EP1368095B1 - Basische, nicht-wässrige dekontaminationsflüssigkeit - Google Patents

Basische, nicht-wässrige dekontaminationsflüssigkeit Download PDF

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EP1368095B1 EP02712886A EP02712886A EP1368095B1 EP 1368095 B1 EP1368095 B1 EP 1368095B1 EP 02712886 A EP02712886 A EP 02712886A EP 02712886 A EP02712886 A EP 02712886A EP 1368095 B1 EP1368095 B1 EP 1368095B1
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EP
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alkali metal
aliphatic
decontaminating fluid
fluid
decontamination
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Helmut Stelzmüller
Hans-Joachim TÖPFER
Frank Ritscher
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Kaercher Futuretech GmbH
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    • A62D2101/00—Harmful chemical substances made harmless, or less harmful, by effecting chemical change
    • A62D2101/02—Chemical warfare substances, e.g. cholinesterase inhibitors

Definitions

  • the invention relates to a basic, non-aqueous decontamination fluid, as it finds use as a detoxifier with universal action against chemical warfare agents for the detoxification of military and civilian technical means and equipment, buildings, roads, etc.
  • Examples of such basic, non-aqueous decontamination fluids are known from US Patent 3,079,346 or German Patent DD 299 458 A7. Their basicity is due to the Alkalialkoxide contained therein (alkali metal alkoxides, Alkalialkanolate) and their anions. These are the predominantly reactive components for the conversion of military and terroristically useful toxic contaminants, such as Loste chemical compounds (such as sulfur-iselst), fluorophosphorus organyls (such as Soman) or thiocholine phosphorus organyls (e.g. B. VX).
  • Loste chemical compounds such as sulfur-iselst
  • fluorophosphorus organyls such as Soman
  • thiocholine phosphorus organyls e.g. B. VX
  • Object of the present invention is to propose a decontamination fluid of the type described above, which can be used sparingly on the one hand and painted surfaces on the other, with plastic / elastomer coated surfaces, especially of metals, plastics and elastomers in the required treatment times or not essentially attacks.
  • This object is achieved according to the invention in the basic, non-aqueous decontamination liquid described above in that it contains 0.5 to 2.6 mol / l of an alkali metal alkoxide (alkali metal alkoxide, alkali alkoxide) and / or an alkali metal aminoalkoxide (alkali metal amino alcoholate, alkali metal monoalkoxide) in a formulation
  • This formulation includes: 20 to 40 % By weight of an aliphatic C 2 -C 6 -alcohol; 20 to 40 % By weight of an aliphatic C 2 -C 6 aminoalcohol and 20 to 50 % By weight of a cyclic C 2 -C 5 acid amide and / or an aliphatic C 2 -C 6 diamine.
  • the decontamination liquid of the invention contains a chemical equilibrium system of the aliphatic alcohols and the amino alcohols, their alkali metal oxides and their ions.
  • the decontamination fluid according to the invention can be used with conventional, suitable military and civil decontamination equipment for decontamination of military technology, aircraft, ships and rail vehicles, facilities such as buildings, roads, taxiways, as well as laboratory equipment.
  • the non-aqueous decontamination fluid according to the invention is more reactive than the previously known decontamination fluids because of its strong basicity. This justifies their better effectiveness and a lower application rate per area to be decontaminated.
  • the exposure times can be shortened, so that it is possible to avoid surface damage on surfaces to be decontaminated from plastics, elastomers, paints, etc. Corrosion phenomena on metals and metal alloys do not occur even with prolonged exposure time.
  • the decontamination fluid known from US Pat. No. 3,079,346 has a highly hygroscopic effect, so that fog phenomena are possible even at low air humidity. This is reliably avoided with the decontamination liquid according to the invention.
  • the decontamination fluid of the invention can be rinsed with water from the treated surfaces, the water does not necessarily have to be applied with high pressure. Due to the smaller quantities that have to be applied per unit area of decontamination fluid, the water consumption during rinsing is a lesser.
  • the decontamination fluid known from DD 299 458 A7 is less basic than the decontamination fluid according to the invention and moreover contains N-methyl- ⁇ -caprolactam, which is less economical.
  • Preferred decontamination liquids according to the invention comprise at least one alkali metal alkoxide and one alkali metal aminoalkoxide, which are introduced by introduction (Addition) of the corresponding pure alkali metal or an alkali hydroxide are formed. But they can also be introduced by commercially available alkali metal alkoxides.
  • More preferred decontamination liquids contain as aliphatic alcohol propanols and / or butanols.
