BRPI0500548B1 - Composição retardadora de fogo e método para produção da mesma - Google Patents

Description

"COMPOSIÇÃO RETARDADORA DE FOGO E MÉTODO PARA PRODUÇÃO DA MESMA". Δ presente invenção se refere a uma composição retardadora de fogo e a um método para produção da mesma.

Mais especificamente, a invenção é dirigida para uma composição retardadora de fogo que apresenta propriedades endotérmicas, de modo a absorver consideráveis quantidades de calor em associação com os estágios iniciais de surgimento de fogo, e um método de produção de tal composição.

Antecedentes da Invenção Tradicionalmente, os efeitos danosos de incêndios têm sido combatidos mediante o uso de água. No entanto, a água como único agente é normalmente inadequada ou ineficiente para o combate de certos tipos de incêndios.

Conseqüentemente, para melhorar a eficiência da água como agente de combate ao fogo, diversos materiais e produtos químicos têm sido adicionados à água.

Por exemplo, sistemas físicos de suspensão de partículas, tais como, suspensões de argila líquida ou produtos químicos solúveis em água, que criam misturas que incluem tensoativos para ajudar a umectação, dispersão ou penetração, agentes espumantes, como produtos químicos de baixo ponto de ebulição, ou métodos, tais como, incorporação de gases comprimidos para produzir espumas, têm sido usados em combinação com a água para melhorar seu efeito de combate ao fogo e os efeitos danosos do fogo.

No entanto, muitos desses materiais e propriedades da composição contendo água modificada sofrem de inerentes desvantagens, pelo fato de tais composições serem caracterizadas por apresentarem toxidez, serem corrosivas e/ou prejudiciais ao meio ambiente.

Por exemplo, os sais de fosfato de sódio, potássio ou amônio, quando incorporados na água para melhorar a capacidade da água em combater o fogo, resulta em que a água irá apresentar uma temperatura de decomposição térmica relativamente baixa e, assim, sob certas condições, irá produzir gases tóxicos, assim como, deixar um resíduo pegajoso durante o uso.

Além disso, os halogênios são também convencionalmente adicionados para melhorar a eficiência da água como agente de combate ao fogo, mas também apresentam desvantagens com relação ao ambiente, na medida em que tais halogênios podem produzir gases tóxicos e provocar danos à camada de ozônio da Terra.

Conseqüentemente, essas composições retardadoras de fogo convencionalmente conhecidas contendo os produtos químicos acima mencionados, assim como, convencionais retardadores de chama, à base de ésteres bromados ou de fosfatos, todos envolvem potencialmente um sério risco para a vida biológica e sua estrutura genética associada.

No contexto da presente invenção, o agente retardador de fogo é usado para indicar um produto químico que pode prevenir a ignição do fogo ou seu desenvolvimento, mediante aglutinação de consideráveis quantidades de energia térmica. 0 agente retardador de fogo proporciona uma proteção superficial que pode ser aplicada ao material, de modo a proteger tal material contra a incidência do fogo e da associada chama aberta. Essa proteção do material contra a chama aberta, pelo fato de não tornar o material combustível ao fogo, evita, dessa forma, o posterior espalhamento das chamas abertas do fogo.

Portanto, o problema ainda permanece para a necessidade de uma composição retardadora de fogo que proteja a superfície do material na qual foi aplicada e também que limite o espalhamento do fogo mediante restrição da capacidade da chama aberta em percorrer a superfície protegida, ao mesmo tempo em que ainda permaneça inerentemente conveniente ao meio ambiente, seja de baixo custo de produção e que potencialmente remova o sério risco de danos, no caso da composição entrar em contato com a pele humana ou ser absorvida.

Objetivos da Invenção Constitui um objetivo da presente invenção proporcionar uma composição retardadora de fogo que seja naturalmente totalmente biodegradável e que seja capaz de absorver consideráveis quantidades de energia térmica, por exemplo, o calor associado aos estágios iniciais do surgimento de fogo.

Um adicional objetivo da presente invenção é proporcionar um método para produção de tal composição retardadora de fogo.

Ainda outro adicional objetivo da presente invenção é superar, ou pelo menos substancialmente melhorar as desvantagens e inconvenientes das composições retardadoras de fogo convencionais e seus respectivos métodos de produção que até então tenham se tornado disponíveis ou, alternativamente, de pelo menos proporcionar ao público uma aperfeiçoada composição retardadora de fogo e um método de produção da mesma, em comparação com aqueles presentemente conhecidos.

