KR20240046085A - 조성물 - Google Patents

조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR20240046085A
KR20240046085A KR1020230130888A KR20230130888A KR20240046085A KR 20240046085 A KR20240046085 A KR 20240046085A KR 1020230130888 A KR1020230130888 A KR 1020230130888A KR 20230130888 A KR20230130888 A KR 20230130888A KR 20240046085 A KR20240046085 A KR 20240046085A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
weight
parts
composition
mol
range
Prior art date
Application number
KR1020230130888A
Other languages
English (en)
Inventor
이승민
이홍찬
정진미
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Publication of KR20240046085A publication Critical patent/KR20240046085A/ko

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
    • A62D1/00—Fire-extinguishing compositions; Use of chemical substances in extinguishing fires
    • A62D1/0028—Liquid extinguishing substances
    • A62D1/0035—Aqueous solutions
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C2/00—Fire prevention or containment
    • A62C2/06—Physical fire-barriers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C2/00—Fire prevention or containment
    • A62C2/06—Physical fire-barriers
    • A62C2/065—Physical fire-barriers having as the main closure device materials, whose characteristics undergo an irreversible change under high temperatures, e.g. intumescent
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C3/00—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/16—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places in electrical installations, e.g. cableways
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C35/00—Permanently-installed equipment
    • A62C35/02—Permanently-installed equipment with containers for delivering the extinguishing substance
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
    • A62D1/00—Fire-extinguishing compositions; Use of chemical substances in extinguishing fires
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
    • A62D1/00—Fire-extinguishing compositions; Use of chemical substances in extinguishing fires
    • A62D1/06—Fire-extinguishing compositions; Use of chemical substances in extinguishing fires containing gas-producing, chemically-reactive components
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4207—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/658—Means for temperature control structurally associated with the cells by thermal insulation or shielding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/24—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries from their environment, e.g. from corrosion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/60—Arrangements or processes for filling or topping-up with liquids; Arrangements or processes for draining liquids from casings
    • H01M50/673—Containers for storing liquids; Delivery conduits therefor
    • H01M50/682—Containers for storing liquids; Delivery conduits therefor accommodated in battery or cell casings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

본 명세서는, 구동, 보관 및/또는 유지 과정에서 열을 발생시키거나, 발화 또는 폭발의 가능성이 있는 제품 내지 소자에 적용되어 상기 열, 발화 및 폭발에 효과적으로 대응할 수 있는 조성물을 개시한다. 예를 들어, 상기 조성물은, 상기 제품 내지 소자를 복수 포함하는 물품에 적용되어서, 어느 하나의 소자 내지 제품에서 발생하는 정상적이지 않은 발열, 폭발 및 발화에 대응하고, 그러한 발열, 폭발 및 발화의 인접하는 다른 소자 내지 제품으로의 전파를 막거나 최소화할 수 있다. 상기 조성물을 또한 우수한 취급성과 보관 안정성을 나타낸다. 본 명세서는 또한 상기 조성물의 용도를 제공할 수 있다.

