EP2964343A1 - Carbosilanhaltiger feuerlöschschaum - Google Patents

Carbosilanhaltiger feuerlöschschaum

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EP2964343A1
EP2964343A1 EP14708851.2A EP14708851A EP2964343A1 EP 2964343 A1 EP2964343 A1 EP 2964343A1 EP 14708851 A EP14708851 A EP 14708851A EP 2964343 A1 EP2964343 A1 EP 2964343A1
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EP
European Patent Office
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independently
another
fire
carbohydrate
methyl
Prior art date
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EP14708851.2A
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English (en)
French (fr)
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EP2964343B1 (de
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Dirk Blunk
Kai Oliver Wirz
Richard Daniel Matthias MEISENHEIMER
Ralf Helmut HETZER
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BLUNK, DIRK
Original Assignee
Universitaet zu Koeln
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Publication of EP2964343B1 publication Critical patent/EP2964343B1/de
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
    • A62D1/00—Fire-extinguishing compositions; Use of chemical substances in extinguishing fires
    • A62D1/0071—Foams
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
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    • A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
    • A62D1/00—Fire-extinguishing compositions; Use of chemical substances in extinguishing fires
    • A62D1/0028—Liquid extinguishing substances
    • A62D1/0035—Aqueous solutions

Definitions

  • the present invention relates to the field of fire-extinguishing foams or foam concentrates.
  • Fuels are the extinguishing water usually added special foaming agents. These have surfactant properties and allow in contrast to conventional
  • Extinguishing foam means the self-wetting of the burned material surface. Therefore, such a so-called AFFF (Aqueous Film Forming Foams) extinguishing foams form as a special feature a film of water on the surface of the burning liquid.
  • the resulting vapor barrier makes it more difficult for the combustible liquid to pass into the gas phase and thus maintain the fire or form ignitable or explosive gas mixtures.
  • the wetting ability characteristic of the AFFF foams also allows the foam to slide on the surface of the burning liquid so that it also reaches areas where the extinguishing foam can not be applied directly.
  • the foam surface closes after failure (for example, by falling objects) again independently.
  • the film also flows and acts in areas that are not directly reached by foam.
  • PFOS perfluorooctylsulfonate
  • UD 40474 / SAM AH its use was severely restricted by EU Directive 2006/122 / EC of 12.12.2006. Extinguishing foams with more than 50 ppm PFOS content must not be used in the EU.
  • various other perfluorinated or polyfluorinated surfactants are used as substitutes for PFOS in AFFF. These surfactants are heretofore believed to be non-bioactive or at least less bioaccumulating and toxic.
  • a final assessment is still pending and the fundamental problem of persistence of polyfluorinated compounds remains intact.
  • a fire-extinguishing foam concentrate which comprises a surfactant containing at least one substituted or unsubstituted carbohydrate or carbohydrate derivative and at least one oligosilane.
  • containing in this context means that both the carbohydrate or carbohydrate derivative and the oligosilane are subcomponents of a larger molecule and both are linked via covalent bonds to the remainder of the molecule.
  • the total molecular size of the surfactants of the invention is sufficiently small with sufficient solubility; small Molecules are preferred in most applications because their
  • the surfactant is halogen-free, in particular fluorine-free and can be produced as far as possible from renewable raw materials.
  • the surfactants allow the self-formation of a closed water film on the surface of the fire (eg fuel): As a vapor barrier prevents this water film from the transition of the combustible liquid into the gas phase and minimized in this way that the fire material keeps the fire or fire / explosive Gas mixtures forms.
  • the surfactants have excellent durability, in particular
  • the surfactant comprises a molecule selected from the group comprising
  • A is a substituted or unsubstituted carbohydrate or carbohydrate derivative having one to twenty, preferably one to four sugar units
  • B represents an optional linker substructure of at least one atom or a chain
  • C is an oligosilane, preferably a di-, tri-, tetra- or pentasilane
  • D is an oligosiloxane, preferably a di-, tri- or tetrasiloxane.
  • Subcomponent A is a substituted or unsubstituted carbohydrate or carbohydrate derivative having one to twenty, preferably one to four sugar units.
  • mono-, di- and trisaccharides i. one, two or three sugar units, alternatively and equally preferred are higher saccharides, especially cyclodextrins.
  • subcomponent A or parts of subcomponent A may also be omitted
  • Carbohydrate derivatives such as e.g. the sugar acids (aldonic acids, uronic acids or
  • Aldar acids sugar alcohols (alditols), aminosugars or cyclitols, as well as their emerns, esters, amides or thioesters.
  • sugar alcohols alditols
  • aminosugars or cyclitols as well as their emerns, esters, amides or thioesters.
  • saccharides or “carbohydrate” is understood to mean, in particular, hexoses, pentoses or cyclitols, which (in the presence of di- or higher saccharides) are preferably linked to one another in a glycosidic manner.
