KR102127684B1 - 다층구조를 가지는 소화시트 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 다층구조를 가지는 소화시트는, 유연성을 가지도록 형성되어, 대상을 감싸도록 구비됨에 따라 화재를 예방하는 소화시트에 있어서, 그래파이트 성분을 포함하며, 대상 방향을 향하도록 위치되는 소화층, 그래파이트 성분을 포함하며, 상기 소화층에 적층되되, 대상의 반대 방향을 향하도록 위치되는 차화층 및 상기 소화층 및 상기 차화층을 서로 접착시키며, 난연성을 가지도록 형성되는 접착층을 포함한다.

Description

다층구조를 가지는 소화시트{Extinguisher Sheet Having Multi-Layer Structure}
본 발명은 화재 예방을 위해 대상을 감싸도록 구비되는 소화시트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다층 구조를 가지도록 형성되어 내측에서의 화재 원인 및 외측에서의 화재 원인 모두에 대응할 수 있도록 형성되는 다층구조를 가지는 소화시트에 관한 것이다.
소화는 이미 진행된 연소 현상을 인위적으로 중단하는 것으로, 냉매를 이용하여 연소 온도를 낮추는 방법, 산소의 공급을 차단하는 방법, 연소의 연쇄 반응을 차단하는 부촉매 방법 등을 통해 이루어질 수 있다.
일반적으로 화재가 발생되면 화재 감지 설비 또는 인력에 의한 알림 등을 통해 경보가 이루어지며, 이에 따라 소방 인력이 현장에 출동하여 소화기, 급수 시설로 화재를 진압하게 된다.
하지만, 인력을 통해 직접 소화기, 급수 시설 등으로 화재를 진압하는 방식은 사람이 없는 장소에서 화재가 발생될 경우 화재를 진압하는 데 어려움이 있다. 또한 소방 인력이 현장에 출동하는 데 소요되는 시간 동안 화재가 급속하게 확산될 가능성이 높아 화재에 의한 손실이 커지며, 화재 진압이 더욱 어려워지는 문제가 있었다.
따라서 이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 최근에는 건축 자재, 배전반 등 화재가 발생될 수 있는 곳에 스프링클러를 설치하거나, 화재 발생 시 내부의 소화약제를 외부로 방출할 수 있는 발포성 소화 캡슐을 포함하는 건축 판넬, 단열재, 폼 등이 사용되고 있다.
이와 같이 소화 캡슐을 포함하는 건축 판넬, 단열재, 폼 등이 적용된 곳의 경우, 사람이 없는 장소 등에서 화재 발생 시 소화 캡슐이 발포되어 내부의 소화약제가 외부로 방출되면서 화재를 진압할 수 있다.
다만, 소화 캡슐을 포함하는 발포폼, 단열재, 판넬 등은 유연성이 거의 없어 제한된 장소 및 부위에만 적용될 수밖에 없다는 문제가 있다. 뿐만 아니라 소화 캡슐을 포함하는 발포폼, 단열재, 판넬 등은 주로 건물의 천장, 외벽, 바닥 등에 적용되는 경우가 많으므로, 화재가 일어난 위치에 소화약제가 충분히 도달하지 못하는 상황이 발생할 가능성이 있으며, 소화캡슐과 화재 위치가 일정 거리 이상 떨어져 있어 소화캡슐이 가열되지 않을 경우, 소화캡슐이 발포되지 못하여 소화가 어렵다는 문제가 있다.
또한 이외에도 제한된 장소 또는 전기기구 등에 적용되도록 개발된 연소방지 도료, 난연테이프, 차화커버 등과 같은 제품이 존재하고 있기는 하나, 연소방지 도료의 경우 일정 시간이 경과된 이후에 효과가 크게 저하되는 것은 물론 시공성이 크게 떨어지는 문제가 있으며, 난연테이프는 전선, 케이블 등이 밀집 설치되어 있는 경우 적용이 매우 곤란하고, 차화커버는 단순히 화재의 확산만을 방지하는 것으로서 초기 화재를 진압할 수 있는 능력이 없다.
그리고 전술한 모든 방식은 이미 화재가 발생한 이후에 작동하게 되므로, 신속하게 소화를 진행한다고 하더라도 어떤 형태로든 피해가 발생할 수밖에 없다.
따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.
한국공개특허 제10-2017-0011442호
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 유연성을 가지도록 형성되어 화재가 발생할 가능성이 있는 다양한 대상에 용이하게 적용 가능하도록 함에 따라 화재 발생을 미연에 방지할 수 있도록 하는 소화시트를 제공하기 위한 목적을 가진다.
