KR102707665B1 - Drug for extinguishing metal fires comprising porous ceramics particles, method for manufacturing the same, fire extinguisher and energy storage system containing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 금속 화재용 소화 약제, 이의 제조 방법, 이를 포함하는 금속 화재용 소화기, 및 에너지 저장 장치(ESS)에 관한 것이다. 본 발명에 따른 금속 화재용 소화 약제는 규산염 기반의 유리질이고 50 ㎛ 이상 내지 1,000 ㎛ 미만의 평균 직경 및 0.4 내지 1.5 g/㎤ 의 밀도를 갖는 다공성 세라믹 입자를 함유하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 소화 약제는 금속화재 발생시 폭주하는 열을 흡수하여 초기 진압에 효과적이며 금속 화재 발생점에 유리막을 형성하여 산소 차단 질식 효과를 극대화 시킨다. 특히 본 발명의 소화 약제는 높은 친환경으로 인체에 전혀 무해하며 화재발생되는 고온에서 어떠한 유독물질도 발생하지 않은 높은 생태 친환경 소화 약제이다.The present invention relates to a metal fire extinguishing agent, a method for manufacturing the same, a metal fire extinguishing agent including the same, and an energy storage device (ESS). The metal fire extinguishing agent according to the present invention is characterized by containing porous ceramic particles that are silicate-based glass and have an average diameter of 50 ㎛ to less than 1,000 ㎛ and a density of 0.4 to 1.5 g/cm3. The extinguishing agent of the present invention absorbs the heat that runs wild when a metal fire occurs, thereby being effective in the initial suppression, and forms a glass film at the point where the metal fire occurs, thereby maximizing the oxygen-blocking suffocation effect. In particular, the extinguishing agent of the present invention is highly environmentally friendly and is completely harmless to the human body, and is a highly ecological and environmentally friendly extinguishing agent that does not generate any toxic substances at the high temperature at which a fire occurs.
Description
본 발명은 금속 화재용 소화 약제, 이의 제조 방법, 이를 포함하는 소화기 및 에너지 저장 장치(ESS)에 관한 것이다.The present invention relates to a fire extinguishing agent for metal fires, a method for producing the same, a fire extinguishing agent including the same, and an energy storage device (ESS).
금속 화재는 가장 위험한 화재로서 많은 형태가 있고 진화가 매우 어렵다. 금속 화재의 원인이 되는 가연성 금속은 알칼리 금속, 알칼리토금속, 전이금속, 기타 합금 및 금속의 수소화물 등으로 구분할 수 있으며 종류에 따라 화재의 형태도 다르다. 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K)과 같은 알칼리 금속의 경우 점화원의 종류와 상관없이 물과 접촉하여 격렬한 반응과 함께 화재를 동반한다. 공기 중에 노출될 경우 공기 중 수분과 산소에 의해 산화 반응을 일으키고 이때 발생한 열에 의해 발화를 일으킨다. 마그네슘(Mg), 베릴륨(Be), 칼슘(Ca) 등의 알칼리토금속, 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 탄탈륨(Ta), 나이오븀(Nb), 우라늄(U) 등의 전이금속, 기타 알루미늄 금속은 화재가 발생하지 않았을 경우 알칼리 금속 만큼의 위험성이 있지는 않지만 화재가 발생했을 때 물을 사용할 경우 극도의 위험이 발생 된다. 또한 같은 금속이라도 그 금속이 주물, 부스러기, 가루 형태, 파편, CHIPS 형태 등 화재 현장에 따라 상황이 달라진다. 입자의 크기가 작을수록 화재의 강도가 강해지며 분말 형태의 경우 분진 폭발의 위험도 증가하게 된다. 금속 화재가 발생하는 경우 화염 온도는 약 2,750℃ ~ 4,700℃ 범위에 이른다. 이 온도 범위에서는 물이 수소와 산소로 분해될 수 있으며 이산화탄소도 탄소와 산소로 분해될 수 있다. 그러므로 금속 화재의 진화를 위해서 수용액 기반의 소화 약제 및 이산화탄소 기반의 소화 약제를 소화기에 사용할 경우 화재 확산은 물론 폭발로까지 이어질 수 있어 금속 화재에 있어 이들 소화 약제의 사용은 엄격히 금지하고 있다. Metal fires are the most dangerous fires, and they come in many forms and are very difficult to extinguish. Combustible metals that cause metal fires can be classified into alkali metals, alkaline earth metals, transition metals, other alloys, and metal hydrides, and the form of fire varies depending on the type. In the case of alkali metals such as lithium (Li), sodium (Na), and potassium (K), they react violently and catch fire when they come into contact with water regardless of the type of ignition source. When exposed to air, they undergo an oxidation reaction due to moisture and oxygen in the air, and the heat generated during this reaction causes ignition. Alkaline earth metals such as magnesium (Mg), beryllium (Be), and calcium (Ca), transition metals such as titanium (Ti), zirconium (Zr), hafnium (Hf), tantalum (Ta), niobium (Nb), and uranium (U), and other aluminum metals are not as dangerous as alkali metals when there is no fire, but when water is used, they are extremely dangerous. Also, even for the same metal, the situation varies depending on the fire scene, such as in the form of castings, chips, powder, fragments, and CHIPS. The smaller the particle size, the stronger the fire, and in the case of powder form, the risk of dust explosion also increases. When a metal fire occurs, the flame temperature ranges from about 2,750℃ to 4,700℃. In this temperature range, water can be decomposed into hydrogen and oxygen, and carbon dioxide can also be decomposed into carbon and oxygen. Therefore, when using aqueous solution-based extinguishing agents and carbon dioxide-based extinguishing agents in fire extinguishers to extinguish metal fires, the fire can spread and even lead to an explosion, so the use of these extinguishing agents is strictly prohibited for metal fires.
이에 따라 우리나라의 경우, 위험물 안전관리법 및 소방 법규상에서 금속 화재의 소화설비 및 자재로 탄산수소염류 등의 분말 소화설비를 사용하도록 하고 있으며 화재의 우려가 있는 현장에는 건조사(건조 모래), 팽창질석, 등을 의무적으로 비치하도록 하고 있다. 실제로 국내에서 발생된 여러 금속 화재에서 진화에 장시간이 소요되었으며 건조사를 활용하여 화재 진화가 이루어진 바 있다. Accordingly, in Korea, the Hazardous Materials Safety Management Act and the Fire Service Act require the use of powder fire extinguishing equipment such as bicarbonate as fire extinguishing equipment and materials for metal fires, and require the provision of dry sand, expanded vermiculite, etc. at sites where there is a risk of fire. In fact, in many metal fires that occurred in Korea, it took a long time to extinguish the fire, and dry sand was used to extinguish the fire.
그러나 현재 국내 소방서에서 금속 화재를 진압하는 방법은 금속 화재 주변의 가연물을 격리시키고 타고 있는 가연성 금속이 자연적으로 소화되는 방법을 택하고 있다. 이는 통상 소방서에는 건조사를 보유하지 못하고 지자체에 의존하고 있으며 지자체가 보유하고 있는 모래는 제설용으로서 진화용으로 사용이 불가능하기 때문이다. 실제 금속 화재 발생 시 건조사 공급을 위한 신속한 지원이 이뤄질 수 있는 시스템이 없어 금속 화재 발생 현장에 건조사가 지원되는데 많은 시간이 소요되면서 화재진화에 많은 어려움을 겪고 있는 것이 현실이다. 그리고 건조사가 조달되어도 연기와 고온의 열에 노출되어 진화대원 및 진화 장비가 화재 현장에 접근이 어렵기 때문이다. 또한, 장기간에 걸친 잘못된 약제 보관은 약제의 오염을 초래하며, 만일 그 오염이 습기나 물이라면 사용자가 약제를 퍼서 화재를 진압할 때 커다란 위험에 빠질 수 있다. 그리고, 화재가 진화되더라도 금속 화재의 경우 표면에는 화재가 진압된 것처럼 보이지만 내부에 높은 온도의 열이 남아있어 재발화 위험이 크다. However, the current method of domestic fire departments to extinguish metal fires is to isolate combustible materials around the metal fire and allow the burning combustible metal to be naturally extinguished. This is because fire departments usually do not have dry sand and rely on local governments, and the sand held by local governments is for snow removal and cannot be used for firefighting. In reality, there is no system that can provide rapid support for the supply of dry sand in the event of an actual metal fire, so it takes a long time for dry sand to be supplied to the site of a metal fire, which makes it difficult to extinguish the fire. In addition, even if dry sand is supplied, it is difficult for firefighters and firefighting equipment to access the fire site due to exposure to smoke and high temperatures. In addition, improper storage of chemicals over a long period of time can lead to contamination of the chemicals, and if the contamination is moisture or water, the user can be in great danger when spreading the chemicals to extinguish the fire. In addition, even if the fire is extinguished, in the case of a metal fire, the fire appears to have been extinguished on the surface, but there is a high risk of re-ignition because high temperatures remain inside.
이와 같이 금속 화재는 진화가 어렵고 독특한 적용 기술을 필요로 한다. 금속 화재는 일반화재나 유류 화재와는 달리, 화재 초기 단계에 다량의 불꽃이 나타나지 않거나 많은 방사열이 느껴지지 않을 수도 있다. 마그네슘의 경우에는 강렬한 빛이, 리튬에서는 다량의 짙은 연기가, 그리고 티타늄이나 지르코늄에서는 아주 적은 연기가 나올 것이다. 하지만 화재의 규모가 작다거나 화염이 많지 않다고 해서 결코 쉽게 진화되지 않는다. 이들은 심각한 화재이고 이들을 과소평가할 땐 크나큰 위험 가능성이 존재하는 것이 바로 금속 화재이다. Metal fires are difficult to extinguish and require unique application techniques. Unlike general fires or oil fires, metal fires may not produce a large amount of flame or feel much radiant heat in the early stages of the fire. Magnesium may produce intense light, lithium may produce a large amount of thick smoke, and titanium or zirconium may produce very little smoke. However, even if the fire is small or does not produce many flames, it is by no means easy to extinguish. These are serious fires, and there is a great risk of danger when they are underestimated. Metal fires are like that.
특히 최근 들어 전기자동차의 리튬 배터리를 비롯하여 데이터센터의 무정전전원장치(UPS), 태양광 발전시스템 등에서 리튬을 기반으로 하는 다양한 에너지 저장시스템(ESS)의 사용이 증대됨에 따라 또 다른 형태의 리튬 금속화재가 빈번히 발생하고 있으나 이를 진화할 수 있는 특별한 방안이 현재로 전혀 없는 상태이다. In particular, with the recent increase in the use of various lithium-based energy storage systems (ESS), including lithium batteries for electric vehicles, uninterruptible power supplies (UPS) for data centers, and solar power generation systems, another type of lithium metal fire is occurring frequently, but there is currently no special measure to extinguish it.
그러므로 이러한 금속 화재의 경우에는 초기 진화가 절대적이다. 금속 화재의 초기 진화를 위한 가장 안전한 방법은 금속화재용 소화기에 의한 것이다. 금속화재용 소화기에 의한 진화는 다른 어떤 방법보다 안전하며 가래로 막을 수 없는 것을 호미로 막는 격이 될 것이다. 소화기의 장점은 초기 화재 진압과 신속한 사용에 있다. 금속화재용 소화기에 의한 효과적인 진화를 위해서는 효과적인 소화 약제가 절대적인 요소이다.Therefore, in the case of these metal fires, early extinguishment is essential. The safest way to extinguish a metal fire early is with a metal fire extinguisher. Extinguishing with a metal fire extinguisher is safer than any other method and will be like stopping what cannot be stopped with a sputum with a hoe. The advantage of a fire extinguisher is early fire suppression and rapid use. An effective extinguishing agent is an absolute element for effective extinguishment with a metal fire extinguisher.
금속 화재는 화재 분류상 D급 화재로 분류되며 상기한 바와 같이 다른 급수의 화재와 완전히 다르다. A급(일반화재), B급(유류화재), C급(전기화재) 또는 K급(주방화재) 화재에 사용되는 약제는 D급 화재에는 아무런 효과가 없으며 오히려 역효과를 낼 수 있다. 또한 D급 화재용 약제는 A, B, C급 화재에 아무런 효과가 없을 수 있다.Metal fires are classified as Class D fires in the fire classification system, and as mentioned above, they are completely different from other classes of fires. Agents used for Class A (general fire), Class B (oil fire), Class C (electrical fire), or Class K (kitchen fire) fires have no effect on Class D fires and may even have the opposite effect. Agents used for Class D fires may also have no effect on Class A, B, or C fires.
산업안전보건공단의 KOSHA Guide G-77 에서는 국내외에서 개발된 금속 화재에 대한 소화 약제로서 염화나트륨(NaCl) 기반의 MET-L-X 분말, 탄산나트륨(Na2CO3) 기반의 Na-X 분말, 그라파이트(graphite)기반의 G-1 분말 또는 Lith-X, 염화칼륨(KCI), 염화나트륨(NaCl) 그리고 염화바륨(BaCl2)의 3성분 계 혼합물인 TEC 분말 및 트리메톡시보란(Trimethyoxyborane, TMB)과 하론 1211(Bromo- chlorodifluoromethane)의 혼합물인 보랄론(Boralon)), 구리분말 등을 제시하고 있다. The KOSHA Guide G-77 of the Occupational Safety and Health Agency suggests the following extinguishing agents for metal fires developed domestically and internationally: sodium chloride (NaCl)-based MET-LX powder, sodium carbonate (Na 2 CO 3 )-based Na-X powder, graphite-based G-1 powder or Lith-X, TEC powder, a ternary mixture of potassium chloride (KCI), sodium chloride (NaCl), and barium chloride (BaCl2), and Boralon, a mixture of trimethoxyborane (TMB) and bromochlorodifluoromethane (Hallon 1211), and copper powder.
제시된 이들 금속화재용 소화 약제는 대부분 분말 형태이다. NFPA 484 에 따르면 이들 구성 성분을 중심으로 가연성 금속의 종류에 따라 소화 약제의 적응성이 다르게 나타나는 것으로 제시되어 있다. 주요 구성 성분별로 보면, 알루미늄, 마그네슘 및 탈륨, 티타늄의 경우 그라파이트(graphite), 구리분말(copper powder) 소화 약제에는 적응성이 없으며 리튬(Li)의 경우 그라파이트 소화 약제에 적응성이 있으나 소금(Sodium Chloride)에는 적응성이 없는 것으로 나타난다. NFPA 484의 특기할 사항은 건조사의 경우 Al, Li, Mg, Na, K, Ta, Ti, Nb, Zr 등 주요 가연성 금속 화재 모두의 진화에 적응성이 있는 것으로 제시되고 있다. Most of the suggested extinguishing agents for metal fires are in powder form. According to NFPA 484, the adaptability of extinguishing agents varies depending on the type of combustible metal, centered on these components. Looking at the main components, aluminum, magnesium, thallium, and titanium are not adaptable to graphite and copper powder extinguishing agents, and lithium (Li) is adaptable to graphite extinguishing agents but not to sodium chloride. A notable point of NFPA 484 is that dry sand is suggested to be adaptable to extinguishing all major combustible metal fires, including Al, Li, Mg, Na, K, Ta, Ti, Nb, and Zr.
본 발명에서는 건조사와 같이 가연성 금속의 종류에 구애됨이 없이 범용으로 적용되어 효과적으로 금속 화재를 진화할 수 있는 금속화재용 소화기의 소화 약제를 개발하고자 한다.The present invention aims to develop an extinguishing agent for a metal fire extinguisher that can be applied universally regardless of the type of combustible metal, such as a dryer, and effectively extinguish a metal fire.
