DE60011050T2

DE60011050T2 - Schaumformulierung zur dispersion und decontaminationsunterdrückung

Info

Publication number: DE60011050T2
Application number: DE60011050T
Authority: DE
Inventors: G. John BUREAUX; R. George COWAN; Edward N. CUNDASAWMY; Garfield J. PURDON
Original assignee: H M QUEEN IN RIGHT OF CANA; Royal Canadian Mounted Police
Current assignee: H M QUEEN IN RIGHT OF CANA; Royal Canadian Mounted Police
Priority date: 1999-02-26
Filing date: 2000-02-25
Publication date: 2005-11-03
Anticipated expiration: 2020-02-26
Also published as: AU766865B2; IL145033A; CA2299259C; DE60011050D1; AU2789800A; WO2000051687A1; IL145033A0; EP1154821B1; EP1154821A1; ATE267630T1; CA2299259A1; WO2000051687B1

Description

ERFINDUNGSGEGENSTAND
Die Erfindung betrifft Schaumrezepturen mit sowohl blastunterdrückenden als auch dekontaminierenden Eigenschaften.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Behelfsmäßige Sprengvorrichtungen (IEDs = Improvised Explosive Devices) stellen eine zunehmend gefährliche Bedrohung unserer Gesellschaft dar, insbesondere wenn sie ein toxisches chemisch/biologisches Mittel [CB-Kampfmittel] enthalten. Es ist von ausschlaggebender Bedeutung, dass sowohl die Blastwirkung (eine Kompressions- oder Druckwelle, Hitzeentwicklung und Schrapnell) als auch die beim Einsatz derartiger Mittel freigesetzten CB-Mittel und Aerosole eingedämmt werden. Nach ihrer Freisetzung stellen die CB-Kampfmittel auch ein Dekontaminationsproblem dar, wenn sie sich auf den Oberflächen verschiedener Geräte und Fahrzeuge ansetzen oder auf dem Boden verschüttet werden.
In den letzten zehn Jahren sind Patente und Schriften über die Anwendung von Schaum zur Unterdrückung der Blastwirkung erschienen. So offenbaren z.B. Clark et al in den US-Patenten 4,541,947 und 4,589,341 ein verbessertes Blastunterdrückungsverfahren, bei dem Brandbekämpfungsschäume verwendet werden, die in einem strukturierten Sperrkörper eingeschlossen sind, welcher die Blastquelle umgibt. Typischerweise werden Schäume auf der Basis wasserlöslicher Detergentien verwendet, die ein Expansionsverhältnis von 50 : 1 bis zu 1000 : 1 aufweisen. Clark offenbart die Verwendung des von der Firma Rockwell Systems Corporation hergestellten JET-X mit 1–6 % Reinigungsmittel, das Proteinadditive enthält und im Verhältnis von 1–3 Gewichtsteilen pro 100 Teilen Wasser eingesetzt wird.
Ausschlaggebend für diese Erfindung ist die Methodik zur Unterdrückung von Schäumen hoher Expansion in einer gewünschten Lage.
Das der Firma Broken Hill Ltd. gewährte US-Patent 4,964,329 beschreibt eine Schaumkomposition bestehend aus einer Mischung von verschäumbaren Flüssigkeit und einem Feststoffteilchenadditiv, das als Dispersion im Schaum mitgeführt wird. Es wird geltend gemacht, die Dispersion habe eine schalldämpfende und Schockwellen dämmende Wirkung.
Das US-Patent 4,442,018 von P. Rand beschreibt eine Schaumkomposition mit verminderter Lösungsviskosität für Schäume hoher Expansion und verminderter Flüssigkeitsdrainage. Eine derartige Komposition enthält eine Kombination aus wasserlöslichem Polyacrylsäure-Polymer, einem Schaumstabilisator aus Docedylalkohol, einem Tensid und einem Lösungsmittel. Ausschlaggebend ist die verwendete Kombination aus Stabilisator und Polymer.
Ein sehr interessantes, Thach et al gewährtes US-Patent 5,434,192 beschreibt eine Komposition aus Tensiden und Stabilisatoren, die aus einer Mischung eines modifizierten natürlichen und synthetischen Polymers und Lösungsmitteln besteht und in der Lage ist, Schaum zu erzeugen, der bei Temperaturen zwischen ca. 22° C und 40° C zwölf Stunden bis mehrere Tage lang beständig bleibt. Ein solcher Schaum wird dazu verwendet, die Emission von flüchtigen Gasen und Dämpfen zu unterdrücken.
Wie bei Clark beschrieben, kann ein Blast mit einem in einer Sperre enthaltenen Schaum unterdrückt werden. Die Antragsteller führten zunächst Blastversuche mit einem Schaumbildnerprodukt namens AFFF (Aqueous Film Forming Foam) durch, das ursprünglich dazu vorgesehen war, Feuer zu einzudämmen. Dieser Schaum wurde in Nylonglockenzelten eingedämmt, die rund um die vom Blast bedrohte Stelle aufgestellt waren. Die Ergebnisse der Blastunterdrückungsversuche waren sehr ungleichmäßig; der Schaum löste sich sehr schnell auf und schwankte in seiner Form zwischen wässrig und sehr leicht und luftig. Zu den in dieser Phase gewonnenen Erfahrungen gehörte die Erkenntnis, dass die physikalische Form des Schaumes sehr stark von der Schaumdurchsatzleistung, den Tensidanteilen in der Komposition und den Düseneigenschaften abhängen kann. Diese Arbeit führte zur Entwicklung eines Containment-Systems, das in dem vom selben Erfinder am 12. Dezember 1997 angemeldeten US-Antrag Nr. 60/069,533 beschrieben wird. Zu jenem System gehört eine zeltförmige Umfassung, die über einer IED aufgestellt und mit einem belüfteten wässrigen Schaummaterial gefüllt wird, das als Dispersionsunterdrückungs-Schaum [DSF = Dispersal Suppressant Foam] gilt. Danach wird die IED detoniert, und das dabei entstehende Schrapnell innerhalb der Umfassung eingedämmt Das verwendete Schaummaterial bestand aus einem Produkt, das unter dem Warenzeichen SILVEX gehandelt wurde. Seine Rezeptur wird in dem Cundasawmy gewährten US-Patent 4,770.794 beschrieben, das am 13. September 1988 erteilt wurde.
Die Aufnahme chemischer und biologischer Kampfstoffe (CW und BW, insgesamt CB-Kampfstoffe genannt) oder radioaktiver Stoffe in IEDs stellt eine noch größere Herausforderung dar. Es ist nicht nur der Blast einzudämmen, sondern die in der IED enthaltenen Stoffe müssen auch innerhalb des Containment-Bereichs effektiv neutralisiert werden, um dem Personal nach der Aktivierung Zugang zum Platz zu ermöglichen.
Generell ist die Dekontamination radioaktiver Partikel ihres nuklearen Ursprungs wegen nicht möglich. Ihre Beseitigung durch Abkapselung verringert jedoch die Möglichkeit der Aerosolisierung. Die Dekontamination chemischer und biologischer Kampfstoffe geschieht gewöhnlich durch Oxidation, Reduktion oder Hydrolyse. Idealerweise ist ein Dekontaminant breiten Spektrums, der bei seiner Einwirkung auf die voraussichtlichen Kontaminationsmittel keine toxischen Nebenprodukte erzeugt, von größter Wichtigkeit, wenn die Art des Kampfmittels unbekannt ist.
Idealerweise sollte die Blastunterdrückung und Dekontamination das Resultat eines einzigen Vorgangs sein, wodurch die Wirksamkeit der Operation gesteigert und am schnellsten wieder Zugang zum Platz ermöglicht wird. Außerdem darf ausschlaggebendes Beweismaterial innerhalb der Unterdrückungszone weder durch den unterdrückenden Schaum noch durch den Dekontaminationsstoff beschädigt werden.
Um einen zugleich unterdrückenden und dekontaminierenden Schaum zu erhalten, muss das Dekontaminationsmittel Bestandteil der Schaumrezeptur sein. Während gegenwärtig sowohl Schaum für Blastunterdrückung als auch Dekontaminationsmittel verfügbar sind, liegt es keineswegs auf der Hand, sie zum kombinierten Zweck der Blastunterdrückung und Dekontamination einfach zu vermischen.
Ein Dekontaminationsmittel nach dem Stand der Technik, die Deutsche Emulsion (C8), wurde als wenig korrosives Mittel entwickelt, das Verdickungsmittel löst und in Farbe eindringt, um mit eingebetteten Stoffen in einer Emulsion zu reagieren. Es wurde jedoch festgestellt, dass die Emulsion oder der Schaum ziemlich unzuverlässig war und manchmal überhaupt nicht schäumte. Derartige Dekontaminationsschäume wären auf eine Zeit nach ihrer Entstehung nicht für die Blastunterdrückung geeignet Jede Einbeziehung von Ingredienzen in eine Schaumrezeptur muss sorgfältig bemessen werden, um die Auswirkungen der Rezeptur auf Blasengröße und Einförmigkeit im Schaum festzustellen. Ferner muss die neue Rezeptur genügend Stabilität besitzen, was durch niedrige Flüssigkeitsdränagewerte und ein angemessenes Expansionsverhältnis erkennbar ist, macht, um weiterhin optimale Blastunterdrückung zu gewährleisten.
Wie in US-Patent 4,442,018 von P. Rand beschrieben, kann die Wahl des Lösungsmittels in einer Schaumrezeptur die Lösungsviskosität und die Flüssigkeitsdränage aus dem Schaum dramatisch beeinflussen. Die in Dekontaminations-Rezepturen enthaltenen Lösungsmittel und Verschnittmittel können effektiv als Entschäumer wirken, wenn sie nicht mit der Schaumrezeptur kompatibel sind. Außerdem können sich in Dekontaminations-Rezepturen enthaltene suspendierte Partikel oder oxidierende Bestandteile äußerst nachteilig auf die Schäumungseigenschaften auswirken.
Es bleibt weiterhin die Herausforderung, einen einheitlichen blastunterdrückenden und dekontaminierenden Schaum zu schaffen, der optimale Blastunterdrückungs-Eigenschaften wie einheitliche Blasengröße, langsame Dränage, vertikale Anhaftung, Dampfunterdrückung und geringe Toxizität und Korrosivität mit einem breiten Spektrum an Dekontaminationseigenschaften wie Lösbarkeit und Emulsifikation von Kontaminanten, die schnelle und vollständige Zersetzung chemischer und biologischer Kampfstoffe in nicht-toxische Produkte, sowie geringer Toxizität und Korrosivität vereint.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung offenbart die Entdeckung, dass eine Schaumrezeptur besteht, die such sowohl zur Blastunterdrückung als auch zur Dekontamination eignet, welches besonders wünschenswert ist, wenn es sich um einen Sprengkörper handelt, der mit einem Kontaminationsmittel für destruktive Ausbreitung ausgerüstet ist. In Fällen von Blastunterdrückung nach dem Stand der Technik hat sich gezeigt, dass sich ein Kontaminationsmittel zwar wesentlich durch einen Schaum eindämmen lässt, der verwendete Schaum jedoch stark kontaminiert wird.
Demzufolge wird ein zufällig entdeckter Schaum dargestellt, der die Vorteile der Blastunterdrückung sowie die der Dekontamination chemischer und biologischer Kampfmittel verbindet.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren für die Neutralisierung eines für CB-Kontamination eingerichteten Sprengkörpers, bestehend aus:

(a) Herstellung eines belüfteten, aus einer Rezeptur in Wasser gebildeten Schaums bestehend aus einem Tensid, einem aus einer Gruppe gewählten Verschnittmittel, die aus Polypropylenglykol, Polyäthylenglykol sowie aus Derivaten und Mischungen derselben besteht, sowie aus einem Schaumstabilisator, einem Chloroisocyanursäuresalz und einem Puffer, um die besagte Rezeptur auf einem pH-Wert von ca. 11 bis ca. 8,5 zu halten; und
(b) Umhüllung der explosiven CB-Kontaminationsvorrichtung mit dem Schaum.

Vorzugsweise besteht das Verfahren weiterhin aus der Umhüllung der explosiven CB-Kontaminationsvorrichtung mit einer Containmentstruktur und aus der Verfüllung der Struktur mit dem belüfteten Schaum.
In dem oben beschriebenen Verfahren wird das Chloroisocyanursäuresalz vorzugsweise aus einer Gruppe gewählt, welche
Die Erfindung schafft auch ein System zur Dispersionsunterdrückung einer explosiven CB-Kontaminationsvorrichtung, das sich wie folgt zusammensetzt:

(a) einer Unterdrückungsstruktur für die Umhüllung der explosiven Kontaminationsvorrichtung; und
(b) innerhalb der Struktur eingedämmtem belüftetem Schaum, der aus einer Schaumrezeptur in Wasser gebildet wird, welche ein Tensid, einen Schaumstabilisator, ein aus der Gruppe gewähltes Verschnittmittel, welche aus Polypropylenglykol, Polyäthylenglykol sowie Derivaten und Mischungen derselben besteht, ein Chloroisocyanursäuresalz und einem Puffer gebildet wird, um die besagte Rezeptur auf einem pH-Wert von ca. 11 bis ca. 8,5 zu halten.

Im oben beschriebenen System kann sich die Schaumrezeptur wie folgt zusammensetzen:

(a) einem Schaumbildner bestehend aus einem oberflächenaktiven Stoff, einem aus der Gruppe gewählten Verschnittmittel, welche sich aus Polypropylenglykol, Polyäthy lenglykol sowie Derivaten und Mischungen derselben zusammensetzt, und aus einem Schaumstabilisator; und
(b) einer Dekontaminations-Rezeptur bestehend aus Chloroisocyanursäuresalz und einer dispersionsunterdrückenden Schaumrezeptur in Wasser, zusammengesetzt aus: einem Tensid; einem Schaumstabilisator; einem aus der Gruppe gewählten Verschnittmittel, welche aus Polypropylenglykol, Polyäthylenglykol sowie Derivaten und Mischungen derselben besteht; einem Chloroisocyanursäuresalz, und einem Puffer, um die besagte Rezeptur auf einem pH-Wert von ca. 11 bis ca. 8,5 zu halten.

In einer neuartigen Kombination wird ein System für die Dispersionsunterdrückung einer explosiven CB-Kontaminationsvorrichtung geschaffen, bestehend aus:

– einer Containmentstruktur zur Umhüllung der explosiven Kontaminationsvorrichtung; und
– belüftetem Schaum innerhalb der Struktur, der aus einer Dekontaminations-Rezeptur in Wasser gebildet wird und sich zusammensetzt aus einem Tensid, einem Schaumstabilisator, einem aus der Gruppe gewählten Lösungsmittel, welche aus Polypropylenglykol, Polyäthylenglykol sowie Derivaten und Mischungen derselben besteht, aus n und einem Puffer, um die besagte Rezeptur auf einem pH-Wert von ca. 11 bis ca. 8,5 zu halten.

