WO2024072145A1 - 조성물 - Google Patents

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WO2024072145A1
WO2024072145A1 PCT/KR2023/015106 KR2023015106W WO2024072145A1 WO 2024072145 A1 WO2024072145 A1 WO 2024072145A1 KR 2023015106 W KR2023015106 W KR 2023015106W WO 2024072145 A1 WO2024072145 A1 WO 2024072145A1
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이승민
이홍찬
정진미
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • compositions and uses thereof discloses compositions and uses thereof.
  • a battery module or battery pack includes a plurality of battery cells or a plurality of battery modules, which are located relatively adjacent to each other. Therefore, heat, ignition, and/or explosion generated from one battery cell or battery module may affect other adjacent devices, and in some cases, may cause problems such as chain ignition or chain explosion. In these products, it is necessary to ensure that heat, explosion, or fire generated from one element does not affect other adjacent elements.
  • compositions and uses thereof disclose a composition that can be applied to products or devices that have the possibility of abnormal heat generation, ignition, and/or explosion during driving, storage, and/or maintenance, and can effectively respond to such heat generation, ignition, and explosion. Do it as
  • composition disclosed in this specification is applied to an article containing a plurality of the products or devices, and responds to abnormal heat generation, explosion, and/or ignition occurring in any one device or product, and prevents such heat generation. , it is possible to prevent or minimize the spread of explosion and/or ignition to other adjacent devices or products.
  • Another purpose of this application is to provide the composition as described above to ensure excellent handling and storage stability. Another purpose of this application is to provide a use for the composition as described above.
  • the properties where temperature affects the physical properties are those measured at room temperature, unless otherwise specified.
  • room temperature refers to a natural temperature that is not heated or reduced, for example, any temperature in the range of about 10 °C to 30 °C, for example, about 23 °C or about 25 °C. do.
  • the unit of temperature referred to herein is °C.
  • the physical properties mentioned in this specification are those measured at normal pressure, unless otherwise specified.
  • normal pressure refers to the natural pressure that is not pressurized or depressurized, and usually refers to a level within the range of about 700 mmHg to 800 mmHg.
  • Humidity in a standard state means about 40%, 50%, 60% or 65% relative humidity.
  • compositions may mean a mixture of two or more different ingredients.
  • the composition may be a fire extinguishing composition.
  • a fire extinguishing composition is a composition that can respond to abnormal heat generation, ignition, and explosion occurring in an object.
  • the composition may include a solvent.
  • the solvent may be used to reduce heat by heat exchange or the like when heat generation, ignition, and/or explosion occurs in an object adjacent to the composition, or to remove flame generated by ignition and/or explosion. This solvent can enable the composition to exhibit latent heat, which will be described later, and can also enable the carbonizable organic material, which will be described later, to effectively form carbide at the point where it is needed.
  • the solvent may be a vaporizable solvent.
  • the solvent When heat is applied to the solvent due to the abnormal heat generation, ignition and/or explosion, the solvent is vaporized by this heat, and the gas thereby generated can be applied to reduce the heat or eliminate the flame. . Additionally, the desired latent heat may appear during the vaporization process.
  • any non-flammable solvent can be used without particular restrictions.
  • a solvent having a freezing point and/or boiling point within a predetermined range may be used as the solvent.
  • the solvent in order for the solvent to effectively respond to the heat generation, ignition, and/or explosion, it is necessary to exist in a liquid phase at least at the time the heat generation, ignition, and explosion occur, and for this, the freezing point of the solvent can be controlled. there is.
  • the lower limit of the freezing point of the solvent may be -5°C, -4°C, -3°C, -2°C, -1°C, or 0°C
  • the upper limit may be 10°C, 9°C, or 8°C. , it may be around 7°C, 6°C, 5°C, 4°C, 3°C or 2°C.
  • the freezing point is in a range below or below any one of the upper limits described above; or a range that is at least or exceeding any one of the lower limits described above; Alternatively, it may be within a range that is above or above any one of the above-described lower limits and below or below any one of the above-described upper limits.
  • the freezing point can be evaluated according to the information described in “2. Freezing temperature measurement” in the Example section of this specification.
  • the solvent In order for the solvent to efficiently respond to the exotherm, ignition and/or explosion, it may be advantageous for the solvent to be vaporized by at least the heat generated by the exotherm, ignition and explosion, and for this purpose, the boiling point of the solvent may be controlled. .
  • the lower limit of the boiling point of the solvent may be about 80°C, 85°C, 90°C, or 95°C
  • the upper limit may be about 120°C, 115°C, 110°C, or 105°C.
  • the boiling point is in a range below or below any one of the upper limits described above; or a range that is at least or exceeding any one of the lower limits described above; Alternatively, it may be within a range that is above or above any one of the above-described lower limits and below or below any one of the above-described upper limits.
  • an appropriate type can be selected and used without particular restrictions as long as it has a freezing point and/or boiling point in the above range and is non-flammable.
  • a representative example of a non-flammable solvent having a freezing point and/or boiling point in the above range is water. Accordingly, water may be used as the solvent, but the type of applicable solvent is not limited thereto.
  • the lower limit of the proportion of the solvent in the composition is, for example, 10% by weight, 15% by weight, 20% by weight, 25% by weight, 30% by weight, 35% by weight, 40% by weight, 45% by weight, 50% by weight. , 55% by weight, 60% by weight, 65% by weight, 70% by weight, 75% by weight, or 80% by weight, and the upper limit is 95% by weight, 90% by weight, 85% by weight, 80% by weight, 75% by weight. %, 70% by weight, 65% by weight, 60% by weight, 55% by weight, 50% by weight, 45% by weight, or 40% by weight.
  • the ratio is in a range that is below or below any one of the above-described upper limits; or a range that is at least or exceeding any one of the lower limits described above; Alternatively, it may be within a range that is above or above any one of the above-described lower limits and below or below any one of the above-described upper limits.
  • the composition may contain additional ingredients to ensure proper digestive function.
  • the composition may include a carbonizable organic material.
  • the carbonizable organic material forms carbide at a necessary point (i.e., a point in time when response to abnormal heat generation, ignition and/or explosion is necessary).
  • the carbide formed in this way can block the transfer of heat.
  • a carbide that can effectively respond to abnormal heat generation, ignition, and/or explosion even when a small amount of the carbonizable organic material is applied by applying the carbonizable organic material in the solvent together with a carbonization catalyst generator to be described later. You can also achieve the effect of forming a .
  • any appropriate type can be applied without particular limitation as long as it is a material that forms carbide when exposed to heat or flame.
  • the carbonizable organic material (for example, starch described later) may be used as the gelatinized viscosity within a certain range.
  • This gelatinization viscosity is related to the characteristics of the carbonizable organic material when present in a solvent, and carbides can be formed more effectively through control of the gelatinization viscosity. Additionally, the viscosity and thixotropy index of the composition can be adjusted to an appropriate level by controlling the gelatinization viscosity.
  • the lower limit of the gelatinization viscosity of the carbonizable organic material is 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950 or It may be around 1,000, and the upper limit is 5,000, 4,500, 4,000, 3,500, 3,000, 2,500, 2,000, 1,500, 1,000, 950, 900, 850, 800, 750, 700, 650, 600, 550, 500, 450, 400 , may be around 350 or 300.
  • the gelatinization viscosity is within a range that is below or below any one of the upper limits described above; or within a range that is greater than or exceeds any one of the lower limits described above; Alternatively, it may be a range that is above or above any one of the above-described lower limits and below or below any one of the above-described upper limits.
  • the gelatinization viscosity can be measured by the method described in “11. Evaluation of gelatinization viscosity” in the Example section of this specification, and the unit is BU (Brabeder unit).
  • organic substances include saccharides such as sorbitol or mannitol, polysaccharides such as starch or dextrins (e.g., maleated cyclodexdrin (MC) or metal salts of MC, etc.) ), cellulose, BSPPO (bi(4-methoxy-1 -phospha-2,6,7-trioxabicyclo[2.2.2]-octan-1-sulfide)phenylphosphate), lignin (alkali lignin or urea modified liginin, etc.), melamine compounds such as methylol melamine, phenol- Examples may include phenol-formaldehyde resins and/or char forming polymers such as poly-hexa methylene terephthalamide (PA6T), but are not limited thereto.
  • saccharides such as sorbitol or mannitol
  • polysaccharides such as starch or dextrins (e.g., maleated
  • a material that can be typically applied as the carbonizable organic material is starch.
  • Starch is relatively easy to obtain and can form suitable carbides when exposed to heat or flame.
  • the type of starch may be adjusted in order to efficiently form the carbide and ensure that the formed carbide effectively exerts the desired fire extinguishing or insulating effect.
  • starch containing amylose and amylopectin may be used.
  • amylopectin and amylose are types of polysaccharides mainly found in plants, and among polysaccharides, starch is composed of amylose and amylopectin.
  • Amylose is composed of glucose molecules linked by ⁇ (1 ⁇ 4) glycosidic bonds and has a linear chain structure, while amylopectin has relatively short and highly branched chains. Amylose crystallizes relatively easily compared to amylopectin, and amylopectin has a relatively higher solubility in water than amylose.
  • the desired composition can be provided more efficiently by using starch containing amylose and amylopectin having the above characteristics in an appropriate ratio.
  • the lower limit of the weight ratio of the amylopectin to 100 parts by weight of the amylose may be about 150 parts by weight, 200 parts by weight, 250 parts by weight, or 300 parts by weight
  • the upper limit is, 900 parts by weight, 850 parts by weight, 800 parts by weight, 750 parts by weight, 700 parts by weight, 650 parts by weight, 600 parts by weight, 550 parts by weight, 500 parts by weight, 450 parts by weight, 400 parts by weight, 350 parts by weight or 300 parts by weight It could be wealth.
  • the ratio is within a range that is below or below any one of the above-described upper limits; or within a range that is greater than or exceeds any one of the lower limits described above; Alternatively, it may be a range that is above or above any one of the above-described lower limits and below or below any one of the above-described upper limits.
  • the ratio of amylose and amylopectin can be measured according to the method described in “12. Measurement of contents of amylopectin and amylose” in the Example section of this specification.
  • starch having a molecular weight, for example, a weight average molecular weight (Mw) within a predetermined range, can be used.
  • Mw weight average molecular weight
  • the lower limit of the weight average molecular weight of starch is 200,000 g/mol, 250,000 g/mol, 300,000 g/mol, 350,000 g/mol, 400,000 g/mol, 450,000 g/mol, 500,000 g/mol, 550,000 G/mol, 600,000 g/mol, 650,000 g/mol, 700,000 g/mol, 750,000 g/mol, 800,000 g/mol, 850,000 g/mol, 900,000 g/mol, 950,000 g/mol, 1,000,000 g/mol, 1,500,000,000 g/mol, 2,000,000 g/mol, 2,500,000 g/mol, 3,000,000 g/mol, 3,500,000 g/mol, 4,000,000 g/mol, 4,500,000 g/mol, 5,000,000 g/mol, 5,500,000 g/mol, 6,000,
  • the molecular weight is within a range that is below or below any one of the upper limits described above; or within a range that is greater than or exceeds any one of the lower limits described above; Alternatively, it may be a range that is above or above any one of the above-described lower limits and below or below any one of the above-described upper limits.
  • Starch having the above molecular weight (Mw) can more effectively form carbides having a desired function (for example, an insulating function) when exposed to heat or flame.
  • the lower limit of the weight ratio of the carbonizable organic material to 100 parts by weight of the solvent is 0.01 parts by weight, 0.5 parts by weight, 1 part by weight, 2 parts by weight, 3 parts by weight, 4 parts by weight, 5 parts by weight, 6 parts by weight, 7 parts by weight.
  • the ratio is within a range that is below or below any one of the above-described upper limits; or within a range that is greater than or exceeds any one of the lower limits described above; Alternatively, it may be within a range that is above or above any one of the above-described lower limits and below or below any one of the above-described upper limits.
  • the carbonizable organic material contained in this ratio can effectively form carbide when necessary within the composition, and can ensure that the composition has excellent overall handling and storage stability.
  • the composition may include a carbonization catalyst generator as an additional ingredient to ensure appropriate fire extinguishing function.
  • the composition may include a carbonization catalyst generator and a carbonizable organic material.
  • the combination of the above ingredients allows the carbide of the carbonizable organic material to be formed more effectively at the point of need (i.e., at the point where abnormal heat generation, ignition and/or explosion needs to be responded to).
  • the carbonization catalyst generator can promote the carbonization action of the carbonizable organic material.
  • the carbonization catalyst generator forms acids or acid-based salts or ions at high temperatures, and these components may serve to promote the carbonization action.
  • flame retardancy may be imparted to the carbide, or a component that alone exhibits flame retardancy may be formed.
  • the carbonization catalyst generator described later forms a phosphoric acid-based material by decomposition at high temperature, and this material can be polymerized to have flame retardancy. Accordingly, the carbonization catalyst generator may be included in the composition to enable the composition to respond to abnormal heat generation, ignition, and/or explosion.
  • the carbonization catalyst generator needs to be applied by being dispersed in the solvent along with the carbonizable organic material.
  • the carbonization catalyst generator must have a solubility of a certain level or higher in the solvent (for example, water).
  • the solvent for example, water
  • the components dispersed in the solvent can more effectively contact each other at the necessary point and interact with each other to efficiently form the desired carbide, etc.
  • by controlling the solubility of the carbonization catalyst generator in the solvent agglomeration or phase separation of components in the composition does not occur, and the formation of the above-mentioned carbide and/or flame retardant can proceed more effectively. .
  • the lower limit of solubility of the carbonization catalyst generator in the solvent may be about 5 g, 10 g, 15 g, 20 g, 25 g, 30 g, 35 g, or 40 g.
  • the upper limit is 1000 g, 900 g, 800 g, 700 g, 600 g, 500 g, 400 g, 300 g, 200 g, 100 g, 90 g, 80 g, 70 g, 60 g, 50 g. , it may be about 40 g or 30 g.
  • the solubility is in a range that is above or above any one of the lower limits described above; Alternatively, it may be within a range that is above or above any one of the above-described lower limits and below or below any one of the above-described upper limits.
  • the solubility is the weight (g) of the carbonization catalyst generator that can be maximally dissolved in 100 g of the solvent (e.g. water) at 25°C. The solubility is measured in the manner described in “10. Solubility Evaluation” in the Example section of this specification.
  • the carbonization catalyst generator can be used without particular limitation as long as it decomposes at high temperature to form acid or acid-based salts or ions, and has the above solubility.
  • the carbonization catalyst generating agent include phosphoric acid compounds such as phosphoric acid and phosphate salts, phosphonate compounds, or phosphate compounds.
  • the carbonization catalyst generator may be, for example, primary or secondary ammonium phosphate, urea phosphate, guanyl urea phosphate, or ammonium polyphosphate, and one or two or more of the above may be selected and used.
  • the carbonization catalyst generator may be present in the composition in an appropriate amount considering the intended effect.
