KR20140006869A - 소화 조성물로서의 플루오르화 옥시란 및 이를 이용하는 소화 방법 - Google Patents

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KR20140006869A
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종싱 장
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존 지 오웬스
폴 이 리버스
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

소화 약제가 플루오르화 옥시란을 단독으로, 또는 하이드로플루오로카본, 하이드로클로로플루오로카본, 퍼플루오로카본, 퍼플루오로폴리에테르, 하이드로플루오로에테르, 하이드로플루오로폴리에테르, 클로로플루오로카본, 브로모플루오로카본, 브로모클로로플루오로카본, 요오도플루오로카본, 하이드로브로모플루오로카본, 플루오르화 케톤, 하이드로브로모카본, 플루오르화 올레핀, 하이드로플루오로올레핀, 플루오르화 설폰, 플루오르화 비닐에테르, 및 그의 혼합물로부터 선택된 보조-소화 약제와의 혼합물로 포함하는, 화재의 소화, 제어, 또는 예방을 위한 소화 조성물 및 방법이 기재된다. 공기-함유 폐쇄 영역 내로 이들 조성물을 도입하는 단계, 및 그 폐쇄 영역에서 가연성 물질의 연소를 진압하기에 충분한 양으로 조성물을 유지하는 단계에 의한 화재의 진압 또는 소화 방법 또한 기재된다.

Description

소화 조성물로서의 플루오르화 옥시란 및 이를 이용하는 소화 방법 {FLUORINATED OXIRANES AS FIRE EXTINGUISHING COMPOSITIONS AND METHODS OF EXTINGUISHING FIRES THEREWITH}
본 발명은 소화 조성물, 및 화재의 소화, 제어, 또는 예방을 위한 방법에 관한 것이다.
다양한 소화 약제 및 소화 방법이 공지되어 있으며, 화재의 크기 및 위치, 관련된 가연성 물질의 유형 등에 따라 특정 화재에 대해 선택할 수 있다. 고정 외함(fixed enclosure)(예를 들어, 컴퓨터실, 저장 금고, 통신 전환 장치실, 도서관, 문서 보관소, 또는 석유 파이프라인 펌핑 스테이션)을 보호하는 플러딩 응용(flooding application), 또는 신속한 소화를 필요로 하는 스트리밍 응용(streaming application)(예를 들어, 군사 비행 라인, 상업적인 휴대용 소화기, 또는 고정 시스템 국소 응용)에 할로겐화 하이드로카본 소화 약제가 전통적으로 이용되어 왔다. 이러한 소화 약제는 효과적일 뿐 아니라, 물과는 달리, 외함 또는 그의 내용물에 손상을(만일 있다면) 거의 유발하지 않는 "청정 소화 약제"로서도 작용한다.
가장 통상적으로 사용되는 할로겐화 하이드로카본 소화 약제는 브롬-함유 화합물, 예를 들어, 브로모트라이플루오로메탄(CF3Br, 할론(HALON) 1301) 및 브로모클로로다이플루오로메탄(CF2ClBr, 할론 1211)이었다. 이러한 브롬-함유 할로카본은 소화에 있어서 매우 효과적이며 휴대용 스트리밍 장비로부터, 또는 수동으로 활성화되거나 일부 화재 감지 방법에 의해 활성화되는 자동 룸 플러딩 시스템으로부터 토출될 수 있다. 그러나, 이들 화합물은 오존 파괴에 연관되어 왔다. 몬트리올 의정서 및 그의 수반되는 개정은 할론 1211 및 1301의 생산을 중단하도록 지시하였다(예를 들어, 문헌[P. S. Zurer, "Looming Ban on Production of CFCs, Halons Spurs Switch to Substitutes," Chemical & Engineering News, Vol. 71, Issue 46, page 12, Nov. 15, 1993] 참조).
따라서, 통상적으로 사용되는 브롬-함유 소화 약제의 치환물 또는 대체물에 대한 필요성이 당업계에 대두되어 왔다. 이러한 치환물은 낮은 오존 파괴 지수를 가져야 하며; 화재 또는 화염, 예를 들어, 분류 A(쓰레기, 목재, 또는 종이), 분류 B(인화성 액체 또는 그리스), 및/또는 분류 C(전기 장비) 화재의 소화, 제어, 또는 예방 능력을 가져야 하고; "청정 소화 약제"여야 한다(즉, 전기적 비-전도성이며, 휘발성 또는 기체성이고, 잔류물이 남지 않음). 치환물은 또한, 독성이 낮고, 공기 중에서 인화성 혼합물을 형성하지 않으며, 소화 응용에서의 사용에 있어서 허용가능한 열안정성 및 화학적 안정성을 갖고, 짧은 대기중 수명 및 낮은 지구 온난화 지수를 가져야 한다. 다양한 상이한 플루오르화 하이드로카본이 소화 약제로서의 용도로 제시되어 왔다.
또한, 우수한 소화 특성을 가지며 플루오르화 하이드로카본보다 더 낮은 농도에서 기능하는 소화 약제에 대한 필요성이 있다. 독성이 낮고 비-유해성인 소화 약제에 대한 필요성이 있다. 마지막으로, 용이하게 제조할 수 있는 소화 약제에 대한 필요성이 있다.
일 태양에는, 플루오르화 옥시란 화합물을 포함하는 하나 이상의 비-인화성 조성물을 화재에 적용하는 단계; 및 화재를 진압하는 단계를 포함하는 소화 방법이 제공된다. 플루오르화 옥시란 화합물은 탄소 원자에 결합된 수소 원자를 실질적으로 함유하지 않을 수 있으며, 비등점이 약 -10℃ 내지 약 150℃의 범위일 수 있다. 비-인화성 조성물은 하이드로플루오로카본, 하이드로클로로플루오로카본, 퍼플루오로카본, 퍼플루오로폴리에테르, 하이드로플루오로에테르, 하이드로플루오로폴리에테르, 클로로플루오로카본, 브로모플루오로카본, 브로모클로로플루오로카본, 요오도플루오로카본, 하이드로브로모플루오로카본, 플루오르화 케톤, 하이드로브로모카본, 플루오르화 올레핀, 하이드로플루오로올레핀, 플루오르화 설폰, 플루오르화 비닐에테르, 및 그의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 보조-소화 약제(co-extinguishing agent)를 추가로 포함할 수 있다.
다른 태양에는, (a) 플루오르화 옥시란 화합물; 및 (b) 하이드로플루오로카본, 하이드로클로로플루오로카본, 퍼플루오로카본, 퍼플루오로폴리에테르, 하이드로플루오로에테르, 하이드로플루오로폴리에테르, 클로로플루오로카본, 브로모플루오로카본, 브로모클로로플루오로카본, 요오도플루오로카본, 하이드로브로모플루오로카본, 플루오르화 케톤, 하이드로브로모카본, 플루오르화 올레핀, 하이드로플루오로올레핀, 플루오르화 설폰, 플루오르화 비닐에테르, 및 그의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 보조-소화 약제를 포함하며, 여기서 (a) 및 (b)는 화재의 진압 또는 소화에 충분한 양으로 존재하는 소화 조성물이 제공된다. (a) 및 (b)는 약 9:1 내지 약 1:9의 중량 비율로 존재할 수 있다.
또 다른 태양에는, 가연성 물질을 함유하는 공기-함유 폐쇄 영역 내로 플루오르화 옥시란 화합물을 포함하는 비-인화성 소화 조성물을 도입하는 단계, 및 폐쇄 영역에서 가연성 물질의 연소를 진압하기에 충분한 양으로 상기 조성물을 유지하는 단계를 포함하는, 상기 영역에서 화재 또는 폭연(deflagration)을 예방하는 방법이 제공된다.
제공되는 조성물 및 방법에 사용되는 플루오르화 옥시란 화합물은 잔류물을 남기지 않으면서도(즉, 청정 소화 약제로서 작용함) 화재 또는 화염의 소화에 의외로 효과적이다. 이들 화합물은 브로모플루오로카본, 브로모클로로플루오로카본, 및 그의 많은 치환물(예를 들어, 하이드로클로로플루오로카본, 하이드로플루오로카본, 및 퍼플루오로카본)에 비해 독성 및 인화성이 낮을 수 있으며, 오존 파괴 지수가 없거나 매우 낮을 수 있고, 짧은 대기중 수명 및 낮은 지구 온난화 지수를 가질 수 있다. 본 화합물은 양호한 소화 역량을 나타내며, 또한 환경적으로 허용가능하므로, 이들은 지구 오존 층 파괴에 연관되어온 통상적으로 사용되는 브롬-함유 소화 약제의 치환물 또는 대체물에 대한 필요성을 충족시킨다.
