기염인 탄산칼륨, 초산칼륨, 요소, 구연산, 인산암모늄; 을 포함하는 것으로, 상기 탄화수소계 계면활성제는 하기 화학식 1의 코카미도프로필베타인 계면활성제이며, 불소계면활성제는 하기 화학식 2의 계면활성제인 A급, B급, K급 화재에 사용 가능한 소화약제 제조방법에 있어서,
[화학식 1]
[화학식 2]
{R1는 탄소수 8개 내지 12개의 탄화수소기,
R2는 -(CH2)a-(CF2)b-CF3 불화알킬기이되, a는 1이고, b은 5 이며 n은 9~11이다}
상기 계면활성제는 표면장력이 20mN/m 이하인 것을 사용하며,
상기 A급, B급, K급 화재에 사용 가능한 소화약제는 무기염 44.6중량부에 대하여,
용제인 메톡시에탄올 0.1중량부,
계면활성제 혼합물 0.3중량부,
물 55중량부 비율로 혼합되는 것으로,
상기 무기염은 탄산칼륨 5중량부에 대하여, 초산칼륨 20중량부, 요소 10중량부, 구연산 6.6중량부, 인산암모늄 3중량부로 혼합된 것을 특징으로 하는 A급, B급, K급 화재에 사용 가능한 소화약제 제조방법 - 삭제
- 제1항의 방법에 의해 제조되는 A급, B급, K급 화재에 사용 가능한 소화약제
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210096812A KR102663057B1 (ko) | 2021-07-23 | 2021-07-23 | A급, b급, k급 화재에 사용 가능한 소화약제 및 그 제조 방법 |
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|---|---|
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Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
| KR101300870B1 (ko) | 2006-01-25 | 2013-08-27 | 야마토 프로텍 가부시키가이샤 | 수계 소화약제 |
| KR101335597B1 (ko) | 2013-06-28 | 2013-12-02 | 주식회사 삼정에이앤에프 | 친환경 중성계 강화액 소화약제 조성물 제조방법 |
| KR101346190B1 (ko) | 2013-08-06 | 2014-01-03 | 한미르 주식회사 | 친환경 중성계 강화액 소화약제 조성물 |
| KR102043750B1 (ko) * | 2019-02-11 | 2019-11-12 | 진수련 | 침윤소화약제 조성물 |
| KR102161400B1 (ko) * | 2020-03-31 | 2021-03-23 | (주)에스엠티 | 저불화탄소형 불소계면활성제를 이용한 소화약제 및 이의 제조 방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090075445A (ko) * | 2008-01-04 | 2009-07-08 | (주)세이지 | 유류화재 진압용 고농축 폼 소화약제 |
-
2021
- 2021-07-23 KR KR1020210096812A patent/KR102663057B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (5)
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