Conseqüentemente, uma modalidade da invenção proporciona uma composição retardadora de fogo, compreendendo: (a) água em uma quantidade pelo menos suficiente para dissolver os componentes (b) a (e) seguintes, que são solúveis em água, até uma quantidade que não seja corrosiva; (b) um álcali altamente concentrado, selecionado de um grupo que consiste de pelo menos um dentre hidróxido de sódio, hidróxido de potássio e/ou hidróxido de lítio ou uma mistura dos mesmos; (c) pelo menos um dentre ácido cítrico anidro, ácido cítrico, ácido acético ou uma mistura dos mesmos ou um sal correlacionado aos mesmos; (d) um fosfato; (e) um sal de metal alcalino ou um composto selecionado de pelo menos um dentre um cátion de lítio, sódio e/ou potássio, ou mistura dos mesmos, em combinação com pelo menos um dentre um anion de acetato, bicarbonato, carbonato e/ou hidróxido;

em que a dita composição é ajustada para um valor de pH entre 6,5 e 7,5, mediante adição de uma quantidade de (b) e/ou (c), respectivamente.

Uma vantagem de tal composição retardadora de fogo é que a mesma é capaz de absorver grandes quantidades de energia térmica, podendo, portanto, ser aplicada como uma proteção superficial para materiais, para prevenir a ignição, re-ignição ou espalhamento do fogo.

Uma adicional vantagem é que a composição inclui ingredientes que são comercialmente facilmente disponíveis e de baixo custo.

Uma outra vantagem é que a dita composição retardadora de fogo compreendendo água com os produtos químicos (b) a (e), é conveniente ao meio ambiente.

Vantajosamente, os principais componentes da composição irão facilmente se submeter à biodegradação, na medida em que a composição é praticamente neutra em termos de valor de pH, sendo uma solução iônica solúvel em água de ingredientes não-tóxicos, não apresentando efeitos adversos à pele, caso haja contato com o usuário.

Uma outra adicional vantagem é que os componentes que constituem a composição retardadora de fogo não contêm quaisquer substâncias tóxicas ou carcinogênicas conhecidas e, conseqüentemente, tal composição pode ser classificada como "não perigosa", de acordo com o critério de Segurança do Trabalho da Austrália.

Ainda uma adicional vantagem de tal composição retardadora de fogo é que como a composição é praticamente de pH neutro, se reduz ou se elimina o efeito de corrosão.

Ao se reduzir ou eliminar os efeitos de corrosão, a composição retardadora de fogo pode ser aplicada em aplicações do tipo controle de incêndio em mata ou em sistemas de distribuição de mangueiras/tubos, tal como, rede de sprinkler em um edifício. A Comunidade tem considerável interesse no controle da incidência de espalhamento descontrolado de incêndios. Atualmente, tais incêndios em florestas são controlados mediante introdução do que se conhece como "freios de incêndio" nas florestas e sobre o solo e mediante pulverização da folhagem nessas regiões com um agente retardador de chama. Entretanto, conforme discutido acima, o problema com essas composições retardadoras de fogo convencionalmente conhecidas é que as mesmas são inerentemente inconvenientes ao meio ambiente e, ;portanto, podem potencialmente danificar ou matar o material no qual estão sendo aplicadas.

No entanto, a composição retardadora de fogo da presente invenção, em virtude dos componentes que a constituem, permite ao agente retardador de fogo ser colocado sobre a folhagem das plantas ou sobre o solo dentro da floresta sem causar efeitos ambientais adversos.

Uma vez que o ambiente não é de nenhum modo exposto a quaisquer substâncias tóxicas ou danosas presentes na composição retardadora de fogo, não existem riscos de futuros danos à floresta ou ao solo quando da aplicação da referida composição. A composição retardadora de chama da presente invenção proporciona uma aperfeiçoada alternativa aos agentes retardadores de fogo atualmente utilizados para espalhamento ativo através de um sistema de sprinkler, onde existe risco da incidência de fogo. Devido à ausência de toxinas ambientais e da capacidade de absorção de energia extremamente satisfatória da composição retardadora de fogo da presente invenção, é proporcionada uma composição segura e prática, que pode ser colocada em ambientes que são caracterizados, por exemplo, pelo "trabalho a quente", associado com processos de soldagem ou de corte.