본 발명에서는 건조사와 같이 가연성 금속의 종류에 구애됨이 없이 범용으로 적용되어 효과적으로 금속 화재를 진화할 수 있는 금속 화재용 소화기의 소화 약제를 제안하고자 하는 것이다.The present invention proposes an extinguishing agent for a metal fire extinguisher that can be applied universally regardless of the type of combustible metal, such as a dryer, and can effectively extinguish a metal fire.
금속 화재를 효과적으로 진화하기 위해서는 산소공급 차단(질식소화)과 화염의 온도를 낮춰야(냉각소화) 하는 것이 동시에 이루어져야 한다. 따라서 금속 화재용 소화기의 소화 약제는 가연성 금속을 완전히 둘러싸거나 도포해서 가연성 금속으로부터 산소를 차단하며 아울러 화염을 유지하는 데 요구되는 온도가 저하되도록 열을 흡수하는 성능을 동시에 가지고 있어야 한다. In order to effectively extinguish a metal fire, both oxygen supply blocking (suffocation extinguishing) and flame temperature lowering (cooling extinguishing) must be accomplished simultaneously. Therefore, the extinguishing agent for a metal fire extinguisher must completely surround or coat the combustible metal to block oxygen from the combustible metal, and must also have the ability to absorb heat so that the temperature required to maintain the flame is lowered.
그러므로 이러한 소화 원리를 만족시키기 위해서 금속화재용 소화기의 소화 약제는 다음과 같은 특성을 가져야 한다.Therefore, in order to satisfy these extinguishing principles, the extinguishing agent for a metal fire extinguisher must have the following characteristics.
① 고온에서 가연성 금속과 화학적으로 반응하지 않고 견딜 수 있을 것, ① It must be able to withstand high temperatures without chemically reacting with flammable metals.
② 냉각 효과가 있을 것(신속한 냉각을 통해 발화점 이하로 떨어뜨림으로 화재를 진화할 수 있어야 한다.)② It must have a cooling effect (it must be possible to extinguish a fire by rapidly cooling it down to below the ignition point).
③ 연소중인 금속표면, 요철 있는 금속표면을 덮을 수 있어 산소를 차단 할 수 있을 것. (소화 약제는 연소중인 금속 표면에 기밀한 껍질을 형성하여 질식시켜 화재를 진화한다) ③ It can cover burning metal surfaces and uneven metal surfaces to block oxygen. (The fire extinguishing agent forms a tight shell on the burning metal surface, suffocating it and extinguishing the fire.)
④ 연소중 용융된 금속의 액면상에 뜰 수 있을 것. ④ It should be able to float on the surface of the molten metal during combustion.
(즉, 소화약제가 액체상태 가연성 금속의 비중보다는 낮아야 한다)(i.e., the specific gravity of the extinguishing agent must be lower than that of the liquid combustible metal)
따라서 금속화재용 소화기의 약제는 고온에서 화학적으로 안정하여 자연발화성 금속과 반응을 일으키지 않을 것이며, 흡열 성능으로 화재 온도를 저하시키며 화재 원인 물질 위로 도포하여 산소를 차단되게 되는 원리에 따라 금속 화재가 진화될 수 있게 하는 것이다. Therefore, the agent for a metal fire extinguisher is chemically stable at high temperatures and will not react with pyrophoric metals. It has heat absorption properties that lower the fire temperature and is applied over the material causing the fire to block oxygen, thereby enabling the metal fire to be extinguished.
현재까지 제안되어있는 금속화재용 분말 소화 약제는 상기한 특성을 갖는 물질로 흑연, 탄산나트륨, 염화나트륨, 활석(talc) 등과 같은 물질을 주성분으로 하고 여기에 유기물을 결합제로 첨가한 것이다. 이 약제는 가열에 의해 유기물이 용융되어 주성분을 유리상으로 만들어 금속 표면을 피복하여 산소의 공급을 차단한다.The powder extinguishing agents for metal fires proposed so far are substances with the above-mentioned characteristics, such as graphite, sodium carbonate, sodium chloride, and talc, as main components, and organic substances added as binders. These agents melt the organic substances by heating, turning the main component into a glassy state, covering the metal surface and blocking the supply of oxygen.
그리고 추가적으로 상기한 특성을 갖는 물질이라고 하더라도 금속화재용 소화기의 소화 약제로 사용되기 위해서는 소화기에 충진이 가능하여야 한다. 일반적으로 0.5Kg 정도의 금속 화재에는 6.5Kg 정도의 금속 화재 소화 약제가 필요하며 금속화재용 소화기는 소형은 30LB(13,6Kg) 이며 대형은 150LB(68Kg)이다. 그러므로 현재 통용되고 있는 금속소화기의 부피에 최소 13.6kg의 소화약제가 충진 될 수 있어야 한다. 즉 밀도가 너무 낮은 경우는 규정상 필요량의 약제가 충진이 용이하지 않을 수 있다. In addition, even if it is a material with the above characteristics, it must be possible to fill the fire extinguisher in order to be used as an extinguishing agent for a metal fire extinguisher. Generally, a metal fire of about 0.5 kg requires about 6.5 kg of metal fire extinguishing agent, and a small metal fire extinguisher weighs 30 LB (13.6 kg) and a large metal fire extinguisher weighs 150 LB (68 kg). Therefore, at least 13.6 kg of extinguishing agent must be able to be filled into the volume of a metal extinguisher currently in use. In other words, if the density is too low, it may not be easy to fill the required amount of agent according to regulations.
이러한 측면에서는 현재 위험물안전관리법 및 소방 법규상에서 금속 화재의 소화설비 및 자재로 추천되고 있는 건조사, 팽창질석, 팽창진주암 등은 금속의 피복특성이나 냉각 효과는 낮지만 고온에서 가연성 물질과 화학적으로 반응하지 않고 견딜 수 있는 안정한 물질이라는 점에 주목할 수 있다. In this respect, it can be noted that dry sand, expanded vermiculite, and expanded pearlite, which are currently recommended as fire extinguishing equipment and materials for metal fires under the Hazardous Materials Safety Management Act and the Fire Service Act, are stable materials that can withstand high temperatures without chemically reacting with combustible substances, although they have low metal covering properties or cooling effects.
본 발명에서는 규산염 구조를 갖는 무기 유리질 소재는 금속화재용 소화 약제가 될 수 있는 기본적인 특성을 갖고 있다는 점에 착안하였다. 유리의 융점은 유리의 종류에 따라 다르지만 1000oC 이하이므로, 금속 화재 발생시 용융되어 가연 금속의 표면을 덮어 산소를 차단할 수 있는 성능을 발현할 수 있을 것이다. 더욱이 유리의 종류를 낮은 융점을 갖는 소다 석회 유리를 선택 사용하는 경우에는 연소 중인 금속표면, 요철 있는 금속 표면을 더욱 더 낮은 온도에서 용이하게 덮을 수 있는 바 산소 차단 효과가 더욱 용이하게 이루어 질 수 있을 것이다. The present invention focuses on the fact that an inorganic glass material having a silicate structure has the basic characteristic of being an extinguishing agent for metal fires. The melting point of glass varies depending on the type of glass, but is 1000 o C or less, so that when a metal fire occurs, it will melt and cover the surface of the combustible metal to exhibit the performance of blocking oxygen. Furthermore, when soda-lime glass having a low melting point is selected as the type of glass, it can easily cover the burning metal surface or the uneven metal surface at an even lower temperature, so that the oxygen blocking effect can be achieved more easily.
그러나 금속 화재 소화약제로서 필요한 요건인 냉각효과는 통상의 유리질 자체로서 기대하기 어렵다. 또한 유리질 소재의 비중은 2.45 g/㎤ 으로서 모래의 비중인 2.6~2.7g/㎤ 과 비슷하여 그 자체로서는 금속화재용 소화기에 충진되어 사용되는 소화 약제가 될 수 없다. 더구나 유리질 소재를 금속화재용 소화 약제로 사용키 위해서는 유리 분말 상태로 사용을 해야 하는바, 유리 분말 상태로 장기 보관시 모래와 같이 수분의 오염을 피하기 쉽지 않다. 따라서 유리질 소재를 금속화재용 소화기의 소화 약제로 사용하기 위해서는 어떻게 냉각기능을 부여하게 할 것이며, 어떻게 연소중 용융된 금속의 액면 상에 뜰 수 있도록 경량화를 할 것인가의 방법이 본 발명에서 반드시 해결되어야 할 과제이다.However, it is difficult to expect the cooling effect, which is a necessary requirement as a metal fire extinguishing agent, from the normal glass itself. In addition, the specific gravity of the glass material is 2.45 g/cm3, which is similar to the specific gravity of sand, which is 2.6 to 2.7 g/cm3, so it cannot be a extinguishing agent filled and used in a metal fire extinguisher by itself. Furthermore, in order to use the glass material as a metal fire extinguishing agent, it must be used in the form of glass powder, and it is not easy to avoid moisture contamination like sand when stored in the form of glass powder for a long time. Therefore, in order to use the glass material as an extinguishing agent for a metal fire extinguisher, how to impart a cooling function to it and how to make it lightweight so that it can float on the liquid surface of the molten metal during combustion are tasks that must be solved in the present invention.
이러한 과제는 유리의 발포화를 통해서 해결방법을 찾을 수 있다. These challenges can be solved by foaming glass.
유리의 발포화 공정은 유리질 소재를 미세하게 분쇄한 후 여기에 적절한 발포제를 넣고 잘 혼합한 후 이를 700 ~ 1,100oC의 온도 조건하에서 소성함으로서 진행된다. 이 소성과정에서 먼저 발포제를 둘러싸고 있는 유리 입자들 사이의 융융 및 소결에 의해 결합에 진행되고 동시에 유리 입자들로 둘러싸여 있는 발포제 자체의 분해 또는 발포제와 유리구성 성분과의 반응을 통해 발생되는 기체의 팽창으로 유리질이 부풀어 오르게 되며 결국 전체적으로 유리질이 팽창을 하게 되는 공정이다. 그 결과 일정 형태를 갖춘 유리질은 내부에 다양한 형태의 기공이 형성되게 되어 발포화 전 2.45 g/㎤ 의 밀도를 갖던 유리질은 발포화가 완전히 이루어지면 그 밀도는 0.12~ 0.14g/㎤ 가 되어 경량화되어 진다. The foaming process of glass is carried out by finely crushing glass material, adding an appropriate foaming agent, mixing well, and then firing the mixture under temperature conditions of 700 to 1,100 o C. During this firing process, the glass particles surrounding the foaming agent are first bonded through melting and sintering, and at the same time, the foaming agent itself surrounded by the glass particles decomposes or the gas generated through the reaction between the foaming agent and the glass components expands, causing the glass to swell overall. As a result, the glass having a certain shape has pores of various shapes formed inside it, and the glass having a density of 2.45 g/cm3 before foaming becomes lightweight when foaming is complete, becoming 0.12 to 0.14 g/cm3.
그러나 본 발명의 금속화재용 소화기의 소화 약제의 제조를 위한 핵심공정은 밀도 2.45 g/㎤ 의 미세 유리분말로 성형된 구상 세라믹 입자를 통상의 발포화 공정처럼 밀도 0.12~ 0.14g/㎤를 갖는 다공성 세라믹 입자가 되도록 충분히 발포화를 시키는 것이 아니라, 밀도가 0.4~1.5 g/㎤ 값을 갖도록 부분 발포화 시키는 것이다. 그리고 제조된 구상의 세라믹 입자의 평균 직경이 1000 ㎛를 초과하지 않게 구상의 다공성 세라믹 입자를 제조하는 것이다. 이는 구상 다공성 세라믹 입자가 금속 화재 소화 약제로서의 특성이 냉각성능과 분산 성능을 갖도록 하기 위함이다. 이렇게 제조된 구상의 다공성 세라믹 입자는 금속화재용 소화기용 소화 약제로서의 필요 특성을 모두 보유한 소화 약제가 될 수 있다. However, the core process for manufacturing the extinguishing agent for the metal fire extinguisher of the present invention is not to sufficiently foam the spherical ceramic particles formed with fine glass powder having a density of 2.45 g/cm3 to become porous ceramic particles having a density of 0.12 to 0.14 g/cm3 as in a conventional foaming process, but to partially foam them so that the density has a value of 0.4 to 1.5 g/cm3. In addition, the spherical porous ceramic particles are manufactured so that the average diameter of the manufactured spherical ceramic particles does not exceed 1000 ㎛. This is to ensure that the spherical porous ceramic particles have cooling performance and dispersing performance as a metal fire extinguishing agent. The spherical porous ceramic particles manufactured in this way can become an extinguishing agent having all of the necessary characteristics as an extinguishing agent for a metal fire extinguisher.
이러한 발포공정의 원리를 기반으로 금속화재용 소화기용 소화 약제의 제조는 보다 구체적으로 다음의 제조과정을 통해 이루어진다. Based on the principle of this foaming process, the manufacture of extinguishing agents for metal fire extinguishers is carried out more specifically through the following manufacturing process.
(a) 유리질 소재를 미분쇄하는 단계;(a) a step of pulverizing a glassy material;
(b) 상기 미분쇄 유리 분말에 성형결합체 및 기공조절제를 혼합하여 세라믹 입자 제조용 원료 분말을 준비하는 단계;(b) a step of preparing raw material powder for manufacturing ceramic particles by mixing a molding binder and a pore control agent into the above-mentioned unpulverized glass powder;
(c) 상기 원료 분말을 성형기에서 직경 1000㎛ 미만의 성형체로 입상화하는 단계; 및(c) a step of granulating the raw material powder into a molded body having a diameter of less than 1000 ㎛ in a molding machine; and
(d) 상기 성형체를 발포화시켜 다공성 세라믹 입자를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.(d) It is characterized by including a step of foaming the above molded body to produce porous ceramic particles.
그리고 상기의 제조과정을 통해 제조된 금속 화재 진화용 소화기 약제인 다공성 세라믹 입자를 액체 질소와 함께 소화기에 충진함으로써 금속 화재 진화용 소화기를 제작한다. 약제의 충진시 필요에 따라 제일인산암모늄(MAP)을 함께 충진할 수도 있다. 이는 리튬 전지와 같이 전지내 유기 전해질 등이 함께 연소하며 화염이 발생되는 경우는 구상 다공성 세라믹 소화 약제가 분사되어 발화 부분을 충분히 덮기 전에 약제의 분사와 동시에 화염을 진압하는데 우선적인 효과를 기대할 수 있기 때문이다. And by filling the porous ceramic particles, which are fire extinguishing agents for metal fires, manufactured through the above manufacturing process, together with liquid nitrogen into the fire extinguisher, a fire extinguishing agent for metal fires is manufactured. When filling the agent, ammonium phosphate monobasic (MAP) may also be filled together if necessary. This is because, in cases where organic electrolytes in the battery, such as lithium batteries, combust together and flames are generated, the spherical porous ceramic fire extinguishing agent can be expected to have a preferential effect in extinguishing the flames simultaneously with the spraying of the agent before it is sprayed and sufficiently covers the ignition area.