또한 대상 방향에서 발생하는 화재 원인 및 외부에서의 화재 원인 모두에 대응할 수 있도록 형성되는 소화시트를 제공하기 위한 목적을 가진다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다층구조를 가지는 소화시트는, 유연성을 가지도록 형성되어, 대상을 감싸도록 구비됨에 따라 화재를 예방하는 소화시트에 있어서, 그래파이트 성분을 포함하며, 대상 방향을 향하도록 위치되는 소화층, 그래파이트 성분을 포함하며, 상기 소화층에 적층되되, 대상의 반대 방향을 향하도록 위치되는 차화층 및 상기 소화층 및 상기 차화층을 서로 접착시키며, 난연성을 가지도록 형성되는 접착층을 포함한다.
그리고 본 발명에는 상기 소화층, 상기 차화층 및 상기 접착층을 관통하는 형태로 배열되어 상기 대상 방향에서 발생하는 열을 외부로 방출시키는 복수의 방열홀이 형성될 수 있다.
그리고 상기 소화층은, 상기 소화층의 총 중량을 기준으로 하여 폴리에틸렌글리콜 20 ~ 40 중량%, 이소시아네이트 5 ~ 20 중량%, 유기디아민 7 ~ 18 중량%, TCPP(tris(1-chloro-2-propyl)phosphate) 5 ~ 40 중량%, 난연제 15 ~ 35 중량%, 그래파이트 3 ~ 20 중량% 및 소화용 마이크로입자 5~30 중량%를 포함할 수 있다.
또한 상기 차화층은, 상기 차화층의 총 중량을 기준으로 하여 폴리에틸렌글리콜 20 ~ 40 중량%, 이소시아네이트 5 ~ 20 중량%, 유기디아민 7 ~ 18 중량%, TCPP(tris(1-chloro-2-propyl)phosphate) 5 ~ 40 중량%, 난연제 15 ~ 35 중량% 및 그래파이트 3 ~ 20 중량%를 포함할 수 있다.
한편 상기 접착층은 난연제를 포함할 수 있다.
이때 상기 난연제는 인산에스테르계 난연제를 포함할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 소화층, 상기 차화층 및 상기 접착층 중 적어도 어느 하나 이상에 구비되는 소화용 마이크로입자를 더 포함할 수 있다.
그리고 상기 소화용 마이크로입자는, 냉매가 수용된 코어부 및 상기 코어부를 감싸는 고분자 쉘을 포함할 수 있다.
이때 상기 고분자 쉘은 소정의 온도 조건에서 구조가 파열되도록 형성되어, 상기 코어부의 냉매가 외부로 흘러나오도록 할 수 있다.
또한 상기 냉매는, 불소화 탄화수소, 브롬화 탄화수소, 불소화 케톤 및 브롬화 케톤으로 이루어진 군 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
한편 상기 소화용 마이크로입자는 입자의 직경이 10 ~ 500 ㎛로 형성될 수 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다층구조를 가지는 소화시트는 유연성을 가지도록 형성되므로, 건물의 천장, 외벽, 바닥 등과 같은 대상 외에도 협소한 장소 또는 전선, 콘센트, 분전반, 콘트롤 박스, 배전반, 태양광 발전용 전지판 등과 같은 전기기구와 같이 화재가 발생할 가능성이 있는 다양한 대상에 용이하게 적용 가능하다는 장점이 있다.
또한 본 발명은 소화층, 접착층 및 차화층을 포함하는 다층 구조를 가지도록 형성됨에 따라, 대상 방향에서 발생하는 화재 원인 및 외부에서의 화재 원인 모두에 대응할 수 있는 장점을 가진다.
그리고 본 발명은 화재가 발생한 이후는 물론 화재가 발생하기 이전에도 화재 발생을 높은 확률로 미연에 차단할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 다층구조를 가지는 소화시트의 모습을 나타낸 사진;
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 다층구조를 가지는 소화시트의 구조를 나타낸 도면;
도 3은 본 발명에 따른 다층구조를 가지는 소화시트에 대한 소화시험 성적서;
도 4는 본 발명에 따른 다층구조를 가지는 소화시트에 대한 난연 시험 결과를 나타낸 보고서;
도 5는 본 발명에 따른 다층구조를 가지는 소화시트에 대한 TGA 분석결과를 나타낸 보고서;
도 6은 본 발명에 따른 다층구조를 가지는 소화시트에 대한 절연 시험 결과를 나타낸 보고서;
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 다층구조를 가지는 소화시트에 대한 벤딩 시험 결과를 나타낸 보고서;
도 9는 본 발명에 따른 다층구조를 가지는 소화시트에 대한 난연 테스트 실험 결과를 나타낸 사진;
도 10은 본 발명에 따른 다층구조를 가지는 소화시트를 대상에 적용한 모습을 나타낸 사진;
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 다층구조를 가지는 소화시트의 구조를 나타낸 도면;
도 12는 본 발명의 제3실시예에 따른 다층구조를 가지는 소화시트의 구조를 나타낸 도면; 및
도 13은 본 발명의 제4실시예에 따른 다층구조를 가지는 소화시트의 구조를 나타낸 도면이다.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 다층구조를 가지는 소화시트의 모습을 나타낸 사진이며, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 다층구조를 가지는 소화시트의 구조를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다층구조를 가지는 소화시트는 유연성을 가지도록 형성되며, 건물 천장, 외벽, 바닥을 비롯하여 전기 화재의 발생 위험이 높은 전선, 콘센트, 분전반, 배전반, 콘트롤 박스, 태양광 발전용 전지판 등과 같은 다양한 대상에 대해 별도의 장치 없이 부착되거나 감싸는 형태로 적용될 수 있다.
