KR101883764B1 - 우수한 소화성능을 가지는 강화액 소화약제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 우수한 소화성능을 가지는 강화액 소화약제에 관한 것이다. 본 발명은 물; 탄산염 및 인산염으로부터 선택된 하나 이상의 제1소화성분; 계면활성제로부터 선택된 제2소화성분; 규산나트륨 및 이의 수화물로부터 선택된 하나 이상의 제3소화성분; 및 pH 조절제를 포함하는 강화액 소화약제를 제공한다. 본 발명에 따르면, 예를 들어 식용유 화재 등과 같은 K급 화재(주방화재) 등에 유용하게 적용되어, 화재의 초기 진압능 및 재발화 방지능 등이 우수하고, 인체 무해 및 환경 친화적이다.

Description

우수한 소화성능을 가지는 강화액 소화약제 {NEUTRAL REINFORCED FIRE EXTINGUISHING AGENT COMPOSITION HAVING EXCELLENT FIRE EXTINGUISHING PROPERTY}

본 발명은 우수한 소화성능을 가지는 강화액 소화약제에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주방화재(K급 화재) 등에 유용하게 적용될 수 있고, 적어도 화재 진압능 및 재발화 방지능 등이 우수하며, 인체 무해 및 친환경적인 강화액 소화약제에 관한 것이다.

물은 가격이 저렴하고 인체 및 환경에 무해하여 소화약제의 주성분으로 가장 많이 사용되고 있다. 그러나 물은 그 사용량에 비해 소화성능이 낮다. 이에, 소화성능을 강화시키기 위해, 물에 무기물이나 계면활성제를 첨가한 강화액 소화약제가 개발되어 사용되고 있다.

예를 들어, 대한민국 등록특허 제10-0700453호, 대한민국 등록특허 제10-1212022호, 대한민국 등록특허 제10-1335597호, 대한민국 등록특허 제10-1346190호, 대한민국 공개특허 제10-2011-0135482호, 일본 공개특허 제2000-042132호, 및 일본 공개특허 제2010-119754호 등에는 위와 관련한 강화액 소화약제가 제시되어 있다.

일반적으로, 강화액 소화약제에 첨가되는 무기물은 탄산칼륨, 탄산나트륨 및 인산암모늄 등으로부터 선택되며, 이는 질식 가스를 발생시켜 소화성능을 개선한다. 계면활성제는 음이온, 양이온, 양쪽이온성 및 비이온 등의 다양한 계면활성제의 조합으로부터 선택되며, 이는 표면 장력을 낮춰 물의 침투력을 증가시키거나 기포(foam, 폼)를 발생시켜 소화성능을 개선한다. 또한, 대부분의 강화액 소화약제는 pH 조절제(유기산 등)를 더 포함하여 중성이나 약알칼리성의 액성(pH)을 갖는다.

그러나 종래 기술에 따른 강화액 소화약제는 화재의 초기 진압능이 떨어지고, 특히 주방화재 등에 대한 소화성능이 떨어지는 문제점이 있다.

최근, 경제적 수준이 향상되고 음식문화가 다양하게 보급됨에 따라 식용유(콩기름 등의 튀김유)을 다량 취급하는 음식점이 증가 추세에 있으며, 일반 가정에서도 식용유를 사용하는 요리의 비율이 증가하고 있다. 이에 따라, 식용유 등의 과열에 의한 주방화재가 많이 발생하고 있다.

식용유(콩기름 등)는 가연성 액체로서, 이로 인한 화재는 유류화재인 B급 화재로 분류하였으나, 최근에는 NFPA(The National Fire Protection Association, 미방화협회)의 분류 기준에 따라 주로 K급 화재로 분류하고 있다. 본 명세서에서는 식용유 등에 의한 주방화재를 NFPA의 분류에 따라 K급 화재로 분류한다. 식용유 등의 주방화재(K급 화재)는 유류화재(B급 화재)와는 연소의 형태가 다르며, 소화 메커니즘에서도 차이를 보이고 있다.

일반적으로, 유류화재(B급 화재)에서의 석유는 발화점보다 훨씬 낮은 비점에서 유면상의 증기가 연소하기 때문에 화염을 제거하면 재착화될 가능성이 거의 없다. 그러나, 주방화재(K급 화재)에서의 식용유(콩기름 등)는 인화점과 발화점의 온도차가 적고, 연소가 시작되면 유온이 상승하여 곧바로 발화점 이상으로 상승한다. 이에 따라, 식용유 화재의 경우, 유면상의 화염을 제거하더라도 재발화되는 경우가 많아 종래의 일반적인 강화액 소화약제로는 화재의 진압이 어렵다.

또한, 종래 기술에 따른 강화액 소화약제는 대부분의 경우 인체 및 환경에 유해한 문제점이 있다. 전술한 바와 같이, 강화액 소화약제에는 계면활성제가 첨가되고 있는데, 종래의 강화액 소화약제에 첨가되는 대부분의 계면활성제는 피부에 침투하여 환경호르몬을 유발시키거나 환경에 유해하다.

대한민국 등록특허 제10-0700453호 대한민국 등록특허 제10-1212022호 대한민국 등록특허 제10-1335597호 대한민국 등록특허 제10-1346190호 대한민국 공개특허 제10-2011-0135482호 일본 공개특허 제2000-042132호 일본 공개특허 제2010-119754호

이에, 본 발명은 개선된 강화액 소화약제를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

구체적으로, 본 발명은 주방화재(K급 화재) 등에 유용하게 적용되어, 화재의 초기 진압능 및 재발화 방지능 등이 우수하고, 인체 무해 및 환경 친화적인 강화액 소화약제를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 우수한 소화성능을 가지면서 백화 방지성 및 저장 안정성 등이 향상된 강화액 소화약제를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

물;

탄산염 및 인산염으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 제1소화성분;

계면활성제로부터 선택된 제2소화성분;

규산나트륨 및 이의 수화물로부터 선택된 하나 이상의 제3소화성분; 및

pH 조절제를 포함하는 강화액 소화약제를 제공한다.

하나의 실시형태에 따라서, 본 발명에 따른 강화액 소화약제는 수산화알루미늄 및 수산화알루미늄을 함유한 무기물로부터 선택된 하나 이상의 제4소화성분을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 강화액 소화약제는 상기 제2소화성분에 의해 발생된 기포의 표면에 막을 형성하는 막 형성제를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 막 형성제는 알긴산과 덱스트란의 혼합이 사용될 수 있다. 아울러, 본 발명에 따른 강화액 소화약제는 300cSt 이하의 점도를 가질 수 있다.

다른 실시형태에 따라서, 본 발명에 따른 강화액 소화약제는 백화를 방지하는 백화 방지제를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 백화 방지제는 에틸렌다이아민테트라아세틱산의 금속염을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 강화액 소화약제는 상기 제2소화성분에 의해 발생된 기포와 기포 간을 응집시키는 기포 응집제를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 우수한 소화성능을 가지면서 인체 및 환경에 무해한 효과를 갖는다.

구체적으로, 본 발명에 따른 강화액 소화약제는 A급 화재(일반 화재) 및 B급 화재(유류화재) 등에는 물론 K급 화재(주방화재) 등에 유용하게 적용되어, 화재의 초기 진압능 및 재발화 방지능 등이 우수하고, 인체 무해 및 환경 친화적인 효과를 갖는다.

또한, 본 발명에 따른 강화액 소화약제는 비누화 작용, 질식 작용 및 냉각 작용 등에 의해 우수한 소화성능을 가지면서 백화 방지성 및 저장 안정성 등이 향상된 효과를 갖는다.

본 발명에서 사용되는 용어 "및/또는"은 전후에 나열한 구성요소들 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 의미로 사용된다. 본 발명에서 사용되는 용어 "하나 이상"은 하나 또는 둘 이상의 복수를 의미한다. 또한, 본 발명에서 "제1", "제2", "제3", 및 "제4" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되며, 각 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.

