DE1928556A1 - Feuerloesch-Schaummittel - Google Patents

Description

PATENTANWALT

An aie 8 MÜNCHEN 2

TAL 18

Bundespat enfbehörden RUF: 0811/294798

8 München 2 4.6.1969

H/m

Aktenzeichen

Anmelder: lieorge Angus & Company Limited, JSTewcastle-upon-Tyne, England

Feuerlösch-Sehaummittel

Wässrige Lösungen mit 10 bis hQ Gewichts-$ia hydrolysiertem Protein, als Schaumlconzentrate bekannt, ermöglichen eine ungefähr Iu bis 3üfache Verdünnung ihres Volumens mit Wasser, um eine Schaumlösung zu gewinnen, die die Flüssigphase eines feuerlöschenden Schaumes bildet. Diese Schaumkonzentrate können auch andere Zusätze, wie vielwertige Metallsalze und Harnstoffe enthalten, um die Hitzewiderstandsfähigkeit zu verbessern. Ferner können andere Zusätze zur Erhöhung der Lagerfähigkeit des Schaumkonzentrates Verwendung finden. Bei Einsatz geeigneter Geräte cd ist es möglieh,. Luft in die Schaumlösung einzuarbeiten und dadurch einen stabilen Schaum zu produzieren, der besonders zum Löschen von brennenden feuergefährlichen Flüssigkeiten cn

-α geeignet ist.

¹^* Es ist wichtig, "daJ feuerlöschender Schaum eine gute Mitzen> widerstandsf Ihigiceit aufweist, so daß er beim Löschen von

BANK: BAYER. HYPOTHEKEN- UND WECHSELBANK MÜNCHEN, THEATlNERSTR. 11, KONTO NR. 3437370 POSTSCHECK-KONTO: MÜNCHEN 15 453 - TELEQR.-ADRESSE: PATENTDIENST MÜNCHEN

brennendem Kraftstoff nicht sogleich zusammensinkt. Es ist ferner wichtig, aaü der Schaum sich lei;ht über Flächen oder um Hindernisse herum ausbreitet. Diese Eigenschaft kann man mit einem Drehflügel-Viskosiraeter iiiessen, das die maximale Querkraft anzeigt, der der Schaum widerstehen kann. Üie maximale ouerkraft wird in Dyn/cm angegeben und ein Schaum mit einer niedrigen maximalen ,juerkraft flie'lt leichter als einer mit einer höheren maximalen ^uerkraft.

Die maximale Querkraft des Proteinschaumes hängt größtenteils von der Größe der mechanischen Arbeit ab, die beim Mischen der Schaumlösung mit Luft geleistet wird. Mehr Arbeit ist erforderlich, um Proteinschäume mit hoher maximaler Querkraft herzustellen, als Schäume mit niedrigerer maximaler Querkraft. Wenn verschiedene Arten von Schaum erzeugenden Apparaten verwendet werden, kann die beim Herstellen des Schaumes zu leistende Arbeit verändert werden, so daii es möglich ist, aus der gleichen Schaumlösung Schäume mit hoher oder niedriger maximaler Querkraft herzustellen.

Eine gute Möglichkeit, die feuerlöschende Fähigkeit der Proteinschäume zu vergleichen, ist die Anwendung des Schaumes aus einem mit einem zum Messen der Fließmenge ausgerüsteten Schaumerzeuger und die Bestimmung der Minimalinenge, bei der die Schaumflüssigkeit auf eine gegebene Feuergrö Je zum Löschen verwendet werden muß. Die minimale Menge, die kritische Verbrauchsmenge, kann auf den Feuerumfang bezogen und in kg der Schaumflüssigkeit/Min./cm der Feuerfläche ausgedrückt werden. Erwünscht sind Schäume mit einer niedrigen kritischen Verbrauchsmenge, weil sie das Löschen eines Feuers auch ermöglichen, wenn entweder die schaumerzeugende Ausrüstung oder der Suhaumvorrat begrenzt ist.

Schäume mit guter Hitzewiderstandsfähigkeit weisen niedrige kritische Verbrauchsmengen auf, weil sie durch die Hitze des Feuers nicht zerstört werden. Schäume mit niedrigen maxi-

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malen Querkraftwerten loschen Kraftstoff brande schnei I₁ wenn sie mit merklich über der kritischen Verbrauchsmenge liegenden Menge auf dieses Feuer abgegeben werden, und zwar wegen ihrer verhältnismäßig -leichten Fließfähigkeit, mit der sie über den Brennstoff zum Abschluß der Oberfläche fliessen.

Darum hat ein Schaum mit guter Hitzewiderstandsfähigkeit und niedriger maximaler Querkraft eine niedrige kritische Verbrauchsmenge und dieser löscht Brände schnell, wenn er in einer über der kritischen Verbrauchsmenge liegenden Menge zum Einsatz kommt.

Unglücklicherweise haben Proteinschaume mit guter llitzewiderstandsfähigkeit auch eine hohe maximale Querkraft und umgekehrt haben Schäume mit niedriger maximaler Querkraft eine verhältnismäßig geringe Widerstandsfähigkeit. Der ideale Schaum für viele Anwendungsgebiete wäre ein Schaum mit einer sehr niedrigen maximalen Querkraft und einer sehr hohen iiitzewiderstandsfähigkeit, aber es ist nicht möglich, solch einen Schaum mit mechanischen Mitteln aus bisher zur Verfügung stehenden hydrolysierten Proteinlösungen herzustellen. In der Praxis ist es so, daß bei Bedarf eines Schaumes mit. niedriger maximaler "uerkraft dieser nur erzielt werden kann, wenn auf etwas llitzewiderstandsf ähigkei t verzichtet wird. %

Es wurde festgestellt, daß durch Zusatz bestimmter Kohle.nwasserstoff-Surfactants zu einer hydrolysierten Proteinlösun'i, die maximale 'juerkraft des entstehenden Schaumes gesenkt wird, aber daß dadurch die Hitzewiderstandsfahigkeit verringert wird, so daß kein (ipvinn erreicht wird. So wurde gefunden, daß der Zusatz von kleinem Mengen bestimmter Fluorkoh-1 ens toff-Surf actants zu einer Proteinschaumlösung

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einen Schaum mit einer niedrigen maximalen Querkraft ergibt, der trotzdem auch eine gute Hitzewiderstandsfähigkeit aufweist.

Die Erfindung sieht ein wässriges, Konzentrat aus hydrolysiertem Protein, das in verdünntem Zustand bei der Herstellung von Feuerlöschschaum verwendet wird, vor, das 0.05-10 Gewichts-% wasserlösliches Perfluafeohlenstoff-Surfactant oder eine Mischung aus wasserlöslichen Perfluorkohlenstoff-Surfactants enthält.

Man hat festgestellt, daß nicht ion/enaktive und anionenaktive Perf] uoitohlenstof f-Surf actants sehr brauchbar sind, da kationenaktive Surfactants dazu neigen, im Schaumkonzentrat einen Niederschlag zu bilden. Die Surfactants müssen in Wasser bis zu einem gewissen Grad löslich sein und dies hängt von der Länge der Fluorkohlenstoffkette und der Art der LösungsvermittJ er ab.

Im folgenden sind Beispiele für geeignete Surfactants aufgeführt :

Nicht ionenaktiv: R

1. CxP_{(2x + 1}} SO₂ N (C₂Ii₄O)_n il

Anionenaktiv:

^{GX F}(2x ₊ 1) SO₉ * ^CII2 COOM

R ^{CX F}(2x + 1) SO₀ N- (CH₁O) SO, M

^{CX F}(2x ₊ 1) ^C0° ^M

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⁵· °y ^F(2y - 1) ° ^C6^Ek ^S03^M

°y ^F(2y - 1) ° ^C6^Ek COOM Cy P_(2y _ !) 0 (CH₂)₂ COOM

6. H(CP₂)X COO M

In den oben angeführten Formeln ist M ein Metall oder ein Amnioniuinradikal oder ein von einem Amin abgeleitetes Radikal,

χ liegt zwischen h und 20, y ist größer als 7,
η liegt unter 20 und
R ist eine Alkylgruppe.

Perfluorkohlenstoff-Surfactants, wie sie für die Erfindung brauchbar sind, bestehen im wesentlichen aus einer Perfluorkohlenstoffgruppe, die chemisch an eine Lösungsvermittlergruppe gebunden ist, wie Sulfon- oder Carbonsäuresalze* Perfluorkohlenstoffe ohne solch einen Lösungsvermittler sind in Wasser oder Kohlenwasserstoff unlöslich und die Länge und Struktur der Perfluorkohlamstoffgruppe sowie die Natur der Lösungsverniittler bestimmen die Wasserlösliehkeit und Oberflächenaktivität der Perfluorkohlenstoff-Surfactants. Zusammensetzungen nach der obigen Formel 6, die Substituenten der Fluorkohlenstoffgruppe enthalten, benötigen höhere Werte von x, um für diese Erfindung brauchbar zu sein als die nicht ersetzten Verbindungen gemäß der Formel 4. Die für die Erfindung brauchbaren Perfluorkohlenstoffgruppen, die zum Herstellen von oberflächenaktiven Materialien verwendet werden, können Alkyle_s Aryle, Alkylaryle, gerade oder verzweigte Ketten, voll fluoriert oder teilweise ersetzt, voll gesättigt oder teilweise ungesättigt sein.

Der Wasser-Lösungsverniittler kann eine Carbonsäure oder ein

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Bau

Sulfonsäuresalz, ein Sulphatester oder eine Hydroxylgruppe sein, die an die Perfluorkohlenstoffkette entweder direkt oder über eine aromatische oder aliphatische Kohlenwasserstoffkettte, die andere funktionsfähige Gruppen wie Amide, Sulfone oder ein Athergruppe enthalten kann, gebunden sein kann. Eine Vielzahl solcher Lösungsvermittler werden bei der Herstellung von oberflächenaktiven Materialien verwendet, die auf Kohlenwasserstoff-Verbindungen basieren und die gleichen Gruppenarten sind auch bei der Gewinnung von Perfluorkohlenstoff-Surfactants wertvoll.

Schäume gemäß der Erfindung haben wegen ihrer guten Hitzewiderstandsfähigkeit niedrige kritische Verbrauchsmengen und sie löschen wegen ihrer niedrigen maximalen Querkraftwerte Brände schnell, wenn sie in Mengen über der kritischen Verbrauchsmenge verwendet werden.

In einer Testserie wurden 0.Ϊ Gewichts-^ eines Ammoniuni-Perfluor-Caprylates eineu Schaumkonzentrat mit 20 Gewichts-% hydrolysiertem Protein hinzugegeben und die Eigenschaften des aus einer hfoigen wässrigen Lösung im Volumen dieses Konzentrates erzeugten Schaumes wurden mit den Eigenschaften eines Schaumes aus dem gleichen Konzentrat verglichen, das aber kein Surfactant enthielt. Unter Verwendung von gleichen Schaumerzeugern wurde eine 25°/o±ge Verringerung der maximalen üuerkraft und eine 20$ige Verringerung der kritischen Verbrauchsmenge mit dem Pluorkohlenstoff-Schaum im Vergleich zum nicht veränderten Schaum erzielt. Der Schaumerzeuger wurde dann gewechselt, so daß der unter Verwendung von nicht verändertem Proteinschaum erzeugte Schaum die gleiche maximale Querkraft aufwies, die vorher mit dem veränderten Schaum erzielt wurde. Es hat sich'gezeigt, daß die kritische Verbrauchsmenge für diesen Schaum 20$ größer war als die des ursprünglich produzierten, nicht veränderten

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Proteinschaumes, was bedeutet, daß in diesem Fall der durch das Reduzieren der maximalen Q_uerkraft erzielte Vorteil durch das Verringern der Hitzewiderstandsfähigkeit ausgeglichen wurde.

In einer weiteren Testreihe wurden 0.5 Gewichts-% einer Mischung von Perfluorkohlenstoff-Surfactants der Formel 5 einem Schaumkonzentrat mit 20 Gewichts-% hydrolysierteni Protein zugesetzt. Schaumlösungen mit W/o des Volumens des Konzentrates wurden hergestellt und die Feuerlösch-Eigenschaften wurden mit denen einer ähnlichen Schaumlösung, die aus dem nicht veränderten Proteinschaurakonzentrat hergestellt worden war, verglichen. Schaum wurde unter Verwendung eines Schaum erzeugenden Abzweigrohres hergestellt und als Strahl auf einen runden Trog mit 1,60 m -Fläche und einem Inhalt von 45^ ltr. Benzin mit 90 -0-kt.an gelenkt*· Bei jedem Test brannte das Benzin zwei Minuten lang bevor Schaum eingesetzt wurde. Dabei wurden'die folgenden Ergebnisse erzielt:

Unveränderter Schaum

Veränderter Schaum

Kritische Verbrauchs-

2 menge (ltr./m /iiin.)

1,55

Löschzeit (wenn Schaum mit^5 ltr/m^/Min. aufgespritzt wird)

2,5 Min.

1,25 Min.

Es gibt Proteinschaumkonzentrate mit Antiirost-Zusätzen wie Alkohole oder Glykole, die eine Lagerung des Schaumkonzentrates bei niedrigen Temperaturen ohne der Gefahr des Einfrierens ermöglichen. Perfluorkohlenstoff-Surfactants

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haben die gleiche Wirkung zur Verbesserung der Eigenschaften der Konzentrate, die Antifrostzusätze enthalten.

Wie oben erwähnt, werden oft Zusätze wie die Salze von ' vielwertigen Metallen verwendet, um die Hitzewiderstandsfähigkeit von Proteinschaum zu erhöhen. Eisenhaltige Salze werden häufig wegen ihrer Wirksamkeit und niedrigen Kosten angewendet, doch kann das Zusetzen solcher Salze die Bildung unerwünschter Niederschläge im Schaumkonzentrat zur Folge haben. Manchmal werden Antioxidationsmittel oder Komplexverbindungen hinzugefügt, um die Bildung von Niederschlägen zu verhindern. Gemäß der Erfindung hergestellte Schaumkonzentrate besitzen ausgezeichnete Hitzewiderstandsfähigkeit und benötigen keine herkömmlichen Ilitzestabilisierungs-Zusätze.

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Claims (8)

_ Q — Patentansprüche:

1. Feuerlösch-Schaummittel, gekennzeichnet durch ein wässriges Konzentrat aus hydrolys-iertem Protein, das 0.05 bis 10 Gewichts-% eines wasserlöslichen Perfluorkohlens toff-Surfactants enthält,

2. Schaumkonzentrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es aus 0,05 bis 10 Gewichts-% eines wasserlöslichen Perfluorkohlenstoff-Surfactants aus einer Perfluorkohlenstoffkettej die chemisch an einen Wasser-Lösüngsvermittler gebunden ist, oder aus einer Mischung solcher Surfactants besteht.

3. Schaumkonzentrat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Perfluorkohlenstoffkette ein Alkyl, Aryl oder Alkylarylj eine gerade oder verzweigte Kette, voll fluoriert oder teilweise ersetzt und gesättigt oder teilweise ungesättigt ist.

4. Schaumkonzentrat nach Anspruoh 2 oder 3* dadurch gekennzeichnet, daß der Wasser-Lösungsvermittler ein SuI-fonsäure- oder ein Carbonsäuresalz, ein Sulphatester oder eine Hydroxylgruppe ist, die an die Perfluorkohlenstoffkette direkt oder über eine aromatische oder aliphatische Kohlenwasserstoffkette, die ein Sulfon, ein Amid oder eine ^thergruppe enthalten kann, gebunden ist,

5. Schaumkonzentrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Perfluorkohlenstoff-Surfactant anionenaktiv ist.

6. Schaumkonzentrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Perfluorkohlenstoff-Surfactant nicht ionenaktiv ist,

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7. Schaumkonzentrat nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß es 10 - 40 Gewichts-% hydrolysiertes Protein enthält.

8. Schaumkonzentrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Perfluorkohlenstoff-Surfaetant eine Zusammensetzung gemäß einer der Formeln 1, bis 6* der Beschreibung aufweist.

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