Vantajosamente, a mesma situação é verdadeira para ambientes equivalentes, por exemplo, locais de armazenamento que facilmente alojam e contêm produtos inflamáveis, tais como, madeira, papel e celulose. 0 pó de carvão em mistura com o gás metano constitui um sério risco na indústria do carvão, e a composição retardadora de chama, de acordo com a invenção, pode reduzir de forma significativa o risco de ignição do pó de carvão e subseqüente explosão.

Uma outra vantagem da composição retardadora de fogo da presente invenção é que a mesma pode ser usada com materiais têxteis facilmente inflamáveis, sem envolver quaisquer desvantagens com relação à cor ou modelo do material têxtil.

De preferência, na composição retardadora de fogo da presente invenção, o álcali altamente concentrado se encontra com uma concentração superior a 80¾.

De preferência, o ácido acético é concentrado, se encontrando com um nível de concentração superior a 90%.

De preferência, a composição retardadora de fogo é caracterizada em que o fosfato é um composto de pirofosfato tetrapotássico.

Preferencialmente, o pirofosfato tetrapotássico é de uma forma altamente concentrada, superior a 98%, a fim de evitar a formação de ésteres de fosfato. Δ desvantagem da geração de ésteres de fosfato é devido, em parte, ao risco ambiental que esses ésteres apresentam ao tecido biológico.

De preferência, a composição retardadora de fogo compreende ainda carbonato dipotássico anidro.

Uma vantagem da presença do carbonato dipotássico na composição retardadora de fogo é que o mesmo constitui um componente adicional para a estabilização da composição.

De preferência, a composição retardadora de fogo compreende ainda um agente amaciante. Preferencialmente, um tensoativo tendo o equivalente ou o mesmo efeito que tofolak YCE Berol.

Uma vantagem da presença de um amaciante na composição retardadora de fogo é que em certas aplicações o mesmo melhora a capacidade da composição em aderir a certas superfícies a serem protegidas. Por exemplo, quando a composição retardadora de fogo é aplicada sobre materiais têxteis, o amaciante proporciona um eficiente espalhamento da composição dentro das profundidades das fibras que constituem o material têxtil.

De preferência, a composição retardadora de fogo tem a composição ajustada para um resultante peso específico na faixa de 1,1 a 1,5. Preferencialmente, o peso específico da composição é de cerca de 1,3.

De preferência, o sal ou composto de metal alcalino da composição retardadora de fogo é acetato de potássio.

De preferência, a composição retardadora de fogo compreende a faixa de cerca de 28 a 38% em peso de água.

De preferência, a composição retardadora de fogo compreende a faixa de 15-25% do álcali altamente concentrado. Preferencialmente, o álcali altamente concentrado é hidróxido de potássio.

De preferência, a composição retardadora de fogo inclui uma mistura de ácido acético e ácido cítrico.

Preferencialmente, a composição compreende uma faixa de cerca de 8-13% em peso de ácido acético. Além disso, a composição preferencialmente compreende uma faixa de cerca de 17-24% em peso de ácido cítrico.

De preferência, a composição retardadora de fogo compreende uma faixa de cerca de 6-10% em peso de carbonato dipotássico.

De preferência, o fosfato incluído na composição retardadora de fogo é pirofosfato tetrapotássico.

Preferencialmente, a composição compreende uma faixa de cerca de 1,5 a 3% em peso de pirofosfato tetrapotássico.

De preferência, a composição retardadora de fogo compreende uma faixa de cerca de 3 a 5% em peso de carbonato hidrogenado de sódio. Preferencialmente, se for adicionado um agente amaciante para um espalhamento mais eficiente do agente retardador sobre o material, o mesmo será na faixa de 0,5 a 1,5% em peso, em relação à dita composição.

Numa modalidade adicional da invenção, é proporcionado um método para produção de uma composição retardadora de fogo, em que os seguintes componentes são adicionados em seqüência a um reator sob agitação: (a) água em uma quantidade pelo menos suficiente para dissolver os componentes (b) a (e) seguintes, que são solúveis em água, até uma quantidade que não seja corrosiva; (b) um álcali altamente concentrado, selecionado de um grupo que consiste de pelo menos um dentre hidróxido de sódio, hidróxido de potássio e/ou hidróxido de litio ou uma mistura dos mesmos; (c) pelo menos um dentre ácido cítrico anidro, ácido cítrico, ácido acético ou uma mistura dos mesmos ou um sal correlacionado aos mesmos; (d) um fosfato; (e) um sal de metal alcalino ou um composto selecionado de pelo menos um dentre um cátion de litio, sódio e/ou potássio, ou mistura dos mesmos, em combinação com pelo menos um dentre um anion de acetato, bicarbonato, carbonato e/ou hidróxido; em que os componentes adicionados são adaptados de tal modo que o produto final apresente um valor de pH dentro da faixa de 6,5 a 7,5 e uma densidade dentro da faixa de 1,2 a 1,4.