본 발명은 적어도 소화성능이 우수한 강화액 소화약제(이하, "소화약제"로 약칭한다.)를 제공한다. 본 발명에 따른 소화약제는 화재의 진압(소화)을 위한 유효성분으로서, (1)물; (2)탄산염 및 인산염으로부터 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 제1소화성분; (3)계면활성제로부터 선택된 제2소화성분; (4)규산나트륨 및 이의 수화물로부터 선택된 하나 이상의 제3소화성분; 및 (5)pH 조절제를 포함한다.

본 발명에 따른 소화약제는 상기와 같은 성분들을 적어도 포함하는 화재 진압용 조성물로서, 약산성 내지 약알칼리성의 액성(pH)을 가질 수 있다. 본 발명에 따른 소화약제는 화재원의 종류에 관계없이 모든 화재에 대하여 다목적 및 다용도로 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 소화약제는 A급 화재(일반화재), B급 화재(유류화재), C급 화재(전기화재) 및 D급 화재(금속분말화재) 등에는 물론 K급 화재(주방화재) 등에 적용될 수 있으며, 하나의 용도에 따라서 식용유(튀김유) 화재 등의 K급 화재(주방화재)에 유용하게 적용될 수 있다.

본 발명에 따른 소화약제를 구성하는 각 구성 성분들의 예시적인 실시형태를 설명하면 다음과 같다. 이하, 본 발명의 실시형태를 설명함에 있어서, 소화 메카니즘은 식용유 화재(K급 화재)를 예로 들어 설명한다.

(1) 물

물은 그 자체로서 소화기능을 가지면서 다른 성분들을 용해(분산)시키는 액상 매체로서의 기능을 갖는다. 물은 특별히 제한되지 않으며, 이는 정제된 것, 및/또는 정제되지 않은 것을 포함한다. 물은, 예를 들어 수돗물, 지하수, 증류수 및/또는 정제수 등으로부터 선택될 수 있다. 이러한 물은 본 발명에 따른 소화약제 전체 중량 기준으로, 예를 들어 5 ~ 80중량%로 포함될 수 있다. 물은, 구체적인 예를 들어 5 ~ 70중량%, 10 ~ 60중량%, 10 ~ 50중량%, 10 ~ 40중량%, 5 ~ 20중량%, 20 ~ 70중량%, 또는 30 ~ 60중량%로 포함될 수 있다.

본 발명에서, 물의 함량은 제한되지 않으며, 본 발명에 따른 소화약제는 물의 함량에 따라 사용 방법 및 용도가 선택될 수 있다. 예를 들어, 물의 함량이 20중량% 이하로서 고농축인 경우, 본 발명에 따른 소화약제는 별도의 물에 희석하여 사용될 수 있다. 다른 예를 들어, 물의 함량이 30중량% 이상으로서 저농축인 경우, 본 발명에 따른 소화약제는 별도의 물에 희석없이 사용될 수 있다.

(2) 제1소화성분

제1소화성분은 소화기능을 가지는 무기물(무기염)로부터 선택되며, 이는 당업계에서 통상적으로 사용되는 것으로부터 선택될 수 있다. 제1소화성분은 1종 또는 2종 이상의 무기물을 포함할 수 있다. 이때, 제1소화성분은 여러 종류의 무기물 중에서도 본 발명에 따라서 탄산염 및 인산염으로부터 선택된 적어도 하나 이상을 포함한다. 상기 탄산염은, 예를 들어 탄산칼륨, 탄산수소칼륨, 탄산칼슘, 탄산나트륨, 탄산수소나트륨, 탄산마그네슘 및 이들의 수화물 등으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. 그리고 상기 인산염은, 예를 들어 인산나트륨, 인산칼륨, 인산칼슘, 인산암모늄 및 이들의 수화물 등으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.

상기 제1소화성분으로서의 탄산염 및 인산염은 소화성능을 개선한다. 구체적으로, 상기 탄산염 및 인산염은 비누화를 유도하면서 질식 가스를 발생시켜 소화성능을 개선한다. 식용유는 화재 시 고온에 의해 지방산과 글리세린으로 분해되는데, 이때 분해된 지방산과 제1소화성분(탄산염 및/또는 인산염)은 비누화되어 지방산염을 생성한다.

상기 제1소화성분이 탄산염으로서, 일례를 들어 탄산칼륨을 포함하는 경우, 상기 탄산칼륨은 식용유의 분해에 의해 발생된 지방산과 반응하여 지방산칼륨염을 생성한다. 즉, 비누화 반응에 의해 비누염(지방산칼륨염)을 생성한다. 이때, 생성된 지방산칼륨염은 베이커리와 같이 부풀어 올라 식용유의 화재면을 덮어 화재를 진압하고 화재의 번짐을 초기에 방지한다.(비누화 작용) 이와 함께, 상기 탄산칼륨은 열분해되어 탄산가스를 발생시키며, 이러한 탄산가스는 식용유의 화재면을 덮어 산소(공기) 공급을 차단하여 화재를 진압한다.(질식 작용) 또한, 상기 제1소화성분으로서 탄산칼륨의 수화물을 사용하는 경우에는 위와 같은 비누화 작용 및 질식 작용을 도모함과 더불어 수분(H₂O)을 생성하여 가연물(식용유)을 냉각시킨다.(냉각 작용) 상기 제1소화성분으로서 인산염의 경우에도 위와 같은 소화 작용을 가져 본 발명에 유용하다.

본 발명의 다른 실시형태에 따라서, 상기 제1소화성분은 위와 같은 탄산염 및 인산염으로부터 선택된 적어도 하나 이상을 포함하되, 이에 더하여 황산암모늄, 초산칼륨, 황산칼륨, 염화칼슘 및 산화붕산 등으로부터 선택된 하나 이상의 무기물을 더 포함할 수 있다.

상기 제1소화성분은 본 발명에 따른 소화약제 전체 중량 기준으로, 예를 들어 5 ~ 40중량%로 포함될 수 있다. 이때, 제1소화성분의 함량이 5중량% 미만인 경우, 이의 사용에 따른 소화 작용(비누화 작용, 질식 작용 및/또는 냉작 작용 등)이 미미할 수 있다. 그리고 제1소화성분의 함량이 40중량%를 초과하는 경우에는 예를 들어 소화약제의 pH가 증가되고, 보관 기간이 길어지면 경우에 따라서 침전물 등이 발생할 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, 제1소화성분은 8 ~ 35중량%, 10 ~ 30중량%, 또는 12 ~ 25중량%로 포함될 수 있다.

(3) 제2소화성분

제2소화성분은 계면활성제로부터 선택된다. 제2소화성분은 소화약제의 침투력 증가 및/또는 기포(foam, 폼)의 형성 등을 목적으로 사용된다. 제2소화성분에 의해 소화약제의 표면 장력이 낮아져 가연물에 대한 침투력이 증가된다. 이러한 제2소화성분에 의해, 본 발명에 따른 소화약제는 예를 들어 33 dyne/cm 이하의 표면 장력을 가질 수 있으며, 구체적인 예를 들어 15 ~ 30 dyne/cm, 또는 18 ~ 28 dyne/cm의 표면 장력을 가질 수 있다. 또한, 제2소화성분은 가연물의 표면에 기포를 형성하고, 형성된 기포는 화재면 상에 기포층을 형성하여 화재를 진압한다.(질식 작용) 따라서, 제2소화성분은 적어도 침투력의 증가 및/또는 기포층의 형성을 통한 질식 작용으로 소화성능을 개선한다.

