DE19548251C2 - Schaumlöschmittel auf Basis von schaumerzeugenden Konzentraten ohne Glykolether oder Glycole - Google Patents

Schaumlöschmittel auf Basis von schaumerzeugenden Konzentraten ohne Glykolether oder Glycole

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DE19548251C2 DE1995148251 DE19548251A DE19548251C2 DE 19548251 C2 DE19548251 C2 DE 19548251C2 DE 1995148251 DE1995148251 DE 1995148251 DE 19548251 A DE19548251 A DE 19548251A DE 19548251 C2 DE19548251 C2 DE 19548251C2
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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Schaumlöschmittel. Schaum ist zur Brandbekämpfung unter Verwendung eines flüssigen Schaumlöschmittels auf Basis eines flüssigen Schaumkonzentrates ein wichtiges Löschmittel zur Bekämpfung von Bränden der Klassen A und B. Der Löschmittel-Schaum setzt sich aus Löschwasser, dem Schaumkonzentrat und Luft zusammen. Das Schaumkonzentrat wird meist 1-6%ig in geeigneten Zumischeinrichtungen dem Löschwasser zugesetzt. In Löschschaumrohren wird die entstehende Lösung, im folgenden premix genannt, unter Luftansaugung in geeigneten Schaumrohren unter Bildung von löschfähigem Schaum verschäumt.
Der Zusatz des Schaumkonzentrates ist aus ökologischer Sicht eine leichte Kontamination des Löschwassers. Obwohl die Konzentrate meist gut biologisch abbaubar sind, beeinträchtigen sie und ihre wäßrigen Lösungen die Biologie in offenen Gewässern, vor allem wegen ihres oberflächenspannungssenkenden Effektes.
Im Zuge des steigenden Umweltbewußtseins in Mitteleuropa rückte der Umwelteinfluß von Löschwasser im Laufe der letzten Jahre ins Zentrum gewässerphysiologischer und ökologischer Bewertung des Einsatzes des Löschmittels Schaum. So ist Löschwasser in einigen Bundesländern rückhaltepflichtig. Die Verwendung von Schaum ist in der Regel meldepflichtig, insbesondere gegenüber den Kläranlagen und den Wasserschutzbehörden.
Es gibt Schaumkonzentrate auf Basis von Proteinhydrolysat und solche auf Basis synthetischer Tenside. Obwohl erstere naturgemäß besonders günstige umweltrelevante Daten liefern, finden sie in Mitteleuropa aufgrund ihrer beschränkten Einsatzfähigkeit immer weniger Anwendung. So ist im folgenden ausschließlich von Schaumkonzentraten auf Basis synthetischer Tenside die Rede. Synthetische Tenside senken die an sich hohe Oberflächenspannung von Wasser und ermöglichen Schaumbildung. Sie sind meist Ethersulfate, Alkylsulfate oder Alkylglukoside.
Ein wesentlicher Faktor, der die Umweltverträglichkeit dieser Schaumkonzentrate beeinflußt, ist der Gehalt an Glykolethern in Schaumkonzentraten. Glykolether sind organische Chemikalien, meist Ether-Derivate des Ethan-1,2-Diols. Glykolether sind hervorragende Lösungsvermittler zwischen Wasser und den Tensiden. Als besonders wirkungsvoll hat sich 2(2'-Butoxyethoxy)-ethanol herausgestellt. Glykole selbst, wie Ethan-1,2-Diol oder Propan-1,2-Diol, sind ebenfalls Inhaltsstoffe, die allerdings lediglich den Frostpunkt des jeweiligen Schaumkonzentrates senken.
Glykolether gelten als verbessernd hinsichtlich der Löschleistung und schaumstabilisierend. Sie haben erheblichen Einfluß auf die Toxizitätsdaten der Schaumkonzentrate und ihrer Lösungen. Unter anderem aus diesem Grund ist in den Vereinigten Staaten von Amerika der Ausstoß von einem Pound (0.448 kg) und mehr 2(2'-Butoxyethoxy)-ethanol meldepflichtig. Die Konsequenz ist, daß Schaum immer weniger angewandt wird. Es besteht die Gefahr, daß Feuerwehren bei Bränden, zu deren Ablöschen Schaum zwingend notwendig wäre, auf Schaum verzichten und damit kein Brandschutz gewährleistet wäre.