  • the amino alcohol component used is preferably 2-amino-1-butanol, N, N-dimethylaminoethanol and / or N-methyl-diisopropanolamine.
  • Preferred acid amides in the formulation of the basic, non-aqueous decontamination fluid according to the invention is N-methyl-2-pyrrolidone.
  • one or more co-solvents can be added to the decontamination fluid, such as up to 10% by weight of diols and / or up to 20% by weight of a liquid aliphatic or aromatic hydrocarbon.
  • the invention relates to a method for decontaminating surfaces, in particular painted, polymer-coated or plastic or elastomer surfaces, the method being characterized by the use of the above-described decontamination liquid according to the invention.
  • the decontamination liquid when using the decontamination liquid, as described above, amounts of from 0.05 to 0.2 l / m 2 surface are applied according to the type of contaminant and the estimated contamination density. Even with chemically relatively stable, highly toxic warfare agents, such low levels provide excellent decontamination results at contamination densities of 10 g per m 2 , even when the warfare agents are in thickened form and their exposure time is several hours.
  • the average contamination density was still 10840 mg / m 2 for the warfare agent Schwefelellost (HD) on the alkyd resin-coated metal plates.
  • the plates were sprayed with 0.1 l / m 2 of the decontamination liquid according to the invention after Formulation A. After 5 minutes exposure, the plates were warmed with warm water After treatment with water (about 80 ° C), the decontamination fluid is rinsed off.
  • Example 1 plates were contaminated with the chemical warfare agent VX. After the exposure time, the contamination density was 8030 mg VX / m 2 .
  • the treatment was also carried out with 0.1 l / m 2 of formulation A. After the exposure time of 5 minutes and the post-treatment with water (about 80 ° C), an average residual contamination of 3.6 mg VX / m 2 was found. This corresponds to a decontamination success of 99.96%.
  • Example 1 plates were contaminated with the chemical warfare agent Soman (GD). After the exposure time, the average contamination density was 4160 mg GD / m 2 .
  • GD chemical warfare agent Soman
  • the treatment was also carried out with 0.1 l / m 2 with the formulation A. After the exposure time of 5 minutes and the aftertreatment with water (about 80 ° C), the residual contamination averaged 98.8 mg GD / m 2 . This corresponds to a decontamination success of 97.53%.
  • Examples 1 to 3 were carried out here analogously with the decontamination fluid of formulation B.
  • the decontamination effect of these 3 chemical warfare agents was essentially the same as for Formulation A.
  • Examples 1 to 3 were carried out here analogously with the decontamination liquid of Formulation C. Overall, the decontamination effect was somewhat lower, averaging 98.3%, with the decontamination efficiency of the sulfur lello averaging 99.4% and the VX 99.8%, respectively.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine basische, nicht-wässrige Dekontaminationsflüssigkeit, wie sie als Entgiftungsmittel mit universeller Wirkung gegen chemische Kampfstoffe zur Entgiftung von militärischen und zivilen technischen Mitteln und Geräten, Gebäuden, Straßen etc. Verwendung findet.
  • Beispiele für solche basische, nicht-wässrige Dekontaminationsflüssigkeiten sind aus dem US-Patent 3,079,346 oder der deutschen Patentschrift DD 299 458 A7 bekannt. Ihre Basizität ist auf die darin enthaltenen Alkalialkoxide (Alkalialkoholate, Alkalialkanolate) und ihre Anionen zurückzuführen. Diese sind die hauptsächlich reaktiven Komponenten zur Umsetzung von militärisch und terroristisch verwendbaren toxischen Kontaminanten, wie chemische Kampfstoffe aus der Gruppe der Loste (wie z. B. Schwefellost), der Fluorphosphororganylen (wie z. B. Soman) oder der der Thiocholinphosphororganylen (wie z. B. VX).
  • Nachteilig bei den bekannten Dekontaminationsflüssigkeiten ist zum Einen deren schädliche Wirkung auf Kunststoffe, Elastomere und Farbanstriche, die zum Quellen bzw. Aufweichen und Ablösen derselben und auch zu Korrosionserscheinungen an Metallen und Metalllegierungen führen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Dekontaminationsflüssigkeit der eingangs beschriebenen Art vorzuschlagen, die sich zum Einen sparsamer einsetzen lässt und die zum Anderen lackierte Oberflächen, mit Kunstoffen/ Elastomeren überzogene Oberflächen, insbesondere von Metallen, Kunststoffe und Elastomere in den erforderlichen Behandlungszeiten nicht oder nicht wesentlich angreift.