추가적으로, 본 발명의 소화약제를 여러 개의 리튬전지를 연결하여 하나의 단위로 포장하는 에너지 저장 시스템의 포장시 일정량을 인접 에너지 저장 시스템의 접촉 부분에 첨가하여 포장하는 경우, 화재 발생시 이들 소화 약제의 냉각기능으로 열폭주를 억제하여 이웃하는 인접 포장 단위의 에너지 저장 시스템에 화재전파를 차단하는 효과를 발현하므로 리튬 배터리 기반의 에너지 저장 시스템의 화재 진화를 용이하게 할 수 있게 된다. 이러한 소화약제의 사용은 마치 에너지 저장 시스템내에 금속화재 진화용 소화기를 장착한 형태가 된다. Additionally, when a certain amount of the fire extinguishing agent of the present invention is added to the contact portion of an adjacent energy storage system and packaged by connecting multiple lithium batteries into one unit, the cooling function of the fire extinguishing agent suppresses thermal runaway when a fire occurs, thereby blocking the spread of fire to the energy storage system of the neighboring adjacent packaging unit, thereby facilitating fire extinguishing of a lithium battery-based energy storage system. The use of such a fire extinguishing agent is similar to installing a fire extinguishing agent for metal fire extinguishing in an energy storage system.
최근 고층건축물의 증가, 건축공법 및 자재의 다양화, 소방시설물의 관리 부재, 여름철 이상고온 등 사회적ㆍ환경적 요인에 의해 화재의 횟수 증가는 물론 연료 전지, 반도체 등의 산업의 발달로 가연성 금속의 사용이 증가하고 있다. 이에 따라 치명적인 금속 화재 발생의 가능성이 높아지며 이에 대한 초기 진화에 매우 효과적으로 사용될 것이다.Recently, the number of fires has increased due to social and environmental factors such as the increase in high-rise buildings, diversification of construction methods and materials, lack of management of fire facilities, and abnormally high temperatures in summer. In addition, the use of combustible metals has increased due to the development of industries such as fuel cells and semiconductors. Accordingly, the possibility of fatal metal fires has increased, and it will be very effective in the early extinguishment of such fires.
리튬 전지 및 이를 포함하는 에너지 저장 장치에서의 화재 진압용으로 효과적으로 작용할 것이다. 리튬 화재 자체의 진화도 가능하지만, 리튬 전지의 열폭주가 진화에 어려울 것이다. 그러나 본 발명의 방식으로는 열폭주의 억제를 위한 냉각 효과가 뛰어날 것인바 리튬 전지 및 이를 포함하는 에너지 저장 장치 화재의 진화에 효과적이다. 특히나 본 발명의 소화약제는 냉각 효과를 갖고 있는 바 에너지 저장시스템내에 배터리를 감싸는 포장에 충진하는 경우 화재의 발생시 직접적으로 열폭주를 억제하며 화재의 전파를 지연시키는 효과를 가지게 될 것이다.It will work effectively for extinguishing fires in lithium batteries and energy storage devices including the same. It is possible to extinguish a lithium fire itself, but it will be difficult to extinguish thermal runaway of a lithium battery. However, the method of the present invention has an excellent cooling effect for suppressing thermal runaway, so it is effective for extinguishing fires in lithium batteries and energy storage devices including the same. In particular, the fire extinguishing agent of the present invention has a cooling effect, so when filled in a packaging that surrounds a battery in an energy storage system, it will have the effect of directly suppressing thermal runaway when a fire occurs and delaying the spread of the fire.
전기 자동차의 발달 및 보급 확대로 아파트 지하 주차장 또는 가정에 전기자동차 충전시설이 필연적으로 진행될 것이며 이에 따라 충전시 전지 화재의 발생 가능성이 높아 진다. 이 경우 화재는 초대형화하여 진행될 것인바 본 발명의 소화 약제를 담은 소화기를 배치하여 화재 초기에 전지 화재를 진압하여 대형 화재로의 전파를 차단할 수 있게 될 것이다. As electric vehicles are developed and popularized, electric vehicle charging facilities will inevitably be installed in underground parking lots of apartments or homes, and accordingly, the possibility of a battery fire occurring during charging will increase. In this case, the fire will become very large, and by deploying a fire extinguisher containing the extinguishing agent of the present invention, it will be possible to extinguish the battery fire in the early stage of the fire and prevent it from spreading to a large fire.
도 1은 본 발명에 따른 금속 화재용 소화 약제의 사진으로, 제조된 소화약제 및 미립자 알갱이의 단면을 차례로 보여주는 사진이다.
도 2는 Mg 화재의 진화 성능 시험 과정 및 결과를 순서대로 보여주는 사진으로서, 연소되고 있는 마그네슘 봉을 약제에 담아 시험한 것이다.
도 3은 Mg 화재의 진화 성능 시험 과정 및 결과를 순서대로 보여주는 사진으로서, 연소되고 있는 마그네슘 봉에 약제를 덮어서 시험한 것이다.
도 4는 착화된 티타늄 분말 5 kg의 연소를 진화하는 과정 및 결과를 보여주는 사진이다.
도 5는 착화된 금속 스크랩 5 kg의 연소를 진화하는 과정 및 결과를 보여주는 사진이다.
도 6에서 위의 사진들은 분산된 유리질 소화 약제가 고온에서 용융되어 연소되는 금속 위로 흘러내려 판상으로 이루어진 형태를 보여주며, 아래의 사진은 판상 위쪽 형태에 수많은 기공이 터진 흔적이 있다는 것을 보여준다.
도 7은 1차 진화된 부분의 잔여 금속을 재점화시키는 과정과 결과를 보여주는 사진이다.
도 8은 리튬 전지 화재를 진화하는 과정과 결과를 보여주는 사진이다.Figure 1 is a photograph of a metal fire extinguishing agent according to the present invention, showing cross-sections of the manufactured extinguishing agent and fine particle grains in sequence.
Figure 2 is a photograph showing the process and results of a Mg fire extinguishing performance test in sequence, in which a burning magnesium rod was immersed in the agent and tested.
Figure 3 is a photograph showing the process and results of a test of the extinguishing performance of a Mg fire in sequence. The test was conducted by covering a burning magnesium rod with the agent.
Figure 4 is a photograph showing the process and result of evolving combustion of 5 kg of ignited titanium powder.
Figure 5 is a photograph showing the process and result of extinguishing combustion of 5 kg of ignited metal scrap.
The upper photos in Figure 6 show the form of a plate formed by the dispersed glassy extinguishing agent melting at high temperature and flowing down onto the burning metal, and the lower photo shows that there are traces of numerous pores bursting in the upper form of the plate.
Figure 7 is a photograph showing the process and result of re-igniting the residual metal of the first evolved portion.
Figure 8 is a photograph showing the process and results of extinguishing a lithium battery fire.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않도록 생략하였다. 본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 '약', '실질적으로' 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해서 사용되었다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. First, in describing the present invention, specific descriptions of related known functions or configurations have been omitted so as not to obscure the gist of the present invention. The terms "about", "substantially", etc. used in this specification are used in the meaning of a numerical value or a meaning close to a numerical value when manufacturing and material tolerances inherent to the mentioned meaning are presented, and are used to prevent unscrupulous infringers from unfairly using the contents in which exact or absolute values are mentioned to help understanding of the present invention.
본 발명에서는 유리질 소재를 원료로 사용하여 건조사와 같이 가연성 금속의 종류에 구애됨이 없이 범용으로 적용되어 효과적으로 금속 화재를 진화할 수 있는 금속화재용 소화기의 소화 약제 및 그 제조 방법을 제안하고자 하는 것이다.The present invention proposes an extinguishing agent for a metal fire extinguisher and a manufacturing method thereof, which can be applied universally without being restricted by the type of combustible metal such as a dryer, using a glassy material as a raw material, and can effectively extinguish a metal fire.
본 발명의 일 양태에 따르면, 규산염 기반의 유리질이고 평균 직경 50 ㎛ 이상 내지 1,000 ㎛ 미만 및 밀도 0.4 내지 1.5 g/㎤ 의 특성을 갖는 다공성 세라믹 입자를 함유하는, 금속 화재용 소화 약제가 제공된다.According to one aspect of the present invention, a metal fire extinguishing agent is provided, which contains porous ceramic particles that are silicate-based glass and have an average diameter of 50 ㎛ or more to less than 1,000 ㎛ and a density of 0.4 to 1.5 g/cm3.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 다공성 세라믹 입자는 밀도가 0.4 내지 1.3 g/㎤, 예를 들어 0.4 내지 1.25 g/㎤ 또는 0.8 내지 1.3 g/㎤ 또는 0.9 내지 1.25 g/㎤ 일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the porous ceramic particles may have a density of 0.4 to 1.3 g/cm3, for example, 0.4 to 1.25 g/cm3 or 0.8 to 1.3 g/cm3 or 0.9 to 1.25 g/cm3.
본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 다공성 세라믹 입자는 기공이 닫힌 기공이거나 또는 닫힌 기공과 열린 기공이 혼합된 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the porous ceramic particles may have closed pores or a mixture of closed pores and open pores.
본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 다공성 세라믹 입자는 소다석회 유리 또는 붕규산 유리로 이루어진 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the porous ceramic particles may be made of soda-lime glass or borosilicate glass.
본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 다공성 세라믹 입자는 구상 형태일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the porous ceramic particles may have a spherical shape.
본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 소화 약제는 리튬 전지의 연소 또는 리튬을 기반으로 하는 에너지 저장 시스템의 연소를 진화하기 위한 용도로 사용되는 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the extinguishing agent may be used to extinguish combustion of a lithium battery or combustion of a lithium-based energy storage system.
본 발명의 다른 일 양태에 따르면, 전술한 소화 약제를 포함하는 금속 화재용 소화기가 제공된다.According to another aspect of the present invention, a metal fire extinguisher comprising the above-described extinguishing agent is provided.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 소화기는 진화 보조제로서 제일인산암모늄(Ammonium Phosphate Monobasic, NH4H2PO4)을 더 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the fire extinguisher may further include ammonium phosphate monobasic (NH 4 H 2 PO 4 ) as an extinguishing agent.
본 발명의 다른 일 양태에 따르면, 전술한 소화 약제 및 리튬 전지를 포함하는 에너지 저장 장치가 제공된다.According to another aspect of the present invention, an energy storage device including the aforementioned digestive agent and a lithium battery is provided.
본 발명의 또다른 일 양태에 따르면 금속 화재용 소화 약제를 제조하는 방법으로서,According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a fire extinguishing agent for a metal fire,
(a) 유리질 소재를 미분쇄하는 단계;(a) a step of pulverizing a glassy material;
(b) 상기 미분쇄 유리분말에 성형결합제 및 기공조절제를 혼합하여 다공성 세라믹 입자 제조용 원료 분말을 만드는 단계;(b) a step of mixing a molding binder and a pore control agent into the above-mentioned unpulverized glass powder to create a raw material powder for manufacturing porous ceramic particles;
(c) 상기 다공성 세라믹 입자 제조용 원료 분말을 성형기에서 평균 직경 1000 ㎛ 미만의 성형체로 입상화하는 단계; 및(c) a step of granulating the raw material powder for manufacturing the porous ceramic particles into a molded body having an average diameter of less than 1000 ㎛ in a molding machine; and
(d) 상기 성형체를 발포화시켜 다공성 세라믹 입자를 제조하는 단계를 포함하는, 제조 방법이 제공된다.(d) a manufacturing method is provided, comprising a step of foaming the molded body to manufacture porous ceramic particles.
본 발명의 일 구현 예에 따르면, 상기 (a) 단계는 유리질 소재를 평균 직경 44 ㎛ 미만의 크기로 미분쇄하는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the step (a) may be to pulverize the glassy material into a size having an average diameter of less than 44 ㎛.
본 발명의 다른 일 구현 예에 따르면, 상기 (d) 단계는 상기 성형체를 150 내지 1100℃ 로 구간 조절된 반응기에 도입시킴으로써 수행되고; 상기 제조 방법은 (e) 상기 다공성 세라믹 입자를 실온에 이르기까지 서냉 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the step (d) is performed by introducing the molded body into a reactor whose temperature is controlled between 150 and 1100°C; the manufacturing method may further include the step (e) of slowly cooling the porous ceramic particles to room temperature.
본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 반응기는 건조와 예열 단계, 발포 소성 단계, 안정화 단계, 및 서냉 보관 단계가 순차적으로 수행되도록 구간 구획된 직립 소성로 또는 유동층 반응기일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the reactor may be an upright kiln or a fluidized bed reactor divided into sections such that the drying and preheating steps, the foaming calcination step, the stabilization step, and the slow cooling storage step are sequentially performed.
본 발명의 다른 일 구현 예에 따르면, 상기 성형체는 상기 직립 소성로의 상부에 투입되어 자유낙하시켜 상기 직립 소성로에서의 단계를 거칠 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the molded body can be placed on top of the upright kiln and allowed to fall freely to undergo the steps in the upright kiln.
본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 건조와 예열 단계는 150 내지 600℃ 온도 범위로 조절된 영역에서 수행되고, 상기 발포 소성 단계는 700 내지 1,100℃ 온도 범위로 조절된 영역에서 수행되고, 상기 안정화 단계는 450 내지 550℃ 온도 범위로 조절된 영역에서 수행될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the drying and preheating steps may be performed in a region controlled to a temperature range of 150 to 600°C, the foaming firing step may be performed in a region controlled to a temperature range of 700 to 1,100°C, and the stabilization step may be performed in a region controlled to a temperature range of 450 to 550°C.
본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 직립 소성로는 상기 발포 소성 단계 이후 다공성 세라믹 발포체가 전기적 반발력으로 고온의 로 벽에 부착되는 것을 방지하기 위해 전기장이 설치된 직립 소성로일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the upright kiln may be an upright kiln equipped with an electric field to prevent the porous ceramic foam from being attached to the high-temperature furnace wall due to electrical repulsion after the foaming kiln step.
본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 (a) 단계에서 상기 유리질 소재는 폐유리일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, in step (a), the glassy material may be waste glass.
본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 성형 결합제는 물유리, PVA (Poly(vinyl alcohol), 폴리(비닐 알코올)), 또는 이들의 조합일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the molding binder may be water glass, PVA (Poly(vinyl alcohol)), or a combination thereof.
본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 기공 조절제는 탄소, 탄산염, 및 글리세린에서 선택되는 적어도 1종 이상일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the pore control agent is at least one selected from carbon, carbonate, and glycerin. It could be strange.
금속화재용 소화기의 소화 약재가 되기 위해서는 다음과 같은 특성을 가져야 한다.In order to be an extinguishing agent for a metal fire extinguisher, it must have the following characteristics:
① 고온에서 가연성 금속과 화학적으로 반응하지 않고 견딜 수 있을 것, ① It must be able to withstand high temperatures without chemically reacting with flammable metals.
② 냉각 효과가 있을 것(신속한 냉각을 통해 발화점 이하로 떨어뜨림으로 화재를 진화한다.)② It will have a cooling effect (extinguishes the fire by rapidly cooling it down to below the ignition point.)
③ 연소중인 금속표면, 요철 있는 금속표면을 덮을 수 있어 산소를 차단할 수 있을 것. (소화약재는 연소중인 금속 표면에 기밀한 껍질을 형성하여 질식시켜 화재를 진화한다) ③ It can cover burning metal surfaces and uneven metal surfaces to block oxygen. (The fire extinguishing agent forms a tight shell on the burning metal surface, suffocating it and putting out the fire.)
④ 연소중 용융된 금속의 액면 상에 뜰 수 있을 것. ④ It should be able to float on the surface of the molten metal during combustion.
(즉, 소화 약제가 액체상태의 가연성 금속의 비중보다는 낮아야 한다)(i.e., the specific gravity of the extinguishing agent must be lower than that of the liquid combustible metal)
즉, 금속화재용 소화기의 약제는 고온에서 화학적으로 안정하여 자연발화성 금속과 반응을 일으키지 않아야 하며, 흡열 성능으로 화재 온도를 저하시키며 화재 원인 물질 위를 도포하여 산소를 차단하여 금속 화재를 진화하는 것이다. In other words, the agent for a metal fire extinguisher must be chemically stable at high temperatures and not react with pyrophoric metals, have heat absorption properties to lower the fire temperature, and be applied over the material causing the fire to block oxygen, thereby extinguishing the metal fire.
