KR102670535B1 - 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐 및 이의 제조 방법 - Google Patents
소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐 및 이의 제조 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐은 소화물질로 이루어진 코어, 상기 코어를 둘러싼 폴리머 연결체, 및 상기 폴리머 연결체의 껍질에 해당하는 외피재를 포함할 수 있다. 상기 소화물질은 플루오르화 케톤(Fluorinated Ketone), 브롬화메탄(bromomethane), 브롬화에탄(bromoethane), 브롬화나트륨(Sodium Bromide) 및 플루오르화나트륨(Sodium Fluoride)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있고, 상기 폴리머 연결체는 액상에서 비수용성이고, 별도의 촉매 작용으로만 경화되는 폴리머 성분들로 구성될 수 있으며, 상기 외피재는 적어도 2 종류 이상의 수지 혼합물과 광물질 나노입자가 가교 결합된 공중합체로 구성될 수 있다.
Description
본 발명은 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액화가스 형태의 소화약제 조성물을 코어로 하고 수지 혼합물과 광물질 나노입자가 가교 결합된 공중합체 조성물을 외피재로 하는 마이크로캡슐 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
마이크로캡슐이란 직경이 1 μm에서 1,000 μm 사이의 매우 작은 용기를 말하며, 마이크로캡슐화(microencapsulation)는 미세한 고체입자나 액체방울을 연속적인 고분자물질의 막으로 둘러싸거나 코팅하는 과정을 뜻한다. 마이크로캡슐은 외피속에 액상의 핵을 가지며, 이 캡슐은 캡슐속의 액체를 주어진 온도(높은 온도)와 환경에서 방출될 수 있는 외피를 가진다.
일반적으로 사용되는 소방용 마이크로캡슐의 경우 기화성분을 가진 수상액체와 혼합되지 않고 쉽게 기화될 수 있는 액체를 캡슐화하는 방법으로 사용이 가능하며, 이는 보관 및 사용의 과정에서 캡슐의 안정성, 즉 외피의 방벽성을 높이기 위한 목적으로 사용 가능하다.
즉, 다양한 물질의 마이크로캡술화에 있어서, 특정한 외부환경에서도 견고하고, 캡슐 내부의 물질에 대한 변형을 유발하지 않고, 특정 외부환경에서 특정온도에 작동 (외피 폭발, 용해, 생분리)을 보장하는 외피를 가진 마이크로캡슐 제조공법은 필요성이 높다.
상기 마이크로캡슐 제조공법에서 가장 어려운 점은 특정 온도에서 쉽게 기화하는 단일 성분의 액체를 캡슐화하는 것으로, 이는 외피가 높은 견고성과 낮은 투과성을 가지며 주어진 온도에서 파괴되어 내부 액체가 주어진 과제(소화)를 수행할 수 있도록 해야 하는 것이다.
한편, 마이크로캡슐은 일반적으로 120 내지 140 ℃도까지는 물리적 및 온도적 안정성을 유지할 수 있는데, 이보다 높은 온도에서는 캡슐의 파괴속도 및 온도가 캡슐별로 차이가 발생하며, 이는 외피재 합성 과정에서의 기계적/화학적 반응의 영향에 기인한다.
또한, 마이크로캡슐의 제조 기술 중 가장 어려운 것은 캡슐 내부물질이 동시에 방출되게 하는 것으로, 이는 외부 온도가 특정온도에 도달한 경우 마이크로캡슐 외피재가 동시에 파괴되어야 하지만, 이러한 기술을 구현하기 위한 기술개발은 미비한 실정이다.
소련 특허 USSR 제1696446호(이하 선행특허 1)는 제조 캡슐화 조성물 및 방법이 개시되어 있다.
상기 선행특허 1에 따르면, 연결체 및 마이크로캡슐화된 할로겐 114B가 소화약제이고, 결합체는 에폭시 수지 ED-20 및 일정 상태에서의 폴리에틸렌폴리아민과 에폭시화된 폴리옥시흘로르프로필렌 에피르를 포함하며, 조합물은 다음과 같은 방법으로 얻을 수 있다. 이때, 에폭시수지 ED-20과 일정 상태에서 추출한 옥시리딘을 완전히 섞고, 이후 폴리에틸렌폴리아민을 추가하고 다시 섞으면 서서히 할론계 114B2를 함유한 마이크로캡슐이 발생하게 된다. 이후, 충분히 혼합한 뒤 얻은 덩어리(용액)를 형태틀에 붇거나 표면에 칠하고 이틀 동안 일상 온도의 방에서 응고를 시켜 얻은 제품 혹은 표면은 150~165
의 온도에서 캡슐이 폭발하여 할론 114B2를 분출하는 성질을 가진다.
다만, 선행특허 1의 캡슐은 8~10%만 터지게 되어 소화약제가 폭발과 동시에 대량으로 방출될 수 없을 뿐만 아니라, 상기 캡슐이 폭발하면서 동시에 많은 프레온을 방출하게 되어 환경문제를 유발할 수 있다는 문제점이 있다.
또한, 선행특허 1의 캡슐에 내장된 소화약제는 폴리머 연결체와 소화약제의 비율이 60:40 이므로, 소화약제의 양이 적어 효과적인 화재진압을 보장하지 못하고, 이외에도 에폭시 수지는 시간이 지남에 따라 노화되고, 기화되며, 기압에 약하며 특히 자외선에 약한 문제점이 있다.
미국 특허 US 제4138356호(이하 선행특허 2)에는 소화제를 캡슐화한 페노폴리우레탄에 대해 개시되어 있다.
상기 선행특허 2의 경우 폴리우레탄으로 만들어진 캡슐의 벽은 트리메틸로프로판과 이소시아나이트를 응고하여 얻어지게 되는데, 이는 내용물이 오직 난연성 폴리우레탄 발포제를 부여하도록 구성되며, 이는 화재 억제용 소재로 고온에서 액체화 혹은 고체인 유기 인산염 (예를 들어, 2,3-dibromopropyl ether)을 사용하므로 외부로부터의 화재는 진압할 수 없는 문제점이 있다.
