DE19708733A1

DE19708733A1 - Flüssigschaumlöschmittel auf Wasserbasis

Info

Publication number: DE19708733A1
Application number: DE1997108733
Authority: DE
Inventors: Robert Graf; Stefan Keipl
Original assignee: Chemische Fabrik Gruenau AG; Gruenau Illertissen GmbH
Current assignee: Cognis IP Management GmbH
Priority date: 1997-03-04
Filing date: 1997-03-04
Publication date: 1998-09-10
Anticipated expiration: 2017-03-05
Also published as: DE19708733B4

Description

Die Erfindung betrifft ein Flüssigschaumlöschmittel auf Wasserbasis.

Es gibt drei Systeme für Löschmittel. Hierzu gehören die universell einsetzbaren Löschpulver, die normalerweise Mono ammoniumphosphat und Ammoniumsulfat als löschaktive Substan zen enthalten, das mit CO₂ als Treibgas ausgetrieben wird. Nachteilig sind die nach dem Löschen verbleibenden Rückstände des Löschmittels und ein Verstauben der Umgebung. Zur zweiten Gruppe gehören die sogenannten Halone, bei denen halogenierte Kohlenwasserstoffe als Löschmittel fungieren. Diese ver dampfen rückstandsfrei, sind jedoch wegen der möglichen Umweltgefährdung nicht mehr gängig. Die dritte Gruppe umfaßt die Flüssiglöschmittel. Zu dieser Gruppe gehören Schäume auf Basis von Fluortensiden, die auch Lightwater-Schäume genannt werden oder AFFF (Aqueous Film Forming Foam). Schäume auf dieser Basis sind instabil und fließfähig und verbreiten sich sehr schnell auf Oberflächen und geben eine abdeckende Filmschicht. Sie decken die Oberfläche einer brennenden Flüssigkeit rasch ab, z. B. von brennendem Benzin. Die Fluor tenside haben eine sehr niedrige Oberflächenspannung (15 bis 18 mN/m) und geben dem Schaum die Eigenschaft Oberflächen gut benetzen zu können. Da sie aber schwache Schäumer sind und instabile Schäume ergeben, werden Fluortenside mit einem Cotensid kombiniert, um eine bestimmte Verschäumung und Stabilität des Schaumes zu erhalten. Schäume dieser Art sind in der EP 0 300 070 B1 und in der EP 0 676 220 A1 be schrieben. Fluortenside haben allerdings die unerwünschte Eigenschaft, daß sie sich in wäßriger Lösung nach anfäng licher Auflösung bei Lagerung des Löschmittels wieder abtren nen und das Löschmittel dadurch instabil machen. Um dieses Problem zu umgehen, ist es deshalb bekannt, das Löschmittel in Form von zwei verschiedenen Komponenten vorzulegen, die erst unmittelbar vor Ausgabe des Löschmittels aus einem Feuerlöscher miteinander vermischt werden. Dies ist aber umständlich und erfordert besondere apparative Vorkehrungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Flüssigschaum löschmittel auf wäßriger Basis zu schaffen, das in stabiler, lagerbeständiger und gebrauchsfertiger Form vorliegt. Das Löschmittel soll sowohl für Brandklasse A (glutbildende Feststoffe), als auch für Brandklasse B (flüssige oder flüssigwerdende brennbare Stoffe) nach DIN EN 2 geeignet sein. Weiterhin soll es frostsicher sein und über einen breiten Temperaturbereich lagerfähig und einsetzbar sein.

Durch die Erfindung wird ein Flüssigschaumlöschmittel auf Wasserbasis in stabiler, lagerbeständiger, gebrauchsfertiger und frostsicheren Form geschaffen. Es enthält in einer gemeinsamen Lösung

a) mindestens ein wasserlösliches Ammoniumsalz,
b) mindestens ein amphoteres Fluortensid als Filmbildner,
c) mindestens ein amphoteres Cotensid als Schaumbildner,
d) mindestens ein Frostschutzmittel.

Das erfindungsgemäße Löschmittel ist in einem weiten Tempera turbereich von -20°C bis +60°C lagerbeständig und ohne Entmischung stabil. Das Löschmittel ist weiterhin chloridfrei und nicht korrosionsfördernd. Vorzugsweise enthält es mindes tens zwei voneinander verschiedene Frostschutzmittel in Kombination.

