DE1795647A1

DE1795647A1 - Feuerloeschzusammensetzung

Info

Publication number: DE1795647A1
Application number: DE19671795647
Authority: DE
Inventors: Birchall James Derek
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1966-11-03
Filing date: 1967-11-02
Publication date: 1972-11-09
Also published as: BE705954A; DK136134C; FI51552B; NL6714931A; NL145460B; IL28849A; AT276965B; DE1795647B2; US3536620A; SE370869B; DK136134B; DE1621713A1; SE346066B; CH509083A; NO127900B; DE1795647C3; FI51552C; FR1557716A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf neue Stoffzusammensetzungen, die Flammen auslöschen können, welche bei der Verbrennung von flüssigen und gasförmigen Brennstoffen, wie z.B. flüssigen Kohlenwasserstoffen, Wasserstoff, Methan, und bei der Verbrennung von festen Brennstoffen, wie z.B. Holz, Papier und Textilien, entstehen. Sie bezieht sich insbesondere auf Zusammensetzungen, die durch Umsetzung zwischen Harnstoff und Bicarbonaten, Carbonaten und Hydroxyden von Natrium und Kalium entstehen.

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In dem deutschen Patent 1 5^6 503 ist ein Material für die Verwendung zum Feuerlöschen und ein Verfahren zu seiner Herstellung beschrieben. Es wird dadurch ausgeführt, daß man ein Salz oder Hydroxyd von Natrium oder von Kalium mit geschmolzenem Harnstoff mischt und hierauf die Schmelze abkühlen und verfestigen läßt und dann den Feststoff mahlt.

Es wurde nunmehr gefunden, daß unter gewissen Bedingungen Reaktionen zwischen Harnstoff und Bicarbonaten, Carbonaten und Hydroxyden von Natrium oder Kalium stattfinden, wobei neue feste Phasen entstehen, die kräftige Feuerlöscheigenschaften besitzen.

Die neuen festen Phasen können dadurch hergestellt werden, daß man ein Gemisch aus Harnstoff und aus mindestens einem Alkali, das aus Bicarbonaten, Carbonaten, Sesquicarbonaten und Hydroxyden von Natrium und Kalium ausgewählt ist, auf Temperaturen unterhalb 150°C erhitzt.

Die bevorzugte Temperatur, auf. welche das Gemisch aus Harnstoff und Alkali erhitzt wird, liegt zwischen 100 bis 125⁰C. Innerhalb dieses Bereichs reagieren Harnstoff und Alkali im festen Zustand und ergeben Stoffzusammensetzungen, die

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75 (Jew.-^ oder mehr der neuen Verbindung·» enthalt·».» Besonders hohe Ausbeuten an den neuen Verbindungen verftin erhalten, wenn die Temperatur zwischen 110 und 120⁰C liegt und das Alkali Kaliumbicarbonat oder Natriumbicarbanat ist·

Die Frgebnisse der quantitativen Analyse der neuen Verbindungen stimmen mit einer empirischen Molekül arforael MC₂B₀TiUQ^ überein, worin ¥■ ein Kalium- oder Natriuraatom darstellt„ Es muß jedoch erst genau festgestellt werden, wie die Atome dee Moleküls miteinander verknüpft sind. Deahalb iDt en nötig, in dieser Beschreibung die neuen Verbindungen durch ihre empirische Moiekularforael ₅ KC JH^-J)- und NaO ^-J.-.,O* und durch ihre Infrarotabsorptionespektren;, die weiter unten beschrieben werden, au definieren«

Das Produkt dieser Erfindung umfaßt somit Verbindungen der empirä Gehen Molekularformel MOJOUO,, worin M ein Kaliumoder Mivi"riumatom darstellt, und zeigt charakteristiBChe üifrarotabsorptiorieapsktrön, die weiter unten beschrieben werden. Bas Produkt der Erfindung umfaßt auch StoffzuBanmen-.3etzunc;on_f die Peuerlösaheigenachaften beeiteen und die Verbindungen HC₂N₂SjO, enthalten und praktisch frei von Harnstoff sind, doll« daß sie weniger als 2 Gew,-# Harnstoff enthalten.. 'OXa anwesenheit vor mehr als dieser Harnetoffmenge

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BAD ORIGINAL

in einer Stteatnieneetaung kann in gewiesen fallen die freifließenden Bigenaohaften herabsetzen. Sas erfindungngenäfle Produkt enthält insbesondere die genannten Verbindungen MCJLjBLO- in Mischung' mit Alkallen, die aus Bicarbonaten, Sesquicarbonaten und Carbonaten von Kaliufc und Hatrium ausgewählt sind.