Die WO 92/15371 A1 beschreibt ein Alkohol resistentes, wäßriges filmbildendes Schaumkonzentrat. Desweiteren ist ein wäßriges, film­ bildendes Konzentrat zur Feuerlöschung bekannt (CH-PS 628 247), mit einem Gehalt an nicht-anionaktiven Perfluoralkylalkylenthiogrup­ pen enthaltenden Verbindungen. Auch ist ein hydrolysebeständiger Komplex mit Perfluoralkyl Anion/Perfluoroalkyl Kation bekannt (US-PS 4,472,286).
Ausgehend von der DE 195 31 089 A1 liegt der Erfindung die Aufga­ be zugrunde, ein glycol- und glycoletherfreies Schaumkonzentrat zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Schaumkonzentrat für Feuerlösch­ zwecke gelöst, enthaltend
  • - Wasser,
  • - Kohlenwasserstoff-Tensid,
  • - Alkylmonoglykosid,
  • - Xanthan Gum,
  • - 2-Propanol und
  • - Perfluorhexyl(N,N-Dimethyl)-aminoxid.
Zur zusätzlichen Schaumstabilisierung wird weiterhin ein Schaum­ konzentrat mit einem Fluortensid der folgenden Zusammensetzung vorgeschlagen:
Rf-CH2-CH2-S-[CH2-CH(COOH)-]6-[CH2-CH(CONH2)-]24-H
wobei Rf ein Spektrum von Perfluoralkylresten von C6F13 bis C20F41 ist.
In der erfindungsgemäßen Entwicklung konnten völlig glycol- und gly­ coletherfreie Schaumkonzentrate geschaffen werden, die erstmals den hohen Anforderungen an Schaumkonzentraten nach DIN- Entwürfen 14 272 mit Ausnahme des Frostpunktes entsprechen.
Xanthan Gum ist ein von dem Bactenum Xanthomonas campestris ausgeschiedenes Polysaccharid. Dieses Polysaccharid sorgt für eine Stabilität des erzeugten Schaumes auf polaren Flüssigkeiten und für eine höhere Viskosität des Schaumkonzentrates. Die höhere Visko­ sität hat in diesem Fall, in speziellen Rezepturen, überraschenderweise den Vorteil, daß keine Phasentrennung nach Durchlaufen des Temperaturwechseltests nach DIN-Entwurf 14 272 zur Simultation eines Alterungsprozesses von Schaummitteln auftritt. Bei glykol- und glykoletherfreien Schaumkonzentraten ohne Polysaccharid tritt dabei eine unzulässige Phasentrennung auf. Zudem wirken Polysaccharide des Typs Xanthan Gum in den erfindungsgemäßen Formulierungen schaumstabilisierend.
In den folgenden Beispielen wird eine Auswahl der Rohstoffe und einige Kombinationen angegeben.
Beispiel 1 Das wäßrige Schaumlöschmittel der Zusammensetzung
2.499% Destilliertes Wasser
0.018% 2-Propanol
0.051% Fluortensidlösung der Zusammensetzung
40% Perfluorhexyl(N,N-Dimethyl)aminoxid
35% Ethanol
25% Destilliertes Wasser
0,039% Fluortensidlösung der Zusammensetzung
76% Destilliertes Wasser
4% 1,1'-Dimethyl-ethanol
20% des Moleküls der Molekülformel
Rf-CH2-CH2-S-[CH2-CH(COOH)-]6-[CH2-CH(CONH2)-]24-H
wobei Rf ein Spektrum von Perfluoralkylresten von C6F13 bis C20F41 ist. 0.30% Alkylsulfat der Zusammensetzung
59% Wasser
23% Natrium-n-decylsulfat
18% Natrium-n-octylsulfat
0.075% Alkylmonoglucosidlösung der Zusammensetzung
48-54% Wasser
24-27% n-Octyl-α-D-Glycosid
24-27% n-Decyl-α-D-Glycosid
0.018% Xanthan Gum mit einem Maximum der Korngrößenverteilung bei 180 µm.97% Löschwasser.(Anmerkung: Wie auch im folgenden alle Angaben in Gewichtsprozent; die Masse der im Schaum enthaltenen Luft wird vernachlässigt.)
