KR20200141503A - 화재 진압제 포움 형성 조성물, 전구체, 이들의 용도 및 이들의 제조 방법 - Google Patents

화재 진압제 포움 형성 조성물, 전구체, 이들의 용도 및 이들의 제조 방법 Download PDF

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KR20200141503A
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미카엘 그린힐-후퍼
아드리안 보라스
질 코라드
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이머테크 에스아에스
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Abstract

본 발명은 계면활성제 및/또는 하이드로트로프, 펄라이트, 탈크, 탄산칼슘, 카올린, 백운석, 운모, 및 벤토나이트, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 미립자 무기 물질, 및 임의로 하나 이상의 첨가제를 포함하는, 화재를 진압하기 위한 수성 조성물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 미립자 무기 물질 뿐만 아니라 건성 전구체 조성물, 화재 진압용 조성물의 용도, 및 이들을 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

화재 진압제 포움 형성 조성물, 전구체, 이들의 용도 및 이들의 제조 방법
본 발명은 소화용 조성물로서 적합한 포움(foam)을 형성하기 위한 수성 및 건성 조성물 및 소화용 포움에 관한 것이다. 본 발명은 또한 포움 형성에서 미립자 무기 물질의 용도, 포움 안정성을 개선하는 방법 및 포움의 소화 성질을 개선하는 방법에 관한 것이다.
소위 B급(액체 연료) 화재를 해결하기 위해 수성 포움이 사용된다. 포움은 특히 대규모 화재 및 화재 위험을 처리할 때 외부 환경에서 사용된다. 사용의 예로는 항공기 및 해상 선박 화재의 진압 및 예방, 공항과 같은 민간 항공 시설, 및 대량의 잠재적 인화성 액체가 사용되거나 저장되는 산업 설비(예를 들어, 석유 화학 정제소, 석유 및 가스 굴착 장치 및 플랫폼)가 있다. 소규모 B급 화재 위험에 대해서는 캐니스터에 적용되는 다른 소화용 매질이 더 일반적으로 사용된다.
최신 기술에 따르면, 성능을 기반으로 하는, 이러한 적용에 바람직한 유형의 포움은 소위 수성 막 형성 포움(aqueous film forming foam)(AFFF)이다. 대부분의 포움 사용자는 흔히 액체 연료(오일)에 퍼지는 고유한 능력에 의존하는 이러한 유형의 포움 사용 만을 특정한다. 이 성질은 용액의 매우 낮은 수성 표면 장력과 관련이 있다. 포움이 연료 위에 블랭킷 커버를 제공하면, 연료의 포움을 불안정하게 만드는 경향에 저항해야 하며, 또한 연료의 가연성 증기가 포움 층을 가로 질러 그 위의 공기와 접촉하여 점화되는 것을 방지해야 한다. 최신 기술에서, 이러한 막 형성 효과는 예를 들어 US 4,424,133 A에 제시된 것과 같은 플루오로카본(FC) 계면활성제에 의해 부여된다.
그러나, 최근 몇 년 동안, FC 계면활성제는 환경에 잔류하는 경향이 있고, 수생 생물에 유독할 수 있기 때문에 조사를 받고 있다. C8 사슬 길이 FC 계면활성제는 특히 유해하며 현재 관련 당국에 의해 금지되었거나 자체적으로 산업 금지 대상이되었다. 사슬 길이를 C8에서 C6으로 줄임으로써, 덜 해롭지만 여전히 우려 사항이 있으며, 결국에는 이러한 용도에서 모든 FC 계면활성제의 사용이 불법화될 가능성이 있다.
이를 인식하여, 소방용 포움 생산업체는 대안의 비-FC 계면활성제 기반 포뮬레이션을 찾고 있다. AFFF의 막 형성 능력은 없지만 일부는 이미 존재하고 사용된다. 새롭게 개발되는 포뮬레이션으로 추구되고 현실적으로 기대할 수 있는 개선 사항 중 하나는 더 긴 포움 수명, 즉 개선된 포움 안정성이다. 예를 들어, WO 2012/123778 A1에 개시된 것과 같이 개발 중인 비-FC 기반 포뮬레이션에서, 신규 계면활성제 및 폴리머(검)를 사용하여 포움 안정성을 개선하려는 시도가 이루어지고 있다. 그러나, 문제는 이러한 검이 종종 점도를 높이는 역할을 하고 성분 혼합물이 분리되는 경향이 있기 때문에 저장 수명에 문제를 야기한다는 것이다. 조성물이 사용하기 쉽고 신뢰할 수 있어야 하지만, 높은 점도 및 성분의 분리는 조성물이 사용 전 희석 및/또는 발포될 때 문제를 야기한다.
예를 들어, US 2016/0023032 A1은 고분자량 수용성 음이온성 아크릴 폴리머, 다당류 검 및 계면활성제의 조합을 포함하고, 만족스러운 소화 성질을 달성할 수 있으면서 동시에 허용 가능한 점도 및 저장 안정성을 가질 수 있는, 소방용 조성물을 개시하고 있다. 그러나, 이러한 소방용 조성물은 특정 검과 조합되는 매우 특정한 고분자량 폴리머로 제한된다.
WO 2017/161162 A1은 포움의 확산 및 막 형성을 개선하기 위한 신규 유기실록산 화합물을 포함하는 불소 비함유 소화용 포움을 개시하고 있다. 신규 유기실록산 화합물은 이전의 유기실리콘 함유 화합물보다 합성이 더 용이할 수 있지만, 이들 화합물은 현재 시판되지 않으며, 별도의 생산 및 유통 채널이 요구된다.
US 2017/0368395 A1은 특정 중량비로 사용되는 두 개의 상이한 계면활성제의 조합을 포함하는 불소 비함유 소화용 포움을 개시하고 있다. 여기에 개시된 포움은 소규모 항공 연료 화재에 대해 우수한 확산 계수 및 소화를 달성한다. 그러나, 포움 안정제를 사용하지 않으면 포움 안정성이 낮을 것으로 예상된다.
따라서, 종래 기술은 다수의 여러 문제를 나타낸다.
발명의 요약
본 발명은 첨부된 청구범위에서 정의된다.
특히, 본 발명은 계면활성제 및/또는 하이드로트로프(hydrotrope), 및 펄라이트, 탈크, 탄산칼슘, 카올린, 백운석, 운모 및 벤토나이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 미립자 무기 물질을 포함하는 화재 진압용 수성 조성물에 의해 구현된다. 특정 구체예에 따르면, 본 발명에 따른 수성 조성물은 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 본 발명에 따르면, 플루오르화 화합물의 사용을 필요로 하지 않고, 특히 B급 화재에 대해 우수한 화재 진압 성질을 갖는 수성 포움 형성 조성물이 제공된다.