본 발명에서 소화 약제 제조의 원료인 유리는 규산염 구조를 갖는 세라믹 소재로서 고온에서 가연성 금속과 화학적으로 반응하지 않고 고온에서 안정적으로 견딜 수 있다. 그리고 유리의 융점은 유리의 종류에 따라 다르지만 1000oC 이하인 바, 금속 화재 발생시 용융되어 가연 금속의 표면을 덮어 산소를 차단할 수 있는 성능도 발현할 수 있을 것이다. 낮은 융점을 갖는 소다 석회 유리를 선택 사용하는 경우에는 더욱 용이하게 연소중인 금속표면, 요철 있는 금속 표면을 덮을 수 있는바 효과적인 산소 차단 효과를 기대할 수 있게 된다. In the present invention, the glass, which is a raw material for manufacturing the fire extinguishing agent, is a ceramic material having a silicate structure, which does not chemically react with combustible metals at high temperatures and can stably withstand high temperatures. In addition, the melting point of the glass varies depending on the type of glass, but is 1000 o C or lower, so that it can melt when a metal fire occurs and cover the surface of the combustible metal to block oxygen, and can also exhibit the performance of blocking oxygen. If soda-lime glass with a low melting point is selected and used, it can more easily cover the burning metal surface or the uneven metal surface, so that an effective oxygen blocking effect can be expected.
그러나 금속 화재 소화약제로서 필요한 요건인 냉각 효과, 금속 화재중 용융된 금속의 액면상에 뜰수 있는 특성, 금속화재용 소화기에 충전된 후 금속화재 발생 시점에 소화 약제의 방출 및 분산 성능은 2.45 g/㎤ 에 이르는 유리의 비중과 세라믹 소재로서의 재료공학적 특성상 그 자체로서는 발현되기 불가능한 성능들이다. 이러한 점을 해결할 수 있는 방법은 바로 유리의 발포화공정(foaming process)이다.However, the cooling effect, which is a necessary requirement as a metal fire extinguishing agent, the property to float on the surface of molten metal during a metal fire, and the performance to release and disperse the extinguishing agent at the time of a metal fire after being charged into a metal fire extinguisher are performances that cannot be achieved by themselves due to the specific gravity of glass, which is 2.45 g/cm3, and the material engineering characteristics of ceramic material. The way to solve these problems is the foaming process of glass.
유리의 발포화 공정은 유리질 소재를 미세하게 분쇄한 후 여기에 적절한 발포제를 넣고 잘 혼합한 후 이를 700 ~ 1100oC의 온도 조건하에서 소성함으로서 진행된다. 이 소성 과정에서 먼저 기공조절제(발포제)를 둘러싸고 있는 유리 입자들 사이의 융융 및 소결에 의해 결합에 진행되고 동시에 유리 입자들로 둘러싸여 있는 발포제 자체의 분해 또는 발포제와 유리구성 성분과의 반응을 통해 발생되는 기체의 팽창으로 유리질이 부풀어 오르게 되며 결국 전체적으로 유리질이 팽창을 하게 되는 공정이다. 그 결과 일정 형태를 갖춘 유리질은 내부에 다양한 형태의 기공이 형성되게 되어 발포화전 2.45 g/㎤ 의 밀도를 갖던 유리질은 발포화가 완전히 이루어지면 그 밀도는 0.12~ 0.14g/㎤ 까지 낮아질 수가 있으며 경량화되어 진다. The foaming process of glass is carried out by finely crushing glass material, adding an appropriate foaming agent to it, mixing well, and then firing the mixture under temperature conditions of 700 to 1100 o C. During this firing process, the glass particles surrounding the pore-controlling agent (foaming agent) are first bonded through melting and sintering, and at the same time, the glass substance swells due to the expansion of gas generated through the decomposition of the foaming agent itself surrounded by the glass particles or the reaction between the foaming agent and the glass components, ultimately causing the glass substance to expand overall. As a result, the glass substance with a certain shape has pores of various shapes formed inside it, and the glass substance with a density of 2.45 g/cm3 before foaming can have its density lowered to 0.12 to 0.14 g/cm3 when foaming is complete, and it becomes lighter.
그러나 본 발명에서 있어서 금속화재용 소화기용 소화약제의 제조를 위한 유리질 소재의 발포화는 제조된 다공성 세라믹 입자의 밀도가 0.12~ 0.14g/㎤ 에 이를 수 있도록 충분히 발포화를 진행시키지 않으며, 그 밀도가 0.4~1.5 g/㎤ 에 국한되게 부분적 발포화를 시키는 것이 핵심 제조 공정 요건이다. However, in the present invention, the foaming of the glass material for manufacturing the fire extinguishing agent for a metal fire extinguisher does not sufficiently progress to foam the manufactured porous ceramic particles so that the density reaches 0.12 to 0.14 g/cm3, and the key manufacturing process requirement is to partially foam the manufactured porous ceramic particles so that the density is limited to 0.4 to 1.5 g/cm3.
이러한 부분적 발포화의 이유는 제조된 구상 세라믹 다공체가 금속 화재 소화 약제로서 냉각 성능을 갖도록 하기 위함이다. 발포화공정은 유리질 소재를 미세하게 분쇄한 후, 여기에 적절한 발포제 및 성형결합제를 넣고 혼합한 미분상태의 유리분말을 소화약제로 사용될 수 있는 수준의 크기로 입상화한다. 그리고 이를 일정한 최적의 온도에서 소정 시간 동안만 발포화시킴으로서 이루어진다. 미세한 크기로 구상 성형된 유리분말 성형체는 발포화 과정을 통해 그 밀도는 0.4~1.5 g/㎤ 으로 낮아지면서 경량화되어지고 소화기를 통해서 방출될 수 있게 된다. 그리고 부분 발포화만이 이루어진바 금속화재의 소화과정에서 화재로 인해 발생되는 고열을 통해 이 미세분말 구상 성형체는 그 밀도가 0.12~ 0.14 g/㎤ 에 이르기 까지 자발적으로 발포화가 진행되며 이 과정은 매우 강한 흡열반응으로 금속 화재의 온도 저하를 유발하는 냉각기능이 발생하게 된다. The reason for this partial foaming is to ensure that the manufactured spherical ceramic porous body has cooling performance as a metal fire extinguishing agent. The foaming process involves finely pulverizing a glass material, adding an appropriate foaming agent and a molding binder, and mixing the finely powdered glass powder into a size that can be used as a fire extinguishing agent. This is then foamed at a certain optimal temperature for a certain period of time. The finely spherical glass powder molded body becomes lightweight and its density is reduced to 0.4 to 1.5 g/cm3 through the foaming process, and it can be discharged through a fire extinguisher. Since only partial foaming is performed, the fine powder spherical molded body spontaneously foams until its density reaches 0.12 to 0.14 g/cm3 through the high heat generated by the fire during the metal fire extinguishing process, and this process is a very strong endothermic reaction, which causes a cooling function that lowers the temperature of the metal fire.
이러한 냉각 효과는 특히 리튬 전지 화재에 진화에 효과적으로 작용한다. 리튬금속 자체의 화재 진화도 쉽지 않으나, 리튬 전지의 경우 열폭주가 발생하므로 진화가 매우 어려울 것이다. 그러나 본 발명의 소화약제는 열폭주의 억제를 위한 냉각 효과가 뛰어날 것인바 리튬 전지 화재의 진화에 효과적이다. 특히 에너지 저장 시스템은 여러 개의 리튬전지를 연결하여 하나의 단위로 포장을 하는바, 그 포장에 소화약제를 포함하여 포장하는 경우, 화재 발생시 이들 소화 약제의 냉각기능으로 열폭주를 억제하여 이웃하는 인접 포장 단위의 에너지 저장 시스템에 화재전파를 차단하는 효과를 발현하므로 리튬 배터리 기반의 에너지 저장 시스템의 화재 진화를 용이하게 할 수 있게 된다. This cooling effect is particularly effective in extinguishing lithium battery fires. It is not easy to extinguish a fire of lithium metal itself, but in the case of lithium batteries, thermal runaway occurs, making extinguishing very difficult. However, the extinguishing agent of the present invention has an excellent cooling effect for suppressing thermal runaway, and is therefore effective in extinguishing lithium battery fires. In particular, an energy storage system is packaged by connecting multiple lithium batteries into one unit, and if the extinguishing agent is included in the packaging, when a fire occurs, the cooling function of these extinguishing agents suppresses thermal runaway, thereby blocking the spread of fire to the energy storage system of the neighboring packaging unit, making it easy to extinguish a fire in a lithium battery-based energy storage system.
소화기에서 방출된 구상의 미세분말 성형체는 0.4~1.5 g/㎤ 의 적절한 밀도를 가지므로 금속 화재시 고온의 열부력으로 비산되지 아니하고 발화된 부분으로 낙하될 수 있게 되며, 또한 용융된 상태의 금속 위에 뜰 수 있게 된다. 그리고 최종적으로 이 유리질 발포 성형체는 녹아서 금속의 요철된 부분을 포함한 모든 금속 부분을 덮어 산소를 완전히 차단하게 되어 효과적으로 금속화재가 진화되게 될 것이다. The spherical fine powder molded body discharged from the fire extinguisher has an appropriate density of 0.4 to 1.5 g/cm3, so that in the event of a metal fire, it will not fly away due to the high temperature buoyancy but will fall to the ignited area, and also will be able to float on the molten metal. Finally, this glassy foam molded body will melt and cover all metal parts including the uneven parts of the metal, completely blocking oxygen, so that the metal fire will be effectively extinguished.
따라서 본 발명에서 유리질 소재를 원료로 사용하는 금속화재용 소화 약제의 제조는 구체적으로 다음의 제조 과정을 통해 이루어진다. Therefore, in the present invention, the production of a fire extinguishing agent for metal fires using a glassy material as a raw material is specifically carried out through the following production process.
(a) 유리질 소재를 평균 직경 44 ㎛ 미만의 크기로 미분쇄하는 단계;(a) a step of pulverizing a glassy material into a size having an average diameter of less than 44 ㎛;
(b) 상기 미분쇄 유리분말에 성형결합제 및 기공조절제를 혼합하여 소화 약제 제조용 원료 분말을 만드는 단계;(b) a step of mixing a molding binder and a pore control agent into the above-mentioned unpulverized glass powder to prepare a raw material powder for manufacturing a fire extinguishing agent;
(c) 상기 소화 약제 제조용 원료 분말을 성형기에서 직경 1000㎛ 미만의 구상 입자로 성형하는 단계;(c) The raw material powder for manufacturing the above digestive agent is molded into a diameter of 1000㎛ in a molding machine. A step of forming into spherical particles of less than 100 micrometers;
(d) 상기 구상 입자를 150 ~ 1100oC로 조절된 직립 소성로의 상부에 도입하여 자유낙하시켜 0.4 ~1.5 g/㎤ 의 밀도를 갖는 구상 다공성 세라믹 입자로 부분 발포화 되게 소성 및 안정화시키는 단계;(d) a step of introducing the above spherical particles into the upper part of an upright kiln controlled at 150 to 1100 o C and allowing them to fall freely, thereby firing and stabilizing them to be partially foamed into spherical porous ceramic particles having a density of 0.4 to 1.5 g/cm3;
(e) 안정화된 구상의 다공성 세라믹 입자를 실온에 이르기까지 서냉 열처리함으로서 금속화재 진화용 소화기 약제를 얻는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.(e) It is characterized by comprising a step of obtaining a fire extinguishing agent for extinguishing metal fires by slowly cooling and heat-treating stabilized spherical porous ceramic particles to room temperature.
이하에서 각각의 단계별로 자세히 살펴보기로 한다.Below, we will look at each step in detail.
상기 (a) 유리질 소재를 평균 직경 44 ㎛ 미만의 크기로 미분쇄하는 단계;The step of (a) pulverizing the glassy material into a size having an average diameter of less than 44 ㎛;
본 발명에서 금속화재용 소화기의 소화 약제로서의 제조를 위한 원료 유리는 다양한 병유리, 판유리, 태양광유리 등 소다석회유리를 출발 원료로 한다. 그러나 소다석회 유리를 출발 원료로 한정하는 것은 아니다. 디스플레이용 유리, 자동차 유리 등의 붕규산 유리를 비롯한 다양한 유리도 출발 원료가 될 수 있다. 즉, 금속화재용 소화기용 소화 약제의 제조공정은 유리의 종류에 제한함이 없이 모든 종류의 유리에 적용될 수 있으며, 붕규산 유리를 사용하는 경우 제조되는 소화 약제는 더욱 더 고온에서 진행되는 금속 화재의 진화에 더 효과적으로 작용될 수 있는 소화력을 기대할 수 있다. 붕규산 유리를 출발 원료로 사용하는 경우 발포 소성 온도는 붕규산 유리의 고융점으로 인해 소다석회유리의 경우 발포화 온도인 700 ~ 900oC보다 높은 800~1050oC의 고온소성이 요구된다. 고온소성이라는 에너지 추가 소요 및 고온소성 장치 설치에 제약을 받게 되는 등 제조 원가 상승에 영향을 줄 수도 있으나 제조되는 소화 약제는 더욱 고온 화재의 진화에 적용될 수 있는 특화된 소화 약제의 제조라는 큰 잇점이 있을 수 있다.In the present invention, the raw glass for manufacturing the extinguishing agent for a metal fire extinguisher uses various bottle glasses, plate glasses, solar glass, and soda-lime glasses as starting materials. However, soda-lime glass is not limited to the starting material. Various glasses including borosilicate glasses for display glass and automobile glass can also be starting materials. In other words, the manufacturing process for the extinguishing agent for a metal fire extinguisher can be applied to all types of glass without limitation on the type of glass, and when borosilicate glass is used, the extinguishing agent manufactured can be expected to have an extinguishing power that can be more effective in extinguishing metal fires that proceed at higher temperatures. When borosilicate glass is used as the starting material, the foaming firing temperature requires high temperature firing of 800 to 1050 o C, which is higher than the foaming temperature of 700 to 900 o C in the case of soda-lime glass due to the high melting point of borosilicate glass. Although it may affect the increase in manufacturing cost due to additional energy requirement for high-temperature firing and restrictions on installation of high-temperature firing equipment, the manufactured fire extinguishing agent may have the great advantage of being a specialized fire extinguishing agent that can be applied to extinguishing high-temperature fires.
금속 화재 진화용 소화기의 소화약제 제조를 위한 가장 중요한 특성은 소화약제인 구상 다공성 세라믹 입자가 1000㎛ 미만의 평균 직경과 0.4~1.5 g/㎤ 의 밀도를 갖게 하는 것이다. 출발 원료로서 2.45 g/㎤ 의 밀도를 갖는 유리질 소재를 이러한 밀도와 평균 직경의 특성을 갖는 구상 다공성 세라믹 입자로 제조할 수 있기 위해서는 분쇄된 미분 유리의 입자의 크기는 대단히 중요한 핵심 제조 조건이다. The most important characteristic for manufacturing the extinguishing agent for a metal fire extinguisher is that the spherical porous ceramic particles, which are the extinguishing agent, have an average diameter of less than 1000 ㎛ and a density of 0.4 to 1.5 g/cm3. In order to manufacture spherical porous ceramic particles having the characteristics of such density and average diameter from a glassy material having a density of 2.45 g/cm3 as a starting material, the particle size of the crushed fine glass is a very important key manufacturing condition.