  • the carbohydrates may be substituted or unsubstituted, with unsubstituted carbohydrates being preferred because of the resulting higher
  • Preferred carbohydrates or carbohydrate derivatives for the purposes of the present invention are monosaccharides: glucose, glucosamine, fructose, galactose in disaccharides: maltose, isomaltose, sucrose, cellobiose, lactose, trehalose in trisaccharides: raffinose, maltotriose, isomaltotriose, maltotriulose, ciceritol in cyclitols: inositol , Quebrachitol, pinitol in sugar acids: gluconic, glucuronic, glucaric, tartaric, galactonic, galactaric, mannonic, mannaric, fructonic, fructanic, arabinonic, arabinuronic, arabinaric, xylonic, xyluronic, xylaric, ribonic, riburonic, ribaric , Ascorbic acid in alditols: sorbito
  • Subcomponent B is an optional linker Sub structure of at least one atom or a chain, preferably of carbon and / or nitrogen and / or Sauerers toffatomen (OO bonds should be excluded).
  • This chain may be a pure alkyl chain, i. B is an unsubstituted or optionally
  • alkyl-substituted alkylene radical preferably with three, four, five, six or seven
  • B may also contain ether, ester, amide or amine groups.
  • B may contain glycerol, pentaerythritol, alkylamines or carboxylic acids as a substructure.
  • B contains an oligoethylene or oligopropylene glycol unit, preferably with two, three or four units.
  • attachment to the radical C is preferably an ethylene or propylene unit.
  • B is preferably linked to residue A glycosidically via an anomeric carbon atom.
  • B may also be linked to A via an amide or ester bond.
  • residue C the silane
  • B is linked via an Si-C, Si-O or Si-N bond.
  • subcomponent B can also be omitted, ie, if necessary, A and C are directly linked.
  • the radical BC or C may also be attached to other regiochemical positions of the carbohydrate or carbohydrate derivative A.
  • C is an oligosilane, preferably a di-, tri-, tetra or pentasilane, wherein C is explicitly not intended to be limited thereto and larger radicals should also be included.
  • Olesilane in the context of the present invention are compounds or
  • Siloxane unit ie, a compound SiR 1 R 2 R 3 R 4 wherein at least one of R is an alkoxy or oxo radical.
  • these compounds are commonly referred to as oxacarbosilanes.
  • these compounds are also referred to as oligosilanes for the sake of simplicity or these
  • the "terminal" silanes are tri (m) ethylsilanes (i.e., they have three methyl and / or ethyl moieties, or two methyl and one ethyl or two ethyl and one methyl moiety (s)).
  • the individual silanes are preferably connected via methylene, ethylene or propylene bridges, particularly preferably methylene units, since these have the amphiphobicity of Do not lower the whole molecule too much.
  • C also comprises siloxane units
  • Si-O-Si bridges are of course present.
  • C is a tri- or higher silane
  • C may be linked to B (or optionally A) via one of the terminal silanes (forming a kind of "continuous chain")
  • C may be combined with B (or possibly A ) may also be linked via one of the middle silanes, so that a kind of X- or T-shaped or branched structure forms.
  • substructures A-B and A associated with C may be the same or
  • C has one of the following structures:
  • each R, independently of one another, is ethyl or methyl
  • n (each independently of one another) is 1, 2 or 3
  • j, k, m are 1-9, preferably 1, 2 or 3, where 1 ⁇ j + k + m ⁇ 10.
  • each R, independently of one another, is ethyl or methyl
  • each X, independently of one another (CH 2 ) n or O with n (each independently of one another) is 1, 2 or 3
  • j, k, m is 1-9 1, 2 or 3, where 1 ⁇ j + k + m ⁇ 10; such as
  • each R independently of one another, is ethyl or methyl
  • each X independently of one another (CH 2 ) n or O with n (each independently of one another) is 1, 2 or 3, and also 1-9, preferably 1, 2 or 3 where 1 ⁇ j + k ⁇ 10.
  • D is an oligosiloxane, preferably a di-, tri- or tetrasiloxane.
  • the methyl and ethyl siloxanes or mixed siloxanes with methyl and ethyl radicals are preferred.
  • C is a tri- or higher siloxane
  • D may be linked to B (or optionally A) via one of the terminal siloxanes (forming a kind of "continuous chain")
  • D may be combined with B (or optionally A ) may also be linked via one of the medium siloxanes, so that a type of X- or T-shaped or branched structure forms.
  • D is derived from a di- or trihydro siloxane
  • the substructures A-B or A joined to D may be the same or different.
  • D has one of the following structures:
  • each R independently of one another, is ethyl or methyl and n is between 0 and 10, preferably between 0 and 5, more preferably 0, 1 or 2.
  • the fire-extinguishing foam concentrate still comprises one or more of the following constituents:
  • Foaming agents film formers, film stabilizers, antifreeze agents, preservatives and corrosion inhibitors, solubilizers and buffers.
  • these may be: linear alkylbenzenesulfonates, secondary alkanesulfonates, sodium alkylsulfonates, cc-olefinsulfonates, sulfosuccinic acid esters, cc-methyl ester sulfonates, alcohol ethoxylates, alkylphenol ethoxylates, fatty alcohol ethylene oxide / propylene oxide adducts, glycoside surfactants (these are particularly preferred, eg glucopone), lauryl sulfates .