Description

조성물{Composition}
본 출원은, 2022년 9월 30일자 대한민국 특허 출원 제10-2022-0125266호 및 제10-2022-0125271호 및 2023년 3월 29일자 대한민국 특허 출원 제10-2023-0041417호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 명세서는, 조성물 및 그 용도를 개시한다.
제품에서 발생하는 열을 처리하는 기술의 중요성은 점점 더 커지고 있지만, 열을 발생시키는 소자(발열 소자)가 복수 모여서 구성된 제품에서 열을 처리, 관리 및 제어하는 것은 어려운 문제이다.
예를 들어서, 배터리 모듈이나 배터리 팩은 복수의 배터리셀들 또는 복수의 배터리 모듈들을 포함하고, 이들은 상대적으로 서로 인접하여 위치된다. 따라서, 어느 하나의 배터리셀이나 배터리 모듈에서 발생한 열, 발화 및/또는 폭발 등은 인접하는 다른 소자에 영향을 미치고, 경우에 따라서는 연쇄 발화나 연쇄 폭발 등의 문제를 유발할 수 있다. 이러한 제품에서는 어느 하나의 소자에서 발생한 열이나 폭발 또는 화재 등이 인접하는 다른 소자에 영향을 미치지 않도록 하는 것이 필요하다.
본 명세서는, 조성물 및 그 용도를 개시한다. 본 명세서는, 구동, 보관 및/또는 유지 과정에서 정상적이지 않은 발열, 발화 및/또는 폭발의 가능성이 있는 제품 내지 소자에 적용되어 상기 발열, 발화 및 폭발에 효과적으로 대응할 수 있는 조성물을 개시하는 것을 목적으로 한다.
예를 들어, 본 명세서에서 개시하는 조성물은, 상기 제품 내지 소자를 복수 포함하는 물품에 적용되어서, 어느 하나의 소자 내지 제품에서 발생하는 정상적이지 않은 발열, 폭발 및/또는 발화에 대응하고, 그러한 발열, 폭발 및/또는 발화의 인접하는 다른 소자 내지 제품으로의 전파를 막거나 최소화할 수 있다.
본 출원은, 또한 상기와 같은 조성물을 우수한 취급성과 보관 안정성이 확보되도록 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다. 본 출원은 또한 상기와 같은 조성물의 용도를 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다.
본 명세서에서 언급하는 물성 중에서 온도가 그 물성에 영향을 주는 물성은, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 상온에서 측정한 물성이다.
본 명세서에서 용어 상온은 가온 및 감온되지 않은 자연 그대로의 온도로서, 예를 들면, 약 10℃ 내지 30℃의 범위 내의 어느 한 온도, 예를 들면, 약 23℃ 또는 약 25℃ 정도의 온도를 의미한다.
본 명세서에서 특별히 달리 규정하지 않는 한, 본 명세서에서 언급하는 온도의 단위는 ℃이다.
본 명세서에서 언급하는 물성 중에서 압력이 그 결과에 영향을 미치는 경우에는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 해당 물성은 상압에서 측정한 물성이다.
본 명세서에서 용어 상압은 가압 및 감압되지 않은 자연 그대로의 압력으로서 통상 약 700 mmHg 내지 800 mmHg 범위 내 정도를 상압으로 지칭한다.
본 명세서에서 언급하는 물성 중에서 습도가 그 결과에 영향을 미치는 경우에는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 해당 물성은 표준 상태의 습도에서 측정한 물성이다. 표준 상태의 습도는, 상대 습도로 약 40%, 50%, 60% 또는 65%를 의미한다.
본 명세서는 조성물을 개시한다. 용어 조성물은 2종 이상의 서로 다른 성분들의 혼합물을 의미할 수 있다. 상기 조성물은 소화용 조성물일 수 있다. 소화용 조성물은, 어떤 대상에서 발생하는 정상적이지 않은 발열, 발화 및 폭발에 대응할 수 있는 조성물이다.
상기 조성물은 용매를 포함할 수 있다. 상기 용매는, 상기 조성물에 인접하는 대상에서 상기 발열, 발화 및/또는 폭발이 발생하였을 때에 열교환 등에 의해서 열을 감소시키거나, 발화 및/또는 폭발에 의해 생성되는 화염을 제거하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용매는, 상기 조성물이 후술하는 잠열을 나타내도록 할 수 있으며, 또한 후술하는 탄화성 유기물이 필요한 시점에서 탄화물을 효과적으로 형성할 수 있도록 할 수 있다.
예를 들면, 상기 용매는 기화성 용매일 수 있다. 상기 정상적이지 않은 발열, 발화 및/또는 폭발에 의해서 열이 상기 용매에 인가되면, 이러한 열에 의하여 상기 용매는 기화되고, 이에 의해 생성된 기체가 상기 열을 감소시키거나, 화염의 제거에 적용될 수 있다. 또한, 상기 기화 과정에서 목적하는 잠열이 나타날 수 있다.
용매로는, 비인화성인 용매라면 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 용매로는 소정 범위의 빙점(Freezing point) 및/또는 비점(boiling point)을 가지는 용매를 사용할 수 있다.
예를 들면, 상기 용매가 상기 발열, 발화 및/또는 폭발에 효율적으로 대응하기 위해서는 적어도 상기 발열, 발화 및 폭발이 발생한 시점에서 액상으로 존재하는 것이 필요하고, 이를 위해서 상기 용매의 빙점이 제어될 수 있다.
예를 들어, 상기 용매의 빙점의 하한은, -5℃, -4℃, -3℃, -2℃, -1℃ 또는 0℃ 정도일 수 있고, 그 상한은, 10℃, 9℃, 8℃, 7℃, 6℃, 5℃, 4℃, 3℃ 또는 2℃ 정도일 수 있다. 상기 빙점은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과인 범위; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내일 수 있다. 상기 빙점은 본 명세서의 실시예 항목의 "2. 빙점(freezing temperature) 측정"에 기재된 내용에 따라 평가할 수 있다.
상기 용매가 상기 발열, 발화 및/또는 폭발에 효율적으로 대응하기 위해서는 적어도 상기 발열, 발화 및 폭발에 의해 발생하는 열에 의해 기화될 수 있는 것이 유리할 수 있고, 이를 위해서 상기 용매의 비점이 제어될 수 있다.
상기 용매의 비점의 하한은, 80℃, 85℃, 90℃ 또는 95℃ 정도일 수 있고, 그 상한은, 120℃, 115℃, 110℃ 또는 105℃ 정도일 수 있다. 상기 비점은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과인 범위; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내일 수 있다.
용매로는 상기 범위의 빙점 및/또는 비점을 가지고, 비인화성인 것이라면 특별한 제한 없이 적정한 종류를 선택하여 사용할 수 있다.
상기 범위의 빙점 및/또는 비점을 가지는 비인화성 용매의 대표적인 예로는 물이 있고, 이에 따라 상기 용매로는 물을 사용할 수 있지만, 적용 가능한 용매의 종류가 상기에 제한되는 것은 아니다.
조성물 내에서 상기 용매의 비율의 하한은, 예를 들면, 10 중량%, 15 중량%, 20 중량%, 25 중량%, 30 중량%, 35 중량%, 40 중량%, 45 중량%, 50 중량%, 55 중량%, 60 중량%, 65 중량%, 70 중량%, 75 중량% 또는 80 중량% 정도일 수 있고, 그 상한은, 95 중량%, 90 중량%, 85 중량%, 80 중량%, 75 중량%, 70 중량%, 65 중량%, 60 중량%, 55 중량%, 50 중량%, 45 중량% 또는 40 중량% 정도일 수 있다. 상기 비율은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과인 범위; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내일 수 있다.
상기 조성물은 적절한 소화 기능의 확보를 위해서 추가 성분을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 조성물은, 탄화성 유기물을 포함할 수 있다. 상기 탄화성 유기물은, 필요한 시점(즉, 정상적이지 않은 발열, 발화 및/또는 폭발에 대응이 필요한 시점)에서 탄화물을 형성한다. 이렇게 형성된 탄화물은, 열의 전달을 차단할 수 있다.
하나의 예시에서 상기 용매 내에 상기 탄화성 유기물을 후술하는 탄화 촉매 생성제와 함께 적용하는 것에 의해서 상기 탄화성 유기물을 소량 적용하는 경우에도 정상적이지 않은 발열, 발화 및/또는 폭발에 효과적으로 대응할 수 있는 탄화물의 형성이 가능한 효과를 얻을 수도 있다.
상기 탄화성 유기물로는, 열이나 화염에 노출되었을 때에 탄화물을 형성하는 물질이라면 특별한 제한 없이 적정 종류가 적용될 수 있다.
하나의 예시에서 상기 탄화성 유기물(예를 들면, 후술하는 전분)로는 일정 범위의 호화 점도를 가지는 것을 사용할 수 있다. 이러한 호화 점도는, 용매 내에 존재할 때의 상기 탄화성 유기물의 특성과 관련되고, 호화 점도의 제어를 통해서 탄화물을 보다 효과적으로 형성할 수 있다. 또한, 상기 호화 점도의 제어를 통해서 조성물의 점도와 요변성 지수를 적정 수준으로 조정할 수도 있다. 상기 탄화성 유기물(예를 들면, 전분)의 호화 점도의 하한은, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950 또는 1,000 정도일 수 있고, 그 상한은, 5,000, 4,500, 4,000, 3,500, 3,000, 2,500, 2,000, 1,500, 1,000, 950, 900, 850, 800, 750, 700, 650, 600, 550, 500, 450, 400, 350 또는 300 정도일 수 있다. 상기 호화 점도는, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위일 수 있다. 상기 호화 점도는 본 명세서의 실시예 항목의 "11. 호화 점도의 평가"에 기재된 방식으로 측정할 수 있고, 그 단위는 BU(Brabeder unit)이다.
이러한 유기물의 예로는, 솔비톨(Sorbitol)이나 만니톨(Mannitol) 등과 같은 당류, 전분(starch) 또는 덱스트린(dextrins)(예를 들면, MC(Maleated cyclodexdrin)이나 상기 MC의 금속염 등) 등과 같은 다당류(polysaccharide), 펜타에리트리톨(pentaerythritol), 디펜타에리트리톨(dipentaerythritol), 트리펜타에틸트리톨(tripentaerythritol) 또는 THEIC(tris(hydroxyethyl)isocyanurate) 등과 같은 다가 알코올, 셀룰로오스, BSPPO(bi(4-methoxy-1-phospha-2,6,7-trioxabicyclo[2.2.2]-octan-1-sulfide)phenylphosphate), 리그닌(alkali lignin이나 urea modified liginin 등), 메틸롤 멜라민(methylol melamine)과 같은 멜라민 화합물, 페놀-포름알데히드 수지류(phenol-formaldehyde resins) 및/또는 PA6T(Poly-hexa methylene terephthalamide) 등과 같은 탄화성 고분자(char forming polymer) 등이 예시될 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 탄화성 유기물로서 대표적으로 적용될 수 있는 물질은 전분이다. 전분은 상대적으로 입수가 용이하고, 열이나 화염에 노출되었을 때에 적절한 탄화물을 형성할 수 있다.
상기 탄화물을 효율적으로 형성하고, 형성된 탄화물이 목적하는 소화 내지 단열 효과를 효과적으로 발휘하도록 하기 위해서 상기 전분의 종류가 조절될 수 있다.
예를 들면, 상기 전분으로는 아밀로오스(Amylose) 및 아밀로펙틴(Amylopectin)을 포함하고, 그 비율이 적정 수준으로 조절된 전분이 사용될 수 있다. 공지된 바와 같이, 아밀로펙틴(Amylopectin) 및 아밀로오스(Amylose)는, 주로 식물에서 발견되는 다당류의 일종이고, 다당류 중 전분(starch)은 아밀로오스와 아밀로펙틴으로 구성된다. 아밀로오스는, α (1→4) 글리코사이드 결합으로 연결된 포도당 분자들로 구성되며, 선형 사슬 구조를 가지는 반면, 아밀로펙틴은, 상대적으로 짧고 고도로 분지된 사슬을 가진다. 아밀로오스는, 아밀로펙틴 대비 상대적으로 쉽게 결정화가 되고, 아밀로펙틴은 아밀로오스 대비 상대적으로 물에 대한 용해도가 높다.
상기 특성을 가지는 아밀로오스와 아밀로펙틴이 적정 비율로 존재하는 전분을 사용하여 목적하는 조성물을 보다 효율적으로 제공할 수 있다. 예를 들어 상기 아밀로오스와 아밀로펙틴을 포함하는 전분에서 상기 아밀로펙틴의 상기 아밀로오스 100 중량부 대비 중량 비율의 하한은, 150 중량부, 200 중량부, 250 중량부 또는 300 중량부 정도일 수 있고, 그 상한은, 900 중량부, 850 중량부, 800 중량부, 750 중량부, 700 중량부, 650 중량부, 600 중량부, 550 중량부, 500 중량부, 450 중량부, 400 중량부, 350 중량부 또는 300 중량부 정도일 수 있다. 상기 비율은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위일 수 있다. 상기 아밀로오스와 아밀로펙틴의 비율은 본 명세서의 실시예 항목의 "12. 아밀로펙틴과 아밀로오스의 함량 측정"에서 기재한 방식에 따라 측정할 수 있다.