기본적으로 가능한 낮은 밀도를 얻기 위해서 원료 유리의 입도는 대단히 중요하다. 발포화 과정에서 기공이 생성되며 그 기공은 각각 독립된 기공으로 형성되어야 바람직하다. 이때 각 기공과 기공 사이의 벽의 두께는 원료 유리 입자의 직경에 직접적으로 영향을 받는다. 즉 유리 입자의 직경이 커지면 기공 벽이 두꺼워지고 이는 곧바로 중량의 증가로 연결되며 다공성 세라믹 입자의 밀도도 증가하게 된다. 그러므로 기공의 조절과 낮은 밀도를 얻기 위해서는 가급적 미분으로 만드는 것이 바람직하며 목표하는 다공성 세라믹 비드의 밀도를 0.4~1.5 g/㎤ 로 조절하기 위해서는 유리 입자의 평균 직경은 44 ㎛ 미만의 크기로 가능한 작게 미분하는 것이 좋다. 그러나 미분일수록 분쇄 에너지가 소요되며 이는 또한 생산성의 저하로 제조 원가 상승의 원인이 될 수 있다. Basically, in order to obtain the lowest possible density, the particle size of the raw glass is very important. During the foaming process, pores are created, and it is desirable that each pore be formed as an independent pore. At this time, the thickness of the wall between each pore is directly affected by the diameter of the raw glass particles. In other words, as the diameter of the glass particles increases, the pore walls become thicker, which directly leads to an increase in weight and an increase in the density of the porous ceramic particles. Therefore, in order to control the pores and obtain a low density, it is desirable to make it as fine as possible, and in order to control the target density of the porous ceramic beads to 0.4 to 1.5 g/cm3, it is desirable to finely powder the glass particles to a size as small as possible, less than 44 ㎛ in average diameter. However, the finer the powder, the more grinding energy is required, which can also cause an increase in manufacturing costs due to a decrease in productivity.
(b) 상기 미분쇄 유리 분말에 성형결합제 및 기공조절제를 혼합하여 소화 약제 제조용 원료 분말을 준비하는 단계;(b) a step of preparing a raw material powder for manufacturing a fire extinguishing agent by mixing a molding binder and a pore control agent into the above-mentioned unpulverized glass powder;
본 발명의 금속 화재 진화용 소화기의 소화약제 제조를 위한 가장 중요한 특성은 소화 약제인 구상 다공성 세라믹 입자가 1000㎛미만의 평균 직경과 0.4 ~1.5 g/㎤ 의 밀도를 갖게 하는 것이다. 이를 위해서 출발 원료로서 2.45 g/㎤ 의 밀도를 갖는 유리를 44 ㎛미만 크기로 미분쇄한 유리 분말에 성형결합제 및 기공조절제를 첨가 혼합한 후, 이 미세 유리 분말 혼합물을 평균 직경 1000㎛ 미만을 갖는 구상 성형체로 성형화하여야 한다. 성형결합제는 미세한 유리 분말 혼합물을 평균 직경 1000㎛ 미만을 갖는 구상 비드 모양으로 성형화하기 위한 결합제(binder)이다. The most important characteristic for manufacturing the fire extinguishing agent of the fire extinguishing agent for the metal fire extinguishing device of the present invention is to make the spherical porous ceramic particles, which are the fire extinguishing agent, have an average diameter of less than 1000 ㎛ and a density of 0.4 to 1.5 g/cm3. To this end, glass having a density of 2.45 g/cm3 as a starting material is finely ground to a size of less than 44 ㎛, and a molding binder and a pore regulator are added and mixed into the glass powder, and then this fine glass powder mixture is made into a powder having an average diameter of 1000 ㎛. It must be molded into a spherical bead shape having an average diameter of less than 1000㎛. The molding binder is a binder for molding a fine glass powder mixture into a spherical bead shape having an average diameter of less than 1000㎛.
상기 성형결합제는 물유리, CMC, PVA와 같은 액상 결합제를 각각 단독으로 하나 또는 복합으로 사용 가능하다. 사용되는 형태에 따라 혼입 방법에는 약간의 차이가 있을 수 있으나 원료 유리분말 100중량부에 대해 2 ~ 20중량부 사용하는 것이 적당하다. 성형결합제를 2 중량부 미만으로 사용하는 경우는 결합력이 부족하여 성형이 용이하지 않으며 20중량부 이상의 과량 첨가는 성형이 용이하지 않을 뿐 아니라 다공성 세라믹 입자의 밀도 증가를 유발하게 되므로 바람직하지 않다. The above molding binder can be used alone or in combination with liquid binders such as water glass, CMC, and PVA. There may be slight differences in the mixing method depending on the form used, but it is appropriate to use 2 to 20 parts by weight per 100 parts by weight of raw glass powder. If the molding binder is used in an amount of less than 2 parts by weight, the bonding force is insufficient, making molding difficult. Excessive addition of more than 20 parts by weight not only makes molding difficult, but also causes an increase in the density of porous ceramic particles, which is not desirable.
상기 기공조절제는 유리질의 발포화 및 기공의 형태에 직접적인 영향을 미친다. 유리질 소재 기공조절제의 일차적인 목표는 금속화재용 소화 약재의 밀도를 조절함에 있다. 보다 구체적으로는 2.45 g/㎤ 의 밀도를 갖는 유리를 0.4~1.5 g/㎤ 의 밀도를 갖게 하는 것이다. 그리고 이 기공조절제는 소화약제로서 금속 화제의 투입시 추가적인 발포화를 진행시키는 역할을 하게 된다.The above pore regulator directly affects the foaming of glass and the pore shape. The primary goal of the pore regulator in the glass material is to control the density of the extinguishing agent for metal fires. More specifically, it is to make the glass with a density of 2.45 g/cm3 have a density of 0.4 to 1.5 g/cm3. In addition, this pore regulator plays a role in promoting additional foaming when the metal fire agent is injected as an extinguishing agent.
기공조절제는 발포소성되는 시점에 자체적으로 기체를 발생하거나 또는 유리질내의 성분과 반응하여 기체를 발생시키는 경우의 물질은 모두 사용 가능하다. 그러므로 최적의 기공조절제는 사용되는 유리질의 종류에 따라 선택되고 결정되어야 한다. Any material that generates gas by itself or reacts with components in the glass at the time of foaming can be used as a pore-controlling agent. Therefore, the optimal pore-controlling agent should be selected and determined according to the type of glass used.
또한 기공조절제의 또 다른 기능은 완성된 소화약제인 구상 다공성 세라믹 입자의 내부 기공의 형태를 조절하는 역할을 한다. 유리질 재료의 발포화공정을 통해 유리질내에 형성되는 다공특성은 유리질내에 형성되는 기포에 의해 이루어진다. 유리질내에 형성되는 기포는 열려진 기포와 독립적으로 닫혀진 기포로 이루어진다. 어떤 형태로 기포가 형성되든 화재 진화 성능에서는 큰 차이가 없다. 그러나 소화 약제의 장기 보관성의 측면에서는 열려진 기포보다는 독립된 닫혀진 기포로 이루어진 기공 특성이 더 바람직하다. 독립적으로 닫혀진 기포로 형성된 기공을 갖는 경우가 열려진 기공의 경우에 비해 수분의 침투에 대한 저항성이 크므로 수분의 존재가 절대적으로 금기인 금속 화재 소화약제로서는 닫혀진 기공으로 이루어진 다공성 세라믹 입자가 더욱 바람직할 것이다. In addition, another function of the pore control agent is to control the shape of the internal pores of the finished fire extinguishing agent, the spherical porous ceramic particles. The porous characteristics formed in the glass through the foaming process of the glassy material are achieved by the bubbles formed in the glass. The bubbles formed in the glass are composed of open bubbles and independently closed bubbles. There is no significant difference in the fire extinguishing performance regardless of the shape of the bubbles formed. However, in terms of the long-term storage of the fire extinguishing agent, the pore characteristics formed by independently closed bubbles are more preferable than the open bubbles. Since the pores formed by independently closed bubbles have greater resistance to moisture penetration than the open pores, porous ceramic particles formed by closed pores are more preferable as a metal fire extinguishing agent where the presence of moisture is absolutely prohibited.
소다석회 유리질을 사용하는 경우, 기공조절제는 탄산나트륨, 탄산칼슘 등 다양한 형태의 탄산염, 탄소 등과 같은 고상의 기공조절제와 글리세린 또는 PVA와 같은 액상 기공조절제를 사용할 수 있다. 사용하는 종류에 따라 혼입 방법이 다를 수 있으며 단독으로 하나 또는 복합적으로 미세유리분말 100중량부에 대해 0.1 ~ 4.5 중량부를 첨가 사용하는 것이 기공의 형성이나 발포화에 효과적이다. 기본적으로 탄소 기공조절제의 첨가량은 유리 분말 100중량부에 대해 0.1 ~ 0.5 중량부가 적절하다. 발포화를 위한 탄소량은 최소한 0.1중량부이상이어야 하며, 0.5 이상의 첨가는 과발포화가 이루어져 적합하지 못하다. 탄소 기공조절제를 사용하는 경우 닫혀진 기공의 생성이 유리하다. 기공조절제로서 CaCO3, 또는 Na2CO3과 같은 탄산염(carbonate)을 사용하는 경우 유리 분말 100중량부에 대해 1.5~ 4.5 중량부 첨가될 수 있으며 이 경우 열려진 기공과 닫혀진 기공이 함께 생성된다. 그러므로 기공 조절을 위해 탄소와 탄산염을 혼합하여 사용할 수도 있다. 액상 기공조절제인 글리세린 또는 PVA의 경우 유리분말 100중량부에 대해 0.5 ~ 4.5 중량부를 첨가 사용 가능하다. 0.5 중량부 이하의 경우 발포전에 자체 분해로 인해 기공 생성 효과가 낮으며 4.5 이상의 경우 과발포되거나 또는 다공성 세라믹 비드의 구상 형성에 독립기표 형성을 저해하고 이로 인해 다공성 세라믹 비드의 밀도 증가를 유발하게 된다. 액상 기공조절제인 글리세린 또는 PVA의 사용은 독립된 기공 생성이 주도적으로 진행된다. When soda-lime glass is used, the pore regulator can be a solid pore regulator such as various forms of carbonates such as sodium carbonate, calcium carbonate, carbon, and a liquid pore regulator such as glycerin or PVA. The mixing method can be different depending on the type used, and it is effective for the formation of pores or foaming to use it alone or in combination in an amount of 0.1 to 4.5 parts by weight per 100 parts by weight of fine glass powder. Basically, the appropriate amount of carbon pore regulator to be added is 0.1 to 0.5 parts by weight per 100 parts by weight of glass powder. The amount of carbon for foaming should be at least 0.1 part by weight or more, and adding more than 0.5 parts by weight causes overfoaming and is not suitable. When a carbon pore regulator is used, the formation of closed pores is advantageous. When using a carbonate such as CaCO 3 or Na 2 CO 3 as a pore regulator, 1.5 to 4.5 parts by weight can be added per 100 parts by weight of glass powder, and in this case, open pores and closed pores are created together. Therefore, carbon and carbonate can also be used in combination for pore control. When using glycerin or PVA, which are liquid pore regulators, 0.5 to 4.5 parts by weight can be added per 100 parts by weight of glass powder. When using less than 0.5 parts by weight, the pore creation effect is low due to self-decomposition before foaming, and when using 4.5 or more, excessive foaming occurs or the independent pore formation of the spherical formation of the porous ceramic beads is inhibited, which causes an increase in the density of the porous ceramic beads. When using glycerin or PVA, which are liquid pore regulators, independent pore creation takes the lead.
(c) 상기 소화약제 제조용 원료 분말을 성형기에서 평균 직경 1000㎛ 미만의 구상 입자로 성형하는 단계;(c) a step of molding the raw material powder for manufacturing the above digestive agent into spherical particles with an average diameter of less than 1000㎛ in a molding machine;
44 ㎛미만 크기로 미분쇄한 유리 분말에 성형결합제 및 기공조절제를 첨가 혼합한 후 유리 분말 혼합물을 다양한 형태의 성형기에 투입하여 평균 직경 1000㎛ 미만을 갖는 구상 입자로 성형하는 단계이다. 구상 입자로의 성형은 평판 성형기에서 대량으로 처리하는 것이 바람직하며 필요시 콘 드럼 등 다양한 세립화 장치를 이용할 수도 있으며 특별한 장치의 사용에 국한되지 않는다. 성형체의 크기는 향후 발포화 소성공정에 직접적인 영향을 미치게 된다. 발포소성 공정에서 고온의 소성 발포 영역에서는 열전도의 속도가 빠르므로 구상 입자 성형체의 크기에 있어 편차가 적은 균일한 크기를 유지하는 것이 바람직하다.This is a step of adding a molding binder and a pore regulator to finely ground glass powder to a size of less than 44 ㎛, mixing the mixture, and then feeding the glass powder mixture into various types of molding machines to mold into spherical particles having an average diameter of less than 1000 ㎛. It is preferable to process the molding into spherical particles in large quantities using a flat plate molding machine, and if necessary, various granulating devices such as cone drums can be used, and the use of special devices is not limited to the use of such devices. The size of the molded body directly affects the future foaming and sintering process. In the foaming and sintering process, the speed of heat conduction is fast in the high-temperature plastic foaming region, so it is desirable to maintain a uniform size with little deviation in the size of the spherical particle molded body.
(d) 상기 구상 입자 성형체를 150 ~ 1,100 (d) The above spherical particle molded body is 150 to 1,100 oo C로 조절된 직립소성로의 상부에 도입하여 자유낙하시켜 0.4 ~1.5 g/㎤ 의 밀도를 갖는 구상 다공성 세라믹 입자로 부분 발포화되게 소성 및 안정화 시키는 단계;A step of introducing into the upper part of an upright sintering furnace controlled by C and allowing it to fall freely, sintering and stabilizing it so that it is partially foamed into spherical porous ceramic particles having a density of 0.4 to 1.5 g/cm3;
성형기에서 성형된 평균 직경 1000㎛ 미만을 갖는 구상 입자 성형체는 발포화를 위한 소성단계로 도입된다. 이들 구상 입자가 발포화가 이루어지기 위해서는 발포 반응기구상 먼저 기공조절제 주위의 유리 입자들 사이의 융융 및 소결에 의해 유리상이 되어 기공조절제를 감싸야 한다. 이와 동시에 유리 입자들로 둘러싸여 있는 기공조절제는 자체 분해 또는 기공조절제와 유리의 구성 성분과의 반응을 통해 발생되는 기체의 팽창으로 유리질이 부풀어 오르게 되며 결국 전체적으로 유리질이 팽창을 하게 되는 발포화공정이 진행된다. 그러므로 발포화가 효율적으로 용이하게 진행되기 위해서는 유리질은 거의 용융된 상태가 유지되어야 한다. 표면이 용융된 유리분말 성형체는 서로 달라붙게 되거나 또는 소성로의 벽에 부착하게 되어 이형제를 사용하지 않고는 정상적인 구상 입자의 제조가 불가능하다. 이러한 상태의 유리질 구상 입자 성형체를 발포화시키기 위해서는 통상적으로 로타리 키른을 사용하여 이형제와 소성코자하는 구상 입자 성형체를 함께 도입함으로서 제조가 가능할 수도 있다. 그러나 본 발명에서 소성 발포화 시키고자하는 입자는 금속 화재 소화기용 소화약재로서 입자의 크기가 직경 1000㎛ 미만인 바 적절한 이형제의 선택이 용이하지 않고, 적절한 이형제를 사용한다고 하여도 발포소성 공정 이후 얻어진 소화 약재와 이형제를 분리해야 하는 번거로움을 피할 수 없다. 따라서 본 발명에서는 이형제를 사용하지 않고 구상 세라믹 입자를 발포 소성하기 위해서 발포 하고자 하는 구상 입자 성형체를 150 ~ 1100oC로 조절된 직립 소성로의 상부에서 투입 낙하시켜 소성 발포화를 진행시킨다.The spherical particle molded body having an average diameter of less than 1000㎛ formed in the molding machine is introduced into the sintering step for foaming. In order for these spherical particles to foam, they must first become glassy by melting and sintering between the glass particles around the pore-control agent in the foaming reaction mechanism, thereby enclosing the pore-control agent. At the same time, the pore-control agent surrounded by the glass particles swells due to the expansion of gas generated through self-decomposition or reaction between the pore-control agent and the components of the glass, and the foaming process in which the glass material expands as a whole proceeds. Therefore, in order for the foaming to proceed efficiently and easily, the glass material must be maintained in a nearly molten state. The glass powder molded body with the surface melted sticks to each other or adheres to the wall of the sintering furnace, making it impossible to manufacture normal spherical particles without using a release agent. In order to foam the glassy spherical particle molded body in this state, it may be possible to manufacture it by introducing the release agent and the spherical particle molded body to be sintered together using a rotary kiln. However, in the present invention, the particles to be foamed by plasticization are fire extinguishing agents for metal fire extinguishers and have a particle size of less than 1000㎛ in diameter, so it is not easy to select an appropriate release agent, and even if an appropriate release agent is used, it is impossible to avoid the inconvenience of having to separate the fire extinguishing agent and the release agent obtained after the foaming firing process. Therefore, in the present invention, in order to foam and fire spherical ceramic particles without using a release agent, the spherical particle molded body to be foamed is introduced and dropped from the top of an upright firing furnace controlled at 150 to 1100 o C to carry out foaming by plasticization.