  • Laureth sulphates imidazolium salts, lauriminodipropionate, acrylic copolymers.
  • Suitable counterions for the anionic surfactants present in this list are, in particular, Li + , Na + , K + , NH 4 + , N (C 2 H 5 ) 4 +
  • the foam concentrate may be admixed with, inter alia, the following constituents: polysaccharides, alginates,
  • Temperatures may be admixed with the foaming agent concentrate, inter alia, the following components: ethylene glycol, propylene glycol, glycerol, 1-propanol, 2-propanol, urea, inorganic salts
  • the foam concentrate may be admixed inter alia with the following components:
  • Formaldehyde solution alkylcarboxylic acid salts, ascorbic acid, salicylic acid, tolyltriazoles
  • the foam concentrate may be admixed with, inter alia, the following constituents:
  • Glycosides and siloxane surfactants are pH-sensitive in terms of shelf life. A buffering of the concentrate to a pH of about 7 is therefore advantageous. Buffer systems can be for example:
  • Citric acid / sodium acetate Citric acid / sodium acetate.
  • the present invention also relates to the use of a surfactant containing at least one substituted or unsubstituted carbohydrate or Carbohydrate derivative and at least one oligosilane as an additive to fire-fighting foams and / or concentrates.
  • Example I relates to a surfactant according to the present invention having the following
  • Example II relates to a surfactant according to the present invention having the structure:
  • Example III relates to a surfactant according to the present invention having the following structure
  • Example IV relates to a surfactant according to the present invention having the structure:
  • Example V relates to a surfactant according to the present invention having the structure:
  • Example VI refers to a mixture of two surfactants, one according to the present invention, having the following structures:
  • Example VII relates to a surfactant according to the present invention having the structure:
  • Example VIII relates to a surfactant according to the present invention having the structure:
  • silane glycoside surfactants shown in the examples can be prepared, inter alia, from the corresponding carbohydrates as follows:
  • R 1 H
  • R 1 a- (D) -glucopyranosyl
  • 9 R 1 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-
  • R 4 Me a- (D) -glucopyranosyl
  • Example VII was prepared as follows:

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf Feuerlöschschäume bzw. deren Konzentrate, welche ein kohlenhydrathaltiges Silan-Tensid enthalten.

Description

Carbosilanhaltiger Feuerlöschschaum
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Feuerlöschschäume bzw. -schaumkonzen- trate.
Insbesondere bei Bränden größerer Flüssigkeitsmengen organischer Chemikalien wie z.B. Treibstoffen werden dem Löschwasser üblicherweise spezielle Schaummittel zugesetzt. Diese haben tensidische Eigenschaften und ermöglichen im Gegensatz zu herkömmlichen
Löschschaummitteln die selbständige Benetzung der Brandgutoberfläche. Daher bilden solche sogenannten AFFF-Löschschäume (Aqueous Film Forming Foams) als besonderes Merkmal einen Wasserfilm auf der Oberfläche der brennenden Flüssigkeit aus. Die so entstehende Dampfsperre erschwert, dass die brennbare Flüssigkeit in die Gasphase übergeht und so das Feuer unterhält oder zünd- bzw. explosionsfähige Gasgemische bildet. Die für die AFFF- Schäume charakteristische Benetzungsfähigkeit ermöglicht dem Schaum zudem das Gleiten auf der Oberfläche der brennenden Flüssigkeit, so dass auch Stellen erreicht werden, auf denen der Löschschaum nicht direkt aufgetragen werden kann. Zudem schließt sich die Schaumfläche nach Störung (z.B. durch herabstürzende Gegenstände) wieder selbständig. Des Weiteren fließt und wirkt der Film auch in Bereichen, die nicht direkt von Schaum erreicht werden.
Lange Zeit galt Perfluoroktylsulfonat (PFOS) bei derartigen Feuerlöschschäumen als ein Mittel der Wahl. Da es jedoch als toxisch, persistent und bioakkumulativ erkannt wurde, UD 40474 / SAM:AH wurde seine Verwendung durch die EU-Richtlinie 2006/122/EG vom 12. 12. 2006 stark eingeschränkt. Löschschäume mit mehr als 50 ppm PFOS-Gehalt dürfen in der EU nicht mehr verwendet werden. Heute werden in AFFF verschiedene andere per- oder polyfluorierte Tenside als Ersatzprodukte für PFOS verwendet. Von diesen Tensiden wird bisher angenommen, dass sie nicht oder zumindest weniger bioakkumulativ und toxisch sind. Eine abschließende Bewertung steht diesbezüglich aber noch aus und das grundsätzliche Problem der Persistenz polyfluorierter Verbindungen bleibt in jedem Fall erhalten.
Es stellt sich somit die Aufgabe, alternative leistungsfähige AFFF- Feuerlöschschaumkonzentrate zu finden, die möglichst gleichwirkende, aber bevorzugt weniger toxische und bevorzugt halogenfreie Tenside enthalten.