De preferência, o método de produção da composição retardadora de fogo é ainda caracterizado em que os componentes adicionados sob agitação são simultaneamente induzidos por uma onda de energia, gerada mecanicamente, durante a simultânea indução de um campo magnético variável aplicado externamente.

Descrição Detalhada da Invenção Para adicionalmente ilustrar a presente invenção, foi preparada uma série de composições retardadoras de fogo, com ácidos orgânicos naturalmente totalmente degradáveis e álcalis não-orgânicos que são misturados durante agitação em um reator, proporcionando o surgimento de reações químicas, junto com a adição de substâncias que estabilizam as reações químicas, de modo que o sal formado e as características globais da composição retardadora de fogo apresentam uma propriedade endotérmica. 0 projeto para produzir um produto final com uma ótima propriedade endotérmica leva a processos de produção compreendendo reações exotérmicas. Assim, grandes quantidades de calor são desenvolvidas durante o procedimento de mistura. 0 uso das composições retardadoras de chama que contêm apenas matérias-primas de ocorrência natural, com nenhum risco conhecido para a saúde biológica, aumenta a oportunidade de uso geral da composição retardadora de chama produzida pelos métodos descritos abaixo.

Entretanto, os exemplos seguintes são apenas para fins ilustrativos, sendo reconhecido que pequenas mudanças e/ou alterações poderão ser feitas, sem que não sejam imediatamente aqui divulgadas. Deve ser entendido que na proporção em que tais mudanças não alterem materialmente o produto final ou a sua funcionalidade, essas mudanças são consideradas como abrangidas pelo espírito e escopo da invenção, conforme definido pelas reivindicações que se apresentam em anexo.

Procedimentos Experimentais Exemplo 1 Os componentes que são incluídos na composição retardadora de chama, formam juntos um sal orgânico com um pH fracamente básico, na faixa de 6,5 a 7,5, preferencialmente, um pH de 7,1, e uma densidade dentro da faixa de 1,2 a 1,4, preferencialmente, de 1,3. Tais limites tornam possível aplicar a composição usando métodos simples conhecidos dentro da maioria das áreas de possível aplicação. 0 Exemplo 1 é baseado na mistura de soluções não- orgânicas com ácidos orgânicos, com um forte desenvolvimento de calor químico (reação exotérmica) .

Mediante adição de um fluido (tal como, água nos Exemplos 1, 2) a um reator que permita agitação em um plano de rotação (x, y) e através da manutenção da agitação da água de modo que o fluido em si realize um movimento giratório, são criadas vantajosas condições para uma eficiente mistura das substâncias que são incluídas na composição e que envolvem uma reação exotérmica.

Os componentes relacionados abaixo, apresentados com percentagem em peso, serão adicionados ao componente da água que foi colocado em um reator de mistura de alta velocidade. Esses valores relacionados constituem uma percentagem em peso do total da composição retardadora de fogo: - água: 33%; - hidróxido de potássio: 21%; - ácido acético: 10%; - ácido cítrico: 21%; - potassa: 8%; - -pirofosfato tetrapotássico: 2%; - carbonato hidrogenado de sódio: 4%; - agente amaciante: 1%. 0 componente de água é colocado em um reator de mistura e os outros componentes são adicionados na seqüência listada abaixo. À água é adicionada uma corrente dirigida na direção do centro de rotação da água, de um composto de hidróxido de potássio altamente concentrado (mais de 87%) .

Com a adição do álcali altamente concentrado, tal como no exemplo, hidróxido de potássio, serão obtidas uma reação química e a associada reação exotérmica, com esse tipo de mistura. A mistura relevante é girada e se promove a adição de uma corrente dirigida de ácido acético altamente concentrado (acima de 96%), durante vigorosa agitação, pelo que surge novamente uma reação exotérmica.

Um ácido cítrico de ocorrência natural, completamente isento de água, é depois adicionado à mistura, que permanece sob continuada rotação.