  • the lower limit of the weight ratio of the carbonization catalyst generator relative to 100 parts by weight of the solvent is 0.5 parts by weight, 1 part by weight, 5 parts by weight, 7 parts by weight, 10 parts by weight, 11 parts by weight, 12 parts by weight, It may be about 13 parts by weight, 14 parts by weight, 15 parts by weight, 16 parts by weight, 17 parts by weight, or 18 parts by weight, and the upper limit is 100 parts by weight, 95 parts by weight, 90 parts by weight, 85 parts by weight, and 80 parts by weight.
  • the ratio is within a range that is below or below any one of the above-described upper limits; or within a range that is greater than or exceeds any one of the lower limits described above; Alternatively, it may be within a range that is above or above any one of the above-described lower limits and below or below any one of the above-described upper limits.
  • the amount of the carbonization catalyst generator may be adjusted by taking this into consideration.
  • composition may contain optional additional ingredients to ensure appropriate digestive function or control physical properties such as viscosity or thixotropy.
  • the composition may include an absorbent polymer as an additional ingredient.
  • An absorbent polymer is a polymer that has the property of absorbing water.
  • the absorbent polymer may be a so-called hydrogel polymer or hydrogel, which is generally defined as a crosslinked hydrophilic polymer. These polymers are also known as SAP (Super Absorbent Polymer).
  • the absorbent polymer is a material that can absorb moisture tens to thousands of times its own weight. These materials allow the composition of the present application to exist in a gel state as a whole, thereby performing the function of ensuring handleability and storage stability.
  • absorbent polymer that can be applied in this application, and any polymer that can generally be applied as SAP can be used without limitation.
  • polyacrylate-based vinyl polymers are used as the above-mentioned materials.
  • the polyacrylate-based polymer is a polymer manufactured from acrylate-based monomers, and if necessary, other comonomers may be additionally used to form the polymer.
  • the absorbent properties can be adjusted so that the absorbent polymer exhibits properties suitable for the purposes of the present application.
  • the lower limit of the centrifugal retention capacity (CRC) according to the EDANA (European Disposables and Nonwovens Association) method WSP 241.3 of the absorbent polymer is 12 g/g, 13 g/g, 14 g/g, 15 g/ g, 16 g/g, 17 g/g, 18 g/g, 19 g/g, 20 g/g, 21 g/g, 22 g/g, 23 g/g, 24 g/g, 25 g/ g, 26 g/g, 27 g/g, 28 g/g, 29 g/g, 30 g/g, 31 g/g, 32 g/g, or 33 g/g, and the upper limit is 60g.
  • CRC centrifugal retention capacity
  • EDANA European Disposables and Nonwovens Association
  • the water retention capacity (CRC) is within a range that is below or below any one of the upper limits described above; or within a range that is greater than or exceeds any one of the lower limits described above; Alternatively, it may be within a range that is above or above any one of the above-described lower limits and below or below any one of the above-described upper limits.
  • the centrifuge retention capacity (CRC) can be evaluated by the method described in “6. CRC (Centrifuge Retention Capacity)” in the Example section of this specification.
  • the lower limit of the absorbent capacity under pressure (AUP) of 0.3 psi according to EDANA (European Disposables and Nonwovens Association) method WSP 242.3 of the absorbent polymer is 4 g/g, 6 g/g, 8 g/g, 10 g. /g, 12 g/g, 14 g/g, 16 g/g, 18 g/g, 20 g/g, 22 g/g, 24 g/g, 26 g/g, 27 g/g or 28 g /g, and the upper limit may be about 40 g/g, 38 g/g, 36 g/g, 34 g/g, 32 g/g, or 30 g/g.
  • AUP absorbent capacity under pressure
  • the absorbent capacity (AUP) is within a range that is below or below any one of the upper limits described above; or within a range that is greater than or exceeds any one of the lower limits described above; Alternatively, it may be within a range that is above or above any one of the above-described lower limits and below or below any one of the above-described upper limits.
  • the absorbency under pressure (AUP) can be evaluated by the method described in “7. Absorption Under Pressure (AUP)” in the Example section of this specification.
  • the absorbent polymer having the above absorbent ability can be combined with other components of the composition of the present application to exhibit the desired properties.
  • the absorbent polymer may be a particulate polymer.
  • the weight-based size distribution of the particulate absorbent polymer can be controlled in order to secure the desired viscosity characteristics and fire extinguishing function.
  • the term weight-based size distribution of the absorbent polymer refers to the size distribution measured according to the description in “14. Weight-based size distribution of the absorbent polymer” in the Examples section of the present specification, and the sample of the particulate absorbent polymer is measured in size.
  • a fraction less than 150 ⁇ m hereinafter referred to as “A fraction”
  • B fraction a fraction in the range of 150 ⁇ m to 300 ⁇ m
  • B fraction a fraction in the range of 300 ⁇ m
  • D fraction a fraction within the range of 600 ⁇ m to 850 ⁇ m
  • E fraction Size distribution divided into fractions exceeding ⁇ m
  • E fraction weight of each fraction expressed as a percentage of the weight of the entire particulate absorbent polymer sample (weight ratio of each fraction). means.
  • the weight-based size distribution can be obtained according to the EDANA method WSP 220.3 standard according to the description in “17. Weight-based size distribution of absorbent polymer” in the Example section.
  • the particulate absorbent polymer may have a maximum weight size in the range of 150 ⁇ m to 850 ⁇ m in the weight-based size distribution.
  • the maximum weight size is the size of the fraction showing the highest weight ratio among the weight ratio of the A fraction, the weight ratio of the B fraction, the weight ratio of the C fraction, the weight ratio of the D fraction, and the weight ratio of the E fraction. That is, the fact that the maximum weight size is within the range of 150 ⁇ m to 850 ⁇ m means that the weight ratio of the particulate water-absorbing polymer belonging to any one or two or more of the B fraction, C fraction, and D fraction shows the largest value.
  • the fraction of the maximum weight size may be one or two or more.
  • the fraction with the largest weight size may be the C fraction among the B, C, and D fractions. Accordingly, the maximum weight size in the weight-based size distribution may be in the range of 300 ⁇ m to 600 ⁇ m.
  • the lower limit of the weight percentage in the fraction representing the maximum weight size in the weight-based size distribution of the particulate water-absorbing polymer i.e., the weight percentage of the absorbent polymer belonging to the maximum weight size in the weight-based size distribution
  • % 45 wt%, 50 wt%, 55 wt%, 60 wt%, 65 wt%, 70 wt%, 71 wt%, 72 wt%, 73 wt% or 74 wt%, and the upper limit is wt%, It may be about 95% by weight, 90% by weight, 85% by weight, 80% by weight, 79% by weight, 78% by weight, 77% by weight, 76% by weight, or 75% by weight.
  • the weight ratio is within a range that is at least or exceeding any one of the lower limits described above; Alternatively, it may be within a range that is above or above any one of the above-described lower limits and below or below any one of the above-described upper limits.
  • the composition may not properly form the desired gel, resulting in poor handling and storage, or Since it may not exert a fire extinguishing function, an appropriate particulate absorbent polymer can be selected taking this into consideration.
  • the lower limit of the weight ratio of the absorbent polymer relative to 100 parts by weight of the solvent is 0.01 part by weight, 0.03 part by weight, 0.05 part by weight, 0.07 part by weight, 0.09 part by weight, 0.1 part by weight, 0.5 part by weight, 1 part by weight. It may be about 2 parts by weight, 3 parts by weight, 4 parts by weight, 5 parts by weight, 6 parts by weight, 7 parts by weight, 8 parts by weight, or 9 parts by weight, and the upper limit is 30 parts by weight, 29 parts by weight, 28 parts by weight.
  • the ratio is within a range that is below or below any one of the above-described upper limits; or within a range that is greater than or exceeds any one of the lower limits described above; Alternatively, it may be within a range that is above or above any one of the above-described lower limits and below or below any one of the above-described upper limits.
  • the composition may further include a freezing point regulator if necessary.
  • a freezing point regulator in order for the composition to exert a fire extinguishing function, it is advantageous for the solvent, etc. to be in a liquid state at the point where heat generation, ignition, and/or explosion, which must be controlled, occur.
  • the environment in which the composition is placed may be at a temperature below the freezing point of the composition or solvent, and in this case, there is a high possibility that the composition does not exist in a liquid state. Therefore, in this case, it is necessary to adjust the freezing point of the composition by adding an appropriate freezing point regulator.
  • freezing point regulator that can be applied in this process
  • additives known to be able to control the freezing point of a solvent or composition by the so-called freezing point depression phenomenon can be used.
  • alcohol may be used as the freezing point regulator.
  • the alcohol with a boiling point within a predetermined range can be used.
  • the lower limit of the boiling point of the alcohol may be about 150°C, 170°C, or 190°C
  • the upper limit may be about 300°C, 280°C, 260°C, 240°C, 220°C, or 200°C.
  • the boiling point is within a range that is below or below any one of the upper limits described above; or within a range that is greater than or exceeds any one of the lower limits described above; Alternatively, it may be within a range that is above or above any one of the above-described lower limits and below or below any one of the above-described upper limits.
  • an alcohol whose molar mass is within a predetermined range can be used as the alcohol.
  • the lower limit of the molar mass of the alcohol is 20 g/mol, 30 g/mol, 40 g/mol, 50 g/mol, 60 g/mol, 70 g/mol, 80 g/mol or 90 g. /mol
  • the upper limit is 300 g/mol, 280 g/mol, 260 g/mol, 240 g/mol, 220 g/mol, 200 g/mol, 180 g/mol, 160 g/mol, It may be around 140 g/mol, 120 g/mol, 100 g/mol, 90 g/mol, 80 g/mol or 70 g/mol.
  • the molar mass is within a range that is below or below any one of the upper limits described above; or within a range that is greater than or exceeds any one of the lower limits described above; Alternatively, it may be within a range that is above or above any one of the above-described lower limits and below or below any one of the above-described upper limits.
  • alcohols such as methanol or propylene glycol methyl ether, glycols such as ethylene glycol or propylene glycol, or polyhydric alcohols such as glycerin can be applied.
  • monohydric alcohols such as methanol or propylene glycol methyl ether
  • glycols such as ethylene glycol or propylene glycol
  • polyhydric alcohols such as glycerin
  • the alcohol may be present such that the concentration calculated based on the solvent is within a predetermined range.
  • the concentration at this time is the molal concentration, and can be specifically obtained by dividing the number of moles of the alcohol applied to the composition by the weight of the solvent (unit: kg).
  • the alcohol may be present in the composition in an amount such that M according to Formula 1 below is within a predetermined range.
  • the lower limit of M (molality) may be 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, or 22, and the upper limit may be 50, 48, 46, 44, It may be around 42, 40, 38, 36, 34, 32, 30, 28, 26, 24, 22, 20, 18 or 17.
  • the M (molality) is within a range that is below or below any one of the upper limits described above; or within a range that is greater than or exceeds any one of the lower limits described above; Alternatively, it may be within a range that is above or above any one of the above-described lower limits and below or below any one of the above-described upper limits.
  • the molal concentration can be adjusted considering the desired freezing point range.
  • the above composition can exhibit unique physical properties through a combination of the above-mentioned components.
  • the composition may exhibit a globally controlled freezing point.
  • the lower limit of the freezing point of the composition may be about -50°C, -45°C, -40°C, -35°C, -30°C, -25°C, -20°C, -15°C, or -10°C.
  • the upper limit may be about -15°C, -20°C, -25°C, -30°C, -35°C, or -40°C.
  • the freezing point is within a range that is below or below any one of the upper limits described above; or within a range that is greater than or exceeds any one of the lower limits described above; Alternatively, it may be within a range that is above or above any one of the above-described lower limits and below or below any one of the above-described upper limits.
  • the freezing point can be evaluated according to the information described in “2. Freezing temperature measurement” in the Example section of this specification.
  • the composition may have a controlled viscosity and/or thixotropic index.
  • the lower limit of the viscosity of the composition is 5,000 cP, 5,500 cP, 6,000 cP, 6,500 cP, 7,000 cP, 7,500 cP, 8,000 cP, 8,500 cP, 9,000 cP, 9,500 cP, 10,000 cP, 15,000 cP, 20,000 cP , 25,000 cP, 30,000 cP, 35,000 cP, 40,000 cP or 45,000 cP, with the upper limit being 100,000 cP, 80,000 cP, 60,000 cP, 50,000 cP, 40,000 cP, 20,000 cP, 1 It may be around 0,000 cP or 9,000 cP.
  • the viscosity is within a range that is below or below any one of the upper limits described above; or within a range that is greater than or exceeds any one of the lower limits described above; Alternatively, it may be within a range that is above or above any one of the above-described lower limits and below or below any one of the above-described upper limits.
  • This viscosity is measured at room temperature (about 25°C) and a rotation speed of 5 rpm.
  • the viscosity can be measured by the method described in “1. Measurement of viscosity and thixotropy index” in the Example section of this specification.
  • the lower limit of the thixotropy index of the composition may be about 2, 3, 4, or 4.5, and the upper limit may be about 20, 18, 16, 14, 12, 10, 8, 6, 5, or 4. there is.
  • the thixotropy index is within a range that is below or below any one of the above-described upper limits; or within a range that is greater than or exceeds any one of the lower limits described above; Alternatively, it may be within a range that is above or above any one of the above-described lower limits and below or below any one of the above-described upper limits.
  • This thixotropy index is a value obtained by dividing the viscosity measured at room temperature (about 25°C) and a rotation speed of 0.5 rpm by the viscosity measured at room temperature (about 25°C) and a rotation speed of 5 rpm.
  • the thixotropic index can be measured by the method described in “1. Measurement of viscosity and thixotropic index” in the Example section of the present specification.
  • a composition having the above viscosity and/or thixotropy index can exhibit excellent handling and storage stability.
  • the freezing point, viscosity, and thixotropy index of the composition described above can be secured through a combination of components of each composition described above.
  • composition may further include various types of known additives as long as the above-mentioned physical properties are not impaired.
  • the present application also relates to a fire extinguishing pack manufactured using the composition.
  • the fire extinguishing pack can be manufactured by loading the composition into an appropriate case, considering the ease of storage and handling stability of the composition.
  • the fire extinguishing pack includes: a case; And it may include the composition present in the case.
  • case applied to the manufacture of the fire extinguishing pack there is no particular limitation on the type of case applied to the manufacture of the fire extinguishing pack, and any case that can properly store the composition can be applied. Since the composition contains volatile components such as solvents, a case in which the so-called WVTR (Water Vapor Transmission Rate) is within a predetermined range can be used as an example.
  • WVTR Water Vapor Transmission Rate
  • the upper limit of the so-called WVTR Water Vapor Transmission Rate
  • the upper limit of the so-called WVTR Water Vapor Transmission Rate
  • the lower limit is 0 g.
  • the WVTR is within a range that is below or below any one of the above-described upper limits; or within a range that is greater than or exceeds any one of the lower limits described above; Alternatively, it may be within a range that is above or above any one of the above-described lower limits and below or below any one of the above-described upper limits.
