KR20140070554A - 동염계 소화 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 동염계 소화 조성물을 제공한다. 이 소화 조성물은 30％~95%의 동염계 화합물과, 5％~70%의 난연제 성분을 포함하고, 불꽃약제를 열원과 동력원으로 하고 불꽃약제를 연소시켜 불꽃약제의 연소로 인한 고온을 통하여 소화 조성물이 분해 반응하여 대량의 소화 물질을 방출하고 그 소화 물질이 불꽃약제와 함께 분사되어 소화 목적을 실현한다. 본 발명의 동염계 소화 조성물에 의하면 불꽃약제의 연소로 인한 열량을 급히 하강시킬 수 있고 소화기 분사구 및 분사물질의 온도를 대폭 하강시키며 소화장치의 복잡한 냉각 시스템을 생략하고 2차 화재의 위험성을 없애버리고 흡열하는 순간 대량의 소화물질을 방출하여 여러 가지 미립자의 공동 작용으로 소화 시간을 대폭 줄일 수 있다.

Description

동염계 소화 조성물{FIRE EXTINGUISHING COMPOSITION OF COPPER SALTS}

본 출원은 2011년 8월 16일에 출원된 중국 특허 출원 201110235064.6의 우선권을 주장하고 그 전체 내용을 참조를 통하여 본 출원에 합병시킨다.

본 발명은 소방 소화 기술 분야에 관한 것으로, 특히 에어로졸(aerosol) 소화 조성물에 관한 것이다.

1985년~1987년 사이에 세계 각국에서는 오존층을 보호하고 오존층을 소비하는 물질을 도태시키기 위하여 유명한 "비엔나 협약(Vienna Convention)"과 "몬트리올 협약(Montreal Convention)"을 체약하였다. 이러한 상황하에서 유럽의 발달한 국가에서는 이미 오존층을 파괴하는 할론(Halon) 소화제의 사용을 금지하였고 기타 국가에서도 도태 대상으로 인정하고 있다. 중국은 이미 1992년에 "오존층 소비 물질을 점차적으로 도태시키기 위한 중국국가 방안"을 제정하였고 소방 업계에서는 2005년 12월 31일에 할론 1211의 도태 임무를 완성하였고, 2006년 1월 1일부터는 할론 1301의 생산을 정지시켰고 2010년말까지 할론의 사용을 전부 정지시켰다. 이로 인하여 오존층을 파괴하지 않고 소화 효율이 높으며 무독무해한 할론 소화제 대체품 및 대체 기술은 이미 세계 각국의 연구 대상으로 되었다. 현재 많이 연구 개발중인 할론 대체품은 주로 할로겐화 알칸계(Halogenated alkanes), 불활성 기체계, 에어로졸계 소화제가 있다. 에어로졸 소화제는 소화 효율이 아주 높고 오존 소비값 ODP(Ozone Depletion Potential)가 0인 무독무해이고 잔류가 없고 가격이 낮으며 기기설비 투자가 적은 새로운 소화제로, 할론 도태가 긴박한 상황하에서 정부의 지원을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 시장 수요에 부합되므로 에어로졸 소화 기술은 최근 수 십년간 사람들의 주목을 받고 있는 할론 대체 기술중의 하나로 되었다.

에어로졸 소화제는 산화제, 환원제, 연소 속도 제어제, 접착제로 구성되고 주로 S형, K형으로 나누어지며 소화 원리는 1, 흡열하여 온도 하강, 2, 화학 억제, 3, 질식, 4, 차단이고 화학 억제를 주요로 하며 에어로졸 소화제가 소화 효율, 저장 상황, 공정 단가, 보수관리, 독성, 2차 상해, 환경보호, 소화 농도 등 방면에서 선명한 우세를 나타내고 있지만 산화 환원 반응하여 대량의 기체와 활성입자를 방출하는 동시에 대량의 열을 방출하여 그 사용이 열세를 나타내고 있다. 장치와 에어로졸의 온도를 낮추어 2차 화재를 방지하기 위하여 소화 장치에 냉각 시스템을 추가하여야 한다. 단순한 물리 냉각에 의하면 장치 구조가 복잡하고 우둔해지며 프로세스가 복잡해지고 단가가 높으며 냉각 시스템의 존재로 인하여 대량의 활성입자가 활성을 잃게 되어 소화 성능을 대폭 절감시킨다. 그리고 기존의 에어로졸 소화 제품은 냉각 성능의 영향을 받아 분사구의 온도가 높고 작업자에 상처를 주게 된다.