본 개시에서:
"플루오르화"는 하나 이상의 C-H 결합이 C-F 결합에 의해 대체된 하이드로카본 화합물을 지칭하고;
"옥시란"은 하나 이상의 에폭시 기를 함유하는 치환된 하이드로카본을 지칭하며;
"퍼플루오르화"는 실질적으로 그의 모든 C-H 결합이 C-F 결합에 의해 대체된 하이드로카본 화합물을 지칭한다.
제공되는 소화 조성물(플루오르화 올레핀을 포함하는) 및 화재의 소화, 제어, 또는 예방을 위한 방법은 통상적으로 사용되는 브롬-함유 소화 약제의 대체물로서 사용될 수 있다. 이들은 분류 A, 분류 B, 또는 분류 C 유형의 화재를 청정하게(소화제(extinguishant)로부터의 잔류물이 없음) 소화 또는 진압할 수 있다. 이들은 전기-전도성이 아니거나, 고도로 휘발성이며, 이들은 공기 중에서 비인화성인 혼합물을 형성한다. 부가적으로, 플루오르화 옥시란 화합물은 양호한 열안정성 및 화학적 안정성을 갖는다.
상기의 개요는 본 발명의 모든 구현예의 각각의 개시된 실시 형태를 기재하고자 하는 것은 아니다. 하기의 상세한 설명은 예시적인 실시 형태를 더욱 상세하게 예시한다.
하기의 설명에서, 다른 실시 형태가 고려되며 본 발명의 범주 또는 사상을 벗어나지 않고서 이루어질 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 하기의 상세한 설명은 제한적인 의미로 취해져서는 안 된다.
달리 지시되지 않는 한, 명세서 및 특허청구범위에서 사용되는 특징부 크기, 양 및 물리적 특성을 표현하는 모든 수치는 모든 경우 "약"이라는 용어에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 반대로 지시되지 않는 한, 전술한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에 기재된 수치적 파라미터는 당업자가 본 명세서에 개시된 교시 내용을 이용하여 얻고자 하는 원하는 특성에 따라 변할 수 있는 근사치이다. 종점(end point)에 의한 수치 범위의 사용은 그 범위 내의 모든 수(예를 들어, 1 내지 5는 1, 1.5, 2, 2.75, 3, 3.80, 4 및 5를 포함함) 및 그 범위 내의 임의의 범위를 포함한다.
제공되는 방법 및 조성물에 이용할 수 있는 화합물은 플루오르화 옥시란 화합물을 포함한다. 제공되는 화합물들은 단독으로, 서로 조합하여, 또는 다른 공지의 소화 약제(예를 들어, 하이드로플루오로카본, 하이드로클로로플루오로카본, 퍼플루오로카본, 퍼플루오로폴리에테르, 하이드로플루오로에테르, 하이드로플루오로폴리에테르, 클로로플루오로카본, 브로모플루오로카본, 브로모클로로플루오로카본, 요오도플루오로카본, 하이드로브로모플루오로카본, 플루오르화 케톤, 하이드로브로모카본, 플루오르화 올레핀, 하이드로플루오로올레핀, 플루오르화 설폰, 플루오르화 비닐에테르, 및 그의 혼합물)와 조합하여 이용될 수 있다. 제공되는 화합물은 온도 및 압력의 주위 조건 하에 액체 또는 기체일 수 있으나, 전형적으로는 액체 또는 증기 상태(또는 양자 모두)로 소화에 이용된다.
제공되는 조성물 및 방법에 유용한 플루오르화 옥시란은 완전히 플루오르화된(퍼플루오르화) 탄소 골격을 갖는 옥시란(즉, 탄소 골격 내의 실질적으로 모든 수소 원자가 불소로 대체됨), 또는 최대 3개, 임의로 최대 2개의 수소 원자, 염소, 브롬 및/또는 요오드 원자, 또는 그의 조합으로부터 선택된 최대 3개, 임의로 2개의 할로겐 원자를 제외하고는 완전히 플루오르화된 탄소 골격을 가질 수 있는 옥시란일 수 있다. 탄소 골격 상에 너무 많은 수소 원자가 존재할 경우, 화재 진압 성능이 훼손될 수 있다.
제공되는 플루오르화 옥시란은 에폭시화제(epoxidizing agent)로 산화된 플루오르화 올레핀으로부터 유도될 수 있다. 제공되는 플루오르화 옥시란 조성물에서, 탄소 골격은 최장 하이드로카본 쇄(주쇄), 및 주쇄의 분지되어 나온 임의의 탄소 쇄를 포함하는 전체 탄소 프레임워크를 포함한다. 부가적으로, 산소, 질소, 또는 황 원자와 같은 탄소 골격에 개재된 하나 이상의 카테나화 헤테로원자, 예를 들어 에테르 또는 6가 황 작용기가 존재할 수 있다. 전형적으로는, 카테나화 헤테로원자는 옥시란 고리에 직접 결합되지 않는다. 이러한 경우에 탄소 골격은 헤테로원자, 및 헤테로원자에 부착된 탄소 프레임워크를 포함한다.
전형적으로는, 탄소 골격에 부착된 할로겐 원자들 중 대부분이 불소이며, 가장 전형적으로는, 옥시란이 퍼플루오르화 옥시란이 되도록 실질적으로 모든 할로겐 원자가 불소이다. 제공되는 플루오르화 옥시란은 총 4개 내지 9개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 제공되는 방법 및 조성물에 사용하기에 적합한 플루오르화 옥시란 화합물의 대표적인 예는, 2,3-다이플루오로-2,3-비스-트라이플루오로메틸-옥시란, 2,2,3-트라이플루오로-3-펜타플루오로에틸-옥시란, 2,3-다이플루오로-2-(1,2,2,2-테트라플루오로-1-트라이플루오로메틸-에틸)-3-트라이플루오로메틸-옥시란, 2-플루오로-2-펜타플루오로에틸-3,3-비스-트라이플루오로메틸-옥시란, 1,2,2,3,3,4,4,5,5,6-데카플루오로-7-옥사-바이사이클로[4.1.0]헵탄, 2,3-다이플루오로-2-트라이플루오로메틸-3-펜타플루오로에틸-옥시란, 2,3-다이플루오로-2-노나플루오로부틸-3-트라이플루오로메틸-옥시란, 2,3-다이플루오로-2-헵타플루오로프로필-3-펜타플루오로에틸-옥시란, 2-플루오로-3-펜타플루오로에틸-2,3-비스-트라이플루오로메틸-옥시란, 2,3-비스-펜타플루오로에틸-2,3-비스트라이플루오로메틸-옥시란, 2,3-비스-트라이플루오로메틸-옥시란, 2-펜타플루오로에틸-3-트라이플루오로메틸-옥시란, 2-(1,2,2,2-테트라플루오로-1-트라이플루오로메틸-에틸)-3-트라이플루오로메틸-옥시란, 2-노나플루오로부틸-3-펜타플루오로에틸-옥시란, 2-플루오로-2-트라이플루오로메틸-옥시란, 2,2-비스-트라이플루오로메틸-옥시란, 2-플루오로-3-트라이플루오로메틸-옥시란, 및 2-펜타플루오로에틸-2-(1,2,2,2-테트라플루오로-1-트라이플루오로메틸-에틸)-3,3-비스-트라이플루오로메틸-옥시란, 2-플루오로-3,3-비스-(1,2,2,2-테트라플루오로-1-트라이플루오로메틸-에틸)-2-트라이플루오로메틸-옥시란, 2-플루오로-3-헵타플루오로프로필-2-(1,2,2,2-테트라플루오로-1-트라이플루오로메틸-에틸)-3-트라이플루오로메틸-옥시란, 및 2-(1,2,2,3,3,3-헥사플루오로-1-트라이플루오로메틸-프로필)-2,3,3-트리스-트라이플루오로메틸-옥시란을 포함하는 HFP 삼량체의 옥시란을 포함한다.