러시아 특허 RU 제2161520호(이하 선행특허 3)에는 냉각응고 폴리머 결합체를 함유한 오존보호 폴리머 조합물질, 캡슐화된 소화약제 및 이의 획득방법이 개시되어 있다.
상기 선행특허 3에서는 소화약제로 C3F7I 또는 CnF2n+2를 갖고 n=5~7, 또는 (C2F5)2N(CmF2m+1), m=1~2인 할로겐 대체 탄화수소를 사용하며, 냉각응고 폴리머 결합체로는 폴리우레탄, aliphatic 에폭시 수지를 기반으로 하는 폴리에폭시 등급 중에서 선택되게 된다. 상기 냉각응고 폴리머 결합체는 액체 소화제의 내부벽 및 둥근형 폴리머 벽을 구성하며 직경 100~400 μm의 젤라틴으로 이루어진 각각의 마이크로스페르인 마이크로캡슐의 형태로 소화제는 이루어진다.
상기 선행특허 3에 따르면 마이크로캡슐의 강도는 직경에 따라서 결정되며, 마이크로캡슐의 최적의 직경은 100~400 μm이고, 이는 캡슐내 소화약제의 함유량을 94%까지 높여주나, 폴리머결합체와 소화약제의 중량비 비율은 60:40로, 캡슐 내에서 50% 미만이라는 문제점이 있다.
상기 선행특허 3의 캡슐은 쉽게 기화되는 할로겐카본의 보관에 충분한 밀봉효과를 가지고, 만들어진 조합물은 스티커형태에서 결합체 존재의 짧은 시간 및 획득의 방법의 어려움의 결과로서 장기적인 성능유지가 가능하다는 장점을 가지나, 상기 결합체의 원료로 에폭시 수지 및 경화제를 사용하기 때문에, 경화는 몇시간 동안에 이루어지고 구성물은 제조시 즉각 형성되게 되므로, 사용 전에 오랫동안 보관해야 하는 페인트, 에나멜 및 기타 건설재료의 생산에는 적합하지 않다.
즉, 상기에서 언급한 바와 같이, 상기 선행특허 3에 따른 소화제 구성물 및 획득방법의 단점은 획득되는 조합물에 많은 노력이 요구되며, 그 성질의 유지가 단기간이라는 것이다.
영국특허 GB2265309호(이하 선행특허 4)에 따르면, 불소대체 탄화수소물을 사용하는 소화약제는 끊는점 0도씨 이상인 기체로서 보호 공간에서 압력발생시에 가스형태로 분출되게 되며, 이는 화재 진압을 위해 고밀도의 가스가 방염의 환경을 조성하게 된다. 즉, 가스가 발화지점의 표면에 작용하여 공기의 유입을 차단하여 화재의 연쇄반응을 방해하는 메커니즘으로 이루어지게 된다. 이때, 전기화재의 소화시에 상기 탄화수소는 스파크 발생 및 대상물 피해가 없어서, 물, 거품 등으로 소화할 수 없는 전기시설물 소화에 아주 적합한 물질로 평가되고 있으며, 또한 선박, 항공기, 원자력 발전소등의 사용에도 적합하다.
하지만 선행특허 4의 소화약제들은 오존층 파괴라는 치명적 약점이 있으며, 1987년 몬트리올 의정서는 이러한 소화약제의 제조, 운반을 대부분의 나라에서 금지하고 있다.
따라서, WO 98/15322(이하 선행특허 5)는 대기에 남지 않는 가스화될 수 있는 액체를 그 대안으로, 브롬대체 탄화수소를 제안하고 있으나, 이처럼 대기로 기화되는 대부분의 브롬대체 탄화수소는 기화성이 너무 높기 때문에 소화약제로 사용이 불가하고, 이러한 물성 때문에 다른 소화약제들과 비교시에 효율성이 매우 낮다는 단점이 있다.
한편, 미국 3M사로부터 새로운 기화성 액체인 플루오르화케톤의 개발이 알려졌다(분자식 CF3CF2COCF(CF3)2, d20=1.6g/ml, T boiling = +49.2 ℃, Tfroz= - 108℃, 25℃ 에서의 압력: 40.4kPa (물에서 3.2kPa), 위험도 : 4)
상기 소화약제는 ≪노벡1230≫이라는 브랜드로 많은 국가에 출시되어, 오존에 전혀 무해하며, 온난화에 무관하고, 화재진압시에서 조차 인체에 무해할 뿐만 아니라, 그 효율성은 화재가 대형으로 연결되기 전에 진화하여, 화재시 사람들이 긴급히 대피해야 할 필요가 없다는 장점을 가지고 있다.
그러나, 상기 소화약제는 액체의 형태로 제공되게 되므로 운송이 어렵고 비싸다는 단점이 있을 뿐만 아니라, 또한 화재진압을 위해 고압 장치를 설치해야 한다는 단점도 있다.
따라서, 상기와 같은 소화물질을 캡슐화하는 과정에서 분말형태의 마이크로캡슐 소화약제를 연구하고, 이 소화약제는 높은 온도에서 가스를 분출하고 정확히 발화점에 최고 수준으로 가스를 분사하기 위한 기술개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 다양한 과제 중 하나는, 충전제로서 폴리머 소화물질을 포함하며 분말형태로 제공됨으로써 사용의 편의성이 극대화될 수 있는 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐을 제공하는 것이다.
본 발명의 다양한 과제 중 하나는, 낮은 온도에서 기화가 되는 소화물질을 코어로 하고, 상기 코어를 보호하는 외피재가 높은 방벽성을 보장해 줌에 따라 화재시에 높은 소화효율을 나타내는 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐을 제공하는 것이다.
본 발명의 다양한 과제 중 하나는, 일반적인 온도에서는 높은 안정성을 보장해 주고, 높은 온도에서는 폭발과 같은 해체를 보장하며, 코어의 건조를 방어해 줄 수 있는 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐을 제공하는 것이다.
본 발명의 다양한 과제 중 하나는, 지구온난화, 오존층파괴 등 환경문제를 최소화할 수 있는 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐을 제공하는 것이다.
본 발명의 다양한 과제 중 하나는, 상대적으로 낮은 가격의 조성물을 소화물질로 하여 내장된 소방용 마이크로캡슐을 제공하는 것이다.