그리고 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 다층구조를 가지는 소화시트는 기 설정된 면적을 가지도록 형성될 수 있으며, 소화층(30)과, 차화층(10)과, 접착층(20)을 포함하여 각 층이 적층된 형태로 형성된다.
상기 소화층(30)은 그래파이트 성분을 포함하며, 대상 방향을 향하도록 위치되는 구성요소이다. 즉 상기 소화층(30)은 소화시트가 대상을 감싸도록 형성될 경우 내측에 위치되는 레이어이며, 대상 방향에서 화재가 발생하는 것을 차단하거나, 화재가 발생할 경우 이를 소화시키는 역할을 수행한다.
그리고 상기 차화층(10) 역시 그래파이트 성분을 포함하며, 상기 소화층(30)에 적층된 형태를 가진다. 특히 상기 차화층(10)은 소화 대상의 반대 방향을 향하도록 위치되며, 이에 따라 상기 차화층(10)은 소화시트가 대상을 감싸도록 형성될 경우 외측에 위치되는 레이어이며, 외부 측에서 고열 또는 화재 등이 발생할 경우 그 영향이 대상에 전달되는 것을 차단하는 역할을 수행한다.
또한 상기 접착층(20)은 상기 소화층(30) 및 상기 차화층(10)을 서로 접착시키며, 난연성을 가지도록 형성되어 고열 및 불꽃 등에 대해 저항할 수 있는 성질을 가진다.
한편 본 실시예의 소화시트는, 상기 소화층(30), 상기 차화층(10) 및 상기 접착층(20)을 관통하는 형태로 배열되어 상기 대상 방향에서 발생하는 열을 외부로 방출시키는 복수의 방열홀(H)이 열 방향 및 행 방향으로 배열된 형태를 가진다. 따라서 본 실시예의 소화시트는 대상에 열이 축적되지 않도록 하여, 고열로 인한 화재 가능성을 방지할 수 있다.
본 실시예의 경우 상기 방열홀(H)은 일정 간격으로 배열되고, 각각이 모두 동일한 직경을 가지도록 형성되나, 이와 달리 상기 방열홀(H)의 배치 형태 및 직경은 다양하게 이루어질 수도 있음은 물론이다. 예컨대, 상기 방열홀(H)은 직경이 다른 두 종류가 서로 번갈아 배열될 수도 있으며, 또는 영역 별로 서로 다른 직경의 방열홀(H)이 배치되도록 할 수도 있는 등 다양한방법이 적용될 수 있을 것이다.
그리고 본 실시예에서 상기 소화층(30)은, 상기 소화층(30)의 총 중량을 기준으로 하여 폴리에틸렌글리콜 20 ~ 40 중량%, 이소시아네이트 5 ~ 20 중량%, 유기디아민 7 ~ 18 중량%, TCPP(tris(1-chloro-2-propyl)phosphate) 5 ~ 40 중량%, 난연제 15 ~ 35 중량%, 그래파이트 3 ~ 20 중량% 및 소화용 마이크로입자 5~30 중량%를 포함할 수 있다.
또한 상기 차화층(10) 역시, 상기 차화층(10)의 총 중량을 기준으로 하여 폴리에틸렌글리콜 20 ~ 40 중량%, 이소시아네이트 5 ~ 20 중량%, 유기디아민 7 ~ 18 중량%, TCPP(tris(1-chloro-2-propyl)phosphate) 5 ~ 40 중량%, 난연제 15 ~ 35 중량% 및 그래파이트 3 ~ 20 중량%를 포함할 수 있다.
여기서 폴리에틸렌글리콜(PEG)는 산화에틸린 중합체와 물의 혼합물에 대한 총징으로, 일반적으로 분자식은 H(OCH2CH2)nOH이다. 이때 상기 n은 4 이상의 수이다. 본 실시예에서, 폴리에틸렌글리콜은 이소시아네이트와 반응하여 우레탄 결합을 형성할 수 있다.
그리고 본 실시예는 상기 폴리에틸렌글리콜을 20 ~ 40 중량%, 바람직하게는 25 ~ 35 중량%, 더욱 바람직하게는 30 ~ 33 중량%로 포함할 수 있다.