특정 구체예에서, 본 발명의 수성 조성물에 포함되는 계면활성제는 양이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제 및 음이온성 계면활성제의 군으로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 계면활성제는 양이온성 계면활성제, 예컨대 이를테면, 알킬 트리메틸 암모늄 할라이드, 예컨대 테트라데실 트리메틸 암모늄 브로마이드 또는 디코코디메틸암모늄 클로라이드 또는 이수소화 탈로우오일에틸 하이드록시에틸 암모늄 메토설페이트, 또는 고분자 4차 암모늄 에스테르일 수 있다. 별도의 구체예에 따르면, 계면활성제는 알킬 에테르 설페이트, 예컨대 나트륨 라우릴 에테르 설페이트, 및 알킬 설페이트, 예컨대 나트륨 라우릴 설페이트로부터 선택된 음이온성 계면활성제일 수 있다. 이러한 유형의 계면활성제가 본 발명에서 특히 유용한 것으로 밝혀졌다.
특정 구체예에서, 미립자 무기 물질은 탈크, 탄산칼슘, 운모 및 카올린으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 추가 구체예에서, 미립자 무기 물질은 탈크, 예컨대 이를테면, 미정질 탈크, 거정질 탈크 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 이러한 미립자 무기 물질은 특히 우수한 성능을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 별도의 구체예에서, 미립자 무기 물질은 합성 탈크일 수 있다.
추가 구체예에 따르면, 미정질 탈크는 d50이 10 ㎛ 이하, 예컨대 5 ㎛ 이하, 예컨대 0.01 내지 3.0 ㎛의 범위, 예컨대 약 0.01 ㎛, 또는 약 1.0 ㎛, 또는 약 2.0 ㎛일 수 있다. 본 발명에 따른 수성 조성물의 의도된 용도에 따라 다양한 입도 분포가 선택될 수 있다.
특정 구체예에서, 계면활성제 대 물의 비율은 0.01 내지 5 wt.-%의 범위 내이다. 이 범위 내에서, 소화 성질, 저장 성질 뿐만 아니라 환경 지속 가능성과 관련하여 최상의 결과를 얻은 것으로 나타났다.
특정 구체예에서, 미립자 무기 분말 대 계면활성제의 비율은 500:1 내지 1:1 범위 내이다. 본 발명에 따르면, 수성 조성물은 즉시 사용 가능한 조성물로서 또는 농축물로서 제공될 수 있으며, 이는 소화 용도로 사용시 소금물, 해수 및 담수 공급원을 포함하는, 쉽게 이용 가능한 지역 수원을 사용하여 희석해야 한다.
또한, 본 발명의 일부는 계면활성제 및/또는 하이드로트로프, 및 펄라이트, 탈크, 탄산칼슘, 백운석, 운모 및 벤토나이트, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 미립자 무기 물질, 및 선택적으로 하나 이상의 첨가제를 포함하는 건성 전구체 조성물이다. 이러한 전구체 조성물은 한편으로는 취급 및 저장이 용이한 반면에, 다른 한편으로는 물을 첨가하여 본 발명에 따른 수성 조성물을 얻은 후, 소화 용도에 사용하기에 특히 안정하고 내구성 있는 포움을 제공하는 것으로 밝혀졌다.
일 구체예에 따르면, 본 발명에 따른 건성 전구체 조성물은 미립자 무기 분말 대 계면활성제의 중량비가 500:1 내지 1:1 범위 내이다.
별도의 구체예에 따르면, 본 발명은 본 발명에 따른 수성 조성물을 포함하는 소화용 포움에 관한 것이다. 예를 들어, 본 발명에 따른 소화용 포움을 얻기 위해 본 발명에 따른 수성 조성물은 당업자에게 공지된 수단을 사용하여 발포될 수 있다.
또한, 본 발명의 일부는 본 발명에 따른 건성 전구체 조성물 및/또는 수성 조성물을 사용하여 소화용 포움을 제조하는 방법이다. 특정 구체예에 따르면, 방법은 물과 계면활성제 및/또는 하이드로트로프의 혼합물을 제공하는 단계, 펄라이트, 탈크, 탄산칼슘, 백운석, 운모 및 벤토나이트, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로로부터 선택된 미립자 무기 물질을 제공하는 단계, 임의로 하나 이상의 첨가제를 제공하는 단계, 제공된 물과 계면활성제 및/또는 하이드로트로프의 혼합물, 제공된 미립자 무기 물질, 및 임의로 제공된 상기 하나 이상의 첨가제를 혼합하는 단계, 및 끝으로 얻어진 혼합물을 발포시키는 단계를 포함한다. 본 발명에 따른 형성 방법을 사용하여 우수한 포움 안정성을 얻을 수 있는 것으로 밝혀졌다.
별도의 구체예에 따르면, 방법은 본 발명의 건성 전구체를 제공하는 단계, 물을 제공하는 단계, 임의로 하나 이상의 첨가제를 제공하는 단계, 제공된 건성 전구체, 제공된 물, 및 임의로 제공된 하나 이상의 첨가제를 혼합하는 단계, 및 끝으로 얻어진 혼합물을 발포시키는 단계를 포함한다. 본 발명에 따른 형성 방법을 사용하여 우수한 포움 안정성을 얻을 수 있는 것으로 밝혀졌다.
또한, 본 발명의 일부는 본 발명에 따른 수성 조성물에서, 및 본 발명에 따른 소화용 포움에서 확장하여 미립자 무기 물질을 사용하는 것이다. 본 발명에 따르면, 상기 용도를 위한 미립자 무기 물질은 펄라이트, 탈크, 탄산칼슘, 백운석, 운모 및 벤토나이트, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
또한, 본 발명의 일부는 본 발명에 따른 미립자 무기 광물(mineral) 또는 본 발명에 따른 수성 조성물을 사용하는 것을 포함하는, 화재 진압 방법이다.
본 발명은 다음 도면을 참조하여 추가로 설명될 것이다.
도 1은 본원 개시된 실험 섹션의 실시예 10 내지 39(하기 참조) 뿐만 아니라 테스트된 다양한 탈크 샘플의 지리적 기원을 그래프로 나타낸 것이다.
이하의 설명 및 도면에 대한 참조는 본 발명의 예시적인 구체예에 관한 것이며 청구범위의 범위를 제한하는 것이 아님을 이해해야 한다.
발명의 상세한 설명
첨부된 청구 범위에 따른 본 발명은 포움, 특히 소화 용도, 특히 B급 화재에 사용하기 위한 포움 형성을 위한 수성 조성물을 제공한다. B급 화재를 진압하기 위한 수성 포움은 이미 사용되고 있다. 본 발명에 따른 포움은 FC 기반 포뮬레이션을 사용할 필요가 없고 환경 친화적인 동시에 쉽게 이용 가능한 성분을 사용하고 포움 안정성을 증가시킴으로써 소화 성질을 개선한다.
본 발명에 따르면, 수성 포움 형성 조성물에 미립자 무기 물질을 첨가함으로써 보다 안정한 포움을 형성할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 특히, 본 발명에 따라 형성된 포움은 최신 포움만큼 쉽게 붕괴되지 않고 장기간에 걸쳐 포움 구조를 유지하는 것으로 나타났다. 실험실 테스트에서 최신 포움은 형성 후 10분 이내에 배수에 의해 초기 질량의 약 80% 이상이 손실되는 것으로 나타났으며, 본 발명에 따라 형성된 포움은 60분 후 초기 질량의 90%까지 유지하는 것으로 나타났다. 이러한 값은 본 설명의 실시예 섹션에 설명된 방법을 사용하여 얻어졌다.