상기 제2소화성분은 당업계에서 통상적으로 사용되는 계면활성제로부터 선택될 수 있으며, 이는 소화약제의 표면 장력을 낮출 수 있고, 및/또는 기포를 형성할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 제2소화성분은 양이온성, 음이온성, 비이온성 및 양쪽이온성 계면활성제 등으로부터 선택된 하나 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다.

상기 제2소화성분(계면활성제)은, 구체적인 예를 들어 소디움 라우릴 설페이트(Sodium Lauryl Sulfate), 소디움 라우레스 설페이트(Sodium Laureth Sulfate), 디소듐 라우레스 설포석시네이트(Disodium Laureth Sulfosuccinate), 코카미도 프로필 베타인(Cocamido Propyl Betaine), 라우릴 디메틸 아민옥사이드(Lauryl Dimethyl Amine Oxide), 코카마이드 엠이에이(Cocamide MEA), 코카마이드 디이에이(Cocamide DEA), 라우릴 알콜에톡실레이트(Laurylalcohol Ethoxylate), 폴리옥시에틸렌 알킬황산에스테르염(polyoxyethylene alkyl sulfate ester salt), 폴리옥시에틸렌 알킬에테르 트리에탄올아민(polyoxyehtylene alkyether triethanolamine), 솔비탄지방산에스테르(Sorbitan fatty acid ester) 및 코코아미도프로필베타인(Cocoamidoproply Betaine) 등으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있으나, 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.

상기 제2소화성분(계면활성제)은 본 발명에 따른 소화약제 전체 중량 기준으로, 예를 들어 2 ~ 40중량%로 포함될 수 있다. 이때, 제2소화성분의 함량이 2중량% 미만인 경우, 이의 사용에 따른 침투력 개선능 및/또는 기포력(기포 형성능)이 미미할 수 있다. 그리고 제2소화성분의 함량이 40중량%를 초과하는 경우, 소화약제의 pH가 증가하고, 보관 기간이 길어지면 경우에 따라서 침전물이나 층분리 등이 발생할 수 있다. 이러한 점으로 고려할 때, 제2소화성분(계면활성제)은 5 ~ 35중량, 10 ~ 35중량%, 또는 15 ~ 30중량%로 포함될 수 있다. 기포력을 고려한다면, 제2소화성분(계면활성제)은 15중량% 이상 포함할 수 있다.

상기 제2소화성분(계면활성제)은, 본 발명의 실시형태에 따라서 상기 나열한 것들 중에서 솔비탄지방산에스테르 및/또는 코코아미도프로필베타인을 포함하는 것이 좋다. 이러한 솔비탄지방산에스테르와 코코아미도프로필베타인은 다른 계면활성제와 대비하여 기포력이 우수하고, 이들은 또한 친환경적이다.

상기 솔비탄지방산에스테르는 d-솔비톨과 천연 지방산을 반응시켜 제조한 천연 계면활성제로서, 이는 친환경적이며 우수한 기포력 및 안정성을 갖는다. 이때, 상기 d-솔비톨은 라우린산 솔비탄, 팔미트산 솔비탄, 스테아린산 솔비탄 및 오레인산 솔비탄-포도당 중에서 선택된 하나 이상을 환원시켜 얻어진 것을 사용할 수 있다. 상기 솔비탄지방산에스테르는, 구체적인 예를 들어 솔비탄 모노라우레이트, 솔비탄 모노팔미테이트, 솔비탄 모노올레이트 및/또는 솔비탄 모노스테아레이트 등으로부터 선택될 수 있다. 상기 코코아미도프로필베타인은 천연의 코코넛오일로부터 제조된 천연 계면활성제로서, 이 또한 친환경적이며 우수한 기포력과 함께 높은 안정성을 나타낸다.

본 발명에서 사용되는 용어, "안정"은 화학적인 반응이 없고, 물리적으로 균일하게 분산되어 있는 것(균질성)을 의미하며, 이는 예를 들어 층분리(상분리)가 없는 분산 안정성(저장 안정성) 및/또는 열에 의해 상태 변화가 없는 열안정성 등을 의미한다. 바람직한 실시형태에 따라서, 상기 제2소화성분(계면활성제)은 솔비탄지방산에스테르와 코코아미도프로필베타인의 혼합을 사용하되, 소화약제 전체 중량 기준으로 솔비탄지방산에스테르 5 ~ 15중량%와 코코아미도프로필베타인 10 ~ 25중량%를 혼합하여 사용할 수 있다.

(4) 제3소화성분

제3소화성분은 규산나트륨 및/또는 이의 수화물로부터 선택된다. 수화물은, 예를 들어 규산나트륨 5수화물(5수염) 및/또는 9수화물(9수염) 등으로부터 선택될 수 있다. 이러한 제3소화성분은 가연물(식용유)의 화재면 상에 얇은 피막을 형성하여 재발화를 방지하고 질식 작용을 도모한다. 제3소화성분은 소화약제에 혼합 시, 균일한 분산성을 위해 물에 용해시킨 다음, 수용액상으로 소화약제에 혼합하는 것이 좋다.

상기 제3소화성분은 소화약제 전체 중량 기준으로 0.2 ~ 15중량%로 포함될 수 있다. 이때, 제3소화성분의 함량이 0.2중량% 미만인 경우, 이의 사용에 따른 재발화 방지 및 질식 효과가 미미할 수 있다. 또한, 제3소화성분의 함량이 15중량%를 초과하는 경우, 과잉 사용에 따른 상승효과가 그다지 않고 소화약제의 pH가 증가될 수 있다. 특히, 제3소화성분의 함량이 너무 많은 경우, 백화 현상이 발생되거나 점도가 높아질 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, 제3소화성분은 2 ~ 10중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 4 ~ 8중량%로 포함되는 것이 좋다.

본 발명에서 백화는, 소화약제가 분사, 건조된 후, 가연물이나 가연물 주위에 하얗게 남는 현상, 즉 백색의 얼룩이나 백색의 피막으로 남는 현상을 의미한다. 또한, 본 발명에서 백화는, 장기간 보관 시 소화약제가 하얗게 변하거나 백색의 응집물 및/또는 침전물이 발생되는 현상을 의미한다.

(5) pH 조절제

pH 조절제는 특별히 제한되지 않는다. pH 조절제는, 예를 들어 구연산, 말론산, 말레산, 글루콘산, 탄닌산, 옥살산, 아디프산 및/또는 살리실산 등으로부터 선택될 수 있다. 이러한 pH 조절제의 첨가에 의해, 본 발명에 따른 소화약제는 약산성 내지 약알칼리성의 액성을 가질 수 있다. 본 발명에 따른 소화약제는, 예를 들어 pH 6 ~ 8.5의 액성을 가질 수 있으며, 바람직하게는 pH 6.5 ~ 7.5의 중성을 가질 수 있다.

상기 pH 조절제는 위와 같은 적정 pH 범위(액성)를 갖도록 하는 양으로 사용될 수 있다. pH 조절제는 본 발명에 따른 소화약제 전체 중량 기준으로 예를 들어 0.001 ~ 5중량%, 또는 0.05 ~ 3중량%로 포함될 수 있다.

본 발명에 따른 소화약제는 상기한 바와 같은 성분들을 포함하여, 약산성 내지 약알칼리성의 액성(바람직하게는 중성)을 가지면서, 적어도 비누화 작용, 질식 작용 및 냉각 작용 등을 가져 우수한 소화성능을 가지면서 인체 무해 및 친환경성을 갖는다.

본 발명에 따른 소화약제는, 예를 들어 식용유 화재 등과 같은 K급 화재(주방화재)에 유용하게 적용되어 우수한 초기 진압능 및 재발화 방지능 등을 갖는다. 보다 구체적으로, 본 발명에 따른 소화약제는 상기 물에 의한 소화 작용은 물론, 상기 제1소화성분(탄산염 및 인산염)에 의한 비누화 작용 및 질식 작용; 상기 제2소화성분(계면활성제)에 의한 질식 작용; 및 상기 제3소화성분(규산나트륨)에 의한 재발화 방지 및 질식 작용; 등을 통해 식용유 등의 K급 화재(주방화재)를 초기에 진압하면서 재발화를 효과적으로 방지한다.

