EP1370330A2 - Feuerlösch- und imprägnierungsmittel - Google Patents

Feuerlösch- und imprägnierungsmittel

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EP1370330A2
EP1370330A2 EP02703391A EP02703391A EP1370330A2 EP 1370330 A2 EP1370330 A2 EP 1370330A2 EP 02703391 A EP02703391 A EP 02703391A EP 02703391 A EP02703391 A EP 02703391A EP 1370330 A2 EP1370330 A2 EP 1370330A2
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EP
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fire
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citric acid
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extinguishing agent
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Franz Howorka
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    • A62D1/00—Fire-extinguishing compositions; Use of chemical substances in extinguishing fires
    • A62D1/0028—Liquid extinguishing substances
    • A62D1/0035—Aqueous solutions
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    • A62D1/0064—Gels; Film-forming compositions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
    • B27K3/00—Impregnating wood, e.g. impregnation pretreatment, for example puncturing; Wood impregnation aids not directly involved in the impregnation process
    • B27K3/52—Impregnating agents containing mixtures of inorganic and organic compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
    • B27K2240/00—Purpose of the treatment
    • B27K2240/30—Fireproofing

Definitions

  • the present invention relates to an agent which not only has a strong fire-extinguishing effect, but is also suitable for reducing the flammability of objects.
  • the contents of the fire extinguishing agent in question cover extinguished or non-inflamed objects of the fire source with a protective layer which prevents the fire from spreading further, but can be easily removed again after the fire has been extinguished.
  • Fire extinguishing agents with a simultaneous preventive effect have been disclosed in US Pat. No. 1,278,716, in which solutions of tertiary alkali metal citrate with alkali metal bicarbonate are proposed.
  • a suitable acid such as sulfuric acid or hydrochloric acid
  • the CO 2 necessary for spraying the agent is produced.
  • the resulting sulfates or chlorides form hard coatings on the sprayed objects after the water has evaporated, which can usually only be removed if these objects are damaged. The advantages of using this agent are thus significantly impaired.
  • EP 0 229 600 A1 discloses a fire extinguishing and impregnating agent which consists of citric acid dissolved in water and an equivalent amount of sodium and potassium.
  • the pH of the agent is adjusted slightly alkaline.
  • citric acid is comparatively poorly soluble under alkaline conditions, so that with the same potential fire load either a lower impregnation effect can be accepted or To achieve a comparable impregnation effect, more agents must be used, as will be explained.
  • this problem is not addressed in EP 0 229 600 AI; instead, attention is paid to the pH of the agent and measures for stabilizing it are proposed.
  • DE 557 771 discloses a fire extinguishing agent which, however, has no impregnation properties. Instead, it addresses the problem of lowering the freezing point of a carbonate solution used for fire-fighting purposes by using ethylene glycol.
  • DE 557 771 proposes to replace the sulfuric acid used according to the prior art by sulfonic acids, in particular chlorosulfonic acid
  • Alkali carbonates such as sodium carbonate, react with citric acid in contrast to equation 1 according to the following stoichometry:
  • Equation 2 it is when using alkali carbonates due to the reaction equilibrium in principle possible to form twice the amount of alkali metal citrates. So if the technical implementation of Equation 2 succeeds, this increases the fire protection effect significantly.
  • sodium carbonate it has better solubility in water than sodium hydrogen carbonate.
  • the relative solubility ratio of sodium carbonate to sodium bicarbonate varies, but can sometimes be 1: 2, such as at 60 ° C.
  • Better solubility in turn opens up the possibility of increasing the concentration or, with the absolute amount remaining the same, lower amounts of the solvent water.
  • Equation 2 shows that the increased yield of sodium citrate can only be achieved if large amounts of citric acid can be dissolved.
  • Citric acid is very 'highly soluble in water, but preferably under acidic conditions.
  • the presence of sodium carbonate creates an alkaline environment.
  • the advantages of the reaction according to equation 2 are invalid if, compared to equation 1, it is not possible to dissolve about twice the amounts of citric acid. It has now been found that this can be ensured by using ethylene glycol (1,2-ethanediol) without significantly impairing the reaction kinetics. The saturation concentration of citric acid can thus be increased.
  • the extinguishing agent according to the invention it is actually intended to mix the reactants sodium carbonate and citric acid until saturation is reached, so that increasing the saturation concentration is crucial.
  • ethylene glycol also shows that beneficial effect of lowering the freezing point. This is a major advantage for a fire extinguishing agent that must be reliably ready for use even at low temperatures.
  • the present invention provides a fire extinguishing agent that not only shows a significantly increased formation of a protective layer to reduce the flammability of objects of the fire source compared to known preparations, but is also characterized by a lower need for extinguishing water. This not only reduces water damage, but also facilitates transportation to the source of the fire due to the lower volume.
  • the agent according to the invention furthermore offers the possibility of further increasing the concentration of the ingredients by heating the solution, which ultimately leads to gelation of the agent. This means that larger quantities can be moved better when transporting the fire extinguishing agent. A dilution appropriate to the application can be carried out on site.
  • the fire extinguishing and impregnating agent according to the invention is suitable for flame retarding paper, cellulose, textiles, wood, plastics and much more. It is completely biodegradable and completely harmless to living beings and the environment.
  • the use of ethylene glycol also has the effect that the extinguishing agent according to the invention can be used without problems at temperatures well below zero and difficulties in storage, transport and use at low temperatures are avoided.

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Abstract

Gefriersicheres Feuerlöschmittel mit gleichzeitiger Wirkung der Herabsetzung der Entflammbarkeit von Gegenständen, das aus einer wässrigen Lösung eines Alkalicarbonats, Zitronensäure sowie Ethylenglykol besteht.

Description

Feuerlösch- und Imprägnierungsmittel:
Die gegenständliche Erfindung bezieht sich auf ein Mittel, welches nicht nur eine stark feuerlöschende Wirkung zeigt, sondern sich zusätzlich zur Herabsetzung der Entflammbarkeit von Gegenständen eignet. Die Inhaltsstoffe des gegenständlichen Feuerlöschmittels überziehen dabei gelöschte oder nicht-entflammte Gegenstände des Brandherdes mit einer Schutzschicht, die die weitere Ausbreitung des Feuers unterbindet, aber nach dem Löschen des Feuers wieder leicht entfernt werden kann.
Feuerlöschmittel mit gleichzeitiger Präventivwirkung wurden in US-PS 1 278 716 offenbart, bei denen Lösungen aus tertiären Alkali etallcitrat mit Alkalimetallhydrogencarbonat vorgeschlagen werden. Es ist allerdings weiters die Zugabe einer geeigneten Säure, etwa Schwefelsäure oder Salzsäure, vorgesehen, sodass das für die Versprühung des Mittels notwendige C02 entsteht. Die so entstandenen Sulfate oder Chloride bilden auf den besprühten Gegenständen nach dem Verdunsten des Wassers harte Überzüge, die meist nur unter Beschädigung dieser Gegenstände entfernt werden können. Die Vorteile eines Einsatzes dieses Mittels werden somit erheblich beeinträchtigt .
EP 0 229 600 AI offenbart ein Feuerlösch- und Imprägniermittel, das aus in Wasser gelöster Zitronensäure und einer dazu äquimolaren Menge Natrium und Kalium besteht. Zusätzlich wird der pH-Wert des Mittels leicht alkalisch eingestellt. Unter alkalischen Bedingungen ist allerdings Zitronensäure vergleichsweise schlecht löslich, sodass bei gleicher potentieller Brandlast entweder niedrigere Imprägnierwirkung in Kauf genommen werden uss, oder zur Erzielung vergleichbarer Imprägnierwirkung mehr Mittel verwendet werden muss, wie noch ausgeführt werden wird. Dieses Problem wird in EP 0 229 600 AI allerdings nicht angesprochen, stattdessen wird der Augenmerk auf den pH-Wert des Mittels gesetzt und Maßnahmen zu dessen Stabilisierung vorgeschlagen.
DE 557 771 offenbart ein Feuerlöschmittel, das aber über keinerlei Imprägniereigenschaften verfügt. Es bezieht sich stattdessen auf das Problem, den Gefrierpunkt einer für Feuerlöschzwecke verwendeten Carbonatlösung über Verwendung von Ethylenglykol zu senken. DE 557 771 schlägt dazu vor, die gemäß dem Stand der Technik verwendete Schwefelsäure durch Sulfonsäuren, insbesondere Chlorsulfonsäure, zu ersetzen
AT 369 995 und EP 059 178 AI versuchen diese Nachteile zu vermeiden, indem eine Lösung aus Alkalimetallcitrat vorgeschlagen wird, welche durch Vermischung eines Alkalihydrogencarbonats mit Zitronensäure (2-Hydroxy-l, 2, 3- propantricarbonsäure) in Wasser entsteht. Beim Versprühen mithilfe eines geeigneten Treibmittels vollzieht sich etwa bei der Verwendung von NaHC03 als Alkalihydrogencarbonat am Brandherd die Reaktion:
Gl. 1: 3 NaHC03 + (cit)H3 -> Na3(cit) + 3 H20 + 3 C02
wobei (cit)H3 für Zitronensäure und Na3(cit) für das entstehende Alkalimetallcitrat, in diesem Fall Natriumeitrat, stehen. Das C02 ist das entscheidende Reaktionsprodukt für die Flammerstickung. Das Natriumeitrat ist hingegen für die Bildung der vor Feuereinwirkung schützenden Schicht verantwortlich. In ähnlicher Weise offenbart DE 35 25 684 AI ein Feuerlösch- und Imprägniermittel, das Citrat, Kaliumhydroxid und Wasser oder Hydrogencarbonat und Zitronensäure enthält. Ein Löschmittel gemäß AT 369 995, EP 059 178 AI oder DE 35 25 684 AI, das lediglich ein Alkalihydrogencarbonat und Zitronensäure als Inhaltsstoffe aufweist, ist in der praktischen Anwendung jedoch problematisch. So hat sich etwa gezeigt, dass für einen wirksamen Überzug mit Natriumeitrat vergleichsweise große Mengen an Alkalihydrogencarbonat und Zitronensäure notwendig sind. Das bedingt auch den Einsatz entsprechender Wassermengen, was die Wahrscheinlichkeit von Wasserschäden wieder erhöht. Das Ziel, Gegenstände über eine Schutzschicht vor Flammeneinwirkung zu retten wird somit durch die Wahrscheinlichkeit eines Wasserschadens pervertiert. Weiters hat sich gezeigt, dass die Schutzschichtbildung bei kleinen, stark lokalisierten Brandherden zwar ausreichend ist, bei größeren und breitflächigen Brandherden allerdings rasch an die Grenze der Wirksamkeit stößt.
Es ist somit Ziel der Erfindung, bei gleicher Löschwirkung eine verstärkte Schutzwirkung durch Natriumcitratbildung bei höherer Konzentration der Ausgangsstoffe im Löschmedium zu erreichen. Es ist somit auch Ziel der Erfindung, bei vergleichbarer Brand- und Imprägnierwirkung den Löschmittelbedarf zu senken und so für einen erleichterten Transport zum Brandherd zu sorgen.
Das wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 verwirklicht. Alkalicarbonate, etwa Natriumcarbonat, reagieren mit Zitronensäure im Unterschied zu Gleichung 1 gemäß folgender Stoichometrie:
Gl. 2: 3 Na2C03 + 2 (cit)H3 -> 2 Na3(cit) + 3 H20 + 3 C02
Wie sich somit zeigt, ist es bei der Verwendung von Alkalicarbonaten aufgrund des Reaktionsgleichgewichtes prinzipiell möglich, die doppelte Menge an Alkalimetallcitraten zu bilden. Wenn also die technische Umsetzung von Gleichung 2 gelingt, steigert dies die Feuerschutzwirkung entscheidend.
Zunächst zeigt sich ein weiterer Vorteil des Natriumcarbonats : Es weist eine gegenüber Natriumhydrogencarbonat bessere Löslichkeit in Wasser auf. Je nach Temperatur variiert das relative Verhältnis der Löslichkeit von Natriumcarbonat zu Natriumhydrogencarbonat, kann aber mitunter 1:2 betragen, wie etwa bei 60°C. Eine bessere Löslichkeit eröffnet wiederum die Möglichkeit der Konzentrationserhöhung oder, bei gleichbleibender Absolutmenge, geringere Mengen des Lösungsmittels Wasser.
Allerdings zeigt die Stoichometrie von Gleichung 2 auch, dass die verstärkte Ausbeute an Natriumeitrat nur erzielt werden kann, wenn es gelingt, größere Mengen an Zitronensäure in Lösung zu bringen. Zitronensäure ist in Wasser sehr' gut löslich, allerdings bevorzugt unter sauren Bedingungen. Die Anwesenheit des Natriumcarbonats sorgt aber für alkalisches Milieu. Die Vorteile der Reaktion gemäß Gleichung 2 sind aber hinfällig, wenn es im Vergleich zu Gleichung 1 nicht gelingt, etwa die doppelten Mengen an Zitronensäure in Lösung zu bringen. Es hat sich nun herausgestellt, dass dies durch den Einsatz von Ethylenglykol (1, 2-Ethandiol) gewährleistet werden kann, ohne die Reaktionskinetik maßgeblich zu beeinträchtigen. Die Sättigungskonzentration der Zitronensäure kann somit gesteigert werden. Bei erfindungsgemäßem Löschmittel ist es auch tatsächlich vorgesehen, die Reaktionspartner Natriumcarbonat und Zitronensäure bis zur Sättigung zu mischen, sodass die Erhöhung der Sättigungskonzentration entscheidend ist. Ethylenglykol zeigt neben seiner Eigenschaften als Lösungsmittel in Wasser auch den vorteilhaften Effekt der Absenkung des Gefrierpunktes. Für ein Feuerlöschmittel, das auch bei tiefen Temperaturen zuverlässig einsatzbereit sein muss, ist das ein gewichtiger Vorteil.
Die zusätzliche Verwendung eines flüchtigen oder gasförmigen Treibmittels gemäß Anspruch 2 erleichtert schließlich den Einsatz des erfindungsgemäßen Feuerlöschmittels.
Somit wird durch gegenständliche Erfindung ein Feuerlöschmittel bereitgestellt, das gegenüber bekannten Präparaten nicht nur eine deutlich verstärkte Schutzschichtbildung zur Herabsetzung der Entflammbarkeit von Gegenständen des Brandherdes zeigt, sondern sich auch durch einen geringeren Bedarf an Löschwasser auszeichnet. Das bewirkt nicht nur die Verminderung von Wasserschäden, sondern auch erleichterten Transport zum Brandherd aufgrund des geringeren Volumens. Das erfindungsgemäße Mittel birgt weiters die Möglichkeit, durch Erwärmen der Lösung die Konzentration der Inhaltsstoffe weiter zu erhöhen, was letztendlich zur Gelatisierung des Mittels führt. Somit können beim Transport des Feuerlöschmittels größere Mengen besser bewegt werden. Am Einsatzort kann eine einsatzgerechte Verdünnung erfolgen.
Das erfindungsgemäße Feuerlösch- und -Imprägnierungsmittel ist zur Flammfestmachung von Papier, Zellstoff, Textilien, Holz, Kunststoffen und vieles mehr geeignet. Es ist vollkommen biologisch abbaubar und für Lebewesen und Umwelt gänzlich ungefährlich. Die Verwendung des Ethylenglykols bewirkt ferner, dass das erfindungsgemäße Löschmittel bei Temperaturen weit unter Null problemlos eingesetzt werden kann und Schwierigkeiten bei Lagerung, Transport und Einsatz bei tiefen Temperaturen vermieden werden.

Claims

Patentansprüche :
Feuerlöschmittel mit gleichzeitiger Wirkung der Herabsetzung der Entflammbarkeit von Gegenständen, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einer wässrigen Lösung besteht, die ein Alkalicarbonat, Zitronensäure sowie Ethylenglykol enthält.
Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich ein flüchtiges oder gasförmiges Treibmittel enthält .
Mittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass aufgrund einer Erwärmung der wässrigen Lösung die Inhaltsstoffe in erhöhter Konzentration vorliegen. Mittel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass aufgrund einer Erwärmung der wässrigen Lösung das Mittel während des Transports zum Brandherd in gelatisierter Form vorliegt.
Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Natriumcarbonat und Zitronensäure bis zur Sättigung gemischt sind.
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