KR960008612B1 - 소화용 물 첨가제 - Google Patents

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Description

소화용 물 첨가제

소화를 위해, 물은 파이프 네트윅으로부터 공급되거나 또는 예를들면 산불의 경우에는 천연수로부터 공급되는 형태로 널리 사용된다. 소화용 물의 조작 방식은, 한편으로는, 화재중인 물품과 접촉할 때 매우 높은 열용량 및 증발열로 인해 매우 효과적인 냉각을 가져오고 따라서 물품이 그들의 연소 또는 발화온도 아래로 떨어져, 이로써 새로운 발화가 배재되는 점에 있다. 반면에, 그의 효과는 뜨거운 물품과 접촉할 때, 증발하여 생성된 수증기가 연소에 필요한 공기를 추방하고 이로써 화염이 직접 진화되도록 한다는 점에 있다.

종래의 형태로 물을 사용하는 주 단점은 많은 부분의 물이 불타고 있지 않은 물체에 유출되고 종종 쓸모없이 흘러버리거나 지면에 스며들게 되는점이다.

이것은 특히 큰비용을 들여 빈번히 운송되는 물의 상당한 부분이 전부 쓸모없게 되는 산불의 경우에 특히 불리하다. 산불의 전형적인 형태에 따르면 불은 건조한 총림(풀잎 또는 히더)을 더 태워버리고 개개의 수관화(crown fire)를 이끄는데 그다음 이것이 병합되기 때문에 특히 지면높이에서의 소화는 산불소화의 매우 중요한 점이다. 현재까지, 특히 산불은 장기의 건조기가 빈번히 산불에 선행되고 따라서 지면은 특히 높은 물 흡수력을 갖기 때문에 조달된 물의 최적사용이 가능하지 못하였다.

근본적으로 다른 종래의 화재, 예를들면 건물의 지붕 트러스가 불타고 있는데 지붕은 아래층과 내화성 바닥재에 의해 분리되어 있지 않을 때와 같은 경우에도 같은 문제에 직면한다. 이 경우에, 물은 바닥, 창, 계단 등을 통하여 건물 아래층에 이르고 이로써 소화의 패인이 된다. 이런일이 일어날 때, 물의 부족으로, 불은 불타는 층으로부터 아래층으로 번질 위험이 있다. 한편, 유출하는 물은 빈번히 상당한 손해를 가져오고 그 결과 소화를 위해 사용된 물의 양의 증가는 문제가 된다.

상기한 단점을 회피하기 위해, DE-OS 31 14 630은 건물의 이들 부분, 예를들면 불이 붙은 위험성이 있는 평지붕의 표면에 물 방벽으로서, 또한 지역 대화재로부터 전역을 보호하기 위해 겔의 사용을 기재하고 있다. 이 방법은 유출 및 지면에 스며드는 결과 소화용 물의 원하지 않는 손실을 회피하기 위해 고안되었다. 그러나, 이들은 매우높은 점도를 나타내는 실제 겔이며 이것은 물품을 덮어 보호하며 그위에 두꺼운 층을 형성시킨다. 이런 종류의 겔은 불이 붙을 위험이 있는 물체에 침투하지 않기 때문에 그들은 부족한 진화 효과를 갖는다. 그들의 높은 점도는 또한 그들의 살포에 특수한 장비의 사용을 필요로 한다.

가연성 물품을 보호가기 위한 불에 대한 보호도막으로서 US-A-3 229 769에 기재된 이온화 방사선에 의해 가교결합되는 폴리포타슘 아크릴레이트에도 같은 문제가 있다.

또한 US-A-3 354 084는 점도를 증가시키고 빛으로부터 보호를 하기위해 미세하게 분할된 이산화티탄입자와 함께 수팽윤성 아크릴 중합체, 특히 알맞게 가교결합된 아크릴아미드 공중합체로 구성되는 산불을 소화하기 위한 겔의 사용을 기재하고 있다.

