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KR101358249B1 - 친환경 수성막포소화약제 조성물 - Google Patents

친환경 수성막포소화약제 조성물 Download PDF

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KR101358249B1
KR101358249B1 KR1020130085675A KR20130085675A KR101358249B1 KR 101358249 B1 KR101358249 B1 KR 101358249B1 KR 1020130085675 A KR1020130085675 A KR 1020130085675A KR 20130085675 A KR20130085675 A KR 20130085675A KR 101358249 B1 KR101358249 B1 KR 101358249B1
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KR
South Korea
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foaming
carbon atoms
pharmaceutical composition
aqueous film
surfactant
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KR1020130085675A
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Inventor
최영호
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혜정산업 (주)
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    • A62D1/00—Fire-extinguishing compositions; Use of chemical substances in extinguishing fires
    • A62D1/0071—Foams

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Abstract

본 발명의 수성막포소화약제 조성물은 발포를 위한 기포제, 수성막 형성을 위한 탄화불소기의 탄소수가 1 내지 6 범위내인 불소계 계면활성제 및 첨가제를 포함하여 이루어진 것으로서, 낮은 표면장력으로 기포의 생성과 동시에 수용성필름 형성을 일으켜 기포와 같이 2중 차단 작용을 하여 빠른 소화진압 및 뛰어난 재착화방지성능을 갖고 있으며, 생분해도가 좋고 낮은 생태독성을 가지고 있어 친환경적이다.