본 발명의 다양한 과제 중 하나는, 쉬운 메커니즘으로 이루어진 과정을 통해 제조되어 양산화가 가능한 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐은 소화물질로 이루어진 코어; 상기 코어를 둘러싼 폴리머 연결체; 및 상기 폴리머 연결체의 껍질에 해당하는 외피재;를 포함할 수 있다. 상기 소화물질은 플루오르화 케톤(Fluorinated Ketone), 브롬화메탄(bromomethane), 브롬화에탄(bromoethane), 브롬화나트륨(Sodium Bromide) 및 플루오르화나트륨(Sodium Fluoride)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으며, 상기 폴리머 연결체는 액상에서 비수용성이고, 별도의 촉매 작용으로만 경화되는 폴리머 성분들로 구성될 수 있고, 상기 외피재는 적어도 2 종류 이상의 수지 혼합물과 광물질 나노입자가 가교 결합된 공중합체로 구성될 수 있다.
상기 소화물질은 1,1,1,2,2-Pentafluoroethane (CF3CF2H, HFC-125), 1,1,1,2,3,3,3-Heptafluoropropane(CF3CHFCF3), Chlorotetrafluoroethane(CHClFCF3), 불소화합물계 케톤 화합물, dodecafluoro-2-methylpentan-3-one(FK-5-1-12, CF3CF2C(O)CF(CF3)2)), 1-chloro-1,2,2,2-tetrafluoroethane(C2HClF4), 2-chloro-1,1,1,2-tetrafluoroethane(CHClFCF3, HCFC-124), 데카플루오로시클로헥사논(퍼플루오로 사이클로헥사논), 1,1,1,2,4,4,5,5,5-노나플루오로-2-트리플루오로메틸-부탄-3온(F3CF2C(O)CF(CF3)2), (CF3)2CFC(O)CF(CF3)2(1,1,1,2,4,5,5,5,6,6,6,-옥타플루오로-2,4,-비스(트리플루오로메틸)펜탄-3-온), CF3CF2C(O)CF2CF2CF3, CF3C(O)CF(CF3)2, 1,1,1,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8,-헥사도데카플루오로옥탄-2-온(CF3CF2CF2CF2CF2CF2C(O)CF3), 1,1,1,3,4,4,4,-헵타플루오로-3-트리플루오로메틸부탄-2-온(CF3C(O)CF(CF3)2), 1,1,1,2,4,4,5,5,-옥타플루오로-2-트리플루오로메틸펜탄-3-온(HCF2CF2C(O)CF(CF3)2), 1,1,1,2,4,4,5,5,6,6,6,-운데카플루오로-2-트리플루오로메틸헥산-3-온(CF3CF2CF2C(O)CF(CF3)2), 1-클로로-,1,1,3,4,4,4-헥사플루오로-3-트리플루오로메틸-부탄-2-온((CF3)2CFC(O)CF2Cl), 1,1,1,2,2,4,4,5,5,6,6,6-도데카플루오로헥산-3-온(CF3CF2C(O)CF2CF2CF3), 1,1,1,5,5,5,-헥사플루오로펜탄-2-4-디온(CF3C(O)CH2C(O)CF3), 1,1,1,2,5,6,6,6-옥타플루오로-2,5-비스(트리플루오로메틸)헥산-3,4-디온((CF3)2CFC(O)C(O)C(O)CF(CF3)2), 1,1,1,2,2,3,3,5,5,6,6,7,7,7,-테트라데카플루오로헵탄-4-온(CF3CF2CF2C(O)CF2CF2CF3), 1,1,1,3,3,4,4,4-옥타플루오로부탈-2-온(CF3C(O)CF2CF3), 1,1,2,2,4,5,5,5-옥타플루오로-1-트리플루오로메톡시-4-트리플루오로메틸펜탄-3-온(CF3OCF2CF2C(O)CF(CF3)2) 및 1,1,1,2,4,4,5,5,6,6,7,7,7,-트리데카플루오로-2-트리플루오로메틸헵탄-3-온(CF3CF2CF2CF2C(O)CF(CF3)2)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 폴리머 연결체는 aliphatic polyisocyanate와 hydroxy terminated polyester의 혼합물, 혹은 Aromatic polyisocyanate based on diphenymethane diisocyanate와 castor oil-based polyol의 혼합물로 구성될 수 있다.
상기 외피재는 우레아-포름알데히드 수지, 멜라민-포름알데히드 수지, 페놀-포름알데히드 수지, 젤라틴-포름알데히드 수지 혹은 우레아-레조시놀-포름알데히드 수지로 구성될 수 있다.
상기 외피재는 1 내지 5 nm 두께를 갖는 격판 형태의 분말 광물질 충전제를 더 함유할 수 있다.
상기 분말 광물질 충전제는 실리카(silica) 또는 몬모릴로나이트(Montmorillonite; MMT)를 포함할 수 있다.
상기 분말 광물질 충전제는 상기 마이크로캡슐 100 중량%에 대해 1 내지 5 중량%의 함량으로 포함될 수 있다.
상기 소방용 마이크로캡슐의 외경 크기는 50 내지 400 미크론(μm)일 수 있다.
상기 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐은 상기 외피재를 둘러싼 중합체 코팅재;를 더 포함할 수 있으며, 상기 중합체 코팅재는 가교 결합된 젤라틴으로 구성될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐의 제조 방법은 폴리머 연결체와 증류수를 혼합하여 폴리머 연결체 수용액을 제조한 후, 상기 폴리머 연결체 수용액에 코어에 해당하는 소화물질을 유화시켜 마이크로캡슐 에멀젼을 제조하는 단계; 상기 마이크로캡슐 에멀젼과 적어도 2 종류 이상의 수지 혼합물을 교반하여 외피재를 형성하는 단계; 및 상기 외피재에 점진적으로 광물질 나노입자를 함유하는 현탁액을 주입한 후 공중합 반응을 통해 외피재를 경화시켜 마이크로캡슐을 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 광물질 나노입자를 함유하는 현탁액은 분말 광물질 충전제와 증류수를 혼합하여 제조된 슬러리를 초음파 처리함으로써 제조될 수 있다.