Durch die gleichzeitige Anwesenheit von Ammoniumsalz, Frost schutzmittel und Fluortensid ergaben sich Probleme, die sich negativ auf die Stabilität (Entmischung) und auf die Schäu mungseigenschaften auswirkten. Diese Probleme konnten dadurch gelöst werden, daß sowohl das Fluortensid, als auch das Cotensid in amphoterer Form eingesetzt werden. Ist eine Kombination aus mindestens zwei Frostschutzmitteln vorge sehen, dann ist eine übermäßig hohe Frostschutzmittelkonzen tration, die ein Ausfällen des Ammoniumsalzes begünstigt, aufgrund eines synergistischen Effekts selbst zur Erreichung von Frostbeständigkeit bis -20°C nicht notwendig. Das erfindungsgemäße Löschmittel zeigt hervorragende Schaumbil dungs- und Löscheigenschaften. Die Verschäumungszahl liegt im Bereich von 5 bis 6 l Schaum/kg Löschmittel, insbesondere bei ca. 6 l Schaum/kg Löschflüssigkeit. Die Wasserhalbwertszeit eines ausgetragenen Schaums, das ist die Zeit in Minuten, innerhalb der der Schaum die Hälfte der ursprünglich verwen deten Flüssigkeit wieder verliert, kann durch Einstellen der Tenside und Tensidmengen im Bereich von 20 bis 40 min liegen. Wesentlich ist, daß sämtliche Bestandteile des Löschmittels in einer gemeinsamen Lösung vorliegen und die Lösung in einem handelsüblichen Handfeuerlöscher (Inhalt ca. 9 l) bis zu einem etwaigen Einsatz aufbewahrt werden kann und einsatz bereit bleibt. Das Austragen des Schaumes kann dann in üblicher Weise mittels eines am Feuerlöscher vorgesehenen Druckgasvorrates, z. B. mittels einer CO₂-Patrone vorgenommen werden.

Die Frostschutzmittel sind vorzugsweise nicht ionisch, was sich positiv auf die Korrosionsfreiheit auswirkt. Geeignet sind Frostschutzmittel in Form von organischen Verbindungen, insbesondere mehrwertige Alkohole, insbesondere in Verbindung mit Harnstoff. Geeignete Kombinationen sind Glykol und Harnstoff oder Glycerin und Harnstoff, wobei das Gewichtsver hältnis von mehrwertigen Alkohol zu Harnstoff bevorzugt bei 4 zu 1 bis 8 zu 1, insbesondere bei ca. 6 zu 1 liegt. Durch die Zugabe von Harnstoff als zweitem Frostschutzmittel kann die für eine Frostsicherheit bis -20°C erforderliche Menge an mehrwertigem Alkohol nach oben hin begrenzt werden, wodurch wiederum ein Ausfallen bzw. Auskristallisieren des Ammonium salzes verhindert werden kann. Normalerweise enthält das Frostschutzmittel ca. 20 bis 35 Gew.-%, insbesondere ca. 30 Gew.-%, mehrwertigen Alkohol und 3 bis 10 Gew.-%, insbeson dere ca. 5 Gew.-%, Harnstoff.

Als Ammoniumsalze werden normalerweise Monoammoniumorthophos phat oder Diammoniumorthophosphat verwendet. Die Menge an Ammoniumsalz ist ein vielfaches höher als die Gesamtmenge an Tensid. Die Gewichtsmenge an Ammoniumsalz ist normalerweise mindestens 10mal so hoch, vorzugsweise mindestens 20mal so hoch wie die gesamte Gewichtsmenge an Tensid. Im Normalfall ist sie etwa 25mal bis 30mal so hoch. Auch Cotensid und Fluortensid liegen in unterschiedlichen Mengen miteinander vor. Es wird mehr Fluortensid benötigt als Cotensid. So ist die Menge an Fluortensid mindestens zweimal so hoch, vorzugs weise drei- bis viermal so hoch wie die Menge an Cotensid. Geeignete Cotenside sind amphotere Kohlenwasserstofftenside, die sich in Ampholyte und Betaine einteilen lassen, wobei zu den Betainen auch die Sulfobetaine gehören. Beispiele für Cotenside sind Alkylpolyglykoside und Fettsäurederivate, wie Fettsäureamide, Fettsäureimide und insbesondere Fettsäure amidoalkylbetaine. Typische Ampholyte sind Aminocarbonsäuren. Typische Betaine sind Säureamid-, Säureimid-, oder Imidazo linbetaine.

Amphotere Fluortenside sind Analoge der Kohlenwasserstofften side, bei welchen die H-Atome ganz oder teilweise durch F-Atome substituiert sind. Es kommen somit grundsätzlich die gleichen Tensidprodukte wie bei den Cotensiden in Frage, jedoch in fluorsubstituierter Form. Geeignete Beispiele sind Polyfluoralkylaminoxide und insbesondere Polyfluoralkyl betaine und Polyfluoralkylsulfobetaine. Bei den Fluortensiden hat es sich weiterhin als günstig erwiesen, eine Kombination von mindestens zwei verschiedenen Fluortensiden vorzusehen, von denen eines eine höhere Temperaturbeständigkeit besitzt als ein anderes. Als Fluortensid mit höherer Temperaturbe ständigkeit eignen sich insbesondere Polyflouralkylbetaine.