만일 상기 소화층(30) 또는 상기 차화층(10)이 각각의 총 중량 기준으로 폴리에틸렌글리콜을 20 중량% 미만으로 포함할 경우, 각 성분이 충분히 혼합되지 않으며, 우레탄 결합이 충분히 형성되지 않아 소화시트의 강도 및 유연성이 충분하지 못할 수 있다.
반면, 상기 소화층(30) 또는 상기 차화층(10)이 각각의 총 중량 기준으로 폴리에틸렌글리콜을 40 중량%를 초과하여 포함할 경우, 소화시트용 조성물의 점도가 높아져 사용성이 저하되는 문제가 있을 뿐 아니라 소화시트의 유연성은 증가하는 반면 강도는 낮아지는 문제가 있을 수 있다.
이소시아네이트는 이소시안산 에스테르 또는 이소시안산 에스터로, R－N＝C＝O의 구조를 가질 수 있다. 본 실시예에서, 이소시아네이트는 폴리에틸렌글리콜과 반응하여 우레탄 결합을 형성할 수 있다.
예를 들어, 본 실시예의 이소시아네이트는 디페닐메탄 디이소시아네이트, 톨루엔 디이소시아네이트, 헥사 메틸렌 디이소시아네이트, 디시클로헥실메탄 디이소시아네이트 및 이소포론 디이소시아네이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 실시예의 상기 소화층(30) 또는 상기 차화층(10)이 각각의 총 중량 기준으로 이소시아네이트를 5 ~ 20 중량%, 바람직하게는 7 ~ 25 중량%, 더욱 바람직하게는 10 ~ 20 중량%를 포함할 수 있다.
만약, 상기 소화층(30) 또는 상기 차화층(10)이 각각의 총 중량 기준으로 이소시아네이트를 5 중량% 미만으로 포함할 경우, 각 성분이 충분히 혼합되지 않으며, 우레탄 결합이 충분히 형성되지 않아 시트의 강도 및 유연성이 충분하지 못할 수 있다. 반면, 상기 소화층(30) 또는 상기 차화층(10)이 각각의 총 중량 기준으로 이소시아네이트를 20 중량%를 초과하여 포함할 경우, 소화시트용 조성물의 점도가 높아져 사용성이 저하되는 문제가 있을 뿐 아니라 소화시트의 강도는 증가하는 반면 유연성은 저하되는 문제가 있을 수 있다.
유기디아민은 분자 속에 두 개의 아미노기(-NH2)를 가지는 유기 화합물이다. 본 실시예에서 유기디아민은 폴리에틸렌글리콜과 이소시아네이트의 반응으로 형성된 프리폴리머를 경화시키는 쇄 연장제 또는 경화 촉진제의 역할을 한다.
예를 들어, 본 실시예의 유기디아민은 에틸렌디아민, 프로필렌디아민, 헥사 메틸렌 디아민, 이소포론디아민, 디시클로헥실메탄-4,4'-디아민, 2-하이드록시에틸에틸렌디아민, 2-하이드록 시에틸프로필디아민, 2-하이드록시에틸프로필렌디아민, 디-2-하이드록시에틸에틸렌디아민, 디-2-하이드록시에틸 렌디아민, 디-2-하이드록시에틸프로필렌디아민, 2-하이드록시프로필에틸렌디아민, 디-2-하이드록시프로필에틸렌 디아민, 디-2-하이드록시프로필에틸렌디아민, 1,3-디아미노부탄, 1,5-나프탈렌디아민, 1,8- 디아미노옥탄, 1,6-디아 미노헥산, 2-메틸-1,5-디아미노펜탄, 1,3-디아미노펜탄, 2,2-디메틸-1,3-디아미노프로판, m-자일렌디아민, 테트 라메틸-2부탄-1,3-디아민, 테트라메틸-p-페닐렌디아민, 2,6-디아미노톨루엔 및 디에틸에틸렌디아민으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한 본 실시예는 상기 소화층(30) 또는 상기 차화층(10)이 각각의 총 중량 기준으로 유기디아민을 7 ~ 18 중량%, 바람직하게 9 ~ 15 중량%, 더욱 바람직하게는 10 ~ 13 중량%로 포함할 수 있다.
만약, 상기 소화층(30) 또는 상기 차화층(10)이 각각의 총 중량 기준으로 유기디아민을 7 중량% 미만으로 포함할 경우, 폴리에틸렌글리콜과 이소시아네이트의 반응으로 형성된 프리폴리머의 경화 또는 쇄 연장이 충분하지 않아, 소화시트의 강도 및 유연성이 낮은 문제가 있을 수 있다.