상기 분말 광물질 충전제는 1 내지 5 nm 두께를 갖는 격판 형태의 실리카(silica) 또는 몬모릴로나이트(Montmorillonite; MMT)일 수 있다.
상기 외피재 형성 단계에서, 상기 수지 혼합물은 우레아-포름알데히드 수지, 멜라민-포름알데히드 수지, 페놀-포름알데히드 수지, 젤라틴-포름알데히드 수지 혹은 우레아-레조시놀-포름알데히드 수지일 수 있다.
상기 폴리머 연결체는 aliphatic polyisocyanate와 hydroxy terminated polyester의 혼합물, 혹은 Aromatic polyisocyanate based on diphenymethane diisocyanate와 castor oil-based polyol의 혼합물로 구성될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐은 충전제로서 폴리머 소화물질을 포함하며 분말형태로 제공됨으로써 사용의 편의성이 극대화될 수 있다.
또한, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐은 낮은 온도에서 기화가 되는 소화물질을 코어로 하고, 상기 코어를 보호하는 외피재가 높은 방벽성을 보장해 줌에 따라 화재시에 높은 소화효율을 나타낼 수 있다.
또한, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐은 일반적인 온도에서는 높은 안정성을 보장해 주고, 높은 온도에서는 폭발과 같은 해체를 보장하며, 코어의 건조를 방어해 줄 수 있다는 효과를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐에 의하면, 지구온난화, 오존층파괴 등 환경문제의 발생을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐은 상대적으로 낮은 가격의 조성물을 소화물질로 하여 내장하고 있으므로 제조단가를 획기적으로 낮출 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐의 제조 방법은 쉬운 메커니즘으로 이루어진 과정들을 통해 수행되므로 소방용 마이크로캡슐의 양산화가 가능할 수 있다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐의 구성 및 구조를 설명하기 위한 도면들이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐의 구성 및 구조를 설명하기 위한 도면들이다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다.
소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐의 제조 방법
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐의 제조 방법은 폴리머 연결체와 증류수를 혼합하여 폴리머 연결체 수용액을 제조한 후, 상기 폴리머 연결체 수용액에 코어에 해당하는 소화물질을 유화시켜 마이크로캡슐 에멀젼을 제조하는 단계(S1), 상기 마이크로캡슐 에멀젼과 적어도 2 종류 이상의 수지 혼합물을 교반하여 외피재를 형성하는 단계(S2), 및 상기 외피재에 점진적으로 광물질 나노입자를 함유하는 현탁액을 주입한 후 공중합 반응을 통해 외피재를 경화시켜 마이크로캡슐을 제조하는 단계(S3)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 마이크로캡슐 에멀젼 제조 단계(S1)는 마이크로캡슐의 코어에 해당하는 소화물질과 상기 코어를 감싸는 외피재 사이에 개재되어, 상기 코어와 상기 외피재의 결합력을 증대시키고 구조 안정성을 높이기 위한 폴리머 연결체를 증류수와 혼합하여 폴리머 연결체 수용액을 제조한 후, 상기 폴리머 연결체 수용액에 대해 상기 코어에 해당하는 소화물질을 유화시킴으로써 수행될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 폴리머 연결체는 aliphatic polyisocyanate와 hydroxy terminated polyester의 혼합물, 혹은 Aromatic polyisocyanate based on diphenymethane diisocyanate와 castor oil-based polyol의 혼합물로 구성될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 소화물질은 1,1,1,2,2-Pentafluoroethane (CF3CF2H, HFC-125), 1,1,1,2,3,3,3-Heptafluoropropane(CF3CHFCF3), Chlorotetrafluoroethane(CHClFCF3), 불소화합물계 케톤 화합물, dodecafluoro-2-methylpentan-3-one(FK-5-1-12, CF3CF2C(O)CF(CF3)2)), 1-chloro-1,2,2,2-tetrafluoroethane(C2HClF4), 2-chloro-1,1,1,2-tetrafluoroethane(CHClFCF3, HCFC-124), 데카플루오로시클로헥사논(퍼플루오로 사이클로헥사논), 1,1,1,2,4,4,5,5,5-노나플루오로-2-트리플루오로메틸-부탄-3온(F3CF2C(O)CF(CF3)2), (CF3)2CFC(O)CF(CF3)2(1,1,1,2,4,5,5,5,6,6,6,-옥타플루오로-2,4,-비스(트리플루오로메틸)펜탄-3-온), CF3CF2C(O)CF2CF2CF3, CF3C(O)CF(CF3)2, 1,1,1,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8,-헥사도데카플루오로옥탄-2-온(CF3CF2CF2CF2CF2CF2C(O)CF3), 1,1,1,3,4,4,4,-헵타플루오로-3-트리플루오로메틸부탄-2-온(CF3C(O)CF(CF3)2), 1,1,1,2,4,4,5,5,-옥타플루오로-2-트리플루오로메틸펜탄-3-온(HCF2CF2C(O)CF(CF3)2), 1,1,1,2,4,4,5,5,6,6,6,-운데카플루오로-2-트리플루오로메틸헥산-3-온(CF3CF2CF2C(O)CF(CF3)2), 1-클로로-,1,1,3,4,4,4-헥사플루오로-3-트리플루오로메틸-부탄-2-온((CF3)2CFC(O)CF2Cl), 1,1,1,2,2,4,4,5,5,6,6,6-도데카플루오로헥산-3-온(CF3CF2C(O)CF2CF2CF3), 1,1,1,5,5,5,-헥사플루오로펜탄-2-4-디온(CF3C(O)CH2C(O)CF3), 1,1,1,2,5,6,6,6-옥타플루오로-2,5-비스(트리플루오로메틸)헥산-3,4-디온((CF3)2CFC(O)C(O)C(O)CF(CF3)2), 1,1,1,2,2,3,3,5,5,6,6,7,7,7,-테트라데카플루오로헵탄-4-온(CF3CF2CF2C(O)CF2CF2CF3), 1,1,1,3,3,4,4,4-옥타플루오로부탈-2-온(CF3C(O)CF2CF3), 1,1,2,2,4,5,5,5-옥타플루오로-1-트리플루오로메톡시-4-트리플루오로메틸펜탄-3-온(CF3OCF2CF2C(O)CF(CF3)2) 및 1,1,1,2,4,4,5,5,6,6,7,7,7,-트리데카플루오로-2-트리플루오로메틸헵탄-3-온(CF3CF2CF2CF2C(O)CF(CF3)2)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 소화물질은 dodecafluoro-2-methylpentan-3-one(FK-5-1-12, CF3CF2C(O)CF(CF3)2))의 단일물질로 구성될 수 있다.