산화제, 예를 들어, 소듐 하이포클로라이트, 과산화수소, 또는 다른 주지의 에폭시화제, 예를 들어, 퍼옥시카르복실산, 예를 들어, 메타-클로로퍼옥시벤조산 또는 퍼아세트산을 사용하여 상응하는 플루오르화 올레핀을 에폭시화 함으로써, 제공되는 플루오르화 옥시란 화합물을 제조할 수 있다. 플루오르화 올레핀계 전구체는, 예를 들어, 1,1,1,2,3,4,4,4-옥타플루오로-부트-2-엔(2,3-다이플루오로-2,3-비스-트라이플루오로메틸 옥시란을 제조하기 위함), 1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-데카플루오로-펜트-2-엔 또는 1,2,3,3,4,4,5,5,6,6 데카플루오로-사이클로헥센(1,2,2,3,3,4,4,5,5,6-데카플루오로-7-옥사-바이사이클로[4.1.0]헵탄을 제조하기 위함)의 경우와 같이 직접 입수가능할 수 있다. 다른 유용한 플루오르화 올레핀계 전구체는 헥사플루오로프로펜(HFP) 올리고머, 예를 들어, 테트라플루오로에틸렌(TFE) 올리고머의 이량체 및 삼량체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 아세토니트릴과 같은 극성, 비양성자성 용매의 존재 하에 1,1,2,3,3,3-헥사플루오로-1-프로펜(헥사플루오로프로펜)을 알칼리 금속의 시아나이드, 시아네이트, 및 티오시아네이트 염, 4차 암모늄, 및 4차 포스포늄으로 구성된 군으로부터 선택된 촉매 또는 촉매 혼합물과 접촉시킴으로써 HFP 올리고머를 제조할 수 있다. 이들 HFP 올리고머의 제조는, 예를 들어, 미국 특허 제5,254,774호(Prokop)에 개시되어 있다. 유용한 올리고머는 HFP 삼량체 또는 HFP 이량체를 포함한다. 하기 실시예 섹션의 표 1에 제시된 바와 같이, HFP 이량체는 퍼플루오로-4-메틸-2-펜텐의 시스- 및 트랜스- 이성체 혼합물을 포함한다. HFP 삼량체는 C9F18의 이성체 혼합물을 포함한다. 이 혼합물은 6개의 주성분을 가지며, 이 또한 실시예 섹션의 표 1에 열거되어 있다.
제공되는 플루오르화 옥시란 화합물은 비등점이 약 -10℃ 내지 약 150℃의 범위일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 플루오르화 옥시란 화합물의 비등점은 약 0℃ 내지 약 55℃의 범위일 수 있다. 일부 예시적인 물질 및 그들의 비등점 범위는 하기 실시예 섹션에 개시되어 있다.
제공되는 소화 방법은, 하나 이상의 플루오르화 옥시란 화합물을 포함하는 비-인화성 소화 조성물을 화재 또는 화염에 도입하는 단계에 의해 실행될 수 있다. 플루오르화 옥시란(들)은 단독으로, 또는 서로와의 혼합물로, 또는 통상적으로 사용되는 다른 청정 소화 약제, 예를 들어, 하이드로플루오로카본, 하이드로클로로플루오로카본, 퍼플루오로카본, 퍼플루오로폴리에테르, 하이드로플루오로에테르, 하이드로플루오로폴리에테르, 클로로플루오로카본, 브로모플루오로카본, 브로모클로로플루오로카본, 하이드로브로모카본, 요오도플루오로카본, 플루오르화 케톤, 하이드로플루오로카본, 하이드로클로로플루오로카본, 퍼플루오로카본, 퍼플루오로폴리에테르, 하이드로플루오로에테르, 하이드로플루오로폴리에테르, 클로로플루오로카본, 브로모플루오로카본, 브로모클로로플루오로카본, 요오도플루오로카본, 하이드로브로모플루오로카본, 플루오르화 케톤, 하이드로브로모카본, 플루오르화 올레핀, 하이드로플루오로올레핀, 플루오르화 설폰, 플루오르화 비닐에테르, 및 그의 혼합물과의 혼합물로 이용될 수 있다.
이러한 보조-소화 약제는, 특정 유형(또는 크기 또는 위치)의 화재에 대하여 소화 조성물의 소화 역량을 증진하거나 물성을 개질하기 위하여(예를 들어, 추진제로서 작용함으로써 도입 속도를 개질함) 선택될 수 있으며, 바람직하게는, 생성되는 조성물이 공기 중에서 인화성 혼합물을 형성하지 않도록 하는 비율(보조-소화 약제 대 플루오르화 옥시란 화합물(들)의 비율)로 이용될 수 있다. 전형적으로, 소화 혼합물은 약 10 내지 90 중량%의 하나 이상의 플루오르화 옥시란 및 약 90 내지 10 중량%의 하나 이상의 보조-소화 약제를 함유한다. 본 조성물에 사용되는 플루오르화 옥시란 화합물(들)은 비등점이 약 -10℃ 내지 약 150℃의 범위일 수 있다.
제공되는 소화 조성물은 전형적으로 기체 상태 또는 액체 상태(또는 양자 모두)로 사용될 수 있으며, 화재에 조성물을 도입하기 위한 임의의 공지 기술을 이용할 수 있다. 예를 들어, 스트리밍에 의해, 예를 들어, 관용적인 휴대용(또는 고정) 소화 장비를 사용하여, 분무(misting)에 의해, 또는 플러딩에 의해, 예를 들어, 화재 또는 위험요소를 둘러싼 폐쇄 공간 내로 조성물을 방출함으로써(적절한 배관, 밸브, 및 제어를 사용함) 조성물을 도입할 수 있다. 제공되는 조성물을 불활성 추진제, 예를 들어, 질소, 아르곤, 또는 이산화탄소와 임의로 조합하여, 이용되는 스트리밍 또는 플러딩 장비로부터 조성물의 토출 속도를 증가시킬 수 있다. 스트리밍 또는 국소 응용에 의해 조성물을 도입하고자 하는 경우, 비등점이 약 20℃ 내지 약 150℃의 범위인 플루오르화 옥시란 화합물(들)(특히, 주위 조건 하에 액체인 플루오르화 옥시란 화합물)을 이용할 수 있다. 분무에 의해 조성물을 도입하고자 하는 경우, 비등점이 약 20℃ 내지 약 150℃의 범위인 플루오르화 옥시란 화합물(들)을 이용할 수 있다. 그리고, 플러딩에 의해 조성물을 도입하고자 하는 경우에는, 비등점이 약 -10℃ 내지 약 75℃의 범위인 플루오르화 옥시란 화합물(들)을 일반적으로 이용한다.
화재 또는 화염의 소화에 충분한 양으로 소화 조성물을 화재 또는 화염에 도입할 수 있다. 특정 화재의 소화에 필요한 소화 조성물의 양은 위험요소의 성질 및 정도에 따라 달라질 것임을, 당업자는 인식할 것이다. 소화 조성물을 플러딩에 의해 도입하고자 하는 경우에는, 특정 유형 및 크기의 화재의 소화에 필요한 소화 조성물의 양 또는 농도를 결정함에 있어서 컵 버너 시험(cup burner test) 데이터(예를 들어, 하기의 실시예에 기재된 유형)가 유용할 수 있다. 유용한 컵 버너 시험은 ISO 14520-1(문헌[2006 Annex B "Determination of Flame-extinguishing Concentration of Gaseous Extinguishants by the Cupburner Method."])을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 본 명세서에 제공된 실시예에 개시된 것과 같은 마이크로-컵 버너 시험 또한 특정 화재에 대하여 소화 조성물의 양 또는 농도를 결정함에 있어서 유용할 수 있다.
제공되는 소화 조성물은, (a) 하나 이상의 플루오르화 옥시란 화합물; 및 (b) 하이드로플루오로카본, 하이드로클로로플루오로카본, 퍼플루오로카본, 퍼플루오로폴리에테르, 하이드로플루오로에테르, 하이드로플루오로폴리에테르, 클로로플루오로카본, 브로모플루오로카본, 브로모클로로플루오로카본, 요오도플루오로카본, 하이드로브로모플루오로카본, 플루오르화 케톤, 하이드로브로모카본, 플루오르화 올레핀, 하이드로플루오로올레핀, 플루오르화 설폰, 플루오르화 비닐에테르, 및 그의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 보조-소화 약제를 포함할 수 있다. 소화 조성물 내에 사용될 수 있는 보조-소화 약제의 대표적인 예는, CF3CH2CF3, C5F11H, C6F13H, C4F9H, CF3CFHCFHCF2CF3, H(CF2)4H, CF3H, C2F5H, CF3CFHCF3, CF3CF2CF2H, CF3CHCl2, CF3CHClF, CF3CHF2, CF4, C2F6, C3F8, C4F10, C6F14, C3F7OCH3, C4F9OCH3, F(C3F6O)CF2H, F(C3F6O)2CF2H, HCF2OCF2CF2OCF2H, HCF2O(CF2CF2O)2CF2H, HCF2O(CF2O)x(CF2CF2O)yCF2H(여기서, x 및 y는 독립적으로 0 내지 3일 수 있으나, x와 y의 합은 0을 초과함), C2F5Cl, CF3Br, CF2ClBr, CF3I, CF2HBr, n-C3H7Br, 및 CF2BrCF2Br을 포함한다. 본 발명의 방법 및 조성물에 사용하기에 적합한 플루오르화 케톤 화합물의 대표적인 예는, CF3CF2C(O)CF(CF3)2, (CF3)2CFC(O)CF(CF3)2, CF3(CF2)2C(O)CF(CF3)2, CF3(CF2)3C(O)CF(CF3)2, CF3(CF2)5C(O)CF3, CF3CF2C(O)CF2CF2CF3, CF3C(O)CF(CF3)2, 및 퍼플루오로사이클로헥산온을 포함한다. 다른 유용한 플루오르화 케톤 보조-소화제는, 예를 들어, 미국 특허 제6,478,979호(Rivers et al.)에 개시되어 있다. 보조-소화 약제 대 플루오르화 옥시란의 중량 비율은 약 9:1 내지 약 1:9로 변동될 수 있다.