상기 겔의 고정성의 단점을 극복하게 위해 US-A-3 404 089는 알칼리금속염 또는 암모늄염의 수용액과 지점도의 폴리아크릴산 분산액을 반응시킴으로써 소화전에 직접 겔을 생성시킬 것을 권장하고 있다. 또다시 결국 고점성을 가진 실제 겔이 소화에 사용되는데 이것은 보호되어야 하는 물품에 침투하지 않고 부족한 진화 효과를 갖는 단점이 여기에도 또한 수반된다.

수성 겔로 하는 화재 방어책이 폭넓은 용도를 발견하지 못한 것은 한편으로는 제안된 방법의 완만한 효과로 인해 다른 한편으로는 소화방책을 위한 특수한 장치를 사용할 필요성으로 인해서이며 더욱이 그들은 부식손상 및 환경적 부담을 일으키기 때문이다.

그러므로, 본 발명의 목적은 물로 인한 손해를 감소시키고, 환경적 부담을 줄이며, 종래의 장비로 사용할 수 있도록 하고 부식손상을 회피하는 목적을 가진 소화방법을 창조하는 것이다. 칼륨 또는 나트륨염의 형태로 물의 자체중량의 500배까지 흡착할 수 있을 정도로 가교결합되는 (메타) 아크릴산 계통의 높은 수 팽윤성(공) 중합체의 수불용성 극성 고분자를 높은 수 팽윤성(공) 중합체입자를 팽윤시키지 않는 종류의 수용성 분리제(release agent)로 싸거나 거기에 분산시킬 때, 상기한 결점을 가지지 않은 소화용 물 첨가제가 얻어질 수 있음이 놀랍게도 발견되었다.

강한 수 팽윤성 중합체에서 수불용물은 예를들면 미국특허명세서 4, 017 653 및 4 018, 951에 기재되었다. 이들 물질은 고흡수성 중합체로서 또는 소위 초흡수제로서 기술분야에서 지칭되고 있다. 이것은 특히 DE-PS 27 06 135에 기재된 바와 같은 아크릴 또는 메타크릴산의 아크릴아미드, 메타크릴아미드 및 아크릴로니트릴과의 공중합체에도 적용된다.

적합한 가교제는 모든 올레핀계, 적어도 2관능성 단량체, 예를들면, 메틸렌-비스-아크릴아미드, 디비닐벤젠, 트리스알릴시아누레이트, 트리스-알릴-인산염 등과 같은 것들이다. 라디칼 또는 산화환원 중합에 의한 적합한 가교결합된 중합체의 제조는 본 분야에 공지되어 있다.

분리제는 물의 침투시 끈적이게 되고 따라서 들러붙게 되는 것으로부터 겔화재를 보호한다. 본 발명에 따라 분리제를 사용할 때 아무문제없이 겔화물질의 분산이 일어난다. 분리제는 양호한 수용해성을 가지며 그 자체가 겔화제 입자를 팽윤시키지 않는 것이 중요하다. 본 발명에 따르면, 분리제는 소위 겔화제 입자들간에 장벽으로서 작용하고 따라서 점착을 방지한다.

수성제는 첫째로, 물로 인한 손상을 최소로 하여 탁월한 진화효과를 달성하고 둘째로, 순수한 물과 유사한 매우 양호한 습윤력을 보장하면서 그의 적용을 허용하기 위해 충분한 유리수가 존재하는 농도로 겔입자를 함유한다. 본 발명 수성계에는 전체 물의 양의 50 내지 80중량%, 바람직하게는 60 내지 70중량%가 겔입자에 존재한다. 겔입자는 그들의 물의 자체중량의 500배까지 빠르게 흡수하도록 하는 구조를 갖는 고흡수성 공중합체로부터 형성된다. 그러나, 그들은 물에 용해성이 아니다. 만일 과량의 물이 팽윤된 겔입자에 첨가된다면 과량의 물이 겔입자를 위한 비히클로서 작용하면서 순수한 물상으로서 남아있고 실질적으로 그의 점도를 보유하는 한편, 겔입자는 개개의 구별되는 입자로서 간주되어야 한다.

