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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine flüssige
Zusammensetzung, die als ein Tränengas
brauchbar ist. Spezieller befaßt
sich die Erfindung mit einem Tränengas,
welches Capsaicinoide und einen nicht brennbaren Träger auf
Wasserbasis umfaßt.
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Hintergrund der Erfindung
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Der Stand der Technik liefert verschiedene Zusammensetzungen,
die starke Reizmittel für
die Augen, den Mund und die Nase eines Menschen und anderer Tiere
darstellen. Solche Zusammensetzungen werden allgemein als Tränengase
eingestuft. Tränengase
sind besser als „tear
gas" oder „riot gas" bekannt und werden
allgemein so bezeichnet. Tränengase
spielen eine wichtige Rolle in der Gesellschaft, da sie es der Polizei,
dem Militär
und anderen Dienststellen erlauben, widersetzliche oder zersprengte
Personen einschließlich
solcher unter dem Einfluß von
Alkohol oder anderen bewußtseinsverändernden
Drogen unter Kontrolle zu bringen, ohne zu physischen Mitteln greifen
zu müssen,
die lang andauernde oder permanente körperliche Schäden oder
Störungen
beibringen.
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Bei Anwendung eines Tränengases
bekommt der Rezipient des Tränengases
Augen-, Nasen- und Mundreizung und wird ungefährlich gemacht. Spezieller
wird bei der Anwendung der Rezipient zeitweilig mit intensivem Augenbrennen,
Blepharospasmus, akuter Bronchitis und Atemwegreizung außerstande
gesetzt. Der Stand der Technik liefert verschiedene Mittel, Tränengase
abzugeben oder anzuwenden, wie beispielsweise unter Druck stehende
Behälter,
Handgranaten und Munitionsgeschosse.
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Der Bedarf an einem Aerosolreizspray
oder Lachgas für
Vollstreckungs- und Verteidigungszwecke ist historisch wie auch
heutzutage evident. Soziale Unruhe, Demonstrationen und Ausschreitungen während der
Sechziger Jahre bewirkten die umfangreiche Verwendung von militärischen
Tränengasmitteln,
die typischerweise als die Chemikalien CN (Chloracetophenon) und
CS (ortho-Chlorbenzalmalononitril) bekannt sind. Diese Tränengase
sind tatsächlich
Reizmittel, die Schmerzen und Unwohlbefinden an den Tränendrüsen (Tränengängen) und
dem oberen Atemsystem verursachen. Abgabesysteme für diese
Mittel waren hauptsächlich
Granaten und Geschosse, die gemeinsam als pyrotechnische (brennende)
Einrichtungen bezeichnet werden. In Wortley, Jr. et al, US-Patentschrift
3,192,105, ist ein Verfahren zur Kombination von CN mit einer kolloidalen
Kieselsäure,
um ein Tränengas
in fester Phase zu erzeugen, beschrieben. Wie in dem Patent 3,192,105 offenbart,
ist dieses Tränengas
in fester Phase gut geeignet für
die Verwendung in Munitionen, die das Tränengas durch eine Explosion
oder ähnliche
Einrichtung verteilen.
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1966 führten Smith und Wesson durch
Erwerb der General Ordance Equipment Company Tränengas „Chemical Mace"®, eine chemische CN-Rezeptur
auf flüssiger
Basis ein, welche in unter Druck stehende Aerosolsprühbehälter eingefüllt wurde.
Tränengas „Chemical
Mace"® war der
Vorgänger
aller derartiger Produkte seit seiner Einführung in 1966. Seine Verwendung
vermindert stark die Menge an physikalischer Kraft, die notwendigerweise
durch einen das Gesetz durchsetzenden Beamten, Strafvollzugsbeamten
oder Sicherheitsbeamten aufgewendet werden müßte, wenn er versuchte, eine
verdächtige Person
aufzuhalten oder eine Menge ungesetzlicher Personen zu zerstreuen.
Lachgase werden allgemein als „nicht
tödliche
Waffen" eingestuft.
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Die ursprüngliche Tränengasrezeptur „Chemical
Mace"® bestand
aus Trichlortrifluorethanen (CFC's
111, 113) und kosmetischem Kerosin als Trägermittel/Lösungsmittel, vermischt mit
dem aktiven Bestandteil (CN) und unter Druck gesetzt mit Kohlendioxid
als Treibmittel. Diese Zusammensetzung wurde in großem Umfang
bis etwa 1990 verwendet, doch gab es etwa 1990 beginnend zunehmenden
Druck auf die chemische Industrie, ozonverarmende Substanzen (d.
h. Chlorfluorkohlenstoffe-CFC's)
unter den Bestimmungen des Gesetzes für saubere Luft wegzulassen.
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Die CFC's, die als ein nicht brennbarer Träger dienen,
ergeben einen wesentlichen Vorteil für die Tränengaslösung. Speziell sind Tränengaslösungen,
die CFC-Träger
verwenden, weniger leicht entzündbar.
Spezieller gibt es immer, wenn ein Tränengas abgegeben wird, die
Möglichkeit,
daß eine
offene Flamme oder eine andere Zündungsquelle
vorhanden sein kann, die den Träger
des Gemisches entzünden
könnte,
was zu ernsthafter körperlicher Schädigung sowohl
für den
Benutzer als auch für
den beabsichtigten Rezipienten des Tränengases führen kann. Ein nicht brennbarer
Träger
ist weniger entzündbar,
wenn er solchen Zündungsquellen
ausgesetzt wird und ist somit ein bevorzugter Träger für die Verwendung in Tränengasen.
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Behördliche Aktionen führten jedoch
weltweit dazu, die Verwendung von CFC's zu vermindern und auszuschalten wegen
der Schädigung,
die für
die Ozonschicht verursacht wird. Es ist wahrscheinlich, daß CFC's vor dem Jahr 2000
völlig
untersagt werden.
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Die Hersteller von CFC-Substanzen
erforschten unerbittlich weiter akzeptable Ersatzstoffe. Bis heute
waren Hersteller jedoch nur in der Lage, Lösungsmittelaustauschstoffe
zu liefern, die das Problem nicht vollständig beseitigen. Der aus jüngster Zeit
stammende Ersatzstoff, der angeboten wird, ist ein halogenierter
Fluorkohlenwasserstoff, HCFC-141 b (oftmals als weicher CFC bezeichnet).
Weiche CFC's haben
jedoch noch einen nachteiligen Effekt auf die Ozonschicht, und ihr
Druck setzte die weitere Entwicklung von Trägersystemen für Tränengase fort,
die keine CFC's
oder HCFC's verwenden.
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Capsicum (auch als Cayennepfeffer
bezeichnet) und dessen chemische Elemente, wie Capsaicin (C18H27NO2)
wurden benutzt, um Tränengase für viele
Jahre zu erzeugen. Solche Tränengase
werden gewöhnlich
in der flüssigen
Phase benutzt und aus Druckbehältern
oder Druckflaschen abgegeben. Bekannte Capsicum enthaltende Tränengase
enthielten ein Gemisch von Capsicum, Sojabohnenöl und eines Lösungsmittels
vom Alkoholtyp. Capsicumhaltige Tränengase werden von einigen
Verwendern bevorzugt. Spezieller glauben einige Benutzer, daß capsicumhaltige
Tränengase
wirksamer als andere bekannte Tränengase
sind. Außerdem
bevorzugen einige Verwender Capsicum, da es ein „natürliches" Material ist, gegenüber den synthetischen Chemikalien
CS und CN.
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Da die bekannten capsicumhaltigen
Tränengase
auch Träger
enthalten, die hauptsächlich
Alkohol sind, werden sie leider von einigen Benutzern als unannehmbar
angesehen, da sie eine zu große
Feuergefahr darstellen. Außerdem
betrachten einige Personen die bekannten capsicumhaltigen Tränengase
als unannehmbar, da sie glauben, daß der Träger, der primär Alkohol
ist, einen nachteiligen Einfluß bei
Versuchen haben kann, die benutzt werden, um den Blutalkoholspiegel
einer dem Tränengas
ausgesetzten Person zu bestimmen. So gibt es eine Notwendigkeit
für ein
Trägersystem,
welches nicht nachteilig auf den Blutalkoholspiegel eines Rezipienten einwirkt,
geeignet für
die Verwendung mit Capsicum ist, keine CFC's enthält und nicht entflammbar ist.
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Die US-Patentschrift 5,217,708 beschreibt eine
Capsicum-Tränengaslösung und
einen Behälter zur
Speicherung und Anwendung solcher Lösungen. Die Lösungen umfassen
Capsicum (allgemein etwa 0,1 Gew.% bis etwa 0,8 Gew.%), etwa 7 bis
etwa 23 Gew.% Glykol, etwa 31 bis etwa 39 Gew.% Ethylalkohol und
etwa 46 bis etwa 54 Gew.% Wasser.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung liefert
eine neue und brauchbare Capsicum enthaltende flüssige Tränengaslösung, die Capsaicinoide und
einen nicht brennbaren Träger
umfaßt,
wobei diese Lösung
0,1 bis 0,5 Gew.% Capsaicinoide, 7 bis 23 Gew.% eines Glykols, 20
bis 30 Gew.% Ethanol und 56 bis 65 Gew.% Wasser umfaßt.
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Beschreibung der Erfindung
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Das Tränengas der vorliegenden Erfindung enthält einen
nicht brennbaren Träger,
der allgemein für
eine Verwendung um und in Nachbarschaft von möglichen Zündungsquellen annehmbar ist,
wie beispielsweise bei brennenden Zigaretten oder Zigarren, Kerzen
und Heizgeräten.
Außerdem
enthält
der nicht brennbare Träger
keine CFC's. Auch
neigt das Tränengas
nicht dazu, nachteilig den Blutalkoholspiegel eines Rezipienten
zu beeinflussen. Außerdem
ist das Tränengas
für die
Verwendung in herkömmlichen
unter Druck stehenden Aerosolsprühdosen
oder -behältern
geeignet und braucht daher nicht durch eine Wärmequelle thermisch ver dampft
zu werden, um geeignet zu wirken. Außerdem ist das Tränengas im
wesentlichen auf Wasserbasis und dennoch sehr beständig, da
es nicht bei einem normalen Temperaturbereich gefriert und über lange Zeitdauer
sich nicht trennt. Das Tränengas
ist auch beständig,
da es über
lange Zeitdauer nicht zerstört wird
oder seine Wirksamkeit verliert und da keine nachteiligen Wechselwirkungen
oder Reaktionen zwischen verschiedenen Komponenten des Tränengases
beobachtet wurden. Außerdem
kann das Tränengas
in einer herkömmlichen
Weise entsorgt werden.
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Eine Tränengaslösung, die gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, umfaßt Capsaicinoide
und einen nicht brennbaren Träger.
Der nicht brennbare Träger
umfaßt
Wasser, Ethylalkohol und Glykol. Das Glykol kann Ethylenglykol oder
Propylenglykol oder ein Gemisch hiervon umfassen. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform ist
das Glykol Propylenglykol. Wie in dieser Beschreibung und den Ansprüchen verwendet,
werden die in der Beschreibung benutzten folgenden Ausdrücke wie
folgt definiert: „Capsicum" schließt Capsicum
und chemische Äquivalente,
wie Capsaicin, ein. „Tränengas" soll in einer breiten
Interpretation verwendet werden, einschließlich eines Reizmittelproduktes, das
für Verteidigungszwecke
benutzt werden kann, und „nicht
brennbar" bedeutet,
daß es
einen Flammpunkt oberhalb etwa 100°F (38°C) oder einen Zündungspunkt
oberhalb 500°F
(260°C)
hat.
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Das Tränengas der vorliegenden Erfindung wird
unter Verwendung eines Gemisches von Capsaicinoiden und eines nicht
brennbaren Trägers
hergestellt. Spezieller umfassen die Tränengaslösungen nach der vorliegenden
Erfindung 0,1 bis 0,5 Gew.% Capsaicinoide, 7 bis 23 Gew.% eines
Glykols, 20 bis 30 Gew.% Ethanol und 56 bis 65 Gew.% Wasser. In anderen
Ausführungsformen
umfassen die Tränengaslösungen der
vorliegenden Erfindung 0,1 oder 0,15 bis etwa 0,25 oder 0,3 oder
0,4 Gew.% Capsaicinoide, etwa 10 oder 12 bis etwa 16 oder 20 Gew.% eines
Glykols, etwa 26 oder 27 bis 29 oder 30 Gew.% Ethanol und 56 bis
60 Gew.% Wasser. In einer stärker
bevorzugten Ausführungsform
umfassen die als Tränengase
brauchbaren Lösungen
etwa 0,18 bis etwa 0,22 Gew.% Capsaicinoide, etwa 12 bis etwa 16 Gew.%
Propylenglykol, etwa 27 bis etwa 29 Gew.% Ethanol und etwa 57 bis
etwa 59 Gew.% Wasser.
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Übliche
Capsaicinoid-Quellen, die bei dieser Erfindung brauchbar sind, schließen Pfeffer,
wie Cayennepfeffer oder Chilipfeffer, ein. Das Verfahren umfaßt gewöhnlich ein
Trocknen und Vermahlen von Pfeffer zu einem feinen Pulver. Weichharz-Capsicum,
das in dem Pulver allgemein vorhanden ist, wird unter Verwendung
eines organischen Lösungsmittels,
wie Hexan, extrahiert. Dieses Gemisch von Pulver und Lösungsmittel
wird als Miscella bezeichnet. Wenn die Weichharzextraktion beendet
ist, wird das Lösungsmittel
durch Verdampfen oder Destillation entfernt. Nach der Entfernung
des Lösungsmittels aus
der Miscella ist die restliche ölige
Substanz rohes Weichharzcapsicum, dessen Stärke von der Qualität des Pfeffers
abhängt,
welcher benutzt wurde. Das rohe Weichharzcapsicum wird allgemein
auf verschiedene Stärken
nach den Angaben des Kunden unter Verwendung eines Glykols und von
Wasser verdünnt,
wenn das verdünnte
Produkt wasserlöslich sein
soll. Emulgatoren und oberflächenaktive
Mittel können
in dem verdünnten
Gemisch enthalten sein, um die Stabilität des Gemisches (allgemein
einer Suspension) zu verbessern. Diese verdünnten Produkte werden allgemein
in der Industrie als Weichharz-Capsicum bezeichnet, ungeachtet der
Konzentration oder Stärke
des rohen Weichharzcapsicum, das in den Gemischen enthalten ist.
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Weichharzcapsicum besteht aus drei
Hauptkomponenten, die die Schmerzhaftigkeit oder das Hitzeempfinden
verursachen. Diese Komponenten sind als Capsaicinoide bekannt, und
die drei Hauptcapsaicinoide in Weichharzcapsicum sind Capsaicin, Dihydrocapsaicin
und Nordihydrocapsaicin. Kleinere Mengen von in Weichharzcapsicum
vorhandenen Capsaicinoiden schließen Homocapsaicin und Homodihydrocapsaicin
ein. Der Capsaicinoidgehalt einer bestimmten Lösung oder eines bestimmten
Gemisches ist der bestimmende Faktor, wie heiß ein Produkt sein wird. Beispielsweise
ist das Produkt um so heißer,
je höher
die Capsaicinoidkonzentration ist, und umgekehrt. Die Capsaicinoidkonzentration
ist die Bestimmung der aktiven Komponenten in dem Weichharzcapsicum.
So liefert eine Messung der Menge an Capsaicinoiden in Weichharzcapsicum
einen genauen Wert der Schmerzhaftigkeit. Die Mengen und die Identifizierung
der Capsaicinoide in Weichharzcapsicum können unter Verwendung von Hochleistungsflüssigchromatographie
(HPLC) bestimmt werden.
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Ein Beispiel eines Gemisches von
Capsicum und Propylenglykol, das für die Verwendung in der vorliegenden
Erfindung geeignet ist und welches handelsüblich ist, ist ein Weichharzcapsicum,
das von der Kalsec, Inc. von Kalamazoo, Michigan, unter der Bezeichnung „Weichharzcapsicum,
W/S, entfärbtes
2% MC" erhältlich ist.
Diese spezielle Weichharzcapsicumlösung mit Propylenglykol und
auf Wasserbasis enthält
etwa 5% Weichharzcapsicum mit einem Gehalt von etwa 2,0 Gew.% Capsainicoiden.
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Ein Beispiel einer geeigneten Quelle
von Ethylalkohol für
die Verwendung in der vorliegenden Erfindung ist ein denaturierter
Ethylalkohol, der unter der Handelsbezeichnung SDA-40-B von der Midwest Grain
Products, Inc., Weston, Missouri 64098, verkauft wird. Denaturierter
Ethylalkohol SDA-40-B enthält
etwa 99,9 Gew.% Ethylalkohol und etwa 0,1 Gew.% Tertiärbutylalkohol
und BITREX (Denatoniumbenzoat).
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Ein Beispiel einer geeigneten Propylenglykolquelle
ist ein Propylenglykol USP von Nahrungsmittelqualität, das unter
der Produktbezeichnung 70531 von Dow Chemical Company, Midland,
Michigan 48674, vertrieben wird.
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Wenn man die Tränengase nach der Erfindung
herstellt, werden die angegebenen Komponenten in einem Behältnis unter
Verwendung eines Rührers
während
mindestens etwa 10 bis 15 Minuten miteinander vermischt. Bei einer
Ausführungsform
wird zunächst
das Weichharzcapsicum mit dem Ethanol vermischt, worauf die Zugabe
des Glykols und Wassers erfolgt. Wenn man große Mengen der Rezepturen herstellt,
wie in den folgenden Beispielen gezeigt ist, können die Komponenten in einem
Anteil miteinander vermischt werden, der für eine Zeitdauer von etwa 1
Stunde in Trommeln von 55 Gallonen unter Verwendung von Mischern
gezeigt ist. Sorgfältiges Vermischen
ist erforderlich, um die Trennung der Komponenten der Lösung auszuschalten,
was zusätzliches
Vermischen der Lösung
zu einer späteren Zeit
erfordern würde.
Bei Beendigung der Mischstufe sollte die Lösung klar und homogen erscheinen, wenn
man sie mit einem Blitzlicht betrachtet.
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Die folgenden Beispiele erläutern die
Tränengaslösungen nach
der vorliegenden Erfindung. Wenn in den folgenden Beispielen und
sonstwo in der Beschreibung und den Ansprüchen nichts anderes angegeben
ist, sind alle Teile und Prozentsätze Gewichtsteile und Gewichtsprozentsätze, die
Temperaturen Celsiusgrade und die Drücke bei oder nahe Atmosphärendruck.
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Beispiel 1
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Denaturierter Ethylalkohol (114 Teile)
wird in einen Mischbehälter
eingefüllt,
gefolgt von der Zugabe von 42 Teilen der Weichharzcapsicumlösung Kalsec,
die oben beschrieben wurde (mit einem Gehalt von etwa 2,0% Capsaicinoiden)
und die zunächst sorgfältig vermischt
wird, um die Homogenität
wiederherzustellen, bevor sie zu dem Ethylalkohol zugesetzt wird.
Nachdem das Weichharzcapsicum sorgfältig mit dem Ethanol vermischt
wurde, werden 19,5 Teile Propylenglykol von USP-Qualität zu dem
Mischbehälter
zugesetzt, gefolgt von 209,6 Teile destilliertem Wasser. Der Behälterinhalt
wird weitere 15 Minuten vermischt. Das Gemisch ist das erwünschte Produkt,
welches analysiert wird und für
welches man fand, daß es
etwa 0,20 Gew.% Capsaicinoide, 14 Gew.% Propylenglykol, 28 Gew.%
Ethanol und 58 Gew.% Wasser enthielt.
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In den folgenden Beispielen 2 bis
5 ist die Menge der Weichharzcapsicumlösung Kalsec, die in den Beispielen
verwendet wird, eine ausreichende Menge, um die angegebene Menge
an Capsaicinoiden zu bekommen.
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Beispiel
2
| | Gew.% |
| Capsaicinoide | 0,3 |
| Propylenglykol | 14 |
| Ethanol | 2g |
| Wasser | 59,7 |
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Beispiel
3
| Capsaicinoide
0,22 | 0,22 |
| Propylenglykol | 16 |
| Ethanol | 26 |
| Wasser | 57,78 |
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Beispiel
4
| Capsaicinoide | 0,4 |
| Propylenglykol | 14 |
| Ethanol | 28 |
| Wasser | 57,6 |
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Beispiel
5
| Capsaicinoide | 0,15 |
| Propylenglykol | 12 |
| Ethanol | 27,85 |
| Wasser | 60 |
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Die Tränengaslösungen, die nach der vorliegenden
Erfindung hergestellt wurden, können
in einer Anzahl herkömmlicher
unter Druck stehender Aerosolsprühbehälter oder
-dosen benutzt werden. Um in einer unter Druck stehenden Dose benutzt
zu werden, sollte der nicht brennbare Träger eine Flüssigkeit oder ein Gas bei Umgebungstemperatur
(d. h. bei etwa 70°F
(21°C) und
bei Umgebungsdruck sein. Vorzugsweise hat der Träger einen Siedepunkt von weniger
als etwa 225°F
(etwa 107°C),
um eine ausreichende Dispersion oder Verteilung des Capsicum zu
gewährleisten,
welches bereits in der Lösung
aus dem unter Druck stehenden Behältnis abgegeben wird. Zusätzlich verfestigt
sich der nicht brennbare Träger
nicht und erstarrt auch nicht bei niedrigen Temperaturen so niedrig
wie –20°F. Außerdem müssen die
Propylenglykol-, Ethanol- und Wassermengen in der Lösung so
sein, daß die
Komponenten der Tränengaslösung sich
nicht abtrennen oder über
längere
Zeitdauer, wie 3 Tage, vorzugsweise etwa 3 bis 4 Wochen, aus der
Lösung
austreten.
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Die Tränengaslösung der vorliegenden Erfindung
bietet mehrere Vorteile gegenüber
den Tränengasen,
die in der US-Patentschrift 5,217,708 beansprucht sind. Beispielsweise
sind diese Lösungen der
vorliegenden Erfindung so gekennzeichnet, daß sie einen höheren Flammpunkt
und einen niedrigeren Dampfdruck haben. Beispielsweise findet man, daß eine Tränengaslösung, die
nach dem Verfahren des Beispiels XV in der US-Patentschrift 5,217,708 hergestellt
wurde, einen Flammpunkt von etwa 80°F (25°C) hat. Eine gemäß dem Verfahren
des Beispiels 1 der vorliegenden Anmeldung hergestellte Tränengaslösung hat
einen Flammpunkt, wie gefunden wurde, von 89°F (31,6°C). Wegen erhöhter Sorge
bezüglich
der Entflammbarkeit ist diese Steigerung des Flammpunktes eine wesentliche
Verbesserung. Die Verminderung des Dampfdruckes, die die Lösungen nach
der vorliegenden Erfindung zeigen, führt zu stabileren Produkten
und Produkten, die höheren
Extremtemperaturen widerstehen können.
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Ein anderer Vorteil der Lösungen der
vorliegenden Erfindung im Vergleich mit den Lösungen, die in der US-Patentschrift
5,217,708 beschrieben und beansprucht sind, ist das Vorhandensein
größerer Tröpfchen,
wenn das Produkt in ein Aerosol überführt wird.
Die ballistischen Tröpfchen,
die von einem Aerosol-Tränengas
erzeugt werden, sind proportional zu den Produktbestandteilen aufgebaut.
Wenn die Flüssigkeiten
und die Tröpfchen
zu verdampfen beginnen, werden die Tröpfchen kleiner und lassen kleinere
Teilchen zurück.
Je kleiner die aerodynamische Teilchengröße ist, desto weiter in die
Lungen können die
Teilchen eindringen, wenn sie inhaliert werden, und da Tränengase
starke Reizmittel sind, sind kleinere Teilchengrößen nicht vorteilhaft, da sie
unerwünschte
Wirkungen erzielen könnten.
Die relativen Ethanolmenge und Wassermenge in einem Aerosoltröpfchen hätte daher
eine Wirkung auf die relative Größe der Tröpfchen und
die Teilchengröße. Da Ethanol
leichter als Wasser verdampft, werden jene Tröpfchen, die mehr Ethanol enthalten,
kleiner und hinterlassen kleinere Teilchen. Da die Lösungen der vorliegenden
Erfindung relativ kleine Mengen an Ethanol als die in der US-Patentschrift
5,217,708 enthalten, werden somit die mehr Wasser und weniger Ethanol
enthaltenden Tröpfchen
ihre Größe nicht
so stark wie die Tröpfchen
reduzieren, die aus der Lösung
nach der US-Patentschrift 5,217,708 gebildet sind, und die Teilchen
sind größer.