Bei der vorzugsweisen Anwendung zur Umhüllung eines Sprengkörpers besteht die Schaumrezeptur in Wasser aus ca. 0,4 bis 4 Gew.-% eines Tensids, ca. 0,03 bis 0,5 Gew.-% eines Schaumstabilisators und ca. 0,10 bis 9,5 Gew.-% eines Verschnittmittels, ca. 3 bis 6 % der Chloroisocyanursäuresalze, während der Puffer und der Rest aus Wasser bestehen.
Vorzugsweise und immer noch effektiv für Dekontamination und Schaumleistung ist eine Rezeptur aus 0,6 Gew.-% Tensid, ca. 0,03 Gew.-% Schaumstabilisator, ca. 0,75 Gew.-% Verschnittmittel und ca. 3 % der Chloroisocyanursäuresalze.
KURZE BESCHREIBUNG ANHAND DER ZEICHNUNGEN
1 bis 4 beziehen sich auf Beispiel 2. 1 zeigt die Konzentrationswerte von Methylsalicylat (Gelbkreuzsimulat) in den Versuchskammern nach zwei Referenzschüssen (ohne Umfassung) und drei Testvorrichtungsschüssen (Umfassung mit Schaum + Zelt über der Vorrichtung und anschließender DSF-Einspritzung). Mehr als 90 % des Kampfmittels wurden erfasst und eingedämmt;
2 zeigt den Konzentrationsgradienten, der in der Versuchskammer im Laufe von dreißig Minuten gemessen wurde. ZU BEACHTEN: Dies sind dieselben Schüsse wie in 1, wobei die Referenzschüsse nicht gezeigt werden, weil der Maßstab zu groß war. Dies ist immer noch im zulässigen Bereich, hat aber dazu geführt, die Mitigationskapazität des Schaumes weiter zu verbessern;
3 zeigt den Vergleich zwischen umitigierten Referenzschüssen und den Testschüssen in Beispiel 2. Das Simulat bildete ein feines Aerosol, das sich wie ein biologisches Kampfmittel verhielt. Etwa 95 % des Mittels wurden erfasst.
4 zeigt die mit einem auf 1,5 m Abstand angebrachten Druckmessgeber gemessenen Überdruckwerte. Die Referenzschüsse waren zwischen 6 und 7 PSI [0,42 bis 0,49 kg/cm²]. Die Testschusswerte waren nahezu unbedeutend. Die Umfassung zerriss nicht, und der gesamte Inhalt blieb im Zelt;
5 – 11 beziehen sich auf Beispiel 3. 5 zeigt die Simulatkonzentrationen in der Versuchskammer von Beispiel 3 nach einem unmitigierten Referenzschuss und einem eingedämmten Schuss. Ebenfalls gezeigt wird die Letalstufe von Sarin nach einer Einwirkungszeit von 1 min. Ein hoher Anteil an Simulat wurde erfasst;
6 zeigt die Überdruckwerte bei angegebenen Abständen von der Vorrichtung für einen unmitigierten und einen eingedämmten Schuss. Die Ergebnisse zeigten ein Überdruck-Containment im Bereich von ca. 90 %;
7 zeigt die mit DAAMS-Tuben-Probenehmern in einem nach 8 im Freien durchgeführten Test ermittelten Luftkonzentrationen des Simulats. Hiermit wurde eine außerhalb eines Gebäudes ausgelöste Vorrichtung simuliert. Die mit dem Testschuss ermittelten Daten weisen auf ein Containment von mehr als 95 % hin;
8 zeigt die Aufstellung der DAAMS-Tuben-Probenehmer;
9 zeigt die bei zwei Tests (einem unmitigierten und einem eingedämmten Test) ermittelten Überdruckwerte. Die mit dem eingedämmten Schuss ermittelten Werte waren kaum messbar (< 1PSI = ca. 0,07 kg/cm²);
10 zeigt einen unmitigierten Referenzschuss und drei eingedämmte Testschüsse mit verschiedenen Sprengstoffmengen (wie aufgeführt). Aufstellung der Probenehmer wie in 8. Das erzielte Containment war mehr als 95 %;
11 zeigt die im Abstand von 1,5 m von der Testvorrichtung gemessenen Überdruckwerte bei einem unmitigierten und drei eingedämmten Schüssen, jeweils mit verschiedenen Sprengstoffladungen (wie aufgeführt). Die Überdruckwerte wurden um mehr als 95 % verringert.
Die 12 – 19d beziehen sich auf Beispiel 4. 12 stellt ein Gesamtionen-Chromatogramm dar, das aus Hapsite-Daten nach Simulatdispersion hergestellt wurde und eine einzige organische Chemikalie mit einem vorherrschenden Masse-115-Fragment aufweist, die dem Diäthylmalonat entspricht.
13 zeigt die Ergebnisse der Massenspektraldaten-Analyse, die darauf hinweisen, dass es sich bei der in 12 gezeigten Chemikalie mit 97,5 % Wahrscheinlichkeit tatsächlich um Diäthylmalonat handelt.
14 zeigt Gesamtionen-Chromatogramme von Hapsite⎕-Messwerten nach Fahrzeug-Kontamination mit Gelbkreuzgas vor Anwendung der Schaumrezeptur.
15 zeigt die Massenspektral-Kennzeichnung des in 14 angegebenen Beispiels, das ein prädominantes Masse-109-Fragment enthält, als Gelbkreuz (bis (2-Chloräthyl)-Sulfid).
16 zeigt Gesamtionen-Chromatogramme von Hapsite-Daten aus Luftproben, die nach der Kontamination des Fahrzeugs entnommen wurden und wobei keine Dämpfe des Gelbkreuz-Kampfinittels nachgewiesen wurden.
17 zeigt die Gesamtionen-Chromatogramme von zwei separaten Luftproben aus dem Zelt-„Headspace" [Luft über Probe], die nach Aktivierung des Geräts, und zwar 20 Sekunden bzw. 1 Minute nach Beginn der 5 Minuten langen Probenahmeperiode entnommen wurden.
18a zeigt die Gesamtionen-Chromatogramme von der mit dem Hapsite-Analysator entnommenen Gelbkreuzprobe aus dem Headspace der für die Fahrzeug-Kontaminationsversuche benutzten, Gelbkreuz enthaltenden Flasche.
18b zeigt die Gesamtionen-Chromatogramme von der dem Gelbkreuz-Headspace entnommenen Luftprobe gemäß 18a, wobei sich zusätzliche Lösungsmittel zeigten.
19a bis 19d zeigen Identifikations-Chromatogramme der Massenspektren-Bibliothek, die verwendet wurden, um die Bestandteile der Gelbkreuz-Headspace-Luftprobe gemäß 18a nachzuweisen.
20 bis 23 beziehen sich auf Beispiel 5. 20 zeigt ein Gesamtionen-Chromatogramm einer mit dem Hapsite während des Simulatdispersionsversuchs nach Beispiel 5 entnommenen Luftprobe und zeigt, dass die Probe eine hohe Konzentration eines einzelnen Bestandteils enthält, der nachträglich als DEM nachgewiesen wurde.
21 zeigt ein Gesamtionen-Chromatogramm einer Headspace-Luftprobe über einer mit dem Hapsite entnommenen Gelbkreuz-Kampfmittelflasche, wobei sich ein rekonstruiertes Ionen-Chromatogramm mit Gesamtionen und Masse 109 zeigt, das die Substanz als Gelbkreuz nachweist.
22 zeigt ein Gesamtionen-Chromatogramm der Zelt-Headspace-Luftprobe, die mit dem Hapsite 10 Minuten nach der Detonation im Simulatversuch entnommen wurde und eine kleine Menge an Simulat und Dichloräthylazetat nachweist.
23 zeigt ein Gesamtionen-Chromatogramm der Zelt-Headspace-Luftprobe, die mit dem Hapsite nach der Detonation im Gelbkreuzversuch entnommen wurde und nicht aus Gelbkreuz, sondern aus 1,2-Dichloräthan besteht.
24 ist eine Tabelle, welche die Wirksamkeit mehrerer Dekontaminationsmittel-Rezepturen gegen die ausgewählten Nervengase GB, GA und DG sowie gegen das Gelbkreuzgas HD darstellt.
25 ist eine Tabelle, welche die Wirksamkeit einer Schaumrezeptur mit 9% aktiven Bestandteilen (FS) und einer Schaumrezeptur mit 3% aktiven Bestandteilen (Mild) gegen den Nervengaskampfstoff VX darstellt.
26 ist eine grafische Darstellung der Wirksamkeit des Schaumstoffs allein zur Dekontamination radioaktiver Stäube an der Außenfläche eines Panzerfahrzeugs.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden eine blastunterdrückende Dekontaminationsschaum-Rezeptur sowie deren Anwendungsmittel geschaffen, um den bekannten aktiven Dekontaminationsbestandteil Hypochlorit in einer sinnvoll ausgebildeten gepufferten Lösung in den blastunterdrückenden Schaum zu inkorporieren, um die Blastschockwelle zu unterdrücken, Schrapnell und toxische Dämpfe nach der Detonation von behelfsmäßige Sprengvorrichtungen einzudämmen sowie darin enthaltene chemische und andere Kampfstoffe zu dekontaminieren.
Allgemeines
Die Inkorporation bekannter Dekontaminationsmittel in bestehende blastunterdrückende Schaumrezepturen erfordert gründliche Versuche und Optimierungsverfahren, damit gewährleistet ist, dass die Rezepturbestandteile nicht beeinträchtigt werden und ihren Zweck nicht erfüllen können.
Insbesondere können durch die Inkorporation von Lösungsmitteln und Feststoffteilchen in Schaumrezepturen gerade jene Eigenschaften beeinträchtigt werden, die zur Blastunterdrückung erforderlich sind, nämlich die Eigenschaften langsame Flüsigkeitsdränage, hohe Expansionswerte und optimale Blasengröße.
Außerdem sollten durch Zugabe von Schaumstoffen und Lösemitteln in Dekontaminationslösungen die effektiven pH-Bereiche der Wirkstoffe und Stabilisatoren nicht verändert werden, es dürfen keine toxischen Nebenprodukte entstehen, und es darf auch keine falschen positiven oder negativen Messwerte in den Überwachungsgeräten hervorrufen.
Rezepturen, die sich zur Blastunterdrückung eignen, sind Gegenstand des ebenfalls von uns angemeldeten US-Patents mit der vorläufigen Nummer 60/120,874 (Anmeldedatum 19. Februar 1999), das durch die am 18. Februar 2000 eingereichte reguläre Anmeldung ersetzt wurde und in der vorliegenden Beschreibung vollständig enthalten ist.
In der ebenfalls von uns eingebrachten Anmeldung 60/120,874 wurde beschrieben, dass ein geeignetes Schaumkonzentrat besteht aus (a) einem Tensid (40–80 Gew.-%), (b) einem Schaumstabilisator (3–7 Gew.-%), (c) einem Polyalkylenglykol-Lösemittel (10–30 Gew.-%) und (d) Wasser (Rest bis zu 100 %).
Die Tenside waren eine Mischung aus zwei Tensiden. Der Ausdruck Tensid wird hier so definiert, dass es sich je nach dem Zusammenhang um ein einzelnes Tensid oder eine Mischung von Tensiden handeln kann.
Schaumrezepturen
Wie bereits erwähnt, besteht eine Schaumrezeptur generell aus einem Tensid, einem Verschnittmittel und einem Stabilisator.
Das Tensid ist in der Lage, als Emulgator zu wirken und erzeugt bei Belüftung einen Schaum über einen weiten pH-Bereich. Idealerweise sollte das Tensid in Süßwasser oder Meerwasser lösbar sein und so gewählt werden, dass es mit den anderen in der Schaumrezeptur enthaltenen Bestandteilen kompatibel ist. Das Tensid kann ein einzelnes Tensid oder eine Mischung von zwei oder mehr Tensiden darstellen, wie z.B. Cedepal^® TD-407, ein Natriumalkyläthersulfat und Bioterge^® AS-90, ein Alpha-Olefinsulfonat.
Das Verschnittmittel dient als Kupplungskomponente zur Lösbarmachung des Tensids und als Lösbarmacher für chemische Kampfstoffe, die nicht wasserlöslich sind. Der Ausdruck Verschnittmittel dient hier dazu, Chemikalien auf organischer Basis zu definieren, die CB-Kampfstoffe lösbar machen, z.B. wenn sie auf alkydbeschichteten (lackierten) Oberflächen angetroffen werden. Ein solches Verschnittmittel ist Polypropylenglykol (PPG425). Das PPG425 lässt immer noch gute Schäumungseigenschaften über einen weiten pH-Bereich in Süßwasser und in Meerwasser zu.
Der Stabilisator dient dazu, die Schaumstabilität zu erhöhen. Langkettige, oft wasserunlösliche polare Verbindungen mit geradekettigen Kohlenwasserstoffgruppen von etwa derselben Länge wie die hydrophobische Gruppe der Tenside, wie z.B. langkettige Fettsäuren, wirken als Schaumstabilisatoren. Ein solcher Stabilisator ist Lorol^® 70:30, ein Gemisch aus C12-14 aliphatischen Alkoholen im Verhältnis von 70:30. Ein weiterer ist Alfol^® 1412, eine Mischung aus 1-Dodecanol und 1-Tetradecanol.
In Kürze: der Schaumbildner besteht aus einem Tensid, einem Verschnittmittel und einem Schaumstabilisator. Wahlweise können auch korrosionshemmende Mittel in sehr kleinen Mengen hinzugefügt werden.
Generell enthalten geeignete Tenside eine Komposition entweder der Formel [R(OCH₂CH₂)_nX]_aM_b, wobei R eine Alkylgruppe mit acht bis achtzehn Kohlenstoffatomen darstellt, n eine ganze Zahl von 1 bis 10 darstellt, X aus der Gruppe SO₃ ^2–, SO₄ ^2–, CO₃ ^2– und PO₄ ^3– gewählt wird, M ein Alkalimetall, Erdalkalimetall, Ammonium- oder Aminderivat darstellt, und a die Valenz von M, und b die Valenz von [R(OCH₂CH₂)_nX] oder der Formel [R-CH=CH(CH₂)_m-X]_aM_b wobei R eine Alkylgruppe mit acht bis achtzehn Atomen darstellt, m eine ganze Zahl von 0 bis 3 darstellt, X aus der Gruppe SO₃ ^2–, SO₄ ^2–, CO₃ ^2– und PO₄ ^3– gewählt wird, M ein Alkalimetall, Erdalkalimetall, Ammonium- oder Aminderivat darstellt, a die Valenz von M und b die Valenz von [R-CH=CH(CH₂)_m-X] oder eine Mischung daraus darstellt.
Ein geeigneter Stabilisator ist ein Alkylalkohol, R-OH, wobei R eine Alkylgruppe mit acht bis sechzehn Kohlenstoffatomen darstellt.
Ein solcher in Kombination geeigneter Schaumbildner ist Silv-Ex⎕ der Firma Ansul Fire Protection, der in US-Patent 4,770,794 beschrieben wird, das am 13. September 1988 an Cundasawmy et al erteilt wurde. Spezifisch besteht die Silv-Ex-Rezeptur aus einem Tensid folgender Zusammensetzung:
zu 20 Gew.-% aus dem Tensid C₁₀H₂₁(OCH₂CH₂)_2,3SO₄ ^–NA⁺;
zu 20 Gew.-% aus C₁₄H₂₉(OCH₂CH₂)₃SO^–NH4⁺;
zu 20 Gew.-% aus dem Verschnittmittel Diäthylglykolmonobutyläther, und
zu 5 Gew.-% aus dem Stabilisator C₁₂H₂₅OH. Der Rest besteht aus Wasser. Wahlweise enthält die Rezeptur weitere 0,5 Gew.-% Korrosionsinhibitoren.
Alternativ sind Schaumbildner zu bevorzugen, die keinen Diäthylenglykolmonobutyläther als Verschnittmittel enthalten, da Rückstände dieses niedermolekularen Gewichtsanteils mit manchen konventionellen Dekontaminations-Messgeräten (z.B. mit dem Chemikalienmessgerät [Chemical Agent Monitor = CAM] von Graseby Ionics⎕) nachgewiesen werden und so fälschlicherweise als positiver Nachweis von Kontaminantenrückständen interpretiert werden könnten.
Ein geeigneter rückstandfreier Schaumbildner (= NR-Schaumbildner) besteht aus einer Kombination von Alkyläthersulfatsalz, einem Alpha-Olefinsulfonat, einem Verschnittmittel, einem Alkylalkohol, und Wasser. Spezifisch sind Tensid, Verschnittmittel und Schaumstabilisator in Wasser vermischt, wobei die Bestandteile folgende Formeln haben:

– für das Tensid: R(OCH₂CH₂)_mSO₂ ^2–M, wobei R eine aus acht bis achtzehn Kohlenstoffatomen bestehende Alkylgruppe ist, M eine ganze Zahl von 1 bis 3 darstellt und M Na⁺ oder NH₄ ⁺ sein kann, in Mischung mit C₃(CH₂)_nCH=CHCH₂SO₃Na;
– für das Verschnittmittel: HO(CH₂(CH₃)CHO)_nH (ca. 425 PPG von MW), wobei n=5–49 und meistbevorzugt 7;
– für den Schaumstabilisator: R-OH, wobei R = C₁₀–C₁₄.