이론에 얽매이지 않고, 미립자 무기 물질이 포움 기포의 물-공기 계면에 남아 포움 안정성을 개선하는 것으로 여겨진다. 따라서, 미립자 무기 물질에 대한 계면활성제의 비율이 균형을 이루어야 한다. 계면활성제가 너무 많으면 무기 미립자 물질에 과도하게 흡수되어 계면에서 멀어지는 수상으로 이동한다. 일 특정 구체예에서, 계면활성제는 우수한 포움 형성을 위해 임계 미셀 농도 초과이다.
본 발명에 따르면, 계면활성제는 수성 조성물에서 무기 미립자 물질에 흡수된다. 이러한 계면활성제는 또한 콜렉터(collector)로 알려져 있다. 예를 들어, 양이온성 계면활성제는 탈크와 같은 무기 입자의 음으로 하전된 표면에 부착될 수 있다.
본 발명에 따르면, 소화용 포움을 형성하기 위한 수성 조성물로서, 조성물이 계면활성제 및/또는 하이드로트로프, 펄라이트, 탈크, 탄산칼슘, 백운석, 운모 및 벤토나이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 미립자 무기 물질, 및 임의로 하나 이상의 첨가제를 포함하는 조성물이 제공된다.
계면활성제 또는 하이드로트로프
예를 들어 소화 용도를 위한 포움에 사용하기 위한 계면활성제 또는 발포제는 당업계에 공지되어 있다. 특정 구체예에서, 계면활성제는 하나 이상의 음이온성 계면활성제, 또는 하나 이상의 양이온성 계면활성제, 또는 하나 이상의 비이온성 계면활성제, 또는 이들의 조합이거나 이를 포함한다.
적합한 음이온성 계면활성제는 알킬 에테르 설페이트, 예컨대 나트륨 라우릴 에테르 설페이트, 및 알킬 설페이트, 예컨대 나트륨 라우릴 설페이트를 포함하나 이에 제한되지 않는다. 적합한 음이온성 계면활성제는 추가로 암모늄 라우릴 설페이트, 암모늄 라우레스 설페이트, 트리에틸아민 라우릴 설페이트, 트리에틸아민 라우레스 설페이트, 트리에탄올아민 라우릴 설페이트, 트리에탄올아민 라우레스 설페이트, 모노에탄올아민 라우릴 설페이트, 모노에탄올아민 라우레스 설페이트, 디에탄올아민 라우릴 설페이트, 디에탄올아민 라우레스 설페이트, 라우르산 모노글리세 라이드 나트륨 설페이트, 나트륨 라우릴 설페이트, 나트륨 라우레스 설페이트, 칼륨 라우레스 설페이트, 나트륨 라우릴 사르코시네이트, 나트륨 라우로일 사르코시네이트, 칼륨 라우릴 설페이트, 나트륨 트리데세스설페이트, 나트륨 메틸 라우로일 타우레이트, 나트륨 라우로일 이세티오네이트, 나트륨 라우레스 설포석시네이트, 나트륨 라우로일 설포석시네이트, 나트륨 트리데실 벤젠 설포네이트, 나트륨 도데실 벤젠 설포네이트, 나트륨 라우릴 암포아세테이트, 나트륨 라우릴 설포아세테이트, 나트륨 코코일 이세티오네이트, 나트륨 메틸 코코일 타우레이트, 포스페이트 에스테르 기반 계면활성제, 예컨대 알킬-아릴 에테르 포스페이트 및 알킬 에테르 포스페이트, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 음이온성 계면활성제는 예를 들어 지방족 설포네이트, 예컨대, 1차 C8-C22 알칸 설포네이트, 1차 C8-C22 알칸 디설포네이트, C8-C22 알켄 설포네이트, C8-C22 하이드록시알칸 설포네이트 또는 알킬 글리세릴 에테르 설포네이트일 수 있다.
적합한 양이온성 계면활성제에는 알킬기가 8 내지 24개의 탄소 원자, 예컨대, 이를테면 10개 또는 12개 또는 14개 또는 16개 또는 18개 또는 20개 또는 22개의 탄소 원자를 포함할 수 있는, 알킬 트리메틸 암모늄 할라이드, 또는 디알킬 디메틸 암모늄 할라이드, 예컨대 테트라데실트리메틸암모늄 브로마이드, 또는 디코코디메틸암모늄 클로라이드가 포함되나 이에 제한되지 않는다. 다른 적합한 양이온성 계면활성제는 4차 암모늄 종, 예컨대 이수소화 탈로우오일 에틸하이드록시에틸암모늄 메토설페이트, 또는 그 내용이 본원에 참고로 포함되는, US 8,936,159 B2에 기재된 폴리머성 4차 암모늄 에스테르이다. 이론에 얽매이지 않고, 양이온성 계면활성제가 부유 시스템에서 콜렉터처럼 작용할 가능성이 더 높다고 여겨진다. 따라서, 거의 중성 pH 조건에서, 입자 표면 상에 음전하가 주어지면 양이온성 계면활성제가 음이온성 계면활성제보다 입자에 더 강력하게 흡착될 가능성이 높으며, 이는 탈크에 여전히 흡수될 수 있지만 소수성 꼬리의 흡착을 통해 흡수될 가능성이 더 높다.
적합한 비이온성 계면활성제는 알킬렌 옥사이드, 특히 에틸렌 옥사이드와 단독으로 또는 프로필렌 옥사이드와 함께 반응하는 알코올, 산, 아미드 또는 알킬 페놀을 포함한다. 예시적인 비이온성 물질은 C6-C22 알킬 페놀-에틸렌 옥사이드 축합물, C8 -C18 지방족 1차 또는 2차 선형 또는 분지형 알코올과 에틸렌 옥사이드의 축합 생성물, 및 프로필렌 옥사이드 및 에틸렌 디아민의 반응 생성물과 에틸렌 옥사이드의 축합에 의해 만들어진 생성물이다. 다른 비이온성 물질은 장쇄 3차 아민 옥사이드를 포함한다. 다른 비이온성 물질은 코코아미드를 기반으로 한 계면활성제이며, 코코아미드를 알코올 아민, 예컨대 에탄올아민과 반응시켜 생성된다. 예시적인 비이온성 물질은 코코아미드 MEA 및 코코아미드 DEA를 포함한다. 다른 적합한 비이온성 물질은 알킬 폴리글루코사이드, 예컨대 데실글루코사이드, 라우릴 글루코사이드 및 옥틸 글루코사이드를 포함한다.
특정 구체예에서, 계면활성제는 나트륨 라우릴 설페이트(또는 나트륨 도데실 설페이트, SDS) 또는 나트륨 라우릴 에테르 설페이트(SLES)이다. 특정 구체예에서, 계면활성제는 테트라데실트리메틸암모늄 브로마이드(TTAB) 또는 디코코디메틸암모늄 클로라이드이다.
계면활성제는 본 발명의 일 양태에 따른 수성 조성물 중에 임계 미셀 농도(CMC) 미만 또는 초과하는 양으로 존재해야 한다. CMC는 미셀이 형성되고 시스템에 첨가된 모든 추가 계면활성제가 미셀로 이동하는 계면활성제의 농도로서 정의된다. 조성물에 계면활성제가 너무 많으면 미립자 무기 물질을 수성 상으로 이동시켜 포움 안정화 성질을 발휘하지 못하게 할 수 있다. 따라서, 무기 미립자 물질에 대한 계면활성제의 비율이 균형을 이루어야 한다. 최신 조성물은 물에 대한 계면활성제의 비율을 5.0 wt.-%까지 요구할 수 있다.