Description

친환경 수성막포소화약제 조성물{Eco-friendly AFFF fire-fighting composition}
본 발명은 친환경 수성막포소화약제 조성물에 관한 것이다. 보다 상세하게는 유류화재(B급화재) 진압시 수용성피막(수성막)과 기포의 2중차단 효과로 탁월한 소화성능 및 밀폐효과를 나타내는 친환경 수성막포소화약제 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 유류화재(B급화재) 발생시 사용되는 포소화약제에 대한 것으로, 포소화약제는 소량의 액체 중에 다량의 기체를 분산시켜 놓은 것을 말하며, 기체의 분산방법에 따라 화학포(케미칼폼)와 기계포(메카니칼폼)로 크게 2가지로 나누어지며, 일반적으로 화학적 반응으로 기체가 생성되는 경우 화학포, 기체로 공기가 사용되어지는 경우 기계포 또는 공기포(에어폼)라 불리어 지며 공기포의 작동원리는 소량의 포소화약제를 다량의 물에 용해하여 얻은 포수용액을 발포기로 보내어 기계적 방법으로 공기를 혼합시켜 포를 발생 시키는데 이것을 기계포 또는 공기포라 한다. 여기서 상기 기계포소화약제는 그 원료의 성분 및 성질에 따라 단백포소화약제, 수성막포소화약제, 알콜포소화약제, 계면활성제포소화약제 또는 고발포소화약제등으로 구분된다.
단백포소화약제는 동물의 혈액, 뿔, 발톱, 가죽 등을 알칼리 또는 산으로 가수 분해시켜 아미노산의 전단계인 펩톤, 폴리펩타이드, 펩타이드 단계에서 수소(H) 또는 수산화(OH)기를 붙여 소형의 안정된 분자를 만들고 여기에 여과 중화 농축과정을 거쳐 만들어지는 포소화약제이다. 합성계면활성제포소화약제는 합성세제의 주원료와 같은 계면활성제종류에 포안정제, 부동제, 품질개량제, 내해수제, 방청제등을 넣어 만든 소화약제로 저발포 및 고발포가 가능한 포소화약제며 저장안정성은 좋으나 내열성 및 봉쇄성이 떨어져 다량의 유류화재나 유류저장시설등의 고정소화설비에는 그다지 효과적이지 못하며 주로 탄광화재, 밀폐공간화재등에 쓰인다.
내알콜포소화약제는 일명 수용성화재용 포소화약제라고도하며 알코올, 에테르, 케톤, 에스테르, 알데하이드, 카르복실산, 아민류 등과 같은 수용성 액체계 화재에 유효한 소화약제이다.
수성막포소화약제는 기포제인 계면활성제와 안정제, 표면장력저하제, 완충제, 내해수제등을 넣어 만든 제품으로 표면장력을 20dyne/cm이하로 낮추어 수용성피막을 만듦과 동시에 기포를 생성시키는 원리로 기포의 질식효과와 수용성피막의 밀봉성으로 화재의 표면을 2중차단하는 효과로 빠른 유동성으로 인한 초기 소화진압과 재착화방지가 매우 뛰어나 주로 차량화재, 비행기화재, 유류저장시설 화재등에 사용되어지며 일반화재에도 유용하게 사용되어 지고 있는 실정이다.
그러나 수용성피막을 만들기 위하여 범용계면활성제로는 낮추기 힘든 20dyne/cm이하로 표면장력을 낮추기 위하여 기존의 수성막포소화약제는 전기분해방식으로 만들어진 퍼풀루오로옥틸설페이트(PFOS) 또는 퍼플루오로옥탄설포닉엑시드(PFOA)로만들어진 수성막포소화약제가 많이 이용됐는데 이는 전기분해방식으로 만들어진 풀루오로옥틸설페이트(PFOS) 또는 플루오로옥틸설포네이트계의 불소계계면활성제가 낮은 표면장력으로 인한 강고한 기포형성과 뛰어난 수용성필름형성으로 2중차단 작용을 함과 동시에 또한 경제적 생산을 할 수 있었기 때문이었는데 최근에는 인도나 중국등지에서 이러한 방법을 이용하고 있다. 그러나 이러한 생산방식과 제조방식은 PFOS/PFOA라는 좀처럼 분해가 되지 않는 물질을 생성시켜 인체에 축적시 호르몬장애를 일으켜 발암을 일으키는 사회적문제가 대두되어 이에 대한 규제인 잔류성유기화합물(PFOS/PFOA)규정이 2009년5월 스톡홀름협약에 의하여 잠정적 발암물질로 규정되었으며 우리나라에서도 2011년4월부터 이에 대한 규제가 적용되고 있는 실정이다. 또한, 브롬류의 경우 유해화학물질로 규정되어 사용규제가 강화되고 있고, NP계의 경우는 호르몬 교란물질로서 환경에 살포시 오염될 위험이 있는 물질로서 규제가 점점 강화되고 있는 실정이다. 이러한 브롬류, NP계등과 같은 원료는 독성뿐 아니라 생분해도가 낮은 특성으로 인해 환경에 방치될 시 생태계를 교란시킬 위험이 발생할 가능성이 커 소화약제를 제조함에 있어서 주의를 요하는 사항이다.
포소화약제와 관련된 선행기술을 보면,
국내특허공개공보 공개번호 제10-2011-0043827호에서는 알킬베타인계면활성제를 주성분에 기포안정제로 셀룰로오즈와 폴리아마이드를 혼합사용하고 부동제등을 첨가하여 만든 합성계면활성제포 소화약제 제조방법이 기술되어 있다.
그러나 상기와 같은 방법은 친환경성을 위하여 기포제 및 기포보조제로 베타인 계면활성제 등을 사용하나, 낮은 표면장력으로 수성막을 만들고 기포력을 극대화시켜 저 농도의 계면활성제를 사용하여도 뛰어난 소화능력을 갖는 친환경 수성막포소화약제에 관한 기술은 개시되어 있지 않아 현실적으로 수성막포소화약제로 사용하기에 제약이 따른다.
본 발명은 기계포소화약제중 질식, 냉각, 봉쇄작용 이외에 낮은 표면장력으로 기포의 생성과 동시에 수용성필름 형성을 일으켜 기포와 같이 2중 차단 작용을 하여 빠른 소화진압 및 뛰어난 재착화방지성능을 갖고 있는 수성막포소화약제 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 생분해성이 우수하고 생태독성이 낮으며 유해물질이 포함되어 있지 않으며, 저농도의 계면활성제를 사용하여도 우수한 소화능력을 갖는 친환경 수성막포소화약제 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 발포를 위한 기포제, 수성막 형성을 위한 탄화불소기의 탄소수가 1 내지 6 범위내인 불소계 계면활성제 및 첨가제를 포함하여 이루어진 수성막포소화약제 조성물을 제공한다.
상기 불소계 계면활성제는 하기 화학식 1로 표현되고, 전체 조성물 대비 1중량% 내지 10중량% 포함될 수 있다.
<화학식 1>
Figure 112013065489055-pat00001
(상기 식에서, n은 0 내지 5의 정수이며, m은 0 내지 10의 정수이며, R1은 3차 아민기가 존재하는 탄소수 1 내지 10의 지방족 탄화수소기로서, 카르본산염이 존재하거나 존재하지 않으며, R2은 수소이거나, 설폰산염, 황산염, 카르본산염 중 적어도 하나 이상이 존재하는 탄소수 1 내지 10의 지방족 탄화수소기이다.)
상기 불소계 계면활성제는 하기 화학식 2로 표현되는 화합물 중 적어도 하나 이상 포함될 수 있다.
<화학식 2>
Figure 112013065489055-pat00002