구상 입자 성형체가 도입되는 직립 소성로는 건조영역, 예열영역, 발포소성 영역, 이후 안정화 영역의 4개의 구간으로 구성되며 각각의 영역별 온도조절이 가능하도록 운전하였다. 각각 영역별 온도 범위는 원료 유리의 종류에 따라 조절되어여 하며 소오다 석회유리를 대상으로 하는 경우 발포소성 단계의 온도를 700 ~ 900oC 온도 범위로 조절하며 소성 후 얻어지는 구상 다공성 세라믹 입자의 목적하는 0.4~1.5 g/㎤ 의 밀도는 이 온도를 조절함으로서 얻어진다. 소성 발포화 영역 이후 구상 다공성 발포체는 450 ~ 550oC로 조절된 안정화영역을 지나서 바닥의 저장부로 떨어지게 된다. The upright kiln into which the spherical particle molded body is introduced consists of four sections: a drying section, a preheating section, a foaming firing section, and a subsequent stabilization section, and is operated so that the temperature of each section can be controlled. The temperature range of each section should be controlled according to the type of raw glass. In the case of soda-lime glass, the temperature of the foaming firing step is controlled in the temperature range of 700 to 900 o C, and the target density of 0.4 to 1.5 g/cm3 of the spherical porous ceramic particles obtained after the firing is obtained by controlling this temperature. After the firing foaming section, the spherical porous foam body passes through the stabilization section controlled at 450 to 550 o C and falls into the storage section on the bottom.
그리고 이형제의 사용없이 발포 소성공정이 진행되는 바, 발포 소성 영역에서는 발포 소성된 구상 다공성 발포체가 직립소성로의 고온 벽에 용융된 상태로 부착되는 경우 정상적 다공성 세라믹 입자의 생산이 불가능하므로 전기장을 이용하여 전기적 반발력에 의해 부착을 억제하도록 한다. And since the foam firing process is carried out without the use of a release agent, in the foam firing area, if the foam fired spherical porous foam is attached in a molten state to the high-temperature wall of the upright firing furnace, production of normal porous ceramic particles is impossible, so an electric field is used to suppress attachment by electrical repulsion.
(e) 안정화된 구상의 다공성 세라믹 입자를 실온에 이르기까지 서냉 열처리함으로서 금속화재 진화용 소화기 약제를 얻는 단계;(e) a step of obtaining a fire extinguishing agent for extinguishing metal fires by slowly cooling and heat-treating the stabilized spherical porous ceramic particles to room temperature;
안정화 영역을 통과한 구상 다공성 발포체는 직립 소성로의 최하단 바닥 부분에 설치된 저장공간에 구상 다공성 세라믹 입자로 낙하하게 된다. 구상 다공성 세라믹 입자는 외부로부터 흡입되는 공기로 냉각되며 냉각된 구상 다공성 세라믹 입자는 가압 송출되어 외부 저장고로 나오게 되며, 최종적으로 금속화재 진화용 소화기 약제를 얻게 된다. 이들 소화약제를 직접 사용하거나 또는 소화기에 충진하여 다음의 실시 예를 진행하였다.The spherical porous foam that has passed through the stabilization zone falls as spherical porous ceramic particles into a storage space installed at the lowest floor of the upright kiln. The spherical porous ceramic particles are cooled by air sucked in from the outside, and the cooled spherical porous ceramic particles are pressurized and discharged to an external storage, and finally, a fire extinguishing agent for extinguishing metal fires is obtained. These fire extinguishing agents were directly used or filled into fire extinguishers to carry out the following examples.
[ 실시예 1 ][ Example 1 ]
소다 석회 유리인 폐 유리병 12kg을 볼밀에 넣고 유리 입자의 평균 직경이 44㎛ 미만 되게 분쇄한다. 이 미분된 유리 분말 10kg에 대해 성형 결합제로서 물유리 1.9 kg, 기공조절제 글리세린 0.2kg 을 넣고 잘 혼합한다. 이 혼합물을 디스크형 구상 성형조립기에서 평균 직경 1000㎛ 미만의 구상 입자로 성형한다. 이것을 상온 건조 이후 추가 건조 및 예열영역을 200~600oC, 소성발포화 온도 750~ 800oC, 안정화영역 450~500oC로 조절된 직립 소성로의 상부로 도입하여 낙하시킨다. 그리고 직립 소성로의 하단부에 실온의 공기를 주입하여 냉각된 구상 다공성 세라믹 입자를 외부 용기로 압송하여 금속화재용 소화기 소화 약제를 얻는다. 제조된 구상 다공성 세라믹 입자는 밀도는 1.12 g/cm3 이었으며, 도 1에 나타낸 바와 같이 기공 구조는 거의 대부분이 닫혀진 기공으로 형성되어 있음을 확인하였다. 도 1(a)는 제조된 소화약제의 형태이며 도 1(b)는 미립자 알갱이의 단면 사진이다. 기공 구조는 독립된 닫혀진 수조로 소화 약제의 장기 보관성을 위해 수분의 침투가 억제되는 가장 바람직한 구조로 발포화가 이루어 졌음을 확인하였다.12 kg of waste glass bottles, which are soda-lime glass, are placed in a ball mill and crushed to an average diameter of glass particles of less than 44 ㎛. For 10 kg of this finely divided glass powder, 1.9 kg of water glass as a molding binder and 0.2 kg of glycerin as a pore regulator are added and mixed well. This mixture is molded into a disk-type spherical molding granulator with an average diameter of 1000 ㎛. The spherical porous ceramic particles are formed into particles less than 100 μm in diameter. After drying at room temperature, they are introduced into the upper part of an upright kiln where the additional drying and preheating zone is adjusted to 200 to 600 o C, the firing and foaming temperature to 750 to 800 o C, and the stabilization zone to 450 to 500 o C, and dropped. Then, room temperature air is injected into the lower part of the upright kiln to cool the spherical porous ceramic particles, which are then pressurized and transferred to an external container to obtain an extinguishing agent for a metal fire. The manufactured spherical porous ceramic particles had a density of 1.12 g/cm 3 , and it was confirmed that the pore structure was formed almost entirely of closed pores, as shown in Fig. 1. Fig. 1(a) shows the form of the manufactured extinguishing agent, and Fig. 1(b) is a cross-sectional photograph of fine particle grains. It was confirmed that the pore structure was formed into the most preferable structure in which moisture penetration was suppressed for long-term storage of the extinguishing agent in an independent closed tank, and that foaming was performed.
[ 실시예 2 ][ Example 2 ]
소다 석회 유리인 폐 유리병 12kg을 볼밀에 넣고 유리입자의 평균 직경이 44㎛ 미만 되게 분쇄한다. 이 미분된 유리 분말 10kg에 대해 성형 결합제로서 물유리 2 kg, 기공조절제 탄산칼슘 0.3kg 을 넣고 잘 혼합한다. 이것을 디스크형 구상 성형조립기에서 평균 직경 1000㎛ 미만의 구상입자로 성형한다. 이것을 상온 건조 이후 추가 건조 및 예열영역을 200~600oC, 소성발포화 온도 780~ 820oC, 안정화영역 450~500oC로 조절된 직립 소성로의 상부로 도입하여 낙하시킨다. 그리고 직립 소성로의 하단부에 실온 의 공기를 주입하여 냉각된 구상 다공성 세라믹 입자를 압송하여 외부 용기에 금속화재용 소화기 소화약재를 얻는다. 제조된 구상 다공성 세라믹 입자는 밀도는 0.98 g/cm3 이었으며, 기공구조는 단혀진 기공과 열려진 기공이 형성된 구조임을 확인되었다. 12 kg of waste glass bottles made of soda-lime glass are placed in a ball mill and crushed so that the average diameter of the glass particles is less than 44 μm. For 10 kg of this finely divided glass powder, 2 kg of water glass as a molding binder and 0.3 kg of calcium carbonate as a pore regulator are added and mixed well. This is molded into spherical particles having an average diameter of less than 1000 μm in a disk-type spherical molding granulator. After drying at room temperature, this is introduced into the upper part of an upright kiln where the additional drying and preheating zone is adjusted to 200 to 600 o C, the firing and foaming temperature is adjusted to 780 to 820 o C, and the stabilization zone is adjusted to 450 to 500 o C, and dropped. Then, room temperature air is injected into the lower part of the upright kiln to pressure-transport the cooled spherical porous ceramic particles to obtain an extinguishing agent for a metal fire in an external container. The manufactured spherical porous ceramic particles had a density of 0.98 g/cm 3 and the pore structure was confirmed to be a structure formed by closed pores and open pores.
[ 실시예 3 ][ Example 3 ]
소다 석회 유리인 폐 유리병 12kg을 볼밀에 넣고 유리입자의 평균 직경이 44㎛ 미만 되게 분쇄한다. 이 미분된 유리 분말 10kg에 대해 성형 결합제로서 물유리 2 kg, 기공조절제 탄소 0.03kg 을 넣고 잘 혼합한다. 이것을 디스크형 구상 성형조립기에서 평균 직경 1000㎛ 미만의 구상입자로 성형한다. 이것을 상온 건조이후 추가 건조 및 예열영역을 200~600oC, 소성발포화 온도 750~ 800oC, 안정화영역 450~500oC 로 조절된 직립 소성로의 상부로 도입하여 낙하시킨다. 그리고 직립 소성로의 하단부에 실온의 공기를 주입하여 냉각된 구상 다공성 세라믹 입자를 압송하여 외부 용기에 금속화재용 소화기 소화약재를 얻는다. 제조된 구상 다공성 세라믹 입자는 밀도는 1.13 g/cm3 이었으며, 기공구조는 닫혀진 기공과 열려진 기공이 주로 발달된 구조임을 확인되었다. 12 kg of waste glass bottles made of soda-lime glass are placed in a ball mill and crushed so that the average diameter of the glass particles is less than 44 μm. For 10 kg of this finely divided glass powder, 2 kg of water glass as a molding binder and 0.03 kg of carbon as a pore regulator are added and mixed well. This is molded into spherical particles having an average diameter of less than 1000 μm in a disk-type spherical molding granulator. After drying at room temperature, this is introduced into the upper part of an upright kiln in which the additional drying and preheating zone is adjusted to 200 to 600 o C, the firing and foaming temperature is adjusted to 750 to 800 o C, and the stabilization zone is adjusted to 450 to 500 o C, and dropped. Then, room temperature air is injected into the lower part of the upright kiln to pressure-feed the cooled spherical porous ceramic particles to obtain an extinguishing agent for a metal fire in an external container. The manufactured spherical porous ceramic particles had a density of 1.13 g/cm 3 , and the pore structure was confirmed to be a structure in which closed pores and open pores were mainly developed.
[ 실시예 4 ][ Example 4 ]
소다 석회 강화 유리인 태양광용 폐유리 12kg을 볼밀에 넣고 유리 입자의 크기가 44㎛ 이하 되게 분쇄한다. 이 미분된 유리 분말 10kg에 대해 성형 결합제로서 물유리 2.0 kg, 기공조절제 탄산칼슘 0.3kg 을 넣고 잘 혼합한다. 이것을 디스크형 구상 성형조립기에서 평균 직경 1000㎛ 미만의 구상입자로 성형한다. 이것을 상온 건조이후 추가 건조 및 예열영역을 200~600oC, 소성발포화 온도 750~ 800oC, 안정화영역 450~500oC로 조절된 직립 소성로의 상부로 도입하여 낙하시킨다. 그리고 직립 소성로의 하단부에 실온의 공기를 주입하여 냉각된 구상 다공성 세라믹 입자를 압송하여 외부 용기에 금속화재용 소화기 소화약재를 얻는다. 제조된 구상 다공성 세라믹 입자는 밀도는 1.01 g/cm3 이었으며, 기공구조는 열려진 기공이 주로 발달된 구조임을 확인되었다. 12 kg of waste solar glass, which is soda-lime tempered glass, is put into a ball mill and crushed to a glass particle size of 44 ㎛ or less. For 10 kg of this finely divided glass powder, 2.0 kg of water glass as a molding binder and 0.3 kg of calcium carbonate as a pore regulator are added and mixed well. This is molded into a disk-type spherical molding granulator with an average diameter of 1000 ㎛. The spherical porous ceramic particles are formed into particles of less than 100 μm. After drying at room temperature, they are introduced into the upper part of an upright kiln, where the additional drying and preheating zone is adjusted to 200 to 600 o C, the firing and foaming temperature is adjusted to 750 to 800 o C, and the stabilization zone is adjusted to 450 to 500 o C, and dropped. Then, room temperature air is injected into the lower part of the upright kiln to cool the spherical porous ceramic particles, thereby obtaining an extinguishing agent for a metal fire extinguisher in an external container. The manufactured spherical porous ceramic particles had a density of 1.01 g/cm 3 , and it was confirmed that the pore structure was a structure in which mainly open pores were developed.