특정 구체예에서, 본 발명에 따른 조성물에서 물에 대한 계면활성제의 비율은 0.01 내지 5 wt.-% 범위 내이다. 예를 들어, 조성물에서 물에 대한 계면활성제의 비율은 0.05 내지 4 wt.-% 범위, 예컨대 이를테면, 0.1 내지 3 wt.-%, 예컨대 이를테면, 약 0.05 wt.-%, 약 0.3 wt.-%, 약 0.5 wt.-%, 약 1 wt.-%, 약 2 wt.-%, 약 3 wt.-%, 약 4 wt.-%, 또는 약 5 wt.-%일 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따르면, 즉시 발포 조성물은 약 0.05 wt.-% 내지 약 0.1 wt.-%의 물에 대한 계면활성제의 비율을 가질 수 있다. 발포 전에 희석을 필요로 하는 농축물은 약 0.5 내지 약 5 wt.-% 또는 내지 약 1 wt.-%의 물에 대한 계면활성제의 비율을 가질 수 있다.
미립자 무기 물질
본 발명에 따르면, 본 발명의 수성 조성물로부터 형성된 포움의 안정성은 미립자 무기 물질의 존재에 의해 개선된다.
달리 언급되지 않는 한, 무기 미립자 물질에 대해 본원에서 언급된 입도 성질은 본원에서 "Micromeritics Sedigraph 5100 장치"로 지칭되는 Micromeritics Instruments Corporation(Norcross, Georgia, USA)(웹 사이트: www.micromeritics.com)에 의해 공급된 세디그래프(Sedigraph) 5100 기계를 사용하여 수성 매질에 완전히 분산된 상태로 미립자 물질을 침강시킴으로써 잘 알려진 방식으로 측정된다. 이러한 기계는 주어진 '등가 구형 직경'(e.s.d) 값보다 작은, 당업계에서 e.s.d로 지칭되는 크기를 갖는 입자의 누적 중량 퍼센트의 측정 및 플롯을 제공한다. 평균 입도 d50은 입자 e.s.d의 이러한 방식으로 결정된 값으로, 입자의 50 중량%가 d50 값보다 작은 등가 구형 직경을 갖는다. 탑컷(top cut) 입도 d90은 입자 e.s.d의 이러한 방식으로 결정된 값으로, 입자의 90 중량%가 d90 값보다 작은 등가 구형 직경을 갖는다.
미립자 무기 물질은 포움 형성에 적합한 입도 범위를 가져야 하지만, 입도 범위는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 무기 미립자 물질은 이러한 미립자 물질로 안정한 포움이 형성될 수 있다면, 약 0.01 ㎛ 내지 약 1 mm의 평균 입도 d50을 가질 수 있다. 예를 들어, 미립자 무기 물질은 약 500 ㎛ 이하, 예를 들어 약 250 ㎛ 이하, 또는 약 100 ㎛ 이하, 또는 약 50 ㎛ 이하의 d50을 가질 수 있다. 특정 구체예에서, 무기 미립자 물질은 약 25 ㎛ 이하, 예를 들어 약 10 ㎛ 이하, 또는 약 5 ㎛ 이하, 또는 약 1 ㎛ 이하의 d50을 가질 수 있다. 특정 구체예에서, 무기 미립자 물질은 예를 들어, 약 0.05 ㎛ 내지 약 5 ㎛, 또는 약 0.1 ㎛ 내지 약 2.5 ㎛, 또는 약 0.5 ㎛ 내지 약 1 ㎛의 d50을 가질 수 있다.
특정 구체예에서, 미립자 무기 물질은 약 1 mm 이하, 예를 들어 약 500 ㎛ 이하, 또는 약 400 ㎛ 이하, 또는 약 300 ㎛ 이하, 또는 약 200 ㎛ 이하, 또는 약 100 ㎛ 이하의 d90을 가질 수 있다. 특정 구체예에서, 무기 미립자 물질은 약 50 ㎛ 이하, 예를 들어 약 20 ㎛ 이하, 또는 약 10 ㎛ 이하, 또는 약 5 ㎛ 이하의 d90을 가질 수 있다. 특정 구체예에서, 무기 미립자 물질은 예를 들어, 약 0.5 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 또는 약 1 ㎛ 내지 약 7.5 ㎛, 또는 약 2.5 ㎛ 내지 약 5 ㎛의 d90을 가질 수 있다.
특정 구체예에서, 무기 미립자 물질은 펄라이트, 탈크, 탄산칼슘, 카올린, 백운석, 운모 및 벤토나이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
특정 구체예에서, 무기 미립자 물질은 탈크, 탄산칼슘, 운모, 카올린 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
특정 구체예에서, 무기 미립자 물질은 탈크, 예컨대 거정질 탈크, 또는 미정질 탈크, 또는 이들의 조합이다. 개별 탈크 박편(수천 개의 기본 시트)의 개별 박편 크기, 즉 세디그래프 방법으로 측정한 중간 직경은 침적물의 형성 조건에 따라 약 1 ㎛ 내지 100 ㎛ 이상까지 다양할 수 있다. 개별 박편 크기는 탈크의 적층성(lamellarity)을 결정한다. 고도의 층상 탈크는 큰 개별 박편을 갖는 반면, 미정질 탈크는 작은 박편을 가질 것이다. 모든 탈크는 층상이라고 할 수 있지만, 박편 크기는 침적물 마다 상이하다. 작은 결정은 미정질 탈크로 알려진 조밀하고, 치밀한 광석을 제공한다. 큰 결정은 거정질 탈크로 알려진 페이퍼(papery) 층으로 나온다. 알려진 미정질 탈크 침적물은 몬타나(Yellowstone) 및 호주(Three Springs)에 위치한다. 미결정 구조에서, 탈크 기본 입자는 보다 큰 판으로 구성된 거대 결정 구조에 비해 작은 판으로 구성된다.
특정 구체예에 따르면, 무기 미립자 물질은 약 50 ㎛ 이하, 예컨대, 이를테면 30 ㎛ 이하, 예컨대, 이를테면 20 ㎛ 이하, 예컨대, 이를테면 10 ㎛ 이하, 예를 들어, 약 5 ㎛ 이하의 d90, 및 약 20 ㎛ 이하, 예컨대, 이를테면 10 ㎛ 이하, 예컨대, 이를테면 5 ㎛ 이하, 예컨대, 이를테면 3 ㎛ 이하, 예컨대, 이를테면 약 3 ㎛ 또는 약 1 ㎛의 d50을 갖는 미정질 탈크이다.
특정 구체예에 따르면, 무기 미립자 물질은 벤토나이트, 예를 들어 약 100 ㎛ 이하, 예컨대 이를테면, 80 ㎛ 이하, 예컨대 이를테면, 70 ㎛ 이하, 예컨대 이를테면, 65 ㎛ 이하, 예컨대 이를테면, 약 62 ㎛의 d95, 및 약 30 ㎛ 이하, 예컨대 이를테면, 20 ㎛ 이하, 예컨대, 이를테면 19 ㎛ 이하, 예컨대, 이를테면 18 ㎛ 이하, 예컨대, 이를테면 약 17 ㎛의 d50(모두 습식 Malvern 레이저 산란 ― ISO 13329-1으로 측정)를 갖는 벤토나이트이다.