상기 전분으로서, 분자량, 예를 들면, 중량평균분자량(Mw)이 소정 범위 내인 전분이 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 전분의 중량평균분자량의 하한은, 200,000 g/mol, 250,000 g/mol, 300,000 g/mol, 350,000 g/mol, 400,000 g/mol, 450,000 g/mol, 500,000 g/mol, 550,000 g/mol, 600,000 g/mol, 650,000 g/mol, 700,000 g/mol, 750,000 g/mol, 800,000 g/mol, 850,000 g/mol, 900,000 g/mol, 950,000 g/mol, 1,000,000 g/mol, 1,500,000 g/mol, 2,000,000 g/mol, 2,500,000 g/mol, 3,000,000 g/mol, 3,500,000 g/mol, 4,000,000 g/mol, 4,500,000 g/mol, 5,000,000 g/mol, 5,500,000 g/mol, 6,000,000 g/mol, 6,500,000 g/mol, 7,000,000 g/mol, 7,500,000 g/mol, 8,000,000 g/mol, 8,500,000 g/mol, 9,000,000 g/mol, 9,500,000 g/mol, 10,000,000 g/mol, 20,000,000 g/mol, 30,000,000 g/mol, 40,000,000 g/mol 또는 50,000,000 g/mol 정도일 수 있고, 그 상한은, 1,000,000,000 /mol, 900,000,000 /mol, 800,000,000 /mol, 700,000,000 /mol, 600,000,000 /mol, 500,000,000 /mol, 400,000,000 /mol, 300,000,000 /mol, 200,000,000 /mol, 150,000,000 /mol, 100,000,000 /mol, 90,000,000 /mol, 80,000,000 /mol, 70,000,000 /mol 또는 60,000,000 /mol 정도일 수 있다. 상기 분자량은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위일 수 있다. 상기 분자량(Mw)을 가지는 전분은 열이나 화염에 노출되었을 때에 보다 효과적으로 목적하는 기능(예를 들면, 단열 기능)을 가지는 탄화물을 형성할 수 있다.
상기 탄화성 유기물의 상기 용매 100 중량부 대비 중량 비율의 하한은, 0.01 중량부, 0.5 중량부, 1 중량부, 2 중량부, 3 중량부, 4 중량부, 5 중량부, 6 중량부, 7 중량부, 8 중량부, 9 중량부, 9.5 중량부 또는 10 중량부 정도일 수 있고, 그 상한은, 50 중량부, 45 중량부, 40 중량부, 35 중량부, 30 중량부, 29 중량부, 28 중량부, 27 중량부, 26 중량부, 25 중량부, 24 중량부, 23 중량부, 22 중량부, 21 중량부, 20 중량부, 19 중량부, 18 중량부, 17 중량부, 16 중량부, 15 중량부, 14 중량부, 13 중량부, 12 중량부, 11 중량부, 10 중량부, 9 중량부, 8 중량부, 7 중량부, 6 중량부 또는 5 중량부 정도일 수 있다. 상기 비율은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내일 수 있다. 이러한 비율로 포함된 탄화성 유기물은, 조성물 내에서 필요 시에 탄화물을 효과적으로 형성할 수 있고, 상기 조성물이 전체적으로 우수한 취급성과 보관 안정성을 가지도록 할 수 있다.
상기 조성물은 적절한 소화 기능의 확보를 위한 추가 성분으로서 탄화 촉매 생성제를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 조성물은, 탄화 촉매 생성제와 탄화성 유기물을 포함할 수 있다. 상기 성분들의 조합은, 필요한 시점(즉, 정상적이지 않은 발열, 발화 및/또는 폭발에 대응이 필요한 시점)에서 상기 탄화성 유기물의 탄화물이 보다 효과적으로 형성되도록 한다. 예를 들어 상기 탄화 촉매 생성제는, 상기 탄화성 유기물의 탄화 작용을 촉진할 수 있다. 상기 탄화 촉매 생성제는 고온에서 산 또는 산 계열의 염이나 이온 등을 형성하고, 이러한 성분은 상기 탄화 작용을 촉진시키는 역할을 할 수 있다. 또한, 탄화 촉매 생성제의 종류에 따라서는 상기 탄화물에 난연성을 부여하거나, 혹은 단독으로 난연성을 나타내는 성분을 형성할 수 있다. 예를 들어, 후술하는 탄화 촉매 생성제는 고온에서의 분해 등에 의해 인산 계열의 물질을 형성하고, 이러한 물질은 중합되어서 난연성을 가질 수 있다. 이에 따라서 상기 탄화 촉매 생성제는, 상기 조성물에 포함되어 상기 조성물이 정상적이지 않은 발열, 발화 및/또는 폭발에 대응할 수 있도록 할 수 있다.
상기 탄화 촉매 생성제는 상기 탄화성 유기물와 함께 상기 용매에 분산되어 적용되는 것이 필요하고, 이 때 탄화 촉매 생성제로는 상기 용매(예를 들면 물)에 대해서 일정 수준 이상의 용해도를 가지는 것이 사용되어야 한다. 즉, 용매 내에 분산된 상기 성분들은 필요한 시점에서 서로 보다 효과적으로 접촉되고, 상호 작용을 하여 목적하는 탄화물 등을 효율적으로 형성할 수 있다. 또한, 상기 탄화 촉매 생성제의 용매에 대한 용해도를 조절하는 것에 의해서 조성물 내에서 성분들의 응집이나 상분리 현상을 발생시키지 않고, 또한 전술한 탄화물의 형성 작용 및/또는 난연제의 형성이 보다 효과적으로 진행될 수 있다. 예를 들어, 상기 탄화 촉매 생성제의 상기 용매(예를 들면, 물)에 대한 용해도의 하한은, 5 g, 10 g, 15 g, 20 g, 25 g, 30 g, 35 g 또는 40 g 정도일 수 있고, 그 상한은 1000 g, 900 g, 800 g, 700 g, 600 g, 500 g, 400 g, 300 g, 200 g, 100 g, 90 g, 80 g, 70 g, 60 g, 50 g, 40 g 또는 30 g 정도일 수 있다. 상기 용해도는, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과인 범위; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내일 수 있다. 상기 용해도는, 25℃의 상기 용매(예를 들면 물) 100 g에 최대로 용해될 수 있는 탄화 촉매 생성제의 무게(g)이다. 상기 용해도는, 본 명세서의 실시예 항목의 "10. 용해도 평가"에 기재된 방식으로 측정한다.
상기 탄화 촉매 생성제로는, 고온에서 분해되어서 산 또는 산 계열의 염이나 이온 등을 형성할 수 있고, 상기 용해도를 가지는 것이라면, 특별한 제한 없이 사용될 수 있다. 상기 탄화 촉매 생성제의 예에는, 인산, 인산염 등의 인산 화합물, 포스포네이트 화합물 또는 포스페이트 화합물이 포함된다. 상기 탄화 촉매 생성제는, 예를 들면, 제 1 또는 제 2 인산 암모늄, 우레아 포스페이트, 구아닐 우레아 포스페이트 또는 암모늄 폴리포스페이트 등일 수 있고, 상기 중에서 1종 또는 2종 이상이 선택되어 사용될 수 있다.
상기 탄화 촉매 생성제는 목적 효과를 고려하여 적정 함량으로 조성물에 존재할 수 있다. 예를 들어, 상기 용매 100 중량부 대비 상기 탄화 촉매 생성제의 중량 비율의 하한은, 0.5 중량부, 1 중량부, 5 중량부, 7 중량부, 10 중량부, 11 중량부, 12 중량부, 13 중량부, 14 중량부, 15 중량부, 16 중량부, 17 중량부 또는 18 중량부 정도일 수 있고, 그 상한은, 100 중량부, 95 중량부, 90 중량부, 85 중량부, 80 중량부, 75 중량부, 70 중량부, 65 중량부, 60 중량부, 55 중량부, 50 중량부, 45 중량부, 40 중량부, 35 중량부, 30 중량부, 25 중량부, 20 중량부, 15 중량부 또는 10 중량부 정도일 수 있다. 상기 비율은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내일 수 있다. 용매에 대한 용해성이 우수한 상기 탄화 촉매 생성제의 함량이 지나치게 많으면, 조성물에 적용할 수 있는 용매의 함량이 제한되고, 용매에 용해된 상기 탄화 촉매 생성제에 의해서 상기 용매의 기화 특성이 영향을 받아서 목적하는 잠열 등의 특성의 확보가 어려워질 수 있기 때문에, 이를 고려하여 상기 탄화 촉매 생성제의 양이 조정될 수 있다.
상기 조성물은 적절한 소화 기능의 확보나 점도나 요변성과 같은 물성의 제어를 위해서 임의적인 추가 성분을 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 조성물은 추가 성분으로서 흡수성 폴리머를 포함할 수 있다.
흡수성 폴리머는, 물을 흡수할 수 있는 성질을 가지는 폴리머이다.
하나의 예시에서 상기 흡수성 폴리머는, 일반적으로 가교된 친수성 폴리머로 정의되는 소위 하이드로겔 폴리머(Hydrogel Polymer) 또는 하이드로겔(Hydrogel)일 수 있다. 이러한 폴리머는, SAP(Super Absorbent Polymer)으로도 알려져 있다.
상기 흡수성 폴리머는, 자체 무게의 수십 내지 수천배의 수분을 흡수할 수 있는 재료이다. 이러한 재료는 본 출원의 조성물이 전체적으로 겔 상태로 존재할 수 있도록 하며, 그에 따라 취급성과 보관 안정성이 확보되도록 하는 기능을 수행할 수 있다.
본 출원에서 적용될 수 있는 흡수성 폴리머의 종류에는 특별한 제한은 없으며, 일반적으로 SAP으로 적용될 수 있는 폴리머라면 제한 없이 사용될 수 있다.
통상 상기와 같은 재료는, 폴리아크릴레이트 계열의 비닐계 폴리머가 사용된다. 상기에서 폴리아크릴레이트 계열의 폴리머는, 아크릴레이트 계열의 단량체로 제조된 폴리머이고, 필요한 경우에 다른 공단량체가 추가로 상기 폴리머의 형성에 사용될 수 있다.
상기 흡수성 폴리머가 본 출원의 용도에 적합한 특성을 나타낼 수 있도록 그 흡수 특성이 조절될 수 있다.
예를 들어, 상기 흡수성 폴리머의 EDANA(European Disposables and Nonwovens Association)법 WSP 241.3에 따른 원심분리 보수능(CRC)의 하한은, 12 g/g, 13 g/g, 14 g/g, 15 g/g, 16 g/g, 17 g/g, 18 g/g, 19 g/g, 20 g/g, 21 g/g, 22 g/g, 23 g/g, 24 g/g, 25 g/g, 26 g/g, 27 g/g, 28 g/g, 29 g/g, 30 g/g, 31 g/g, 32 g/g 또는 33 g/g 정도일 수 있고, 그 상한은, 60g/g, 55 g/g, 50 g/g, 45 g/g, 40 g/g 또는 35 g/g 정도일 수 있다. 상기 보수능(CRC)은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내일 수 있다. 상기 원심분리 보수능(CRC)은, 본 명세서의 실시예 항목의 "6. CRC(Centrifuge Retention Capacity)"에 기재된 방식으로 평가할 수 있다.
예를 들어, 상기 흡수성 폴리머의 EDANA(European Disposables and Nonwovens Association)법 WSP 242.3에 따른 0.3 psi의 가압 흡수능(AUP)의 하한은, 4 g/g, 6 g/g, 8 g/g, 10 g/g, 12 g/g, 14 g/g, 16 g/g, 18 g/g, 20 g/g, 22 g/g, 24 g/g, 26 g/g, 27 g/g 또는 28 g/g 정도일 수 있고, 그 상한은, 40 g/g, 38 g/g, 36 g/g, 34 g/g, 32 g/g 또는 30 g/g 정도일 수도 있다. 상기 흡수능(AUP)은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내일 수 있다. 상기 가압 흡수능(AUP)은, 본 명세서의 실시예 항목의 "7. AUP(Absorption Under Pressure)"에 기재된 방식으로 평가할 수 있다.
위와 같은 흡수능을 가지는 흡수성 폴리머는, 본 출원의 조성물의 다른 성분과 조합되어 목적하는 특성을 발휘할 수 있도록 할 수 있다.
상기 흡수성 폴리머는 일 예시에서 입자상 폴리머일 수 있다. 상기 흡수성 폴리머의 적용을 통해 목적하는 점도 특성과 소화 기능 등을 확보하기 위해서 상기 입자상의 흡수성 폴리머의 중량 기준 크기 분포가 제어될 수 있다. 본 명세서에서 용어 흡수성 폴리머의 중량 기준 크기 분포는, 본 명세서의 실시예 항목의 "14. 흡수성 폴리머의 중량 기준 크기 분포"의 기재 내용에 따라 측정된 크기 분포로서, 상기 입자상 흡수성 폴리머의 샘플을 크기가 150μm 미만인 분획(fraction)(이하, "A 분획"으로 부를 수 있다.), 150 μm 내지 300 μm의 범위 내인 분획(fraction)(이하, "B 분획"으로 부를 수 있다.), 300 μm 내지 600 μm의 범위 내인 분획(fraction)(이하, "C 분획"으로 부를 수 있다.), 600 μm 내지 850 μm의 범위 내인 분획(fraction)(이하, "D 분획"으로 부를 수 있다.) 및 850 μm 초과인 분획(fraction)(이하, "E 분획"으로 부를 수 있다.)으로 나누고, 각각의 분획의 중량을 전체 입자상 흡수성 폴리머 샘플의 중량 대비 백분율(각 분획의 중량 비율)로 표시한 크기 분포를 의미한다. 상기 중량 기준 크기 분포는 상기 실시예 항목의 "17. 흡수성 폴리머의 중량 기준 크기 분포"의 기재 내용에 따라서 EDANA법 WSP 220.3 규격에 따라 구할 수 있다.