기존기술의 에어로졸 소화제에 존재하는 기술 문제를 해결하기 위하여 본 발명은 소화 효율이 높고 안정적이며 믿음직하고 환경보호에 유리한 소화 조성물을 제공한다.

본 발명의 기술과제를 해결하기 위한 기술방안은 하기와 같다.

동염(銅鹽)계 화합물과 난연제 성분을 포함하고, 중량의 비율(백분율)은

30％~95%의 동염계 화합물과,

5％~70%의 난연제(fire retardant) 성분이고,

불꽃약제(pyrotechnic agent)를 열원과 동력원으로 하고 불꽃약제를 연소시켜 불꽃약제의 연소로 인한 고온을 통하여 소화 조성물이 분해 반응하여 대량의 소화 물질을 방출하고 그 소화 물질이 불꽃약제와 함께 분사되어 소화 목적을 실현하고 흡열반응하여 분사구 온도를 하강시키는 것을 특징으로 하는 동염계 소화 조성물을 제공한다.

본 발명의 소화 조성물에 하이드록시프로필 메틸셀룰로스(hydroxypropyl methylcellulose), 아세탈 접착제(acetal adhesive), 스테아르산마그네슘 (magnesium stearate) 혹은 활석 파우더(talcum powder) 혹은 그 조합을 주요 성분으로 하는 첨가제를 더 첨가할 수 있고, 그 함유량은 0(중량)%를 초과하고 10(중량)%보다 작거나 같으며, 1(중량)%~5(중량)％인 것이 바람직하다.

상기 동염계 화합물은 유기동 화합물 혹은 무기동 화합물 혹은 그 조성물을 포함하고, 그 중량 비율이 60％~90%인 것이 바람직하고, 80％~90％인 것이 제일 바람직하며, 유기동 화합물 혹은 무기동 화합물 혹은 그 조성물의 용점은 100℃ 이상이고, 분해 온도는 200℃ 이상이며 분해물은 소화 능력을 구비하고 이러한 소화 조성물이 흡열분해되어 대량의 소화 물질을 방출하고 불꽃약제와 함께 분사되어 소화 작용을 실현한다.

상기 유기동 화합물은 아세트산동(copper acetate), 옥살산동(copper oxalate), 올레산동(copper oleate, 유산동), 리놀레산동(copper linoleate), 스테아르산동(copper stearate), 구연산동(copper citrate), 주석산동(copper tartrate), 2-하이드록시뷰테인다이오산동(2-hydroxybutanedioic copper), 벤조산동(copper benzoate) 혹은 살리실산동(copper salicylate) 혹은 그 혼합물일 수 있고, 무기동 화합물은 탄산동(copper carbonate), 황산동(copper sulfate), 질산동(copper nitrate), 염화동(copper chloride), 수산화구리(copper hydroxide), 아(亞)황산동(copper sulfite), 염기성 탄산동(basic copper carbonate) 혹은 동 티오설페이트(copper thiosulfate) 혹은 그 혼합물일 수 있다.

소화 효율을 향상시키기 위하여 소화 조성물은 난연제 성분을 포함하고, 그 난연제 성분은 분해 온도가 100℃ 이상이고 분해과정에 난연(難燃) 효과가 있는 CO₂, N₂, H₂O 및 기타 소화 유리기를 포착할 수 있는 활성 화합물 미립자 등 기체상태, 액체상태, 고체상태 입자의 화합물이며 차지하는 중량 비율은 5％~70%이고, 5％~40%인 것이 바람직하고 5％~15％인 것이 더욱 바람직하다.

상기 난연제 성분은 무기 난연제, 할로겐계(halogen-based) 난연제, 인계(phosphorus-based) 난연제 혹은 질소계(nitrogen-based) 난연제 혹은 그 조합으로부터 선택되는 것일 수 있다.

본 발명에 따른 고효율 소화 조성물의 불꽃 억제 원리는 하기와 같다: 사용할 경우, 불꽃약제를 열원과 동력원으로 하고 불꽃약제가 연소되면서 방출하는 열에 의하여 소화 조성물이 고온에서 탈수되어 온도가 하강되고 더 분해되어 소화 물질을 방출하며 이 소화 물질이 유리기를 통하여 연쇄식 연소 반응(chain combustion reaction)에 필요한 O·, 0H·, H· 유리기 중의 한가지 혹은 여러 가지와 반응하여 연쇄식 연소 반응을 절단시키거나 물리 작용을 통하여 산소 분압을 절감시켜 불꽃을 억제하거나 혹은 물리 및 화학 억제 작용을 동시에 실현하여 소화 효과를 실현한다. 이와 동시에 소화 조성물이 불꽃약제와 협력하여 효율을 향상시키는 역할을 하여 소화제의 소화 효율을 더 한층 향상시키고 유효한 소화 시간을 대폭 줄일 수 있다. 기존의 소화 조성물에 비하여 본 발명에 의하면 더욱 효율적이고 안전한 소화 조성물을 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 동염계 소화 조성물에 의하면 하기와 같은 장점이 있다.