[ 실시예 5 ][ Example 5 ]
붕규산유리인 디스플레이용 LCD 폐 유리 12kg을 볼밀에 넣고 유리입자의 모두 그 크기가 44㎛ 이하 되게 분쇄한다. 이 미분된 유리 분말 10kg에 대해 성형 결합제로서 물유리 2.0 kg, 기공조절제 탄산칼슘 0.3kg 을 넣고 잘 혼합한다. 이것을 디스크형 구상 성형조립기에서 평균 직경 1000㎛ 미만의 구상입자로 성형한다. 이것을 상온 건조이후 추가 건조 및 예열영역을 200~600oC, 소성발포화 온도 950 ~ 1050oC, 안정화영역 550~650oC로 조절된 직립 소성로의 상부로 도입하여 낙하시킨다. 그리고 직립 소성로의 하단부에 실온의 공기를 주입하여 냉각된 구상 다공성 세라믹 입자를 압송하여 외부 용기에 금속화재용 소화기 소화약재를 얻는다. 제조된 구상 다공성 세라믹 입자는 밀도는 1.21 g/cm3 이었으며, 기공구조는 닫혀진 기공과 열려진 기공이 주로 발달된 구조임을 확인되었다. 12 kg of borosilicate glass for LCD display is put into a ball mill and crushed so that all glass particles are 44 ㎛ or less in size. 2.0 kg of water glass as a molding binder and 0.3 kg of calcium carbonate as a pore control agent are added to 10 kg of this finely divided glass powder and mixed well. This is molded into a disk-shaped spherical molding granulator with an average diameter of 1000 ㎛. The spherical porous ceramic particles are formed into particles less than 10 μm in diameter. After drying at room temperature, they are introduced into the upper part of an upright kiln, where the additional drying and preheating zone is adjusted to 200 to 600 o C, the firing and foaming temperature is 950 to 1050 o C, and the stabilization zone is 550 to 650 o C, and dropped. Then, room temperature air is injected into the lower part of the upright kiln to cool the spherical porous ceramic particles, thereby obtaining an extinguishing agent for a metal fire extinguisher in an external container. The manufactured spherical porous ceramic particles had a density of 1.21 g/cm 3 , and it was confirmed that the pore structure was mainly developed with closed pores and open pores.
[ 실시예 6 ][ Example 6 ]
소다 석회 유리인 폐 판유리 12kg을 볼밀에 넣고 유리입자의 크기가 44㎛ 미만되게 분쇄한다. 이 미분된 유리 분말 10kg에 대해 성형 결합제로서 물유리 2 kg, 기공조절제 글리세린 0.2kg 을 넣고 잘 혼합한다. 이것을 디스크형 구상 성형조립기에서 평균 직경 1000㎛ 미만의 구상입자로 성형한다. 이것을 상온 건조이후 추가 건조 및 예열영역을 200~600oC, 소성발포화 온도 750~ 800oC, 안정화영역 450~500oC로 조절된 직립 소성로의 상부로 도입하여 낙하시킨다. 그리고 직립 소성로의 하단부에 실온의 공기를 주입하여 냉각된 구상 다공성 세라믹 입자를 압송하여 외부 용기에 금속화재용 소화기 소화약재를 얻는다. 제조된 구상 다공성 세라믹 입자는 밀도는 0.97 g/cm3 이었으며, 기공구조는 닫혀진 기공이 주로 발달된 구조임을 확인되었다. 12 kg of waste plate glass, which is soda-lime glass, is put into a ball mill and crushed to a glass particle size of less than 44 ㎛. For 10 kg of this finely divided glass powder, 2 kg of water glass as a molding binder and 0.2 kg of glycerin as a pore regulator are added and mixed well. This is molded into a disk-type spherical molding granulator with an average diameter of 1000 ㎛. The spherical porous ceramic particles are formed into particles less than 100 μm in diameter. After drying at room temperature, they are introduced into the upper part of an upright kiln, where the additional drying and preheating zone is adjusted to 200 to 600 o C, the firing and foaming temperature is adjusted to 750 to 800 o C, and the stabilization zone is adjusted to 450 to 500 o C, and dropped. Then, room temperature air is injected into the lower part of the upright kiln to cool the spherical porous ceramic particles, thereby obtaining an extinguishing agent for a metal fire extinguisher in an external container. The manufactured spherical porous ceramic particles had a density of 0.97 g/cm 3 , and it was confirmed that the pore structure was a structure in which closed pores were mainly developed.
[ 실시예 7 ][ Example 7 ]
붕규산 유리인 폐 자동차유리 12kg을 볼밀에 넣고 유리입자의 크기가 44㎛ 미만되게 분쇄한다. 이 미분된 유리 분말 10kg에 대해 성형 결합제로서 물유리 2 kg, 기공조절제 글리세린 0.2kg 을 넣고 잘 혼합한다. 이것을 디스크형 구상 성형조립기에서 평균 직경 1000㎛ 미만의 구상입자로 성형한다. 이것을 상온 건조이후 추가 건조 및 예열영역을 200~600oC, 소성발포화 온도 950~ 1000oC, 안정화영역 450oC로 조절된 직립 소성로의 상부로 도입하여 낙하시킨다. 그리고 직립 소성로의 하단부에 실온의 공기를 주입하여 냉각된 구상 다공성 세라믹 입자를 압송하여 외부 용기에 금속화재용 소화기 소화약재를 얻는다. 제조된 구상 다공성 세라믹 입자는 밀도는 1.03 g/cm3 이었으며, 기공구조는 닫혀진 기공이 주로 발달된 구조임을 확인되었다. 12 kg of scrap automobile glass, which is borosilicate glass, is placed in a ball mill and crushed so that the glass particles have a size of less than 44 μm. For 10 kg of this finely divided glass powder, 2 kg of water glass as a molding binder and 0.2 kg of glycerin as a pore regulator are added and mixed well. This is molded into spherical particles with an average diameter of less than 1000 μm in a disk-type spherical molding granulator. After drying at room temperature, this is introduced into the upper part of an upright kiln in which the additional drying and preheating zone is adjusted to 200 to 600 o C, the firing and foaming temperature is adjusted to 950 to 1000 o C, and the stabilization zone is adjusted to 450 o C, and dropped. Then, room temperature air is injected into the lower part of the upright kiln to pressure-transport the cooled spherical porous ceramic particles to obtain an extinguishing agent for a metal fire in an external container. The manufactured spherical porous ceramic particles had a density of 1.03 g/cm 3 and the pore structure was confirmed to be a structure in which closed pores were mainly developed.
[ 실시예 8 ][ Example 8 ]
본 발명의 실시 예를 통해 제조된 금속화재용 소화약재의 성능 시험은 미국에서 금속화재용 소화기 인증을 위해 진행하는 실험 방법인 ISO 7165의 시험규격의 원리와 유사한 방식으로 진행하였다. ISO 7165 규격에 따른 금속화재용 소화기의 소화능력시험은 소화능력단위 실험으로 600×600×300㎜ 크기의 철제 트레이 바닥에 가연물(마그네슘 2kg)을 비치한 다음, 가스 토치로 이 가연물의 중앙부를 약 25~30초간 가열하여 점화한 후 가연물의 표면이 약 25% 정도 연소 되면 소화 약제를 도포하는 성능을 시험하는 방법이다. The performance test of the extinguishing agent for metal fires manufactured through an embodiment of the present invention was conducted in a manner similar to the principle of the test standard of ISO 7165, which is an experimental method conducted in the United States for the certification of extinguishing agents for metal fires. The extinguishing ability test of the extinguishing agent for metal fires according to the ISO 7165 standard is a extinguishing ability unit experiment, in which a combustible (2 kg of magnesium) is placed on the bottom of an iron tray measuring 600×600×300㎜ in size, and then the central part of the combustible is heated with a gas torch for about 25 to 30 seconds to ignite it, and then the performance of applying the extinguishing agent is tested when the surface of the combustible is burned by about 25%.
이에 따라 본 발명에서는 제조된 소화 약제의 소화 성능 확인을 위한 첫 번째 시험 방법은 마그네슘 봉을 가스 토치로 연소하여 연소가 왕성하게 진행되면 여기에 소화 약제를 도포하는 방식으로 진행하였다. 도포 방식은 도 2 과 같이 소화약제 속으로 강력하게 연소되고 있는 마그네슘 봉의 연소 부분을 약제에 집어넣는 방식과 도 3 와 같이 강력하게 연소되고 있는 마그네슘 봉의 연소 부분에 소화 약제를 덮어씌우는 방식으로 진행하였다. 본 발명의 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3, 실시예 4, 실시예 5, 실시예 6, 실시예 7 등 모든 실시 예에서 제조된 구상 다공성 세라믹 입자 즉 금속 화재 진화용 소화약제는 공통적으로 동일하게 강력하게 연소되고 있던 마그네슘 봉은 약제를 도입 도포하자 즉가적으로 마그네슘 연소가 완전히 진화되었다. Accordingly, in the present invention, the first test method for verifying the extinguishing performance of the manufactured extinguishing agent was conducted by burning a magnesium rod with a gas torch and applying the extinguishing agent thereto when combustion was actively progressing. The application method was conducted in a way such as a way of putting the combustion part of the magnesium rod that was burning strongly into the extinguishing agent into the agent as shown in Fig. 2, and a way of covering the combustion part of the magnesium rod that was burning strongly with the extinguishing agent as shown in Fig. 3. In all examples of Examples 1, 2, 3, 4, 5, 6, and 7 of the present invention, the spherical porous ceramic particles, i.e., the extinguishing agents for extinguishing metal fires, commonly completely extinguished the magnesium combustion on the magnesium rod that was burning strongly as soon as the agent was introduced and applied.
[ 실시예 9 ][ Example 9 ]
본 발명에서는 제조된 소화약제의 소화 성능 확인을 위한 두 번째 시험 방법은 티타늄의 분말의 연소를 통해 확인한 것이다. 티타늄 분말을 대상으로 하는 경우 약제의 소화능력은 ISO 7165 규격에 따른 금속화재용 소화기의 소화능력시험을 준용하였다. 도 3과 같이 일정량의 티타늄 분말 또는 스크랩을 담을 수 있는 철재 접시에 티타늄 분말 10kg을 담은 다음, 여기에 가스 토치로 이 가연물의 중앙부를 약 25~30초간 가열하여 점화한 후 가연물의 표면이 약 25% 정도 연소되면 소화기에 충진한 소화 약제를 도포하여 화재 진화 성능을 시험하였다. 그 결과 도 4 에서와 같이 본 발명의 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3, 실시예 4, 실시예 5, 실시예 6, 실시예 7 등 모든 실시예에서 제조된 구상 다공성 세라믹 입자, 즉, 금속화재 진화용 소화 약제는 공통적으로 동일하게 강력하게 연소되고 있던 티타늄 분말의 연소에 도입 도포한 후 10분 정도 이내에 티타늄 분말의 연소는 중단되었으며 연소 중이던 티타늄 금속 분말을 확인한 결과 연소가 완전히 진화되었음을 확인하였다. In the present invention, the second test method for confirming the extinguishing performance of the manufactured extinguishing agent is to confirm it through the combustion of titanium powder. In the case of titanium powder, the extinguishing performance of the agent was applied according to the extinguishing performance test of a metal fire extinguisher according to the ISO 7165 standard. As shown in Fig. 3, 10 kg of titanium powder was placed in a steel plate capable of holding a certain amount of titanium powder or scrap, and then the center of the combustible was heated with a gas torch for about 25 to 30 seconds to ignite, and when the surface of the combustible was burned by about 25%, the extinguishing agent filled in the extinguishing agent was applied to test the fire extinguishing performance. As a result, as shown in FIG. 4, the spherical porous ceramic particles, i.e., the fire extinguishing agent for extinguishing metal fires, manufactured in all examples of Examples 1, 2, 3, 4, 5, 6, and 7 of the present invention commonly caused the combustion of titanium powder to be strongly combusted and, within about 10 minutes after application, the combustion of the titanium powder was stopped, and upon checking the titanium metal powder that was burning, it was confirmed that the combustion was completely extinguished.
[ 실시예 10 ][ Example 10 ]
본 발명에서는 제조된 소화 약제의 소화 성능 확인을 위한 세 번째 시험 방법은 금속 스크랩의 연소를 통해 진행되었으며 그 방법은 티타늄분말의 경우와 동일하게 확인하였다. 도 5와 같이 철재 접시에 금속 스크랩 10kg을 담은 다음, 여기에 가스 토치로 이 가연물의 중앙부를 약 25~30초간 가열하여 점화한 후 가연물의 표면이 약 25% 정도 연소되면 소화기에 충진한 소화 약제를 도포하여 화재 성능을 시험하였다. 그 결과 본 발명의 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3, 실시예 4, 실시예 5, 실시예 6, 실시예 7 등 모든 실시 예에서 제조된 구상 다공성 세라믹 입자 즉 금속화재 진화용 소화약제는 공통적으로 동일하게 강력하게 연소되고 있던 금속스크랩의 연소에 도입 도포한 후 10분 정도 이내에 맹렬하게 연소중이던 금속 스크랩의 연소는 중단되었으며, 연소 중이던 금속스크랩을 확인한 결과 연소가 완전히 진화되었음을 확인하였다. In the present invention, the third test method for confirming the extinguishing performance of the manufactured extinguishing agent was conducted through combustion of metal scrap, and the method was confirmed in the same way as in the case of titanium powder. As shown in Fig. 5, 10 kg of metal scrap was placed on an iron plate, and the central part of the combustible was heated and ignited with a gas torch for about 25 to 30 seconds. When the surface of the combustible was burned by about 25%, the extinguishing agent filled in the fire extinguisher was applied to test the fire performance. As a result, in all examples of the present invention, including Examples 1, 2, 3, 4, 5, 6, and 7, the spherical porous ceramic particles, i.e., the extinguishing agent for extinguishing metal fires, were commonly introduced into the combustion of the metal scrap that was burning strongly, and the combustion of the metal scrap that was burning fiercely stopped within about 10 minutes, and the result of checking the metal scrap that was burning confirmed that the combustion was completely extinguished.
상기 실시한 본 발명의 소화약제의 소화 성능 확인시험에서 본 발명의 모든 실시예에서 제조된 소화약제는 예외 없이 탁월한 금속화재 진화능력을 보여주었다. 이러한 결과는 본 발명의 금속화재 진화용 약제는 질식에 의한 산소공급의 차단과 아울러 금속 연소시 발생하는 폭주하는 열을 급냉시키기 때문에 얻어지는 것이다. 그리고 이러한 급냉 효과는 소화약제인 다공성 세라믹 입자가 연소 과정중에 강한 흡열 반응인 발포화가 진행됨에 근거한다. 이를 확인하기 위해서 연소된 금속이 진화된 후에 금속의 표면에 도포되어 형성된 약제의 표면을 통해 확인될 수 있다. 도 6에 나타낸 바와 같이 금속연소가 진화된 후 덮여진 소화 약재는 유리질이므로 녹아서 얇은 판상의 조각으로 형성되었으며 이 표면에 수많은 다공이 팽창되어진 흔적을 육안으로도 확인할 수 있다. 이 다공성의 흔적은 연소반응시 폭주하는 열을 흡열하여 다공성 세라믹 입자의 추가적인 발포화가 계속 진행되고 생성된 기포가 터져진 결과로 나타난 것이다. 즉 급냉의 효과가 진행되었음을 나타낸 흔적이다.In the above-described extinguishing performance verification test of the extinguishing agent of the present invention, all the extinguishing agents manufactured in the examples of the present invention showed excellent metal fire extinguishing ability without exception. This result is obtained because the extinguishing agent for metal fire of the present invention blocks the oxygen supply by suffocation and rapidly cools the runaway heat generated during metal combustion. And this rapid cooling effect is based on the foaming, which is a strong endothermic reaction, of the extinguishing agent, porous ceramic particles during the combustion process. To confirm this, the surface of the agent formed by applying it to the surface of the metal after the combusted metal is extinguished can be confirmed. As shown in Fig. 6, the extinguishing agent covered after the metal combustion is extinguished is glassy, so it melts and forms a thin plate-like piece, and traces of numerous pores expanding on this surface can be confirmed with the naked eye. This porous trace is the result of the additional foaming of the porous ceramic particles continuing and the bubbles generated bursting by absorbing the runaway heat during the combustion reaction. In other words, it is a trace showing that the rapid cooling effect has been in progress.