상기 입자상 흡수성 폴리머는 상기 중량 기준 크기 분포에서의 최대 중량 크기가 150μm 내지 850μm의 범위 내에 있을 수 있다. 상기에서 최대 중량 크기는, 상기 A 분획의 중량 비율, B 분획의 중량 비율, C 분획의 중량 비율, D 분획의 중량 비율 및 E 분회의 중량 비율 중 가장 높은 중량 비율을 나타내는 분획의 크기이다. 즉, 상기 최대 중량 크기가 150μm 내지 850μm 의 범위 내에 있다는 것은, B 분획, C 분획 및 D 분획 중 어느 하나 또는 2개 이상의 분획에 속하는 입자상 흡수성 폴리머의 중량 비율이 가장 큰 값을 나타내는 것을 의미한다. 2개의 분획 각각의 중량 비율이 서로 동일하고, 그 중량 비율이 전체 분획 각각의 중량 비율 중 가장 높은 값을 나타낼 수도 있기 때문에, 상기 최대 중량 크기의 분획은 1개 또는 2개 이상일 수도 있다. 하나의 예시에서 최대 중량 크기의 분획은 상기 B, C 및 D 분획 중 C 분획일 수 있다. 따라서, 상기 중량 기준 크기 분포에서의 최대 중량 크기는 300μm 내지 600μm 의 범위 내에 있을 수도 있다.
상기 입자상 흡수성 폴리머의 중량 기준 크기 분포에서 최대 중량 크기를 나타내는 분획에서의 중량 비율(즉, 상기 중량 기준 크기 분포에서 최대 중량 크기에 속하는 흡수성 폴리머의 중량 비율)의 하한은, 35 중량%, 40 중량%, 45 중량%, 50 중량%, 55 중량%, 60 중량%, 65 중량%, 70 중량%, 71 중량%, 72 중량%, 73 중량% 또는 74 중량% 정도이고, 그 상한은 중량%, 95 중량%, 90 중량%, 85 중량%, 80 중량%, 79 중량%, 78 중량%, 77 중량%, 76 중량% 또는 75 중량% 정도일 수 있다. 상기 중량 비율은, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내일 수 있다.
상기 최대 중량 크기가 지나치게 작거나, 및/또는 상기 최대 중량 크기를 나타내는 분획에서의 중량 비율이 지나치게 작은 경우에는 조성물이 목적하는 겔을 적절하게 형성하지 못하여, 취급성과 보관성이 떨어지거나, 목적하는 소화 기능을 발휘하지 않을 수 있기 때문에 이를 고려하여 적정한 입자상 흡수성 폴리머가 선택될 수 있다.
포함되는 경우, 상기 흡수성 폴리머의 상기 용매 100 중량부 대비 중량 비율의 하한은, 0.01 중량부, 0.03 중량부, 0.05 중량부, 0.07 중량부, 0.09 중량부, 0.1 중량부, 0.5 중량부, 1 중량부, 2 중량부, 3 중량부, 4 중량부, 5 중량부, 6 중량부, 7 중량부, 8 중량부 또는 9 중량부 정도일 수 있고, 그 상한은, 30 중량부, 29 중량부, 28 중량부, 27 중량부, 26 중량부, 25 중량부, 24 중량부, 23 중량부, 22 중량부, 21 중량부, 20 중량부, 19 중량부, 18 중량부, 17 중량부, 16 중량부, 15 중량부, 14 중량부, 13 중량부, 12 중량부, 11 중량부, 10 중량부, 9 중량부, 8 중량부, 7 중량부, 6 중량부, 5 중량부, 4 중량부, 3 중량부, 2 중량부, 1 중량부, 0.9 중량부, 0.8 중량부, 0.7 중량부, 0.6 중량부, 0.5 중량부, 0.4 중량부, 0.3 중량부 또는 0.2 중량부 정도일 수 있다. 상기 비율은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내일 수 있다.
예를 들면, 조성물은, 필요한 경우에 빙점 조절제를 추가로 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이 조성물이 소화 기능을 발휘하기 위해서는 제어되어야 하는 발열, 발화 및/또는 폭발이 일어나는 시점에서 상기 용매 등이 액상인 것이 유리하다. 그런데, 적용 용도에 따라서는, 조성물의 놓여지는 환경이 상기 조성물 또는 용매의 빙점 이하의 온도일 수 있고, 이러한 경우에 조성물이 액상으로 존재하지 않을 가능성이 높다. 따라서, 이러한 경우에는 적정한 빙점 조절제를 첨가하여 조성물의 빙점을 조절할 필요가 있다.
이 과정에서 적용될 수 있는 빙점 조절제의 종류에는 특별한 제한은 없으며, 소위 빙점 내림 현상 등에 의해서 용매 또는 조성물의 빙점을 조절할 수 있는 것으로 알려진 첨가제가 사용될 수 있다.
예를 들면, 상기 빙점 조절제로는, 알코올이 사용될 수 있다.
예를 들면, 상기 알코올로는, 비점(boiling point)이 소정 범위 내에 있는 알코올을 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 알코올의 비점의 하한은, 150℃, 170℃ 또는 190℃ 정도일 수 있고, 그 상한은, 300℃, 280℃, 260℃, 240℃, 220℃ 또는 200℃ 정도일 수 있다. 상기 비점은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내일 수 있다.
예를 들면, 상기 알코올로는, 몰질량(molar weight)이 소정 범위 내에 있는 알코올을 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 알코올의 몰질량의 하한은, 20 g/mol, 30 g/mol, 40 g/mol, 50 g/mol, 60 g/mol, 70 g/mol, 80 g/mol 또는 90 g/mol 정도일 수 있고, 그 상한은, 300 g/mol, 280 g/mol, 260 g/mol, 240 g/mol, 220 g/mol, 200 g/mol, 180 g/mol, 160 g/mol, 140 g/mol, 120 g/mol, 100 g/mol, 90 g/mol, 80 g/mol 또는 70 g/mol 정도일 수 있다. 상기 몰질량은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내일 수 있다.
적용될 수 있는 상기와 같은 알코올의 종류에는 특별한 제한은 없으며, 예를 들면, 메탄올이나 프로필렌글리콜 메틸 에테르와 같은 1가 알코올, 에틸렌글리콜이나 프로필렌글리콜과 같은 글리콜 또는 글리세린 등과 같은 다가 알코올이 적용될 수 있다.
적용되는 경우에 상기 알코올은, 상기 용매를 기반으로 계산되는 농도가 소정 범위가 되도록 존재할 수 있다. 이 때의 농도는 몰랄 농도이고, 구체적으로는 조성물에 적용된 상기 알코올의 몰수를 상기 용매의 무게(단위: kg)으로 나누어서, 구할 수 있다.
따라서, 예를 들면, 상기 알코올은, 하기 식 1에 따른 M이 소정 범위 내가 되도록 하는 양으로 조성물에 존재할 수 있다.
[식 1]
M = Mol/W
식 1에서 Mol은 조성물에 포함된 상기 알코올의 몰수이고, W는 상기 용매의 중량(단위: Kg)이다.
일 예시에서 상기 M(몰랄 농도)의 하한은, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20 또는 22 정도일 수 있고, 그 상한은, 50, 48, 46, 44, 42, 40, 38, 36, 34, 32, 30, 28, 26, 24, 22, 20, 18 또는 17 정도일 수 있다. 상기 M(몰랄 농도)은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내일 수 있다. 그렇지만, 상기 몰랄 농도는 목적하는 빙점의 범위를 고려하여 조절될 수 있다.
상기와 같은 조성물은 전술한 성분의 조합을 통해서 특유의 물성을 나타낼 수 있다.
예를 들면, 상기 조성물은 전체적으로 제어된 빙점을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 상기 조성물의 빙점의 하한은, -50℃, -45℃, -40℃, -35℃, -30℃, -25℃, -20℃, -15℃ 또는 -10℃ 정도일 수 있고, 그 상한은, -15℃, -20℃, -25℃, -30℃, -35℃ 또는 -40℃ 정도일 수 있다. 상기 빙점은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내일 수 있다. 상기 빙점은 본 명세서의 실시예 항목의 "2. 빙점(freezing temperature) 측정"에 기재된 내용에 따라 평가할 수 있다.
상기 조성물은 제어된 점도 및/또는 요변성 지수를 가질 수 있다.
예를 들면, 상기 조성물의 점도의 하한은, 5,000 cP, 5,500 cP, 6,000 cP, 6,500 cP, 7,000 cP, 7,500 cP, 8,000 cP, 8,500 cP, 9,000 cP, 9,500 cP, 10,000 cP, 15,000 cP, 20,000 cP, 25,000 cP, 30,000 cP, 35,000 cP, 40,000 cP 또는 45,000 cP 정도일 수 있고, 그 상한은, 100,000 cP, 80,000 cP, 60,000 cP, 50,000 cP, 40,000 cP, 20,000 cP, 10,000 cP 또는 9,000 cP 정도일 수 있다. 상기 점도는, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내일 수 있다. 이러한 점도는 상온(약 25℃) 및 5 rpm의 회전 속도에서 측정한 수치이다. 상기 점도는 본 명세서의 실시예 항목의 "1. 점도 및 요변성 지수의 측정"에 기재된 방식으로 측정할 수 있다.
예를 들면, 상기 조성물의 요변성 지수의 하한은, 2, 3, 4 또는 4.5 정도일 수 있고, 그 상한은, 20, 18, 16, 14, 12, 10, 8, 6, 5 또는 4 정도일 수 있다. 상기 요변성 지수는, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내일 수 있다. 이러한 요변성 지수는, 상온(약 25℃) 및 0.5 rpm의 회전 속도에서 측정한 점도를 상온(약 25℃) 및 5 rpm의 회전 속도에서 측정한 점도로 나누어서 구해지는 값이다. 상기 요변성 지수는 본 명세서의 실시예 항목의 "1. 점도 및 요변성 지수의 측정"에 기재된 방식으로 측정할 수 있다.
위와 같은 점도 및/또는 요변성 지수를 가지는 조성물은 우수한 취급성 및 보관 안정성 등을 나타낼 수 있다.
이상 기술한 상기 조성물의 빙점, 점도 및 요변성 지수은 상기 기술한 각 조성물의 성분들의 조합을 통해서 확보될 수 있다.
상기 조성물은 전술한 물성이 훼손되지 않는 한, 다양한 종류의 공지의 첨가제를 추가로 포함할 수도 있다.
본 출원은 또한 상기 조성물을 사용하여 제조한 소화용 팩에 대한 것이다. 소화용 팩은, 상기 조성물의 보관 용이성이나 취급 안정성을 고려하여 상기 조성물을 적정한 케이스 내에 로딩하여 제조할 수 있다.
따라서, 상기 소화용 팩은, 케이스; 및 상기 케이스 내에 존재하는 상기 조성물을 포함할 수 있다.
상기 소화용 팩의 제조에 적용되는 케이스의 종류에는 특별한 제한은 없으며, 상기 조성물을 적정하게 수납할 수 있는 것이라면 적용될 있다. 조성물이 용매 등 휘발성이 있는 성분을 포함하기 때문에, 상기 케이스로는 일 예시에서 소위 WVTR(Water Vapor Transmission Rate)이 소정 범위에 있는 케이스를 사용할 수 있다.
예를 들면, 상기 케이스의 소위 WVTR(Water Vapor Transmission Rate)의 상한은, 0.5 g/m2·day, 0.45 g/m2·day, 0.4 g/m2·day, 0.35 g/m2·day, 0.3 g/m2·day, 0.25 g/m2·day, 0.2 g/m2·day, 0.15 g/m2·day 또는 0.1 g/m2·day 정도일 수 있고, 그 하한은, 0 g/m2·day, 0.1 g/m2·day, 0.2 g/m2·day, 0.3 g/m2·day, 0.4 g/m2·day 또는 0.5 g/m2·day 정도일 수 있다. 상기 WVTR은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내일 수 있다. 상기 WVTR은 본 명세서의 실시예 항목의 "8. WVTR(Water Vapor Transmission Rate) 평가"에 기재된 방식으로 측정할 수 있다.
이와 같은 케이스는, 공지의 다양한 소재를 사용하여 제조할 수 있다. 예를 들면, 상기 케이스는, 적정한 무기 필름 및/또는 유기 필름을 사용하여 구성하거나, 이들을 적층시켜서 구성할 수 있다.