플루오르화 옥시란을 이용하는 또 다른 보조-응용 방법은, 글리시딜 아자이드 중합체와 같은 에너지 물질(energetic material)의 신속한 연소에 의해 발생되는 불활성 배기체(off-gas)를 사용하는 고정 시스템 또는 수동식 휴대용 소화기의 활성화시에 플루오르화 옥시란이 초과 가압(super-pressurized)되는 방법이다. 부가적으로, 제공되는 액체 플루오르화 옥시란 또는 다른 액체 소화 약제를 가열 및 기화시켜 그것이 더 용이하게 분산되도록 만들기 위하여, 고온 기체를 생성시키는 글리시딜 아자이드 중합체와 같은 에너지 물질의 신속한 연소를 사용할 수 있다. 추가로, 제공되는 액체 플루오르화 옥시란 또는 다른 액체 소화 약제를 추진하여 분산을 촉진하도록, (예를 들어, 에너지 물질의 신속한 연소로부터의) 가열되지 않은 불활성 기체를 사용할 수 있다.
상기의 플루오르화 옥시란 화합물은 화재의 제어 및 소화에 있어서 뿐 아니라 가연성 물질의 점화를 예방함에 있어서도 유용할 수 있다. 자기-지속성 또는 비-자기-지속성 유형의 가연성 물질을 함유하는 공기-함유 폐쇄 영역에서 화재 또는 폭연을 예방하는 방법 또한 제공된다. 제공되는 방법은, 사용 조건 하에서 본질적으로 기체성이고(즉, 기체성이거나 분무의 형태임), 최대 3개, 임의로 최대 2개의 수소 원자, 염소, 브롬 및/또는 요오드 원자, 또는 염소, 브롬, 요오드, 및 그의 혼합물로부터 선택된 그의 조합으로부터 선택된 최대 3개, 임의로 2개의 할로겐 원자를 함유하며, 임의로 부가적인 카테나화 헤테로원자를 함유하는 하나 이상의 플루오르화 옥시란 화합물을 포함하는 비-인화성 소화 조성물을 공기-함유 폐쇄 영역 내로 도입하는 단계를 포함한다. 전형적으로, 존재하는 총 산소의 몰 당 소정의 열용량을 폐쇄 영역 내의 공기에 부여하기에 충분한 양으로 조성물이 도입되고 유지되며, 이는 폐쇄 영역 내의 가연성 물질의 연소를 진압할 것이다. 본 방법에 유용한 플루오르화 옥시란 화합물은 상기의 것들이다. 일반적으로 소화 조성물의 도입은 플러딩 또는 분무에 의해, 예를 들어, 화재를 둘러싼 폐쇄 공간 내로 조성물을 방출함으로써(적절한 배관, 밸브, 및 제어를 사용함) 실행될 수 있다. 그러나, 적절한 분량의 조성물이 적절한 간격으로 폐쇄 영역 내로 계량되어 들어간다면, 임의의 공지 도입 방법을 이용할 수 있다. 글리시딜 아자이드 중합체와 같은 에너지 물질의 분해에 의해 발생하는 추진제와 같은 불활성 추진제를 임의로 사용하여 도입 속도를 증가시킬 수 있다.
화재 예방을 위하여, 사용 조건 하에서 본질적으로 기체성인 소화 조성물을 제공하도록 플루오르화 옥시란 화합물(들)(및 이용되는 임의의 보조-소화 약제(들))을 포함하는 조성물을 선택할 수 있다. 전형적인 화합물(들)은 비등점이 약 -10℃ 내지 약 150℃의 범위이다. 존재하는 총 산소의 몰 당 소정의 열용량을 폐쇄 영역 내의 공기에 부여하기에 충분한 양으로 조성물이 도입되고 유지되며, 이는 폐쇄 영역 내의 가연성 물질의 연소를 진압할 것이다. 연소를 진압하기 위해 필요한 최소 열용량은 폐쇄 영역 내에 존재하는 특정 인화성 물질의 가연성과 함께 변동된다. 가연성은 화학적 조성에 따라, 그리고 부피에 대한 표면적, 다공성 등과 같은 물성에 따라 변동된다.
제공되는 화재 예방 방법을 사용하여 공기의 연소-지속성 특성을 제거하고, 이에 의해 인화성 물질(예를 들어, 종이, 천, 목재, 인화성 액체, 및 플라스틱 물품)의 연소를 진압할 수 있다. 본 방법은, 화재의 위험이 항상 존재할 경우에 연속적으로 사용될 수 있거나, 화재 또는 폭연의 위험이 발생할 경우에 비상 수단으로서 사용될 수 있다.
본 발명의 목적 및 이점은 하기의 실시예에 의해 추가로 예시되지만, 이들 실시예에서 언급된 특정 재료 및 그의 양뿐만 아니라 다른 조건 및 상세 사항도 본 발명을 부당하게 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
실시예
[표 1]
Figure pct00001
Figure pct00002
시험 방법
컵 버너 시험
컵버너 소화 농도의 결정을 위해 ISO 14520-1(문헌[2006 Annex B "Determination of flame-extinguishing concentration of gaseous extinguishants by the cupburner method"])을 사용하였다. 표준 컵버너 장치 내로 액체 약제를 도입하기 위하여 몇몇 개질이 필요하였다. 2,3-다이플루오로-2-(1,2,2,2-테트라플루오로-1-트라이플루오로-에틸)-3-트라이플루오로메틸-옥시란(C6F12O)의 실린더를 가열된 90℃ 중탕에 담아 두어 51℃(123.8℉)의 C6F12O 비등점을 초과하는 일정한 온도를 유지하였다. 이는 공기 흐름의 임의의 압력을 극복하기 위한 적당한 약제 증기압을 생성시키기에 충분하였다. 실린더와 컵버너 장치 사이의 포화 C6F12O 유체 증기를 함유하는 모든 라인을 가열 테이프 및 가변 변압기를 사용하여 가열하여 90℃의 최소 온도를 유지하였다. 버니어 핸들(vernier handle)을 가진 계량 밸브를 사용하여 컵버너 장치의 공기 스트림 내로 포화 약제 증기를 도입하였다. 기체 샘플링 포트 전에 완전한 혼합을 보장하기 위하여, 유리 비드로 충전된 컬럼에 공기/약제 혼합물을 통과시켰다. 이어서, 혼합된 스트림이 컵버너 장치에 진입하고 ISO 표준에 따라 시험을 실행하였다. 모든 시험은 부록 B에 따라 40 L/min의 유속에서 실행하였다.
공기 유속은 마노스태트 36-541-305 로타미터(Manostat 36-541-305 Rotameter)로 제어하였다. 시험 전에 로타미터를 BIOS DC-2 유량 보정기(flow calibrator)로 보정하였다. 유량 보정기는 독립형 기체 확산 컬럼 뒤에 인라인 연결되었으며, 컵버너 장치에는 연결되지 않았다. 컵버너 장치에 진입하는 압력이 DC-2 측정값과 일치함을 보장하기 위하여, 정확한 기체 흐름이 얻어진 후에 DC-2를 정지시키고 라인으로부터 제거하였다. 기체 샘플링 포트를 통하여 기체 샘플을 얻었다. 4개의 5 mL 기밀 주사기를 사용하여 기체 샘플링 포트로부터 샘플을 인출하였다. 각각의 주사기가 최종 샘플을 추출하기 전에 주사기를 약제 및 공기 혼합물로 3회 퍼지하였다. 이어서, 1 mL 샘플 부피를 남기고 각각의 주사기를 퍼지하였다. FT-IR 기체 셀을 건조 공기로 퍼지하고, 이어서 진공화한 후에 1 mL 샘플을 주입하였다. 퍼킨엘머(PerkinElmer) 1600 시리즈 FT-IR을 사용하여 3개 주사기로부터의 샘플을 분석하였다. 표준에 따라 컵버너를 5회 이상 실행하였다. 이어서, IR 스펙트럼 상의 3개의 분리된 흡광 피크, 1309 ㎝-1, 1207 ㎝-1, 및 1168 ㎝-1로부터 평균 질량 농도를 계산하였다. 일단 평균 질량 농도가 결정되었으면, 이상 기체 법칙을 사용하여 20℃ 및 0.101 MPa(1 atm)에서 헵탄을 연료로 하는 화염의 소화에 필요한 C6F12O의 이상 기체 부피%를 계산하였다.