ist hergestellt durch Verdünnen eines Schaumkonzentrates auf 3 Gew.-% in Wasser und wurde nach DIN 14 272 untersucht. Die Ergebnisse sind die folgenden:
Verschäumungszahl [l/kg] (DIN-Schwerschaumrohr) 5.8
Wasserhalbzeit [min] 12
Oberflächenspannung [mN/m] 17.8
Grenzflächenspannung gegen Cyclohexan [mN/m] (im folgenden Grenzflächenspannung) 1.7
Schmelzpunkt des Schaumkonzentrates [°C] 0
pH des Schaumkonzentrates 7.5
Flammpunkt des Schaumkonzentrates [°C] <100
Löschleistung des mit dem Schwerschaumrohr nach DIN 14 272 erzeugten Schaumes an 4 m2-Wanne, Brennstoff 100 l Heptan auf einem Wasserpolster von 400 l Wasser, Vorbrennzeit 60 s, Applikationsrate 5.7 l/m2min
90% Kontrolle [s] 40
Löschzeit (keine Restflammen) [s] 70
Rückbrandbeständigkeit: 10 Minuten nach Einsetzen eines Rückbrandtopfes mit brennendem Heptan in die Mitte der 4 m2
-Wanne: keine Anzeichen von Wiederentflammungen. Bei anschließendem mechanischem Erzeugen von Löchern in der Schaumdecke (ca. 40 cm2
) und Anzünden derselben, schob die Schaumdecke die Löcher wieder zu (sog. "self-sealing-effect").
Ein Liter des Schaumkonzentrates wurde dem Durchlaufen des Temperaturwechseltests nach DIN 14 272 zur Simulation eines Alterungsprozesses von Schaummitteln unterworfen. Danach war keine Phasentrennung zu beobachten und die eben aufgeführten Werte wurden im Rahmen der zulässigen Abweichungstoleranz wieder erreicht.
Beispiel 2 Das wäßrige Schaumlöschmittel der Zusammensetzung
4.998% Destilliertes Wasser
0.036% 2-Propanol
0.102% Fluortensidlösung der Zusammensetzung
40% Perfluorhexyl(N,N-Dimethyl)aminoxid
35% Ethanol
25% Destilliertes Wasser
0.078% Fluortensidlösung mit der Zusammensetzung
76% Destilliertes Wasser
4% 1,1'-Dimethyl-ethanol
20% des Moleküls der Molekülformel
Rf-CH2-CH2-S-[CH2-CH(COOH)-]6[CH2-CH(CONH2)-]24-H
wobei Rf ein Spektrum von Perfluoralkylresten von C6F13 bis C20F41 ist.0.60% Alkylsulfat der Zusammensetzung
59% Wasser
23% Natrium-n-decylsulfat
18% Natrium-n-octylsulfat
0.150% Alkylmonoglucosidlösung der Zusammensetzung
48-54% Wasser
24-27% n-Octyl-α-D-Glycosid
24-27% n-Decyl-α-D-Glycosid
0.036% Xanthan Gum mit einem Maximum der Korngrößenverteilung bei 180 µm.94% Löschwasser ist hergestellt durch Verdünnen eines Schaumkonzentrates auf 6 Gew.-% in Wasser und wurde nach DIN 14 272 untersucht. Die Ergebnisse sind die folgenden:
Verschäumungszahl [l/kg] (DIN-Schwerschaumrohr) 9.2
Wasserhalbzeit [min] 17
Löschleistung des mit dem Schwerschaumrohr nach DIN 14 272 erzeugten Schaumes an 4 m2
-Wanne, Brennstoff 300 l 2-Propanol, Vorbrennzeit 120 s, Applikationsrate 5.7 l/m2
min
90% Kontrolle [s] 55
Löschzeit (keine Restflammen) [s] 80
Rückbrandbeständigkeit: erfüllt
Beispiel 3 Das wäßrige Schaumlöschmittel der Zusammensetzung
2.316% Destilliertes Wasser
0.018% 2-Propanol
0.051% Fluortensidlösung der Zusammensetzung