상기 유기 필름으로는, 셀룰로오스계 고분자 필름; COP(cyclo olefin copolymer) 필름; 아크릴 고분자 필름; 폴리올레핀 필름; PVA(polyvinyl alcohol) 필름; PES(poly ether sulfone) 필름; PEEK(polyetheretherketon) 필름; PPS(polyphenylsulfone) 필름; PEI(polyetherimide) 필름; PEN(polyethylenemaphthatlate) 필름; 폴리에스테르 필름; PI(polyimide) 필름; PSF(polysulfone) 필름 및/또는 PAR(polyarylate) 필름 등이 예시될 수 있다.
상기에서 적용될 수 있는 무기 필름으로는, 금속 필름, 금속 산화물 필름, 금속 질화물 필름 또는 금속 산질화물 필름 등이 예시될 수 있으며, 예를 들면, In, Sn, Pb, Au, Cu, Ag, Zr, Hf, Zn. Al, Si, La, Ti 및 Ni로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 금속 필름, 금속 산화물 필름, 금속 질화물 필름 또는 금속 산질화물 필름 등이 사용될 수 있다.
이러한 필름들 중 적정한 종류를 선택하고 필요한 경우에 조합시킴으로써, 목적하는 유형의 케이스를 제공할 수 있다.
상기에서 케이스 또는 소화용 팩의 형태는, 목적하는 용도에 따라 정해지는 것으로 특별히 제한되지 않는다.
예를 들면, 후술하는 바와 같이 소화용 팩을 배터리 모듈에 적용하고, 이 때 상기 모듈에 포함되는 복수의 배터리셀의 사이에 적용하고자 하는 경우에는, 상기 케이스의 형태를 상기 배터리셀과 같거나 유사하게 제작하여 소화용 팩을 제조한 후에 이를 배터리셀과 배터리셀의 사이에 삽입할 수 있다.
본 명세서는 또한 상기 조성물 또는 소화용 팩이 적용된 전자 장비 또는 장치를 개시한다.
전자 장비 또는 장치의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 구동, 유지 및/또는 보관 과정에서 이상 발열, 발화 및/또는 폭발의 위험성이 존재하여, 해당 이상 현상이 제어되어야 하는 장비 또는 장치 등에 상기 조성물 또는 소화용 팩이 적용될 수 있다.
상기와 같은 장비 내지 장치의 예로는, 대표적으로 배터리가 있다. 특히 복수의 배터리셀을 사용하여 구성한 배터리 모듈에 있어서는 하나의 배터리셀에서 발생하는 이상 발열, 발화 및/또는 폭발이 인접하는 다른 배터리셀에 전파되지 않도록 하는 것이 중요하다.
따라서, 본 출원은 상기 조성물 또는 소화용 팩을 포함하는 배터리 모듈에 대한 것일 수 있다.
이러한 배터리 모듈은, 기본적으로 복수의 배터리셀; 및 상기 배터리셀과 배터리셀의 사이에 배치된 상기 조성물 또는 소화용 팩을 포함할 수 있다.
상기 조성물 또는 소화용 팩이 적용되는 한, 상기 배터리 모듈의 구체적인 구성, 예를 들면, 상기 배터리셀 등의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 공지의 소재가 적용될 수 있다. 예를 들면, 상기 배터리셀로는 공지의 파우치형, 각형 또는 원통형 배터리셀이 적용될 수 있다.
상기 배터리 모듈의 제조 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 전술한 바와 같이 배터리셀의 형태와 같은 소화용 팩을 제조한 후에 배터리 모듈의 제조 과정에서 필요한 위치에 상기 소화용 팩을 위치시키는 방식 등이 사용될 수 있다.
본 명세서는, 구동, 보관 및/또는 유지 과정에서 열을 발생시키거나, 발화 또는 폭발의 가능성이 있는 제품 내지 소자에 적용되어 상기 열, 발화 및 폭발에 효과적으로 대응할 수 있는 조성물을 개시한다. 예를 들어, 상기 조성물은, 상기 제품 내지 소자를 복수 포함하는 물품에 적용되어서, 어느 하나의 소자 내지 제품에서 발생하는 정상적이지 않은 발열, 폭발 및 발화에 대응하고, 그러한 발열, 폭발 및 발화의 인접하는 다른 소자 내지 제품으로의 전파를 막거나 최소화할 수 있다. 상기 조성물을 또한 우수한 취급성과 보관 안정성을 나타낸다. 본 명세서는 또한 상기 조성물의 용도를 제공할 수 있다.
이하 실시예 및 비교예를 참조하여 본 명세서에서 개시하는 조성물을 보다 구체적으로 설명하지만, 상기 조성물의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
1. 점도 및 요변성 지수의 측정
점도는, 점도 측정 기기(Brookfield viscometer, RV type)를 사용하여 약 25℃에서 평가하였다. 스핀들(spindle) #63을 사용하여, 25℃에서 회전 속도(전단 속도)를 0.5 rpm 내지 5 rpm의 범위 내에서 변화시키면서 점도를 측정하였다. 점도 측정 기기에 시료(조성물)을 로딩하고, 각 회전 속도에서 회전 속도를 약 1분 전후의 시간 동안 유지하여 점도를 안정화시킨 후에 점도를 측정하였다.
요변성 지수(Thixotropic Index)(V0.5/V5)는, 상기 방식으로 측정된 점도 중 회전 속도 0.5 rpm에서의 점도(V0.5)를 회전 속도 5 rpm에서의 점도(V5)로 나누어서 구하였다.
2. 빙점(freezing temperature) 측정
빙점은, OECD 화학물질 시험 가이드라인 102(OECD Guideline for testing of chemicals 102, adopted by the council on 27th July 1995)에서 규정하는 방법에 의해 평가하였다.
3. 대류 테스트(Convection test)
바닥부 두께가 0.2 mm 정도인 알루미늄 접시(dish)에 조성물을 로딩하였다. 상기 로딩은 조성물의 두께가 3 mm 정도가 되도록 하였다. 상기 알루미늄 접시를 온도 센서(k-type thermocoupler)상에 올려 놓고, 상기 접시에 로딩된 조성물로부터 1 인치 정도 떨어진 높이에서 상기 조성물을 향하여 수직으로 화염을 인가하였다. 상기 화염은 부탄 가스와 토치를 사용하여 인가하였다. 3분 정도 상기 화염을 인가하면서 상기 온도 센서로 온도를 측정하고, 하기 기준에 따라 평가하였다.
<평가 기준>
PASS: 온도 센서의 측정 온도가 300℃ 미만으로 유지되는 경우
NG: 온도 센서에서 300℃ 이상의 온도가 측정되거나, 알루미늄 접시가 녹는 것이 관찰되는 경우
4. 연쇄 발화 테스트
각형 전지를 3 mm 정도의 간격으로 나란히 배치하고, 그 사이에 조성물이 포함된 팩(소화용 팩)을 위치시켰다. 각형 전지로는, CATL사의 제품(120 Ah, 3.2 V, 사이즈=두께×너비×폭=48×174×165)을 사용하였고, 100% 충전된 상태에서 테스트에 적용하였다. 상기 배치에서 하나의 각형 전지에 SAE J2464:2009 기준에 따라서 전지 발화를 유도하고, 다른 셀에 연쇄 발화 여부를 확인하였다. 상기 전지의 발화는 직경이 약 5 mm인 못(Nail)을 25 mm/sec의 속도로 상기 각형 전지에 관통시켜서 유발하였다(Nail Penetration 방식).
<평가 기준>
PASS: 못(Nail)이 관통된 배터리셀 외에 다른 배터리셀에 발화가 발생하지 않는 경우
NG: 못(Nail)이 관통된 배터리셀 외에 다른 배터리셀에 발화가 발생하는 경우
5. 보관 안정성 평가
소화용 팩을 약 35℃ 정도의 온도의 오븐에서 1,000 시간 동안 보관하고, 상기 오븐에서의 보관 전후의 무게 변화를 측정하였다. 상기 보관 전후의 무게 변화가 1% 이상인 경우를 NG로 평가하고, 1% 미만이거나 무게 변화가 없는 경우를 Pass로 평가하였다.
6. CRC(Centrifuge Retention Capacity)
CRC는 EDANA WSP 241.3에 따라 측정하였다. 흡수성 폴리머 약 0.2 g(W0)을 부직포 봉투에 넣고, 밀봉(seal)한 후, 상온에서 생리 식염수에 침수시켰다. 상기 생리 식염수로는 0.9 중량% 농도의 NaCl 수용액을 사용하였다. 상기 상태를 30분 정도 유지하고, 원심 분리기를 이용하여 250 G의 조건에서 상기 봉투로부터 3분 동안 물기를 제거한 후에 봉투의 질량(g, W2)을 측정하였다.
흡수성 폴리머를 포함하지 않는 동일한 부직포 봉투에 대해서도 동일한 작업을 수행하고, 질량(g, W1)을 측정하였다.
측정 결과를 하기 식 A에 대입하여 CRC(g/g)를 계산하였다.
상기 평가는 항온 항습 조건(23±1℃, 상대습도: 50±10%)에서 진행하였다.
[식 A]
CRC (g/g) = {[W2(g) - W1(g)]/W0(g)} - 1
7. AUP(Absorption Under Pressure)
AUP는, EDANA법 WSP 242.3에 따라 측정하였다. 내경이 약 60 mm인 플라스틱의 원통 바닥에 스테인레스제 400 mesh 철망을 장착하고, 상기 철망상에 흡수성 폴리머 0.0 g(W0) (0.90 g)을 균일하게 살포한 후에 그 위에 0.7 psi의 하중을 균일하게 부여할 수 있는 피스톤을 설치하였다. 상기 피스톤은, 외경 60 mm 보다 약간 작은 것으로서, 상기 원통의 내벽과 틈이 없고, 상하로 움직일 수 있도록 설치하였다. 상기 장치의 중량(g, W3)을 측정하였다.
직경 150 mm의 페트로 접시의 내측에 직경 및 두께가 각각 90mm 및 5mm의 유리 필터를 두고, 생리 식염수를 유리 필터의 윗면과 동일 레벨이 되도록 가하였다. 생리 식염수로는 0.9 중량%의 농도의 NaCl 수용액을 사용하였다. 그 위에 직경 90mm의 여과지 1장을 실었다. 여과지 위에 상기 측정 장치를 올리고, 상기 생리 식염수를 0.7 psi 하중 하에서 에서 1시간 동안 흡수시켰다. 그 후 측정 장치를 들어올리고, 그 중량(g, W4)을 측정하였다.
얻어진 값을 하기 식 B에 대입하여 AUP(g/g)를 평가하였다. 상기 평가는, 항온 항습 조건(23±1℃, 상대습도: 50±10%)에서 진행하였다.
[식 B]
AUP(g/g) = [W4(g) - W3(g)]/W0(g)
8. WVTR(Water Vapor Transmission Rate) 평가
소화용 팩의 케이스를 제조하기 위한 외피의 WVTR은 38℃ 및 100%의 상대 습도 조건에서 ASTM F1249의 규격에 따라서 평가하였다.
9. 취급성 평가
취급성은, 제조된 소화용 팩을 배터리셀과 배터리셀의 사이에 삽입하는 공정과 상기 소화용 팩을 운반하는 과정에서 핸들링 용이성을 평가하고, 또한 상기 조성물의 상분리 여부를 관찰하여 평가하였다.
하기 핸들링 용이성 및 상분리 여부에서 모두 PASS인 경우에 최종 취급성 평가 결과를 PASS로 하고, 그 중 하나라도 NG인 경우에는 최종 취급성 평가 결과를 NG로 하였다.
<핸들링 용이성 평가 기준>
PASS: 소화용 팩을 배터리셀과 배터리셀의 사이에 삽입하는 공정에서 소화용 팩이 꺽이거나 쳐지지 않고, 상기 소화용 팩의 내부 조성물이 일 방향으로 쏠리지 않으며, 로봇 암 또는 작업자가 양손으로 소화용 팩을 운반하는 과정에서 소화용 팩이 꺽이거나 쳐지지 않고 원래의 형상이 잘 유지되는 경우
NG: 소화용 팩을 배터리셀과 배터리셀의 사이에 삽입하는 공정에서 소화용 팩이 꺽이거나 쳐지는 경우; 상기 소화용 팩의 내부 조성물이 일 방향으로 쏠려서 자동화 공정이 잘 진행되지 않는 경우; 및 로봇 암 또는 작업자가 양손으로 소화용 팩을 운반하는 과정에서 소화용 팩이 꺽이거나 쳐져서 원래의 형상이 잘 유지되지 않는 경우 중 하나의 경우라도 발생하는 경우
<상분리 여부>
PASS: 조성물을 20 L 캔 용기에 상온(약 25℃)에서 24 시간 동안 유지하였을 때에 캔의 상부층 및 하부층이 균일하고, 분리된 상이 관찰되지 않는 경우
NG: 조성물을 20 L 캔 용기에 상온(약 25℃)에서 24 시간 동안 유지하였을 때에 캔의 상부층 및 하부층이 불균일하고, 분리된 상이 관찰되는 경우.
10. 용해도 평가
물질의 용해도는 ASTM E1148-02 규격을 기준으로 평가하였다. 상온(약 25℃)의 물 100 g에 최대한 용해되는 양을 상기 규격에 따라 평가하여 용해도를 확인하였다.
11. 호화 점도의 평가
전분의 호화 점도는, Amylograph-E (brabender) 장비를 사용하여 평가하였다. 증류수 450 mL에 전분 약 58 g 정도를 용해시켰다. 전분이 용해된 증류수의 온도를 35℃에서 95℃까지 1.5℃/분의 속도로 승온하고, 95℃에서 온도를 15분 동안 유지한 후에 95℃에서 50℃까지 온도를 1.5℃/분의 속도로 낮추는 과정을 수행하였다. 상기 과정에서 전분의 팽윤 구조가 붕괴되면서 나타나는 피크를 확인하고, 상기 피크의 점도의 값을 전분의 호화 점도로 하였다.
12. 아밀로펙틴과 아밀로오스의 함량 측정
전분의 아밀로펙틴과 아밀로오스의 함량은 논문(Potato Research 31 (1988) 241-246)에 기재된 방식에 준하여 평가하였다.
우선 샘플인 전분(starch) 약 5 mg을 약 1 mL의 살균수(sterile water)에 용해시켜서 시료를 제조하고(단계 1), 항온 수조(water bath)에서 95℃로 약 15분 동안 데웠다(단계 2).
이어서 상기 시료 약 20 μl를 큐벳(cuvette)에 넣고(단계 3), 약 980μl의 요오드 용액(iodine solution)을 첨가하고, 혼합하였다(단계 4).
이어서 상기 요오드 용액이 혼합된 시료의 525 nm 및 700 nm 파장에서의 흡광도(absorbance)를 측정하고 각각 기록하였다(단계 5). 상기 흡광도는 KLAB사의 OPTIZEN POP 모델을 사용하여 측정하였다.