상기에서 논의된 바와 같이, 무기 미립자 물질이 계면활성제에 의해 포움 기포의 물-공기 계면에서 멀리 수성 상으로 이동하여 포움 안정화 성질이 발달하는 것을 막는 것을 피하기 위해 계면활성제와 무기 미립자 물질의 양이 균형을 이룰 필요가 있다.
특정 구체예에 따르면, 본 발명에 따른 수성 조성물에서 물에 대한 미립자 무기 분말의 비율은 0.1 내지 60 wt.-%의 범위, 예컨대, 이를테면 0.5 wt.-% 내지 60 wt.-%의 범위, 예컨대, 이를테면 1 wt.-% 내지 60 wt.-%의 범위, 예컨대, 이를테면 2 wt.-% 내지 50 wt.-%의 범위, 또는 3 wt.-% 내지 20 wt.-%의 범위, 또는 4 wt.-% 내지 10 wt.-%의 범위, 예컨대, 이를테면 약 4 wt.-%, 또는 약 5 wt.-%, 또는 약 6 wt.-%, 또는 약 8 wt.-%, 또는 약 10 wt.-%, 또는 약 12 wt.-%일 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따르면, 즉시 발포 조성물은 물에 대한 미립자 무기 분말의 비율이 약 1 wt.-% 내지 약 6 wt.-% 또는 약 3 wt.-%일 수 있다. 발포 전에 희석이 필요한 농축액은 물에 대한 계면활성제의 비율이 약 10 wt.-% 내지 약 60 wt.-% 또는 약 30 wt.-%일 수 있다.
특정 구체예에 따르면, 본 발명에 따른 수성 조성물에서 미립자 무기 분말 대 계면활성제의 비율은 500:1 내지 1:1의 범위 내, 예컨대, 이를테면 300:1 내지 2:1, 또는 250:1 내지 5:1, 또는 200:1 내지 10:1, 또는 100:1 내지 50:1의 범위 내, 예컨대, 이를테면 약 200:1, 또는 약 100:1, 또는 약 50:1일 수 있다.
추가 구성 요소 및 첨가제
점도 증가 폴리머는 당업자에게 공지되어 있으며 잔탄 검과 같은 검을 포함할 수 있다. 이들은 또한 막 형성제 및 포움 안정제로서 작용할 수 있다.
광물계 침강 방지제는 당업자에게 알려져 있다. 예를 들어, 아타풀자이트(attapulgite)("Attagel 40", BASF), 카올린 및/또는 세피올라이트(sepiolite)가 사용될 수 있다.
글리콜 에테르는 부동액, 포움 부스터 및 용매로 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 조성물에 포함될 수 있는 추가 첨가제는 부식 방지제, 항균 첨가제, 경도 이온 격리제, pH 완충제, 및/또는 본 발명에 따른 조성물을 필요에 따라 담수 또는 해수와 함께 사용하도록 하기 위해 연수로 발포를 제어하기 위한 염을 포함한다.
일 구체예에 따르면, 본 발명에 따른 수성 조성물은 매우 적은 플루오르화 화합물, 예컨대, 이를테면 1 wt.-% 미만의 플루오르화 화합물, 또는 1.0 wt.-% 미만의 플루오르화 화합물, 또는 0.5 wt.-% 미만의 플루오르화 화합물, 또는 0.1 wt.-% 미만의 플루오르화 화합물, 또는 0.05 wt.-% 미만의 플루오르화 화합물, 또는 0.01 wt.-% 미만의 플루오르화 화합물, 또는 0.001 wt.-% 미만의 플루오르화 화합물 또는 검출 불가능한 플루오르화 화합물을 포함한다.
건성 전구체 조성물
또한, 본 발명의 일부는 본 발명에 따른 수성 조성물을 제조하기 위한 건성 전구체 조성물이다. 일 구체예에 따르면, 건성 전구체 조성물은 펄라이트, 탈크, 탄산칼슘, 백운석 및 벤토나이트, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 미립자 무기 물질, 및 계면활성제 및/또는 하이드로트로프로 이루어진다. 상기 미립자 무기 물질 및 상기 계면활성제 및/또는 하이드로트로프는 단순히 물을 첨가함으로써 본 발명에 따른 수성 조성물이 얻어질 수 있는 양으로 조합된다.
예를 들어, 계면활성제는, 본 발명에 따른 수성 조성물의 경우에 상기 논의된 바와 같이, 하나 이상의 음이온성 계면활성제, 또는 하나 이상의 양이온성 계면활성제, 또는 하나 이상의 비이온성 계면활성제, 또는 이들의 조합을 포함하거나 이로 이루어질 수 있다. 또한, 예를 들어, 미립자 무기 물질은, 본 발명에 따른 수성 조성물의 경우에 상기 논의된 바와 같이, 물질, 입도 분포 및 품질로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 건성 전구체 조성물은 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함한다.
수성 조성물의 형성 방법
본 발명의 일 구체예에 따르면, 수성 조성물은 본 발명에 따른 건성 전구체 조성물을 제공하고, 본 발명에 따른 수성 조성물을 얻기 위해 필요한 양의 물을 첨가함으로써 얻어질 수 있다. 본 발명의 추가 구체예에 따르면, 수성 조성물은 물과 계면활성제 및/또는 하이드로트로프를 필요한 양으로 혼합하고, 교반 하에 미립자 광물 물질을 첨가하여 본 발명에 따른 수성 조성물을 얻음으로써 얻어질 수 있다. 이 구체예에 따르면, 상기 미립자 광물 물질은 건조 상태, 또는 습윤(수성) 상태로, 또는 현탁액, 예컨대, 이를테면 수성 현탁액과 같은 현탁액으로서 첨가될 수 있다.
본 발명에 따른 수성 조성물은 소화용 포움을 형성하기 위해 발포될 수 있으며, 이는 또한 본 발명의 일부를 형성한다.
수성 조성물의 용도
상기에서 논의된 바와 같이, 수성 조성물은 소화용 포움을 형성하는데 사용될 수 있다. 이와 같이, 조성물은 그대로 발포되도록 의도되었는지 또는 쉽게 이용 가능한 수원을 사용하여 희석될 수 있는 지에 따라 다양한 농도로 존재할 수 있다. 예를 들어, 석유 및 가스 굴착 장치 및 플랫폼 또는 해양 선박의 화재와 같이 바다에서 화재를 진압하는 데 사용되는 조성물의 경우, 발포 전에 해수로 희석될 수 있는 농축 조성물이 저장될 수 있다. 반면에, 희석용 물을 쉽게 구할 수 없거나 조성물을 신속하게 발포해야 하는 곳, 예컨대, 이를테면 산업 설비내 또는 공항에서는 조성물은 더 낮은 농도 또는 즉시 사용 가능한 수성 희석물로 유지될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 수성 조성물은 낮은 수분 함량을 갖는 농축물로서 또는 높은 수분 함량을 갖는 희석된 수성 조성물로서 제공될 수 있다. 따라서, 수성 조성물 중 미립자 무기 분말의 함량은 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 0.1 wt.-% 내지 60 wt.-% 범위일 수 있다.