이후, 외피재 형성 단계(S2)가 수행될 수 있으며, 외피재 형성 단계(S2)는 상기 마이크로캡슐 에멀젼과 적어도 2 종류 이상의 수지 혼합물을 교반하여 외피재를 형성함으로써 수행될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 수지 혼합물은 우레아-포름알데히드 수지, 멜라민-포름알데히드 수지, 페놀-포름알데히드 수지, 젤라틴-포름알데히드 수지 혹은 우레아-레조시놀-포름알데히드 수지일 수 있다.
이후, 외피재 경화 단계(S3)가 수행될 수 있으며, 외피재 경화 단계(S3)는 상기 외피재에 점진적으로 광물질 나노입자를 함유하는 현탁액을 주입한 후 공중합 반응을 통해 외피재를 경화시킴으로써 수행될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 광물질 나노입자를 함유하는 현탁액은 분말 광물질 충전제와 증류수를 혼합하여 제조된 슬러리를 20 내지 35 kHz의 주파수에서 1 내지 1.5 시간동안 초음파 처리함으로써 제조될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 분말 광물질 충전제는 1 내지 5 nm 두께를 갖는 격판 형태의 실리카(silica) 또는 몬모릴로나이트(Montmorillonite; MMT)일 수 있다.
상기 외피재 경화 단계(S3) 이후에는 마이크로캡슐의 제조가 완성될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐의 제조 방법에 의하면, 코어에 해당하는 소화물질이 구형 쉘 내부에 배치된 중합체로 감싸지고, 광물질 나노입자에 의해 경화되며 1 내지 5 nm의 두께를 가지는 외피재에 의해 코팅된 소방용 마이크로캡슐의 제조가 완성될 수 있다.
한편, 상기 외피재 경화 단계(S3) 이후에 마이크로캡슐을 물로 세척한 후 여과 및 건조하는 과정이 추가적으로 수행될 수도 있다.
<실시예 1>
aliphatic polyisocyanate와 hydroxy terminated polyester의 혼합물을 폴리머 연결체로 하여 증류수와 혼합시킴으로써 폴리머 연결체 수용액을 제조하였으며, 이후 dodecafluoro-2-methylpentan-3-one(FK-5-1-12, CF3CF2C(O)CF(CF3)2))의 단일 소화물질을 코어로 하여 상기 폴리머 연결체 수용액에 유화시킴으로써 마이크로캡슐 에멀젼을 제조하였다(S1). 이때, FK-5-1-12는 25 ℃의 온도에서 14 ml의 용량으로 첨가하였다.
이후, 우레아-레조시놀-포름알데히드 수지를 상기 마이크로캡슐 에멀젼에 첨가하여 외피재를 형성하였다(S2).
구체적으로, 우레아-레조시놀-포름알데히드 수지는 우레아, 포름 알데히드 및 레조시놀의 혼합물인 수용액 형태로 제공하였으며, 먼저 레조시놀-포름알데히드 수지를 상기 마이크로캡슐 에멀젼에 첨가한 후 35 ℃의 온도로 가열하였고, 이후 레조시놀 및 포름알데히드 혼합물을 포함하는 요소 수용액을 가하여 pH를 1.2로 낮추었다.
이때, 우레아-레조시놀-포름알데히드 수지 수용액은, 증류수 0.25ml에 0.38g의 요소 ((NH2)2CO), 0.9g의 resorcinol 및 2.25ml 포르말린을 용해한 제1 수용액과, 증류수 7.5ml에 0.38g의 요소/우레아, 1.28g의 resorcinol 및 5.25ml 포르말린을 용해한 제2 수용액, 그리고 5% 농도의 폴리비닐알콜 수용액 30ml을 교반함으로써 제조하였다.
이후, 상기 우레아-레조시놀-포름알데히드 수지로 이루어진 외피재에 대해 점진적으로 광물질 나노입자로서 MMT 모노머를 함유하는 현탁액 18ml를 주입한 후 공중합 반응을 통해 외피재를 경화시킴으로써 마이크로캡슐의 제조를 완성하였다(S3). 상기 공중합 반응은 2 ml의 sulfuric acid (중량비율 10%)를 추가적으로 투입함으로써 수행하였다.
상기 현탁액은 증류수 28g에 0.045g 몬모릴로나이트(MMT) 가루를 첨가하고 초음파 진동기에서 35 kHz에서 1.5시간 작동시킴으로써 제조하였다.
이때, 상기 공중합 반응은 45 ℃의 온도로 약 3.5 시간동안 유지함으로써 수행하였으며, 이후 외피재가 경화된 상태의 마이크로캡슐을 실온으로 냉각시킨 후 세척, 여과 및 건조함으로써 제조를 완성하였다.
실시예 1에 의해 제조된 소방용 마이크로캡슐은 50~200 미크론의 캡슐 사이즈를 가지며, 플루오르화 케톤(FK-5-1-12)의 중량이 캡슐전체 중량에서 87%를 차지하고, 90 ℃에서 캡슐이 깨지면서 방출되는 플루오르화 케톤(FK-5-1-12)의 중량이 90%에 달하는 것을 확인하였다.
<실시예 2>
Aromatic polyisocyanate based on diphenymethane diisocyanate와 castor oil-based polyol의 혼합물을 폴리머 연결체로 하여 증류수와 혼합시킴으로써 폴리머 연결체 수용액을 제조한다는 점을 제외하면, 실시예 1과 동일한 단계들을 수행함으로써 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐의 제조를 완성하였다.