폴리아크릴산(나트륨 염 또는 칼륨염의 형태로)을 기초로 한 본 발명의 팽윤체는 발명의 요구를 충족시키며 아무 환경적 부담을 일으키지 않는다.

그러나, 만일, 수용성 분리제에 의해 겔화제의 입자를 본 발명에 따라 둘러싼다면 또한 매우 미세하게 간겔화물질이 아무 입자의 점착없이 사용될 수 있으며, 따라서, 그로 인해 노즐을 통해 호스파이프로 겔화물질을 직접 분무하는 것이 가능하다.

발명에 따르는 바람직한 분리제는 폴리에틸렌글리콜이다. 에틸렌 글리콜 및 디에틸렌 글리콜과 반대로 폴리에틸렌 글리콜은 겔화물질에 의해 흡수되지 않는다. 그러므로, 폴리에틸렌 글리콜층은 겔화제 입자를 물의 침투시 너무빨리 서로 들러붙는 것과 점착으로부터 보호한다. 더욱이, 폴리에틸렌 글리콜은 절대적으로 비독성이며 매우 빠르게 분해하고 따라서 생태학적으로 비공해 물질로서 간주될 수 있다.

겔화물질의 양을 기준으로 10 내지 100중량% 폴리에틸렌글리콜 300 또는 400의 양으로 겔화제 입자를 습윤시키는 것이 유리함이 입증되었다. 게다가, 인산수소이암모늄은 특히 적합한 분리제임이 입증되었다. 가장 비참한 산불이 일어나는 지중해에서 소화는 탱크에 종종 바닷물을 채운다. 안에 함유된 염으로 인한 경도 뿐만 아니라 안에 높은 농도로 존재하는 염화나트륨을 불리한 방식으로 겔화물질의 팽윤력의 강한 감소를 일으킨다. 이 불리한 효과는 인산수소이암모늄을 분리제로 사용할 때 상당히 감소된다.

인산이온은 경도를 일으키는 물질을 차단하고 암모늄이온은 팽윤력에 대해 나트륨이온의 부정적 효과를 보충한다. 겔화물질을 기준으로 20 내지 100중량%의 양으로 인산수소이암모늄을 사용하는 것이 특히 유리하다.

소화용 물 첨가제를 제조하는 특히 바람직한 방법은 겔화물질을 예를들면 고속 혼합기에서 인산수소이암모늄 50중량%와 건조 혼합시키는 것이다. 인산수소이암늄결정은 이와 같이 하여 분쇄된다. 동시에 겔화 물질을 기준으로 10 내지 30중량%의 물을 분무한다. 겔화물질입자는 단시간에 끈적이게 되고 인산수소이암모늄은 겔화제입자의 표면에 영구적으로 고정된다.

또한 설탕을 특히 단당류 및 다당류를 본 발명에 따르는 분리제로서 사용하는 것도 적한다. 예를들면, 만니톨로 좋은 결과가 얻어졌다.

0.1 내지 0.4중량%의 양으로 소화용 물 첨가제를 첨가할 때, 단지 미소한 점도의 증가가 검출된다. 액체는 완전히 펌프로 풀 수 있고 순수한 물에 진화 작업의 동안에 팽윤체가 첨가된 물로 변화 후, 분사파이프와 함께 작동하는 나사가 조작시 아무런 차이도 검출할 수 없다. 더 많은 양이 첨가될 때 점도는 갑자기 증가하고 유리수는 그의 존재가 본 발명 수성계를 특징지우는데, 갑자기 감소한다. 100mPa.s.의 점도까지의 순수로서 취급될 수 있는 것을 소화용 물이라 말할 수 있다. 물에 0.2%의 양으로 팽윤체를 첨가함으로써 제조된 소화용 물의 효과는 대규모 시험에서 구한바, 탁월하였다 ; 즉, 표준 실내화재에서 진화용 물의 양과 진화시간이 30 내지 35% 감소되었으며 불의 근원으로부터 유출하는 진화용수는 85% 감소되었다. 팽윤체의 0.5 내지 0.6%의 첨가는 이미 점도를 상당히 증가시키나 화재 진화작업은 여전히 통상적으로 수행될 수 있다.