마이크로-컵 버너 시험
마이크로-컵 버너 시험은, 하기의 시험 조건 하에서 소화에 필요한 약제의 분량에 기초하여 약제의 소화 능력을 측정한 실험실 시험이다. 마이크로-컵 버너 시험은, 모든 흐름을 위쪽으로 하여 수직으로 정렬된 석영 동심관 층류-확산 화염 버너(상기의 컵 장치와 유사한 설계의 마이크로-컵 버너)를 이용하였다. 달리 특정되지 않는 한 전형적으로 프로판인 연료가 15-㎜ I.D. 석영 연돌 내의 중심에 있는 5-㎜ I.D. 내측 석영관을 통해 10.0 sccm(표준 입방 센티미터/분)으로 흘렀다. 연돌은 내측 관 위로 4.5 ㎝ 연장되었다. 내측 관과 연돌 사이의 환상 지역을 통해 공기가 1000 sccm으로 흘렀다. 소화 조성물을 첨가하기 전에, 내측 관의 상부에 시각적으로 안정한 화염이 지지되었으며, 생성되는 연소 산물은 연돌을 통해 흘러나갔다. 버너의 업스트림에 있는 공기 스트림 내로 평가하고자 하는 소화 조성물을 도입하였다. 액체 조성물은 주사기 펌프(1% 이내로 보정됨)에 의해 도입하고 가열 트랩 내에서 휘발시켰다. 기체성 조성물은 질량-흐름 제어기를 통해 버너로부터 업스트림에 있는 공기 스트림에 도입하였다. 일관성을 위하여, 공기-기체성 조성물 혼합물은 이어서 그것이 화염 버너에 도입되기 전에 가열 트랩을 통해 흘렀다. 2% 이내로 보정되는 전자 질량-흐름 제어기에 의해 모든 기체 흐름이 유지되었다. 연료를 점화하여 화염을 생성시키고 90 초 동안 연소되게 하였다. 90 초 후에, 특정 유속의 조성물을 도입하였으며, 화염을 소화하기 위해 필요한 시간을 기록하였다. 보고된 소화 농도는, 30 초 이하의 평균 시간 이내에 화염을 소화하기 위해 필요한 공기 중의 소화 조성물의 기록된 부피%였다.
실시예 1 - 2,3- 다이플루오로 -2,3,- 비스 - 트라이플루오로메틸 - 옥시란의 합성 및 정제.
혼합기 및 냉각 자켓이 설치된 2-리터 스테인리스강 반응기에, 500 그램의 아세토니트릴, 700 그램의 소듐 하이포클로라이트(14 중량% 농도), 및 100 그램의 50 중량% 소듐 하이드록사이드를 첨가하였다. 밀봉시에, 반응기 냉각 자켓을 사용하여 반응기 온도를 0℃로 제어하였다. 이어서, 반응기 온도를 0℃로 제어하면서 강력한 혼합 하에 200 그램의 퍼플루오로부텐을 반응기에 점진적으로 첨가하였다. 약 2 시간 이내에 퍼플루오로-2-부텐을 전부 첨가한 후에, 반응기를 20℃로 가열하여, 조 산물이 반응기 오버헤드로부터 배기되고 반응기 오버헤드에 연결된 드라이 아이스 트랩에 의해 포획되도록 하였다. 160 그램의 조 산물이 드라이 아이스 트랩 내에 수집되었다. 이어서, 응축기가 -40℃로 냉각되는 40-단 올드쇼(Oldshaw) 분류탑(fractionation column) 내에서 조 산물을 정제하였다. 환류비(분류탑으로 되돌아가는 증류액 유속 대 산물 수집 실린더로 가는 증류액 유속)가 10:1이도록 하는 방식으로 분류탑을 작동시켰다. 분류탑 내의 헤드 온도가 0℃ 내지 2℃였을 때의 응축물로서 최종 산물을 수집하였다.
상기 방법으로부터 수집된 100 그램의 최종 산물을 376.3 MHz 19F-NMR 스펙트럼에 의해 분석하였으며, 99.4%의 순도를 가진 2,3-다이플루오로-2,3,-비스-트라이플루오로메틸-옥시란으로 확인되었다.
마이크로-컵 버너 시험은, 30 초 이하의 평균 시간 이내에 화염을 소화하기 위하여 공기 중의 평균 7.6% v/v의 C4F8O가 필요함을 제시하였다.
실시예 2 - 2,3- 다이플루오로 -2-(1,2,2,2- 테트라플루오로 -1- 트라이플루오로메틸 -에틸)-3- 트라이플루오로메틸 - 옥시란의 합성.
혼합기 및 냉각 자켓이 설치된 1.5 리터 유리 반응기에, 400 그램의 아세토니트릴, 200 그램의 1,1,1,2,3,4,5,5,5-노나플루오로-4-트라이플루오로메틸-펜트-2-엔, 및 150 그램의 50% 포타슘 하이드록사이드를 첨가하였다. 반응기 냉각 자켓을 사용하여 반응기 온도를 0℃로 제어하였다. 이어서, 반응기 온도를 0℃로 제어하면서 강력한 혼합 하에 100 그램의 50% 과산화수소를 반응기에 천천히 첨가하였다. 약 2 시간 이내에 과산화수소를 전부 첨가한 후에, 혼합기를 꺼서 용매 및 수성 상으로부터 조 산물이 상 분할(phase split)되도록 하였다. 하부 산물 상으로부터 155 그램의 조 산물이 수집되었다. 이어서, 조 산물을 200 그램의 물로 세척하여 용매 아세토니트릴을 제거한 후, 응축기가 15℃로 냉각되는 40-단 올드쇼 분류탑 내에서 정제하였다. 환류비(분류탑으로 되돌아가는 증류액 유속 대 산물 수집 실린더로 가는 증류액 유속)가 10:1이도록 하는 방식으로 분류탑을 작동시켰다. 분류탑 내의 헤드 온도가 52℃ 내지 53℃였을 때의 응축물로서 최종 산물을 수집하였다.
상기 방법으로부터 수집된 90 그램의 최종 산물을 376.3 MHz 19F-NMR 스펙트럼에 의해 분석하였으며, 2,3-다이플루오로-2-(1,2,2,2-테트라플루오로-1-트라이플루오로-메틸-에틸)-3-트라이플루오로메틸-옥시란, 95.8% 및 2.2%의 2-플루오로-2-펜타플루오로에틸-3,3-비스-트라이플루오로메틸-옥시란의 혼합물로서 확인되었다.
컵 버너 시험은, 헵탄을 연료로 하는 화염을 소화하기 위하여 공기 중의 평균 4.19% v/v의 C6F12O가 필요함을 제시하였다.
실시예 3 - 1,2,2,3,3,4,4,5,5,6- 데카플루오로 -7-옥사- 바이사이클로[4.1.0]헵탄의 옥시란 합성 및 정제.
혼합기 및 냉각 자켓이 설치된 1.5 리터 유리 반응기에, 400 그램의 아세토니트릴, 200 그램의 1,2,3,3,4,4,5,5,6,6-데카플루오로-사이클로헥센(89.3% 순도), 및 150 그램의 50% 포타슘 하이드록사이드를 첨가하였다. 반응기 냉각 자켓을 사용하여 반응기 온도를 0℃로 제어하였다. 이어서, 반응기 온도를 0℃로 제어하면서 강력한 혼합 하에 100 그램의 50% 과산화수소를 반응기에 천천히 첨가하였다. 약 2 시간 이내에 과산화수소를 전부 첨가한 후에, 혼합기를 꺼서 용매 및 수성 상으로부터 조 산물이 상 분할되도록 하였다. 하부 산물 상으로부터 100 그램의 조 산물이 수집되었다. 이어서, 조 산물을 100 그램의 물로 세척하여 용매 아세토니트릴을 제거한 후, 응축기가 15℃로 냉각되는 40-단 올드쇼 분류탑 내에서 정제하였다. 환류비(분류탑으로 되돌아가는 증류액 유속 대 산물 수집 실린더로 가는 증류액 유속)가 10:1인 방식으로 분류탑을 작동시켰다. 분류탑 내의 헤드 온도가 47℃ 내지 55℃였을 때의 응축물로서 최종 산물을 수집하였다.