Der pH-Wert des erfindungsgemäßen Löschmittels ist schwach sauer und liegt normalerweise bei pH 4,5 bis 5. Dies ist bedingt durch die leicht sauren Eigenschaften der Ammonium salze, insbesondere von Monoammonium- und Diammoniumphosphat.

Die Menge an Ammoniumsalz kann im Löschmittel innerhalb weiter Grenzen variieren und liegt normalerweise bei 1 bis 30 Gew.-%, insbesondere 5 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamt gewicht des wäßrigen Löschmittels. Es können auch noch kleinere Mengen an weiteren Bestandteilen, wie Verdickungs mittel, Korrosionsinhibitor und Schaumstabilisator vorgesehen sein. Diese Bestandteile sind jedoch nicht notwendig. Die Verwendung und Menge eines Verdickungsmittels hängt davon ab, wie die Ausgabedüse eines Feuerlöschers gestaltet ist. Ein Verdickungsmittel, das in Mengen von 0,01 bis 0,2 Gew.-% im Löschmittel vorgesehen sein kann, verbessert die Stabilität des Löschmittels gegen Entmischung. Auch wirkt sich ein Verdickungsmittel positiv auf die Stabilität des ausge tragenen Schaumes gegenüber organischen Lösungsmitteln, wie Alkohol und Benzin aus. Geeignete Verdickungsmittel sind solche auf Polysaccharidbasis. Die Obergrenze an Verdickungs mitteln, die bei ca. 0,2 Gew.-% liegt ergibt sich dadurch, daß der Schaum nach Ausgabe noch fließfähig sein soll. Bei sehr fein zerstäubenden Düsen an Feuerlöschern werden auch ohne Verdickungsmittel volumige und stabile Schäume ausge tragen, so daß hier ein Verdickungsmittel in geringen Mengen eingesetzt oder ganz weggelassen werden kann.

Als Korrosionsinhibitoren eignen sich Imidazolinderivate, Acetylenglykolderivate oder Natriumnitrit. Sie liegen in der Regel in Mengen von 0,01 bis 0,5 Gew.-% im Löschmittel vor. Als Schaumstabilisator eignet sich insbesondere Butyldi glykol. Es kann in Mengen von 0,1 bis 5,0 Gew.-% im Lösch mittel vorliegen.

Das erfindungsgemäße Löschmittel kann insbesondere folgende Zusammensetzung haben, in Form von Gew.-% bezogen auf Gesamt menge an wäßrigem Löschmittel

1 bis 30, insbesondere 5 bis 15 Gew.-% Ammoniumsalz
0,05 bis 2,0, insbesondere 0,1 bis 1,0 Gew.-% amphoteres Fluortensid
0,05 bis 1,0, insbesondere 0,1 bis 0,5 Gew.-% amphoteres Cotensid
15 bis 40, insbesondere 25 bis 35 Gew.-% Frostschutz mittel, insbesondere als Gemisch
0,1 bis 5,0, insbesondere 0,1 bis 2,5 Gew.-% Schaum stabilisator
0,01 bis 0,2, insbesondere 0,01 bis 0,1 Gew.-% Vek dickungsmittel
0,01 bis 0,5, insbesondere 0,1 bis 0,5 Gew.-% Korro sionsschutzmittel und als Rest Wasser.

Das Frostschutzmittelgemisch gliedert sich vorzugsweise auf in 70 bis 95 Gew.-% mehrwertiger Alkohol und 30 bis 5 Gew.-% Harnstoff.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Beispielen in Verbindung mit den Unter ansprüchen.

Beispiel 1

In einem Rührbehälter werden 35 Gew.-% Leitungswasser vorge legt, in welchem unter Rühren 6 Gew.-% Diammoniumphosphat und 6 Gew.-% Harnstoff gelöst werden. Hierzu gibt man unter ständigem Rühren 20 Gew.-% Glycerin und erhält eine klare Lösung als Vorstufe 1 des Produkts.

In einem zweiten Rührbehälter löst man unter Rühren in 92,7 Gew.-% Wasser 3,6 Gew.-% eines Polyfluoralkylbetains, welches mit 25 Gew.-% in einer Ethanol/Wassermischung (1 : 1) gelöst ist. Hierzu gibt man 1,4 Gew.-% eines Kokosfettsäuredi ethanolamids, welches zu 30 Gew.-% in Wasser gelöst ist. Ab schließend werden 2,3 Gew.-% Butyldiglykol zugesetzt. Von dieser Lösung werden langsam unter Rühren 33 Gew.-% zu der vorbereiteten Vorstufe 1 gegeben. Man erhält eine klare Lösung mit einer Verschäumungszahl von 6 l/kg und einer Wasserhalbwertszeit 20 min. Die Lösung ist stabil. In ein handelsübliches 9 l Löschgerät gefüllt, kann mit einer Füllung das Normalobjekt 27A oder 183B nach EN3 gelöscht werden.