반면, 상기 소화층(30) 또는 상기 차화층(10)이 각각의 총 중량 기준으로 유기디아민을 18 중량%를 초과하여 포함할 경우, 소화시트용 조성물이 과도하게 경화되어 강도는 증가하는 반면 유연성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
TCPP(tris(1-chloro-2-propyl)phosphate)는 염소화 인산 에스테르계 물질로서, 액상의 난연제이다.
본 실시예에서 상기 소화층(30) 또는 상기 차화층(10)은 각각의 총 중량 기준으로 TCPP(tris(1-chloro-2-propyl)phosphate)를 5 ~ 40 중량%, 바람직하게 10 ~ 35 중량%, 더욱 바람직하게는 15 ~ 20 중량%로 포함할 수 있다.
만약, 상기 소화층(30) 또는 상기 차화층(10)이 각각의 총 중량 기준으로 TCPP(tris(1-chloro-2-propyl)phosphate)를 5 중량% 미만으로 포함할 경우, 소화시트의 난연성 및 준불연성이 충분하지 못하여 화재에 취약해질 수 있다.
반면, 상기 소화층(30) 또는 상기 차화층(10)이 각각의 총 중량 기준으로 TCPP(tris(1-chloro-2-propyl)phosphate)를 40 중량%를 초과하여 포함할 경우, 우레탄 결합을 형성을 저해할 수 있으며, 소화시트의 강도 및 유연성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
상기 난연제는 방연제라고도 불리며, 불에 쉽게 타지 않도록 하는 첨가제를 의미한다. 본 실시예에서는 난연제로 상기 TCPP(tris(1-chloro-2-propyl)phosphate) 이외의 공지된 모든 종류의 난연제를 사용할 수 있다. 예컨대, 난연제는 할로겐계 화합물, 인계 화합물, 인산에스테르계 화합물, 질소계 화합물, 인 및 질소의 복합계 화합물, 유기 실리콘계, 난연수지, 붕소계, 산화 안티몬, 금속수화물 등이며, 바람직하게는 인산에스테르계 난연제를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 할로겐계 화합물은 트리클로로부틸렌옥사이드 폴리에테르폴리올 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 인산에스테르계 화합물은 트리메틸포스페이트(Trimethyl phosphate), 트리페닐포스페이트(Triphenyl phosphate), 트리스(2-클로로프로필)포스페이트(Tris(2-chloropropyl) Phosphate), 트리스(2-클로로에틸)포스페이트(Tris(2-chloroethyl) phosphate), 트리스(2-클로로메틸에틸)포스페이트(Tris(2-chloro-1-methylethyl) phosphate), 트리스(2,4-디클로로프로필)포스페이트, 트리스(폴리옥시알킬렌)포스페이트 및 트리스(염소화폴리올)포스페이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 실시예는 상기 소화층(30) 또는 상기 차화층(10)이 각각이 총 중량 기준으로 난연제를 15 ~ 35 중량%, 바람직하게는 20 ~ 32 중량%, 더욱 바람직하게는 25 ~ 30 중량%로 포함할 수 있다.
만약, 상기 소화층(30) 또는 상기 차화층(10)이 각각의 총 중량 기준으로 난연제를 15 중량% 미만으로 포함할 경우, 소화시트의 난연성 및 준불연성이 충분하지 못하여 화재에 취약해질 수 있다.
반면, 상기 소화층(30) 또는 상기 차화층(10)이 각각의 총 중량 기준으로 난연제를 35 중량%를 초과하여 포함할 경우, 우레탄 결합을 형성을 저해할 수 있으며, 소화시트의 강도 및 유연성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
그래파이트는 팽창흑연으로 약 140 ~ 150 ℃에서 팽창, 발포를 시작하여, 최대 200 배의 비율로 팽창될 수 있다. 일반적으로 그래파이트는 층상구조의 특성으로 인해 각 층 사이에 원자나 작은 분자를 집어넣을 수 있으며, 각 층 사이에 황이나 질소화합물을 주입한 후 열을 가하면, 각 층 사이가 분리되면서 수백배 팽창될 수 있다.
본 실시예에서 그래파이트는 고온에서 팽창 및 발포하여 소화시트에 발포성을 부여할 수 있으며, 이에 의해 소화약제의 분사가 용이해질 수 있다. 특히, 발포 시 공기층을 형성하여 단열 효과를 구현함과 동시에 열전도를 방지할 수 있을 뿐 아니라, 차르(Char)를 형성하여 화재의 확산을 방지할 수 있어 준불연 효과가 향상될 수 있다.
본 실시예는 상기 소화층(30) 또는 상기 차화층(10)이 각각이 총 중량 기준으로 그래파이트를 3 ~ 20 중량%, 바람직하게는 5 ~ 15 중량%, 더욱 바람직하게는 8 ~ 10 중량%를 포함할 수 있다.