또한, 본 발명에 따른 소화약제는 상기한 바와 같은 성분들 이외에 (6)제4소화성분, (7)기포 안정제, (8)막 형성제, (9)기포 응집제, (10)백화 방지제 및 (11)분산제 중에서 선택된 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 그리고 (12)기타 성분들을 더 포함할 수 있다. 이들에 대해 설명하면 다음과 같다.

(6) 제4소화성분

제4소화성분은 수산화알루미늄 및 수산화알루미늄을 함유한 무기물로부터 선택된 하나 이상이다. 본 발명에서, 수산화알루미늄은 수산화알루미늄(Al(OH)₃)은 물론, 이의 수화물을 포함한다. 또한, 제4소화성분으로서의 상기 무기물은 수산화알루미늄(Al(OH)₃)을 함유한 것이면 특별히 제한되지 않으며, 이는 천연 광물 등으로부터 선택될 수 있다. 상기 무기물은, 구체적인 예를 들어 제올라이트, 점토 및/또는 보크사이트 등으로부터 선택될 수 있다. 이러한 제4소화성분은, 예를 들어 150마이크로미터(㎛) 이하의 평균 입도 크기, 구체적인 예를 들어 0.1㎛ ~ 120㎛, 또는 2㎛ ~ 50㎛의 평균 입도 크기를 가지는 것을 사용할 수 있다.

상기 제4소화성분은 열분해에 의해 수분(H₂O)을 생성하여, 가연물(식용유)을 냉각시키면서 재발화와 백 화이어(back fire)를 방지한다.(냉각 작용 및 재발화 방지 작용 등) 구체적으로, 상기 제4소화성분으로서의 수산화알루미늄(Al(OH)₃)은 화재의 열에 의해 열분해되어 수분(H₂O)을 생성[2Al(OH)₃ + 열 --> Al₂O₃ + 3H₂O]하고, 이때 생성된 수분(H₂O)이 발화를 억제하고, 흡열을 유도하여 가연물(식용유)의 온도를 낮춰 화재의 퍼짐을 방지하면서 재발화와 백 화이어(back fire)를 효과적으로 방지한다.

상기 제4소화성분은 본 발명에 따른 소화약제 전체 중량 기준으로, 예를 들어 0.5 ~ 10중량%로 포함될 수 있다. 이때, 제4소화성분의 함량이 0.5중량% 미만인 경우, 이의 사용에 따른 냉각 작용 및 재발화 방지 작용 등의 효과가 미미할 수 있다. 그리고 제4소화성분의 함량이 10중량%를 초과하는 경우, 예를 들어 제2소화성분(계면활성제)에 악영향을 끼쳐 기포 발생 등을 억제하거나 분산 안정성이 떨어질 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, 제4소화성분은 2 ~ 8중량%로 포함될 수 있다.

(7) 기포 안정제

기포 안정제는 상기 제2소화성분(계면활성제)에 의해 발생된 기포의 보습력을 증진시켜 기포의 터짐을 방지하기 위해 사용된다. 기포 안정제는, 예를 들어 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리비닐알콜 등으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. 이러한 기포 안정제는 본 발명에 따른 소화약제 전체 중량 기준으로, 예를 들어 1 ~ 8중량%로 포함될 수 있다. 이때, 기포 안정제의 함량이 1중량% 미만인 경우, 이의 사용에 따른 기포 안정능이 미미할 수 있다. 그리고 기포 안정제의 함량이 8중량%를 초과하는 경우, 과잉 사용에 따른 상승효과가 크지 않고 경제적인 측면에서 바람직하지 않을 수 있다.

또한, 상기 기포 안정제는 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리비닐알콜을 각각 단독으로 사용하는 것보다는 이들의 혼합을 사용하되, 폴리에틸렌옥사이드 1 ~ 3중량%와 폴리비닐알콜 2 ~ 5중량%의 함량으로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 함량으로 혼합 사용하는 경우, 기포 안정능이 매우 우수하여 기포에 의한 소화성능이 향상될 수 있다.

(8) 막 형성제

막 형성제는 상기 제2소화성분(계면활성제)에 의해 발생된 기포를 보호하기 위해 사용된다. 상기 제2소화성분(계면활성제)에 의해 발생된 기포는 가연물과의 접촉에 의해거나 수분(수증기)의 침투에 의해 소멸될 수 있다. 이때, 막 형성제는 기포의 표면에 막(고분자막)을 형성하여 기포의 소멸을 방지한다.

상기 막 형성제는 막(고분자막)의 형성을 통해 기포를 보호(수분 침투 방지 등)하여 소멸을 방지할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 막 형성제는 본 발명에 따른 소화약제 전체 중량 기준으로 예를 들어 0.5 ~ 12중량%로 포함될 수 있다. 이때, 상기 막 형성제의 함량이 0.5중량% 미만인 경우, 이의 사용에 따른 기포 소멸 방지능(수분 침투 방지능 등)이 미미할 수 있다. 그리고 막 형성제의 함량이 12중량%를 초과하는 경우, 소화약제의 점도가 높아져 사용에 제약이 따를 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, 막 형성제는 4 ~ 10중량%로 포함되는 것이 바람직하다.

상기 막 형성제는 혼종 다당류(heteropolysaccharides)의 일종인 검(gum)류 등으로부터 선택될 수 있다. 이러한 검류로는, 예를 들어 잔탄검, 카라키난검, 아라비아검, 트라가칸트검, 카라야검, 로커스트콩검, 크산탄검 및 구아검 등을 사용할 수 있다. 그러나, 본 발명의 일측면에 따르면, 위와 같은 검류는 물과 결합하여 점성용액이나 겔을 형성함으로 인해, 소화약제의 점도를 너무 높여 사용에 제약을 따르게 할 수 있다.

이에, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따라서, 상기 막 형성제는 알긴산(alginic acid) 및 덱스트란(dextran)으로부터 선택된 하나 이상을 사용하는 것이 좋다.

상기 알긴산은 미역이나 다시마 등과 같은 갈조류 세포막의 구성 성분으로 존재하는 다당류로서, 이는 대부분 D-만누론산(D-mannuronic acid)이 β-1,4결합으로 연결된 직선상의 분자 구조를 갖는다. 이러한 알긴산은 막의 형성, 즉 수분 침투 방지에 유리하며, 이는 또한 소화약제의 저점도 유지에 매우 효과적이다. 상기 덱스트란은 친수성 콜로이드의 전형적인 특성을 가지고 있는 글루칸으로서, 이는 물에 쉽게 녹는다. 덱스트란은 주로 혈장용량 증가제로 사용되고 있으며, 식품 분야에서는 설탕시럽이나 아이스크림 등의 제조에 사용되고 있다. 이러한 덱스트란의 경우에도 막의 형성 및 저점도 유지에 효과적이다. 알긴산과 덱스트란은 상기 나열한 바와 같은 검류들에 비하여 막 형성제로서 우수한 성능을 가지며, 이들은 또한 소화약제의 저점도 유지에 매우 효과적이다.

또한, 상기 막 형성제는 위와 같은 알긴산 및 덱스트란을 사용하되, 이들의 혼합을 사용하는 것이 바람직하다. 아울러, 혼합 사용 시에는 알긴산 1 ~ 4중량%와 덱스트란 3 ~ 6중량%를 혼합하여 사용하는 것이 좋다. 이와 같이, 알긴산과 덱스트란을 혼합 사용하되, 이들을 각각 상기 범위의 적정 함량으로 사용하는 경우, 우수한 막 형성능을 가져 소화성능이 현저히 개선되며, 이와 함께 저점도 유지에 효과적이다.