<실시예 3>
젤라틴-포름알데히드 수지를 상기 마이크로캡슐 에멀젼에 첨가하여 외피재를 형성한다는 점을 제외하면(S2), 실시예 1과 동일한 단계들을 수행함으로써 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐의 제조를 완성하였다.
이때, 외피재 형성 단계(S2)는 S1 단계에서 수득된 마이크로캡슐 에멀젼에 폴리인산나트륨 수용액을 첨가하여 pH를 4 내지 4.5로 낮춘 후, 상기 마이크로캡슐 에멀젼을 5 내지 10 ℃의 온도로 1 시간동안 냉각시키고, 글루타르 알데히드를 더 첨가한 후 온도를 20 내지 25 ℃로 상승시키고, 레조시놀 및 포름알데히드를 더 첨가하여 젤라틴-포름알데히드 수지로 이루어진 외피재를 형성함으로써 수행하였다.
<실시예 4>
디브롬메탄(methylene dibromide, CH2Br2)의 단일 소화물질을 코어로 하여 상기 폴리머 연결체 수용액에 유화시킴으로써 마이크로캡슐 에멀젼을 제조한 점(S1)을 제외하면, 실시예 1과 동일한 단계들을 수행함으로써 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐의 제조를 완성하였다.
실시예 4에 의해 제조된 소방용 마이크로캡슐은 50~200 미크론의 캡슐 사이즈를 가지며, 디브롬메탄의 중량이 캡슐전체 중량에서 92%를 차지하고, 220 ℃에서 캡슐이 깨지면서 방출되는 디브롬메탄의 중량이 93%에 달하는 것을 확인하였다.
<실시예 5>
천연 몬로로이트 광물 가루 0.06g을 증류수 32ml에 넣고, 1.5 시간동안 20kHz 주파수로 초음파 용기내에서 peeling을 진행함으로써 광물질 나노입자로서 MMT 모노머를 함유하는 현탁액을 제조한 점, 및 젤라틴-포름알데히드 수지를 마이크로캡슐 에멀젼에 첨가하여 외피재를 형성한다는 점을 제외하면, 실시예 1과 동일한 단계들을 수행함으로써 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐의 제조를 완성하였다.
<실시예 6>
80 중량%의 FK-5-1-12와 20 중량%의 디브롬테트라플루오로에탄의 혼합 소화물질을 코어로 하여 상기 폴리머 연결체 수용액에 유화시킴으로써 마이크로캡슐 에멀젼을 제조한 점(S1)을 제외하면, 실시예 1과 동일한 단계들을 수행함으로써 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐의 제조를 완성하였다.
실시예 6에 의해 제조된 소방용 마이크로캡슐은 200~300 미크론의 캡슐 사이즈를 가지며, 소화물질의 중량이 캡슐전체 중량에서 93%를 차지하고, 100 ℃에서 캡슐이 깨지면서 방출되는 소화물질의 중량이 90%에 달하는 것을 확인하였다.
<실시예 7>
테트라플루오로메탄의 단일 소화물질을 코어로 하여 상기 폴리머 연결체 수용액에 유화시킴으로써 마이크로캡슐 에멀젼을 제조한 점(S1)을 제외하면, 실시예 1과 동일한 단계들을 수행함으로써 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐의 제조를 완성하였다.
실시예 7에 의해 제조된 소방용 마이크로캡슐은 200~300 미크론의 캡슐 사이즈를 가지며, 소화물질의 중량이 캡슐전체 중량에서 93%를 차지하고, 100 ℃에서 캡슐이 깨지면서 방출되는 소화물질의 중량이 90%에 달하는 것을 확인하였다.
<실시예 8>
80 중량%의 디브롬메탄과 20 중량%의 트리브롬메탄의 혼합 소화물질을 코어로 하여 상기 폴리머 연결체 수용액에 유화시킴으로써 마이크로캡슐 에멀젼을 제조한 점(S1)을 제외하면, 실시예 1과 동일한 단계들을 수행함으로써 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐의 제조를 완성하였다.
실시예 8에 의해 제조된 소방용 마이크로캡슐은 200~350 미크론의 캡슐 사이즈를 가지며, 소화물질의 중량이 캡슐전체 중량에서 90%를 차지하고, 270 ℃에서 캡슐이 깨지면서 방출되는 소화물질의 중량이 90%에 달하는 것을 확인하였다.
<실시예 9>
디브롬메탄(methylene dibromide, CH2Br2)의 단일 소화물질을 코어로 하여 상기 폴리머 연결체 수용액에 유화시킴으로써 마이크로캡슐 에멀젼을 제조(S1)하고, 젤라틴-포름알데히드 수지를 상기 마이크로캡슐 에멀젼에 첨가하여 외피재를 형성(S2)한다는 점을 제외하면, 실시예 1과 동일한 단계들을 수행함으로써 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐의 제조를 완성하였다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐의 제조 방법은 쉬운 메커니즘으로 이루어진 과정들을 통해 수행되므로 소방용 마이크로캡슐의 양산화가 가능할 수 있다.
소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐
도 2 및 도 3은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐의 구성 및 구조를 설명하기 위한 도면들이다. 구체적으로, 도 2는 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐이 다핵형 마이크로캡슐로 이루어진 것을 나타낸 도면이며, 도 3은 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐이 단핵형 마이크로캡슐로 이루어진 것을 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐은 소화물질로 이루어진 코어(10), 상기 코어를 둘러싼 폴리머 연결체(20) 및 상기 폴리머 연결체의 껍질에 해당하는 외피재(30)를 포함할 수 있다.
이때, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐은 코어(10), 폴리머 연결체(20) 및 외피재(30)의 구성으로 이루어진 것이라면 그 형태에 대해서는 제한되지 않을 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 다핵형 마이크로캡슐의 형태를 가질 수도 있으며, 이와는 달리 도 3에 도시된 바와 같이 단핵형 마이크로캡슐의 형태를 가질 수도 있다.