  • the WVTR can be measured by the method described in “8. WVTR (Water Vapor Transmission Rate) Evaluation” in the Example section of this specification.
  • Such cases can be manufactured using various known materials.
  • the case can be constructed using appropriate inorganic films and/or organic films, or by laminating them.
  • the organic film includes a cellulose-based polymer film; COP (cyclo olefin copolymer) film; Acrylic polymer film; polyolefin film; PVA (polyvinyl alcohol) film; PES (poly ether sulfone) film; PEEK (polyetheretherketone) film; polyphenylsulfone (PPS) film; polyetherimide (PEI) film; PEN (polyethylenemaphthatlate) film; polyester film; PI (polyimide) film; Examples may include polysulfone (PSF) film and/or polyarylate (PAR) film.
  • PSF polysulfone
  • PAR polyarylate
  • inorganic films examples include metal films, metal oxide films, metal nitride films, or metal oxynitride films, for example, In, Sn, Pb, Au, Cu, Ag, Zr, Hf, Zn.
  • a metal film, a metal oxide film, a metal nitride film, or a metal oxynitride film containing at least one selected from the group consisting of Al, Si, La, Ti, and Ni may be used.
  • the form of the case or fire extinguishing pack is determined depending on the intended use and is not particularly limited.
  • the shape of the case is the same as or similar to the battery cells. After manufacturing the fire extinguishing pack, it can be inserted between battery cells.
  • This specification also discloses electronic equipment or devices to which the composition or fire extinguishing pack is applied.
  • the type of electronic equipment or device is not particularly limited.
  • the composition or fire extinguishing pack may be applied to equipment or devices where there is a risk of abnormal heat generation, ignition and/or explosion during operation, maintenance and/or storage, and the abnormal phenomenon must be controlled.
  • Examples of the above equipment or devices include batteries.
  • a battery module constructed using a plurality of battery cells it is important to prevent abnormal heat generation, ignition, and/or explosion occurring in one battery cell from spreading to other adjacent battery cells.
  • the present application may be directed to a battery module including the composition or fire extinguishing pack.
  • These battery modules basically include a plurality of battery cells; And it may include the composition or fire extinguishing pack disposed between the battery cells.
  • the specific configuration of the battery module for example, the type of battery cell, etc., is not particularly limited, and known materials can be applied.
  • known pouch-shaped, square-shaped, or cylindrical battery cells may be used as the battery cell.
  • the manufacturing method of the battery module is not particularly limited, and for example, a method of manufacturing a fire extinguishing pack in the form of a battery cell as described above and then placing the fire extinguishing pack at a required position during the manufacturing process of the battery module. etc. may be used.
  • compositions that can be applied to products or devices that generate heat or have the possibility of ignition or explosion during driving, storage and/or maintenance, and can effectively respond to the heat, ignition and explosion.
  • the composition is applied to an article containing a plurality of the products or elements, so as to respond to abnormal heat generation, explosion, and ignition occurring in any one element or product, and to prevent the occurrence of abnormal heat generation, explosion, and ignition in the vicinity of such heat generation, explosion, and ignition.
  • the spread to other devices or products can be prevented or minimized.
  • the composition also exhibits excellent handling and storage stability.
  • the present specification may also provide uses of the composition.
  • composition disclosed herein will be described in more detail with reference to the following Examples and Comparative Examples, but the scope of the composition is not limited by the Examples below.
  • Viscosity was evaluated at about 25°C using a viscosity measuring device (Brookfield viscometer, RV type). Using spindle #63, the viscosity was measured at 25°C while changing the rotation speed (shear rate) within the range of 0.5 rpm to 5 rpm. The sample (composition) was loaded into the viscosity measuring device, and the viscosity was measured after stabilizing the viscosity by maintaining the rotation speed for about 1 minute at each rotation speed.
  • Brookfield viscometer RV type
  • the sample (composition) was loaded into the viscosity measuring device, and the viscosity was measured after stabilizing the viscosity by maintaining the rotation speed for about 1 minute at each rotation speed.
  • V 0.5 /V 5 Thixotropic Index
  • Freezing point was evaluated by the method specified in OECD Guideline for testing of chemicals 102 (adopted by the council on 27th July 1995).
  • the composition was loaded into an aluminum dish with a bottom thickness of approximately 0.2 mm. The loading was such that the thickness of the composition was about 3 mm.
  • the aluminum dish was placed on a temperature sensor (k-type thermocoupler), and a flame was applied vertically toward the composition at a height of about 1 inch from the composition loaded on the dish. The flame was applied using butane gas and a torch. The temperature was measured with the temperature sensor while applying the flame for about 3 minutes, and evaluated according to the following criteria.
  • Square batteries were placed side by side with an interval of about 3 mm, and a pack containing the composition (fire-fighting pack) was placed between them.
  • cell ignition was induced in one square cell according to the SAE J2464:2009 standard, and chain ignition was observed in other cells. Ignition of the battery was caused by penetrating a nail with a diameter of approximately 5 mm into the square battery at a speed of 25 mm/sec (Nail Penetration method).
  • the fire extinguishing pack was stored in an oven at a temperature of approximately 35°C for 1,000 hours, and the weight change before and after storage in the oven was measured. Cases where the weight change before and after storage was more than 1% were evaluated as NG, and cases where it was less than 1% or no change in weight were evaluated as Pass.
  • CRC was measured according to EDANA WSP 241.3. Approximately 0.2 g (W0) of absorbent polymer was placed in a nonwoven bag, sealed, and submerged in physiological saline solution at room temperature. As the physiological saline solution, an aqueous NaCl solution with a concentration of 0.9% by weight was used. This state was maintained for about 30 minutes, moisture was removed from the bag for 3 minutes at 250 G using a centrifuge, and the mass (g, W2) of the bag was measured.
  • the evaluation was conducted under constant temperature and humidity conditions (23 ⁇ 1°C, relative humidity: 50 ⁇ 10%).
  • CRC (g/g) ⁇ [W2(g) - W1(g)]/W0(g) ⁇ - 1
  • AUP was measured according to the EDANA method WSP 242.3.
  • a stainless steel 400 mesh wire mesh was mounted on the bottom of a plastic cylinder with an inner diameter of approximately 60 mm, and 0.0 g (W0) (0.90 g) of absorbent polymer was evenly spread on the wire mesh, and then a load of 0.7 psi was applied evenly on it.
  • a piston that can be given was installed.
  • the piston had an outer diameter slightly smaller than 60 mm, had no gap with the inner wall of the cylinder, and was installed so that it could move up and down.
  • the weight (g, W3) of the device was measured.
  • physiological saline solution an aqueous NaCl solution with a concentration of 0.9% by weight was used.
  • Equation B The obtained value was substituted into Equation B below to evaluate AUP (g/g).
  • the evaluation was conducted under constant temperature and humidity conditions (23 ⁇ 1°C, relative humidity: 50 ⁇ 10%).
  • AUP(g/g) [W4(g) - W3(g)]/W0(g)
  • the WVTR of the outer shell for manufacturing the case of the fire extinguishing pack was evaluated according to the specifications of ASTM F1249 under conditions of 38°C and 100% relative humidity.
  • Handability was evaluated by evaluating the ease of handling during the process of inserting the manufactured fire extinguishing pack between battery cells and transporting the fire extinguishing pack, and also observing whether the composition was phase separated.
  • the fire extinguishing pack In the process of inserting the fire extinguishing pack between battery cells, the fire extinguishing pack is not bent or sagging, the internal composition of the fire extinguishing pack is not tilted in one direction, and the robot arm or worker extinguishes the fire with both hands. If the fire extinguishing pack does not bend or sag during the transport process and maintains its original shape well.
  • solubility of the material was evaluated based on ASTM E1148-02 standard. Solubility was confirmed by evaluating the maximum soluble amount in 100 g of water at room temperature (about 25°C) according to the above standards.
  • the gelatinization viscosity of starch was evaluated using Amylograph-E (brabender) equipment. Approximately 58 g of starch was dissolved in 450 mL of distilled water. The temperature of the distilled water in which the starch was dissolved was raised from 35°C to 95°C at a rate of 1.5°C/min, the temperature was maintained at 95°C for 15 minutes, and then the temperature was increased from 95°C to 50°C at a rate of 1.5°C/min. The lowering process was performed. In the above process, the peak that appears as the swelling structure of starch collapses was confirmed, and the viscosity value of the peak was taken as the gelatinization viscosity of starch.
  • amylopectin and amylose in starch were evaluated according to the method described in the paper (Potato Research 31 (1988) 241-246).
  • a sample was prepared by dissolving about 5 mg of starch in about 1 mL of sterile water (step 1) and heated to 95°C for about 15 minutes in a constant temperature water bath ( Step 2).
  • step 3 about 20 ⁇ l of the sample was placed in a cuvette (step 3), and about 980 ⁇ l of iodine solution was added and mixed (step 4).
  • the absorbance of the sample mixed with the iodine solution was measured and recorded at 525 nm and 700 nm wavelengths (step 5).
  • the absorbance was measured using KLAB's OPTIZEN POP model.
  • step 6 absorbance was measured and recorded at 525 nm and 700 nm wavelengths in the same manner as step 5 (step 7).
  • step 7 The absorbance obtained in step 7 was subtracted from the absorbance obtained in step 5, and the ratio (%) of amylose was confirmed according to the formula C below (step 8).
  • PA is the percentage of amylose
  • OD700 is the absorbance at 700 nm measured in step 5 minus the absorbance at 700 nm measured in step 7, and OD525 is measured in step 5. This is the value obtained by subtracting the absorbance at the 525 nm wavelength measured in step 7 from the absorbance at the 525 nm wavelength measured.
  • the size distribution by weight of the absorbent polymer was measured according to EDANA WSP 220.3.
  • the weight-based size distribution was obtained using a stainless steel sieve (diameter: approximately 200 mm) with hole sizes of 150 ⁇ m, 300 ⁇ m, 600 ⁇ m, and 850 ⁇ m, respectively, according to the above standards. .
  • a sample of the absorbent polymer was fractionated based on particle size using the above specifications and the above sieve, and the weight of each fractionated particle was expressed as a percentage.
  • the sample was divided into a fraction less than 150 ⁇ m in size, a fraction in the range of 150 to 300 ⁇ m, a fraction in the range of 300 to 600 ⁇ m, a fraction in the range of 600 to 850 ⁇ m, and a fraction in the range of 850 ⁇ m. It was divided into fractions exceeding ⁇ m, and the weight of each fraction was measured to determine the percentage compared to the weight of the entire sample.
  • absorbent polymer (SAP) was additionally mixed with the mixture to prepare a fire extinguishing composition.
  • Mixing of the absorbent polymer was performed by mixing the mixture with the absorbent polymer and mixing at room temperature (about 25°C) at 300 rpm for about 2 hours. The mixing was performed so that the weight ratio (water:SAP) of water and the absorbent polymer (SAP) in the mixture was approximately 100:0.7.
  • LG Chemical's GS-803ND product was used as the absorbent polymer.
  • the CRC (Centrifuge Retention Capacity) of this absorbent polymer was about 33.5 g/g, and the AUP (Absorption Under Pressure) was about 28.1 g/g.
  • the proportion of the fraction with a size of less than 150 ⁇ m was 1.5% by weight
  • the proportion of the fraction within the range of 150 to 300 ⁇ m was 20.5% by weight
  • the proportion of the fraction with a size of less than 150 ⁇ m was 20.5% by weight.
  • the proportion of the fraction within the range was 74.6% by weight
  • the proportion of the fraction within the range of 600 to 850 ⁇ m was 3.4% by weight
  • the proportion of the fraction exceeding 850 ⁇ m was 0% by weight.
  • the maximum weight size is 300 ⁇ m to 600 ⁇ m
  • the weight proportion of the absorbent polymer belonging to the maximum weight size is 74.6% by weight.
  • the composition prepared above was introduced into the case to prepare a fire extinguishing pack.
  • PET poly(ethylene terephthalate)
  • PVDC poly(vinylidene chloride)
  • PP polypropylene film
  • the outer shell was manufactured by laminating the PET film with an adhesive on one side of the PVDC film and laminating the PP film on the other side at a temperature of about 200°C.
  • the WVTR of the outer skin was about 0.11 g/m 2 ⁇ day.
  • a case was manufactured using the above shell. At this time, the case was manufactured in the shape of a square battery cell case (thickness of approximately 3 mm). The prepared composition was added into the case, and the case was sealed to prepare a fire extinguishing pack.
  • absorbent polymer SAP
  • SAP monobasic ammonium (N) phosphate (NH 4 H 2 PO 4 ) in water at 25°C is about 29 g.
  • absorbent polymer SAP was additionally mixed with the mixture to prepare a fire extinguishing composition.
  • Mixing of the absorbent polymer was performed by mixing the mixture with the absorbent polymer and mixing at room temperature (about 25°C) at 300 rpm for about 2 hours. The mixing was performed so that the weight ratio (water: SAP) of the water in the mixture and the absorbent polymer (SAP) was about 100:2, and at this time, the same polymer as in Example 1 was used as the absorbent polymer. .
  • the composition prepared above was introduced into the case to prepare a fire extinguishing pack.
  • the case uses an outer shell in which PET (poly(ethylene terephthalate)) film (thickness: about 10 ⁇ m), aluminum foil (thickness: about 20 ⁇ m), and PP (polypropylene) film (thickness: about 70 ⁇ m) are laminated in the above order.
  • the outer shell was manufactured by laminating the PET film with an adhesive on one side of the aluminum foil and laminating the PP film on the other side at a temperature of about 200°C.
  • the WVTR of the outer skin was about 0 g/m 2 ⁇ day.
  • a case was manufactured using the above shell. At this time, the case was manufactured in the shape of a square battery cell case (thickness of approximately 3 mm). The prepared composition was added into the case, and the case was sealed to prepare a fire extinguishing pack.
  • the absorbent polymer was performed by mixing the mixture with the absorbent polymer and mixing at room temperature (about 25°C) at 300 rpm for about 2 hours. The mixing was performed so that the weight ratio (water: SAP) of the water in the mixture and the absorbent polymer (SAP) was about 100:0.1, and at this time, the same polymer as in Example 1 was used as the absorbent polymer. .
  • the composition prepared above was introduced into the case to prepare a fire extinguishing pack.
  • PET poly(ethylene terephthalate)
  • EVOH ethylene vinyl alcohol
  • PE polyethylene film
  • Thickness about 50 ⁇ m
  • the outer shell was manufactured by laminating the PET film with an adhesive on one side of the EVOH film, and laminating the PE film on the other side at a temperature of about 200°C.
  • the WVTR of the outer skin was about 0.27 g/m 2 ⁇ day.
  • a case was manufactured using the above shell. At this time, the case was manufactured in the shape of a square battery cell case (thickness of approximately 3 mm). The prepared composition was added into the case, and the case was sealed to prepare a fire extinguishing pack.