(9) 기포 응집제

기포 응집제는 제2소화성분(계면활성제)에 의해 발생된 기포와 기포 간의 응집력을 강화시켜 기포층이 깨지거나 흐르는 것을 방지하기 위해 사용된다. 기포 응집제는 위와 같은 작용을 가지는 것이면 특별히 제한되지 않는다.

본 발명의 실시형태에 따라서, 상기 기포 응집제는 트리아졸계 화합물로부터 선택되는 것이 좋다. 그리고 상기 트리아졸계 화합물은 하기 화학식으로 표시되는 것을 사용할 수 있다. 하기 화학식의 트리아졸계 화합물은 기포 응집제로서 유용하게 작용하며, 이는 또한 기포의 보호제(소멸 방지제)로서도 유용하게 작용할 수 있다.

구체적으로, 상기 제2소화성분(계면활성제)에 의해 발생된 기포는 가연물(식용유)의 화재면 상에서 기포층(공기 차단층)을 형성하여 화재를 진압(질식 작용)하는데, 이때 하기 화학식의 트리아졸계 화합물은 기포와 기포 간의 응집력을 강화시켜 기포층이 깨지거나 흐르는 것을 방지하여 소화성능(질식 작용)을 개선한다. 이와 함께, 하기 화학식의 트리아졸계 화합물은 기포 내로 수분이 침투되는 것을 방지(차단)하여 기포의 소멸을 방지할 수 있다.

[화학식]

상기 화학식에서, R_a와 R_b는 서로 독립적이다. 즉, 상기 R_a와 R_b는 서로 같거나 다르며, 이들은 각각 수소(H), 플루오르카본(C_nF_{2n + 1} ; 여기서, n은 1 이상의 정수이며, 구체적인 예를 들어 1 ~ 5이다.) 또는 C1 ~ C20의 알킬기로부터 선택된다. 바람직하게는, 상기 R_a는 수소(H) 또는 플루오르카본(C_nF_{2n + 1})이고, 상기 R_b는 수소(H) 또는 C1 ~ C20의 알킬기로부터 선택된다. 구체적인 예를 들어, 상기 R_a는 H, CF₃ 또는 C₂F₅ 등으로부터 선택되고, 상기 R_b는 H, CH₃ 또는 C₂H₅ 등으로부터 선택될 수 있다.

상기 기포 응집제(화학식의 트리아졸계 화합물)는 본 발명에 따른 소화약제 전체 중량 기준으로, 예를 들어 0.02 ~ 5중량%로 포함될 수 있다. 이때, 기포 응집제의 함량이 0.02중량% 미만인 경우, 이의 사용에 따른 기포 응집력 등의 개선 효과가 미미할 수 있다. 그리고 기포 응집제의 함량이 5중량%를 초과하는 경우, 과잉 사용에 따른 상승효과가 그다지 크지 않으며 경제적 측면에서 바람직하지 않을 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, 기포 응집제는 0.1 ~ 5중량%, 또는 0.5 ~ 3중량%로 포함될 수 있다.

(10) 백화 방지제

백화 방지제는 소화약제의 분사(방사) 후에 발생되거나 장기간 저장 시에 발생될 수 있는 백화 현상을 방지하기 위해 사용된다. 백화는 앞서 정의한 바와 같다. 백화는 상기 제1소화성분(탄산염 등), 제2소화성분(계면활성제) 및/또는 제3소화성분(규산나트륨) 등에 의해 발생될 수 있으며, 이는 특히 상기 제3소화성분(규산나트륨)에 의해 주로 발생될 수 있다.

본 발명의 실시형태에 따라서, 상기 백화 방지제는 에틸렌다이아민테트라아세틱산(EDTA ; ethylene diamine tetraacetic acid)의 금속염(이하, "EDTA 금속염"으로 약칭한다.)으로부터 선택된다. 이러한 EDTA 금속염은 백화 현상의 방지에 효과적이며, 이는 특히 제3소화성분(규산나트륨)의 과량 첨가에 의해 발생될 수 있는 백화(가연물이나 가연물 주위에 백색 얼룩이나 백색 피막)를 효과적으로 방지할 수 있다.

상기 EDTA 금속염은 에틸렌다이아민테트라아세틱산(EDTA)에 적어도 하나 이상의 금속 원소가 결합된 금속염으로서, 이는 예를 들어 소듐 에틸렌다이아민테트라아세틱산(EDTA-Na), 포타슘 에틸렌다이아민테트라아세틱산(EDTA-K) 및/또는 칼슘 에틸렌다이아민테트라아세틱산(EDTA-Ca) 등으로부터 선택될 수 있다. EDTA 금속염은, 바람직하게는 상기 나열한 것들 중에서 소듐 에틸렌다이아민테트라아세틱산(EDTA-Na)로부터 선택될 수 있으며, 구체적인 예를 들어 디소듐 에틸렌다이아민테트라아세틱산(EDTA-2Na) 및/또는 테트라소듐 에틸렌다이아민테트라아세틱산(EDTA-4Na) 등으로부터 선택될 수 있다.

상기 백화 방지제(EDTA 금속염)은 본 발명에 따른 소화약제 전체 중량 기준으로 예를 들어 0.01 ~ 5중량%로 포함될 수 있다. 이때, 백화 방지제의 함량이 0.01중량% 미만으로서 너무 낮은 경우에는 이의 사용함에 따른 백화 방지능이 미미할 수 있다. 그리고 백화 방지제의 함량이 5중량%를 초과하여 너무 많은 경우에는 과잉 사용에 따른 상승 효과가 그다지 크지 않고 경제적 측면에서도 바람직하지 않을 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, 백화 방지제(EDTA 금속염)는 0.1 ~ 3중량%로 포함될 수 있다.

(11) 분산제

분산제는 상기와 같은 성분들을 균일하게 분산(또는 안정화)시키기 위해 사용된다. 이러한 분산제에 의해, 각 성분들이 균일하게 분산되어 소화성능이 개선됨은 물론, 장기간 보관 시에도 침전이나 층분리 등이 방지되어 우수한 저장 안정성을 가질 수 있다. 분산제는 수용성인 것으로부터 선택될 수 있으며, 이는 예를 들어 아민계 화합물 등을 사용할 수 있다. 분산제는 상용화된 제품으로서, 예를 들어 독일 BYK사(社)의 BYK 시리즈 제품(BYK-154 및 BYK-W940 등) 등을 사용할 수 있다.

상기 분산제는 본 발명에 따른 소화약제 전체 중량 기준으로, 예를 들어 0.01 ~ 5중량%로 포함될 수 있다. 이때, 분산제의 함량이 0.01중량% 미만인 경우, 이의 사용에 따른 분산능이 미미할 수 있다. 그리고 분산제의 함량이 5중량%를 초과하는 경우, 과잉 사용에 따른 상승효과가 그다지 크지 않고 경제적 측면에서도 바람직하지 않을 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, 분산제는 0.1 ~ 3중량%로 포함될 수 있다.

(12) 기타 성분

본 발명에 따른 소화약제는 상기와 같은 성분들 이외에 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 당업계에서 통상적으로 사용되는 것으로부터 선택될 수 있다. 상기 첨가제는, 예를 들어 동결 방지제(부동화제) 및/또는 부식 방지제 등을 포함할 수 있으며, 경우에 따라서는 산화 방지제 및/또는 색상 안료 등을 더 포함할 수 있다. 이러한 첨가제는 본 발명의 효과를 저하시키지 않는 범위에서 적정량을 사용할 수 있다. 첨가제는 소화약제 전체 중량 기준으로, 예를 들어 각각 0.001 ~ 20중량% 범위 내에서 적적량 포함될 수 있다.

