DE102007002121A1

DE102007002121A1 - Verwendung eines Flüssiggasgemisches als nichtbrennbares Treibgas zum Feinstverteilen eines Reiz- oder Kampfstoffes

Info

Publication number: DE102007002121A1
Application number: DE102007002121A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Draeger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-01-10
Filing date: 2007-01-10
Publication date: 2008-07-17
Anticipated expiration: 2027-01-11
Also published as: DE102007002121B4

Abstract

Grundsätzlich eignen sich Kältemittel auch als nichtbrennbare Treibgase zum Versprühen von Stoffen. Zum Feinstverteilen in einem großen Temperaturbereich und zum Erreichen großer Reichweiten werden besondere Anforderungen an ein solches Gas hinsichtlich Verdampfungstemperatur, Dampfdruck, großer Energieaufnahme bei Anfangsexpansion, insbesondere bei niedrigen Temperaturen (-15°C) gestellt. Es wurde gefunden, dass der Stoff R 413 A dafür am besten geeignet ist, weil seine Zusammensetzung bei -15°C bessere Verdampfungseigenschaften aufweist, wie übliche Treibgase, ohne aber bei +50°C den Druckbereich von Spraydosen überschreitet.

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines allgemein als Kältemittel bekannten Flüssiggasgemisches als nichtbrennbares Treibgas für Einsatzbereiche von –15°C bis +50°C zur Feinstverteilung und zum Erreichen großer Reichweiten für den Einsatz in Sprühanlagen mit Spraydosen oder dünnwandigen Vorratsbehältern mit denen feste und flüssige Kampf- oder Reizstoffe in großen Innen- oder Außenbereichen zur Abwehr von Personen ausgetragen werden.
[Stand der Technik]
Bekannte Reiz- und Kampfstoffsprühanlagen verwenden Treibgase, wie z. B. Propan/Butangemische. Sie sind brennbar und deshalb ungeeignet.
Das von Spraydosen her bekannte Treibgas R 134 A mit der chemischen Formel F₃C-CH₂F hat zwar einen Siedepunkt von –36,1°C und erreicht bei einer Temperatur von –15°C einen Dampfdruck von 1,75 bar und bei +50°C einen Dampfdruck von 13,171 bar.
Versuche haben ergeben, dass das Treibgas R 134 A bei einer Temperatur von –15°C zum Versprühen eines Kampf- oder Reizstoffes nicht geeignet ist. Es bildet bei dieser Temperatur keine für eine Feinstverteilung ausreichend kleine Tröpfchengröße, wie für eine hohe Wirksamkeit erforderlich wäre.
In der DE 691 02 005 T2 wird eine umweltverträgliche Mischung von Kältemitteln mit sehr niedrigem Siedepunkt beschrieben, deren Einsatz auch als Treibmittel vorgeschlagen wird.
Man hat herausgefunden, dass 1,1,1-Trifluorethan (HFA I43a) und Propan (R 290) ein Azeotrop mit einem minimalen Siedepunkt von etwa –53,4°C bei 1,013 bar bildet, in dem der Gehalt an R 290 beim Siedepunkt unter Normalbedingungen ungefähr 29,4 Gew.% beträgt. Diese Zusammensetzung kann in Abhängigkeit vom Druck der Mischung variiert und bei gegebenem Druck leicht nach allgemein bekannten Techniken bestimmt werden.
Diese Mischung ist zwar als Kältemittel nicht aber zur Verwendung als Treibgas für dünnwandige Druckbehälter oder Spraydosen mit einem Maximaldruck von 15 bar geeignet, da der Verdampfungsdruck bei +50°C viel zu hoch ist (25,8 bar).
Die DE 20 2006 005 658 U1 beschreibt eine Anlage zum Verteilen und Austragen eines Reiz- oder Kampfstoffes, bei der die Stoffe mittels einem Treibgas über ein Leitungssystem in großen Innen- oder Außenbereichen versprüht werden können. Die Stoffe werden in verflüssigten Gaslösungen oder Flüssiggasemulsionen bis zu ihren Austrittsöffnungen (10 bis 15) in flüssiger Form transportiert und treten mit der kinetischen Energie einer Flüssigkeit aus, um durch Verdampfen und der damit verbundenen Expansion des verflüssigten Gases den Reiz- oder Kampfstoff feinst zu verteilen. Unter Feinstverteilung wird dabei eine Verteilung verstanden, bei der die Größe der Tröpfchen unter einer Größe liegt, die herkömmlich als Nebel bezeichnet wird.
Unter Verwendung bisher bekannter Treibgase, wie z. B. R 134 A ist diese Anlage nur unter einem eingeschränkten Temperaturbereich bis –5°C einsetzbar.
Ferner beschreibt die DE 698 29 401 ein Verfahren zum Reduzieren der Tröpfchengröße in Aerosolsprühvorrichtungen. Die Verringerung der Tröpfchengröße erfolgt mechanisch durch die Anordnung einer speziellen Sprühdüse.