1, 본 발명의 동염계 소화 조성물은 고온에서 신속히 흡열 분해되고 흡열하여 불꽃약제가 연소되어 방출한 열을 흡수하여 소화기 분사구 및 분사물질의 온도를 대폭 하강시키고 소화 장치의 복잡한 냉각 시스템을 필요로 하지 않고 2차 화재의 위험성을 피할 수 있다. 그리고 흡열하는 순간에 대량의 소화 물질을 방출하며 소화 물질은 액체상태 혹은 고체상태 미립자를 주요로 하고 여러 가지 미립자의 공동 작용으로 소화 시간을 대폭 줄일 수 있다.

2, 본 발명의 소화 조성물은 난연제를 포함하므로 분해물의 난연 작용을 통하여 화원의 재연소 가능성을 하강시키고 소화제의 소화 효율을 더 한층 향상시킬 수 있다.

3, 본 발명의 동염계 소화 조성물은 가공이 간단하고 단독으로 사용하거나 혹은 물리 냉각제와 같이 사용할 수도 있다.

4, 본 발명의 소화 조성물은 성능이 안전적이어서 장기 저장에 유리하고 무독하며 친환경성을 구비한다.

본 발명은 동염계 소화 조성물을 제공하고 아래 실험 실시예를 결합하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 동염계 소화 조성물은 동염계 화합물과 난연제 성분을 포함하는데, 그 중, 동염계 화합물은 주로 유기동 화합물, 무기동 화합물 혹은 그 조합을 포함하고 그 용점은 100℃ 이상인 것이 바람직하고, 분해 온도는 200℃ 이상이고 그 분해물질은 소화 능력을 구비하고, 사용시 중량 비율을 30％~95%로 제어하고 80%~90%로 제어하는 것이 바람직하다. 난연제 성분은 무기 난연제, 할로겐계 난연제, 인계 난연제 혹은 질소계 난연제 혹은 그 조합이고, 중량 비율은 5％~70%이고 5％~40%인 것이 바람직하고, 5%~15%인 것이 더욱 바람직하다. 상기 소화 조성물은 불꽃약제를 열원과 동력원으로 하고 불꽃약제를 연소시켜 불꽃약제 연소로 인한 고온을 이용하여 흡열 분해 반응하여 대량의 소화 물질을 방출하고 불꽃약제 함께 분사하여 소화 목적을 실현함과 동시에 흡열반응하므로 일부분의 열을 흡수하여 분사구의 온도를 하강시킬 수 있다.

상기한 유기동 화합물은 아세트산동(copper acetate), 옥살산동(copper oxalate), 올레산동(copper oleate), 리놀레산동(copper linoleate), 스테아르산동(copper stearate), 구연산동(copper citrate), 주석산동(copper tartrate), 2-하이드록시뷰테인다이오산동(2-hydroxybutanedioic copper), 벤조산동(copper benzoate) 혹은 살리실산동(copper salicylate) 혹은 그 혼합물로부터 선택되는 것이고, 무기동 화합물은 탄산동(copper carbonate), 황산동(copper sulfate), 질산동(copper nitrate), 염화동(copper chloride), 수산화구리(copper hydroxide), 아(亞)황산동(copper sulfite), 염기성 탄산동(basic copper carbonate) 혹은 동 티오설페이트(copper thiosulfate) 혹은 그 혼합물이다.

성능을 향상시키기 위하여 본 발명의 소화 조성물은 일부분의 첨가제, 예를 들어 하이드록시프로필 메틸셀룰로스, 스테아르산마그네슘 혹은 활석 파우더 혹은 그 조합을 더 첨가할 수 있고 이러한 첨가제의 중량 비율은 0을 초과하고 10% 이하이며 1％~5％인 것이 바람직하고, 사용상황에 근거하여 적당히 조절할 수 있다. 첨가제는 접착제를 포함하고 접착제 및 접착제의 함유량은 이 분야의 공유지식이고 일반적으로 그 함유량은 15％ 이하로 제어된다.