상기 첨가제는 당업계에서 통상적으로 사용되는 성분들로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 동결 방지제는 통상적으로 사용되는 글리콜류(에틸렌글리콜 및 프로필렌글리콜 등)로부터 선택될 수 있다. 동결 방지제는, 본 발명의 실시형태에 따라서 폴리에틸렌글리콜로부터 선택되는 것이 좋다. 상기 폴리에틸렌글리콜은 종래에 범용적으로 사용되고 있는 에틸렌글리콜이나 프로필렌글리콜에 비하여 친환경적인 면에서 바람직하다. 상기 부식 방지제는, 예를 들어 몰리브덴산암모늄, 몰리브덴산나트륨 및/또는 벤조트리아졸 등으로부터 선택될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 소화약제는 상기와 같은 성분들을 포함하되, 300cSt(centi-Stoke) 이하의 점도(viscosity)를 가지는 것이 바람직하다. 본 발명에서, 점도는 동점도(kinematic viscosity)로서, 이는 동점도계(kinematic viscometer)를 통해 상온(약 5℃ ~ 35℃)에서 측정된 값일 수 있다. 본 발명에 따르면, 300cSt 이하의 저점도를 가지는 경우, 유동성이 우수하여 사용 제약 등이 극복될 수 있다.

소화약제의 점도가 높은 경우, 유동성이 낮아 분사력이 떨어지거나 기포력이 저하될 수 있고, 특히 동절기에는 점도가 더 높아져 보온을 위한 시설이나 유지 관리비용 등이 소요될 수 있다. 이에, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따라서, 300cSt 이하의 저점도를 가지는 경우, 우수한 분사력 및 기포력을 가지면서 동절기에도 유동성이 우수하여 사용 제약 등이 극복되고 보온을 위한 시설이나 유지 관리비용 등을 감축, 절감할 수 있다. 본 발명에 따른 포소화약제는, 구체적인 예를 들어 100cSt ~ 300cSt의 저점도를 가질 수 있으며, 보다 구체적으로는 120cSt ~ 250cSt의 저점도를 가질 수 있다.

상기 저점도는 각 성분들의 종류가 적절히 선택되고, 선택된 각 성분의 함량이 적절히 조절되어 유지될 수 있다. 하나의 실시형태에 따라서, 상기 막 형성제를 특정의 종류(성분) 및 함량으로 사용함으로써 저점도로 유지될 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 막 형성제는 소화성능 개선에 유리하다. 그러나 이러한 막 형성제에 의해 소화약제의 점도가 높아질 수 있으며, 특히 다당류로서의 검류 등을 사용하는 경우에 점도가 매우 높아질 수 있다. 이에, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따라서, 상기한 바와 같이 막 형성제로서 알긴산과 덱스트란을 사용하는 경우, 우수한 소화성능을 가지면서도 저점도 유지에 효과적이다.

또한, 상기 막 형성제를 과량 사용하는 경우나 상기 제3소화성분(규산나트륨)을 과량 사용하는 경우에도 점도가 높아질 수 있다. 이를 고려하여, 막 형성제는 알긴산과 덱스트란의 혼합을 사용하되, 알긴산 1 ~ 4중량%와 덱스트란 3 ~ 6중량%를 혼합하여 사용하는 것이 좋다. 그리고 제3소화성분(규산나트륨)은 약 10중량% 이하, 구체적으로는 2 ~ 10중량%로 사용되는 것이 좋다. 이 경우, 우수한 소화성능을 가지면서 300cSt 이하의 저점도, 구체적으로는 250cSt 이하의 저점도를 갖게 할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 소화약제는 통상의 소화설비에 적용되어 사용될 수 있다. 일례를 들어, 음식점 주방 등에 설치되는 자동소화설비의 약제 저장용기에 충전되어 사용될 수 있다. 다른 예를 들어, 본 발명에 따른 소화약제는 비치형이나 휴대형 등의 소형 소화기에 충전되어 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 소화약제는 추진제에 의한 분사력으로 가연물(식용유 등)을 향해 분사될 수 있다. 상기 추진제는 고압의 분사력을 가지는 것이면 좋으며, 이는 예를 들어 압축공기, 탄산가스 및/또는 질소 등으로부터 선택된 하나 이상의 압축가스나 액화가스가 사용될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명에 따르면, 전술한 바와 같이 적어도 비누화 작용, 질식 작용 및 냉각 작용 등에 의해 우수한 소화성능(화재의 초기 진압능 및 재발화 방지능 등)을 가지면서 인체 무해 및 친환경성을 갖는다. 또한, 백화 현상이 방지되면서 우수한 저장 안정성 등을 갖는다.

이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 예시한다. 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕도록 하기 위해 예시적으로 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 하기의 비교예는 종래 기술을 의미하는 것은 아니며, 이는 단지 실시예와의 비교를 위해 제공된다.

[실시예 1]

먼저, 물에 제1소화성분으로서 탄산칼륨(potassium carbonate)을 넣고 완전히 녹인 다음, 여기에 제2소화성분(2종류의 계면활성제)과 기포 안정제(2종류)를 첨가, 혼합한 제1용액을 얻었다. 또한, 물에 제3소화성분으로서 규산나트륨(9수화물)을 넣고 완전히 녹인 제2용액을 얻었다. 이후, 상기 제1용액과 제2용액을 혼합한 다음, 이 혼합용액에 동결 방지제 및 막 형성제를 첨가하고, 최종적으로 pH 조절제를 첨가, 혼합한 다음, 안정화(약 20℃에서 1시간 동안 정치)시켜 본 실시예에 따른 소화약제를 제조하였다. 본 실시예에 따른 소화약제의 구체적인 성분 및 함량은 하기 [표 1]에 보인 바와 같다. 하기 [표 1]에서, 각 성분의 함량은 소화약제 전체 중량을 기준으로 한 것(중량%)이다.

[실시예 2 ~ 3]

상기 실시예 1과 대비하여 소화약제의 성분 및 함량을 달리하였다. 이때, 실시예 2의 경우에는 제4소화성분으로서 수산화알루미늄을 더 첨가하였으며, 실시예 3의 경우에는 막 형성제로서 알긴산과 덱스트란의 혼합을 사용하였다. 각 실시예(2 ~ 3)에 따른 소화약제의 구체적인 성분 및 함량은 하기 [표 1]에 보인 바와 같다.

[비교예 1 ~ 3]

상기 실시예 1과 비교하여 소화약제의 성분 및 함량을 달리하였다. 각 비교예(1 ~ 3)에 따른 소화약제의 구체적인 성분 및 함량은 하기 [표 1]에 보인 바와 같다.

상기 각 실시예 및 비교예에 따른 소화약제에 대하여 점도(약 20℃에서의 동점도)를 평가하고, 그 결과를 하기 [표 1]에 나타내었다. 또한, 상기 각 실시예 및 비교예에 따른 소화약제에 대하여, 소화성능(소화시간 및 재발화)을 평가하고, 그 결과를 하기 [표 1]에 함께 나타내었다. 이때, 소화시간은 국내 소화약제의 형식승인 및 제품검사의 기술기준(국민안전처 고시 제2015-68호)에 의거하되, 500ml의 식용유 화재(약 400℃에서 발화)에 대해 약 300ml의 소화약제를 화재면에 방사하여 완전 소화될 때까지의 시간(time)으로 평가하였다. 그리고 재발화는 소화 후의 재발화 여부를 평가하되, 소화 후 2분 이내에 재발화가 발생된 경우에는 "O", 소화 후 2분 경과 후에도 재발화가 없는 경우에는 "X"로 평가하여 [표 1]에 나타내었다.