팽윤과정을 가속시키기 위해, 미세하게 분할된 활성규산 및/또는 규산염이 첨가되고 필요하다면, 비팽윤공중합체에 첨가된다. 첨가될 수 있는 활성규산은 이미 공지된 생성물이며, 특히 충전제 또는 흡수제로서이고, BET법에 따라 측정한 바 30㎡/g 이상의 표면을 갖는, 보통 수백 ㎡/g의 표면을 갖는 규산 건조겔(xerogel) 또는 사염화 규소의 불꽃 가수분해 분해에 의해 제조된 BET법에 따라 측정된 50 내지 450㎡/g(Aerosil)의 표면을 갖는 활성규산 같은 것 들이다. 활성규산의 대신에, 물유리와 해당 금속염 및 가능하게는 무기산으로부터 침전된 활성규산염, 특히, 건조겔의 형태로 30㎡/g 이상의 BET법으로 측정한 표면을 갖는 칼슘, 마그네슘 또는 알루미늄의 규산염이 고흡수성 중합체와 조합하여 본 발명의 목적에 적용가능하다.

본 발명의 구별되는 겔입자들은 물의 부착을 증가시키기 위해 제안된, 그리고 점도의 강한 증가 및 그와 관련된 단점을 이끄는 종래의 농후제와 공통되는 것은 아무것도 없다.

사용된 진화장치의 부식현상과 화재방어를 위해 분무된 물체상의 부식현상은 pH 값을 6 내지 8로 조절함으로써 회피될 수 있다.

소화용수로서의 본 발명 수성계의 사용은 저점성이기 때문에 아무 특별한 펌프 또는 관을 필요로 하지 않는다. 산불을 소화할 때 또는 비행기내 소화의 동안에 종래의 장비를 똑같이 사용할 수 있다. 최종적으로, W형 소화기의 사용 및 자동소화장치의 사용도 또한 가능하다.

본 발명의 소화를 위한 수성계를 사용할 때, 동반하는 겔 입자는 물이 타고 있는 물품에 침투하는 것을 방지하나, 그들은 유출하는 경향을 나타내지 않으며 그들 자체의 접착력의 견지에서 타고 있거나 또는 탈위험이 있는 물체에 남으며 게다가, 큰 열전개의 경우에, 그들은 모든 소화용수가 냉각 및 증기형성에 유리하도록 하여 안에 함유된 물이 증기의 형태로 쉽게 도망가도록 허용한다. 필요한 진화액의 양은 이로써 종래의 방법과 비교하여 실질적으로 감소된다. 더욱이, 불의 번짐이 매우 효과적인 방어책을 가져온다.

저장탱크내 소화에 있어서, 벽의 냉각이 중요하다. 수성계에 의하여, 진화작업의 동안에 같은 관으로 단지 때때로 탱크의 벽에 부착하는 겔 입자를 분무하는 것이 가능하여 영구적인 살수가 비필수적으로 만들며 판 용량의 더 나은 이용을 허용하게 된다. 확 타오르는 불의 위험이 진화된 물품에 부착하는 겔입자로 인해 감소된다.

팽윤체의 첨가를 삼중 조합 소방차의 용기에 또는 물폭탄용기(water bomber)또는 특수 혼합용기에 실행할 수 있으며 살수의 동안에 또는 살수의 종결후 몇분간 약간 교반하거나 온화하게 퍼내는 것이 필요할 수도 있다. 팽윤된 겔입자는 서로 부착하지 않는다.