Carbonato dipotássico, também conhecido como potassa e completamente isento de água, é depois adicionado durante rotação contínua. 0 carbonato constitui um importante componente para estabilização da mistura. 0 fosfato é depois adicionado em uma fração bastante baixa, conforme indicado acima, de cerca de 2%. 0 fosfato é escolhido principalmente na forma de pirofosfato tetrapotássico e em uma forma altamente concentrada (acima de 99,5%), a fim de evitar a adição de ésteres de fosfato.

Isso se deve principalmente ao risco ambiental de se utilizar ésteres de fosfato. 0 pirofosfato tetrapotássico é adicionado durante vigorosa agitação. 0 carbonato hidrogenado de sódio é adicionado depois da adição do fosfato, a fim de criar uma posterior mistura estável. Deve ser observado que 10% das matérias- primas químicas são liberadas na forma de dióxido de carbono durante os processos químicos.

No presente exemplo, é adicionado um agente amaciante à composição. 0 pH do produto final, por exemplo, de 7,1, é ajustado para o valor desejado mediante adição de hidróxido de potássio ou ácido acético. A composição retardadora de fogo é finalmente analisada com relação a sua densidade. A densidade deve ser de aproximadamente 1,3.

Foi provado como sendo praticamente aplicável que os componentes adicionados durante a agitação são simultaneamente induzidos por uma onda de energia, gerada mecanicamente, durante a indução simultânea de um campo magnético variável aplicado externamente.

Exemplo 2 No presente exemplo de uma adicional forma ilustrada da invenção, uma composição retardadora de fogo de um sal de citrato de di-metal alcalino, em que o cátion de metal alcalino é selecionado do Grupo IA de metais alcalinos, como lítio, sódio e potássio, tendo um valor de pH resultante na faixa de 6,5 a 7,5, mediante adição de um ou mais sais ou compostos básicos de metais alcalinos do Grupo IA, selecionados dos cátions de lítio, sódio e potássio e dos anions de acetato, bicarbonato, carbonato e hidróxido. 0 sal de citrato preferido é citrato dipotássico e o sal básico preferido é acetato de potássio. 0 sal ou mistura de sais retardadora pode, opcionalmente, incluir uma pequena quantidade de pirofosfato tetrapotássico, que geralmente é considerada como sendo pelo menos potencialmente perigosa da família do fosfato, para melhorar o desempenho da estabilidade e capacidade endotérmíca sob temperaturas mais altas. 0 agente retardador pode, opcionalmente, incluir compostos adicionais de neutralização ou de tamponamento, tais como, por exemplo, bicarbonato de sódio e/ou carbonato de potássio. 0 agente retardador apresenta um valor de pH na faixa de 6,5 a 7,5 e um valor de peso específico na faixa de 1,2 a 1,4 e uma análise típica do agente retardador (valores aproximados), quando realizada conforme indicado no Exemplo 2, mostra um valor de pH = 7,15, e Peso Específico (SG) = 1,365. - sal de citrato: 10%; - sal de acetato: 28%; - sal de fosfato: 2%; - bicarbonato de sódio: 3%; - água: 47%.

Deve ser observado, a menos que indicado em contrário, que todas as percentagens são percentuais em peso referidas a pesos moleculares, e todos os valores de pH e de peso específico são referenciados a medições em temperatura de 20°C. Deve ser também observado que as altas concentrações de sal irão provocar o chamado "efeito do sal" com relação às medições de pH. Os dados de solubilidade devem ser consultados e levados em consideração para as formulações, de acordo com o presente exemplo. 0 agente retardador pode ser fabricado a partir de ácido cítrico como ingrediente de matéria-prima, através de reação controlada com um sal ou composto básico selecionado de cátions de metais alcalinos do Grupo IA, como lítio, sódio e potássio e de anions de acetato, bicarbonato, carbonato e hidróxido, para produzir o citrato de metal di-alcalino. 0 ácido cítrico apresenta um peso molecular de 192,07, uma solubilidade de 622 g/1 (aproximadamente 3 g em peso de ácido cítrico/55 g em peso de H2O) e um pH em solução em água entre cerca de 1,3 a cerca de 2,0. O ácido cítrico exibe uma queda de temperatura na solução (endotérmica) . A reação do ácido cítrico com substâncias básicas gera considerável energia térmica, que é acompanhada de escuma ou espuma, devendo se ter cuidado em controlar a velocidade de adição do reagente para se manter a temperatura baixa e evitar uma excessiva geração de espuma. Além disso, 0 uso de reatores de mistura de aço inoxidável e de eficientes técnicas de mistura irão ajudar na dissipação de calor e dispersão da espuma, assim como, no aumento da eficiência da reação.