또한, 상기 기포제로는 알킬기의 탄소수가 8 내지 16 범위내인 알킬베타인 및 이미다졸리니움베타인 계면활성제 중 적어도 하나 이상이 선택되어 포함되고, 상기 기포제의 함량은 전체 조성물 대비 3중량% 내지 20중량% 포함될 수 있다.
또한, 상기 첨가제로는 발포 보조제가 포함되고, 상기 발포 보조제로는 음이온계면활성제, 알킬폴리글루코사이드 및 알킬모노글루코사이드, 알카놀아마이드 중 적어도 하나 이상이 선택되어 포함되고, 상기 첨가제의 함량은 전체 조성물 대비 3중량% 내지 20중량% 범위내일 수 있다. 상기 알킬폴리글루코사이드 및 알킬모노글루코사이드의 알킬은 탄소수 6 내지 16 범위내이며, 상기 알킬폴리글루코사이드는 중합도가 1.2 내지 1.7일 수 있다. 상기 음이온계면활성제로는 유산에스테르염, 카르본산염, 설폰산염, 인산에스테르염, 아미노산에스테르염, 및 구연산에스테르염으로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상 선택될 수 있다.
또한, 상기 첨가제로는 발포 향상제가 포함되고, 상기 발포 향상제로는 헥실렌글리콜, 트리에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르,디프로필렌글리콜모노메틸에테르 중에서 하나 이상 선택되고, 전체 조성물 대비 5중량% 내지 25중량% 포함될 수 있다.
또한, 상기 첨가제로는 빙점 강하제가 포함되고, 상기 빙점 강하제로는 에틸렌 글리콜, 프로필렌글리콜 중에서 하나 이상 선택될 수 있다.
또한, 본 발명은 불화수소기의 탄소수가 6을 초과하는 불소계 계면활성제, 및 노닐페놀계 계면활성제가 포함되지 않은 수성막포소화약제 조성물을 제공한다.
또한, 알킬기의 탄소수가 8 내지 16 범위내인 알킬베타인 및 이미다졸리니움베타인 계면활성제 중 적어도 하나 이상이 선택되어 포함되는 기포제 3중량% 내지 20 중량%, 상기 화학식 1로 표현되는 불소계 계면활성제 1중량% 내지 10중량%, 음이온계면활성제, 알킬폴리글루코사이드 및 알킬모노글루코사이드, 알카놀아마이드 중 적어도 하나 이상이 선택되는 발포 보조제 3중량% 내지 20중량%, 헥실렌글리콜, 트리에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르 중에서 하나 이상 선택되는 발포 향상제 5중량% 내지 25중량%, 빙점 강하제 0 내지 25중량% 포함되는 수성막포소화약제 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 친환경 수성막포소화약제 조성물은 친환경적이면서도 기준치 이상의 발포성능과 기포안정도 및 뛰어난 소화능력을 가지고 있으며, 환경부의 유해물질로 지적되고 있는 불소계계면활성제인 PFOS/PFOA, 브롬류, 페놀류, 중금속류가 전혀 사용되지 않고 높은 생분해도와 낮은 생태독성을 가지고 있어 친환경적이다.
또한, 유출유화재 및 유류소화설비 현장에서 가장 효율적이고 효과적으로 소화진압 할 수 있으며 소화진압후 약제로 인한 2차 피해 발생 및 사용 후 포수용액으로부터의 오염 및 폐기처리비용을 획기적으로 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수성막포소화약제 조성물의 발포시험을 위한 표준발포장치와 수성막시험을 하기 위한 시험기구를 나타내는 도면이다.
이하, 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 하기의 설명은 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 비록 구체적, 한정적 표현이 있더라도 본 발명이 이로부터 제한되는 것은 아니다.
본 명세서에서 범위를 나타내는 "A 내지 B"는 A 이상 B 이하의 범위를 의미한다.
본 발명의 일실시예에 따른 수성막포소화약제 조성물은, 발포를 위한 기포제, 수성막 형성을 위한 탄화불소기의 탄소수가 1 내지 6 범위내인 불소계 계면활성제 및 첨가제가 포함된 것을 특징으로 한다. 한편, 본 발명의 일실시예에 따른 포소화약제 조성물은 잔류성유기화합물을 제공하는 특정 불소계계면활성제, 노닐페놀계계면활성제, 유해중금속류가 포함되지 않는 친환경 조성물이다.
상기 기포제로는 알킬기의 탄소수가 8 내지 16 범위내인 알킬베타인 및 이미다졸리니움베타인 계면활성제 중 적어도 하나 이상이 선택되어 포함될 수 있다. 상기 기포제는 생분해도와 친환경성이 뛰어나다. 제한되지 않으나 구체적 일례로는 알킬프로필베타인, 라우릴베타인, 코코암포카복실글리시네이트 등을 들 수 있다. 상기 기포제의 함량은 전체 조성물 대비 1중량% 내지 25 중량% 포함될 수 있다. 보다 바람직하기로는 3중량% 내지 20중량% 포함될 수 있다. 3중량%보다 적거나 20중량%보다 많을시는 그 효용가치가 줄어든다.
본 발명은 표면장력을 20dyne/cm이하로 낮추어 수성막을 형성시켜 주기 위한 계면활성제로 탄화불소기의 탄소수가 1 내지 6 범위내인 불소계 계면활성제를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 탄화불소기의 상기 범위를 벗어나는 경우에는 잔류성 유기화합물을 제공하게 되어 바람직하지 않다.
상기 탄화불소기의 탄소수가 1 내지 6 범위내인 불소계 계면활성제는 하기 화학식 1로 표현될 수 있다.
<화학식 1>
Figure 112013065489055-pat00003
상기 화학식 1에서, n은 0 내지 5의 정수이며, m은 0 내지 10의 정수이며, R1은 3차 아민기가 존재하는 탄소수 1 내지 10의 지방족 탄화수소기로서, 카르본산염이 존재하거나 존재하지 않으며, R2은 수소이거나, 설폰산염, 황산염, 카르본산염 중 적어도 하나 이상이 존재하는 탄소수 1 내지 10의 지방족 탄화수소기이다.
바람직하기로는 상기 불소계 계면활성제는 하기 화학식 2로 표현되는 화합물 중 적어도 하나 이상 포함될 수 있으며, 제한되지 않으나 하기 화학식 2로 표현되는 화합물 이외에는 불소계 계면활성제가 포함되지 않을 수 있다.
<화학식 2>
Figure 112013065489055-pat00004