상기 방법으로부터 수집된 70 그램의 최종 산물을 376.3 MHz 19F-NMR 스펙트럼에 의해 분석하였으며, 부가적인 2.6% 이성체를 동반하는 94.1%의 순도를 가진 1,2,2,3,3,4,4,5,5,6-데카플루오로-7-옥사-바이사이클로[4.1.0]헵탄으로 확인되었다.
마이크로-컵 버너 시험은, 30 초 이하의 평균 시간 이내에 화염을 소화하기 위하여 공기 중의 평균 6.0% v/v의 C6F10O가 필요함을 제시하였다.
실시예 4 - HFP 삼량체 - 옥시란(C 9 F 18 O)의 C 9 옥시란 합성 및 정제.
혼합기 및 냉각 자켓이 설치된 1.5 리터 유리 반응기에, 400 그램의 아세토니트릴, 200 그램의 HFP 삼량체(C9F18), 및 150 그램의 50% 포타슘 하이드록사이드를 첨가하였다. 반응기 냉각 자켓을 사용하여 반응기 온도를 0℃로 제어하였다. 이어서, 반응기 온도를 0℃ 내지 20℃로 제어하면서 강력한 혼합 하에 100 그램의 50% 과산화수소를 반응기에 천천히 첨가하였다. 약 2 시간 이내에 과산화수소를 전부 첨가한 후에, 혼합기를 꺼서 용매 및 수성 상으로부터 조 산물이 상 분할되도록 하였다. 하부 산물 상으로부터 180 그램의 조 산물이 수집되었다. 이어서, 조 산물을 200 그램의 물로 세척하여 용매 아세토니트릴을 제거한 후, 응축기가 15℃로 냉각되는 40-단 올드쇼 분류탑 내에서 정제하였다. 환류비(분류탑으로 되돌아가는 증류액 유속 대 산물 수집 실린더로 가는 증류액 유속)가 10:1이도록 하는 방식으로 분류탑을 작동시켰다. 분류탑 내의 헤드 온도가 120℃ 내지 122℃였을 때의 응축물로서 최종 산물을 수집하였다.
상기 방법으로부터 수집된 150 그램의 최종 산물을 376.3 MHz 19F-NMR 스펙트럼에 의해 분석하였으며, 5개 이성체 형태를 동반하는 HFP 삼량체(C9F18O)의 옥시란으로 확인되었다. 5개 이성체 전부의 합은 99.4%의 순도를 가지고 있었다.
마이크로-컵 버너 시험은, 30 초 이하의 평균 시간 이내에 화염을 소화하기 위하여 공기 중의 평균 4.8% v/v의 C9F18O가 필요함을 제시하였다.
하기의 것들은, 각각 본 발명의 태양에 따른 소화 조성물로서의 플루오르화 옥시란 및 이를 이용하는 소화 방법의 예시적인 실시 형태이다.
실시 형태 1은, 하나 이상의 옥시란 고리를 함유하는 플루오르화 옥시란 화합물을 포함하는 하나 이상의 비-인화성 조성물을 화재에 적용하는 단계; 및 화재를 진압하는 단계를 포함하는 소화 방법이다.
실시 형태 2는, 실시 형태 1에 있어서, 플루오르화 옥시란 화합물이 탄소 원자에 결합된 수소 원자를 실질적으로 함유하지 않는 소화 방법이다.
실시 형태 3은, 실시 형태 1에 있어서, 비-인화성 조성물이 하이드로플루오로카본, 하이드로클로로플루오로카본, 퍼플루오로카본, 퍼플루오로폴리에테르, 하이드로플루오로에테르, 하이드로플루오로폴리에테르, 클로로플루오로카본, 브로모플루오로카본, 브로모클로로플루오로카본, 요오도플루오로카본, 하이드로브로모플루오로카본, 플루오르화 케톤, 하이드로브로모카본, 플루오르화 올레핀, 하이드로플루오로올레핀, 플루오르화 설폰, 플루오르화 비닐에테르, 및 그의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 보조-소화 약제를 추가로 포함하는 소화 방법이다.
실시 형태 4는, 실시 형태 1에 있어서, 플루오르화 옥시란이 총 4개 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 소화 방법이다.
실시 형태 5는, 실시 형태 1에 있어서, 플루오르화 옥시란 화합물의 비등점이 약 -10℃ 내지 약 150℃의 범위인 소화 방법이다.
실시 형태 6은, 실시 형태 5에 있어서, 플루오르화 옥시란의 비등점이 약 0℃ 내지 약 55℃인 소화 방법이다.
실시 형태 7은, 실시 형태 1에 있어서, 플루오르화 옥시란이 2,3-다이플루오로-2,3-비스-트라이플루오로메틸-옥시란, 2,2,3-트라이플루오로-3-펜타플루오로에틸-옥시란, 2,3-다이플루오로-2-(1,2,2,2-테트라플루오로-1-트라이플루오로메틸-에틸)-3-트라이플루오로메틸-옥시란, 2-플루오로-2-펜타플루오로에틸-3,3-비스-트라이플루오로메틸-옥시란, 1,2,2,3,3,4,4,5,5,6-데카플루오로-7-옥사-바이사이클로[4.1.0]헵탄, 2,3-다이플루오로-2-트라이플루오로메틸-3-펜타플루오로에틸-옥시란, 2,3-다이플루오로-2-노나플루오로부틸-3-트라이플루오로메틸-옥시란, 2,3-다이플루오로-2-헵타플루오로프로필-3-펜타플루오로에틸-옥시란, 2-플루오로-3-펜타플루오로에틸-2,3-비스-트라이플루오로메틸-옥시란, 2,3-비스-펜타플루오로에틸-2,3-비스트라이플루오로메틸-옥시란, 2-펜타플루오로에틸-2-(1,2,2,2-테트라플루오로-1-트라이플루오로메틸-에틸)-3,3-비스-트라이플루오로메틸-옥시란, 2-플루오로-3,3-비스-(1,2,2,2-테트라플루오로-1-트라이플루오로메틸-에틸)-2-트라이플루오로메틸-옥시란2-플루오로-3-헵타플루오로프로필-2-(1,2,2,2-테트라플루오로-1-트라이플루오로메틸-에틸)-3-트라이플루오로메틸-옥시란, 및 2-(1,2,2,3,3,3-헥사플루오로-1-트라이플루오로메틸-프로필)-2,3,3-트리스-트라이플루오로메틸-옥시란, 및 그의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물인 소화 방법이다.
실시 형태 8은, 실시 형태 1에 있어서, 플루오르화 옥시란 화합물이 산소, 질소, 또는 황으로부터 선택된 탄소 골격에 개재된 하나 이상의 카테나화 헤테로원자를 포함하며, 여기서 카테나화 헤테로원자는 플루오르화 옥시란 화합물의 옥시란 고리에 직접 결합되지 않는 소화 방법이다.
실시 형태 9는, 실시 형태 1에 있어서, 화재를 진압하는 단계가 화재를 소화하는 단계를 포함하는 소화 방법이다.
실시 형태 10은, (a) 하나 이상의 옥시란 고리를 함유하는 플루오르화 옥시란 화합물; 및 (b) 하이드로플루오로카본, 하이드로클로로플루오로카본, 퍼플루오로카본, 퍼플루오로폴리에테르, 하이드로플루오로에테르, 하이드로플루오로폴리에테르, 클로로플루오로카본, 브로모플루오로카본, 브로모클로로플루오로카본, 요오도플루오로카본, 하이드로브로모플루오로카본, 플루오르화 케톤, 하이드로브로모카본, 플루오르화 올레핀, 하이드로플루오로올레핀, 플루오르화 설폰, 플루오르화 비닐에테르, 및 그의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 보조-소화 약제를 포함하며, 여기서 (a) 및 (b)는 화재의 진압 또는 소화에 충분한 양으로 존재하는 소화 조성물이다.
실시 형태 11은, 실시 형태 10에 있어서, (a) 및 (b)가 약 9:1 내지 약 1:9의 중량 비율로 존재하는 소화 조성물이다.
실시 형태 12는, 실시 형태 10에 있어서, 플루오르화 옥시란이 총 4개 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 소화 조성물이다.
실시 형태 13은, 실시 형태 10에 있어서, 플루오르화 옥시란의 비등점이 약 -10℃ 내지 약 150℃인 소화 조성물이다.
실시 형태 14는, 실시 형태 10에 있어서, 플루오르화 옥시란 화합물이 산소, 질소, 또는 황으로부터 선택된 탄소 골격에 개재된 하나 이상의 카테나화 헤테로원자를 포함하며, 여기서 카테나화 헤테로원자는 플루오르화 옥시란 화합물의 옥시란 고리에 직접 결합되지 않는 소화 조성물이다.