As seguintes etapas ilustram os diversos aspectos das reações envolvidas no segundo exemplo e de um método de fabricação.

Etapa 1: C6H807 + 2 KOH + 18 H20 = K2C6H607 + 20 H20 + Calor 192.070 + 112,216 + 324,288 = 268,254 + 360,320 = 628,574 42,7% + 57,5 = 100% Uma solução de 1 g em peso de ácido cítrico em 18 g em peso de água proporcionou um pH de cerca de 2,0. A adição controlada de 2 g em peso de hidróxido de potássio e manutenção da temperatura abaixo de 50°C, proporcionou a formação de citrato monopotássico até o pH de cerca de 3,5 e, depois, a formação de citrato dipotássico a partir do pH de cerca de 3,5 até o pH de cerca de 5,2.

Uma reação similar, compreendendo: 9 C6H807 + 18 KOH + 50 H20 resultou em um pH de cerca de 5,6.

Etapa 2: De modo similar à Etapa 1, mas usando carbonato de lítio como reagente básico, com ácido cítrico, a saber: CgHgO·? + LÍ2CO3 + 18 H20 = Li2H607 + 19 H20 + C02 192.070 + 73,891 + 324,288 = 203,934 + 342,304 + 44,011 = 590,249 34,6% + 58,0% + 7,4% = 100%.

Como a solubilidade do carbonato de lítio é bastante baixa em 1,3 g/1 (1 g em peso de Li2C03/313 g em peso de H20), 0 ácido cítrico é adicionado à água e depois 0 carbonato de lítio adicionado como reagente. Uma menor quantidade de calor é gerada nessa reação, mas 0 desenvolvimento de C02 provoca uma considerável expansão de volume na forma de espuma, que deve ser abrandada com eficiente mistura ou agitação. Como o CO2 é um gás de "estufa", 0 mesmo pode ser coletado para outro uso, prevenindo sua entrada na atmosfera. 0 pH do resultante citrato de di-lítio é de cerca de 4,5.

Etapa 3: De maneira similar: 2 CH3COOH + L12CO3 + 8 H20 = 2 CH3COOLÍ + 9 H20 + C02 resultando em um pH de cerca de 5,8.

Etapa 4: A 10 g em peso de H20 se adicionam 2 g em peso de KOH, lentamente, de modo a controlar 0 calor da solução e manter a temperatura abaixo de cerca de 50°C. Depois, 1 g em peso de ácido acético é lentamente adicionada, de modo a produzir 1 g em peso de acetato de potássio (CH3COOK) , em um pH de cerca de 9,5. CH3COOH + KOH + 10 H20 = CH3COOK + 11 H20 + Calor 60,054 + 56,108 + 180,160 = 98,146 + 198,176 = 296,322 33,1% + 66,5% = 100%.

Etapa 5: De modo similar ao da Etapa 4: 18 CH3COOH + 18 KOH + 50 H20 = 18 CH3COOK + 68 H20 + Calor 1080,972 + 1009,944 + 900,800 = 1766,628 + 1255,088 = 2991,716 59,1% + 40,9% = 100% Essa etapa reflete a mínima necessidade de solubilidade de KOH.

Etapa 6: Acetato de potássio (CH3COOK) sólido é dissolvido em água, resultando em uma solução alcalina tendo um pH de cerca de 8,7 até cerca de 11,1, no limite de solubilidade, que é 2530 g/1 ou 25 CH3COOK/55 H20. Em seguida, 18 CH3COOK são adicionados a 68 H20 e dissolvidos. Depois, são adicionados 18 KOH dissolvidos em 130 H20, seguido pela lenta adição de ácido cítrico sólido. A reação pode ser resumida da seguinte forma: 18 CH3COOK + 9 K2C6H607 + 216 H20 1766,628 + 2414,286 + 3891,456 = 8072,370 21,9% + 29,9% + 48,2% = 100%.