상기 불소계 계면활성제는 전체 조성물 대비 1중량% 내지 10중량% 포함될 수 있다. 보다 효과적으로는 3중량% 내지 9중량% 포함될 수 있다. 상기 범위 미만에서는 수성막 형성이 불안정하며, 상기 범위를 초과하는 경우에는 그 효용성이 떨어진다.
첨가제로서, 다음의 성분들이 포함될 수 있다. 첨가제는 수성막포소화약제 조성물이 뛰어난 수성막 형성 및 소화능력을 발휘하기 위한 중요 요소가 될 수 있다.
상기 첨가제로는 발포 보조제가 포함되고, 상기 발포 보조제로는 음이온계면활성제, 알킬폴리글루코사이드 및 알킬모노글루코사이드, 알카놀아마이드 중 적어도 하나 이상이 선택되어 포함될 수 있다. 발포 보조제로 기존에 사용하던 하이드록시에틸셀룰로우즈, 소듐카르복실메틸셀룰로우즈 등의 계면활성제를 대체하거나 부분 대체할 수 있다. 상기 발포 보조제의 함량은 전체 조성물 대비 1중량% 내지 25중량% 범위, 보다 적합하게는 3중량% 내지 20중량% 내로 사용될 수 있다. 상기 범위에서 소화성능 및 환경친화성을 향상시킬 수 있다.
상기 이온계면활성제로는 유산에스테르염, 카르본산염, 설폰산염, 인산에스테르염, 아미노산에스테르염, 및 구연산에스테르염으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택될 수 있다.
상기 알킬폴리(모노)글루코사이드의 알킬기는 탄소수 4 내지 24, 바람직하기로는 탄소수 6 내지 16의 범위에서 이루어진 알킬모노글루코사이드 또는 알킬폴리글루코사이드일 수 있다. 바람직하기로는 상기 알킬의 탄소수가 12 이상 14 이하인 것, 탄소수가 8 이상 10 이하인 것, 탄소수가 10 이상 12이하인 것의 단독 또는 혼합하여 사용하는 것이 좋다.
상기 알킬폴리글루코사이드의 경우에는 그 중합도가 제한되지 않으나 1.1 이상 1.9 이하인 것이 바람직하며, 특히 중합도가 1.2 이상 1.7 이하인 것이 좋다. 중합도가 1.2 이하일 때는 친수성이 너무 높고 1.7 이상일 때는 소수성이 너무 높아 계면활성제로써 상용성이 적절치 못하다.
알킬폴리글루코사이드의 일례로서, Cognis 社에 의해 Plantacare 2000 또는 Plantaren 2000 또는 Plantaren 1200이라는 이름으로 판매되는 로릴/밀리스틸 폴리글루코사이드 등을 들 수 있으며, GLUCOPON 600 (RTM ex HENKEL)을 들 수 있다.
상기 알킬폴리글루코사이드 및 알킬모노글루코사이드계 계면활성제와 음이온계면활성제는 혼합 사용될 수 있으며, 혼합 중량비는 제한되지 않으나 4:1에서 1:4로 사용하는 것이 좋다.
발포 향상제는 발포를 지속 또는 향상시켜 주기 위한 것으로서, 제한되지 않으나 글리콜에테르류를 사용할 수 있다. 일례로서, 헥실렌글리콜, 트리에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르,디프로필렌글리콜모노메틸에테르 등을 사용할 수 있으며, 5중량% 내지 30중량%를 사용할 수 있으며, 보다 더 효과적으로는 5중량% 내지 25중량% 사용할 수 있다. 상기 범위 미만에서는 효과가 미미하고, 상기 범위를 초과하는 경우에는 전체의 용해성이나 물성에 영향을 미치고 충분한 양을 사용한다고 하여도 기대치만큼의 발포성능이 나오지 않을 수 있다. 또한, 상기 범위를 초과할 시에는 인화성이 올라가는 현상이 발생할 수도 있다.
품질향상제로는 기존에 증점제, 정포제 및 개질제로 사용되던 하이드록시에틸셀룰로우즈, 소듐카르복실메틸셀룰로우즈, 폴리비닐알콜등의 폴리머를 사용하거나 또는 기타 공지의 폴리머나, 전분, 과당, 텍스트린 등을 사용할 수 있다. 그 함량은 제한되지 않으나 0.1 중량% 내지 10 중량% 사용할 수 있다. 상기 범위를 초과하는 경우에는 전체 물성의 변화를 주거나 발포의 장애를 일으킬 수 있다.