Demgemäß besteht eine bevorzugte Komposition der NR-Schaum-Rezeptur aus

– ca. 30 Gew.-u. Vol.-% aus dem Natriumsalz eines Äthersulfats der Formel CH₃(CH₂)₁₁(OCH₂CH₂)₃OSO₃Na; 15,5 Gew.-u. Vol.-% aus einem Natriumolefinsulfonat der Formel CH₃(CH₂)_nCH=CHCH₂SO₃Na, wobei n = 10 bis 12;
– ca. 20 Gew.-u. Vol.-% aus Polypropylenglykol-Verschnittmittel der Formel H(OCH(CH₃)CH₂)_nOH, wobei n = 5 bis 9;
– ca. 5 Gew.-u. Vol.-% aus einem Alkohol CH₃(CH₂)_nOH, wobei n = 8 bis 16; und wahlweise
– aus 0,3 Gew.-% eines wahlweise hinzugefügten Korrosionsinhibitors wie Natriumtolytriazol, Ammonium-Dimolybdat und Natriumpentahydratsilikat; und
– dem Rest aus Wasser, wobei weiteres Wasser hinzugefügt wird, um andere Bestandteile aufzulösen.

Ferner ist dieser NR-Schaumbildner in der Lage, Schaum von gleichmäßiger Blasengröße zu erzeugen und senkrechte Oberflächen zu beschichten; er ist mit Süßwasser, Grauwasser und Meerwasser als Hauptlösungsmittel kompatibel und kann nach der Dekontamination einfach durch Spülen mit Wasser entfernt werden.
Dieser spezifische NR-Schaumbildner neigt bei Temperaturen unter ca. 10° C zu weichthixotroper Gelbildung, was zu Problemen führen kann, wenn er bei schlechtem Wetter in dieser Konzentration transportiert oder eingesetzt wird.
Es wurde festgestellt, dass eine Möglichkeit, den thixotropen Gelpunkt des Tensids herabzusetzen, damit er in einem weiteren Umweltbereich eingesetzt werden kann, daraus besteht, einen Alkoholstabilisator hinzuzufügen, der mehr C₁₂ als C₁₄ aufweist. Als noch signifikanter stellte sich heraus, dass der Gelpunkt für Transport und Lagerung dadurch herabgesetzt werden kann, dass man das Tensid im Verhältnis 1:1 mit Wasser verdünnt.
Demgemäß besteht ein stärker verdünnter NR-Schaumbildner aus:

– ca. 15 Gew.-u. Vol.-% aus dem Natriumsalz eines Äthersulfats der Formel CH₃(CH₂)₁₁(OCH₂CH₂)₃OSO₃Na; 7,75 Gew.-u. Vol.-% aus einem Natriumolefinsulfonat der Formel CH₃(CH₂)_nCH=CHCH₂SO₃Na, wobei n = 10 bis 12, mit insgesamt 22,75 Gew.-u. Vol.-% Tensid;
– ca. 10–25 Gew.-u. Vol.-% aus Polypropylenglykol-Verschnittmittel der Formel H(OCH(CH₃)CH₂)_nOH, wobei n = 5 bis 9;
– ca. 1 bis 2,5 Gew.-u. Vol.-% aus einem Alkohol CH₃(CH₂)_nOH, wobei n = 8 bis 16 als Schaumstabilisator; und wahlweise
– aus 0,3 Gew.-% eines wahlweise hinzugefügten Korrosionsinhibitors, und
– zum Rest aus Wasser.

Demgemäß muss, um in der endgültigen Schaumrezeptur die erforderliche Konzentration an Schaumbildneringedienzen vorzusehen, den Dekontaminations- und Pufferlösungen das doppelte Volumen an Schaumrezeptur hinzugefügt werden, damit die bevorzugte blastunterdrückende und dekontaminierende Schaumrezeptur entsteht.
Dekontanimations-Rezeptur
Mehr Einzelheiten über die Dekontaminations-Rezeptur werden in dem ebenfalls von uns angemeldeten US-Patent mit vorläufiger Seriennummer 60/120,971 (Anmeldedatum: 19. Februar 1999) offenbart, welche durch eine am 14. Februar 2000 eingereichte reguläre Anmeldung ersetzt wurde.
Die allein als Dekontaminations-Rezeptur angewandte, in dem ebenfalls von uns angemeldeten Patent mit der vorläufigen Seriennummer 60/120,971 offenbarte Rezeptur besteht aus einem aktiven Dekontaminationsmittel in einem Puffersystem, das dazu aufgebaut ist, den anfänglichen Reaktions-pH-Wert über 8,5 und noch vorteilhafter im Bereich von 10 bis 11 zu optimieren und so die Hydrolyse der G-Mittel und die Oxidation der VX- und HD-Kampfmittel zu fördern.
Aktive Bestandteile
Die Dekontaminations-Rezeptur der vorliegenden Erfindung enthält ein aktives Bestandteil, das Natriumdichloroisocyanurat. Andere Chloroisocyanursäuren, deren Alkalimetallsalze oder eine Kombination von Säuren einschließlich Trichloroisocyanursäure sind ebenfalls als aktive Bestandteile geeignet. So können z.B. Alkalimetallsalze der Monochloroisocyanursäure oder der Dichloroisocyanursäure bzw. eine Kombination eines dieser Salze mit Cyanursäure verwendet werden.
Die Dekontaminations-Rezeptur enthält ca. 1 Gew.-% bis ca. 15 Gew.-%, vorzugsweise ca. 3 Gew.-% bis ca. 9 Gew.-% hydratisiertes Dichloroisocyanursäure-Salz, wenn es allein zur Dekontamination angewandt wird. Wenn die Rezeptur gleichzeitig als Blastunterdrückungsmittel angewandt wird, enthält sie von ca. 1 Gew.-% bis ca. 6 Gew.-% hydratisiertes Dichloroisocyanursäure-Salz und vorzugsweise zwischen ca. 3 Gew.-% bis ca. 6 Gew.-% hydratisiertes Dichloroisocyanursäure-Salz. Die Rezeptur kann zusätzlich Lithiumhypochlorit enthalten, um die Aktivität des Dichloroisocyanursäure-Salzes zu erhöhen.
Puffer
Außerdem enthält die Dekontaminations-Rezeptur gemäß der vorliegenden Erfindung einen Puffer, der vorübergehend einen Ausgangs-pH-Wert im Bereich von 10 bis 11 aufrechterhält, welcher genügt, um die Hydrolyse der G-Mittel zu ermöglichen und die Oxidation der V- Mittel und Gelbkreuzmittel zu fördern und damit nicht-toxische Produkte zu erzeugen. Ein Ausgangs-pH im Bereich von 10 bis 11 genügt, um eine ausreichende Menge an Hypochlorit-Ionen zur Dekontamination zur Verfügung zu stellen. Danach ist es wünschenswert, dass der Puffer wirkungslos wird und der pH-Wert schließlich auf einen neutraleren Stand absinkt, damit die BW-Mittel wirkungsvoller zerstört werden können.
Wenn der Puffer wirkungslos wird und der pH-Wert auf einen neutraleren Stand absinkt, wird die hypochlorige Säure vorherrschender, wenn die Hypochlorit-Ionen mit den verfügbaren Wasserstoffionen reagieren. Wenn es darauf ankommt, BW-Mittel zu zerstören, dann ist die hypochlorige Säure die aktivere Spezies, da neutrale Spezien in der Lage sind, leichter in die Zelle des BX-Mittels einzudringen. Sollte ein BW-Mittel die anfängliche Dekontamination überleben, dann können das BW-Mittel und die Dekontaminations-Rezeptur eine Zeitlang zusammen verweilen, eventuell nach dem Spülen, und bei niedriger werdendem pH-Wert wird die Dekontamination des BW-Mittels auf einem sogar noch effektiveren pH-Wert fortgesetzt. Außerdem ist ein neutralerer endgültiger pH-Wert der Dekontaminations-Rezeptur weniger gefährlich für die Umwelt.
Es ist wichtig, den im Anfang mäßig hohen pH-Wert eine gewisse Zeit lang aufrecht zu erhalten, um genügend Hypochlorit-Ionen für die Dekontamination zur Verfügung zu stellen (die NATO bestimmt eine Dauer von 30 Minuten für militärische Dekontaminationszwecke). Das fördert die Hydrolyse der G-Mittel, die Oxidation von VX-Mitteln, wodurch die Bildung toxischer Hydrolyse-Nebenprodukte verhindert wird, fördert die Oxidation von HD-Mitteln und verhindert die HD-Rückbildung. Demgemäß muss der Puffer in der Lage sein, die Freisetzung von HCl infolge der Hydrolyse des Chloroisocyanursäuresalzes durch Wasser zu puffern. Am vorteilhaftesten ist es, den pH-Wert während der zur Dekontamination verfügbaren Zeit auf über 8,5 zu erhalten.
Es ist festgestellt worden, dass sich am besten ein anorganisches Puffersystem eignet, das auf einen anfänglichen pH-Wert von 10 bis 11 eingestellt wird. Natriumsalze wie eine Mischung von Natriumtetraborat-Decahydrat und wasserfreiem Natriumcarbonat sind vorzuziehen, da quaternäre Ammoniumverbindungen durch Reaktion mit Chlorid-Ionen, dem Hydrolyseprodukt von Hypochlorit, zur Hypochlorit-Verarmung führen.
Augmentierte aktive Bestandteile
Weiterhin kann die Dekontaminations-Rezeptur wahlweise Lithiumhypochlorit enthalten, um den aktiven Hypochloritbestandteil der Lösung kurzfristig zu augmentieren und damit einen stärkeren Anteil an aktiven Spezien in den Anfangsstadien nach der Zugabe von Wasser zu erhalten. Vorzugsweise ist Lithiumhypochlorit in Mengen zwischen ca. 5 und ca. 10 Gew.-% des aktiven Bestandteils Dichloroisocyanursalz vorhanden, wobei zu berücksichtigen ist, dass im Handel erhältliches Lithiumchlorit normalerweise nur mit 30-%iger Reinheit verfügbar ist. Als Alternative können kleine Mengen an Super Tropical Bleach (STB) oder High Test Hypochlorit (HTH) dieselbe Aufgabe erfüllen wie das Lithiumhypochlorit, solange diese Mittel unterhalb ihrer Löslichkeitsgrenzen eingesetzt werden, damit keine Festkörper oder Schlämme entstehen.
Weiterhin kann die Dekontaminations-Rezeptur der vorliegenden Erfindung wahlweise auch anorganisches oder organisches Bromid enthalten, um die Reaktivität der Chloroisocyanursäure zu erhöhen und niedrige Werte an Hypobromit und Brominchlorid zu erzeugen.
Blastunterdrückende Dekontaminations-Rezeptur
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird daher eine mit dem Schaumbildner kompatible Dekontaminations-Rezeptur mit dem Schaumbildner vermischt, um eine zur Blastunterdrückung und gleichzeitigen Dekontamination fähige bevorzugte Schaumrezeptur zu schaffen, bestehend:

– zu ca. 1 bis 6 Gew.-% und vorzugsweise zu ca. 1 bis ca. 3 Gew.-% aus hydra tisierten Chloroisocyanursäure-Salzen und noch vorteilhafterweise aus Lithiumhypochlorit in einem Verhältnis von 5–10 % der Chloroisocyanursäure-Salze;
– zu ca. 1 % und optimal bis zu 8 % aus einem aus Polypropylenglykolen, Polyäthylenglykolen sowie Derivaten und Mischungen derselben bestehenden Gruppe ausgewählten Verschnittmittel;
– zu ca. 1 bis ca. 5 Gew.-% aus einem Tensid;
– aus einem Puffersystem, um die besagte Rezeptur mindestens 30 Minuten lang anfänglich auf einem pH-Wert von ca. 8,5 bis ca. 11 und vorzugsweise anfänglich von ca. 10 bis 11 zu erhalten; und
– zum Rest aus Wasser.

Es wurde untersucht und nachgewiesen, dass eine Zugabe von 3 % aktiven Bestandteilen und Puffer in den Schaumbildner im Wesentlichen keine nachteiligen Folgen für die blastunterdrückende Wirksamkeit, die Expansionsverhältnisse des Schaumes oder seine Flüssigkeitsdränagewerte hatte. Außerdem wurde nachgewiesen, dass der Schaumbildner die Fähigkeit der aktiven Bestandteile, die Gesamt-Dekontamination von CB-Mitteln zu beeinflussen, nicht beeinträchtigt hat.
Sollte die IED bereits detoniert sein, dann könnte eine Reinigung mit einem Dekontaminationsmittel erforderlich werden, das keine bzw. minimale Blastunterdrückungs-Kapazität besitzt. So könnte z.B. eine Rezeptur mit 6 % aktiven Bestandteilen angewandt werden. In solchen Fällen kann zusätzliches Verschnittmittel hinzugefügt werden, um den gesamten Verschnittmittelanteil (Schaumbildner und zusätzliches Verschnittmittel) auf ca. 8 % zu erhöhen, damit die in Oberflächen eingedrungenen CB-Mittel effektiver solubilisiert werden.
Damit kann die aus einer Kombination von Schaumbildner und Dekontaminanten bestehende Rezeptur auch für IEDs Anwendung finden, die einen Kontaminanten enthalten, der sowohl Blastunterdrückungs- als auch Dekontaminations-Kapazitäten erfordert.
Wie in unserer Blastunterdrückungs-Rezepturen offenbarenden vorläufigen Anmeldung 60/120,874 sowie in unserer vorläufigen Anmeldung Nummer 60/069,533 vom 12. Dezember 1997 und der diese ersetzenden regulären Anmeldung bereits in größerem Detail beschrieben wurde, werden Sprengkörper – einschließlich Sprengkörpern mit Kontaminationsmitteln – mit einer abkapselnden Schaum-Containmentstruktur umhüllt. Schaumbildner und Dekontaminations-Rezeptur werden in Wasser vermischt und verschäumt, um die Containmentstruktur zu füllen und die IED damit zu umhüllen.
Beispiele - Beispiel 1
BEWERTUNG DER DEKONTAMINATIONSWIRKUNG
Im Verlauf der Optimierung von Schaumrezepturen wurden die drei meistversprechenden Rezepturen, Nr. 1, Nr. 3 und Nr. 4 in Tabelle 1 mit Inkorporation des Verschnittmittels PPG425, zubereitet und nach ihrer Kapazität bewertet, Kampfmittelsimulate zu solubilisieren (d.h. ihre Fähigkeit, Verbindungen, die wirkliche Kampfmittel simulieren, aufzulösen und zu solubilisieren).
Tabelle 1. Anteilige Komposition der Bestandteile in neu zu prüfenden Schaumrezepturen.
Es wurde nachgewiesen, dass alle drei Rezepturen ebenso gut geeignet sind, die Kapazitätsfaktoren oder Verweilzeiten der Testsimulate auf einer HPLC-Prüfsäule zu reduzieren.
Weitere Studien zeigten, dass alle drei Rezepturen die Anforderung erfüllten, die Dekontaminations-Reaktionszeiten nur gering zu hemmen, wobei Rezeptur Nr. 3 die bevorzugte Rezeptur darstellt. Alle weiteren Tests und Feldversuche wurden mit Rezeptur Nr. 3 durchgeführt.
Darauf wurde die Dekontaminations-Rezeptur zubereitet, indem zwei Lösungen wie folgt kombiniert wurden:

1) Eine Pufferlösung bestehend aus: a) Natriumtetraborat-Decahydrat in einer so starken Konzentration in der Dekontaminationslösung, dass nach Mischung mit der Tensidlösung 0,004167 mol/l erhalten werden; und b) wasserfreies Natriumcarbonat in einer so starken Konzentration in der Dekontaminationslösung, dass nach Verdünnung mit der Tensidlösung eine Molkonzentration von 0,0333 mol/l erhalten wird.
2) Das oxidierende / dekontaminierende Mittel Natriumdichlor-s-triazinetrion (besser als Natrium-Dichloroisocyanursäure bekannt) mit einem Chlorgehalt von 62 Gew.-%. Dieses Material wurde in einer so starken Konzentration verwendet, dass in der Endlösung eine Konzentration von 3 Gew.-% erhalten wird. Es muss darauf hingewiesen werden, dass das Oxidationsmittel zur Ausfällung neigt, wenn es in Konzentrationen von über 2 % steht.

Es war überraschend, festzustellen, dass eine gleichzeitige Anwendung von Dekontaminations- und Schaumbildnerlösungen keine nachteiligen Wirkungen auf die Schaumeigenschaften der Blast-Schaumrezeptur Nr. 3 hatte; die Rate der Schaumexpansion und -dränage veränderte sich nicht.
Ferner wurden Schaumbildnerlösung und Puffer-/Oxidationsmittellösung direkt gemischt, und die Schaumeigenschaften als Zeitfunktion gemessen. Es wurde nachgewiesen, dass sich weder das Expansionsverhältnis verringerte noch die Dränagerate zunahm, nachdem die Mischung länger als 30 Minuten gestanden hatte.
Beispiel 2 und 3
Zwei Versuchsserien wurden durchgeführt, um die Mitigationskapazitäten der Schaumrezepturen zur Eindämmung von CB-Kampfmitteln festzustellen.
Die erste Versuchsserie, Beispiel 2, wurde mit nicht-fragmentierenden explosiven Ausbreitungsmodellen durchgeführt, die als CB-Simulate konstruiert worden waren. Die Schaumrezeptur SILVEX wurde eingesetzt, und die Ergebnisse wurden auf andere Schaumrezepturen extrapoliert, die auf Blastversuchen beruhten, die mit der Rezeptur entsprechend dieser Erfindung verwendet wurden.
In der zweiten Versuchsserie, Beispiel 3, wurde die Leistung der bevorzugten Schaumrezeptur untersucht, wenn sie gegen nichtexplosive Dispersionsmodelle sowie gegen Hochenergievorrichtungen eingesetzt wurde. Die explosiven Hochenergie-Dispersionsmodelle gaben einen Hinweis auf die oberen Grenzen der eindämmbaren Vorrichtungen.
Im Entwicklungsstadium wurde das in Beispiel 2 verwendete Nylonzelt dadurch verstärkt, dass eine Lage aus ballistischem Gewebe über die verschäumte Umfassung hinzugefügt wurde. Zwei ballistische Gewebe wurden geprüft: DYNEEMA und KEVLAR. Jedes Gewebe wurde allein sowie in Kombination mit dem anderen Stoff getestet. DYNEEMA wurde als Gewebe für den Einsatz in der Containmentstruktur gewählt, da es sich als besser geeignet zeigte, Bombenfragmente von hoher Geschwindigkeit abzufangen. Das als Kuppel entworfene Zelt wurde so weiterentwickelt, dass es schließlich aus 3 Lagen DYNEEMA sowie einer inneren und einer äußeren Lage von reißfestem Nylon gefertigt wurde. Es wurden zwei Containmentstrukturen hergestellt, eine von ca. 2,75 m Durchmesser und die zweite von ca. 2 m Durchmesser (in Beispiel 3 verwendet). Das Containment-System ist Gegenstand des ebenfalls angemeldeten US-Patents mit der vorläufigen Seriennummer 60/069,533, das am 12. Dezember 1997 durch eine reguläre Anmeldung ersetzt wurde.
Beispiel 2
Das als C-Kampfstoffvorrichtung verwendete Modell war eine einfache Vorrichtung, die aus 1-Liter-Laborflasche aus Polyäthylen hoher Dichte und einem durch eine elektrische Sprengkapsel ausgelösten zentralen Zerleger mit ca. 125 g C-4-Sprengstoff besteht. Die Flasche war mit ca. 950 ml Methylsalicylat, einem chemischen Simulat für den C-Kampfstoff Gelbkreuzgas, gefüllt.
Das als B-Kampfstoffvorrichtung verwendete Modell hatte im Grunde dieselbe Ausführung wie das beim C-Simulatversuch eingesetzte, wobei aber das Methylsalicylat durch das biologische Simulat Calciumhydroxid ersetzt wurde.
Die Tests wurden in einer zylindrischen Blasttestkammer von ca. 10 m (32 Fuß) Durchmesser und ca. 6 m (20 Fuß) Höhe durchgeführt.
Für die Schaumrezeptur wurde ein kuppelförmiges Vierpersonen-Nylonzelt von 2 m Durchmesser benutzt. Die angewandte Schaumrezeptur war SILVEX-Schaumkonzentrat, das auf 1,7 Gew.-% in Wasser verdünnt wurde. Es versteht sich für den Durchschnittsfachmann, dass diese Ergebnisse erfindungsgemäß auf andere Schaumrezepturen übertragbar sind, die auf der Beurteilung verschiedener physikalischer Merkmale des mit diesen Rezepturen erzeugten Schaums im Vergleich mit SILVEX-Schäumen sowie auf einem Blasttest mit einer bevorzugten Rezeptur gegen eine tatsächliche, waffenfähiges Material enthaltende behelfsmäßige Sprengvorrichtung beruhen. Ähnliche blastmitigierende Eigenschaften wurden beobachtet.
Die Wirksamkeit der Eindämmung des C-Kampfstoffs wurde mit einem Miniatur-Infrarot-Gasanalysator (MIRAN⎕) gemessen. Die Wirksamkeit der Eindämmung des B-Kampfstoffs wurde mit einer Massenkonzentration atmosphärischer Aerosole gemessen, wobei Simulat auf einer Filterauflage in einer Gillian-Personalprobenehmer-Pumpe gesammelt wird; dann wurde aus den bekannten Fließraten und dem Kammervolumen die Massenkonzentration der atmosphärischen Aerosole extrapoliert. Zur Messung der Blastüberdrücke wurden der piezoresistive Druckmessgeber ENDEVCO⎕ sowie Anderson-Blastmesser eingesetzt.
Zwei Referenztests wurde ohne Umhüllung oder Schaumrezeptur durchgeführt, um die Dispersion des Gelbkreuz-Simulats Methylsalicylat festzustellen. Drei Tests wurden mit dem Containment-Zelt und der Schaumrezeptur durchgeführt. Die in 1 dargestellten Ergebnisse zeigen, dass es mit dem Schaumrezeptur gelang, das Gelbkreuz-Simulat zu mehr als 90 % besser zu erfassen als im Referenztest.
2 ist eine Darstellung des bei den drei in Beispiel 1 durchgeführten Tests im Laufe von 30 Minuten in der Versuchskammer gemessenen Konzentrationsanstiegs des Simulats.
3 zeigt einen Vergleich zwischen den unmitigierten Referenztests und den biologischen Tests. Das biologische Simulat bildete ein feines Aerosol, das sich wie ein biologi sches Kampfmittel verhielt. Das biologische Simulat wurde zu etwa 95 % erfasst.
4 zeigt die mit einem auf 1,5 m Abtand angebrachten Druckmessgeber gemessenen Überdruckwerte. Bei den Tests mit dem schaumunterdrückten Simulat war der Druck (in PSI bzw. kPa) unbedeutend im Vergleich mit dem bei den Referenztests beobachteten Druck.
Beispiel 3
Im Gegensatz zu der in Beispiel 1 eingesetzten Dispersionvorrichtung wurde hier eine Fragmentationsvorrichtung von höherer Energie verwendet, um das Kampfmittel zu dispergieren, und außerdem wurde eine Reihe von Disperssionssystemen von niedrigerer Energie wie Hochdruck-Aerosolbildung eingesetzt.
Für die Tests wurde nur das Gelbkreuz-Simulat Methylsalicylat (MS) verwendet. Es wurde davon ausgegangen, dass chemische Kontamination den schlimmsten Fall darstellt und Tests mit biologischen Kontaminatiosmitteln daher überflüssig waren.
Es wurden folgende Dispersionsvorrichtungen eingesetzt:

– Vorrichtung 1 – zentraler Zerleger mit 100 g C-4 in 1-Liter-Laborflasche aus Kunststoff mit ca. 950 ml MS
– Vorrichtung 2 – 120 g Dispersionsladung am Boden einer 1-Liter-Laborflasche mit 1 Liter MS
– Vorrichtung 3 – MX-Stahlwerkzeugkasten mit Batterien, Timer, Schaltvorrichtung, 500 ml Simulat MS (X bedeutet Gramm C-4, d.h. 115, 230, 345 g)
– Vorrichtung 4 – Handelsüblicher Gartensprüher mit 1 Liter MS Die Tests wurden auf einem Schießstand im Freien sowie in einer Testkammer von 6,10 m × 9,15 m × 3,05 m (20 × 30 × 10 Fuß), also 180 Kubikmeter durchgeführt.

Als Umfassungsstruktur diente ein kuppelförmiges DYNEEMA-Zelt, das anschließend mit SILVEX-Schaum gefüllt wurde (ca. 16 Kubikmeter bzw. ca. 570 Kubikfuß), um den durch die verschiedenen Dispersionsvorrichtungen versuchten Blast zu unterdrücken.
Die Wirksamkeit der Eindämmung des C-Kampfstoffs wurde mit einem Miniatur-Infrarot-Gasanalysator (MIRAN⎕) gemessen. Außerdem wurden die chemischen Konzentrationsbereiche gemessen, indem Aerosol-Simulate mit einem DAAMS-Tuben-Probenehmer [Depot Area Air Monitoring System] erfasst wurden. Danach erfolgte die thermisch Desorption in ein Gaschromatographie-System HP5890, das mit einem Flammeninonisierdetektor ausgerüstet war. Die Blastüberdrücke wurden mit dem piezoresistiven Druckmessergeber ENDEVCO^TM und mit Anderson-Blastmessern ermittelt.
5 zeigt die Simulat-Konzentrationen in der Testkammer nach einem unmitigierten Referenztest und einem Containment-Test. Als Referenzwert wird die Letaldosis von Sarin nach 1 Minute Einwirkung dargestellt. Ein hohes Maß von Simulat konnte erfasst werden.
6 zeigt die Überdruckwerte an den bezeichneten Abständen von der Vorrichtung bei unmitigierten Tests und Containment-Tests. Die Ergebnisse der Containment-Tests zeigten ein Containment von ca. 90 %.
7 zeigt die mit DAAMS-Tuben-Probenehmern ermittelten Luftkonzentrationen des Simulats in einem im Freien durchgeführten Test. Ihre Aufstellung auf dem Schießplatz wird in 8 näher beschrieben.
9 zeigt die bei zwei Tests (einem unmitigierten Test und einem Containment-Test) ermittelten Überdruckwerte. Die mit dem Containment-Test ermittelten Werte waren kaum messbar, d.h. <1 PSI [= ca. 0,07 kPa];
10 zeigt einen unmitigierten Referenzschuss und drei Eindämmungs-Tests mit jeweils verschiedenen Sprengstoffmengen. Aufstellung der Probenehmer wie in 8. Das erzielte Containment war mehr als 95 %;
11 zeigt die im Abstand von 1,5 m von der Testvorrichtung gemessenen Überdruckwerte bei einem unmitigierten Tests und drei Eindämmungs-Tests, jeweils mit verschiedenen Sprengstoffladungen (wie aufgeführt). Bei den Containment-Tests wurden die Überdruckwerte um mehr als 95 % verringert.
Beispiel 4 und 5
In den Beispielen 4 und 5 wurden inszenierte Feldversuche durchgeführt, um festzustellen, wie fähig die blastunterdrückende Dekontaminationsschaum-Rezeptur ist, einen Blast sowohl zu dekontaminieren als auch zu unterdrücken.
Das Vorhandensein von G-Kampfmittel-Simulat und Gelbkreuz wurde mit herkömmlichen Kontaminations-Überwachungsgeräten nachgewiesen wie z.B. dem C-Kampfmittel-Monitor (CAM) Graseby Ionics⎕ und den Stationen des C-Kampfmittel-Detektionssystem Mark II (CADS II), die jeweils 2 CAM besitzen. Das Vorhandensein bzw. Fehlen dieser Kampfmittel in Luftproben wurde außerdem mit dem tragbaren Gaschromatograph-Massenspektrometer (GC/MS) Hapsite⎕ bestätigt.
Der Hapsite-Analysator wurde für das Messen chemischer Kampfmittel unter den gegebenen Bedingungen dadurch angepasst, dass er mit dem Membranensystem M213 ausgerüstet wurde, das die schnellere Permeation chemischer Kampfstoffe ermöglicht. Dabei wurde die übliche GC-Kapillarsäule DB-1 durch die Kapillarsäule DB-5 ersetzt, die Betriebstemperatur von 60° C (für flüchtige organische Chemikalien) auf 80° C und die Probeneinlasslinie von den normalen 35° C auf 45° C erhöht. Die Luftproben wurden nur einer Massenspektralanalyse unterzogen, da die in den Versuchen eingesetzten Kampfmittel bekannt waren. Diese Art der Analyse erfordert keine vorherige chromatographische Trennung und lässt mehr Zeit für längere Probenahmen. Typischerweise wurden Proben für die Versuche alle 5 Minuten gezogen. Der Hapsite wurde auch zur vollen chromatographischen Trennung und massenspektralen Analyse benutzt, für den Fall, dass die Proben mit Spektralanalyse allein unerwartete Ergebnisse zeigen.
Beispiel 4
In einem ersten Schritt wurde die Fähigkeit der CAMs und des Hapsite-Analysators festgestellt, die Dispersion der Kampfmittel-Simulats Diäthylmalonat zu messen. In einem zweiten Schritt wurde die Fähigkeit der blastunterdrückenden Dekontaminations-Schaumrezeptur untersucht, auf die Oberfläche eines Fahrzeugs aufgetragenes Gelbkreuz zu dekontaminieren. Schließlich wurde in einem dritten und letzten Schritt die Fähigkeit der blastunterdrückenden Dekontaminations-Schaumrezeptur untersucht, den Blast zu unterdrücken, während sie G-Kampfmittel-Simulat und Gelbkreuzdämpfe eindämmt und gleichzeitig das Gelbkreuz-Kampfmittel dekontaminiert.
Schritt 1 - Simulat-Dispersionstest
Zwei Dispersionsvorrichtungen, die jeweils 250 ml einer aus Diäthylmalonat (DEM), Propandisäure, Diäthylester und Wasser (50/50 Vol.-%) bestehenden Mischung enthielten, wurden an Ringständen befestigt, die sich in Nähe der Zielfahrzeuge befanden. Eine Vorrichtung wurde 50 cm über dem Erdboden, die andere 75 cm über dem Erdboden angebracht. Kontrollkarten mit gefärbtem Papier zur Erfassung von Flüssigkeitstropfen wurden am Boden in Nähe der Dispersionsvorrichtungen, an den Zielfahrzeugen sowie am Boden 20 m in Windrichtung von den Dispersionsvorrichtungen angebracht.
Die Dispersionsvorrichtungen wurden aktiviert (angesprochen). Sobald die Prüffläche als explosionssicher erklärt wurde, wurden die Kontrollkarten untersucht, und die Fläche wurde mit tragbaren Kampfstoffmonitoren untersucht. Der Hapsite-Analysator wurde zur Prüffläche gebracht, um an den Stellen um die Ringstände, an den Fahrzeugen, am offenen Boden sowie an den Kontrollkarten Luftproben aufzunehmen und zu prüfen.
Alle Kontrollkarten wiesen darauf hin, dass sie Flüssigkeitstropfen ausgesetzt waren. Mit den CAMs wurden G-Werte im Bereich von 1 bis 6 Bar, also eine mittlere bis starke Simulat-Kontamination nachgewiesen (DEM wird vom CAM als ein G-Kampfmittel registriert). Eine mit dem Hapsite angewandte Untersuchungsmethode, wobei nur auf MS untersucht wird, lieferte die Daten für das in 1 dargestellte Gesamtionen-Chromatogramm, das eine einzige organische Chemikalie mit einem vorherrschenden Masse-115-Fragment aufweist, das dem Diäthylmalonat entspricht. 13 zeigt die Ergebnisse der Massenspektraldaten-Analyse, die darauf hinweisen, dass es sich bei der Chemikalie mit einer Wahrscheinlichkeit von 97,5 % tatsächlich um Diäthylmalonat handelt.
Nachdem festgestellt wurde, dass die Detektionsinstrumente in der Lage sind, Simulat zu erfassen, wurde die Schaumrezeptur getestet, um zu prüfen, ob sie sich als Dekontaminant in Schritt 2 eignet.
Schritt 2 - Fahrzeug-Dekontaminationsprüfung
Ein Mannschaftstransportpanzer (MTW), der mit einem gegen chemische Kampfmittel resistenten Anstrich (CARC) versehen war, wurde auf einer Seite mit 150 ml Gelbkreuz bestrichen. Vier CADS II-Stationen wurden in Nähe des Fahrzeugs aufgestellt, drei davon in Windrichtung. Aus der Flasche, aus der das Gelbkreuz stammte, wurde mit dem Hapsite eine Headspace-Probe entnommen, und in Fahrzeugnähe wurden vor Anwendung der Schaumrezeptur CAM-Werte gemessen. Der blastunterdrückende Schaum wurde mit Schlauch und Spritzdüse auf die Oberfläche des Fahrzeugs aufgetragen, und darauf wurde die Oberfläche mit langstieligen Bürsten manuell geschrubbt. Nach einer Wartezeit von 30 Minuten wurde der Schaum mit Wasser abgewaschen und das Fahrzeug erneut mit den CAMs untersucht. Mit dem Hapsite wurden rund um das Fahrzeug und in einem Abstand in Windrichtung Luftproben entnommen.
Beim Auftrag von Gelbkreuz auf das Fahrzeug zeigten die anfänglichen mit dem CADS II gemessenen Werte signifikante Anzeichen für den H-Modus in Windrichtung. 14 zeigt die Hapsite-Werte vor dem Auftrag der Schaumrezeptur, und 15 lässt die Kennzeichnung der Probe, die ein vorherrschendes Masse-109-Fragment enthielt, als Gelbkreuz (bis (2-Chloräthyl)-Sulfid) erkennen, was bestätigt, dass bei den Versuchen wirksamer Kampfstoff verwendet wurde.
Unmittelbar nach dem Auftrag der Schaumrezeptur fielen die CADS II-Werte und die H-Modus-Anzeichen auf Nullreaktion. Wie in 16 dargestellt wird, zeigten die rings um das Fahrzeug herum erfassten Hapsite-Luftproben keinen Gelbkreuzgehalt.
So gelang es offensichtlich, den Gelbkreuz-Kampfstoff mit der Schaumrezeptur zu dekontaminieren. Daher konzentrierten sich die restlichen drei Versuche auf die Fähigkeit der Schaumrezepturen, gleichzeitig zu dekontaminieren und eine explosive Blastwelle zu unterdrücken.
Schritt 3 - Zeltversuche: Blastunterdrückung und Dekontamination
In Schritt 3 wurden zwei separate Versuche durchgeführt. Beim ersten wurde das G-Kampfmittelsimulat Diäthylmalonat und beim zweiten das C-Kampfmittel Gelbkreuz verwendet. Die Umgebungstemperatur bei den Versuchen war 6° C.
Bei jedem Versuch wurde eine Dispersionsvorrichtung mit 250 ml Simulat oder Kampfmittel beladen und ca. 50 cm über dem Boden an einem Ringstand befestigt. In Nähe des Versuchsplatzes wurden vier CADS-Prüfstationen aufgestellt, davon drei in Windrichtung. Die Stationen wurden aktiviert und so eingestellt, dass sie Daten aufnehmen und an ein ortsfernes EDV- und Computersystem weiterleiten konnten. Beim Versuch mit dem Simulat wurde die Dispersionsvorrichtung in einem handelsüblichen Zelt untergebracht, und das Zelt wurde mit der verschäumten Rezeptur gefüllt. Beim Versuch mit dem Kampfstoff wurde ein Spezialzelt mit einer Öffnung im Boden, aber von derselben Form und Größe wie das handelsübliche Zelt, über der Dispersionsvorrichtung angebracht und dann mit der verschäumten Rezeptur gefüllt.
In jedem Fall wurde die Vorrichtung entsichert und dann angesprochen. Sobald der Bereich als explosionssicher erklärt wurde, unternahm das mit tragbaren CAMs ausgerüstete Personal eine Untersuchung des Geländes rings um das Zelt. Mit dem Hapsite wurden rings um das Zelt Luftproben entnommen. Nach dem Versuch mit dem Kampfstoff wurde der Hapsite-Analysator durch eine Öffnung oben im Zelt eingeführt, um eine Headspace-Probe über dem Schaum entnehmen und gegebenenfalls Gelbkreuz-Kontamination erfassen zu können. Außerdem wurden im Zelt-Headspace CAM-Messwerte erfasst.
Bei beiden Versuchen zeigte das Zelt keine Anzeichen von Beschädigung oder Schaumaustritt nach der Aktivierung der Dispersionsvorrichtung.
Was die Wirksamkeit der Dekontamination beim Versuch mit dem Simulat anbelangt, so wurden mit den CADS II- und CAM-Messungen in nächster Nähe des Zeltes keine Anzeichen von G-Modus entdeckt. Bei der 5 Minuten dauernden Hapsite-Messung zeigten sich keine Anzeichen von Diäthylmalonat.
Ähnlich zeigten sich auch bei dem Versuch mit Kampfstoff in Nähe des Zeltes keine Anzeichen von H-Modus. In der Headspace-Luft des Zeltes wurde kein Gelbkreuz nachgewiesen. Wie jedoch 15 zeigt, konnte bei den CAM-Untersuchungen eine signifikante H-Modus-Reaktion festgestellt werden, die ein niedriges Referenz-Ionenpeak andeutet. Diese Reaktion wurde sowohl durch Chromatographie als auch Massenspektral-Analyse (16-19b) einwandfrei auf chlorierte Stoffe zurückgeführt, die vermutlich mit den chlorierten Lösungsmitteln im Original-Gelbkreuzmuster für militärische Anwendungszwcke verwandt sind (18–19). Es mag auch möglich sein, dass aus den chlorinierten Alkanen durch Oxidation Dichlorethansäure gebildet wurde, und zwar entweder durch die Explosion selbst oder durch die Reaktion mit dem stark oxidierenden Dekontaminanten in der Schaumrezeptur.
Bei beiden Versuchen in Schritt 3 wurde deutlich, dass die Schaumrezeptur in der Lage war, sowohl den Blast zu unterdrücken - wie die intakte Zeltstruktur nach Aktivierung zeigte-, als auch die Dekontamination zu bewirken - wie das Fehlen von G-Kampfmittel-Simulat und Gelbkreuz-Kampfmittel nach Aktivierung zeigte.
Beispiel 5
Eine zweite schrittweise Erprobung wurde durchgeführt, wobei zwei Rezepturen aus blastunterdrückendem und dekontaminierendem Schaum angewandt wurden. Eine erste CB-dekontaminierende blastunterdrückende Schaumrezeptur enthielt 3% aktive Dekontaminatbestandteile, und eine zweite oberflächendekontaminierende Schaumrezeptur enthielt 6% aktive Dekontaminatbestandteile.
Schritt 1 - Dispersionsversuch im Freien
Eine mit DEM gefüllte 250-ml-Nalgenflasche wurde an einem Ringstand ca. 30 cm über dem Boden und in 4 m Abstand von einem kleinen Blechgebäude befestigt. Kontrollkarten wurden in Nähe der Vorrichtung ausgelegt und an den Fassaden des Gebäudes angebracht, um anzuzeigen, wie weit die dispergierte Flüssigkeit versprüht wird.
Nach der Detonation wurden die Kontrollkarten untersucht. Sie zeigten auf mindestens 20 m in Windrichtung von der Vorrichtung starke Anzeichen von versprühten Tröpfchen. Der Blast erzeugte einen lauten Knall, der mindestens auf 200 m Entfernung gut hörbar war. Die bei der Untersuchung des Geländes eingesetzten CAMs zeigten 10 Minuten nach Dispersion des Simulats starke G-Modus-Reaktionen. Eine mit dem Hapsite entnommene Luftprobe zeigte eine hohe Konzentration eines einzigen Bestandteils, das anschließend als DEM identifiziert wurde, wie aus dem Gesamtionen-Chromatogramm in Fig. ersichtlich ist.
Die verwendeten Dispersionsgeräte waren deutlich in der Lage, Simulat im Versuchsgelände und über die zum Messen der Kontamination eingesetzten Instrumente zu dispergieren, die das G-Simulat DEM erfassen konnten.
Schritt 2 - Dekontamination des Fahrzeugs
Ein mit CARC bestrichener Mannschaftstransportpanzer (MTW) wurde in einer mit Kunststoff ausgelegten Grube aufgestellt. Im Kreis um die Grube wurden mit einem Detonationsabstand von ca. 5 m vier CADS-Stationen angebracht. Mit dem Hapsite wurden Headspace-Luftproben aus einer mit Gelbkreuz-Kampfstoff gefüllten Flasche gemessen, wobei sich ein rekonstruiertes Ionen-Chromatogramm mit Gesamtionen und Masse 109 zeigte (siehe 21). Anschließend wurde bestätigt, dass es sich dabei um Gelbkreuz mit sehr wenigen Unreinheiten handelte. Eine Seite des MTW war mit ca. 75 ml Gelbkreuz bestrichen. Alle CADS II-Stationen, insbesondere die in Windrichtung aufgestellten, zeigten eine sofortige starke Reaktion in H-Modus, ein Hinweis auf Gelbkreuzdampf. Dekontaminationsschaum (6%) wurde auf das Fahrzeug aufgetragen, und danach wurde es mit langstieligen Bürsten geschrubbt und 15 Minuten lang stehen gelassen.
Innerhalb von einer Minute nach Auftrag des Schaumes kehrten die Reaktionen der CADS-Stationen auf die Ausgangswerte zurück – ein Anzeichen, dass es keinen Gelbkreuzdampf mehr gab. Die Luft im Umkreis um die Fahrzeuge wurde 10 Minuten nach dem Schaumauftrag mit CAMs gemessen, wobei sich keine H-Modus-Reaktion zeigte. Eine während der Schrubbarbeiten mit dem Hapsite erfasste Luftprobe ließ keinen Gelbkreuzdampf erkennen. Nach 30 Minuten wurde das Fahrzeug mit Wasser gewaschen, und weitere Untersuchungen bestätigten, dass kein Gelbkreuzdampf mehr vorhanden war.
Schritt 3 - Zeltversuche mit Blastunterdrückung und Dekontamination
In Schritt 3 wurden zwei Versuche durchgeführt, einer mit dem G-Kampfmittel DEM und einer mit Gelbkreuz-Kampfmittel. In beiden Fällen wurde eine mit Sprengmittel ausgerüstete und mit Simulat oder Kampfmittel gefüllte 250-ml-Nalgenflasche am Boden eines Containmentblechs angebracht und in einen 3,66 × 3,66 × 3,05 m (12 × 12 × 10 Fuß) großen Holzrahmen gesetzt, der mit einer Dampfsperre aus Polyäthylen abgedichtet war. In dieser Umrahmung befanden sich zwei CAMs sowie Teile einer CADS-Station. Außerdem wurden rund um die Umrahmung im Abstand von ca. 5 m vier CADS-Stationen angebracht. Alle CAMs befanden sich im G-Modus für den Simulatversuch und im H-Modus für den Gelbkreuzversuch.
Über die Flasche wurde ein Zelt aus ballistischem Gewebe gespannt und mit CB-dekontaminierendem sowie blastunterdrückendem Schaum gefüllt; dann wurde die Flasche durch Fernauslösung detoniert.
In beiden Fällen blieb das Zelt intakt und behielt alles Material. Außerhalb des Zelts war nur ein sehr leiser Detonationsknall hörbar. Headspace-Luftproben aus dem Zelt und der Containment-Umrahmung wurden 10 Minuten nach der Detonation mit tragbaren CAMS und mit dem Hapsite untersucht, und die Headspace-Temperatur wurde gemessen. Eine halbe Stunde nach der Detonation wurden weitere CAM-Untersuchungen durchgeführt.
Dann wurde der Schaum aus dem Zelt in das Containmentblech abgeführt, und CAM-Untersuchungen wurden durchgeführt, um das Vorhandensein residualer Simulat- oder Kampfstoffmengen festzustellen.
Die innerhalb und außerhalb der Containmentstruktur angebrachten CADS-Stationen oder CAMs erkannten keine Simulat- oder Kampfstoffreaktion. Die im Headspace gemessenen Temperaturen zeigten, dass sowohl der Explosions- als auch der Dekontaminationsvorgang exothermisch waren.
Die in 22 dargestellte GC/MS-Analyse mit dem Hapsite ließ in Headspace-Luftproben beim Simulatversuch eine geringe Menge an DEM und Dichloräthylazetat erkennen, das höchstwahrscheinlich durch eine Reaktion zwischen DEM und dem chlorierten Oxidationsmittel im Dekontaminanten entstanden war. Nach einer halben Stunde durchgeführte CAM-Untersuchungen des abgeführten Schaummaterials ließen keine Anzeichen von DEM erkennen.
CAM-Untersuchungen im Headspace beim Kampfmittelversuch zeigten eine starke H-Modus-Reaktion, wobei anschließend durch GC/MS-Analyse mit dem Hapsite bewiesen wurde, dass es sich hier nicht um Gelbkreuz, sondern 1,2-Dichloräthan handelte (siehe 12). Es wird vermutet, dass diese Verbindung ein Reaktionsprodukt des Gelbkreuz-Kampfstoffs mit dem chlorierten Oxidationsmittel im Dekontaminat darstellt. Nach einer halben Stunde erneut über dem ausgeführten Schaum durchgeführte CAM-Messungen ließen keine Anzeichen von Gelbkreuzdampf erkennen.
Die Schaumrezeptur ist offensichtlich in der Lage, einen Blast zu unterdrücken und die dabei freigesetzten CB-Kampfmittel zu dekontaminieren.
Beispiele 6-9
Die Beispiele 6 bis 9 dienen ausschließlich dem Zweck, die Eignung gewisser Rezepturen zur Dekontamination verschiedener Kontaminationsarten zu untersuchen. Dazu gehören chemische Kampfmittel der Klassen G und V, Gelbkreuz-Kampfmittel, biologische sporenbildende Kampfmittel und radioaktive Partikel.
Außerdem wurden in den Beispielen 6-8 mit einem Hochdruck-Flüssigkeitschromatographie-System (HPLC-System) quantitative Analysen auf residuale Kampfmittel durchgeführt, um die Reaktionsbestandteile zu trennen. Das Gerät war entweder mit einem HPLC-UV-Detektor ausgerüstet, der mit einem handelsüblichen Gaschromatographie-flammenphotometrischen Detektor (FPD) mit Doppelflamme (von Varian Associates) in Serie geschaltet war, oder nach Möglichkeit mit einem 1100 LC-MS-System von Hewlett-Packard, das mit einem Diodenarray-Spektrophotometer UV-VIS und einem massenselektiven Detektor (MSD) ausgestattet war. Das in den Reaktionen, zubereiteten Lösungen und um HPLC wurde destilliert und deionisiert. Die Rezeptur für Tensid/Schaum wurde zunächst auf 32° C erwärmt, um Homogenität zu gewährleisten. Die CB-Kampfmittel und das Simulat DFP wurden von der „Canadian Single Small Scale Facility" der kanadischen Verteidigungsforschungsanstalt Suffield (DRES) in Süd-Alberta (Kanada) bzw. von der Firma Aldrich Chemical Company zur Verfügung gestellt. Die Kalibrierlösung für den GB-Stamm wurde nach Gewicht in Acetonitril (AcCN) zubereitet, und mehrere Verdünnungen im Bereich von 25 bis 900 ng/μl wurden für die Kalibrierung der FDP-, UV- und MSD-Reaktionen hergestellt. Die Stammlösungen für die anderen CW-Kampfmittel wurden volumetrisch in AcCN zubereitet und ähnlich für die Kalibrierung verdünnt.
Falls nicht anders angegeben, wurden die Proben in einem typischen Experiment in 2,0 ml-Autosampler-Fläschchen zubereitet. Der erste Zusatz bestand aus einer wässrigen Lösung mit dem Schaumbildner und, falls erforderlich, dem Verschnittmittel. Darauf folgte Pufferkonzentrat, dann das durch Zusatz des aktiven Bestandteils vorher separat zubereitete Dekontaminations-Konzentrat - wasserfreies Natriumdichloroisocyanurat (SD) - zu Wasser sowie Erwärmung auf 29° C mit 15–30 Minuten Rühren. Schließlich wurde der CB-Kampfstoff hinzugegeben, wodurch die Nullzeit definiert wurde, und dann wurden zu festgesetzten Zeiten aliquote Anteile unmittelbar in das LC-System injiziert. Die Temperatur des Fläschchenhalters wurde auf 25,0° C gehalten. Die Bestandteile wurden mit einem Mini-Rührstab gemischt. Für jede FDP-Analyse wurden frische Proben zubereitet, um im Laufe der Zeit Profile residualer Kampfmittelkonzentrationen zu erhalten, und dieselben Lösungen wurden anschließend mit dem LC-MS-System analysiert.
Beispiel 6
Ebenfalls mit Bezug auf 24 wurde die Wirksamkeit verschiedener Dekontaminations-Rezepturen gegen ausgewählte Nervengase vom Typ G - GB, GA und GD - sowie gegen das Gelbkreuzgas HD festzustellen. Die untersuchten Rezepturen bestanden aus einem aktiven Bestandteil, einem Schaumbildner, einer anorganischen Puffermischung und - wahlweise - Verschnittmittel, das dem bereits in der Schaumbildnermischung enthaltenen hinzugefügt wurde. Die Verschnittmittelwerte in 24 stellen die zusätzliche sowie die bereits im Schaumbildner vorhandene Menge dar.
Drei Dekontaminations-Rezepturen wurden auf ihre Wirksamkeit gegen typische G-Nervengase untersucht: die schwächste Rezeptur mit 3 Gew.-% SD, einem Puffer von Zweidrittelstärke sowie einem Schaumbildner mit 1,3 Gew.-%; eine mittelstarke Rezeptur mit 6 Gew.-% SD, einem Puffer voller Stärke sowie 4,6 Gew.-% Schaumbildner und einem zusätzlichen Verschnittmittel von 6,9 bis 7,8 Gew.-%; eine Rezeptur voller Stärke mit 9 Gew.-% SD, einem Puffer voller Stärke, 4,8 Gew.-% Schaumbildner und einem zusätzlichen Verschnittmittel von 6,9 Gew.-%. Obwohl bei der Zubereitung der Lösung wasserfreies SD verwendet wurde, werden die prozentualen Anteile in äquivalenten Mengen von Dihydrat angegeben. Die für den Schaumbildner angegebenen Gewichtsprozente stellen unverdünnten Schaumbildner doppelter Stärke dar. der 45,5 % Tensid enthält.
Zur Standardisierung der Konzentrationen zwischen den Experimenten wurde die Wirksamkeit in Prozent des residualen Kampfmittels errechnet.
Bei Anwendung von 0.29 Gew.-% GB wurden bei den LC-FPD- oder LC-MS-Analysen der Rezepturen schwächster und mittlerer Stärke (3 Gew.-% und 6 Gew.-% SD) keine Anzeichen von residualem Kampfmittel gefunden. In jedem Fall war GB bereits zerstört, bevor die erste Probe entnommen werden konnte (d.h. nach 0,43 bzw. 1,13 Minuten). Für die stärkste Rezeptur (9 Gew.-% SD) wurde nur die LC-FPD-Analyse nach 1,78 Minuten durchgeführt, ohne dass Kampfstoff gefunden wurde – ein Anzeichen, dass das Kampfmittel innerhalb von 1,78 Minuten restlos zerstört worden war.
Bei Anwendung von 0.29 Gew.-% GA wurden nur die Rezepturen schwächster und mittlerer Stärke (3 Gew.-% und 6 Gew.-% SD) bewertet. Die schwächste Rezeptur wurde in zwei verschiedenen Experimenten untersucht. Im ersten Experiment mit ca. 1,6 Gew.-% Schaumbildner zeigte die LC-FPD-Analyse, dass GA innerhalb von 1,33 Minuten zerstört wurde. Im zweiten Experiment mit ca. 1,8 Gew.-% Schaumbildner gab es nach 1,07 Minuten (beim LC-FPD) bzw. 3,43 Minuten (beim LC-MS) keine Anzeichen von GA mehr. Bei der Untersuchung der Rezeptur mittlerer Stärke mit 7,5 Gew.-% zusätzlichem Verschnittmittel gab es nach 1.07 Minuten (beim LC-FPD) bzw. 3,35 Minuten (beim LC-MS) keine Anzeichen von GA mehr.
Bei Anwendung von 0,29 % GD wurden auch nur die Rezepturen schwächster und mittlerer Stärke bewertet. Die Rezeptur voller Stärke wurde nicht untersucht, da bereits mit den beiden schwächeren Rezepturen Erfolg erzielt worden war. Die schwächste Rezeptur wurde untersucht, und im Gegensatz zu den anderen beiden G-Kampfmitteln wurden hier kleine Mengen an residualem GD in der Probe mit der kürzesten Reaktionszeit beobachtet. Spezifisch waren laut Analyse mit dem LC-FPD 5,0 % residualer Kampfstoff nach 1,07 Minuten zu beobachten, und 0,5 % zeigten sich noch nach 4,77 Minuten, während der Kampfstoff laut Analyse mit dem LC-MS nach 10 Minuten restlos verschwunden war.
Ähnliche Resultate wurden bei Verwendung der Rezeptur mittlerer Stärke erzielt, die 7,8 % zusätzliches Verschnittmittel enthielten. Die vollständige LC-MS-Charakterisierung der Peak-Elution des GD in einer GD-Stammlösung lässt vermuten, dass an diesem Punkt eine Spur von GD-verwandtem Fremdstoff, Methylpinacolylmethylphosphonat, ebenfalls eluierte und möglicherweise zu dem bei kurzen Reaktionszeiten im HPLC-FP beobachteten residualen Peak beigetragen hatte. Obwohl es also den Anschein hat, es sei schwieriger, den GD-Kampfstoff zu zerstören als GB oder GA, ist die schwächste Rezeptur immer noch innerhalb der zulässigen Zeitgrenze sehr wirkungsvoll gegen GD.
Bei Anwendung von 0,27 Gew.-% HD wurden – ebenfalls aufgrund der bereits erfolgreichen Versuche – nur die Rezepturen von schwächster und mittlerer Stärke bewertet. Die schwächste Rezeptur wurde in drei verschiedenen Experimenten auf Wirksamkeit gegen HD geprüft. Beim ersten Experiment gab es nach 2,67 bzw. 4.92 Minuten keine Anzeichen des residualen HD-Kampfstoffs mehr (da die Reaktionslösungen aufgrund der begrenzten Löslichkeit des HD kräftiger vermischt werden mussten als die anderen Kampfstoffe, war eine frühere Probenahme nicht möglich). Beim zweiten Experiment wurde nach 3,0 bzw. 62,1 Minuten kein residualer HD-Kampfstoffs mehr nachgewiesen, aber 6,2 % des residualen HD schienen nach 5,4 Minuten noch vorhanden zu sein, vorausgesetzt, dass es sich beim Elutions-Peak tatsächlich um HD handelte. Als Bestätigungstest wurde ein drittes Experiment durchgeführt, wobei nach 3,65 bzw. 4,97 Minuten kein HD mehr nachgewiesen wurde.
Daraus ist zu schließen, dass selbst die schwächste Rezeptur, die die Blastunterdrückungseigenschaft eines Schaums am wenigsten beeinträchtigt, gegen diese HD-Menge nach weniger als 2,7 Minuten vollständig wirksam ist.
Die Rezeptur mittlerer Stärke wurde ebenfalls auf ihre Wirksamkeit gegen HD geprüft, wobei sich nach 2,47; 5,27; und 53,3 Minuten kein HD mehr bemerkbar machte. Es konnte keine Verifikation mit dem LC-MS durchgeführt werden, da HD unter diesen Bedingungen nicht mit positivem API-ES erkannt werden kann.
Beispiel 7
Ebenfalls unter Bezugnahme auf 25 wurde die Wirksamkeit mehrerer Rezepturen gegen den Nervengas-Kampfstoff CX untersucht.
Die Proben so wurden zubereitet wie unter Beispiel 6 beschrieben wurde. Zwei Dekontaminations-Rezepturen wurden auf ihre Wirksamkeit gegen den Nervengas-Kampfstoff VX untersucht: die schwächste Rezeptur (MILD = SCHWACH) mit 3 Gew.-% SD, mit einem Puffer von Zweidrittelstärke sowie einem Schaumbildner mit 1,3 Gew.-%; die Rezeptur von voller Stärke mit 9 Gew.-% SD, einem Puffer voller Stärke, sowie 4,8 Gew.-% Schaumbildner und einem zusätzlichen Verschnittmittel von 6,9 Gew.-%.
Kontrollrezepturen wurden ebenfalls untersucht. Dazu gehörte eine Rezeptur, die nur einen Puffer voller Stärke sowie einen Schaumbildner (Puffer/Tensid) und eine Rezeptur, die alle Ingredienzen des Dekontaminanten voller Stärke, aber keinen aktiven Bestandteil enthielt (FS* ohne SD).
Um die Konzentrationen zwischen den Experimenten zu standardisieren, wurde die Wirksamkeit als Prozentsatz des residualen Kampfmittels errechnet. Außerdem wurde eine authentische Probe eines bekannten toxischen Hydrolyseprodukts (Toxic Product) von VX, nämlich S-(Diisopropylaminoäthyl-Thiophosphonsäure, synthetisiert und mit LC-MS charakterisiert, damit es als Indikator der erfolglosen Entgiftung des VX dienen konnte. Alle Reaktionsmischungen wurden auf das Vorkommen dieser Verbindung untersucht; das Vorkommen signifikanter Mengen wäre ein ausreichender Grund gewesen, die Rezeptur als möglichen Kandidaten für die Dekontamination auszuschließen. Die Ergebnisse werden in 25 zusammengefasst.
Bei der ersten Bewertung wurde die aus Puffer und Schaumbildner bestehende Kontrollre zeptur (Puffer/Tensid) in der niedrigen Konzentration von VX (4 μl/ml) untersucht. Nach sechs Tagen waren noch 42 % VX vorhanden, und eine signifikante Menge des toxischen Produkts wurde nachgewiesen. Die Kontrollrezeptur von voller Stärke ohne den aktiven Bestandteil (FS* ohne SD) wurde gegen eine Konzentration von 12 μl/ml VX geprüft. Auch hier fanden sich nach 125 Minuten sowie nach 6 Tagen noch signifikante Mengen an VX und toxischen Produkten. Außerdem wurden nach 125 Minuten VX-Tröpfchen in der Lösung nachgewiesen, woraus hervorging, dass in der Lösung VX-Saturationsstufen vorhanden waren und dass VK nur langsam aus dem System entfernt werden konnte. Wenn die Rezeptur voller Stärke im Übermaß (18,2:1 aktive Spezies / VX) angewandt wurde, konnte das gesamte VX in weniger als 7 Minuten zerstört werden, wobei kein toxisches Produkt mehr nachzuweisen war.
Eine extensivere Untersuchung der zeitlichen Wirksamkeit der schwächsten Rezeptur wurde durchgeführt, wobei die stöchiometrischen Verhältnisse der VX-Konzentrationen zu dem in der Lösung vorhandenen aktiven Chlorbestandteil verschieden waren. Im niedrigsten Verhältnis (ca. 6:1) wurde keine wirksame VX-Dekontamination erzielt, obwohl allerdings nur kleine Spuren von toxischen Produkten nachweisbar waren. Wenn das Verhältnis andererseits ca. 16–18:1 war, wurde die vollständige Dekontamination ohne Bildung signifikanter Mengen an toxischem Produkt erzielt. Wie in 25 dargestellt, ist die schwächste Rezeptur bei einem Verhältnis von 18,2:1 in weniger als elf Minuten vollständig wirksam. Eine ähnliche Rezeptur, die im Verhältnis von 29:1 reagierte, war ähnlich wirksam. Dies war jedoch höchstwahrscheinlich auf die Tatsache zurückzuführen, dass die mit dem LC-MS nachgewiesene Spur an der Nachweisgrenze für das angewandte Verfahren liegt.
Beispiel 8
Es wurde die Wirksamkeit der Schaumphasen-Entgiftung von Anthraxsporen untersucht. Eine Suspension des Bacillus anthracis (Stamm Ames) wurde einem Hitzeschock ausge setzt, wobei die vegetativen Zellen abgetötet wurden und nur die lebensfähigen Sporen übrig blieben. Kleine Metallplättchen, die nach Art der Militärfahrzeuge lackiert waren, wurden mit Äthanol gereinigt und im Autoklaven sterilisiert. Auf jedes benutzte Plättchen wurden 200 μl Sporensuspension aufgetropft, die als kleine Tröpfchen über die Plättchenoberfläche verteilt waren. Über Nacht konnten die Plättchen im biosicheren Schrank in einem Biocontainment-Labor Stufe 3 trocknen.
An zwei verschiedenen Tagen wurden zwei Versuche mit frisch zubereiteten Schaumrezepturen durchgeführt. In jedem Versuch wurden zwei Plättchen benutzt, eines zur Prüfung der Dekontaminations-Rezeptur, und das andere zur Kontrolle. Jedes Plättchen wurde in eine 100-mm-Petrischale gelegt, gestützt, damit es nicht mit dem Boden der Schale in Berührung kam, und entweder mit dem erfindungsgemäßen Dekontaminations-Schaum oder dem Kontrollschaum ohne die aktiven Dekontaminationsmittel-Bestandteile bedeckt.
Der Deckel der Petrischale wurde gewechselt und verdreht, um zu gewährleisten, dass der Schaum jeweils das gesamte Plättchen berührt. Nach 30 Minuten wurde jedes Plättchen mit der Pinzette aus der Petrischale genommen, mit sterilem PBS gespült, und dann wurde die gesamte Oberfläche mit einem sterilen Spürtupfen zweimal abgetupft. Der Tupfen wurde in 5 ml Heart-Infusionsbouillon gelegt und gewirbelt.
In beiden Versuchen wurden 200 μl saubere Bouillon von dem mit dem Dekontaminations-Schaum behandelten Plättchen und 200 μl einer 1 × 10^–4-Verdünung der Bouillon von dem mit dem Kontrollschaum behandelten Plättchen jeweils auf vier Blutagar-Plättchen aufgetragen. Die Plättchen wurden über Nacht bei 37° C bebrütet. Die am folgenden Tag beobachteten koloniebildenden Einheiten (CFU = Colony Forming Units) werden in Tabelle II dargestellt. Die Kontrollschaum-Ergebnisse werden auf 10⁴ multipliziert dargestellt, um der 10^–4-Verdünnung zu entsprechen.
Die Versuche 1 und 2 zeigen, dass im Durchschnitt nur 0,0108 % bzw. 0,00109 % des ursprünglichen Materials auf den mit Dekontaminations-Schaum behandelten Plättchen lebensfähig geblieben war, dass also nach 30 Minuten der einfachen Berührung mit dem Dekontaminations-Schaum 99,989 % bzw. 99,999 % abgetötet waren.
Tabelle II Versuche zur Dekontamination von Anthraxsporen
Beispiel 9
Unter Bezugnahme auf 26 wurde die Wirksamkeit der einen Variante untersucht, in welcher der Schaumbildners allein die Dekontamination radioaktiver Stäube von der Außenfläche eines Panzerfahrzeugs bewirken soll. Das Fahrzeug, ein französischer Mannschaftstransportpanzer AMX-10, wurde dadurch kontaminiert, dass seine Außenfläche mit ¹⁴⁰La particles (100–200 μl) bespritzt wurde, um eine Oberflächen-Kontamination zu simulieren, die beim Fahren über kontaminiertes staubiges Gelände entstehen könnte. Die angewandte Dekontaminations-Rezeptur mit dem Schaumbildner Silv-Ex wurde auf die Fahrzeugoberfläche mit einem motorangetriebenen Druckwäscher aufgetragen, der mit einer Schaumeinspritzdüse jener Art versehen war, die normalerweise für Brandbekämpfungs-Schaum Verwendung findet. Nach Auftrag des Dekontaminationsmittels wurde das Fahrzeug unter einen Messfühlerrahmen geschleppt, wo an seiner Außenfläche Strahlungsmessungen durchgeführt werden konnten. Wie 15 zeigt, lag der im Fahrzeuginneren beim ersten Versuch gemessene Strahlungspegel im Bereich von 30 mRem/std. Nachdem das Fahrzeug zum Dekontaminationsplatz geschleppt und mit dem Auftragen begonnen wurde, ging der nachgewiesene Strahlungspegel signifikant zurück (auf ca. 11 mRem/std.), wahrscheinlich aufgrund der Schaumlagen, die beim Auftragen von den Seiten des Fahrzeugs abfielen. Der Strahlungspegel wurde im Laufe der Dekontamination flacher, wahrscheinlich weil residuale Partikel an Stellen des Fahrzeugs blieben, wo der Schaum nicht leicht abtropfen konnte (Dach, Ritzen). Bei Beginn der Spülung des Fahrzeugs mit Wasser ging der Strahlungspegel noch mehr zurück (auf ca. 6 mRem/std), wahrscheinlich weil manche der verbliebenen radioaktiven Partikel abgespült wurden. Eine Grafik der an der Außenfläche des Fahrzeugs emittierten, mit einem Rahmen von 80 Sonden gemessenen Strahlung bestätigte, das die Strahlung durch Dekontamination mit dem auf Silv-Ex beruhenden Dekontamination ganz erheblich reduziert worden war.
Bei einem folgenden Versuch wurde dasselbe Fahrzeug auf einen Pegel von ca. 45 mRem/std kontaminiert. Während das kontaminierte Fahrzeug zum Dekontaminationsplatz geschleppt wurde, wurde festgestellt, dass ein signifikanter Rückgang der Radioaktivität zu verzeichnen war. So stark war der Rückgang, dass der Versuch abgebrochen wurde. Es war offensichtlich, dass die Außenfläche, die in einem früheren Versuch gereinigt worden war, die aufgespritzen radioaktiven Partikel nicht mehr annahm. Mit anderen Worten: Die Fläche war entfettet und gründlich entstaubt worden, wodurch Anlass zu der Annahme entsteht, dass dies bei der Anwendung einer Rezeptur einen weiteren Vorteil darstellt.
In einer verwandten Untersuchung, bei der Farbplättchen kontaminiert und anschließend durch Schrubben dekontaminiert wurden, wurde beobachtet, dass das Standardverfahren für die Dekontamination radioaktiver Partikel zu einem niedrigen Pegel von 0,55 mRem/std führte, während die Strahlung bei Dekontamination mit dem auf Silv-Ex beruhenden Dekontaminations-Schaum nach einer Anwendung auf einen Pegel von 0,33 mRem/std und nach der zweiten Anwendung auf 0,22 mRem/std, reduziert werden konnte, wobei diese beiden Werte besser die beim Standardverfahren für diese Gefahr erzielten Werte übertreffen.
Substitute Sheet (Rule 26) = Zusatzblatt (Regel 26)
Fig. 1
Versuche mit chemischen Simulaten
Minuten