수성 조성물은 당업자에게 공지된 방법, 즉 기계적 수단에 의한 발포를 사용하여 발포될 수 있다. 이러한 기계적 수단은 포움 노즐 또는 포움 발생기를 포함할 수 있다. 소화용 포움의 형성을 위한 본원에서 논의된 무기 미립자 물질의 사용은 본 발명의 일부이다. 본 발명에 따르면, 무기 미립자 물질의 사용은 낮은 분해 속도 및 연소 연로로의 낮은 혼합 속도로, 사용시 B급 화재에 대해 연소 연료의 표면에 더 오래 남아있는 보다 안정된 포움을 유도한다.
또한, 포움의 분해 또는 증발 후에도, 소화용 조성물에 존재하는 무기 미립자 물질은 일반적으로 B급 화재시 발생하는 온도에서 안정하고, 1000℃ 미만에서 분해가 예상되지 않기 때문에 시스템에 남아 있는다. 따라서, 무기 미립자 물질은 포움 내의 물이 증발하더라도 포움 구조를 또한 유지하는 절연 블랭킷을 제공할 수 있다.
끝으로, 본 발명에 따른 용도를 위한 무기 미립자 물질은 세계 시장에서 쉽게 입수 가능하며, 소방용 포움으로 사용 후 환경 오염의 위험이 없다. 본 발명에 따른 포움은 임의의 플루오르화 성분을 함유하지 않으며, 최신 기술의 포움보다 더 낮은 함량의 계면활성제를 갖는다.
포움 팽창비(FER)
또한, 본 발명에 따른 조성물은 만족스럽거나 탁월한 발포 성질을 갖는 것으로 나타났다. 표준 수돗물로 5에 가깝거나 그 초과, 심지어 8 내지 20 초과의 포움 팽창비(FER)가 얻어질 수 있다. 본원에서 사용되는 FER는 팽창된 포움의 부피를 발포전 용액의 부피로 나눔으로써 계산되었다: FER = V포움/V용액.
본 발명은 상호 배타적인 특징들의 조합을 제외하고, 본원에서 언급된 특징 및/또는 제한의 임의의 조합을 포함할 수 있음이 주지되어야 한다. 전술한 설명은 예시 목적으로 본 발명의 특정 구체예에 관한 것이다. 그러나, 당업자에게는 본원에서 기술된 구체예에 대한 많은 수정 및 변경이 가능하다는 것이 명백할 것이다. 이러한 모든 수정 및 변경은 첨부된 청구 범위에 정의된 바와 같이, 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.
실시예
실시예 1 내지 5
다양한 무기 미립자 물질의 포움 안정화 성질을 테스트하였다.
다수의 무기 미립자 물질(10 wt.-%)을 수중 0.3 wt.-%의 나트륨 라우릴 에테르 설페이트(BASF에서 제공된, MEYCO SLF 30)의 발포 용액에 혼합하고, 실험실 포움 발생기를 사용하여 생성된 조성물을 혼합하였다. 생성된 포움(60g)을, 광물 입자가 포움의 배수를 차단하지 않아 결과에 영향을 미치도록 충분히 굵은 프릿, 및 바닥에 있는 콜렉터를 갖는 깔때기 셀에 채우고 그대로 두었다. 임의의 포움 분해는 깔때기 셀 아래에 수집된 물의 양을 측정함으로써 측정하였다.
테스트된 무기 미립자 물질이 표 I에 제시되어 있다.
표 I:
Figure pct00001
수집된 물의 양이 30분 동안 관찰되었다. 결과가 표 II에 제시되어 있다. 제시된 값은 깔때기 셀 내에 남아 있는 포움의 백분율 값이며, 시간 경과에 따른 포움 안정성의 척도로 볼 수 있다.
표 II:
Figure pct00002
모든 무기 미립자 물질이 포움 안정성을 향상시키는 것으로 밝혀졌다. 실시예 4(탈크)의 경우, 60분 후 안정성은 91%였다. 실시예 4에서 사용된 탈크는 d90이 5 ㎛이고, d50이 1 ㎛인 미정질 탈크이다. 실시예 5에서 사용된 탈크는 d95가 6.2 ㎛이고, d50이 1.8 ㎛인 거정질 탈크이다(세디그래프 - ISO 13317-3에 의해).
실시예 6 및 7
일련의 추가 테스트에서는, 무기 미립자 물질이 없는, 수중 3 wt.-%의 나트륨 라우릴 에테르 설페이트의 발포 용액(MEYCO SLF 30, BASF에서 제공)을 무기 미립자 물질이 있거나 없는 다른 계면활성제와 비교하였다. 폴리머 A는 나트륨 라우릴 설페이트(SLS)이고, 폴리머 B는 테트라데실트리메틸 암모늄 브로마이드(TTAB)이다. 표 III에 제시된 조성물은 실험실 포움 발생기를 사용하여 혼합되었다. 실시예 6 및 7에서 사용된 탈크는 d95가 6.2 ㎛이고, d50이 1.8 ㎛인 거정질 탈크이다(세디그래프 - ISO 13317-3에 의해).
표 III:
Figure pct00003
생성된 포움(60g)을 프릿 및 바닥에 콜렉터가 있는 깔때기 셀에 채우고 그대로 두었다. 다시, 깔때기 셀 아래에 수집된 물의 양을 측정하여 임의의 포움 분해를 측정하였다. 결과가 표 IV에 제시되어 있다.
표 IV:
Figure pct00004
5 wt.-% 탈크와 동시에 3 wt.-%에서 0.05 wt.-%로 크게 감소시킨 계면활성제의 첨가는 SLS에 대해 포움 분해를 감소시킨 것으로 나타난다. 또한, TTAB의 성능이 SLS의 성능보다 우수한 것으로 나타났다.
실시예 8 및 9
탈염수(실시예 8) 또는 표준 수돗물(실시예 9)을 사용하여, 다양한 양의 탈크 및 테트라데실트리메틸암모늄 브로마이드(TTAB)의 존재 하에서 포움을 테스트하였다. 사용된 탈크는 BET 표면적이 21 m2/g(ISO 9277)이고, 중간 입도가 1.1 ㎛(세디그래피 - ISO 13317-3에 의해)인 Imerys Talc에서 제공한 미정질 탈크였다. TTAB는 5% 수성 스톡 용액으로서 사용되었다. 탈크와 TTAB 스톡 용액을 배합하고, 탈염수 또는 수돗물을 사용하여 100 g까지 만듦으로써 포움을 제조하였다. 생성된 조성물은 실험실 포움 발생기를 사용하여 혼합하였다. 생성된 포움을 프릿 및 바닥에 콜렉터가 있는 깔때기 셀에 채우고 그대로 두었다. 임의의 포움 분해는 깔때기 셀 아래에 수집된 물의 양을 측정하여 측정되었다. 다양한 테스트 파라미터가 표 V에 제시되어 있다.