Diese Aufgabe wird durch Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung gelöst. Demgemäß wird ein Feuerlöschschaumkonzentrat vorgeschlagen, welches ein Tensid umfasst, enthaltend mindestens ein substituiertes oder unsubstituiertes Kohlenhydrat oder Kohlenhydratderivat sowie mindestens ein Oligosilan.
Der Term„enthaltend" in diesem Zusammenhang bedeutet, dass sowohl das Kohlenhydrat oder Kohlenhydratderivat wie das Oligosilan Unterbestandteile eines größeren Moleküls sind und beide über kovalente Bindungen an den Rest des Moleküls angeknüpft sind.
Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass derartige Tenside zur Erzeugung von wasserfilmbildenden Feuerlöschschäumen geeignet sind und je nach Anwendung mindestens einer der folgenden Vorteile erreicht werden kann:
Durch die hohe Wasserlöslichkeit der Kohlenhydrate ist die Gesamtmolekülgröße der erfindungsgemäßen Tenside bei ausreichender Löslichkeit hinreichend klein; kleine Moleküle sind bei den meisten Anwendungen bevorzugt, da ihre
Diffusionskoeffizienten höher sind.
Das Tensid ist halogen-, insbesondere fluorfrei und lässt sich weitestgehend aus nachwachsenden Rohstoffen herstellen.
- Die Tenside ermöglichen die selbständige Bildung eines geschlossenen Wasserfilms auf der Oberfläche des Brandguts (z.B. Treibstoff): Als Dampfsperre behindert dieser Wasserfilm den Übergang der brennbaren Flüssigkeit in die Gasphase und minimiert auf diese Weise, dass das Brandgut das Feuer unterhält oder brand-/explosionsfähige Gasgemische bildet.
- Aufgrund der Wasserfilmbildung ist es besonders für Flüssigkeitsbrände geeignet, ohne poly- oder perfluorierte Verbindungen zu enthalten
Die Tenside verfügen über eine ausgezeichnete Haltbarkeit, insbesondere
Hydrolysestabilität.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Tensid ein Molekül ausgewählt aus der Gruppe enthaltend
A-B-C-B-A B-C-B A-ß-C-ß-A
A A oder Mischungen daraus, wobei A ein substituiertes oder unsubstituiertes Kohlenhydrat oder Kohlenhydratderivat mit ein bis zwanzig, bevorzugt ein bis vier Zuckereinheiten ist, B eine optionale Linkersub struktur aus mindestens einem Atom oder eine Kette darstellt, C ein Oligosilan ist, bevorzugt ein Di-, Tri-, Tetra- oder Pentasilan, sowie
D ein Oligosiloxan ist, bevorzugt ein Di-, Tri- oder Tetrasiloxan. Im Folgenden werden die Unterbestandteile des Tensids näher erläutert, wobei einzelne Merkmale oder Angaben beliebig kombiniert werden können.
Unterbestandteil A: A ist ein substituiertes oder unsubstituiertes Kohlenhydrat oder Kohlenhydratderivat mit ein bis zwanzig, bevorzugt ein bis vier Zuckereinheiten. Bevorzugt sind auf der einen Seite Mono-, Di- und Trisaccharide, d.h. ein, zwei oder drei Zuckereinheiten, alternativ und ebenso bevorzugt sind höhere Saccharide, insbesondere Cyclodextrine. Des Weiteren kann Unterbestandteil A oder Teile des Unterbestandteils A auch aus
Kohlenhydratderivaten wie z.B. die Zuckersäuren (Aldonsäuren, Uronsäuren oder
Aldarsäuren), Zuckeralkoholen (Alditole), Aminozuckern oder Cyclitolen, sowie deren Emern, Estern, Amiden oder Thioestern bestehen. Unter dem Term„Zuckereinheiten" oder„Kohlenhydrat" werden insbesondere Hexosen, Pentosen oder Cyclitole verstanden, die (bei Vorliegen von Di- oder höheren Sacchariden) bevorzugt miteinander glykosidisch verbunden sind.
Andere regiochemische Verknüpfungen der Zuckereinheiten untereinander oder der
Substituenten (Linker) daran werden allerdings explizit nicht ausgeschlossen. Wie beschrieben, können die Kohlenhydrate substituiert oder unsubstituiert sein, wobei unsubstituierte Kohlenhydrate bevorzugt sind aufgrund der resultierenden höheren
Wasserlöslichkeit.
Sofern die Kohlenhydrate substituiert sind, sind Ethylenoxy-, Oligo(ethylenoxy)-, Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Allyl- oder Acetylsubstituenten bevorzugt.
