KR20220052547A

KR20220052547A - 액체 할론 소화약제를 이용한 소화캡슐 제조방법

Info

Publication number: KR20220052547A
Application number: KR1020200136624A
Authority: KR
Inventors: 조석형; 박태호
Original assignee: (주)동양유지
Priority date: 2020-10-21
Filing date: 2020-10-21
Publication date: 2022-04-28

Abstract

액체할론 소화약제, 젤라틴 용액, 고흡수성 수지분말, 글루타알데히드 등을 이용해 소화캡슐을 제조하는 방법을 제공한다. 본 발명의 액체할론 소화약제 제조방법은 내용물인 충전액으로 사용하는 액체할론계 소화약제와 캡슐외벽체를 구성하는 물질을 교반기에서 혼합교반하면서, 고흡수성 수지분말을 첨가하여 상기 소화약제와 캡슐외벽체를 흡수시킨 다음 2차로 캡슐외벽체 물질을 첨가하여 젤라틴과 소화약제가 흡수고화된 고흡수성 수지분말을 캡슐화한 후, 가교제를 첨가하여 캡슐외벽체럴 가교시킨 후 건조하는 방법이다.

Description

액체 할론 소화약제를 이용한 소화캡슐 제조방법{METHOD FOR PREPARING FIRE EXTINGUISHING CAPSULE USING LIQUID HALON EXTINGUISHING AGENT}

본 발명은 액체할론을 이용한 소화캡슐의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액체할론 소화약제, 젤라틴 용액, 고흡수성 수지분말, 글루타알데히드 등을 이용해 소화캡슐을 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 화재 진압에는 물이나 분말소화약제가 사용된다.

상기에서의 물은 어는점이 0℃로 비교적 높아서 한랭지나 겨울에 옥외에서 사용하는 데는 어려움이 있고, 분말소화약제의 경우에는 화재 진압 후 소화약제에 의한 2차 오염피해가 크며, 관리나 취급에는 많은 관심이 필요하게 된다.

상기와 같은 물이나 소화약제의 불편함을 해소하고자 하는 소화방법으로는 캡슐화한 소화약제를 화재로 인한 온도 상승시에 자동으로 분출하게 하여 화재를 진압하는 방법이 개발되어 왔다.

예를 들어 러시아 USSR제1696446호에서는 소화약제의 캡슐화 조성물 및 그 제조방법이 개시되어 있는데, 여기에서는 소화약제로 할로겐 114B를 사용하고, 결합체로는 에폭시수지 ED-20을 사용하고 있다.

또한 US제4138356호에서는 소화제를 캡슐화한 페노폴리우레탄에 대해 개시하고 있는데, 폴리우레탄으로 만들어지는 캡슐벽은 트리메틸론프로판과 이소시아나이트를 응고하여 사용한다.

상기의 선행발명들에서는 내용물이 난연성 폴리우레탄 발포제를 부여하도록 구성하는 것으로서, 화재억제용 소재로 고온에서 액체 또는 고체인 유기산염을 사용하고 있어서 외부로부터의 화재 진압에는 취약할 수밖에 없는 문제점을 안고 있다.

또한, 또 다른 선행발명으로 러시아 특허 RU제2161520호에서는 냉각응고 폴리머 결합체를 함유한 오존보호 폴리머 조합물질, 캡슐화된 소화약제 및 이의 획득 방법에 대해 개시하고 있는데, 여기서는 할로겐 대체 탄화수소를 사용하고 있다.

상기 특허에서의 소화제 구성물 및 획득방법에서는 조합물에 많은 시간이 걸리고 그 성질의 유지가 단기간이라는 단점을 안고 있다.

상기의 선행기술들의 문제점을 해결하고자 국내특허 제1733423호에서는 마이크로 캡슐화된 소화약제 제조방법의 단순화, 소화약제의 장시간 유지, 방수효과를 구비하는, 할로겐계 가스 소화약제 및 그 제조방법을 개시한 바 있다.

상기 특허에서는 소화약제로 2개 이상의 할로겐 카본을 사용하며, 외피는 폴리머물질을 사용하고 있어서, 본 발명이 추구하는 목적이나 목적을 이루기 위한 기술적 사상이 다른 발명이다.