Auch diese Erfindung löst nicht das Problem, dass beim Einsatz von bekannten Treibgasen eine Feinstverteilung auch bei einer Temperatur von –15°C möglich ist.
[Aufgabe der Erfindung]
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Flüssiggasgemisch zu finden, das als nichtbrennbares Treibgas zum Feinstverteilen und als Träger eines Reiz- oder Kampfstoffes für den Einsatz in Spraydosen oder dünnwandigen Druckbehältern und zum Erreichen großer Reichweiten geeignet ist, wobei das Flüssiggasgemisch bereits bei einer Temperatur von –15°C einen zur Feinstverteilung ausreichenden Verdampfungsdruck besitzt, ohne dass im oberen Anwendungsbereich von Spraydosen und dünnwandigen Vorratsbehältern ein Maximaldruck von 15 bar bei einer Temperatur von +50°C überschritten wird.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des 1. Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Es wurde die Verwendung eines Flüssiggasgemisches als nichtbrennbares Treibgas zum Feinstverteilen eines Reiz- oder Kampfstoffes und zum Erreichen großer Reichweiten gefunden, bei der das Flüssiggasgemisch bei einer Verdampfungstemperatur von –15°C einen Verdampfungsdruck von 1,85 bar und bei einer Temperatur von +50°C einen Dampfdruck von 14,3 bar aufweist.
Außerdem muss das Treibmittel für die Aufnahme der entsprechenden Wirkmittel geeignet sein. Für das Einbringen der Reiz- und Kampfstoffe in ein flüssiges Treibgas sind deshalb die Reiz- oder Kampfstoffe zuvor in einem verflüssigten Gas oder in einem Lösungsmittel gelöst, das wiederum in dem verflüssigten Gas gelöst ist. Es kann aber auch ein an sich unlöslicher Reiz- oder Kampfstoff in Form einer Emulsion in das Treibgas eingebracht werden.
Es wurde ferner gefunden, dass sich zur Lösung der Aufgabe das Kältemittel R 413 A am besten eignet. Dieser Stoff wird auch in gleicher Zusammensetzung unter anderen Markennamen gehandelt.
Der bisher als Kältemittel bekannte Stoff R 413 A ist ein Gemisch aus 88 Gew.% R 134 A (1,1,2,2-Tetrafluorethan), 9 Gew.% R 218 (Octafluorpropan) und 3 Gew.% R 600 A (Isobutan).
R 413 A ist nicht brennbar, hat einen Siedepunkt von –35°C, erreicht bei –15°C einen Dampfdruck von 1,85 bar und bei einer Temperatur von +50°C einen Dampfdruck von 14,3 bar.
Bei scheinbar gleichem Druck und gleicher Verdampfungstemperatur wird gegenüber R 134 A bei –15°C eine Feinstverteilung durch eine hohe Anfangsexpansion des verdampfenden Gemisches erreicht, ohne dass bei der geforderten oberen Grenztemperatur von +50°C der Dampfdruck über 14,3 bar steigt.
Verantwortlich dafür sind die Beimengungen von Octafluorpropan und Isobutan. Das Octafluorpropan ermöglicht durch seinen niedrigen Siedepunkt von –36,7°C beim Austritt des Treibgases aus der Düse die erhöhte Anfangsverdampfung, die die Oberfläche des Gasgemischs vergrößert und somit eine größere Energieaufnahme aus der Umgebungsluft ermöglicht.
Durch die hohe Anfangsexpansion in Folge der Beimengung von Octafluorpropan und Isobutan wird die Oberfläche des gesamten expandierenden bei Düsenaustritt flüssigen Gases mit einer höheren Geschwindigkeit aufgeschäumt, womit eine schlagartige Oberflächenvergrößerung des bei Düsenaustritt flüssigen Gasstrahles erfolgt. In Folge der durch Aufschäumung vergrößerten Oberfläche wird eine bessere Energieaufnahme zur Verdampfung des flüssigen Gases aus der Umgebungsluft erreicht und die notwendige geringe Tröpfchengrößen für eine Feinstverteilung des Reiz- oder Kampfstoffes ermöglicht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 69102005 T2 [0005]
- DE 202006005658 U1 [0008]
- DE 69829401 [0010]

Claims

Verwendung eines Flüssiggasgemisches als nichtbrennbares Treibgas zum Feinstverteilen eines Reiz- oder Kampfstoffes und zum Erreichen großer Reichweiten, wobei das Flüssiggasgemisch bei einer Verdampfungstemperatur von –15°C einen Verdampfungsdruck von 1,85 bar und bei einer Verdampfungstemperatur von +50°C einen Verdampfungsdruck von unter 14,3 bar aufweist und mindestens eine Komponente mit einem Verdampfungsdruck größer 1,85 bar bei einer Temperatur von –15°C enthält, ohne dass sich der Verdampfungsdruck der Gesamtmischung bei +50°C über 15 bar erhöht.
Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssiggasgemisch aus 88 Gew.% 1,1,2,2-Tetrafluorethan, 9 Gew.% Octafluorpropan und 3 Gew.% Isobutan besteht.