만약, 상기 소화층(30) 또는 상기 차화층(10)이 각각의 총 중량 기준으로 그래파이트를 3 중량% 미만으로 포함할 경우, 발포성이 충분하지 못한 문제가 있을 수 있다.
반면, 상기 소화층(30) 또는 상기 차화층(10)이 각각의 총 중량 기준으로 그래파이트를 20 중량%를 초과하여 포함할 경우, 우레탄 결합을 형성을 저해할 수 있으며 소화시트의 강도 및 유연성이 저하되는 문제가 있을 수 있을 뿐 아니라 단열성에 의해 소화시트로의 열 전달이 차단되어 후술할 소화용 마이크로입자의 반응이 느려짐에 따라 화재 진압 속도가 늦어지는 문제가 발생할 수 있다.
한편 본 실시예에서 상기 접착층(20)은 난연제를 포함할 수 있으며, 특히 인산에스테르계 난연제를 포함하여 구성될 수 있다.
또한 상기 접착층(20)은 난연제로서 할로겐계 화합물, 인계 화합물, 질소계 화합물, 인 및 질소의 복합계 화합물, 유기 실리콘계, 난연수지, 붕소계, 산화 안티몬, 금속수화물 등을 더 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 그리고 상기 할로겐계 화합물은 트리클로로부틸렌옥사이드 폴리에테르폴리올 등을 포함할 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
더불어, 본 실시예는 상기 소화층(30), 상기 차화층(10) 및 상기 접착층(20) 중 적어도 어느 하나 이상에 구비되는 소화용 마이크로입자를 더 포함할 수 있다.
그리고 상기 소화용 마이크로입자는, 냉매가 수용된 코어부와, 상기 코어부를 감싸는 고분자 쉘을 포함하는 형태로 이루어질 수 있다. 이때 상기 고분자 쉘은 소정의 온도 조건에서 구조가 파열되도록 형성되어, 상기 코어부의 냉매가 외부로 흘러나오도록 형성될 수 있다.
또한 본 실시예에서 상기 냉매는, 불소화 탄화수소, 브롬화 탄화수소, 불소화 케톤 및 브롬화 케톤으로 이루어진 군 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 냉매는 퍼플루오르에틸-퍼플루오르이소프로필 케톤, 디브로모메탄, 플루오르화 옥시란, 하이드로플루오로카본, 하이드로클로로플루오로카본, 퍼플루오로카본, 퍼플루오로폴리에테르, 하이드로플루오로에테르, 하이드로플루오로폴리에테르, 클로로플루오로카본, 브로모플루오로카본, 브로모클로로플루오로카본, 요오도플루오로카본, 하이드로브로모플루오로카본, 플루오르화 케톤, 하이드로브로모카본, 플루오르화 올레핀, 하이드로플루오로올레핀, 플루오르화 설폰, 플루오르화 비닐에테르, 메톡시햅타플루오로프로판, 메톡시노나플루오로부탄, 에톡시노나플루오로부탄 및 2-트리플루오로메틸-3-에톡시도데코플루오로헥산으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한 본 실시예의 고분자 쉘은 아크릴, 라텍스, 에폭시, 우레탄, 폴리비닐알코올, 실리콘, 에틸렌비닐아세테이트 등으로 형성될 수 있다. 본 실시예에서 상기 고분자 쉘은 약 120 ℃ 이상의 온도에서 반응하여 파열되는 것으로 하였으나, 고분자 쉘의 파열이 이루어지는 온도는 본 실시예와 다른 온도로 다양하게 설정될 수 있음은 물론이다.
그리고 본 실시예의 소화용 마이크로입자는 입자의 직경이 10 ~ 500 ㎛, 바람직하게는 100 ~ 400 ㎛일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
만일 소화용 마이크로입자의 직경이 10 ㎛ 미만인 경우, 소화용 마이크로입자 내 담지되는 냉매의 양이 적어 소화성능 및 준불연성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
반면, 소화용 마이크로입자의 입경이 500 ㎛를 초과할 경우, 소화시트의 강도 및 유연성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
이때 소화용 마이크로입자에서 고분자 쉘의 두께는 2 ~ 100 ㎛일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 이에 따라, 소화용 마이크로입자 총 중량 기준으로 냉매는 50 ~ 95 중량%로 포함될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
이상과 같이, 소화용 마이크로입자는 소정 온도에서 파열됨에 따라 내부의 냉매가 분출되어 발화원을 냉각시키는 효과와, 발화 시 발생하는 활성라디칼(산소 및 수산화라디칼)에 대한 농도를 줄이고, 연쇄반응을 정지함에 따라 차르(Char)를 형성하여 산소 및 잠열을 차단하여 열분해 반응을 감소시키는 부촉매 효과와, 산소 농도를 급격히 낮춤으로서 화재를 초기에 자동적으로 완벽하게 소화하는 질식 효과를 동시에 얻을 수 있도록 한다.