  • Diese Aufgabe wird bei der eingangs beschriebenen basischen, nicht-wässrigen Dekontaminationsflüssigkeit erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass diese 0,5 bis 2,6 Mol/l eines Alkalialkoxids (Alkalialkoholats, Alkalialkanolats) und/oder eines Alkaliaminoalkoxids (Alkaliaminoalkoholats, Alkaliaminoalkanolats) in einer Formulierung enthält. Diese Formulierung umfasst:
    20 bis 40 Gew.% eines aliphatischen C2-C6-Alkohols;
    20 bis 40 Gew.% eines aliphatischen C2-C6-Aminoalkohols und
    20 bis 50 Gew.% eines zyklischen C2-C5-Säureamids und/oder eines aliphatischen C2-C6-Diamins.
  • Zur Erzielung des gleichen Dekontaminationseffektes mit den eingangs beschriebenen herkömmlichen Dekontaminationsflüssigkeiten sind bei diesen größere Mengen je Flächeneinheit einzusetzen, und sie benötigen zum Teil auch längere Einwirkungszeiten.
  • Die erfindungsgemäße Dekontaminationsflüssigkeit enthält ein chemisches Gleichgewichtssystem aus den aliphatischen Alkoholen und den Aminoalkoholen, ihren Alkalialkoxiden und deren Ionen.
  • Die erfindungsgemäße Dekontaminationsflüssigkeit lässt sich mit üblichen, geeigneten militärischen und zivilen Dekontaminationsgeräten zur Dekontamination von Militärtechnik, Flugzeugen, Schiffen und Schienenfahrzeugen, von Einrichtungen wie Gebäuden, Straßen, Rollbahnen, sowie auch von Laboratoriumsgeräten verwenden.
  • Die erfindungsgemäße nichtwässrige Dekontaminationsflüssigkeit ist wegen ihrer starken Basizität reaktiver als die vorbekannten Dekontaminationsflüssigkeiten. Das begründet ihre bessere Wirksamkeit und eine geringere Aufwandmenge je zu dekontaminierender Flächeneinheit.
  • Aufgrund der gesteigerten Reaktivität lassen sich die Einwirkungszeiten verkürzen, so dass sich Oberflächenschädigungen bei zu dekontaminierenden Oberflächen aus Kunststoffen, Elastomeren, Farbanstrichen etc. vermeiden lassen. Korrosionserscheinungen an Metallen und Metalllegierungen treten auch bei längerer Einwirkungszeit nicht auf.
  • Darüber hinaus ist sie weniger hygroskopisch, wodurch es bei ihrer Anwendung selbst bei hoher Luftfeuchtigkeit zu keiner Nebelbildung kommt.
  • Die aus dem US-Patent 3,079,346 bekannte Dekontaminationsflüssigkeit wirkt stark hygroskopisch, so dass selbst bei geringer Luftfeuchtigkeit Nebelerscheinungen möglich sind. Dies wird mit der erfindungsgemäßen Dekontaminationsflüssigkeit sicher vermieden.
  • Die erfindungsgemäße Dekontaminationsflüssigkeit lässt sich mit Wasser von den behandelten Oberflächen abspülen, wobei das Wasser nicht unbedingt mit Hochdruck aufgebracht werden muss. Aufgrund der geringeren Mengen, die pro Flächeneinheit an Dekontaminationsflüssigkeit ausgebracht werden müssen, ist auch der Wasserverbrauch beim Abspülen ein geringerer.
  • Die aus der DD 299 458 A7 bekannte Dekontaminationsflüssigkeit ist gegenüber der erfindungsgemäßen Dekontaminationsflüssigkeit schwächer basisch und enthält darüber hinaus N-Methyl-ε-caprolactam, welches weniger wirtschaftlich ist.
  • Vorteilhaft bei der vorliegenden Erfindung ist darüber hinaus, dass sie sehr variabel einsetzbar ist, das heißt sowohl in Groß- als auch in Kleingeräten, und schließlich auch mit Primitivmitteln, in diesen auch konfektioniert, zum Einsatz gelangen kann.
  • Bevorzugte erfindungsgemäße Dekontaminationsflüssigkeiten enthalten mindestens ein Alkalialkoxid und ein Alkaliaminoalkoxid, die durch Einbringung (Zugabe) des entsprechenden reinen Alkalimetalls oder eines Alkalihydroxids gebildet werden. Sie können aber auch durch kommerziell erhältliche Alkalialkoholate eingebracht werden.
  • Weiter bevorzugte Dekontaminationsflüssigkeiten enthalten als aliphatischen Alkohol Propanole und/oder Butanole.
  • Bevorzugt wird als Aminoalkoholkomponente 2-Amino-1-butanol, N,N-Dimethylaminoethanol und/oder N-Methyl-diisopropanolamin verwendet.
  • Bevorzugte Säureamide in der Rezeptur der erfindungsgemäßen basischen, nicht-wässrigen Dekontaminationsflüssigkeit ist das N-Methyl-2-pyrrolidon.
  • Zur Verbesserung der Anwendungseigenschaften kann der Dekontaminationsflüssigkeit ein oder mehrere Co-Lösemittel zugesetzt werden, wie bis zu 10 Gew.% Diole und/oder bis zu 20 Gew.% eines flüssigen aliphatischen oder aromatischen Kohlenwasserstoffs.
  • Die Erfindung betrifft schließlich ein Verfahren zum Dekontaminieren von Oberflächen, insbesondere lackierten, polymerbeschichteten oder Kunststoff- bzw. Elastomeroberflächen, wobei das Verfahren durch die Verwendung der vorbeschriebenen erfindungsgemäßen Dekontaminationsflüssigkeit gekennzeichnet ist.
  • Erfindungsgemäß werden bei der Verwendung der Dekontaminationsflüssigkeit, wie zuvor beschrieben, Mengen von 0,05 bis 0,2 l/m2 Oberfläche entsprechend der Art des Kontaminanten und der eingeschätzten Kontaminationsdichte aufgebracht. Mit derartig geringen Mengen werden selbst bei chemisch relativ stabilen, hochtoxischen Kampfstoffen ausgezeichnete Dekontaminationsergebnisse bei Kontaminationsdichten von 10 g je m2 erzielt, selbst wenn die Kampfstoffe in verdickter Form vorliegen und ihre Einwirkungszeit mehrere Stunden beträgt.
  • Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden im Folgenden an Hand der Beispiele noch näher erläutert. Beispiele für Formulierungen
    Komponente Formulierung A Formulierung B Formulierung C
    aliphatischer Aminoalkohol [Gew.%] 2-Amino-1-butanol 30 N-Methyl-diisopropanolamin 30 N,N-Dimethylaminoethanol 30
    Säureamid/ Amin [Gew.%] N-Methylpyrrolidon 40 1,3 Diaminopropan 40 N-Methylpyrrolidon 40
    aliphatischer Alkohol [Gew.%] n-Butanol 30 Isopropanol 30 tert.-Butanol 30
    Gehalt Gesamtalkoholate in Mol/l 1 1
    • Beispiele
  • In den folgenden Beispielen wurden bei Feldversuchen mit Alkydharz beschichtete Metallplatten 3 Stunden vor der Dekontamination mit den betreffenden chemischen Kampfstoffen kontaminiert, damit die Kampfstoffe auch in die Alkydharz-Farbschichten eindringen konnten. Die Platten waren mit unterschiedlicher Neigung aufgestellt worden. Bei allen in den Beispielen angegebenen Dekontaminationsuntersuchungen betrug die Umgebungstemperatur 10 bis 15 °C.
    • Beispiel 1
  • Nach der Einwirkungszeit betrug für den Kampfstoff Schwefellost (HD) auf den Alkydharz-beschichteten Metallplatten die durchschnittliche Kontaminationsdichte noch 10840 mg/m2.
  • Unabhängig von ihrer unterschiedlichen Lage wurden die Platten mit 0,1 l/m2 der erfindungsgemäßen Dekontaminationsflüssigkeit nach der Formulierung A eingesprüht. Nach der Einwirkungszeit von 5 Minuten wurden die Platten mit warmem Wasser (ca. 80°C) nachbehandelt und die Dekontaminationsflüssigkeit dabei mit abgespült.
  • Die unmittelbar danach erfolgte Untersuchung ergab eine durchschnittliche Restkontamination an Schwefellost von 55 mg/m2. Das entspricht einem Dekontaminationserfolg von 99,5%.
    • Beispiel 2
  • Analog Beispiel 1 wurden Platten mit dem chemischen Kampfstoff VX kontaminiert. Nach der Einwirkungszeit betrug die Kontaminationsdichte 8030 mg VX/m2.
  • Die Behandlung erfolgte ebenfalls mit 0,1 l/m2 der Formulierung A. Nach der Einwirkungszeit von 5 Minuten und der Nachbehandlung mit Wasser (ca. 80°C) wurde eine durchschnittliche Restkontamination von 3,6 mg VX/m2 gefunden. Das entspricht einem Dekontaminationserfolg von 99,96 %.
    • Beispiel 3
  • Analog Beispiel 1 wurden Platten mit dem chemischen Kampfstoff Soman (GD) kontaminiert. Nach der Einwirkungszeit betrug die durchschnittliche Kontaminationsdichte 4160 mg GD/m2.