약 20 μl의 물을 다른 큐벳에 넣고, 980 μl의 요오드 용액을 첨가하고, 혼합하였다(단계 6). 단계 6의 용액에 대해서 단계 5와 동일하게 525 nm 및 700 nm 파장에서의 흡광도(absorbance)를 측정하고 각각 기록하였다(단계 7).
단계 7에서 얻은 흡광도를 단계 5에서 얻은 흡광도에서 차감하고, 하기 식 C에 따라 아밀로오스의 비율(%)을 확인하였다(단계 8).
[식 C]
식 C에서 PA는 아밀로오스의 비율(%)이고, OD700은 상기 단계 5에서 측정된 700 nm 파장의 흡광도에서 단계 7에서 측정된 700 nm 파장에서의 흡광도를 뺀 값이며, OD525는 상기 단계 5에서 측정된 525 nm 파장의 흡광도에서 단계 7에서 측정된 525 nm 파장에서의 흡광도를 뺀 값이다.
13. 탄화물(다공성 탄화물, Foam)의 형성 여부
상기 대류 테스트(Convection test) 후에 조성물이 로딩되어 있던 위치를 관찰하여 하기 기준에 따라서 평가하였다.
<평가 기준>
PASS: 알루미늄 접시의 손상이 없고, 조성물의 위치에서 탄화물이 확인되는 경우
NG: 알루미늄 접시에 손상이 발생하거나, 탄화물이 확인되지 않는 경우
14. 흡수성 폴리머의 중량 기준 크기 분포
흡수성 폴리머의 중량 기준 크기 분포는, EDANA WSP 220.3에 따라 측정하였다. 상기 중량 기준 크기 분포는, 상기 규격에 따라 홀 크기(hole size)가 각각 150μm, 300 μm, 600 μm 및 850 μm인 스테인리스 스틸 체(Stainless steel sieve)(직경: 약 200 mm)를 사용하여 구하였다. 상기 규격과 상기 체를 사용하여 흡수성 폴리머의 샘플을 입자 크기를 기준으로 분획하고, 각 분획된 입자의 중량을 백분율로 나타내었다. 구체적으로 샘플을 크기가 150μm 미만인 분획(fraction), 150 내지 300 μm의 범위 내인 분획(fraction), 300 내지 600 μm의 범위 내인 분획(fraction), 600 내지 850 μm의 범위 내인 분획(fraction) 및 850 μm 초과인 분획(fraction)으로 나누고, 각각의 분획의 중량을 측정하여 전체 샘플의 중량 대비 백분율을 확인하였다.
실시예 1.
조성물의 제조
물(수돗물)(W), 에틸렌글리콜(EG), 제 1 인산 암모늄(N)(NH4H2PO4) 및 전분(S)(starch)을 100:110:10:23.75의 중량 비율(W:EG:N:S)로 혼합하여 혼합물을 제조하였다. 상기 혼합은 상온(약 25℃)에서 300 rpm의 혼합 조건으로 10분 정도 수행하였다. 상기에서 전분으로는 옥수수에서 추출한 전분을 사용하였다. 이 옥수수 전분은 아밀로오스와 아밀로펙틴의 중량 비율(아밀로오스:아밀로펙틴)은 약 26:74 정도였으며, 호화 점도는, 약 260 BU(Brabeder unit) 정도였다. 상기 제 1 인산 암모늄(N)(NH4H2PO4)은 25℃의 물에 대한 용해도가 약 29 g 정도이다.
이어서 상기 혼합물에 흡수성 폴리머(SAP)를 추가로 혼합하여 소화용 조성물을 제조하였다. 상기 흡수성 폴리머의 혼합은, 상기 혼합물과 상기 흡수성 폴리머를 혼합하고, 상온(약 25℃)에서 300 rpm의 혼합 조건으로 2시간 정도 혼합하여 수행하였다. 상기 혼합은, 상기 혼합물의 물과 상기 흡수성 폴리머(SAP)의 중량 비율(물:SAP)이 약 100:0.7 정도가 되도록 수행하였다. 상기 흡수성 폴리머로는, LG 화학의 GS-803ND 제품을 사용하였다. 이러한 흡수성 폴리머의 CRC(Centrifuge Retention Capacity)는 약 33.5 g/g 정도였고, AUP(Absorption Under Pressure)는 약 28.1 g/g 정도였다. 또한, 흡수성 폴리머의 상기 중량 기준 크기 분포에서 크기가 150μm 미만인 분획(fraction)의 비율은 1.5 중량%였고, 150 내지 300 μm의 범위 내인 분획(fraction)의 비율은 20.5 중량%였으며, 300 내지 600 μm의 범위 내인 분획(fraction)의 비율은 74.6 중량%였고, 600 내지 850 μm의 범위 내인 분획(fraction)의 비율은 3.4 중량%였으며, 850 μm 초과인 분획(fraction)의 비율은 0 중량%였다. 따라서, 상기 흡수성 폴리머의 중량 기준 크기 분포에서 최대 중량 크기는 300μm 내지 600μm이고, 상기 최대 중량 크기에 속하는 흡수성 폴리머의 중량 비율은 74.6 중량%이다.
소화용 팩의 제조
상기 제조된 조성물을 케이스에 도입하여 소화용 팩을 제조하였다. 상기 케이스는, PET(poly(ethylene terephthalate)) 필름(두께: 약 10μm), PVDC(poly(vinylidene chloride)) 필름(두께: 약 40μm) 및 PP(polypropylene) 필름(두께: 약 50μm)이 상기 순서로 적층된 외피를 사용하여 제조하였다. 상기 외피는 상기 PVDC 필름의 일면에 접착제로 상기 PET 필름을 적층하고, 다른 면에 약 200℃의 온도에서 상기 PP 필름을 적층하여 제조하였다. 상기 외피의 WVTR은 약 0.11 g/m2·day 정도였다. 상기 외피를 사용하여 케이스를 제조하였다. 이 때 케이스의 형태는 각형 배터리셀의 케이스의 형태(두께 약 3 mm)로 제조하였다. 상기 케이스의 내부에 상기 제조된 조성물을 투입하고, 케이스를 밀봉하여 소화용 팩을 제조하였다.
실시예 2.
조성물의 제조
물(수돗물)(W), 글리세린(G), 제 1 인산 암모늄(N)(NH4H2PO4) 및 전분(S)(starch)을 100:150:10:23.75의 중량 비율(W:G:N:S)로 혼합하여 혼합물을 제조하였다. 상기 혼합은 상온(약 25℃)에서 300 rpm의 혼합 조건으로 10분 정도 수행하였다. 상기에서 전분으로는 감자에서 추출한 감자 전분을 사용하였다. 이 감자 전분은 아밀로오스와 아밀로펙틴의 중량 비율(아밀로오스:아밀로펙틴)은 약 20:80 정도였으며, 호화 점도는, 약 1028 BU(Brabeder unit) 정도였다. 상기 제 1 인산 암모늄(N)(NH4H2PO4)은 25℃의 물에 대한 용해도가 약 29 g 정도이다. 이어서 상기 혼합물에 흡수성 폴리머(SAP)를 추가로 혼합하여 소화용 조성물을 제조하였다. 상기 흡수성 폴리머의 혼합은, 상기 혼합물과 상기 흡수성 폴리머를 혼합하고, 상온(약 25℃)에서 300 rpm의 혼합 조건으로 2시간 정도 혼합하여 수행하였다. 상기 혼합은, 상기 혼합물의 물과 상기 흡수성 폴리머(SAP)의 중량 비율(물:SAP)이 약 100:2 정도가 되도록 수행하였으며, 이 때 상기 흡수성 폴리머로는 실시예 1과 동일한 폴리머를 사용하였다.
소화용 팩의 제조
상기 제조된 조성물을 케이스에 도입하여 소화용 팩을 제조하였다. 상기 케이스는, PET(poly(ethylene terephthalate)) 필름(두께: 약 10μm), 알루미늄 호일(두께: 약 20μm) 및 PP(polypropylene) 필름(두께: 약 70μm)이 상기 순서로 적층된 외피를 사용하여 제조하였다. 상기 외피는 상기 알루미늄 호일의 일면에 접착제로 상기 PET 필름을 적층하고, 다른 면에 약 200℃의 온도에서 상기 PP 필름을 적층하여 제조하였다. 상기 외피의 WVTR은 약 0 g/m2·day 정도였다. 상기 외피를 사용하여 케이스를 제조하였다. 이 때 케이스의 형태는 각형 배터리셀의 케이스의 형태(두께 약 3 mm)로 제조하였다. 상기 케이스의 내부에 상기 제조된 조성물을 투입하고, 케이스를 밀봉하여 소화용 팩을 제조하였다.
실시예 3.
조성물의 제조
물(수돗물)(W), 에틸렌글리콜(EG), 제 1 인산 암모늄(N)(NH4H2PO4) 및 전분(S)(starch)을 100:140:10:23.75의 중량 비율(W:EG:N:S)로 혼합하여 혼합물을 제조하였다. 상기 혼합은 상온(약 25℃)에서 300 rpm의 혼합 조건으로 10분 정도 수행하였다. 상기에서 전분으로는 실시예 1에서 사용한 것과 동일한 옥수수 전분을 사용하였다. 상기 제 1 인산 암모늄(N)(NH4H2PO4)은 25℃의 물에 대한 용해도가 약 29 g 정도이다. 상기 혼합물에 흡수성 폴리머(SAP)를 추가로 혼합하여 소화용 조성물을 제조하였다. 상기 흡수성 폴리머의 혼합은, 상기 혼합물과 상기 흡수성 폴리머를 혼합하고, 상온(약 25℃)에서 300 rpm의 혼합 조건으로 2시간 정도 혼합하여 수행하였다. 상기 혼합은, 상기 혼합물의 물과 상기 흡수성 폴리머(SAP)의 중량 비율(물:SAP)이 약 100:0.1 정도가 되도록 수행하였으며, 이 때 상기 흡수성 폴리머로는 실시예 1과 동일한 폴리머를 사용하였다.
소화용 팩의 제조
상기 제조된 조성물을 케이스에 도입하여 소화용 팩을 제조하였다. 상기 케이스는, PET(poly(ethylene terephthalate)) 필름(두께: 약 10μm), EVOH(Ethylene vinyl alcohol) 필름(두께: 약 40μm) 및 PE(polyethylene) 필름(두께: 약 50μm)이 상기 순서로 적층된 외피를 사용하여 제조하였다. 상기 외피는 상기 EVOH 필름의 일면에 접착제로 상기 PET 필름을 적층하고, 다른 면에 약 200℃의 온도에서 상기 PE 필름을 적층하여 제조하였다. 상기 외피의 WVTR은 약 0.27 g/m2·day 정도였다. 상기 외피를 사용하여 케이스를 제조하였다. 이 때 케이스의 형태는 각형 배터리셀의 케이스의 형태(두께 약 3 mm)로 제조하였다. 상기 케이스의 내부에 상기 제조된 조성물을 투입하고, 케이스를 밀봉하여 소화용 팩을 제조하였다.
비교예 1.
조성물의 제조
물(수돗물)(W), 에틸렌글리콜(EG) 및 전분(S)(starch)을 100:110:10의 중량 비율(W:EG:S)로 혼합하여 혼합물을 제조하였다. 상기 혼합은 상온(약 25℃)에서 300 rpm의 혼합 조건으로 10분 정도 수행하였다. 상기에서 전분으로는 밀에서 추출한 밀 전분을 사용하였다. 이 밀 전분은 아밀로오스와 아밀로펙틴의 중량 비율(아밀로오스:아밀로펙틴)은 약 25:75 정도였으며, 호화 점도는, 약 104 BU(Brabeder unit) 정도였다.
이어서 상기 혼합물에 흡수성 폴리머(SAP)를 추가로 혼합하여 소화용 조성물을 제조하였다. 상기 흡수성 폴리머의 혼합은, 상기 혼합물과 상기 흡수성 폴리머를 혼합하고, 상온(약 25℃)에서 300 rpm의 혼합 조건으로 2시간 정도 혼합하여 수행하였다. 상기 혼합은, 상기 혼합물의 물과 상기 흡수성 폴리머(SAP)의 중량 비율(물:SAP)이 약 100:0.7 정도가 되도록 수행하였다. 상기 흡수성 폴리머로는, 실시예 1과 동일한 성분을 사용하였다 .
소화용 팩의 제조
상기 조성물을 사용하여 실시예 2와 동일한 방법으로 소화용 팩을 제조하였다.
비교예 2.
조성물의 제조
물(수돗물)(W), 에틸렌글리콜(EG), 제 1 인산 암모늄(N)(NH4H2PO4) 및 전분(S)(starch)을 100:110:10:23.75의 중량 비율(W:EG:N:S)로 혼합하여 혼합물을 제조하였다. 상기 혼합은 상온(약 25℃)에서 300 rpm의 혼합 조건으로 10분 정도 수행하였다. 상기에서 전분으로는 비교예 1과 동일한 밀 전분을 사용하였다. 상기 제 1 인산 암모늄(N)(NH4H2PO4)은 25℃의 물에 대한 용해도가 약 29 g 정도이다.
이어서 상기 혼합물에 흡수성 폴리머(SAP)를 추가로 혼합하여 소화용 조성물을 제조하였다. 상기 흡수성 폴리머의 혼합은, 상기 혼합물과 상기 흡수성 폴리머를 혼합하고, 상온(약 25℃)에서 300 rpm의 혼합 조건으로 2시간 정도 혼합하여 수행하였다. 상기 혼합은, 상기 혼합물의 물과 상기 흡수성 폴리머(SAP)의 중량 비율(물:SAP)이 약 100:0.7 정도가 되도록 수행하였다. 상기 흡수성 폴리머로는, LG 화학의 GS-803ND 제품을 사용하였다. 이러한 흡수성 폴리머의 CRC(Centrifuge Retention Capacity)는 약 33.5 g/g 정도였고, AUP(Absorption Under Pressure)는 약 28.1 g/g 정도였다.
소화용 팩의 제조
상기 조성물을 사용하여 실시예 2와 동일한 방법으로 소화용 팩을 제조하였다.
상기 실시예 및 비교예의 조성물 및 소화용 팩에 대한 평가 결과는 하기 표 1 내지 3과 같다. 하기 표 1 내지 3에서 Convection test Tem은, 상기 Convection test에서 화염을 3분 인가한 시점에서 온도 센서에서 확인되는 측정 온도이다.
실시예
1 2 3
조성물 빙점(℃) -33 -30 -42
점도(cP, 5 rpm) 48,000 18,500 8,200
요변성 지수 4.9 4.1 3.6
Convection test PASS PASS PASS
연쇄 발화 테스트 PASS PASS PASS
탄화물 형성 여부 PASS PASS PASS
취급성 테스트 PASS PASS PASS
보관 안정성 PASS PASS PASS
비교예
1 2
조성물 빙점(℃) -33 -33
점도(cP, 5 rpm) 48,000 36,000
요변성 지수 4.6 3.8
Convection test NG NG
연쇄 발화 테스트 NG NG
탄화물 형성 여부 NG NG
취급성 테스트 PASS PASS
보관 안정성 PASS PASS