Andere Materialien können ggf. mit den erfindungsgeafißen Produkten verbunden werden. Beispiele hierfür sind Mittel, die das Zusammenbacken verhindern, und* MIttel, die freifließende Eigenschaften erzeugen, «le e.B· feinverteiltββ" Siliciumdioxyd und andere feinverteilte kieselsäurehaltige Materialien, Galciusiavdroxyphosphat, Fettsäuren und deren Salze, wie z.B. Stearinsäure und Calcluaatearat; oberflächenaktive Mittel einschließlich Schäummittel; wasserabstoßend machende Mittel, wie z.B. Silikone, und Zusätze , die eine Verträglichkeit mit Feuerlöschechäumen ergeben. Andere Materialien, die ihrerseits selbst feuerlöschende oder flöioinhemende Eigene chaften oder Antischweleigenflchaften oder ähnliche brauchbare Eigenschaften aur Bekämpfung von Bränden besitzen, können ebenfalls mit den erfindungagemäßen Produkten verbunden werden, wie z.B. Aiamoniuaaulfat, Zinkeulf at, Phosphate und Borate von Aunaoniun, Alkallaetallon, Zink, Aluminium und Calcium, und nicht brennbare Harn-

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BADORlQlHAt

stoff/Foimldehyd- und Phenol/ForBaadehyd-Iontieneationsprodukt· sowie nicht brennbare halogenhaltige Verbinduögeh, beispielsweise chlorierter Quaaai und chloriertest oder broraiertae faraflnw&ehs.

Z-HQX- reagieren die Bicarbonate, Carbonate und Ilydroxyde von Kalium und Hatrium alle geä8£ dem vorliegenden Verfahren mit Harnstoff, aber die höchsten Ausbeuten der neuen Verbindungen werden bei Bicarbonaten erhalten· Von letzteren ergibt Kaliumbicarbonat eine höhere Ausbeute an der Kaliuiaverbindung» als Hatriumblcarbonat an der entsprechenden !Tatriumverbindung ergibt» Die Verhältnisse von Harnstoff und Alkali im Reaktionsgemisch betragen zweckmäßiger-· weise 1 Mol Harnstoff auf 0,5 bis 1,5 !toi Alkali. Die bevorzugten Hengen an Harnstoff und ii&fcrium- oder Kaliuabicarbonat sind 1 Hol. Harnstoff auf 0,75 bis 1 Mol Alkalimetallbicarbonato

Die bsvoraugten feuerlöschenden ·Stoffaußanuaenaetaungen sind diejenigen, die aus Harnstoff und Xaliu»- oder Natriuabxcarbonat hergestellt werden,und sie bestehen weitgehend aus Gemischen aus den neuen Verbindungen, die hier als FJJ _c#JlJi- beschrieben werden, χάΛ aus Kalium- oder Natriu»- bi Karbonat en, wobei 3ie mindestens 25 ffew«-^ und vorauge* »ieise mindestens 75 öew_a-?i HCjRJl-Q^ enthalten. Besondere

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bevottragt eind »UBaiBwnaetzuneen, die Wggfo vaaAtalixm-

blcarbonat enthalten. Kleine Mengen an KnI to» oder latriuacarbonaten können ebenfalls anwesend sein, and mmt wege» einer thermischen Zersetftung des Bicarbonate, Wenn Iatriu*- oder Kaliumomrbonate als Alkalien verwendet werden, denn iet das Produkt ein Semlech aus HC₂N₂H₅O* und H^OOU» warin H Kalium oder Hatrium darstellt, iind ¥βπη Hatriua- oder Kaliuohydroxyd «le Alkalien verwendet werden, dann werden sie durch Kohlendioxid, das von einer teilweißen Zersetzung dee Harnstoffe stammt, carboniert, und das Bndprodukt ißt im wesentlichen ein Qemisch aod Md₂H₂SUO- und