난연제 성분이 분해 온도가 100℃ 이상이고 분해과정에 난연 효과가 있는 기체상태, 액체상태, 고체상태 입자를 보함하는 화합물을 방출하는 것이 바람직한데 일반적으로 CO₂, N₂, H₂O 및 기타 소화 유리기를 포착할 수 있는 활성 화합물 미립자를 분해할 수 있는 것을 말하며, 무기 난연제, 할로겐계 난연제, 인계 난연제 혹은 질소계 난연제 혹은 그 조합으로부터 선택할 수 있고 중량 비율은 5％~70％ 범위이고 5％~40%인 것이 바람직하고 5％~15％인 것이 더욱 바람직하다. 여기서, 무기 난연제는 염화나트륨(sodium chloride), 염화칼륨(potassium chloride), 브로민화칼륨(potassium bromide,취화칼륨), 산화안티몬(antimony oxide) 등일수 있고, 인계 난연제는 암모늄 폴리포스페이트(ammonium polyphosphate),인산이수소암모늄(ammonium dihydrogen phosphate), 다이암모늄 포스페이트(diammonium hydrogen phosphate), 적린(red phosphorus) 등일 수 있고, 질소계 난연제는 멜라민(melamine), 다이사이안다이아마이드(dicyandiamide), 요소(urea), 뷰렛(biuret) 등으로부터 선택되는 것일 수 있고, 구체 비율 및 응용 상황에 근거하여 선택할 수 있다.

상기한 소화 조성물을 K형 열에어로졸 소화 장치에 도입하고 이와 동시에 판매중의 S형 에어로졸 소화제 혹은 K형 에어로졸 소화제를 동일한 소화 장치에 투입한다. 구체적으로는 하기와 같다.

실시예 1

제조된 염기성 탄산동(basic copper carbonate),인산이수소암모늄(ammonium dihydrogen phosphate), 염화칼륨(potassium chloride) 조성물 샘플 50g을 50g의 K형 열 에어로졸 발생제가 들어있는 소화 장치에 투입하여 면적이 0.25㎡인 오일팬(oil disc)의 93# 휘발유 소화 시험을 수행하였다. 표 1에 실험결과를 나타내었다.

실시예 2

제조된 옥살산동(copper oxalate), 멜라민(melamine), 염화칼륨(potassium chloride) 조성물 샘플 50g을 50g의 K형 열에어로졸 발생제가 들어있는 소화 장치에 투입하여 면적이 0.25㎡인 오일팬의 93＃ 휘발유 소화 시험을 수행하였다. 표 1에 실험결과를 나타내었다.

실시예 3

제조된 아세트산동(copper acetate), 인산이수소암모늄(ammonium dihydrogen phosphate), 염화칼륨(potassium chloride) 조성물 샘플 50g을 50g의 K형 열 에어로졸 발생제가 들어있는 소화 장치에 투입하여 면적이 0.25㎡인 오일팬의 93＃ 휘발유 소화 시험을 수행하였다. 표 1에 실험결과를 나타내었다.

실시예 4

제조된 탄산동, 멜라민, 염화칼륨 조성물 샘플 50g을 50g의 K형 열 에어로졸 발생제가 들어있는 소화 장치에 투입하여 면적이 0.25㎡인 오일팬의 93＃ 휘발유 소화 시험을 수행하였다. 표 1에 실험결과를 나타내었다.

실시예 5

제조된 올레산동, 인산이수소암모늄, 염화칼륨 조성물 샘플 50g을 50g의 K형 열 에어로졸 발생제가 들어있는 소화 장치에 투입하여 면적이 0.25㎡인 오일팬의 93＃ 휘발유 소화 시험을 수행하였다. 표 1에 실험결과를 나타내었다.

비교예 1

100g의 K형 열에어로졸 소화제만이 들어있는 소화 장치 샘플로 면적이 0.25㎡인 오일팬의 93＃ 휘발유 소화 시험을 수행하였다. 표 1에 실험결과를 나타내었다.

비교예2

100g의 S형 열에어로졸 소화제만이 들어있는 소화 장치 샘플로 면적이 0.25㎡인 오일팬의 93＃ 휘발유 소화 시험을 수행하였다. 표 1에 실험결과를 나타내었다.

비교예 3

인산이수소암모늄, 염화칼륨 조성물 샘플 50g을 K형 열에어로졸 발생제가 들어있는 소화 장치에 투입하여 면적이 0.25㎡인 오일팬의 93＃ 휘발유 소화 시험을 수행하였다. 표 1에 실험결과를 나타내었다.