40% Perfluorhexyl(N,N-Dimethyl)aminoxid
35% Ethanol
25% Destilliertes Wasser
0.12% Fluortensidlösung der Zusammensetzung
76% Destilliertes Wasser
4% 1,1'-Dimethyl-ethanol
20% des Moleküls der Molekülformel
Rf-CH2-CH2-S-[CH2-CH(COOH)-]6-[CH2-CH(CONH2)-]24-H
wobei Rf ein Spektrum von Perfluoralkylresten von C6F13 bis C20F41 ist.0.30% Alkylsulfat der Zusammensetzung
59% Wasser
23% Natrium-n-decylsulfat
18% Natrium-n-octylsulfat
0.15% Alkylmonoglucosidlösung der Zusammensetzung
48-54% Wasser
24-27% n-Octyl-α-D-Glycosid
24-27% n-Decyl-α-D-Glycosid
0.045% Xanthan Gum mit einem Maximum der Korngrößenverteilung bei 180 µm.97% Löschwasser
ist hergestellt durch Verdünnen eines Schaumkonzentrates auf 3 Gew.-% in Wasser und wurde nach DIN 14 272 untersucht. Die Ergebnisse sind die folgenden:
Verschäumungszahl [l/kg] (DIN-Schwerschaumrohr) 9.5
Wasserhalbzeit [min] 25
Löschleistung des mit dem Schwerschaumrohr nach DIN 14 272 erzeugten Schaumes an 4 m2
-Wanne, Brennstoff 300 l 2-Propanol, Vorbrennzeit 120 s, Applikationsrate 5.7 l/m2
min
90% Kontrolle [s] 62
Löschzeit (keine Restflammen) [s] 70
Rückbrandbeständigkeit: erfüllt.
Beispiel 4 Das wäßrige Schaumlöschmittel der Zusammensetzung
2.16% Destilliertes Wasser
0.051% Fluortensidlösung der Zusammensetzung
40% Perfluorhexyl(N,N-Dimethyl)aminoxid
35% Ethanol
25% Destilliertes Wasser
0.36% Alkylsulfat der Zusammensetzung
59% Wasser
23% Natrium-n-decylsulfat
18% Natrium-n-octylsulfat
0.30% Fettalkoholsulfat der Zusammensetzung
60% Wasser
40% Triethanolammonium-mono-Alkylsulfat
wobei die Alkylreste aus einem Spektrum von C12
H25
bis C15
H31
bestehen.0.075% Alkylmonoglucosidlösung der Zusammensetzung
48-54% Wasser
24-27% n-Octyl-α-D-Glycosid
24-27% n-Decyl-α-D-Glycosid
0.024% Xanthan Gum mit einem Maximum der Korngrößenverteilung bei 180 µm.0.03% 2-Propanol
97% Wasser
ist hergestellt durch Verdünnen eines Schaumkonzentrates auf 3 Gew.-% in Wasser und wurde nach DIN 14 272 untersucht. Die Ergebnisse sind die folgenden:
Verschäumungszahl [l/kg] (DIN-Schwerschaumrohr) 8.2
Wasserhalbzeit [min] 9
Verschäumungszahl [l/kg] (DIN-Mittelschaumrohr) 96
Wasserhalbzeit [min] 8
pH des Schaumkonzentrates 7.5
Flammpunkt des Schaumkonzentrates [°C] <100

Claims (3)

1. Schaumkonzentrat für Feuerlöschzwecke enthaltend:
  • - Wasser,
  • - Kohlenwasserstoff-Tensid,
  • - Alkylmonoglykosid,
  • - Xanthan Gum,
  • - 2-Propanol und
  • - Perfluorhexyl(N,N-Dimethyl)-aminoxid.
2. Schaumkonzentrat nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Fluortensid der Zusammensetzung
Rf-CH2-CH2-S-[CH2-CH(COOH)-]6-[CH2-CH(CONH2)-]24-H
wobei Rf ein Spektrum von Perfluoralkylresten von C6F13 bis C20F41 ist.
3. Schaumkonzentrat nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß es zur Kennzeichnung blau eingefärbt ist.
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