코어(10)에 해당하는 상기 소화물질은 플루오르화 케톤(Fluorinated Ketone), 브롬화메탄(bromomethane), 브롬화에탄(bromoethane), 브롬화나트륨(Sodium Bromide) 및 플루오르화나트륨(Sodium Fluoride)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
폴리머 연결체(20)는 액상에서 비수용성이고, 별도의 촉매 작용으로만 경화되는 폴리머 성분들로 구성될 수 있으며, 예를 들어, aliphatic polyisocyanate와 hydroxy terminated polyester의 혼합물, 혹은 Aromatic polyisocyanate based on diphenymethane diisocyanate와 castor oil-based polyol의 혼합물로 구성될 수 있다.
외피재(30)는 적어도 2 종류 이상의 수지 혼합물과 광물질 나노입자가 가교 결합된 공중합체로 구성될 수 있으며, 예를 들어, 우레아-포름알데히드 수지, 멜라민-포름알데히드 수지, 페놀-포름알데히드 수지, 젤라틴-포름알데히드 수지 혹은 우레아-레조시놀-포름알데히드 수지와, 1 내지 5 nm 두께를 갖는 격판 형태의 분말 광물질 충전제로 구성될 수 있다. 상기 분말 광물질 충전제는 실리카(silica) 또는 몬모릴로나이트(Montmorillonite; MMT)를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 분말 광물질 충전제는 상기 마이크로캡슐 100 중량%에 대해 1 내지 5 중량%의 함량으로 포함될 수 있다.
최종적으로 제조된 상기 소방용 마이크로캡슐의 외경 크기는 50 내지 400 미크론(μm)일 수 있다.
비록 도시하지는 않았으나, 상기 소방용 마이크로캡슐은 상기 외피재를 둘러싼 중합체 코팅재(미도시)를 더 포함할 수도 있으며, 상기 중합체 코팅재는 가교 결합된 젤라틴으로 구성될 수 있다.
소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐의 실험 결과
아래 표 1은 서로 다른 종류의 소화물질을 이용하여 제조된 소방용 마이크로캡슐의 특성을 실험한 결과이다.
| 번호 | 소화약제 | 액체 끓는점 | 캡슐 파괴 온도 | 끓는점과 파괴온도의 차이 |
| 1 | (114b2) 테트라프토르디브롬에탄 |
47.3 | 120 | 78 |
| 2 | 플루오르화 케톤 (FK-5-1-12) |
49.2 | 90 | 41 |
| 3 | 디브롬메탄 | 98 | 220 | 125 |
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐에 의하는 경우, 끓는점 대비 높은 온도에서의 외피 파괴가 이루어지므로 캡슐의 안정성이 극대화될 수 있다.
아래 표 2는 서로 다른 종류의 소화물질을 이용하여 제조된 소방용 마이크로캡슐의 특성을 실험한 결과이다.
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핵 물질 / 외피 | 사용된 캡슐량 (g) | 소화까지 소용시간(초) |
| 실시예 1 | 플루오르화 케톤(FK-5-1-12)/ PVA및 우레아-레조시놀-포름알데히드 혼합물 (나노입자 포함) | 2.0 | 3 |
| 실시예 4 | 디브롬메탄/ PVA및 우레아-레조시놀-포름알데히드 혼랍물 (나노입자 포함) | 3.4 | 6 |
| 실시예 3 | 플루오르화 케톤(FK-5-1-12)/ 젤라틴(나노입자) | 2.5 | 4 |
| 실시예 9 | 디브롬메탄/ 젤라틴 (나노입자) | 3.8 | 7 |
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐에 의하는 경우, 서로 다른 온도에서 소화가 이루어질 수 있는 다양한 변형이 가능하며, 적은 양으로도 높은 소화효과를 가질 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐은 충전제로서 폴리머 소화물질을 포함하며 분말형태로 제공됨으로써 사용의 편의성이 극대화될 수 있다.
또한, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐은 낮은 온도에서 기화가 되는 소화물질을 코어로 하고, 상기 코어를 보호하는 외피재가 높은 방벽성을 보장해 줌에 따라 화재시에 높은 소화효율을 나타낼 수 있다.
또한, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐은 일반적인 온도에서는 높은 안정성을 보장해 주고, 높은 온도에서는 폭발과 같은 해체를 보장하며, 코어의 건조를 방어해 줄 수 있다는 효과를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐에 의하면, 지구온난화, 오존층파괴 등 환경문제의 발생을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐은 상대적으로 낮은 가격의 조성물을 소화물질로 하여 내장하고 있으므로 제조단가를 획기적으로 낮출 수 있다.
다만, 본 발명의 개념은 반드시 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 장치/방법/시스템은 전술한 제품/기술분야 이외에도 다양한 제품/기술분야에 적용될 수 있다. 즉, 예시적인 실시예들에 있어서, 본 발명에 따른 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐은 발포체, 경화성 페이스트, 건설자재용 부재, 필름, 직물, 페인트 등의 형태로 제공될 수 있다.