Etapa 7: Os ingredientes são misturados na seguinte ordem: - água (pH 6,5): 33%; - KOH (mínimo de 85%): 21%; - CH3COOH (mínimo de 96%): 10%; - ácido cítrico (C6H807) anidro: 21%;

Nesse estágio, 0 pH foi medido em cerca de 5,8 e 0 peso específico (SG) = 1,310; - K2C03 anidro: 8%; - K4P2O7 (mínimo de 99,5%): 2%; - NaHC03 (mínimo de 99,5%): 4%; - tensoativo: Amfolak YCE Berol: 1%. O pH é ajustado ao valor preferido usando quantidades adicionais de KOH, K2C03 ou NaHC03 ou pode também ser ajustado mediante quantidades adicionais de CH3COOK ou de ácidos acético ou cítrico, conforme necessário.

As reações desse exemplo podem ser resumidas como: 180 H20 + 18 KOH + 18 CH3COOH = 18 CH3COOK + 198 H20 18 CH3COOK + 198 H20 + 18 KOH + 9 C6H607 = 18 CH3COOK + 9 K2C6H607 + 216 H20 = 22% + 30% + 48% e por conta dos ingredientes adicionais, irá se aproximar dos resultados da análise típica descritos acima. O agente retardador quando armazenado em um ambiente interno protegido, em um recipiente vedado à temperatura ambiente, apresenta uma vida de prateleira superior a 2 anos. Ao se expor às condições externas não- protegidas de Outono/Inverno Australiano, 0 mesmo irá se biodegradar em menos de 3 meses.

As medições de temperatura, pH e peso específico, com relação aos exemplos anteriores, indicam que 0 pH do produto retardador pode ser facilmente ajustado ou tamponado para um valor de cerca de 4,5 a 6,5, podendo-se tirar vantagem dessa faixa de pH para se gerar uma espuma próxima de neutra, usando o princípio conhecido de "soda" ou "soda-ácido", usando apropriadas proporções do agente retardador para 0 sal ou composto de metal alcalino, dos quais 0 bicarbonato de sódio ou carbonato de potássio, são preferidos. Os experimentos conduzidos mostraram que uma considerável quantidade de espuma pode ser gerada e as medições de pH da espuma resultante mostraram que 0 pH foi próximo de neutro, dentro da faixa de 6,5 a 7,5. O agente retardador da presente invenção é também ideal para mistura com outros agentes de expansão, como agentes à base de proteínas ou alguns dos fluoroiodocarbonetos (FICS) que são ditos como sendo nâo- tóxicos e ambientalmente seguros. Os sistemas de espuma de ar comprimido (CAFS) usando o agente retardador da presente invenção de forma concentrada, isto é, formulados para o mínimo teor de água, que em termos práticos é de cerca de 60-75% em peso, podem ser particularmente vantajosos numa proporção de 0,2% de mistura comum, concentrada em volume, produzindo uma espuma de 0,2% de concentrado (expansão média = 10), 9,98% de água e 98% de ar.

Assim, as composições retardadoras de fogo produzidas pelos métodos de acordo com a invenção são baseadas em reações químicas entre ácidos orgânicos que são integralmente naturalmente biodegradáveis e de álcalis inorgânicos, com uma determinada adição de substâncias para estabilizar a reação, com o objetivo da formação de um sal com satisfatórias propriedades endotérmicas, adequado para a finalidade de obtenção de um agente retardador de fogo não-tóxico e solúvel em água, que seja naturalmente biodegradável.

Embora a invenção tenha sido descrita em termos de modalidades especificas que são apresentadas em consideráveis detalhes através dos Exemplos 1 e 2, deverá ser entendido que a descrição é apenas ilustrativa e que a invenção não é necessariamente limitada a essas modalidades, uma vez que outras modalidades e técnicas de preparação se tornarão evidentes para aqueles especialistas versados na técnica. Conseqüentemente, são contempladas modificações, que poderão ser feitas sem que seja afastado o espírito e escopo da invenção descrita.

Claims (23)

1. Composição retardadora de fogo, compreendendo: (a) água em uma quantidade pelo menos suficiente para dissolver os componentes (b) a (e) seguintes, que são solúveis em água, até uma quantidade que não seja corrosiva; (b) um álcali altamente concentrado, selecionado de um grupo que consiste de pelo menos um dentre hidróxido de sódio, hidróxido de potássio e/ou hidróxido de litio ou uma mistura dos mesmos; (c) pelo menos um dentre ácido cítrico anidro, ácidc cítrico, ácido acético ou uma mistura dos mesmos ou um sal correlacionado aos mesmos; (d) um fosfato; (e) um sal de metal alcalino ou um composto selecionado de pelo menos um dentre um cátion de litio, sódio e/ou potássio, ou mistura dos mesmos, em combinação com pele menos um dentre um anion de acetato, bicarbonato, carbonate e/ou hidróxido; caracterizada em que a dita composição é ajustada para un valor de pH entre 6,5 e 7,5, mediante adição de ume quantidade de (b) e/ou (c), respectivamente.

2. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada em que o concentrado de ácido acético é aciiru de 90%.

3. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada em que o álcal: altamente concentrado se encontra numa concentraçãc superior a 80%.

4. Composição de acordo com a reivindicação 3, caracterizada em que o álcali altamente concentrado é hidróxido de potássio.

5. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada em que o composto de fosfato é pirofosfato tetrapotássico.

6. Composição de acordo com a reivindicação 5, caracterizada por compreender ainda um composto de carbonato dipotássico anidro.

7. Composição de acordo com a reivindicação 6, caracterizada por compreender ainda um agente amaciante.

8. Composição de acordo com a reivindicação 7, caracterizada em que a composição é ajustada para um peso especifico resultante na faixa de 1,1 a 1,4.

9. Composição de acordo com a reivindicação 8, caracterizada em que a composição apresenta um peso especifico de cerca de 1,3.

10. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada em que o sal ou composto de metal alcalino é acetato de potássio.

11. Composição de acordo com a reivindicação 7, caracterizada por compreender uma faixa de cerca de 28 a 38% em peso de água.

12. Composição de acordo com a reivindicação 11, caracterizada por compreender a faixa de 15 a 25% em peso de álcali altamente concentrado.

13. Composição de acordo com a reivindicação 12, caracterizada em que o dito álcali altamente concentrado é hidróxido de potássio.

14. Composição de acordo com a reivindicação 13, caracterizada em que o dito componente (c) é uma mistura de ácido citrico e ácido acético.

15. Composição de acordo com a reivindicação 14, caracterizada por compreender a faixa de cerca de 8 a 13% em peso do dito ácido citrico.

16. Composição de acordo com a reivindicação 13, caracterizada por compreender a faixa de cerca de 17 a 24% em peso do dito ácido acético.

17. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 16, caracterizada por compreender a faixa de cerca de 6 a 10% em peso de carbonato dipotássico.

18. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 17, caracterizada por compreender a faixa de cerca de 2 a 3% em peso de pirofosfatc tetrapotássico.

19. Composição de acordo com a reivindicação 18, caracterizada por compreender a faixa de cerca de 3 a 5% eu peso de carbonato hidrogenado de sódio.

20. Composição de acordo com a reivindicação 19, caracterizado por compreender na faixa de cerca de 0,5 e 1,5% de agente amaciante.

21. Método para produção de composiçãc retardadora de fogo, caracterizado em que os seguintes componentes são adicionados em seqüência a um reator sol agitação: (a) água em uma quantidade pelo menos suficiente para dissolver os componentes (b) a (e) seguintes, que sãc solúveis em água, até uma quantidade que não seja corrosiva; (b) um álcali altamente concentrado, selecionado de uir grupo que consiste de pelo menos um dentre hidróxido de sódio, hidróxido de potássio e/ou hidróxido de litio ou uma mistura dos mesmos; (c) pelo menos um dentre ácido cítrico anidro, ácidc cítrico, ácido acético ou uma mistura dos mesmos ou um sal correlacionado aos mesmos; (d) um fosfato; (e) um sal de metal alcalino ou um composto selecionado de pelo menos um dentre um cátion de litio, sódio e/oi potássio, ou mistura dos mesmos, em combinação com pele menos um dentre um anion de acetato, bicarbonato, carbonate e/ou hidróxido; os componentes adicionados sendo adaptados de tal modo que o produto final apresente um valor de pH dentro da faixa de 6,5 a 7,5 e uma densidade dentro da faixa de 1,2 a 1,4.

22. Método de acordo com a reivindicação 21, caracterizado em que os componentes adicionados sol agitação são simultaneamente induzidos por uma onda de energia, gerada mecanicamente, durante a simultânea induçãc de um campo magnético variável, aplicado externamente.

23. Composição retardadora de fogo de acordo coi a reivindicação 1, caracterizada por compreender ainda ui agente de expansão, propelente ou gás comprimido, parí produzir uma espuma retardadora de fogo.