표 V:
Figure pct00005
수집된 물의 양이 30분 동안 관찰되었다. 결과가 표 VI에 제시되어 있다. 제시된 값은 깔때기 셀 내에 남아 있는 포움의 백분율 값이며, 시간 경과에 따른 포움 안정성의 척도로 볼 수 있다. "FER" 열에 제시된 값은 얻어진 포움 팽창비를 나타낸다.
표 VI:
Figure pct00006
모든 실시예가 비교 실시예 1보다 개선된 포움 안정성을 유도하는 것으로 나타났다(상기 표 II 참조).
실시예 10 내지 17
표준 수돗물을 사용하여 다양한 양의 탈크 및 계면활성제의 존재 하에서 포움을 테스트하였다. 실시예 10 내지 12에서 사용된 탈크는 BET 표면적이 21 m2/g(ISO 9277)이고, 중간 입도가 1.1 ㎛(세디그래피 - ISO 13317-3에 의해)인 Imerys Talc에서 제공한 미정질 탈크였다. 실시예 13 내지 15에서 사용된 탈크는 BET 표면적이 중간 입도가 0.5 ㎛(세디그래피 - ISO 13317-3에 의해)인 미정질 탈크였다. 실시예 16 및 17에서 사용된 탈크는 하기에서 설명되는 바와 같이 합성 탈크였다. 수중 다양한 계면활성제의 3 wt.-%의 스톡 용액을 희석하여 수중 계면활성제의 희석된 용액을 얻고, 이어서 탈크를 첨가하고, 수돗물을 사용하여 100 g까지 만듦으로써 포움을 제조하였다. 생성된 조성물은 실험실 포움 발생기를 사용하여 혼합하였다. 생성된 포움을 굵은 프릿 및 바닥에 콜렉터가 있는 깔때기 셀에 채우고 그대로 두었다. 임의의 포움 분해는 깔때기 셀 아래에 수집된 물의 양을 측정하여 측정되었다. 다양한 테스트 파라미터가 표 VII에 제시되어 있다.
상기 합성 탈크는 WO 2015/159006(연속 공정) 또는 WO 2008/009799(배치 공정)에 개시된 바와 같이 1 MPa 초과의 압력 및 100℃ 내지 600℃의 온도에서 용매 열 처리를 포함하는 방법에 따라 얻었다. 이렇게 얻어진 합성 탈크는 X선 회절 분석에 의해 특징화되었으며, 회절 패턴은 평면(001)에 대해 9.40 내지 9.68 Å 정도의 거리에 위치한 피크, 평면(020)에 대해 4.50 내지 4.75 Å에 위치한 피크, 평면(003)에 대해 3.10 내지 3.20 Å에 위치한 피크, 및 평면(060)에 대해 1.50 내지 1.55 Å에 위치한 피크를 나타냈다. 합성 탈크는 d50 중간 입도가 500 nm이고, BET 표면적이 300 내지 500 m2/g 범위 내이다.
표 VII:
Figure pct00007
나트륨 라우릴 설페이트(SLS) 및 나트륨 라우릴 에테르 설페이트(SLES)를 Arquad C-35와 비교하였다. ARQUAD C35는 수중 35 중량%의 코코트리메틸암모늄 클로라이드용액이다. 수집된 물의 양이 30분 동안 관찰되었다. 결과가 표 VI에 제시되어 있다. 제시된 값은 깔때기 셀 내에 남아 있는 포움의 백분율 값이며, 시간 경과에 따른 포움 안정성의 척도로 볼 수 있다. "FER" 열에 제시된 값은 얻어진 포움 팽창비를 나타낸다.
표 VIII:
Figure pct00008
모든 실시예가 비교 실시예 1보다 개선된 포움 안정성을 유도하는 것으로 나타났다(상기 표 II 참조).
실시예 18 내지 23
표준 수돗물을 사용하여 수중 15 wt.-% 계면활성제 용액으로 습윤된 다양한 양의 탈크의 존재 하에서 포움을 테스트하였다. 실시예 18 내지 23에서 사용된 탈크는 탈크 및 수중 15 wt.-% 계면활성제를 포함하는 습식 탈크 조성물로서 구성된, BET 표면적이 21 m2/g(ISO 9277)이고, 중간 입도가 1.1 ㎛(세디그래피 - ISO 13317-3에 의해)인 Imerys Talc에서 제공한 미정질 탈크였다. 혼합하면서 물을 서서히 첨가하여 수용액을 얻었으며, 이를 후속하여 발포시켰다. 포움 안정성은 실시예 10 내지 17과 동일한 방식으로 테스트되었다(상기 참조). 사용된 조성물 및 결과가 표 IX 및 X에 제시되어 있다.
표 IX:
Figure pct00009
실시예 18 내지 20에서 조성물은 형성 직후 발포되었다. 실시예 21 내지 23에서, 조성물은 형성 7일 후에 발포되었다.
표 X:
Figure pct00010
실시예 24 및 25
표준 수돗물을 사용하여, 사용 전 및 계면활성제와 혼합하기 전에 습윤되지 않은 다양한 양의 탈크의 존재 하에서 포움을 테스트하였다. 실시예 24 내지 25에서 사용된 탈크는 물이 첨가되기 전에 100:1 중량비(5 g 탈크 및 0.05 g SLS)로 SLS와 혼합된, BET 표면적이 21 m2/g(ISO 9277)이고, 중간 입도가 1.1 ㎛(세디그래피 - ISO 13317-3에 의해)인 Imerys Talc에서 제공한 미정질 탈크였다. 물을 첨가하여 100 g의 수성 조성물을 얻고, 이를 후속하여 발포시켜 0.05 wt.-% SLS 및 5 wt.-% 탈크를 포함하는 수성 포움을 얻었다. 포움 안정성은 실시예 10 내지 17에서와 동일한 방식으로 테스트되었다(상기 참조). 실시예 24에서, 조성물은 형성 직후 발포되었다. 실시예 25에서, 조성물은 형성 14일 후에 발포되었다. 결과는 표 XI에 나와 있다.
표 XI:
Figure pct00011
실시예 26 내지 55
표준 수돗물을 사용하여 동일한 양의 다양한 미정질 및 거정질 탈크 및 테트라데실트리메틸암모늄 브로마이드(TTAB)의 존재 하에서 포움을 테스트하였다. 포움은 이전 실시예에서와 동일한 방식으로 제조되고 테스트되었다. 결과는 표 XII에 제시되어 있다. 세디그래프(ISO 13317-3)에 의해 측정된 중간 입도 d50이 표시된다. 포움 안정성은 포움에서 물의 30%를 배출하는 데 필요한 시간으로 표시된다.
표 XII
Figure pct00012
결과는 도 1에 그래프로 표시되어 있으며, 다양한 탈크의 지리적 기원이 또한 표시되어 있다. 그래프는 탈크의 기원에서 포움 안정성에 약간의 영향이 있음을 나타내지만 가장 큰 효과는 입도이고, 탈크가 미세할수록 포움이 더욱 안정적이다.