< 소화약제의 조성(성분/함량) 및 소화성능 평가 결과, 단위 : 중량% >

비 고		실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1	비교예 2	비교예 3
제1소화성분	탄산칼륨	12	10	12	12	10	12
	염화칼슘	-	2	-	-	2	-
제2소화성분 (계면활성제)	A1	8	8	8	-	4	8
	A2	12	12	12	8	-	12
	A3	-	-	-	8	8	-
기포 안정제	폴리에틸렌 옥사이드	2	2	2	-	-	-
	폴리비닐알콜	2	2	2	4	-	4
제3소화성분	규산나트륨	6	6	6	-	-	-
제4소화성분	수산화알루미늄	-	3	3	-	-	3
동결 방지제	폴리에틸렌 글리콜	12	12	12	12	12	12
pH 조절제	구연산	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
막 형성제	알긴산	6	-	2	-	-	1
	덱스트란	-	6	4	-	-	2
	잔탄검	-	-	-	6	-	-
	구아검	-	-	-	-	3	-
물	정제수	잔량	잔량	잔량	잔량	잔량	잔량
점도(at 20℃) [cSt]		223	211	217	1,248	720	152
소화시간 [분(')초(")]		1'45"	1'31"	1'12"	2'56"	3'35"	2'15"
재발화		X	X	X	O	O	X
* A1 : 솔비탄지방산에스테르(솔비탄 모노라우레이트) * A2 : 코코아미도프로필베타인 * A3 : 디메틸라우릴아민옥사이드

상기 [표 1]에 보인 바와 같이, 실시예들(1 ~ 3)에 따른 소화약제가 비교예들(1 ~ 3)에 비해 재발화가 없고 초기 진압능이 높음(소화시간이 짧음)을 알 수 있었다. 아울러, 제4소화성분으로서 수산화알루미늄을 더 사용한 경우에, 그리고 막 형성제로서 알긴산과 덱스트란을 사용한 경우에, 그렇지 않는 경우보다 소화성능이 더 높게 평가됨을 알 수 있었다. 예를 들어, 실시예 1과 실시예 2를 대비해 보면 수산화알루미늄을 더 사용한 실시예 1의 경우가 소화성능(초기 진압능)이 더 높게 평가되고, 실시예 2와 실시예 3을 대비해 보면 막 형성제로서 알긴산과 덱스트란을 혼합 사용한 실시예 3의 경우가 소화성능(초기 진압능)이 더 높게 평가됨을 알 수 있었다.

또한, 막 형성제로서 검류(잔탄검, 구아검)를 사용한 경우(비교예 1 및 비교예 2)에는 점도가 높아지나 알긴산이나 덱스트란을 사용하는 경우(실시예 1 ~ 3 및 비교예 3)에는 300cSt 이하의 저점도를 가짐을 알 수 있었다. 그리고 실시예 3과 비교예 3을 대비해 보면, 알긴산과 덱스트란을 혼합 사용하되, 이들을 적정 함량 이상으로 사용한 실시예 3의 경우가 소화성능(초기 진압능)이 더 우수함을 알 수 있었다. 아울러, 제2소화성분(계면활성제)의 경우에는 솔비탄지방산에스테르와 코코아미드프로필베타인의 혼합이 소화성능에 유리함을 알 수 있었다.

[실시예 4 ~ 5]

상기 실시예 1과 대비하여, 소화약제의 성분 및 함량을 달리하였다. 이때, 실시예 5의 경우에는 백화 방지제를 더 첨가하였다. 상기 백화 방지제는 에틸렌다이아민테트라아세틱산(EDTA)의 금속염으로서, 디소듐 에틸렌다이아민테트라아세틱산(Disodium ethylene diamine tetraacetic acid, EDTA-2Na)을 사용하였다. 각 실시예(4 ~ 5)에 따른 소화약제의 구체적인 성분 및 함량은 하기 [표 2]에 보인 바와 같다.

[실시예 6 ~ 8]

상기 실시예 4와 대비하여, 소화약제의 성분 및 함량을 달리하였다. 이때, 실시예 6의 경우에는 기포 응집제를 더 첨가하고, 실시예 7의 경우에는 기포 응집제와 분산제를 더 첨가하였다. 그리고 실시예 8의 경우에는 실시예 4와 대비하여, 제2소화성분(계면활성제)의 함량은 높이고, 제3소화성분(규산나트륨)의 함량은 낮췄다. 각 실시예(6 ~ 8)에 따른 소화약제의 구체적인 성분 및 함량은 하기 [표 2]에 보인 바와 같다. 이때, 상기 분산제는 상용화된 제품을 사용하였으며, 상기 기포 응집제는 트리아졸계 화합물로서 아래의 <제조예 1>에 따라 제조된 트리플루오로메틸-메틸피리딜-트리아졸을 사용하였다.

< 제조예 1 >

(a) 2- 시아노 -4- 메틸피리딘의 합성

반응 용기에 4-메틸피리딘 엔-옥사이드(4-methylpyridine N-oxide) 132g을 넣고, 증류된 디클로로메탄(Dichloromethane, CH₂Cl₂)으로 녹인 후, 상온에서 트리메틸실릴 시아나이드(Trimethylsilyl cyanide, Me₃SiCN)를 첨가하였다. 그리고 디클로로메탄(CH₂Cl₂)에 녹인 디메틸칼바밀 클로라이드(Dimethylcarbamyl chloride, Me₃NCOCl)를 한 방울씩 첨가한 후, 24시간 동안 상온에서 교반하였다. 다음으로, 위 교반 용액에 10wt%의 포타슘 칼보네이트 수용액(K₂CO₃, Potassiumcarbonate aq.)을 첨가하고 30분 동안 저어준 다음, 유기층은 분리하고 수용액층은 디클로로메탄(CH₂Cl₂)으로 추출하였다. 분리한 유기층을 소듐 설페이트(Na₂SO₄)로 건조시키고 진공으로 농축하였다. 그리고 디클로로메탄(CH₂Cl₂) 용매 조건에서 실리카겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 96%의 수율로 흰색 분말의 2-시아노-4-메틸피리딘(2-Cyano-4-methylpyridine)을 수득하였다.

(b) 트리플루오로아세틸 하이드라진의 합성

반응 용기에 에틸 트리플루오로아세테이트(Ethyl trifluoroacetate)를 넣고, 메탄올(Methanol)로 녹였다. 0℃에서 저어주면서 하이드라진(Hydrazine, H₂NNH₂)(1.0M solutionin THF)을 첨가하였다. 그리고 13시간 후, 디클로로메탄(CH₂Cl₂)을 상온에서 첨가하고 진공으로 농축하였다. 다음으로, 용매를 증발시킨 후, 디클로로메탄(CH₂Cl₂)을 첨가하고 상온에서 저어 주었다. 이후, 용액을 진공, 농축시켜 67%의 수율로 끈끈한 흰색 액체의 트리플루오로아세틸 하이드라진(Trifluoroacetyl hydrazine)을 얻었다.

(c) 트리플루오로메틸 - 메틸피리딜 - 트리아졸의 합성

상기 (a)과정에서 수득한 2-시아노-4-메틸피리딘(2-Cyano-4-methylpyridine) 137g을 반응 용기에 넣고, DMF(dimethyl formamide)를 첨가하여 녹였다. 그리고 상기 (b)과정에서 얻어진 트리플루오로아세틸 하이드라진(Trifluoroacetyl hydrazine) 220g을 첨가하고 상온에서 저어 주었다. 30분 후, 메탄올(Methanol)에 녹인 28wt%의 소듐 메톡사이드(NaOCH₃) 용액 20g을 첨가하고 반응시켰다. 다음으로, 위 반응 용액을 진공으로 증발시키고 물을 첨가한 다음, 에틸 아세테이트(Ethyl acetate)로 추출하여, 유기층을 소듐 설페이트(Sodium sulfate)로 건조시키고, 여과된 액체를 진공으로 증발시켰다. 이후, 에틸 아세테이트/클로로포름(ethyl acetate / chloroform) = 1:5 혼합 용매 조건에서 실리카겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하였다.