빙점강하제는 빙점을 낮추어주기 위한 목적으로 사용될 수 있으며, 일례로서 글리콜류를 사용할 수 있다. 제한되지 않으나 글리콜류의 예로서, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 등을 들 수 있으며, 사용 온도 및 특징에 맞추어서 0 에서 25중량% 사용할 수 있다. 그 사용량이 25중량%를 초과하는 경우에는 물성변화나 인화성이 올라가는 현상이 발생할 수 있다.
기타, 내해수제, 기포향상제로 에틸렌디아민테트라아세테이트나트륨, 트리폴리인산염 등을 0.5중량% 내지 5중량%사용하며, pH조정제로 구연산, 주석산, 글루콘산, 유산, 초산, 황산, 수산화나트륨, 아민류 등을 하나 이상 사용하여 pH를 7.0에서 8.0 범위로 조절할 수 있다. 또한, 물 등의 용제가 더 포함될 수 있다.
상기의 구성적 특징을 갖는 본 발명의 일실시예에 따른 수성막포소화약제 조성물은 생분해도 높고 저 독성의 페놀 및 중금속 무첨가, PFOS/PFOA 및 브롬과 같은 유해물질 무첨가를 특징으로 하며, 후술하는 실시예에서 보듯이, 소방검정기술기준(KOFEIS 0103)의 수성막포소화약제 기준에 맞는 배율 및 소화성능과 뛰어난 표면장력과 수성막을 형성한다.
이하 실시예는 본 발명을 예시하는 것 일뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예>
Figure 112013065489055-pat00005
2 %
Figure 112013065489055-pat00006
4 %
C12 베타인 7 %
C12 암모니움에텔설페이트 6 %
C12-14 알킬폴리글루코사이드 6 %
코코아미드 DEA 2.5 %
프로필렌글리콜모노메틸에테르 18 %
물 잔량(Blance)
<비교예 1>
시중 수성막포소화약제
<비교예 2>
해외 수성막포소화약제
상기 실시예 및 비교예의 수성막포소화약제 조성물의 성능 분석을 위해 한국소방산업기술원에서 제시하고 있는 포소화약제의 형식승인 및 검정기술기준시험세칙에 기준하여 발포성능 및 소화성능과 기타 물성치를 측정하였다.
도 1과 도 2는 발포시험을 위한 표준발포장치와 수성막시험을 하기 위한 시험기구를 나타내는 도면이다. 도시된 바와 같이 본 발명의 표준발포장치는 발포성능 및 수성막 실험을 위해 KOFEIS 0103에서 제시하고 있는 발포성능 적합조건을 적용하였으며 발포성능 조건을 표 1에 나타냈다.
상기 발포성능 실험의 경우 팽창율 측정과 25% 환원 시간 측정으로 구분된다. 여기서 25% 환원시간이라 함은 채취한 전체 포의 25%가 원래의 포수용액으로 환원 되는데 걸리는 시간을 말하며 팽창율의 측정은 아래의 식 (1)에 의해 2회 측정치를 산술평균하여 분석하며 환원 시간 측정은 1400㎖의 포수집 용기에 포를 수집하여 포의 무게의 25%가 환원되는데 걸리는 시간을 말한다.
다음의 발포성능 분석은 기존에 개발된 포소화약제와 객관적 비교를 위해 국내제품 1점(비교예 1), 해외제품 1점(비교예 2)을 동일한 조건에서 발포력과 환원시간, 소화시간, 재착화시간, 수성막시험 등을 측정하였다.
Figure 112013065489055-pat00007
V: 포수집용기의 내용적(㎖)
W: 포수집용기에 거품이 충만했을때의 총중량(g)
W1:포수집용기의 중량(g)
종 류 기 준
배 율 5배 이상
25% 환원시간 1분 이상
소 화 시 간 5분 이내
재 착 화 시 험 5분간 연소면적 900제곱센티미터 이내
확 산 계 수 3.5이상
(수성막포소화약제 성능기준(KOFEIS 0103기준))
* 수성막시험
수성막포 원액의 포수용액을 발포하여 생성한 거품을 유면에 덮은 후 거품의수성막 시험을 하였을 때 계속 연소되어서는 아니 되며 착화되더라도 1분 이내에 자연소화되어야 한다.
조작