Bio neuen Verbindungen HCJigELO, können dadurob. isoliert werden, daß nan aunäohet ein Gemißch aus dem entsprechend en Alkali mit einem ausreichenden Überschuß, xw aichersuötellen, daß das Re akt ions produkt etwas nicht-umgei3etBten Harnstoff und kein Alkali enthält, erhitzt, Beispieleweise kann man ein Gemisch aus 1 Mol Harnstoff mit nicht mehr als 0,5 Mol Kalium- oder Bfatriuabicarbonat 3-4 et amf 100*125⁰O erhitzen. Haohdem das Produkt abgekühlt ist, wird der nicht-umgesetzte Harnstoff durch Lttexmgemittelextralrtion,

mit Methanol, Äthanol oder Diasethylform&mid, ,, Die Proben der neuen Verbindungen WgßsjßJb*, dJ.o der InfrarotabBprptioneanalyeo unterworfem wurden, ,

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wurden «of die·· Weise geaaoht.

Ee iet YOTteilhaft, da· Geaieoh esa Harnrfcoff mA Alkali insbesondere wenn letztere« ein Carbon«* let, tot dm irhitsen su verdichten, da hierdurch die Realrticaaegeeahwiji-. digkeit und daadt die Auebeute an neuen Verbindungen Ia einer gegebenen Seit erhöht wird. Beiapielaweiae katpi die Gemisch in einer gekerbten Waleenpreese in eif urnig· Körper verfonrt werden«

Die Infrarotabeorptioneapektren der Verbindung der eepirieohen Holekularforael KO₂H₂H-O- wurden unter Verwendung einer I^igen (Qewioht) Dieperaion in einer KaliunbroBid-B0heib9 ait einer Dioke von 0,26 na geaeeeen· Die Lag· der Hauptbanden ist in Tabelle I ai«egeben und in den Figuren 1 und 2 der beigefügten Zeichnungen dargestellt.

Lft/τβ der Bauden i	1090
3360	842 ·
3210	800 -
1728	765
1665	640
1590
1300

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BAD 9RIQJNAL Die Iirfrarotabsorptionespektren der Vttrfri&Auig tor

•eben Holeicularformel NaO HpH.0^ warden «utter

•iner 29&gen (Gewicht) Dispersion in einer KalixBabroeid sohelbe nit einer annähernden Dicke von 0,15 m geaeeaen« Die lage der Hauptbanden ist in Tabelle II aneaigeben wad in den Figuren 3 und 4 der beigefügten Zeichnungen

Tabelle Π	1112	•«1 ir. cm. .
Leite der Bandesa	1094
3376	968
1720	770
1660	640
1598
1330

In c.en Leiapielen erläutern die Beispiele 1 und 2 die Herstellung von Stoffzusaiomensetaungen gemäß der Erfindung ana ir&rnatoff und Kaliuaibicarbonat, Beispiel 3 erl&atert die Herstellung der entsprechenden Zusammensetzung aus Harnotoff und Natriumbioarbonat und Beispiel 4 vergleioat die Feuerlüscheigensohoften der Zusanmensetaungen aus Harn#^ Btciz't und Kaliumbicarbonat mit den Bigenschaften eines Feuerlöecb.pulvere auf der Basis von Nabriumbicarbonat.

j*,!-ni :·»■■■■'/.-^ BAD ORIGINAL·

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Belaciel 1

und Harnstoff wurden getrennt auf «ine durchschnittliche !teilchengröße weniger nie 1C len und im Verhältnis yon 100 kg Bicarbonate su 72 kg Harnstoff gemischt, vae 1 Hol KHCO, auf 1,2 Mol entspricht» Das Gemisch wurde dann in verschlossenen Schalen 7 st in einem Ofen auf 115°0 erhitzt· Am Ende dieeee Zeitraums besaß das Gemisch die Form eines festen zuoaanengesinterten Körpers, welcher über 95# der Verbindung der empirischen Molekularförmel K0JirfiJ)~ enthielt, wobei der Heat weitgehend aus Kaliumbicarbonat bestand. Zur Bestimmung der Feuerlöscheigenschaften wurde der zusammengeeinterte Körper leicht auf eine Größe von 12 mm zerkleinert, mit 2 Gew.-# Galciumhydrozyphosphat und 1 Gev.-?6 Oalclumetearat gemischt und auf eine mittlere Teilchengröße von 80L·, gemahlen·