위와 같은 과정을 통해, 최종적으로 27%의 수율로 흰색 분말의 3-트리플루오로메틸-5-(4-메틸-2-피리딜)-1,2,4-트리아졸(3-Trifluoromethyl-5-(4-methyl-2-pyridyl)-1,2,4-triazole)을 수득하였다. 하기의 반응식은 위와 같은 과정을 보인 것이다.

[반응식]

상기 각 실시예(4 ~ 8)에 따른 소화약제에 대하여, 실시예 1과 동일한 방법으로 점도 및 소화성능(소화시간 및 재발화 여부)을 평가하였다. 또한, 각 실시예(4 ~ 8)에 따른 소화약제에 대하여, 다음과 같이 백화 현상과 저장 안정성을 평가하였다. 이상의 결과를 하기 [표 2]에 나타내었으며, 하기 [표 2]에는 실시예 1의 평가 결과를 함께 나타내었다.

< 백화 현상 >

각 소화약제를 흑색 판에 방사하여 건조시킨 후, 육안 관찰을 통해 흰색 얼룩이나 피막이 발생된 경우에는 "발생", 흰색 얼룩이나 피막이 발생되지 않은 경우에는 "없음"으로 평가하여 [표 2]에 나타내었다.

< 저장 안정성 >

각 소화약제를 투명한 항온 항습조에 넣고 상대 습도 60%, 온도 80℃의 고온/고습 조건하에서 7일간 보관하고, 이후 4℃의 저온 조건에서 7일간 보관한 다음, 다시 상대 습도 60%, 온도 80℃의 고온/고습 조건하에서 7일간 더 보관한 후에 소화약제의 흰색 침전과 층분리 발생 여부를 육안으로 관찰하였다. 그리고 아래의 평가 기준에 따라 평가하고, 그 결과를 하기 [표 2]에 나타내었다.

- 저장 안정성 평가 기준 -

◎ : 침전 및 층분리가 전혀 발생하지 않는 경우

○ : 침전 및 층분리 중에서 1개라도 발생한 경우

△ : 침전 및 층분리가 모두 발생한 경우

< 소화약제의 조성(성분/함량) 및 소화성능 평가 결과, 단위 : 중량% >

비 고		실시예 1	실시예 4	실시예 5	실시예 6	실시예 7	실시예 8
제1소화성분	탄산칼륨	12	12	12	12	12	16
제2소화성분 (계면활성제)	A1	8	8	8	8	8	15
	A2	12	12	12	12	12	25
기포 안정제	폴리에틸렌 옥사이드	2	2	2	2	2	-
	폴리비닐알콜	2	2	2	2	2	4
제3소화성분	규산나트륨	6	12	12	12	4	1.5
동결 방지제	폴리에틸렌 글리콜	12	12	12	12	12	12
pH 조절제	구연산	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
막 형성제	알긴산	6	8	5	2	2	-
	덱스트란	-	-	7	4	-	-
백화 방지제	EDTA-2Na	-	-	0.5	1.2	0.5	-
기포 응집제	B	-	-	-	1.2	1.2	-
분산제	C	-	-	-	-	0.5	-
물	정제수	잔량	잔량	잔량	잔량	잔량	잔량
점도(at 20℃) [cSt]		223	316	328	257	163	144
소화시간 [분(')초(")]		1'45"	1'18"	1'05"	52"	1'34"	2'20"
재발화		X	X	X	X	X	O
백화 현상		없음	발생	없음	없음	없음	없음
저장 안정성		△	△	○	◎	◎	△
* A1 : 솔비탄지방산에스테르(솔비탄 모노라우레이트) * A2 : 코코아미도프로필베타인 * EDTA-2Na : Disodium EDTA * B(트리아졸계) : 3-트리플루오로메틸-5-(4-메틸-2-피리딜)-1,2,4-트리아졸(제조예 1) * C : 독일 BYK사 제품(BYK-154)

상기 [표 2]에 보인 바와 같이, 먼저 실시예 1과 실시예 4를 대비해 보면, 제3소화성분(규산나트륨)의 함량이 높은 경우(실시예 4), 백화 현상이 발생됨을 알 수 있었다. 아울러, 실시예 5와 실시예 6에서와 같이, 제3소화성분(규산나트륨)의 함량을 높게 하되, 백화 방지제로서 EDTA-2Na을 더 첨가한 경우, 백화 현상이 개선됨을 보였다. 그리고 EDTA-2Na는 백화 현상을 개선함은 물론, 실시예 6에서와 같이 적정 함량으로 사용된 경우 저장 안정성에도 유리함을 알 수 있었다.

또한, 실시예 5와 실시예 6에서와 같이, 제3소화성분(규산나트륨)의 함량이 높거나 막 형성제의 함량이 너무 높은 경우에는 점도가 높아짐(300cSt 초과)을 알 수 있었다. 아울러, 기포 응집제로서 트리아졸계 화합물이 더 첨가된 경우, 소화성능(초기 진압능)이 개선됨을 알 수 있었다.

따라서, 제3소화성분(규산나트륨)을 적정 함량 이상으로 사용한 경우 소화성능(재발화 방지능)이 개선되며, 이는 또한 점도와 백화 현상을 고려한다면 과량 사용은 바람직하지 않음을 알 수 있다. 상기 실시예들에서는, 제3소화성분(규산나트륨)을 약 2중량% 이상, 약 10중량% 이하로 사용한 경우에 소화성능(재발화 방지능), 저점도 및 백화 방지 등에 우수한 결과를 보였다. 아울러, 백화 방지제로서 EDTA-2Na를 첨가한 경우 백화 현상이 개선되며, 이와 함께 저장 안정성이 향상됨을 알 수 있다.

부가적으로, 막 형성제의 경우, 검류들(잔탄검, 구아검 등)에 비해 알긴산과 덱스트란이 저점도 유지에 바람직하며, 이와 함께 저점도와 소화성능(초기 진압능)을 고려하여 이들을 혼합 사용하되, 각각 적정 함량으로 사용하는 것이 바람직함을 알 수 있다. 또한, 소화성능을 개선함 있어, 제2소화성분(계면활성제)은 솔비탄지방산에스테르와 코코아미드프로필베타인의 혼합이 좋으며, 기포 응집제(트리아졸계 화합물)를 더 사용하는 경우에도 소화성능이 개선됨을 알 수 있다.

Claims (6)

1. 물;
   탄산염 및 인산염으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 제1소화성분;
   계면활성제로부터 선택되고, 기포를 형성하는 제2소화성분;
   규산나트륨 및 이의 수화물로부터 선택된 하나 이상의 제3소화성분;
   pH 조절제;
   상기 제2소화성분에 의해 발생된 기포와 기포 간을 응집시키는 기포 응집제; 및
   상기 제3소화성분에 의해 발생되는 백화를 방지하는 백화 방지제를 포함하고,
   상기 기포 응집제는 하기 화학식으로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 강화액 소화약제.
   [화학식]
   

   

   
   (상기 화학식에서, R_a는 H, CF₃ 또는 C₂F₅이고, R_b는 H, CH₃ 또는 C₂H₅이다.)
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 강화액 소화약제는,
   수산화알루미늄 및 수산화알루미늄을 함유한 무기물로부터 선택된 하나 이상의 제4소화성분을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강화액 소화약제.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 강화액 소화약제는,
   상기 제2소화성분에 의해 발생된 기포의 표면에 막을 형성하는 막 형성제를 더 포함하되,
   상기 막 형성제는 알긴산과 덱스트란의 혼합인 것을 특징으로 하는 강화액 소화약제.
   
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