Bevorzugte Kohlenhydrate oder Kohlenhydratderivate im Sinne der vorliegenden Erfindung sind bei Monosacchariden: Glucose, Glucosamin, Fructose, Galaktose bei Disacchariden: Maltose, Isomaltose, Saccharose, Cellobiose, Lactose, Trehalose bei Trisacchariden: Raffinose, Maltotriose, Isomaltotriose, Maltotriulose, Ciceritol bei Cyclitolen: Inosite, Quebrachitol, Pinitol bei Zuckersäuren: Gluconsäure, Glucuronsäure, Glucarsäure, Weinsäure, Galactonsäure, Galacturonsäure, Galactarsäure, Mannonsäure, Mannuronsäure, Mannarsäure, Fructonsäure, Fructuronsäure, Fructarsäure, Arabinonsäure, Arabinuronsäure, Arabinarsäure, Xylonsäure, Xyluronsäure, Xylarsäure, Ribonsäure, Riburonsäure, Ribarsäure, Ascorbinsäure bei Alditolen: Sorbitol, Xylitol, Mannitol, Lactitol, Maltitol, Isomaltitol, Threitol, Erythritol bei höheren Sacchariden: a- Cyclodextrin, ß- Cyclodextrin, γ- Cyclodextrin,5-Cyclodextrin
Unterbestandteil B: B ist eine optionale Linker- Sub struktur aus mindestens einem Atom oder einer Kette, bevorzugt aus Kohlenstoff und/oder Stickstoff- und/oder Sauers toffatomen (wobei O-O- Bindungen ausgeschlossen sein sollen).
Diese Kette kann eine reine Alkylkette sein, d.h. B ist ein unsubstituierter oder ggf.
alkylsubstituierter Alkylenrest, bevorzugt mit drei, vier, fünf, sechs oder sieben
Kohlenstoffatomen. Besonders bevorzugt sind Propylenbrücken (d.h. drei Kohlenstoffatome). Alternativ kann B auch Ether-, Ester-, Amid- oder Amingruppen enthalten. Z.B kann B Glycerin, Pentaetythrit, Alkylamine oder Carbonsäuren als Substruktur enthalten.
Noch alternativ und insofern bevorzugt enthält B eine Oligoethylen- oder Oligopropylen- glykoleinheit, bevorzugt mit zwei, drei oder vier Einheiten. Als Anbindung an den Rest C dient bevorzugt eine Ethylen- oder Propyleneinheit.
B ist mit Rest A bevorzugt glykosidisch über ein anomeres Kohlenstoffatom verbunden. Im Fall eines Carbonsäurederivates als A kann B auch über eine Amid- oder Esterbindung mit A verknüpft sein.
Mit Rest C (dem Silan) ist B über eine Si-C-, Si-O- oder Si-N-Bindung verbunden.
Es sei darauf hingewiesen, dass bei einigen Tensiden gemäß der vorliegenden Erfindung Unterbestandteil B auch weggelassen werden kann, d.h. ggf. sind A und C direkt miteinander verknüpft. Desweiteren kann bei einigen Tensiden gemäß der vorliegenden Erfindung der Rest B-C bzw. C auch an anderen regiochemischen Positionen des Kohlenhydrats oder Kohlenhydratderivats A angebunden sein. Unterbestandteil C:
C ist ein Oligosilan, bevorzugt ein Di-, Tri-, Tetra oder Pentasilan, wobei C explizit nicht darauf beschränkt sein soll und auch größere Reste mit umfasst sein sollen. Unter
„Oligosilan" im Sinne der vorliegenden Erfindung werden dabei Verbindungen bzw.
Reste/"Teilverbindungen" verstanden, die entweder mehr als eine SiR1R2R3R4 - Einheit (mit R^R^R^R4 = identische oder verschiedene organische Reste, so dass vier Si-C-Bindungen vorliegen) enthalten oder
eine SiR1R2R3R4 - Einheit (mit R^R^R^R4 = identische oder verschiedene organische Reste, so dass vier Si-C-Bindungen vorliegen) sowie mindestens eine weitere
Siloxaneinheit (d.h. eine Verbindung SiR1R2R3R4,wobei mindestens eines der R ein Alkoxy- oder Oxorest ist) enthalten. Es sei angemerkt, dass diese Verbindungen üblicherweise als Oxacarbosilane bezeichnet werden. Im Sinne dieser Erfindung werden jedoch aus Gründen der besseren Lesbarkeit und Übersichtlichkeit diese Verbindungen der Einfachheit halber ebenfalls als Oligosilane bezeichnet bzw. diese
Verbindungen unter der Gruppe der Oligosilane mit eingeordnet.
Bevorzugt sind dabei die„endständigen" Silane Tri(m)ethylsilane (d.h. sie verfügen über drei Methyl und/oder Ethyleinheiten bzw. zwei Methyl- und eine Ethyl- oder zwei Ethyl- und eine Methyleinheit(en) ) .
Die einzelnen Silane sind dabei bevorzugt über Methylen, Ethylen oder Propylenbrücken verbunden, besonders bevorzugt Methyleneinheiten, da diese die Amphiphobizität des Gesamtmoleküls nicht zu stark herabsenken. Für den Fall, dass C auch Siloxaneinheiten umfasst, liegen natürlich Si-O-Si- Brücken vor.
Falls C ein Tri- oder höheres Silan ist, kann C mit B (oder ggf. A) über eines der endständigen Silane verknüpft sein (so dass sich eine Art„durchgehende Kette" bildet), alternativ kann C mit B (oder ggf. A) auch über eines der mittelständigen Silane verknüpft sein, so dass sich eine Art X- bzw.T-förmige oder verzweigte Struktur bildet.