이하에서는 이상 설명한 본 발명의 다층구조를 가지는 소화시트에 대한 다양한 시험 및 분석 결과를 제시한다.
먼저, 도 3은 본 발명에 따른 다층구조를 가지는 소화시트에 대한 소화시험 성적서이다.
도 3의 성적서에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 다층구조를 가지는 소화시트를 소정 크기로 재단한 시편을 소화실험실에 투입하고, 소화 시험을 수행한 결과 극히 짧은 시간 내에 소화가 이루어졌음을 확인할 수 있다. 그리고 이와 같은 결과는 시험기준을 크게 상회함을 확인할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 다층구조를 가지는 소화시트에 대한 난연 시험 결과를 나타낸 보고서이다.
도 4의 보고서에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 다층구조를 가지는 소화시트를 소정 크기로 재단한 시편에 대해 난연 시험을 수행한 결과 잔염시간이 최소기준 이하를 만족하는 것을 확인할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 다층구조를 가지는 소화시트에 대한 TGA 분석결과를 나타낸 보고서이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다층구조를 가지는 소화시트는 500 ℃의 온도 분위기에서도 중량손실률이 55.6%에 그치는 것을 확인할 수 있으며, 이에 따라 효과적으로 화재의 확산을 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 다층구조를 가지는 소화시트에 대한 절연 시험 결과를 나타낸 보고서이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다층구조를 가지는 소화시트는 전압상승속도가 각각 500 V/s, 400 V/s에 해당하는 절연파괴전압 조건에서도 우수한 절연파괴강도를 나타내는 것을 확인할 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 다층구조를 가지는 소화시트에 대한 벤딩 시험 결과를 나타낸 보고서이다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다층구조를 가지는 소화시트에 대해 200,000회의 벤딩 시험을 200 cycle/min의 조건으로 시행한 전후를 비교하였을 경우에도, 시트 표면에 크랙 및 변색이 전혀 발생하지 않은 것을 확인할 수 있어, 우수한 내구성을 가진다는 것을 알 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 다층구조를 가지는 소화시트에 대한 난연 테스트 실험 결과를 나타낸 사진이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다층구조를 가지는 소화시트의 소정 영역에 대해 10분 동안 토치로 가열을 수행한 경과, 토치에 의해 직접 가열된 표면 측은 그을음이 발생하였으나, 반대쪽 표면에는 변화가 거의 발생하지 않은 것을 확인할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 소화층(30), 접착층(20) 및 차화층(10)을 포함하는 다층 구조를 가지도록 형성됨에 따라, 대상 방향에서 발생하는 화재 원인 및 외부에서의 화재 원인 모두에 대응할 수 있는 것은 물론, 화재가 발생한 이후는 물론 화재가 발생하기 이전에도 화재 발생을 높은 확률로 미연에 차단할 수 있다.
또한 도 10의 경우, 전력송신용 케이블 그룹에 본 발명에 따른 다층구조를 가지는 소화시트를 감싸 설치한 모습을 예시하여 제시하였으며, 이와 같이 본 발명은 유연성을 가지도록 형성되므로, 건물의 천장, 외벽, 바닥 등과 같은 대상 외에도 협소한 장소 또는 전선, 콘센트, 분전반, 콘트롤 박스, 배전반, 태양광 발전용 전지판 등과 같은 전기기구와 같이 화재가 발생할 가능성이 있는 다양한 대상에 용이하게 적용 가능하다.
이하에서는, 본 발명의 다른 실시예들에 대해 설명하도록 한다.
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 다층구조를 가지는 소화시트의 구조를 나타낸 도면이다.
도 11에 도시된 본 발명의 제2실시예의 경우, 소화시트의 소화층(30)의 하부 일부가 가연부(32)로 형성되며, 상기 가연부(32) 내에 소화용 마이크로입자(40)가 내설된 형태로 형성된다.
상기 가연부(32)는 상기 소화용 마이크로입자(40)의 고분자 쉘(42)의 파열 온도에 대응되는 온도에서 연소될 수 있는 가연 재질로 형성되는 특징을 가진다.
이에 따라 소화층(30)의 내측에 위치된 대상에 화재가 발생할 경우, 고온에 의해 상기 가연부(32)가 연소되어 마이크로입자(40)가 대상 측에 노출되고, 고분자 쉘(42)이 파열됨에 따라 내부의 코어부(44)에 수용된 냉매가 대상 측으로 분출될 수 있다.
이와 같이, 본 실시예는 특정 온도 조건에 도달하기 전까지는 가연부(32)를 통해 마이크로입자(40)가 충격 등에 의해 파열되지 않도록 보호할 수 있으며, 특정 온도 조건에 도달한 이후에는 마이크로입자(40) 내부의 냉매가 용이하게 분출되도록 함으로써, 초기 진화를 신속하게 수행할 수 있도록 한다.