[ 실시예 11 ][ Example 11 ]
본 발명에서는 제조된 소화 약제의 소화 성능 확인을 위한 네 번째 시험 방법은 금속화재가 진화된 후에 남은 금속 스크랩에 재점화를 통해 냉각효과를 확인하기 위한 실시예이다. 상기 [실시예 10] 에서 확인된 바와 같이 본 발명의 소화 약재의 냉각 효과를 확인하기 위한 추가 실시를 진행하였다. 도 7은 실시예 10을 진행한 후 남은 금속 스크랩에 대해 [실시예 10]에서 진행하였던 방식으로 가스 토치를 사용하여 점화를 시도하는 것이다. 본 실시예 11에서 가스토치를 사용하여 점화를 시도한 금속 스크랩은 [실시예 10]에서 소화약재를 사용하여 화재를 소화한 후 남은 금속 스크랩으로 금속의 주위에 소화약제가 묻어 있는 상태이다. 가스 토치를 사용하여 금속 스크랩에 점화를 수차례 시도하였지만 소화 약제가 묻어 있는 금속 스크랩은 점화가 되지 않았다. 이는 소화약재의 냉각효능 때문에 가스토치로서 점화를 시도하지만 점화에 필요한 온도까지 상승치 않기 때문으로 보인다. 이러한 실시 예의 결과는 본 발명의 소화 약제는 2차 화재의 위험성을 방지하는 성능이 있음을 보여주는 것이다. In the present invention, the fourth test method for verifying the extinguishing performance of the manufactured extinguishing agent is an example for verifying the cooling effect through re-ignition of metal scrap remaining after a metal fire is extinguished. As verified in the above [Example 10], an additional experiment was conducted to verify the cooling effect of the extinguishing agent of the present invention. Fig. 7 shows an attempt to ignite the metal scrap remaining after Example 10 using a gas torch in the same manner as in [Example 10]. The metal scrap that was attempted to be ignited using a gas torch in this Example 11 is the metal scrap remaining after the fire was extinguished using the extinguishing agent in [Example 10], and the extinguishing agent is still attached to the metal. Although ignition of the metal scrap using a gas torch was attempted several times, the metal scrap that was attached to the extinguishing agent was not ignited. This is thought to be because, due to the cooling effect of the extinguishing agent, the temperature required for ignition was not raised even when ignition was attempted using a gas torch. The results of these examples demonstrate that the fire extinguishing agent of the present invention has the ability to prevent the risk of secondary fire.
또한, 본 실시예는 본 발명의 소화약제를 여러 개의 리튬전지를 연결하여 하나의 단위로 포장하는 에너지 저장 시스템의 포장시 일정량을 인접 에너지 저장 시스템의 접촉 부분에 첨가하여 포장하는 경우, 화재 발생시 이들 소화 약제의 냉각기능으로 열폭주를 억제하여 이웃하는 인접 포장 단위의 에너지 저장 시스템에 화재 전파를 차단하는 성능이 있음을 보여주는 근거이며, 이는 마치 에너지 저장 시스템내에 금속화재 진화용 소화기를 장착한 형태로 발화 부분이 외부에 돌출되지 않은 배터리 및 에너지 저장 시스템의 화재 진화에 효과적인 성능이 있음을 보여주는 것이다.In addition, this example is the basis for showing that when a certain amount of the fire extinguishing agent of the present invention is added to the contact portion of an adjacent energy storage system and packaged by connecting multiple lithium batteries as a single unit, the cooling function of the fire extinguishing agent suppresses thermal runaway in the event of a fire, thereby blocking the spread of fire to the energy storage system of the neighboring adjacent packaging unit, and this shows that the fire extinguishing agent has an effective performance in extinguishing fires in batteries and energy storage systems where the ignition portion does not protrude to the outside, as if a metal fire extinguishing fire extinguishing device is installed in the energy storage system.
[ 실시예 12 ][ Example 12 ]
본 발명에서는 제조된 소화 약제의 소화 성능 확인을 위한 다섯번째 시험 방법은 리튬전지의 연소를 통해 진행되었다. 도 7에 나타낸 바와 같이 리튬전지 연소에 대한 소화 능력 시험은 전기차(볼트)에 설치 사용되는 리튬전지로서 전지의 전압은 3.63V, 60Ah, 충전량은 약 80% 상태인 두 개의 전지를 상단과 하단으로 철제상자에 담아 토치로 리튬전지를 점화시킨 후 소화기에 충진한 소화약재를 분무하여 소화 능력을 측정하였다. 이 경우 본 발명의 소화약재와 제일인산암모늄(MAP)을 함께 소화기에 충진하였다. 이는 단순히 리튬 금속외에 전지속의 유기물도 함께 연소가 진행되는 바, 금속 화재가 아닌 화염을 동시에 진압하기 위함이다. 이 경우 리튬전지의 연소 시 열 폭주 상태를 확인하기 위해서 열전대를 상단 쪽 리튬전지의 부극 부근과 정극 부근에 각각 2개의 열전대를 설치하여 연소 및 진화 과정 중의 온도 변화를 측정하였다. In the present invention, the fifth test method for verifying the extinguishing performance of the manufactured extinguishing agent was conducted through the combustion of a lithium battery. As shown in Fig. 7, the extinguishing ability test for lithium battery combustion was conducted by placing two batteries, each of which is a lithium battery installed in an electric vehicle (Volt), with a voltage of 3.63 V, 60 Ah, and a charge of approximately 80%, in an iron box from the top and bottom, igniting the lithium battery with a torch, and spraying the extinguishing agent filled in the extinguishing agent into the extinguishing agent to measure the extinguishing ability. In this case, the extinguishing agent of the present invention and ammonium phosphate monobasic (MAP) were filled into the extinguishing agent together. This is simply to suppress the flame, not the metal fire, at the same time, since the organic matter in the battery is also burned together with the lithium metal. In this case, in order to verify the thermal runaway state during the combustion of the lithium battery, two thermocouples were installed near the negative electrode and the positive electrode of the lithium battery on the upper side, respectively, to measure the temperature change during the combustion and extinguishing process.
도 8에서 볼수 있는 바와 같이 초기 화염의 진화는 제일인산암모늄의 효능으로 진화되어 졌다. 일반적으로 리튬밧테리의 연소중에는 물을 포함하여 어떠한 소화 약제를 분사하여도 전지가 화염을 동반한 열폭주가 발생하는데, 이 경우 화염을 동반하지 않는 가연성 가스만 폭주하였다. 이러한 이유는 냉각효과로 인해 열폭주가 억제되기 때문으로 급격한 온도 상승이 억제되며 화염을 발생하는 단계로의 전파가 억제되는 것으로 판단됩니다. 이러한 현상은 화재가 진화되었다는 증거이다. 철제박스의 하단 쪽의 2번째 셀이 화염을 동반하지 않고 가스만 분출되는것도 매우 긍정적이 결과이다. 왜냐하면 이는 소방학적으로 불 즉 화재가 진압되었기 때문이다. 열폭주가 억제된 것은 설치된 4개의 열전대의 측정결과에서도 확인되었다. 점화후 90초 경과시 처음 열폭주가 나타난 것으로 보이는 시점의 온도는 890 ~ 925oC로서 5 ~ 8초 간 열전대 1곳에서 나타났으나 8초 경과시 곧바로 온도는 750oC 미만으로 떨어졌으며 다른 3곳의 열전도의 온도는 어느 곳도 열폭주 현상이 나타남이 없이 측정된 최고의 온도는 750oC 미만에 이를 뿐이었다. 즉 열폭주가 억제된 결과이다. 그리고 점화 20분 경과 시점에는 모든 열전대의 온도는 600oC 미만, 50분 경과시점에는 열전도의 어느 곳도 200oC 이상을 나타내지 않았다. 그러므로 이러한 결과는 본 발명의 소화약재가 리튬이온 배터리 화재진화에 효과적이라 것을 보여주는 것이라 판단된다.As can be seen in Fig. 8, the evolution of the initial flame was evolved by the effectiveness of ammonium phosphate. Normally, during combustion of lithium batteries, no matter what extinguishing agent, including water, is sprayed, the battery experiences thermal runaway accompanied by flames, but in this case, only flammable gas without flames ran away. This is because thermal runaway is suppressed by the cooling effect, so it is judged that rapid temperature increases are suppressed and propagation to the stage of generating flames is suppressed. This phenomenon is evidence that the fire has been extinguished. It is also a very positive result that the second cell at the bottom of the iron box only emitted gas without flames. This is because, in terms of fire science, the fire, i.e. the fire, has been extinguished. The suppression of thermal runaway was also confirmed by the measurement results of the four installed thermocouples. The temperature at which the first thermal runaway appeared, 90 seconds after ignition, was 890 to 925 o C, which was shown at one thermocouple for 5 to 8 seconds, but after 8 seconds, the temperature immediately dropped below 750 o C, and the temperatures of the other three thermal conductions did not show any thermal runaway phenomenon, and the highest measured temperature was only below 750 o C. In other words, the thermal runaway was suppressed. In addition, at 20 minutes after ignition, the temperatures of all thermocouples were below 600 o C, and at 50 minutes, no thermal conduction point showed more than 200 o C. Therefore, it is judged that these results show that the extinguishing agent of the present invention is effective in extinguishing lithium ion battery fires.
Claims (19)
상기 다공성 세라믹 입자는 규산염 기반의 유리질이고, 50 ㎛ 이상 내지 1,000 ㎛ 미만의 평균 직경 및 0.4 내지 1.5 g/㎤ 의 밀도를 가지며, 기공이 닫힌 기공이거나 또는 닫힌 기공과 열린 기공이 혼합된 것인,
소화 약제.As a fire extinguishing agent containing porous ceramic particles and used in fire extinguishers for metal fires,
The above porous ceramic particles are silicate-based glass, have an average diameter of 50 ㎛ or more and less than 1,000 ㎛ and a density of 0.4 to 1.5 g/cm3, and have closed pores or a mixture of closed pores and open pores.
Digestive enzyme.
상기 다공성 세라믹 입자는 밀도가 0.4 내지 1.3 g/㎤ 인, 소화 약제.In paragraph 1,
The above porous ceramic particles are fire extinguishing agents having a density of 0.4 to 1.3 g/cm3.
상기 다공성 세라믹 입자는 소다석회 유리 또는 붕규산 유리로 이루어진 것인, 소화 약제.In paragraph 1,
A fire extinguishing agent wherein the porous ceramic particles are made of soda-lime glass or borosilicate glass.
상기 다공성 세라믹 입자는 구상 형태인, 소화 약제.In paragraph 1,
The above porous ceramic particles are spherical in shape, a fire extinguishing agent.
상기 소화 약제는 리튬 전지의 연소 또는 리튬을 기반으로 하는 에너지 저장 시스템의 연소를 진화하기 위한 용도로 사용되는, 소화 약제.In the first paragraph,
The above extinguishing agent is an extinguishing agent used for the purpose of extinguishing combustion of lithium batteries or combustion of lithium-based energy storage systems.
(a) 유리질 소재를 미분쇄하는 단계;
(b) 상기 미분쇄 유리분말에 성형 결합제 및 기공 조절제를 혼합하여 다공성 세라믹 입자 제조용 원료 분말을 만드는 단계;
(c) 상기 다공성 세라믹 입자 제조용 원료 분말을 성형기에서 평균 직경 1000 ㎛ 미만의 성형체로 입상화하는 단계; 및
(d) 상기 성형체를 발포화시켜 다공성 세라믹 입자를 제조하는 단계를 포함하는, 제조 방법.A method for producing a digestive agent according to any one of claims 1, 2, and 4 to 6,
(a) a step of pulverizing a glassy material;
(b) a step of mixing a molding binder and a pore regulator into the above-mentioned unpulverized glass powder to create a raw material powder for manufacturing porous ceramic particles;
(c) a step of granulating the raw material powder for manufacturing the porous ceramic particles into a molded body having an average diameter of less than 1000 ㎛ in a molding machine; and
(d) A manufacturing method comprising a step of foaming the molded body to manufacture porous ceramic particles.
상기 (a) 단계는 유리질 소재를 평균 직경 44 ㎛ 미만의 크기로 미분쇄하는 것인, 제조 방법.In Article 10,
A manufacturing method, wherein the step (a) above is to pulverize a glassy material into a size having an average diameter of less than 44 ㎛.
상기 (d) 단계는 상기 성형체를 150 내지 1100℃ 로 구간 조절된 반응기에 도입시킴으로써 수행되고; (e) 상기 다공성 세라믹 입자를 실온에 이르기까지 서냉 열처리하는 단계를 더 포함하는, 제조 방법.In Article 10,
A manufacturing method, wherein the step (d) is performed by introducing the molded body into a reactor whose temperature is controlled between 150 and 1100°C; and further comprising the step (e) of slowly cooling the porous ceramic particles to room temperature.
상기 (d) 단계는 상기 성형체를 직립 소성로 또는 유동층 반응기에 도입시킴으로써 수행되는 것인, 제조 방법.In Article 10,
A manufacturing method, wherein the step (d) is performed by introducing the molded body into an upright kiln or a fluidized bed reactor.
상기 반응기는 건조와 예열 단계, 발포 소성 단계, 안정화 단계, 및 서냉 보관 단계가 순차적으로 수행되도록 구간 구획된 직립 소성로이고, 상기 성형체는 상기 직립 소성로의 상부에 투입되어 자유낙하시켜 상기 직립 소성로에서의 단계를 거치는, 제조 방법.In Article 12,
The above reactor is an upright kiln divided into sections so that a drying and preheating step, a foaming kiln step, a stabilization step, and a slow cooling storage step are sequentially performed, and the molded body is placed at the top of the upright kiln and allowed to fall freely to go through the steps in the upright kiln. A manufacturing method.
상기 건조와 예열 단계는 150 내지 600℃ 온도 범위로 조절된 영역에서 수행되고, 상기 발포 소성 단계는 700 내지 1,100℃ 온도 범위로 조절된 영역에서 수행되고, 상기 안정화 단계는 450 내지 550℃ 온도 범위로 조절된 영역에서 수행되는, 제조 방법.In Article 14,
A manufacturing method wherein the drying and preheating steps are performed in a region controlled to a temperature range of 150 to 600°C, the foaming firing step is performed in a region controlled to a temperature range of 700 to 1,100°C, and the stabilization step is performed in a region controlled to a temperature range of 450 to 550°C.
상기 직립 소성로는 상기 발포 소성 단계 이후 다공성 세라믹 발포체가 전기적 반발력으로 고온의 소성로 벽에 부착되는 것을 방지하기 위해 전기장이 설치된 직립 소성로인, 제조 방법.In Article 14,
The above-mentioned upright kiln is a manufacturing method in which an electric field is installed in the upright kiln to prevent the porous ceramic foam from being attached to the high-temperature kiln wall by electrical repulsion after the above-mentioned foaming kiln step.
상기 (a) 단계에서 상기 유리질 소재는 폐유리인, 제조 방법.In Article 10,
A manufacturing method wherein the glassy material in step (a) is waste glass.
상기 성형 결합제는 물유리, PVA (Poly(vinyl alcohol), 폴리(비닐 알코올)), 또는 이들의 조합인, 제조 방법.In Article 10,
A manufacturing method wherein the above molding binder is water glass, PVA (Poly(vinyl alcohol)), or a combination thereof.
상기 기공 조절제는 탄소, 탄산염, 및 글리세린에서 선택되는 적어도 1종인, 제조 방법.In Article 10,
A manufacturing method, wherein the pore control agent is at least one selected from carbon, carbonate, and glycerin.
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