러시아 특허 RU제2161520호(1999년) 대한민국 등록특허 제1184790호(2012년) 대한민국 등록특허 제1733423호(2017년)

본 발명은 에너지 저장장치나 전기자동차용 배터리 등에서의 화재 발생 시 온도에 따라 소화약제가 방출되어 온도를 제어하여 다단계 소화능력을 갖는 마이크로 상태의, 액체 할론 소화약제를 이용한 소화캡슐의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여;

내용물인 충전액으로 사용하는 액체할론계 소화약제와 캡슐외벽체를 구성하는 물질을 교반기에서 혼합 교반하면서, 고흡수성 수지분말을 첨가하여 상기 소화약제와 캡슐외벽체를 흡수시킨 다음 2차로 캡슐외벽체 물질을 첨가하여 소화약제가 흡수 고화된 고흡수성 수지분말을 캡슐화한 후, 가교제를 첨가하여 캡슐외벽체를 가교시킨 후 건조함으로 구성되는, 액체할론 소화약제를 이용한 소화캡슐 제조방법을 제공한다.

상기에서의 소화약제는 상온에서 액체 상태인 노백-1230, 할론-2402 등을 사용할 수 있다.

또한, 상기에서의 캡슐외벽체를 구성하는 물질로는 젤라틴, 알긴산나트륨, 한천, 수성우레탄, 수성에폭시, 멜라민수지 등에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있고, 상기 가교제로는 글루타알데히드, 포름알데히드 또는 CaCl₂, Al(NO₃)₃등 2가금속, 3가금속 또는 이들 화합물 중에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.

본 발명에 의하면 본 발명의 방법으로 제조할 수 있는 액체할론 소화액제를 이용한 소화캡슐은 500㎛~2mm 입경의 다양한 형태로 제조할 수 있으며, 100℃~700℃ 정도의 화재인 에너지 저장장치나 전기자동차용 배터리 등에서의 화재 발생 시 온도에 따라 캡슐 내의 약제가 방출되어 다단계 소화능력을 발휘하여 상기와 같은 곳에서의 화재 진압에 유효하게 사용할 수가 있게 되며, 제조방법이 간단하면서도 경제적이어서 상기의 소화캡슐 제조를 용이하게 제조할 수 있게 된다.

도 1은 실시예에서 제조한 캐슐을 가지고 제조한 소화용구
도 2는 소화용구의 소화능력을 시험하는 장치의 규격과 개략도

이하에서는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 하기의 실시예는 본 발명의 이해와 실시를 돕기 위한 것이지 본 발명을 이에 한정하는 것은 아니다. 당업자들은 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 내에서 다양한 변형이나 변경, 수정 등이 있을 수 있음을 이해할 것이다.

먼저, 본 발명에서 사용하는 할론 소화약제에 대하여 살펴본다.

할로겐 화합물 소화약제는 지방족 탄화수소인 메탄, 에탄 등에서 분자 내의 수소일부 또는 전부가 할로겐족 원소(F, Cl, Br, I)로 치환된 화합물을 말하며, 일명으로 할론(Halon; Halogenated Hydrocarbon)이라 부르고 있으므로, 본 발명에서의 할론은 위와 같은 것을 뜻한다.

할론 소화약제는 다른 소화약제와는 달리 연소의 4요소 중 하나인 연쇄반응을 차단시켜 화재를 소화하는 데 이러한 소화를 부촉매 소화 또는 억제소화라 한다.

또한 각종의 할론은 상온, 상압에서 기체 또는 액체 상태로 존재하나 저장하는 경우에는 액화시켜 저장하므로, 본 발명에서는 저장된 액체 할론 소화약제를 사용한다.

상기와 같은 할론은 또한 열흡수, 액상할론의 기화 등에 의한 냉각효과와 공기 중의 산소농도 저하에 따른 질식효과 등의 물리적 효과와, 연소의 연쇄반응 차단, 방해 또는 억제하는 화학적 효과 등이 있다고 알려져 있어서 소화캡슐의 충진제로 사용하기에 적합하다.

본 발명에서는 상기의 액체 할론 소화약제를 기준으로 하여 첨가제인 캡슐 외벽체 구성물질 등의 함량을 정한다.