Claims (16)

  1. 용매; 및
    호화 점도가 150 BU 이상인 탄화성 유기물을 포함하는 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 요변성 지수가 3.0 이상이며, 상기 요변성 지수는, 25℃ 및 0.5 rpm의 조건에서의 점도의 25℃ 및 5 rpm의 조건에서의 점도에 대한 비율인 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 용매는, 빙점이 -10℃ 이상인 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서, 용매는 물인 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서, 용매를 50 내지 95 중량%로 포함하는 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서, 탄화성 유기물이 다당류, 다가 알코올, 셀룰로오스, 리그닌, BSPPO, 탄화성 고분자 또는 멜라민 화합물인 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서, 탄화성 유기물은, 아밀로오스와 아밀로펙틴을 포함하는 전분인 조성물.
  8. 제 7 항에 있어서, 전분은, 아밀로오스 100 중량부 대비 150 중량부 내지 900 중량부의 아밀로펙틴을 포함하는 조성물.
  9. 제 1 항에 있어서, 용매 100 중량부 대비 0.01 내지 50 중량부의 탄화성 유기물을 포함하는 조성물.
  10. 제 1 항에 있어서, 탄화 촉매 생성제를 추가로 포함하는 조성물.
  11. 제 10 항에 있어서, 탄화 촉매 생성제는, 25℃의 물 100 g에 대한 용해도가 5 g 이상인 조성물.
  12. 제 10 항에 있어서, 탄화 촉매 생성제는 인산, 인산 화합물, 포스포네이트 화합물 또는 포스페이트 화합물인 조성물.
  13. 제 10 항에 있어서, 용매 100 중량부 대비 0.5 내지 65 중량부의 탄화 촉매 생성제를 포함하는 조성물.
  14. 케이스; 및
    상기 케이스 내에 존재하는 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항의 소화용 조성물을 포함하는 소화용 팩.
  15. 복수의 배터리셀; 및
    상기 배터리셀과 배터리셀의 사이에 배치된 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 소화용 조성물을 포함하는 배터리 모듈.
  16. 복수의 배터리셀; 및
    상기 배터리셀과 배터리셀의 사이에 배치된 제 14 항의 소화용 팩을 포함하는 배터리 모듈.
KR1020230130888A 2022-09-30 2023-09-27 조성물 KR20240046085A (ko)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220125266 2022-09-30
KR20220125266 2022-09-30
KR1020220125271 2022-09-30
KR20220125271 2022-09-30
KR20230041417 2023-03-29
KR1020230041417 2023-03-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240046085A true KR20240046085A (ko) 2024-04-08