Ausgangswert 1
Letaldosis von Sarin nach 1 min Einwirkung
Test 2
Ausgangswert 2
Test 1
Test 3

Fig. 2
Versuche mit chemischen Simulaten
Minuten

Lethaldosis von Sarin nach 1 min Einwirkung
Test 2
Test 1
Test 3

Fig. 3
Versuche mit biologischen Simulaten
Minuten

Ausgangswert 1
Test 2
Ausgangswert 2
Test 3
Test 1

Fig. 4
Überdruck-Tests
Abstand von den IBCDD-Messgeräten

Ausgangswert 1
Test 1
Ausgangswert 2
Test 2

Fig. 5
Versuche mit chemischen Simulaten (Versuchskammer) - Vorrichtung 1
Minuten

Ausgangswert in Versuchskammer mit Vorrichtung 1
Testvorrichtung 2
Letaldosis von Sarin nach 1 min. Einwirkung

Fig. 6
Überdruckdaten (Versuchskammer) - Vorrichtung 1
Abstand von der Ladung (m)

Ausgangswert in Versuchskammer mit Vorrichtung 1
Testvorrichtung 2

Fig. 7
Versuche mit chemischen Simulaten (Versuchskammer) - Vorrichtung 1
Probenehmer-Nr.

Ausgangswert auf Schießstand mit Vorrichtung 2
Testvorrichtung 2 (alle Werte < 1 mg/m³)
Letaldosis von Sarin bei 1 min. Einwirkung

Fig. 8

Bogen von 60 Grad
DAAMS-Tube als
Probenehmer
Testvorrichtung
Windrichtung

Aufstellung auf dem Schießstand mit DAAMS-Tube als Probenehmer
Fig. 9
Überdruckdaten (Schießstand) - Vorrichtung 2
Abstand in m

Ausgangswert (Schießstand mit Vorrichtung 2)
Testvorrichtung 2 (alle Werte <0,07 kgf/cm2)

Fig.10
Versuche mit chemischen Simulaten (Schießstand) - Vorrichtung 3 (Werkzeugkasten aus Metall)
Probenehmer-Nr.

Ausgangswert auf Schießstand mit Vorrichtung 2 (> 80 mg/m³)
Letaldosis von Sarin bei 1 min. Einwirkung
Testvorrichtung 3 / Werkzeugkasten aus Metall, 115 g C-4 (alle Werte < 3 mg/m³)
Testvorrichtung 3 / Werkzeugkasten aus Metall, 230 g C-4 (alle Werte < 2 mg/m³)
Testvorrichtung 3 / Werkzeugkasten aus Metall, 345 g C-4

Fig. 1
Überdruckdaten (Schießstand) - Vorrichtung 3 (Werkzeugkasten aus Metall)
Abstand von den IBCDD-Messgeräten (m)

Ausgangswert auf Schießstand mit Vorrichtung 2 - Werkzeugkasten aus Metall
Testvorrichtung 3 / Werkzeugkasten aus Metall, 115 g C-4 (alle Werte < 0,07 kgf/cm²)
Testvorrichtung 3 / Werkzeugkasten aus Metall, 230 g C-4 (alle Werte < 0,07 kgf/cm²)
Testvorrichtung 3 / Werkzeugkasten aus Metall, 345 g C-4 (alle Werte < 0,07 kgf/cm²)

Fig. 12

Diäthylmalonat
Blastschutz-Versuche
Offene Dispersion von Simulat
Masse 115

Hapsite-Prüfung der Anbringung von DEM-Simulat nach Sprengstoff-Dispersion
Fig. 13
(M) Propandisäure, Diäthylester
?(T) Spezifikation 128; Prüfung 02, Hintergrund 110

1 (M) Propandisäure, Diäthylester
2 (M) Butandisäure, Methyl-, bis(1-Methylpropyl)ester
3 (M) t-Butyläthylmalonat
4 (M) Propandisäure, Äthyl-, bis(1-Methylpropyl)ester
5 (M) Triäthylmethantricarboxylat
6 (M) Propandisäure, Dimethyl-, bis(1-Methylpropyl)
7 (M) Diäthyl-tert-butylmalonat
8 (M) Äthylmalonsäure-Dibutylester
9 (M) Methyl 3-((methylsulphonyl)acetyl)propanat
10 (M) Pentandisäure, bis(1-Methylpropyl)ester
11 (M) Propan, 1-nitro-2-(propenylthio)-
12 (M) Diäthyl sec-bulylmalonat
13 (M) Lyxopyranose, 2,3,4-tri-O-Methyl-1-O-(Trimethylsi...)
14 (M) 2,4-Hexadiendisäure, 2-fluoro-

Ergebnisse der Massenspektraldaten-Analyse - Simulatdispersions-Versuch
Fig. 14

Blastschutz-Versuche
Quellen-Chemikalie - APC-Dekontaminations-Versuch
Masse 109
Gelbkreuz
In Nähe des mit Gelbkreuz-Kampfstoff kontaminierten Fahrzeugs entnommene Luftprobe

Fig. 15
(M) Bis(2-Chloräthyl)sulfid
?(T) Spezifikation 48; Prüfung 202, Hintergrund 15

1 (M) Bis(2-Chloräthyl)sulfid
2 (M) 4-Chlor2,4-Dithiahexan-2,2-Dioxyd
3 (M) 1-Propan, 3,3,3-Trichlor-
4 (M) Butan, 1,2,3,4-Tetrachlor-
5 (M) 1-Propan, 1,2,3-Trichlor-
6 (M) 1-Propan, 1,1,3-Trichlor-
7 (M) Cyclopropan, 1,1-Dichlor-2-2-(methylthio-)
8 (M) Butan, 1,2,2,4-Tetrachlor-
9 (M) 1-Pentan, 1,1,5-Trichlor-
10 (M) Alanin, N-Isopropyl-3-(Isopropylthio-)-, Isopropyl
11 (M) Propan, 1,1,1,3-Tetrachlor-
12 (M) Benzol, (Fluormethyl)-
13 (M) 1,2-Äthanoldiol-Dimethansulfonat
14 (M) Propan, 3,3,3-Trichloro-2-Methyl-

Ergebnisse der Massenspektraldaten-Analyse von Gelbkreuz als Kampfstoff bei den Fahrzeug-Dekontaminationsversuchen
Fig. 16

Blastschutz-Versuche
Nach APC-Dekontamination
Masse 109
Masse 63

Nach Dekontamination des Fahrzeugs entnommene Luftprobe zeigt, dass keine Gelbkreuzdämpfe vorhanden sind
Fig. 17

Blastschutz-Versuche
H-Ausbreitung
Masse 64
Dichloressigsäure
1,2-Dichloräthan
Masse 109

Hapsite-Prüfung der Luft im Zelt-Headspace nach Gelbkreuz-Dispersion
Fig. 18a

ABC-Kursus für AB-Offiziere
Kampfstoffquelle
Fahrzeug-Dekontaminationsversuch
Masse 120
Dithian
Masse 109
Gelbkreuz

Dampfanalyse des bei DRES-ABC-Übungen angewandten Gelbkreuz-Kampfstoffs
Fig. 18b

Masse 166
Tetrachloräthan
Hexachloräthan
Masse 83
1,1,2,2,-Tetrachloräthan
Masse 168

Bei der Dampfanalyse des Gelbkreuz-Kampfstoffs zeigten sich zusätzliche Lösungsbestandteile
Fig. 19a
(M) Bis(2-Chloräthyl)sulfid
?(T) Spezifikation 522; Kampfstoff 04, Hintergrund 508

1 (M) Bis(2-Chloräthyl)sulfid
2 (M) 1-Propan, 3,3,3-Trichlor
3 (M) Butan, 1,2,3,4-Tetrachlor-
4 (M) 1-Propan, 1,1,3-Trichlor-
5 (M) 4-Chlor2,4-Dithiahexan-2,2-Dioxyd
6 (M) Butan, 1,2,2,4-Tetrachlor-
7 (M) 1-Pentan, 1,1,5-Trichlor-
8 (M) 1-Propan, 1,2,3-Trichlor-
9 (M) p-Fluoräthylbenzol
10 (M) Benzol, (Fluormethyl)-
11 (M) Dimethyl-1-silacyol0-2,4-Hexadien
12 (M) Cyclopropan, 1,1-Dichlor-2-2-(methylthio-)
13 (M) Propansäure, 3-Chlor-, Äthylester
14 (M) Essigsäure (4-Hydroxyphenolische)-

Ergebnisse der Massenspektraldaten-Analyse von Gelbkreuz als Quellen-Kampfstoff
Fig. 19b
(M) 1,4-Dithian
?(T) Spezifikation 262; Kampfstoff 04, Hintergrund 251

1 (M) 1,4-Dithian
2 (M) 1.3-Dithian
3 (M) Äthan, 1,2-bis(Methylthio)-
4 (M) Propansäure, 3-(Methylthio)-
5 (M) Benzolsäure, 2-Hydroxy-, Phenylester, Ion(1-)
6 (M) Essigsäure (äthylthio)-
7 (M) Propansäure, 2-Mercapto-, Methylester
8 (M) Propansäure, 3-Mercapto-, Methylester
9 (M) 2-Methyl-1,3-Dithiacyclopentan
10 (M) Äthanol, 2m2-(1,2-Ätheno..?..ylbis(thio))bis-
11 (M) Silianol, Trimethyl-, Nitrat-
12 (M) 2-(Propylthio)äthanol
13 (M) Aminohippursäure
14 (M) Äthanthiol, 2,2-Thiobis-

Fig. 19c
(M) Äthan, Hexachloro-
?(T) Spezifikation 282; Kampfstoff 04, Hintergrund 276

1 (M) Äthan, Hexachlor-
2 (M) Methansulfonylchlorid, trichlor-
3 (M) 2-Propanon, 1,1,1,3,3,3-Hexachlor-
4 (M) Pyrazin, Tetraphenyl-
5 (M) Essigsäure, Trichloro-, Anhydrid-
6 (M) Carbontetrachlorid
7 (M) Propan, 1,1,1,2,2,3-Hexachlor0-3,3-Difluoro-
8 (M) Dichloro((trichloromethyl)thio)methansulfenyl c
9 (M) Methan, Trichloronitro-
10 (M) Propan, 1,1,2-Tribromo-
11 (M) 6-Chloromethyl-5-Methyliden-anti-3-nortricycia-
12 (M) Silan, Dichlorofluoromethyl-
13 (M) Methan, Bromotrichlor-
14 (M) Tetrachloroäthylen

Massenspektralanalyse des Dampfes des Quellen-Kampfstoffs-Chlorierte Alkane
Fig. 19
(M) Äthan, 1.1.2.2-Tetrachloro-
?(T) Spezifikation 93; Kampfstoff 04, Hintergrund 85

1 (M) Äthan, 1,1,2,2-Tetrachlor-
2 (M) Propanon, 1.1.3.3-Tetrachlor-
3 (M) 1.4-Methanocyclopropa(3,4)cyclopental(1,2-c)fura
4 (M) 3,4-Dihydrothiano-(3,4-b)-5-carboxythiophen
5 (M) Äthan, 1,2,2-Trichloro-1,1-difluoro-
6 (M) Äthan, 1,1,2-Trichlor-
7 (M) Äthan, 1,2,2-Trichloro-2-Fluoro-
8 (M) Chloroform
9 (M) Äthan, 1,1-Dichloro-2,2-Difluoro-
10 (M) Azetylchlorid, dichlor-
11 (M) 3,6-Cyclohexadien-1,2-Dion, 5-(Hydroxymethyl)
12 (M) Cyclopentanpropansäure
13 (M) Essigsäure, Dichloro-, Methylester
14 (M) beta-D-Glucopyranose, 4-O-beta-D-Galactopyr

Fig. 20

Blastschutz-Versuche – offene Dispersion
Masse 115

Fig. 21

Blastschutz-Versuche – Kampfstoffprobe
Masse 109
Gelbkreuz

Fig. 22

Luftprobe aus dem Zelt-Headspace – 10 Minuten
Dichloräthylazetat
DEM
Masse 115

Fig. 23

Luftprobe aus dem Zelt-Headspace
HD-Neutralisierung – 10 Minuten
1,2-Dichloräthan
Masse 109

Fig. 24

[links nach rechts:]
Untersuchter Kampfstoff
Gew.-% Kampfstoff
Gew.-% SD
SD / Kampfstoff
Pufferstärke
Gew.-% Schaumbildner / Tensid
Gew.-% Verschnittmittel
Zeit (min)
Gew.-% Rest
überwachte LC-MS-Ionen

Fig. 25

[links nach rechts:]
Rezeptur
Puffer / Tensid
VX
uL/mL Molarverhältnis gewogene mg
SD/VX
Reaktionszeit
(min)
Residual-VX
Produkt
toxisch?
Anmerkungen
VX-Tropfen verflüssigen sich nicht
wo/SD = ohne SD YES = Ja NO = Nein Trace = Spur
6 days = 6 Tage
Mild = schwach
*Volle SD-Stärke von 9 %

Fig. 26
Dekontamination nuklearer Partikel

Ende der Dekontamination
Zum Dekontaminationsstand gefahren
Anfang / Ende des Schaumspritzens
Anfang / Ende des Wasserspritzens

Fahrzeug vom Dekontaminationsstand weggefahren
Vergangene Zeit (min)

s1. Dekontamination, Schaum, Wasser
2. Dekontamination, nur Wind
[linker Rand:] Dosisrate (mRem/std)

Claims

Verfahren zur Neutralisierung eines CB-Kontamination verursachenden Sprengkörpers, bestehend aus: (a) Herstellung eines belüfteten, aus einer Rezeptur in Wasser gebildeten Schaums bestehend aus einem Tensid, einem aus einer Gruppe gewählten Verschnittmittel, die aus Polypropylenglykol, Polyäthylenglykol sowie aus Derivaten und Mischungen derselben besteht, sowie aus einem Schaumstabilisator, einem Chloroisocyanursäuresalz und einem Puffer, um die besagte Rezeptur auf einem pH-Wert von ca. 11 bis ca. 8,5 zu halten; und (b) Umhüllung der explosiven CB-Kontaminationsvorrichtung mit dem Schaum.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der die CB-Kontamination verursachende Sprengkörper mit einer Containment-Struktur umgeben und die Struktur mit dem belüfteten Schaum gefüllt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das besagte Chloroisocyanursäuresalz aus der Gruppe gewählt wird, die aus einem Alkalimetallsalz der Monochloroisocyanursäure, Dichloroisocyanursäure und einer Kombination dieser Stoffe mit Cyanursäure besteht.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das besagte Alkalimetallsalz der Dichloroisocyanursäure ein Natriumdichloroisocyanurat darstellt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der besagte Puffer allmählich wirkungslos wird und der pH-Wert dadurch von anfänglich 11 auf ca. 8,5 absinkt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Puffer den pH-Wert der Rezeptur mindestens 30 Minuten lang über 8,5 aufrechterhält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschnittmittel aus Polypropylenglykol der chemischen Formel [R₁-(OCH(CH₃)CH₂)_n-OR₂ besteht, wobei R₁ und R₂ unabhängig aus H, einem Alkyl oder einer Estergruppe und n>1 besteht.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte R₁ oder R₂ darstellende Alkylgruppe eine Methyl-, Äthyl-, Propyl- oder Butyl-Gruppe bzw. eine Mischung derselben ist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der besagten R₁ oder R₂ aus Wasserstoff besteht.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das besagte R₁ als auch R₁ aus Wasserstoff besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das besagte Verschnittmittel ein partiell ätherisiertes Polypropylenglykol darstellt.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das besagte partiell ätherisierte Polypropylenglykol die Formel R₁-(OCH(CH₃)CH₂)_n-OR₂ aufweist, wobei R₁ und R₂ unabhängig aus H oder einer Alkylgruppe und n>1 besteht.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das besagte R₁ oder R₂ darstellende Alkyl eine Methyl-, Äthyl-, Propyl- oder Butyl-Gruppe bzw. eine Mischung derselben darstellt.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das besagte R₁ oder R₂ aus Wasserstoff besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Dekontaminations-Rezeptur enthaltene Lithiumhypochlorit in Mengen zwischen ca. 5 und ca. 10 Gew.-% des Chloroisocyanursalzes vorhanden ist.
System zur Unterdrückung der Dispersion infolge eines für CB-Kontamination eingerichteten Sprengkörpers, bestehend aus: (a) einer Containment-Struktur zur Umhüllung der explosiven Kontaminationsvorrichtung; und (b) belüftetem Schaum innerhalb der Struktur, der aus einer Dekontaminations-Rezeptur in Wasser gebildet wird und sich zusammensetzt aus einem Tensid, einem Schaumstabilisator, einem aus der Gruppe gewählten Lösungsmittel, welche aus Polypropylenglykol, Polyäthylenglykol sowie Derivaten und Mischungen derselben besteht, einem Chloroisocyanursäuresalz und einem Puffer, um die besagte Rezeptur auf einem pH-Wert von ca. 11 bis ca. 8,5 aufrechtzuhalten.
System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schaumrezeptur zusammensetzt aus: (a) einem Schaumbildner bestehend aus einem Tensid, einem aus einer Gruppe gewählten Verschnittmittel, die aus Polypropylenglykol, Polyäthylenglykol sowie De rivate und Mischungen derselben besteht, und aus einem Schaumstabilisator; und (b) einer Dekontaminations-Rezeptur bestehend aus einem Chloroisocyanursäuresalz und einem Puffer zur Aufrechterhaltung der besagten Rezeptur auf einem pH-Wert von ca. 11 bis ca. 8,5.
System nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schaumrezeptur wie folgt zusammensetzt: (a) ca. 0,4 bis 4 Gew.-% Tensid; ca. 0,03 bis 0,5 Gew.-% Schaumstabilisator; und ca. 0,10 bis 9,5 Gew.-% Verschnittmittel; (b) ca. 3 bis 6 Gew.-% Chloroisocyanursäuresalz; und (c) zum Rest aus Wasser.
System nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schaumrezeptur wie folgt zusammensetzt: (a) ca. 3 Gew.-% Chloroisocyanursäuresalz; und (b) ca. 0,6 Gew.-% Tensid; (c) ca. 0,03 Gew.-% Schaumstabilisator; (d) und ca. 0,75 Gew.-% Verschnittmittel, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus Polypropylenglykol, Polyäthylenglykol sowie aus Derivaten und Mischungen derselben besteht; (e) einem Puffer zur Aufrechterhaltung der besagten Rezeptur auf einem pH-Wert von ca. 11 bis ca. 8,5; und (f) zum Rest aus Wasser.
Dekontaminierende und die Dispersion unterdrückende Schaumrezeptur in Wasser bestehend aus: einem Tensid; einem Schaumstabilisator; einem Verschnittmittel, das aus einer Gruppe gewählt ist, die sich aus Polypropylenglykol, Polyäthylenglykol sowie Derivaten und Mischungen derselben zusammensetzt; einem Chloroisocyanursäuresalz; und einem Puffer zur Aufrechterhaltung der besagten Rezeptur auf einem pH-Wert von ca. 11 bis ca. 8,5.
Die in Anspruch 20 genannte dekontaminierende und die Dispersion unterdrückende Schaumrezeptur, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaumrezeptur besteht aus: (a) ca. 0,4 bis 4 Gew.-% Tensid; ca. 0,03 bis 0,5 Gew.-% Schaumstabilisator; und ca. 0,10 bis 9,5 Gew.-% Verschnittmittel; (b) ca. 3 bis 6 Gew.-% Chloroisocyanursäuresalz; und (c) zum Rest aus Wasser.
Die in Anspruch 20 genannte dekontaminierende und die Dispersion unterdrückende Schaumrezeptur, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaumrezeptur besteht aus: (a) ca. 3 Gew.-% eines Chloroisocyanursäuresalzes; (b) ca. 0,6 Gew.-% Tensid; (c) ca. 0,03 Gew.-% Schaumstabilisator; (d) und ca. 0,75 Gew.-% des Verschnittmittels, das aus einer Gruppe gewählt ist, die sich aus Polypropylenglykol, Polyäthylenglykol sowie Derivaten und Mischungen derselben zusammensetzt; (e) einem Puffer zur Aufrechterhaltung der besagten Rezeptur auf einem pH-Wert von ca. 11 bis ca. 8,5; und (f) zum Rest aus Wasser.
Die in Anspruch 22 genannte dekontaminierende und die Dispersion unterdrückende Schaumrezeptur, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich Lithiumhypochlorit im Mengenbereich von ca. 5 bis ca. 10 Gew.-% des Chloroisocyanursäuresalzes enthält.