  • a mixture was prepared by mixing water (tap water) (W), ethylene glycol (EG), and starch (S) at a weight ratio of 100:110:10 (W:EG:S). The mixing was performed for about 10 minutes at room temperature (about 25°C) under mixing conditions of 300 rpm.
  • wheat starch extracted from wheat was used as starch. This wheat starch had a weight ratio of amylose to amylopectin (amylose:amylopectin) of about 25:75, and a gelatinization viscosity of about 104 BU (Brabeder unit).
  • absorbent polymer (SAP) was additionally mixed with the mixture to prepare a fire extinguishing composition.
  • Mixing of the absorbent polymer was performed by mixing the mixture with the absorbent polymer and mixing at room temperature (about 25°C) at 300 rpm for about 2 hours. The mixing was performed so that the weight ratio (water:SAP) of water and the absorbent polymer (SAP) in the mixture was approximately 100:0.7.
  • the absorbent polymer the same components as in Example 1 were used.
  • a fire extinguishing pack was manufactured in the same manner as Example 2 using the above composition.
  • absorbent polymer (SAP) was additionally mixed with the mixture to prepare a fire extinguishing composition.
  • Mixing of the absorbent polymer was performed by mixing the mixture with the absorbent polymer and mixing at room temperature (about 25°C) at 300 rpm for about 2 hours. The mixing was performed so that the weight ratio (water:SAP) of water and the absorbent polymer (SAP) in the mixture was approximately 100:0.7.
  • LG Chemical's GS-803ND product was used as the absorbent polymer.
  • the CRC (Centrifuge Retention Capacity) of this absorbent polymer was about 33.5 g/g, and the AUP (Absorption Under Pressure) was about 28.1 g/g.
  • a fire extinguishing pack was manufactured in the same manner as Example 2 using the above composition.
  • Example One 2 3 Composition freezing point (°C) -33 -30 -42 Viscosity (cP, 5 rpm) 48,000 18,500 8,200 thixotropy index 4.9 4.1 3.6 Convection test PASS PASS PASS chain ignition test PASS PASS PASS Carbide formation? PASS PASS PASS Handling test PASS PASS PASS Storage stability PASS PASS PASS PASS

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Abstract

본 명세서는, 구동, 보관 및/또는 유지 과정에서 열을 발생시키거나, 발화 또는 폭발의 가능성이 있는 제품 내지 소자에 적용되어 상기 열, 발화 및 폭발에 효과적으로 대응할 수 있는 조성물을 개시한다. 예를 들어, 상기 조성물은, 상기 제품 내지 소자를 복수 포함하는 물품에 적용되어서, 어느 하나의 소자 내지 제품에서 발생하는 정상적이지 않은 발열, 폭발 및 발화에 대응하고, 그러한 발열, 폭발 및 발화의 인접하는 다른 소자 내지 제품으로의 전파를 막거나 최소화할 수 있다. 상기 조성물을 또한 우수한 취급성과 보관 안정성을 나타낸다. 본 명세서는 또한 상기 조성물의 용도를 제공할 수 있다.

Description

조성물
본 출원은, 2022년 9월 30일자 대한민국 특허 출원 제10-2022-0125266호 및 제10-2022-0125271호 및 2023년 3월 29일자 대한민국 특허 출원 제10-2023-0041417호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 명세서는, 조성물 및 그 용도를 개시한다.
제품에서 발생하는 열을 처리하는 기술의 중요성은 점점 더 커지고 있지만, 열을 발생시키는 소자(발열 소자)가 복수 모여서 구성된 제품에서 열을 처리, 관리 및 제어하는 것은 어려운 문제이다.
예를 들어서, 배터리 모듈이나 배터리 팩은 복수의 배터리셀들 또는 복수의 배터리 모듈들을 포함하고, 이들은 상대적으로 서로 인접하여 위치된다. 따라서, 어느 하나의 배터리셀이나 배터리 모듈에서 발생한 열, 발화 및/또는 폭발 등은 인접하는 다른 소자에 영향을 미치고, 경우에 따라서는 연쇄 발화나 연쇄 폭발 등의 문제를 유발할 수 있다. 이러한 제품에서는 어느 하나의 소자에서 발생한 열이나 폭발 또는 화재 등이 인접하는 다른 소자에 영향을 미치지 않도록 하는 것이 필요하다.
본 명세서는, 조성물 및 그 용도를 개시한다. 본 명세서는, 구동, 보관 및/또는 유지 과정에서 정상적이지 않은 발열, 발화 및/또는 폭발의 가능성이 있는 제품 내지 소자에 적용되어 상기 발열, 발화 및 폭발에 효과적으로 대응할 수 있는 조성물을 개시하는 것을 목적으로 한다.
예를 들어, 본 명세서에서 개시하는 조성물은, 상기 제품 내지 소자를 복수 포함하는 물품에 적용되어서, 어느 하나의 소자 내지 제품에서 발생하는 정상적이지 않은 발열, 폭발 및/또는 발화에 대응하고, 그러한 발열, 폭발 및/또는 발화의 인접하는 다른 소자 내지 제품으로의 전파를 막거나 최소화할 수 있다.
본 출원은, 또한 상기와 같은 조성물을 우수한 취급성과 보관 안정성이 확보되도록 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다. 본 출원은 또한 상기와 같은 조성물의 용도를 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다.
본 명세서에서 언급하는 물성 중에서 온도가 그 물성에 영향을 주는 물성은, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 상온에서 측정한 물성이다.
본 명세서에서 용어 상온은 가온 및 감온되지 않은 자연 그대로의 온도로서, 예를 들면, 약 10℃ 내지 30℃의 범위 내의 어느 한 온도, 예를 들면, 약 23℃ 또는 약 25℃ 정도의 온도를 의미한다.
본 명세서에서 특별히 달리 규정하지 않는 한, 본 명세서에서 언급하는 온도의 단위는 ℃이다.
본 명세서에서 언급하는 물성 중에서 압력이 그 결과에 영향을 미치는 경우에는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 해당 물성은 상압에서 측정한 물성이다.
본 명세서에서 용어 상압은 가압 및 감압되지 않은 자연 그대로의 압력으로서 통상 약 700 mmHg 내지 800 mmHg 범위 내 정도를 상압으로 지칭한다.
본 명세서에서 언급하는 물성 중에서 습도가 그 결과에 영향을 미치는 경우에는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 해당 물성은 표준 상태의 습도에서 측정한 물성이다. 표준 상태의 습도는, 상대 습도로 약 40%, 50%, 60% 또는 65%를 의미한다.
본 명세서는 조성물을 개시한다. 용어 조성물은 2종 이상의 서로 다른 성분들의 혼합물을 의미할 수 있다. 상기 조성물은 소화용 조성물일 수 있다. 소화용 조성물은, 어떤 대상에서 발생하는 정상적이지 않은 발열, 발화 및 폭발에 대응할 수 있는 조성물이다.
상기 조성물은 용매를 포함할 수 있다. 상기 용매는, 상기 조성물에 인접하는 대상에서 상기 발열, 발화 및/또는 폭발이 발생하였을 때에 열교환 등에 의해서 열을 감소시키거나, 발화 및/또는 폭발에 의해 생성되는 화염을 제거하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용매는, 상기 조성물이 후술하는 잠열을 나타내도록 할 수 있으며, 또한 후술하는 탄화성 유기물이 필요한 시점에서 탄화물을 효과적으로 형성할 수 있도록 할 수 있다.
예를 들면, 상기 용매는 기화성 용매일 수 있다. 상기 정상적이지 않은 발열, 발화 및/또는 폭발에 의해서 열이 상기 용매에 인가되면, 이러한 열에 의하여 상기 용매는 기화되고, 이에 의해 생성된 기체가 상기 열을 감소시키거나, 화염의 제거에 적용될 수 있다. 또한, 상기 기화 과정에서 목적하는 잠열이 나타날 수 있다.
용매로는, 비인화성인 용매라면 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 용매로는 소정 범위의 빙점(Freezing point) 및/또는 비점(boiling point)을 가지는 용매를 사용할 수 있다.
예를 들면, 상기 용매가 상기 발열, 발화 및/또는 폭발에 효율적으로 대응하기 위해서는 적어도 상기 발열, 발화 및 폭발이 발생한 시점에서 액상으로 존재하는 것이 필요하고, 이를 위해서 상기 용매의 빙점이 제어될 수 있다.
예를 들어, 상기 용매의 빙점의 하한은, -5℃, -4℃, -3℃, -2℃, -1℃ 또는 0℃ 정도일 수 있고, 그 상한은, 10℃, 9℃, 8℃, 7℃, 6℃, 5℃, 4℃, 3℃ 또는 2℃ 정도일 수 있다. 상기 빙점은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과인 범위; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내일 수 있다. 상기 빙점은 본 명세서의 실시예 항목의 "2. 빙점(freezing temperature) 측정"에 기재된 내용에 따라 평가할 수 있다.
상기 용매가 상기 발열, 발화 및/또는 폭발에 효율적으로 대응하기 위해서는 적어도 상기 발열, 발화 및 폭발에 의해 발생하는 열에 의해 기화될 수 있는 것이 유리할 수 있고, 이를 위해서 상기 용매의 비점이 제어될 수 있다.
상기 용매의 비점의 하한은, 80℃, 85℃, 90℃ 또는 95℃ 정도일 수 있고, 그 상한은, 120℃, 115℃, 110℃ 또는 105℃ 정도일 수 있다. 상기 비점은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과인 범위; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내일 수 있다.
용매로는 상기 범위의 빙점 및/또는 비점을 가지고, 비인화성인 것이라면 특별한 제한 없이 적정한 종류를 선택하여 사용할 수 있다.
상기 범위의 빙점 및/또는 비점을 가지는 비인화성 용매의 대표적인 예로는 물이 있고, 이에 따라 상기 용매로는 물을 사용할 수 있지만, 적용 가능한 용매의 종류가 상기에 제한되는 것은 아니다.
조성물 내에서 상기 용매의 비율의 하한은, 예를 들면, 10 중량%, 15 중량%, 20 중량%, 25 중량%, 30 중량%, 35 중량%, 40 중량%, 45 중량%, 50 중량%, 55 중량%, 60 중량%, 65 중량%, 70 중량%, 75 중량% 또는 80 중량% 정도일 수 있고, 그 상한은, 95 중량%, 90 중량%, 85 중량%, 80 중량%, 75 중량%, 70 중량%, 65 중량%, 60 중량%, 55 중량%, 50 중량%, 45 중량% 또는 40 중량% 정도일 수 있다. 상기 비율은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과인 범위; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내일 수 있다.
상기 조성물은 적절한 소화 기능의 확보를 위해서 추가 성분을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 조성물은, 탄화성 유기물을 포함할 수 있다. 상기 탄화성 유기물은, 필요한 시점(즉, 정상적이지 않은 발열, 발화 및/또는 폭발에 대응이 필요한 시점)에서 탄화물을 형성한다. 이렇게 형성된 탄화물은, 열의 전달을 차단할 수 있다.
하나의 예시에서 상기 용매 내에 상기 탄화성 유기물을 후술하는 탄화 촉매 생성제와 함께 적용하는 것에 의해서 상기 탄화성 유기물을 소량 적용하는 경우에도 정상적이지 않은 발열, 발화 및/또는 폭발에 효과적으로 대응할 수 있는 탄화물의 형성이 가능한 효과를 얻을 수도 있다.
상기 탄화성 유기물로는, 열이나 화염에 노출되었을 때에 탄화물을 형성하는 물질이라면 특별한 제한 없이 적정 종류가 적용될 수 있다.
하나의 예시에서 상기 탄화성 유기물(예를 들면, 후술하는 전분)로는 일정 범위의 호화 점도를 가지는 것을 사용할 수 있다. 이러한 호화 점도는, 용매 내에 존재할 때의 상기 탄화성 유기물의 특성과 관련되고, 호화 점도의 제어를 통해서 탄화물을 보다 효과적으로 형성할 수 있다. 또한, 상기 호화 점도의 제어를 통해서 조성물의 점도와 요변성 지수를 적정 수준으로 조정할 수도 있다. 상기 탄화성 유기물(예를 들면, 전분)의 호화 점도의 하한은, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950 또는 1,000 정도일 수 있고, 그 상한은, 5,000, 4,500, 4,000, 3,500, 3,000, 2,500, 2,000, 1,500, 1,000, 950, 900, 850, 800, 750, 700, 650, 600, 550, 500, 450, 400, 350 또는 300 정도일 수 있다. 상기 호화 점도는, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위일 수 있다. 상기 호화 점도는 본 명세서의 실시예 항목의 "11. 호화 점도의 평가"에 기재된 방식으로 측정할 수 있고, 그 단위는 BU(Brabeder unit)이다.
이러한 유기물의 예로는, 솔비톨(Sorbitol)이나 만니톨(Mannitol) 등과 같은 당류, 전분(starch) 또는 덱스트린(dextrins)(예를 들면, MC(Maleated cyclodexdrin)이나 상기 MC의 금속염 등) 등과 같은 다당류(polysaccharide), 펜타에리트리톨(pentaerythritol), 디펜타에리트리톨(dipentaerythritol), 트리펜타에틸트리톨(tripentaerythritol) 또는 THEIC(tris(hydroxyethyl)isocyanurate) 등과 같은 다가 알코올, 셀룰로오스, BSPPO(bi(4-methoxy-1-phospha-2,6,7-trioxabicyclo[2.2.2]-octan-1-sulfide)phenylphosphate), 리그닌(alkali lignin이나 urea modified liginin 등), 메틸롤 멜라민(methylol melamine)과 같은 멜라민 화합물, 페놀-포름알데히드 수지류(phenol-formaldehyde resins) 및/또는 PA6T(Poly-hexa methylene terephthalamide) 등과 같은 탄화성 고분자(char forming polymer) 등이 예시될 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 탄화성 유기물로서 대표적으로 적용될 수 있는 물질은 전분이다. 전분은 상대적으로 입수가 용이하고, 열이나 화염에 노출되었을 때에 적절한 탄화물을 형성할 수 있다.
상기 탄화물을 효율적으로 형성하고, 형성된 탄화물이 목적하는 소화 내지 단열 효과를 효과적으로 발휘하도록 하기 위해서 상기 전분의 종류가 조절될 수 있다.
예를 들면, 상기 전분으로는 아밀로오스(Amylose) 및 아밀로펙틴(Amylopectin)을 포함하고, 그 비율이 적정 수준으로 조절된 전분이 사용될 수 있다. 공지된 바와 같이, 아밀로펙틴(Amylopectin) 및 아밀로오스(Amylose)는, 주로 식물에서 발견되는 다당류의 일종이고, 다당류 중 전분(starch)은 아밀로오스와 아밀로펙틴으로 구성된다. 아밀로오스는, α (1→4) 글리코사이드 결합으로 연결된 포도당 분자들로 구성되며, 선형 사슬 구조를 가지는 반면, 아밀로펙틴은, 상대적으로 짧고 고도로 분지된 사슬을 가진다. 아밀로오스는, 아밀로펙틴 대비 상대적으로 쉽게 결정화가 되고, 아밀로펙틴은 아밀로오스 대비 상대적으로 물에 대한 용해도가 높다.
상기 특성을 가지는 아밀로오스와 아밀로펙틴이 적정 비율로 존재하는 전분을 사용하여 목적하는 조성물을 보다 효율적으로 제공할 수 있다. 예를 들어 상기 아밀로오스와 아밀로펙틴을 포함하는 전분에서 상기 아밀로펙틴의 상기 아밀로오스 100 중량부 대비 중량 비율의 하한은, 150 중량부, 200 중량부, 250 중량부 또는 300 중량부 정도일 수 있고, 그 상한은, 900 중량부, 850 중량부, 800 중량부, 750 중량부, 700 중량부, 650 중량부, 600 중량부, 550 중량부, 500 중량부, 450 중량부, 400 중량부, 350 중량부 또는 300 중량부 정도일 수 있다. 상기 비율은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위일 수 있다. 상기 아밀로오스와 아밀로펙틴의 비율은 본 명세서의 실시예 항목의 "12. 아밀로펙틴과 아밀로오스의 함량 측정"에서 기재한 방식에 따라 측정할 수 있다.
상기 전분으로서, 분자량, 예를 들면, 중량평균분자량(Mw)이 소정 범위 내인 전분이 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 전분의 중량평균분자량의 하한은, 200,000 g/mol, 250,000 g/mol, 300,000 g/mol, 350,000 g/mol, 400,000 g/mol, 450,000 g/mol, 500,000 g/mol, 550,000 g/mol, 600,000 g/mol, 650,000 g/mol, 700,000 g/mol, 750,000 g/mol, 800,000 g/mol, 850,000 g/mol, 900,000 g/mol, 950,000 g/mol, 1,000,000 g/mol, 1,500,000 g/mol, 2,000,000 g/mol, 2,500,000 g/mol, 3,000,000 g/mol, 3,500,000 g/mol, 4,000,000 g/mol, 4,500,000 g/mol, 5,000,000 g/mol, 5,500,000 g/mol, 6,000,000 g/mol, 6,500,000 g/mol, 7,000,000 g/mol, 7,500,000 g/mol, 8,000,000 g/mol, 8,500,000 g/mol, 9,000,000 g/mol, 9,500,000 g/mol, 10,000,000 g/mol, 20,000,000 g/mol, 30,000,000 g/mol, 40,000,000 g/mol 또는 50,000,000 g/mol 정도일 수 있고, 그 상한은, 1,000,000,000 /mol, 900,000,000 /mol, 800,000,000 /mol, 700,000,000 /mol, 600,000,000 /mol, 500,000,000 /mol, 400,000,000 /mol, 300,000,000 /mol, 200,000,000 /mol, 150,000,000 /mol, 100,000,000 /mol, 90,000,000 /mol, 80,000,000 /mol, 70,000,000 /mol 또는 60,000,000 /mol 정도일 수 있다. 상기 분자량은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위일 수 있다. 상기 분자량(Mw)을 가지는 전분은 열이나 화염에 노출되었을 때에 보다 효과적으로 목적하는 기능(예를 들면, 단열 기능)을 가지는 탄화물을 형성할 수 있다.
상기 탄화성 유기물의 상기 용매 100 중량부 대비 중량 비율의 하한은, 0.01 중량부, 0.5 중량부, 1 중량부, 2 중량부, 3 중량부, 4 중량부, 5 중량부, 6 중량부, 7 중량부, 8 중량부, 9 중량부, 9.5 중량부 또는 10 중량부 정도일 수 있고, 그 상한은, 50 중량부, 45 중량부, 40 중량부, 35 중량부, 30 중량부, 29 중량부, 28 중량부, 27 중량부, 26 중량부, 25 중량부, 24 중량부, 23 중량부, 22 중량부, 21 중량부, 20 중량부, 19 중량부, 18 중량부, 17 중량부, 16 중량부, 15 중량부, 14 중량부, 13 중량부, 12 중량부, 11 중량부, 10 중량부, 9 중량부, 8 중량부, 7 중량부, 6 중량부 또는 5 중량부 정도일 수 있다. 상기 비율은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내일 수 있다. 이러한 비율로 포함된 탄화성 유기물은, 조성물 내에서 필요 시에 탄화물을 효과적으로 형성할 수 있고, 상기 조성물이 전체적으로 우수한 취급성과 보관 안정성을 가지도록 할 수 있다.
상기 조성물은 적절한 소화 기능의 확보를 위한 추가 성분으로서 탄화 촉매 생성제를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 조성물은, 탄화 촉매 생성제와 탄화성 유기물을 포함할 수 있다. 상기 성분들의 조합은, 필요한 시점(즉, 정상적이지 않은 발열, 발화 및/또는 폭발에 대응이 필요한 시점)에서 상기 탄화성 유기물의 탄화물이 보다 효과적으로 형성되도록 한다. 예를 들어 상기 탄화 촉매 생성제는, 상기 탄화성 유기물의 탄화 작용을 촉진할 수 있다. 상기 탄화 촉매 생성제는 고온에서 산 또는 산 계열의 염이나 이온 등을 형성하고, 이러한 성분은 상기 탄화 작용을 촉진시키는 역할을 할 수 있다. 또한, 탄화 촉매 생성제의 종류에 따라서는 상기 탄화물에 난연성을 부여하거나, 혹은 단독으로 난연성을 나타내는 성분을 형성할 수 있다. 예를 들어, 후술하는 탄화 촉매 생성제는 고온에서의 분해 등에 의해 인산 계열의 물질을 형성하고, 이러한 물질은 중합되어서 난연성을 가질 수 있다. 이에 따라서 상기 탄화 촉매 생성제는, 상기 조성물에 포함되어 상기 조성물이 정상적이지 않은 발열, 발화 및/또는 폭발에 대응할 수 있도록 할 수 있다.
상기 탄화 촉매 생성제는 상기 탄화성 유기물와 함께 상기 용매에 분산되어 적용되는 것이 필요하고, 이 때 탄화 촉매 생성제로는 상기 용매(예를 들면 물)에 대해서 일정 수준 이상의 용해도를 가지는 것이 사용되어야 한다. 즉, 용매 내에 분산된 상기 성분들은 필요한 시점에서 서로 보다 효과적으로 접촉되고, 상호 작용을 하여 목적하는 탄화물 등을 효율적으로 형성할 수 있다. 또한, 상기 탄화 촉매 생성제의 용매에 대한 용해도를 조절하는 것에 의해서 조성물 내에서 성분들의 응집이나 상분리 현상을 발생시키지 않고, 또한 전술한 탄화물의 형성 작용 및/또는 난연제의 형성이 보다 효과적으로 진행될 수 있다. 예를 들어, 상기 탄화 촉매 생성제의 상기 용매(예를 들면, 물)에 대한 용해도의 하한은, 5 g, 10 g, 15 g, 20 g, 25 g, 30 g, 35 g 또는 40 g 정도일 수 있고, 그 상한은 1000 g, 900 g, 800 g, 700 g, 600 g, 500 g, 400 g, 300 g, 200 g, 100 g, 90 g, 80 g, 70 g, 60 g, 50 g, 40 g 또는 30 g 정도일 수 있다. 상기 용해도는, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과인 범위; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내일 수 있다. 상기 용해도는, 25℃의 상기 용매(예를 들면 물) 100 g에 최대로 용해될 수 있는 탄화 촉매 생성제의 무게(g)이다. 상기 용해도는, 본 명세서의 실시예 항목의 "10. 용해도 평가"에 기재된 방식으로 측정한다.
상기 탄화 촉매 생성제로는, 고온에서 분해되어서 산 또는 산 계열의 염이나 이온 등을 형성할 수 있고, 상기 용해도를 가지는 것이라면, 특별한 제한 없이 사용될 수 있다. 상기 탄화 촉매 생성제의 예에는, 인산, 인산염 등의 인산 화합물, 포스포네이트 화합물 또는 포스페이트 화합물이 포함된다. 상기 탄화 촉매 생성제는, 예를 들면, 제 1 또는 제 2 인산 암모늄, 우레아 포스페이트, 구아닐 우레아 포스페이트 또는 암모늄 폴리포스페이트 등일 수 있고, 상기 중에서 1종 또는 2종 이상이 선택되어 사용될 수 있다.
상기 탄화 촉매 생성제는 목적 효과를 고려하여 적정 함량으로 조성물에 존재할 수 있다. 예를 들어, 상기 용매 100 중량부 대비 상기 탄화 촉매 생성제의 중량 비율의 하한은, 0.5 중량부, 1 중량부, 5 중량부, 7 중량부, 10 중량부, 11 중량부, 12 중량부, 13 중량부, 14 중량부, 15 중량부, 16 중량부, 17 중량부 또는 18 중량부 정도일 수 있고, 그 상한은, 100 중량부, 95 중량부, 90 중량부, 85 중량부, 80 중량부, 75 중량부, 70 중량부, 65 중량부, 60 중량부, 55 중량부, 50 중량부, 45 중량부, 40 중량부, 35 중량부, 30 중량부, 25 중량부, 20 중량부, 15 중량부 또는 10 중량부 정도일 수 있다. 상기 비율은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내일 수 있다. 용매에 대한 용해성이 우수한 상기 탄화 촉매 생성제의 함량이 지나치게 많으면, 조성물에 적용할 수 있는 용매의 함량이 제한되고, 용매에 용해된 상기 탄화 촉매 생성제에 의해서 상기 용매의 기화 특성이 영향을 받아서 목적하는 잠열 등의 특성의 확보가 어려워질 수 있기 때문에, 이를 고려하여 상기 탄화 촉매 생성제의 양이 조정될 수 있다.
상기 조성물은 적절한 소화 기능의 확보나 점도나 요변성과 같은 물성의 제어를 위해서 임의적인 추가 성분을 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 조성물은 추가 성분으로서 흡수성 폴리머를 포함할 수 있다.
흡수성 폴리머는, 물을 흡수할 수 있는 성질을 가지는 폴리머이다.
하나의 예시에서 상기 흡수성 폴리머는, 일반적으로 가교된 친수성 폴리머로 정의되는 소위 하이드로겔 폴리머(Hydrogel Polymer) 또는 하이드로겔(Hydrogel)일 수 있다. 이러한 폴리머는, SAP(Super Absorbent Polymer)으로도 알려져 있다.
상기 흡수성 폴리머는, 자체 무게의 수십 내지 수천배의 수분을 흡수할 수 있는 재료이다. 이러한 재료는 본 출원의 조성물이 전체적으로 겔 상태로 존재할 수 있도록 하며, 그에 따라 취급성과 보관 안정성이 확보되도록 하는 기능을 수행할 수 있다.
본 출원에서 적용될 수 있는 흡수성 폴리머의 종류에는 특별한 제한은 없으며, 일반적으로 SAP으로 적용될 수 있는 폴리머라면 제한 없이 사용될 수 있다.
통상 상기와 같은 재료는, 폴리아크릴레이트 계열의 비닐계 폴리머가 사용된다. 상기에서 폴리아크릴레이트 계열의 폴리머는, 아크릴레이트 계열의 단량체로 제조된 폴리머이고, 필요한 경우에 다른 공단량체가 추가로 상기 폴리머의 형성에 사용될 수 있다.
상기 흡수성 폴리머가 본 출원의 용도에 적합한 특성을 나타낼 수 있도록 그 흡수 특성이 조절될 수 있다.
예를 들어, 상기 흡수성 폴리머의 EDANA(European Disposables and Nonwovens Association)법 WSP 241.3에 따른 원심분리 보수능(CRC)의 하한은, 12 g/g, 13 g/g, 14 g/g, 15 g/g, 16 g/g, 17 g/g, 18 g/g, 19 g/g, 20 g/g, 21 g/g, 22 g/g, 23 g/g, 24 g/g, 25 g/g, 26 g/g, 27 g/g, 28 g/g, 29 g/g, 30 g/g, 31 g/g, 32 g/g 또는 33 g/g 정도일 수 있고, 그 상한은, 60g/g, 55 g/g, 50 g/g, 45 g/g, 40 g/g 또는 35 g/g 정도일 수 있다. 상기 보수능(CRC)은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내일 수 있다. 상기 원심분리 보수능(CRC)은, 본 명세서의 실시예 항목의 "6. CRC(Centrifuge Retention Capacity)"에 기재된 방식으로 평가할 수 있다.
예를 들어, 상기 흡수성 폴리머의 EDANA(European Disposables and Nonwovens Association)법 WSP 242.3에 따른 0.3 psi의 가압 흡수능(AUP)의 하한은, 4 g/g, 6 g/g, 8 g/g, 10 g/g, 12 g/g, 14 g/g, 16 g/g, 18 g/g, 20 g/g, 22 g/g, 24 g/g, 26 g/g, 27 g/g 또는 28 g/g 정도일 수 있고, 그 상한은, 40 g/g, 38 g/g, 36 g/g, 34 g/g, 32 g/g 또는 30 g/g 정도일 수도 있다. 상기 흡수능(AUP)은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내일 수 있다. 상기 가압 흡수능(AUP)은, 본 명세서의 실시예 항목의 "7. AUP(Absorption Under Pressure)"에 기재된 방식으로 평가할 수 있다.
위와 같은 흡수능을 가지는 흡수성 폴리머는, 본 출원의 조성물의 다른 성분과 조합되어 목적하는 특성을 발휘할 수 있도록 할 수 있다.
상기 흡수성 폴리머는 일 예시에서 입자상 폴리머일 수 있다. 상기 흡수성 폴리머의 적용을 통해 목적하는 점도 특성과 소화 기능 등을 확보하기 위해서 상기 입자상의 흡수성 폴리머의 중량 기준 크기 분포가 제어될 수 있다. 본 명세서에서 용어 흡수성 폴리머의 중량 기준 크기 분포는, 본 명세서의 실시예 항목의 "14. 흡수성 폴리머의 중량 기준 크기 분포"의 기재 내용에 따라 측정된 크기 분포로서, 상기 입자상 흡수성 폴리머의 샘플을 크기가 150μm 미만인 분획(fraction)(이하, "A 분획"으로 부를 수 있다.), 150 μm 내지 300 μm의 범위 내인 분획(fraction)(이하, "B 분획"으로 부를 수 있다.), 300 μm 내지 600 μm의 범위 내인 분획(fraction)(이하, "C 분획"으로 부를 수 있다.), 600 μm 내지 850 μm의 범위 내인 분획(fraction)(이하, "D 분획"으로 부를 수 있다.) 및 850 μm 초과인 분획(fraction)(이하, "E 분획"으로 부를 수 있다.)으로 나누고, 각각의 분획의 중량을 전체 입자상 흡수성 폴리머 샘플의 중량 대비 백분율(각 분획의 중량 비율)로 표시한 크기 분포를 의미한다. 상기 중량 기준 크기 분포는 상기 실시예 항목의 "17. 흡수성 폴리머의 중량 기준 크기 분포"의 기재 내용에 따라서 EDANA법 WSP 220.3 규격에 따라 구할 수 있다.
상기 입자상 흡수성 폴리머는 상기 중량 기준 크기 분포에서의 최대 중량 크기가 150μm 내지 850μm의 범위 내에 있을 수 있다. 상기에서 최대 중량 크기는, 상기 A 분획의 중량 비율, B 분획의 중량 비율, C 분획의 중량 비율, D 분획의 중량 비율 및 E 분회의 중량 비율 중 가장 높은 중량 비율을 나타내는 분획의 크기이다. 즉, 상기 최대 중량 크기가 150μm 내지 850μm 의 범위 내에 있다는 것은, B 분획, C 분획 및 D 분획 중 어느 하나 또는 2개 이상의 분획에 속하는 입자상 흡수성 폴리머의 중량 비율이 가장 큰 값을 나타내는 것을 의미한다. 2개의 분획 각각의 중량 비율이 서로 동일하고, 그 중량 비율이 전체 분획 각각의 중량 비율 중 가장 높은 값을 나타낼 수도 있기 때문에, 상기 최대 중량 크기의 분획은 1개 또는 2개 이상일 수도 있다. 하나의 예시에서 최대 중량 크기의 분획은 상기 B, C 및 D 분획 중 C 분획일 수 있다. 따라서, 상기 중량 기준 크기 분포에서의 최대 중량 크기는 300μm 내지 600μm 의 범위 내에 있을 수도 있다.
상기 입자상 흡수성 폴리머의 중량 기준 크기 분포에서 최대 중량 크기를 나타내는 분획에서의 중량 비율(즉, 상기 중량 기준 크기 분포에서 최대 중량 크기에 속하는 흡수성 폴리머의 중량 비율)의 하한은, 35 중량%, 40 중량%, 45 중량%, 50 중량%, 55 중량%, 60 중량%, 65 중량%, 70 중량%, 71 중량%, 72 중량%, 73 중량% 또는 74 중량% 정도이고, 그 상한은 중량%, 95 중량%, 90 중량%, 85 중량%, 80 중량%, 79 중량%, 78 중량%, 77 중량%, 76 중량% 또는 75 중량% 정도일 수 있다. 상기 중량 비율은, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내일 수 있다.
상기 최대 중량 크기가 지나치게 작거나, 및/또는 상기 최대 중량 크기를 나타내는 분획에서의 중량 비율이 지나치게 작은 경우에는 조성물이 목적하는 겔을 적절하게 형성하지 못하여, 취급성과 보관성이 떨어지거나, 목적하는 소화 기능을 발휘하지 않을 수 있기 때문에 이를 고려하여 적정한 입자상 흡수성 폴리머가 선택될 수 있다.
포함되는 경우, 상기 흡수성 폴리머의 상기 용매 100 중량부 대비 중량 비율의 하한은, 0.01 중량부, 0.03 중량부, 0.05 중량부, 0.07 중량부, 0.09 중량부, 0.1 중량부, 0.5 중량부, 1 중량부, 2 중량부, 3 중량부, 4 중량부, 5 중량부, 6 중량부, 7 중량부, 8 중량부 또는 9 중량부 정도일 수 있고, 그 상한은, 30 중량부, 29 중량부, 28 중량부, 27 중량부, 26 중량부, 25 중량부, 24 중량부, 23 중량부, 22 중량부, 21 중량부, 20 중량부, 19 중량부, 18 중량부, 17 중량부, 16 중량부, 15 중량부, 14 중량부, 13 중량부, 12 중량부, 11 중량부, 10 중량부, 9 중량부, 8 중량부, 7 중량부, 6 중량부, 5 중량부, 4 중량부, 3 중량부, 2 중량부, 1 중량부, 0.9 중량부, 0.8 중량부, 0.7 중량부, 0.6 중량부, 0.5 중량부, 0.4 중량부, 0.3 중량부 또는 0.2 중량부 정도일 수 있다. 상기 비율은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내일 수 있다.
예를 들면, 조성물은, 필요한 경우에 빙점 조절제를 추가로 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이 조성물이 소화 기능을 발휘하기 위해서는 제어되어야 하는 발열, 발화 및/또는 폭발이 일어나는 시점에서 상기 용매 등이 액상인 것이 유리하다. 그런데, 적용 용도에 따라서는, 조성물의 놓여지는 환경이 상기 조성물 또는 용매의 빙점 이하의 온도일 수 있고, 이러한 경우에 조성물이 액상으로 존재하지 않을 가능성이 높다. 따라서, 이러한 경우에는 적정한 빙점 조절제를 첨가하여 조성물의 빙점을 조절할 필요가 있다.
이 과정에서 적용될 수 있는 빙점 조절제의 종류에는 특별한 제한은 없으며, 소위 빙점 내림 현상 등에 의해서 용매 또는 조성물의 빙점을 조절할 수 있는 것으로 알려진 첨가제가 사용될 수 있다.
예를 들면, 상기 빙점 조절제로는, 알코올이 사용될 수 있다.
예를 들면, 상기 알코올로는, 비점(boiling point)이 소정 범위 내에 있는 알코올을 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 알코올의 비점의 하한은, 150℃, 170℃ 또는 190℃ 정도일 수 있고, 그 상한은, 300℃, 280℃, 260℃, 240℃, 220℃ 또는 200℃ 정도일 수 있다. 상기 비점은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내일 수 있다.
예를 들면, 상기 알코올로는, 몰질량(molar weight)이 소정 범위 내에 있는 알코올을 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 알코올의 몰질량의 하한은, 20 g/mol, 30 g/mol, 40 g/mol, 50 g/mol, 60 g/mol, 70 g/mol, 80 g/mol 또는 90 g/mol 정도일 수 있고, 그 상한은, 300 g/mol, 280 g/mol, 260 g/mol, 240 g/mol, 220 g/mol, 200 g/mol, 180 g/mol, 160 g/mol, 140 g/mol, 120 g/mol, 100 g/mol, 90 g/mol, 80 g/mol 또는 70 g/mol 정도일 수 있다. 상기 몰질량은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내일 수 있다.
적용될 수 있는 상기와 같은 알코올의 종류에는 특별한 제한은 없으며, 예를 들면, 메탄올이나 프로필렌글리콜 메틸 에테르와 같은 1가 알코올, 에틸렌글리콜이나 프로필렌글리콜과 같은 글리콜 또는 글리세린 등과 같은 다가 알코올이 적용될 수 있다.
적용되는 경우에 상기 알코올은, 상기 용매를 기반으로 계산되는 농도가 소정 범위가 되도록 존재할 수 있다. 이 때의 농도는 몰랄 농도이고, 구체적으로는 조성물에 적용된 상기 알코올의 몰수를 상기 용매의 무게(단위: kg)으로 나누어서, 구할 수 있다.
따라서, 예를 들면, 상기 알코올은, 하기 식 1에 따른 M이 소정 범위 내가 되도록 하는 양으로 조성물에 존재할 수 있다.
[식 1]
M = Mol/W
식 1에서 Mol은 조성물에 포함된 상기 알코올의 몰수이고, W는 상기 용매의 중량(단위: Kg)이다.
일 예시에서 상기 M(몰랄 농도)의 하한은, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20 또는 22 정도일 수 있고, 그 상한은, 50, 48, 46, 44, 42, 40, 38, 36, 34, 32, 30, 28, 26, 24, 22, 20, 18 또는 17 정도일 수 있다. 상기 M(몰랄 농도)은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내일 수 있다. 그렇지만, 상기 몰랄 농도는 목적하는 빙점의 범위를 고려하여 조절될 수 있다.
상기와 같은 조성물은 전술한 성분의 조합을 통해서 특유의 물성을 나타낼 수 있다.
예를 들면, 상기 조성물은 전체적으로 제어된 빙점을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 상기 조성물의 빙점의 하한은, -50℃, -45℃, -40℃, -35℃, -30℃, -25℃, -20℃, -15℃ 또는 -10℃ 정도일 수 있고, 그 상한은, -15℃, -20℃, -25℃, -30℃, -35℃ 또는 -40℃ 정도일 수 있다. 상기 빙점은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내일 수 있다. 상기 빙점은 본 명세서의 실시예 항목의 "2. 빙점(freezing temperature) 측정"에 기재된 내용에 따라 평가할 수 있다.
상기 조성물은 제어된 점도 및/또는 요변성 지수를 가질 수 있다.
예를 들면, 상기 조성물의 점도의 하한은, 5,000 cP, 5,500 cP, 6,000 cP, 6,500 cP, 7,000 cP, 7,500 cP, 8,000 cP, 8,500 cP, 9,000 cP, 9,500 cP, 10,000 cP, 15,000 cP, 20,000 cP, 25,000 cP, 30,000 cP, 35,000 cP, 40,000 cP 또는 45,000 cP 정도일 수 있고, 그 상한은, 100,000 cP, 80,000 cP, 60,000 cP, 50,000 cP, 40,000 cP, 20,000 cP, 10,000 cP 또는 9,000 cP 정도일 수 있다. 상기 점도는, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내일 수 있다. 이러한 점도는 상온(약 25℃) 및 5 rpm의 회전 속도에서 측정한 수치이다. 상기 점도는 본 명세서의 실시예 항목의 "1. 점도 및 요변성 지수의 측정"에 기재된 방식으로 측정할 수 있다.
예를 들면, 상기 조성물의 요변성 지수의 하한은, 2, 3, 4 또는 4.5 정도일 수 있고, 그 상한은, 20, 18, 16, 14, 12, 10, 8, 6, 5 또는 4 정도일 수 있다. 상기 요변성 지수는, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내일 수 있다. 이러한 요변성 지수는, 상온(약 25℃) 및 0.5 rpm의 회전 속도에서 측정한 점도를 상온(약 25℃) 및 5 rpm의 회전 속도에서 측정한 점도로 나누어서 구해지는 값이다. 상기 요변성 지수는 본 명세서의 실시예 항목의 "1. 점도 및 요변성 지수의 측정"에 기재된 방식으로 측정할 수 있다.
위와 같은 점도 및/또는 요변성 지수를 가지는 조성물은 우수한 취급성 및 보관 안정성 등을 나타낼 수 있다.
이상 기술한 상기 조성물의 빙점, 점도 및 요변성 지수은 상기 기술한 각 조성물의 성분들의 조합을 통해서 확보될 수 있다.
상기 조성물은 전술한 물성이 훼손되지 않는 한, 다양한 종류의 공지의 첨가제를 추가로 포함할 수도 있다.
본 출원은 또한 상기 조성물을 사용하여 제조한 소화용 팩에 대한 것이다. 소화용 팩은, 상기 조성물의 보관 용이성이나 취급 안정성을 고려하여 상기 조성물을 적정한 케이스 내에 로딩하여 제조할 수 있다.
따라서, 상기 소화용 팩은, 케이스; 및 상기 케이스 내에 존재하는 상기 조성물을 포함할 수 있다.
상기 소화용 팩의 제조에 적용되는 케이스의 종류에는 특별한 제한은 없으며, 상기 조성물을 적정하게 수납할 수 있는 것이라면 적용될 있다. 조성물이 용매 등 휘발성이 있는 성분을 포함하기 때문에, 상기 케이스로는 일 예시에서 소위 WVTR(Water Vapor Transmission Rate)이 소정 범위에 있는 케이스를 사용할 수 있다.
예를 들면, 상기 케이스의 소위 WVTR(Water Vapor Transmission Rate)의 상한은, 0.5 g/m2·day, 0.45 g/m2·day, 0.4 g/m2·day, 0.35 g/m2·day, 0.3 g/m2·day, 0.25 g/m2·day, 0.2 g/m2·day, 0.15 g/m2·day 또는 0.1 g/m2·day 정도일 수 있고, 그 하한은, 0 g/m2·day, 0.1 g/m2·day, 0.2 g/m2·day, 0.3 g/m2·day, 0.4 g/m2·day 또는 0.5 g/m2·day 정도일 수 있다. 상기 WVTR은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과인 범위 내; 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만인 범위 내일 수 있다. 상기 WVTR은 본 명세서의 실시예 항목의 "8. WVTR(Water Vapor Transmission Rate) 평가"에 기재된 방식으로 측정할 수 있다.
이와 같은 케이스는, 공지의 다양한 소재를 사용하여 제조할 수 있다. 예를 들면, 상기 케이스는, 적정한 무기 필름 및/또는 유기 필름을 사용하여 구성하거나, 이들을 적층시켜서 구성할 수 있다.
상기 유기 필름으로는, 셀룰로오스계 고분자 필름; COP(cyclo olefin copolymer) 필름; 아크릴 고분자 필름; 폴리올레핀 필름; PVA(polyvinyl alcohol) 필름; PES(poly ether sulfone) 필름; PEEK(polyetheretherketon) 필름; PPS(polyphenylsulfone) 필름; PEI(polyetherimide) 필름; PEN(polyethylenemaphthatlate) 필름; 폴리에스테르 필름; PI(polyimide) 필름; PSF(polysulfone) 필름 및/또는 PAR(polyarylate) 필름 등이 예시될 수 있다.
상기에서 적용될 수 있는 무기 필름으로는, 금속 필름, 금속 산화물 필름, 금속 질화물 필름 또는 금속 산질화물 필름 등이 예시될 수 있으며, 예를 들면, In, Sn, Pb, Au, Cu, Ag, Zr, Hf, Zn. Al, Si, La, Ti 및 Ni로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 금속 필름, 금속 산화물 필름, 금속 질화물 필름 또는 금속 산질화물 필름 등이 사용될 수 있다.
이러한 필름들 중 적정한 종류를 선택하고 필요한 경우에 조합시킴으로써, 목적하는 유형의 케이스를 제공할 수 있다.
상기에서 케이스 또는 소화용 팩의 형태는, 목적하는 용도에 따라 정해지는 것으로 특별히 제한되지 않는다.
예를 들면, 후술하는 바와 같이 소화용 팩을 배터리 모듈에 적용하고, 이 때 상기 모듈에 포함되는 복수의 배터리셀의 사이에 적용하고자 하는 경우에는, 상기 케이스의 형태를 상기 배터리셀과 같거나 유사하게 제작하여 소화용 팩을 제조한 후에 이를 배터리셀과 배터리셀의 사이에 삽입할 수 있다.
본 명세서는 또한 상기 조성물 또는 소화용 팩이 적용된 전자 장비 또는 장치를 개시한다.
전자 장비 또는 장치의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 구동, 유지 및/또는 보관 과정에서 이상 발열, 발화 및/또는 폭발의 위험성이 존재하여, 해당 이상 현상이 제어되어야 하는 장비 또는 장치 등에 상기 조성물 또는 소화용 팩이 적용될 수 있다.
상기와 같은 장비 내지 장치의 예로는, 대표적으로 배터리가 있다. 특히 복수의 배터리셀을 사용하여 구성한 배터리 모듈에 있어서는 하나의 배터리셀에서 발생하는 이상 발열, 발화 및/또는 폭발이 인접하는 다른 배터리셀에 전파되지 않도록 하는 것이 중요하다.
따라서, 본 출원은 상기 조성물 또는 소화용 팩을 포함하는 배터리 모듈에 대한 것일 수 있다.
이러한 배터리 모듈은, 기본적으로 복수의 배터리셀; 및 상기 배터리셀과 배터리셀의 사이에 배치된 상기 조성물 또는 소화용 팩을 포함할 수 있다.
상기 조성물 또는 소화용 팩이 적용되는 한, 상기 배터리 모듈의 구체적인 구성, 예를 들면, 상기 배터리셀 등의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 공지의 소재가 적용될 수 있다. 예를 들면, 상기 배터리셀로는 공지의 파우치형, 각형 또는 원통형 배터리셀이 적용될 수 있다.
상기 배터리 모듈의 제조 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 전술한 바와 같이 배터리셀의 형태와 같은 소화용 팩을 제조한 후에 배터리 모듈의 제조 과정에서 필요한 위치에 상기 소화용 팩을 위치시키는 방식 등이 사용될 수 있다.
본 명세서는, 구동, 보관 및/또는 유지 과정에서 열을 발생시키거나, 발화 또는 폭발의 가능성이 있는 제품 내지 소자에 적용되어 상기 열, 발화 및 폭발에 효과적으로 대응할 수 있는 조성물을 개시한다. 예를 들어, 상기 조성물은, 상기 제품 내지 소자를 복수 포함하는 물품에 적용되어서, 어느 하나의 소자 내지 제품에서 발생하는 정상적이지 않은 발열, 폭발 및 발화에 대응하고, 그러한 발열, 폭발 및 발화의 인접하는 다른 소자 내지 제품으로의 전파를 막거나 최소화할 수 있다. 상기 조성물을 또한 우수한 취급성과 보관 안정성을 나타낸다. 본 명세서는 또한 상기 조성물의 용도를 제공할 수 있다.
이하 실시예 및 비교예를 참조하여 본 명세서에서 개시하는 조성물을 보다 구체적으로 설명하지만, 상기 조성물의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
1. 점도 및 요변성 지수의 측정
점도는, 점도 측정 기기(Brookfield viscometer, RV type)를 사용하여 약 25℃에서 평가하였다. 스핀들(spindle) #63을 사용하여, 25℃에서 회전 속도(전단 속도)를 0.5 rpm 내지 5 rpm의 범위 내에서 변화시키면서 점도를 측정하였다. 점도 측정 기기에 시료(조성물)을 로딩하고, 각 회전 속도에서 회전 속도를 약 1분 전후의 시간 동안 유지하여 점도를 안정화시킨 후에 점도를 측정하였다.
요변성 지수(Thixotropic Index)(V0.5/V5)는, 상기 방식으로 측정된 점도 중 회전 속도 0.5 rpm에서의 점도(V0.5)를 회전 속도 5 rpm에서의 점도(V5)로 나누어서 구하였다.
2. 빙점(freezing temperature) 측정
빙점은, OECD 화학물질 시험 가이드라인 102(OECD Guideline for testing of chemicals 102, adopted by the council on 27th July 1995)에서 규정하는 방법에 의해 평가하였다.
3. 대류 테스트(Convection test)
바닥부 두께가 0.2 mm 정도인 알루미늄 접시(dish)에 조성물을 로딩하였다. 상기 로딩은 조성물의 두께가 3 mm 정도가 되도록 하였다. 상기 알루미늄 접시를 온도 센서(k-type thermocoupler)상에 올려 놓고, 상기 접시에 로딩된 조성물로부터 1 인치 정도 떨어진 높이에서 상기 조성물을 향하여 수직으로 화염을 인가하였다. 상기 화염은 부탄 가스와 토치를 사용하여 인가하였다. 3분 정도 상기 화염을 인가하면서 상기 온도 센서로 온도를 측정하고, 하기 기준에 따라 평가하였다.
<평가 기준>
PASS: 온도 센서의 측정 온도가 300℃ 미만으로 유지되는 경우
NG: 온도 센서에서 300℃ 이상의 온도가 측정되거나, 알루미늄 접시가 녹는 것이 관찰되는 경우
4. 연쇄 발화 테스트
각형 전지를 3 mm 정도의 간격으로 나란히 배치하고, 그 사이에 조성물이 포함된 팩(소화용 팩)을 위치시켰다. 각형 전지로는, CATL사의 제품(120 Ah, 3.2 V, 사이즈=두께×너비×폭=48×174×165)을 사용하였고, 100% 충전된 상태에서 테스트에 적용하였다. 상기 배치에서 하나의 각형 전지에 SAE J2464:2009 기준에 따라서 전지 발화를 유도하고, 다른 셀에 연쇄 발화 여부를 확인하였다. 상기 전지의 발화는 직경이 약 5 mm인 못(Nail)을 25 mm/sec의 속도로 상기 각형 전지에 관통시켜서 유발하였다(Nail Penetration 방식).
<평가 기준>
PASS: 못(Nail)이 관통된 배터리셀 외에 다른 배터리셀에 발화가 발생하지 않는 경우
NG: 못(Nail)이 관통된 배터리셀 외에 다른 배터리셀에 발화가 발생하는 경우
5. 보관 안정성 평가
소화용 팩을 약 35℃ 정도의 온도의 오븐에서 1,000 시간 동안 보관하고, 상기 오븐에서의 보관 전후의 무게 변화를 측정하였다. 상기 보관 전후의 무게 변화가 1% 이상인 경우를 NG로 평가하고, 1% 미만이거나 무게 변화가 없는 경우를 Pass로 평가하였다.
6. CRC(Centrifuge Retention Capacity)
CRC는 EDANA WSP 241.3에 따라 측정하였다. 흡수성 폴리머 약 0.2 g(W0)을 부직포 봉투에 넣고, 밀봉(seal)한 후, 상온에서 생리 식염수에 침수시켰다. 상기 생리 식염수로는 0.9 중량% 농도의 NaCl 수용액을 사용하였다. 상기 상태를 30분 정도 유지하고, 원심 분리기를 이용하여 250 G의 조건에서 상기 봉투로부터 3분 동안 물기를 제거한 후에 봉투의 질량(g, W2)을 측정하였다.
흡수성 폴리머를 포함하지 않는 동일한 부직포 봉투에 대해서도 동일한 작업을 수행하고, 질량(g, W1)을 측정하였다.
측정 결과를 하기 식 A에 대입하여 CRC(g/g)를 계산하였다.
상기 평가는 항온 항습 조건(23±1℃, 상대습도: 50±10%)에서 진행하였다.
[식 A]
CRC (g/g) = {[W2(g) - W1(g)]/W0(g)} - 1
7. AUP(Absorption Under Pressure)
AUP는, EDANA법 WSP 242.3에 따라 측정하였다. 내경이 약 60 mm인 플라스틱의 원통 바닥에 스테인레스제 400 mesh 철망을 장착하고, 상기 철망상에 흡수성 폴리머 0.0 g(W0) (0.90 g)을 균일하게 살포한 후에 그 위에 0.7 psi의 하중을 균일하게 부여할 수 있는 피스톤을 설치하였다. 상기 피스톤은, 외경 60 mm 보다 약간 작은 것으로서, 상기 원통의 내벽과 틈이 없고, 상하로 움직일 수 있도록 설치하였다. 상기 장치의 중량(g, W3)을 측정하였다.
직경 150 mm의 페트로 접시의 내측에 직경 및 두께가 각각 90mm 및 5mm의 유리 필터를 두고, 생리 식염수를 유리 필터의 윗면과 동일 레벨이 되도록 가하였다. 생리 식염수로는 0.9 중량%의 농도의 NaCl 수용액을 사용하였다. 그 위에 직경 90mm의 여과지 1장을 실었다. 여과지 위에 상기 측정 장치를 올리고, 상기 생리 식염수를 0.7 psi 하중 하에서 에서 1시간 동안 흡수시켰다. 그 후 측정 장치를 들어올리고, 그 중량(g, W4)을 측정하였다.
얻어진 값을 하기 식 B에 대입하여 AUP(g/g)를 평가하였다. 상기 평가는, 항온 항습 조건(23±1℃, 상대습도: 50±10%)에서 진행하였다.
[식 B]
AUP(g/g) = [W4(g) - W3(g)]/W0(g)
8. WVTR(Water Vapor Transmission Rate) 평가
소화용 팩의 케이스를 제조하기 위한 외피의 WVTR은 38℃ 및 100%의 상대 습도 조건에서 ASTM F1249의 규격에 따라서 평가하였다.
9. 취급성 평가
취급성은, 제조된 소화용 팩을 배터리셀과 배터리셀의 사이에 삽입하는 공정과 상기 소화용 팩을 운반하는 과정에서 핸들링 용이성을 평가하고, 또한 상기 조성물의 상분리 여부를 관찰하여 평가하였다.
하기 핸들링 용이성 및 상분리 여부에서 모두 PASS인 경우에 최종 취급성 평가 결과를 PASS로 하고, 그 중 하나라도 NG인 경우에는 최종 취급성 평가 결과를 NG로 하였다.
<핸들링 용이성 평가 기준>
PASS: 소화용 팩을 배터리셀과 배터리셀의 사이에 삽입하는 공정에서 소화용 팩이 꺽이거나 쳐지지 않고, 상기 소화용 팩의 내부 조성물이 일 방향으로 쏠리지 않으며, 로봇 암 또는 작업자가 양손으로 소화용 팩을 운반하는 과정에서 소화용 팩이 꺽이거나 쳐지지 않고 원래의 형상이 잘 유지되는 경우
NG: 소화용 팩을 배터리셀과 배터리셀의 사이에 삽입하는 공정에서 소화용 팩이 꺽이거나 쳐지는 경우; 상기 소화용 팩의 내부 조성물이 일 방향으로 쏠려서 자동화 공정이 잘 진행되지 않는 경우; 및 로봇 암 또는 작업자가 양손으로 소화용 팩을 운반하는 과정에서 소화용 팩이 꺽이거나 쳐져서 원래의 형상이 잘 유지되지 않는 경우 중 하나의 경우라도 발생하는 경우
<상분리 여부>
PASS: 조성물을 20 L 캔 용기에 상온(약 25℃)에서 24 시간 동안 유지하였을 때에 캔의 상부층 및 하부층이 균일하고, 분리된 상이 관찰되지 않는 경우
NG: 조성물을 20 L 캔 용기에 상온(약 25℃)에서 24 시간 동안 유지하였을 때에 캔의 상부층 및 하부층이 불균일하고, 분리된 상이 관찰되는 경우.
10. 용해도 평가
물질의 용해도는 ASTM E1148-02 규격을 기준으로 평가하였다. 상온(약 25℃)의 물 100 g에 최대한 용해되는 양을 상기 규격에 따라 평가하여 용해도를 확인하였다.
11. 호화 점도의 평가
전분의 호화 점도는, Amylograph-E (brabender) 장비를 사용하여 평가하였다. 증류수 450 mL에 전분 약 58 g 정도를 용해시켰다. 전분이 용해된 증류수의 온도를 35℃에서 95℃까지 1.5℃/분의 속도로 승온하고, 95℃에서 온도를 15분 동안 유지한 후에 95℃에서 50℃까지 온도를 1.5℃/분의 속도로 낮추는 과정을 수행하였다. 상기 과정에서 전분의 팽윤 구조가 붕괴되면서 나타나는 피크를 확인하고, 상기 피크의 점도의 값을 전분의 호화 점도로 하였다.
12. 아밀로펙틴과 아밀로오스의 함량 측정
전분의 아밀로펙틴과 아밀로오스의 함량은 논문(Potato Research 31 (1988) 241-246)에 기재된 방식에 준하여 평가하였다.
우선 샘플인 전분(starch) 약 5 mg을 약 1 mL의 살균수(sterile water)에 용해시켜서 시료를 제조하고(단계 1), 항온 수조(water bath)에서 95℃로 약 15분 동안 데웠다(단계 2).
이어서 상기 시료 약 20 μl를 큐벳(cuvette)에 넣고(단계 3), 약 980μl의 요오드 용액(iodine solution)을 첨가하고, 혼합하였다(단계 4).
이어서 상기 요오드 용액이 혼합된 시료의 525 nm 및 700 nm 파장에서의 흡광도(absorbance)를 측정하고 각각 기록하였다(단계 5). 상기 흡광도는 KLAB사의 OPTIZEN POP 모델을 사용하여 측정하였다.
약 20 μl의 물을 다른 큐벳에 넣고, 980 μl의 요오드 용액을 첨가하고, 혼합하였다(단계 6). 단계 6의 용액에 대해서 단계 5와 동일하게 525 nm 및 700 nm 파장에서의 흡광도(absorbance)를 측정하고 각각 기록하였다(단계 7).
단계 7에서 얻은 흡광도를 단계 5에서 얻은 흡광도에서 차감하고, 하기 식 C에 따라 아밀로오스의 비율(%)을 확인하였다(단계 8).
[식 C]
Figure PCTKR2023015106-appb-img-000001
식 C에서 PA는 아밀로오스의 비율(%)이고, OD700은 상기 단계 5에서 측정된 700 nm 파장의 흡광도에서 단계 7에서 측정된 700 nm 파장에서의 흡광도를 뺀 값이며, OD525는 상기 단계 5에서 측정된 525 nm 파장의 흡광도에서 단계 7에서 측정된 525 nm 파장에서의 흡광도를 뺀 값이다.
13. 탄화물(다공성 탄화물, Foam)의 형성 여부
상기 대류 테스트(Convection test) 후에 조성물이 로딩되어 있던 위치를 관찰하여 하기 기준에 따라서 평가하였다.
<평가 기준>
PASS: 알루미늄 접시의 손상이 없고, 조성물의 위치에서 탄화물이 확인되는 경우
NG: 알루미늄 접시에 손상이 발생하거나, 탄화물이 확인되지 않는 경우
14. 흡수성 폴리머의 중량 기준 크기 분포
흡수성 폴리머의 중량 기준 크기 분포는, EDANA WSP 220.3에 따라 측정하였다. 상기 중량 기준 크기 분포는, 상기 규격에 따라 홀 크기(hole size)가 각각 150μm, 300 μm, 600 μm 및 850 μm인 스테인리스 스틸 체(Stainless steel sieve)(직경: 약 200 mm)를 사용하여 구하였다. 상기 규격과 상기 체를 사용하여 흡수성 폴리머의 샘플을 입자 크기를 기준으로 분획하고, 각 분획된 입자의 중량을 백분율로 나타내었다. 구체적으로 샘플을 크기가 150μm 미만인 분획(fraction), 150 내지 300 μm의 범위 내인 분획(fraction), 300 내지 600 μm의 범위 내인 분획(fraction), 600 내지 850 μm의 범위 내인 분획(fraction) 및 850 μm 초과인 분획(fraction)으로 나누고, 각각의 분획의 중량을 측정하여 전체 샘플의 중량 대비 백분율을 확인하였다.
실시예 1.
조성물의 제조
물(수돗물)(W), 에틸렌글리콜(EG), 제 1 인산 암모늄(N)(NH4H2PO4) 및 전분(S)(starch)을 100:110:10:23.75의 중량 비율(W:EG:N:S)로 혼합하여 혼합물을 제조하였다. 상기 혼합은 상온(약 25℃)에서 300 rpm의 혼합 조건으로 10분 정도 수행하였다. 상기에서 전분으로는 옥수수에서 추출한 전분을 사용하였다. 이 옥수수 전분은 아밀로오스와 아밀로펙틴의 중량 비율(아밀로오스:아밀로펙틴)은 약 26:74 정도였으며, 호화 점도는, 약 260 BU(Brabeder unit) 정도였다. 상기 제 1 인산 암모늄(N)(NH4H2PO4)은 25℃의 물에 대한 용해도가 약 29 g 정도이다.
이어서 상기 혼합물에 흡수성 폴리머(SAP)를 추가로 혼합하여 소화용 조성물을 제조하였다. 상기 흡수성 폴리머의 혼합은, 상기 혼합물과 상기 흡수성 폴리머를 혼합하고, 상온(약 25℃)에서 300 rpm의 혼합 조건으로 2시간 정도 혼합하여 수행하였다. 상기 혼합은, 상기 혼합물의 물과 상기 흡수성 폴리머(SAP)의 중량 비율(물:SAP)이 약 100:0.7 정도가 되도록 수행하였다. 상기 흡수성 폴리머로는, LG 화학의 GS-803ND 제품을 사용하였다. 이러한 흡수성 폴리머의 CRC(Centrifuge Retention Capacity)는 약 33.5 g/g 정도였고, AUP(Absorption Under Pressure)는 약 28.1 g/g 정도였다. 또한, 흡수성 폴리머의 상기 중량 기준 크기 분포에서 크기가 150μm 미만인 분획(fraction)의 비율은 1.5 중량%였고, 150 내지 300 μm의 범위 내인 분획(fraction)의 비율은 20.5 중량%였으며, 300 내지 600 μm의 범위 내인 분획(fraction)의 비율은 74.6 중량%였고, 600 내지 850 μm의 범위 내인 분획(fraction)의 비율은 3.4 중량%였으며, 850 μm 초과인 분획(fraction)의 비율은 0 중량%였다. 따라서, 상기 흡수성 폴리머의 중량 기준 크기 분포에서 최대 중량 크기는 300μm 내지 600μm이고, 상기 최대 중량 크기에 속하는 흡수성 폴리머의 중량 비율은 74.6 중량%이다.
소화용 팩의 제조
상기 제조된 조성물을 케이스에 도입하여 소화용 팩을 제조하였다. 상기 케이스는, PET(poly(ethylene terephthalate)) 필름(두께: 약 10μm), PVDC(poly(vinylidene chloride)) 필름(두께: 약 40μm) 및 PP(polypropylene) 필름(두께: 약 50μm)이 상기 순서로 적층된 외피를 사용하여 제조하였다. 상기 외피는 상기 PVDC 필름의 일면에 접착제로 상기 PET 필름을 적층하고, 다른 면에 약 200℃의 온도에서 상기 PP 필름을 적층하여 제조하였다. 상기 외피의 WVTR은 약 0.11 g/m2·day 정도였다. 상기 외피를 사용하여 케이스를 제조하였다. 이 때 케이스의 형태는 각형 배터리셀의 케이스의 형태(두께 약 3 mm)로 제조하였다. 상기 케이스의 내부에 상기 제조된 조성물을 투입하고, 케이스를 밀봉하여 소화용 팩을 제조하였다.
실시예 2.
조성물의 제조
물(수돗물)(W), 글리세린(G), 제 1 인산 암모늄(N)(NH4H2PO4) 및 전분(S)(starch)을 100:150:10:23.75의 중량 비율(W:G:N:S)로 혼합하여 혼합물을 제조하였다. 상기 혼합은 상온(약 25℃)에서 300 rpm의 혼합 조건으로 10분 정도 수행하였다. 상기에서 전분으로는 감자에서 추출한 감자 전분을 사용하였다. 이 감자 전분은 아밀로오스와 아밀로펙틴의 중량 비율(아밀로오스:아밀로펙틴)은 약 20:80 정도였으며, 호화 점도는, 약 1028 BU(Brabeder unit) 정도였다. 상기 제 1 인산 암모늄(N)(NH4H2PO4)은 25℃의 물에 대한 용해도가 약 29 g 정도이다. 이어서 상기 혼합물에 흡수성 폴리머(SAP)를 추가로 혼합하여 소화용 조성물을 제조하였다. 상기 흡수성 폴리머의 혼합은, 상기 혼합물과 상기 흡수성 폴리머를 혼합하고, 상온(약 25℃)에서 300 rpm의 혼합 조건으로 2시간 정도 혼합하여 수행하였다. 상기 혼합은, 상기 혼합물의 물과 상기 흡수성 폴리머(SAP)의 중량 비율(물:SAP)이 약 100:2 정도가 되도록 수행하였으며, 이 때 상기 흡수성 폴리머로는 실시예 1과 동일한 폴리머를 사용하였다.
소화용 팩의 제조
상기 제조된 조성물을 케이스에 도입하여 소화용 팩을 제조하였다. 상기 케이스는, PET(poly(ethylene terephthalate)) 필름(두께: 약 10μm), 알루미늄 호일(두께: 약 20μm) 및 PP(polypropylene) 필름(두께: 약 70μm)이 상기 순서로 적층된 외피를 사용하여 제조하였다. 상기 외피는 상기 알루미늄 호일의 일면에 접착제로 상기 PET 필름을 적층하고, 다른 면에 약 200℃의 온도에서 상기 PP 필름을 적층하여 제조하였다. 상기 외피의 WVTR은 약 0 g/m2·day 정도였다. 상기 외피를 사용하여 케이스를 제조하였다. 이 때 케이스의 형태는 각형 배터리셀의 케이스의 형태(두께 약 3 mm)로 제조하였다. 상기 케이스의 내부에 상기 제조된 조성물을 투입하고, 케이스를 밀봉하여 소화용 팩을 제조하였다.
실시예 3.
조성물의 제조
물(수돗물)(W), 에틸렌글리콜(EG), 제 1 인산 암모늄(N)(NH4H2PO4) 및 전분(S)(starch)을 100:140:10:23.75의 중량 비율(W:EG:N:S)로 혼합하여 혼합물을 제조하였다. 상기 혼합은 상온(약 25℃)에서 300 rpm의 혼합 조건으로 10분 정도 수행하였다. 상기에서 전분으로는 실시예 1에서 사용한 것과 동일한 옥수수 전분을 사용하였다. 상기 제 1 인산 암모늄(N)(NH4H2PO4)은 25℃의 물에 대한 용해도가 약 29 g 정도이다. 상기 혼합물에 흡수성 폴리머(SAP)를 추가로 혼합하여 소화용 조성물을 제조하였다. 상기 흡수성 폴리머의 혼합은, 상기 혼합물과 상기 흡수성 폴리머를 혼합하고, 상온(약 25℃)에서 300 rpm의 혼합 조건으로 2시간 정도 혼합하여 수행하였다. 상기 혼합은, 상기 혼합물의 물과 상기 흡수성 폴리머(SAP)의 중량 비율(물:SAP)이 약 100:0.1 정도가 되도록 수행하였으며, 이 때 상기 흡수성 폴리머로는 실시예 1과 동일한 폴리머를 사용하였다.
소화용 팩의 제조
상기 제조된 조성물을 케이스에 도입하여 소화용 팩을 제조하였다. 상기 케이스는, PET(poly(ethylene terephthalate)) 필름(두께: 약 10μm), EVOH(Ethylene vinyl alcohol) 필름(두께: 약 40μm) 및 PE(polyethylene) 필름(두께: 약 50μm)이 상기 순서로 적층된 외피를 사용하여 제조하였다. 상기 외피는 상기 EVOH 필름의 일면에 접착제로 상기 PET 필름을 적층하고, 다른 면에 약 200℃의 온도에서 상기 PE 필름을 적층하여 제조하였다. 상기 외피의 WVTR은 약 0.27 g/m2·day 정도였다. 상기 외피를 사용하여 케이스를 제조하였다. 이 때 케이스의 형태는 각형 배터리셀의 케이스의 형태(두께 약 3 mm)로 제조하였다. 상기 케이스의 내부에 상기 제조된 조성물을 투입하고, 케이스를 밀봉하여 소화용 팩을 제조하였다.
비교예 1.
조성물의 제조
물(수돗물)(W), 에틸렌글리콜(EG) 및 전분(S)(starch)을 100:110:10의 중량 비율(W:EG:S)로 혼합하여 혼합물을 제조하였다. 상기 혼합은 상온(약 25℃)에서 300 rpm의 혼합 조건으로 10분 정도 수행하였다. 상기에서 전분으로는 밀에서 추출한 밀 전분을 사용하였다. 이 밀 전분은 아밀로오스와 아밀로펙틴의 중량 비율(아밀로오스:아밀로펙틴)은 약 25:75 정도였으며, 호화 점도는, 약 104 BU(Brabeder unit) 정도였다.
이어서 상기 혼합물에 흡수성 폴리머(SAP)를 추가로 혼합하여 소화용 조성물을 제조하였다. 상기 흡수성 폴리머의 혼합은, 상기 혼합물과 상기 흡수성 폴리머를 혼합하고, 상온(약 25℃)에서 300 rpm의 혼합 조건으로 2시간 정도 혼합하여 수행하였다. 상기 혼합은, 상기 혼합물의 물과 상기 흡수성 폴리머(SAP)의 중량 비율(물:SAP)이 약 100:0.7 정도가 되도록 수행하였다. 상기 흡수성 폴리머로는, 실시예 1과 동일한 성분을 사용하였다 .
소화용 팩의 제조
상기 조성물을 사용하여 실시예 2와 동일한 방법으로 소화용 팩을 제조하였다.
비교예 2.
조성물의 제조
물(수돗물)(W), 에틸렌글리콜(EG), 제 1 인산 암모늄(N)(NH4H2PO4) 및 전분(S)(starch)을 100:110:10:23.75의 중량 비율(W:EG:N:S)로 혼합하여 혼합물을 제조하였다. 상기 혼합은 상온(약 25℃)에서 300 rpm의 혼합 조건으로 10분 정도 수행하였다. 상기에서 전분으로는 비교예 1과 동일한 밀 전분을 사용하였다. 상기 제 1 인산 암모늄(N)(NH4H2PO4)은 25℃의 물에 대한 용해도가 약 29 g 정도이다.
이어서 상기 혼합물에 흡수성 폴리머(SAP)를 추가로 혼합하여 소화용 조성물을 제조하였다. 상기 흡수성 폴리머의 혼합은, 상기 혼합물과 상기 흡수성 폴리머를 혼합하고, 상온(약 25℃)에서 300 rpm의 혼합 조건으로 2시간 정도 혼합하여 수행하였다. 상기 혼합은, 상기 혼합물의 물과 상기 흡수성 폴리머(SAP)의 중량 비율(물:SAP)이 약 100:0.7 정도가 되도록 수행하였다. 상기 흡수성 폴리머로는, LG 화학의 GS-803ND 제품을 사용하였다. 이러한 흡수성 폴리머의 CRC(Centrifuge Retention Capacity)는 약 33.5 g/g 정도였고, AUP(Absorption Under Pressure)는 약 28.1 g/g 정도였다.
소화용 팩의 제조
상기 조성물을 사용하여 실시예 2와 동일한 방법으로 소화용 팩을 제조하였다.
상기 실시예 및 비교예의 조성물 및 소화용 팩에 대한 평가 결과는 하기 표 1 내지 3과 같다. 하기 표 1 내지 3에서 Convection test Tem은, 상기 Convection test에서 화염을 3분 인가한 시점에서 온도 센서에서 확인되는 측정 온도이다.
실시예
1 2 3
조성물 빙점(℃) -33 -30 -42
점도(cP, 5 rpm) 48,000 18,500 8,200
요변성 지수 4.9 4.1 3.6
Convection test PASS PASS PASS
연쇄 발화 테스트 PASS PASS PASS
탄화물 형성 여부 PASS PASS PASS
취급성 테스트 PASS PASS PASS
보관 안정성 PASS PASS PASS
비교예
1 2
조성물 빙점(℃) -33 -33
점도(cP, 5 rpm) 48,000 36,000
요변성 지수 4.6 3.8
Convection test NG NG
연쇄 발화 테스트 NG NG
탄화물 형성 여부 NG NG
취급성 테스트 PASS PASS
보관 안정성 PASS PASS

Claims (16)

  1. 용매; 및
    호화 점도가 150 BU 이상인 탄화성 유기물을 포함하는 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 요변성 지수가 3.0 이상이며, 상기 요변성 지수는, 25℃ 및 0.5 rpm의 조건에서의 점도의 25℃ 및 5 rpm의 조건에서의 점도에 대한 비율인 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 용매는, 빙점이 -10℃ 이상인 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서, 용매는 물인 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서, 용매를 50 내지 95 중량%로 포함하는 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서, 탄화성 유기물이 다당류, 다가 알코올, 셀룰로오스, 리그닌, BSPPO, 탄화성 고분자 또는 멜라민 화합물인 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서, 탄화성 유기물은, 아밀로오스와 아밀로펙틴을 포함하는 전분인 조성물.
  8. 제 7 항에 있어서, 전분은, 아밀로오스 100 중량부 대비 150 중량부 내지 900 중량부의 아밀로펙틴을 포함하는 조성물.
  9. 제 1 항에 있어서, 용매 100 중량부 대비 0.01 내지 50 중량부의 탄화성 유기물을 포함하는 조성물.
  10. 제 1 항에 있어서, 탄화 촉매 생성제를 추가로 포함하는 조성물.
  11. 제 10 항에 있어서, 탄화 촉매 생성제는, 25℃의 물 100 g에 대한 용해도가 5 g 이상인 조성물.
  12. 제 10 항에 있어서, 탄화 촉매 생성제는 인산, 인산 화합물, 포스포네이트 화합물 또는 포스페이트 화합물인 조성물.
  13. 제 10 항에 있어서, 용매 100 중량부 대비 0.5 내지 65 중량부의 탄화 촉매 생성제를 포함하는 조성물.
  14. 케이스; 및
    상기 케이스 내에 존재하는 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항의 소화용 조성물을 포함하는 소화용 팩.
  15. 복수의 배터리셀; 및
    상기 배터리셀과 배터리셀의 사이에 배치된 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 소화용 조성물을 포함하는 배터리 모듈.
  16. 복수의 배터리셀; 및
    상기 배터리셀과 배터리셀의 사이에 배치된 제 14 항의 소화용 팩을 포함하는 배터리 모듈.
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