  • Die Behandlung erfolgte ebenfalls mit 0,1 I/m2 mit der Formulierung A. Nach der Einwirkungszeit von 5 Minuten und der Nachbehandlung mit Wasser (ca. 80°C) betrug die Restkontamination durchschnittlich 98,8 mg GD/m2. Das entspricht einem Dekontaminationserfolg von 97,53 %.
    • Beispiele 4 bis 6
  • Die Beispiele 1 bis 3 wurden hier analog mit der Dekontaminationsflüssigkeit der Formulierung B durchgeführt. Die Dekontaminationswirkung bei diesen 3 chemischen Kampfstoffen war im Wesentlichen die Gleiche wie bei der Formulierung A.
    • Beispiele 7 bis 9
  • Die Beispiele 1 bis 3 wurden hier analog mit der Dekontaminationsflüssigkeit der Formulierung C durchgeführt. Die Dekontaminationswirkung war in der Gesamtbetrachtung etwas geringer und betrug durchschnittlich 98,3 %, wobei der Dekontaminationserfolg beim Schwefellost durchschnittlich 99,4 und beim VX 99,8 % betrug.
  • Die Ergebnisse dieser Feldversuche zeigen, dass für die erfindungsgemäßen Dekontaminationsflüssigkeiten mit Behandlungszeiten von 5 Minuten Restkontaminationsdichten erreicht werden, die wesentlich unter den für zulässig erklärten Grenzwerten liegen.
  • Die sehr guten Dekontaminationserfolge konnten bei gleicher Verfahrensweise der Dekontamination von mit verdickten chemischen Kampfstoffen kontaminierten Platten bestätigt werden.
  • Die mit den Dekontaminationsflüssigkeiten gemäß den Formulierungen A, B und C behandelten, mit Alkydharz lackierten Metallplatten wurden nach der Dekontamination begutachtet, und es konnte in keinem der Beispiele 1 bis 9 eine Schädigung des Lackes festgestellt werden.

Claims (11)

  1. Basische, nicht-wässrige Dekontaminationsflüssigkeit, enthaltend 20 bis 40 Gew.% eines aliphatischen C2-C6-Alkohols; 20 bis 40 Gew.% eines aliphatischen C2-C6-Aminoalkohols; 20 bis 50 Gew.% eines zyklischen C2-C5-Säureamids und/ oder eines aliphatischen C2-C6-Diamins; und 0,5 bis 2,6 Mol/l eines Alkalialkoxids (Alkalialkoholats, Alkalialkanolat) und/oder eines Alkaliaminoalkanoxids (Alkaliaminoalkoholats, Alkaliaminoalkanolats).
  2. Dekontaminationsflüssigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Alkalialkoholat ausgewählt ist aus C1-C6-Alkoholaten.
  3. Dekontaminationsflüssigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Alkalialkoxide (Alkoholate, Alkanolate) und ihre Ionen durch Einbringung des entsprechenden reinen Alkalimetalls oder eines Alkalihydroxids oder eines kommerziellen Alkalialkoxids zu den Lösemittelkomponenten gebildet werden.
  4. Dekontaminationsflüssigkeit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als aliphatischer Alkohol Propanole und/oder Butanole enthalten sind.
  5. Dekontaminationsflüssigkeit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Aminoalkohol 2-Amino-1-butanol, N,N-Dimethylaminoethanol und/oder N-Methyl-düsopropanolamin enthalten ist.
  6. Dekontaminationsflüssigkeit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als zyklisches Säureamid N-Methyl-2-pyrrolidon enthalten ist.
  7. Dekontaminationsflüssigkeit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit weiterhin
    bis zu 10 Gew.% eines Diols; und/oder
    bis zu 20 Gew.% eines aliphatischen oder aromatischen flüssigen Kohlenwasserstoffs
    als Co-Lösemittel enthält.
  8. Verfahren zur Dekontamination von Oberflächen, insbesondere lackierten, polymerbeschichteten oder Kunststoffoberflächen, gekennzeichnet durch das Auftragen einer Dekontaminationsflüssigkeit nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dekontaminationsflüssigkeit in einer Menge von 0,05 bis 0,2 l/m2 Oberfläche aufgebracht, insbesondere aufgesprüht wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dekontaminationsflüssigkeit 5 bis 15 min einwirken gelassen und dann abgespült wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Dekontaminationsflüssigkeit behandelten Flächen mit kaltem, warmem oder heißem Wasser oder mit Heißdampf nachbehandelt und dabei die Dekontaminationsflüssigkeit und die Reaktionsprodukte abgespült werden.
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