Ggf. können die mit C verbundenen Substrukturen A-B bzw. A gleichartig oder
unterschiedlich sein.
Bevorzugt hat C eine der folgenden Strukturen:
wobei jedes R, unabhängig voneinander, für Ethyl oder Methyl, n (jeweils unabhängig voneinander) für 1, 2 oder 3, sowie j,k,m für 1-9, bevorzugt 1, 2 oder 3 stehen, wobei 1 < j+k+m < 10 ist. wobei jedes R, unabhängig voneinander, für Ethyl oder Methyl, jedes X, unabhängig voneinander (CH2)n oder O mit n (jeweils unabhängig voneinander) für 1, 2 oder 3, sowie j,k,m für 1-9, bevorzugt 1, 2 oder 3 stehen, wobei 1 < j+k+m < 10 ist; sowie
wobei jedes R, unabhängig voneinander, für Ethyl oder Methyl, jedes X, unabhängig voneinander (CH2)n oder O mit n (jeweils unabhängig voneinander) für 1, 2 oder 3, sowie für 1-9, bevorzugt 1, 2 oder 3 stehen, wobei 1 < j+k < 10 ist.
Falls C„mittelständig" ist, ist natürlich einer der Reste R entsprechend geändert.
Unterbestandteil D:
D ist ein Oligosiloxan, bevorzugt ein Di-, Tri- oder Tetrasiloxan. Dabei sind die Methyl und Ethylsiloxane oder gemischte Siloxane mit Methyl und Ethylresten bevorzugt.
Falls C ein Tri- oder höheres Siloxan ist, kann D mit B (oder ggf. A) über eines der endständigen Siloxane verknüpft sein (so dass sich eine Art„durchgehende Kette" bildet), alternativ kann D mit B (oder ggf. A) auch über eines der mittelständigen Siloxane verknüpft sein, so dass sich eine Art X- bzw.T-förmige oder verzweigte Struktur bildet.
Falls D von einem Di- oder Trihydro siloxan abgeleitet ist, können die mit D verbundenen Substrukturen A-B bzw. A gleichartig oder unterschiedlich sein.
Bevorzugt hat D eine der folgenden Strukturen:
wobei jedes R, unabhängig voneinander, für Ethyl oder Methyl steht und n zwischen 0 und 10 liegt, bevorzugt zwischen 0 und 5, noch bevorzugt 0, 1 oder 2 ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Feuerlöschschaumkonzentrat noch einen oder mehr der folgenden Bestandteile:
Schaumbildner, Filmbildner, Filmstabilisatoren, Frostschutzmittel, Konservierungs- und Korrosionsschutzmittel, Lösungsvermittler sowie Puffer.
Im Folgenden werden diese Komponenten näher erläutert, wobei einzelne Merkmale oder Angaben beliebig kombiniert werden können.
Schaumbildner:
Zur Verbesserung der Schaumbildung können Cotenside beigemischt werden.
Insbesondere können dies sein: lineare Alkylbenzolsulfonate, sekundäre Alkansulfonate, Natriumalkylsulfonate, cc-Olefinsulfonate, Sulfobernsteinsäureester, cc-Methylestersulfonate, Alkoholethoxylate, Alkylphenolethoxylate, Fettalkohol-ethylenoxid-/propylenoxid-Addukte, Glycosid- Tenside (diese sind besonders bevorzugt, z.B. Glucopon), Laurylsulfate,
Laurethsulfate, Imidazoliumsalze, Lauriminodipropionat, Acrylcopolymere.
Als Gegenionen für die in dieser Liste enthaltenen anionischen Tenside kommen vor allem in Betracht Li+, Na+, K+, NH4 +, N(C2H5)4 +
Filmbildner, Filmstabilisatoren:
Zur Verbesserung der Film- und Schaumeigenschaften können dem Schaummittelkonzentrat unter anderem folgende Bestandteile zugemischt werden: Polysaccharide, Alginate,
Xanthangummi, Stärkederivate Frostschutzmittel :
Zur Verbesserung der Frostbeständigkeit und der Anwendungsfähigkeit bei tiefen
Temperaturen können dem Schaummittelkonzentrat unter anderem folgende Bestandteile zugemischt werden: Ethylenglycol, Propylenglycol, Glycerin, 1-Propanol, 2-Propanol, Harnstoff, anorganische Salze
Konservierungs- und Korrosionsschutzmittel:
Zur Verbesserung der Lagerungsbeständigkeit und zum Schutz der Aufbewahrungsgefäße und -apparaturen können dem Schaummittelkonzentrat unter anderem folgende Bestandteile zugemischt werden:
Formaldehydlösung, Alkylcarbonsäuresalze, Ascorbinsäure, Salicylsäure, Tolyltriazole
Lösungs vermittler :
Zur Verbesserung der Löslichkeit der Bestandteile können dem Schaummittelkonzentrat unter anderem folgende Bestandteile zugemischt werden:
Butylglycol, Butyldiglycol, Hexylenglycol
Puffer:
Glycoside und Siloxantenside sind hinsichtlich der Lagerfähigkeit pH-empfindlich. Eine Pufferung des Konzentrats auf einen pH- Wert von ca. 7 ist daher vorteilhaft. Puffersysteme können zum Beispiel sein:
Kaliumdihydrogenorthophosphat/Natriumhydroxid,
Tris(hydroxymethyl)aminomethan/Salzsäure,
Dinatriumhydrogenpho sphat/S alz säureZitronensäure/Natriumhydroxid,
Zitronensäure/Natriumacetat.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf die Verwendung eines Tensids, enthaltend mindestens ein substituiertes oder unsubstituiertes Kohlenhydrat oder Kohlenhydratderivat sowie mindestens ein Oligosilan als Zusatz zu Feuerlöschschäumen und/oder -konzentraten.