도 12는 본 발명의 제3실시예에 따른 다층구조를 가지는 소화시트의 구조를 나타낸 도면이다.
도 12에 도시된 본 발명의 제3실시예의 경우, 전술한 제2실시예와 같이 소화시트의 소화층(30)에, 소화용 마이크로입자(40)가 내설되는 가연부(32)가 형성된다. 다만, 본 실시예의 경우 가연부(32)는 방열홀(H)의 둘레 부분에 형성된다는 점이 다르다.
이와 같은 형태의 본 실시예는 소화용 마이크로입자(40)의 고분자 쉘이 파열되는 특정 온도 조건에 도달하여 가연부(32)가 연소될 경우에도, 소화층(30)의 전체 두께는 변화되지 않도록 함으로써 강도 및 화재 차단 효과를 일정하게 유지할 수 있도록 한다.
도 13은 본 발명의 제4실시예에 따른 다층구조를 가지는 소화시트의 구조를 나타낸 도면이다.
도 13에 도시된 본 발명의 제4실시예의 경우, 전술한 제2실시예 및 제3실시예와 달리 소화시트의 소화층(30)에 가연부가 형성되지 않는 형태를 가진다.
다만, 본 실시예의 경우 소화용 마이크로입자(40)가 방열홀(H)의 둘레 부분에 내설되며, 특히 소화용 마이크로입자(40)의 적어도 일부가 방열홀(H)에 노출된다는 특징을 가진다.
이와 같은 경우 소화층(30)의 내측에 위치된 대상에 화재가 발생할 경우, 고온에 의해 상기 방열홀(H)에 노출된 부분의 고분자 쉘(40)이 파열되어 내부의 코어부(44)에 수용된 냉매가 방열홀(H)을 통해 대상 측으로 분출될 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
10: 차화층
20: 접착층
30: 소화층
32: 가연부
40: 소화용 마이크로입자
42: 고분자 쉘
44: 코어부
H: 방열홀

Claims (11)

  1. 유연성을 가지도록 형성되어, 대상을 감싸도록 구비됨에 따라 화재를 예방하는 소화시트에 있어서,
    그래파이트 성분을 포함하며, 대상 방향을 향하도록 위치되는 소화층;
    그래파이트 성분을 포함하며, 상기 소화층에 적층되되, 대상의 반대 방향을 향하도록 위치되는 차화층;
    상기 소화층 및 상기 차화층을 서로 접착시키며, 난연성을 가지도록 형성되는 접착층; 및
    상기 소화층, 상기 차화층 및 상기 접착층 중 적어도 어느 하나 이상에 구비되는 소화용 마이크로입자;
    를 포함하며,
    상기 소화용 마이크로입자는,
    냉매가 수용된 코어부; 및
    상기 코어부를 감싸도록 형성되고, 소정의 온도 조건에서 구조가 파열되도록 형성되어 상기 코어부의 냉매가 외부로 흘러나오도록 하는 고분자 쉘;
    을 포함하고,
    상기 소화층, 상기 차화층 및 상기 접착층을 관통하는 형태로 배열되어 상기 대상 방향에서 발생하는 열을 외부로 방출시키는 복수의 방열홀이 형성된,
    다층구조를 가지는 소화시트.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 소화층은,
    상기 소화층의 총 중량을 기준으로 하여 폴리에틸렌글리콜 20 ~ 40 중량%, 이소시아네이트 5 ~ 20 중량%, 유기디아민 7 ~ 18 중량%, TCPP(tris(1-chloro-2-propyl)phosphate) 5 ~ 40 중량%, 난연제 15 ~ 35 중량%, 그래파이트 3 ~ 20 중량% 및 소화용 마이크로입자 5~30 중량%를 포함하는 다층구조를 가지는 소화시트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 차화층은,
    상기 차화층의 총 중량을 기준으로 하여 폴리에틸렌글리콜 20 ~ 40 중량%, 이소시아네이트 5 ~ 20 중량%, 유기디아민 7 ~ 18 중량%, TCPP(tris(1-chloro-2-propyl)phosphate) 5 ~ 40 중량%, 난연제 15 ~ 35 중량% 및 그래파이트 3 ~ 20 중량%를 포함하는 다층구조를 가지는 소화시트.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 접착층은 난연제를 포함하는 다층구조를 가지는 소화시트.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 난연제는 인산에스테르계 난연제를 포함하는 다층구조를 가지는 소화시트.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 냉매는,
    불소화 탄화수소, 브롬화 탄화수소, 불소화 케톤 및 브롬화 케톤으로 이루어진 군 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 다층구조를 가지는 소화시트.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 소화용 마이크로입자는 입자의 직경이 10 ~ 500 ㎛로 형성되는 다층구조를 가지는 소화시트.
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