본 발명에서는 캡슐 외벽체를 구성하는 물질로서 젤라틴, 카르복실메틸셀루로오스(CMC), 알긴산나트름, 멜라민수지, 수성우렌탄, 수성에폭시 등의 수용성폴리머을 사용하는데, 본 발명에서의 실시예에서 사용한 젤라틴에 대해 살펴본다.

젤라틴은 콜라겐(교원질)에서 추출한 천연 고분자 단백질로서 다양한 아미노산으로 구성되어 있으며, 찬물에서는 5~10배의 물을 흡수하고 가온하면 졸(Sol) 상태로 되며, 냉각하면 겔(Gel) 상태가 되는 특성으로 인해 의약용 캡슐 제조, 식품용 젤리 제조, 또는 공업용 접착제 등으로 널리 사용되고 있어서, 본 발명의 캡슐 외벽체를 구성하는 물질로 사용하는데, 그 외 상기에서의 알긴산나트륨, 한천, 수성우레탄, 수성에폭시, 멜라민수지 중에서 1종 이상을 선택하여 사용할 수도 있다.

상기의 젤라틴은 상기 소화약제 1,000g을 기준으로 35~40℃의 6% 젤라틴 용액을 약 900~1,100g 첨가하여 사용한다. 이 경우 할론 소화약제와 1:1로 교반하는 것이 최적의 상태이므로, 바람직하게는 약 1,000g을 첨가하여 사용한다.

또한, 본 발명에서는 상기 소화약제와 교반된 젤라틴 혼합물을 흡수시키기 위하여 고흡수성 수지 분말을 사용한다.

상기의 고흡수성 수지는 자신의 무게에 비하여 수십~수백배의 용액 등을 흡수할 수 있는 고분자 물질로서 3차원의 망상 구조를 가지고 다량의 친수기를 갖는 고분자여서 용액에 녹지 않고 다량의 용액을 흡수할 수 있는 물질이다.

상기와 같은 특성으로 인해 고흡수성 수지는 여성이나 유아용 위생용품, 농업분야, 건축분야 등에서 많이 사용되고 있다.

상기와 같은 특성을 갖고 있는 고흡수성 수지(SAP)는 본 발명에서의 할론 소화약제와 혼합된 젤라틴 용액을 흡수시키기 위해 본 발명에서 사용하는데, 그 사용 함량은 액체할론 소화약제 1,000g을 기준으로 하여 그 1/10 정도인 약 100g을 사용한다.

또한, 본 발명에서 가교제 역할을 하는 물질로 상기한 바와 같은 글루타알데히드(50%), 포르말린(37%) 등을 사용할 수 있는데, 여기서는 본 발명에서의 실시예에서 사용한 글루타알데히드에 대해 살펴보며, 글루타알데히드는 방부제, 소독제 등으로 사용되거나 화학중간체, 조직을 위한 정착액, 연화가죽의 유제처리, 가교결합 단백질 등으로 사용할 수가 있어서 본 발명에서 사용한다.

상기의 가교제는 주원료인 할론 소화약제 1,000g을 기준으로 약 5~60g를 사용하여도 되는데, 이는 위 기준액인 소화약제 대비 첨가되는 젤라틴 용액 1,000g을 가교시키기에 충분하므로 위와 같이 사용한다. 물론 많이 사용하면 그 독성으로 인해 물성 뿐만 아니라 제조과정에서도 문제가 있을 수 있으므로 상기와 같이 함이 바람직하다.

[실시예 1]

액체할론 소화약제인 할론-2402 1,000g을 반응기에 넣은 후, 여기에 40℃의 6% 젤라틴 용액 1,000g을 첨가하고, 800rpm으로 약 3.5분 교반하면서 고흡수성 수지분말 약 100g을 넣어, 5℃까지 냉각시키면서 고흡수성 수지분말에 소화약제와 젤라틴 용액이 모두 흡수되게 하였다.

그 다음 다시 40℃의 6% 젤라틴용액 1,000g을 첨가하면서 교반하여 젤라틴과 소화약제가 흡수되어 고화된 고흡수성 분말을 캡슐화한 후 여기에 글루타알데히드(50%) 30g을 첨가하여 젤라틴을 가교시키고 이를 필터하고 건조하여 소화캡슐을 완성하였다.