이상에서 본 발명의 다양한 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
Claims (14)
- 소화물질로 이루어진 코어;
상기 코어를 둘러싼 폴리머 연결체; 및
상기 폴리머 연결체의 껍질에 해당하는 외피재;를 포함하며,
상기 소화물질은 플루오르화 케톤(Fluorinated Ketone), 브롬화메탄(bromomethane), 브롬화에탄(bromoethane), 브롬화나트륨(Sodium Bromide) 및 플루오르화나트륨(Sodium Fluoride)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하고,
상기 폴리머 연결체는 액상에서 비수용성이고, 별도의 촉매 작용으로만 경화되는 폴리머 성분들로 구성되며,
상기 외피재는 적어도 2 종류 이상의 수지 혼합물과 광물질 나노입자가 가교 결합된 공중합체로 구성된 것을 특징으로 하는 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐. - 제1항에 있어서,
상기 소화물질은 1,1,1,2,2-Pentafluoroethane (CF3CF2H, HFC-125), 1,1,1,2,3,3,3-Heptafluoropropane(CF3CHFCF3), Chlorotetrafluoroethane(CHClFCF3), 불소화합물계 케톤 화합물, dodecafluoro-2-methylpentan-3-one(FK-5-1-12, CF3CF2C(O)CF(CF3)2)), 1-chloro-1,2,2,2-tetrafluoroethane(C2HClF4), 2-chloro-1,1,1,2-tetrafluoroethane(CHClFCF3, HCFC-124), 데카플루오로시클로헥사논(퍼플루오로 사이클로헥사논), 1,1,1,2,4,4,5,5,5-노나플루오로-2-트리플루오로메틸-부탄-3온(F3CF2C(O)CF(CF3)2), (CF3)2CFC(O)CF(CF3)2(1,1,1,2,4,5,5,5,6,6,6,-옥타플루오로-2,4,-비스(트리플루오로메틸)펜탄-3-온), CF3CF2C(O)CF2CF2CF3, CF3C(O)CF(CF3)2, 1,1,1,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8,-헥사도데카플루오로옥탄-2-온(CF3CF2CF2CF2CF2CF2C(O)CF3), 1,1,1,3,4,4,4,-헵타플루오로-3-트리플루오로메틸부탄-2-온(CF3C(O)CF(CF3)2), 1,1,1,2,4,4,5,5,-옥타플루오로-2-트리플루오로메틸펜탄-3-온(HCF2CF2C(O)CF(CF3)2), 1,1,1,2,4,4,5,5,6,6,6,-운데카플루오로-2-트리플루오로메틸헥산-3-온(CF3CF2CF2C(O)CF(CF3)2), 1-클로로-,1,1,3,4,4,4-헥사플루오로-3-트리플루오로메틸-부탄-2-온((CF3)2CFC(O)CF2Cl), 1,1,1,2,2,4,4,5,5,6,6,6-도데카플루오로헥산-3-온(CF3CF2C(O)CF2CF2CF3), 1,1,1,5,5,5,-헥사플루오로펜탄-2-4-디온(CF3C(O)CH2C(O)CF3), 1,1,1,2,5,6,6,6-옥타플루오로-2,5-비스(트리플루오로메틸)헥산-3,4-디온((CF3)2CFC(O)C(O)C(O)CF(CF3)2), 1,1,1,2,2,3,3,5,5,6,6,7,7,7,-테트라데카플루오로헵탄-4-온(CF3CF2CF2C(O)CF2CF2CF3), 1,1,1,3,3,4,4,4-옥타플루오로부탈-2-온(CF3C(O)CF2CF3), 1,1,2,2,4,5,5,5-옥타플루오로-1-트리플루오로메톡시-4-트리플루오로메틸펜탄-3-온(CF3OCF2CF2C(O)CF(CF3)2) 및 1,1,1,2,4,4,5,5,6,6,7,7,7,-트리데카플루오로-2-트리플루오로메틸헵탄-3-온(CF3CF2CF2CF2C(O)CF(CF3)2)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐. - 제1항에 있어서,
상기 폴리머 연결체는 aliphatic polyisocyanate와 hydroxy terminated polyester의 혼합물, 혹은 Aromatic polyisocyanate based on diphenymethane diisocyanate와 castor oil-based polyol의 혼합물로 구성된 것을 특징으로 하는 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐. - 제1항에 있어서,
상기 외피재는 우레아-포름알데히드 수지, 멜라민-포름알데히드 수지, 페놀-포름알데히드 수지, 젤라틴-포름알데히드 수지 혹은 우레아-레조시놀-포름알데히드 수지로 구성된 것을 특징으로 하는 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐. - 제4항에 있어서,
상기 외피재는 1 내지 5 nm 두께를 갖는 격판 형태의 분말 광물질 충전제를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐. - 제5항에 있어서,
상기 분말 광물질 충전제는 실리카(silica) 또는 몬모릴로나이트(Montmorillonite; MMT)를 포함하는 것을 특징으로 하는 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐. - 제5항에 있어서,
상기 분말 광물질 충전제는 상기 마이크로캡슐 100 중량%에 대해 1 내지 5 중량%의 함량으로 포함된 것을 특징으로 하는 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐. - 제1항에 있어서,
상기 소방용 마이크로캡슐의 외경 크기는 50 내지 400 미크론(μm)인 것을 특징으로 하는 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐. - 제1항에 있어서,
상기 외피재를 둘러싼 중합체 코팅재;를 더 포함하며,
상기 중합체 코팅재는 가교 결합된 젤라틴으로 구성된 것을 특징으로 하는 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐. - 폴리머 연결체와 증류수를 혼합하여 폴리머 연결체 수용액을 제조한 후, 상기 폴리머 연결체 수용액에 코어에 해당하는 소화물질을 유화시켜 마이크로캡슐 에멀젼을 제조하는 단계;
상기 마이크로캡슐 에멀젼과 적어도 2 종류 이상의 수지 혼합물을 교반하여 외피재를 형성하는 단계; 및
상기 외피재에 점진적으로 광물질 나노입자를 함유하는 현탁액을 주입한 후 공중합 반응을 통해 외피재를 경화시켜 마이크로캡슐을 제조하는 단계;를 포함하는 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐의 제조 방법. - 제10항에 있어서,
상기 광물질 나노입자를 함유하는 현탁액은 분말 광물질 충전제와 증류수를 혼합하여 제조된 슬러리를 초음파 처리함으로써 제조된 것을 특징으로 하는 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐의 제조 방법. - 제11항에 있어서,
상기 분말 광물질 충전제는 1 내지 5 nm 두께를 갖는 격판 형태의 실리카(silica) 또는 몬모릴로나이트(Montmorillonite; MMT)인 것을 특징으로 하는 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐의 제조 방법. - 제10항에 있어서,
상기 외피재 형성 단계에서,
상기 수지 혼합물은 우레아-포름알데히드 수지, 멜라민-포름알데히드 수지, 페놀-포름알데히드 수지, 젤라틴-포름알데히드 수지 혹은 우레아-레조시놀-포름알데히드 수지인 것을 특징으로 하는 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐의 제조 방법. - 제10항에 있어서,
상기 폴리머 연결체는 aliphatic polyisocyanate와 hydroxy terminated polyester의 혼합물, 혹은 Aromatic polyisocyanate based on diphenymethane diisocyanate와 castor oil-based polyol의 혼합물로 구성된 것을 특징으로 하는 소화물질이 내장된 소방용 마이크로캡슐의 제조 방법.
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