Beispiel 2

In einem Rührbehälter werden 40 Gew.-% Leitungswasser vorge legt, in welchem unter Rühren 4 Gew.-% Monoammoniumphosphat und 5,5 Gew.-% Harnstoff gelöst werden. Hierzu gibt man unter ständigem Rühren 28 Gew.-% Ethylenglykol und erhält eine klare Lösung als Vorstufe 1 des Produkts.

In einem zweiten Rührbehälter löst man unter Rühren in 82,5 Gew.-% Wasser 4,5 Gew.-% eines Polyfluoralkylsulfobetains, welches mit 27 Gew.-% in einer Ethanol/Wassermischung (1 : 1) gelöst ist. Hierzu gibt man 1,2 Gew.-% eines Alkylpolyglyko ids, welches in 50 Gew.-%iger wäßriger Lösung vorliegt, und 1,8 Gew.-% eines Fettsäureimids, welches in 30 Gew.-% in Wasser vorgelöst, vorliegt. Abschließend werden 4,0 Gew.-% Butyldiglykol und 6,0 Gew.-% Propylenglykol zugesetzt. Von dieser Lösung werden langsam unter Rühren 22,5 Gew.-% zu der vorbereiteten Vorstufe 1 gegeben. Man erhält eine klare Lösung, die im Temperaturbereich +60°C bis -20°C stabil ist. Die Lösung hat eine Verschäumungszahl von 6 l/kg und eine Wasserhalbwertszeit von 20 min. Wird diese Lösung in ein handelsübliches 9 l Löschgerät gefüllt, kann mit einer Füllung das Normobjekt 21A oder 233B nach EN3 gelöscht werden.

Claims

1. Flüssigschaumlöschmittel auf Wasserbasis in stabiler, lagerbeständiger und gebrauchsfertiger frostsicherer Form enthaltend in gemeinsamer Lösung

a) mindestens ein wasserlösliches Ammoniumsalz,
b) mindestens ein amphoteres Fluortensid als Film bildner,
c) mindestens ein amphoteres Cotensid als Schaum bildner und
d) mindestens ein Frostschutzmittel.

2. Flüssigschaumlöschmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es in einem Temperaturbereich von -20°C bis +60°C ohne Entmischung stabil ist.

3. Flüssigschaumlöschmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Frostschutzmittel aus orga nischen Verbindungen besteht, insbesondere aus einer Kombination von mindestens zwei Frostschutzmitteln.

4. Flüssigschaumlöschmittel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Frostschutzmittel aus einer Kombination von mehrwertigem Alkohol und Harnstoff besteht, wobei das Gewichtsverhältnis von mehrwertigem Alkohol zu Harnstoff vorzugsweise bei 4 zu 1 bis 8 zu 1, insbesondere bei ca. 6 zu 1 liegt.

5. Flüssigschaumlöschmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens zweimal so viel, vorzugsweise drei- bis viermal so viel Fluortensid wie Cotensid enthält, bezogen auf Gewichts basis.

6. Flüssigschaumlöschmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es, bezogen auf Gewichtsbasis, mindestens zehnmal so viel, insbesondere mindestens zwanzigmal so viel Ammoniumsalz enthält wie Fluortensid und Cotensid zusammen.

7. Flüssigschaumlöschmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei verschiedene amphotere Fluortenside vorgesehen sind, von denen eines eine höhere Temperaturbeständigkeit besitzt als ein anderes.

8. Flüssigschaumlöschmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es 1 bis 30, insbesondere 5 bis 15 Gew.-% an Ammoniumsalz enthält.

9. Flüssigschaumlöschmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Ver dickungsmittel enthält, insbesondere ein solches auf Polysaccharidbasis.

10. Flüssigschaumlöschmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens einen Korrosionsindibitor enthält.

11. Flüssigschaumlöschmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens einen Schaumstabilisator, insbesondere Butyldiglykol enthält.

12. Flüssigschaumlöschmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es frei an ionischem Halogen ist.

13. Flüssigschaumlöschmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß seine Ver schäumungszahl bei 5 bis 7 l Schaum/kg Löschflüssigkeit liegt.

14. Flüssigschaumlöschmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es in einem mit Druckgas betreibbaren Löschbehälter vorliegt.