Beispiel 2

SaLiumbicarbonat und Harnstoff wurden getrennt auf eine durcnacnniitliche Teilchengröße von weniger als len und im Verhältnis von 1 Mol KECO₅ au 1,2 Hol gemischt. Das Gemisch wurde dann in eiförmige Körper mit einem Gewicht von ungefähr jeweils 10 g und einer Diohte nicht weniger alß 1,5 g/oar Bit Hilfe einer gekerbten Waleen-

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BAD ORIGINAL

preaee Yerdichtet, welche mit einer Walaengeechwindieheit von 5 tJ/ain tmd einem Walzendruck von 3 t/25 na VeJU breite arbeitete. Die .eiförmigen Körper warden in Stücke

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mit. einer (JrÖÄe von annähernd 6. on gebroohen und 1 st auf 115⁰C erhitzt. Bas Produkt. enthielt Über 80 Gew.-# der Verbindung mit der enplrisehen Molekularformel KC₂H₂H^O,, wobei der Rest weitgehend aus Kaliumbicarbonat bestand.

Beispiel ?

Kaliumbicarbonat mit einer durchschnittlichen !Teilchen- größe von 80^c wurde iait Harnstoff, der vorher auf eine durchschnittliche Teilchengröße von weniger als 10Omgemahlen worden war, im Verhältnis von 1 Mol NaHCO* zu 1,2 Mol GO(NH₂)2 gemischt. Das Gemisch -tfuräe 36 et auf 115⁰C erhitat, worauf es die Form eines 2rasaisamengesiriterten

aufwies, der ungefähr 50 GeWo-# der Verbindung mit der empirischen Molekularformel HaGgH¹^H-O,. enthielt, wobei der Rest weitgehend aus Natriumblcarbonat bestand. Bei irXn<3T anderen Herstellung, bei der dos Öemieoh zuerst in einer wie in Beisjpiel 2 beschriebenen Weise rerdichtet und daju'i erhitst Kurde, wurde ein Produkt, d&s ungefähr 60 Qevto-fi der Verbindung enthielt, bei einer etwas Brhitisuiigsaeit erhalten-

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Beispiel 4

Für jedes Feuerlöschmittel gibt «8 eine kritische Aufbringgeschwindigkeit, unterhalb der das Mittel das Feuer nioht löschen kann. Die Bestimmung der kritischen Geach-wind!ekelten ist somit ein geeignetes Verfahren sram Vergleich der Feuerlöscheigenschaften«. Beneinfeuer in Trögen von 1,22

und χ 0,76 m und 1,22 χ 1,22 m und 1,52 χ 1.52 ra wurden eraeugt,, die Feuerlöschmittel wurden aue Standardtrockönpulverfeuerlöschera aufgebracht, die mit verschiedenen Düsen mit Durchmessern bis herunter zu 1,59 nna ausgerüstet waren, um rer*· bchiedene Abgahegeschwindigkelten zu erzeugen» J ie Resultat· von übe-.· 200 Versuchen zeigten, daß für ein handelsübliches Feuerlöschpulver auf der Basis von Natriumcarbonat, das Gin Mittel aur Verhinderucg des Zusammenbackens enthielt, die la'itische Aufbringgeschwindigkeit O, J 22 kg/ία /aec

-wogegen für die Zusacmenfletaung aus E'uiistoff und Ea3.lucibicarbcnr.tr die für diese Bestimmung wio in Beispiel 1 beschrieben hergestellt wurde, 0,0122 kg/m /see betrug. Γ ie Durchmasser der Teilchen, bestimmt durch J/uftdurchlässigkeitsioethoden, waren bei d«a liatriuabicarbonat und bei der Harnet off/Ealiu^ioarbonat^Zusaameneetanng

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BADORIQfNAL

'■' ;...' ^%1 , - 12 - ■ ■■

Zn de« deutschen Patent 1 5*6 502 werden Stoffsusftomensetxungen beeehrleben und beansprucht» die durch Mischen verschiedener Feuerlöschmittel, darunter finden sich auch Bicarbonate« Carbonate und Hydroxyde von Natrium und Kalium, mit geschmolzenem Harnstoff und anschließendem Abkühlenlaaeen und Verfestigen der Schmelze hergestellt*, werden. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung werden die in dem deutschen Patent 1 546 503 beanspruchten Zusammensetzungen nicht beansprucht.