그들은 연장된 휴지 기간동안 약간 침전할 수 있으나 아무문제없이 몇주후에도 쉽게 퍼내거나 교반될 수 있다. 그러나 이것은 보통은 필요하지 않다.

발명을 적용하는 보통방법은 형성된 겔입자를 포함하는 수성계를 살수 또는 분무하는 것이다. 원한다면, 비팽윤 상태에서 분사파이프를 이용하여 곧 팽윤체를 첨가하는 점에 변형이 있을 수 있다. 아직 불이 붙지 않은 물체를 보호하기 위한 겔입자의 높은 부착용량의 이점은 이용되지 않으나 매우 단시간후 팽윤된 입자들이 틈과 이음매를 밀폐시키기 때문에 물로 인한 손해에 대한 매우 빠른 효과적인 보호가 달성된다.

일단 겔의 밀폐층이 형성되면 순수로 이것이 유용한한 작업을 계속할 수 있다. 산불의 경우에, 겔의 일부가 그의 부착성으로 인해 나무에 나고 한 나무 수관(crown)으로부터 다른 나무수관으로의 불의 퍼짐에 대해 양호한 방어벽을 형성한다.

많은 층으로 구성되는 건물에서의 화재의 경우에 건물의 나머지 전역에 불이 번지는 것을 방지할 수 있는 물덮개가 형성된다.

본 발명에 따르는 더 이상의 이용은 예를들면, 사람이 공장 및 호텔같은 큰 건물에서 큰 화재난을 피하도록 돕기 위해 랩의 형태로 미리 보유될 수 있는 진화용 담요의 제조에 있다.

이러한 종래의 진화용 담요는 팽윤상태로 팽윤체를 함유하고 수분의 손실을 막기위해 예를들면 플라스틱백이나 봉투에 밀봉시킨다.

Claims (11)

1. a) 칼륨 또는 나트륨염의 형태로 물 자체 중량의 500배까지 흡수할 수 있을 정도로 가교결합되는 (메타)아크릴산 계통의 높은 수 팽윤성(공)중합체의 수불용성 극성 고분자 미세입자와, b) 높은 수 팽윤성(공)중합체의 입자들이 팽윤을 일으키지 않아 이로써(공)중합체의 미세입자를 싸거나 분산시키는 그런 종류의 수용성 분리제를 함유하는 것을 특징으로 하는 수화용 물 첨가제.
2. 제1항에 있어서, 고분자는 다가 음이온성 아크릴산 공중합체인 것을 특징으로 하는 소화용 물 첨가제.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 규산 및/또는 규산염을 함유하는 것을 특징으로 하는 소화용 물 첨가제.
4. 제1항에 있어서, 분리제는 폴리에틸렌 글리콜인 것을 특징으로 하는 소화용 물 첨가제.
5. 제4항에 있어서, 폴리에틸렌 글리콜은 겔화제의 양을 기준으로 10 내지 100중량%의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 소화용 물 첨가제.
6. 제1항에 있어서, 분리제는 인산수소이암모늄인 것을 특징으로 하는 소화용 물 첨가제.
7. 제6항에 있어서, 인산수소이암모늄은 겔화제의 양을 기준으로 20 내지 100중량%의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 소화용 물 첨가제.
8. 제1항에 있어서, 분리제는 단당류 또는 이당류인 것을 특징으로 하는 소화용 물 첨가제.
9. 제1항에 있어서, 팽윤입자가 총 물의 50 내지 80중량%, 바람직하게는 60 내지 70중량%를 보유하는 것을 특징으로 하는 소화용 물 첨가제.
10. 제1항에 따르는 소화용 물 첨가제를 함유하는 것을 특징으로 하는 소화기 또는 자동소화장치용 소화용 물 분산액.
11. 제1항에 따르는 소화용 물 첨가제를 함유하는 것을 특징으로 하는 사람이 피하도록 도움을 주는 진화용 담요 또는 랩.