[실시예 2]

액체할론 소화약제인 할론-2402을 대신하여 노백-1230을 사용한 것을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

[실시예 3]

그 다음 다시 6% CMC용액 1,000g을 첨가하면서 교반하여 젤라틴과 소화약제가 흡수되어 고화된 고흡수성 분말을 2차로 캡슐화한 후 여기에 5%의 질산알루미늄 용액을 100g과 글루타알테히드(50%)을 20g첨가하여 젤라틴과 CMC을 가교시키고 이를 필터하고 건조하여 소화캡슐을 완성하였다.

[실시예 4]

액체할론 소화약제인 할론-2402을 대신하여 노백-1230을 사용한 것을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 동일하게 실시하였다.

[실시예 5]

액체할론 소화약제인 할론-2402 1,000g을 반응기에 넣은 후, 여기에 알긴산나트륨1%, CMC 5% 용액 1,000g을 첨가하고, 800rpm으로 약 3.5분 교반하면서 고흡수성 수지분말 약 100g을 넣어, 5℃까지 냉각시키면서 고흡수성 수지분말에 소화약제와 젤라틴 용액이 모두 흡수되게 하였다.

그 다음 다시 6% CMC용액 1,000g을 첨가하면서 교반하여 젤라틴과 소화약제가 흡수되어 고화된 고흡수성 분말을 2차로 캡슐화한 후 여기에 5%의 질산알루미늄 용액을 100g을 첨가하여 젤라틴과 CMC을 가교시키고 이를 필터하고 건조하여 소화캡슐을 완성하였다.

[소화능력 실험]

상기에 서제조한 캐슐을 가지고 도 1과 같은 소화용구를 제조한 후 도 2와 같은 규격하에서 소화실험을 실시하였다. 소화용구는 소화캡슐 20g을 난연성 접착제와 혼하하여 도1의 소화용구내에 접착시켜 돕과 같은 소화용구를 제조하였다. 소화용구를 도2의 소화실험장치 천정에 부착한 후 100mL의 발화통에 불을 붙여 소화길험장치 밑에 창치하고 소화시간을 측정하였다. 규격에 따르면 90초이내에 소화되면 합격으로 간주한다.

실시예	소화시간(초)	합격여부(○, ×)
1	20	○
2	14	○
3	30	○
4	16	○
5	22	○

상기의 표에서 보는 바와 같이 빠르게 소화되는 것을 알 수 있다.

Claims

내용물인 충전액으로 사용하는 액체할론계 소화약제와 캡슐외벽체를 구성하는 물질을 교반기에서 혼합교반하면서, 고흡수성 수지분말을 첨가하여 상기 소화약제와 캡슐 외벽체를 흡수시킨 다음 2차로 캡슐외벽체 물질인 고분자 용액을 첨가하여 소화약제가 흡수고화된 고흡수성 수지분말을 캡슐화한 후, 가교제를 첨가하여 캡슐외벽체를 가교시킨 후 건조하는 것을 특징으로 하는, 액체할론 소화약제를 이용한 소화캡슐 및 이를 이용한 소화용구.
제 1항에 있어서, 상기 소화약제는 상온에서 액체상태인 노백-1230 또는 할론-2402와 같은 액체로 이루어진 할론 소화약제 중 선택된 어느 하나 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는, 액체알론 소화약제를 이용한 소화캡슐 및 이를 이용한 소화용구.
제 1항에 있어서, 상기 캡슐외벽체는 젤라틴, 알긴산나트륨, 한천, 수성우레탄, 수성에폭시, 멜라민수지 중 선택된 어느 하나 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는, 액체할론 소화약제를 이용한 소화캡슐 및 이를 이용한 소화용구.
제 1항에 있어서, 상기 가교제는 글루타알데히드, 포름알데히드, 마그네슘화합물, 칼슘화합물, 철화합물, 구리화합물, 아연화합물의 2가금속, 알루미늄화합물과 같은 3가금속 또는 이들 화합물 중에서 선택되는 1종 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는, 액체할론 소화약제를 이용한 소화캡슐 및 이를 이용한 소화용구.