Patentansprüche:

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verbindung, deren empirische Molekularformel MC₂N₂H^O-iet, worin M ein Kalium- oder Natriumatom darstellt, und die charakteristische Infrarotabsorptionsspektren besitzt, wie sie in den Figuren 1 bis 4 der beigefügten Zeichnungen dargestellt sind.

2. Stoffzusammensetzung mit Feuerlöscheigenschaften, dadurch gekennzeichnet, daß sie Verbindungen nach Anspruch 1 enthält.und praktisch frei von Harnstoff ist.

3. StoffZusammensetzung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie (a) mindestens 25 Gew.-% einer Verbindung nach Anspruch 1 und (b) mindestens ein Alkali enthält, das aus den Bicarbonaten, Sesquicarbonaten und carbonate von Kalium und Natrium ausgewählt ist.

4. Stoffzusammensetzung nach Anspruch J5, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens 75 Gew.-# einer Verbindung nach Anspruch 1 enthalt.

5. Stoffzusammensetzung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie die Verbindung nach Anspruch 1, deren empirische Molekularformel KC₂N₂H^O, ist und die

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BAOORIGiNAt

ein charakteristisches Infrarotabsorptioneepektrum, wie es in den Figuren 1 und 2 der beigefügten Zeichnungen dargestellt ist, besitzt, und Kaliumbicarbonat enthält.

6. Stoffzusammensetzung nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daü sie durch Mischen der Verbindung nach Anspruch

1, deren empirische Molekularformel KC₂NgEaO.* ist und die~

ein charakteristisches Infrarotabsorptioneepektrum, wie es in den Figuren 1 und 2 der beigefügten Zeichnungen dargestellt ist, besitzt, oder durch Mischen eines diese Verbindung enthaltenden Gemische mit weiterem Kaliumbicarbonat hergestellt worden ist.

7. Stoffzusammensetzung nach Anspruch 5* daduroh gekennzeichnet, daü sie durch Herstellung der Verbindung nach Anspruch 1, deren empirische Molekularformel KGgN₂H^O-* ist und die ein charakteristisches Infrarotabsorptionsspektrum, wie es in den Figuren 1 und 2 der beigefügten Zeichnungen dargestellt ist, besitzt, in Gegenwart von überschüssigem Kaliumbicarbonat erzeugt worden ist.

8. Stoffzusammensetzung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie die Verbindung nach Anspruch 1, deren empirische Molekularfomiel üacUNgEeö·* ist und die ein charakteristisches Infrarotabsorptionsspektrum, wie es in den Figuren j5 und 4 der beigefügten Zeichnungen

£' dargestellt ist, besitzt, und Natriumbicarbonat enthält. f

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BAD OKJGfftAt·" *

9. Stoffzusammensetzung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie durch Mischen der Verbindungnach Anspruch 1, deren empirische Molekularformel NaC^NgH^O-, ist und die ein charakteristisches Infrarotabsorptionsspektrum, wie es in den Figuren 3 und 4 der beigefügten Zeichnungen dargestellt ist, besitzt, oder durch Mischen eines diese Verbindung enthaltenden Gemischs mit weiterem Natriumbicarbonat hergestellt worden ist.

10. StoffZusammensetzung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie durch Herstellung der Verbindung nach Anspruch 1, deren empirische Molekularformel NaCpNgH-xO, ist und die ein charakteristisches Infrarotabsorptionsspektrum, wie es in den Figuren 5 ^und ^ der beigefügten Zeichnungen dargestellt ist, besitzt, in Gegenwart von ÜDerschüssigem Natriumbicarbonat erzeugt worden ist.

11. StoffZusammensetzung.nach einem der Ansprüche 2 bis

10, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens ein Material enthält, das aus den Sulfaten von Ammonium und Zink, und den Phosphaten und Boraten von Ammonium, Alkalimetallen, Zink, Aluminium und Calcium ausgewählt ist.

12. FtoffZusammensetzung nach einem der Ansprüche 2 bis

11, dadurch gekennzeichnet, daß sie auch mindestens einen

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BAD QB1QINAU

¹ A

Zusatz enthält, der aus Mitteln zur Verhinderung des Zusammenbackens, Mitteln zur Erzeugung von freiflieflenden Eigenschaften, oberflächenaktiven Mitteln, wasserabstoßend machenden Mitteln und Stoffen, die mit Feuerlöschschäumen eine Verträglichkeit ergeben, ausgewählt ist.

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