실시예 56
1.0 wt.-% 또는 0.5 wt.-%의 상이한 광물 및 나트륨 라우릴 설페이트(SLS)의 존재 하에서 포움을 테스트하였다. 사용된 탈크는 BET 표면적이 19 m2/g(ISO 9277)이고, 중간 입도가 2.1 ㎛(세디그래피 - ISO 13317-3에 의해)인 Imerys Talc가 제공한 고종횡비(HAR) 탈크였다. 사용된 탄산칼슘은 BET 표면적이 19 m2/g(ISO 9277)이고, 중간 입도가 2.1 ㎛(세디그래피 - ISO 13317-3에 의해)인 Imerys에서 제공한 침강성 탄산칼슘(PCC)이었다. 사용된 벤토나이트는 BET 표면적이 54.4 m2/g(ISO 9277)이고 중간 입도가 16.8 ㎛(습식 Malvern 레이저 산란 - ISO 13329-1에 의해)인 Imerys에서 제공한 벤토나이트였다. 사용된 운모는 64% 입자가 2 ㎛ 미만의 입도(세디그래피 - ISO 13317-3에 의해 측정)를 갖는 Imerys에서 제공한 운모였다. SLS는 3% 수성 저장 용액으로서 사용되었다. 광물 및 SLS 스톡 용액을 배합하고 물을 사용하여 100 g까지 만듦으로써 포움을 제조하였다. 생성된 조성물은 실험실 포움 발생기를 사용하여 혼합하였다. 생성된 포움을 프릿 및 바닥에 콜렉터가 있는 깔때기 셀에 채우고 그대로 두었다. 임의의 포움 분해는 깔때기 셀 아래에 수집된 물의 양을 측정하여 측정되었다. 다양한 테스트 파라미터가 표 XIII에 제시되어 있다.
표 XIII:
Figure pct00013
수집된 물의 양이 30분 동안 관찰되었다. 결과가 표 XIV에 제시되어 있다. 제시된 값은 깔때기 셀 내에 남아 있는 포움의 백분율 값이며, 시간 경과에 따른 포움 안정성의 척도로 볼 수 있다. "FER" 열에 제시된 값은 얻어진 포움 팽창비를 나타낸다.
표 XIV:
Figure pct00014
실시예 56b 내지 56d 및 실시예 56i는 비교 실시예 56a에 비해 개선된 포움 안정성을 가져 오는 것으로 밝혀졌다(상기 표 XIV 참조). 실시예 56e 내지 56h 및 실시예 56j 및 56k는 동등하거나, 열화된 포움 안정성을 갖지만 여전히 허용 가능하다. 그러나, 상기 모든 광물이 놀랍게도 비교 실시예 56a에 비해 포움을 통한 인화성 증기의 투과를 감소시키거나 제거하는 것으로 나타났다는 것은 또한 예상밖이었다.

Claims (19)

  1. 화재 진압용 수성 조성물로서, 상기 조성물이
    계면활성제 및/또는 하이드로트로프(hydrotrope);
    펄라이트, 탈크, 탄산칼슘, 카올린, 백운석, 운모, 및 벤토나이트, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된, 미립자 무기 물질, 및
    임의로 하나 이상의 첨가제를 포함하는, 수성 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 계면활성제가 양이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제 및 음이온성 계면활성제의 군으로부터 선택되는, 수성 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 계면활성제가 양이온성 계면활성제, 예를 들어, 알킬 트리메틸 암모늄 할라이드, 예컨대 테트라데실 트리메틸 암모늄 브로마이드 또는 디코코디메틸암모늄 클로라이드 또는 이수소화 탈로우오일에틸 하이드록시에틸 암모늄 메토설페이트, 또는 고분자 4차 암모늄 에스테르인, 수성 조성물.
  4. 제2항에 있어서, 계면활성제가 알킬 에테르 설페이트, 예컨대 나트륨 라우릴 에테르 설페이트, 및 알킬 설페이트, 예컨대 나트륨 라우릴 설페이트로부터 선택된 음이온성 계면활성제인, 수성 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 무기 미립자 물질이 탈크, 탄산칼슘, 운모, 및 카올린으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 수성 조성물.
  6. 제5항에 있어서, 무기 미립자 물질이 탈크, 예를 들어, 미정질 탈크, 거정질 탈크, 또는 이들의 혼합물인, 수성 조성물.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 무기 미립자 물질이 합성 탈크인, 수성 조성물.
  8. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 탈크가 10 ㎛ 이하, 예컨대 5 ㎛ 이하, 예컨대 0.01 내지 3.0 ㎛ 범위, 예컨대 약 0.01 ㎛, 또는 약 1.0 ㎛, 또는 약 2.0 ㎛의 d50을 갖는 미정질 탈크인, 수성 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 물에 대한 계면활성제의 비율이 0.01 내지 5 wt.-%의 범위 내인, 수성 조성물.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 조성물 중 미립자 무기 분말의 함량이 상기 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 0.1 내지 60 wt.-%인, 수성 조성물.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 미립자 무기 분말 대 계면활성제의 중량비가 500:1 내지 1:1의 범위 내인, 수성 조성물.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 수성 조성물의 건성 전구체로서, 계면활성제 및/또는 하이드로트로프, 및 펄라이트, 탈크, 탄산칼슘, 카올린, 백운석, 운모, 및 벤토나이트, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 미립자 무기 물질, 및 임의로 하나 이상의 첨가제를 포함하는, 건성 전구체.
  13. 제12항에 있어서, 미립자 무기 분말 대 계면활성제의 중량비가 500:1 내지 1:1의 범위 내인, 건성 전구체.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 수성 조성물 또는 건성 전구체를 포함하는 소화용 포움.
  15. 제14항에 따른 소화용 포움을 제조하는 방법으로서,
    물 및 계면활성제 및/또는 하이드로트로프의 혼합물을 제공하는 단계;
    펄라이트, 탈크, 탄산칼슘, 카올린, 백운석, 운모, 및 벤토나이트, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 미립자 무기 물질을 제공하는 단계;
    임의로 하나 이상의 첨가제를 제공하는 단계;
    상기 물 및 계면활성제 및/또는 하이드로트로프의 혼합물, 상기 미립자 무기 물질 및 임의로 상기 하나 이상의 첨가제를 혼합하는 단계; 및
    얻어진 혼합물을 발포시키는 단계를 포함하는 방법.
  16. 제14항에 따른 소화용 포움을 제조하는 방법으로서,
    제12항 또는 제13항에 따른 건성 전구체를 제공하는 단계;
    물을 제공하는 단계;
    임의로 상기 하나 이상의 첨가제를 제공하는 단계;
    상기 건성 전구체, 상기 물 및 임의로 상기 하나 이상의 첨가제를 혼합하는 단계; 및
    얻어진 혼합물을 발포시키는 단계를 포함하는 방법.
  17. 소화용 포움 제조에서의, 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 정의된 미립자 무기 광물, 또는 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 수성 조성물, 또는 제12항 또는 제13항에 따른 건성 전구체의 용도.
  18. 제17항에 있어서, 상기 미립자 무기 광물이 펄라이트, 탈크, 탄산칼슘, 백운석, 운모, 및 벤토나이트, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 용도.
  19. 화재, 예를 들어, B급 화재를 진압하는 방법으로서, 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 정의된 미립자 무기 광물, 또는 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 수성 조성물, 또는 제12항 또는 제13항에 따른 건성 전구체, 또는 제14항에 따른 소화용 포움을 사용하는 것을 포함하는 방법.
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