실시 형태 15는, 실시 형태 11에 있어서, 플루오르화 옥시란이 2,3-다이플루오로-2,3-비스-트라이플루오로메틸-옥시란, 2,2,3-트라이플루오로-3-펜타플루오로에틸-옥시란, 2,3-다이플루오로-2-(1,2,2,2-테트라플루오로-1-트라이플루오로메틸-에틸)-3-트라이플루오로메틸-옥시란, 2-플루오로-2-펜타플루오로에틸-3,3-비스-트라이플루오로메틸-옥시란, 1,2,2,3,3,4,4,5,5,6-데카플루오로-7-옥사-바이사이클로[4.1.0]헵탄, 2,3-다이플루오로-2-트라이플루오로메틸-3-펜타플루오로에틸-옥시란, 2,3-다이플루오로-2-노나플루오로부틸-3-트라이플루오로메틸-옥시란, 2,3-다이플루오로-2-헵타플루오로프로필-3-펜타플루오로에틸-옥시란, 2-플루오로-3-펜타플루오로에틸-2,3-비스-트라이플루오로메틸-옥시란, 2,3-비스-펜타플루오로에틸-2,3-비스트라이플루오로메틸-옥시란, 2-펜타플루오로에틸-2-(1,2,2,2-테트라플루오로-1-트라이플루오로메틸-에틸)-3,3-비스-트라이플루오로메틸-옥시란, 2-플루오로-3,3-비스-(1,2,2,2-테트라플루오로-1-트라이플루오로메틸-에틸)-2-트라이플루오로메틸-옥시란2-플루오로-3-헵타플루오로프로필-2-(1,2,2,2-테트라플루오로-1-트라이플루오로메틸-에틸)-3-트라이플루오로메틸-옥시란, 및 2-(1,2,2,3,3,3-헥사플루오로-1-트라이플루오로메틸-프로필)-2,3,3-트리스-트라이플루오로메틸-옥시란, 및 그의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물인 소화 조성물이다.
실시 형태 16은, 가연성 물질을 함유하는 공기-함유 폐쇄 영역 내로 플루오르화 옥시란 화합물을 포함하는 비-인화성 소화 조성물을 도입하는 단계; 및 폐쇄 영역에서 가연성 물질의 연소를 진압하기에 충분한 양으로 상기 조성물을 유지하는 단계를 포함하는, 상기 영역에서 화재 또는 폭연을 예방하는 방법이다.
실시 형태 17은, 실시 형태 16에 있어서, 플루오르화 옥시란 화합물의 비등점이 약 -10℃ 내지 약 150℃의 범위인, 가연성 물질을 함유하는 공기-함유 폐쇄 영역에서 화재 또는 폭연을 예방하는 방법이다.
실시 형태 18은, 실시 형태 16에 있어서, 플루오르화 옥시란 화합물이 총 4개 내지 9개의 탄소 원자를 갖는, 가연성 물질을 함유하는 공기-함유 폐쇄 영역에서 화재 또는 폭연을 예방하는 방법이다.
실시 형태 19는, 실시 형태 16에 있어서, 플루오르화 옥시란 화합물이 2,3-다이플루오로-2,3-비스-트라이플루오로메틸-옥시란, 2,2,3-트라이플루오로-3-펜타플루오로에틸-옥시란, 2,3-다이플루오로-2-(1,2,2,2-테트라플루오로-1-트라이플루오로메틸-에틸)-3-트라이플루오로메틸-옥시란, 2-플루오로-2-펜타플루오로에틸-3,3-비스-트라이플루오로메틸-옥시란, 1,2,2,3,3,4,4,5,5,6-데카플루오로-7-옥사-바이사이클로[4.1.0]헵탄, 2,3-다이플루오로-2-트라이플루오로메틸-3-펜타플루오로에틸-옥시란, 2,3-다이플루오로-2-노나플루오로부틸-3-트라이플루오로메틸-옥시란, 2,3-다이플루오로-2-헵타플루오로프로필-3-펜타플루오로에틸-옥시란, 2-플루오로-3-펜타플루오로에틸-2,3-비스-트라이플루오로메틸-옥시란, 2,3-비스-펜타플루오로에틸-2,3-비스트라이플루오로메틸-옥시란, 2-펜타플루오로에틸-2-(1,2,2,2-테트라플루오로-1-트라이플루오로메틸-에틸)-3,3-비스-트라이플루오로메틸-옥시란, 2-플루오로-3,3-비스-(1,2,2,2-테트라플루오로-1-트라이플루오로메틸-에틸)-2-트라이플루오로메틸-옥시란2-플루오로-3-헵타플루오로프로필-2-(1,2,2,2-테트라플루오로-1-트라이플루오로메틸-에틸)-3-트라이플루오로메틸-옥시란, 및 2-(1,2,2,3,3,3-헥사플루오로-1-트라이플루오로메틸-프로필)-2,3,3-트리스-트라이플루오로메틸-옥시란, 및 그의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되는, 가연성 물질을 함유하는 공기-함유 폐쇄 영역에서 화재 또는 폭연을 예방하는 방법이다.
실시 형태 20은, 실시 형태 16에 있어서, 조성물이 하이드로플루오로카본, 하이드로클로로플루오로카본, 퍼플루오로카본, 퍼플루오로폴리에테르, 하이드로플루오로에테르, 하이드로플루오로폴리에테르, 클로로플루오로카본, 브로모플루오로카본, 브로모클로로플루오로카본, 요오도플루오로카본, 하이드로브로모플루오로카본, 플루오르화 케톤, 하이드로브로모카본, 플루오르화 올레핀, 하이드로플루오로올레핀, 플루오르화 설폰, 플루오르화 비닐에테르, 및 그의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 보조-소화 약제를 추가로 포함하는 방법이다.
본 발명의 범주 및 취지를 벗어나지 않고도 본 발명에 대한 다양한 변형 및 변경이 당업자에게 명백하게 될 것이다. 본 발명은 본 명세서에 개시된 예시적 실시 형태 및 실시예로 부당하게 제한하고자 하는 것이 아니며, 그러한 실시예 및 실시 형태는 단지 예시의 목적으로 제시되고, 본 발명의 범주는 이하의 본 명세서에 개시된 특허청구범위로만 제한하고자 함을 이해하여야 한다. 본 개시 내용에 인용된 모든 참고 문헌은 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.

Claims (20)

  1. 하나 이상의 옥시란 고리를 함유하는 플루오르화 옥시란 화합물을 포함하는 하나 이상의 비-인화성 조성물을 화재에 적용하는 단계; 및
    화재를 진압하는 단계를 포함하는 소화 방법.
  2. 제1항에 있어서, 플루오르화 옥시란 화합물이
    탄소 원자에 결합된 수소 원자를 실질적으로 함유하지 않는 소화 방법.
  3. 제1항에 있어서, 비-인화성 조성물이 하이드로플루오로카본, 하이드로클로로플루오로카본, 퍼플루오로카본, 퍼플루오로폴리에테르, 하이드로플루오로에테르, 하이드로플루오로폴리에테르, 클로로플루오로카본, 브로모플루오로카본, 브로모클로로플루오로카본, 요오도플루오로카본, 하이드로브로모플루오로카본, 플루오르화 케톤, 하이드로브로모카본, 플루오르화 올레핀, 하이드로플루오로올레핀, 플루오르화 설폰, 플루오르화 비닐에테르, 및 그의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 보조-소화 약제(co-extinguishing agent)를 추가로 포함하는 소화 방법.
  4. 제1항에 있어서, 플루오르화 옥시란이 총 4개 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 소화 방법.
  5. 제1항에 있어서, 플루오르화 옥시란 화합물의 비등점이 약 -10℃ 내지 약 150℃의 범위인 소화 방법.
  6. 제5항에 있어서, 플루오르화 옥시란의 비등점이 약 0℃ 내지 약 55℃인 소화 방법.