1)안지름 11.4㎝, 안치수 높이 13㎝의 스테인레스 스틸용기에 액온 20±2℃의 싸이클로 헥산 600㎖를 넣는다.
2)발포생성한 거품 200㎖를 유면 위에 균일하게 올려 놓는다.
3)원추형의 내식성 금망 (스테인리스 평직 80 메쉬)을 올려 놓는다.
4)금망을 올려 1분간 유지한 후 불꽃 길이 25±5mm로 조절한 프로판토치의 화염 선단이 유면에서 높이 13±3mm의 위치까지 화염을 1초간 접근시키되 매 4초마다 6회 접근시킨다.
확산계수시험
포수용액의 확산계수는 섭씨 20±2도인 포수용액을 싸이크로헥산을 사용하여 절삭유제 시험방법으로 측정한 경우 3.5이상이어야 한다.
1)싸이크로헥산의 표면장력을 측정한다.(γb)
2)포수용액의 표면장력을 측정한다.(γa)
3)싸이크로헥산과 포수용액의 계면장력을 측정한다.(γi)
4)확산계수(D)는 다음과 같이 계산한다.
D= γb - γa - γi
아래의 표2는 발포성능 분석 시험결과를 내타내며 본 발명의 실시예는 기존 약제들과 비교시 배율은 국내 10.07% 국외 10.59% 높고 기포안정도는 국내 45.16% 국외 32.35% 높은 것으로 분석되었다.
구분 실시예 1 비교예 1 비교예 2 비 고
저발포 배율 7.10배 6.45배 6.42배
저발포 안정도 3분45초 2분35초 2분50초
저발포 발포배율 및 안정도시험 분석결과(KOFEIS 0103기준)
다음의 표 3은 실시예와 비교예의 소화성능 및 기밀성을 비교 분석한 것으로 소화시간은 기준치인 발포 후 5분이내 소화 되어야 됨과 재착화 시험은 착화후 5분간 연소면적이 900제곱센티미터 이내이어야 된다는 기준에 적합하지만 소화성능시험의 소화시간 및 재착화 시간에 있어서의 결과는 확연히 뚜렷한 차이을 가지고 있음을 알 수 있다.
구분 실시예 1 비교예 1 비교예 2 비 고
소 화 시 간 1분35초 4분35초 3분21초
재착화시간 5분내 144㎠ 자연소화 5분후 810㎠ 5분후 680㎠
저발포 B급화재 소화성능 시험결과(KOFEIS 0103기준)
본 발명의 중요한 부분 중 하나인 수성막 시험의 분석 결과는 하기 표 4에서 보듯이, 본 실시예는 수성막이 확실히 형성되어 불꽃을 10mm이하로 접근시켜도 불이 붙지 않는 우수한 수성막을 형성하고 있는데 반하여 비교예 1, 2는 불길을 10mm이하로 접근시켰을때 쉽게 인화거나 곧 붙어버리는 현상을 일으켰다.
구분 실시예 1 비교예 1 비교예 2 비 고
필름형성시험 착화안됨 필름약함 필름보통
수성막 시험결과(KOFEIS 0103기준)
하기 표 5에서 보듯이, 본 실시예의 확산계수 시험결과는 기준치인 3.5을 훨씬 뛰어넘어 2배이상인 7.1를 나타내고 있는 우수한 성능을 가지고 있음을 알 수 있다.
구분 실시예 1
확산계수시험 7.1
표면장력 17.5 dyne/cm
확산계수 시험결과(KOFEIS 0103기준)
- 생태독성 시험결과 -
하기 표 6에서 보듯이, 본 실시예는 환경표지 기준 LC50 96시간후의 100mg/L 생태독성을 보면 LC50 120시간이 경과후에도 100% 생존율을 나타내고 있다.
LC50 96hr 100mg/L LC50 120hr 100mg/L
실시예 1
생존율 		100% 100%
- 유해물질 사용여부 -
하기 표 7에서 보듯이 본 발명품인 개발약제는 환경부 환경표지에서 요구하는 유해중금속 무첨가, 생분해도(KS M ISO 7827/KS M ISO 9439), 불소, 브롬과 같은 할로겐류 무첨가 및 NP계 계면활성제 비사용, EG등을 사용하지 않는 우수한 친환경성을 보유한 친환경 수성막포소화약제를 실현했다.
실시예 1
pb,Cd등유해중금속 사용안함
생분해도 적 합
NP계 계면활성제 사용안함
EG사용여부 사용안함
브롬계 사용안함
PFOS/PFOA 사용안함
기준 : 포소화약제 유해물질 및 금지, 저분해 물질 사용여부