Family

ID=90478777

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230130887A KR20240046084A (ko) 2022-09-30 2023-09-27 조성물
KR1020230130889A KR20240046086A (ko) 2022-09-30 2023-09-27 조성물
KR1020230130888A KR20240046085A (ko) 2022-09-30 2023-09-27 조성물

Family Applications Before (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230130887A KR20240046084A (ko) 2022-09-30 2023-09-27 조성물
KR1020230130889A KR20240046086A (ko) 2022-09-30 2023-09-27 조성물

Country Status (2)

Country Link
KR (3) KR20240046084A (ko)
WO (3) WO2024072141A1 (ko)

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5984953A (en) * 1998-05-21 1999-11-16 Tempra Technology, Inc. Self-regulating heat pack
JP2006061249A (ja) * 2004-08-25 2006-03-09 Nippon Shokubai Co Ltd 消火作用を有する灰皿及び消火用ゲル
EP2643060A4 (en) * 2010-11-25 2018-03-07 Zza Key Technologies Ltd Biodegradable fire-fighting formulation
US8834750B1 (en) * 2012-04-06 2014-09-16 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of Agriculture Starch-based fire retardant
CN103263747B (zh) * 2013-06-06 2016-05-25 东靖飞 一种淀粉基灭火剂
US10752840B2 (en) * 2016-11-22 2020-08-25 Chestnut Springs Llc Flame retardant compositions and processes for preparation thereof
KR102167220B1 (ko) * 2017-09-18 2020-10-19 주식회사 엘지화학 배터리 팩 제조방법
EP3916835A1 (de) * 2020-05-29 2021-12-01 Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg Gemeinnützige Stiftung Propagationsbarriere für batterien
CN113241501A (zh) * 2021-05-10 2021-08-10 中国科学技术大学 一种阻燃、易成炭锂离子电池隔膜的制备方法
CN215451660U (zh) * 2021-07-30 2022-01-07 东莞凯德新能源有限公司 一种电池爆炸起火的保护装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024072141A1 (ko) 2024-04-04
WO2024072146A1 (ko) 2024-04-04
KR20240046086A (ko) 2024-04-08
WO2024072145A1 (ko) 2024-04-04
KR20240046084A (ko) 2024-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Nabipour et al. Metal-organic frameworks for flame retardant polymers application: A critical review
Carosio et al. Starch-based layer by layer assembly: efficient and sustainable approach to cotton fire protection
US11945991B2 (en) Compositions comprising phase change materials and methods of making the same
Farooq et al. Eco-friendly flame-retardant cellulose nanofibril aerogels by incorporating sodium bicarbonate
Davis et al. One-pot, bioinspired coatings to reduce the flammability of flexible polyurethane foams
KR101996308B1 (ko) 정확하게 분지화된 관능성 중합체성 상변화 물질을 함유하는 물품
Uddin et al. Hybrid films of chitosan, cellulose nanofibrils and boric acid: Flame retardancy, optical and thermo-mechanical properties
KR100653359B1 (ko) 시클로프로펜의 습기 활성화된 전달시스템
Feng et al. Syntheses of metallic cyclodextrins and their use as synergists in a poly (vinyl alcohol)/intumescent flame retardant system
Chalco-Sandoval et al. Development of polystyrene-based films with temperature buffering capacity for smart food packaging
US20070129495A1 (en) Powdery, cross-linked absorbent polymers, method for the production thereof, and their use
KR20170108156A (ko) 전기화학 장치 열 관리를 위한 시스템, 구조 및 물질
Yadav et al. Recent advancements in flame-retardant polyurethane foams: A review
JPH0659171A (ja) 光ファイバケーブル
KR20240046085A (ko) 조성물
Gao et al. Bioinspired Thermal Runaway Retardant Capsules for Improved Safety and Electrochemical Performance in Lithium‐Ion Batteries
AU752953B2 (en) Adding pharmaceutically active compounds to substrates
CN109963878B (zh) 高分子及高分子膜的制造方法
Ingtipi et al. Kaolin-embedded cellulose hydrogel with tunable properties as a green fire retardant
Li et al. Lignin-based hydrogen-bonded covalent organic polymers as functional “switches” of modified atmosphere packaging membranes for preservation of perishable foods
US20230216137A1 (en) Propagation barrier for batteries
Luque et al. Elastic and thermoreversible Iongels by supramolecular PVA/phenol interactions
Koduru et al. Review on Microstructural and Ion‐conductivity Properties of Biodegradable Starch‐Based Solid Polymer Electrolyte Membranes
Yusof Characteristics of Corn Starch/Shitosan Blend Green Polymer Electrolytes Complexed with Ammonium Iodide and its Application in Energy Devices
EP3202686A1 (en) Packaging bag, and method using same for storing polyvinyl alcohol-based resin that contains modified group having active hydrogen

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination