DE19531089C3

DE19531089C3 - Schaumkonzentrat für Feuerlöschzwecke

Info

Publication number: DE19531089C3
Application number: DE1995131089
Authority: DE
Inventors: Falko Helmlinger; Juergen Schaeper
Original assignee: Total Walther Feuerschutz Loschmittel GmbH
Current assignee: Total Walther Feuerschutz Loschmittel GmbH
Priority date: 1995-08-24
Filing date: 1995-08-24
Publication date: 2003-09-18
Anticipated expiration: 2015-08-25
Also published as: DE19531089A1; DE19531089C2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Schaumlöschmittel. Schaum ist zur Brandbekämpfung unter Verwen dung eines flüssigen Schaumlöschmittels auf Basis eines Schaumkonzentrates ein unverzichtbares Löschmittel für Brände der Klassen A und B. Schaum setzt sich aus Wasser, dem Schaumkonzentrat und Luft zusammen.

In der Brandklasse B können Brände schaumzerstörender Flüssigkeiten nur unter Verwendung spezieller Schaumkon zentrate gelöscht werden. Schaumzerstörende Flüssigkeiten sind im wesentlichen polare Flüssigkeiten, welche den Schaum auflösen.

Diese speziellen Schaumkonzentrate werden aufgrund des Löschvermögens des daraus erzeugten Schaumes auf Al koholbränden als "Alkoholbeständige Schaumkonzentrate" bezeichnet, als Abkürzung wird meist ARC (aus dem angel sächsischen Alcohol Resistant Foam Concentrate) verwandt (so auch im folgenden). Der charakteristische Inhaltsstoff in ARC sind wasserlösliche Polymere, meist Polysaccharide des Typs Xanthan Gum (im folgenden Xanthan Gum), welche auf Bränden schaumzerstörender Flüssigkeiten eine feste Polymerschicht bilden, die sich auf der Flüssigkeit ausbreitet und den Schaum gegen Zerstörung schützt. Xanthan Gum ist ein von dem Bacterium Xanthomonas campestris ausge schiedenes Polysaccharid.

Das Schaumkonzentrat wird, je nach Typ, mit 3 bis 6 Gew.-% dem Wasser zugemischt und mit geeigneten Schaum rohren unter Bildung des Schaumes verschäumt. Die restlichen Inhaltsstoffe in

a) ARC auf Basis synthetischer Tenside sind Kohlenwasserstofftenside, Fluortenside, Glykole und Glykolether und in
b) ARC auf Basis von hydrolysiertem Protein, das durch Aufschluß von Proteinträgern gewonnen wurde, sind es Metallsalze, meistens Fluortenside und diverse Schaumstabilisatoren.

Die Fluortenside bewirken, daß sich aus dem Schaum auf unpolaren, nicht schaumzerstörenden Brennstoffen ein wäß riger Film ausbreitet, der für verbesserte Löschleistung auf unpolaren Brennstoffen sorgt (sog. Filmbildung).

Da der Typus a) die weitaus größere Bedeutung hat, ist im folgenden von Schaumkonzentraten des Typus a) die Rede. Schaumkonzentrate dieser Art müssen auf Alkoholbränden mindestens 3%ig dem Wasser zugemischt werden. Bis vor wenigen Jahren waren nur Schaumkonzentrate bekannt, die mindestens 5%ig bei Bränden schaumzerstörender Flüssig keiten zugemischt werden mußten. Später wurden Schaumkonzentrate entwickelt, die mit einer Zumischrate von nur 3% auch für Brände schaumzerstörender Flüssigkeiten zugelassen wurden und im folgenden als ARC 3 × 3 bezeichnet sind.

Der generelle Nachteil von ARC 3 × 3 ist die hohe Viskosität. Um eine stabile Polymerschicht beim Löschen bei Brän den schaumzerstörender Flüssigkeiten aufbauen zu können, muß ein bestimmter Mindestgehalt an wasserlöslichem Po lymer im Schaumkonzentrat enthalten sein. Durch diesen recht hohen Gehalt ist die Fließfähigkeit des Schaumkonzen trates deutlich herabgesetzt. Das Schaumkonzentrat ist eine nicht newtonische Flüssigkeit, d. h. die Viskosität hängt vom Bewegungszustand des Fluids ab. In praxi bedeutet dies, daß insbesondere bei tiefen Temperaturen die Zumischung des Schaumkonzentrates zum Löschwasser in Zumischsystemen ohne mechanische Zwangszumischung problematisch und damit die für eine zuverlässige Löschleistung erforderliche Mindestzumischrate nicht gewährleistet ist.

Bis heute wurden folgende Versuche unternommen, dieses Problem zu lösen:

1. Die Viskosität in ARC 3 × 3 wird durch Zusatz eines Überschusses an 2(2'-Butoxyethoxy)-ethanol oder be stimmten wasserlöslichen anionischen Polymeren reduziert. Dies geht allerdings auf Kosten der Alterungsstabilität des Schaumkonzentrates. Nach Durchlaufen des Temperaturwechseltests nach DIN 14272 zur Simulation eines Al terungsprozesses von Schaumkonzentraten fällt das Xanthan Gum aus und es bildet sich eine zweite, polysaccha ridfreie Phase im Schaumkonzentratbehälter, welche als Schaumkonzentrat zur Erzeugung von Löschschaum zum Löschen von Bränden schaumzerstörender Flüssigkeiten nicht verwendet werden kann.
2. Versuche, wasserlösliche Polymere durch flüssige Gemische von Lösungen bestimmter Fluortenside, z. B. Ami nosäuren mit Perfluoralkylresten zu ersetzen, führten zwar zu sehr niedriger Viskosität, aber nicht zu zuverlässiger Löschleistung nach DIN 14272 auf polaren Flüssigkeiten.
3. Der Gehalt an erforderlichem Polymer wurde auch durch Zusatz von Alkylmono-, oligo- und/oder polyglucosi den reduziert und damit die Viskosität gemindert.

Alkylglucoside treten auch in Wechselwirkung mit dem Xanthan Gum, vermutlich Poolykoondensation, so daß ein positiver Effekt auf die Stabilität der Polymerschicht und damit auf die Löschleistung des Schaumes zu erwarten ist und in gewissem Maße auch nachvollzogen werden kann. Bis heute war jedoch nicht bekannt, welches bestimmte Alkyl mono-, Alkyloligo-, oder Alkylpolyglucosid für diese Zwecke die deutlichsten Vorteile bringt.

Die WO 92/15371 A1 beschreibt ein Alkohol resistentes, wäßriges filmbildendes Schaumkonzentrat. Desweiteren ist ein wäßriges, filmbildendes Konzentrat zur Feuerlöschung bekannt (CH-PS 628 247), mit einem Gehalt an nicht-anio naktiven Perfluoralkylalkylenthiogruppen enthaltenden Verbindungen. Auch ist ein Perfluoralkyl Anion/Perfluoroalkyl Kation Ion zusammenpassender Komplexe bekannt (US-PS 4,472,286).

Ausgehend von der WOP 92/15371 A1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein bestimmtes Alkylmono-, Alky loligo-, oder Alkylpolyglucosid zu finden, mit dem die Löschleistung des Schaumes optimiert und die Viskosität mini miert wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Schaumkonzentrat für Feuerlöschzwecke enthaltend:

- Destilliertes Wasser,
- Ethan-1,2-diol,
- 2(2'-Butoxyethoxy)-ethanol,
- Gelöstes fluoraliphatisches Tensid,
- Gelöstes Kohlenwasserstofftensid,
- Gelöstes Alkylmonoglucosid,
- Xanthan Gum,
- Gelöstes Fluortensid der Zusammensetzung
R_f-CH₂-CH₂-S-[CH₂-CHCOOH-]₆-[CH₂-CHCONH₂-]₂₄-H
wobei R_f ein Spektrum von Perfluoralkylresten von C₆F₁₃ bis C₂₀F₄₁ mit einem Maximum bei C₁₂F₂₅ ist.

Gegenüber dem Stand der Technik enthält die Erfindung eine Unterkombination des Monoglucosids mit dem eine Schwefelbrücke enthaltenden Fluortensid. Diese Unterkombination bewirkt einen gegen Dämpfe von wasserlöslichen Brennstoffen widerstandsfähigen Schaum, der die Löschzeit auf polaren Brennstoffen gegenüber dem Stand der Technik wesentlich herabsetzt und gleichzeitig die Rückbrandbeständigkeit verbessert.

Es wurde also gefunden, daß die Alkylmonoglucoside eine optimale Wechselwirkung mit einem Polysaccharid, z. B. Xanthan Gum, eingeht.

Charakteristisch ist, daß Kohlenwasserstofftensid und Alkylmonoglucosid gleiche Kettenlängen der Alkylreste auf weisen, wobei die Kohlenwasserstofftenside Natrium-n-decylsulfat und Natrium-n-octylsulfat sind.

Beispiel 1

Das wäßrige Schaumlöschmittel der Zusammensetzung
1.140% Destilliertes Wasser,
0.660% Ethan-1,2-diol,
0.150% (2(2'-Butoxyethoxy)-ethanol),
0.420% Fluortensidlösung, die eine Filmbildung bewirkt, (fluoraliphatisches Ten sid)
0.105% Fluortensidlösung, die keine Filmbildung bewirkt, (Fluortensid mit Schwe felbrücke nach Anspruch 1)
0.345% Kohlenwasserstofftensidlösung,
0.135% Alkylmonoglucosidlösung,
0.045% Xanthan Gum,
97% Löschwasser
(Anmerkung 1: Wie auch im folgenden alle Angaben in Gewichtsprozent; die Masse der im Schaum enthaltenen Luft wird vernachlässigt.)
(Anmerkung 2: Die Fluortensidlösung; die eine Filmbildung bewirkt, ist auf dem Markt z. B. unter der Bezeichnung Light-water FC-3041 AFFF erhältlich.)
ist hergestellt durch Verdünnen eines Schaumkonzentrates auf 3 Gew.-% in Wasser und wurde nach DIN 14272 unter sucht. Die Ergebnisse sind die folgenden.
Verschäumungszahl: 10.5 l/kg
Wasserhalbzeit: 25 min
Oberflächenspannung: 18.5 mN/m
Grenzflächenspannung gegen Cyclohexan (im folgenden Grenzflächenspannung): 1.5 mN/m
Schmelzpunkt des Schaumkonzentrates: -19.5°C
pH des Schaumkonzentrates: 6.5-7.5

Relative kinematische Viskosität des Schaumkonzentrates nach Ubbelohde [mm²/s] bei 20°C,
Kapillare mit Faktor 5.023: 90-160
Relative kinematische Viskosität des Schaumkonzentrates nach Ubbelohde [mm²/s] bei -15°C,
Kapillare mit Faktor 5.023: 3370
Löschleistung an 4 m²-Wanne nach DIN 14272, 300 l 2-Propanol, Vorbrennzeit 120 s, Applikationsrate 5.7 l/m²min
90% Kontrolle: 50 s
Löschzeit: 55 s

Rückbrandbeständigkeit: 10 Minuten nach Einsetzen des Rückbrandtopfes wurden keinerlei Anzeichen von Wieder entflammung beobachtet.

Ein Liter des Schaumkonzentrates wurde einem Temperaturwechseltest nach DIN 14272 zur Simultaton eines Alte rungsprozesses von Schaumkonzentraten unterworfen und danach entsprechend untersucht.
Verschäumungszahl: 10.6 l/kg
Wasserhalbzeit: 25 min
Oberflächenspannung: 18.3 mN/m
Grenzflächenspannung: 1.8 mN/m

Relative kinematische Viskosität des Schaumkonzentrates nach Ubbelohde [mm²/s] bei 20°C,
Kapillare mit Faktor 5.023: 150
Relative kinematische Viskosität des Schaumkonzentrates nach Ubbelohde [mm²/s] bei -15°C,
Kapillare mit Faktor 5.023: 3130

Beispiel 2

Das wäßrige Schaumlöschmittel der Zusammensetzung
1.209% Destilliertes Wasser,
0.660% Ethan-1,2-diol,
0.105% (2(2'-Butoxyethoxy)-ethanol,
0.420% Fluortensidlösung, die eine Filmbildung bewirkt,
0.105% Fluortensidlösung, die keine Filmbildung bewirkt,
0.270% Kohlenwasserstofftensidlösung,
0.210% Alkylmonoglucosidlösung,
0.021% Xanthan Gum,
97% Löschwasser
ist hergestellt durch Verdünnen eines Schaumkonzentrates auf 3 Gew.-% in Wasser und wurde nach DIN 14272 unter sucht. Die Ergebnisse sind die folgenden.
Verschäumungszahl: 9.5 l/kg
Wasserhalbzeit: 15 min
Schmelzpunkt des Schaumkonzentrates: -20.5°C
pH des Schaumkonzentrates: 6.5-7.5
Relative kinematische Viskosität ds Schaumkonzentrates nach Ubbelohde [mm²/s] bei 20°C,
Kapillare mit Faktor 5.023: 2700-2800
Löschleistung an 4 m²-Wanne nach DIN 14 272, 300 l 2-Propanol, 120 s Vorbrennzeit, Applikationsrate 5.7 l/m²min
90% Kontrolle: 47 s
Löschzeit: 54 s

Rückbrandbeständigkeit: 10 Minuten nach Einsetzen des Rückbrandtopfes brannte eine Fläche von ca. 10% (bezogen auf 4 m²) am Rand des Rückbrandtopfes.

Beispiel 3

Das wäßrige Schaumlöschmittel der Zusammensetzung
1.122% Destilliertes Wasser,
0.660% Ethan-1,2-diol,
0.147% (2(2'-Butoxyethoxy)-ethanol,
0.420% Fluortensidlösung, die eine Filmbildung bewirkt,
0.105% Fluortensidlösung, die keine Filmbildung bewirkt,
0.345% Kohlenwasserstofftensidlösung,
0.180% Alkylmonoglucosidlösung,
0.021% Xanthan Gum,
97% Löschwasser
ist hergestellt durch Verdünnen eines Schaumkonzentrates auf 3 Gew.-% in Wasser und wurde nach DIN 14272 unter sucht. Die Ergebnisse sind die folgenden.
Verschäumungszahl: 9.5 l/kg
Wasserhalbzeit: 15 min
Oberflächenspannung: 18.5 mN/m
Grenzflächenspannung: 1.5 mN/m
pH des Schaumkonzentrates: 6.5-7.5
Relative kinematische Viskosität des Schaumkonzentrates nach Ubbelohde [mm²/s] bei 20°C,
Kapillare mit Faktor 0.0975: 27-36
Relative kinematische Viskosität des Schaumkonzentrates nach Ubbelohde [mm²/s] bei 0°C,
Kapillare mit Faktor 0.0975: 80-90
Relative kinematische Viskosität des Schaumkonzentrates nach Ubbelohde [mm²/s] bei -15°C,
Kapillare mit Faktor 0.0975: 220-310
Löschleistung an 4 m²-Wanne nach DIN 14272, 300 l 2-Propanol, 120 s Vorbrennzeit, Applikationsrate 5.7 l/m²min
90% Kontrolle: 55 s
Löschzeit: 62 s

Rückbrandbeständigkeit: 10 Minuten nach Einsetzen des Rückbrandtopfes brannte eine Flasche von ca. 15% (bezogen auf 4 m²) am Rand des Rückbrandtopfes.

Zumischfähigkeit

Das Schaumkonzentrat wurde 24 h bei -10°C getempert. Anschließend wurde mit einem mit Wasser auf 3% geeichten DIN-Zumischer des Typs Z 2 die effektive Zumischung des gekühlten Schaumkonzentrates bestimmt. Die effektive Zu mischung betrug 3.0%.

Ein Liter des Schaumkonzentrates wurde einem Temperaturwechsel nach DIN 14272 zur Simulation eines Alterungs prozesses von Schaumkonzentraten unterworfen und danach entsprechend untersucht.
Verschäumungszahl: 10.0 l/kg
Wasserhalbzeit: 17 min
Oberflächenspannung: 17.8 mN/m
Grenzflächenspannung: 1.8 mN/m
Relative kinematische Viskosität des Schaumkonzentrates nach Ubbelohde [mm²/s] bei 20°C,
Kapillare mit Faktor 0.0975: 30
Relative kinematische Viskosität des Schaumkonzentrates nach Ubbelohde [mm²/s] bei 0°C,
Kapillare mit Faktor 0.0975: 89

Beispiel 4

Das wäßrige Schaumlöschmittel der Zusammensetzung
1.140% Destilliertes Wasser,
0.630% Ethan-1,2-diol,
0.090% (2(2'-Butoxyethoxy)-ethanol,
0.660% Fluortensidlösung, die eine Filmbildung bewirkt,
0.090% Fluortensidlösung, die keine Filmbildung bewirkt,
0.210% Kohlenwasserstofftensidlösung,
0.135% Alkylmonoglucosidlösung,
0.045% Xanthan Gum,
97% Löschwasser
ist hergestellt durch Verdünnen eines Schaumkonzentrates auf 3 Gew.-% in Wasser und wurde nach DIN 14272 unter sucht. Die Ergebnisse sind die folgenden.
Verschäumungszahl: 10.0 l/kg
Wasserhalbzeit: 28 min
Schmelzpunkt des Schaumkonzentrates: -20.5°C
pH des Schaumkonzentrates: 6.5-7.5
Relative kinematische Viskosität des Schaumkonzentrates nach Ubbelohde [mm²/s] bei 20°C,
Kapillare mit Faktor 5.023: 1200-1700

Claims

1. Schaumkonzentrat für Feuerlöschzwecke enthaltend:
Destilliertes Wasser,
Ethan-1,2-diol,
2(2'-Butoxyethoxy)-ethanol,
Gelöstes fluoraliphatisches Tensid,
Gelöstes Kohlenwasserstofftensid,
Gelöstes Alkylmonoglucosid,
Xanthan Gum,
Gelöstes Fluortensid der Zusammensetzung
R_f-CH₂-CH₂-S-[CH₂-CHCOOH-]₆-[CH₂-CHCONH₂-]₂₄-H
wobei R_f ein Spektrum von Perfluoralkylresten von C₆F₁₃ bis C₂₀F₄₁ mit einem Maximum bei C₁₂F₂₅ ist.

2. Schaumkonzentrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kohlenwasserstofftensid und Alkylmonoglu cosid gleiche Kettenlängen der Alkylreste aufweisen.

3. Schaumkonzentrat nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, daß die Kohlenwasserstofftenside Natrium-n-decylsulfat und Natrium-n-octylsulfat sind.