Claims (11)

  1. 발포를 위한 기포제, 수성막 형성을 위한 불소계 계면활성제 및 첨가제를 포함하는 수성막포소화약제 조성물에 있어서,
    상기 기포제는 알킬기의 탄소수가 8 내지 16 범위내인 알킬베타인 및 이미다졸리니움베타인 계면활성제 중 적어도 하나 이상이 선택되어 포함되고;
    상기 불소계 계면활성제는 탄화불소기의 탄소수가 1 내지 5인 불소계 계면활성제이고;
    상기 첨가제는 발포 보조제가 포함되고, 상기 발포 보조제로는 음이온계면활성제, 알킬폴리글루코사이드 및 알킬모노글루코사이드, 알카놀아마이드 중 적어도 하나 이상이 선택되어 포함되는 수성막포소화약제 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 불소계 계면활성제는 하기 화학식 1로 표현되고, 전체 조성물 대비 1중량% 내지 10중량% 포함되는 수성막포소화약제 조성물.
    <화학식 1>
    Figure 112013113429389-pat00008

    (상기 식에서, n은 0 내지 4의 정수이며, m은 0 내지 10의 정수이며, R1은 3차 아민기가 존재하는 탄소수 1 내지 10의 지방족 탄화수소기로서, 카르본산염이 존재하거나 존재하지 않으며, R2은 수소이거나, 설폰산염, 황산염, 카르본산염 중 적어도 하나 이상이 존재하는 탄소수 1 내지 10의 지방족 탄화수소기이다.)
  3. 제1항에 있어서,
    상기 불소계 계면활성제는 하기 화학식 2로 표현되는 화합물 중 적어도 하나 이상 포함되는 수성막포소화약제 조성물.