Die vorgenannten sowie die beanspruchten und in den Ausführungsbeispielen beschriebenen erfindungsgemäß zu verwendenden Bauteile unterliegen in ihrer Größe, Formgestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeption keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so dass die in dem Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können. Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Beispiele, die rein illustrativ und nicht beschränkend zu verstehen sind.
BEISPIEL I:
Beispiel I bezieht sich auf ein Tensid gemäß der vorliegenden Erfindung mit folgender
Struktur:
Das Spreitverhalten von Lösungen von verschiedenen Konzentrationen Beispiel I und entweder 6,0 g/1 bzw. 12 g/1 Gluopon 215 CSUP (Alkylpolyglycosid) wurde untersucht. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst: Tabelle I
BEISPIEL II Beispiel II bezieht sich auf ein Tensid gemäß der vorliegenden Erfindung mit folgender Struktur:
Das Spreitverhalten einer Lösung von 2,0 g/1 Beispiel II und 6,0 g/1 Glucopon 215 CSUP (Alkylpolyglycosid) wurde untersucht; es wurde herausgefunden, dass diese Verbindung sehr langsam spreitet.
BEISPIEL III: Beispiel III bezieht sich auf ein Tensid gemäß der vorliegenden Erfindung mit folgender Struktur
Das Spreitverhalten einer Lösung von 2,0 g/1 Beispiel III und 6,0 g/1 Glucopon 215 CSUP (Alkylpolyglycosid) wurde untersucht; es wurde herausgefunden, dass diese Verbindung sehr langsam spreitet.
BEISPIEL IV:
Beispiel IV bezieht sich auf ein Tensid gemäß der vorliegenden Erfindung mit folgender Struktur:
Das Spreitverhalten einer Lösung von 2,0 g/1 Beispiel IV und 6,0 g/1 Glucopon 215 CSUP (Alkylpolyglycosid) wurde untersucht; es wurde herausgefunden, dass diese Verbindung langsam spreitet.
BEISPIEL V: Beispiel V bezieht sich auf ein Tensid gemäß der vorliegenden Erfindung mit folgender Struktur:
Das Spreitverhalten einer Lösung von 2,0 g/1 Beispiel V und 6,0 g/1 Glucopon 215 CSUP (Alkylpolyglycosid) wurde untersucht; es wurde herausgefunden, dass diese Verbindung sehr langsam spreitet.
BEISPIEL VI:
Beispiel VI bezieht sich auf eine Mischung zweier Tenside, davon eines gemäß der vorliegenden Erfindung, mit folgenden Strukturen:
Das Spreitverhalten einer Lösung von jeweils 0,5 g/1 bzw. 1,0 g/1 der einzelnen Komponenten von Beispiel VI und 6,0 g/1 Glucopon 215 CSUP (Alkylpolyglycosid) wurde untersucht; es wurde herausgefunden, dass diese Mischungen schnell, bzw. sehr schnell spreiten.
BEISPIEL VII: Beispiel VII bezieht sich auf ein Tensid gemäß der vorliegenden Erfindung mit folgender Struktur:
Das Spreitverhalten einer Lösung von 4,0 g/1 Beispiel VII und 6,0 g/1 Glucopon 215 CSUP (Alkylpolyglycosid) wurde untersucht; es wurde herausgefunden, dass diese Verbindung sehr langsam spreitet.
BEISPIEL VIII:
Beispiel VIII bezieht sich auf ein Tensid gemäß der vorliegenden Erfindung mit folgender Struktur:
Das Spreitverhalten einer Lösung von 4,0 g/1 Beispiel VIII und 6,0 g/1 Glucopon 215 CSUP (Alkylpolyglycosid) wurde untersucht; es wurde herausgefunden, dass diese Verbindung sehr langsam und auf kleiner Fläche spreitet.