  7. 제1항에 있어서, 플루오르화 옥시란이 2,3-다이플루오로-2,3-비스-트라이플루오로메틸-옥시란, 2,2,3-트라이플루오로-3-펜타플루오로에틸-옥시란, 2,3-다이플루오로-2-(1,2,2,2-테트라플루오로-1-트라이플루오로메틸-에틸)-3-트라이플루오로메틸-옥시란, 2-플루오로-2-
    펜타플루오로에틸-3,3-비스-트라이플루오로메틸-옥시란, 1,2,2,3,3,4,4,5,5,6-데카플루오로-7-옥사-바이사이클로[4.1.0]헵탄, 2,3-다이플루오로-2-트라이플루오로메틸-3-펜타플루오로에틸-옥시란, 2,3-다이플루오로-2-노나플루오로부틸-3-트라이플루오로메틸-옥시란, 2,3-다이플루오로-2-헵타플루오로프로필-3-펜타플루오로에틸-옥시란, 2-플루오로-3-펜타플루오로에틸-2,3-비스-트라이플루오로메틸-옥시란, 2,3-비스-펜타플루오로에틸-2,3-비스트라이플루오로메틸-옥시란, 2-펜타플루오로에틸-2-(1,2,2,2-테트라플루오로-1-트라이플루오로메틸-에틸)-3,3-비스-트라이플루오로메틸-옥시란, 2-플루오로-3,3-비스-(1,2,2,2-테트라플루오로-1-트라이플루오로메틸-에틸)-2-트라이플루오로메틸-옥시란2-플루오로-3-헵타플루오로프로필-2-(1,2,2,2-테트라플루오로-1-트라이플루오로메틸-에틸)-3-트라이플루오로메틸-옥시란, 및 2-(1,2,2,3,3,3-헥사플루오로-1-트라이플루오로메틸-프로필)-2,3,3-트리스-트라이플루오로메틸-옥시란, 및 그의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물인 소화 방법.
  8. 제1항에 있어서, 플루오르화 옥시란 화합물이 산소, 질소, 또는 황으로부터 선택된 탄소 골격에 개재된 하나 이상의 카테나화 헤테로원자를 포함하며, 여기서 카테나화 헤테로원자는 플루오르화 옥시란 화합물의 옥시란 고리에 직접 결합되지 않는 소화 방법.
  9. 제1항에 있어서, 화재를 진압하는 단계가 화재를 소화하는 단계를 포함하는 소화 방법.
  10. (a) 하나 이상의 옥시란 고리를 함유하는 플루오르화 옥시란 화합물; 및
    (b) 하이드로플루오로카본, 하이드로클로로플루오로카본, 퍼플루오로카본, 퍼플루오로폴리에테르, 하이드로플루오로에테르, 하이드로플루오로폴리에테르, 클로로플루오로카본, 브로모플루오로카본, 브로모클로로플루오로카본, 요오도플루오로카본, 하이드로브로모플루오로카본, 플루오르화 케톤, 하이드로브로모카본, 플루오르화 올레핀, 하이드로플루오로올레핀, 플루오르화 설폰, 플루오르화 비닐에테르, 및 그의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 보조-소화 약제를 포함하며,
    여기서 (a) 및 (b)는 화재의 진압 또는 소화에 충분한 양으로 존재하는 소화 조성물.
  11. 제10항에 있어서, (a) 및 (b)가 약 9:1 내지 약 1:9의 중량 비율로 존재하는 소화 조성물.
  12. 제10항에 있어서, 플루오르화 옥시란이 총 4개 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 소화 조성물.
  13. 제10항에 있어서, 플루오르화 옥시란의 비등점이 약 -10℃ 내지 약 150℃인 소화 조성물.
  14. 제10항에 있어서, 플루오르화 옥시란 화합물이 산소, 질소, 또는 황으로부터 선택된 탄소 골격에 개재된 하나 이상의 카테나화 헤테로원자를 포함하며, 여기서 카테나화 헤테로원자는 플루오르화 옥시란 화합물의 옥시란 고리에 직접 결합되지 않는 소화 조성물.
  15. 제11항에 있어서, 플루오르화 옥시란이 2,3-다이플루오로-2,3-비스-트라이플루오로메틸-옥시란, 2,2,3-트라이플루오로-3-펜타플루오로에틸-옥시란, 2,3-다이플루오로-2-(1,2,2,2-테트라플루오로-1-트라이플루오로메틸-에틸)-3-트라이플루오로메틸-옥시란, 2-플루오로-2-펜타플루오로에틸-3,3-비스-트라이플루오로메틸-옥시란, 1,2,2,3,3,4,4,5,5,6-데카플루오로-7-옥사-바이사이클로[4.1.0]헵탄, 2,3-다이플루오로-2-트라이플루오로메틸-3-펜타플루오로에틸-옥시란, 2,3-다이플루오로-2-노나플루오로부틸-3-트라이플루오로메틸-옥시란, 2,3-다이플루오로-2-헵타플루오로프로필-3-펜타플루오로에틸-옥시란, 2-플루오로-3-펜타플루오로에틸-2,3-비스-트라이플루오로메틸-옥시란, 2,3-비스-펜타플루오로에틸-2,3-비스트라이플루오로메틸-옥시란, 2-펜타플루오로에틸-2-(1,2,2,2-테트라플루오로-1-트라이플루오로메틸-에틸)-3,3-비스-트라이플루오로메틸-옥시란, 2-플루오로-3,3-비스-(1,2,2,2-테트라플루오로-1-트라이플루오로메틸-에틸)-2-트라이플루오로메틸-옥시란2-플루오로-3-헵타플루오로프로필-2-(1,2,2,2-테트라플루오로-1-트라이플루오로메틸-에틸)-3-트라이플루오로메틸-옥시란, 및 2-(1,2,2,3,3,3-헥사플루오로-1-트라이플루오로메틸-프로필)-2,3,3-트리스-트라이플루오로메틸-옥시란, 및 그의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물인 소화 조성물.
  16. 가연성 물질을 함유하는 공기-함유 폐쇄 영역(enclosed area) 내로 플루오르화 옥시란 화합물을 포함하는 비-인화성 소화 조성물을 도입하는 단계; 및
    폐쇄 영역에서 가연성 물질의 연소를 진압하기에 충분한 양으로 상기 조성물을 유지하는 단계를 포함하는, 상기 영역에서 화재 또는 폭연(deflagration)을 예방하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 플루오르화 옥시란 화합물의 비등점이 약 -10℃ 내지 약 150℃의 범위인, 가연성 물질을 함유하는 공기-함유 폐쇄 영역에서 화재 또는 폭연을 예방하는 방법.
  18. 제16항에 있어서, 플루오르화 옥시란 화합물이 총 4개 내지 9개의 탄소 원자를 갖는, 가연성 물질을 함유하는 공기-함유 폐쇄 영역에서 화재 또는 폭연을 예방하는 방법.
  19. 제16항에 있어서, 플루오르화 옥시란 화합물이 2,3-다이플루오로-2,3-비스-트라이플루오로메틸-옥시란, 2,2,3-트라이플루오로-3-펜타플루오로에틸-옥시란, 2,3-다이플루오로-2-(1,2,2,2-테트라플루오로-1-트라이플루오로메틸-에틸)-3-트라이플루오로메틸-옥시란, 2-플루오로-2-펜타플루오로에틸-3,3-비스-트라이플루오로메틸-옥시란, 1,2,2,3,3,4,4,5,5,6-데카플루오로-7-옥사-바이사이클로[4.1.0]헵탄, 2,3-다이플루오로-2-트라이플루오로메틸-3-펜타플루오로에틸-옥시란, 2,3-다이플루오로-2-노나플루오로부틸-3-트라이플루오로메틸-옥시란, 2,3-다이플루오로-2-헵타플루오로프로필-3-펜타플루오로에틸-옥시란, 2-플루오로-3-펜타플루오로에틸-2,3-비스-트라이플루오로메틸-옥시란, 2,3-비스-펜타플루오로에틸-2,3-비스트라이플루오로메틸-옥시란, 2-펜타플루오로에틸-2-(1,2,2,2-테트라플루오로-1-트라이플루오로메틸-에틸)-3,3-비스-트라이플루오로메틸-옥시란, 2-플루오로-3,3-비스-(1,2,2,2-테트라플루오로-1-트라이플루오로메틸-에틸)-2-트라이플루오로메틸-옥시란2-플루오로-3-헵타플루오로프로필-2-(1,2,2,2-테트라플루오로-1-트라이플루오로메틸-에틸)-3-트라이플루오로메틸-옥시란, 및 2-(1,2,2,3,3,3-헥사플루오로-1-트라이플루오로메틸-프로필)-2,3,3-트리스-트라이플루오로메틸-옥시란, 및 그의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되는, 가연성 물질을 함유하는 공기-함유 폐쇄 영역에서 화재 또는 폭연을 예방하는 방법.
  20. 제16항에 있어서, 조성물이 하이드로플루오로카본, 하이드로클로로플루오로카본, 퍼플루오로카본, 퍼플루오로폴리에테르, 하이드로플루오로에테르, 하이드로플루오로폴리에테르, 클로로플루오로카본, 브로모플루오로카본, 브로모클로로플루오로카본, 요오도플루오로카본, 하이드로브로모플루오로카본, 플루오르화 케톤, 하이드로브로모카본, 플루오르화 올레핀, 하이드로플루오로올레핀, 플루오르화 설폰, 플루오르화 비닐에테르, 및 그의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 보조-소화 약제를 추가로 포함하는 방법.
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