    <화학식 2>
    Figure 112013113429389-pat00013

  4. 제1항에 있어서,
    상기 기포제의 함량은 전체 조성물 대비 3중량% 내지 20중량% 포함되는 수성막포소화약제 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 첨가제의 함량은 전체 조성물 대비 3중량% 내지 20중량% 범위내인 수성막포소화약제 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 알킬폴리글루코사이드 및 알킬모노글루코사이드의 알킬은 탄소수 6 내지 16 범위내이며, 상기 알킬폴리글루코사이드는 중합도가 1.2 내지 1.7인 수성막포소화약제 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 음이온계면활성제로는 유산에스테르염, 카르본산염, 설폰산염, 인산에스테르염, 아미노산에스테르염, 및 구연산에스테르염으로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 수성막포소화약제 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 첨가제로는 발포 향상제가 포함되고, 상기 발포 향상제로는 헥실렌글리콜, 트리에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르,디프로필렌글리콜모노메틸에테르 중에서 하나 이상 선택되고, 전체 조성물 대비 5중량% 내지 25중량% 포함되는 수성막포소화약제 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 첨가제로는 빙점 강하제가 포함되고, 상기 빙점 강하제로는 에틸렌 글리콜, 프로필렌글리콜 중에서 하나 이상 선택되는 수성막포소화약제 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    탄화불소기의 탄소수가 6을 초과하는 불소계 계면활성제, 및 노닐페놀계 계면활성제가 포함되지 않은 수성막포소화약제 조성물.
  11. 알킬기의 탄소수가 8 내지 16 범위내인 알킬베타인 및 이미다졸리니움베타인 계면활성제 중 적어도 하나 이상이 선택되어 포함되는 기포제 3중량% 내지 20 중량%, 하기 화학식 1로 표현되는 불소계 계면활성제 1중량% 내지 10중량%, 음이온계면활성제, 알킬폴리글루코사이드 및 알킬모노글루코사이드, 알카놀아마이드 중 적어도 하나 이상이 선택되는 발포 보조제 3중량% 내지 20중량%, 헥실렌글리콜, 트리에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르 중에서 하나 이상 선택되는 발포 향상제 5중량% 내지 25중량%, 빙점 강하제 0 내지 25중량% 포함되는 수성막포소화약제 조성물.

    <화학식 1>
    Figure 112013113429389-pat00010

    (상기 식에서, n은 0 내지 4의 정수이며, m은 0 내지 10의 정수이며, R1은 3차 아민기가 존재하는 탄소수 1 내지 10의 지방족 탄화수소기로서, 카르본산염이 존재하거나 존재하지 않으며, R2은 수소이거나, 설폰산염, 황산염, 카르본산염 중 적어도 하나 이상이 존재하는 탄소수 1 내지 10의 지방족 탄화수소기이다.)
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