Herstellung der Glycosidsilane
Die in den Beispielen gezeigten Silan-glycosidtenside können u.a. wie folgt aus den entsprechenden Kohlenhydraten hergestellt werden:
1 : R1 = H 3: R1 H 5: R1 = H
2: R1 = a-(D)-Glucopyranosyl 4: R ■■ 2,3,4,6-Tetra-O-acetyl- 6: R1 = 2,3,4,6-Tetra-O-acetyl- a-(D)-glucopyranosyl a-(D)-glucopyranosyl
HSiR2R3R4, Karstedt Kat, Toluol
11 : R1 = H, R2 = R3 = CH2SiMe3, R4 = Me 7: R1 H, R2 = R3 = CH2SiMe3, R4 =
12: R1 = H, R2 = R3 = R4 = CH2SiMe3 8: R1 H, R2 = R3 = R4 = CH2SiMe3
13: R1 = a-(D)-Glucopyranosyl, 9: R1 2,3,4,6-Tetra-O-acetyl-
R2 = R3 = CH2SiMe3, R4 = Me a-(D)-glucopyranosyl,
14: R1 = u-(D)-Glucopyranosyl, = R3 = CH2SiMe3, R4 = Me
R2 = R3 = 4 = CH2SiMe3 10 = 2,3,4,6-Tetra-O-acetyl- a-(D)-glucopyranosyl, = R3 = R4 = CH2SiMe3
Beispiel VII wurde wie folgt hergestellt:
49 Untersuchung des Spreitverhaltens
Zur Untersuchung des Spreitverhaltens wurden 5ml Cyclohexan in eine Petrischale mit 9 cm Durchmesser gegeben. Darauf wurde jeweils ein Tropfen der unverschäumten Tensidlösung gegeben und beobachtet, ob und wie sich die Tensidlösung auf der Oberfläche des
Cyclohexans ausbreitet.
Die einzelnen Kombinationen der Bestandteile und der Merkmale von den bereits erwähnten Ausführungen sind exemplarisch; der Austausch und die Substitution dieser Lehren mit anderen Lehren, die in dieser Druckschrift enthalten sind mit den zitierten Druckschriften werden ebenfalls ausdrücklich erwogen. Der Fachmann erkennt, dass Variationen,
Modifikationen und andere Ausführungen, die hier beschrieben werden, ebenfalls auftreten können ohne von dem Erfindungsgedanken und dem Umfang der Erfindung abzuweichen. Entsprechend ist die obengenannte Beschreibung beispielhaft und nicht als beschränkend anzusehen. Das in den Ansprüchen verwendete Wort umfassen schließt nicht andere
Bestandteile oder Schritte aus. Der unbestimmte Artikel„ein" schließt nicht die Bedeutung eines Plurals aus. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Maße in gegenseitig verschiedenen Ansprüchen rezitiert werden, verdeutlicht nicht, dass eine Kombination von diesen Maßen nicht zum Vorteil benutzt werden kann. Der Umfang der Erfindung ist in den folgenden Ansprüchen definiert und den dazugehörigen Äquivalenten.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Feuerlöschschaumkonzentrat, umfassend ein Tensid, enthaltend mindestens ein substituiertes oder unsubstituiertes Kohlenhydrat oder Kohlenhydratderivat sowie mindestens ein Oligosilan.
Konzentrat nach Anspruch 1, wobei das Tensid ein Molekül umfasst, ausgewählt der Gruppe enthaltend
A ß A ß A ß
A-B-C B-C A-B
AAA Λ Λ
A-B-C-B-A B-C-B A-B-C-B-A
' A A' oder Mischungen daraus, wobei A ein substituiertes oder unsubstituiertes Kohlenhydrat oder
Kohlenhydratderivat mit ein bis zwanzig Zuckereinheiten ist,
B eine optionale Linker sub struktur aus mindestens einem Atom oder eine Kette darstellt,
C ein Oligosilan oder Oxacarbosilan ist, sowie
D ein Oligosiloxan ist. Konzentrat nach Anspruch 1 oder 2, wobei C ein Di-, Tri-, Tetra- oder Pentasilan ist.
Konzentrat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei C aus eine der folgenden Strukturen gewählt ist:
wobei jedes R, unabhängig voneinander, für Ethyl oder Methyl, n (jeweils unabhängig voneinander) für 1, 2 oder 3, sowie j,k,m für 1-9 stehen, wobei 1 < j+k+m < 10 ist.
wobei jedes R, unabhängig voneinander, für Ethyl oder Methyl, jedes X, unabhängig voneinander (CH2)n oder O mit n (jeweils unabhängig voneinander) für 1, 2 oder 3, sowie j,k,m für 1-9 stehen, wobei 1 < j+k+m < 10 ist; sowie
wobei jedes R, unabhängig voneinander, für Ethyl oder Methyl, jedes X, unabhängig voneinander (CH2)n oder O mit n (jeweils unabhängig voneinander) für 1, 2 oder 3, sowie j,k für 1-9 stehen, wobei 1 < j+k < 10 ist.
Konzentrat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei A ein Mono-, Di- und
Trisaccharid, eine Zuckersäure, ein Aminozuckern oder ein Cyclitol, oder ein Ether, Ester, Amid oder Thioester dieser Verbindungen darstellt.
Verwendung eines Tensids enthaltend mindestens ein substituiertes oder unsubstituiertes Kohlenhydrat oder Kohlenhydratderivat sowie mindestens ein Oligosilan als Zusatz zu Feuerlöschschäumen und/oder -konzentraten.
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