본 발명에 따른 동염계 소화 조성물 50g을 선택하여 통상 방법으로 제조한 후 각각 50g의 K형 에어로졸 발생제가 들어있는 소화 장치에 투입하여 8B 소화 시험을 수행하였는데, 구체적인 시험 모델은 GA86-2009중의 6.3.2.1의 규정에 따라 소화 시험을 수행하였고, 각 조에 3번씩 시험을 교차적으로 수행하였으며, 비교예에 있어서도 각각 100g의 통상의 S형 에어로졸 소화제, K형 에어로졸 소화제 및 냉각제가 들어있는 소화 장치를 샘플로 동일한 조건 하에서 소화 시험을 수행하였다.

각 성분의 비교 및 시험 결과 비교
성분	실시예 성분 함유량(중량%)					비교예
	1	2	3	4	5	1	2	3
K형 약제						·
S형 약제							·
염기성 탄산동	36
아세트산동			88
옥살산동		60
탄산동				70
올레산동					37
인산이수소암모늄	37				28			56
멜라민		15		10
염화칼륨	20	20	6	13	29			38
하이드록시프로필 메틸셀룰로스	4.5	3	3.5	4.5	3			3.5
스테아르산마그네슘	2.5			2.5	3			2.5
활석 파우더		2	2.5
시험 결과
소화 상황	전부 소화	전부 소화	전부 소화	전부 소화	전부 소화	미 소화	미 소화	미 소화

상기 표에 있어서, 비교예 1 내지 3에 사용된 S, K형 불꽃약제는 모두 판매중의 불꽃약제이다. 표 1로부터 본 발명의 실시예 1 내지 5에 따른 동계 화합물을 포함하는 소화 조성물이 오일팬 시험에서 모두 소화에 성공하였고 소화 효율이 비교예 1 내지 3에 비하여 향상되었음을 알 수 있고 분사구에 불꽃이 나타나지 않았다.

Claims (10)

1. 동염(銅鹽)계 화합물과 난연제 성분을 포함하되, 중량의 비율은
   30％~95%의 동염계 화합물과,
   5％~70%의 난연제 성분이고,
   불꽃약제를 열원과 동력원으로 하고 불꽃약제를 연소시켜 불꽃약제의 연소로 인한 고온을 통하여 소화 조성물이 분해 반응하여 대량의 소화 물질을 방출하고 그 소화 물질이 불꽃약제와 함께 분사되어 소화 목적을 실현하는 것을 특징으로 하는 동염계 소화 조성물.
2. 제1항에 있어서,
   0중량%를 초과하여 10중량％ 이하의 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동염계 소화 조성물.
3. 제2항에 있어서,
   상기 첨가제가 하이드록시프로필 메틸셀룰로스, 아세탈 접착제, 스테아르산마그네슘 혹은 활석 파우더 혹은 그 조합인 것을 특징으로 하는 동염계 소화 조성물.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   60중량％~90중량％의 유기동 화합물 혹은 무기동 화합물 혹은 그 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 동염계 소화 조성물.
5. 제4항에 있어서,
   상기 유기동 화합물 혹은 무기동 화합물의 용점이 100℃ 이상이고, 분해 온도가 200℃ 이상인 것을 특징으로 하는 동염계 소화 조성물.
6. 제5항에 있어서,
   상기 유기동 화합물이 아세트산동, 옥살산동, 올레산동, 리놀레산동, 스테아르산동, 구연산동, 주석산동, 2-하이드록시뷰테인다이오산동, 벤조산동 혹은 살리실산동 혹은 그 혼합물인 것을 특징으로 하는 동염계 소화 조성물.
7. 제5항에 있어서,
   상기 무기동 화합물이 탄산동, 황산동, 질산동, 염화동, 수산화구리, 아(亞)황산동, 염기성 탄산동 혹은 동 티오설페이트 혹은 그 혼합물인 것을 특징으로 하는 동염계 소화 조성물.
8. 제1항 내지 제3항 및 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 소화 조성물의 난연제 성분이 분해 온도가 100℃ 이상이고 분해과정에 난연 효과가 있는 기체상태, 액체상태, 고체상태 입자를 방출하는 화합물인 것을 특징으로 하는 동염계 소화 조성물.
9. 제8항에 있어서,
   상기 난연제 성분이 무기 난연제, 할로겐계 난연제, 인계 난연제 혹은 질소계 난연제 혹은 그 조합이고 중량%가 5％~15％인 것을 특징으로 하는 동염계 소화 조성물.
10. 제9항에 있어서,
    상기 소화 조성물의 각 성분 및 함유량이,
    동염계 화합물 80중량％~90중량%
    난연제 성분 5중량％~15중량%
    첨가제 1중량%~5중량％인 것을 특징으로 하는 동염계 소화 조성물.